背光产品功能性材料的分类及其功用

背光产品功能性材料的分类及其功用更多搜索：背光产品功能材料分类及其功用背光产品功能性材料的分类及其功用背光源基础知识讲解TFT-LCD背光设计策略背光模组技术分析背光板设计原理关於背光源设计及各参数的建议LCD模组的背光电源要求大萤幕LCD背光照明的控制方案 谈一下传统的LED和EL背光冷阴极灯具与LED灯具性能比优劣LCD电视背光驱动电路设计挑战分析和方案设计数码相机TFT-LCD的背光及亮度调整方式设计彩色LCD用冷阴极灯管最新技术动向CCFL灯管工作原理/technology/tech.asp type_id=2 背光产品功能性材料的分类及其功用 2006-7-31 -一:框盖的特点,分类,材质,及应用范围 (一) 框盖的特点: 对其他功能性材料起支撑或封装作用的部材,同时也是与客户模组组装及定位客户LCD的主要部材,并兼有封闭光线的作用.它是Backlight产品的主要部材之一. 广泛应用於A.B.C.D.E.F TYPE产品上. (二) 分类: 框盖按其功用分为REF及Housing. 1.1 REF: 1. 定义: 组成上无反射贴布,主要*框盖来反射光线的框盖称为REF. 2.材质特点及应用范围: (1)PC(1225Y)白(一般用於非白光产品), (2)出光URZ2501(高反射级)(一般用於白光产品) (3)外观呈白色, 因规格不同结构繁简差别较大.较多用於A TYPE上 1.2 HOUSING: 1. 定义: 组成上有反射贴布,只起侧面反射封装光线作用的框盖.或跟本不起反射光线作用的框盖. 2. 材质特点及应用范围: (1)PC(帝人L1225Y)白(一般用於非白光产品), (2)出光URZ2501(高反射级)(一般用於白光产品) (3)PC(帝人L1225Y)黑 多用於D.E.F TYPE产品上. 二: 导光板的特点,材质及应用范围 1. 导光板(L/G)的特点: 主要具有传播及扩散光线的作用的部材,对其他功能性材料起支撑作用,有些也是与客户模组组装及定位客户LCD的主要部材,它是Backlight产品的主要部材之一. 2.材质及应用范围: (1)PC(帝人L1225Y)透明(一般用於非白光产品), (2)出光LC1500(一般用於白光产品) 外观呈透明,因规格不同结构繁简差别较大. 广泛应用於B.C.D.E.F TYPE产品上. 三: PCB及FPC的材质,特点及应用范围 PCB及FPC均是用於支撑及连接电子元件,并且导通线路并与客户回路的作用. 3.1 PCB的材质,特点及应用范围 材质及特点: 构成:玻纤,铜,矽胶等. 1. FR-4(厚度系列:02.0.4,0.6,0.8,1.0,1.2,1.6等) FR-4强度及韧性好, 薄厚均有, 广泛应用於有光源的A,B,D TYPE产品上. 2. CEM-3(厚度系列:0.8,1.0, 1.2, 1.6) CEM-3可加工性好,但强度及韧性较差,没有薄型. 由於厚度限制应用范围受到一定限制. 应用范围:主要用於新光感知器类. 3. PCB类的特点: 因材质较硬,所以可连接各种电子元件如: LED, CHIP ,LAMP,电阻,稳压二极体,导线,连接头等等. 此外还可连接PIN等. 4. 与主体(框盖或导光板)的连接方式: 多以结构固定,很少用双面胶来粘接固定. A TYPE用矽胶来粘.用於导光板类时表面大多刷白漆,用於感知器类表面大多刷绿漆. 3.2 FPC的材质,特点及应用范围 1. 材质组成: 1. Polyimide (FEP;Polyester;Epoxy) Film 2.copper 3.adhesive 2. 特点:厚度薄: 最薄可达0.067+/-0.03 (单面). 因为材质较薄,所以FPC上焊接的电子元件也有限,它不能焊接PIN, 连接头及LAMP等. 3. 应用: 只限用於D TYPE 类产品,特别是对厚度要求严格的D TYPE 类产品 4. 与主体(框盖或导光板)的连接方式: 由於厚度较薄,所以可用双面胶固定在导光板或框盖上. 5. 使用FPC比使用PCB更能减化导光板或框盖的结构, 且有效降低厚 度, 但较PCB单价高. 四: 贴布(Tape)类的分类及常用材质,特点及应用范围 贴布类的部材种类繁多,性能也各异, 下面仅就经常用到的贴布规格按其功用大致分为以下五大类: 1.反射贴布. 2.扩散贴布 3.增光贴布 4.遮光及遮光反射贴布 5.双面胶 下面就各类贴布的特点,常用材质及使用范围一一加以说明. 4.1 反射贴布的特点,常用材质及使用范围 1. 反射贴布的特点: 具有反射光线的作用,本身不含背胶.从外观上看有白色及银色两种. 2. 常用材质及使用范围: (1) E20系列 (材质呈双面白色) E20#50( T=0.05mm) , E20#75(T=0.075mm), E20#100(T=0.1mm), E20#125(T=0.125mm), E20 #188(T=0.188mm) 广泛用於非白光产品的B,C,D,E TYPE以及白光产品的无BEF组合中, 以及用於F TYPE产品上. 反射率:93%(550nm) (2) GR38W T=0.084 材质:一面银色(反射面), 一面白色(非反射面) 反射率:97%(550nm) (3) 75W05 T=0.08 材质:一面银色(反射面), 一面白色(非反射面) 反射率:97%(550nm), 83%(全光线) (4) GR25D T=0.041 材质:一面银色(反射面), 一面白色(非反射面), 抗紫外线. 反射率:94% (5) ESR T=0.065 材质:双面银色 反射率:99%(550nm) ESR的双面银面对光的反射效果是一致的,但因为加工易划伤,所以将一面重点保护作为反射面. GR38W, 75W05,GR25D及ESR多用於白光产品有BEF的组合中, 其共同特点是与BEF组合可提高亮度. 但是其中: ESR单价较贵,反射光线效果最好. GR25D用於较薄型的白光BEF组合产品. 所有反射贴布原则上禁止折痕,划伤.异物等. 4.2 扩散贴布的特点,常用材质及使用范围 1.扩散贴布的特点: 具有扩散光的作用,即光线在其表面会发生散射.表面呈雾状半透明. 按材质不同分含胶及不含胶2种. 2.常用扩散贴布的材质,特点,及使用范围 (1)W5P 特点: T=0.25(含胶) 扩散效果好, 本身含保护膜. 使用范围: 多用於A TYPE. (2)W4 特点: T=0.25(含胶) 扩散效果好, 本身含保护膜. 使用范围: 多用於数位显示背光板. (3)D204, D204P: 区别仅在於D204P本身有加保护膜, D204本身不加保护膜 T=0.1 双面雾面,无正反面之分.表面不易看到划伤. 使用范围: D204P 广泛应用於非BEF组合亮度要求不是很严格的产品上. 分光透过率:83%(660nm) (4)100MXE T=0.115 一面雾面一面亮面. 使用范围: 用於有BEF组合的产品中,可有效提高度(对於厚度要求不是很严格的产品. 全光透过率:99% 雾化度:88% (5)100SXE T=0.115 一面雾面一面亮面. 使用范围: 用於无BEF组合的产品中,可有效提高度(对於厚度要求不是很严格的产品. 全光透过率:99 雾化度:89.5% (6)50LSE T=0.065 一面雾面一面亮面. 使用范围: 用於无BEF组合的产品中 (对於厚度要求严格的产品). 全光透过率:97% 雾化度:84%(从亮面入射) 以上所介绍的扩散贴布中,除D204 以外, 其他扩散贴布均有正反面之 分, 贴附方式:雾面向上, 亮面向下(朝向导光板) ,所有扩散贴布原则上禁止折痕,划伤,异物等. 4.3增光贴布的特点, 常用材质及使用范围 增光贴布的光学特性: 将各个方向的偏振光线改变其传播方向为垂直方向射出, 当人眼垂直导光板表面看上去时最亮.(实质是聚光,因为能量是守恒的,光能也是一样,它不会增加) 增光贴布的表面呈有条纹的亮银色,由於它的光学特性直接取决於它的条纹结构以及表面的涂层,所以用手触摸或挤压,划伤均会影响其其光学特性. 我们现常用的增光贴布是3M公司的,其他供应商产品尚未得到认可,从而尚未广泛被采用. 常用材质: BEF90/24(t=0.155, t=0.14), BEF90/50(t=0.155) thin BEF (BEF90/24-2, T=0.056) DBEF (T=0.132 ) 使用范围: 亮度要求较高的白光产品. 4.4遮光贴布的特点,常用材质及使用范围 1. 遮光及遮光反射贴布的特点: 笼统讲: 用於贴在产品光源上侧或产品侧边的贴布, 主要起遮蔽及反射光线的作用的为遮光贴布. 2. 常用材质: 除所有E20系列反射贴布与双面胶组合均可用来作为遮光贴布外,其他常用的遮光贴布如下: (1). PO02( T=0.05 本身含胶), 双面银色. (2).FNS亮面50 (T=0.07 本身含胶), 双面银色. 以上规格多应用於C, D, E, F TYPE中. (4).AS-02PBW12( T=0.06, 双面含胶), 下白上黑. (5).AS-01PBW38 也称NO.5680 (T=0.085, 双面含胶), 下白上黑. AS-02PBW12 及AS-01PBW38多用於白光产品有BEF的组合中. 4.5双面胶贴布的特点, 常用材质及使用范围 1. 双面胶贴布的特点及使用范围: 具有一定的粘性,可贴附於产品的表面,或作为背胶贴於反射贴布的边缘及本身不含胶的遮光贴布的下面.广泛应用於各类型产品上. 2. 常用材质: (1) TESA#4972 T=0.048 (通常标示为 T=0.05) (透明) (2) 寺冈707 T=0.03(黑, 透明两种) (3) 寺冈7641 T=0.10(黑, 透明两种) (4)NO.5000NS T=0.16 (浅黄色半透明) (5)NO.500 T=0.15(浅黄色半透明) (6)3M9495 T=0.13 (透明 ) 其他较不常用的双面胶规格为: (1).NO.532 T=0.06, 0.08, 0.11 (黑, 透明两种) (2).NO.507 T=0.3 (浅黄色半透明) (3)NO.5017 T=0.2 (浅黄色半透明) (4)TESA#60980 T=0.14 (半透明) (5)TESA#51968 T=0.3 (浅黄色半透明) (6)DT#7K T=0.1 (浅黄色半透明) 五: 常用光源类型及使用范围 常用的光源可大致分为: CHIP,LED, LAMP, CCFL等四大类. 光源类的电器特性参数: Vf , If, IV ,(色度偏差)等. 1. CHIP类 (1) 是结构最原始的一种光源,. 与PCB的组装方式: 是要通过银胶来粘接, 并且正极要*打线的方式与PCB的正极导通,并且要点胶保护. (2)特点: 体积小, 成本低, 亮度值与其他类光源相比,相对较低, 多用於A TYPE及B TYPE 产品,及用於加工成LAMP类产品. (3)常用规格: 511YGBU, 011系列, 012系列, 013系列, 014系列等. 2. LED类: (1) 是由CHIP,树脂与白框等封装组成的一种光源. 与PCB或FPC的组装方式: 只要通过锡膏来回焊在PCB上即可. (2)特点: 体积较大, 成本较高, 亮度值与chip类光源相比,相对较高, 多用於D TYPE 产品. (3)常用规格: NSCW215T, NSCW100, NSCB100,NSCW335T, HT-191YG-DT011等. 3. LAMP类: (1) 是由CHIP,树脂及支架等共同封装成的一种光源. 组装方式: 可以与PCB组装, 也可直接通过导光板或框盖的结构直接固定,具有相对的独立性. (2)特点: 体积较大, 成本较高, 亮度值较高, 形状差异性较大. 多用於D TYPE(与PCB组合)或C TYPE(独立装於框盖或导光板上) (3) 常用系列: 2*系列, 3*系列, 3系列等. 4.CCFL 冷阴极管: 由内部真空封装气体及莹光粉的玻璃管构成.两端由导线引出,在高频交流电的激发下产生光能的一种光源. (1) 特点:亮度值高, 体积(长度)最大, 成本最贵. (2)CCFL的电器特性参数: I, Vrms , W, IV ,CT,X,Y, hr等. 六:其他类材料的常用规格系列 1. 常用稳压二极体系列: ROHM: UDZS*系列. NEC : RD*UM系列. 2. 电阻常用规格: 0603, 0805. 3. 导线常用规格: UL1571, UL1060, UL1007. 常用番号: AWG24, AWG26, AWG28, AWG30 其他辆助性材料如:银胶, 锡膏,金铝线, 树脂类等在此就不一一介绍.背光源基础知识讲解 2006-5-10 -背光源对於大多数人来说是一个陌生的概念,但对伟志人应该比较熟悉,因为伟志电子有限公司是中国大陆背光源行业中的佼佼者.所谓背光源(BackLight)应该是位於液晶显示器(LCD)背后的一种光源,它的发光效果将直接影响到液晶显示模组(LCM)视觉效果.液晶显示器本身并不发光,它显示图形或字元是它对光线调制的结果.一,用於背光源的光源:在背光源的设计中,所用光源的选用是很重要的.所用的光源决定了背光源的功耗,亮度,颜色等光电参数,也决定了其使用条件和使用寿命等特性.下表为可用於液晶显示器背光源的光源及其特点简单对比介绍:光源形状 光源种类 颜色 功耗(W)(瓦特) 寿命(h)(小时) 特点点状光源 Lamp(灯泡) 2800K左右 1.0以上 2,000 简单,小型,价低 体积大,发热严重LED(发光二极体) 蓝红430700nm 0.038以上 100,000 寿命长,低发热 亮度稍低线状光源 CCFL(冷阴极萤光管) 红,绿,蓝及其混合色 1.010.0 25,000 亮度高,寿命长 逆变器驱动电压高HCFL(热阴极萤光管) 4.0220 57,000 发热严重面状光源 VFD(扁平萤光灯) 200mW/cm2以下 5,000 亮度高,均匀性好 双电源驱动EL(电致发光片) 20mW/cm2以下 5,000 薄,均匀性好 寿命短,亮度低OEL(有机电致发光片) 1,000以上 薄,均匀性好,亮度高 寿命短FED(平板场发射) 10,000以上 亮度高 开发中二,光源模组的技术:光源模组中最核心技术为导光板的光学技术,目前主要有印刷形和射出成型形二种导光板形式,其他如射出成型加印刷,镭射打点,腐蚀等占很少比例,不适合批量生产原则.印刷形因为其成本低在过去较长时间内成为主流技术,但合格品不高一直是其主要缺点,而目前LCD产品要求更精密的导光板结构,射出成型形导光板必然成为背光源发展主流,但相应的模具技术难题只有少数大厂能够克服.伟志公司导光板的光学技术主要采用印刷形和射出成型形二种导光板形式.三,背光源的分类:背光源目前按光源类型主要有EL,CCFL及LED三种背光源类型,依光源分布位置不同则分为侧光式和直下式(底背光式).以下是它们的简单介绍.1,边光式.即将线形或点状光源设置在经过特殊设计的导光板的侧边做成的背光源.根据实际使用的需要,又可做成双边式,甚至三边式.边光式背光一般可做的很薄,但光源的光利用率较小,且越薄利用率越小,最大约50%.其技术核心是导光板的设计和制作.边光式最常用的有LED灯背光和CCFL背光.伟志LED边光式背光源有WU,WH,WN类为单边式,WL,WJ,WK,WB类为双边式.随著LCD模组不断向更亮,更轻,更薄方向发展,侧光式CCFL式背光源成为目前背光源发展的主流.WQ类产品为伟志CCFL边光式背光源.1),LED灯背光.LED灯又称发光二极体,比起其他光源,单个LED灯的功耗是最小的.从蓝到红,LED灯有很多种颜色,常用的如表一和表二;另外还有一种特殊的颜色是白色,表三给出了其常用的色度范围.在各种颜色裏,可大致分为高亮和低亮的两种:基本上, 表一裏是属於低亮的(虽然琥珀色,橙色和红色裏也有稍高亮的),表二 和表三裏是属於高亮的.由於白色是混合色,无可标识的波长值,因此,以其在色度图上的座标值来表示. 我们自定义为冷白色和暖白色两种.在各种颜色裏,都存在颜色偏差的问题,其中蓝色和白色表现的较为明显,尤其是白色,现在LED的供应商也无法对其进行有效的控制.2),CCFL背光.此种背光的最大优点是亮度高,所以面积较大的黑白负相,蓝模负相和彩色液晶显示器件基本上都采用它.理论上,它可以根据三基色的配色原理做出各种颜色.其缺点是功耗较大,还需逆变电路驱动,而且工作温度较窄,为060度之间,而LED等其他的背光源都可达到-2070之间.2,底背光式.是一个有一定结构的平板式的面光源,可以是一个连续均匀的面光源,如EL或平板萤光灯;也可以是一个由较多的点光源构成,如点阵LED或白炽灯背光源等.常用的是LED点阵和EL背光.1) EL背光.即电致发光,是靠萤光粉在交变电场激发下的本徵发光而发光的冷光源.其最大的优点是薄,可以做到0.20.6mm的厚度.缺点是亮度低,寿命短(一般为30005000小时),需逆变驱动,还会受电路的干扰而出现闪烁,杂讯等不良.EL的驱动有逆变器,Driver IC驱动两种.因为目前Driver IC的频率和负载输出电压达不到EL的典型条件(400Hz,AC100V),所以亮度较逆变器驱动更为低.最近也陆续有白光(全色)EL和LCD背光源出来.但由於亮度较暗其基本上用於4英寸以下小尺寸液晶显示.如:手机,PDA,游戏机等.全色(白光),大尺寸亮度背光源,现在主流仍然是用CCFL做光源.伟志目前没有开发EL背光源.2)LED底背光.优点是亮度好,均匀性好.缺点是厚度较大(大於4.0mm),使用的LED数量较多,发热现象明显.一般采用低亮的颜色进行设计,而高亮的颜色由於成本高基本上不考虑.WA类产品为伟志底背光源.四,前景光这是用於反射式的液晶显示器的一种采光方式.结构上它是放在液晶显示器的正面.其优点是结构上可以做得较小较薄,而且光的利用率高.缺点是工艺要求高,成本高.TFT-LCD背光设计策略 2006-2-22 -TFT-LCD的结构 从TFT-LCD的切面结构图(图1)可以看到LCD是由二层玻璃基板夹住液晶组成的,形成一个平行板电容器,通过嵌入在下玻璃基板上的TFT对这个电容器和内置的存储电容充电,维持每幅图像所需要的电压直到下一幅画面更新.液晶的彩色都是透明的必须给LCD衬以白色的背光板上才能将五颜六色表达出来,而要使白色的背光板有反射就需要在四周加上白色灯光.因此在TFT-LCD的底部都组合了灯具,如CCFL或LED. 图1 TFT-LCD的切面结构图 TFT-LCD需要背光 由於LCD面板本身并不发光,因此需要背光,液晶显示器就必须加上一个背光板, 来提供一个高亮度,而且亮度分布均匀的光源. LCD实际上是打开来自其后面光源的光来表现其色彩的.目前的常用背光源是CCFL或LED. CCFL背光源 现在几乎所有的较大面积的LCD显示器都使用CCFL(冷阴极萤光灯)背光,这些CCFL的驱动需要非常高的交流电压波形.一般笔记本和显示器的面板只需要一个CCFL控制器,然而大面板,TV类型的显示器要求更亮的背光,也即需要更多的CCFL,因而需要更多的驱动器.来自这些CCFL的光还必须匹配,否则显示幕的图像亮度将不均匀.采用CCFL技术作为背光源会严重影响在LCD显示器上显示的色谱.典型的CCFL背光使LCD显示器只能再现不到50%的NTSC 信号所能传输的色彩.为了改善CCFL的不足,TI和MAXIM等IC厂商分别推出几款高性能电源管理器件如TPS65160,MAX1997/8,MAX1513/4,它们不但具备高转换效率,还能满足薄膜电晶体(TFT-LCD)液晶萤幕的所有电压需求,为液晶显示器提供完备的供电方案.并提供安全的大电流控制能力,适用于现今大型液晶显示器和液晶电视的电源管理器件(图2). 它们内置高效率的直流转换控制器,两个电荷泵,多种安全功能,以及可调式开机电源顺序控制.电压输入的范围较宽;内置1.5-2.6A交换升压转换器,为系统提供源极电压VCOM=15V/1.5A,一个大电流背板驱动器;一个珈玛基准电压Vgamma=15V/30mA;而1.8A非同步降压转换器供应逻辑电压VLOGIC=3.3V/1.5A;还提供可调式稳压输出的正电荷泵输出VGON=23V/50mA和负电荷泵驱动器输出VGOFF=-5V/50mA,以保证萤幕显示画面质量.它们拥有快速暂态回应能力,其高达95%的电源转换效率有助於节省电力.它们还包含多种安全功能,例如升压转换器的电压超载保护,降压转换器的短路保护,以及过热关机功能,从而避免了温度或功耗过高所造成的损害.除此之外,电压过低锁定(UVLO)功能会在电压过低时将器件关机,提供进一步保护.采用薄型QFN封装,最大高度仅0.8mm,适合超薄型LCD面板. 图2 TFT-LCD显示器系统需要多档电源电压. LED背光源 如今用新的大功率,高亮度的LED技术作为背光源,可以将对NTSC信号色谱的覆盖率提高到超过100%.另外,这些新LED背光没有CCFL背光所需的水银,非常适合绿色环保应用.LED背光还具有很多其他优点.对於大面积面板,可采用分离的红色,绿色和蓝色LED,这使显示器的色温可以很容易进行调整.这些器件的快速回应特性还使它们非常适合於频闪背光(strobing backlight)应用.LED的驱动需要一定的电压和电流,手提产品的电源都是电池,因此就需要升降压电压变换的电源管理电路.如今各种微型电压升降压晶片技术也日显成熟,产品也在不断增加,符合PMP/MP4,DSC,DV的TFT-LCD需要的,能同时多路输出它们需要的不同电压的集成电源管理晶片组(SOC)也在迅速推出之中.TFT-LCD显示器系统需要多档电源电压,如PMP/MP4常用的三星3.5_和4_的TFT-LCD ,它们的结构如图3所示,它们由TFT玻璃(TFT glass),颜色滤波器(Color filter), 显示区(Display area),背光板和背光源(Backlight)四部分叠加组成.图4是三星3.5_的TFT-LCD电路图.它们的主要技术参数是:VIN=2.1-4.0V,VSW=15V/1.4A,VS=15V;用6个LED串联做背光源,每个LED的VF=3.4V,IF=20mA,因此需要一个24V/50 mA的电压来驱动.常常选用带电感的DC/DC来升压,再加上倍压电路,输出多档电源电压满足TFT-LCD的需要,如图5所示.目前MP3,PMP/ MP4,DSC,DV等的小尺寸TFT-LCD 屏的低成本背光驱动方案常常是采用这种方法来设计实用电路的. 图3 三星4_的TFT-LCD结构图 图4 三星3.5_的TFT-LCD电路图 图5 升压,倍压产生多档电源电压电路 新背光源 正在研发的新背光源还有好多种,如日本DiaLight开发成功了一款采用碳纳米管的场发射型高亮度背光灯,适用於LCD TV等大屏显示器.从原理上讲,可实现15万cd/m2的超高亮度.除可作为电视机和手机的背光灯使用外,还可用作特殊光源. 此背光灯通过在使用碳纳米管的平面电极(发射极)上施加高压电场,使放射出的电子射向萤光板而发光.除了高发光效率,低能耗和高亮度发光外,还具有无汞,长寿命以及高速回应等特点.比如说,按32英寸的背光灯换算,发光效率为80lm/W,亮度为1万5000cd/m2,耗电量为85W,寿命为5万小时,回应速度为100s.相比,采用冷阴极管(CCFL)的情况是:效率为50lm/W,亮度为1万2000cd/m2,耗电量为110W,寿命为5万小时,回应速度为10_15ms;采用白色LED的情况是:效率为30lm/W,亮度为9500cd/m2,耗电量为185W,寿命为5万小时,回应速度为数十ns. 参考文献:1. TFT-LCD液晶显示器的工作原理 谢崇凯 2004-82. STN-LCD彩屏模组设计 颜重光 2004-4 电子工程专辑3. 手机相机的低压闪光灯驱动电路设计及器件选择指南颜重光 2004-11电子工程专辑背光模组技术分析 2006-7-14 -背光模组由光源, 导光板,反射板,扩散板, 增光片,组合而成.品质上要求光的辉度愈高愈好,平均辉度一般要求 70%以上, 当然愈高愈好喔.目前笔记型电脑所用的TFT-LCD来看,内部的背光模组是由导光板(Light Guide),扩散片(diffuser),反射板(Reflect Sheet)及冷阴极管(CCFL)等所构成的.冷阴极萤光灯,英文名Cold Cathode Fluorescent Lamps,简称CCFL.它其实就是霓虹灯,不过管径更小而已当然,管径小於6mm的霓虹灯跟普通霓虹灯的工艺已经完全不同.霓虹灯是一种线光源,那如何把它转化成液晶显示器所需要的背光源呢 这就涉及到一个复杂而考究的光线处理机构,其中导光板是呈锲形的平板,它负责把线光源雾化成均匀的面光源.可见,背光模组的作用无非就是把线光源发出的光通过漫反射使之成为面光源.但这个背光源大有学问,在搭配不同数量的灯管时其表面的纹理会有不同的变化,背光板的设计涵盖了光学设计,精密模具以及蚀刻,印刷等精密科技.背光模组裏的反射板用於将没有直接散射出去的杂乱光线再次引入导光板以提高光源的利用率;它上面的扩散膜同样具备把光线形成漫反射并均匀扩散的能力;而作为背光模组另一重要元件的棱镜片(垂直和水平相间隔)则负责把光线聚拢,使其垂直进入液晶模组以提高辉度,所以又称增亮膜.经过上述处理,冷阴极萤光灯组成的线光源就可以形成亮度均匀并垂直射出的面光源. 导光板是背光模组的心脏,然要导光.当然要选择光折射低. 穿透性高的材料喔. 玻璃是不错的,可是太重又易碎唷所以有 PMMA, PC, COC等等塑胶材质来选择.为了将测面光引导到正面,於是各种光学设计纷纷出笼.有人用射出的,有用印刷的, 还有用滚压的(韩国三星听说有用喔).网点的设计有凸的, 凹的,V型槽的.只要辉度亮又均匀就好啦.各位大哥大姐们瞧瞧下面的照片是不是五花八门各显神通呢.导光板是用射出成型的方法将丙烯压制成表面光滑的楔形板块,然后用具高反射率且不吸光的材料,在导光板底面用网版印刷印上圆形或方形的扩散点,导光板主要功能在於导引光线方向,提高面板光辉度及控制亮度均匀.冷阴极管位於导光板厚侧的端面,冷阴极管所发的光以端面照光(edge light)的方式进入导光板,大部份的光利用全反射往薄的一端传导,当光线在底面碰到扩散点时,反射光会往各个角度扩散,破坏全反射条件而自导光板正面射出,利用疏密,大小不同的扩散点图案设计,可使导光板面均匀发光.扩散片的作用是让射出的光分布更加均匀,可也在扩散片上加上有聚光作用的棱镜片(prism / lenticular sheet),增加出射光的方向性,达到提高正面亮度的目的.反射板将自底面漏出的光反射回导光板中,防止光源外漏,以增加光的使用效率.反射板(reflector)也有人叫它反射片,顾名思义就是将侧投光反射到面板.既然反射效率要好,想当然耳就是白色最棒喔. 有谁会选一种有色材质的来吸收可见光波呢.况且,液晶面板底下还有彩色滤光片呢,总不能选个颜色来干扰吧. 反射板的材质以 Polyester 为大宗, 加一些无机填充料, 像是二氧化钛或是硫酸钡这类的白粉 . 如果你还嫌我的白不够白, 偷偷加点萤光蓝, 把不可见光区的波偷偷转换一点过来, 或者在裏头加一点发泡剂之类的充充胖子(Toray的 E60L就是这样搞, 还有专利呢),3M还有把它压成菱纹呢, 动这麼多手脚,花这麼多脑筋,其实就是要证明-还是我的白厉害.增光板是背光模组化妆师,光线由导光板侧边投入.经过反射板,网点,扩散板层层消耗及散射漫射,损失惨重3M发展的增光板利用V型细条纹让侧光经过折射使漫射的光集中角度,达到辉度增加的目的.依光波的特性(水平波与垂直波),用一片增光板是不够的啦.一片垂直一片水平,保证有最佳效果,这玩意这麼神奇,一定很多油水 ,你可以用全像方式做,你也可以开一付 V 型槽电铸模仁压出来,也可以切一些V槽涂上UV树脂硬化后转印下来, 还有用液晶顺向排列方式想达到相同功能喔.嘿嘿嘿 .不管你用啥方式去COPY,你最好乖乖在实验室玩玩就好,3M 的专利厚厚一叠唷,比六法全书还厚呢.扩散板(Diffuser)也有人叫它扩散片,主要功能就是要让光线透过扩散涂层产生漫射,让光的分布均匀化.基材需选择光透过率高的材料如PET/PC/PMMA. 既然扩散效果要好, 扩散层的表面处理就是一门学问, 从铭板工业压花处理的PC材料到内加扩散剂的薄膜材料或涂布式的扩散材料或是结合增光膜功能的复合型扩散材料不一而足. 主要就是要雾裏看花嘛 : 遮掩导光板上网点与光分散.背光板设计原理 2006-5-15 -一,产品设计的一般原则(一)满足客户对产品基本结构及性能的要求1.产品基本结构:指的是外形结构,对客户模组组装有影响的结构.由於产品基本结构关系到客户模组,故不可以随意更改,除客户模组还没设计出来,只待背光板出来后才设计.2.性能包括:亮度,均匀度,储存温度,动作温度,输入电流电压等测试条件及光学上的要求.2.1 输入电流电压由客人模组决定,所以在设计时要清楚了解IF及Vf值,以便处理亮度.2.2 亮度指亮度每单位发光区的光的强度.2.3 就我司来说目前能达到的储存温度范围为-30+80;动作温度为-20+70.(二)结构分析1.结构设计:几何形状应尽可能保证有利於成形的原则,避免模具复杂化.1.1例如产品能设计为走镶件的,则不要设计为走滑块.而且模具上走滑块做出来的产品会有熔接痕,影响产品的美观性,若为导光板则更会影响亮度.2.2走镶件的孔一般要1.0mm以上,以免薄片在滑动过程中断掉.3.壁厚1)热固塑性材料.最薄处壁厚:Tmin=1.52.5mm.2)热塑性材料:背光板选用的材料均为此类材料.最薄处壁厚:Tmin=0.25mm,但由於受射出成形的制约,以1.1inch来算,产品壁厚至少要0.4mm.4.加强筋:为避免受力变形,在不影响产品组装的情况下,可适当加加强筋.5.支撑面:为避免磨擦时对咬花面造成磨损尽量不用整个平面支撑.6.圆角:在不影响组装的情况下,可适当加圆角,以利於脱模.(三)尺寸公差合理化1.A,B盖区配尺寸公差应按极限公差计算.B盖的上限值应等於或小於A盖的下限值,但是A盖的上限值也不能比B盖的下限值大太多,若大太多的话组装松动不说,还会影响亮度.所以应考虑塑胶模能达到的最小公差给定尺寸公差.2.尺寸链应合理化.(四)部材的选择1.以价格便宜为原则2.以满足亮度,均匀性为原则总的来说,选材的原则是便宜且满足亮度,均匀度.在恒量两者轻重的情况选用.二,具体类形的设计原则根据有无光源,发光部位及光源的种类把产品分为四大类.(一)底部发光类产品1.构成:REF,diffuser,PCB,DICE,铝线(金线),矽胶(E-KE45W),AB胶.2.REF(框盖)3.PCB(基板)PAD的设计应遵循以下的原则:1)焊DICE的PAD间的距离一般为5.56mm.2)焊DICE的PAD大小为0.6mm.3)焊DICE的PAD及打线的PAD的间距以1.0mm为宜.若间距太宽则会使成现场焊线困难.(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.PCB2.1材料目前常用的有FR-4及CEM-3.FR-4玻璃纤维含量较高,裁切时易产生毛边,但具有高的耐热性,厚度由0.3至3.2mm不等.CEM-3是唯一一种可以代替FR-4的材料,玻璃纤维含量较FR-4少,具有好的加工性,厚度由0.81.6mm不等.由於少量毛边可以接受的,为满足产品有耐高温性,故一般情况下选用FR-4.2.2外形设计PIN宽要求1.2mm以上.2.3线路的layout固晶线宽0.5mm以上线路宽0.4mm以上.一方面有利於散热;另一方面减小电流通过的电阻,使各颗LED的发光色度,亮度达到相似的效果.2.4电镀方式根据加工方法可以分为4种:喷锡,镀锡,镀电解金,镀化学金.喷锡喷的是含少量铅的铅锡,此种加工方法难以控制锡喷的均匀性.镀锡是利用电解作用使锡附著在铜的表面.根据相熔性原则,锡跟锡具有好有焊接性,金跟金具有较好的焊接性.所以如果焊的是SMD,那麼电镀方式应选择喷锡或镀锡,如果焊的是DICE,则应选择镀电解金或化学金.3.FPC3.1构成FPC有单面板及双面板之分.单面片由五层构成:PI+ADH+Cu+ADH+保护膜.双面板由九层构成:保护膜+ADH+Cu+ADH+PI+ADH+Cu+ADH+保护膜.3.2 电镀方式根据表面镀的材料不同,分为热风整平及镀镍金.由於目前我司的白光产品焊的都是SMD,根据相熔性原理,如客户无指定手指部位镀金的话,一律选择热风整平.3.3线路的Layout目前做FPC的厂家反映线宽最小能做到76.2m.但是值得注意的是开窗部位是最薄弱的,铜只是靠一层薄薄的胶与PI粘在一起,若焊接时不小心或返工,就很容易把线路折断,所以视窗交界处线路尽量设计得宽一点.(三)无光源类产品导光板设计与侧部发光类产品相似.(四)CCFL类产品对於背光类产品,CCFL常用的有2.6,3.2,4.0.从理论上讲,CCFL的直径与导光板的厚度相当时,光线的利用率是最高的.关於背光源设计及各参数的建议 2006-5-22 -1. 为保持板的柔软性及尽可能避免板在手指处出现断裂现象,建议在设计手指附近的线路时尽可能控制在一面线路上,不要分布在两面线路.下图是分布在一面线路上的例子.2. 设计时若正反两面的金手指开窗尺寸一致,手指处极容易出现断裂,为防止断裂,建议设计时将手指处的正反面开窗错开0.30-1.0MM 以上,至於正面开大还是反面开大,则需要贵司工程师与客户沟通后决定(一般是非焊接面开大),例图:3. 关於PAD 位的保护膜开窗问题,因为保护膜会出现溢胶的现象,为保证贵司的正常锡面,通常我司将会把PAD 位的开窗单边加大0.10MM 作溢胶的补偿,故贵司在设计时开窗可不用再考虑此点,但空间若允许则建议将铜箔PAD 尽量做大一些,以增强剥离强度(例0.8*0.8MM 的实际焊盘时,铜箔做成1.2*1.2MM).如下图示:4. 为防止产品出现油墨上锡,造成焊接不良的现象, 我司的油墨一般偏移公差为:+/-0.30MM,特殊要求下的公差为:+/-0.20MM.5. 为尽量减少手指的断裂,建议手指处的导通孔两孔间应错开在0.50MM 以上.如下图示:6.因各公司的表面处理资料要求不致,若不是用在特殊作业的情况下,我司建议用如下数值生产,如下数值可以满足一般作业要求.(1) 镀铅锡/纯锡:8um40um(2) 化金厚度:2+/-1u inch,镍厚:30150u inch(3) 镀金厚度: 16u inch,镍厚:30150u inch7.为保证FPC 的柔软性,一般情况下建议基材使用1/2OZ 压延铜,PI 为1/2MIL,保护膜使用1/2MIL 的PI.8.覆盖膜及补强板贴合因是人为手工作业,故偏移会较大,因此公差为:+/-0.3MM9.板厚及公差我司一般情况下均为0.15+/-0.03MM,若无特别说明我司一般不再确认.10.一般尺寸最小公差(含保护膜开口):(1) 手工:+/-0.4MM(2) 刀模:+/-0.3MM(3) 钢模:+/-0.1MMLCD模组的背光电源要求 2005-9-8 -由於LCD本质上是一种选择性的滤光器,且环境照明产生的显示亮度往往不够,因此,必须在LCD的背面放置光源.放置背面光源的方法有好几种,不同的背面照明光源应用的场合有所不同.早期的LCD背面照明主要用於膝上型电脑或笔记本电脑,由於这些设备所使用的显示幕的耗电量占可用电池总量的90%,因此人们最关心的是效率.最近,LCD的主要应用已经转向台式电脑,LCD的著眼点也从原来的低功耗转到了高亮度,亮度和图像质量已成为首要问题.当然,效率仍是不容忽视的要素之一,因为用户对於自热和电源成本还是比较关心的. 1 背面照明的方法电致发光(EL)背面光源体薄量轻,提供的光线均匀一致.它的功耗很低,要求的工作电压为80100Vac,提供工作电压的逆变器可把5/12/24Vdc的输入变换为交流输出.由於EL背面光源的使用寿命有限(在50%亮度条件下的平均使用寿命为30005000小时,在更高的亮度水平上使用寿命将大为缩短),因此,理想的EL背面照明用逆变器允许输出电压和频率随著EL灯泡的老化而增加,从而延长采用EL的背面照明光源的显示器的有效使用寿命.EL背面照明对於像手表,数位台式钟和单色PDA等需要极度微弱的照明以便在光线朦胧或昏暗条件下使用的小型反射式LCD应用而言是较为适用的.然而,低效率,低亮度以及短寿命使其不适用於诸如膝上型电脑和平板桌上型监视器所要求的大型LCD这样的透射型背面照明用途.LED背面光源的使用寿命比EL长(超过5000小时),且使用直流电压,通常应用於小型的单色显示器,比如锋窝电话,遥控器,微波炉,身历声音频设备等.但是,其亮度也不足以为大型透射式显示器提供背面光源.小型冷阴极萤光灯(CCFL)提供了用於大型LCD所需的亮度和寿命(以及灯光管制能力),这就是它至今仍是背光照明最为常用的方法的原因.但是,热量堆积是一个值得关注的问题. 背面光源组件已经从过去以相对适中的功率电平驱动的1个或者2个CCFL增加到了以30W或以60W的功率进行的多达12(或16)根灯管.由於在一个相对狭小的空间裏有采用了如此大的功率,因此,热量堆积使得显示器背面光源元件中的所有元件处於大多数早期LCD模组应用中不曾出现的受力水平.而且,电效率和灯光管制能力也都接近了极限值.2 改变逆变器的要求在一个采用CCFL背光面照明光源的18英寸标准平板显示器(FPD)中,显示逻辑电路和DC/AC逆变器可能分别需要10W和55W的功率.在这65W的总功率中,只有极少一部分被转换成光,大多数则被转换成了热量.多灯管背面光源了也有严重的热散射,使得其光学效率非常低.由於制成的FPD元件很薄,所以超过50W的热量不得不在一个相当小的空间裏耗散掉.为了实现最佳的热量管理,显示器外壳必须采用合适的通风措施.而且,所有的部件包括:外壳,CCFL,显示器和逆变器,都必须针对显示器外壳中的实际工作温度(可达150F)进行设计和规定.当今多灯管FPD用理想逆变器能够提供90%左右的效率以及与显示器的直接连接,低功耗,无闪烁0100%亮度控制,高达60W的输出功率,集成输入和输出连接器.(编辑:周晖) 大萤幕LCD背光照明的控制方案 2006-6-7 -近来,CTV产品中的LCD萤幕尺寸越来越大,已经超过40英寸.由於萤幕尺寸的增大,CCFL的数目及其驱动电路也有所增加.目前有很多种方法将CCFL置於大型LCD萤幕的背面,以便为整个萤幕提供背光照明.然而,即使是将许多CCFL串联或并联起来,能够获得的亮度还是不够.此外,其预计寿命亦只有15 00050 000小时.而且,因为它采用了有害物质,CCFL背光照明还存在环境污染问题.在小尺寸的手机LCD萤幕上采用LED实现背光照明已经非常普及.作为交通信号灯及超过40英寸LCD萤幕的背光照明源的功率LED,彩色表现力好,且寿命可达100 000小时.功率LED的正向电压为3.04.0V,最大额定电流高达500700mA.一直有人尝试设计基於RGB LED的背光照明,期望在相同滤色(CF)透射比下实现30%以上的NTSC效果,或在保持相同色域的同时,将滤色透射比增加32%40%.由於每个RGB LED单元能组合起来构成白色,各个颜色的LED将采用串联方式连接,这样就能利用相同电流同时控制每个颜色组别,如图1所示.图1 RG