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LCD背光：电视用量过半 CCFL和LED并存 |
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| http://cn.newmaker.com
6/20/2007 9:32:00 AM
佳工机电网
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液晶显示器，尤其TFT-LCD显示器仍然是当前发展势头最好的平板显示器。大尺寸TFT-LCD显示器，特别是液晶电视用显示器成为发展重点。由于液晶器件本身不发光，背光模块就成为液晶器件不可缺少的关键元件，其在液晶成本构成中占有重要地位。冷阴极荧光灯(CCFL)是目前的主流产品，除手机等少数小尺寸产品之外，其在其他产品领域占有绝对多数的市场份额，在近几年仍然有发展空间。
发光二极管(LED)与CCFL相比，具有许多显而易见的优势，是CCFL潜在的竞争对手。但是LED要能够真正取代CCFL，对CCFL构成实际威胁还需要时间。其中，价格是影响LED背光模块普及的最主要因素，同时在这个过程中还要考虑CCFL技术的进步。所以，如果存在所谓“替代过程”的话，那么这个过程将会是较长的过程，而且很可能出现CCFL和LED长期并存的态势。
向电视用背光源领域集中
背光模块主要包括：光源(CCFL或LED)、导光板、反射板、扩散板、棱镜、框架等。背光模块除背光源外，其他主要零部件的功能如下：
导光板：常用聚甲基丙烯甲酯制作导光板。其作用是将点(线)光源转换为面光源，并使光能导出，对于光强均匀分配起着十分重要的作用。但是由于光强的最大方向基本背离光源，并不是垂直于导光板的上表面出射，所以需要其他辅助的光学器件。
扩散板：塑料材质(PET或者PVC)中加入有机或者无机颗粒构成扩散板。它将光束引向垂直于LCD面板的方向，并把光能均匀化。
棱镜片(膜)：弥补散射造成光强更为分散的任务落到了棱镜片(BEF)的身上。棱镜片(膜)能缩小立体角，从而提高亮度，并可以进一步将光束纠正到垂直方向。
目前，背光系统的主流还是CCFL。作为TFT-LCD的核心配件，CCFL的需求随着全世界TFT-LCD的良好发展势头，出现了年均23%的增长率。特别是受到TFT-LCD电视用新款大型生产线投产的影响，预计电视用CCFL需求将从2006年的8.77亿个，增长到2007年的大约13.26亿个，2010年则将大幅度增加至25.4亿多个。
从销售额看，2006年全球大型背光源市场的规模超过了100亿美元，预计2007年将会达到120亿美元，而从2005年开始到2010年的年平均增长率将会达到15.6%。大型背光源市场中，电视用背光源市场占总市场的比重到2006年已经超过了一半，达到52.6%。这样的增长趋势在今年也将会保持下去，将达到60%以上。最终，为了维持销售增长，市场将会集中于电视用背光源领域。
CCFL背光源受挑战
目前在LCD上用得最多的背光源是CCFL和LED。
CCFL是填充了惰性气体的密封玻璃管。当在管子上加高压时，气体电离产生紫外(UV)光。紫外光激励内部磷光粉涂层，产生可见光。CCFL具有很多非常好的特性，包括极佳的白光源、低成本、高效率(72 lm/W)、长寿命(>2.5万小时)、稳定性好、操作方便等。
作为LCD显示屏的背光源，CCFL已广泛用于笔记本电脑、台式机和电视机。由于成本低廉、技术成熟等原因，CCFL仍将是未来几年内LCD背光源的主流光源。但是其近年来受到LED的挑战，主要因为CCFL被认为不够环保，含汞；色彩表现不够，只能达到NTSC的70%～80%；对于大尺寸电视机屏，CCFL的电压加高和加长管子的加工也有困难。
LED因采用单点发光导致耗电量低，再加上寿命长、短小轻薄、环保等优势，使得目前LED已逐渐取代CCFL大量应用于中、小尺寸面板背光源，未来更将逐步向LCD显示器、笔记本电脑、LCD电视等大尺寸面板背光领域迈进。此外，由于LED的色彩饱和度可达到接近100%，远优于CCFL一般70%～85%的表现水准。因此，即使目前LED应用在大尺寸LCD电视中的成本仍高于CCFL，市场对于未来LED在一定程度上取代CCFL在大尺寸面板背光源的应用高度期待。需要特别提出的是，由于LED驱动较CCFL快得多，CCFL的驱动需要1s～2s，而LED只需要50 ns，所以利用无彩膜(Color Filter-less)技术就可以实现用LED做背光源。
目前较为成熟的CCFL替代光源除LED外还有FFL(Flat Fluorescent Lamp，平面光源)、OLED以及碳纳米管等技术。后两项技术虽有原型机的开发，但是尚未达到成熟应用的程度。FFL有组装简单、无汞等优点，在拥有稳定的产品合格率的情况下，FFL的成本是所有背光源技术中最具竞争力的，因此也开始有厂商顺利量产并将其应用在32英寸以上的大尺寸LCD电视模块中。EEFL(外置电极荧光灯)的电极在灯管外面，这与一般的荧光灯不大相同。由于高频电压是外电极通过电容偶合导入管内的放电空间，从而改变了一般气体放电灯的负阻抗特性。使得灯组可良好地采用并联方式连接，实现多灯共用一个电源。华东华南成背光产业重镇
生产CCFL背光模块的企业有几十家，大多来自我国台湾地区，日本和韩国这两年也加速发展。全球背光模块一半的产量出自我国台湾厂家，韩国和日本厂家的产量分列二、三位。其中，我国台湾厂家大约占据48%的市场，韩国厂家占据33%的市场，日本厂家占据16%的市场。
2005年中光电公司以全球市占率16%跃居为全球最大的大尺寸背光板厂；第二名是曾居“龙头宝座”多年的瑞仪公司，全球市占率为14%；第三名是韩国的Taesan公司，全球市占率为10%；第四名是科桥公司，全球市占率为8%。
我国华东地区聚集了大量的笔记本电脑厂家和显示器厂家。笔记本电脑厂家有广达、仁宝、纬创、英业达、蓝天、华宇、华硕、志和、伦飞、精英、大众、神基，显示器厂家有三星、飞利浦、LG、明基。这些厂家都是TFT-LCD面板的下游厂家，为了实现本地化供应，大批TFT-LCD面板厂家也随着这些企业投资华东地区，把技术含量较低、人力成本较高的模块工厂转移到这一地区。其中，TFT-LCD模块厂家有LG飞利浦、友达、夏普、日立、三星、广辉、彩晶、华映。这些模块厂家又吸引了大批背光模块厂家进驻华东地区。其中主要有：
上海TFT-LCM厂：达辉；背光模块厂：中强光电。
南京TFT-LCM厂：LG飞利浦、南京夏普、南京瀚宇彩欣；背光模块厂：中强光电、大亿科技、南京喜星、瑞仪。
苏州TFT-LCM厂：三星、友达、日立、夏普；背光模块厂：泰山苏州光电、中强光电。
苏州吴江TFT-LCM厂：华映；吴江背光模块厂：辅祥、瑞仪、福华、科桥、奇菱。
宁波TFT-LCM厂：奇美；背光模块厂：大亿科技、奇菱科技子公司菱茂光电、中强光电。
福州TFT-LCM厂：华映；背光模块厂：科桥。
厦门TFT-LCM厂：友达；背光模块厂：辅祥。
除华东地区外，华南地区也是背光模块产业重镇，东莞和深圳是华南地区背光产业集聚地。其中我国内地起步比较早、规模比较大的背光模块公司是深圳帝光公司。最大的台资背光模块企业则是位于东莞黄江的科桥公司。为京东方提供背光模块的厂家共有3家，分别是2004年先后成立的盛纳路光电(北京)、北京京东方茶谷及世元达光电。上广电则主要从中强光电和日本厂家采购背光模块。
成本、技术、透光效率掣肘LED发展
目前CCFL在背光模块市场中仍占有绝对的主导地位。尽管LED具有显而易见的优势，但真正要能取代或相当部分取代CCFL不是一件轻而易举的事。主要有成本、技术成熟度和透光效率等三方面的原因。
成本是影响LED背光模块普及的主要因素。虽然LED厂商针对LED背光源技术这一较弱部分已做了大幅度改善，然而LED与CCFL背光模块仍存在极大价差。2006年下半年，40英寸LED背光模块价格平均约为610美元，CCFL则为210美元，2者差距约为3倍。
LED背光模块价格若以每年平均跌幅为30%乐观预估，到2009年后才能与CCFL背光模块价位接近；若保守预估，LED背光模块价格以每年跌幅约20%计算，则LED背光模块与CCFL背光模块价格持平时间恐怕要在2010年以后。而且这只是考虑LED降价的情况，如果考虑其间CCFL也有10%的价格跌幅，达到两者价格持平则分别需要到2010年和2015年以后。目前普遍认为，在大尺寸市场，2011年前后LED将开始逐步取代CCFL；小尺寸市场上这个过程会早些开始。
LED背光用于电视需要等待无彩膜(Color Filterless)技术成熟。笔记本电脑面板使用侧入光，只需要一条光源，亮度既不用太高，也不需要用到功率芯片。但是，LCD电视却需要用到直下光源，LED的分布好像洒芝麻一样，如果想把每一颗都连在一起通电点亮，将会价格昂贵。而且目前CCFL的色彩饱和度也已经可以达到NTSC 90%以上，与一般CRT电视的色彩饱和度已经相差无几。LED的耗电量由于使用功率芯片比CCFL还要高，散热问题也有待解决；这些因素使得LED背光源虽然有先天上的优点，但却没有办法在市场上应用开来。
真正能使LCD电视利用R、G、B三色LED混色技术，可能要等到另一个技术发展成熟，即不用彩膜(Color Filterless)、利用场序(Field Sequential Color)的技术，实现彩色化。该技术不需要使用彩色滤光片所用的光刻胶来滤光，出光量大，所需要的LED个数少，因此减少了耗电，也就降低了成本。然而无彩膜的场序技术则要求液晶响应速度足够快。一般来说，液晶响应速度要快到1ms，才能在R、G、B三色转换下，达到3ms的视觉残留，有效消除LCD动画残影的问题。
为解决现在液晶响应速度不够快的问题，需要靠液晶“过电压”技术及背光源场序技术，同时要改善对比度，使画面足够清楚。其实画面清不清楚并不是背光源够不够亮的问题，对比度是否足够才是主因，因此不需要追求亮度而大量使用LED。这样，LED用于电视背光源，若采用RGB LED，对比值可以达到50000比1，配以使用无彩膜(Color Filterless)技术，功率可以降到82W，甚至比CCFL还要低，将有机会使LED背光技术真正应用于电视之中。
透光效率低是背光模块最大的致命点。以目前LED亮度技术来看，提高亮度并不太困难，但是伴随而来的高耗电量以及散热问题，却困扰着所有工程师。亮度的提升总是会有到达瓶颈的时候，如果因为在提高亮度方面努力却造成使用寿命的减短，似乎有点得不偿失。所以就整体而言，还是必须从改善背光模块的透光率开始，才是解决问题的根本之道。
由于背光光源必须使用反射膜、扩散膜等光学薄膜，来达到光源平均投射的目的，往往光耗损的现象就会因此而产生。根据研究，从传统背光光源所发射出来的光经过反射膜、扩散膜等光学薄膜之后，只会有约60%的光通过背光模块进入到偏光膜，最后出来的只剩下4%的光。也就是说，如果背光光源是10000nits，那么，最后投射出来的光只会有400nits，假设LCD面板规格需要500nits，那么背光光源的亮度就必须能够提供12000nits-13000nits的亮度。
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