LED正成為中、小型彩色顯示器背光照明應(yīng)用的主流器件，LE D的選擇是決定顯示子系統(tǒng)設(shè)計(jì)性價(jià)比的關(guān)鍵因素。此外，LED驅(qū)動(dòng)IC能與較低成本的LED協(xié)同工作，通過多種方法提升現(xiàn)有LED的性能。除亮度控制外，這些驅(qū)動(dòng)IC還能實(shí)現(xiàn)的亮度匹配，允許使用一系列具備不同UF特性的LED。LED用于LCD背光照明主要有以下三種方式。

　?、俸唵蔚姆椒ň褪前袻ED直接安裝在LCD散射膜的后面?？捎枚鄠€(gè)封裝的LED模塊，它具有非常寬的光束角，以使軸向光均勻性較好：也可以采用未封裝的管芯，一般用GaP-LED，若采用AlCaInP-LED、IS-AlGaAs-LED則可在小電流下工作，減小功耗。

　?、诓捎眠吘壒釲CD背光照明的方式，即用一個(gè)透明或半透明的矩形塑料塊作為導(dǎo)光體，將其直接安裝在LCD散射膜的后面，在塑料塊的后表面涂上白色反光材料，使LED光從塑料塊的一個(gè)側(cè)邊射入，其余側(cè)邊涂以白色反光材料。

　?、蹖ED發(fā)出的光導(dǎo)入光纖束中，光纖束在散射膜后面構(gòu)成ˉ個(gè)平坦的薄片，可以用不同的方法將光從薄片中取出作為LCD的背光照明。

　　采用LED作為背光照明的液晶顯示器可用于移動(dòng)電話、筆記本電腦。隨著LED應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，市場將對(duì)超高亮度LED有更高的需求，這也給LED帶來了更大的商機(jī)。雖然現(xiàn)在市場上出現(xiàn)了0LED產(chǎn)品，它的隨意性和超薄性優(yōu)于LED，但其易損壞，使用壽命不如LED，在色彩方面也不夠豐富，因此LED仍是LCD背光源的選擇。

　　采用LED作為背光光源的技術(shù)，是未來有希望替代傳統(tǒng)冷陰極熒光管的技術(shù)。目前已經(jīng)投入工程應(yīng)用的LED可以提供紅、綠、藍(lán)、青、橙、琥珀、白等顏色，色域也非常寬廣，能夠達(dá)到NTSC色域的105％，這為液晶電視的色彩提升提供了保障。

　　在液晶電視上使用的LED作為背光源可以是白色，也可以是紅、綠、藍(lán)三基色，在高端產(chǎn)品中也可以應(yīng)用多色LED背光來進(jìn)一步提高色彩表現(xiàn)力，如三菱電機(jī)使用的六原色LED背光光源的液晶顯示器。采用LED背光的液晶電視厚度大約為5cm，比傳統(tǒng)的液晶電視薄。

　　早期的LED背光源亮度比冷熒光燈管稍差，能夠達(dá)到的對(duì)比度也僅僅在普通水平。但隨著LED新品的不斷研發(fā)成功并進(jìn)入實(shí)用化，2005年LO-Philips展示了使用LED背光源的超高對(duì)比度47英寸液晶電視，這款樣品將黑色的光通量降低到了0.051m，對(duì)比度高達(dá)10000：1，所以影像的暗部能夠更暗，亮部能夠更亮，對(duì)比度由此得到了提高，可以和的等離子電視的對(duì)比度媲美。隨著LED背光源技術(shù)的不斷創(chuàng)新，現(xiàn)在已經(jīng)可以將整個(gè)屏幕的LED分成若干區(qū)域，根據(jù)顯示的影像信號(hào)，可單獨(dú)控制每個(gè)區(qū)域的發(fā)光量。

　　LED背光源的另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是壽命長，使用壽命可達(dá)100 000h，如果按每天開機(jī)5h計(jì)算，一臺(tái)采用LED背光源的液晶電視可以使用將近55年。目前制約LED背光源發(fā)展的問題主要是成本，由于價(jià)格比冷熒光燈管光源高出許多，LED背光源只能在高端液晶電視中出現(xiàn)。與液晶電視相比，等離子電視在屏幕尺寸、響應(yīng)時(shí)間、色域及可視角度等方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢，但其在像素的精細(xì)程度、功耗和使用壽命等方面則處于劣勢。

　　2．靜態(tài)LCD背光源

　　通過提高光效，從而提高顯示屏輸出光與光源輸出光的比例是改進(jìn)LCD背光源的一個(gè)重要途徑。靜態(tài)LCD背光源便是其中的一種，其主要原理是使LCD的每個(gè)亞像素只通過與其相應(yīng)的色元件進(jìn)行照明，從而省去了濾色器，提高了光效。在具有靜態(tài)背光源的LCD中，像素層下面裝有一微透鏡陣列，并且每一個(gè)像素下均對(duì)應(yīng)一個(gè)微透鏡。采用的背光源照明系統(tǒng)是三原色直視背光源，每種顏色的光源均在與之對(duì)應(yīng)的亞像素上成像，并經(jīng)由投影透鏡投射在顯示屏上。

　　為了在顯示屏上取得足夠的亮度，并且提高顯示的均勻度，在LCD器件中采用了光折射元件與總內(nèi)部反射器（TIR）楔形光導(dǎo)板，光導(dǎo)板內(nèi)具有合適的折射層。靜態(tài)照明背光源通常采用紅、綠、藍(lán)三只CCFL，而近研發(fā)的靜態(tài)背光照明LED采用了LED作為其背光源。

　　在具有靜態(tài)背光源的LCD器件中，由TIR楔形光導(dǎo)管輸出的光分布角為70°～90°。使用這種背光源消除了因?yàn)V色層造成的光損失（省去了濾色層之故），而使器件的透射率達(dá)到了傳統(tǒng)LCD的三倍。同時(shí)，這種背光源又能使器件的結(jié)構(gòu)得到簡化，并且能夠降低功耗。

　　為了進(jìn)一步減少背光源的光損失，應(yīng)改進(jìn)光的分布角度。消除因使用汞產(chǎn)生的環(huán)境污染問題，以LED取代CCFL作為背光源是靜態(tài)照明LCD背光源的發(fā)展趨勢。目前已在JJCm對(duì)角線的XGA級(jí)分辨率的LCD器件中成功地采用了LED背光源。

　　3．反饋型LED背光源

　　將紅、綠、藍(lán)色光的LED作為LCD背光源可以獲得優(yōu)異的色質(zhì)，降低功耗，避免使用汞造成的環(huán)境污染，但這需要控制白光的色溫，以取得足夠長的壽命。近開發(fā)了一種以紅、綠、藍(lán)光LED為光源，并采用了色傳感器與反饋控制器的反饋式LCD背光源。利用這種背光源，現(xiàn)已取得了小于0.02的色穩(wěn)定性與持續(xù)的亮度穩(wěn)定性，并且還可以任意控制LED的白色點(diǎn)與亮度。

　　反饋式LED背光源系統(tǒng)是由四個(gè)主要的功能模塊組成的，它們是具有濾色層的傳感器、反饋控制器、脈寬調(diào)制（PWM）LED驅(qū)動(dòng)器，以及紅、綠、藍(lán)lux-eonTM型LED光源陣列元件。

　　反饋式LED背光源所使用的藍(lán)光LED與綠光LED，以及紅光LED都是大功率高效型的。這種背光源具有很低的動(dòng)態(tài)電阻，以PWM恒定電流驅(qū)動(dòng)，光源的光輸出正比于PWM的脈寬。這種背光源還具有色域?qū)?，色品度可調(diào)及環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。

　　具有濾色層的傳感器是由具有濾色層的三只裝在一個(gè)元件中的光電二極管及其具有互相阻抗放大的印制電路板組成的。傳感器的濾色層具有CIE193lXyzCMFs近似值。利用這種傳感器，可以獲取測量輻射功率的輸出電壓。在將所獲取的電壓反饋到控制器之前，該電壓會(huì)被系統(tǒng)平均化 反饋控制器由三部分組成，即色控制器、占空因數(shù)控制器與光強(qiáng)度控制器。色控制器具有一靈敏集成陣列，用于補(bǔ)償來自傳感器的輸出誤差，從而保持了輸出色度的恒定。光強(qiáng)度控制器的為一敏感矩陣，該矩陣具有把傳感器輸出給LED電流占空因數(shù)轉(zhuǎn)換的功能，并可使輸出亮度與溫度的關(guān)系及色度在任何時(shí)候都保持不變，這可以從測量中得到。

　　采用反饋型LED背光源，可使LED器件在25℃～70℃的溫度范圍中取得（0.003A△u'v'的色漂移，并可以得到可接受的色穩(wěn)定性，且在處理光反饋信號(hào)時(shí)，不需要有大的預(yù)處理功率。

　　4．新型光導(dǎo)板結(jié)合式LED背光源

　　如果在LCD背光源系統(tǒng)中采用高亮度紅、綠、藍(lán)光LED則需要有混色裝置，以在光源發(fā)出的光到達(dá)LCD板前進(jìn)行混色。在傳統(tǒng)的LCD背光源中，混色是在獨(dú)立于光軸抽取結(jié)構(gòu)（白色涂層或微透鏡）的光導(dǎo)板中進(jìn)行的。為了照亮整個(gè)顯示區(qū)，就得采用兩塊光導(dǎo)板，但這會(huì)使背光源變得又重又厚，并且還會(huì)產(chǎn)生光導(dǎo)板的亮度與色度難以匹配等缺點(diǎn)。

　　為了克服上述缺點(diǎn)，可采用新型光導(dǎo)板結(jié)合式LED背光源，它將分離的混色光導(dǎo)板與傳統(tǒng)的光抽光導(dǎo)板結(jié)合在了一起。光導(dǎo)板結(jié)合式LED背光源是由LED背光源、橢圓鏡面、混色光導(dǎo)板、第二橢圓鏡面、反射膜、主光導(dǎo)板、校準(zhǔn)與偏振控制膜、框架與散熱片組成的。

　　光導(dǎo)板結(jié)合式LED背光源系統(tǒng)工作時(shí)，由LED光源發(fā)出的光經(jīng)橢圓作90°的反射，耦合入混色光導(dǎo)板，光經(jīng)混色光導(dǎo)板混合成相應(yīng)的白光后，再被耦合人第二橢圓做90°反射，再進(jìn)入主光導(dǎo)板。主光導(dǎo)板具有屏像素圖案，該圖案是為LED光源的光分布而作了優(yōu)化的。來自第二橢圓鏡面的光經(jīng)主光導(dǎo)板射向LCD板。

　　為了進(jìn)一步改進(jìn)色均勻度，在主光導(dǎo)板的光進(jìn)入的一邊還配備了一條微棱鏡，它的作用是增加光的角分布，從而改進(jìn)光色的混合。在橢圓鏡面上制以高反射率的鋁膜，并采用了高反射率的線條9以提高反射率。橢圓鏡面使LED所發(fā)光的光學(xué)軸做了相對(duì)于光導(dǎo)平面90°的旋轉(zhuǎn)，因而使背光源的結(jié)構(gòu)變得更加緊湊。光導(dǎo)板結(jié)合式LED背光源的對(duì)角線為38cm，具有34只luxeom TM-LED。LED的節(jié)距為9mm，驅(qū)動(dòng)功率為45W。利用這種LED背光源，已取得了4300cd／m2的峰值亮度。新型光導(dǎo)板結(jié)合式LED背光源有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。

　?、僦亓枯p，厚度薄，堅(jiān)固耐用。

　　②現(xiàn)存的背光源技術(shù)與制造技術(shù)兼容。

　?、劭梢耘c各種光導(dǎo)板，甚至包括具有預(yù)制像素圖案的平面屏及具有透鏡結(jié)構(gòu)的楔形光導(dǎo)板結(jié)合。

　?、苓m用顯示屏的尺寸范圍較大（25.4～51cm），LED的節(jié)距與光導(dǎo)板的長度卻可以保持不變。

　　⑤每個(gè)LED的輸出光可以穩(wěn)定地增加，從而可以在不增加LED數(shù)量與減少LED節(jié)距的情況下達(dá)到給定的亮度。

　?、蘅梢酝ㄟ^加長光導(dǎo)板長度，較容易地改進(jìn)混色性能。

　　5．高亮度直接型LED背光源

　　LED背光源是一種邊光式背光源。作為邊光式背光源，它具有以下特點(diǎn)。

　　①其發(fā)光面可以沿其光學(xué)軸做360°發(fā)射。

　?、诳梢杂幂^薄的鏡片覆蓋較大的面積。

　?、劭梢杂煤唵蔚慕Y(jié)構(gòu)進(jìn)行混色。

　?、僖?yàn)楣鈱?dǎo)板是用丙烯酸制作的，因而用于大尺寸的LCD電視（LCD TV）時(shí)，會(huì)使其重量加大，并使成本增加。

　?、跁?huì)抑制與吸收紫外線。

　?、墼谟糜诓噬@示時(shí)，難以將大功率紅、綠、藍(lán)LED用在直接背光源中。

　　為了解決上述缺點(diǎn)并提高LED背光源的性能，國外研發(fā)了一種新穎的采用LED作為背光源的高亮度直接型邊光式LCD TV。在這種背光源中，不用光導(dǎo)板，而是通過在LCD板后面的空腔放置LED陣列。采用這種LED背光源，可以做到在保持良好的光效時(shí)，能夠較好地控制亮度與顏色的均勻性。高亮度直接LED背光源是由以下幾部分組成的。

　　①安裝在金屬芯印制電路板上的兩條由48只LED組成的線式陣列。

　　②裝有LED陣列的金屬盒，在盒的內(nèi)表面涂有一層擴(kuò)散反射膜，移動(dòng)該膜后面的LED非發(fā)光面，可以減少對(duì)光線的再吸收，從而取得高光效。

　　③位于LED陣列上方的換向器，其作用是防止LED在朝向屏的路徑上脫離軸光線。換向器可以做得很小，如6mm，以阻止屏蔽對(duì)LCD屏的影響，因?yàn)檫@種影響會(huì)波及到LCD的亮度。由于換向器的尺寸有所不同，故它對(duì)發(fā)自LED的光有6％～40％的影響。同時(shí)，如果將換向器做得很小，便可將LED陣列置于一普通而簡明的空腔內(nèi)，此時(shí)只要調(diào)節(jié)換向器，便可取得所需的高亮度特性。

　　④在裝有LED陣列的金屬盒內(nèi)表面涂擴(kuò)散發(fā)射膜，該膜可以取得30％～40％的反射率。

　?、菸挥贚CD之間的亮度增強(qiáng)膜，可以增加屏的亮度。

　?、尬挥贚CD板后面的朗伯反射空腔，其側(cè)壁為鏡面。由LED陣列發(fā)射的光，有80％是在垂直于光軸±⒛°以內(nèi)，在360°方位上被射入反射腔內(nèi)的。當(dāng)光線有效地進(jìn)入背光源孔時(shí)，其自由路徑達(dá)到了化，而在采取了適當(dāng)?shù)腖ED節(jié)距時(shí)，就可在緊靠LED陣列正上方的各個(gè)方向上取得良好的混色。在LCD正上方屏區(qū)只有約5％的光，為了將LCD正上方色的影響減到，可利用換向器使光線改向，返回LCD與朗伯空腔，使這部分光線的平均行程增加，因而產(chǎn)生了附加混色，降低了在LCD正上方對(duì)色的影響。

　　國外開發(fā)的高亮度直接型LED背光源用于屏對(duì)角線為56cm的LCD TV中時(shí)，其尺寸為503 mm×282mm。它具有兩個(gè)由48只LED組成的邊光陣列，兩陣列的間距為150mm，其中LED間距為9mm。所用的LED中，24只紅光LED的總光通量為I0391m，48只綠光LED的總光通量為2436lm，24只藍(lán)光LED的總光通量為109lm。所有LED的驅(qū)動(dòng)電流為350mA。當(dāng)室溫下的白點(diǎn)色溫為9000K時(shí)，光效為33.2lm／W。在不使用亮度增強(qiáng)膜時(shí)，此背光源可取得5000cd／m2以上的高亮度；若使用亮度增強(qiáng)膜，則可以取得10000cd／m2的亮度。當(dāng)將這種LED背光源用于LCD板透射率為5％的LCD TV時(shí)，可使其具有500cd／m2的亮度。

　　由于LED背光源具有壽命、色域、調(diào)率等性能及環(huán)保方面的優(yōu)勢，因而它成為了新一代的LCD背光源。LED背光源的發(fā)展方向是功耗與成本更低，光致更高，壽命更長，更亮與更薄更輕。隨著微機(jī)械、微電子及材料科技的進(jìn)步，必將會(huì)有更多新型LCD用的LED背光源問世。