背光技術支持LCD升級，三大門派大比武

    CCFL光源存在的先天缺陷導致了人們尋找其替代者的努力。其中LED被認為是最可能的方向。被稱為無機發(fā)光二極管的LED技術是基于固態(tài)半導體的發(fā)光器件，具有更好的光學性能和發(fā)光效率。在未來極可能成為人類應用最廣范的光源產(chǎn)品：從電燈到液晶電視，您將在每一個地方看到LED的身影。

    LED(Light Emitting Diode)即發(fā)光二極管，它誕生于在20世紀60年代。這種能直接將電能轉化為光能的發(fā)光器件，具備低功耗、高亮度、長壽命的突出特點。在本質上，LED是一種半導體部件，它的出現(xiàn)徹底改變了人類光源必須依賴于氣體或者真空從在的現(xiàn)狀。

    LED的工作原理和我們常見的白熾燈、熒光燈完全不同。LED的核心部分是由P型半導體和N型半導體組成的晶片，P型半導體是一種在硅或鍺等半導體材料中加入微量的硼、銦、鎵或鋁等三價元素的晶片，N型半導體是一種在在硅或鍺等半導體材料中加入微量的磷、銻、砷等五價元素的晶片。在P型半導體中，空穴(帶正電)叫多數(shù)載流子，電子(帶負電)叫少數(shù)載流子。在N型半導體中，電子(帶負電)叫多數(shù)載流子，空穴(帶正電)叫少數(shù)載流子。加電后，在P型半導體和N型半導體的交界面就會出現(xiàn)一個具有特殊導電性能的薄層，也就是常說的PN結(PN Junction Transistors)。PN結可以對P型半導體和N型半導體中多數(shù)載流子的擴散運動產(chǎn)生阻力，當對PN結施加正向電壓時，電流從LED的陽極流向陰極，而在PN結中少數(shù)載流子與多數(shù)載流子進行復合，多余的能量就會轉變成光而釋放出來。當LED處于正向工作狀態(tài)時(即兩端加上正向電壓)，電流從LED陽極流向陰極時，半導體晶體就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線，光的強弱與電流有關。通過對其中發(fā)光材料的研究，人們逐漸開發(fā)出各種光色、光效率越來越高的LED元件。

    在液晶顯示器件的實際應用中，通常擁有兩種LED背光源的使用情況。其一是白色LED光源，其二是以紅綠藍三元色的燈光（RGB-LED）組成陣列構成“白色光源”。前者主要應用在小尺寸產(chǎn)品中，例如手機、筆記本電腦顯示器等，后者是液晶電視常見的LED背光源組成方式。無論那種都具有較傳統(tǒng)CCFL光源更好的色彩性能、亮度性能和產(chǎn)品的安全性。

    RGB-LED背光源，可大幅度提高液晶顯示的色彩表現(xiàn)。它通過可以發(fā)出高純度紅色、綠色、藍色光的LED器件，能夠實現(xiàn)CCFL光源不能達到的寬廣色域范圍。目前主流的RGB-LED背光源可以達到105%的NTSC色域范圍，如果采用性能更加強大的LED器件，則可以實現(xiàn)120%以上的NTSC色域范圍。

    LED光源還是平面化的光源產(chǎn)品。LED背光源是由眾多的LED燈泡（白色的或者三原色的）排列組成，，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，還不需要復雜的光路設計，有利于液晶電視厚度做得更薄。

    另外， LED背光還可以有效提升液晶顯示器的對比度，實現(xiàn)更加精確的色階和層次感更強的畫面。由于整個背光源由眾多微小的LED發(fā)光單元組成，所以可以對其中每一個發(fā)光器件實現(xiàn)精確的亮度控制，根據(jù)原始畫面特點進行小區(qū)域內的發(fā)光亮度修正，例如在一幅明暗對比強烈的畫面中，暗部區(qū)域的LED背光可以完全關閉，而明亮區(qū)域的LED背光實現(xiàn)高亮度輸出，由此帶來的對比度提升效果是CCFL光源的液晶電視所不能企及的。

    優(yōu)秀的控制能力，也使得在掃除殘影（GhostShadow；或稱鬼影）以及插黑技術的應用上，LED比其它技術的光源具備更多的應用優(yōu)勢。液晶電視的殘影問題一直是液晶廠家致力于改變的最大難題，尤其在高速動畫（快速改變影像）時拖尾、殘影會特別明顯。目前廠商主要采用插幀的技術（120hz技術）掃除拖尾的影響。這種插幀技術不僅需要液晶驅動來控制，如果和背光源一起來協(xié)調搭配效果則更好。CCFL的原理類似日光燈管，因此在點亮或熄滅時都需要較長的時間（可能是數(shù)毫秒），在明滅動作時間無法更快的前提下，CCFL難以兼顧在畫面更替過程中所需的插幀技術的需要。相較之下，LED能輕松容易地執(zhí)行插幀技術，LED僅需數(shù)微秒即可點亮或關閉，并且能夠支持更快速細膩的調控，達到電視機更好的運動畫面顯示效果。

    在發(fā)光壽命上LED光源也遠遠超過CCFL。普通的CCFL背光源一般的使用壽命在不過6萬小時，在使用壽命末期，LCD的亮度就會明顯下降。而LED背光實際使用壽命為10萬小時，其光學性能衰減也叫為緩慢，能夠滿足長壽命高性能的應用需要。

    其次，LED以固態(tài)形式發(fā)光，不像CCFL以氣體方式發(fā)光，所以有較佳的抗震耐摔性，并且沒有使用汞或其它對環(huán)境有害物質的風險，合乎環(huán)保的需求。LED在制造封裝的過程中，就已經(jīng)完成對于光源的反射設計，例如裝設反射杯等，光源就已集中在一面顯示。相對地CCFL的光管型光源，在設計背光模塊時，仍需要加裝一片反射板，這樣才能把光管另一面的光源反射運用。整個背光設計更簡單，同時光利用效率也更高。同時，LED采用直流低電壓工作，與采用高壓交流電的CCFL先比也具有一定的優(yōu)勢。

    不過，LED光源技術現(xiàn)一階段還稱不上完美。包括成本、光效率、亮度均勻性控制等難題尚需技術層面的改進。

    LED為點光源性質，不同于線光源的CCFL。應用于背光的LED，需要在光均性的處理上特別講究。為講求光均性，每顆LED的發(fā)光亮度特性，在挑選上也要求一致性。此外，若有某顆LED的壽命先行告終，就會影響光均性，所以必須確保所有的LED都具備長壽功能。如此嚴格的挑選，便使得LED背光的成本攀升。

    再者，LED的發(fā)光效率并不如CCFL，同樣的用電功耗，CCFL擁有較高的亮度與較少的廢熱，但是LED則需要更高的用電才能達到相同亮度，且產(chǎn)生的廢熱多于CCFL。這也使得LED背光模塊的相關設計，經(jīng)常要考慮到散熱問題，除了要用上散熱片外，甚至會還要加裝熱導管或電動風扇等。這些散熱設計都會增加背光模組的厚度與重量，使得大尺寸相關產(chǎn)品不適合搭配衍生壁掛功能。

    但是，LED技術良好的發(fā)展?jié)摿κ沟脴I(yè)界不遺余力的設法克服上述問題。隨著LED光源技術的不斷提升，已經(jīng)擁有越來越多的液晶顯示產(chǎn)品采用該項技術。例如各大品牌的頂級產(chǎn)品，紛紛把LED技術看成是提升電視機性能表現(xiàn)的利器。