固态光源在显示领域创新应用与发展

固态光源在显示领域创新应用与发展固态光源在显示领域创新应用与发展Dr.ChenJungTsai(蔡振荣)显示系统组/LED/材料构装技术香港应用科技研究院(ASTRI)HongKongAppliedScienceandTechnologyResearchInstituteMay,2009LED市场预测2007-2012Marketgrowthfrom4.6B(2007)to11.4B(2012),CAGR:20%2012年显示领域将成为市场份额最大的应用,主要成长驱动力为大尺寸LED背光源(NB,TV,monitor,LCDdisplay)LED在显示领域的应用大尺寸(10”)LCD背光源NBMonitorLCDTV前投/背投投影显示RPTVPocketProjectorPicoProjectorCompanionEmbedded微型投影LED投影显示嵌入式微型投影模块嵌入式微型投影模块独立型微型投影器独立型微型投影器MMiniini--PocketPocketPocketPocket亮度:7-15lm功耗:1W尺寸:5-10cc(模块模块)亮度:10-30lm功耗:3-5W尺寸:~100cc(含电池模块,无风扇散热)亮度:50-100lm功耗:~20W尺寸:200-300cc(含电池模块,风扇散热)亮度:300lmlm功耗:50W尺寸:~600cc(交流电源)Pico-ProjectorLED在投影显示的优势:由小到大!!p微型投影器n独立型微型投影器n整合/嵌入式微型投影器p应用:n独立型多媒体播放器n玩具或家庭娱乐微型投影机n整合/嵌入便携式电子产品，如手机、PDA、GPS,DSC,UMPC,NB,DVDplayer….微型投影显示系统市场与应用庞大市场商机:5%手机份额(12亿/年):~六千万台微型投影器Source:Insightmedia(Datasource:YoleDevelopment)微型投影显示解决方案LED+LCoSLED+DLPp光源:固態光源LED,激光or混合p顯示器件:(1).微顯示器件:DLP,LCoS,LCD(2).微光機電掃瞄鏡片(MOEMSScanningMirror)微型投影显示技术p微型显示器投影(Micro-display)n光源:RGBLED,WhiteLED,RGB激光n微型显示器:DLP,LCoS,LCDp激光扫瞄投影(LaserScanning)n光源:RGB激光n显示器:微光机电扫瞄镜片技术及产业链不成熟绿色激光??影像质量激光光斑激光安全问题?较复杂光机结构低系统光机效率长期成本下降??关键零组件自主??Cons简易光机结构极高系统光机效率可能具长期成本优势关键零组件可自主??技术及产业链成熟Timetomarket!!短期成本优势Pros.激光扫瞄投影微型显示器投影ASTRIconfidential微型投影显示技术比较DLP?orLCoS?ASTRIProprietaryDLP‘s微型显示器功耗功耗是DLP微型显示器问题?ASTRIConfidentialOnedriverOnedriverNoneedOnedriverComplexPeripheralelectronicSmallSmallMiddleSmallLargeSystemsize5%w/orecycling7%w/recycling1.2%w/orecycling1.8%w/recycling10%w/orecycling15%w/recycling2.5%w/orecycling3.7w/recycling20%SystemEfficiency20%2-5%60%5-15%*60-70%Panelefficiencyn/aLowestLCDColorFilter(彩色濾光片)0.3W0.1Wn/aHigh0.5-1.5WWPowerLowMiddlen/aHighPanelcostLCoSLCoSLCDDLPFieldSequential(場序)DisplayDevice微型投影显示技术比较LED微型投影挑战與展望OIDA:150lm/W@2Ain2012p问题与挑战n微显示器:LCoSvs.DLP(效率vs.成本)nLED光源模块:20-30lm/W(高电流驱动下)n微型光机引擎设计vs.影像质量n亮度vs.功耗vs.产品应用vs.价格市场定位p展望n整合/嵌入式微型投影器n15-25lm@1W,volume5-10ccn独立便携式微型投影器n80-120lm@5W,volume100cc香港应科院LED微型投影系统全球最小LED投影模块A.微型投影模块pRGBLED+场序驱动LCoS模块尺寸:~9cc解析度:VGAp白光LED+彩膜LCoS模块尺寸:~6-7cc解析度:VGAB.独立式投影器Size:~100cc(含电池)解析度:VGA“创新产品奖”2008第二届中国半导体照明创新竞赛深港創新圈合作計畫(量產準備中!!)香港应科院微光机电组件及激光扫瞄投影系统p技术平台:p微光机电系统组件结构与仿真设计、制程平台p微光机电系统扫描镜组件与封装(单轴扫描镜/双轴扫描镜)p微型激光扫瞄投影系统整合p应用领域:p微投影显示(Pico-projector)p车载抬头显示器(HUD)p互动感应检测系统p穿戴式显示器(HMD)p视网膜扫瞄投影显示(RSD)p…..整合微光机电系统与固态整合微光机电系统与固态光源光源的相关技术，发展低成本与超微的相关技术，发展低成本与超微型光引擎之创新、独特的最佳方案型光引擎之创新、独特的最佳方案OriginalImageLaserScannedImageOriginalImageLaserScannedImage香港应科院微光机电元件及激光扫瞄投影系统微光机电晶圆双轴扫瞄镜片器件微型激光扫瞄投影器模組LED背光源液晶彩电大尺寸LCDTVLED背光源研发进展nY2004SONY量产全球第一台LED背光源LCDTVnY2005n高功率LED背光源主导n靜態背光及多样化技术开展LED背光源nY2006n动态LED背光源为研发主流nY2007n主流技术:动态LED背光源/薄型LED背光源n大尺寸LED背光源产业化(Samsung,SONY)nY2008n低成本RG荧光粉LED背光源n产业化…(Samsung,SONY,Philips,海信,LG,Sharp)SONY2004商品化LEDLCDTV現況46”,55”(120HZ)42”(60HZ)40”(120HZ)40-55”(120HZ/240)RG-p(?)WhiteLED側發光42”(120HZ)42“,47”,55(120HZ)40-70”(60/120HZ)RG-p白光LED46”,55”(120HZ)52”,65”(120HZ)RGBLED直下式區域控制产业化冷白光LED效率发展趋势Source:StrategiesUnlimited,OIDA150lm/W@2A(OIDA)Nov./Y08:CreeR&Dachieves161lm/Wforhigh-powerLED(1mm2@350mA)SuitableLEDforLCDTVBLU?Highpower(1W/3W/5W)Smallpower(0.1W)Middlepower(0.3-0.5W)HighpowerLED?SmallorMiddlepowerLED?ForLCDTVBacklightDirectEmittingLEDBLU:47”TV4060120700mA80120240350mA18728037560150mA414673570023.5140060mA23.514002100420020mALMD*LEDNo.LMD*LEDNo.LMD*LEDNo.120lm/W=93W80lm/W=140W40lm/W=280WLEDLMD*:混光厚度(mm)薄型化背光:直下式背光or侧背光??WhiteLEDvs.RGBLED白光LED或RGBLED??藍光LED+RG螢光粉àLCDTV背光源折衷解決方案??背光對色彩表現的影響SONYWCGCCFLBLU:NTSC92.5%CCFLBLU:NTSC70-75%RG-pLEDBLU:NTSC~80-85%RGBLEDBLU:NTSC100%LEDrequiredspecification83%NTSCafterpanel86%NTSCafterpanel81%NTSCafterpanelp大尺寸单一导光板(10mm)导光板效率/0-DDimmingp多重导光板组合(10mm)p导光条(15-25mm)Ø48pcs2WwhiteLEDfor32”LEDBLUØ85-90%opticalefficiency(byASTRI)p二次光学透镜(15-25mm)ØHighopticalefficiency:95%(byASTRI)ØLightmixingdistancereduction:40-50%ØAvailable2-Dlocaldimming薄型化LED背光解决方案区域动态背光解决方案White/RGB0-D1.2-1.5XYes10550%RGBRGB1.2-1.5XNo10540-50%RGBAdaptiveNoColorCrosstalk1XFPGACost~70-90NTSC%30%White/RGBGraylevelAvePowerSavingLEDBLUDimmingsolutionAdaptive:ProposedbyASTRIPowerSavingof2-DDimming00.20.40.60.811.2020406080100AveragePictureLevel(%)Powerconsumptionratio(100%)Samsung_GraylevelASTRI_GraylevelASTRI_AdaptiveqSamsungGrayLevel:measuredonLN-4081区域动态背光的技術挑战pBrightnessperseverationpFlaring/HaloartefactpContour/MuraArtefactspFlicking机会与挑战p机会:国内LCDTV厂跨足液晶后段模块组装产业背光源模块开发与制造àLED供货商决定权p现况:是否有适合LCDTV背光源的LED(RGBLED&RG-pWhiteLED)?p挑战:n国内彩电厂抢进LED产业??à新的竞争??n国内产业链à利用有利条件形成国内LED背光源产业链降低成本/提高获利àLCDTV及LED双赢n标准与检测规范nLED种类,操作条件,规范(中心波长,色谱,色温,)及检测标准nLED背光源行业规范及检测标准n动态背光源(LCDTVLED背光源主流)及低成本控制模块香港应用科研究院高动态范围(HDR)LCD显示及LED背光源解决方案HDR显示LED背光源HDR显示LED背光源LCD显示LCD显示LED背光源LED背光源HDRLCD显示技术HDRLCD显示技术高对比度节能LCD显示技术(2-D区域控制)高对比度节能LCD显示技术(2-D区域控制)高亮度高对比度节能LCD显示技术(2000nits)高亮度高对比度节能LCD显示技术(2000nits)大功率LED组件背光源解决方案大功率LED组件背光源解决方案中/小功率LED组件背光源解决方案中/小功率LED组件背光源解决方案直下式背光源解决方案直下式背光源解决方案侧发光式背光源解决方案侧发光式背光源解决方案节能LCD显示技术(0-D动态控制)节能LCD显示技术(0-D动态控制)高动态范围LCD显示及LED背光源整合解决方案高亮度节能公共讯息显示器解决方案n超高亮度:n户外:1500-5000nitsn户内:800-1500nitsn长寿命,高可靠度,抗震,绿色环保LED背光n高节能:较CCFL背光节能50%n高分辨率,低成本户外/公共空间大型显示器n可取代部份尺寸低分辨率,高成本LED显示屏结合高亮度L