背光源的设计 入门共41页文档

一、目的：规范产品设计，满足客户要求。

二、应用：所有手机彩屏背光源产品。

三、内容：1. 产品中如有用到3M BEFRP材料在成品图中一定要注明BEF角度；(一般上BEF的角度须与LCD下偏光片的角度一致)；2. LED发光面距离V.A区尺寸E原则上不可以小于2.6mm，若此尺寸过小易在V.A区内产生亮点；3. 为避免两LED之间暗区太暗，两LED之间的间距,以中间暗区尺寸小于等于两侧暗区尺寸为最佳，即H ≤L，亦可以E/F≧0.25为原则;4. 因塑料成型特性的限制，产品外围文件墙的厚度A最小0.35㎜(如下图)；当产品底部为整体注塑成型时,面积小于10cm2的成型最小厚度为0.40㎜,面积在10 cm2~50 cm2间的成型最小厚度为0.50㎜; 面积在50 cm2以上的成型最小厚度为0.60㎜；L/G成型的最小厚度1.0-2.0寸时为0.35㎜，2.0-2.4寸时0.38㎜,2.4-3.2寸时0.4㎜，3.5吋0.45 ㎜；对长而高和宽的档墙要尽可能断开及加减胶槽﹐以利于改善产品变形及缩水；5. 可视区至胶框的边缘最小0.4㎜，以利于膜片正常组装；黑框粘贴于H/S上的宽度C最小0.8㎜，以保证LCD固定所需的最小粘性；6. H/S上LCD位置的四个角应尽可能有避空位并倒圆角以防止顶裂玻璃.；7. 胶框易断部位倒圆角R=0.2MIN8. FPC的外伸端的定位尺寸公差最小±0.3㎜；9. 反射贴布、双面胶或遮光贴布尽量避免孔或洞,以利于裁切加工；10. 成品图中的尺寸标注要合理，以能满足实际需求为原则，尽量避免封闭尺寸和无法量测的尺寸出现；重点尺寸应特殊标示;11. 产品亮度测试点最小为0.2°﹐尽可能选1°；测试点的分布一般以下图中式样为准;12. 有段差的定位柱﹐两圆柱的直径差(D-d)最小为0.2㎜；13. 有倒勾的产品尽量做镶件插穿孔,避免模具走滑块; 如下图无插穿孔则模具要做滑块或斜顶﹐模具价格高﹐开模交期长﹐模具寿命短, 若设计插穿孔则可避免上述影响；但倒勾与镶件孔边间需留有最小0.2mm的间隙。

液晶模组用LED背光源（征求意见稿）目次前言 (III)1 范围 (1)2 规范性引用文件 (1)3 术语和定义 (1)3.1 物理概念 (1)3.2 通用术语 (2)3.3 关于参数和特性方面的术语 (3)4 测试方法 (4)4.1 标准测试条件 (4)4.2 机械测试方法 (5)4.3 电气测试方法 (5)4.4 光学测试方法 (6)4.5 可靠性测试方法 (8)前言本规范由归口。

本规范由起草。

本规范主要起草单位：上海广电光电子有限公司。

本规范主要起草人：金波、张克然、陆海峰、徐伟等液晶模组用LED背光源：1 范围本部分界定了液晶模组用LED背光源的物理概念、通用术语以及参数和特性方面的术语和符号，规定了液晶模组用LED背光源的测试方法。

本部分适用于液晶模组用LED背光源。

2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。

凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。

—IEC 60068-2-1 环境试验第2部分:试验试验A:冷却—IEC 60068-2-2 环境试验第2部分:试验试验B:加热—IEC 60068-2-48 环境试验第2部分:试验应用—IEC 61747-5 环境、保存及机械性能测试方法3 术语和定义3.1 物理概念3.1.1LED light emitting diode发光二极管一种可将电子转换为光子，并具有二极管的电学特性的半导体器件。

3.1.2液晶 liquid crystal在一定的条件下，具有液体的流动性和晶体的各向异性的一种化合物材料。

3.1.3phosphor荧光物质某些物质受一定波长的光激发后,在极短时间内会发射出波长大于激发光波长的光，这种光称为荧光，而这类物质就称为荧光物质。

3.1.4Dominant wavelength主波长任何一个颜色都可以看作为用某一个光谱色按一定比例与一个参照光源（如CIE标准光源A、B、C等，等能光源E，标准照明体D65 等）相混合而匹配出来的颜色，这个光谱色就是颜色的主波长。

背光源基础知识讲解所谓背光源（BackLight）应该是位于液晶显示器（LCD）背后的一种光源，它的发光效果将直接影响到液晶显示模块（LCM）视觉效果。

液晶显示器本身并不发光，它显示图形或字符是它对光线调制的结果。

一、用于背光源的光源：在背光源的设计中，所用光源的选用是很重要的。

所用的光源决定了背光源的功耗、亮度、颜色等光电参数，也决定了其使用条件和使用寿命等特性。

如下为可用于液晶显示器背光源的光源及其特点简单对比介绍:光源形状光源种类颜色功耗(W) 寿命(h) 特点点状光源Lamp(灯泡) 2800K左右 1.0以上2,000 简单、小型、价低，体积大、发热严重LED （发光二极管）蓝~红430~700nm 0.038以上100,000 寿命长、低发热，亮度稍低线状光源CCFL（冷阴极荧光管）红绿蓝及混合色1~10 25,000 亮度高、寿命长，逆变器驱动电压高HCFL（热阴极荧光管） 4.0~220 5~7,000 发热严重面状光源VFD（扁平荧光灯）200mW/cm2以下5,000 亮度高、均匀性好，双电源驱动EL（电致发光片）20mW/cm2以下5,000 薄、均匀性好，寿命短、亮度低OEL（有机电致发光片）1,000以上薄、均匀性好、亮度高，寿命短FED（平板场发射）10,000以上亮度高，开发中二、光源模组的技术：光源模组中最核心技术为导光板的光学技术，目前主要有印刷形和射出成型形二种导光板形式，其它如射出成型加印刷，激光打点，腐蚀等占很少比例，不适合批量生产原则。

印刷形因为其成本低在过去较长时间内成为主流技术，但合格品不高一直是其主要缺点，而目前LCD产品要求更精密的导光板结构，射出成型形导光板必然成为背光源发展主流，但相应的模具技术难题只有少数大厂能够克服。

三、背光源的分类：背光源目前按光源类型主要有EL、CCFL及LED三种背光源类型，依光源分布位置不同则分为侧光式和直下式（底背光式）。

LED背光源的设计与调光技术LED（Light Emitting Diode）是一种半导体光源，具有节能高效、寿命长、体积小等优势，在各个行业得到了广泛应用。

而LED背光源则是将LED灯用于液晶显示器的背光照明系统中，能够提供均匀亮度和高对比度的照明效果。

本文将详细探讨LED背光源的设计原则和调光技术。

LED背光源设计的原则主要包括：1. 选择合适的LED类型和数量：根据显示器的尺寸和要求，选择合适的LED 类型（如白光LED）和数量，确保背光亮度和颜色的一致性。

2. 合理布置LED灯珠：背光源应布置在整个显示面板的背后，以实现均匀的光照。

采用等间距布置LED灯珠并合理设计散热系统，可以提高显示器对比度和降低能耗。

3. 选择合适的反射材料：使用合适的反射材料，如镀膜玻璃或镀膜聚碳酸酯，以增加LED背光源的反射效果，提高发光效率和均匀性。

4. 优化光学设计：通过采用光学模拟软件对光学系统进行仿真和优化，选择最佳的光学结构和光学材料，提高LED背光源的效果。

5. 考虑电路设计：合理设计驱动电路，提高驱动效率和稳定性，同时避免因电路问题导致的颜色偏差和亮度不均匀等问题。

LED背光源的调光技术主要包括以下几种：1. PWM调光：PWM（Pulse Width Modulation）调光是通过改变电源给LED灯的占空比来控制LED的亮度。

通过不断交替地开关电源电压来实现灯光的闪烁，闪烁频率越高，亮度越高。

这种调光技术具有调节范围广、亮度可调性好等优点。

2. 线性调光：线性调光是通过改变LED驱动电压或电流来实现亮度的调节。

通过改变电流或电压大小来改变LED的亮度，从而实现调光的效果。

线性调光技术操作简单，可靠性较高。

3. 自适应调光：自适应调光是根据环境光的亮度，通过传感器自动调整背光源的亮度。

通过感知环境光的强度，自动调整LED背光源的亮度，既能够节约能源，又能够提供良好的视觉效果。

4. 色温调光：色温调光是通过改变LED灯的色温来实现亮度的调节。

J I A N G S U U N I V E R S I T Y 本科毕业论文小尺寸数码照片查看器背光源设计Small size digital photo viewer backlight design学院名称：机械工程学院专业班级：光信1101学生姓名：谌姣姣指导教师姓名：许孝芳指导教师职称：副教授2015年05月任务书随着人们生活质量的提高，很多人通过照片把生活中的美好瞬间保留下来。

本提题拟设计一款小尺寸的数码照片查看器，要求使用LED光源，以满足节能、轻便、经济等特点。

LightTools是一个全新的具有光学精度的交互式三维实体建模软件体系，提供最现代化的手段直接描述光学系统中的光源、透镜、反射镜、分束器、衍射光学元件、棱镜、扫描转鼓、机械结构以及光路。

由于 LightTools把光学和机械元件集合在统一的体系下处理，并配有“放置”光源、发射光线的非顺序面光线追迹的强大功能，使它在系统初步设计、复杂系统设计规划、光机一体设计、杂光分析、照明系统设计分析、单位各部门间学术交流和数据交换、课题论证或产品推广等各环节中均可发挥重要的作用，成为人们理想的工具。

本课题就是通过学习使用lightTools 软件，达到使学生初步掌握背光源的设计思想和步骤，及通过软件能够对所设计的背光源的照明效果进行分析的目的。

毕业设计任务: （1）小尺寸LED背光源设计理论的学习；（2）光源初始结构建模和模拟仿真；（3）光源的材料属性、光学属性的设定；（4）光源发光面分析,亮度的设置等；（5）光线追迹，对光源的准直效果进行分析。

具体要求：① 完成毕业设计论文一份（1.6万汉字以上）；② 撰写有关理论与技术的调研报告一份（文献综述）（不少于2000汉字）；③ 针对具体几篇文献，完成读书报告一份，并分析、提出具体见解；④ 完成英文翻译一份（译文4000汉字以上）。

小尺寸数码照片查看器背光源设计摘要能源的问题已经成为影响着人类发展的全球性问题，LED技术被认为是21世纪最具有发展前景的高科技之一。

LED背光源基础黄驹深圳帝晶实业有限公司主要内容v白光背光源色度区分v CIE色度坐标图v主要结构v主要物料介绍v设计参考v LED背光源生产流程v检验标准白光背光源色度区分0.3390.3600.3050.2950.3180.3390.2950.276y 0.330.3300.2830.2870.3300.3300.2830.296x 暖白色区冷白色区坐标CIE色度坐标图LED背光源主要结构扩散片v1、扩散片扩散片的作用除了修正光行进的角度外，对于破坏全反射面的光学结构也具有覆盖作用，扩散片的主要光学参数有透过率和舞面程度，耐UV性能，抗刮、耐磨性，耐侯性，增光效果。

扩散片主要是将一些微小的扩散粒子涂布在高透光性的膜片（PET，PC）上，其光学行为是利用光通过扩散粒子产生光扩散效果扩散片的结构扩散片扩散片扩散片v扩散片除了扩散颗粒涂布分式，还有利用压印的微小结构来打散图象造成模糊效果。

v下扩散片的主要作用将导光板折射出来的光线打模糊，以避免某些位置光线强，某些位置光线弱的问题v上扩散片的主要作用是消除上下增光膜造成的光衍射现象（牛顿环现象）和保护增光膜以避免表面划伤牛顿环现象增光膜v利用材料和结构物理特性改变光的行进方向，而使在某一角度范围内的光线得以聚集。

以达到增亮效果。

是由特殊材料和镀膜技术以及成型技术作成的薄膜，一般厚度50-100微米。

v目前增光膜类型主要有BEFⅡ，BEFⅢ，BEFⅡv在PET基材上COATING锯齿或波浪型的PMMA结构v作用是改变光的行进方向以达到聚集效果，因而提高亮度，一张BEF单一方向增量是60%，两张垂直方向重叠可增亮120%,但同时会牺牲部分视角的亮度BEFⅡBEFⅢv BEFⅢ与BEFⅡ不同之处在Randon pattern 可避免MOIREv集光效果：单一方向增亮59%，两张垂直方向可增亮111%v将BEFⅢ-T外贴一层matte的扩散层，避免静电以及干涉想象BEFⅢDBEFv3M的专利，具有偏光的特性，结构有多层可反射的偏极光的薄膜贴付而成，可改善光的极化方向，经由反射后再加以利用，避免BEFⅡ直角结构在组装上因外力而破坏Prism而设计出圆弧形结构v DBEF-M 主要是将DBEF表面外加Coating一层Matte，防止因静电而产生Moire的现象v DBEF-D 为防止DBEF易浮曲变形而再加厚且增加上下两层扩散层增光膜v上下BEF裁切角度除了一般常见0°90°还有其他角度，但上下BEF角度差异都是90°。

背光源简介目录→背光源结构图→背光源工作原理→主要组件介绍品质部马迪伽2011年4月冷阴极管反射片下扩散片棱镜层Ⅰ棱镜层Ⅱ上扩散片1/9LED light bar 反射片下扩散片棱镜层Ⅰ棱镜层Ⅱ上扩散片2/9导光板2 背光源工作原理•上两页图中光源(CCFL 或LED light bar)直接或间接(经反射片)进入导光板传播，经由导光板下方的光学结构设计面与反射板对全反射现象的破坏后，光线由导光板的正面以某一角度扩散射出，均匀分布于发光区域内。

•再经由扩散板及棱镜片I、II对光源视野角进行调整，使光线能聚集在液晶显示器的视野角选择内，以配合液晶显示器对光学的特性要求。

3/94/9CCFL（Cold Cathode Fluorescent Lamp冷阴极萤光灯管）由于CCFL灯管具有灯管细小、结构简单、灯管表面温度低、灯管亮度高、易加工成各种形状（直管形、U型等）；使用寿命长、显色性好、发光均匀等优点,所以也是当前TFT-LCD理想的光源。

冷阴极是指无需把阴极加热，而是利用电场的作用来控制界面的势能变化，使阴极内的电子把势能转换为动能而向外发射。

5/9LED(Light Emitting Diode发光二极管)一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光，LED的特点非常明显，寿命长、光效高、无辐射与低功耗。

LED的光谱几乎全部集中于可见光频段。

6/9导光板主要作用是使从侧面进入的光线均匀地从正面出射，从而将线光源转化为面光源100%75%50%25%25%25%25%25%反射片主要作用是将从反面出射的光线反射到正面，增加光强7/9扩散片主要作用是将较为集中的光线分散，使各处光强更均匀8/9光线在具有准确的间距、角度、厚度及反射度的介质中传播、循环与扩散，以达到增加辉度的效果。

9/9。

背光设计思路参考以下是以RGB的LED背光源为例来设计的，我们仅考虑白光LED背光源，设计起来比这个要简单一些，下面的内容作参考。

光源发出的光经过光学腔（腔壁采用高效漫反射片）混合后，再经过各种必要的光学膜片后，得到屏前（FOS）要求亮度。

光学膜片一般包括扩散板（diffuser）、集光片（BEF）、增亮片（DBEF）、TFT屏和减反层等，如图1所示。

图1直下式LED背光示意图1光学设计显示模组的基本光学性质为屏前的白光色度、最高亮度及均匀性等。

在背光系统里面，增亮片、集光片、扩散板、底反射片及LED（R、G、B）均称为光学元件，具有各自的光学性质，这些性质是光学设计时的重要参数。

LED光源发出的光经过各层膜片及TFT时都发生了一定的变化。

知道了这些参数后，就可以根据需求亮度和产品基本尺寸，按式（1）估算（lambertian型LED）背光所需的总光通量。

ΦLED=L FOS/ηLCD*A*2π*(1-cosφ1/2)/∏Ti（1）式（1）中ΦLED为光通量，L FOS为屏前亮度，ηLCD为TFT透过率，A为TFT有效显示面积，φ1/2为（BEF与diffuser之间）亮度峰值的50％时的偏轴视角；∏Ti为各背光膜片亮度增益乘积。

以6.4英寸显示模组为例，要求亮度为1000nit时，所需光通量总计约750lm。

接下来，必须把计算的总光通量分别分配到R、G、B三基色LED中，设计分配方案时，需要考虑的参数为产品白光色度要求（需根据经验考虑光学组件的色度偏移），及三基色色坐标（CIE1931），并按式(2)进行估算。

(2）式(2）中ΦR、ΦG、ΦB为所需三基色LED的光通量，xR、yR、xG、yG、xB、yB、xW、yw为三基色LED和要求白光的CIE1931色坐标（三基色LED色度选取时，应先参考与彩膜（CF）的透射光谱匹配，再经视觉函数校正），分别取主波长625nm、530nm、470nm，经估算后取ΦR145lm、ΦG500lm、ΦB105lm。