发展多色LED背光模块的补色与调光课题
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作者：卢庆儒
前言：与所有的产品一样，在面对创新技术之后，接踵而来的是一连串的课题与困难需要去克服，尤其对于液晶面板用LED背光来说，在提供消费者享受高画质、高显示能力之前，需要解决的不仅仅是电路的问题，包括光学、散热，甚至于LED本身等等都是需要考虑的。当然这些问题都是众所周知的，也是长久以来被业界所经常讨论，以下将针对液晶面板用LED背光的色彩表现问题方面，进行一些讨论。
2007年年初，Sony在美国发表了一款耗功仅有200W的70吋LED背光液晶电视，在这款电视的背光模块中，Sony只使用了450颗的3原色LED，并且根据Sony的讯息，这款新产品经上市后，目前呈现供不应求的状态。回顾2004年，Sony曾经发表一样使用450颗的3原色LED，但是耗功高达450W的Qualia 005背光模块，在包括散热、电力消耗、色均匀度控制等等的整个技术上，都已经获的得突破性的发展。
图说：Sony在2007年发表了耗功仅有200W的70吋LED背光液晶电视，这款电视的背光模块，Sony只使用了450颗的3原色LED。（www.watch.impress.co.jp）
除了Sony之外，三菱电机更开发出了6色LED的背光模块，观看后的人士都表示，这样的显示质量已经可以媲美喷墨打印机了。三菱电机开发6色LED的构想是，虽然LED背光可以扩大液晶面板的色域表现，但是美中不足的是，因为3色LED在蓝绿(cyan)色系部分的表现还是有一些缺憾，因此三菱电机增加了三种波长相异的LED来满足红蓝绿3色的显示缺失。在色表现度方面，根据三菱电机的资料，这款6色LED背光模块所能表现的色域高达Munsell Color Cascade的80.62％，这可以涵盖了绝大部分自然界的物体颜色。
图说：三菱电机增加了3种波长相异的LED来满足红蓝绿3色的显示缺失，根据三菱电机的资料，这款6色LED背光模块所能表现的色域高达Munsell Color Cascade的80.62％，这可以涵盖了绝大部分自然界的物体颜色。（三菱电机提供）
取得一个最佳的点灯均衡机制
当然，就对于多色的LED背光模块来说，首先必须面对的就是点灯的问题，如何在点亮3色、4色甚至于6色的峰值波长之间，取得一个最佳状态，所以目前在迈入LED背光的时代之后，Field Sequence技术也就成了面板业者必须学习的课程。采用多色LED背光模块另一个问题是，彩色滤光片的匹配，在这方面虽然，多色LED背光模块可以提供相当宽广的色域，但是如果采用适合的彩色滤光片，那么整体的表现将会更上层楼。就以三菱电机6色LED背光模块为例，如果能够搭配6色的彩色滤光片，那么所能够补强所有波长的缺失，使得整体的色彩波长表现达到相当性。
多色LED衍生出的面板背光调光需求
针对液晶显示面板调光来说，虽然是不算新的问题和技术，从使用冷阴极管开始，就经常被讨论，但是对于调光的技术，在面板跨入多色LED背光的时代之后，就更为复杂。市场对于各种大小尺寸的液晶屏幕与液晶电视，不断的要求高精细、高质感的影像表现，但是基于液晶面板的先天特性，由于无法独立产生光源，因此对于背光的控制来说更为辛苦。
目前液晶面板很难达到所使用的每一颗LED都是具有相同的特性，也就是说寿命、波长、效能等等都一样，所以在这样的情况下，色彩与亮度的均一性(Uniformity)也就成了首要解决的任务。基本上LED在担任背光照明角色时，其发光的状态，以及动作特性上并不是都能够随时维持均一的稳定性，再加上温度的高低变化，更会直接造成LED波长改变，也就是说LED背光模块的辉度所产生的变化，会经由液晶面板表现出来，让使用者的眼睛直接感受到，如果液晶面板是应用在医疗仪器上的话，将更会带来严重性的影响。
图说：LED背光模块的辉度所产生的变化，如果是应用在医疗仪器上的话，将更会带来严重性的影响。（金山招商局提供）
LED背光模块已开始加入感光感测机制
所以目前，在LED背光模块部分已经有业者开始加入感光传感器，来随时侦测背光模块的辉度，并且达到调整模块亮度的目标。例如当LED模块内建的辉度值为450烛光／米的时候，当背光模块的辉度急遽上升或下降时，传感器就能够立即感测到辉度已经超过设定值，并且会将相关讯号传送至控制机制，让辉度迅速上升或下降恢复到原先的预定值。虽然从辉度上升或下降、到异常感测、讯号回传、控制机制发挥作用，最后完成正常辉度值，在数秒之内完成所有的动作，但是对于液晶面板来说，已经可以说是能够维持一定的显示质量。就目前的技术而言，感光的传感器能够在1秒钟之内，完成10次以上的感测作业，如果更高阶的机制，更有能力在1秒钟之内瞬间完成辉度异常管理。
不过，并非单单仅依靠感光传感器就能够高枕无忧，因为感光的传感器如果经过长时间的运作之后，还是会出现一定程度的误判，导致LED背光模块的辉度出现过高或过低的情况，所以已经有业者针对这项的缺失，展开自我诊断功能的技术开发工作。所谓的自我诊断功能，指的就是当背光模块辉度出现超过正负20％时，控制机制能够自动启动，主动的命令背光模块调整LED电流量来导正异常的辉度表现。
图说：感光的传感器能够在1秒钟之内，完成10次以上的感测作业，如果更高阶的机制，更有能力在1秒钟之内瞬间完成辉度异常管理。（Micropto提供）
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