三、背光模快
背光模块主要包括:光源(CCFL或LED)、导光板、反射板、扩散板、稜镜、框架等。其结构如图9所示。

图9 背光模快主要元件结构
背光模块除背光源外,其它主要元部件的功能如下:
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。但是光强的最大方向基本是背离光源,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PC)中加入有机或者无机颗粒构成散射板。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)
要弥补散射造成光强更为弥散的任务,就只有落到了棱镜片(BEF)的身上。棱镜片(膜)能缩小立体角,从而提高亮度的作用,并可以进一步将光束纠正到垂直方向。
背光模块的成本构成如表2所示。
表2 背光模块的成本构成(单位%)
NB MNT TV TV TV TV 尺寸 40/ 46/ CCFL 9 17 23 22 19 23 导光板 10 12 0 0 0 0 扩散板 0 0 8 10 16 16 扩散片 13 8 5 7 3 2 反射片 6 6 2 5 3 2 BEF&DBEF 25 12 11 9 24 20 外框 12 13 8 7 5 5 其它材料 8 12 6 7 5 6 组装、包装等 17 19 9 9 7 6 逆变器 0 0 29 24 18 20 合计 100 100 100 100 100 100
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,出现了年平均23%的成长率。尤其,受到TFT-LCD TV用新款大型生产线的投产的影响,预计TV用CCFL需求从将2006年的8亿7千7百万余个,到2007年将增长到约13亿2千6百万余个的规模,如到了2010年将大幅度增加至25亿4千万余个。
从销售额看,2006年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,TV用背光源市场规模的比重到2006年已经超过了一半,占52.6%。这样的增长趋势在今年也将会保持下去,今年市场的60%以上将会是TV用背光源的份额。最终,为了持续性的销售增长,市场将会集中于TV用背光源领域。 图10 大型背光源市场展望 Source: Dispaybank, April 2007 生产CCFL背光模块的企业有几十家,大多来自台湾,日本和韩国这两年也转移进来不少。全球背光模块一半的产量出自我国台湾厂家,其次是韩国和日本(见表3)。其中,台湾大约占据48%的市场,韩国厂家33%的市场,日本厂家占据16%的市场。 表3 2005年全球背光模块各厂家(按出货量)市场占有率 企业名称 所属国家或地区 市场占有率(%) 中强光电 中国台湾 16 瑞仪 中国台湾 14 科桥 中国台湾 8 辅祥 中国台湾 6 福华 中国台湾 4 Tesan 韩国 10 喜星 韩国 6 DS-LCD 韩国 4 HANSOL 韩国 3 WOOYOUNG 韩国 5 L&F 韩国 5 日本 7 夏普 日本 7 YUKA 日本 2 其它 3 2005年中光电以全球市占率16%,跃居全球最大的大尺寸背光板厂;其次是居龙头宝座多年的瑞仪,全球市占率为14%;第三名是韩国的Taesan,全球市场占有率为10%;第四名是科桥的8%。 中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搬来。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。其中主要有: 上海 TFT-LCM厂:广辉之达辉。背光模块厂:中强光电。 南京 TFT-LCM厂家:LG飞利浦、南京夏普、南京瀚宇彩欣。 背光模块厂家:中强光电、大亿科技、南京喜星、瑞仪。 苏州 TFT-LCM厂家:三星、友达、日立、夏普。苏州背光模块厂:泰山苏州光电、中强光电。 苏州吴江TFT-LCM厂家:华映。 苏州吴江背光模块厂家:辅祥、瑞仪、福华、科桥、奇菱。 宁波 TFT-LCM厂家:奇美。 背光模块厂家:大亿科技、奇菱科技子公司菱茂光电、中强光电。 福州 TFT-LCM厂家:华映。 背光模块厂家:科桥。 厦门 TFT-LCM厂家:友达。 背光模块厂家:辅祥。 除华东外,华南也是背光模块产业重镇,东莞和深圳则是华南背光产业集聚地。其中中国大陆搞得比较早,规模比较大的要数深圳帝光。最大的台资背光模块企业是科桥,位于东莞的黄江。 为京东方提供背光模块的厂家共有3家,他们是 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。而上广电则主要从中强光电和日本厂家采购背光模块。
四、背光光源 目前在LCD上用的最多的是背光源是CCFL(冷阴荧光灯)和LED(发光二极管)。 冷阴极荧光灯(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。UV 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(>25K 小时);稳定性好、操作方便 等。 CCFL已广泛用于笔记本电脑、台式机和电视机,作为LCD显示屏的背光源。由于成本低廉、技术成熟等原因,CCFL仍将是未来几年内LCD背光源绝对主要的光源。 但是近年受到LED的挑战。主要是CCFL被认为不够环保,含汞;色彩表现不够,只能达到NTSC的70~80%。此外,对于大的电视机屏,CCFL不仅是电压加高,而且加长管子加工也有困难。 LED 因採单点发光、耗电量低,再加上寿命長、短小轻薄、具环保等优势,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,未來更將逐步朝向LCDMonitor、NB、LCD TV 等大尺寸面板背光领域迈进。此外,由於LED 的色彩饱和度可达到接近100%,远优CCFL 一般70~85%的表現水准,因此,即使目前LED 应用在大尺寸LCD TV 的成本,仍高於CCFL,市场对于未來LED 在一定程度上取代CCFL 成为大尺寸面板背光源的应用,仍持高度期待。这里还要特别提出的是由于LED驱动较CCFL快得多,CCFL的驱动需时1~2秒,而LED只需要50 ns,所以无彩膜(Color Filter-less)技术,采用LED做背光源就可以实现。 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,后两项虽有原型机的开发,但是尚未达到成熟应用的地步。FFL有组装简单,无汞等优点,在稳定的生产合格率之下,FFL的成本可以是所有背光源技术最具竞争力者,因此也开始有厂商顺利量产并应用在 上述几种背光源的各项技术性能指标列于表4。 表4 各种背光技术比较
CCFL EEFL LED OLED FFL 价格(目前) 1x 1x 2.5x-3x ? ? 价格(2H’06-1H’07) 1x 0.9x 1.8x-2x ? ? 起始电压 1-1.2kv 1.5-2.5kv <10v <10v <10v 色彩(NTSC) 70-72% 70-72% 100% 100% 100% 寿命(小时) 50-60k >60k 50k 12-15k 100k 气体 Ar.Ne Ar.Ne - - - 省电 很差 好 很好 好 不太好 驱动器设计/成本 简便/低 更低 简便/低 简便/低 横简便/很低 灯( 16 20 汞含量 4mg <4mg 颜色均匀度 好 好 不太好 好 发光效率(Lu/W) 60-80 60-80 20-30 20 20 供应状态 充足 有限 受限制 ? ? 待解决问题 汞问题,色彩饱和度 供应 成本,散热控制,设计 寿命,产能, 设计 产能,耗能,
