LED背光技术 点亮液晶电视

引:2004年8月19日，索尼公司在东京宣布推出QUALIA005，一个系列的高清液晶电视。每一款QUALIA产品都有其过人之处，QUALIA005的最大特色在于明显超过普通液晶电视的亮丽色彩。在随后的日本CEATEC大展上，QUALIA005第一次面向公众展出，吸引了大量的关注。
 
同年9月，笔者有机会欣赏了QUALIA005的画面表现，让我对液晶显示设备的潜力大为震惊。其上播放的高清画面拥有胶片般的色彩和质感，令人回味良久。
 
在QUALIA005的背后，是全新的LED(发光二极管)背光源技术。作为第一台LED背光的液晶电视，它的色彩表现范围达到了普通产品的145%。
 
今年5月，SID2005(显示信息学会2005年会)在美国波士顿召开，另QUALIA005发出亮丽色彩的LED背光技术成为热点。三星、LG飞利浦等公司都发布了在LED背光领域的最新发展，让这项技术一步步走向真正的实用化。
 
液晶的色彩尴尬
 
谈到已经全面进入办公室和家庭的液晶显示设备，普通用户恐怕已经相当满意了。但专业用户对液晶显示器和液晶电视却一直有些“耿耿于怀”，认为其色彩表现难以满足他们专业的胃口。确实，如果和CRT等显示设备相比，主流的液晶显示技术确实有所缺憾。
 
在视频领域，人们一般用NTSC作为衡量视频设备的色彩还原特性的标准。这个指标是指在整个色彩空间内，显示设备能在各种色彩上显示到何种饱和度，就是能够显示显眼到什么程度的蓝色、绿色、红色。
 
对于传统的液晶电视和显示器而言，能够覆盖的色域范围只有NTSC标准的65%～75%。如果我们仔细观察其色域曲线，就会发现在绿色、黄色和红色部分和标准距离较远。因此，传统液晶电视的色彩范围较小，难以完美呈现绿草、大海等自然场景。
 
来自源头的问题
 
从原理上看，液晶显示设备有些像是街头那些广告灯箱，背后的光源经过一定扩散，均匀地照射在绘有画面的透明胶片上，从而透射出亮丽的画面。液晶板就像是那层胶片，但是其中的画面是会变的。
 
传统的液晶显示设备都采用CCFLS(冷阴极荧光灯，cold cathode fluorescent lamps)作为光源，虽然名字很专业，但可以把它理解为家里用的日光灯，不过灯管非常细。很多物体在日光灯下的色彩都很怪异，因为它发出的光线不是真正意义上的日光。早已适应的日光光线由赤橙黄绿青蓝紫等各色光线按照一定比例组合而成。但日光灯的光线在某些色彩上过分强调，某些色彩则缺得厉害。
 
于是问题就产生了，背后灯箱的光源色彩就不够精确，透过液晶板后产生的图像自然也无法克服先天不足，导致色彩还原偏差。这也是液晶显示器在图像显示方面一直难以让专业用户真正满意的原因之一。
 
LED上阵
 
QUALIA005把液晶电视的色域范围扩展到NTSC标准的105%，基本上可以重现我们所有观察到的自然界场景。其核心就是替代CCFL的LED背光系统。

                图：LED背光与CCFL背光在液晶电视上的色彩显示范围对比
 
不同材料的LED会发出不同色彩的光线，组合不同的LED就可以形成理想的光源，像日光一样，在各种色彩上都包含足够的能量。因为产生的光线没有先天不足，LED背光系统可以实现真实的图像还原，无论色彩还是亮度都远远超过了以往的液晶电视。画面中细腻的肤色、润泽的绿叶和广袤的风光可以产生身临其境的感觉。即使传统CRT显示设备也很难媲美LED背光源液晶电视的色彩和亮度特性。
 
因为LED背光系统可以呈现宽广的色彩范围，我们平时在上面观赏电影或是数码相机拍摄的照片都可以得到精确的色彩还原。这意味着我们在液晶电视上也可以真正实现“所见即所得”。
 
LED背光技术的优势：
 
高亮度，而且可以在寿命范围内实现稳定的亮度和色彩表现。
 
更宽广的色域(超过NTSC和EBU色域)，实现更艳丽的色彩。
 
可以调整的背光白平衡，同时保证整体反差。当用户的视频源在计算机和DVD机间切换时，可以轻松在9600K和6500K间调整白平衡，而且不会牺牲亮度和反差。
 
实时色彩管理。由于红绿蓝3色独立发光，很容易精确控制目前的显示色彩特性。
 
可以为大尺寸屏提供连续面阵光源。
 
降低动态场景的人工痕迹，不会牺牲亮度和寿命。因为传统CCFL灯管的闪烁发光频率较低，表现动态场景可能产生画面跳动。LED背光可以灵活调整发光频率，而且频率大大高于CCFL，因此能完美地呈现运动画面。
 
亮度调整范围大。实现LED功率控制很容易，不像CCFL的最低亮度存在一个门槛。因此，无论在明亮的户外还是全黑的室内，用户都很容易把显示设备的亮度调整到最悦目的状态。
 
使用温度范围广、低电压、耐冲击。因为采用了固态发光器件，LED背光源没有娇气的部件，对环境的适应能力非常强。
 
低电磁辐射。 LED光源没有任何射线产生，也没有水银之类的有毒物质，可谓是绿色环保光源。
 
不可小视的LED
 
说起LED，可能大家首先联想到的是电器上或红或绿的小小发光点，还有那些钥匙扣上的小手电。QUALIA005的背光源就是由类似的元件组成的，在液晶板背后像满天星星一样照亮整个画面。
 
细看每一个小的背光单元，我们会发现它们由红绿蓝三个LED组成，三色组合成精确的白光。加上光导和其他部件就可以形成明亮均匀的背光源。在QUALIA005这样的产品中，背光由很多行LED组合而成，估计整个光源的LED数量超过200颗。因为每颗LED都经过一致性测试，背光源可以保证均匀持久的亮度和色彩表现。

                            图：从QUALIA005的剖面可以看到里面的LED背光源单元
 
不过，目前还有一些问题阻碍着LED背光源技术的迅速普及。首先，其价格相当昂贵，同等尺寸的背光源，LED是CCFL价格的4倍，对于目前价格竞争激烈的市场而言，让厂家有些望而却步。只有索尼QUALIA005这样为了图像质量不计成本的机型才可以考虑。当然，随着工艺的成熟和生产规模的增加，LED背光的成本会逐步下降，渐渐成为普通用户也可以消费的成熟技术。其次，目前LED背光源的光效率还不够高，同等尺寸显示屏比CCFL耗电量高，虽然在散热方面LED光源取得了长足的进展，但高功耗还是不符合目前环保的潮流。这需要LED材料工艺的改善，LG等公司提出的分块供电方式也不失为一条捷径。
 
LED背光技术不仅可以用于液晶电视，还可以在液晶显示器、笔记本电脑和各种液晶屏中得到应用。而其背后的LED固态光源技术也将进入应用的高速发展期。根据行业专家的预测：经过2005年的高速发展，LED背光将成为显示领域的一项“传统技术”；固态发光技术将给显示领域带来革命性的变化；使用LED光源进行投影的个人投影机会产品化并开始销售；用LED作为投影光源的背投电视也会随后出现。
 
可能明年这个时候我们再提到LED，您的第一反应已经变成液晶电视或投影机了。现在QUALIA005精彩的显示效果还只能让我们这些普通用户望洋兴叹，到那时可能很多显示产品都会利用类似的技术，从而让我们走进一个真正精彩的显示世界。