液晶显示(LCD)原理及优化设计

贵州师范大学本科毕业论文设计1/20学科代码：071201学号：110802010006贵州师范大学（本科）毕业论文题目：液晶显示（LCD）研究与设计学院：物理与电子科学学院专业：电子信息科学与技术年级：2011级姓名：甘勇艺指导教师：阮方鸣（博士）完成时间：2015年4月17日贵州师范大学本科毕业论文设计2/20目录摘要...................................................................................................................3ABSTRACT...................................................................................................................3第一章概述.................................................................................................................41.1平板显示简介..................................................41.2.液晶显示现状..................................................41.3液晶显示发展趋势..............................................5第二章PCBI成像原理................................................................................................72.1液晶分子特性..................................................72.2成像单元......................................................7第三章.侧入式背光模组..............................................83.1光反射膜......................................................93．2扩散膜.......................................................93.3增亮膜........................................................83.4发光二极管（LED）光源........................................103.5导光板.......................................................113.5.1光学理论基础...............................................113.5.2光度学.....................................................12第四章．液晶显示的若干优化设计.........................................................................124.1导光板的网点优化.............................................124.2提高光能利用率...............................................144.2.1系统光能损失分析...........................................144.2.2提高光能利用率措施.........................................144.3大尺寸LED背光模块驱动......................................154.3.1LED背光模块驱动设计总体方案..............................154.3.2LED驱动电路设计..........................................164.3.3LED驱动电路电源部分设计..................................174.3.4驱动电路测试及结果分析....................................18总结与展望........................................................18致谢.............................................................................................................................19参考文献...................................................................................................................20贵州师范大学本科毕业论文设计3/20液晶显示(LCD)研究与设计摘要液晶显示是基于液晶的光电效应，液晶分子在不同的电压下有不同状态，由电场约束光线的通过量来控制屏幕的亮度，然后经过彩色滤光片过滤生成具有不同灰阶和各种不同颜色的画面，最后达到我们想要的彩色显示。但是，液晶显示面板(PCBI)是一种被动型显示技术，即其自身是不能主动发光的，必须经过背光模组来提供发光源。PCBI的背后紧贴着背光模组用以照亮灰暗的画面。背光模组可以说是将许多个发光二极管(LED)的近似点光源整齐有序地排成一列成为线光源，线光源经过导光板的作用转换为面光源。所以作为能直接影响侧光式背光模组光学属性的导光板显得尤为重要，有很大的研究意义。本文在深入探究其成像原理的基础上提出了若干优化设计。关键词：液晶分子、电场、LED光源、导光板、背光模组ABSTRACTTheliquidcrystaldisplayisbasedonthephotoelectriceffectoftheliquidcrystal，TheLiquidcrystalmoleculesinthedifferentstateshavedifferentvoltages,bytheelectricfieldtocontroltheamounroflighttocontrolthescreen.Thenthroughdifferentcolorfilterstoproducecolorgrayscaleandcolcrimages.Intheend,achievecolordisplay.ButthePCBIisapassivedisplaytechnology,thatitselfisnotactiveluminous,mustbeprovidedbythebacklightilluminationsource.BehindPCB’sclosetothebacklighttoilluminatethegloomypicture.Backlightcanbesaidtobealotoflight-emittingdiode(LED)oftheapproximatepointsourceneatandorderlyarrangedinalinearlightsourcebecomes,Linesourcethroughalightguideplateisconvertedintoasurfacelightsource.Therefore,ascandirectlyaffecttheopticalpropertiesofedge-litbacklightlightguideisparticularlyimportant,Significantresearch.Inthispaper,anumberofoptimizationdesignisproposedbasedonanin-depthlookintotheimagingprinciple.KEYWORDS：Theliquidcrystalmolecules、Electricfield、LEDlightsource、Thelightguideplate、Backlight贵州师范大学本科毕业论文设计4/201.1平板显示简介平板显示的出现，是顺应时代的发展，迎合年轻人审美观的必然结果。平板显示的出现，颠覆了传统的大体积、大功耗的显示时代。平板显示的出现，是符合人们审美观的，以至于它能以迅猛的方式发展，呈现各种技术并立的局面，主要包括：液晶显示(LCD)、等离子显示(PDP)、发光二极管显示(LED)、有机发光二极管显示(OLED)、等等。其中，液晶显示、离子显示、有机发光二极管显示是现在以及未来一段时间内的三大主流技术。近年来，平板显示市场份额不断扩大，平板电视在市场上已经成为彩电行业的主流，这充分说明了平板电视基本取代了原来的CRT。随着人们对平板化的高清TV、电脑、移动电话等电子产品消费需求的加大，这种需求成为了促进平板技术发展的动力。所以，它和传统的CCFL对比还是有很大的优势的，主要体现在如下几方面：（图1-1LED背光与CCFL背光主要参数对比）1.2液晶显示现状分析目前，液晶显示器件基本上取得了全面的发展，带动其他零碎产业的发展，成为平板显示市场的主流。因其符合国家节能、环保、寿命长等标准，使其发展领域覆盖面非常广阔，从小尺寸的MP3到大尺寸的家用电视机，无不有它的身影。人们在社会活动、生产、科研、生活等过程中都需要获得大量的信息,人们对信息的传递、获取、处理的需要量不断在增加。不言而喻，我们平时的信息来源大部分来源于视觉。因为视觉信息不仅量大,而且及时、可靠。所以人们早就重视发展贵州师范大学本科毕业论文设计5/20显示技术,付出了很大的代价。历经多年的努力，中国LCD产业也有属于自己的春天，LCD从无到有，从无源进入有源，如今已成为世界最大材料供应商之一。目前在中国大陆与LCD产业相关的生产厂商、科研院所大约有180家，主要分布在东部远海，如长江三角洲、珠江三角洲等。（图：液晶显示屏的整体结构）1．3液晶显示发展趋势1）高亮度高对比度理论上来说亮度越高，对比度越高，画面显示的层次就越丰富，图像就越清晰，适应的环境也越广泛，这也是判断显示器好坏的一个指标。再有更换高亮高效的光源也是提升整体亮度的一个手段。由于液晶本身特性的影响，不比主动发光类型的显示技术，黑态下可以做到“全黑”，即光源彻底关断漏光几乎消除，使得在白态下最高亮度虽然不高，对比度也会很高，达几千比一以上。2）大尺寸大尺寸给人一种更逼真的画面重现，更生动的体验乐趣，显示器的尺寸在在顺应人们的要求变得越来越大，显示面积一次一次地被刷新。随着面板加工技术的大幅提升，半导体工艺愈发精湛，大尺寸变为可能，各方液晶厂商都在努力建设高时代产线，现在最大的为日本夏普公司十代线，幅宽可达三米。新世纪产线不仅能产出更大尺寸的面板，对于小尺寸面板的切割方面也更加合理，产量和质量大幅度提升，并且工艺也代表一个新的高度，能产出更优质的产品，大尺寸面板仍是未来发展方向。贵州师范大学本科毕业论文设计6/203）高分辨率像素点的密度越高，图像显示就越清晰越光滑，如乐视TV退出4K神器以来，其他厂商的液晶工艺水平也在不断提升，像素也越做越小，未来出现照片级别的图像将不是梦。还有，低温多晶硅技术的出现对高分辨率带来新的手段，其电子