近年来台湾LCD产业在顺利攻占Desktop、Laptop用的Monitor后，进一步将市场目标放在更高尺寸的TV，然而欲达成此一目标将是新的挑战。大众消费性的客厅用TV，与电脑资讯用的Monitor大有不同，Monitor距离近，只供单人观看，因此不必过度要求亮度（日文亦称为辉度）和可视角度。另一方面，TV适合可多人同时较远距离观看，因此注重高亮度和高可视角度的要求。无疑地，LCD TV的显示品质要求是高过LCD Monitor的。

除了大尺寸LCD产品在品质上更为要求之外，成本也是重要考量，小尺寸的LCD产品，背光模组（Back Light Unit；BLU）所占的成本比例并不高，但是在大尺寸的LCD产品上，背光模组的成本比重就大幅增长。举例来说，15吋规格的LCD产品，BLU仅占整体成本的23％，在30吋规格时则达到37％，到57吋规格时，就攀升到50％，也就是说一个57吋液晶电视的成本价格，背光模组便占了一半的花费。

《图一 》 资料来源：http://www.kuraray.co.jp

＜注：图注：此图为LCD的结构图，图中主要是说明从偏光板（Polarized film）、玻璃（Glass）、彩色滤光片（Color filter）等的前段部分，并在图下针对偏光板方面进行更细腻的结构解说，至于后段的背光模组则只在最左上位置化简交代。 ＞

然而无论是LCD TV或是LCD Monitor产品，两者造价成本所面临的市场竞争挑战，处境相同并立场一致，都必须排挤且取代传统的CRT市场。 LCD Monitor之所以能够取代CRT Monitor，在价位上拉近与后者的距离是一大主因。因此LCD TV也无可避免地要在价格位阶上与传统CRT TV拉近，才具有彼可取而代之的优势。所以如何降低BLU的成本结构，对于大尺寸LCD产品来说更形迫切。

再者，欧盟RoHS的相关限令，也给予BLU的研发作业带来压力。汞（水银）的使用被规定要求不得超过5mg，未来甚至全面禁用，如此厂商也势必要调整BLU设计流程。因此未来BLU的各种新设计趋势，值得多方深入探讨了解。

冷阴极灯管(CCFL)

冷阴极萤灯管（Cold Cathode Fluorescent Lamp；CCFL）是目前大尺寸LCD TV产品最常用的背光源，不过也是大尺寸LCD TV中、BLU成本比例最高的零件代表；除此之外，CCFL也让制造厂商与使用者产生相当的顾虑。

首先是在亮度问题。亮度是显示品质的最基本要求，现在LED背光制法在亮度上能够超越CCFL，可使LCD TV有更佳的色饱和表现，CCFL的优势不在。其次，CCFL的发光原理与日光灯或霓虹灯相同，是以光管内的电弧放电来激发汞气体，再由气体促使管壁上的萤光质发光，此原理就成为CCFL应用令人感到不安的所在。倘若LCD TV搬运过程中遭受外力剧烈撞击，光管可能破裂，如此BLU可能坏损导致LCD TV必须送厂维修。更重要的是，破裂的光管可能会造成汞气体外泄，对于自然环境保育将有负面影响。

《图二 》 资料来源：http://www.lstechnology.com

＜注：图注：大尺寸的LCD无法使用侧边式入光，必须使用直接、直落式入光，图为直落式入光的结构示意图，4个圆红物即是CCFL光管，箭头为光照路径，底部半圆弧即是反射板（Reflection Plate），将光源向上反射，再透过压花（Pattern）、扩散片（Diffusion Sheet）使光源均化输出。 ＞

再者，CCFL的管壁长期受到放电刺激，将产生老化现象，尤其是从光管两端（接近电极的位置处）最先开始。老化会产生让管壁泛黑泛黄，导致背光亮度与光均性下降，观赏者也可感受到亮度减弱不均的显示不佳效果。此外LED背光技术可使其使用寿命超过CCFL，也迫使CCFL的寿限与老化问题更加明显。

《图三 》 资料来源：http://www.neths.it

面对上述种种难题，其实CCFL制造商也有各种必须权衡取舍的因应方法，着重之处各有不同。若要提高亮度，厂商可以透过增强电流量来强化CCFL的亮度，但相对地CCFL光管的寿命也会因此缩短。此外，厂商也无法一味地藉由增强电流来提升CCFL的亮度，因为光管电流到了一定程度后，​​亮度并无法持续增加，却会使温度上升，这时散热就成为恼人的问题。

另外因为汞会污染环境，业界也积极研发无汞式的CCFL，例如应用其他气体来取代汞气体。不过他类气体对光管的保护性，都不如汞的角色来得理想，会导致管壁劣化时间提早，因此无汞式CCFL目前尚无法进入实用化阶段。

发光二极体（LED）

由于蓝光LED和白光LED材料的出现，以及LED在亮度表现上不断突破，光电厂商已经开始采用LED做为背光源应用，似有逐渐取代CCFL之势，特别是在一些小尺寸的LCD产品应用上，LED取代CCFL的态势更加显著，不过在中大尺寸应用上，LED仍有些问题必须克服。

LED的优势在于高亮度特性，拥有更高程度的色域范畴，以NTSC所定义的标准来看，CCFL最多只能达到70％～80％的水准，LED则可达100％、甚至能超越100 ％的色域表现，因而被期待能为下一世代LCD TV带来更佳的色彩呈现（日文亦称为色再现性）。

《图四 》 资料来源：http://seniordesign.engr.uidaho.edu

＜注：图注：在亮度尚未提升以及蓝光和白光LED尚未问世前，红、绿、黄光LED仅能应用在电子装置的灯号指示用途，然而在蓝、白、高亮度LED相继出现后，LED开始便能应用于背光与电子照明等产品领域，图为绿光LED。 ＞

其次，LED以固态形式发光，不像CCFL以气体方式发光，所以有较佳的抗震耐摔性，并且没有使用汞或其他对环境有害物质的风险，合乎下一世代的环保需求。

不仅如此，在扫除残影（Ghost Shadow；或称鬼影）以及插黑技术上，LED比LCD更具备应用优势。

以往LCD在显示上有残影问题，尤其在高速动画（快速改变影像）时特别明显。这时方法上必须采用「插黑技术」，亦即在每秒30张的画面改变行进中，当每更替一个新画面时，就先将液晶显像全面关闭以呈现全黑状态，然后再进行下一张画面的显像，借此扫除鬼影。除此之外，为了让LCD能具备趋近于CRT的犀利显示能力，在无插黑时也必须让液晶进行减少显示工作周期（Duty Cycle）的间歇性显示，而这便须藉由脉宽调变PWM（Pulse Width Modulation）来控制。

这种插黑技术不仅需要液晶驱动来控制，同时也要BLU一起来协调搭配，否则液晶即便全部扭转成关闭状态，画面也会呈现「发光的黑」。因为液晶无法完全遮蔽背光源，所以为了让黑能够更彻底，当液晶全部关闭后，背光源也必须一并熄灭，如此鬼影才能彻底消除。

不过，应用CCFL进行插黑方法是有其限制。如前所述，CCFL的原理类似日光灯管，因此在点亮或熄灭时都需要较长的时间（可能是数毫秒），在明灭动作时间无法更快的前提下，CCFL难以兼顾在画面更替过程中所需的插黑技术、与显示过程中所需的间歇性明灭方法。即便能够兼顾，倘若未来技术发展让每秒画面数增加，CCFL便会相形见拙。

相较之下，LED能轻松容易地执行插黑技术，LED仅需数微秒即可点亮或关闭，并且能够支援更快速细腻的PWM调控。因为明灭迅速，BLU便可担负插黑技术作业，液晶显示驱动便无须配合运作，这样便能让电路设计更加简易。此外在利用BLU进行PWM调控来实现显示的亮度调整上，LED也比LCD更具优势。况且，LED在驱动上也比CCFL容易，CCFL同时需要正向与负向电流，LED只需要正向电流即可。

进一步来看，LED背光不一定要全面采用白光LED，可以采行红光、绿光、蓝光LED三原色共同交密配置的作法，甚至能同时加入不同波长的红、绿、蓝光LED，如此不仅可透过混光方式获得白光，还可以实现场序（Field Sequential）式轮替的背光驱动。

所谓场序式的驱动，是在同一时间内只点亮一种颜色（波长）的LED，借此让各色轮流明灭，如此可以让LCD TV的色彩展现更佳的效果，同时减轻对液晶内彩色滤光片（Color Filter）的依赖。未来若能提升液晶的扭转速率，甚至可省略滤光片，进而简化制程并降低成本。

另一方面，LED在制造封装的过程中，就已经完成对于光源的反射设计，例如装设反射杯等，光源就已集中在一面显示。相对地CCFL的光管型光源，在设计背光模组时，仍需要加装一片反射板，这样才能把光管另一面的光源反射运用。

LED背光所衍生的问题

虽然LED有上述优点，但事实上LED背光也有许多CCFL所没有的问题。

LED为点光源性质，不同于线光源的CCFL，以及面光源的FFL。三者相比，应用于背光的LED，需要在光均性的处理上特别讲究。同时，为讲求光均性，每颗LED的发光亮度特性，在挑选上也要求一致性。此外，若有某颗LED的寿命先行告终，就会影响光均性，所以必须确保所有的LED都具备长寿功能。如此严格的挑选，便使得LED背光的成本攀升。

再者，LED的发光效率并不如CCFL，同样的用电功耗，CCFL拥有较高的亮度与较少的废热，但是LED则需要更高的用电才能达到相同亮度，且产生的废热多于CCFL。这也使得LED背光模组的相关设计，经常要考虑到散热问题，除了要用上散热片外，甚至会还要加装热导管或电动风扇等。这些散热设计都会增加BLU的厚度与重量，使得大尺寸相关产品不适合搭配衍生壁挂功能。

业界已经开始尝试克服上述问题。例如当有LED损坏时，可以运用LED的驱动控制技术，将坏损LED附近的其他LED加强点亮，借此弥补该处光度减弱的问题。

《图五 》 资料来源：http://www.forhouse.com.tw

＜注：图注：台湾LCD背光模组研制厂商辅祥实业（FORHOUSE）所提出的BLU技术整合图。 ＞

平面萤光灯管（FFL）

除了CCFL与LED外，厂商也积极发展其他更合适的背光源，平面萤光灯管（Flat Fluorescent Lamp；FFL）就是其中之一。属于面光源的FFL，在光均设计上较为容易，处理过程简化；原先在光均处理中所造成的亮度折损，也会跟着减少。因此FFL不仅比CCFL和LED更具优势，同时也能省略设置增亮膜（亦称稜鏡片：Brightness Enhancement Film；BEF），可避免因为增亮膜属于寡占专利、由卖方高度主导价格的制约。若能藉由FFL材料，省下占今日BLU整体成本中37％的增亮膜，对于降低成本结构有相当大的助益。

《图六 》 资料来源：http://www.radiant.com.tw，瑞仪光电

＜注：图注：更完整、全面的LCD结构图，图中偏下部位即是背光模组。 ＞

FFL的另一项优点是可装设较少的反流器（Inverter），以往在大尺寸LCD TV中，必须使用多根CCFL光管，连带地也必须应用多个反流器。属于面光源的FFL，可以替代多根光管，因此在驱动时只需一个反流器即可，这样也就达到精省成本的目的。

虽然FFL有多项好处，不过因为FFL仍属于气体发光，所以会有摔震易碎的问题，破裂后与CCFL相同有气体外泄的风险。不过庆幸的是，FFL开始改采像是氙气等其他气体以取代汞，可有效避免对环保的危害。由于氙气在常温上是属于气态，而汞在常温时是液态，受刺激后才成为气态，所以无论是在空间内的元素均性上，在光均性上，还是在趋缓管壁老化的速度功效上，氙都是优于汞类发光。

小结：V-Cut光学膜技术

除上述外，还有更多针对大尺寸LCD TV所提出的背光源技术，包括外部电极萤光灯管（External Electrode Fluorescent Lamp；0EEFL）、热阴极萤光管（Hot Cathode Fluorescent Lamp；HCFL）、甚至是应用奈米技术的奈米碳管（Carbon Nano Tube；CNT）等等。

最后要指出的是，BLU的设计并非仅仅集中在背光源而已，在背光源之后，还有诸多与光学膜有关的光处理程序，包括反射膜、扩散膜（小尺寸LCD则使用导光板）和增亮膜等，各个层次中也都有技术上的消长变化。

例如，一个典型的BLU，必须使用X轴向和Y轴向各一的增亮膜，如此便是两片增亮膜。目前增亮膜大约80％由美国明尼苏达矿业（3M）供货。不过日本三菱化工（Mitsubishi Rayon）则提出另一种替代方案，即是用一片逆稜鏡片，即可取代两片增亮膜，这被称为V-Cut技术。与传统作法相比，V-Cut可更节省成本，并可让BLU更加轻薄。

V-Cut技术目前以笔记型电脑所用的中型尺寸为主要应用范畴，但未来也有可能扩展至大尺寸产品领域。不过3M正质疑V-Cut技术，认为V-Cut的作法会减弱光均性与机械强度，并容易产生刮痕与白点等等。不过从此例便可了解到，相关业界正积极对于BLU的背光源及光学膜等材料，寻求明亮、精简、轻巧、环保等多功能的解决方案而努力着。