LED-背光源技術概論

LED背光源技術概論綱要LCD背光源概論

CCFL背光源簡介LED背光源的基本原理LED背光源的關鍵技術LED背光源與CCFL背光源的比較LED背光源的發(fā)展趨勢LED背光源行業(yè)資訊資料來源：瑞儀光電資料來源：瑞儀光電資料來源：帝晶光電TFTLCD的切面結構圖TFT-LCD成本分析資料來源：瑞儀光電資料來源：帝晶光電側邊式模組架構與光學組件的效率背光源概論背光光源導光板反射板擴散膜增亮膜資料來源：帝晶光電資料來源：帝晶光電資料來源：鉅虹電子資料來源：帝晶光電背光源概論背光光源導光板反射板擴散膜增亮膜導光板使用導光板一般為光學透明度高的壓克力(acrylic)樹脂和聚碳樹脂等作為光源傳送媒介。導光板方式可以薄型化且其效率是最高的。優(yōu)點：高均勻齊一性及視野角度的控制較容易。導光板的原理：

1利用全反射原理將光線傳至導光板的遠程；

2利用在導光板的底面印刷上圖樣，來破壞全反射，將光線射至導光板正面。導光板使用(2)為了使光源側送出的光線，能在有效發(fā)光面上均勻地散射，在導光板的里面進行點狀的印刷工程最近有取代點狀印刷工程的方案，是在導光板成型時，同時執(zhí)行里面加工而省略了印刷的工程，里面加工是將有V槽和凹槽等圖案的加工模具，同時加壓一體成型。導光板材料及物性物性PMMAPCZeonorArton比重1.21.21.01.1吸水率％0.30.20.010.24全光線透過率3mm厚％93909292折射率1.491.591.531.51熱變形溫度Tg(℃)90~105145105171資料來源：瑞儀光電資料來源：瑞儀光電資料來源：瑞儀光電資料來源：瑞儀光電資料來源：瑞儀光電資料來源：帝晶光電導光板的光學示意反射板一般為“擴散反射”,用以增加光能可用率。導光板與反射板間光學示意無印刷導光板的光學性質“無印刷”:把所需的光反射組件先行轉置在模具上,然后用一體成型得到所要對象的方法

“無印刷”的方法種類

1,機械加工

2,蝕刻

3,薄板取代（電鑄法）

各種“無印刷”的方法所形成patterns的光學特性機械加工法光反射元件的光學原理與特性蝕刻法光反射組件的光學原理與特性師法于“半導體”的制程,主要是微小光反射組件,可增加局部區(qū)域能量調整的程度intensityintensity薄板取代法（電鑄法）PhotomaskPhotoresistsubstrateParallellightFormthemetalplatebyelectro-forming電鑄法工藝流程各種非印刷方法的比較資料來源：瑞儀光電資料來源：瑞儀光電資料來源：瑞儀光電資料來源：瑞儀光電背光源概論背光光源導光板反射板擴散膜增亮膜燈管發(fā)射膜的種類金屬反射金屬的導電系數愈高，穿透深度愈淺，反射率(Reflectivity)愈高。因此金屬反射膜材料大都使用高導電度的金(Gold,Au)、銀(Silver,Ag)、鋁(Aluminum,Al)與銅(Copper,Cu)等。白色塑料材料反射

一般為PET+TiO2金屬反射導體材料中的外殼層電子（自由電子）并沒有被原子核束縛，當被光波照射時，光波的電場使自由電子吸收了光的能量，而產生與光相同頻率的振蕩，此振蕩又放出與原來光線相同頻率的光，稱為光的反射。PET+TiO2反射材料TiO2折射率很高(n=2.62)，將PET+TiO2或聚碳酸酯（polycarbonate）等光學上透明度高的樹脂，經過微細發(fā)泡而成。泡的直徑有數微米左右，泡越微細、密度越高，反射率就越高。泡是折射率約1.00的素材，與透明樹脂之間，形成良好的屈折率界面。反射材料介紹材料廠商&品名主要材質結構用途TorayE60L發(fā)泡性PET+TiO2LGP反射板三井化學LU系列：PET+銀+接著劑+基板MT系列：PET+銀(Ti處理)+接著劑+基板BR黃銅基板SU不銹鋼基板AM鋁基板LampReflectorAlanod(德國)MIRO系列氧化層(TiO2+SiO2)+Al+Al基板LampReflectorGR38WPET+Al+PET(基材)LampReflector代理或加工廠商部品名稱材質&結構KimotoRW188TAC188ML25ME60LE60L+黏著劑E60L+接著劑+AL+PETTsujidenRF188RF215GE60LE60L+(Base+隠蔽面)(Whitecoating)KeiwaBR-1白色PET+隱蔽層(總厚210μm)SKCRP10PET+Coating(總厚220μm)反射板E60L：發(fā)泡性PET+TiO2，為Toray專利一般加工結構：E60L接著劑ALorWhitecoating背光源概論背光光源導光板反射板擴散膜增亮膜擴散膜功用：使經由導光板上Pattern所散射出之光線柔散化

1.改變光的能量分布

2.使得印刷點不明顯使用材料：PET加工方法：Coating擴散膜結構PET基材抗靜電塗佈擴散層OrganicFillerBinder*全光線透過率 *耐光性（UV）*霧度（Haze） *抗刮、耐磨性*耐候性（高溫、低溫、高濕、老化）*增光效果擴散膜材料廠商製造廠商名稱代理商名稱常用之產品名稱Tsujiden(日本)積智電D-Series&PC-Series(Down)D117-Series(Up)Kimoto(日本)-100-Series(Down)100TL-Series(Up)Keiwa(日本)華宏BS-Series(Down)PBS-Series(Up)Saehan(韓國)崇皓貿易RTDA&RTDC(Down)SKC(韓國)強森科技CH-Series(Down)JS-Series(Up)擴散膜應用應用環(huán)境特性需求單片使用1.Haze(霧度，濁度)要高度2.透過率要低3.擴散率要高4.要防止Waving(與厚度有關)下擴散片，上層加Lens1.擴散率要高2.著重與Lens的搭配性上擴散片，(保護膜)1.透過率要高2.Haze要低3.要防止Waving(與厚度有關)4.要防止與Lens吸附產生的光繞射資料來源：瑞儀光電背光源概論背光光源導光板反射板擴散膜增亮膜（集光片，Lens）集光片的增光效用光學原理集光片的視角效果Lens3MBEF-Series輝度增量LensBrightnessGainBEFⅡ1.53BEFⅡ(Cross)1.967BEFⅢ-T1.51BEFⅢ-T(Cross)1.91BEFⅢ-M1.5BEFⅢ-M(Cross)1.78BEFⅢ-ToverM1.84DBEF1.579BEFⅡ+DBEF2.074BEFⅡ(Cross)+DBEF2.377Reference：3MOpticalSystems-EDLLens3MDBEF增光原理Reference：3MOpticalSystems-EDL綱要LCD背光源概論CCFL背光源簡介LED背光源的基本原理LED背光源的關鍵技術LED背光源與CCFL背光源的比較LED背光源的發(fā)展趨勢LED背光源行業(yè)資訊冷陰極熒光燈簡介

CCFL冷陰極熒光燈是一種新型的照明光源，由于CCFL燈管具有燈管細小，結構簡單，燈管表面亮度高，易加工成各種形狀（直管形、L形、U型、環(huán)形等），使用壽命長等優(yōu)點，所以是當前TFT-LCD理想的光源，至今并將在今后一段時間內仍是背光源的主流產品。它同時廣泛用于廣告燈箱，掃描儀等用途上。資料來源：帝晶光電工作原理在有涂布熒光體的玻管中封入惰性氣體（Ne-Ar混合氣）與微量的活性金屬氣體（Hg），并于玻管兩端的電極間外加一高壓電場（高頻率），使其產生氣體放電現象；自由電子從陰極發(fā)射，經過一長串的能量搬運（與惰性氣體碰撞），蓄積了相當程度的動能，最后和低壓的活性金屬原子相撞，電子將動能傳給原子使其激發(fā)。這受激原子返回基態(tài)時，所吸收的能量被以紫外線（253.7nm）的形式釋放，而熒光體吸收此光能后，再轉變成可見光放射出來。CCFL的光譜特性CCFL制造流程圖汞（Hg）一支內徑Φ2ｍｍ，長約250ｍｍ的冷陰極熒光燈中理論上應當充入0.4～0.6毫克的水銀才能使燈管正常工作。

由于燈管材料（如電極、玻璃、熒光層等等）會與水銀蒸氣產生復雜的化學和物理反應，逐漸消耗掉水銀，使燈管由于缺乏水銀蒸氣而產生電極發(fā)紅，燈管亮度下降。近年來，大部份冷陰極熒光燈制造企業(yè)均通過成倍增加水銀的含量來解決上述缺陷。逆變器（Inverter）作用：給CCFL供電，穩(wěn)定負載電流和調節(jié)負載電流CCFL燈管驅動：高電壓（幾百到上千伏），低電流（幾毫安），20K~100KHz的正弦波。CCFL啟動時間：通常在幾十毫秒以內。過多的開關CCFL也引起其老化。如果用直流驅動可以改善效率并減少諧波輻射等，但卻會急速地惡化CCFL的性能。RoHS

指令RoHS是《電氣、電子設備中限制使用某些有害物質指令》的英文縮寫。該指令由歐洲議會及理事會提出，歐盟成員國于2006年7月1日起強制實施。目前主要針對電子電氣產品中的鉛Pb、鎘Cd、汞Hg、六價鉻Cr6+、多溴聯苯PBBs、多溴聯苯醚PBDEs六種有害物質進行限制。CCFL逆變器結構圖綱要LCD液晶顯示及背光源概論CCFL光源簡介LED背光源的基本原理

LED背光源的關鍵技術LED背光源與CCFL背光源的比較LED背光源的發(fā)展趨勢LED背光源行業(yè)資訊GaN藍光LED日亞化學(Nichia)的中村秀二(ShujiNakamura)發(fā)明了GaN藍光LEDLED路線圖倒裝焊工藝GaN高功率發(fā)光LED倒裝焊簡圖(flip-chip)鍍銀金屬偶合槽藍寶石基片GaN外延片鋁可焊金屬焊料n-金屬硅底LED背光源優(yōu)劣勢分析綱要LCD液晶顯示及背光源概論CCFL背光源簡介LED背光源的基本原理LED背光源的關鍵技術

LED背光源與CCFL背光源的比較LED背光源的發(fā)展趨勢LED背光源行業(yè)資訊LED實現白光的三種方式Lumileds側邊RGB混光模組實物RGBLED混光實例各LED背光源模組結構比較側光型白光LED符合輕薄要求，適合于NB背光模組LED背光模組關鍵技術區(qū)域亮度控制適合:直下式,白光LED,RGB混光RGB場順序方法除去濾色片（colorfilter）適合：直下式，R,G,BLEDRGB場順序方法＋區(qū)域亮度控制適合：直下式，R,G,BLED

區(qū)域亮度控制原理：對整個顯示屏劃分為多個面積相等的區(qū)域，根據圖像內容測出亮度而決定該區(qū)域所需背光亮度，然后對該區(qū)域背光LED亮度利用PWM技術進行實時控制，實現節(jié)能目的。區(qū)域亮度控制技術示意區(qū)域亮度控制技術特點背光區(qū)域控制前，需要對即將播放的畫面進行圖像分析。采用背光區(qū)域控制后，圖像信號也要加以相應的補償，以免產生亮度失真。用直下式白光LED背光即可實現。區(qū)域亮度控制技術實例2007年三星推出商用70英寸LED背光源液晶電視，采用了FullHD全高清（物理分辨率為1920×1080）分辨率、先進的LED（LightingEmittingDiode）背光源技術。三星的LED智能光源技術可以從電路上將液晶屏虛擬區(qū)分為192個區(qū)域（橫16×豎12），根據輸入的影像信號，分別調節(jié)各區(qū)域的亮度，從而顯著提高畫面的對比度和色彩表現力。與傳統的冷陰極熒光燈CCFL技術相比，LED背光源技術使電視功耗大大降低，同時延長了液晶面板壽命，還能夠提升畫面對比度和色彩表現力（達到NTSC基準的105%）。場順序方法背景：R,G,BLED混成白光，白光經濾色片分離R,G,B三色，似乎多此一舉。原理：利用人眼視覺殘留效應，把一幀彩色畫面分為紅、綠、藍三色按順序輸出，采用時分復用制。場順序方法示意場順序方法特點無需LCD濾色片，發(fā)光效率提高70％。LCD彩色化需要三個R,G,B子像素，各有一個TFT控制，使用場順序方法只需一個像素，一個TFT就可實現彩色化?？刂品浅碗s。只有成功實現場順序方法，LED背光才具備真正的競爭力。區(qū)域亮度控制與場順序方法比較綱要LCD液晶顯示及背光源概論CCFL背光源簡介LED背光源的基本原理LED背光源的關鍵技術LED背光源與CCFL背光源的比較LED背光源的發(fā)展趨勢LED背光源行業(yè)資訊LED是直流的、低壓的；而CCFL是高壓的（600伏的），當然小面積的CCFL也有低壓的，但一般也有300-400伏以上。LED的光源可以根據尺寸和應用情況的不同而自由分布。CCFL則比較固定，它需要更多的擴散材料來做到光的分散，才能使亮度的均勻度達到要求。二、LED和CCFL的比較1LED和CCFL的比較2RGBLED色域可以做到105％以上，而相反CCFL是比較窄的，大部分只能做到70％左右；WLED色飽和度只能得到80%,提升有限。LED的速度非?？?，可以幫助LCD消除拖尾的現象；LED的電流控制方便，CCFL動態(tài)控制困難；LCD的一大缺陷是靜態(tài)對比度低（1000:1），使用LED背光源動態(tài)控制可以大幅提高對比度；LED是綠色環(huán)保產品，不含汞，是固體光源，抗震性好，低電壓安全。普通的CCFL背光源一般的使用壽命在3萬小時左右，在使用幾年后會出現屏幕變黃、發(fā)暗的現象，而不得不更換LCD的CCFL背光模組。白色LED背光的壽命基本上可達5萬小時，而且還有再次提升的潛力。LED和CCFL的比較3直下式LED背光源是由眾多柵格狀的LED組成，這樣LED背光就成功實現了光源的平面化。平面化的光源不僅有優(yōu)異的亮度均勻性，還不需要復雜的光路設計，這樣一來LCD的厚度就能做得更薄，同時還擁有更高的可靠性和穩(wěn)定性。LED和CCFL的比較4CCFL&LEDSpectra與CIE坐標圖LED與CCFL在CIE色度坐標圖上的顯示范圍(數據來源：Lumileds)分析CCFL的光譜經過彩色濾光片后，它的每一種顏色的光譜分布會落在比較大的范圍內，也就是說在CIE色度坐標圖上RGB所圍出來的色彩表現分布比較小。以LED的光譜分布而言，它的RGB分布相對窄很多，因此經過彩色濾光片，它的每一種顏色的光譜分布會落在比較小的范圍內，則在CIE色度坐標圖上RGB所圍出來的色彩表現分布比較大。CIE坐標圖中，RGBLED所圍出來的范圍大于CCFL，所以LED的色彩飽和度較佳CCFL&LED色彩比較實例CCFL與LED的特性比較表資料來源:工研院IEK-ITIS提供項目CCFLLED小型化線光源點光源輕薄化可優(yōu)低耗電0.2-2W0.04-1.5W高輝度化80lm/W5-12lm/W揮度分佈可可色光分佈可可壽命可優(yōu)耐環(huán)境性可優(yōu)綱要LCD液晶顯示及背光源概論CCFL背光源簡介LED背光源的基本原理LED背光源的關鍵技術LED背光源與CCFL背光源的比較LED背光源的發(fā)展趨勢LED背光源行業(yè)資訊資料來源：瑞儀光電LED背光模塊技術發(fā)展進程2004年8月Sony推出型號QUALIA005的40寸及46寸LCDTV，2款皆采LED背光模塊，當時40寸耗電量470W、46寸550W，故分別需加裝5個及6個風扇與導熱管散熱，使得背光模塊厚度高達10公分。雖然此款LCDTV色飽和度高達105％，但因價格昂貴及LED背光模塊設計仍不成熟，故銷售量僅以百臺計。QUALIA005示例三星電子已于2005年7月IMID（InternationalMeetingonInformationDisplay）展出耗電量僅150WLED背光模塊，較一般CCFL耗電量160－170W低；且較同年6月三星電子于SID（TheSocietyforInternationalDevelopment）所展出40寸LED背光耗電量185W，減少約20％。

三星電子46寸LED背光模塊方面，2005年7月展出耗電量僅220W產品，較一般CCFL背光耗電量230W低；且相較其同年6月SID展出同尺寸LED背光模塊耗電量250W，減少12％，顯示高耗電量問題已有解決方案。在LED背光模塊技術不斷進步下，Citizen預估2010年可達到40寸LCDTV背光模塊LED使用顆數少于1,400顆，耗電量僅130W，低于目前CCFL背光模塊所需耗電量（160W）。市場預測韓國顯示器市場研究機構Displaybank，預估至2010年，LED背光在大型液晶用背光出貨量中的占有比重，可望達14.1％；金額則為45億9900萬美元，占整體金額的25.4％。

綱要LCD液晶顯示概論CCFL背光源簡介LED背光源的基本原理LED背光源與CCFL背光源的比較LED背光源的關鍵技術LED背光源的發(fā)展趨勢LCD背光源行業(yè)資訊新型LED背照燈實現1萬:1對比度LG飛利浦展出47英寸液晶面板(2005.05.27)背照燈不是一直開著，而是根據顯示的影像信號，進行開關控制；耗電量得以降低。樣品的黑色亮度為0.05cd/m2，樣品的對比度為1萬:1。樣品的分辨率為1920×1080像素。色彩表現范圍與NTSC規(guī)格相比為110％。亮度為500cd/m2。LED芯片個數削減至原來的2/3多摩FINEOPTO展出新款LED背照燈(07.11.01)新產品與原來一樣仍采用了將LED配置在液晶面板背面的直下型。LED封裝之間露出了反射率為98％的反射薄板，可有效地使通過散光板反射的光線再次反射到面板的正面。新制造的LED背照燈則是在散光板和反射薄板之間高25mm的空間內進行混色。TecnoVISION展出全球最大205英寸LED電視

在2007年度的Cebit大展上來自TecnoVISION的205英寸LED電視Luxio才是獲得全球最大屏幕頭銜的電視產品。這臺電視屏幕寬455cm，高256cm，同是也是目前世界上最大的一臺平板電視產品。

CeBIT2007概況時間：2007年3月15-3月21日地點：德國漢諾威

CeBIT源于1947年在德國漢諾威創(chuàng)立的旨在向國際市場展示德國產品的漢諾威工業(yè)展覽會(Hannover

Messe)。多摩FINEOPTO展出32英寸背照燈單元，耗電降至39W(08.11.07)第一，將32英寸產品CCFL（冷陰極管）的根數減至6根（按直管換算）。第二，光學材料的優(yōu)化。除改進了材料本身外，還改進了光學薄膜的層疊方法（順序等）。第三，逆變器電路的改進。第四，CCFL內部氣壓的優(yōu)化。單元內部采用了蓄熱構造。2008年11月夏普在京發(fā)布了AQUOSXS1A系列液晶電視產品采用了最新研制的RGB-LED背光燈系統，在大幅度提升彩色還原的同時，帶來更輕薄的機身，其機身最薄處僅有22.8毫米。XS1A系目前共有65寸與52寸兩個尺寸產品，售價分別為13萬元和9萬元。65與52兩個尺寸產品的功耗分別為512瓦、294瓦。

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大廠推出的LEDNB08年7月中國首批LED液晶電視在海信批量上市2008年7月9日，海信完全自主研發(fā)全球最薄的42寸LED液晶電視TLM42T08GP批量上市，宣告了中國LED液晶電視時代的到來。其動態(tài)分區(qū)控制LED背光源發(fā)光技術實現了液晶電視的節(jié)能環(huán)保。海信在平板電視的綠色節(jié)能技術上做了兩方面的努力。一是電源設計，二是整機系統設計。海信采用了根據電視圖像內容的變化，動態(tài)地進行背光源調節(jié)的動