隨著顯示器技術的發展以及人們對于低碳、綠色、節能等環保要求的提高，LED背光技術漸漸在顯示器產品中廣泛運用，越來越多的廠商開始進入這一領域，于是，在如今的顯示器行來掀起了一場LED背光與傳統CCFL技術之戰。

    一、 液晶的EL、CCFL及LED背光源解析

    LCD為非發光性的顯示裝置，須要借助背光源才能達到顯示功能。背光源性能的好壞除了會直接影響LCD顯像質量外，其成本也對整個裝置有著重要的作用（背光源成本占LCD模塊的3~5%，所消耗的電力更占模塊的75%，可說是LCD模塊中相當重要的零組件。）高精細、大尺寸的LCD，必須有高性能的背技術與之配合，因此當LCD產業努力開拓新應用領域的同時，背光技術的高性能化（如高亮度化、低成本化、低耗電化、輕薄化等）變扮演著幕后功臣的角色。

    1.     CCFL是目前背光源發展主流，LED潛力不容小覷

    LCD面板的光源目前主要有EL（電致發光）、CCFL（小型冷陰極熒光燈）及LED三種背光源類型，依光源分布位置不同則分為側光式和直下式。隨著LCD模組不斷向更亮、更輕、更薄方向發展，側光式CCFL式背光源成為目前背光源發展的主流。下面對三種光源的比較便可說明理由：

    LE背光源體薄量輕，提供的光線均勻一致，功耗很低，要求的工作電壓為80-100Vac，提供工作電壓的逆變器可把5/12/24Vdc的輸入變換為交流輸出。但EL背光源的使用壽命有限（在50%亮度條件下的平均使用壽命為3000-5000小時，在更高的亮度水平上使用壽命將大為縮短），因此，EL背面照明對于像手表、數字臺式鐘和單色PDA等需要極度向北的照明以便在光線朦朧或昏暗條件下使用的小型反射式LCD應用而言是較為適用的。但低效率、低亮度以及短壽命使其不適用于諸如膝上型電腦和平板桌上型監視器所要求的大型LCD這樣的透射型背面照明用途。

    LED背光源的使用壽命比EL長（遠遠超過5000小時），且使用直流電壓，通常應用于小型的單色顯示器，比如電話、遙控器、微波爐、空調、儀器儀表、立體聲音頻設備等。但是其亮度目前也不足以為大型透射式顯示器提供背面光源。

    LED背光源與CCFL背光源在結構上基本是一致的，其中主要的區別在于LED是點光源，而CCFL是線光源。雖然熱量堆積是一個值得關注的問題，但CCFL提供了用于大開型LCF所需的亮度和壽命（以及燈光管制能力），這就是它至今仍是背光照明最為常用的方法的原因。值得注意的是，隨著歐美市場上環保認證的推行，越來越多的背光源要舍棄含鉛汞成份的CCFL光源（特雅麗正在邁出里程碑式的關鍵一步）。加上近二年間LED亮度突破性的提高和生產成本的降低，所以加大力度研發LED為光源的背光系統作為替代CCFL背光源，是將來各大背光源廠商的重要方向。

    2.     背光模組技術仍需進步

    背光模組的作用無非就是把點光源或線光源發出的光通過漫反射使之成為面光源，但在搭配不同數量的燈管時其表面的紋理會有不同的變化，背光板的設計涵蓋了光學設計、精密模具以及蝕刻、印刷等精密科技，背光模組技術門檻和資金門檻很低，又是朝陽產業，因此初期產業進入障礙并不高，吸引許多中小型廠商跨入此領域。

    然而，由于背光板模塊并不是可以大量產的商品，在LCD面板應用范圍日趨廣泛下，產品尺寸及規格也就越皆不同，背光模塊廠商必須針對各家客戶的需求，以設計各種不同的背光模塊。此外，零組件的供應來源是否齊備，線上人員的訓練和品質，加上后段組能否達到量產等議題皆值得追蹤，因此廠商如何控制成本為重點。幫盡管在初期障礙不大，但實際能爭取到客源，穩定量產出貨的廠商 卻僅是少數。

    不過由于背光模塊認證期間長，一旦獲得LCD面板廠商采用后將不會輕易改變，新競爭者將不會輕易介入，因此，在市場上經營較早者，將占有一定優勢。

    二、 現有液晶產品的缺陷不容忽視

    作為顯示器件發展的重要產品，液晶屏憑借大尺寸、節能、超薄、無閃爍等優勢，在數年之內，一舉打敗CRT，引領顯示行業步入平板顯示時代。但由于從顯示原理上它存在固定的弱勢，導致其在功耗和對比度方面有著先天不足。

    1.     液晶屏的顯示原理

    液晶屏屬于被動發光的產品。液晶屏中的液晶分子在通電的情況下會偏轉。

    因此，通過控制液晶分子通斷電的方式，就可以控制光線從背后照射到前面基板上的數量，以實現圖像的顯示。由于3基色子像素點數量基本在3百萬以上，加之工藝技術的限制，無法做到背光燈與子像素之間的一一對應，目前能做到的只能是不管圖像內容如此，只控制液晶分子的偏轉，而背光保持常亮的狀態。因此，必須借助于背光源系統液晶屏才能發光，并且背光源只能處于常亮的狀態，否則屏幕將全黑。

    2.    現有液晶屏的不足

    （1） 能效利用率低

    常見的液晶拼接單元的能耗主要是液晶屏本身在內置處理器，而液晶屏的能耗又集中在背光源和Tcom板上。以46寸700nit亮度超窄邊拼接單元為例，其各個部分的功率占比為背光源為92%，內置處理器4%，T-COM為4%，可見背光源的占比量大。由于不管圖像內容是什么，就算是全黑的圖像，背光源一直處于打開的狀態，因此能源浪費非常嚴重。對于一個處于24小時開機的心拼接大屏而言，這種能源的損耗是不少的一筆浪費。（特雅麗通過液晶大屏拼接先進技術己解決此類問題）

    （2）對比度低

    由于液晶屏本身存在一定的透光性，即使在圖像為黑色的區域，仍然會有一定的光線透過，導致圖像整體由黑色變成灰黑色，使得圖像的對比度變低，往往圖像靜態對比度只能達到3000：1以下，甚至是低于1000：1以下。而背光像CRT、PDP這類主動發光的顯示器件，由于不存在黑色背光之類，因此黑色純黑，對比度可以達到上萬甚至是上百萬。對比度低，勢必造成圖像細節的缺失，給某些特定的監控造成盲區（特雅麗充分利用CRT與液晶屏之間的互補，完美的解決了圖像的問題）。

    三.    新技術出現，為節能“支招”

    1.    節能的兩個基本點現狀

    （1）背光源使用情況

    說到光源，前面己經提到，液晶拼接行業的主流尺寸產品仍是以CCFL為主，但LED背光源的液晶屏以節能、超薄等優點，也搶占了不少CCFL的市場，但這只在電視機行業凸顯得比較明顯。盡管從前端的液晶屏企業到后端的整體制造企業都開始布局LED產品，但礙于整個安防顯示行業對液晶屏需求相對于電視機行業對液晶屏的需求，仍屬于相對較小的行業，液晶屏生產企業對拼接顯示專用屏的生產仍處于跟隨電視用屏的需求的階段。對于液晶拼接而言，雖然也有LED背光屏的出現，但仍屬于背光常亮的產品，在節能和對比度低的方面未彰顯出優勢。

    （2）區域亮度控制方法

    為改變背光常亮的狀態，我們可以通過讓背光的亮度隨著圖像內容的變化而變化：當整幅圖像全部為最亮時，背光全亮；當整幅圖像全黑時，背光全黑；當圖像有亮有暗時，背光通過自動控制進行變換，讓亮的區域更亮，暗的區域更暗，在提升圖像對比度的同時，不丟失暗場圖像細節。

    顯然，CCFL背光是無法實現這種區域亮度控制的：一方面是因為CCFL的形狀是長條形，無法進行區域劃分;另一方面是它的亮度不能按照圖像內容進行快速調整。同時，在采用LED作為區域亮度控制時，只能采用直下式背光，而不能采用側射式。

    3. 新品技術突出亮點

    筆者所在的企業研究的“特雅麗”技術就是順應市場要求與行業的發展，該技術是在液晶模組中，將模組的背光分為幾個區域，再根據所顯示的圖像內容獨立控制每個區域的背光亮度變化，以實現其基本功能。

    （1） 背光源的選擇

    從結構上看，用來實現產品功能的LED背光類型分為兩大類：直下式LED背光和側入式LED背光。早期，人們多關注的是直下式LED背光。它在水平和垂直方向上將屏幕的背光源劃分為若干區塊，每個LED的分區一般為正方形等規則開關，分區內所有LED連接在一起，且可以隨著液晶面板上對應圖像位置的畫面明暗程度進行亮度調節，以實現對比度的提高、畫質的改善和動態功耗的降低。雖然在此類應用中，同樣尺寸的LED的數量會比側入式LED背光多出數倍，導致LED的成本方面不具優勢，但要做到圖像背光亮度的精細調整，這是最佳的方案。

    側入式背光模組的原理也并不復雜。沿LED燈條排布的方向將屏幕分為幾個區域，通過DSP芯片的處理分別控制每一個區域的亮度變化，以實現其功能。由于使用的LED數量少、成本低，易于實現范薄型化等特點，這種亡命天涯式LED背光技術在近期成為各終端廠商關注的重點，雖不能做到與真正式背光能源完全相同的畫質和節能效果但仍然是現階段不錯的選擇。

    （2） 控制方式選擇

    從背光控制方式來說，可以分為0D、1D、2D和3D等幾種方式。

    0D：背光系統只進行整體亮度的調節，節能和畫質改善的能力有限。優點是實現簡單，成體低。

    1D：側入式控制：主要應用在側入式LED背光系統中，能夠針對圖像中一列或每一行區域的亮度的變化進行對應背光亮度的調節。節能和畫質改善效果優于0D方式，需要在系統或LED驅動部分增加對圖像內容的分析和控制功能，成本略有增加。

    2D：直下式控制：主要針對直下式LED背光應用，根據LED的分區數量和大小能夠分別調節對應區域的背光亮度變化，實現比1D更好的畫質和更低的動態功耗。驅動部分的成本與1D相當，但總體成本由于LED燈數量的增多而有所增加。

    3D：在2D的基礎上改進，用RGB三色LED來限代白光LED。由于使用了R、G、B三色的LED，使得背光系統在進行亮度調節的同時，還能夠根據畫面各區域的色彩分布動態調整對應背光部分的色度，實現色域更廣的畫質，比2D方式有更好的色彩表現。缺點是硬件成本高于2D方式，同時由于需要處理RGB背光整體白平衡的同問題，因此開發居本有較大的增加。

    企業可以根據以上幾種背光控制方式來做好自己的選擇，但綜合成本等方面的考慮，筆者認為采用2D方式是在充分保證圖像質量的前提下的控制最佳方案。

    （3） 分區選擇分析

    對于LED背光而言，分區的數量是和畫質、功耗及成本等因素緊密相關的。根據相關試驗數據顯示，無論是側入式LED背光還是直下式LED背光，當分區數量增加到一定程度時，LED背光系統中LED燈的點亮比例不會繼續減小，即意味著此時LED背光的動態功耗難以繼續降低；同時，分區數量少的話，功率的降低效果不會太明顯。所以分區選擇還是控制在一定范圍內較好。

    （4） 產品分配實施

    針對分區，以46寸拼接單元為例，根據所選的LED類型，確定了LED的數量為190顆。此時，為了實現產品控制功能，將背光分為38個區域進行控制。其中，每5顆LED作為一個最小的亮度控制區域。對42寸拼接單元來說，每一個區域的面積約為128平方厘米，約為一張A4紙面積的5分之一。針對驅動方案，綜合考慮系統復雜度和方案成本，采用特雅麗的相關方法作為真正式背光系統中的LED的驅動方案。

    針對信號處理部分，由于 產品功能的實現需要高速DSP實時對每一場的視頻信號進行處理，這是實現直下式背光系統復雜而重要的內容之一。當前該技術在行業內尚處于起步階段，沒有現成的專用芯片，因此只能彩用DSP的方式得以實現。結合信號處理部分與LED的驅動電路，最終形成的直下式功能的方案，外地對驅動板PCB，為滿足不同客戶對產品功能的需求，在PCB設計時考慮與不需要該功能的需求的兼容。

    （5） 實施結果

    1.       背光隨圖像內容變化而變化。通過產品功能發現，背光在隨著屏幕內容的變化而變化，并且變化非常明顯。

    2.      功率隨著圖像內容的變化而變化。充分利用特雅麗的技術達到了更加高清，更加節能的目的

    此外，要達到好的調光效果，那么調光分區及調光方案就要選擇相對較好的方案。目前市場上有略微便宜的產品，比如分區僅為12個區域，雖然有一定的節能效果，但功能降低最大僅為50%并且畫面中的黑色仍舊黑的不夠徹底，易出現光暈現象，所以，請認準特雅麗技術的DID大屏拼接。

    （6） 節能計算

    以常見的2*3的46寸LED背光液晶拼接為例：普通的46寸LED背光液晶拼接單元功耗為2000W，拼接后的總功率為12000W。那么每日的用電量為28.8度，每年的用電量為10512度，按照三年的使用期限，用電量為31536度。按照電纜為0.6元/度計算，三年的用電費用為20000余元。

    如果采用特雅麗技術的液晶拼接，按照節能至少一半計算，那么用電量節約一半，即節約9460余元，完全可以抵消購買拼接時的一次性多投入的6000元；并且拼接系統一旦建立，使用期限完全不止三年，使用年限越長，節約越明顯。

    三、 結語

    為響應國家及社會所倡導的建設資源節約型社會，以及作為富有社會責任的大型企業而言，企業有責任和義務推出能夠符合社會及歷史發展潮流的產品；單純的價格惡性競爭不但犧牲了整個安防顯示產業鏈上的從業者的利益，必然對整個行業的良性發展帶來很大的風險；深圳維冠視界科技有限公司也希望本企業的新產品能夠繼續以客戶實際使用角度出發，引導整個拼接行業的發展方向。