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導光板簡介2010.06.01何謂導光板•導光板一詞來自於英文譯音(LightGuide）其產生為應用於LCD所產生的,LCD為一非自發光性的產品為了要展現LCD的亮度就必需要有背光模組來顯現，在背光模組的發展過成中重要關鍵的零組件導光板也隨著下游產品的需求進而開始有不同的改變。導光板的功能和要求•導光板故名思義其最主要的的功能在於要將光線導向設計者所需要的方向，而所有的導光板的設計都是要配合下游產品LCD和背光模組的需要，最重要的是要達到輝度和均勻度。導光板的分類(一）•一般而言導光板因形狀、製作方式和功能上都有不同的分類法，而且目前尚無統一的分法，經過整理後•A.按照形狀分為：平板和楔形板(斜板)•平板：導光板從入光處來看為長方形。•楔形板：從入光處來看為一邊為厚一邊為薄成楔形(三角形)狀。平板楔形板導光板的分類(二）•B.按照網點製作方式：印刷式和非印刷式•印刷式：導光板完成外形加工後,以印刷方式將網點印在反射面，又分為IR和UV兩種。•非印刷式：將網點在導光板成形時直接成形在反射面。又分為化學蝕刻(Etching)、精密機械刻畫法(V-cut)、光微影法(Stamper)、內部擴散。導光板的分類(三）•C.按照入光方式：側入光(燈管和LED)和直下式。側入光式：將發光體(燈管或LED)放置於導光板之側部。•直下式：將發光體(燈管或LED)放置於導光板之下方。•D.按照成形製作方式：射出成形和裁切成型。射出成形：應用射出成形機將光學級PMMA顆粒運用高溫、高壓射入模具內冷卻成形。•裁切成形：將光學級PMMA原板經過裁切工序完成成品。導光板種類分析項目射出成型裁切平板佳厚度5mm以下(含)佳厚度不限可厚度5mm以上楔形板佳可但不符經濟效應印刷式可佳非印刷式佳可技術較不成熟側光式佳佳直下式佳佳導光板製造過程（一）•在了解加工過程前應先了解導光板所須之部材•A.所需要之部材和工具：a.射出成形：光學級PMMA顆粒、油墨b.裁切：光學級PMMA平板、油墨•B.光學級PMMA顆粒、平板：無論是用何種生產方式所製作出來的導光板其最重要也是最原始的材料為光學級PMMA(POLYMETHYLMETHACRYLATE)(聚甲基丙烯酸甲也就是俗稱的亞克力或有機玻璃，其分類又有PMMA顆粒和PMMA平板PMMA由石油中提煉單體(MMA)再將單體(MMA)經過化學加工後做出光學級PMMA顆粒(已可提供射出成形所始用)，再將光學級PMMA顆粒用壓鑄法(Casting)或壓出法(Injection)來製作光學級PMMA平板，目前業界所認同的PMMA製造商如下表：PMMA製造商項目PMMA顆粒PMMA原板原板制程備注（日）三菱麗陽MitsubishiRayon有有壓鑄法（Casting)光學特性最佳板面較硬比較不會彎曲業界皆認可（日）住友化學Sumitomo有有壓出法(Injection)光學特性佳板面較軟業界皆認可（日）旭化成Asahicasei有有壓出法（Injection)光學特性佳板面較軟業界皆認可（日）庫拉雷Kuraray有有壓出法（Injection)光學特性佳板面最軟（台）奇美化學無有壓出法（Injection)光學特性較差目前只有奇美電子使用（韓）世和Sehwa有有壓鑄法（Casting)光學特性佳板面較軟LG和現代認可導光板制造過程（二）•C.油墨：分為UV和IR兩種•D.平板裁切導光板製作方式為三個部份:第一是壓克力板外形加工;第二是網板製作;第三是印刷，其工序流程分別為a.壓克力外形加工=原板裁切鏡面刨光成形加工。導光板制造過程（三）•b.網板製作=網點設計底片輸出張網•c.印刷=壓克力洗淨印刷烘烤(IR)或紫外光照射(UV)•E.射出成形導光板分為印刷式和非印刷式兩種，其工序上基•本相同，為在鑄造模具時印刷式並無在射出時將網點鑄上，故其射出的成品也只是壓克力外形，待成形後再經過印刷完成導光板，而非印刷式是將設計好的網點鑄造在模具上，使網點與導光板在射出成形時同時完成。不同的網點結構MicrolensesV-slotsMicropyramidsMicrodonuts:type1Microdonuts:type2導光板製作技術分析（一）•A.材料：目前業界共同使用的材料為PMMA一種，但PMMA先天上的缺點和由於目前MMA單體產能上的不足常常在供貨上會有匱乏，所以也有些廠商開始尋找可替代之材料，由於導光板是LCD中負責光源之重要零件故材料的透光度是一個相當重要的基本條件,日本NipponZeon近年來推廣一種新的材料Zeonor環烯烴聚合物(CycioOlefinsPolymer，COP)其最大的優點在於比重低，吸水性較PMMA差，但因為Zeonor使用廠商不多年產能也僅5000公頓故在未達經濟規模時，單價幾乎是PMMA的四倍，在微利時代的現在因為成本考量Zeonor的競爭優勢只能說是一個笑話。Zeonor和PMMA特性比較項目ZeonorPMMA比重1.011.2吸水率%＜0.01＜0.3折射率1.531.49透光率%9292雙折射率（nm)＜20＜20熱雙形溫度（℃）99~161℃80~90℃抗拉強度（kg/cm2)540-744700彎曲模數（kg/cm2)21,00033,000鉛比硬度2H2H壓克力的要求及重點•1.尺寸•2.鏡面度•3.表面完整度•4.雜質•5.彎曲•6.應力導光板製作技術分析（二）B.印刷方式：印刷方式因其油墨乾燥方式分為IR和UV兩種IR和UV印刷特性比較項目IRUV油墨東洋、永瀨、精工日立、帝晶干燥方式傳統烘烤紫外線光照射優點為反射性佳輝度高，覆著性佳揮發度低制程中易控制良率，用紫外光照射干燥故量產速度較快缺點印刷過程因為融劑揮發性強故制程中油墨穩定不易控制且因為須烘烤干燥故產能受限缺點為輝度較IR低，且其為是干燥為假性硬化網點易脫落導光板製作技術分析（三）•C.成形方式：•區分為裁切印刷、射出成形印刷和射出成形非印刷三種•裁切印刷、射出成形印刷和射出成形非印刷特性比較項目裁切印刷射出印刷射出非印刷優點1.生產速度快2.輝度佳3.設變反應速度快4.開發時間快5.刀模成本低1.原料成本低2.原料取得易3.輝度佳1.原料成本低2.原料取得易3.均勻度佳4.工序少生產成本低缺點1.原料成本高2.工序多生產成本高3.原材取得不易4.均勻度不如非印刷佳1.生產速度慢2.良率較差3.工序多生產成本高4.模具成本高5.開發時間慢6.均勻度不如非印1.生產速度慢2.良率較差3.模具成本高4.開發時間慢5.輝度不如印刷佳非印刷式導光板製程比較分析項目方式優缺點化學蝕刻(Etching)以曝光顯影製程形成網點(200~300um)網點大於印刷式的網點，全反射被破壞的程度不如印刷式，輝度亦不如印刷式導光板。精密機械刻畫法(V-cut)以切削的方式製造出一條條長溝形的結構(溝寬50-200um)(深度15-100um)，使光源由導光板正面射出，由長溝之寬度及深度控制出光面之光學強度及性質輝度教印刷式多10%(光源擴散度較小，使正面光源增強)及製造方便，另外在出光面亦使用切削的方式製造與稜鏡面結構相似的鏡面結構，更能增加輝度，但在均勻度上仍待加強。光微影法(Stamper)以射出形成網點(40~50um)，亂射面設計能破壞光源之全反射並控制光源射出導光板面角度的分布，網點的數量多寡對光源作有效率的控制。技術較純熟，網點可隨模具任意設計形狀，若網點極小的平滑鏡面。可使光在網點及導光板內部損失檢至最小。內部擴散將具擴散性質的顆粒材料如MMA在射出成形時直接注入導光板內部，利用濃度的不同對光源作有效率的射出調制。結論•因為導光板是一個LCD產業中重要之零件所有的發展歷史和技術更新也都是為了符合下游產品的需要，至今已發展出數種製程不同的導光板，但是日本曾經將導光板分為第一代平板直下式，第二代平板側光印刷式，第三代側光射出印刷式，第四代側光射出非印刷式，另外還有第五代的據稱要將擴散片和稜鏡片等三合一的新式導光板，但是無論是那一代截至目前為止除第五代還未正式問世外，其餘都還在業界量產中，所以沒有最好的導光板只能稱最適合用的導光板