背光板擴(kuò)散網(wǎng)點(diǎn)設(shè)計(jì)

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1、背光板擴(kuò)散網(wǎng)點(diǎn)設(shè)計(jì)2006-8-12--------------------------------------------------------------------------------前言除了monitor的液晶顯示器背光照明單元使用直下式燈管配置之外，幾乎所有液晶顯示器背光照明單元都是采取端緣入光(edgelight)設(shè)計(jì)。圖1(a)是典型的光照明單元結(jié)構(gòu)，其中又以導(dǎo)光板(LG:Lightguide)扮演決定性的角色，如圖1(b)所示從冷陰極燈管(CCFL:ColdCathodeFluorescentLamp)射出的光線反復(fù)在導(dǎo)光板上方與下方全

2、反射與散亂，當(dāng)上方全反射條件受到破壞時(shí)，光線就從導(dǎo)光板內(nèi)部射出。為了引發(fā)散亂或是擴(kuò)散反射，因此利用網(wǎng)版印刷設(shè)備在導(dǎo)光板下方涂布由二氧化鈦(TiO2)、硫化鋇與UV膠所構(gòu)成的白色網(wǎng)點(diǎn)（dotpattern），網(wǎng)點(diǎn)的密度與大小一般而言靠近燈管的網(wǎng)點(diǎn)密度越疏，直徑越小，隨著距離的增加網(wǎng)點(diǎn)密度逐漸變密，網(wǎng)點(diǎn)的大小越來(lái)越大，藉此設(shè)計(jì)使光線能均勻分布在導(dǎo)光板表面。背光照明單元是筆記本電腦中最耗電的device，因此提高背光照明單元的光線利用效率成為重要的課題。雖然端緣入光方式具有極佳的光線收斂特性，不過(guò)基本上背光照明單元屬于透明組件，也就是說(shuō)白色微小構(gòu)造體(以下統(tǒng)稱為網(wǎng)

3、點(diǎn)pattern或是光線散亂體)與液晶cell產(chǎn)生的干涉pattern，隨著液晶顯示器大型化越來(lái)越明顯，幾乎已到達(dá)無(wú)法忽視的程度。雖然微小構(gòu)造體可透過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)獲得適宜的形狀，不過(guò)整體而言如何有效排列微小構(gòu)造體卻是設(shè)計(jì)者最困擾的問(wèn)題，因此接著要介紹有關(guān)不規(guī)則網(wǎng)點(diǎn)pattern的理論設(shè)計(jì)技術(shù)（以下通稱為網(wǎng)點(diǎn)生成法）。圖1典型的端緣入光背光板結(jié)構(gòu)網(wǎng)點(diǎn)生成法的現(xiàn)況避免液晶cell的dataline、gateline兩個(gè)規(guī)則性pattern與導(dǎo)光板的網(wǎng)點(diǎn)產(chǎn)生干涉，理論上最有效的方法是使網(wǎng)點(diǎn)pattern作不規(guī)則排列，不過(guò)實(shí)際上不規(guī)則排列如果造成網(wǎng)點(diǎn)相互重迭時(shí)，該部位就

4、會(huì)變成輝點(diǎn)或是暗點(diǎn)，此外網(wǎng)點(diǎn)pattern的充填率分布若是有非均勻性時(shí)，就會(huì)發(fā)生目視上的輝度不均現(xiàn)象，換句話說(shuō)理想的網(wǎng)點(diǎn)pattern必需具備下列三項(xiàng)條件:①網(wǎng)點(diǎn)pattern呈極不規(guī)則排列時(shí)，亦不會(huì)造成液晶cell與液晶cell之間不會(huì)產(chǎn)生moiré條紋。②網(wǎng)點(diǎn)pattern不規(guī)則排列時(shí)，肉眼亦無(wú)法辨識(shí)輝度不均。③具備高度度對(duì)應(yīng)性可滿足任意連續(xù)性的充填率分布。事實(shí)上以上三條件與影像濃淡二值化面臨的條件極為類似。有關(guān)影像濃淡二值化理論，曾經(jīng)有出現(xiàn)許多可以滿足上述條件的不規(guī)則網(wǎng)點(diǎn)pattern生成法提案，其中以藍(lán)色noisemask方法與其改良方案最具代表性，

5、不過(guò)這些網(wǎng)點(diǎn)pattern生成法提案多少都有假設(shè)性的疑慮，因此到目前為止實(shí)際導(dǎo)光板scale尚無(wú)法獲得另人滿意的網(wǎng)點(diǎn)pattern質(zhì)量。在LCD領(lǐng)域中所謂的網(wǎng)點(diǎn)pattern生成手法大都是依循擬似隨機(jī)數(shù)理論設(shè)計(jì)，它的具體設(shè)計(jì)步驟是將網(wǎng)點(diǎn)設(shè)置于規(guī)則性格子內(nèi)，再依此根據(jù)擬似隨機(jī)數(shù)理論賦與攝動(dòng)，如果網(wǎng)點(diǎn)發(fā)生重迭時(shí)再用擬似隨機(jī)數(shù)理論補(bǔ)正攝動(dòng)，一般稱此方法為擬似隨機(jī)數(shù)攝動(dòng)法，然而在高充填率領(lǐng)域擬似隨機(jī)數(shù)攝動(dòng)法卻無(wú)法有效回避網(wǎng)點(diǎn)重迭與擬似隨機(jī)數(shù)特有的粗略特性，尤其是任意連續(xù)充填率的場(chǎng)合，就無(wú)法輕易產(chǎn)生規(guī)則性格子，所以擬似隨機(jī)數(shù)攝動(dòng)法并不適用于高輝度背光板擴(kuò)散網(wǎng)點(diǎn)的設(shè)計(jì)。

6、?超均勻分布列理論如上所述擬似隨機(jī)數(shù)無(wú)法有效回避網(wǎng)點(diǎn)重迭與擬似隨機(jī)數(shù)特有的粗糙特性，因此有關(guān)導(dǎo)光板的網(wǎng)點(diǎn)pattern設(shè)計(jì)必需利用所謂的超均勻分布列理論(LDS:LowDiscrepancySequences)的數(shù)列方式克服上述困擾。所謂的超均勻分布列是指有關(guān)該分布所屬的最初N點(diǎn)中DiscrepancyDN的量可以滿足下式條件:式中的C是不會(huì)與網(wǎng)點(diǎn)數(shù)N產(chǎn)生相關(guān)性的某個(gè)定數(shù)，DN則是由0≤x,y≤1定義的矩形領(lǐng)域，如此一來(lái)DN便可由下式表示:式中的#E(x,y)是將線分(0,0)-(x,y)作成對(duì)角線，使線分能進(jìn)入矩形領(lǐng)域的點(diǎn)的數(shù)量，N則是全體點(diǎn)的個(gè)數(shù)，式中絕

7、對(duì)值的內(nèi)容是從點(diǎn)的數(shù)量百分比減掉面積百分比所獲得的結(jié)果，當(dāng)點(diǎn)集合稠密分布一樣時(shí)就變成0，因此直覺(jué)上可將它視為是表示點(diǎn)集合分布偏異，依此可知所謂超均勻點(diǎn)集合，事實(shí)上是指大小一樣的點(diǎn)集合。以往影像濃淡二值化理論使用動(dòng)徑分布關(guān)數(shù)進(jìn)行網(wǎng)點(diǎn)分布評(píng)鑒，不過(guò)這種方法卻無(wú)法直接決定動(dòng)徑分布關(guān)數(shù)偏異的上限，相較之下超一樣分布列則具有非常實(shí)用的特質(zhì)。從Discrepancy角度觀之，若將超均勻點(diǎn)集合與擬似隨機(jī)數(shù)兩者作比較的時(shí)，擬似隨機(jī)數(shù)的Discrepancy一般評(píng)價(jià)便可用下式表示:若將式(1)與式(3)比較時(shí)，隨著逐漸變大相對(duì)于超均勻點(diǎn)集合，擬似隨機(jī)數(shù)的Discrepancy

8、比會(huì)散發(fā)。雖然超均勻點(diǎn)集合的定義并未直接包含不規(guī)則性