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1、背光模組技術介紹AU Optronics Corp.前言前言背光模組(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，液晶顯示器由於其厚度薄，質 量輕且攜帶方便，近年來需求快速的增加， 已能在CRT的市場佔有一席之地。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 本的市場要求，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。 AU Optronics Corp.背光模
2、組的結構背光模組的結構 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 AU Optronics Corp.背光模組結構背光模組結構圖圖楔型結構(側光式)冷陰極管稜鏡片 I擴散板 L導光板反射板燈管反射罩稜鏡片II擴散板 UAU Optronics Corp.背光模組發光原理上頁圖中光源(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
3、正面以某一角度 擴散射出，均勻分布於發光區域內。 再經由擴散板及稜鏡片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。 AU Optronics Corp.主要元件介紹-入射光源(1) 螢光燈冷陰極管優點:細管徑化(管徑現可達到1.8mm )、壽命長、亮度高、工作電流低 缺點:發光效率低於20% 、放電電壓高、低溫下放電特性差、 加熱達到穩定輝度時間長熱陰極管 優點: 放電電壓低、加熱達到穩定輝度時間短、發光效率高 缺點: 細管化困難、壽命短 AU Optronics Corp.入射光源入射光源介紹介紹-冷陰極管VS.熱陰極管螢光燈
4、 項目冷陰極管 熱陰極管 發光效率 約 18% 約 25% 工作電壓 6001000 V 300800 V 工作電流 2.010 mA 10 mA 以上 管徑 1.88 mm 4.0 mm以上 壽命 20000 H 以上 50008000 H AU Optronics Corp.主要元件介紹-入射光源(2) LED(發光二極體) 以往用於小型的單色LCD的顯示器裝置，近年來成功發展 出青色光源的LED，經過導光板、反射板等作用形成白色光源顯 示，由於其輝度高，漸成為具有實用性的導光板光源 。 有機EL面狀發光 一種能配合背光模組面光源型態的光源型式，由於其輝度 低，適用於小型、全彩等使用的背光
5、模組，現階段正努力於三原色化， 為未來市場增加其應用性。 AU Optronics Corp.主要元件介紹主要元件介紹導光板導光板(1)(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 。 PMMA 熱變形溫度 : 約90 AU Optronics Corp.主要元件介紹主要元件介紹導光板導光板(2)(2)進入導光板內部的光源，經過散射效應 與反射板
6、、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。 AU Optronics Corp.導光板介紹導光板介紹點印刷式導光板 點印刷式導光板：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，但因出光 的散射角較大及印刷點亮
7、度對比較高，必須使用較厚 的擴散板(覆蓋)及稜鏡片(集光)達到其光學與外觀要 求。印刷方式的導光板常用在中小型的背光模組及設 計試作階段，以減少模具費的使用。AU Optronics Corp.導光板介紹射出成型一體化導光板(1) 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。(現已發展至鋼板咬花) 切削方式SC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。 AU Optronics Corp.導光板介
8、紹射出成型一體化導光板(2) 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。 內部擴散方式 將一些具散射的透明顆粒材料(如MMA)，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。 AU Optronics Corp.主要元件介紹主要元件介紹擴散板與稜鏡片擴散板與稜鏡片(1)(1) 導光板光源出射方向及擴散角度並非集中在 導光板正面方向，因此在LCD的視野角上無法 達成亮度上的要求，必須修正光源
9、的方向及 擴散角度，使得光源能盡量集中在要求的方 向，擴散板與稜鏡片即是作為角度修正及集 光效果的重要元件。 AU Optronics Corp.主要元件介紹主要元件介紹擴散板與稜鏡片擴散板與稜鏡片(2)(2) 擴散板擴散板的作用除了修正光行進的角度外，對於破壞全反射 面的光學結構亦具有覆蓋的作用，擴散板的光學參數包含了透過率及霧面程度，視導光板的外觀做有利的選擇。 稜鏡片 稜鏡片是提升正面輝度的重要元件，最有效且常用的稜鏡 片為BEF 系列，其中頂角90及週期結構50um寬的 BEFII 90/50 12枚應用於導光板上可使輝度提升約1.41.8倍，另外1997年發行的DBEF 一枚甚至可使
10、輝度提升達1.5倍之多。 AU Optronics Corp.主要元件介紹主要元件介紹燈管反射罩燈管反射罩 燈管反射罩燈管反射罩作用在包住燈管發出的光源，盡量 送入導光板內，而燈管反射罩的形狀對導光板的入光 效率有相當大的影響，一般中小型尺寸的背光模組常 用包含銀蒸鍍膜及PET的軟性材質，約有80%的入光效 率，而大尺寸含外框的筆記型電腦系列，對入光效率 要求較高，因此多以外型特殊及固定的銅材質作為燈 管反射罩，以增加入光效率，最佳時可達90%以上， 另外燈管陰極接觸燈管反射罩常會產生漏電流現象，在機構設計時必須注意 !。 AU Optronics Corp.主要元件介紹主要元件介紹反射板反射
11、板 反射板 反射板功能是將未被散射的光源反射再進入光 傳導區內，其本身對光源亦稍微有散射的效應；在側 光式大型的背光模組，為降低燈管入光處的輝線效應 ，常在反射板對應燈管入光處做消光設計，得到較佳 的外觀效果及均一性。常用的反射板材質 : KIMOTO RW188RF215GAU Optronics Corp.冷陰極管的驅動元件冷陰極管的驅動元件變換器變換器( (Inverter)Inverter) 變換器(Inverter)是驅動燈管點燈的高壓 脈衝(pulse)提供者，它將由電源供應 器(Power Supply)的直流電壓訊號轉換 成高頻的高壓脈衝，使燈管能持續點燈 ，一般變換器頻率在75KHZ以下的室溫 時，與發光強度維持正比關係，在一般 商品化的規格中皆有指定其頻率。 背光模組技術介紹END參考資料: 1. FTJ96 (FINEPROSESS TECHNOLOGY JAPAN ) SHOW & CONFERENCE2. FTJ97 (FINEPROSESS TECHNOLOGY JAPAN ) SHOW & CONFERENCE3. 新電子科技雜誌 1998年 143期 2月號
