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更省电 3M发布新型为液晶增亮产品

中关村在线云南站 2006年06月14日 来源:中关村在线 编辑:本站 收藏此页
  2006年SID(Society for Information Display国际信息显示学会)年会于6月4-9日于美国加州旧金山举行。在此次会议上,3M公司发布了其光学增亮片系列中的一种增亮片产品。这种产品将为全球在接下来5年中所售出的液晶电视节省575亿度电的能耗。这种名为Vikuiti DBEF D400的增亮片产品,能通过光的再循环利用而减少液晶电视背光源中所需要的灯管数量,从而使液晶电视的总体能效提高20%~30%。 

  “这对整个液晶行业来说都是一个非常好的消息”3M光学产品事业部副总裁Andy Wong说道,“我们的增亮片产品使得液晶行业制造者在大多数液晶电视的生产制造中,能够少用4支甚至更多支灯管,并且同时大幅度提高电视能效。”

  根据Display Search(一个全球领先的平板显示器市场调研公司)的预测,随着液晶电视以每年70%的速度增长,从2006年到2010年,预计全球将有31500万21英寸以上的液晶电视售出。

  在2006年到2010年间售出的所有(31500万台)液晶电视的寿命周期(这里计算的寿命周期为5年,每天使用4个小时)内,根据每台液晶电视每年节省36.5度电的平均值来推算,3M的增亮片将为全球节省575亿千瓦时的能源。这相当于3300万桶原油或2300万吨煤所释放出的能量!

  3M提供了一系列的 Vikuiti增亮片产品,它们使得电脑显示器,笔记本电脑,手机和PDA,以及电视 等领域的液晶显示器产品的发光效率最大化。3M早在1993年就开发了世界上第一个用于液晶显示器的增亮片产品——Vikuiti BEF。它独特的光学底材能有效提高笔记本电脑屏幕的亮度,使之只需在较低的电池功率下就能正常运行工作。在当今全球市场增长速度最快的液晶电视领域,3M更是提供了一系列更为先进的液晶电视增亮片产品。这次展出的Vikuiti DBEF D400就是其中的一种。那么3M的这款增亮片是如何增亮的呢?

  要谈增亮,我们首先要从电视液晶面板本身的发光效率说起。

  彩色液晶产品的光能用率非常低。如图一,假设背光源发出的光总能量为100%,光线通过每个零部件的层层吸收,当达到屏幕表面的时候,剩下的已所剩无几。一般仅有5~10%的光线最后能被有效输出。


  那么,如何才能增加屏幕的亮度呢?方法有三种,

  第一,    增加液晶面板本身的透过率。

  然而,液晶面板从研发到投入生产,本身就是一项技术含量非常高的工程。全球目前能生产大屏幕液晶电视的厂家屈指可数,任何一条新生产线的加入,都要耗费上亿资金。因此,这对新面板技术的开发和投产来说,并不是一朝一夕就可以改变的事。要增加面板本身的透过率,这对液晶面板本身的设计、生产提出了非常高的要求。即便是新的面板技术可以提高一些透过率,改进生产线也需要很大的资金投入和耗费很长一段时间。

  第二,索性增加背光源本身的亮度,原来用16支灯管的,现在加到20支,原来每支灯管只加24伏*电压(*视不同产品可能有不同电压),现在更高…… 这样做的后果是什么呢?

  电视功率大幅度提高,电视能耗大副增加,而每支灯管的发光效率却大副削减,长期在这样的高发热环境下工作,还将严重影响到灯管和面板的使用寿命。我们摆些实际的数据来说明一下:20寸以上的液晶电视的背光源都是使用由多支冷阴极灯管组成的直下式灯管的背光源系统。在液晶电视开启时,每支灯管表面的温度可达65摄氏度,两端最热的地方可达140多度。想象一下在一台37寸的液晶电视中要排放20支这样高热量的灯管,整台电视的功耗非常高不说,就电视的腔内温度而言,也决不亚于一台电暖器的效果。并且,这么多支灯管放在这么小的一个空间内,散热也是问题,温度高了,每支灯管的发光效率自然下降。灯管数量和电视功率的成倍增加,并不能换来亮度的有效增加。相反的,换来的只是高能耗,高成本,和电视寿命的缩短。

  第三,在灯管和液晶面板之间使用3M的光学增亮片Vikuiti DBEF D400——大副提高发光能效,增加屏幕亮度。

  3M的增亮片产品由来已久,它的发展几乎是和整个液晶面板行业的发展同步的,甚至比液晶的发明更早。如今全球液晶面板的技术之所以可以发展地如此成熟,3M的光学增亮片在行业中发挥的作用功不可没。

  这次SID展会上介绍的Vikuiti DBEF D400增亮片,就是3M公司专门为液晶在电视领域的应用而专门设计的一款产品。Vikuiti DBEF D400是利用3M独特的多层膜技术制造的,在不到130微米的厚度中复合有1000层左右的薄膜结构。那么,如此微小的多层膜结构能起到怎样的“增亮”作用呢?
液晶面板的下偏光片是一种传统的吸收型偏光片,如图二。


  假设背光源发出的光线为非偏振光,它由两个不一样振动方向的光线组成。我们且将两个偏振方向垂直的两束光线分别称为P光和S光。根据液晶面板工作的原理,面板的下偏光片将仅允许一束偏振光(P)通过,而将与其方向不同的偏振光(S)吸收,所以光线在通过面板的下偏光片时50%的光线将会被吸收而损失。

  但如果我们将Vikuiti DBEF D400增亮片置于背光源和面板的下偏光片之间,情况就完全不同了—— P光可以直接通过DBEF, 同时原来被偏光片吸收的S光不是被吸收,而是被DBEF全部反射回背光源,经过背光源各层材料后,S光被消振,又成为非偏振光(P光+S光)重新射出背光源……如此循环,使背光源能被反复循环利用。所以,Vikuiti DBEF D400是利用原先被吸收型偏光片吸收而损失的那50%的光线在增加亮度的——也就是说,总的背光能源没有变,但光的输出效率却大幅度增加,从而提高光效。于3M以往的棱镜结构增亮片相比,Vikuiti DBEF D400在增亮的同时,保证的视角。是全视角,全方位的增亮!

  技术性的语言可能比较难理解,接下来,让我们用一些具体的实例来做一组比较,如图三。

  图中是两台使用同样面板的37英寸的液晶电视。

  左边一台使用了16支灯管,仅使用了3片普通扩散片。右边一台仅使用了12支灯管(减少4支),将一片扩散片替换为Vikuiti DBEF增亮片。让我们比较一下两台电视点亮后的效果如何——我们发现,它们的显示平亮度均为346 cd/m²**左右,右边那台甚至更亮,为349 cd/m²**。而这时的电视功率为多少呢?

  使用16支灯管未用Vikuiti DBEF增亮片的那台电视此时功率为180瓦,而使用Vikuiti DBEF增亮片仅用12支灯管的那台电视此时功率仅为145瓦,较前者减少了35瓦,降幅20%!同时温度也降低了10°C。

  在这里,我们大致做一个估算,权威市场调研公司的预测,从2006年到2010年,全球预计将有31500万21英寸以上的液晶电视售出。假设每台液晶电视的寿命周期为5年,每天使用时间为4个小时,每台液晶电视每年节省36.5度电的平均值来推算,3M的增亮片将为全球节省575亿千瓦时的能源,这相当于3300万桶原油或2300万吨煤所释放出的能量!——这对于整个人类社会来讲都是一个非常可观的节能数字!

  目前,3M的Vikuiti DBEF D400增亮片正在被液晶电视面板厂商所广泛采用。它通过成倍提高液晶电视背光源的发光效率,而大副减少灯管数量,降低每支灯管的功耗,从而最终达到能源优化,有效降低液晶电视整机能耗的效果。

  随着全球消费需求的逐步提高,现在正有越来越多的家庭已经或者即将购买液晶电视,而随着液晶面板规模化生产的进程,大屏幕液晶电视的价格也不再那么高不可攀,消费者对液晶电视尺寸的要求也将越来越高,这就势必对背光源的亮度和能效提出了更高的要求!在当今全人类都在倡导节能环保型社会的需求趋势下,“节能环保”将会是越来越多的厂家和消费者所追求的品质目标。

  3M光学产品事业部——作为全球领先的液晶增亮片供应商,她将继续一如既往地向全球电子资讯显示市场提供日新月异的产品和方案来为全球液晶产业的发展和全球能源的优化做出应有的贡献。
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