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标题: CCFL和LED大PK LED背光源技术优势明显

作者: dnawo

日期: 2010-04-27 10:22 AM

分类: 操作系统

内容: 近年来，围绕“LED背光源能否取代CCFL”的讨论一直都在继续，实际上早在2007年，于日本高新技术博览会上，索尼便展出了采用LED 背光源技术的70英寸液晶电视，并希冀进一步推广这种新型的LED背光源技术。紧接着，三星也发布了其70英寸采用LED背光源的液晶电视，三星的该系列产品在中国区甚至还嵌上了祥云的标志，颇为引人注目。
于是，全球众多液晶电视厂商都开始着力研发这一新型背光源技术，希望可以在未来竞争更加激烈的市场上赢得先手。不过在早些年，液晶电视使用的LED背光源面板后成本是甚至是CCFL的3倍以上，这也成了阻碍其进一步成长壮大的因素之一。
还是有好消息传来，原本就优势明显的LED背光源模块BLU的成本虽说还是高于传统的CCFL，可二者之间的差距正逐步缩小，包括iSuppli、DisplaySearch 在内多家调研公司以及很多业内专家都预测，在2010年，30%左右的液晶电视将采用LED背光源，到那时，LED的成本将同CCFL相当，前景还是一片光明的。
CCFL背光源的缺陷
首先，我们还是要看看传统CCFL背光的缺陷在哪儿，还是先从液晶谈起吧。我们知道，液晶是一种介乎于液体和晶体之间的物质，其显示的原理是通过给液晶施加不同的电压来改变其分子排列状态，从而控制光线的通过量，以便显示多种多样的图像。而液晶自身并不会发光，它只是控制光线的通过与否，因此所有的液晶面板都需要背光源来提供照明。
目前，大多数液晶电视的背光源采用的还是CCFL，也就是通常所说的冷阴极荧光灯。这种光源并不是平面光源，为了实现背光源均匀的亮度输出，我们还需要为液晶面板的背光模组搭配扩散片、导光板、反射板等众多辅助器件。
即使是这样，要获得如CRT那样均匀的亮度输出仍是很困难的，大部分液晶在显示全白或全黑画面时，屏幕边缘和中心亮度的差异十分明显。另外，在图像显示效果上，同CRT 相比，采用CCFL的液晶之色域表现还是明显不足的。
在业界，我们一直都用美国国家电视系统委员会NTSC公布的标准来衡量视频设备的色彩还原能力，这一指标是指在整个色域内，显示设备在色彩显示时，色彩的饱和度怎样，对于大多数传统液晶面板来说，能够覆盖的色彩范围只有NTSC标准的65%～75%，具体表现为在绿、黄、红色彩区域，与标准值差别较大。
CCFL背光液晶的结构原理
CCFL属于管状光源，要将所发出的光均匀散布到面板的每一个区域就需要相当复杂的辅助组件，除了亮度输出均匀度不够之外，CCFL的结构还非常复杂，应用了它的液晶电视屏幕的厚度也较难控制，而且随着面板的增大，必须使用多条光源。此外，CCFL还有发光效率低、放电电压高、低温下放电特性差、加热达到稳定灰度时间长等缺点，并且CCFL中含有有害金属，不符合环保要求。
当然，应用CCFL作为背光源的液晶面板面临的一个最大的问题还是寿命较短。绝大多数CCFL 背光源在使用2至3年后亮度下降非常明显，许多液晶电视在使用几年后会出现屏幕变黄、发暗的现象，这正是CCFL使用衰减期较短的缺陷造成的。到了这步田地，消费者除了更换液晶背光灯管，还真没有别的什么解决办法。
上面就介绍了，由于CCFL背光源必须包含扩散板、反射板等复杂的光学器件，因此液晶面板的体积无法再进一步缩小，这与当前液晶电视超薄化的趋势则是相悖的。在功耗方面，采用CCFL背光源的液晶电视也是有很大的缺陷，有人做过这样的实验，一台42 英寸液晶电视往往需要消耗250W甚至更多的电能，这与当前构建节约型社会的理念也是合不上拍的。
为了解决CCFL背光源给液晶电视带来的这些“病痛”，众多液晶电视厂商这些年都在搜寻一种更为优秀的液晶背光源来作为替代品，而LED背光源技术就应运而生了。
LED背光源简介
实际上，LED也就是我们通常所说的发光二极管，通俗些讲，它就是在PN结中注入的载流子，少数载流子与多数载流子复合后，释放出能量，表现以光的形式，从而实现电致发光。它也并非什么新物件了，这些年已经被应用在户外广告、标牌、指示灯、汽车前大灯、电器按键背光源等多个方面。
而LED显著的特色就是光电转换效率高、彩色饱和度高、体积小、耐震动、耐冲击、不含有毒物质、低压供电、对人体安全、寿命超长等。早在上世纪60 年代，LED就被认定是荧光灯管、灯泡等照明设备的终结者，甚至有人认为LED 将会开创一个全新的照明时代，最终出现在所有需要照明的场合。
下面详细的介绍一下LED发光的原理。LED本质上讲是一种半导体器件，其核心部分是由P 型和N型半导体组成的晶片，在P 型半导体和N型半导体的交界面就会出现一个具有特殊导电性能的薄层，这也就形成了所谓的PN结。PN 结能对P 型和N 型半导体中多数载流子的扩散运动产生较强的阻碍作用，当我们对PN 结施加正向电压时，电流会从LED的阳极流向阴极，而少数与多数载流子在此时进行复合，多余的能量就会转变为光能释放出来，这也就是所谓的LED发光。
LED背光光源的工作原理
更重要的是，LED可发出从紫外到红外不同波段、不同颜色的光线，早些时候，LED还只能发出单波长光线，还不能像白炽灯那样工作，甚至只有蓝、红、绿等颜色。
如果只是这样的话，LED无法被做成白光源，也就没法被应用为液晶电视的背光源了。而这些年，众多液晶电视厂商也都在这方面动脑筋，着重开发白光LED背光源。在这一方面，日本企业一直都是先行者，它们在1996年就提出了些解决方案，以日亚化学为例，它们提出的方案就是在蓝色LED上涂抹黄色荧光粉实现白光输出。
扯了这么半天了，LED作为液晶背光源的话会带来哪些好处呢？首先，采用了LED 背光，液晶面板的体积将进一步缩小；其次，LED是由众多栅格状的LED 组成，每个“格子”中都拥有一个LED，这样LED 背光就能实现真正的光源平面化；我们知道，平面化光源不仅有优异的亮度均匀性，还不需要复杂的光路设计，应用了LED的液晶电视就可以被做得更薄，还能实现真正的光源平面化。
另外，在发光寿命方面，LED背光源技术更是可以超出传统的CCFL许多。咱们知道，普通的CCFL 背光源的使用寿命一般在3万小时左右，即便是顶级的CCFL背光源的寿命也不过6万小时。而LED 背光则完全没有这样的问题，现阶段白色LED 背光的寿命已经高达10万小时，很多专家还提出这一成绩甚至有进一步发展的空间，消费者即使是24小时不间断使用，LED液晶电视也是可以应付的了。
在色彩表现方面，LED 背光也有明显的优势。我们知道，传统的CCFL 背光由于色纯度等问题，在色阶方面表现不佳。这就导致了液晶在灰度和色彩过渡方面不如CRT。据测试, 采用CCFL 背光只能实现NTSC 色彩区域的百分之六七十，而应用了LED背光之后，液晶面板却能轻松地实现100%的NTSC色域表现。像索尼“Bravia”系列LED 背光液晶电视就选用了能同LED 波长作最佳搭配的彩色滤光片，色域甚至可以达到126%。
LED背光原理图
另外，LED采用的是是低压驱动，它使用的是5V～24V的低压电源，非常安全，驱动电路模块的设计也较为简单；其稳定性也更好，平面状结构让LED拥有稳固的内部结构，抗震性能很出色；最后在绿色环保方面，LED也是更具优势的，它不采用对环境有害的金属汞，更加安全环保；再者，LED背光源非常节电，其功耗要比CCFL冷阴极背光灯更低一些，因为LED内部驱动电压远低于CCFL，功耗和安全性均好于CCFL。
可见，应用了LED背光源技术之后，液晶电视在色彩表现方面甚至可以同CRT相当。另外，LED还用于众多平面光源特性，可以实现CCFL望尘莫及的区域色彩和色度调节，从而可以实现更好的色彩还原，当然，在环保、节能等方面，LED背光同样是极具优势。
LED背光源前景展望
看了上述介绍，我们知道，LED 背光源技术有着巨大的优势，但是在现阶段，它依然存在着这样或那样的问题。
首先是成本问题，由于白光LED背光器件被几大寡头垄断，LED背光的制造成本还是比较高，市面上应用LED背光的液晶电视还是处在劣势的。应用LED背光的液晶产品售价在现阶段仍然比传统CCFL的产品高出很多，而且在白光LED的产量无法满足大批量需求的情况下，广大消费者还是一直在为到底是买LED还是CCFL而发愁。这都是价格较高惹得祸，所以说要想实现LED价格为广大普通用户接受，还是要突破白光LED的专利性垄断，当然了，这也是任何一项新事物出现时都难以回避的现实。我们只能静静等待，不是有业内专家预计了么，到了2010年，LED背光的成本有望与传统CCFL持平。
其次是技术因素，现阶段的LED 背光技术在发光效率方面还难以让人满意。传统CCFL冷阴极荧光灯虽然耗电量大、发光质量一般，但是其发光效率可达到50～100流明/瓦，而白光LED器件在刚起步时发光效率仅为30lm/W甚至更低。探究其原因，主要是LED会随着芯片面积的增大而出现电流密度不均匀的现象，这必然导致整体发光效率低下，同时也会产生较高的热量。由于在大尺寸背光发光效率上的差距达到了50%，因此LED 背光用在大尺寸面板上所需要的发热量将会是普通CCFL的2倍，这也是当前很多大尺寸LED背光液晶都搭配了主动散热系统的原因。
不过，随着各大厂商对于LED 背光研究投入的持续增加，以上两个困扰LED 背光的关键问题都有希望得到很好地解决。白光LED 主导厂商日亚化学在2004年开始便不断提升白光LED 产品的产量，同时其他很多厂商的白光LED 产品也实现了量产化，白光LED 的价格也正以较快的速度下降。
在LED的发光效率较低这一问题上，业界也有了一定地突破。新一代的白光LED发光效率已经提升到了50lm/W，和CCFL 的差距只有区区10 lm/W。相信未来的LED发光效率还会有更大地提升。
我们还可以换个思路，液晶电视上使用的LED背光源可以是白色，当然也可以使用红、绿、蓝三基色，而且这种多色LED 背光应用在高端液晶电视当中，还可以进一步提高色彩表现力。在消费者愈发重视液晶电视画质表现的当下，RGB-LED背光的又一发展方向，而现阶段的这种白光LED也只是RGB-LED 背光技术的一个过渡。另外，RGB-LED背光的成本仅是CCFL的1.3倍，而且发光效率还相当高，这也为LED取代CCFL提供了一个有效的途径。
采用RGB-LED背光源的液晶电视
然而RGB-LED技术虽说有着众多优势，在现阶段却仍存在着一些不可回避的局限性。首先是这种大量使用的独立LED器件，其点阵排列相当密集，不仅较难保证每一个器件发光的一致性，而且散热也非常不理想，达不到超长的寿命；虽然RGB-LED的色彩纯度较高，但是长期使用后每种LED色彩衰减的幅度并不一致，这也将对画面质量产生一些影响。
所以说嘛，LED背光毕竟是一项新兴的技术，在技术没有成熟、成本没有大幅下调之前，广大的中小厂商还是不会急于推出自己的LED液晶电视的。所以说，这就需要索尼、三星等知名品牌扮演好领航者的角色，很好地发挥好桥头堡的作用。不可否认的是，LED最终将取代CCFL，这一点无论是在生产厂商还是相关业内人士心中都已经取得了共识，只是现阶段LED背光尚未成熟的情况下，它还多应用于高端液晶产品上面。不过，相信有着越来越多厂家进入这一领域，LED背光技术还是会在未来取得更好的成绩的，其取代CCFL也将成为历史的必然。

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