筆記本電腦用LED背光組件的設計方案

　　引言

　　隨著LED 技術的發展，特別是發光效率的提高，節能、環保的LED 產品在顯示領域的應用已越來越廣泛。LED 封裝、SMT 貼片、發光條制作均發展到較高水平，LED 背光制造和產業化水平也達到了相當高的水準。目前小尺寸產品市場需求大約以每年20% 的水平劇增，LED 背光在筆記本電腦上的應用已獨領風騷，CCFL 背光在筆記本電腦上的應用將逐漸退出歷史的舞臺。目前全球大廠都在積極發展LED 背光產品，目前市場的主流筆記本電腦幾乎全部采用LED 背光技術。

　　本文介紹了筆記本電腦用LED 背光組件的設計開發，分別從光學、電路、結構角度闡述了開發的過程。光學方面，采用STAMPER 技術，一體成型射出導光板，減少印刷環節，無印刷污染；電路方面，根據LED 的規格及顆數設計LED 發光條，驅動整個背光源；結構方面，采用無背板的結構設計，達到超薄效果。本文設計的筆記本電腦用LED 背光源超薄、高亮、低功耗，達業界領先水平。

　　1 光學設計

　　1.1 LED 光源

　　背光模組的作用是把點光源發出的光通過漫反射使之成為面光源。為了得到合格的面光源，首先要選擇合適的LED,通常應用到筆記本電腦背光組件的LED 的規格為3014.通過預設白場光度指標，結合對液晶屏、光學膜等影響因素的研究分析，完成對整個背光源所需光通量的計算。根據計算的光通量，結合LED 的光學特性計算出所需LED 的顆數。

　　1.2 LGP 設計加工

　　采用STAMPER 技術，一體成型射出導光板，減少印刷環節，較少印刷污染。以模具射出形成網點，入射面設計能破壞光源的全反射，并控制光源射出導光板面角度的分布，網點數量的多少對光源做有效的控制。網點可隨模具任意設計形狀，若網點為極小的平滑鏡面，可使光在網點及導光板內部的損失減至最小，應用光學設計軟件進行網點設計。圖1 所示為模擬的背光組件的亮度均一性。

2 電路設計

　　在側光式背光組件中， 應用長條式的LEDlight- bar 作為整個組件的光源，LED light- bar 采用白光頂發光LED.以某機種產品為例，單顆功耗：3.2V×0.02A=0.064W.整個light- bar 功耗：0.064W×42=2.69W.LED 背光源電路設計主要包括發光條設計和驅動控制電路設計，驅動電路采用一款DC/DC 恒流驅動芯片，對發光條進行恒流驅動。圖2 所示為LED light- bar 的驅動原理圖。

　　3 結構設計

　　筆記本電腦用LED 背光組件通常采用側光式結構，背光組件結構包括：LED 發光條、膜材、導光板、驅動板、膠框。背光組件采用白光LED,整個結構設計以Active Area 的中心點為所有部件的設計中心，以筆記本電腦所用液晶屏的尺寸為前提，設計其它尺寸。綜合考慮電路設計及光學設計的要求，對結構進行設計。結構設計先從LAYOUT 布局圖著手，表達整體機構以及各部件相互之間的裝配關系，然后著手零件圖結構設計。某機種背光源產品厚度可達2.35mm。所設計的筆記本電腦用LED 背光源的結構特點：

　　（1） 背光源單短邊入光，入光方式為短邊入光，發光條尺寸減小，成本降低；

　　（2） 使用薄型平板LGP,對LGP 網點技術要求較高；

　　（3） 膠框結構，無背板，無燈罩結構，采用高反射率反射片遮光，使用鋁箔散熱；

　　（4） 組裝時對LED 發光面和LGP 入光部對位要求較高。

　　4 測試

　　本文所設計的筆記本電腦用LED 背光組件光源采用白光LED,組裝后的LED 背光源利用BM- 7 進行13 點測試，5 點平均輝度為4,019nit ,亮度均齊性為85.33% ,色彩還原性達到95% @CIE 1976.背光源整體功率為3.2W,其中LED 功耗為2.69W.背光系統的驅動電路簡單，電流一致性良好。表1 所示為背光源的光學測試數據。

表1 LED 背光源的光學測試數據

圖3 背光源剖視圖

　　5 結論

　　本文設計開發了筆記本電腦用LED 背光源，采用STAMPER 技術，一體成型射出導光板，減少印刷環節，較少印刷污染；根據LED 的規格及顆數設計LED 發光條，驅動整個背光源；結構方面，采用無背板的結構設計，達到超薄效果。本文設計的筆記本用LED 背光組件超薄、高亮、低功耗，達業界領先水平。