Back-Light背光模组结构介绍

BackLight模块结构介绍

(BLU)

B/L:Johnson

Date:2005/04/03

由于LCD中液晶板本身不发光

，提供液晶面板画面显示时所

须之光源，并提供与液晶面板及金属前框等部材结合之机械结构即是背光模块。

什么是背光模块

lightguideplatereflectorBentTABlamptubeLenssheetdiffuserdiffuserLCD中液晶板本身不发光，另需光源来使其显像，提供光源的装置称为背光模块。

1.高亮度、低成本2.亮度均匀性3.颜色展现性与色温4.宽视角

5.低耗电6.低温操作7.轻薄短小8.安全且寿命长

背

光

模块的

要

求

Monitor/TV─

高辉度、广视角、大型化。NotebookPC─

高效率/省电化、轻薄化。卫星导航/车载、船载装置

─

高辉度、坚固性、

耐候性。

掌上型装置（PDA、DigitalCamera、Video

Camera）

─

小尺寸、轻薄化、省电化。影像输入装置

（SCANNER）─

特殊色度、辉度

、均齐度要求高

背光源的应用LampLightGuideLampReflectorWhiteSheetDiffuserPrismaticSheet(BEF)DiffuserReflectivePolarizerSheet(DBEF)WhiteSheetDiffuserPrismaticSheet(BEF)DiffuserReflectivePolarizerSheet(DBEF)LampLampeReflectorLightGuideLampLampeReflectorEdge-LightType(侧光式):

依导光板不同又可分为1.平板式导光板：

用于辉度要求较高者。

如Monitor用及车用LCD模块。2.楔型导光板：

用于对厚度及重量要求较高者。

如N/B用LCD模块。

背光板模块类型Directtype(直下式):

用于大尺寸，如LCDTVs。

ReflectorDBEFDDiffuserSheetLampDiffuserplateDiffusersheet背光板模块类型优缺点

直下式侧光式光线利用率较高较低(因多重反射)模块重量较轻较重光线均匀性较差(因CCFL光线的不一致)较好模块厚度厚薄消耗功率高低辉度高低视角广窄TheComponent&FunctionofBacklightModule

光学名词介绍视网膜上的感光细胞：•柱状细胞─对光的强弱灵敏度很高。•锥状细胞─灵敏度较低，但辨色能力极好。•人眼对绿光的灵敏度最高，对红光的灵敏度较低。人眼的视觉

物体色：减法混色

光源色

与

物体色

光源色：加法混色

颜色的三种属性

光波进入人眼睛到达视网膜上时，引起的色觉具有三种属性，即

:

「色相」或称

「色彩」

(hue)

「色彩」或称

「饱和度」

(saturation)

「明度」或称

「亮度」

(brightness)色度(1)Luminousflux光通量(與亮度對應)(2)Dominantwavelength主波長(與色彩對應)(3)Purity純度(與飽和度對應)(2)+(3)=chromaticity(色度)色度圖(chromaticitydiagram)CIE：CommissionInternationaledel'Eclairage

國際照明委員會1931年標準：用XYZ三標準色刺激值(色量)來定義 所有可見色，並使所有混色係數為正值。

X=2.7689R+1.7517G+1.1302B Y=1.0000R+4.5907G+0.0601B Z=0.0000R+0.0565G+5.5943BY=輝度(nit)X=Y=Z：等量白光(x,y)座標系統＝色度CIEXYZ

表色系統CIE1931

xy色度座標光的度量用語

中文名稱英文名稱單位說明光通量(光束)LuminousFlux流明Lm光源在單位時間內所發出的光之能量，簡單說就是發光量。光度LuminousIntensity燭光Cd光的強度，在某一特定方向角內所放射光的量。照度LuxLm/m2單位面積內所射入光的量，也就是光束除以面積(m2)所得到的值，用來表示某一場所的明亮值。輝度LuminanceNit,Cd/m2表示物體或光源等的光輝程度。也就是說單位正射影面積內的光度。色度(x,y)Chromaticity描述人眼色彩視覺感應強度的一種度量值

。發光強度(Luminousintensity):cd發光強度(luminousintensity)單位為燭光(candela.簡稱cd)一般將點光源，在某一方向上很小立體角內，每單位立體角所發出的光通量，定義為此點光源在該方向上的「發光強度」I，單位為「流明/立體度」，或稱「燭光」，即：

發光強度

(I燭光)=光通量F(流明)/立體角ω(立體度)

發光強度(cd)=lm/空間角=dlm/dθ輝度(luminance):nit發光亮度(輝度):單位為nit單位面積,單位空間角內的可見光能量,(用於發光体)

d2lm/dθ．dA即nit=cd/m2照度(illuminance):lux一表面受到光照射時，每單位面積上入射的光通量，稱為其「照度」單位為「lux」(用於受光体)。1lux等於每平方公尺上有一流明的光通量即lux=lm/m2光學特性量測方式:ContrastRatio:(對比)CR=Lw/Lb單位:----黑白分明(中心點量測)76819238457615243(1,1)(1024,768)LuminanceOfWhite:(白畫面輝度)中心點量測Lw=L3單位:cd/m2

76819238457615243(1,1)(1024,768)Whiteuniformity:(白輝度均勻性)差異性δＷ2

=max(L1,L2,…,L13)/min(L1,L2,…,L13)單位:---

Chromaticity:(色度座標)差異性(x,y)＝Point3(x,y)單位:--76819238457615243(1,1)(1024,768)視野角:愈大愈好CR≧10的最大角度單位:

°背光板模組類型Edge-LightType(側光式)單側入光式(NB)單側入光式光線行徑示意圖單側入光導光板背光源組的光學效率1.材料結構單側入光式結構實例光源CCFL導光板(PMMA)Type3：反射片(BR1,BR4,RW188)液晶部分(偏光片,玻璃,CF等)Type2：上用擴散保護片,PBS-05系列,PBS-07系列GEXL4248系列,KIMOTOTL4系列錂鏡片Type1：下用擴散片(#100-KBS2,BS-4,BS300KIMOTOGM3系列二雙側入光式(Moniter)雙側入光式光線行徑示意圖雙側入光導光板雙側入光式結構實例三多側入光式(高輝度Moniter)多側入光式基本上結構與雙側入光式相同，其差異處為多側入光式使用二組(或四組)L型燈管，使導光板四周皆能入光，增加BLU之輝度。多側入光式結構1.L型燈管多側入光多側入光式結構2.L型燈管多側入光(交錯式)Directtype(直下式)(TV,高輝度Moniter)ReflectorDBEFDDiffuserSheetLampDiffuserplateDiffusersheet不一定使用側入式無,兼具增加結構強度直下式結構模組框擴散片擴散板U型燈管組反射片背板右側板左側板直下式結構(使用直燈管組)直下式結構(42吋TV)直下式BLU優點１．高輝度化的策劃

因ＣＦＬ支數的增加、較容易策劃出高輝度化。２．輕量化的策劃

依体積的比例、因未使用導光板之故、與側面

LIGHT方式比約輕了５０％。３．高視野角的策劃

因菱鏡片類未使用的關係、輝度能作高視野角。

7直下式BLU缺點薄型化發展困難

ＬＣＤ的直下因ＣCＦＬ配置的關係、

必須要有反射板・擴散板的空間。表示品位困難

也有因個別ＣＦＬ的不一致表示而受

影響、横線易發生。ＣＦＬ的支數變多。

燈管交換困難。

直下型Backlight／Simulation結果

２次元表示

３次元表示背光模組部材介紹擴散片特性說明下擴散片:1.導光板均一性

MURA遮蔽及減低dot點可見度

2.對集光片最適當的出射光折射(有集光片)3.正面方向光折射(無集光片)上擴散片:1.防止集光片刮傷(保護作用)2.降低對集光片閃爍亮點

3.改善視野角HAZE簡單說明就是霧面效果HAZE愈高,視角愈廣上、下擴散的差異Haze的定義DF:haze=擴散光/(穿透光+擴散光)光擴散面基材（ＰＥＴ,PC)密著防止層樹脂擴散粒子擴散粒子樹脂擴散片構成示意圖擴散板用途導光板(LGP)燈光反射片冷陰極燈管(CCFL)稜鏡片(prismlens)下擴散片(diffuser)反射片(reflector)光反射元件(patterns;elements)上擴散片(diffuser)下擴散板的功用導光板(LGP)光反射元件(patterns;elements)1.可使光源均勻擴散2.可讓光源折射一個角度3.可遮住pattern點，及背光表面之缺點下擴散片(diffuser)光源行進方向擴散層PET層抗靜電層or防浮曲劑1.上擴散板主要功用為防止LENS的刮傷2.其底下的抗靜電層可避免上擴散與LENS的摩擦而產生的刮傷3.防浮曲劑的添加的可以防止擴散板的浮曲4.改善視野角

LENS上擴散板的功用擴散板改善視野角的功用BEF特性說明BEF特性

a)

增加出射光的方向性,達到提高正面亮知的目的。

b)

厚度約在150~230µm。

c)

表面形成間距為24~110µm,頂角90∘~110∘的

長條狀鏡陣列,使其有聚光之作用。

d)

使用一片水平,可使正面亮度改善60%,使用兩片直角+水平,可使正面亮度改善2倍以上。BEF增光原理集光片的視角效果BEF的各種類型1.BEF22.BEF34.DBEF3.RBEF5.DBEF-M導光板特性說明目的：將燈管提供之光源，利用內部全反射原理，轉換成面光源。

a)導光板形狀為楔形板,目的在降低背光板之厚度,因應NoteBookPC輕、薄、短小的需求.b)作用是將CCFL傳來的燈光,均勻分散於LCD的畫面上.

c)使用材料為高透明度的壓克力(Acryl)合成樹脂.

d)dot的印刷分佈是從CCFL起,由小而大且由舒而密展開.導光板特性要求要求特性:1.高折射率2.高表面硬度3.高全光透過率4.低吸水率5.高耐熱變形溫度6.低熱膨脹率導光板材料介紹導光板成形材料比較依照pattern製作方式之不同可分為：PRINTTYPE：利用網印印製PATTERN。STAMPERTYPE：將PATTERN刻於模塊上，再鑲於模具上。MOLDTYPE:將PATTERN刻於模具上。OXIDATUONTYPE：於模具表面氧化以製作PATTERN。SCATTERINGTYPE：壓克力材料中加上高分子聚合物使之產生內部擴散LGPpattern製作類別導光板光學網點製作導光板光點細部特徵導光板光點細部特徵導光板光點細部特徵背光板Pattern製作方式導光板類型介紹~依特性分類型式內容優點缺點平板+印刷

初次費用低交期短可大型化輕量化困難導光效率不高構型不可太複雜楔型板+印刷

可輕量化可任意設計構型模具費用較高Lens+Lens上下表面均為稜鏡面可控制高效率配光減少印刷成本可任意設計構型可輕量化模具費用及成型費用較高Lens+Spot上表面為稜鏡面下表面為點狀擴散處理高導光效率減少印刷成本可任意設計構型可輕量化初次費用高開模工時長內部擴散壓克力材料中加上高分子聚合物使之產生內部擴散減少印刷成本均勻性改善困難成型費用較高REFLECTER特性說明Reflector特性:

REFLECTER由散亂材及基材組成，散亂材體為白色，基材為透明。靠散亂材體反射。

1.

主要是防止CCFL的燈光從LCD的背面露出,使光源能夠集中朝正面.2.

一般反射片皆使用高反射性材料E60L(RF188),但有少部份

LCD製造

廠因EMI或亮度問題而使用CoatingAL於E60L背面

之材料或RF215G.

於裏面增加隠蔽層以防止光源由裏面射出、使隠蔽性上升。反射片入射光一般反射片(反射率約95%)反射片高反射隠蔽層惠和BR-1(反射率約98.5%)惠和BR-4(反射率約98.5%)

反射光入射光反射光反射光光損失KEIWA反射片構成式意圖白反射片材料一覽表銀反射片構成銀反射片材料一覽表CCFL特性說明1.電氣及光學特性安定2.壽命長(標準電流下,15,000Hrs~50,000Hrs以上)3.耐震.耐衝擊性(100G以上)4.耐點滅特性(10萬次以上)5.可具調光性6.小型量輕(直徑Φ1.6~6.5mm)7.低發熱量8.低消耗電力玻璃管徑燈管長度燈管形狀（直管、L管、ㄇ管、U管、W管）電極形狀及種類水銀量（水銀蒸氣壓＝6X10-3

tor時253.7nm輻射效率最大）惰性氣體充填壓力氣體混和比例(Ne+Ar)周圍環境溫度（影響管壁及電極溫度）色度螢光劑塗佈影響CCFL的因素燈管組成1.導絲(Leadwire)2.電極(Electrode)3