浅谈液晶电视背光模组的发展趋势

摘要：液晶电视背光模块光源的表现力决定了液晶电视的视觉感，为保持液晶电视在未来市场更具有竞争力，需要开发、设计新型的背光模块，其中LED背光具有低功耗、高亮度、超薄的特点是下一代液晶电视背光模组的首选。

关键词： LCD面板 背光源模块 LED背光

一、技术背景

1.液晶电视的优势

液晶电视LCD面板的友谊特性决定了它在各类显示器件中的地位。其优点有：

（1）低压、微功耗。极低的工作电压，只要2V-3V即可工作，而工作电流仅5个微安，这是其他任何显示器件无法比拟的。

（2）被动型显示。LCD面板本身不能发光，它不像主动型显示器件那样，不会发光刺激人眼实现显示。

（3）易于彩色化。液晶虽然本身一般没有颜色，但它实现彩色化的确和容易，方法很多。一般使用较多的滤色法和干涉法。由于滤色法技术的成熟，使液晶的彩色化具有更精确、更鲜艳、更没有彩色失真的彩色化效果。

（4）长寿命。液晶材料是有机高分子合成材料。具有极高的纯度，而且其他材料也都能是高纯物质，在极净化的条件下制造而成。液晶的驱动电压又很低，驱动电流更是微乎其微。

（5）无辐射，无污染。LCD面板在使用时不会像CRT使用中产生X射线及电磁波辐射。

2.普通用户的期望及中国政府对家电产品的要求：

液晶电视有这么多优点，备受中国的消费者青睐。中国的消费是以中、低层为主，多数人认为现在的液晶电视的价格还是高不可攀，希望价格能再低些，能像CRT一样微利时代，能像CRT一样普及；中国的不少高端消费者，认为现在的LCD电视厚度还是太厚，希望液晶电视能做更薄，色域能再宽些；国家一直在贯彻节能减排方针，目前大尺寸平板电视功耗非常大，希望功耗能逐年降低，保护环境。

3.上述问题的解决方案

液晶电视的LCD面板本身是非常省电的，液晶电视的80%的功耗在背光模组上，而且能量多数以热的形式释放，因此需要找到一种新型的背光模组应用于已将电视。LED背光模组具有低功耗、高亮度、超薄的特点，是解决上述问题的方案之一。

二、CCFL背光模组和LCD背光模组的介绍

1.CCFL背光模组的介绍

液晶电视的背光模组是液晶电视材料中比例较大的一部分，背光模组主要包括三部分，分别是光源、导光板、光学膜。目前背光模组的光源是阴极荧光灯（CCFL），冷阴极荧光灯是一种长而细的密封玻璃管，内充惰性气体。当给灯管施加高电压时，气体被电离，产生紫外线（UV）。紫外线打到内壁涂的荧光材料上使其激发，发出可见光。为了最大化灯光寿命。，需要采用交流波形驱动CCFL。任何直流成分会使一部分气体聚集在灯光的一端，造成不可逆转的光梯度，使灯管的一端比另一端更亮。长期以来，受制于CCFL的技术原理和生产工艺，CCFL一般都是管装光源，要实现均匀的背光效果，就要是采用大量的灯管去模拟真正的面光源。而由此带来的高耗电量、高热量十分明显，并且不能实现完美的平面光源。除去上述的问题，CCFL最大的缺陷来自光谱特性上的缺陷。背光源的发光的白色光线最后要经过RGB彩色滤光膜后才能实现成像，因此背光源发出的白色中R/G/B三原色光的波长（即三原色的纯度）将直接影响到电视机最后的色彩效果。

2.LED背光模组介绍

市场研究机构美国IS公司发表的研究报告指出，虽然LED背光模块的成本仍然高于传统的CCFL模块，但二者成本正迅速接近，LED的优势日渐明显。2012全年全球LED销售额达到123亿美元，2006年至2012年期间的复合年增长率可达14.6%，其中在LCD电视上的应用使其主要的应用市场之一。另外，根据DisplaySearch公司的数据，LED电视机市场已经非常成熟。从运动模糊到色彩还原，目前的LCD液晶电视存在着各种各样的缺点。所用的CCFL管进行背光照明，只有450～650cd/m2的对比度，CCFL背光照明不能完全关断或不能进行局部调光。采用高亮度LED背光照明，LED阵列可以在背光“串”上进行调光或局部关断，从而再现更多的中间色调，从而使画面更生动。另一个好处是能够从局部完全关断LED，从而减轻运动模糊问题。冷阴极荧光灯（CCFL）常常用来为大型平板显示器提供背光照明，但是它们的色谱有限，而且色彩不够鲜艳。LED背光模组可以克服目前使用CCFL灯的背光模组的一些缺点，LED背光模组有以下几个优点：

（1）宽色域、反应时间快及寿命长，应用在LCD电视机，实现整机超薄设计。

（2）无汞、低功耗，符合环保、节能的要求。

（3）由于LED光源直线性较好，可以减少反射板吸收而造成能量损耗。

三、LWD背光模组中LED驱动技术

目前全球各大半导体制造厂如MIRCROSEMI、ONSEMI等都看好LED背光模组的市场，不断推出新的LED背光模组的市场，不断新的LED驱动IC，LED厂家也不断采用新技术、新工艺，因此LED背光模组中各器件的价格下降趋势很快，是液晶电视背光模组的发展趋势。下面介绍其中的一种LED的驱动电路。选用降压型、PWM控制、功率开关内置的LED驱动芯片，输入电压为6～25v，输出电流可达1A；内置温度保护电路，限流保护电路和PWM调光电路；系统转换效率高，在串接多个LED时效率可达95%以上，该系类芯片可以进行PWM调光，通过外接PWM信号调整LED的输出电流，在100Hz～2KHz范围内可以达到良好的调光效果；另外，芯片内部的自举电路采用独特的控制方式，不需要外接肖特基，在串接多个LED时也可以启动，这相对于采用自举方式工作的其它同类产品在性能上有了很大的提高。从稳流特性上来说，系统控制采用了双电流环控制方法，使得芯片无论对输入电压变化，还是对驱动LED个数的变化，都表现出良好的电流调整能力，输出电流变率控制在正负1%之内，相对于其他同类产品，在性能上有了明显的提升。

四、小结

LED背光源具有寿命厂、亮度高、色域宽、不怕低温及无汞污染问题等优点，在未来LCD背光源领域中，是一种不可小视的新型背光源。基于上述优点，LED背光是下一代液晶电视背光模组的首选。

参考文献：

[1]《电光源原理概论》，上海科学技术文献出版社，丁有生、郑继雨.

[2]《现代高频开关电源实用技术》，电子工业出版社，刘胜利.

[3]《新型开关电源设计与应用》，科学出版社，何希才.

[4]《电光源工艺》，复旦大学出版社，方道腴，蔡祖泉.