背光模组介绍

nullnullR&D Division New Technology Advancing Department 2005/07/06TFT-LCD Backlight研究 前言前言 背光模組(Back Light Unit)是液晶顯示器(LCD)光源的提供者，LCD本身並不發光，背光模組光源的現便決定了顯示器表現在外的視覺感，液晶顯示器由於其厚度薄，質量輕且攜帶方便，近年來需求快速的增加，已能在CRT的市場佔有一席之地。 隨著液晶顯示器製造技術的提升，大尺寸及低價格的趨勢下，背光模組在考量輕量化、薄型化、低消費電力、高亮度及降低成本的市場要求，為保持在未來市場的競爭力， 開發、設計新型的背光模組及導光板成型的新製作技術，是今後努力的方向及重要課題。 Backlight Module 結構Backlight Module 結構背光模組的結構背光模組的結構導光板 (Light Guide Plate) 入射光源(lamp, LED) 反射板(Reflector) 稜鏡片(prism sheet) . 燈管反射罩(lamp reflector) 外框架(Frame)背光模組結構圖背光模組結構圖楔型結構(側光式)背光模組發光原理背光模組發光原理上頁圖中光源(冷陰極管)直接或間接(經燈管反射罩反射)進入導光板傳播，經由導光板下方的光學結構設計面與反射板對全反射現象的破壞後，光源由導光板的正面以某一角度擴散射出，均勻分布於發光區域內。 再經由擴散板及稜鏡片I、II對光源視野角進行調整，使光線能聚集在液晶顯示器的視野角選擇內，以配合液晶顯示器對光學的特性要求。 光學原理光學原理光學基本原理 折射定律： niSinθi=ntSinθt , snell’s law 全反射：入射介質的折射率較大時,即入射角大於臨界角時 導光板的材料介紹與光學應用導光板的材料介紹與光學應用1.導光板LGP(Light Guide Panel)光學應用 壓克力的折射率 ：nt＝1.49 空氣的折射率 ：ni＝1 空氣臨界角θi=90° 壓克力臨界角θt=42.15° 2. 廠內目前使用的LGP材料 PMMA (PolyMethyl Methacrylate)LGP光學原理與應用LGP光學原理與應用光線在導光板中以全反射傳遞 當光線遇到底部散射點時， 會有部份光線散射而折射出壓克力 LGP材料介紹 LGP材料介紹燈管反射罩 介紹燈管反射罩 介紹 燈管反射罩： 燈管反射罩作用在包住燈管發出的光源，盡量送入導光板內，而燈管反射罩的形狀對導光板的入光效率有相當大的影響，一般中小型尺寸的背光模組常用包含銀蒸鍍膜及PET的軟性材質，約有80%的入光效率，而大尺寸含外框的筆記型電腦系列，對入光效率要求較高，因此多以外型特殊及固定的銅材質作為燈管反射罩，以增加入光效率，最佳時可達90%以上，另外燈管陰極接觸燈管反射罩常會產生漏電流現象，在機構設計時必須注意 !。 Lamp ReflectorLamp Reflector燈管反射膜的種類 金屬反射 金屬的導電係數愈高，穿透深度愈淺，反射率(Reflectivity)愈高。因此金屬反射膜材料大都使用高導電度的金(Gold, Au)、銀(Silver,Ag)、鋁(Aluminum, Al)與銅(Copper, Cu)等 白色塑膠材料反射 一般為PET+TiO2金屬反射金屬反射導體材料中的外殼層電子（自由電子）並沒有被原子核束縛，當被光波照射時，光波的電場使自由電子吸收了光的能量，而產生與光相同頻率的振盪，此振盪又放出與原來光線相同頻率的光，稱為光的反射。 其他反射材料其他反射材料TiO2等折射率很高（n=2.62），所以在反射dot折射的光，非常複雜的動作，而且是將PET或聚碳酸酯（polycarbonate）等光學上透明度高的樹脂，經過微細發泡而成。泡的直徑有數微米左右，不過，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。反射材料介紹反射材料介紹反射片介紹反射片介紹 反射片 反射片功能是將未被散射的光源反射再進入光傳導區內，其本身對光源亦稍微有散射的效應；在側光式大型的背光模組，為降低燈管入光處的輝線效應，常在反射片對應燈管入光處做消光設計，得到較佳的外觀效果及均一性。 常用的反射板材質 : E60L ;KIMOTO RW188 RF215G Reflector結構介紹Reflector結構介紹E60L：發泡性PET+TiO2，為Toray專利 一般加工結構：nullReflector擴散材料簡介 擴散材料簡介 目前，主要是指應用於LCD模組的背光光源部分。在背光源結構中主要起到修正擴散角度的作用，會使光輻射面積增大，但是降低了單位面積的光強度，即減低輝度。發光光源經擴散材料擴散之後，能變成面積更大，均勻度較好，色度穩定的2次光源。 按LCD顯示器的分類，有側投式，直下式兩類，其中用於側投式的擴散材料稱為擴散膜（或擴散片）；在直下式背光光源中則應用到了兩種擴散材料，一種是擴散膜，一種是擴散板。 擴散膜的重要指標為全光透過率及霧度。 擴散材料參數介紹擴散材料參數介紹拡散片Haze、全光線透過率(%)以Haze測定器測定。擴散片平行光拡散透過率(%)平行透過率(%)全光線透過率(%) 　=　平行透過率 　　＋拡散透過率Haze(%)＝ 　拡散透過率 　／全光線透過率參數選取參數選取高Haze,視野角重視,一般在模組亮度充裕時可選用Haze較高之擴散片,以提昇輝度均勻性.低Haze,輝度表現重視,窄視野角,一般在強調亮度時 用Haze較低之擴散片Diffusion 應用Diffusion 應用Diffusion 材料廠商Diffusion 材料廠商TSUJIDENTSUJIDENKEIWAKEIWALens 光學折射原理Lens 光學折射原理Reference：3M Optical Systems-EDLLens 3M BEF-Series 輝度增量Lens 3M BEF-Series 輝度增量增亮片DBEF增亮片DBEFDBEF是一种反射偏光片，通过选择性反射背光系统的光，使其不被LCD的下偏光片所吸收，使LCD全视角的部分光得以重新利用。由此，使轴向亮度增加约60% 如果跟BEF组和起来，亮度增加将有更好的表现。 Lens 3M DBEF 增光原理Lens 3M DBEF 增光原理Lens 3M DBEFLens 3M DBEFDBEF 高分子聚合(nm technology)，多層膜組織，非稜鏡結構 偏光方向高穿透率 另一偏光方向為高反射率 提高輝度60%的上昇率 與BEFⅡ/BEFⅢ組合能夠提高輝度170%的上昇率 CCFL原理 CCFL原理冷陰極燈管CCFL(Cold-cathode fluorescent lamp) CCFL供應商CCFL 結構與原理CCFL 結構與原理 Reference：Harison CCFL 發光原理CCFL 發光原理1.高電壓電極激發電子 2.電子撞擊Ne and Ar ，吸收能量(升温) 3.高能量的Ne and Ar 釋放能量，撞擊Hg 吸收能量 4.Hg釋放UV λ=253.7nm，撞擊螢光體 5.由螢光體發出可視光(R、G、B) CCFL 製作流程CCFL 製作流程製程1.玻璃管2.螢光劑塗佈3.熱封4.加入gas Ar & Ne5.加入Hg並熱封冷陰極管的驅動元件—變換器(Inverter) 冷陰極管的驅動元件—變換器(Inverter) 變換器(Inverter)是驅動燈管點燈的高壓脈衝(pulse)提供者，它將由電源供應器(Power Supply)的直流電壓訊號轉換成高頻的高壓脈衝，使燈管能持續點燈，一般變換器頻率在75KHZ以下的室溫時，與發光強度維持正比關係，在一般商品化的規格中皆有指定其頻率。 THE ENDTHE END THANK YOU !