应用於12寸边光式lcd背光模组之led光源转成线光源设计研

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1、應用於12吋邊光式LCD背光模組之LED光源轉成線光源設計研究AStudyoftheDesignofTransferringLEDLighttoLinearLightasAppliedto12-InchSide-TypeLCDBacklightModule黃顯川葉志庭清雲科技大學電機工程研究所中壢市健行路229號E-Mail：m9312006@cyu.edu.tw摘要液晶顯示器面板使用發光二極體為光源時容易造成亮度不均的問題，本文藉由液晶顯示器背光模組的導光板向前延伸5mm，利用該區設計一擴光區使得LED點光源經由該區可獲得兩次的擴光效果，成功地將點

2、光源轉成近似冷陰極管的線光源效果，LED輸出光的線性特性可達94.3%以上。最後並以寬螢幕的12吋液晶顯示器面板進行模擬比對LED線光源及CCFL光源，結果顯示導光板的出光特性極為相似。關鍵字：液晶顯示器、導光板、冷陰極螢光管AbstractTheproblemofusingLEDasthelightsourceoftheliquidcrystaldisplaypanelswilleasilycauseunevennessofluminance.Weextend5mmoftheleadingofthelightguideplateofthebackl

3、ightmodulefortheliquidcrystaldisplayandusingthatplacetodesignalightextensionareathroughthatitwillachievetwicetheeffectoflightexpansion,thusachievingtheeffectoftransferringtheLEDpoint-lightsourceintotheline-typesourceoftheCCFL.ThelinearoutputofthelightemissionoftheLEDcanbeover94

4、.3%.Awide-screen12-inchliquidcrystaldisplaypanelwasusedassimulationtocomparetheline-typeLEDlightsourcewiththatofCCFL,withtheresultthatthecharacteristicsofthelightemissionofthelightguideplatesofbothareverysimilar.Keyword:Liquidcrystaldisplay,LightGuidePlate,ColdCathodeFluorescen

5、tLamp1.前言小尺寸液晶顯示器背光模組受限於空間及避免使用高壓等因素而選用發光二極體為光源，由於發光二極體所放射的光有一定的擴散角度，如果直接將發光二極體所放射的光導入導光板會使得背光模組不易達到均勻出光，其中以發光二極體發光的擴散角度區內呈現亮帶及邊緣呈現暗帶為其最常見問題。目前解決的方式就是將導光板上的擴散網點設計成以發光二極體為中心呈同心圓方式佈置[1]，或者利用光學透鏡將發光二極體的發光角度擴大[2]，或者另外增加一組光學組件使多顆LED所放射的光經由該組件轉成近似線光源的特性[3-4]。然而從實用經濟的考量，同心圓方式的擴散網點除了增加

6、網點設計的困難度外也會增加生產成本。將LED的點光源經由外加的光學組件轉成近似冷陰極管的線光源是個不錯的構想，轉成線光源後即可以使用傳統矩陣式的擴散網點來設計導光板，降低設計上的困難度，可是無形中也多出了一組光學組件，增加了組裝困難度及成本。近年來小型液晶面板逐漸朝向輕薄化的設計，導光板的厚度也減小至0.8mm左右，換句話說想在導光板前加光學組件來將LED的點光源轉成線光源不管在設計或組裝的困難度皆增加不少。有鑑於此，本文提出將LED點光源轉成線光源的光學組件放入導光板一起設計概念，也就是將點光源轉成線光源的光學設計與導光板設計合而為一。藉由導光板向

7、外延伸5mm，利用這塊區域進行設計兩排半圓形平凸孔來進行兩次的擴光作用以達到均勻線光源的輸出。這種方式設計可兼顧傳統以線光源為主的導光板使用矩陣式擴散網點設計的方便性及使用LED光源的優點亦不會增加組裝的困難度。2.結構設計本文以五十顆LED進行12吋寬螢幕雙邊光型導光板設計，12吋寬螢幕背光系統之導光板結構如圖1所示。我們藉由設計半圓形平凸孔方式來改變光前進的方向，於導光板向外延伸5mm作為擴光區，在擴光區設計兩排平凸孔，於LED入光處設計一排半圓形平凸孔做第一次的擴光作用，並於該區中設計另一排半圓形平凸孔作為第二次的擴光作用，結構設計如圖2所示。

8、從光學理論得知，半圓柱型結構的孔有擴光作用，平凸孔結構不僅結構簡單亦可減少入射光經由擴光區被反射的情形，為了