背光模組之關鍵光學零組件介紹

背光模組[4]主要是由發光源、燈罩、反射板(Reflector)、導光板 (Light Guide Plate，LGP)、偏光轉換膜(P-S Converter)、擴散片(Diffusion Sheet 光學用模片1-2片)、稜鏡片(Brightness Enhancement Film 增光 膜1-2片)及外框等組件組裝而成。

„ 發光源(Light Source)

發光源必須具有高亮度與高壽命等特色，而目前所使用的發光源 包括冷陰極螢光管(Cold Cathode Fluorescent Lamp, CCFL)、熱陰極螢 光 管 (Hot Cathode Fluorescent Lamp, HCFL) 、 發 光 二 極 體 (Light Emitting Diode, LED)與電激發光片(Electro Luminescent, EL)等。而其 中以冷陰極螢光管具有高壽命、高效率、高輝度極高演色性等特點，

再加上外形是圓柱狀，因此易與光反射元件組合成薄板狀照明裝置，

所以目前光源以冷陰極螢光管為主流。

„ 反射板(Reflector)

以邊光式背光模組為例，邊光式的反射板放置於導光板底部，將 來自底面漏出的光反射回導光板中，防止光源外漏，以增加光的使用 效率。而直下式背光模組的反射板則是放置或黏貼在燈箱底部表面，

將經擴散片部份反射往燈箱底部的光束再次反射回擴散片。

„ 導光板(Light Guide Plate)

導光板功能在於導引光線方向，以提高面板光輝度及控制亮度的 均勻性，其主要應用在邊光式背光模組。以邊光式背光模組為例，位 於導光板厚側端面的冷陰極螢光管將其所發的光以端面照光的方式 進入導光板後，大部分的光以全反射的方式傳向導光板薄的一端。當 光線在底面碰到微結構後，會往正面射出。而利用疏密、大小不同的 微結構圖案設計可使導光板面均勻發光。

導光板是利用射出成型的方法將丙烯壓製程表面光滑的楔形板 或平板，然後用具有高反射率且不吸光的材料，在導光板底面用網版 印刷印上圓形或方形的擴散點。通常筆記型電腦因考慮空間關係均採 用楔型板，而LCD Monitor與LCD TV則採用平板為主。

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擴散片(Diffusion Sheet)

擴散片的功能為提供液晶顯示器一個均勻的面光源。一般傳統的 擴散片主要是在擴散片基材中，加入一顆顆的化學顆粒，作為散射粒 子，而現有的擴散片其微粒子分散在樹指層之間，所以光線在經過擴 散層時會不斷的在兩個折射率相異的介質中穿梭，而同時光線就會發

生許多折射、反射與散射的現象，如此便造成了光學擴散的效果。另 一種製作方法是使用全像技術，經由曝光顯影等化學程序將毛玻璃的 相位分部紀錄下來粗化擴散片基材表面，以散射模糊導光板上的墨點 或線條，但在如此的光路架構下，會由於材料本身及化學顆粒的性質 造成吸光，而且其對光的散射是散亂的。如此將會有部分的光強被浪 費，而造成光源無法有效的利用，再加上其化學製程較費時，所需的 生產成本相對也較高。

圖1.6 擴散片構造圖

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稜鏡片(Brightness Enhancement Film, BEF 增光膜)

由於從擴散片射出的光之指向性較差，因此必須利用稜鏡片來修 正 光 的 方 向 。 稜 鏡 片 主 要 以 多 元 酯 （ Polyester ） 或 聚 碳 酸 酯

（Polycarbonate）為材料，其表面結構一般為稜形柱體或半圓柱體。

稜鏡片的原理是藉由光的折射與反射來達到凝聚光線、提高正面輝度 的目的，如此可以增加光線從擴散片射出後的使用效率，使得背光模

組的輝度提高60%~100%以上。通常一組背光模組會使用兩片稜鏡 片，彼此方向垂直，將光集中使輝度增加。

„ 偏光轉換膜（P-S Converter）

採用偏光轉換膜的功能是使光源做偏極態轉換。偏光轉換膜是藉 由特殊的光學塗佈與結構特殊的排列方式構成光分離板，將出射光分 離成P偏光與S偏光，S偏光又經反射後變成P偏光後，即可通過偏光 板。也有利用一片膽固醇型液晶片與1/4波片構成的偏光反射板，將 導光板的出射光分離成左旋與右旋圓偏光，左旋圓偏光通過1/4波片 後變成直線偏光，可直接通過液晶顯示器的第一面偏光板，而右旋圓 偏光經反射板反射後，也變成左旋圓偏光而被利用。利用偏光轉換的 技術可提高液晶顯示器的光使用效率而達到亮度提高的目的，和使用 稜鏡片的方法比較起來，除了正面亮度得到提升之外，大視角方向的 亮度也同時得到提升，此為偏光轉換技術的另一個優點。