CN101178515A - 基于发光二极管的直下主动式动态背光源结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了属于发光二极管背光源技术的一种基于发光二极管的直下主动式动态背光源结构，采用三维自由表面透镜封装发光二极管芯片。使得各个发光二极管出射的光被限制在一个较小的给定形状的区域，并采用特定的发光二极管排布方式，形成一个具有较大面积的均匀照度分布，而且可以根据需要通过增加或减少LED数量来扩大或缩小尺寸，从而实现各种尺寸的直下主动式动态背光源。本发明解决了传统边发射式LED背光源显示质量不高，功耗大的缺点，适用于未来高清液晶彩电画质及高动态范围影像的需求，可以满足人类社会对节能的需求。

Description

基于发光二极管的直下主动式动态背光源结构

技术领域

本发明属于发光二极管背光源技术领域，特别涉及一种基于发光二极管的直下主动式动态背光源结构，具体说是为了使各个LED(发光二极管)芯片发出的光在一个有限的、形状给定的范围内，形成均匀的照度分布，并通过特定的排布方式实现大尺寸的均匀照度分布，通过散射膜或散射板的散射机制实现均匀亮度分布，从而构成良好的主动式动态背光源。

背景技术

在平面显示领域，传统的CRT(Cathode Ray Tube，阴极射线管)因为高辐射、高功耗、大体积、低分辨率、体积笨重，已逐渐被越来越先进的LCD(Liquid CrystalDisplay，液晶显示)所取代。在液晶显示领域，由于液晶本身不能发光，通常需要在液晶之后加上亮度分布均匀的白光光源，称之为背光源。

目前LCD显示屏的背光源主要以CCFL(Cold-Cathode Florescent Lamps，冷阴极荧光管)为主，CCFL具有线型发光、高亮度、光源均匀、发光稳定等特点。亮度是背光源性能中的重要参数，其定义为单位面积单位立体角内的光通量。提高亮度有利于使得画面色彩更鲜艳。在LCD中，由光源发出的光要通过由红、绿、蓝像素构成的LCD板，但是CCFL的光在其峰值光谱之外，还有许多不需要的光成分，这会影响LCD的色再现能力。实现高色再现的一个重要条件就是来自LCD像素的光必须是窄谱光。

与CCFL相比，LED(Light-Emitting Diode，发光二极管)具有寿命长、短小轻薄、色再现率高、色域范围宽、无干扰、不怕低温、无汞污染问题等优势，是一种更为理想的LCD背光源。随着超高亮LED的技术逐渐成熟，价格不断下降，它已逐渐取代CCFL背光源，在液晶显示领域显示出了巨大的潜力。尤其应当指出的是，LED作为背光源其色域范围更宽，CCFL背光源的色域范围只有大约70％；NTSC(National Television Standards Committee，美国国家电视标准委员会)，而使用红、绿、蓝LED做背光源，色域范围可以达到100％NTSC以上。

然而，LED要应用于背光源领域，必须要解决许多关键技术问题。其中之一为LED发光的远场分布的均匀性与混色的均匀性问题。衡量背光源质量的指标包括亮度均匀性与色彩均匀性。根据前文所述亮度定义，要保证整个背光源的亮度均匀性，只需保证在整个背光源发光面积内、可视角范围内光通量的均匀性。在背光源设计中，散射机制被简化为处处一致的朗伯散射，所以只需保证散射面处照度分布的均匀性即可。当不同峰值波长的色光分别实现均匀亮度分布后，调节光源的三色光通量比例，即可满足色彩均匀性，实现均匀的白光光源。综上所述，成功地将LED应用于背光源的关键点是采用某种封装形式，改变LED发光远场分布所具有的朗伯型不均匀强度分布的特点，使其在LCD的给定区域实现均匀照度分布。

目前应用于背光源的LED封装形式主要有边发射式与直下式。边发射式背光源的主要原理是尽量使LED发出的光横向出射，在导光板等结构中实现匀光、混色，因为背光源的面积一般较大，因此横向传播的光有足够的距离实现匀光与混色，能保证出射面上的亮度均匀性与色彩均匀性。例如，专利US20050001537A1提供了一种带反射圆盘的边发射结构，每个边发射透镜正上方都安置有一个反射镜，用于反射直接向上出射的光线。图1描述了一种边发射式背光源结构10。发光二极管11采用边发射透镜12封装，实现光的横向出射13。在背光源结构中实现混光、匀光14，最后经过多层光学薄板15和液晶面板16出射。由图1可以看出，每个LED发出的光会对整个背光源的出光产生影响。在这种情况下，LED仅仅单纯扮演光源角色，消极提供恒定亮度的均匀光源给液晶显示屏，影像亮度、对比度和画质仅由液晶显示屏控制，对于提升影像对比、画质灰阶层次分布并没有进一步帮助，而且不论影像内容如何变化，背光源所消耗功率是固定不变的，因此，边发射式背光源存在能量损耗大的缺点。

而直下式背光源则不存在上述缺点，其主要原理是让每个发光二极管只负责液晶板上一个较小区域的照明，而不会对其他区域产生影响。其主要方法是设计特殊的光学***，将每个发光二极管发出的光会聚到给定的区域。更重要的是，直下式封装结构可以实现主动式动态背光源。

主动式动态背光源整体背光的亮度随着图像内容个别地进行亮度调节，主动式动态背光源并不是一个恒定亮度均匀光源，而是一个随图像内容调节的主动式动态的背光源。该模式可以有效解决液晶面板暗室漏光问题，大幅提升图像动态对比度，即在不需要显示的地方就完全关闭该处对应的光源，使这一块区域几乎没有光照，形成完全的暗区。这样即使观赏夜晚的星空夜景或烟火等图像内容，黑色的背景仍可维持足够的暗黑感。主动式动态LED背光模块模式在功耗最小化的目标下，预期可有效降低LED功耗30-50％以上(视图像内容而定)，主动式动态LED背光模块的平均功耗将会比传统CCFL背光模块更低，达到省电节能的功效，同时也可有效降低LED热量的产生，有助于减少或取消额外的散热配件，降低整体背光模块的材料及制造成本；功耗降低还将进一步提高LED产品寿命与可靠度。此外，凭借主动式动态驱动电路设计可进一步提升图像画面质量，消除普通液晶屏在显示快速移动物体时的拖尾现象，更重要的是可以提升画面对比度，从1000∶1突破到大于10,000∶1，满足未来高清液晶彩电画质及高动态范围(HighDynamic Range，HDR)影像的需求。

在专利US20060138437A1中提到了一种利用折射机制的圆周对称的透镜，可改变LED的远场光强分布，实现大范围的均匀照明。从其提供的仿真结果来看，能实现较大范围的圆形均匀照度分布，该分布同样是圆周对称的。在专利US20060268576A1中提到的一类光学***，其整体的外形为正四边形或正六边形，但是其有效的光学部分仍是将曲线进行二维旋转对称得到，将外形剪切为正四边形或正六边形只是为了后续的拼装，不是为了实现正四边形或正六边形的照度分布，而且因为光学***的一部分被人为的切掉，反而会影响实际照度的均匀分布。图2描述了传统二维旋转对称透镜对光线的作用机制。发光二极管21发出的光线22经过透镜表面20折射后，出射光线23仍然在光线22与旋转对称轴24决定的等θ面25内。因为是旋转对称透镜，每个等θ面内的过程完全一致，因此二维旋转对称透镜只能形成旋转对称的圆形照度分布。本图所用坐标系为球坐标系。在这种封装结构下，无论怎样排布，相邻透镜与光源形成的照度分布都不能组成均匀的照度分布：或者部分区域重合，造成该处照度值偏高；或者部分区域没有照度分布。这将造成背光源亮度均匀性与颜色均匀性的下降。

可见，传统的边发射式结构难以实现主动式动态背光源，因此难以满足未来高清液晶彩电画质及高动态范围影像的需求，也难以满足人类社会对节能的需求。而采用传统二维旋转对称透镜实现的主动式动态背光源并不能充分发挥主动式动态背光源的优势。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于发光二极管的直下主动式动态背光源结构，该结构从原理上解决传统二维旋转对称透镜在实现主动式动态背光源上的不足之处，充分发挥发光二极管应用于背光源的优势，将可近似为点光源的发光二极管发出的光通过一种有效机制控制在一个较小的给定形状的范围内，通过特定的排布方式，形成均匀出射的直下主动式动态背光源。

一种基于发光二极管的直下主动式动态背光源结构，包括：

发光二极管光源：用于提供所需要的波长和照度的光；

光学透镜：可无限拼接，具有三维自由折射表面的透明主体，其作用是使发光二极管发出的所有光线经过折射改变方向后，形成N＞1的正2N边形或长方形或正三角形的照度分布；

散射结构：用于将均匀照度分布转化为均匀亮度分布。

所述发光二极管光源为含有1个及1个以上不同主波长的发光二极管，可以近似为一个点光源或当作扩展光源。

所述光学透镜为形成N＞1的正2N边形，照度分布的三维自由折射表面，以360°/2N旋转轴对称，其中形成长方形照度分布的光学透镜所含的三维自由折射表面为轴对称；形成正三角形照度分布的光学透镜所含的三维自由折射表面为120°旋转轴对称；所述三维自由折射表面均不能由一条或多条任意曲线旋转任意角度得到。

所述形成N＞1的正2N边形照度分布的光学透镜所含的三维自由折射表面与球坐标系中等圆面相交所得每条曲线上的曲率分布为360°/2N旋转轴对称，所述形成长方形照度分布的光学透镜所含的三维自由折射表面与球坐标系中等圆面相交所得每条曲线上的曲率分布为轴对称，所述形成正三角形照度分布的光学透镜所含的三维自由折射表面与球坐标系中等圆面相交所得每条曲线上的曲率分布为120°旋转轴对称，其中发光二极管所在位置为球坐标系原点，透镜的对称轴为z轴，发光二极管出光方向为z轴正向。

所述发光二极管发出的处于所述透镜对称平面内的光线，经过折射表面后，其出射光线仍在此平面内。

所述发光二极管发出的不处于所述透镜对称平面内的光线，经过折射表面后，其出射光线与所述透镜的旋转对称轴位于不同平面；除了透镜对称面内的光线，从发光二极管发出的其他光线经过透镜折射表面时，在球坐标系的θ方向上也会发生偏折。其中发光二极管所在位置为球坐标系原点，透镜的对称轴为z轴，发光二极管出光方向为z轴正向。

所述光学透镜主体的俯视图形状近似于其所形成N＞1的正2N边形或长方形或正三角形的照度分布。

所述透镜的构成部分进一步包括L个用于放置LED芯片且形状任意的区域，其中L≥1；该区域为放置采用传统半球形透镜封装的发光二极管的空腔；所述透镜内部空腔的形状与上述半球形透镜的形状相吻合，但两者之间存在一个空气隙，是用透明材料填充的，所述透明材料的折射率在1.3～3.5之间，它的折射率与所述透镜的材料的折射率之差Δn＜1.0。

所述光学透镜使用透明材料加工。

所述发光二极管发出的光经过透镜折射表面改变方向后，在散射膜或散射板平面上形成一定形状的照度分布。该形状包括正2N边形或长方形或正三角形，分别由不同结构的透镜实现。

所述的透镜可采用粘接、超声焊接、加热固定或咬合的方式被固定在LED的封装底座上。

所述封装发光二极管的透镜的排列方式由透镜形成的照度区域形状所决定，即形成N＞1的正2N边形照度分布的透镜最相邻的2N个透镜的排布方式为正2N边形、形成长方形照度分布的透镜最相邻的四个透镜的排布方式为长方形、形成正三角形照度分布的透镜最相邻的三个透镜的排布方式为正三角形。

所述封装发光二极管的透镜的排列方式将使多个发光二极管形成的照度区域组合在一起，形成大范围的均匀照度分布。各个透镜所形成的照度区域可不重合，也可部分重合。

本发明的有益效果是从原理上解决传统二维旋转对称透镜在实现主动式动态背光源上的不足之处，充分发挥发光二极管应用于背光源的优势，将可近似为点光源的发光二极管发出的光通过一种有效机制控制各个发光二极管所发出的光大部分或全部集中在一个有限的范围内，通过特定的排布方式，形成均匀出射的直下主动式动态背光源。

附图说明

图1为一种边发射式背光源结构示意图。

图2传统二维旋转对称透镜对光线的作用机制。

图3为本发明实施例1-正三角形照度分布的透镜封装结构示意图。

图4为本发明实施例2-正四边形照度分布的透镜封装结构示意图。

图5为本发明实施例3-正六边形照度分布的透镜封装结构示意图。

图6为本发明实施例4-直接使用本发明所公开的透镜封装LED的断面图。

图7为本发明实施例5-常规封装的LED和透镜紧密配合使用的断面图。

图8为本发明实施例6-常规封装的LED和透镜非紧密配合使用的断面图。

图9为本发明实施例7-单个透镜封装单颗LED的结构图。

图10为本发明实施例8-单个透镜封装三颗LED的结构图。

图11为本发明实施例9-单个透镜封装四颗LED的结构图。

图12为采用本发明实施例1、2、3的背光源整体结构断面图。

图13为采用本发明实施例2的背光源整体三维结构图。

图14为采用本发明实施例1的背光源整体俯视结构图。

图15为采用本发明实施例3的背光源整体俯视结构图。

具体实施方式

本发明提出一种基于发光二极管的直下主动式动态背光源结构，该结构从原理上解决传统二维旋转对称透镜在实现主动式动态背光源上的不足之处，充分发挥发光二极管应用于背光源的优势，将可近似为点光源的发光二极管发出的光通过一种有效机制控制在一个较小的给定形状的范围内，通过特定的排布方式，形成均匀出射的直下主动式动态背光源。

下面通过实施例对本发明做进一步说明。

实施例1-正三角形照度分布的透镜封装结构(如图3所示)

该封装结构包括发光二极管31与形成正三角形照度分布的透镜30。发光二极管31的封装方式包括：直接使用透镜30进行封装；先采用传统的半球形透镜封装，再与透镜30配合。封装方式在图6、7、8中示出。该封装结构中的发光二极管31可为单颗芯片，也可为多颗芯片，在图9、10、11中示出。透镜30对光线的作用机制描述如下：发光二极管31发出的光线中位于对称面32的部分33，经过折射后，出射光线34仍然在面32内。发光二极管31发出的非对称面内的光线35，经过折射后，出射光线36不一定在对称轴37与光线35组成的平面38内。图12是本实施例的背光源整体结构断面图。发光二极管121采用透镜122进行封装，发光二极管121发出的光经过透镜122的折射后改变出射方向，再经过多层光学薄板123和液晶面板124出射。图14是本实施例的背光源俯视结构图，发光二极管采用透镜141进行封装，发出的光经过透镜表面折射后，在光学薄板处形成正三角形照度分布142。该实施例中采用的是形成正三角形照度分布的透镜，所以相邻透镜的排布也为正三角形。相邻透镜143和144的安装位置使它们在光学薄板处形成的正三角形照度分布145和146能与照度分布142组合在一起，形成更大范围的均匀照度分布。在本实施例中，透镜的使用能将该透镜封装的发光二极管发出的光限制在一个较小的给定形状的区域，因此可以实现主动式动态背光源。

实施例2-正四边形照度分布的透镜封装结构(如图4所示)

该封装结构包括发光二极管41与形成正四边形照度分布的透镜40。发光二极管41的封装方式包括：直接使用透镜40进行封装；先采用传统的半球形透镜封装，再与透镜40配合。封装方式在图6、7、8中示出。该封装结构中的发光二极管41可为单颗芯片，也可为多颗芯片，在图9、10、11中示出。透镜40对光线的作用机制描述如下：发光二极管41发出的光线中位于对称面42的部分43，经过折射后，出射光线44仍然在面42内。发光二极管41发出的非对称面内的光线45，经过折射后，出射光线46不一定在对称轴47与光线45组成的平面48内；图12是本实施例的背光源整体结构断面图；图13是本实施例的背光源三维结构图。发光二极管采用透镜131进行封装，发出的光经过透镜表面折射后，在光学薄板132处形成正四边形照度分布133。该实施例中采用的是形成正四边形照度分布的透镜，所以相邻透镜的排布也为正四边形。相邻透镜134的安装位置使它在光学薄板132处形成的正四边形照度分布135能与照度分布133组合在一起，形成更大范围的均匀照度分布。在本实施例中，透镜的使用能将该透镜封装的发光二极管发出的光限制在一个较小的给定形状的区域，因此可以实现主动式动态背光源。

实施例3-正六边形照度分布的透镜封装结构(如图5所示)

该封装结构包括发光二极管51与形成正六边形照度分布的透镜50。发光二极管51的封装方式包括：直接使用透镜50进行封装；先采用传统的半球形透镜封装，再与透镜50配合。封装方式在图6、7、8中示出。该封装结构中的发光二极管51可为单颗芯片，也可为多颗芯片，在图9、10、11中示出。透镜50对光线的作用机制描述如下：发光二极管51发出的光线中位于对称面52的部分53，经过折射后，出射光线54仍然在面52内。发光二极管51发出的非对称面内的光线55，经过折射后，出射光线56不一定在对称轴57与光线55组成的平面58内；图12是本实施例的背光源整体结构断面图；图15是实施例的背光源俯视结构图。发光二极管采用透镜151进行封装，发出的光经过透镜表面折射后，在光学薄板处形成正六边形照度分布152。该实施例中采用的是形成正六边形照度分布的透镜，所以相邻透镜的排布也为正六边形。相邻透镜153的安装位置使它在光学薄板处形成的正六边形照度分布154能与照度分布152组合在一起，形成更大范围的均匀照度分布。在本实施例中，透镜的使用能将该透镜封装的发光二极管发出的光限制在一个较小的给定形状的区域，因此可以实现主动式动态背光源。

上述实施例1、2、3中透镜尺寸由发光二极管尺寸所决定，二者的比例在5∶1到15∶1之间。

上述实施例1、2、3中透镜材料采用折射率为1.49的PMMA材料，采用雕刻方式制作。

实施例4-直接使用本发明所公开的透镜61封装LED，在指定区域实现均匀照度分布的结构图(如图6所示)

该结构包括透镜61与一个封装底座62，透镜61被绑定在封装底座62上。透镜61底部有一个用于放置发光二极管的空腔64。封装底座62的形式较多，其中63是发光二极管。发光二极管63被固定在金属热沉上，再由金丝、铝丝等绑定。在透镜61与封装底座62绑定时，空腔64被填充一种透明的树脂。空腔64填充的透明树脂使得发光二极管芯片63得到保护，而且能够减小发光二极管芯片63的材料折射率和透镜的材料折射率之间的失配带来的光提取的损失。所述透明树脂的材料折射率可以和透镜61的材料折射率匹配，也可以处于发光二极管芯片63的体材料折射率和透镜材料折射率之间。所述透明树脂的材料折射率在1.3-3.5之间。

实施例5-本发明公开的透镜71与传统封装结构粘接配合，在指定区域实现均匀照度分布的结构图(如图7所示)

该结构包括本专利公开的透镜71与一个封装底座72，透镜71被绑定在封装底座72上。传统封装结构含有一个半球形的透镜73，同时透镜71的空腔形状与传统封装结构的半球型透镜73吻合。再采用折射率合适的树脂材料将透镜71的空腔和传统封装的半球形透镜73粘接，粘接用的树脂材料的折射率与透镜7 1的材料折射率和传统封装的半球型透镜材料折射率同时匹配。如果透镜71的材料折射率和传统封装的半球型透镜材料折射率不一致，可以采用折射率在两者之间的树脂材料来粘接。粘接用的树脂材料可以是但不限于环氧树脂、硅胶等。粘接用的树脂材料折射率在1.3-3.5之间。通过透镜71和传统封装结构粘接配合使用，能够使发光二极管芯片的光得到控制，在指定区域实现均匀照度分布。

实施例6-本发明公开的透镜81和传统封装结构非接触配合，在指定区域实现均匀照度分布的结构图(如图8所示)

该结构包括本专利公开的透镜81与一个封装底座82，透镜81被绑定在封装底座82上。传统封装结构含有一个半球形的透镜83，同时透镜81的空腔形状也是半球形，但是空腔的半球形半径大于传统封装的半球形透镜83的半径。因此透镜81和传统封装结构的半球型透镜83之间存在一个空气隙84。通过透镜81和传统封装结构的半球型透镜83存在空气隙的非接触配合使用，能够使发光二极管芯片的光得到控制，在指定区域实现均匀照度分布。

实施例7-单个透镜封装单颗LED的结构图(如图9所示)本发明中，发光二极管的封装形式可以是单颗单独封装，也可以是多颗封装在一起。，发光二极管91可以为单色LED，也可以为加荧光粉的白光LED；图10为本发明实施例8-单个透镜封装三颗LED的结构图，发光二极管101、102、103为红绿蓝三色LED，各LED之间的间隔在不影响性能的条件下尽量接近，所发射的单色光可混合为白光。图11为本发明实施例9-单个透镜封装四颗LED的结构图，发光二极管111、112、113、114分别为红绿绿蓝三色LED，也可以是红绿蓝黄四色LED，其中各LED之间的间隔在不影响性能的条件下尽量接近，所发射的单色光可混合为白光。

本发明实施例1、2、3中采用的是单个透镜封装单颗芯片的方式。

通过对透镜表面的设计，可以实现任意形状，任意大小的照度分布。通过特定的排布方式将各个透镜形成的照度分布组合起来，可以形成更大范围的均匀照度分布，所以可以根据需要通过增加或减少LED数量来扩大或缩小尺寸。

透镜可以由一系列的方法来制作，包括模具注塑、灌注脱膜、金刚石刀具加工等方法。透镜的制作材料是透明的，透射率要求较高。透镜的制作材料可以是但不限于聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸脂(PC)、PEI、COC等。

Claims (13)

1.一种基于发光二极管的直下主动式动态背光源结构，其特征在于，包括：

发光二极管光源：用于提供所需要的波长和照度的光；

光学透镜：可无限拼接，具有三维自由折射表面的透明主体，其作用是使发光二极管发出的所有光线经过折射改变方向后，形成N＞1的正2N边形或长方形或正三角形的照度分布；

散射结构：用于将均匀照度分布转化为均匀亮度分布。

2.根据权利要求1所述基于发光二极管的直下主动式动态背光源结构，其特征在于，所述发光二极管光源为含有1个及1个以上不同主波长的发光二极管，可以近似为一个点光源或当作扩展光源。

3.根据权利要求1所述基于发光二极管的直下主动式动态背光源结构，其特征在于，所述光学透镜为形成N＞1的正2N边形，照度分布的三维自由折射表面，以360°/2N旋转轴对称，其中形成长方形照度分布的光学透镜所含的三维自由折射表面为轴对称；形成正三角形照度分布的光学透镜所含的三维自由折射表面为120°旋转轴对称；所述三维自由折射表面均不能由一条或多条任意曲线旋转任意角度得到。

4.根据权利要求1所述基于发光二极管的直下主动式动态背光源结构，其特征在于，所述形成N＞1的正2N边形照度分布的光学透镜所含的三维自由折射表面与球坐标系中等圆面相交所得每条曲线上的曲率分布为360°/2N旋转轴对称，所述形成长方形照度分布的光学透镜所含的三维自由折射表面与球坐标系中等圆面相交所得每条曲线上的曲率分布为轴对称，所述形成正三角形照度分布的光学透镜所含的三维自由折射表面与球坐标系中等圆面相交所得每条曲线上的曲率分布为120°旋转轴对称，其中发光二极管所在位置为球坐标系原点，透镜的对称轴为z轴，发光二极管出光方向为z轴正向。

5.根据权利要求1所述基于发光二极管的直下主动式动态背光源结构，其特征在于，所述发光二极管发出的处于所述透镜对称平面内的光线，经过折射表面后，其出射光线仍在此平面内。

6.根据权利要求1所述基于发光二极管的直下主动式动态背光源结构，其特征在于，所述发光二极管发出的不处于所述透镜对称平面内的光线，经过折射表面后，其出射光线与所述透镜的旋转对称轴位于不同平面；除了透镜对称面内的光线，从发光二极管发出的其他光线经过透镜折射表面时，在球坐标系的θ方向上也会发生偏折。其中发光二极管所在位置为球坐标系原点，透镜的对称轴为z轴，发光二极管出光方向为z轴正向。

7.根据权利要求1所述基于发光二极管的直下主动式动态背光源结构，其特征在于，所述光学透镜主体的俯视图形状近似于其所形成N＞1的正2N边形或长方形或正三角形的照度分布。

8.根据权利要求1所述基于发光二极管的直下主动式动态背光源结构，其特征在于，所述透镜的构成部分进一步包括L个用于放置LED芯片且形状任意的区域，其中L≥1；该区域为放置传统半球形透镜封装的发光二极管的空腔；所述透镜内部空腔的形状与上述半球形透镜的形状相吻合，但两者之间存在一个空气隙，是用透明材料填充的，所述透明材料的折射率在1.3～3.5之间，它的折射率与所述透镜的材料的折射率之差Δn＜1。

9.根据权利要求1所述基于发光二极管的直下主动式动态背光源结构，其特征在于，所述光学透镜使用透明材料加工。

10.根据权利要求1所述基于发光二极管的直下主动式动态背光源结构，其特征在于，所述发光二极管发出的光经过透镜折射表面改变方向后，在散射膜或散射板平面上形成一定形状的照度分布。该形状包括正2N边形或长方形或正三角形，分别由不同结构的透镜实现。

11.根据权利要求1所述基于发光二极管的直下主动式动态背光源结构，其特征在于，所述的透镜可采用粘接、超声焊接、加热固定或咬合的方式被固定在LED的封装底座上，得到封装发光二极管的透镜。

12.根据权利要求11所述基于发光二极管的直下主动式动态背光源结构，其特征在于，所述封装发光二极管的透镜的排列方式由透镜形成的照度区域形状所决定，即形成N＞1的正2N边形照度分布的透镜最相邻的2N个透镜的排布方式为正2N边形、形成长方形照度分布的透镜最相邻的四个透镜的排布方式为长方形、形成正三角形照度分布的透镜最相邻的三个透镜的排布方式为正三角形。

13.根据权利要求11所述基于发光二极管的直下主动式动态背光源结构，其特征在于，所述封装发光二极管的透镜的排列方式将使多个发光二极管形成的照度区域组合在一起，形成大范围的均匀照度分布。各个透镜所形成的照度区域可不重合，也可部分重合。

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