【導(dǎo)讀】LCD和我們的日常生活的聯(lián)系越來(lái)越緊密。眾所周知，液晶自身是不能發(fā)光的，它。需要借助背光源才能達(dá)到顯示的功能。高精細(xì)LCD，必須有高性能的背光技術(shù)與之配合。因此設(shè)計(jì)一個(gè)高亮度、大視角并且穩(wěn)定、均勻出光的背光源非常重要。在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)初期，用實(shí)物搭建會(huì)造成不必要的浪費(fèi)。目前的工程設(shè)計(jì)大多先采用模。擬設(shè)計(jì)的方式建立模型。TracePro是一套能進(jìn)行常規(guī)光學(xué)分析、設(shè)計(jì)照明系統(tǒng)、分析輻。它是一個(gè)結(jié)合真實(shí)固體模型、強(qiáng)大光學(xué)分析功能、信息轉(zhuǎn)換能力強(qiáng)。及易上手的使用界面的仿真軟件，它可以將真實(shí)立體模型及光學(xué)分析緊緊結(jié)合起來(lái)。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，

　　

【正文】 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(duì)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(duì)燈管組光線的有效收斂和集中。 圖 47 反射背板組合燈管組的光路圖 從 TracePro給出的配光曲線圖（圖 48和圖 49）上可以看到，反射背板的的應(yīng)用使燈管組水平方向最大的發(fā)光強(qiáng)度提高到 ，豎直方向最大的發(fā)光強(qiáng)度提高到。出光區(qū)域也得到了有效的收斂和集中。 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 32 圖 48 反射背板組合燈管組水平方向發(fā)光強(qiáng)度分布圖 圖 49 反射背板組合燈管組水平方向發(fā)光強(qiáng)度分布圖 擴(kuò)散板和擴(kuò)散片的應(yīng)用 擴(kuò)散板材質(zhì)是具有一定厚度和強(qiáng)度的散射材料，在第二章中介紹過(guò)擴(kuò)散板其中一個(gè)作用是避免產(chǎn)生 Lamp Mura，圖 410是 TracePro模擬下的 Lamp Mura現(xiàn)象。 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。將擴(kuò)散板的內(nèi)表面設(shè)置為散射屬性來(lái)模擬擴(kuò)散板的擴(kuò)散作用。 將未加擴(kuò)散板和加上擴(kuò)散板的背光源光照?qǐng)D進(jìn)行比較，可以明顯地看出加上擴(kuò)散板后，光線的均勻性更好，從而可以有效減輕 Lamp Mura現(xiàn)象。 圖 411 未加擴(kuò)散板時(shí)出光面的照度圖 圖 412 加擴(kuò)散板后出光面的照度圖 擴(kuò)散片除了使光線更加均勻化外，還可以提高亮度，上擴(kuò)散片還有保護(hù)增光片的作華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 34 用。圖 413是擴(kuò)散片對(duì)光線的作用。 圖 413 擴(kuò)散片對(duì)光線的作用圖 經(jīng)過(guò)擴(kuò)散片進(jìn)一步改善后，背光源出光面更加 均勻。水平發(fā)光強(qiáng)度最大值提高到,豎直發(fā)光強(qiáng)度最大值提高到 , 圖 414 加擴(kuò)散板和擴(kuò)散片后出光面的照度圖 棱鏡片的設(shè)計(jì)與應(yīng)用 在設(shè)計(jì)棱鏡片時(shí)， 3M公司的 BEF和 DBEF系列是當(dāng)之無(wú)愧的首選產(chǎn)品。所不同的是應(yīng)用 BEF在一定范圍內(nèi)能使光線更加集中．但光線利用率不會(huì)有提高，而應(yīng)用 DBEF不僅能集光還能在一定程度上提高光線利用率。 在本設(shè)計(jì)中，上下兩片棱鏡片均采用了 3M公司的 BEF Ⅱ 90/50棱鏡片為原型建模．并成 90度交叉放置．即 Crossed BEF lI 90/50這種設(shè)計(jì)對(duì)亮度的增益情況和視角效果見(jiàn)圖 415和圖 416。 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 35 Horizontal02004006008001000120090 70 50 30 1010 30 50 70 90Horizontal Angle發(fā)光強(qiáng)度/cdNo Lens單張LensCrossed Lens 圖 415 水平方向上棱鏡片選用與發(fā)光強(qiáng)度關(guān)系曲線圖 Vertical02004006008001000120090 70 50 30 1010 30 50 70 90Vertical Angle發(fā)光強(qiáng)度/cdNo Lens單張LensCrossed Lens 圖 416 豎直方向上棱鏡片選用與發(fā)光強(qiáng)度關(guān)系曲線圖 設(shè)計(jì)小結(jié) 完成以上步驟直下式背光源模擬設(shè)計(jì)基本完成，據(jù)軟件輸出結(jié)果分析對(duì)照設(shè)計(jì)初的性能預(yù)期，對(duì)此次的模擬設(shè)計(jì)作出如下小結(jié)： （ 1）滿足了低成本的設(shè)計(jì)要求，減少設(shè)計(jì)初期不必要的實(shí)物浪費(fèi)。 （ 2）水平和豎直方向的視角均可達(dá)到 45度，達(dá)到設(shè)計(jì)初的預(yù)期要求。但對(duì) TV而言對(duì)水平視角的要求會(huì)更高一些，一般要達(dá)到 60度。 （ 3） 從出光面的光照度圖可以評(píng)估所模擬背光源的發(fā)光均勻性較好，達(dá)到設(shè)計(jì)初的預(yù)期要求。 （ 4）根據(jù)發(fā)光強(qiáng)度圖可以看到經(jīng)過(guò)下擴(kuò)散片和棱鏡片的作用，背光源的發(fā)光強(qiáng)度明顯增大。 總的來(lái)說(shuō)，此次設(shè)計(jì)還是成功的，但因?yàn)榇蠖鄶?shù)選取了理想化的數(shù)據(jù)，模擬的結(jié)果只能為定性分析背光源提供依據(jù)。 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 36 5 總 結(jié) 在液晶顯示這個(gè)行業(yè)中， 掌握了液晶面板的量產(chǎn)技術(shù)，就意味著將掌握顯示行業(yè)的話語(yǔ)權(quán)。背光模塊作為液晶面板的重要組成零件，提高它的量產(chǎn)技術(shù)就意味著推動(dòng)了液晶面板的發(fā)展。 但遺憾的是背光源問(wèn)題一直沒(méi)能完美地解決。就目前來(lái)看， LED(發(fā)光 二極管 )是 CCFL(冷陰極熒光燈 )潛在的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，不過(guò)目前廠家看好的 LED 在短期內(nèi)不可能取代 CCFL。特別是在大尺寸 LCD 中，大部分采用 CCFL 作為光源。 CCFL 直下式背光源因其不用導(dǎo)光板，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，發(fā)光強(qiáng)度大燈優(yōu)點(diǎn)，還廣泛應(yīng)用在中低檔大尺寸液晶顯示產(chǎn)品中。 本文基于這樣的背景，選擇“ LCD背光源設(shè)計(jì)”作為畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）選題，本論文整體結(jié)構(gòu)分為四部分： 第一部分著重分析了國(guó)內(nèi)外背光源產(chǎn)業(yè)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)。 作為平板顯示領(lǐng)域中成熟度最高、發(fā)展最快、應(yīng)用面最廣、市場(chǎng)價(jià)值最大，涉及半導(dǎo)體、光學(xué)、微電子、化 學(xué)材料、精密機(jī)械等眾多高科技領(lǐng)域的 LCD產(chǎn)業(yè)。日本、韓國(guó)以及我國(guó)的臺(tái)灣作為 LCD三大產(chǎn)地，依據(jù)各自的優(yōu)勢(shì)爭(zhēng)奪市場(chǎng)。日本是世界上 LCD產(chǎn)業(yè)最發(fā)達(dá)的國(guó)家， 但由于韓國(guó)的生產(chǎn)成本低廉，日本產(chǎn)品的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力近年來(lái)相對(duì)地削弱了。我國(guó) 臺(tái)灣的 LCD產(chǎn)業(yè)發(fā)展是最快，近幾年 LCD面板廠在大陸興起，但最大的不足是缺少自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，所以在未來(lái)發(fā)展空見(jiàn)已完全打開(kāi)的局面下，打造以自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)為基礎(chǔ)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，摸索出一條適合自身的產(chǎn)業(yè)發(fā)展壯大的可行之路，是我國(guó) LCD的發(fā)展方向。 在第二部分著重介紹背光源的相關(guān)技術(shù)知識(shí)。 冷陰極熒光燈背光 源主要由冷陰極燈管、導(dǎo)光板、擴(kuò)散板、擴(kuò)散片、棱鏡膜、反射膜、背板、燈反射罩等 20多個(gè)零部件組成。背光源是液晶顯示器的關(guān)鍵部件，隨著液晶行業(yè)的迅猛發(fā)展，其市場(chǎng)潛力更加巨大。 第三部分介紹光源設(shè)計(jì)軟件 —— TracePro。 TracePro是一套能進(jìn)行常規(guī)光學(xué)分析、設(shè)計(jì)照明系統(tǒng)、分析輻射度和亮度的軟件。它是第一套以符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 ACIS（固體模型繪圖軟件）為核心所發(fā)展出來(lái)的光學(xué)軟件，是一個(gè)結(jié)合真實(shí)固體模型、強(qiáng)大光學(xué)分析功能、信息轉(zhuǎn)換能力強(qiáng)及易上手的使用界面的仿真軟件，它可以將真實(shí)立體模型及光學(xué)分析緊緊結(jié)合起來(lái)。 第四部分在 TracePro 軟件的基礎(chǔ)上，模擬設(shè)計(jì)直下式背光源。一個(gè)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和改進(jìn)都離不開(kāi)設(shè)計(jì)，但 在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)初期，用實(shí)物搭建會(huì)造成不必要的浪費(fèi)。目前的工程設(shè)計(jì)大多先采用模擬設(shè)計(jì)的方式建立模型。 本文作者在去年 11 月份就與寧波奇美電子簽訂了就業(yè)協(xié)議，從事液晶顯示面板設(shè)計(jì)的工作。隨之也選定了畢業(yè)論文題目，所以畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)際上是從上學(xué)期就開(kāi)始準(zhǔn)備。 液晶顯示屬于非成像領(lǐng)域，與本文作者在大學(xué)期間所學(xué)方向有所差別，所以用了大概一個(gè)月的時(shí)間自學(xué)液晶顯示原理以及液晶顯示器組織架構(gòu)的相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)。隨后查閱了大量的期刊和論文， 了解液晶顯示行業(yè)的技術(shù)知識(shí)和發(fā)展趨勢(shì)。了解 LCD 背光源相關(guān)的知識(shí)后，那怎么設(shè)計(jì)這么一個(gè)系統(tǒng)？ TracePro 軟件在光源設(shè)計(jì)中廣泛使用，掌握該華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 37 軟件對(duì)以后的工作會(huì)有很大的幫助。 TracePro 在中國(guó)大陸使用的比較少，相關(guān)資料很難獲得，其中大部分還是外文資料。后來(lái)在吳長(zhǎng)發(fā)老師的幫助下，得到了《 TracePro 入門(mén)與進(jìn)階》和《 中文版使用手冊(cè)》兩份資料，對(duì) Tracepro 入門(mén)起到很重要的作用。在學(xué)習(xí) Tracepro 的同時(shí)，經(jīng)常查看“光行天下”網(wǎng)站中的 Tracepro 論壇，前輩們的經(jīng)驗(yàn)之談也起到很 大的幫助。經(jīng)過(guò)兩個(gè)多月的努力，基本掌握 Tracepro 的使用。隨后，本文作者到公司參加了兩個(gè)月的實(shí)習(xí)，理論結(jié)合實(shí)踐，更進(jìn)一步熟悉 LCD 的相關(guān)知識(shí)。 通過(guò)撰寫(xiě)本論文，我從一個(gè)對(duì)液晶顯示一無(wú)所知的門(mén)外漢，漸漸了解液晶顯示的工作原理，特別是對(duì)背光源進(jìn)行了比較深入的學(xué)習(xí)，同時(shí)也基本掌握了 TracePro 軟件的運(yùn)用，深感受益匪淺。 在此也指出本論文的不足之處，在運(yùn)用 TracePro 軟件模擬設(shè)計(jì)背光源時(shí)，因?yàn)椴恢辣彻獠牧系膶傩詤?shù)，也沒(méi)有相關(guān)的測(cè)量?jī)x器獲得這些屬性參數(shù)。所以模擬設(shè)計(jì)分析所得到的結(jié)果是理想化的，跟實(shí)際 存在一些差距的。 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 38 致 謝 本課題在選題及研究過(guò)程中得到 吳長(zhǎng)發(fā) 老師的悉心指導(dǎo) ，吳老師 平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從查閱資料， 研究?jī)?nèi)容 的確定和修改，中期檢查，后期詳細(xì) 批閱 等 ，吳 老師 都 多次詢問(wèn)研究進(jìn)程，并為我指點(diǎn)迷津，幫助我開(kāi)拓研究思路，精心點(diǎn)撥、熱忱鼓勵(lì)。 吳 老師一絲不茍的作風(fēng)，嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度，踏踏實(shí)實(shí)的精神，不僅授我以文，而且教我做人， 我將 終生受益無(wú)窮。 在此請(qǐng)?jiān)试S我向吳老師表示崇高的敬意和最衷心的感謝！ 其次要感謝余方敏、甘悠、匡亞祺、周鎮(zhèn)等同學(xué)， 正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個(gè)一 個(gè)的困難和疑惑，直至本文的順利完成。 最后，再次對(duì)關(guān)心、幫助我的老師和同學(xué)表示衷心地感謝 。 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 39 參考文獻(xiàn) [1] 童林夙，屠彥 .數(shù)字電視顯示技術(shù) [M]電子工業(yè)出版社， 2021 [2] 2021 年全球和中國(guó)電子產(chǎn)業(yè)十大發(fā)展趨勢(shì) [3] 小林駿介．下一代液晶顯示 [M]科學(xué)出版社， 2021 [4] 三星 LG 液晶電視市場(chǎng)份額遠(yuǎn)超日企 [5] Daniel den Engelsen，童林夙 .背光源的發(fā)展趨勢(shì) [J]光電子技術(shù)， 2021， 26(2)， 7379 [6] 臺(tái)灣地區(qū) LCD出貨量季增長(zhǎng)率達(dá) % [7] 李 研 .背光組中導(dǎo)光板與增亮膜的理論分析與數(shù)值模擬 [D]天津大學(xué)研究院， 2021 [8] 松本證一，角用市良．液晶的最新技術(shù)物性材料應(yīng)用 [M]化學(xué)工業(yè)出版社， 1991 [9] 陳向真 .平板顯示技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) [J]光電子技術(shù)， 2021， 28（ 1）， 16 [10] 張兵 . 淺析 LCD背光模組及其元件 [J]顯示其間技術(shù)， 2021,3， 2227 [11] KuoHao Tang， Yu ehHua Lee， Kuo Hsun Ku. 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