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
0.339
0.3600.3050.2950.3180.3390.2950.276y 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，
BEFⅡ
v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
BEFⅡ
BEFⅢ
v BEFⅢ与BEFⅡ不同之处在Randon pattern 可避免MOIRE
v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
BEFⅢ
DBEF
v3M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°。
如果上下BEF的角度差异不等于90°，那么就会出现干涉现象。
如下图
增光膜
v增光膜的角度确认，确定增光膜的角度是配合需要的玻璃（LCD+偏光片），将上增光膜（BEF）进行旋转，当不会出现干涉时，此角度便是上BEF的裁切角度，另外根据上下BEF角度差为90°来确定下BEF的角度。
导光板
v
导光板的作用是将改变进入导光板的光线方向，使所谓的点光源或线光源变成面光源。
目前主要的导光板材料特性如下，折射率越高导光效果越好171
10514590-105Tg ℃
形变温度 1.511.531.591.49折射率
929290933mm %透过率
0.240.010.20.3%吸水率
1.11.01.21.2比重
ARTON
ZEONOR PC
PMMA
物性
导光板制作方式（印刷式）
导光板的制作方式（射出成型）
导光板的制作方式（射出成型）
导光板的制作方式（射出成型）
导光板V-CUT作用介绍
v由于我们使用的光源为LED，可认为是一点光源，当LED出光进入导光板时就会因为折射现象，是发光的角度变小。
造成背光在接近LED位置处出现明暗不均的现象
导光板V-CUT作用介绍
v由于以上原因，我们在入光侧加入V型结构，可使光源范围较广，使入射光变得均匀
导光板之网点介绍
v导光板网点的作用是使导光板发光区域的光源得到很好的均匀性，避免出现发光不均的现象。
一般是由二氧化钛，硫化钡，UV胶构成的。
同样大小不同密度的网点效果如下：密
疏
导光板之网点介绍
v导光板的网点一般是在接近光源处越小，间距越大，离灯源越远越大，间距越小以达到发光均匀的效果
反射膜
v利用高反射材料或高扩散材料制作的薄膜，将导光板背面（结构面）导出光线反射回导光板。
以增加光线的利用率。
制作方式一般有镀膜法和利用高反射材料PET膜发泡处理
LED的结构
LED发光机理
v PN结内电子空穴对重新结合时，电子从导带下降到价带的过程中释放出光子，光子所对应的波长满足：λ(μm)=1.24/Eg(eV)
LED典型光谱分布
白光LED的典型光斑
v目前已进入工业化生产的“白光”LED，其光谱混合是不均匀的，其颜色分布像光强分布曲线一样，是随距离和角度的不同而发生变化的，尤其是pcLED，往往存在一个色温很高的兰色色中心。
LED主要供应商v1、日本—日亚
v2、日本—丰田
v3、韩国—三星
v4、台湾—益光，光宝
v5、台湾—东贝
v6、台湾—宏齐
胶架
v一般的背光都使用白色的PC做框架，一方面不失框架的支撑作用，另一方面也利用白色将导光板侧面（非光射入面）的出来的光线反射回导光板中，以增加光的利用率。
背光设计参考
v电视、显示器的标准色温为6500K,即在客户没有特别要求时从LCD白色画面出来的白光色温应该为6500K.
v参考: 深冷白色9300K
v日光色6500K(X=0.313;Y=0.329)
v中冷白色5000K
v冷白色4000K
v等能白色3500K (X=0.3333;Y=0.3333) v暖白色3000K
v白炽灯2700K
背光设计参考
v因LCD本身带有一定色差，而背光的强弱不同时也有一定的色差，如果没有特别要求，目前以色度为X=0.275-0.315;Y=0.285-0.325为好,而且Y比X略高0.01左右为佳。
v如果客户对色度要求比较严格，则通过测各种LCD的色偏确定背光的色坐标范围,可用BM-7测定LCM色温是否在6500K以上，一般6500K~9500K。
背光设计参考
v需求的LCM表面亮度=背光亮度×CELL透过率（一般6-7%）×触摸屏透过率（80%MAX）
v一般手机产品需求的表面亮度230+/-20cd,因此我们需求的背光亮度为：
210÷6%=3500cd(min)
230÷6%=3833cd(tye)
250÷6%=4167cd(max)
背光设计参考
电气特性：
v一般采用定电流(15mA)的方式驱动，在定电流驱动下，需要控制电压的上限，即控制功耗和发光的效率。
一般每颗灯典型值为3.2V，最大3.5V ,不限定最小值。
由于实际的驱动电流也不是正好是15mA，这就需要控制LED的电流与发光的曲线，设定当电流减少或者增加10%时，辉度减少或增加不要超过10%。
单颗LED反向漏电流:-5V下
<0.01mA，要求厂商做ESD防护设计。
若采用电压驱动方
式，则在规定的额定电压下，电流的误差不超过+0.5mA。
一般LED FPC靠背光中间的PIN设计成正极。
背光设计参考
v背光结构设计：
v确定和LCD配合的尺寸：
v HOUSING卡槽中心和LCD显示区域中心对齐，卡槽比LCD单边大0.1mm,并且深度比LCD厚度大0.1mm，四个角落需做防LCD崩角的让角设计,一般长1mm,宽0.2~0.5mm。
背光设计参考
v1.对于TFT来说，假设其A.A区域为L1 x W1,则背光发光区域：L=L1+1.00,W=W1+1.00,单边大出0.50mm
L
W
背光设计参考
v如果LCD的长和宽，厚度分别为L1,W1,H1,则导光板内框L=L1+0.30,W=W1+0.30,单边比LCD大出0.15mm，高度方向以H>H1为原则，LCD不容许高出边框
L
H
W
背光设计参考
v为了提高背光产品的强度（即不易变形），当LED FPC从侧边出脚时，胶框不要设计为断开.可以穿孔让FPC引出，如下图示意：
此处开口后，易变形，不能有效保护LCD 此处未开缺口，胶框强度大，不易变形，能有效保护LCD
背光设计参考
v当主屏FPC需要弯折藏入导光板与PCB之间时，与PCB板接触的导光板胶框两侧应设计一个高度大于或等于0.15mm的台阶，如下图示意：
白色面比黑色面高出
0.15mm或以上，否则
FPC会顶起中间胶片，
影响背光效果
背光设计参考
为了使导光板与PCB板连接更紧固，在结构设计容许的前提下要尽量加大台阶面宽度，一般要保证此宽度大于1mm，此台阶面贴双面粘时要尽可能靠近两端定位柱，以免导光板易翘起。
如下图示意：
定位柱此处宽度尽量大于
1mm定位柱直径越大，与PCB定位更紧
固，一般要求直径大于或等于
1mm，高度为0.6到0.80mm
LED背光源生产流程
LED背光源生产流程。