LED背光应用于笔记本电脑的发展趋势
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新一代的笔记型电脑为求效能,采用的处理器运算时脉冲达GHz等级,加上开发置入更多感测器,如环境光感测器、震动感测器等元件装置,整体系统的电源管理控制越来越复杂,而市场趋向朝超省电的长效运算目标进行产品开发,导入LED背光设计所达成的省电目标要求也越来越高,因此整体设计更为困难。
观察LED元件特性会发现,LED(Light-emitting diode)相较于CCFL(Cold cathode fluorescent lamps)冷阴极管背光设计而言,具有更高的色彩饱和度表现,加上无汞的制作工艺流程,元件本身的环保与节能等优势,也造成一波导入电子装置的设计风潮,近来LED背光源已成为笔记型电脑的成熟设计,从入门到中、高阶产品,都能看到取代CCFL的LED背光源设计产品。
LED背光设计,能够使笔记型电脑的面板厚度变得更薄,因为LED的晶粒封装成品高度远比CCFL灯管总成高度更小,利用面状或侧光方式配置,基本都能以小于CCFL设计方案的产品创造更薄化的产品设计。目前LED背光源,为达高效率使用光源的需求,其导光板表面结构有Dot和V-Cut两种区别,配置大多有平板与楔型两大设计方式。
极致薄化面板设计所需付出的代价相对较高
若要达到极致薄化的设计目标,虽然V-Cut结构的楔型设计概念,可以在近似发光效率的条件下,减少使用LED元件的数量,LED成本与散热辅助设计的成本均能显着降低,但楔型设计毕竟在高度有一定的空间需求,若朝薄化产品目标方向努力,可能V-Cut结构的楔型设计将会碰到较难克服的物理限制。在薄化设计需求的开发目标下,采用Dot结构的平板化设计,会是比较具有发展潜力的解决方案,也较有可能成为未来产品的设计主流。
就LED元件特性来讲,它具备多项导入产品设计的技术亮点,但实际在元件与制造成本上,成为终端产品销售的极大障碍,例如,多数厂商开发高阶轻薄型笔记型电脑的同时,也积极推出采用廉价设计方案的侧光型或改良型LED背光面板设计,但产品体积的压缩成效就不如平面式的Dot结构设计来得轻薄。因为目前楔形设计的导光板结构,厚度至少有0.5~2.5mm,若是沿用CCFL发光元件总成的结构,仅是略微修正LED电路与导光板结构,其面板厚度将会约有2~2.5mm。
LED元件构造也会影响产品最终表现
此外,在LED发光元件的本身也有不同的元件采用成本与效益考量。例如,高阶笔记型电脑强调轻薄设计,一般采用表面黏着侧光型LED(side-view LED),目前这种高度为3~3.5mm的LED元件,主力供应厂商多集中于日本,元件即便具备产品薄化设计优势,但成本也会因此居高不下。相对入门产品多半延续基本款传统LED结构设计,目前这类元件高度最低可做到4~4.5mm,加上采用非表面黏着设计造成元件在插件焊接后还会有些微高度差异,产品的薄化设计有一定限制存在,但却拥有极佳的元件成本价格优势。
中、大型笔电面板多数仍延续CCFL背光设计
在中、大型面板的笔电市场,由于成本过高,大多仍采用CCFL背光设计方案,即便成品会略显厚重,但成本远低于大面板所需要的LED配置与特殊导光板的开发成本。目前中、高阶CCFL背光源设计的笔记型电脑面板厚度,已经可以达到1~2mm,直接采用LED的楔形导光板光源配置,除了达到行销的LED元件亮点外,在薄化与成本的条件下,并未具备全面导入LED设计的急迫需求,这也是为什么目前中、低阶笔记型电脑仍有多数未积极采用LED背光的主因。
观察平板与楔形设计的差异,主要在于表面结构Dot与V-Cut之不同,若以相同厚度进行测试比较,Dot结构的导光板亮度效能,受限于光线的物理特性,其亮度效能明显低于V-Cut结构设计,目前为求导光板快速精密生产,大多采取塑胶快速射出成形的导光设计,而Dot与V-Cut在结构设计上的不同,造成Dot表面平整、良率表现佳,反而是V-Cut因为结构略显复杂,生产良率就明显偏低,这让V-Cut导光结构在元件与组装的复杂度也因此提高,造成相关业者产生望而却步的现象。
其他辅助设计方案
整体观察LED背光设计在笔记型电脑的设计方案,成本依旧是考量导入与否的关键,除非是高单价的轻薄机种,否则导入LED的设计方案并非等于产品薄化设计的保证,有些低成本的设计方式还会产生终端设计显得较厚的状况。在成本与效益的考量方面,大量导入LED背光的产品尺寸,目前以13寸中、小型屏幕为多,因为不管是Dot或是V-Cut配置,中、小型屏幕尺寸的LED元件用量就已经是大幅压低,而导光板的面积也能有效减少,其成本还在业者可吸收的范围内。
若在15~20寸的大屏幕机种来观察,导入LED背光的成本明显增加,若同时要求薄化设计,更会因此大幅提高产品的成本,良率问题也必须纳入考量。LED背光的设计关键除了元件与导光板外,其实以前CCFL常用的光学膜、增亮膜、扩散片等设计也可延用于LED背光设计中,例如,特殊光学膜在LED或是CCFL两者不同背光元件间的表现差异不大,用以搭配扩散片或光学膜并没有设计上的限制条件,但多数低价产品通常不会选择这类方案,因为虽可增加15~20%发光效率或是改善边角的光源均匀度,但也是碍于成本较高,因此采用的厂商并不多。 (编辑:小舟)