一种高亮度直下式背光液晶模组设计

液晶背光模组结构介绍一、背光源结构液晶背光模组的背光源通常采用冷阴极荧光灯（CCFL）或者LED灯管。

冷阴极荧光灯由玻璃管、电极、荧光粉和汞蒸汽组成，其内部通过电流激发荧光粉透过玻璃管产生可见光。

LED灯管由若干个发光二极管（LED）组成，通过电流驱动LED发光，发出光线。

LED灯管比CCFL更节能、寿命更长，并且能够更准确地控制亮度。

二、光导板结构光导板通常由透明塑料或玻璃制成，其内部有特殊的纹理或反射层，用于引导背光源发出的光线，使光线均匀地照射到液晶面板上。

光导板还可以增强光线的亮度和均匀性，提高整个显示屏的显示效果。

三、扩散片结构扩散片位于光导板和液晶面板之间，扩散片的主要作用是将从光导板射出的光线分散，使其能够在整个液晶面板上均匀地照射。

扩散片通常由光学级塑料或玻璃制成，可以通过厚度、反射层和纳米级微结构等设计，调节和控制光线散射的效果。

四、液晶面板结构液晶面板是液晶背光模组的核心部件，其内部由液晶材料、导电层和滤光器等组成。

液晶材料位于两片平行的玻璃基板之间，玻璃基板上覆盖着导电层和滤光器。

液晶材料的特殊性质使得其能够根据电压的变化改变光线的透射性质。

导电层用来施加电场，控制液晶的取向，从而控制光线的透过和阻挡。

滤光器用来调节透射光的颜色，使得显示器能够显示出不同的颜色。

五、背光模组电路液晶背光模组还包括背光模组电路，用于控制和调节背光源的亮度。

背光模组电路通常由控制芯片、电源模块和驱动电路组成，能够根据输入的信号调整背光源的亮度。

背光模组电路还可以通过PWM（脉冲宽度调制）技术调节背光的亮度和灰度，从而提高显示器的显示质量。

总结：液晶背光模组的结构包括背光源、光导板、扩散片、液晶面板和背光模组电路。

背光源提供背光照明，光导板用于引导和提高背光的亮度和均匀性，扩散片用于散射光线，使其均匀地照射到液晶面板上，液晶面板通过控制液晶的透光性和颜色，实现图像和文字的显示。

背光模组电路用于控制和调节背光源的亮度，提高显示器的显示效果。

专利名称：直下式背光模组和液晶显示屏专利类型：实用新型专利
发明人：陈远鸿,李尚云,胡盛森
申请号：CN201520731645.2
申请日：20150918
公开号：CN205137209U
公开日：
20160406
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开一种直下式背光模组和液晶显示屏，其中，直下式背光模组包括背板、背光源及扩散板，背板包括与扩散板平行设置的底板，以及围设于底板边缘的侧板，背板与扩散板围合成用于混光的混光空间，背光源容置于混光空间且安装在背板上；直下式背光模组还包括容置于混光空间内且围设于底板边缘的棱镜片，棱镜片的第一端与扩散板抵接、棱镜片的第二端与底板抵接，棱镜片与扩散板之间的夹角为锐角，棱镜片朝向扩散板的表面设有由数条棱柱组成的棱柱状微结构，棱柱的长度方向与棱镜片的第一端指向第二端的方向相垂直。

本实用新型技术方案解决使用直下式背光模组的液晶显示屏边缘暗影暗角的问题。

申请人：TCL海外电子(惠州)有限公司
地址：516006 广东省惠州市仲恺高新技术开发区19号小区
国籍：CN
代理机构：深圳市世纪恒程知识产权代理事务所
代理人：胡海国
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大尺寸直下式LED液晶电视背光模组设计原理何胜斌;佟小龙【摘要】随着人们对图像的质量、尺寸、临场效果的要求提升,大尺寸的LED液晶电视越来越多的成为消费者首选.要使液晶屏能正确显示图像,电视背光模组的设计是关键.综合性能和成本,直下式电视越来越多的成为设计者在大尺寸电视的首选设计.设计者必须在设计之初,合理选择灯珠、设计匹配的透镜加上适当的光学器件组成直下式背光源,将LED这种点光源转化成均匀的面光源,同时保证必要的光能利用率和均匀性.【期刊名称】《山西电子技术》【年(卷),期】2015(000)001【总页数】3页(P76-78)【关键词】直下式背光模组;LED灯珠;透镜;光学器件【作者】何胜斌;佟小龙【作者单位】深圳市兆驰股份有限公司,广东深圳518026;深圳市兆驰股份有限公司,广东深圳518026【正文语种】中文【中图分类】TN312.8;TN949.192电视作为最重要的消费电子产品之一，经历了从CRT TV 到LCD TV 再到今天的LED TV。

所谓的LCD TV 和LED TV，指的是背光源是LCD 灯管还是LED 灯珠组成。

随着LED 技术的发展和LED 芯片的不断成熟，加上节能、环保，目前市面上主流销售的基本上是LED TV。

液晶屏是通过薄膜晶体管驱动电极来显示图象［1］，但是其是被动器件，需要安置一定的发光部件，使光透过液晶屏。

这个一定的部件称为背光源，由发光源和光学辅助器件一起来完成，其作用是将LED 点光源转化为发光均匀的面光源。

本文重点研究直下式结构，通过分析各部分部件，找出高亮度、高均匀性的大尺寸直下式电视的设计方法。

1 LED 液晶电视的背光分类LED 液晶电视依据光源器件放置的方式可以分为直下式和侧光式两种背光源。

直下式背光源:把LED 光源直接放在液晶屏的下面，LED 灯珠发出的光经过一段空间距离到达扩散板，扩散板把光扩散再经过复合膜片增亮后，成为面光源到达液晶屏;侧光式背光源:在机器侧边放置LED 灯珠，发出的光耦合到导光板，转为面光源，再经过复合膜片增亮后，成为面光源到达液晶屏。

探析直下式LED背光源工作原理及技术应用摘要：随着国际IT行业迅速发展，使得相关LCD行业不断推陈出新，LCD产品尺寸朝多元化和轻便化方高发展，背光源作为LCD产品的核心组件之一势必配合此发展趋势，致力于产品的多元化和轻便化。

本文主要从背光源工作原理、技术应用2方面介绍了直下式LED背光源，旨在与同行探讨学习，共同进步。

关键词：LED；背光源；原理；设计引言背光源（BackLight）是位于液晶显示器（LCD）背后的一种光源，它的发光效果将直接影响到液晶显示模块（LCM）视觉效果。

液晶显示器本身并不发光，它显示图形或是它对光线调制的结果。

背光源主要由光源、导光板、光学用模片、结构件组成。

其中，光源主要有EL、CCFL及LED三种背光源类型；导光板：分为印刷、化学蚀刻（Etching）、精密机械刻画法（V-cut）、光微影（Stamper）、内部扩散；光学用模片：增光膜/片、扩散膜/片、反射片、黑/白胶；结构件：结构件中有：背板（铁背板、铝背板、塑胶背板）、胶框、灯管架、铝型材、铝基条，其中背板和胶框为必用件，其它的结构件并非完全使用。

背光源模组中最核心技术为导光板的光学技术，主要有射出成型形和印刷形二种导光板方式，其余如射出成型加印刷，激光打点，腐蚀等等占据极少比例，不适宜批量生产原则。

印刷形由于它的成本低在过去比较长的时间里成了主流技术。

为此，合格品不高一向是它的主要缺点，而LCD产品要求更精细的导光板结构，射出成型形导光板一定会成为背光源发展的主流，可相对应的模具技术难题唯有日本少数大厂可以克服。

一、直下式LED背光源模组工作原理（1）LED光源LED（Light Emitting Diode），发光二极管，是一种固态的半导体器件，由镓（Ga）与砷（As）、磷（P）的化合物制成。

它可以在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示，也可以直接把电转化为光，LED 结构如下图1 所示：图 1 LED结构示意图LED 发光机理如下图2 所示，与普通二极管一样，具有单向导电性。

液晶显示器背光模块的设计和优化液晶显示器背光模块是目前广泛应用于各类电子设备上的一种重要的光源模块，其功能是提供光源以便使液晶面板能够显示图像。

液晶显示器背光模块的设计和优化直接影响到整个液晶显示器的成像效果和功耗等性能指标，因此是电子设备制造商和设计工程师关注和研究的重点之一。

一、液晶显示器背光模块的分类根据光源类型的不同，液晶显示器背光模块可以分为冷阴极灯（CCFL）背光模块和白光发光二极管（WLED）背光模块两大类。

CCFL背光模块是一种采用玻璃管灯、汞蒸汽等物质作为发光源的背光模块，由于其发光稳定性和光谱均匀性等特点，在过去的液晶显示器中得到了广泛应用。

WLED背光模块是一种采用LED光源作为发光源的背光模块，具有发光稳定性好、寿命长、功耗小等优点，是目前液晶显示器中公认的最优选择。

WLED背光模块通常分为直插型WLED背光模块和侧向出光型WLED背光模块两种，且都需搭配反射膜、光导板等配件来实现背光效果。

二、液晶显示器背光模块的设计原理液晶显示器背光模块的设计原理是将光源均匀地照射到整个液晶面板上，使得面板上具备传递出图像的条件。

光源的兼容性是衡量背光模块的重要标志之一，通常会选择发光波长范围广、颜色温度达标的特定材质作为光源，用于满足不同液晶面板和使用环境下的光照要求（例如视角、对比度、色彩鲜艳度等），从而实现最终图像的显示效果。

三、液晶显示器背光模块的设计考虑因素液晶显示器背光模块的设计优化需要考虑多种因素，其中包括：1、亮度与能效：白峰值亮度和暗部亮度的平衡关系需要调整，以及背光模块的能耗与能效需要达到平衡的状态。

2、其它成像指标：包括对比度、颜色均匀度、视角、灰阶分布均匀度等。

3、操作环境：流行的WLED背光模块设计通常考虑了操作环境的温度、湿度和耐冲击性等因素，以确保在极端操作环境下依然能发挥稳定的性能。

四、液晶显示器背光模块的优化技术设计优化技术的主要目的是提高产品性能和使用环境的适应性，达到更高的能效比。

直下式LED背光源的设计与实现背光源实际方案及达到的技术效果。

并通过对一款47in LED背光源的和制作。

进行了详细的阐述。

测试结果为中心亮度11，230nits、整体功耗178W 、均匀度96.26%、色彩还原性达到NTSC标准的128.15%.远远超过了CCFL 背光源的70%.引言液晶显示器主要由LCD（液晶面板）和背光源组成。

因为LCD本身不发光，所以LCD需要通过外部光源实现透射或者反射显示。

现有的LCD大多数是带有背光源的透射型器件，背光源的发光特性将直接影响到LCD显示器件的画面品质，因此，背光源是液晶显示器非常重要的组成部件。

价格低廉，技术成熟的CCFL（冷阴极灯光管）仍是现有液晶显示器件背光源的主要光源。

但LED（发光二极管）作为显示器件应用的领域也越来越广，尤其是在液晶电视的功能越来越强，结构越来越美观的形势下，LED应用于液晶电视的各个部分，并在迅速的更新，高亮度、高品质、多功能是目前新产品的一个主要目的。

LED背光源目前大致可以分为直下式和侧光式两种。

直下式是在液晶显示器的整个背面全部LED灯：侧光式是在液晶显示器的边缘LED灯。

一般情况下，在30in以上的大尺寸液晶电视中应用直下式背光源，30in以下则可用侧光式背光源。

本文所的直下式LED背光源，尺寸为47in，内容涉及了背光源结构和电路，包括对LED灯的排布进行，这些基于电路板来实现。

同时，电路板的尺寸、形状、元器件安排则根据背光源的结构来确定。

安装完电路板之后，再在上面盖上所需的光学膜材，并安装各种构件，以组装成一个完整的背光源。

1 与CCFL技术的对比分析1.1 CCFL的特点CCFL是填充了惰性气体的密封玻璃管，当在管上加高电压时，气体电离产生紫外（UV）光，UV光激励内部磷光粉涂层，产生可见光。

CCFL具有的特点包括白光源、低成本、长寿命（大于25，000小时）、高电压驱动、含有有毒气体汞。

目前，以CCFL作为背光源是液晶电视的主流。

直下式液晶背光系统光学设计与优化第1章绪论1.1本文研究的背景与意义液晶显示器（Liquid Crystal Display ，简称LCD）是一种被动的显示器件，本身不能发光，需要靠背光源来显示图形图像，因此背光源是液晶电视重要的组成部分[1]。

与传统的CRT电视相比，平板电视具有平、薄、轻、节能等优点和特点，而在平板电视中，半导体发光二极管（light emitting diode，简称LED）液晶电视，其具备体积小、使用寿命长、能耗低、环保等优点，所以占据目前平板电视市场的主流。

传统的液晶电视大部分都采用冷阴极荧光灯（cold cathode fluorescent lighting，简称CCFL）作为背光源[2]。

随着LED芯片制造和封装技术的不断进步，其光效不断提高、色域逐渐扩展，LED已成为液晶显示器件的最重要光源。

此外，LED直下式背光源在户外显示领域如广告灯箱、指示灯、大型广告屏等也得到了广泛的应用。

液晶电视背光系统的功耗、亮度、颜色、寿命等特性取决于所用的光源。

当前市场上的液晶电视主要的光源为CCFL和LED两种。

传统的以CCFL为背光源的液晶显示器其颜色还原度差。

LED作为液晶电视的背光源，跟传统的CCFL相比具有如下优势[3]：1、色域方面：LED背光源色域更好，其颜色表现优于CCFL背光源，色颜色还原性更好[4]。

2、对比度方面[5]：以CCFL为背光的液晶电视，在全黑画面下，由于CCFL存在一个最低亮度，此时CCFL仍处於工作状态，对比度较低。

而对于LED，其响应时间快，一般在纳秒级，因而可以实现快速切换，在全黑状态下，屏幕的亮度几乎为零，所以LED背光源具有很高的对比度。

3、安全方面：CCFL的驱动电压达到1000~1500V，而LED使用的是5~24v 的低压电源，十分安全。

4、环保方面：LED是一种绿色环保光源，其不会产生射线和水银等有害物质。

因此，LED比CCFL在液晶电视背光方面具有显著的优势。

关于电视机直下式背光模组设计研究摘要：随着LED行业的发展及应用的扩展，LED作为背光源在LCD背光模组上的使用已经变得越来越普及。

尤其随着人们对于画质的日趋提高，直下式LED背光模组已经逐渐成为市场的主流。

本文将对直下式LED背光模组进行深入的分析和探讨关键词：LED；直下式背光模组；设计；引言：LCD液晶屏本身不发光，通过白光背光源就可以看到显示屏的显示内容。

背光源作为液晶电视内部的一个光学组件，由光源、光学膜片及其他器件构成。

目前，LED背光源已经普及，如手机、电视、显示器等。

背光模块的功能是把点光源变成面光源，且要求光源在要求的区域内均匀的射出。

1、液晶电视及模组结构简介液晶电视的发展，经历了从传统模组机到LCM一体机两个发展阶段。

传统的模组电视，在模组屏前后分别设计前壳和后壳，这种电视机厚度较厚。

随着技术的发展，LCM一体机逐渐成为主流，LCM一体机是指将液晶OPENCELL、BLU背光、整机电路通过一套结合个性外观的结构件组装在一起的液晶电视机，称作“LCM模组一体机”。

简单理解，就是把模组屏的前框做成外观件，把模组屏的背板，做成后壳外观件或托架类结构件。

整机厂或者ODM、OEM厂商购买模组屏内部的玻璃液晶面板(Open Cell)，并设计背光模组、前后壳等进行匹配，不但降低了成本，厚度也相应降低。

LCM一体机背光模组按照入光方式分类方法如下：a.直下式：光源分布于光学膜片正下方，直接照射模片，通过扩散板等光学模块处理成均匀的面光源射在OPEN CELL上;b.侧入光式：光源分布于侧边，通过导光板等光学模块处理成均匀的面光源射在OPEN CELL上。

目前国内由于价格导向，在中低端机型上以直下式为主，另外由于直下式能够实现更优质的LOCAL DIMMING，提供更好的画质，所以在超高端LCD机型上也是采用直下式居多。

本文主要针对直下式背光进行解析。

2、直下式背光模组部件组成如上图所示，电视一体机主要分为3大块，机构模块、背光模块以及驱动模块。

专利名称：直下式LED液晶电视背光模组灯条布局设置的方法专利类型：发明专利
发明人：刘明,陈立超,钱正寅,丁锦俊
申请号：CN201310419764.X
申请日：20130913
公开号：CN103499072A
公开日：
20140108
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供一种直下式LED背光液晶电视中模组灯条布局设置方法，选取九个窗口测试点，所述测试点均匀分布在窗口的水平三列和垂直三列，具体的设置步骤如下：（1）确定灯珠和灯条数量，（2）计算灯珠最大间距，（3）确定灯条的垂直间距，（4）确定灯条上的灯珠水平间距，所述灯条中的灯珠由灯条两侧向中心等差排列。

本发明将现有的背光模组中LED灯珠的布局由均匀分布改为四周密中心疏的非均匀分布，在不增加任何成本的情况下，提高液晶电视接收机的能效指数。

申请人：熊猫电子集团有限公司,南京中电熊猫家电有限公司,南京熊猫数字化技术开发有限公司地址：210002 江苏省南京市中山东路301号
国籍：CN
代理机构：南京瑞弘专利商标事务所(普通合伙)
代理人：陈建和
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