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明确公司产品所用导光板及背光板的设计方法,统一设计标准,提高设计人员的设计水平及工作效率。

适用于公司所有产品的导光板及背光板设计,包含黑白屏所用的导光板及彩屏所用的背光板。

研发部:学习和应用设计规范于新产品开发中。

无

(LIGHTGUIDE)的设计标准

导光板主要用于黑白屏手机的显示屏内,起引导光线,把点光源转化为面光源的作用。


导光胶片所选用的材质一般为透明PC,既有较好的导光、透光效果,又有良好的韧性,起固定、支撑及保护LCD的作用。含有支架的导光板胶片材质可以采用导光性更好的PMMA料(易碎),同时支架要选用PC料。

:((如V767);含散光膜(Diffuserfilm)、彩膜(ColorFilm)(如C705)。
□处理:一般使用有色灯(琥珀色、蓝色等)时导光板靠近LED的边缘设计成半园弧,使用白灯时导光板靠近LED的边缘要设计成锯齿形状。详细结构由供应商提供。
:导光板正面(靠近LCD面)模具表面做喷沙或蚀幼纹处理,反面蚀网点。详细结构由供应商提供。
(显示区域)设计:导光板AA区域要参考LCDVA区域(可视区域)设计,-。。
(BACKLIGHT)的设计标准

背光板主要用于彩屏(含SCTN及TFT)手机的显示屏内,起引导光线、增强亮度,把点光源转化为面光源的作用。
:
单彩背光:其特点为亮度较高,结构如下图所示:
>双彩屏背光:其特点为主副屏亮度比较高,结构如下图所示:
双屏单彩屏背光:其特点为副屏亮度比较低(100-500cd/m2)
结构如下图所示:
双屏单彩屏十假彩屏背光:其特点为副屏加帖彩膜,结构如下图所示::
:反光膜,作用主要是把从导光板背面出射的光线再反射回导光板,以增加光线的利用率,使光线都从正面也就是背光模块的视窗区域射出来。
—般选择材料都会尽量使用反射率高的材料,反射面为银面,常用的有75W05(T=,银面/白面),37W01(T=,银面/白面),RF55(T=,银面/白面)和ESR(T=,银面/银面)等。
最好也是最常用的反光膜是3M公司的ESR反光膜。与其他普通反光膜比较,使用这种反光膜能使亮度比平均值高出10%。这种膜反射系数高达98%,同时也非常薄,厚度只有65um。比较普通反
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光膜,ESR的劣势在于其价格贵和供货周期长。
:散光膜,功能主要是将集中的光线扩散开以达到匀光的效果。有上扩散片和下扩散片之分:
上散光膜:一种透光率高但是雾度低的扩散片,起保护BEF的作用使其在组装或运送的时候不会被划伤,并加强雾化的效果(可以消除Waving和牛顿环现象),位置在BEF的上面。
下散光膜:一种扩散率高但是雾度适中的扩散片,通常位在导光板上方,直接模糊导光板上结构强烈的影像!
散光膜的好坏在于其透光率以及雾度,若两者数值越高,则扩散片越好。正常情况下,扩散膜的厚度为50-65um。如果加厚扩散膜或者干脆省去,则背光的效率会下降约10%。应用得最多的散光膜是来自Kimoto的50LSE(T=)/50TL2(T=)/38LSE,积智电的D122SIII(T=)/D122SIV(T=)和华宏PBS-067(T=)。
(BrightnessEnhancementFilm):增光膜,导光板出来的光的发散角很大,特别是当
加了一层扩散膜之后更是如此。与表面成70度角的范围内的光都很强。因为光以一个很大的角度发散,
因此模块的亮度并不高。模块的亮度是从与发光面垂直的方向测量的。在扩散膜上面增加了一层增光膜(BEF)之后,可以起到收敛光线的作用,从而提高模块的亮度。如下图所示,红色箭头表示相应
方向光及其强度。加上BEF之后,垂直方向的亮度增加了(箭头变长),较大的角度方向亮度减弱,因
此背光视角减小了。
使重叠放
H层才能达两最
BEF由两层不同的膜构成,分别是基层和棱镜层。基层是聚酯化合物层,其上为棱镜层,运
用了微反射技术
而且还有上下面之分。BEF的上表面有锯齿滑的。为了避免装配的时候装错方向或者装反,BEF应该是不对称设计
DBEF在切片的时候上表面有保护膜的保护,这可以让其锯齿结构不致于被破坏导光板在组装一保护膜才可以撕掉。因•为曲表面结构是锯齿型,这种结构直接关系到BEF的功
曰A1Z
是儿
佳的效果。,
十LEL»
的时候,Bef
能,因此不允许对BEF施加任何垂直方向的压力。在锯齿型表面施加压力会破坏其结构膜从而造
成可见的光学缺陷。此外,在操作过程中造成的划伤也会造成光学缺陷。
BEF的膨胀系数比用到的其他材料要高,为了避免BEF在X方向或者Y方向收到应力,尽可
能避免用胶来粘膜片。
>标准的BEF厚度为130um。根据BEF的微结构不同可能分为BEFII和BEFIII。单纯从收敛光线的角度看,BEFII和BEFIII没有什么区别。除了凹槽结构上的区别(以此分为
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BEFII和BEFIII),BEF还有很多不同之处,例如形状和锯齿的间距。间距可以是24um或50um,锯齿的牙型可以成90度角或100度角,甚至可以是圆型。例如BEFII90/24属于II型BEF,齿距24um,齿顶角为90度。
除了标准的BEF系列,3M公司还有一种薄增光膜(ThinBEF)。ThinBEF有和标准BEF—样的光学特性,但是它的整体厚度只有62“m,所以两层TBEF都比一层正常的BEF薄。同样也
X
有几种不同锯齿间距和不同微结构的ThinBEF可供选择,比如ThinBEF、ThinBEFIIT/ThinBEFIIM(磨沙增光膜T=62pm)和ThinBEFIITi/ThinBEFIIMi(磨沙增光膜T=65pm),其不同锯齿间距见下图:
ThinBEFIITi/ThinBEFIIMi和ThinBEFIIT/ThinBEFIIM比较改良锯齿间距和磨沙面更适合高解像度屏幕!通常两层ThinBEF的搭配角度为95°(UPBEF)/5°(DOWNBEF)!另磨沙增光膜作为上层BEF可以不用加上散光膜!
>DBEF(DualBrightnessEnhancementFilm)是另外一种增加模块亮度的膜片,但是和
BEF相比,DBEF的原理完全不同。BEF有可以使光线向视角方向折射的表面结构,而DBEF却没有
任何表面结构。其厚度为132》m。
DBEF是一种偏振片,只有与它本身偏振轴平行的偏振光才能通过。所以理论上说来自背光的
没有起偏的光线只有50%能通过DBEF成为偏振光。把屏的偏振片的偏振方向和DBEF的偏振方向
设计成一致,通过DBEF的偏振光也能通过屏的偏振片。至此看不出DBEF有任何优势。但是对于
垂直其偏振方向的光线,普通偏振片将其吸收,而DBEF能够反射回去,这是DBEF较普通偏振片
最大的优势。被DBEF反射回去的偏振光由于内部扩散膜等的扩散特性被去偏,然后被反射回DBEF。
经过一个循环之后,理论上说有75%的光以偏振光的形式从背光中出来,经过无限此的循环之后
这个值可以达到100%,而没有DBEF的时候只有50%,这就意味着理论上DBEF的增光倍数为2。
但是由于背光系统会吸收部分光,2倍是不可能实现的,而且光的泄漏也不能减为零。很明显DBEF
的效率很大程度上取决于光在背光系统中的循环。通过设计好的胶框和选择好的反射片,DBEF的
-。
不能用DBEF取代屏上的偏振片,因为DBEF的偏振程度有限。
扩散膜和BEF的是彩屏类手机背光中的标准配置,而DBEF只有在需要的时候才使用,原因
是DBEF的价格很高。
>3MBEF-RP:
BEF-RP是整合了一张T-BEF和一张DBEF功能,因此可以使产品变得更薄,同时也减少了组装工序。
其厚度为147?m0BEF-RP可以减少Moire,提高模块亮度,无须加上散光膜,与BEFII-T搭配且
在上层使用,常用搭配角度BEF-RP135°(-10°)/BEFII-T45°(80°)。
BEF-RPIIR是BEFRP的改良产品,厚度为113?m,使用方法与BEFRP—样!
BEF-RP与BEF-RPIIR对比见下图:
增光膜除了3M外还有韩国LGS、台湾迎辉的!它们的BEF实测增光倍率如下图:
.T:黑白双面胶,白面朝向导光板,起到反射光的作用,可提高光利用率,黑面朝
外,起到遮光的效果及固定LCD。位置在散光膜和BEF之上,其厚度一般为85um(较常见的有3M4003T,
5683WP和#550P8BW),也有厚度为50um的#550P5BW。黑白双面胶的两面一般都有胶,下面的胶起到固
定各种膜片在胶框上的位置的作用,上面的胶用于把屏粘到背光上。如果屏没有正确地粘到背光上,
重新粘接会损坏遮光膜和上层BEF,所以在把屏粘到背光的过程中要特别的小心。
黑白双面胶的第二个功能是在屏的下方形成一个黑色边界,使得只有屏的有效区域被照亮,因此,遮光膜的上表面是黑色,防止光线透过,下表面是白色,从导光板出来的光还可以被反射回去加以利用。
黑白双面胶留出的区域就是背光的可视区VA,由屏的有效区域决定。
:双面胶带,用在固定FPC和背光模块。
:胶框,主要起支撑各个背光组件和LCD的作用,使之成为一个整体,它能够定位屏在模块中的位置和模块在用户手机中的位置,另外也起侧边封光的作用。因为其结构一般比较复杂,且薄,所以要求其成形的原材料流动性、强度韧性要好。另外反光性也有一定要求,如含4%TiO2来源于网络
X
的聚碳酸酯(白色的PC)就有很高的反射系数。
胶框的结构设计对背光的效率有很大的影响。因为胶框是各种光学膜片的载体,因此胶框上要有一个用于放置各种光学膜片而不会对其产生压力的槽。这些光学膜片包括一片散光膜(65um),两片ThinBEF(2x62um)和一片B/W黑白双面胶)(85um)。同样还有反射膜,有放置反射膜的槽,当它是用双面胶粘在胶框底部的时候,需要留出足够的粘接区以保证牢固。从靠近导光板的一边到胶框的外边的距离为胶框的宽度,其主要取决于胶框和导光板的厚度。当导光板的厚度减少的时候,应该增加胶框的宽度,以保证成型时的流动性需要的面积为2mm2当胶框和导光板的厚度为1mm的时候,胶框的宽度需要2mm以上。
在结构设计时候,需要考虑胶框的模具可制造性、易制造性及成型性。
:导光板,是背光的关键部件,主要是靠网点使光大致均匀,其网点的设计好坏
直接决定了背光的均匀性,对亮度的影响也非常大。使用光学等级的压克力材料PMMA)和聚碳酸酯
(PC料),将进入其中的光线改变方向,使所谓的”线光源”或是”点光源”成为一种”面光源”,
光学等级的压克力材料价格较高,但吸收少,透光率高,所以目前导光板所使用的均为光学等级用的
压克力材料!
生成光学网点的方法有印刷法扩冃蚀羸法、V刻法、激光成型法,目前主要的方法是蚀刻法。
灯□处理:白色LED靠近导光胶片边缘处设计成锯齿形状
[光二极管,是背光导点光源,LED的辉度,色度基本决定了整个背光模块的辉度和I〕l」lr
LED:发光
5.
Dotpattern
聚飞的灯芯发蓝光,一
色度。

LED彩屏类手机背光中用得最多的是白光lEd,聚飞的LED效果正白偏蓝,、、
蓝光通过表面的荧光粉时咅6分蓝色光转换成黄色光,和剩下的蓝色光混
合成白光。它们都是侧发光的LED。
LED的位置应该离导光板越近越好,把LED往远离导光板的方向移动(x方向)会减少入光
量,从而降低背光的效率。这是对入光效率影响最大的一个方向。对于y方向,如果入光□的波
浪结构的宽度比LED的宽度大的时候,在y方向移动LED的影响比在x方向移动要小一些。X方
,而y方向如果入光结构合理的话,。
白光LED与单色LED相比最大的不同,除了外形尺寸更大之外,其次就是驱动电压更高。普
,-,标池的电压不足以驱动该LED。为了驱动,需要一个LED驱动芯片来使提升到大约5v0市场上有各种各样LED驱动芯片可供选择,根据具体动参数和LED的数量可以选到合适动芯片。在芯片的选择过程中,LED芯片的能耗也是需要考虑的一个因LED的光学特性中最重要的是色度坐标和亮度。
X
而白间。
准电
能够
电压
的
的驱的驱驱动素。
两个
个确主波光可
单色背光中使用的LED有一定的主波长d而白光没有确定的长,可以用色坐标来表示。因为白
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以看成红、绿、蓝三原色混合而成,用X、y、Z来表示它们的比例,且x=y=z=l,所以只用x和y就可以确定一个色坐标。正白光的色度坐标为x=y=z=。因为制造过程中的一些波动因素,其色度坐标也会有些波动,要做到正白色很困难。当x和y偏小时,光的颜色偏蓝,视觉上偏冷,
当x和y偏大时,光的颜色偏黄,视觉上偏暖。目前使用的LED以偏蓝色的居多。
亮度也是LED的一个重要参数°Nichia把它的LED按照亮度划分为R、S、T等几级。低于500mcd
为R级,500-720mcd之间为S级,超过720mcd为T级。
另外按照色度可分为a0,b1,b2,c0,目前又有把aO分为al,a20bl分为b3,b4,把b2分为b5,b6—般
选择SRANKo
背光LED的选用规则
正向电压(ForwardVoltage):-,.
正向电流(ForwardCurrent):-
>防静电
:柔性电路板,固定LED和连接线路,FPC的品质直接影响LED的发光。
:铁框,材质多用SUS304,SUS304有AA面,AB面,BB面之分,AA面为两面镜面,BB面
为两面雾面•价格上AA面要比BB面贵得多•厚度方面,,建议如果背光厚度允许,.
备注:以上背光材料要求厂商提供相关材质证明,材料规格等,并在每个背光模块的规格书上注
明厂商和材料型号
:
:
主要尺寸
主要尺寸名词解释及公差定义:
代码
名词解释
公差
D1
视窗距LCD挡墙距离
±~
D2
视窗距LED发光面距离
—
D3
导光部分厚度
max
D4
柱脚间距
±~
D5
柱脚外径
±~
D6
LED间距
—
D7
LED处加强筋外围尺寸
—
D8
FPC横向定位尺寸
±~
D9
FPC纵向定位尺寸
±~
代码
名词解释
公差
D10
FPC导通孔尺寸
—
D11
FPC金手指半圆孔内径
—
D12
金手指间距
±~
D13
金手指宽度
—
D14
导通孔错位尺寸
—
D15
视窗()尺寸
±~
D16
正面金手指长度
±~
D17
反面金手指长度
±~
D18
*—般外形公差为土0・1~0・2,~
主要尺寸设计注意事项:
•视窗距LCD挡墙距离(D1):此位置为黑白双面胶粘贴LCD的位置尺寸,其宽度直接影响到黑白双面胶的粘性,如果太窄则容易使黑白双面胶脱落、边缘产生漏光现象、也不利于组装(容易使黑白双面胶在组装过程中因强度不够产生变形)。,。
•视窗距LED发光面距离(D2):此尺寸的大小直接影响到产品的发光效果,如果LED发光面距离视窗区太近则容易使LED前方产生光斑,LED旁边容易产生暗区。若LED间距(D6)小于12mm时,建议此尺
,~,。
•导光部分厚度(D3):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。若导光部分厚度比较溥,则容易使产品产生亮斑,冋时亮度也会降低。导光部分的厚度主要取决于导光板的厚度,而导光板的厚度要与
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LED的厚度匹配。得益于LED的厚度越来越小,导光板也可以随之做得越来越薄,目前的工艺水平在发光区域已经能够做到0・6-。在背光的2D图中,可视区导光板的厚度是必须标明的一个参数,因为它对于背光的光学性能十分关键。不同类型产品所对应的导光部分厚度为(推荐值):(),,,双屏单彩+(包含彩膜厚度)。下表为目前所用材料的厚度参数:
序号
背光材料
厚度(单位mm)
1
反光膜
~
2
导光板
~
3
扩散膜
~
4
增光膜
~
5
黑白双面胶
~
6
普通双面胶
~
7
FPC
~
8
LED
、、
9
半透反光膜
~
膜片的一般厚度
•柱脚间距与外径(D4,D5):此尺寸主要配合模块的FPC或PCB定位孔尺寸,,,,否则柱脚容易断裂。
led间距(D6):此尺寸一般为:视窗尺寸/LED数目
若偏重中心点亮度则可稍向中心点偏移。~,则此尺寸建议控制在6~12mm的范围内。否则视窗位于LED旁边容易产生暗区。
led处加强筋外围尺寸(D7):此尺寸为LED放置尺寸,因目前使用335外形的LED较多,。。
•视窗()尺寸(D15):不能小于LCD的AA,-,如果因为结构设计的限制需要减小到LCD视窗尺寸大小,会增加出现亮区的风险。
•视窗距LCD挡墙距离(D1):此位置为黑白双面胶粘贴LCD的位置尺寸,其宽度直接影响到黑白双面
胶的粘性,如果太窄则容易使黑白双面胶脱落、边缘产生漏光现象、也不利于组装(容易使黑白双面胶在组装过程中因强度不够产生变形)。,。
FPC横、纵向定位尺寸(D8,D9):此尺寸为背光装配尺寸,故公差建议放宽至±~。
FPC导通孔尺寸(D10):,,但加工难度较大。
FPC金手指半圆孔内径(D11):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—部分,~。
•金手指宽度(D12):—~,故此处尺寸若太小则金手指位于导通孔处容易断裂,()。
•导通孔错位尺寸(D13):若金手指上方的导通孔并列于同一条线上,贝UFPC弯折时位于导通孔处容易断裂,故建议导通孔之间的上下间距能错开0・4~。导通孔周边金手指要增加圆弧保护。
•金手指正反面尺寸(D16,D17):,反面(焊接面)-,-,防止金手指在PI膜交接处断裂。


比STNLCD的VIEWAREA—。
-。
-。以免客户装机后做珠击测试时,LCD被砸
碎。带TP的,-(min)。
,四个角落需做防LCD崩角的让角设计,背光槽上面两个角按下图设计:
来源于网络
—般长1mm,~