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CCFL背光源成熟廉价
CCFL是Cold CathodeFluorescent Lamps(冷阴极荧光灯)的英文缩写，目前占据着LCD背光源的统治地位，主要用于液晶电视、台式和笔记本电脑等。CCFL背光源用于LCD的成像原理示意图如图1所示。
从图1中可以看出，作为液晶电视核心部件的液晶面板主要由背光源、偏振光片、液态晶体层、RGB滤光膜等组成。由于液态晶体层本身不发光，所以液晶电视显示图像的性能主要取决于液晶面板背光源系统的性能，如色域覆盖率、彩色的饱和度和鲜艳度、柔和性和真实感、屏幕的亮度和均匀性等。因此，要提高和改善液晶电视的图像质量必须提高背光源的性能。
CCFL作为LCD电视机的背光源技术已经非常成熟，被广泛应用在大屏幕的液晶电视、笔记本电脑和台式电脑显示器等产品，目前占据着LCD背光源的统治地位。
1 CCFL背光源的优点
(1)亮度高。目前CCFL的输出光通量多在5000－80001m。有的可达10000lm，因此可使LCD电视机达到较高亮度，并有较大的动态调节范围；
(2)工作电压低，电流小，可靠性高；
(3)CCFL灯管的管径细，可达1.8mm，因此使液晶屏可以做得很薄等优点。
2 CCFL背光源的缺点
(1)色重现特性差。色域覆盖率小，约为NTSC色域的75％。如图2所示。
其原因在于：
★CCFL发出的光在峰值光谱之外还会产生许多不需要的光谱，除引起亮度变坏外，还影响LCD的彩色再显。
★在LCD中，光源发出的白色光，要变成红、绿、蓝三基色光必须通过R、G、B滤色膜；为了获得纯红、纯绿、纯蓝的再显，要求来自LCD的光只能有一围绕主波长的窄光谱，而CCFL发出的光在峰值光谱达不到；其次R、G、B滤色膜的光谱特性不好，也将导致LCD色域变小。
★CCFL发出的白光为冷色，显示在LCD屏幕上色温高，不柔和，色彩不鲜艳，仅能显示人眼分辨颜色的75％左右。
(2)亮度均匀性差
CCFL属于管状光源，如图3所示，很难将所发出的光均匀分布在LCD面板的每一个区域，使亮度均匀性变差；随着面板尺寸的增大，必须使用多个灯管，亮度均匀性更差。要想亮度均匀性好，就需要相当复杂的辅助组件进行调整；LCD的屏幕尺寸越大，进一步加剧了设计的复杂程度及成本。例如，50英寸以上的LCD TV，CCFL背光模组的成本比重甚至可能占到面板成本的一半以上。
(3)消耗功率大
液晶电视的亮度是靠控制通过CCFL背光源的光通量来调节，所以在看电视的过程中，CCFL背光源一直在工作消耗电能；为了增大亮度和对比度，必须提高CCFL背光源的功率或增加CCFL背光源灯管的数量，这样的后果就使消耗的功率再增加。
(4)造成环境污染，不利于环保
CCFL中含有汞，是有毒物质，不符合环保要求。
由于传统的LCD显示设备中的CCFL背光源技术及产品存在的某些先天不足，如色域覆盖率低、色还原能力差、能源利用率低、功耗大等缺点长期以来一直是难以克服的技术难题，所以从事CCFL背光源研究的学者和厂商，经过多年的研究和实验，推出新一代的LED背光源，开始逐步应用到LCD显示领域，到今年已有多家国内外公司生产出LED背光源的LCD大屏幕电视机，使LED背光源技术逐渐走向成熟。
LED背光源方兴未艾
LED是LightEmitting Diode(发光二极管)的缩写，这种产品早在上世纪60年代就开始出现，并在我们现实生活中随处可见，如路边的广告牌、家用电器上的各色指示灯和手机键盘上的背光照明等大都采用LED作光源，但作为背光源技术在显示器产品上的应用则是一种新技术。
从发光原理上来看，LED由数层很薄的搀杂半导体材料制成。其中一层带有过量的电子，另一层则缺乏电子而形成带正电的“空穴”，工作时电流通过，电子和空穴相互结合，多余的能量则以光辐射的形式被释放出来，LED正是根据这样的原理实现电光的转换；同时又根据半导体材料物理性能的不同，LED可发出从紫外到红外不同光谱下不同颜色的光。为LED在显示领域的应用奠定了基础。
在液晶电视上使用的LED背光源可以是白色，也可以是红、绿、蓝三基色。白色LED(WLED)背光源与CCFL背光源在结构上基本是一致的，如图1所示，其中主要的区别在于CCFL是线光源，而LED是点光源，如图3和图4所示。红、绿、蓝三基色LED(RGB－LED)背光源一般应用在高端产品中，能进一步提高色域覆盖率和彩色还原能力。
LED背光源主要有光源、导光扳、光学用膜片、驱动电路、塑胶框等组成。
1 LED背光源的优点
(1)亮度均匀性好
LED是一种平面点光源，最基本的发光单元是3－5mm边长的正方形组合在一起的面光源，具有较好的亮度均匀性，所需的辅助光学组件可以做得非常简单，屏幕亮度均匀性比CCFL背光源优越。采用LED背光时，通过采用区域亮度控制能够解决亮度均匀的问题，而且还可进一步降低背光功耗。这是因为实际的图像在每个具体部位的亮度是不一样的，有的区域较亮、有的区域较暗，所以完全没有必要在整个屏幕采用均匀亮度的背光控制调整，可以采用根据图像内容决定的区域亮度控制。实现方法是：将整个屏幕分隔成多个等份，根据图像内容的最高亮度，确定该区域所需的背光亮度，然后对该区域的背光LED亮度利用PWM技术进行实时控制，同时也实现了节能。在采用背光的区域亮度控制以后，该区域的图像信号也应加以相应的补偿。显然，CCFL背光是不可能实现这种区域亮度控制的，一方面是因为CCFL的形状是长条形，根本无法将屏幕分隔成等分的区域，另一方面则是因为它的亮度也不可能按照图像的内容进行快速调整。
(2)色域宽、彩色还原性好
采用LED背光源的LCD显示屏具有足够宽的色域，色彩还原好，色彩表现力强于CCFL背光源，可弥补液晶显示设备色彩数量不足的缺陷，其色域可达到NTSC色域的100％以上。(见图1)
(3)实时色彩管理
LED背光源能够进行实时色彩管理，由于红绿蓝3色独立发光，容易精确控制显示色彩特性，还可以调整背光白平衡，同时保证整机有足够高的对比度；消费者也可根据自己的喜好，轻松在9600K和6500K色温间调整白平衡，而且不会牺牲亮度和对比度。
(4)清晰稳定图像
采用CCFL灯管背光源的LCD 电视机，因CCFL灯管的发光频率较低，在显示图像时，可能产生画面跳动或闪烁，但LED背光源可以灵活调整发光频率，而且频率大大高于CCFL，因此能显示完美清晰稳定的图像画面。
(5)寿命长
LED的使用寿命可长达10万小时，即便每天连续使用10个小时，也可以连续用上27年，大大延长了液晶电视的使用寿命。
(6)无高压，安全可靠
LED使用的是低电压直流驱动(3－5V)，十分安全，供电模块的设计也颇为简单，根本上消除了电磁辐射造成的电磁干扰和电磁污染。
(7)抗震、环保性能好
平面状结构让LED拥有全固体内部结构，机械强度好，产品结构更合理，抗震性能好；LED光源没有任何射线产生，也没有金属汞之类的有毒物质，是绿色环保光源。
(8)环境适应性强
LED比CCFL温度适应范围更宽。在-40度 LED可以无延时启动，但CCFL在该温度条件下通常无法工作
(9)用RGB-LED背光源，与场序技术结合，可以实现无滤色膜的LCD显示
具有如下优点：
★不需要彩膜，节省成木，彩膜占材料成本22％以上；
★高亮度，使用彩膜时，700k以上的背光强度被彩膜吸收；
★高分辨率，由于不需像普通液晶面板那样将1个像素分割成3个子像素，因此易于提高分辨率；
★色彩表现性能更高，由于能直接看见色彩更丰富的LED发光的光线，所以色彩表现性能更高
(10)利用LED快速点灭的特性，消除液晶电视的图像拖尾
目前解决液品电视拖尾问题的技术主要有两种：一种是提高画面的刷新频率，采用120Hz倍速显示；另外一种则采用捕黑技术，即在相邻的两画面之间插入黑画面，把拖尾切断。插黑技术虽然消除拖尾的效果较好，可以使液晶电视得到良好的动态清晰度，但是当显示静态画面时，很容易察觉画面有闪烁；同时由于插入黑画面的缘故还使亮度降低利用LED背光模组的特性，已研制出“部分背光ON/OFF”新技术，能有效消除液晶电视的图像拖尾
“部分背光ON/OFF技术”是让LED由上而下快速地先熄灭再点亮，就像是一条黑带由上至下快速地扫过，如每1/120秒黑带扫过画面一次；像传统CRT电视，采取扫描的方式，因为画面是“断续的”，几乎看不到图像的拖尾!“部分背光ON/OFF技术”就是让背光造成轻微的断续，达到切断拖尾的目的。由于液晶面板不做插黑的开关动作，还可以使显示的图像维持良好的灰阶特性。若让CCFL灯管作。N/OFF开关，一秒钟点亮、熄灭各60次，则CCFL灯管的寿命就更短了，因此无法用CCFL做“部分背光ON/OFF技术”来消除液晶电视的图像拖尾。
2 LED作为背光源的技术难点
目前电视机用LED背光源的市场化被看好，已经有相当多的企业将LED背光源液晶电视商品化。但LED背光源技术就像许多新型技术一样拥有许多优点，但LED要想成为LCD大尺寸电视机背光源的主流，目前还需要解决一些技术难点。
(1)成本高，价格昂贵
LED背光源与同等尺寸CCFL背光源相比，LED是CCFL价格的4－5倍，对于目前价格竞争激烈的电视机市场而言，使电视机厂家有些望而却步。当然，随着工艺的成熟和生产规模的增加，LED背光源的成本也会逐步下降。
(2)发光效率低，亮度低，消耗功率较大
目前CCFL的输出光通量多在5000－80001m范围，LCD的屏幕亮度可达500cd/m2以上，而多数LED背光源发光效率低而无法达到这一指标。因此要增加电视机的屏幕的亮度，就要选用高辉度的LED，而且在LED的使用数量方面也会因为电视机面板面积的增大而大幅度增加，就要增加功耗；与同等尺寸CCFL背光源相比，LED在功耗方面处于劣势。
(3)LED器件的散热
由于LED光效率低，要保证LCD屏幕的亮度，就要增加LED的数量。因LED的输入能量大部分转换为热量，这一方面增加了系统的总功耗，也导致温度的升高，散发的热量将降低整机的性能。因此，在合理的设计光学系统的同时，应充分考虑系统的散热结构。
(4)LED白光的一致性和彩色漂移
与CCFL相比，用LED作为背光源存在白光一致性差的问题。LED在网点设计上较线性光源CCFL难，需考虑LED辐射状的光强衰减。使用RGB-LED背光源时间长以后，由于RGB不同颜色衰减的不一致会产生彩色漂移，波长会随温度变化，使电视机的白平衡变坏，亮度和色度均匀性变差。
结语
通过上述反分析可以刊出，LED背光源的诸多优点将使其在未来的LCD背光源领域占据重要的地位。随着国内外LCD厂商愈发重视，并投入巨大的资金和研究力量，LED背光源的缺点将逐渐被克服；随着背光源将逐渐取代CCFL背光源成为最主要的LCD背光源，同时推动LCD技术的进一步发展。
CCFL是Cold CathodeFluorescent Lamps(冷阴极荧光灯)的英文缩写，目前占据着LCD背光源的统治地位，主要用于液晶电视、台式和笔记本电脑等。CCFL背光源用于LCD的成像原理示意图如图1所示。
从图1中可以看出，作为液晶电视核心部件的液晶面板主要由背光源、偏振光片、液态晶体层、RGB滤光膜等组成。由于液态晶体层本身不发光，所以液晶电视显示图像的性能主要取决于液晶面板背光源系统的性能，如色域覆盖率、彩色的饱和度和鲜艳度、柔和性和真实感、屏幕的亮度和均匀性等。因此，要提高和改善液晶电视的图像质量必须提高背光源的性能。
CCFL作为LCD电视机的背光源技术已经非常成熟，被广泛应用在大屏幕的液晶电视、笔记本电脑和台式电脑显示器等产品，目前占据着LCD背光源的统治地位。
1 CCFL背光源的优点
(1)亮度高。目前CCFL的输出光通量多在5000－80001m。有的可达10000lm，因此可使LCD电视机达到较高亮度，并有较大的动态调节范围；
(2)工作电压低，电流小，可靠性高；
(3)CCFL灯管的管径细，可达1.8mm，因此使液晶屏可以做得很薄等优点。
2 CCFL背光源的缺点
(1)色重现特性差。色域覆盖率小，约为NTSC色域的75％。如图2所示。
其原因在于：
★CCFL发出的光在峰值光谱之外还会产生许多不需要的光谱，除引起亮度变坏外，还影响LCD的彩色再显。
★在LCD中，光源发出的白色光，要变成红、绿、蓝三基色光必须通过R、G、B滤色膜；为了获得纯红、纯绿、纯蓝的再显，要求来自LCD的光只能有一围绕主波长的窄光谱，而CCFL发出的光在峰值光谱达不到；其次R、G、B滤色膜的光谱特性不好，也将导致LCD色域变小。
★CCFL发出的白光为冷色，显示在LCD屏幕上色温高，不柔和，色彩不鲜艳，仅能显示人眼分辨颜色的75％左右。
(2)亮度均匀性差
CCFL属于管状光源，如图3所示，很难将所发出的光均匀分布在LCD面板的每一个区域，使亮度均匀性变差；随着面板尺寸的增大，必须使用多个灯管，亮度均匀性更差。要想亮度均匀性好，就需要相当复杂的辅助组件进行调整；LCD的屏幕尺寸越大，进一步加剧了设计的复杂程度及成本。例如，50英寸以上的LCD TV，CCFL背光模组的成本比重甚至可能占到面板成本的一半以上。
(3)消耗功率大
液晶电视的亮度是靠控制通过CCFL背光源的光通量来调节，所以在看电视的过程中，CCFL背光源一直在工作消耗电能；为了增大亮度和对比度，必须提高CCFL背光源的功率或增加CCFL背光源灯管的数量，这样的后果就使消耗的功率再增加。
(4)造成环境污染，不利于环保
CCFL中含有汞，是有毒物质，不符合环保要求。
由于传统的LCD显示设备中的CCFL背光源技术及产品存在的某些先天不足，如色域覆盖率低、色还原能力差、能源利用率低、功耗大等缺点长期以来一直是难以克服的技术难题，所以从事CCFL背光源研究的学者和厂商，经过多年的研究和实验，推出新一代的LED背光源，开始逐步应用到LCD显示领域，到今年已有多家国内外公司生产出LED背光源的LCD大屏幕电视机，使LED背光源技术逐渐走向成熟。
LED背光源方兴未艾
LED是LightEmitting Diode(发光二极管)的缩写，这种产品早在上世纪60年代就开始出现，并在我们现实生活中随处可见，如路边的广告牌、家用电器上的各色指示灯和手机键盘上的背光照明等大都采用LED作光源，但作为背光源技术在显示器产品上的应用则是一种新技术。
从发光原理上来看，LED由数层很薄的搀杂半导体材料制成。其中一层带有过量的电子，另一层则缺乏电子而形成带正电的“空穴”，工作时电流通过，电子和空穴相互结合，多余的能量则以光辐射的形式被释放出来，LED正是根据这样的原理实现电光的转换；同时又根据半导体材料物理性能的不同，LED可发出从紫外到红外不同光谱下不同颜色的光。为LED在显示领域的应用奠定了基础。
在液晶电视上使用的LED背光源可以是白色，也可以是红、绿、蓝三基色。白色LED(WLED)背光源与CCFL背光源在结构上基本是一致的，如图1所示，其中主要的区别在于CCFL是线光源，而LED是点光源，如图3和图4所示。红、绿、蓝三基色LED(RGB－LED)背光源一般应用在高端产品中，能进一步提高色域覆盖率和彩色还原能力。
LED背光源主要有光源、导光扳、光学用膜片、驱动电路、塑胶框等组成。
1 LED背光源的优点
(1)亮度均匀性好
LED是一种平面点光源，最基本的发光单元是3－5mm边长的正方形组合在一起的面光源，具有较好的亮度均匀性，所需的辅助光学组件可以做得非常简单，屏幕亮度均匀性比CCFL背光源优越。采用LED背光时，通过采用区域亮度控制能够解决亮度均匀的问题，而且还可进一步降低背光功耗。这是因为实际的图像在每个具体部位的亮度是不一样的，有的区域较亮、有的区域较暗，所以完全没有必要在整个屏幕采用均匀亮度的背光控制调整，可以采用根据图像内容决定的区域亮度控制。实现方法是：将整个屏幕分隔成多个等份，根据图像内容的最高亮度，确定该区域所需的背光亮度，然后对该区域的背光LED亮度利用PWM技术进行实时控制，同时也实现了节能。在采用背光的区域亮度控制以后，该区域的图像信号也应加以相应的补偿。显然，CCFL背光是不可能实现这种区域亮度控制的，一方面是因为CCFL的形状是长条形，根本无法将屏幕分隔成等分的区域，另一方面则是因为它的亮度也不可能按照图像的内容进行快速调整。
(2)色域宽、彩色还原性好
采用LED背光源的LCD显示屏具有足够宽的色域，色彩还原好，色彩表现力强于CCFL背光源，可弥补液晶显示设备色彩数量不足的缺陷，其色域可达到NTSC色域的100％以上。(见图1)
(3)实时色彩管理
LED背光源能够进行实时色彩管理，由于红绿蓝3色独立发光，容易精确控制显示色彩特性，还可以调整背光白平衡，同时保证整机有足够高的对比度；消费者也可根据自己的喜好，轻松在9600K和6500K色温间调整白平衡，而且不会牺牲亮度和对比度。
(4)清晰稳定图像
采用CCFL灯管背光源的LCD 电视机，因CCFL灯管的发光频率较低，在显示图像时，可能产生画面跳动或闪烁，但LED背光源可以灵活调整发光频率，而且频率大大高于CCFL，因此能显示完美清晰稳定的图像画面。
(5)寿命长
LED的使用寿命可长达10万小时，即便每天连续使用10个小时，也可以连续用上27年，大大延长了液晶电视的使用寿命。
(6)无高压，安全可靠
LED使用的是低电压直流驱动(3－5V)，十分安全，供电模块的设计也颇为简单，根本上消除了电磁辐射造成的电磁干扰和电磁污染。
(7)抗震、环保性能好
平面状结构让LED拥有全固体内部结构，机械强度好，产品结构更合理，抗震性能好；LED光源没有任何射线产生，也没有金属汞之类的有毒物质，是绿色环保光源。
(8)环境适应性强
LED比CCFL温度适应范围更宽。在-40度 LED可以无延时启动，但CCFL在该温度条件下通常无法工作
(9)用RGB-LED背光源，与场序技术结合，可以实现无滤色膜的LCD显示
具有如下优点：
★不需要彩膜，节省成木，彩膜占材料成本22％以上；
★高亮度，使用彩膜时，700k以上的背光强度被彩膜吸收；
★高分辨率，由于不需像普通液晶面板那样将1个像素分割成3个子像素，因此易于提高分辨率；
★色彩表现性能更高，由于能直接看见色彩更丰富的LED发光的光线，所以色彩表现性能更高
(10)利用LED快速点灭的特性，消除液晶电视的图像拖尾
目前解决液品电视拖尾问题的技术主要有两种：一种是提高画面的刷新频率，采用120Hz倍速显示；另外一种则采用捕黑技术，即在相邻的两画面之间插入黑画面，把拖尾切断。插黑技术虽然消除拖尾的效果较好，可以使液晶电视得到良好的动态清晰度，但是当显示静态画面时，很容易察觉画面有闪烁；同时由于插入黑画面的缘故还使亮度降低利用LED背光模组的特性，已研制出“部分背光ON/OFF”新技术，能有效消除液晶电视的图像拖尾
“部分背光ON/OFF技术”是让LED由上而下快速地先熄灭再点亮，就像是一条黑带由上至下快速地扫过，如每1/120秒黑带扫过画面一次；像传统CRT电视，采取扫描的方式，因为画面是“断续的”，几乎看不到图像的拖尾!“部分背光ON/OFF技术”就是让背光造成轻微的断续，达到切断拖尾的目的。由于液晶面板不做插黑的开关动作，还可以使显示的图像维持良好的灰阶特性。若让CCFL灯管作。N/OFF开关，一秒钟点亮、熄灭各60次，则CCFL灯管的寿命就更短了，因此无法用CCFL做“部分背光ON/OFF技术”来消除液晶电视的图像拖尾。
2 LED作为背光源的技术难点
目前电视机用LED背光源的市场化被看好，已经有相当多的企业将LED背光源液晶电视商品化。但LED背光源技术就像许多新型技术一样拥有许多优点，但LED要想成为LCD大尺寸电视机背光源的主流，目前还需要解决一些技术难点。
(1)成本高，价格昂贵
LED背光源与同等尺寸CCFL背光源相比，LED是CCFL价格的4－5倍，对于目前价格竞争激烈的电视机市场而言，使电视机厂家有些望而却步。当然，随着工艺的成熟和生产规模的增加，LED背光源的成本也会逐步下降。
(2)发光效率低，亮度低，消耗功率较大
目前CCFL的输出光通量多在5000－80001m范围，LCD的屏幕亮度可达500cd/m2以上，而多数LED背光源发光效率低而无法达到这一指标。因此要增加电视机的屏幕的亮度，就要选用高辉度的LED，而且在LED的使用数量方面也会因为电视机面板面积的增大而大幅度增加，就要增加功耗；与同等尺寸CCFL背光源相比，LED在功耗方面处于劣势。
(3)LED器件的散热
由于LED光效率低，要保证LCD屏幕的亮度，就要增加LED的数量。因LED的输入能量大部分转换为热量，这一方面增加了系统的总功耗，也导致温度的升高，散发的热量将降低整机的性能。因此，在合理的设计光学系统的同时，应充分考虑系统的散热结构。
(4)LED白光的一致性和彩色漂移
与CCFL相比，用LED作为背光源存在白光一致性差的问题。LED在网点设计上较线性光源CCFL难，需考虑LED辐射状的光强衰减。使用RGB-LED背光源时间长以后，由于RGB不同颜色衰减的不一致会产生彩色漂移，波长会随温度变化，使电视机的白平衡变坏，亮度和色度均匀性变差。
结语
通过上述反分析可以刊出，LED背光源的诸多优点将使其在未来的LCD背光源领域占据重要的地位。随着国内外LCD厂商愈发重视，并投入巨大的资金和研究力量，LED背光源的缺点将逐渐被克服；随着背光源将逐渐取代CCFL背光源成为最主要的LCD背光源，同时推动LCD技术的进一步发展。