LED背光模组产业现状及未来发展趋势

LED背光模组产业现状及未来发展趋势
LED背光模组产业现状及未来发展趋势

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,40英寸以上LED背光源价格,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。

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