液晶显示器之直下型背光光学结构设计

液晶显示器之直下型背光光学结构设计
薄膜电晶体液晶显示器(Thin Film Transistor - Liquid Crystal Display, TFT-LCD)的
快速发展，使的大尺寸的液晶显示器逐渐的取代了原有的阴极射线管(Cathode-Ray
Tube, CRT)的显示器。近几年来由於日本、韩国、台湾在薄膜电晶体液晶显示器上的
竞争，使得薄膜电晶体液晶显示器的价格大众化，嘉惠了一般的使用者，加上薄膜电
晶体液晶显示器第五世代及第六世代的工厂相继完成，下一世代的第七世代及第八世
代的生产工厂也相继规划与进行，使液晶电视产品可以大量的生产及降低成本，未来
将可以与传统电视、电浆电视、背投影电视相抗衡。直下型背光(Direct Light)便是薄
膜电晶体液晶电视面板的主要光源，藉由此光源穿透薄膜电晶体液晶面板，来达到显
示的效果。本章首先简单介绍液晶显示器的构造及组成稍做介绍，接下来即讨论直下
型背光光学结构设计问题。
2.1 大型液晶电视面板的基本架构
图2-1 为32 寸液晶电视面板之爆炸图，液晶电视面板可分为四大部分：前框、
液晶面板、驱动回路系统、及直下型背光板。
前框的作用是用来固定液晶面板及强化整体结构刚性；液晶面板是由许多红、
绿、蓝画素组成以矩阵方式排列，利用电压来控制液晶(liquid crystal)转动的角度因而
控制光线穿透的多寡，如图2-2，光线透过彩色滤光片(Color Filter, CF)後，产生不同
的颜色，如图2-3，再透过驱动回路系统，包含驱动IC 及驱动电路板的矩阵驱动，将
数位或类比讯号的影像资料加以处理，控制液晶面板上每个画素的动作，进而产生静
态影像及动态影像，如图2-4。直下型背光是在一定的显示面积下产生一个亮度分布
均匀及高亮度的平面光源，如图2-5，此一均匀的光线穿透液晶面板藉由驱动回路及
液晶面板来控制光线透过的强度，来产生各种颜色及影像。
2.2 直下型背光的基本架构
如图2-6 所示，在背光系统里面，扩散片、集光片、扩散板、灯管固定框架、底
反射板及冷阴极灯管均称为光学元件，各具有各自的光学性质，这些性质输入至光学
模拟软体运算所需之重要参数。图2-7 为一般直下型背光的断面构造，以下将逐一的
介绍有关各光学元件的一些基本光学特性。