导光材料的选择与应用

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1、导光材料的选择与应用 主讲人：陈珉 博士 创维液晶（深圳）有限公司 研发部高级经理2010年10月18日 报告提纲： 导光材料概述 导光板在液晶显示中的应用 导光板的制成技术 导光板及其应用产品的发展与展望 创维液晶（深圳）有限公司在导光板产品应用端的工作导光材料概述 玻璃化温度8090，非晶态密度1.041.06克/厘米3， 晶体密度1.111.12克/厘米3，熔融温度240，电阻率为 10201022欧厘米。导热系数30时0.116瓦/(米开)。通 常的聚苯乙烯为非晶态无规聚合物，具有优良的绝热、绝缘 和透明性，长期使用温度070，但脆，低温易开裂。 聚苯乙烯的化学稳定性比较差，可以被多种

2、有机溶剂（如 ：芳烃、卤代烃等）溶解，会被强酸强碱腐蚀，不抗油脂， 在受到紫外光照射后易变色。 导光材料：PS (Polystyrene) 聚苯乙烯 聚碳酸酯无色透明，耐热，抗冲击，阻燃，在普通使用温 度内都有良好的机械性能。同性能接近聚甲基丙烯酸甲酯相 比，聚碳酸酯的耐冲击性能好，折射率高，加工性能好。 价格较高 聚碳酸酯耐酸，耐油。 聚碳酸酯不耐紫外光，不耐强碱 。 导光材料：PC (Polycarbonate )聚碳酸酯 高度透明的无定形热塑性聚合物，相对密度(30 4)1.188-122。高度通明性，透光率90-92，比 无机玻璃还高，并能透过紫外线光达735。折射率 1. 49。机械

3、强度高、韧性好，拉伸强度60一75MPa，冲 击强度12-13kJm，比无机玻璃高8-10倍。可拉伸定向 ，冲击强度提高1.5倍。具有优良的耐紫外线和大气老 化性。玻璃化温度80-100 ，分解温度200 。使 用温度-4080。耐碱、耐稀酸、耐水溶性无机盐、 烷烃和油脂。溶于二氯乙烷、氯仿、丙酮、冰醋酸、二 氧六环、四氢呋喃、醋酸乙酯等，不溶乙醇、乙醚、石 油醚等。电绝缘性良好。 导光材料：PMMA (POLYMETHYL METHACRYLATE)聚甲 基丙烯酸甲PMMA 发展历史 压克力（ACRYLIC），俗名特殊处理有机玻璃。压克力 的研究开发，距今已有一百多年的历史。1872年丙烯酸

4、 的聚合性始被发现；1880年甲基丙烯酸的聚合性为人知 晓；1901 年丙烯聚丙酸脂的合成法研究完成；1927年 运用前述合成法尝试工业化制造；1937年甲基酸脂工业 制造开发成功，由此进入规模性制造。 二战期间因压 克力具有优异的强韧性及透光性，首先，被应用于飞机 的挡风玻璃，坦克司机驾驶室的视野镜。1948年世界第 一只压克力浴缸的诞生，樗着压克力的应用进入了新的 里程碑。 导光板其最重要也是最原始的材料为光学级PMMA（POLYMETHYL METHACRYLATE）（聚甲基丙烯酸甲也就是俗称的亚克力或有机玻璃 PMMA由石油中提炼单体（MMA）再将单体（MMA）经过化学加工后 做出光学

5、级PMMA颗粒 光学级PMMA颗粒用压铸法（Casting）或压出法（Injection）来制作 光学级PMMA平板 目前业界所认同的PMMA制造商如下：（日）三菱丽阳 Mitsubishi Rayon、（日）住友化学 Sumitomo、（日）旭化成 Asahicasei、（ 日）Kuraray、（台）奇美化学、（韩）世和 Sehwa 导光材料：PMMA导光板在液晶显示中的应用 何谓导光板导光板一词来自于英文译音（Light Guide Plate）其产生为应用于LCD所产生的，LCD为一非自发光性的产品为了要展现LCD的亮度就必需要有背光模块来显现，在背光模块的发展过成中重要关键的零组件导光

6、板也随着下游产品的需求进而开始有不同的改变。 导光板的功能和要求导光板顾名思义其最主要的功能在于要将光线导向设计者所需 要的方向，而所有的导光板的设计都是要配合下游产品LCD和背光模块的需要，最重要的是要达到辉度和均匀度。 导光板工作原理导光板在液晶模组中的应用侧背光液晶模组结构示意图楔形板平板导光板制造商 项 目PMMA颗粒PMMA原板原板制程备注（日）三菱丽阳 有有压铸法 光学特性最佳；板面较硬 住友化学有有压铸法 比较不会弯曲；业界皆认可旭化成有 有壓出法 （ Injection)光学特性佳；板面较软 库拉雷有有压铸法 业界皆认可奇美無有壓出法 （ Injection)光学特性佳；板面较

7、软 Sehwa光学特性最佳 ；板面较硬 有压出法 业界皆认可导光板的制成技术 外形加工 网点加工 包装一、裁切-将大板原材初步处理；二、抛光-将入光侧作镜面处理；三、倒角-依工程图面将半成品成型；四、清洁导光板外形加工四步：二.將LGP升降與機台台面 相當高度.四.LGP推進向前,降低升 降平台.一.確定裁切尺寸,清理工作 台面及壓梁.三.送料時,開啟前後浮動平 台,在LGP下墊紙板保護,紙 板與LGP對齊貼緊.六.每裁一刀,及時清理壓梁 下面區域LGP上表面的屑,以 免被壓梁壓傷,壓梁壓緊後, 分開裁完的LGP.五.裁切時,關閉浮動台,大板 LGP 靠緊後檔板對齊,清理 LGP 表面的殘屑,

8、進行作業.裁切十.堆放時及時清理LGP 周圍的殘屑,并堆放整齊八.長條對齊時,側面靠齊側 擋板, 後面靠齊後擋板,LGP 側面之間 緊靠.九.裁切完成,清理LGP上表面的屑,整組翻轉,使底面朝上 ,放置小車上,掀開紙板,清理乾淨LGP及紙板上的屑,合上 紙板.七.移動長條LGP時,紙 板緊貼著LGP一起移動.裁切一 .清理工作台及夾具.二.清理拋光檢驗桌台面,打 開電源.三.打開電源,設定拋光尺 寸.四.做拋光標記.五.清理上下片,放置檢驗桌 上對齊.六.保持LGP上下片整潔,放入 夾具,緊靠檔板對齊.七.夾持夾緊,進行拋光.八.拋光完成,清理乾淨LGP 四周的粉塵,搬出LGP.九. 擦拭並檢

9、查拋光面.十.擦拭完畢,清潔上下面 .十一.LGP堆放,兩列之間堆放整 齊且用泡棉隔開,以免碰撞.抛光一 .清理工作台及檢查 夾具.二 .打開電源開關,設定倒 角尺寸.三.清理LGP四周,確保放入 夾具內的LGP潔淨.四 .倒角操作,填料後,雙手推 平LGP,且確認上拋光面對齊, 進行倒角.七.LGP放輸送帶上後,清 理LGP表面的屑.八.倒角後按規定堆放整齊放 在輸送帶上,送清潔室清潔.五.在倒角完成后清理 LGP四周及夾具.六.分兩次以上取料;翻轉使 夾具前方LGP前面朝上放置.倒角一.打開離子風扇及過濾器.二.用靜電槍吹拭LGP.三.檢查拋光面、倒角面,無塵 布蘸去漬油擦拭拋光面及倒角

10、面,挑出崩角等不良.四.檢查表面,無塵布蘸去漬油 擦拭.五.無塵布（去漬油）擦拭LGP 邊沿（保護膜翹起的).六.LGP分開檢查,挑出破皮.七. 將保護膜破損的LGP挑出 單獨放置.八.LGP堆放整齊,輕拿輕放,靠齊, 記號方向一致导光板的网点加工 网点的制成方式：印刷式和非印刷式 印刷式：导光板完成外形加工后,以印刷方 式将网点印在反射面：包括网板印刷（目前的主流方法），喷墨印刷 非印刷式：将网点在导光板成形时直接成形 在反射面。又分為化学蚀刻(Etching)、 精密机械刻画法 (V-cut)、光微影法 (Stamper)等。 网点设计运用网点设计软件，设计导光板的网点大小，排布及间距 网

11、板制作根据计算机网点设计制作网板 印刷使用印刷机台，将油墨透过网点印刷到导光板上 固化通过IR烘烤或是UV照射使油墨固化印刷式导光板网点加工四步：网点设计：确定设计目标及现有条件：亮度，均匀度，导光板材质， 油墨特性，入光方式，加工能力等印刷网点数据调整基本原理: 假设背光源发光面的辉度值与 导光板网点面积成正比设计流程: (1)根据设计要求及现有条件，运用设计软件设计网点，并 模拟结果 (2)根据模拟结果优化网点设计 (3) 制作成网板，印刷导光板，组装成背光源。测试背光源 是否达到设计要求。 (4) 依据背光源的测试结果，调整油墨配比及网点设计 。下方网点大小为上方0.8倍网点设计软件：L

12、ightTools, GTools,网点形状选择网点设计策略1：Pitch相等，网点大小变化网点设计策略2：网点大小相等， Pitch变化网点设计策略3：网点大小变化， Pitch变化网点设计的评价：中央辉度，均齐度，画面质量521150285011508850884410510644224949510450165116510613点BM-7测量值是调整网点设计的重要依据污位移油墨在未乾燥前與IR乾燥爐輸送帶上其他板材 碰觸。印刷時板材方向放置錯誤，導致產生印刷位移 。導光板在IR乾燥爐輸送帶上須保持適當距離， 以減少導光板互相碰觸機會。當導光板為反向時（透明膜朝上），在印刷前 需注意導光板放

13、置方向是否正確。暗影波浪板材上印刷油墨分布不均勻，導致經光線反射 後有明暗之分。油墨粘度不均影響出墨量差異，導致墨厚不均 ，因此在外觀上產生狀似波浪線條。1. 使用稀釋劑與洗版劑清洗網版，測試其是否 能改善暗影。 2. 若清洗網版後仍有暗影，請更換新油墨測試 。 3. 若更換油墨後仍有暗影，請更換新網版測試 。1. 以調墨刀將網版上油墨攪拌均勻，以減少油 墨粘度不均問題。 2. 藉由覆墨刀多次回刮油墨將油墨攪拌均勻。导光板印刷不良现象及可能原因1欠點連點網版上有異物或微小粒子，導致產生印刷欠點 。網版上有異物或微小粒子，導致產生印刷連點 。1. 清洗網版並加強清洗網版上欠點位置。 2.若清洗網

14、版後仍有欠點，請更換 新網版測試。1.清洗網版並加強清洗網版上連 點位置。 2.若清洗網版後仍有連點，請更換 新網版測試。縮點傷刮刀下壓至板材的壓力不足，導致有印刷縮小 的問題。網版或印刷治具上有異物或微小粒子導致印刷 期間導光板受損。1. 調整刮刀上二側旋轉把手(右旋為上升，左旋 為下降)，來增加刮刀下壓於板材的壓力，藉此 改善縮點問題。 2. 在縮點位置貼上鋁箔，將板材墊高來增加刮 刀下壓於板材的壓力，藉此改善縮點問題。1.清洗網版並加強清洗板材損傷位置清潔。 2.若清洗網版後印刷仍有損傷，請 更換新網版測試。 3. 以手動粘塵滾輪將印刷治具清潔乾淨，以免微小粒子附著在網 版上導致板材損傷

15、。导光板印刷不良现象及可能原因2白線黑線1.刮刀局部不平整（凹陷）導致出墨量較其他 區域出墨量多，因此該區域在外觀上較其他區 域亮。 2.印刷治具的不平整導致刮刀下壓時受損，進 而影響出墨量不均造成白線。 3.覆墨刀不平整（凹陷）導致覆墨後回刮儲墨 量較其他區域多，出墨量相對較其他區域多， 導致印刷後出現白線。 4.網版上油墨粒徑較大，導致該區域墨厚較其 他區域來的厚。1.網版上有異物堵塞，導致該區域出墨量較少 。 2.印刷治具的不平整，導致刮刀下壓時受損， 進而影響出墨量不均造成黑線。 3.刮刀局部不平整（凸起）導致出墨量較其他 區域出墨量少，因此該區域在外觀上較其他區 域暗。 4.覆墨刀不

16、平整（凸起）導致覆墨後回刮儲墨 量較其他區域少，出墨量相對較其他區域少， 導致印刷後出現黑線。1.研磨刮刀，以確保刮刀平整度。2.將印刷治 具作研磨，以確保治具 的平整度。 3.更換較平整的覆墨刀。 4.以調墨刀將油墨攪拌均勻。1.清洗網版。 2.將印刷治具作研磨，以確保治具 的平整度。 3.研磨刮刀，以確保刮刀平整度。 4.更換較平整的覆墨刀。导光板印刷不良现象及可能原因3固化：IR 油墨和UV 油墨项 目IRUV油墨东洋、永瀨、精工日立、帝晶干燥方式传统烘烤紫外线光照射优点為反射性佳辉度高，覆著性佳挥发度低制程中易控制良率 ，用紫外光照射干燥故量產 速度较快缺点印刷过程因為融剂挥发性强故 制程中油墨稳定不易控制且因 為须烘烤干燥故產能受限缺点為辉度较IR低，且其為 是干燥為假性硬化网点易脱 落导光板及其应用产品的发展与展望目前业界共同使用的材料為PMMA一种，但