筆記型電腦的LED背光設計趨勢

運用於筆記型電腦的LED背光模組設計。劉家任攝

前言：新一代的筆記型電腦，為求效能，所採用的處理器運算時脈多達數GHz等級，加上開發置入更多感測器，如環境光感測器、震動感測器...等元件裝置，整體系統的電源管理控制越來越複雜與困難，而市場趨向朝超省電的長效運算目標進行產品開發，原藉由導入LED背光設計所達成的省電目標要求也越來越高，以因應更複雜、大量運算需求...

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觀察LED元件特性，其實會發現，LED(Light-emitting diode)相較於使用更久的CCFL(Cold cathode fluorescent lamps)冷陰極管背光設計而言，具有更高的色彩飽和度表現，另在無汞製程與元件本身的環保與節能等優勢，也造成一波導入電子裝置的設計風潮，近來LED背光源已成為筆記型電腦的成熟設計，從入門到中、高階產品，都能看到取代CCFL的LED背光源設計產品。

LED背光設計，能夠使筆記型電腦的面板厚度變得更薄，因為LED的晶粒封裝成品高度遠比CCFL燈管總成高度更小，利用面狀或側光方式配置，或多或少都能以小於CCFL設計方案的產品創造更薄化的產品設計。目前LED背光源，為達高效率使用光源的需求，其導光板表面結構有Dot和V-Cut兩種區別，配置大多有平板與楔型兩大設計方式。

極致薄化面板設計所需付出的代價相對較高

若要辦到極致薄化的設計目標，雖然V-Cut結構的楔型設計概念，可以在近似發光效率的條件下，減少使用LED元件的數量，在LED成本與散熱輔助設計的成本均能顯著降低，但楔型設計畢竟在高度有一定的空間需求，長期若朝薄化產品目標方向努力，可能V-Cut結構的楔型設計將會碰到較難克服的物理限制。在薄化設計需求的開發目標下，採用Dot結構的平板化設計，會是比較具有發展潛力的解決方案，也較有可能成為未來產品的設計主流。

即便是LED目前觀察其元件特性，具備多項導入產品設計的技術亮點，但實際上在元件與製造成本，也成為終端產品銷售的極大限制，例如，多數廠商開發高階輕薄型筆記型電腦的同時，也積極推出採廉價設計方案的側光型或改良型LED背光面板設計，但在產品體積的壓縮成效，就不如平面式的Dot結構設計來得輕薄。因為目前楔形設計的導光板結構，厚度少說也有0.5~2.5mm水準，若是礙於產製成本沿用CCFL發光元件總成的結構，儘是略微修正LED電路與導光板結構，其面板厚度多半落在2~2.5mm水準。

LED元件構造也會影響產品最終表現

此外，在LED發光元件的本身，也有不同的元件採用成本與效益考量，例如，高階筆記型電腦強調輕薄設計，務必採行可用表面黏著側光型LED(side-view LED)，目前這種元件高度僅3~3.5mm的LED元件，主力的供應廠商多集中於日系業者，元件即便具備產品薄化設計優勢，但成本也會因此居高不下。相對入門產品多半延續採行基本款傳統LED結構設計，目前這類元件高度最低可做到4~4.5mm，加上採非表面黏著設計造成元件在插件焊接後還會有些微高度差異，產品的薄化設計有一定限制存在，但卻擁有極佳的元件成本價格優勢。

中、大型筆電面板 多數仍延續CCFL背光設計

在中、大型面板的筆電市場，由於毛利本來就不高，成本考量驅使下，大多仍未採行生產良率高達九成以上的CCFL背光設計方案，即便成品會略顯厚重，但成本遠低於大面板所需要的LED配置與特殊導光板的開發成本。 若是相較目前中、高階CCFL背光源設計的筆記型電腦面板厚度，已經可以達到1~2mm水準，直接轉採LDE的楔形導光板光源配置，除了達到行銷的LED元件亮點外，在薄化與成本的條件下，並未具備全面導入LED設計的急迫需求，這也是為什麼目前中、低階筆記型電腦仍有多數未積極改採LED背光的主因。

觀察平板與楔形設計的差異，主要在於表面結構採Dot與V-Cut之不同，若以相同厚度進行測試比較，Dot結構的導光板亮度效能，受限於光線的物理特性，其亮度效能明顯遜於V-Cut結構設計，目前產製導光板的工法，為求快速精密生產，大多採塑膠快速射出成形的導光設計，而Dot與V-Cut在結構設計上的不同，造成Dot表面平整、良率表現佳，反而是V-Cut因為結構略顯複雜，生產良率就明顯偏低一些，也讓V-Cut導光結構在元件與組裝的複雜度因此提高，相關業者產生望而卻步的現象。

其他輔助設計方案

整體觀察，LED背光設計在筆記型電腦的設計方案中，「成本」依舊是考量導入與否的關鍵，除非是高單價的輕薄機種，否則導入LED的設計方案並非等於產品薄化設計的保證，有些低成本的設計方式還會產生終端設計顯得較厚的狀況。在成本與效益的考量方面，大量導入LED背光的產品尺寸，目前以13吋中、小型螢幕為多，因為不管是Dot或是V-Cut配置，中、小型螢幕尺寸的LED元件用量就已經是大幅壓低，而導光板的面積也能有效減少，其成本還在業者可吸收的範圍內。

但若在15~20吋的大螢幕機種來觀察，導入LED背光的成本即明顯增加，若還同時要求薄化設計，更會因此大幅墊高產品的料件成本，良率問題也必須納入考量。LED背光的設計關鍵除了元件與導光板外，其實以前CCFL常用的光學膜、增亮膜、擴散片等設計，也可延用於LED背光設計中，例如，特殊光學膜在LED或是CCFL兩者不同背光元件間的表現差異不大，用以搭配擴散片或光學膜並沒有設計上的限制條件，但多數低價產品較不會選擇這類方案，因為雖可增加15~20%發光效率或是改善邊角的光源均勻度，但也是礙於成本較高昂，採行的業者並不多。