国内外LED背光技术现状与发展趋势

内容提示：就LED液晶电视发展趋势而言，LED的技术革新是推动其发展的一个重要方面，光效更高、散热更好的LED器件的研发是大势所趋。LED液晶电视发展的关键之一是LED背光控制技术的发展。
　　
　　自2004年Sony推出第一款以LED为背光的液晶电视发展至今，随着LED器件技术、性能的不断提高，国内外针对电视应用的LED背光技术研发也全面开展起来，并不断走向深入。

　　LED为低电压工作器件，具有低电压启动;工作电流易控制，可操作性好;固态发光源，防震性好，寿命长;色域宽，在100%NTSC左右;不含有汞等有害物质;其响应速度远远高于液晶分子的响应速度等优点。因此，LED是作为背光源的理想发光器件。随着LED技术的不断发展，LED的发光效率也会进一步提高，散热问题也将大大改善。

　　各种LED背光技术可以不同的分类方式进行分类。如以背光源光学架构来划分，LED背光技术大体可分为直下式、侧导光以及混合(拼接)式等;若以采用LED芯片的种类来划分，又可分为单色(包括蓝光芯片+黄荧光粉、蓝光芯片+红、绿双色荧光粉等)、双色和三色等几种;若考虑液晶面板的因素，采用无滤光片液晶面板，可进行时序色彩叠加调光方式等。

　　另外在LED背光的动态控制技术方面，同样的硬件架构，因其调光机理完全不同，其完成的功能及实现的效果也不同。若仅仅从技术方面考虑，LED背光技术可完成的功能大体可分为：提高动态对比度、减小液晶显示的拖尾现象、节能、改善画质等。所以一个LED背光液晶电视系统的设计应该将LED背光技术所能完成的功能与所需的硬件架构(指LED背光排列驱动)统筹考虑，LED背光的排列、分区个数、分区阵列对LED背光液晶电视所能达到的显示效果以及节能等性能指标影响很大。

　　就LED液晶电视发展趋势而言，LED的技术革新是推动其发展的一个重要方面，光效更高、散热更好的LED器件的研发是大势所趋。

　　LED液晶电视发展的关键之一是LED背光控制技术的发展。LED背光的控制功能的开发目标日益明朗，即克服或改善液晶显示固有的问题：如暗灰阶的漏光问题、液晶显示拖尾现象以及改善画质，提高色域、节能环保等。在各种LED背光控制算法中，分区动态控制算法可很好的解决上述液晶显示的两大缺点，因此是不二选择、大势所趋。

　　(一)LED的选型

　　发光效率和色域对液晶电视背光源LED的选型有着重要的影响。红、绿、蓝色LED混合出的白光色域最高，但光效很低，驱动电路需颜色控制模块控制，增加了电路成本。蓝光芯片+红、绿荧光粉LED是目前液晶电视比较理想的白光LED背光源。

　　(二)直下式LED的分区

　　一般LED的封装比CCFL要小得多，由LED代替CCFL，LED的数量要远大于CCFL的数量。因此，LED的驱动方式，LED控制算法的复杂性、可靠性以及如何排列LED有利于LCD显示质量的提高，是设计LED背光需考虑的问题。

　　将LED进行分区块排列、驱动是比较好的选择。然而，对于一个LCD的背光源，如何进行分区，分区的大小、个数，是提高LCD显示画质的一个重要问题。海信42寸LED背光液晶电视的LED背光分区个数在100个左右，整个LCD的对比度、显示效果、驱动成本、算法复杂性是最佳的。

　　LED背光采用均匀分区也可应用背光扫描算法，改善或消除液晶显示动态画面拖尾问题。

　　(三)LED的排列方式(分区形状)

　　LED分区的形状一般为矩形或正方形，分区内各个LED串联在一起。由于分区内流过每个LED的电流是相同的，因此分区内各个LED的光学性能差异主要依赖于LED性能的离散性。分区间光学性能的差异主要与外围电路有关，如外围电压浮动等。

　　(四)LED背光源的0D/1D/2D/3D控制

　　LED背光源的0D/1D/2D/3D(D为dimension的缩写)是指在背光源的平面上，LED的分区、排列、驱动所形成的维数。LED背光源的维数设计对LED分区排列和驱动方式等硬件设计和本文LED背光控制算法设计都有着直接的影响。

　　(1)0DLED背光源：LED背光源的所有LED同时驱动，在背光源平面上显示为同时点亮、同等亮度。其在平面上没有行列的亮度灰阶差异，因此这样的LED背光源称为0DLED背光源。0DLED背光源可分为直下式和侧光式两种。直下式0DLED背光源所有LED串联在一起，这样LED背光源的显示效果表现为一个LED平面的明暗灰度变换。侧光式0DLED背光源，是将LED串联于长窄的PCB板上，通过导光板等，使LED发出的光以一个平面光束的形式表现出来，这样也可达到一个平面的明暗变化。

　　(2)1DLED背光源：一行或多行LED作为一个分区排列驱动，多个这样的分区就构成了1DLED背光源。1DLED背光源在排列驱动方面是以行分区为基本单位，分区内LED同时点亮、同等亮度。在列方向上，可表达不同的亮度灰阶变换。图1为1DLED背光源平面示意图，图中两行LED串联驱动组成一个行分区，这个背光源有3个行分区组成，每个行分区可独立进行亮度灰阶调整。