笔记本电脑用LED背光组件的设计开发

摘 要：目前，小尺寸LED背光源具有极高的市场占有率。文章介绍了笔记本电脑用LED背光源的设计开发，分别从光学、电路、结构角度阐述了开发的过程。光学方面，采用STAMPER技术，一体成型射出导光板，减少印刷环节，无印刷污染；电路方面，根据LED的规格及颗数设计LED发光条，驱动整个背光源；结构方面，采用无背板的结构设计，达到超薄效果。文中设计的笔记本用LED背光源超薄、高亮、低功耗，达业界领先水平。

关键词： 背光组件；LED发光条；超薄结构；导光板

中图分类号：TN312+.8文献标识码：B

Design and Development of LED Backlight Units Used for

Notebook PC

LI Xiu-zhen, YANG Dong-sheng

(Beijing BOE CHATANI Electronics Co., Ltd., Beijing 100176, China)

Abstract: At present, the small-size LED backlight has a very high market share. The design and development of LED backlight used for notebook PC is introduced in this paper. The development process is elaborated separately from the standpoint of optical, circuit and structure. In the optical, the LGP is manufactured by mold injection using stamper technology without printing pollution. According to the specification and quantity of LED, the LED light-bar is designed to drive the whole backlight. The structure achieve ultra-slim with "no back cover" design. LED backlight in this paper has reached the level of industry-leading with the feature of ultra-slim, high brightness, low power consumption

Keywords: backlight units; LED light-bar; ultra-thin structure; LGP

引 言

随着LED技术的发展，特别是发光效率的提高，节能、环保的LED产品在显示领域的应用已越来越广泛。LED封装、SMT贴片、发光条制作均发展到较高水平，LED背光制造和产业化水平也达到了相当高的水准。目前小尺寸产品市场需求大约以每年20%的水平剧增，LED背光在笔记本电脑上的应用已独领，CCFL背光在笔记本电脑上的应用将逐渐退出历史的舞台[1-2]。目前全球大厂都在积极发展LED背光产品，目前市场的主流笔记本电脑几乎全部采用LED背光技术。

本文介绍了笔记本电脑用LED背光组件的设计开发，分别从光学、电路、结构角度阐述了开发的过程。光学方面，采用STAMPER技术，一体成型射出导光板，减少印刷环节，无印刷污染；电路方面，根据LED的规格及颗数设计LED发光条，驱动整个背光源；结构方面，采用无背板的结构设计，达到超薄效果。本文设计的笔记本电脑用LED背光源超薄、高亮、低功耗，达业界领先水平。

1光学设计

1.1LED光源

背光模组的作用是把点光源发出的光通过漫反射使之成为面光源。为了得到合格的面光源，首先要选择合适的LED，通常应用到笔记本电脑背光组件的LED的规格为3014。通过预设白场光度指标，结合对液晶屏、光学膜等影响因素的研究分析，完成对整个背光源所需光通量的计算。根据计算的光通量，结合LED的光学特性计算出所需LED的颗数。

1.2LGP设计加工

采用STAMPER技术，一体成型射出导光板，减少印刷环节，较少印刷污染。以模具射出形成网点，入射面设计能破坏光源的全反射，并控制光源射出导光板面角度的分布，网点数量的多少对光源做有效的控制。网点可随模具任意设计形状，若网点为极小的平滑镜面，可使光在网点及导光板内部的损失减至最小，应用光学设计软件进行网点设计。图1所示为模拟的背光组件的亮度均一性。

2电路设计

在侧光式背光组件中，应用长条式的LED light-bar作为整个组件的光源，LED light-bar采用白光顶发光LED。以某机种产品为例，单颗功耗：3.2V×0.02A=0.064W。整个light-bar功耗：0.064W×42=2.69W。LED背光源电路设计主要包括发光条设计和驱动控制电路设计，驱动电路采用一款DC/DC恒流驱动芯片，对发光条进行恒流驱动。图2所示为LED light-bar的驱动原理图。

3结构设计

笔记本电脑用LED背光组件通常采用侧光式结构，背光组件结构包括：LED发光条、膜材、导光板、驱动板、胶框。背光组件采用白光LED，整个结构设计以Active Area的中心点为所有部件的设计中心，以笔记本电脑所用液晶屏的尺寸为前提，设计其它尺寸。综合考虑电路设计及光学设计的要求，对结构进行设计。结构设计先从LAYOUT布局图着手，表达整体机构以及各部件相互之间的装配关系，然后着手零件图结构设计。某机种背光源产品厚度可达2.35mm。所设计的笔记本电脑用LED背光源的结构特点：

（1） 背光源单短边入光，入光方式为短边入光，发光条尺寸减小，成本降低；

（2） 使用薄型平板LGP，对LGP网点技术要求较高；

（3） 胶框结构，无背板，无灯罩结构，采用高反射率反射片遮光，使用铝箔散热；

（4） 组装时对LED发光面和LGP入光部对位要求较高。

4测试

本文所设计的笔记本电脑用LED背光组件光源采用白光LED，组装后的LED背光源利用BM-7进行13点测试，5点平均辉度为4,019nit，亮度均齐性为85.33%，色彩还原性达到95%@CIE 1976。背光源整体功率为3.2W，其中LED功耗为2.69W。背光系统的驱动电路简单，电流一致性良好。表1所示为背光源的光学测试数据。

5结论

本文设计开发了笔记本电脑用LED背光源，采用STAMPER技术，一体成型射出导光板，减少印刷环节，较少印刷污染；根据LED的规格及颗数设计LED发光条，驱动整个背光源；结构方面，采用无背板的结构设计，达到超薄效果。本文设计的笔记本用LED背光组件超薄、高亮、低功耗，达业界领先水平。

参考文献

[1] 笔记本电脑LED背光源快速增长[J].消费电子，2010年7月.

[2] 张成功. LED背光源驱动及光学设计技术研究[D].中国海洋大学学位论文，2009年6月.

[3] 黄启智. LCD显示器的背光技术分析及应用[C]. 漳州职业技术学院学报，2008年1月.

[4] 王大巍，王刚，李俊峰，刘敬伟. 薄膜晶体管液晶显示器件的制造、测试与技术发展[M]. 机械工业出版社.

[5] 郭莉荭. LED背光源测试方法的研究[J]. 灯与照明，2009年9月.

[6] 李秀真，张凯亮等. 一种直下式LED背光源驱动电路的设计[J]. 现代显示，2009年2月.

作者简介：李秀真（1982-），女，山东人，硕士研究生，主要从事液晶显示用背光组件的的开发工作，E-mail：.cn。