华中科技大学文华学院毕业设计(论文)
在我国，台湾省的LCD产业发展最快，它也是全球液晶显示器的重要生产基地。当地的液晶显示器公司和它们的海外生产线现已几乎占全球液晶显示器模块营业额的30％。2000年台湾的LCD总产值已超过27亿美元，排名世界第三。2009年中小尺寸薄膜场效应晶体管液晶电视TFT-LCD（Thin Film Transistor- Liquid Crystal Display）出货量季增长率达40.5%，创2007年第3季以来新高，总出货量更创史上新高[6]。其主要液晶显示器厂商有元太、联友、瀚宇、达基、奇美、广辉、统宝、中华映管及南亚等。主要海外市场为美国、欧洲和东南亚。台湾的崛起，除利用了市场机遇外，政府的大力扶持、相对完备的电子产业体系以及先进的半导体制造能力等因素都不可忽视。
我国大陆的液晶显示器产业在时间上基本与世界保持同步，时滞不是很明显。通过政府的产业政策引进生产线和投资，我国的液晶显示业已经形成，但发展根基不够牢靠，其中的深圳天马、无锡夏普、广电电子、上海海晶、鞍山三特、汕头超声、吉林紫晶、京东方等是我国处于领先优势的液晶企业。2004年以来，我国的LCD出口保持持续快速地增长。目前为世界最大的LCD生产国。现阶段我国的LCD显示产业处于一个机遇与挑战并存的关键时期，作为全球最大的消费类电子市场，处于尽可能的接近客户及降低成本的考虑，整个面板制造产业尤其是低端的PC类面板向大陆转移的趋势不会改变。如何以国际产业结构调整为契机，在未来发展空间已完全打开的局面下，打造以自主知识产权为基础的核心竞争力，摸索出一条适合自身的产业发展壮大的可行之路，是目前我国大陆厂商需要理性思考的问题。
我国LCD背光组件的生产厂家主要集中在广东，很多塑胶厂想进入这个行业，但成功的并不多。最大原因在于他们不具备高精细加工技术与设备和开发设计人才。就拿导光板而言，目前该产品基本由日本和韩国所垄断，国内的日资背光源企业导光板均100％来自日本国内，国内基本还没有厂家生产导光板和日本背光源企业直接配合。福建上润光电技术有限公司有着深厚的钟表、仪表产品的精密加工基础，其具有高精密细加工设备及技术人才基础。上润着力开发彩屏液晶用背光模组的设计、加工与装配工艺，其开发的双面V槽导光板设计与加工技术已拥有自主知识产权[7]。 1.2.3 发展趋势[8]
●高亮度
一般液晶显示器的背光模组大都是采端面照光的方式，由导光板、扩散膜、反射膜及冷阴极管等所构成的。笔记本用显示器特性上要求轻薄、低耗电，但对视角要求并不十分严格。上述背光模组由于扩散膜的作用，出射指向性非常差，对大部分时候只需从正面看的小型液晶而言，光的使用效率并不高。因此，如果在扩散膜上加上具有聚光作用的棱镜膜，则可增加出射光的方向性，达到提高币面亮度的目的。
●一体化
对背光模组制造商而言，降低成本的方法不外乎将模组构造简化，采用所谓一体化的设计，比如将扩散膜、棱镜膜等的功能整合到导光板之中。
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●尺寸多元化及轻便化
随着国际IT行业迅速发展，使得相关LCD行业不断推陈出新，LCD产品尺寸朝多元化和轻便化方高发展，背光源作为LCD产品的核心组件之一势必配合此发展趋势，致力于产品的多元化和轻便化。1998-2007年的全球背光模组应用分布，如图1-1所示。
图1-1 1998-2007年的全球背光模组应用分布状况图
1.3 本论文的背景及目的
本文作者已签约宁波奇美电子有限公司，该公司是专业生产TFT－LCD（Thin Film Transistor Liquid Crystal Display薄膜液晶显示屏）的后段模块（LCM），本人毕业后主要从事背光模组的设计工作。本选题紧密结合今后的工作，所以是非常有实际意义的。在毕业设计期间，本人又在宁波奇美电子有限公司参加了两个月的实习，因而获得了背光源生产的实际知识，对完成毕业设计和本文的撰写有极大的帮助。
本论文要完成的任务是： （1）LCD背光源相关知识介绍； （2）光源设计软件TracePro简介；
（3）基于TracePro软件的直下式背光源模拟设计； （4）全文总结。
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2 CCFL背光源研究
2.1 引言
作为背光源模块的光源，LED因为有着一些CCFL无法达到的优点，所以其市场潜在着无限商机。但考虑到成本问题，目前无法降低到普通用户能接受的水平。所以CCFL在中低档产品中还在广泛地运用。以下的介绍和设计都是基于CCFL的。
目前在LCD面板中常用的BLU，按光源设置位置来分，可分为侧光式和直下式。 直下式BLU一般用在大型TV上，从下到上的结构依次是金属背板、反射片、CCFL灯管组、扩散板、下扩散片、上扩散片、增亮膜。上扩散片与增量膜的位子不固定[6]。
图2-1 直下式背光源结构图
侧光式一般用在Notebook、Moniter、小型TV上。从下到上的结构依次是：金属背框、反光片、CCFL灯管、导光板、下扩散片、增光片（Notebook：水平方向及垂直方向各一张，Monitor和TV：单张水平）、上扩散片。
图2-2 双灯管侧光式背光源结构图
2.2 BLU的元器件介绍
2.2.1 CCFL
CCFL灯管内部含有稀有气体Ar或Ar+Ne,还有少量的Hg蒸气，灯内压强通常在2~20kPa之间。当灯管于电极两端加上足够高的电压后，将会产生气体放电，导致形成电离和激发的分子。被激起的分子，当它回到基态时就会产生紫外线辐射(主要波长为253.7nm与185nm)，并被释放出来。荧光体因吸收这个波长的紫外线，将紫外线的能量变换为可视光线而造成发光[9]。
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图2-3 是CCFL的结构原理图。
图2-3 CCFL的结构原理图
CCFL的制作流程如下。
玻璃管裁切→玻管洗净、干燥→玻璃内部废气清除→玻管端面烧钝→荧光体涂布→烧成→涂布玻管选别→荧光体剥除→电极固定→电极封止→置放活性金属块→排气封合→活性金属析出→封止切断→活性金属扩散→点灯选别→特性检查→点灯检查→入库→出货。
2.2.2 反射片（Reflector film）
反射板功能是将未被散射的光源反射再进入光传导区内，其本身对光源亦稍微有散射的效应；在侧光式大型的背光模块，为降低灯管入光处的辉线效应，常在反射板对应灯管入光处做消光设计，得到较佳的外观效果及均一性。图2-4 是反射片的工作原理图。
图2-4 反射片的工作原理图
常用的反射片由PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)和TiO2(二氧化钛)组成[7]，一般的加工结构如图2-5所示。
图2-5 反射片的加工结构图
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图中E60L：发泡性PET+TiO2，为Toray专利，AL or White coating:高反射层, 于里面增加反射层以防止光源由底层射出、使反射效率提高。 2.2.3 导光板LGP（Light Guide Plate）
导光板在背光内将点光源或线光源转换成面光源，它运用了折射、透射与全反射的原理。利用全反射原理将靠近LGP一端的光线传送到另一端。当光线射到导光点时，光线被打散，不满足全反射条件的光线折射出LGP。部分从LGP反面射出的光线通过反射片的作用反射回导光板。图2-6 是导光板结构原理图。
图2-6 导光板结构原理图
常见的导光板外形上分为平板状和楔形状，分别如图2-7所示。平板状导光板用在双灯管背光源中，两根灯管放在导光板两端，所以其背面网点是中间大两端小。楔形状导光板用在单灯管背光源中，灯管放在楔形板底部端，靠近灯管的网点小，远离灯光的网点大，导光板网点分布图如图2-8所示。
图2-7 导光板截面图
图2-8 单灯管和双灯管导光板的背面网点分布图
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