背光源

背光源的寫法

背光源介紹

背光源（BackLight）是位于液晶顯示器（LCD）背后的一種光源，它的發(fā)光效果將直接影響到液晶顯示模塊（LCM）視覺效果。液晶顯示器本身并不發(fā)光，它顯示圖形或字符是它對光線調(diào)制的結(jié)果。

分類

背光源目前按光源類型主要有EL、CCFL及LED三種背光源類型，依光源分布位置不同則分為側(cè)光式和直下式（底背光式）。以下是它們的簡單介紹。

1、邊光式。即將線形或點(diǎn)狀光源設(shè)置在經(jīng)過特殊設(shè)計的導(dǎo)光板的側(cè)邊做成的背光源。根據(jù)實(shí)際使用的需要，又可做成雙邊式，甚至三邊式。邊光式背光一般可做的很薄，但光源的光利用率較小，且越薄利用率越小，約50[[[%]]]。其技術(shù)核心是導(dǎo)光板的設(shè)計和制作。邊光式最常用的有LED燈背光和CCFL背光。隨著LCD模組不斷向更亮、更輕、更薄方向發(fā)展，側(cè)光式CCFL式背光源成為目前背光源發(fā)展的主流。

1)、LED燈背光。LED燈又稱發(fā)光二極管，比起其它光源，單個LED燈的功耗是最小的。從藍(lán)到紅，LED燈有很多種顏色，另外還有一種特殊的顏色是白色。在各種顏色里，可大致分為高亮和低亮的兩種。由于白色是混合色，無可標(biāo)識的波長值，因此，以其在色度圖上的坐標(biāo)值來表示。我們自定義為“冷白色”和“暖白色”兩種。在各種顏色里，都存在顏色偏差的問題，其中藍(lán)色和白色表現(xiàn)的較為明顯，尤其是白色，現(xiàn)在LED的供應(yīng)商也無法對其進(jìn)行有效的控制。

2)、CCFL背光。此種背光的優(yōu)點(diǎn)是亮度高，所以面積較大的黑白負(fù)相、藍(lán)模負(fù)相和彩色液晶顯示器件基本上都采用它。理論上，它可以根據(jù)三基色的配色原理做出各種顏色。其缺點(diǎn)是功耗較大，還需逆變電路驅(qū)動，而且工作溫度較窄，為0~60度之間，而LED等其它的背光源都可達(dá)到-20~70之間。

2、底背光式。是一個有一定結(jié)構(gòu)的平板式的面光源，可以是一個連續(xù)均勻的面光源，如EL或平板熒光燈；也可以是一個由較多的點(diǎn)光源構(gòu)成，如點(diǎn)陣LED或白熾燈背光源等。常用的是LED點(diǎn)陣和EL背光。

1)EL背光。即電致發(fā)光，是靠熒光粉在交變電場激發(fā)下的本征發(fā)光而發(fā)光的冷光源。其的優(yōu)點(diǎn)是薄，可以做到0.2~0.6mm的厚度。缺點(diǎn)是亮度低，壽命短（一般為3000~5000小時），需逆變驅(qū)動，還會受電路的干擾而出現(xiàn)閃爍、噪聲等不良。EL的驅(qū)動有逆變器、DriverIC驅(qū)動兩種。因?yàn)槟壳癉riverIC的頻率和負(fù)載輸出電壓達(dá)不到EL的典型條件（400Hz、AC100V)，所以亮度較逆變器驅(qū)動更為低。最近也陸續(xù)有白光(全色)EL和LCD背光源出來。但由于亮度較暗其基本上用于４英寸以下小尺寸液晶顯示。如:手機(jī)、PDA、游戲機(jī)等。全色(白光)、大尺寸亮度背光源，現(xiàn)在主流仍然是用CCFL做光源。

2)LED底背光。優(yōu)點(diǎn)是亮度好，均勻性好。缺點(diǎn)是厚度較大（大于4.0mm），使用的LED數(shù)量較多，發(fā)熱現(xiàn)象明顯。一般采用低亮的顏色進(jìn)行設(shè)計，而高亮的顏色由于成本高基本上不考慮。

結(jié)構(gòu)

A.入光光源一、螢光燈冷陰極管：中、大型背光模組。熱陰極管：超大尺寸中空型結(jié)構(gòu)背光模組。二、有機(jī)EL面狀發(fā)光源一種能配合背光模組面光源型態(tài)的光源型式，由於其輝度低，適用於小型、全彩等使用的背光模組。三、LED光源近年來成功發(fā)展出青色光源的LED，經(jīng)過導(dǎo)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(shí)用性的導(dǎo)光板光源。B.導(dǎo)光板

C.擴(kuò)散片與棱鏡片擴(kuò)散板：修正光進(jìn)行的角度，對於破壞全反射面的光學(xué)結(jié)構(gòu)亦具有覆蓋的作用，擴(kuò)散板的光學(xué)參數(shù)包含了透過率及霧面程度，視導(dǎo)光板的外觀作有利的選擇。棱鏡片：棱鏡片是提升正面輝度的重要元件,最有效且常用的為BEF系列。BEFII90/501~2枚應(yīng)用於導(dǎo)光板上可使輝度提升約1.4~1.8倍，DBEF一枚甚至可使輝度提升達(dá)1.5倍之多。

D.燈管反射罩作用：包住燈管發(fā)出的光源，盡量送入導(dǎo)光板內(nèi)。反射罩的形狀對導(dǎo)光板的入光效率有相當(dāng)大的影響。中小型尺寸常用包含銀烝鍍膜及PET的軟性材質(zhì)，約有80[[[[%]]]]的入光效率。大尺寸多以外型特殊及固定的銅材質(zhì)作為燈管反射罩，以增加入光效率，可達(dá)90[[[[%]]]]以上。在機(jī)構(gòu)設(shè)計時，需注意漏電流現(xiàn)象。

E.外框架組合外框架組合：固定整個背光模組，防止不當(dāng)碰撞臟污等對功能的損害及影響。F.反射板反射板：將未被散射的光源反射再進(jìn)入光傳導(dǎo)區(qū)內(nèi)，其本身對光源亦稍有散射的效應(yīng)。

G.偏光轉(zhuǎn)換由導(dǎo)光板出射的光包含兩種極化方向：P偏光和S偏光P偏光能通過LCD，S偏光則否，造成近一半的光源無法被應(yīng)用。偏光轉(zhuǎn)換的技術(shù)為利用多層膜結(jié)構(gòu)將光分成P偏光及S偏光，S偏光經(jīng)反射後轉(zhuǎn)換成P偏光，即可通過LCD。偏光轉(zhuǎn)換技術(shù)提高了LCD的亮度，也降低了棱鏡片的使用數(shù)量及電力耗費(fèi)。

H.變換器(Inverter)變換器是驅(qū)動燈管點(diǎn)燈的高壓脈沖提供者。它將由電源供應(yīng)器(PowerSupply)的直流電壓訊號轉(zhuǎn)換成高頻的高壓脈沖，　使燈管能持續(xù)點(diǎn)燈。背光模組的結(jié)構(gòu)分類側(cè)光式結(jié)構(gòu)：常用於14寸以下的背光模組，其側(cè)邊入射的光源設(shè)計，擁有注重輕量、薄型、窄框化、低消費(fèi)電力的特色。直下型結(jié)構(gòu)：超大尺寸的背光模組，不含導(dǎo)光板。光源經(jīng)反射後，向上經(jīng)擴(kuò)散板均勻分散後由正面射出。其優(yōu)點(diǎn)為輕量化，高輝度，出光角良好。中空型結(jié)構(gòu)：超大尺寸的背光模組，以空氣作為光源傳遞的媒介，導(dǎo)光板的形狀為楔型結(jié)構(gòu)，其目的在求均一化的效果。

光源模組

光源模組中最核心技術(shù)為導(dǎo)光板的光學(xué)技術(shù)，目前主要有印刷形和射出成型形二種導(dǎo)光板形式，其它如射出成型加印刷，激光打點(diǎn)，腐蝕等占很少比例，不適合批量生產(chǎn)原則。印刷形因?yàn)槠涑杀镜驮谶^去較長時間內(nèi)成為主流技術(shù)，但合格品不高一直是其主要缺點(diǎn)，而目前LCD產(chǎn)品要求更精密的導(dǎo)光板結(jié)構(gòu)，射出成型形導(dǎo)光板必然成為背光源發(fā)展主流，但相應(yīng)的模具技術(shù)難題只有少數(shù)大廠能夠克服。

用于光源

在背光源的設(shè)計中，所用光源的選用是很重要的。所用的光源決定了背光源的功耗、亮度、顏色等光電參數(shù)，也決定了其使用條件和使用壽命等特性。下表為可用于液晶顯示器背光源的光源及其特點(diǎn)簡單對比介紹:光源形狀光源種類顏色功耗(W)（瓦特）壽命(h)（小時）特點(diǎn)

點(diǎn)狀光源Lamp(燈泡)2800K左右1.0以上2,000簡單、小型、價低體積大、發(fā)熱嚴(yán)重

LED（發(fā)光二極管）藍(lán)~紅430~700nm0.038以上100,000壽命長、低發(fā)熱亮度稍低

線狀光源CCFL（冷陰極熒光管）紅、綠、藍(lán)及其混合色1.0~10.025,000亮度高、壽命長逆變器驅(qū)動電壓高

HCFL（熱陰極熒光管）4.0~2205~7,000發(fā)熱嚴(yán)重

面狀光源VFD（扁平熒光燈）200mW/cm2以下5,000亮度高、均勻性好雙電源驅(qū)動

EL（電致發(fā)光片）20mW/cm2以下5,000薄、均勻性好壽命短、亮度低

OELD（有機(jī)電致發(fā)光片）1,000以上薄、均勻性好、亮度高壽命短

FED（平板場發(fā)射）10,000以上亮度高開發(fā)中

發(fā)展趨勢

1．尺寸多元化及輕便化

隨著國際IT行業(yè)迅速發(fā)展，使得相關(guān)LCD行業(yè)不斷推陳出新，LCD產(chǎn)品尺寸朝多元化和輕便化方高發(fā)展，背光源作為LCD產(chǎn)品的核心組件之一勢必配合此發(fā)展趨勢，致力于產(chǎn)品的多元化和輕便化。

2．射出成型形導(dǎo)光板成為主流

背光源模組中最核心技術(shù)為導(dǎo)光板的光學(xué)技術(shù)，目前主要有印刷形和射出成型形二種導(dǎo)光板形式，其它如射出成型加印刷，激光打點(diǎn)，腐蝕等占很少比例，不適合批量生產(chǎn)原則。印刷形因?yàn)槠涑杀镜驮谶^去較長時間內(nèi)成為主流技術(shù)，但合格品不高一直是其主要缺點(diǎn)，而目前LCD產(chǎn)品要求更精密的導(dǎo)光板結(jié)構(gòu)，射出成型形導(dǎo)光板必然成為背光源發(fā)展主流，但相應(yīng)的模具技術(shù)難題只有日本少數(shù)大廠能夠克服。

3．產(chǎn)品的高亮度化

LCD一直對背光源的發(fā)光亮度要求很高，但高亮度也使得LCD耗電量居高不下，背光源作為LCD模組中最費(fèi)電的配件，已不適應(yīng)可攜式資訊產(chǎn)品的要求，因此在不增加耗電量情況下提高背光源亮度進(jìn)而增加L最費(fèi)電的配件，已不適應(yīng)便攜式產(chǎn)品的要求，因此在不增加耗電的情況下提高背光源亮度進(jìn)而增加LCD亮度也是主要發(fā)展趨勢之一。當(dāng)前的目標(biāo)是達(dá)到500-700cd／平方米亮度，壽命達(dá)到10萬小時的平板熒光燈。

發(fā)展預(yù)測

全球LCD及背光源產(chǎn)業(yè)以亞洲為生產(chǎn)重心，2000年LCD生產(chǎn)值地區(qū)分布比例是：日本（61[%]）、韓國（24[%]）、臺灣（9[%]）三地幾乎包辦全球產(chǎn)能。其次是大陸（3[%]）、歐洲（2％）北美（1[%]）。不同的LCD？產(chǎn)品主要生產(chǎn)地區(qū)不相同，但明顯看出日本主導(dǎo)整個市場走向，尤其是在高價產(chǎn)品市場上。號稱液晶顯示器王國的日本，不僅發(fā)展歷史完整悠久，能夠提供各項(xiàng)材料及設(shè)備，加上每家廠商擁有下游應(yīng)用產(chǎn)品品牌、開發(fā)、生產(chǎn)能力，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)完整是優(yōu)勢。韓國廠商規(guī)模夠大且集中力量在大尺寸面板，短時間創(chuàng)造TFT-LCD世界前兩大廠地位。后起之秀臺灣，以世界最重要下游應(yīng)用產(chǎn)品生產(chǎn)王國，龐大內(nèi)需市場，加上資金全力支援，快速搶占市場。1999年，臺灣LCD銷售額約為4.36億美元；2000年產(chǎn)值則達(dá)到25.57美元；預(yù)估到2005年，臺灣TFT-LCD產(chǎn)值可達(dá)116.29億美元，占全球TFT-LCD市場份額的三分之一。

背光源市場主要根據(jù)LCD產(chǎn)品市場的變化而變化，根據(jù)臺灣資策會統(tǒng)計：全球LCD市場在整體數(shù)量上每年將以15％以上的速度成長，消費(fèi)大眾對產(chǎn)品高畫質(zhì)、高解析度及視角的要求，必將使得CCFL背光源發(fā)展迅猛。另根據(jù)日本富士總研對全球背光源模組市場的統(tǒng)計資料顯示：1999年全球背光源模組的銷售額已達(dá)590億日元，雖然背光模組的價格會隨LCD價格的不斷下調(diào)會有所降低，預(yù)計仍會以12[%]以上的比例快速成長，到2003年銷售金額會達(dá)到1130億日元。