대형 직점 백라이트의 구조 및 개발 동향
Oct 11, 2021
액정 디스플레이는 이미지를 표시하기 위해 백라이트를 사용해야 하는 자가 발광 이 아닌 디스플레이 기술의 일종입니다. 따라서 백라이트의 개발은 액정 디스플레이의 성능에 매우 중요합니다. 그러나 대규모 액정 디스플레이에 대한 수요가 계속 증가함에 따라 기존 백라이트 비용의 비율도 증가하고 있습니다. 백라이트는 가벼움, 얇음, 저전력 소비, 높은 밝기 및 저비용을 개선하기 위해 노력하고 있습니다.
1 대형 LCD 패널 및 백라이트 소개
액정은 액정에 의한 빛의 변조를 통해 정보를 표시합니다. 개발 기회와 기술 혁신은 냉음 극성 형광튜브(CCFL), 외부 전극 형광램프(EEFL), 평면 형광등 등의 역광 개선과 밀접한 관련이 있습니다. FFL(플랫플루오레센트 램프), 발광 다이오드(발광 다이오드) 백라이트 등의 개발
1.1 LCD 패널
LCD 패널은 주로 컬러 필터(ColorFilter), 백라이트 모듈(백라이트), 드라이버 칩(IC), 보정 필름 및 편광제(지연 필름 및 편광제), ITO 유리 기판(ITO 기판), 방향 필름(PI 필름) 및 기타 구성 요소로 구성됩니다.
1.2 백라이트 모듈
백라이트 모듈은 광원, 등등, 등등, 반사판, LGP(라이트 가이드플레이트), 디퓨저, BEF(밝기 향상 필름) 및 외부 프레임에 의해 조립됩니다. 그 중에서도, 광원은 냉음극 형광튜브 CCFL, 뜨거운 음극형 튜브, HCFL(HotCathode 형광램프) 외부 전극 형광램프 EEFL, 발광 다이오드 LED, 평평한 형광 FFL, 현장 방출 백라이트 FE(현장 방출 백라이트) 등을 포함한다.
백라이트 광원은 빛을 방출하고 라이트 가이드 플레이트에 들어갑니다. 확산 후, 정면에서 특정 각도로 방출되고 발광 영역에서 균등하게 분포된 다음 디퓨저 플레이트및 밝기 향상 필름을 통과하여 액정 디스플레이의 시야각 범위 내에서 빛을 수집한다.
2 백라이트의 주요 구조
LCD 응용 분야는 크기, 밝기, 응답 속도, 해상도 및 색상 채도와 같은 관련 제품 특성의 차이로 이어지며, 다양한 용도로 적용되어 있습니다. 일반적으로 램프의 위치에 따라 다음 구조가 대략 적으로 채택됩니다.
2.1 에지 백라이트
LGP(라이트 가이드 플레이트)는 빛의 방향을 안내하고 패널의 밝기를 향상시키고 밝기를 균일하게 제어합니다.
Edge 백라이트의 광원은 일반적으로 라이트 가이드 플레이트 측면에 있습니다. 광원은 라이트 가이드 플레이트 및 광학 요구 사항의 형태에 따라 직선, L 자형 및 U 자형 CCFL 튜브를 가지고 있습니다. CCFL은 측면에 열 방출 문제가 없지만 CCFL에서 제공하는 빛의 양은 라이트 가이드 플레이트, 디퓨저 필름, 편광 필름, 액정 층, 컬러 필터 및 기타 다층 구성 요소를 통과하므로 효율성이 매우 낮습니다.
2.2 하단 조명
대형 디스플레이에 사용되는 경우 에지 조명 구조는 무게, 전력 소비 및 밝기에 이점을 가질 수 없습니다. 따라서 라이트 가이드 플레이트가 없는 직접 조명 구조와 바로 아래에 배치된 광원이 개발되었다. 직접 유형 백라이트는 부품수가 적고 전체 발광 효율이 에지 유형보다 높습니다. 밝기, 균일성, 색상 채도 등은 기본적으로 요구 사항을 충족합니다. 패널이 클수록 튜브 자체가 균일성 요구 사항이 길어지며 디퓨저 플레이트를 늘려야 했지만 밝기가 충분하지 않았기 때문에 튜브를 계속 늘렸습니다. 따라서 크기가 클수록 백라이트 비용이 높을수록 거의 선형이 됩니다. 그러나 램프가 증가함에 따라 액정 디스플레이의 전력 소비도 90%로 증가하고 열 방출 문제가 점점 더 심각해지고 있습니다.
3 직접 백라이트의 광원 분류
광원 시스템은 디스플레이의 밝기와 균일성을 결정합니다. LCD에 사용되는 광원에는 CCFL, HCFL, EEFL, FFL, LED, FE 등이 포함됩니다. 그 중에서도 CCFL은 고휘도, 고효율, 긴 수명, 고색 렌더링 등의 특성을 가지고 있으며, 원통형 구조는 얇은 플레이트 형 조명 장치를 형성하기 위해 빛을 반사하는 요소와 결합하기 쉽기 때문에 CCFL은 현재주류이지만 일반적으로 백색 광 LED가 적용 추세가 될 것으로 여겨진다.
3.1 CCFL
광원으로서, 차가운 음극 관은 빛 가이드 플레이트의 급속한 발전과 함께 개발되었습니다. 라이트 가이드 플레이트는 얇고 얇아졌으며 직경이 약 2.6mm인 차가운 음극 튜브가 주류가 되었습니다.
CCFL의 고전압 전극은 전자를 흥분시키고, 전자는 Ne 및 Ar 원자와 충돌하고, 에너지를 흡수하고, 가열, 고에너지 Ne 및 Ar 방출 에너지, 히트 Hg (Xe도 사용할 수 있음) 에너지를 흡수하고, Hg는 자외선 λ=2 5 3.7nm를 방출하고, 인내에 부딪히고, 눈에 보이는 빛을 방출한다. 전극에서 전자 방출은 저온 방출이 아니므로 냉음극 관이라고합니다. 전극에는 필라멘트가 없기 때문에 전극은 얇아질 수 있으며, 이는 고효율, 안정성 및 신뢰성의 장점을 가지고 있지만, 반사경, 확산 필름 등과 함께 사용되어야 하며 구조는 복잡하다. 32"는 12개의 튜브를 사용합니다. 37에 도달하면 튜브의 수가 약 20개로 증가합니다. 비용은 너무 빨리 증가하여 전체 시스템의 40 % 이상에 접근합니다. 또한 각 튜브를 별도로 구동해야 하며 응답 속도가 느립니다. 포화도는 약 72%에 불과하며 동시에 수은의 사용은 잠재적인 환경 문제를 야기합니다.
3.2 LED
그 장점은 낮은 전압, 가벼움, 수은이 없고, 긴 수명 등이며, 광원 스펙트럼은 발광 재료로 인광에 의해 생성 된 빛보다 순수합니다. 현재 NTSC 100% 색상 채도에 도달하고 초과하는 유일한 옵션입니다. 전력 소비 단위는 더 높은 밝기를 얻을 수 있으며 응답 속도는 CCFL보다 3 배 빠르며 액정 패널에 높은 부가 가치를 줄 수 있습니다. 3가지 종류의 RGB LED는 고가의 컬러 필터 CF를 대체할 수 있는 순차적으로 전환및 점등할 수 있는 광원으로 사용되지만, 가격은 상대적으로 비싸고 전력 소비가 상대적으로 크다.
3.3 하이브리드
LED 하이브리드 백라이트 기술은 LCD TV의 디스플레이 품질을 크게 향상시킬 수 있습니다. AFLC 영역 중심의 휘도 제어 가능 기술을 채택하여 이미지 데이터를 자체적으로 분석하고 특정 부품의 밝기를 자동으로 조정하여 밝은 부품을 더 밝고 어둡게 만듭니다. 부품이 더 어둡습니다.
하이브리드 LED 백라이트 액정 디스플레이, 색상 채도는 110%에 도달할 수 있으며, 명암비는 1.8ms 이하의 응답 속도10000에 도달할 수 있으며 IPS 광시야각 기술을 사용하여 위쪽, 왼쪽 및 오른쪽 시야각을 최대 178도까지 사용할 수 있습니다. LED및 형광광을 사용하는 하이브리드 백라이트 디스플레이는 형광등 백라이트를 사용하는 디스플레이보다 45% 높은 105% 색 채도를 달성할 수 있으며, 비용은 LED 백라이트의 약 60%에 불과합니다.
현장 방출 백라이트 FE FE 백라이트의 디스플레이 특성과 비용 이점도 미래에 자리를 차지할 것입니다.
유기 LED OLED 이것은 미래의 디스플레이, 하지만 그것은 또한 백라이트로 사용할 수 있습니다. 백라이트의 광학 구조를 단순화하고 낮은 구동 전압을 가지고 있습니다. 그러나 현재의 문제는 수명 부족, 저효율, 저온 감도 및 높은 가격입니다. .
4 백라이트 및 기타 구성 요소
4.1 라이트 가이드 플레이트(사이드 라이트 타입 백라이트에만 적용)
라이트 가이드 플레이트의 형상과 재료는 방출된 광원의 밝기와 분포를 결정합니다.
가장 일반적인 것은 광원으로부터의 거리에 기초하여, 광 가이드 플레이트의 하단 표면에 분포된 SiO2 및 TiO2와 같은 고반사 광원 재료를 사용하여 인쇄물의 특성을 사용하여 흡수 및 확산을 통해 전체 반사로 인한 내부 전파를 파괴하는 것입니다. 전면에서 빛을 고르게 분배합니다.
비인쇄형에는 에칭, 절단 방법, 재처리를 위한 샌드블라스팅 방법 및 확산 유형을 사용하는 사출 성형 광 가이드 플레이트가 포함됩니다.
에칭 타입은 금형의 인쇄점을 설계하고 절단 형은 덕트 플레이트 의 전면에 긴 홈을 잘라. 샌드블라스팅은 금형 코어에 거친 표면 분포를 형성합니다. 확산 방법은 직접 덕트 플레이트에 PMMA를 주입한다. 밝기면에서 에칭 된 라이트 가이드 플레이트는 인쇄 된 라이트 가이드 플레이트만큼 좋지 않습니다.
4.2 리플렉터
에지 조명 백라이트 모듈의 반사 플레이트는 광 사용의 효율을 높이기 위해 광원이 누출되는 것을 방지하기 위해 라이트 가이드 플레이트의 하단에 배치되어 바닥 표면에서 누출되는 빛을 라이트 가이드 플레이트로 반사하는 것으로; 직접 유형 백라이트 모듈은 반사 플레이트를 라이트 가이드 플레이트에 배치합니다. 라이트 박스의 바닥 표면은 그것에 붙여질 수 있고, 디퓨저 플레이트에 의해 반사된 광선은 빛을 상자의 바닥에서 디퓨저 플레이트로 반사하여 사용하기 위해 사용한다.
일반적으로 사용되는 금속 반사 필름은 금속 전도도가 높을수록 침투 깊이가 얕고 반사도가 높아지므로 금속 반사 필름은 고전도 금, 은 및 구리로 만들어집니다.
4.3 디퓨저
일반적으로, 기존의 확산 필름은 확산 막 기재물질에 화학입자를 산란 입자로 첨가한다. 기존 확산판의 입자는 수지 층 사이에 분산되므로 확산층을 통과할 때 두 층 사이에 빛이 계속 굴절됩니다. 다른 비율로 미디어를 통과할 때, 빛은 또한 광학 확산의 효력을 달성하기 위하여 굴절, 반사 및 산란을 많이 겪게 될 것입니다. 디퓨저/시트는 균일한 표면 광원을 제공하며 다른 다이어프램도 지원합니다.
재료의 화학 입자의 특성으로 인해 광 흡수및 광 산란 혼란을 필연적으로 유발할 수밖에 없습니다. 고정 거리 관찰자의 경우 광 강도의 일부가 낭비됩니다. 또한, 화학 공정은 시간이 많이 소요되며, 필요한 생산 비용은 상대적으로 높다. 또한 다른 재료 및 공정으로 만들어진 디퓨저가 많이 있습니다.
4.4 BEF 밝은 강화 필름 (프리즘 필름) 밝은 강화 필름
빛의 지향성은 확산 후 불악하며 밝기 향상 필름을 사용하여 빛의 방향을 수정해야 합니다. 빛을 응축시키고 빛 굴절과 반사를 통해 전면 밝기를 개선하는 목적을 달성합니다. 폴리에스테르 또는 폴리카보네이트는 재료로 사용되며 표면 구조는 일반적입니다. 큰 빛의 각도를 더 긍정적인 각도로 구부리고, 광 분포를 줄이고, 양수 농도를 달성하며, 전체 백라이트 모듈의 밝기를 60%~100% 증가시킬 수 있는 프리즘 실린더 또는 반실린더입니다. 일반적으로 백라이트는 밝기를 높이기 위해 서로 수직인 두 개의 밝기 향상 필름을 사용합니다.
수직에 가까운 빛은 빛을 향상시키는 필름에 들어간 후 완전히 반사되고 다시 바닥 반사판으로 돌아갑니다. 특정 경로 후에는 일정량의 감쇠가 있을 수밖에 없습니다. 따라서, 작은 각도로 원래의 빛의 경우, 그것은 실질적인 도움이되지 않습니다.
4.5 편광 변환 필름 (P-S 컨버터)
기존 LCD 패널 설계에서 광원 모듈은 S선 병렬 광을 걸러내고, P선 광원이 통과할 수 있게 해주며, 단일 편광광을 사용하여 LCD 패널을 구동하거나 조명하므로 LCD 패널에 들어가기 전에 광광을 통과하므로 편광 플레이트는 특정 편광 방향으로 에너지를 흡수할 수 있습니다. 및 차가운 음극 관에 의해 생성된 빛은 편광되지 않습니다. 첫 번째 편광 판을 통과할 때, 빛 에너지의 절반 이상이 흡수되어 빛을 만드는 사용 효율이 매우 나빠집니다. 편광 변환 필름이 사용되며, 그 기능은 광원의 편광 상태를 변환하는 것입니다. 반사 편광자는 LCD 편광기를 통과할 수 없는 빛과 LCD 편광기를 통과할 수 없는 빛을 분리하는 데 사용되며, 반사판에 의해 반사되는 빛은 밝기 를 향상시키는 목적을 달성하기 위해 사용 가능한 편광광으로 변환됩니다.
빛 수집 및 편광 변환 기능을 통합하는 반사 편광 변환 필름이 있는 DBEF(듀얼 BEF). 전면 밝기의 향상 뿐만 아니라, 큰 시야각의 밝기도 향상 됩니다.
DBEF의 구조 원리 는 위의 일반적으로 사용되는 구성 요소입니다. 다이어프램의 배열은 가장자리 유형 백라이트 및 직접 유형 백라이트에서도 약간 다릅니다.
5 결론
에지 조명 백라이트는 주로 데스크톱 컴퓨터 및 노트북 컴퓨터 모니터에 사용됩니다. LCD TV는 직접 조명된 백라이트를 사용합니다. 현재 CCFL은 여전히 주요 소스입니다. 그러나 패널이 증가함에 따라 비용과 조명 사용 효율이 이상적이지 않습니다. 단기적으로 더 쉬운 대안은 EEFL 백라이트입니다.
LED의 색상 채도 와 발광 효율은 여전히 개선되고 있으며, 해결되면 주류가 될 것입니다.
