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解決方案
單色 LCD 背光模組設計方案
June 28,2022
介紹
背光模組（Backlight Module；BLM）又稱背光板，是 Monochrome LCD 顯示器的重要零組件之一。由於液晶顯示器本身不自發光，需透過背光模組提供光源，使光線穿透液晶面板以呈現顯示內容。Monochrome LCD 背光模組常見的結構主要由 LED 光源、具有導光點設計的導光板（Light Guide Plate；LGP）、擴散片（Diffuser）等零組件構成。
導光板的主要功能在於導引光線方向，提高面板亮度並改善亮度均勻性。導光板目前常採用聚碳酸酯（PC）或光學級壓克力（PMMA）材質，並透過射出成型製程製作。特定的導光點佈局可製作於射出模仁（Stamper）中並置入射出模具，使導光板在射出成型時即可一次完成導光點佈局。
擴散片的功能是使光線分布更加均勻；反射片則將往底部傳遞的光線反射回導光板，以提升光線利用效率，同時也需考量降低光源外漏。Monochrome LCD 背光模組目前常採用側入式（Edge-Lit）背光結構，將光源設置於導光板側面，使光線由導光板邊緣進入，再透過導光板傳導並分布至顯示區域。
圖 1：側入式背光模組結構
側入式（Edge-Lit）背光模組在設計時，除了導光效果外，還需考量機構設計及實際顯示效果需求。依據不同的機構與應用需求，導光板可採用單料單模具射出（如圖 2A）或雙料雙模具射出（如圖 2B）等成型方式。
背光模組結構
圖 2A：單料單模具射出
圖 2B：雙料雙模具射出
為了使導光板同時具備導光效果及機構定位功能，可採用單物料單模具射出成型。定位柱及擋牆等機構結構可與導光板一體成型，因此皆屬於可導光的結構。
優點：僅需單一模具，模具成本與物料成本較低。
缺點：
(a) LCD 可視區域（Viewing Area；VA）以外可能出現漏光，例如導光板擋牆及定位柱可能產生亮光。
(b) 在相同背光尺寸下，亮度會略低。
(c) 較複雜的機構定位設計可能無法以單一模具製作。
建議使用時機：適合以成本為主要考量的應用。採用此結構時，可配合產品機構設計，遮蔽 VA 以外可能出現的亮光，避免使用者直接看到漏光現象。
若設計需求著重於降低漏光並方便機構組合，可採用雙物料雙模具射出成型，分別使用導光板與塑膠框兩副射出成型模具。
優點：
(a) VA 以外不會產生亮光，例如擋牆及定位柱不會產生亮光。
(b) 在相同背光尺寸下，亮度會略高於單物料單模具射出結構。
(c) 可支援較複雜的機構定位設計。
缺點：需要兩副模具，因此模具成本與物料成本較高。
建議使用時機：適合 VA 以外不允許出現亮光，或對背光亮度有較高要求的應用。單物料單模具與雙物料雙模具射出導光板的結構差異如下所示。
單物料單模具與雙物料雙模具導光板比較
單物料單模具射出導光板
定位柱為透明結構，背光底部加有反射片。
雙物料雙模具射出導光板
定位柱為不透明結構，因塑膠框不透光，背光底部不需加反射片。
單物料單模具射出導光板
側邊加貼銀龍反射膠帶。
雙物料雙模具射出導光板
側邊不需加貼反射膠帶。
單物料單模具射出導光板
導光板與定位柱為一體成型。
雙物料雙模具射出導光板
導光板與塑膠框為兩個獨立部件。
單物料單模具射出導光板
定位柱及擋牆均會產生亮光。
雙物料雙模具射出導光板
擋牆、側邊及定位柱不會產生亮光。
單物料單模具射出導光板
側面加貼銀龍反射膠帶後，仍可能出現漏光。
雙物料雙模具射出導光板
側面不會出現漏光。
單物料單模具射出導光板
底部加貼反射片後，仍可能有微光透出。
雙物料雙模具射出導光板
底部採用不透光塑膠框，可阻擋光線透出。
若設計要求 VA 以外不出現漏光、方便機構組合及保護 LCD，可採用雙物料雙模具射出成型，並於機構框增加四邊擋牆設計（如圖 5）。若產品機構空間有限，則可採用兩邊擋牆設計（如圖 6）。增加邊框擋牆設計的優點如下：
若設計需求著重於避免漏光、方便機構組合及保護 LCD，可採用雙物料雙模具射出成型，並於機構框增加四邊擋牆設計（如圖 5）。若產品機構空間有限，則可採用兩邊擋牆設計（如圖 6）。
- 可保護 LCD 四周。
- 背光擋牆高於 LCD 表面，組裝後可避免直接壓到玻璃，降低玻璃破裂的風險。
- 背光與 LCD 較容易對位，提高機構定位的準確度。
- 可降低運送過程中的震動造成玻璃與背光分離，以及 LCD 與背光產生位移的可能性。
圖 5：四邊擋牆導光板方案
圖 6：兩邊擋牆導光板方案
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