本研究採用白光LED作為光源，利用Trace Pro軟體做模擬，從導光板上下兩側入光，以導光板厚度及網點大小分佈做設計重點，探討導光板厚度與發光效率之關係，並針對網點大小分佈作優化，設計出高均勻度與發光效率之背光模組設計。與現行利用CCFL做光源設計方式比較，發光效率可由現在的60 %提升到87.55 %。

White LED array used as light source and light entering LGP from both sides . We use software of Trace Pro for simulation to optimize the thickness of LGP and the dot pattern. A novel design with high uniformity and light emission is presented. As comparing with the CCFL used, the design provides much better performance in brightness, increasing emission efficiency from 60 % up to 87.55 %.

目 錄

書名頁 i
論文口試委員審定書 ii
中文摘要 iii
英文摘要 iv
誌謝 v
目錄 vi
圖目錄 viii
表目錄 xi

第一章 緒論………………………… 1
1.1 前言 1
1.1.1 背光模組的由來與發展 1
1.1.2 背光模組各組成元件功能簡介 3
1.2 文獻回顧 7
1.3 研究動機與方向 14
1.3 論文架構 15

第二章 研究內容與方法…… ………16
2.1 導光板光學基礎理論 16
2.2 LED光源 18
2.2.1 LED結構與發光方式 18
2.2.2 LED入光方式 22
2.3 輝度與均勻度量測方法 25

第三章 設計與模擬… .... 27
3.1 白色發光二極體背光模組架構 27
3.2 參數設定 29
3.3 模擬方法與過程 29
3.3.1 導光板厚度模擬分析 29
3.3.2 V-Cut結構模擬與R-Cut結構比較 34
3.3.3 導光板網點優化之設計 37

第四章 設計實例結果討論……………45
4.1 與CCFL背光模組比較 45
4.2 模擬結果 46

第五章 結論.………………………… 47

參考文獻 48



圖　目　錄

圖1-1 15"TFT-LCD Monitor各零組件成本比重。........ 2
圖1-2 30"TFT-LCD TV各零組件成本比重。............. 3
圖1-3 背光模組組成元件結構配置示意圖。............ 6
圖1-4 CCFL 成品圖。................................6
圖1-5 LED 成品圖...................................6
圖1-6 直下式 (bottom lighting)構成示意圖。.........7
圖1-7 側光式(edge lighting)構成示意圖。............7
圖1-8 矩形與楔形導光板比較。..................... 11
圖1-9 (a)楔形與(b)弧形之導光板(US-5940571)。..... 11
圖1-10 擴散點散射示意圖。........................ 12
圖1-11 擴散點密集度比分布情形。.................. 12
圖1-12 排列式與隨機式擴散點分布(US-6099134)。.... 13
圖1-13 下微結構與上微結構之光學性質(US-6328453)。.13
圖1-14 一體化之導光板結構(US-6231200)。.......... 14
圖2-1 光由密介質進入疏介質不同入射角度時光線情形。18
圖2-2 LED Package。.............................. 19
圖2-3 藍光LED激發黃色螢光。.......................21
圖2-4 白光LED之光譜。.............................22
圖2-5 LED與CCFL 光源。............................22
圖2-6 LED導光板入光處V-Cut結構。................. 23
圖2-7 LED導光板入光處V-Cut光源設計。..............24
圖2-8 LED導光板入光處R-Cut結構。................. 24
圖2-9 LED導光板入光處R-Cut光源設計................25
圖2-10 5/9/13/25點量測點位置定義圖。..............26
圖3-1 上下兩側均勻入光之白色發光二極體導光板架構示意。28
圖3-2 導光板上下兩側入光無網點之觀測面照度圖。... 30
圖3-3 網點配置圖。............................... 30
圖3-4 導光板厚度6mm，網點加入後觀測面照度圖。.... 31
圖3-5 加入四片反射罩及網點後觀測面之照度圖。......31
圖3-6 導光板厚度為5.5mm,加入網點與反射罩之觀測面照度圖。32
圖3-7 導光板厚度為5mm,加入網點與反射罩之觀測面照度圖。. 33
圖3-8 R-Cut結構圖。.............................. 34
圖3-9 V-Cut結構圖。.............................. 34
圖3-10 V-Cut結構，導光板厚度為6mm之觀測面照度圖。 35
圖3-11 V-Cut結構，導光板厚度為5.5mm之觀測面照度圖。36
圖3-12 導光板厚度為6mm，R-Cut結構，網點(d)= 1mm 、(h) =0.5mm、(s)=4 mm之觀測面照度圖。.................. 38
圖3-13 導光板厚度為6mm，R-Cut結構，網點(d)= 3mm、(h) =0.5mm、(s)=4 mm之觀測面照度圖。.................. 40
圖3-14 第一次不均勻網點分布圖。.................. 41
圖3-15 導光板厚度為6mm，R-Cut結構，第一次不均勻網點
分布之觀測面照度圖。...................... 42
圖3-16 第二次不均勻網點分布圖。.................. 43
圖3-17 導光板厚度為6mm，R-Cut結構，第二次不均勻網點
分布之觀測面照度圖。...................... 43
圖4-1 CCFL背光模組光源效率圖。.................. 45



表　目　錄

表1-1 LED與CCFL優缺點比較表。 4
表2-1 白光LED之類型。 20
表3-1 導光板厚度模擬後，各數據整彙表。 33
表3-2 R-Cut結構與V-Cut結構之比較。 36
表3-3 九點量測輝度之結果。 38
表3-4 九點量測輝度之結果。 41
表3-5 九點量測輝度之結果。 42
表3-6 九點量測輝度之結果。 44

參考文獻

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