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光，它顯示圖形或字符是它對光線調制的結果。

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。即將線形或點狀光源設置在經過特殊設計的導光板的側邊做成的背光源。根據實際使用的需要，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[[[%]]]。其技術核心是導光板的設計和制作。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、更薄方向發展，側光式CCFL式背光源成為目前背光源發展的主流。

1)、LED燈背光。LED燈又稱發光二極管，比起其它光源，單個LED燈的功耗是最小的。從藍到紅，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，無可標識的波長值，因此，以其在色度圖上的坐標值來表示。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，其中藍色和白色表現的較為明顯，尤其是白色，現在LED的供應商也無法對其進行有效的控制。

2)、CCFL背光。此種背光的優點是亮度高，所以面積較大的黑白負相、藍模負相和彩色液晶顯示器件基本上都采用它。理論上，它可以根據三基色的配色原理做出各種顏色。其缺點是功耗較大，還需逆變電路驅動，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到-20~70之間。

2、底背光式。是一個有一定結構的平板式的面光源，可以是一個連續均勻的面光源，如EL或平板熒光燈；也可以是一個由較多的點光源構成，如點陣LED或白熾燈背光源等。常用的是LED點陣和EL背光。

1)EL背光。即電致發光，是靠熒光粉在交變電場激發下的本征發光而發光的冷光源。其的優點是薄，可以做到0.2~0.6mm的厚度。缺點是亮度低，壽命短（一般為3000~5000小時），需逆變驅動，還會受電路的干擾而出現閃爍、噪聲等不良。EL的驅動有逆變器、DriverIC驅動兩種。因為目前DriverIC的頻率和負載輸出電壓達不到EL的典型條件（400Hz、AC100V)，所以亮度較逆變器驅動更為低。最近也陸續有白光(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、PDA、游戲機等。全色(白光)、大尺寸亮度背光源，現在主流仍然是用CCFL做光源。

2)LED底背光。優點是亮度好，均勻性好。缺點是厚度較大（大于4.0mm），使用的LED數量較多，發熱現象明顯。一般采用低亮的顏色進行設計，而高亮的顏色由于成本高基本上不考慮。

結構

A.入光光源一、螢光燈冷陰極管：中、大型背光模組。熱陰極管：超大尺寸中空型結構背光模組。二、有機EL面狀發光源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、全彩等使用的背光模組。三、LED光源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。B.導光板

C.擴散片與棱鏡片擴散板：修正光進行的角度，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枚應用於導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1.5倍之多。

D.燈管反射罩作用：包住燈管發出的光源，盡量送入導光板內。反射罩的形狀對導光板的入光效率有相當大的影響。中小型尺寸常用包含銀烝鍍膜及PET的軟性材質，約有80[[[[%]]]]的入光效率。大尺寸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，可達90[[[[%]]]]以上。在機構設計時，需注意漏電流現象。

E.外框架組合外框架組合：固定整個背光模組，防止不當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入光傳導區內，其本身對光源亦稍有散射的效應。

G.偏光轉換由導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用。偏光轉換的技術為利用多層膜結構將光分成P偏光及S偏光，S偏光經反射後轉換成P偏光，即可通過LCD。偏光轉換技術提高了LCD的亮度，也降低了棱鏡片的使用數量及電力耗費。

H.變換器(Inverter)變換器是驅動燈管點燈的高壓脈沖提供者。它將由電源供應器(PowerSupply)的直流電壓訊號轉換成高頻的高壓脈沖，　使燈管能持續點燈。背光模組的結構分類側光式結構：常用於14寸以下的背光模組，其側邊入射的光源設計，擁有注重輕量、薄型、窄框化、低消費電力的特色。直下型結構：超大尺寸的背光模組，不含導光板。光源經反射後，向上經擴散板均勻分散後由正面射出。其優點為輕量化，高輝度，出光角良好。中空型結構：超大尺寸的背光模組，以空氣作為光源傳遞的媒介，導光板的形狀為楔型結構，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為導光板的光學技術，目前主要有印刷形和射出成型形二種導光板形式，其它如射出成型加印刷，激光打點，腐蝕等占很少比例，不適合批量生產原則。印刷形因為其成本低在過去較長時間內成為主流技術，但合格品不高一直是其主要缺點，而目前LCD產品要求更精密的導光板結構，射出成型形導光板必然成為背光源發展主流，但相應的模具技術難題只有少數大廠能夠克服。

用于光源

在背光源的設計中，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，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

點狀光源Lamp(燈泡)2800K左右1.0以上2,000簡單、小型、價低體積大、發熱嚴重

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

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

HCFL（熱陰極熒光管）4.0~2205~7,000發熱嚴重

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

EL（電致發光片）20mW/cm2以下5,000薄、均勻性好壽命短、亮度低

OELD（有機電致發光片）1,000以上薄、均勻性好、亮度高壽命短

FED（平板場發射）10,000以上亮度高開發中

發展趨勢

1．尺寸多元化及輕便化

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

2．射出成型形導光板成為主流

背光源模組中最核心技術為導光板的光學技術，目前主要有印刷形和射出成型形二種導光板形式，其它如射出成型加印刷，激光打點，腐蝕等占很少比例，不適合批量生產原則。印刷形因為其成本低在過去較長時間內成為主流技術，但合格品不高一直是其主要缺點，而目前LCD產品要求更精密的導光板結構，射出成型形導光板必然成為背光源發展主流，但相應的模具技術難題只有日本少數大廠能夠克服。

3．產品的高亮度化

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

發展預測

全球LCD及背光源產業以亞洲為生產重心，2000年LCD生產值地區分布比例是：日本（61[%]）、韓國（24[%]）、臺灣（9[%]）三地幾乎包辦全球產能。其次是大陸（3[%]）、歐洲（2％）北美（1[%]）。不同的LCD？產品主要生產地區不相同，但明顯看出日本主導整個市場走向，尤其是在高價產品市場上。號稱液晶顯示器王國的日本，不僅發展歷史完整悠久，能夠提供各項材料及設備，加上每家廠商擁有下游應用產品品牌、開發、生產能力，產業結構完整是優勢。韓國廠商規模夠大且集中力量在大尺寸面板，短時間創造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用產品生產王國，龐大內需市場，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年產值則達到25.57美元；預估到2005年，臺灣TFT-LCD產值可達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LCD產品市場的變化而變化，根據臺灣資策會統計：全球LCD市場在整體數量上每年將以15％以上的速度成長，消費大眾對產品高畫質、高解析度及視角的要求，必將使得CCFL背光源發展迅猛。另根據日本富士總研對全球背光源模組市場的統計資料顯示：1999年全球背光源模組的銷售額已達590億日元，雖然背光模組的價格會隨LCD價格的不斷下調會有所降低，預計仍會以12[%]以上的比例快速成長，到2003年銷售金額會達到1130億日元。