背光板

背光板是一種光源裝置，用于保證液晶顯示屏背面的光線。因?yàn)橐壕э@示設(shè)備本身是透明的，不發(fā)光，需要背光源輔助。背光板的亮度、均勻度等一些指標(biāo)對液晶屏的相關(guān)性能有直接影響。

背光板

設(shè)計原則

一）會見客戶對產(chǎn)品基本結(jié)構(gòu)和性能的要求

1.產(chǎn)品基本結(jié)構(gòu)：指外部結(jié)構(gòu)，對客戶模塊的組裝有影響。因?yàn)楫a(chǎn)品的基本結(jié)構(gòu)關(guān)系到客戶模塊，不能隨意更改，除了客戶模塊還沒設(shè)計出來，等背光板出來了再設(shè)計。

2.性能包括：亮度、均勻度、儲存溫度、動作溫度、測試條件，如輸入電流和電壓以及光學(xué)要求。

2.1輸入電流和電壓是由來賓模塊決定的，所以在設(shè)計時需要清楚地了解IF和Vf的值，以便處理亮度。

2.亮度是指單位發(fā)光面積的光強(qiáng)度。

2.就我公司而言，目前能達(dá)到的儲存溫度范圍如下-30℃至80℃之間；動作溫度為-20℃至70℃之間。

二）結(jié)構(gòu)分析

1.結(jié)構(gòu)設(shè)計：幾何形狀應(yīng)盡可能有利于成形原理，以避免模具的復(fù)雜化。

1.比如，如果產(chǎn)品可以設(shè)計成插頁，就不應(yīng)該設(shè)計成滑塊．而且滑塊在模具上做出來的產(chǎn)品會有熔接痕，會影響產(chǎn)品的美觀，如果是導(dǎo)光板甚至?xí)绊懥炼取?/p>

2.2通常，鑲塊的孔應(yīng)為1.0mm以上，以避免板材在滑動過程中破碎。

3.壁厚

1)熱固塑性材料。

最薄處壁厚：Tmin=1.5~2.5mm。

2)熱塑性材料：背光板選用的材料都是這樣的材料。

最薄處壁厚：Tmin=0.25mm，但由于注塑的限制，用1.1英寸，產(chǎn)品壁厚至少應(yīng)為0.4mm。

4.加強(qiáng)筋：為了避免受力和變形，在不影響產(chǎn)品裝配的情況下，可以適當(dāng)增加加強(qiáng)筋．

5.支撐面：為了避免摩擦?xí)r啃咬面的磨損，盡量不需要全平面支撐。

6.圓角：在不影響裝配的情況下，可適當(dāng)加圓角，便于脫模。

三）尺寸公差合理化

1.A、b 覆蓋面積的尺寸公差應(yīng)根據(jù)極限公差計算。蓋B的上限值應(yīng)等于或小于蓋A的下限值，但蓋A的上限值不能比蓋B的下限值大太多，過大則裝配松動，影響亮度。所以要考慮塑料模具能達(dá)到的最小公差，給出尺寸公差。

2.尺寸鏈應(yīng)合理化。

四）部材的選擇

1.本著價格便宜的原則

2.以滿足亮度、均勻性為原則

一般來說，選材的原則是便宜，滿足亮度、均勻度．在重量不變的情況下，選擇．

具體原則

根據(jù)有無光源、發(fā)光部件和光源的類型將產(chǎn)品分為四類。

一）底部發(fā)光類產(chǎn)品

1.構(gòu)成：REF、擴(kuò)散器、PCB、DICE、鋁線（金線）硅膠（E-KE45W）AB膠。

2.REF（框蓋）

3.PCB(基板)

襯墊的設(shè)計應(yīng)遵循以下原則：

1)用于焊接管芯的焊盤之間的距離通常為5.5~6mm。

2)焊塊的焊盤尺寸為φ 0.6mm。

3)用于管芯焊接的焊盤和用于引線鍵合的焊盤之間的間距是1.0mm為宜。如果間距太寬，將很難制作現(xiàn)場鍵合引線。

二）側(cè)部發(fā)光類產(chǎn)品

1.構(gòu)成：Housing(有些產(chǎn)品無)導(dǎo)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玻璃纖維含量高，切割時容易產(chǎn)生毛刺，但具有耐熱性，厚度從0.3至3.2mm不等．CEM-3是唯一可以替代FR的-4玻璃纖維含量高于FR-4以下，具有良好的加工性能，厚度從0.8~1.6mm不等。由于少量毛刺是可以接受的，所以一般選擇FR來滿足產(chǎn)品的耐高溫性-4。

2.2外形設(shè)計

PIN寬要求1.2mm以上。

2.3行布局

固晶線寬0.5毫米0以上的線條寬度.4mm以上．一方面有利于散熱；另一方面，電流通過的電阻減小，使得每個LED的發(fā)光色度提高、亮度達(dá)到類似的效果．

2.4電鍍方式

按加工方法可分為四種：噴錫、鍍錫、鍍電解金、鍍化學(xué)金．用這種加工方法很難控制噴錫的均勻性．鍍錫是通過電解將錫附著在銅的表面。

根據(jù)相容性原理，錫與錫具有良好的可焊性，金與金具有良好的可焊性．所以SMD焊接的話，電鍍方式應(yīng)該是噴錫或者鍍錫，DICE焊接的話應(yīng)該電鍍電解金或者化學(xué)金。

3.FPC

3.1構(gòu)成

FPC可分為單板和雙板。單面紙張由五層組成：PI ADH Cu ADH保護(hù)膜．雙面板由九層組成：保護(hù)膜啊啊啊啊啊啊啊啊啊保護(hù)膜。

3.2電鍍方式

根據(jù)電鍍材料的不同，可分為熱風(fēng)整平和鍍鎳金．目前我們所有的白光產(chǎn)品都是貼片焊接的根據(jù)兼容原則，如果客戶沒有指定鍍金的手指，都會選擇熱風(fēng)整平。

3.3行布局

目前，F(xiàn)PC廠商反映最小線寬可達(dá)76.2μm．但值得注意的是，開窗是最薄弱的部分銅只是用一層薄薄的膠和圓周率粘在一起如果焊接時不小心或者返工，很容易斷線，所以窗戶交接處的線要設(shè)計得盡量寬。

三）無光源類產(chǎn)品

導(dǎo)光板的設(shè)計類似于側(cè)發(fā)光產(chǎn)品。

四）CCFL類產(chǎn)品

對于背光產(chǎn)品，CCFL常用φ 2.6、Φ3.2、Φ4.理論上，當(dāng)CCFL的直徑相當(dāng)于導(dǎo)光板的厚度時，光的利用率最高。

1.輝度：要求高亮度，比如筆記本電腦需要1600nit；顯示器需要3000 ~ 6000尼特

2.均勻度：黑白液晶模塊是75%彩色液晶模塊為80%以上

3.耗電量：要求功耗低，一般燈管電流為3~3.5mA。

4.重量：這個特性對于便攜式計算機(jī)的背光板來說是非常重要的考慮因素為了減輕重量，導(dǎo)光板由原來的平板改為楔形(楔形)并向更薄的方向發(fā)展(目前，楔形型材的厚度已要求2.0~0.7mm)目前，臺式LCD的重量并不是一個重要的問題，但當(dāng)顯示器向更大規(guī)模發(fā)展時，導(dǎo)光板的重量將成為模塊設(shè)計的重點(diǎn)。

以上四個特性是評價背光面板性能的主要依據(jù)。但實(shí)際上這些要求是相互沖突的，比如低功耗和高亮度、輕且薄的導(dǎo)光板和高的導(dǎo)光效率將使得難以最大化每個特征。因此，如何實(shí)現(xiàn)totalperformance的最大值，是背光設(shè)計的一大考驗(yàn)。

振蕩器：產(chǎn)生60-100KHZ的振蕩方波信號。

功率放大：將振蕩器產(chǎn)生的信號放大到足以點(diǎn)亮燈管的功率。

高壓輸出：將功率放大后的信號升壓并轉(zhuǎn)換成正弦波輸出，點(diǎn)亮CCFL燈。

保護(hù)檢測：輸出到背光板的電壓和CCFL燈的工作電流、檢測工作狀態(tài)，如果不正常，控制振蕩器停止輸出，進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)。

1、修背光板的時候，要掌握背光管的特性、背光板的照明原理和組成、工作原理。盡管背光板的形狀、組件模型和組件不同，但基本原理是一樣的只要你有理論基礎(chǔ)，就可以分析故障，背光面板的故障種類很少-四種，背光板高壓輸出和功放電路原理簡單，多采用全橋/半橋驅(qū)動，一般采用MOS管或功率模塊。

2、背光板的維護(hù)首先要保證電源部分正常工作。即待機(jī)電源3.3V或者5V，12V，24V，PFC電路工作正常，然后就可以檢修背光系統(tǒng)了

3、維修時，可以去掉電源板到主板的電纜，5V的待機(jī)電壓分別與機(jī)頂盒連接（待機(jī)控制）BRI（調(diào)光）和BL-ON（背光控制）當(dāng)三個管腳連在一起時，背光板應(yīng)該能正常點(diǎn)亮這一步可以確定是主板問題還是電源板問題。

4、如果背光燈仍然熄滅，這意味著沒有脈沖信號施加到背光逆變器。我們在檢修背光電路的時候，可以把背光系統(tǒng)看成一個行掃描電路。

5、背光控制芯片有一個特點(diǎn)，就是芯片上電2秒左右不受任何反饋引腳的控制和保護(hù)，有一個輸出脈沖，啟動后得到其檢測引腳的正常反饋信號后會進(jìn)入正常工作狀態(tài)。如果啟動后沒有反饋信號或反饋信號異常，芯片將進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)，停止輸出激勵信號

6、利用這一特性，背光控制IC的脈沖輸出引腳在上電時首先被檢測到如果可能，可以用示波器測量脈沖輸出引腳的信號波形，或者用萬用表的交流電壓測量脈沖輸出。

根據(jù)這里的電壓值，我們判斷故障點(diǎn)是在以背光控制芯片為核心的電路還是在后面的電路。需要注意的是，芯片保護(hù)后，斷電重啟后，大約需要2秒鐘才能輸出）

7、如果有信號輸出，可以判斷故障在后級驅(qū)動部分。

否則，故障出在背光芯片的控制部分。

我們可以測量在其后一級的勵磁變壓器的輸出端是否有交流勵磁信號輸出（因?yàn)楸彻怆娐返墓ぷ黝l率在56KHZ左右，超過了我們常見的萬用表的頻率響應(yīng)，所以沒有準(zhǔn)確的電壓值一般數(shù)字表30伏左右，機(jī)械表10伏左右。需要強(qiáng)調(diào)的是，無論電壓值是多少，兩個繞組得到的電壓值必須相同，否則就有問題。

8、當(dāng)勵磁變壓器輸出脈沖正常后，我們將繼續(xù)逐級測量后級，直到找到脈沖的短路點(diǎn)。

上述維修過程是維修開機(jī)后不亮的背光電路的一種快速有效的維修方法。

作用與分類

液晶是不發(fā)光的顯示器件，只有借助背光板才能實(shí)現(xiàn)顯示功能。背光板的性能會直接影響液晶顯示的質(zhì)量，因?yàn)楸彻獍宓某杀菊家壕＝M的10~15%并且功耗占模塊的75%因此可以說是液晶模組中的關(guān)鍵部件。因此高精細(xì)、大尺寸液晶必須搭配高性能背光技術(shù)。當(dāng)LCD產(chǎn)業(yè)努力開拓新的應(yīng)用領(lǐng)域時，背光技術(shù)的高性能也將是一個重要的發(fā)展課題。

背光板的分類可以根據(jù)其尺寸規(guī)格和適用范圍進(jìn)行如下分類：

小型尺寸：1.8~4英寸，常用作照明或數(shù)碼相機(jī)等攝影器材的光源。

中型尺寸：5~7寸，常用于汽車儀表盤、導(dǎo)航儀器和電動玩具的光源。

大型尺寸：8~14.1寸，經(jīng)常作為筆記本電腦顯示屏的光源，是目前背光模組市場銷售的主力。

超大尺寸：15寸以上，常用于大顯示屏、掃描儀的燈裝置和光源。

另外，根據(jù)顯示的顏色，可以分為黑白液晶模塊和彩色液晶模塊。

模組結(jié)構(gòu)

無導(dǎo)光板直下式。

中空導(dǎo)光板主要用于超大液晶模組，但目前并不是主流產(chǎn)品，廠家也沒有樣片供應(yīng)和量產(chǎn)計劃。

入光光源：螢光燈(分冷陰極管和熱陰極管)LED光源和有機(jī)EL平面光源等。

導(dǎo)光板是背光源的傳播介質(zhì)，其形狀和材料組成決定了出光面的亮度和分布均勻性。導(dǎo)光板分類：

1、依形狀—平板(平面型)與楔形(韋奇詞根)

2、依適用范圍—平板導(dǎo)光板和中空導(dǎo)光板

3、依制程—

點(diǎn)印刷式/鏡面(Mirror)需要在導(dǎo)光板上印刷點(diǎn)圖案。

蝕刻方式/OPI(最佳模式插入)DotPattern直接設(shè)計在模具上，取代傳統(tǒng)的印刷方式。

切削方式/V-cut：通過切割在導(dǎo)光板的底面上制造長凹槽結(jié)構(gòu)。由于亮度的提高，可以減少擴(kuò)散板和棱鏡片的使用。內(nèi)部擴(kuò)散方式：一些具有散射性的透明顆粒材料在注塑成型時直接注入導(dǎo)光板，通過不同的濃度對光源進(jìn)行有效調(diào)制。

MR(微反射器)紫蘇使用噴砂法

4、依生產(chǎn)方式—射出成形(注射)這種方式作為主流技術(shù)，目前被日本廠商采用。

廣鑄法(Casting)壓鑄生產(chǎn)導(dǎo)光板需要切割，麻煩但靈活。

以便提高光效率并實(shí)現(xiàn)薄型化、輕量化和降低成本，各廠商都在積極從事導(dǎo)光板材料的研究、外形改進(jìn)和工藝改進(jìn)，不斷研究新技術(shù)應(yīng)用。

雖然背光源的光學(xué)機(jī)理看似簡單，但各個部件的光學(xué)特性大小和相對位置與背光源的整體光學(xué)性能形成了環(huán)環(huán)相扣緊密結(jié)合的相互作用關(guān)系因此，如何在提高光學(xué)效率的同時簡化機(jī)構(gòu)和工藝是背光未來發(fā)展的重要技術(shù)關(guān)鍵。

目前，背光面板的結(jié)構(gòu)一般分為光源部分和導(dǎo)光部分光源部分包括燈管和反射鏡，其材料的光學(xué)性能由各供應(yīng)商不斷研究和改進(jìn)但其空間配置和材料搭配設(shè)計決定了背光面板光學(xué)性能的上限，必須通過理論和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證才能達(dá)到最優(yōu)化。

在導(dǎo)光部分中，該結(jié)構(gòu)是自下而上的反射片、光學(xué)圖樣、亞克力、擴(kuò)散片、兩個棱鏡片，并且有時在棱鏡片上方需要保護(hù)性漫射片。對于這些多層復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，在減薄的考慮下，亞克力是第一個可以減薄厚度的材料，但是亞克力在背光結(jié)構(gòu)中的作用是光源的傳導(dǎo)(所以也叫導(dǎo)光板)同時，變薄會改變光源的分布，光學(xué)圖案的設(shè)計也必須配合改變。然而，在大尺寸的要求下，薄化也有其制造困難。在克服這些困難的同時，為了降低材料和制造成本以及整體厚度，減少導(dǎo)光板上方使用的光學(xué)片材也是努力的方向。但這些板材具有改善視覺效果匯聚光束方向增強(qiáng)亮度的作用，可以說是缺一不可。因此，研究如何在單一材料中結(jié)合這些效應(yīng)是另一個難題。

目前的趨勢是在導(dǎo)光丙烯酸樹脂上結(jié)合光學(xué)圖案和擴(kuò)散及會聚視角的功能。這樣，只需要一層光學(xué)棱鏡片就可以達(dá)到早期設(shè)計的效果。但這也增加了導(dǎo)光板光學(xué)設(shè)計的復(fù)雜性和難度。即使設(shè)計出中高效的理想結(jié)構(gòu)，也必須同時改進(jìn)工藝噴射技術(shù)才能滿足要求。目前背光源的光學(xué)效率還有很大的提升空間。但是整個結(jié)構(gòu)的精度要求比較嚴(yán)格，即使是固定的外框?qū)鈱W(xué)的影響也很大。如果機(jī)構(gòu)不夠緊，光源分布會發(fā)生變化，影響效率一般外框會用來反射側(cè)面漏出的光源，所以也要考慮它的光學(xué)特性。并且其硬度也決定了減薄后的背光板的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度?？梢哉f，背光板的所有部件，無論大小，一方面是機(jī)械部件，一方面是光學(xué)部件，可以說是光學(xué)機(jī)構(gòu)的極致。