揭秘:液晶先天缺陷从何而来

LED在您的身边一定不少见

液晶的先天缺陷如何而来

虽然液晶电视是目前市面上最常见的一种平板显示设备。但是自从其诞生以来，液晶电视就背负着易产生运动拖尾、对比度差、色域小等先天缺陷，从而遭到了另一种平板显示器——等离子阵营的攻击。那么液晶电视的这些缺陷从何而来？这就要从液晶电视的成像原理说起。

液晶面板的组成部分

液晶电视的名称来自于“Liquid Crystal Display”，即液态晶体显示技术。它是利用在常温下呈液态的有机晶体分子，受电压排列顺序会会发生变化的特性，让背光源发出的白色光由不同状态的液晶分子中透射后，通过RGB三种颜色的彩色滤光膜后实现成像。我们如果靠近液晶电视的屏幕，会发现液晶电视是由一个个极小的红、绿、蓝色小点组成。打个比喻，液晶的成像原理就像在窗户后面放一盏灯，通过控制窗户的开关就能实现对光线的控制。而在这一过程中，液晶分子的“稳态”效应是造成液晶电视易产生运动拖尾的主要原因。而液晶电视对比度小、色域小的缺陷则是主要来自目前液晶电视常用的CCFL型背光源。

CCFL光源是什么

目前液晶电视上最常使用的背光源，是CCFL光源，即（Cold Cathode Fluorescent Lamps）冷阴极管。无论是从发光原理，还是从物理结构上看，CCFL光源和我们日常使用的日光灯管都非常接近。都是通过灯管两端的电极，让灯管内由气态汞激发的紫外线碰撞管壁上的荧光粉，从而发出光线。

SHARP使用的CCFL背光源

CCFL光源的缺陷是主要原因

虽然CCFL目前在主流的液晶电视上得到了广泛使用，但并不表示这是一种最佳的方案。长期以来，受制于CCFL的技术原理和生产工艺，CCFL一般都是管状光源，要实现均匀的背光效果，就要是采用大量的灯管去模拟真正的面光源。而由此带来的高耗电量、高热量十分明显，并且不能实现完美的平面光源。此外，CCFL光源的寿命只有5万小时左右，而且随着使用时间的增长，光源发出的光线会变得暗淡和发黄。由于液晶电视中背光源只要开机后就一致保持常量状态，这样一来，在使用几年后，液晶电视会发生明显的偏色、亮度衰减的问题。

即便是全黑状态下，也能发现明显的漏光，这就是CCFL的缺点之一

此外，CCFL的亮度一般都是恒定不变的，即便是液晶分子在全关闭状态，也会有一些光线能从中透射过来，因此目前的液晶电视很难表现出真正的黑色，这也就导致了液晶电视的对比度不佳的缺陷。

CCFL的光谱特性并不足以表现出宽广的色域

除了上述的问题，CCFL最大的缺陷来自光谱特性上的缺陷。在上文我们已经说过，背光源的发出的白色光线最后要经过RGB彩色滤光膜后才能实现成像，因此背光源发出的白光中R/G/B三原色光的波长（即三原色的纯度）将直接影响到电视机最后的色彩效果。而从这个角度来说，CCFL发出的白光就不是一种光谱特性非常理想的光源。所以目前市面上大部分的液晶电视，只能达到标准NTSC色域标准的60%-78%，色彩效果自然大打折扣。

改进型CCFL光源效果依然有限

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SONY在2007年的中高端液晶上大规模的采用了改进型的CCFL背光源

当然，面对液晶电视中如此重要却又拖累总体性能后腿的部件，各个厂商是不可能坐视不管的。针对传统CCFL的改良技术不断涌现，例如：夏普的四波长背光源系统，就是通过对CCFL灯管中荧光粉性能的改进，使得光源光谱成分中的红色表现增强，从而在一定程度上改善色彩还原效果；SONY、三星和TCL的部分产品也搭载了WCG-CCFL-广色域型CCFL光源，使得色域范围能达到NTSC标准的85%左右；TOSHIBA的智能背光调节技术就是改变了CCFL常亮的缺点，能根据画面智能调节背光源亮度，从而提高电视的对比度。

虽然有很多厂家都在对CCFL光源的缺陷进行改良，但是要想解决它的全部缺陷，在当今科技条件下并非易事。因此，另外一种性能非常优越的背光源系统开始进入厂家的视线，这就是同样拥有较长历史的LED光源技术。

LED发光原理

LED的发光原理和色域范围

LED照明技术起源于20世纪60年代，它的基本结构就是一块通电后会发光的半导体材料，利用半导体材料中电子和空穴的结合运动，激发出光子实现发光。

随着人们对LED研究的深入，越来越多的半导体材料被运用到LED照明器件上来，LED如今已经在人类生活的各个角落中都得到了广泛的应用。除了用作信号指示和照明，现在的LED甚至可以做成独立的显示设备，并且已经在各种户外广告、大型活动、演出方面得到了广泛使用。

这是应用在大型演出活动中的LED显示设备，和液晶没有任何关系。

LED之所以得到了如此广泛的使用，主要得益于以下几个优点：

高寿命

和CCFL光源5万小时的寿命相比，LED原件普遍达到了10万小时左右的寿命，而且在生产的过程中，也不想CCFL要用到会污染环境的水银，同时也更加环保。

高色纯度

LED器件发出的光纯度非常高，在光谱上的表现就是光线集中在某一小段波长上。

高响应时间

和CCFL光源毫秒级的响应时间相比，LED光源能够实现纳秒级的响应时间。因此对于改善液晶电视的拖尾效应，也具有相当的意义。

低热、体积小

采用了LED背光源后，屏幕的厚度可以大大减少

相对于CCFL光源，LED器件的发热量普遍较小。同时体积也能比CCFL更小，对于液晶电视的超轻薄化，非常有利。

平板电视上的LED背光源

华硕推出的采用白光LED背光源的笔记本电脑 U1F

目前使用在各种液晶显示设备上的LED光源，都是通过大量LED单元平面排列的方式提供大面积均匀的背光源。而根据LED发光颜色的不同，可以分为白光LED背光源和RGB-LED背光源。白光LED技术的优势主要体现在耗电量方面，因此在对功耗要求要高的移动设备上有较广泛的应用，自04年开始就有不少笔记本电脑开始采用这种技术。而RGB-LED背光源由于出色的色彩表现力，引起了液晶电视厂商的关注也是预料之中的事情。

RGB-LED背光源由众多小发光单元组成

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器件，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。[!--empirenews.page--]

通过对不同区域LED光源的精确控制，可以有效提高画面对比度

除了良好的色域表现力，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。

除了对画质的提升作用，液晶电视使用RGB-LED光源后，可以实现更薄的厚度和较小的重量，也更加符合“平板”的概念和现代人的审美观。目前一些日系厂家推出的试验型LED产品，厚度可以控制在3厘米之内，而且还有更加轻薄化的可能。

综 述

虽然RGB-LED技术有着众多的优点，但是在目前的技术水平下，它仍然存在着一些不可避免的局限性。首先，LED背光源中使用到了大量独立的LED器件，因此要保证每一个器件发光的一致性是一个比较难解决的问题，这也导致了过高的废品率和成本负担。其次，RGB-LED背光源的发光效率还稍弱一些，目前普遍在到50流明/W左右，最高的也只有70流明/W，要实现和CCFL100流明/W同等级的发光亮度，必然导致功耗的增加和发热量的提升。最后，虽然RGB-LED的色彩纯度较高，但是长期使用后每种LED色彩衰减的幅度并不一致，这也将对画面质量产生较大的影响。

SONY在70吋顶级液晶上才使用名为“Triluminos”的RGB-LED背光源

目前市面上采用RGB-LED背光源的电视并不多见，只有部分一线品牌推出的旗舰机型上才使用了这种技术。比如SONY推出的最高端70吋全高清液晶70X300A，就采用了RGB-LED背光源，并被冠以“Triluminos”技术。三星采用LED背光源技术的70吋机型在国内销售了一段时间，但是高达40万人民币的售价也不得不让人望而却步。

虽然现在看起来采用RGB-LED技术的液晶电视不仅数量较少，而且价格也比较高昂，但我们也要看到到LED技术还在不断的完善和成熟中，相信发光效率的问题并不会长期落后于CCFL光源；而成本过高的问题，也可以通过大规模的商业化生产，降低到普通用户能接受的水平。由此可以预见在将来的几年中，市场上将会大量涌现采用RGB-LED背光源的广色域型液晶电视，并将成为液晶电视技术再次高速发展的重要契机。

(编辑:xiaoyao)