侧光LED背光源时代将筑起背光模块产业门槛 --LED显示技术网

侧光LED背光源时代将筑起背光模块产业门槛 时间：07-01-25 17:47:12 阅读次数:

侧光LED背光源时代将筑起背光模块产业门槛

背光模块看起来是劳力密集的组装业，在面板厂为降低成本，提高上游原材料自制率的趋势成形下，背光模块被视为是首要会被取代掉的产业；面对此危机，背光模块厂如何提升自己的附加价值，建立起产业门槛，并且确立自己无可取代的地位，便成为业者必须思考的课题。

　辅祥董事长特别助理潘重德认为，面板业可以做组装，但却不易跨入更上游领域，包括高分子光学材料合成，甚至押出导光板，并且裁切加工等。这就构成了背光模块厂的附加价值。

　并且面对未来发光二极管（LED）成为取代光源来势汹汹，潘重德也认为，侧光用的LED封装和导光板大有学问，尤其在笔记型计算机的应用尺寸挑战性高，也成为背光模块厂光学设计和模具制作的技术能力发挥所在，无形中更建立起产业门槛。

　■LED背光只能用于高阶NB？　低价NB其实也有机会！

　在高阶笔记型计算机市场，LED将逐渐使用作背光源，已经成为业界共识，由现在SONY 11.1寸和13.3寸已经问世的二款LED VAIO卖到缺货，就可以看出它的竞争优势。然而若因为LED价格还太高，认为未来LED背光源的应用，就是锁定在高阶笔记型计算机，因此市场有限，这样的思考可能过于单纯化，也忽视了LED的一些特性。

　100美元以下极低价笔记型计算机究竟如何设计而且还能够保有利润，已经成为笔记型计算机产业上下游的热门话题；这种低价的程度，直觉来想是什么零组件都要用最低阶的才有机会，背光源当然不可能使用高价的LED。

　然而再仔细思考，满足联合国计画、会使用这样低价装置的地区，很有可能许多是在没有电源的地方，这些地方中，又有很多是利用手摇来发电的。若使用手摇发电，就不会是交流电，而是直流电，电压不会高，因此是无法负担冷阴极管（CCFL）inverter所需要的高电压。

　因此，电源的使用会是一个难题，或许太阳能电池是一个选择，太阳能电池的效率佳，电压也偏低。不过现在也是卡在价格较高的问题上。

　那么，若考虑LED呢？LED不需要inverter，所需电压低，手摇发电或许可以满足；但是，LED价格也太高，要如何来解决？或许颗数少一点，不要求画面很亮，以节省成本，也是一个可以思考的方向！

　■0.4mm超薄导光板　技术难度高　构筑进入障碍

　侧光LED使用在手机上已经非常普遍，若使用于笔记型计算机，是不是有更多好处？首先是萤光粉可以改善，使得色域增加；第二是电池寿命延长，原本使用CCFL可能只有3小时，但使用LED可以达到9小时。第三是CCFL只有几阶光度的差别，很难做调光，而且灯管一直都是开著的，即使设定休眠或省电也是一样，因此灯管的寿命比较短。这些都是CCFL和LED比较起来，较大的缺点。

　

▲采用LED作为笔记型计算机的背光源，LCD厚度由9mm降为4.5mm，因此整个上盖可以做得很薄，并且电池使用时间增加，笔记型计算机续航力较佳。（图片来源：辅祥实业）

　然而就技术上而言，即便是侧光LED在手机上已经被验证是个不错的solution，然而这样的技术就可以移植到笔记型计算机领域吗？手机小，颗数少，笔记型计算机这么大，导光板射出成形条件完全不同，的确有它的技术障碍。

　笔记型计算机用LED背光源由SONY带出新局面，它的设计也成为业界仿效的标竿。一般来说，15寸以下因为可移植性要求高，对耗电的要求也严苛，因此LED的取代性很强，照理说这个区块LED的渗透率应该会很迅速；然而若速度没有想象中快，很有可能是因为卡在导光板技术的障碍。

　这个障碍也由SONY建立起来，因为该公司的13.3寸LED VAIO，导光板厚度只有0.4mm，可以预期未来主流一定朝0.4mm发展。这需要在LED封装和导光板技术上做很好的搭配才有办法达成。

　因此，光学设计就很重要，包括如何在LED取出较多的光，以增加发光效率；且由于LED是有方向性发射的光源，若前端光线的发散角度不够开阔，待光进入导光板后会形成亮、暗明显的不均匀区块，考验著厂商光学设计能力。

　事实上，LED取出光的问题，也牵涉到散热问题，因为若很多光在chip出不来，能量就没有办法发散掉，就会产生热。不过基本上，散热应该不会构成最后的技术瓶颈，比较大的问题还是会在光学设计上。

　LED背光似乎纳含LED晶粒、LED封装、背光模块和面板等各领域的技术整合，业者全都积极投入开发，也有许多厂商认为自己就可以做到；然而各领域有不同的专长，0.4mm导光板的光学设计，恐怕还是背光模块厂的技术特长所在。

　SONY在它13.3寸的LED背光笔记型计算机，使用的导光板是只有0.4mm厚的平板，对射出成型技术来讲是个挑战；若是15寸以上笔记型计算机要使用这种超薄导光板来搭配LED光源，则目前在技术上还有许多瓶颈，包括射出成形设备可能要改装，材料的流动性、转写性都是个问题，模具制作较为困难，更成为技术门槛。射出成形可能也不是唯一的制作方法，导光板要有来源，可能会有来源供应不足的问题，也会面临量产困难的问题。

　　

▲上图说明2种不同技术的白光LED，各种优缺点和应用比较。以蓝光加上黄色萤光粉混光的白光LED，转换效率较RGB混光的白光LED为佳，主要是因为为达成色域表现，R、G、B事实上无法全开，因此其实没有使用到每一颗R、G、B的100％亮度。（图片来源：辅祥实业）

　■LED背光用于TV　需待Color Filterless技术成熟

　上面谈的都是侧光光源，侧入光只需要一条光源，亮度也不需要太高，也不需要用到power chip；然而若谈到LCD TV需要使用的直下光源，布LED好像洒芝麻一样，需要把每一颗都连在一起通电才能点亮，这样的方式即便只是PC板，就已经很贵。

　事实上，从很多角度来看，LCD TV使用LED背光源的时机，都还没有到，而且应该还要一段时间。首先就常被提及的色彩饱和度来看， CCFL的色彩饱和度也已经可以达到NTSC 90％以上，与一般CRT的色彩饱和度已经相差无几。

　再来思考究竟追求色彩饱和度应该到何种NTSC程度？好比音响来说吧，大家追求音效，然而现在流行的MP3，将声音经过数码化，又经过压缩，取样率较少，照理说是没有办法提供极佳音效的；但不可否认，它却得到广大的市场。这就说明市场需求与质量上的理想可能有一段落差。

　LED的色彩饱和度极佳，但也有人认为它表现出来的颜色太艳，看起来好假；所以色彩饱和度应该不是最强的卖点。

　另一方面，LED的耗电量是不是比较少呢？依目前的技术来看，由于使用power chip，耗电量比CCFL还要高，散热问题也待解；这些因素使得LED背光源虽然有其先天上的优点，但却没有办法在市场上应用开来。

　真正能使LCD TV利用R、G、B三色LED混光技术make sense，可能要等到另一个技术发展成熟，就是Color Filterless（不使用彩色滤光片）的面板技术搭配Color Sequential（或称色序法）的背光技术。Color Filterless不需要使用彩色滤光片所用的光阻剂来滤光，出光量大，所需LED颗数少，因此也减少耗电，并可降低成本。

　然而Color Filterless技术也有个配套技术必须成熟，就是液晶应答速度要够快。一般来说，液晶速度要快到1ms，才能在R、G、B 3色转换下，达到3ms的视觉暂留，也才会有效消除LCD动画残影的问题。

　为解决现在液晶应答速度不够快的问题，需要靠液晶overdrive技术及背光源序列点灯法技术来改善，同时也能够改善对比，使得画面够清楚。其实画面清不清楚并不是因为背光源够不够亮的问题，对比是不是够才是主因，因此不需要因为追求亮度，而要布许多LED，反而使用上述方法能够增加对比，使得显示画面能够更清楚。

　　

▲LED使用于TV背光源，若采用RGB LED，对比值可以达到5万比1；然而，若使用Color Filterless技术，消耗功率可以降到82W，甚至比CCFL还要低。以务实面来看，该技术较有机会让LED背光技术应用到TV上成真。（图片来源：辅祥实业）

　■HCFL适用于大尺寸　但目前供应商有限

　随著LCD TV朝向更大的尺寸发展，现有灯管是不是适用也成了一个问题。例如42寸电视灯管就要950mm长，灯管太长会使得点灯工作电压太高，而且在40,00050,000Hz的高频震荡电路驱动下，造成电磁干扰（EMI）问题与漏电问题严重。而灯管工作电压太高，使得垫气零件的耐电压Rating也必须提高。总之，灯管太长副作用也多。

　长灯管如果用2端来驱动，可以避免点灯电压太高的问题，也不会产生上述副作用，但是inverter的成本就会增加太多，也不是理想的方法。

　热阴极管（HCFL）比较粗，应用在大尺寸显示器较为适合，例如32寸电视，若使用CCFL需要16支灯管，但达同样亮度，若使用HCFL则只需要8支，可以更省电。未来等到42寸、46寸和47寸TV量较大时，HCFL的应用可望普及开来。

　HCFL还有一个优点，就是它的对比可以做得较高，主要因为CCFL无法精细地调暗（dimming），然而HCFL dimming可以到3％；因此看起来HCFL是有优势，只要它的热不降，就没有启动问题。它也不需要用到主动散热装置，例如风扇，在面积够大的情况下，热就能够导掉。

　辅祥不会在HCFL背光模块的产品中缺席。至于现阶段HCFL灯管的供应商不多，以飞利浦（Philips Lighting）最早展示长寿命HCFL技术，并供应其下游乐金飞利浦（LPL）组成LCD TV上市。HCFL所使用的驱动器与CCFL不同，产品寿命与驱动器有关，也是研发方向，HCFL灯管厂都会强调灯管要与驱动器配套才能做到5万个小时以上的长寿命达。另外，HCFL 与CCFL所用的驱动器也不同，台湾厂商是否能做，现在还不明确。

　日本过去曾尝试过开发HCFL技术，不过后来认为无法突破寿命问题而放弃，现在是否会因为市场需求起来而回头重拾，或许也有可能。

　　

▲上图显示大尺寸显示器的背光源，以HCFL最省成本；不过现在供应商还有限。（图片来源：辅祥实业）

　■力争上游原材料自制比重　增加附加价值

　再回到最近背光模块厂较令人担忧的，面板厂自制背光模块的问题。如果就现有架构来看，背光模块由背光模块厂或面板厂来做的确差不多，而且以LCD TV来看，只有扩散板，连导光板都没有，如果TV量起来之后，背光模块厂似乎更惨。

　因此背光模块厂向上游原材料大步跨入，辅祥不仅自己押出光学板材，然后自己裁切成个别导光板加工，并且切入更上游的光学级PMMA塑料原料制造。辅祥与德国厂商德固萨分别以49％和51％的投资比重转投资辅德高分子，现在正在盖厂，预计明年第一季完工，将建成一座年产量4万公吨的聚合工厂，生产光学级PMMA塑料粒。

　光学级的PMMA板材是监视器用背光模块的导光板材料，目前台湾仅奇美实业与辅祥实业生产。辅祥的板材可以供给自己的背光模块使用，奇美实业的板材也可以供应给集团内的奇美电子用。

　在跨入原材料之后，其它背光模块厂也可能变成为客户，也许这是为什么辅祥愿意与友达合资成立另一家背光模块厂─达运光电，该公司也是一家潜在客户。达运光电是由友达出资50％、辅祥出资25％。目前该厂在苏州已经开始运作。

　此外，因应未来LCD TV市场可能快速起飞，公司也考虑自己押出扩散板，这个做法要考虑经济效益的问题和设备问题，现在正在进行装线，准备日后TV量起来后付诸生产。

　另外，多层复合板也是考虑方向；多层板的最大目的是减少成本和提高光的利用效率，例如三合一板，即是将多个不同功能的光学元件整合到一个元件，或许不一定是大家说的三合一板，总之是多层板，至于架构为何，明年初应该比较成熟。

　

　■V-cut技术良率不高　不容易达成降低成本目标

　技术的演进总是推陈出新的，好比在笔记型计算机的应用，CCFL有一天应该会被LED淘汰掉，主要是整体效益的确有一段差距。而现在背光模块厂多有投入的V-cut技术，恐怕也是有一天会被取代的技术。

　一般来说，在导光板上应用V-cut技术，运用三菱镜转折光线的原理使得光线的发散角度缩小，光线集中会使得LCD看起来更亮，若搭配逆集光的结构，不但可以省掉一张菱镜膜片，在垂直走向上也比使用两张3M菱镜片亮10％。

　不过实务上，V-cut逆集光技术使用喷砂方式调光，匀光设计困难，射出成形也不容易，良率比传统点状设计的导光板低，无法有效节省成本。因此，未来只要有更好的技术出来，V-cut有可能会被取代。

　潘重德小档案

　学历：潘重德今年甫由台大EMBA毕业。

　年龄：46岁（民国49年生），金牛座。

　嗜好：近年来已不知什么叫做「嗜好」，不过有伴的话倒想打一盘好桥牌，再不然就是陪孩子做动态活动（例如运动、踏青等）。

　运动：游泳。

　养生之道：不吃宵夜、倒头就睡。

　人生哲学：回归基本面（在这个什么都讲求快速及速成的时代，有时候回归基本面反而是指出方向的明灯）。