分析液晶显示器中背光源的应用及发展前景

【摘 要】 在透射式的显示器中，不可缺少的光学器件是背光源。在液晶显示器不断向大屏幕及全色化等方向发展过程中，背光源在其中的作用是日益显著，对背光源也提出了更高的要求。本文主要介绍了液晶显示器中已应用的背光源，并对正在研制的背光源的构造原理及发展等进行了阐述。

【关键词】 背光源 冷阴极荧光灯 发光二极管

背光源在液晶显示的产品中，是最重要的部件之一，随着近些年来科学技术的不断发展，其新产品与新技术不断推出[1]。在市场的份额中，增加最快的就是发光二级管（LED）。在电脑、笔记本等便携式的一些显示器产品中，大量使用了LED背光源，其市场前景可谓是雨后春笋般地发展。

1 CCFL背光源

CCFL背光源是随着薄膜晶体管液晶显示器（TFT-LCD）技术日益成熟的情况下发展而来。其主要的优点是使用期限长、管径细及亮度高等，在个人数字助理器等产品中得到了普遍应用，并处于主导地位。

CCFL与LED相比，缺点是：（1）在峰值的光谱之外，CCFL产生了不少无用的光谱，使亮度受到影响，进而使LCD的色出现恶化。（2）CCFL的白光较为冷色，也无良好的现色性，物体上照射出的色彩，与太阳光照射相比，不够鲜艳。如，液晶电视在目前所用的CCFL，肉眼只能看到75%左右的颜色，如果使用LED混合白光，则在物体在照射出来的色彩就表现的很自然，且颜色也比CCFL更逼真、更鲜艳。（3）CCFL是一个管状光源，如果在面板的各区域中都要有均匀的光，需要一个很复杂的组件，且也不易控制屏幕的厚度，如果面板增大，则光源必须有很多条，这样在设计时，其成本、复杂程度更大，更何况是大屏幕液晶电视。如，LCD TV高于50英寸的，其直下式CCFL的背光模组成本要比面板成本高50%左右。基于LCD不断增大的尺寸，LED背光模组无论是成本，还是设计复杂的程度均优于CCFL。

在未来的LCD背光源的发展中，发光率低及在低温下放电特性差等特点的CCFL将被LED所取代。

2 EL背光源

EL背光源属于薄膜冷光源的一种，它是在将电能直接转化为光能的一种器件[2]。它基于交变电场的激发夹，在两片透明电极中间的荧光粉的作用下，进行发光。

EL有很多优点，如低能耗、均匀发光、无紫外线产生、抗水与抗震性能优良等等，其发展前景非常广阔。

但EL器件在驱动时，所需的交流电压比较高，使用的期限不长，通常的功耗是一平方厘米几个毫瓦，亮度是一平方米几十坎德拉，在当前的中小型LCD背光源、艺术钟表及广告招牌等领域内广泛应用。对于尺寸比较大的LCD背光源，与CCFL、LED相比，EL在各方面的性能还相差较远。

3 LED背光源

LED的制成材料是很多层且很薄的搀杂有半导体的材料。其中的一层有无数电子，另一层因电子不足，形成了带正电的“空穴”，在进行工作时，电子与空穴在通过的电流作用下，互相结合，通过光辐射的方式释放出了剩余的能量[3]。

LED可以使整个屏幕的区域被分为若干块，通过影像显示的信号，使各区域的颜色、亮度都能得到独立的控制，因而可以使暗的部分更暗，亮的部分更亮，其动态的对比度极高，它是一种点阵式的平面光源，其所用的辅助组件比较简单，屏幕亮度的分布更均匀，而且与常用的背光源相比，LED背光源可以节省约48%的电量[4]。其使用的期限可以超越10 0000h。LED背光源的色域非常好，且使用的是三基色的混合白，能够与太阳光非常接近，其颜色也是自然色，在物体上照射出的颜色非常的鲜艳。而且与CCFL相比，可以使残影、环保问题得到很好的处理。当前，在手机彩屏LCD的背光源中，LED已经得到了广泛而成熟的应用。对于尺寸比较大的LCD的背光源而言，LED才刚露头脚，一般情况下，室内显示器如果大于20cm，则其亮度要接近300cd/m2，户外显示器在25～35cm时，其亮度要达到1500～2000cd/m2。

要作为LCD的背光源，LED中还面临一些问题有待解决：（1）成本价太高；（2）LED的的发光率及亮度都还要进一步增强。CCFL输出的光通量在5000～7000lm左右，事实上屏幕所输出的光通量要比300lm高，而LED基本上与这一规范相差较远；（3）对于LED发出的光，其混光、混色都需在特定的空间内才能完成，而且导光板也要从点光源转为面光源，这就要在光学特性有保障的基础上，对背光源的最小厚度进行明确。因而，与CCFL相比，LED作背光源的白光一致性是一个比较大的问题。

4 LED作为背光源的发展前景

LED背光虽然有着广阔的发展前景，也是一块看来非常大的“蛋糕”，而在现阶段来看，还达不到完美。国内的LED制造商对其也是束手无策，可望不可及。但在以后不断发展的LED背光源技术下，肯定会受到更多的液晶显示产品商的关注，且其产业链也会尽快形成。在进行研发LED时，其制造厂商要努力使LED的发光率及亮度不断提高，拉近与国际先进水平间的距离。

5 结语

由于LCD显示器件在不断地发展与进步，不同的背光源产品也在努力缩小与LCD背光源的标准。不同的背光源产品在技术上都有了较大的进步，且也各有优点，但同时还有很多要解决的问题，需要更深的探究。在以后LCD背光源的领域中，LED以其较好的可靠性、较高的色纯度及污染小等绝对的优势必将处于主流地位，且随着不断增强的亮度，必将成为LCD背光源的主打产品，而且也会使LCD技术得到更好地发展。

参考文献：

[1]卢娜，郭翠玲.LCD背光源技术及基本设计原理[J].科技信息，2009（24）：113-115.

[2]陈玲玲.LED在中大尺寸液晶显示器中的应用[J].中国西部科技，2008（36）：93-95.

[3]刘飞，申高，杨东升，马国恒.用于液晶显示器的背光源导光板网点设计[J].科技创新导报，2009（6）：72-74.

[4]陈仁军.特种液晶显示器背光源研究[J].光电子技术，2010（3）：102-103.