采用高温固相法，通过阳离子替代的实验策略，制备出系列窄带发射且颜色可由深黄色调至绿色的K_2-xNa_xZn_0.94SiO₄∶0.06Mn²⁺ （0≤x≤2）荧光粉。用X射线粉末衍射仪对样品的物相进行表征，通过扫描电子显微镜和能量色散谱测试对样品的形貌和元素分布进行分析。结果表明，成功地合成了纯相且元素分布均匀的K_2-xNa_xZn_0.94SiO₄∶0.06Mn²⁺ （0≤x≤2）荧光粉。在蓝光激发下，随着Na⁺离子逐渐代替K⁺离子，K_2-xNa_xZn_0.94SiO₄∶0.06Mn²⁺ （0≤x≤2）荧光粉的发光强度逐渐增强，原荧光粉的发光强度得到有效提高的同时发光颜色由深黄色调至绿色。在427 nm激光的激发下：当x=0.8时，K_1.2Na_0.8Zn_0.94SiO₄∶0.06Mn²⁺荧光粉发光最强；当x=2.0时，即K⁺完全被Na⁺替代，Na₂Zn_0.94SiO₄∶0.06Mn²⁺荧光粉发射出中心波长为517 nm、半峰全宽为32 nm的绿光，相较于商用β-SiAlON∶Eu²⁺绿色荧光粉，其半峰全宽更窄。

根据全反射原理设计了一款基于表面微结构的超薄透镜，由自由曲面将光源出射的光线进行准直，随后利用微米级表面微结构将准直光线反射到底部，再配合底部的反射膜将光线进行二次反射，从而能够在较小的混光距离（OD）下有效增大光斑尺寸。利用边缘光线原理，改善了扩展光源下光线经自由曲面后准直性劣化问题。仿真结果表明，该透镜应用于超薄背光模组时，能够在OD为3 mm、距离-高度比（DHR）为15 mm的3×3阵列下获得82%的均匀性，相比传统双自由曲面透镜均匀性提升40.7%。该透镜设计方法简单，避免了双自由曲面透镜尺寸较小时加工误差的影响，无需后期大量复杂的优化工作，具有较大的实际应用价值。

量子点因其独特优异的光学特性而被广泛应用于发光领域, 其中最突出的特点是光谱调谐方便, 只需要改变材料的尺寸, 就可实现发光光谱的调谐。 结合实际应用的需要, 选取CdSe材料作为主要研究对象, 通过改进工艺, 采用希莱克技术隔绝水氧, 使用高温热注入法, 调整原料中镉源和锌源, 硒源和硫源的比例, 获得了尺寸分别约为6.0和4.2 nm, 发光峰分别为625和525 nm, 半高宽分别为30和28 nm, 荧光量子产率分别达到82%和61%的粒径均一、 色纯度高且高效稳定核壳结构CdSe/ZnS红光和绿光量子点材料。 然后对量子点LED在背光显示中的应用进行了研究, 采用合成的红光和绿光量子点材料替代传统工艺中的荧光粉材料, 通过改进封装方式, 对量子点光转换层采用双层环氧树脂AB胶保护, 同时引入PMMA透镜包覆, 从根本上隔绝水氧。 最终得到的量子点白光LED, 红绿蓝光发射峰分别为630, 535和453 nm, 半高宽别为20, 28和30 nm, 三段光谱发射峰两侧对称性良好, 有效解决了传统荧光粉白光LED在红色光谱波段缺失的问题, 并同时实现了单色性好、 色纯度高、 色彩饱和度高等优点。 在LED积分球光色电测试系统中20 mA电流条件下测试, 得到了CIE色坐标为(0.329, 0.324)的白光量子点LED, 这是非常接近标准白光的色坐标。 其色温为5 094 K, 光效达到94.72 lm·W-1, 显色指数Ra可达78.6, 寿命超过400 h。 最后对量子点LED灯条进行封装得到背光源, 根据测试获取的白光量子点LED发射光谱, 可以得到sRGB颜色三角形, 即色域, 通过对比NTSC1931标准色域, 得到了色域覆盖率可以达到109.7%的高色域量子点LED背光源。 开发的LED背光由240个白光量子点LED制成, 并且首次成功演示了29英寸液晶电视面板, 这一结果将进一步开发量身定制的量子点, 特别是在高性能显示器应用领域。

在TFT-LCD工艺制作过程中, 平板电脑产品一直存在暗态画面不均问题, 对产品良率的影响较大, 本文主要从产品设计、工艺参数调整、制程控制等方面进行研究, 分析产品暗态均匀性的影响因素。研究表明, 产品暗态均匀性主要受到暗态画面亮度和液晶显示器模组平坦度两个方面影响, 暗态画面亮度越低, 暗态均匀程度越好; 液晶显示器模组平坦度平坦度越好, 暗态均匀程度越好。结合实际生产, 通过这两个方面的改善, 探讨出一套暗态均匀性的管控改善方案, 有效地管控了暗态均匀性的程度。

黑画面的漏光是高级超维场开关显示模式(Advanced-Super Dimensional Switching, ADS)TFT-LCD中常见的一种不良, 当液晶面板有形变或应力作用即容易发生漏光不良, 窄长型ADS车载产品更容易受力形变。本文探讨漏光发生的机理并进行改善。研究发现, 面板由于形变, 内应力, 液晶偏转发生异常, 最终导致黑画面的漏光。本文以312.4 mm(12.3 in)寸窄长型车载ADS产品为例, 首先对平坦度进行分析: 从面板平坦度、背光源平坦度、背光源口子胶位置等方面分析。再从应力着手: 从模组将集成电路压接在玻璃基板上的工艺 (Chip on Glass,COG)、面板和背光源的组装精度进行漏光实验。实验结果表明, 在面板平坦度提升、背光源平坦度管控、背光源口子胶设计为半口子胶并由长边固定变更为短边固定, COG绑定温度和压力进行实验设计、组装精度提升等方面改善后, 黑画面漏光可从15%降低至0.1%以内。

介绍了背光源顶白不良，探讨了顶白的形成机理。研究发现表面光滑反射片对导光板网点间留白区域的挤压是产生顶白的根本原因。由此提出通过改善背板局部凸起高度和增加反射片粗糙度来改善顶白。结果表明：顶白发生率随背板局部凸起高度降低和反射片表面粗糙度增加而明显降低。控制模具凸棱厚度可调整回压量，进而降低背板局部凸起高度。模具凸棱厚度为0.05 mm时，背板局部凸起高度均值由无回压时的0.21 mm降低至0.11 mm，加速试验条件下对应顶白发生率由50%降低至18.7%；涂布不同大小粒子可调整反射片表面粗糙度。当反射片涂布Bead粒子径为40 μm，对应粗糙度为6.29 μm时，并搭配段差回压后背板，改善后背光源在加速试验条件下无顶白发生。同时，经光学、老化及振动测试，改善后背光源未发现其它相关不良。

提出了一种基于凹槽导光板的背光源设计以提高侧入式背光源的光线利用率。首先, 通过光学工程软件LightTools设计了常用导光板及三角形截面凹槽导光板; 再分别采用两种不同结构的导光板对背光源进行仿真; 最后, 通过跟常用背光源进行对比分析, 可以得出结论: 采用三角形截面凹槽导光板能大幅提高背光源的光学性能。其中, 平均照度提高了约17 000 lux, 平均亮度提高了约10 000 nit, 光线利用率提高了20.2%, 但是均匀性降低了4.7%。总体来看, 该背光源可以有效提升液晶模组的显示亮度。该结论对于进一步提高各类液晶显示器亮度的相关研究有一定的参考作用。

为了实现检测角膜的表面形貌, 设计了基于Placido盘的角膜地形图仪投射照明系统。首先, 根据人眼的明视觉光谱光视效率、CCD元件光谱响应曲线以及仪器对面光源照度与发光均匀性的要求, 进行了LED背光源设计。其次, 根据角膜地形图仪检测原理, 比较了球形和椭球形Placido盘的利弊, 在背光源照明下分析了这两种面型Placido盘的光照情况。分析显示, 椭球形Placido盘的最大辐照度优于球形盘。采用反向逆推法建立数学模型, 利用Matlab软件求解确定了盘上黑白条纹环的分布。最后, 根据上述设计参数进行了Placido盘加工, 搭建了投影照明实验装置, 并利用标准模型眼对所获得的投射照明系统进行检测。实验结果表明: 在主波长为625 nm的AlGalnP红色LED面光源照明的情况下, 采用所设计的24环椭球型Placido盘成像到CCD上的黑白条纹环满足等间隔均匀分布的要求, 检测精度可达到0.05 m-1, 较好地满足了角膜地形图仪对投射照明系统的高对比度、高精度的要求。

以LED为扩展光源, 提出一种基于照度分布分割与反馈的方法为LED设计非常紧凑的光学自由曲面透镜, 进而设计实现了大距高比(DHR)的直下式背光源。与子光学面联接构成光学面的过程相对应, 总照度分布被分割为子照度分布。通过修正子光学面来调整子照度分布, 使得总照度分布足够接近于目标照度分布, 所需光学面就被构建出来了。该设计过程不依赖于仿真, 简便易行, 适用广泛。作为实例, 一个非常紧凑(透镜的中心高度与LED尺寸相等)的自由曲面透镜被设计出来, 作为直下式背光源的配光透镜。仿真结果表明, 背光源照度分布的均匀度达到了0.91, 相对标准差(RSD)低至0.0202, 总的光能利用率达到了85.5%。