CCFL背光源技术特性

　　在深入了解背光技术之前，有必要先了解当前的背光技术存在什么问题。由于液晶是一种介于液体和晶体之间的物质，可以通过电流来改变其分子排列状态，且给液晶施加不同的电压就能控制光线的通过量，从而显示多种多样的图像，但液晶本身并不会发光，因此所有的LCD都需要背光照明。

　　背光源早产生于二战期间，主要用于军用设备上的仪表显示。20世纪60 -70年代，出现了粉末电致发光的背光源，20世纪80年代人们研制出了半导体LED背光源。之后，LCD等非自主发光器件问世，但它们需要大尺寸、长寿命的背光模组提供底光。伴随薄膜晶体管液晶显示器（TIT￣LCD）技术的成熟，CCFL应运而生。CCFL具有管径细（可达到1.8mm）、寿命长、亮度高、工作电流低等优点，已广泛应用于笔记本电脑和个人数字助理器（PDA）等产品中，并在目前LCD背光源中占据着统治地位。图是采用CCFL背光源的LCD模块的结构示意图。小型CCFL提供了用于大型LCD所需的亮度和寿命（及灯光管制能力），这就是它至今仍是背光照明为常用的方法的原因。CCFL（冷阴极荧光灯）的主要特性如下。

　　①高亮度，3000～4 000cd／m²。

　　②长寿命（约20000小时）。

　　③低发热量。

　　④高亮白色光。

　　图 采用CCFL背光源的LCD模块的结构示意图

　　CCFL在其峰值光谱之外还会产生许多不需要的光谱，从而引起亮度恶化，并影响LCD的色彩再现：在LCD中，光源发出的光必须通过由红、绿、蓝像素构成的LCD板，为了获得高色彩再现，要求来自LCD像素的光只能有一围绕主波长的窄光谱。

　　CCFL的白光为冷色，现色性比较差，其照射在物体上产生的色彩，不如太阳光照射的鲜艳。如当前液晶电视（LCD TV）常用的CCFL仅能表现约15％的肉眼颜色范围。

　　由于冷阴极荧光灯不是平面光源，囚此为了实现背光源均匀的亮度输出，LCD的背光模组还需要扩散片、导光板、反射板等辅助器件。即便如此，要获得如CRT均匀的亮度输出依然非常困难。大部分LCD在显示全白或全黑画面时，屏幕边缘和中心亮度的差异十分明显。

　　采用CCFL作为LCD背光源除了有结构复杂、亮度输出均匀性差的缺点之外，还有一个问题是其使用寿命短。绝大部分CCFL背光源在使用2～3年之后亮度下降非常明显（寿命在15 000～25 000小时内），许多LCD（尤其是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，这正是由CCFL使用衰减期较短的缺陷造成的。

　　与此同时，由于CCFL背光源必须包含扩散板、反射板等复杂的光学器件，因此LCD的体积无法再进一步缩小。在功耗方面，采用CCFL作为背光源的LCD也无法令人满意，14英寸LCD的CCFL背光源往往需要消耗20W，甚至更多的电能。对于笔记本电脑和其他便携式电子设备，依据现在的电池技术，在设计中需要重点考虑电池充电的使用时间。

　　CCFL属于管状光源，要将其所发出的光均匀散布到面板的每一个区域都需要相当复杂的辅助组件。其屏幕的厚度也较难控制，而且随着面板的增大，必须使用多条光源，这进一步加剧了设计的复杂程度及成本，大屏幕液晶电视对此更为敏感。例如，50英寸以上的LCD TV，其直下式CCFL背光模组的成本比重甚至可能占到面板成本的一半以上。

　　现在几乎所有的较大面积的LCD显示器都使用CCFL（冷阴极荧光灯）背光源，这些CCFL的驱动需要非常高的交流电压。一般笔记本显示器的面板只需要一个CCFL控制器，而大面板、TV类型的显示器要求更亮的背光，也即需要更多的CCFL，因而需要更多的驱动器。来自这些CCFL的光还必须匹配，否则显示屏的图像亮度将不均匀。采用CCFL技术作为背光源会严重影响在LCD显示器上显示的色谱。典型的CCFL背光使LCD显示器只能再现不到50％的NTSC信号所能传输的色彩。为了改善CCFL的不足，TI和MAXIM等IC厂商分别推出了几款高性能的电源管理器件，如TPS65160、MAX1997／MAX1998、MAXI513／MAX1514，它们不但具各高的转换效率，还能满足薄膜晶体管（TFT-LCD）液晶屏幕的所有电压需求，为液晶显示器提供了完备的供电方案，并提供了安全的大电流控制能力，是适用于现今大型液晶显示器和液晶电视的电源管理器件。它们内置了高效率的直流转换控制器、两个电荷泵、多种保护功能，以及可调式开机电源顺序控制。它们的电压输入范围较宽，可为系统提供源极电压为UCOM=15V／1.5A，一个大电流背板驱动器的基准电压为Ugamma＝15V／30mA。而1.8A异步降压变换器提供的逻辑电压为ULOGIC＝3.3V／1.5A，还提供可调式稳压输出的正电荷泵输出电压为UGON＝23V／50mA，和负电荷泵驱动器输出电压为UGOFF＝－5V／50mA，以保证屏幕显示画面的质量，并拥有快速瞬时响应能力，其高达95％的电源转换效率有助于节省电能。电源管理器件还包含有多种安全功能，如升压变换器的电压过载保护、降压变换器的短路保护，以及过热关机功能，从而避免了因温度或功耗过高所造成的损坏。除此之外，电压过低锁定（UV－LO）功能会在电压过低时将器件关机，以提供进一步的保护。由于电源管理器件采用了薄型QFN封装，高度仅0.8mm，故它适合用于超薄型LCD面板。