背光模组基础知识

背光模組基础知识
内容大纲

1.背光源的发展由来






2.液晶显示模块 3.背光源应用 4.背光模组定义与分类 5.背光源工作原理简介 6.背光模组的结构组成 7.背光源加工工艺流程图 8.背光源一般性要求 9.背光源技术指标要求 10.背光模组常见缺陷 11.背光源项目开发流程 12.背光源项目开发一般周期
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II 90° N2 N1 I1 I0
A
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大部分光线在两面光滑的导光板中以全反射传送。
如果在底部添加散射點， 將會有部份光線散射而折射出導光板
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如此，在导光板底面添加散射点（网点：细小印刷白点或 细微凹凸结构），则可破坏全反射，将光散射。 光在背光的整个简化光路就如下图所示： 扩散膜
LED
反射膜 网点
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背光源应用

伴随着液晶显示屏的广泛使用，背光应用范围遍及工业设备 、银行终端、办公自动化、通讯、电子玩具及消费类产品， 如家电、电话机、手机、笔记本电脑、MP3、MP4、PDA、仪 表仪器、电子字典、电子记事本、学习机等
Digital Camera
Mp4
Mobile Phone
Mp3
Phone
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工作、存储条件参数要求
背光的工作、存储条件参数，一般有工作、存储温度、湿 度范围要求。 即是要求背光在高温、高湿或低温，或者冷热冲击情况 下均能正常工作；一般的工作温度要求为-30~70℃，存储 温度要求为-40~80℃。 实际上，这也是对材料和设计方案的检验要求；


各材料——LED、胶框、导光板、光学膜片、双面胶在上 述的环境中均需保持其功能。
2、亮度：


亮度是背光源的重要参数，它反映了背光源的光亮程度。 依产品别， 背光亮度范围有较大差异 测试仪器：BM－7、照度计 量测距离：350/500mm
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3、均匀度：
均匀性反映了背光源发光区亮度的均匀程度； 均匀性=Lv(min)/Lv(max)； 均匀性与测试点位置有关； 测试点至V.A区外沿的距离为一般为3-5mm，测试点数量定 义，一般根据产品大小分3点、5点、9点、13点测试。
把每个网点看作一颗LED，于是得到与底背光相同的 效果，不同的是出光点阵更密更细。
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背光模组的结构组成


底背光：
结构特点： （点）光源均匀布置在背光源底部，从背光源 产品底部，以垂直于扩散膜（发光面）的方向出光 。
1.灯源（chip 2.PCB板 3.反射盖
4.扩散膜


底背光特点： 结构简单，发光均匀，驱动电流较大，颜色有黄绿、红色、 琥珀等，厚度4.50～7.00mm。 应用范围： 仪器仪表、固定电话、学习机等。
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底背光
Hale Waihona Puke Baidu
普通侧背光 彩屏
背光类型
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CCFL
背光源工作原理简介
常规LED背光源的工作原理是将点光源变成面光源。
LED（点光源）
背光源（面光源）
根据将点光源变成面光源的方式不同，常规LED背光源可分为底 部光和侧部光（包括普通侧背光、CCFL、彩屏背光）两种。
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底背光的工作原理
点光源————————————》面光源
▷ 经济性 (更便宜)
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背光源技术指标要求

光电参数 1、波长及色坐标：
波长决定了单色光的颜色，一般控制变化范围 为5nm。 色坐标决定了白光产品的白光效果，通常的色度坐标X： 0.26-0.32 Y：0.27-0.33。一般X、Y值分档差值以 △X=0.008～0.012，△Y=0.015～0.022范围管控。
为检验材料、产品的性能，以及设计方案是否合理，产 品一般都需要进行高、低温度储存、冷热循环冲击等相关 实验。

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背光模组常见缺陷






亮度/均匀性不足 色差、坐标值超规 尺寸超差 亮点、亮线 牛顿环/干涉条纹 死灯 灯闪烁 漏光 FPC断裂 黑白胶粘贴不牢 黑白点、异物 划伤
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背光源的发展由来

背光源的发展来源于液晶模块的发展。 液晶自身不会发光，LCD面板本身也不具备发 光的特性，需要借助其它光源。 液晶屏幕的成像原理是靠面板中的电极通电 后，液晶分子在电极通电之后会发生扭转，从而 让背光模组的光线能够通过并实现显示效果。 背光源(Backlight)即是提供LCD显示器产品 中一个背面光源的光学组件。 因而，背光源的质量决定了液晶显示屏的亮 度、均匀度、色阶等重要参数，很大程度上决定 了液晶显示屏的显示效果。
各类型背光均匀性一般标准


底背光的均匀性≥75%； 侧背光的均匀性，需根据产品的结构、发光形式以及面积 大小等确定，开模产品一般在75%以上，丝印产品一般在 70%以上。 彩屏背光的均匀性≥80%
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4、工作电压Vf和工作电流If
电路工作条件设定需要考虑到对产品的亮度的 影响。 A、背光源的电路采用串连或并联或串并联混合电 路。 B、供电方式分定电压或定电流两种。 C、定电压时，为了保证LED工作在正常状况下，即 保证每颗LED灯工作在15～20mA电流下，一般需 要串连入电阻进行分压，以确保灯源承受的电压 在正常范围内。 D、定电流时，为了保证产品电压在要求范围，有 时也需要串连入电阻以调节背光工作电压值。



应用范围：
广泛应用于手机、MP4、PDA等
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单屏
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双屏
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背光源加工工艺流程图
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背光源一般性要求
▶ Brightness (亮度) ▶ Uniformity (均一性) ▶ 颜色 (色坐标及波长均一性) ■ 要求 ▶ 信赖性(寿命, 振动, 冲击,高温高湿等) ▶ 画面品质 (MURA, 漏光, 白/黑点等) ▷ 轻薄性（更轻、更薄）
Notebook PC
背光模组定义与分类


定义： 背光源— Back light ，是一个向Panel提供适合的(要求 规格)光的组件. 背光分类: 电致发光（EL）
★ 按光源类型 冷阴极管荧光灯（CCFL）
发光二极管（LED）
OLED
直下式背光源（底背光式） ★ 按光源分布位置
侧灯式背光源 普通黑白屏背光源 ★ 按显示类别 彩屏背光源
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背光源项目开发流程
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背光源项目开发一般周期


出图 设计 开模出样 一般情况（无特殊要求） 加急情况（无特殊要求） 特急情况（无特殊要求） 改摸改善出样 一般情况（无特殊要求） 加急情况（无特殊要求） 特急情况（无特殊要求）
0.5-1天 1-2天 10-12天 8-10天 6-8天 3-5天 2-4天 1-2天
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液晶显示模块



目前液晶显示屏主要有STN/CSTN/TFT/TFD/UFB/OLED；液 晶显示屏按其透光性能大致分为全透型和半透型两种。 其中全透型的透过率大体在33%左右，半透型CSTN的透过 率大体在3-8%之间，半透TFT约在4-8%之间。当显示分辨 率要求越高效果要求越清晰时，对背光源的亮度要求就 越高。 液晶屏的主要结构包括上下偏光片/上下玻璃基板/彩色 虑光片以及封装在玻璃基板间液晶层构成，上述材料都 会造成光线的损失，假设背光源的光效率为100%，LCD显 示从背光到最终利用率一般不超过5%。 提高LCD的表面亮度一般从以下方面着手： a.提高液晶像素的开口率 b.在下偏光片和背光源之间加增亮膜（DBEF) c.提高背光源的亮度



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基本结构图：
1、铁框 2、反射膜 3、导光板
4、冷阴极荧光管
5、扩散膜 6、胶框
7、保护膜
8、铁框
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彩屏背光源
彩屏属于侧背光，但结构更精细，工艺要求更高。 彩屏背光亮度要求高，通常要求在2000cd/m2以上，随着技 术水平及品质要求的不断提升，特别是高端智能机的推广普 及，目前高端智能机一般亮度要求在4000cd/m2以上，固其 结构特点中，必须使用到上下增光膜 彩屏包括单屏和双屏两种： 单屏即只有一面发光。结构主要包括：胶框、导光板、 LED(SMD) 、FPC、反射膜、下扩散膜、下增光膜、上增光膜 、上扩散膜（有些产品可省略上扩散膜）、黑白双面胶等。 双屏即两面都发光，一面是主屏，与单屏类似，另一面是副 屏，发光区较小。双屏中副屏的下扩散膜既起到将导光板的 出射光扩散均匀的作用，同时也对主屏起到反射膜的作用。
单颗LED发光
LED阵列发光
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侧背光的工作原理
面出光 问题：如何做到 点光源入射
下面从侧背光光路简单分析其工作原理。
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全反射效应：
导光板多是由PMMA或透明PC料制造的，它的折射系数 N1=1.4916，大于空气的折射系数N2=1；当光线从导光板射 向边界时,只要入射角Ⅰ1大于某一角度时，光线不再有折射 分量，而是全部被反射回导光板中（如图），根据折射定理： 求临界角I0 N1 sinI0=N2sin90° sinI0= N2 /N1 = 1/1.4916=0.67 I0=42.2 ° 结论:当入射角I1≥42.2°时,光线被全反射
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普通侧背光
结构特点： 结构各异 ，亮度较低，功耗小，颜色丰富，有红、绿、 蓝、白、橙、七彩多种，尺寸可任意设计
1.PCB（含灯源） 2.反射膜 3.导光板 4.遮光贴布 5.扩散膜 6.侧遮光贴布 7.导线端子

应用范围： 家电、PDA、POS机、MP3等
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CCFL
特点： CCFL即冷阴极发光管，它的驱动电压比其它类型背光大的 多，达到220V、380V或更高。灯管的形状有一字型、U型、 L型等多种。 CCFL也是侧背光的一种，工作原理与普通侧背光相似。 CCFL的结构主要包括CCFL灯管、导光板、扩散膜、铝框等 CCFL背光主要应用于中大尺寸背光，该类型背光亮度高， 缺点在于厚度较大，驱动电压高，不环保，寿命短（较LED ），目前逐步被LED背光所替代。 应用范围： 车载显示、笔记本电脑、液晶显示器、液晶电视等