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LED背光模块 研发大势所趋

    作者:宏拓新软件
    发布日期:2008-11-29         
阅读:56     
 
 
客户对面板的表现要求愈来愈高,背光模块厂商也持续朝更高的辉度研发。全球最大的背光模块厂中光电,研发中心协理萧德玮指出,现阶段研发重点,首先锁定在辉度增加,例如V-Cut技术。另外,在TFT-LCD面板及液晶产品降价压力下,上游零组件厂的研发部门,也持续朝简化结构及精省成本等方向在努力,期能对成本压力有所疏缓。

 然而,新的技术导入,有时会因良率太低或经济规模不足,面临成本的增加。例如近年来广为推展的发光二极管(LED)背光模块,即便价格还是较冷阴极管(CCFL)高上许多,但因为性能优趋势明显,相关厂商无不摩拳擦掌,纷纷卡位以寻求适当切入点,并等待量产时机来临。

高量度V-Cut导光板技术已成熟 笔记型计算机将大幅采用

 V-Cut是现阶段笔记型计算机用面板背光模块上,相当热门的技术。其结构主要是将棱镜微加工,直接制作于导光板上,并以一片锯齿状朝下的棱镜片,取代原来之两片朝上的棱镜片,在局部降低成本之同时,有效的将辉度提升30%左右。如图表(一)之说明。


▲图表(一)光利用率比较说明图:V-cut LGP加上向下Prism结构,较原来之两片朝上的棱镜片结构,光之利用率高出30%左右,但相对View Angle就被牺牲了,不过,此点对笔记型计算机使用上不但没影响,反而具有保护隐私之优点。



 不过,目前业界良率还不是很高,例如技术最领先的日本厂商,现阶段良率约80%,相较于旧技术95%以上的良率表现,还有一段落差。因此,短时间内成本还没有办法有效降低。

 不过,因为辉度表现优异,采用V-Cut技术的导光板,已经陆续受到笔记型计算机业者指定用于高阶笔记型计算机。例如韩国,到目前已有4成笔记型计算机使用该技术,日本更是早在2年前就大量采用该技术的产品。

 然而,尽管V-Cut导光板已逐步广为使用,此技术之投入却须面临相当多专利的束缚,而目前主要专利在日本厂商手中,若无法开发新技术以突破专利,尽管须揹负局部成本,背光模块厂须取得授权,以降低营运风险。

明暗条纹克服 背光模块厂技术表现所在

 从技术上而言,因导光板光学特性使然,V-Cut结构容易造成导光板产生明暗带条纹,而如何将该条纹消除,是目前需要克服的技术障碍。目前台湾TFT-LCD厂对于质量要求水平稍高于日、韩,因此,如何将导光板精密棱镜加工面,和另一侧雾化面作最佳化搭配,为光学和精密加工技术的开发重点所在。

 不过,能够大幅提高辉度的V-Cut也有其技术发展的瓶颈,导光板增光片(BEF)主要供应商3M就对V-Cut导光板结构提出看法,认为该结构较易导致刮伤且光学均匀度较差及机械强度较弱等问题。

 萧德玮则认为,若以传统模式来运作,是有可能造成导光板刮伤机会,这也是导致不良比率增加的主因,因此相当程度考验著背光模块厂商的射出及组装技术。中光电对V-cut导光板制程有特殊对应方式,且对组装人员亦有相当完整训练,因此在短时间内已将良率提升到令人相当满意之结果。

 在均匀度方面,V-Cut导光板约为75%,较一般之85%为低,这是通常客户力求面板中间部分呈现最佳表现,及辉度大幅提升下产生的必然现象。至于机械强度较弱方面也有克服的方法,例如以贴合方式做固定,目前大多机型皆能通过客户端之震动及冲击试验。

LED背光模块可能为未来趋势 满足笔记型计算机轻薄短小需求

 LED取代CCFL成为背光源的趋势逐步明显。这在2005年10月时,SONY推出了一台屏幕尺寸11.1寸,使用白光LED的VAIO笔记型计算机时,引发LCD和背光模块厂的高度重视,并引发相关厂商的热烈讨论。

 SONY这台笔记型计算机是目前全球使用LED为光源,尺寸最大的产品。过去小尺寸白光很早就拿来使用,现在一般则能够做到7寸。因此SONY做到11.1寸对业界产生不小冲击。

 中光电大约在1年半以前,开始注意到LED成为背光源的趋势,SONY这台笔记型计算机的推出,则加速业界对于LED背光源的开发投入。这不只背光模块厂,LED厂也同时致力于发光效能的改善。

 对于背光模块厂来说,LED背光模块在结构上,主要的差异点在于LGP的改变。使用CCFL时,由于受限于灯管管径1.8厘米,LGP入光侧必须维持2.0厘米左右,而成为一个楔形的板;这使得笔记型计算机面板没有办法做得很薄,如图表(二)之说明。


▲图表(二)CCFL背光模块之LGP之厚度说明图:使用CCFL时,由于受限于灯管管径1.8厘米,LGP入光侧必须维持2.0厘米左右,而成为一个楔形的板;这使得笔记型计算机面板没有办法做得很薄。



 然而使用LED作背光源时,原来LGP之厚度限制已不存在,可以让整个LGP厚度均匀且变薄,再加上玻璃的厚度约可从0.5厘米,降为0.3厘米,因此可以满足笔记型计算机对于轻薄短小的追求。

效能提升为厂商研发重点

 价格上,LED的确是没有优势,待改善的空间还很大。以11.1寸面板来说,需要用到40颗以上之LED,如果每颗LED价格以1012元来计算,这方面的成本就要4500元;相较现在CCFL一支约为4550元,而且笔记型计算机只需用到1支,两者价格就差了有8、9倍之多。

 另外在色彩饱和度上更没有优势,白光LED色彩饱和度较差,比起CCFL来说就略逊色了些。RGB LED的色彩饱和度就高了,但是目前不是太大颗,就是辉度上还不足,没有办法做成笔记型计算机背光源,只能用在液晶电视。

 白光LED现阶段技术障碍是在导光板的设计;若是RGB混光,因LED辉度会随著基板温度改变很大,尤其是红色LED影响更巨,散热问题则是技术发展上最需要克服的瓶颈,如图表(三)之说明。在TV使用领域,一般对于散热的处理,多半使用导热管或风扇等,但未来将可以不要用到散热装置,以高效率之热传设计技术,将此问题解决以大幅降低成本。


▲图表(三)LED基板温度对辉度之影响说明图:如图表所示LED辉度会随著基板温度改变很大,尤其是红色LED影响更巨,故使用RGB LED混光,散热问题则是技术发展上最需要克服的瓶颈。

 

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