由於液晶面板的應用已從筆記型電腦，擴展到行動電話、汽車導航、家用電視等領域，因此，LCD的自然色再現性成為各界關注的焦點，某些特殊領域甚至要求LCD的色再現範圍超過NTSC的色彩規格。
由於CCFL的先天特性導致無法突破某些色彩障礙，使得在色彩表現方面，無法令消費者享受到類似大自然豐富艷麗的影像，尤其無法完美表現出鮮豔的紅色色彩。
然而，因為追求高演色的目標，取代CCFL光源的技術也就陸續的被提出，其中，在被看好的莫過於利用多色LED來作為背光源，其寬廣的色域，已經吸引諸多業者的注重，也紛紛的投入相關開發。
■傳統CCFL紅光表現薄弱
目前，大多顯示器業者都使用冷陰極燈管作為顯示器的光源，以及搭配RGB三原色作為陣列分布的彩色濾光片，一般而言，CCFL的色溫大約在4800K左右，反映到色域表後，可以發現僅有NTSC規範的80％左右。
圖一是CCFL的光譜及彩色濾光片的分佈特性，從圖中可以發現，利用CCFL加上RGB三色的彩色濾光片，在波長490nm與590nm附近色彩的表現能力較差，而出現一些經過彩色濾光片混色後色域較窄的問題。
當然這對於一般顯示畫面或應用，並不會出現太大的色彩問題或視覺感受變差，但是在面對儀器量測的情況與特定色彩表現的環境下，就能明顯的比較出不純輝線有sub peak的現象。尤其CCFL在對紅光的表現更為薄弱，這是CCFL在色彩的表現上最難以滿足嚴格要求的一點。
然而，對於以CCFL作為背光燈源，是存在特定的因素，而影響到色域的表現，但是未必是完全無法可想。可以根據傳統的三色彩色濾光片加以改良，來彌補此一缺陷。
■利用多色彩色濾光片來彌補不足
同樣是使用CCFL作為背光燈源的模組基礎下，奇美電子開發出了3款採用4色以上多色濾光片來作為色彩表現，分別是在原有的R（紅色）、G（綠色）和B（藍色）3色上，增加了追加了Y（黃色）和C（青色）的5色濾光片的面板。在RGB基礎上多出Y色（黃色）的4色彩色濾光片的面板，和在RGB 3色基礎上增加W（白色）的4色彩色濾光片的面板。
事實上，這樣的設計，同樣的擴大了色彩表現範圍，以增加Y（黃色）和C（青色），及增加Y（黃色）的面板為例，其色彩表現範圍與NTSC範圍相較，分別為115％和109％。而增加白色的彩色濾光片的目的僅為提高面板整體的亮度。
當然，這是在原有光源的基礎下，利用彩色濾光片來達到提昇色域的目的，但是終究由於先天的限制，無法大幅度的讓色彩表現範圍擴大，或許還是需要從背光源方面進行改變，才得以達到擴大色彩範圍的目標。
以目前的技術與元件來看，相當適合的方式是利用LED作為背光源，由於LED具有多波長的特性，可依照需求生產出獨特的波長，及利用電路設計來完成亮度控制。
■三色LED背光模組實現高色域理想
相對的，利用三色或多色的LED作為背光源，在混色的表現上，就不會出現上述的一些部分色域窄化的問題，圖二是以三原色的LED作為背光，所表現出來的就比以CCFL來的較好，尤其在紅光的部分，可以獲得非常寬廣的色再現範圍，也不會造成類似CCFL所出現不純輝線的sub peak，並讓各原色的色純度大大的提高。
此外，在色域的表現，更可以得到更大範圍的表現。下表是日本LEIZ所發表的三色LED背光模組，從表中就可以發現，其所表現的色度，經過測試後，LEIZ背光模組可達到NTSC的100％色域。日本LEIZ在這模組上使用了40顆高亮度的三色LED，並且在模組兩邊設置了Heatsink，讓三色LED在模組內進行混光，提供LCD所需要的光源。
■SONY領先發表LED背光液晶電視
而SONY在2004年底，推出由R、G、B三色LED作為背光源的液晶電視，讓多色LED背光模組達到實用化的階段，RGB三色LED表現出的色域超過CCFL的150％，對色彩的表現能力大幅超越傳統電視機常用的sRGB。
在過去使用傳統的CRT做為顯示元件的電視，在色彩表現上，無法顯示的天藍色系、深綠色、深紅色，及一些大自然中的鮮豔顏色，但在R、G、B三色LED作為背光源的液晶電視都以經不是問題，如果對照Pointer的768色高彩度色票上表現，使用LED背光模組的液晶電視可以高達其涵蓋顏色領域的82％，尤其是在綠色與紅色可以表現出非常寬廣色彩度，黃色與橙色部分更超過sRGB的色域，然而相對於CCFL或傳統CRT螢幕，僅能達到約一半的色彩領域。
■特殊排列彌補色系弱點
根據實驗，人類眼睛對於光線顏色的感覺程度，最高的是綠光，紅光約是綠光的1/3，而相對於藍光，是藍光的10倍。基於如此的特性，在LED顏色搭配上，也有了一些變化，因為要滿足視覺感度，所以大多是以紅光×1、藍光×1，以及綠光×2的比例來進行設計，但加上考量到紅光的色溫較低。所以SONY在背光LED的是以「綠－紅－藍－紅－綠」作為排列結構，來達到最佳的色彩輸出。
因為液晶螢幕的色域並不是僅僅靠背光源，前端的彩色濾光片更是重要決定因素之一，所以整體而言，液晶螢幕的色域範圍取決於背光模組的光源特性，與彩色濾光片的穿透率特性組合結果。
當然，在面對可表現如此寬廣色域的三色LED背光模組，SONY更在彩色濾光片上進行了相當的改良，由於LED的色度分佈有一定的範圍度，所以必需搭配可以使穿透光的波長範圍變窄，而且可以維持一定色純度的彩色濾光片，期望能在配合LED光源的特性下，充分發揮相互配合的色彩效果。
■6色LED色域寬廣能力令人訝異
如果是使用RGB三色或不同波長的多色LED作為背光源，在彩色濾光片上就不一定非用RGB三色，甚至可以使用紫色跟菊色雙色的彩色濾光片，來搭配出更高的色域顯示能力，呈現出更多的色彩。三菱電機與三星都已經發表出，利用6色LED作為背光模組的技術。
三星是利用6色光源加上6色彩色濾光片面板新技術 ，採用在具有RGBCYM 6色（紅、綠、藍、青色、黃色、洋紅）波長的光源上配合使用具有RGBCYM分光特性的6色濾光片的方式。
LED點燈方式是以場序交互點燈將顯示時間錯開，依次打開R（紅）、G（綠）、B（藍）LED，解析度為1366×768、亮度為500cd/㎡，1000：1的對比度。 由於能夠直接看到LED光線，因此色彩表現達到了NTSC規格的110％。82W耗電量，相當於同樣亮度老式液晶面板耗能的60％。
而根據資料，三菱電機所發表的這一款6色LED背光模組，除了能達到色再現範圍擴大之外，另一項特色是在生產成本上不會因此突然增多。
在技術上，三菱電機是利用LED不同的波長，來達到6種不同的顏色，分別是第一組的410nm（藍）、540nm（綠）、615nm（紅），以及第二組的430nm（藍）、510nm（綠）、625nm（紅）。在色度座標上分別可以達到，第一組：615nm（紅1） 的（0.664、0.321）、540nm （綠1）的（0.291、0.666）、410nm （藍1）的（0.154、0.060）。
第二組：625nm（紅2）的（0.682、0.308）、510nm （綠2）的（0.131、0.580）、430nm （藍2）的（0.112、0.173） 。在顯示尺寸為23吋、1280×768、亮度為80cd/m2的面板中，藍光與紅光LED各使用26顆，而綠光LED則使用了56顆，其sRGB比提高到了175％，大約可以涵蓋自然界物體色彩的96％（以Munsell Color Cascade為標準）。
■利用順序交互點燈組成LED驅動電路
在LED電路驅動設計部分，多色LED背光大多是利用場序交互點燈方式形成「Field Sequence」，這樣的話，可讓背光模組中的6色LED與液晶面板的Sub-Pixel，及3色彩色濾光片同步動作。
過去，液晶面板大多是利用三個Sub-Pixel組合而成一個畫素，但利用這樣的方式，除可得到更廣的色彩表現範圍外，還可獲得更高細膩度的影像。但這樣又會造成一些整體開發上的問題，因為這樣的結構變化，使得無法延續使用部分零組件，包括部分的背光膜片、整體模組結構、色變換電路等等，這些都是必須重新開發。
不過，因為這樣的改革能夠大幅度的改善色彩表現，及加上三菱電機宣稱，並不會造成太大成本的增加， 所以或許採用這樣光源的設計，僅在初期必須投入較大的開發費用，而整體而言，材料成本結構並沒有太大的變動。
此外，在這次三菱電機所發表的6色LED背光模組，在輝度的表現上只有80cd/㎡，這樣的結果，或許關鍵點還是整體背光模組設計的問題，因為，雖然目前LED在亮度上面已經有不錯的表現，但受限於模組材料的關係，因此未來在模組整體亮度上必須多加以克服，才能達到商用化接受的程度。
■透光效率低是背光模組最大致命點
以目前LED亮度技術來看，在這一方面，提高亮度並不是太大的困難，但是因為伴隨而來的高耗電量以及散熱的問題，卻是困擾著所有的工程師，再者，一味的朝這一方面發展，而期望得到問題的解決也是不切實際。
因為亮度的提昇總是會有到達瓶頸的時候，如果因為在這一方面努力卻造成使用壽命的減短，似乎有點得不償失。所以就整體而言，還是必須從改善背光模組的透光率開始進行，才是解決的根本之道。
由於背光光源必須使用Reflector、Diffuser等等的光學薄膜，來達到光源平均投射的目的，但是往往光耗損的現象就會因此而產生，根據研究，從傳統背光光源所發射出來的光是100％的話，經過Reflector、Diffuser等等的光學薄膜之後，只會有約60％的光通過背光模組進入到偏光膜，最後經過LC、Surface出來只剩下4％的光（圖三）。
也就是說，如果背光光源是1萬nits，那麼，最後投射出來的光只會有400nits，假設LCD面板規格需要500nits，那麼背光光源的亮度就必須能夠提供1.2∼1.3萬nits的亮度。
■多色LED是未來背光源主流技術
從2004年SONY發表LED背光模組後，液晶顯示器用背光模組應可說是正式進入LED的時代，雖然LED本身還有許多技術問題有待克服，不過，未來傳統冷陰極燈管的部分市場將逐漸被LED光源取代，相信未來液晶顯示器的影像畫質與顏色會更加艷麗與細膩。
LED背光模組的色再現特性，使用R/G/B LED背光模組的液晶顯示器適合應用在醫療、印刷、PC等領域，尤其是色溫範圍3000∼9300K的家用液晶電視可以獲得寬廣的色再現範圍。由於LED背光模組的消費電力與製作成本還有很大的改善空間，因此，今後除了LED背光模組的光學系統外，還需抑制LED本身的發熱問題。（參考資料：光電科技雜誌、日本NE雜誌、三菱電機、SONY、日本LIEIZ相關資料）
由於CCFL的先天特性導致無法突破某些色彩障礙，使得在色彩表現方面，無法令消費者享受到類似大自然豐富艷麗的影像，尤其無法完美表現出鮮豔的紅色色彩。
然而，因為追求高演色的目標，取代CCFL光源的技術也就陸續的被提出，其中，在被看好的莫過於利用多色LED來作為背光源，其寬廣的色域，已經吸引諸多業者的注重，也紛紛的投入相關開發。
■傳統CCFL紅光表現薄弱
目前，大多顯示器業者都使用冷陰極燈管作為顯示器的光源，以及搭配RGB三原色作為陣列分布的彩色濾光片，一般而言，CCFL的色溫大約在4800K左右，反映到色域表後，可以發現僅有NTSC規範的80％左右。
圖一是CCFL的光譜及彩色濾光片的分佈特性，從圖中可以發現，利用CCFL加上RGB三色的彩色濾光片，在波長490nm與590nm附近色彩的表現能力較差，而出現一些經過彩色濾光片混色後色域較窄的問題。
當然這對於一般顯示畫面或應用，並不會出現太大的色彩問題或視覺感受變差，但是在面對儀器量測的情況與特定色彩表現的環境下，就能明顯的比較出不純輝線有sub peak的現象。尤其CCFL在對紅光的表現更為薄弱，這是CCFL在色彩的表現上最難以滿足嚴格要求的一點。
▲圖一：CCFL的光譜及彩色濾光片的分佈特性。（製圖：盧慶儒）
然而，對於以CCFL作為背光燈源，是存在特定的因素，而影響到色域的表現，但是未必是完全無法可想。可以根據傳統的三色彩色濾光片加以改良，來彌補此一缺陷。
■利用多色彩色濾光片來彌補不足
同樣是使用CCFL作為背光燈源的模組基礎下，奇美電子開發出了3款採用4色以上多色濾光片來作為色彩表現，分別是在原有的R（紅色）、G（綠色）和B（藍色）3色上，增加了追加了Y（黃色）和C（青色）的5色濾光片的面板。在RGB基礎上多出Y色（黃色）的4色彩色濾光片的面板，和在RGB 3色基礎上增加W（白色）的4色彩色濾光片的面板。
事實上，這樣的設計，同樣的擴大了色彩表現範圍，以增加Y（黃色）和C（青色），及增加Y（黃色）的面板為例，其色彩表現範圍與NTSC範圍相較，分別為115％和109％。而增加白色的彩色濾光片的目的僅為提高面板整體的亮度。
當然，這是在原有光源的基礎下，利用彩色濾光片來達到提昇色域的目的，但是終究由於先天的限制，無法大幅度的讓色彩表現範圍擴大，或許還是需要從背光源方面進行改變，才得以達到擴大色彩範圍的目標。
以目前的技術與元件來看，相當適合的方式是利用LED作為背光源，由於LED具有多波長的特性，可依照需求生產出獨特的波長，及利用電路設計來完成亮度控制。
■三色LED背光模組實現高色域理想
相對的，利用三色或多色的LED作為背光源，在混色的表現上，就不會出現上述的一些部分色域窄化的問題，圖二是以三原色的LED作為背光，所表現出來的就比以CCFL來的較好，尤其在紅光的部分，可以獲得非常寬廣的色再現範圍，也不會造成類似CCFL所出現不純輝線的sub peak，並讓各原色的色純度大大的提高。
▲圖二：三原色的LED的光譜及彩色濾光片的分佈特性。（製圖：盧慶儒）
此外，在色域的表現，更可以得到更大範圍的表現。下表是日本LEIZ所發表的三色LED背光模組，從表中就可以發現，其所表現的色度，經過測試後，LEIZ背光模組可達到NTSC的100％色域。日本LEIZ在這模組上使用了40顆高亮度的三色LED，並且在模組兩邊設置了Heatsink，讓三色LED在模組內進行混光，提供LCD所需要的光源。
■SONY領先發表LED背光液晶電視
而SONY在2004年底，推出由R、G、B三色LED作為背光源的液晶電視，讓多色LED背光模組達到實用化的階段，RGB三色LED表現出的色域超過CCFL的150％，對色彩的表現能力大幅超越傳統電視機常用的sRGB。
在過去使用傳統的CRT做為顯示元件的電視，在色彩表現上，無法顯示的天藍色系、深綠色、深紅色，及一些大自然中的鮮豔顏色，但在R、G、B三色LED作為背光源的液晶電視都以經不是問題，如果對照Pointer的768色高彩度色票上表現，使用LED背光模組的液晶電視可以高達其涵蓋顏色領域的82％，尤其是在綠色與紅色可以表現出非常寬廣色彩度，黃色與橙色部分更超過sRGB的色域，然而相對於CCFL或傳統CRT螢幕，僅能達到約一半的色彩領域。
■特殊排列彌補色系弱點
根據實驗，人類眼睛對於光線顏色的感覺程度，最高的是綠光，紅光約是綠光的1/3，而相對於藍光，是藍光的10倍。基於如此的特性，在LED顏色搭配上，也有了一些變化，因為要滿足視覺感度，所以大多是以紅光×1、藍光×1，以及綠光×2的比例來進行設計，但加上考量到紅光的色溫較低。所以SONY在背光LED的是以「綠－紅－藍－紅－綠」作為排列結構，來達到最佳的色彩輸出。
因為液晶螢幕的色域並不是僅僅靠背光源，前端的彩色濾光片更是重要決定因素之一，所以整體而言，液晶螢幕的色域範圍取決於背光模組的光源特性，與彩色濾光片的穿透率特性組合結果。
當然，在面對可表現如此寬廣色域的三色LED背光模組，SONY更在彩色濾光片上進行了相當的改良，由於LED的色度分佈有一定的範圍度，所以必需搭配可以使穿透光的波長範圍變窄，而且可以維持一定色純度的彩色濾光片，期望能在配合LED光源的特性下，充分發揮相互配合的色彩效果。
■6色LED色域寬廣能力令人訝異
如果是使用RGB三色或不同波長的多色LED作為背光源，在彩色濾光片上就不一定非用RGB三色，甚至可以使用紫色跟菊色雙色的彩色濾光片，來搭配出更高的色域顯示能力，呈現出更多的色彩。三菱電機與三星都已經發表出，利用6色LED作為背光模組的技術。
三星是利用6色光源加上6色彩色濾光片面板新技術 ，採用在具有RGBCYM 6色（紅、綠、藍、青色、黃色、洋紅）波長的光源上配合使用具有RGBCYM分光特性的6色濾光片的方式。
LED點燈方式是以場序交互點燈將顯示時間錯開，依次打開R（紅）、G（綠）、B（藍）LED，解析度為1366×768、亮度為500cd/㎡，1000：1的對比度。 由於能夠直接看到LED光線，因此色彩表現達到了NTSC規格的110％。82W耗電量，相當於同樣亮度老式液晶面板耗能的60％。
而根據資料，三菱電機所發表的這一款6色LED背光模組，除了能達到色再現範圍擴大之外，另一項特色是在生產成本上不會因此突然增多。
在技術上，三菱電機是利用LED不同的波長，來達到6種不同的顏色，分別是第一組的410nm（藍）、540nm（綠）、615nm（紅），以及第二組的430nm（藍）、510nm（綠）、625nm（紅）。在色度座標上分別可以達到，第一組：615nm（紅1） 的（0.664、0.321）、540nm （綠1）的（0.291、0.666）、410nm （藍1）的（0.154、0.060）。
第二組：625nm（紅2）的（0.682、0.308）、510nm （綠2）的（0.131、0.580）、430nm （藍2）的（0.112、0.173） 。在顯示尺寸為23吋、1280×768、亮度為80cd/m2的面板中，藍光與紅光LED各使用26顆，而綠光LED則使用了56顆，其sRGB比提高到了175％，大約可以涵蓋自然界物體色彩的96％（以Munsell Color Cascade為標準）。
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■利用順序交互點燈組成LED驅動電路
在LED電路驅動設計部分，多色LED背光大多是利用場序交互點燈方式形成「Field Sequence」，這樣的話，可讓背光模組中的6色LED與液晶面板的Sub-Pixel，及3色彩色濾光片同步動作。
過去，液晶面板大多是利用三個Sub-Pixel組合而成一個畫素，但利用這樣的方式，除可得到更廣的色彩表現範圍外，還可獲得更高細膩度的影像。但這樣又會造成一些整體開發上的問題，因為這樣的結構變化，使得無法延續使用部分零組件，包括部分的背光膜片、整體模組結構、色變換電路等等，這些都是必須重新開發。
不過，因為這樣的改革能夠大幅度的改善色彩表現，及加上三菱電機宣稱，並不會造成太大成本的增加， 所以或許採用這樣光源的設計，僅在初期必須投入較大的開發費用，而整體而言，材料成本結構並沒有太大的變動。
此外，在這次三菱電機所發表的6色LED背光模組，在輝度的表現上只有80cd/㎡，這樣的結果，或許關鍵點還是整體背光模組設計的問題，因為，雖然目前LED在亮度上面已經有不錯的表現，但受限於模組材料的關係，因此未來在模組整體亮度上必須多加以克服，才能達到商用化接受的程度。
■透光效率低是背光模組最大致命點
以目前LED亮度技術來看，在這一方面，提高亮度並不是太大的困難，但是因為伴隨而來的高耗電量以及散熱的問題，卻是困擾著所有的工程師，再者，一味的朝這一方面發展，而期望得到問題的解決也是不切實際。
因為亮度的提昇總是會有到達瓶頸的時候，如果因為在這一方面努力卻造成使用壽命的減短，似乎有點得不償失。所以就整體而言，還是必須從改善背光模組的透光率開始進行，才是解決的根本之道。
由於背光光源必須使用Reflector、Diffuser等等的光學薄膜，來達到光源平均投射的目的，但是往往光耗損的現象就會因此而產生，根據研究，從傳統背光光源所發射出來的光是100％的話，經過Reflector、Diffuser等等的光學薄膜之後，只會有約60％的光通過背光模組進入到偏光膜，最後經過LC、Surface出來只剩下4％的光（圖三）。
▲圖三：背光模組透光能力相當有限。（製圖：盧慶儒）
也就是說，如果背光光源是1萬nits，那麼，最後投射出來的光只會有400nits，假設LCD面板規格需要500nits，那麼背光光源的亮度就必須能夠提供1.2∼1.3萬nits的亮度。
■多色LED是未來背光源主流技術
從2004年SONY發表LED背光模組後，液晶顯示器用背光模組應可說是正式進入LED的時代，雖然LED本身還有許多技術問題有待克服，不過，未來傳統冷陰極燈管的部分市場將逐漸被LED光源取代，相信未來液晶顯示器的影像畫質與顏色會更加艷麗與細膩。
LED背光模組的色再現特性，使用R/G/B LED背光模組的液晶顯示器適合應用在醫療、印刷、PC等領域，尤其是色溫範圍3000∼9300K的家用液晶電視可以獲得寬廣的色再現範圍。由於LED背光模組的消費電力與製作成本還有很大的改善空間，因此，今後除了LED背光模組的光學系統外，還需抑制LED本身的發熱問題。（參考資料：光電科技雜誌、日本NE雜誌、三菱電機、SONY、日本LIEIZ相關資料）
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