Материал: 516_Mamchev, G. V. Televidenie Vysokoj Chetkosti

Рис. 10.24. Спектр белого света, получаемого с помощью синего светодиода с зеленым и красным люминофорами

Рис. 10.25. Спектр белого света, получаемого с помощью ультрафиолетового светодиода с RGB-люминофором

Рис. 10.26. Варианты установки светодиодного массива в жидкокристаллическом экране:

а) торцевое размещение светодиодов; б) прямое размещение светодиодов

Один светодиод не может обеспечить освещенность, необходимую для эффективной работы устройства задней подсветки ЖКЭ. Следовательно, необходимо соединение нескольких светодиодов, чтобы получить требуемую освещенность.

Светодиодный массив может размещаться непосредственно под рабочей площадью ЖКЭ или же располагаться по торцам светораспределительной панели, как показано на рис. 10.26 [65].

Для ЖК-панелей малых и средних размеров важна минимальная толщина матрицы, в таких случаях применяются светодиодные модули подсветки с торцевым размещением светодиодов. В воспроизводящих устройствах с диагоналями от 10 и выше чаще применяется фронтальная светодиодная подсветка. С целью уменьшения себестоимости устройства подсветки некоторые фирмы отказываются от размещения светодиодов по всей площади ЖК-матрицы и переходят к установке светодиодов по периметру экрана.

Варианты схем управления светодиодами. На практике находят приме-

нение несколько вариантов схем управления массивом светодиодов в устройствах задней подсветки ЖКЭ [68].

Наиболее простой является схема включения цепочки светодиодов с балластными резисторами (рис. 10.27).

В данной схеме для питания светодиодов используется источник постоянного напряжения, обеспечивающий выходное напряжение +5 В при любом токе нагрузки, не превышающем максимально допустимого значения. В рассматриваемой схеме величина тока в любой цепочке светодиодов определяется не только их параметрами, но и сопротивлениями балластных резисторов. Сопротивления резисторов имеют бóльшую стабильность, чем параметры светодиодов, и, кроме того, с их помощью можно управлять режимами работы схемы. В этом случае с помощью балластных токозадающих резисторов можно добиться требуемой равномерности распределения токов между всеми цепочками светодиодов. Дополнительный подбор светодиодов по величине падения напряжения не требуется. Величина тока, протекающего через светодиоды, может варьироваться от 10 до 200 мА.

Рис. 10.27. Последовательно-параллельная схема включения светодиодов с балластными резисторами

Рис. 10.28. Схема подключения светодиодов с использованием микросхемы драйвера

В другой часто применяемой схеме для подключения светодиодов используется микросхема драйвера, обеспечивающего оптимальные условия питания светодиодов (рис. 10.28). Драйвер представляет собой микросхему – преобразователь напряжения со встроенным стабилизатором тока, работающую в широком диапазоне температур (–40…85 С). Встроенная система защиты драйвера обеспечивает работоспособность устройства подсветки как при коротком замыкании одного или нескольких светодиодов, так и при обрыве в цепи светодиодов. С конструктивной точки зрения драйверы классифицируются на линейные и импульсные. Линейные драйверы имеют меньший коэффициент полезного действия по сравнению с импульсными, но не создают проблем с помехами и наводками. Стоимость схемы управления светодиодами с драйвером несколько больше по сравнению с другими схемами подключения массива светодиодов, но она обеспечивает наилучшее распределение токов в отдельных цепочках последовательно соединенных светодиодов.

Рис. 10.29. Матричная схема включения светодиодов

Наиболее надежной является матричная схема включения светодиодов (рис. 10.29). В данной схеме для управления светодиодами используется источник постоянного тока, который обеспечивает постоянный выходной ток в диапазоне от минимального до максимального значения выходного напряжения. Матричная структура этой схемы позволяет минимизировать потери от выхода из строя одного или нескольких светодиодов. Однако для выравнивания токов, проходящих через отдельные светодиоды, необходим их отбор по величине падения напряжения. В рассматриваемой схеме в каждом столбце должны быть расположены светодиоды с одинаковым падением напряжения на них. Несоблюдение этого правила может привести к неконтролируемому разбросу токов между отдельными параллельными светодиодами, приводящему к их ускоренному выходу из строя.

Динамическое управление яркостью и контрастом воспроизводимых телевизионных изображений. При передаче слишком светлых или очень темных сцен изображения на ЖК-экране уменьшается диапазон изменения яркости и ухудшается возможность наблюдения мелких деталей. В обоих случаях если сохранять неизменным уровень задней подсветки, то придется работать в узком диапазоне воспроизведения полутонов и субъективный контраст отображаемого изображения упадет. В дисплейных контроллерах нового поколения используется модуль динамического контроля яркостью (Dynamic Brightness Control – DBC), который позволяет значительно улучшить контраст воспроизводимого изображения при отображении темных или светлых сцен. Модуль DBC анализирует видеосигналы и при фиксации ярких сцен увеличивает сигнал управления яркостью подсветки и одновременно смещает диапазон управляющих сигналов модуляции ЖК-экрана в сторону передачи темных полутонов. Глаз человека не чувствителен к абсолютной яркости изображения, а способен отличать только локальный контраст. Для темных сцен производится искусственное транспонирование диапазона видеосигналов в полный диапазон изменения контраста на ЖК-экране с одновременным уменьшением яркости задней подсветки. Этот прием позволяет эффективно использовать всю шкалу градаций яркости и обеспечить воспроизведение полутонов с улучшенным контрастом. Происходит «осветление» темных фрагментов изображения и улучшается восприятие мелких деталей.

Таким образом, при отображении как ярких, так и темных сюжетов будет расширен диапазон контрастности воспроизводимого изображения и улучшится комфортность восприятия для зрителей.

С целью снижения энергопотребления ЖКЭ и повышения динамического значения контрастности в последних моделях ЖК-телевизоров фирма Samsung внедрила новую технологию LED Smart Lighting, известную как «автоматическое локальное затемнение». В данном случае встроенная в телевизор система анализа телевизионного изображения, используя принятый сигнал, автоматически регулирует яркость воспроизводимых кадров за счет включения и выключения светодиодов подсветки в нужной комбинации, что позволяет добиться динамического значения контрастности в пределах

500 000:1. Одновременно конструкторы смогли добиться существенного (более 30%) снижения энергопотребления в ЖК-телевизорах.

10.4.3. Структура цветных фильтров для жидкокристаллических экранов

В большинстве современных конструкций ЖКЭ цветные фильтры размещаются на внутренней стороне ближней к зрителю подложки экрана. Материалами для изготовления фильтров служат тонкие пленки различных красителей. Нанесение пленок может происходить по различным технологиям: осаждением из растворов, осаждением из газовой среды, печатным способом. Нанесение пленок различных цветов (R – красного, G – зеленого, В – синего) проводится последовательно для получения соответствующего цветного фильтра. После осаждения каждого слоя цветной пленки осуществляется операция фотолитографии. При использовании печатного метода фотолитография не требуется. На практике накатка цветных фильтров производится через трафареты. Варианты топологии цветных фильтров приведены на рис. 10.30 [65].

Лучшими показателями по равномерности воспроизведения цветов обладает топология DELTA. Сложность формирования сигналов управления для всех трех топологий фактически одинакова. Однако технология получения цветных фильтров по топологии DELTA самая трудоемкая. Во многих современных ЖКЭ в основном используется полосковая топология (Stripe). Цветные фильтры поглощают до 60% проходящего светового потока, формируемого устройством задней подсветки. Причем цветовые характеристики фильтров строго согласуются с параметрами излучения в модуле подсветки.

Дальнейшее увеличение яркости и цветовой насыщенности изображений, воспроизводимых ЖКЭ, достигается за счет использования новой топологии цветных фильтров RGBW с дополнительным субпикселем белого W (White)

Рис. 10.30. Варианты структур цветных фильтров ЖКЭ:

а) полосковая структура; б) мозаичная структура; в) дельта-структура