背光

1、概述
背光模组(Back light module)为液晶显示器面板(LCD panel)的关键组件之一，由于液晶本身不发光，背光模组的功能就在于供应充足的亮度与分布均匀的光源，使液晶显示器面板能正常显示影像。

随着LCD面板已经广泛应用于生活各个领域的电子产品，因此带动背光模组及其相关零组件的需求持续增长。

做为一个LCM厂商，生产高质量、低成本的背光模组，已成为日益迫切的需求
2、类别
一般而言，背光模组可分为前光式(Front light)与背光式(Back light)两种，而背光式可依其规模的要求，以灯管的位置做分类，发展出下列三大结构。

2.1、侧光式结构(Edge lighting)
发光源为摆在侧边之单支光源，导光板采射出成型无印刷式设计，一般常用于18寸以下中小尺寸的背光模组，其侧边入射的光源设计，拥有轻量、薄型、窄框化、低耗电的特色，亦为手机、个人数位助理(PDA)、笔记本电脑的光源，目前亦有大尺寸背光模组采用侧光式结构。

2.2、直下型结构(Bottom lighting)
超大尺寸的背光模组，侧光式结构已经无法在重量、耗电量及亮度上占有优势，因此不含导光板且光源放置于正下方的直下型结构便被发展出来。

光源由自发性光源(如冷阴极萤光管、发光二极管等)射出经反射板反射后，向上经扩散板均匀分散后于正面射出，因安置空间变大，灯管可依TFT面板大小使用2至多个光源，但同时也增加了模组的厚度、重量、耗电量、其优点为高辉度、良好的出光视角、光利用效率高、结构简单等，因而适用于对可携性及空间要求较不挑剔的LCD monitor与LCD TV，其高耗电(使用冷阴极管)，均一性不佳及造成LCD发热等问题仍需要求改善。

图1侧光式结构与直下式结构背光模组
目前，我司主要进行中小尺寸LCM的设计，采用侧光式结构，为客户提供解决方案。

3、组成结构
主要组成为发光源（Light source）、导光板(light guide plate)、反射片(Reflector)、扩散片（Diffuser）、增光片（BEF、棱镜片）、黑白胶（Curtain Tape）等。

由于背光要求越来越薄，所以有部份需加铁框（METAL FRAME)。

背光模组主要系提供液晶面板一均匀、高亮度的光源，基本原理是将常用的点或线型光源，透过简洁有效光机构转化成高亮度且均一辉度的面光源产品。

一般过程为光经反射进入导光板，转化线光源分布成均匀的面光源，再经扩散片的均光作用与棱镜片的集光作用以提高光源的亮度与均匀度。

在此我们就背光模组的几个基本构成组件做些介绍，其组成结构图如图2，其透光过程如图3。

Tape
Diffuser
Frame
BEF_Bottom
Bottom
bezel
Reflector
LGP
BEF_Top
FPC
图2LCM
组成结构图
图3LCM 透光过程
3.1、光源
光源必须具备亮度高及寿命长等特色，目前有冷阴极萤光管(CCFL:Cold cathode fluorescent lamp)热阴极萤光管、发光二极管(LED:Light emitting diode)及电激发光片(EL)等。

其中白光发光二极管具有高辉度、高效率、寿命长、高演色性等特性，是未来光源的主流趋势，故我司生产的中小尺寸LCM 采用白光发光二极管为LCM 背光光源。

3.2、反射片
作用:一般侧光式背光模组的反射板放置于导光片底部，将自底面漏出的光反
射回导光片中，防止光源外漏，以增加光的使用效率：而直下式背光模组则是置于灯箱底部表面或黏贴于其上，将经扩散板反射之光束由灯箱底部再次反射回扩散片以被利用。

制作材质:PET及PC基材，反射率达90%.
3.3、导光片
应用于侧光型背光模组，是影响光效率的重要元件，用射出成型的方法将丙烯压制程表面光滑的楔形板块，然后用具高反射率且不吸光的材料，在导光板底面用网版印刷印上圆形或方形的扩散点。

导光板主要功能在于导引光线方向，以提高面板辉度及控制亮度均匀。

白光发光二极管位于导光片厚侧的端面，LED 所发的光以端面照光的方式进入导光片，大部分的光利用全反射往薄的一端传导，当光线在底面碰到微结构正面射出，利用疏密、大小不同的微结构图案设计可使导光片均匀发光。

作用:接受光源，引导光的散射方向。

制作材质:PMMA光学亚克力板，即有机玻璃。

在外型上又区分为：1.楔型板.2.平板。

一般笔记型电脑因考虑空间关系均采用楔型板，而LCD Monitor与LCD TV则采用平板为主。

特性:具有较低的表面粗糙度和良好的光学特性
3.4、扩散片
作用：扩散板、扩散片的功能是为液晶显示器提供一个均匀的面光源，一般传统的扩散膜主要是在扩散膜基材中，加入一颗颗的化学颗粒，作为散射粒子，而现有的扩散板其微粒子分散在树指层之间，所以光线在经过扩散层时会不断的在两个折射率相异的介质中穿过，与此同时光线就会发生许多折射、反射与散射的现象，如此便造成了光学扩散的效果（如图4）。

或是使用全像技术，经由曝光显影等化学程序将毛玻璃的相位分部记录下来粗化扩散膜基材表面，以散射模糊导光板上的墨点或线条。

但在如此的光路架构下，由于材料本身及化学颗粒的性质，将会造成不可避免的吸光而且其对光的散射式散乱的，对于一固定距离的观测者来说，将会有部分的光强被浪费，而造成光源无法有效的利用。

再加上他
的化学制程较费时，所需的生产成本相对也较高。

制作材质:使用PET或PC基材，正面光滑，反面粗糙。

制作方式:方式一、在PET基板上涂布扩散层(透明树脂混合光扩散材料制成)。

方式二、以PC为基材，利用滚轴热压形成凹凸粗糙面。

区分方法:PET材料当光线透过时，会略偏黄色；PC材质当光线透过时会略偏蓝色。

图4扩散片透光原理
3.5、增亮片
作用：光自扩散板射出後其光的指向性较差，因此必须利用棱镜片来修正光的方向，其原理是由光的折射与反射来达到凝聚光线、提高正面辉度的目的（如图5），以增加光线自扩散板射出後的使用效益，使能整体的背光模组的辉度提高60%-100%以上。

通常一部背光模组会使用两片增亮膜，彼此方向垂直，将光集中增加辉度。

制作材质：主要以多元酯(polyester)或聚碳酸酯(polycarbonate)为材料，其表面结构一般为棱形柱体或半圆柱体。

图5增亮片透光原理
3.6、黑白胶
作用：黑白双面胶主要应用于背光源上，起固定、遮光作用(遮掉边光和灯位的光)，也叫遮光片、黑白膜，简称黑白胶。

相对TFT-LCD所使用的背光源遮光要求较高，所以大部分的黑白胶都应用在TFT-LCD的背光源上面。

特性：黑白胶的特性主要表现在粘性方面。

黑面与白面的粘性对比，白面需要更大一些，因为白面与橡胶框相连接，而黑面与玻璃相连接，相对玻璃对胶的附着性，橡胶框更差一些，所以需要白面的粘性更大来保证整个模组的稳定性。

这也是客户方在引进时相对在意的一个特性。

3.7、其他部件
塑胶框:支撑并保护内部材料。

铝板:提供底部支撑、固定电路板
检测光学规格：中心辉度、中心色度、9点平均辉度、9点辉度均匀性等检测项目
4、成本
在背光模组的零组件当中，导光片、增亮片及发光二极管为其最关键的三种零组件，合计约占背光模组总成本的56%（图6）。

再加上其他材料使得原材料约占背光模组成本的78%，并且相对较为不利的是主要关键材料来源均掌握在日、美少数厂商的手上，背光模组厂商在材料的掌控及议价能力上相对较弱。

图6LCM成本分析
5、总结
由于原材料占背光模组成本近八成，因此难以就材料取得方面有效地降低成本，这对背光模组厂商而言，增加获利的努力空间就仅剩下约占两成的组装及其他费用。

如此的成本结构，加上获利遭面板厂商挤压、及同业的竞争压力下，薄利多销现已成为业界普遍的现象。

除龙头厂商外，其余厂商多呈亏损状态。

我国厂商已具有导光板光学与机构的设计能力，加上组装制程较日、韩具有成本优势，因此背光模组本土化较为容易，但由于背光模组产业进入障碍不高，且技术门槛低，因此厂商仍须在生产技术、良率、制程改善及量产规模经济上努力并发挥综效，达到成本的降低，以确保市占有率。

在讲求竞争优势的考量下，未来国内背光模组厂商除积极扩充产能外，更必须紧随其客户的脚步到对岸先站稳脚步，迅速扩充市场占有率，凭借由量产规模以控制成本及维持利润。

国内背光模组厂商已累积相当的生产经验，在设计开发上具有一定的技术基础，目前所欠缺的是通过认证後，进一步导入量产的经验，未来也唯有与国内面板厂不断合作，在专案开发经验中累积实力，预期随著LCD TV产品及市场的渐趋成熟，国内背光模组厂商的技术能力将可更上一层楼。