背光模组的结构及材料介绍

Page1背光模组结构及材料简介研发中心Page2目录背光模组的定义和结构背光模组的定义背光模组在LCD中的位置背光模组的结构模组组成材料简介背光源及原理介绍灯反射罩导光板反射片扩散片棱镜片Page3背光模组---是一个向Panel提供适合的(要求规格)光的组件.1.背光模组的定义和结构1.1背光模组的定义Page4背光源(Backlight)即是提供LCD显示器产品中一个背面光源的光学组件因而，背光源的质量决定了液晶显示屏的亮度、出射光均匀度、色阶等重要参数，很大程度上决定了液晶显示屏的发光效果。1.2背光模组在LCD显示屏中的位置侧灯式背光模组1.背光模组的定义和结构Page5直下式背光模组1.背光模组的定义和结构Page6背光模组的结构组成：灯管（Lamp）、导光板（LightGuidePipe）、反射片（Reflector）、扩散片（DiffuserSheet）、棱镜片（PrismSheet）、塑料边框（Modeframe）、金属背板（backcover）、其它部件（cable线、connector）LGP(导光板)灯管Lampreflector(灯反射板)Backcover(后金属盖)Reflectorsheet(反射板)DotPatternProtectionsheet(保护板)上Prismsheet(上棱镜片)下Prismsheet(下棱镜片)Diffusersheet(扩散片)1.3背光模组的结构1.背光模组的定义和结构Page72.1背光源及分类★按光源类型冷阴极管荧光灯（CCFL）发光二极管（LED）电致发光（EL）★按光源分布位置直下式背光源（底背光式）侧灯式背光源2.模组组成材料简介Page82.1.1CCFL及发光原理CCFL(ColdCathodeFluorescentLamp)简称CCFL，中文译名为冷阴极萤光灯管，具有高功率、高亮度、低能耗等优点，广泛应用于显示器、照明等领域。由于CCFL灯管具有灯管细小、结构简单、灯管表面温度小、灯管表面亮度高、易加工成各种形状（直管形、L形、U型、环形等）；使用寿命长、显色性好、发光均匀等优点；所以也是当前TFT-LCD理想的光源，同时广泛应用于广告灯箱、扫描仪和背光源等用途上。模组组成材料简介Page9CCFL的构造电子电极(Ni,W)Glass可视光线荧光剂水银紫外线惰性气体CCFL的原理加高压高频电场(放出电子)电子和惰性气体冲撞2次电子和水银蒸汽冲撞放出紫外线与荧光剂冲撞放出可视光线ColdCathodeFluorescentLamp模组组成材料简介Page102.1.2LED及发光原理LED（LightingEmittingDiode）即发光二极管，是一种半导体固体发光器件。它是利用固体半导体芯片作为发光材料，在半导体中通过载流子发生复合放出过剩的能量而引起光子发射，直接发出红、黄、蓝、绿、青、橙、紫、白色的光。发光二极管的核心部分是由P型半导体和N型半导体组成的晶片，在p型半导体和n型半导体之间有一个过渡层，称为PN结。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。模组组成材料简介Page11可见光LED（450~680nm）不可见光LED（850~1550nm）按发光波长类三元化合物LED（如AlxGa1-xAs、AlxGa1-xP）四元化合物LED（如AlInGaP、InAlGaAs、AlxGa1-xAsyP1-y）二元化合物LED（如GaAs、GaSb、GaN）按组成元素分类LED的分类LED分类Page12a.引脚式封装就是常用的A3-5mm封装结构。一般用于电流较小（20-30mA），功率较低（小于0.1W）的LED封装。主要用于仪表显示或指示，大规模集成时也可作为显示幕。其缺点在于封装热阻较大（一般高于100K/W），寿命较短。b.表面组装技术（SMT）是一种可以直接将封装好的器件贴、焊到PCB表面指定位置上的一种封装技术。c.COB是ChipOnBoard（板上晶片直装）的英文缩写，是一种通过粘胶剂或焊料将LED晶片直接粘贴到PCB板上，再通过引线键合实现晶片与PCB板间电互连的封装技术。d.SiP（SysteminPackage）是近几年来为适应整机的携带型发展和小型化的要求，在系统晶片SystemonChip(SOC)基础上发展起来的一种新型封装集成方式。LED灯按封装结构分类Page13蓝色LED黄色荧光粉优点：结构简单，发光效率高缺点：红光成分少，还原性差约65%左右12RGB荧光粉近紫外LED优点：色彩还原性好缺点：紫外线使封装树脂和荧光粉加速老化蓝色LED+黄色荧光粉发射拟白光紫外、近紫外LED+RGB荧光粉组和而成白光LED灯混光结构Page14优点：不需外部混光,B/L结构紧凑缺点：受电流与散热影响大,与好性能芯片封装存在问题R-LEDG-LEDB-LEDR-LEDG-LEDB-LED3RGB三色LED一体化封装的白色LED4单个RGB三色LED经混色产生白光优点：单独散热设计，高输出光效缺点：需要借助专门混光设计Page15EL:即电致发光，是靠荧光粉在交变电场激发下的本征发光而发光的冷光源。其发光原理是发光材料中的电子在电场作用下碰撞发光中心，出现电离并发生能级跃迁而导致发光。场致发光片是将发光粉（荧光粉）置于两个平板电极之间而构成的，当交流电压加在两个电极上时，电场使得发光片急速地充放电，从而在每一个充放电循环中发光。优点:薄，可以做到0.2~0.6mm的厚度。缺点:亮度低，寿命短（一般为3000~5000小时），需逆变驱动，还会受电路的干扰而出现闪烁、噪声等不良。2.1.3EL发光原理Page16ItemCCFLBackLightELBackLightLEDBackLight色彩饱和度（NTSC）72%---〉105%工作寿命2~5万h50%亮度下3000~5000h10万h环保性能辐射+含汞不含重金属不含重金属工作电压500～1000V60～200V3.8～4.5V环境适应性+10℃～50℃-30℃～+50℃+70%RH-20℃～70℃价格低低高(前者的3~5倍)散热好无散热问题差(需加散热设备)发光效率好低一般(CCFL的1/2,约30~35lm/w)响应时间响应速度1s-2s----ns级颜色种类白色EL是低亮度照明光源，发光颜色仅绿色、蓝绿色、橙色。黄、红、绿、橙、白三种光源比较模组组成材料简介Page17背光光源必须使用反射膜、扩散膜等等的光学薄膜，来达到光源平均投射的目的，但是往往光耗损的现象就会因此而产生，根据研究，从传统背光光源所发射出来的光是100％的话，经过反射膜、扩散膜等等的光学薄膜之后，只会有约60％的光通过背光模块进入到偏光膜，最后经过LC、Surface出来只剩下4％的光。Page18灯反射罩—将灯管的灯光反射到导光板中，以提高灯光的使用率。注意项目：变形,错位等。漏光就是因为灯罩变形造成的。模组组成材料简介2.2灯反射罩軟板反射率=96.3%绝缘层(PET)反射层(Ag)遮光层(PET)硬板反射率=94%黏贴层绝缘层(PET)反射层(Ag)基板层(SUS、黃銅、AL)黏贴层Page19LGP(导光板)—接收lamp发出的光，将线光源通过底部印刷点/注塑点漫反射转化为面光源。模组组成材料简介2.3导光板Page20☆按形状分●楔形导光板●平板状导光板☆按成型方式分●压延成形●注塑成形材质●PMMA●ZEONOR●PC厂家制作方式材料透光率硬度热变形温度吸水率三菱压延MMA94%3H90度0.30%住友压延MMA92%3H90度0.30%成形注塑PMMA84%3H90度0.30%2.3.1导光板的分类Page212.3.2导光板的制作方式印刷式导光板：使用合成树脂加上扩散材料（SiO2/TiO2)再加上稀释剂所混合调配的油墨印刷在PMMA板上。缺陷：(a).必须经过烘干的程序，如果温度不够，油墨无法干燥，而如果温度过高导光板容易翘曲；(b).油墨容易受到环境湿度的影响而产生不良。(a).蚀刻(Etching)：导光板反射面作深蚀刻取代印刷点导光板出光面作浅蚀刻取代扩散片的效果(b).V型切割(V-cut)：导光板反射面作V型切割取代印刷点导光板出光面作V型切割具有棱镜片的效果(c).喷砂(Spray)：导光板出光面作Spray具有扩散片的效果(d).Stamper：导光板反射面作Stamper取代印刷点(e).在成形中混入不同折射率材料一同注塑非印刷式導光板：衍射(Diffraction)Acrylic/SiPage22(4)反射片—将未被散射的光源反射再进入光传导区内,反射方式为镜面反射,以提高光的利用率。2.4反射片☆常用材质与厂商●Toray:E6OLE60V●帝人：UX188●KIMOTO:RW188Page232.4.1反射片的结构反射片层--Polyolefin保丽龙黏贴层基板层—白色PET基板层—白色PET反射片层--Polyolefin保丽龙黏贴层Page24目前业界最多使用的反射片材料为TORAY的反射片，它的专利点在“发泡性的PET”，当光线入射之后，发泡的PET发挥它微小气泡效果将光线再次散射，使得光线利用率再提高(非发泡性PET，內含TiO2)TORAY发泡PETPage25扩散片—扩散片内有很多颗粒状的物体，可以将导光板收到的光进行扩散，使光能够向棱镜片及panel正面方向传播，起到拓宽视角，隐蔽形成在导光板上的Pattern的作用.分为下扩散片和上扩散片：下扩为主要遮蔽导光板缺陷一般雾度较高；上扩为提高光源（再次扩散提高光源利用率）。目前我们接触的有激智T100S和B1004S2.5扩散片Page262.5.1扩散片分类串珠型(Beads)压花型(a).串珠型的表面有许多小珠子，经过Coating上特殊材料后使其固化在膜片的表面來达到雾化的效果，最多人使用，但是容易出現刮伤、及不耐溶剂、容易潮湿，变形的缺点。(b).压花型的表面像是蚀刻过的痕迹，它是在原料抽出的过程中由于钢桶上的纹路，所以一并成形。缺点是凹洞的深度太深，异物掉落时不易清除。Page27可分为下扩散片和上扩散片：上扩散片的HAZE高则辉度低，视角广，导光板上缺点不容易看见；上扩散片的HAZE低则辉度高，视角窄，导光板上缺点容易看见；而下扩散片的Haze低则与辉度无绝对关系。品名型号光线透过率上扩散片LIGHTUP100TL290%LIGHTUP100TL490.60%下扩散片LIGHTUP75PBA87%LIGHTUP100PBU66%LIGHTUP100GM299%Page28棱镜片—将扩散的光在一定角度内聚光的作用，以达到提高Panel亮度的目的。注意项目：棱镜表面很脆弱，容易被磨损。是增光片中一种，约占背光模组成本的37%，主要作用将分散的光线集中在一定范围内射出，提高该范围内光线亮度。2.6棱镜片Page29散射式回收TIR**TotalInternalReflection散射式照明70°BEF重复反射，大约50％的入射光会被反射回去而被再利用折射－可利用折射光增加40％－70％低比例损失扩散板棱镜片增光原理