扩散膜资料.docx
《扩散膜资料.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《扩散膜资料.docx（9页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
扩散膜资料
背光板，就是（backlight）是显示屏幕在前面变换画面，背光板是制造液晶LCD的。
LCD液晶显示器的液晶面板并不发光，只能透光，所以要在背面加一个高亮的发光体，这就是背光板，其实就是荧光灯加一个反光板。
背光板设计原理
产品设计的一般原则
（一）满足客户对产品基本结构及性能的要求
1.产品基本结构：
指的是外形结构，对客户模块组装有影响的结构。
由于产品基本结构关系到客户模块，故不可以随意更改，除客户模块还没设计出来，只待背光板出来后才设计。
2.性能包括：
亮度、均匀度、储存温度、动作温度、输入电流电压等测试条件及光学上的要求。
2.1输入电流电压由客人模块决定，所以在设计时要清楚了解IF及Vf值，以便处理亮度。
2.2亮度指亮度每单位发光区的光的强度。
2.3就我司来说目前能达到的储存温度范围为-30℃~+80℃；动作温度为-20℃~+70℃。
（二）结构分析
1.结构设计：
几何形状应尽可能保证有利于成形的原则，避免模具复杂化。
1.1例如产品能设计为走镶件的，则不要设计为走滑块．而且模具上走滑块做出来的产品会有熔接痕，影响产品的美观性，若为导光板则更会影响亮度。
2.2走镶件的孔一般要1.0mm以上，以免薄片在滑动过程中断掉。
3.壁厚
1）热固塑性材料。
最薄处壁厚：
Tmin=1.5~2.5mm。
2）热塑性材料：
背光板选用的材料均为此类材料。
最薄处壁厚：
Tmin=0.25mm，但由于受射出成形的制约，以1.1inch来算，产品壁厚至少要0.4mm。
4.加强筋：
为避免受力变形，在不影响产品组装的情况下，可适当加加强筋．
5.支撑面：
为避免磨擦时对咬花面造成磨损尽量不用整个平面支撑。
6.圆角：
在不影响组装的情况下，可适当加圆角，以利于脱模。
（三）尺寸公差合理化
1.A、B盖区配尺寸公差应按极限公差计算。
B盖的上限值应等于或小于A盖的下限值，但是A盖的上限值也不能比B盖的下限值大太多，若大太多的话组装松动不说，还会影响亮度。
所以应考虑塑料模能达到的最小公差给定尺寸公差。
2.尺寸链应合理化。
（四）部材的选择
1.以价格便宜为原则
2.以满足亮度、均匀性为原则
总的来说，选材的原则是便宜且满足亮度、均匀度．在恒量两者轻重的情况选用．
具体类形的设计原则
根据有无光源、发光部位及光源的种类把产品分为四大类。
（一）底部发光类产品
1.构成：
REF、diffuser、PCB、DICE、铝线（金线）、硅胶（E-KE45W）、AB胶。
2.REF（框盖）
3.PCB（基板）
PAD的设计应遵循以下的原则：
1）焊DICE的PAD间的距离一般为5.5~6mm。
2）焊DICE的PAD大小为Φ0.6mm。
3）焊DICE的PAD及打线的PAD的间距以1.0mm为宜。
若间距太宽则会使成现场焊线困难。
（二）侧部发光类产品
1.构成：
Housing（有些产品无）、导光板、TAPE、PCB（FPC）、DICE（SMD）．
2.PCB
2.1材料
目前常用的有FR-4及CEM-3．FR-4玻璃纤维含量较高，裁切时易产生毛边，但具有高的耐热性，厚度由0.3至3.2mm不等．CEM-3是唯一一种可
以代替FR-4的材料，玻璃纤维含量较FR-4少，具有好的加工性，厚度由0.8~1.6mm不等。
由于少量毛边可以接受的，为满足产品有耐高温性，故一般情况下选用FR-4。
2.2外形设计
PIN宽要求1.2mm以上。
2.3线路的layout
固晶线宽0.5mm以上线路宽0.4mm以上．一方面有利于散热；另一方面减小电流通过的电阻，使各颗LED的发光色度、亮度达到相似的效果．
2.4电镀方式
根据加工方法可以分为4种：
喷锡、镀锡、镀电解金、镀化学金．喷锡喷的是含少量铅的铅锡，此种加工方法难以控制锡喷的均匀性．镀锡是利用电解作用使锡附着在铜的表面。
根据相熔性原则，锡跟锡具有好有焊接性，金跟金具有较好的焊接性．所以如果焊的是SMD，那么电镀方式应选择喷锡或镀锡，如果焊的是DICE，则应选择镀电解金或化学金。
3.FPC
3.1构成
FPC有单面板及双面板之分。
单面片由五层构成：
PI+ADH+Cu+ADH+保护膜．双面板由九层构成：
保护膜+ADH+Cu+ADH+PI+ADH+Cu+ADH+保护膜。
3.2电镀方式
根据表面镀的材料不同，分为热风整平及镀镍金．由于目前我司的白光产品焊的都是SMD，根据相熔性原理，如客户无指定手指部位镀金的话，一律选择热风整平。
3.3线路的Layout
目前做FPC的厂家反映线宽最小能做到76.2μm．但是值得注意的是开窗部位是最薄弱的，铜只是靠一层薄薄的胶与PI粘在一起，若焊接时不小心或返工，就很容易把线路折断，所以窗口交界处线路尽量设计得宽一点。
（三）无光源类产品
导光板设计与侧部发光类产品相似。
（四）CCFL类产品
对于背光类产品，CCFL常用的有Φ2.6、Φ3.2、Φ4.0．从理论上讲，CCFL的直径与导光板的厚度相当时，光线的利用率是最高的。
背光板的作用与分类
液晶为非发光性的显示装置，需借助背光板才能达到显示的功能。
背光板性能的好坏除了会直接影响液晶显像品质外，由于背光板的成本占液晶模组的10~15%，所消耗电力更占模组的75%，是以可说是液晶模组中之关键零组件。
因此高精细、大尺寸的液晶，必须有高性能的背光技术与之配合。
当LCD产业努力开拓新应用领域的同时，背光技术的高性能化亦将是重要发展课题。
有关背光板的分类，可依照其尺寸规格及应用范围区分如下：
小型尺寸：
1.8~4吋，常用于数位相机等照明或摄影器材的光源。
中型尺寸：
5~7吋，常用于汽车仪表板、导航仪器及电动玩具的光源。
大型尺寸：
8~14.1吋，常用于笔记型电脑显示萤幕的光源，目前为背光模组市场销售之主力。
超大尺寸：
15吋以上，常用于大型显示萤幕、车灯装置及扫瞄器之光源。
此外，若以显示之色彩来分，则可区分为黑白液晶模组用及彩色液晶模组用。
（二）液晶模组及背光板结构
*直下式不含导光板。
**中空型导光板主要用于超大尺寸液晶模组，目前非主流产品，厂商尚无样品提供及量产计画。
***入光光源：
萤光灯（分冷阴极管与热阴极管）、LED光源及有机EL面状发光源等。
****导光板是背光板光源的传播媒介，其形状及材料组成决定了光出射面的辉度及分布上均匀性的表现。
导光板分类：
1、依形状—平板（FlatType）与楔形（WedgeType）
2、依适用范围—板块导光板及中空型导光板
3、依制程—
点印刷式/镜面（Mirror）：
需在导光板上印刷DotPattern者。
蚀刻方式/OPI（OpticalPatternInsertion）：
直接将DotPattern设计在模具上，取代传统印刷方式。
切削方式/V-cut：
在导光板底面以切削方式制造出一条条长沟型的结构。
由于辉度提高，可减少扩散板及棱镜片的使用。
内部扩散方式：
将一些具散射的透明颗粒材料在射出成型时直接注入导光板内部，利用其浓度的不同对光源作有效的出射调制。
MR（MicroReflector）素子使用喷砂方式
4、依生产方式—射出成形（Injection）：
为主流技术，目前日本厂商皆采用此方式。
广铸法（Casting）：
以压铸成形的方式生产导光板，需经裁切加工，虽制程麻烦但具弹性。
为提高光效率，达到薄型、轻量化及降低成本，各家厂商无不积极进行导光板的材料、形状的改良及制程的改善，并不断研究新的技术应用。
背光板之主要特性
1.辉度：
要求高辉度，例如笔记型电脑需求1600nit；监视器需求3000~6000nit
2.均匀度：
黑白液晶模组用为75%彩色液晶模组用为80%以上
3.耗电量：
要求低耗电，一般为Lamp管电流3~3.5mA。
4.重量：
此项特质为可携式电脑用背光板相当重要的考量点，为求轻量化，除导光板由原来的平板改为楔型（wedgetype），并朝更薄型的方向开发（目前wedgetype的厚度已要求2.0~0.7mm）。
目前重量对桌上型液晶显示器而言虽非重要课题，惟在显示器朝更大型化发展时，导光板的重量将成为模组设计时的考量重点。
上述四项特性为评估背光板performance的主要依据。
但事实上由于这些要求之间相互冲突，例如低耗电量与高辉度、轻且薄的导光板与高导光效率，将很难让每项特性都达maximum。
是以如何做到totalperformance的最大值，是背光板设计的重大考验。
背光板设计及其元件、原理
背光板虽然光学机构看似简单，但每一个组成元件的光学特性，尺寸及相对位置都对背光板整体光学表现形成环环相扣，紧密结合的互动关系，因此在朝向薄形，高效能的同时，如何在将机构简化，制程简化的同时还要提高光学效能，是背光板未来发展的重要技术关键。
目前背光板结构大体分为光源部份及导光部份，光源部份包括灯管及反射罩，其材质的光学性能由各家供应商不断研究改善，但其空间配置以及材料搭配设计决定背光板光学性能之上限，这部份必须以理论及实验的验证以求得最佳化。
在导光部份其结构由下而上依序为反射片、光学图样、压克力、扩散片、两片棱镜片，有时在棱镜片上方还需要一层具保护作用的扩散片。
而这些多层又复杂的结构，在薄形化的考量之下，最先考虑到能降低厚度的材料便是压克力，但由于压克力在背光板结构中所担任的角色便是光源的传导（所以又称为导光板），在薄形化的同时将造成光源分布的改变，光学图样的设计必须配合做变化。
而在大尺寸的要求之下，薄化亦有其制程上的困难。
在克服这些困难的同时，为降低材料及制造成本并再降低整体厚度，减少导光板上方所使用的光学薄片材料亦是努力的方向。
但这些薄片材料具有改善视觉效果，收敛光束方向，强化亮度等功能，可说是缺一不可。
于是研究如何将这些效果结合在单一材料中，正是背光板设计的另一个难题。
目前的趋势乃是将光学图样及扩散和收敛视角功能全部合并在导光压克力上。
如此将只需要一层光学棱镜片便可达到早先设计的效果。
但也增加了导光板光学设计的复杂度及难度。
即使设计出理想中高效率之结构，亦须制程射出技术同时提升才能达到要求。
以目前背光板之光学效率来说，仍有非常大的改善空间。
但整体结构的精密度要求亦相对严苛，即使是固定作用的外框，对光学也有非常大的影响。
机构不够紧密将造成光源分布改变影响效率，一般还会利用外框来作侧边泄漏光源的反射，故其光学特性亦须考量。
而其硬度亦决定背光板轻薄化后之结构强度。
可以说，背光板所有不论大小元件，一方面是机构元件，一方面又是光学元件，可以说是光学机构的极致。
什么是背光模组
背光模组（Backlightmodule）为液晶显示器面板（LCDpanel）的关键零组件之一，由于液晶本身不发光，背光模组之功能即在于供应充足的亮度与分布均匀的光源，使其能正常显示影像。
LCD面板现已广泛应用于监视器、笔记型电脑、数位相机及投影机等具成长潜力之电子产品，因此带动背光模组及其相关零组件的需求持续成长，在面板低价化的刺激下，又以笔记型电脑及LCD监视器等大尺寸用面板需求最大，为背光模组需求成长的主要动力来源，也是背光模组为LCD面板第二大关键零组件。
背光模组为LCD面板第二大关键零组件
背光模组类别：
一般而言，背光模组可分为前光式（Frontlight）与背光式（Backlight）两种，而背光式可依其规模的要求，以灯管的位置做分类，发展出下列三大结构：
（1）侧光式（Edgelighting）结构：
发光源为摆在侧边之单支光源，导光板采射出成型无印刷式设计，一般常用于18吋以下中小尺寸的背光模组，其侧边入射的光源设计，拥有轻量、薄型、窄框化、低耗电的特色，亦为手机、个人數位助理（PDA）、笔记型电脑的光源，目前亦有大尺寸背光模组采用侧光式结构。
（2）直下型（Bottomlighting）结构：
超大尺寸的背光模组，侧光式结构已经无法在重量、消费电力及亮度上占有优势，因此不含导光板且光源放置于正下方的直下型结构便被发展出來。
光源由自发性光源（例如灯管、发光二极体等）射出藉由反射板反射后，向上经扩散板均匀分散后于正面射出，因安置空间变大，灯管可依TFT面板大小使用2至多之灯管，但同时也增加了模组的厚度、重量、耗电量、其优点为高辉度、良好的出光视角、光利用效率高、结构简易化等，因而适用于对可携性及空间要求较不挑剔的LCDmonitor与LCDTV，其高消费电力（使用冷阴极管），均一性不佳及造成LCD发热等问题仍需要求改善。
（3）中空型结构：
随着影像要求的尺吋增加，LCD也朝更大尺寸的方向发展，现在这類超大型的LCD被拿來当作监视器及璧挂式电视，不仅要求大画面、高亮度及轻量化，在电器上亦要求高功率下的低热效应，近年來发展的中空型结构的背光模组，使用热阴极管作为发光源。
此结构以空气作为光源传递的媒介，光源向下被稜镜片与反射板对方向调整及反射后，一部分向上穿过导光板并出射于表面，另一部分因全反射再度进入中空腔直到经折反射作用后穿过导光板出射，而向上的光源或直接进入导光板出射，或经一連串哲反射作用再出射：
导光板的形狀为楔型结构，目的在求均一化的效果。
背光模组关键之光学零组件介绍：
背光模组主要系提供液晶面板一均匀、高亮度的光源，基本原理系将常用的点或线型光源，透过简洁有效光机构转化成高亮度且均一辉度的面光源产品。
一般结构为利用冷阴极管的线型光源经反射罩进入导光板，转化线光源分布成均匀的面光源，再经扩散片的均光作用与稜镜片的集光作用以提高光源的亮度与均齐度。
在此我们就背光模组的几个基本构成组件做些介绍。
背光模组组成：
发光源（Lightsource）、导光板（lightguideplate）、胶框（housing）、反射片（Reflector）、扩散片（Diffuser）、增光片（BEF、棱镜片）、黑白胶（CurtainTape）等。
由于背光要求越来越薄，所以有部份需加铁框（METALFRAME）。
LCD產业规模隨著政府「两兆双星」政策和国际大厂间激烈竞爭日益扩大，在这一股潮流当中，其重要的关键零组件－背光模组也必须朝著大尺寸化的技术发展，而背光模组结构中的导光板为射出机所生產，为了解背光模组目前的发展概况，本文將针对背光模组简介、背光模组结构、背光模之组產业趋势三方面进行的说明及探討。
背光模组简介
由於LCD不是自发光性的显示装置，必须藉住外部光源达到显示效果，一般的LCD几乎採用背光模组，而背光模组主要提供液晶面板均匀、高亮度的光线来源，基本原理係將常用的点或线型光源，透过简洁有效光转化成高亮度且均一辉度的面光源產品，近年隨著液晶显示器製造技术的提昇，在大尺寸及低价格的趋势下，背光模组在考量轻量化、薄型化、低耗电、高亮度及降低成本的市场要求，为保持在未来市场的竞爭力，开发与设计新型的背光模组及射出成型的新製作技术，是努力的方向及重要课题。
一般而言，背光模组可分为前光式与背光式两种，而背光式可依其规模的要求，以灯管的位置做分类，发展出下列三大结构：
（1）侧光式结构：
发光源为摆在侧边之单支光源，导光板採射出成型无印刷式设计，一般常用於18吋以下中小尺寸的背光模组，其侧边入射的光源设计，拥有轻量、薄型、窄框化、低耗电的特色，亦为手机、个人数位助理（PDA）、笔记型电脑的光源。
光源
LDE偏光板
稜镜片
扩散板
反射板
导光板
图一、侧光式结构
（2）直下型结构：
超大尺寸的背光模组，侧光式结构已经无法在重量、消费电力及亮度上佔有优势，因此不含导光板且光源放置於正下方的直下型结构便被发展出来，適用於对可携性及空间要求较不挑剔的LCDmonitor与LCDTV。
光源
LDE偏光板
稜镜片
扩散板
反射板
图二、直下型结构
（3）中空型结构：
隨著影像要求的尺寸增加，LCD也朝更大尺寸的方向发展，
使用监视器及璧掛式电视，不仅要求大画面、高亮度及轻量化，在电器上亦要求高功率下的低热效应。
二、背光模组之结构
背光模组有六大结构，详细说明如下:
（一）发光源
须具备亮度高及寿命长等特色，目前有冷阴极萤光管及热阴极萤光管、发光二极体LED及电激发光片EL等，其中冷阴极灯管具有高辉度、高效率、寿命长、高演色性等特性，加上圆柱状外形因此很容易与光反射元件组合成薄板状照明装置，故目前以冷阴极萤光管为主流。
（二）导光板
应用於侧光型背光模组，是影响光效率的重要元件，用射出成型的方法將PMMA製成表面光滑的板块，然后用具高反射率且不吸光的材料，在导光板底面用网版印刷印上圆形或方形的扩散点。
导光板主要功能在於导引光线方向，以提高面板光辉度及控制亮度均匀，所以导光板黄化问题在射出技术是有待克服的方向，另外生產导光板专用射出成型机性能有几点要求:
1.模板平行度要求2.射出压缩成型技术功能3.PMMA光学专用料管开发4.成型环境控制。
（三）反射板
一般侧光式背光模组的反射板放置於导光板底部，將自底面漏出的光反射回
导光板中，防止光源外漏，以增加光的使用效率。
（四）扩散板
扩散板之功能为提供液晶显示器一个均匀的面光源，一般传统的扩散膜主要是在扩散膜基材中，加入一颗颗的化学颗粒，作为散射粒子，而现有之扩散板其微粒子分散在树脂层之间，所以光线在经过扩散层时会不断的在两个折射率相异的介质中穿过，在此同时光线就会发生许多折射、反射与散射的现象，如此便造成了光学扩散的效果。
（五）增亮膜
光自扩散板射出后其光的指向性较差，因此必须利用稜镜片来修正光的方向，其原理藉由光的折射与反射来达到凝聚光线、提高正面辉度的目的，以增加光线自扩散板射出后的使用效益，使能整体的背光模组的辉度提高60%-100%以上。
（六）偏光转换膜
因在现有LCD液晶面板设计中，对光源模组给予过滤掉S-ray平行光，允许P-ray光源通过，並利用这单一的偏极態光来驱动或照明LCD液晶面板，產生所要的功能。
所以会在光线进入液晶面板前会先经过一偏光板，此一偏光板会
有吸收掉某一偏光方向的能量，而冷阴极管所產生的光为非偏极化光，在通过第一片偏光版时，有一半以上的光能量会被吸收掉，使得光的使用效率非常差，为解决这个问题须採用偏光转换技术使光源做偏极態转换。
背光模组之產业趋势
在LCD的成本结构中，背光模组占有16％，次於彩色滤光片及驱动IC，占第三位，由於背光模组的技术门槛低於其它关键零组件，並且属於劳力集中生產和製造管理要求高的產业，因此背光模组本土化的生產可降低LCD的成本。
另外背光模组材料增亮膜、导光板和冷阴极管最关键三种零组件，合计占背光模组总成本之60％，但是增亮膜、导光板及冷阴极管关键零组件的材料来源及零组件技术都掌握在美、日少数厂商手上，背光模组厂商只能侷限在零组件组装和技术较低的零组件上得到利润。
另外非印刷式导光板是利用精密模具使导光板再射出成型时，在PMMA塑料中加入少量不同折射率的颗粒材质，直接形成密佈的微结构，其作用有如网点，非印刷式导光板的技术难度较高，但是辉度上表现优异，可是在模具开发技术与料管开发技术为瓶颈所在，此方面技术的提升，將有助於背光模组厂商生產更高精密的產品及降低產品的成本。
升级会员 