[发明专利]基于液晶显示扩展光源的照明设计方法

说明书

本发明提供一种基于液晶显示扩展光源的照明设计方法，包括：以点光源为中心发射光线通过内、外腔曲面折射至接收面；将点光源的出射角均匀分成若干条出射光线；出射光线与内腔曲面相交所得内腔交点坐标，经内腔交点坐标折射的出射光线；出射光线散射至外腔曲面的外腔交点坐标，折射至接收面的坐标，计算通过外腔交点坐标为的切线向量；切线向量与内腔曲面折射的出射光线相交点为外腔曲面的外腔交点坐标；直到通过内腔曲面的出射光线为点光源发射的最后一条出射光线为止。采用双自由曲面，减小了入射到外腔曲面的光线的偏转角度，避免了全反射；采用切线迭代方式，确保了接收面大角度范围的均匀照明。

技术领域

本发明涉及半导体工艺，特别是涉及一种基于液晶显示扩展光源的照明设计方法。

背景技术

液晶显示因为其高屏幕分辨率，超亮度，重量轻等优势，已经广泛应用于高清晰度的电视、笔记本电脑和显示器等。由于液晶面板本身不发光，所以担任着发光角色的背光源起着十分重要的作用。常见平板显示技术的背光系统有冷阴极管和发光二极管。由于发光二极管具有体积小，发光效率高，节能省电，响应速度快，较长寿命等优点，并且其造价成本在不断降低，在背光源市场上逐渐取代CCFL成为主要的背光源器件，尤其是用在大尺寸LEDTV中，其从2010年就成为了LED市场增长的主要驱动力。

LED作为新一代照明工具，已广泛应用于大尺寸液晶电视显示应用当中。直下式背光对均匀性要求很高，但由于影响照明效果的因素非常多，加上大量菲涅尔损耗光线的反射也会对光效效果产生巨大影响，只利用现有光学设计方法很难开发出满足要求的透镜产品。

如图1所示，针对直下式的LED背光系统，现通用的直下式光学架构是普通的扩散板，散射片，增亮膜等，LED芯片所对应的光源依次通过均匀透镜、散射膜、BEF膜达到目标接收面。

在图1中，采用通用的背光源亮度均匀性检验方法即九点法测量亮度均匀性及色均匀性。如图2所示，九点法测量亮度均匀性原理图如下：

亮度均匀性由九点中最小值与最大值的比值确定。根据九点法测量原理，只记录屏幕离散的九个点的亮度，近似亮度均匀性绝对值，性能指标要求其九点法亮度均匀性达到85％以上，光斑各点色分布均匀性du’v’<0.02。然而，实际效果测试中并未严格按照传统的九点法来测，而是结合13点法，17点法等来测得亮度的均匀性，这样的测试结果更加精确。

然而，在实际产业中并不严格按照此指标来计算考量设计效果，因为这些方法存在不足，如选点的位置不同会对求得的均匀性影响很大，因此，结合人眼的感知效果来进行比对验收的。作为LCD显示器的背光源，发光不均匀将导致LCD显示亮度均匀不一，造成人眼感知上的不舒服。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于液晶显示扩展光源的照明设计方法，用于解决现有技术中液晶显示采用直下式背光源透镜在目标面实现光强均匀分布所造成光线发散角度大，导致出射面发生的全反射或形成严重的菲涅尔损耗，影响光效与光场分布的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本申请的第一方面，本发明提供一种基于液晶显示扩展光源的照明设计方法，包括：

以点光源为中心发射光线依次通过内、外腔曲面折射至接收面；

将所述点光源的出射角均匀分成若干条出射光线；

所述出射光线i与内腔曲面相交所得内腔交点坐标为Bi，经所述内腔交点坐标Bi折射的出射光线Zi；

所述出射光线Zi散射至外腔曲面的外腔交点坐标为Pi，折射至接收面的坐标为Ci，计算通过所述外腔交点坐标为Pi的切线向量Ti；

所述切线向量Ti与所述内腔曲面折射的出射光线Z(i+1)相交点为外腔曲面的外腔交点坐标P(i+1)，i为自然数；