液晶背光类型及优缺点(LCD、CCFL、LED)_休眠的火山_百度空间 液晶背光类型及优缺点(LCD、CCFL、LED) 2008-07-29 10:00 液晶背光显示原理 液晶不同于等离子的最大区别就是液晶必须依靠被动光源,而等离子电视属于主动发光显示设备。目前市场上主流的液晶背光技术包括LED(发光二极管)和 CCFL(冷阴极荧光灯)两类。 冷阴极荧光灯管(Cold Cathode Fluorescent Lamp;CCFL) 传统的液晶显示器都是采用CCFL(冷阴极荧光灯管)背光。CCFL的背光设计主要有两种:“侧入式”与“直落式”,不过侧入式因光导设计使得光折损率较高, 进而让背光亮度受限,面板尺寸越大时亮度就越低,仅适合8英寸~15英寸的TFT LCD面板,也就是Laptop、Desktop等个人观赏之用,但在居家观赏的L CD TV大尺寸上面时,侧入式的亮度将难以满足,取而代之的是直落式。 不过,越大尺寸的LCD,其背光模组所占的成本比重就越高,所指的是正是直落式CCFL背光模组,根据统计,同样是使用直落式CCFL背光模组,在15英 寸时背光模组仅占整体成本的23%,但是到30英寸时就增至37%,且推估到57英吋时,背光模组所占的成本就会达到50%。所以,直落式CCFL背光仅适 合用在30英寸左右的中型尺寸LCD TV,不适合用在更大面积的设计上。同时,CCFL是运用水银气体放电来产生照明,虽然目前欧盟订立的RoHS规范, 只要对“水银”剂量在标准以下仍可接受,但无人能保证日后可能将标准提高至零含量(完全不准使用),届时CCFL将无法使用,或必须改行无汞式CCFL 。 图:CCFL的发光原理与日光灯、霓虹灯相同,且光管部分可根据需求进行弯曲,但在大尺寸背光时大多采用行直型、U型、W型弯曲 图:反流器(Inverter),用来驱动CCFL,其他光管型照明也需要使用 即便无汞式CCFL在技术上可行,但CCFL依旧是密闭光管性的气体放电式电子照明,光管对外力的抗受性有限,较大的冲撞将使光管破裂,使照明失效, http://hi.baidu.com/alex_volcano/blog/item/92be8e1891b5f00134fa415a.html[8/5/2011 3:18:11 PM] 液晶背光类型及优缺点(LCD、CCFL、LED)_休眠的火山_百度空间 相对的其他固体式电子照明(如LED)则无此顾虑。另外,由於直落式不需要用导光板,也较无光折损问题,所以也不需要增亮膜,特别是增亮膜属少数 业者的专利技术,价格昂贵,直落式可以省去导光板与增亮膜,此有助於成本降低。 不过,直落式CCFL也有其缺点,为了提升画面亮度,必须增加光管数目,然光管过密排置的结果将不利於散热,既然左右相间的距离空间缩减,只好从厚 度层面来增加散热空间,然而厚度增加也等于部分抵损LCD TV的优点:轻薄。 附带一提的是,在大吋数的LCD TV上使用CCFL光管,光管的长度也必须因应吋数增加而增长,然而较长的CCFL光管,其光管的中间位置与两端将容易 产生亮度MURA与色MURA的问题,进而影响背光的光均性,为了持续保持光均,则必须用上扩散膜来强化光均度,但扩散膜也会带来光透率的折损,使 亮度减低,亮度减低的结果只好以增加光管数的方式来补强,但就如前所述:增加光管将更难设计散热、增加背光模组的厚度,甚至是用电增加,根据瞭 解,CCFL背光模组的用电已占LCD TV整体用电的90%之高。所以,改变背光技术是目前改变LCD画质的一个方向之一。 发光二极体(Light Emitting Diode;LED) 既然CCFL背光有诸多的副作用疑虑,因此业界也寻求各种新背光实现技术,而LED则是可行方案之一,如Sony的Qualia系列电视,即是高端的大尺寸(4 0英寸、46英寸)的LCD TV,其背光部分是用WLED所构成,称为WLED背光技术。而对LED背光技术的LCD Monitor研发目前亦已经到实质性阶段,我 们在07年的CES会展上已经可以看到相关产品展示。 LED背光有多项好处,首先是固体式电子照明,对冲撞的抗受性高于CCFL,且没有汞气体的环保法规顾虑,没有UV紫外线外泄顾虑,同时在色彩饱和度 及寿命上都超越CCFL,另外LED只要正向电压即可驱动,不似CCFL需要交流的正负向电压,即便是只论正向驱动电压,LED的需求水准也低于CCFL。 再者,LED的亮度只需用脉波宽度调变(Pulse Width Modulation;PWM)方式就可调节,并可用相同方式来抑制TFT LCD显示上的残影问题,然而CCF L的亮度调节就较为复杂,且无法抑制残影,必须以另行方式才能抑制。 虽然LED背光有诸多优点,但也有其缺点,首先是发光效率,以相同的用电而言,LED并不及CCFL,因此散热问题会比CCFL严重,此外LED属点型光源 ,与CCFL的线型光源相较实更难控制光均性,为了达到尽可能的光均,必须对生产出来的LED进行特性上的精挑严选,将大量特性一致(波长、亮度)的 LED用於同一个背光中,此一挑选成本也相当高昂。所幸的是,LED的发光效率还在提升中,目前已可至100 ml/W以上,如此色彩饱和度可以更佳,以及 让背光的WLED排置更宽松,进而让用电与散热问题获得舒缓,且制造良品率持续进步成熟后,严选光亮特性一致的LED之成本也会降低。 下列图片左为传统的CCFL背光技术液晶面板,右为OLED背光技术液晶面板。 http://hi.baidu.com/alex_volcano/blog/item/92be8e1891b5f00134fa415a.html[8/5/2011 3:18:11 PM] 液晶背光类型及优缺点(LCD、CCFL、LED)_休眠的火山_百度空间 单单改变背光技术或许还不足以引发LCD的革命,那么我们就去看看别的LCD技术发展。OLED (Organic Light Emitting Diode)即有机发光二极体。OLED 显示技术与传统的LCD显示方式不同,无需背光灯,采用非常薄的有机材料涂层和玻璃基板,当有电流通过时,这些有机材料就会发光。而且OLED显示 屏幕可以做得更轻更薄,可视角度更大,并且能够显著节省电能。 但是,目前它的寿命和价格是限制它在LCD方面发展的瓶颈。 OLED是另外一个受到瞩目的面板应用技术,并且以小尺寸面板的实现期程较早。以客户的计划来看,2008~2009年会有较多的机种问世,但仍以次面板 为主,而且即使机种和出货量较现在有明显的增加,市场占有率也不会超过10%。OLED原本因为本身薄,对比、视角、省电等各方面的条件都较TFT-LC D要优秀,一直受到业界的重视,认为将取代TFT-LCD,早几年也纷纷投入研发。然而一方面OLED本身技术遇到瓶颈,寿命问题有待克服;另一方面TFT -LCD技术持续精进,现在也能够提供优异的对比和视角,致使OLED需求量始终无法大举提升,并且市场不大又供过于求,限于价格竞争;原本投入的业 者也难逃解散和缩编的命运。台湾胜华科技过去则转投资成立胜园投入OLED研发,眼看OLED与TFT-LCD无法竞争,尤其成本差异大,规格方面TFT-LC D已可轻易达到170度的视角、500:1的对比、亮度增加,也可以做薄,反应速度虽然较逊色,但达到人眼可以接受的范围即可。因此胜园也已经收掉, 只留下几位研发人员回到胜华做材料的开发。未来OLED的寿命和价格若能大幅改善,仍有机会;现阶段则限於具特殊性、强调要标新立异的产品;量大 的时间点还未看到。 而AMOLED(Active Matrix/Organic Light Emitting Diode)主动矩阵有机发光二极体面板(AMOLED)被称为下一代显示技术,包括三星电子、三星SDI 、LG飞利浦都十分重视这项新的显示技术。目前除了三星电子与LG飞利浦以发展大尺寸AMOLED产品为主要方向外,三星SDI、友达等都是以中小尺寸为 发展方向。从目前成品产品的产品性能表现来看,如果AMOLED成本能够得到有效控制的话,那么,传统的LCD面板技术将受到极大挑战。 图:全球首款采用了三星AMOLED屏幕的iRiver MP3 AMOLED优点之一:无需背光灯 http://hi.baidu.com/alex_volcano/blog/item/92be8e1891b5f00134fa415a.html[8/5/2011 3:18:11 PM] 液晶背光类型及优缺点(LCD、CCFL、LED)_休眠的火山_百度空间 AMOLED优点之一:色彩饱和度更大 AMOLED优点之一:可以达到IPS或者VA面板的180度可视角度 http://hi.baidu.com/alex_volcano/blog/item/92be8e1891b5f00134fa415a.html[8/5/2011 3:18:11 PM] 液晶背光类型及优缺点(LCD、CCFL、LED)_休眠的火山_百度空间 AMOLED优点之一:有效解决LCD面板动态模糊问题 在上述的四个OLED优点中,我们特别关注第四个产品特点,因为在目前市面所有的台式机液晶显示器中,均无法解决液晶屏幕动态模糊问题。