LCD背光源设计毕业设计论文文档格式.docx
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毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明
原创性声明
本人郑重承诺：
所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
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本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：
按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；
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学位论文原创性声明
本人郑重声明：
所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
日期：
年月日
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
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涉密论文按学校规定处理。
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导师签名：
日期：
指导教师评阅书
指导教师评价：
一、撰写（设计）过程
1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神
□优□良□中□及格□不及格
2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度
3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力
4、研究方法的科学性；
技术线路的可行性；
设计方案的合理性
5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况
二、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
三、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
建议成绩：
（在所选等级前的□内画“√”）
指导教师：
（签名）单位：
（盖章）
年月日
评阅教师评阅书
评阅教师评价：
一、论文（设计）质量
二、论文（设计）水平
评阅教师：
教研室（或答辩小组）及教学系意见
教研室（或答辩小组）评价：
一、答辩过程
1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况
2、对答辩问题的反应、理解、表达情况
3、学生答辩过程中的精神状态
评定成绩：
教研室主任（或答辩小组组长）：
（签名）
教学系意见：
系主任：
1绪论
1.1引言
LCD（LiquidCrystalDisplay），中文是液态晶体显示器，简称为液晶显示器。
早在19世纪末，奥地利植物学家就发现了液晶，即液态的晶体，也就是说一种物质同时具备了液体的流动性和类似晶体的某种排列特性[1]。
到20世纪60年代，人们发现给液晶充电会改变它的分子排列，继而造成光线的扭曲或折射。
这种在电场的作用下，液晶分子的排列会产生变化，从而影响到它的光学性质，这种现象叫做液晶的电光效应。
人们也因此引发了发明液晶显示设备的念头。
世界上第一台液晶显示设备出现在20世纪70年代初，被称之为扭曲向列液晶显示器TN-LCD（TwistedNematic-LiquidCrystalDisplay）。
尽管是单色显示，它仍被推广到了电子表、计算器等领域。
近年来液晶显示器发展迅速，与传统的阴极射线管CRT（CathodeRayTube）显示器相比，LCD不但体积小，厚度薄，重量轻、耗能少、工作电压低并能直接与互补金属氧化物半导体CMOS（ComplementaryMetalOxideSemiconductor）集成电路匹配。
由于优点众多，LCD从1998年开始进入台式机应用领域。
逐步取代笨重的CRT显示器，目前已成为主流的显示设备。
众所周知，由于液晶分子不能自己发光，所以，液晶显示器需要靠外界光源辅助发光。
背光源作为液晶显示器最重要的内部组件之一，其技术的进步一直是支撑整个液晶显示产业迅速发展的重要动力。
近年来，随着更多光源技术的出现，这一领域呈现出众多的新特点新规律，众厂商也先后推出多种采用新型背光源技术的液晶产品[2]。
背光源的发展可以追朔到二战时期，当时用超小型钨丝灯作为飞机仪表的背光源，这是背光源发展的初始阶段。
进入60年代，出现了粉末电致发光的背光源，80年代研制出半导体发光二极管背光源LED-BLU（LightEmittingDiode-BacklightingUnit）。
之后，随着液晶显示器等非自主发光器件的发展，需要大尺寸、长寿命的背光源模组提供光，冷阴极荧光灯背光源CCFL-BLU（ColdCathodeFluorescentLamp-BacklightingUnit）应运而生。
目前在LCD背光源中广泛运用的光源为CCFL和LED。
TV（Television）、笔记本电脑、手机、便携式数字多功能光盘DVD（DigitalVersatileDisc）播放器、数码相机、摄像机和个人数码助理PDA（PersonalDigitalAssistant）是推动LCD背光源需求的主要动力，同时，这类产品在汽车导航系统中的应用正在增长。
在大、中尺寸的LCD显示屏应用中，LED和CCFL背光一直在相互竞争。
目前看来，大尺寸LCD厂商多采用CCFL背光，小尺寸显示屏则主要使用LED背光。
1.2国内外研究现状及发展趋势[2]
LCD是目前平板显示领域中成熟度最高、发展最快、应用面最广、市场价值最大的一项技术，涉及半导体、光学、微电子、化学材料、精密机械等众多高科技领域。
其制造产业，历经20年的快速发展，目前已成为一个规模庞大的新兴高科技产业。
目前可达到300-400cd/m2的亮度和17ms的响应速度；
尺寸跨度从0.5寸的手表用液晶芯片至到65寸的液晶电视；
分辨率从早期的VGA（640x480）发展到现在的QUXGA（3200×
2400）。
到2010年，LCD面板繁荣再现，产值增长18.7%，达764亿美金，特别是LCD-TV持续发烧，年增长20%，挑战1.5亿台。
目前产业基地主要集中于日本、韩国和我国的台湾地区。
1.2.1国外研究现状[3][4][5]
日本是世界上LCD产业最发达的国家，也是全球最大的液晶显示器模块生产基地之一。
全球十大LCD厂家日本占其七，其中SHARP公司占据了全球LCD市场相当可观的份额。
2000年，日本TFT-LCD的产值已超过110亿美元，大多数著名的制造商在邻近的国家和地区都设有海外工厂。
日立等六大日本电子厂家联合出资设立了“液晶高端技术开发中心”，其工作目标有两个：
一是开发节能型生产技术，减少装置的制造工序，力争将制造过程中的电力消耗减少50％；
二是开发超薄和耗电少的液晶显示装置。
在制造液晶显示装置方面，日本占有一定优势目前日本在LCD的技术和产业化规模方面总体上居世界领先地位，索尼、三洋和爱普生公司都已生产出分辨率达到1366×
768或者1280×
720的LCD前投影机，索尼、Zenith和松下公司也都生产出50～60英寸的LCD背投电视。
但由于韩国的生产成本低廉，日本产品的国际竞争力近年来相对地削弱了，迫使他们不得不调整产业政策，转向中小面板领域发展。
日本厂家设立新的研发机构，目的就在于组成联合阵线，以新的技术和产品夺回失去的国际市场份额。
韩国LCD生产企业以三星、LG和现代为代表的发展极其迅速，拥有自主的知识产权已成为韩国厂商核心竞争优势的一个重要组成部分。
其发展战略是建立国际上最高水平的液晶显示器产业，不惜巨资引进先迸的设备和技术，力图在短时期内建立先进的产业基地。
为打破日本的垄断，他们从1997年开始相继投入20多亿美元，兴建TFT-LCD工厂，并且年增长率高达138．6％，2000年产值已超过58亿美元。
在大尺寸LCD方面，LG、Philips和三星仅2000年就投入20亿美元建第五代生产线。
据市场调查机构DisplaySearch表示，三星电子和LG电子2009年第三季度在全球液晶电视市场上的合计占有率为33.4%，大幅领先占有率仅为17.4%的日本企业（索尼、夏普）。
日本企业原地踏步的同时，韩国企业的占有率比第二季度增加了2.8个百分点。
美国曾经是LCD技术的发源地，但是目前其LCD产业谈不上规模，无法与日韩相比。
其他欧洲国家LCD的产业规模也不大。
这并不是欧美国家缺乏资金和技术，而是他们认为自己做LCD模块不如买日韩的成品划算。
在背光源系统开发方面，美国的3M公司（MinnesotaMiningandManufacturingCorporation）发展卓著，它是世界著名的产品多元化跨国企业。
其利用创新的显示增强薄膜技术开发的光学增亮膜系列产品，满足了手持产品彩色显示屏的增光需求。
在显示屏的背光源中采用新技术，包括微复制棱镜薄膜、多层反射型偏光片、精密涂布和各种薪型材料，显著增强了背光照明的亮度，提高了显示均匀性。
1.2.2国内研究现状[6]
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（ThinFilmTransistor-LiquidCrystalDisplay）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。
●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1-11998-2007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（ThinFilmTransistorLiquidCrystalDisplay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。
2CCFL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
2.2BLU的元器件介绍
2.2.1CCFL
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]。
图2-3是CCFL的结构原理图。
图2-3CCFL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（Reflectorfilm）
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
图中E60L：
发泡性PET+TiO2，为Toray专利，ALorWhitecoating:
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（LightGuidePlate）
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
导光板材质的物理特性有如下几个方面的要求。
●高折射率；
●高全光透过率；
●高耐热变形温度；
●高表面硬度；
●低吸水率；
●低热膨胀率。
导光板有印刷式和非印刷式两种形成方式[10]。
印刷式的工艺流程如图2-9所示。
图2-9印刷式制程图
非印刷式工艺流程如图2-10所示。
图2-10非印刷式制程图
2.2.4扩散板（DiffuserPlate）[11][12]
扩散片的主要功能是将光线均匀化，
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