2020年液晶显示器背光类型及优缺点分析

液晶显示器背光类型及优缺点分析

液晶背光显示原理液晶不同于等离子的最大区别就是液晶必须依靠被动光源，而等离子电视属于主动发光显示设备。目前市场上主流的液晶背光技术包括LED(发光二极管)和CCFL(冷阴极荧光灯)两类。

冷阴极荧光灯管(ColdCathodeFluorescentLamp;CCFL) 传统的液晶显示器都是采用CCFL(冷阴极荧光灯管)背光。CCFL的背光设计主要有两种：“侧入式”与“直落式”，不过侧入式因光导设计使得光折损率较高，进而让背光亮度受限，面板尺寸越大时亮度就越低，仅适合8英寸～15英寸的TFTLCD面板，也就是Laptop、Desktop等个人观赏之用，但在居家观赏的LCDTV大尺寸上面时，侧入式的亮度将难以满足，取而代之的是直落式。

不过，越大尺寸的LCD，其背光模组所占的成本比重就越高，所指的是正是直落式CCFL背光模组，根据统计，同样是使用直落式CCFL背光模组，在15英寸时背光模组仅占整体成本的23%，但是到30英寸时就增至37%，且推估到57英寸时，背光模组所占的成本就会达到50%。所以，直落式CCFL背光仅适合用在30英寸左右的中型尺寸LCDTV，不适合用在更大面积的设计上。同时，CCFL是运用水银气体放电来产生照明，虽然目前欧盟订立的RoHS规范，只要对“水银”剂量在标准以下仍可接受，但无人能保证日后可能将标准提高至零含量(完全不准使用)，届时CCFL将无法使用，或必须改行无汞式CCFL。

即便无汞式CCFL在技术上可行，但CCFL依旧是密闭光管性的气体放电式电子照明，光管对外力的抗受性有限，较大的冲撞将使光管破裂，使照明失效，相对的其他固体式电子照明(如LED)则无此顾虑。另外，由於直落式不需要用导光板，也较无光折损问题，所以也不需要增亮膜，特别是增亮膜属少数业者的专利技术，价格昂贵，直落式可以省去导光板与增亮膜，此有助於成本降低。

不过，直落式CCFL也有其缺点，为了提升画面亮度，必须增加光管数目，然光管过密排置的结果将不利於散热，既然左右相间的距离空间缩减，只好从厚度层面来增加散热空间，然而厚度增加也等于部分抵损LCDTV的优点：轻薄。

附带一提的是，在大寸数的LCDTV上使用CCFL光管，光管的长度也必须因应寸数增加而增长，然而较长的CCFL光管，其光管的中间位置与两端将容易产生亮度MURA与色MURA的问题，进而影响背光的光均性，为了持续保持光均，则必须用上扩散膜来强化光均度，但扩散膜也会带来光透率的折损，使亮度减低，亮度减低的结果只好以增加光管数的方式来补强，但就如前所述：增加光管将更难设计散热、增加背光模组的厚度，甚至是用电增加，根据了解，CCFL背光模组的用电已占LCDTV整体用电的90%之高。所以，改变背光技术是目前改变LCD画质的一个方向之一。

发光二极体(LightEmittingDiode;LED)

既然CCFL背光有诸多的副作用疑虑，因此业界也寻求各种新背光实现技术，而LED则是可行方案之一，如Sony的Qualia系列电视，

即是高端的大尺寸(40英寸、46英寸)的LCDTV，其背光部分是用WLED所构成，称为WLED背光技术。而对LED背光技术的LCDMonitor研发目前亦已经到实质性阶段，我们在07年的CES会展上已经可以看到相关产品展示。

LED背光有多项好处，首先是固体式电子照明，对冲撞的抗受性高于CCFL，且没有汞气体的环保法规顾虑，没有UV紫外线外泄顾虑，同时在色彩饱和度及寿命上都超越CCFL，另外LED只要正向电压即可驱动，不似CCFL需要交流的正负向电压，即便是只论正向驱动电压，LED的需求水准也低于CCFL。再者，LED的亮度只需用脉波宽度调变(PulseWidthModulation;PWM)方式就可调节，并可用相同方式来抑制TFTLCD显示上的残影问题，然而CCFL的亮度调节就较为复杂，且无法抑制残影，必须以另行方式才能抑制。

虽然LED背光有诸多优点，但也有其缺点，首先是发光效率，以相同的用电而言，LED并不及CCFL，因此散热问题会比CCFL严重，此外LED属点型光源，与CCFL的线型光源相较实更难控制光均性，为了达到尽可能的光均，必须对生产出来的LED进行特性上的精挑严选，将大量特性一致(波长、亮度)的LED用於同一个背光中，此一挑选成本也相当高昂。所幸的是，LED的发光效率还在提升中，目前已可至100ml/W以上，如此色彩饱和度可以更佳，以及让背光的WLED排置更宽松，进而让用电与散热问题获得舒缓，且制造良品率持续进步成熟后，严选光亮特性一致的LED之成本也会降低。

单单改变背光技术或许还不足以引发LCD的革命，那么我们就去看看别的LCD技术发展。OLED(OrganicLightEmittingDiode)即有机发光二极体。OLED显示技术与传统的LCD显示方式不同，无需背光灯，采用非常薄的有机材料涂层和玻璃基板，当有电流通过时，这些有机材料就会发光。而且OLED显示屏幕可以做得更轻更薄，可视角度更大，并且能够显著节省电能。但是，目前它的寿命和价格是限制它在LCD方面发展的瓶颈。