背光产品功能性材料的主要分类.doc

n 背光產品功能性材料的分類及其功用n 背光源基礎知識講解n TFT-LCD背光設計策略n 背光模組技術分析n 背光板設計原理n 關於背光源設計及各參數的建議n LCD模組的背光電源要求n 大螢幕LCD背光照明的控制方案 n 談一下傳統的LED和EL背光n 冷陰極燈具與LED燈具性能比優劣n LCD電視背光驅動電路設計挑戰分析和方案設計n 數碼相機TFT-LCD的背光及亮度調整方式設計n 彩色LCD用冷陰極燈管最新技術動向n CCFL燈管工作原理/technology/tech.asp?type_id=2 背光產品功能性材料的分類及其功用 2006-7-31 -一：框蓋的特點，分類，材質，及應用範圍 (一) 框蓋的特點: 對其他功能性材料起支撐或封裝作用的部材,同時也是與客戶模組組裝及定位客戶LCD的主要部材,並兼有封閉光線的作用.它是Backlight產品的主要部材之一. 廣泛應用於A.B.C.D.E.F TYPE產品上. (二) 分類: 框蓋按其功用分為REF及Housing. 1.1 REF: 1. 定義: 組成上無反射貼布,主要*框蓋來反射光線的框蓋稱為REF. 2.材質特點及應用範圍: (1)PC(1225Y)白(一般用於非白光產品), (2)出光URZ2501(高反射級)(一般用於白光產品) (3)外觀呈白色, 因規格不同結構繁簡差別較大.較多用於A TYPE上 1.2 HOUSING: 1. 定義: 組成上有反射貼布,只起側面反射封裝光線作用的框蓋.或跟本不起反射光線作用的框蓋. 2. 材質特點及應用範圍: (1)PC(帝人L1225Y)白(一般用於非白光產品), (2)出光URZ2501(高反射級)(一般用於白光產品) (3)PC(帝人L1225Y)黑 多用於D.E.F TYPE產品上. 二: 導光板的特點,材質及應用範圍 1. 導光板(L/G)的特點: 主要具有傳播及擴散光線的作用的部材,對其他功能性材料起支撐作用,有些也是與客戶模組組裝及定位客戶LCD的主要部材,它是Backlight產品的主要部材之一. 2.材質及應用範圍: (1)PC(帝人L1225Y)透明(一般用於非白光產品), (2)出光LC1500(一般用於白光產品) 外觀呈透明,因規格不同結構繁簡差別較大. 廣泛應用於B.C.D.E.F TYPE產品上. 三: PCB及FPC的材質,特點及應用範圍 PCB及FPC均是用於支撐及連接電子元件,並且導通線路並與客戶回路的作用. 3.1 PCB的材質,特點及應用範圍 材質及特點: 構成:玻纖,銅,矽膠等. 1. FR-4(厚度系列:02.0.4,0.6,0.8,1.0,1.2,1.6等) FR-4強度及韌性好, 薄厚均有, 廣泛應用於有光源的A,B,D TYPE產品上. 2. CEM-3(厚度系列:0.8,1.0, 1.2, 1.6) CEM-3可加工性好,但強度及韌性較差,沒有薄型. 由於厚度限制應用範圍受到一定限制. 應用範圍:主要用於新光感知器類. 3. PCB類的特點: 因材質較硬,所以可連接各種電子元件如: LED, CHIP ,LAMP,電阻,穩壓二極體,導線,連接頭等等. 此外還可連接PIN等. 4. 與主體(框蓋或導光板)的連接方式: 多以結構固定,很少用雙面膠來粘接固定. A TYPE用矽膠來粘.用於導光板類時表面大多刷白漆,用於感知器類表面大多刷綠漆. 3.2 FPC的材質,特點及應用範圍 1. 材質組成: 1. Polyimide (FEP;Polyester;Epoxy) Film 2.copper 3.adhesive 2. 特點:厚度薄: 最薄可達0.067+/-0.03 (單面). 因為材質較薄,所以FPC上焊接的電子元件也有限,它不能焊接PIN, 連接頭及LAMP等. 3. 應用: 只限用於D TYPE 類產品,特別是對厚度要求嚴格的D TYPE 類產品 4. 與主體(框蓋或導光板)的連接方式: 由於厚度較薄,所以可用雙面膠固定在導光板或框蓋上. 5. 使用FPC比使用PCB更能減化導光板或框蓋的結構, 且有效降低厚 度, 但較PCB單價高. 四: 貼布(Tape)類的分類及常用材質,特點及應用範圍 貼布類的部材種類繁多,性能也各異, 下面僅就經常用到的貼布規格按其功用大致分為以下五大類: 1.反射貼布. 2.擴散貼布 3.增光貼布 4.遮光及遮光反射貼布 5.雙面膠 下面就各類貼布的特點,常用材質及使用範圍一一加以說明. 4.1 反射貼布的特點,常用材質及使用範圍 1. 反射貼布的特點: 具有反射光線的作用,本身不含背膠.從外觀上看有白色及銀色兩種. 2. 常用材質及使用範圍: (1) E20系列 (材質呈雙面白色) E20#50( T=0.05mm) , E20#75(T=0.075mm), E20#100(T=0.1mm), E20#125(T=0.125mm), E20 #188(T=0.188mm) 廣泛用於非白光產品的B,C,D,E TYPE以及白光產品的無BEF組合中, 以及用於F TYPE產品上. 反射率:93%(550nm) (2) GR38W T=0.084 材質:一面銀色(反射面), 一面白色(非反射面) 反射率:97%(550nm) (3) 75W05 T=0.08 材質:一面銀色(反射面), 一面白色(非反射面) 反射率:97%(550nm), 83%(全光線) (4) GR25D T=0.041 材質:一面銀色(反射面), 一面白色(非反射面), 抗紫外線. 反射率:94% (5) ESR T=0.065 材質:雙面銀色 反射率:99%(550nm) ESR的雙面銀面對光的反射效果是一致的,但因為加工易劃傷,所以將一面重點保護作為反射面. GR38W, 75W05,GR25D及ESR多用於白光產品有BEF的組合中, 其共同特點是與BEF組合可提高亮度. 但是其中: ESR單價較貴,反射光線效果最好. GR25D用於較薄型的白光BEF組合產品. 所有反射貼布原則上禁止折痕,劃傷.異物等. 4.2 擴散貼布的特點,常用材質及使用範圍 1.擴散貼布的特點: 具有擴散光的作用,即光線在其表面會發生散射.表面呈霧狀半透明. 按材質不同分含膠及不含膠2種. 2.常用擴散貼布的材質,特點,及使用範圍 (1)W5P 特點: T=0.25(含膠) 擴散效果好, 本身含保護膜. 使用範圍: 多用於A TYPE. (2)W4 特點: T=0.25(含膠) 擴散效果好, 本身含保護膜. 使用範圍: 多用於數位顯示背光板. (3)D204, D204P: 區別僅在於D204P本身有加保護膜, D204本身不加保護膜 T=0.1 雙面霧面,無正反面之分.表面不易看到劃傷. 使用範圍: D204P 廣泛應用於非BEF組合亮度要求不是很嚴格的產品上. 分光透過率:83%(660nm) (4)100MXE T=0.115 一面霧面一面亮面. 使用範圍: 用於有BEF組合的產品中,可有效提高度(對於厚度要求不是很嚴格的產品. 全光透過率:99% 霧化度:88% (5)100SXE T=0.115 一面霧面一面亮面. 使用範圍: 用於無BEF組合的產品中,可有效提高度(對於厚度要求不是很嚴格的產品. 全光透過率:99 霧化度:89.5% (6)50LSE T=0.065 一面霧面一面亮面. 使用範圍: 用於無BEF組合的產品中 (對於厚度要求嚴格的產品). 全光透過率:97% 霧化度:84%(從亮面入射) 以上所介紹的擴散貼布中,除D204 以外, 其他擴散貼布均有正反面之 分, 貼附方式:霧面向上, 亮面向下(朝嚮導光板) ,所有擴散貼布原則上禁止折痕,劃傷,異物等. 4.3增光貼布的特點, 常用材質及使用範圍 增光貼布的光學特性: 將各個方向的偏振光線改變其傳播方向為垂直方向射出, 當人眼垂直導光板表面看上去時最亮.(實質是聚光,因為能量是守恆的,光能也是一樣,它不會增加) 增光貼布的表面呈有條紋的亮銀色,由於它的光學特性直接取決於它的條紋結構以及表面的塗層,所以用手觸摸或擠壓,劃傷均會影響其其光學特性. 我們現常用的增光貼布是3M公司的,其他供應商產品尚未得到認可,從而尚未廣泛被採用. 常用材質: BEF90/24(t=0.155, t=0.14), BEF90/50(t=0.155) thin BEF (BEF90/24-2, T=0.056) DBEF (T=0.132 ) 使用範圍: 亮度要求較高的白光產品. 4.4遮光貼布的特點,常用材質及使用範圍 1. 遮光及遮光反射貼布的特點: 籠統講: 用於貼在產品光源上側或產品側邊的貼布, 主要起遮蔽及反射光線的作用的為遮光貼布. 2. 常用材質: 除所有E20系列反射貼布與雙面膠組合均可用來作為遮光貼布外,其他常用的遮光貼布如下: (1). PO02( T=0.05 本身含膠), 雙面銀色. (2).FNS亮面50 (T=0.07 本身含膠), 雙面銀色. 以上規格多應用於C, D, E, F TYPE中. (4).AS-02PBW12( T=0.06, 雙面含膠), 下白上黑. (5).AS-01PBW38 也稱NO.5680 (T=0.085, 雙面含膠), 下白上黑. AS-02PBW12 及AS-01PBW38多用於白光產品有BEF的組合中. 4.5雙面膠貼布的特點, 常用材質及使用範圍 1. 雙面膠貼布的特點及使用範圍: 具有一定的粘性,可貼附於產品的表面,或作為背膠貼於反射貼布的邊緣及本身不含膠的遮光貼布的下麵.廣泛應用於各類型產品上. 2. 常用材質: (1) TESA#4972 T=0.048 (通常標示為 T=0.05) (透明) (2) 寺岡707 T=0.03(黑, 透明兩種) (3) 寺岡7641 T=0.10(黑, 透明兩種) (4)NO.5000NS T=0.16 (淺黃色半透明) (5)NO.500 T=0.15(淺黃色半透明) (6)3M9495 T=0.13 (透明 ) 其他較不常用的雙面膠規格為: (1).NO.532 T=0.06, 0.08, 0.11 (黑, 透明兩種) (2).NO.507 T=0.3 (淺黃色半透明) (3)NO.5017 T=0.2 (淺黃色半透明) (4)TESA#60980 T=0.14 (半透明) (5)TESA#51968 T=0.3 (淺黃色半透明) (6)DT#7K T=0.1 (淺黃色半透明) 五: 常用光源類型及使用範圍 常用的光源可大致分為: CHIP,LED, LAMP, CCFL等四大類. 光源類的電器特性參數: Vf , If, IV ,(色度偏差)等. 1. CHIP類 (1) 是結構最原始的一種光源,. 與PCB的組裝方式: 是要通過銀膠來粘接, 並且正極要*打線的方式與PCB的正極導通,並且要點膠保護. (2)特點: 體積小, 成本低, 亮度值與其他類光源相比,相對較低, 多用於A TYPE及B TYPE 產品,及用於加工成LAMP類產品. (3)常用規格: 511YGBU, 011系列, 012系列, 013系列, 014系列等. 2. LED類: (1) 是由CHIP,樹脂與白框等封裝組成的一種光源. 與PCB或FPC的組裝方式: 只要通過錫膏來迴焊在PCB上即可. (2)特點: 體積較大, 成本較高, 亮度值與chip類光源相比,相對較高, 多用於D TYPE 產品. (3)常用規格: NSCW215T, NSCW100, NSCB100,NSCW335T, HT-191YG-DT011等. 3. LAMP類: (1) 是由CHIP,樹脂及支架等共同封裝成的一種光源. 組裝方式: 可以與PCB組裝, 也可直接通過導光板或框蓋的結構直接固定,具有相對的獨立性. (2)特點: 體積較大, 成本較高, 亮度值較高, 形狀差異性較大. 多用於D TYPE(與PCB組合)或C TYPE(獨立裝於框蓋或導光板上) (3) 常用系列: 2*系列, 3*系列, 3系列等. 4.CCFL 冷陰極管: 由內部真空封裝氣體及瑩光粉的玻璃管構成.兩端由導線引出,在高頻交流電的激發下產生光能的一種光源. (1) 特點:亮度值高, 體積(長度)最大, 成本最貴. (2)CCFL的電器特性參數: I, Vrms , W, IV ,CT,X,Y, hr等. 六:其他類材料的常用規格系列 1. 常用穩壓二極體系列: ROHM: UDZS*系列. NEC : RD*UM系列. 2. 電阻常用規格: 0603, 0805. 3. 導線常用規格: UL1571, UL1060, UL1007. 常用番號: AWG24, AWG26, AWG28, AWG30 其他輛助性材料如:銀膠, 錫膏,金鋁線, 樹脂類等在此就不一一介紹.背光源基礎知識講解 2006-5-10 -背光源對於大多數人來說是一個陌生的概念，但對偉志人應該比較熟悉，因為偉志電子有限公司是中國大陸背光源行業中的佼佼者。所謂背光源（BackLight）應該是位於液晶顯示器（LCD）背後的一種光源，它的發光效果將直接影響到液晶顯示模組（LCM）視覺效果。液晶顯示器本身並不發光，它顯示圖形或字元是它對光線調製的結果。一、用於背光源的光源：在背光源的設計中，所用光源的選用是很重要的。所用的光源決定了背光源的功耗、亮度、顏色等光電參數，也決定了其使用條件和使用壽命等特性。下表為可用於液晶顯示器背光源的光源及其特點簡單對比介紹:光源形狀 光源種類 顏色 功耗(W)（瓦特） 壽命(h)（小時） 特點點狀光源 Lamp(燈泡) 2800K左右 1.0以上 2,000 簡單、小型、價低 體積大、發熱嚴重LED（發光二極體） 藍紅430700nm 0.038以上 100,000 壽命長、低發熱 亮度稍低線狀光源 CCFL（冷陰極螢光管） 紅、綠、藍及其混合色 1.010.0 25,000 亮度高、壽命長 逆變器驅動電壓高HCFL（熱陰極螢光管） 4.0220 57,000 發熱嚴重面狀光源 VFD（扁平螢光燈） 200mW/cm2以下 5,000 亮度高、均勻性好 雙電源驅動EL（電致發光片） 20mW/cm2以下 5,000 薄、均勻性好 壽命短、亮度低OEL（有機電致發光片） 1,000以上 薄、均勻性好、亮度高 壽命短FED（平板場發射） 10,000以上 亮度高 開發中二、光源模組的技術：光源模組中最核心技術為導光板的光學技術，目前主要有印刷形和射出成型形二種導光板形式，其他如射出成型加印刷，鐳射打點，腐蝕等占很少比例，不適合批量生產原則。印刷形因為其成本低在過去較長時間內成為主流技術，但合格品不高一直是其主要缺點，而目前LCD產品要求更精密的導光板結構，射出成型形導光板必然成為背光源發展主流，但相應的模具技術難題只有少數大廠能夠克服。偉志公司導光板的光學技術主要採用印刷形和射出成型形二種導光板形式。三、背光源的分類：背光源目前按光源類型主要有EL、CCFL及LED三種背光源類型，依光源分佈位置不同則分為側光式和直下式（底背光式）。以下是它們的簡單介紹。1、邊光式。即將線形或點狀光源設置在經過特殊設計的導光板的側邊做成的背光源。根據實際使用的需要，又可做成雙邊式，甚至三邊式。邊光式背光一般可做的很薄，但光源的光利用率較小，且越薄利用率越小，最大約50%。其技術核心是導光板的設計和製作。邊光式最常用的有LED燈背光和CCFL背光。偉志LED邊光式背光源有WU、WH、WN類為單邊式，WL、WJ、WK、WB類為雙邊式。隨著LCD模組不斷向更亮、更輕、更薄方向發展，側光式CCFL式背光源成為目前背光源發展的主流。WQ類產品為偉志CCFL邊光式背光源。1）、LED燈背光。LED燈又稱發光二極體，比起其他光源，單個LED燈的功耗是最小的。從藍到紅，LED燈有很多種顏色，常用的如“表一”和“表二”；另外還有一種特殊的顏色是白色，“表三”給出了其常用的色度範圍。在各種顏色裏，可大致分為高亮和低亮的兩種：基本上， “表一”裏是屬於低亮的（雖然琥珀色、橙色和紅色裏也有稍高亮的），“表二” 和“表三”裏是屬於高亮的。由於白色是混合色，無可標識的波長值，因此，以其在色度圖上的座標值來表示。 我們自定義為“冷白色”和“暖白色”兩種。在各種顏色裏，都存在顏色偏差的問題，其中藍色和白色表現的較為明顯，尤其是白色，現在LED的供應商也無法對其進行有效的控制。2)、CCFL背光。此種背光的最大優點是亮度高，所以面積較大的黑白負相、藍模負相和彩色液晶顯示器件基本上都採用它。理論上，它可以根據三基色的配色原理做出各種顏色。其缺點是功耗較大，還需逆變電路驅動，而且工作溫度較窄，為060度之間，而LED等其他的背光源都可達到-2070之間。2、底背光式。是一個有一定結構的平板式的面光源，可以是一個連續均勻的面光源，如EL或平板螢光燈；也可以是一個由較多的點光源構成，如點陣LED或白熾燈背光源等。常用的是LED點陣和EL背光。1） EL背光。即電致發光，是靠螢光粉在交變電場激發下的本徵發光而發光的冷光源。其最大的優點是薄，可以做到0.20.6mm的厚度。缺點是亮度低，壽命短（一般為30005000小時），需逆變驅動，還會受電路的干擾而出現閃爍、雜訊等不良。EL的驅動有逆變器、Driver IC驅動兩種。因為目前Driver IC的頻率和負載輸出電壓達不到EL的典型條件（400Hz、AC100V），所以亮度較逆變器驅動更為低。最近也陸續有白光(全色)EL和LCD背光源出來。但由於亮度較暗其基本上用於英寸以下小尺寸液晶顯示。如:手機、PDA、遊戲機等。全色(白光)、大尺寸亮度背光源，現在主流仍然是用CCFL做光源。偉志目前沒有開發EL背光源。2）LED底背光。優點是亮度好，均勻性好。缺點是厚度較大（大於4.0mm），使用的LED數量較多，發熱現象明顯。一般採用低亮的顏色進行設計，而高亮的顏色由於成本高基本上不考慮。WA類產品為偉志底背光源。四、前景光這是用於反射式的液晶顯示器的一種採光方式。結構上它是放在液晶顯示器的正面。其優點是結構上可以做得較小較薄，而且光的利用率高。缺點是工藝要求高，成本高。TFT-LCD背光設計策略 2006-2-22 -TFT-LCD的結構 從TFT-LCD的切面結構圖（圖1）可以看到LCD是由二層玻璃基板夾住液晶組成的，形成一個平行板電容器，通過嵌入在下玻璃基板上的TFT對這個電容器和內置的存儲電容充電，維持每幅圖像所需要的電壓直到下一幅畫面更新。液晶的彩色都是透明的必須給LCD襯以白色的背光板上才能將五顏六色表達出來，而要使白色的背光板有反射就需要在四周加上白色燈光。因此在TFT-LCD的底部都組合了燈具，如CCFL或LED。 圖1 TFT-LCD的切面結構圖 TFT-LCD需要背光 由於LCD面板本身並不發光，因此需要背光，液晶顯示器就必須加上一個背光板, 來提供一個高亮度，而且亮度分佈均勻的光源。 LCD實際上是打開來自其後面光源的光來表現其色彩的。目前的常用背光源是CCFL或LED。 CCFL背光源 現在幾乎所有的較大面積的LCD顯示器都使用CCFL(冷陰極螢光燈)背光，這些CCFL的驅動需要非常高的交流電壓波形。一般筆記本和顯示器的面板只需要一個CCFL控制器，然而大面板、TV類型的顯示器要求更亮的背光，也即需要更多的CCFL，因而需要更多的驅動器。來自這些CCFL的光還必須匹配，否則顯示幕的圖像亮度將不均勻。採用CCFL技術作為背光源會嚴重影響在LCD顯示器上顯示的色譜。典型的CCFL背光使LCD顯示器只能再現不到50%的NTSC 信號所能傳輸的色彩。為了改善CCFL的不足，TI和MAXIM等IC廠商分別推出幾款高性能電源管理器件如TPS65160、MAX1997/8、MAX1513/4，它們不但具備高轉換效率，還能滿足薄膜電晶體(TFT-LCD)液晶螢幕的所有電壓需求，為液晶顯示器提供完備的供電方案。並提供安全的大電流控制能力，適用于現今大型液晶顯示器和液晶電視的電源管理器件（圖2）。 它們內置高效率的直流轉換控制器、兩個電荷泵、多種安全功能，以及可調式開機電源順序控制。電壓輸入的範圍較寬；內置1.5-2.6A交換升壓轉換器，為系統提供源極電壓VCOM=15V/1.5A，一個大電流背板驅動器；一個珈瑪基準電壓Vgamma=15V/30mA；而1.8A非同步降壓轉換器供應邏輯電壓VLOGIC=3.3V/1.5A；還提供可調式穩壓輸出的正電荷泵輸出VGON=23V/50mA和負電荷泵驅動器輸出VGOFF=-5V/50mA，以保證螢幕顯示畫面質量。它們擁有快速暫態回應能力，其高達95%的電源轉換效率有助於節省電力。它們還包含多種安全功能，例如升壓轉換器的電壓超載保護、降壓轉換器的短路保護，以及過熱關機功能，從而避免了溫度或功耗過高所造成的損害。除此之外，電壓過低鎖定(UVLO)功能會在電壓過低時將器件關機，提供進一步保護。採用薄型QFN封裝，最大高度僅0.8mm，適合超薄型LCD面板。 圖2 TFT-LCD顯示器系統需要多檔電源電壓。 LED背光源 如今用新的大功率、高亮度的LED技術作為背光源，可以將對NTSC信號色譜的覆蓋率提高到超過100%。另外，這些新LED背光沒有CCFL背光所需的水銀，非常適合綠色環保應用。LED背光還具有很多其他優點。對於大面積面板，可採用分離的紅色、綠色和藍色LED，這使顯示器的色溫可以很容易進行調整。這些器件的快速回應特性還使它們非常適合於頻閃背光(strobing backlight)應用。LED的驅動需要一定的電壓和電流，手提產品的電源都是電池，因此就需要升降壓電壓變換的電源管理電路。如今各種微型電壓升降壓晶片技術也日顯成熟，產品也在不斷增加，符合PMP/MP4、DSC、DV的TFT-LCD需要的，能同時多路輸出它們需要的不同電壓的集成電源管理晶片組（SOC）也在迅速推出之中。TFT-LCD顯示器系統需要多檔電源電壓，如PMP/MP4常用的三星3.5_和4_的TFT-LCD ，它們的結構如圖3所示，它們由TFT玻璃（TFT glass）、顏色濾波器（Color filter）、 顯示區（Display area）、背光板和背光源（Backlight）四部分疊加組成。圖4是三星3.5_的TFT-LCD電路圖。它們的主要技術參數是：VIN=2.1-4.0V，VSW=15V/1.4A、VS=15V；用6個LED串聯做背光源，每個LED的VF=3.4V、IF=20mA，因此需要一個24V/50 mA的電壓來驅動。常常選用帶電感的DC/DC來升壓，再加上倍壓電路，輸出多檔電源電壓滿足TFT-LCD的需要，如圖5所示。目前MP3、PMP/ MP4、DSC、DV等的小尺寸TFT-LCD 屏的低成本背光驅動方案常常是採用這種方法來設計實用電路的。 圖3 三星4_的TFT-LCD結構圖 圖4 三星3.5_的TFT-LCD電路圖 圖5 升壓、倍壓產生多檔電源電壓電路 新背光源 正在研發的新背光源還有好多種，如日本DiaLight開發成功了一款採用碳納米管的場發射型高亮度背光燈，適用於LCD TV等大屏顯示器。從原理上講，可實現15萬cd/m2的超高亮度。除可作為電視機和手機的背光燈使用外，還可用作特殊光源。 此背光燈通過在使用碳納米管的平面電極（發射極）上施加高壓電場，使放射出的電子射向螢光板而發光。除了高發光效率、低能耗和高亮度發光外，還具有無汞、長壽命以及高速回應等特點。比如說，按32英寸的背光燈換算，發光效率為80lm/W、亮度為1萬5000cd/m2、耗電量為85W、壽命為5萬小時、回應速度為100s。相比，採用冷陰極管（CCFL）的情況是：效率為50lm/W、亮度為1萬2000cd/m2、耗電量為110W，壽命為5萬小時、回應速度為10_15ms；採用白色LED的情況是：效率為30lm/W、亮度為9500cd/m2、耗電量為185W、壽命為5萬小時、回應速度為數十ns。 參考文獻：1. TFT-LCD液晶顯示器的工作原理 謝崇凱 2004-82. STN-LCD彩屏模組設計 顏重光 2004-4 電子工程專輯3. 手機相機的低壓閃光燈驅動電路設計及器件選擇指南顏重光 2004-11電子工程專輯 背光模組技術分析 2006-7-14 -背光模組由光源、 導光板、反射板、擴散板、 增光片，組合而成。品質上要求光的輝度愈高愈好，平均輝度一般要求 70%以上， 當然愈高愈好喔。目前筆記型電腦所用的TFT-LCD來看，內部的背光模組是由導光板（Light Guide）、擴散片（diffuser）、反射板（Reflect Sheet）及冷陰極管（CCFL）等所構成的。冷陰極螢光燈，英文名Cold Cathode Fluorescent Lamps，簡稱CCFL。它其實就是霓虹燈，不過管徑更小而已當然，管徑小於6mm的“霓虹燈”跟普通霓虹燈的工藝已經完全不同。霓虹燈是一種線光源，那如何把它“轉化”成液晶顯示器所需要的背光源呢？這就涉及到一個複雜而考究的光線處理機構，其中導光板是呈鍥形的平板，它負責把線光源霧化成均勻的面光源。可見，背光模組的作用無非就是把線光源發出的光通過漫反射使之成為面光源。但這個背光源大有學問，在搭配不同數量的燈管時其表面的紋理會有不同的變化，背光板的設計涵蓋了光學設計、精密模具以及蝕刻、印刷等精密科技。背光模組裏的反射板用於將沒有直接散射出去的雜亂光線再次引入導光板以提高光源的利用率；它上面的擴散膜同樣具備把光線形成漫反射並均勻擴散的能力；而作為背光模組另一重要元件的棱鏡片（垂直和水平相間隔）則負責把光線聚攏，使其垂直進入液晶模組以提高輝度，所以又稱增亮膜。經過上述處理，冷陰極螢光燈組成的線光源就可以形成亮度均勻並垂直射出的面光源。 導光板是背光模組的心臟，然要導光。當然要選擇光折射低。 穿透性高的材料喔. 玻璃是不錯的，可是太重又易碎唷所以有 PMMA, PC, COC等等塑膠材質來選擇。為了將測面光引導到正面，於是各種光學設計紛紛出籠。有人用射出的、有用印刷的、 還有用滾壓的（韓國三星聽說有用喔）。網點的設計有凸的、 凹的、V型槽的.只要輝度亮又均勻就好啦.各位大哥大姐們瞧瞧下麵的照片是不是五花八門各顯神通呢.導光板是用射出成型的方法將丙烯壓制成表面光滑的楔形板塊，然後用具高反射率且不吸光的材料，在導光板底面用網版印刷印上圓形或方形的擴散點，導光板主要功能在於導引光線方向，提高面板光輝度及控制亮度均勻。冷陰極管位於導光板厚側的端面，冷陰極管所發的光以端面照光（edge light）的方式進入導光板，大部份的光利用全反射往薄的一端傳導，當光線在底面碰到擴散點時，反射光會往各個角度擴散，破壞全反射條件而自導光板正面射出，利用疏密、大小不同的擴散點圖案設計，可使導光板面均勻發光。擴散片的作用是讓射出的光分佈更加均勻，可也在擴散片上加上有聚光作用的棱鏡片（prism / lenticular sheet），增加出射光的方向性，達到提高正面亮度的目的。反射板將自底面漏出的光反射回導光板中，防止光源外漏，以增加光的使用效率。反射板（reflector）也有人叫它反射片，顧名思義就是將側投光反射到面板。既然反射效率要好，想當然耳就是白色最棒喔。 有誰會選一種有色材質的來吸收可見光波呢。況且，液晶面板底下還有彩色濾光片呢，總不能選個顏色來干擾吧。 反射板的材質以 Polyester 為大宗, 加一些無機填充料, 像是二氧化鈦或是硫酸鋇這類的“白粉” . 如果你還嫌我的白不夠白, 偷偷加點螢光藍, 把不可見光區的波偷偷轉換一點過來， 或者在裏頭加一點發泡劑之類的充充胖子（Toray的 E60L就是這樣搞, 還有專利呢），3M還有把它壓成菱紋呢， 動這麼多手腳，花這麼多腦筋，其實就是要證明-還是我的白厲害.增光板是背光模組化妝師，光線由導光板側邊投入。經過反射板，網點，擴散板層層消耗及散射漫射，損失慘重3M發展的增光板利用V型細條紋讓側光經過折射使漫射的光集中角度，達到輝度增加的目的。依光波的特性（水平波與垂直波），用一片增光板是不夠的啦.一片垂直一片水平，保證有最佳效果,這玩意這麼神奇，一定很多油水 ，你可以用全像方式做，你也可以開一付 V 型槽電鑄模仁壓出來，也可以切一些V槽塗上UV樹脂硬化後轉印下來， 還有用液晶順向排列方式想達到相同功能喔.嘿嘿嘿 .不管你用啥方式去COPY,你最好乖乖在實驗室玩玩就好，3M 的專利厚厚一疊唷，比六法全書還厚呢。擴散板（Diffuser）也有人叫它擴散片，主要功能就是要讓光線透過擴散塗層產生漫射，讓光的分佈均勻化。基材需選擇光透過率高的材料如PET/PC/PMMA. 既然擴散效果要好， 擴散層的表面處理就是一門學問， 從銘板工業壓花處理的PC材料到內加擴散劑的薄膜材料或塗布式的擴散材料或是結合增光膜功能的複合型擴散材料不一而足。 主要就是要霧裏看花嘛 : 遮掩導光板上網點與光分散。 背光板設計原理 2006-5-15 -一、產品設計的一般原則（一）滿足客戶對產品基本結構及性能的要求1.產品基本結構：指的是外形結構，對客戶模組組裝有影響的結構。由於產品基本結構關係到客戶模組，故不可以隨意更改，除客戶模組還沒設計出來，只待背光板出來後才設計。2.性能包括：亮度、均勻度、儲存溫度、動作溫度、輸入電流電壓等測試條件及光學上的要求。2.1 輸入電流電壓由客人模組決定，所以在設計時要清楚瞭解IF及Vf值，以便處理亮度。2.2 亮度指亮度每單位發光區的光的強度。2.3 就我司來說目前能達到的儲存溫度範圍為-30+80；動作溫度為-20+70。（二）結構分析1.結構設計：幾何形狀應盡可能保證有利於成形的原則，避免模具複雜化。1.1例如產品能設計為走鑲件的，則不要設計為走滑塊而且模具上走滑塊做出來的產品會有熔接痕，影響產品的美觀性，若為導光板則更會影響亮度。2.2走鑲件的孔一般要1.0mm以上，以免薄片在滑動過程中斷掉。 3.壁厚1)熱固塑性材料。最薄處壁厚:Tmin=1.52.5mm。2)熱塑性材料：背光板選用的材料均為此類材料。最薄處壁厚:Tmin=0.25mm，但由於受射出成形的制約，以1.1inch來算，產品壁厚至少要0.4mm。4.加強筋：為避免受力變形，在不影響產品組裝的情況下，可適當加加強筋5.支撐面：為避免磨擦時對咬花面造成磨損儘量不用整個平面支撐。6.圓角：在不影響組裝的情況下，可適當加圓角，以利於脫模。（三）尺寸公差合理化1.A、B蓋區配尺寸公差應按極限公差計算。B蓋的上限值應等於或小於A蓋的下限值，但是A蓋的上限值也不能比B蓋的下限值大太多，若大太多的話組裝鬆動不說，還會影響亮度。所以應考慮塑膠模能達到的最小公差給定尺寸公差。2.尺寸鏈應合理化。（四）部材的選擇1.以價格便宜為原則2.以滿足亮度、均勻性為原則總的來說，選材的原則是便宜且滿足亮度、均勻度在恒量兩者輕重的情況選用二、具體類形的設計原則根據有無光源、發光部位及光源的種類把產品分為四大類。（一）底部發光類產品1.構成：REF、diffuser、PCB、DICE、鋁線（金線）、矽膠（E-KE45W）、AB膠。2.REF（框蓋）3.PCB(基板)PAD的設計應遵循以下的原則：1)焊DICE的PAD間的距離一般為5.56mm。2)焊DICE的PAD大小為0.6mm。3)焊DICE的PAD及打線的PAD的間距以1.0mm為宜。若間距太寬則會使成現場焊線困難。（二）側部發光類產品1.構成：Housing(有些產品無)、導光板、TAPE、PCB(FPC)、DICE(SMD)2.PCB2.1材料目前常用的有FR-4及CEM-3FR-4玻璃纖維含量較高，裁切時易產生毛邊，但具有高的耐熱性，厚度由0.3至3.2mm不等CEM-3是唯一一種可以代替FR-4的材料，玻璃纖維含量較FR-4少，具有好的加工性，厚度由0.81.6mm不等。由於少量毛邊可以接受的，為滿足產品有耐高溫性，故一般情況下選用FR-4。2.2外形設計PIN寬要求1.2mm以上。2.3線路的layout固晶線寬0.5mm以上線路寬0.4mm以上一方面有利於散熱；另一方面減小電流通過的電阻，使各顆LED的發光色度、亮度達到相似的效果2.4電鍍方式根據加工方法可以分為4種：噴錫、鍍錫、鍍電解金、鍍化學金噴錫噴的是含少量鉛的鉛錫，此種加工方法難以控制錫噴的均勻性鍍錫是利用電解作用使錫附著在銅的表面。根據相熔性原則，錫跟錫具有好有焊接性，金跟金具有較好的焊接性所以如果焊的是SMD，那麼電鍍方式應選擇噴錫或鍍錫，如果焊的是DICE，則應選擇鍍電解金或化學金。3.FPC3.1構成FPC有單面板及雙面板之分。單面片由五層構成：PI+ADH+Cu+ADH+保護膜雙面板由九層構成：保護膜+ADH+Cu+ADH+PI+ADH+Cu+ADH+保護膜。3.2 電鍍方式根據表面鍍的材料不同，分為熱風整平及鍍鎳金由於目前我司的白光產品焊的都是SMD，根據相熔性原理，如客戶無指定手指部位鍍金的話，一律選擇熱風整平。3.3線路的Layout目前做FPC的廠家反映線寬最小能做到76.2m但是值得注意的是開窗部位是最薄弱的，銅只是靠一層薄薄的膠與PI粘在一起，若焊接時不小心或返工，就很容易把線路折斷，所以視窗交界處線路儘量設計得寬一點。（三）無光源類產品導光板設計與側部發光類產品相似。（四）CCFL類產品對於背光類產品，CCFL常用的有2.6、3.2、4.0從理論上講，CCFL的直徑與導光板的厚度相當時，光線的利用率是最高的。關於背光源設計及各參數的建議 2006-5-22 -1. 為保持板的柔軟性及盡可能避免板在手指處出現斷裂現象，建議在設計手指附近的線路時盡可能控制在一面線路上，不要分佈在兩面線路。下圖是分佈在一面線路上的例子。2. 設計時若正反兩面的金手指開窗尺寸一致，手指處極容易出現斷裂，為防止斷裂，建議設計時將手指處的正反面開窗錯開0.30-1.0MM 以上，至於正面開大還是反面開大，則需要貴司工程師與客戶溝通後決定（一般是非焊接面開大），例圖：3. 關於PAD 位的保護膜開窗問題，因為保護膜會出現溢膠的現象，為保證貴司的正常錫面，通常我司將會把PAD 位的開窗單邊加大0.10MM 作溢膠的補償，故貴司在設計時開窗可不用再考慮此點，但空間若允許則建議將銅箔PAD 儘量做大一些，以增強剝離強度（例0.8*0.8MM 的實際焊盤時，銅箔做成1.2*1.2MM)。如下圖示:4. 為防止產品出現油墨上錫，造成焊接不良的現象， 我司的油墨一般偏移公差為:+/-0.30MM，特殊要求下的公差為:+/-0.20MM。5. 為儘量減少手指的斷裂，建議手指處的導通孔兩孔間應錯開在0.50MM 以上。如下圖示：6.因各公司的表面處理資料要求不致，若不是用在特殊作業的情況下，我司建議用如下數值生產，如下數值可以滿足一般作業要求。(1) 鍍鉛錫/純錫:8um40um(2) 化金厚度:2+/-1u inch，鎳厚:30150u inch(3) 鍍金厚度: 16u inch，鎳厚:30150u inch7.為保證FPC 的柔軟性，一般情況下建議基材使用1/2OZ 壓延銅，PI 為1/2MIL，保護膜使用1/2MIL 的PI。8.覆蓋膜及補強板貼合因是人為手工作業，故偏移會較大，因此公差為:+/-0.3MM9.板厚及公差我司一般情況下均為0.15+/-0.03MM，若無特別說明我司一般不再確認。10.一般尺寸最小公差（含保護膜開口）：(1) 手工：+/-0.4MM(2) 刀模：+/-0.3MM(3) 鋼模：+/-0.1MMLCD模組的背光電源要求 2005-9-8 -由於LCD本質上是一種選擇性的濾光器，且環境照明產生的顯示亮度往往不夠，因此，必須在LCD的背面放置光源。放置背面光源的方法有好幾種，不同的背面照明光源應用的場合有所不同。 早期的LCD背面照明主要用於膝上型電腦或筆記本電腦，由於這些設備所使用的顯示幕的耗電量占可用電池總量的90%，因此人們最關心的是效率。 最近，LCD的主要應用已經轉向臺式電腦，LCD的著眼點也從原來的低功耗轉到了高亮度，亮度和圖像質量已成為首要問題。當然，效率仍是不容忽視的要素之一，因為用戶對於自熱和電源成本還是比較關心的。 1 背面照明的方法電致發光(EL)背面光源體薄量輕，提供的光線均勻一致。它的功耗很低，要求的工作電壓為80100Vac，提供工作電壓的逆變器可把5/12/24Vdc的輸入變換為交流輸出。 由於EL背面光源的使用壽命有限(在50%亮度條件下的平均使用壽命為30005000小時，在更高的亮度水平上使用壽命將大為縮短)，因此，理想的EL背面照明用逆變器允許輸出電壓和頻率隨著EL燈泡的老化而增加，從而延長採用EL的背面照明光源的顯示器的有效使用壽命。 EL背面照明對於像手錶、數位臺式鍾和單色PDA等需要極度微弱的照明以便在光線朦朧或昏暗條件下使用的小型反射式LCD應用而言是較為適用的。然而，低效率、低亮度以及短壽命使其不適用於諸如膝上型電腦和平板桌上型監視器所要求的大型LCD這樣的透射型背面照明用途。 LED背面光源的使用壽命比EL長(超過5000小時)，且使用直流電壓，通常應用於小型的單色顯示器，比如鋒窩電話、遙控器、微波爐、身歷聲音頻設備等。但是，其亮度也不足以為大型透射式顯示器提供背面光源。 小型冷陰極螢光燈(CCFL)提供了用於大型LCD所需的亮度和壽命(以及燈光管制能力)，這就是它至今仍是背光照明最為常用的方法的原因。但是，熱量堆積是一個值得關注的問題。 背面光源組件已經從過去以相對適中的功率電平驅動的1個或者2個CCFL增加到了以30W或以60W的功率進行的多達12(或16)根燈管。由於在一個相對狹小的空間裏有採用了如此大的功率，因此，熱量堆積使得顯示器背面光源元件中的所有元件處於大多數早期LCD模組應用中不曾出現的受力水平。而且，電效率和燈光管制能力也都接近了極限值。 2 改變逆變器的要求在一個採用CCFL背光面照明光源的18英寸標準平板顯示器(FPD)中，顯示邏輯電路和DC/AC逆變器可能分別需要10W和55W的功率。在這65W的總功率中，只有極少一部分被轉換成光，大多數則被轉換成了熱量。 多燈管背面光源了也有嚴重的熱散射，使得其光學效率非常低。由於製成的FPD元件很薄，所以超過50W的熱量不得不在一個相當小的空間裏耗散掉。 為了實現最佳的熱量管理，顯示器外殼必須採用合適的通風措施。而且，所有的部件包括：外殼、CCFL、顯示器和逆變器，都必須針對顯示器外殼中的實際工作溫度(可達150F)進行設計和規定。當今多燈管FPD用理想逆變器能夠提供90%左右的效率以及與顯示器的直接連接、低功耗、無閃爍0100%亮度控制、高達60W的輸出功率、集成輸入和輸出連接器。（編輯：周暉） 大螢幕LCD背光照明的控制方案 2006-6-7 -近來，CTV產品中的LCD螢幕尺寸越來越大，已經超過40英寸。由於螢幕尺寸的增大，CCFL的數目及其驅動電路也有所增加。目前有很