繼2008年大動作投入發光二極體背光源液晶電視(LED TV)後，三星(Samsung)、樂金(LG)等國際品牌電視大廠更不約而同於2009年初國際消費性電子展(CES)會上，大陣仗展出多款LED TV產品，不僅讓LED TV成為大尺寸液晶電視市場的當紅焦點，更吸引LED驅動IC業者加足馬力，展開搶攻，一方面戮力提升功耗、尺寸、區域調光(Local Dimming)、與轉換效率等產品效能，另一方面則透過與面板廠合作掌握LED TV產品發展策略。
因應LED TV差異化特性 驅動IC顆數/介面大不同
自索尼(Sony)於2004年發表全球首款LED TV，至2008年前均採用紅綠藍(RGB)光LED配合直下式排列的背光源方案，直至2006年，三星選用白光LED組合側光式排列方案的LED TV問世，無論產品的穩定度與價格皆深具競爭力，隨即挑起索尼和三星在LED TV市場激烈的戰火，至今，此兩家日韓電視機大廠持續透過產品更新，在市場中互別苗頭，同時也引領LED TV邁向商品化。
今年，三星一舉推出數款LED TV並在市場獲得佳績，對產業界發揮正向激勵作用，其致勝關鍵就在於出色外型、色彩飽和度及價格優勢，而幕後功臣即是三星所選擇的白光LED搭配側光式方案，因此產業界開始重新思考過去執著於紅綠藍光LED整合直下式方案的可行性，以及終端消費者對於LED TV的功能需求。
事實上，側光式和直下式排列方案各有優劣勢，側光式較直下式在成本上更具競爭力，且外觀設計更薄；而直下式畫質較佳，並可實現區域調光特性，達成液晶電視高對比度要求。目前電視製造商因應突顯性能的差異化，催生出側光式或直下式結合白光LED方案，抑或直下式搭載紅綠藍光LED的組合，而個別方案對於LED驅動IC使用顆數與溝通介面需求相差甚遠。
挾超薄化/成本競爭優勢 白光LED搭配側光式獲青睞
相較於紅綠藍光LED TV方案，白光LED TV製造成本較低，不過演色性(CRI)則不如紅綠藍光LED TV，更重要的是無法實現區域調光特性，為最初業界選用紅綠藍光LED做為液晶電視背光源的主因。然而，現今為加速擴大LED TV市占率，降低成本已成為當務之急，迫使業界改變過去視紅綠藍光LED TV為市場主流的思維，轉向擁抱白光LED搭配側光式方案。
觀察LED TV系統大廠的產品策略，2008年始，輕薄化已成為市場的決勝點，三星、索尼、樂金(LG)、夏普(Sharp)、東芝(Toshiba)、日立(Hitachi)、瑞軒科技等相繼推出訴求輕薄的LED TV，不過採用直下式搭配紅綠藍混光方案，須使用較多LED與零組件顆數，因此若要真正達成LED TV薄型化，白光LED結合側光式勢必為最佳方案，如三星最新發布的LED iDTV系列LED TV厚度已縮減至30毫米以下。
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| 圖1 意法半導體類比/功率與微機電元件產品市場經理郁正德表示，LED TV區域調光功能現仍處於實驗階段。 |
意法半導體(ST)類比/功率與微機電元件產品市場經理郁正德(圖1)分析，不同於可攜式裝置，液晶電視主要是安裝於客廳或臥室，因此終端消費者對於LED TV的功耗和厚度並無過高的要求，主要選購條件在於LED TV和冷陰極燈管背光源液晶電視(CCFL TV)的價差。
就LED驅動IC而言，系統業者採用白光LED加上側光式組合，使用的LED驅動IC顆數較少，結構也較簡化。郁正德說明，不同於直下式方案的燈串排列較為密集，通常側光式LED TV的排列方式為將兩條燈串安置在左右或上下兩側，因此無法實現區域調光功能，而無論採用串聯或並聯方式，最多只需要兩顆LED驅動IC，甚或上下燈串共用單顆LED驅動IC即可完成。
此外，應用於側光式LED TV的LED驅動IC規格亦有天壤之別，意法半導體類比與感測元件技術市場行銷部專案經理王嘉瑜指出，以側光式來說，每燈串使用的LED排列數較多且密，每串電壓高達100伏特，因此對LED驅動IC的轉換效率要求較直下式高，且架構上不會僅有單顆LED驅動IC，而是額外配合眾多電路相輔而成。白光搭配側光式LED TV現已蔚為風潮，不過，相較於紅綠藍光LED加上直下式方案，LED驅動IC可發揮的空間較少，因此多數的LED驅動IC供應商對側光式方案布局並未著墨太多。郁正德坦言，目前意法半導體主要是支援直下式方案，但直下式的LED驅動IC設計較為複雜，對於擁有直下式LED驅動IC開發技術的晶片業者來說，生產側光式LED驅動IC並非難事，因此意法半導體均有能力提供。
此外，主要的LED驅動IC供應商，如意法半導體、飛思卡爾(Freescale)、奧地利微電子(austriamicrosystems)、聚積等，針對白光加上側光式應用的LED驅動IC市場，也開始磨刀霍霍，展開布局。
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| 圖2 飛思卡爾亞太區類比產品行銷經理黃健洲指出，目前中國大陸有意進軍LED TV的系統廠商不乏自有品牌業者。 |
飛思卡爾亞太區類比產品行銷經理黃健洲(圖2)坦言，過去飛思卡爾較專注於發展直下式方案，但今年側光式將為飛思卡爾鎖定的目標市場，預計今年年底前會發布側光式的產品，且LED驅動IC將會整合控制功能。
飛思卡爾的側光式產品策略主要區分為中低功率和高功率兩類型應用，其中輸出電壓為LED驅動IC技術挑戰，針對中低功率應用，飛思卡爾提供每串電壓可支援60伏特的LED驅動IC，若以每顆LED電壓3.8伏特估計，約可串連十五顆LED；至於高功率方面，預計今年年底前推出輸出電壓高達200伏特左右的新產品，因此每串LED使用顆數將會變少，但恐因驅動電壓偏高而未能通過安全規範。
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| 圖3 奧地利微電子LED背光和電源管理方案行銷經理Markus Luidolt認為，創新、價格與面板商的緊密合作關係為LED驅動IC市場致勝要件。 |
為了提供高輸出電壓LED驅動IC，須透過製程與設計相互配合，飛思卡爾現透過0.13微米SMARTMOS製程技術，達成高輸出電壓，並可融合數位與類比技術，同時可隔絕電磁干擾(EMI)。
至今，奧地利微電子已推出三款LED TV應用的LED驅動IC，今年初新開發的LED驅動IC產品，主要鎖定側光式LED TV市場，內含最新數位功能。奧地利微電子LED背光和電源管理方案行銷經理Markus Luidolt(圖3)提到，繼今年初的新品後，第二季將再推出另一顆元件，提供較少的通道數及特別針對最新世代LED TV設計的功能集合，其電流控制與溫度變化極為穩定，能協助客戶大幅減少整體系統成本，再者，奧地利微電子旗下的LED驅動IC皆具備整合式的專利電源整流方法，將功耗降至最低，因此可支援更薄型的電視，同時更易於散熱，同樣有利於節省系統成本和改善效能。
此外，由於奧地利微電子擁有符合降低成本效益的高壓製程互補式金屬氧化物半導體(CMOS)技術，Luidolt補充，奧地利微電子已將這項製程技術授權給IBM，並藉此取得IBM的0.18微米製程技術。
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| 圖4 聚積產品開發處協理林榮宗強調，LED TV主要成本在於LED，LED驅動IC價格並非成本的關鍵要素。 |
針對側光式LED TV市場，國內LED驅動IC供應商聚積推出電壓達40伏特的LED驅動IC。聚積產品開發處協理林榮宗(圖4)認為，國外LED驅動IC廠商憑藉高階製程可開發出輸出電壓高達100～200伏特的元件，而聚積亦可透過增加外部元件，如金屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFET)達到輸出電壓達100伏特的LED驅動IC，然因電壓一旦大於48伏特則易出現安全性的疑慮，因此高輸出電壓是否為最佳作法仍有待商榷。
2007年，聚積已發表首款LED TV的LED驅動IC原型，礙於當初LED TV價格高於傳統CCFL TV四至五倍以上，因此未能順利量產。林榮宗談到，紅綠藍光LED TV的發光效率不及白光LED TV，且容易產生熱的缺陷，加上成本過高，評估過後認為初期LED TV將由白光LED主導，因此直到2008年中，聚積才開始投入白光LED背光源研發。
目前聚積所開發的LED驅動IC方案可符合中低功率和高功率LED TV兩種類型的需求。林榮宗剖析，國內高功率LED製造商，可達到良率高的業者寥寥無幾，技術仍有很大進步空間，至於中低功率LED價格較便宜，加上中低功率LED的架構設計簡單，以及使用的顆數多，因此熱和導光板較易處理，未來市場將較有機會勝出。
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| 圖5 廣鵬科技技術長江永欣提到，有鑑於LED TV市場尚未成熟，廣鵬仍以NB LED為主要目標市場。 |
前身為富微電子的廣鵬科技過去經營中國大陸市場多年，廣鵬科技技術長江永欣(圖5)表示，過去廣鵬科技並不看好LED TV，因為主要採用紅綠藍LED作背光源，成本太過昂貴，直至今年三星推出一系列白光LED TV，市場接受度提高，廣鵬也趁勢推出LED驅動IC。
廣鵬瞄準白光LED搭配側光式市場，透過與國外晶圓廠合作，採用特殊高壓BCD(Bipolar-CMOS-DMOS)製程開發輸出電壓75伏特LED驅動IC，以滿足市場需求。
突顯真實色彩/區域調光特性
RGB搭配直下式方案為趨勢
與CCFL TV相比，LED TV具備環保、高色彩重現、區域調光、輕薄及省電優點。其中，白光LED搭配側光式方案僅在輕薄和成本略勝一籌，紅綠藍光LED結合直下式方案將為最終的理想選擇。
郁正德強調，比較陰極射線管(CRT)、電漿電視(PDP)和液晶電視，液晶的對比度不足，最高對比度僅達1:2,000，低於電漿電視1:15,000數倍之多，但LED TV透過區域調光功能，對比度將可媲美電漿電視，電漿電視的對比度雖然首屈一指，不過顏色卻會隨著時間衰減，遂使得紅綠藍光LED TV脫穎而出。
由於電視機畫面的對比度增加，愈接近真實色彩。而LED屬於點光源，與CCFL的面光源截然不同，因此LED TV可藉由區域調光可達成細部的動態對比，調高液晶電視的對比度。
有別於側光式的單一燈串所串聯的LED顆數較多，因此需要的電壓和電流偏高；直下式則是透過將面板分成數十個區塊，以進行區域調光，只要整體亮度達到要求即可，因此每顆LED的亮度毋需太高，LED驅動IC的電壓和電流值也偏低。但至今，無論是側光式或者直下式，業界對於燈串的電流與電壓均未有定論。
王嘉瑜不諱言，由於各家高功率LED製造商生產的規格不盡相同，導致面板業者對於LED TV每燈串的電壓和電流數值未有統一標準，在各家面板廠的規格迥異之下，LED驅動IC業者只能經由與面板廠商的緊密合作，才能即時掌握市場動態。
為密切掌控市場趨勢，郁正德透露，意法半導體已和三星、樂金、友達、華映等台日廠商洽談LED驅動IC規格，以確保產品符合市場需求。
相對於白光LED搭配側光式方案，紅綠藍光加上直下式仍處於試量產甚至實驗性階段，因此應用於該領域的LED驅動IC技術尚難以達成最佳化。LED驅動IC業者普遍認同，開發LED TV的LED驅動IC的技術成熟度仍稍顯欠缺，尤以發揮區域調光功能的技術難度最高，其須增加高速傳輸介面、達成電流匹配(Current Matching)及輔助系統解決過熱問題。
由於區域調光對於訊號傳輸量較大，對於高速傳輸介面需求更加殷切，業界現已發展出最快速的傳輸介面低振幅差動訊號(RSDS)因應市場需求。黃健洲指出，相較於傳統LED TV為達成區域調光所普遍採用的通訊協議I2C和系統編程(ISP)，傳輸速率最高達3.4Mbit/s，RSDS傳輸速率可達40M～85Mbit/s，明顯高出許多；此外RSDS可劃分的面板區塊更多，約可達六十四至一百二十八塊以上，比起I2C與ISP至多僅可區分成十六塊，可以對面板作更精準的區域調光。
RSDS介面的技術門檻不高，但成本較I2C及ISP高，由於成本為LED TV發展的最大阻礙，如何縮減製造成本將為LED驅動IC協助面板客戶解決的重要課題。
此外，黃健洲補充，電流匹配為LED驅動IC設計面臨的的另一大技術挑戰，此效能不佳時，在大尺寸LED TV觀看跳動、瀑布等畫面時，容易出現殘影或抖動情形，基本上電流匹配比重愈低愈好，目前仍有驅動IC供應商無法提供最佳化性能，標準的電流匹配應達到2%，意法半導體新一代產品已可達1%。
若採用直下式背光源設計，以42吋LED TV估計，至少需要一千六百顆的LED，以每顆LED驅動IC平均驅動一百六十顆LED計算，至少需十顆LED驅動IC，由此不難想像系統實際運作時所產生的過熱弊端，將會是LED驅動IC和面板商面臨的最大技術考驗。為解決系統散熱問題，飛思卡爾發展出高階的迴溯溫度量測技術，以進行LED驅動IC開關控制，避免系統溫度持續升高造成損壞。
另一方面，林榮宗提出，大多數廠商減低系統過熱的主要方式為將面板分成數十個區域後，每一區塊再裝置一至數顆不等的LED驅動IC。
在紅綠藍光LED TV技術仍待大幅提升之際，白光整合側光式方案也面對均勻度不佳的市場衝擊，致使得白光搭配直下式作法成為過渡時期的新興方案。
側光式方案燈串是採取上下或左右排列方式，須透過導光板才能將光均勻分布於面板上，因此僅適合37吋以下的LED TV，否則將會暴露出均勻度不佳的缺點。
有鑑於此，黃健洲透露，日前韓系面板廠商已計畫發展白光加上直下式方案，除了能改善面板光均勻度的問題外，直下式方案可實現區域調光功能，省電效能約達50～60%。
現值LED TV市場萌芽之際，受到全球面板供應商相繼發展平價LED TV風氣影響，有助於面板及系統業者降低製造成本的高整合度和高彈性LED驅動IC方案蓬勃發展。
加速LED TV市場普及 高彈性方案興起
郁正德談到，過去直流對直流整流器(DC-DC Converter)方案，由內部脈衝寬度調變(PWM)和外部MOSFET組成，而意法半導體現利用已發展至第六代的特殊製程BCD，將此兩顆元件整合在單一晶片，若無自屬晶圓廠的晶片業者，則須藉重晶圓代工廠協助完成。
不讓外商專美於前，聚積同樣透過半導體特殊製程將LED驅動IC與PWM整合在單一晶片上，然而林榮宗不諱言，高整合度晶片衍生出的功耗過高漏洞，技術上仍待改善。
另外，LED TV市場對於LED驅動IC的規格需求多樣化且仍持續改變中，因此不難發現，LED驅動IC客製化的比重居高不下，除此之外，對於高彈性方案的依賴度也正在持續攀升。
Luidolt提到，對於面板廠商而言，最重要的是必須擁有廣泛的LED驅動IC方案，同時提供內建的彈性，以便能夠透過同一平台協助客戶，此有助於降低任何新專案所涉及的軟硬體開發成本。因此，不少LED驅動IC業者皆可因應不同客戶要求，提供多元化電流值的LED驅動IC。
以意法半導體提供的LED驅動IC為例，每顆平均可控制一百六十顆LED，每燈串輸出電壓達40伏特，若以每顆LED電壓3.8伏特估計，每燈串可承載十顆LED，電流數值可支援85～100毫安培不等；至於聚積LED驅動IC同樣支援40伏特輸出電壓，電流值則可達20～100毫安培。
此外，為協助客戶透過相同架構支援不同尺寸的LED TV，業者藉由單一顆LED驅動IC加上多顆電流發電機(Current Generator)的平台提供LED顆數的擴充彈性。
郁正德說明，在意法半導體LED驅動IC平台架構中，只要每增加一顆電流發電機，就可多控制十六條燈串，同一架構中最多可增置三顆電流發電機。由此推估單一平台約可支援六百四十顆LED，因此42吋LED TV僅需約三個LED驅動IC平台，即可支援眾多LED顆數的電壓與電流控制。
為了搶食白光和紅綠藍光LED TV市場，飛思卡爾亦提出彈性方案。黃健洲談到，飛思卡爾將原本白光LED TV方案的驅動IC分區，運用同顆數外加控制器支援紅綠藍LED TV方案，此外，並將液晶面板引擎(LCD Engine)功能整合至LED驅動IC當中，此設計可望成為未來的市場趨勢。而著眼於低成本方案為市場主流，黃健洲指出，未來飛思卡爾將計畫捨棄部分客戶不需要的功能，以進一步降低開發成本。
LED TV技術尚未成熟 安規驗證與時俱進
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| 圖6 工研院電光所光電元件與系統應用組組長朱慕道分析，未來LED TV由背光模組或面板廠商主導尚有變數。 |
LED TV技術尚在起步階段，因此系統設計方面仍有進步空間，尤以散熱問題為當務之急。
投入LED TV技術研發長達5年之久，工研院電光所光電元件與系統應用組組長朱慕道(圖6)認為，市場對於紅綠藍光搭配直下式LED TV特性需求高，因此未來機會大，至於側光式方案，40吋以上將面臨光均勻度考驗，另外由於熱集中於上下或左右兩側，技術不夠成熟難以量產。
但另一方面，直下式LED TV使用LED和機械元件的數量過高，同樣容易導致散熱問題。因此朱慕道強調，未來直下式要擺脫成本太過昂貴及熱的窒礙，採用中小功率LED的組合將為可行方案。
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| 圖7 UL台灣工程部協理蔡英哲透露，目前國內LED TV送樣進行驗證數量仍屈指可數。 |
對於LED TV系統商而言，若LED TV系統散熱未能通過安規的檢測，將導致商品無法上架販售，對此驗證廠商已規畫出完整的驗證標準布局，滿足LED TV系統商需求。UL台灣工程部協理蔡英哲(圖7)指出，LED TV與傳統液晶電視安規檢測項目無異，主要是測試整體系統的電源供應器和背光源元件(如CCFL和LED)，尤其是LED TV與CCFL TV的散熱測試並無太大差別，主要是跟隨CCFL TV的UL 60065和IEC 60065兩大標準。UL 60065與IEC 60065標準的部分差異之處在於北美安規的差異。
蔡英哲說明，LED TV背光模組的安規測試主要項目為模擬啟動與正常使用狀態，並測試最高溫度，可協助客戶確保產品效能符合市場需求。此外，UL可另依客戶需要再提供其他服務的測試項目，如GS人體工學測試項目。
GS人體工學測試項目係針對面板能否符合人體工學設計而來，主要是由於德國政策強制要求進口至德國的液晶電視必須通過此測試的影像亮度項目要求。目前UL依照GS人體工學的前身標準ISO 13406-2，另規畫新標準ISO 9241-307，不過德國政府考量液晶電視供應商的產品改善速度來不及因應新標準，因此預計將於2009年11月14日前才開始取代前一代標準。
LED驅動IC業者積極拉攏面板廠
隨著LED TV風潮蔓延，2009年台日韓面板廠再試圖開發出多款LED TV，使2009年LED TV市場初露曙光。
拓墣產業研究所預估，LED TV使用顆數龐大，即使目前滲透率僅約2%，但整體使用顆數仍相當可觀，2009年為LED TV產品的孕育期，至2010年將進入指標性的1一年，全求LED TV出貨量將由2009年二百四十二萬台提高至七百零六萬台，市場滲透率將攀升至5%。
此外，值得注意的是，LED TV與CCFL TV售價差距正急速縮小，根據拓墣產業研究所資料顯示，以三星推出具相同性能如支援1,080p、120Hz、高畫質多媒體介面(HDMI)、及通用序列匯流排(USB)2.0等LED TV和CCFL TV，在終端銷售價差為400～700美元，代表廠商在價格上仍有相當大的改善空間。但事實上，相較於前幾年價差已大幅縮小。
為分食LED TV市場大餅，LED驅動IC業者積極透過與面板廠商的緊密關係，於市場中取得有利位置。
除了意法半導體之外，飛思卡爾、聚積等LED驅動IC業者與台韓面板廠的關係亦十分密切，由於LED驅動IC業者與面板廠商的關係密切，對於面板廠的產品和市場布局亦有所掌握。
黃健洲透露，今年除了韓系面板廠商之外，台灣友達、奇美將於第四季推出原型機，繼開發韓系面板廠的客製化LED驅動IC之後，飛思卡爾也將再推出改良過後的標準品。
值得關注的是，除了台日韓面板廠商之外，中國大陸液晶電視業者如康佳、海信、創維、清華同方、TCL、長虹等也不甘示弱極力發展LED TV，試圖展示中國大陸在消費性產品的開發能力，將與台日韓電視機廠商在市場中一較高下，尤其中國電視品牌力推LED TV，對於LED專利較無顧忌，台商將有機會從中獲益，不過可以預期的是，待中國大陸LED TV產品成形，此亦將宣告LED TV價格戰一觸即發。
黃健洲證實，中國大陸有系統廠商對LED TV產品開發表達興趣，正積極掌握LED TV開發技術，並預計於2010年第一季推出原型機。
LED TV崛起，將有機會帶動台灣LED產業再創高峰，但另一方面，現階段受限於技術能量與資金口袋深淺，LED TV市場仍由國外LED驅動IC業者獨大。 黃健洲認為，國外LED驅動IC供應商於LED TV市場仍擁有先占者優勢，一旦外商取得面板廠商的關鍵規格，後進者只能跟進。由於看準日韓LED TV市場將率先崛起，飛思卡爾現正戮力與日韓面板廠商建立緊密關係，以搶占先機。
此外，隨著台日韓面板廠商擴大LED TV面板出貨量，未來更有計畫垂直整合供應鏈，朝自行開發關鍵零組件方向演進，將為國內外LED驅動IC業者另一隱憂，對此，黃健洲認為，LED驅動IC業者唯有積極與面板商保持緊密互動，才能即時因應任何市場的變動。由此亦將更加突顯LED驅動IC供應商與面板商間策略聯盟關係的重要性。
有鑑於此，國內LED驅動IC業者現於技術和面板廠策略聯盟關係正在急起直追，林榮宗表示，雖然LED驅動IC技術如何最佳化為當前面臨的巨大考驗，但聚積已經準備就緒，此外，不可偏廢的則是與台日韓面板廠商保持緊密聯繫，以在未來LED驅動IC市場中占有一席之地。
