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1、华硕电脑 中国业务群LED背光模组设计TFT-LCD液晶屏EDU Document产品中心 2008年12月华硕电脑 中国业务群LCD显示原理LCD结构 LCD显示原理背光模组CCFL背光模组发光原理CCFL背光模组固有缺陷 LED背光模组发光原理 LED背光模组分 类 白光LED背光源 发光原理Part One华硕电脑 中国业务群华硕电脑 中国业务群LCD显示原理LCD结构 TFT-LCD (Thin film transistor liquid crystal display) 薄膜晶体管液晶显示器： 采用背光（ backlight）原理，使用灯管作为背光光源，通 过辅助光学模组和液晶层对
2、光线的控制来达到 较为理想的显示效果。 液晶：是一种规则性排列的有机化合物，它 是一种介于固体和液体之间的物质，目前一般 采用的是分子排列最适合用于制造液晶显示器 的细柱型液晶。液晶本身并不能够发光，它主 要是通过因为电压的更改产生电场而使液晶分 子排列产生变化来显示图像。液晶面板：主要是由两块无钠玻璃夹着一个由偏光板、液晶层和彩色虑光片构成的夹层所组成。偏光板 、彩色滤光片决定了有多少光可以通过以及生成何种颜色的光线。液晶被灌在两个制作精良的平面之间构 成液晶层，这两个平面上列有许多沟槽，单独平面上的沟槽都是平行的，但是这两个平行的平面上的沟槽 却是互相垂直的。简单的说就是后面的平面上的沟槽
3、是纵向排列的话，那么前面的平面就是横向排列的。 位于两个平面间液晶分子的排列会形成一个Z轴向90度的逐渐扭曲状态。背光光源即灯管发出的光线通过 液晶显示屏背面的背光板和反光膜，产生均匀的背光光线，这些光线通过后层会被液晶进行Z轴向的扭曲， 从而能够通过前层平面。如果给液晶层加电压将会产生一个电场，液晶分子就会重新排列，光线无法扭转 从而不能通过前层平面，以此来阻断光线。这样就可以在前层平面就可以看到丰富多彩的影像了。华硕电脑 中国业务群LCD显示原理背光模组目前的TFT-LCD背光模组，主要有CCFL和LED两种光源。华硕电脑 中国业务群CCFL背光模组发光原理冷阴极灯管，是在一玻璃管内封入隋
4、性气体Ne+Ar混合气体，其中含有微量水银蒸气(数mg)，并于玻璃内壁涂布荧光体，于二电极间加上一高压高频电场，则水银蒸气在此电场内被激发即产生释能发光效应，放出波长253.7nm的紫外线光，而内壁的荧光体原子则因紫外线激发而提升其能阶，当原子反回原低能阶时放射出可见光。冷阴极荧光灯（CCFL）是一根灯管CCFL背光源华硕电脑 中国业务群CCFL背光模组的缺陷CCFL的亮度一般都是恒定不变的，即便是液晶分子在全关闭状态，也会有一 些光线能从中透射过来，因此目前的液晶电视很难表现出真正的黑色，这也就导 致了液晶面板的对比度不佳的缺陷。CCFL最大的缺陷来自光谱特性上的缺陷。背光源发出的白色光 线
5、最后要经过RGB彩色滤光膜后才能实现成像，因此背光源发出的 白光中R/G/B三原色光的波长（即三原色的纯度）将直接影响到电 视机最后的色彩效果。从这个角度来说，CCFL发出的白光就不是 一种光谱特性非常理想的光源。所以目前市面上主流的液晶显示器 ，达到标准NTSC色域标准的60%-78%。CCFL寿命曲线预测图：实际点灯一段时间 ，再根据曲线下降趋势去推估其寿命。一 般称作寿命终了，是以辉度下降至初期之 50%时之时间点。 CCFL光源的寿命只有5万小时左右， 而且随着使用时间的增长，光源发出的光 线会变得暗淡和发黄。寿命曲线可以看出 ，假定每天使用8小时，那么在使用到3年 半左右的时间，也就
6、是在10000小时左右 的时候，屏幕显示效果就可能开始下降。华硕电脑 中国业务群LED背光模组发光原理LED是英文light emitting diode的缩写，即：光线激发二极管，属于一种半导体元器件。发光二极管的核心部分是由p型半导体和n型半导体组成的晶片，在p型半导体和n型半导体之间有一个过渡层，称为p-n结。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。当LED处于正向工作状态时（即两端加上正向电压）
7、，电流从LED阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关。LED是发光二极管的意思，“LED背光屏”是一种简称，它的全称应该是采用LED(发光二极管)背光模组设计的TFT-LCD液晶屏。电子流向 电子流向华硕电脑 中国业务群LED背光模组分类按照LED发出的光源色彩，主要分为白光LED背光源和RGB-LED背光源两种。RGB-LED背光源，就是通过可以发出高 纯度红色、绿色、蓝色光的LED元件，实 现传统CCFL光源不能达到的宽广色域范 围。目前主流的RGB-LED背光源已经可 以达到105%的NTSC色域范围，而且只 要采用性能更加强大的LED器件，目前已
8、 经可以实现120%以上的NTSC色域范围 。白光 LED背光源RGB-LED背光源在液晶显示的成像原理中，背光源发出的白光， 经过液态晶体层后，再通过R/G/B彩色滤光膜， 变成独立的原色。在这一过程中，决定最后液晶 显示设备色彩的关键并不是液态晶体层，而是背 光源的发光质量。通过采用高发光质量的白色 LED背光源，液晶显示的色域范围可以轻松达到 NTSC等比100%左右，对色彩效果提升作用明显 。目前笔记本LED背光 液晶屏幕，主要采用 白光LED背光源华硕电脑 中国业务群白光LED背光源发光原理白光LED背光源真正发射白光的LED是不存在的。因为LED的特点是只发射一个波长。白色并不出现
9、在色彩的光谱上；一种替代的方法是，利用不同波长合成白色光。在发射蓝光的InGaN基料上覆盖转换材料，这种材料在受到蓝光激励时会发出黄光。于是得到了蓝光和黄光的混合物，在肉眼看来就是白色的。白光LED的发射波长(实线)包括蓝光和黄光区域的峰值，但是在肉眼看 来就是白色。肉眼的相对光敏感性(虚线)如图所示。 华硕电脑 中国业务群白色LED背光模组优点显示更佳白色LED背光模组优点寿命更长白色LED背光模组优点无汞环保白色LED背光模组优点节能环保白色LED背光模组优点更轻更薄Part Two华硕电脑 中国业务群LED背光模组优点显示更佳不同环境下LED背光屏(左侧)和CCFL背光屏对比(右侧)LE
10、D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。平面化的光源拥有优异的亮度均匀性。华硕电脑 中国业务群LED背光模组优点寿命更长CCFL的平均寿命在2万-5万小时左右LED的平均寿命达到10万小时以上绝大部分CCFL背光源在使用23年之后亮度下降非常明显(寿命在15000小时25000小时)，许多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。当然，影响LCD使用寿命还有另一个因素器件的驱动方式。平均使用寿命CCFL LED 40000小时100000小时华硕电脑 中国业务群
11、LED背光模组优点无汞环保LED背光兴起的一个重要因素就是欧盟施行的RoHS指令。该指令规定自2006年7月1日起，消除在欧盟成员国销售的电子装置中的铅、镉、汞、六价铬、多溴联苯和多溴联苯醚等物质。而汞是CCFL灯管和其它类型荧光照明的主要成份。LED的无汞性质，更符合环保要求。华硕电脑 中国业务群LED背光模组优点节能环保一般情况下，LED背光源NB面板比CCFL背光源NB面板节省约20%30%之电力华硕LED背光U1F与CCFL的S6F电力消耗对比华硕电脑 中国业务群LED背光模组优点节能环保LED背光源非常节电。其功耗要比CCFL冷阴极背光灯低。LED内部驱动电压远低于CCFL，功耗和安
12、全性均好于CCFL。CCFL交流电压要求相对较高，启动时达到1,5001,600Vac，然后稳定至700或800Vac，而LED只需要在1224Vdc或更低电压下就能工作。电力损耗方面，CCFL会有较多的电力损耗，首先经过DC-DC会消耗掉10%，再经由变频器(inverter)又有所损耗，使得可以利用的电力成为原本的75%。而使用LED不需要DC-DC也不需要inverter，只有经由LED driver损耗10%；因此电力消耗较少，电池续航时间更长。华硕电脑 中国业务群LED背光模组优点更轻更薄LED元件的体积可以做的非常小，更加便于各种设备的布置和设计，这样采用LED背光的液晶面板就可以
13、实现更轻更薄的设计国内首款11英寸 LED背光屏幕笔记本 U1F华硕电脑 中国业务群LED背光模组优点更轻更薄与传统的CCFL背光源比较，LED背光源NB面板厚度约为CCFL背光源NB面板厚度的1/2LED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轻的机身重量、更佳的移动性。华硕电脑 中国业务群ThankThank you for your attention!you for your attention!
