高效能元器件是解决LED TV主要问题的关键

出处:自民 发布于:2011-07-29 08:08:51

  随着LED技术和性能不断提高,LED光效率的持续提升,以及成本大幅下降,LED在近几年各种显示背光领域中已经得到长足发展。未来几年内,LED产业仍然作为新兴产业会大放异彩,其在背光领域中也将大有作为。

  未来LED背光领域的发展趋势是什么?成本、供货、散热、功耗……这些各大LED TV生产厂商目前头疼的问题如何解决?在新一代LED TV开始设计之时,又该特别注意哪些关键因素?为此,国际电子商情记者日前采访了3M公司光学系统部资深工程师吕奕航,就以上问题一一做出详细解答,现与读者分享。

一、LED TV市场面临的主要挑战

  从LED TV市场以及整个市场大背景来看,LED会逐渐取代CCFL背光,这点不言而喻,也是LED TV市场的一个利好。关于LED TV市场目前面临的主要挑战,吕奕航认为有以下几点:

  首先,目前LED TV的主要问题依旧是成本,也作为各大电视生产厂商也在积极的为成本降低做积极努力。当然,随着LED制造工艺的成熟,LED本身的成本也随之相应降低。但是除了LED本身的成本,作为背光元件的导光板、光学膜、结构以及LED驱动电路方面,其成本压力也将日益突出。

  这个问题,需要各大上游厂商不断提高生产效率。同时,新技术的引入,不断简化电视设计,更薄的导光板,更少的光学膜,更简单的电路,更少的LED灯条,都是将来作为LED TV技术设计的方向,同时也是为成本降低做努力。

  其次,作为LED TV背光,其元器件的供货、供应链(导光板,LED等),也是非常关键的因素。关于这点,由于2010年各大LED厂的扩充产能,目前基本解决LED的短缺问题,但导光板依旧矛盾突出。因此,作为技术革新,更薄的导光板设计相信是新LED TV的方向。

  再次,就是解决关于散热问题。虽然随着LED发光效率提升,相应的热功耗会有微小幅度的降低,但在大尺寸LED TV中,LED的散热始终是困扰大部分电视厂商的一块顽石。高温环境会降低LED的寿命,同时也使机构更加不稳定,光学也会随之受到影响,附近的电子元器件寿命也会降低,因此,一个好的散热设计在LED TV中必不可少。

  在这点上,使用高效率产品及成本压力的矛盾就很难平衡。通常作为厂商,在综合考虑系统成本后,引入一些高能效的元器件,通常会有比较好的效果。

  ,LED TV的功耗问题。众所周知,在国际上早有Energy star等一系列节能机构对LED TV的能耗做规定,且国内目前已经出台相应能效标识。在将来的LED设计上,特别是在一些新型的LED背光TV中(例如3D TV,智能TV等),能耗就会成为一个很大的问题。相信随着目前对环境的关注,中国作为发展中国家,政府也在大力宣扬节能概念,能耗也会成为将来市场的一个导向。

  在功耗问题上,同散热类似,应用高效能的元器件是治本之道。吕奕航表示,3M公司的光学增亮膜能够从光学角度提高液晶显示的亮度,显着降低显示系统的功耗。

二、3M光学增亮膜提高LED背光显示系统效率

  在当今的LED背光市场中,特别在中小型的tablet电脑和智能手机上,多层增亮膜及发射多层膜起到了大幅降低功耗、延长待机时间的作用。在大尺寸TV的应用中,光学增亮膜又为提高能效、简化结构、降低散热设计难度、降低系统成本、减轻LED供货压力作出了极大贡献,对LED TV产业的推动起了很大的作用。

  3M公司光学系统部资深工程师吕奕航介绍,3M公司的光学增亮膜自从推出就得到了市场的广泛好评,该产品系列从早的棱镜系列发展成为3种增亮系列,期间又有大量的不同类产品用于适应不同的应用需求。

  BEF棱镜增亮膜系列:从早的BEF I系列发展到目前的BEFIII系列,产品可靠性大幅增加,客户不良率大幅下减。

  DBEF多层膜增亮系列:从早的DBEF一代,到目前的DBEFIII代,产品工艺更加简单的同时,性能得到了提高,新材料的应用使得DBEF-D3系列部分产品将成为2011年的产品新星。

  ESR反射多层膜系列:ESR发展到目前的ESR2代,产品厚度大幅降低,同时在今年为LED背光专门设计的LBR产品,会在大量LED背光产品中应用。

  在技术上,从早棱镜系列的集中视角增加中心增益,到多层膜对液晶偏振的巧妙利用,再到超高反射材料的研发从而降低光循环的损失,3M为液晶产业发展做出了坚实贡献。

  吕奕航介绍,3M生产的光学增亮膜目前广泛应用在各种显示技术中,其中主要的是应用于提高液晶显示的亮度,降低显示系统的功耗。几乎所有的中外电子品牌厂商,都使用了3M的增亮膜产品,包含大部分的智能手机、平板电脑、轻薄笔记本、节能显示器、LED背光液晶电视等。另外,在其他一些需要偏振控制显示技术中也有应用,例如当前新兴的LED微型投影等。

  2011年,3M再次推出了一系列针对目前LED背光市场的一系列产品,并在性能各个方面都有提升,其中包含进一步提高了亮度增益以及系统光循环效率,降低LED背光源厚度的新一代多层增亮膜,以及简化组装操作的多功能复合增亮膜。吕奕航介绍,3M还研发出实现裸眼3D效果的3D背光光学膜片,应用3D显示新技术的3D眼镜中的多层光学膜片。新型显示技术上,3M针对OLED产业也有相应的应用,如在OLED显示中的保护膜与增亮膜等。各种新型技术的不断快速发展,都将会不同程度地影响未来LED背光领域的发展。

三、未来LED背光领域的发展趋势

  从尺寸上看,LED背光在不同尺寸的产品应用中有不同发展趋势。

  在便携式移动终端,tablet以及手机等应用上,LED背光将会继续占据主导地位数年,其成本会不断降低。

  在笔记本、显示器等中尺寸领域,笔记本中的LED的背光成本甚至已经低于传统CCFL背光,近几年内LED背光将难以被取代。另外,在显示器领域中,随着市场对显示器的轻薄要求,LED也会在未来的一两年内蚕食传统CCFL背光。

  在大尺寸电视领域,随着市场对电视机的轻薄导向,2010年LED背光大幅侵吞CCF背光份额。不久的将来,随着成本进一步降低,CCFL背光将退出历史舞台。与此同时,在LED之间,又分直下式和侧入式两种技术之争,经过两年的市场沉淀,侧入式笑到了。

  随着关键器件导光板的充足供应,将来侧入式LED背光会逐渐取代直下式背光。而在目前的侧入式背光设计中,自2009年以来,市面上由4边LED灯条发展到2边LED灯条,到目前的单侧长边LED灯条并应用到更大尺寸中。相信不久的将来,结构会更加简化,双侧短边LED灯条以及单侧短边LED灯条的设计会逐渐成为主流。

  从技术上看,LED亮度、效率、封装、散热设计以及显示均匀性等诸多因素也会影响LED背光的发展。

  亮度及效率上,LED芯片的发光效率会继续提升,lm/W输出会继续提高。在未来10年内,商用背光LED发光效率会提升一倍。

  在LED的封装上,随着技术的提升,多芯片LED会在某些背光应用上取代单芯片LED,进一步降低LED的成本。

  散热设计上,由于发光效率的提高,发光二极管激发的能量会更多转化为光能输出,同时随着热能的减少,会使LED的散热设计成本降低。

  从颜色上看,LED初的应用作为高端应用,曾经一度使用过RGB的LED,使显示的色彩更为丰富。由于成本面临的压力,在当前更多的白光LED通过磷光粉激发,以达到更高的光效率。但相信在将来,市场对显示技术差异化的要求以及LED效率提高,成本的降低,RGB LED的应用会占据一定的高端市场。

  从显示的均匀性上来说,LED的binning会更加成熟。同时,对于LED的驱动设计也会有更多的方案,以保证显示设备中LED的电路输入相同,实现各种高中低端的应用需要。

  此外,随着各种新型显示,例如3D TV、3D笔记本、3D显示器、智能TV等等的出现,也一定会左右对LED将来的发展。



  
关键词:LED元器件

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