背光设计规范

背光设计规范
目的：规范背光的设计方法及统一设计标准，以提高设计人员的设计水平及效率，保证LCD模块整体的合理性、可靠性。

适用范围：开发部背光设计人员
一、常见的LCD背光源类型
二、LED（发光二极管）背光源设计
2.1、彩屏手机背光源设计
2.1.1、彩屏手机背光源结构（不同类型彩屏手机背光源结构的主要原理基本相似，下面以单屏双彩为例。

）
Shading tape
Reflector film
Thin BEF(upper)
Thin BEF(lower)
Reflector film
Light guide SMT LED(white)Plastic housing
Diffuser film
彩屏背光结构图
表2彩屏背光源主要基材介绍
胶圈
导光板
散光膜（扩散膜）支撑产品的主要塑胶
框架，材料一般为白
色PC。

产品的主要导光部件，
材料一般为透明PC或
PMMA。

用于光的扩散，使光
均匀化。

正面为毛面，
底面为光滑面。

增光
膜
反射
膜
半透
反光
膜
对光有收拢作用而达
到增光效果。

正面为
棱形面，底面为光滑
面。

用于光的反射。

反射
面一般为银色。

既有反光性能又有透
光性能，主要用于产
品的副屏。

假彩膜
黑白
双面胶
普通
双面胶
带有彩色图案的透明膜，
目前有全透光及半透光2
种。

遮光及粘贴LCD，正面为
黑面，底面为白面。

分有基材和无基材2种，
用于粘贴膜类、
FPC、PCB等。

导光板一般是下层网点，材料有pc110、cop、pc1500（最贵）、PML（雅加利）导光板的模
具是专用的，关键是网点和锯齿，锯齿的角度直接影响到背光的亮度，色度和光斑等各个方面。

背光灯的结构一般是蓝色晶片加黄色荧光粉，灯结构的分类是：按晶片的长度分档，灯的分类是：电压确定范围，颜色分档。

测量时造成相同背光的电流值不同的原因是灯的内阻不同，测量时要区分是定电压还是定电流，目前主要是定电流测量
2.1.2、彩屏手机背光源设计要点
背光主要结构尺寸位置图
彩屏背光源主要尺寸(1)
FPC尺寸A处放大
彩屏背光源主要尺寸(2)
图2
背光在设计时要注意以下尺寸要求（尺寸位置参见图2）：
D1、D2：V.A区尺寸及其定位尺寸。

在满足D7≥1.5mm的条件下，TFT、CSTN及FSTN负型的背光源V.A区要比LCD的A.A区单边大0.5mm，FSTN正型的背光源V.A区要比LCD的V.A区单边大0.1mm～0.2mm。

公差为±0.2mm。

D3：胶框内侧宽度（LCD安装槽尺寸）。

此尺寸影响到LCD装配时对位及装配后牢固程度。

CSTN-LCD的边缘到胶框内侧的单边距离一般为0.1mm，TFT-LCD的边缘到胶框内侧的单边距离一般为0.15mm。

公差为±0.1mm。

D11：LCD 装配空间尺寸。

此尺寸必须与 LCD 的厚度配合设计,一般可规定其最小值。

D13：LED 背面架空尺寸。

当LCD 上的FPC 需要弯折安装到LED 背面时，可添加此设计，
D4：胶圈挡边宽度。

D4一般为0.8mm ，胶圈挡边宽度过薄时，背光源容易变形，故D4至少 为0.5mm 。

5、Φ1、D6：D5—背光源外形尺寸、Φ1—安装柱外径尺寸、D6—安装柱定位尺寸。

此三 个尺寸主要用于背光源的定位安装，精度要求较高，公差为±0.1mm。

安装柱高度一般在1.0mm 以内。

Φ1控制在φ0.6mm 以上，否则柱脚容易断裂或不易塑胶成形。

D7：V.A 区到胶框内侧尺寸。

此尺寸决定了黑白双面胶与 LCD 的接触粘贴宽度，若宽度过 窄，则会造成漏光，同时也会造成 LCD 的安装不牢固，影响模块整体的可靠性。

此尺寸一般 ≥1.5mm，常规为 2.0mm ，与 D1、D2 配合设计。

D8：LED 灯发光面到 V.A 区距离。

为避免发生光斑，此尺寸一般≥2.5mm，常规选择为 3.0 mm 。

D9：元件槽顶部到V.A 区距离。

D9一般按5.2 mm 设计，最小为5.0mm 。

极限值为4.8mm D10：元件槽宽度。

D10一般按2.2 mm 设计，最小为2.0mm 。

D12：导光部分厚度。

此尺寸为背光
产品的重要尺寸，直接影响到产品的发光
效果及亮度。

若导光部分厚度过薄，则容
易使产品产生光斑，同时亮度也会降低。

表3为不同类型彩屏背光源产品所对应的
导光部分厚度，表4为彩屏背光源产品各 主要基材厚度。

（导光板最薄可以做到
0.45mm ，加膜后，背光厚度为0.8mm ，在
价格方面：越薄越贵，0.65mm 以上时价格
按尺寸计算）
D13一般为0.2mm 。

D14：FPC 横、纵向定位尺寸，公差为±0.3mm。

设计时，FPC 伸出胶圈边缘不能太短， 影响生产焊接。

D15：FPC 金手指正反面长度。

正反面长度一般错开0.3mm ～ 0.5mm ，否则金手指与 覆盖膜交接处会因受力比较集中而容易造成断裂。

设计时可将与PCB 接触的那一面金手 指做长0.3mm ～ 0.5mm （即焊接面比非焊接面长0.3mm ～0.5mm ）（参考图3）。

金手指长度允许，可错开到1.0mm 。

（参考图4） 5
图3 FPC 金手指正反面错开 0.3mm ～0.5mm
图4 FPC 导通孔加圆弧并错 0.3mm ～ 0.5mm
D16、Φ2、D17
：D16—FPC 金手指宽度、Φ2—导通孔直径、D17—导通孔错位尺寸。

Φ2一般为0.25mm ～ 0.3mm ，为了避免金手指在导通孔处断裂，D16建议为≥0.5mm ，或 者在导通孔处增加圆弧（圆弧直径≥0.5mm）。

若金手指上的导通孔并列于同一条线上， 则FPC 弯折时导通孔处容易断裂，故导通孔之间的上下间距须错开0.25mm ～ 0.5mm ，若
D17：FPC 金手指半圆孔半径。

若此尺 寸太小则FPC 钻孔加工时容易钻偏，太大 则容易使金手指钻去一部分。

建议R1设计 为金手指宽度的四分之一即可（参考图 5）。

若金手指的宽度过小（小于 0.30mm ），建议不加半圆孔。

图5 FPC 金手指加半圆孔
D18：FPC 金手指间隙。

D17一般为1.0mm 。

D19、D20（A 处放大）：胶圈避让尺寸。

在 LCD 安装槽的四个角，背光源胶圈应该采取 避让设计，以防 LCD-Glass 切割不良造成的披峰与背光源胶圈干涉，在跌落时 LCD 边角受 力而导致 LCD 玻璃破碎。

D19 一般为 0.2mm ～ 0.3mm 。

D20一般为1mm～2mm。

各处尺寸公差值参考下表（表5）：
背光设计时注意事项补充说明：
1.背光各处壁厚≥0.5mm，以保证背光的强度，外形尺寸按照客户要求；
2.背光内框尺寸在玻璃尺寸的基础上，单边扩大0.15mm；
3.背光下部加强肋的厚度≥0.5mm；在必要时为了保证有足够的元件放置区，可以不要加强肋；
4.背光的有效区域在LCD的AA区域尺寸的基础上，单边扩大0.5mm；
5.背光的加强肋与其外框下边沿的距离≥0.5mm，以保证FPC弯折后边沿能与外框平齐；（根据客户图纸，FPC弯折后不一定与外框平齐）
6.背光安装玻璃处的槽深应高出玻璃表面0.5mm，设计时要考虑偏光片的厚度（一般选用厚片），一般偏光片的厚度：厚片上片0.22mm，下片0.22mm，薄片有上片0.22mm，下片0.12mm和上片0.12mm，下片0.12mm两种规格；
7.背光加强肋与其安装LED处的下边沿的距离≥2.2mm，此处是为了放置元件，最小取
2mm；
8.背光的内框的角处有一个小槽，是为了防止玻璃的角被损坏；
9.背光接线处，焊接面要比非焊接面长0.5mm；
10.LED灯安装的处的下边沿与背光有效区域（V,A区域）的下边沿的距离≥5.0mm，极限值取4.8mm；（可视区域下边沿到背光灯发光口的距离为3mm）
11.导光板与增光膜的总厚度一般取：1.1mm，1.2mm，较小时取0.9mm，极限值取
0.85mm；
12.FPC背面有焊锡时，背光背面槽深≥0.2mm；
13.背光黑白双面胶的宽度最小为1.5mm；
各项尺寸，参考背光设计注意事项附图：
LED Double side tape
(t=0.2mm)
Notes:
FPC SMT LED(white)
1.Unit:mm.
2.Do not scale drawing.
3.All radii without R0.2.
4.n modification rev.nomber.
5.draft angle1"
6.9poittsaverage luminous instensity:2800cd/m2 (Min),3200cd/m2(typ).
7.9Points uniformity more than80%min,85%typ.
8.Not specified tolerance is:±0.2
9.IF=15mA,VF=6.5±0.3V
Shading tape
Reflector film
Thin BEF(upper)
Thin BEF(lower)
Reflector film
Light guide
Plastic housing
Diffuser film
Explode chart
(The configuration
only for referance)
Color coordinate:X=0.28-0.32,Y=0.27-0.32
2.1.3、亮度选择
表6是供应商提供的各种尺寸背光源与不同LED灯数搭配下的常规亮度范围。

⑴在确定背光源亮度时，需要考虑的因素有背光源尺寸、导光部分厚度、LED灯数、LED类型、彩屏CF类别及CSTN-LCD产品透光率。

⑵我司CSTN-LCD产品分为高彩产品（NTSC>45%，透光率5%）、普通产品(NTSC25%～45%，透光率6.5%)、高透产品(NTSC<25%，透光率7.5%)。

不同产品选择不同亮度可达到人眼观察的最佳效果，一般的，高彩产品为180cd/㎡，普通产品为160cd/㎡，高透产品为140cd/㎡。

⑶设计时，亮度范围按照Typ.±（300～400）cd/㎡设置。

⑷亮度选择举例，1.5’高彩产品（单屏单彩），背光源亮度最小值为180/5%=3600
cd/㎡，背光源亮度范围为（3600cd/㎡，4000cd/㎡，4400cd/㎡）。

以上为理论值计算，从表6中可得出，1.5’单屏单彩的背光源选择3颗灯时，亮度可达到计算所得的最大值的要求。

若要选择2颗灯，使用ESR反射膜同样可达到要求。

⑸单屏单彩的普通产品，建议1.5’(含1.5’)以下选一颗灯；1.5’～1.8’(含
1.8’)选两颗灯；1.8’～
2.0’(含2.0’)选三颗灯；2.2’选三颗灯；2.4’选3粒灯最佳或4粒灯；
（6）如果客供的资料，样品或要求和以上不符时，要和业务员沟通，并保留书面或邮件的沟通记录，按照沟通的结果报价。

表6彩屏背光源亮度
主屏亮度(cd/㎡)副屏亮度(cd/㎡) pcs Max Typ.Min.Max Typ.Min.测试电流
（mA/LED
LED发
光面到
使
用
尺寸种类
单彩
1350038004500/15/chip 2.8单彩
2700075008000/15/chip 2.5单彩
1180023002700/15/chip 3.0单彩
2380042005000/15/chip 2.6单彩
1110013001500/15/chip 3.2单彩
1160018002400/15/chip 3.2单彩
1200022002600/15/chip 3.2单彩
2320035004000/15/chip 2.8单彩
228003200360040048060015/chip 2.8单彩
230003500400015020030015/chip 2.8单彩
3450048005300/15/chip 2.5单彩
340004400480020027035015/chip 2.5单彩
335003800430055063075015/chip 2.5双彩
328003300380025002800300015/chip 2.5单彩
2180021002600/15/chip 3.0单彩
2270030003600/15/chip 3.0单彩
225002800330036045055015/chip 3.0单彩
3350038004500/15/chip 2.6单彩
332003500420015021030015/chip 2.6单彩
330003300380045052070015/chip 2.6双彩
328003000350018002000250015/chip 2.6单彩
4400043005000/15/chip 2.5单彩
438004200480018025035015/chip 2.5单彩
436004000450052065078015/chip 2.5双彩
430003300380020002500280015/chip 2.5
单彩3300033004000/15/chip 2.8
1’
单屏1’
单屏1.4’
单屏1.4’
单屏1.5’
单屏1.5’
单屏1.5’
单屏1.5’
单屏1.5’
双屏1.5’
双屏1.5’
单屏1.5’
双屏1.5’
双屏1.5’
双屏1.8’
单屏1.8’
单屏1.8’
双屏1.8’
单屏1.8’
双屏1.8’
双屏1.8’
双屏1.8’
单屏1.8’
双屏1.8’
双屏1.8’
双屏
2.0’单屏
）V.A最
小距离
材
料
常规
用料
常规
用料
常规
用料
常规
用料
BEF-
RP
常规
用料
ESR
反射
膜
常规
用料
常规
用料
常规
用料
常规
用料
常规
用料
常规
用料
常规
用料
BEF-
RP
常规
用料
常规
用料
常规
用料
常规
用料
常规
用料
常规
用料
常规
用料
常规
用料
常规
用料
常规
用料
常规
用料
2.0’双屏328003200360012017025015/chip 2.8常规
单彩 3
2600 3000 3500 380 450
550
15/chip
2.8 单彩 4 3300 3600 4000
/
15/chip
2.8 双彩 4 2800 3000 3500 1800 2000 2500 15/chip 2.8 单彩 3 2800 3200 3800 / 15/chip
3.0 单彩 4 3200 3500 4000
/
15/chip
3.0 双彩 4 3000 3500 4000 1000 1300 1700 15/chip 3.0 单彩
4
3000 3500 4000
/
15/chip
3.0
⑵手机背光源的均匀性，一颗灯时为≥75%，一颗灯以上时为≥80%。

单彩 用料 2.0’
双屏
2.0’ 单屏
2.0’ 双屏
2.2’ 单屏
2.2’ 单屏
2.2’ 双屏
2.4’
单屏
常规 用料 常规 用料 常规 用料 常规 用料 常规 用料 常规 用料 常规 用料
备注：
1、表中亮度参数仅供参考，亮度值会因所选用的材料或结构不同而有所差异，且随着 工艺技术的发展而提升，若有特殊要求时可咨询供应商。

2、BEF-RP ，此种 BEF 可把透过的光线转成某一方向的光，在背光看来亮度很低，但与 玻璃的偏光片的角度相对应时，其透过玻璃后的表面亮度大大提高，比常规的高 20～30%。

3、常规 BEF ，只能把所有的散光聚集到正面来，所以背光表面亮度很高，但其光綫的 出射角度不是相同的，这是与 BEF-RP 最大的差别，所以其透过玻璃的光线是有限的，玻璃 的表面亮度也就随之降低。

4、ESR ，一种高反射率的膜片，其反射率可达 98%，比一般反射片可提高 5%～10%的亮 度，但此材料价格较为昂贵。

2.1.4、色度坐标
⑴普通及高透 CSTN-LCD 产品色度坐标使用表 7<CSTN 标准>；高彩 CSTN-LCD 产品色度 坐标使用表 7<高彩标准>；TFT-LCD 产品色度坐标使用表 7<TFT 标准>；表 7<偏黄>适用于欧 洲客户，通常不建议使用。

2.1.5、电路设计
单颗 LED 的工作电压范围为 2.8 ～ 3.5V ，通常选择 3.2V ，即单颗 LED 正向电压范围 为 V f =3.2±0.2V。

背光源通常采用恒流驱动，单颗 LED 正向电流 I f 一般为 15mA ，若背光源有足够空间供 LED 灯散热，I f 可选择 20mA 。

⑴串联电路 V AK = 3.2*N±0.3V（N 为 LED 数量，N≥2），I f = 15mA ，电阻起限流作用。

⑵并联电路 V AK = 3.2±0.2V，I f = 15*N mA （N 为 LED 数量，N≥2）。

图6串联电路图7并联电路
⑶保护电路彩屏背光均是采用白色
背光（多为蓝色芯片+黄色萤光粉制成），
其主要成份（P-N结）为Ga，对静电极为
敏感，为防止静电击穿损坏背光最好在电
路中设计反向卸荷电路，例如加反向保护
二极管（参考图8）。

随着制造工艺的发展，
LED制造商已经将保护二极管集成到LED封图8保护电路
装中，彩屏背光现都已使用此种封装的
LED，故在图纸中不必再加保护电路。

2.1.6、LED灯的布局方式
液晶显示器件是被动型显示器件，它本身不会发光，是靠调制外界光实现显示的。

外界光是液晶显示器件进行显示的前提条件。

因此，在液晶显示装配、使用中，巧妙地解决采光，不仅可以保证和提高液晶显示的质量，而且一般液晶显示的采光技术分为自然光采光技术和外光源设置技术。

而外光源设置上，又有背光源、前光源和投影光源三类技术。

1.背光源采光技术的两大任务是：
（1）使液晶显示器件在有无外界光的环境下都能使用；
（2）提高背景光亮度，改善显示效果。

2.分类：
（1）现对常用的背照明光源，按如下分类说明：
（2）寿命长，>100,000小时；
（3）亮度调节简便；
（4）是常用的背光方式；
（5）有四种不同的布局（如下图示）可适合各种不同模块的采光需求；
（6）可根据客户设计其它形式的布局。

LED被安装在导光板的左、右两边LED被安装在导光板的上边
D7：PCB 厚度，一般为 0.6mm 。

11
LED 被安装在导光板的上、下两边
LED 被邦定在背光板内，可提供更加 均匀的背光,板上有两个傅悖?quot;A"接
+4.2V *, "K"接地
注：*"A"必须接+3.8V ～+4.2V ，而不要直接接+5V ，因为当背光板电压长时间>4.2V 时 会使其过热，将影响正常显示，此时须对您的+5V 降压处理后再接入；部分 QH 及 VP 产品已 在模块上采取了措施，可以直接+5V 。

2.1.7、采用 LED 背光的 LCM 结构示意图
边
光 背 光
2.2、普通 LED 背光源设计
2.2.1、侧部光主要尺寸及公差控制
D1、D2：V.A 尺寸及其定位尺寸。

在满足 D2≥1.5mm 的条件下，背光源的 V.A 区比 LCD 的 V.A 区单边大 0.1mm ～0.2mm ，公差为±0.2mm。

D3：背光源外形尺寸，公差为±0.2mm。

D4：A 、K 脚尺寸，公差为±0.2mm。

D5：A 、K 脚定位尺寸，公差为±0.2mm。

D6：LED 厚度，常规选择为 2.0mm~3.0mm 。

2.2.2、底部光主要尺寸及公差控制 12
D7
PCB 厚度，一般为 0.6mm 。

\
图 9 LED 侧部光主要尺寸
图 10 LED 底部光主要尺寸
2.2.3、普通 LED 背光源参数设计
LED数量，N≥2）。

⑸对于蓝、绿、白灯的普通LED背光源，设计时必须加上保护二极管（参考图8）。

13
在背光源图纸中，除了完整地标明V.A区、外形等尺寸之外，还应该注明工作电压、工作电流、亮度、均匀性、发光颜色、波长、工作温度、寿命等重要技术参数。

其中，工作电压、亮度、波长，这三个参数必须标明最小值、典型值、最大值。

⑴电参数
表10中电压值、电流值范围因供应商不同会有所差异，设计时应以客户要求或样品为依据。

通常选用恒流驱动，故电流值一般设定其典型值，可根据模块结构及其工作电压、工作电流来选择If1或者If2。

单颗LED Vf公差范围为Typ.±0.2V。

◆选择串联电路时，Vf公差范围为Typ.*N±0.3V，If=If1（或If2）*N mA（N为LED数量，N≥2）。

◆选择并联电路时，Vf公差范围为Typ.±0.2V，If=If1（或If2）*N mA（N为
⑵亮度
LED背光源的亮度通常取决于电参数、V.A区面积、灯的颜色及数量。

①侧部光亮度一般为10cd/㎡～300cd/㎡。

◆若Typ.≤20cd/㎡，Range为（Typ.-2，Typ.，Typ.+4）。

◆若20cd/㎡<Typ.≤150cd/㎡，Range为（Typ.-10，Typ.，Typ.+15）。

◆若Typ.>150cd/㎡，Range为Typ.±20cd/㎡。

②底部光亮度一般为100cd/㎡～400cd/㎡，Range为（Typ.-20，Typ.，Typ.+25）。

⑶均匀性
均匀性=（最小亮度/最大亮度）*100%
侧部光的均匀性一般为≥70%。

底部光的均匀性一般为≥80%。

⑷波长（参考表11）
B
14
琥珀色HY584589594深蓝460463465
浅橙色SO600605610标准蓝465468470
橙色HO620625630海蓝470472475
亮红色SR640650660浅蓝475478480
深红色RD680690700青色（蓝绿）
480485490。