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解决方案
单色 LCD 背光模组设计方案
June 28,2022
介紹
背光模组（Backlight Module，BLM），也称背光单元，是单色 LCD 的重要组成部分。由于液晶显示器本身不发光，需要通过背光模组提供光源，使显示内容清晰可见。常见的单色 LCD 背光模组主要由 LED 光源、带导光网点的导光板（Light Guide Plate，LGP）、扩散片及其他相关组件组成。
导光板的主要作用是引导光线传播，提高显示亮度并改善亮度均匀性。导光板通常采用聚碳酸酯（PC）或光学级聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）材料，并通过注塑成型工艺制造。所需的导光网点可预先制作于模具镶件（Stamper）中，使导光板及其导光网点在注塑过程中一次成型。
扩散片用于使光线分布更加均匀；反射片则将射向底部的光线反射回导光板，从而提高光线利用效率并减少漏光。单色 LCD 背光模组通常采用侧入式（Edge-Lit）背光结构，将光源设置在导光板侧边。光线从导光板边缘进入后，经导光板引导并均匀分布至显示区域。
图 1：侧入式背光模组结构
在侧入式背光模组设计中，需要综合考虑机械结构与实际显示性能要求。根据产品结构及应用需求，导光板可采用单物料单模具注塑成型（图 2A）或双物料双模具注塑成型（图 2B）两种结构方案。
背光模组结构
图 2A：单物料单模具注塑成型
图 2B：双物料双模具注塑成型
为了使导光板同时具备导光和机械定位功能，可采用单物料单模具注塑成型结构。定位柱、挡墙等机械结构可与导光板一体成型，因此这些结构同样具有导光特性。
优点：仅需一副模具，模具成本和物料成本较低。
缺点：
(a) LCD 可视区域（Viewing Area，VA）以外可能出现漏光。例如，导光板的挡墙和定位柱可能出现可见亮光。
(b) 在相同背光尺寸下，亮度略低。
(c) 较复杂的机械定位设计可能无法通过单一模具实现。
建议应用：适用于对成本较为敏感的应用。采用此结构时，可配合产品结构设计，对 VA 以外可能出现的亮光进行遮挡，避免用户直接看到漏光。
如果设计要求降低漏光并便于机械结构整合，可采用双物料双模具注塑成型结构，导光板与塑料框分别使用独立的注塑模具成型。
优点：
(a) VA 以外不会出现可见亮光，例如挡墙和定位柱不会出现亮光。
(b) 在相同背光尺寸下，亮度略高于单物料单模具注塑成型结构。
(c) 可支持较复杂的机械定位设计。
缺点：需要两副模具，因此模具成本和物料成本较高。
建议应用：适用于 VA 以外不允许出现可见亮光，或对背光亮度有较高要求的应用。单物料单模具与双物料双模具注塑成型导光板的结构差异如下所示。
单物料单模具与双物料双模具导光板对比
单物料单模具注塑成型导光板
定位柱为透明结构，背光底部加有反射片。
双物料双模具注塑成型导光板
定位柱为不透明结构。由于塑料框不透光，背光底部无需加反射片。
单物料单模具注塑成型导光板
侧边需要加贴反射胶带。
双物料双模具注塑成型导光板
侧边无需加贴反射胶带。
单物料单模具注塑成型导光板
导光板与定位柱一体成型。
双物料双模具注塑成型导光板
导光板与塑料框为两个独立部件。
单物料单模具注塑成型导光板
定位柱和挡墙会出现明显亮光。
双物料双模具注塑成型导光板
定位柱和挡墙不会出现明显亮光。
单物料单模具注塑成型导光板
侧边加贴反射胶带后，仍可能出现漏光。
双物料双模具注塑成型导光板
侧边不会出现漏光。
单物料单模具注塑成型导光板
即使底部加有反射片，仍可能有少量光线透出。
双物料双模具注塑成型导光板
底部采用不透光塑料框，可防止光线透出。
对于需要减少漏光、便于机械结构整合并保护 LCD 的应用，可采用双物料双模具注塑成型结构，并在机械框架上增加四边挡墙设计（如图 5）。如果产品结构空间有限，也可采用两边挡墙设计（如图 6）。增加边框挡墙设计具有以下优点：
- 可对 LCD 四周提供保护。
- 背光挡墙高于 LCD 表面，组装后可避免直接按压玻璃，从而降低玻璃破裂的风险。
- 便于背光与 LCD 对位，提高机械定位精度。
- 可降低运输过程中因振动造成玻璃与背光分离，以及 LCD 与背光发生位移的风险。
图 5：四边挡墙导光板设计
图 6：两边挡墙导光板设计
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