國內外LED背光技術現狀與發展趨勢

內容提示：就LED液晶電視發展趨勢而言，LED的技術革新是推動其發展的一個重要方面，光效更高、散熱更好的LED器件的研發是大勢所趨。LED液晶電視發展的關鍵之一是LED背光控制技術的發展。
　　
　　自2004年Sony推出第一款以LED為背光的液晶電視發展至今，隨著LED器件技術、性能的不斷提高，國內外針對電視應用的LED背光技術研發也全面開展起來，并不斷走向深入。

　　LED為低電壓工作器件，具有低電壓啟動;工作電流易控制，可操作性好;固態發光源，防震性好，壽命長;色域寬，在100%NTSC左右;不含有汞等有害物質;其響應速度遠遠高于液晶分子的響應速度等優點。因此，LED是作為背光源的理想發光器件。隨著LED技術的不斷發展，LED的發光效率也會進一步提高，散熱問題也將大大改善。

　　各種LED背光技術可以不同的分類方式進行分類。如以背光源光學架構來劃分，LED背光技術大體可分為直下式、側導光以及混合(拼接)式等;若以采用LED芯片的種類來劃分，又可分為單色(包括藍光芯片+黃熒光粉、藍光芯片+紅、綠雙色熒光粉等)、雙色和三色等幾種;若考慮液晶面板的因素，采用無濾光片液晶面板，可進行時序色彩疊加調光方式等。

　　另外在LED背光的動態控制技術方面，同樣的硬件架構，因其調光機理完全不同，其完成的功能及實現的效果也不同。若僅僅從技術方面考慮，LED背光技術可完成的功能大體可分為：提高動態對比度、減小液晶顯示的拖尾現象、節能、改善畫質等。所以一個LED背光液晶電視系統的設計應該將LED背光技術所能完成的功能與所需的硬件架構(指LED背光排列驅動)統籌考慮，LED背光的排列、分區個數、分區陣列對LED背光液晶電視所能達到的顯示效果以及節能等性能指標影響很大。

　　就LED液晶電視發展趨勢而言，LED的技術革新是推動其發展的一個重要方面，光效更高、散熱更好的LED器件的研發是大勢所趨。

　　LED液晶電視發展的關鍵之一是LED背光控制技術的發展。LED背光的控制功能的開發目標日益明朗，即克服或改善液晶顯示固有的問題：如暗灰階的漏光問題、液晶顯示拖尾現象以及改善畫質，提高色域、節能環保等。在各種LED背光控制算法中，分區動態控制算法可很好的解決上述液晶顯示的兩大缺點，因此是不二選擇、大勢所趨。

　　(一)LED的選型

　　發光效率和色域對液晶電視背光源LED的選型有著重要的影響。紅、綠、藍色LED混合出的白光色域最高，但光效很低，驅動電路需顏色控制模塊控制，增加了電路成本。藍光芯片+紅、綠熒光粉LED是目前液晶電視比較理想的白光LED背光源。

　　(二)直下式LED的分區

　　一般LED的封裝比CCFL要小得多，由LED代替CCFL，LED的數量要遠大于CCFL的數量。因此，LED的驅動方式，LED控制算法的復雜性、可靠性以及如何排列LED有利于LCD顯示質量的提高，是設計LED背光需考慮的問題。

　　將LED進行分區塊排列、驅動是比較好的選擇。然而，對于一個LCD的背光源，如何進行分區，分區的大小、個數，是提高LCD顯示畫質的一個重要問題。海信42寸LED背光液晶電視的LED背光分區個數在100個左右，整個LCD的對比度、顯示效果、驅動成本、算法復雜性是最佳的。

　　LED背光采用均勻分區也可應用背光掃描算法，改善或消除液晶顯示動態畫面拖尾問題。

　　(三)LED的排列方式(分區形狀)

　　LED分區的形狀一般為矩形或正方形，分區內各個LED串聯在一起。由于分區內流過每個LED的電流是相同的，因此分區內各個LED的光學性能差異主要依賴于LED性能的離散性。分區間光學性能的差異主要與外圍電路有關，如外圍電壓浮動等。

　　(四)LED背光源的0D/1D/2D/3D控制

　　LED背光源的0D/1D/2D/3D(D為dimension的縮寫)是指在背光源的平面上，LED的分區、排列、驅動所形成的維數。LED背光源的維數設計對LED分區排列和驅動方式等硬件設計和本文LED背光控制算法設計都有著直接的影響。

　　(1)0DLED背光源：LED背光源的所有LED同時驅動，在背光源平面上顯示為同時點亮、同等亮度。其在平面上沒有行列的亮度灰階差異，因此這樣的LED背光源稱為0DLED背光源。0DLED背光源可分為直下式和側光式兩種。直下式0DLED背光源所有LED串聯在一起，這樣LED背光源的顯示效果表現為一個LED平面的明暗灰度變換。側光式0DLED背光源，是將LED串聯于長窄的PCB板上，通過導光板等，使LED發出的光以一個平面光束的形式表現出來，這樣也可達到一個平面的明暗變化。

　　(2)1DLED背光源：一行或多行LED作為一個分區排列驅動，多個這樣的分區就構成了1DLED背光源。1DLED背光源在排列驅動方面是以行分區為基本單位，分區內LED同時點亮、同等亮度。在列方向上，可表達不同的亮度灰階變換。圖1為1DLED背光源平面示意圖，圖中兩行LED串聯驅動組成一個行分區，這個背光源有3個行分區組成，每個行分區可獨立進行亮度灰階調整。