液晶電視中CCFL與LED兩大背光源對(duì)比解釋

CCFL背光源——技術(shù)性能上有明顯的缺陷

    在07年的日本高新技術(shù)博覽會(huì)上，索尼展出了采用LED 背光源技術(shù)的70英寸液晶電視，并希冀進(jìn)一步推廣這種新型的LED背光源技術(shù)；而三星也發(fā)布了其70英寸采用LED背光源的液晶電視，并該系列產(chǎn)品在中國(guó)區(qū)甚至還嵌上了祥云的標(biāo)志，國(guó)內(nèi)平板電視領(lǐng)先品牌海信也于奧運(yùn)前推出了自主只是產(chǎn)權(quán)的液晶電視，使得應(yīng)用于液晶電視上的LED背光源技術(shù)成為大熱，而這項(xiàng)新技術(shù)同CCFL背光源的爭(zhēng)斗也就拉開了序幕。

    時(shí)間進(jìn)入2009年，三星、夏普、海信、創(chuàng)維、康佳、長(zhǎng)虹等全球眾多國(guó)內(nèi)外液晶電視廠商都開始著力研發(fā)這一新型背光源技術(shù)，希望可以在未來競(jìng)爭(zhēng)更加激烈的市場(chǎng)上贏得先手。

    背光模塊是液晶電視必不可少的部件，因?yàn)橐壕П旧聿⒉粫?huì)發(fā)光，因此背光源十分重要。從誕生到現(xiàn)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(huì)逐漸發(fā)暗變黃，有些質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的更是用不過三年。

    多年來，廠商致力于研發(fā)新的背光源。目前業(yè)界比較看好LED背光技術(shù)，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(yè)內(nèi)人士也是普遍看好這一新技術(shù)。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(zhēng)論不休。

    好吧，這個(gè)問題咱先放下不表，筆者先從技術(shù)和性能上對(duì)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(zhì)，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(tài)，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(huì)發(fā)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(shí)候，CCFL冷陰極燈被認(rèn)為是具有跨時(shí)代意義的新型照明光源。由于CCFL燈管具有燈管細(xì)小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、燈管表面溫度低、易加工成形、顯色性好、發(fā)光均勻等優(yōu)點(diǎn)，也被認(rèn)為是TFT-LCD液晶屏理想的背光源。當(dāng)前，大多數(shù)的液晶電視所應(yīng)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(shí)現(xiàn)了更多的商業(yè)價(jià)值。

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

    無論是從發(fā)光原理還是物理結(jié)構(gòu)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(xiàn)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(gè)方面做具體的分析：

    色彩表現(xiàn)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(xiàn)還是明顯不足的。我們知道，液晶電視中每個(gè)像素都是由R、G、B三個(gè)長(zhǎng)方形色塊組成，色彩表現(xiàn)完全取決于背光模塊和濾色膜的性能。

    在業(yè)界，我們一直都用美國(guó)國(guó)家電視系統(tǒng)委員會(huì)NTSC公布的標(biāo)準(zhǔn)來衡量視頻設(shè)備的色彩還原能力，這一指標(biāo)是指在整個(gè)色域內(nèi)，顯示設(shè)備在色彩顯示時(shí)，色彩的飽和度怎樣，對(duì)于大多數(shù)傳統(tǒng)液晶面板來說，能夠覆蓋的色彩范圍只有NTSC標(biāo)準(zhǔn)的65%～75%，具體表現(xiàn)為在綠、黃、紅色彩區(qū)域，與標(biāo)準(zhǔn)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(fā)出的光均勻散布到面板的每一個(gè)區(qū)域就需要相當(dāng)復(fù)雜的輔助組件，像擴(kuò)散片、導(dǎo)光板、反射板等，但在顯示全白或全黑畫面時(shí)，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(kuò)散板、反射板等器件，因此其體積還是相對(duì)較大的，這與當(dāng)前液晶電視超薄化的趨勢(shì)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(shí)驗(yàn)，一臺(tái)42 英寸液晶電視往往需要消耗250W甚至更多的電能，這與當(dāng)前構(gòu)建節(jié)約型社會(huì)的理念也是合不上拍的。

    壽命較短

    絕大多數(shù)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(huì)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。到了這步田地，消費(fèi)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(duì)上述四大缺陷，很多專業(yè)技術(shù)廠商也都在對(duì)傳統(tǒng)CCFL進(jìn)行改良，像索尼、三星和TCL等廠商就在其液晶產(chǎn)品上搭載了號(hào)稱WCG-CCFL的廣色域CCFL背光，并稱其色域達(dá)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(yōu)秀的液晶背光源來作為替代品，那便是下面要重點(diǎn)介紹的LED背光源。

LED背光源——性能優(yōu)勢(shì)突出

    LED也就是我們通常所說的發(fā)光二極管，通俗些講，它就是在PN結(jié)中注入的載流子，少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合后，釋放出能量，表現(xiàn)以光的形式，從而實(shí)現(xiàn)電致發(fā)光。而LED背光源則能直接將電能轉(zhuǎn)化為光能，具備光電轉(zhuǎn)換效率高、彩色飽和度高、體積小、耐震動(dòng)、耐沖擊、不含有毒物質(zhì)、低壓供電、對(duì)人體安全、壽命超長(zhǎng)等突出特點(diǎn)。

    根據(jù)發(fā)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(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在耗電量方面，廣泛應(yīng)用于對(duì)功耗要求高的移動(dòng)設(shè)備；RGB-LED背光源色域?qū)拸V，它能夠大幅度提高色彩表現(xiàn)，通過高純度紅、綠、藍(lán)LED器件，實(shí)現(xiàn)CCFL不能達(dá)到的寬廣色域，目前可以達(dá)到105％的NTSC色域，如果采用性能更好的LED，則可以實(shí)現(xiàn)120％以上的NTSC色域，主要被應(yīng)用各類高端的顯示設(shè)備。

    早在上世紀(jì)60 年代，LED就被認(rèn)定是熒光燈管、燈泡等照明設(shè)備的終結(jié)者，甚至有人認(rèn)為L(zhǎng)ED 將會(huì)開創(chuàng)一個(gè)全新的照明時(shí)代，最終出現(xiàn)在所有需要照明的場(chǎng)合。而應(yīng)用于液晶電視的LED背光源也被眾多業(yè)內(nèi)人士認(rèn)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(yōu)勢(shì)：

    色彩表現(xiàn)力更強(qiáng)

    CCFL背光存在色純度等問題，而應(yīng)用這種背光源的傳統(tǒng)LCD在灰度和色彩過渡方面也一直為專業(yè)人士詬病。傳統(tǒng)的CCFL 背光只能實(shí)現(xiàn)NTSC 色彩區(qū)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(yīng)用了它之后，就能真實(shí)還原更為真實(shí)、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(duì)比度，實(shí)現(xiàn)更佳精確的色階和層次感更強(qiáng)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(zhǎng)作最佳搭配的彩色濾光片，色域甚至可以達(dá)到126%。

    看了上面的介紹，我們知道背光源是由眾多的LED發(fā)光單元組成的，也就能對(duì)其中的每個(gè)發(fā)光器件實(shí)現(xiàn)更為精準(zhǔn)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(dòng)態(tài)對(duì)比能力則是可見一斑。

    平面化的光源設(shè)計(jì)

    LED背光源是由眾多柵格狀的半導(dǎo)體組成，每個(gè)格子中都擁有一個(gè)LED元件，這樣LED背光就成功實(shí)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(jì)。因此LCD的厚度就能做得更薄，同時(shí)還擁有更高的可靠性和穩(wěn)定性。而更薄的液晶面板意味著液晶屏有更好的移動(dòng)性，這是顯而易見的。

    壽命更長(zhǎng)

    我們知道，普通CCFL光源的壽命只能在2.5萬小時(shí)左右，即便是最新的CCFL也不過6萬小時(shí)。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(dá)10萬小時(shí)，很多專家還提出這一成績(jī)甚至有進(jìn)一步發(fā)展的空間，消費(fèi)者即使是24小時(shí)不間斷使用，LED液晶電視也是可以應(yīng)付的了。

    節(jié)電穩(wěn)定環(huán)保

    最后需要點(diǎn)出的是，LED采用了低壓驅(qū)動(dòng)，它使用的是5至24V的低壓電源，驅(qū)動(dòng)電路模塊的設(shè)計(jì)也是較為簡(jiǎn)單的；穩(wěn)定性方面，平面狀的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能讓LED擁有穩(wěn)固的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，抗震性能很出色；LED在綠色環(huán)保設(shè)計(jì)上也是極具優(yōu)勢(shì)的，它不采用對(duì)環(huán)境有害的金屬汞，更加安全環(huán)保；再者，LED背光源非常節(jié)電，其功耗要比CCFL冷陰極背光燈更低一些，因?yàn)長(zhǎng)ED內(nèi)部驅(qū)動(dòng)電壓遠(yuǎn)低于CCFL，功耗和安全性均好于CCFL。

    LED短期內(nèi)還無法取代CCFL

    很多消費(fèi)者會(huì)說了，從上面的對(duì)比中不是可以看出嘛，LED背光源比CCFL強(qiáng)得多。為什么還是它短期還無法替代CCFL呢？我們得認(rèn)識(shí)到一點(diǎn)，任何一項(xiàng)新事物的產(chǎn)生和發(fā)展都是要經(jīng)過很長(zhǎng)一段時(shí)期的歷練和磨難的，也就是大家常說的“在迂回中前進(jìn)”。

    價(jià)格問題

    這也是最重要的一個(gè)問題。從理論上，LED發(fā)光單元價(jià)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(jià)格卻高得驚人呢？其關(guān)鍵問題就在于LED背光還不夠成熟。目前LED背光模組的價(jià)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(shù)幾個(gè)廠商壟斷，LED背光的制造成本還是比較高，市面上應(yīng)用LED背光的液晶電視還是處在劣勢(shì)的。應(yīng)用LED背光的液晶產(chǎn)品售價(jià)在現(xiàn)階段仍然比傳統(tǒng)CCFL的產(chǎn)品高出很多，而且在白光LED的產(chǎn)量無法滿足大批量需求的情況下，廣大消費(fèi)者還是一直在為到底是買LED還是CCFL而發(fā)愁。

    技術(shù)問題

    LED背光雖然有著眾多優(yōu)點(diǎn)，卻仍然存在著很多的局限性。例如大量獨(dú)立的LED排列相當(dāng)密集，不僅較難保證每一個(gè)器件發(fā)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(zhǎng)。

    更重要的是，當(dāng)下LED 背光技術(shù)在發(fā)光效率方面還難以讓人滿意。傳統(tǒng)CCFL冷陰極熒光燈雖然耗電量大、發(fā)光質(zhì)量一般，但是其發(fā)光效率可達(dá)到50至100流明/瓦，而白光LED器件在剛起步時(shí)發(fā)光效率僅為30lm/W甚至更低。探究其原因，主要是LED會(huì)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(shí)也會(huì)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(dá)到了50%，因此LED 背光用在大尺寸面板上所需要的發(fā)熱量將會(huì)是普通CCFL的2倍，這也是LED背光液晶電視價(jià)格較高的另一個(gè)重要的原因。

    另外，它還大量使用了獨(dú)立的LED器件，其點(diǎn)陣排列相當(dāng)密集，不僅較難保證每一個(gè)器件發(fā)光的一致性，而且散熱也非常不理想，達(dá)不到超長(zhǎng)的壽命；雖然RGB-LED的色彩純度較高，但是長(zhǎng)期使用后每種LED色彩衰減的幅度并不一致，這也將對(duì)畫面質(zhì)量產(chǎn)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(yōu)勢(shì)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(fā)更為先進(jìn)的LED背光技術(shù)，但在LED模組量化生產(chǎn)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(yīng)用于高端機(jī)型，這也是LED當(dāng)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(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)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(gè)側(cè)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(yōu)點(diǎn)，但還是有三大因素決定了它并不能在短期內(nèi)取代CCFL背光源。然而，當(dāng)下眾多廠商對(duì)于LED 背光研究投入都在持續(xù)增加，像白光LED 主導(dǎo)廠商日亞化學(xué)在2004年開始便不斷提升白光LED 產(chǎn)品的產(chǎn)量，同時(shí)其他很多廠商的白光LED 產(chǎn)品也實(shí)現(xiàn)了量產(chǎn)化，而白光LED 的價(jià)格也正逐步下降。

    如何解決技術(shù)上的缺陷仍是關(guān)鍵，就LED背光源技術(shù)的兩大分支來說，很多業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，白光LED只是RGB-LED 背光技術(shù)的一個(gè)過渡。在消費(fèi)者愈發(fā)重視液晶電視畫質(zhì)表現(xiàn)的當(dāng)下，RGB-LED背光的又一發(fā)展方向，而現(xiàn)階段的這種另外，RGB-LED背光的成本僅是CCFL的1.3倍，而且發(fā)光效率還相當(dāng)高，這也為L(zhǎng)ED取代CCFL提供了一個(gè)有效的途徑。

    另外，提升LED的發(fā)光效率也將是一大關(guān)鍵因素�，F(xiàn)如今，新一代的白光LED發(fā)光效率已經(jīng)提升到了50lm/W，這已經(jīng)是相當(dāng)高，只不過這種高發(fā)光效率的LED發(fā)光元件還有待于量產(chǎn)化。換種角度來講，LED畢竟是新事物，它雖說在發(fā)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(jìn)入這一領(lǐng)域，LED背光在技術(shù)上的不足也將得到更好的解決。

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

    更好的消息傳來，原本就優(yōu)勢(shì)明顯的LED背光源模塊BLU的成本雖說還是高于傳統(tǒng)的CCFL，二者之間的差距正逐步縮小，包括iSuppli、DisplaySearch 在內(nèi)多家調(diào)研公司以及很多業(yè)內(nèi)專家都預(yù)測(cè)，在2010 年，30%左右的液晶電視將采用LED背光源。即便是當(dāng)前還不能替代CCFL，LED背光源技術(shù)的前景還是非常廣闊、光明的。