背光模組結構及材料簡介

背光模組的作用背光模組(BacklightModule)即是提供LCD顯示器產(chǎn)品中的一個背面光源組件，一般由背光光源、多層背光材料及支撐框架組成。背光質量決定了液晶顯示屏的亮度、出射光均勻度、色階等重要參數(shù)，很大程度上決定了液晶顯示屏的發(fā)光效果。光耗損：根據(jù)研究，從傳統(tǒng)背光光源所發(fā)射出來的光，經(jīng)過反射膜、擴散膜等等的光學薄膜之后，只會有約60％的光通過背光模塊進入到偏光膜，最后經(jīng)過LC、Surface出來只剩下4％的光。所以背光設計和材料的選擇很重要現(xiàn)在是1頁\一共有33頁\編輯于星期四背光模組的結構1.背光模組在LCD顯示屏中的位置和結構背光源模組反射片導光板下擴散片上棱鏡片上擴散片黑白膠帶下棱鏡片模組少了光源和框架現(xiàn)在是2頁\一共有33頁\編輯于星期四背光模組的結構2.背光模組的光源位置側燈式背光模組直下式背光模組適合中小尺寸LCD使用，較薄適合大尺寸LCD使用現(xiàn)在是3頁\一共有33頁\編輯于星期四背光光源1.背光光源分類冷陰極管熒光燈（CCFL）發(fā)光二極管（LED）電致發(fā)光（EL）現(xiàn)在是4頁\一共有33頁\編輯于星期四背光光源-CCFL1.1CCFL背光光源及發(fā)光原理CCFL(ColdCathodeFluorescentLamp)簡稱CCFL，中文譯名為冷陰極螢光燈管，具有高功率、高亮度、低能耗等優(yōu)點，廣泛應用于顯示器、照明等領域。由于CCFL燈管具有燈管細小、結構簡單、燈管表面溫度小、燈管表面亮度高、易加工成各種形狀（直管形、L形、U型、環(huán)形等）；使用壽命長、顯色性好、發(fā)光均勻等優(yōu)點；所以也是當前TFT-LCD理想的光源，同時廣泛應用于廣告燈箱、掃描儀和背光源等用途上?，F(xiàn)在是5頁\一共有33頁\編輯于星期四背光光源-CCFLCCFL的構造電子電極(Ni,W)Glass可視光線熒光劑水銀紫外線惰性氣體CCFL的原理加高壓高頻電場(放出電子)電子和惰性氣體沖撞2次電子和水銀蒸汽沖撞放出紫外線與熒光劑沖撞放出可視光線現(xiàn)在是6頁\一共有33頁\編輯于星期四背光光源-LED1.2LED背光光源及發(fā)光原理LED（LightingEmittingDiode）即發(fā)光二極管，是一種半導體固體發(fā)光器件。它是利用固體半導體芯片作為發(fā)光材料，在半導體中通過載流子發(fā)生復合放出過剩的能量而引起光子發(fā)射，直接發(fā)出紅、黃、藍、綠、青、橙、紫、白色的光。發(fā)光二極管的核心部分是由P型半導體和N型半導體組成的晶片，在p型半導體和n型半導體之間有一個過渡層，稱為PN結。在某些半導體材料的PN結中，注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復合時會把多余的能量以光的形式釋放出來，從而把電能直接轉換為光能。PN結加反向電壓，少數(shù)載流子難以注入，故不發(fā)光。現(xiàn)在是7頁\一共有33頁\編輯于星期四背光光源-LEDLED白光混光結構對比結構原理優(yōu)點缺點藍色LED+黃色熒光粉發(fā)射擬白光結構簡單，發(fā)光效率高紅光成分少，還原性差約65%左右紫外、近紫外LED+RGB熒光粉組和而成白光色彩還原性好紫外線使封裝樹脂和熒光粉加速老化RGB三色LED一體化封裝的白色LED不需外部混光,B/L結構緊湊受電流與散熱影響大,與好性能芯片封裝存在問題單個RGB三色LED經(jīng)混色產(chǎn)生白光單獨散熱設計，高輸出光效需要借助專門混光設計R-LEDG-LEDB-LEDR-LEDG-LEDB-LED現(xiàn)在是8頁\一共有33頁\編輯于星期四背光光源-ELEL（ElectroLuminesence）即電致發(fā)光，是靠熒光粉在交變電場激發(fā)下的本征發(fā)光而發(fā)光的冷光源。其發(fā)光原理是發(fā)光材料中的電子在電場作用下碰撞發(fā)光中心，出現(xiàn)電離并發(fā)生能級躍遷而導致發(fā)光。場致發(fā)光片是將發(fā)光粉（熒光粉）置于兩個平板電極之間而構成的，當交流電壓加在兩個電極上時，電場使得發(fā)光片急速地充放電，從而在每一個充放電循環(huán)中發(fā)光。優(yōu)點:薄，可以做到0.2~0.6mm的厚度。缺點:亮度低，壽命短（一般為3000~5000小時），需逆變驅動，還會受電路的干擾而出現(xiàn)閃爍、噪聲等不良。1.3EL背光光源及發(fā)光原理現(xiàn)在是9頁\一共有33頁\編輯于星期四背光光源ItemCCFLBackLightELBackLightLEDBackLight色彩飽和度（NTSC）72%---〉105%工作壽命2~5萬h50%亮度下3000~5000h10萬h環(huán)保性能輻射+含汞不含重金屬不含重金屬工作電壓500～1000V60～200V3.8～4.5V環(huán)境適應性+10℃～50℃-30℃～+50℃+<70%RH-20℃～70℃價格低低高(前者的3~5倍)散熱好無散熱問題差(需加散熱設備)發(fā)光效率好低一般(CCFL的1/2,約30~35lm/w)響應時間響應速度1s-2s----ns級顏色種類白色EL是低亮度照明光源，發(fā)光顏色僅綠色、藍綠色、橙色。黃、紅、綠、橙、白2.三種光源比較現(xiàn)在是10頁\一共有33頁\編輯于星期四背光材料-反射罩燈反射罩—將燈管的燈光反射到導光板中，以提高燈光的使用率。注意項目：變形,錯位等。漏光就是因為燈罩變形造成的。1.燈反射罩軟板反射率=96.3%絕緣層

(PET)反射層(Ag)遮光層(PET)硬板反射率=94%黏貼層絕緣層(PET)反射層(Ag)基板層

(SUS、黃銅、AL)黏貼層現(xiàn)在是11頁\一共有33頁\編輯于星期四背光材料-導光板LGP(導光板)—接收lamp發(fā)出的光，將線光源通過底部印刷點/注塑點漫反射轉化為面光源。光線經(jīng)過導光板射出后角度集中在61~68度之間2.導光板現(xiàn)在是12頁\一共有33頁\編輯于星期四背光材料-導光板點光源————————————》面光源單顆LED發(fā)光LED陣列發(fā)光2.1導光板工作原理如果未加導光板的話表現(xiàn)為光源不均勻，有的地方太亮有的地方較暗現(xiàn)在是13頁\一共有33頁\編輯于星期四背光材料-導光板全反射效應：導光板多是由PMMA或透明PC料制造的，它的折射系數(shù)N1=1.4916，大于空氣的折射系數(shù)N2=1；當光線從導光板射向邊界時,只要入射角Ⅰ1大于某一角度時，光線不再有折射分量，而是全部被反射回導光板中（如圖），根據(jù)折射定理：求臨界角I0

N1sinI0=N2sin90°sinI0=N2/N1=1/1.4916=0.67I0=42.2°

結論:當入射角I1≥42.2°時,光線被全反射現(xiàn)在是14頁\一共有33頁\編輯于星期四背光材料-導光板大部分光線在兩面光滑的導光板中以全反射傳送。如果在底部添加散射點，將會有部份光線散射而折射出導光板現(xiàn)在是15頁\一共有33頁\編輯于星期四背光材料-導光板☆按形狀分

●平板狀導光板

●楔形導光板

2.2導光板分類☆按網(wǎng)點印刷方式●印刷式—導光板完成外形加工后,以印刷方式將網(wǎng)點印射面，又分為IR和UV印刷兩種。

●

非印刷式—將網(wǎng)點在導光板成形時直接成形在反射面。又分為化學蝕刻(Etching)、精密機械刻畫法（V-CUT）光微影法（Stamper）、內部擴散法

平板狀-厚度均勻，常用于小尺寸的設計，工藝相對更簡單；楔形導光板，厚度成線性變化，主要使用在筆記本等較大尺寸LCD上，成本低、重量輕，有光學調節(jié)性。現(xiàn)在是16頁\一共有33頁\編輯于星期四背光材料-導光板項目射出成型壓延-裁切平板佳厚度5mm以下

可厚度5mm以上佳厚度不限楔形板佳可但不符經(jīng)濟效益印刷式可佳非印刷式佳可技朮較不成熟☆按成型方式

●注塑成型：光學級PMMA粒子經(jīng)注塑后成型

●壓延成型-裁切：光學級PMMA粒子經(jīng)壓延成型一大片材經(jīng)過裁切后為成品

1

項目PMMA顆粒PMMA原板原板制程備注（日）三菱麗陽有有壓延法光學特性最佳、板面較硬、、比較不會彎曲業(yè)界皆認可（日）住友化學有有注塑光學特性佳、板面較軟、業(yè)界皆認可（日）旭化成有有注塑光學特性佳、板面較軟、業(yè)界皆認可（日）庫拉雷有有注塑光學特性佳、板面最軟（臺）奇美化學無有壓出法光學特性較差、目前只有奇美電子使用（韓）世和有有壓延法光學特性佳、板面較軟LG和現(xiàn)代認可現(xiàn)在是17頁\一共有33頁\編輯于星期四背光材料-導光板2.3

導光板生產(chǎn)工藝印刷式導光板：使用合成樹脂加上擴散材料（SiO2/TiO2)再加上稀釋劑所混合調配的油墨印刷在PMMA板上。缺陷：(a).必須經(jīng)過烘干的程序，如果溫度不夠，油墨無法干燥，而如果溫度過高導光板容易翹曲；(b).油墨容易受到環(huán)境濕度的影響而產(chǎn)生不良。(a).蝕刻(Etching)：導光板反射面作深蝕刻

取代印刷點導光板出光面作淺蝕刻

取代擴散片的效果(b).V型切割(V-cut)：

導光板反射面作V型切割

取代印刷點

導光板出光面作V型切割

具有棱鏡片的效果 (c).噴砂(Spray)：導光板出光面作Spray

具有擴散片的效果(d).Stamper：導光板反射面作Stamper

取代印刷點

(e).在成形中混入不同折射率材料一同注塑非印刷式導光板：衍射(Diffraction)Acrylic/Si現(xiàn)在是18頁\一共有33頁\編輯于星期四背光材料-反射片反射片—將未被散射的光源反射再進入光傳導區(qū)內,反射方式為鏡面反射,以提高光的利用率。反射片分為金屬反射片和白色反射片，金屬反射片主要用于照明用燈源反射使用，白色反射片用于導光板反射，組成為PET+TIO2。3.反射片現(xiàn)在是19頁\一共有33頁\編輯于星期四背光材料-反射片3.1金屬反射片工作原理

導體材料中的自由電子并沒有被原子核束縛，當被光波照射時，光波的電場使自由電子吸收光的能量，從而產(chǎn)生與光相同的頻率震震蕩又發(fā)出與原來光線相同頻率的光。現(xiàn)在是20頁\一共有33頁\編輯于星期四背光材料-反射片3.2白色反射片工作原理TiO2的折射率很高（n=2.62），將TiO2

混合PET或聚碳酸酯（polycarbonate）等光學上透明度高的樹脂，經(jīng)過微細發(fā)泡而成反射片。

泡的直徑有數(shù)微米左右，泡越微細、密度越高，反射率就越高。泡是折射率約1.00的素材，與透明樹脂之間，形成良好的屈折率界面。從網(wǎng)點折射出來的光，進入反射片后，通過非常復雜的折射動作，使絕大部分的光返回導光板中現(xiàn)在是21頁\一共有33頁\編輯于星期四背光材料-反射片3.2

反射片材料型號材料廠商&品名主要材質+結構用途TorayE60L發(fā)泡性PET+TiO2LGP反射板三井化學LU系列：PET+銀+接著層+基板MT系列：PET+銀(Ti處理理)+接著層+基板BR黃銅基板SU不銹鋼基板AM鋁基板LampReflectorAlanod(德國)MIRO系列氧化層(TiO2+SiO2)+Al+Al基板LampReflectorGR38WPET+Al+PET(基材)LampReflector現(xiàn)在是22頁\一共有33頁\編輯于星期四背光材料-反射片E60L：發(fā)泡性PET+TiO2，為Toray專利一般加工結構：E60L接著劑ALorWhitecoating現(xiàn)在是23頁\一共有33頁\編輯于星期四背光材料-反射片代理或加工廠商部品名稱材質

&結構KimotoRW188TAC188ML25ME60LE60L+黏著層E60L+接著劑+AL+PETTsujidenRF188RF215GE60LE60L+(Base+隱蔽層)(Whitecoating)KeiwaBR-1白色PET+隱蔽層(總厚210μm)SKCRP10PET+Coating(總厚220μm)現(xiàn)在是24頁\一共有33頁\編輯于星期四背光材料-反射片目前業(yè)界最多使用的反射片材料為TORAY的反射片，它的專利點在“發(fā)泡性的PET”，當光線入射之后，發(fā)泡的PET發(fā)揮它微小氣泡效果將光線再次散射，使得光線利用率再提高(非發(fā)泡性PET，內含TiO2)

TORAY發(fā)泡PET3.3

反射片生產(chǎn)工藝現(xiàn)在是25頁\一共有33頁\編輯于星期四背光材料-擴散片擴散片—擴散片內有很多顆粒狀的物體，可以將導光板收到的光進行擴散，使光能夠向棱鏡片及panel正面方向傳播，起到拓寬視角，隱蔽形成在導光板上的Pattern的作用.4.擴散片現(xiàn)在是26頁\一共有33頁\編輯于星期四背光材料-擴散片4.1擴散片按加工工藝分類串珠型(Beads)

壓花型(a).串珠型的表面有許多小珠子，經(jīng)過Coating上特殊材料后使其固化在膜片的表面來達到霧化的效果，最多人使用，但是容易出現(xiàn)刮傷、及不耐溶劑、容易潮濕，變形的缺點。(b).壓花型的表面像是蝕刻過的痕跡，它是在原料抽出的過程中由于鋼桶上的紋路，所以一并成形。缺點是凹洞的深度太深，

異物掉落時不易清除。

現(xiàn)在是27頁\一共有33頁\編輯于星期四背光材料-擴散片擴散片還可以按使用位置分為上擴散片和下擴散片LED棱鏡片I下擴散片

導光板反射板燈管反射罩棱鏡片II上擴散片現(xiàn)在是28頁\一共有33頁\編輯于星期四背光材料-擴散片外觀HzTt加工特性上擴散片透明白色中（60%）高（90%）易見到損傷下擴散片白色高（84%）中（60%）加工良率高擴散片的選用下擴散片1.輝度增益—擴散片Hz=80%以上，Tt=90%以上上擴散片1.需增廣視野/視野改善—上擴散片Hz=40%以下及Tt=90%以上；2.高屏蔽性，高的加工良率—中霧度以上；3.改善棱鏡片光不均勻性—HZ=50%，Tt=90%現(xiàn)在是29頁\一共有33頁\編輯于星期四背光材料-擴散片4.2主要擴散片材料型號及廠家制造商代理商常用的產(chǎn)品名稱Tsujiden(日本)積智電D-Series&PC-Series(Down)D117-Series(Up)Kimoto(日