背光板

背光板是一种光源装置，用于保证液晶显示屏背面的光线。因为液晶显示设备本身是透明的，不发光，需要背光源辅助。背光板的亮度、均匀度等一些指标对液晶屏的相关性能有直接影响。

背光板

设计原则

一）会见客户对产品基本结构和性能的要求

1.产品基本结构：指外部结构，对客户模块的组装有影响。因为产品的基本结构关系到客户模块，不能随意更改，除了客户模块还没设计出来，等背光板出来了再设计。

2.性能包括：亮度、均匀度、储存温度、动作温度、测试条件，如输入电流和电压以及光学要求。

2.1输入电流和电压是由来宾模块决定的，所以在设计时需要清楚地了解IF和Vf的值，以便处理亮度。

2.亮度是指单位发光面积的光强度。

2.就我公司而言，目前能达到的储存温度范围如下-30℃至80℃之间；动作温度为-20℃至70℃之间。

二）结构分析

1.结构设计：几何形状应尽可能有利于成形原理，以避免模具的复杂化。

1.比如，如果产品可以设计成插页，就不应该设计成滑块．而且滑块在模具上做出来的产品会有熔接痕，会影响产品的美观，如果是导光板甚至会影响亮度。

2.2通常，镶块的孔应为1.0mm以上，以避免板材在滑动过程中破碎。

3.壁厚

1)热固塑性材料。

最薄处壁厚：Tmin=1.5~2.5mm。

2)热塑性材料：背光板选用的材料都是这样的材料。

最薄处壁厚：Tmin=0.25mm，但由于注塑的限制，用1.1英寸，产品壁厚至少应为0.4mm。

4.加强筋：为了避免受力和变形，在不影响产品装配的情况下，可以适当增加加强筋．

5.支撑面：为了避免摩擦时啃咬面的磨损，尽量不需要全平面支撑。

6.圆角：在不影响装配的情况下，可适当加圆角，便于脱模。

三）尺寸公差合理化

1.A、b 覆盖面积的尺寸公差应根据极限公差计算。盖B的上限值应等于或小于盖A的下限值，但盖A的上限值不能比盖B的下限值大太多，过大则装配松动，影响亮度。所以要考虑塑料模具能达到的最小公差，给出尺寸公差。

2.尺寸链应合理化。

四）部材的选择

1.本着价格便宜的原则

2.以满足亮度、均匀性为原则

一般来说，选材的原则是便宜，满足亮度、均匀度．在重量不变的情况下，选择．

具体原则

根据有无光源、发光部件和光源的类型将产品分为四类。

一）底部发光类产品

1.构成：REF、扩散器、PCB、DICE、铝线（金线）硅胶（E-KE45W）AB胶。

2.REF（框盖）

3.PCB(基板)

衬垫的设计应遵循以下原则：

1)用于焊接管芯的焊盘之间的距离通常为5.5~6mm。

2)焊块的焊盘尺寸为φ 0.6mm。

3)用于管芯焊接的焊盘和用于引线键合的焊盘之间的间距是1.0mm为宜。如果间距太宽，将很难制作现场键合引线。

二）侧部发光类产品

1.构成：Housing(有些产品无)导光板、TAPE、PCB(FPC)DICE(SMD)

2.PCB

2.1材料

背光板

目前常用的是FR-4及CEM-3．FR-4玻璃纤维含量高，切割时容易产生毛刺，但具有耐热性，厚度从0.3至3.2mm不等．CEM-3是唯一可以替代FR的-4玻璃纤维含量高于FR-4以下，具有良好的加工性能，厚度从0.8~1.6mm不等。由于少量毛刺是可以接受的，所以一般选择FR来满足产品的耐高温性-4。

2.2外形设计

PIN宽要求1.2mm以上。

2.3行布局

固晶线宽0.5毫米0以上的线条宽度.4mm以上．一方面有利于散热；另一方面，电流通过的电阻减小，使得每个LED的发光色度提高、亮度达到类似的效果．

2.4电镀方式

按加工方法可分为四种：喷锡、镀锡、镀电解金、镀化学金．用这种加工方法很难控制喷锡的均匀性．镀锡是通过电解将锡附着在铜的表面。

根据相容性原理，锡与锡具有良好的可焊性，金与金具有良好的可焊性．所以SMD焊接的话，电镀方式应该是喷锡或者镀锡，DICE焊接的话应该电镀电解金或者化学金。

3.FPC

3.1构成

FPC可分为单板和双板。单面纸张由五层组成：PI ADH Cu ADH保护膜．双面板由九层组成：保护膜啊啊啊啊啊啊啊啊啊保护膜。

3.2电镀方式

根据电镀材料的不同，可分为热风整平和镀镍金．目前我们所有的白光产品都是贴片焊接的根据兼容原则，如果客户没有指定镀金的手指，都会选择热风整平。

3.3行布局

目前，FPC厂商反映最小线宽可达76.2μm．但值得注意的是，开窗是最薄弱的部分铜只是用一层薄薄的胶和圆周率粘在一起如果焊接时不小心或者返工，很容易断线，所以窗户交接处的线要设计得尽量宽。

三）无光源类产品

导光板的设计类似于侧发光产品。

四）CCFL类产品

对于背光产品，CCFL常用φ 2.6、Φ3.2、Φ4.理论上，当CCFL的直径相当于导光板的厚度时，光的利用率最高。

1.辉度：要求高亮度，比如笔记本电脑需要1600nit；显示器需要3000 ~ 6000尼特

2.均匀度：黑白液晶模块是75%彩色液晶模块为80%以上

3.耗电量：要求功耗低，一般灯管电流为3~3.5mA。

4.重量：这个特性对于便携式计算机的背光板来说是非常重要的考虑因素为了减轻重量，导光板由原来的平板改为楔形(楔形)并向更薄的方向发展(目前，楔形型材的厚度已要求2.0~0.7mm)目前，台式LCD的重量并不是一个重要的问题，但当显示器向更大规模发展时，导光板的重量将成为模块设计的重点。

以上四个特性是评价背光面板性能的主要依据。但实际上这些要求是相互冲突的，比如低功耗和高亮度、轻且薄的导光板和高的导光效率将使得难以最大化每个特征。因此，如何实现totalperformance的最大值，是背光设计的一大考验。

振荡器：产生60-100KHZ的振荡方波信号。

功率放大：将振荡器产生的信号放大到足以点亮灯管的功率。

高压输出：将功率放大后的信号升压并转换成正弦波输出，点亮CCFL灯。

保护检测：输出到背光板的电压和CCFL灯的工作电流、检测工作状态，如果不正常，控制振荡器停止输出，进入保护状态。

1、修背光板的时候，要掌握背光管的特性、背光板的照明原理和组成、工作原理。尽管背光板的形状、组件模型和组件不同，但基本原理是一样的只要你有理论基础，就可以分析故障，背光面板的故障种类很少-四种，背光板高压输出和功放电路原理简单，多采用全桥/半桥驱动，一般采用MOS管或功率模块。

2、背光板的维护首先要保证电源部分正常工作。即待机电源3.3V或者5V，12V，24V，PFC电路工作正常，然后就可以检修背光系统了

3、维修时，可以去掉电源板到主板的电缆，5V的待机电压分别与机顶盒连接（待机控制）BRI（调光）和BL-ON（背光控制）当三个管脚连在一起时，背光板应该能正常点亮这一步可以确定是主板问题还是电源板问题。

4、如果背光灯仍然熄灭，这意味着没有脉冲信号施加到背光逆变器。我们在检修背光电路的时候，可以把背光系统看成一个行扫描电路。

5、背光控制芯片有一个特点，就是芯片上电2秒左右不受任何反馈引脚的控制和保护，有一个输出脉冲，启动后得到其检测引脚的正常反馈信号后会进入正常工作状态。如果启动后没有反馈信号或反馈信号异常，芯片将进入保护状态，停止输出激励信号

6、利用这一特性，背光控制IC的脉冲输出引脚在上电时首先被检测到如果可能，可以用示波器测量脉冲输出引脚的信号波形，或者用万用表的交流电压测量脉冲输出。

根据这里的电压值，我们判断故障点是在以背光控制芯片为核心的电路还是在后面的电路。需要注意的是，芯片保护后，断电重启后，大约需要2秒钟才能输出）

7、如果有信号输出，可以判断故障在后级驱动部分。

否则，故障出在背光芯片的控制部分。

我们可以测量在其后一级的励磁变压器的输出端是否有交流励磁信号输出（因为背光电路的工作频率在56KHZ左右，超过了我们常见的万用表的频率响应，所以没有准确的电压值一般数字表30伏左右，机械表10伏左右。需要强调的是，无论电压值是多少，两个绕组得到的电压值必须相同，否则就有问题。

8、当励磁变压器输出脉冲正常后，我们将继续逐级测量后级，直到找到脉冲的短路点。

上述维修过程是维修开机后不亮的背光电路的一种快速有效的维修方法。

作用与分类

液晶是不发光的显示器件，只有借助背光板才能实现显示功能。背光板的性能会直接影响液晶显示的质量，因为背光板的成本占液晶模组的10~15%并且功耗占模块的75%因此可以说是液晶模组中的关键部件。因此高精细、大尺寸液晶必须搭配高性能背光技术。当LCD产业努力开拓新的应用领域时，背光技术的高性能也将是一个重要的发展课题。

背光板的分类可以根据其尺寸规格和适用范围进行如下分类：

小型尺寸：1.8~4英寸，常用作照明或数码相机等摄影器材的光源。

中型尺寸：5~7寸，常用于汽车仪表盘、导航仪器和电动玩具的光源。

大型尺寸：8~14.1寸，经常作为笔记本电脑显示屏的光源，是目前背光模组市场销售的主力。

超大尺寸：15寸以上，常用于大显示屏、扫描仪的灯装置和光源。

另外，根据显示的颜色，可以分为黑白液晶模块和彩色液晶模块。

模组结构

无导光板直下式。

中空导光板主要用于超大液晶模组，但目前并不是主流产品，厂家也没有样片供应和量产计划。

入光光源：萤光灯(分冷阴极管和热阴极管)LED光源和有机EL平面光源等。

导光板是背光源的传播介质，其形状和材料组成决定了出光面的亮度和分布均匀性。导光板分类：

1、依形状—平板(平面型)与楔形(韦奇词根)

2、依适用范围—平板导光板和中空导光板

3、依制程—

点印刷式/镜面(Mirror)需要在导光板上印刷点图案。

蚀刻方式/OPI(最佳模式插入)DotPattern直接设计在模具上，取代传统的印刷方式。

切削方式/V-cut：通过切割在导光板的底面上制造长凹槽结构。由于亮度的提高，可以减少扩散板和棱镜片的使用。内部扩散方式：一些具有散射性的透明颗粒材料在注塑成型时直接注入导光板，通过不同的浓度对光源进行有效调制。

MR(微反射器)紫苏使用喷砂法

4、依生产方式—射出成形(注射)这种方式作为主流技术，目前被日本厂商采用。

广铸法(Casting)压铸生产导光板需要切割，麻烦但灵活。

以便提高光效率并实现薄型化、轻量化和降低成本，各厂商都在积极从事导光板材料的研究、外形改进和工艺改进，不断研究新技术应用。

虽然背光源的光学机理看似简单，但各个部件的光学特性大小和相对位置与背光源的整体光学性能形成了环环相扣紧密结合的相互作用关系因此，如何在提高光学效率的同时简化机构和工艺是背光未来发展的重要技术关键。

目前，背光面板的结构一般分为光源部分和导光部分光源部分包括灯管和反射镜，其材料的光学性能由各供应商不断研究和改进但其空间配置和材料搭配设计决定了背光面板光学性能的上限，必须通过理论和实验验证才能达到最优化。

在导光部分中，该结构是自下而上的反射片、光学图样、亚克力、扩散片、两个棱镜片，并且有时在棱镜片上方需要保护性漫射片。对于这些多层复杂的结构，在减薄的考虑下，亚克力是第一个可以减薄厚度的材料，但是亚克力在背光结构中的作用是光源的传导(所以也叫导光板)同时，变薄会改变光源的分布，光学图案的设计也必须配合改变。然而，在大尺寸的要求下，薄化也有其制造困难。在克服这些困难的同时，为了降低材料和制造成本以及整体厚度，减少导光板上方使用的光学片材也是努力的方向。但这些板材具有改善视觉效果汇聚光束方向增强亮度的作用，可以说是缺一不可。因此，研究如何在单一材料中结合这些效应是另一个难题。

目前的趋势是在导光丙烯酸树脂上结合光学图案和扩散及会聚视角的功能。这样，只需要一层光学棱镜片就可以达到早期设计的效果。但这也增加了导光板光学设计的复杂性和难度。即使设计出中高效的理想结构，也必须同时改进工艺喷射技术才能满足要求。目前背光源的光学效率还有很大的提升空间。但是整个结构的精度要求比较严格，即使是固定的外框对光学的影响也很大。如果机构不够紧，光源分布会发生变化，影响效率一般外框会用来反射侧面漏出的光源，所以也要考虑它的光学特性。并且其硬度也决定了减薄后的背光板的结构强度。可以说，背光板的所有部件，无论大小，一方面是机械部件，一方面是光学部件，可以说是光学机构的极致。