背光模組結(jié)構(gòu)及材料簡介

背光模組結(jié)構(gòu)及材料簡介目前一頁\總數(shù)三十六頁\編于十九點(diǎn)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(zhì)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(kuò)散膜等等的光學(xué)薄膜之后，只會有約60％的光通過背光模塊進(jìn)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(shè)計(jì)和材料的選擇很重要目前二頁\總數(shù)三十六頁\編于十九點(diǎn)背光模組的結(jié)構(gòu)1.背光模組在LCD顯示屏中的位置和結(jié)構(gòu)背光源模組反射片導(dǎo)光板下擴(kuò)散片上棱鏡片上擴(kuò)散片黑白膠帶下棱鏡片模組少了光源和框架目前三頁\總數(shù)三十六頁\編于十九點(diǎn)背光模組的結(jié)構(gòu)2.背光模組的光源位置側(cè)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使用目前四頁\總數(shù)三十六頁\編于十九點(diǎn)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）目前五頁\總數(shù)三十六頁\編于十九點(diǎn)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(diǎn)，廣泛應(yīng)用于顯示器、照明等領(lǐng)域。由于CCFL燈管具有燈管細(xì)小、結(jié)構(gòu)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(diǎn)；所以也是當(dāng)前TFT-LCD理想的光源，同時廣泛應(yīng)用于廣告燈箱、掃描儀和背光源等用途上。目前六頁\總數(shù)三十六頁\編于十九點(diǎn)背光光源-CCFLCCFL的構(gòu)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目前七頁\總數(shù)三十六頁\編于十九點(diǎn)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(dǎo)體固體發(fā)光器件。它是利用固體半導(dǎo)體芯片作為發(fā)光材料，在半導(dǎo)體中通過載流子發(fā)生復(fù)合放出過剩的能量而引起光子發(fā)射，直接發(fā)出紅、黃、藍(lán)、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(dǎo)體和N型半導(dǎo)體組成的晶片，在p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體之間有一個過渡層，稱為PN結(jié)。在某些半導(dǎo)體材料的PN結(jié)中，注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)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(zhuǎn)換為光能。PN結(jié)加反向電壓，少數(shù)載流子難以注入，故不發(fā)光。目前八頁\總數(shù)三十六頁\編于十九點(diǎn)背光光源-LEDLED白光混光結(jié)構(gòu)對比結(jié)構(gòu)原理優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)藍(lán)色LED+黃色熒光粉發(fā)射擬白光結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(dú)散熱設(shè)計(jì)，高輸出光效需要借助專門混光設(shè)計(jì)R-LEDG-LEDB-LEDR-LEDG-LEDB-LED目前九頁\總數(shù)三十六頁\編于十九點(diǎn)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(dǎo)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(gòu)成的，當(dāng)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(diǎn):薄，可以做到0.2~0.6mm的厚度。缺點(diǎn):亮度低，壽命短（一般為3000~5000小時），需逆變驅(qū)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)光原理目前十頁\總數(shù)三十六頁\編于十九點(diǎn)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(yīng)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(shè)備)發(fā)光效率好低一般(CCFL的1/2,約30~35lm/w)響應(yīng)時間響應(yīng)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(lán)綠色、橙色。黃、紅、綠、橙、白2.三種光源比較目前十一頁\總數(shù)三十六頁\編于十九點(diǎn)背光材料-反射罩燈反射罩—將燈管的燈光反射到導(dǎo)光板中，以提高燈光的使用率。注意項(xiàng)目：變形,錯位等。漏光就是因?yàn)闊粽肿冃卧斐傻摹?.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)黏貼層目前十二頁\總數(shù)三十六頁\編于十九點(diǎn)背光材料-導(dǎo)光板LGP(導(dǎo)光板)—接收lamp發(fā)出的光，將線光源通過底部印刷點(diǎn)/注塑點(diǎn)漫反射轉(zhuǎn)化為面光源。光線經(jīng)過導(dǎo)光板射出后角度集中在61~68度之間2.導(dǎo)光板目前十三頁\總數(shù)三十六頁\編于十九點(diǎn)背光材料-導(dǎo)光板點(diǎn)光源————————————》面光源單顆LED發(fā)光LED陣列發(fā)光2.1導(dǎo)光板工作原理如果未加導(dǎo)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目前十四頁\總數(shù)三十六頁\編于十九點(diǎn)背光材料-導(dǎo)光板全反射效應(yīng)：導(dǎo)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(dāng)光線從導(dǎo)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(dǎo)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(jié)論:當(dāng)入射角I1≥42.2°時,光線被全反射目前十五頁\總數(shù)三十六頁\編于十九點(diǎn)背光材料-導(dǎo)光板大部分光線在兩面光滑的導(dǎo)光板中以全反射傳送。如果在底部添加散射點(diǎn)，將會有部份光線散射而折射出導(dǎo)光板目前十六頁\總數(shù)三十六頁\編于十九點(diǎn)背光材料-導(dǎo)光板☆按形狀分

●平板狀導(dǎo)光板

●楔形導(dǎo)光板

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

●

非印刷式—將網(wǎng)點(diǎn)在導(dǎo)光板成形時直接成形在反射面。又分為化學(xué)蝕刻(Etching)、精密機(jī)械刻畫法（V-CUT）光微影法（Stamper）、內(nèi)部擴(kuò)散法

平板狀-厚度均勻，常用于小尺寸的設(shè)計(jì)，工藝相對更簡單；楔形導(dǎo)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(xué)調(diào)節(jié)性。目前十七頁\總數(shù)三十六頁\編于十九點(diǎn)背光材料-導(dǎo)光板項(xiàng)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(jì)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(xué)級PMMA粒子經(jīng)注塑后成型

●壓延成型-裁切：光學(xué)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(xiàng)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(xué)特性最佳、板面較硬、、比較不會彎曲業(yè)界皆認(rèn)可（日）住友化學(xué)有有注塑光學(xué)特性佳、板面較軟、業(yè)界皆認(rèn)可（日）旭化成有有注塑光學(xué)特性佳、板面較軟、業(yè)界皆認(rèn)可（日）庫拉雷有有注塑光學(xué)特性佳、板面最軟（臺）奇美化學(xué)無有壓出法光學(xué)特性較差、目前只有奇美電子使用（韓）世和有有壓延法光學(xué)特性佳、板面較軟LG和現(xiàn)代認(rèn)可目前十八頁\總數(shù)三十六頁\編于十九點(diǎn)背光材料-導(dǎo)光板2.3

導(dǎo)光板生產(chǎn)工藝印刷式導(dǎo)光板：使用合成樹脂加上擴(kuò)散材料（SiO2/TiO2)再加上稀釋劑所混合調(diào)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(dǎo)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(dǎo)光板反射面作深蝕刻

取代印刷點(diǎn)導(dǎo)光板出光面作淺蝕刻

取代擴(kuò)散片的效果(b).V型切割(V-cut)：

導(dǎo)光板反射面作V型切割

取代印刷點(diǎn)

導(dǎo)光板出光面作V型切割

具有棱鏡片的效果 (c).噴砂(Spray)：導(dǎo)光板出光面作Spray

具有擴(kuò)散片的效果(d).Stamper：導(dǎo)光板反射面作Stamper

取代印刷點(diǎn)

(e).在成形中混入不同折射率材料一同注塑非印刷式導(dǎo)光板：衍射(Diffraction)Acrylic/Si目前十九頁\總數(shù)三十六頁\編于十九點(diǎn)背光材料-反射片反射片—將未被散射的光源反射再進(jìn)入光傳導(dǎo)區(qū)內(nèi),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(dǎo)光板反射，組成為PET+TIO2。3.反射片目前二十頁\總數(shù)三十六頁\編于十九點(diǎn)背光材料-反射片3.1金屬反射片工作原理

導(dǎo)體材料中的自由電子并沒有被原子核束縛，當(dāng)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。目前二十一頁\總數(shù)三十六頁\編于十九點(diǎn)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(xué)上透明度高的樹脂，經(jīng)過微細(xì)發(fā)泡而成反射片。

泡的直徑有數(shù)微米左右，泡越微細(xì)、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(diǎn)折射出來的光，進(jìn)入反射片后，通過非常復(fù)雜的折射動作，使絕大部分的光返回導(dǎo)光板中目前二十二頁\總數(shù)三十六頁\編于十九點(diǎn)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(zhì)+結(jié)構(gòu)用途TorayE60L發(fā)泡性PET+TiO2LGP反射板三井化學(xué)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目前二十三頁\總數(shù)三十六頁\編于十九點(diǎn)背光材料-反射片E60L：發(fā)泡性PET+TiO2，為Toray專利一般加工結(jié)構(gòu)：E60L接著劑ALorWhitecoating目前二十四頁\總數(shù)三十六頁\編于十九點(diǎn)背光材料-反射片代理或加工廠商部品名稱材質(zhì)

&結(jié)構(gòu)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)目前二十五頁\總數(shù)三十六頁\編于十九點(diǎn)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(diǎn)在“發(fā)泡性的PET”，當(dāng)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(nèi)含TiO2)

TORAY發(fā)泡PET3.3

反射片生產(chǎn)工藝目前二十六頁\總數(shù)三十六頁\編于十九點(diǎn)背光材料-擴(kuò)散片擴(kuò)散片—擴(kuò)散片內(nèi)有很多顆粒狀的物體，可以將導(dǎo)光板收到的光進(jìn)行擴(kuò)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(dǎo)光板上的Pattern的作用.4.擴(kuò)散片目前二十七頁\總數(shù)三十六頁\編于十九點(diǎn)背光材料-擴(kuò)散片4.1擴(kuò)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(dá)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(diǎn)。(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(diǎn)是凹洞的深度太深，

異物掉落時不易清除。

目前二十八頁\總數(shù)三十六頁\編于十九點(diǎn)背光材料-擴(kuò)散片擴(kuò)散片還可以按使用位置分為上擴(kuò)散片和下擴(kuò)散片LED棱鏡片I下擴(kuò)散片

導(dǎo)光板反射板燈管反射罩棱鏡片II上擴(kuò)散片目前二十九頁\總數(shù)三十六頁\編于十九點(diǎn)背光材料-擴(kuò)散片外觀HzTt加工特性上擴(kuò)散片透明白色中（60%）高（90%）易見到損傷下擴(kuò)散片白色高（84%）中（60%）加工良率高擴(kuò)散片的選用下擴(kuò)散片1.輝度增益—擴(kuò)散片Hz=80%以上，Tt=90%以上上擴(kuò)散片1.需增廣視野/視野改善—上擴(kuò)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%目前三十頁\總數(shù)三十六頁\編于十九點(diǎn)背光材料-擴(kuò)散片4.2主要擴(kuò)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(日本)-100-Series(Down)100TL-Series(Up)Keiwa(日本)華宏BS-Series(Down)PBS-Series(Up)Saehan(韓國)崇皓貿(mào)易RTDA&RTDC(Down)SKC(韓國)強(qiáng)森科技CH-Series(Down)JS-Series(Up)目前三十一頁\總數(shù)三十六頁\編于十九點(diǎn)背光材料-棱鏡片棱鏡片—將擴(kuò)散的光在一定角度內(nèi)聚光的作用，以達(dá)到提高

Panel亮度的目的。是增光片中一種，約占背光模組成本的37%，主要作用將分散的光線集中在一定范圍內(nèi)射出，提高該范圍內(nèi)光線亮度；棱鏡表面很脆弱，容易被磨損；5.棱鏡片棱鏡片（prismsheet)擴(kuò)散片(diffusionsheet)導(dǎo)光板(light