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。

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