側光式LED背光技術(shù)全面分析 能否成為下一代主流？

　　回想電視發(fā)展歷史，家中的傳統CRT電視一定是大家第一時(shí)間想到的產(chǎn)物。踏入2000年，等離子電視開(kāi)始出現；2003年左右，CCFL(冷熒光燈管光源)LCD TV開(kāi)始面世及普及；直至2010年，LED背光技術(shù)逐漸取代CCFL。大多數行內外人均應為，LED將于兩至三年間可完全取代CCFL作為主要電視的背光源。

　　大多數巿民都知道LED背光有好幾種優(yōu)勢，當中包括電視厚度變薄、能耗降低、色彩更豐富等等。這些優(yōu)勢都是大眾巿民能夠簡(jiǎn)單跟CCFL TV比較下 體現出來(lái)。再加上LED TV價(jià)格一直下降，讓LED TV在性?xún)r(jià)比上更顯優(yōu)勢，這些都是令LED背光電視可以瞬間在巿場(chǎng)普及的主要原因。

　　在LED背光的發(fā)展期間，其實(shí)技術(shù)一直都有在改善。在最初的點(diǎn)陣式發(fā)展到今天的側光式就是其中一種重要的技術(shù)提升。在各種明顯的優(yōu)勢下，廠(chǎng)家近年積極發(fā)展LED背光電視。海信、TCL、康佳、創(chuàng )維等國內本地品牌都在埋頭苦干研發(fā)自家LED背光，當中技術(shù)提升及成本控制都是重要一環(huán)。為了讓現代LED背光得以迅速地于巿場(chǎng)普及，各家都開(kāi)始考慮少用LED，藉此把產(chǎn)品成本降低。但當中最重要的，莫過(guò)于把能耗明顯改善，藉以配合國家最新的環(huán)保節能政策。少用LED，在背光布陣上就得以調整。原來(lái)的點(diǎn)陣式是將LED平均放置于電視背光上，而側光式則把LED放置于背光的上下兩邊。這樣布局的調整，大大減少了LED的使用，從而減低生產(chǎn)成本及能耗。

　　但一般人會(huì )想到LED少用了，畫(huà)面亮度不是會(huì )下降嗎？電視畫(huà)面質(zhì)量不是也下降嗎？這個(gè)問(wèn)題廠(chǎng)家一早就預計到，所以大多數廠(chǎng)家都會(huì )找出最理想的方法作解決。

圖題：點(diǎn)陣式與側光式的LED布局

　　現在巿場(chǎng)最為普遍的解決方案莫過(guò)于使用高效能增亮膜來(lái)改善亮度問(wèn)題。使用增亮膜有別于其它解決方案，相比提升玻璃穿透率來(lái)得簡(jiǎn)單直接，不用依賴(lài)上游玻璃供貨商的研發(fā)進(jìn)度作配合，同時(shí)亦有別于使用高效能LED而導致生產(chǎn)成本提升的問(wèn)題(一般高效能LED比普通LED貴兩至三倍)。增亮膜，簡(jiǎn)單來(lái)講就是一張超薄的塑料光學(xué)片。將其使用在側光式LED背光，不單沒(méi)有影響電視整體厚度，更可在成本控制下，補足電視畫(huà)面需要的光亮度?，F在美國3M公司生產(chǎn)的DBEF，一般都可以提升大約30%的光亮度。若電視背光本身只有300尼特的亮度，在沒(méi)有任何改動(dòng)下使用DBEF，光度亮大約可提升至390尼特左右。

使用高效能增亮膜提高畫(huà)面亮度

　　側光式背光發(fā)展

　　側邊式LED背光在技術(shù)不斷發(fā)展下，會(huì )從上下兩邊單條LED發(fā)展至最終的單邊單條LED。一般在巿場(chǎng)可見(jiàn)的32”兩邊單條LED背光TV， 大約使用120至150顆LED不等。若電視背光改用單邊單條LED，LED顆數可減少至80-100顆不等 (最終能減少LED顆數按品牌技術(shù)而定)。若技術(shù)得以配合，在可見(jiàn)未來(lái)，單邊單條LED會(huì )從長(cháng)邊轉(上或下)至短邊(左或右)，這樣的改動(dòng)更為少用LED顆數。

LED背光簡(jiǎn)單布局圖（點(diǎn)擊圖片放大）

　　壽命延長(cháng)

　　減少使用LED， 不單對成本控制有正面作用， 我們還見(jiàn)到對模塊的其它正面影響。例如， 模塊溫度會(huì )因少用LED減低。若以上面32” LCD TV 為例， 少用LED的數量大約可以減低模塊溫度10%-15%。雖然我們今天不能以科學(xué)化的計算這個(gè)數字對電子零件， 甚至電視的壽命可延長(cháng)多少， 但從一般技術(shù)而言， 溫度減低對電子零件壽命一定有正面幫助。這方面的幫助在更大面積的LED 背光電視更為明顯， 因為相對少用的LED顆數更少。

　　視角更寬

　　除此以外，使用高效能增亮膜的解決方案，亦對電視視角起著(zhù)正面幫助。由于高效能增亮膜的技術(shù)原理是透過(guò)令偏振光在背光模塊循環(huán)反射，直至穿透玻璃。使用了增亮膜較的背光模塊較一般未有使用光學(xué)膜片的模塊提升了大約30%光亮度。由于高效能增亮膜有別于一般棱鏡片，它無(wú)需犧牲視角而提升亮度，所以這樣的高效能增亮膜很受?chē)鴥韧怆娨曋圃鞆S(chǎng)家歡迎。LCD TV面積越來(lái)越大，消費者對于視角亦開(kāi)始有一定的要求。一臺過(guò)萬(wàn)的47” 吋LCD TV 放在客廳中間，戶(hù)主當然希望坐在任何角度的客人，都可享受同一畫(huà)質(zhì)的電視畫(huà)面。

高效能增亮膜簡(jiǎn)單原理圖（點(diǎn)擊圖片放大）

　　節能省電

　　當然，大眾最直接能夠體驗到側光式LED背光的好處，就是電視整體能耗降低。普通32” LED 背光電視，現水平一般能耗為80W左右。這個(gè)水平在國家最新推出的能源效益標準中相等于第3級。

　　若廠(chǎng)家要將電視能耗標準改善，對應解決方案有很多，但使用高效能增亮膜應該會(huì )是最簡(jiǎn)單及直接有效提升能耗表現。若配合高效能增亮膜，在保持同一亮度的水平下，能耗可減低大約20%-30% (最終表現視乎各品牌技術(shù)而定)。從數字上計算，電視能耗基本上能夠透過(guò)高效能增亮膜從80W，改善至60W左右。能耗改善不單讓廠(chǎng)家更可大力配合國家環(huán)保政策，對消費者而言，相關(guān)電費支出亦略有幫助。

　　從以上的技術(shù)分析，我們看到側光式的背光設計對廠(chǎng)家及消費者都有莫大好處。在不久的將來(lái)，側光式單邊單條LED必定是LED背光最終的目的地。

　　側光式優(yōu)勢綜合分析

　　側光式也有一種叫法是側入式，其最大的一個(gè)弱點(diǎn)就是無(wú)法局部調光。由于LED燈集中在電視的邊緣，必須由導光板將光均勻輸出到電視畫(huà)面上。因此，很難做到對畫(huà)面某個(gè)區域的亮度調節。而直下式，由于可以通過(guò)LED驅動(dòng)芯片來(lái)實(shí)現某一局部的LED開(kāi)關(guān)，所以局部調光上優(yōu)勢明顯。因此，一種新的結合直下和側入兩種技術(shù)優(yōu)點(diǎn)的可局部調光矩陣式背光方案應運而生，并成為相關(guān)背光廠(chǎng)商的重點(diǎn)研究方向。

　　關(guān)于可局部調光的矩陣式背光方案，應該說(shuō)是一種側入與直下相結合的一種背光技術(shù)。來(lái)自3M公司光學(xué)系統部資深工程師呂奕航介紹，該技術(shù)早在2009年就已經(jīng)有相關(guān)的背光廠(chǎng)在做一些基礎研究。目前看來(lái)，很多都把該背光方式歸納為直下式的背光技術(shù)，簡(jiǎn)稱(chēng)為矩陣式背光。

該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)應該說(shuō)集中了直下和側入的兩種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：

　　1.局部調光：在早期的LED TV剛興起的時(shí)候，當初就有2種技術(shù)直下式和側入式。作為側入式的一個(gè)最大的弱點(diǎn)就是無(wú)法局部調光，由于LED燈集中在電視的邊緣，必須由導光板將光均勻輸出到電視畫(huà)面上。因此，很難做到對畫(huà)面某個(gè)區域的亮度調節。而直下式，由于可以通過(guò)LED驅動(dòng)芯片來(lái)實(shí)現某一局部的LED開(kāi)關(guān)，所以局部調光上優(yōu)勢明顯。而作為2種技術(shù)的結合，矩陣式背光同樣可以做到局部調光的功能，而可控的分區則完全由LED驅動(dòng)決定。在目前早期的一些矩陣式產(chǎn)品上，相比目前的直下式，都會(huì )有更多的可控分區。

　　2.厚度：關(guān)于厚度，則是直下式背光的一個(gè)致命弱點(diǎn)，即使是Sharp使用了LED+lenslet的方式大幅降低了消除LED燈影的厚度，其電視整機厚度仍然遠高于側入式的導光板厚度，這也是在2種LED背光技術(shù)中，直下式徹底落敗的主要原因?？梢哉f(shuō)，矩陣式背光完美的解決了這一矛盾。

　　3.畫(huà)面對比度：作為圖像質(zhì)量表現力很重要的一點(diǎn)，相對來(lái)說(shuō)，對比度是LCD的一個(gè)弱項。由于液晶的扭轉始終無(wú)法實(shí)現全開(kāi)關(guān)的0，1控制，因此，通常側入式液晶的對比度即使應用調光技術(shù)也就不過(guò)在幾千左右。而直下調光技術(shù)如果在表現黑畫(huà)面的時(shí)候將LED關(guān)閉，其對比度可以大幅提高，根據LG宣稱(chēng)，他們的對比度可以達到700萬(wàn)：1。

　　4.節能：在圖像較黑的部分，通過(guò)關(guān)閉或降低LED電流來(lái)實(shí)現功耗的降低，也是直下背光的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，同樣，矩陣背光也有相同的優(yōu)點(diǎn)。

　　5.散熱：作為側入式背光的一個(gè)技術(shù)要點(diǎn)，由于矩陣式背光將LED大量分散在背光中，而不是集中在電視機的一側，這樣對散熱設計相對來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)單。

　　雖然矩陣式背光擁有了上述的一些優(yōu)點(diǎn)，應該說(shuō)是將來(lái)LED設計的一個(gè)新方向，但其缺點(diǎn)在目前也是顯而易見(jiàn)的：

　　1、由于矩陣背光要求分塊背光必須有精確的控制，通常來(lái)說(shuō)，電路的設計會(huì )相應復雜很多；此外，LED芯片的選取以及一些控制芯片也會(huì )造成成本的增加。

　　2、在組裝上，矩陣背光相應來(lái)說(shuō)，工序復雜度遠高于目前的直下式以及側入式。因此，組裝的良率、成本也是制約其的一個(gè)主要因素。

　　矩陣式背光與傳統直下式背光相比，其局部調光的精準度在目前看來(lái)會(huì )高于直下式，由于直下式在下擴散板就已經(jīng)會(huì )發(fā)生勻光，而矩陣式的則是在下擴散膜片勻光，這樣相鄰的分區之間的影響需要小于直下式，對對比度的控制會(huì )更精細。但是，由于其分區相互影響較小，當萬(wàn)一某一區域塊的LED損壞，其光學(xué)效果缺陷會(huì )比直下式看上去明顯很多。此外，其厚度優(yōu)勢極其明顯。但由于矩陣的每一塊的分區都是相對獨立的一個(gè)側入背光，因此，其機構復雜性會(huì )高出很多。而目前很多直下式對分區局部控光均通過(guò)一塊區域內的一些LED的光進(jìn)行控制，而矩陣式則必須對每個(gè)分塊都進(jìn)行控制，因此電路相應較為復雜。

　　矩陣式與側入相比，解決了局部控光以及智能節能的問(wèn)題，極大提升了畫(huà)面對比度，相對較之簡(jiǎn)單的散熱設計；且其由于導光背光距離遠低于側入式，其光學(xué)效率也會(huì )較側入式更高，在厚度上也完全能做到與側入背光相媲美。唯一與側入背光相比不足的地方還是上述提及的成本與制造復雜度的問(wèn)題。通常的一張導光板需要通過(guò)幾百個(gè)分區來(lái)實(shí)現，即意味著(zhù)，其零件數以及組裝復雜度相應也提高了幾百倍，由于背光元器件是顯示相關(guān)的，其裝配過(guò)程中的不良率相信也是很大的一個(gè)問(wèn)題。