LCD液晶,LCD液晶屏,LED背光源--中山市锦润电子有限公司Zhongshan Jinrun Electronic Co., Ltd
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LED背光源的架构

来源:本站 作者:匿名 发布:2012/4/10 修改:2012/4/10

隶属:行业新闻 点击:1921

具LED背光源取代优势?中尺寸面板机会大
编者按:7寸小面板采用LED背光源取代冷阴极管(CCFL)趋势已成形,中尺寸、大尺寸的研发,上从LED晶粒厂、封装厂,到LCD背光模块厂乃至面板厂,全都紧锣密鼓地进行著。小尺寸面板之后,下一个最有潜力的是什么样的规格呢?亿光电子研发二处副处长吴易座认为,应该是中尺寸面板的机会最大。

LED背光源的优势大家耳熟能详,不过有个很大的好处却较少被强调出来的,就是可以强化轻薄短小的优点,这在笔记型计算机上则可以有效发挥出来。


▲相较于CCFL,LED有更佳的色彩饱和度、且有使用寿命长、环保、快速启动且温度不高、不需要变压器,因此成本较低等优点。(图片来源:亿光电子)



■LED侧光源设计愈来愈薄

 笔记型计算机诉求在于好携带、省电、价格便宜,电视则会特别注重色彩表现和影像处理能力,诉求不同,设计重点也不一样。

 以中尺寸为例,当采用白光LED,虽然NTSC色彩表现较差,但是采用侧光源(side view),光源的厚度可以做到0.8mm、0.6mm甚至可以制作出0.4mm厚的LED,可以大幅降低导光板的厚度。

 进一步说明,原本CCFL灯管直径为1.8mm,加上导光板所占用的空间,致使笔记型计算机面板的楔形板,光源部分厚度约为2.02.2mm;若使用LED为光源,LED发光面的厚度为0.8mm,加上电路板的厚度,背光源的厚度即为11.2mm。

 因此,虽然使用白光LED,只有40%多的NTSC,只与CCFL使用于笔记型计算机时的色彩饱和度表现相当,不过厚度上则有明显优势。


▲LED侧光源封装的厚度演变,以Nichia及亿光电子side view LED为例, 2年前的产品,LED封装体厚度为0.8mm,去年厚度减为0.6mm,未来则会开发出更薄的测射型LED封装体,厚度可望到达0.4mm(图片来源:亿光电子)




▲笔记型计算机面板模块使用的LED导光模块,电路板可以使用传统的印刷电路板、软板(FPC),或金属基底印刷电路板;传统PCB价位低但散热差,中偏小尺寸常使用的软板成本较高、厚度也薄,散热同样不理想;金属核心的PCB虽然较厚,但散热佳,是适合中尺寸面板用LED光源模块的材料。(图片来源:亿光电子)



 这样的优势在12寸等级的笔记型计算机上最为明显,因为使用该尺寸就是诉求轻薄短小,加上LED耗电量又较低,电池使用时间较长,例如SONY 11.1寸的LED笔记型计算机,电池使用时间可以到9小时,重量仅1.24公斤、厚22mm。

■散热问题若解决 LED背光可立刻取代!

 耗电量方面,在相同亮度之下,LED的消耗功率较CCFL为低,尤其是12寸等级的笔记型计算机面板,功耗可以小于3W,但是传统灯管的功耗则在3.54W之间,因此LED背光在耗电量上显然具有优势。

 消耗功率的多寡对于笔记型计算机性能表现至关重大,而且不只是电池使用寿命的问题,事实上它牵涉到散热和可靠度等笔记型计算机最关键的问题。散热和可靠度密切相关,散热做得好可靠度才会增加,这个问题也是现阶段LED背光源的开发上,最主要需要克服的技术障碍;厂商虽然多表示散热技术应该没有问题,但是可靠度的问题,还需待时间加以验证。

 现阶段LED背光源的研发,找到成本可以接受的散热方式,是很主要的大方向,同时需考量可靠度要高。如果这方面的问题能够解决,LED背光源马上可以取代CCFL。

 前面提到12寸笔记型计算机面板,LED背光具有省电优势,那么更大尺寸呢?现阶段还是以灯管的耗电量较低,若以LED背光的14寸面板来说,等到发光效率增加20%,功耗就会低于CCFL;若以LED发光效率的自然演进来估计,也许这是明年会发生的事情。

 由此来看,更可以显出LED背光源在12寸笔记型计算机的取代优势,而且据悉,玻璃还可以进一步削薄,因此12寸笔记型计算机可以更加轻薄。


▲LED背光模块使用于笔记型计算机,12寸等级使用42颗,消耗功率为3W,较CCFL为省电。(图片来源:亿光电子)



■今年普遍使用小功率LED 中功率也受瞩目

 LED背光源的设计,去年以高功率LED较为普遍,主要的考量是颗数比较少;一般认为颗数较少成本也较低。不过今年却多半采用起小功率LED,中功率也是另一选择,未来使用可能会愈来愈多。

 采用高功率LED所构成的背光源模块虽然LED之总颗数较少,但是高功率LED正向光太强,需要使用特殊的光学设计把光往外散开,成本增加发光效率又变差,否则就需要较大的混光距离,背光源因此就变厚了。

 相较于高功率LED,若改以小功率LED来设计,虽然颗数使用较多,但是小功率LED发光效率较好,虽然小功率LED颗数多,但是由于效率较高功率LED佳,整个背光源模块的功耗会较,相对因点亮LED所产生的热也会较低。因此从节约能源、发光效率及处理热问题的成本等方面来看,小功率LED目前是较佳的选择。

■萤光粉配方可以改善NTSC表现

 上面提过白光LED在色彩饱和度上可达40%的NTSC,这个数字看起来不是太理想,不过亿光使用不同的萤光粉配方,可以将色彩饱和度提升到60%的NTSC,不过亮度会稍减。如下两图说明。


▲上图左为一般白光LED的色彩表现,显示其色彩饱和度范围很小,只有40%的NTSC。上图右为改进萤光粉的成分后,很明显的增加了绿色与红色的色彩表现,其色彩饱和度增为60%的NTSC。(图片来源:亿光电子)



■热随时间增加能够保持稳定

 散热问题是LED背光源的重要技术瓶颈,针对大尺寸LED背光模块,还有一个受到关心的议题,就是当热随时间增加时,通常会伴随著波长的变化与亮度的衰减,因此整个LED背光模块的整体性能是不是能够表现稳定,这对中尺寸的笔记型计算机很重要,同样对大尺寸的液晶电视也很重要。

 在LED模块热管理(thermal management)的议题上,亿光电子所开发的RGB 3 in 1 top view LED即使搭配PCB板材所设计出的直下式背光模块,也可以呈现优异的色彩稳定性,也使得这方面的疑虑获得纾解。


▲32寸LED背光源热和时间的关系图,由测试结果可以发现,虽然在开始的前20分钟,热会随时间快速增加,但之后就步入稳定阶段,即使时间拉长热的增加也有限,且在这段时间内色彩的偏移量也是相当有限,在此结果中展现,只要LED封装体及其模块的散热设计良好的话,整个LED背光源模块的性能可以呈现优异的温度稳定性。

具LED背光源取代优势?中尺寸面板机会大
编者按:7寸小面板采用LED背光源取代冷阴极管(CCFL)趋势已成形,中尺寸、大尺寸的研发,上从LED晶粒厂、封装厂,到LCD背光模块厂乃至面板厂,全都紧锣密鼓地进行著。小尺寸面板之后,下一个最有潜力的是什么样的规格呢?亿光电子研发二处副处长吴易座认为,应该是中尺寸面板的机会最大。

LED背光源的优势大家耳熟能详,不过有个很大的好处却较少被强调出来的,就是可以强化轻薄短小的优点,这在笔记型计算机上则可以有效发挥出来。


▲相较于CCFL,LED有更佳的色彩饱和度、且有使用寿命长、环保、快速启动且温度不高、不需要变压器,因此成本较低等优点。(图片来源:亿光电子)



■LED侧光源设计愈来愈薄

 笔记型计算机诉求在于好携带、省电、价格便宜,电视则会特别注重色彩表现和影像处理能力,诉求不同,设计重点也不一样。

 以中尺寸为例,当采用白光LED,虽然NTSC色彩表现较差,但是采用侧光源(side view),光源的厚度可以做到0.8mm、0.6mm甚至可以制作出0.4mm厚的LED,可以大幅降低导光板的厚度。

 进一步说明,原本CCFL灯管直径为1.8mm,加上导光板所占用的空间,致使笔记型计算机面板的楔形板,光源部分厚度约为2.02.2mm;若使用LED为光源,LED发光面的厚度为0.8mm,加上电路板的厚度,背光源的厚度即为11.2mm。

 因此,虽然使用白光LED,只有40%多的NTSC,只与CCFL使用于笔记型计算机时的色彩饱和度表现相当,不过厚度上则有明显优势。


▲LED侧光源封装的厚度演变,以Nichia及亿光电子side view LED为例, 2年前的产品,LED封装体厚度为0.8mm,去年厚度减为0.6mm,未来则会开发出更薄的测射型LED封装体,厚度可望到达0.4mm(图片来源:亿光电子)




▲笔记型计算机面板模块使用的LED导光模块,电路板可以使用传统的印刷电路板、软板(FPC),或金属基底印刷电路板;传统PCB价位低但散热差,中偏小尺寸常使用的软板成本较高、厚度也薄,散热同样不理想;金属核心的PCB虽然较厚,但散热佳,是适合中尺寸面板用LED光源模块的材料。(图片来源:亿光电子)



 这样的优势在12寸等级的笔记型计算机上最为明显,因为使用该尺寸就是诉求轻薄短小,加上LED耗电量又较低,电池使用时间较长,例如SONY 11.1寸的LED笔记型计算机,电池使用时间可以到9小时,重量仅1.24公斤、厚22mm。

■散热问题若解决 LED背光可立刻取代!

 耗电量方面,在相同亮度之下,LED的消耗功率较CCFL为低,尤其是12寸等级的笔记型计算机面板,功耗可以小于3W,但是传统灯管的功耗则在3.54W之间,因此LED背光在耗电量上显然具有优势。

 消耗功率的多寡对于笔记型计算机性能表现至关重大,而且不只是电池使用寿命的问题,事实上它牵涉到散热和可靠度等笔记型计算机最关键的问题。散热和可靠度密切相关,散热做得好可靠度才会增加,这个问题也是现阶段LED背光源的开发上,最主要需要克服的技术障碍;厂商虽然多表示散热技术应该没有问题,但是可靠度的问题,还需待时间加以验证。

 现阶段LED背光源的研发,找到成本可以接受的散热方式,是很主要的大方向,同时需考量可靠度要高。如果这方面的问题能够解决,LED背光源马上可以取代CCFL。

 前面提到12寸笔记型计算机面板,LED背光具有省电优势,那么更大尺寸呢?现阶段还是以灯管的耗电量较低,若以LED背光的14寸面板来说,等到发光效率增加20%,功耗就会低于CCFL;若以LED发光效率的自然演进来估计,也许这是明年会发生的事情。

 由此来看,更可以显出LED背光源在12寸笔记型计算机的取代优势,而且据悉,玻璃还可以进一步削薄,因此12寸笔记型计算机可以更加轻薄。


▲LED背光模块使用于笔记型计算机,12寸等级使用42颗,消耗功率为3W,较CCFL为省电。(图片来源:亿光电子)



■今年普遍使用小功率LED 中功率也受瞩目

 LED背光源的设计,去年以高功率LED较为普遍,主要的考量是颗数比较少;一般认为颗数较少成本也较低。不过今年却多半采用起小功率LED,中功率也是另一选择,未来使用可能会愈来愈多。

 采用高功率LED所构成的背光源模块虽然LED之总颗数较少,但是高功率LED正向光太强,需要使用特殊的光学设计把光往外散开,成本增加发光效率又变差,否则就需要较大的混光距离,背光源因此就变厚了。

 相较于高功率LED,若改以小功率LED来设计,虽然颗数使用较多,但是小功率LED发光效率较好,虽然小功率LED颗数多,但是由于效率较高功率LED佳,整个背光源模块的功耗会较,相对因点亮LED所产生的热也会较低。因此从节约能源、发光效率及处理热问题的成本等方面来看,小功率LED目前是较佳的选择。

■萤光粉配方可以改善NTSC表现

 上面提过白光LED在色彩饱和度上可达40%的NTSC,这个数字看起来不是太理想,不过亿光使用不同的萤光粉配方,可以将色彩饱和度提升到60%的NTSC,不过亮度会稍减。如下两图说明。


▲上图左为一般白光LED的色彩表现,显示其色彩饱和度范围很小,只有40%的NTSC。上图右为改进萤光粉的成分后,很明显的增加了绿色与红色的色彩表现,其色彩饱和度增为60%的NTSC。(图片来源:亿光电子)



■热随时间增加能够保持稳定

 散热问题是LED背光源的重要技术瓶颈,针对大尺寸LED背光模块,还有一个受到关心的议题,就是当热随时间增加时,通常会伴随著波长的变化与亮度的衰减,因此整个LED背光模块的整体性能是不是能够表现稳定,这对中尺寸的笔记型计算机很重要,同样对大尺寸的液晶电视也很重要。

 在LED模块热管理(thermal management)的议题上,亿光电子所开发的RGB 3 in 1 top view LED即使搭配PCB板材所设计出的直下式背光模块,也可以呈现优异的色彩稳定性,也使得这方面的疑虑获得纾解。


▲32寸LED背光源热和时间的关系图,由测试结果可以发现,虽然在开始的前20分钟,热会随时间快速增加,但之后就步入稳定阶段,即使时间拉长热的增加也有限,且在这段时间内色彩的偏移量也是相当有限,在此结果中展现,只要LED封装体及其模块的散热设计良好的话,整个LED背光源模块的性能可以呈现优异的温度稳定性。

具LED背光源取代优势?中尺寸面板机会大
编者按:7寸小面板采用LED背光源取代冷阴极管(CCFL)趋势已成形,中尺寸、大尺寸的研发,上从LED晶粒厂、封装厂,到LCD背光模块厂乃至面板厂,全都紧锣密鼓地进行著。小尺寸面板之后,下一个最有潜力的是什么样的规格呢?亿光电子研发二处副处长吴易座认为,应该是中尺寸面板的机会最大。

LED背光源的优势大家耳熟能详,不过有个很大的好处却较少被强调出来的,就是可以强化轻薄短小的优点,这在笔记型计算机上则可以有效发挥出来。


▲相较于CCFL,LED有更佳的色彩饱和度、且有使用寿命长、环保、快速启动且温度不高、不需要变压器,因此成本较低等优点。(图片来源:亿光电子)



■LED侧光源设计愈来愈薄

 笔记型计算机诉求在于好携带、省电、价格便宜,电视则会特别注重色彩表现和影像处理能力,诉求不同,设计重点也不一样。

 以中尺寸为例,当采用白光LED,虽然NTSC色彩表现较差,但是采用侧光源(side view),光源的厚度可以做到0.8mm、0.6mm甚至可以制作出0.4mm厚的LED,可以大幅降低导光板的厚度。

 进一步说明,原本CCFL灯管直径为1.8mm,加上导光板所占用的空间,致使笔记型计算机面板的楔形板,光源部分厚度约为2.02.2mm;若使用LED为光源,LED发光面的厚度为0.8mm,加上电路板的厚度,背光源的厚度即为11.2mm。

 因此,虽然使用白光LED,只有40%多的NTSC,只与CCFL使用于笔记型计算机时的色彩饱和度表现相当,不过厚度上则有明显优势。


▲LED侧光源封装的厚度演变,以Nichia及亿光电子side view LED为例, 2年前的产品,LED封装体厚度为0.8mm,去年厚度减为0.6mm,未来则会开发出更薄的测射型LED封装体,厚度可望到达0.4mm(图片来源:亿光电子)




▲笔记型计算机面板模块使用的LED导光模块,电路板可以使用传统的印刷电路板、软板(FPC),或金属基底印刷电路板;传统PCB价位低但散热差,中偏小尺寸常使用的软板成本较高、厚度也薄,散热同样不理想;金属核心的PCB虽然较厚,但散热佳,是适合中尺寸面板用LED光源模块的材料。(图片来源:亿光电子)



 这样的优势在12寸等级的笔记型计算机上最为明显,因为使用该尺寸就是诉求轻薄短小,加上LED耗电量又较低,电池使用时间较长,例如SONY 11.1寸的LED笔记型计算机,电池使用时间可以到9小时,重量仅1.24公斤、厚22mm。

■散热问题若解决 LED背光可立刻取代!

 耗电量方面,在相同亮度之下,LED的消耗功率较CCFL为低,尤其是12寸等级的笔记型计算机面板,功耗可以小于3W,但是传统灯管的功耗则在3.54W之间,因此LED背光在耗电量上显然具有优势。

 消耗功率的多寡对于笔记型计算机性能表现至关重大,而且不只是电池使用寿命的问题,事实上它牵涉到散热和可靠度等笔记型计算机最关键的问题。散热和可靠度密切相关,散热做得好可靠度才会增加,这个问题也是现阶段LED背光源的开发上,最主要需要克服的技术障碍;厂商虽然多表示散热技术应该没有问题,但是可靠度的问题,还需待时间加以验证。

 现阶段LED背光源的研发,找到成本可以接受的散热方式,是很主要的大方向,同时需考量可靠度要高。如果这方面的问题能够解决,LED背光源马上可以取代CCFL。

 前面提到12寸笔记型计算机面板,LED背光具有省电优势,那么更大尺寸呢?现阶段还是以灯管的耗电量较低,若以LED背光的14寸面板来说,等到发光效率增加20%,功耗就会低于CCFL;若以LED发光效率的自然演进来估计,也许这是明年会发生的事情。

 由此来看,更可以显出LED背光源在12寸笔记型计算机的取代优势,而且据悉,玻璃还可以进一步削薄,因此12寸笔记型计算机可以更加轻薄。


▲LED背光模块使用于笔记型计算机,12寸等级使用42颗,消耗功率为3W,较CCFL为省电。(图片来源:亿光电子)



■今年普遍使用小功率LED 中功率也受瞩目

 LED背光源的设计,去年以高功率LED较为普遍,主要的考量是颗数比较少;一般认为颗数较少成本也较低。不过今年却多半采用起小功率LED,中功率也是另一选择,未来使用可能会愈来愈多。

 采用高功率LED所构成的背光源模块虽然LED之总颗数较少,但是高功率LED正向光太强,需要使用特殊的光学设计把光往外散开,成本增加发光效率又变差,否则就需要较大的混光距离,背光源因此就变厚了。

 相较于高功率LED,若改以小功率LED来设计,虽然颗数使用较多,但是小功率LED发光效率较好,虽然小功率LED颗数多,但是由于效率较高功率LED佳,整个背光源模块的功耗会较,相对因点亮LED所产生的热也会较低。因此从节约能源、发光效率及处理热问题的成本等方面来看,小功率LED目前是较佳的选择。

■萤光粉配方可以改善NTSC表现

 上面提过白光LED在色彩饱和度上可达40%的NTSC,这个数字看起来不是太理想,不过亿光使用不同的萤光粉配方,可以将色彩饱和度提升到60%的NTSC,不过亮度会稍减。如下两图说明。


▲上图左为一般白光LED的色彩表现,显示其色彩饱和度范围很小,只有40%的NTSC。上图右为改进萤光粉的成分后,很明显的增加了绿色与红色的色彩表现,其色彩饱和度增为60%的NTSC。(图片来源:亿光电子)



■热随时间增加能够保持稳定

 散热问题是LED背光源的重要技术瓶颈,针对大尺寸LED背光模块,还有一个受到关心的议题,就是当热随时间增加时,通常会伴随著波长的变化与亮度的衰减,因此整个LED背光模块的整体性能是不是能够表现稳定,这对中尺寸的笔记型计算机很重要,同样对大尺寸的液晶电视也很重要。

 在LED模块热管理(thermal management)的议题上,亿光电子所开发的RGB 3 in 1 top view LED即使搭配PCB板材所设计出的直下式背光模块,也可以呈现优异的色彩稳定性,也使得这方面的疑虑获得纾解。


▲32寸LED背光源热和时间的关系图,由测试结果可以发现,虽然在开始的前20分钟,热会随时间快速增加,但之后就步入稳定阶段,即使时间拉长热的增加也有限,且在这段时间内色彩的偏移量也是相当有限,在此结果中展现,只要LED封装体及其模块的散热设计良好的话,整个LED背光源模块的性能可以呈现优异的温度稳定性。

具LED背光源取代优势?中尺寸面板机会大
编者按:7寸小面板采用LED背光源取代冷阴极管(CCFL)趋势已成形,中尺寸、大尺寸的研发,上从LED晶粒厂、封装厂,到LCD背光模块厂乃至面板厂,全都紧锣密鼓地进行著。小尺寸面板之后,下一个最有潜力的是什么样的规格呢?亿光电子研发二处副处长吴易座认为,应该是中尺寸面板的机会最大。

LED背光源的优势大家耳熟能详,不过有个很大的好处却较少被强调出来的,就是可以强化轻薄短小的优点,这在笔记型计算机上则可以有效发挥出来。


▲相较于CCFL,LED有更佳的色彩饱和度、且有使用寿命长、环保、快速启动且温度不高、不需要变压器,因此成本较低等优点。(图片来源:亿光电子)



■LED侧光源设计愈来愈薄

 笔记型计算机诉求在于好携带、省电、价格便宜,电视则会特别注重色彩表现和影像处理能力,诉求不同,设计重点也不一样。

 以中尺寸为例,当采用白光LED,虽然NTSC色彩表现较差,但是采用侧光源(side view),光源的厚度可以做到0.8mm、0.6mm甚至可以制作出0.4mm厚的LED,可以大幅降低导光板的厚度。

 进一步说明,原本CCFL灯管直径为1.8mm,加上导光板所占用的空间,致使笔记型计算机面板的楔形板,光源部分厚度约为2.02.2mm;若使用LED为光源,LED发光面的厚度为0.8mm,加上电路板的厚度,背光源的厚度即为11.2mm。

 因此,虽然使用白光LED,只有40%多的NTSC,只与CCFL使用于笔记型计算机时的色彩饱和度表现相当,不过厚度上则有明显优势。


▲LED侧光源封装的厚度演变,以Nichia及亿光电子side view LED为例, 2年前的产品,LED封装体厚度为0.8mm,去年厚度减为0.6mm,未来则会开发出更薄的测射型LED封装体,厚度可望到达0.4mm(图片来源:亿光电子)




▲笔记型计算机面板模块使用的LED导光模块,电路板可以使用传统的印刷电路板、软板(FPC),或金属基底印刷电路板;传统PCB价位低但散热差,中偏小尺寸常使用的软板成本较高、厚度也薄,散热同样不理想;金属核心的PCB虽然较厚,但散热佳,是适合中尺寸面板用LED光源模块的材料。(图片来源:亿光电子)



 这样的优势在12寸等级的笔记型计算机上最为明显,因为使用该尺寸就是诉求轻薄短小,加上LED耗电量又较低,电池使用时间较长,例如SONY 11.1寸的LED笔记型计算机,电池使用时间可以到9小时,重量仅1.24公斤、厚22mm。

■散热问题若解决 LED背光可立刻取代!

 耗电量方面,在相同亮度之下,LED的消耗功率较CCFL为低,尤其是12寸等级的笔记型计算机面板,功耗可以小于3W,但是传统灯管的功耗则在3.54W之间,因此LED背光在耗电量上显然具有优势。

 消耗功率的多寡对于笔记型计算机性能表现至关重大,而且不只是电池使用寿命的问题,事实上它牵涉到散热和可靠度等笔记型计算机最关键的问题。散热和可靠度密切相关,散热做得好可靠度才会增加,这个问题也是现阶段LED背光源的开发上,最主要需要克服的技术障碍;厂商虽然多表示散热技术应该没有问题,但是可靠度的问题,还需待时间加以验证。

 现阶段LED背光源的研发,找到成本可以接受的散热方式,是很主要的大方向,同时需考量可靠度要高。如果这方面的问题能够解决,LED背光源马上可以取代CCFL。

 前面提到12寸笔记型计算机面板,LED背光具有省电优势,那么更大尺寸呢?现阶段还是以灯管的耗电量较低,若以LED背光的14寸面板来说,等到发光效率增加20%,功耗就会低于CCFL;若以LED发光效率的自然演进来估计,也许这是明年会发生的事情。

 由此来看,更可以显出LED背光源在12寸笔记型计算机的取代优势,而且据悉,玻璃还可以进一步削薄,因此12寸笔记型计算机可以更加轻薄。


▲LED背光模块使用于笔记型计算机,12寸等级使用42颗,消耗功率为3W,较CCFL为省电。(图片来源:亿光电子)



■今年普遍使用小功率LED 中功率也受瞩目

 LED背光源的设计,去年以高功率LED较为普遍,主要的考量是颗数比较少;一般认为颗数较少成本也较低。不过今年却多半采用起小功率LED,中功率也是另一选择,未来使用可能会愈来愈多。

 采用高功率LED所构成的背光源模块虽然LED之总颗数较少,但是高功率LED正向光太强,需要使用特殊的光学设计把光往外散开,成本增加发光效率又变差,否则就需要较大的混光距离,背光源因此就变厚了。

 相较于高功率LED,若改以小功率LED来设计,虽然颗数使用较多,但是小功率LED发光效率较好,虽然小功率LED颗数多,但是由于效率较高功率LED佳,整个背光源模块的功耗会较,相对因点亮LED所产生的热也会较低。因此从节约能源、发光效率及处理热问题的成本等方面来看,小功率LED目前是较佳的选择。

■萤光粉配方可以改善NTSC表现

 上面提过白光LED在色彩饱和度上可达40%的NTSC,这个数字看起来不是太理想,不过亿光使用不同的萤光粉配方,可以将色彩饱和度提升到60%的NTSC,不过亮度会稍减。如下两图说明。


▲上图左为一般白光LED的色彩表现,显示其色彩饱和度范围很小,只有40%的NTSC。上图右为改进萤光粉的成分后,很明显的增加了绿色与红色的色彩表现,其色彩饱和度增为60%的NTSC。(图片来源:亿光电子)



■热随时间增加能够保持稳定

 散热问题是LED背光源的重要技术瓶颈,针对大尺寸LED背光模块,还有一个受到关心的议题,就是当热随时间增加时,通常会伴随著波长的变化与亮度的衰减,因此整个LED背光模块的整体性能是不是能够表现稳定,这对中尺寸的笔记型计算机很重要,同样对大尺寸的液晶电视也很重要。

 在LED模块热管理(thermal management)的议题上,亿光电子所开发的RGB 3 in 1 top view LED即使搭配PCB板材所设计出的直下式背光模块,也可以呈现优异的色彩稳定性,也使得这方面的疑虑获得纾解。


▲32寸LED背光源热和时间的关系图,由测试结果可以发现,虽然在开始的前20分钟,热会随时间快速增加,但之后就步入稳定阶段,即使时间拉长热的增加也有限,且在这段时间内色彩的偏移量也是相当有限,在此结果中展现,只要LED封装体及其模块的散热设计良好的话,整个LED背光源模块的性能可以呈现优异的温度稳定性。

具LED背光源取代优势?中尺寸面板机会大
编者按:7寸小面板采用LED背光源取代冷阴极管(CCFL)趋势已成形,中尺寸、大尺寸的研发,上从LED晶粒厂、封装厂,到LCD背光模块厂乃至面板厂,全都紧锣密鼓地进行著。小尺寸面板之后,下一个最有潜力的是什么样的规格呢?亿光电子研发二处副处长吴易座认为,应该是中尺寸面板的机会最大。

LED背光源的优势大家耳熟能详,不过有个很大的好处却较少被强调出来的,就是可以强化轻薄短小的优点,这在笔记型计算机上则可以有效发挥出来。


▲相较于CCFL,LED有更佳的色彩饱和度、且有使用寿命长、环保、快速启动且温度不高、不需要变压器,因此成本较低等优点。(图片来源:亿光电子)



■LED侧光源设计愈来愈薄

 笔记型计算机诉求在于好携带、省电、价格便宜,电视则会特别注重色彩表现和影像处理能力,诉求不同,设计重点也不一样。

 以中尺寸为例,当采用白光LED,虽然NTSC色彩表现较差,但是采用侧光源(side view),光源的厚度可以做到0.8mm、0.6mm甚至可以制作出0.4mm厚的LED,可以大幅降低导光板的厚度。

 进一步说明,原本CCFL灯管直径为1.8mm,加上导光板所占用的空间,致使笔记型计算机面板的楔形板,光源部分厚度约为2.02.2mm;若使用LED为光源,LED发光面的厚度为0.8mm,加上电路板的厚度,背光源的厚度即为11.2mm。

 因此,虽然使用白光LED,只有40%多的NTSC,只与CCFL使用于笔记型计算机时的色彩饱和度表现相当,不过厚度上则有明显优势。


▲LED侧光源封装的厚度演变,以Nichia及亿光电子side view LED为例, 2年前的产品,LED封装体厚度为0.8mm,去年厚度减为0.6mm,未来则会开发出更薄的测射型LED封装体,厚度可望到达0.4mm(图片来源:亿光电子)




▲笔记型计算机面板模块使用的LED导光模块,电路板可以使用传统的印刷电路板、软板(FPC),或金属基底印刷电路板;传统PCB价位低但散热差,中偏小尺寸常使用的软板成本较高、厚度也薄,散热同样不理想;金属核心的PCB虽然较厚,但散热佳,是适合中尺寸面板用LED光源模块的材料。(图片来源:亿光电子)



 这样的优势在12寸等级的笔记型计算机上最为明显,因为使用该尺寸就是诉求轻薄短小,加上LED耗电量又较低,电池使用时间较长,例如SONY 11.1寸的LED笔记型计算机,电池使用时间可以到9小时,重量仅1.24公斤、厚22mm。

■散热问题若解决 LED背光可立刻取代!

 耗电量方面,在相同亮度之下,LED的消耗功率较CCFL为低,尤其是12寸等级的笔记型计算机面板,功耗可以小于3W,但是传统灯管的功耗则在3.54W之间,因此LED背光在耗电量上显然具有优势。

 消耗功率的多寡对于笔记型计算机性能表现至关重大,而且不只是电池使用寿命的问题,事实上它牵涉到散热和可靠度等笔记型计算机最关键的问题。散热和可靠度密切相关,散热做得好可靠度才会增加,这个问题也是现阶段LED背光源的开发上,最主要需要克服的技术障碍;厂商虽然多表示散热技术应该没有问题,但是可靠度的问题,还需待时间加以验证。

 现阶段LED背光源的研发,找到成本可以接受的散热方式,是很主要的大方向,同时需考量可靠度要高。如果这方面的问题能够解决,LED背光源马上可以取代CCFL。

 前面提到12寸笔记型计算机面板,LED背光具有省电优势,那么更大尺寸呢?现阶段还是以灯管的耗电量较低,若以LED背光的14寸面板来说,等到发光效率增加20%,功耗就会低于CCFL;若以LED发光效率的自然演进来估计,也许这是明年会发生的事情。

 由此来看,更可以显出LED背光源在12寸笔记型计算机的取代优势,而且据悉,玻璃还可以进一步削薄,因此12寸笔记型计算机可以更加轻薄。


▲LED背光模块使用于笔记型计算机,12寸等级使用42颗,消耗功率为3W,较CCFL为省电。(图片来源:亿光电子)



■今年普遍使用小功率LED 中功率也受瞩目

 LED背光源的设计,去年以高功率LED较为普遍,主要的考量是颗数比较少;一般认为颗数较少成本也较低。不过今年却多半采用起小功率LED,中功率也是另一选择,未来使用可能会愈来愈多。

 采用高功率LED所构成的背光源模块虽然LED之总颗数较少,但是高功率LED正向光太强,需要使用特殊的光学设计把光往外散开,成本增加发光效率又变差,否则就需要较大的混光距离,背光源因此就变厚了。

 相较于高功率LED,若改以小功率LED来设计,虽然颗数使用较多,但是小功率LED发光效率较好,虽然小功率LED颗数多,但是由于效率较高功率LED佳,整个背光源模块的功耗会较,相对因点亮LED所产生的热也会较低。因此从节约能源、发光效率及处理热问题的成本等方面来看,小功率LED目前是较佳的选择。

■萤光粉配方可以改善NTSC表现

 上面提过白光LED在色彩饱和度上可达40%的NTSC,这个数字看起来不是太理想,不过亿光使用不同的萤光粉配方,可以将色彩饱和度提升到60%的NTSC,不过亮度会稍减。如下两图说明。


▲上图左为一般白光LED的色彩表现,显示其色彩饱和度范围很小,只有40%的NTSC。上图右为改进萤光粉的成分后,很明显的增加了绿色与红色的色彩表现,其色彩饱和度增为60%的NTSC。(图片来源:亿光电子)



■热随时间增加能够保持稳定

 散热问题是LED背光源的重要技术瓶颈,针对大尺寸LED背光模块,还有一个受到关心的议题,就是当热随时间增加时,通常会伴随著波长的变化与亮度的衰减,因此整个LED背光模块的整体性能是不是能够表现稳定,这对中尺寸的笔记型计算机很重要,同样对大尺寸的液晶电视也很重要。

 在LED模块热管理(thermal management)的议题上,亿光电子所开发的RGB 3 in 1 top view LED即使搭配PCB板材所设计出的直下式背光模块,也可以呈现优异的色彩稳定性,也使得这方面的疑虑获得纾解。


▲32寸LED背光源热和时间的关系图,由测试结果可以发现,虽然在开始的前20分钟,热会随时间快速增加,但之后就步入稳定阶段,即使时间拉长热的增加也有限,且在这段时间内色彩的偏移量也是相当有限,在此结果中展现,只要LED封装体及其模块的散热设计良好的话,整个LED背光源模块的性能可以呈现优异的温度稳定性。

採用(发光二极体)背光源的优处在於光亮度均匀、使用寿命长 (约 100,000 小时),低电压 (支流)驱动,不需要逆变器,顏色丰富,黄绿,琥珀色,红色等色域非常宽广,能够达到NTSC色域的105%,这为液晶电视的色彩提升提供了保障。 LED

在液晶电视上使用的可以是白色,也可以是红、绿、蓝三原色,一般来说多色LED背光应用在高端產品中来进一步提高色彩表现力。在高端產品中也可以应用多色LED背光来进一步提高色彩表现力。目前,影响LED背光普及应用的主要问题在於成本较高,由於价格比冷萤光灯管光源高出许多,所以LED背光源一般只出现在高端液晶电视中出现。不过不可否认,未来在汽车照明、显示器、相机用闪光灯、面板背光源以及室内照明等方面将会大量普及,其中LED背光源在LCD面板背光源的应用方面,将有更大的发展。LED光源LED背光源

综上所述,LED背光技术慢慢在未来会逐渐於不同產品领域取代CCFL,成为LCD主流背光源。相信在LED背光技术的帮助下,LCD将会在色彩还原度、使用寿命方面获得极大的提升。以现在的LED背光源普及情况看,解决LED背光源的技术难题并不困难,倒是如何更大程度上降低製造成本、减少功率型LED功耗和发热量,这些要解决的问题均为阻碍LED背光源普及的重要因素。

以上文字均摘自中山LCD液晶屏专家http://www.zs-jinrun.com,转载请注明出处

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