LED背光源應用發展簡述

LED背光源應用發展簡述

洪震

TCL半導體光源研究院

一、引言

20世紀90年代以來，LED形成了五大比較成熟的主要應用領域：指示燈（含交通燈）、顯示屏、背光源、汽車燈、照明（景觀照明和功能性照明）。其中LED作為液晶背光應用，是繼手機背光（也曾經引領LED產業大發展，產能巨量放大）電腦背光、中小尺寸液晶背光的迅速發展階段之后，成為大尺寸液晶背光應用發展的高峰，它將再次帶來LED產業質與量的變化，將極大地促進LED整個產業的發展，使產業放巨量，技術迅速發展，并直逼LED功能照明領域的應用技術，將是LED產業發展承上啟下的“里程碑”和關鍵“拐點”。

二、LED背光源發展的“拐點”

在中國彩電業發展史上，2008年8月8日之后的日子，注定將是不平凡的。除了國家先后出臺幾項有利于平板電視發展的宏觀政策之外，電視顯示技術本身的發展也實現了較大突破——LED背光源電視批量上市。

中國第一臺黑白電視誕生標志著第一代顯示技術CRT顯像管時代的到來。CRT技術在20多年的發展過程中實現了從黑白到彩色、從模擬到數字、從球面到平面的創新轉變。2004年，平板顯示作為第二代彩電技術逐步得到消費者的認可。

隨著平板顯示技術的日趨成熟，以LCD和PDP為代表的平板電視迅猛發展，日漸成為市場主流。當時幾乎所有的權威人士都會認為兩種技術會在一定階段相持并存。誰知，短瞬之間，風云突變，LCD 與 PDP在市場和不同廠家聯盟的支持下，技術專利相對開放的LCD只用了短短的時間，就讓PDP聯盟無語，LCD聯盟遙遙領先，LCD平板電視主導趨勢也越發不可逆轉，地位不可動搖！

對于目前已占據市場最大份額的LCD電視來說，LCD作為被動發光組成電視機，必須要有背光模組與之配合。LED背光源是在LED光源成功進入LCD手機之后，又進入筆記本電腦顯示器，近期已經在TV領域站住了腳，開始引人關注！短短幾年，它成為了時尚和高科技，綠色環保節能的代名詞。

今天它已經成為推動LED產業的一個重要的巨大的應用力量，在消費類電子產品中作為不可缺少的組件，高速擴展，快速發展。

三、迅速發展的LED背光源

近幾年來隨著世界范圍內對節能環保的訴求，LCD產業正面臨一次大轉折，不含汞的LED取代傳統冷陰極熒光燈（CCFL）做背光源成為LCD背光市場的趨勢。除了筆記本電腦面板采用LED光源成為主流之外，液晶TV廣泛采納LED背光的趨勢已經成為定勢。LED背光源已經從逐步取代發展到必然取代，CCFL電視大部分廠家已經紛紛在2010年底清倉。國美，蘇寧等大型家電超市時尚展臺上幾乎快看不到CCFL TV，取而代之的是LED TV。

影響LED發展的價格因素，被類似“摩爾定律”的“HZ”定律導引，進行著突破，LED TV價格也一降再降。終于，LED光源從2004年的“概念”變成了當今人們的“時尚產品”。LED光源成功切入TFTLCD面板成為它的主要光源。這也是在繼LED顯示屏產業化，交通燈必然化，景觀照明普及化的又一個巨型產業化的成熟應用領域，是LED應用領域的又一朵奇葩！極大地推動了產業規模的擴大，為LED光源進入功能性照明扮演了排頭兵，成為“股市”的又一個LED熱浪。

2008年可謂是LED“白光光源”的元年，北京奧運會TV LED背光成為“白光光源大批量應用”的標志。五彩斑斕LED“景觀照明，舞臺場景”也在2008年8月8日同時開啟了LED“景觀照明”的元年。她們和2008年北京奧運會一起被載入史冊，成為同在奧運誕生的“LED姐妹 雙胞胎”。

四、LED背光主要技術回顧

回顧LED背光源液晶電視產業化的歷史，背光技術歷經數次變革。

（一）CCFL與LED光源之戰

2004年“SONY”率先推出采用RGB的LED產品，由于色彩表現范圍高達105%NTSC，比起CCFL背光的72%NTSC高出甚多，因此引起產業界的矚目。不過由于價位太高，沒能贏得用戶的青睞。2007年“三星”推出采用區域調光的LED背光電視產品，首次采用以藍光芯片搭配紅，緑熒光粉的白光LED為光源。2008年開始，其他國際廠商加大力度推出LED背光電視產品，日本的“夏普”和“東芝”，韓國的“LG”，中國的“海信”“創維”，“康佳”，“TCL”，等也陸續加入LED背光電視的競爭。2009年“三星”將原先采用直下式背光轉換成側背光式形式，大幅降低LED的使用個數，并且推出一系列產品，震動了全球家電市場，也引發更多廠商跟進。短短幾年間，LED背光電視產品陣容不斷擴大，成功開拓了市場，全面取代CCFL的趨勢已成定局。

（二）“RGB”組成純白光與“熒光粉”混合白光之爭

從最早2004年LED背光源閃亮登場的那一天一SONY為代表的日系就用RGB和直下式將LED光源的優勢盡情展示，當然，缺點就是一個字“貴”！時至今日，這條技術路線和他們的產品定位一致，在高端路線上，后面的夏普，東芝等日系廠家繼續跟隨，思路也基本相同。在這條技術路線上RGB是使他們保障色域（105%NTSC）色彩表現的必然選擇。

韓國“三星”在這場競爭中牢牢地把握LED電視市場份額的契機：先用RG-p白光與日系抗衡，又突然挺進側光式，猛然占據了最大的中低市場份額。韓系的LG緊隨其后，形成強烈的韓系風格，中國團隊目前也走的是韓系風格形成中韓風格的市場主導。

（三）LED側光式背光電視與LED直下式背光電視之爭

日系以直下式RGB形成高端產品，而中韓系以白光側光式以成本優勢取勝并占據了市場。

五、LED背光源優勢

相關數據顯示，消費者購買顯示器的主要關注點集中在價格、外觀造型、畫質、功能、節能、環保等方面，與CCFL背光源電視相比，LED背光源電視除了具備外觀更薄、高畫質、響應時間快、環保、壽命長等優勢外，還有很多獨特的優點。

（1）LED背光源有更好的色域。其色彩表現力強于CCFL背光源，可對顯示色彩數量不足的液晶技術起到很好的彌補作用，色彩還原好。

（2）LED的使用壽命可長達10萬小時。即使每天連續使用10個小時，也可以連續用上27年，大大延長了液晶電視的使用壽命，可獲得對等離子技術壓倒性的優勢。

（3）亮度調整范圍大。實現LED功率控制很容易，不像CCFL的最低亮度存在一個門檻。因此，無論在明亮的戶外還是全黑的室內，用戶都很容易把顯示設備的亮度調整到最悅目的狀態。

（4）完美的運動圖像。傳統CCFL燈管的閃爍發光頻率較低，表現動態場景可能產生畫面跳動。LED背光可以靈活調整發光頻率，而且頻率大大高于CCFL，因此能完美地呈現運動畫面。

（5）實時色彩管理。由于紅綠藍3色獨立發光，很容易精確控制目前的顯示色彩特性。

（6）可以調整的背光白平衡，同時保證整體對比度。當用戶的視頻源在計算機和DVD機間切換時，可以輕松在9600K和6500K間調整白平衡，而且不會犧牲亮度和對比度。

（7）可以為大尺寸屏幕提供連續面陣光源。LED是一種平面狀光源，最基本的發光單元是3~5mm邊長的正方形封裝后，極容易組合在一起成為既定面積的面光源，具有很好的亮度均勻性，如果作為液晶電視的背光源，所需的輔助光學組件可以做得非常簡單，屏幕亮度均勻性更為出色。

（8）LED使用的是5~24V的低壓電源，十分安全，供電模塊的設計也頗為簡單。

（9）環保。LED光源沒有任何射線產生，也沒有水銀之類的有毒物質，可謂是綠色環保光源。

（10）抗震。平面狀結構讓LED擁有穩固的內部結構，抗震性能很出色。

六、總結與展望

LED背光液晶電視之所以能持續高速增長，主要受需求、政策、企業三方面因素的共同推動：首先，節能、超薄、畫質細膩等特點滿足了消費者的需求偏好；其次，國家強制性標準《平板電視能效限定值及能效等級》已于2010年12月1日正式實施，能效標準出臺吻合LED背光液晶電視節能的特性；第三，作為整機企業新的利潤增長點，增強了廠商推廣的積極性，成為彩電整機廠商合力推廣的重點。

隨著液晶電視機、筆記本電腦和液晶電視面板需求繼續保持旺盛態勢，推動大尺寸背光面板需求由2007年的3 820萬個翻倍增長到2013年的7 400萬個，7年間年度復合增長率高達11.6%。大型背光全球市場規模將從2007年的124.67億美元，保持2.1%的年度復合增長率，增長到2013年的147.64億美元。LED TV發展趨勢已經不可逆轉。

展望新型背光技術的發展，有以下趨勢：將直下式與側光式混合，講究一次配光；高色域RG-p白光LED的開發；可適用于二維動態背光控制的超薄型背光；具有環境自適應功能的動態背光控制技術。