《背光板扩散网点设计技术》由会员分享，可在线阅读，更多相关《背光板扩散网点设计技术（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、背光板扩散网点设计技术除了 monitor的液晶显示器背光照明单元使用直下式灯管配置之外,几乎所有液晶显示 器背光照明单元都是采取端缘入光(edge ight)设计。图1(a)是典型的光照明单元结构，英中 又以导光板(LG: Light guide)扮演决定性的角色，如图1(b)所示从冷阴极灯管(CCFL: Cold Cathode Fluorescent Lamp)射出的光线反复在导光板上方与下方全反射与散乱，当上方全反 射条件受到破坏时，光线就从导光板内部射出。为了引发散乱或是扩散反射，因此利用网版 印刷设备在导光板下方涂布山二氧化钛(Ti02)、硫化顿与UV胶所构成的白色网点(dot p
2、attern),网点的密度与大小-般血言靠近灯管的网点密度越疏，直径越小，随着距离的增 加网点密度逐渐变密，网点的大小越来越大，藉此设计使光线能均匀分布在导光板衣面。背光照明单元是笔记本电脑中最耗电的device,因此提高背光照明单元的光线利用效率 成为重要的课题。虽然端缘入光方式具有极佳的光线收敛特性，不过基本上背光照明单元属 于透明纽件，也就是说白色微小构造体(以下统称为网点pattern或是光线散乱体)与液晶cell 产生的干涉pattern,随着液晶显示器大型化越来越明显，儿乎已到达无法忽视的程度。虽然 微小构造体可透过优化设计获得适宜的形状，不过一整体而言如何有效排列微小构造体却是设
3、 计者最困扰的问题，因此接着要介绍有关不规则网点pattern的理论设计技术(以下通称为网 点生成法)。(a)導光板的光線擴散嫡點图I典型的端缘入光背光板结构网点生成法的现况避免液晶cell的data line gate line两个规则性pattern与导光板的网点产生丁涉，理论上 最有效的方法是使网点pattern作不规则排列，不过实际上不规则排列如果造成网点相互重 迭时，该部位就会变成辉点或是暗点，此外网点pattern的充填率分布若是有非均匀性时， 就会发生目视上的辉度不均现象，换句话说理想的网点pattern必需具备下列三项条件：%1 网点pattern呈极不规则排列时，亦不会造成液
4、晶cell与液晶cell之J可不会产生moirQ条纹n%1 网点pattern不规则排列时，肉眼亦无法辨识辉度不均%1 具备高度度对应性可满足任意连续性的充填率分布。事实上以上三条件与影像浓淡二值化面临的条件极为类似。有关影像浓淡二值化理论, 曾经有出现许多可以满足上述条件的不规则网点pattern生成法提案，其中以蓝色noise mask 方法与其改良方案最具代表性，不过这些网点pattern生成法提案多少都有假设性的疑虑， 因此到目前为止实际导光板scale尚无法获得另人满意的网点pattern质最。在LCD领域中 所谓的网点pattern生成手法大都是依循拟似随机数理论设计，它的具体设计
5、步骤是将网点 设置于规则性格子内，再依此根据拟似随机数理论赋与摄动，如果网点发生重迭时再用拟似 随机数理论补止摄动，一般称此方法为拟似随机数摄动法，然而在高充填率领域拟似随机数 摄动法却无法有效冋避网点重迭与拟似随机数特有的粗略特性，尤其是任意连续充填率的场 合，就无法轻易产生规则性格子，所以拟似随机数摄动法并不适用于高辉度背光板扩散网点 的设计。超均匀分布列理论如上所述拟似随机数无法有效冋避网点重迭与拟似随机数特有的粗糙特性，因此有关导光板 的网点pattern设计必需利用所谓的超均匀分彳|j列理论(LDS: Low Discrepancy Sequences)的 数列方式克服上述困扰。所谓
6、的超均匀分布列是指有关该分布所属的最初N点中 Discrepancy DN的量可以满足下式条件：DLDS) 1必需注意的是式中的U表示超均匀点集合的某个位数。接着在该区块内选择残余超均勻点 集合的位数使用的位苴，之后缓和依此产生的初期位苴，再针对充填率便斥力到达范围D 能scaling成下式状态:I _光学设计网 如此便可从网点单位面积与a的关系推测指数b。根据JJJ谀g钗可知网点pattern具备预期 性的频率特性，因此网点间隔的分布必需在rprincipal lengthj附近维持峰值，而上述的scaling 法则正符合如此的需求，也就是说 莎阳毀，本身就具备可以产生预期网点pattern
7、的运算 (algorithm)机制。图5杲具有极大充填率的网点pattern设计实例，由图可知图中的网点除了 维持均匀性与不规则性之外，同时还可实现赋与的充填率分布特性。丄numtMK LDS图4斥力缓和法对初期位苴影响丄图5具有极大充填率的网点pattern设计例4实际运用J图6是IPS(In Panel Switching)LCD用压克力导光板的外观，导光板上方的棱镜(prism)是利 用模具一体射出成形制成，导光板下方的光线散乱体为矩形凹槽，光线扩散网点是根据预 设的充填率分布值以DLDS法产生坐标数据，再用光阻加工方式制成怕皿曙痢 向r曰机 似随机数与传统拟似随机数慑动法产生的凹槽的分
8、布比较结果，由图亡汨传纟光学设计网 动法产生的凹槽分布，亦即网点pattern间隔菲常不均勻，而且随着充埴率的稽乍夕占士出现整齐挂列的倾向，基于防止波(moire)的考虑，整齐排网pattern对影像质量非常不 利，相较之下DLDS法产生的网点pattern间隔非常均匀，而且排列很不规则，因此可以获 得视觉上极佳的效果 i图6棱镜(pnsm)体射出成形导光板J(a)法擬似亂數慑動法產生的 網站patternDLD琳產生的綢菇pattern图7导光板下方网点pattern的比较J由于导光板下方的网点pattern会直接影响背光模块的辉度均匀性，所以网点patten对不均 性与网点之间异常接近极为
9、敏感，图8是将上述图7介绍的两种导光板装于15吋UXGA时 的snapshot,由图可知传统手法的网点pattern是由规则格式作长距离规则性扫E列，因此极易 与液晶ceU的画素间距产生干涉形成波状条(moire),相较之下DLDS法就无此困扰，而 且还可以获得很均匀的高辉度。DLDS法除了应用于导光板的网点pattem设计之外，DLDS 法还可提高LCD辉度的均匀性，具体方法是在的LCD的扩散板上印刷遮會金 理拥蛮 所示的结果可知利用拟似随机数法设计的遮光网点若与利用DLDS法,炸參 光学设雄| 充填率高低仍然可以获得均匀且排列极不规则的网点pattern,也就是说确-一-一匕匚遮光网点祇需再进行适度的充填率分布作业，便可有效抑制扩散板本身的扩散度，进而提升 辉度与辉度均匀性 I(a)擬似亂數慑動法產生的 網點Dattem(b) DLDS法斎牛的 nat.tRrn4图8液晶cell表面的snapshot 4法產生的遼光網點(b)DLDS產生的返光練點图9扩散板上印刷遮光网点的比较J光学设计网结语以上介绍不规则网点pattern的形成方法是建立在古典力学多体相关模型基础上，这种 方法除了可获得极高的不规则性网点排列与解度均匀性之外，述可以应用于防止LCD产生 波纹与提高擀度。值得-提的是目前尚无法从网点pattern精确计算导光板的粹度分
