1、LED背光显示概论,LED基本概念,什么是LED? Light Emitting Diode,即发光二极管，是一种半导体固体发光器件，它是利用固体半导体芯片作为发光材料，当两端加上正向电压，半导体中的载流子发生复合引起光子发射而产生光.,LED应用领域,LED产品除了大量用于各种电器及装置、仪器仪表、设备的显示外，主要集中在：一是大、中、小LED显示屏：室内外广告牌、体育场记分牌、信息显示屏等。二是交通信号灯：全国各大、中城市的市内交通信号灯、高速公路、铁路和机场信号灯。三是光色照明：室外景观照明和室内装饰照明。四是专用普通照明：便携式照明(手电筒、头灯)、低照度照明(廊灯、门牌灯、庭用灯)、
2、阅读照明(飞机、火车、汽车的阅读灯)、显微镜灯、照相机闪光灯、台灯、路灯。五是安全照明：矿灯、防爆灯、应急灯、安全指标灯。六是特种照明：军用照明灯(无红外辐射)、医用手术灯(无热辐射)、医用治疗灯、农作物和花卉专用照明灯 背光源市场 :LED早已应用在以手机为主的小尺寸液晶面板背光市场中,随着技术的成熟,中大尺寸液晶屏LED背光源市场为厂商新宠.,LED主要参数特征,LED是利用化合物材料制成的PN结的光电器件,因此他具备PN结结型器件的电学特性:伏安特性,响应时间等,它还有光学特性:发光光强指向特性,光谱分布,时间特性,热学特性.,光学的名词解析,1:光通量：符号，单位：流明Lm。说明：发光
3、体每秒钟所发出的光量之总和，即光通量 2:光强：符号I，单位：坎德拉cd。说明：发光体在特定方向单位立体角内所发射的光通量。 3:照度：符号E，单位：勒克斯Lm/m2。说明：发光体照射在被照物体单位面积的光通量。 4:亮度：符号L，单位：cd/m2或称nit。说明：发光体在特定方向单位立体角单位面积内的光通量。,光学的名词解析,5:光效：单位：每瓦流明Lm/W。说明：电光源将电能转化为光的能力，以发出的光通量除以耗电量来表示。 6:寿命：单位：小时。说明：指亮度降到初始亮度的50%时所经历的时间称为LED的寿命. 色温：光源发射光的颜色和黑体在某一温度下辐射光色相同时，黑体的温度称为该光源的色
4、温。 显色性：光源的显色性是由显色指数来表明，它表示物体在光下颜色比基准色（太阳光）照射时颜色的偏离能较全面反映光源的颜色特性。,白光LED介绍,目前白光LED实现的方式及优缺点: 1:通过LED红绿蓝的三基色多芯片组合发光合成白光优点:效率高,色温可控,显色性能较好缺点:三基色的光衰不同导致色温不稳定,控制电路复杂,成本高 2:蓝光LED芯片激发黄色荧光粉,由LED蓝光和荧光粉发出的黄绿光合成白光.优点:效率高,制备简单,温度稳定性较好,显色性较好缺点:一致性比较差,色温随角度变化,白光LED介绍,3:紫外光LED芯片激发荧光粉发光3基色合成白光优点:显色性能好,制备简单缺点:目前的技术,芯
5、片的效率低,还有紫外光泄露的可能目前，其中技术相对简单的主流方法是在GaN(氮化镓 )基蓝光LED芯片上涂一层黄色荧光粉，一部分蓝光激发荧光粉产生黄绿光，与直接透过荧光粉的蓝光混合产生白光。,白光驱动,由于LED的光特性通常都描述为电流的函数，而不是电压的函数，因此，采用恒流源驱动可以更好地控制亮度。此外，LED的正向压降变化范围比较大(最大可达1V以上)，而由上图中的VF-IF曲线可知，VF的微小变化会引起较大的，IF变化，从而引起亮度的较大变化。所以,采用恒压源驱动不能保证LED亮度的一致性，并且影响LED的可靠性、寿命和光衰.,白光驱动,对于背光驱动来讲,主要还是DC-DC的恒流电路驱动
6、LED,目前主要的拓扑类型有3种: 1):BUCK (降压型) 2):BOOST(升压型) 3):BUCK-BOOST(升降压型),由于LCD本身不发光，因此需要一个置于其底部的照明系统，这就是背光源。背光源应包含如下组件：照明光源如发光二极管（LED)，起传导光能作用的导光板（LGP）光学膜片等。 背光源的基本要求在于为LCD屏幕提供足够亮度和高均匀性的照明，以便能够使液晶显示在日常使用中用有足够高对比度和显示质量。因此背光源设计的关键是如何让光线在导光板法向上均匀的分布。,LCD背光源的定义,背光源分类,2）底发光方式:指光源从底部发光朝上的形式.,1.按入光方式分： 1）侧发光方式：指光
7、源从侧面发光的形式,3.按光源种类分：LED背光源CCFL背光源,LED背光结构基本组成,侧发光结构,Light Guide Plate 導光板（LGP）,反射片（Reflector）,LED,稜鏡片（prism Sheet）,擴散片（Diffuser）,底发光结构,扩散板,PCB,LED,稜鏡片（prism Sheet）,擴散片（Diffuser）,背光源光学原理,LED背光部材,光源 (LED) 导光板（Light Guide Plate） 反射片（ Reflector ） 扩散膜（ Diffuser ） 增光膜 (棱镜片)（Prism sheet） 背板（BM tape) 塑胶框（Hou
8、sing） PCB,1.背光源部材-胶框,胶框：其作用支撑其它部材，同时也是与客户模块组装及定位客户LCD的主要部材，并具有封闭光线作用，是背光源的主要部材之一。材质及应用范围： PS(白) ABS,背光源部材-导光板,导光板：作为背光源的重要组件，起到传导光能的作用，它的结构和材料决定着背光源最终的亮度和均匀性。在液晶显示设备日趋薄型化的要求下，背光源的光源部分往往被放在侧边，就是所谓的侧背光，这样可以最大限度的减少整个结构的厚度。侧背光利用全反射光学原理，让光能顺着导光板方向传导。在导光板上一般设计有一些特殊的结构部分来破坏全反射条件，以便让光能够从导光板之中照射出来。出来的光线在经过扩散
9、膜和增光膜的作用，它们原来散乱的传播方向得以修正，最终得到符合液晶显示要求的光学特性。,背光源部材,导光板作用原理：,A.運用全反射原理： 光線由光密介質進入光疏介質,入射角大於某值時會有全反射產生(PMMA=90o ),B.利用導光板底面Pattern控制光量分布：,导光板Dot Pattern的结构：,入光部,反入光部,背光源部材-导光板,光学分析,背光源部材,导光板材料特性,3.背光源部材-反射片,作用：用于将没有直接散射出去的杂乱光线再次引入导 光板以提高光源的利用率。,4.背光源部材-扩散膜,作用：1.藉由扩散物质的折射与反射將光雾化 2.將光由小角度出光集中到正面 3.将点光源扩散
10、成面光源提高正面輝度,壓克力球,PET(苯二甲酸乙二醇酯),5.背光源部材-增光膜,作用：增亮膜又叫稜鏡片，俗稱BEF，把光线聚拢，增加亮度,使其垂直进入液晶模块以提高辉度,回导光板实现循环利用,BEF,传播到相邻的棱镜,全反射,BEF,5.背光源部材-增光膜,增光膜提高背光源正面辉度和均匀性示例,5.背光源部材-增光膜,3M 增光膜系列,6.背光源部材-PCB,作用:PCB均是用于支撑及连接电子组件, 导通线路并与客户回路的作用. PCB的材质及特点:1)材质:玻纤、铜、硅胶等常用有FR-4(厚度系列:0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2等) 、 铝基板（1.0 、 1.6 、 2
11、.0）。2)特点：因材质较硬，可连接各种电子组件，如LED、电阻、稳压二极体、导线、连接头及PIN等3)与胶框连接的方式，多以结构固定，有时也用双面胶粘接固定或点胶连接,8.背光源部材-光源,LED (发光二极管)： LED因其低功耗高发光效率，在近来逐步成为背光应用的主流光源，特别是移动式液晶显示设备如手机，车载显示屏、TV方面的应用。最重要一点是绿色环保。LED的构成 - 铁支架,外面电镀-外面作为导通的接口 -环氧树脂(外面的白色胶体),保护芯片和打的金线,发光均匀 -金线,作为支架与芯片的连接部分,而且其导热性高,品质稳定 -萤光粉,产生白色光的介质. -芯片(chip) 发光的中心/
12、根本,光源-LED,1.插件的LED (规格2x3x4,) 2.贴片的LED0603(侧),0805(侧),1210(顶),1206，215,335,3528 .,LED的颜色-(CIE图),光源-LED波长,背光檢測設備,BM-7亮度計,恒溫恒濕機,二次元量測義,冷熱衝擊機,CA-2000,BM-7亮度計,品牌：Topcon，品名：Luminance Colorimeter辉度计。 它可以用來測定亮度、色度、色温CIELAB、CIELUV、色差等。 應用范圍： * CRT的色温，色度，VDT的亮度，对比度； * LED,LCD的色度，亮度，对比度； * 各种光源的亮度，色温，配光特性的检查；
13、 * 反射座，汽车牌照的亮度，色度，照度； * 道路，隧道的路面，隧道内的亮度； * 胶片，滤光器等的色度和透过率； * 印刷物，涂料等的配合及色差； * 纤维，壁纸等的色度和色差； * 塑料成型品的色度和色差； * 药品，化妆品的色度和色差。,CA-2000,背光测试点,主要应用： 液晶电视，监视器，等离子屏. 电视大屏幕 背光 汽车尾灯 主要特征： 高分辨率，百万像素CCD 多镜头，针对不同测量对象 独立校准，自动测量.,产品应用,LCM顯示組 PDA TV NB 電話机 移动电话 数码相机 攝相機 車載DV 仪器仪表,LED背光源优势,LED作为LCD的背光源，与传统背光(CCFL)技术
14、相比，除了在色域范围的优势外，还有很多独特的优点，归纳为十四个方面： 1）LED背光源有更好的色域。其色彩表现力强于CCFL背光源，可对显示色彩数量不足的液晶技术起到很好的弥补作用，色彩还原好；NTSC78%(YG粉白光） NTSC83%(粉.NTSC105%(RGB）2）LED的使用寿命可长达10万小时。即使每天连续使用10个小时，也可以连续用上27年，大大延长了液晶电视的使用寿命，可获得对等离子技术压倒性的优势； 3）亮度调整范围大。实现LED功率控制很容易，不像CCFL的最低亮度存在一个门槛。因此，无论在明亮的户外还是全黑的室内，用户都很容易把显示设备的亮度调整到最悦目的状态；,LED背
15、光源优势,4）完美的运动图像。传统CCFL灯管的闪烁发光频率较低，表现动态场景可能产生画面跳动。LED背光可以灵活调整发光频率，而且频率大大高于CCFL，因此能完美地呈现运动画面； 5）实时色彩管理。由于红绿蓝3色独立发光，很容易精确控制目前的显示色彩特性；6）可以调整的背光白平衡，同时保证整体对比度。当用户的视频源在计算机和DVD机间切换时，可以轻松在9600K和6500K间调整白平衡，而且不会牺牲亮度和对比度；7）可以为大尺寸屏幕提供连续面阵光源。LED是一种平面状光源，最基本的发光单元是35mm边长的正方形封装后，极容易组合在一起成为既定面积的面光源，具有很好的亮度均匀性，如果作为液晶电
16、视的背光源，所需的辅助光学组件可以做得非常简单，屏幕亮度均匀性更为出色.,LED背光源优势,8）环保。以CCLF冷阴极荧光灯作为背光源的LCD中，其所不能缺少的一个主要元素就是汞，也就是大家所熟悉的水银，而这种元素无疑是对人体有害的。虽然目前厂商方面已经尽力在降低荧光管中的汞含量，但是完全无汞的荧光管会带来一些新的技术问题，暂时看到不到实现的前景。而反现LED背光源，其优势在于完全不含汞，符合绿色环保的时尚 9）抗震。平面状结构让LED拥有稳固的内部结构，抗震性能很出色。 10)超薄:a.26寸总厚度能做到在17mm以内.b.19寸总厚度能做到在13mm以内. 12)亮度高,用LED做为光源亮度能达到6000-7000cd/m2 13)安全省电,LED背光源还非常节电，其功耗要比CCFL冷阴极背光灯更低一些。LED内部驱动电压远低于CCFL，功耗和安全性均好于CCFL(CCFL交流电压要求相对较高，启动时达到1,5001,600 Vac，然后稳定至700或800Vac)，而LED只需要在1224Vdc或更低电压下就能工作。另外，虽然CCFL的发光效率并不比LED逊色，但是由于CCFL是散射光，在发光过程中浪费了大量的光，这样一来，反而显得LED光的效率更高。 .,THE END! 谢谢!,
