背光模组结构及材料简介
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1.背光模组的定义和结构
1.2 背光模组在LCD显示屏中的位置
侧 灯 式 背 光 模 组
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。
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按组成元素分类
Page 11
LED灯按封装结构分类
a.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Chip On Board（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（System in Package）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System on Chip (SOC)基础上发展起来的一种新型封装集成方式。
LED 分类
可见光LED （450~680nm）
不可见光LED （85Байду номын сангаас~1550nm）
按发光波长类
LED的分类
二元化合物LED （如GaAs、GaSb、GaN）
三元化合物LED （如AlxGa1-xAs 、AlxGa1-xP）
四元化合物LED （如AlInGaP、InAlGaAs、
AlxGa1-xAsyP1-y）
棱镜片增光原理
重复反射，大约50％的入射 光会被反射回去而被再利用
70°
TIR*
折射－可利用折射光增 加 40％－70％
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
Page 24
2.5 扩散片
1. 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
2.
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
3.
上的Pattern的作用.
Page 25
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
B1004S
2.5 .1 扩散片分类
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 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
光线透过率 90%
90.60% 87% 66% 99%
Page 27
2.6 棱镜片
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。
Page 28
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。
Page 17
模组组成材料简介
2.2 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。
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、
2.1.3 E L发光原理
EL : 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。
低
---EL是低亮度照明光源， 发光颜色仅绿色、蓝绿 色、橙色。
〉105% 10万h 不含重金属 3.8～4.5V -20℃～70℃ 高(前者的3~5倍) 差(需加散热设备) 一般(CCFL的1/2,约 30~35lm/w) ns级
黄、红、绿、橙、白
Page 16
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。
CCFL的原理
加高压高频 电场(放出电子)
电子和 惰性气体冲撞
惰性气体
紫外线 Cold Cathode Fluorescent Lamp
电子
可视光线
电极(Ni, W)
Glass
放出可视光线
2次电子和 水银蒸汽冲撞
放出紫外线
与荧光剂冲撞
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模组组成材料简介
2.1.2 LED 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。
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。
Page 10
硬板反射率 = 94% AL)
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模组组成材料简介
2.3 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。
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2.3.1 导光板的分类
☆ 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
Dot Pattern
2.模组组成材料简介
2.1 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
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模组组成材料简介
2.1.1 CCFL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。
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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模组组成材料简介
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
Page 12
LED灯混光结构
1 蓝色LED+黄色荧光粉发射拟白光 黄色荧光粉
2 紫外、近紫外LED+RGB荧光粉组和而成白光 RGB荧光粉
蓝色LED
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
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
Page 13
Protection sheet (保护板) 上 Prism sheet (上棱镜片)
下 Prism sheet (下棱镜片)
LGP(导光板)
Diffuser sheet (扩散片)
灯管
Lamp reflector (灯反射板)
Back cover (后金属盖)
Page 6
Reflector sheet (反射板)
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。
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模组组成材料简介
CCFL的构造
水银
荧光剂
背光模组结构及材料 简介
研发中心
Page 1
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
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1.背光模组的定义和结构
1.1背光模组的定义
背光模组---是一个向Panel提供适合的(要求规格)光的组件.
3
RGB三色LED一体化封装的白色LED
R-LED G- LED B- LED
4
单个RGB三色LED经混色产生白光
R-LED G- LED B- LED
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
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
Page 14
1.背光模组的定义和结构
直 下 式 背 光 模 组
Page 5
1.背光模组的定义和结构
1.3 背光模组的结构
背光模组的结构组成：灯管（Lamp）、导光板（ Light Guide Pipe ）、 反射片（ Reflector ）、扩散片（ Diffuser Sheet ）、 棱镜片（ Prism Sheet ）、塑料边框（Mode frame）、 金属背板（back cover）、其它部件（cable线、connector）
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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 上扩散片 下扩散片
型号 LIGHTUP100TL2 LIGHTUP100TL4 LIGHTUP 75PBA LIGHTUP 100PBU LIGHTUP 100GM2
的利用率。
☆ 常用材质与厂商 ● Toray:E6OL E60V ● 帝人：UX188 ● KIMOTO:RW188
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2.4.1 反射片的结构
反射片层-- Poly olefin 保丽龙
黏贴层 基板层—白色PET
基板层—白色PET 黏贴层
反射片层-- Poly olefin 保丽龙
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颜色种类
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
--50%亮度下 3000~5000h
不含重金属 60～200V -30℃～+50℃ +<70%RH
低 无散热问题
(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
衍射 (Diffraction)
Acrylic / Si
Page 21
2.4 反射片
(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
材质 ● PMMA ● ZEONOR ● PC
厂家 三菱 住友 成形
制作方 式 材料 透光率 硬度 热变形温度 吸水率
压延
MMA
94% 3H 90度
0.30%
压延
MMA
92% 3H 90度
0.30%
注塑
PMMA
84% 3H 90度
0.30%
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2.3.2 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。
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。
1.背光模组的定义和结构
1.2 背光模组在LCD显示屏中的位置
侧 灯 式 背 光 模 组
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。
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按组成元素分类
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LED灯按封装结构分类
a.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Chip On Board（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（System in Package）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System on Chip (SOC)基础上发展起来的一种新型封装集成方式。
LED 分类
可见光LED （450~680nm）
不可见光LED （85Байду номын сангаас~1550nm）
按发光波长类
LED的分类
二元化合物LED （如GaAs、GaSb、GaN）
三元化合物LED （如AlxGa1-xAs 、AlxGa1-xP）
四元化合物LED （如AlInGaP、InAlGaAs、
AlxGa1-xAsyP1-y）
棱镜片增光原理
重复反射，大约50％的入射 光会被反射回去而被再利用
70°
TIR*
折射－可利用折射光增 加 40％－70％
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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2.5 扩散片
1. 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
2.
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
3.
上的Pattern的作用.
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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
B1004S
2.5 .1 扩散片分类
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 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
光线透过率 90%
90.60% 87% 66% 99%
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2.6 棱镜片
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。
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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。
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模组组成材料简介
2.2 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。
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、
2.1.3 E L发光原理
EL : 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。
低
---EL是低亮度照明光源， 发光颜色仅绿色、蓝绿 色、橙色。
〉105% 10万h 不含重金属 3.8～4.5V -20℃～70℃ 高(前者的3~5倍) 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。
CCFL的原理
加高压高频 电场(放出电子)
电子和 惰性气体冲撞
惰性气体
紫外线 Cold Cathode Fluorescent Lamp
电子
可视光线
电极(Ni, W)
Glass
放出可视光线
2次电子和 水银蒸汽冲撞
放出紫外线
与荧光剂冲撞
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模组组成材料简介
2.1.2 LED 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。
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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硬板反射率 = 94% AL)
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模组组成材料简介
2.3 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。
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2.3.1 导光板的分类
☆ 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
Dot Pattern
2.模组组成材料简介
2.1 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
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模组组成材料简介
2.1.1 CCFL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。
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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模组组成材料简介
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
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LED灯混光结构
1 蓝色LED+黄色荧光粉发射拟白光 黄色荧光粉
2 紫外、近紫外LED+RGB荧光粉组和而成白光 RGB荧光粉
蓝色LED
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
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
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Protection sheet (保护板) 上 Prism sheet (上棱镜片)
下 Prism sheet (下棱镜片)
LGP(导光板)
Diffuser sheet (扩散片)
灯管
Lamp reflector (灯反射板)
Back cover (后金属盖)
Page 6
Reflector sheet (反射板)
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。
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模组组成材料简介
CCFL的构造
水银
荧光剂
背光模组结构及材料 简介
研发中心
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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
Page 2
1.背光模组的定义和结构
1.1背光模组的定义
背光模组---是一个向Panel提供适合的(要求规格)光的组件.
3
RGB三色LED一体化封装的白色LED
R-LED G- LED B- LED
4
单个RGB三色LED经混色产生白光
R-LED G- LED B- LED
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
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
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1.背光模组的定义和结构
直 下 式 背 光 模 组
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1.背光模组的定义和结构
1.3 背光模组的结构
背光模组的结构组成：灯管（Lamp）、导光板（ Light Guide Pipe ）、 反射片（ Reflector ）、扩散片（ Diffuser Sheet ）、 棱镜片（ Prism Sheet ）、塑料边框（Mode frame）、 金属背板（back cover）、其它部件（cable线、connector）
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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 上扩散片 下扩散片
型号 LIGHTUP100TL2 LIGHTUP100TL4 LIGHTUP 75PBA LIGHTUP 100PBU LIGHTUP 100GM2
的利用率。
☆ 常用材质与厂商 ● Toray:E6OL E60V ● 帝人：UX188 ● KIMOTO:RW188
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2.4.1 反射片的结构
反射片层-- Poly olefin 保丽龙
黏贴层 基板层—白色PET
基板层—白色PET 黏贴层
反射片层-- Poly olefin 保丽龙
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颜色种类
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
--50%亮度下 3000~5000h
不含重金属 60～200V -30℃～+50℃ +<70%RH
低 无散热问题
(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
衍射 (Diffraction)
Acrylic / Si
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2.4 反射片
(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
材质 ● PMMA ● ZEONOR ● PC
厂家 三菱 住友 成形
制作方 式 材料 透光率 硬度 热变形温度 吸水率
压延
MMA
94% 3H 90度
0.30%
压延
MMA
92% 3H 90度
0.30%
注塑
PMMA
84% 3H 90度
0.30%
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2.3.2 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。
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。