LED背光应用由小尺寸往大尺寸发展，目前手机、MP3、PDA等可携式产品中LED背光已是主流，市场也相当成熟，而在高亮度白光LED问世后，七吋车用显示器、笔记型电脑、LCD桌上型显示器、LCD TV就成了LED背光模组下一个目标市场，LED背光技术直接挑战的就是CCFL（冷阴极管），LED因为亮度高，可以提升LCD面板的色彩饱和度，也较CCFL省电，LED背光模组体积更轻薄；另外，LED不含汞，符合欧盟环保指令RoHS规范，长期来看确有取代CCFL的优势。

不过，LED背光模组目前成本还是较CCFL高，而且尺寸越大价差越明显，40吋的电视面板，两者的价差甚至高达七倍；另外，LED发光的过程大部分的电能都被转换成热能，所以散热问题是模组设计过程中必须解决的部分，否则将影响LED的发光效率；而最严重的是LED背光模组目前并未出现标准化的解决方案，包括LED晶片尺寸、每一模组上采用的LED数量与LED背光模组电子控制技术都莫衷一是，也让有心发展的厂商形成多头马车与兄弟登山的现象，商业模式还处于摸索阶段。

LED背光技术市场现况如(表一)所示，本文将就LED背光技术的优势与瓶颈详细探讨，除描绘产业现况之外，也试图找出正确的发展道路，让相关应用可以为市场所接受。

LED背光成就LCD显示效能

LED背光技术在过去几年的发展下，已经成功攻下手机背光应用市场，今年LED产业在车用显示器市场大有斩获，主要原因是七吋车用LED背光的成本已能压低至与CCFL相当，预计明年在若干高阶笔记型电脑上，也将陆续看到LED背光模组的导入，至于显示器与LCD TV则要到2008年以后。(图一)为LED背光模组2005～2010年的市场规模与各应用的市场渗透率，尽管市场普遍看好LED背光技术的潜力，不过这几年应该都还属于萌芽期，尚未到全面导入的阶段，预计2010年各类应用的市占率总和还不到25％。

《图一 LED背光模块市场规模与渗透率》

《图二 一般LED制造流程》

目前LCD面板普遍采用CCFL为背光源，LED由于亮度高色域（Color Gamut）表现佳，尽管目前品质较好的CCFL已能达到90％的色彩饱和度，但LED背光技术则可以将色彩饱和度提升至105％左右，对于未来LCD产品效能的强化有帮助，尤其是大尺寸的LCD TV在面对PDP TV（电浆电视）的丰富色彩表现时。另外，尽管目前LED发光效率还有相当的改善空间，但其耗电量与CCFL相较还是节省许多，尤其是在像NB这类可携式产品的应用上，NB背光模组采用CCFL耗电量约3瓦，但LED耗电量不到2瓦，有助于延长NB的使用时间，相信这也是未来NB业者推动LED背光应用时的重要诉求。

同时LED背光模组有利于轻薄化设计，在NB的应用上将有更多利基点；LED材料不含有毒物质，是具备环保概念的元件，相较之下，CCFL含汞的「原罪」，未来一定被列为不受欢迎的电子元件之一。最重要的是，LED背光模组可以透过电子控制系统的帮忙，让LCD面板有更多的变化，包括局部的明暗调整与色彩的控制，这是CCFL背光做不到的，也可以提升LED背光模组的附加价值。

LED背光技术发展现况

LED背光用磊晶技术

从技术面来看，LED背光模组中，LED磊晶还是其中的核心，过去手机用的LED大都用小尺寸的LED晶片，尺寸大概是10mil等级，实际大小则依照各磊晶厂切割的尺寸而定，而大尺寸、高功率的晶片就应用在像是手电筒这类的产品上，晶片尺寸大概是40mil，在背光源的应用上，目前各模组厂要采用那种尺寸的晶片业界还没有一致的看法，小尺寸的晶片优势在于技术成熟、价格便宜，但需采用LED颗数较多，驱动、控制电路的设计也较复杂；而大尺寸的晶片电路则是相对简单，不过大尺寸晶片良率较低，成本也较高。

目前LED产业倾向取大小尺寸晶片的中间值，以20mil等级的晶片为LED背光应用主要的磊晶尺寸，灿圆光电磊晶技术长温子稷表示，这类尺寸不是过去被标准化的晶片尺寸，尽管磊晶圆产出后，要切割成何种尺寸并不是太麻烦的问题，只是目前LED背光模组厂对于此以应用的磊晶规格要求在波长、亮度、操作电压等相对严格，所以符合规格的比率（中bin率）并不高，现在并没有其他需求此一尺寸等级晶片的应用，可以消化不符合规格的磊晶，这也是背光用LED成本较高的原因之一。

《图三 灿圆光电磊晶技术长温子稷》

另外，透过半导体的协助，设计适当的控制电路，强化LED背光亮度均匀性，对背光模组厂有莫大的帮助，但是目前全球只有Avago拥有LED背光模组的色彩控制电路技术，这类技术不够普及与成熟，也是问题之一。

白光LED or RGB LED

对于LED磊晶厂下游，掌握通路的LED封装厂，较能直接接触背光模组或LCD面板厂，在取得磊晶的封装阶段，LED晶片经过良好的封装过程，能够提升亮度达20％，而封装厂需要解决的一大问题就是LED的散热，亿光电子产品管理部经理魏立中指出，LED的光取出效率是在磊晶阶段就决定的了，所以如果LED晶片本身光电转换效率太低，封装厂就必须处理大部份输入的电流转换成热的问题，具备良好导热效率的基板材料通常也较昂贵。

《图四 亿光电子产品管理部经理魏立中(图左)》

目前LED背光模组的光源有两种，一是直接用白光LED，另外一种就是RGB三色LED经过混色而成的解决方案，现在市面上大部分白光LED都是由蓝光LED加上萤光粉，所以用在背光源上会有部分色偏的现象，RGB LED的颜色就较接近真正的白光，七吋的车载显示器以白光LED解决方案为主，大尺寸的LCD TV更加强调色彩的饱和、真实，预期会以RGB LED背光为主流，至于NB与桌上型显示器则看个别厂商与产品的诉求而定，并没有一致性的看法。

侧边光源与直下式光源

而LED背光模组出光方式主要有两种，侧边（Side View）光源的设计比较类似传统的CCFL背光模组，LED设计成带状，配置在LED背光模组四个边上的某一边；直下式（Direct Type）光源则是将LED平面摆置在模组上，让LED背光模组形成一个发光面。而白光LED主要使用于20吋以下萤幕，并且以侧边光源为出光方式；20吋萤幕以上则使用RGB LED，并且使用直下式光源设计方式。

侧边光源的优点是LED摆置简单，但是效能表现比较不好，容易出现亮度不均匀的现象，也无法设计局部明暗功能，所以多用在NB等尺寸较小，较不要求颜色表现的应用上；而像LCD TV这类大型面板，则须采用直下式光源才能让背光模组亮度均匀，并且展现更饱和丰富的色彩表现，不过直下式光源电路设计较复杂，RGB LED混光需要复杂的电路补偿技术，让背光模组可以长期保持亮度、颜色的均匀，但是成本也较高。由于，RGB LED背光的混光技术难度颇高，所以也有部分厂商采用将RGB晶粒一起封装的方式，等于在封装中完成混光的过程，直接产出纯色的白光。另外，以往厂商聚焦在主流的红光以及蓝光LED市场，必须要延伸到生产难度更高的绿光，目前绿光LED磊晶的良率颇低，而RGB LED背光模组中，绿光需求量将是蓝光与红光的两倍。

面板厂扮演主导与整合角色

而除了LED本身的问题之外，LED背光主要应用在LCD面板之中，LED厂商只是扮演零件供应商的角色，若是从面板产业的发展来看，垂直分工的产业模式并不见得有利，台湾两大面板厂友达与奇美最近都积极拉拢属于自己的LED供应链，奇美在LED的整合已逐渐形成，由于璨圓因其生产线为100％的氮化物蓝绿光，具有一定规模的产能，高功率绿光技术相当先进，在RGB的LCD TV背光源不可或缺，在连续入股璨圓与东贝之后，下一步就是建立系统模组化的能力了。

其实过去在LCD面板发展的过程中，一开始许多零组件也是以垂直分工的方式存在，不过现在LCD厂都已经把这些技术某种程度的整合到自己旗下，未来LED背光模组正式商品化之后，除了面板色彩饱和度等的表现之外，可以免除彩色滤光片（Color Filter；CF），对于面板整体成本的降低有帮助，也是吸引面板厂商积极进行布局的因素之一。

所以，尽管LED入主LCD面板背光模组目前还有不少问题有待解决，但是在LCD厂已进行垂直整合的动作之后，问题反而变得单纯，LED磊晶与封装生产线的建立资金门槛不高，只要能找到具备深厚技术能力的团队，先前提到最严重的LED背光技术商业模式的问题，就几乎不存在了，因为其效能只是面板整体表现的一部分，面板厂的产品整体效能与价格若能通过市场考验，没有人会在意LED晶片应该采用什么尺寸？单位面积的LED颗数多寡，都只是单一厂商的问题，而不是整体产业的问题了。

结语

LED产业发展时间不算长，但是也不是非常新兴的技术，最近因为新兴应用的发展，让产业看到庞大的商机，为了在市场占得有利的位置，短暂的混乱是可以预期的，只不过就LED本身来说，尚存在许多技术改善的空间，台湾在全球LED产业实力相当雄厚，光是生产LED磊晶用的MOCVD（Metal Organic Chemical Vapor Deposition；有机金属化学气相沉积）机台数目与密度就在全球占重要地位，台湾应该是过去几年设备厂商最大的区域市场，只不过长期以来台湾厂商在全球竞争时都被Nichia（日亚化学）、Osram（欧斯朗）、Lumiled等技术领导厂商以专利壁垒钳制，无法施展手脚。

有业界人士私下抱怨，台湾LED厂商与国际大厂相较规模小很多，能够投入的研发经费也有限，台湾光电技术的起步本来就较晚，所以很多关键技术与材料的专利都掌握在大厂手中，光电技术与数位半导体技术不尽相同，相当需要时间的累积，比较像类比技术，产业界需要足够的支援能量，所以近期LED产业也出现了整并的风潮，希望透过规模的扩大累积足够的竞争实力，政府与学界也应该以长远的眼光厚植台湾LED产业的实力。

最后，LED背光应用市场发展潜力惊人，台湾同时在LCD与LED产业具备杰出表现，预期可以结合两者的优势让台湾光显示产业的实力再上一层楼，现阶段LCD厂商需要LED厂商在技术上的奥援，以发展出更适合背光应用的LED技术与产品，在商品化时机成熟之后，就是LCD产业将其发扬光大的时机，当然LED产业不会因为LCD在背光应用上以In House的模式操作而消失，反而有更多新兴应用是LED厂商可以发挥的领域，未来也会因为许多领域对其的依赖而成为带动整体产业发展的火车头之一。

延 伸 阅 读

在深入了解LED背光技术之前，有必要先了解当前的背光技术存在什么问题。液晶是一种介乎于液体和晶体之间的物质。液晶的奇妙之处是可以通过电流来改变其分子排列状态，给液晶施加不同的电压就能控制光线的通过量，从而显示多种多样的图像。但液晶本身并不会发光，因此所有的LCD都需要背光照明。相关介绍请见「LCD显示器近完美 LED背光技术解析」一文。 LED被视为大尺寸液晶电视的主要背光源应用之一，且由于LED的色彩饱和度迫近100％，优于CCFL的表现，因此即使目前LED应用在大尺寸液晶电视的成本，高于CCFL甚多，但在LED具有高色彩饱和、无汞等特点之下，市场对LED在大尺寸背光源的应用依然寄予厚望。你可在「2007年LED将进入40等级液晶电视市场」一文中得到进一步的介绍。 本文乃利用光学模拟软体，设计并模拟将高功率LED应用于42吋直下式背光模组中，并将LED光形及能量作有效的分配和利用，得到高亮度、高均匀性之背光模组。在「新世代大尺寸直下式LED背光模组之设计与模拟」一文为你做了相关的评析。

市场动态

延伸电池续航力工作小组（Extended Battery Life Working Group；EBL WG）举行首次整日会议，探讨在笔记型电脑上运用LED背光模组的技术，并推广以LED作为笔记型电脑液晶萤幕背光零组件的新趋势。相关介绍请见「EBL WG推动笔记型电脑采用LED背光模组」一文。 Avago Technologies（安华高科技）宣布，推出一款内建色彩光感测器的色彩控制器，提供各种可携式显示设备的LCD背光功能。 Avago新的ADJD-J823可以带来更精确与稳定一致的RGB LED背光，并且比传统技术能够提供更丰富的色彩。这个解决方案相当适合应用在数位相机、行动电话、PDA、便携式DV​​D播放器以及7吋或更小尺寸的显示萤幕上。你可在「Avago针对可携式显示设备LCD背光应用推出RGB影像感测器色彩控制器」一文中得到进一步的介绍。 发光二极体（LED）应用未来在大尺寸面板背光源的市场看好，不过目前仍因受限价格和散热问题，未被广泛采用，但TFT LCD面板厂仍积极开发导入，其中三星电子（Samsung Electronics）和乐金飞利浦（LG.Philips LCD；LPL）预计在下半年，首次发表采用LED背光模组的液晶电视（LCD TV）产品。在「三星、LPL下半年发表LED背光TV面板」一文为你做了相关的评析。