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液晶显示技术几乎覆盖了所有显示领域的应用中。其中,LED背光源技术是液晶显示技术的关键技术之一。近年来由于OLED、激光等显示技术带来的超薄化挑战,轻薄化已成为液晶显示技术急需解决的问题。LED侧入式背光源因其自身多层膜等特点,在光学设计上具有实现进一步的超薄化设计潜力,因此成为重点的研究对象。传统的LED侧入式背光源模组中往往有散射膜、两层增亮膜,这些光学薄膜虽然能改善从导光板出光时的光学效果,但是有一定的厚度而且对光能有损耗,不符合环保、超薄化的发展趋势。本文根据LED侧入式背光源的出光原理,从导光板微棱镜的设计出发,对背光模组进行设计与仿真,力求得到在没有散射膜时,背光模组获得高亮度均匀度和高光能利用率。本文提出一种新的一维微棱镜排布密度新方法,并选择经典的低差异序列作为发生器,与均匀分布理论相结合,加入截止距离,形成整套LED侧入式背光源导光板的设计方法,能有效地设计LED侧入式背光源并能同时获得高的亮度均匀度和高的光能利用率。主要的研究工作如下:1、本文介绍了液晶显示技术的发展历程和目前所面临的挑战。以LED侧入式背光源为解决问题的切入点,大量调研了关于散射型网点的背光源和带微结构的背光源的国内外研究工作。2、分析散射型网点的出光原理和微结构的出光原理,利用光学扩展量对侧入式LED背光源导光板均匀且小角度出光的可行性进行分析。3、分析微棱镜对光的传播的相互作用,确定了微棱镜的排布位置对导光板出光的光分布起主要影响。进而阐述了一维微棱镜的密度公式在对任意尺寸背光源设计时,同时设置多个具体的初始值的设计难点。4、提出一种基于概率分析的方法。选用拟随机序列在作为随机均匀点集发生器。将均匀分布理论与新的密度和哈密顿发生器相结合,并加入了截止距离,形成一维微棱镜均匀排布理论。5、设计三种中小型经典尺寸的LED侧入式背光模组和传统散射网点型背光。对一维微棱镜均匀分布理论进行验证,并作比较分析。仿真结果表明,亮度均匀度和光能利用率最高分别为92.2%和80.0%。与传统散射型网点的背光模组相比,模组A的光能利用率是传统背光模组的1.89倍,亮度均匀度是传统背光模组的0.98倍。在获得基本相同的高亮度均匀度下,折反射型微结构的背光模组能获得高的光效,具有明显的优势。与微结构型背光模组比较,本设计仿真结果中的光效比参照组仿真结果的光效略高,亮度均匀度仿真值比参照组实测的亮度均匀度值高9.5%,但由于未制作样品,本模组的实际亮度均匀度值与仿真值可能有偏差。本文提出的一维微棱镜排布方法是可行的,适用于超薄化、低能耗的中小尺寸的LED侧入式背光模组的设计。本文提出的设计方法具有可行性,对现实的背光源设计有一定的指导参考性。6、为改善背光源出光光束发散的现象,本文对集成化导光板作简单的探索。在导光板的上表面添加均匀分布的微结构,并优化导光板下表面的微棱镜阵列。仿真结果表明,通过合理的设置,可以有效控制背光源出光光线的传播角度,给轴向亮度进一步提升提供一定的参考。