直下式激光背光模组设计

直下式激光背光模组设计

论文摘要

液晶显示技术是现在主流的平板显示技术。液晶不能自发光,需要背光像源提供显示图像的能量。背光源的性能在一定程度上决定了图像质量,所以为了显示更好的图像,提升背光源的性能是一种直接手段。与传统光源相比,激光的光谱窄,具有较高的色纯度,具有较好的色彩表现能力。但激光二极管用于直下式背光模组时,激光发出的光斑必须要经过扩束整形匀光,以形成满足亮度和形状要求的面光源。本论文选用衍射光学元件(Diffractive Optical Element,DOE)作为激光光束整形匀光器件,并设计了基于DOE的激光背光模组结构。基于基尔霍夫衍射公式和GS算法设计了整形DOE的相位分布,并对设计的DOE相位进行仿真验证。根据仿真结果,对衍射光斑存在枕形畸变问题进行优化设计,将仿真衍射光斑形成期望的较均匀的矩形光斑。在较短的距离上直接利用DOE整形,设计的DOE的采样间距较小,制备成本高、周期长。为了提升制备效率和降低成本,设计了一种新的激光背光结构。其中采用两个衍射元件,整形DOE和扩展光栅,能够在较小距离上形成更大面积的衍射光斑。新结构中所用的衍射元件具有大间距、易于制备的特点,能有效地降低制备成本、提升制备效率。按照设计结果,利用无掩膜直写光刻技术对整形DOE和扩展光栅进行制备。针对制备条件,优化制备参数,得到具有较好面型的衍射器件。搭建实际系统进行了测试。测试结果表明:利用设计的背光结构能有效地将激光二极管出射的高斯分布的光束在衍射面上整形成较均匀的矩形光束,平均亮度能达到34427 cd/m~2,均匀度能达到74.2%。

论文目录

  • 致谢
  • 摘要
  • abstract
  • 第一章 绪论
  •   1.1 课题背景
  •   1.2 激光背光国内外发展与现状
  •   1.3 课题研究的目的和意义
  •   1.4 论文的研究工作和章节安排
  • 第二章 光束整形技术及光刻技术介绍
  •   2.1 光束整形技术
  •     2.1.1 折反射型光束整形
  •     2.1.2 衍射型光束整形
  •   2.2 衍射计算理论基础
  •     2.2.1 标量衍射理论
  •     2.2.2 标量衍射算法
  •   2.3 光刻技术
  •     2.3.1 光刻加工流程
  •     2.3.2 无掩膜光刻直写技术
  •     2.3.3 海德堡MLA100无掩膜光刻直写设备介绍
  •   2.4 本章小结
  • 第三章 激光背光整形衍射光学元件设计
  •   3.1 衍射光学元件的理论设计
  •   3.2 单LD激光背光模组设计
  •     3.2.1 单LD激光背光模组结构
  •     3.2.2 针对枕形畸变的优化设计
  •   3.3 改进的单光源背光模组
  •     3.3.1 光栅特性分析
  •     3.3.2 改进的单光源背光模组结构
  •     3.3.3 DOE设计与优化
  •     3.3.4 改进的激光背光模组仿真
  •   3.4 定位误差的影响分析
  •     3.4.1 整形DOE偏转
  •     3.4.2 衍射光栅偏转
  •     3.4.3 整形DOE偏移
  •   3.5 本章小结
  • 第四章 衍射元件制备与验证
  •   4.1 DOE高度与相位转化关系
  •   4.2 衍射元件制备
  •     4.2.1 光刻材料选取
  •     4.2.2 旋涂与光刻参数优化
  •   4.3 衍射元件测试
  •     4.3.1 整形DOE测试与分析
  •     4.3.2 矩形光栅测试与分析
  •   4.4 激光背光模组测试
  •     4.4.1 背光模组测试系统
  •     4.4.2 测试结果及分析
  •   4.5 本章小结
  • 第五章 总结与展望
  •   5.1 全文总结
  •   5.2 研究展望
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况
  • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 刘子学

    导师: 冯奇斌

    关键词: 激光,背光模组,衍射光学元件,矩形光栅,标量衍射理论

    来源: 合肥工业大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,信息科技

    专业: 物理学,无线电电子学,电信技术

    单位: 合肥工业大学

    分类号: TN873.93;TN24

    总页数: 72

    文件大小: 5172K

    下载量: 94

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