LED背光源技术发展趋势:由侧光式过渡到直下式

2010-06-12 08:41:05来源: 半导体照明

      液晶自身不发光的特性,决定了背光源应用的重要性。LED作为绿色环保的清洁光源得到广泛的认可,LED使用寿命长、节能省电、色彩表现力好、应用简单方便,这些突出的优点使得LED背光源成为代替CCFL背光源的必然选择。LED背光源的技术发展关乎此项应用的未来。

      LED背光源技术发展趋势

      目前,背光的主流技术包括:低功耗技术、轻薄化技术,背光源的色彩管理技术。LED背光源技术在各项技术基础上向着低成本、高质量的目标不断迈进。而满足这一目标的技术趋势就是LED背光电视技术也会随着消费者需求和市场的接受程度由侧光式技术产业化过渡到直下式白光LED背光电视乃至RGB直下式背光。

      LED发光单元价格阻碍了LED背光模块的普及,而现阶段,LED发光单元价格走向很大程度上主导着LED背光源价格走向。以大尺寸侧光式白光LED背光源为例,背光源成本中,LED灯源部分占整个背光模块30%成本,导光板占13%、增亮膜等光学模材占22%,框架等占25%。

      理论上,LED发光单元价格并不高,但是目前上市LED产品价格却很高,其关键问题就在于LED背光市场还不够成熟。目前,由于LED诸多参数譬如电压、亮度、色度等分并极为严格,导致产品成本增加,应用厂家的整机性能一致性下降,或者说良率也会下降。这样一来,LED和LED背光源的成本就会大大增加,最终延缓了LED背光源的产业化发展。

      伴随着中国大陆6代线、8.5代线等多条高世代产线建成和从2010年第四季度的逐步量产,全球TFT-LCD产业的格局正在重新形成一个新的版图,与之对应的LED芯片生产制造格局也在形成规模。

      据LED生产企业的观察,LED产业也存在类似微处理器产业中的“摩尔定律”。由此可以预见,随着LED应用市场不断拓展,产能的增加,发光效率的提升,LED背光源的成本将快速下滑,LED背光的成本将会与市场相互推动,LED背光的成本下降直接加速了LED背光电视等显示产品的市场渗透率,而快速增长的LED背光电视等显示产品的市场渗透率又会使LED背光的成本快速下滑。

      随着大尺寸侧光式白光LED电视价格的下降,客户对LED电视的性能、色彩等要求会越来越高。早在2006年就有人提出了一种整体上是直下式,而单个来看却是采用侧光式的LED,从而提高了其光线利用率,减少了所需LED数目。这种整体直下加局部侧光的技术能够减少LED数目降低成本,采用区域控制来降低功耗,或许可能暂时解决LED价格高,光效低的问题来实现LED背光电视或显示器的市场化,但在色彩上仍然不能达到更好的效果。

      直下式RGB-LED背光源,可大幅度提高液晶显示的色彩表现。它通过可以发出高纯度红色、绿色、蓝色光的LED器件,能够实现CCFL光源及白光LED不能达到的宽广色域范围。目前主流的RGBLED可以使设计的LED背光源达到105%NTSC色域范围,如果采用性能更加强大的LED器件,则可以实现130%以上的NTSC色域范围。除了良好的色域表现力,采用RGB-LED背光可以整合复杂的微处理器控制技术,视频数字图像处理技术,有效提升液晶显示器的对比度,实现更加精确的色阶和层次感更强的画面。

      由于整个背光源由众多微小的LED发光单元组成,所以可以对其中每一个发光器件实现精确的亮度控制,根据原始画面特点进行小区域内的发光亮度修正,例如在一幅明暗对比强烈的画面中,暗部区域的LED背光可以完全关闭,而明亮区域的LED背光实现高亮度输出。 

      另外,由于LED的生产技术发展也受限于机械加工技术,数控技术,制备工艺技术的发展。目前,生产一批LED,应用到同一台背光源上有两种情况:一种是严格控制LED分bin,一批LED背光的显示产品用一个bin的LED,使背光亮度均匀性达到量产要求;另一种是允许有混binLED,即几个bin的LED安装到一台背光源上,但需要有亮度校正控制,使其达到均匀性好的效果。对于第一种情况,由于对LED的分并要求严格,就等于大大增加了背光成本,现在市场上LED背光源价格高的一部分原因就是来源于此。对于第二种情况,正好可以用区域控制技术和图像处理技术来解决,并且此技术在直下式背光源上实现较为容易。

      尽管大尺寸液晶显示在未来的几年还有相当大的市场份额,但针对大尺寸直下式背光源的驱动和控制芯片的开发才刚刚有几年的历史。针对LED背光源的特点,可以将复杂的控制技术和信号处理技术融合到背光源技术中,目前的做法是采用FPGA,各家均有不同的算法和控制方法。随着背光技术和数字电视技术的发展,背光的控制算法及驱动方法的规范化,为了降低成本,将背光控制单元、屏显控制和电视的机芯微处理器由一个微处理器统一实现将是一种技术趋势。

      在大尺寸LED背光源逐渐走向成熟的同时,中小尺寸LED背光源在显示领域存在着被OLED所替代的风险。因为从能源消耗的角度看,有彩膜的TFT-LCD对背光利用率低的弊端与绿色产品的主题是不相符的,而目前中小尺寸的OLED主动式发光技术却大有市场前景。

 

关键字:LED背光源  发展趋势  侧光式  直下式

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/szds/2010/0612/article_1724.html
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