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因背光源的要求林林總總，故在LCD顯示器佔有非常重要地位。無(wú)汞FFL（Flat Fluorescent Lamp；平面光源）作為L(cháng)CD顯示器背光源優(yōu)勢在於壽命可達10萬(wàn)小時(shí)（指亮度衰減至2分之1）、操作溫度範圍在-35℃～85℃、可不含水銀背光等，加上脈衝式發(fā)光特性，符人眼觀(guān)看顯示器的需求。

平面光源脈衝式發(fā)光特性　改善LCD TV影像品質(zhì)

對於LCD顯示器背光源設計，需回歸到對人眼的了解。雖然目前LCD TV解析度較映像管電視（CRT TV）高，且影像技術(shù)不斷改進(jìn)，但為何人眼仍覺(jué)得CRT TV在整體畫(huà)質(zhì)表現仍?xún)?yōu)於LCD TV，原因之一為CRT TV屬脈衝（Impusle）式影像顯示模式，可以使人眼有較明亮的視覺(jué)感受。

依照CRT TV脈衝式的影像顯示原理，若LCD TV欲依此影像顯示原理操作，背光源設計需瞬間點(diǎn)亮。無(wú)汞FFL特性之一是瞬間啟動(dòng)速度快，啟動(dòng)、關(guān)閉時(shí)間僅數微秒而已，然CCFL啟動(dòng)速度則以毫秒計算。CCFL若想縮短其啟動(dòng)、關(guān)閉的時(shí)間，必須由基本放電原理及發(fā)光材料改變，並且會(huì )造成CCFL損壞速度加快、壽命變短，且CCFL快速啟滅速度仍趕不上FFL瞬間啟滅速度，因此FFL較CCFL易做到脈衝式光源。

由於脈衝式發(fā)光特性，FFL背光源亮度不需做到整體亮度的提升，反是僅需提高瞬間亮度而已。其操作方式為只要四分之一時(shí)間將亮度提高到4倍，例如一般LCD TV亮度為500cd/㎡，瞬間將亮度提高到2,000cd/㎡，其它4分之3時(shí)間為全暗，類(lèi)似CCFL背光所謂的黑插入法。

FFL為何需有部份時(shí)間全暗？理由是液晶旋轉動(dòng)作主要是控制顯示畫(huà)面的亮暗，但也由於液晶旋轉特性，使得畫(huà)面有殘影現象產(chǎn)生。當FFL有極短時(shí)間變暗時(shí)，也就是利用視覺(jué)暫留的時(shí)間將光源關(guān)掉，故不致看見(jiàn)液晶轉動(dòng)那麼長(cháng)的時(shí)間，因此可減少畫(huà)面殘影出現，對LCD TV影像品質(zhì)頗有幫助，這也是為何脈衝式背光可使影像品質(zhì)變好的原因。

然FFL背光源為何需瞬間提高亮度？人類(lèi)經(jīng)歷了數百萬(wàn)年的演化，人眼最適觀(guān)賞風(fēng)景時(shí)間為白天而且有雲的時(shí)刻，此時(shí)亮度為1,000～2,000 nits，因此顯示器最適人眼觀(guān)看亮度為1,000～2,000 nits。然現在市面上銷(xiāo)售LCD TV大多亮度僅為500nits，較暗的畫(huà)面造成人眼看久後容易疲倦，然而目前並無(wú)任何顯示器技術(shù)可以有效地達到此明亮度水準，且尚可以維持良好的對比度，因此，以脈衝式光源瞬間達到此亮度，是比較可行的方法。

無(wú)汞平面光源優(yōu)勢

平面光源種類(lèi)眾多，但大致可區分成以水銀放電及以氙氣放電2類(lèi)平面光源，無(wú)汞平面光源，則以氙氣取代水銀使用。

若以氙氣放電的物理特性來(lái)看，其中一項優(yōu)勢在於氙氣所放射出來(lái)的UV光波長(cháng)較短、為172nm，短波長(cháng)的純紫外線(xiàn)因無(wú)法穿透玻璃，因此不會(huì )造成光學(xué)膜黃化。相對的，水銀所放射出來(lái)的紫外線(xiàn)波長(cháng)為254nm以及較長(cháng)波長(cháng)的紫外線(xiàn)，因會(huì )穿透玻璃造成光學(xué)膜黃化，故製程當中需加上抗紫外線(xiàn)處理。

再者，雖然使用氙氣或水銀放電皆可產(chǎn)生UV光，但在同樣操作溫度下，氙氣的發(fā)光密度非常高，約為水銀的1,000～1萬(wàn)倍，故所產(chǎn)生較多的UV，此為氙氣適合做到高亮度原因。

另外，汞尚存在均一性不佳問(wèn)題。常溫下汞因屬液態(tài)緣故，造成要均勻分佈在整個(gè)平面光源較有困難，尤其當顯示器直立放置時(shí)，汞會(huì )向下沈積，故當汞平面光源啟動(dòng)時(shí)，會(huì )出現下亮上暗不均現象；再加上汞的分佈會(huì )隨操作溫度的不同而有所變化，即使在操作前已花數小時(shí)將汞分佈均勻，但因操作溫度不同，汞原分佈均勻狀態(tài)又被破壞。相對的，氙氣因屬氣態(tài)緣故，故分佈較為均勻，光的均一性可呈現較佳狀態(tài)。

然後來(lái)發(fā)現電子撞擊能量損失方面，氙氣反而較汞來(lái)得小，故從整體能量效率來(lái)看，氙氣與汞2者間差距已逐漸縮小。目前32吋LCD TV用無(wú)汞平面光源耗電量已降低至120～130W，當耗電量降低後，則不需加裝散熱裝置。

平面光源可減少背光模組組裝時(shí)間

FFL因光源均一性佳，且向上發(fā)光特性，故可較容易在背光模組之各項設計參數（如反射，模糊化，及增光等）中取得最佳設計。FFL除簡(jiǎn)化光學(xué)設計外，因光源本身僅需1個(gè)Inverter作驅動(dòng)，相較CCFL 1或2根燈管即需使用1個(gè)Inverter來(lái)得簡(jiǎn)單。因CCFL背光源使用零件數多，故組裝上相對FFL費時(shí)。

若以背光模組廠(chǎng)角度來(lái)看，因FFL光源做好後，等於背光模組已做好一大半，可明顯減少整個(gè)背光模組組裝工時(shí)及步驟，故有利於背光模組自動(dòng)化方式生產(chǎn)。

平面光源面臨挑戰

雖然FFL背光模組在組裝成本上較CCFL具有優(yōu)勢，但CCFL陣營(yíng)降價(jià)速度亦較預期快，其作法如減少CCFL使用根數，或以3片下擴散片取代成本較高的稜鏡片使用，故不可忽視CCFL陣營(yíng)在降低成本方面所作改善。

CCFL於1990年代初期即已量產(chǎn)，CCFL仍具成本低及信賴(lài)度高等優(yōu)勢。FFL屬全新背光源，未來(lái)仍面臨以下挑戰，如供應鏈建立較為困難、新技術(shù)成熟度較低、學(xué)習曲線(xiàn)效率提升較慢等，故需不斷改善成本結構，並與TFT LCD產(chǎn)業(yè)緊密結合。

FFL不若CCFL為T(mén)FT廠(chǎng)、背光模組廠(chǎng)等非常熟悉的背光源，為保有FFL背光源競爭優(yōu)勢，需與TFT LCD大廠(chǎng)緊密配合，整合光學(xué)設計等技術(shù)來(lái)共同開(kāi)發(fā)合作，若非如此，FFL開(kāi)發(fā)時(shí)程恐將延後。

現LCD TV背光源技術(shù)眾多，除CCFL外，尚包括LED、EEFL、HCFL等，因其它背光源不斷加快其開(kāi)發(fā)時(shí)程，尤其是目前討論最多的LED背光源，整體產(chǎn)業(yè)鏈皆共同參與開(kāi)發(fā)，因此LED光源導入速度相對較快。FFL為能突破其它光源競爭及客戶(hù)採用，故FFL光源要做，就要做到最好，以提高FFL導入LCD面板機會(huì )。（奇達光電技術(shù)長(cháng)蔡君徽口述，林芬卉整理）

蔡君徽，交通大學(xué)光電工程研究所畢業(yè)，現任奇達光電技術(shù)長(cháng)，曾任翰立光電總經(jīng)理，及工研院計畫(huà)主持人，從事顯示器及LCD背光源領(lǐng)域超過(guò)10年經(jīng)驗。