大尺寸TFT-LCD的LED背光技術(shù)

采用100 個(gè)multi- LEDS, 同樣是排成兩列的側(cè)式結(jié)構(gòu)， 其結(jié)構(gòu)如圖7 所示。multi- LEDS 是連接在FPC上的， 主要是為了散熱。通過(guò)FPC 將大功率LED 散發(fā)的熱傳導(dǎo)到鋁片。LED 上面是導(dǎo)光腔， 導(dǎo)光腔的底面有個(gè)印有散光的圖案， 能夠盡可能分散光， 另外在最上面還有擴(kuò)散膜和亮度增強(qiáng)膜， 得到的用于17inTFT- LCD的背光膜組， 其厚度只有16 mm.該背光單元的亮度達(dá)到2400cd/m2. 亮度均勻性在85%以上， 而且色坐標(biāo)穩(wěn)定性在Δu'v' 小于0.003。

圖7 帶有multiLEDs 的背光示意圖

盡管LED 背光有色彩還原性好這個(gè)優(yōu)點(diǎn)， 但是在低灰度等級(jí)的時(shí)候， 由于液晶本身存在漏光現(xiàn)象， 這時(shí)如果LED 還是維持在高亮度的情況下， 將導(dǎo)致漏光非常嚴(yán)重， 從而降低了對(duì)比度。2005 年日本日立公司開(kāi)發(fā)出一種RGB 顏色可以控制的背光系統(tǒng)（ RGB colorcontrol sys tem,RCCS） .利用RCCS 制成的背光單元， 顯示出來(lái)的顏色不但可以由液晶分子本身的旋轉(zhuǎn)角度來(lái)控制， 而且還可以通過(guò)每一種顏色的背光發(fā)光亮度來(lái)控制， 從而減少了傳統(tǒng)的LED 背光在高亮度下的漏光現(xiàn)象， 達(dá)到了提高對(duì)比度的目的。

在圖8 中， 左邊是傳統(tǒng)的LED 背光維持在最高亮度的工作情況， 這時(shí)如果要求顯示的藍(lán)色是0, 但是由于藍(lán)色的LED 是一直工作在最高亮度下的， 加上液晶分子本身漏光， 導(dǎo)致了對(duì)比度的降低。而在右邊的RCCS 背光單元中， 當(dāng)如果要求藍(lán)光為0的時(shí)候， 可以通過(guò)將藍(lán)色的LED 關(guān)閉， 從而減少漏光來(lái)提高對(duì)比度。

圖8 RCCS 背光的工作情況

2.2 白光LED 的背光系統(tǒng)

由RGB LED 發(fā)出的光混合成白光的LED 背光系統(tǒng)， 這種技術(shù)無(wú)法將RGB 光混和得非常均勻。2005年， 韓國(guó)的Dankook 大學(xué)開(kāi)發(fā)出了用在2.4in LCD 的背光單元， 該背光單元是利用3 個(gè)白色的LED 作成的側(cè)式背光， 這個(gè)背光的示意圖見(jiàn)圖9。

圖9 2.4in 的白色LED 背光系統(tǒng)

在LED 下面是反射鏡， 上面則是散射圖案， 將LED 發(fā)出的光散射到各個(gè)方向， 并經(jīng)過(guò)下面的反射鏡反射進(jìn)入導(dǎo)光板， 然后反射到LCD 上面。得到的亮度均勻性達(dá)到了84.2%[8 ].隨著人們對(duì)白光LED 的研究繼續(xù)深入， 白光LED 作為大尺寸TFT- LCD 背光光源將會(huì)取得更大的成就。

3 LED 背光存在問(wèn)題

盡管LED 背光具CCFL無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)， 但是目前還有一些因素阻礙著LED 背光源技術(shù)的迅速普及：

（1）其價(jià)格相當(dāng)昂貴， 同等尺寸的背光源， LED 約為CCFL 價(jià)格的4 倍；（2）目前LED 背光源的光效率還不夠高， 同等尺寸顯示屏比CCFL 耗電量高；（3） 在散熱方面也是LED 背光急待解決的難點(diǎn)之一， 高功耗不符合目前環(huán)保理念， 這需要LED 在材料、工藝等方面進(jìn)行改進(jìn)。

4 LED 背光前景

盡管LED 背光離成為主流產(chǎn)品還有一段距離， 但是隨著LED 在材料和工藝方面的不斷改進(jìn)， 光效率的不斷提高， 它在相關(guān)領(lǐng)域?qū)⒂泻艽蟮膽?yīng)用前景， 比如：

LED 照明、背光等。鑒于TV 產(chǎn)品對(duì)于色彩飽和度（NTSC）要求較高， 而LED 背光在色彩飽和度方面是傳統(tǒng)背光源CCFL 無(wú)法相比擬的， 當(dāng)前液晶界的相關(guān)主要廠商， 如韓國(guó)的LG- Philips、三星， 日本的夏普、索尼， 以及臺(tái)灣的友達(dá)、奇美等都把采用LED 背光的大尺寸TV 視為未來(lái)TFT- LCD TV 的關(guān)鍵技術(shù)之一。

2004 年底索尼更是搶先推出了40in 以上的以LED為背光源的液晶電視， 之后三星于2005 年5 月在橫濱光電展中推出首款46in 的以大功率RGB LED 為背光源的TV產(chǎn)品。

比起白光LED 背光系統(tǒng)， RGB LED 在色彩飽和度方面更有優(yōu)勢(shì)， 隨著LED 背光成本的不斷降低， 對(duì)顯示效果要求越來(lái)越嚴(yán)格的大尺寸LCD 而言， 大功率RGB LED 背光將成為大尺寸的TFT- LCD 背光的主流。

5 結(jié)論

綜上所述， 由于LED 背光單元具有色彩還原性好等諸多優(yōu)點(diǎn)， 它能克服液晶顯示器色彩飽和度差的先天不足的缺陷。當(dāng)前LED 背光主要有側(cè)式結(jié)構(gòu)和直下式結(jié)構(gòu)， 而側(cè)式結(jié)構(gòu)可制作出更薄的背光單元。另外LED 背光源既可采用RGB LED 經(jīng)過(guò)混和成白光， 也可采用白光LED 來(lái)制作， 而采用高功率的RGB LED作為背光源的色彩將會(huì)更加鮮艷。因此對(duì)于對(duì)顯示效果要求更加苛刻的大尺寸TFT- LCD 而言， 高功率RGB LED 將成為其背光的主流。