高均匀度LED背光源的设计.pdf

2007年第48卷第2期光电技术ELECTRO-OPTICSTECHNOLOGYVo1．48No．2，2007

高均匀度LED背光源的设计

摘要本文介绍了一种将点光源的LED经散射而使之成为面光源的一种思路。设计采用将反射器和散射图案用作为
LED点光源以提高LED背光源的均匀性。从尺寸为45×40×lmm带三个白光LEDs的边缘发光背光源中得到了84．24％的

均匀度。．．

，
·
-

1、引言过热的现象存在。
LCD是一种不自主发光的显示技术，它需要用
背光源来显示其屏幕上所显示的信息。液晶显示器
所采用的背光源主要有冷阴极荧光灯、平板荧光灯
和LEDs。LED中不含汞，且因其寿命超过100000
小时，所以LED背光源将来会更加普及。但LED图1在导光板入口处LED的光分布
是一个点光源，会产生局部过热，且光学均匀度非常ofLGP
低。
通过在LGP(导光管)输入端使用散射光栅，设
计了一种新型的LED背光源结构，从而提高了2．4
英寸液晶背光源的亮度均匀性。

2LED背光源的设计
设计了一种使用三个白光LED的背光源，这三
个LED都带有反射器和散射光栅，从而能将LED图2LED背光源的局部过热现象
点光源转换成线光源。带反射器光栅的导光板固定在LED背光源中采用了一种新设计的反射器
在线背光源上，以便进行光转换，并将光经散、反射和散射光栅，以提高均匀度，减少局部过热。这种背
而成为亮度均匀的光。表1列出了对这种LED背光源的结构如图3所示。所使用的导光板尺寸和反
光源所用之LED的技术要求。射器的大小如表2所示，反射器的反射率为96％。

表1LED的技术要求

LED的大d'(mm)2．3×1．O×1．2

LED的类型侧面发光型

LED的间距(mm)15

LED的发光强度(mcd)800

LED的使用数量3

图1给出了在导光板的入口处的亮度分布，如
果将LED用作光源，则亮度的均匀度为10．7％。
图3背光源结构示意图
由于LED是点光源，图2中很明显地显示出有局部

第2期高均匀度LED背光源的设计15

表2LED背光源尺寸

导光板尺寸(mrs)45×40×1

导光板材料．聚甲酯丙烯酸甲酯

反射器结构大lJ~(mm)45×5×1

反射器厚度mrs)0．2
图6散射光栅的结构
表4散射光栅的尺寸

3结果和讨论散射面积4×1ram

图4给出了对用于LED背光源结构之反射器的散射光栅的反射率O。96

设计。如图4所示，没有反射器的亮度均匀度为聚丙烯板的厚度0．5ram

10．1％。当使用了平板反射器和V形反射器时，则均图7为设计之散射光栅间距与均匀度的变化，
匀度分别会提高到20．1％和25．3％。图5给出了根当散射光栅间距为0．01mm、0．02ram和0．03ram
据所使用的反射器，在导光板入口处的亮度均匀度。时，其均匀度分别为72．5％、84．2％和70．5％。
如图5所示，使用V形反射器的均匀度最高。

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图7散射光栅的距离与均匀度之间的关系

图4反射器设计

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强

‘：‘图8在带0．02ram散射光栅V形反射器聚丙烯酸酯导
随：’
光板顶部的均匀度的提高
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J1-L—Jr图8给出了在使用v形反射器直散射光栅的

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．间距为0．02ram时，其均匀度的三维分布。在这种
情况下，获得的均匀度为84．2％。

图5不同反射器结构的亮度均匀度
4结论
在LED的顶部设计并使用了散射光栅，以提高
图9表明，当设计的LED背光源在没有使用反
亮度均匀度。散射光栅的结构如图6所示。在厚度
射器和散射光栅时，其均匀度为10．7％；而当在设
为0．5ram的透明聚丙烯板的背面引入散射光栅，
计LED背光源时采用反射器和散射光栅，其均匀度
以对发出的光和反射的光进行散射，散射光栅的性
可提高到84．2％。研究表明，由于将反射器和散射
能如表4所示。
光栅同时使用，因而提高了亮度。

16光电技术第47卷

光源能够获得很高的均匀度。如图10所示，通过正

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巍eflecto．t确设计导光板，局部过热现象可以大为降低。
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图9在使用反射器和散射光栅前后背光源系统均匀度

的变化·
在LED背光源结构中，由于使用了反射器和散
射光栅，在本质上为点光源的LED光源转变成了面图1O24LED背光源装置的热点降低
光源。．如图10所示，通过使用新型的反射器和散射
卢有祥译自SID05DIGEST
光栅，在降低局部过热的同时，使用2．4英寸LED背●