柏祥

摘要：亮度均勻性是LED背光的LCD液晶電視產(chǎn)品經(jīng)常面對(duì)的問題，也是用戶比較關(guān)注的問題之一，本文結(jié)合實(shí)際工作介紹了一種改善亮度均勻性的LCD液晶電視背光設(shè)計(jì)方案及各個(gè)部分的作用，其中主要的特點(diǎn)在于異形燈條的設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：LCD;LED;DLED;OD;反射片;燈條;擴(kuò)散板;BEF;DBEF;擴(kuò)散片;亮度均勻性

0 引言

隨著LED的應(yīng)用普及，目前LCD液晶電視的背光源幾乎全部是LED，而背光方案又以直下式背光方案DLED為主流，因?yàn)槠湓O(shè)計(jì)方便、價(jià)格低廉而得到廣泛應(yīng)用。本文介紹了-種針對(duì)較為特殊的外銷客戶而量身定做的.-種背光設(shè)計(jì)方案，主要特點(diǎn)在于異形燈條的設(shè)計(jì)。

1 液晶電視背光方案結(jié)構(gòu)

如圖1所示為32寸LCD液晶電視的背光方案及前、中、后殼結(jié)構(gòu)示意圖，背光部分從后向前依次為反射片、燈條、擴(kuò)散板、增亮片、擴(kuò)散片。

下面分別介紹它們的作用：

（1）燈條的作用是提供光源，采用2X6方案，即兩根燈條，每個(gè)燈條上面有6個(gè)LED燈珠及透鏡，透鏡的作用是打散LED燈珠發(fā)出的光線。LED燈珠選用2W的規(guī)格，壽命可達(dá)50000h以上，電流為600mA，燈條總功率為24W。

（2）反射片的工作原理如圖2、圖3所示：把向模組底面?zhèn)鞑サ墓饩€反射回正面，充分利用LED發(fā)出的光。基材一般為PET、聚碳酸酯（polycarbonate）等，厚度約為0.15mm。TiO2的折射率很高（n=2.62），把TiO2混合PET或者聚碳酸酯（polycarbonate）等光學(xué)上透明度高的樹脂，經(jīng)過微細(xì)發(fā)泡而形成反射片。泡的直徑有數(shù)微米左右，泡越維細(xì)、密度越高，反射率就越高。泡是折射率約1.00的素材，與透明樹脂之間形成良好的屈折率界面。從擴(kuò)散板折射過來的光線，進(jìn)入反射片后，通過復(fù)雜的折射動(dòng)作，使絕大部分的光線再次返回到擴(kuò)散板中。對(duì)應(yīng)不同混光距離和配合不同功率的DLED直下式一體機(jī)，需要總結(jié)出反射，片四角的折角大小。

（3）擴(kuò)散板的工作原理如圖4、圖5所示，作用是將LED燈發(fā)出的光線打散，提高均勻度;掩飾燈影及支架印，避免造成某些地方過亮或者過暗的情況;同時(shí)還有支撐其他光學(xué)膜片的作用。工作原理是利用光線在行進(jìn)途中遇到兩個(gè)折射率相異的介質(zhì)時(shí)，發(fā)生折射、反射與散射的物理現(xiàn)象，通過在PMMA、PC、PS、PP等基材（-般厚度為1.0mm）基礎(chǔ)中添加無(wú)機(jī)或有機(jī)光擴(kuò)散劑、或者通過基材表面的微特征結(jié)構(gòu)的陣列排列人為調(diào)整光線，使光線發(fā)生不同方向的折射、反射與散射，從而改變光的行進(jìn)路線，實(shí)現(xiàn)入射光充分散射以此產(chǎn)生光線擴(kuò)散的效果。另外微結(jié)構(gòu)擴(kuò)散板在擴(kuò)散板的上表面帶有微結(jié)構(gòu)，可提升一定的光強(qiáng)度。且光源的排放距離Pitch與光源到擴(kuò)散板之間的距離OD比值影響光源由點(diǎn)光源到面光源的均勻化效果。

（4）增亮片的作用是在于把較大傳播方向的光線集中到正面較小的角度內(nèi)，提高正面光的強(qiáng)度。工作原理如圖6所示，基本的增亮片實(shí)質(zhì)是一個(gè)棱鏡片（BEF），使光折射、反射、集光之后達(dá)到增亮的目的。

BEF結(jié)構(gòu)如圖7所示，在PET基材（厚度約0.25mm）形成精密的丙烯樹脂棱鏡結(jié)構(gòu)，尺寸約30μm～50μm，下面為防粘結(jié)涂層。此膜片特點(diǎn)：棱鏡打圓角耐刮性強(qiáng)，靜電較弱，背面帶紫外光涂層，上下表面均無(wú)需保護(hù)膜，霧度可由背面涂層調(diào)整。實(shí)際材料圖如圖8所示。

還有一種更高效的增亮片如圖9所示：DBEF。DBEF是一種反射型偏光增亮片，通過選擇性反射背光系統(tǒng)的光線，使其不被LCD的下偏光片所吸收，使部分光線得以重新利用，因此亮度增加約50%。

（5）擴(kuò)散片工作原理是利用光在經(jīng)過擴(kuò)散片時(shí)會(huì)不斷地在折射率相異的兩介質(zhì)中穿過，同時(shí)發(fā)生折射、反射與散射的現(xiàn)象，如此將光線打散，達(dá)到模糊光源，使光線均勻的效果。如圖10、圖11所示，基材一般為PET，上面為擴(kuò)散層，下面為防粘結(jié)涂層。

本背光方案在LCD面板透過率為6.2%的情況下實(shí)現(xiàn)250nits的亮度，通常情況下燈條的設(shè)計(jì)如圖12所示，燈條及燈珠基本上是等間距分布，這樣設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、易生產(chǎn)，特別對(duì)于燈條PCB的利用率高，從而降低了成本。另外，燈條的燈珠相對(duì)集中在中心區(qū)域是為了保證中心部分的亮度能夠滿足要求，且大部分人對(duì)中間部分的亮度比較關(guān)注，這樣設(shè)計(jì)既滿足了標(biāo)準(zhǔn)及觀看的要求又能照顧到較低的成本。

2 亮度均勻性測(cè)試

普通9點(diǎn)亮度均勻性為70%左右，測(cè)試方法如圖13所示：

周圍測(cè)試點(diǎn)的分布遵循1/9高度和寬度的原則，圓圈表示亮度儀器探頭測(cè)試的范圍，分別測(cè)試P0～P8的亮度L0～L8。

則亮度均勻性為

Pi=Li/L0X100%，i為1到8的任何一個(gè)數(shù)。每個(gè)Pi都要大于或者等于70%才算是合格。

但是針對(duì)部分特殊的客戶，要求亮度均勻性很高，不僅測(cè)試上面所述的9點(diǎn)均勻性，還測(cè)試邊角均勻性，測(cè)試方法如圖14所示：

邊角亮度均勻性為Pi=Li/L0X100%，i為1到4的任何--個(gè)數(shù)。雖然這個(gè)指標(biāo)只要求50%即可以滿足，但是正常的等距直線燈條設(shè)計(jì)則不能滿足要求。-般情況下，畫面中心部分最亮，也是測(cè)試最大亮度的地方，越靠近邊角越暗，四角則是最暗。

3 異形燈條設(shè)計(jì)方案

針對(duì)上述四角偏暗的問題，我們采取了異形燈條的方案，如圖15所示：

在燈條的兩端向角落傾斜，是最邊緣的4個(gè)燈珠更加靠近四角，從而提升的四角的亮度。根據(jù)測(cè)試四角的亮度可以提升30%左右，而中心亮度不變。這樣設(shè)計(jì)的好處是標(biāo)準(zhǔn)化得到最大的保證，不改結(jié)構(gòu)尺寸及其他物料，只改燈條PCB形狀就可以實(shí)現(xiàn)兩種方式的轉(zhuǎn)換。唯一-的缺點(diǎn)是PCB板材利用率稍微下降，導(dǎo)致成本稍微上升一點(diǎn)，但是能夠滿足客戶的特殊要求。

參考文獻(xiàn)：

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