前言：在追求廣色域的目標(biāo)之下，全球液晶電視業(yè)者紛紛開(kāi)始導(dǎo)入LED全彩屏出租的背光結(jié)構(gòu)，當(dāng)然這并不是一件簡(jiǎn)單的事情，除了成本的考慮之外，最重要的莫過(guò)于耗電的話題。

Sony在2004年所發(fā)表的40吋及46吋LCD用LED全彩屏出租背光模塊Qualia 005，在采用450顆3原色LED全彩屏出租之后，耗電量就高達(dá)450W以上，不過(guò)隨著技術(shù)的提升，Sony在2007年所銷售的70吋LED全彩屏出租背光液晶電視的耗功率已經(jīng)大幅下降到200W，所采用的3原色LED全彩屏出租數(shù)量還是450顆，這樣的數(shù)字是相當(dāng)驚人的，因?yàn)槔?年左右的時(shí)間，就可以將耗電量減少一半，并且可支持的面板尺寸也將近增大1倍。



圖說(shuō)：背光模塊Qualia 005，在采用450顆3原色LED全彩屏出租之后，耗電量就高達(dá)450W以上。

液晶電視邁向降低耗電量時(shí)代

姑且不管Sony是如何達(dá)到這樣的技術(shù)目標(biāo)，事實(shí)上，降低電視背光耗功率的技術(shù)研發(fā)一直在全球業(yè)者之間不斷的進(jìn)行著，而在2006年初，根據(jù)日本媒體的報(bào)導(dǎo)，當(dāng)時(shí)32吋液晶電視總耗電量為180W左右，預(yù)計(jì)到2006年下半，當(dāng)時(shí)被稱為主流尺寸的32吋液晶電視，總耗電量有可能降低到100W以下。

但是如果轉(zhuǎn)換成目前主流的40吋液晶電視，詳細(xì)的作法觀念是，基于液晶電視每年都以15％左右的比例降低耗電，所以到2006年底以前，總耗電量將會(huì)降低到230W左右(270W X 15％)，如果再加上能夠提升背光模塊技術(shù)的話，就有機(jī)會(huì)將背光模塊的耗電量降低40％，如此一來(lái)總耗電量就將近159W，依照這樣的進(jìn)步速度，2010年時(shí)，總耗電量就可以達(dá)到100W。當(dāng)然，在這樣目標(biāo)之下所指的背光還是冷陰極管。

液晶LED全彩屏出租背光已被市場(chǎng)所期待

但是無(wú)論如何，LED全彩屏出租背光模塊已經(jīng)是被市場(chǎng)所期待的技術(shù)之一，也就是說(shuō)，所面對(duì)的高耗電課題，已經(jīng)是不得不去解決的了，因?yàn)閷?duì)于大尺寸的液晶電視來(lái)說(shuō)，有將近60％的電力是消耗在背光模塊上，不過(guò)要降低總耗電量并不是只有LED全彩屏出租背光這個(gè)單一的方面，另外還包括改變驅(qū)動(dòng)電路技術(shù)、強(qiáng)化導(dǎo)光效率、降低熱效應(yīng)現(xiàn)象等等，也都是輔助降低總耗電量的技術(shù)。

目前根據(jù)應(yīng)用的不同，LED全彩屏出租的點(diǎn)燈方式也有所不同，大多的液晶電視多采用直下式的背光，而包括監(jiān)視器以及小尺寸應(yīng)用的產(chǎn)品，都是以側(cè)光式為主，這是由于雙方對(duì)于輝度與演色性需求差異下的區(qū)隔。一般來(lái)說(shuō)，監(jiān)視器多是使用側(cè)光式的RGB3原色的點(diǎn)燈方式，如果是更小尺寸的應(yīng)用，例如是車載導(dǎo)航用面板、手機(jī)面板、PDA用面板等等，就多是使用白光LED全彩屏出租的側(cè)光方式，不過(guò)側(cè)光白光LED全彩屏出租的背光方式，已經(jīng)逐漸朝向大尺寸化發(fā)展，目前包括有部分的筆記型計(jì)算機(jī)也開(kāi)始采用側(cè)光白光LED全彩屏出租的背光模塊，因此在外型的設(shè)計(jì)上，更能達(dá)到薄型化、高彈性的目標(biāo)，雖然白光LED全彩屏出租在紅色表現(xiàn)部分，有演色性不足的問(wèn)題，但是因?yàn)楣P記型計(jì)算機(jī)大多是用來(lái)進(jìn)行文書等等靜態(tài)畫面顯示，期望達(dá)到與液晶電視相通同質(zhì)量的用戶畢竟不多，所以，基本上演色性不足并不是太大的問(wèn)題，不過(guò)當(dāng)然還有可以克服的方式，例如在白光LED全彩屏出租的數(shù)組中加入紅光LED全彩屏出租等等，這些方式也一一的被背光模塊業(yè)者所克服。



圖說(shuō)：目前根據(jù)應(yīng)用的不同，LED全彩屏出租的點(diǎn)燈方式也有所不同，大多的液晶電視多采用直下式的背光。（三星電子）

引頸期待高效率高輝度的LED全彩屏出租

但是如果期望實(shí)際的普及3原色LED全彩屏出租背光，相信還有很多的問(wèn)題需要解決，甚至于要耗費(fèi)數(shù)年的時(shí)間。其實(shí)說(shuō)穿了根本關(guān)鍵還是在成本，因?yàn)閷?duì)于液晶電視而言，所需要的是高輝度，所以必須采用1W以上高效率、高輝度的LED全彩屏出租，在加上因?yàn)槭侵毕率饺牍?，所?原色LED全彩屏出租使用的顆數(shù)，有可能會(huì)因?yàn)槊姘宄叽绲脑黾佣黾覮ED全彩屏出租使用顆數(shù)，但是如此的作法又會(huì)帶來(lái)另外的問(wèn)題，那就是熱效應(yīng)會(huì)因?yàn)?原色LED全彩屏出租使用數(shù)增加而爆增，如此一來(lái)那就必須采用更多的散熱鰭片、風(fēng)扇、散熱管等等來(lái)維持模塊內(nèi)的溫度，此外，使用數(shù)量龐大的LED全彩屏出租，而為了使色調(diào)統(tǒng)一，除了要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)暮Y選發(fā)光波長(zhǎng)相同的LED全彩屏出租之外，還必須采用Color Sensor來(lái)調(diào)整RGB色差，但所造成的影響便是成本的增高，因而無(wú)法有效的讓售價(jià)符合消費(fèi)者的期望值。不過(guò)這并非絕對(duì)的，另也可以使用其它的技術(shù)來(lái)達(dá)到面板尺寸增加，而不必使用太多的3原色LED全彩屏出租數(shù)量。

不過(guò)，期望降低LED全彩屏出租背光模塊的耗電量并非是背光模塊與液晶電視系統(tǒng)業(yè)者所需要努力的，其實(shí)對(duì)于LED全彩屏出租芯片業(yè)者來(lái)說(shuō)，也扮演著相當(dāng)重要的角色，因?yàn)槿绻酒瑯I(yè)者的努力能夠強(qiáng)化LED全彩屏出租發(fā)光效率的話，那么LED全彩屏出租對(duì)于電力的需求也就因此而大幅度的降低，而所得到的效益也就會(huì)直接反映在LED全彩屏出租背光模塊上。



圖說(shuō)：要降低總耗電量并不是只有LED全彩屏出租背光單一方面，包括改變驅(qū)動(dòng)電路技術(shù)、強(qiáng)化導(dǎo)光效率、降低熱效應(yīng)現(xiàn)象等等，也都是輔助降低總耗電量的技術(shù)。

熱效應(yīng)問(wèn)題是老生常談卻不易解決

最近這幾年來(lái)，LED全彩屏出租芯片業(yè)者相當(dāng)積極的開(kāi)發(fā)高亮度LED全彩屏出租芯片，最實(shí)際的做法就是如何讓LED全彩屏出租能夠支持更大的電流，來(lái)讓LED全彩屏出租產(chǎn)生更大的輝度，以目前的規(guī)格來(lái)說(shuō)，一顆面積30um2 的LED全彩屏出租所能承受的最大電流為30mA左右，這樣的結(jié)果還是無(wú)法符合在應(yīng)用上「讓LED全彩屏出租產(chǎn)生更大的輝度」的需求，因?yàn)槭袌?chǎng)所期望的是能夠在面積為1mm2 的LED全彩屏出租芯片中導(dǎo)入350mA的電流，讓單芯片產(chǎn)生更高的內(nèi)部量子效率，如果驅(qū)動(dòng)電壓是3V的話，那么換算之后，被流入LED全彩屏出租的電力就有將近1W左右。

但是，并不是一味地提高電流量就可以了，因?yàn)楦鶕?jù)經(jīng)驗(yàn)，所流入的電力有4分之3左右，都會(huì)產(chǎn)生熱效應(yīng)，也就是說(shuō)，只有4分之1(0.25W)會(huì)轉(zhuǎn)換成光，而0.75W左右的電力，都會(huì)便成熱效應(yīng)。而熱效應(yīng)所帶來(lái)的困擾，眾所周知，LED全彩屏出租會(huì)因?yàn)闇囟榷淖児獠ㄩL(zhǎng)，并且降低發(fā)光效率，造成畫質(zhì)的演色偏差。

對(duì)于LCD背光用的白光LED全彩屏出租開(kāi)發(fā)課題來(lái)說(shuō)，不僅僅是提高LED全彩屏出租的發(fā)光亮度，還必須包括輝度均一性、高色彩演色性、提高使用長(zhǎng)壽等等的挑戰(zhàn)，因此在完成高電流的LED全彩屏出租芯片之后，如何封裝在熱傳導(dǎo)率大、熱容量大的材料上，就成了業(yè)者相當(dāng)重要的課題。

藉由封裝提升光輸出功率

目前產(chǎn)生白光的LED全彩屏出租方式，已經(jīng)從傳統(tǒng)的利用藍(lán)光LED全彩屏出租加上黃色熒光粉，朝向多元方式發(fā)展。經(jīng)過(guò)這些年來(lái)的技術(shù)努力，白光LED全彩屏出租的發(fā)光效率，和過(guò)去相比可以發(fā)現(xiàn)已經(jīng)大幅的提升，日本的LED全彩屏出租照明推進(jìn)協(xié)會(huì)預(yù)計(jì)，100 lm/W的白光LED全彩屏出租將會(huì)達(dá)到每流明1日?qǐng)A的實(shí)用化階段。達(dá)到LED全彩屏出租的平均演色評(píng)價(jià)數(shù)提高，熒光粉的開(kāi)發(fā)就扮演了相當(dāng)重要關(guān)鍵，因?yàn)槔脽晒夥鄞钆渌{(lán)光LED全彩屏出租所得到的模擬白光LED全彩屏出租，在波長(zhǎng)上對(duì)于紅色和綠色的顯現(xiàn)能力較為薄弱，所以也有業(yè)者開(kāi)始開(kāi)法利用紫外光LED全彩屏出租搭配RGB熒光粉。但是這樣的作法還是有其復(fù)雜性的，因?yàn)椴⒉荒軐⒏鱾€(gè)顏色熒光粉單純的混合，因?yàn)槿绾芜_(dá)到接近自然白光的輸出就是一個(gè)難題。不過(guò)有關(guān)發(fā)光特性均勻性，一般認(rèn)為只需要改善白光LED全彩屏出租的熒光粉材料濃度均勻性，與熒光粉的制作技術(shù)，應(yīng)該可以克服上述困擾。

就技術(shù)上，如果藍(lán)光LED全彩屏出租芯片的光輸出效率如果達(dá)到360mW，配合高階技術(shù)的封裝能力，獲得100lm/W的白光輸出并不困難，以今天的技術(shù)而言不是困難的課題，例如包括Cree、日亞等等的業(yè)者在2006年已開(kāi)發(fā)出高亮度的藍(lán)光LED全彩屏出租芯片。緊接著之后的如何降低外部量子效率的損耗便是考驗(yàn)者封裝業(yè)者的能力。

但是在提高電流輸入的同時(shí)，所帶來(lái)的熱效應(yīng)，就不得不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)拿鎸?duì)了，因?yàn)楸仨氃O(shè)法減少熱阻抗、改善散熱等等問(wèn)題，目前的做法包括了：降低芯片的熱阻抗、控制模塊和印刷電路板的熱阻抗、提高芯片的散熱性等等。



圖說(shuō)：有關(guān)發(fā)光特性均勻性，一般認(rèn)為只需要改善白光LED全彩屏出租的熒光粉材料濃度均勻性，與熒光粉的制作技術(shù)，應(yīng)該可以克服。

新技術(shù)保持一定接點(diǎn)溫度

一般而言，能夠產(chǎn)生白光的LED全彩屏出租，是封裝中利用藍(lán)光LED全彩屏出租芯片，配合在LED全彩屏出租周圍填入混合熒光粉而產(chǎn)生白光，對(duì)于從藍(lán)光LED全彩屏出租芯片所發(fā)出的熱，則是被熱槽和簧片架等吸收，使封裝內(nèi)部不至于充滿熱效能，但是大多用來(lái)封裝的環(huán)氧樹(shù)脂因?yàn)榭篃嵝暂^差，所以往往在LED全彩屏出租芯片本身的壽命耗盡之前，環(huán)氧樹(shù)脂就會(huì)出現(xiàn)變色的現(xiàn)象，使得LED全彩屏出租模塊的壽命因此而減低。由于硅樹(shù)脂耐熱性高，即使在攝氏150度∼ 180度的情況下也不會(huì)出現(xiàn)變色，所以已經(jīng)有許多業(yè)者逐漸采用硅樹(shù)脂，逐漸取代環(huán)氧樹(shù)脂來(lái)作為封裝材料。此外在白光LED全彩屏出租的散熱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分，為了達(dá)到改善的目標(biāo)，有的業(yè)者采取增加金屬片厚度、不透過(guò)絕緣層而直接散熱等等的結(jié)構(gòu)，來(lái)提高散熱能力。目前已有將將LED全彩屏出租芯片放置在，利用銅與陶瓷材料制成的散熱鰭片表面，再將熱能導(dǎo)入印刷電路板上的散熱結(jié)構(gòu)，這樣的做法可以降低9K/W的熱阻抗，在輸入2W的電能時(shí)，芯片中接合溫度最高不會(huì)超過(guò)攝氏800度。

量測(cè)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)身縮短背光模塊開(kāi)發(fā)時(shí)間

其實(shí)今天所有能夠考慮到的技術(shù)問(wèn)題，為了能使白光LED全彩屏出租能夠更為廣泛的被應(yīng)用，全球各大業(yè)者無(wú)不深入開(kāi)發(fā)相關(guān)的技術(shù)，來(lái)降低成本以及提高效率值。但是，對(duì)于白光LED全彩屏出租而言，包括背光等等因?yàn)橛兄嗟膹V泛應(yīng)用，市場(chǎng)也期待著能有標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范來(lái)定義出白光LED全彩屏出租的效能。單純的說(shuō)，如果能有白光LED全彩屏出租的量測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于背光業(yè)者而言無(wú)疑是一項(xiàng)大好的消息，因?yàn)樵诮裉?，液晶面板背光模塊業(yè)者在采用白光LED全彩屏出租時(shí)最大的困擾在于白光LED全彩屏出租的選用，一旦這樣的量測(cè)標(biāo)準(zhǔn)被定義且實(shí)施之后，液晶面板背光模塊業(yè)者，便能夠更簡(jiǎn)單的選用LED全彩屏出租，以及依照規(guī)范開(kāi)發(fā)出合適的背光模塊，大幅度的縮減開(kāi)發(fā)時(shí)間。

事實(shí)上這樣的期待，已指日可待。包括日本照明學(xué)會(huì)、日本照明委員會(huì)、日本照明器具工業(yè)會(huì)，以及日本電球工業(yè)會(huì)從2004年底開(kāi)始，共同連手制定白光LED全彩屏出租的量測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，來(lái)規(guī)范出白光LED全彩屏出租的各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，這些單位的構(gòu)想是，不僅僅是白光LED全彩屏出租芯片，甚至連白光照明都可以依照這樣的規(guī)范來(lái)進(jìn)行。

這個(gè)規(guī)范不只定義了LED全彩屏出租芯片與模塊的結(jié)構(gòu)，甚至在一定色溫下所能表現(xiàn)的可視光的范圍都有詳盡的定義，并且要求在發(fā)光光譜以及配光特性等等的方面，都必須滿足均一性，也就是說(shuō)在正負(fù)5度的角度范圍之內(nèi)，光度變化不能超過(guò)正負(fù)5％，以及色坐標(biāo)的變化也必須正負(fù)0.003之內(nèi)，才能被稱為符合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。

規(guī)范提供兩種電壓測(cè)量方式

由于這次的專題報(bào)導(dǎo)，是偏重于白光的LED全彩屏出租驅(qū)動(dòng)，所以下面就針對(duì)規(guī)范中所提及關(guān)于白光LED全彩屏出租驅(qū)動(dòng)的部分進(jìn)行說(shuō)明。在規(guī)范中，包括LED全彩屏出租的壽命、輸入電流、輸入電壓、消耗電力等等，都做了相當(dāng)清楚的定義。就基本的特性上，LED全彩屏出租與一般的邏輯芯片并不相同，所以在電極面積上無(wú)法確保廣泛的程度，再加上串聯(lián)電阻值和電位不均勻分布等等，因此順向電壓就會(huì)隨著溫度高低而產(chǎn)生變化。所以在規(guī)范中定義了，在進(jìn)行量測(cè)時(shí)，周圍溫度的變動(dòng)幅度必須在攝氏2度之內(nèi)，并且不能有氣流效應(yīng)，也就是風(fēng)場(chǎng)的存在，來(lái)確保進(jìn)行量測(cè)時(shí)，白光LED全彩屏出租的色再現(xiàn)性與穩(wěn)定性。對(duì)于白光LED全彩屏出租的驅(qū)動(dòng)，規(guī)范中提供了大阻抗限制電流驅(qū)動(dòng)，以及定電流源驅(qū)動(dòng)兩種直流驅(qū)動(dòng)量測(cè)的方式。針對(duì)白光LED全彩屏出租因?yàn)橄忍斓碾娢徊痪鶆蚍植?，以及溫度等等因素，造成順向電壓變化，可以利用大阻抗值與高電源電壓，來(lái)控制電流所帶來(lái)的發(fā)光變化，而定電流源驅(qū)動(dòng)的部分，則是讓內(nèi)部阻抗變成無(wú)限大，避免順向電壓出現(xiàn)變動(dòng)。但是，如果是較高功率的白光LED全彩屏出租的話，就必須采用定電流源驅(qū)動(dòng)，因?yàn)槿绻捎孟拗齐娏黩?qū)動(dòng)的話，會(huì)造成供給電壓過(guò)高，以及大串聯(lián)電阻功率值的情況。



圖說(shuō)：在進(jìn)行量測(cè)時(shí)，周圍溫度的變動(dòng)幅度必須在攝氏2度之內(nèi)，并且不能有氣流效應(yīng)。

關(guān)于詳細(xì)的量測(cè)規(guī)范與說(shuō)明，日本電球協(xié)會(huì)已經(jīng)發(fā)表了用白光LED全彩屏出租測(cè)光方法通則，有興趣的讀者可以連上日本電球協(xié)會(huì)網(wǎng)站尋找，通則的售價(jià)約為700塊臺(tái)幣左右。

背光模塊應(yīng)該可以說(shuō)是正式進(jìn)入LED全彩屏出租的時(shí)代，雖然目前還有許多技術(shù)問(wèn)題有待克服，不過(guò)在畫質(zhì)與顏色更加艷麗與細(xì)膩的要求下，相信LED全彩屏出租會(huì)逐漸取代冷陰極燈管的使用，因?yàn)樯珳?000~9300K表現(xiàn)范圍的家用液晶電視，更可以藉由LED全彩屏出租背光模塊的色再現(xiàn)特性，來(lái)達(dá)到高畫質(zhì)的表現(xiàn)。

來(lái)源：中電網(wǎng)

上一個(gè)： 單片機(jī)89C52并行I/O口實(shí)現(xiàn)多個(gè)LED全彩屏出租顯示 - LED全彩屏出租顯示屏技術(shù) - 中國(guó)LED全彩屏出租顯示屏網(wǎng)

下一個(gè)： LED全彩屏出租在大尺寸液晶顯示面板中的應(yīng)用 - LED全彩屏出租顯示屏技術(shù) - 中國(guó)LED全彩屏出租顯示屏網(wǎng)

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