背光模组基础知识

背光模組背光模組基础知识基础知识2 2内容大纲内容大纲v1.1.背光源的发展由来背光源的发展由来v2.2.液晶显示模块液晶显示模块v3.3.背光源应用背光源应用v4.4.背光模组定义与分类背光模组定义与分类v5.5.背光源工作原理简介背光源工作原理简介v6.6.背光模组的结构组成背光模组的结构组成v7.7.背光源加工工艺流程图背光源加工工艺流程图v8.8.背光源一般性要求背光源一般性要求v9.9.背光源技术指标要求背光源技术指标要求v10.10.背光模组常见缺陷背光模组常见缺陷v1 11.1.背光源项目开发流程背光源项目开发流程v12.12.背光源项目开发一般周期背光源项目开发一般周期背光源的发展由来背光源的发展由来v 背光源的发展来源于液晶模块的发展。背光源的发展来源于液晶模块的发展。液晶自身不会发光，液晶自身不会发光，LCDLCD面板本身也不具备发面板本身也不具备发光的特性，需要借助其它光源。光的特性，需要借助其它光源。液晶屏幕的成像原理是液晶屏幕的成像原理是靠面板中的电极通电后，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。模组的光线能够通过并实现显示效果。背光源背光源(Backlight)(Backlight)即是提供即是提供LCDLCD显示器产品中显示器产品中一个背面光源的光学组件。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、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。显示屏的显示效果。3 34 4 液晶显示模块液晶显示模块v目前液晶显示屏主要有目前液晶显示屏主要有STN/CSTN/TFT/TFD/UFB/OLEDSTN/CSTN/TFT/TFD/UFB/OLED；液；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中全透型的透过率大体在33%33%左右，半透型左右，半透型CSTNCSTN的透过率的透过率大体在大体在3-8%3-8%之间，半透之间，半透TFTTFT约在约在4-8%4-8%之间。当显示分辨率之间。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。要求越高效果要求越清晰时，对背光源的亮度要求就越高。v液晶屏的主要结构包括上下偏光片液晶屏的主要结构包括上下偏光片/上下玻璃基板上下玻璃基板/彩色虑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成光线的损失，假设背光源的光效率为100%100%，LCDLCD显示从显示从背光到最终利用率一般不超过背光到最终利用率一般不超过5%5%。v提高提高LCDLCD的表面亮度一般从以下方面着手：的表面亮度一般从以下方面着手：a.a.提高液晶像素的开口率提高液晶像素的开口率 b.b.在下偏光片和背光源之间加增亮膜（在下偏光片和背光源之间加增亮膜（DBEF)DBEF)c.c.提高背光源的亮度提高背光源的亮度背光源应用背光源应用v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、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、家电、电话机、手机、笔记本电脑、MP3MP3、MP4MP4、PDAPDA、仪表仪、仪表仪器、电子字典、电子记事本、学习机等器、电子字典、电子记事本、学习机等5 5Digital CameraDigital CameraMp4Mp4Mp3Mp3Mobile PhoneMobile PhoneNotebook PCNotebook PCPhonePhone 背光模组定义与分类背光模组定义与分类v定义：定义：背光源背光源 Back light Back light，是一个向，是一个向PanelPanel提供适合的提供适合的(要求要求规格规格)光的组件光的组件.v背光分类背光分类:6 6 按光源类型按光源类型冷阴极管荧光灯（冷阴极管荧光灯（CCFLCCFL）OLEDOLED电致发光（电致发光（ELEL）发光二极管（发光二极管（LEDLED）按光源分布位置按光源分布位置直下式背光源（底背光式）直下式背光源（底背光式）侧灯式背光源侧灯式背光源按显示类别按显示类别普通黑白屏背光源普通黑白屏背光源彩屏背光源彩屏背光源7 7普通侧背光普通侧背光 背光类型背光类型底背光底背光彩屏彩屏CCFLCCFL背光源工作原理简介背光源工作原理简介8 8常规常规LEDLED背光源的工作原理是将点光源变成面光源。背光源的工作原理是将点光源变成面光源。LEDLED（点光源）（点光源）背光源（面光源）背光源（面光源）根据将点光源变成面光源的方式不同，常规根据将点光源变成面光源的方式不同，常规LEDLED背光源可分为底背光源可分为底部光和侧部光（包括普通侧背光、部光和侧部光（包括普通侧背光、CCFLCCFL、彩屏背光）两种、彩屏背光）两种。9 9单颗单颗LEDLED发光发光LEDLED阵列发光阵列发光点光源点光源面光源面光源底背光的工作原理底背光的工作原理1010面出光面出光点光源入射点光源入射侧背光的工作原理侧背光的工作原理问题：如何做到问题：如何做到 下面从侧背光光路简单分析其工作原理。下面从侧背光光路简单分析其工作原理。1111全反射效应：全反射效应：导光板多是由导光板多是由PMMAPMMA或透明或透明PCPC料制造的，它的折射系数料制造的，它的折射系数N1=1.4916N1=1.4916，大于空气的折射系数，大于空气的折射系数N2=1N2=1；当光线从导光板射向；当光线从导光板射向边界时边界时,只要入射角只要入射角11大于某一角度时，光线不再有折射分大于某一角度时，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：量，而是全部被反射回导光板中（如图），根据折射定理：求临界角求临界角I0 I0 N1 sinI0=N2sin90 N1 sinI0=N2sin90 sinI0=N2/N1=1/1.4916=0.67 I0=42.2 sinI0=N2/N1=1/1.4916=0.67 I0=42.2 结论结论:当入射角当入射角I142.2I142.2时时,光线被全反射光线被全反射1212大部分大部分光光线线在在两面光滑的导两面光滑的导光板中以全反射光板中以全反射传送。传送。如果在如果在底部底部添加添加散射點，散射點，將將會有部份光線散射而折射出會有部份光線散射而折射出導光導光板板1313如此，在导光板底面添加散射点（网点：细小印刷白点或如此，在导光板底面添加散射点（网点：细小印刷白点或细微细微凹凸结构），则可破坏全反射，将光散射。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：光在背光的整个简化光路就如下图所示：LED网点网点扩散膜扩散膜反射膜反射膜把每个网点看作一颗把每个网点看作一颗LED，于是，于是得到与底背光相同的得到与底背光相同的效果，不同的是出光点阵更密更细。效果，不同的是出光点阵更密更细。背光模组的结构组成背光模组的结构组成v底背光：底背光：v结构特点：结构特点：（点）光源均匀布置在背光源底部，从背光源产（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）的方向出光品底部，以垂直于扩散膜（发光面）的方向出光 。v底背光特点：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、结构简单，发光均匀，驱动电流较大，颜色有黄绿、红色、琥珀等，厚度琥珀等，厚度4.504.507.00mm7.00mm。v应用范围：应用范围：仪器仪表、固定电话、学习机等。仪器仪表、固定电话、学习机等。1414 1.1.灯源（灯源（chipchip2.PCB2.PCB板板 3.3.反射盖反射盖 4.4.扩散膜扩散膜v普通侧背光普通侧背光v结构特点：结构特点：结构各异结构各异 ，亮度较低，功耗小，颜色丰富，有红、绿、，亮度较低，功耗小，颜色丰富，有红、绿、蓝、白、橙、七彩多种，尺寸可任意设计蓝、白、橙、七彩多种，尺寸可任意设计v应用范围：应用范围：家电、家电、PDAPDA、POSPOS机、机、MP3MP3等等1515 1.PCB 1.PCB（含灯源）（含灯源）2.2.反射膜反射膜3.3.导光板导光板 4.4.遮光贴布遮光贴布5.5.扩散膜扩散膜 6.6.侧遮光贴布侧遮光贴布 7.7.导线端子导线端子vCCFLv特点：特点：vCCFL即冷阴极发光管，它的驱动电压比其它类型背光大的即冷阴极发光管，它的驱动电压比其它类型背光大的多，达到多，达到220V、380V或更高。灯管的形状有一字型、或更高。灯管的形状有一字型、U型、型、L型等多种。型等多种。vCCFL也是侧背光的一种，工作原理与普通侧背光相似。也是侧背光的一种，工作原理与普通侧背光相似。vCCFL的结构主要包括的结构主要包括CCFL灯管、导光板、扩散膜、铝框等灯管、导光板、扩散膜、铝框等vCCFL背光主要应用于中大尺寸背光，该类型背光亮度高，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），目前逐步被LED背光所替代。背光所替代。v应用范围：应用范围：车载显示、笔记本电脑、液晶显示器、液晶电视等车载显示、笔记本电脑、液晶显示器、液晶电视等1616v基本结构图：基本结构图：17171 1、铁框、铁框 2 2、反射膜、反射膜 3 3、导光板、导光板 4 4、冷阴极荧光管、冷阴极荧光管 5 5、扩散膜、扩散膜6 6、胶框、胶框 7 7、保护膜、保护膜8 8、铁框、铁框1818v彩屏背光源彩屏背光源v彩屏属于侧背光，但结构更精细，工艺要求更高。彩屏属于侧背光，但结构更精细，工艺要求更高。v彩屏背光亮度要求高，通常要求在彩屏背光亮度要求高，通常要求在2000cd/m22000cd/m2以上，随着技术以上，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，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目前高端智能机一般亮度要求在4000cd/m24000cd/m2以上，固其结构特以上，固其结构特点中，必须使用到上下增光膜点中，必须使用到上下增光膜v彩屏包括单屏和双屏两种：彩屏包括单屏和双屏两种：v单屏即只有一面发光。结构主要包括：胶框、导光板、单屏即只有一面发光。结构主要包括：胶框、导光板、LED(SMD)LED(SMD)、FPCFPC、反射膜、下扩散膜、下增光膜、上增光膜、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。上扩散膜（有些产品可省略上扩散膜）、黑白双面胶等。v双屏即两面都发光，一面是主屏，与单屏类似，另一面是副双屏即两面都发光，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。出射光扩散均匀的作用，同时也对主屏起到反射膜的作用。v应用范围：应用范围：广泛应用于手机、广泛应用于手机、MP4MP4、PDAPDA等等v单屏单屏1919v双屏双屏20202121背光源加工工艺流程图背光源加工工艺流程图背光源一般性要求背光源一般性要求2222 要求要求 Brightness Brightness(亮度亮度)Uniformity Uniformity(均一性均一性)轻薄性（更轻、更薄）轻薄性（更轻、更薄）画面品质画面品质 (MURA,(MURA,漏光漏光,白白/黑点等黑点等)经济性经济性 (更便宜更便宜)信赖性信赖性(寿命寿命,振动振动,冲击冲击,高温高湿等高温高湿等)颜色颜色 (色坐标及波长均一性色坐标及波长均一性)背光源技术指标要求背光源技术指标要求v光电参数光电参数 1 1、波长及色坐标：、波长及色坐标：波长决定了单色光的颜色，一般控制变化范围波长决定了单色光的颜色，一般控制变化范围 为为5nm5nm。色坐标决定了白光产品的白光效果，通常的色度坐标色坐标决定了白光产品的白光效果，通常的色度坐标X X：0.26-0.32 Y0.26-0.32 Y：0.27-0.330.27-0.33。一般。一般X X、Y Y值分档差值以值分档差值以X=0.008X=0.0080.0120.012，Y=0.015Y=0.0150.0220.022范围管控。范围管控。2 2、亮度：、亮度：v 亮度是背光源的重要参数，它反映了背光源的光亮程度。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，依产品别，背光亮度范围有较大差异背光亮度范围有较大差异v 测试仪器：测试仪器：BMBM7 7、照度计、照度计v 量测距离：量测距离：350/500mm 350/500mm 2323v3 3、均匀度：、均匀度：均匀性反映了背光源发光区亮度的均匀程度；均匀性反映了背光源发光区亮度的均匀程度；均匀性均匀性=Lv(min)/Lv(max)=Lv(min)/Lv(max)；均匀性与测试点位置有关；均匀性与测试点位置有关；测试点至测试点至V.AV.A区外沿的距离为一般为区外沿的距离为一般为3-5mm3-5mm，测试点数量定，测试点数量定义，一般根据产品大小分义，一般根据产品大小分3 3点、点、5 5点、点、9 9点、点、1313点测试。点测试。各类型背光均匀性一般标准各类型背光均匀性一般标准v底背光的均匀性底背光的均匀性75%75%；v侧背光的均匀性，需根据产品的结构、发光形式以及面积侧背光的均匀性，需根据产品的结构、发光形式以及面积大小等确定，开模产品一般在大小等确定，开模产品一般在75%75%以上，丝印产品一般在以上，丝印产品一般在70%70%以上。以上。v彩屏背光的均匀性彩屏背光的均匀性80%80%2424 4 4、工作电压、工作电压VfVf和工作电流和工作电流IfIf 电路工作条件设定需要考虑到对产品的亮度的影电路工作条件设定需要考虑到对产品的亮度的影响。响。A A、背光源的电路采用串连或并联或串并联混合电路。、背光源的电路采用串连或并联或串并联混合电路。B B、供电方式分定电压或定电流两种。、供电方式分定电压或定电流两种。C C、定电压时，为了保证、定电压时，为了保证LEDLED工作在正常状况下，即工作在正常状况下，即保证每颗保证每颗LEDLED灯工作在灯工作在151520mA20mA电流下，一般需要电流下，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。正常范围内。D D、定电流时，为了保证产品电压在要求范围，有时、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。也需要串连入电阻以调节背光工作电压值。2525v工作、存储条件参数要求工作、存储条件参数要求v背光的工作、存储条件参数，一般有工作、存储温度、湿背光的工作、存储条件参数，一般有工作、存储温度、湿度范围要求。度范围要求。v 即是要求背光在高温、高湿或低温，或者冷热冲击情况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下均能正常工作；一般的工作温度要求为-3070-3070，存储，存储温度要求为温度要求为-4080-4080。v实际上，这也是对材料和设计方案的检验要求；实际上，这也是对材料和设计方案的检验要求；v 各材料各材料LEDLED、胶框、导光板、光学膜片、双面胶在上、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。述的环境中均需保持其功能。v 为检验材料、产品的性能，以及设计方案是否合理，产为检验材料、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。实验。26262727背光模组常见缺陷背光模组常见缺陷v亮度亮度/均匀性不足均匀性不足v色差、坐标值超规色差、坐标值超规v尺寸超差尺寸超差v亮点、亮线亮点、亮线v牛顿环牛顿环/干涉条纹干涉条纹v死灯死灯v灯闪烁灯闪烁v漏光漏光vFPCFPC断裂断裂v黑白胶粘贴不牢黑白胶粘贴不牢v黑白点、异物黑白点、异物v划伤划伤2828背光源项目开发流程背光源项目开发流程2929背光源项目开发一般周期背光源项目开发一般周期v出图出图 0.5-1天v设计设计 1-2天 v开模出样开模出样 一般情况（无特殊要求）10-12天加急情况（无特殊要求）8-10天特急情况（无特殊要求）6-8天v改摸改善出样改摸改善出样一般情况（无特殊要求）3-5天加急情况（无特殊要求）2-4天特急情况（无特殊要求）1-2天