LED技術背光簡介 - 果凍 在此要先跟總大以及版上各位說聲抱歉,之前一直說要投稿我的遊記給總大,結果都沒有投。因為醜媳婦實在難以見公婆:p 但是從總大以及各位大大身上獲得的東西實在太多,因此決定要來小小貢獻一下,討論一下有關LED光源用在背光模組上的一些技術以及瓶頸。 對於LED我的瞭解有限,只是就我所知的部分介紹一下,還需要在LED這方面有研究的版友提供更深入的探討。至於LED背光技術這方面我稍微懂一點,希望能拋磚引玉,引起更多討論。讓版友們能夠對於這當紅炸子雞,能有更深入的瞭解。 LED的歷史 其實LED發展已有四十年,為什麼在最近十年才開始大紅大紫?因為以前沒有藍光LED。缺少了光學三原色之一的藍光,那麼就無法產生白光,因此應用LED成為光源或是顯示器的夢想自然就無法達成。 第一顆藍光LED的問世,是1995年由Nichia(日亞化)所做出來的,當時震驚全球。雖然發光的時間只有幾秒鐘,但是這代表LED的時代即將來臨。而第一顆白光LED也在1998年問世,也是由Nichia所拿下。重點是Nichia長久以來在螢光粉的研究,讓Nichia掌握了最好的發光方式。這也是為何Nichia一直是白光LED界的第一把交椅的原因。 LED的優點 LED的優點相信大家到Google輸入LED這三個英文字母,就會看到一堆結果。不外乎是顏色純、壽命長、亮度高、反應速度快、省電節能之類的說法。至於在背光應用上面會有什麼好處,後面會稍微說明。 LED的混光 LED要混成白光,不外乎兩種方式: 1. 藍光或是紫外光加螢光粉激發而成的白光LED。 這當中有許多種螢光粉都可使用,但是其中效率最好的就是藍光LED加YAG螢光粉,這完全是Nichia的天下,Nichia每年光賣螢光粉就不知道賺了多少錢。白光LED的好處是發光效率高。 2. RGB三色混光而成的白光。 RGB三色混光的好處是演色性佳(或稱色域較廣),可高達NTSC 100%。 NTSC是National Television System(s) Committee的縮寫,訂定顏色的標準。基本上越高越好,表示可以產生比較多的顏色。 一般的NB以下的LCD演色性多在NTSC 40%~45%。Monitor約在65%或是72%。TV的標準規格是72%,但現在也有NTSC 92% 的高規格出現。 LED背光技術 1. 小尺寸 目前七吋以下的背光,幾乎全都使用LED的背光,有一個很重要的原因 - 這些小尺寸的背光模組導光板的厚度都小於1.0 mm。但是CCFL的管徑都在1.6 mm以上,入光效率差。而小尺寸所需要用到的LED的顆數較少,因此成本上的差別不大,所以廣泛使用。 2. 中尺寸 12.1”NB 是目前推出白光LED背光源最多的NB機種。好處是可以薄化、輕量化、省電。因為白光LED效率高,所以可以較12.1”CCFL的背光省電約25%。另外是輕量化,因為LED可以作得很薄,所以導光板可以大幅薄化。可以將12.1”的模組厚度(背光加上LCD模組)從4.5mm typical薄化至2.9mm typical。而重量更可以大幅從300g減至200g(甚至有某A大外商喊話要100g)。 至於其他尺寸則效果就沒有這麼好,可以說目前為止12.1”算是最適合的尺寸。同時擁有薄化、輕量化以及省電的優點。 也就是說,以中小尺寸而言,LED的好處就是可以薄化、省電、成本差距不大,只要把CCFL模組換上LED模組即可。(當然,這是極簡化的說法) 3. 大尺寸 大尺寸可以說是LED背光最有機會的地方,但也是最困難的地方。動輒超過26吋以上的電視,需要用大量的LED來產生足夠的亮度。因此成本便是大尺寸使用LED背光最痛的地方。成本動輒超過1.5倍或是2倍。 大尺寸由於多使用直下式光源,因此LED的特性便可以充分展現出來。例如,由於LED反應時間快,因此可用區域式的點亮,利用控制提升對比,減低Blur(殘影?) 甚至進一步,可以不需要濾光片。使得光的取出效率提升為接近三倍。 這需要先解釋一下,一般LCD都是利用背光的白色光源,經過彩色濾光片產生RGB三種顏色。經過RGB三種濾光片之後,大家可以約略想像只剩下原來的三分之一的強度,剩下的都被吸收掉了。然後剩下的光,在利用液晶旋轉角度的改變來控制出光量,產生我們所看到的畫面。 LED由於反應速度快,我在一個畫面當中,可以分別切三分之一時間出來分別點亮RGB三個顏色,R點亮的時候,液晶旋轉產生我要的強度;G點亮的時候,液晶旋轉產生我要的強度;B點亮的時候產生我要的強度。如此一來,便可以產生我們所要的畫面。因為不需要彩色濾光片,所以整個光的效率就提高了接進三倍。 不過當然,這還牽扯到液晶反應速率要夠快;LED只有1/3的時間會點亮,所以顆數要增加,沒有比較省電等其他問題。 不過基本上,省掉彩色濾光片的成本就很驚人了。 所以以大尺寸而言,以極簡化的說法來說,就是潛力無窮,但是成本也變高。 LED背光源的瓶頸 目前為止,LED背光這方面最大的困難點在於成本,到中大型尺寸之後,往往其成本高出CCFL甚多,三成到五成都有,在追求低單價的目標下,實在是難以生存。再來就是耗電量,中小尺寸的LED背光的耗電量往往高出CCFL一截,這也是打開市場的一個難題。至於其他的技術這方面,我想時間可以解決一切的。(哈) 以上,歡迎大家踴躍討論。
- 10月 15 週日 200604:02
果凍來搞-LED技術背光簡介
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COMMENT: 清楚易懂 感謝果凍大大的幫我們這些電子門外上了一課
COMMENT: 現下以RGGB的效果較好,因此友達才急於找到相關作G的LED廠
COMMENT: 若對LED的藍光競賽史有興趣的 可以去找"74分42秒"來看 裡面我最喜歡的一段是 年事已高的日亞化學老闆可能無法親眼見証他公司在這個市場大獲全勝 但他笑說 我會在天上向他們敦促 我這麼勤於爬山為的就是這個---我在練習往下看
COMMENT: 大尺寸可以說是LED背光最有機會的地方,但也是最困難的地方。動輒超過26吋以 上的電視,需要用大量的LED來產生足夠的亮度。因此成本便是大尺寸使用LED背 光最痛的地方。成本動輒超過1.5倍或是2倍。 ............................................................. 好文章哦,謝謝分享! 請教一下,成本動輒超過1.5倍或是2倍。 這裡的成本指的是什麼成本? 印象中依成本結構來說,若以Led替代ccfl 也可以省去CF,成本應該可以省很多才對。 怎麼反而是超過1.5倍或是2倍?不是很懂@@
COMMENT: 又是好文 省掉彩色濾光片...看過後可千萬別被省掉了
COMMENT: 引用上文"這需要先解釋一下,一般LCD都是利用背光的白色光源,經過彩色濾光片產生RGB三種顏色。 經過RGB三種濾光片之後,大家可以約略想像只剩下原來的三分之一的強度,剩下的都被吸收掉了。" ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ 不好意思,把上文的"經過RGB三種濾光片之後",改為"經過濾光片上的RGB三色光阻"似乎較好?
COMMENT: 還有要注意LED散熱的問題 LED若是溫度高表現就不佳 散熱模組也是LED的生命能延續的關鍵
COMMENT: 實戰好文 推推..
COMMENT: 謝謝果凍無私分享 及其他大大的附注
COMMENT: ---中小尺寸的LED背光的耗電量往往高出CCFL一截--- 不懂!前面不是才說比較省電嗎?怎麼後面又冒出這一句?是不是筆誤?
COMMENT: 謝謝 果凍大大及各位大大的好文章。
COMMENT: 到中大型尺寸之後,往往其成本高出CCFL甚多,三成到五成都有,在追求低單價 的目標下,實在是難以生存。再來就是耗電量,中"大"尺寸的LED背光的耗電量往 往高出CCFL一截,這也是打開市場的一個難題。 應該是筆誤才對
COMMENT: 嗯 是筆誤:p 中"大"型尺寸才對 另外 其實散熱是一個很大的問題 只是礙於成本考量 只能利用背光的背板散熱 目前在初步驗證階段都可以接受啦 但是真正量產或是賣出去給客戶之後的問題 嗯 這就是技術上的討論了 大家有興趣的話 我改天再另寫一篇文章討論:p
COMMENT: cathead 你說的對 應該是經過RGB三色光阻:p
COMMENT: 感謝果凍大大提供寶貴資訊~~ 雖然LED用在中大型尺寸背光源還需要克服耗電 成本和散熱等問題, 但已可應用在12吋nb面板, 彩色濾光片產業的未來似乎已露出艱辛...
COMMENT: 目前消化不良中.. 得多看幾遍,才能了解說>"< 謝謝果凍大大專業的解說~~
COMMENT: 所以電源控制ic就變得重要了是嗎
COMMENT: 目前LED比較普及化的應用都在那些地方啊? 就那那些應用已經能夠商業化,開始出貨,而不是還停在研發階段。 我是超級門外漢...
COMMENT: 交通安全號誌~紅綠燈.跟手機.
COMMENT: 車尾燈 第三煞車燈 方向燈 抬頭顯示器(HUD) 電器用品的指示燈
COMMENT: 是LED drive IC 變的很重要 要做白光調變 則RGB的LED 電流控制就很重要 散熱也是影響LED光源、壽命 的一ㄍ很大的問題
COMMENT: 謝謝果凍^^
COMMENT: 可以去找"74分42秒"來看--- 這是什麼?孤狗天神也不知道耶...
COMMENT: 眼花!看到了 是一本書對不對?
COMMENT: 是一本書 也是貝多芬的第九號交響曲的長度
COMMENT: lastwinner, 這裡的成本是指目前的成本結構 現在: CCFL背光+LCD module 將來: LED背光 + LCD CF-less module 省去CF之後 如果假設其他原件成本不變 我想也頂多打平而已 不過當然 技術的進步一定會進一步帶動成本的下降就是了
COMMENT: 謝謝果凍及各位大大的分享~~~
COMMENT: Good article!! Thnaks to Jello~~
COMMENT: 是LED drive IC 變的很重要 要做白光調變 則RGB的LED 電流控制就很重要 散熱也是影響LED光源、壽命 的一ㄍ很大的問題 *************************************** 台股的 IC 有在做這方面的 電流控制 IC 嗎 ? 我一直在注意 LED 的相關應用 這兩個問題是目前 LED 成為一般照明的最大問題 LED 因為是電能轉成光能 電流量大 光就比較亮 會造成 廢熱的散逸(電光轉換不是 100%) LED 一熱 電光轉換的效率就會降低 就要更多的電 形成一個惡性循環 白光 LED 所發的光 不是 100% 的可見光 還有一部分的紫外線 紫外線會造成 塑膠的老化 所以 LED 的封裝材料 必須要抗紫外線 並且有 3000 個小時(365 * 8) 以上的耐用度 各大廠都在找散熱與封裝的 solution 要進入12 吋以上的領域 這兩個問題沒有解 個人認為 希望不大
COMMENT: LED DRIVE IC 8081致新 3288點晶 3298圓創 6286立琦 巨積(興櫃) 還有很多IC設計公司 未上市櫃
COMMENT: 如果2007年投資LED類股不知有沒有賺頭?!
COMMENT: 別跟他(LED股)談戀愛就可以了ㄚ 偶而發生一夜情(隔日沖)也不錯ㄚ -----