多种优化技术齐头并进LED背光成主流

    CCFL LCD电视退市，LED背光电视成主流

    鲜艳的色彩和对自然的高度还原是人类永恒的追求。传统液晶电视所采用的冷阴极荧光管CCFL光源，能够覆盖的色域范围只有NTSC标准的65%～75%。而LED背光源技术能把液晶电视的色域范围扩展到NTSC标准的105%，基本上可以重现人们观察到的大部分自然界场景。

    LED背光液晶电视从2009年开始受到消费者的注意，但因市场售价昂贵，并未真正放量成。但从2010年起LED背光技术有所突破，成本和价格的下降无疑是其快速发展的利器，紧随而来还有能效新标准的实施，苏宁等家电厂商均发布消息，CCFL LCD电视在2012年元旦前将在一线城市全面退市。已经具备技术和价格优势的LED背光电视成为市场主流。

    2011年上半年国内各大主流品牌纷纷加大LED背光液晶电视的出货和销售比重。海信2011年液晶电视销售达1000 万台，LED电视占比50%；创维LED电视渗透率为50%，预计到2011年底LED电视达70%左右；康佳LED电视渗透率达70%~80%；长虹LED电视渗透率为30%，预计年底将达50%。调研机构WitsView指出，2011年大陆全年LED背光LCD电视零售量将超过2400万台，渗透率将在年底提高至65%。传统CCFL背光LCD电视的零售量则将在2000万台左右。

    LED液晶电视的快速成长占领市场，离不开背光技术的发展支持。综观2011年各大平板显示行业成果展示和高新技术交流会，越来越多厂商投入到LED技术研发中，成果比比皆是。技术升级带来的电视革新使LED背光电视进一步焕发出强劲的生命力。

    LED背光技术新成果展示

    1、在面板四角配置LED实现节能

    2011年10月，在日本太平洋横滨会展中心举行的FPD International 2011上，台湾奇美电子（Chimei Innolux，CMI）展示出新开发的、在面板四角配置白色LED的新构造背照灯，此结构可通过削减LED的使用数量来降低耗电量。试制品在面板四角分别配置了两个白色LED，均采用发光效率较高的白色LED，耗电量为5.12W。据介绍，一个配备边缘发光型背照灯的18.5英寸显示屏需要32个LED，耗电量能降至6~7W，像素为1366×768，亮度250nits。

    此外，奇美电子还展出了耗电量在1W以下的13.3英寸液晶面板。面板像素为1366×768，亮度200nits，这是通过在面板侧部的一边配置发光效率较高的白色LED实现，且降低了该公司现有产品耗电量的三分之二。

    2、“Air Guide 2” 技术将背照灯大幅度轻薄化

    住友3M在FPD International 2011上，展示了可实现LED背照灯薄型化和部件轻量化的技术“Air Guide 2”。该技术适用于端面照光型LED背照灯。此前的背照灯为使LED光线均匀扩散到液晶面板上，采用了DBEF、扩散板、导光板及反射板等多种光学板。Air Guide 2采用的是为实现这些光学功能而集成的薄膜。以52英寸液晶电视的背照灯作比较，原来仅光学板就重达3.2kg，而采用Air Guide 2后约重0.2kg。这主要得益于Air Guide 2去掉了原来占大部分重量的导光板。新技术不仅减轻了重量，还比原来的导光板方式扩大了视角且提高了光利用效率。

    Air Guide 2利用多层薄膜和低折射率技术将光学功能集成在了超薄薄膜内。这种薄膜名为“Collimated Multilayer Optical Film”，贴在液晶面板上使用。在内侧为反射面的箱式机壳上，像盖子一样覆盖贴有该薄膜的液晶面板构成背照灯。配置在机壳侧面的LED光通过机壳内的空气层，经由该薄膜照到液晶面板上。

    Collimated Multilayer Optical Film的新型导光板拥有使空气层导光的功能（Air guide），可取代原来使用树脂导光的固体导光层，经过偏转的光线会射向液晶面板端。将这种导光板用于LED背照灯时，具有LED光源间隔较远时也不会发生光源不均的优点。它能使较原来更具指向性的光沿垂直方向从导光板射出，同时还能增加导光板内光线的混合量。利用这些出色的特性，可省去导光板的固体材料，大幅减少LED光源的使用个数。据3M公司介绍，这一技术因减少此前使用的各种光学薄膜，所以也大幅减轻背照灯单元的重量（1/10以下），又能降低成本。

    用新型导光板的原理样品进行演示。打开Air guide时。右上方的LED光源发出的光向左下方扩散。

多种优化技术齐头并进LED背光成主流(2)

    3、“zero-zero birefringence polymer”可使背照灯效率提升一倍

    日本庆应义熟大学光子研究所的小池康博发布了一种新型导光板，该导光板采用了小池研究室开发的即便增加应力也不会发生双折射的“zero-zero birefringence polymer”材料。通过使用这种导光板以及会发生偏光的激光光源可从背照灯单元向液晶面板发出具有偏光性且指向性较高的光线。

    会发生偏光的激光光源，是使用棒状导光板将从点光源——激光光源发出的光线转换为线光源，然后将这种光线导向位于液晶面板背面的45mm×55mm面状导光板，并作为面状光射向液晶面板端。该研究所还测量了背照灯单元射出的光的强度及角度分布，结果表明，正面方向的亮度提高，而且漏光要比聚碳酸酯制成的导光板少。

    4、通过优化导光板表面构造提高性能

    FPD International 2011的研讨会上，台湾交通大学及日本Global Optical Operation的演讲者分别了如何通过提高背照灯所发光的指向性来提高液晶面板特性的技术。技术重点为优化导光板背面设置的棱柱状构造、以及表面设置的柱状透镜以及棱柱形微结构物的形状。这样可通过提高射向液晶面板端的光的指向性来提高正面亮度，并通过减少斜侧方向的漏光提高视角性能。

    其他背光技术展示

    1、在液晶电视的背照灯中采用激光

    2010年三菱电机上市了以DLP方式在显示器上显示激光的75英寸背投式“激光电视”。今年CEATEC JAPAN 2011上，三菱电机再次展出“激光背照灯电视”，55英寸的液晶电视通过激光来改善背照灯的白色光。其原理是利用红色（R）激光和蓝绿色发光LED来形成白色光。蓝绿色是由绿色（G）和蓝色（B）混合而成的颜色。通过在蓝绿色中追加R，可形成由RGB构成的白色。

    不过，与以往只通过LED产生的白色不同，液晶显示器的色彩表现性得到提高。特别是红色方向的色彩表现范围扩大近30%。该技术现存问题是成本较高。

    三菱电机的55英寸激光背照灯电视（右边和中央）。左边是用来比较色彩的40英寸LED电视。

    （《平显时代》2011年12月，第87期，欢迎广大客户踊跃订阅、投稿、投放广告，谢谢您对本期杂志的厚爱！）

多种优化技术齐头并进LED背光成主流(3)

    2、在IPS液晶面板中使用光配向技术

    奇美电子开发出了采用光配向技术的IPS方式液晶面板。光配向技术为控制液晶分子的配置方向（配向）而利用了紫外光。2009年9月，夏普发布了采用光配向技术制造的、名为“UV2A”的自主VA模式液晶面板。UV2A技术能够通过配向膜实现所有液晶分子向设计方向倾斜的状态，所以加载电场时，液晶分子同时向同一方向倾倒。因此，响应速度增至原来的2倍，达到4ms以下。

    此次，奇美电子在IPS方式液晶面板的制造中采用了光配向技术。过去背照灯的光在突起和狭缝部分散射，在前面漏光，因此泛黑。而UV2A技术在突起和狭缝部分不会漏光，因此静态对比度达到5000：1，是原来的1.6倍。对比度提高20~30%。还可以省去设计突起和狭缝的工艺，提高生产能力。

    3、通过切换透射型和反射型降低能耗

    美国Pixtronix在FPD International 2011上介绍了可在一台显示器上实现两种显示模式的方法，这两种显示模式分别是利用MEMS快门式彩色显示器技术点亮背照灯进行显示的透射型，以及利用周围光线进行显示的反射型。

    Pixtronix彩色显示器光线的导通截止以及RGB的生成均由MEMS快门执行。在液晶面板中，光的导通截止通常由液晶和偏光板负责，RGB的生成由彩色滤光片负责。而EMS快门可独立承担全部功能。Pixtronix在这种彩色显示器上组合使用照度传感器等，追加可根据周围照度和内容种类切换显示方式，例如可根据周围亮度、内容种类等，降低分辨率和色彩灰阶，并在透射型和反射型显示模式之间切换，由此降低耗电量。而且与液晶面板相比，因为无需使用彩色滤光片和偏光版，所以提高了透过背照灯的光线效率，当显示面的亮度相同时，还可降低背照灯亮度，削减75%的电量。

    从上述背光技术新研发可以看出，以稳步提高性能为目标的开发正在推进之中，通过新的创意改进液晶面板的构造并大幅提高性能的技术也在开发之中，多种思路齐头并进。今后液晶面板有望通过提高性能及降低成本来扩大市场。

    （《平显时代》2011年12月，第87期，欢迎广大客户踊跃订阅、投稿、投放广告，谢谢您对本期杂志的厚爱！）