大尺寸超薄侧光式LED背光源设计方案

0 引言

       液晶屏自身并不发光，为了可以清楚地看到LED显示屏的内容，需要一定的白光背光源。背光源是存在于液晶显示器内部的一个光学组件，由光源和必要的光学辅助组件构成。传统的背光源采用的是冷阴极荧光灯（CCFL），色彩还原性差，含有对人体有害的汞蒸气。LED背光源色彩还原性好、寿命长、不含汞、有利于环境保护。就驱动电路而言，传统的CCFL背光驱动线路十分复杂，要求上千伏特的驱动电压，利用专门的逆变器才能驱动起来。而LED可以低电压工作，响应速度快，控制较为方便。近年来LED被逐渐引入到现有的液晶显示技术中，背光源非常有可能成为下一个被LED垄断的产业。LED背光源如果通过增加对比度、区域控制等手段，性能要远远优于CCFL背光源。目前，LED背光源已经在中小尺寸面板中普及，如手机、数码相框等，随着LED技术的发展和LED芯片的不断成熟，LED液晶电视将可能逐步取代传统的CCFL液晶电视。

       背光源根据光源的位置不同分为直下式背光源和侧光式背光源。直下式背光源，直接把LED光源放在出光面下面，光源发出的光经过一段空间距离和扩散板的扩散和混合后，成为面光源发射出来，直下式背光源需要一定的混光距离。而侧光式背光结构对超薄化的模块设计则更具优越性，随着“超薄风”的刮起，大尺寸超薄侧光式LED背光源成为各大电视厂商及上游企业的研究热点。

1 结构设计

       本文所设计的LED背光源是侧光式超薄结构，整个结构包括：LED灯条、驱动板、膜材、导光板、散热块、上框架、背板。背光源采用白光LED，整个结构设计以Active Area的中心点为所有部件的设计中心，以液晶电视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UⅣOUT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。上框架采用分段式设计，在长度方向上分段，避免长度过长。灯条的出线端设置在背板的四个角处，减少绕线长度。

2 光学设计

       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，本设计采用的是白光双芯片LED。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。

                      表1所示为所选LED的电学及光学特性。



       为了提高背光源的亮度，膜材结构搭配为：一层扩散片+一层BEF+一层DBEF。其中，扩散片的作用是借扩散物质的折射与反射将光雾化，让射出的光更加均匀：BEF的作用是将光线聚拢，使其垂直进入液晶模块以提高辉度：DBEF是利用原先被传统吸收型偏光片吸收的50％的光线来增加亮度。导光板网点直径为0.54～1.55mm.图1所示为导光板的部分网点分布图。

     

                图1 导光板网点分布图