CCFL背光源——技術性能上有明顯的缺陷

    在07年的日本高新技術博覽會上，索尼展出了采用LED 背光源技術的70英寸液晶電視，并希冀進一步推廣這種新型的LED背光源技術；而三星也發布了其70英寸采用LED背光源的液晶電視，并該系列產品在中國區甚至還嵌上了祥云的標志，國內平板電視領先品牌海信也于奧運前推出了自主只是產權的液晶電視，使得應用于液晶電視上的LED背光源技術成為大熱，而這項新技術同CCFL背光源的爭斗也就拉開了序幕。

    時間進入2009年，三星、夏普、海信、創維、康佳、長虹等全球眾多國內外液晶電視廠商都開始著力研發這一新型背光源技術，希望可以在未來競爭更加激烈的市場上贏得先手。

    背光模塊是液晶電視必不可少的部件，因為液晶本身并不會發光，因此背光源十分重要。從誕生到現在，LCD背光源幾乎都是冷陰極熒光燈(CCFL，Cold Cathode FluorescentLamps)，這種光源壽命較短，使用幾年后會逐漸發暗變黃，有些質量不達標的更是用不過三年。

    多年來，廠商致力于研發新的背光源。目前業界比較看好LED背光技術，已然有眾多廠商推出了屬于自己LED背光的顯示器和液晶電視，很多業內人士也是普遍看好這一新技術。那么，LED背光的興起是否就表示CCFL走到了盡頭、LED是不是很快就能取代CCFL了呢？很多人都在就此爭論不休。

    好吧，這個問題咱先放下不表，筆者先從技術和性能上對二者做一下比較：

    我們知道，液晶是一種介乎于液體和晶體之間的物質，其顯示的原理是通過給液晶施加不同的電壓來改變其分子排列狀態，從而控制光線的通過量，以便顯示多種多樣的圖像。而液晶自身并不會發光，它只是控制光線的通過與否，因此所有的液晶面板都需要背光源來提供照明。

    在剛剛問世的時候，CCFL冷陰極燈被認為是具有跨時代意義的新型照明光源。由于CCFL燈管具有燈管細小、結構簡單、燈管表面溫度低、易加工成形、顯色性好、發光均勻等優點，也被認為是TFT-LCD液晶屏理想的背光源。當前，大多數的液晶電視所應用的背光源還是CCFL冷陰極熒光燈，也為眾多平板電視廠商實現了更多的商業價值。

    不過，從其技術原理上看，CCFL是在玻璃管內封入隋性氣體Ne和Ar，其中含有微量水銀蒸氣，并于玻璃內壁涂布熒光體。通過燈管兩端的電極，能夠讓燈管內的氣態汞激發的紫外線碰撞管壁上的熒光粉，從而發出各色的光線。

    無論是從發光原理還是物理結構上講，CCFL都和常用的日光燈管非常接近，可以即使是這樣，CCFL要想獲得CRT那樣均勻的亮度輸出仍是很困難的，而在色彩表現力、功耗、壽命等方面，它同樣是有明顯的缺陷。下面，我們就從四個方面做具體的分析：

    色彩表現力不足

    在圖像顯示效果上，同CRT 相比，采用CCFL的液晶之色域表現還是明顯不足的。我們知道，液晶電視中每個像素都是由R、G、B三個長方形色塊組成，色彩表現完全取決于背光模塊和濾色膜的性能。

    在業界，我們一直都用美國國家電視系統委員會NTSC公布的標準來衡量視頻設備的色彩還原能力，這一指標是指在整個色域內，顯示設備在色彩顯示時，色彩的飽和度怎樣，對于大多數傳統液晶面板來說，能夠覆蓋的色彩范圍只有NTSC標準的65%～75%，具體表現為在綠、黃、紅色彩區域，與標準值差別較大。

    亮度均勻度不夠

    由于不是平面光源，CCFL屬于管狀光源，要將所發出的光均勻散布到面板的每一個區域就需要相當復雜的輔助組件，像擴散片、導光板、反射板等，但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。

    體積大功耗高

    我們知道，CCFL背光源包含了擴散板、反射板等器件，因此其體積還是相對較大的，這與當前液晶電視超薄化的趨勢則是相悖的。在功耗方面，采用CCFL背光源的液晶電視也是有很大的缺陷，有人做過這樣的實驗，一臺42 英寸液晶電視往往需要消耗250W甚至更多的電能，這與當前構建節約型社會的理念也是合不上拍的。

    壽命較短

    絕大多數CCFL 背光源在使用2至3年后亮度下降非常明顯，許多液晶電視在使用幾年后會出現屏幕變黃、發暗的現象，這正是CCFL使用衰減期較短的缺陷造成的。到了這步田地，消費者除了更換液晶背光燈管，還真沒有別的什么解決辦法。

    針對上述四大缺陷，很多專業技術廠商也都在對傳統CCFL進行改良，像索尼、三星和TCL等廠商就在其液晶產品上搭載了號稱WCG-CCFL的廣色域CCFL背光，并稱其色域達到NTSC的85％左右。可即便是這樣，相比于100%的NTSC還是有很大不足的嘛，也就是說，CCFL有它不可避免的缺陷。于是，也就有眾多液晶電視廠商在搜尋一種更為優秀的液晶背光源來作為替代品，那便是下面要重點介紹的LED背光源。

LED背光源——性能優勢突出

    LED也就是我們通常所說的發光二極管，通俗些講，它就是在PN結中注入的載流子，少數載流子與多數載流子復合后，釋放出能量，表現以光的形式，從而實現電致發光。而LED背光源則能直接將電能轉化為光能，具備光電轉換效率高、彩色飽和度高、體積小、耐震動、耐沖擊、不含有毒物質、低壓供電、對人體安全、壽命超長等突出特點。

    根據發光顏色的不同，LED可以分為自光LED背光源和RGB-LED背光源，白光LED的優勢主要體現在耗電量方面，廣泛應用于對功耗要求高的移動設備；RGB-LED背光源色域寬廣，它能夠大幅度提高色彩表現，通過高純度紅、綠、藍LED器件，實現CCFL不能達到的寬廣色域，目前可以達到105％的NTSC色域，如果采用性能更好的LED，則可以實現120％以上的NTSC色域，主要被應用各類高端的顯示設備。

    早在上世紀60 年代，LED就被認定是熒光燈管、燈泡等照明設備的終結者，甚至有人認為LED 將會開創一個全新的照明時代，最終出現在所有需要照明的場合。而應用于液晶電視的LED背光源也被眾多業內人士認為是CCFL光源的取代者。為什么這么說呢？我們來看LED背光具備的四大優勢：

    色彩表現力更強

    CCFL背光存在色純度等問題，而應用這種背光源的傳統LCD在灰度和色彩過渡方面也一直為專業人士詬病。傳統的CCFL 背光只能實現NTSC 色彩區域的百分之六七十，而LED背光卻擁有超過NTSC的色域，液晶電視在應用了它之后，就能真實還原更為真實、自然的畫面。另外，其中的RGB-LED背光還可以有效提升液晶電視的對比度，實現更佳精確的色階和層次感更強的畫面。像索尼“Bravia”系列LED 背光液晶電視就選用了能同LED 波長作最佳搭配的彩色濾光片，色域甚至可以達到126%。

    看了上面的介紹，我們知道背光源是由眾多的LED發光單元組成的，也就能對其中的每個發光器件實現更為精準的亮度控制，也就能讓該暗的地方更暗，明亮的地方變得更亮，動態對比能力則是可見一斑。

    平面化的光源設計

    LED背光源是由眾多柵格狀的半導體組成，每個格子中都擁有一個LED元件，這樣LED背光就成功實現了光源的平面化。平面化的光源不僅有優異的亮度均勻性，還不需要復雜的光路設計。因此LCD的厚度就能做得更薄，同時還擁有更高的可靠性和穩定性。而更薄的液晶面板意味著液晶屏有更好的移動性，這是顯而易見的。

    壽命更長

    我們知道，普通CCFL光源的壽命只能在2.5萬小時左右，即便是最新的CCFL也不過6萬小時。而LED 背光則完全沒有這樣的問題，現階段白色LED 背光的壽命已經高達10萬小時，很多專家還提出這一成績甚至有進一步發展的空間，消費者即使是24小時不間斷使用，LED液晶電視也是可以應付的了。

    節電穩定環保

    最后需要點出的是，LED采用了低壓驅動，它使用的是5至24V的低壓電源，驅動電路模塊的設計也是較為簡單的；穩定性方面，平面狀的結構設計能讓LED擁有穩固的內部結構，抗震性能很出色；LED在綠色環保設計上也是極具優勢的，它不采用對環境有害的金屬汞，更加安全環保；再者，LED背光源非常節電，其功耗要比CCFL冷陰極背光燈更低一些，因為LED內部驅動電壓遠低于CCFL，功耗和安全性均好于CCFL。

    LED短期內還無法取代CCFL

    很多消費者會說了，從上面的對比中不是可以看出嘛，LED背光源比CCFL強得多。為什么還是它短期還無法替代CCFL呢？我們得認識到一點，任何一項新事物的產生和發展都是要經過很長一段時期的歷練和磨難的，也就是大家常說的“在迂回中前進”。

    價格問題

    這也是最重要的一個問題。從理論上，LED發光單元價格并不高，其背光模塊成本上要低于CCFL，但是為什么目前LED背光液晶電視的價格卻高得驚人呢？其關鍵問題就在于LED背光還不夠成熟。目前LED背光模組的價格約為CCFL的5倍，屏幕尺寸越大，成本越高。

    而且白光LED背光器件被少數幾個廠商壟斷，LED背光的制造成本還是比較高，市面上應用LED背光的液晶電視還是處在劣勢的。應用LED背光的液晶產品售價在現階段仍然比傳統CCFL的產品高出很多，而且在白光LED的產量無法滿足大批量需求的情況下，廣大消費者還是一直在為到底是買LED還是CCFL而發愁。

    技術問題

    LED背光雖然有著眾多優點，卻仍然存在著很多的局限性。例如大量獨立的LED排列相當密集，不僅較難保證每一個器件發光的一致性，而且還不利于散熱，這也不利于背光源壽命的延長。

    更重要的是，當下LED 背光技術在發光效率方面還難以讓人滿意。傳統CCFL冷陰極熒光燈雖然耗電量大、發光質量一般，但是其發光效率可達到50至100流明/瓦，而白光LED器件在剛起步時發光效率僅為30lm/W甚至更低。探究其原因，主要是LED會隨著芯片面積的增大而出現電流密度不均勻的現象，這必然導致整體發光效率低下，同時也會產生較高的熱量。由于在大尺寸背光發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發熱量將會是普通CCFL的2倍，這也是LED背光液晶電視價格較高的另一個重要的原因。

    另外，它還大量使用了獨立的LED器件，其點陣排列相當密集，不僅較難保證每一個器件發光的一致性，而且散熱也非常不理想，達不到超長的壽命；雖然RGB-LED的色彩純度較高，但是長期使用后每種LED色彩衰減的幅度并不一致，這也將對畫面質量產生一些影響。

普通廠家不放棄CCFL

    通過上面的介紹，咱們知道LED的優勢明顯，但也同樣具有難以避免的缺憾。雖說有大量的廠商在嘗試著研發更為先進的LED背光技術，但在LED模組量化生產上的投資卻依然不大。即便是像索尼、三星這些廠商在致力于此，它們也都是將LED應用于高端機型，這也是LED當下無法取代CCFL的原因。

    另外，各大廠商這些年來在CCFL模組上的投入都是非常大的，輕易做出產業轉變也是不可能的，一般來講，更晚的放棄也將意味著更小的損失，廠家不情愿放棄CCFL也就從一個側面阻礙了LED的快速普及。

    展望——LED背光源前途光明

    上面咱們分析了，LED背光源雖說有眾多優點，但還是有三大因素決定了它并不能在短期內取代CCFL背光源。然而，當下眾多廠商對于LED 背光研究投入都在持續增加，像白光LED 主導廠商日亞化學在2004年開始便不斷提升白光LED 產品的產量，同時其他很多廠商的白光LED 產品也實現了量產化，而白光LED 的價格也正逐步下降。

    如何解決技術上的缺陷仍是關鍵，就LED背光源技術的兩大分支來說，很多業內人士認為，白光LED只是RGB-LED 背光技術的一個過渡。在消費者愈發重視液晶電視畫質表現的當下，RGB-LED背光的又一發展方向，而現階段的這種另外，RGB-LED背光的成本僅是CCFL的1.3倍，而且發光效率還相當高，這也為LED取代CCFL提供了一個有效的途徑。

    另外，提升LED的發光效率也將是一大關鍵因素。現如今，新一代的白光LED發光效率已經提升到了50lm/W，這已經是相當高，只不過這種高發光效率的LED發光元件還有待于量產化。換種角度來講，LED畢竟是新事物，它雖說在發光效率上有缺陷，卻也有更大的提升空間。相信有著越來越多廠家進入這一領域，LED背光在技術上的不足也將得到更好的解決。

    技術和成本問題得到了妥善的解決，還會有廠商不愿選用LED背光么？對于當前的LED液晶電視市場，您說它是噱頭也好，說它還不成熟也好，我們都不能否認LED背光源技術存在著無限的潛力。

    更好的消息傳來，原本就優勢明顯的LED背光源模塊BLU的成本雖說還是高于傳統的CCFL，二者之間的差距正逐步縮小，包括iSuppli、DisplaySearch 在內多家調研公司以及很多業內專家都預測，在2010 年，30%左右的液晶電視將采用LED背光源。即便是當前還不能替代CCFL，LED背光源技術的前景還是非常廣闊、光明的。