一文了解LCD的关键技术和成本结构

行家说显示 叶国光 中字

OFweek显示网讯 上一章介绍了液晶的基本原理,除了液晶面板,LCD最重要的两个关键技术是什么?本章要跟大家介绍液晶面板产业除了液晶面板以外最重要的两个部件,背光模组与驱动电路IC模组,由于LED已经完全取代CCFL了,所以背光部分我们只介绍LED背光,驱动IC技术不是我的专长,我会尽量把我了解的部分100%传授给大家,最后我还整理了LCD的成本结构与LCD的产业链,希望大家能够用最轻松的心情了解最重要的显示行业:LCD液晶显示器。

液晶显示器的光源(LCD light source)

液晶显示器的背光种类

由于液晶分子本身不会发光,我们只是利用液晶分子「躺在玻璃上」或「站在玻璃上」来控制黑白而已,真正会发光的其实是发光二极管(LED)或冷阴极灯管(CCFL),我们称为「光源(Source)」。

LED背光技术:

LED电视是通过发光二极管替代CCFL冷阴极荧光灯管,来实现更好的照明显像效果。不过,LED背光发展至今也在不断进化,所以主要用于三种类型,显示效果也不尽相同。

图一 三种不同的背光原理图

a.直下式LED背光:

主要是在背光板上布满LED灯,实现均匀的照明效果。特点在于画质细腻,背光源可设置区域,也就是说所谓的“局部控光”技术,从而针对不同的颜色实现单独处理。不过,这种背光技术会影响电视的厚度,所以一些以超薄为卖点的电视转向另一种背光技术。

如图一(a)所示,直下式背光源工艺简单,不需要导光板,LED阵列置于灯箱底部,从LED发出的光经过底面和侧面反射,再通过表面的扩散板和光学模组均匀射出。直下式背光源的厚度由灯箱底部和散射板的距离决定,通常厚度越厚,背光源的光均匀性就越好。在背光源较薄的情况下,色彩和亮度均匀性就成了直下式背光源的技术关键。LED灯的光场分布类型对背光源的色彩和亮度均匀性起着重要作用,背光源所用LED灯通常有朗伯型和边发射型两种,由于边发射型LED 更有利于背光源的光均匀性,直下式背光源大都采用边发射型LED。但是大角度边发射LED由于其中间光强偏低,易造成暗斑,影响背光源的均匀性。

b.侧入式LED背光:

非常容易理解,侧入式LED背光是在液晶面板四周架设LED灯泡,照射到导光板后实现液晶屏照明。由于灯泡更少,所以运行电视厂商将电视机身设计得更加轻薄,市面上主流的超薄电视均采用这种技术。不过,由于一些先天缺陷,无法实现局部控光,颜色表现方面不及直下式那么出色。

如图一(b)所示,侧光式背光模块即将点状光源设置在经过特殊设计的导光板侧边作为背光源,使用LED颗数较少;而因光源置于导光板侧边,LED受颗数及亮度限制,仍需将光均匀分散整个平面上时,会形成当面板面积越大,光源辉度运用越有限。因LED背光源放在产品的侧面,因此后面只需要添加导光板就可以液晶产品的外观厚度可以做到很薄,比如索尼的ZX1系列,它就是采用侧光式背光模块。

c.量子点技术:

最近很流行的“量子点电视”,其实也是一种新型的背光技术。它的特色在于使用了纳米晶体材质代替LED光源,实现更纯净、颜色还原更逼真的背光色彩,将液晶电视的颜色效果提升到可媲美OLED的水平。所以,采用量子点技术的液晶电视,也是目前市场中显示效果最好、价格最昂贵的。

量子点技术是提升色域的新办法。量子点由锌、镉、硒和硫原子构成,是晶体直径在2-10纳米之间的纳米材料。由于它的光电特性独特,受到光电刺激后,会根据量子点的直径大小,发出各种不同颜色的非常纯正的高质量单色光。基于这一特性,如果把量子点材料用在电视的背光源上,用蓝色LED照射就能发出全光谱的光,从而对背光进行精细调节,进而大幅提升色域表现,让色彩更加鲜明。

如图一(c)所示,可以看出量子点技术也需要蓝色LED的激发,进一步证明了蓝色LED发明的重要性。量子点背光的并不复杂,将量子点制成薄膜,放置在蓝色LED和液晶面板之间,这样就可以有效的提升液晶面板的色域了。量子点本身体积就非常的小,因此量子点薄膜的厚度也是可以控制的很好,不会让液晶显示设备的厚度增加。

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