TCL-自然光液晶电视技术

TCL集团工业研究院2008年01月10日TFT-LCD平板电视逐步成为市场的主流电视产品，其性能不断提高，视角问题已经基本解决，但是其它一些固有的缺点在用作大屏幕电视显示时逐步暴露出来。主要有：1、长时间观看液晶电视容易引起视觉疲劳；2、对比度小，黑电平不够黑；3、随着电视屏幕的增大，原先的低功耗优势逐步消失；如何解决这些问题，一直困扰着LCD生产企业!TCL此项自然光液晶电视技术成果，成功地解决了这一困扰；■自然光液晶电视是国际首创，是我国TFT-LCD电视技术自主创新的一大成果■自然光技术填补了我国乃至国际上TFT-LCD电视技术在偏振光技术上的空缺；■自然光液晶电视数字视频动态背光调制技术达到了国际先进、部分指标国际领先水平。自然光技术共包涵了两个方面：1、圆偏振光液晶电视技术------此项技术将液晶电视的出射光转变成园偏振状态，更接近自然光，减轻了人们的视觉疲劳，达到护眼的目的。2、液晶电视动态背光调制技术------通过该技术的实施，可以提高画质，提高视觉舒适度，节省功耗。一、圆偏振光液晶电视技术几万年来，人类生活在自然界中，人们看到的绝大部分光是自然光，人眼最适应于自然光。普通LCD-TV发出的光是线偏振光，人眼对线偏振光适应吗？由此,TCL开发了圆偏振光液晶电视技术:■在我们的方案中，通过该技术将液晶电视的出射光转化成圆偏振光。■光是一种电磁波，具有振动方向。自然光的振动方向在传播面各个方向上呈均匀分布，对人眼的作用在各个方向上是相同的；■圆偏振光的振动方向在传播面上则是旋转的，对人眼的综合效果也表现为各向同性；★圆偏振光最接近于自然光。LCD园偏振光传播方向线偏振光圆偏振光液晶电视技术应用于圆偏振光液晶电视上的是一个1/4λ波片复合膜结构，除了具有1/4λ波片的功能，还有胶层、防眩光层、防反射层等。如图：圆偏振光液晶电视结构液晶ITO电极玻璃基片后偏光片1/4λ延迟膜ITO电极玻璃基片前偏光片1/4λ波片胶层前偏光片防眩光层防反射层实施圆偏振光技术的实例照片裸眼下，未实施区域和实施区域间差异很小。偏光片下，实施区域仍可透光，而未实施区域明显消光。光的偏振状态和视觉疲劳关系的实验对同一个被测试者，对比普通液晶电视和圆偏振光液晶电视，监测其观看电视过程中视力的变化，从而反映出其视觉疲劳的趋势；本方案中，我们模拟家庭观看电视的情形，组织被测试者观看电视2.5小时，对其观看电视过程中的视力变化进行研究；在每次观看电视的过程中，每隔一段时间（如30分钟）进行一次分级视力的测试，记录其变化。偏振光与视觉疲劳关系的实验(一)目前，我们已分职员、在校大学生、普通劳工等三组,进行了近百人次的测试，，各被测试者视力变化的平均值趋势如下：实验数据(一)圆偏振光LCD-TV/普通LCD-TV分级视力变化趋势-6-5-4-3-2-1010306090120150时间(min)视力变化(测试挡)圆偏振光LCD-TV普通LCD-TV为了更准确地反映上述差异性，我们与国内某著名高校眼科中心视觉生理实验室一起，借助专业的电生理仪器系统和科学的分析手段，进行LCD-TV视觉疲劳的研究。本实验方案中，为不中断观看的连续性，反映客观真实的实际情况，我们通过眼电图（EOG）记录仪来记录人眼的电生理信号，从中获取人眼眨眼频率（中断可视为眼睛的休息，降低了反映视觉疲劳的真实性）。眨眼频率是反映视觉疲劳的敏感指标，人眼疲劳后会本能地增加眨眼频率来润滑眼球。测试中，被测试人员分为两组，分别观看未贴膜的LCD电视和贴1/4λ膜的LCD电视，从眼电图(EOG)中监测其观看电视过程中眨眼频率的变化，从而反映出其视觉疲劳的趋势；偏振光与视觉疲劳关系的实验(二)偏振光与视觉疲劳关系的实验现场(二)偏振光与视觉疲劳关系的实验数据(二)圆偏振光液晶电视00.10.20.3-50%-40%-30%-20%-10%0%10%20%30%40%50%60%观看前后眨眼频率变化量统计百分比普通液晶电视00.10.20.3-50%-40%-30%-20%-10%0%10%20%30%40%50%60%观看前后眨眼频率变化量统计百分比偏振光与视觉疲劳关系的实验分析结果(二)两组受检者观看故事片前后的眨眼频率（平均值±标准差次/每200秒）分组观看前观看后tp普通LCD-TV45.3±2755.3±313.350.002圆偏振液晶电视44.3±22.744.7±20.70.110.913分别对两组受检者观看电视前后的眨眼频率,应用专业软件SPSS11.5进行了配对t-检验，结果表明:观看普通液晶电视后的眨眼频率比观看前高，差异有显著意义（p0.05）;圆偏组受检者观看故事片前后的眨眼频率差异无显著意义（p0.05）。从实验（一）与实验（二）所获得的数据曲线以及专业的分析表明:相对于普通液晶电视，圆偏振光液晶电视对减轻视觉疲劳明显有好处。初步结论为充分证实上述结论，我们又针对观看LCD电脑显示屏的视觉疲劳进行研究，观察受检者在用LCD电脑显示屏玩电脑游戏的过程中，视觉疲劳的情况，现已获得数据120多例，实验正在进行中。对已获得数据进行t-检验后再次证实了上述结论。最新进展---第二阶段实验部分数据0.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.000分钟30分钟60分钟90分钟120分钟时间眨眼频率圆偏振光线偏振光动态背光技术亮度没有自动控制，亮画面过大时会刺目。液晶面板固有的漏光现象，无法显示很纯的黑色，而人眼对于暗画面的敏感程度要明显超过亮画面。显示的黑色不够暗，导致对比度不足。低灰度级的色域由于混杂了各颜色的漏光而严重减小。光效低，功耗比较大。动态背光所针对的液晶电视问题LCDTV通常采用恒定背光，即使显示暗图像，背光依然提供超过实际图像亮度所需的发光，造成功率浪费；而且背光越强，LCD的漏光量越多，导致对比度也不佳。所以有必要根据图象信息动态地设置LCDTV的背光亮度，而按照背光的布局特点，对背光进行区域控制将取得最佳的效果。动态背光的设计思想背光100%信号图像50%50%0%0.1%背光50%背光50%20%信号图像100%50%0%0.05%信号图像100%50%0%0.02%TCL液晶电视动态背光技术──第二代2006年，开发了第二代动态背光技术──增强型动态背光控制技术关键技术:■分区域的CCFL背光动态控制，在不同区域分别形成10％到100％的背光亮度。■结合整体背光的动态控制。■图像处理基于RGB信号，保证处理后的图像在亮度与色彩上与原始图像一致。整体背光控制区域背光控制合成背光控制TCL液晶电视动态背光技术──第二代背光的区域控制与整体控制的结合■整体背光控制：产生适合人眼视觉特性的亮度控制；根据整体图像的灰度直方图分析，设定整体背光亮度水平。■区域背光控制：根据各行图像的实际亮度需求调整各区域的背光亮度等级。背光信号视频RGB信号APL分析LVDS接收器视频RGB信号背光需求分析整体背光系数整体及区域直方图统计分区域背光亮度图象数据补偿系数LVDS发送器分区域背光控制PWM实现方法整体及区域直方图分析整体图像变换实际背光亮度计算技术路线采用Xilinx公司的FPGASpartan3系列的3S4000作为数字视频图像处理的开发与仿真平台。产品化方案采用Altera公司的FPGACylone2系列的2C5作为实现算法的载体，并集成了LVDS收发模块，降低了成本。逆变器方案采用O2micro公司的OZ972作为背光驱动IC，并使用OZ976作为主控芯片实现多路控制。采用DE（DataEnable）only模式，可以适应所有LCD面板的接口要求。算法的处理全部基于RGB信号。TCL液晶电视动态背光技术──第二代主要特点:■极高的动态对比度＞50000:1■最大静态对比度＞10000:1■功耗（32吋电视）：70W，降低50%。■色域（20%灰度时）：从13.5%NTSC提高到57.1%NTSCX0.40.260.19Y0.250.360.11X0.60.260.14Y0.280.510.06小结2007年7月,在台北举行的SEMI2007平板显示展上,发表了相关的研究成果,在关联企业中反响热烈；2007年9月,被国际信息显示协会（SID）在莫斯科举行的2007年欧洲显示大会（Eurodisplay‘2007）破格录取，并被授予了现场做圆偏振光液晶电视技术讲演的资格；2007年12月,在日本札幌举行的第14届国际显示大会IDW’07上，作了圆偏振光液晶电视技术的现场讲演报告。同时也获得了业内人士的高度评价和广泛关注。国际知名显示专家、国际信息显示协会（SID）主席——LarryWeber对圆偏振光技术来信发表见解说：“Iamverysurprisedaboutyourresults.Itlookslikeyouhavecarefullydonetheexperimentsandtheresultslookquiteconvincing.”自然光液晶电视技术的学术成果2007年12月,圆偏振光液晶电视技术通过了由信息产业部主持的科技成果鉴定.鉴定认为:该项技术是我国自主研发的液晶电视技术，具有创造性与新颖性，处于国际领先水平。2007年4月,动态背光调制技术通过了由信息产业部主持的科技成果鉴定.鉴定认为:该项技术达到了国际先进、部分指标国际领先水平。TCL集团已先后与日本瑞萨科技,台湾谱诚,MStar和MTK达成了针对自然光液晶电视数字视频动态背光调制技术成果的技术使用许可协议。这是国内整机生产企业首次向国际一流高科技公司输出IP技术，具有里程碑式的意义。自然光液晶电视技术取得的成绩(一)2007年9月，TCL集团在北京隆重发布了自然光液晶电视技术，媒介争相报道，引起业界的关注。（百度网搜索，与该技术相关的报道多达60000余条）。并且在今年1月美国的CES展览上向全球展示TCL的创新水平。2007年11月，中国电子视像行业协会颁布了2007年年度奖项，其中TCL的自然光技术包含的圆偏振光技术和动态背光分别获得2007年技术创新大奖。2007年12月，在TCL集团2007年度技术创新奖评比中，自然光液晶电视技术荣获一等奖.自然光液晶电视技术取得的成绩(二)TCL已在国内提交了七个相关的发明专利申请，对这一成果的方法进行保护。同时，在台湾，TCL也提交了二个发明专利申请，对该成果的方法进行保护。在美国,日本,韩国等国家的专利申请也在进行中。自然光液晶电视技术的专利保护谢谢！