華東電子集團 段 萍 1oIu~f{`
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摘要 依附于LCD的背光源產(chǎn)業(yè)隨TFT-LCD產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展而興旺發(fā)達，本文簡述背光源的技術(shù)、應(yīng)用、產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀和前景，并對介入此行業(yè)的要點作了簡要分析。 Bn{0-5nj
關(guān)鍵詞 背光源 背光模塊 導(dǎo)光板 冷陰極熒光燈 BXo9s~ 5Q
一、前言 d@t3C8
由于LCD面板本身不具發(fā)光特性，因此，必須在LCD面板上加上一個發(fā)光源，方能達到顯示效果，背光模塊(Backlight)即是提供LCD顯示器產(chǎn)品中一個背面光源的光學(xué)組件，簡單來說，背光模塊即為LCD顯示器的一個關(guān)鍵零組件，因此，是依附于下游LCD顯示器的非標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品。見圖一。背光源的發(fā)展可以追朔到二戰(zhàn)時期。當(dāng)時用超小型鎢絲燈作為飛機儀表的背光源。這是背光源發(fā)展的初始階段。經(jīng)過半個世紀(jì)的發(fā)展，如今背光源已經(jīng)成為電子獨立學(xué)科，并逐步形成研究開發(fā)熱點。目前，背光源的主要產(chǎn)品種類有：發(fā)光二極管（LED）、鹵鎢燈、電致發(fā)光（ELD）、冷陰極熒光燈（CCF）、陰極發(fā)射燈（CLL）和金屬鹵化物燈等。其中工藝成熟，性能穩(wěn)定，并在彩色液晶顯示器（TFT-LCD）上普遍使用的背光源是冷陰極熒光燈。 MEn#MT/Cz
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圖一 背光源產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)疽鈭D { p@uj_pS
隨著液晶顯示技術(shù)的不斷發(fā)展，液晶顯示器特別是彩色液晶顯示器的應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷拓寬。受液晶顯示器的市場拉動，背光源產(chǎn)業(yè)，將呈現(xiàn)一派繁榮景象。所以，加快背光源技術(shù)開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化進程，是擺在我國技術(shù)界和實業(yè)界一項極其重要的任務(wù)。 N\ dr_
二、 光源技術(shù)簡介及應(yīng)用 E.~~.2
依據(jù)背光源的出現(xiàn)年代，在液晶顯示器上的安裝位置，發(fā)光形態(tài)，發(fā)光功率以及發(fā)光亮度等，將背光源技術(shù)劃分為四個時代。目前正在朝著亮度5000-7000cd／平方米，壽命可達10萬小時的第五代平板熒光燈方向過渡。然而，TFT-LCD背光源的主流產(chǎn)品還是冷陰極熒光燈（CCF）。熒光燈的發(fā)光功率很高，其壽命可長達2萬小時，這無疑是現(xiàn)階段TFT-LCD較理想的背光源。 V/7?]?!xu
背光源是提供ＬＣＤ面板的光源。主要由光源、導(dǎo)光板、光學(xué)用膜片、塑膠框等組成。背光源具有亮度高，壽命長、發(fā)光均勻等特點。目前主要有ＥＬ、 ＣＣＦＬ及ＬＥＤ三種背光源類型，依光源分布位置不同則分為側(cè)光式和直下式。隨著ＬＣＤ模組不斷向更亮、更輕、更薄方向發(fā)展，側(cè)光式ＣＣＦＬ式背光源成為目前背光源發(fā)展的主流。見圖二。 y7# 4Mcc`~
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圖二 側(cè)光式背光板的構(gòu)造 Q CB~x2C
由于直下式的模塊較厚，不符合輕薄短小的趨勢，因此，目前多以側(cè)光式為主，導(dǎo)光板的作用在于引導(dǎo)光的散射方向，用來提高面板的亮度，并確保面板亮度的均勻性，導(dǎo)光板的良優(yōu)對背光板影響甚大，因此，側(cè)光式背光板的關(guān)鍵技術(shù)之一。導(dǎo)光板是利用射出成型的方法將丙烯壓制成表面光滑的板塊，然后用具有高反射且不吸光的材料，在導(dǎo)光板的底面用網(wǎng)版印刷的方式印上擴散點，冷陰極熒光燈位于導(dǎo)光板側(cè)邊的厚端，冷陰極管所發(fā)出的光利用反射往薄的一端傳導(dǎo)，當(dāng)光線射到擴散點時，反射光會往各個角度擴散，然后破壞反射條件由導(dǎo)光板正面射出，利用各種疏密、大小不一的擴散點，可使導(dǎo)光板均勻發(fā)光。反射板的用途在于將底面露出的光反射回導(dǎo)光板中，用來提高光的使用效率。導(dǎo)光板按照工藝流程不同又可分為印刷式及非印刷式，印刷式是在壓克力平板上用具高反射率且不吸光的材料，在導(dǎo)光板底面用網(wǎng)版印刷印上圓形或方形的擴散點。非印刷式則是利用精密模具使導(dǎo)光板在射出成型時，在丙烯材料中加入少量不同折射率的顆粒狀材質(zhì)，直接形成密布的微小凸點，其作用有如網(wǎng)點。目前國內(nèi)廠商大多仍采用印刷式的導(dǎo)光板作為導(dǎo)光組件，印刷式的導(dǎo)光板具有開發(fā)成本低及生產(chǎn)快速的優(yōu)點，而非印刷式的技術(shù)難度較高，但在亮度上表現(xiàn)優(yōu)異，模具開發(fā)技術(shù)為瓶頸所在，另外，根據(jù)形狀可分為平板及楔形板，平板多應(yīng)用于監(jiān)視器，楔型板多用于筆記型計算機。至于擴散板及的主要用途，在于提高正面的亮度，擴散板的作用在于讓光的分布更加均勻使從正面看不到反射點的影子。然由于光自擴散板射出后，其光的指向性非常差，必須利用棱鏡片來修正光的方向，達到聚光的效果，提高正面的亮度。 q! U'DDEP
就應(yīng)用范圍而言，ＥＬ、ＬＥＤ主要用于小尺寸、單色光（綠色、紅色）。最近也陸續(xù)有白光（全色）ＥＬ和ＬＣＤ背光源出來。但由于亮度較暗其基本上用于４英寸以下小尺寸液晶顯示。如：手機、ＰＤＡ、游戲機等。全色（白光）、大尺寸亮度背光源，現(xiàn)在主流仍然是用ＣＣＦＬ做光源，而且經(jīng)過多年的開發(fā)技術(shù)工藝比較成熟，信賴性高，性能穩(wěn)定。現(xiàn)在大中型尺寸（１９-３英寸）ＴＦＴ液晶顯示屏普遍用ＣＣＦＬ。其具體民用產(chǎn)品有：液晶電視（２０″-３０″）；液晶電腦顯示器（１４-１０″）；手提電腦顯示器（８-１４″）；便攜式ＤＶＤ（５-９″）；汽車、火車、飛機載電視、ＧＰＳ顯示（３″-５″）；博彩游戲機（３″-５″）；便攜電視（３-５″）；兒童學(xué)習(xí)機、掌上電腦、游戲機（３-５″）；ＯＡ工業(yè)儀器顯示（５-１０″）；可視電話（５-１０″）。 EaGS}=qY5
三、 產(chǎn)品發(fā)展趨勢 abM4G
1．尺寸多元化及輕便化 Yhd|1,m9f
隨著國際ＩＴ行業(yè)迅速發(fā)展，使得相關(guān)ＬＣＤ行業(yè)不斷推陳出新，ＬＣＤ產(chǎn)品尺寸朝多元化和輕便化方高發(fā)展，背光源作為ＬＣＤ產(chǎn)品的核心組件之一勢必配合此發(fā)展趨勢，致力于產(chǎn)品的多元化和輕便化。 xF3H\`{4x
2． 射出成型形導(dǎo)光板成為主流 4\yKd8I
背光源模組中最核心技術(shù)為導(dǎo)光板的光學(xué)技術(shù)，目前主要有印刷形和射出成型形二種導(dǎo)光板形式，其它如射出成型加印刷，激光打點，腐蝕等占很少比例，不適合批量生產(chǎn)原則。印刷形因為其成本低在過去較長時間內(nèi)成為主流技術(shù)，但合格品不高一直是其主要缺點，而目前ＬＣＤ產(chǎn)品要求更精密的導(dǎo)光板結(jié)構(gòu)，射出成型形導(dǎo)光板必然成為背光源發(fā)展主流，但相應(yīng)的模具技術(shù)難題只有日本少數(shù)大廠能夠克服。 h8_~ OX
3． 產(chǎn)品的高亮度化 _Uz}z#jt
ＬＣＤ一直對背光源的發(fā)光亮度要求很高，但高亮度也使得ＬＣＤ耗電量居高不下，背光源作為ＬＣＤ模組中最費電的配件，已不適應(yīng)可攜式資訊產(chǎn)品的要求，因此在不增加耗電量情況下提高背光源亮度進而增加Ｌ最費電的配件，已不適應(yīng)便攜式產(chǎn)品的要求，因此在不增加耗電的情況下提高背光源亮度進而增加LCD亮度也是主要發(fā)展趨勢之一。當(dāng)前的目標(biāo)是達到5000-7000cd／平方米亮度，壽命達到10萬小時的平板熒光燈。 TID0x/j"K5
四、 背光源市場及發(fā)展預(yù)測 L)ry!BuHI
全球ＬＣＤ及背光源產(chǎn)業(yè)以亞洲為生產(chǎn)重心，２０００年ＬＣＤ生產(chǎn)值地區(qū)分布比例是：日本（６１％）、韓國（２４％）、臺灣（９％）三地幾乎包辦全球產(chǎn)能。其次是大陸（３％）、歐洲（２％）北美（１％）。不同的ＬＣＤ？產(chǎn)品主要生產(chǎn)地區(qū)不相同，但明顯看出日本主導(dǎo)整個市場走向，尤其是在高價產(chǎn)品市場上。號稱液晶顯示器王國的日本，不僅發(fā)展歷史完整悠久，能夠提供各項材料及設(shè)備，加上每家廠商擁有下游應(yīng)用產(chǎn)品品牌、開發(fā)、生產(chǎn)能力，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)完整是最大優(yōu)勢。韓國廠商規(guī)模夠大且集中力量在大尺寸面板，短時間創(chuàng)造ＴＦＴ－ＬＣＤ世界前兩大廠地位。后起之秀臺灣，以世界最重要下游應(yīng)用產(chǎn)品生產(chǎn)王國，龐大內(nèi)需市場，加上資金全力支援，快速搶占市場。１９９９年，臺灣ＬＣＤ銷售額約為４．３６億美元；２０００年產(chǎn)值則達到２５．５７美元；預(yù)估到２００５年，臺灣ＴＦＴ－ＬＣＤ產(chǎn)值可達１１６．２９億美元，占全球ＴＦＴ－ＬＣＤ市場份額的三分之一。 q<cpU'- #
背光源市場主要根據(jù)ＬＣＤ產(chǎn)品市場的變化而變化，根據(jù)臺灣資策會統(tǒng)計：全球ＬＣＤ市場在整體數(shù)量上每年將以１５％以上的速度成長，消費大眾對產(chǎn)品高畫質(zhì)、高解析度及視角的要求，必將使得ＣＣＦＬ背光源發(fā)展迅猛。另根據(jù)日本富士總研對全球背光源模組市場的統(tǒng)計資料顯示：１９９９年全球背光源模組的銷售額已達５９０億日元，雖然背光模組的價格會隨ＬＣＤ價格的不斷下調(diào)會有所降低，預(yù)計仍會以１２％以上的比例快速成長，到２００３年銷售金額會達到１１３０億日元。 !Rw\k'<GKX
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圖三 市場需求預(yù)測圖 2=l !b/m
五、產(chǎn)業(yè)特點及介入意見 &c!=< <5M
背光源產(chǎn)業(yè)是伴隨平板顯示器特別是液晶顯示器的發(fā)展而逐步形成氣候的。國內(nèi)外研究開發(fā)商和生產(chǎn)企業(yè)主要有：日本的斯坦雷電氣、富士通化成；韓國的Wuyoo；我國臺灣省的瑞儀、大億；德國的OSRAM SYLVama以及我國的帝光、偉志等。那么，背光源產(chǎn)業(yè)的市場在哪里，究竟有多大？大家知道：世界顯示器產(chǎn)業(yè)主要集中在東亞的日本、韓國和中國。中國已經(jīng)成為世界最大的CRT、TN-LCD生產(chǎn)國。據(jù)統(tǒng)計：2000年中國顯示器產(chǎn)業(yè)銷售額約為407億元。其中液晶顯示器為60億元。到2005年，中國顯示器產(chǎn)業(yè)的工業(yè)總產(chǎn)值約為600億元，其中液晶顯示器約為80～100億元。中國是液晶顯示器背光源能量巨大的潛在市場。據(jù)日本IDC和夏普提供的資料，2005年全世界液晶顯示器（包括TFT）市場約為360億美元。這是令背光源開發(fā)商和生產(chǎn)企業(yè)為之心動的數(shù)字。 (_ lc< Bj
我國的背光源生產(chǎn)仍處在起步階段，目前尚未形成規(guī)模經(jīng)濟，TFT-LCD背光源幾乎全部依賴進口。因而，研究開發(fā)TFT-LCD背光源并逐步推進產(chǎn)業(yè)化進程，具有重要的經(jīng)濟和社會意義。 |!{ BjOAD'
相對于面板廠商需投入大筆資金于機器設(shè)備，背光板模塊廠商所需資本支出相對較小，因此初期產(chǎn)業(yè)進入障礙并不高，吸引許多中小型廠商跨入此一領(lǐng)域。然而，由于背光板模塊并不是可以大量量產(chǎn)的商品，在TFT-LCD面板應(yīng)用范圍越趨廣泛下，產(chǎn)品尺寸及規(guī)格也就越來越多，其中，導(dǎo)光板的規(guī)格、尺寸及厚薄各家面板廠商皆不相同，背光模塊廠商必須針對各家客戶的需求，以設(shè)計各種不同的背光模塊。此外，零組件的供應(yīng)來源是否齊備，線上人員的訓(xùn)練和品質(zhì)，加上后段組立能否達到量產(chǎn)等議題皆值得追蹤，故盡管在初期障礙不大下，小廠林立，惟實際能爭取到客源，穩(wěn)定量產(chǎn)出貨的廠商將僅是少數(shù)。依據(jù)MIC預(yù)估，未來背光模塊市場前五大領(lǐng)導(dǎo)廠商將掌握70％以上的市占率。 就日本、韓國廠商經(jīng)驗而言，目前日本和韓國背光模塊市場雖都沒有獨大廠商，不過，排名前幾大廠商在國內(nèi)市場占有率卻皆已達6、7成。其中，在日本市場方面，由日立以16％占有率居冠，富士通化成、Yuka及Stanley各以12％占有率緊追在后。 -m~[z
由于背光模塊認(rèn)證期間長，一旦獲得LCD面板廠商采用后將不會輕易改變，新競爭者將不易輕易介入，因此，在市場上經(jīng)營較早者，將占有一定優(yōu)勢。緊緊抓住當(dāng)前我國加入WTO之機及日本愿意轉(zhuǎn)讓技術(shù)有利之機，特別是已有研制基礎(chǔ)的現(xiàn)有光源業(yè)者和LCD業(yè)者加入此行業(yè)機會更大。
