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LED背光的兴起是否意味着CCFL的淘汰?

上传人:晓歌

上传时间: 2009-01-14

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  背光模块是液晶器电视必不可少的部件。众所周知,液晶是一种介乎于液体和晶体之间的物质。液晶的奇妙之处是可以通过电流来改变其分子排列状态,给液晶施加不同的电压就能控制光线的通过量,从而显示多种多样的图像。但液晶本身并不会发光,因此所有的LCD都需要背光照明。背光灯管坏了,不换新的,就意味着整机报废。


CCFL 冷阴极荧光灯

  多年以来,国内外显示器生产厂商为了提升液晶电视的使用性能,无不致力探询和研发新的背光源。目前业界比较看好LED背光技术,并纷纷推出了LED背光电脑显示器,LED背光笔记本,LED背光液晶电视。那么,LED背光的兴起是否意味着CCFL的淘汰呢?

  本文试从技术与市场需求两个方面进行解析,来回答大家最关心的问题。

  技术解析:LED技术性能大优于CCFL

  LCD背光模块包括光源(CCFL或LED)、导光板、反射板、扩散板、棱镜、框架等。背光模块导光板常用聚甲基丙烯甲酯制作,作用是将点(线)光源转换为面光源,并使光能导出,它对于光强均匀分配起着十分重要的作用。扩散板由加入有机或者无机颗粒的塑料材质(PET或者PVC)构成,它的作用是将光束引向垂直于LCD面板的方向,并把光能均匀化。棱镜片(膜),能缩小立体角,从而提高亮度,并可以进一步将光束纠正到垂直方向。

  CCFL背光源技术,存在突出的弊端

  CCFL的物理构成是在一玻璃管内封入隋性气体Ne+Ar混合气体,其中含有微量水银蒸气(数mg),并于玻璃内壁涂布萤光体。CCFL通过灯管两端的电极,让灯管内的气态汞激发的紫外线碰撞管壁上的荧光粉,从而发出光线。其波长由萤光体物质特性决定。


CCFL荧光灯管的工作原理

  目前液晶电视普遍采用的CCFL光源,无论是从发光原理还是从物理结构上看,都和我们日常使用的日光灯管都非常接近。这种光源具有结构简单、灯管表面温升小、灯管表面亮度高、易加工成各种形状的优秀特性。但是使用寿命绞短,含汞,色域较窄,只能达到NTSC的70%~80%。对于大尺寸电视机屏,CCFL的电压加高和加长管子的加工也有困难。

  其一,最让人头痛的问题是使用寿命较短。CCFL背光源使用寿命一般为15000小时~25000小时,LCD(尤其是笔记本电脑的液晶屏)使用时间愈长亮度下降愈明显,在使用2~3年后,LCD屏幕就会发暗、变黄,这正是CCFL使用寿命期较短的缺陷所造成的。

  其二,限制了液晶显示器色彩的发挥。液晶显示器中每个像素都是由R、G、B三个长方形色块组成,而液晶显示器色彩表现完全取决于背光模块和滤色膜的性能。滤色膜的三基色默认CCFL发出的白光和日光一样均匀(三基色所占的成分),但是CCFL背光模块实际上并不能达到设计的要求,仅能够达到NTSC标准的70%左右。


CCFL与LED的色域范围

  其三,结构复杂、亮度输出均匀性差。由于冷阴极荧光灯不是平面光源,因此为了实现背光源均匀的亮度输出,LCD的背光模组需要搭配扩散片、导光板、反射板等众多辅助器件,但是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。

  其四,体积较大,功耗不理想。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LCD的体积无法再进一步缩小。在功耗方面,采用CCFL作为背光源的LCD也无法令人满意,14英寸LCD的CCFL背光源往往需要消耗20W甚至更多的电能。

  值得注意的是,最近两年国内外厂商针对传统CCFL的弊端作了些改良,似乎都达到了很高的水准,厂家宣传更是说的神乎其神,例如夏普的四波长背光源系统,通过对CCFL灯管中荧光粉性能的改进,使光源光谱成分中的红色表现增强,从而在一定程度上改善色彩还原效果;SONY、三星和TCL的部分产品也搭载了WCG-CCFL-广色域型CCFL光源,使色域范围达到NTSC标准的85%左右;TOSHIBA的智能背光调节技术就是改变了CCFL常亮的缺点,能根据画面智能调节背光源亮度,从而提高了显示对比度。但是这些改进都是有限的,并不能彻底消除CCFL背光源的先天技术缺陷。

  LED背光源技术,有突出的性能优势

  LED(Light Emitting Diode)即发光二极管,它诞生于在20世纪60年代。这种能直接将电能转化为光能的发光器件,具备低功耗、高亮度、长寿命的突出特点,在诞生之初就被认定为荧光灯管、灯泡等照明设备的终结者,有人甚至认为它将会开创一个新的照明时代。


白色发光二极管


发光二极管的结构

  LED的工作原理和我们常见的白炽灯、荧光灯完全不同。从本质上来说,LED是一种半导体器件。LED的核心部分是由P型半导体和N型半导体组成的芯片,P型半导体是一种在硅或锗等半导体材料中加入微量的硼、铟、镓或铝等三价元素的芯片,N型半导体是一种在在硅或锗等半导体材料中加入微量的磷、锑、砷等五价元素的芯片。

  在P型半导体中,空穴(带正电)叫多数载流子,电子(带负电)叫少数载流子。在N型半导体中,电子(带负电)叫多数载流子,空穴(带正电)叫少数载流子。加电后,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,也就是常说的PN结(PN Junction Transistors)。PN结可以对P型半导体和N型半导体中多数载流子的扩散运动产生阻力,当对PN结施加正向电压时,电流从LED的阳极流向阴极,而在PN结中少数载流子与多数载流子进行复合,多余的能量就会转变成光而释放出来。

  当LED处于正向工作状态时(即两端加上正向电压),电流从LED阳极流向阴极时,半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线,光的强弱与电流有关。通过对其中发光材料的研究,人们逐渐开发出各种光色、光效率越来越高的LED组件。

  根据发光颜色的不同,LED可以分为白光LED背光源和RGB-LED背光源。

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