若以背光模式區(qū)分，現階段LED背光TV的市場主流仍是傳統(tǒng)側光式LED TV，然而，隨著消費者對于畫質要求的日益升高，可局部調光的直下式LED TV能提供更細膩及鮮明的畫面，且在3D TV領域能有所發(fā)揮，因此直下式背光后勢看漲，LED驅動IC業(yè)者也紛紛針對此市場需求進行布局。
與側光式LED TV相較，究竟直下式LED TV有何優(yōu)點可支撐其市場潛力？首先，我們必需了解側光式和直下式的不同，一如字面所示，兩者的差別就在于背光源擺放位置的不同。根據LEDinside研究機構的說明指出，側光式LED背光源是將LED晶粒配置在液晶屏幕的四周邊緣，再搭配導光板，當LED背光模塊發(fā)光時，可將從屏幕邊緣發(fā)射的光透過導光板輸送到屏幕中央的區(qū)域，這樣整體就有足夠的背光量，可讓液晶屏幕顯示畫面，然而此種做法常常會出現畫面均勻性不佳的問題，此弱點也正是直下式崛起的主因。也就是說，與側光式相較，直下式的最強力訴求就是畫質細膩。
直下式搭配局部調光，突顯畫質優(yōu)勢
奧地利微電子消費與通信事業(yè)部平板照明產品高級市場經理Markus Luidolt |
直下式是將LED晶粒均勻地配置在液晶面板的后方當作發(fā)光源，使背光可以均勻傳達到整個屏幕，因此畫面細節(jié)可以更細膩逼真。比起側光式，直下式還有一大優(yōu)點是能夠在屏幕的背光源設定多個區(qū)域，讓這些區(qū)域能夠獨立調整明暗度，也就是所謂的可局部調光，此一技術的加入可有效提升畫面的亮度和對比度。所謂的可局部調光技術，就是將LED燈分為多個燈組，并且根據顯示畫面的明暗來控制這些不同區(qū)域燈組的明暗，目前直下式LED的可局部調光技術約可分為512區(qū)進行控制。
由于局部調光是直下式LED背光的一個獨特優(yōu)勢，因此許多LED驅動器業(yè)者的相關解決方案也特別強調此點，例如奧地利微電子所推出的新型AS382x LED控制器。奧地利微電子消費與通信事業(yè)部平板照明產品高級市場經理Markus Luidolt表示，目前市場上超大尺寸和超薄的直下式背光照明電視都已使用奧地利微電子的上一代驅動器，新推出的AS382x系列延續(xù)上一代優(yōu)點且能更佳地支持直下式背光照明架構。他強調AS382x系列推出后廣受市場歡迎，并且已獲得某一主流品牌直下式照明電視所采用，由此可見，可以完美實現局部調光的AS382x LED控制器非常適用于直下式照明架構。
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3D TV成為直下式背光的潛力市場
相較于側光式，直下式LED TV由于具有高亮度、高對比度等優(yōu)勢，因此一般認為3D LED TV對于直下式結合可局部調光的方案需求將會明顯增加，對此，晶元光電總經理周銘俊指出，若3D LED TV需求興起，再加上LED供貨緊縮狀態(tài)紓解，將有助于直下式搭配局部調光LED TV市場規(guī)模擴大，然而短期內3D LED TV的市場普及率仍低。根據市調機構WitsView預估，2010年是3D TV元年，2011年出貨量將大幅成長，出貨量約可達一千萬臺，在市場滲透率方面，預估2013年可望逼近10%，至2015年達到20%。
深耕直下式LED TV驅動IC的奧地利微電子便相當看好3D TV市場。該公司首席執(zhí)行官John A. Heugle表示，隨著LED成本急速下滑，將可望刺激直下式LED背光源模塊市場滲透率成長，屆時散熱與支持2D/3D切換的功能將會是3D電視制造商與競爭對手拉大差距的關鍵，其中LED驅動芯片將扮演關鍵角色，3D TV對于LED驅動芯片的精準度和散熱管理效能要求將更為嚴苛。據了解，奧地利微電子已接獲樂金側光式與直下式背光源模塊的LED驅動芯片訂單。
除3D TV外，數字廣告牌應用亦是直下式LED背光可發(fā)揮的領域。聚積產品開發(fā)處協理林榮宗表示，直下式搭配局部調光方案適合朝高階應用領域發(fā)展，尤其是長時間播放廣告的戶外廣告牌，特別講求畫面的亮度與對比度，將成為直下式結合局部調光方案有利的切入點。聚積目前已完成直下式及側光式驅動IC布局，其中，由于3D TV直下式有較佳的畫質表現，同時以240Hz倍頻驅動，產品需求顆粒數較多，驅動IC 需求量是側光式數倍，因此直下式3D TV的需求最為強勁，以聚積的技術實力而言，強調色彩校正、刷新率與局部調光的直下式LED TV 市場將是該公司一大機會。據了解，聚積目前已打入知名系統(tǒng)廠供應鏈。
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直下式欲普及，仍需面臨許多技術挑戰(zhàn)
雖然直下式LED背光擁有諸多優(yōu)點，然而成本仍是其最大致命傷。據了解，一臺直下式LED背光的大尺寸液晶電視需用到上千顆LED晶粒，成本相對較高。尤其是早期LED TV剛推出時，使用RGB三色LED來提高演色性，讓畫面色彩能夠更鮮艷，成本自然高居不下，但隨著近年業(yè)界采用較便宜的白光LED來當背光源，目前已經可以調整到較佳的水平。
對于直下式LED背光而言，除成本外，技術上也仍有諸多挑戰(zhàn)需要克服，例如，當直下式LED TV的畫面亮區(qū)域要調整成暗區(qū)域時，鄰近畫面區(qū)域的灰階層次會被影響而降低，如此就產生了些微模糊的現象。欲克服此問題，目前的解決方法多是提高配置在液晶屏幕后方的LED晶粒密度，或者增加分區(qū)調光的區(qū)域數目，如此便可減少模糊現象的發(fā)生機率，然而如此又無法避免會造成成本的上升。另外，耗電和厚度問題也是直下式在短期內不會超越側光式的原因。不過，由于消費者對于畫質的要求越來越高，可以看見今年開始陸續(xù)有諸多業(yè)者投入制造直下式LED TV。
整體而言，直下式LED背光TV欲進一步普及，必需設法改善直下式LED TV的模糊現象、厚度與成本，這必須要靠LED晶粒配置數量優(yōu)化、提高發(fā)光效率、降低LED價格來完成。再者，LED的電壓、亮度及色度改善等也都有賴相關驅動和控制芯片的發(fā)展。對于直下式TV所面臨的種種挑戰(zhàn)，iWatt是已能提出解決之道的業(yè)者之一。iWatt DC/DC部門高級副總裁暨總經理Gyan Tiwary指出，iWatt新近推出的iW7032是在每列LED的驅動中內置MOSFET，如此可以減少組件數量并減小尺寸，便于整合到超薄型LED電視中。iWatt預計這與使用外置MOSFET的方案相比，可使模塊印刷電路板(PCB)的尺寸減小50%。
本文下一頁：IC解決方案極力降低成本及功耗
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IC解決方案極力降低成本及功耗
再者，iWatt的解決方案能使用更少的IC驅動更多的LED列。傳統(tǒng)的IC可驅動8列、12列LED，最多可驅動16列LED，而iW7032可驅動多達32列LED，每列可串聯15顆LED，因此1顆iW7032共計能夠驅動480個LED。這種種作法讓iW7032 LED背光方案可為典型的46英吋直下式LED電視省下12美元的材料成本。Gyan Tiwary強調，iWatt拉近了直下式與側光式電視的生產成本。
iWatt iW7032可驅動多達32列LEDQCaesmc
從IC業(yè)者的角度來看直下式技術的發(fā)展，奧地利微電子Markus Luidolt以該公司的AS382x為例指出，根據全新的調節(jié)概念，由于器件無需連接外部晶體管的漏極管腳，因此器件并不會暴露于高壓LED電源下，如此不但可以降低BOM成本，也使得LED電源電壓沒有限制，進而可實現極高的ESD性能。AS382x具有獨特的基極電流誤差補償功能，甚至還可以驅動更低成本的低貝塔值、雙極型晶體管。他并強調，奧地利微電子最新推出的AS382x系列屬于第三代LED電視驅動器，該公司的每一代產品都已被廣泛采用，性能也不斷提升。奧地利微電子新近推出的新型AS382x LED控制器IC包括16信道AS3820和12信道AS3821。
針對上述iWatt新推出針對直下式TV市場的DC/DC LED背光驅動ICiW7032，值得注意是，此組件除了可同時驅動32列LED，iW7032還運用了iWatt的數字自適應開關技術，此技術可減少發(fā)熱量和功耗。iWatt DC/DC部門高級副總裁暨總經理Gyan Tiwary表示，iWatt專利的數字自適應開關技術解決了驅動多列LED列的散熱問題，值得一提的是，在功耗較大尤其是熱損耗大的電視中，與熱應力有關的LED故障機率會有所增加。
iWatt自適應開關技術可檢測多列LED的正向電壓的一致性。當正向電壓(Vf)因LED而異時，具有自動調整對LED列的供給電壓的功能。這將減少90%的耗電量(每個iW7032的耗電量可降低2～5W)，最大限度地降低熱量生成，使單顆iWatt IC驅動多列LED成為可能。另外，iW7032使用高電壓支持(高達56V)，如此可節(jié)省MOSFET所需的附加保護電路的成本。
值得強調的是，上述提到iWatt直下式驅動IC功耗可減少90%此一特點，對LED背光TV的發(fā)展具有很大的意義，尤其是直下式背光的耗電比側光式為高。從技術發(fā)展趨勢上來說，如何降低背光的功耗最受到關注，因為背光源是最大的能量消耗者，降低了背光的功耗，也就大大降低了整機的功耗。這其中的技術包括改善背光源的驅動電路，改善LED的發(fā)光效率，開發(fā)新的LED種類等。根據澳大利亞Digital CEnergy機構統(tǒng)計，2012年LCD TV的總用電量會超過200萬兆瓦，并在2020年增加到1,200萬兆瓦，相當于2008年的10倍，顯而易見，近年來LCD TV的快速發(fā)展與普及帶來了不可忽視的能耗問題。
現在CRT TV已逐漸被LCD TV取代，同時，家庭購買數量也在穩(wěn)步增長，如今美國平均每個家庭擁有2.4臺LCD TV，遠大于1990年每個家庭擁有1臺CRT電視的平均數。因此，雖然每臺LCD TV的耗電量在逐年下降，其普及率的提高卻逐年增加每個家庭的TV耗電總量，在家用電器中，LCD TV電視已成為緊隨電冰箱之后的主要耗電電器。由此可知，LCD TV耗電勢必會受到日益嚴苛的檢視，因此直下式若要進一步普及，其功耗就必需能和側光式匹敵。
針對LED背光市場，Microsemi也于日前推出新一代LED背光控制芯片整合方案--LX24132 32埠LED背光控制器和LX23108L 8端口LED驅動器，可為直下式和側光式LED TV背光應用提供能符合各種不同尺寸需求的方案，且能同時支持白色LED和彩色RGB LED的設計要求。Microsemi模擬混合信號銷售主任Tom Kapucija指出，多年來，用戶一直在許多不同種類的主流應用領域中使用Microsemi的產品，其CCFL背光技術方案已得到市場的充分證實，如今Microsemi更進一步提供LED背光解決方案。
再者，Linear也于日前推出具48個獨立通道的脈沖寬度調制(PWM)發(fā)生器 LT8500。每個通道都有一個單獨的可調12位(4096個步進)PWM寄存器和一個6位(64個步進)±50%的校正寄存器。所有控制都可以通過一個簡單的TTL / CMOS 50MHz串行數據接口程序設計。LT8500可用在諸如LED 控制以及工業(yè)和機器人應用等多種 PWM 密集型應用。例如，LT8500可與3個 LT3595A 16信道LED驅動器一起使用，以提供48個獨立調光的LED串，從而為大型LCD顯示器實現可局部調光的LED背光照明。校正寄存器允許匹配每個 LED 串的光輸出。 LT8500在3V至5.5V的輸入范圍內工作，從而使該器件能采用多種標準電源總線工作。就 LED應用而言，每個通道都有單獨的6位點校正電流調節(jié)和12位灰度等級 PWM 調光。
整體而言，誠如奧地利微電子Markus Luidolt觀察所言，LED電視中的直下式照明架構對全球所有電視制造商來說，都是一個非常重要的話題，不僅韓系3D電視制造商，日本、臺灣的原始設備制造商(OEM)及所有主要的中國電視制造商都在研發(fā)直下式背光電視。這是一個十分有趣的趨勢，因為在2010年，有關直下式背光電視的活動均緩慢下來，但現在我們看到幾乎每一家電視制造商都計劃在旗下的高端電視中采用這種技術，由于直下式背光電視可提供絕佳的對比度，因此，我們預見在未來數年，直下式背光架構將成為大尺寸高端電視的必然選擇。
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