传统CCFL背光的缺陷

　　在深入了解LED背光技术之前，我们有必要先了解当前的背光技术存在什么问题。我们知道，液晶是一种介乎于液体和晶体之间的物质。液晶的奇妙之处是可以通过电流来改变其分子排列状态，给液晶施加不同的电压就能控制光线的通过量，从而显示多种多样的图像。但液晶本身并不会发光，因此所有的LCD都需要背光照明。目前LCD的背光源几乎都是CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamps，冷阴极荧光灯)。

　　由于冷阴极荧光灯不是平面光源，因此为了实现背光源均匀的亮度输出，LCD的背光模组还要搭配扩散片、导光板、反射板等众多辅助器件。即便如此，要获得如CRT般均匀的亮度输出依然非常困难。大部分LCD在显示全白或全黑画面时，屏幕边缘和中心亮度的差异十分明显。

　　除了结构复杂、亮度输出均匀性差之外，采用CCFL作为LCD背光源还有个让人头痛的问题——使用寿命短。绝大部分CCFL背光源在使用2～3年之后亮度下降非常明显(寿命在15000小时～25000小时)，许多LCD(尤其是笔记本电脑的液晶屏)在使用几年后会出现屏幕变黄、发暗的现象，这正是CCFL使用衰减期较短的缺陷造成的。

　　与此同时，由于CCFL背光源必须包含扩散板、反射板等复杂的光学器件，因此LCD的体积无法再进一步缩小。在功耗方面，采用CCFL作为背光源的LCD也无法令人满意，14英寸LCD的CCFL背光源往往需要消耗20W甚至更多的电能。这对笔记本电脑和便携设备来说，它们的续航能力将经受重大的考验。

　　为了解决CCFL的这些硬伤，几乎所有的LCD厂商都开始寻找更为优秀的液晶背光源。由于LED有着超低的能耗、极长的工作寿命和简单的结构，迅速获得了LCD厂商的青睐，那么LED究竟是什么东西?它有什么奇妙之处呢?

CCFL的管状外形很像普通的日光灯

事实上，LED(Light Emitting Diode，发光二极管)并非尖端科技产品，它在我们日常生活中随处可见:路边色彩斑斓的广告牌、家用电器上颜色各异的指示灯、手机按钮的背光照明、汽车的前大灯等等，都采用了LED作为光源。

LED在20世纪60年代诞生后就被认定是荧光灯管、灯泡等照明设备的终结者，甚至有人认为LED将会开创一个新的照明时代，最终出现在所有需要照明的场合。LED的工作原理和我们常见的白炽灯、荧光灯完全不同，LED从本质上来说是一种半导体器件。

LED的核心部分是由P型半导体和N型半导体组成的晶片，在P型半导体和N型半导体的交界面就会出现一个具有特殊导电性能的薄层，也就是常说的PN结(PN Junction Transistors)。PN结可以对P型半导体和N型半导体中多数载流子的扩散运动产生阻力，当对PN结施加正向电压时，电流从LED的阳极流向阴极，而在PN结中少数载流子与多数载流子进行复合，多余的能量就会转变成光而释放出来。LED正是根据这样的原理实现电光的转换。根据半导体材料物理性能的不同，LED可发出从紫外到红外不同波段、不同颜色的光线。

小知识:P型半导体和N型半导体

如果在硅或锗等半导体材料中加入微量的硼、铟、镓或铝等三价元素，就变成以空穴导电为主的半导体，即P型半导体。在P型半导体中，空穴(带正电)叫多数载流子;电子(带负电)叫少数载流子。

如果在硅或锗等半导体材料中加入微量的磷、锑、砷等五价元素，就变成以电子导电为主的半导体，即N型半导体。在N型半导体中，电子(带负电)叫多数载流子;空穴(带正电)叫少数载流子。

由于LED只能发出单波长光线，因此LED无法像白炽灯那样轻易发出白色光。这也就是LED指示灯只有蓝色、红色、绿色等颜色，而没有白色的原因。无法发出白色光对于指示灯之类的应用并不是什么问题，但对于LCD背光源来说则是无法逾越的障碍。为了早日实现LED成为显示器背光源的接班人，各个LED制造商都开始重点研究白光LED产品。而在这一领域，日本的日亚化学是先行者，它在1996年就提出了解决方案，即在蓝色LED上涂上黄色荧光粉实现白光输出。由于起步早，技术成熟，日亚化学取得了白光LED领域的主导地位。据统计采用日亚化学方案的产品占据了80%的市场份额。

被广泛用作指示灯的LED器件

1.5mm指示灯用LED横截面示意图

LED单元构造示意图

LED作为LCD背光会带来哪些好处呢?首先，采用LED背光的LCD的体积将进一步缩小。LED背光源是由众多栅格状的半导体组成，每个“格子”中都拥有一个LED半导体，这样LED背光就成功实现了光源的平面化。平面化的光源不仅有优异的亮度均匀性，还不需要复杂的光路设计，这样一来LCD的厚度就能做得更薄，同时还拥有更高的可靠性和稳定性。更薄的液晶显示面板意味着笔记本电脑拥有更佳的移动性。例如，SONY近期推出的VAIO TX笔记本就采用了厚度仅有4.5mm的LED背光液晶显示屏。

其次，在发光寿命方面，LED背光技术也将CCFL远远抛在后面。普通的CCFL背光源一般的使用寿命在3万小时左右，一些顶级的CCFL背光的发光寿命也不过在6万小时左右。这样的寿命对于频繁使用的用户来说意味着使用2～3年后LCD的亮度就将会明显下降，而不得不更换LCD的CCFL背光模组。而LED背光则完全没有这样的问题，现阶段白色LED背光的寿命已经高达10万小时，而且还有再次提升的潜力。即使24小时不间断使用，这样的寿命也足够使用5年!

在色彩表现力方面，LED背光也远胜于CCFL。原有的CCFL背光由于色纯度等问题，在色阶方面表现不佳。这就导致了LCD在灰度和色彩过渡方面不如CRT。据测试，采用CCFL背光只能实现NTSC色彩区域的78%，而LED背光却能轻松地获得超过100%的NTSC色彩区域。在色彩表现力和色阶过渡方面，LED背光也有显著的优势。