背光模组结构及对LED要求

导光板(LGP)
作用：将侧入光均匀地传导分布到整个背光模组。 光学原理
折射定律：niSinθi=ntSinθt , snell’s law 全反射：光由光密（即光在此介质中的折射率大的）媒质射到光 疏（即光在此介质中折射率小的）媒质的界面时，全部被反射回 原媒质内
ni nt
Θt Θi
白色塑胶材料反射
一般为PET+TiO2。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，经过细微发 泡而成反射片。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 射使绝大部分的光返回LG中。
冷阴极管结构原理
冷阴极管发光原理
高电压电极激发电子 电子撞击Ne and Ar ，吸收能量(升温) 高能量的Ne and Ar 释放能量，撞击Hg 吸收能量 4.Hg释放UV λ=253.7nm，撞击荧光粉 5.由荧光粉发出可视光(R、G、B)
R、G、B
Phosphor
Hg
Ne & Ar
Θr θi
折射
反射
导光板的材质一般为折射率1.59的聚碳酸酯(PC)(用于多用于 小尺寸背光)和折射率1.49的亚克力(PMMA)(多用于大尺寸背 光。)
光线在导光板中与全反射传播
当光线遇到底部网点(散射点)时，会有部分散 射而折射出导光板
导光板光学调整
网点设计。用来调整背光模组的亮度和均匀性，主要通过调整网 点的分布、密度和大小来实现。
扩散 层 PET基材
Organic Filler
Bind er
抗静电涂布
增光膜(BEF)
BEF（Brightness Enhancement Film）。功能，将光的角度集中，使 其在特定方向上的辉度增加。 构造：PET+PMMA
棱角间距
棱角角度 棱角面
厚 度 PET厚度
Acrylic resin层 PET层
Light Guide
光源
TFT LCD：Thin Film Transistor Liquid Crystal Display。超薄膜晶体管液 晶显示器 CF：Color Filter彩色濾光片。分R、G、B 三种颜色的滤光片。
TFT-LCD结构示意图
彩色滤光片为液晶显示器彩色化的关键元器件，透过彩色滤光片才能是高 灰阶的液晶显示器达到全彩色化，所以彩色滤光片的作用在于利用滤光片 的方式产生RGB三原光，再将三原光以不同的强弱比例混合而呈现各种色 彩，使LCD显示显示出全彩。 Polarizer
侧光式背光模组结构
• 测光式背光模组，光源位于模组的一侧，光通过导光板的传导后再通 过光学膜材进入液晶玻璃上。
LCD面板
侧光式背光模组拆分图
直下式背光模组结构
• 直下式背光模组，光源位于模组底下，光通过扩散板的扩散后再通过 光学膜材进入液晶玻璃。
直下式背光模组拆分图
侧光式与直下式背光比较
背光结构 优点 缺点
背光模组(BLU)结构 及对LED要求
研发中心 FAE 背光 潘学东 2011.09.28
概述
背光模组介绍 TFT-LCD原理 背光对LED的要求 我司背光LED产品介绍
背光模组介绍
• 背光源（BackLight）是位于液晶显示器（ LCD）背后的一种光源，它的发光效果将直 接影响到液晶显示模块（LCM）视觉效果。 液晶显示器本身并不发光，它显示图形或 字符是它对光线调制的结果。 • 根据光源分布的位置，背光模组可以分为 测光式和直下式（底背光式）两种。
Glass Red (BM) Green Blue Black Matrix
Polarizer
照能机上模拟分析的LED过频光谱
图像显示原理，每個像素均由三种顏色红(R) 绿 (G) 蓝(B) 的小光点(dot)构成
Data Line
信号线
Scan Line
扫描线
Data line:数据线，进行资料的传输。 Scan line :扫描线，控制MOS FET的开关。 控 制TFT上的电晶体是on/off。 On时，资料可以传输；off时，资料不能传输。
UV
Байду номын сангаас
Increase Temperature
e
反射膜(Reflector)
用来将从导光板背面出来的光反射回到导光板上。反射膜 种类有金属反射片和白色塑胶材料反射片
金属反射
导体材料中的最外层电子（自由电子）并没有被原子核束缚，当被光 波照射时，因吸收了光的能量而产生与光相同频率的振荡，此振荡又 放出与原来光线相同频率的光，称为光的反射。金属的导线稀疏越高 ，穿透深度越浅，反射率(Reflectivity)越高。因此金属反射膜材料 大都使用高导电性的金、银、铝与铜等。
TFT-LCD要求 光谱匹配性。提高光利用 率
其它方面要求 色域覆盖率(32%)，色彩饱 和度(NTSC,72%) 色坐标要求，过屏：TV(0.284,0.294)约9300K； Monitor(0.313,0.329)约6500K；
我司背光LED型号介绍
系列 3020 4014 5730 7020 型号 RA20-EE RA20-EE-F RB20 RB14 RB57 RA70 尺寸(mm) 3.0*2.0*1.3 3.0*2.0*1.3 3.0*2.0*0.8 4.0*1.4*0.8 5.7*3.0*0.9 7.0*2.0*0.8 色温(K) 8000-15000 8000-15000 8000-20000 8000-15000 8000-20000 8000-20000 光电参数 6.5lm@20mA 9.5lm@30mA 35lm@120mA 16lm@60mA 34lm@120mA 35lm@120mA
背光对LED的要求
侧光式背光的发展要求
LED数量减少，要求单灯光通量提高，光效提高，功率提高。
薄型化要求、成本要求，导光板厚度下降，要求LED发光面收窄。
4mm
5730/6030
3mm
5720/7020/3020
2.5/2mm
4014/3014
对于导光板变窄，LED数量减少的压力，背光一直希望：
侧光式
薄型化、功耗低、成本低、方 亮度低、光利用率低、均匀性调 案成熟 整复杂、不能进行光的局域控制 亮度高、均匀性高、容易进行 光的局域控制
直下式
厚度大、功耗高、成本高
背光模组光学部件介绍
背光模组光学部件包括： • 光源(CCFL、LED） • 反射膜 • 导光板(侧光式) • 扩散板(直下式) • 扩散膜(上下扩散) • 增光膜 • DBEF
增光膜的光学原理
增光膜的增光效果
DBEF
DBEF (Dual Brightness Enhancement Film)。高分子聚合(nm technology)，多层膜结构，非棱镜结构，偏光方向穿透率高，另一 偏光方向高反射率，能提高60%的亮度，与BEFⅡ/BEFⅢ組合能夠提高 170%的亮度 3M独家供应，成本非常高。
窄边发光角度变小，以 提高光的利用率
长边发光角度增大，以减少 LED与LED之间的暗影
直下式背光的要求 成本降低、厚度变薄，要求LED数量减少，要求发光角度增大(由原来的 120度增大到160-170度)
光學材料
擴散板 Optical Gap ：20mm 白反射材 LED基板
目前主流方案为使用二次光学透镜，成本高，光学效率低。 能否直接在LED上封装一次透镜？
网点设计实例
Lightbar
其它光学调整。VCUT设计、入光处锯齿设计。
网点+VCUT结 构导光板
VCUT反射面出 光分析
导光板光学模 拟
入光处锯齿设 计
扩散板/扩散膜
作用：将从导光板正面出来的光雾化，提高均匀性，并使侧射光分散 到正面，提高正面亮度 扩散膜构成：PET基材+扩散层。常用的有两种扩散片，一片放在导光 板和增光片之间，均化导光板出射光，称下扩散片；一片放在增光片 之上，起到保护作用及防止水波纹出现，称为上扩散片。
原本被吸收的50%偏振光重 复利用，该膜可允许P1偏振 光通过，而将P2偏振光反射 回来重复利用再变成P1和P2， 如此反复可循环可增加亮度 60%。
光学部件的效率
TFT-LCD介绍
TFT-LCD结构示意图
Polarizer 偏光板 LC cell CF TFT Polarizer 偏光板
PCBA