LED背光應用由小尺寸往大尺寸發展，目前手機、MP3、PDA等可攜式產品中LED背光已是主流，市場也相當成熟，而在高亮度白光LED問世後，七吋車用顯示器、筆記型電腦、LCD桌上型顯示器、LCD TV就成了LED背光模組下一個目標市場，LED背光技術直接挑戰的就是CCFL（冷陰極管），LED因為亮度高，可以提升LCD面板的色彩飽和度，也較CCFL省電，LED背光模組體積更輕薄；另外，LED不含汞，符合歐盟環保指令RoHS規範，長期來看確有取代CCFL的優勢。

不過，LED背光模組目前成本還是較CCFL高，而且尺寸越大價差越明顯，40吋的電視面板，兩者的價差甚至高達七倍；另外，LED發光的過程大部分的電能都被轉換成熱能，所以散熱問題是模組設計過程中必須解決的部分，否則將影響LED的發光效率；而最嚴重的是LED背光模組目前並未出現標準化的解決方案，包括LED晶片尺寸、每一模組上採用的LED數量與LED背光模組電子控制技術都莫衷一是，也讓有心發展的廠商形成多頭馬車與兄弟登山的現象，商業模式還處於摸索階段。

LED背光技術市場現況如(表一)所示，本文將就LED背光技術的優勢與瓶頸詳細探討，除描繪產業現況之外，也試圖找出正確的發展道路，讓相關應用可以為市場所接受。

LED背光成就LCD顯示效能

LED背光技術在過去幾年的發展下，已經成功攻下手機背光應用市場，今年LED產業在車用顯示器市場大有斬獲，主要原因是七吋車用LED背光的成本已能壓低至與CCFL相當，預計明年在若干高階筆記型電腦上，也將陸續看到LED背光模組的導入，至於顯示器與LCD TV則要到2008年以後。(圖一)為LED背光模組2005～2010年的市場規模與各應用的市場滲透率，儘管市場普遍看好LED背光技術的潛力，不過這幾年應該都還屬於萌芽期，尚未到全面導入的階段，預計2010年各類應用的市佔率總和還不到25％。

《圖一　LED背光模組市場規模與滲透率》

《圖二　一般LED製造流程》

目前LCD面板普遍採用CCFL為背光源，LED由於亮度高色域（Color Gamut）表現佳，儘管目前品質較好的CCFL已能達到90％的色彩飽和度，但LED背光技術則可以將色彩飽和度提升至105％左右，對於未來LCD產品效能的強化有幫助，尤其是大尺寸的LCD TV在面對PDP TV（電漿電視）的豐富色彩表現時。另外，儘管目前LED發光效率還有相當的改善空間，但其耗電量與CCFL相較還是節省許多，尤其是在像NB這類可攜式產品的應用上，NB背光模組採用CCFL耗電量約3瓦，但LED耗電量不到2瓦，有助於延長NB的使用時間，相信這也是未來NB業者推動LED背光應用時的重要訴求。

同時LED背光模組有利於輕薄化設計，在NB的應用上將有更多利基點；LED材料不含有毒物質，是具備環保概念的元件，相較之下，CCFL含汞的「原罪」，未來一定被列為不受歡迎的電子元件之一。最重要的是，LED背光模組可以透過電子控制系統的幫忙，讓LCD面板有更多的變化，包括局部的明暗調整與色彩的控制，這是CCFL背光做不到的，也可以提升LED背光模組的附加價值。

LED背光技術發展現況

LED背光用磊晶技術

從技術面來看，LED背光模組中，LED磊晶還是其中的核心，過去手機用的LED大都用小尺寸的LED晶片，尺寸大概是10mil等級，實際大小則依照各磊晶廠切割的尺寸而定，而大尺寸、高功率的晶片就應用在像是手電筒這類的產品上，晶片尺寸大概是40mil，在背光源的應用上，目前各模組廠要採用那種尺寸的晶片業界還沒有一致的看法，小尺寸的晶片優勢在於技術成熟、價格便宜，但需採用LED顆數較多，驅動、控制電路的設計也較複雜；而大尺寸的晶片電路則是相對簡單，不過大尺寸晶片良率較低，成本也較高。

目前LED產業傾向取大小尺寸晶片的中間值，以20mil等級的晶片為LED背光應用主要的磊晶尺寸，燦圓光電磊晶技術長溫子稷表示，這類尺寸不是過去被標準化的晶片尺寸，儘管磊晶圓產出後，要切割成何種尺寸並不是太麻煩的問題，只是目前LED背光模組廠對於此以應用的磊晶規格要求在波長、亮度、操作電壓等相對嚴格，所以符合規格的比率（中bin率）並不高，現在並沒有其他需求此一尺寸等級晶片的應用，可以消化不符合規格的磊晶，這也是背光用LED成本較高的原因之一。

《圖三　燦圓光電磊晶技術長溫子稷》

另外，透過半導體的協助，設計適當的控制電路，強化LED背光亮度均勻性，對背光模組廠有莫大的幫助，但是目前全球只有Avago擁有LED背光模組的色彩控制電路技術，這類技術不夠普及與成熟，也是問題之一。

白光LED or RGB LED

對於LED磊晶廠下游，掌握通路的LED封裝廠，較能直接接觸背光模組或LCD面板廠，在取得磊晶的封裝階段，LED晶片經過良好的封裝過程，能夠提升亮度達20％，而封裝廠需要解決的一大問題就是LED的散熱，億光電子產品管理部經理魏立中指出，LED的光取出效率是在磊晶階段就決定的了，所以如果LED晶片本身光電轉換效率太低，封裝廠就必須處理大部份輸入的電流轉換成熱的問題，具備良好導熱效率的基板材料通常也較昂貴。

《圖四　億光電子產品管理部經理魏立中(圖左)》

目前LED背光模組的光源有兩種，一是直接用白光LED，另外一種就是RGB三色LED經過混色而成的解決方案，現在市面上大部分白光LED都是由藍光LED加上螢光粉，所以用在背光源上會有部分色偏的現象，RGB LED的顏色就較接近真正的白光，七吋的車載顯示器以白光LED解決方案為主，大尺寸的LCD TV更加強調色彩的飽和、真實，預期會以RGB LED背光為主流，至於NB與桌上型顯示器則看個別廠商與產品的訴求而定，並沒有一致性的看法。

側邊光源與直下式光源

而LED背光模組出光方式主要有兩種，側邊（Side View）光源的設計比較類似傳統的CCFL背光模組，LED設計成帶狀，配置在LED背光模組四個邊上的某一邊；直下式（Direct Type）光源則是將LED平面擺置在模組上，讓LED背光模組形成一個發光面。而白光LED主要使用於20吋以下螢幕，並且以側邊光源為出光方式；20吋螢幕以上則使用RGB LED，並且使用直下式光源設計方式。

側邊光源的優點是LED擺置簡單，但是效能表現比較不好，容易出現亮度不均勻的現象，也無法設計局部明暗功能，所以多用在NB等尺寸較小，較不要求顏色表現的應用上；而像LCD TV這類大型面板，則須採用直下式光源才能讓背光模組亮度均勻，並且展現更飽和豐富的色彩表現，不過直下式光源電路設計較複雜，RGB LED混光需要複雜的電路補償技術，讓背光模組可以長期保持亮度、顏色的均勻，但是成本也較高。由於，RGB LED背光的混光技術難度頗高，所以也有部分廠商採用將RGB晶粒一起封裝的方式，等於在封裝中完成混光的過程，直接產出純色的白光。另外，以往廠商聚焦在主流的紅光以及藍光LED市場，必須要延伸到生產難度更高的綠光，目前綠光LED磊晶的良率頗低，而RGB LED背光模組中，綠光需求量將是藍光與紅光的兩倍。

面板廠扮演主導與整合角色

而除了LED本身的問題之外，LED背光主要應用在LCD面板之中，LED廠商只是扮演零件供應商的角色，若是從面板產業的發展來看，垂直分工的產業模式並不見得有利，台灣兩大面板廠友達與奇美最近都積極拉攏屬於自己的LED供應鏈，奇美在LED的整合已逐漸形成，由於璨圓因其生產線為100％的氮化物藍綠光，具有一定規模的產能，高功率綠光技術相當先進，在RGB的LCD TV背光源不可或缺，在連續入股璨圓與東貝之後，下一步就是建立系統模組化的能力了。

其實過去在LCD面板發展的過程中，一開始許多零組件也是以垂直分工的方式存在，不過現在LCD廠都已經把這些技術某種程度的整合到自己旗下，未來LED背光模組正式商品化之後，除了面板色彩飽和度等的表現之外，可以免除彩色濾光片（Color Filter；CF），對於面板整體成本的降低有幫助，也是吸引面板廠商積極進行佈局的因素之一。

所以，儘管LED入主LCD面板背光模組目前還有不少問題有待解決，但是在LCD廠已進行垂直整合的動作之後，問題反而變得單純，LED磊晶與封裝生產線的建立資金門檻不高，只要能找到具備深厚技術能力的團隊，先前提到最嚴重的LED背光技術商業模式的問題，就幾乎不存在了，因為其效能只是面板整體表現的一部分，面板廠的產品整體效能與價格若能通過市場考驗，沒有人會在意LED晶片應該採用什麼尺寸？單位面積的LED顆數多寡，都只是單一廠商的問題，而不是整體產業的問題了。

結語

LED產業發展時間不算長，但是也不是非常新興的技術，最近因為新興應用的發展，讓產業看到龐大的商機，為了在市場佔得有利的位置，短暫的混亂是可以預期的，只不過就LED本身來說，尚存在許多技術改善的空間，台灣在全球LED產業實力相當雄厚，光是生產LED磊晶用的MOCVD（Metal Organic Chemical Vapor Deposition；有機金屬化學氣相沉積）機台數目與密度就在全球佔重要地位，台灣應該是過去幾年設備廠商最大的區域市場，只不過長期以來台灣廠商在全球競爭時都被Nichia（日亞化學）、Osram（歐斯朗）、Lumiled等技術領導廠商以專利壁壘箝制，無法施展手腳。

有業界人士私下抱怨，台灣LED廠商與國際大廠相較規模小很多，能夠投入的研發經費也有限，台灣光電技術的起步本來就較晚，所以很多關鍵技術與材料的專利都掌握在大廠手中，光電技術與數位半導體技術不盡相同，相當需要時間的累積，比較像類比技術，產業界需要足夠的支援能量，所以近期LED產業也出現了整併的風潮，希望透過規模的擴大累積足夠的競爭實力，政府與學界也應該以長遠的眼光厚植台灣LED產業的實力。

最後，LED背光應用市場發展潛力驚人，台灣同時在LCD與LED產業具備傑出表現，預期可以結合兩者的優勢讓台灣光顯示產業的實力再上一層樓，現階段LCD廠商需要LED廠商在技術上的奧援，以發展出更適合背光應用的LED技術與產品，在商品化時機成熟之後，就是LCD產業將其發揚光大的時機，當然LED產業不會因為LCD在背光應用上以In House的模式操作而消失，反而有更多新興應用是LED廠商可以發揮的領域，未來也會因為許多領域對其的依賴而成為帶動整體產業發展的火車頭之一。

延 伸 閱 讀

在深入了解LED背光技術之前，有必要先了解當前的背光技術存在什么問題。液晶是一種介乎於液體和晶體之間的物質。液晶的奇妙之處是可以通過電流來改變其分子排列狀態，給液晶施加不同的電壓就能控制光線的通過量，從而顯示多種多樣的圖像。但液晶本身並不會發光，因此所有的LCD都需要背光照明。相關介紹請見「LCD顯示器近完美 LED背光技術解析」一文。 LED被視為大尺寸液晶電視的主要背光源應用之一，且由於LED的色彩飽和度迫近100％，優於CCFL的表現，因此即使目前LED應用在大尺寸液晶電視的成本，高於CCFL甚多，但在LED具有高色彩飽和、無汞等特點之下，市場對LED在大尺寸背光源的應用依然寄予厚望。你可在「2007年LED將進入40等級液晶電視市場」一文中得到進一步的介紹。 本文乃利用光學模擬軟體，設計並模擬將高功率LED應用於42吋直下式背光模組中，並將LED光形及能量作有效的分配和利用，得到高亮度、高均勻性之背光模組。在「新世代大尺寸直下式LED背光模組之設計與模擬」一文為你做了相關的評析。

市場動態

延伸電池續航力工作小組（Extended Battery Life Working Group；EBL WG）舉行首次整日會議，探討在筆記型電腦上運用LED背光模組的技術，並推廣以LED作為筆記型電腦液晶螢幕背光零組件的新趨勢。相關介紹請見「EBL WG推動筆記型電腦採用LED背光模組」一文。 Avago Technologies（安華高科技）宣佈，推出一款內建色彩光感測器的色彩控制器，提供各種可攜式顯示設備的LCD背光功能。Avago新的ADJD-J823可以帶來更精確與穩定一致的RGB LED背光，並且比傳統技術能夠提供更豐富的色彩。這個解決方案相當適合應用在數位相機、行動電話、PDA、便攜式DVD播放器以及7吋或更小尺寸的顯示螢幕上。你可在「Avago針對可攜式顯示設備LCD背光應用推出RGB影像感測器色彩控制器」一文中得到進一步的介紹。 發光二極體（LED）應用未來在大尺寸面板背光源的市場看好，不過目前仍因受限價格和散熱問題，未被廣泛採用，但TFT LCD面板廠仍積極開發導入，其中三星電子（Samsung Electronics）和樂金飛利浦（LG.Philips LCD；LPL）預計在下半年，首次發表採用LED背光模組的液晶電視（LCD TV）產品。在「三星、LPL下半年發表LED背光TV面板」一文為你做了相關的評析。