LED在大尺寸液晶显示面板中的应用

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LED在大尺寸液晶显示面板中的应用

作者：安华高科技 Mok Thye Linn

过去几年，发光二极管（LED）的应用领域有了显著的扩展，其中成长最快也最具潜力的市场是液晶显示屏（LCD）的背光应用。几年间，白色发光二极管已经随着小型显示屏的背光应用逐渐普及，目前几乎所有手机中的彩色液晶面板都由发光二极管提供背光。最近，白色发光二极管更迈入了需要更高性能和更长工作时间的笔记本电脑显示屏背光应用领域。然而，发光二极管进入大尺寸显示屏，如PC显示屏与电视应用的道路并不顺利，因为除了更佳性能和更长工作时间外，大型液晶面板需要使用如红、绿、蓝这类发光二极管来创造更丰富的色彩范围，满足这些需求才能比使用CCFL背光更有优势。 采用RGB发光二极管背光的主要考虑包括需要进行色彩混合、较低的效率以及在组装上的较高成本，虽然市场上已经出现许多面向这个应用领域的RGB发光二极管解决方案，但却没有一个能够真正满足客户的要求。分立式发光二极管的封装由于体积较大，在色彩混合与温度管理上的处理上也较复杂，因此无法取代CCFL解决方案。 新技术和新工艺的出现加速了RGB 发光二极管背光在大尺寸液晶显示屏与电视上的应用，如安华高科技(Avago Technologies)开发的如图1所示的芯片直焊基板（COB）封装RGB 发光二极管模块。                                 登录/注册后可看大图 图1  COB封装发光二极管模块 创新的封装方式：COB 传统的封装方式是将发光二极管芯片安装在基体上作为架构分立式发光二极管器件的载体，然后再把发光二极管器件安排在PCB上来完成RGB 发光二极管光源的组合，其中较低功率器件采用FR4材料的普通PCB，高功率应用则采用金属内核PCB（MCPCB）来加强散热，传统的做法在需要较高光度输出密度时会受到限制，原因是分立式发光二极管基体与焊接点所需要的空间相当大，此外，发光二极管基体的设计方式通常也是在单一封装中设计多重芯片电路的限制。 新的做法是将发光二极管芯片直接安装在PCB上，并在封装上使用MCPCB来取得最低热阻。由于传导路径较短，工作中发光二极管芯片所产生的热就可以高效率地通过MCPCB有效传导到散热片，如图2所示。                                 登录/注册后可看大图 图2  分立器件与COB封装方式的温度传导路径比较 可靠性的强化 由于加工方便，目前塑胶材料广泛用于发光二极管封装。但塑胶长期暴露于紫外光或高温下会开始劣化。其中，泛黄效应更会造成反射器反射能力以及封装材料穿透性的劣化，因此经过一段时间以后，光度输出就会下降，这个劣化问题也就成为发光二极管背光进入大尺寸显示应用的挑战。 COB封装使用金属反射器与硅树脂封装来解决劣化的问题，如图3所示，实际的可靠性检测结果显示，在高温情况下工作7000小时后并没有劣化的征兆。                                 登录/注册后可看大图 图3  采用硅树脂封装与金属反射器的COB封装 紧凑尺寸与更好的混色效果 目前液晶显示技术正与CRT、背投和等离子显示屏竞争较大尺寸市场，CRT与背投方式成本较低，但等离子与液晶显示屏则在尺寸上较薄，为了能够让发光二极管进入液晶显示背光市场，尺寸就成为一个重要条件，而如何在目前液晶显示背光模块所使用的空间内更有效地将RGB光线输出加以混合就成为工程师面临的一项重要挑战。 COB封装方式让光源在与现有解决方案比较时显得相当紧凑，如图4所示，其中发光二极管芯片间距大幅缩小。通常发光二极管器件间的最小间距为5mm，COB方式则能够将它降低到2mm，此外，由于不再需要基体，光源的厚度也可降低，通过这样的作法达到相当薄的尺寸。                                 登录/注册后可看大图 图4  分立式器件与COB解决方案的尺寸比较 当发光二极管间距缩小后，进行混色所需的区域大小也同时得以缩减，如图5所示。要达到由光源到导光板（LGP）的高光耦合效率，COB封装中采用了反射器来产生所需的发光模式，透光孔是一个长型的正方形条状物体，安装在导光板侧面，由发光二极管芯片所发出的光可以在极小的损失下传导到导光板，通过这样的强化动作可以将背光模块中所需的色彩混合区缩到最小。                                 登录/注册后可看大图 图5  COB封装可以缩小所需的混色区 即插即用 目前在大尺寸液晶显示屏幕上通常还是使用CCFL，因此在安装时无须回流焊的程序，同时还面向不同尺寸的显示屏提供各种不同长度的CCFL灯管，CCFL的亮度可以通过在背光模块中加入更多的灯管来提高，也就是说，整个安装程序是方便的即插即用方式，因此我们必须要能够将背光模块制造商由CCFL转换到发光二极管所增加的额外付出减到最低才能够让这项选择变得更具吸引力。 COB 发光二极管模块在设计时采用长条型，目的是能够依面板尺寸和亮度要求采用水平或垂直方式堆栈组合，每个COB模块都具备用来进行电气连接的标准连接器，同时每个色彩信道都可以分别定址，带来高弹性的驱动电路设计，安装则可以使用M3螺丝，因此，可以免除发光二极管组装程序中复杂的回焊过程。 结论 和传统分立式发光二极管封装比较，COB解决方案是液晶显示背光应用一个较具吸引力的解决方案，在薄型外观、更佳混色能力以及简单温度管理上的优势可以符合客户的要求，而使用硅树脂封装与金属反射器则能够延长产品的寿命。 此外，即插即用的功能也让COB封装背光模块的组装程序与CCFL类似，可以说COB封装是帮助RGB 发光二极管满足大尺寸液晶显示背光市场需求的理想解决方案之一。

ADC_Lawrence

长见识了
大家都关注热门的，从LCD到PDP，LED
能源紧张啊。。。

charles98

长见识拉！谢谢