【正文】 。 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 33 圖 410 TracePro模擬下的 Lamp Mura現(xiàn)象圖 此次模擬以理想化亞克力材質(zhì)擴(kuò)散板為原型 ，其折射率為 ，吸收率為 0，透射率為了。 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 31 圖 46 反射背板組合燈管組的 3D圖 重新對這個(gè)組合進(jìn)行光路分析，從圖 47，我們可以很直觀地觀察到反射背板對燈管組光線的有效收斂和集中。 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 30 圖 44 燈管組水平方向發(fā)光強(qiáng)度分布圖 圖 45 燈管組豎直方向發(fā)光強(qiáng)度分布圖 由于燈管組是向整個(gè)空間發(fā)光，導(dǎo)致由燈管組發(fā)出的很大一部分光線根本無法直接進(jìn)入到擴(kuò)散板中。 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 29 圖 42 CCFL燈光組 3D圖 利用 TracePro對燈管組進(jìn)行光路追跡，圖 43是燈管組的光路圖。 圖 41 直下式背光源 (BLU)結(jié)構(gòu)圖 表 41 BLU 元器件數(shù)據(jù)表 NO Part Height or Angle 1 Housing Bark 1mm 2 Reflector Film 3 Diffuser Plate 2mm 4 Diffuser Film(down) 5 BEF 6 Diffuser Film(up) B 20mm C 4mm D E 45176。 因?yàn)榇蟪叽顼@示屏對亮度的要求比較高，所以對于大尺寸顯示器用背光源目前大多數(shù)產(chǎn)品還是沿用了 CCFL直下式背光源技術(shù)。 圖 324 光線追跡進(jìn)度對話框 分析 光照圖 當(dāng)要顯示光照圖時(shí)，必須選取一個(gè)表面，使得光照圖有圖表的數(shù)據(jù)。 圖 322 選擇仿真模式路徑 將觀察面的表面 1 設(shè)置為光出射面 。分析模式產(chǎn)生更多的光線數(shù)據(jù) ，但同時(shí)也占用更多內(nèi)存容量；而模擬模式產(chǎn)生更少的數(shù)據(jù)但占用更少的內(nèi)存，如果選擇模擬模式，在追跡前必須指定一個(gè)出射表面，以便在追跡完后可以看到照度圖。 ●點(diǎn)擊 Candela 分布，勾選平滑度，值為 25，水平方向角度數(shù)目為 4，勾選照明燈具格式，照明燈具繪圖寬度為 180，角度間距為 90 度，點(diǎn)擊應(yīng)用。 ●在分析項(xiàng)目的下拉菜單中選擇輻照度，在描繪光線的下拉菜單中選擇吸收，勾選華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 24 平滑化、梯度顯示和剖面曲線，圖示計(jì)數(shù)為 20，分辨率為 128*128，對稱選無，圖像顏色為黑底彩色顯示 [彩虹 ]，法線向量為（ 0,0,1），指上向量為（ 0,1,0），點(diǎn)擊應(yīng)用。 ●點(diǎn)擊“選項(xiàng)”，在輻射單位的下拉菜單中選擇光度學(xué)，點(diǎn)擊應(yīng)用，也可以把這已選擇設(shè)為默認(rèn)值。 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 22 ●將方塊 1 重命名為觀察屏，這樣觀察屏就創(chuàng)建完成。 圖 314 運(yùn)用鱗甲材質(zhì)屬性 圖 315 運(yùn)用鱗甲材質(zhì)的表面的效果圖 ●將方塊 1 重命名為 lens，這樣下增光片就創(chuàng)建完成。 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 21 ●將方塊 1 的表面 0 和表面 1 的面屬性都設(shè)置為 Perfect Transmitter。 X（ 0）和 X（ 1）角度都為 80176。 ●選擇主菜單中的點(diǎn)擊定義→編輯材質(zhì)→鱗甲材質(zhì)，進(jìn)入鱗甲材質(zhì)編輯器。 ●將方塊 1 的表面 0 設(shè)置為 Perfect Transmitter，表面 1 設(shè)置為 Lambertian Diffuser。 ●將方塊 1 的材料屬性設(shè)置為 Plastic→ Acrylic，表面 0 的面屬性為 Perfect Transmitter。 ●設(shè)置完成后，點(diǎn)擊保存即可，這樣 新增的這個(gè)表面屬性就在 TracePro 的數(shù)據(jù)庫中。 ●新增散射的表面屬性。 ●重復(fù)復(fù)制 15 次， 16 根燈管就創(chuàng)建完成，結(jié)果如圖所示。 ●點(diǎn)擊“應(yīng)用”，表面光源創(chuàng)建完成。選擇圓柱 1 的表面 0，點(diǎn)擊右鍵選擇“屬性”項(xiàng)，在表面選項(xiàng)卡中，選擇 Fluor Whie，點(diǎn)擊應(yīng)用。 圖 33 設(shè)置表面屬性 ●將薄板 1 重命名為反射背板，這樣反射背板就創(chuàng)建完成。 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 15 ●輸入長度 =，角度 =0；選擇自定義拉伸方向（ 1,0,0）。 ●從“插入”下拉菜單中，選擇“插入基本幾何體”命令。 TracePro 操作流程 建立直下式背光源模型 [16][17] 直下式背光源如前文介紹，由反射片、燈光組、擴(kuò)散板、擴(kuò)散片、增光片等組成，在本設(shè)計(jì)中，我先用 TracePro 模擬設(shè)計(jì) BLU 的各個(gè)組成部分，再將各個(gè)部分搭建在一起。 Candela Plots（光強(qiáng)分布圖）顯示模型中光線數(shù)據(jù)的角度分配。 Trace Pro同時(shí)還具有強(qiáng)大的光學(xué)分析功能。 作為光學(xué)仿真軟件，實(shí)際物體與仿真結(jié)果中的光線的分布與光強(qiáng)一致或基本相同，才有實(shí)際意義。 除此之外，你也可以自己創(chuàng)建一立體模型， TracePro自帶的建模功能， 可以建立塊，柱，錐，球面和薄板， 也 允許你建立在光機(jī)一體機(jī)中常見的光學(xué)元件，如菲涅耳透鏡（ Fresnel lens），反射體（ reflector），燈管（ tube）等。這樣可以節(jié)省大量檔案空間以及處理光線與數(shù)百萬表面相切的時(shí)間。 ● Rc：只能模擬反射式照明系統(tǒng)； ● Lc：可以分析 較少量組件數(shù)與光源數(shù)的發(fā)光及照明系統(tǒng)； ● Standard：標(biāo)準(zhǔn)配置，可分析大部分照明及光學(xué)系統(tǒng)； ● Expert：增加 RepTile（鱗甲）功能，方便設(shè)計(jì)多且重復(fù)的物件 (Object)，如菲涅耳透鏡（ Fresnel Lens）。 產(chǎn)品名稱 產(chǎn)品型號 產(chǎn)品說明 上合一棱鏡片 KL26 series 采用雙涂設(shè)計(jì)，整合上擴(kuò)散片與棱鏡片功能 霧化棱鏡片 KL58 series 棱鏡波谷微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提供產(chǎn)品帶有擴(kuò)散，遮瑕之效果 Normal BEF KL66 series 具有高低差棱鏡設(shè)計(jì)，可避免 Wetout現(xiàn)象 High Gain BEF KL77 series 高折射率 UV 膠配方，進(jìn)而提高輝度增益效果 零度裁切棱鏡片 KL88 series 不同棱鏡高度，閑距設(shè)計(jì)，可改善棱鏡結(jié)構(gòu)與面板之干涉 Moire 現(xiàn)象 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 13 3 光源設(shè)計(jì)軟件 TracePro簡介 [14][15] TracePro簡介 [16] TracePro是美國 Lambda Research Co．所開發(fā)的一套光學(xué)仿真軟件，是一套普遍用于照明系統(tǒng)、光學(xué)分析、輻射度分析及光度分析的光學(xué)仿真軟件。與棱鏡膜的增亮方式相比， DBEF 在增亮的同時(shí)，對視角沒有 影響，一般都放在擴(kuò)散片上面。 圖 215 BEF 的原理圖 DBEF 的工作原理如圖 216 所示。 BEF 的工作原理如圖 215 所示。 光擴(kuò)散面：將光線打散，起到均勻化的作用。 圖 213 霧度概念示意圖 擴(kuò)散片的制造工藝是 以 PET 為基材，將 PET 材料注塑成型成薄片狀，再在表面涂布高品質(zhì)的樹脂材料，使其具有良好的擴(kuò)散和透射功能。 圖 212 擴(kuò)散片的擴(kuò)散原理圖 擴(kuò)散片用在增光片下方時(shí)為下擴(kuò)散片，下擴(kuò)的主要功能是集光、遮蔽網(wǎng)點(diǎn)或線光源； 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 10 用在增光片上方是為上擴(kuò)散片，上擴(kuò)的主要功能是高光穿透能力、保護(hù)增光片、改善視角、增加光源柔和性。 GLASS(玻璃 )系 為目前最佳設(shè)計(jì)，但成本最高。支撐 BLU 的膜材料。 導(dǎo)光板有印刷式和非印刷式兩種形成方式 [10]。平板狀導(dǎo)光板用在雙燈管 背光源中，兩根燈管放在導(dǎo)光板兩端，所以其背面網(wǎng)點(diǎn)是中間大兩端小。當(dāng)光線射到導(dǎo)光點(diǎn)時(shí)，光線被打散，不滿足全反射條件的光線折射出 LGP。 圖 24 反射片的工作原理圖 常用的反射片由 PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯 )和 TiO2(二氧化鈦 )組成 [7]，一般的加工結(jié)構(gòu)如圖 25 所示。 圖 23 CCFL 的結(jié)構(gòu)原理圖 CCFL 的制作流程如下。當(dāng)燈管于電極兩端加上足夠高的電壓后，將會(huì)產(chǎn)生氣體放電，導(dǎo)致形成電離和激發(fā)的分子。上擴(kuò)散片與增量膜的位子不固定 [6]。所以CCFL 在中低檔產(chǎn)品中還在廣泛地運(yùn)用。在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，本人又在寧波奇美電子有限公司參加了兩個(gè)月的實(shí)習(xí)，因而獲得了背光源生產(chǎn)的實(shí)際知識，對完成畢業(yè)設(shè)計(jì)和本文的撰寫有極大的幫助。 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 4 ● 尺寸多 元化及輕便化 隨著國際 IT 行業(yè)迅速發(fā)展，使得相關(guān) LCD 行業(yè)不斷推陳出新， LCD 產(chǎn)品尺寸朝多元化和輕便化方高發(fā)展，背光源作為 LCD 產(chǎn)品的核心組件之一勢必配合此發(fā)展趨勢，致力于產(chǎn)品的多元化和輕便化。筆記本用顯示器特性上要求輕薄、低耗電，但對 視角要求并不十分嚴(yán)格。就拿導(dǎo)光板而言，目前該產(chǎn)品基本由日本和韓國所壟斷，國內(nèi)的日資背光源企業(yè)導(dǎo)光板均 100％來自日本國內(nèi)，國內(nèi)基本還沒有廠家生產(chǎn)導(dǎo)光板和日本背光源企業(yè)直接配合?，F(xiàn)階段我國的 LCD顯示產(chǎn)業(yè)處于一個(gè)機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存的關(guān)鍵時(shí)期，作為全球最大的消費(fèi)類電子市場，處于盡可能的接近客戶及降低成本的考慮，整個(gè)面板制造產(chǎn)業(yè)尤其是低端的 PC類面板向大陸轉(zhuǎn)移的趨勢不會(huì)改變。 我國大陸的液晶顯示器產(chǎn)業(yè)在時(shí)間上基本與世界保持同步，時(shí)滯不是很明顯。 2021年 中小尺寸 薄膜場效應(yīng)晶體管 液晶電視 TFTLCD（ Thin Film Transistor Liquid Crystal Display） 出貨量季增長率達(dá) %，創(chuàng) 2021年第 3季以來新高， 總出貨量更創(chuàng)史上新高 [6]。在顯示屏的背光源中采用新技術(shù)，包括微復(fù)制棱鏡薄膜、多層反射型偏光片、精密涂布和 各種薪型材料，顯著增強(qiáng)了背光照明的亮度，提高了顯示均勻性。其他歐洲國家 LCD的產(chǎn)業(yè)規(guī)模也不大。在大尺寸 LCD方面， LG、Philips和三星僅 2021年就投入 20億美元建第五代生產(chǎn)線。 日本廠家設(shè)立新的研發(fā)機(jī)構(gòu)，目的 就在于組成聯(lián)合陣線，以新的技術(shù)和產(chǎn)品奪回失去的國際市場份額。 2021年，日本 TFTLCD的產(chǎn)值已超過 110億美元，大多數(shù)著名的制造商在鄰近的國家和地區(qū)都設(shè)有海外工廠。到2021年， LCD面板繁榮再現(xiàn)，產(chǎn)值增長 %，達(dá) 764億美金 ，特別是 LCDTV持續(xù)發(fā)燒，年增長 20%，挑戰(zhàn) 。目前看來，大尺寸LCD 廠商多采用 CCFL 背 光，小尺寸顯示屏則主要使用 LED 背光。之后，隨著液晶顯示器等非自主發(fā)光器件的發(fā)展，需要大尺寸、長壽命的背光源模組提供光，冷陰極熒光燈背光源 CCFLBLU（ Cold Cathode Fluorescent Lamp Backlighting Unit）應(yīng)運(yùn)而生。 背光源 作為液晶 顯示器 最重要的內(nèi)部組件之一， 其 技術(shù)的進(jìn)步一直是支撐整個(gè)液晶顯示產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展的重要?jiǎng)恿Α? 近年 來 液晶顯示器 發(fā)展迅速， 與傳統(tǒng)的 陰極射線管 CRT（ Cathode Ray Tube）顯示器 相比， LCD 不但體積小，厚度薄，重量 輕、耗能少、工作電壓低并能直接與 互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體 CMOS（ Complementary Metal Oxide Semiconductor） 集成電路匹配。這種 在電場的作用下，液晶分子的排列會(huì)產(chǎn)生變化 ， 從而影響到它的光學(xué)性質(zhì)，這種現(xiàn)象叫做 液晶的 電光效應(yīng)。 本論文主要介紹背光源組成結(jié)構(gòu)，并基于 TracePro 軟件模擬設(shè)計(jì)直下式背光源，并分析該設(shè)計(jì)的合理性。 在產(chǎn)品開發(fā)初期，用實(shí)物搭建會(huì)造成不必要的浪費(fèi)。華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) I LCD 背光源設(shè)計(jì) 摘 要 LCD 和我們的日常生活的聯(lián)系越