LED背光模組的設計與實現

引言

液晶屏自身并不發光，為了可以清楚地看到LED顯示屏的內容，需要一定的白光背光源。背光源是存在于液晶顯示器內部的一個光學組件，由光源和必要的光學輔助組件構成。LED背光源如果通過增加對比度、區域控制等手段，性能要遠遠優于CCFL背光源。目前，LED背光源已經在中小尺寸面板中普及，如手機、數碼相框等，隨著LED技術的發展和LED芯片的不斷成熟，LED液晶電視將可能逐步取代傳統的CCFL液晶電視。

背光源根據光源的位置不同分為直下式背光源和側光式背光源。直下式背光源，直接把LED光源放在出光面下面，光源發出的光經過一段空間距離和擴散板的擴散和混合后，成為面光源發射出來，直下式背光源需要一定的混光距離。而側光式背光結構對超薄化的模塊設計則更具優越性，隨著“超薄風”的刮起，大尺寸超薄側光式LED背光源成為各大電視廠商及上游企業的研究熱點。

1 結構設計

本文所設計的LED背光源是側光式超薄結構，整個結構包括：LED燈條、驅動板、膜材、導光板、散熱塊、上框架、背板。背光源采用白光LED，整個結構設計以Active Area的中心點為所有部件的設計中心，以液晶電視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UⅣOUT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。上框架采用分段式設計，在長度方向上分段，避免長度過長。燈條的出線端設置在背板的四個角處，減少繞線長度。

2 光學設計

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，本設計采用的是白光雙芯片LED。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。表1所示為所選LED的電學及光學特性。

表1 LED電學及光學特性

為了提高背光源的亮度，膜材結構搭配為：一層擴散片+一層BEF+一層DBEF。其中，擴散片的作用是借擴散物質的折射與反射將光霧化，讓射出的光更加均勻：BEF的作用是將光線聚攏，使其垂直進入液晶模塊以提高輝度：DBEF是利用原先被傳統吸收型偏光片吸收的50%的光線來增加亮度。導光板網點直徑為0.54～1.55mm.圖1所示為導光板的部分網點分布圖。

圖1 導光板網點分布圖

3 電路設計

LED背光源電路設計主要包括燈條設計和驅動控制電路設計，圖2所示為整個電路部分的結構框圖。

圖2 電路結構框圖