分析LED的重要應用——背光

CCFL（冷陰機熒光燈）， EL（場(chǎng)致發(fā)光器）和LEDLED（發(fā)光二極管）等可見(jiàn)光源。下面是帶背光源的液晶顯示模塊的結構示意圖。

1 CCFL（冷陰極熒光燈）特性

高亮度， 3,000 - 4,000 cd/m2
長(cháng)壽命（約 20,000 小時(shí)）
低發(fā)熱量
亮白色光

2 EL（場(chǎng)致發(fā)光器）特性

厚度小， 0.4 到 1.0 mm
驅動(dòng)條件范圍寬，頻率 60 to 1000hz，最大 150V 交流電壓
光顏色有藍綠，黃綠和白色
壽命大約 5,000 小時(shí)

3 LED（發(fā)光二極管） 特性

光亮度均勻
使用壽命長(cháng)（約 100,000 小時(shí)）
低電壓（支流）驅動(dòng)，不需要逆變器
顏色豐富，黃綠，琥珀色，紅色等

背光模組的結構

A.入光光源

一、螢光燈

冷陰極管：中、大型背光模組。
熱陰極管：超大尺寸中空型結構背光模組。

二、有機EL面狀發(fā)光源

一種能配合背光模組面光源型態(tài)的光源型式，由於其輝度低，適用于小型、全彩等使用的背光模組。

三、 LED光源

近年來(lái)成功發(fā)展出青色光源的LED，經(jīng)過(guò)導光板反射板等作用形成白色光源顯示，由於其輝度高，漸成為具有實(shí)用性的導光板光源。

B.導光板

C.擴散片與稜鏡片

擴散板：修正光進(jìn)行的角度， 對於破壞全反射面的光學(xué)結構亦具有覆蓋的作用，擴散板的光學(xué)參數包含了透過(guò)率及霧面程度，視導光板的外觀(guān)作有利的選擇。

稜鏡片： 稜鏡片是提升正面輝度的重要元件,最有效且常用的為BEF系列。BEFII 90/50 1~2枚應用於導光板上可使輝度提升約1.4~1.8倍，DBEF一枚甚至可使輝度提升達1.5倍之多。

D.燈管反射罩

作用： 包住燈管發(fā)出的光源， 盡量送入導光板內。

• 反射罩的形狀對導光板的入光效率有相當大的影響。
• 中小型尺寸常用包含銀烝鍍膜及PET的軟性材質(zhì)，約有80%的入光效率。
• 大尺寸多以外型特殊及固定的銅材質(zhì)作為燈管反射罩， 以增加入光效率，最佳可達90%以上。
• 在機構設計時(shí)，需注意漏電流現象。

E.外框架組合

外框架組合： 固定整個(gè)背光模組， 防止不當碰撞臟污等對功能的損害及影響。

F.反射板

反射板：將未被散射的光源反射再進(jìn)入光傳導區內，其本身對光源亦稍有散射的效應。

G.偏光轉換

由導光板出射的光包含兩種極化方向： P偏光和S偏光

• P偏光能通過(guò)LCD" target="_blank">LCD，S偏光則否， 造成近一半的光源無(wú)法被應用。
• 偏光轉換的技術(shù)為利用多層膜結構將光分成P偏光及S偏光，S偏光經(jīng)反射后轉換成P偏光，即可通過(guò)LCD 。
• 偏光轉換技術(shù)提高了LCD的亮度，也降低了稜鏡片的使用數量及電力耗費。

H.變換器(Inverter）

• 變換器是驅動(dòng)燈管點(diǎn)燈的高壓脈動(dòng)提供者。
• 它將由電源供應器(Power Supply） 的直流電壓訊號轉換成高頻的高壓脈衝，　使燈管能持續點(diǎn)燈。

背光模組的結構分類(lèi)

側光式結構：常用於14吋以下的背光模組， 其側邊入射的光源設計， 擁有注重輕量、 薄型、 窄框化、 低消費電力的特色。

直下型結構：超大尺寸的背光模組，不含導光板。光源經(jīng)反射后，向上經(jīng)擴散板均勻分散后由正面射出。其優(yōu)點(diǎn)為輕量化，高輝度， 出光角良好。

中空型結構：超大尺寸的背光模組，以空氣作為光源傳遞的媒介 ，導光板的形狀為楔型結構，其目的在求均一化的效果。

LED背光采用發(fā)光二極管作為背光光源，是未來(lái)最有希望替代傳統冷陰極熒光管的技術(shù)。發(fā)光二極管由數層很薄的攙雜半導體材料制成，一層帶有過(guò)量的電子，另一層則缺乏電子而形成帶正電的空，工作時(shí)電流通過(guò)，電子和空相互結合，多余的能量則以光輻射的形式被釋放出來(lái)。通過(guò)使用不同的半導體材料可以獲得不同發(fā)光特性的發(fā)光二極管。

目前已經(jīng)投入商業(yè)應用的發(fā)光二極管可以提供紅、綠、藍、青、橙、琥珀、白等顏色，色域也非常寬廣，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。今年5月在波士頓舉辦的SID2005上，LG-Philips已經(jīng)展示了使用10bit和12bit驅動(dòng)IC，分別能夠顯示10億和680億種色彩的42英寸LED背光照明液晶電視產(chǎn)品。索尼公司也看好LED背光照明的前景，它的頂級產(chǎn)品Q(chēng)ualia 005液晶電視就采用了Lumileds公司的Luxeon LED背光照明。

在液晶電視上使用的LED背光光源可以是白色，也可以是紅、綠、藍三基色，在高端產(chǎn)品中也可以應用多色LED背光來(lái)進(jìn)一步提高色彩表現力，如三菱電機在SID2005上發(fā)布了使用六原色LED背光光源的液晶顯示器。采用LED背光的液晶電視厚度大約為5厘米，比傳統的液晶電視稍薄。

早期的LED背光光源亮度比冷熒光燈管稍差，能夠達到的對比度也僅僅在普通水平。不過(guò)在SID2005上LG-Philips展示了使用LED背光光源的超高對比度47英寸液晶電視，在LED背光源上引入新技術(shù)，將整個(gè)屏幕的LED分成了若干區域，根據顯示的影像信號，可單獨控制每個(gè)區域的發(fā)光量。

所以影像的暗部能夠更暗，亮部能夠更亮，對比度由此得到了提高。LG-Philips展示的這款樣品將黑色的光通量降低到0.05流明，對比度高達10000:1，可以和最新的等離子電視的對比度媲美。

LED背光光源的另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是壽命非常長(cháng)，使用壽命可達10萬(wàn)小時(shí)，如果按每天開(kāi)機5小時(shí)計算，一臺采用LED背光光源的液晶電視可以使用將近55年。此外，它還不含汞，環(huán)保性能更好。目前制約LED背光發(fā)展的問(wèn)題主要是成本，由于價(jià)格比冷熒光燈管光源高出許多，LED背光光源只能在高端液晶電視中出現。

與液晶電視相比，等離子電視在屏幕尺寸、響應時(shí)間、色域以及可視角度等方面具有獨特的優(yōu)勢，但在像素的精細程度、功耗和使用壽命等方面則處于劣勢。

雖然目前在42英寸及以上的大屏領(lǐng)域幾乎是等離子電視的天下，不過(guò)隨著(zhù)未來(lái)7.5代和8代液晶面板工廠(chǎng)相繼建設和投產(chǎn)，大屏液晶電視成本將飛速下降，更大屏幕的液晶產(chǎn)品也已經(jīng)呼之欲出，如三星已經(jīng)能夠生產(chǎn)82英寸的液晶電視面板，這已經(jīng)對超大屏等離子電視構成了現實(shí)的威脅，因此等離子面板生產(chǎn)廠(chǎng)商也在不斷降低成本和改良技術(shù)以應對液晶的挑戰。

LED產(chǎn)業(yè)積極切入TFT面板供應鏈，以取代CCFL作為背光源。業(yè)內人士表示，一旦LED在背光源上的應用如果成型，一個(gè)月的需求量高達十億顆將有望帶動(dòng)明年LED產(chǎn)業(yè)榮景再現。

據了解，全球LED產(chǎn)業(yè)在2003年與2004年歷經(jīng)將近30%的高成長(cháng)率之后，2005年仍持續成長(cháng)。不過(guò)由于帶動(dòng)LED增長(cháng)的手機應用領(lǐng)域需求放緩，業(yè)者因此預估，2005和2006年兩年后取而代之的新應用領(lǐng)域，將是以汽車(chē)照明、顯示器、相機用閃光燈、面板背光源以及室內照明為主。而這幾大應用領(lǐng)域只要一個(gè)新應用市場(chǎng)能成型，業(yè)者預測，明年LED高階產(chǎn)品很可能呈缺貨狀。

有關(guān)方面數據顯示，2005年LED市場(chǎng)年成長(cháng)率約16%。因需求持續增長(cháng)，預估2008年時(shí)可望達到68億美元的市場(chǎng)規模，其中，以高亮度LED與超高亮度LED最具成長(cháng)潛力。從全球市場(chǎng)來(lái)看，高亮度LED主要的應用領(lǐng)域還是在移動(dòng)設備的背光源上，這種需求占整個(gè)市場(chǎng)的近60％。另一個(gè)主要市場(chǎng)是汽車(chē)和信號燈市場(chǎng)。

其中就背光源需求量而言，業(yè)內認為，LED若能在面板的應用上趨于成熟，一個(gè)月光面板產(chǎn)品對LED的需求就高達十億顆，但是以國內及臺灣廠(chǎng)商現階段的高階產(chǎn)能來(lái)看，能切入面板產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)能并不多，因此高階產(chǎn)能極容易出現缺貨的情況。

LED市場(chǎng)目前值得注意的情況是，由于近兩年帶動(dòng)LED成長(cháng)相當快速的手機應用領(lǐng)域，預估未來(lái)一年仍將持續成長(cháng)，但2006年之后LED在手機應用的產(chǎn)值將呈現趨緩。在近幾年手機市場(chǎng)往彩色化、照相化與薄型化的趨勢發(fā)展之下，LED在手機市場(chǎng)的應用已成為帶動(dòng)LED市場(chǎng)快速成長(cháng)的關(guān)鍵因素，而今隨著(zhù)市場(chǎng)成熟及終端需求放緩，LED在手機領(lǐng)域的市場(chǎng)成長(cháng)動(dòng)力明顯不及汽車(chē)電子等領(lǐng)域。

經(jīng)驗人士認為，未來(lái)取而代之的LED新應用領(lǐng)域，將是以汽車(chē)照明、顯示器、相機用閃光燈、面板背光源以及室內照明市場(chǎng)等為主。而在LCD面板背光源的應用方面，LED將深具成長(cháng)潛力。

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