曲折的革命道路 大尺寸液晶的未来之路

　　经过数年的努力，台式机用显示器的价格跌幅极快，在2000年初投入时，一个15英寸的桌上型TFT LCD显示器的零售还要2000--3000元，如今2006年已到了15英寸停产，17英寸只要一千多元，19英寸也是二千元有找的价位，至此CRT显示器虽也以更低价格应对，17英寸CRT仅在700元左右的价位，甚至700元有找，但更低的价位也难以阻碍TFT LCD呈为主流的趋势，如今仅有极专业取向、极成本诉求的利基小众市场会持续使用CRT，一般而言都已改用LCD。

　　在顺利攻占、取代桌上电脑用显示器的市场后，面板产业也持续往大尺寸路线发展，然而台式机用显示器多只要15英寸--21英寸，如同笔记本电脑只要8英寸--15英寸，没有更大化的需求，为此面板产业看上了另一块新市场，即是家庭客厅用的大尺寸电视（液晶电视）。

　　虽然面板产业有了新的目标市场，然而挑战难度似乎也越来越高，在数码相机、笔记本电脑市场时并没有其他类型的显示器可与之竞争，然而到了台式机用显示器时就必须面对CRT的竞争，LCD最终以显示特性强化、价格降低来战胜，如今朝大尺寸液晶电视发展，不仅要面对原有CRT的竞争，甚至还会遭遇PDP，以及其他投影型显示器的竞争，对手类型明显增加。

　　此外，LCD电视化应用的特性要求比桌上用显示器更高，因为要在客厅给众人观赏，所以亮度、对比度等必须更高，可视角度也要更高，显示的反应速度也必须提升，其他也包括灰度、色彩饱和度、色彩表现范畴等多项显示特性。不过，最重要的还是在‘成本’，今日29英寸的CRT TV已是2000多元而已，而相近英寸数的液晶电视仍要7000多元，如此很明显的，除非家庭用户极重视空间精省或用电花费，否则依然会选择CRT TV。

　　所以，LCD为求攻占新目标，求胜秘诀依然在‘显示特性’与‘价格成本’两项，在此姑且不论特性，单就成本而言，越大英寸数的LCD，其背光模组（Backlight Module）所占的成本比重就越高，而降低成本又是液晶电视的一大重点。

　　因此，现有的液晶电视研制业者都积极针对背光模组部分研拟对策，如何让背光部分的设计更低廉，同时要控制改变所导致的副作用不致过度影响LCD显示器的核心优点（轻薄、省电），为此本文以下将讨论现有液晶电视的各种背光技术，针对其优缺现况与未来推估进行讨论。

　　冷阴极萤光灯管（Cold Cathode Fluorescent Lamp；CCFL）

　　CCFL的背光设计主要有两种：‘侧入式’与‘直落式’，不过侧入式因光导设计使得光折损率较高，进而让背光亮度受限，面板英寸数越大时亮度就越低，仅适合8英寸--15英寸的TFT LCD面板，也就是笔记本电脑、台式机等个人观赏之用，但阖家观赏的液晶电视属大尺寸，侧入式的亮度将难以满足，取而代之的是直落式。

　　不过，前面说过的：‘越大英寸数的LCD，其背光模组所占的成本比重就越高……’，所指的正是直落式CCFL背光模组，根据统计，同样是使用直落式CCFL背光模组，在15英寸时背光模组仅占整体成本的23％，但是到30英寸时就增至37％，并且推算到57英寸时，背光模组所占的成本就会达到50％。

　　CCFL的发光原理与日光灯、霓虹灯相同，并且光管部分可依据需求进行弯曲，然而用于大尺寸背光时多采行直型、U型、W型弯曲。

　　所以，直落式CCFL背光仅适合用在30英寸左右的中型尺寸液晶电视，不适合用在更大面积的设计上。同时，CCFL是运用水银气体放电来产生照明，虽然目前欧盟订立的RoHS规范，只要对‘水银’剂量在标准以下仍可接受，但无人能保证日后可能将标准提高至零含量（完全不准使用），届时CCFL将无法使用，或必须改行无汞式CCFL。

　　即便无汞式CCFL在技术上可行，但CCFL依旧是密闭光管性的气体放电式电子照明，光管对外力的抗受性有限，较大的冲撞将使光管破裂，使照明失效，相对的其他固体式电子照明（如LED）则无此顾虑。另外，由于直落式不需要用导光板，也较无光折损问题，所以也不需要增亮膜，特别是增亮膜属于少数业者的专利技术，价格昂贵，直落式可以省去导光板与增亮膜，此有助于成本降低。

反流器（Inverter），用来驱动CCFL，其他光管型照明也需要使用

　　不过，直落式CCFL也有其缺点，为了提升画面亮度，必须增加光管数目，然而光管过密排置的结果将不利于散热，既然左右相间的距离空间缩减，只好从厚度层面来增加散热空间，然而厚度增加也等于部分抵损液晶电视的优点：轻薄。

　　附带一提的是，在大英寸数的液晶电视上使用CCFL光管，光管的长度也必须因应英寸数增加而增长，然而较长的CCFL光管，其光管的中间位置与两端将容易产生亮度MURA与色MURA的问题，进而影响背光的光均性，为了持续保持光均，则必须用上扩散膜来强化光均度，但扩散膜也会带来光透率的折损，使亮度减低，亮度减低的结果只好以增加光管数的方式来补强，但就如前所述：增加光管将更难设计散热、增加背光模组的厚度，甚至是用电增加，根据了解，CCFL背光模组的用电已占液晶电视整体用电的90％之高。

发光二极体（Light Emitting Diode；LED）

　　既然CCFL背光有诸多的副作用疑虑，因此业界也苦思各种新背光实现技术，而LED则是可行性方案之一，如索尼的Qualia系列电视，即是高端的大尺寸（40英寸、46英寸）的液晶电视，其背光部分是用WLED所构成，称为WLED背光技术。

WLED的亮度与发光效率仍在持续进步，过去用于汽车照明时只能用在方向灯、辅助用的第三煞车灯等，如今也可用于主照灯中，持续强化的WLED也有利于运用于LCD背光中。

　　WLED背光有多项好处，首先是固体式电子照明，对冲撞的抗受性高于CCFL，并且没有汞气体的环保法规顾虑，没有UV紫外线外泄顾虑，同时在色彩饱和度及寿命上都超越CCFL，另外LED只要正向电压即可驱动，不似CCFL需要交流的正负向电压，即便是只论正向驱动电压，LED的需求准位也低于CCFL。

　　再者，LED的亮度只需用脉波宽度调变（Pulse Width Modulation；PWM）方式就可调节，并可用相同方式来抑制TFT LCD显示上的残影问题，然而CCFL的亮度调节就较为复杂，并且无法抑制残影，必须以另行方式才能抑制。当然！并非一定要使用WLED才能实现白色的背光，也可以用红光LED、绿光LED、蓝光LED等三原色来组合成白光，效用与WLED相同。

　　虽然LED背光有诸多优点，但也有其缺点，首先是发光效率，以相同的用电而言，LED并不及CCFL，因此散热问题会比CCFL严重，此外LED属点型光源，与CCFL的线型光源相比较更难控制光均性，为了达到尽可能的光均，必须对生产出来的LED进行特性上的精挑严选，将大量特性一致（波长、亮度）的LED用于同一个背光中，此一挑选成本也相当高昂。

　　所幸的是，WLED的发光效率还在提升中，目前已可至100 ml/W，如此色彩饱和度可以更佳，以及让背光的WLED排置更宽松，进而让用电与散热问题获得舒缓，并且制造良品率持续进步成熟后，严选光亮特性一致的LED的成本也会降低。

有机发光二极管（Organic Light Emitting Device，OLED)

　　OLED并不是一个特别新鲜的技术，早年在一些MP3以及车载音响的屏幕上经常用到这个材质，不过这都是对色彩和分辨率要求不高的“小打小闹”，它的技术原理给予它极大的潜能和发展空间，经过几年的修炼，主动式OLED现在终于可以在手机、PDA、便携式游戏机等小屏幕数码产品上和LCD一决雌雄。

　　相较于小屏幕数码产品所采用的TFT LCD液晶屏，OLED由于成像技术及设计上的先进性，不但具有高亮、高对比、低功耗等特征，同时还具有超薄、超广视角、微秒级反应时间及使用温度范围大等鲜明的优势。

　　除了这些，OLED屏值得称道的还有它的操作温度，它可以在零下40℃至85℃都能正常使用，而LCD则在低温情况下操作速度就会减慢，这让OLED屏在俄罗斯等寒冷国家可以得到广泛推广。另外OLED的器件为全固态，因此胜任各种震动工作环境，更因不含水银等有害物质的背光源，因此更加环保。

三星40英寸电视用OLED

　　三星公司今年已计划重点投入OLED的研发，并以之为继TFT-LCD之后的核心事业。目前, 三星已开发出全球尺寸最大的40英寸电视用OLED。虽然OLED进入大尺寸平板显示领域还为时尚早，不过预计3G支持下的数字多媒体广播 (Digital Multimedia Broadcasting，DMB)将迅速兴起，由此所拉动的手机面板使用OLED将出现爆炸性增长，到2007年这一市场的增长将有可能是现在的十倍。

平面萤光灯管（Flat Fluorescent Lamp；FFL）

　　除了CCFL与LED外，韩国的三星电子（Samsung Electronics）与三星康宁高精密玻璃公司（Samsung Corning Precision Glass；SCP）合作，共同研究开发出FFL背光技术，并已实际用在32英寸的量产商品中。

　　FFL背光技术的好处在于只要单一灯源，单一灯源只要一个反流器（Inverter）便可驱动，相对于CCFL需要多组反流器，可以省下较多的用料成本，并且FFL为面型光源，光均设计上比CCFL、LED都来得容易，并且亮度充足，不需使用价昂的增亮膜，此也同样有助于降低成本。

　　更重要的是，FFL在组装程序上相当容易，无论是在背光模组的构成组装，还是在液晶电视成品的构成组装，都可用全自动化的生产流程来执行。此外德国欧司朗Osram的FFL技术还以其他惰性气体来代替汞，如此更能符合环保规定。

外部电极萤光灯管（External Electrode Fluorescent Lamp；EEFL）

　　EEFL背光技术是由LG. Philips所提倡，同样也已经用于实际的量产商品上，EEFL的首要优点是反流驱动器的数目缩减，过往直落式CCFL背光的作法，是每个萤光灯管都要对应一个反流驱动器，然而改采EEFL作法则可缩减反流器的数目，约可减少2个--4个，使用料成本降低，同时也有助于提升生产良品率。

　　不过，EEFL的益处目前有其范畴性，即是反流器的缩减仅适合于30英寸--40英寸之间，若在更大英寸数的设计中使用EEFL技术，反而会使反流器的需求用数增加，甚至增加反流器的热度（不利于散热与用电效率）。

热阴极萤光管（Cathode Hot Fluorescent Lamp；HCFL）

　　LED型的电子照明与背光技术给予传统光管式照明、光管式背光很大的压力，而Philips一直是光管照明技术的一大领导业者，虽然近年来也投入参与WLED照明技术，但另一方面也仍持续加码其光管技术，因此由Philips集团下的照明事业群提出了HCFL的背光技术。

　　HCFL的首要优点也在于光管数的缩减，在相同的画面尺寸下，传统CCFL的背光守法需使用12根--16根光管，相对的HCFL却只要11根，并且色彩饱和度方面也有大幅的进步。可惜的是其功耗过大，此方面仍需极大的改进强化。

奈米碳管（Carbon Nano Tube；CNT）

　　最后，还有一种未来相当具备看好性的背光技术，此即是奈米碳管技术，奈米碳管一样采用放电方式来产生背光照明，并且其放电不需要倚赖惰性气体，能以真空方式进行放电，如此就比使用惰性气体取代汞的FFL还要更具环保性，此外低成本、低用电、轻薄等也都是其优点，不过其光均性与点亮驱动等方面仍不够稳定。

　　笔者认为：无论是CCFL还是LED都是基于发光二极管的原理。大学做物理实验的时候，发光二极管是个非常简单的器件，无非是电流正向的时候亮，逆向的时候就不亮，大多只是在实验中用来判断电流方向，而如今，它在新一代显示技术中却充当了如此重要的作用。可见，简单就是最好的，民用科技终归要从繁复走向简单。