大尺寸LED背光渐成主流 提高发光效率是关键

深圳帝光电子有限公司技术总监 苏遵惠

目前，各大电视机制造商开发LED背光电视机的进度在加快，LED背光电视机的占有率也会比预期加速。
受国际金融危机影响，液晶显示行业同样受到一定的冲击，所以背光源的增长率也在一定程度上有所减缓。其表现在如下几方面：原来预计2008年-2009年随着我国3G手机的启动，小尺寸背光源会有较大幅度的增长，但2008年第三和第四季度的同比增长率均在5%%左右，甚至低于5%%；数码相框用中尺寸背光源预计2008年有大幅度增长，但第一和第二季度只有极少的出货，而第三和第四季度几乎下跌到零。原来预计2008年LED背光源电视会有10%%～20%%的占有率，而一直到2009年第一和第二季度仍然停留在样机展示的状态，至2009年5、6月份才有极少量的商品出现在商场。预计进入第三季度会有较大的转机。国际上几家品牌电视机制造商和国内的几家大电视机公司均会在第三和第四季度逐步推出26英寸、32英寸、42英寸及以上的LED背光源电视机，销售形势在向好的方向发展。

LED作为背光源极具优势

LED作为背光源具有以下优势：
从机械性能方面看，因为是固体光源，防震性能好，无玻璃品不易损坏；因LED相对其他光源体积很小，质量轻，故可使显示器和电视做到超薄、超轻。如我公司今年推出的LED背光19英寸显示器能做到12.8mm厚，重量由原4.5千克降到2.5千克，功耗由35W降到20W左右，且可使大尺寸电视的显示屏厚度做到10mm左右，使“壁挂电视”名副其实。
从光学性能方面看，其色域宽(90%%～105%%)，光效较高(现阶段商品级约100lm/w)，亮度与色度可控可调，使其动态对比度大幅度提高，低温性能好。
从电学性能方面看，采用低压直流驱动，安全且响应速度快。
从节能方面看，诱发白光LED的发光效率几乎每年都以10%%～15%%的速度提高，现在商品化水平已达到100lm/w左右，超过荧光管系列的发光效率，平均节能可达30%%～50%%，而且LED为直流低压供电，所以没有高压高频转换损耗。
从健康环保方面看，其不含汞及有害气体；因用低压直流驱动，故无高频高压辐射，无紫外线和红外线辐射，无频闪；当其失效后电子垃圾少，且较易处理。
此外，LED背光源使用技术也日趋成熟，自2004年以来得到较快发展，在市场上所占比例逐步上升：2008年以来，26英寸以下背光几乎全部为LED，32英寸、42英寸也逐步提高出货率。在目前的背光产品中，特别是在便携式显示设备和电脑显示器中，LED背光已占据主流，大尺寸LED背光电视逐步面市。
LED背光源也有其不足处，主要体现在如下几方面：
首先，LED的制造和封装技术，特别是大尺寸背光源相对CCFL(冷阴极荧光灯)还不够成熟。表现在LED制造厂商对用于背光源的LED的技术要求还不十分明确，特别是国内厂商。从LED封装方面看，现LED封装更适用于照明，而不太适应背光源对混光距离的要求。
其次，商品化LED仍然存在发光效率不高，诱发白光LED(蓝光芯片加黄色荧光粉)的光效为100lm/w左右，但色域范围与CCFL比较没有什么优势；而蓝光芯片加红绿色荧光粉诱发白光LED的色域较好，但光效仅为60lm/w左右；如果使用红、绿、蓝芯片合成白光色域更好，但光效更低，仅为40lm/w左右，色域与光效的矛盾，必须有所突破。
再次，因为大尺寸背光源对一台电视机上的LED亮度、色温、中心波长一致性要求较严格，但现在LED供货的参数差异性、离散性较大，使用一段时间后光衰减的不一致性也较明显。
最后，LED的价格还较高。

LED背光源逐渐取代CCFL

CCFL、FFL(平面荧光灯管)、EEFL(外部电极荧光灯管)、HCFL(热阴极荧光管)均为荧光灯管类光源，均存在易碎、含汞等有害气体、发光频谱均含紫外线、红外线辐射，均需高频高压驱动的电磁辐射，报废后电子垃圾难处理等对人体健康、环保方面的先天性缺陷。虽然CCFL目前在价格上、技术成熟度上相对有一定优势，但随着LED价格的降低和技术指标(发光效率、一致性、稳定性)的逐步提高，LED在背光源方面应用会进一步扩大，特别是CCFL背光源制造厂商已大幅度地减少出货量，所以价格上的优势也慢慢减少。而且与LED芯片相比，其所占空间也无优势，在超薄化的高效LED研发逐步满足背光市场所需的大趋势下，CCFL已无竞争力。2008年第四季度帝光公司26英寸以下的出货几乎全部是LED背光了，而且客户对32英寸以上的LED背光需求越来越迫切。各大电视机制造商开发LED背光电视机的进度也在加快，LED背光电视机的占有率也会比预期加速。
对碳超导管而言，应用技术的不成熟、产品商品化为时尚早，且由于高昂的价格等条件的限制，要让它成为背光源的替代光源还一时难成气候。
目前市场销售的液晶电视仍以CCFL背光为主流技术，2009年以来LED背光，特别是超薄LED背光源的电视逐渐在市场上亮相，但均以1～2台做些市场探索，这些样品因价格为CCFL背光电视的3～4倍，不可能被普通消费者，甚至是高消费的消费者接受，只在被电视机开发商作为样机购买和对价格不敏感的公共场合(如大型商场、机关等)购买使用。现在LED的光效，平均每年以10lm/w～15lm/w的速度提高，价格也以每年10%%～15%%的速度下降，所以在一两年内会在大尺寸电视上予以普及推广，价格将逐步与CCFL背光的电视逼近，如我公司设计、制造的26英寸以下的LED背光源的显示器、电视机价格已逼近CCFL背光的显示器和电视机。32英寸、42英寸LED背光价格也只相当CCFL的1.3倍左右，只有这样才会被市场接受。

提高LED发光效率缩小差距

今后一两年内，根据技术发展、价位因素和时尚造型等要求，LED背光发展趋势为：LED背光电视机将以诱发白光LED为主；采用超薄、超轻的整体设计方案；少量的高端产品会采用合成白光LED背光，并辅以亮度动态控制技术。
为此，建议国内液晶面板制造企业应着力提升液晶的透光率研究，从源头上降低能源消耗；LED研发机构和制造企业应努力提高LED的发光效率，缩小与世界先进水平的差距，尽快赶上世界水平，否则，面对LED背光源这块看来很大的“蛋糕”，国内LED制造商只能可视而不可即；LED参数的分档，红、绿、蓝合成白光的封装要求，要与背光源设计制造企业配合，否则即使光效上去了，也分不到这块硕大的“蛋糕”。

相关链接

其他液晶背光源技术

冷阴极荧光灯管(CCFL)

LCD液晶电视使用的CCFL(冷阴极荧光灯管)背光源是目前世界上制造最多的产品。从液晶电视到笔记本电脑等所有应用液晶显示技术的领域都有它的身影。
CCFL在液晶电视等产品中的广泛应用得益于这种产品优良的光学特性，包括成本、体积和工艺方面的优势，使其在液晶背光源市场长盛不衰。
除了汞蒸气有毒的问题外，CCFL的管壁长期受到放电刺激产生老化现象也是该项技术的一大瓶颈。尤其是从光管两端(接近电极的位置处)最先开始。老化会产生让管壁泛黑泛黄，导致背光亮度与光均性下降，观赏者也可感受到亮度减弱不均的显示不佳效果。

热阴极荧光灯管(HCFL)

一直以来HCFL技术均没有正式“登堂入室”到液晶电视等液晶显示产品领域，制约其抢占CCFL产品市场的瓶颈在于“体积”的局限性，且使企业青睐HCFL产品的原因也不多，仅有“能耗”这个唯一的理由。
HCFL和传统CCFL相比具有更高的发光效率。通常同样的产品亮度能降低能耗1/3以上。在具体应用中，亮度更高的优点，使得采用HCFL灯管的产品可以采用更少的灯管和直流-交流逆变器，这不仅减少了背光源设计的复杂程度，同时能大大降低成本。

平面荧光灯管(FFL)

FFL背光技术的好处在于只要单一灯源，而单一灯源只要一个反流器便可驱动，相对于CCFL需要多组反流器，可以省下较多的用料成本，且FFL为面型光源，光均设计上比CCFL、LED都来得容易，且亮度充足，不需使用价昂的增亮膜，这同样有助于降低成本。
更重要的是，FFL在组装程序上相当容易，无论是在背光模块的构成组装，还是在LCDTV成品的构成组装，都可以采用全自动化的生产线。

外部电极荧光灯管(EEFL)

EEFL的首要优点是反流驱动器的数目减少，以往直落式CCFL背光的作法，让每个荧光灯管都要对应一个反流驱动器，然而采用EEFL则可减少反流器的数目，约可减少2-4个，使用料成本降低，同时也有助于提高良品率。
不过，EEFL反流器的减少仅适合于30英寸至40英寸之间的显示器，若在更大尺寸显示器的设计中使用EEFL技术，反而会使反流器用量增加，同时也会增加反流器的热量，不利于散热与用电效率。