侧入式背光源优缺点分析及改进方法探讨
背光模组构造及原理
• 导光板制造过程
导光板其最重要也是最原始的材料为光学级PMMA (POLY METHYL METHACRYL ATE)(聚甲基丙烯酸甲） 也就是俗称的亚克力 或有机玻璃，其分类又有PMMA颗粒和 PMMA平板。
PMMA由石油中提炼单体(MMA)再将单体(MMA)经过化学 加工后做出光学级PMMA颗粒，再将光学级PMMA颗粒用压铸 法(Casting:PMMA粒子流入模腔,上面模面压合至所需的高度)或压出法(Injection:制 做方法如上,但压力较大)来制作光学级PMMA平板。
比重 吸水率%
折射率 透光率% 熱雙形溫度 （℃ ）
1.2 ＜0.3
1.49 92 80~90℃
导光板光学性质
压克力的折射率 ：nt＝1.49 压克力临界角 θt=42.15°
• 导光板的功能和要求
导光板故名思义其最主要的的功能在于要将 光线导向设计者所需要的方向，而所有的导光板 的设计都是要配合下游产品LCD和背光模块的需 要，最重要的是要达到辉度和均匀度。
擴散層
三、导光板的构造＆特性
• 何谓导光板
导光板一词来自于英文译音(Light Guide）其产生为应用于LCD所产生的,LCD为一非 自发光性的产品为了要展现LCD的亮度就必需要 有背光模块来显现，在背光模块的发展过成中重 要关键的零组件导光板也随着下游产品的需求进 而开始有不同的改变。
項 目 PMMA
背光模组构造及原理
背光源的种类与应用
• • • • • • • 直下式 v.s 侧光式 单侧入光 v.s 对侧入光 v.s 多侧入光 平板LGP v.s 楔形LGP (Light Guide Panel – 导光板) Monitor / TV ─ 高辉度、广视角、大型化。 Notebook PC ─ 高效率/省电化、轻薄化。 卫星导航/车载装置 ─ 高辉度、坚固性、耐候性。 掌上型装置 ─ 小尺寸、轻薄化、省电化。
背光模组结构介绍
上海天马
九.遮光膜介绍-种类
上海天马
九.遮光膜介绍-材料
上海天马
十.铁框介绍
铁框（BZ）： �BZ 即是Bezel 的简称，中文叫铁壳或铁框。其主要作用是增加产品的结构强 度，在液晶显示模组里面，BZ 主要是支撑，保护及装饰LCD 等部件。尤其是目前 数码电子产品越来越轻薄化设计，LCM 液晶显示模组的厚度也相应进行了超薄设 计，这样，设计时就应当使用到BZ 来保护整个显示屏组件，使其超薄化设计但强 度又满足相应信赖性要求。所以，目前电子产品中几乎都会使用到BZ 这种材料。 另外，BZ 还有屏蔽作用，当被接地时，也可以起到GND 放电作用。 BZ 的材料: �BZ 常用的材料有铝合金，不锈钢，铜等。最常用的是SUS 系列不锈钢片。 SUS 不锈钢片：SUS304L，SUS304H, 1/4H，3/4H, 1/2H 等。不生锈，易加工，价 格中等。 铝合金：重量非常轻，加工容易，但价格较高。 白铜：Cupronickel，可焊接，但易被氧化。 BZ常用的厚度为：0.1mm，0.15mm，0.2mm，0.3mm，或者其他尺寸
因熔点最低，易 较脆，但无重融、 放置过久或存放 有重融现象（SMT 氧化疑虑 环境不佳，金手 时需加盖板于手 指部有氧化疑虑 指部） 锡铅比63 / 37 +/- 10﹪（一般 标准） 镍3~9 um 金0.03~0.09um
备注
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四.LED组件介绍-SMT
SMT为一种表面贴装技术，其工艺流程如下:
3.斜形导光板：此结构一般应用在大尺寸背光源，中小尺寸很少使用
上海天马
五.导光板介绍-材质
导光板原材供应商以日本为主, 目前台湾和韩国也有相应材料。 PC：主要是日本出光株式会社。代表材料LC1700，LC1500，LC1500M 等。 PMMA：主要是日本三菱丽阳（Mitsubishi Rayon），住友（Sumitomo），库拉雷 （Kuraray），台湾奇美化学，韩国世和等。 Zeonor：主要是日本Nippon Zeon。
背光板原理
发生可见光（可见光介于红外线及紫外线间）
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液晶之家
高压导线：
硅橡胶（高频绝缘） 铜线
橡胶套头 : 尺寸要注意，高频绝缘 灯管直径 反射罩存在肩布电容 反射罩越薄电容越小 测灯管：全暗室 恒温恒湿 无反射物质 锁定电流电压
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液晶之家
两端皆灌有放射性物质，不须高热即可产生电离子 两端使用镀镁丝（膨胀系数与玻璃相同，以免漏气） 石英玻璃管（表面精度影响辉度） 萤光层 壁厚决定灯管强度 寿命为一般热灯管150倍 影响辉度值之因素：L/ Φ比值，暂太特性，环境因素，肩布电阻 电器特性 V~灯管电压 I~灯管电流 Vopen启动电流 F 驱动频率 暂态特性电阻 600V以上 一般定6mA V~之1.7倍即1KV以上 一般35KHz~70KHz W
*塑胶框 搭配机构
材质`颜色 成型性
*固定方式 FILM材（膨胀系数）
双面胶选用
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液晶之家
背光板部材选用 CCFL
灯反射罩：基本上具反射性之物质接可，重点在于反射片率 日本三井：基材铝`黄铜`不锈钢，使用上Y色度上升 西德MIRO2：基材铝 反射率较低Y色度不变 反射片 需注意灯管保护
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液晶之家
导光板
导光板主要功能为导引侧面进入之光源转为平面出光 目前主要由PMMA（压克力树指）为原料 小点印刷式导光板是在导光板内面的扩散片反射层实施 方法小点印刷，可将灯管所发出的光源进行扩散。 非印刷式导光板係在射出成型时利用各种不同加工方式 将导光板内之光源以反射`折射`散射等方式进行利用
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液晶之家
灯管解析
—Φ数与长度与辉度 —利用率： Φ与导光板T`与导光板距离 —电流`电压 `频率 —反射罩形式
LED背光源 LB灯条侧入式控制计划 QP-026-6-r A1 2014-02-26
方法 特殊 特性 分类 产品/过程 规格/公差 参照WI-T-037《SMT测试工站作业指导 书》 参照WI-T-037《SMT测试工站作业指导 书》，《背光灯条制造规范》 参照WI-T-041《SMT全检作业指导书》 《背光灯条制造规格》 参照WI-T-041《SMT全检作业指导书》 《背光灯条制造规格》 参照WI-T-042《SMT贴背胶工站作业指 导书》 参照WI-T-042《SMT贴胶工作作业指导 书》《背光灯条制造规范》 参照WI-Q-118 《HSF SMT成品检验标 准》 评价测 量技术 DC电源 目视 目视 目视 目视 目视 样本 控制方法 容量 100% / 100% / 100% / ASNI/ASQCZ1.4-2003正常检 验（Ⅱ级水准） ASNI/ASQCZ1.4-2003 正常 检验（Ⅱ级水 准） 1条
IQC IQC IQC IQC
IQC
端子
二次元/卡尺
尺寸
…
二次元/卡尺
每批
《进料检验报告》
IQC
EDX1800 目视
ROHS 外观
… …
EDX1800 目视
每10批 每批
《进料检验报告》 《进料检验报告》
IQC IQC
连接线
二次元/钢尺 EDX1800 目视
尺寸 ROHS 外观
… … …
二次元/钢尺 EDX1800 目视
频率
责任人
反应计划
功能测 试
二次元/卡尺
尺寸
…
二次元/卡尺
每批
《进料检验报告》
IQC
PCB板检验
万用表
漏电测试
…
万用表
每批
《进料检验报告》
IQC
3M胶带 回流焊机 EDX1800 目视
LightTools 在LED背光设计中的应用-北大深圳研究院
LightTools在LED背光设计中的应用金鹏1，叶浩21.北京大学深圳研究生院2.莎益博设计系统商贸（上海）有限公司摘要：在背光的设计中，一个主要的目标和挑战是保证在垂直于光的传播方向上提升光的利用效率。
在背光模组中，是通过导光板来实现这一过程的，设计的关键就在于找到一种合理的网点分布以获得均匀的亮度分布。
利用光学软件模拟可以自动优化这一过程从而简化设计流程。
关键词：背光模组；导光板；LightTools；自动优化中图分类号：文献标识码：The application of LightTools in LED backlights design（Peng Jin; Shenzhen Graduate School, Peking UniversityHao Ye; Cybernet CAE Systems（Shanghai）Co., Ltd）Abstract：In the backlight design, a major goal and challenge is to ensure that light efficiency has been enhanced in the direction that is perpendicular to the propagation direction of light. In the backlight module, this process is achieved through the light guide plates. the key of the design is to find a reasonable distribution of nodes to obtain uniform brightness distribution. Optical software can automatically optimize and simplify this design processKeywords：backlight module; light guide plate; LightTools; automatic optimization1 引言近年来液晶显示器（LCD）获得迅速发展，并逐渐以主流产品出现在显示市场，相应的，作为LCD显示的核心技术之一的背光源技术也得到了很大的发展【1】。
LED单边侧入式导光板的网点设计
LED单边侧入式导光板的网点设计智佳军;梁铭泉;陈俄振;车玉彩;庄其仁【摘要】单边侧入式导光板可降低其设计成本和制作成本,为了获得均匀的表面照度,本文介绍了LED为光源的单边侧入式导光板散射网点设计方法.建立了相应模型,得到这种导光板散射网点的一种排布公式和计算方法,并用TracePro软件进行模拟仿真,验证了网点设计方法的正确性.模拟和实验结果表明通过这种网点设计方法可获得均匀度优于90％的表面照度分布.【期刊名称】《照明工程学报》【年(卷),期】2012(023)003【总页数】4页(P60-63)【关键词】LED;单边侧入式;导光板;散射网点;网点设计【作者】智佳军;梁铭泉;陈俄振;车玉彩;庄其仁【作者单位】华侨大学信息科学与工程学院,福建厦门361021;华侨大学信息科学与工程学院,福建厦门361021;华侨大学信息科学与工程学院,福建厦门361021;华侨大学信息科学与工程学院,福建厦门361021;华侨大学信息科学与工程学院,福建厦门361021【正文语种】中文1 引言LED导光板式面光源广泛应用于平板显示、日用照明、广告装饰等诸多领域，在侧入式导光模组技术中，导光板是光源的传播媒介，其网点排布、形状及材料组成决定了导光板的表面照度、均匀性及出光效率。
导光板的设计与制造是实现背光模组和大面积照明的关键技术之一。
常用的侧光式背光模组就是利用导光板将由光源从导光板侧面输入的光转化为从正面均匀输出的面光。
导光板按形状不同可分为平板和楔形板，按底面散射网点图案制作方法不同可分为印刷式和非印刷式。
实验表明，散射网点的形状对光散射影响不大，而网点的排布规律则很大程度上影响着输出光的均匀度和亮度。
背光照明系统的光源主要是冷阴极荧光灯(CCFL)和发光二极管(LED)等［1］。
LED与传统光源相比，它具有高能效、体积小、寿命长、使用灵活、无汞污染、调光性能好、无频闪、热辐射低等诸多优势。
单边侧入式导光板可降低其设计成本和制作成本，为了获得均匀的表面照度［2］，本文介绍了一种以LED灯作光源的侧光平板式导光板网点排布规律的设计方法，并利用TracePro等软件进行仿真分析，得到照度分布均匀度达到商业要求的结果。
侧入式液晶显示屏导光板散射网点密度设计
侧入式液晶显示屏导光板散射网点密度设计刘方祥;孙树峰;王德祥;江京亮【摘要】为了获得更好的光学均匀度,提高液晶显示器的亮度和色度,研究了导光板双边入光时散射网点密度对导光板出光面光学均匀度的影响.首先分析了导光板在液晶显示器中的工作原理.进一步通过理论分析,得出导光板散射网点的密度随着与光源距离的增大而增大.使用TracePro软件模拟了当网点密度从导光板中心位置向两边递减时,导光板出光面的光学辐照度,模拟得出的结果与理论分析一致.实验结果表明,导光板出光面的亮度最大值为5729 cd/m2,最小值为4729 cd/m2,光学均匀度为82.54%.通过对导光板散射网点密度的研究,为以后导光板的发展提供了理论基础.%In order to obtain the light guide plate with better optical uniformity,the influence of the scatter net-ted dots density on the optical uniformity of the light guide plate with bilateral incident light -emitting was studied. Firstly,the working principle of the light guide plate in the liquid crystal display is analyzed.Furthermore,through the theoretical analysis obtain that the density of the scattering netted dots of the light guide plate increases with the distance from the light source.The optical irradiance of the light guide plate is simulated using TracePro software when the dot density decreasing from the center position to both sides.The results are consistent with the theoretical analysis.The experimental results show that the maximum of the light guide plate is 5 729 cd/m2,the minimum is 4 729 cd/m2,the optical uniformity is82.54%.Through the research on the density of the scattering netted dotsplate of the light guide plate,it provides a theoretical basis for the development of the light guide plate.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2018(018)001【总页数】6页(P251-256)【关键词】LGP;背光源模组;散射网点;密度;均匀度【作者】刘方祥;孙树峰;王德祥;江京亮【作者单位】青岛理工大学机械工程学院,青岛266520;青岛理工大学机械工程学院,青岛266520;青岛理工大学机械工程学院,青岛266520;青岛理工大学机械工程学院,青岛266520【正文语种】中文【中图分类】TN141.9液晶显示器不仅具有亮度高、体积小、辐射低、能耗小、画面柔和等优势[1]，而且随着液晶显示器制造成本的不断下降[2，3]，液晶显示器大量地应用于汽车、工业设备以及手机、数字手表、电视等3C产品[4]。
大角度直下式LED背光透镜的设计
大角度直下式LED背光透镜的设计康廉洁;居荣兵;韩敏;刘言【摘要】液晶显示领域不断提出缩减成本方案,对于液晶电视LED背光系统,提出了一种大角度背光透镜设计方案,即在目标接收屏面具有较大照度辐射角度的背光透镜设计.采用特定的双自由曲面设计,入光孔设置为类椭圆型结构面将光源出射的光通量进行等角度划分,根据接收屏面的理想照度分布与入光孔每一角度出射光通量对应关系计算出出光面自由曲线.借助底部微结构处理,再根据模具及产品成型要求补全外观结构,得到符合设计指标的方案,有效地解决了因增大角度引起的黄斑问题,并达到目标接受面均匀度的要求.针对32英寸(81 cm)的液晶电视背光模组,采用12颗最大正向电流为350 mA的LED灯珠,在模组高度为30 mm的系统中,设计的背光透镜模组达到了要求的亮度及均匀度.%Cost-cutting schemes have been proposed more and more in liquid crystal display (LCD) displayfield.Aiming at the backlight system of LCD-TV, a large angle backlight lens design was ing a specific double-free surface design, the first hole is set to be elliptic structural surface, which could classify the emergence luminous flux from light source as equal angle.Based on the corresponding relationship between the ideal illumination distribution of receiving screen surface and the exiting luminous flux of every angle of the first hole, the free-form curve of light emitting surface was calculated.Then by means of microstructure processing at the bottom and according to the requests of mould and molding product,the appearance structure was completed, and finally the scheme meeting the design index was achieved,which could effectively solve the macular problem caused byincreased angle and satisfy the evenness requirement for target receiving surface.For a 32 inch LCD-TV backlight module, 12 LED lamp beads withthe max forward current of 350 mA were utilized, in the system with the module height of 30 mm, the designed backlight lens module could match the demands of brightness and uniformity.【期刊名称】《应用光学》【年(卷),期】2016(037)006【总页数】6页(P913-918)【关键词】二次光学设计;背光透镜;大角度背光系统【作者】康廉洁;居荣兵;韩敏;刘言【作者单位】江苏大学机械工程学院, 江苏镇江 212000;江苏大学机械工程学院, 江苏镇江 212000;江苏大学机械工程学院, 江苏镇江 212000;江苏大学机械工程学院, 江苏镇江 212000【正文语种】中文【中图分类】TN202;O439液晶电视显示器是一种被动显示器，其本身不能自发光，而是通过背光源发出的光线将图像显示出来。
模组测试方法介绍
点灯治具（电 源+测试线材）
DR板
灯条发光
DR板
测试电源
OPENCELL
1、液晶简介
分类：按照分子的排列状态分为向列型、层晶型、
胆甾型。向列型液晶的黏度小，应答速度快，是最
早被应用的液晶，普遍的使用于液晶电视、电脑以
及各类型显示组件上。
物理特性：具有液体的流动性和晶体的各向异性；
是介于液体和晶体的性质之间的中间状态。加热液
LED&LIGHT BAR
5、LIGHT BAR的分类
LIGHT BAR根据LED结构不同可分为直条型L/B和加透镜的L/B.组成直条型L/B的 LED结构也有差异，大部分为长方形，少数为颗粒状. TCL目前的L/B供应商主要有晶科电子、兆码电子等. CCFL灯管目前已经淘汰，很少生产，这里不做讨论.
直下式一体机工艺流程后壳投入组装液晶面胶框组装film材料组固定pcba检查包装前壳投入lb组装插连接线反射片组装侧入式一体机工艺流程准屏模组工艺流程组装液晶面胶框组装film材料组反射片导光板组装lb组装固定后壳检查包装前壳投入固定pcbalb组装反射片导光板组装film材料组胶框组装组装液晶面前壳组装检查包装后壳投入检查固定pcba主要特点
校正参考电压
留待后续说明。
OPENCELL
OPENCELL
4、OPENCELL构成
21.75mm
19.5mm 15.2mm
Open cell=PCB板+COF+Cell
412.8mm
Active area
713.00mm
LCD实际显示画面区域 。 右 图中白色部分.
B/M部
Black Matrix，Active区域 四周黑色边框部分。 如右图 所示：
《TV背光中光学膜片介绍及常见光学问题分析》
H D
1. 增益:
Lens density越高增光效果越好
2. 雾化:
多分散雾化效果最好 窄分散次之，单分散最差
Lens
折射率越高增高效果越好
density
Lens直径 分布
UV胶折 射率
Lens表面 是否光滑
辉度
表面越光滑增光效果越好
越小雾化效果越好
雾化
Lens分布 均匀性
H/D
HD ratio ratio
Microlens
反射片介绍
– Refleer Sheet
• 功能：光反射重使用+扩散+防顶白
胶框 PCB reflector light output
Optical film
TIR
LGP
Heatsin k
Dot
Backboard
Internal Reflection unsatisfied
•
结构：Microlens层+PET基材+背涂
A lay介绍
• 反射片PET基材制程：
反射片介绍
• 关键参数：
参数
反射率 Reflectance 挺性 Stiffness 热膨胀系数 Line expansion index 表面粗糙度 Roughness 光泽度 Gloss 色偏 Color 成本 Cost
主流厚度设计： 1.上扩&下扩扩散片的厚度选择：65inch及以下 扩散片厚度可共用7T PET基材，膜片厚度在2150um左右； 2.正对大尺寸（55”及以上）上扩，需考虑10T PET基材，膜片厚度在280um左右
增光片介绍
– Prism Sheet 增光片
• 功能：顾名思义增亮
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侧入式背光源优缺点分析及改进方法探讨
侧入式LED背光源作为我公司常用工艺的一种背光源产品，同时也是背光源中和直下式LED背光源一样，最广泛的两种LED背光源之一。
侧入式LED背光源具备哪样的特点，优劣势在什么地方，有哪些可以改进的方面，在这里兴宇合电子做统一分析。
侧入式LED背光模组优缺点分析
优点
1. 可使用较少颗的LED晶粒，节省成本
2. 能够打造比较轻薄的机身，让LED TV液晶面板的后方不需要配置LED模块，而是放置在侧边，可减少屏幕整体的厚度，打造出较直下式LED背光液晶电视更薄的机种来。
缺点
1.LED封装与导光板的耦合效率还可以提高；
2. 应用于大尺寸时具有挑战性；
3. 不能进行局域控制。
4. 传统的侧入式LED背光模组结构
传统的侧入式LED背光模组的结构
传统的侧入式LED背光模组的结构包括，LED光源设置在导光板的侧面，导光板的底面上形成网点。
LED 封装发出的光耦合进入导光板，通过反射片和网点的反射和散射，向液晶屏方向传播。
<led背光源结构>结构缺点
对于传统的侧入式LED背光模组，LED芯片发出的光不能全部进入导光板，一方面，一部分光（大角度的光，约20%-30%,取决于封装结构）由于全内反射而不能从LED封装的出光表面射出。
另一方面，即使已经从LED封装出光表面射出的光，一部分光由于导光板入光表面的反射，而不能进入导光板，如图1所示。
LED封装和导光板之间的耦合方式和效率需要进一步提高。
图1 截面图
侧入式LED背光源改进方法
1. 提高LED封装与导光板之间的耦合效率
为了使得LED芯片发出的光全部进入导光板，采用透明胶210把LED封装102的出光表面粘在导光板的入光表面，见图2.由于LED封装的硅胶、透明胶、导光板的折射系数基本上相同，因此，在LED封装的出光表面处基本上没有全内反射，在导光板入光表面处也基本上没有反射，LED芯片发出的光基本上全部进入导光板，耦合效率提高，基本达到100%.另外，由于没有全内反射，LED芯片发出的大角度的光也进入导光板，易于达到亮度的均匀性。
图2 截面图
改进后优势：
（1）LED封装和导光板之间的耦合效率提高。
（2）LED封装的出光效率提高约20%-30%.
（3）每个LED封装产生的热量减少约8%-13%.
（4）保证同样亮度的情况下，所用的LED封装的数量约减少16%-23%,降低成本。
（5）LED背光模组产生的总热量约减少23%-33%.
（6）能量消耗约减少16%-23%.
（7）LED封装的出光角度加大。
2. 适用于大尺寸电视的带V型槽的导光板
带有V型槽的导光板的侧入式LED背光模组使得LED背光源应用于任意大尺寸的显示屏，而无需采用更高亮度的LED芯片。
导光板401的顶部的中间部位形成V型槽402,并在导光板的底部与V型槽对应的位置设置LED光源408b.使得LED光源发出的光425向上传播时，被V型槽402全内反射，从而向导光板侧面传播，见图3a和3b.LED光源粘在导光板的底部，增加光取出效率。
图3a顶视图
图3b截面图
图3c展示V型槽402a、402b和402c成十字形设置的实施例，可以用于大尺寸的背光源。
图3c顶视图
图3d展示图3c的实施例的示意图。
图3d示意图
改进后优势：
（1）适用于任意大尺寸的显示屏。
（2）薄型化。
SMD形式的LED封装的厚度可以做到0.7mm,PCB厚度可以做到1mm,因此，LED背光模组的厚度只比传统的侧入式LED背光模组的厚度增加1.7mm.
（3）LED封装的光取出效率高。
（4）散热较好。
（5）LED封装的出光角度加大。
3. 减少使用LED封装数量的无导光板的侧入式LED背光模组
没有导光板的侧入式LED背光模组的一个实施例：在一侧设置LED光源205,与其相对的是侧反光片204b,在主反光片204a和侧反光片204b上形成网点203,调整网点的结构和分布，使得亮度分布均匀，图4a
图4a截面图
图4b展示在两侧设置LED光源405a和405b,且倾斜成一角度409.网点403形成在主反光片404上。
图4b截面图
改进后优势：
（1）没有导光板以及光在导光板中的衰减，因此，减少使用的LED封装的数量。
（2）减少产生的热量。
（3）减低成本。
（4）减轻重量。
虽然侧入式led背光源存在较多的缺点，但不能阻碍其成为一种最为常用的LED背光源，也是因为其成本和尺寸优势，如果能够通过上述方面的改进，克服或降低侧入式LED背光模组缺点对其性能的负面影响，则其所具备的市场空间将更为广阔。