LED背光與無彩色濾光片技�(shù)分析
無彩�濾光�技�(shù)，可大幅度提高面板系�(tǒng)的電光轉(zhuǎn)換效能達(dá)到約40%，對于提升系�(tǒng)色域及飽和度、降低材料成本等，都有非常顯著的影響�
近年來平面顯示器�(chǎn)�(yè)蓬發(fā)展迅猛，顯示技�(shù)日新月異，液晶顯示器以量�(chǎn)�(guī)模而論，穩(wěn)居平面顯示器技�(shù)主流地位，然而，其它顯示技�(shù)，諸如等離子、有�(jī)�(fā)光二極管，甚至是場發(fā)射式顯示器等，各自擁有優(yōu)于LCD的特�，例如自�(fā)光、快速響�(yīng)、高對比�、高色彩飽和�、可撓性等諸多�(yōu)點，給LCD�(chǎn)�(yè)帶來不同程度的威�。為保持LCD顯示技�(shù)�(xiàn)有的競爭�(yōu)�，各廠商已投入大量研�(fā)力量，力求提升傳�(tǒng)LCD的顯示效率和�(zhì)��
在LCD技�(shù)�(fā)展中，新型背光技�(shù)的作用日益顯�，對于LCD整體�(jié)�(gòu)以及色彩表現(xiàn)的改善起到非常重要的作用。LED背光在LCD顯示中的�(yīng)用比例在近年來大幅提�，其意義不僅僅局限于色域表現(xiàn)的提�，甚至有可能顛覆LCD的傳�(tǒng)�(jié)�(gòu)，對于LCD�(chǎn)�(yè)未來的發(fā)展具有前瞻性的意義。RGB LED背光的應(yīng)�，演繹出場序式色�(Field Sequential Color，F(xiàn)SC)技�(shù)，部分廠商已�(jīng)試制出無彩色濾光片的�(chǎn)品，可大幅度提高面板系統(tǒng)的電光轉(zhuǎn)換效能達(dá)到約40%，對于提升系�(tǒng)色域及飽和度、降低材料成本等，都有非常顯著的影響�
兩種不同的混色原�
在傳�(tǒng)彩色濾光片應(yīng)用中，單一像素乃由三個子像素所�(gòu)�，每個子像素由一顆場效晶體管(Field Effect Transistor，TFT)控制該子像素的電場強(qiáng)度，以決定通過該子像素的光�(qiáng)�;通過各子像素的光能量，再�(jīng)由各子像素所對應(yīng)的原�(紅色、綠色及�(lán)�)濾光片調(diào)�，以得到各子像素所需的各原色光強(qiáng)�，最后再依靠視覺系統(tǒng)的作�，將各子像素的原色混合成該像素所欲表�(xiàn)的顏色。這樣必須使用白色背源模塊，如冷陰極熒光燈�(Cold Cathode Fluorescent Lamp，CCFL)或是LED光源。在混色原理上，各原色是以空間軸混色，空間軸上的混色意思是，人眼看到東西可以看出顏�，是靠空間軸上R、G、B三個子像素(sub-pixel)在小于人眼視角的范圍做出混色�
相對�，場序式技�(shù)則移除彩色濾光片(Color Filterless)，且各像素不需再分割出子像�，其色彩形成，必須依靠背光模塊中，三種原色光源依時序切換，搭配在各色光源顯示時間�(nèi)，同步控制液晶像素穿透率，以�(diào)配各原色之相對光�，再由視覺系�(tǒng)對光刺激的殘留效�(yīng)，以形成并察知該顏色。也就是將原本以空間軸混色改為以時間軸混�，就是讓R、G、B三色快速切�，若�(zhuǎn)換時間短于人眼視覺所能分辨的時間，借助人眼的視覺殘留效�(yīng)，就能產(chǎn)生混色效��
免彩色濾光片技�(shù)益處多多
相對的，Color Filterless的作�，不使用彩色濾光�，讓R、G、B快速在人眼前變�，開口率大，光的使用效率幾乎沒有損失，一比較起來就突顯出Color Filterless的優(yōu)��
無彩色濾光片之LCD在顯示效能上的最大增�，則在于大幅提升光利用效�，理論上可提升至傳統(tǒng)LCD的三倍�
傳統(tǒng)以CCFL做為背光源的液晶顯示�，當(dāng)背光源提�8500nits的亮度時，經(jīng)過各組件的損�(最大損耗在彩色濾光�)，實際輸出的光亮度約�800nits。同樣是輸出800nits的光亮度，由于去除彩色濾光片使得光效率提升三�，再考慮開口率的提高，RGB-LED背光源只需提供不到2500nits即可等效傳統(tǒng)背光源提�8500nits時的出光亮度�
光學(xué)效率的提�，意義在于背光功耗的大幅度降�，對于光源亮度要求的大幅度降�。LED背光在LCD市場的應(yīng)用，最大的阻力在于成本、功耗和散熱三項。光源亮度要求的降低，可以減少LED的采用數(shù)�，功耗和散熱的瓶頸迎刃而解，成本可以大幅降�。同�，數(shù)量的減少更可以降低控制電路的�(fù)雜程�，增�(qiáng)系統(tǒng)的可靠性�
另一方面，省下彩色濾光片，在制程上除節(jié)�原料成本(約占面板15%左右)外，實質(zhì)上還省略濾光片涂�、制作之工序、減少工時及提升良率;更可以免去配套建�(shè)CF廠房�(shè)備的大筆投資�
事實�，采用Color Filterless技�(shù)時，一個子像素即可�(gòu)成一個像�，連帶減少單一像素中所需之TFT個數(shù)，簡化控制電路之�(fù)雜度，增加像素開口率，有利于提高面板像素的空間分辨率�
此外，若妥善選擇適當(dāng)光源，則可�(jìn)一步增�(jìn)系統(tǒng)的顯示質(zhì)�。例如色序法須使用脈沖式光源，LED最為適�，因LED一般均具有窄半高寬之頻譜特性，可呈�(xiàn)出高色彩飽和度的顏色，即可有效擴(kuò)大系�(tǒng)色域(Color Gamut)，即可呈�(xiàn)更豐�、多樣的色彩�
液晶的反�(yīng)速度和色分離控制是技�(shù)�(guān)�
事實上，Color Filterless不是很新的東�，它的技�(shù)原理問世事實上已�(jīng)有很長一段時�，但到目前為止都沒有將此技�(shù)�(yīng)用在電視�(lǐng)域，主要是因為它的速度要求要快3倍以�，才不會讓人眼察覺到在做顏色的切�，但是這個技�(shù)已經(jīng)在某些投影機(jī)上實�(xiàn)，例如DLP技�(shù)做成的投影機(jī)(Digital Light Processor，或稱為Digital Micro-mirror Device;DMD)。因為DLP型投影機(jī)的微鏡片(micro mirror)的反�(yīng)速度夠快，所以可以用色序法來實現(xiàn)彩色顯像的效果�
LCD方面，液晶響�(yīng)速度不夠�，始終是無法采用色序法技�(shù)的障�。主要因素就是液晶速度不夠�，因為原本畫面頻率為60Hz，使用Color Filterless就必須增�180Hz。一般較少使用的OCB技�(shù)，在液晶響應(yīng)速度方面可快�1ms，這樣的表�(xiàn)可以滿足需要。現(xiàn)在液晶以IPS和MVA為兩大陣�，過去OCB一直不被看好，主要是因為它的對比只�600�1，相對于MVA�1000�1，顯得較為遜色。不過將OCB�(jié)合動�(tài)區(qū)域控�(Dynamic Area Control)技�(shù)，使得OCB的對比可以到�(dá)�(shù)千比一，因此解決了對比不足的問��
Color Filterless技�(shù)有幾個關(guān)鍵所�，首先如上所述要有夠快的液晶響應(yīng)速度，使用OCB可以解決這個問�，另外就是現(xiàn)在雷聲很大雨點很小的RGB LED背光模塊，雖然導(dǎo)入量�(chǎn)還有一段時�，不過若不考慮價格，其實技�(shù)上已�(jīng)沒有障礙�
同時，色序法�(chǎn)生的色分離現(xiàn)象也是一個技�(shù)上待解決的議題。色序法的原理是一幅彩色圖像由三個連續(xù)的圖像色場組�，三種顏色的光投射至視網(wǎng)膜上各像素所對應(yīng)的相同位置，則各像素的色彩信息將可被視覺完整重現(xiàn)。若是一彩色圖像所包含的三圖像色場，其對應(yīng)像素投射在視�(wǎng)膜上不同位置而被視覺系統(tǒng)察知，則觀察者將看到色場分離錯位的影像，此即稱為色分�(CBU)�(xiàn)�。又因為CBU通常在圖像中物體的邊緣形成色帶排列，如同彩虹條紋，故CBU又稱彩虹效應(yīng)(Rainbow Effect)。色分離�(xiàn)象除了降低觀覺質(zhì)量，亦有研究報告指出，在長時間觀看色序型的顯示器后，亦可能造成暈眩的感��
至于改善色分離的方法，主要有增加顯示組件的響�(yīng)速率、改變色場順�、動�(tài)畫面�(bǔ)�?shù)�?，需�?fù)雜的控制算法和強(qiáng)大驅(qū)動電路能力�
國際大廠已有成果�(fā)�
目前色序法已�(jīng)成為各廠商研究的重點，陸�(xù)有一些新的成果發(fā)��
05�10月底橫濱�，三星首度展�32英寸Color Filterless的液晶電視，造成轟動。三星電子此次開�(fā)的產(chǎn)品采用可�(fā)出RGB(紅色、綠�、藍(lán)�)的LED Backlight，具�110%(NTSC)的色再現(xiàn)性與78%的高開口�，以�500nits的畫面亮度，其色彩表�(xiàn)相當(dāng)鮮艷，在色分離現(xiàn)象的控制上，若非專家不易察覺。同�，功耗只�82W，僅有現(xiàn)�500nits CCFL Backlight�60%，并支持適合電視�(chǎn)品的5ms以下的高速響�(yīng)速度。這說明了色序法在提升光源使用效率上的確有顯著的效果�
三星電子相關(guān)人員表示，藉由免彩色濾光片LCD的開�(fā)，將可大幅降低設(shè)備投�、材料費用與制程時間，并有助該公司主�(dǎo)32英寸�40英寸�46英寸等高畫質(zhì)大尺寸液晶電視市�，并計劃在今年下半年量產(chǎn)�
華映早在2000年時就展示過1.5英寸Color Filterless技�(shù)的原��06�6月的臺灣平面顯示器展，會場有一臺華映的32英寸無彩色濾光片(Color Sequential，或稱Color Filterless)LCD TV，是臺灣廠商第一次展出使用該技�(shù)的大尺寸�(chǎn)品�