LED背光技术综述（图）
LED用于LCD背光照明分为主要用于中、小型设备的edge lighting和用于大面积设备，如LCD-TV的direct lighting。
1、Edge Lighting
Edge lighting的基本结构如图1所示
图1
LED发出的光线经由导光板(Light Guide Plate)的光学作用向上出射成面光源，再经由扩散板（Diffuser Plate）、增光膜（BEF）在LCD面板处形成亮度与颜色均匀分布的光斑。
扩散板可以增加光线分布的均匀性，增光膜可以将光线集中到正面一定角度内，提高正面辉度，但过度使用扩散板、增光膜会增加光线损耗，降低总体光效，而且扩散板、增光膜已被专利垄断，成本较高，所以，通过光学设计增加导光板直接出光的均匀度是侧下式背光设计的重点。
前端的光学设计主要分为：（1）LED光线耦合到导光板内的设计（2）导光板的光学结构设计
1.1 LED与导光板的光线耦合
（1）直接耦合
结构示意图如图2所示，一般来说，直接耦合可以提高LED出光进入导光板的效率，结构简单，但同时，在进入导光板前RGB三色光线未充分混合，可能导致最终出光的颜色均匀性不好，尤其对于光线在导光板内光程较短的结构。
图2
（2）间接耦合
结构示意图如图3所示。间接耦合的优点有二：（1）在光线进入导光板之前进行散射、雾化，提高均匀性（2）充分混色
图3
Lumileds的一种具体的间接耦合结构如图4所示：
图4
图中③为混色波导，②④为耦合透镜，其结构为圆锥曲面，以减小两次耦合过程中的光损失。实物图如图5所示。
图5
（3）使用自由曲面反射镜的耦合结构
为充分提高LED光线在进入导光板前的均匀性，一些设计运用了自由曲面反射镜，如图6所示。
图6
图中红色为LED光源，常规的侧下式光源排布为一LED阵列，应用了自由曲面反射镜后，LED光源可以只排布在LED Uniform. Light guide的两侧甚至一侧。图7示意了一种LED uniform. lightguide的具体形式
图7
应用自由曲面的耦合设计可以提高进入导光板的光线的均匀性，同时减小系统体积。
1.2 导光板结构设计
1.2.1 导光板底部结构
导光板通过底部的结构将侧面入射的光线反射到正面出光，从CCFL光源到LED光源，导光板有多种光学结构，举例说明：
（1）网点印刷结构。通过在导光板底部印刷的散射网点改变侧边入射光线的方向，网点的分布依据一定的分布理论，一般来说，离光源越远，网点分布越密。
（2）微棱镜结构
（3）V型槽结构。如图8所示，应用边界光线条件，每个V型槽与目标面的区域一一对应。
图8
（4）渐变折射率聚合物材料。应用渐变折射率材料作用光波导反射光线，可做到导光板一次成型。
1.2.2 导光板外形设计
除了底部结构，导光板外形也可以有多种结构，如图9的楔形结构，甚至图10 的非球面曲面结构。
