一、背光模组常用光学原理
一、背光模组常用光学原理
⼀、背光模组常⽤光学原理⼀、背光模組常⽤光學原理光學原理應⽤在背光板上，⼤致有反射(Reflection)、折射(Refraction)、全反射(Total Internal Reflection, TIR)、吸收(Absorption)幾項，均屬於幾何光學的光學領域。
(⼀)反射(Reflection)---反射⽚、導光板反射可分為三種形式，鏡⾯反射(Specular reflection)、擴散反射(Spread reflection)和漫射反射(Diffuse reflection)，鏡⾯反射是指光線的⼊射⾓度相等於反射的⾓度，如圖1-1；擴散反射發⽣當在不平坦的表⾯且反射的光線超過⼀個⾓度，所有的反射光的反射⾓或多或少會與⼊射⾓相同，如圖1-2；漫射型的反射，有時候⼜稱作“Lambertian scattering”或“Diffusion”，這種情形發⽣在粗糙或不光滑的表⾯，其反射光會有許多不同的⾓度，如圖1-3。
圖1-1. 鏡⾯反射圖1-2. 擴散反射圖1-3. 漫射反射當光線照在⼀個完美的光滑表⾯會發⽣鏡⾯反射，完全遵守「反射定律(Law of reflection)」，⼊射⾓（⼊射光線與垂直表⾯的法線所夾的⾓度，Incident angle ）會相等於反射⾓（反射光線與垂直表⾯的法線所夾的⾓度，Reflected angle ），如圖1-4。
當光線照在⼀個粗糙的表⾯，光線將會⽴刻以許多不同的⽅向反射或穿透，如圖1-5，在背光的材料中，擴散板、擴散⽚屬於穿透擴散(Diffuse transmission)的性質，底反射板、燈管固定框架屬於反射擴散(Diffuse reflectance)性質。
圖1-4. 反射定律圖1-5. 穿透及反射擴散(⼆)折射(Refraction, Snell ′s law)---導光板、擴散⽚、稜鏡⽚當光線從⼀種材料⾏進到另⼀種材料時，例如從空氣進到玻璃，此時光線會被折射，也就是光線會彎曲及改變速度。
背光模组的构造原理及应用
背光模组的构造原理及应用背光模组（Backlight Module），是一种广泛应用于液晶显示器（LCD）中的光源装置，其主要作用是提供均匀的背景光亮度，以使LCD显示更加清晰和易读。
背光模组的构造原理与应用十分重要，本文将对其进行详细阐述。
一、背光模组的构造原理1. 光源：背光模组的核心部件是光源，常见的光源有冷阴极灯（CCFL，Cold Cathode Fluorescent Lamp）和发光二极管（LED，Light Emitting Diode）。
CCFL是一种成熟的背光技术，其由外界电压激发汞蒸气发出紫外线，再经过荧光粉的转换，发出可见光。
而LED背光模组采用发光二极管作为光源，其工作原理是通过直接电流驱动，使LED产生可见光。
LED背光模组在节能、环保、厚度等方面具有明显优势，因此逐渐取代了CCFL背光模组。
2. 光导板：背光模组的光源辐射出来的光线不是均匀的，为了达到均匀的背光效果，需要光导板来进行光线的引导和分布。
光导板一般由有机玻璃或聚碳酸酯等材料制成，表面通常带有微结构（如棱镜、凹凸等），以增加光线的散射和扩散效果。
光源发出的光线经过光导板的引导和折射，均匀地分布到整个LCD显示区域。
3. 反射板：反射板位于光导板的底部，其主要作用是将光线从导光板底部反射回到导光板中，以提高光线的利用率。
反射板常使用高反射率的材料制成，如铝板或白色增白剂等。
4. 均光膜：均光膜一般位于反射板和液晶面板之间，用于进一步均匀光线。
均光膜通常由多层高透明度材料叠加而成，其表面也经过微结构处理，以增加光线的散射和扩散效果。
5. 目前，除了LED背光模组外，还有一种新型的背光模组技术，即直下式背光模组（BLU，Bottom Light Unit）。
直下式背光模组通过将光源直接放置在液晶显示器的底部，而不是侧面，以提供更加均匀的背光效果。
这种背光模组在大尺寸液晶显示器中得到广泛应用，如电视机、电脑显示器等。
背光模组
背光模组背光模组是一种用于液晶显示屏的关键组件，它为显示屏提供了背光照明，使得图像能够在暗环境下清晰可见。
背光模组在广泛的应用领域中发挥着重要的作用，包括电视、计算机显示器、手机、平板电脑等电子产品中。
背光模组的发展与技术的进步紧密相关，不断推动着显示技术的革新与提升。
背光模组的原理是利用光源照射到液晶屏后面，通过液晶屏的控制，调节光的透过程度，从而实现显示效果。
它通常由若干个发光二极管（LED）组成，被均匀地分布在显示屏背面，以提供均匀的照明。
背光模组的设计和制造需要考虑光线的分布均匀性、显示屏的大小与厚度、功耗以及可靠性等因素。
背光模组有多种类型，其中最常见的是直下式背光模组和边缘式背光模组。
直下式背光模组是将LED放置在液晶屏的后面，并通过反射板将光线反射到前面的液晶屏上。
这种模组可以提供较高的亮度和对比度，适用于大尺寸显示屏。
边缘式背光模组则是将LED安装在显示屏的边缘，通过导光板将光线导向全屏。
这种模组适用于较薄的显示屏，如手机和平板电脑。
随着技术的不断发展，背光模组的性能也在不断提高。
近年来，LED背光模组取代了传统的冷阴极荧光灯（CCFL）背光模组，成为主流。
LED背光模组具有高效节能、长寿命、亮度均匀等优点，成为显示屏行业的首选。
此外，LED背光模组可以根据需要调整亮度和颜色，实现更好的图像品质。
背光模组的发展也带动了显示屏技术的进步。
随着液晶屏技术的不断创新，显示屏的分辨率、色彩表现力和视角等方面都有了巨大的提升。
同时，背光模组的照明效果也得到了改善，使得显示屏在各种环境下都能够呈现出更加鲜艳、清晰的图像。
除了在消费电子产品中广泛应用外，背光模组还在其他领域有着重要的应用。
例如，在医疗设备中，高清的显示屏可以提供医生和患者更准确的图像信息，有助于诊断和治疗。
在工业控制领域，背光模组可以用于操作面板和仪表盘的显示。
在交通运输领域，背光模组可以用于车载显示屏，提供导航、娱乐和安全警示等功能。
背光模组基础知识
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基本结构图：
1、铁框 2、反射膜 3、导光板
4、冷阴极荧光管
5、扩散膜 6、胶框
7、保护膜
8、铁框
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彩屏背光源
彩屏属于侧背光，但结构更精细，工艺要求更高。 彩屏背光亮度要求高，通常要求在2000cd/m2以上，随着技 术水平及品质要求的不断提升，特别是高端智能机的推广普 及，目前高端智能机一般亮度要求在4000cd/m2以上，固其 结构特点中，必须使用到上下增光膜 彩屏包括单屏和双屏两种： 单屏即只有一面发光。结构主要包括：胶框、导光板、 LED(SMD) 、FPC、反射膜、下扩散膜、下增光膜、上增光膜 、上扩散膜（有些产品可省略上扩散膜）、黑白双面胶等。 双屏即两面都发光，一面是主屏，与单屏类似，另一面是副 屏，发光区较小。双屏中副屏的下扩散膜既起到将导光板的 出射光扩散均匀的作用，同时也对主屏起到反射膜的作用。
应用范围：
广泛应用于手机、MP4、PDA等
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单屏
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双屏
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背光源加工工艺流程图
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背光源一般性要求
▶ Brightness (亮度) ▶ Uniformity (均一性) ▶ 颜色 (色坐标及波长均一性) ■ 要求 ▶ 信赖性(寿命, 振动, 冲击,高温高湿等) ▶ 画面品质 (MURA, 漏光, 白/黑点等) ▷ 轻薄性（更轻、更薄）
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背光源应用
伴随着液晶显示屏的广泛使用，背光应用范围遍及工业设备 、银行终端、办公自动化、通讯、电子玩具及消费类产品， 如家电、电话机、手机、笔记本电脑、MP3、MP4、PDA、仪 表仪器、电子字典、电子记事本、学习机等
背光模组相关光学简介
背光模组相关光学简介内容大纲一.光度学的几个基本单位二. CIE XYZ 表色系統三. 散射与光谱四.色温的含义和相关色温五. 导光板中的光学现象六. 常用LED介绍一.光度学的几个基本单位❖1：光通量功率❖光通量Ø（lm、流明）：描述人眼视觉感受的光功率。
流明是均勻的点光源发出一个烛光（CD、坎德拉）的发光強度的光通量进入一个单位立体角的功率。
❖2：光照度每单位面积的功率❖照度EV(L X、勒克斯)：描述一个被光照射面上的照明强弱叫照度。
❖ 1 Lux(lx) = 1 lm/m2❖3：发光強度每单位立体角的功率发光强度I V(CD、坎德拉):描述点光源在某方向发光强弱。
物理学定义：在标准大气压下，处在铂凝固温度（2045K）的绝对黑体的1/600000平方米表面上的发光强度为1烛光。
❖4：亮度（辉度）每单位面积,每单位立体角的功率❖亮度LV(cd/m2)描述：单位投射面积的发光强度。
1 lm/m2-sr= 1 cd/m2= 1 nit二：CIE XYZ 表色系统❖CIE：Commission Internationale de l'Eclairage国际照明委员会❖1931 年标准：用XYZ三标准色刺激值(色量)來定义所有可见色，并使所有混色系数为正值。
X = 2.7689 R + 1.7517 G + 1.1302 BY = 1.0000 R + 4.5907 G + 0.0601 BZ = 0.0000 R + 0.0565 G + 5.5943 B❖(x, y) 座标系統＝色度❖标准白色点的座标为（0.3127 , 0.3291）二：CIE XYZ 表色系统1=++++=++=++=z y x Z Y X Zz ZY X Yy ZY X XxCIE 1931 以后的发展❖CIE 1931：以2°视野基础，可应用至4°视野。
❖CIE 1964 X10Y10Z10 輔助表色系统：10°视野。
背光板工作原理
背光板工作原理
嘿！今天咱们来聊聊背光板的工作原理呀！哎呀呀，这可真是个有趣又神秘的话题呢！
首先呢，咱们得知道啥是背光板？简单来说，它就像是幕后的英雄，让咱们的屏幕能亮起来，显示出各种精彩的图像和文字呀！那它到底是咋工作的呢？
哇！这背后的原理可复杂又神奇呢！当电流通过的时候呀，背光板里面的各种组件就开始活跃起来啦！那些小小的电子元件就像是一群忙碌的小蜜蜂，不停地工作着。
你想想看，背光板里面有好多层结构呢！每一层都有着自己独特的作用哇！比如说，有的层负责控制光线的传播方向，有的层负责增强光线的亮度？这可真是太神奇啦！
而且呀，背光板的工作还和液晶显示技术紧密相关呢！液晶分子在电场的作用下会发生变化，从而控制光线的通过和阻挡。
而背光板就是为了给这些液晶分子提供足够的光线，让它们能够展现出清晰的图像呀！
哎呀呀，你能想象如果没有背光板，我们的手机屏幕、电脑屏幕会变成啥样吗？那肯定是一片黑乎乎的，啥都看不见啦！
所以说呀，背光板的工作原理虽然复杂，但它的作用真的是超级重要呢！我们每天使用的各种电子设备，都离不开它默默地辛勤工作呀！
怎么样？是不是对背光板的工作原理有了更清楚的了解呢？。
背光模组光学系统
前言(3)
• 台灣背光板模組的生產廠家有
– – – – – – – – – 奇菱科技 康竣光電科技(Tytbl) 科橋電子 興隆發電子(LiTek Opto-Electronics) 瑞儀光電 帝晶光電(S-Light Optoelectronics) 大億科技(Prokia) 奈普光電、中強光電 邦泰複合材料(Pontex Polyblend Co.)轉投資之弘揚光 電科技(Frontier Optoelectronics Co.)。
資料來源：帝晶光電
資料來源：瑞儀光電
資料來源：鉅虹電子
資料來源：鉅虹電子
背光板發展方向
• 背光板發展方向，是
– 在壓克力樹脂的導光體內，分佈著折射率不 同的材料，形成光散射高分子導光體方式的 背光板 – 利用高分子聚合物的光多重散射作用，達到 均一的平面光射出 – 優點是在導光板裏面的點狀圖案和其表面之 擴散板將可不需要
資料來源：帝晶光電
資料來源：帝晶光電
資料來源：瑞儀光電
資料來源：瑞儀光電
資料來源：瑞儀光電
資料來源：瑞儀光電
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資料來源：瑞儀光電
資料來源：瑞儀光電
資料來源：瑞儀光電
資料來源：瑞儀光電
背光板結構及特性
• 導光板方式的背光板 • 直下式的背光板 • 全面發光管方式的背光板
專有名詞(4)
• 直下型背光方式(Direct or Bottom BackLight Type)：
– 在冷陰極螢光燈管的上層部分裝配擴散板， 而於其下層部分設有反射板 – 此一組合方式可以獲得均勻的表面明亮度， 有利於光亮度化的設計，但是不利於其厚度 的減少設計
背光模组的构造原理及应用
背光模组的构造原理及应用1. 背光模组的基本构造原理背光模组是一种透明的光源装置，广泛应用于电子产品中，如手机、电视、平板电脑等。
它的作用是提供背光，使显示器的内容能够清晰可见。
背光模组由多个组成部分构成，包括光源、导光板、衬底、透光膜和反射膜等。
1.1 光源背光模组的光源通常采用发光二极管（LED）技术。
LED具有高效、长寿命、低能耗的特点，因此成为了背光模组中最常用的光源。
1.2 导光板导光板是背光模组中的重要组成部分，其作用是将光源发出的光线均匀地分布到整个显示区域。
导光板通常采用有机玻璃材质，表面还有一层导光膜进行增光和分散光线的作用。
1.3 衬底衬底是背光模组的基座，用来支撑其他组件和提供背景支撑。
常用的材质有塑料和金属。
1.4 透光膜和反射膜透光膜和反射膜用于提高背光模组的发光效果。
透光膜用于提高光传输效率，而反射膜则用于增强光的反射效果，减少能量损失。
2. 背光模组的应用领域背光模组在现代电子产品中得到广泛应用，它能够提供清晰亮丽的背光效果，提高用户体验和产品的可视性。
以下是几个常见的应用领域。
2.1 手机和平板电脑现代手机和平板电脑都采用了背光模组技术，使屏幕在任何光线条件下都能够清晰显示。
背光模组的亮度和颜色调节能力，使得手机和平板电脑在户外环境下仍然可以让用户轻松阅读和浏览内容。
2.2 电视和显示器电视和显示器是背光模组的主要应用领域之一。
通过背光模组的使用，电视和显示器能够提供更高的亮度和清晰度，以及更广的颜色范围。
这使得用户可以获得更逼真的图像和视频体验。
2.3 汽车显示屏如今，很多汽车在仪表盘、导航系统和后视镜上都采用了背光模组技术。
背光模组不仅提供了高亮度的背光效果，还能够减少眩光和增加对比度，提高驾驶员对信息的感知能力。
2.4 广告显示屏背光模组还被广泛应用于户外和室内广告显示屏。
其高亮度、均匀的光线分布和可调节的颜色效果，使得广告显示屏可以吸引更多的目光，提升广告效果。
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一、背光模組常用光學原理
光學原理應用在背光板上，大致有反射(Reflection)、折射(Refraction)、全反射(Total Internal Reflection, TIR)、吸收(Absorption)幾項，均屬於幾何光學的光學領域。
(一)反射(Reflection)---反射片、導光板
反射可分為三種形式，鏡面反射(Specular reflection)、擴散反射(Spread reflection)和漫射反射(Diffuse reflection)，鏡面反射是指光線的入射角度相等於反射的角度，如圖1-1；擴散反射發生當在不平坦的表面且反射的光線超過一個角度，所有的反射光的反射角或多或少會與入射角相同，如圖1-2；漫射型的反射，有時候又稱作
“Lambertian scattering”或“Diffusion”，這種情形發生在粗糙或不光滑的表面，其反射光會有許多不同的角度，如圖1-3。
圖1-1. 鏡面反射
圖1-2. 擴散反射
圖1-3. 漫射反射
當光線照在一個完美的光滑表面會發生鏡面反射，完全遵守「反射定律(Law of reflection)」，入射角（入射光線與垂直表面的法線所夾的角度，Incident angle ）會相
等於反射角（反射光線與垂直表面的法線所夾的角度，Reflected angle ），如圖1-4。
當光線照在一個粗糙的表面，光線將會立刻以許多不同的方向反射或穿透，如圖1-5，
在背光的材料中，擴散板、擴散片屬於穿透擴散(Diffuse transmission)的性質，底反射
板、燈管固定框架屬於反射擴散(Diffuse reflectance)性質。
圖1-4. 反射定律
圖1-5. 穿透及反射擴散
(二)折射(Refraction, Snell ´s law)---導光板、擴散片、稜鏡片
當光線從一種材料行進到另一種材料時，例如從空氣進到玻璃，此時光線會被折
射，也就是光線會彎曲及改變速度。
折射取決於二個因子：一個是入射角(Incident angle)
以符號 表示，另一個為材料的折射率(Refractive index)，以字母 表示，折射率等於真
空中的光速(c)比上光在材料中的光速(v)：
(1-1)
空氣中的光速幾乎相同於真空中的光速，因此空氣的折射率可視為1，幾乎所有
其他物質的折射率都是大於1，因為光通過這些物質，其速度會降低。
如圖1-6，光通
過折射率不同的介質時，入射角和折射角的關係可由Snell ´s law 表示：
2211s i n s i n
θθn n = (1-2)
其中：n 1為介質1的折射率，
n 2為介質2的折射率，
θ1為光線的入射角，
θ2為光線的折射角。
圖1-6. 折射(Refraction) and Snell ´s law.
(三)全反射(Total Internal Reflection, TIR)---導光板、擴散片、稜鏡片
根據折射定律，當光由一個較高折射率的材料行進到一個較低折射率的材料時，隨著入射角的增大，折射光會愈偏離法線，當入射角達到一個臨界角度(Critical Angle, )，折射光線將會通過兩種材料的邊界，若入射角再增大，所有的光線將被反射回材料的內部。
圖1-7在說明幾條不同入射角的光線，光線1、光線2和光線3的入射角小於 ；光線4的入射角正好等於 ；光線5的入射角大於 。
背光的材料中如PMMA 其TIR = 42.2°、Typical glass 其TIR = 41.8°，Polycarbonate 其TIR = 35.7°。
圖1-7. 全反射示意圖
(四)吸收(Absorption)---反射片、導光板、擴散片、稜鏡片
一個物體可以吸收部分或全部的入射光轉換成熱，許多材料會吸收特定波長的光線，稱之為選擇性吸收(Selective absorption)。
材料對光線的吸收性可由“Lambert´s law of absorption”表示：
x
Iα-
=
I
e
(1-3)
其中I0為入射光線強度，I為穿透光線強度，α為材料吸收係數，x為材料厚度。
由式(3-3)可知相同厚度的同質材料對於光的吸收率相同，例如有一個厚度1公分的材料會將進來的光線吸收一半，剩下的一半光線再經過另外一塊厚度1公分的相同材料，又會再將光束吸收一半，如圖1-8，因此只有的原始光線穿過這個總厚度為2公分的材料。
圖1-8材料吸收光線示意圖
(五)干涉
※牛頓環(Newton’s Rings)
當光進入一如下面圖片所示的系統，由於此二物體之間的間隙隨著距離中心接觸點位置變化而改變，所以考慮反射光時，其OPD隨r的增加而增加，所以會觀測到同心圓圖案的干涉現象。
根據破壞性干涉的條件，暗紋應發生在
疊紋現象(Moire)
因為前光板都是使用V-Cut 的紋路式樣，而V-Cut 的紋路在光學理論上可以視為一種光柵，而在紋路間距與反射面的距離與光的波長成為相差整數個波長時，V-Cut 紋路會造成一條條的亮帶及暗帶在螢幕上，稱之為疊紋（Moire）（圖4-7）。
為了不使人們看見此一現象，通常我們會將V-Cut 紋路傾斜防止疊紋的產生。
在Trace Pro 中因為其運算的基礎為幾何光學，對於疊紋的現象無法與以展現，因此本論文的光學模擬將不探討疊紋的現象。