LED背光源市场分析
近年来，液晶显示器用LED背光源得到了社会广泛的关注，成为新型背光源技术研究的焦点，并开始应用于LCD TV和高端LCD Monitor。根据研究机构DisplayBank预测，2008年LED B/L LCD TV的市场占有率预计仅有0.1%水平，但2010年以后会急速成长，预计2010年达到3.5%，2011年达到7.5%。至2010年全球大尺寸TFT液晶面板用的LED背光模块市场，占整体背光模块市场的比重可望达到14.1%。
而iSuppli公司预测，凭借功耗低、厚度薄、重量轻和环境友好等优势，LED将在未来几年席卷笔记本、PC显示器背光市场。预计到2012年，10台大尺寸移动PC液晶(LCD)面板中将有9台使用LED背光。
一、LED B/L在中小尺寸液晶屏领域的应用和发展
LED背光从2000-2002年间开始在手机屏上逐步得到应用，到目前为止已经达到100%应用的水平，近两三年在PDA、GPS导航仪、车载系统、移动DVD、数码相框、笔记本电脑上已经开始有所应用。总体而言在小尺寸应用中，7in以下的产品已经有80%以上的应用市场，新进入市场的产品几乎都采用了LED背光系统，笔记本电脑应用中在2008年已经有多家PANEL和整机厂商推出LED B/L的产品，DELL和苹果已经明确表明今后在其笔记本电脑中将全部采用LED B/L。据世界权威市场调研机构预测，08年度采用LED B/L背光的NB产品的市场渗透率将达到15%以上，到2010年将超过30%。这主要是目前采用LED B/L的NB产品较传统的CCFL B/L的产品具有功耗低、体积小、重量轻、薄型化、环保等特点，符合了笔记本电脑省电节能，延长电池使用时间，轻薄便携的发展趋势。目前市面上可以见到的有东芝、富士通、索尼、HP、以及多家台湾厂商推出的采用LED B/L的笔记本电脑，以索尼11.1in LED B/L NB产品为例，其厚度是同类型机器采用CCFL B/L（约11cm左右）的一半以下，仅为4.5mm，电池充电一次可使用6-8个小时。
当然在小尺寸应用中目前还主要以手机屏的应用为主，根据手机屏的尺寸、亮度、功耗等显示性能指标要求不同，所采用的LED的数量也不一样。一般情况下，以屏幕尺寸大小划分，2in左右的大约需要2-3颗LED，3英寸左右大约需要4-5颗LED。由于手机屏应用一般对色彩表现能力要求不高，在这一应用领域主要采用的是白光LED，可兼顾高效率和低成本。随着尺寸的增大，所应用的LED的颗数也随之增加，一般而言7in左右的大约需要10-30颗，而对于笔记本电脑应用，随着尺寸的差异则可能需要40-80颗之间。同时随着尺寸的增大和应用领域的需求，10in以上的产品应用中有可能会出现对色彩还原性的较高要求，从而采用RGB三色LED方案，由于RGB LED的发光效率不如白光LED，将会增加LED的使用颗数，进而增加成本。目前在小尺寸应用中，采用LED B/L的成本已经和采用CCFL B/L比较接近，不存在成本进入的障碍，同时LED B/L具有上面提到的种种优势，今后两三年内将是该应用领域LED B/L大幅度取代传统CCFL B/L的时代。
在小尺寸应用中，目前值得注意的一个技术发展趋势是通过采用更高效率的LED芯片，加上导光板光学设计等方面的改善，减少LED的使用颗数，简化背光结构，实现低功耗，高亮度，薄型化，低成本的目标。在这方面，日本OMRON公司通过对导光板网点结构等方面的特殊设计，已经开发出2in以下手机屏采用单颗LED，实现更高亮度、低功耗的背光系统，同时使成本得到大幅度降低。在笔记本等稍大尺寸应用方面，则是在如何实现更薄、更
轻、更省电的方面进行技术开发。这一领域LED B/L背光量产中的主要问题是，超薄化的导光板设计和加工能力不足，导致在LED的边缘出现“萤火虫”现象，加工成品率较低，这一现象也在不断改善中，随着超薄（如3mm以下）导光板加工能力和成品率的不断提升，成本将大幅度降低，对加速LED B/L在中小尺寸取代CCFL B/L的意义重大。
二、LED B/L在中型尺寸液晶显示屏领域的应用和发展
LED B/L在中型尺寸的应用主要是显示器及监视器市场，由于这一部分市场最大的应用是普通家庭和桌面办公系统，因此对于色彩饱和度的要求不高，而LED B/L由于发光效率的问题（目前是CCFL灯的一半左右），导致其使用颗数较多，成本远高于CCFL B/L，因此中型尺寸应用中对LED B/L的需求还不是很明朗。而在占市场份额较少的图像处理、绘图、游戏、医用等高端应用或特殊应用以及专业应用领域，由于对监视器成本的考虑不是第一位的，是LED B/L MONITOR目前能够较有机会进入的领域，日本、韩国和台湾等PANEL和显示器厂家已经推出多款20in以上基于RGB三色LED B/L的专用监视器。监视器用LED B/L由于应用领域较多，产品性能规格要求范围较广，因此其技术解决方案也较多，有采用白光LED的，也有采用RGB三色LED的，有采用边灯结构的，也有采用直下式结构的。一般而言，在普通家庭和桌面办公应用中，由于对显示指标和色彩还原性能要求不高，一般采用高效低成本的白光LED B/L，根据LED白光形成机制的不同，色彩饱和度一般可达到70%以上，甚至达到90%以上，可根据应用需求不同来选用LED。而在高端应用中，一般采用RGB三色LED，以达到100%以上的高色彩饱和度需求，但其成本将大幅度提高。此外，在对厚度要求较严格，需要薄型化的应用，会考虑边灯式背光结构；而在对厚度不敏感，需要高亮度性能的应用上，一般会采用直下式背光结构。随着现今对MONITOR显示品质要求的提高，例如动态对比度、快速响应及拖尾现象消除、高色彩还原性、低功耗等，LED B/L显示器背光系统中也开始应用动态背光区域控制、背光扫描、温度和色彩反馈系统等技术。
监视器用LED B/L随着尺寸、亮度要求、采用的背光结构的不同，所使用的颗数差别也很大。以普通17in监视器边灯式LED B/L为例，如果是采用白光LED，大约需要60-100颗，而采用RGB三色LED，则需要大约100颗以上。尺寸越大所需要的LED的颗数越多，对于高端高亮度采用RGB三色LED B/L的监视器而言，其尺寸有可能在20in以上，甚至达到32in，对LED的需求可能达到几百颗。
由于在这一应用领域传统CCFL背光产品的成本已将降得非常低，同时从应用的角度对显示性能整体要求不高，因此对目前成本是CCFL B/L 3-5倍的LED B/L的需求并没有显现，近几年LED B/L MONITOR的大规模应用和替代CCFL B/L还不会出现。
三、LED B/L在液晶电视领域的应用和发展
不同于MONITOR的应用，LCD TV由于主要应用于家庭娱乐，播放动态视频图像、影像等信息，所以对其显示品质的要求比较高，例如高亮度、高对比度、高色彩还原性、快速响应、无拖尾现象、低功耗、环保节能等。因此尽管目前LED B/L比较于CCFL B/L还存在价格昂贵，功耗大，散热等方面的问题，但是PANEL厂家、背光源厂家和LED厂家都非常看好LED B/L液晶电视的市场和未来发展前景，在这方面投入较大的人力、物力进行研究开发工作，以期尽快解决上述成本和技术问题，把LED B/L的液晶电视推向市场。
日本SONY公司最早于2004年推出了商品化的LED B/L液晶电视，作为对市场的试探，但价格昂贵。由于早期LED的发光效率等问题，该电视存在严重的功耗和散热问题，在散热方面就采用了风扇、散热片、热管等散热措施，造成整体模块厚度较厚，工作噪声太大等问题。随后06年三星电子在欧洲再一次推出了商品化的40in LED B/L LCD TV，售价仅为四千美金上下，可以说是价格比较大众化，同时保持了液晶电视的高性能，但同样被大众认为是对LED B/L市场预期的试探性价格，不能代表LED B/L液晶电视的真实成本。近几年LED发光效率不断提高，同时在LED选型及二次光学设计、LED B/L光学设计、热学管理设计、驱动控制技术等方面也不断提出新的技术和解决方案，使得利用LED点光源的特点，即解决了LED光源发光效率不足引起的功耗大、散热难等问题，同时也带来了整体LCD TV性能的大幅提升。这就是大家常常在有关资料中见到的如动态背光控制、区域背光控制、闪烁和扫描背光等技术，通过这些技术的应用，使得采用LED背光的LCD TV在动态对比度、图像拖尾现象、功耗、色彩饱和度等方面得到显著改善。背光的动态控制技术尽管也可以在CCFL背光上实现，但由于CCFL属于线光源，同时其反应速度较慢（毫秒量级），导致采用CCFL背光系统动态控制的区域和大小受到限制，图像信号的处理也较复杂，对显示性能的提升有限。一般采用动态区域背光控制技术的CCFL背光系统，动态对比度可以达到3000:1到5000:1的水平，而对LED B/L系统，其动态对比度可以达到百万比一的水平。同时依据显示图像内容的不同，预期可有效降低LED功耗30-50%以上，其平均功耗将会比同尺寸同规格的传统CCFL背光模块更低，达到省电节能的功效。另一方面也可有效降低LED热量的产生，并有助于减少或取消额外的散热设施，如不需要风扇、散热片等，降低整体背光模块的材料及制造成本，功耗降低也有利于进一步提高LED产品寿命与可靠度。LED B/L在大尺寸应用上的另一个问题是三色LED光源随着工作温度的升高和工作时间的延长会出现色彩漂移的现象，导致显示色彩不均和白平衡方面的问题，电路设计中可通过引入温度和色彩反馈电路，实时监控和调整LED驱动电流，达到稳定色彩偏移的目的。
大尺寸LCD TV用LED B/L近两年另一个技术发展方向是白色LED光源的应用，尽管在色彩饱和度提升上较RGB独立光源的LED B/L有所损失，但白光的发光效率较高，同尺寸屏使用的LED颗数大幅减少，可以降低成本，加快LED B/L进入市场的进度。再有基于壁挂式TV需求的增温，大尺寸超薄LCD TV模块的需求增大，LED背光较CCFL背光在这方面更具优势，大尺寸边灯式LED B/L在LCD TV上的应用也被提出，韩国三星等已经开发出相应基于LED B/L的超薄模块，于2007年10月日本横滨举办的平板显示展会上，三星就推出了厚度仅为1cm的40in LCD TV，其背光厚度估计仅为5mm左右。LED B/L未来另一个重要的应用是利用LED开关速度快的特点，实现无彩膜（CFle，CFL）场序彩色显示，可去掉占液晶显示屏约20%左右成本的彩膜（C/F）材料，同时可提高整体显示屏的分辨率和光利用率，简化TFT-LCD的制备流程，降低成本。应用场序彩色显示技术的TFT-LCD，在中小尺寸中已经得到了小范围的应用，在LCD TV等大尺寸应用中，05年三星已有32in CFL LCD TV样品的研发，台湾友达、奇美等公司也在致力于这方面的研究并相继推出相关样品。场序彩色显示的难点在于液晶屏部分响应速度的提高，一般要求至少要低于5ms，OCB模式的液晶显示技术响应速度可以达到1ms的量级，是场序彩色最佳的选择，但其技术开发还不成熟，大规模生产技术还有待时日。另一方面需要解决的是时间混色在人眼识别时引起的色分离现象，以及高速驱动芯片和复杂的图像处理技术的开发。
与MONITOR类似，考虑到不同的LED B/L解决方案，大尺寸LCD TV上所使用的LED的颗数与屏幕大小和亮度的差异关系密切，从几百颗到几千颗的都有。一般采用白光方案和边灯式结构的需要LED的颗数较少，而采用RGB三色方案和直下式结构所需要LED的颗数
较多。以三星先后推出的两款40in LED B/L LCD TV产品为例，采用白光方案的不到1000颗LED灯，而较早推出的前一代采用RGB三色的则需要2160颗。
根据DisplayBank预测，到2010年全球大尺寸TFT液晶面板用的LED背光模块市场，出货量将达6780万片，占整体LED背光模块市场的比重可望达到14.1%，市场需求总量在未来5年将高达2000万台以上，销售额可达约50亿美元，利润10亿美元左右。面板厂家、背光厂家和LED厂家都非常看好LED背光液晶电视的市场和未来发展前景，在这方面投入较大的人力、物力进行研究开发工作，以期尽快解决上述成本和技术问题，尽快把LED背光的液晶电视推向市场。
结语
LED B/L目前是液晶显示用新型背光源技术中最被看好和最具有前景的技术之一，但同时它也受到来自于传统CCFL背光技术，和其它背光技术的竞争和挑战。LED B/L技术要想尽快取代传统CCFL背光技术，并在与其它新型背光技术竞争中取得决定性的优势，必须尽快解决目前LED光效不足、成本居高不下，散热和功耗过大，以及背光模组量产中导光板光学设计加工和成品率较低等问题。从技术和成本的角度来看，为了使LED B/L尽快打响大规模进入大尺寸液晶电视市场的目的，折中考虑部分性能指标需求，如色彩还原性和超薄型等指标，降低成本和技术门槛，将有利于加快LED B/L进入液晶电视市场的时程。
