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实习报告]2011年04月21日安徽电气工程职业技术学院毕业论文、实习报告题目：背光源屏幕显示原理专业：生产过程自动化自动化技术(发电厂方向)姓名：张文章学号：080405116所在系部：自动化与信息工程系班级：08自动化一指导
教师：周斌教师单位：安徽电气工程职业技术学院题目类型：毕业论文□实习报告■2011年5月摘要随着毕业的来临,我的成长和进步也可以说较为明显的，范文之实习报告:我的毕业实习报告。本文本着经历了什么,就写出什么,即实事求是的原则,对这么一段时间以来的经历内容作了较为详细的介绍。从整体上看,本文各个支点内容较为零碎,相互之间的联系并不十分紧密,但我相信这绝对是我的一个脚印。众所周知,目前随着lcd在各领域的广泛应用,背光源产业也得到了长足的发展。今天的背光源在数量、质量、品种上都有很大提高,形成了一个新兴的产业群。整篇文章对有关背光源这个产品的一些流程和内容进行了一定的阐述和解释,所以这应该是以背光源为中心的叙述。这篇报告应该是总结性的,没有太多自己的观念,主要对我的近几个月的经历进行了详细的描述。关键词：5s,背光源,led,lcd,印刷板目录1.前言2.实习说明2.1实习目的2.2实习环境和背景2.3实习单位和部门及其简介2.4实习过程3.实习内容3.1礼仪和制度教育和
安全教育及员工行为规范和准则3.25s管理内容3.2.15s的概念3.2.25s的内容3.2.35个s之间的关系3.2.45s的意义3.3产品和工艺流程的介绍3.3.1工艺流程介绍3.3.2背光源的组成部件3.4led和lcd屏幕显示原理及应用3.4.1led工作原理、特性及检测3.4.2lcd工作原理和驱动方式3.5印刷电路板的设计3.5.1印刷电路板的简介3.5.2印刷电路板的分类3.5.3印刷电路板的制作工艺流程3.5.4印刷电路板的设计过程3.5.5印刷电路板设计的注意事项3.6背光源的光学原理及应用3.6.1光学的基本知识3.6.2导光板中的光学现象3.6.3背光源的分类3.6.4背光源的电性测试3.6.5背光源的技术参数3.7仓库储存和管理原则4.总结背光源屏幕显示原理1.前言2.实习说明2.1实习目的2.2实习单位和部门及其简介2.3实习环境和背景2.4实习过程3.实习内容3.1礼仪和制度教育和安全教育及员工行为规范和准则3.25s管理内容3.2.15s的概念3.2.25s的内容3.2.35个s之间的关系3.2.45s的意义3.3产品和工艺流程的介绍3.3.1工艺流程介绍灯管的工艺流程：焊接→超声波清洗→焊点检验→烘管套→灯管和o型圈定位→组装理线→备胶→点灯和高压测试→穿线印刷的工艺流程：贴侧反→印刷→接板→检验→灯检组立的工艺流程：贴标签→焊半成品→贴导电铝箔→点灯→压线→画面检测→高压测试→外观检验→捆包、包装仓库的工艺流程：拆验→储存→取放→清洁3.3.2背光源的组成部件(1)灯管：背光源的灯管主要分为两类,即灯管类(ccfl和hfl)和二极管类(led和oled)。按照发光部件的放置位置又可分为侧光式和直下式,侧光式光源部件很薄但光的利用率很低,而直下式光源部件占用空间较大但光的利用率较高。(2)导光片：它主要由薄膜状的聚氨酯、热塑型聚氨酯或高透明硅橡胶构成。在导光片上分布有起导光作用的光学网点,导光片边侧设有光源。光学网点的排列,沿导光片上远离光源的方向光学网点的覆盖率比率逐渐变大,从而光线均匀地射出。(3)反光片：反光片主要是把两侧的光线向上反射出来,保证光线的充足。(4)扩散片：使光线充满整个屏幕,以保证光线均匀、有效地传射出来。(5)保护片：修正光线传射的角度；保护棱镜片。(6)棱镜片：提升正面的辉度。(7)框架：支撑并提供材料必要的防护。(8)背板：提供底部支持和固定的电路板。3.4led和lcd屏幕显示原理及应用3.4.1led工作原理、特性及检测(一)led发光原理发光二极管是由ⅲⅳ族砷、磷、镓及其化合物,如gs(砷化镓)、gap(磷化镓)、gsp(磷砷化镓)等半导体制成的一种电子器件,其核心是pn结,反向截止时不发光,正向导通时能发出红、绿、黄、橙等单色光。因此它具有一般pn结的in特性,即正向导通,反向截止、击穿特性。此外,在一定条件下,它还具有发光特性。在正向电压下,电子由n区注入p区,空穴由p区注入n区。进入对方区域的少数载流子(少子)一部分与多数载流子(多子)复合而发光。发光二极管led显示连接有共阴极和共阳极两种接法。共阴极连接时,某一字段的阳极为高电平,对应的字段就点亮；共阳极连接时,某一字段的阴极为0,对应的字段就点亮。假设发光是在p区中发生的,那么注入的电子与价带空穴直接复合而发光,或者先被发光中心捕获后,再与空穴复合发光。除了这种发光复合外,还有些电子被非发光中心(这个中心介于导带、介带中间附近)捕获,而后再与空穴复合,每次释放的能量不大,不能形成可见光。发光的复合量相对于非发光复合量的比例越大,光量子效率越高。由于复合是在少子扩散区内发光的,所以光仅在靠近pn结面数μm以内产生。理论和实践证明,光的峰值波长λ与发光区域的半导体材料禁带宽度eg有关,即λ≈1240/eg(mm),式中eg的单位为电子伏特(ev)。若能产生可见光(波长在380nm紫光~780nm红光),半导体材料的eg应在3.26~1.63ev之间。比红光波长长的光为红外光。现在已有红外、红、黄、绿及蓝光发光二极管,但其中蓝光二极管成本较高,使用不普遍。(二)led的特性1.极限参数的意义(1)允许功耗pm：允许加于led两端正向直流电压与流过它的电流之积的最大值。超过此值,led发热、损坏。(2)最大正向直流电流ifm：允许加的最大的正向直流电流。超过此值可损坏二极管。(3)最大反向电压urm：所允许加的最大反向电压。超过此值,发光二极管可能被击穿损坏。(4)工作环境tm：发光二极管可正常工作的环境温度范围。低于或高于此温度范围,发光二极管将不能正常工作,效率大大降低。2.电参数的意义(1)光谱分布和峰值波长：某一个发光二极管所发之光并非单一波长。发光管所发之光中某一波长λ0的光强最大,该波长为峰值波长。(2)发光强度iv：发光二极管的发光强度通常是指法线(对圆柱形发光管是指其轴线)方向上的发光强度。若在该方向上辐射强度为1/683的瓦特每球面(w/sr)时,则发光1坎德拉(符号为cd)。由于一般led的发光强度小,所以发光强度常用毫坎德拉(mcd)作单位。(3)光谱半宽度δλ：δλ表示发光管的光谱纯度。(4)半值角和视角：半值角是指发光强度值为轴向强度值一半的方向与发光轴向(法向)的夹角。半值角的2倍为视角,或称半功率角。(5)正向工作电流if：它是指发光二极管正常发光时的正向电流值。在实际使用中应根据需要选择if在0.6·ifm以下。(6)正向工作电压vf：参数表中给出的工作电压是在给定的正向电流下得到的。一般是在if=20ma时测得的。发光二极管正向工作电压vf在1.4~3v。在外界温度升高时,vf将下降。(7)vi特性：在正向电压正小于某一值(叫阈值)时,电流极小,不发光。当电压超过某一值后,正向电流随电压迅速增加,发光。由vi曲线可以得出发光管的正向电压,反向电流及反向电压等参数。正向的发光管反向漏电流ir100mcd)；把发光强度在10~100mcd间的叫高亮度发光二极管。一般led的工作电流在十几毫安至几十毫安,而低电流led的工作电流在2ma以下(亮度与普通发光管相同)。(三)发光二极管的检测1.普通发光二极管的检测(1)用万用表检测。利用具有10kω挡的指针式万用表可以大致判断发光二极管的好坏，实习报告《我的毕业实习报告》。正常时,二极管正向电阻阻值为几十至200kω,反向电阻的值为∝。如果正向电阻值为0或为∞,反向电阻值很小或为0,则易损坏。这种检测方法,不能实地看到发光管的发光情况,因为10kω挡不能向led提供较大正向电流。(2)外接电源测量。用3v稳压源或两节串联的干电池及万用表(指针式或数字式皆可)可以较准确测量发光二极管的光、电特性。为此可按图10所示连接电路即可。如果测得vf在1.4~3v之间,且发光亮度正常,可以说明发光正常。如果测得vf=0或vf≈3v,且不发光,说明发光管已坏。2.红外发光二极管的检测由于红外发光二极管,它发射1~3μm的红外光,人眼看不到。通常单只红外发光二极管发射功率只有数mw,不同型号的红外led发光强度角分布也不相同。红外led的正向压降一般为1.3~2.5v。正是由于其发射的红外光人眼看不见,所以利用上述可见光led的检测法只能判定其pn结正、反向电学特性是否正常,而无法判定其发光情况正常否。为此,最好准备一只光敏器件(如2cr、2dr型硅光电池)作接收器。用万用表测光电池两端电压的变化情况。来判断红外led加上适当正向电流后是否发射红外光。3.4.2lcd工作原理和驱动方式(一)lcd工作原理液晶,液态晶体(liquidcrystal),在某个温度范围内兼有液体和晶体两者特性的物质,呈现一种流动的浑浊液体,具有光学各向异性和晶体所特有的双折射性,因此甚至称之为物质的第四性。用液晶材料做成显示器(liquidcrystaldisplay),简称lcd。液晶是一种介于固态和液态之间的物质,当被加热时,它会呈现透明的液态,而冷却的时候又会结晶成混乱的固态,液晶是具有规则性分子排列的有机化合物。液晶按照分子结构排列的不同分为三种：类似粘土状的smectic液晶、类似细火柴棒的nematic液晶、类似胆固醇状的cholestic液晶。这三种液晶的物理特性都不尽相同,用于液晶显示器的是第二类的semitic液晶,分子都是长棒状的,在自然状态下,这些长棒状的分子的长轴大致平行。当向液晶通电时,液晶体分子排列得井然有序,可以使光线容易通过；而不通电时,液晶分子排列混乱,阻止光线通过。通电与否决定了液晶像闸门般地阻隔或放行光线。液晶材料本身并不发光,所以在显示屏两边都设有作为光源的灯管,同时在液晶显示屏背面有一块背光板和反光膜,背光板是由荧光物质组成的,可以发射光线,其作用主要是提供均匀的背景光源。在这里,背光板发出的光线在穿过偏振过滤层之后进入包含成千上万水晶液滴的液晶层,液晶层中的水晶液滴都被包含在细小的单元格结构中,一个或多个单元格构成屏幕上的一个像素,而这些像素可以是亮的,也可以是不亮的,大量排列整齐的像素中亮与不亮便形成了单色的图像。在彩色lcd面板中,每一个像素都是由三个液晶单元格构成的,其中每一个单元格前面都分别有红色、绿色或蓝色的过滤片。光线经过过滤片的处理照射到每个像素中不同色彩的液晶单元格之上,利用三原色的原理组合出不同的色彩。(二)lcd驱动方式(1)静态驱动所有的段都有独立的驱动电路,表示段电极与公共电极之间连续施加电压。它适合于简单控制的lcd。(2)多路驱动方式构成矩阵电极,公共端数为n,按照1/n的时序分别依次驱动公共端,与该驱动时序相对应,对所有的段信号电极作选择驱动。这种方式适合于比较复杂控制的lcd。在多路驱动方式中,像素可分为选择点、半选择点和非选择点。为了提高显示的对比度和降低串扰,应合理选择占空比(duty)和偏压(bias)。3.5印刷电路板的设计3.5.1印刷电路板的简介印刷电路板(printedcircuitboard)简称pcb,又称印制板,是电子产品的重要部件之一。用印制电路板制造的电子产品具有可靠性高、一致性好、机械强度高、重量轻、体积小、易于标准化等优点。随着电子技术的发展,电子产品的功能、结构变得很复杂,元件布局、互连布线都受到很大的空间限制,如果用空间布线方式,就会使电子产品变得眼花缭乱。因此就要求对元件和布线进行规划。用一块板子作为基础,在板上规划元件的布局,确定元件的接点,使用接线柱做接点,用导线把接点按电路要求,在板的一面布线,另一面装元件。这就是最原始的电路板。这种类型的电路板在真空电子管时代非常流行,由于线路都在同一个平面分布,没有太多的遮盖点,检查起来容易。这时电路板已初步形成了层的概念。在双面电路板的基础上发展夹层,其实就是在双面板的基础上叠加上一块单面板,这就是多层电路板。最实际的设计方法仍然是以表层做信号布线层为首选。高频电路的元件也不能排得太密,否则元件本身的辐射会直接对其它元件产生干扰。层与层之间的布线应错开成十字走向,以减少布线电容和电感。3.5.2印刷电路板的分类印制电路板根据制作材料可分为刚性印制板和挠性印制板。刚性印制板有酚醛纸质层压板、环氧纸质层压板、聚酯玻璃毡层压板、环氧玻璃布层压板。挠性印制板又称软性印制电路板即fpc,软性电路板是以聚酰亚胺或聚酯薄膜为基材制成的一种具有高可靠性和较高曲绕性的印制电路板。这种电路板散热性好,即可弯曲、折叠、卷挠,又可在三维空间随意移动和伸缩。可利用fpc缩小体积,实现轻量化、小型化、薄型化,从而实现元件装置和导线连接一体化。fpc广泛应用于电子计算机、通信、航天及家电等行业。3.5.3印刷电路板的制作工艺流程1.单面印制板的工艺流程：下料→丝网漏印→腐蚀→去除印料→孔加工→印标记→涂助焊剂→成品。2.多层印制板的工艺流程：内层材料处理→定位孔加工→表面清洁处理→制内层走线及图形→腐蚀→层压前处理→外内层材料层压→孔加工→孔金属化→指外层图形→镀耐腐蚀可焊金属→去除感→光胶腐蚀→插头镀金→外形加工→热熔→涂助焊剂→成品。3.5.4印刷电路板的设计过程1.设计准备2.元器件布局3.布线4.整体结构3.5.5印刷电路板设计的注意事项3.6背光源的光学原理及应用3.6.1光学的基本知识1.光的实质是电磁波,光是一种具有波粒二象性的物质。可见光的波长范围是400760nm,白色是复色光。2.折射定律sini1/sini2=n(折射率)3.6.2导光板中的光学现象1.全反射现象(传导)当导光板内的光线射向导光板与空气的分界面时,由于是光密物质射向光疏物质,折射角i2i1,当i1大至某一角度i0时,i2=90°如果大于i0,如i3就形成了全反射现象,我们把i0叫全反射的临界角。2.网点散光现象(分光)网点就是在导光板下平面制造的,按一定规律分布的网状小凸(凹)点。当光线射到网点上后,全反射现象被破坏,光线形成一束漫反射光线而射出导光板,制造出形成面光源的条件。3.6.3背光源的分类背光源目前按光源类型主要有el(电致发光片)、ccfl(冷阴极灯管)及led(芯片式、二极管式、贴片式)三种背光源类型,依光源分布位置不同则分为侧光式和直下式(底背光式)。1.侧光式,即将线形或点状光源设置在经过特殊设计的导光板的侧边做成的背光源。根据实际使用的需要,又可做成双边式,甚至三边式。边光式背光一般可做的很薄,但光源的光利用率较小,且越薄利用率越小,最大约50%。其技术核心是导光板的设计和制作。边光式最常用的有led灯背光和ccfl背光。2.底背光式,是一个有一定结构的平板式的面光源。可以是一个连续均匀的面光源,如el或平板荧光灯；也可以是一个由较多的点光源构成,如点阵led或白炽灯背光源等。常用的是led点阵和el背光。3.6.4背光源的电性测试1.背光源的供电方式一种是固定电压(恒压源)供电叫定电压工作,此时应按背光源作,使用led的不同vf值而配上相应的限流电阻,定电压工作主要用于氮化合物led。另一种供电方式是固定电流(恒流源)供电,叫定电流工作。定电流工作时,电压应处于开放状态,背光源中一般不设置限流电阻,主要用于磷(砷)化合物led。2.测试线路定电压：定电流：3.6.5背光源的技术参数1.光参数(1)亮度lv：单位是cd/m2,或称之为尼特(nt)。led背光源：lv=10~200cd/m2；ccfl背光源v=1000~4000cd/m2。lv=η·π·d·l·lv1/a式中：η背光源的光效率,一般侧光式ccfl的η=0.2±0.1d灯管外径(mm)l灯管发光段长度(mm)s背光源发光区面积(mm)lv1灯管亮度(cd/m)(2)颜色：彩色led用峰值波长λp和主波长λd它们之间的对应关系如下表所示,设计时波长应给一个合理的范围：±3nm。(3)亮度均匀性δl：当背光源的亮度均匀性△l≥75%时,背光源的最低点亮度lvmin=10·η·σlv/a式中：η=η1·η2·η3·η4·η5·η6。η1颜色系数：yg=0.2；g(r)=0.3；b=0.4；y=0.5。η2膜片系数：一扩为1；二扩为1.2~1.3；三扩为1.3~1.4；两扩和bef为1.4~1.8；两扩和两个bef为1.8~2.5。η3导光板形状系数,标准平板式η3=1,边缘有框、钩、凸耳的导光板η=0.5~0.8。η4出光面数系数：单面出光η4=1,双面出光η=0.7。η5单个led电流系数：短波光(λ540)15ma,η5=1；20ma,η5=1.3长波光(λ570)10ma,η5=1；15ma,η5=1.5η6产品类型系数：一般底侧光η6=1lv单颗led的发光强度(mcd)a发光区面积(mm)2.电参数：发光二极管按封装形式分为芯片(晶片,裸晶)chips,二极灯(二极管)lamp和芯片的环氧封装贴片(贴片发光二极管)smd：顶发光(pcb封装)和侧发光(支架封装)；按材料类别分：无n(gan)材料vf≈2v(1.8~2.5v),λp≥560mm；有n(gan)材料vf≈3v(2.6~4v),λp≤540mm。①正向电压vf(v)：参数测试值if=10~20ma。无n(gan)材料(r、g、yg、o、a)vf=1.8v~2.2v；有n(gan)材料,每支gan基led(b：兰、w：白、g：绿)vf=2.8v~3.6v。定电压工作时：标注工作电流范围。②正向电流if(ma)：极限值if=25ma,允许使用if=20ma,一般设计值：有n(15~20ma)；无n(8~12ma)。定电压工作时：标注工作电流范围。③反向电压vr(v)：一般为5v设计值：无n(5v)有n无反向二极管(4v)；有反向二极管且无电阻(0.8v)④反向电流ir(ma)：一般0.1ma,生产控制0.01ma/每支路,有反向二极管且串有电阻的,ir=(vr0.7)/r。3.7仓库储存和管理原则4.总结参考文献：光电测试技术/范志刚,左保军,张爱红编著2版.北京：电子工业出版社,2008.8powerpcb印刷电路板设计入门与典型实例/禹德贵编著.北京：人民邮电出版社,2009.2白光led驱动电路设计与应用实例/周志敏,纪爱华编著.北京：人民邮电出版社,2009.9eda技术基础教程：muisim与protel的应用/李建兵,周长林编著.北京：国防工业出版社,2009.5