編者按：發(fā)光二極管（LED" target="_blank">LED）用作LCD" target="_blank">LCD面板背光源技術(shù)現(xiàn)階段非常熱門,，要使用什么樣的LED模塊、光學(xué)架構(gòu)如何設(shè)計,，怎么樣能讓發(fā)光效率高,、顆數(shù)少、但又不能夠太厚,，這些條件成為技術(shù)設(shè)計上必須trade off的考量點,。

         本期CTO技術(shù)觀即針對上述這些問題，專訪巨虹電子光電事業(yè)群副總經(jīng)理謝啟堂,，他認(rèn)為在設(shè)計上,，必須達(dá)到最佳混色效果的首要條件,，這就要用光學(xué)設(shè)計技術(shù)來克服；現(xiàn)在一般使用高功率（high power）和低功率（low power）的LED,，各有一些缺點,，但若使用中功率（middle power）LED配合鏡片設(shè)計，不失為折衷方案,，以下會詳細(xì)說明,。另外,，他也認(rèn)為因為價格還太高,，大尺寸LCD TV 采用LED背光源時代不會那么快來臨，大家可能太樂觀了,。

價格太高LED背光源大成長再等2年

        LED的亮度持續(xù)增加,，每23年就有倍數(shù)增加的態(tài)勢，促成了LED現(xiàn)今作為多種發(fā)光源的趨勢,，象是燈具,、戶外大型廣告燈箱、或者本篇談的LCD顯示器背光源等等,。

        以發(fā)光效率而言,，LED較現(xiàn)階段所使用的冷陰極管（CCFL" target="_blank">CCFL）為低，而且大尺寸LCD面板事實上面臨PDP等其它平面顯示器的競爭,；并且CCFL也不是完全沒有未來,，歐盟雖然決議依環(huán)保考量給予較嚴(yán)格的限制,，但汞含量低于5mg還是可以輸入,。因此，LED作為背光源,，其實并沒有像市場炒的那么樂觀,。

        其中最主要的問題還是在價格，以近半年來說,，應(yīng)用在LCD TV背光源的RGBLED,，價格都沒有什么動，主要是需求量還未起來,。依據(jù)與日韓主要LCD TV大廠接觸的經(jīng)驗,，日韓電視大廠多半希望年底可以有接近量產(chǎn)規(guī)格的LED背光電視，這顯示LED背光是未來TV主流的格局確立,，但市場成形需要一段時間,，并且量逐漸起來才能使成本下降，進(jìn)一步帶動市場,；一般估計,，真正LED背光TV市場大成長的啟動力量,，應(yīng)該要到2年以后。

multiple chip提高發(fā)光效率

        LED的發(fā)光效率較差,，例如CCFL燈管發(fā)光效率約在60100lm/W,，白光LED的發(fā)光效率，若是Luminade 1W可以驅(qū)動40lm/W的發(fā)光效率,，3W則可以驅(qū)動65lm/W的發(fā)光效率,，可以看出目前白光LED發(fā)光效率仍較CCFL遜色。

        不過這也可以用改變芯片架構(gòu)的方式來改善,，例如Citizen就用multiple chip的設(shè)計,，使得1.2W可以／輸出84 lm，而且在不同的封裝方式下,，3W甚至可以驅(qū)動210lm/W的發(fā)光效率,。這樣技術(shù)未來也可望使用于R、G,、B架構(gòu)中,。

        Multiple chip是什么樣的技術(shù)架構(gòu)呢？主要是將原本的芯片割成小塊,，每顆給予較小的功率,，使得個別消耗功率較低、產(chǎn)生熱量較小,，并且發(fā)光效率可以有效提高,。Citizen的設(shè)計是切割成大約8顆0.2mm×0.2mm的小芯片，并且使用中間4顆,，外面4個角包圍4顆的方式排列,，再封裝起來成一個LED模塊。

        白光LED的發(fā)光效率都較CCFL為低了,，R,、G、B LED的平均發(fā)光效率又較白光低一些,，因此提高發(fā)光效率也成為研發(fā)的方向,。

散熱問題可解混色技術(shù)待突破

        除了發(fā)光效率不高以外，散熱也是另外一個待突破的問題,，不過這應(yīng)該不是太嚴(yán)重的問題,，以現(xiàn)有現(xiàn)成的散熱技術(shù)就可以解決，只是會有熱源處溫度高,、外圍溫度低的熱度分布不均的問題,，若采用 導(dǎo)熱管（Loop Heat Pipe）散熱技術(shù)，則可以均勻分布導(dǎo)熱,。不過若使用于大尺寸TV,，LHP使用量也會隨著倍增,，價格太高則是屆時需要面對的另一個問題。

        至于混色則是較困難的技術(shù)障礙,，必須將光學(xué)做得很好,。因為基本上，LED背光板的設(shè)計,，不會希望使用太多顆數(shù),，但若使用較少光源，照出來的亮度又會不均勻,，這時就要用光學(xué)技術(shù)來混光,，讓光可以張得開，均勻涵蓋在更大的照射面積,。

         混光的方式也有多種,，有些設(shè)計是在光源處就先用一些方法先混光,，但這樣做會浪費(fèi)能量,，不如讓光直接射出，然后再用光學(xué)方式做混光處理,。

        另外值得一提的是,，這里談的LED背光都是采用直下光源（direct type）技術(shù)，而不是側(cè)光技術(shù),，主要是側(cè)光要利用導(dǎo)光板將點光源轉(zhuǎn)變成面光源,，能量耗損較大，不適合應(yīng)用到很大尺寸的TV面板,，而且使用側(cè)光其實技術(shù)能力并不高,；但使用直下光源既能夠發(fā)揮LED亮度高的特性，并且輸出輝度才足夠符合大尺寸LCD TV之需求,。

低功率LED電路設(shè)計不易控制

        LED背光面板設(shè)計上,，采用的LED多半以低功率和高功率為大宗，目前臺灣和韓國廠商使用低功率較多,，日本廠商則使用高功率較多,；兩者各有優(yōu)劣，詳述如下,。

         低功率LED是以20mA／chip來驅(qū)動,，通常會將R、G,、B 3顆LED晶粒封裝在一起成為單一模塊,，使用低功率LED顆數(shù)就必須要多，例如40寸面板需要10002000顆,，由于LED排列密度高,，因此可以在不需特殊光學(xué)設(shè)計情況下達(dá)到較薄的厚度,，做到2.53公分不成問題。

        Low power LED的缺點則是,，在大尺寸TV應(yīng)用上,，顆數(shù)太多了，電路控制不易,，而且每顆LED照射區(qū)域不重迭,，若單一LED在光強(qiáng)或色調(diào)上出了問題，看起來會非常明顯,，因此對LED質(zhì)量及穩(wěn)定性的要求相當(dāng)高,。

        High power LED通常使用G、R,、B,、G成一模塊，顆數(shù)較少,，電路設(shè)計較為容易,，控制性也較好。配合特殊設(shè)計之光學(xué)元件照到面板上,，能夠產(chǎn)生重迭效果,，鄰近不同的光源模塊可互相cover，因此對于LED質(zhì)量及穩(wěn)定性的要求相對沒有l(wèi)ow power要求那么高,，甚至于一旦有一顆LED出問題,，并不會看得太明顯。

        缺點方面,，因為要用1W來驅(qū)動,，發(fā)光效率較差，而且容易局部過熱,，需要散熱處理,；此外，厚度也不容易降到3公分以內(nèi),。

區(qū)域控制為LED背光源一大目標(biāo)

        LED背光源除了一般所提到的亮度高、色彩飽合,、無汞害及壽命長以外,，其實還有一個重要的技術(shù)發(fā)展,，一定要使用LED作為背光源才能實現(xiàn)的，就是區(qū)域控制（regional control）,，這個技術(shù)也是推動LED背光源一個很大的意義?，F(xiàn)在日韓廠商在LED背光源的開發(fā)上，都朝向一定要能做區(qū)域控制邁進(jìn),。

        區(qū)域控制要能夠控制得細(xì),，LED密度就必須要高，high power LED較為分散,，若隨畫面改變而改變光源亮度,，影響的區(qū)域恐怕過大，這也是high power的另外一個缺點,。

        從區(qū)域控制細(xì)致度,，電路控制復(fù)雜度及背光厚度多方面評量，其實使用驅(qū)動功率為0.5W／顆之middle power不失為一個折衷的方法,，,，使用顆數(shù)不需要像low power那么多，再加上光學(xué)鏡片的設(shè)計后,，可以像high power做法一樣,，能夠讓光照到的地方重迭,，提高LED質(zhì)量容忍度,，并且兼具如low power將背光薄形化之優(yōu)點。