点亮21世纪理想之光!LED技术全面解析

LED技术在显示领域的应用

    由于LED的优良发光特性，LED元件不仅可以做成直接显示的设备，近年来，LED也被逐渐引入到现有的平板显示技术中，特别是液晶显示技术，非常有可能下一个被LED所垄断的产业。LED背光源的色彩饱和度较佳，响应时间极快，漏光效果较弱。如果通过增加对比、进行区域控制等手段，性能要大大优于冷阴极荧光灯（CCFL）。而且冷阴极荧光灯含有汞等有害物质，LED相较之下更具环保优势。LED已经在很多移动设备所使用的小尺寸面板中普及。而笔记本电脑和液晶电视等大尺寸面板用背光源将是LED产业下一个重量级应用。

    目前LED技术在液晶领域的应用，主要是利用LED发光元件替代以前的CCFL荧光灯光源，作为液晶显示设备的背光源。而如果要再次细分的话，又可以按照LED发出的光源色彩，分成白光LED背光源和RGB-LED背光源两种。

   
白光LED背光源技术

    在上文中，我们曾经提到过LED在发展过程中的突破之一就是实现了可发出白色光的目标。在液晶显示设备的成像原理中，背光源发出的白光，经过液态晶体层后，再通过R/G/B彩色滤光膜，变成独立的原色。在这一过程中，决定最后液晶显示设备色彩的关键并不是液态晶体层，而是背光源的发光质量。背光源的光谱中RGB每种原色光的纯度越高，在最后才能还原出越纯正的原色，只有还原出纯正的RGB三原色，才能调配出纯正而且真实的色彩效果。

    传统的CCFL光源在发光质量上并不理想，因此还原不出非常纯正的色彩，用色域范围来衡量的话，一般就在NTSC等比的72%左右，即使是通过采用改进型的CCFL光源，也只能达到NTSC等比90%左右的色域范围，这就造成现实世界中鲜艳、真实的色彩无法在液晶电视上还原，从而影响了图像质量。而通过采用高发光质量的白色LED背光源，液晶电视的色域范围可以轻松达到NTSC等比100%左右，对色彩效果提升作用明显。

    采用白光LED的另一个好处是可以有效降低液晶面板的厚度，非常适合移动设备对轻薄的追求。在介绍LED技术优点的时候，有一条就是LED的体积可以做的非常小。在液晶显示设备中，LED背光灯板的形状与尺寸会按照液晶面板的形状及尺寸不同而不同。LED背光灯板基本上是长方形或长条形的。它有侧部发光及底部发光两种基本结构。侧部发光的结构主要用于狭长条形的背光灯板(一般长度大于2倍的宽度);而底部发光结构主要用于长度与宽度相差不多的背光灯板。发光二极管点亮时，光线射入透明有机玻璃，使整个发光面都可以看到亮光，这称为边光效应。有机玻璃顶部做成微珠粒状，可使整个发光面的光线更均匀。有机玻璃的顶部有一层乳白色透明塑料膜，可使发出的光更为柔和。背光灯板两侧边用银色遮光胶带封住。每个LED发光单元列有两个串联的二极管，若干列组成LED阵列(视背光灯板的长度而定)。 以笔记本产品为例，采用白光LED作为液晶显示屏的背光源后，LED背光源以多组排列于底部放置，来代替传统的CCFL细灯管，在SONY VAIO TX笔记本上，就使用了40个的LED发光元件。用LED代替细灯管后，原导光板厚且成楔形的设计被取消，转而导光板可以用厚度均匀且可以把整体的厚度降底。

    LED的另一优点——省电，也在应用时得到了青睐。对于笔记本等移动型产品而言，使用LED可以提高整机的使用时间，从而提升了移动时的持久性。不过对于电视机而言，现阶段使用LED背光并不能大幅度降低耗电量，主要是因为电视对亮度的要求较高，为了满足亮度的需求，就要提高LED元件的数量，从而导致整体功率没有出现明显降低。不过，相信随着更高发光效率的LED元件的出现，液晶电视将使用数量较少的LED元件就能实现高亮度显示，届时耗电量将出现大幅的下降。

RGB-LED背光源技术

    由于RGB三原色可以调配出自然界中任何一种色彩，因此除了白光LED，在液晶显示领域，还有一种采用可以发出R/G/B三种单色光的LED背光源技术。

    RGB-LED背光源，就是通过可以发出高纯度红色、绿色、蓝色光的LED元件，实现传统CCFL光源不能达到的宽广色域范围。目前主流的RGB-LED背光源已经可以达到105%的NTSC色域范围，而且只要采用性能更加强大的LED器件，目前已经可以实现120%以上的NTSC色域范围。这点对于以还原图像为主的电视机而言，将是一个非常有效的提升画质的手段。可以预见的是，RGB-LED将在未来几年内成为液晶电视的一个重要发展突破方向。

    除了更加良好的色域表现力，采用RGB-LED光源还可以有效提升电视机的对比度，实现更加精确的色阶和层次感更强的画面。由于整个背光源由众多微小的LED发光单元组成，所以可以对其中每一个发光器件实现精确的亮度控制。根据原始画面特点进行小区域内的发光亮度修正变成可能，例如在一幅明暗对比强烈的画面中，暗部区域的LED背光可以完全关闭，而明亮区域的LED背光实现高亮度输出，由此带来的对比度提升效果将是以往采用CCFL光源的液晶电视所不能企及的。

    目前在电视机领域，已经有多家厂商推出了采用RGB-LED背光源的商用化产品，例如索尼最新的70寸液晶电视70X300A，就采用了RGB-LED背光源。利用LED可以快速关闭、分区域灵活控制、亮度可调的优点，不仅摆脱了传统液晶电视暗部画面层次表现不良的缺点，表现出来的优美色彩效果，已经和现有任一种液晶电视拉开了足够距离。

    由于可以直接发出R/G/B三原色光，因此更有厂家计划取消液晶电视中占有较高成本的彩色滤膜，不过这项技术还没有进入真正的商用阶段，还需要市场和时间的考验。

    总的说来，LED技术无论是应用于照明领域，还是显示辅助领域，或者直接用作显示设备使用，都能通过自身的优势获得各种传统设备不能比拟的性能。然而，凡事存在好的一面，当然也会有不好的一面。作为新一代的照明技术，LED并非十全十美，在上述的几个应用领域中，还存在着一定的问题。