LED背光源有望取代CCFL成主流

北京工业大学教授 沈光地

LED背光源具有寿命长(10万小时)、色纯度高、色再现率高、亮度高、不怕低温、适应性强、可靠性好、无汞污染等优点，在未来的液晶显示器(LCD)背光源领域中必将占据举足轻重的地位。随着亮度的不断提高，LED背光源将逐渐取代CCFL(冷阴极荧光灯管)背光源成为最重要的LCD背光源，同时也将推动LCD技术的进一步发展。

LED背光源有望成主流

液晶显示器具有功耗低、重量轻以及厚度薄等优点，大量应用于电脑显示器、电视机等显示领域，在平板显示器中处于主流地位。由于液晶本身并不发光，因此LCD需要通过外部光源实现透射或反射来显示。现有的LCD大多数是透射型的，所以背光源是它们不可或缺的组成部分。
背光源系统为LCD面板提供光源，主要由光源、导光板、光学用膜片和塑胶框等部分组成。为了确保显示画面的质量，LCD的背光源应具有亮度高、发光均匀、照明角度大、高效率、低功耗、寿命长、轻薄等特性。现在使用的 LCD背光源主要有CCFL、EL(电致发光片)和LED等几种。与CCFL及EL背光源相比，LED背光源具有亮度高、色纯度高、寿命长、适应性强、可靠性好、成本低、易于产业化等多种优点，是理想的背光源选择。现在多家世界领先的LCD生产厂家都在积极开发LED背光源系统，并已经推向市场。LED背光源将成为未来LCD背光源的主流。
LED是一种半导体器件，由掺杂不同特殊半导体材料形成的单向导通的PN结（P型半导体与N型半导体在硅片上的交接面）构成。电流通过时，电子和空穴在PN结区域复合，释放出的能量以光辐射的形式发出。LED发光的波长由材料的禁带宽度决定，因此不同材料的LED可以发出不同颜色。一般LED可分为GaAs系材料的红橙系列和GaN系材料的蓝绿系列，而白光LED则由不同颜色的光混合而成。

CCFL背光源或淡出舞台

传统的CCFL背光源与LED背光源相比，存在一些不足，主要表现在：
首先，CCFL在其峰值光谱之外还会产生许多不需要的光谱，引起亮度恶化，并影响LCD的色再现。在LCD中，光源发出的光要通过由红、绿、蓝像素构成的LCD板。要获得高色再现，LCD像素的光只能有一种围绕主波长的窄光谱。为此，需要开发新型LCD背光源，而LED是一个很好的选择。
其次，CCFL的白光属于冷色，显色性比较差，照射在物体上产生的色彩，不如太阳光照射的鲜艳。例如，当前液晶电视常用的CCFL仅能表现约75%%的颜色，而采用三基色LED混合白光，则可以较好地模拟出太阳光，表现出自然色，照射在物体上产生的颜色就比CCFL更鲜艳逼真。
再次，CCFL属于管状光源，要将所发出的光均匀散布到面板的每一个区域就需要相当复杂的辅助组件。另外,屏幕的厚度也较难控制，而且随着面板的增大，必须使用多条光源。随着LCD尺寸的增大，LED背光模组的设计更简单，成本也比CCFL低得多。
此外，CCFL还有发光效率低、放电电压高、低温下放电特性差、加热达到稳定灰度时间长等缺点，并且CCFL中含有有害金属，不符合环保要求。
与传统CCFL背光源相比，LED作为LCD的背光源具有以下优点：
一是亮度均匀性好。LED是一种平面状光源，最基本的发光单元是3毫米～5毫米边长的正方形(封装后)，极容易组合在一起成为既定面积的面光源，具有很好的亮度均匀性。作为液晶电视的背光源，LED所需的辅助光学组件可以做得非常简单，屏幕亮度均匀性更为出色。
二是显色性好。LED背光源有更好的色域，色彩表现力强于CCFL背光源，可对显示色彩数量不足的液晶技术起到很好的弥补作用，色彩还原好。
三是寿命长。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，可获得对等离子技术的压倒性优势。
四是低压驱动。LED使用的是5V～24V的低压电源，十分安全，驱动电路模块的设计也较为简单。
五是稳定性好。平面状结构让LED拥有稳固的内部结构，抗震性能很出色。
六是绿色环保。LED中不存在对环境有害的金属汞，更加安全环保。

LED背光源技术尚需改进

近年来，LED背光源开始应用于LCD电视和高端LCD显示器。不过，LED要想占据大尺寸LCD背光源的主流还需要解决一些问题：成本太高、价格昂贵；发光效率问题；用LED作为背光源存在白光的一致性问题，这与CCFL相比是个劣势；LED在网点设计上较线性光源CCFL更难，需考虑LED辐射状的光强衰减；三基色LED背光源长时间使用后会产生色移，波长会随温度变化产生不同颜色。
此外，LED背光源的散热、光的均匀分布等问题也需要解决。不过，半导体LED技术近年来发展迅速，上述问题在一定程度上得到了解决，因此业内人士对LED背光源的未来发展持乐观态度。
2007年10月，索尼公司在日本高新技术博览会上展出了采用LED背光源技术的70英寸的液晶电视。不久之后三星公司也面向全球市场发布了其70英寸采用LED背光源技术的液晶电视。据预测，2008年采用LED背光源液晶电视的市场占有率仅有0.1%%，但2010年以后会快速增长，预计2010年将达到3.5%%，2011年达到7.5%%。至2010年，全球大尺寸液晶面板用的LED背光模块市场占整体背光模块市场的比重可望达到14.1%%。