摘要：近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，社會(huì)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(diǎn)，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(shí)還提出了相對(duì)應(yīng)的具體實(shí)驗(yàn)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(jiǎn)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(duì)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(gè)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(duì)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(duì)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(shí)能夠調(diào)制出相對(duì)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(gè)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(chǎng)時(shí)，此時(shí)高槽中的液晶分子會(huì)按照一定方向來再次排列，此時(shí)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(duì)于ITO電極，主要功能是為液晶層來提供所需要的電場(chǎng)。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(jiǎn)單來說，在背光模組中相對(duì)應(yīng)的液晶玻璃基板本身不會(huì)發(fā)出光源，而是需要相應(yīng)的背光模組來為玻璃機(jī)板提供所需要的光源，從而使得液晶玻璃機(jī)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(gè)LCD整體的體積大小。而當(dāng)前背光源的種類，數(shù)量相對(duì)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(kuò)散片和眼鏡片的云光處理后，就會(huì)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(duì)應(yīng)的功能。但是該種結(jié)構(gòu)具有一定的缺點(diǎn)，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(cè)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(huì)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(duì)于線光源來說，光學(xué)特性較為良好，點(diǎn)亮溫度相對(duì)較低，而相對(duì)應(yīng)的發(fā)光效率較高，價(jià)格相對(duì)便宜實(shí)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(duì)應(yīng)的形狀。但是同樣也包含一些缺點(diǎn)。對(duì)能源的消耗力度較高，含有汞，因而會(huì)的招標(biāo)環(huán)境造成影響。在開啟過程中對(duì)電壓要求較高，進(jìn)而具有一定的危險(xiǎn)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(shí)，會(huì)導(dǎo)致新加入的載流子會(huì)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(duì)比分析中，可以看出LED光源對(duì)周邊環(huán)境造成的影響相對(duì)較小，對(duì)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(shí)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(shí)，就會(huì)形成一些我按照相關(guān)規(guī)則分布和對(duì)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(shí)，會(huì)在散射體的周邊區(qū)域中產(chǎn)生無規(guī)則的亮暗斑點(diǎn)，而該種情況就叫做激光散斑。激光散斑上映的存在會(huì)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(chǎng)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(shí)因?yàn)槿嘈?yīng)的存在，會(huì)導(dǎo)致激光廣場(chǎng)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(chǎng)散斑，其中混合了粗糙和細(xì)微散斑。如果不對(duì)上班效益進(jìn)行一直處理，將會(huì)增加人眼的疲憊度，在經(jīng)過長時(shí)間觀察，顯示器后會(huì)對(duì)人眼造成一定的損傷。

　　2.機(jī)載環(huán)境下對(duì)背光模組的具體設(shè)計(jì)以及相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研究

　　2.1在機(jī)載環(huán)境的適應(yīng)性設(shè)計(jì)

　　在相關(guān)機(jī)載環(huán)境下，相對(duì)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(yùn)用在各種環(huán)境中。其中對(duì)于背光模組來說，在設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮在環(huán)境中的適應(yīng)性，因?yàn)樵趯?shí)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(dòng)和沖擊性試驗(yàn)，并能夠穩(wěn)定運(yùn)行。此外還是要保證背光模組的亮度，滿足在強(qiáng)光下可視性的要求，一般是需要對(duì)背光模組進(jìn)行專業(yè)設(shè)計(jì)，以節(jié)選擇出相對(duì)應(yīng)的光學(xué)膜的搭配。與此同時(shí)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(jì)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(shí)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(huì)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(huì)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(duì)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(yùn)行安全。

　　3.液晶顯示激光背光模組的相關(guān)實(shí)驗(yàn)的分析與研究

　　3.1背光模組的專業(yè)設(shè)計(jì)與仿真實(shí)驗(yàn)研究分析

　　3.1.1背光模組的專業(yè)設(shè)計(jì)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(duì)整體背光模組進(jìn)行專業(yè)合理的光學(xué)設(shè)計(jì)，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(jì)方面的相關(guān)要求，本文提出了一種相對(duì)應(yīng)的背光模組設(shè)計(jì)方案。并以10.1寸機(jī)載液晶顯示模塊作為實(shí)例，分別從背光板，導(dǎo)光板以及光學(xué)膜三個(gè)方面來研究該背光模組的具體設(shè)計(jì)內(nèi)容。

　　3.1.2背光模組的建模與仿真

　　當(dāng)前在對(duì)背光模組設(shè)計(jì)過程中，其中光學(xué)設(shè)計(jì)的軟件數(shù)量較多。但是使用最為頻繁、設(shè)計(jì)效果最佳的軟件是Light Tools、Tracepro。在使用Light Tools軟件時(shí)，設(shè)計(jì)人員確定出背光模組的參數(shù)數(shù)據(jù)后，能夠在極短時(shí)間內(nèi)根據(jù)參數(shù)樹立來進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，能夠通過繪制圖形來進(jìn)一步確定出相對(duì)應(yīng)的光學(xué)系統(tǒng)，還可以對(duì)該光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)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(duì)背光系統(tǒng)進(jìn)行分析處理，根據(jù)設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行驗(yàn)證和預(yù)測(cè)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(jì)的成本，縮短了設(shè)計(jì)的時(shí)間，提升了整體效率。

　　之后在使用該軟件對(duì)光纖測(cè)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(huì)出現(xiàn)溢光情況，而且d的大小會(huì)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(huì)增加露出光場(chǎng)光強(qiáng)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(duì)應(yīng)的廣場(chǎng)大小。其中當(dāng)d為50μm時(shí)，光場(chǎng)為6.53*105W/m3。而當(dāng)d為100μm時(shí)，光場(chǎng)為10.6*105W/m3。其中當(dāng)d為150μm時(shí)，光場(chǎng)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(shí)，會(huì)導(dǎo)致漏光場(chǎng)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(shí)通過調(diào)整d和r的數(shù)值來進(jìn)一步降低尾光較強(qiáng)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(chǎng)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(shí)驗(yàn)分析與研究處理

　　3.2.1實(shí)驗(yàn)分析處理

　　為了驗(yàn)證液晶分子會(huì)對(duì)激光散斑造成一定的抑制影響，本文對(duì)該技術(shù)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析與處理，從而來進(jìn)一步掌握實(shí)際效果，改進(jìn)當(dāng)前激光散斑存在對(duì)顯示器的影響。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)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(jī)。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(duì)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(shí)際情況。在此過程中，并使用了CCD相機(jī)，來真實(shí)模擬人眼的實(shí)際情況，相應(yīng)時(shí)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(jī)來實(shí)時(shí)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(duì)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(chǎng)則激光散斑的對(duì)比度可以達(dá)到6.52%。而在施加電場(chǎng)后，對(duì)比度為2.80%，小于4%，從而不會(huì)對(duì)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(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于電場(chǎng)在同一方向中所連續(xù)的時(shí)間時(shí)，將會(huì)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(shí)，此時(shí)就會(huì)明顯提高液晶分子的旋轉(zhuǎn)速度，最終無法提高對(duì)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(duì)激光散斑的處理效果。隨著電場(chǎng)強(qiáng)度的數(shù)值真的會(huì)明顯降低，液晶分子的極化時(shí)間進(jìn)一步提高對(duì)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(chǎng)，可以明顯降低對(duì)激光散斑的對(duì)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(duì)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(shí)才會(huì)發(fā)揮液晶的抑制效果。電壓數(shù)值越高，明顯提高對(duì)激光散斑的抑制效果。與此同時(shí)，只有當(dāng)電場(chǎng)的頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于闖值時(shí)，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(chǎng)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(qiáng)度過高的影響。而可以控制施加液晶電場(chǎng)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)

　　[1]焦森，機(jī)就液晶顯示模塊的背光模組設(shè)計(jì)與研究[D].蕪湖：安徽師范大學(xué).2017.

　　[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(bào)理學(xué)版2016，54(6):1418-1421.

　　[3]沈凱鋒,吳章強(qiáng).液晶顯示直下式激光背光源微結(jié)構(gòu)光纖的設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)算機(jī)產(chǎn)品與流通,2020(05):147.