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LED背光

LED背光

分类: 电子工程
属性: 技术
最后修改时间: 2013年05月25日
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LED背光是指用LED(发光二极管)来作为液晶显示屏的背光源。和传统的CCFL(冷阴极管)背光源相比,LED具有低功耗、低发热量、亮度高、寿命长等特点,有望近年彻底取代传统背光系统。

概述

近年来,背光源发展很快,不断有新技术、新产品推出,LED背光逐步进入产业化,有了一定的规模,相比CCFL,LED有着明显的节能优势,LED背光依然存在需要改进之处,国内的上游配套工厂上跟不上国际形势,技术交流与互动改进及试样产品的应用推广等是LED进入大尺寸液晶背光领域的最大障碍,作为液晶产品中重要配件之一的背光源,近年来发展很快,不断有新技术、新产品推出。其中LED(发光二极管)背光市场份额在逐渐增加。在笔记本、显示器及电视机等产品中,原来一直在使用CCFL(冷阴极荧光灯)背光源,从2008年开始,笔记本和显示器产品中LED背光的使用不断扩大。有关统计数字显示,2009年第一季度,LED背光的出货量是2008年同期的8倍。同时在CCFL一统天下的液晶电视领域,随着海信推出第一款LED背光电视,国内市场上LED背光电视产品也如雨后春笋般出现在市场中。

背光定义

背光的汉字解释是“光直接照射不到”或者“躲避光线的直接照射”。在电子工业中,背光是一种照明的形式,常被用于LCD显示上。背光式和前光式不同之处在于背光是从侧边或是背后照射,而前光顾名思义则从前方照射。他们被用来增加在低光源环境中的照明度和电脑显示器、液晶萤幕上的亮度,以和CRT显示类似的方式产生出光。其光源可能是白炽灯泡、电光面板(ELP)、发光二极管(LED)、冷阴极管(CCFL)等。电光面板提供整个表面均匀的光,而其他的背光模组则使用散光器从不均匀的光源中来提供均匀的光线。背光可以是任何一种颜色,单色液晶通常有黄、绿、蓝、白等背光。而彩色显示采用白色白光,因其涵盖最多色光。LED背光被用在小巧、廉价的LCD面板上。他的光通常是有颜色的,虽然白色背光已经愈来愈普遍了。电光面板经常被使用在大型显示上,这时均匀的背光是很重要的。电光面板需要经由高压的交流电来驱动,这部份由反用换流器回路来提供。冷阴极管被用在像是电脑显示器上,颜色上通常是白色的,这同样也需要反用换流器和散光器。白炽背光则在需要高亮度时被使用,但是其缺点则是白炽灯泡的寿命相当有限,而且会产生相当多的热量。LED背光可增进LCD显示的色彩表现。LED光是经由三个各别的LED所产生出来,提供相当吻合LCD像点滤色器自身的色光谱

LED对CCFL造成威胁

自2008年以来,LED背光逐渐进入产业化,市场份额不断扩大。从开始应用于笔记本电脑,到现在应用于显示器、液晶电视,LED背光产品不断涌现,市场占有率不断增加。京东方科技集团中心研究院副院长王刚认为,相对于CCFL背光来说,LED背光有很多的优势,特别是其在环保方面有重要意义,所以,伴随着成本的降低、市场的扩大,LED背光产业的发展对CCFL背光的影响很大,CCFL有可能最终被LED取代而退出市场。3M(中国)光学部大屏业务拓展经理堵光磊在接受《中国电子报》记者采访时表示,LED技术的成熟和普及会成为液晶行业成长的新驱动力。“从消费者层面来看将会创造液晶显示新的卖点和应用,从而拉动消费需求;从生产者层面来看则会促进配合LED进行的技术升级和产业转换,进而继续吸引人才和资金投入。”堵光磊认为。LED和冷阴极灯管相比,优势是多方面的。首先是节能,冷阴极灯管的光电效率在60lm/W左右,而当前商业化的LED效率已经达到这一数值的两倍,在实验室中的样品更可以再翻番。其次,LED将会带来背光源机械结构设计上的巨大变化。因为LED体积小且出光方向性好,可以大幅度减小传统背光源中导光板的厚度,甚至可以不用导光板。另外,冷阴极灯管中的汞是成本高且对环境危害很大的一种物质。从环保的角度看,LED逐渐替代冷阴极灯管也将是一个必然的结果。LED的应用可能会给背光带来颠覆性的变化。“3M早在5年前就开始着手利用公司核心技术平台,开发可以充分发挥LED特点的光学和机械系统。LED给液晶显示带来的变化才刚刚开始,随后的发展我们将拭目以待。”堵光磊表示。LED背光源尚有不足 虽然LED背光优势明显,但依然存在需要改进之处。深圳帝光电子有限公司技术总监、教授级高级工程师苏遵惠认为,LED的制造和封装技术,特别是大尺寸背光源相对CCFL还不够成熟,表现在LED制造厂商对用于背光源的LED的技术要求还不十分明确,特别是国内厂商。从封装方面看,现在LED封装更适用于照明,而不太适应背光源对混光距离的要求。“商品化LED仍然存在发光效率不高的问题,色域与光效的矛盾,必须有所突破,同时LED的价格还较高。”苏遵惠强调。CCFL背光一直处于背光源的主导位置。王刚表示,从中等尺寸的显示产品如笔记本、显示器,到大尺寸产品如液晶电视,CCFL背光源一直是背光源产品中份额最大的。“目前,在大尺寸背光方面,CCFL背光因为其较低的成本和成熟的技术,占据了大部分的市场。同时,各大厂商也在CCFL背光中加入了新技术,给其增添了活力,如扫描背光、动态背光等。新技术的加入,改善了液晶显示的质量,降低了功耗。”王刚表示。安徽稳润光电有限公司总经理陈和生也认为,大尺寸背光目前的主流技术和产品依然是CCFL。LED应用目前在光效、成本、热源等方面都还存在推广障碍。王刚表示,虽然LED背光发展前景看好,但LED光源技术现阶段还称不上完美。包括成本、光效率、亮度均匀性控制等难题尚需技术层面的改进。王刚认为,LED为点光源性质,不同于线光源的CCFL。应用于背光的LED,需要在光均性的处理上特别讲究。为讲求光均性,每颗LED的发光亮度特性,在挑选上也要求一致性。此外,若有某颗LED的寿命先行告终,就会影响光均性,所以必须确保所有的LED都具备长寿功能。如此严格的挑选,便使得LED背光的成本攀升。但是,LED技术良好的发展潜力使得业界不遗余力的设法克服上述问题。随着LED光源技术的不断提升,已经有越来越多的液晶显示产品采用LED技术。

上下游配合分食市场“蛋糕”

目前国内液晶上游配套的工厂不是非常多,假如建立新的液晶生产线,就必须建设新的上游配套工厂,以保证货源,降低成本。王刚认为,对国内的上游配套工厂来说,基本上还是以生产加工为主,并不能紧跟国际形势,开发新技术。像目前比较流行的超薄背光技术、动态背光技术,国内背光源厂几乎没有新产品推出,而使用这些新技术的新产品,在国内、国际各大展会上已经多次被国际大公司(三星、LG等)展示过。苏遵惠认为,国内液晶面板制造企业应着力进行提升液晶透光率的研究,从源头上降低能源消耗。LED研发机构和制造企业应努力提升LED的发光效率,缩小与世界先进水平的差距,尽快赶上世界水平。否则,LED背光源看来是很大的“蛋糕”,而国内LED制造商却可望而不可即。“LED参数的分档,红、绿、蓝合成白光的封装要求,要与背光源设计制造企业配合,否则即使光效上去了,也拿不到这块硕大的蛋糕。”苏遵惠强调。陈和生表示,国内假如不尽快在电视机企业、背光板企业、LED光源企业之间形成技术和应用上的互动进而尽快形成自身的产业链技术体系,则在这项技术及市场上又将远远落后于日本和韩国,甚至会再一次面临缴纳巨额专利费的困境。“液晶电视的LED背光源技术,对应用企业而言需要尽快解决对LED的发展与特点熟悉还不够完全的问题,当前在一定程度上需要不计成本地推进应用进程,而且还需要向上游整合,加大对基础材料如芯片、封装件的重点定向投入。而从国内现在的产业结构来看,这项工作需要政府、行业协会及优势整机企业的共同推进和引导。”陈和生建议。作为LED企业,进入大尺寸液晶背光领域的最大障碍,陈和生认为主要在技术交流与互动改进及试样产品的应用推广等方面,目前都不太轻易得到整机厂家及背光应用企业的积极参与与配合。针对国内背光源的发展,王刚建议,应该以技术开发为主,紧跟国际形势,猜测技术发展趋势,对新产品、新技术提前做好技术开发和储备工作。在一定程度上,引领技术的发展。不要作技术的跟随者,不要作产品的加工商,而要做产品的设计商、开发商。同时做好市场定位,中国国内市场巨大,首先应当保住国内市场的份额,也就是要针对国内市场,开发适合国内市场的新产品、新技术。在保证国内市场占有率的同时,向国际市场拓展,争取拥有一定份额的国际市场占有率。

前景

中国电子商会消费电子产品调查办公室最新的调研数据显示:目前消费者对于LED液晶电视产品的关注度已高达75%,位列排行榜第一。特别是近日LGD强势推出的“240HZ径直式LED背光”技术,更是为LED液晶电视产业注入了一剂“强心针”,令消费者趋之若鹜。那么,LED液晶电视到底具备什么样的尖端品质和魅力,能够获得如此强劲的发展势头呢? 据中怡康对全国22个省消费者抽样调查数据显示,有超过70%的消费者选择LED液晶电视是认为它外观时尚、轻薄,更符合了现代家居风格。 的确,LED液晶电视的超薄外观挑战了人们对“薄”的认识极限,完全迎合了消费者对于个性化产品的需求。例如LG新推出的直下式LED液晶电视最薄之处仅24.8mm,而传统液晶电视由于技术上难以跨越很难实现如此超薄的设计。 除了外观轻薄之外,LED背光液晶电视在画面表现方面也得到了质的飞跃。特别是LGDisplay公司的主打明星产品“直下式”LED液晶电视,更能将LED液晶电视的优势淋漓发挥。 此外,LED光源还有一种叫“侧边式”的排列方式。由于“直下”对画面的表现更加完美,因此更受业内人士的认同。以55寸产品为例,直下式产品将3000多个LED灯均匀地分布在了面板的背后,使得背光可以均匀传达到整个屏幕上。同时,它还把背光划分若干单元格单独控制,这样能够表现出非常完美的黑色。 而LED背光源的另一种排列方式———侧边式则是在面板的边框处安装了400多个LED,这样便减少了近7倍的LED灯数量,因此容易使画面亮度以“X”的形态减少。因此,专家普遍认为直下式LED背光可以更准确地呈现图像。 通过对LED背光液晶电视的优势介绍,可以看出LED液晶电视成为消费者第一选购产品将是大势所趋。最后专家提醒消费者,LED液晶电视最重要的元件还是面板,大家在选购时不要一味地追求薄,而忽略了对优质面板的选择。

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