從LED液晶電視談LED背光技術(shù)

日前，市面上出現了LED液晶電視與LED電視兩類(lèi)平板彩電，其外觀(guān)差異不大。由于LED電視是一種能耗更低、機身更薄，圖像效果更好的新一代電視，所以有不少電視廠(chǎng)商把LED液晶電視以L(fǎng)ED電視的名義來(lái)進(jìn)行宣傳，以混淆是非。事實(shí)上，LED液晶電視是“LED背光源液晶電視”的簡(jiǎn)稱(chēng)，顧名思義，該類(lèi)電視還是屬于液晶電視的一個(gè)分支，它只不過(guò)把普通液晶電視中的CCFL背光源換成LED背光源而已。

一、LED電視特點(diǎn)簡(jiǎn)述

LED電視是用LED直接成像的，采用主動(dòng)發(fā)光原理。彩色的LED顯示屏用R/G/B三個(gè)LED管組成一個(gè)像素點(diǎn)，通過(guò)控制每一個(gè)像素點(diǎn)的亮/滅來(lái)實(shí)現圖像的顯示，其成像的原理和同樣是主動(dòng)發(fā)光的等離子非常相似。LED電視內部無(wú)背光燈電路，整機很薄(約2cm)，如圖1所示。目前，雖然LED電視圖像效果及能效均優(yōu)于液晶電視，但價(jià)格較高，所以目前銷(xiāo)量比液晶電視小得多，其取代液晶電視還有一段時(shí)間。

二、何為L(cháng)ED背光源

從原理上看，液晶顯示有些像是街頭廣告燈箱，背后的光源經(jīng)過(guò)一定擴散，均勻地照射在繪有畫(huà)面的透明膠片上，從而透射出亮麗的畫(huà)面。液晶板就像是那層膠片，只不過(guò)它的畫(huà)面是變化的，如圖2所示。

傳統的液晶顯示設各采用CCFL(冷陰極熒光燈，Cold Cathode Fluorescent Lamps)作為光源，雖然名字很專(zhuān)業(yè)，但我們把它理解為家用的日光燈，只不過(guò)燈管非常細，如圖3所示。

LED背光源就是用LED發(fā)光二極管代替傳統的熒光燈(CCFL)，從而作為液晶電視的背光源。簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是將原是充滿(mǎn)惰性氣體的熒光燈換成了內含發(fā)光二極管的燈管，如圖4所示。當然，在實(shí)際應用中，發(fā)光二極管不一定做成燈管狀，還可排成陣列。如圖5所示。

三、LED發(fā)光原理簡(jiǎn)介

LED是英文Light Emitting Diode(發(fā)光二極管)的縮寫(xiě)，它的基本結構是一塊電致發(fā)光的半導體材料，置于一個(gè)有引線(xiàn)的架子上(如圖6所示)，四周用環(huán)氧樹(shù)脂密封，起到保護內部芯線(xiàn)的作用，所以L(fǎng)ED的抗震性能好。

發(fā)光二極管的核心是由P、N型半導體組成的晶片，在P型半導體和N型半導體之間有一個(gè)過(guò)渡層，稱(chēng)為PIN結。在某些半導體材料的PN結中，注入的少數載流子與多數載流子復合時(shí)會(huì )把多余的能量以光的形式釋放出來(lái)，從而把電能直接轉換為光能。PN結加反向電壓，少數載流子難以注人，故不發(fā)光。這種利用注入式電致發(fā)光原理制作的二極管叫發(fā)光二極管，簡(jiǎn)稱(chēng)LED。當LED處于正向導通狀態(tài)時(shí)(即兩端加上正向電壓)，電流從LED陽(yáng)極流向陰極時(shí)，半導體晶體就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線(xiàn)Ⅱ光的強弱與電流有關(guān)。

在視頻領(lǐng)域，人們一般用NTSC作為衡量視頻設各的色彩還原特性的標準。這個(gè)指標是指在整個(gè)色彩空問(wèn)內，顯示設備能在各種色彩上顯示到何種飽和度，就是能夠顯示到什么程度的藍色、綠色、紅色。傳統的液晶電視通常采用冷陰極熒光燈(CCFL)作為光源。在日常生活中，經(jīng)常見(jiàn)到很多物體在日光燈下的色彩都有所失真，這是因為日光燈發(fā)出的光線(xiàn)不是真正意義上的白光，所以顯示顏色不夠豐富，色彩還原度差，能夠覆蓋的色域范圍只有NTSC標準的65%～75%。LED背光源能把液晶電視的色域范圍擴展到NTSC標準的105%，基本上可以重現自然界場(chǎng)景色彩。

四、LED背光源的組成方案

在用LED作背光源時(shí)，有兩種方案：一是采用RGB-LED，二是采用白光LED。

用RGB一LED組成背光源時(shí)，部分按照明1∶1∶1的數量，即每個(gè)單元分別由1只紅色、藍色和綠色LED組成，如圖7所示。目前，最常見(jiàn)的方案是每個(gè)單元由1只紅色、1只藍色和2只綠色LED組成。因為這組合方式能有效地避免LED在發(fā)光效率上的差異。

采用RGB-LED背光源電視的優(yōu)點(diǎn)主要在于色彩表現力和對比度兩方面較好。這是因為采用RGB三原色獨立發(fā)光元件，其色域范圍能超過(guò)NTSC的120%，部分機型可達150%，完全達到或者超越了等離子電視的水準。RGB一LED電視支持背光區域調整技術(shù)，亮度調節很容易實(shí)現，因此在對比度方面，往往能夠達到非常高的動(dòng)態(tài)對比度，這能極大地提升圖像質(zhì)量。

RGB-LED電視雖然性能不錯，但也存在以下缺點(diǎn)：一是成本方面沒(méi)有優(yōu)勢;二是需要單獨的調光電路和更好的散熱結構，這也會(huì )在一定程度上導致電視結構復雜。另外，在該背光源中，如果其中一只壞了，則該點(diǎn)圖像亮度就明顯異常。

白光LED相對于RGB-LED就簡(jiǎn)單多了，它用只能發(fā)出白色光線(xiàn)的LED光源代替CCFL熒光管。由于白光LED不像RGB-LED那樣需要涉及背光源的調光，因此在電路結構方面的要求相對不高。雖然白光LED色彩表現上不如RGB-LED，但比CCFL燈管好，加之每只LED在發(fā)光上可以互相補充，即使某只LED損壞，也基本能保證亮度的均勻，加之成本上的優(yōu)勢，因此白光LED已成為普及型LED液晶電視的優(yōu)選方案。

五、LED背光源的安裝方式

在LED背光源的安裝中，按人射位置可分為直下式(將顯示屏的整個(gè)背面換成LED)與側人式(周邊放上LED)兩大類(lèi)。

直下式背光源安裝簡(jiǎn)單，不需要導光板，LED陣列置于燈箱底部，從LED發(fā)出的光經(jīng)過(guò)底面和側面反射，再通過(guò)表面的擴散板和光學(xué)模組均勻射出，如圖8所示。