平面顯示技術在最近幾年大放異彩,是高科技產業中發展相當迅速的領域,尤其是LCD的成長更是一支獨秀,也是平面顯示技術的主流,因此,LCD相關技術的進展也最為明顯。LCD的顯示除了液晶本身之外,也依靠彩色濾光片、背光模組等關鍵零組件的搭配。過去,背光模組光源使用的是CCFL(冷陰極管),不過在環保意識抬頭與效能表現的因素之下,採用LED的背光模組已經受到越來越多廠商的注意了。
《圖一 安捷倫科技半導體產品事業群光電產品部門副總裁暨總經理李仕義》 |
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安捷倫科技(Agilent Techonlogies)整合自身技術的優勢,推出RGB LED背光色彩管理系統,該公司半導體產品事業群光電產品部門副總裁暨總經理李仕義表示,該產品是一套LCD背光模組,但就技術內涵來說,此一解決方案並不單純只提供LCD背光源,也可以利用此套系統管理LCD色彩以提升其顯示效能,甚至進一步發揚其技術特性,簡化或重組LCD面板製造流程,提升與一般LCD面板的價值差異,可謂LCD產業革命。
技術與市場優勢
安捷倫科技半導體事業群主要有三大事業部門,包括個人系統、網路與電子零組件部門,而光電產品屬於電子零組件部門,最重要的產品就是發展已有30多年的LED產品,而被李仕義稱為智慧型色彩管理(Illumination and Color Management)的產品線,則是光電產品的生力軍,該解決方案為一控制晶片、一影像感測器,都是安捷倫現有的產品,並非新投入的技術,所以掌握度高,並可強化安捷倫半導體的技術與市場優勢。
李仕義指出,智慧型色彩管理解決方案加上高亮度的RGB LED之後就成為LCD背光模組了,在可視光的範圍內,使用CCFL的背光模組所能呈現的色彩只及NTSC系統可呈現色彩範圍的75%,而RGB LED背光模組的色彩呈現範圍則高達NTSC系統的104%。另外,LED的壽命高達10萬小時,而通常CCFL的壽命只在1萬5000~2萬5000小時之間,因此RGB LED背光模組也有助於延長LCD面板的壽命。
目前安捷倫的色彩管理系統搭配安捷倫與Philips合資的Lumileds Lighting所推出的高亮度LED,推出的參考設計,應用在高階LCD螢幕,Sony已有上市的LCD TV與高階筆記型電腦螢幕採用,友達光電與日本橫濱光電展展出的高階LCD面板也已導入。李仕義說明,該色彩管理系統採用閉迴路光學回饋系統(closed-loop optical feedback system),提供了隨插即用功能,將色彩演算法內建於控制晶片中,讓系統設計商不用再另外加入色彩調整軟體,可在使用期間維持固定的色點,簡化系統設計、導入流程。
技術挑戰
李仕義強調,在LCD背光模組由CCFL轉換為RGB LED系統時,有幾項技術挑戰,一是由許多RGB三色LED一組組成的背光模組,當不同顏色的LED發光效率出現衰減時,就很容易出現色差;另外,系統的溫度也可能改變LED發光的波長,導致顏色的變化;透過色彩管理系統的校準才可以讓光線、顏色的表現依舊。而以目前的LED製程良率,即便每顆良好的LED其發光效率與亮度,也有些微的差異,所以與其費心挑選亮度一致的LED,若能透過色彩管理系統的功能,將亮度調整一致,其實更為方便。
而在成本方面,由於RGB LED背光解決方案發展的時間很短,市佔率也低,李仕義表示,目前LED背光較CCFL背光成本約提昇25%~30%之間。事實上,安捷倫的解決方案已經推出一年,以17吋LCD螢幕為例,第一代解決方案使用的LED數量為64顆,到目前的第二代已經減為32顆,相信未來還有減少的空間,也可以把成本進一步降低。再者,在大型面板的應用上,RGB LED的耗電量高,所以初期切入市場以30吋以下的面板較有利基,但在技術上,必須往更大尺寸涵蓋範圍發展,尤其是大尺寸的應用市場。
發展前景
而擴大應用涵蓋面,除了最敏感的成本問題之外,也與產量、市場規模有關,李仕義表示希望用兩年的時間來教育、開拓市場,希望能在LCD背光模組市場搶下10%的市場佔有率。當然這也包括了歐盟環保法規RoHS要求在2006年之前,廠商必需要將CCFL中的水銀物質以替代物質取代,或以其他環保的背光解決方案,用作未來LCD面板的背光源,對RED LED背光模組來說是發展上重要的天時。
加上消費性電子的興起,LCD產業的成長可期,可以強化LCD顯示效能的RGB LED背光模組有助於廠商產品的差異化,對於強調分眾的產品有相當的助益。李仕義進一步指出,該公司的色彩管理系統不只是單純的背光解決方案,RGB LED的特性與CCFL不同,現有的LCD面板製程可以說是與CCFL互相搭配的,如果徹底應用RGB LED背光模組的技術優點,導光板(Light Guide Plate)、彩色濾光片(Color Filter)、記憶體等都有簡化省略的空間,或許可以幫助簡化LCD面板的製造流程。除此之外,安捷倫的色彩管理系統甚至可以延伸到其他應用領域,包括動態調整居家與營業廠所的氣氛照明、室內照明、汽車儀表、招牌與其他顯示器的顏色與亮度。