液晶背光類型及優(yōu)缺點

1、液晶背光類型及優(yōu)缺點目前市場上主流的液晶背光技術(shù)包括LED(發(fā)光二極管)和CCFL(冷陰極熒光燈)兩類。冷陰極熒光燈管（Cold Cathode Fluorescent Lamp；CCFL）傳統(tǒng)的液晶顯示器都是采用CCFL(冷陰極熒光燈管)背光。CCFL的背光設(shè)計主要有兩種：“側(cè)入式”與“直落式”，不過側(cè)入式因光導(dǎo)設(shè)計使得光折損率較高，進而讓背光亮度受限，面板尺寸越大時亮度就越低，僅適合8英寸15英寸的TFT LCD面板，也就是Laptop、Desktop等個人觀賞之用，但在居家觀賞的LCD TV大尺寸上面時，側(cè)入式的亮度將難以滿足，取而代之的是直落式。不過，越大尺寸的LCD，其背光模組所占的

2、成本比重就越高，所指的是正是直落式CCFL背光模組，根據(jù)統(tǒng)計，同樣是使用直落式CCFL背光模組，在15英寸時背光模組僅占整體成本的23，但是到30英寸時就增至37，且推估到57英寸時，背光模組所占的成本就會達到50。所以，直落式CCFL背光僅適合用在30英寸左右的中型尺寸LCD TV，不適合用在更大面積的設(shè)計上。同時，CCFL是運用水銀氣體放電來產(chǎn)生照明，雖然目前歐盟訂立的RoHS規(guī)范，只要對“水銀”劑量在標準以下仍可接受，但無人能保證日后可能將標準提高至零含量，屆時CCFL將無法使用，或必須改行無汞式CCFL。即便無汞式CCFL在技術(shù)上可行，但CCFL依舊是密閉光管性的氣體放電式電子照明，光

3、管對外力的抗受性有限，較大的沖撞將使光管破裂，使照明失效，相對的其他固體式電子照明（如LED）則無此顧慮。另外，由於直落式不需要用導(dǎo)光板，也較無光折損問題，所以也不需要增亮膜，特別是增亮膜屬少數(shù)業(yè)者的專利技術(shù)，價格昂貴，直落式可以省去導(dǎo)光板與增亮膜，此有助於成本降低。不過，直落式CCFL也有其缺點，為了提升畫面亮度，必須增加光管數(shù)目，然光管過密排置的結(jié)果將不利於散熱，既然左右相間的距離空間縮減，只好從厚度層面來增加散熱空間，然而厚度增加也等于部分抵損LCD TV的優(yōu)點：輕薄。 由于冷陰極熒光燈不是平面光源，因此為了實現(xiàn)背光源均勻的亮度輸出，LCD的背光模組還要搭配擴散片、導(dǎo)光板、反射板等眾多輔

4、助器件。即便如此，要獲得如CRT般均勻的亮度輸出依然非常困難。大部分LCD在顯示全白或全黑畫面時，屏幕邊緣和中心亮度的差異十分明顯。 除了結(jié)構(gòu)復(fù)雜、亮度輸出均勻性差之外，采用CCFL作為LCD背光源還有個讓人頭痛的問題使用壽命短。絕大部分CCFL背光源在使用23年之后亮度下降非常明顯(壽命在15000小時25000小時)，許多LCD(尤其是筆記本電腦的液晶屏)在使用幾年后會出現(xiàn)屏幕變黃、發(fā)暗的現(xiàn)象，這正是CCFL使用衰減期較短的缺陷造成的。 與此同時，由于CCFL背光源必須包含擴散板、反射板等復(fù)雜的光學(xué)器件，因此LCD的體積無法再進一步縮小。在功耗方面，采用CCFL作為背光源的LCD也無法令人

5、滿意，14英寸LCD的CCFL背光源往往需要消耗20W甚至更多的電能。這對筆記本電腦和便攜設(shè)備來說，它們的續(xù)航能力將經(jīng)受重大的考驗。發(fā)光二極體（Light Emitting Diode；LED）既然CCFL背光有諸多的副作用疑慮，因此業(yè)界也尋求各種新背光實現(xiàn)技術(shù)，而LED則是可行方案之一。LED背光有多項好處，首先是固體式電子照明，對沖撞的抗受性高于CCFL，且沒有汞氣體的環(huán)保法規(guī)顧慮，沒有UV紫外線外泄顧慮，同時在色彩飽和度及壽命上都超越CCFL，另外LED只要正向電壓即可驅(qū)動，不似CCFL需要交流的正負向電壓，即便是只論正向驅(qū)動電壓，LED的需求水準也低于CCFL。再者，LED的亮度只需用

6、脈波寬度調(diào)變（Pulse Width Modulation；PWM）方式就可調(diào)節(jié)，并可用相同方式來抑制TFT LCD顯示上的殘影問題，然而CCFL的亮度調(diào)節(jié)就較為復(fù)雜，且無法抑制殘影，必須以另行方式才能抑制。雖然LED背光有諸多優(yōu)點，但也有其缺點，首先是發(fā)光效率，以相同的用電而言，LED并不及CCFL，因此散熱問題會比CCFL嚴重，此外LED屬點型光源，與CCFL的線型光源相較實更難控制光均性，為了達到盡可能的光均，必須對生產(chǎn)出來的LED進行特性上的精挑嚴選，將大量特性一致（波長、亮度）的LED用於同一個背光中，此一挑選成本也相當高昂。所幸的是，LED的發(fā)光效率還在提升中，目前已可至100 m

7、l/W以上，如此色彩飽和度可以更佳，以及讓背光的WLED排置更寬松，進而讓用電與散熱問題獲得舒緩，且制造良品率持續(xù)進步成熟后，嚴選光亮特性一致的LED之成本也會降低。 所以單單改變背光技術(shù)或許還不足以引發(fā)LCD的革命，那么我們就去看看別的LCD技術(shù)發(fā)展。OLED (Organic Light Emitting Diode)即有機發(fā)光二極體。OLED顯示技術(shù)與傳統(tǒng)的LCD顯示方式不同，無需背光燈，采用非常薄的有機材料涂層和玻璃基板，當有電流通過時，這些有機材料就會發(fā)光。而且OLED顯示屏幕可以做得更輕更薄，可視角度更大，并且能夠顯著節(jié)省電能。但是，目前它的壽命和價格是限制它在LCD方面發(fā)展的瓶頸

8、。OLED是另外一個受到矚目的面板應(yīng)用技術(shù)，并且以小尺寸面板的實現(xiàn)期程較早。以客戶的計劃來看，20082009年會有較多的機種問世，但仍以次面板為主，而且即使機種和出貨量較現(xiàn)在有明顯的增加，市場占有率也不會超過10。OLED原本因為本身薄，對比、視角、省電等各方面的條件都較TFT-LCD要優(yōu)秀，一直受到業(yè)界的重視，認為將取代TFT-LCD，早幾年也紛紛投入研發(fā)。然而一方面OLED本身技術(shù)遇到瓶頸，壽命問題有待克服；另一方面TFT-LCD技術(shù)持續(xù)精進，現(xiàn)在也能夠提供優(yōu)異的對比和視角，致使OLED需求量始終無法大舉提升，并且市場不大又供過于求，限于價格競爭；原本投入的業(yè)者也難逃解散和縮編的命運。臺

9、灣勝華科技過去則轉(zhuǎn)投資成立勝園投入OLED研發(fā)，眼看OLED與TFT-LCD無法競爭，尤其成本差異大，規(guī)格方面TFT-LCD已可輕易達到170度的視角、500：1的對比、亮度增加，也可以做薄，反應(yīng)速度雖然較遜色，但達到人眼可以接受的范圍即可。因此勝園也已經(jīng)收掉，只留下幾位研發(fā)人員回到勝華做材料的開發(fā)。未來OLED的壽命和價格若能大幅改善，仍有機會；現(xiàn)階段則限於具特殊性、強調(diào)要標新立異的產(chǎn)品；量大的時間點還未看到。而AMOLED（Active Matrix/Organic Light Emitting Diode）主動矩陣有機發(fā)光二極體面板（AMOLED）被稱為下一代顯示技術(shù)，包括三星電子、三星

10、SDI、LG飛利浦都十分重視這項新的顯示技術(shù)。目前除了三星電子與LG飛利浦以發(fā)展大尺寸AMOLED產(chǎn)品為主要方向外，三星SDI、友達等都是以中小尺寸為發(fā)展方向。從目前成品產(chǎn)品的產(chǎn)品性能表現(xiàn)來看，如果AMOLED成本能夠得到有效控制的話，那么，傳統(tǒng)的LCD面板技術(shù)將受到極大挑戰(zhàn)。AMOLED優(yōu)點之一：無需背光燈AMOLED優(yōu)點之一：色彩飽和度更大AMOLED優(yōu)點之一：可以達到IPS或者VA面板的180度可視角度AMOLED優(yōu)點之一：有效解決LCD面板動態(tài)模糊問題 LED作為LCD背光會帶來哪些好處呢?首先，采用LED背光的LCD的體積將進一步縮小。LED背光源是由眾多柵格狀的半導(dǎo)體組成，每個“格

11、子”中都擁有一個LED半導(dǎo)體，這樣LED背光就成功實現(xiàn)了光源的平面化。平面化的光源不僅有優(yōu)異的亮度均勻性，還不需要復(fù)雜的光路設(shè)計，這樣一來LCD的厚度就能做得更薄，同時還擁有更高的可靠性和穩(wěn)定性。更薄的液晶顯示面板意味著筆記本電腦擁有更佳的移動性。例如，SONY近期推出的VAIO TX筆記本就采用了厚度僅有4.5mm的LED背光液晶顯示屏。 其次，在發(fā)光壽命方面，LED背光技術(shù)也將CCFL遠遠拋在后面。普通的CCFL背光源一般的使用壽命在3萬小時左右，一些頂級的CCFL背光的發(fā)光壽命也不過在6萬小時左右。這樣的壽命對于頻繁使用的用戶來說意味著使用23年后LCD的亮度就將會明顯下降，而不得不更換

12、LCD的CCFL背光模組。而LED背光則完全沒有這樣的問題，現(xiàn)階段白色LED背光的壽命已經(jīng)高達10萬小時，而且還有再次提升的潛力。即使24小時不間斷使用，這樣的壽命也足夠使用5年! 在色彩表現(xiàn)力方面，LED背光也遠勝于CCFL。原有的CCFL背光由于色純度等問題，在色階方面表現(xiàn)不佳。這就導(dǎo)致了LCD在灰度和色彩過渡方面不如CRT。據(jù)測試，采用CCFL背光只能實現(xiàn)NTSC色彩區(qū)域的78%，而LED背光卻能輕松地獲得超過100%的NTSC色彩區(qū)域。在色彩表現(xiàn)力和色階過渡方面，LED背光也有顯著的優(yōu)勢。 毫不夸張地說，LED背光技術(shù)的引入，使LCD首次在色彩表現(xiàn)力方面可以和CRT相提并論。此外，由于

13、LED的平面光源特性，LED背光還能實現(xiàn)CCFL無法企及的分區(qū)域的色彩和色度調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)更精確的色彩還原，以適應(yīng)平面出版和圖形設(shè)計工作的需要。 盡管LED背光技術(shù)有著巨大的優(yōu)勢，但是現(xiàn)階段依然面臨一些難題急需解決。LED背光技術(shù)首先遇到的挑戰(zhàn)就是成本問題。由于白光LED器件被幾大寡頭所壟斷，因此LED背光的制造成本居高不下。采用LED背光的產(chǎn)品售價現(xiàn)階段依然明顯高于CCFL背光產(chǎn)品，而且白光LED器件的產(chǎn)量也無法滿足大批量的需求，要實現(xiàn)LED背光的快速普及，就必須突破白光LED的專利封鎖。 除了成本問題，現(xiàn)階段LED背光技術(shù)在發(fā)光效率方面也難以讓人滿意?，F(xiàn)階段的CCFL發(fā)光效率基本都在60

14、lm/W(流明/瓦)左右，而大型化的LED背光則只有30 lm/W。究其原因，主要是LED會隨著芯片面積的增大而出現(xiàn)電流密度不均勻的現(xiàn)象，這必然導(dǎo)致整體發(fā)光效率低下，同時產(chǎn)生較高的熱量。由于在大尺寸背光發(fā)光效率上的差距達到了50%，因此LED背光用在大尺寸面板上所需要的功耗將會是普通CCFL的2倍!這也是現(xiàn)在成品化的大尺寸LED背光LCD都搭配了主動散熱系統(tǒng)的原因。不過，隨著各大廠商對于LED背光研究投入的持續(xù)增加，以上兩個困擾LED背光的關(guān)鍵問題都有望很快得到解決。白光LED主導(dǎo)廠商日亞化學(xué)在2004年開始便不斷提升旗下白光LED產(chǎn)品的產(chǎn)量，同時其他廠商的白光LED產(chǎn)品也開始量產(chǎn)，白光LED的價格也正以較快的速度下降，相信不超過兩年，LE