LED TV问题解决方案:高效能元器件

    随着LED技术和性能不断提高，LED光效率的持续提升，以及成本大幅下降，LED在近几年各种显示背光领域中已经得到长足发展。未来几年内，LED产业仍然作为新兴产业会大放异彩，其在背光领域中也将大有作为。

    未来LED背光领域的发展趋势是什么?成本、供货、散热、功耗……这些各大LED TV生产厂商目前最头疼的问题如何解决?在新一代LED TV开始设计之时，又该特别注意哪些关键因素?为此，国际电子商情记者日前采访了3M公司光学系统部资深工程师吕奕航，就以上问题一一做出详细解答，现与读者分享。

    LED TV市场面临的主要挑战

    从LED TV市场以及整个市场大背景来看，LED会逐渐取代CCFL背光，这点不言而喻，也是LED TV市场的一个利好。关于LED TV市场目前面临的主要挑战，认为有以下几点：

    首先，目前LED TV的最主要问题依旧是成本，也作为各大电视生产厂商也在积极的为成本降低做积极努力。当然，随着LED制造工艺的成熟，LED本身的成本也随之相应降低。但是除了LED本身的成本，作为背光元件的导光板、光学膜、结构以及LED驱动电路方面，其成本压力也将日益突出。

    这个问题，需要各大上游厂商不断提高生产效率。同时，新技术的引入，不断简化电视设计，更薄的导光板，更少的光学膜，更简单的电路，更少的LED灯条，都是将来作为LED TV技术设计的方向，同时也是为成本降低做最大努力。

    其次，作为LED TV背光，其核心元器件的供货、供应链(导光板，LED等)，也是非常关键的因素。关于这点，由于2010年各大LED厂的扩充产能，目前基本解决LED的短缺问题，但导光板依旧矛盾突出。因此，作为技术革新，更薄的导光板设计相信是新LED TV的方向。

    再次，就是解决关于散热问题。虽然随着LED发光效率提升，相应的热功耗会有微小幅度的降低，但在大尺寸LED TV中，LED的散热始终是困扰大部分电视厂商的一块顽石。高温环境会降低LED的寿命，同时也使机构更加不稳定，光学也会随之受到影响，附近的电子元器件寿命也会降低，因此，一个好的散热设计在LED TV中必不可少。

    在这点上，使用高效率产品及成本压力的矛盾就很难平衡。通常作为厂商，在综合考虑系统成本后，引入一些高能效的元器件，通常会有比较好的效果。

    最后，LED TV的功耗问题。众所周知，在国际上早有Energy star等一系列节能机构对LED TV的能耗做规定，且国内目前已经出台相应能效标识。在将来的LED设计上，特别是在一些新型的LED背光TV中(例如3D TV，智能TV等)，能耗就会成为一个很大的问题。相信随着目前全球对环境的关注，中国作为发展中国家，政府也在大力宣扬节能概念，能耗也会成为将来市场的一个导向。

    在功耗问题上，同散热类似，应用高效能的元器件是治本之道。吕奕航表示，3M公司的光学增亮膜能够从光学角度提高液晶显示的亮度，显著降低显示系统的功耗。

    3M光学增亮膜提高LED背光显示系统效率

    在当今的LED背光市场中，特别在中小型的tablet电脑和智能手机上，多层增亮膜及发射多层膜起到了大幅降低功耗、延长待机时间的作用。在大尺寸TV的应用中，光学增亮膜又为提高能效、简化结构、降低散热设计难度、降低系统成本、减轻LED供货压力作出了极大贡献，对LED TV产业的推动起了很大的作用。

    3M公司光学系统部资深工程师吕奕航介绍，3M公司的光学增亮膜自从推出就得到了市场的广泛好评，该产品系列从最早的棱镜系列发展成为3种增亮系列，期间又有大量的不同类产品用于适应不同的应用需求。

    BEF棱镜增亮膜系列：从最早的BEF I系列发展到目前的BEFIII系列，产品可靠性大幅增加，客户不良率大幅下减。

    DBEF多层膜增亮系列：从最早的DBEF一代，到目前的DBEFIII代，产品工艺更加简单的同时，性能得到了提高，新材料的应用使得DBEF-D3系列部分产品将成为2011年的产品新星。

    ESR反射多层膜系列：ESR发展到目前的ESR2代，产品厚度大幅降低，同时在今年为LED背光专门设计的LBR产品，会在大量LED背光产品中应用。

    在技术上，从最早棱镜系列的集中视角增加中心增益，到多层膜对液晶偏振的巧妙利用，再到超高反射材料的研发从而降低光循环的损失，3M为液晶产业发展做出了坚实贡献。

    吕奕航介绍，3M生产的光学增亮膜目前广泛应用在各种显示技术中，其中最主要的是应用于提高液晶显示的亮度，降低显示系统的功耗。几乎所有知名的中外电子品牌厂商，都使用了3M的增亮膜产品，包含大部分的智能手机、平板电脑、轻薄笔记本、节能显示器、LED背光液晶电视等。另外，在其他一些需要偏振控制显示技术中也有应用,例如当前新兴的LED微型投影等。

    2011年，3M再次推出了一系列针对目前LED背光市场的一系列产品，并在性能各个方面都有提升，其中包含进一步提高了亮度增益以及系统光循环效率，降低LED背光源厚度的新一代多层增亮膜，以及简化组装操作的多功能复合增亮膜。吕奕航介绍，3M还研发出实现裸眼3D效果的3D背光光学膜片，应用3D显示新技术的3D眼镜中的多层光学膜片。新型显示技术上，3M针对OLED产业也有相应的应用，如在OLED显示中的保护膜与增亮膜等。各种新型技术的不断快速发展，都将会不同程度地影响未来LED背光领域的发展。

    未来LED背光领域的发展趋势

    从尺寸上看，LED背光在不同尺寸的产品应用中有不同发展趋势。

    在便携式移动终端,tablet以及手机等应用上，LED背光将会继续占据主导地位数年，其成本会不断降低。

    在笔记本、显示器等中尺寸领域，笔记本中的LED的背光成本甚至已经低于传统CCFL背光，近几年内LED背光将难以被取代。另外，在显示器领域中，随着市场对显示器的轻薄要求，LED也会在未来的一两年内蚕食传统CCFL背光。

    在大尺寸电视领域，随着市场对电视机的轻薄导向，2010年LED背光大幅侵吞CCF背光份额。不久的将来，随着成本进一步降低，CCFL背光将退出历史舞台。与此同时，在LED之间，又分直下式和侧入式两种技术之争，经过两年的市场沉淀，侧入式笑到了最后。

    随着关键器件导光板的充足供应，将来侧入式LED背光会逐渐取代直下式背光。而在目前的侧入式背光设计中，自2009年以来，市面上由4边LED灯条发展到2边LED灯条，到目前的单侧长边LED灯条并应用到更大尺寸中。相信不久的将来，结构会更加简化，双侧短边LED灯条以及单侧短边LED灯条的设计会逐渐成为主流。

    从技术上看，LED亮度、效率、封装、散热设计以及显示均匀性等诸多因素也会影响LED背光的发展。

    亮度及效率上，LED芯片的发光效率会继续提升，lm/W输出会继续提高。在未来10年内，商用背光LED发光效率会提升一倍。

    在LED的封装上，随着技术的提升，多芯片LED会在某些背光应用上取代单芯片LED，进一步降低LED的成本。

    散热设计上，由于发光效率的提高，发光二极管激发的能量会更多转化为光能输出，同时随着热能的减少，会使LED的散热设计成本降低。

    从颜色上看，LED最初的应用作为高端应用，曾经一度使用过RGB的LED，使显示的色彩更为丰富。由于成本面临的压力，在当前更多的白光LED通过磷光粉激发，以达到更高的光效率。但相信在将来，市场对显示技术差异化的要求以及LED效率提高，成本的降低，RGB LED的应用会占据一定的高端市场。

    从显示的均匀性上来说，LED的binning会更加成熟。同时，对于LED的驱动设计也会有更多的方案，以保证显示设备中LED的电路输入相同，实现各种高中低端的应用需要。

    此外，随着各种新型显示，例如3D TV、3D笔记本、3D显示器、智能TV等等的出现，也一定会左右对LED将来的发展。