背光模组概论知识

1、背光模組概論大 綱1.背光模組的應用2.背光模組的要求3.背光模組的組成結構4.背光模組的作用原理5.各部品介紹6.開發時應有的資訊7.背光模組未來發展趨勢1.背光模組的應用 背光模組(Back Light Module )是液晶顯示模組(L.C.D.(Liquid Crystal Display) Module)中的一個元件， (L.C.D. Module又簡稱 (L.C.M.) ，由於液晶本身不發光，背光模組之功能即在於供應充足的亮度與分佈均勻的光源，使其能正常顯示影像。LCD用背光模組背光模組LCM影視產品掌上型電視VCD Player投影機資訊工業產品筆記型電腦LCD Monitor數

2、位相機PDA通訊產品行動電話汽車導航呼叫器視訊電話消費電子產品家電產品電子錶計算機儀表產品工業儀表醫療儀表飛行儀表L.C.M.的結構 背光模組之零組件及成本組合 2. 背光模組的要求 l 高輝度l 高均勻性l 寬視角l 低耗電量 (N/B)l 重量輕 (N/B)l 結構穩定，安全性高l 價格低減l 拆換性佳 (M/N) 3. 背光模組的組成結構 背光源可分兩類：一、為有機EL板也就是OEL(只要加上電壓即可均勻發 光，壽命較短約5000hrs 10000hrs，目前多用於音 響設備或是小型的液晶顯示器)。二、是利用冷陰極管或LED當光源並且加上其他機構組 合而成的背光板或稱背光模組。以下要介紹

3、兩種不同結構的背光模組： 直下式 n燈管放置在模組的下方讓光線直接往上打，燈管的 數量較多，當然輝度較高，但是厚度較厚，溫度也 會因為燈管數多而高。依結構及性能一般多運用在 液晶電視上。 直下式構成側光式n燈管置於導光板側邊，依導光板的型式及光 學上的需求，可選用直型、L型、型的冷陰 極管或LED燈。燈管數目有限制，所以輝度 運用有限，但是厚度薄、溫度低，目前以此 為主流。 側光式構成特性比較薄型化重量輝度色度均齊度消費電力結構簡化光利用率發熱問題燈管置換側光式 直下式4. 背光模組作用原理 (側光式) n光路分析：(利用史奈爾定律 “Snell Law”)未加印刷點 = 臨界角 1.光線的入

4、射角大於臨界角時會發生全反射，所以光線只會在壓 克力板裏傳遞卻不會在表面出光。(但是斜板於入光處約1/3的 地方可出射於壓克力表面)加上印刷點之後 = 臨界角1. 印刷點裏有散射材料，可以造成光的散射，一部份的光線出射 於壓克力表面，一部份延原來全反射角度前進，傳到下一個印 刷點，使成為一個面光源。加上膜片之後 1.光線在折射出壓克力表面之後，視野角約集中於61 68度， 加上擴散片之後再將視野角變小使的視角約集中於30度左右。 加上稜鏡片之後 n稜鏡片以3M的BEFII 90/50為例，因為其頂角為90度的等腰三 角形，底部的角度對於30度角左右的角度有最佳的矯正效果， 所以視野角會改變為幾

5、乎垂直於表面。 5. 各部品介紹 (1) 光源部份 (CCFL、LED) (2) 導光板 (Light Guide Plate) (3) 反射片 (Reflector Film) (4) 擴散片 (Diffusion Film) (5) 稜鏡片 (Prism Sheet) (6) 框架 (Mold frame) (1)光源部份n磊晶發光二極體 (LED)n冷陰極管 (CCFL)磊晶發光二極體 (LED)磊晶發光二極體：簡稱LED，特性為體積小、輝度 高、低耗電等應用於中小尺寸之TFT- LCD 冷陰極管 (CCFL)冷陰極管：簡稱CCFL，特性為壽命長、輝度高、低耗 電、管細，應用於中大尺寸之

6、TFT-LCD(2)導光板 (Light Guide Plate)具光線傳導之功能，其特性要求： l 高折射率 l 高全光線透過率 l 耐熱變形溫度高 l 表面硬度高 l 吸水率低 l 熱膨脹率低導光板的製作方式 n印刷式導光板 n非印刷式導光板 印刷式導光板 n使用合成樹脂加上擴散材料 (SiO2 or TiO2) 再加上稀釋劑所混合 調配的油墨印刷在壓克力上，經過烘乾之後讓油墨牢固於壓克力 面上。 缺點：(a).必須經過烘乾的程序，如果溫度不夠則油墨無法完全乾 燥，而如果溫度過高則導光板容易翹曲，兩者都是NG。 (b).油墨容易受到環境濕度的影響而產生不良。 (c).印刷的條件受油墨、環境

7、、網版、溫度.等影響，容易發 生再現性不佳的問題。非印刷式導光板 n(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 n(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 具有稜鏡片的效果 n(c). 噴砂 (Spray) 導光板出光面作Spray 具有擴散片的效果 (3)反射片 (Reflector Film)n當光線入射之後，發泡性的PET發揮它的微小氣泡效果將光線再 一次的散射，使得光線的利用率再提高，若使用2張反射片則效 果可再提高5% (SHARP使用)，而一般的平面反射片雖然含有 T

8、iO2散射材料但是效果卻不及 E60-L (RW188)。 (4) 擴散片 (Diffusion Film)n功能 1.藉由擴散物質的折射與反射修正光行進方向，將光線導向垂直 導光板的方向。 2.覆蓋淡化導光板上亮暗不均現象。 n材質 1.PET : PET是結晶性熱可塑Polyester的一種。 2.PC : PC是非結晶性熱可塑性材料的一種。 3.非晶質PolyOlefim : 是非結晶性熱可塑性材料的新材料。n製程 1.PC（PolyCarbonate）壓研一體成型。 2.PC基板加擴散Coating 。 3.PET基板加擴散Coating 。擴散片結構它們的組成大致分兩類：(a).串珠

9、型(b).壓花型串珠型 (Beads) :n串珠型的表面有許多小珠子，經過Coating上特殊材料後使其固化在膜片的表面來達到霧化的效果，最多人使用，但是容易出現刮傷、及不耐溶劑、容易潮濕變形的缺點。n擴散係數由Beads與樹脂決定Light outLight inBeads樹脂壓花型: 壓花型的表面像是蝕刻過的痕跡，它是在原料抽出的過 程中由於鋼筒上的紋路，所以一併成形。缺點是凹洞的深 度太深，異物掉落時不易清除。 擴散係數由 Pattern決定 Haze值高，可抑制LGP Pattern的顯現與不規則光學外觀PC Base擴散面擴散片與雲量 (Haze)的關係n上擴散片的Haze高則輝度低

10、，視角廣，缺點不易見。n上擴散片的Haze低則輝度高，視角窄，缺點容易見。n實際情況要背光板廠依各設計機種和技術的不同去取捨。 擴散片之應用應用環境特性需求單片使用1.Haze（霧度，濁度）要高2.透過率要低3.擴散率要高4.要防止Waving（與厚度有關）下擴散片，上層加Lens1.擴散率要高2.著重與Lens的搭配性上擴散片，（保護膜）1.透過率要高2. Haze要低3.要防止Waving（與厚度有關）4.要防止與Lens吸附產生的光繞射(5) 稜鏡片 (Prism Sheet) Prism Sheet的材質為PC一體成型和PET Film + Acrylic複合而成。目前的Prism是由

11、3M所開發的BEF系列，有RBEF、BEFII、BEFIII、DBEF、DBEF-D 等都是對於輝度提高最佳的膜片，但是相對的它在背光模組中所佔的成本比例最高。 (a).3M的Prism Sheet 厚度約為150 250m，頂角角度為90 100度， 頂角間距24 100m。 (b).DBEF及DBEF-D的作用是管理光線的偏光來達到輝度提昇的效 果。其他的BEF系列則是以視角換取輝度所以視角較差。(6) 框架 (Mold frame)框架在於背光模組的角色在於整個模組的支撐及保護作用，可預防不當碰撞、髒污等對功能的損害及影響。一般使用的材料多為PC+纖、PC高反射等視背光模組的需求而取決。

12、 6. 開發時應有的資訊1 1、Dimension ( total size, light area )Dimension ( total size, light area )2 2、BrightnessBrightness3 3、UninformityUninformity4 4、Light Source ( LED, CCFL, etc. )Light Source ( LED, CCFL, etc. )5 5、Power ConsumptionPower Consumption6 6、ScheduleSchedule背光模組的設計理念與方法 1.利用pattern將光線均勻分布在導光板平面上。 2.使用擴散片/板使光線分布更均勻並掩飾導光板瑕疵。 3.使用稜鏡片之折射使光線集中以提高輝度(但視角變窄) 。 4.使用偏光片可提高光線利用率進而提高輝