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液晶用高亮度导光板技术专题 点击数： 682009-5-11 15:27:20前言 液晶显示器（LCD:iquid Crystal Display）的背光照明单元（Back Light Unit；以下简称为BLU）是由冷阴极灯管（CCFL:Cold Cathode Fluorescernt Lamp）、CCFL反射膜片（reflector sheet）、导光板（LGP:Light Guide Plate）、LGP反射膜片、扩散（diffuser） 膜片等组件所构成（图1）。为了要提高LGP的光使用效率，通常会在LGP表面设计某些光学机制（device），或者是在LGP内添加材料等两种方法。背光照明单元使用的光源分别有EL（Electro Luminance）、LED（Light Emitted Diode）、CCFL（Cold Cathode Fluorescernt Lamp）等三种；EL与LED方式主要应用于PDA（Personal Digital Assistant）、行动电话等小型液晶显示器的背光照明单元；CCFL则是应用于NB-PC（Note Book Personal Computer）等大型可携式产品。 如图1所示冷阴极灯管外侧的CCFL反射膜片呈拋物线状（parabolic）将CCFL包围，由光源产生的白光透过该反射膜片反射至由压克力制成的导光板内。导光板主要功能是藉由光散乱原理将入射的平行光转换成平面垂直光，之后再经过扩散膜片使导光板射出的光线扩散与偏向，最后再经由两片表面成连续锯齿沟槽状的集光棱镜膜片，使光线在xy方向集光并调整光线发散角度。 图1 背光单元的基本结构 导光板的种类（a）散乱式印刷导光板 如图2所示传统的散乱式导光板底面印刷白色浓淡（gradation）网点使入射光散乱，散乱光的浓淡取决于网点的直径与分布密度。网点的材质是由UV胶、二氧化钛、硫化钡混合黏稠液所构成。如图3所示网点直径在灯源入射端为250m，远离灯源端亦即导光板的端缘的网点直径为1250m。利用网点散乱的光线由导光板表面射出，部份从导光板侧面与底面逃漏的光线则再度回到导光板内，被导光板周围的反射膜片反射至导光板。设于导光板正面的扩散膜片具有两种功能，分别是将入射光扩散至集光棱镜膜片；另一功能是减弱导光板表面的网点形状。扩散膜片上方之三角断面状第一片集光棱镜膜片与冷阴极灯管成直角方向（y方向）设置，第二片集光棱镜膜片再与第一片成直角铺设，藉此特殊设计收敛xy方向的光线，同时再次淡化导光板表面的网点形状与楔形导光板特有的横缟（灰色横纹）。 （b）散乱式射出成形导光板 具体方法是利用精密蚀刻技术将射出成形的模芯微细加工成上述网点形状，再利用塑料射出成形机制作导光板，图4与图5是利用射出成形法所制成的导光板散乱模式与散乱spot的直径、浓淡分布密度。（c）反射式射出成形导光板 如图6所示它是利用超精密加工技术在导光板底面制作微细光学镜面，使导光板内的光线反射，这种方式会因制作方法使得散乱要因消失。具体制作步骤是将射出成形的模芯微细加工成圆状微形反射镜面（Micro Reflector；以下简称为MR device），之后再利用塑料射出成形机制作导光板，MR系设于导光板底面与导光板形成一体（图7）。 如图8所示具数组状MR device的导光板可将入射光全反射，主要原因是MR device的表面很平滑，因此入射光不会有反射散乱与能量损耗等问题，也不会发生波长分散现象，除此之外还可藉由导光板入射光与MR device的形状变化控制出射光的方向。图9是入射至导光板内的光线与MR device的反射机制概念图；图9是利用雷射显微镜所拍摄的MR device照片，MR device的直径为100m，高度为10m，spot的大小祇有传统散乱式印刷导光板的1/41/8。 换言之由于数组状MR device导光板的spot直径变小后，相对的可淡化spot形状的扩散膜片厚度亦随之变薄，光线穿透率则大幅提高。一般而言12.1吋大小的数组状MR型导光板底面的MR数量大约有100万个。为了检讨MR device的加工精度，因此将导光板的纵横向各分割成六等份，并在各线交点上直径10mm圆内作三点随机取样（random），量测各点的MR device直径与高度的平均值。总数27个MR device的平均直径为，平均高度为时，直径的误差分布如图11所示约为2m以下，高度的误差分布为1m以下。依此量测结果可确定制程的稳定性，同时还可推论部份变化的互动要因。（d）折射式射出成形导光板 折射式导光板是改良自反射式导光板，主要差异是MR device数组变成micro deflector数组（以下简称为MD device），也就是说导光板底面是由微小偏向device所构成，入射光被MD device的凸面折射。MD device的表面如图12所示为镜面曲线状，因此不具光散乱的要素，折射光的仰角被导光板法线以大角度方向射出。MD device的直径为30m，高度为5m。实际上MD device数组是先经过光学设计，再制成塑料射出成形模具的模芯（Optical Insertion；以下简称为OPI），之后再利用塑料射出成形机制作导光板。 折射式导光板可将入射光锁闭于导光板内，并转写于内侧可产生全反射之三角沟槽，进而达成