LCD作為一種被動顯示元器件，本身并不能發(fā)光，因此必須要有背光模塊給LCD提供光源。背光源的性能直接決定顯示器的亮度、顏色，以及功耗等主要指標。

目前的背光模組一般使用冷陰極管（CCFL）為光源，包含了紅、綠、藍等各色光的頻率。CCFL因輝度高、成本低廉、技術(shù)成熟等優(yōu)點被廣泛的運用在平板顯示器上。隨著發(fā)光二極管（LED）亮度的改善，LED背光模組顯示出CCFL無法比擬的優(yōu)點，如色彩還原性好、壽命長、不含汞、有利于環(huán)境保護，這些使其成為LCD背光模組中的研究熱點。

LED背光模組的設(shè)計主要包括光學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計和驅(qū)動電路設(shè)計，顯示性能主要表現(xiàn)在亮度、色度、均勻性等方面，但是由于目前LED的電光轉(zhuǎn)換效率較低，僅10％～15％，因此帶來的熱量問題也顯現(xiàn)了出來，成為背光模組設(shè)計中必須考慮的一部分。驅(qū)動電路設(shè)計時需綜合考慮光學(xué)結(jié)構(gòu)和溫度對性能造成的偏移，另外合適的驅(qū)動設(shè)計可改善顯示對比度并延長LED工作壽命。針對目前車載、機載、工業(yè)儀表等顯示設(shè)備的苛刻要求，如高亮度、高均勻性、寬調(diào)光比、高色度均勻性、嚴酷環(huán)境適應(yīng)性和亮度可調(diào)等，該類顯示設(shè)備主要集中在中尺寸。本文將結(jié)合這些要求探討RGB LED高亮度背光源的設(shè)計方案。

系統(tǒng)設(shè)計

目前背光模組結(jié)構(gòu)主要有兩種：側(cè)入式和直下式。由于產(chǎn)品亮度和熱量的高要求，優(yōu)選采取直下式背光結(jié)構(gòu)。通過采用大功率RGB LED發(fā)出的光復(fù)合產(chǎn)生白光，R、G、B三色LED分開封裝，使三色LED的電路得以獨立，便于反饋電路作電流調(diào)整，以保證背光模組產(chǎn)生穩(wěn)定的白光光源。

光源發(fā)出的光經(jīng)過光學(xué)腔（腔壁采用高效漫反射片）混合后，再經(jīng)過各種必要的光學(xué)膜片后，得到屏前（FOS）要求亮度。光學(xué)膜片一般包括擴散板（diffuser）、集光片（BEF）、增亮片（DBEF）、TFT屏和減反層等，如圖1所示。

圖1 直下式LED背光示意圖

1 光學(xué)設(shè)計

顯示模組的基本光學(xué)性質(zhì)為屏前的白光色度、最高亮度及均勻性等。在背光系統(tǒng)里面，增亮片、集光片、擴散板、底反射片及LED（R、G、B）均稱為光學(xué)元件，具有各自的光學(xué)性質(zhì)，這些性質(zhì)是光學(xué)設(shè)計時的重要參數(shù)。LED光源發(fā)出的光經(jīng)過各層膜片及TFT時都發(fā)生了一定的變化。知道了這些參數(shù)后，就可以根據(jù)需求亮度和產(chǎn)品基本尺寸，按式（1）估算（lambertian型LED）背光所需的總光通量。

ΦLED=LFOS/ηLCD*A*2π*(1-cosφ1/2) /∏Ti （1）