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背光源(BackLight)是位于液晶显示器(LCD)背后的一种光源,它的发光效果将直接影响到液晶显示模块(LCM)视觉效果。液晶显示器本身并不发光,它显示图形或字符是它对光线调制的结果。
背光源目前按光源类型主要有EL、CCFL及LED三种背光源类型,依光源分布位置不同则分为侧光式和直下式(底背光式)。以下是它们的简单介绍。
1、边光式。即将线形或点状光源设置在经过特殊设计的高,所以面积较大的黑白负相、蓝模负相和彩色液晶显示器件基本上都采用它。理论上,它可以根据三基色的配色原理做出各种颜色。其缺点是功耗较大,还需逆变电路驱动,而且工作温度较窄,为0~60度之间,而LED等其它的背光源都可达到-20~70之间。
2、底背光式。是一个有一定结构的平板式的面光源,可以是一个连续均匀的面光源,如EL或平板荧光灯;也可以是一个由较多的点光源构成,如点阵LED或白炽灯背光源等。常用的是LED点阵和EL背光。
1) EL背光。即电致发光,是靠荧光粉在交变电场激发下的本征发光而发光的冷光源。其最大的优点是薄,可以做到0.2~0.6mm的厚度。缺点是亮度低,寿命短(一般为3000~5000小时),需逆变驱动,还会受电路的干扰而出现闪烁、噪声等不良。EL的驱动有逆变器、Driver IC驱动两种。因为目前Driver IC的频率和负载输出电压达不到EL的典型条件(400Hz、AC100V),所以亮度较逆变器驱动更为低。最近也陆续有白光(全色)EL和LCD背光源出来。但由于亮度较暗其基本上用于4英寸以下小尺寸液晶显示。如:手机、PDA、游戏机等。全色(白光)、大尺寸亮度背光源,现在主流仍然是用CCFL做光源。
2)LED底背光。优点是亮度好,均匀性好。缺点是厚度较大(大于4.0mm),使用的LED数量较多,发热现象明显。一般采用低亮的颜色进行设计,而高亮的颜色由于成本高基本上不考虑。
在背光源的设计中,所用光源的选用是很重要的。所用的光源决定了背光源的功耗、亮度、颜色等光电参数,也决定了其使用条件和使用寿命等特性。 下表为可用于液晶显示器背光源的光源及其特点简单对比介绍:光源形状 光源种类 颜色 功耗(W)(瓦特) 寿命(h)(小时)特点
点状光源 Lamp(灯泡) 2800K左右 1.0以上 2,000 简单、小型、价低 体积大、发热严重
LED(发光二极管) 蓝~红430~700nm 0.038以上 100,000 寿命长、低发热 亮度稍低
线状光源 CCFL(冷阴极荧光管) 红、绿、蓝及其混合色 1.0~10.0 25,000 亮度高、寿命长 逆变器驱动电压高
HCFL(热阴极荧光管) 4.0~220 5~7,000 发热严重
面状光源 VFD(扁平荧光灯) 200mW/cm2以下 5,000 亮度高、均匀性好 双等作用形成白色光源显示,由於其辉度高,渐成为具有实用性的导光板光源。
B.导光板
C.扩散片与棱镜片
扩散板:修正光进行的角度, 对於破坏全反射面的光学结构亦具有覆盖的作用,扩散板的光学参数包含了透过率及雾面程度,视导光板的外观作有利的选择。
棱镜片: 棱镜片是提升正面辉度的重要元件,最有效且常用的为BEF系列。BEFII 90/50 1~2枚应用於导光板上可使辉度提升约1.4~1.8倍,DBEF一枚甚至可使辉度提升达1.5倍之多。
D.灯管反射罩
作用: 包住灯管发出的光源, 尽量送入导光板内。
反射罩的形状对导光板的入光效率有相当大的影响。
中小型尺寸常用包含银烝镀膜及PET的软性材质,约有80[[[[%]]]]的入光效率。
大尺寸多以外型特殊及固定的铜材质作为灯管反射罩, 以增加入光效率,最佳可达90[[[[%]]]]以上。
在机构设计时,需注意漏电流现象。
E.外框架组合
外框架组合: 固定整个背光模组, 防止不当碰撞脏污等对功能的损害及影响。
F.反射板
反射板:将未被散射的光源反射再进入光传导区内,其本身对光源亦稍有散射的效应。
G.偏光转换
由导光板出射的光包含两种极化方向: P偏光和S偏光
P偏光能通过LCD,S偏光则否, 造成近一半的光源无法被应用。
偏光转换的技术为利用多层膜结构将光分成P偏光及S偏光,S偏光经反射後转换成P偏光,即可通过LCD 。
偏光转换技术提高了LCD的亮度,也降低了棱镜片的使用数量及电力耗费。
H.变换器(Inverter)
变换器是驱动灯管点灯的高压脉冲 提供者。
它将由电源供应器(Power Supply) 的直流电压讯号转换成高频的高压脉冲, 使灯管能持续点灯。
背光模组的结构分类
侧光式结构:常用於14寸以下的背光模组, 其侧边入射的光源设计, 拥有注重轻量、 薄型、 窄框化、 低消费电力的特色。
直下型结构:超大尺寸的背光模组,不含导光板。光源经反射後,向上经扩散板均匀分散後由正面射出。其优点为轻量化,高辉度, 出光角良好。
中空型结构:超大尺寸的背光模组,以空气作为光源传递的媒介 ,导光板的形状为楔型结构,其目的在求均一化的效果。