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对比解析CCFL与LED背光源
晓歌
背光模块是液晶电视必不可少的部件，液 晶本身并不
会发光，因此背光源十分重要。从诞生到现在，
LCD
背光
源几乎 都是冷阴极荧光灯（
CCFL
，
ColdCathodeFluorescent机或者无机颗粒的塑料材质（
PET
或者
PVC
）构成，它的
作 用是将光束引向垂直于
LCD
面板的方向，并把光能均匀
化。棱镜片（膜）能缩小立体 角，从而提高亮度，并可以
进一步将光束纠正到垂直方向。
Lamps
）。这种光源寿 命较短，使用几年后会逐渐发暗变黄，
质量差的
CCFL
有的不到
3
年就报废。
多年来，厂商致力于研发新的背光源。目前业界比较
看好
LED
背 光技术，并纷纷推出了
LED
背光的显示器和液
晶电视。那么，
LED
背光的兴起是否意味着
CCFL
的淘汰
呢
？
CCFL
存在 突出的弊端
CCFL
的物理构成是在玻璃管内封入隋性气体
Ne
和
A r
，其中含有微量水银蒸气（数
mg
），并于玻璃内壁涂布
荧光体。
CCFL
通过灯管两端的电极，让灯管内的气态汞激
发的紫外线碰撞管壁上的荧光粉，从而发出 光线。其波长
由荧光粉的特性决定。
LED
性能优于
CCFL
LCD
背光模块包括光源、导光板、反射板、扩散板、
棱镜、框架等。背光模块导光板常用聚甲基丙烯 甲酯制作，
作用是将点（线）光源转换为面光源，并使光能导出，它
对于光强均匀分配起着十分 重要的作用。扩散板由加入有
CCFL
无论发光原理还是物理结构，都和常用的日光灯
管非常接近。这种光源具有结构简单、灯管表面温升小、
灯管表面亮度高、易加工成各种形状的优秀特性 。但是寿
命较短，含汞，色域较窄，只能达到
NTSC
的
70%～80%。
14
实用影音技术

技术纵横
图
1
液晶 电视成像原理
图
2
液晶显示器的每个单元的工作方式
对于大尺寸电视屏，CCFL
的电压加高和加长管子的加工也
有困难。
图
3CCFL
冷阴极荧光灯
色域
CCFL
除外）。
3.
结构复杂、亮度输出均匀性 差
由于不是平面光源，因此需要扩散片、导光板、反射
板等辅助器件来达到均匀的亮度输出，但 在显示全白或全
黑画面时，屏幕边缘和中心亮度的差异十分明显。
1.
寿命较短
CCFL
寿命一般为
15000～25000
小时，
LCD
（尤其 是笔
记本电脑的液晶屏）使用时间愈长亮度下降愈明显，使用
2～3
年后屏幕就会发暗 、变黄。
2.
限制了液晶电视色彩的发挥
液晶电视中每个像素都是由
R
、
G
、
B
三个长方形色块
组成，色彩表现完全取决于背光模块和滤 色膜的性能。颜
色准确的前提是
CCFL
发出的白光和日光一样均匀（三基色
所占的成分），但是实际上仅能达到
NTSC
的
70%
左右（广
4.
体积较大，功耗不理想
由于
CCFL
背光源必须包含扩散板、反射板等器件， 因
此体积无法进一步缩小。功耗也不令人满意，
14
英寸
LCD
的< br>CCFL
背光源往往需要消耗
20W
甚至更多的电能。
值得注意的是， 近两年针对传统
CCFL
的弊端作了些改良，
似乎都达到了很高的水准，厂家的宣传更 是神乎其神，例
2009
年第
4
期
15

图< br>5CCFL
荧光灯管的工作原理
图
6
索尼
WCGCCFL技术
如夏普的四波长背光源系统，通过改进荧光粉，使光谱成分
中的红色表现增强，一定程 度改善了色彩还原效果；索尼、
三星和
TCL
的部分产品搭载了
WCG-CC FL
广色域
CCFL
，色
域达到
NTSC
的
85%
左右；东芝的智能背光调节技术能根据
画面智能调节背光源亮度，从而提高显示对比度。但是这 些
改进都是有限的，并不能根除其先天缺陷。
根据发光颜色的不同，
LED
可 以分为白光
LED
背光源和
RGB-LED
背光源。
白光
L ED
的优势主要体现在耗电量方面，广泛应用于对
功耗要求高的移动设备。
RGB- LED
背光源色域宽广，主要
用于高端液晶显示器。
RGB-LED
背光源， 可大幅度提高色彩表现。它通过高
纯度红、绿、蓝
LED
器件，实现
CCFL
不能达到的宽广色
域，目前可以达到
105%
的
NTSC
色 域，如果采用性能更好
的
LED
，则可以实现
120%
以上的
NTSC
色域。
RGB-LED
光
源还可以有效提升液晶显示器的对比度， 实
现更加精确的色阶和层次感更强的画面。
综合来说，液晶电视
LED
背光具 备三大
技术优势。
LED
背光源有突出的性能优势
LED
能直接将电 能转化为光能，具备低功耗、高亮度、
长寿命的突出特点。
1.
光源平面化
L ED
背光源是由众多栅格状的半导体组
成，每个“格子”中都拥有一个
LED
半导
体，这样
LED
背光就成功实现了光源的平面
化。平面化的光源不仅有优 异的亮度均匀
图
4CCFL
发光原理
性，还不需要复杂的光路设计，因此LCD
的
厚度就能做得更薄，同时还拥有更高的可靠
16
实用影音技术< /p>

技术纵横
图
9LED
发出的光纯度非常高
图
7
发光二极管的结构
图
8
白色发光二极管
性和稳定性。更薄的液晶面板 意味着笔记本电脑拥有更佳
的移动性。例如索尼
LED
背光笔记本，液晶屏厚度仅有< br>普通
CCFL
的寿命在
2.5
万小时左右，最新的顶级
CCF L
也不过
6
万小时。现阶段白色
LED
背光的实际寿命为
5
万至
10
万小时，与
LCD
的使用寿命基本一致，而且还有
再次提升的潜力。
4.5mm
。
2.
色彩表现力远胜于
CCFLCCFL
背光存在色纯度等问题，色阶表现不佳，因此导
致了
LCD
在灰 度和色彩过渡方面不如
CRT
。而
LED
背光却
能轻松超过
NTSC
色域，让液晶电视真实还原五彩缤纷的鲜
艳色彩。另外，
RGB-LED背光还可以有效提升液晶电视的
对比度，实现更加精确的色阶和层次感更强的画面。背光
源 由众多的
LED
发光单元组成，可以根据画面对其中的每
个发光器件实现精确的亮度控 制，在暗部区域的
LED
可以
减小亮度或关闭，而明亮区域增加亮度，由此带来的对比
度提升是
CCFL
所不能企及的。
短期内
LED
背光还难替 代
CCFL
就目前来看，
LED
是
CCFL
潜在的竞争对手 ，此外还有
OLED
以及碳纳米管等技术。目前厂家看好的
LED
，在短期< br>内也不可能取代
CCFL
。
1.
厂家不情愿放弃
CCFLLED
的优势明显，但还存在着主推什么的疑问，厂家
更愿意将
LED
用 于高端机型，这主要是厂家在
CCFL
模组
上的投入太大，越晚放弃损失越小。
2.
技术还不成熟
LED
背光面临着发光效率的问题。
CCFL
发 光效率可达
3.
寿命远超
CCFL
2009
年第
4
期
17

图
11
优派
VLED221wm
使用
LED
背光，达到
118%
的
NTSC
色域
图10CCFL
与
LED
的色域范围
图
12
采用
RGB-LED
背光的
KDL-55XR1
液晶电视
50～100
流 明

瓦，而白光
LED
器件在刚起步时仅为
20
流明

瓦。不过，白光
LED
的发光效率以每年提高
60%
的幅度提
升，目前已突破
50
流明

瓦。但白色
LED
替换
CCFL
，色彩
上基本没有提升。
业界认为，
LED
背光的真正普及 ，可能要等到另一个技术发
展成熟，即不用滤色膜，而是利用场序实现彩色，出光量
大，同时所 需要的
LED
个数也少，可有效减少耗电、降低成
本。但这一技术则要求液晶响应速度 足够快———只有达到
RGB-LED
虽然有着众多优点，却仍然存在着一些不可
避免 的局限性。譬如因使用了大量独立的
LED
，排列相当密
集，不仅较难保证每一个器件 发光的一致性，而且散热也非
常不理想，达不到超长的寿命。
RGB-LED
发光效率 普遍为
1ms
时，才能在
R
、
G
、
B
三色 转换下达到
3ms
的视觉残留，
有效消除
LCD
动画残影。
结语
目前的
LED
液晶电视市场，无疑是雷声大雨点小。不
过，
LE D
技术潜在着无限商机，在不断的技术创新中，
LED
背光将会很快改善散热与发光效 率等问题。据观察，
LED
产
业也存在类似微处理器产业中的“摩尔定律”———每< br>10
年，
50
流明

瓦，最高也只有
70
流明

瓦，要实现和
CCFL
同等亮
度，必然导致功耗和发热量的增加。而 且，虽然
RGB-LED
的色纯度较高，但长期使用后各色
LED
衰减的幅度 不一致，
这也将对画面质量产生较大影响。
LED
的价格为原来的
110，性能则提高
20
倍。由此可以预
见，随着产能的增加，
LED
背光源的成本将快速下滑。在将
来的几年中，市场上将会大量涌现采用
RGB-LED
背光源的
广色域液晶电视
，并将成为液晶产品技术再次高速发展的重
要契机。
PAV
3.
价格阻碍了普及
从理论上，
LED
发光单元价格并不高， 其背光模块成本
上要低于
CCFL
，但是为什么目前
LED
产品价格 却高得惊人
呢？其关键问题就在于
LED
背光还不够成熟。目前
LED
背
光模组的价格约为
CCFL
的
5
倍，屏幕尺寸越大，成本越高。
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实用影音技术