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背光模組

第四章 TFT-LCD 材料. 背光模組. 授課大綱. 背光模組組成 濾光片的特性 玻璃材料. TFT-LCD 結構示意圖. 3. 背光模組之組成. 4. 背光模組之組成. 5. 液晶背光源模組分類. 直視型 直下式： 有發光管方式的小鋼珠遊樂器和汽車導航系統，以及全面發光方式的影像攝影照相機和數位照相機 邊側式： 邊側式的有導光板方式的筆記型個人電腦和影像攝影照相機，以及中空方式的大型監視器，其代表性的背光板源之分類，如表 10-1 所示 投射型 ：以液晶投影機為其代表. 背光板發光源分類. 背光源. 直下式的背光板中，有發光管方式和全面發光管方

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背光模組

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  1. 第四章 TFT-LCD材料 背光模組

  2. 授課大綱 • 背光模組組成 • 濾光片的特性 • 玻璃材料

  3. TFT-LCD 結構示意圖 3

  4. 背光模組之組成 4

  5. 背光模組之組成 5

  6. 液晶背光源模組分類 • 直視型 • 直下式：有發光管方式的小鋼珠遊樂器和汽車導航系統，以及全面發光方式的影像攝影照相機和數位照相機 • 邊側式：邊側式的有導光板方式的筆記型個人電腦和影像攝影照相機，以及中空方式的大型監視器，其代表性的背光板源之分類，如表10-1所示 • 投射型：以液晶投影機為其代表

  7. 背光板發光源分類

  8. 背光源 • 直下式的背光板中，有發光管方式和全面發光管方 • 式等兩種 • 邊側式的背光板中，其主要的發光源有 • 發光二極體 • 電激發光元件 • 陰極螢光燈：為市場的主流產品 • 背光板源中具有代表性的材料，有 • 機能性導光板 • 冷陰極管 • 機能性反射薄膜等

  9. 背光板的結構及特性 • 直下式的背光板特點是螢光燈的發光量可有效率地 • 充份利用，但是相反的是直接地觀看其形狀時，其 • 輝度將產生不均勻的變化，其解決之道是在燈管和 • 面板間插入擴散板(Expand Sheet)，或鍍有鋁的導光 • 柵欄(Guide Curtain)，進而獲得輝度的均一化；缺點 • 是背光板的厚度增加 • 邊側式背光板是可以使用小口徑的燈管和薄的導光 • 板，因此薄型化和輕量化是有可能的，但是其燈管 • 之發光效率的利用性並不理想的且輝度值也很低的 • 背光板所要求性能的項目，有亮度(Light Output)、 • 均勻度、消耗電能、壽命及其尺寸

  10. 背光板的結構及特性 • 對於液晶平面顯示器之亮度提升的方法，則是只要 有效地將LCD面板所射出的光線導引到一定方向上，利用設置於擴散板上之透鏡功能的稜鏡板(Prism Sheet) 可獲得明亮的畫面，但是其視野角度是較狹窄的 • 一般液晶搭載的攜帶式資訊產品的尺寸厚度，是針對筆記型個人電腦的輕薄短小之趨勢，其真正的厚度是指所使用冷陰極螢光燈管的燈管徑，與導光板入射端等之厚度、功能性薄膜、保護框架及其他構成部份之總合厚度，目前大部份的背光板模組的總厚度設計為5 mm、導光板的入射端是2 mm以及反射端的1 mm

  11. 導光板 • 導光板材料: 導光板為壓克力所製造，一般是使用聚甲基丙烯酸甲酯。 • 導光板的原理 • 利用全反射原理將光線傳至導光板的遠端 • 利用在導光板的底面印刷上圖樣，來破壞全反射，將光線射至導光板正面。 • 導光板加工原理 • 印刷式導光板(print): 一般使用的油墨是含有SiO2或TiO2，在設計時須考慮油墨濃度、油墨種類等。 • 非印刷式導光板(printless): 直接將pattern的設計轉移到模具上，取代傳統的印刷方式，此方法可比印刷式導光板的輝度增加10％左右。

  12. 導光板之基本圖案形狀

  13. 導光板之圖案形狀

  14. CF現有新配置技術 • 導光板形狀為楔形板,目的在降低背光板之厚度,因 • Notebook PC需求輕、薄、短小. • 使用材料為壓克力(Acryl)PMMA • 技術發展流程: • 1. 鑄造導光板(Casting LGP)+印刷(使用不吸光原料) • 2. 射出鏡面導光板(Injection LGP)+印刷(TiO2) • 3. 無印刷式射出導光板(Injection Nonprinting LGP) • 4. 複合化導光板,將稜鏡與擴散功能整合在LGP上

  15. 反射片、擴散片、稜鏡片之簡介 • 反射片: 使散射出導光板的光線反射回導光板中，以 • 增加光的使用率。 • 一般反射片依用途分為反射片與燈管反射片，特性: • 光反射率高 • 好的耐熱性與耐光性 燈管反射片 CCFL燈管

  16. 反射片、擴散片、稜鏡片之簡介 • 􀂄擴散片主要作用為: • 修正光源的射出方向與擴散的角度 • 對於破壞全反射的光學結構(pattern)具有覆蓋作用 • 撗散片包含透過率霧面程度(HAZE) 是產品作選擇 • 稜鏡片的功能: • 將來自擴散片的光集中，提高面板正面的光線輝度 • 使用一片稜鏡片時可使正面輝度提高約1.6倍。

  17. 擴散板用途

  18. 下擴散板的功用 1. 可使光源均勻擴散 2. 可讓光源折射一個角度 3. 可遮住pattern點，及背光表面之缺點

  19. 上擴散板的功用 ♦上擴散板主要功用為防止LENS的刮傷 ♦其底下的抗靜電層可避免上擴散與LENS的摩擦而產生的刮傷 ♦防浮曲劑的添加的可以防止擴散板的浮曲

  20. 上、下擴散的差異 • HAZE簡單說明就是霧面效果 • HAZE愈高,視角愈廣,霧面效果愈好,但擴散效果較差

  21. 上、下擴散的差異 Film thickness (d): 0.12 - 0.50 mm Diffuse angle depends on d: 12 - 20o (For LCD, we need ±85o diffuse angle) Total transmission: 85% Material: 100% Acrylic

  22. 稜鏡片( Prism Sheet ) • 增加出射光的方向性,達到提高正面亮度的目的 • 主要材料為多元脂(Polyester)或聚碳酸脂(Polycarbonate) • 厚度約在150~230 μm • 表面形成間距為24~110 μm,頂角90∘~110∘的長條狀鏡陣列,使其有聚光之作用. • 使用一片水平,可使正面亮度改善1.6倍 • 使用兩片直角+水平,可使正面亮度改善2倍以上 • BEFII, BEFIII, DBEF, RBEF, …. etc.

  23. 稜鏡片的功用

  24. 稜鏡片( Prism Sheet ) • 增加出射光的方向性,達到提高正面亮度的目的 • 主要材料為多元脂(Polyester)或聚碳酸脂(Polycarbonate) • 厚度約在150~230 μm • 表面形成間距為24~110 μm,頂角90∘~110∘的長條狀鏡陣列,使其有聚光之作用. • 使用一片水平,可使正面亮度改善1.6倍 • 使用兩片直角+水平,可使正面亮度改善2倍以上 • BEFII, BEFIII, DBEF, RBEF, …. etc.

  25. 稜鏡片的功用

  26. 稜鏡片的功用 (1).Two BEF crossed (2).Two BEF crossed (3).One BEF (4).One BEF 在3M BEF使用上必須考慮集光方向與視角要求，且使用雙層BEF時必須相互夾90度，視角會因此下降，但正面方向會因此亮度提升

  27. 稜鏡片的功用: 視角影響

  28. Enhancement Film Mechanism

  29. New BEF (金字塔型交錯)

  30. Brightness Enhancement Film (3M BEF II) Prism Angle: 90o, Prism Pitch: 50-μm Gain: single film= 58%; 2 crossed films= 114% Material: Prism= Acrylic Resin; Substrate= Polyester Thickness: 150-μm

  31. Reflective Polarizer

  32. 外框 • 外框一般有鐵框與塑框兩種: • 鐵框的材質有不鏽鋼與鍍鋅鋼板….等等。 • 塑框的材質有PC與ABS….等等。 • 其功能是將背光模組與panel固定在特定的位置上。

  33. Front Light for Reflective LCD

  34. 前光源模組及設計

  35. 光源發光光譜 進修部

  36. 目前中小尺寸常用之白色發光二極體介紹

  37. 彩色濾光片穿透率搭配CCFL燈管光譜 在3M BEF使用上必須考慮集光方向與視角要求，且使用雙層BEF時必須相互夾90度，視角會因此下降，但正面方向會因此亮度提升

  38. 彩色濾光片穿透率搭配CCFL燈管光譜 • Blue LED 激發黃色螢光粉形成白光 • 混光後形成白光，當注入電流增加時藍光晶粒與黃色螢光粉激發效率不同易產生發光顏色偏藍 • 沒有綠色與紅色特性光譜 • 400nm UV- LED 激發RGB螢光粉形成白光 • 混光後形成白光，有RGB三原色特性光譜 • 由於RGB是由螢光粉發光，其發光光譜為連續且較寬

  39. 白光發光二極體發光光譜與機制分析 • 白光發光二極體發光光譜與機制分析 • Blue LED 激發黃色螢光粉形成白光 • 􀂾 當注入電流增加，x與y之CIE座標飄移較嚴重使光譜偏藍 • 400nm UV- LED 激發RGB螢光粉形成白光 • 當注入電流增加，有RGB螢光粉發光效率提升情形相當，使白光之CIE座標較穩定並提供穩定之白光光源 • 提升彩色濾光片之色彩飽和度技術 • 將彩色濾光片RGB之穿透波段寬度變窄 • 將各波段濾光特性提升可有效將CIE座標點外移，將NTSC ratio由32.75%％提升到48.10％

  40. 白光發光二極體發光光譜與機制分析 • 400nm UV-LED激發RGB螢光粉白光應用於高NTSC彩色濾光片 • LED擁有三波段光譜，適合LCD顯示器用 • 必須與彩色濾光片光譜搭配 • 螢光背景光強度光譜太寬影響色彩飽和度

  41. CCFL光譜特性(3 band for white light)

  42. 背光板及偏光板的應用與展望 • 最近的背光板發展方向，是在壓克力樹脂的導光體內，分佈著折射率不同的材料，而形成所謂的光散射高分子導光體方式的背光板，利用高分子聚合物的光多重散射作用，而達到均一的平面光射出，其優點是在導光板裏面的點狀圖案和其表面之擴散板將可不需要的 • 􀂄 • 在偏光膜的高透過率化特性的要求，而不同特殊性的材料和製作方法被開發中，其與週邊零組件的相互特性的配合和設計也是重要的考量方向

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