背光模组技术介绍

背光模组技术介绍

背光模块(Back Light Unit)是液晶显示器(LCD)光源的提供者，LCD本身并不发光，背光模块光源的表现便决定了显示器表现在外的视觉感，液晶显示器由于其厚度薄，质量轻且携带方便，近年来需求快速的增加，已能在CRT的市场占有一席之地。随着液晶显示器制造技术的提升，大尺寸及低价格的
趋势下，背光模块在考虑轻量化、薄型化、低消费电力、高亮度及降低成本的市场要求，为保持在未来市场的竞争力， 开发、设计新型的背光模块及导光板成型的新制作技术，是今后努力的方向及重要课题。

背光模块的结构
􀂄 入射光源(lamp, LED or EL etc.)
􀂄 导光板(Light Guide Plate)
􀂄 反射板(Reflector)
􀂄 棱镜片(prism sheet) .
􀂄 灯管反射罩(lamp reflector)
􀂄 外框架

背光模块背光模块结构图
楔型结构(侧光式)

􀂄 上页图中光源(冷阴极管)直接或间接(经灯管反射罩反射)进入导光板传播，经由导光板下方的光学结构设计面与反射板对全反射现象的破坏后，光源由导光板的正面以某一角度扩散射出，均匀分布于发光区域内。
􀂄 再经由扩散板及棱镜片I、II对光源视野角进行调整，使光线能聚集在液晶显示器的视野角选择内，以配合液晶显示器对光学的特性要求

主要元件介绍--入射光源
荧光灯
􀂄 冷阴极管
优点:细管径化(管径现可达到1.8mm )、寿命长、亮度
高、工作电流低
缺点:发光效率低于20% 、放电电压高、低温下放电特
性差、加热达到稳定辉度时间长
􀂄 热阴极管
优点: 放电电压低、加热达到稳定辉度时间短、发光效
率高
缺点: 细管化困难、寿命短

冷阴极管和热阴极管的对比及区别

􀂄 LED(发光二极管)
以往用于小型的单色LCD的显示器装置，近年来成功发展出青色光源的LED，经过导光板、反射板等作用形成白色光源显示，由于其辉度高，渐成为具有实用性的导光板光源。
􀂄 有机EL面状发光
一种能配合背光模块面光源型态的光源型式，由于其辉度低，适用于小型、全彩等使用的背光模块，现阶段正努力于三原色化， 为未来市场增加其应用性。

主要元件介绍—导光板
􀂄 导光板是背光模块光源的传播煤介，其形状及材料组成决定了出射光源的辉度及分布上均一性的表现。
􀂄 一般来说，较细的灯管配合厚的导光板有较佳的入光效率，仅有在灯管紧靠在导光板上有最佳47%的入光效率。在实际的考虑上为避免灯管电极过热对导光板造成伤害，必须要求保持灯管与导光板间的相对距离。
􀂄 进入导光板内部的光源，经过散射效应与反射板、扩散板及棱镜片等作用后，出光效率约占内部光源的75%左右。
􀂄 现行导光板在薄型化的趋势下，笔记型计算机使用的导光板厚度已由4mm (平板型) 逐渐降低至1.5mm(楔型)以下，再配合一体化的射出成型技术，是未来几年内的
产业走向
导光板介绍—点印刷式导光板
点印刷式导光板：
以往导光板印刷为将光源均一化分布的常用方式，利用含高发散光源物质(如SiO2 及TiO2)的印刷材料，适当的分布于导光板底面，借由印刷材料对光源吸收再扩散放出的性质，破坏全反射效应造成的内部传播，使光由正面射出并均匀分布于发光区，但因出光的散射角较大及印刷点亮度对比较高，必须使用较厚的扩散板(覆盖)及棱镜片(集光)达到其光学与外观要求。印刷方式的导光板常用在中小型的背光模块及设计试作阶段，以减少模具费的使用。

导光板介绍—射出成型一体化导光板
􀂄 蚀刻方式(模仁咬花)
直接将印刷点的设计转移到模具上，取代传统的印刷方式，而在辉度的实际表现上，蚀刻导光板则不如印刷导光板。(现已发展至钢板咬花)
􀂄 切削方式SC加工
在导光板正面以切削方式制造出一条条长沟型的结构，与棱镜片结构类似的镜面设计，更能增加辉度提高的效果，但在均一性的表现上则不如印刷方式的导光板结构。
􀂄 噴砂方式
利用细砂材料喷洒于模仁形成粗面分布，在射出成型下直接转移至导光板上时，粗面越多的地方，破坏光源全反射的效果越强，因此可达到光源面的均匀分布。
􀂄 内部扩散方式
将一些具散射的透明颗粒材料(如MMA)，在射出成型时直接注入导光板内部，利用其浓度的不同对光源作有效率的出射调制，均匀分布在导光板发光区间，并减低光源仍留在导光板内耗损的可能。

主要主要组件介绍—扩散板与棱镜片
导光板光源出射方向及扩散角度并非集中在导光板正面方向，因此在LCD的视野角上无法达成亮度上的要求，必须修正光源的方向及扩散角度，使得光源能尽量集中在要求的方向，扩散板与棱镜片即是作为角度修正及集光效果的重要组件。
􀂄 扩散板
扩散板的作用除了修正光行进的角度外，对于破坏全反射面的光学结构亦具有覆盖的作用，扩散板的光学参数包含了透过率及雾面程度，视导光板的外观做有利的选择。
􀂄 棱镜片
棱镜片是提升正面辉度的重要组件，最有效且常用的棱镜片为BEF系列，其中顶角90°及周期结构50um宽的BEFII 90/50 1~2枚应用于导光板上可使辉度提升约1.4~1.8倍，另外1997年发行的DBEF 一枚甚至可使辉度提升达1.5倍之多。

主要组件介绍—灯管反射罩
􀂄 灯管反射罩
灯管反射罩作用在包住灯管发出的光源，尽量送入导光板内，而灯管反射罩的形状对导光板的入光效率有相当大的影响，一般中小型尺寸的背光模块常用包含银蒸镀膜及PET的软性材质，约有80%的入光效率，而大尺寸含外框的笔记型计算机系列，对入光效率要求较高，因此多以外型特殊及固定的铜材质作为灯管反射罩，以增加入光效率，最佳时可达90%以上，另外灯管阴极接触灯管反射罩常会产生漏电流现象，在机构设计时必须注意!。

主要元件介绍—反射板
􀂄 反射板
反射板功能是将未被散射的光源反射再进入光传导区内，其本身对光源亦稍微有散射的效应；在侧光式大型的背光模块，为降低灯管入光处的辉线效应，常在反射板对应灯管入光处做消光设计，得到较佳的外观效果及均一性。

冷阴极管的驱动元件—(Inverter)
􀂄 逆变器(Inverter)
逆变器是驱动灯管点灯的高压脉冲(pulse)提供者，它将由电源供应器(Power Supply)的直流电压讯号转换成高频的高压脉冲，使灯管能持续点灯，一般变换器频率在75KHZ以下的室温时，与发光强度维持正比关系，在一般商品化的规格中皆有指定其频率。