3.4.1 均匀面光源技术

作为面光源，除了要求具备一定的亮度和均匀度外，还要求在寿命、振动冲击、高温高湿等信赖性方面，以及显示不均、漏光、白/黑点等画质方面满足一定的规格要求。

对于侧光式背光源，把CCFL线光源或LED点光源转换为面光源，需要使用导光板。如图3-19所示，发光体的光进入导光板的比例与发光体与导光板的间距成反比。没有进入导光板的光包括上下漏光、在空气中的损失、周围结构件的吸收等。一般，发光体的光进入导光板的入光效率在80%左右。

图3-19 侧光式背光源的典型结构及光路上各个结构的光利用效率

导光板的主要功能在于引导光线方向，大部分的光利用全反射向前传导，光线在底面碰到扩散点或微结构后正面射出。利用疏密、大小不同的扩散点或微结构图案设计，可以控制导光板整面均匀出光。扩散点是用具有高反射率且不吸光的材料，在导光板底面用网版印刷印上的圆形或方形图案。导光板本身的透光率一般在92%以上，考虑到底部扩散点或微结构及漏光等因素，导光板的光利用效率会明显下降，但一般不低于80%。

下底漏出的光会被反射片反射回导光板中，以提高光的使用效率。反射片本身的光反射效率为95%～98%，考虑到反射回去的光被导光板的扩散点或微结构吸收，以及周边漏光等因素，反射片的实际光利用效率只接近90%。假设导光板中损耗的20%的光有一半进入反射片，经过导光板和反射片的综合作用后，光的利用效率可以达到89%（=80%+20%÷2×90%）左右。

从导光板射出的光，已经接近于面光源，但是均匀度只有80%～85%。为了提高面光源的均匀度，必须在导光板上方配置扩散片，一般简称下扩。扩散片是含有微粒子的树脂层，光线经过扩散片时会不断在两个折射率相异的介质中穿过，光线同时发生折射、反射、散射的现象，从而产生光学扩散的效果。下扩的光利用率一般在85%左右。下扩将导光板收到的光进行扩散，在提高面光源均匀性的同时，还可以拓宽视角，隐蔽形成在导光板上的图案。

光线通过下扩后，存在严重的损失。为了提高显示屏的亮度，特别是正面亮度，一般在下扩的上方使用棱镜片，将扩散的光在一定角度内汇聚。棱镜片又叫增亮膜，通过全反射，让分散的光集中在法线70°范围内出光，让大于70°射出的光又反射回来再次被利用，可使法线上（正面）的亮度提高150%。如图3-20所示，为了确保LCD水平方向和垂直方向的视角一致，进一步提高正面的出光量，往往在水平和垂直两个方向各设计一片棱镜片。这时，LCD正面的亮度可以提高到200%左右。LCD亮度指标测量的是显示屏正面亮度，所以从LCD正面看的亮度较高，但从偏离正面一定角度观看，亮度会有明显的下降。

图3-20 背光在各段光路中的出光角度

棱镜片的上表面有一些尖端突起，所以表面很脆弱，容易被磨损。为了避免显示屏磨损棱镜片，一般在棱镜片的上方会设计一层扩散片，简称上扩。上扩的设计要兼顾亮度和均匀度，所以光利用率较高，一般在92%左右。

综合光路上各个结构的光利用效率，可以得到背光源的整体光利用率在89%（≈85%×89%×85%×150%×92%）左右。

直下式背光源与侧光式背光源在结构上的主要差异是不用导光板，而是在底部发光体上方配置扩散板。扩散板比扩散片更厚更硬，光利用效率只有55%左右。一方面是为了遮蔽发光体，形成面光源并提高面光源的均匀度；另一方面是支撑上方的光学膜片，因为直下式背光源主要用于大尺寸LCD，所用光学膜片下垂明显。