LCD作為一種被動顯示元器件，本身并不能發光，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、技術成熟等優點被廣泛的運用在平板顯示器上。隨著發光二極管（LED）亮度的改善，LED背光模組顯示出CCFL無法比擬的優點，如色彩還原性好、壽命長、不含汞、有利于環境保護，這些使其成為LCD背光模組中的研究熱點。

LED背光模組的設計主要包括光學結構設計和驅動電路設計，顯示性能主要表現在亮度、色度、均勻性等方面，但是由于目前LED的電光轉換效率較低，僅10％～15％，因此帶來的熱量問題也顯現了出來，成為背光模組設計中必須考慮的一部分。驅動電路設計時需綜合考慮光學結構和溫度對性能造成的偏移，另外合適的驅動設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、工業儀表等顯示設備的苛刻要求，如高亮度、高均勻性、寬調光比、高色度均勻性、嚴酷環境適應性和亮度可調等，該類顯示設備主要集中在中尺寸。本文將結合這些要求探討RGB LED高亮度背光源的設計方案。

系統設計

目前背光模組結構主要有兩種：側入式和直下式。由于產品亮度和熱量的高要求，優選采取直下式背光結構。通過采用大功率RGB LED發出的光復合產生白光，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整，以保證背光模組產生穩定的白光光源。

光源發出的光經過光學腔（腔壁采用高效漫反射片）混合后，再經過各種必要的光學膜片后，得到屏前（FOS）要求亮度。光學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 光學設計

顯示模組的基本光學性質為屏前的白光色度、最高亮度及均勻性等。在背光系統里面，增亮片、集光片、擴散板、底反射片及LED（R、G、B）均稱為光學元件，具有各自的光學性質，這些性質是光學設計時的重要參數。LED光源發出的光經過各層膜片及TFT時都發生了一定的變化。知道了這些參數后，就可以根據需求亮度和產品基本尺寸，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）