毕业设计论文

背光模组技术简介---------------液晶模组事业处研发部张江华第一章TFT-LCD第一節TFT-LCD簡介第二節TFT-LCD構造說明第一節TFT-LCD簡介1.1TFT-LCD名詞解釋TFT-LCD即是thin-filmtransistorliquid-crystaldisplay的縮寫，即薄膜電晶體液晶顯示器。1.2液晶顯示器的主要優缺點優點：1低電壓驅動，低耗能缺點:1視角不及其他顯示器2輕薄不佔空間2響應速度太慢3可以顯示彩色3操作溫度范圍有限4可以做成反射式顯示器1.3液晶簡介物質都有三態，分別是固態，液態跟氣態。其實物質的狀態是針對一般物質而言，對於不同的物質，可能有其他不同的狀態存在。以液晶態而言，是介於固體跟液體之間的一種狀態，液晶態擁有固態的晶格及液態的流動性。液晶具有兩大特性，即對光的雙折射性和對電有介電性。由於液晶分子的結構為異方性(Anisotropic)，所以引起的光電效應就會因為方向不同而有所差異，也就是液晶分子在介電係數及折射係數等光電特性都具有異方性，因而可以利用這些性質來改變入射光的強度。根據液晶結構，可將液晶大致分為三類：Nematic（向列相）、Smectic（近晶向）及Cholesteric（胆甾向）。向列相就是現在的TFT液晶顯示器常用的TN(Twistednematic)型液晶。這種液晶分子在空間上具有一維的規則性排列，所有棒狀液晶分子長軸會選擇某一特定方向(也就是指向矢)作為主軸並相互平行排列。而且不像層狀液晶一樣具有分層結構。與層列型液晶相比，其排列較無秩序，也就是其秩序參數S較層狀型液晶小。另外其黏度也較小，所以較易流動(它的流動性主要來自對於分子長軸方向較易自由運動)。1.4TFT-LCD的顯示原理TFT-LCD的兩片玻璃基板中間夾著一層液晶，上層的玻璃基板貼有彩色濾光片(ColorFilter)，而下層的玻璃則有電晶體鑲嵌於上。當電流通過電晶體產生電場變化，造成液晶分子偏轉，藉以改變光線的偏極性，再利用偏光片決定畫素pixel的明暗狀態。此外，上層玻璃因與彩色濾光片貼合，形成每個畫素(Pixel)各包含紅藍綠三顏色，這些發出紅藍綠色彩的畫素便構成了面板上的影像畫面。如上圖所示，在玻璃基板上貼有彩色濾光片，因為液晶隻能單純控制光的透過與否，因此要產生彩色影象的話，需要有彩色濾光膜，分別產生紅，綠，藍三原色。在每片玻璃上還貼有偏光片，因為液晶顯示器均採用偏極光作為光源，故要採用偏光片將非偏極光轉成偏極光。黑色框罩主要有兩大功用，一是外界光照會造成TFTchannel漏電，因此需要黑色框罩來遮光。二是液晶在某些區域可能形成不正常的排列，這些區域也可能會漏電，故也需要黑色框罩。在玻璃上有液晶配向層，它是用來提供液晶分子穩定的配向，使液晶分子能按照設計上所需的排列。兩層玻璃之間的間隙物則是用來支撐液晶所需要的間隙並使整個面板擁有均勻的間隙，形狀可能為球狀，或是突起物。驅動IC則是負責將外部的訊號轉成驅動液晶所要有波形。第二章背光模組緒論第一節光學片第二節導光板第三節CCFL绪论由于LCD面板本身不发光的特性，因此必须在LCD面板加上一个发光源，才能达到显示的效果。背光模块的作用就是给LCD提供一个面光源。背光模块是由光源，导光板，反射板，扩散板，增光片组成。目前背光源的主要产品为发光二极管（LED),冷阴极荧光灯（CCFL),电致发光（ELD)等。其中TFT-LCD上普遍采用的是CCFL.依照光源的位置不同，则可以分为直下式和侧光式。简单的说来背光模组的作用则是把CCFL发出的线光源使之通过漫反射成为面光源。看似简单的问题却涵盖了光学设计，精密模具，印刷等精密技术。背光模组里的反射板用于将底面露出的光反射回导光板中，以提高光的利用率，它上面的扩散片则是使光更加均匀的分布。而棱镜片则可以修正光的方向，使光线聚集，以提高辉度。为了聚集各个方向的光，一般均采用两片棱镜片，即H棱镜片和V棱镜片。导光板则是背光模块的心脏，顾名思义，它的作用是引导光线的方向，提高面板的辉度及控制亮度均匀。隨著國際IT行業的發展，使相關LCD產業不斷推陳出新。LCD產品尺寸朝多元化和輕便化發展。背光源作為LCD產品的核心組件之一勢必配合此發展趨勢，致力於產品的多元化和輕便化。導光板的光學技術是背光模組的核心技術，目前主要有印刷式和射出成型形兩種導光板形式。目前LCD要求更加精密的導光板結構，因此射出成形導光板必然成為背光源的發展主流。但是此相應的模具技術難題隻有號稱液晶顯示器王國的日本能夠克服。LCD一直要求背光源具有高亮度，但高亮度也使LCD耗電量居高不下，所以在不增加耗電的情況下提高背光源的亮度進而增加LCD的亮度也是發展趨勢之一。全球LCD和背光源產業以亞洲為生產重心，主要地區為日本，韓國和台灣。我國的背光源生產仍然處於起步的階段，目前尚未形成規模經濟。因而，研究開發TFT-LCD背光源並逐步推進產業化進程，具有重要的經濟和社會意義。背光模組的基本組成第一节光學片1.1扩散片簡介擴散片(diffuser)的主要功能就是要讓光線透過擴散塗層產生散射，讓光的分布均勻化。基材需要選擇透光率高的材料，如PET,PC,PMMA.擴散片分為上擴散片和下擴散片兩種，兩者的功用有所不同，對於上擴散片它的主要作用是防止LENS的刮傷和膜片的浮曲及防止形成彩影。下擴散片的主要作用是使光源均勻擴散，並使之折射成一個角度，同時它也有遮蓋導光板的pattern點及背光表面的缺點的作用。相對於上擴而言，下擴白且比較薄，而上擴較透明，透光率高。對於擴散板的制作則主要是它的表面處理，從銘板工業壓花處理的PC材料到內加擴散劑的薄膜材料或塗布式的擴散材料或是結合增光膜功能的復合型材料不一而足。總而言之，要達到使光分散和遮蓋網點等目的。衡量擴散片的光學特性主要有霧度(HAZE)，光透過率，及視角。當然透過率越高越好，對於霧度的要求則分為上擴及下擴。一般而言下擴的霧度高，一般產家可以達到90％多，而上擴的霧度則30％-40％多。而對於擴散片的測試，參數一般為濕度沖擊，耐磨性，熱沖擊，平整性等。1.3擴散片霧度的測定：積分球標準白板Id入光IpIoIdサンプル全光線透過強度:It=Id+Ip全光線透過率：Tt=It/Io*100%擴散光透過率：Td=Id/Io*100%HAZE=Td/Tt*100%2.1聚光片簡介當光線經過擴散片出來時，已經通過反射片，網點，擴散板的層層損耗及散射反射，光線會比較分散，如果沒有聚光片，則大角度的光會被浪費掉。因此必須通過聚光片來修正光的方向，它能夠把原本散開的光聚集到中央，以提高亮度。而原本射向中央的光則反射到導光板內，重新反射。它的基本原理是利用V型細條紋讓光經過折射使散射的光集中角度，達到輝度增加的目的。依照光波的特性（水平波和垂直波),用一片聚光片是不夠的，一般而言，是採用一片V聚光片和一片H聚光片疊放在一起。聚光片的基本結構如下圖所示：2.2聚光片的聚光作用DiffuseInputUsefulLightHighAngleLightRecycledLightRecycledLight(byanotherprism)如上圖所示，當光線從下擴中出來時，光的方向是各異的。當光的方向在綠色區域時，則能透過聚光片，且方向有所抬升。達到了聚光的效果；當光的方向在紅色區域時，則會產生全反射，因此光不能透過聚光片，而又被折射回來重復利用；當光的方向在藍色區域時，為大角度的光，光的方向不能被抬升，故基本上這部分光被損耗掉了；當光的方向在黃色區域時，光經過相鄰的棱鏡結構被折射向導光板並被重復利用，整體達到聚光的目的。兩個方向的聚光片組合，集光效果更明顯。3.1反射片簡介反射片(reflector)就是把背光源發出的光通過將光線反射到面板.反射片分為鏡面反射片和非鏡面反射片。對於非鏡面反射片，要達到高反射效率，一般而言是選擇白色。因為有色材質會吸收某一部分可見光，並且PANEL中還有彩色濾光片，如果反射片選其它顏色，就會和彩色濾光片形成幹擾。對於反射片的要求當然是高反射率，低透過率及使光均勻性好。而對於直下式的背光模塊中，反射片則還要求能夠抗UV.反射片的材質則以PET為主，加上一些無機填充料，如二氧化鈦，硫酸鋇等。下面以3M生產的反射片ESR為例，來具體說明反射片的光學作用及最新技術。ESR（ENHANCEDSPECULARREFLCTOR),它具有高反射率，其反射率可以大於98％，它的材質內不含金屬，是100％聚合物。因為散熱性和金屬強度是成反比關系的，故材質使用100％的聚合物，可以使散熱性和強度均達到所需要求。ESR的厚度僅僅隻有62微米。第二節導光板1.1導光板簡介導光板是背光模組的核心組件，它的作用是引導光的散射方向，用來將線光源變成面光源，並保証面板亮度的均勻性。如果導光板隻是一塊光滑的板，則當光線從側面射入時，光線會在導光板內不斷產生全反射，從而從導光板的另一側面射出來。因此導光板的表面是不光滑的，而是印有網點。當光源發出的光射到網點時，網點會破壞全反射條件，從而光由導光板的正面射出。因此，利用疏密，大小不一的網點可以使導光板均勻發光。按照導光板的形狀可以分為平板和梯形板。導光板的制作材料主要有亞克力(PMMA),ZEONOR,PC等。PMMA材料的透過率高，而且抗UV，但它的吸水性強；PC材料不易吸水，但它不抗UV.ZEONOR防刮傷的能力較弱。導光板按照工藝流程不同分為印刷式和非印刷式。印刷式是在導光板上用具高反射率且不吸光的材料在導光板的底面用網版印刷印上圓形，方形等形狀的網點。非印刷式則是利用精密模具使導光板在射出成形時，在丙稀材料中加入少量不同折射率的顆粒狀材質，直接形成密布的微小突點(或凹點)，其作用有如網點。非印刷技術又可分為INJECTION,V-CUT,STAMPING,LARSCANNED這四種方式。印刷與非印刷兩者各有優缺點，印刷式具有開發成本低及生產速度快的特點，而非印刷式在亮度上表現優異。目前，對於小尺寸一般採用非印刷方式，而對於大尺寸則採用印刷的方式。但是隨著目前LCD產品要求更加精密的導光板結構，射出成形導光板會成為背光源發展的主流。1.2導光板制作工藝流程（射出成形方式）導光板的生產流程：對於導光板的制作基本上是靠機器的自動化來操作。將原料PMMA用瓢放入原料桶中，經過4個小時以上的烘幹，烘幹溫度大概在88度左右，隨後原料進入射出成形機，一兩分鐘內便可制成一片導光板。導光板拋光工藝流程：從托盤中取出成品，將其水口切除，然後用拋光機拋光，並刮毛邊。對於導光板的拋光，看似是一個簡單的過程，其實它對導光板的質量起了很大的作用。如果沒有拋光好的話，導光板就會有亮度不均以及明暗條紋等不良現象。導光板畫檢：對於導光板的畫檢分為了亮箱畫檢和暗箱畫檢。主要檢查是否有黑點，白點，雜質，擦傷等問題。第三節CCFL1.1前言世以来，由于其具有灯管细小、结构简单、灯管表面亮度高、灯管温升小，便于加工成各种形状、寿命长等等优异的特性，迅速在各种类型的背光源、扫描器中得到广泛的使用。随着冷阴极荧光灯管自身技术的发展和信息技术、办公设备、日用产品的迅猛发展，冷阴极荧光灯管的应用范围也越来越广，需求量也急剧增长.1.2CCFL的基本原理冷陰極螢光燈是屬於螢光燈的一種，其發光原理非常類似『日光燈』。在有塗佈螢光体的玻管中封入惰性氣體（Ne-Ar混合氣）與微量的活性金屬氣體，並於玻管兩端的電極間外加一高壓電場（高頻率），使其產生氣體放電現象；自由電子從陰極發射，經過一長串的能量搬運（與惰性氣體碰撞），蓄積了相當程度的動能，最後和低壓的活性金屬原子相撞，電子將動能傳給原子使其激發。這受激原子返回基態時，所吸收的能量被以紫外線（253.7nm）的形式釋放，而螢光體吸收此光能後，再轉變成可見光放射出來。自由電子不斷地被外電場加速，上述的過程也就不斷地在燈管中進行。1.3CCFL特性參數色溫:將所有射進的能量完全吸收而不反射、不透過的假設體稱之為黑體。CCFL所放射之熱光顏色，若以放射相