華東電子集團(tuán) 段 萍 ?,_$;g
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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(dá)，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(duì)介入此行業(yè)的要點(diǎn)作了簡要分析。 )FNvtLZ
關(guān)鍵詞 背光源 背光模塊 導(dǎo)光板 冷陰極熒光燈 L(p{>Ykcc
一、前言 `
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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(gè)發(fā)光源，方能達(dá)到顯示效果，背光模塊(Backlight)即是提供LCD顯示器產(chǎn)品中一個(gè)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(gè)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(shí)期。當(dāng)時(shí)用超小型鎢絲燈作為飛機(jī)儀表的背光源。這是背光源發(fā)展的初始階段。經(jīng)過半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，如今背光源已經(jīng)成為電子獨(dú)立學(xué)科，并逐步形成研究開發(fā)熱點(diǎn)。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。 ]BY^.!Y
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圖一 背光源產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)疽鈭D {,Y?+F
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(chǎng)拉動(dòng)，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(jìn)程，是擺在我國技術(shù)界和實(shí)業(yè)界一項(xiàng)極其重要的任務(wù)。 X+'z@xpj
二、 光源技術(shù)簡介及應(yīng)用 S%h[e[[fST
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(gè)時(shí)代。目前正在朝著亮度5000-7000cd／平方米，壽命可達(dá)10萬小時(shí)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(dá)2萬小時(shí)，這無疑是現(xiàn)階段TFT-LCD較理想的背光源。 B74L/h
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(diǎn)。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。 Z!@<[Vo6
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圖二 側(cè)光式背光板的構(gòu)造 QKj-"y[
由于直下式的模塊較厚，不符合輕薄短小的趨勢(shì)，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(duì)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(kuò)散點(diǎn)，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(kuò)散點(diǎn)時(shí)，反射光會(huì)往各個(gè)角度擴(kuò)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(kuò)散點(diǎn)，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(kuò)散點(diǎn)。非印刷式則是利用精密模具使導(dǎo)光板在射出成型時(shí)，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(diǎn)，其作用有如網(wǎng)點(diǎn)。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(diǎn)，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(jì)算機(jī)。至于擴(kuò)散板及的主要用途，在于提高正面的亮度，擴(kuò)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(diǎn)的影子。然由于光自擴(kuò)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(dá)到聚光的效果，提高正面的亮度。 -Y* "!8
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(jī)、ＰＤＡ、游戲機(jī)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(jī)載電視、ＧＰＳ顯示（３″-５″）；博彩游戲機(jī)（３″-５″）；便攜電視（３-５″）；兒童學(xué)習(xí)機(jī)、掌上電腦、游戲機(jī)（３-５″）；ＯＡ工業(yè)儀器顯示（５-１０″）；可視電話（５-１０″）。 *, /ADtL
三、 產(chǎn)品發(fā)展趨勢(shì) x@-bY
1．尺寸多元化及輕便化 :# 1d;jx
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(shì)必配合此發(fā)展趨勢(shì)，致力于產(chǎn)品的多元化和輕便化。 a(+.rf;
2． 射出成型形導(dǎo)光板成為主流 P/BWFN1
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(diǎn)，腐蝕等占很少比例，不適合批量生產(chǎn)原則。印刷形因?yàn)槠涑杀镜驮谶^去較長時(shí)間內(nèi)成為主流技術(shù)，但合格品不高一直是其主要缺點(diǎn)，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。 PT9,R^2T!
3． 產(chǎn)品的高亮度化 uR|?5DK
ＬＣＤ一直對(duì)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(fèi)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(jìn)而增加Ｌ最費(fèi)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(jìn)而增加LCD亮度也是主要發(fā)展趨勢(shì)之一。當(dāng)前的目標(biāo)是達(dá)到5000-7000cd／平方米亮度，壽命達(dá)到10萬小時(shí)的平板熒光燈。 3?Ml]=u
四、 背光源市場(chǎng)及發(fā)展預(yù)測(cè) mN>7vJ
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(tái)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(gè)市場(chǎng)走向，尤其是在高價(jià)產(chǎn)品市場(chǎng)上。號(hào)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(xiàng)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(shì)。韓國廠商規(guī)模夠大且集中力量在大尺寸面板，短時(shí)間創(chuàng)造ＴＦＴ－ＬＣＤ世界前兩大廠地位。后起之秀臺(tái)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(chǎng)，加上資金全力支援，快速搶占市場(chǎng)。１９９９年，臺(tái)灣ＬＣＤ銷售額約為４．３６億美元；２０００年產(chǎn)值則達(dá)到２５．５７美元；預(yù)估到２００５年，臺(tái)灣ＴＦＴ－ＬＣＤ產(chǎn)值可達(dá)１１６．２９億美元，占全球ＴＦＴ－ＬＣＤ市場(chǎng)份額的三分之一。 q/
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背光源市場(chǎng)主要根據(jù)ＬＣＤ產(chǎn)品市場(chǎng)的變化而變化，根據(jù)臺(tái)灣資策會(huì)統(tǒng)計(jì)：全球ＬＣＤ市場(chǎng)在整體數(shù)量上每年將以１５％以上的速度成長，消費(fèi)大眾對(duì)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(duì)全球背光源模組市場(chǎng)的統(tǒng)計(jì)資料顯示：１９９９年全球背光源模組的銷售額已達(dá)５９０億日元，雖然背光模組的價(jià)格會(huì)隨ＬＣＤ價(jià)格的不斷下調(diào)會(huì)有所降低，預(yù)計(jì)仍會(huì)以１２％以上的比例快速成長，到２００３年銷售金額會(huì)達(dá)到１１３０億日元。 yfBVy8Sm
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圖三 市場(chǎng)需求預(yù)測(cè)圖 #= tWjInm
五、產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)及介入意見 x%acWeV5
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(tái)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(chǎng)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(jì)：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(chǎng)。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(chǎng)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(dòng)的數(shù)字。 *z2G(Uac
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(jì)，TFT-LCD背光源幾乎全部依賴進(jìn)口。因而，研究開發(fā)TFT-LCD背光源并逐步推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，具有重要的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)意義。 E0;KTcZi
相對(duì)于面板廠商需投入大筆資金于機(jī)器設(shè)備，背光板模塊廠商所需資本支出相對(duì)較小，因此初期產(chǎn)業(yè)進(jìn)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(duì)各家客戶的需求，以設(shè)計(jì)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(dá)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(shí)際能爭(zhēng)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(chǎng)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(yàn)而言，目前日本和韓國背光模塊市場(chǎng)雖都沒有獨(dú)大廠商，不過，排名前幾大廠商在國內(nèi)市場(chǎng)占有率卻皆已達(dá)6、7成。其中，在日本市場(chǎng)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。 #6XN_<
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(huì)輕易改變，新競(jìng)爭(zhēng)者將不易輕易介入，因此，在市場(chǎng)上經(jīng)營較早者，將占有一定優(yōu)勢(shì)。緊緊抓住當(dāng)前我國加入WTO之機(jī)及日本愿意轉(zhuǎn)讓技術(shù)有利之機(jī)，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(jī)會(huì)更大。
