LED背光技术加快成熟 液晶膜片集成度更高

3M(中国)光学部大屏业务拓展经理 堵光磊

近一两年的液晶行业可以用跌宕起伏来形容。在金融危机的影响下，大家经历了减价减量的大萧条，又逐渐进入量价齐升的产业复苏。每次危机复苏都会伴随着新技术、新增长点的出现，这次也不例外。在厂家进行更为严格的成本控制的同时，我们看到了新技术、新应用以及高附加值的产品引发了新的市场需求。以液晶背光源为例：在笔记本背光中，原有的冷阴极系统被替换成轻薄的LED系统；在显示器背光中，传统的四灯管结构被节电一半的两灯管结构所替代；在电视中，动态背光的日趋成熟提供了更高的对比度和用电效率。
更为可喜的是，在此轮技术革新的风潮中我们看到了很多中国厂家的身影，这反映出已经有更多的中国企业参与到液晶产业链当中。

LED应用给背光带来颠覆性变化

LED背光技术发展很快，是否对CCFL造成威胁？我的回答是肯定的。LED技术的成熟和普及会成为液晶行业成长新的驱动力。从消费者层面来看将创造液晶显示新的卖点和应用，从而拉动消费需求。从生产者层面来看则会促进配合LED进行的技术升级和产业转换，进而继续吸引人才和资金投入。
LED和冷阴极灯管相比，优势是多方面的。首先是节能，冷阴极灯管的光电效率在60lm/W左右，而当前商业化的LED效率已经达到这一数值的两倍，在实验室中的样品更可以再翻番。同时，LED出光方向性好，光线利用率要高于灯管。另外，冷阴极灯管的驱动需要高压高频的电流，相应的逆变器消耗会比较大。而驱动LED只要低压的电流驱动就可以，驱动电路消耗小。所以从整个光电系统看，LED带来的能耗远远低于冷阴极灯管的水平。更加值得一提的是，能耗的变化并不一定是简单的量变，而可能带来液晶显示屏运用方式的改变。例如，现在的节能型液晶显示器功耗都在20W上下，仍然需要使用交流电驱动。如果液晶显示器的功耗达到10W以下，就完全可以用USB线(USB3.0)来驱动，甚至视频信号都可以在USB上传输，从而使得电脑液晶显示器变成轻薄的USB外设，引发桌面显示的全面更新换代。
其次，LED将带来背光源机械结构设计上的巨大变化。因为LED体积小且出光方向性好，可以大幅度减小传统背光源中导光板的厚度，甚至可以用空气来取代导光板介质。这一变化可以使液晶显示设备更加轻薄从而凸显平板显示的卖点。当前LED液晶电视正在刮起薄型风潮，市场已现40英寸以上不足3厘米厚的产品，在展会上甚至出现了55英寸厚度不足1厘米的产品，这势必会给消费者带来更强的视觉冲击以及消费升级欲望。
最后，冷阴极灯管中的汞是回收成本高且对环境危害很大的一种物质。一旦灯管破裂或者被随意丢弃则会对环境造成无法挽回的破坏，如污染地下水资源等。因此欧盟已经提出要在近两年内禁止汞在液晶显示设备中的使用。从环保的角度看，LED逐渐替代冷阴极灯管也将是一个必然的结果。
LED的应用可能会给背光带来颠覆性的变化。3M早在5年前就开始着手利用公司核心技术平台，开发可以充分发挥LED特点的光学和机械系统。举个例子，LED的光谱分布和冷阴极灯管是不同的，利用这样的区别我们制作了成本更低的反射偏光片。有了LED之后是不是还需要沿用现在的背光结构呢？3M已经研究出了不用导光板，或者不用膜片，甚至两者都不需要的背光系统。LED给液晶显示带来的变化才刚刚开始，随后发展如何我们也拭目以待。

导光板越来越薄

提到了光源的技术进步就应当提一下在导光板以及液晶膜片上的革新。导光板现在厚度越来越薄，且在材料上也都逐渐克服了变薄所带来的翘曲和变形等问题，这也给液晶显示轻薄化打下了基础。以3M公司的一款产品为例，这款新型的导光板只是一张0.2mm厚的塑料薄膜，配合LED光源使用可以基本取代原有的导光板、扩散片及棱镜膜等部件的功能从而使小型液晶设备的背光厚度减少一半以上，而且组装更为简便。在大尺寸中，3M在液晶电视中所发明的空气导光板可以使42英寸液晶电视甚至比普通24英寸显示器还要轻、还要薄。
在液晶膜片方面，各大厂家都在努力制造光学增益和集成度更高的膜片产品。再以3M公司的一款新产品为例，中间使用了折射率接近空气的纳米胶水，将以前必须使用空气隔开的扩散片，棱镜膜和反射偏光片等材料黏合成一张膜片，从而实现更低的系统成本和更高的集成度，实现传统膜片没法做到的系统结构。

建立良好液晶产业生态链

对于发展国内液晶配套产业的建议，我只围绕我们公司的业务进行一些讨论。3M公司进入中国市场已25载，是经济特区以外首家外商独资企业。产品覆盖从家庭用品到医疗用品，从运输、建筑到商业、教育和电子等各个领域。多年以来，3M将先进的技术和经验与中国本土优势相结合，在不少产品上实现了生产工序和供应的本土化，或者说是国际化。几十年前，我们的产品只是在美国生产，在美国之外的国家只有销售一个环节。而如今3M在50多个国家设立有采购、生产和研发部门。在中国更有3个研发中心，近10家工厂。现在一个产品的原料可能来自中美韩日各个国家，而制作工序也是在中国和各个地方分步完成的。对于光学产品部，我们除了在中国本土有两家独资工厂生产以外，还一直在逐步认证国内的加工厂家和原料供应商。现在已经有数家中国本土企业直接参与到了光学产品的生产当中。随着国内制造企业工艺技术的进步，产品的国产化率会越来越高，在自身实现更低成本、更短供应的同时，也建立国内更好的产业生态，推动整个中国本土上游产业链的发展。
除上游携手以外，3M与下游国内品牌有着更为紧密的合作。去年，我们协助中国某IT龙头品牌开发了世界上最为节能的两灯管显示器。在此之前，所有主流尺寸的液晶显示器都在背光源中使用4根荧光灯管。两灯管显示器的解决方案在保持整机成本和光学性能不变的前提下，减少了一半的灯管使用量，节约40%%的整机功耗。新型显示器在夺得多项国内外节能桂冠之后，此品牌将旗下全球销售的主流尺寸产品均转换成了两灯管结构。新的卖点使他们在经济危机中仍然保持不败的销售业绩，在中国显示器销量一直独领风骚。
从液晶显示商业化之日起，3M就涉足此行业，伴随液晶产业渡过了从小变大从弱变强的历程。我们的产品必须与其他部件搭配才可以在液晶显示中实现功能。对于其他部件的创新往往也都离不开膜片的配合。所以在国外，我们与上下游企业紧密的合作也由来已久。现在中国本土在大力发展上游高世代液晶面板生产线，下游的电视整机厂家也或自建或合资向上游整合、纵向发展。我们很愿意与中国新生本土企业深入合作，帮助其提高产品竞争力，并乐于分享我们在这个行业的有益经验和技术优势。