ประเภทและข้อดีและข้อเสียของไฟหลังจอ LCD (LCD, CCFL, LED)

หลักการแสดงแสงพื้นหลังแบบคริสตัลเหลว ความแตกต่างที่ใหญ่ที่สุดระหว่างคริสตัลเหลวกับพลาสมาคือ คริสตัลเหลวต้องอาศัยแหล่งกำเนิดแสงแบบพาสซีฟ ในขณะที่ทีวีพลาสมาเป็นอุปกรณ์แสดงผลแบบเปล่งแสงแบบแอคทีฟ เทคโนโลยีแบ็คไลท์ LCD หลักในตลาดปัจจุบัน ได้แก่ LED (Light Emitting Diode) และ CCFL (Cold Cathode Fluorescence)

โคมไฟ) สองประเภท.

หลอดฟลูออเรสเซนต์แคโทดเย็น (CCFL)

จอแสดงผลคริสตัลเหลวแบบดั้งเดิมใช้แสงไฟ CCFL (หลอดฟลูออเรสเซนต์แบบเย็น) การออกแบบแบ็คไลท์ CCFL มีสองประเภทหลัก:"ประเภทด้านข้าง" และ"ประเภทโดยตรง". อย่างไรก็ตาม การออกแบบแถบนำแสงแบบด้านข้างทำให้อัตราการหักเหของแสงสูงขึ้น ซึ่งจะจำกัดความสว่างของแสงด้านหลัง ยิ่งขนาดแผงใหญ่ขึ้น ความสว่างก็จะยิ่งต่ำลง ยิ่งเหมาะสำหรับแผง TFT LCD ขนาด 8 นิ้วถึง 15 นิ้วเท่านั้น ซึ่งก็คือเพื่อการรับชมส่วนบุคคล เช่น แล็ปท็อปและเดสก์ท็อป อย่างไรก็ตาม เมื่อดูทีวี LCD ขนาดใหญ่ที่บ้าน ความสว่างของประเภทที่มีไฟส่องด้านข้างจะพบได้ยาก แต่มันตรงลง

อย่างไรก็ตาม ยิ่งขนาดของ LCD ใหญ่ขึ้น สัดส่วนของต้นทุนของโมดูลแบ็คไลท์ก็จะสูงขึ้นเท่านั้น ซึ่งหมายถึงโมดูลแบ็คไลท์ CCFL ชนิดตรง ตามสถิติแล้ว การใช้โมดูลแบ็คไลท์ CCFL ชนิดตรงก็เช่นเดียวกัน โมดูลแบ็คไลท์คิดเป็น 23% ของค่าใช้จ่ายโดยรวมในหน่วยนิ้ว แต่เพิ่มขึ้นเป็น 37% โดย 30 นิ้ว และคาดว่าเมื่อถึง 57 นิ้ว ราคาของโมดูลแบ็คไลท์จะสูงถึง 50% ดังนั้นไฟแบ็คไลท์ CCFL แบบเลื่อนลงจึงเหมาะสำหรับใช้ในทีวี LCD ขนาดกลางที่มีขนาดประมาณ 30 นิ้วเท่านั้น และไม่เหมาะสำหรับใช้ในการออกแบบพื้นที่ขนาดใหญ่ ในเวลาเดียวกัน CCFL ใช้การปล่อยก๊าซปรอทเพื่อผลิตแสงสว่าง แม้ว่ากฎระเบียบ RoHS ปัจจุบันที่กำหนดโดยสหภาพยุโรป ตราบใดที่ปริมาณของ"ปรอท" ต่ำกว่ามาตรฐานก็ยังพอรับได้ แต่ไม่มีใครรับรองได้ว่ามาตรฐานอาจจะยกให้เป็นศูนย์ได้ในอนาคต (ไม่อนุญาติให้ใช้งานเลย) แล้ว CCFL จะใช้งานไม่ได้หรือต้องเปลี่ยนเป็นปรอท - CCFL ฟรี

แม้ว่า CCFL ที่ปราศจากสารปรอทจะเป็นไปได้ในทางเทคนิค แต่ CCFL ยังคงเป็นไฟอิเล็กทรอนิกส์แบบปล่อยก๊าซที่มีหลอดฟลูออเรสเซนต์แบบปิด ความต้านทานของหลอดฟลูออเรสเซนต์ต่อแรงภายนอกมีจำกัด แรงกระแทกขนาดใหญ่จะทำให้หลอดฟลูออเรสเซนต์แตกและทำให้แสงไม่มีประสิทธิภาพ ไฟส่องสว่างอิเล็กทรอนิกส์แบบโซลิดสเตตอื่นๆ (เช่น LED) ไม่มีข้อกังวลดังกล่าว นอกจากนี้ เนื่องจากชนิด direct-drop ไม่ต้องการแผ่นนำแสง และค่อนข้างปราศจากปัญหาการหักเหของแสง จึงไม่จำเป็นต้องมีฟิล์มเพิ่มความสว่าง โดยเฉพาะอย่างยิ่งฟิล์มเพิ่มความสว่างเป็นเทคโนโลยีที่จดสิทธิบัตรของบริษัทสองสามแห่ง และราคา มีราคาแพง บอร์ดไฟและฟิล์มเพิ่มความสว่างซึ่งช่วยลดต้นทุน

อย่างไรก็ตาม CCFL แบบเลื่อนลงก็มีข้อบกพร่องเช่นกัน จะต้องเพิ่มจำนวนท่อแสงเพื่อเพิ่มความสว่างของภาพ อย่างไรก็ตาม ผลของการจัดวางท่อไฟใกล้เกินไปจะไม่เอื้อต่อการกระจายความร้อน เนื่องจากระยะห่างระหว่างเฟสซ้ายและขวาลดลง การกระจายความร้อนจึงต้องเพิ่มขึ้นจากระดับความหนา อย่างไรก็ตาม พื้นที่ ความหนาที่เพิ่มขึ้นก็เทียบเท่ากับการชดเชยข้อดีของ LCD TV บางส่วน: เบาและบาง

อนึ่ง เมื่อใช้หลอดไฟ CCFL กับทีวี LCD ขนาดใหญ่ ความยาวของหลอดไฟต้องเพิ่มขึ้นตามจำนวนนิ้วที่เพิ่มขึ้นด้วย อย่างไรก็ตาม สำหรับหลอดไฟ CCFL ที่ยาวขึ้น ตำแหน่งตรงกลางและปลายทั้งสองของหลอดไฟจะเป็น ปัญหาของความสว่าง MURA และ MURA สีเกิดขึ้นได้ง่าย ซึ่งส่งผลต่อความสม่ำเสมอของแสงของแบ็คไลท์ เพื่อรักษาความสม่ำเสมอของแสง ต้องใช้ฟิล์มกระจายแสงเพื่อเพิ่มความสม่ำเสมอของแสง แต่ฟิล์มแพร่จะทำให้สูญเสียการส่องผ่านของแสง เพื่อลดความสว่าง ผลลัพธ์ของความสว่างที่ลดลงจะต้องเสริมด้วยการเพิ่มจำนวนท่อแสง แต่ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้: การเพิ่มท่อแสงจะทำให้การออกแบบการกระจายความร้อนทำได้ยากขึ้น เพิ่มความหนาของโมดูลแบ็คไลท์ และ แม้กระทั่งเพิ่มการใช้พลังงาน เป็นที่เข้าใจว่าการใช้ไฟฟ้าของโมดูลแบ็คไลท์ CCFL คิดเป็น 90% ของการใช้ไฟฟ้าทั้งหมดของ LCD TV ดังนั้น การเปลี่ยนเทคโนโลยีแบ็คไลท์จึงเป็นแนวทางหนึ่งในการเปลี่ยนคุณภาพของภาพ LCD ในปัจจุบัน

ไดโอดเปล่งแสง (Light Emitting Diode; LED)

เนื่องจากไฟแบ็คไลท์ CCFL มีผลข้างเคียงและข้อกังขามากมาย อุตสาหกรรมจึงมองหาเทคโนโลยีการติดตั้งแบ็คไลท์ใหม่ๆ ที่หลากหลาย และ LED เป็นหนึ่งในโซลูชั่นที่เป็นไปได้ เช่น ทีวีซีรีส์ Qualia ของ Sony ซึ่งเป็นทีวีขนาดใหญ่ระดับไฮเอนด์ ( LCD TV ขนาด 40 นิ้ว 46 นิ้ว) ซึ่งส่วนแบ็คไลท์ทำจาก WLED เรียกว่าเทคโนโลยีแบ็คไลท์ WLED การวิจัยและพัฒนาจอภาพ LCD ของเทคโนโลยีแบ็คไลท์ LED ได้มาถึงขั้นตอนที่สำคัญเช่นกัน เราสามารถเห็นการแสดงผลิตภัณฑ์ที่เกี่ยวข้องในงานนิทรรศการ CES 2007 แล้ว

ไฟแบ็คไลท์ LED มีข้อดีหลายประการ อย่างแรกคือแสงอิเล็กทรอนิกส์แบบโซลิดสเตต ทนต่อแรงกระแทกได้สูงกว่า CCFL ไม่มีข้อกังวลใดๆ เกี่ยวกับข้อบังคับด้านการคุ้มครองสิ่งแวดล้อมของก๊าซปรอท ไม่มีข้อกังวลเกี่ยวกับการรั่วไหลของรังสีอัลตราไวโอเลต UV และเกินความอิ่มตัวของสีและอายุการใช้งาน นอกจากนี้ CCFL สามารถขับเคลื่อน LED ได้ตราบใดที่ถูกขับเคลื่อนด้วยแรงดันบวก ซึ่งแตกต่างจาก CCFL ซึ่งต้องใช้แรงดันไฟฟ้าบวกและลบสลับกัน แม้ว่าจะใช้แรงดันไฟฟ้าของไดรฟ์บวกเท่านั้น ระดับความต้องการของ LED จะต่ำกว่า CCFL นอกจากนี้ ความสว่างของ LED สามารถปรับได้โดยการปรับความกว้างของพัลส์ (PWM) เท่านั้น และสามารถใช้วิธีการเดียวกันนี้ในการระงับปัญหาภาพค้างบนจอแสดงผล TFT LCD ได้ อย่างไรก็ตาม การปรับความสว่างของ CCFL นั้นซับซ้อนกว่า และภาพติดตาไม่สามารถระงับได้ ก็ต้องระงับไปอีกทางหนึ่ง

แม้ว่าไฟแบ็คไลท์ LED จะมีข้อดีหลายประการ แต่ก็มีข้อเสียเช่นกัน ประการแรกคือประสิทธิภาพการส่องสว่าง ในแง่ของการใช้พลังงานที่เท่ากัน LED ไม่ดีเท่า CCFL ดังนั้นปัญหาการกระจายความร้อนจะรุนแรงกว่า CCFL นอกจากนี้ LED ยังเป็นแหล่งกำเนิดแสงแบบจุดซึ่งคล้ายกับชนิดเชิงเส้นของ CCFL' แหล่งกำเนิดแสงควบคุมความสม่ำเสมอของแสงได้ยากกว่าแหล่งกำเนิดแสงจริง เพื่อให้ได้ความสม่ำเสมอของแสงมากที่สุด ต้องเลือกลักษณะของ LED ที่ผลิตอย่างระมัดระวัง และไฟ LED จำนวนมากที่มีลักษณะเหมือนกัน (ความยาวคลื่น ความสว่าง) จะใช้สำหรับแสงพื้นหลังเดียวกัน การคัดเลือกก็ค่อนข้างสูงเช่นกัน โชคดีที่ประสิทธิภาพการส่องสว่างของ LED ยังคงดีขึ้น ปัจจุบันสามารถเข้าถึงมากกว่า 100 มล./วัตต์ ด้วยวิธีนี้ ความอิ่มตัวของสีจึงดีขึ้น และการจัดเรียง WLED ของแบ็คไลท์จะผ่อนคลายมากขึ้น ซึ่งช่วยบรรเทาปัญหาการใช้พลังงานและการกระจายความร้อน และหลังจากที่อัตราผลตอบแทนจากการผลิตยังคงดีขึ้นและเติบโตเต็มที่แล้ว ค่าใช้จ่ายในการเลือก LED อย่างระมัดระวังด้วยคุณสมบัติความสว่างที่สม่ำเสมอก็จะลดลงด้วย

การเปลี่ยนเทคโนโลยีแบ็คไลท์เพียงอย่างเดียวอาจไม่เพียงพอที่จะกระตุ้นการปฏิวัติใน LCD ดังนั้นให้'s ดูการพัฒนาเทคโนโลยี LCD อื่นๆ OLED (Organic Light Emitting Diode) เป็นไดโอดเปล่งแสงอินทรีย์ เทคโนโลยีการแสดงผล OLED นั้นแตกต่างจากวิธีการแสดง LCD แบบเดิม ไม่ต้องใช้ไฟแบ็คไลท์และใช้การเคลือบสารอินทรีย์และพื้นผิวแก้วที่บางมาก เมื่อกระแสไหลผ่าน สารอินทรีย์เหล่านี้จะเปล่งแสงออกมา นอกจากนี้ หน้าจอแสดงผล OLED ยังสามารถทำให้เบาและบางลงได้ ด้วยมุมมองที่กว้างกว่า และสามารถประหยัดพลังงานได้อย่างมาก อย่างไรก็ตาม ชีวิตและราคาในปัจจุบันเป็นคอขวดที่จำกัดการพัฒนาใน LCD

OLED เป็นเทคโนโลยีแอปพลิเคชันแผงอื่นที่ดึงดูดความสนใจ และการนำแผงขนาดเล็กมาใช้ก็เกิดขึ้นก่อนหน้านี้ ตามแผนของลูกค้า จะมีโมเดลเพิ่มเติมออกมาตั้งแต่ปี 2008 ถึง 2009 แต่แผงย่อยจะยังคงเป็นรุ่นหลัก และแม้ว่ารุ่นและการจัดส่งจะเพิ่มขึ้นอย่างมากเมื่อเทียบกับวันนี้ ส่วนแบ่งการตลาดจะไม่เกิน 10% . เดิมที OLED นั้นบางกว่าและมีสภาพที่ดีกว่า TFT-LCD ในแง่ของคอนทราสต์ มุมมอง และการประหยัดพลังงาน อุตสาหกรรมนี้ให้คุณค่ามาโดยตลอด เนื่องจากจะมาแทนที่ TFT-LCD และยังลงทุนในการวิจัยและพัฒนาในช่วงปีแรกๆ อย่างไรก็ตาม ในแง่มุมหนึ่ง เทคโนโลยี OLED ประสบปัญหาคอขวด และต้องเอาชนะปัญหาชีวิต ในทางกลับกัน เทคโนโลยี TFT-LCD ยังคงพัฒนาต่อไป และตอนนี้ยังสามารถให้คอนทราสต์และมุมมองที่ยอดเยี่ยม ส่งผลให้ความต้องการ OLED ไม่ได้เพิ่มขึ้นอย่างมาก และตลาดมีขนาดเล็กและมีอุปทานมากเกินไป ถูกจำกัดการแข่งขันด้านราคา ธุรกิจที่ลงทุนไปแต่เดิมแทบจะหนีไม่พ้นชะตากรรมของการล่มสลายและการลดขนาดลง ในอดีต Taiwan Shenghua Technology ได้ลงทุนในการก่อตั้ง Shengyuan เพื่อลงทุนในการวิจัยและพัฒนา OLED เมื่อเห็นว่า OLED กับ TFT-LCD ไม่สามารถแข่งขันกันได้ โดยเฉพาะราคาที่ต่างกันมาก ในแง่ของข้อมูลจำเพาะ TFT-LCD สามารถให้มุมมองการรับชม 170 องศา คอนทราสต์และความสว่าง 500:1 ได้อย่างง่ายดาย สามารถเพิ่มหรือทำให้บางลงได้ แม้ว่าความเร็วของปฏิกิริยาจะค่อนข้างต่ำ แต่ก็สามารถเข้าถึงช่วงที่สายตามนุษย์ยอมรับได้ ดังนั้น Shengyuan ก็ถูกปิดเช่นกัน เหลือบุคลากร R&D เพียงไม่กี่คนเพื่อกลับไปที่ Shenghua เพื่อพัฒนาวัสดุ ในอนาคตหากอายุและราคาของ OLED สามารถปรับปรุงได้อย่างมาก ก็ยังมีโอกาส ในขั้นตอนนี้จำกัดเฉพาะผลิตภัณฑ์ที่มีลักษณะพิเศษและเน้นย้ำถึงความจำเป็นในการสร้างสรรค์นวัตกรรม ยังไม่เห็นจุดเวลาสำหรับปริมาณมาก

และ AMOLED (Active Matrix/Organic Light Emitting Diode) แอกทีฟแมทริกซ์ออร์แกนิก light emitting diode panel (AMOLED) ถูกเรียกว่าเทคโนโลยีการแสดงผลยุคหน้า ซึ่งรวมถึง Samsung Electronics, Samsung SDI, LG Philips ต่างก็ให้ความสำคัญอย่างยิ่งต่อเทคโนโลยีการแสดงผลใหม่นี้ ปัจจุบัน นอกจาก Samsung Electronics และ LG Philips ที่เน้นการพัฒนาผลิตภัณฑ์ AMOLED ขนาดใหญ่แล้ว Samsung SDI และ AUO ต่างก็เน้นที่ขนาดเล็กและขนาดกลาง จากประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ในปัจจุบันของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป หากสามารถควบคุมต้นทุนของ AMOLED ได้อย่างมีประสิทธิภาพ เทคโนโลยีแผง LCD แบบเดิมจะถูกท้าทายอย่างมาก

ข้อดีอย่างหนึ่งของ AMOLED: ไม่ต้องใช้แบ็คไลท์

ข้อดีอย่างหนึ่งของ AMOLED: ความอิ่มตัวของสีที่มากขึ้น

ข้อดีอย่างหนึ่งของ AMOLED: สามารถเข้าถึงมุมมอง 180 องศาของแผง IPS หรือ VA

ข้อดีอย่างหนึ่งของ AMOLED: แก้ปัญหาจอ LCD ไดนามิกเบลอได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ในบรรดาข้อดีของ OLED สี่ข้อข้างต้น เราให้ความสนใจเป็นพิเศษกับคุณลักษณะผลิตภัณฑ์ที่สี่ เนื่องจากจอภาพ LCD บนเดสก์ท็อปทั้งหมดในตลาดปัจจุบันไม่สามารถแก้ปัญหาการเบลอแบบไดนามิกของหน้าจอคริสตัลเหลวได้ ภาพเบลอแบบไดนามิกของหน้าจอ LCD มักจะหมายถึงปรากฏการณ์ของเส้นขอบที่เบลอระหว่างการเปลี่ยนหน้าจอ มีเหตุผลสองประการสำหรับปรากฏการณ์ภาพเบลอแบบไดนามิก หนึ่งคือเวลาตอบสนองของผลึกเหลวและแสงระเรื่อของฟอสเฟอร์ และอีกอันคือไดรฟ์ TFT เช่นเดียวกับการควบคุมภาพของวิธี Hold

การถือครองเป็นสาเหตุหลักของภาพไดนามิกที่พร่ามัว

ที่เรียกว่า"ถือโหมด" โหมดการแสดงผลคือการแสดงภาพเฟรมภายในระยะเวลาหนึ่ง ในหน้าจอทีวี เวลาพักนี้จะเทียบเท่ากับช่วงเวลาแนวตั้ง (16.7 มิลลิวินาที) โดยทั่วไปแล้ว ทุกคนค่อนข้างชัดเจนว่าเวลาตอบสนองของ LCD เป็นสิ่งสำคัญมากสำหรับการแสดงภาพแบบไดนามิก เพราะสำหรับ LCD TV เวลาในการแปลงของภาพจะอยู่ที่ประมาณ 16.7 มิลลิวินาที ดังนั้นเวลาตอบสนองของ LCD TV อาจสั้นกว่า 16.7 มิลลิวินาที สำหรับประสิทธิภาพของภาพไดนามิกนั้นสำคัญมาก อย่างไรก็ตาม มีอีกสถานการณ์หนึ่งที่แม้ว่าเวลาตอบสนองของผลึกเหลวจะเป็น 0 มิลลิวินาที (ซึ่งไม่น่าจะเป็นไปได้และยาก) ความเบลอก็จะไม่หายไป เนื่องจากหน้าจอ LCD ใช้"วิธีถือ" วิธีการแสดงภาพ ตามรายงานการทดลองบางฉบับ เราสามารถทราบได้ว่าภาพเคลื่อนไหวที่แสดงบนหน้าจอโดยใช้ปุ่ม"กด" จะสั่นไปทางซ้ายและขวาบนเรตินา การสั่นดังกล่าวสะสมอยู่ตลอดเวลา และภาพที่มีชีวิตชีวาจะรู้สึกพร่ามัว เช่นเดียวกับการปรับปรุงเวลาตอบสนองของผลึกเหลว จำเป็นต้องพัฒนาวิธีการแสดงผลที่ย่อ"ถือ" เวลา. ตามสถานการณ์ที่กล่าวไว้ข้างต้น ภาพเบลอแบบไดนามิกของหน้าจอคริสตัลเหลวไม่สามารถแสดงได้ด้วยการวัดที่ใช้เป็นเวลานาน นั่นคือ เวลาตอบสนองของผลึกเหลวจากสีขาวเป็นสีดำ และสีดำเป็นสีขาว เวลาเปลี่ยน

ปรับปรุงความเบลอของภาพไดนามิกที่เกิดจากเวลาพัก

หากเวลาตอบสนองเป็นแผงควบคุมคริสตัลเหลวในอุดมคติ (เวลาพัก 100%) โดยมีเวลาตอบสนองที่ 0 มิลลิวินาที MPRT จะอยู่ที่ 16.7 มิลลิวินาที (ความถี่คือ 60 เฮิร์ตซ์) เมื่อเวลาถือครองอยู่ที่ 50% MPRT จะอยู่ที่ประมาณ 8.3 มิลลิวินาที เมื่อเวลาถือครองคือ 25% MPRT คือ 4.2ms MPRT ของ LCD ทั่วไปน้อยกว่า 8ms; หากเป็น LCD ที่มีข้อกำหนดด้านคุณภาพของภาพสูงสำหรับผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์ MPRT สามารถประมาณได้ว่าจะน้อยกว่า 4 มิลลิวินาที ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น MPRT มีองค์ประกอบหลักสองประการ: เวลาตอบสนองของผลึกเหลวและเวลาค้าง ดังนั้น หากต้องบรรลุคุณภาพการแสดงผลของภาพ คาดว่าเวลาตอบสนองของผลึกเหลวจะน้อยกว่าค่าข้างต้น ในบรรดาวิธีการปรับปรุงเวลาตอบสนองของผลึกเหลวนั้น มีโหมดไดนามิกความเร็วสูง เช่น OCB, IPS และ VA ตลอดจนการขับเกินไดรฟ์เป็นต้น ตอนนี้ LCD TV ที่ให้ความสำคัญกับคุณภาพของภาพได้นำวิธีการเหล่านี้ไปใช้ในการผลิต มีสองวิธีในการปรับปรุงการเบลอของภาพไดนามิกที่เกิดจากเวลาพักสาย หนึ่งคือการปิดแหล่งกำเนิดแสงพื้นหลังตามความถี่ของหน้าจอ และอีกวิธีหนึ่งคือวิธีการแสดงความเร็วสองเท่าโดยใช้เทคโนโลยีการชดเชยการเคลื่อนไหว วิธีแรกที่เฉพาะเจาะจงคือการใช้การกะพริบของไฟแบ็คไลท์และการแทรกสัญญาณสีดำ ในบรรดาเทคโนโลยีทั้งสองนี้ สิ่งที่น่าสนใจที่สุดคือเทคโนโลยีการชดเชยแบบไดนามิก วิธีการแสดงภาพที่ไม่ต่อเนื่อง เช่น การปิดไฟแบ็คไลท์และการแทรกสัญญาณสีดำ สามารถปรับปรุงการเบลอของภาพไดนามิก และใช้ค่อนข้างง่าย แต่ในกรณีของหน้าจอขนาดใหญ่และความสว่างสูงจะทำให้หน้าจอสั่นไหวได้ง่าย ในทางตรงกันข้าม วิธีการแสดงความเร็วสองเท่าของการชดเชยไดนามิกสามารถปรับปรุงการเบลอของภาพไดนามิกโดยไม่ทำให้ภาพสั่นไหว แต่ก็ยังไม่ง่ายที่จะนำไปใช้จนถึงตอนนี้ เนื่องจากต้องใช้วงจรประมวลผลสัญญาณขนาดใหญ่