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傳統的薄膜晶體管液晶顯示器( thin film transister crystal display,TFT- LCD) 通常采用冷陰極熒光燈( cold cathode fluorescent lamps,CCFL) 作為背光光源。相比較而言, 由于發光二極管( LED) TFT- LCD 背光源系統具有色彩還原性好、對比度高、亮度高等優點, 近年來應用于大尺寸TFT- LCD 的LED 背光技術取得了長足的進步。當前應用于大尺寸TFT- LCD 的LED 背光源主要有兩種: RGB LED 背光源和白光LED 背光源。大尺寸的LED 背光系統結構主要采用直下式和側式結構。本文將對這幾方面進行系統闡述, 并對大尺寸TFT- LCD 的LED 背光系統的應用前景進行預測。
1 前言
LCD 是被動發光器件, 本身是不發光的, 因此必須要有背光模塊給LCD 提供光源。用來作為背光模塊的光源有以下幾種:
(1)冷陰極熒光燈;
(2)LED 背光;
(3)電致發光背光。
其中, EL 背光系統由于在工作過程中亮度會逐漸衰減, 限制了它的運用, 現在主要用于中小型的LCD上。CCFL 背光系統由于其體積小、壽命長、亮度高和工作電流低等優點, 是當前LCD 背光系統的主要選擇;LED 背光系統則由于發光功率比較低, 長期以來只能應用在小尺寸的LCD 當中。然而, 由于LED 背光系統本身具有CCFL 無法比擬的優點, 比如: 色彩還原好、省電、壽命長; 另外由于LED 背光不含汞蒸汽, 對環境的污染也少, 加上大功率LED 的出現, 使LED 背光成為最近顯示界的一個熱門研究課題, 尤其是LED 背光的色彩還原性, 文獻報道稱其可以達到NTSC 的105%,而一般的CCFL 背光則只能達到NTSC 的70%, 如圖1 所示。
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圖1 LED 和CCFL 的色域圖
因此利用LED 作為LCD 的背光, 色彩將更加鮮艷。鑒于LED 背光技術的諸多優點, 在過去的幾年中,已經有許多公司和研究機構報道了各種高亮度的LED應用于大尺寸TFT- LCD 的LED 背光技術。
2 LED 背光技術
LED 背光技術主要分為直下式背光結構和側式背光結構兩種, 直下式背光由許多LED 均勻分布在顯示區域后面, 加上反射腔和擴散膜等共同作用, 得到亮度均勻的平面發光效果; 側式背光則由多個LED 排成一排形成線光源, 經過導光體、反射膜、擴散膜形成均勻發光面。以前由于單個LED 的功率比較低, 如果要將LED 用于大尺寸的LCD, 需要很多LED 才能達到要求的亮度。近幾年來, 由于大功率LED 的出現, LED背光在大尺寸TFT- LCD 中的運用取得了長足的進步, 其中大部分都是采用側式結構。按照LED 的顏色可以分為RGB LED 背光和白光LED 背光兩種:
( 1) RGB LED 背光單元是將三基色LED 發出的光復合產生白光;( 2) 白光LED 背光單元則直接利用白光LED 產生的白光。
2.1 大功率RGB LED 復合成白光
圖2 是2001 年荷蘭飛利浦照明系統公司開發的利用RGB 復合成白光的18in 背光系統的示意圖。
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