背光模组结构及材料简介

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背光光源-CCFL
CCFL的构造
水银
荧光剂
紫外线
惰性气体
电子
可视光线
电极(Ni, W)
Glass
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
放出可视光线
与荧光剂冲撞
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背光光源-LED
1.2 LED背光光源 及发光原理
LED（Lighting Emitting Diode）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。
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目录
背光模组的作用 背光模组的结构 背光光源
背光材料
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背光模来自百度文库的作用
背光模组(Backlight Module)即是提供LCD显示器产品中的一个背面光源组件 ，一般由背光光源、多层背光材料及支撑框架组成。背光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。
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2.2 导光板分类 ☆ 按形状分 ● 平板状导光板 ● 楔形导光板
背光材料-导光板
平板状-厚度均匀，常用于小尺寸的设计，工艺相对更简单； 楔形导光板，厚度成线性变化，主要使用在笔记本等较大尺寸LCD上，成本 低、重量轻，有光学调节性。
☆ 按网点印刷方式 ● 印刷式—导光板完成外形加工后,以印刷方式将网点印射面，又分为IR
4. 扩散片 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.
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背光材料-扩散片
4.1 扩散片按加工工艺分类
串珠型 (Beads)
背光光源
CCFL Back Light 72%
2~5万h 辐射+含汞 500～1000V +10℃～50℃
低 好 好 响应速度1s-2s
白色
EL Back Light
LED Back Light
---
〉105%
50%亮度下 3000~5000h 不含重金属
10万h 不含重金属
60～200V
3.8～4.5V
-30℃～+50℃ +<70%RH
-20℃～70℃
低
高(前者的3~5倍)
无散热问题
低
---EL是低亮度照明光源， 发光颜色仅绿色、蓝绿 色、橙色。
差(需加散热设备) 一般(CCFL的1/2,约 30~35lm/w)
ns级
黄、红、绿、橙、白
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背光材料-反射罩
1. 灯反射罩 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。
和UV印刷两种。 ● 非印刷式—将网点在导光板成形时直接成形在反射面。又分为化学蝕刻
(Etching)、精密机械刻画法（V-CUT）光微影法（Stamper）、内部扩散法
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背光材料-导光板
☆ 按成型方式
● 注塑成型：光学级 PMMA粒子经注塑后 成型
● 压延成型-裁切：光学级
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背光材料-导光板
2.1 导光板工作原理 点光源————————————》面光源
单颗LED发光
LED阵列发光
如果未加 导光板的 话表现为 光源不均 匀，有的 地方太亮 有的地方 较暗
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背光材料-导光板
全反射效应：
导光板多是由PMMA或透明PC料制造的，它的折射系数N1=1.4916， 大于空气的折射系数N2=1；当光线从导光板射向边界时,只要入射角 Ⅰ1大于某一角度时，光线不再有折射分量，而是全部被反射回导光板 中（如图），根据折射定理：求临界角I0
绝缘层 (PET) 反射层 (Ag) 黏贴层 遮光层 (PET)
軟板反射率 = 96.3%
绝缘层 (PET)
反射层 (Ag) 黏贴层 基板层 (SUS、黃銅、
硬板反射率 = 94% AL)
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背光材料-导光板
2. 导光板
LGP(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。光线经过导光板射出后角度集中在61~68度之间
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
背光材料-导光板
2.3 导光板生产工艺
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。
非印刷式導光板： (a).蚀刻 (Etching)： 导光板反射面作深蚀刻 取代印刷点
N1 sinI0=N2sin90° sinI0= N2 /N1 = 1/1.4916=0.67 I0=42.2° 结论:当入射角I1≥42.2°时,光线被全反射
II
90°
N2
N1
I1
I0
A
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背光材料-导光板
大部分光线在两面光滑的导光板中以全反射传送。
如果在底部添加散射點， 將會有部份光線散射而折射出導光板
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背光材料-反射片
3.1 金属反射片工作原理
导体材料中的自由电子并没有被原子核束缚，当被光波照射时，光波的电场使自由 电子吸收光的能量，从而产生与光相同的频率震震荡又发出与原来光线相同频率的光 。
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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），将TiO2 混合PET或聚碳酸酯（ polycarbonate）等光学上透明度高的树脂，经过微细发泡而成反射片。
光耗损：根据研究，从传统背光光 源所发射出来的光，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。所以背光设计和材料的选择很重要
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背光模组的结构
1. 背光模组在LCD显示屏中的位置和结构
上扩散片 上棱镜片 下棱镜片 下扩散片
Lamp Reflector
Lamp Reflector Lamp Reflector
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背光材料-反射片
▪ E60L：发泡性PET+TiO2，为Toray专利 ▪ 一般加工结构：
E60L 接着剂 AL or White coating
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背光材料-反射片
代理或加工厂商 Kimoto
泡的直径有数微米左右，泡越微细、密度越高，反射率就越高。泡是折射 率约1.00的素材，与透明树脂之间，形成良好的屈折率界面。从网点折射出 来的光，进入反射片后，通过非常复杂的折射动作，使绝大部分的光返回导 光板中
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背光材料-反射片
3.2 反射片材料型号
材料厂商& 品名
主要材质+结构
Toray E60L
Tsujiden
Keiwa SKC
部品名称 RW188 TAC188 ML25M RF188 RF215G
BR-1 RP10
材质 & 结构
E60L E60L+黏着层 E60L+接着剂+AL+PET E60L E60L+(Base+隐蔽层) (White coating) 白色PET+隐蔽层(总厚210μ m) PET+Coating (总厚220μ m)
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背光材料-反射片
3.3 反射片生产工艺 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PET
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背光材料-扩散片
PMMA 原板 有
有 有 有 有 有
原板制程
压延法
注塑 注塑 注塑 壓出法 压延法
備注
光学特性最佳、板面较硬、、比较不会 弯曲
业界皆认可 光学特性佳、板面较软、业界皆认可 光学特性佳、板面较软、业界皆认可
光学特性佳、板面最软 光学特性较差、目前只有奇美电子使用
光学特性佳、板面较软 LG和现代认可
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PMMA粒子经压延成
1 型一大片材经过裁切 后为成品
项目
PMMA颗
粒
（日）三菱丽阳
有
（日）住友化学
有
（日）旭化成
有
（日）库拉雷
有
（台）奇美化学
无
（韩）世和
有
項目 平板
楔形板 印刷式 非印刷式
射出成型 佳 厚度5mm以下 可 厚度5mm以上 佳 可 佳
压延-裁切 佳 厚度不限
可 但不符经济效益 佳 可 技朮较不成熟
1.1 CCFL背光光源及发光原理
CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp)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。
的白色LED
凑
受电流与散热影响大,与 好性能芯片封装存在问 题
R-LEGD- LEBD- LED
单个RGB三色LED经混色 单独散热设计，高输出光 需要借助专门混光设计
产生白光
效
LED白光混光结构对比
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背光光源-EL
1.3 E L背光光源及发光原理
EL （Electro Luminesence）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。
衍射 (Diffraction)
Acrylic / Si
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背光材料-反射片
3. 反射片 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。反射片分为金属反射片和白色反射片，金属反射片主要用于 照明用灯源反射使用，白色反射片用于导光板反射，组成为PET+TIO2。
导光板
反射片
黑白胶带
背光源模组模组少了光源和框架
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背光模组的结构
2. 背光模组的光源位置
侧灯式背光模组
适合中小尺寸LCD使用 ，较薄
直下式背光模组 适合大尺寸LCD使用
LOGO 1. 背光光源分类
背光光源
冷阴极管荧光灯（CCFL）
发光二极管（LED）
电致发光（EL）
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背光光源-CCFL
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。
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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。
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2. 三种光源比较
Item 色彩饱和度（NTSC）
工作寿命 环保性能 工作电压 环境适应性
价格 散热 发光效率 响应时间 颜色种类
结构
背光光源-LED
原理
优点
蓝色LED+黄色荧光粉发 结构简单，发光效率高 射拟白光
缺点
红光成分少，还原性差 约65%左右
紫外、近紫外LED+RGB 色彩还原性好 荧光粉组和而成白光
紫外线使封装树脂和荧 光粉加速老化
R-LEDG- LEDB- LED
RGB三色LED一体化封装 不需外部混光,B/L结构紧
發泡性PET+TiO2
三井化学
LU系列： PET+银+接着层+基板 MT系列： PET+银(Ti处理理)+接着层+基板 BR 黃銅基板 SU 不锈钢基板 AM 鋁基板
Alanod(德国) MIRO系列
氧化层(TiO2+SiO2) +Al+Al基板
GR38W
PET+Al+PET(基材)
用
途
LGP 反射板