背光知识简介

背光源介绍篇一、背光源的由来二、背光源应用三、背光源的工作原理简介四、背光源主要物料介绍五、背光源的类型及设计简介六、背光源参数的合理设置七、背光源的发展方向一、背光源的由来背光源的发展来源于液晶模组的发展。液晶自身不会发光，LCD面板本身也不具备发光的特性，需要照明光源，它属于背光型显示器件。液晶屏幕的成像原理是靠面板中的电极通电后，而液晶分子在电极通电之后会发生扭转，从让背光模组的光线能够通过并实现发光。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、出射光均匀度、色阶等重要参数，很大程度上决定了液晶显示屏的发光效果。BACK液晶显示模组结构图二、背光源应用伴随着液晶显示器的广泛使用，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。BACKDigitalCameraMp4Mp3MobilePhoneNotebookPC背光源应用Ux17c三、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法不同，常规LED背光源可分为底背光和侧背光（包括普通侧背光、CCFL、彩屏背光）两种。BACK单颗LED发光LED阵列发光点光源————————————》面光源底背光的工作原理面出光点光源入射侧背光的工作原理问题：如何做到？下面从侧背光光路分析其工作原理。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

N1sinI0=N2sin90°sinI0=N2/N1=1/1.4916=0.67I0=42.2°

结论:当入射角I1≥42.2°时,光线被全反射大部分光线在两面光滑的导光板中以全反射传送。如果在底部添加网点，将会有部份光线散射而折射出导光板如此，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（备注：导光板网点面所起作用就是为了破坏全反射，以达到整个导光板出光面均能反射到光线的目的，当然网点面的具体设计技术能够使各点出光均匀），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，于是得到与底背光相同的效果，不同的是出光点阵更密更细。四、背光源主要物料简介本节根据背光主要结构介绍背光各主要物料背光源的典型结构图BACK导光板将点/线光源变成初步均匀化的点阵式出射光。反射片、遮光片将并非从发光区出射的光线反射回背光内部，保证光线仅从VA区射出。对于普通背光，只要加上扩散片，将初步的均匀的射出光局部细化，得到较理想的均匀出光效果。而仅仅加扩散片的背光亮度达不到彩屏背光的要求，还需要在扩散片上添加增光片。每片增光片约增加50%亮度；而彩屏背光一般使用两张增光片才能达到亮度要求（3000cd/㎡以上)。背光通用材料如下：导光板

（LG）胶框（HOUSING）LED灯源电路辅料反射片(Reflector)遮光片/铝膜（ALF）扩散片（Diffuser)增光片（BEF）各类双面胶(D.S.T)导光板导光板的材质通常为PMMA（有机玻璃）、透明PC料。

PMMA透光性较好，但易脆，耐温低，常用于手工样品。

LC1500彩屏背光通常选用透明PC料强度高、可弯折性能好，可耐温高，一般适用于结构较复杂产品。透明PC料规格一般有：PC1250Y、LC1500(出光)

PC1250Y一般用于普通侧背光BACK特性PMMAPC比重

1.21.2吸水率％0.30.2透过率%（2mm厚）9390折射率

1.491.59热变形溫度Tg(℃)90~105145在导光板下平面制造按一定规律分布的网状小凸的网点.

当光线射到网点上后,全反射现象被破坏,光线形成一束漫反射光线而射出导光板

导光板将LED点光源变成点阵排列式的粗化均匀出光（侧背光），制造出形成面光源的条件。网点放大图胶框胶框用于底背光产品或光密封性要求较高的侧背光；是彩屏背光不可或缺的组件。

常用的材料为URZ2501、PC白、PC白+玻纤、ABS料等。

URZ2501为出光级材料，反射及遮光性好，常常用于彩屏背光。URZ2501彩屏背光通常选用

PC白、PC白+玻纤一般用于底背光。BACK灯源1、灯源颜色及规格2、LED灯相关曲线3、CHIP4、SMD5、LAMPBACKYellow－Green黄绿色Blue蓝色Green绿色White白色Red红色Yellow黄色Amber琥珀色

背光颜色Colorful七彩灯源规格0603335三色灯二、灯源关系曲线1、LED是二极管的一种，其正向电压和正向电流不成线性关系。LED正向电压～正向电流关系曲线如下图：2、工作环境对LED灯的性能有重要影响。下图是LED的环境温度～正向电流曲线图：一、单极芯片封装结构芯片负极通过银胶与PCB铜箔连接，正极通过铝（金）线邦定与PCB铜箔相连接。芯片亮度较低，范围为6~400mcd，常用于底背光与侧背光。CHIP二、双极芯片封装结构芯片正负极均通过铝（金）线邦定与PCB铜箔相连接。灯源SMD是将芯片焊接邦定在一个小PCB板上，并用树脂固定的LED。各型号的SMD封装原理类同，只是外形结构有差异。现有的大部分SMD内还封装了反向二极管进行保护。亮度范围10~1500mcd，常用于侧背光和彩屏产品。SMDSMD（0603）封装结构SMD（335）封装结构LAMP灯的封装与SMD封装原理类同，只是外形结构有差异。它最显著的特征是有两个支架PIN脚。亮度范围100~1500mcd，常用于侧背光产品。LAMP颜色标识正常工作电压

VF正常工作电流

IF波长范围或颜色X、Y范围MIN（V）TYP（V）MAX（V）TYP（mA）MAX（mA）MIN(nm)TYP(nm)MAX(nm)黄绿色YG1.852.052.2510.0015.00569572575琥珀色AM1.852.052.2510.0015.00585590595橙色A1.852.052.2010.0015.00600605610红

色浅红色SR1.852.052.2010.0015.00620625630亮红色HR1.80

2.3010.0015.00640650660

深红色RD1.80

2.3010.0015.00680690700

兰紫B2.903.153.4015.0020.00450455460兰

色深兰B2.903.153.4015.0020.00460463465标准兰B2.903.153.4015.0020.00465468470海兰B2.903.153.4015.0020.00470472475

浅兰B2.903.153.4015.0020.00475478480

兰绿B2.903.153.4015.0020.00480485490翠绿G3.903.153.4015.0020.00500505510深绿G2.903.153.4015.0020.00520525530白色W2.93.153.415.0020.00

通常色度坐标范围X0.260

0.320

Y0.260

0.330

背光LED光源参数红色是现在比较少见的晶片其他电路辅料1、PCB/FPC2、二极体3、电阻4、锡膏、锡线5、银胶6、铝线（金线）二极体电阻FPCPCB锡膏锡线铝线BACK反射片（Reflector）1、普通侧背光反射片2、彩屏背光反射片BACK1、普通侧背光反射片此类白色反射片的材质：發泡性PET+TiO2，為Toray專利。白色反射片外观如右图所示。此类反射片的反射率约为80%~90%，具有一定的透光性。普通侧背光使用白色反射片,常用型号如E20系列、E60L（常用于大尺寸产品）、RW75等；厚度从0.05~0.2mm，可以根据需要选择。白色反射片反射原理TiO2的折射率很高（n=2.62），將TiO2

混合PET或聚碳酸酯（polycarbonate）等光學上透明度高的樹脂，經過微細發泡而成反射片。

泡的直徑有數微米左右，泡越微細、密度越高，反射率就越高。泡是折射率約1.00的素材，與透明樹脂之間，形成良好的屈折率界面。从网点折射出来的光，进入反射片后，通过非常複雜的折射動作，使绝大部分的光返回LG中。2、彩屏背光反射片（银反射片、ESR）←銀色PET

(反射面)

←接着层

←白色PET银反射片光线发射率从96%~98%典型产品：37W01（丽光）、NR-1（惠和）彩屏背光反射片一般为镀银反射片，多为一面银一面白；厚度薄（0.04~0.065mm)，但反射效率很高，遮光性能好。多层膜反射片反射片（ESR）利用了多层膜技术，在65微米的厚度内集成了1000多层薄膜。反射片不含一点金属，但是看起来金属反射片一样明可鉴人。作为高效反射片，ESR在整个可见光光谱范围内的反射率都在98％以上，高于目前其他种类的反射片。ESR本身由高分子薄膜层组成，是更加绿色环保的反射片材料。在LCD中，ESR作为背光源的光源反射片和底反射片使用。←1000多层薄膜集成0.065mm典型产品：3MESR（3M）采用3MESR可相对提高背光产品亮度，并降低白光色度坐标，使彩屏背光视觉感受相对偏蓝。遮光膜1、铝膜（ALF）遮光膜常用单面背胶铝膜，俗称亮银龙、亚银龙。←镀铝层

←PET←

粘合剂

结构图遮光膜粘贴在导光板侧边及灯与VA区之间，起遮光和反射作用。常用做遮光膜的有铝膜和黑白单面胶。亮银龙卷材BACK亮银龙色泽较光亮，厚度也较大（0.08),遮光性较好，导电；常用型号为L263S、L262S、HBKS-50等。亚银龙色泽相对较暗淡，厚度薄（0.05），具有一定的透光性。常用的型号为BTKSMI25UL。亚银龙亮银龙2、黑白单面胶（白面背胶）根据需要，有时候也采用黑白单面胶作为遮光膜。白面背胶，贴附在导光板上；黑面作为遮光面，露在外表面。常用型号如：550PBS系列扩散片（Diffuser）1、底背光用扩散片2、侧背光用扩散片3、彩屏背光用扩散片BACK底背光用扩散片扩散层PET背胶层结构如图所示：底背光扩散片一般带胶，厚度较大，雾度很大（90%），透光率仅约40%。底背光常用扩散片为MB-633P、MB-433P、ED-255XL、GLD-240等。厚度在0.18~0.3mm之间。保护膜离型纸侧背光用扩散片结构如图所示：普通侧背光常用扩散片为TPRA-90、GLD-390等。厚度在0.09mm。

TPRA-90扩散片（蓝色为背胶）彩屏背光用扩散片←扩散层(Diffusionlayer)

←基材（BackingMaterial)←防粘层（AntiBlocking)结构如图所示：彩屏背光常用两片扩散片。一片放在导光板和增光片之间，均化导光板出射光，称下扩散片；一片放在增光片之上，起到保护作用及防止水波纹出现，称为上扩散片。小尺寸背光扩散片厚度在0.04~0.1mm之间。彩屏背光用扩散片下扩散片常用材质为50LSE，t=0.065mm，雾度相对较大（84%），透光率较98%；上扩散片常用材质为50TL2，t=0.05mm，雾度相对较小（29%），透光率90%；增光片（BEF）1、增光片材质结构2、增光片工作原理3、常用增光片型号因彩屏背光亮度要求高，而使用增光片可以提高背光产品出光亮度，每片增光片的亮度增益约为50%；结合使用两张增光片则可成倍提高亮度。因此增光片是彩屏背光不可或缺的组件之一。BACK厚度PET厚度PET层

Acrylicresin层棱角角度棱角间距棱角面BEF产品系列构造图(断面)BEF材质结构

棱镜条放大图小尺寸背光用的增光片厚度一般为0.065~0.072mm厚度PET厚度PET层

Acrylicresin层棱角角度棱角间距棱角面

带磨砂BEF产品系列构造图(断面)BEF材质结构

MATTE（粗糙磨砂层）ThinBEFIIMi

Matte基材相当于一张扩散片的效果，可使光线的出光更加柔和、均匀，可隐藏背光板内小的不良；同时可以提高BEF的平整性、不易变形。BEF增光原理

Diffusely

recycledTIR**TotalInternalReflectionDiffuseIllumination70°BEF重复反射，大约50％的入射光会被反射回去而被再利用折射－可利用折射光增加40％－70％低比例损失重新进入下一个棱镜扩散板BEF缩小光出射角度，以提高一定视角范围内的出射光亮度

BEF棱镜片应用于LCD模件中TotalInternalReflection“白色”反射板

导引导光板光线的点CCFL灯管/LED灯源和反射片扩散板导光板(隐藏颗粒)宽阔的出光角度70°控制出光角度BrightnessEnhancementFilmsTopBottomLCD增光片（BEF）常用型号行业内常用的BEF有3MBEF、银辉CM30；由于3M公司享有增光膜产品方面的多项专利，在该行业一直处于领先并垄断的地位；同时凭借稳定、优越的质量，3M产品向来是背光增光原料的首选型号。其他公司的产品与3M公司的产品无论在结构或制作上都是大同小异；只是某些细微结构存在差异，以避免侵犯3M的专利。近期，3M的专利逐渐到期，有不少厂家紧接着投入生产，也给了背光厂家更多的选择。在成本的压力下，背光厂家也逐步接受新的增光膜产品。各类双面胶（D.S.T）1、普通双面胶2、黑白双面胶双面胶的用于粘接各种光学片与导光板。各种未带胶的膜片必须由双面胶进行固定；此外，背光外表面的双面胶则用于粘接固定LCD玻璃或背光本身。BACK1、普通双面胶双面胶的结构有多种，有无基材的、棉基材或带PET/泡棉等各种基材类的。从颜色上分就有透明、白色、黑色等。双面胶的厚度从0.03~0.30mm，可根据使用需要选择。背光产品由于薄形化的需要，常采用0.03~0.2mm的双面胶。常用的型号有3M系列、TESA系列、寺岗系列等。←丙烯酸类粘合剂

←白色/透明PET←丙烯酸类粘合剂

←离型纸/离型PET

←离型纸/离型PET

PET基材双面胶结构2、黑白双面胶黑白双面胶是一种较特殊的双面胶；除了具有粘合的功能外，还有反射及遮光的功能。常用于彩屏背光的出光区域（VA)界定；及粘接固定FPC。常用的黑白胶型号有550R6BW550P5BWS等。五、背光源类型结构简介1、底背光2、普通侧背光3、彩屏背光4、背光源相关参数BACK普通侧背光背光类型底背光彩屏结构特点：（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.扩散膜底背光底背光组成部分主要有：PCB电路板、灯源（ledchip）、反射盖、扩散膜四部分。底背光特点：结构简单，发光均匀，亮度高，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、电话、学习机等。底背光设计一、设计思路1、根据客户图纸的确定样品的主要结构，包括PCB板、胶框、扩散膜三部分。2、对各部件进行选材。3、确定胶框、PCB板、扩散膜及其它物料的外观尺寸和公差。4、根据光电要求及V.A区大小确定chip数量和排列方式。5、确定PCB板的走线方式，安排电阻位、PIN脚位置等。1.背光高度：从PCB板至出光面的高度，一般应大于4.5mm；2.灯位密度：灯与灯之间的间距应控制在5.0~6.5~7.5mm；3.产品的翘曲变形量：4.背光底部固定柱：不能过于细长，建议长度与直径的比值不超过1.5为宜，否则，固定柱易断或成型困难。

产品长度

翘曲变形量

≤50mm

≤0.2mm

50mm＜L≤100mm

≤0.3mm

＞100mm

≤0.5mm二、底背光设计要点普通侧背光结构：光源布置在背光板的侧边，以平行于扩散膜（发光面）的方向出光，经过导光板的反射、折射等传播方式，从扩散膜面将均匀光导出。普通侧背光有单侧和双侧入光两种，结构图如下：BACK1.PCB（包括灯源SMD）2.反射膜3.导光板4.遮光贴布5.扩散膜6.侧遮光贴布7.导线端子单侧入光双侧入光1.PCB板2.灯源SMD3.反射膜4.导光板5.扩散膜6.侧遮光贴布7.遮光贴布普通侧背光特点：结构轻薄（1.00～4.00mm），亮度高，均匀性好，功耗小，颜色丰富，有红、绿、蓝、白、橙、七彩多种。尺寸可任意设计。应用范围：手机、家电、PDA、POS机、MP3等。普通侧背光的设计一、设计思路1、根据客户图纸的外观要求确定内部结构（一件套或两件套、电路原理、是否需要电阻和二级体、膜类数量等）；2、确定V.A区，保证缓冲区，确定灯源数量和位置。3、根据光电要求进行各部件的选材；4、根据外观尺寸要求及内部结构设计确定各部件的结构尺寸及公差，包括反射盖、导光板、PCB、膜类等；5、在确定灯源、电阻、二极管（有些产品无电阻、二极管）位置的PCB上安排具体走线。6、将各部材图进行模拟组装，比对客户图纸检查组装图效果，解决存在问题。二、设计要点a.背光源产品的长、宽尺寸应包括侧遮光膜厚度（A\B盖结构除外）；平齐背光产品外边缘的上、下挡墙尺寸以及固定柱直径尺寸也应包括侧遮光铝膜的厚度；b.背光源下部的圆柱，其外边缘不要与产品外边缘平齐，应有0.2mm的距离，避免制模及注塑出现缺陷；c.背光产品通常应考虑在平行长边方向背双面胶，因此在长度方向VA区的外侧应留出1.0mm以上的背胶位置；d.PCB板宽度须大于1.5mm，小于此尺寸会造成成型困难，这样就要求装PCB板处的背光总厚度应大于1.8mm；如果装LCD处导光板的厚度不允许超过1.8mm，则建议使用右图的结构。BACK彩屏属于侧背光，但结构更精细，工艺要求更高。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：反射盖、灯源SMD、FPC、反射膜、导光板、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。彩屏背光BACK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。彩屏亮度高，通常要求2000mcd以上，因此必须使用上下增光膜，它们的条纹角度正交，且为避免配玻璃后出现干涉纹，条纹应倾斜一定角度。例如：1.反射膜2.反射盖3.导光板4.FPC5.灯源SMD6.双面胶7.下扩散膜8.下增光膜9.上增光膜10.上扩散膜11.黑白双面胶12.保护膜彩屏（单屏）结构：1.反射盖2.导光板3.下扩散膜4.下增光膜5.上增光膜6.黑白双面胶7.FPC（含灯源SMD)彩屏（双屏）结构：彩屏特点：色阶好，亮度高，均匀性好，功耗低。应用范围：广泛应用于手机、MP4、PDA、彩屏MP3等。彩屏背光设计一、设计思路1、根据图纸要求的外观和光电参数选择各部材。

注：选材需要注意材料供应情况、工作环境适应情况、结构、光电性能等。2、根据产品V.A区和灯源数量确定灯源位置，然后确定反射盖、导光板的结构尺寸。

注：结构设计需要考虑能否模具制造、制造费用，结构设计是否影响批量生产。3、依次确定FPC、膜类的位置及结构。

注：FPC结构走线设计在生产上是否可行；膜类结构、背胶方式是否便利于裁切。4、设计FPC的电路。5、进行模拟组装，检查并改善不足。二、设计要点a.彩屏背光源led灯源应紧靠锯齿,且灯的高度方向中心应正对着导光板的中心.b.导光板的设计厚度对背光源产品效果、光电参数起决定作用,同时影响到膜片的装配.c.FPC的金手指正、反面长度应不一致，且金手指上的过孔应错开0.3mm以上，避免断裂。d.背光部件之间一般是间隙配合，根据需要设定配合间隙的大小。与导光板外形配合的内框宽度尺寸H公差为+0.070,长度方向尺寸J、K的公差为+0.080;

导光板宽度尺寸H与反射盖该处的内框公称尺寸H一致,但公差为0-0.07;导光板长度尺寸J、K与反射盖该处的内框公称尺寸J、K一致,但公差为0-0.08;除有特殊要求，反射盖和导光板尺寸采用下表所示的公差值。尺寸mm0.00～6.006.01～1818.01～6060.01～100100.01～公差mm±0.07±0.10±0.12±0.15±0.20紧密配合公差设定RSK+0.080J+0.0801.97H+0.070P+0.10N+0.070MLQH0-0.07L14-M1P1J0-0.08K0-0.08T±0.032-T/20-0.05T/20-0.05e.单屏的厚度H最薄不能小于0.95mm；双屏厚度H最薄不能小于1.35mm，见图1。图1但随着背光薄形化发展，产品将越来越薄；目前我司最薄产品为0.85mm,导光板厚度为0.4mm。同时，背光也向着中、大尺寸发展。根据市场的需要，我司将开发出更薄、更大尺寸的产品。BACK六、背光源相关参数设定的合理性1、V.A区和缓冲区（1）V.A区即背光源的发光区域。为保证V.A区面积，设计上应该在V.A区边缘留有余地。（2）缓冲区即灯源到V.A区的一段距离。应特别注意缓冲区的大小。缓冲区过小会形成亮团、黑影等缺陷。（3）不同的背光结构其缓冲区的大小也有所不同，下面分别介绍几种不同类型背光的缓冲区设计要求。BACK

灯源

规格应用产品缓冲区大小LAMP

234方灯

侧背光L≥10mm（如图1）SMD0603侧背光、底侧背光L≥6mm（如图2）图1图2LAMP灯缓冲区要求：从灯的外端（不包括PIN）至VA区距离L≥10mm

SMD灯缓冲区要求：灯源前端离VA区距离一般以保证L≥3.5mm为佳。

2、结构尺寸（1）尺寸公差合理化

成品图纸尺寸公差一般要求为长宽±0.2，厚度方向±0.2，如一般未注公差。客户需要的重要尺寸则要求±0.1，如定位柱子间距，客户需要控制的与液晶玻璃的装配尺寸等。

背光部件之间的定位尺寸公差一般要求±0.2。公差要求过于严格则会造成制造实现困难，减缓生产速度，造成大量的报废；更严重的情况是工艺无法实现，产品无法实现量产。

（2）结构方案合理化导光板、胶框结构设计需要考虑模具制造能否实现，费用是否过高；

贴布结构、背胶方式的设计首先要满足结构性能的要求，还要考虑到材料成本、模切及装配效率等。

3、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。色度决定了白光产品的白光效果，通常的色度坐标X：0.26-0.31Y：0.27-0.32。一般X、Y值变