LED液晶電視結(jié)構(gòu)原理分析

LED液晶電視結(jié)構(gòu)原理分析

導(dǎo)讀： 毋庸置疑，時(shí)下液晶面板與液晶電視技術(shù)已經(jīng)達(dá)到爐火純青的境界，并已經(jīng)成為大屏幕平板電視市場(chǎng)最為搶眼的家庭消費(fèi)產(chǎn)品。

毋庸置疑，時(shí)下液晶面板與液晶電視技術(shù)已經(jīng)達(dá)到爐火純青的境界，并已經(jīng)成為大屏幕平板電視市場(chǎng)最為搶眼的家庭消費(fèi)產(chǎn)品。因此，在近兩年中，幾乎所有更新客廳電視的選購目光都集中到液晶電視?；蛟S，液晶電視的好戲僅僅才是開始，因?yàn)楦５?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/LED">LED電視已經(jīng)閃亮登場(chǎng)了。在未來二三年內(nèi)，LED電視將會(huì)像液晶電視一樣普及使用。

液晶結(jié)構(gòu)

值得注意的是，我們現(xiàn)在所說的LED電視，其實(shí)還是液晶電視。真正意義上的LED電視屏幕應(yīng)該是LED面板，但是現(xiàn)在LED面板生產(chǎn)技術(shù)還不夠成熟?，F(xiàn)在我們所認(rèn)識(shí)的LED電視，屏幕依然是液晶面板，只不過是由LED背光模組替代了傳統(tǒng)背光源而已。雖然這僅僅是背光源的變換，但是得益于LED光源的優(yōu)秀特性，卻能大幅度提升液晶電視的色域值，使液晶電視在較低的功耗下實(shí)現(xiàn)更高的亮度和色彩飽和度，以及動(dòng)畫表現(xiàn)力。

小燈管大神通

LED即發(fā)光二極管，英文全稱為L(zhǎng)ight-Emitting-Diode。這一全固體冷光源技術(shù)有三大顯著優(yōu)點(diǎn)：一是工作電壓低，耗電量少。一般來說，LED的工作電壓是2-3.6V，工作電流是0.02-0.03A，電能消耗不超過0.1W；二是高亮度、低熱量、性能穩(wěn)定，壽命長(zhǎng)(一般為10 萬到1000萬小時(shí))；三是重量輕，體積小、抗沖擊、耐振動(dòng)性強(qiáng)、成本低。

發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)

發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)主要由PN結(jié)芯片、電極和光學(xué)系統(tǒng)組成。LED的心臟是一個(gè)半導(dǎo)體的晶片。它由兩部分組成，一部分是P型半導(dǎo)體，在它里面空穴占主導(dǎo)地位；另一部分是N型半導(dǎo)體，在這邊主要是電子。整個(gè)晶片被環(huán)氧樹脂封裝起來。當(dāng)電流通過導(dǎo)線作用于這個(gè)晶片的時(shí)候，電子就會(huì)被推向P區(qū)，在P區(qū)里電子跟空穴復(fù)合，然后就會(huì)以光子的形式發(fā)出能量。而光的波長(zhǎng)也就是光的顏色，是由形成P-N結(jié)的材料決定的。

因?yàn)椴煌牧系腖ED會(huì)發(fā)出不同色彩的光線，并且在各種色彩上都包含足夠的能量，所以組合不同的LED可以形成獨(dú)特的光源，可以用做照明、廣告燈飾、大幅面顯示屏，同時(shí)也是液晶電視和液晶電視以及投影機(jī)等視頻終端的一種理想背光源。

早期的紅色LED每瓦大約能提供0.1流明(lumens)的輸出光通量，比一般的60至100瓦白熾燈的15流明要低上100倍。全球第一款商用化發(fā)光二極管(LED)是在1965年用鍺材料作成的，其單價(jià)為45美元。隨后不久Monsanto和惠普公司也推出了用GaAsP材料制作的商用化LED。1968年，LED的研發(fā)取得了突破性進(jìn)展，利用氮摻雜工藝使GaAsP器件的效率達(dá)到了1流明/瓦，并且能夠發(fā)出紅光、橙光和黃色光。

在20世紀(jì)70年代其間，LED研究開始主攻數(shù)字與文字顯示，如液晶、等離子體和真空熒光管顯示器。20世紀(jì)80年代，AlGaAs開發(fā)出新的LED，它能以每瓦10流明的發(fā)光效率發(fā)出紅光。1991年至2001年期間，LED技術(shù)重大突破，這些LED能夠發(fā)出綠光、藍(lán)光或紫羅蘭等顏色，光通量提高了近20倍，使顯示屏能夠顯示真彩、全運(yùn)動(dòng)的視頻圖像。

目前，三星電子、三星SDI、LG飛利浦都十分重視主動(dòng)矩陣AMOLED（Active Matrix/Organic Light Emitting Diode）有機(jī)發(fā)光二極體面板（AMOLED）的開發(fā)。該主動(dòng)矩陣面板被稱為下一代顯示技術(shù)，它具備三大優(yōu)勢(shì)：無需背光燈；色彩飽和度更大；可以達(dá)到IPS或者VA面板的180度可視角度。如果AMOLED產(chǎn)品成本能夠得到有效控制的話，那么傳統(tǒng)的LCD面板技術(shù)將受到極大挑戰(zhàn)，不過這還有一段很長(zhǎng)的路要走。

LED背光源的技術(shù)優(yōu)勢(shì)：安全環(huán)保,色域增大

LED具有多波長(zhǎng)的特性，可依照需求生產(chǎn)出獨(dú)特的波長(zhǎng)，及利用電路設(shè)計(jì)來完成亮度控制。以LED作為液晶電視背光源，不僅完全符合綠色環(huán)保的時(shí)尚，而且能夠解決液晶電視的色域問題，并具備節(jié)能和延長(zhǎng)液晶電視使用壽命的優(yōu)勢(shì)。

在以CCLF冷陰極熒光燈作為背光源的LCD中，其所不能缺少的一個(gè)主要元素就是汞，這也就是大家所熟悉的水銀，而這種元素?zé)o疑是對(duì)人體有害的。雖然目前廠商在降低熒光管中的汞含量已經(jīng)做了很大努力，但是依然不能完全解決無汞所帶來新技術(shù)問題。而發(fā)光二極管不含汞，以LED作為液晶電視背光源，完全符合綠色環(huán)保的時(shí)尚。

眾所周知，液晶面板本身并不發(fā)光，必須透過背光的光線才能夠顯示畫面，其色彩的還原范圍主要取決于面板的偏光板、背光燈管、三原色濾光膜、液晶分子粘滯性這四項(xiàng)色彩還原指標(biāo)。傳統(tǒng)的CCFL背光技術(shù)，由于存在螢光材質(zhì)的限制，燈管紅光呈現(xiàn)能力偏弱，所搭配的彩色濾光片的混色效果也較差，只能實(shí)現(xiàn)NTSC 65－75％的NTSC色彩區(qū)域。目前的主流液晶產(chǎn)品，無論是TN類面板還是VA，或者IPS類面板，它們?cè)诿姘鍢?gòu)成都沒有根本差別，因此都不能提供優(yōu)異的色彩效果，最終呈現(xiàn)的畫面總是灰蒙蒙的。因此，近年各大顯示器廠商都致力于新的背光技術(shù)的研發(fā)，以提升顯示色域，實(shí)現(xiàn)逼真的高清晰顯示。

目前提升液晶顯示色域的方法主要有增加液晶面板的原色數(shù)目與改進(jìn)背光兩類技術(shù)。

增加液晶面板的原色數(shù)目的方法，一般通過采用多色彩色濾光片，來增大色域范圍。奇美電子在同樣使用CCFL作為背光燈源的模組基礎(chǔ)下，采用4色以上多色濾光片來作為色彩表現(xiàn)，即分別在原有的R（紅色）、G（綠色）和B（藍(lán)色）3色上，增加了追加了Y（黃色）和C（青色）的5色濾光片的面板。這樣的設(shè)計(jì)，雖然能擴(kuò)大液晶面板色彩表現(xiàn)范圍，色域范圍可提升到115%NTSC－109%NTSC，但是卻依然不能CCFL背光的先天限制。

從目前液晶面板的多種提高影像表現(xiàn)能力的背光技術(shù)應(yīng)用來看，LED背光源是新一代液晶電視的最佳選擇，因此最近二三年世界各大顯示生產(chǎn)商的目光也都集中在“LCD”這個(gè)焦點(diǎn)上，并紛紛推出了傳統(tǒng)顯示器不可比擬的LED背光源顯示器。例如，三星為專業(yè)級(jí)用戶量身打造的XL30液晶電視，其色域達(dá)到了驚人的123%。
功耗低壽命長(zhǎng)

LED內(nèi)部驅(qū)動(dòng)電壓遠(yuǎn)低于CCFL，功耗比大約為10:1。CCFL交流電壓要求相對(duì)較高，啟動(dòng)時(shí)達(dá)到1500～1600 Vac，然后穩(wěn)定至700或800Vac，而LED只在12～24Vdc或更低電壓下就能工作。因此，采用LED背光源的液晶電視，功耗和安全性大大優(yōu)于CCFL。例如優(yōu)派推出的VLED221wm背光源液晶電視，耗電功率僅36W。

傳統(tǒng)CCFL被光源的液晶電視，額定使用壽命（半亮）一般來在8000～100000小時(shí)之間，而LED背光源的液晶電視的使用壽命則可以達(dá)到CCFL的兩倍左右。當(dāng)然，LED背光源的使用壽命還受到散熱管理方面的影響，目前這一技術(shù)還不夠完善。

高色域LED背光模組姍姍來臨

LED背光液晶示器比傳統(tǒng)背光液晶示器有更高的色域，而高色域（Color Gamut）背光技術(shù)液晶電視的技術(shù)關(guān)鍵在三色或多色背光模組，目前這一技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)達(dá)到商業(yè)化。

從理論上來說，液晶電視的色域越大，RGB三原色就越鮮艷，提高液晶電視色彩范圍與飽和度的方法是提高背光亮度和液晶的透光度。傳統(tǒng)液晶電視的背光亮度和透光度比低，因此所能顯示的三原色不夠鮮艷。采用三色或多色LED作為背光源，能夠大大提高RGB子象素的色純度，在混色的表現(xiàn)上并不會(huì)出現(xiàn)部分色域窄化的問題，尤其在紅光的部分，可以獲得非常寬廣的色再現(xiàn)范圍，也不會(huì)造成類似CCFL所出現(xiàn)不純輝線的subpeak。

日本LEIZ所發(fā)表的三色LED背光模組，可達(dá)到NTSC的100％色域。該LED背光模組使用了40顆高亮度的三色LED，并且在模組兩邊設(shè)置了Heatsink，讓三色LED在模組內(nèi)進(jìn)行混光，可為液晶電視顯示提供足夠的的光源。