摘要：近年来，随着经济的快速发展，社会水平不断提升，进一步促进了科学技术的飞速发展。其中当前半导体激光技术逐渐呈现体较小，重量更轻，光电转化效率更高的优点，从而进一步促进了当前激光显示技术的长远发展。为了进一步分析与研究液晶显示激光背光模组中的关键技术，因此在本文中，分析了当前液晶显示器的主要结构和激光散斑效应，同时还提出了相对应的具体实验内容，从而来进一步掌握影响液晶抑制散斑效果的具体因素，从而来提升激光显示技术的水平。

　　关键词：液晶显示，激光背光模组，关键技术

　　1. 液晶显示器的主要结构以及激光散斑效应的简要概述

　　1.1液晶显示器的主要结构及原理

　　在当前液晶显示器的主要结构中，主要包括了两大部分。一部分是液晶玻璃面板，另一部分是背光模组。对于液晶玻璃面板发挥的主要功能是显色，能够使得液晶显示器显示出相应的颜色。而背光模组的主要功能是为液晶玻璃面板提供所需要的光源，从而能够促使整个液晶显示器显示出画面。下图是当前新型的液晶显示器。

　　图一 液晶显示器

　　1.1.1液晶玻璃面板的重要组成结构

　　在当前液晶玻璃面板的重要组成结构中，主要包括了上下偏光板、玻璃基板、彩色滤光片(CF)、导向模、液晶、光学薄膜、ITO透明电极等组成。对于玻璃基板来说，是属于一种表面平整度较高的薄玻璃片。对于彩色滤光片来说，发挥的主要功能是当背光模组中所提供的白色光在经过该滤光片时能够调制出相对应的颜色，从而来使得液晶玻璃片显色。导向模又叫做配向膜，主要是可以使得沟槽中的一些液晶分子按照一定的方向排列，从而发挥出配向的相应功能。而上下偏关板主要是偏振方向相互垂直的两个偏振片[1]。液晶材料，发挥的主要功能是当上下偏光板中间液晶产生电场时，此时高槽中的液晶分子会按照一定方向来再次排列，此时通过调制后的光自身的偏振性可以使得光能从上下偏光板中按照一定规律漏出。对于ITO电极，主要功能是为液晶层来提供所需要的电场。光学薄膜，的主要功能是明显提高光能的利用率。

　　1.1.2背光模组的概述与分析

　　简单来说，在背光模组中相对应的液晶玻璃基板本身不会发出光源，而是需要相应的背光模组来为玻璃机板提供所需要的光源，从而使得液晶玻璃机板能够显色。在此过程中，背光模组的总体体积也直接影响着整个LCD整体的体积大小。而当前背光源的种类，数量相对较多，其中可以根据光源的具体位置来分为直下式背光源和侧光式背光源[2]。在当前直下式背光源结构中，是不需要导光板，光源自身发射出的光在经过反射片的反射以及扩散片和眼镜片的云光处理后，就会均匀照射在液晶玻璃面板上，并使得液晶玻璃面板来发挥相对应的功能。但是该种结构具有一定的缺点，进一步增加了背光模组的厚度尺寸，增加了LCD的体积。而测光式背光源结构中，主要是在两侧区域中放置光源和导光板，导光板的主要功能是将侧边发射出的线光源转变为垂直入射的面光源。

　　1.1.3背光模组中的光源概述与分析

　　液晶玻璃基板本身不会发出光，所以就需要背光模组来提供光源。而当前被光源主要采用了冷阴极荧光灯和发光二极管技术。其中，对于线光源来说，光学特性较为良好，点亮温度相对较低，而相对应的发光效率较高，价格相对便宜实惠，整体技术水平较高，可以根据所需要的具体要求来制作成相对应的形状。但是同样也包含一些缺点。对能源的消耗力度较高，含有汞，因而会的招标环境造成影响。在开启过程中对电压要求较高，进而具有一定的危险性。因此所以线光源不是当前背光模组中的重要选择光源种类。第二种是LED光源。其中在该LED光源中，主要包括了PN结芯片、电极以及相应的光学系统。在此过程中，如果向PN施加电压时，会导致新加入的载流子会与多数载流子进行复合，从而其中一部分能量以光的形式释放出来。而需要根据掺杂的材料种类来决定释放出光的颜色。在于线光源进行对比分析中，可以看出LED光源对周边环境造成的影响相对较小，对能源的消耗较少，体积小，使用周期较长，但是不能制作成功率较大的器件。更关键的是LED光源所发射出的是荧光，因而无法实现全彩显示的相应要求。

　　1.2激光散斑效应

　　激光散斑效应指的是当相应的激光照射到粗糙度较高的墙面时，就会形成一些我按照相关规则分布和对比度较高的斑纹图案。激光自身的相干性较高，因而当自散射体表面出现反射时，会在散射体的周边区域中产生无规则的亮暗斑点，而该种情况就叫做激光散斑。激光散斑上映的存在会严重影响显示的整体质量水平。此外，散斑抑制效果也同样影响职位激光显示的市场化。在显示器中，如果出现了散斑就相当于人体表面长出疹子，严重影响了显示器的显示质量水平，因而就需要严格抑制散斑的出现。

　　在当前激光显示过程中造成散斑出现的主要原因是激光光源自身的相干性较高以及散色体粗糙度较高原因造成的。同时因为三班效应的存在，会导致激光广场出现一些无规则的图样，从而降低了整体显示的质量水平。根据三班大小不同，又可以划分为粗糙和细微散斑。细微散斑主要是由显示屏自身产生的。而在使用显示器中一般都是间隔一段距离才可以看到显示内容。因此在当前激光显示器大多数是远场散斑，其中混合了粗糙和细微散斑。如果不对上班效益进行一直处理，将会增加人眼的疲惫度，在经过长时间观察，显示器后会对人眼造成一定的损伤。

　　2.机载环境下对背光模组的具体设计以及相应的实验研究

　　2.1在机载环境的适应性设计

　　在相关机载环境下，相对应的液晶显示模块需要符合国家相关标准，才可以运用在各种环境中。其中对于背光模组来说，在设计时要充分考虑在环境中的适应性，因为在实际应用环境中需要保证背光模板稳定性较高，能够通过各种震动和冲击性试验，并能够稳定运行。此外还是要保证背光模组的亮度，满足在强光下可视性的要求，一般是需要对背光模组进行专业设计，以节选择出相对应的光学膜的搭配。与此同时还需要保证背光模组具有非常宽广的色域，从而使得使用人员能够准确了解显示屏中的信息。

　　2.2夜视兼容的设计与研究

　　背光模组继续要提高在环境中的适应性，同时还需要满足在夜视兼容的相关要求。夜视兼容，指的是当显示器应用在汽车内部中，不会与其他夜视成像系统产生相互干扰，即使在黑暗环境下也可以调整亮度，从而来使得驾驶人员能够准确掌握显示器中的内容。如果不经过处理，将会导致接收内的显示器发射出一些接近于红外光线的光，进而对驾驶人员造成干扰，是的，驾驶人员无法接收到相关的信息。因此需要保证背光模组能够满足也是兼容的相关要求，高中驾驶人员的运行安全。

　　3.液晶显示激光背光模组的相关实验的分析与研究

　　3.1背光模组的专业设计与仿真实验研究分析

　　3.1.1背光模组的专业设计研究

　　背光模组与液晶显示模块中的相关性能有着非常重要的关系，因此需要对整体背光模组进行专业合理的光学设计，从而来进一步提升当前液晶显示模块的亮度和兼容性能。根据当前背光模组在设计方面的相关要求，本文提出了一种相对应的背光模组设计方案。并以10.1寸机载液晶显示模块作为实例，分别从背光板，导光板以及光学膜三个方面来研究该背光模组的具体设计内容。

　　3.1.2背光模组的建模与仿真

　　当前在对背光模组设计过程中，其中光学设计的软件数量较多。但是使用最为频繁、设计效果最佳的软件是Light Tools、Tracepro。在使用Light Tools软件时，设计人员确定出背光模组的参数数据后，能够在极短时间内根据参数树立来进行仿真实验，能够通过绘制图形来进一步确定出相对应的光学系统，还可以对该光学系统进行实时观察与调整，保证该光学系统中参数数据的准确合理性。更关键的是通过该软件还可以对背光系统进行分析处理，根据设计人员的设计方案进行验证和预测处理，从而使得能够对背光系统中的参数数据进行适当调整，进一步降低了整体设计的成本，缩短了设计的时间，提升了整体效率。

　　之后在使用该软件对光纤测端微加工的模拟分析中，孔洞的深度为d，半径为r。在经过相关处理分析后可以看出，虽然该孔(如下图二所示)仅仅是位于光线的一侧区域中[4]，但是在该孔的周边区域中均会出现溢光情况，而且d的大小会影响开孔近光源溢出光的比重。如果半径数据逐渐增大，进一步会增加露出光场光强的数值大小。其中将半径数值规定为30μm，调节深度d的数值来得到相对应的广场大小。其中当d为50μm时，光场为6.53*105W/m3。而当d为100μm时，光场为10.6*105W/m3。其中当d为150μm时，光场为11.8*105W/m3。在经过大量分析可以看出，当d和r的数值逐渐增大时，会导致漏光场照度的数值在逐渐增大。因此外有求就该问题需要选用漏光与主漏光相结合的技术来进行处理，从而使得尾部光源中多余出的光能够均匀分散在整体发光区域中。此时通过调整d和r的数值来进一步降低尾光较强的问题。因此，可以得出，通过使用该光纤侧端开孔技术来使得LCD背光模组中的光场分布均匀。

　　图二 侧端开孔的具体模型

　　3.2液晶抑制激光散斑技术的实验分析与研究处理

　　3.2.1实验分析处理

　　为了验证液晶分子会对激光散斑造成一定的抑制影响，本文对该技术进行了实验分析与处理，从而来进一步掌握实际效果，改进当前激光散斑存在对显示器的影响。在整个实验装置中，主要涉及激光光源、液晶抑制激光散斑装置、导光板以及相应的CCD相机。下图是液晶分子的工作原理图。

　　其中激光光源的波长为450纳米的二极管，额定功率数值为200毫瓦。液晶是选用了E7型TN液晶，电压数值为9V左右。对于散射体来说，是使用了导光板[5]，并且还使用了雾化片，来模拟实际情况。在此过程中，并使用了CCD相机，来真实模拟人眼的实际情况，相应时间按照0.02s。其中半导体发射出的光通过抑制激光散斑装置从侧端角度入射到导光板中，并使用CCD相机来实时拍照通电和未通电状态下的导光板图像。此外，还需要使用相关软件来对图像进行灰度处理。在经过一系列处理后，如果液晶片没有接通电场则激光散斑的对比度可以达到6.52%。而在施加电场后，对比度为2.80%，小于4%，从而不会对人眼造成影响。

　　图三 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处理效果分析

　　其中造成液晶抑制激光散斑的主要原因是液晶在进行旋转和极化的过程中，如果时间远远小于电场在同一方向中所连续的时间时，将会导致液晶分子处于静止状态，无法调控激光，最终无法抑制激光散斑。而如果频率大于闯值时，此时就会明显提高液晶分子的旋转速度，最终无法提高对激光散斑的抑制效率。在此过程中，电压数值增加，能够明显提高对激光散斑的处理效果。随着电场强度的数值真的会明显降低，液晶分子的极化时间进一步提高对激光散斑的处理效果。

　　而在本文中，通过控制施加液晶的电场，可以明显降低对激光散斑的对比度数值。其中主要是降低了激光的相干性数值，从而能够明显提高对激光散斑的抑制效率[6]。只有当液晶存在闯值电压，并且到电商中的电压超过该数值时才会发挥液晶的抑制效果。电压数值越高，明显提高对激光散斑的抑制效果。与此同时，只有当电场的频率远远大于闯值时，才可以抑制激光散斑。

　　4. 结语

　　总而言之，在当前液晶显示激光背光模组的关键技术研究分析中可以看出，通过使用该光纤侧端开孔技术来使得LCD背光模组中的光场分布均匀，需要调整d和r的数值大小来进一步减少尾光强度过高的影响。而可以控制施加液晶电场中的电压和频率数值大小来抑制激光散斑效应，提升显示器的显示效率，使得使用者能够准确获取显示器中的内容。

　　5. 参考文献

　　[1]焦森，机就液晶显示模块的背光模组设计与研究[D].芜湖：安徽师范大学.2017.

　　[2]激光显示中散斑抑制技术的研究[J].吉林大学学报理学版2016，54(6):1418-1421.

　　[3]沈凯锋,吴章强.液晶显示直下式激光背光源微结构光纤的设计与研究[J].激光与光电子学进展,2021,58(11):315-321.

　　[4]赵致童.液晶显示激光背光模组关键技术研究[D].长春理工大学,2017.

　　[5]液晶显示器激光背光光源侧体发光光纤设计与研究[J].中国激光，2017,44(03)：0301004.

　　[6]王新宁.浅谈液晶显示激光背光模组的应用[J].计算机产品与流通,2020(05):147.