本論文將以一 4.3”長寬比為 16:9，需進行薄型化設計之液晶顯示器模 組做為研究目標(圖 4-1)。本章將分為數節，介紹本論文模擬對象之背景、
模擬設置還有模擬規劃。
4-1 產品背景
本實驗先以 Pro/Engineer 3D CAD 軟體進行整體背光模組的設計，本產 品使用 8 顆日亞化學所生產的 LED(Model: NSSW206)厚度為 0.6mm，亮度規 格為 6.0 流明(lm)。背光模組之發光區域為 56.16mm X 93.6mm，其它相關 條件如表 4-1所示。
依表 4-1，我們可將導光板之規格描述如下，並繪製其斷面如圖 4-2。
t1:導光板入光側厚度，由於 NSSW206 實際發光區域為 0.46mm，其餘空 間為封裝材料，為了有效利用光線，入光側的厚度設計為 0.6mm，
即與 LED 封裝高度同高。(圖 4-3)
t2:導光板發光區域厚度，依產品目標導向，設置為 0.5mm~0.3mm 等 5 種厚度。
L:混光區域(Mixing zone)，即 LED 入光至發光區域的距離。若混光區 域太短，容易產生 hot-spot 現象，影響產品畫面。
L1:為入光側至楔型之平坦距離，供 LED FPC 放置，設定其值為 0mm~0.7mm。
L2:為楔型斜面的長度，設定其範圍為 0.1mm~2.5mm。
Θ: 即為楔型之角度(Taper angle)，受 t1/t2/L2所影響，其關係為：
θ = cot
−1
�t1−t2 L2
� (9)4-2 模擬設置
本研究主要探討楔型導光板幾何外型與發光效率之間的關係，首先 Pro/Engineer 中進行產品設計，並使用 Family table 進行不同參數的設計。
完成產品設計後匯出 STEP 格式檔案供 TracePro 導入使用。
將模型導入 TracoPro 後，首先定義 LED 光源，LED 光源設置其光通量 為 6 lumen，10000 條光線(Ray)(圖 4-4)，並依日亞化學 LED 產品規格書中 之建議值，設定 LED 發光角度(圖 4-5)。接下來設定導光板材質為 Plastic Polycarb(圖 4-6)，並設定導光板反射面 dot 參數(圖 4-7)、反射片則設定 為 Perfect Mirror(圖 4-8)。完成 材質及參數設定後，即可進行 Ray tracing 開始進行模擬。
模擬後的評價方式如圖 4-9，當 TracePro 完成光線追跡(Ray tracing) 後，首先選取導光板入光平面(觀察面 1)，查看通過此平面的光線數及能量 (P1)，之後再選取觀察面 2，即可得知通過此平面的光線數及能量(P3)，其 餘未能通過楔型結構而折射出去的光線即可視之為損失掉的能量(P2)。
將 P3 除以 P1，便可得到其光通過效率，藉此來評定各種不同楔型結構 的優劣。
Efficiency = P3/P1 (10)
4-2 模擬規劃
本研究的目的旨在讓導光板變薄，所以以目標導向的觀念設定 t2 厚度 為 0.5mm~0.3mm 共 5 組。另外 設定 L1為 0mm~0.7mm 共 7 組，每一組又依 L2(θ)之 變化進行模擬，實驗規劃如表 4-2、表 4-3、表 4-4、表 4-5 及表 4-6。
表 4-1 產品參數
表 4-2 模擬參數，t2:0.5mm
表
Item Parameter
Number of LEDs 8
Active area (AA-X) 56.16
Active area (AA-Y) 93.6
LED Pitch (P) = (AA-X)/LEDs 7.02
Mixing Zone (L) 2.5
Input Side Thickness (t1) 0.55 Emitting Area Thickness (t2) t2 Input side: Taper Angle(θ) θ Input side: Flat area (L1) L1 Input side: Taper length (L2) L2
unit: mm
t1 0.6
t2 0.5 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
0.1 45.00
0.2 26.57 45.00
0.3 18.43 26.57 45.00
0.4 14.04 18.43 26.57 45.00
0.5 11.31 14.04 18.43 26.57 45.00
0.6 9.46 11.31 14.04 18.43 26.57 45.00
0.7 8.13 9.46 11.31 14.04 18.43 26.57 45.00
0.8 7.13 8.13 9.46 11.31 14.04 18.43 26.57 45.00
0.9 6.34 7.13 8.13 9.46 11.31 14.04 18.43 26.57
1 5.71 6.34 7.13 8.13 9.46 11.31 14.04 18.43
1.1 5.19 5.71 6.34 7.13 8.13 9.46 11.31 14.04
1.2 4.76 5.19 5.71 6.34 7.13 8.13 9.46 11.31
1.3 4.40 4.76 5.19 5.71 6.34 7.13 8.13 9.46
4-3 模擬參數，t2:0.45mm
表 4-4 模擬參數，t2:0.4mm
t1 0.6
θ
t2 0.45 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
0.1 56.31
0.2 36.87 56.31
0.3 26.57 36.87 56.31
0.4 20.56 26.57 36.87 56.31
0.5 16.70 20.56 26.57 36.87 56.31
0.6 14.04 16.70 20.56 26.57 36.87 56.31
0.7 12.09 14.04 16.70 20.56 26.57 36.87 56.31
0.8 10.62 12.09 14.04 16.70 20.56 26.57 36.87 56.31
0.9 9.46 10.62 12.09 14.04 16.70 20.56 26.57 36.87
1 8.53 9.46 10.62 12.09 14.04 16.70 20.56 26.57
1.1 7.77 8.53 9.46 10.62 12.09 14.04 16.70 20.56
1.2 7.13 7.77 8.53 9.46 10.62 12.09 14.04 16.70
1.3 6.58 7.13 7.77 8.53 9.46 10.62 12.09 14.04
1.4 6.12 6.58 7.13 7.77 8.53 9.46 10.62 12.09
1.5 5.71 6.12 6.58 7.13 7.77 8.53 9.46 10.62
1.6 5.36 5.71 6.12 6.58 7.13 7.77 8.53 9.46
0.1 63.43
0.2 45.00 63.43
0.3 33.69 45.00 63.43
0.4 26.57 33.69 45.00 63.43
0.5 21.80 26.57 33.69 45.00 63.43
0.6 18.43 21.80 26.57 33.69 45.00 63.43
0.7 15.95 18.43 21.80 26.57 33.69 45.00 63.43
0.8 14.04 15.95 18.43 21.80 26.57 33.69 45.00 63.43
0.9 12.53 14.04 15.95 18.43 21.80 26.57 33.69 45.00
1 11.31 12.53 14.04 15.95 18.43 21.80 26.57 33.69
1.1 10.30 11.31 12.53 14.04 15.95 18.43 21.80 26.57
1.2 9.46 10.30 11.31 12.53 14.04 15.95 18.43 21.80
1.3 8.75 9.46 10.30 11.31 12.53 14.04 15.95 18.43
1.4 8.13 8.75 9.46 10.30 11.31 12.53 14.04 15.95
1.5 7.59 8.13 8.75 9.46 10.30 11.31 12.53 14.04
1.6 7.13 7.59 8.13 8.75 9.46 10.30 11.31 12.53
1.7 6.71 7.13 7.59 8.13 8.75 9.46 10.30 11.31
1.8 6.34 6.71 7.13 7.59 8.13 8.75 9.46 10.30
1.9 6.01 6.34 6.71 7.13 7.59 8.13 8.75 9.46
表 4-4 模擬參數，t2:0.35mm
表 4-6 模擬參數，t2:0.3mm
t1 0.6
θ
t2 0.35 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
0.1 68.20
0.2 51.34 68.20
0.3 39.81 51.34 68.20
0.4 32.01 39.81 51.34 68.20
0.5 26.57 32.01 39.81 51.34 68.20
0.6 22.62 26.57 32.01 39.81 51.34 68.20
0.7 19.65 22.62 26.57 32.01 39.81 51.34 68.20
0.8 17.35 19.65 22.62 26.57 32.01 39.81 51.34 68.20
0.9 15.52 17.35 19.65 22.62 26.57 32.01 39.81 51.34
1 14.04 15.52 17.35 19.65 22.62 26.57 32.01 39.81
1.1 12.80 14.04 15.52 17.35 19.65 22.62 26.57 32.01
1.2 11.77 12.80 14.04 15.52 17.35 19.65 22.62 26.57
1.3 10.89 11.77 12.80 14.04 15.52 17.35 19.65 22.62
1.4 10.12 10.89 11.77 12.80 14.04 15.52 17.35 19.65
1.5 9.46 10.12 10.89 11.77 12.80 14.04 15.52 17.35
1.6 8.88 9.46 10.12 10.89 11.77 12.80 14.04 15.52
1.7 8.37 8.88 9.46 10.12 10.89 11.77 12.80 14.04
1.8 7.91 8.37 8.88 9.46 10.12 10.89 11.77 12.80
1.9 7.50 7.91 8.37 8.88 9.46 10.12 10.89 11.77
2 7.13 7.50 7.91 8.37 8.88 9.46 10.12 10.89
2.1 6.79 7.13 7.50 7.91 8.37 8.88 9.46 10.12
2.2 6.48 6.79 7.13 7.50 7.91 8.37 8.88 9.46
0.1 71.57
0.2 56.31 71.57
0.3 45.00 56.31 71.57
0.4 36.87 45.00 56.31 71.57
0.5 30.96 36.87 45.00 56.31 71.57
0.6 26.57 30.96 36.87 45.00 56.31 71.57
0.7 23.20 26.57 30.96 36.87 45.00 56.31 71.57
0.8 20.56 23.20 26.57 30.96 36.87 45.00 56.31 71.57
0.9 18.43 20.56 23.20 26.57 30.96 36.87 45.00 56.31
1 16.70 18.43 20.56 23.20 26.57 30.96 36.87 45.00
1.1 15.26 16.70 18.43 20.56 23.20 26.57 30.96 36.87
1.2 14.04 15.26 16.70 18.43 20.56 23.20 26.57 30.96
1.3 12.99 14.04 15.26 16.70 18.43 20.56 23.20 26.57
1.4 12.09 12.99 14.04 15.26 16.70 18.43 20.56 23.20
1.5 11.31 12.09 12.99 14.04 15.26 16.70 18.43 20.56
1.6 10.62 11.31 12.09 12.99 14.04 15.26 16.70 18.43
1.7 10.01 10.62 11.31 12.09 12.99 14.04 15.26 16.70
1.8 9.46 10.01 10.62 11.31 12.09 12.99 14.04 15.26
1.9 8.97 9.46 10.01 10.62 11.31 12.09 12.99 14.04
2 8.53 8.97 9.46 10.01 10.62 11.31 12.09 12.99
2.1 8.13 8.53 8.97 9.46 10.01 10.62 11.31 12.09
2.2 7.77 8.13 8.53 8.97 9.46 10.01 10.62 11.31
2.3 7.43 7.77 8.13 8.53 8.97 9.46 10.01 10.62
2.4 7.13 7.43 7.77 8.13 8.53 8.97 9.46 10.01
2.5 6.84 7.13 7.43 7.77 8.13 8.53 8.97 9.46
圖 4-1 背光模組爆炸圖
圖 4-2 導光板各參數
θ
導光板發光區域
t1
t2
L1
L2 θ
導光板發光區域
t1
t2
L1
L2
圖 4-3 NSSW206 之外型及發光區域[5]
圖 4-4 設置 LED 表面發光特性
圖 4-5 LED 發光角度特性[5]
圖 4-6 設置導光板材質特性
圖 4-7 設置反射片材質參數
圖 4-8 導光板 DOT 設置
圖 4-9 模擬評價方式