LED背光源设计及处理方法毕业论文.doc

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1、毕业论文题 目：LED背光源设计及处理方法学 号： 080105238 姓 名： 系 别： 机电工程 专业班级： 机械五班 指导教师： 2011年04月11日摘 要 【摘要内容】本文简要介绍LED液晶显示器背光源，通过对常规产品设计简述，及其背光源的组成，到其处理光学效果的整个过程。设计把各个组成背光的部材合理的组装在一起使其达理论上最理想效果，但理论与实际是有一定差距的，外界有许多因素会影响其效果，那么设计重点就在当出现各种问题时如何去分析解决，这样在问题中总结经验，设计理念及技术就会逐渐成熟。【关键词】背光的组成 导光板目 录摘 要I目 录II1.LED背光源产品设计简介11.1 LED位

2、置的設計11.2 光源后面白框的筋位設計原則11.3 白框内框的設計21.4卡位設計21.5膜類設計31.6成品尺寸公差界定41.7 鋼框白框一體化產品的設計要求52.干涉條紋現象的確認及原因分析62.1 第1種情況處理流程62.2 第2種情況處理方法62.3 第3種情況處理方法73.背光板的一般處理方法83.1亮度83.2色度83.3均勻性93.4光源處光斑93.5光源處斜條紋103.6光源處暗區103.7 BEF光束103.8 磨面(機加工)處理113.9磨面拋光處理113.10放電面拋光處理113.11磨鋸齒114总结13参考文献14致谢15 1.LED背光源产品设计简介1.1 LED位

3、置的設計LED位置設計在X(水平)方向原則上以符合均分为原則,即符合: X= W(V.A)/N -A X:LED間的距离W(V.A):與LED分布最近的且與LED分布平行的V.A的邊長.对于移动顯示背光,通常是V.A的寬度尺寸.N:为LED的顆数.A:为调整值,約等于1/nLED在Y(豎直)方向的距离(距V.A區的距离)通常與导光板的厚,LED厚度,LED發射角及LED的間距等有關,可参考下表,但具體問題須具體分析. LED間距7.59911.511.513LED厚度0.80.60.50.40.80.60.50.80.60.6LG厚度0.730.530.60.450.530.30.450.73

4、0.530.60.450.530.730.530.60.450.53Y值分布2.52.72.73.23.03.43.03.4.2.62.93.03.53.54.02.83.23.53.83.84.51.2 光源后面白框的筋位設計原則此筋的寬度尺寸不可小于0.5mm,对于焊盤位前置的產品,需在放LED處的内轉角處加R0.5R0.6,以方便成形.(例圖一)对于便攜移动顯示背光類產品的下邊筋位的設計一般也以不小于0.5mm为原則,对于薄型產品在長度大于30mm的情況下需向客户要求縱向加連接筋.对于厚型產品此跨度可適當加長5mm左右.(例圖一)光源間的白框料位斜角角度在2025为宜。图1 1.3 白框

5、内框的設計对于3.0”以下便攜移动顯示背光類產品,白框為回型非底面整面有膠的結構白框放置其它材料的內框到V.A區的距离一般在0.450.5mm,當內框到V.A寬度大于等于1.9mm時可設計為0.5,當內框到V.A寬度在1.6(含)1.9mm時可設計為0.45mm,當白框, 當內框到V.A寬度在1.451.6mm時,可設計為0.350.4mm,如在1.45mm以下則需向客戶提議:將可能導致遮光紙脫离。1.4卡位設計非頂針位白框卡槽的設計長度最好不大于3mm,中間因導光板加頂針則需要適當加大,對應的導光板的卡位設計長度在2.6mm,最上側正向卡位距導光板的上側邊需在2.83mm.光源處的斜卡位一般

6、上斜角距V.A的距离為0.50.6mm,卡位寬在0.6mm,對于結構較緊湊的手機或MP3,MP4的薄型背光產品以上一般設計原則尤其重要. 如圖六所示,如正面無法在光源處兩邊設置斜卡位,則須在正面靠近光源處左右各設置一卡位,且須盡量靠近光源,以防止組裝FPC時使膠框與導光板有Z方向上的相對移動,造成FPC粘貼不牢. 另外卡位的設計要盡可能避免可能漏光的設計(卡位距遮光或反射片的邊在0.5(理論值)以內時就可能產生漏光, 如不可避免時需向客戶說明.對于邊牆明顯壁厚不均的產品需加掏料孔以防縮水. (如圖二所示)設計時須注意膠位較薄處的成型,視面積大小,最小成型厚度不同.图2對于元件槽下端開口結構會因

7、應力集中導致變形的產生,并且直接影響內框或固定柱等相關尺寸.此項在設計階段需向客戶說明.擴散及BEF等與FPC平行配合的膜類的設計:擴散及BEF在光源前的邊以超出V.A邊0.50.6mm為宜,以便給FPC留出足夠的粘貼面積.膜類設計需加耳位以便防呆及固定.并且上下BEF的耳位要錯開設計.1.5膜類設計1.反射片的設計(反射片一般公差為+/-0.15)與白框的配合:一般與白框內框以極限公差計算再留0.05的間隙以防因變形導致組裝干涉.(一般以一邊為組裝基準,基準邊與白框邊留0.05間隙)反射貼布的背膠:在透視圖中,反射貼布的非光源處背膠在不進V.A區的情況下要盡可能寬.光源處的背膠以不進入LED

8、發光面及LED組裝厚度不干涉為原則.2.遮光片的設計(遮光片一般公差為+/-0.15)與白框的配合:一般與白框內框以極限公差計算再留0.05的間隙以防因變形導致組裝干涉.(一般以一邊為組裝基準,基準邊與白框邊留0.05間隙)3.擴散及增光膜的設計(擴散及增光膜一般公差為+/-0.15)與白框的配合:左右两侧一般與白框內框以極限公差計算再留0.05的間隙以防因變形導致組裝干涉.(裝配以居中裝配,左右兩邊留相同間隙).上側與膠框留0.1間隙, 在光源前的邊以超出V.A邊0.50.6mm為宜.4.FPC設計(外形公差+/-0.15(鋼模),刀模+/-0.25)與白框配合: 左右方向一般與白框內框以極

9、限公差計算再留0.05的間隙以防因變形导致組裝干涉.(一般以一邊为組裝基準,基準邊與白框邊留0.05間隙),上下方向與散擴及增光膜下邊緣留0.3間隙. 1.6成品尺寸公差界定1.外形尺寸如下圖(重要尺寸,FPC引出端尺寸,V.A尺寸除外)表1一般未注公差0160.116630.2631250.251252500.32.V.A區定位尺寸公差+/-0.2, V.A大小尺寸公差+/-0.15(適用于以3.5”以下尺寸,對于3.5”以上產品適當按比例放寬)3.FPC引出端定位尺寸不小于+/-0.34.對于一般未注公差,客户有特殊要求的再具體評估.1.7 鋼框白框一體化產品的設計要求1.盡可能避免膠框後

10、模部分的插鑲件, 如不可避免,在滿足鐵框沖压不變形的情況下,盡可能使鐵框孔大于膠框孔单邊0.2以上.2.鋼框整體外形盡可能的是整個產品的外形(色括長寬高方向),但需在側邊預留進膠的位置(此位置未有鋼框結構) 3.由于膠架與鋼框要結合为一體,鋼框需在適當位置開孔使膠框與鋼框加大配合,避免膠架與鋼框產生剝离; 4.为避免變形,鋼框材質的選擇厚度盡可能厚一點,如T=0.2/0.25; 5.鋼框的結構設計需考慮五金模具的可加工性及局部沖孔邊有足夠料位防變形. 6.壁厚的均勻及加R角保證走膠順畅7.鋼框配合的尺寸公差範圍要求8.結構的防呆性 2.干涉條紋現象的確認及原因分析 背光行業常說的干涉條紋是背光

11、源組裝上LCD并點亮后產生的可以目視的發光不良.現象主要是在背光LCD表面可見平行的,間距相同的干涉條紋. 確認干涉條紋要從多角度和多方向,即發光平面360度和發光平面到垂直發光平面的90度的所有角度都要確認.因為有可能不同的角度有不同規律的干涉條紋，我們處理干涉條紋問題務必要求在任何角度和方向都看不到,這樣才算OK.背光的干涉條紋是產生原因一般有三個情況,如下:第1種情況:背光的BEF角度或材質和LCD之間產生干涉;第2種情況:背光的BEF不平整產生的狹縫干涉,常稱為牛頓環;第3種情況:導光板網點和LCD之間產生干涉;我們拿到不良樣品及LCD時,首先需要分析出產生的原因,這樣我們才能有針對性

12、的改善.下面分3種情況來說明他們分別的處理方法及流程.2.1 第1種情況處理流程如果確認到某個角度沒有干涉條紋,需用投影儀量測出轉動的角度,然后計算出所需裁切的上下BEF角度.注意的是背光向逆時針方向轉動,則在原有上角度上加上轉動的角度,反之則減去轉動的角度.下BEF角度始終與上BEF成90度角;BEF角度計算出后,需要裁切或自己手裁出新角度的BEF組裝產品確認.如果OK,則送樣給客戶確認.如果確認NG,再重復轉動,計算,裁切,確認直到OK為止;改善此種干涉還有一種方法就是更換其他棱鏡間距的BEF.這也是在原有BEF材質或在客戶規定的轉動范圍內確實無法改善不良的情況下選擇的方法.但這種方式的選

13、擇面較小,所以相對較少采用此種方法;2.2 第2種情況處理方法牛頓環產生的就是BEF不平整,導致兩層BEF之間產生了狹縫干涉.改善方法如下: 1.改善與BEF匹配的相關結構的平整性,防止這些相關的結構不平整或導致BEF不平整.常見的原因如導光板厚度超厚或不平整,卡扣不平整,BEF尺寸與框蓋干涉等,當然組裝BEF不規范,如BEF上擋墻也會導致BEF不平整; 2.遮蓋住不良現象,如增加一層上擴散等,但這樣會增加膜類總厚度; 3.更換平整性能更好的BEF材質.2.3 第3種情況處理方法造成此種情況的原因主要是規律排布的網點密度太稀,導致膜類不能遮蓋住網點,從而導致網點同模塊之間產生干涉.改善方法如下

14、:1.網點加密2.打亂網點排布,降低其規律性;3.更換霧化度更高的film,遮住網點.3.背光板的一般處理方法3.1亮度我們一般應將产品亮度做到中下限較優.如果遇產品亮度無法達到客戶要求時,我們可以按如下方式處理:A.雙屏產品可以在LED後面加小片反射片,但效果不會太明顯;B.單屏產品則可更換反射率更高的反射片,但要考慮量產性及成 本,此時需先同業務及客戶溝通,我們現在用到反射率最高的反射片是ESR;C.更換適合亮度的LED,但要考慮量產性及成本；D.雙屏產品調整正副屏亮度時,可以通過更換不同透過率的副屏擴散片來實現.用透過率高的擴散片,產品正屏亮度相對較低,副屏較高,反之正屏亮度相對較高,副

15、屏較低;E.單屏產品如果要降低亮度,可以通過更換透過率更低的擴散片來實現; F.如果確實達不到,可以和客戶溝通變更產品亮度要求; G.在成型時,也要控制好導光板的成型狀況,縮水陰影等不良對產品亮度也會有影響.H.组裝也需儘量讓LED緊靠導光板; I.在產品設計時,導光板,視窗區大小,LED到視窗區距離大小等對亮度也有影響;J.固定FPC的雙面膠的形狀也對亮度有影響,特別是黑白膠.山型影響較小K.先進的模仁表面處理技術對亮度提高也很有幫助.這些技術在日本,韓國,臺灣比較成熟.3.2色度A.是否同客戶儀器有测試差別.我們現在的儀器同客戶儀器之間均有差別,大家一定要考慮此點;B.更換反射片材質也會影

16、響到產品的色度,因各類反射片對成品色度的影響不同,ESR對色度的影響較小;C.導光板材質對色度也有影響,PMMA對色度影響較小;D.更換不同色度等級的LED,是改變產品色度最直接的方式;E.成型條件對產品顏色也有一定影響; H.偏藍擴散對色度有降低作用,但價格較貴;以上涉及到LED,貼布等各種部材的特性,包括產品的結構等,我們對他們的種類,特性需要特別熟悉,才能在工作提高成效.3.3均勻性為達到量產,我們需要將均勻性處理到超出要求至少3%,4%,且不同的產品處理方式也不儘相同,這裡只是對我司常有的手機背光產品來說: A.成型參數調整: 調整成型條件對產品的均勻性影響較大,我們處理均勻性前,都需

17、先經過調機,在成型條件適中的情況下才能開始處理;B.磨面處理:產品光源端亮,可以將磨面的粗糙程度降低,甚至是拋光成靜面,反之則將磨面磨粗; C.對網點重新設計. D.磨鋸齒也會對均勻性造成影響,他會造成光線往遠離光源處導,所以在處理過程要注意.3.4光源處光斑 對於光斑,我們首先要搞清楚所遇到的光斑的產生原因.對於不同的原因我們可以用不同的處理方式去改善.光斑產生的原因很多,我們要針對具體情況去判斷處理.當然一般來說的光斑有兩種產生原因:導光板本身造成和LED浮起造成. 從這兩點上還可以延伸出更多的原因,如網點設計,產品結構,鋸齒等等!我們需要確切的找到光斑的產生原因后才能做出針對性的改善.一

18、般的處理方法有:A.重新調整網點設計;B.對黑白雙面膠LED前的寬度或結構進行調整;C.對LED前的磨面進行局部處理;D.在LED前貼黑色小雙面膠;E.將FPC刷成黑油,此種主要針對使用黑白回形膠的產品;F.將導光板光源處的厚度修到適當厚度,可以修成光源和膠口一樣厚;G.外框貼FPC處的厚度可以適當加厚以增加強度;H.參看導光板光源處是否有毛邊,外框此處是否有毛邊或兩者組合是否有不平整的現象.3.5光源處斜條紋 我们常用的解决方法有： A.磨面磨細,如果磨細均勻性NG,可以換咬花; B.鋸齒要求 做到比較規范,處理鋸齒時盡量在不產生光斑的情況下多磨一點鋸齒,讓光線的發射角度減小.現多做為圓弧形

19、鋸齒. C.對網點重新設計. D.更換霧化度較高的擴散,如D114SIII3.6光源處暗區這里說的暗區是指LED發光造成的暗區,不包括網點不良,均勻性極差等其他原因造成的原因.對於光源處暗區我們一定要搞清楚,它產生的位置是LED正前方還是LED之間.A.如果暗區在LED正前方說明LED發出的光線發射角度過大,我們可以將磨鋸齒來改善,因為鋸齒頂部磨平,這樣就會減小光線發射角度從而消除暗區.B.如果暗區在LED之間說明LED發出的光線發射角度過小,我們可以減小鋸齒頂部角度來改善,因為鋸齒頂部角度減小,這樣可以增大光線發射角度從而消除暗區.C.通過對網點重新設計,也可以消除以上的兩種暗區. 此現象是

20、BEF本身產生的,所以變更BEF材質可以解決BEF條紋.3.7 BEF光束這里說的光束是指BEF光束,多產生在BEF RP 2或3的產品上.A.加長擴散,使其搭接到FPC上.這種方式很多時候會使光束變為光斑,這時我們就可以將FPC刷黑油去改善;B.效果判斷:在處理之前,首次試模樣品的效果判斷很重要,它關係到我們下一該怎樣處理,處理程度,產品有甚麼問題,改善方案等等.首次效果判斷準確,後續的處理才能正確,成功率才會高. 3.8 磨面(機加工)處理如果是用磨床磨磨面,我們一定要積累這種經驗,就是前後亮度相差多少,磨面大概要磨到甚麼粗細程度,只要經過長時間的觀察比較,我們是可以得到一些規律.還有磨磨

21、面時我建議將磨面稍微粗一點,因為光源亮我們可以用砂紙稍微拋一下,不用卸模處理,這樣可以節約很多時間.當然最好使用磨床加工,因為機械加工比手工處理均勻,整體性好一些.3.9磨面拋光處理很多工程人員用砂紙拋光時沒有過渡.磨面細的影響不大,磨面粗的交接處就能看到,影響效果.拋光時建議將模具光源處遠離自己,拋光方向需順著光線傳播方向.拋光時如果是整面拋光需注意整體性要一致.如果是局部拋光,從粗到細,從細到粗要循序漸進,要有過渡.3.10放電面拋光處理放電面拋光處理同磨面拋光處理原理差不多,但難度要大一些.總之對于磨面和放電面拋光處理原則有兩條:A.砂紙順著光線傳播方向拋光;B.亮度高的地方多拋,亮度低

22、的地方少拋或不拋并注意過渡.3.11磨鋸齒磨鋸齒磨得不夠平整,準確程度不高.鋸齒磨歪斜,磨的次數多.這樣產品的效果會有影響.所以磨鋸齒時注意要把鋸齒拿平,移動時要平行,用力要平穩.鋸齒磨了多少實際判斷要採用兩種方式結合:A.卡尺測量,這是比較直接的方法.要注意的是鋸齒制作較整齊,鋸齒高度較一致的可以用卡尺測量,但如果鋸齒質量較差特別是高低不平用卡尺測量就不準確了; B.實際觀察,將磨后鋸齒表面放到燈光下,鋸齒頂部有一平面會反射光線,我們可以通過觀察磨面的平整度和寬度看到實際磨到沒有,磨了多少,平整度怎樣.C.不同的鋸齒結構在磨鋸齒的量上有不同的判斷,同樣的情況圓弧形鋸齒相對于三角形鋸齒就要磨得

23、少一些.我們現在圓弧形鋸齒已經占了絕大部分,請大家在磨鋸齒時要注意.4总结大學的學習和生活伴隨著毕业论文的完成也将结束，短短几年稍纵即逝，虽大学系统学习即将结束，但人生学习过程才是起点。近一年的实习，从学校走入社会，经历了许多，。酸甜苦辣都有。进入21世纪，环境，能源等问题越来越突出，人们对环保节能意识的提高，在各个领域也有很多突破。照明产业也重新定位方向，传统的发光源已不能满足社会的需求，于是新的发光源就随机产生:光二极管（LED）,LED的应用已有较悠久的历史，近些年来，随着Gap.GaN系III-V族化合物半导体的晶体成长工艺技术及纳米技术的进步，LED的光效和大功率集成技术都有了很大的

24、提高，在液晶屏幕背光源等领域较成熟。 主要学习LED液晶显示器背光源的组成，设计规范要点及发光效果的处理.在通过系统的学习工作过程中，从一个产品评估初，设计出图给客户，客户承认后拆图，加工各个部材，经过各部门间组装，检查发光效果，出成品到客户，跟踪产品的整个过程。这一个过程不是通过一两个人能做好的，这需要团队的力量，每次出现问题，我们都各个部门间通力合作，每个人的思维方式及考虑角度都不一样，我们就通过把大家的建议整合在一起，选一个最合理的解决方案。设计不管是简单的还是复杂的产品。首先要保持一个冷静的头脑，建立一个后果分析的失效模式，设计初尽可能的把会出现的一些隐患给解决掉，当一个产品做出来后，

25、试用的时候一些新的问题就会出现，这些问题我们该如何去解决它呢？就需要建立个分析整个问题的逻辑，根据不同的情况具体制定不同的解决方案，从多角度去分析论证可操作性。从问题中总结经验，在设计新的产品时把这些以前所遇到的问题都考虑进去，就这样不断更新设计理念，进入一个良性的设计循环中，设计理念就会越来越合理。参考文献1倪火炬 吕艳波 三协精工科技有限公司液晶显示器背光设计规范Z致谢大专三年的学习阶段伴随着论文的完成就要结束了，在这里我要向所有关心、帮助我的老师、同学和朋友致以衷心的感谢。毕业是对我大专三年的总结，因而投入了极大的热情和很高的积极性，更幸得指导老师卢志芳的帮助，使得报告能顺利完成，圆满结

26、束了三年的大学生活。感谢三协精工科技有限公司，在这里是我走入社会真真意义上的第一份工作，将理论转化为实际，学到了许多做事方法和做人的道理。感谢这三年来，教育过我的所有老师，没有您们的教学指导就没有我们现在。感谢学校领导的培养，最后再次衷心地感谢所有关心、支持、帮助过我的老师、同学和亲人。我会在未来的生活道路中，不断努力，不辜负你们的，谢谢！ 湖北科技职业学院毕业综合实践成绩评定表系（部）：机电工程系 专业：机电一体化姓名方文杰毕业论文成绩班级机电5班学号080105238课题名称LED背光源设计及处理方法指导教师评语本文简要介绍LED液晶显示器背光源，对常规产品设计、背光源的组成、处理光学效果的整个过程都作了一个详细的阐述。并对设计重点出现的问题应对和设计思路也作了详细的分析。从整体来看，思路清晰，内容符合专业要求，格式基本正确，不足之处希望能广泛的查阅相关资料，较多的积累实践经验，加强对理论和实践方面知识的深化理解和认知。评定成绩签名： 年 月 日答辩评审小组评语 答辩（评审）成绩组长签名： 年 月 日注：1毕业设计（论文）成绩=指导教师评定成绩60%答辩成绩40%。2本表格一式三份，一份系（部）留存，一份教务处备案，一份随学生档案。