之前聊到顯示器最重要的部分, 也就是背光模組(http://www.wretch.cc/blog/KisPlay/1525618), 其中最重要最重要的能讓大家看到LCD顯示畫面的幕後大功臣, 絕對不能忘了它的背光板內的光源, 倘若沒有這光源的存在, 即使LCD本身有萬般高深的武藝想展示也終將一籌莫展, 且一個好的顯示器若失去了光源所提供的的”光””彩”, 那也只有徒負空嘆「巧婦難為無米之炊」囉~ (也就是說開機後你只看到一片黑黑的畫面,搞不清它到底在幹嘛囉~)

話說這個光源, 小弟敢說絕對不是用當初愛迪生發明的那顆燈泡, 那到底是啥咪神密武器呢? 原來CCFL和LED是目前LCD武林中的兩大高手, 那什麼又是CCFL?? 什麼又是LED呢?? 所以小弟再次請出菇狗大神, 讓小弟一窺它的究竟, 在此稍微野人獻曝一番, 若有謬誤遺漏之處, 還請大家寬大為懷, 原諒不才的我啦~

首先, 先來說說CCFL, 它是冷陰極燈管(Cold Cathode Fluorescent Lamp)的簡稱, 發光原理為在CCFL之玻璃燈管內壁塗有一層螢光體, 並在螢光燈內部注入隋性氣體Ne和Ar(內含微量水銀蒸氣), 再於二電極通上高電壓電極, 激發出燈管內部高速電子, 其將與管內氣體分子或原子(如 Ne, Ar, Hg)衝擊, 而將這些氣體分子激發至高能階不穩定狀態, 水銀蒸氣在此電場內被激發釋出能量, 放出波長253.7nm的紫外線光, 而紫外光發出的能量再撞擊內壁的螢光體, 由螢光體將紫外線轉換為可見光(R, G, B 可見光波長由螢光體物質特性決定).

顯示器的核心-背光光源之CCFL 1

 

由於CCFL燈管不使用燈絲, 故無燈絲燒斷或是因震動造成燈絲斷裂問題 , 因此有非常可靠的使用壽命, 其特點還有高輝度, 高效率, 熱量少, 且電氣特性穩定, 光學特性佳, 能耐頻繁點滅的液晶用螢光放電燈, 此外, 外形變更及配線容易, 點燈回路可小型化與低成本化的優點也是常被使用的利基. 其用途除在如個人電腦, 導航設施, 遊樂器等等的液晶背光燈(BALCKLIGHT)外, 於自動化辦公室(如掃描器SCANNER)及照明上也有多元的應用(如儀器, 指示燈具, 裝飾等). 由於CCFL為目前大多數液晶顯示器(LCD)所採用的背光光源, 也在筆記型電腦, 數位相機, 導航系統以及其他具有較小LCD螢幕的設備中使用多年, 近期LCD TV的崛起中它也扮演著不可或缺的角色.

LCD常用的燈管外型通常是直管, 但有時為了降低燈管數及成本, 會使用U型管, 如右下圖, 燈管數量降為一半, 但其驅動之Inverter不能延用原先規格, 需另外對應匹配才能正常點燈.

顯示器的核心-背光光源之CCFL 1

CCFL在目前可用的背光模組光源裡, 具有電氣及光學特性安定, 壽命長及耐震, 耐點滅等特性, 因此在面對其他可用光源時還是具有值得發展的潛力, 以下就簡單來說說CCFL產品的發展趨勢. 由於隨著產品應用面的增廣, 對CCFL的需求也是更多元化, 相對的對其特性及品質的要求也是越來越高, 如(1)高輝度 (2)高演色性 (3)輝度與色度之均一性 (4)長壽命 (5)低消耗功率 (6)發熱少 (7)環保(如無汞燈管) (8)適用溫度範圍加大等等, 都是CCFL產品發展的趨勢.

近幾年隨著LCD產品的普及, 民眾接受度大幅提升, 如以往電視機大都是使用厚重又有輻射疑慮的映像管, 現在去賣場看到所展示出來的已經大多數是LCD TV, 其原因除了LCD本身顯示畫質在近幾年廠商們的努力下改善非常多, 一方面它的價格也越來越符合我們普羅大眾所能接受的範疇囉~ 所以對面板業者而言, 如何有效降低成本就是其開發設計時追求的一大重點, 也因此希望在同一面板內使用到的燈管數能夠有效降低(如下圖), 但為了維持相同的亮度水準, 就會要求燈管廠商提高發光效率及輝度值, 如此才能符合其產品特性的需求, 因此「高輝度」的目標是燈管發展必然的課題之一, 而且換個方向來想, 即使使用同樣燈管數的面板時, 本身輝度高的燈管所展現出來的面板亮度也較高, 對我們顧客來說也有較高規格的享受.

顯示器的核心-背光光源之CCFL 1


而在此所提到的燈管「高演色性」需求, 是指它所能呈現色彩原色的能力, 咱們老祖宗們留下的文字很有意思, 既然是說”演”色, 那當然希望就像演員一樣, 要演得越像越好, 透過顯示器所展現的色彩若接近原來的顏色(換句話說就是色彩「飽和度」佳), 那我們看到的畫面就會越自然越舒服, 就不會有那種畫面失真而想關電視的衝動啦~ 而一台顯示器的顏色跟它的光源是息息相關的, 大家可以先參考一下下圖, 據說圖中三角形可以代表其色彩飽和度, 面積值越大越好, 一般來說, 燈管因本身螢光體材質的限制, 所呈現出來的飽和度有其極限, 而LED若使用RGB混光就能有更高演色性的表現, 若我們把常聽到標準的NTSC(http://www.wretch.cc/blog/KisPlay/1366234)那個三角形面積為色域的標準,CCFL能展現的色域空間明顯比LED來的小. 然而, 若考慮實際在LCD面板之亮度與白光色度等整體應用上, CCFL是可達到與LED相當的水準(目前常見為NTSC 72%). 若再搭配面板內的彩色濾光片之色阻調整,以及未來在螢光粉上的突破,也有機會再更上層樓, 但世間事無法兩全其美, 往往在追求高色域NTSC的過程中, 面板亮度或壽命降低及白光色偏等缺點也會伴隨而生, 這也是CCFL或LED開發過程中必需權衡拿捏之處.

顯示器的核心-背光光源之CCFL 1

 顯示器的核心-背光光源之CCFL 1