LED取代CCFL成液晶顯示背光主要技術(shù)

即便你前后購(gòu)買的兩個(gè)LCD具有相當(dāng)一致的性能參數(shù)，但屏幕的背后可能已經(jīng)發(fā)生變化。面板尺寸在15英寸以下的顯示器中，歷經(jīng)時(shí)間考驗(yàn)的LCD冷陰極熒光燈(CCFL)背光系統(tǒng)正在迅速地被發(fā)光二極管(LED)所取代。

這種轉(zhuǎn)變類似于晶體管取代真空管，其原因有很多，并且這種轉(zhuǎn)變產(chǎn)生了許多衍生物。轉(zhuǎn)變的基礎(chǔ)在于最近白光LED亮度的提高，使得白光LED能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)尺寸大于4～6英寸PDA?級(jí)顯示屏的LCD進(jìn)行背光或端面照光(edgelighting)。當(dāng)然，價(jià)格的下降也是導(dǎo)到這種轉(zhuǎn)變的一個(gè)因素。

“CCFL最終將成為歷史，”顯示器領(lǐng)域的增值經(jīng)銷商(VAR)ApolloDisplaySystems公司的執(zhí)行總監(jiān)RichardMcKay這樣表示，而許多業(yè)內(nèi)人土也同意這一觀點(diǎn)。

“LED將迅速取代10英寸及以上尺寸顯示器中的LCD背光，”專業(yè)提供LED驅(qū)動(dòng)技術(shù)的LynkLabs公司業(yè)務(wù)拓展部副總裁StewartHough表示，“幾乎所有的CCFL背光供應(yīng)商現(xiàn)在都有LED背光。”

綠色環(huán)保因素

LED背光和端面照光興起的一個(gè)重要因素就是歐盟施行的RoHS指令。該指令規(guī)定自2006年7月1日起，消除在歐盟成員國(guó)銷售的電子裝置中的鉛、鎘、汞、六價(jià)鉻、多溴聯(lián)苯和多溴聯(lián)苯醚等物質(zhì)。汞是CCFL燈管和其它類型熒光照明的主要成份。盡管供應(yīng)商已經(jīng)降低了其熒光管中的汞含量，并且不含汞的型號(hào)正在研討之中，但LED的額外優(yōu)勢(shì)使得CCFL注定要在制造過(guò)程中被淘汰。專業(yè)從事LCD端面照光技術(shù)的GlobalLightingTechnologies公司銷售總監(jiān)DavidDeAgazio指出，消除汞會(huì)給CCFL帶來(lái)一系列全新的問(wèn)題。

不僅如此，“全球市場(chǎng)越來(lái)越追求綠色環(huán)保，需要盡可能地實(shí)現(xiàn)節(jié)能和無(wú)污染，”McKay表示，“而LED背光正好可以順應(yīng)這種趨勢(shì)。”

LED背光所需功率更低

LCD制造商KyoceraIndustrialCeramics公司顯示器部市場(chǎng)營(yíng)銷經(jīng)理JoeMaurer表示，綠色效應(yīng)是推動(dòng)LCD由CCFL背光轉(zhuǎn)向LED背光的最重要的兩項(xiàng)因素之一。

另一項(xiàng)重要推動(dòng)因素是電壓。Maurer表示，CCFL的交流電壓要求相對(duì)較高，啟動(dòng)時(shí)達(dá)到1,500～1,600Vac，然后穩(wěn)定至700或800Vac。它們還需要電源逆變器，以通過(guò)直流電源工作，這樣就增加了應(yīng)用的成本、占位面積和重量。相比之下，典型的LED背光子系統(tǒng)在“12～24Vdc或更低電壓”下工作，Maurer表示，“你可以去掉逆變器，并且消除電磁干擾(EMI)。”

另外，Kyocera公司的LCD應(yīng)用工程師BobJoslyn指出，采用低壓LED技術(shù)時(shí)亮度控制也更容易實(shí)現(xiàn)。

效率和使用壽命比較

自從上世紀(jì)80年代中期以來(lái)，CCFL是一種事實(shí)上的(defacto)LCD背光技術(shù)。經(jīng)過(guò)這些年的發(fā)年，CCFL在效率和使用壽命上已經(jīng)取得極大的進(jìn)步，但今后繼續(xù)獲得大的技術(shù)進(jìn)步的前景非常黯淡。相比之下，作為備選的LED技術(shù)發(fā)展相當(dāng)迅速，且這種技術(shù)有一條明確的通向未來(lái)發(fā)展的道路。

CCFL和LED在亮度、效率、使用壽命等規(guī)格上的比較視供應(yīng)商的不同而有極大的差別。例如，不同CCFL的額定使用壽命(半亮)在8,000～100,000小時(shí)之間不等，差異非常大。有些信息來(lái)源指CCFL的效率最高，其它的信息來(lái)源則認(rèn)為L(zhǎng)ED的效率最高。

圖1：以Kyocera5.7英寸VGALCD為例，LED端面照光能在CCFL60%的功率提供CCFL80%的亮度。

但就效率而言，LED和CCFL似乎在所有相關(guān)參數(shù)上都接近，如發(fā)光效率(范圍為50～100流明/瓦)等。不過(guò)也存在一些細(xì)微差異。例如，對(duì)于端面照光應(yīng)用應(yīng)該，LED就比CCFL更適合，前者的效率更高。“CCFL的發(fā)光效率可能比LED更高，”DeAgazio表示，“但是CCFL是一種散射光源，因此你會(huì)浪費(fèi)掉大量的光。”相比之下，LED具有高度方向性，因此“容易有效地與光導(dǎo)板結(jié)合在一起。”

至于使用壽命，LED和CCFL的半亮?xí)r間很大程度上取決于器件的驅(qū)動(dòng)方式。LED具有更高的復(fù)雜性，因?yàn)檫m當(dāng)?shù)纳峁芾硎菦Q定器件持續(xù)時(shí)間的關(guān)鍵因素。

色彩比較

與玻璃外殼CCFL相比，LED的優(yōu)勢(shì)包括其出色的耐用性和較好的顏色提供。CCFL提供的寬光譜與基于整合黃磷光層的藍(lán)色發(fā)光二極管的白光LED呈示的光屬于同等水平。但是基于窄帶三色紅綠藍(lán)(RGB)LED的白光LED與LCD的RGB彩色濾光片最匹配，并且能以最高效率產(chǎn)生最飽和的顏色。

CCFL燈管和LED芯片都可以用背光(放在顯示器后面)或者端面照光(在兩側(cè)、頂部和/或底部)，并且都可以采用多個(gè)來(lái)增加亮度。LED一般以串的形式呈現(xiàn)在柔性襯底上。這種器件越來(lái)越多地用于高端的高清電視(HDTV)中，通過(guò)幾百個(gè)芯片來(lái)為顯示器進(jìn)行背光。

在對(duì)華麗的要求較低、并且比較注重成本的應(yīng)用中，端面照光有助于盡可能地減少LED數(shù)量，從而最大程度地降低成本。隨著LED的亮度的增加，這種器件的價(jià)格也已經(jīng)下滑，Maurer表示，現(xiàn)在價(jià)格已經(jīng)降到LED背光子系統(tǒng)與CCFL及其相關(guān)逆變器的成本相當(dāng)?shù)某潭取?/p>

典型的320×240象素5.7英寸彩色LCD目前采用單個(gè)CCFL端面照光或者多個(gè)LED串來(lái)背光，其中每個(gè)LED串一般包含大約5個(gè)器件。

直接比較時(shí)，作為示例的Kyocera無(wú)源LCD采用CCFL可提供380尼特的亮度和2.8W的功率，采用三個(gè)每串有7個(gè)LED的LED串可提供245尼特的亮度和1.8W的功率。對(duì)于有源矩陣LCD而言，其功率相同，而CCFLLCD和LEDLCD可分別發(fā)出470尼特和350尼特的亮度。“在我們最初的產(chǎn)品中，LED串比CCFL的功耗更高，”Maurer表示，“現(xiàn)在我們通過(guò)大幅減少LED數(shù)量而降低了功耗。”

圖2：LED將光結(jié)合到光導(dǎo)板的效率比CCFL更高。