技術專題
作者：張楠
多、快、好、省一直是人類追求的目標，不光是在IT領域，在全社會都是如此。聚焦到顯示領域，有沒有一款光源能夠實現亮度高、壽命長、功耗低、材料環保呢？LED、激光、有機EL等固態光源也許是最好的選擇。
LED（紅、綠、藍或者白色）比傳統的光源具有更多的優點，UHP（超高壓汞燈泡）燈的壽命大概在4000小時（最好的可以達到1萬小時），CCFL（冷陰極管）的壽命則長一些，可以達到3萬~4萬小時，WCG-CCFL（廣色域－冷陰極管）可以達到6萬小時，之後便需要更換。而LED的壽命則可以達到10萬小時。此外，LED還具有可瞬間點亮達到最高亮度，不使用汞等優點。 激光光源和有機EL光源雖然在色差和亮度方麵有優勢，但是其壽命目前還比LED短。
LED發光效率逐年提高
白色LED的發光效率逐年提高，而且量產效果使單價不斷降低。目前高演色型LED也實現了100lm/W左右的發光效率，業界公認2015年前後將會達到150lm/W左右。LED液晶麵板問世之初，采用的是RGB三色LED，曾以色彩表現範圍NTSC比超過100％為賣點。但其功耗卻高達兩倍左右，價格也很高，隻能在極少一部分高檔機型上采用。如果使用白色LED，雖然色彩表現範圍不會明顯大於CCFL型，但在功耗和成本方麵卻十分有競爭力。
隨著導光板技術的進步，照光方式無論是端麵型還是直下型，利用LED薄型的特點，均可獲得均勻的擴散光。這樣，厚度比原來薄，全部亮燈時功耗與CCFL型等同或更低，成本基本相當的模塊便得以實現。LED能夠輕鬆調整顯示時的亮度，所以還可采用便攜終端廣泛使用的動態對比度調整技術。因此，與全部亮燈時的功耗相比，LED可降低標準圖像的功耗。也就是說，如果是平均圖像，LED功耗完全能夠低於CCFL型。如果采用局部調光（Local Dimming）技術，LED還有望進一步降低功耗並提高對比度。
大尺寸化的LED封裝
不僅是背照燈光源的配置，白色LED的形狀也出現了變化。韓國三星集團旗下LED廠商三星LED公司及LG集團旗下LED廠商LG Innotek公司在不斷加大背照燈光源用白色LED的封裝尺寸。以前以5630（5.6mm×3.0mm）產品為主流，而現在則開始采用6030（6.0mm×3.0mm）產品，並在研究在不遠的將來采用7030（7.0mm×3.0mm）產品。其原因在於，加大封裝尺寸不僅易於散熱，而且在增加向封裝輸入的功率時還可獲得更高的亮度。另外，隨著封裝尺寸加大，還可在封裝內收放大尺寸的LED芯片。根據這些效果，便可考慮減少背照燈光源所需要的白色LED的個數。
而日係LED廠商並未效仿這種加大封裝尺寸的做法，將尺寸控製在了3.0mm見方的單邊3mm左右。原因是單邊3mm左右的封裝尺寸被公認為最能提高發光效率。DisplaySearch的宇野介紹，這一尺寸因發光效率高而能夠降低耗電，但同時也存在散熱麵積小，使背照燈光源的散熱設計難度加大的問題。
白色LED封裝尺寸的不同還使收放於封裝內的LED芯片的大小表現出差異。DisplaySearch研究總監Kevin Kwak表示，在輸入功率為0.5W的白色LED所使用的LED芯片的麵積方麵，日亞化學工業為0.150mm2、豐田合成為0.210mm2，而三星LED為0.303mm2、LG Innotek為0.360mm2、韓國首爾半導體為0.360mm2。其中，韓國廠商的LED芯片收放在5630封裝中，而如果封裝尺寸變為6030芯片，則LED的尺寸會隨之加大至原來的近兩倍。
日係LED廠商能夠使用小尺寸LED芯片就意味著其發光效率較高，因此不加大LED芯片尺寸也可獲得高亮度。芯片價格雖說還要看晶圓的口徑及成品率如何，但一般而言芯片尺寸越小，其單價就會越低。可以說，日係LED廠商采取的是從LED入手進行優化的路線，具體而言就是將發光效率提高至更高水平，由此來抑製熱量的產生，達到隻需較小芯片（封裝）麵積的目的。而韓係LED廠商采取的則是包括封裝到背照燈的部分在內的優化路線，具體而言就是低發光效率通過加大芯片麵積來彌補，並通過進一步加大芯片麵積來獲得更高亮度，減少作為背照燈光源進行封裝的LED的個數。
局部調光成可能
在使液晶電視的功耗降至最低的情況下實現最大對比度的是二維局部調光技術。該技術是將屏幕分成數百區塊，實時調整對應各區塊的直下型LED單元的亮度，並修正信號，使各區塊形成最佳對比度曲線的驅動方式。
這種技術因電路規模增大、電子部件數增加而沒有成本優勢。除此之外，該技術還存在一個致命問題：必須用絕對值補償由低亮度到高亮度的所有LED單元的輸出亮度。為解決這個問題，供貨前的檢查和調整需要花費大量時間，而且成本非常高。並且，每個LED單元都會產生不同程度的亮度劣化，還可能發生老化或亮度不均的問題。因此，普遍認為二維局部調光技術在液晶電視的大批量產品（Volume Zone）上普及的可能性很低。
如果不需要采用二維局部調光技術，則相對於直下型，端麵照光型LED背照燈的采用更容易。從這種觀點來看，三星聲稱的“全麵采用端麵照光型白色LED背照燈”的戰略是非常明確的。
三星在韓國顯示器展會上展出的電視用端麵照光型白色LED背照燈液晶模塊的功耗值為“32英寸 Max 55W Typ 38W”和“40英寸 Max 76W Typ 53W”。Typ（標準圖像顯示）時的功耗值之所以小於Max（全白顯示），被認為是進行了可使背照燈亮度變化的動態對比度調整的結果。如果數字調諧器、圖像處理電路及音響電路等的功耗為20W左右，那麼顯示標準圖像時，32英寸電視的功耗便可降至60W以下，40英寸機型可降至75W以下。今後，白色LED LCD TV可能會成為推進低功耗化戰略的各廠商的旗艦機型。