1、LED背光源

    隨著技術(shù)的發(fā)展，LED背光源的液晶屏以節(jié)能、超薄等優(yōu)點(diǎn)，迅速的取代CCFL背光源的屏。這在電視機(jī)行業(yè)凸顯得比較明顯。而時(shí)至今日，液晶拼接行業(yè)的主流尺寸產(chǎn)品仍是以CCFL為主。盡管從前端的液晶屏企業(yè)到后端的整體制造企業(yè)都開(kāi)始布局LED的產(chǎn)品，但礙于整個(gè)安防顯示行業(yè)對(duì)液晶屏需求相對(duì)于電視機(jī)行業(yè)對(duì)液晶屏的需求，仍屬于相對(duì)較小的行業(yè)。從而導(dǎo)致液晶屏生產(chǎn)企業(yè)對(duì)拼接顯示專(zhuān)用屏的生產(chǎn)仍處于跟隨電視用屏的需求。

    對(duì)于已經(jīng)經(jīng)過(guò)充分市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的電視用的液晶屏而言，價(jià)格因數(shù)非常敏感，并且根據(jù)調(diào)查平均每臺(tái)電視機(jī)的使用時(shí)間為每天3個(gè)小時(shí)，能耗并不明顯，因此，在背光從CCFL轉(zhuǎn)為L(zhǎng)ED后，基于價(jià)格因數(shù)，電視機(jī)所用液晶屏的發(fā)展也就處于暫時(shí)無(wú)進(jìn)一步發(fā)展方向的現(xiàn)在。

    而對(duì)于液晶拼接而言，雖然也有LED背光屏的出現(xiàn)，但仍屬于背光常亮的產(chǎn)品，在節(jié)能和對(duì)比度低的方面，仍未解決。

    圖四為新上市的46寸LED背光源的液晶拼接單元的功率占比圖。

圖四：LED背光源液晶拼接屏的功率占比圖

    從圖四種我們可以看出，雖然液晶拼接屏的背光從CCFL轉(zhuǎn)為L(zhǎng)ED后，背光源的功率從312W轉(zhuǎn)為了165W，基本降低了47%，但背光源的能耗仍是其中最大的。

    因此，單純的改變背光源并不能降低背光源功率在拼接屏中的功率占比，只能改變背光源常亮的方式，才能在LED背光源的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步降低功率。
 
    2、區(qū)域調(diào)光

    為改變背光常亮的狀態(tài)，可以通過(guò)讓背光的亮度隨著圖像的內(nèi)容的變化而變化，當(dāng)整幅圖像亮?xí)r，背光全亮，當(dāng)整幅圖像全黑時(shí)，背光全黑，而當(dāng)圖像有亮有暗時(shí)，背光通過(guò)自動(dòng)控制進(jìn)行變換，并且亮的部分不能影響暗的部分。

    顯然，CCFL 背光是不可能實(shí)現(xiàn)這種區(qū)域亮度控制的，一方面是因?yàn)镃CFL 的形狀是長(zhǎng)條形，根本無(wú)法進(jìn)行區(qū)域劃分，另一方面則是因?yàn)樗�的亮度也不可能按照�(qǐng)D象的內(nèi)容進(jìn)行快速調(diào)整。同時(shí)，在采用LED 作為區(qū)域亮度控制時(shí)，只能采用直下式背光，而不能采用側(cè)射式。

    雖然該技術(shù)在液晶電視行業(yè)已經(jīng)提出多年，但礙于液晶電視行業(yè)的價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)激烈，增加此功能一是會(huì)造成成本急劇上升，二是對(duì)于家庭用戶(hù)而言，此功能基本沒(méi)有實(shí)際意義，畢竟每天的電視機(jī)工作時(shí)間有限，短時(shí)間的工作是看不出該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)的。

    而對(duì)于監(jiān)控而言，面對(duì)常年24小時(shí)開(kāi)機(jī)的使用，節(jié)能就比較明顯。后面將會(huì)具體計(jì)算節(jié)能優(yōu)勢(shì)。

    下面將具體論述該方案的實(shí)現(xiàn)原理。

    （1）區(qū)域調(diào)光簡(jiǎn)介

    在液晶模組中，如果將模組的背光分為幾個(gè)區(qū)域，再根據(jù)所顯示的圖像內(nèi)容獨(dú)立控制每個(gè)區(qū)域的背光亮度變化，就實(shí)現(xiàn)了區(qū)域調(diào)光的基本功能，如圖五所示。

圖五：區(qū)域調(diào)光的原理

    （2）背光源的選擇

    從結(jié)構(gòu)上來(lái)看，能夠用來(lái)實(shí)現(xiàn)Local Dimming功能的LED背光類(lèi)型可以分為兩大類(lèi)：直下式LED背光和側(cè)入式LED背光。

    早期，人們多關(guān)注的是直下式LED背光。這種應(yīng)用中，在水平和垂直方向上將屏幕的背光源劃分為若干區(qū)塊，每個(gè)LED的分區(qū)一般為正方形等規(guī)則形狀，分區(qū)內(nèi)的所有LED連接在一起，且可以隨著液晶面板上對(duì)應(yīng)圖像位置的畫(huà)面明暗程度進(jìn)行亮度調(diào)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)比度的提高、畫(huà)質(zhì)的改善和動(dòng)態(tài)功耗的降低，如圖六所示：

圖六：直下式背光的區(qū)域調(diào)光

    然在這種應(yīng)用中，同樣尺寸的LED的數(shù)量會(huì)比側(cè)入式LED背光多出數(shù)倍，導(dǎo)致LED的成本方面不具有優(yōu)勢(shì)，但要做到圖像背光亮度的精細(xì)調(diào)整，這是最佳的方案。

    側(cè)入式背光模組的原理也并不復(fù)雜。沿著LED燈條排布的方向?qū)⑵聊环譃閹讉�(gè)區(qū)域，通過(guò)DSP芯片的處理分別控制每一個(gè)區(qū)域的亮度變化，以實(shí)現(xiàn)Local Dimming功能，如圖七所示。                  

圖七：側(cè)入式背光區(qū)域調(diào)光

    由于使用的LED數(shù)量少、成本低，易于實(shí)現(xiàn)薄型化等特點(diǎn)，這種側(cè)入式LED背光的LocalDimming技術(shù)在近期成為各終端廠商關(guān)注的重點(diǎn)，但尚不能做到與直下式背光Local Dimming完全相同的畫(huà)質(zhì)和節(jié)能效果。

    因此，根據(jù)安防監(jiān)控領(lǐng)域?qū)�圖像質(zhì)量的高標(biāo)準(zhǔn)要求，我們采用直下式LED方式進(jìn)行。
 
    （3）控制方式選擇

    從Local Dimming的控制方式來(lái)說(shuō)，可以分為0D、1D、2D和3D等幾種方式。

    0D：背光系統(tǒng)只進(jìn)行整體亮度的調(diào)節(jié)，節(jié)能和畫(huà)質(zhì)改善的能力有限。優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，成本低。

    1D：側(cè)入式Local Dimming。主要應(yīng)用在側(cè)入式LED背光系統(tǒng)中，能夠針對(duì)圖像中每一列(或每一行)區(qū)域的亮度的變化進(jìn)行對(duì)應(yīng)背光亮度的調(diào)節(jié)。節(jié)能和畫(huà)質(zhì)改善效果優(yōu)于0D方式，需要在系統(tǒng)或LED驅(qū)動(dòng)部分增加對(duì)圖像內(nèi)容的分析和控制功能，成本略有增加。

    2D：直下式Local Dimming。主要針對(duì)直下式LED背光應(yīng)用，根據(jù)LED的分區(qū)數(shù)量和大小能夠分別調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)區(qū)域的背光亮度變化，實(shí)現(xiàn)比1D更好的畫(huà)質(zhì)和更低的動(dòng)態(tài)功耗。驅(qū)動(dòng)部分的成本與1D相當(dāng)，但總體成本由于LED燈數(shù)量的增多而有所增加。

    3D：在2D基礎(chǔ)上的改進(jìn)，用RGB三色LED來(lái)取代白光LED。由于使用了R、G、B三色的LED，使得背光系統(tǒng)在進(jìn)行亮度調(diào)節(jié)的同時(shí)，還能夠根據(jù)畫(huà)面各區(qū)域的色彩分布動(dòng)態(tài)調(diào)整對(duì)應(yīng)背光部分的色度，實(shí)現(xiàn)了色域更廣的畫(huà)質(zhì)，比2D方式有更好的色彩表現(xiàn)。缺點(diǎn)是硬件成本高于2D方式，同時(shí)由于需要處理RGB背光整體白平衡的問(wèn)題，因此開(kāi)發(fā)成本會(huì)有較大的增加。

    綜合成本等方面的考慮，采用2D方式是在充分保證圖像質(zhì)量的前提下的區(qū)域調(diào)光的最佳方案。
 
    （4）分區(qū)選擇

    對(duì)于LED背光而言，分區(qū)的數(shù)量是和畫(huà)質(zhì)、功耗以及成本等因素緊密相關(guān)的。根據(jù)圖八的實(shí)際的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，我們可以看到，無(wú)論是側(cè)入式LED背光還是直下式LED背光，當(dāng)分區(qū)數(shù)量增加到一定程度時(shí),LED背光系統(tǒng)中LED燈的點(diǎn)亮比例不會(huì)繼續(xù)減小，即意味著此時(shí)LED背光的動(dòng)態(tài)功耗難以繼續(xù)降低。

圖八：分區(qū)數(shù)量和LED點(diǎn)亮比

    同時(shí)也要看出，分區(qū)數(shù)量少的話，功率的降低效果并不會(huì)太明顯。