分析LED的重要應(yīng)用——背光

CCFL（冷陰機(jī)熒光燈）， EL（場致發(fā)光器）和LEDLED（發(fā)光二極管）等可見光源。下面是帶背光源的液晶顯示模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。

1 CCFL（冷陰極熒光燈）特性

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

2 EL（場致發(fā)光器）特性

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

3 LED（發(fā)光二極管） 特性

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

背光模組的結(jié)構(gòu)

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(jié)構(gòu)背光模組。

二、有機(jī)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

近年來成功發(fā)展出青色光源的LED，經(jīng)過導(dǎo)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(dǎo)光板光源。

B.導(dǎo)光板

C.擴(kuò)散片與稜鏡片

擴(kuò)散板：修正光進(jìn)行的角度， 對於破壞全反射面的光學(xué)結(jié)構(gòu)亦具有覆蓋的作用，擴(kuò)散板的光學(xué)參數(shù)包含了透過率及霧面程度，視導(dǎo)光板的外觀作有利的選擇。

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(yīng)用於導(dǎo)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(dá)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(dǎo)光板內(nèi)。

• 反射罩的形狀對導(dǎo)光板的入光效率有相當(dāng)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(dá)90%以上。
• 在機(jī)構(gòu)設(shè)計時，需注意漏電流現(xiàn)象。

E.外框架組合

外框架組合： 固定整個背光模組， 防止不當(dāng)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(dǎo)區(qū)內(nèi)，其本身對光源亦稍有散射的效應(yīng)。

G.偏光轉(zhuǎn)換

由導(dǎo)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LCD" target="_blank">LCD，S偏光則否， 造成近一半的光源無法被應(yīng)用。
• 偏光轉(zhuǎn)換的技術(shù)為利用多層膜結(jié)構(gòu)將光分成P偏光及S偏光，S偏光經(jīng)反射后轉(zhuǎn)換成P偏光，即可通過LCD 。
• 偏光轉(zhuǎn)換技術(shù)提高了LCD的亮度，也降低了稜鏡片的使用數(shù)量及電力耗費(fèi)。

H.變換器(Inverter）

• 變換器是驅(qū)動燈管點(diǎn)燈的高壓脈動提供者。
• 它將由電源供應(yīng)器(Power Supply） 的直流電壓訊號轉(zhuǎn)換成高頻的高壓脈衝，　使燈管能持續(xù)點(diǎn)燈。

背光模組的結(jié)構(gòu)分類

側(cè)光式結(jié)構(gòu)：常用於14吋以下的背光模組， 其側(cè)邊入射的光源設(shè)計， 擁有注重輕量、 薄型、 窄框化、 低消費(fèi)電力的特色。

直下型結(jié)構(gòu)：超大尺寸的背光模組，不含導(dǎo)光板。光源經(jīng)反射后，向上經(jīng)擴(kuò)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(jié)構(gòu)：超大尺寸的背光模組，以空氣作為光源傳遞的媒介 ，導(dǎo)光板的形狀為楔型結(jié)構(gòu)，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，是未來最有希望替代傳統(tǒng)冷陰極熒光管的技術(shù)。發(fā)光二極管由數(shù)層很薄的攙雜半導(dǎo)體材料制成，一層帶有過量的電子，另一層則缺乏電子而形成帶正電的空，工作時電流通過，電子和空相互結(jié)合，多余的能量則以光輻射的形式被釋放出來。通過使用不同的半導(dǎo)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(yīng)用的發(fā)光二極管可以提供紅、綠、藍(lán)、青、橙、琥珀、白等顏色，色域也非常寬廣，能夠達(dá)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(qū)動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Qualia 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(lán)三基色，在高端產(chǎn)品中也可以應(yīng)用多色LED背光來進(jìn)一步提高色彩表現(xiàn)力，如三菱電機(jī)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(tǒng)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(dá)到的對比度也僅僅在普通水平。不過在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)，將整個屏幕的LED分成了若干區(qū)域，根據(jù)顯示的影像信號，可單獨(dú)控制每個區(qū)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(dá)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優(yōu)點(diǎn)是壽命非常長，使用壽命可達(dá)10萬小時，如果按每天開機(jī)5小時計算，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)展的問題主要是成本，由于價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(xiàn)。

與液晶電視相比，等離子電視在屏幕尺寸、響應(yīng)時間、色域以及可視角度等方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢，但在像素的精細(xì)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，不過隨著未來7.5代和8代液晶面板工廠相繼建設(shè)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(gòu)成了現(xiàn)實(shí)的威脅，因此等離子面板生產(chǎn)廠商也在不斷降低成本和改良技術(shù)以應(yīng)對液晶的挑戰(zhàn)。

LED產(chǎn)業(yè)積極切入TFT面板供應(yīng)鏈，以取代CCFL作為背光源。業(yè)內(nèi)人士表示，一旦LED在背光源上的應(yīng)用如果成型，一個月的需求量高達(dá)十億顆將有望帶動明年LED產(chǎn)業(yè)榮景再現(xiàn)。

據(jù)了解，全球LED產(chǎn)業(yè)在2003年與2004年歷經(jīng)將近30%的高成長率之后，2005年仍持續(xù)成長。不過由于帶動LED增長的手機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域需求放緩，業(yè)者因此預(yù)估，2005和2006年兩年后取而代之的新應(yīng)用領(lǐng)域，將是以汽車照明、顯示器、相機(jī)用閃光燈、面板背光源以及室內(nèi)照明為主。而這幾大應(yīng)用領(lǐng)域只要一個新應(yīng)用市場能成型，業(yè)者預(yù)測，明年LED高階產(chǎn)品很可能呈缺貨狀。

有關(guān)方面數(shù)據(jù)顯示，2005年LED市場年成長率約16%。因需求持續(xù)增長，預(yù)估2008年時可望達(dá)到68億美元的市場規(guī)模，其中，以高亮度LED與超高亮度LED最具成長潛力。從全球市場來看，高亮度LED主要的應(yīng)用領(lǐng)域還是在移動設(shè)備的背光源上，這種需求占整個市場的近60％。另一個主要市場是汽車和信號燈市場。

其中就背光源需求量而言，業(yè)內(nèi)認(rèn)為，LED若能在面板的應(yīng)用上趨于成熟，一個月光面板產(chǎn)品對LED的需求就高達(dá)十億顆，但是以國內(nèi)及臺灣廠商現(xiàn)階段的高階產(chǎn)能來看，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(xiàn)缺貨的情況。

LED市場目前值得注意的情況是，由于近兩年帶動LED成長相當(dāng)快速的手機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域，預(yù)估未來一年仍將持續(xù)成長，但2006年之后LED在手機(jī)應(yīng)用的產(chǎn)值將呈現(xiàn)趨緩。在近幾年手機(jī)市場往彩色化、照相化與薄型化的趨勢發(fā)展之下，LED在手機(jī)市場的應(yīng)用已成為帶動LED市場快速成長的關(guān)鍵因素，而今隨著市場成熟及終端需求放緩，LED在手機(jī)領(lǐng)域的市場成長動力明顯不及汽車電子等領(lǐng)域。

經(jīng)驗(yàn)人士認(rèn)為，未來取而代之的LED新應(yīng)用領(lǐng)域，將是以汽車照明、顯示器、相機(jī)用閃光燈、面板背光源以及室內(nèi)照明市場等為主。而在LCD面板背光源的應(yīng)用方面，LED將深具成長潛力。

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