探討LCD與LED的區別

  我們知道液晶屏不像等離子屏,液晶依靠被動光源才能顯示,而等離子則是自己主動發光。現階段比較普遍的液晶背光技術有LED(發光二極體)和CCFL(冷陰極螢光燈)兩類。

  LCD液晶顯示器是LiquidCrystalDisplay的簡稱,LCD的構造是在兩片平行的玻璃基板當中放置液晶盒,下基板玻璃上設置TFT(薄膜電晶體),上基板玻璃上設置彩色濾光片,通過TFT上的信號與電壓改變來控制液晶分子的轉動方向,從而達到控制每個像素點偏振光出射與否而達到顯示目的。現在LCD已經替代CRT成為主流,價格也已經下降了很多,並已充分的普及。

  液晶本身不發光的,只能產生顏色變化,需要背光源才能看到顯示的內容。傳統的筆記本螢幕都使用了冷陰極螢光燈管(CCFL)作為背光,而LED背光螢屏採用的發光二極體,這是二者的區別。

  白光LED呈點光源,CCFL管為條狀光源。小的白光LED使用直流供電,多個使用時可以串串並並,但數瓦以上者,就要考慮合適的驅動電路以提高效率了。CCFL管則必需有「高壓板」配套使用。

  只是LCD背光方式有幾種,其中包括LED跟CCFL或稱為CCFT。

  CCFL(冷陰極螢光燈)背光源是目前液晶電視的最主要背光產品。它的工作原理是當高電壓加在燈管兩端後,燈管內少數電子高速撞擊電極後產生二次電子發射,開始放電,管內的水銀或者惰性氣體受電子撞擊後,激發輻射出253.7nm的紫外光,產生的紫外光激發塗在管內壁上的螢光粉而產生可見光。

  CCFL燈管壽命一般定義為:在25℃的環境溫度下,以額定的電流驅動燈管,亮度降低到初始亮度的50%的工作時間長度為燈管壽命。目前液晶電視背光的標稱壽命可達到60000小時。CCFL(冷陰極螢光燈)背光源的特點是成本低廉,但是色彩表現不及LED背光。

  LED背光採用發光二極體作為背光光源,是未來最有希望替代傳統冷陰極螢光管的技術。發光二極體由數層很薄的攙雜半導體材料製成,一層帶有過量的電子,另一層則缺乏電子而形成帶正電的空穴,工作時電流通過,電子和空穴相互結合,多餘的能量則以光輻射的形式被釋放出來。通過使用不同的半導體材料可以獲得不同發光特性的發光二極體。目前已經投入商業應用的發光二極體可以提供紅、綠、藍、青、橙、琥珀、白等顏色。手機上使用的主要是白色LED背光,而在液晶電視上使用的LED背光光源可以是白色,也可以是紅、綠、藍三基色,在高端產品中也可以應用多色LED背光來進一步提高色彩表現力,如六原色LED背光光源。

  採用LED背光的優勢在於厚度更薄,大約為5厘米,色域也非常寬廣,能夠達到NTSC色域的105%,黑色的光通量更是可以降低到0.05流明,進而使液晶電視對比度高達10000:1。同時,LED背光光源的另還具有10萬小時的壽命。目前制約LED背光發展的問題主要是成本,由於價格比冷螢光燈管光源高出許多,LED背光光源只能在國外的高端液晶電視中出現。

  LED背光光源的優點

  1.螢幕可以做的更薄我們注意看一些液晶顯示器,可以看到排列著幾根絲狀的CCFL燈管,為了使螢幕均勻發光,還需要添加一些其他的器件,這樣就沒法做到很薄;而背光就不同,LED背光源本身就是平面發光材料,無需加其他的器件。

  2.畫面效果更好CCFL背光屏一般是中間亮度和四周不一樣,同時螢幕全黑的時候有些發白

  3.不會發黃變暗CCFL螢光燈和日光燈一樣,時間長了會老化,所以傳統的筆記本螢幕兩三年後會發黃變暗,而LED背光屏的壽命就要長多了,至少是兩三倍。

  4.更加省電大家都知道日光燈要很高的電壓轟擊汞蒸氣,所以CCFL屏的功耗要大,一般14寸的功耗在20瓦以上。LED是一種半導體,在低壓下工作,結構簡單,功耗小,特別有利於筆記本的續航能力。

  5.更加環保CCFL燈光中的汞對環境有很大的污染,無害回收有很大的難處。

  CCFL冷陰極螢光燈管的工作原理

  CCFL冷陰極螢光燈管的物理構成是在一玻璃管內封入隋性氣體Ne+Ar混合氣體,其中含有微量水銀蒸氣(數mg),並於玻璃內壁塗布螢光體。CCFL冷陰極螢光燈管通過燈管兩端的電極,讓燈管內的氣態汞激發的紫外線碰撞管壁上的螢光粉,從而發出光線。其波長由螢光體物質特性決定。CCFL冷陰極螢光燈管的缺陷

  目前液晶電視普遍採用的CCFL光源,無論是從發光原理還是從物理結構上看,都和我們日常使用的日光燈管都非常接近。這種光源具有結構簡單、燈管表面溫升小、燈管表面亮度高、易加工成各種形狀的優秀特性。但是使用壽命絞短,含汞,色域較窄,只能達到NTSC的70%~80%。對於大尺寸電視機屏,CCFL的電壓加高和加長管子的加工也有困難。

  其一,最讓人頭痛的問題是使用壽命較短。CCFL背光源使用壽命一般為15000小時~25000小時,LCD(尤其是筆記本電腦的液晶屏)使用時間愈長亮度下降愈明顯,在使用2~3年後,LCD螢幕就會發暗、變黃,這正是CCFL使用壽命期較短的缺陷所造成的。

  其二,限制了液晶顯示器色彩的發揮。液晶顯示器中每個像素都是由R、G、B三個長方形色塊組成,而液晶顯示器色彩表現完全取決於背光模塊和濾色膜的性能。濾色膜的三基色默認CCFL發出的白光和日光一樣均勻(三基色所占的成分),但是CCFL背光模塊實際上並不能達到設計的要求,僅能夠達到NTSC標準的70%左右。

  其三,結構複雜、亮度輸出均勻性差。由於冷陰極螢光燈不是平面光源,因此為了實現背光源均勻的亮度輸出,LCD的背光模組需要搭配擴散片、導光板、反射板等眾多輔助器件,但是在顯示全白或全黑畫面時,螢幕邊緣和中心亮度的差異十分明顯。

  其四,體積較大,功耗不理想。由於CCFL背光源必須包含擴散板、反射板等複雜的光學器件,因此LCD的體積無法再進一步縮小。在功耗方面,採用CCFL作為背光源的LCD也無法令人滿意,14英寸LCD的CCFL背光源往往需要消耗20W甚至更多的電能。

  當然,最近兩年國內外廠商針對傳統CCFL的弊端作了些改良,似乎都達到了很高的水準,廠家宣傳更是說的神乎其神,但是這些改進都是有限的,並不能徹底消除CCFL背光源的先天技術缺陷。

  從目前背光還是以CCFL管為主的情況來看,造價可能略低,技術也比較成熟。LED做背光,還局限於手機,MP3,MP4等小屏產品中,對於大屏產品,還是一個努力方向,不過,比較省電,是它的優點。

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