彩屏手机背光源基础介绍课件

彩屏手机背光模組的设计开发&过程控制1内容大纲一、背光模组的设计开发1.液晶显示模块简介2.背光模组的功能设计3.背光模组机构设计4.背光模组材料选择5.背光模组检验和试验标准二、背光模组生产过程控制

1.背光模组常见缺陷及控制要点2.背光模组常用原材料特性及检验和试验方法3.背光模组关键组装工序控制要点4.背光模组光学性能稳定量产主要影响因素论述5.背光模组ESD性能控制&防尘性能要求21.液晶显示模块简介1.1下图为一TFTLCD的典型结构3

1.液晶显示模块简介1.2液晶显示模块工作原理1.2.1定义薄膜晶体管液晶显示器（Thin-FilmTransistorLiquidCrystalDisplay)

液晶是介于固态和液态之间的一种物质形态，具有晶体所特有的光学异相性，在某一温度范围内同时具有液体和固体的特性。液晶体大多数为棒状或叠状颗粒。1.2.2工作原理液晶有两个重要光电特征，一个是异方性的介电常数，另外一个是异方性的光线双折射率。介电常数决定了液晶颗粒受电场的影响具有固定偏转方向的特性，而双折射率是光线行进路线的重要影响参数。液晶显示器即是利用液晶的固有特性，适当的利用电压来控制分子的转动和排列，作为显示影像的工具。1.2.3主要构件简介1.偏光片（上/下）2.玻璃基板（上/下）

3.配向膜4.液晶5.滤光片

4

1.液晶显示模块简介1.3常见液晶彩屏手机显示模块结构图例52.背光模组的功能设计2.1光学性能参数设计

1.表面亮度：单位-cd/M^2测试设备-BM-7测试距离-500mm

表面亮度=测试点的平均亮度2.均匀度：一般要求-Min.80%Tpy.85%

均匀度=(Lmin./Lmax.)*100%3.视觉效果（露点/暗区/牛顿环/干涉条纹）

４.定义色度范围（影响因素：LED/导光板/光学膜片）2.2电路&电子参数设计

1.串联电路2.并联电路3.串并联混合电路62.背光模组的功能设计2.2结构设计72.背光模组的功能设计3.3环境参数设计1.操作温度较低要求：-20°C-60°C一般要求：-30°C-70°C较高要求：-35°C-75°C2.储存温度较低要求：-30°C-70°C一般要求：-40°C-80°C较高要求：-45°C-85°C83.背光模组的机构设计３.1彩屏手机背光源典型结构３.1.1单彩屏背光源9３.1.2双彩屏背光源3.背光模组的机构设计10３.1.3主屏为彩屏副屏为黑白屏（或为彩屏）背光源3.背光模组的机构设计11３.２产品最小结构尺寸&公差(例）3.背光模组的机构设计123.背光模组的机构设计３.３彩屏手机背光源产品的基本厚度（2英寸以下-发光面积增加，导光板厚度会适当增加；导光板+膜片厚度）产品规格单彩屏主屏彩色/副屏黑白双彩屏一般厚度最小厚度一般厚度最小厚度一般厚度最小厚度产品基本厚度1.2mm1.0mm1.35mm1.40mm(上扩）1.1mm1.5mm1.3mm导光板厚度0.8mm0.7mm0.8mm0.7mm0.8mm0.7mm134.背光模组的材料选择4.1常用LED选择4.1.1常用外形

NSCW2155型NSCW335型144.背光模组的材料选择NACW008型NSCW020型154.背光模组的材料选择4.1.2颜色定义一般情况下使用色坐标或色温来定义白光LED的色度。另外习惯上我们将背光源的色调分为暖色调和冷色调。详细划分又可以分为偏黄/偏红/偏蓝/偏紫/偏绿等颜色。目前多数供应商可提供的LED色度范围在±0.015~±0.030之间。164.背光模组的材料选择174.1.3亮度等级划分

LED各生产厂家的LED并没有一个统一的亮度标准，多数厂家都参照NICHIA的亮度等级来划分自己的亮度标准，目前彩屏所用亮度等级大体如下包括NICHIA在内各LED制造商都在加紧研制更高亮度的贴片：URANK(1000-1200MCD)以及VRANK(1200-1500MCD)4.1.4公司彩屏手机背光源常用LED供应商供應商名稱-產地供應商名稱-產地NIACHIA-日本UBLED-台灣LUXPIA-韓國LIGHTHOUSE-台灣TOYODA-日本AOT-台灣STANLEY-日本LUMIMAX-韓國EVERLIGHT-台灣东贝-台灣4.背光模组的材料选择184.背光模组的材料选择4.2常用BEF选择4.3常用黑白双面胶选择

型号T-BEFBEF-IICM-22-75CM-22-65LGS1.25LGS1.75MOF-TSEIRAL供应商3M3ME-FUNE-FUNLGSLGSMNTECH产品厚度0.0620.1550.0750.0650.650.15使用性能加工方式开模外购开模外购卷料冲裁卷料冲裁开模外购/片料冲裁开模外购/片料冲裁参考价位备注日本日本台湾台湾韩国韩国韩国型号#5680#8638#8612#550P8#550P54003T4040DL9583/2-859583/2-655173-85/65NO.7647供应商NITTODAITACDAITACSEKISUISEKISUI3M3M3M3M3M寺岗产品厚度0.0860.0850.050.0850.050.0850.0850.0850.0650.085/0.0650.085使用性能高粘参考价位高较高较高低低较高较高一般较高备注镀黑银镀黑银194.背光模组的材料选择4.4常用扩散膜應用環境

特性需求和作用下擴散片，上層加BEF1.擴散率要高2.著重與Lens的搭配性上擴散片1.透過率要高

2.Haze要低

3.要防止Waving(與厚度有關)4.要防止與Lens吸附產生的牛顿环5.可以有效的避免BEF划伤製造廠商名稱代理商名稱常用之產品名稱Tsujiden(日本)積智電D-Series&PC-Series(Down)D117-Series(Up)Kimoto(日本)-50LSE/50LSZ/50MXE-Series(Down)50TL2-Series(Up)Keiwa(日本)華宏BS-Series(Down)

PBS-Series(Up)Saehan(韓國)崇皓貿易RTDA&RTDC(Down)HI-SPEED(台湾）FUXINUN065DD(DOWN)SKC(韓國)強森科技CH-Series(Down)

JS-Series(Up)204.背光模组的材料选择4.5常用反射膜选择材料廠商&品名

规格材质备注TorayE60L發泡性PET+TiO2白色塑胶材料REIKO75W01T=0.075mm镀银反射膜材料REIKO37W01T=0.037mm镀银反射膜材料REIKO60W10镀银反射膜材料3MESRT=0.05mm镀银反射膜材料E60#50KIMOTOT=0.05mm白色塑胶材料,可做半透膜E20#38KIMOTOT=0.038mm白色塑胶材料，可做半透膜RW188KIMOTOT=0.188mm镀银反射膜材料RF100TsujidenT=0.1mm白色塑胶材料，可做半透膜#75E20T=0.075mm白色塑胶材料，可做半透膜RX100帝人T=0.1mm白色塑胶材料，可做半透膜王子100勤丰纸业T=0.1mm白色塑胶材料，可做半透膜HrFILMT=0.05mm镀银反射膜,做半透膜GR38WPET+Al+PET(基材)镀铝反射膜材料214.背光模组的材料选择4.6常用支架材料常用支架材料为白色PC或白色ABS4.8常用导光板材料PMMA聚甲基丙烯酸甲酯(PolyMethyl

Methacrylate)俗称雅加力或有机玻璃PC聚碳酸酯两种材料物理/化学/光学性能对照表特性單位PMMAPC比重g/cm^21.181.20吸水率%0.040.02全光透过率3mm%9288折射率-1.491.59耐磨性-差中抗拉强度MPa7566注塑成型性能粘度大，流动性稍差粘度大，融料温度高，流动性差熔融温度℃160270-320硬度-2HB热变形溫度℃95137225.背光模组检验和试验标准5.1型式检验5.1.1尺寸5.1.2非点灯外观5.1.3点灯外观5.2可靠性测试项目5.2.1高温储藏5.2.2底温储藏5.2.3高温动作5.2.4底温动作5.2.5高低温冲击5.2.6高温高湿5.2.7震荡试验5.2.8跌落试验5.2.8寿命试验23内容大纲二、背光模组生产过程控制

1.背光模组常见缺陷及控制要点2.背光模组常用原材料特性及检验和试验方法3.背光模组关键组装工序控制要点4.背光模组光学性能稳定量产主要影响因素论述5.背光模组ESD性能控制&防尘性能要求241.背光模组常见缺陷及控制要点亮点亮线亮度不够均匀性差色不均牛顿环干涉条文死点漏光FPC断裂黑白胶粘贴不牢暗窗（副屏阴影）发光不均（灯间暗区）黑白胶保护膜提把易折断黑白双面胶视窗位残胶白点白团251.背光模组常见缺陷及控制要点1.1亮点成因产品设计开发（机构/网纹）锯齿损坏装配（LED/膜片）控制要点1.2亮线成因机构设计不合理膜片和发光条装配不良控制要点1.3亮度不足成因LED亮度等级不够材料不良：错误的光学膜片/导光板不良装配不良控制要点261.背光模组常见缺陷及控制要点1.4均匀性差成因导光板不良（网纹设计/成型控制）光学膜片/Led不良装配不良控制要点1.5色不均/色坐标不符成因LED的采购和分选导光板注塑成型控制光学膜片材质变更控制要点1.6牛顿环成因BEF膜片贴装不平整所形成的薄膜干涉控制要点271.背光模组常见缺陷及控制要点1.7干涉条文成因BEF角度设计不合理BEF装配次序混乱控制要点1.8死点成因加工过程中的静电击穿焊接不良FPC品质不良控制要点1.9漏光成因黑白双面胶或反射膜尺寸不符光学膜片歪斜致使黑白双面胶黏贴不牢支架和导光板装配不良（扣钩位）控制要点281.背光模组常见缺陷及控制要点1.10FPC断裂成因设计不合理操作不当控制要点1.11黑白胶粘贴不牢成因支架清洗不净BEF/扩散片等装配歪斜黑白双面胶黏贴手法不当控制要点1.12暗窗（副屏阴影）成因导光板设计&制作膜片材质及装配控制要点291.背光模组常见缺陷及控制要点1.13发光不均（灯间暗区）成因网纹锯齿纹控制要点1.14黑白胶保护膜提把易折断成因刀膜加工控制控制要点1.15黑白双面胶视窗位残胶成因刀膜加工控制生产线组装控制控制要点301.背光模组常见缺陷及控制要点1.17白点白团成因导光板不良(网文/模具/注塑/操作）膜片不良控制要点312.1导光板LGP的光学应用PMMA的折射率：nt＝1.49空气的折射率：ni＝1空气临界角θi=90°PMMA临界角θt=42.15°光线在导光板中以全反射传播当光线遇到底部散射点时，会有部分光线散射而折射出导光板2.背光模组常用原材料特性及检验和试验方法322.背光模组常用原材料特性及检验和试验方法2.2黑白双面胶黑白双面胶的主要作用有粘合液晶玻璃和背光源遮光白面有光反射作用，可提高光利用率（黑白双面胶与普通双面胶条一样属化工胶黏材料，它对于储存的时间、湿度和温度都有较高要求）332.背光模组常用原材料特性及检验和试验方法2.3反射膜的种类2.3.1金属反射膜金属的导电系数愈高，穿透深度愈浅，反射率(Reflectivity)愈高。因此金屬反射膜材料大都使用高导电系数的金(Gold,Au)、银(Silver,Ag)、铝(Aluminum,Al)与銅(Copper,Cu)等导体材料中的外层电子（自由电子）被光波照射时，光波的电场使自由电子吸收光的能量，而产生与光相同频率的震荡，此震荡又放出与原来光线相同频率的广，称为广的反射。342.背光模组常用原材料特性及检验和试验方法2.3.2白色塑胶材料反射膜一般為PET+TiO2

TiO2等折射率很高（n=2.62），所以在反射dot折射的光，非常複雜的動作，而且是將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。泡的直徑有數微米左右，不過，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。352.4扩散膜介绍2.4.1擴散板功能藉由擴散物質的折射與反射將光霧化將光由小角度出光集中到正面提高正面輝度2.背光模组常用原材料特性及检验和试验方法362.背光模组常用原材料特性及检验和试验方法扩散膜结构塗佈Beads：擴散係數--Beads決定壓延Pattern：擴散係數--Pattern決定Haze值高，可抑制LGPpattern的顯現與不規則光學外觀PCbase擴散面372.背光模组常用原材料特性及检验和试验方法應用環境

特性需求和作用下擴散片，上層加BEF1.擴散率要高2.著重與Lens的搭配性上擴散片1.透過率要高2.Haze要低3.要防止Waving(與厚度有關)4.要防止與Lens吸附產生的牛顿环5.可以有效的避免BEF划伤382.背光模组常用原材料特性及检验和试验方法Reference：3MOpticalSystems-EDL

2.5增光膜（BEF)2.5.1工作原理392.背光模组常用原材料特性及检验和试验方法

2.5.2增亮效果测试

402.背光模组常用原材料特性及检验和试验方法2.5.3常用BEF技术参数及检测要点Las1.25技术参数

ThicknessofPETFilm50㎛125㎛

ThicknessofAcrylate15㎛30㎛

PrismAngle93˚93˚

Pitch25㎛40㎛

DepthofAcrylate12㎛19㎛

3MThin-BEF技术参数412.背光模组常用原材料特性及检验和试验方法2.6.1FPC也称柔性线路板或挠性线路板，主要有薄膜绝缘材料、胶粘剂、导体线路保护覆盖膜组成。在彩屏手机背光源中，出于光效率和色度因素，一般还会在LED贴装位置丝印白色反光油墨。目前市场上所使用的薄膜绝缘材料主要为聚酰亚胺（80%）和聚（20%），

导体材料主要为压延铜和电解铜，胶粘剂一般为EPOXY，焊盘表面处理一般使用镀金（耐氧化，可焊性差）或镀锡（易氧化，可焊性好）。彩屏手机背光源一般使用0.15mm和0.20mm厚度双面板FPC,外形基本公差为±0.2mm。FPC基材中除胶粘剂外，其他材料基本上为国外进口材料，其中比较有名的有美国的DuPoint、ICI以及日本的Sony等公司。2.6.2FPC结构组成422.背光模组常用原材料特性及检验和试验方法2.6.3FPC一般技术要求和成本控制挠性弯折测试（弯曲位）：180°R110万次标准双面胶带粘贴后白油不脱落280-300°C5秒耐热测试SMT后R10圆柱环绕或平行剪切推力500N元器件无脱落绝缘电阻测试：DC500VR>1×108走线宽度>0.2MM(最细可达0.03mm);线间距>0.3mm(最小可达0.2mm)过孔〉0.3mm出线位焊盘最好错位开窗开窗FPC制造成本较高，通常情况下从下列方面考虑节省成本：联板排版尽可能使用经济的方式线路尽可能简单产品越薄，走线越细,材料、制造成本会越高非零件面尽可能不走线，这样可用感光油代替覆盖膜尽可能少打过孔433.背光模组关键组装工序控制要点3.1简易装配流程图3.2膜片冲裁3.3贴片分档&焊接3.4导光板/支架/发光条组装3.5光学膜片的贴装3.6黑白双面胶的贴装3.7生产线终检443.1彩屏手机背光源加工工艺流程图3.背光模组关键组装工序控制要点454.背光模组光学性能稳定量产主要影响因素论述4.1背光模组的光学性能主要指表面亮度、色度和均匀度4.2原材料相对稳定LED

光学膜片（反射片/扩散片/增光膜/黑白双面胶/fpc白油质量）4.3导光板模具、注塑稳定性网纹设计/制作

注塑参数稳定性（包括尺寸/材料/参数/环境）4.4产品组装工工艺稳定性LED/导光板/支架装配的一致性

光学膜片品质一致性465.背光模组ESD性能控制&防尘性能要求5.1背光模组ESD性能控制5.1.1ESD定义ESD(ElectroStaticDischarge)即"静电放电"的意思5.1.2ESD产生机理当两个不同的物体相互接触时就会使得一个物体失去一些电荷如电子转移到另一个物体使其带正电，而另一个体得到一些剩余电子的物体而带负电。若在分离的过程中电荷难以中和，电荷就会积累使物体带上静电。所以物体与其它物体接触后分离就会带上静电。固体、液体甚至气体都会因接触分离而带上静电。所以在我们的周围环境甚至我们的身上都会带有不同程度的静电，当静电积累到一定程度时就会发生放电。在日常生活中，任何两个不同材质的物体接触后再分离，即可产生静电。5.1.3ESD危害静电吸附灰尘，降低元件绝缘电阻（缩短寿命）。静电放电破坏，使元件受损不能工作(完全破坏)。静电放电电场或电流产生的热，使元件受伤（潜在损伤）。静电放电产生的电磁场幅度很大（达几百伏/米）频谱极宽（从几十兆到几千兆），对电子产器造成干扰甚至损坏（电磁干扰）475.背光模组ESD性能控制&防尘性能要求5.1.4ESD的特点隐蔽性人体不能直接感知静电除非发生静电放电,但是发生静电放电人体也不一定能有电击的感觉,这是因为人体感知的静电放电电压为2－3KV,所以静电具有隐蔽性。潜在性有些电子元器件受到静电损伤后的性能没有明显的下降，但多次累加放电会给器件造成内伤而形成隐患。因此静电对器件的损伤具有潜在性。随机性电子元件甚么情况下会遭受静电破坏呢?可以这么说，从一个元件产生以后，一直到它损坏以前，所有的过程都受到静电的威胁，而这些静电的产生也具有随机动性性。其损坏也具有随机动性性。复杂性

静电放电损伤的失效分析工作，因电子产品的精、细、微小的结构特点而费时、费事、费钱，要求较高的技术并往往需要使用扫描电镜等高精密仪器。即使如此，有些静电损伤现象也难以与其他原因造成的损伤加以区别，使人误把静电损伤失效当作其他失效。这在对静电放电损害未充分认识之前，常常归因于早期失效或情况不明的失效，从而不自觉地掩盖了失效的真正原因。所以静电对电子器件损伤的分析具有复杂性。485.背光模组ESD性能控制&防尘性能要求5.1.5ESD常用控制方法生产过程中，人体是最大静电携带者，在干燥的季节若穿上化纤衣服和绝缘鞋在