對于未采用多晶硅技術的LCD廠商來說,提高亮度和色彩表現的主要著眼點就是改良背光源。在這個領域,CCFL冷陰極熒光燈是絕對的主流,盡管該技術應用多年,已經相當成熟,但隨著時間的推移,它的缺陷也變得日益明顯。冷陰極熒光燈屬于管狀光源,為了將光線均勻散布在液晶面板各個區域,就要求動用一套包括反射板、導光板、光學擴散片、棱鏡片的輔助組件,所構成的整套系統也被稱為“背光模組”。但即便如此,常規型LCD要做到亮度均勻也較為困難,加之結構復雜,背光模組很難實現很薄的厚度。更重要的是,冷陰極熒光燈色域較為狹窄,導致幾乎所有的LCD顯示器都無法達到平面印刷的Adobe RGB色域標準,而普通CRT顯示器和少數高端LCD才能達到SRGB標準,不過近期已經有相當一部分主流LCD顯示器產品對SRGB標準提供支持。而在專業作圖應用中,操作者往往需要在一個廣泛的色域內進行色調調配,現有LCD顯示器因色域狹窄、往往無法保證顏色的精確性。另外,冷陰極熒光燈使用壽命并不算長,許多LCD產品在使用幾年后屏幕就會發黃、亮度明顯變低,雖然理論上說LCD可以通過更換燈管來提升顯示品質,但一般售后服務很少提供此項服務,沒有多少用戶愿意冒這樣的風險。因此,LCD的最佳工作狀態也只有短短幾年。
有鑒于此,許多液晶廠商將著眼點放在新型背光技術上,其中最炙手可熱的當屬LED背光技術。LED(Light Emitting Diode,發光二極管)是一種革命性的半導體照明技術,LED器件由兩層很薄的攙雜半導體材料制成—一層帶有過量的電子,另一層則缺乏電子而形成帶正電的“空穴”。工作時電流通過,電子和空穴相互結合,多余的能量則以光輻射的形式被釋放出來,由此實現亮度輸出。與現有的冷陰極熒光燈技術相比,發光二極管有許多優點,如它是一種平面狀的光源,最基本的LED發光單元是3-5mm邊長的正方形,很容易組合在一起成為既定面積的面光源,自身便具有很好的亮度均勻性,若作為液晶電視的背光源,所需的輔助光學組件可以做得非常簡單,屏幕亮度均勻性更為出色;其次,LED背光源的色域范圍甚至超過最高等級的Adobe RGB和NTSC色彩標準,令LCD顯示器可擁有極為出色的色彩表現(與NTSC規格相比,采用LED背光的LCD顯示器色域范圍可以達到它的105%,而CCFL背光的LCD顯示器色域僅有NTSC的70%);第三,LED的使用壽命可長達10萬小時,即便每天連續使用10個小時,也可以連續用上27年,且在漫長的時間內都可維持出色的亮度,而不會在幾年以后就出現諸如屏幕發黃、變暗的糟糕問題;第四,LED使用的是6-24V的低壓電源,十分安全,供電模塊的設計也頗為簡單,同時LED不需使用對環境有害的金屬汞,這顯然比傳統的標有含汞的冷陰極熒光燈產品更為環保。
但是,LED也存在一些較嚴重的先天缺陷,其中最讓業界飽受困擾的應該是LED的發光效率問題。作為背光源的LED器件以白光類型居多,而白光LED器件在開始時發光效率不高,致使屏幕亮度普遍偏低。目前CCFL冷陰極熒光燈的發光效率可達到50-100lm/W(流明/瓦),而白光LED器件在剛起步時發光效率僅為20lm/w甚至更低,這就注定LED在開始時并不適合作為LCD顯示器的背光源。幸運的是,該領域的技術進展非常迅速,白光LED的發光效率以每年提高60%的幅度提升,到目前為止,白光LED器件的發光效率突破50lm/w,開始達到實用化水平。而業界希望能夠到2007年之前,將白光LED的發光效率提高到75lm/w的高水平,此時采用LED器件作為液晶顯示器的背光源將沒有任何技術障礙。LED器件另一個主要缺陷在于成本高昂,目前LED背光模組零組件的價格平約為CCFL的5倍左右,屏幕尺寸越大,采用LED背光技術的成本就越高。而隨著產能的增加,LED背光源的成本將快速下滑,預計到2006年LED背光的售價可降到CCFL背光的2倍左右,距離大規模普及僅有一步之遙。
早在2004年8月份,索尼就成功開發出使用LED背光源的40/46英寸液晶電視,兩者分別使用325個和450個白光LED模塊(美國Lumileds公司生產),色彩表現力明顯優于傳統產品。但由于索尼還來不及使用較高光效的LED器件,不得不通過加大功率來保證屏幕的輸出亮度,導致這兩款產品的顯示屏功耗就高達470W和550W,比同尺寸的CCFL背光型液晶電視高出60%以上。除了索尼之外,三星公司對LED背光的態度也十分積極,該公司在2005年3月份也推出兩款采用LED背光的40/46英寸液晶電視,技術規格與索尼的產品基本相當,三星方面沒有透露具體的功耗數字,但官方聲稱比索尼的同類產品要低一些。由于背光模組和大尺寸LCD面板的價格都十分高昂,LED液晶電視的價格也十分昂貴,索尼40英寸產品的零售價約合人民幣6.4萬元,46英寸的產品竟高達8.4萬元以上,而三星公司的產品甚至更為昂貴,這樣的價格顯然是絕大多數用戶所難以承受的。當然,我們并不認為此種情況會持續太久,隨著時間的推移,液晶面板和LED背光模塊的成本都將以幾何速度快速下跌,未來兩年內出現技術成熟的平民化LED型液晶電視應該不是什么夢想。至于在中小屏幕的計算機顯示器領域,LED背光源仍停留在試制品階段,當前的主要矛盾還是LED器件發光效率不夠高,顯示器功耗偏大。即便這個問題能夠得到解決,LED背光類型的液晶顯示器也不會很快出現在消費市場,而會被優先用于圖形藝術、出版、CAD/CAM、醫學和高清晰度視頻編輯等專業領域,畢竟LED背光成本較高是不爭的事實。