CCFL背光源的缺陷

    近年來，圍繞“LED背光源能否取代CCFL”的討論一直都在繼續，實際上早在2007年，于日本高新技術博覽會上，索尼便展出了采用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。緊接著，三星也發布了其70英寸采用LED背光源的液晶電視，三星的該系列產品在中國區甚至還嵌上了祥云的標志，頗為引人注目。

    于是，全球眾多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。不過在早些年，液晶電視使用的LED背光源面板后成本是甚至是CCFL的3倍以上，這也成了阻礙其進一步成長壯大的因素之一。

    還是有好消息傳來，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，可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，到那時，LED的成本將同CCFL相當，前景還是一片光明的。

    首先，我們還是要看看傳統CCFL背光的缺陷在哪兒，還是先從液晶談起吧。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。

    目前，大多數液晶電視的背光源采用的還是CCFL，也就是通常所說的冷陰極熒光燈。這種光源并不是平面光源，為了實現背光源均勻的亮度輸出，我們還需要為液晶面板的背光模組搭配擴散片、導光板、反射板等眾多輔助器件。

    即使是這樣，要獲得如CRT那樣均勻的亮度輸出仍是很困難的，大部分液晶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。另外，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。

    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。

    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，除了亮度輸出均勻度不夠之外，CCFL的結構還非常復雜，應用了它的液晶電視屏幕的厚度也較難控制，而且隨著面板的增大，必須使用多條光源。此外，CCFL還有發光效率低、放電電壓高、低溫下放電特性差、加熱達到穩定灰度時間長等缺點，并且CCFL中含有有害金屬，不符合環保要求。

    當然，應用CCFL作為背光源的液晶面板面臨的一個最大的問題還是壽命較短。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。

    上面就介紹了，由于CCFL背光源必須包含擴散板、反射板等復雜的光學器件，因此液晶面板的體積無法再進一步縮小，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。

    為了解決CCFL背光源給液晶電視帶來的這些“病痛”，眾多液晶電視廠商這些年都在搜尋一種更為優秀的液晶背光源來作為替代品，而LED背光源技術就應運而生了。

LED背光源簡介

LED 背光源簡介

    實際上，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。它也并非什么新物件了，這些年已經被應用在戶外廣告、標牌、指示燈、汽車前大燈、電器按鍵背光源等多個方面。

    而LED顯著的特色就是光電轉換效率高、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。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。

    下面詳細的介紹一下LED發光的原理。LED本質上講是一種半導體器件，其核心部分是由P 型和N型半導體組成的晶片，在P 型半導體和N型半導體的交界面就會出現一個具有特殊導電性能的薄層，這也就形成了所謂的PN結。PN 結能對P 型和N 型半導體中多數載流子的擴散運動產生較強的阻礙作用，當我們對PN 結施加正向電壓時，電流會從LED的陽極流向陰極，而少數與多數載流子在此時進行復合，多余的能量就會轉變為光能釋放出來，這也就是所謂的LED發光。

    更重要的是，LED可發出從紫外到紅外不同波段、不同顏色的光線，早些時候，LED還只能發出單波長光線，還不能像白熾燈那樣工作，甚至只有藍、紅、綠等顏色。

    如果只是這樣的話，LED無法被做成白光源，也就沒法被應用為液晶電視的背光源了。而這些年，眾多液晶電視廠商也都在這方面動腦筋，著重開發白光LED背光源。在這一方面，日本企業一直都是先行者，它們在1996年就提出了些解決方案，以日亞化學為例，它們提出的方案就是在藍色LED上涂抹黃色熒光粉實現白光輸出。

    扯了這么半天了，LED作為液晶背光源的話會帶來哪些好處呢？首先，采用了LED 背光，液晶面板的體積將進一步縮小；其次，LED是由眾多柵格狀的LED 組成，每個“格子”中都擁有一個LED，這樣LED 背光就能實現真正的光源平面化；我們知道，平面化光源不僅有優異的亮度均勻性，還不需要復雜的光路設計，應用了LED的液晶電視就可以被做得更薄，還能實現真正的光源平面化。

    另外，在發光壽命方面，LED背光源技術更是可以超出傳統的CCFL許多。咱們知道，普通的CCFL 背光源的使用壽命一般在3萬小時左右，即便是頂級的CCFL背光源的壽命也不過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。

    在色彩表現方面，LED 背光也有明顯的優勢。我們知道，傳統的CCFL 背光由于色純度等問題，在色階方面表現不佳。這就導致了液晶在灰度和色彩過渡方面不如CRT。據測試, 采用CCFL 背光只能實現NTSC 色彩區域的百分之六七十，而應用了LED背光之后，液晶面板卻能輕松地實現100%的NTSC色域表現。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%。

    另外，LED采用的是是低壓驅動，它使用的是5V～24V的低壓電源，非常安全，驅動電路模塊的設計也較為簡單；其穩定性也更好，平面狀結構讓LED擁有穩固的內部結構，抗震性能很出色；最后在綠色環保方面，LED也是更具優勢的，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。

    可見，應用了LED背光源技術之后，液晶電視在色彩表現方面甚至可以同CRT相當。另外，LED還用于眾多平面光源特性，可以實現CCFL望塵莫及的區域色彩和色度調節，從而可以實現更好的色彩還原，當然，在環保、節能等方面，LED背光同樣是極具優勢。

LED背光源前景展望

    看了上述介紹，我們知道，LED 背光源技術有著巨大的優勢，但是在現階段，它依然存在著這樣或那樣的問題。

    首先是成本問題，由于白光LED背光器件被幾大寡頭壟斷，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。這都是價格較高惹得禍，所以說要想實現LED價格為廣大普通用戶接受，還是要突破白光LED的專利性壟斷，當然了，這也是任何一項新事物出現時都難以回避的現實。我們只能靜靜等待，不是有業內專家預計了么，到了2010年，LED背光的成本有望與傳統CCFL持平。

    其次是技術因素，現階段的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50～100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，這也是當前很多大尺寸LED背光液晶都搭配了主動散熱系統的原因。

    不過，隨著各大廠商對于LED 背光研究投入的持續增加，以上兩個困擾LED 背光的關鍵問題都有希望得到很好地解決。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，白光LED 的價格也正以較快的速度下降。

    在LED的發光效率較低這一問題上，業界也有了一定地突破。新一代的白光LED發光效率已經提升到了50lm/W，和CCFL 的差距只有區區10 lm/W。相信未來的LED發光效率還會有更大地提升。

    我們還可以換個思路，液晶電視上使用的LED背光源可以是白色，當然也可以使用紅、綠、藍三基色，而且這種多色LED 背光應用在高端液晶電視當中，還可以進一步提高色彩表現力。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，而現階段的這種白光LED也只是RGB-LED 背光技術的一個過渡。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。

    然而RGB-LED技術雖說有著眾多優勢，在現階段卻仍存在著一些不可回避的局限性。首先是這種大量使用的獨立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。

    所以說嘛，LED背光畢竟是一項新興的技術，在技術沒有成熟、成本沒有大幅下調之前，廣大的中小廠商還是不會急于推出自己的LED液晶電視的。所以說，這就需要索尼、三星等知名品牌扮演好領航者的角色，很好地發揮好橋頭堡的作用。不可否認的是，LED最終將取代CCFL，這一點無論是在生產廠商還是相關業內人士心中都已經取得了共識，只是現階段LED背光尚未成熟的情況下，它還多應用于高端液晶產品上面。不過，相信有著越來越多廠家進入這一領域，LED背光技術還是會在未來取得更好的成績的，其取代CCFL也將成為歷史的必然。