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背光设计规范
表 1 常见的 LCD 背光源类型
背光
源
类型
LED 背光源
CCFL 背光源
EL 背光源
侧部发光
底部发光
厚度
(导
光部
分)
工艺能力:
0.7mm
~ 3.5mm
常规选择:
(普通类)2.0mm
~ 3.0mm
(手机类)1.0mm
~ 1.2mm
工艺能力:
≥4.0mm
常规选择:
5.0mm
工艺能力:
2.5mm ~
3.5mm
常规选择:
2.5mm
PET 塑封型:
0.48mm
绝缘油型:
0.28mm
亮度
一般
高
最高
低
均匀
性
一般
好
一般
好
功耗
较低
高
一般
低
寿命
>5000 小时
>5000 小时
>10000 小时
半衰期:
10000 小时
其他
工作电压低、发光颜色多种
需 CCFL 逆变电
路,需交流电
压驱动(AC
1000V)
体薄量轻、发光颜色多种、
需 EL 驱动电路,需交流电压
驱动(AC 110V,500Hz)。
引出脚一般为 T 字型,特殊
的也可用 L 字型,或 I 字型。
引出脚的宽度一般默认为
0.74mm。
1
背光设计规范
目的:
规范背光的设计方法及统一设计标准,以提高设计人员的设计水平及效率,保证
LCD 模块整体的合理性、可靠性。
适用范围:
开发部背光设计人员
一、常见的 LCD 背光源类型
2
二、LED(发光二极管)背光源设计
2.1、彩屏手机背光源设计
2.1.1、彩屏手机背光源结构(不同类型彩屏手机背光源结构的主要原理基本相似,下面以单
屏双彩为例。
)
Shading tape
Reflector film
Thin BEF(upper)
Thin BEF(lower)
Reflector film
Light guide
SMT LED (white)
Plastic housing
Diffuser film
彩屏背光结构图
表 2彩屏背光源主要基材介绍
胶圈
导光板
散光膜
(扩散
膜)
支撑产品的主要塑胶
框架,材料一般为白
色PC。
产品的主要导光部件,
材料一般为透明PC或
PMMA。
用于光的扩散,使光
均匀化。
正面为毛面,
底面为光滑面。
增光
膜
反射
膜
半透
反光
膜
对光有收拢作用而达
到增光效果。
正面为
棱形面,底面为光滑
面。
用于光的反射。
反射
面一般为银色。
既有反光性能又有透
光性能,主要用于产
品的副屏。
假彩膜
黑白
双面胶
普通
双面胶
带有彩色图案的透明膜,
目前有全透光及半透光2
种。
遮光及粘贴LCD,正面为
黑面,底面为白面。
分有基材和无基材2种,
用于粘贴膜类、
FPC、PCB 等。
导光板一般是下层网点,材料有 pc110、cop、pc1500(最贵)、PML(雅加利)导光板的模
具是专用的,关键是网点和锯齿,锯齿的角度直接影响到背光的亮度,色度和光斑等各个方面。
背光灯的结构一般是蓝色晶片加黄色荧光粉,灯结构的分类是:
按晶片的长度分档,灯的
分类是:
电压确定范围,颜色分档。
测量时造成相同背光的电流值不同的原因是灯的内阻不同,测量时要区分是定电压还是定
电流,目前主要是定电流测量
2.1.2、彩屏手机背光源设计要点
3
背光主要结构尺寸位置图
彩屏背光源主要尺寸
(1)
FPC 尺寸A 处放大
彩屏背光源主要尺寸
(2)
图2
背光在设计时要注意以下尺寸要求(尺寸位置参见图 2):
D1、D2:
V.A 区尺寸及其定位尺寸。
在满足 D7≥1.5mm 的条件下,TFT、CSTN 及 FSTN 负型
的背光源 V.A 区要比 LCD 的 A.A 区单边大 0.5mm,FSTN 正型的背光源 V.A 区要比 LCD 的 V.A 区
单边大 0.1mm ~ 0.2mm。
公差为±0.2mm。
D3:
胶框内侧宽度(LCD 安装槽尺寸)。
此尺寸影响到 LCD 装配时对位及装配后牢固程度。
CSTN-LCD 的边缘到胶框内侧的单边距离一般为 0.1mm,TFT-LCD 的边缘到胶框内侧的单边距离
一般为 0.15mm。
公差为±0.1mm。
表 4 彩屏背光源主要基材厚度(单位:
mm)
导光板(Light Giude)
0.60 ~ 1.0
普通双面胶
0.03 ~ 0.50
增光膜(BEF)
0.062 ~
0.065
FPC
0.10 ~0.15
扩散膜(Diffuse)
0.05 ~ 0.10
LED
0.6、0.8、1.0
反射膜(REF)
0.05 ~ 0.10
半透反射膜
0.05 ~ 0.15
黑白双面胶(BWD)
0.05
假彩膜
0.08 ~ 0.15
表 3 导光部分厚度(单位:
mm)
单屏单彩
1.72’
0.75 Min.
1.7’ ~
2.0’
0.85 Min.
2.0’ ~
2.2’
0.9 Min.
2.2’以上
1.0 Min.
双屏单彩
1.0 Min.
双屏双彩
1.05 Min.
4
D4:
胶圈挡边宽度。
D4一般为0.8mm,胶圈挡边宽度过薄时,背光源容易变形,故D4至少
为0.5mm。
5、Φ1、D6:
D5—背光源外形尺寸、Φ1—安装柱外径尺寸、D6—安装柱定位尺寸。
此三
个尺寸主要用于背光源的定位安装,精度要求较高,公差为±0.1mm。
安装柱高度一般在1.0mm
以内。
Φ1控制在φ0.6mm以上,否则柱脚容易断裂或不易塑胶成形。
D7:
V.A 区到胶框内侧尺寸。
此尺寸决定了黑白双面胶与 LCD 的接触粘贴宽度,若宽度过
窄,则会造成漏光,同时也会造成 LCD 的安装不牢固,影响模块整体的可靠性。
此尺寸一般
≥1.5mm,常规为 2.0mm,与 D1、D2 配合设计。
D8:
LED 灯发光面到 V.A 区距离。
为避免发生光斑,此尺寸一般≥2.5mm,常规选择为
3.0 mm。
D9:
元件槽顶部到V.A区距离。
D9一般按5.2 mm设计,最小为5.0mm。
极限值为4.8mm
D10:
元件槽宽度。
D10一般按2.2 mm设计,最小为2.0mm。
D11:
LCD 装配空间尺寸。
此尺寸必须与 LCD 的厚度配合设计,一般可规定其最小值。
D12:
导光部分厚度。
此尺寸为背光
产品的重要尺寸,直接影响到产品的发光
效果及亮度。
若导光部分厚度过薄,则容
易使产品产生光斑,同时亮度也会降低。
表3为不同类型彩屏背光源产品所对应的
导光部分厚度,表4为彩屏背光源产品各
主要基材厚度。
(导光板最薄可以做到
0.45mm,加膜后,背光厚度为0.8mm,在
价格方面:
越薄越贵,0.65mm以上时价格
按尺寸计算)
D13:
LED背面架空尺寸。
当LCD上的FPC需要弯折安装到LED背面时,可添加此设计,
D13一般为0.2mm。
D14:
FPC横、纵向定位尺寸,公差为±0.3mm。
设计时,FPC伸出胶圈边缘不能太短,
影响生产焊接。
D15:
FPC金手指正反面长度。
正反面长度一般错开0.3mm ~ 0.5mm,否则金手指与
覆盖膜交接处会因受力比较集中而容易造成断裂。
设计时可将与PCB接触的那一面金手
指做长0.3mm ~ 0.5mm(即焊接面比非焊接面长0.3mm~0.5mm)(参考图3)。
表 5 彩屏背光源主要尺寸及公差
尺寸
定义
公差
尺寸
定义
公差
D1、D2
V.A 区尺寸及其定位尺寸
±0.2mm
D13
LED 背面架空尺寸
±0.1mm
D3
胶框内侧宽度
±0.1mm
D14
FPC 横、纵向定位尺寸
±0.3mm
D4
胶圈挡边宽度
±0.1mm
D15
FPC 金手指正反面长度
\
D5
背光源外形尺寸
±0.2mm
D16
FPC 金手指宽度
\
Φ1、D6
安装柱外径尺寸及其定位尺寸
±0.1mm
Φ2
导通孔直径
\
D7
V.A区到胶框内侧尺寸
\
D17
导通孔错位尺寸
\
D8
LED灯发光面到V.A区距离
Min.
R1
FPC 金手指半圆孔半径
\
D9
元件槽顶部到V.A区距离
Min.
D18
FPC 金手指间隙
\
D10
元件槽宽度
Min.
D19
胶圈避让尺寸
\
D11
LCD装配空间尺寸
Min.
D20
胶圈避让尺寸
\
D12
导光部分厚度
\
5
图3FPC金手指正反面错开
0.3mm~0.5mm
图4 FPC导通孔加圆弧并错
0.3mm ~ 0.5mm
D16、Φ2、D17:
D16—FPC金手指宽度、Φ2—导通孔直径、D17—导通孔错位尺寸。
Φ2一般为0.25mm ~ 0.3mm,为了避免金手指在导通孔处断裂,D16建议为≥0.5mm,或
者在导通孔处增加圆弧(圆弧直径≥0.5mm)。
若金手指上的导通孔并列于同一条线上,
则FPC弯折时导通孔处容易断裂,故导通孔之间的上下间距须错开0.25mm ~ 0.5mm,若
金手指长度允许,可错开到1.0mm。
(参考图4)
D17:
FPC金手指半圆孔半径。
若此尺
寸太小则FPC钻孔加工时容易钻偏,太大
则容易使金手指钻去一部分。
建议R1设计
为金手指宽度的四分之一即可(参考图
5)。
若金手指的宽度过小(小于
0.30mm),建议不加半圆孔。
图5FPC金手指加半圆孔
D18:
FPC金手指间隙。
D17一般为1.0mm。
D19、D20(A 处放大):
胶圈避让尺寸。
在 LCD 安装槽的四个角,背光源胶圈应该采取
避让设计,以防 LCD-Glass 切割不良造成的披峰与背光源胶圈干涉,在跌落时 LCD 边角受
力而导致 LCD 玻璃破碎。
D19 一般为 0.2mm ~ 0.3mm。
6
D20 一般为 1mm ~ 2mm。
各处尺寸公差值参考下表(表 5):
背光设计时注意事项补充说明:
1.背光各处壁厚≥0.5mm,以保证背光的强度,外形尺寸按照客户要求;
2.背光内框尺寸在玻璃尺寸的基础上,单边扩大0.15mm;
3.背光下部加强肋的厚度≥0.5mm;在必要时为了保证有足够的元件放置区,可以不要
加强肋;
4.背光的有效区域在LCD的AA区域尺寸的基础上,单边扩大0.5mm;
5.背光的加强肋与其外框下边沿的距离≥0.5mm,以保证FPC弯折后边沿能与外框平齐;
(根据客户图纸,FPC弯折后不一定与外框平齐)
6.背光安装玻璃处的槽深应高出玻璃表面0.5mm,设计时要考虑偏光片的厚度(一般选
用厚片),一般偏光片的厚度:
厚片上片0.22mm,下片0.22mm,薄片有上片0.22mm,下片
0.12mm和上片0.12mm,下片0.12mm两种规格;
7.背光加强肋与其安装LED处的下边沿的距离≥2.2mm,此处是为了放置元件,最小取
2mm;
8.背光的内框的角处有一个小槽,是为了防止玻璃的角被损坏;
9.背光接线处,焊接面要比非焊接面长0.5mm;
10.LED灯安装的处的下边沿与背光有效区域(V,A区域)的下边沿的距离≥5.0mm,极
限值取4.8mm;(可视区域下边沿到背光灯发光口的距离为3mm)
11.导光板与增光膜的总厚度一般取:
1.1mm,1.2mm,较小时取0.9mm,极限值取
0.85mm;
12.FPC背面有焊锡时,背光背面槽深≥0.2mm;
13.背光黑白双面胶的宽度最小为1.5mm;
各项尺寸,参考背光设计注意事项附图:
7
Double side tape
(t=0.2mm)
Notes:
FPC
SMT LED (white)
1.Unit:
mm.
2.Do not scale drawing.
3.All radii without R0.2.
4. n modification rev.nomber.
5.draft angle 1"
6.9 poittsaverage luminous instensity:
2800cd/m2
(Min),3200cd/m2(typ).
7.9 Points uniformity more than 80%min,85%typ.
8.Not specified tolerance is:
±0.2
9.IF=15mA,VF=6.5±0.3V
Shading tape
Reflector film
Thin BEF(upper)
Thin BEF(lower)
Reflector film
Light guide
Plastic housing
Diffuser film
Explode chart
(The configuration
only for referance)
Color coordinate:
X=0.28-0.32,Y=0.27-0.32
2.1.3、亮度选择
表 6 是供应商提供的各种尺寸背光源与不同 LED 灯数搭配下的常规亮度范围。
⑴在确定背光源亮度时,需要考虑的因素有背光源尺寸、导光部分厚度、LED 灯数、
LED 类型、彩屏 CF 类别及 CSTN-LCD 产品透光率。
⑵我司 CSTN-LCD 产品分为高彩产品(NTSC>45%,透光率 5%)、普通产品(NTSC25%~
45%,透光率 6.5%)、高透产品(NTSC<25%,透光率 7.5%)。
不同产品选择不同亮度可达到人
眼观察的最佳效果,一般的,高彩产品为 180 cd/㎡,普通产品为 160 cd/㎡,高透产品为
140 cd/㎡。
⑶设计时,亮度范围按照 Typ.±(300~400)cd/㎡设置。
⑷亮度选择举例,1.5’高彩产品(单屏单彩),背光源亮度最小值为 180/5%=3600
cd/㎡,背光源亮度范围为(3600 cd/㎡,4000 cd/㎡,4400 cd/㎡)。
以上为理论值计算,
从表 6 中可得出,1.5’单屏单彩的背光源选择 3 颗灯时,亮度可达到计算所得的最大值的
要求。
若要选择 2 颗灯,使用 ESR 反射膜同样可达到要求。
⑸单屏单彩的普通产品,建议 1.5’(含 1.5’)以下选一颗灯;1.5’~1.8’(含
1.8’)选两颗灯;1.8’~2.0’(含 2.0’)选三颗灯;2.2’选三颗灯;2.4’选 3 粒灯最佳
或 4 粒灯;
(6)如果客供的资料,样品或要求和以上不符时,要和业务员沟通,并保留书面或邮
件的沟通记录,按照沟通的结果报价。
表 6彩屏背光源亮度
主屏亮度( cd/㎡)副屏亮度( cd/㎡)
pcsMaxTyp.Min.MaxTyp.Min.
测试电流
(mA/LED
LED 发
光面到
使
用
8
1’单屏
1’单屏
1.4’单屏
1.4’单屏
1.5’单屏
1.5’单屏
1.5’单屏
1.5’单屏
1.5’双屏
1.5’双屏
1.5’单屏
1.5’双屏
1.5’双屏
1.5’双屏
1.8’单屏
1.8’单屏
1.8’双屏
1.8’单屏
1.8’双屏
1.8’双屏
1.8’双屏
1.8’单屏
1.8’双屏
1.8’双屏
1.8’双屏
2.0’单屏
) V.A 最
小距离
材
料
常规
用料
常规
用料
常规
用料
常规
用料
BEF-
RP
常规
用料
ESR
反射
膜
常规
用料
常规
用料
常规
用料
常规
用料
常规
用料
常规
用料
常规
用料
BEF-
RP
常规
用料
常规
用料
常规
用料
常规
用料
常规
用料
常规
用料
常规
用料
常规
用料
常规
用料
常规
用料
常规
用料
2.0’双屏328003200360012017025015/chip2.8常规
表 7 白色光色度坐标
CSTN 标准
(正白)
X
0.296
0.287
0.320
0.320
TFT 标准
(偏蓝)
X
0.260
0.291
0.315
0.280
Y
0.276
0.295
0.306
0.328
Y
0.270
0.315
0.310
0.260
高彩标准
X
0.260 ~ 0.290
偏黄
X
0.300
0.319
0.330
0.330
Y
0.260 ~ 0.284
Y
0.325
0.305
0.318
0.360
9
单彩用料
2.0’双屏
2.0’单屏
2.0’双屏
2.2’单屏
2.2’单屏
2.2’双屏
2.4’单屏
常规
用料
常规
用料
常规
用料
常规
用料
常规
用料
常规
用料
常规
用料
备注:
1、表中亮度参数仅供参考,亮度值会因所选用的材料或结构不同而有所差异,且随着
工艺技术的发展而提升,若有特殊要求时可咨询供应商。
2、BEF-RP,此种 BEF 可把透过的光线转成某一方向的光,在背光看来亮度很低,但与
玻璃的偏光片的角度相对应时,其透过玻璃后的表面亮度大大提高,比常规的高 20~30%。
3、常规 BEF,只能把所有的散光聚集到正面来,所以背光表面亮度很高,但其光綫的
出射角度不是相同的,这是与 BEF-RP 最大的差别,所以其透过玻璃的光线是有限的,玻璃
的表面亮度也就随之降低。
4、ESR,一种高反射率的膜片,其反射率可达 98%,比一般反射片可提高 5%~10%的亮
度,但此材料价格较为昂贵。
2.1.4、色度坐标
⑴普通及高透 CSTN-LCD 产品色度坐标使用表 7
坐标使用表 7<高彩标准>;TFT-LCD 产品色度坐标使用表 7
洲客户,通常不建议使用。
⑵手机背光源的均匀性,一颗灯时为≥75%,一颗灯以上时为≥80%。
2.1.5、电路设计
单颗 LED 的工作电压范围为 2.8 ~ 3.5V,通常选择 3.2V,即单颗 LED 正向电压范围
为 Vf =3.2±0.2V。
背光源通常采用恒流驱动,单颗 LED 正向电流 If 一般为 15mA,若背光源有足够空间供
LED 灯散热,If 可选择 20mA。
⑴串联电路VAK = 3.2*N±0.3V(N 为 LED 数量,N≥2),If = 15mA,电阻起限流作用。
⑵并联电路VAK = 3.2±0.2V,If = 15*N mA(N 为 LED 数量,N≥2)。
10
图 6串联电路图 7并联电路
⑶保护电路彩屏背光均是采用白色
背光(多为蓝色芯片+黄色萤光粉制成),
其主要成份(P-N 结)为 Ga,对静电极为
敏感,为防止静电击穿损坏背光最好在电
路中设计反向卸荷电路,例如加反向保护
二极管(参考图 8)。
随着制造工艺的发展,
LED 制造商已经将保护二极管集成到 LED 封
图 8 保护电路
装中,彩屏背光现都已使用此种封装的
LED,故在图纸中不必再加保护电路。
2.1.6、LED 灯的布局方式
液晶显示器件是被动型显示器件,它本身不会发光,是靠调制外界光实现显示的。
外
界光是液晶显示器件进行显示的前提条件。
因此,在液晶显示装配、使用中,巧妙地解决
采光,不仅可以保证和提高液晶显示的质量,而且一般液晶显示的采光技术分为自然光采
光技术和外光源设置技术。
而外光源设置上,又有背光源、前光源和投影光源三类技术。
1. 背光源采光技术的两大任务是:
(1)使液晶显示器件在有无外界光的环境下都能使用;
(2)提高背景光亮度,改善显示效果。
2. 分类:
(1)现对常用的背照明光源,按如下分类说明:
(2)寿命长,>100,000 小时;
(3)亮度调节简便;
(4)是常用的背光方式;
(5)有四种不同的布局(如下图示)可适合各种不同模块的采光需求;
(6)可根据客户设计其它形式的布局。
LED 被安装在导光板的左、右两边LED 被安装在导光板的上边
表 8 LED 侧部光主要尺寸及公差
尺寸
定 义
公差
D1、D2
V.A 尺寸及定位尺寸
±0.2mm
D3
背光源外形尺寸
±0.2mm
D4
A、K 脚尺寸
±0.2mm
D5
A、K 脚定位尺寸
±0.2mm
D6
LED 厚度,常规选择为 2.0mm~3.0mm。
Max.
D7:
PCB 厚度,一般为 0.6mm。
11
LED 被安装在导光板的上、下两边
LED 被邦定在背光板内,可提供更加
均匀的背光,板上有两个傅悖?
quot;A"接
+4.2V *, "K"接地
注:
*"A"必须接+3.8V~+4.2V,而不要直接接+5V,因为当背光板电压长时间>4.2V 时
会使其过热,将影响正常显示,此时须对您的+5V 降压处理后再接入;部分 QH 及 VP 产品已
在模块上采取了措施,可以直接+5V。
2.1.7、采用 LED 背光的 LCM 结构示意图
边光背光
2.2、普通 LED 背光源设计
2.2.1、侧部光主要尺寸及公差控制
D1、D2:
V.A 尺寸及其定位尺寸。
在满足 D2≥1.5mm 的条件下,背光源的 V.A 区比 LCD
的 V.A 区单边大 0.1mm~0.2mm,公差为±0.2mm。
D3:
背光源外形尺寸,公差为±0.2mm。
D4:
A、K 脚尺寸,公差为±0.2mm。
D5:
A、K 脚定位尺寸,公差为±0.2mm。
D6:
LED 厚度,常规选择为 2.0mm~3.0mm。
表 9 LED 底部光主要尺寸及公差
尺寸
定 义
公差
D1、D2
V.A 尺寸及定位尺寸
±0.2mm
D3
背光源外形尺寸
±0.2mm
D4
A、K 脚尺寸
±0.2mm
D5
A、K 脚定位尺寸
±0.2mm
D6
LED 厚度,常规选择为 5.0mm~5.5mm。
Max.
D7
PCB 厚度,一般为 0.6mm。
\
12
D7PCB 厚度,一般为 0.6mm。
\
图 9LED 侧部光主要尺寸
2.2.2、底部光主要尺寸及公差控制
图 10LED 底部光主要尺寸
2.2.3、普通 LED 背光源参数设计
表 10 单颗 LED 灯电参数范围
颜色
电压
电流
(Typ.)
颜色
电压
电流(Typ.)
(工艺能力)
(常规选择)
If 1
If 2
(工艺能力)
(常规选择)
If 1
If 2
黄绿色
1.7V~2.5V
1.9V~2.3V
10mA
20mA
白色
2.9V~3.6V
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