背光模组基础知识培训(光莆显示)

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1、背光模組基础知识简介 2 内 容 大 纲v 1.背 光 源 的 发 展 由 来v 2.液 晶 显 示 模 块v 3.背 光 源 应 用v 4.背 光 模 组 定 义 与 分 类v 5.背 光 源 工 作 原 理 简 介v 6.背 光 模 组 的 结 构 组 成v 7.背 光 源 加 工 工 艺 流 程 图 v 8.背 光 源 一 般 性 要 求v 9.背 光 源 技 术 指 标 要 求v 10.背 光 模 组 常 见 缺 陷v 11.背 光 源 项 目 开 发 流 程v 12.背 光 源 项 目 开 发 一 般 周 期 背 光 源 的 发 展 由 来v 背 光 源 的 发 展 来 源 于 液

2、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

3、、 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 。 3 4 液 晶 显 示 模 块v 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

4、 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 /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%。 v 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

5、) c.提 高 背 光 源 的 亮 度 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、 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 5Digital Camera Mp4 Mp3Mobile Phone Notebook PCPhone 背 光 模 组 定 义 与 分 类v 定 义 ： 背

6、 光 源 Back light ， 是 一 个 向 Panel提 供 适 合 的 (要 求规 格 )光 的 组 件 .v 背 光 分 类 : 6 按 光 源 类 型 冷 阴 极 管 荧 光 灯 （ CCFL）OLED电 致 发 光 （ EL）发 光 二 极 管 （ LED） 按 光 源 分 布 位 置 直 下 式 背 光 源 （ 底 背 光 式 ） 侧 灯 式 背 光 源 按 显 示 类 别 普 通 黑 白 屏 背 光 源彩 屏 背 光 源 7 普 通 侧 背 光 背 光 类 型底 背 光 彩 屏 CCFL 背 光 源 工 作 原 理 简 介 8 常 规 LED背 光 源 的 工 作 原 理

7、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 。 9单 颗 LED发 光 LED阵 列 发 光 点 光 源 面 光 源底 背 光 的 工 作 原 理 10面 出 光 点 光 源 入 射 侧 背 光 的 工 作 原 理问 题 ： 如 何 做 到 下 面 从 侧 背 光 光 路 简 单 分 析 其 工 作 原 理 。 11 全 反 射 效 应

8、 ： 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 1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

9、射A I II 2NI0 1N901 12 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 13 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 ：LED 网 点 扩 散 膜反 射 膜把 每 个 网 点 看 作 一 颗 LED， 于 是 得 到 与 底 背

10、 光 相 同 的效 果 ， 不 同 的 是 出 光 点 阵 更 密 更 细 。 背 光 模 组 的 结 构 组 成v底背光：v 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 。 v 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。v 应 用 范 围 ： 仪 器 仪 表 、 固 定 电 话 、 学 习 机 等 。14 1.灯 源 （

11、chip2.PCB板 3.反 射 盖 4.扩 散 膜 v普通侧背光v 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 v 应 用 范 围 ： 家 电 、 PDA、 POS机 、 MP3等 15 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 v CCFLv特点：v 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、

12、U型、L型等多种。v CCFL也是侧背光的一种，工作原理与普通侧背光相似。v CCFL的结构主要包括CCFL灯管、导光板、扩散膜、铝框等v 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。 v应用范围： 车载显示、笔记本电脑、液晶显示器、液晶电视等16 v基本结构图： 17 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 18 v 彩 屏 背 光 源v 彩 屏 属 于 侧 背 光 ， 但 结 构 更 精 细 ，

13、工 艺 要 求 更 高 。v 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v 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 、LED(SMD) 、 FPC、 反 射 膜 、 下 扩 散

14、 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 。 v 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 。v 应 用 范 围 ： 广 泛 应 用 于 手 机 、 MP4、 PDA等 v 单 屏 19 v 双 屏 20 21 背 光 源 加 工 工

15、艺 流 程 图 背 光 源 一 般 性 要 求 22 要 求 Brightness (亮 度 ) Uniformity (均 一 性 ) 轻 薄 性 （ 更 轻 、 更 薄 ） 画 面 品 质 (MURA, 漏 光 , 白 /黑 点 等 ) 经 济 性 (更 便 宜 ) 信 赖 性 (寿 命 , 振 动 , 冲 击 ,高 温 高 湿 等 ) 颜 色 (色 坐 标 及 波 长 均 一 性 ) 背 光 源 技 术 指 标 要 求v 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

16、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 。 2、 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 。依 产 品 别 ， 背 光 亮 度 范 围 有 较 大 差 异v 测 试 仪 器 ： BM 7、 照 度 计v 量 测 距 离 ： 350/500mm 23 v 3、 均 匀 度 ： 均 匀 性 反 映 了 背 光 源 发 光 区 亮 度 的

17、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 。 各 类 型 背 光 均 匀 性 一 般 标 准 v 底 背 光 的 均 匀 性 75%；v 侧 背 光 的 均 匀 性 ， 需 根 据 产 品 的 结 构 、 发 光 形 式 以 及 面 积大 小 等 确 定 ， 开 模 产 品 一 般 在 75%以 上 ， 丝 印 产 品 一 般 在70%

18、以 上 。v 彩 屏 背 光 的 均 匀 性 80% 24 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

19、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 。 25 v 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 况下 均 能 正 常 工 作 ； 一 般 的 工 作 温 度 要 求 为 -3070 ， 存 储温 度 要 求 为 -4080 。v 实

20、际 上 ， 这 也 是 对 材 料 和 设 计 方 案 的 检 验 要 求 ； v 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 。v 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 。 26 27 背 光 模 组 常 见 缺 陷v 亮 度 /均 匀 性 不 足v 色 差 、 坐 标 值 超 规v 尺 寸 超 差v 亮 点 、 亮 线v 牛 顿 环 /干

21、涉 条 纹v 死 灯v 灯 闪 烁 v 漏 光v FPC断 裂v 黑 白 胶 粘 贴 不 牢v 黑 白 点 、 异 物v 划 伤 28 背 光 源 项 目 开 发 流 程 29 背 光 源 项 目 开 发 一 般 周 期v 出 图 0.5-1天v 设 计 1-2天 v 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 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