Backlight Module (BLM), also known as backlight panel, is one of the essential components of Monochrome LCD displays. Since the liquid crystal display is not self-illuminating, the light source must be prov

Arka aydınlatma modülü (BLM), diğer adıyla arka aydınlatma ünitesi, monokrom LCD ekranların temel bileşenlerinden biridir. Sıvı kristal ekran kendi başına ışık üretmediğinden, ekrandaki içeriğin görünür hale gelmesi için gerekli ışık kaynağı arka aydınlatma modülü tarafından sağlanır. Tipik bir monokrom LCD arka aydınlatma modülü temel olarak LED ışık kaynağı, ışık yönlendirme nokta desenine sahip ışık kılavuz plakası (LGP), difüzör film ve ilgili diğer bileşenlerden oluşur.

Işık kılavuz plakasının temel görevi, ışığın istenen yönde dağıtılmasını sağlayarak ekran parlaklığını ve parlaklık homojenliğini iyileştirmektir. Işık kılavuz plakalarında yaygın olarak polikarbonat (PC) veya optik sınıf polimetil metakrilat (PMMA) kullanılır ve üretim genellikle enjeksiyon kalıplama yöntemiyle gerçekleştirilir. Gerekli ışık yönlendirme nokta deseni kalıp insertine (stamper) işlenebilir; böylece ışık kılavuz plakası ve nokta deseni tek bir enjeksiyon kalıplama prosesiyle oluşturulabilir.

Difüzör film, ışığın yüzeye daha homojen şekilde dağılmasına yardımcı olur. Reflektör film ise alt yöne ilerleyen ışığı tekrar ışık kılavuz plakasına yönlendirerek ışık kullanım verimliliğini artırır ve ışık sızıntısının azaltılmasına katkı sağlar. Monokrom LCD arka aydınlatma modüllerinde yaygın olarak kenardan aydınlatmalı yapı kullanılır. Bu yapıda ışık kaynağı, ışık kılavuz plakasının kenarına yerleştirilir. Işık, plakanın kenarından girerek görüntüleme alanı boyunca yönlendirilir ve dağıtılır.

 

Kenardan aydınlatmalı bir arka aydınlatma modülü tasarlanırken mekanik yapı ile hedeflenen görüntü performansının birlikte değerlendirilmesi gerekir. Mekanik tasarıma ve uygulama gereksinimlerine bağlı olarak ışık kılavuz plakası, tek malzemeli ve tek kalıplı enjeksiyon yöntemiyle (Şekil 2A) veya çift malzemeli ve çift kalıplı enjeksiyon yöntemiyle (Şekil 2B) üretilebilir.

Arka Aydınlatma Modülü Yapıları

 

Işık yönlendirme ve mekanik konumlandırma işlevlerini aynı yapı içinde sağlamak amacıyla ışık kılavuz plakasında tek malzemeli, tek kalıplı enjeksiyon yapısı tercih edilebilir. Konumlandırma pimleri ve yan duvarlar gibi mekanik detaylar ışık kılavuz plakasıyla birlikte tek parça olarak kalıplanır. Bu nedenle söz konusu yapılar aynı zamanda ışığı ileten ve yönlendiren parçalar haline gelir.

Avantajları: Yalnızca tek kalıp gerektirdiğinden kalıp ve malzeme maliyetleri daha düşüktür.

Dezavantajları:
(a) LCD'nin görüntüleme alanı (VA) dışında ışık sızıntısı oluşabilir. Örneğin, ışık kılavuz plakasının yan duvarlarında ve konumlandırma pimlerinde ışık görülebilir.
(b) Aynı arka aydınlatma boyutlarında parlaklık seviyesi bir miktar daha düşüktür.
(c) Daha karmaşık mekanik konumlandırma yapılarının tek kalıpla gerçekleştirilmesi mümkün olmayabilir.

Önerilen uygulamalar: Maliyetin öncelikli olduğu uygulamalar için uygundur. Ürün mekanik tasarımında VA dışındaki ışığın maskelenmesi sağlanarak ışık sızıntısının kullanıcı tarafından doğrudan görülmesi önlenebilir.

 

Işık sızıntısının azaltılması ve mekanik entegrasyonun kolaylaştırılması gereken tasarımlarda çift malzemeli, çift kalıplı enjeksiyon yapısı tercih edilebilir. Bu yapıda ışık kılavuz plakası ve plastik çerçeve ayrı enjeksiyon kalıpları kullanılarak üretilir.

Avantajları:
(a) VA dışında görünür ışık oluşmaz. Örneğin, yan duvarlar ve konumlandırma pimleri ışıkla görünür hale gelmez.
(b) Aynı arka aydınlatma boyutlarında parlaklık, tek malzemeli ve tek kalıplı enjeksiyon yapısına kıyasla bir miktar daha yüksektir.
(c) Daha karmaşık mekanik konumlandırma tasarımlarının uygulanmasına olanak sağlar.

Dezavantajları: İki ayrı kalıp gerektiğinden kalıp ve malzeme maliyetleri daha yüksektir.

Önerilen uygulamalar: VA dışında görünür ışığın kabul edilmediği veya daha yüksek arka aydınlatma parlaklığının gerekli olduğu uygulamalar için uygundur. Tek malzemeli ve tek kalıplı yapı ile çift malzemeli ve çift kalıplı ışık kılavuz plakalarının yapısal farklılıkları aşağıda karşılaştırılmıştır.

Tek Malzemeli-Tek Kalıplı ve Çift Malzemeli-Çift Kalıplı Işık Kılavuz Plakalarının Karşılaştırılması

Işık sızıntısının azaltılması, mekanik entegrasyonun kolaylaştırılması ve LCD'nin korunması gereken uygulamalarda çift malzemeli, çift kalıplı enjeksiyon yapısı tercih edilebilir. Mekanik çerçeve, Şekil 5'te gösterildiği gibi dört tarafı çevreleyen duvar yapısıyla tasarlanabilir. Kullanılabilir alanın sınırlı olduğu durumlarda ise Şekil 6'da gösterildiği gibi yalnızca iki tarafta duvar kullanılabilir. Çerçeveye duvar eklenmesinin sağladığı avantajlar şunlardır:

1. LCD'nin çevresinde mekanik koruma sağlar.
2. Arka aydınlatma çerçevesinin duvarları LCD yüzeyinden daha yüksek olduğundan, montaj sonrasında cama doğrudan baskı uygulanmasını önler ve camın kırılma riskini azaltır.
3. Arka aydınlatma modülü ile LCD'nin kolay ve doğru şekilde hizalanmasını sağlayarak mekanik konumlandırma hassasiyetini artırır.
4. Taşıma sırasında oluşabilecek titreşimlerin cam ile arka aydınlatma arasında ayrılmaya veya LCD ile arka aydınlatma modülü arasında konum kaymasına neden olmasını önlemeye yardımcı olur.

 

ided through the backlight module, penetrating the liquid crystal panel in sequence. Finally, it enters the human eye to form an image to achieve the display function. The Monochrome LCD backlight module structure usually comprises the LED light source, light guide plate, and diffuser components. The primary part of the light guide plate is to guide the direction of light, improve the panel's brightness and control the uniform brightness.

 

The light guide plate is commonly made of polycarbonate (PC) or optical grade acrylic material (PMMA). The specific light guide dot layout has been made into an injection mold block (stamper) to adopt the injection molding process. During the injection molding, the dot distribution of the light guide plate is completed at once.

The diffuser's function is to make the light distribution more uniform, and the function of the reflector is to reflect the light from the bottom back into the light guide plate. At the same time, it is necessary to prevent the possibility of leakage of the light source to increase the efficiency of the emitted light. Currently, the most commonly used backlight module is the edge type, the light source is arranged on the side of the light guide plate, and the light source enters the edge of the light guide plate and transmits it to the screen through the light guide plate.

 

For the design of the side-projection backlight module, it is also necessary to consider the mechanical design and the actual performance requirements of customers. In the design of the backlight mechanism, there're two light guide plate forming techniques that can be selected, such as single-material, single-mold injection as shown in Figure 2(a), or double-material double-mold injection as shown in Figure 2(b).

 

To have both the light guide effect and mechanism positioning function on a light guide plate, a single-material, single-mold injection design can be adopted, including positioning columns and walls, all of which are light-guiding objects.

Advantages: Single mold has a lower material cost.

Disadvantages:
(a) There will be light leakage outside the viewing area, such as walls and positioning columns of the light guide plate.
(b) The brightness is a bit lower under the same backlight size.
(c) If the customer has a complex mechanism positioning method, then the light guide plate cannot be produced by one pair of molds.

Suggestion: It can be used when the project is low-cost oriented. Customers can adjust the design of their device mechanism accordingly to avoid seeing the light outside the viewing area.

 

If the customer needs a light guide plate design that will not leak light and is easy to use, double-material, double-mold injection is a good choice, and two injection molds are provided for the light guide plate and the mechanical frame.

Advantages:
(a) There will be no light leakage outside the viewing area. For example, you will not see the light on walls and positioning columns of the light guide plate.
(b) Under the same backlight size, the brightness is slightly higher than that of the single-material, single-mold injection structure.
(c) Customers can have more complex mechanism positioning design.

Disadvantages: The cost of double molds is higher.

Suggestion: It is suitable for use if no light is allowed outside the viewing area of the customer's mechanism or if clients' projects require higher brightness. The comparison between the single-material, single-mold injection light guide plate and the double-material, double-mold injection light guide plate is shown in Table 1.

If customers are looking for a backlight with no light leakage, easy mechanism combination, and protection of LCD design, double-material, double-mold injection is a perfect solution. And a four-sided wall design can be added to the mechanism frame (as shown in Figure 5). If the space of the device mechanism is limited, the wall can be designed for the space on both sides (as shown in Figure 6).

The advantages of adding a frame wall design are as follows:

1. Protect around the LCD
2. The backlight walls are higher than the LCD surface, and the customer will not directly press the glass after assembly, which can avoid the possibility of glass breakage.
3. The backlight and LCD are easy to align, increasing the accuracy of the position of the mechanism.
4. It can avoid the possibility of separation of glass and backlight and displacement of LCD and backlight due to vibration during transportation.