LCD与LED的区别之背光原理与优缺点对比介绍

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时下液晶面板与液晶电视技术已经达到炉火纯青的境界，并已经成为大屏幕平板电视市场最为抢眼的家庭消费产品。因此，在近两年中，几乎所有更新客厅电视的选购目光都集中到液晶电视。或许，液晶电视的好戏仅仅才是开始，因为更牛的LED电视已经闪亮登场了。在未来二三年内，LED电视将会像液晶电视一样普及使用。

值得注意的是，我们现在所说的LED电视，其实还是液晶电视。真正意义上的LED电视屏幕应该是LED面板，但是现在LED面板生产技术还不够成熟。现在我们所认识的LED电视，屏幕依然是液晶面板，只不过是由LED背光模组替代了传统背光源而已。虽然这仅仅是背光源的变换，但是得益于LED光源的优秀特性，却能大幅度提升液晶电视的色域值，使液晶电视在较低的功耗下实现更高的亮度和色彩饱和度，以及动画表现力。

LCD与LED的背光原理

LCD一般就指液晶显示器，是目前市场上的绝对主流产品。液晶显示器可以分为传统CCFL背光、LED背光两大类产品。在LED背光显示器盛行的今天，在许多消费者口中，LCD被特指采用CCFL背光的液晶显示器。

ccfl背光原理

启动电压

在灯管寿命范围内（一般规定灯管的最大发光亮度降低至最初值的80［%］时的实际工作时间为灯管寿命），最低工作环境温度下，使灯管点亮所需要施加在灯管两端的电压值，一般为交流1500～1800V。高压板电路输出端与CCFL之间的连线（包括PC板走线、导线、接插件等）对启动电压有一定的影响。

工作电流

灯管正常工作时的电流为工作电流，为5～9mA。由于CCFL的亮度主要与其工作电流有关，但为保证使用寿命，其两端的电流要大于配屏规定的最小值，要小于配屏规定的最大值。当低于其最小值时，灯管工作极易出现起辉不正常现象，甚至是不能点亮灯管；当高于最大值时，就算电流再大，亮度也不会提高多少，且电流越大，使用寿命越短。

工作电压

灯管点亮之后，在一定的寿命时间内，在给定的工作电流下，灯管两端的电压值为工作电压，正常的工作电压一般为600～800V。

工作频率

驱动灯管的高压是一个交流信号，交流信号的频率称为工作频率，一般为40～80kHz。在同等的工作电流、工作电压驱动下，CCFL的发光亮度与工作频率有关，在工作频率激励下，CCFL的发光亮度最大，偏离工作频率，发光亮度下降。

等效电阻

CCFL类似于齐纳二极管，在未点亮前呈现无穷大的阻抗，点亮之后则基本为一个电阻性阻抗。

输出功率

输出功率具体依灯管种类、长短和数量而定，一般在3～6W。

LED背光源结构与原理

LED背光源结构

从上图图可知，LED背光源的制造，是从由丙烯酸树脂制作导光板开始，然后在导光板上制作使光散射的白色点图案，而后贴附反射膜片、扩散片、棱镜膜片等光学膜片，并进行组装，之后装配LED灯光反射器等，组装完成背光源。

led背光源导光板结构及原理

如上图所示，LED贴片灯背光源需要将贴片灯发出的光，在导光板内全反射的同时向前传播，导光板底部的反射点图形有规律变化，入射角小于全反射角的部分光能从导光板上表面射出，将线光源变为面光源

如上图所示，导光板底部的反射点，由丝网印刷法形成的白色点图案，在靠近灯的部位，点直径小、数量少；在远离灯的部位，点直径大、数量多；而在离灯最远的部位，由于设置了反射膜片，因此点直径略小些，数量也略少些。如此设置，保证整个显示屏亮度均匀一致。

（1）射出成形开始之前，首先打开模具，并保持一定间隙。

（2）向模具中注入树脂填充。

（3）伴随填充，模具内的压力升高，伴随定位杆的伸长，模具打开的间隙变大。

（4）树脂填充完毕之前，在模具腔内全面填充树脂，经探测证实填满之后，高速加压。

（5）树脂填充之后，在保压的同时进行阶梯压力控制。

（6）在冷却完成之前，一直保持最终压力，冷却完毕则制成导光板。

led背光源增光片结构及原理

增光片用来提高屏幕亮度，分为折射型增光片（向上设置棱镜）和全反射型增光片（向下设置棱镜）两种。折射型增光片是将可塑性树脂膜片在高压下转印而成。

如上图所示，折射型膜片的顶角是90度，上下两块相互正交配合使用。为产生偏角效应，在其下部设置下扩散膜片（简称扩散片），进一步还要设置导光板、反射膜片等；还要在导光板下印刷白色点图案。利用该图案的散射效果，产生大约60度的出射光束，再利用下扩散片的散射折射效果，变为30度的出射光束，进一步由折射型增光片，使光束法线方向射向显示屏。这样，由相互正交的两块增光片，将光面上的各成分向法线方向集中，从而提高亮度。这种机制，由于存在Fresnel反射损失和光的吸收损失，光的利用率有所降低。

全反射型增光片是在聚酯（polyester）膜片上利用紫外线硬化型树脂，转写为增光片的形状而形成的。

如上图所示此种棱镜膜的顶角为60-70度，同扩散膜片、带有透镜的导光板、反射膜片等组合使用。对于65-70度由导光板出射的光束，全反射效果使其法线方向射入显示屏。与折射型增光片相比，所使用的部件和材料较少，而且由于利用了光的全反射，Fresnel反射损失和光的吸收损失较小，使光的利用率提高。

led背光源反射膜结构及原理

LED背光源反射膜片通常设置于导光板的底部，用于使光向导光板内部反射以减少行进光的衰减；而位于灯管周围的反射膜，则是为了高效率地取出灯光。

led背光源扩散膜结构及原理

扩散膜片又称散光膜片，用于增加光的扩散、防止显示斑驳、提高液晶屏亮度。制作方法有的是使PET（polyethylentterephthalate聚酯）膜片表面粗糙化，有的则是在PET表面封入。

LCD与LED的区别之背光光源的优缺点介绍

LED背光光源的优点：

1.屏幕可以做的更薄我们注意看一些液晶显示器，可以看到排列着几根丝状的CCFL灯管，为了使屏幕均匀发光，还需要添加一些其他的器件，这样就没法做到很薄;而背光就不同，LED背光源本身就是平面发光材料，无需加其他的器件。

2.不会发黄变暗CCFL荧光灯和日光灯一样，时间长了会老化，所以传统的笔记本屏幕两三年后会发黄变暗，而LED背光屏的寿命就要长多了，至少是两三倍。

3.更加省电LED是一种半导体，在低压下工作，结构简单，功耗小。

4.更加环保CCFL灯光中的汞对环境有很大的污染，无害回收有很大的难处。

LED背光光源的缺点：

1.相对价格较高目前在同规格的情况下与传统CCFL背光显示器差价在100—300元之间。

CCFL背光源的优缺点介绍

CCFL背光源的优点：

1.上市时间久，技术相对成熟

2.色彩更加稳定，专业级显示器依然采用

3.价格相对比较低

CCFL背光源的缺点：

1.使用寿命较短。CCFL背光源使用寿命一般为15000小时～25000小时，在使用2～3年后，LCD屏幕就会发暗、变黄，这正是CCFL使用寿命期较短的缺陷所造成的。

2.结构复杂、亮度输出均匀性差。在显示全白或全黑画面时，屏幕边缘和中心亮度的差异十分明显。

3.体积较大

4.功耗较高发热量大

LED背光源的技术优势

LED具有多波长的特性，可依照需求生产出独特的波长，及利用电路设计来完成亮度控制。以LED作为液晶电视背光源，不仅完全符合绿色环保的时尚，而且能够解决液晶电视的色域问题，并具备节能和延长液晶电视使用寿命的优势。

安全环保

在以CCLF冷阴极荧光灯作为背光源的LCD中，其所不能缺少的一个主要元素就是汞，这也就是大家所熟悉的水银，而这种元素无疑是对人体有害的。虽然目前厂商在降低荧光管中的汞含量已经做了很大努力，但是依然不能完全解决无汞所带来新技术问题。而发光二极管不含汞，以LED作为液晶电视背光源，完全符合绿色环保的时尚。

色域增大

众所周知，液晶面板本身并不发光，必须透过背光的光线才能够显示画面，其色彩的还原范围主要取决于面板的偏光板、背光灯管、三原色滤光膜、液晶分子粘滞性这四项色彩还原指标。传统的CCFL背光技术，由于存在萤光材质的限制，灯管红光呈现能力偏弱，所搭配的彩色滤光片的混色效果也较差，只能实现NTSC65－75％的NTSC色彩区域。目前的主流液晶产品，无论是TN类面板还是VA，或者IPS类面板，它们在面板构成都没有根本差别，因此都不能提供优异的色彩效果，最终呈现的画面总是灰蒙蒙的。因此，近年各大显示器厂商都致力于新的背光技术的研发，以提升显示色域，实现逼真的高清晰显示。

目前提升液晶显示色域的方法主要有增加液晶面板的原色数目与改进背光两类技术。

增加液晶面板的原色数目的方法，一般通过采用多色彩色滤光片，来增大色域范围。奇美电子在同样使用CCFL作为背光灯源的模组基础下，采用4色以上多色滤光片来作为色彩表现，即分别在原有的R（红色）、G（绿色）和B（蓝色）3色上，增加了追加了Y（黄色）和C（青色）的5色滤光片的面板。这样的设计，虽然能扩大液晶面板色彩表现范围，色域范围可提升到115%NTSC－109%NTSC，但是却依然不能CCFL背光的先天限制。

从目前液晶面板的多种提高影像表现能力的背光技术应用来看，LED背光源是新一代液晶电视的最佳选择，因此最近二三年世界各大显示生产商的目光也都集中在“LCD”这个焦点上，并纷纷推出了传统显示器不可比拟的LED背光源显示器。

功耗低寿命长

LED内部驱动电压远低于CCFL，功耗比大约为10:1。CCFL交流电压要求相对较高，启动时达到1500～1600Vac，然后稳定至700或800Vac，而LED只在12～24Vdc或更低电压下就能工作。因此，采用LED背光源的液晶电视，功耗和安全性大大优于CCFL。例如优派推出的VLED221wm背光源液晶电视，耗电功率仅36W。

传统CCFL被光源的液晶电视，额定使用寿命（半亮）一般来在8000～100000小时之间，而LED背光源的液晶电视的使用寿命则可以达到CCFL的两倍左右。

不过LED背光模块也不是没有缺点，耗电量的问题仍然是LED背光模块必须克服的重要课题。由于采用较多的LED，除了耗电量增加之外，也导致温度升高的问题。