手機(jī)側(cè)式LED背光源制造技術(shù)
手機(jī)側(cè)式LED背光源制造技術(shù)
摘 要
手機(jī)液晶顯示屏(LCD)是近年來(lái)出現(xiàn)的一種新型顯示技術(shù)，因?yàn)槠涑?、重量輕、節(jié)能省電、無(wú)電磁輻射、高分辨率等優(yōu)點(diǎn)，贏得了廣大的市場(chǎng)。而背光源充當(dāng)了液晶顯示的光源，經(jīng)過(guò)半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，如今背光源已經(jīng)成為電子獨(dú)立科學(xué)。本文主要簡(jiǎn)述手機(jī)LED側(cè)背光源的制造技術(shù)。 一、引言
由于LCD面板本身不具發(fā)光特性，因此，必須在LCD面板上加上一個(gè)發(fā)光源，方能達(dá)到顯示效果，背光模塊(BackLightUnit)即是提供LCD顯示器產(chǎn)品中一個(gè)背光源的光學(xué)組件，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，背光模塊即為L(zhǎng)CD顯示器的一個(gè)關(guān)鍵零組件。 二、背光源的構(gòu)造與工作原理
背光源是提供LCD面板的光源。主要由光源、導(dǎo)光板、光學(xué)用膜片、塑膠框等組成。背光源應(yīng)具有亮度高、壽命長(zhǎng)、發(fā)光均勻等特點(diǎn)。目前主要有EL、CCFL及LED三種背光源類型，依光源分布位置不同分為側(cè)光式和直下式。隨著LCD模組不斷向更亮、更輕、更薄方向發(fā)展，手機(jī)側(cè)光式LED背光源已成為目前手機(jī)背光源發(fā)展的主流，其基本構(gòu)造見(jiàn)圖1:
由于直下式的模塊較厚，不符合輕薄短小的趨勢(shì)，因此，目前多以側(cè)光為主；導(dǎo)光板的作用在于引導(dǎo)光的散射方向，用來(lái)提高面板的亮度，并確保面板亮度的均勻性，導(dǎo)光板的良優(yōu)對(duì)背光板影響甚大，此為側(cè)光式背光板的關(guān)鍵技術(shù)之一。導(dǎo)光板是利用射出成型的方法將丙烯壓制成表面光滑的板塊，然后用具有高反射且不吸光的材料，在導(dǎo)光板的底面用網(wǎng)版印制的方式印上擴(kuò)散點(diǎn)，光源位于導(dǎo)光板一側(cè)邊，發(fā)出的光利用反射往另一端傳導(dǎo)，當(dāng)光線射到擴(kuò)散點(diǎn)時(shí)，反射光會(huì)往各個(gè)角度擴(kuò)散，然后再由導(dǎo)光板正面射出，利用各種疏密、大小不一的擴(kuò)散點(diǎn)，可使導(dǎo)光板均勻發(fā)光。反射板的用途在于將底面露出的光反射回導(dǎo)光板中，用來(lái)提高光的使用效率。導(dǎo)光板按照工藝流程不同又可分為印刷式及非印刷式，印刷式是在壓克力平板上用具高反射率且不吸光的材料，在導(dǎo)光板底面用網(wǎng)版印刷印上圓形或方形的擴(kuò)散點(diǎn)。非印刷式則是利用精密模具使導(dǎo)光板在射出成型時(shí)，在丙烯材料中加入少量不同折射率的顆粒狀材質(zhì)，直接形成密布的微小凸點(diǎn)，其作用有如網(wǎng)點(diǎn)。目前國(guó)內(nèi)廠商大多仍采用印刷式的導(dǎo)光板作為導(dǎo)光組件，印刷式的導(dǎo)光板具有開發(fā)成本低及生產(chǎn)快速的優(yōu)點(diǎn)，而非印刷式的技術(shù)難度較高，但在亮度上表現(xiàn)優(yōu)異，模具開發(fā)技術(shù)為瓶頸所在，另外，根據(jù)形狀可分為平板及楔形板，平板多應(yīng)用于監(jiān)視器，楔型板多用于筆記型計(jì)算機(jī)。至于擴(kuò)散板的主要用途，在于提高產(chǎn)品正面的亮度，它可讓光的分布更加均勻使從正面看不到反射點(diǎn)的影子。另由于光自擴(kuò)散板射出后，其光的指向性非常差，必須利用棱鏡片(光學(xué)用膜片)來(lái)修正光的方向，達(dá)到聚光的效果，提高正面的亮度。 三、制造過(guò)程
材料清潔→反射片組裝→導(dǎo)光板組裝→LED Assy組裝→擴(kuò)散片組裝→增光片組裝→保護(hù)擴(kuò)散片組裝→BLU組裝檢查及遮光片貼付→組裝完成→BLU OQC檢驗(yàn)及輝度量測(cè)→包裝及出貨作業(yè) 四、技術(shù)要點(diǎn)
背光源作為液晶顯示器顯示的主要亮度來(lái)源，多種方式從背光源方面來(lái)提升液晶顯示器的亮度。當(dāng)然，如果單純的提升亮度，而不改善亮度的均勻性及燈管壽命的話，并不會(huì)完全的提升顯示效果。從光源發(fā)光射至反射板、導(dǎo)光板，直到最后液晶顯示輸出的整個(gè)過(guò)程，光的利用是按比例遞減的，假設(shè)導(dǎo)光板光效率為100％，其在導(dǎo)光板中損失40％，通過(guò)下偏光片損失36％，通過(guò)液晶盒損失18％以及表面反射損失1％，由此，LED顯示從導(dǎo)光板到最終利用率不到5％。如果要提高光利用率，便需要對(duì)導(dǎo)光板、反射膜、棱鏡膜、增亮膜等設(shè)計(jì)上提出要求，并選擇相匹配的材料。 4.1 導(dǎo)光板
背光源模組中最核心技術(shù)為導(dǎo)光板的光學(xué)技術(shù)，目前主要有印刷形和非印刷(射出成型)形二種導(dǎo)光板形式，它們的工藝原理已在前面談到。因此，選用的導(dǎo)光板直接影響到產(chǎn)品的亮度及一致性，從目前所使用的幾款導(dǎo)光板來(lái)看，初選時(shí)應(yīng)對(duì)導(dǎo)光板用光強(qiáng)測(cè)試儀(BM-7)進(jìn)行9點(diǎn)測(cè)試，只有均勻度及透光率達(dá)到85％以上的導(dǎo)光板才能用來(lái)制造手機(jī)側(cè)背光。 4.2 反射膜
反射膜是背光源充分光源的一個(gè)重要部件，它的反射率的高低都會(huì)直接影響顯示效果。反射膜可用于燈管和導(dǎo)光板下面，有些公司利用特殊技術(shù)制作出具有高效率的反射膜，反射效率接近100％，使其亮度最大化獲得保留。除了在燈管處的高反射膜，在導(dǎo)光板下的反射膜也非常重要，需要特殊的粒子結(jié)構(gòu)與導(dǎo)光板的印刷點(diǎn)相匹配，不但能反射光，而且還使反射光變得十分均勻。通過(guò)使用這些特殊的反射膜，使液晶顯示的軸中心亮度提高近30％。 4.3 棱鏡膜和增亮膜
用過(guò)液晶顯示器的用戶都會(huì)發(fā)現(xiàn)，顯示屏存在一定的可視范圍。從垂直于顯示平面的方向觀測(cè)手機(jī)屏幕，亮度較高；但從偏離法線一定角度觀測(cè)，會(huì)發(fā)現(xiàn)亮度不是很高。這要求本來(lái)分散的光通過(guò)一些方法集中到中心觀測(cè)的一定角度，使在軸中心亮度大大增加。棱鏡膜的作用就是讓分散的光集中在法線70度范圍內(nèi)出光，其原理是利用全發(fā)射定律，讓大于70度射出的光又反射回來(lái)再次被利用，可使在軸中心亮度增加110％，其原理是利用折射和全反射原理使分散的光線集中于一定的角度從背光源中發(fā)出。
在背光源中除了棱鏡膜外，還有一種增亮膜。眾所周知，當(dāng)光通過(guò)下層偏光片時(shí)，有50％的光被吸收白白浪費(fèi)掉。而采用增亮膜之后，其原理是原本被吸收的50％偏振光重復(fù)利用，該膜可允許P1偏振光通過(guò)，而將P2偏振光反射回來(lái)重復(fù)利用再變成P1和P2，如此反復(fù)可循環(huán)可增加亮度60％。增亮膜在吸收偏振光的過(guò)程中，也充分的對(duì)反射光的均勻性做出了提升，對(duì)顯示效果的提升很明顯。 五、光測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)
光測(cè)量?jī)?nèi)容包括很多，這里介紹幾種典型的經(jīng)常需要測(cè)量的光參數(shù)。 5.1 亮度和均勻性
亮度和顏色的均勻性是衡量背光源性能的一個(gè)重要指標(biāo)，人肉眼對(duì)光的亮度和均勻性非常敏感。對(duì)亮度和均勻性的測(cè)量是采用光強(qiáng)測(cè)試儀(BM-7)進(jìn)行9點(diǎn)(如圖二)測(cè)試。以光強(qiáng)的大小(9個(gè)測(cè)量點(diǎn)的平均值)來(lái)衡量產(chǎn)品的整體亮度，最暗點(diǎn)與最亮點(diǎn)的比值來(lái)衡量其亮度的均勻性。而色度坐標(biāo)來(lái)反應(yīng)產(chǎn)品顏色的均勻性。但對(duì)于不同的器件其定義也不盡相同，因?yàn)樽罱K觀看的屏幕上的亮度與觀看的距離緊密相關(guān)，離屏幕越近亮度越亮。相反，離屏幕越遠(yuǎn)亮度越暗。對(duì)于產(chǎn)品的整體亮度值達(dá)到用戶滿意即可，但產(chǎn)品的均勻性應(yīng)達(dá)到85％以上。 5.2 透射率和反射率
人們常常需要測(cè)量通過(guò)介質(zhì)(玻璃、有機(jī)塑料)后的光能量。透射率定義為穿過(guò)介質(zhì)后的光能量與光源的入射能量的比值。這個(gè)比值對(duì)光的均勻性有很大的影響，如僅考慮透過(guò)的可見(jiàn)光能量則為流明透射率。在測(cè)量中難免受測(cè)量的器件表面的反射光等影響。測(cè)量時(shí)必須加防護(hù)罩或暗室來(lái)消除這些雜散光的影響。
六、工藝難點(diǎn)
從我公司現(xiàn)批量生產(chǎn)的產(chǎn)品測(cè)試結(jié)果看，發(fā)光區(qū)有小灰塵是影響產(chǎn)品成品率的主要原因，因此整個(gè)制造過(guò)程需防塵和清潔?；覊m直接影響背光源的正常使用，隨著集成技術(shù)的發(fā)展，手機(jī)面板的尺寸(寬度)縮小至0.9”、0.7”；在如此小的面積上要安排1024*768個(gè)象素，每個(gè)象素僅有0.02mm大小，灰塵顆粒足以將象素遮擋。如果在背光面板上有一些灰塵，會(huì)被光透射放大很多倍，表現(xiàn)在屏幕上是不規(guī)則排列的斑點(diǎn)。當(dāng)亮度調(diào)低時(shí)，更為顯著。手工方面也是關(guān)鍵，如清潔背光面面板比較困難，由于背光源表面的膜片是有機(jī)高分子膜，不宜用有機(jī)溶劑清潔，用鹿皮和絲織品清潔，容易造成劃傷；用棉簽清潔時(shí)，會(huì)使綿纖維滯留在偏光片表面。日本、韓國(guó)維修人員采用潔凈壓縮空氣強(qiáng)力吹拂灰塵，在清潔技術(shù)中稱為“氣刀除塵”效果較好。浮塵均可清除。而且不拆卸，不破壞背光源部件的相對(duì)位置。這種潔凈壓縮空氣噴筒，國(guó)內(nèi)尚無(wú)生產(chǎn)。 七、結(jié)束語(yǔ)
目前，LCD器件的性能在不斷地提高，其應(yīng)用范圍也在日益擴(kuò)大，從手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)到筆記本電腦，電視、無(wú)所不在。這就刺激了對(duì)側(cè)式LED背光源的需求，從而也促進(jìn)了對(duì)新型LED背光源的研究與開發(fā)；這種研究與開發(fā)是全方位的。因此，無(wú)論在何種背光源方面都取得了進(jìn)展，這就使得新型側(cè)式LED背光源不斷地涌現(xiàn)出來(lái)?？梢哉J(rèn)為，未來(lái)的手機(jī)背光源領(lǐng)域必將是一個(gè)性能不斷提高，新品種不斷被推出的局面。