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).
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.
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.
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.
