摘要：近年來，隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，社會水平不斷提升，進(jìn)一步促進(jìn)了科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展。其中當(dāng)前半導(dǎo)體激光技術(shù)逐漸呈現(xiàn)體較小，重量更輕，光電轉(zhuǎn)化效率更高的優(yōu)點，從而進(jìn)一步促進(jìn)了當(dāng)前激光顯示技術(shù)的長遠(yuǎn)發(fā)展。為了進(jìn)一步分析與研究液晶顯示激光背光模組中的關(guān)鍵技術(shù)，因此在本文中，分析了當(dāng)前液晶顯示器的主要結(jié)構(gòu)和激光散斑效應(yīng)，同時還提出了相對應(yīng)的具體實驗內(nèi)容，從而來進(jìn)一步掌握影響液晶抑制散斑效果的具體因素，從而來提升激光顯示技術(shù)的水平。

　　關(guān)鍵詞：液晶顯示，激光背光模組，關(guān)鍵技術(shù)

　　1. 液晶顯示器的主要結(jié)構(gòu)以及激光散斑效應(yīng)的簡要概述

　　1.1液晶顯示器的主要結(jié)構(gòu)及原理

　　在當(dāng)前液晶顯示器的主要結(jié)構(gòu)中，主要包括了兩大部分。一部分是液晶玻璃面板，另一部分是背光模組。對于液晶玻璃面板發(fā)揮的主要功能是顯色，能夠使得液晶顯示器顯示出相應(yīng)的顏色。而背光模組的主要功能是為液晶玻璃面板提供所需要的光源，從而能夠促使整個液晶顯示器顯示出畫面。下圖是當(dāng)前新型的液晶顯示器。

　　圖一 液晶顯示器

　　1.1.1液晶玻璃面板的重要組成結(jié)構(gòu)

　　在當(dāng)前液晶玻璃面板的重要組成結(jié)構(gòu)中，主要包括了上下偏光板、玻璃基板、彩色濾光片(CF)、導(dǎo)向模、液晶、光學(xué)薄膜、ITO透明電極等組成。對于玻璃基板來說，是屬于一種表面平整度較高的薄玻璃片。對于彩色濾光片來說，發(fā)揮的主要功能是當(dāng)背光模組中所提供的白色光在經(jīng)過該濾光片時能夠調(diào)制出相對應(yīng)的顏色，從而來使得液晶玻璃片顯色。導(dǎo)向模又叫做配向膜，主要是可以使得溝槽中的一些液晶分子按照一定的方向排列，從而發(fā)揮出配向的相應(yīng)功能。而上下偏關(guān)板主要是偏振方向相互垂直的兩個偏振片[1]。液晶材料，發(fā)揮的主要功能是當(dāng)上下偏光板中間液晶產(chǎn)生電場時，此時高槽中的液晶分子會按照一定方向來再次排列，此時通過調(diào)制后的光自身的偏振性可以使得光能從上下偏光板中按照一定規(guī)律漏出。對于ITO電極，主要功能是為液晶層來提供所需要的電場。光學(xué)薄膜，的主要功能是明顯提高光能的利用率。

　　1.1.2背光模組的概述與分析

　　簡單來說，在背光模組中相對應(yīng)的液晶玻璃基板本身不會發(fā)出光源，而是需要相應(yīng)的背光模組來為玻璃機板提供所需要的光源，從而使得液晶玻璃機板能夠顯色。在此過程中，背光模組的總體體積也直接影響著整個LCD整體的體積大小。而當(dāng)前背光源的種類，數(shù)量相對較多，其中可以根據(jù)光源的具體位置來分為直下式背光源和側(cè)光式背光源[2]。在當(dāng)前直下式背光源結(jié)構(gòu)中，是不需要導(dǎo)光板，光源自身發(fā)射出的光在經(jīng)過反射片的反射以及擴散片和眼鏡片的云光處理后，就會均勻照射在液晶玻璃面板上，并使得液晶玻璃面板來發(fā)揮相對應(yīng)的功能。但是該種結(jié)構(gòu)具有一定的缺點，進(jìn)一步增加了背光模組的厚度尺寸，增加了LCD的體積。而測光式背光源結(jié)構(gòu)中，主要是在兩側(cè)區(qū)域中放置光源和導(dǎo)光板，導(dǎo)光板的主要功能是將側(cè)邊發(fā)射出的線光源轉(zhuǎn)變?yōu)榇怪比肷涞拿婀庠础?

　　1.1.3背光模組中的光源概述與分析

　　液晶玻璃基板本身不會發(fā)出光，所以就需要背光模組來提供光源。而當(dāng)前被光源主要采用了冷陰極熒光燈和發(fā)光二極管技術(shù)。其中，對于線光源來說，光學(xué)特性較為良好，點亮溫度相對較低，而相對應(yīng)的發(fā)光效率較高，價格相對便宜實惠，整體技術(shù)水平較高，可以根據(jù)所需要的具體要求來制作成相對應(yīng)的形狀。但是同樣也包含一些缺點。對能源的消耗力度較高，含有汞，因而會的招標(biāo)環(huán)境造成影響。在開啟過程中對電壓要求較高，進(jìn)而具有一定的危險性。因此所以線光源不是當(dāng)前背光模組中的重要選擇光源種類。第二種是LED光源。其中在該LED光源中，主要包括了PN結(jié)芯片、電極以及相應(yīng)的光學(xué)系統(tǒng)。在此過程中，如果向PN施加電壓時，會導(dǎo)致新加入的載流子會與多數(shù)載流子進(jìn)行復(fù)合，從而其中一部分能量以光的形式釋放出來。而需要根據(jù)摻雜的材料種類來決定釋放出光的顏色。在于線光源進(jìn)行對比分析中，可以看出LED光源對周邊環(huán)境造成的影響相對較小，對能源的消耗較少，體積小，使用周期較長，但是不能制作成功率較大的器件。更關(guān)鍵的是LED光源所發(fā)射出的是熒光，因而無法實現(xiàn)全彩顯示的相應(yīng)要求。

　　1.2激光散斑效應(yīng)

　　激光散斑效應(yīng)指的是當(dāng)相應(yīng)的激光照射到粗糙度較高的墻面時，就會形成一些我按照相關(guān)規(guī)則分布和對比度較高的斑紋圖案。激光自身的相干性較高，因而當(dāng)自散射體表面出現(xiàn)反射時，會在散射體的周邊區(qū)域中產(chǎn)生無規(guī)則的亮暗斑點，而該種情況就叫做激光散斑。激光散斑上映的存在會嚴(yán)重影響顯示的整體質(zhì)量水平。此外，散斑抑制效果也同樣影響職位激光顯示的市場化。在顯示器中，如果出現(xiàn)了散斑就相當(dāng)于人體表面長出疹子，嚴(yán)重影響了顯示器的顯示質(zhì)量水平，因而就需要嚴(yán)格抑制散斑的出現(xiàn)。

　　在當(dāng)前激光顯示過程中造成散斑出現(xiàn)的主要原因是激光光源自身的相干性較高以及散色體粗糙度較高原因造成的。同時因為三班效應(yīng)的存在，會導(dǎo)致激光廣場出現(xiàn)一些無規(guī)則的圖樣，從而降低了整體顯示的質(zhì)量水平。根據(jù)三班大小不同，又可以劃分為粗糙和細(xì)微散斑。細(xì)微散斑主要是由顯示屏自身產(chǎn)生的。而在使用顯示器中一般都是間隔一段距離才可以看到顯示內(nèi)容。因此在當(dāng)前激光顯示器大多數(shù)是遠(yuǎn)場散斑，其中混合了粗糙和細(xì)微散斑。如果不對上班效益進(jìn)行一直處理，將會增加人眼的疲憊度，在經(jīng)過長時間觀察，顯示器后會對人眼造成一定的損傷。

　　2.機載環(huán)境下對背光模組的具體設(shè)計以及相應(yīng)的實驗研究

　　2.1在機載環(huán)境的適應(yīng)性設(shè)計

　　在相關(guān)機載環(huán)境下，相對應(yīng)的液晶顯示模塊需要符合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，才可以運用在各種環(huán)境中。其中對于背光模組來說，在設(shè)計時要充分考慮在環(huán)境中的適應(yīng)性，因為在實際應(yīng)用環(huán)境中需要保證背光模板穩(wěn)定性較高，能夠通過各種震動和沖擊性試驗，并能夠穩(wěn)定運行。此外還是要保證背光模組的亮度，滿足在強光下可視性的要求，一般是需要對背光模組進(jìn)行專業(yè)設(shè)計，以節(jié)選擇出相對應(yīng)的光學(xué)膜的搭配。與此同時還需要保證背光模組具有非常寬廣的色域，從而使得使用人員能夠準(zhǔn)確了解顯示屏中的信息。

　　2.2夜視兼容的設(shè)計與研究

　　背光模組繼續(xù)要提高在環(huán)境中的適應(yīng)性，同時還需要滿足在夜視兼容的相關(guān)要求。夜視兼容，指的是當(dāng)顯示器應(yīng)用在汽車內(nèi)部中，不會與其他夜視成像系統(tǒng)產(chǎn)生相互干擾，即使在黑暗環(huán)境下也可以調(diào)整亮度，從而來使得駕駛?cè)藛T能夠準(zhǔn)確掌握顯示器中的內(nèi)容。如果不經(jīng)過處理，將會導(dǎo)致接收內(nèi)的顯示器發(fā)射出一些接近于紅外光線的光，進(jìn)而對駕駛?cè)藛T造成干擾，是的，駕駛?cè)藛T無法接收到相關(guān)的信息。因此需要保證背光模組能夠滿足也是兼容的相關(guān)要求，高中駕駛?cè)藛T的運行安全。

　　3.液晶顯示激光背光模組的相關(guān)實驗的分析與研究

　　3.1背光模組的專業(yè)設(shè)計與仿真實驗研究分析

　　3.1.1背光模組的專業(yè)設(shè)計研究

　　背光模組與液晶顯示模塊中的相關(guān)性能有著非常重要的關(guān)系，因此需要對整體背光模組進(jìn)行專業(yè)合理的光學(xué)設(shè)計，從而來進(jìn)一步提升當(dāng)前液晶顯示模塊的亮度和兼容性能。根據(jù)當(dāng)前背光模組在設(shè)計方面的相關(guān)要求，本文提出了一種相對應(yīng)的背光模組設(shè)計方案。并以10.1寸機載液晶顯示模塊作為實例，分別從背光板，導(dǎo)光板以及光學(xué)膜三個方面來研究該背光模組的具體設(shè)計內(nèi)容。

　　3.1.2背光模組的建模與仿真

　　當(dāng)前在對背光模組設(shè)計過程中，其中光學(xué)設(shè)計的軟件數(shù)量較多。但是使用最為頻繁、設(shè)計效果最佳的軟件是Light Tools、Tracepro。在使用Light Tools軟件時，設(shè)計人員確定出背光模組的參數(shù)數(shù)據(jù)后，能夠在極短時間內(nèi)根據(jù)參數(shù)樹立來進(jìn)行仿真實驗，能夠通過繪制圖形來進(jìn)一步確定出相對應(yīng)的光學(xué)系統(tǒng)，還可以對該光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行實時觀察與調(diào)整，保證該光學(xué)系統(tǒng)中參數(shù)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確合理性。更關(guān)鍵的是通過該軟件還可以對背光系統(tǒng)進(jìn)行分析處理，根據(jù)設(shè)計人員的設(shè)計方案進(jìn)行驗證和預(yù)測處理，從而使得能夠?qū)Ρ彻庀到y(tǒng)中的參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，進(jìn)一步降低了整體設(shè)計的成本，縮短了設(shè)計的時間，提升了整體效率。

　　之后在使用該軟件對光纖測端微加工的模擬分析中，孔洞的深度為d，半徑為r。在經(jīng)過相關(guān)處理分析后可以看出，雖然該孔(如下圖二所示)僅僅是位于光線的一側(cè)區(qū)域中[4]，但是在該孔的周邊區(qū)域中均會出現(xiàn)溢光情況，而且d的大小會影響開孔近光源溢出光的比重。如果半徑數(shù)據(jù)逐漸增大，進(jìn)一步會增加露出光場光強的數(shù)值大小。其中將半徑數(shù)值規(guī)定為30μm，調(diào)節(jié)深度d的數(shù)值來得到相對應(yīng)的廣場大小。其中當(dāng)d為50μm時，光場為6.53*105W/m3。而當(dāng)d為100μm時，光場為10.6*105W/m3。其中當(dāng)d為150μm時，光場為11.8*105W/m3。在經(jīng)過大量分析可以看出，當(dāng)d和r的數(shù)值逐漸增大時，會導(dǎo)致漏光場照度的數(shù)值在逐漸增大。因此外有求就該問題需要選用漏光與主漏光相結(jié)合的技術(shù)來進(jìn)行處理，從而使得尾部光源中多余出的光能夠均勻分散在整體發(fā)光區(qū)域中。此時通過調(diào)整d和r的數(shù)值來進(jìn)一步降低尾光較強的問題。因此，可以得出，通過使用該光纖側(cè)端開孔技術(shù)來使得LCD背光模組中的光場分布均勻。

　　圖二 側(cè)端開孔的具體模型

　　3.2液晶抑制激光散斑技術(shù)的實驗分析與研究處理

　　3.2.1實驗分析處理

　　為了驗證液晶分子會對激光散斑造成一定的抑制影響，本文對該技術(shù)進(jìn)行了實驗分析與處理，從而來進(jìn)一步掌握實際效果，改進(jìn)當(dāng)前激光散斑存在對顯示器的影響。在整個實驗裝置中，主要涉及激光光源、液晶抑制激光散斑裝置、導(dǎo)光板以及相應(yīng)的CCD相機。下圖是液晶分子的工作原理圖。

　　其中激光光源的波長為450納米的二極管，額定功率數(shù)值為200毫瓦。液晶是選用了E7型TN液晶，電壓數(shù)值為9V左右。對于散射體來說，是使用了導(dǎo)光板[5]，并且還使用了霧化片，來模擬實際情況。在此過程中，并使用了CCD相機，來真實模擬人眼的實際情況，相應(yīng)時間按照0.02s。其中半導(dǎo)體發(fā)射出的光通過抑制激光散斑裝置從側(cè)端角度入射到導(dǎo)光板中，并使用CCD相機來實時拍照通電和未通電狀態(tài)下的導(dǎo)光板圖像。此外，還需要使用相關(guān)軟件來對圖像進(jìn)行灰度處理。在經(jīng)過一系列處理后，如果液晶片沒有接通電場則激光散斑的對比度可以達(dá)到6.52%。而在施加電場后，對比度為2.80%，小于4%，從而不會對人眼造成影響。

　　圖三 液晶分子的工作原理

　　3.2.2造成液晶散斑抑制的原因分析以及處理效果分析

　　其中造成液晶抑制激光散斑的主要原因是液晶在進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和極化的過程中，如果時間遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于電場在同一方向中所連續(xù)的時間時，將會導(dǎo)致液晶分子處于靜止?fàn)顟B(tài)，無法調(diào)控激光，最終無法抑制激光散斑。而如果頻率大于闖值時，此時就會明顯提高液晶分子的旋轉(zhuǎn)速度，最終無法提高對激光散斑的抑制效率。在此過程中，電壓數(shù)值增加，能夠明顯提高對激光散斑的處理效果。隨著電場強度的數(shù)值真的會明顯降低，液晶分子的極化時間進(jìn)一步提高對激光散斑的處理效果。

　　而在本文中，通過控制施加液晶的電場，可以明顯降低對激光散斑的對比度數(shù)值。其中主要是降低了激光的相干性數(shù)值，從而能夠明顯提高對激光散斑的抑制效率[6]。只有當(dāng)液晶存在闖值電壓，并且到電商中的電壓超過該數(shù)值時才會發(fā)揮液晶的抑制效果。電壓數(shù)值越高，明顯提高對激光散斑的抑制效果。與此同時，只有當(dāng)電場的頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于闖值時，才可以抑制激光散斑。

　　4. 結(jié)語

　　總而言之，在當(dāng)前液晶顯示激光背光模組的關(guān)鍵技術(shù)研究分析中可以看出，通過使用該光纖側(cè)端開孔技術(shù)來使得LCD背光模組中的光場分布均勻，需要調(diào)整d和r的數(shù)值大小來進(jìn)一步減少尾光強度過高的影響。而可以控制施加液晶電場中的電壓和頻率數(shù)值大小來抑制激光散斑效應(yīng)，提升顯示器的顯示效率，使得使用者能夠準(zhǔn)確獲取顯示器中的內(nèi)容。

　　5. 參考文獻(xiàn)

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　　[2]激光顯示中散斑抑制技術(shù)的研究[J].吉林大學(xué)學(xué)報理學(xué)版2016，54(6):1418-1421.

　　[3]沈凱鋒,吳章強.液晶顯示直下式激光背光源微結(jié)構(gòu)光纖的設(shè)計與研究[J].激光與光電子學(xué)進(jìn)展,2021,58(11):315-321.

　　[4]趙致童.液晶顯示激光背光模組關(guān)鍵技術(shù)研究[D].長春理工大學(xué),2017.

　　[5]液晶顯示器激光背光光源側(cè)體發(fā)光光纖設(shè)計與研究[J].中國激光，2017,44(03)：0301004.

　　[6]王新寧.淺談液晶顯示激光背光模組的應(yīng)用[J].計算機產(chǎn)品與流通,2020(05):147.