LED在您的身邊一定不少見(jiàn)

液晶的先天缺陷如何而來(lái)

雖然液晶電視是目前市面上最常見(jiàn)的一種平板顯示設(shè)備。但是自從其誕生以來(lái)，液晶電視就背負(fù)著易產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)拖尾、對(duì)比度差、色域小等先天缺陷，從而遭到了另一種平板顯示器——等離子陣營(yíng)的攻擊。那么液晶電視的這些缺陷從何而來(lái)？這就要從液晶電視的成像原理說(shuō)起。

液晶面板的組成部分

液晶電視的名稱(chēng)來(lái)自于“Liquid Crystal Display”，即液態(tài)晶體顯示技術(shù)。它是利用在常溫下呈液態(tài)的有機(jī)晶體分子，受電壓排列順序會(huì)會(huì)發(fā)生變化的特性，讓背光源發(fā)出的白色光由不同狀態(tài)的液晶分子中透射后，通過(guò)RGB三種顏色的彩色濾光膜后實(shí)現(xiàn)成像。我們?nèi)绻拷壕щ娨暤钠聊?，?huì)發(fā)現(xiàn)液晶電視是由一個(gè)個(gè)極小的紅、綠、藍(lán)色小點(diǎn)組成。打個(gè)比喻，液晶的成像原理就像在窗戶后面放一盞燈，通過(guò)控制窗戶的開(kāi)關(guān)就能實(shí)現(xiàn)對(duì)光線的控制。而在這一過(guò)程中，液晶分子的“穩(wěn)態(tài)”效應(yīng)是造成液晶電視易產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)拖尾的主要原因。而液晶電視對(duì)比度小、色域小的缺陷則是主要來(lái)自目前液晶電視常用的CCFL型背光源。

CCFL光源是什么

目前液晶電視上最常使用的背光源，是CCFL光源，即（Cold Cathode Fluorescent Lamps）冷陰極管。無(wú)論是從發(fā)光原理，還是從物理結(jié)構(gòu)上看，CCFL光源和我們?nèi)粘Ｊ褂玫娜展鉄艄芏挤浅＝咏?。都是通過(guò)燈管兩端的電極，讓燈管內(nèi)由氣態(tài)汞激發(fā)的紫外線碰撞管壁上的熒光粉，從而發(fā)出光線。

SHARP使用的CCFL背光源

CCFL光源的缺陷是主要原因

雖然CCFL目前在主流的液晶電視上得到了廣泛使用，但并不表示這是一種最佳的方案。長(zhǎng)期以來(lái)，受制于CCFL的技術(shù)原理和生產(chǎn)工藝，CCFL一般都是管狀光源，要實(shí)現(xiàn)均勻的背光效果，就要是采用大量的燈管去模擬真正的面光源。而由此帶來(lái)的高耗電量、高熱量十分明顯，并且不能實(shí)現(xiàn)完美的平面光源。此外，CCFL光源的壽命只有5萬(wàn)小時(shí)左右，而且隨著使用時(shí)間的增長(zhǎng)，光源發(fā)出的光線會(huì)變得暗淡和發(fā)黃。由于液晶電視中背光源只要開(kāi)機(jī)后就一致保持常量狀態(tài)，這樣一來(lái)，在使用幾年后，液晶電視會(huì)發(fā)生明顯的偏色、亮度衰減的問(wèn)題。

即便是全黑狀態(tài)下，也能發(fā)現(xiàn)明顯的漏光，這就是CCFL的缺點(diǎn)之一

此外，CCFL的亮度一般都是恒定不變的，即便是液晶分子在全關(guān)閉狀態(tài)，也會(huì)有一些光線能從中透射過(guò)來(lái)，因此目前的液晶電視很難表現(xiàn)出真正的黑色，這也就導(dǎo)致了液晶電視的對(duì)比度不佳的缺陷。

CCFL的光譜特性并不足以表現(xiàn)出寬廣的色域

除了上述的問(wèn)題，CCFL最大的缺陷來(lái)自光譜特性上的缺陷。在上文我們已經(jīng)說(shuō)過(guò)，背光源的發(fā)出的白色光線最后要經(jīng)過(guò)RGB彩色濾光膜后才能實(shí)現(xiàn)成像，因此背光源發(fā)出的白光中R/G/B三原色光的波長(zhǎng)（即三原色的純度）將直接影響到電視機(jī)最后的色彩效果。而從這個(gè)角度來(lái)說(shuō)，CCFL發(fā)出的白光就不是一種光譜特性非常理想的光源。所以目前市面上大部分的液晶電視，只能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)NTSC色域標(biāo)準(zhǔn)的60%-78%，色彩效果自然大打折扣。

改進(jìn)型CCFL光源效果依然有限

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SONY在2007年的中高端液晶上大規(guī)模的采用了改進(jìn)型的CCFL背光源

當(dāng)然，面對(duì)液晶電視中如此重要卻又拖累總體性能后腿的部件，各個(gè)廠商是不可能坐視不管的。針對(duì)傳統(tǒng)CCFL的改良技術(shù)不斷涌現(xiàn)，例如：夏普的四波長(zhǎng)背光源系統(tǒng)，就是通過(guò)對(duì)CCFL燈管中熒光粉性能的改進(jìn)，使得光源光譜成分中的紅色表現(xiàn)增強(qiáng)，從而在一定程度上改善色彩還原效果；SONY、三星和TCL的部分產(chǎn)品也搭載了WCG-CCFL-廣色域型CCFL光源，使得色域范圍能達(dá)到NTSC標(biāo)準(zhǔn)的85%左右；TOSHIBA的智能背光調(diào)節(jié)技術(shù)就是改變了CCFL常亮的缺點(diǎn)，能根據(jù)畫(huà)面智能調(diào)節(jié)背光源亮度，從而提高電視的對(duì)比度。

雖然有很多廠家都在對(duì)CCFL光源的缺陷進(jìn)行改良，但是要想解決它的全部缺陷，在當(dāng)今科技條件下并非易事。因此，另外一種性能非常優(yōu)越的背光源系統(tǒng)開(kāi)始進(jìn)入廠家的視線，這就是同樣擁有較長(zhǎng)歷史的LED光源技術(shù)。

LED發(fā)光原理

LED的發(fā)光原理和色域范圍

LED照明技術(shù)起源于20世紀(jì)60年代，它的基本結(jié)構(gòu)就是一塊通電后會(huì)發(fā)光的半導(dǎo)體材料，利用半導(dǎo)體材料中電子和空穴的結(jié)合運(yùn)動(dòng)，激發(fā)出光子實(shí)現(xiàn)發(fā)光。

隨著人們對(duì)LED研究的深入，越來(lái)越多的半導(dǎo)體材料被運(yùn)用到LED照明器件上來(lái)，LED如今已經(jīng)在人類(lèi)生活的各個(gè)角落中都得到了廣泛的應(yīng)用。除了用作信號(hào)指示和照明，現(xiàn)在的LED甚至可以做成獨(dú)立的顯示設(shè)備，并且已經(jīng)在各種戶外廣告、大型活動(dòng)、演出方面得到了廣泛使用。

這是應(yīng)用在大型演出活動(dòng)中的LED顯示設(shè)備，和液晶沒(méi)有任何關(guān)系。

LED之所以得到了如此廣泛的使用，主要得益于以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

高壽命

和CCFL光源5萬(wàn)小時(shí)的壽命相比，LED原件普遍達(dá)到了10萬(wàn)小時(shí)左右的壽命，而且在生產(chǎn)的過(guò)程中，也不想CCFL要用到會(huì)污染環(huán)境的水銀，同時(shí)也更加環(huán)保。

高色純度

LED器件發(fā)出的光純度非常高，在光譜上的表現(xiàn)就是光線集中在某一小段波長(zhǎng)上。

高響應(yīng)時(shí)間

和CCFL光源毫秒級(jí)的響應(yīng)時(shí)間相比，LED光源能夠?qū)崿F(xiàn)納秒級(jí)的響應(yīng)時(shí)間。因此對(duì)于改善液晶電視的拖尾效應(yīng)，也具有相當(dāng)?shù)囊饬x。

低熱、體積小

采用了LED背光源后，屏幕的厚度可以大大減少

相對(duì)于CCFL光源，LED器件的發(fā)熱量普遍較小。同時(shí)體積也能比CCFL更小，對(duì)于液晶電視的超輕薄化，非常有利。

平板電視上的LED背光源

華碩推出的采用白光LED背光源的筆記本電腦 U1F

目前使用在各種液晶顯示設(shè)備上的LED光源，都是通過(guò)大量LED單元平面排列的方式提供大面積均勻的背光源。而根據(jù)LED發(fā)光顏色的不同，可以分為白光LED背光源和RGB-LED背光源。白光LED技術(shù)的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在耗電量方面，因此在對(duì)功耗要求要高的移動(dòng)設(shè)備上有較廣泛的應(yīng)用，自04年開(kāi)始就有不少筆記本電腦開(kāi)始采用這種技術(shù)。而RGB-LED背光源由于出色的色彩表現(xiàn)力，引起了液晶電視廠商的關(guān)注也是預(yù)料之中的事情。

RGB-LED背光源由眾多小發(fā)光單元組成

RGB-LED背光源，就是通過(guò)可以發(fā)出高純度紅色、綠色、藍(lán)色光的LED器件，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)CCFL光源不能達(dá)到的寬廣色域范圍。目前主流的RGB-LED背光源已經(jīng)可以達(dá)到105%的NTSC色域范圍，而且只要采用性能更加強(qiáng)大的LED器件，目前已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)120%以上的NTSC色域范圍。這點(diǎn)對(duì)于以還原圖像為主的電視機(jī)而言，將是一個(gè)非常有效的提升畫(huà)質(zhì)的手段。[!--empirenews.page--]

通過(guò)對(duì)不同區(qū)域LED光源的精確控制，可以有效提高畫(huà)面對(duì)比度

除了良好的色域表現(xiàn)力，采用RGB-LED光源還可以有效提升電視機(jī)的對(duì)比度，實(shí)現(xiàn)更加精確的色階和層次感更強(qiáng)的畫(huà)面。由于整個(gè)背光源由眾多微小的LED發(fā)光單元組成，所以可以對(duì)其中每一個(gè)發(fā)光器件實(shí)現(xiàn)精確的亮度控制。根據(jù)原始畫(huà)面特點(diǎn)進(jìn)行小區(qū)域內(nèi)的發(fā)光亮度修正變成可能，例如在一幅明暗對(duì)比強(qiáng)烈的畫(huà)面中，暗部區(qū)域的LED背光可以完全關(guān)閉，而明亮區(qū)域的LED背光實(shí)現(xiàn)高亮度輸出，由此帶來(lái)的對(duì)比度提升效果將是以往采用CCFL光源的液晶電視所不能企及的。

除了對(duì)畫(huà)質(zhì)的提升作用，液晶電視使用RGB-LED光源后，可以實(shí)現(xiàn)更薄的厚度和較小的重量，也更加符合“平板”的概念和現(xiàn)代人的審美觀。目前一些日系廠家推出的試驗(yàn)型LED產(chǎn)品，厚度可以控制在3厘米之內(nèi)，而且還有更加輕薄化的可能。

綜 述

雖然RGB-LED技術(shù)有著眾多的優(yōu)點(diǎn)，但是在目前的技術(shù)水平下，它仍然存在著一些不可避免的局限性。首先，LED背光源中使用到了大量獨(dú)立的LED器件，因此要保證每一個(gè)器件發(fā)光的一致性是一個(gè)比較難解決的問(wèn)題，這也導(dǎo)致了過(guò)高的廢品率和成本負(fù)擔(dān)。其次，RGB-LED背光源的發(fā)光效率還稍弱一些，目前普遍在到50流明/W左右，最高的也只有70流明/W，要實(shí)現(xiàn)和CCFL100流明/W同等級(jí)的發(fā)光亮度，必然導(dǎo)致功耗的增加和發(fā)熱量的提升。最后，雖然RGB-LED的色彩純度較高，但是長(zhǎng)期使用后每種LED色彩衰減的幅度并不一致，這也將對(duì)畫(huà)面質(zhì)量產(chǎn)生較大的影響。

SONY在70吋頂級(jí)液晶上才使用名為“Triluminos”的RGB-LED背光源

目前市面上采用RGB-LED背光源的電視并不多見(jiàn)，只有部分一線品牌推出的旗艦機(jī)型上才使用了這種技術(shù)。比如SONY推出的最高端70吋全高清液晶70X300A，就采用了RGB-LED背光源，并被冠以“Triluminos”技術(shù)。三星采用LED背光源技術(shù)的70吋機(jī)型在國(guó)內(nèi)銷(xiāo)售了一段時(shí)間，但是高達(dá)40萬(wàn)人民幣的售價(jià)也不得不讓人望而卻步。

雖然現(xiàn)在看起來(lái)采用RGB-LED技術(shù)的液晶電視不僅數(shù)量較少，而且價(jià)格也比較高昂，但我們也要看到到LED技術(shù)還在不斷的完善和成熟中，相信發(fā)光效率的問(wèn)題并不會(huì)長(zhǎng)期落后于CCFL光源；而成本過(guò)高的問(wèn)題，也可以通過(guò)大規(guī)模的商業(yè)化生產(chǎn)，降低到普通用戶能接受的水平。由此可以預(yù)見(jiàn)在將來(lái)的幾年中，市場(chǎng)上將會(huì)大量涌現(xiàn)采用RGB-LED背光源的廣色域型液晶電視，并將成為液晶電視技術(shù)再次高速發(fā)展的重要契機(jī)。

(編輯:xiaoyao)