客戶對面板的表現要求愈來愈高,背光模塊廠商也持續朝更高的輝度研發。全球最大的背光模塊廠中光電,研發中心協理蕭德瑋指出,現階段研發重點,首先鎖定在輝度增加,例如V-Cut技術。另外,在TFT-LCD面板及液晶產品降價壓力下,上游零組件廠的研發部門,也持續朝簡化結構及精省成本等方向在努力,期能對成本壓力有所疏緩。
然而,新的技術導入,有時會因良率太低或經濟規模不足,面臨成本的增加。例如近年來廣為推展的發光二極管(LED)背光模塊,即便價格還是較冷陰極管(CCFL)高上許多,但因為性能優趨勢明顯,相關廠商無不摩拳擦掌,紛紛卡位以尋求適當切入點,并等待量產時機來臨。
■高量度V-Cut導光板技術已成熟 筆記型計算機將大幅采用
V-Cut是現階段筆記型計算機用面板背光模塊上,相當熱門的技術。其結構主要是將棱鏡微加工,直接制作于導光板上,并以一片鋸齒狀朝下的棱鏡片,取代原來之兩片朝上的棱鏡片,在局部降低成本之同時,有效的將輝度提升30%左右。如圖表(一)之說明。
 ▲圖表(一)光利用率比較說明圖:V-cut LGP加上向下Prism結構,較原來之兩片朝上的棱鏡片結構,光之利用率高出30%左右,但相對View Angle就被犧牲了,不過,此點對筆記型計算機使用上不但沒影響,反而具有保護隱私之優點。
不過,目前業界良率還不是很高,例如技術最領先的日本廠商,現階段良率約80%,相較于舊技術95%以上的良率表現,還有一段落差。因此,短時間內成本還沒有辦法有效降低。
不過,因為輝度表現優異,采用V-Cut技術的導光板,已經陸續受到筆記型計算機業者指定用于高階筆記型計算機。例如韓國,到目前已有4成筆記型計算機使用該技術,日本更是早在2年前就大量采用該技術的產品。
然而,盡管V-Cut導光板已逐步廣為使用,此技術之投入卻須面臨相當多專利的束縛,而目前主要專利在日本廠商手中,若無法開發新技術以突破專利,盡管須揹負局部成本,背光模塊廠須取得授權,以降低營運風險。
■明暗條紋克服 背光模塊廠技術表現所在
從技術上而言,因導光板光學特性使然,V-Cut結構容易造成導光板產生明暗帶條紋,而如何將該條紋消除,是目前需要克服的技術障礙。目前臺灣TFT-LCD廠對于質量要求水平稍高于日、韓,因此,如何將導光板精密棱鏡加工面,和另一側霧化面作最佳化搭配,為光學和精密加工技術的開發重點所在。
不過,能夠大幅提高輝度的V-Cut也有其技術發展的瓶頸,導光板增光片(BEF)主要供應商3M就對V-Cut導光板結構提出看法,認為該結構較易導致刮傷且光學均勻度較差及機械強度較弱等問題。
蕭德瑋則認為,若以傳統模式來運作,是有可能造成導光板刮傷機會,這也是導致不良比率增加的主因,因此相當程度考驗著背光模塊廠商的射出及組裝技術。中光電對V-cut導光板制程有特殊對應方式,且對組裝人員亦有相當完整訓練,因此在短時間內已將良率提升到令人相當滿意之結果。
在均勻度方面,V-Cut導光板約為75%,較一般之85%為低,這是通?蛻袅η竺姘逯虚g部分呈現最佳表現,及輝度大幅提升下產生的必然現象。至于機械強度較弱方面也有克服的方法,例如以貼合方式做固定,目前大多機型皆能通過客戶端之震動及沖擊試驗。
■LED背光模塊可能為未來趨勢 滿足筆記型計算機輕薄短小需求
LED取代CCFL成為背光源的趨勢逐步明顯。這在2005年10月時,SONY推出了一臺屏幕尺寸11.1寸,使用白光LED的VAIO筆記型計算機時,引發LCD和背光模塊廠的高度重視,并引發相關廠商的熱烈討論。
SONY這臺筆記型計算機是目前全球使用LED為光源,尺寸最大的產品。過去小尺寸白光很早就拿來使用,現在一般則能夠做到7寸。因此SONY做到11.1寸對業界產生不小沖擊。
中光電大約在1年半以前,開始注意到LED成為背光源的趨勢,SONY這臺筆記型計算機的推出,則加速業界對于LED背光源的開發投入。這不只背光模塊廠,LED廠也同時致力于發光效能的改善。
對于背光模塊廠來說,LED背光模塊在結構上,主要的差異點在于LGP的改變。使用CCFL時,由于受限于燈管管徑1.8厘米,LGP入光側必須維持2.0厘米左右,而成為一個楔形的板;這使得筆記型計算機面板沒有辦法做得很薄,如圖表(二)之說明。
 ▲圖表(二)CCFL背光模塊之LGP之厚度說明圖:使用CCFL時,由于受限于燈管管徑1.8厘米,LGP入光側必須維持2.0厘米左右,而成為一個楔形的板;這使得筆記型計算機面板沒有辦法做得很薄。
然而使用LED作背光源時,原來LGP之厚度限制已不存在,可以讓整個LGP厚度均勻且變薄,再加上玻璃的厚度約可從0.5厘米,降為0.3厘米,因此可以滿足筆記型計算機對于輕薄短小的追求。
■效能提升為廠商研發重點
價格上,LED的確是沒有優勢,待改善的空間還很大。以11.1寸面板來說,需要用到40顆以上之LED,如果每顆LED價格以1012元來計算,這方面的成本就要4500元;相較現在CCFL一支約為4550元,而且筆記型計算機只需用到1支,兩者價格就差了有8、9倍之多。
另外在色彩飽和度上更沒有優勢,白光LED色彩飽和度較差,比起CCFL來說就略遜色了些。RGB LED的色彩飽和度就高了,但是目前不是太大顆,就是輝度上還不足,沒有辦法做成筆記型計算機背光源,只能用在液晶電視。
白光LED現階段技術障礙是在導光板的設計;若是RGB混光,因LED輝度會隨著基板溫度改變很大,尤其是紅色LED影響更巨,散熱問題則是技術發展上最需要克服的瓶頸,如圖表(三)之說明。在TV使用領域,一般對于散熱的處理,多半使用導熱管或風扇等,但未來將可以不要用到散熱裝置,以高效率之熱傳設計技術,將此問題解決以大幅降低成本。
 ▲圖表(三)LED基板溫度對輝度之影響說明圖:如圖表所示LED輝度會隨著基板溫度改變很大,尤其是紅色LED影響更巨,故使用RGB LED混光,散熱問題則是技術發展上最需要克服的瓶頸。
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