淺談目前全球LED背光源的應用

最初,LED作為背光源一般僅應用於儀錶指示、電子設備螢幕、PDA、衛星導航系統、手機及小尺寸LCD等市場,而CCFL冷陰極燈作為背光源廣泛應用於大尺寸LCD、LCD TV、掃描器、廣告燈箱、筆記本電腦等方面。這是因為CCFL燈管具有燈管細小、結構簡單、燈管表面溫升小、燈管表面亮度高、易加工成各種形狀(直管形、L形、U型、環形等);使用壽命長、顯色性好、發光均勻等優點。但是,LED比CCFL更省電、壽命更長、色彩飽和度高、反應速度快、耐震耐壓與體積小等多項優點。所以,採用LED作為背光光源,是未來最有希望替代傳統冷陰極螢光管的技術。

一、已取得的LED背光技術成就

LED背光技術應用於小尺寸LCD並不困難,但是在2004年以前,由於技術問題並沒有廠商推廠40吋以上的LED背光源產品。終於在2004年11月10日公開發售三基色LED背光源的QUALIA005系列液晶電視後,大量電視機廠商開始熱衷於高附加值的大尺寸液晶電視LED背光源的研製。現簡單介紹下目前已取得相關研究成果的LED背光技術。

1.美國Agilent Technologies公司開發的HDJD-JB01型亮度和顏色管理系統(ICM)是一種用於液晶電視機的LED背光源。ICM系統除了在LCD TV上的應用外,還可以E用於汽車面板、建築物、手機、PDA以及其他嵌入式LCD的背光上。


2.德國歐司朗光電半導體公司於2005年12月推出了Golden DRAGON LED產品系列。該系列產品提供了完美的顏色混合效果,適合於為32至82英寸的大尺寸液晶顯示器模組提供背光源。

3.日本歐姆龍LED背光源,採用的方法是將多個LED發光器件放在一個模組中。模組中集中了多個紅、綠、藍色的LED。

4. 2005年5月, 美國Cree宣佈開發出第2代LED背光源。它可以大幅度降低大尺寸LCD和TV的能耗。這種新型LED背光源比其他LED背光源降低能耗60%,甚至比傳統的CCFL背光源還省電18%。

二、LED背光源的應用優勢

1.LED背光應用於液晶電視或液晶顯示器,能夠達到NTSC色域的105%,這為液晶電視的色彩提升提供了保障。

2.LED背光應用於筆記本電腦,可以有效地減少厚度,面板厚度僅為CCFL的1/2。並且比CCFL背光源面板節省20%~30%的電力。

3. 由於LED本身具有無汞的特性,完全符合歐盟環保規範。

4. LED背光的壽命非常長,使用壽命最高可達10萬小時,如果按每天開機5小時計算,一台採用LED背光光源的液晶電視理論數值可以使用將近50年。

三、LED背光光源前景預測
目前制約LED背光發展的問題主要是成本高於CCFL背光。因此,LED背光光源只能在高端液晶電視中出現。但是,廠商追求的是利益,用戶追求的是技術的進步。成品液晶屏材料中,背光源所占的成本比例要高於玻璃基板,並且背光源的利潤水準要比液晶面板本身更高。再加上大尺寸顯示器所使用的LED背光模組的市場前景逐漸看好,雖然短期內由於LCD降價影響,CCFL仍是主力產品,但是隨著LED背光模組的成本逐步降低,相信在價格差異不大的情況下,摒棄CCFL背光是最為理想的。

1.台灣的億光、晶電及威力盟等企業推動下,LED背光源模組的價格以每年平均30%的速度下降2010年前後LED背光模組成本將極接近CCFL背光模組,並且逐年降低,為LED背光的發展掃平了絆腳石。

2.2007年筆記本電腦採用LED背光率可達3%--5%,2008年更可以達到20%

3.由於筆記本電腦要求輕薄、省電,CCFL背光與LED背光成本相差不大,所以筆記本電腦應用LED背光的發展速度要快於液晶電視和液晶顯示器。

4.來平板顯示器背光源應用還是以RGB型LED為主,並且將會更加注重成本、散熱技術與發光效率的改善。

四、實用LED背光源技術推薦
雖然LED背光源作為一種新型的背光源技術發展的時間並不是很長,但是其種類也很多,但是還有些技術問題或成本問題有待解決,因此這些技術並未在LCD器件中得到普遍應用,下面就簡單歸納了幾種較實用的LED背光技術。

1.靜態照明LCD背光源
靜態照明LCD背光源的主要原理是使LCD的每個亞象素只通過與其相應的色元件進行照明從而省去了濾色器,提高了光效。器件的透射率達到了傳統LCD的三倍。同時,這種背光源又能使器件的結構得到簡化,並且能夠降低功耗,非常適合作高亮度的應用。

2.回饋型LED背光源
採用紅綠藍色光的LED作為LCD背光源可以獲得優異的色質,降低功耗,避免使用汞造成的環境污染,需要控制白光的色溫,以取得足夠長的壽命。以紅綠藍光LED為光源,採用了色感測器與回饋控制器的回饋式LCD背光源。利用這種背光源,現已取得了<0.02的色穩定性與持續的亮度穩定性,這種光源具有色域寬,色品度可調及環保的優點。

3.新型光導板結合式LED背光源
光導板結合式LED背光源是荷蘭開發的一種新的LED背光源,它將分離的混色光導板與傳統的光抽光導板結合在一起。具有重量輕、厚度薄、堅固耐用、與現存的背光源技術與製造機制相容、可以與各種光導板結合等優點。

4.高亮度直接型LED背光源
高亮度直接型LED背光源不用光導板,而是通過在LCD板後面的空腔中放置LED陣列代替之。採用這種LED背光源,可以做到在保持良好的光效時,能夠較好地控制亮度與顏色的均勻性。
近年來,由於大尺寸液晶電視的迅速發展,CRT電視的市場逐漸萎縮,再加上TFT-LCD顯示器替代CRT顯示器成為市場主流,極大地刺激了LCD背光源的研究與開發。LED背光源的發展方向是低功耗、低成本、高亮度、長壽命、更輕薄。隨著科技的進步,科研人員的努力,相信不久的將來新型LED背光源將會得到更全面的普及。

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