LED背光模组结构及原理简介

導光板的材料介紹與光學應用
• 1.導光板LGP(Light Guide Panel)光學應用
❖壓克力的折射率 ：nt＝1.49 ❖空氣的折射率 ：ni＝1 ❖空氣臨界角θi=90° ❖壓克力臨界角θt=42.15°
• 2. 目前使用的LGP材料
– PMMA (PolyMethyl Methacrylate)
•蝕刻方式(模仁咬花) 直接將印刷點的設計轉移到模具
上,取代傳統的印刷方式,而在輝度的 實際表現上,蝕刻導光板則不如印刷 導光板.
蝕刻方式的網點
LGP型式介紹—射出成型導光板(2)
•切削方式加工 在導光板正面以切削方式製造
出一條條長溝型的結構,與稜鏡片結 構類似的鏡面設計,更能增加輝度提 高的效果,但在均一性的表現上則不 如印刷方式的導光板結構.
以往導光板印刷為將光源均一化分 布的常用方式,利用含高發散光源物質 (如SiO2 及 TiO2)的印刷材料,適當的 分布於導光板底面,借由印刷材料對光 源吸收再擴散放出的性質,破壞全反射 效應造成的內部傳播,使光由正面射出 並均勻分布於發光區.
點印刷式導光板-網點
LGP型式介紹—射出成型導光板(1)
背光模组简介
導光板 (Light Guide Plate)
前言
背光模組(Back Light Unit)是液晶顯示器 (LCD)光源的提供者,LCD本身並不發光,背 光模組光源的表現便決定了顯示器表現在 外的視覺感.
隨著液晶顯示器製造技術的提升,大尺 寸及低價格的趨勢下,背光模組在考量輕量 化、薄型化、低消費電力、高亮度及降低 成,的市場要求,為保持在未來市場的競爭 力， 開發、設計新型的背光模組及導光板 成型的新製作技術,是今後努力的方向及重 要課題.
切削方式SC加工的網點
LGP型式介紹—射出成型導光板(3)
•噴砂方式 利用細砂材料噴灑於模仁形成粗
面分布,在射出成型下直接轉移至導 光板上時,粗面越多的地方,破壞光 源全反射的效果越強,因此可達到光 源面的均勻分布.
噴砂方式
LGP型式介紹—射出成型導光板(4)
•內部擴散方式 將一些具散射的透明顆粒材料
105
145
導光板材料介紹(2)
• PMMA (POLYMETHYL METHACRYLATE) ,(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(已提供射出成形所用)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.
•再經ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ擴散板及稜鏡片I、II對光源視野 角進行調整，使光線能聚集在液晶顯示 器的視野角選擇內，以配合液晶顯示器 對光學的特性要求。
導光板介紹(1)
•導光板是背光模組光源的傳播煤介，其 形狀及材料組成決定了出射光源的輝度 及分布上均一性的表現。
•一般來說，較細的燈管配合厚的導光板 有較佳的入光效率，僅有在燈管緊靠在 導光板上有最佳47%的入光效率。在實際 的考量上為避免燈管電極過熱對導光板 造成傷害,必須要求保持燈管與導光板間 的相對距離。
背光模組的結構
• 入射光源(lamp, LED or EL etc.) • 導光板 (Light Guide Plate) • 反射板(Reflector) • 稜鏡片(prism sheet) . • 燈管反射罩(lamp reflector) • 外框架 (Frame Mold )
背光模組結構圖
(如PMMA),在射出成型時直接注入導 光板內部,利用其濃度的不同對光源 作有效率的出射調制,均勻分布在導 光板發光區間,並減低光源仍留在導 光板內耗損的可能.
結論
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， 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，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。
谢谢大家！
導光板光學設計(1)
• 印刷式---網點形式,尺寸,面积,設計 ---網點和油墨 ---網點和底片,網板,印刷技術 ---網點和燈管形式
導光板光學設計(2)
• 非印刷式---網點式 光學利用率(形式) 均一性(大小 深浅) 模具加工性 成型性 厚度
LGP型式介紹—點印刷式導光板
• 點印刷式導光板：
楔型結構(側光式)
燈管反射罩 冷陰極管
擴散板 U 稜鏡片II
稜鏡片 I 擴散板 L
導光板 反射板
背光模組發光原理
•光源(冷陰極管)直接或間接(經燈管反射 罩反射)進入導光板傳播，經由導光板下
方的光學結構設計面與反射板對全反射 現象的破壞後，光源由導光板的正面以
某一角度擴散射出，均勻分布於發光區 域內。
導光板介紹(2)
•進入導光板內部的光源，經過散射效應 與反射板、擴散板及稜鏡片等作用後， 出光效率約佔內部光源的75%左右。
•現行導光板在薄型化的趨勢下，筆記 型電腦使用的導光板厚度已由4mm (平板 型) 逐漸降低至 1.5mm(楔型)以下， 再配合一體化的射出成型技術，是未來 幾年內的產業走向。
LGP光學原理與應用
光線在導光板中以全反射傳遞
LGP光學原理與應用
當光線遇到底部散射點時， 會有部份光線散射而折射出壓克力.
導光板材料介紹(1)
一般特性：
特性
單位
PMMA
PC
比重
-
1.20
1.20
吸水率
%
0.3
0.2
全光透過率
3mm% 92
88
折射率
-
1.49
1.59
硬度
-
2H
B
玻璃轉移溫度
℃