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为什么说LED背光直下/侧入式比重约是7:3?

发布时间:2019-04-04

  前些日子都在赶流行说OLED说VR,今天史诺觉得气氛不错,想和大家怀旧一下,谈谈那些老掉牙的背光。

  介绍一下背光LED的身世:背光这个词是在液晶之后产生的,液晶是个很奇妙的东西,发现的历史已有百年以上,这里只要记得一件事,那就是液晶的出现改变了整个显示产业,取代统领数十年的CRT,成为平面显示器(Flat Panel Display,简称FPD)的滥觞。液晶的晶体特性很特别,可以靠电压来实现微小区间的亮暗与灰阶控制,而液晶本身是不发光的,可以把他想成控制光出入的闸门,需要额外的光源与其搭配,所以“背光”一词油然而生,也因为液晶把发光的角色让了出来,配合高亮度蓝光LED的出现,LED踏过CCFL的尸体,开启了大产值时代。

  背光应用打开之前,LED只是电子产业的小配角、是苦媳妇,在黑牌与白牌电器间穿梭,始终是便宜的指示灯或数字显示器,LED那时心里苦但LED不说,直到有天遇到了当代大侠液晶,他含情脉脉的看着LED说:“其实我跟CCFL一直不合,CCFL耗电又含汞,考虑到优生学,我认为我们才是天生一对!”这席话让LED心神荡漾,从2009年到2012年间快速发展,拼命的提高亮度、效率和降低成本,应用也一路从手机、笔电杀到了电视,LED的气势锐不可当,把CCFL打到一家一家收摊,到最后彻底消失,大获全胜的LED,摇身一变成了数十亿美元的电子业新宠,因此当我们回顾LED足迹时,绝对不可以忘记背光,因为背光是孕育LED产值的摇篮,更是LED技术的推进器。

  背光的技术有两个分支-“直下式”和“侧入式”,细分如下图:

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  侧入式设计就如同早年的CCFL,是把LED Light Bar放在侧边,透过导光板把光导到整个平面;直下式则是把LED放在背光模组的底部,透过Lens和层层光学膜,实现整片的面光源。早期LED是以RGB直下式的方式登场,主打的是比CCFL更广的色域,代表作是Sony和Lumileds合作的46吋电视,随后Blue Chip+Yellow phosphor成了普及高效LED,直下式改走少颗数的低价路线,在高度价格敏感的消费电子市场胜出,慢慢的取代侧入式,成了电视背光设计的主流,与此同时高密度直下式则转打高端市场,以高密度排列(俗称满天星)实现Local Dimming控制技术,与高阶薄型侧入式分庭抗礼。

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  直下式和侧入式对比很多人玩过,在某些特性的比较上偶有歧见,这让单纯的孩子们看的心理纠结啊!其实所有的特性差别可以归纳成两个道理:(1)光的路径:乍看只是拐个弯讲直下与侧入,但史诺不是要顾作高深,光源的位置和路径,确实衍生出许多技术与外型限制;(2)LED的规格:LED是供应光源的主角,侧入式采用的是中功率扁平封装,目前的主流规格是7020和4014,功率在0.5~0.8W,而直下式采用的是高功率3030,功率可达2W以上。把“光的路径”与“LED规格”想成直下侧入特性差异的根源,一切都变的直观而简单了,主要差别整理如下表:

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  耗电量

  道理很简单,完全不用去比直下侧入用几颗如何如何,就是高功率LED 的lm/W比中功率低,如此而已,以现在3030与7020相比,后者大约省电25%,换句话说只要提供75%的电,就能输出一样的光通量,这里的光通量指的是LED供给的光通量,考虑显示器的光穿透率就更复杂了,先不在此讨论。

  Local Dimming

  虽然侧入可以硬作,但Local dimming(液晶电视背光区域调节技术)还是让直下式来吧!直下式的光不用转弯,LED的密度提高后,直接靠LED个别控制就可实现分区亮暗,可以说是传统背光跟micro LED的过渡做法,事实上,Sony在CES上展出新机种XBR Z9D,就以这种方式偷渡micro LED这个词,努力的营造出micro LED领跑者的形象。

  成本控制

  直下式固然可以做很贵,但以达成同样显示器亮度(nits)来说,直下式绝对比侧入式便宜,成本面有三个主因:(1)直下式采用大功率LED,单颗3030亮度差不多就是7020的两倍,而价格差异在20%以内,所以3030的lm/$大胜7020;(2)侧入式必须让光转个弯,而导光板很贵,背光模组的成本结构中,导光板和LED不相上下,在中尺寸应用里,导光板甚至会比LED成本还贵;(3)侧入式边框成本高于直下式,差距也可以拉到两倍以上。基于三述三个理由,直下式于成本之战优雅胜出,侧入式毫无悬念。

  寿命表现

  虽然没什么人提起这件事,但侧入式的寿命赢直下式是硬道理,个中原由还是LED,直下式是高功率LED,做LED的人自然明白,喂LED大电流就可以换来高流明值,只是代价是效率跟寿命,就像和恶魔签契约一般。除了LED本身的寿命之外,侧入式LED还有一个优势,那就是更适合搭配KSF服用,广色域之战已是显示的重点课题,而热直接影响KSF的寿命与稳定性,搭配直下式高功率使用,其代价与难度可想而知。

  工业设计弹性

  在高阶市场领域,追求的就不只是实用性,还要看起来潮到出水的工业设计,土豪很任性的,他们永远愿意多付“颜值溢价”,所以“超薄”与“无边框”就出现了,这一战直下侧入各下一城。直下要做薄就要减少OD(光学距离),减少OD就要增加颗数,这不但与cost down的目标相违背,高阶直下式还是追不上侧入式搭配薄型导光板的极限;至于无边框嘛…这很直觉的,旁边没位置了你只能放后面啊!

  散热

  虽说直下式是高功率、侧入式是中功率,直观来说直下产生的热比较多,但其实直下式pitch很大,热反而不是什么问题,侧入式就是用颗数换亮度,导致LED与LED的间距很小,热都集中在一起了,散热就变得很重要,这其中也衍生了散热成本,比如侧入式TV须采用MCPCB,直下式只要用低阶的单面铜FR4就够用了。

  综合上述

  侧入与直下各擅胜场,目前谁也没办法全灭对方,但直下式还是占了上风,除了成本有绝对优势外,高阶市场直下还拥有Local Dimming与无边框两个武器,导致侧入式的超薄设计无法获得全面胜利,目前电视的直下侧入比重大约是7:3,我想上述的综合比较可以解释一切。 话说我有个好朋友叫山姆,他在听我解释这件事时脸红了,喃喃地说他比较喜欢侧入式,我因为这样连续好几天不跟山姆说话。

责编:颖子

来源:行家说APP