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标题: 液晶显示器背光技术从CCFL向LED变迁 [打印本页]

作者: gb936 时间: 2007-11-18 20:03
标题: 液晶显示器背光技术从CCFL向LED变迁
作者：李佰恩

即便你前后购买的两个LCD具有相当一致的性能参数，但屏幕的背后可能已经发生变化。面板尺寸在15英寸以下的显示器中，历经时间考验的LCD冷阴极荧光灯(CCFL)背光系统正在迅速地被发光二极管(LED)所取代。

这种转变类似于晶体管取代真空管，其原因有很多，并且这种转变产生了许多衍生物。转变的基础在于最近白光LED亮度的提高，使得白光LED能够实现对尺寸大于4～6英寸PDA级显示屏的LCD进行背光或端面照光(edgelighting)。当然，价格的下降也是导到这种转变的一个因素。

“CCFL最终将成为历史，”显示器领域的增值经销商(VAR)Apollo Display Systems公司的执行总监Richard McKay这样表示，而许多业内人土也同意这一观点。

“LED将迅速取代10英寸及以上尺寸显示器中的LCD背光，”专业提供LED驱动技术的Lynk Labs公司业务拓展部副总裁Stewart Hough表示，“几乎所有的CCFL背光供应商现在都有LED背光。”

绿色环保因素

LED背光和端面照光兴起的一个重要因素就是欧盟施行的RoHS指令。该指令规定自2006年7月1日起，消除在欧盟成员国销售的电子装置中的铅、镉、汞、六价铬、多溴联苯和多溴联苯醚等物质。汞是CCFL灯管和其它类型荧光照明的主要成份。尽管供应商已经降低了其荧光管中的汞含量，并且不含汞的型号正在研讨之中，但LED的额外优势使得CCFL注定要在制造过程中被淘汰。专业从事LCD端面照光技术的Global Lighting Technologies公司销售总监David DeAgazio指出，消除汞会给CCFL带来一系列全新的问题。

不仅如此，“全球市场越来越追求绿色环保，需要尽可能地实现节能和无污染，”McKay表示，“而LED背光正好可以顺应这种趋势。”

LED背光所需功率更低

LCD制造商Kyocera Industrial Ceramics公司显示器部市场营销经理Joe Maurer表示，绿色效应是推动LCD由CCFL背光转向LED背光的最重要的两项因素之一。

另一项重要推动因素是电压。Maurer表示，CCFL的交流电压要求相对较高，启动时达到1,500～1,600 Vac，然后稳定至700或800Vac。它们还需要电源逆变器，以通过直流电源工作，这样就增加了应用的成本、占位面积和重量。相比之下，典型的LED背光子系统在“12～24Vdc或更低电压”下工作，Maurer表示，“你可以去掉逆变器，并且消除电磁干扰(EMI)。”

另外，Kyocera公司的LCD应用工程师Bob Joslyn指出，采用低压LED技术时亮度控制也更容易实现。

效率和使用寿命比较

自从上世纪80年代中期以来，CCFL是一种事实上的(de facto)LCD背光技术。经过这些年的发年，CCFL在效率和使用寿命上已经取得极大的进步，但今后继续获得大的技术进步的前景非常黯淡。相比之下，作为备选的LED技术发展相当迅速，且这种技术有一条明确的通向未来发展的道路。

CCFL和LED在亮度、效率、使用寿命等规格上的比较视供应商的不同而有极大的差别。例如，不同CCFL的额定使用寿命(半亮)在8,000～100,000小时之间不等，差异非常大。有些信息来源指CCFL的效率最高，其它的信息来源则认为LED的效率最高。

图1：以Kyocera 5.7英寸VGA LCD为例，LED端面照光能在CCFL 60%的功率提供CCFL 80%的亮度。

但就效率而言，LED和CCFL似乎在所有相关参数上都接近，如发光效率(范围为50～100流明/瓦)等。不过也存在一些细微差异。例如，对于端面照光应用应该，LED就比CCFL更适合，前者的效率更高。“CCFL的发光效率可能比LED更高，”DeAgazio表示，“但是CCFL是一种散射光源，因此你会浪费掉大量的光。”相比之下，LED具有高度方向性，因此“容易有效地与光导板结合在一起。”

至于使用寿命，LED和CCFL的半亮时间很大程度上取决于器件的驱动方式。LED具有更高的复杂性，因为适当的散热管理是决定器件持续时间的关键因素。

色彩比较

与玻璃外壳CCFL相比，LED的优势包括其出色的耐用性和较好的颜色提供。CCFL提供的宽光谱与基于整合黃磷光层的蓝色发光二极管的白光LED呈示的光属于同等水平。但是基于窄带三色红绿蓝(RGB) LED的白光LED与LCD的RGB彩色滤光片最匹配，并且能以最高效率产生最饱和的颜色。

CCFL灯管和LED芯片都可以用背光(放在显示器后面)或者端面照光(在两侧、顶部和/或底部)，并且都可以采用多个来增加亮度。LED一般以串的形式呈现在柔性衬底上。这种器件越来越多地用于高端的高清电视(HDTV)中，通过几百个芯片来为显示器进行背光。

在对华丽的要求较低、并且比较注重成本的应用中，端面照光有助于尽可能地减少LED数量，从而最大程度地降低成本。随着LED的亮度的增加，这种器件的价格也已经下滑，Maurer表示，现在价格已经降到LED背光子系统与CCFL及其相关逆变器的成本相当的程度。

典型的320×240象素5.7英寸彩色LCD目前采用单个CCFL端面照光或者多个LED串来背光，其中每个LED串一般包含大约5个器件。

直接比较时，作为示例的Kyocera无源LCD采用CCFL可提供380尼特的亮度和2.8W的功率，采用三个每串有7个LED的LED串可提供245尼特的亮度和1.8W的功率。对于有源矩阵LCD而言，其功率相同，而CCFL LCD和LED LCD可分别发出470尼特和350尼特的亮度。“在我们最初的产品中，LED串比CCFL的功耗更高，”Maurer表示，“现在我们通过大幅减少LED数量而降低了功耗。”

图2：LED将光结合到光导板的效率比CCFL更高。

相关信息

* 什么是LED？
Light Emitting Diode,即发光二极管，是一种半导体固体发光器件，它是利用固体半导体芯片作为发光材料，当两端加上正向电压，半导体中的载流子发生复合引起光子发射而产生光。LED可以直接发出红、黄、蓝、绿、青、橙、紫、白色的光。

* 什么是CCFL?
CCFL（Cold Cathode Fluorescent Lamps）即冷阴极荧光灯，由于CCFL灯管具有灯管细小、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（直管形、L形、U型、环形等）、使用寿命长、显色性好、发光均匀等优点，所以也是当前TFT-LCD（薄膜晶体管液晶显示屏）理想的背光源,同时广泛应用于广告灯箱、扫描仪等用途上。

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