從IDW 2008看背光模組發展近況：材料世界網

IDW 2008 International Display Workshops 研討會是由 ITE 與 SID 共同主辦的2008年國際顯示科技研討會，在日本新潟Niigata舉辦，約有300篇的技術論文發表與300個展示攤位。此次研討會包括了15個主題，其中包括顯示器的材料、製程、組合與各種顯示技術，如LCT液晶顯示、AMD主動式陣列顯示、PDP電漿顯示、3D顯示、LAD大型顯示、EP電子紙與FLX軟性顯示，會場安排了3天的研討會課程與海報展示。此次主要針對背光模組的輕量化設計與光學模板的結構設計等目前最新的研究結果與發展方向，以針對顯示器中的FPD Manufacturing, Material and Components 系列的研討課程與展覽海報為主，將此部分的研討內容與背光模組的輕量化特性與增亮結構的設計等相關研究與感想，整理於以下內容。

Optical Model for Designing Direct Slim Backlight Unit.
研究客戶需求顯示，當LCD TV 厚度小於40mm時，客戶才會覺得TV是屬於輕薄的並有購買的慾望，因此在背光模組的厚度需降到小於15mm。然而當背光模組厚度降低時，同時較容易發生燈管的Mura情況，如圖一所示，因此設計部份需在此厚度下解決燈管的Mura現象。

文中提到一般在模擬計算背光模組中整體的出光輝度與均勻性，均使用以輝度的單位作為計算，然而輝度的計算需特別考慮到偵測器的立體角與面積，需較長的計算時間，因此作者轉換計算的技巧，利用求一被照面積的照度公式來縮減計算時間。另外，在燈管發光時增加了三種反射光：別根燈管照到此燈管後的螢光反射光、別根燈管照到此燈管後的反射光、別根燈管的UV光照到此燈管螢光劑後發光，而在擴散板的擴散光種類則分成理想散射光Lambertian散射光與高斯散射光作為分析。在計算模擬中，將燈管之間的間距、燈管到燈箱底部與擴散板之間的距離作為可變動參數，在總模組厚度的條件下找出最佳的參數值。

圖一、將背光模組輕量化之影響

Multilyer-Incoupling-Structure Design for Ultra-Thin LED Backlight
市面上LED背光模組的厚度受限於LED的外型尺寸，導光板的厚度無法有效的降低厚度，如圖二的先前技術所示，在本文中利用極薄的LED光源搭配本文所開發技術的Filter使導光板厚度能降到1mm以下並能有效均勻開發。

Filter的概念如圖二所示，光線從Rough Surface面在Silicone發出Lambertian光源，光線經過Filter會分成兩部分，一部分的光線被反射後在Silicone介質內部，另一部分的光線穿透到導光板，而光線在導光板與空氣的介面時會分成兩種光線，一種是在導光板內部反射後傳遞，而另一種光線則直接穿透導光板到外面的空氣介質，而在此部分為光線lost的部分，因此需避免光線直接被lost掉。

為了避免光線直接穿透到導光板外部lost掉，因此當入射角大於導光板對於空氣的臨界角時，就不會有直接穿透到空氣的lost光線。因此Filter的功能是除了在Silicone的出射光角度等於光線到導光板的入射角度。另外，當光線大於導光板的臨界角度時，光線能穿透Filter，而小時臨界角時則反射。

圖三左圖為理想Filter特性曲線，當入射角度小於導光板臨界角時無穿透、全部反射，當入射角大於臨界角時則全部穿透。利用多層膜合成結合的技術來達到此效能，如圖三右圖所示，紅色曲線為p偏光穿透曲線，藍色曲線為s偏光穿透曲線，綠色曲線則為兩偏光合成的穿透曲線。如此利用此Filter特性可達到極薄的LED背光模組厚度。

圖二、極薄LED 背光模組技術

Enhancement of value added on backlight module by diffuser plate with pattern
為了達到輕量化的背光模組，在擴散板上做微結構，如圖四所示，其製程方式使用射出成型方式。在擴散板上做微結構設計，以達到當背光模組輕量化時或是光源減少時能仍有高均勻性的出光特性。

圖四、具有微結構擴散板與製程方式

將擴散板表面做適當的微結構設計，可有效將背光模組輕量化並維持較佳的均勻出光分布，如圖五到圖七所示，不論是將CCFL、LED背光模組的厚度降低或是減少光源數量，有效搭配擴散板結構的設計，均能減少光源所造成的Mura而有較佳的均勻出光分布。圖五到圖七的右圖中，藍色曲線為平板擴散板時的出光分布，在燈管之間都有暗文的條紋現象，紅色曲線為有結構擴散板，則能減緩暗帶條紋的情況。

圖五、背光模組輕量化後，有無微結構擴散板的出光分布

圖六、燈管減少後，有無微結構擴散板的出光分布