LED背光模组产业现状及未来发展趋势(精)

LED 背光模组产业现状及未来发展趋势

背光模组为 TFT-LCD 面板主要组件, 约占面板材料总成本的 20%~35%。随着LCDTV 面板规模的高速增长,背光模组在面板成本与制造过程中所占的份额与地位将日益凸显。 2005~2008年间大型大尺寸背光模组的出货量年增长率预计约达28%, 至 2008年将大型背光模组约达 3.6亿块,市场产值高达约 140亿美元。

从背光模组生产厂商来源国或地区来看,台湾、韩国企业均占据全球出货量的40%~ 45%,全球背光模组大厂主要有台湾的中强光电、瑞仪、科桥、韩国的Taesan 、 Heesung 及日本的夏普、 Stanley 等企业。由于中国大陆存在人力成本及下游相关产品制造规模之优势,台湾、韩国背光模组厂商均已在大陆设立分厂, 2005年在中国大陆产出的背光模组已约占全球 39%,成为全球第一大生产地区。受外资背光模组企业的进一步投资扩产之势推动, 预计 06年大陆背光模组出货量的全球份额提高至 45%。而国内也已涌现出以京东方茶谷、深圳帝光、普耐光电等为代表、发展迅速的背光模组与背光源企业。

背光源、棱镜片、扩散板及光学膜片等为背光模组的主要上游材料与组件, 其中背光源在中小、大尺寸背光模组材料成本中分别约占 10%~15%、 15%~25%。目前背光源以冷阴极荧光灯(CCFL 为主,新型光源 LED 、平面光源 FFL 正受业界关注并被认为是取代受欧盟 RoHS 法规限制使用的含汞 CCFL 的有力竞争者。特别是 LED 因具有高达 105%~ 130%色彩饱和度(NTSC 、长寿环保等显著优点,已成为中小尺寸 TFT-LCD 面板中的主流背光源,而随着 LED 发光效率的提高、散热难等技术问题的突破,全球面板巨头与 LED 行业领导者的已纷纷合作推出了 LED 背光源的大尺寸 LCDTV ,可以预见,高亮白光 LED 在大尺寸 LCDTV 背光源需求即将成为应用热潮。

一、 LED 背光模组产业现状

根据 LED 光源的技术发展与应用领域的拓展关系可知, LED 在成为手机、车载导航面板等中小尺寸 LCD 面板的主流背光源之后, 当前正处于 Notebook 、LCDMonitor 及 LCDTV 大中型尺寸 LCD 面板所需背光源的市场切入与渗透关键时

期。可以说,随着发光效率的进一步提高及散热问题的攻克, 高亮白光 LED 有望成为未来大中型尺寸 LCD 面板的主流背光源。

应 3G 手机的入市、大屏幕手机的增多及搭配影像手机配备闪光灯的比重提升, 持续拉升白光 LED 的需求,预估 2006年度全球手机将成长 7.1%达 8.3亿部,预期 06年手机白光 LED 市场出货量增长 41%至的 43亿颗,其中手机背光源中的白光

LED 用量以近 40%的高速增长达 22亿颗; 按键所需白光 LED 增长 20%达 5亿颗,

以及拍照手机所需白光 LED

闪光灯增长 60%达 16亿颗。未来四年内,国内手机需求量未来四年内将保持13%的年均复合增长率,从 06年的 1.37亿部增长到 2009年的 2亿部;对高亮白光LED 背光源需求量预计由 06年的 3.5亿颗,以 37%的年均复合增长率增加至 09年

的 9亿颗;而随着 3G 及拍照手机比重的提高, 预计国内手机对高亮白光 LED 的总需求量保持高达 46%的年均复合增长,由 06年的 7亿颗增长至 09年的 22亿颗。

2006年全球 MP3、 PDA 、 DSC 、车载导航、可携式 DVD 等产品所需中小

型尺寸 LCD 面板等所需白光 LED 市场规模高达 21亿颗有余, 受 LED 在中小尺寸LCD 面板的庞大商机驱动,目前全球已呈现背光模组上中下游厂商展开投资合作趋势,以积极抢攻 LED 背光源的 LCD 面板市场份额,如台湾的面板巨头友达光电联合CCFL 背光源首领威力盟拟投资 LED 业者连勇科技,中强光电已向欧司朗取得授权进入 LED 封装等合作投资动向已成为 LED 与 LCD 业界共同关注的热点。

LED 背光源因具备色彩饱和度(NTSC 较佳等自身优势,加之欧盟 RoHS 即将对含汞 CCFL 的限制使用之外部机遇,已吸引全球 LED 厂商积极切入此中大型 LCD 面板背光源市场,与 LCD 大厂合作已纷纷推出采用 LED 背光源 Notebook 、LCDMonitor 、 LCDTV 相关产品。预计 2006~2009未来四年间, Notebook 、LCDMonitor 所需高亮白光 LED 潜力颗数分别约达 30~35亿、 100~120亿,而受LCDTV 出货量的高速增长及尺寸的不断增大,其所需高亮白光 LED 潜力颗数每年保持 20~30亿的高速增长,预估 2009年高达 170亿颗。综合推算,以 Notebook 、LCDMonitor 、 LCDTV 为主要应用领域的中大型 LCD 面板,全球 2006~2009年所

需高亮白光 LED 潜力颗数依次约为 240、 270、 290、 300亿颗,若分别按市场渗透率 3%、 8%、 20%、 40%计算,所需高亮白光 LED 约达 7、 22、 60、 120亿颗。与此对应, 2006~2009年国内中大型尺寸 LCD 面板所需高亮白光 LED 的潜力颗数, 预计四年内依次达到约 21、 28、 31、 33亿颗, 若分别按市场渗透率 3%、8%、 20%、 40%计算,所需高亮白光 LED 约达 0.65、 2.2、 6.2、 13亿颗。

LED 因具有短小轻薄及省电环保之优势,已成为手机、 PDA 等中小尺寸面板中背光源主流产品。面对大尺寸 LCDTV 市场的高速增长之契机及 RoHS 环保法规对 CCFL 之使用限制趋势,长寿环保的 LED 可以进一步发挥高达 130%的色彩饱和度、纳秒级的响应速度及颜色时序混合之优势,提高 LCDTV 画面显示品质。随着发光效率的提升及散热、色彩漂移等技术问题的解决, LED 在大尺寸 LCD 面板中商业化应用指日可待。预计 3年内,大尺寸 LED 背光模组较 CCFL 背光模组价格,可由现在 3~5倍降至可广泛接受的 1.5倍,即 2008年 LED 背光源应用有望实现突破成为大尺寸 LCD 面板的主流背光源之一, 而至 2010年 LED 背光模组与 CCFL 背光模组价格相差无几, 届时 LED 将成为背光模组的首选背光源。

二、 LED 背光模组切入笔记本电脑市场

现在 LED 背光源笔记型计算机(NB 市场热度急速攀升,继日前苹果计算机(Apple 来台采购 LED NB面板零组件,另一家美系品牌大厂惠普(HP 亦相中 LED NB市场,预计第 3季推出 12.1英寸产品,至于台系 NB 品牌大厂,目前以华硕脚步最快, 3月率先推出首款 LED NB,宏碁则同样看好 LED NB是未来趋势,研发团队已作好准备,预计 2007年底前推出相关机种。值得注意的是,近期市场更传出戴尔(Dell 对投入 LED NB兴趣盎然,很可能跟进推出 LED NB。

由于 LED 应用在 NB 背光源具有薄型、省电等特点,因此,继日系品牌业者Sony 已抢先导入外,台系 NB 大厂华硕亦跟进推出 LED NB,美系 NB 品牌大厂亦不甘示弱,除苹果确定挥军该市场,预计 2007年下半推出 13.3英寸及 15.4英寸 LED NB,同样是美系品牌 NB 大厂惠普也共襄盛举,预计第 3季推出 12.1英寸 LED NB,加上市场传出戴尔亦对 LED NB兴趣盎然, LED NB市场竞赛将逐渐白热化。

华硕目前是台系 NB 品牌大厂中投入 LED NB脚步最快者, 3月即率先推出首款 LED 背光源 11.1英寸轻薄机种 U1F , 现正陆续铺货至全球各市场, 但由于 U1F 目前售价仍逾新台币 6万元, 短期内恐难进入主流市场。华硕并指出, 由于 LED 背光源技术还未十分成熟, 虽然耗电量小、但照亮面积有限,目前业界 LED 产品仍局限小尺寸屏幕,但可确定的是, 华硕预计 2007年下半将至少再推 1款 LED NB。

宏碁方面, 5月初甫发表全新 Gemstone 宝石风格 Aspire 新设计 NB , 由于公司同样认为 LED NB是未来市场趋势,目前研发团队已作好准备, 2007年底前很可能就会推出相关机种,但确切时间点仍在讨论中。

台 NB 业者指出,减低 NB 屏幕厚度是各厂努力要走的方向, 但因价格偏高让许多业者难有明显突破,不过,随着苹果、 Sony 、惠普及华硕等 NB 大厂都陆续投入LED NB生产, 在款式增加及预期价格将会持续滑落下,预期 2007年下半将会有更多相关产品现身,且后续采用 LED 背光源的 NB 需求比重可望逐渐提升。根据DIGITIMESResearch 预估, LED 背光源应用在 NB 比重,可望从 2006年仅 0.1%扩大到 2008年 7.0%。

尽管 LED NB市场愈益发烧,然 LED 要大量取代 CCFL 应用在大尺寸面板,仍需要一段时间,主因在于 LED 目前在亮度、效能及成本上,仍无法追得上 CCFL ,且LED NB在整个供应链亦有一定难度尚待克服,至少在 2007年是无法成为市场主流。

不过,由于 LED 在背光模块除 NB 外,未来应用还包含液晶电视、液晶显示器等产品, 趋势仍将持续向上, DIGITIMESResearch 便预估, 2006年 LED NB出货量仅7.3万台, 预估 2007年 LED NB出货量便将增至 222.5万台, 2008年更将一举突破740万台,成长力道相当惊人。

三、 LED 背光切入显示器、电视市场未明

在 Vista 推波助澜下,液晶显视器朝向宽屏幕、高分辨率、宽色域表现方向发展。 2007年起搭配 LED 3D动态高色域光源之 20英寸、 22英寸、 26英寸及 30

英寸宽屏幕液晶显视器出货量将逐渐递增,目前 LED 背光 LCD 显视器以商品化的机种有恩益禧(NEC 21.3英寸及三星(Samsung 20.1英寸,售价分别为 6000美元与1860美元,相较于厂商获利较高的 22英寸宽屏幕、 CCFL 型液晶显示器,现零售价仅 320美元以下,庄世任表示,在 20~22英寸等级 LCD 显视器市场中, LED 背光机种较难与 CCFL 型在大众市场竞争,消费者范围恐仅限于小众、专业市场, 而目前 30英寸 CCFL 型显视器价格仍偏高, 因此 LED 背光机种商机在于往更大尺寸发展。

目前,几乎所有的液晶电视背光源都采用的是 CCFL ,采用它作为液晶电视的背光源, 色饱和度为 75%左右。一般呈现的色彩艳度比 LED 低 25%左右。同时它的亮度会随着时间逐渐减弱, 颜色也会改变, 绝大部分 CCFL 背光源在使用 2年~3年之后亮度显著下降 (寿命在 15000小时~25000小时。而在功耗方面,采用 CCFL 作为背光源的液晶电视也无法令人满意。正是因为 CCFL 背光源具有上述硬伤,不少企业有了将 LED 背光技术引入液晶电视的想法。

但 LED 背光源也存在严重的先天缺陷,其中, 首当其冲的是成本高昂, 目前 LED 背光模组的价格平均为 CCFL 的 2.5倍左右。 LED 背光源成本高,直接表现为采用这一光源的液晶电视售价高。据悉, 2004年 11月,索尼率先推出的 46英寸 LED 背光液晶电视 Qualia005,售价高达约 9565美元。而三星 9月首先在欧洲上市的 40英寸 LED 背光液晶电视售价为 3000美元。

分析认为,就中国液晶电视市场的价格水平来看,一般 40英寸的液晶电视定价为1.5万元左右。而同尺寸高端机型的价格为 2万元左右,三星 40英寸 LED 背光液晶电视 3000美元定价并没有高得离谱。其实, LED 背光液晶电视是可以考虑应用在大尺寸高端机型之上。

我们了解到, 我国企业虽然尚未在市场上销售 LED 背光液晶电视, 但从去年年底开始, 夏新、厦华、康佳等主流彩电厂商都先后推出了样机。从索尼、三星和我国彩电企业对于 LED 背光液晶电视的态度可以看出,企业推出 LED 背光电视商品或样机,是为提升产品高端形象。

当前推出 LED 背光源液晶电视产品的厂商,在实现赢利与树立高端形象的天平上,选择了后者, 那么, LED 背光源液晶电视没有实现大规模应用的原因是什么?主要原因是 LED

背光源的成本过高。虽然 LED 背光源的成本也在降, 但 CCFL 的性能持续提升和价格直落, 让 LED 仍无法在大尺寸液晶电视上看到较好的发展契机。

LED 背光模块 LCD 显示器与电视进入消费性电子市场的机会,关键在于 LED 发光效率的提升与价格的下降, 而 LCD 大尺寸化的发展趋势日渐明显, LED 背光源不受尺寸限制, 可促使相关产业发展迅速。整体而言, 平面显示器的发展已是大适所趋, 其中液晶显示器已是现今市场发展主流,而平面电视也以惊人的爆发力持续成长。

四、 LED 背光模组产业未来发展空间

LED 背光模块市场规模

根据研究机构 DisplayBank 预测,至 2010年全球大尺寸 TFT 液晶面板用的 LED 背光模块市场,出货量将达 6,780万片,占整体 LED 背光模块市场的比重可望达到14.1%。

在液晶面板中, 消耗电源最多的部份就是背光模块。而目前全球的液晶显示器、笔记型计算机与液晶电视都是采用 CCFL 背光源。根据三星测试 40英寸液晶电视的结果显示,采用 CCFL 背光源的液晶电视耗电量为 170瓦,如果改成 LED 背光源,则变成 100瓦, 降低了 41%。此外,采用 LED 背光源的另外一个好处是能让电视的色彩饱和度提高。

采用 LED 背光模块的一大挑战仍是成本问题。因为对于液晶面板厂商来说,主流面板的价格竞争非常激烈,因此为了节省成本创造出更大的市场前提下,厂商不得不考虑采用 CCFL 。此外,散热、光源均匀性、以及 LED 芯片发光效率也是目前液晶面板厂商不太采用的原因之一。

根据 iSuppli 统计,目前台湾液晶显示器采用 LED 背光源的比例是 7%,未来预期将升至 25%。而 DisplayBank 认为全球液晶电视采用 LED 背光源的比例不到 1%, 但是至 2007年时,可望提高至 1.5%的占有率。

更重要的是,未来几年厂商将持续改进成本与其相关技术问题,所以 LED 背光模块将从 2007年的 510万片出货量成长至 2010年的 6780万片。而于 2010年的营收也将达到 46亿美元,占整体背光模块市场占有率达 25.4%。这是一个趋势,是显示器、笔记型计算机与液晶电视市场都不可避免遇到的趋势。

大尺寸 LED 背光源商品化的关键因素

根据 iSuppli 资料显示, 40英寸 LED 背光源市场自 2006年始, 正在缓步成长, 至2010

年将可逼近 1,000 万台的市场规模，约占整体背光源市场超过 10%。然而LED 背光源虽受惠于环保节能趋势的带动，有助于扩大 LED 背光源的市占率，但若要真正加大 LED 在大尺寸液晶背光源应用发展，降低价格成为现在最亟须解决的重要课题。背光源降价幅度快速，19 英寸以下背光源的价格已降至 50 美元以下（图 5），因此 LED 若要能在背光源市场中获取最大效益，须朝向 20 英寸以上的液晶电视发展才真正有利可图。目前以 32 英寸的液晶电视背光源市场观之，采用冷阴极灯管与 LED 背光源的价差高达 3 倍。而市调机构 Citigroup 资料显示，英寸以上 LED 背光源价格， 40 市场期望能在 2010 年时与 CCFL 的价差缩减至 0.5 倍，而此目标须在颗数达 100 颗下才能达成。华上光电照明事业部副总经理顾振声指出，要调降 LED 背光源的价格，除了要考量到发光效率外，散热问题亦是其中的一大关键。现阶段开发 LED 背光源多采用多颗红、蓝、绿光 LED 组合而成，且须达成 10 瓦驱动下，驱动电流达 150～1,000 毫安的效能。而要达成如此目标须采用多达好几百颗的高亮度或中、高功率的 LED，在多达数百颗 LED 灯同时发光后，将使得 LED 背光源因高温而产生散热问题。顾振声提出新力开发的 46 英寸 LED 背光源的模块设计方案表示，新力方案选择在 4 个角嵌入散热风扇，而华上光电在 26 英寸 LED 背光源模块则采用特殊设计，仅在模块两边放置风扇即

可达到散热功能。另一方面，LED 排列方式亦成长影响到 LED 使用颗数、效能与成本问题的要项，目前大尺寸 LED 背光模块大多采用直下式设计，而要让 LED 均匀发光，在 LED 背光源模块结构包括分光片、印刷电路板、反射式偏光片、反光板、PMMA、光扩散板以及液晶面板等组件的组成与排列，都将是影响性的关键要素，此外，如何以色彩管理达成真色，以及透过技术达到高对比的效能还有低功耗的目标，亦将考验各家 LED 商与系统业者在系统开发尚的智能。