LED TV問題解決方案:高效能元器件

隨著LED技術(shù)和性能不斷提高，LED光效率的持續(xù)提升，以及成本大幅下降，LED在近幾年各種顯示背光領(lǐng)域中已經(jīng)得到長足發(fā)展。未來幾年內(nèi)，LED產(chǎn)業(yè)仍然作為新興產(chǎn)業(yè)會大放異彩，其在背光領(lǐng)域中也將大有作為。

未來LED背光領(lǐng)域的發(fā)展趨勢是什么?成本、供貨、散熱、功耗……這些各大LED TV生產(chǎn)廠商目前最頭疼的問題如何解決?在新一代LED TV開始設(shè)計(jì)之時，又該特別注意哪些關(guān)鍵因素?為此，國際電子商情記者日前采訪了3M公司光學(xué)系統(tǒng)部資深工程師呂奕航，就以上問題一一做出詳細(xì)解答，現(xiàn)與讀者分享。

LED TV市場面臨的主要挑戰(zhàn)

從LED TV市場以及整個市場大背景來看，LED會逐漸取代CCFL背光，這點(diǎn)不言而喻，也是LED TV市場的一個利好。關(guān)于LED TV市場目前面臨的主要挑戰(zhàn)，認(rèn)為有以下幾點(diǎn)：

首先，目前LED TV的最主要問題依舊是成本，也作為各大電視生產(chǎn)廠商也在積極的為成本降低做積極努力。當(dāng)然，隨著LED制造工藝的成熟，LED本身的成本也隨之相應(yīng)降低。但是除了LED本身的成本，作為背光元件的導(dǎo)光板、光學(xué)膜、結(jié)構(gòu)以及LED驅(qū)動電路方面，其成本壓力也將日益突出。

這個問題，需要各大上游廠商不斷提高生產(chǎn)效率。同時，新技術(shù)的引入，不斷簡化電視設(shè)計(jì)，更薄的導(dǎo)光板，更少的光學(xué)膜，更簡單的電路，更少的LED燈條，都是將來作為LED TV技術(shù)設(shè)計(jì)的方向，同時也是為成本降低做最大努力。

其次，作為LED TV背光，其核心元器件的供貨、供應(yīng)鏈(導(dǎo)光板，LED等)，也是非常關(guān)鍵的因素。關(guān)于這點(diǎn)，由于2010年各大LED廠的擴(kuò)充產(chǎn)能，目前基本解決LED的短缺問題，但導(dǎo)光板依舊矛盾突出。因此，作為技術(shù)革新，更薄的導(dǎo)光板設(shè)計(jì)相信是新LED TV的方向。

再次，就是解決關(guān)于散熱問題。雖然隨著LED發(fā)光效率提升，相應(yīng)的熱功耗會有微小幅度的降低，但在大尺寸LED TV中，LED的散熱始終是困擾大部分電視廠商的一塊頑石。高溫環(huán)境會降低LED的壽命，同時也使機(jī)構(gòu)更加不穩(wěn)定，光學(xué)也會隨之受到影響，附近的電子元器件壽命也會降低，因此，一個好的散熱設(shè)計(jì)在LED TV中必不可少。

在這點(diǎn)上，使用高效率產(chǎn)品及成本壓力的矛盾就很難平衡。通常作為廠商，在綜合考慮系統(tǒng)成本后，引入一些高能效的元器件，通常會有比較好的效果。

最后，LED TV的功耗問題。眾所周知，在國際上早有Energy star等一系列節(jié)能機(jī)構(gòu)對LED TV的能耗做規(guī)定，且國內(nèi)目前已經(jīng)出臺相應(yīng)能效標(biāo)識。在將來的LED設(shè)計(jì)上，特別是在一些新型的LED背光TV中(例如3D TV，智能TV等)，能耗就會成為一個很大的問題。相信隨著目前全球?qū)Νh(huán)境的關(guān)注，中國作為發(fā)展中國家，政府也在大力宣揚(yáng)節(jié)能概念，能耗也會成為將來市場的一個導(dǎo)向。

在功耗問題上，同散熱類似，應(yīng)用高效能的元器件是治本之道。呂奕航表示，3M公司的光學(xué)增亮膜能夠從光學(xué)角度提高液晶顯示的亮度，顯著降低顯示系統(tǒng)的功耗。

3M光學(xué)增亮膜提高LED背光顯示系統(tǒng)效率

在當(dāng)今的LED背光市場中，特別在中小型的tablet電腦和智能手機(jī)上，多層增亮膜及發(fā)射多層膜起到了大幅降低功耗、延長待機(jī)時間的作用。在大尺寸TV的應(yīng)用中，光學(xué)增亮膜又為提高能效、簡化結(jié)構(gòu)、降低散熱設(shè)計(jì)難度、降低系統(tǒng)成本、減輕LED供貨壓力作出了極大貢獻(xiàn)，對LED TV產(chǎn)業(yè)的推動起了很大的作用。

3M公司光學(xué)系統(tǒng)部資深工程師呂奕航介紹，3M公司的光學(xué)增亮膜自從推出就得到了市場的廣泛好評，該產(chǎn)品系列從最早的棱鏡系列發(fā)展成為3種增亮系列，期間又有大量的不同類產(chǎn)品用于適應(yīng)不同的應(yīng)用需求。

BEF棱鏡增亮膜系列：從最早的BEF I系列發(fā)展到目前的BEFIII系列，產(chǎn)品可靠性大幅增加，客戶不良率大幅下減。

DBEF多層膜增亮系列：從最早的DBEF一代，到目前的DBEFIII代，產(chǎn)品工藝更加簡單的同時，性能得到了提高，新材料的應(yīng)用使得DBEF-D3系列部分產(chǎn)品將成為2011年的產(chǎn)品新星。

ESR反射多層膜系列：ESR發(fā)展到目前的ESR2代，產(chǎn)品厚度大幅降低，同時在今年為LED背光專門設(shè)計(jì)的LBR產(chǎn)品，會在大量LED背光產(chǎn)品中應(yīng)用。

在技術(shù)上，從最早棱鏡系列的集中視角增加中心增益，到多層膜對液晶偏振的巧妙利用，再到超高反射材料的研發(fā)從而降低光循環(huán)的損失，3M為液晶產(chǎn)業(yè)發(fā)展做出了堅(jiān)實(shí)貢獻(xiàn)。

呂奕航介紹，3M生產(chǎn)的光學(xué)增亮膜目前廣泛應(yīng)用在各種顯示技術(shù)中，其中最主要的是應(yīng)用于提高液晶顯示的亮度，降低顯示系統(tǒng)的功耗。幾乎所有知名的中外電子品牌廠商，都使用了3M的增亮膜產(chǎn)品，包含大部分的智能手機(jī)、平板電腦、輕薄筆記本、節(jié)能顯示器、LED背光液晶電視等。另外，在其他一些需要偏振控制顯示技術(shù)中也有應(yīng)用,例如當(dāng)前新興的LED微型投影等。

2011年，3M再次推出了一系列針對目前LED背光市場的一系列產(chǎn)品，并在性能各個方面都有提升，其中包含進(jìn)一步提高了亮度增益以及系統(tǒng)光循環(huán)效率，降低LED背光源厚度的新一代多層增亮膜，以及簡化組裝操作的多功能復(fù)合增亮膜。呂奕航介紹，3M還研發(fā)出實(shí)現(xiàn)裸眼3D效果的3D背光光學(xué)膜片，應(yīng)用3D顯示新技術(shù)的3D眼鏡中的多層光學(xué)膜片。新型顯示技術(shù)上，3M針對OLED產(chǎn)業(yè)也有相應(yīng)的應(yīng)用，如在OLED顯示中的保護(hù)膜與增亮膜等。各種新型技術(shù)的不斷快速發(fā)展，都將會不同程度地影響未來LED背光領(lǐng)域的發(fā)展。

未來LED背光領(lǐng)域的發(fā)展趨勢

從尺寸上看，LED背光在不同尺寸的產(chǎn)品應(yīng)用中有不同發(fā)展趨勢。

在便攜式移動終端,tablet以及手機(jī)等應(yīng)用上，LED背光將會繼續(xù)占據(jù)主導(dǎo)地位數(shù)年，其成本會不斷降低。

在筆記本、顯示器等中尺寸領(lǐng)域，筆記本中的LED的背光成本甚至已經(jīng)低于傳統(tǒng)CCFL背光，近幾年內(nèi)LED背光將難以被取代。另外，在顯示器領(lǐng)域中，隨著市場對顯示器的輕薄要求，LED也會在未來的一兩年內(nèi)蠶食傳統(tǒng)CCFL背光。

在大尺寸電視領(lǐng)域，隨著市場對電視機(jī)的輕薄導(dǎo)向，2010年LED背光大幅侵吞CCF背光份額。不久的將來，隨著成本進(jìn)一步降低，CCFL背光將退出歷史舞臺。與此同時，在LED之間，又分直下式和側(cè)入式兩種技術(shù)之爭，經(jīng)過兩年的市場沉淀，側(cè)入式笑到了最后。

隨著關(guān)鍵器件導(dǎo)光板的充足供應(yīng)，將來側(cè)入式LED背光會逐漸取代直下式背光。而在目前的側(cè)入式背光設(shè)計(jì)中，自2009年以來，市面上由4邊LED燈條發(fā)展到2邊LED燈條，到目前的單側(cè)長邊LED燈條并應(yīng)用到更大尺寸中。相信不久的將來，結(jié)構(gòu)會更加簡化，雙側(cè)短邊LED燈條以及單側(cè)短邊LED燈條的設(shè)計(jì)會逐漸成為主流。

從技術(shù)上看，LED亮度、效率、封裝、散熱設(shè)計(jì)以及顯示均勻性等諸多因素也會影響LED背光的發(fā)展。

亮度及效率上，LED芯片的發(fā)光效率會繼續(xù)提升，lm/W輸出會繼續(xù)提高。在未來10年內(nèi)，商用背光LED發(fā)光效率會提升一倍。

在LED的封裝上，隨著技術(shù)的提升，多芯片LED會在某些背光應(yīng)用上取代單芯片LED，進(jìn)一步降低LED的成本。

散熱設(shè)計(jì)上，由于發(fā)光效率的提高，發(fā)光二極管激發(fā)的能量會更多轉(zhuǎn)化為光能輸出，同時隨著熱能的減少，會使LED的散熱設(shè)計(jì)成本降低。

從顏色上看，LED最初的應(yīng)用作為高端應(yīng)用，曾經(jīng)一度使用過RGB的LED，使顯示的色彩更為豐富。由于成本面臨的壓力，在當(dāng)前更多的白光LED通過磷光粉激發(fā)，以達(dá)到更高的光效率。但相信在將來，市場對顯示技術(shù)差異化的要求以及LED效率提高，成本的降低，RGB LED的應(yīng)用會占據(jù)一定的高端市場。

從顯示的均勻性上來說，LED的binning會更加成熟。同時，對于LED的驅(qū)動設(shè)計(jì)也會有更多的方案，以保證顯示設(shè)備中LED的電路輸入相同，實(shí)現(xiàn)各種高中低端的應(yīng)用需要。

此外，隨著各種新型顯示，例如3D TV、3D筆記本、3D顯示器、智能TV等等的出現(xiàn)，也一定會左右對LED將來的發(fā)展。