问答 液晶面板背光系统发展历程和趋势是怎样的?

光电与显示 · 2018-08-31

液晶面板本身只是玻璃,并不能自主发光,需要背光来实现图像的显示。和液晶同时代的等离子显示技术倒是自发光的模式,但是如今已经基本淘汰了,目前万众瞩目的OLED面板是自发光的模式,不需要背光。

不过液晶从诞生到现在,一直是需要背光来支持的。液晶面板的背光系统经过了大约三个阶段的变化,从CCFL背光到LED背光,再到量子点背光,背光的变化也促进了显示器构造以及显示能力的变化。

CCFL背光

Cold Cathode Fluorescent Lamp简称CCFL,中文译名为冷阴极荧光灯管,具有高功率、高亮度等优点,广泛应用于显示器、照明等领域。显示器最早应用的背光就是这种冷阴极荧光灯管。这种灯管体积比较大,比较厚,导致液晶面板比较厚,因此使用这种背光的显示器,本身的厚度也都不小,现在的轻薄显示器是不可能使用这种灯光。此外这种冷阴极荧光灯管的能耗比较高,因此目前已经很难见到这样的背光系统了。

LED背光

LED背光由含镓(Ga)、砷(As)、磷(P)、氮(N)等的化合物制成。其原理是利用电子与空穴复合时能辐射出可见光,因而可以用来制成发光二极 管。这种背光的典型特点是体积小,能耗低,使用寿命长,并且本身的成本也不高。因此在LED背光出现后,其很快的代替了原有的CCFL背光。这种变化导致 了目前轻薄显示器大行其道,也让超薄手机以及平板电脑的出现,成为了可能。

量子点背光升级

不过CCFL背光以及LED背光都有一个问题,那就是画面的色域不够,目前的背光系统,sRGB色域能达到100的产品非常的少,主要是因为背光纯度不够。因此为了提升画面的色域,面板厂开始使用量子点背光,这也就是液晶背光发展的第三个阶段。

量子点实际上是纳米材料,在蓝色LED的激发下,可以发出纯度很高的颜色,根据量子点尺寸的大小,就可以配置出三原色的组合,这样的组合形成轻薄的膜,用于提升背光的色彩效果。因此量子点显示器的本质是改善了背光,其依旧是蓝色LED激发量子点的模式,因此说不上是技术的绝对升级,而是一种改款的升级而已。

液晶背光的发展经过了三个阶段,体积越来越小,能耗越来越低,现在我们的轻薄显示器得意实现,多亏了背光技术的不断变化。而量子点背光的出现,说明在体积和能耗上,继续升级的空间已经不多,因此提升色域成为背光转变的心方向,也也是新一代显示技术OLED面板出现的原因。

背光模组行业概况

背光模组的功能在于供应充足的亮度与分布均匀的光源,使液晶面板能正常显示影像。背光显示模组的基本构成主要包括遮光胶、增光膜、扩散膜、FPC与LED组件、双面胶、导光板、胶铁一体、反射膜等。

(1)背光显示模组的发展历程

背光源最早应用于军用设备上的仪表显示,经过接近60年的发展,背光源及其组成的背光显示模组已形成独立的学科和产业。按照发光源类型的不同,背光显示模组可以分为LED背光显示模组、CCFL背光显示模组、EL背光显示模组。自2004年日本索尼推出第一款LED为背光源的液晶显示电视开始,LED器件技术、性能不断提高。LED背光显示模组具有以下优点:(1)使液晶显示模组轻薄化;(2)寿命长、低能耗、更环保;(3)色彩表现力更好。因此,目前LED背光显示模组已成为了背光显示模组发光形式的主流。

(2)我国背光模组行业的发展情况

背光模组行业的发展与液晶显示行业的发展密切相关。随着全球液晶显示面板的重心开始向大陆转移的情况下,液晶面板厂商对关键组件需求的增长以及降低成本的需要,倾向于就近选择配套背光模组厂商。这为我国背光模组产业的发展带来了很大的机遇。

3、背光模组行业的发展趋势

背光模组作为液晶显示必备的关键配套组件,其亮度、色度、均匀度和厚度对液晶显示模组的性能具有重要影响。随着用户对液晶显示终端应用产品用户体验、产品性能、外形设计要求的持续提升,背光显示模组也朝着较大尺寸、超薄、高亮、窄边框、应用多元化,以及高色域、曲面化、节能环保的方向发展。

①背光模组向较大尺寸发展

自智能手机出现以来,智能手机屏幕尺寸一直向较大尺寸发展。小尺寸屏在便携和单手操控上存在优势,但在视频以及游戏体验上不如大尺寸屏幕。

②背光模组向超薄化发展

在智能手机领域,超薄的机身能给用户带来更佳的体验。目前,市面上主流的旗舰手机机身厚度基本维持在6mm-8mm之间。液晶显示模组的超薄设计对背光模组厂商的光学设计和工艺制作能力提出了更高的要求,也推动着背光模组厂商尤其是我国本土中小尺寸背光显示模组厂商持续投入研发,在保证背光显示模组超薄化的情况下依然保证背光显示模组显示的亮度和均匀度。

③背光模组向高亮化发展

亮度是背光模组的主要性能指标之一,如何在同样条件的发光源下得到更高亮度的背光模组是各背光显示模组厂商需要掌握的技术,也是环保需要。背光模组的整体光学性能主要取决于导光板和各膜材的性能,尤其是导光板的光学设计和工艺制作能力,以及成品的精密组装能力。

④背光显示模组向超窄边框发展

从结构上看,液晶显示模组外边缘需要预留一部分空间放置玻璃密封胶和保护玻璃用的胶铁支架。同样,背光模组的遮光胶和胶铁一体也会占据背光模组一定的空间。目前,智能手机领域已形成了超窄边框的潮流。超窄边框可以增加手机的视觉效果,使用户感受到更为沉浸的体验。此外,超窄边框还可以增加手机的屏占比,减少机身体积,使握持更为便捷、触控更为精确。终端应用产品向超窄边框化的发展趋势也决定了背光模组向超窄边框化发展。

⑤背光模组行业终端应用产品多元化发展

目前,中小尺寸背光显示模组主要应用在手机、平板电脑等领域。随着终端产品应用多元化发展,中小尺寸背光显示模组还将更广泛地应用于包括车载显示器、医用显示仪、工控显示器、智能工业级手持终端等产品上。终端应用产品多元化的发展从产品定制化程度、抗电磁干扰、稳定性等方面都对背光显示模组提出了更高的要求。除上述趋势外,为满足终端应用变化和社会节能低碳环保要求,背光模组还朝着高色域、曲面化、低能耗的方向发展。