偏振光與視覺疲勞關(guān)系的實(shí)驗(yàn)(一)

   TFT- LCD液晶平板電視逐步成為市場(chǎng)的主流電視產(chǎn)品，其性能不斷提高，視角問題已經(jīng)基本解決，但是其它一些固有的缺點(diǎn)在用作大屏幕電視顯示時(shí)逐步暴露出來。主要有：1、隨著電視屏幕的增大，原先的低功耗優(yōu)勢(shì)逐步消失；2、對(duì)比度小，黑電屏不夠黑；3、觀看液晶電視引起視覺疲勞；4、由于固有的顯示原理，顯示運(yùn)動(dòng)圖像產(chǎn)生模糊；使其高分辨率優(yōu)勢(shì)在顯示運(yùn)動(dòng)畫面體現(xiàn)不出來。如何解決這些問題，一直困擾著LCD生產(chǎn)企業(yè)？

    目前在國(guó)內(nèi)外其它企業(yè)還沒有采用動(dòng)態(tài)控制技術(shù)在對(duì)比度、功耗、視覺舒適度3個(gè)方面同時(shí)進(jìn)行改善的LCD TV產(chǎn)品。 TCL此項(xiàng)自然光技術(shù)成果，成功地解決了這一困擾。自然光技術(shù)填補(bǔ)了我國(guó)TFT-LCD電視技術(shù)在動(dòng)態(tài)背光技術(shù)和偏振光技術(shù)上的空缺；同時(shí)也是我國(guó)TFT-LCD電視技術(shù)自主創(chuàng)新的又一成果； 該液晶電視數(shù)字視頻動(dòng)態(tài)背光調(diào)制技術(shù)達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)、國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。

    自然光技術(shù)共包涵了兩個(gè)方面：
1、圓偏振光液晶電視技術(shù)------ 此項(xiàng)技術(shù)將液晶電視的出射光轉(zhuǎn)變成園偏振狀態(tài)，更接近自然光，減輕了人們的視覺疲勞，達(dá)到護(hù)眼的目的。

2、液晶電視動(dòng)態(tài)背光調(diào)制技術(shù)------ 通過該技術(shù)的實(shí)施，可以提高畫質(zhì)，提高視覺舒適度，節(jié)省功耗。

一、圓偏振光液晶電視技術(shù)

    幾萬年來，人類生活在自然界中，人們看到的絕大部分光是自然光，人眼最適應(yīng)于自然光。普通LCD-TV發(fā)出的光是線偏振光，人眼對(duì)線偏振光適應(yīng)嗎？

    由此,TCL開發(fā)了圓偏振光液晶電視技術(shù):

    ■  在我們的方案中，通過該技術(shù)將液晶電視的出射光轉(zhuǎn)化成圓偏振光。
    ■  光是一種電磁波，具有振動(dòng)方向。自然光的振動(dòng)方向在傳播面各個(gè)方向上呈均勻分布，對(duì)人眼的作用在各個(gè)方向上是相同的；
    ■  圓偏振光的振動(dòng)方向在傳播面上則是旋轉(zhuǎn)的，對(duì)人眼的綜合效果也表現(xiàn)為各向同性；
    ★  圓偏振光最接近于自然光。

    實(shí)施圓偏振光技術(shù)的實(shí)例照片

    裸眼下，未實(shí)施區(qū)域和實(shí)施區(qū)域間         偏光片下，實(shí)施區(qū)域仍可透光，
              差異很小。                             而未實(shí)施區(qū)域明顯消光。
              

    下面進(jìn)行的是光的偏振狀態(tài)和視覺疲勞關(guān)系的實(shí)驗(yàn)：

    

    對(duì)同一個(gè)被測(cè)試者，對(duì)比沒有偏振光技術(shù)的電視和有偏振光技術(shù)的LCD電視，監(jiān)測(cè)其觀看電視過程中視力的變化，從而反映出其視覺疲勞的趨勢(shì)；

    本方案中，我們模擬家庭觀看電視的情形，組織被測(cè)試者觀看電視2.5小時(shí)，對(duì)其觀看電視過程中的視力進(jìn)行研究 ；

    在每次觀看電視的過程中，每隔一段時(shí)間（如30分鐘）進(jìn)行一次視力的測(cè)試 ，記錄其變化。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)(一)

    目前，我們已分職員、在校大學(xué)生、普通勞工等三組,進(jìn)行了64人次的測(cè)試，，各被測(cè)試者視力變化的平均值趨勢(shì)如下：

圓偏振光 LCD-TV/普通 LCD-TV分級(jí)視力變化趨勢(shì)

偏振光與視覺疲勞關(guān)系的實(shí)驗(yàn)(二)

   

    為了更準(zhǔn)確地反映上述差異性，受TCL委托，國(guó)家平板顯示工程技術(shù)研究中心與國(guó)內(nèi)某著名高校眼科中心視覺生理實(shí)驗(yàn)室一起，借助專業(yè)的電生理記錄系統(tǒng)儀器和科學(xué)的分析手段，進(jìn)行了長(zhǎng)時(shí)間觀看LCD-TV的視覺疲勞研究。

    眨眼頻率是反映視覺疲勞的敏感指標(biāo)，人眼疲勞后會(huì)本能地增加眨眼頻率來潤(rùn)滑眼球。

    測(cè)試中，被測(cè)試人員分為兩組，分別觀看普通液晶電視和圓偏振光液晶電視，從眼電圖(EOG)中監(jiān)測(cè)其觀看電視過程中眨眼頻率的變化，從而反映出其視覺疲勞的趨勢(shì)；

    偏振光與視覺疲勞關(guān)系的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)(二)

     偏振光與視覺疲勞關(guān)系的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)(二)

    偏振光與視覺疲勞關(guān)系的實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果(二)

    兩組受檢者觀看故事片前后的眨眼頻率（平均值±標(biāo)準(zhǔn)差  次/每200秒）

    分別對(duì)兩組受檢者觀看電視前后的眨眼頻率,應(yīng)用專業(yè)軟件SPSS11.5 進(jìn)行了配對(duì)t-檢驗(yàn)，結(jié)果表明:觀看普通液晶電視后的眨眼頻率比觀看前高，差異有顯著意義（p<0.05）;圓偏組受檢者觀看故事片前后的眨眼頻率差異無顯著意義（p>0.05）。

實(shí)驗(yàn)初步結(jié)論

    從實(shí)驗(yàn)（一）與實(shí)驗(yàn)（二）所獲得的數(shù)據(jù)曲線以及專業(yè)的分析表明: 相對(duì)于普通液晶電視，圓偏振光液晶電視對(duì)減輕視覺疲勞明顯有好處。

    相關(guān)的研究與論文發(fā)表于6月在臺(tái)灣舉行的SEMI 2007平板顯示展；本月（9月）國(guó)際信息顯示協(xié)會(huì)（SID）在莫斯科舉行的2007年歐洲顯示大會(huì)（Eurodisplay'2007）；以及即將于日本舉行的第14屆國(guó)際顯示會(huì)議（IDW’07）。同時(shí)也獲得了業(yè)內(nèi)人士的高度評(píng)價(jià)和廣泛關(guān)注。

專利保護(hù)

    TCL已在國(guó)內(nèi)提交了多項(xiàng)發(fā)明專利申請(qǐng)，對(duì)這一成果的方法進(jìn)行保護(hù)。

    同時(shí)，在臺(tái)灣，TCL也提交了數(shù)項(xiàng)發(fā)明專利申請(qǐng)，對(duì)該成果的方法進(jìn)行保護(hù)。

    在世界其他國(guó)家的專利申請(qǐng)也在進(jìn)行中。

    上述專利中,包含了近100項(xiàng)權(quán)利要求.

動(dòng)態(tài)背光技術(shù)

目前液晶電視廣泛采用的CCFL背光是恒定發(fā)光，會(huì)引起三個(gè)問題：

    1、無論什么畫面，背光始終保持恒定，浪費(fèi)大量的電能；

    2、 漏光較多，如罩薄紗，通透感差，對(duì)比度不足；

    3、平均亮度高，長(zhǎng)期觀看引起人眼睛的視覺疲勞。

現(xiàn)狀：

  1、  LCD目前所使用的CCFL背光源的恒定亮度，在較亮的圖像情況下導(dǎo)致很高的亮度和高的光通量輸出，

  2、 在一般的環(huán)境光下提供遠(yuǎn)大于實(shí)際需求的畫面亮度，易于造成視覺疲勞，且造成不必要的浪費(fèi)。另外，較高的底色會(huì)造成低亮度區(qū)域的細(xì)節(jié)丟失，使暗畫面的表現(xiàn)缺乏層次感。

動(dòng)態(tài)背光控制技術(shù)

    TCL 液晶電視數(shù)字視頻動(dòng)態(tài)背光控制技術(shù)，考慮到目前CCFL背光的特點(diǎn)，結(jié)合圖像處理技術(shù)，對(duì)背光進(jìn)行分區(qū)亮度控制；

    同時(shí)本項(xiàng)目還增加以下技術(shù)：色彩補(bǔ)償，解決液晶顯示色域小的問題，喜好色校正，圖像局部色校正，膚色校正，黑電平拉伸，白電平擴(kuò)展，藍(lán)電平擴(kuò)展等方式。

動(dòng)態(tài)背光控制技術(shù)

一般電視節(jié)目，視頻圖象的信號(hào)平均負(fù)載一般是30%～50%白色，電影平均負(fù)載更低。

CCFL背光亮度不可控到可控（PWM）。

動(dòng)態(tài)背光控制技術(shù)

動(dòng)態(tài)背光控制技術(shù)

    在不影響觀看效果條件下，對(duì)圖象負(fù)載（APL）大于30%的畫面，降低背光的亮度，避免過亮畫面對(duì)眼睛的強(qiáng)烈刺激。采用數(shù)字積分的辦法對(duì)圖像內(nèi)容進(jìn)行分析，確定全屏幕加權(quán)負(fù)載，對(duì)LCD CCFL背光進(jìn)行非線性的亮度控制；

    在圖像平均亮度比較暗（平均亮度小于30%）時(shí)候，分析圖像的直方圖，根據(jù)圖像信號(hào)的亮度分布密度，動(dòng)態(tài)的對(duì)圖像信號(hào)增益進(jìn)行控制，對(duì)圖像gamma進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整；相應(yīng)的對(duì)背光亮度進(jìn)行調(diào)整；

    對(duì)膚色、樹葉綠、藍(lán)天等局部圖像，進(jìn)行色彩校正，使其更符合觀看習(xí)慣。

動(dòng)態(tài)背光控制技術(shù)

技術(shù)成果：

TCL新一代動(dòng)態(tài)背光控制技術(shù)通過了部級(jí)鑒定，屬專利技術(shù)，其創(chuàng)新點(diǎn)為：

1、先進(jìn)的背光控制技術(shù)與視頻圖像數(shù)字處理技術(shù)的結(jié)合；

2、分區(qū)域CCFL背光控制與整體背光控制相結(jié)合；

3、由視頻圖像所計(jì)算的平均圖像信號(hào)水平（APL），來調(diào)節(jié)產(chǎn)生與人的視覺特性適合的亮度水平，提高視覺舒適度。

4、動(dòng)態(tài)的背光控制在不同區(qū)域分別形成10％到100％的背光亮度，有效地降低了LCD TV的功耗。

技術(shù)成果：

    新一代動(dòng)態(tài)背光技術(shù)實(shí)現(xiàn)靜態(tài)對(duì)比度大于10000：1 動(dòng)態(tài)對(duì)比度更是達(dá)到了50000：1以上；是當(dāng)前世界上CCFL背光液晶電視的最高性能，同時(shí)在一般電視觀看的條件下，功耗降低不低于54%。

    該技術(shù)的問世對(duì)于改善當(dāng)前液晶電視的性能具有重要意義。對(duì)比度的提高使圖象質(zhì)量有了極大改進(jìn)，功耗的降低對(duì)節(jié)約能源非常有意義，根據(jù)人眼特性的亮度調(diào)節(jié)能夠保護(hù)視力健康。

合作成果：

    我們的成果很快便得到業(yè)界的認(rèn)可。其應(yīng)用推廣后所帶來市場(chǎng)潛力和巨大經(jīng)濟(jì)效益，也被各界垂青。近期已有部分企業(yè)已經(jīng)與TCL進(jìn)行洽談，希望得到此項(xiàng)技術(shù)的授權(quán)使用。

    TCL集團(tuán)的該項(xiàng)專利技術(shù)先后授權(quán)許可給與臺(tái)灣普誠(chéng)可以、日本瑞薩科技（Renesas）科技，用于生產(chǎn)制造專用集成電路和SOC芯片，這也是中國(guó)整機(jī)企業(yè)第一次對(duì)外技術(shù)的授權(quán)許可！

    TCL集團(tuán)與其合作伙伴一起努力，從核心技術(shù)研究、解決方案開發(fā)、IC制造等環(huán)節(jié)，有效的完成該技術(shù)的向市場(chǎng)的快速推廣，真正地造福消費(fèi)者。