液晶显示器背光模组(LCD)光学概论.
液晶显示器背光类型及优缺点（LCD、CCFL、LED）
Hale Waihona Puke 用 2～3 年之后亮度下降特别明显(寿命在 15000 小时～25000 小 时)，很多 LCD(尤其是笔记本电脑的液晶屏)在运用几年后会出现 屏幕变黄、发暗的现象，这正是 CCFL 运用衰减期较短的缺陷造 成的。 与此同时，由于 CCFL 背光源必需包含扩散板、反射板等困难的光 学器件，因此 LCD 的体积无法再进一步缩小。在功耗方面，采纳 CCFL 作为背光源的 LCD 也无法令人满足，14 英寸 LCD 的 CCFL 背 光源往往须要消耗 20W 甚至更多的电能。这对笔记本电脑和便携 设备来说，它们的续航实力将经受重大的考
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传统 CCFL 背光的缺陷 在深化了解 LED 背光技术之前，我们有必要先了解当前的背光技 术存在什么问题。我们知道，液晶是一种介乎于液体和晶体之间 的物质。液晶的奥妙之处是可以通过电流来变更其分子排列状态， 给液晶施加不同的电压就能限制光线的通过量，从而显示多种多 样的图像。但液晶本身并不会发光，因此全部的 LCD 都须要背光 照 明 。 目 前 LCD 的 背 光 源 几 乎 都 是 CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamps，冷阴极荧光灯)。 由于冷阴极荧光灯不是平面光源，因此为了实现背光源匀称的亮 度输出，LCD 的背光模组还要搭配扩散片、导光板、反射板等众 多协助器件。即便如此，要获得如 CRT 般匀称的亮度输出仍旧特 别困难。大局部 LCD 在显示全白或全黑画面时，屏幕边缘和中心 亮度的差异非常明显。 除了构造困难、亮度输出匀称性差之外，采纳 CCFL 作为 LCD 背光 源还有个让人头痛的问题运用寿命短。绝大局部 CCFL 背光源在运
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提升中，目前已可至 101 ml/W 以上，如此色调饱和度可以更佳， 以及让背光的 WLED 排置更宽松，进而让用电与散热问题获得舒缓， 且制造良品率持续进步成熟后，严选光亮特性相同的 LED 之本钱 也会降低。 单单变更背光技术或许还缺乏以引发 LCD 的革命，那么我们就去 看看别的 LCD 技术开展。OLED (Organic Light Emitting Diode) 即有机发光二极体。OLED 显示技术与传统的 LCD 显示方式不同， 无需背光灯，采纳特别薄的有机材料涂层和玻璃基板，当有电流 通过时，这些有机材料就会发光。而且 OLED 显示屏幕可以做得更 轻更薄，可视角度更大，并且能够显著节约电能。但是，目前它 的寿命和价格是限制它在 LCD 方面开展的瓶颈。 OLED 是另外一个受到瞩目的面板应用技术，并且以小尺寸面板的 实现期程较早。以客户的打算来看，2022～2022 年会有较多的机 种问世，但仍以次面板为主，而且即使机种和出货量较此时此刻 有明显的增加，市场占有率也不会超过 10％。OLED 原本因为本身 薄，比照、视角、省电等各方面的条件都较 TFT- LCD 要优秀，始 终受到业界的重视，认为将取代 TFT-LCD，早几年也纷纷投入研 发。然而一方面 OLED 本身技术遇到瓶颈，寿命问题有待克制； 另一方面 TFT-LCD 技术持续精进，此时此刻也能够供应优异的比 照和视角，致使 OLED 需求量始终无法大举提升，并且市场不大又 供过于求，限于价格竞争；
温度和湿度对LCD背光模组光学性能的影响
温度和湿度对LCD背光模组光学性能的影响透视Hot-Point PerspectiveDI G I T C W 热点132DIGITCW2019.061 引言目前，液晶显示器作为主流显示器已广泛应用于笔记本电脑、电视、显示器等领域。
由于液晶屏不能自发光，其光源为背光源供，因此背光源的光学特性对液晶显示器来说至关重要[1-3]。
液晶显示器用背光源的使用要求越来越高。
尤其是在高温、高湿等恶劣环境下，产品也要有高稳定性和环境适应性[4]。
因此液晶显示器的失效得到了研究者们的广泛关注与研究[5-8]，并提出了被称为“浴盆曲线”的失效曲线，将失效分为三个阶段。
马骁等[9]认为液晶的固有缺陷或问题是液晶显示器早期失效的主要原因；第二阶段失效是随机自然参数、外部因素及人为因素导致的；材料的疲劳和耗损是耗损阶段失效的主要原因。
黄翀和王欣等[10-11]认为温度是影响液晶模组失效的重要原因。
中北大学吴俣倩等[12]对航空领域液晶老化过程中温度及时间的影响进行了分析，设计了合理的温度和时间的老化测试系统。
目前，液晶显示企业会对液晶产品进行老化测试，通过高温、低温以及增湿实验来模拟恶劣的使用环境，以此作为产品是否合格的衡量标准。
2 实验2.1 实验仪器本文采用Fstar SR-3AR 背光模组光学特性自动测量仪来进行高温高湿前后光学测试，HORAD 快速温变（湿热）试验箱来进行恒温恒湿实验。
2.1.1 S R-3AR 光学特性自动测量仪SR-3AR 光学特性自动测量仪是由SR-3AR 分光辐射计、载物平台和FS-BLMS 软件组成。
光学测量的步骤为：（1）打开仪器，将测试背光源放置于测试治具上。
（2）打开FS-BLMS 软件，确认背光源电流电压等信息。
（3）点亮背光源，执行三点定位。
（4）选择测试点位，行测试。
测试过程是自动的，测试的点位对应背光源表面的点位。
测试完成后，软件会自动将数据输出成文档。
2.1.2 H ORAD 快速温变（湿热）试验箱HORAD 快速温变（湿热）试验箱由控制系统，高温箱、低温箱、前盖板、配电室、机械室、压力表（空气）、RS-485接口、总电源板、排气口以及温湿检测系统组成。
lcm
什么是背光板,背光模组背光模組背光板，就是（back light)是显示屏幕在前面变换画面，背光板是制造液晶LCD的。
LCD液晶显示器的液晶面板并不发光，只透光，所以要在背面加一个高亮的发光体，这就是背光板，其实就是荧光灯加一个反光板。
背光板设计原理产品设计的一般原则（一）满足客户对产品基本结构及性能的要求1.产品基本结构：指的是外形结构，对客户模块组装有影响的结构。
由于产品基本结构关系到客户模块，故不可以随意更改，除客户模块还没设计出来，只待背光板出来后才设计。
2.性能包括：亮度、均匀度、储存温度、动作温度、输入电流电压等测试条件及光学上的要求。
2.1 输入电流电压由客人模块决定，所以在设计时要清楚了解IF及Vf值，以便处理亮度。
2.2 亮度指亮度每单位发光区的光的强度。
2.3 就我司来说目前能达到的储存温度范围为-30℃~+80℃；动作温度为-20℃~+70℃。
（二）结构分析1.结构设计：几何形状应尽可能保证有利于成形的原则，避免模具复杂化。
1.1例如产品能设计为走镶件的，则不要设计为走滑块．而且模具上走滑块做出来的产品会有熔接痕，影响产品的美观性，若为导光板则更会影响亮度。
2.2走镶件的孔一般要1.0mm以上，以免薄片在滑动过程中断掉。
3.壁厚1)热固塑性材料。
最薄处壁厚：Tmin=1.5~2.5mm。
2)热塑性材料：背光板选用的材料均为此类材料。
最薄处壁厚：Tmin=0.25mm，但由于受射出成形的制约，以1.1inch来算，产品壁厚至少要0.4mm。
4.加强筋：为避免受力变形，在不影响产品组装的情况下，可适当加加强筋．5.支撑面：为避免磨擦时对咬花面造成磨损尽量不用整个平面支撑。
6.圆角：在不影响组装的情况下，可适当加圆角，以利于脱模。
（三）尺寸公差合理化1.A、B盖区配尺寸公差应按极限公差计算。
B盖的上限值应等于或小于A盖的下限值，但是A盖的上限值也不能比B盖的下限大太多，若大太多的话组装松动不说，还会影响亮度。
背光模组简介讲述
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人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。
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Backlight的结构
Back light结构组成：灯管（Lamp）、导光板（ Light Guide Pipe ）、 反射片（ Reflector ）、扩散片（ Diffuser Sheet ）、 棱镜片（ Prism Sheet ）、塑料边框（Mode frame）、 金属背板（back cover）、其它部件（cable线、connector）
LED背光源——场序技术的大尺寸液晶显示器。LED背光源的采用使显示亮度、色域、色彩品质等 都有较大的提高；与场序技术结合将具有能耗大幅减少、空间分辨率大幅提高的特点。LED背光 源即以RGB三色LED形成背光源系统，场序技术即将一帧（frame）彩色图像依次分解为R、G、B 三色的三基色子场（field），通过按时间次序高速依次切换RGB 子场，利用人眼的视觉暂留特性， 来获得彩色显示。
5. 无彩膜（Color Filterless）技术
传统的液晶显示器通常都是通过加法混色法来实现彩色，就是通过空间上有序排列的红（R）、绿 （G）、蓝（B）三色滤光片（彩膜）实现彩色。 缺点：（1）彩膜的最大透过率为33%，损失的能量一方面增加总的能量消耗,另一方面损失的能量 变为热能，增加了系统的散热要求； （2）采用这种方式色域较小； （3）依靠三滤色片空间上相当于三个像元，占据更多的空间，影响空间分辨率的提高； （4）彩膜价格昂贵； （5）彩膜贴附工艺要求高，很容易导致良品率下降。
LCD光学原理简介
資料來源：SHARP’s website
CMO/IDT Confidential
液晶顯示器操作原理
以90度TN為例
資料來源：SHARP’s website
CMO/IDT Confidential
液晶顯示器操作原理
以90度TN為例
資料來源：SHARP’s website
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Gray Scale 0 Red Green Blue White
8 16 24 32 40 48 56 63
對6 bit顯示器而言, 共可以顯示26 x 26 x 26 = 262,144 對8 bit顯示器而言, 共可以顯示28 x 28 x 28 = 16,777,216
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液晶的雙折射特性
液晶分子在不同軸向的折射係數不同，造成不同極化方向之間 的相位差，進而改變光的極化狀態
ny
nx nx=ny → 無相位差
ny nx
nx ny
nx > ny → 有相位差
nx >> ny → 相位差最大
CMO/IDT Confidential
對極化光的調變效果
平行長軸方向前進，光的極化方向不變 垂直長軸方向前進，光的極化方向改變最大
▪利用突起物暗示液晶倒向 ▪利用ITO Slit改變電場分佈
CMO/IDT Confidential
MVA - 4 domain
資料來源：FUJITSU Website
CMO/IDT Confidential
MVA and TN+film CR Contour Plot
MVA
TN+WV film
lcd背光
优秀的背光需达到亮度均匀,最好在阳光下也能使显示的字迹清晰。
我认为光源需离开LCD边缘适当距离,避免LCD边缘有光晕,另外亚克力板的形状和花纹很重要。
光源不应是聚光的，需有较大的发散角。
请各位朋友发表高见,怎样使LCD的背光设计较完美LCD的常用的背光有两种，分别为EL背光和LED背光，它们有各自的优缺点：1、EL背光 EL背光体积小、厚度薄、发光均匀，可以用胶水等直接粘在LCD玻璃片的后面，因为EL背光要靠交流电驱动，因此其电源逆变器工作时会有噪声，而且如果逆变器布置不合理，会对LCD的显示造成影响；2、LED背光 LED背光具有发光亮度高、亮度可调范围大、视觉广等优点，但是LED背光要想达到比较均匀的效果，需要有比较多的LED（发光二极管），电流消耗大，而且每个LED灯管的光照具有一定的散射角，为消除阴影（如果LED灯密度不够，LED灯到导光板的距离小，在LED和LED之间会有阴影），要求灯箱具备一定的厚度，这就增大了LCD的体积，这是它的缺点。
从实际使用角度来看，用全透明的PMMA等材料做导光片效果不好。
LCD背光可分为三种:EL片,导光板式,灯箱式。
在很多情况下,产品要求做得比较小巧;而用灯箱要达到好的效果,却要做得体积比较大(即光源距LCD背面有较大的距离),故灯箱式应用越来越少,只能在EL片和PMMA板中选择。
而EL片的亮度在汽车音响等方面无法满足要求。
导光板结构的应用日益增加。
通常LCD的导光板分为平板形和弧面形。
而弧面形又分为双弧面(两端厚,中间薄)和单弧面(光源处厚,另一端较薄)。
导光板的花纹用于调整光的均匀性,主要有齿纹和点纹等形状。
手机的导光板通常设计为平面形,圆点花纹,周边和底面用反光片，顶面和LCD之间为散光片。
请高手讲述导光板的花纹设计要点和加工方法我做过多个有背光的无线电产品,有一点经验.1>可以用在PCB上丝印白油代替反光片.2>LED排在短边比长边好3>LIGHTGUIDE用亚加力加花纹效果好.贴PCB面是粗纹,贴LCD面用细纹.4>LIGHTGUIDE的厚度在以上,漫射效果好.LCD背光源产业及技术05-28-2002 华东电子集团段萍--------------------------------------------------------------------------------摘要依附于LCD的背光源产业随TFT-LCD产业蓬勃发展而兴旺发达，本文简述背光源的技术、应用、产业现状和前景，并对介入此行业的要点作了简要分析。
背光模组结构及材料简介
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背光材料-反射片
代理或加工厂商 Kimoto 部品名称 RW188 TAC188 ML25M RF188 RF215G BR-1 RP10 材质 & 结构 E60L E60L+黏着层 E60L+接着剂+AL+PET E60L E60L+(Base+隐蔽层) (White coating) 白色PET+隐蔽层(总厚210μ m) PET+Coating (总厚220μ m)
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背光材料-扩散片
4. 扩散片
扩散片— 扩散片内有很多颗粒状的物体，可以将导光板收到的光进行扩散， 使光能够向棱镜片及panel正面方向传播，起到拓宽视角，隐蔽形成在导光板 上的Pattern的作用.
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1.1 CCFL背光光源及发光原理
CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp)简称CCFL，中文译名为冷阴极
萤光灯管，具有高功率、高亮度、低能耗等优点，广泛应用于显示器、照
明等领域。 由于CCFL灯管具有灯管细小、结构简单、灯管表面温度小、灯管表面亮度
高、易加工成各种形状（直管形、L形、U型、环形等）；使用寿命长、显
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背光材料-反射片
3.2 反射片材料型号
材料厂商& 品名
Toray E60L
主要材质+结构
發泡性PET+TiO2
用
LGP 反射板
途
三井化学
LU系列： PET+银+接着层+基板 MT系列： PET+银(Ti处理理)+接着层+基板 BR 黃銅基板 SU 不锈钢基板 AM 鋁基板
LCD光学颜色模式
LCD光学颜色模式LCD（Liquid Crystal Display，液晶显示器）是一种广泛应用于各种电子设备上的显示技术。
它利用液晶物质的光学特性来显示图像和信息。
在LCD中，液晶分子通过电场的作用来控制光的传播，从而实现图像的显示。
光学是液晶显示器的核心原理之一、液晶是一种有机化合物，具有与晶体相似的结构和特性，可以在光的作用下表现出光学效应。
液晶分子的特殊结构使它们能够通过改变自身的取向来控制光的传播。
液晶显示器的屏幕由成千上万个微小的液晶小格（像素）组成，每个像素通过改变液晶分子的取向来控制光的透过程度，从而显示出不同的颜色和亮度。
LCD的光学特性主要包括穿透、反射和散射。
在穿透性上，当电场作用于液晶分子时，液晶分子会重新排列，使得光可以穿过液晶层。
在反射性上，LCD可以通过设置背光源和反射层来实现光的反射，实现更清晰的显示效果。
在散射性上，LCD可以通过调整液晶小格的结构和应用电场来控制光的散射，实现更广角度的观看。
颜色模式是液晶显示器中用于显示颜色的一种方式。
液晶显示器一般使用两种主要的颜色模式：单色和彩色模式。
单色模式是指显示器只能显示一种颜色，通常为黑白或灰度。
彩色模式是指显示器能够显示多种颜色，通过组合不同的颜色像素来呈现丰富的图像和色彩。
彩色模式通常使用三原色（红、绿、蓝）来生成其他颜色，也有使用其他原色或可变颜色滤光片的方法。
彩色液晶显示器通常采用三基色（RGB）模式。
每个像素由一个红色、一个绿色和一个蓝色的亚像素组成，通过调整三个亚像素的亮度和颜色来显示出不同的颜色。
这种方式可以生成数百万种不同的颜色，使彩色液晶显示器能够呈现出更真实、更生动的图像。
除了RGB模式外，还有其他的颜色模式，如CMY模式和索尼的Triluminos技术。
CMY模式是通过三原色的补色（青、品红、黄）来生成其他颜色。
Triluminos技术则是通过添加特殊的荧光材料来扩展液晶显示器的色域范围，使得显示出的颜色更饱满、更鲜艳。