Конвейерный метод управления подсветкой последовательной цветовой модуляции.

Конвейерный метод управления подсветкой последовательной цветовой модуляции.

                Последовательная цветовая модуляция. На рис. 1 показана временная последовательность операций последовательной цветовой модуляции. Формирование цветного изображения осуществляется следующим образом. Для каждого из цветов производится последовательная загрузка ЖК-матрицы из дисплейного ОЗУ. При загрузке (адресации) матрицы источники подсвети выключены. После завершения загрузки данных, определяющих яркость точек матрицы (одного из цветов RGB), перед включением одного из источников основного цвета выдерживается пауза для того, чтобы завершился переходной процесс в ЖК-ячейках пространственного матричного модулятора (жидкие кристаллы реагируют на управляющее напряжение с некоторой инерцией). Если эту паузу не выдерживать и сразу включать источник подсветки, то получим искажение яркости передачи, поскольку время реакции и релаксации ЖК-ячеек матрицы различно.

Рис. 1.

                Процесс релаксации, имеет достаточно большую длительность и зависит от ряда переменных факторов. Поэтому продолжительность паузы должна быть больше времени релаксации. После паузы подсветка включается подачей питания на массив светодиодов определенного цвета. Длительность цветовой вспышки невелика (1,22 мс), поэтому пиковая яркость светодиодов должна быть в несколько раз выше, чем у постоянно включенного источника традиционной подсветки. Яркость современных (сверхярких) светодиодов близка к яркости белой люминесцентной лампы, работающей на переменном токе.
На рис. 2 показана конструкция цветного LCD-дисплея со светодиодной подсветкой. Дисбаланс яркости светодиодов разных цветов можно скомпенсировать подборам числа светодиодов каждого цвета в массиве или регулировкой тока по каждому цвету. 

Рис. 2.

Для получения равномерного распределения света от точечных источников с малыми оптическими потерями используются рассеиватели 1 и 2 (на рис. 2), которые выполнены на основе линз Френеля и позволяют при очень малой толщине конструкции управлять подмассивами светодиодов обычными токовыми транзисторными ключами. Сигналы управления токовыми ключами формируются на основе сигналов субкадровой развертки частотой 180 Гц (рис. 3). 

Рис. 3.

На рис. 4 показаны временные соотношения для фаз последовательной цветовой модуляции.
На рис. 5 показана структура управления ЖК-дисплеем с последовательной цветовой модуляцией.

Рис. 4.

Рис. 5.

                Этот метод подсветки пока имеет серьезный недостаток - фликкер (глаз замечает мерцание яркости, возникающее в процессе развертки и импульсной подсветки). Фликкер можно уменьшить, повышая частоту субкадровой развертки, однако для этого необходимо обеспечивать и большее быстродействие ЖК-ячеек. Решение этой проблемы существенно усложняет и удорожает стоимость дисплея. И все это из-за того, что фазы протекают последовательно во времени, а самая важная для нашего зрения фаза, в течение которой и производится полезная модуляция по цвету и яркости, занимает слишком малую долю времени.
                Конвейерный метод управления подсветкой. Разработчики решили увеличить полезное время модуляции за счет совмещения прохождения фаз по времени. Для этого экран разбили на секторы (сектор - это несколько строк) и сделали источник подсвета по секторам экрана с возможностью раздельного включения и выключения секторов-линеек. Теперь можно, не дожидаясь, пока закончится полная загрузка кадра, производить посекторное включение той части экрана, для которой процесс релаксации ЖК-ячеек уже завершился. Таким образом создается "волна" подсвета, бегущая следом за загрузкой (разверткой) данных изображения по кадру (на рис. 6 показана структура этого варианта динамической светодиодной подсветки LCD-дисплея).
                Так как время релаксации, загрузки данных, скорость развертки, а также порядок выбора цветов известны, то процесс синхронизация включения цветных секций вдоль направления развертки не представляет проблемы (на рис. 7 показаны фазы конвейерной системы развертки с секторной подсветкой).

Рис. 6.

 Рис. 7

Конвейерный метод управления подсветкой дает возможность в течение одного кадра последовательно включать источники подсвета всех трех цветов для разных блоков строк, а это дает еще одну возможность уменьшения паразитного фликкера, на этот раз связанного с модуляцией, но одному цвету в течение одного кадра (поэтому можно обеспечить более однородную по времени подсветку и уменьшить дрожание яркости и цвета).