早在1888年,奥地利化学家弗里德里希·莱尼泽发现了液晶及其特殊的物理特性,不过这种物质到了1973年才首次被运用于制作电子计算器的数字显示。而到了2010年代,液晶显示器由于功耗低的特性备受工程师青睐,目前已成为电脑、电视机的主要显示设备。
液晶显示器的主要原理是以电流刺激液晶分子产生点、线、面配合背部灯管构成画面。在液晶显示面板中,背光模组是液晶显示器的关键零部件,其功能在于提供分布均匀和充足亮度的光源。在背光模组中,导光板(LGP)作为最重要的部件承担了引导光线的功能,其设计与制造是背光模组的关键技术。
液晶显示器构造图
目前,LCD背光模组以侧光式为主,导光板材料分为有机透明材料和无机透明材料,两者具体的对比可以看下方。
1.有机透明材料:
传统LCD导光板基板普遍采用PMMA(聚甲基丙烯酸甲脂)、PC(聚碳酸脂)、MS(苯乙烯共聚物)、ZEONOR(环烯烃聚合物)。其中,PMMA是一种高透明的无定形塑性聚合物,透光率90%~92%,并能透紫外线达73.5%,折射率1.49,机械强度高,韧性好,拉伸强度60~75MPa,冲击强度12~13kJ/m2,可拉伸定向,耐紫外线和抗大气老化性能,成本低,是目前最为普遍的材料。
2.无机透明材料:
无机透明材料主要就是玻璃材料,是随着LCD电视尺寸大型化和显示高品质化所涌现出新的导光板材料。玻璃导光板作为一种新兴产品,主要化学成分为二氧化硅(SiO2),辅助成分如Al2O3、B2O3、Fe2O3、碱金属氧化物、碱土金属氧化物等,它们都可以改变玻璃理化工艺性能。按现有公布的专利以及文献资料来看,玻璃导光板的主要研发方向为玻璃辅助成分调节玻璃导光板性能,如机械性能、化学稳定性、导光质量等。
玻璃导光板的优势
虽然有机透明材料具有优异的光学性能和低廉的成本价格优势,但它们在超大尺寸、超薄液晶电视应用时,其系统强度差、热变形大是最大不足,同时塑料热膨胀系数大,尺寸受环境温度变化大,要求结构预留安全间隙大,不利于窄边框设计。
而在显示行业中,薄型化发展已成必然趋势。对于目前的两种主流显示器OLED和LCD,由于后者需要背光源因此在显示器厚度上的对决上已处于劣势。为了尽可能地解决LCD显示厚度的问题,导光板的轻薄化是关键。因此玻璃基板厂商康宁、旭硝子分别推出玻璃导光板,使得LCD显示变得纤薄,导光板厚度降至1~2mm左右。而且随着玻璃基板生产工艺技术越来越精细,玻璃基板最薄可达到0.1mm,同时具备较好的机械性能、出色的尺寸稳定性。可以说,玻璃导光板的的应用,给LCD显示带来了巨大生机。
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结语
与传统导光板相比,玻璃导光板具有优良的力学性能,是替代传统PMMA导光板的最佳替代品,可以实现电视超薄、轻量和大尺寸的新颖时尚设计。而且由于玻璃导光板高耐环境性,以及其使用期间较小的变形,使得通过窄边框设计实现“零边框”成为可能。不过玻璃导光板仍然有许多亟待改善的地方,如玻璃的光学性能问题、生产加工工艺的问题,这些都需要时间来解决,假以时日相信玻璃导光板的优势一定可以继续扩大。
资料来源:
液晶显示面板用薄型玻璃导光板国内外研究进展,张微尘,谭皓纬,李俊杰,田英良。
液晶显示器用导光板概述,沈玉国,王保平,王平,张洪响,昌皓。
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