在TFT-LCD顯示器面板的眾多關(guān)鍵零組件中，背光模塊由于生產(chǎn)技術(shù)的門檻不高，且進入障礙與資本投資規(guī)模相較彩色濾光片、玻璃基板、偏光板及驅(qū)動IC而言，明顯低了許多，另外，背光模塊的成本比重高居各零組件第二位，僅次于彩色濾光片。

背光模塊簡介

背光模塊(Backlight)亦稱為背光板，泛指可提供產(chǎn)品一個背面光源的組件，目前普遍運用在各種信息、通訊、消費產(chǎn)品上，如液晶顯示器、底片掃描器、幻燈片看片箱、數(shù)碼相機、個人數(shù)據(jù)助理(PDA)、衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、醫(yī)療器材、監(jiān)視器和筆記本電腦等，其中主要用途是作為液晶顯示器的光源組件。

由于TFT面板本身不具發(fā)光特性，必須在TFT面板上外加一個發(fā)光源，方能達到顯示功能，背光模塊就是為液晶顯示器產(chǎn)品提供背面光源的光學(xué)組件，簡單來說，背光模塊即為液晶顯示器的一個關(guān)鍵光學(xué)組件，也是依附于下游液晶顯示器的非標準化產(chǎn)品。

背光模塊是液晶顯示器的光源提供者，其主要由光源、燈罩、反射板(Reflector)、導(dǎo)光板(Light Guide Plate)、擴散片(Diffusion sheet光學(xué)用膜片1-2片)、增亮膜(Brightness Enhancement Film增光片1-2片)及外框等組件組裝而成。其中，光源包括冷陰極熒光管(CCFL)、熱陰極熒光管、發(fā)光二極管(LED)等；光學(xué)膜片與導(dǎo)光板為最主要的技術(shù)部件，所占成本比重也較高。

液晶顯示器由于厚度薄、質(zhì)量輕、攜帶方便，且相較于目前的CRT輻射更低的優(yōu)點，近年來需求快速的增加，已能在顯示器的市場占有一席之地。因此，隨著液晶顯示器制造技術(shù)的提升，在大尺寸及低價格的趨勢下，背光模塊將不斷向輕量化、薄型化、低耗電、高亮度及降低成本方向發(fā)展，以滿足未來市場競爭的要求。

一般而言，背光模塊可分為前光式(front light)與背光式(back light)兩種，而背光式可依其規(guī)模的要求，以燈管的位置發(fā)展出三大結(jié)構(gòu):

(1)側(cè)光式(edge lighting)結(jié)構(gòu)：發(fā)光源為擺在側(cè)邊之單支光源，導(dǎo)光板采射出成型無印刷式設(shè)計，一般常用于18吋以下中小尺寸的背光模塊，其側(cè)邊入射的光源設(shè)計，擁有輕量、薄型、窄框化、低耗電的特色，亦為手機、個人數(shù)碼助理（PDA）、筆記型電腦的光源，目前亦有大尺寸背光模塊采用側(cè)光式結(jié)構(gòu)。

(2)直下型(bottom lighting)結(jié)構(gòu)：超大尺寸的背光模塊，側(cè)光式結(jié)構(gòu)已經(jīng)無法在重量、消費電力及亮度上占有優(yōu)勢，因此不含導(dǎo)光板且光源放置于正下方的直下型結(jié)構(gòu)便被發(fā)展出來。光源由自發(fā)性光源（例如燈管、發(fā)光二極體等）射出與反射板反射后，向上經(jīng)擴散板均勻分散后于正面射出，因安置空間變大，燈管可依TFT面板大小使用2至多之燈管，但同時也增加了模塊的厚度、重量、耗電量，其優(yōu)點為高輝度、良好的出光視角、光利用效率高、結(jié)構(gòu)簡易化等，因而適用于對可攜性及空間要求較不挑剔的LCD Monitor與LCD-TV，其高消費電力(使用冷陰極管)，一體性不佳及造成LCD發(fā)熱等問題仍需要求改善。

(3)中空型結(jié)構(gòu)：隨著影像要求的尺寸增加，LCD也朝更大尺寸的方向發(fā)展，現(xiàn)在這類超大型的LCD被拿來當(dāng)作監(jiān)視器及壁掛式電視，不僅要求大畫面、高亮度及輕量化，在電氣上亦要求高功率下的低熱效應(yīng)，近年來發(fā)展的中空型結(jié)構(gòu)的背光模塊，使用熱陰極管作為發(fā)光源。此結(jié)構(gòu)以空氣作為光源傳遞的媒介，光源向下被棱鏡片與反射板對方向調(diào)整及反射后，一部分向上穿過導(dǎo)光板并出射于表面，另一部分因全反射再度進入中空腔直到經(jīng)折反射作用后穿過導(dǎo)光板出射，而向上的光源或直接進入導(dǎo)光板出射，或經(jīng)一連串折反射作用再出射；導(dǎo)光板的形狀為楔型結(jié)構(gòu)，目的在求一體化的效果。

背光模塊的組成

背光模塊為穿透式液晶面板的主要組件，主要提供液晶面板一個均勻、高亮度的光源，基本原理系將常用的點或線型光源，透過簡潔有效光機構(gòu)轉(zhuǎn)化成高亮度且均一輝度的面光源產(chǎn)品。一般結(jié)構(gòu)為利用冷陰極管的線型光源經(jīng)反射罩進入導(dǎo)光板，轉(zhuǎn)化線光源分布成均勻的面光源，再經(jīng)擴散片的均光作用與棱鏡片的集光作用以提高光源的亮度與均勻度。

(1)發(fā)光源(Light Source)
須具備亮度高及壽命長等特色，目前有冷陰極熒光管(Cold Cathode Fluorescent Lamp，CCFL)、熱陰極熒光管、發(fā)光二極管及電激發(fā)光片(EL)等，其中冷陰極燈管具有高輝度、高效率、壽命長等特性，加上圓柱狀外形因此很容易與光反射元件組合成薄板狀照明裝置，故目前以冷陰極熒光管為主流。業(yè)界普遍認為，未來背光模塊的發(fā)光源將以白光發(fā)光二極管為方向，就其所放置的位置分為直下式背光模塊與側(cè)光式背光模塊兩種。

(2)導(dǎo)光板(Light Guide Plate)
應(yīng)用于側(cè)光型背光模塊，是整體導(dǎo)光的效率重心，用射出成型的方法將丙烯壓制成表面光滑的楔形板塊，然后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散點。導(dǎo)光板主要功能在于導(dǎo)引光線方向，以提高面板的輝度及控制亮度均勻。冷陰極管位于導(dǎo)光板厚側(cè)的端面，冷陰極管所發(fā)的光以端照光(edge light)的方式進入導(dǎo)光板，大部份光利用全反射往薄的一端傳導(dǎo)，當(dāng)光線在底面碰到擴散點時，反射光會往各個角度擴散，破壞全反射條件與光的干涉現(xiàn)象而自導(dǎo)光板正面射出，利用疏密、大小不同的擴散點圖案設(shè)計可使導(dǎo)光板面均勻發(fā)光。

按照外型上的不同，導(dǎo)光板可分為楔形板和平板。一般筆記本電腦因考慮空間關(guān)系均采用楔形板，而LCD Monitor與LCD-TV則采用平板為主。

(3)反射板(Reflector)
一般側(cè)光式背光模塊的反射板放置于擴散板底部，將自底面漏出的光反射回導(dǎo)光板中，防止光源外漏，以增加光的使用效率；而直下式背光模塊則是置于燈箱底部表面或粘貼于其上，將經(jīng)擴散板反射的光束由燈箱底部再次反射回擴散板以被利用。

(4)擴散板(Diffuser)
擴散板和擴散片的功能是提供液晶顯示器一個均勻的面光源，一般傳統(tǒng)的擴散膜主要是在擴散膜的基材中，加入一顆顆的化學(xué)顆粒，作為散射粒子，這些微粒子分散在樹脂層之間，所以光線在經(jīng)過擴散層時會不斷地在兩個折射率相異的介質(zhì)中穿過，在此同時光線就會發(fā)生許多折射、反射與散射現(xiàn)象，如此便造成了光學(xué)擴散的效果�；蚴鞘褂萌窦夹g(shù)，經(jīng)由曝光顯影等化學(xué)程序?qū)⒚ＡУ南辔环植加涗浵聛泶只瘮U散膜基材表面，以散射模糊導(dǎo)光板上的墨點或線條。但在如此的光路架構(gòu)下，由于材料本身及化學(xué)顆粒的性質(zhì)，將會造成無可避免的吸光，而且其對光的散射是散亂的，對于一個固定距離的觀測者來說，將會有部分的光強被浪費，而造成光源無法有效的利用。再加上它的化學(xué)制程較費時，所需的生產(chǎn)成本相對的也較高。

(5)增亮膜(BEF棱鏡片)
光束從擴散板射出后的指向性非常差，因此必須利用棱鏡片來修正光的方向，其原理是通過光的折射與反射來達到凝聚光線、提高正面輝度的目的，以增加光線自擴散板射出后的使用效益，使背光模塊的整體輝度提高60-100%以上。增亮膜主要以多元脂(polyester)或聚碳酸脂(polycarbonate)為材料，其表面結(jié)構(gòu)一般為棱形柱體(prism sheet亦稱為棱形片)或半圓柱體(lenticular sheet)。目前跨國公司3M為全球獨家供應(yīng)商，擁有多項相關(guān)專利，通常一部背光模塊會使用兩片增亮膜，彼此方向垂直，將光集中增加輝度。

(6)偏光轉(zhuǎn)換膜(P-S Converter)
在現(xiàn)有LCD液晶面板設(shè)計中，光源模塊過濾掉了S-light平行光，允許P-light直行光源通過，并利用這個單一的偏極光驅(qū)動或照明LCD液晶面板產(chǎn)生所需要的功能。所以會在光線進入液晶面板前會先經(jīng)過一個偏光板，該偏光板會吸收掉某一偏光方向的能量，而冷陰極管所產(chǎn)生的光為非偏極化光，在通過第一片偏光板時，有一半以上的光能量會被吸收掉，使得光的使用效率非常差。為了解決這個問題須采用偏光轉(zhuǎn)換技術(shù)，以提高背光的使用率，降低LCD的耗電量。偏光轉(zhuǎn)換膜為背光模塊中一個非常關(guān)鍵的元件，它的功用是使光源進行偏極態(tài)轉(zhuǎn)換。其方法是利用反射偏光板，將可以通過與不可以通過LCD偏光板的光束分離，然后利用反射板將反射回來的光轉(zhuǎn)換成可用的偏光，達到提高亮度的目的。

一般偏光轉(zhuǎn)換技術(shù)是通過特殊的光學(xué)涂布以及結(jié)構(gòu)特殊的排列方式構(gòu)成光分離板，將射出光分離成P偏光及S偏光，S偏光經(jīng)反射后又成為P偏光，這樣一來就可以通過LCD面板的偏光板；也有利用一片膽固醇型液晶片跟l/4波片構(gòu)成偏光反射板，將導(dǎo)光板的射出光分離成左旋及右旋圓偏光，左旋圓偏光通過l/4波片后成為直線偏光，可直接通過LCD的第一面偏光板，而右旋圓偏光經(jīng)反射板反射后，亦成為可用的左旋偏光而被利用。

利用偏光轉(zhuǎn)換的技術(shù)來提高LCD的亮度，跟使用棱鏡片的方法比較起來，除了正面亮度得到提升之外，大視角方向的亮度亦同時得到提升，這就是偏光轉(zhuǎn)換技術(shù)的另一優(yōu)點。