LED背光源:在夹缝中创新求生

 中国电子报、电子信息产业网  作者:赵晨
发布时间:2014-05-23
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直下式LED灯条

侧光式LED灯条

  在日趋发展和成熟的液晶显示产业链中,LED背光源产业的劳动密集型特征和相对较低的进入门槛,导致目前背光行业处于竞争异常激烈的状态。一方面上游关键材料如光学薄膜仍掌握在少数厂商手中,材料价格难以下降,产品成本居高不下;另一方面还面临着下游客户不断要求价格调降的压力。在产业链两端的巨大压力下,背光源模组产品利润空间越来越小,一些厂商特别是二线厂商的经营和生存越来越艰难。如何通过技术创新提升产品竞争力,已经成为LED背光源企业生死攸关的问题。

  侧光式与直下式各有千秋

  随着LED价格的大幅下降,通过减少使用LED颗数来降低成本的驱动力正在减弱。

  未来几年,LED背光源在移动终端和电视等市场的应用将呈持续增长势态。京东方光电科技有限公司显示照明事业部总经理侯彦告诉《中国电子报》记者,目前看来,在笔记本电脑市场,传统的CCFL背光源几乎全部被LED背光源所取代;在大尺寸桌面显示器和电视市场,LED背光源有望在今年全面取代CCFL背光源。

  早在2005年,Sony和Sharp推出了RGB类型的直下式LED液晶电视,但是由于成本过高而未能被广大消费者接受。2008年,三星开发了基于白光LED的侧光式液晶电视,成本大为降低,获得了成功,并开始引领液晶电视的发展潮流。2012年,Enplas开发的TV透镜使得直下式背光的LED用量极大减少,成本低于侧光式背光,直下式液晶电视获得新生。深圳市瑞丰光电子股份有限公司副总裁裴小明向《中国电子报》记者介绍,侧光式背光模组中LED位于背光模组的侧边,光通过导光板从液晶显示屏表面射出,而直下式背光模组中LED位于背光模组的底部,通过二次透镜来把LED的发光角度扩大,从而减少LED的用量。

  “应该说这两种方式各有优劣。”苏州东山精密制造股份有限公司研究院副院长、背光研究所所长李秀富在接受《中国电子报》记者采访时表示,“侧光式模组机兼容性好,可靠性高,直下式模组机强度好,支持大尺寸;侧光式一体机更容易实现超薄和窄边框设计,直下式一体机组装则更简单,有价格优势。”

  那么这两种技术路线的主流企业各自在朝着哪些方向努力呢?裴小明表示,随着侧光式背光模组入光方式的变化,其对LED的亮度、功率和散热能力都提出了更高的要求,侧光式LED封装更趋向于标准化,同尺寸封装产品的功率呈增大趋势,LED支架材质性能和结构性能都在不断提升。

  而直下式背光技术在朝着低混光、低成本方向迈进的同时,LED功率从1W不断提升至3W,支架材质也从PCT发展至EMC,发光体向电光源靠拢,发光面直径不断减小,芯片从正装到倒装覆晶也提升了LED的散热能力。

  “电视的背光设计通常需要在成本、厚度和亮度之间进行权衡,而各种技术路线也各有优缺点。”侯彦表示,“但是具体到入光方式来说,可以肯定的是,随着LED价格的大幅下降,通过减少使用LED颗数来降低成本的驱动力正在减弱。”

  应对OLED和LED显示挑战

  通过技术创新推动成本持续降低,从而以高性价比赢得市场空间。

  虽然各自仍有不少缺陷,但是能够自发光的OLED和LED显示屏的出现,还是给LED背光模组行业带来了很大冲击。而且不仅是自发光这一优势,高色域、高对比度、广视角以及OLED屏的柔性、LED屏的大尺寸都让LED背光模组企业如履薄冰。

  如何应对OLED和LED显示屏带来的挑战?主流企业不约而同看准了色域这一指标。色域即色彩饱和度,是指显示器还原自然颜色的能力,色域越高显示的图像越鲜艳,越接近自然真实颜色。一般液晶显示器的色域约为72%,而OLED的色域可以达到100%以上。

  那怎样提高LED背光源液晶显示屏的色域呢?裴小明表示,一是用新型窄半波宽红绿粉组合,色域约为85%;二是添加绿光芯片补偿,色域能达到95%以上;三是采用量子点荧光粉方案,就可实现100%以上的色域。

  办法是有了,可是都有各自的局限性。青岛海信电器股份有限公司技术总监乔明胜在接受《中国电子报》记者采访时表示,第一种方案实现起来较为简单,且成本相对较低,但是可实现的色域值也较低;第二种双色芯片解决方案可实现色域值还比较高,但是驱动复杂,双芯片寿命不一致;第三种量子点技术方案可实现的色域值很高,但是对材料封装的要求也很高,暂时还无法满足环保方面的要求。

  “提高色域只是我们努力的方向之一,超薄机身、超窄边框、高亮度、超低功耗、曲面等都是LED背光源液晶显示技术迎接新技术挑战的应对措施。最终目的还是通过技术创新推动成本持续降低,以高性价比赢得市场空间。”对于背光技术的发展方向,多位专家达成了共识。

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  LED背光源模组是液晶显示器面板的关键零组件之一,其重要性主要体现在三个方面:一是背光源模组基本决定了电视整机的功耗。由于TFT-LCD面板是靠电场改变液晶分子的排列方向的,所以其本身功耗极低。TFT-LCD的功耗主要由TFT电路、驱动电路以及背光模组三部分组成。其中背光模组功耗占据TFT-LCD功耗的80%,而TFT-LCD面板的功耗则占液晶电视整机的80%,因此可以看出,背光模组在液晶电视整机的整体功耗中占据最高份额。

  二是背光源模组基本决定了TFT-LCD面板成本高低。背光模组由LED光源、导光板、光学膜三部分组成,占整个背光模组成本的72%。光源就是灯管,导光板的作用是将线光源雾化成面光源,光学膜的主要作用是凝聚光线,提高亮度。其中光学膜最昂贵,占背光模组成本的44%,导光板占16%,灯管占12%,其他如灯罩等占28%。面板模组成本的70%以上是原材料,背光模组占面板模组成本的20%~30%,因此背光模组在TFT-LCD的成本中占最高份额。

  三是背光源模组的优劣基本决定了用户对于终端显示效果的体验。用户对于显示效果的需求逐步提升,宽视角、低功耗、更快响应速度、更丰富色彩表达等需求已成为决定背光源模组优劣的关键因素。


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