三大關鍵特性加持 LED進駐大尺寸LCD背光源

作者: 林苑晴
2007 年 03 月 29 日

CCFL色域在突破95%的門檻後,LED背光源在中、大尺寸液晶顯示器的應用即面臨著巨大考驗,但市場仍看好LED背光源於顯示器面板所能展現的局部黯淡、輪流發亮、以及不含汞三大特性,此亦將成為其日後站穩中、大型液晶顯示器背光源主流地位的最佳籌碼。
 

繼冷陰極燈管(CCFL)NTSC色域(Color Gamut)達到95%,日前新力(Sony)推出的最新液晶電視BRAVIA之V系列即運用獨有的自然色再生科技,採用廣色域CCFL背光模組第二代技術,將液晶電視的色域提高至130%。
 

CCFL色域的快速提升,對於原本在廣色域具獨占優勢的發光二極體(LED)背光源而言,成為卡位下世代液晶顯示器主流背光源所面臨的一大挑戰。加上現階段歐盟對於含汞的CCFL仍屬為排外條款,列入環保法規的時間尚未確定,為此亦影響到LED背光源應用的發展進度。
 

不過業界對於LED的前景仍深具信心,認為LED背光源具備三大CCFL所不及的長處,即可於畫面中表現局部黯淡(Local Dimming)與輪流發光(Scan)功能外,且兼備不含汞的優勢,因此在中、大液晶顯示器的背光源應用將是勢在必行。
 

由於液晶面板會出現漏光問題,所以畫面的對比度不高,但LED卻可發揮局部黯淡(Local Dimming)的效能,改善液晶面板在此方面的缺陷,據稱可達100,000:1比一的高對比度;另一方面,LED背光源輪流發亮的特性,可消除液晶面板容易出現的鬼影畫面,提高液晶面板的畫質。
 

韓/日廠商積極開發LED背光源技術
 

中央大學光電科學研究所光電中心固態照明研究群召集人暨光電所光學模擬中心負責人孫慶成(圖1)表示,韓國的三星(Samsung)與樂金(LG)是目前在LED背光源技術的代表業者,近期已展示導入LED背光源的液晶電視,是採用LED局部黯淡技術,將NTSC色域提高至133%,不過現階段因為LED 的發光效率不高,若要採直下式做到局部黯淡的效能,將會使液晶電視的體積變厚,因此尚無法正式量產。
 

先前新力則是在市場上推出首款採用LED背光源的筆記型電腦機型,採用紅藍綠光(RGB)LED的背光源方案,並運用調整內部機構設計解決散熱的問題,為日後LED背光源在筆記型電腦以及桌上型顯示器應用鋪路。
 

但目前在LED背光源於中大型液晶顯示器的應用上,仍有諸多問題有待克服。億光電子研發處處長莊世任(圖2)表示,在LED背光模組的發展上,提高 NTSC色域以及降低成本是首要的關鍵課題,其他尚有改進空間的問題,還包括LED背光模組排列方式選擇、LED驅動IC技術改進、以及LED亮度提升等諸多瓶頸。
 

提升發光效率/降低成本為當務之急
 

現在液晶電視採用的LED背光源模組之傳統作法,為省去彩色濾光片(Color Filiter),並且採用紅藍綠光(RGB)的直下式方案,若要提高NTSC色域,則須使LED的亮燈速度快3倍,就能達到130%的高色域。但加快 LED的發亮速度技術難度相當高,這牽涉到面板本身與面板驅動晶片的效能,即便是技術領先的日、韓大廠至今仍力有未逮,此外,綠光LED發光效率不佳也是有待突破的瓶頸。
 

孫慶成指出,中央大學實驗室近期亦已開發出採用紅藍綠光直下式,加上彩色濾光片的做法,能在毋須考量LDE亮燈速度下,達到120~130%的色域,目前此技術正在尋找有興趣的合作廠商配合。
 

莊世任談到,由於LED的效能不斷提升,目前在7吋液晶顯示器的應用上,CCFL與LED背光源的價差已相當接近,但若要用於液晶顯示器以及液晶電視的背光源,需要的LED顆數更多,為擴大LED背光源在中、大型液晶顯示器的使用率,降低成本已成為成敗關鍵。
 

雖然LED背光源已被運用在筆記型電腦的背光源,但現階段此種筆記型電腦的市場定位為中高階領域,因此價格能為此市場的消費族群所接納。但以液晶電視的應用觀之,現階段紅藍綠光直下式背光模組成本過高,若要進一步擴張LED背光源在中、大尺寸的應用,廠商必須尋求其他的解決方案,如藍光LED加上螢光粉的做法。莊世任談到,採用藍光LED加上黃色螢光粉的方案,則須面臨設法提升NTSC色域的技術障礙。
 

雖然LED背光源要邁向中、大尺寸液晶顯示器的應用之途,仍有一段距離要走,但廠商認為LED在環保的這項優勢,已足夠讓LED在背光源市場所向披靡,加上消費者對於新技術的嘗鮮心態,LED背光源的中大型液晶顯示器達到大量商品化的趨勢將無可抵擋。
 

LCD TV的商品面世要至2010年
 

莊世任指出,2007年可預見LED背光源在筆記型電腦市場會出現更大的需求量。由此可推估LED背光源在液晶電視的應用時程也將會在近幾年內發生。
 

孫慶成提到,主攻高亮度LED的大廠Philips Lumileds發表的高亮度LED效率已達每瓦113流明,在導入量產還需1~2年,因此預估LED背光源在液晶電視的商品化時間至少還要3年。也就是在2010年後,市面上可看見以LED為背光源的液晶電視,屆時可望帶動LED照明產業的另一波市場商機。
 

(詳細圖表請見新通訊元件雜誌73期3月號)
 

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