液晶顯示器之直下型背光光學結構設計
薄膜電晶體液晶顯示器(Thin Film Transistor - Liquid Crystal Display, TFT-LCD)的
快速發展，使的大尺寸的液晶顯示器逐漸的取代了原有的陰極射線管(Cathode-Ray
Tube, CRT)的顯示器。近幾年來由於日本、韓國、臺灣在薄膜電晶體液晶顯示器上的
競爭，使得薄膜電晶體液晶顯示器的價格大眾化，嘉惠了一般的使用者，加上薄膜電
晶體液晶顯示器第五世代及第六世代的工廠相繼完成，下一世代的第七世代及第八世
代的生產工廠也相繼規劃與進行，使液晶電視產品可以大量的生產及降低成本，未來
將可以與傳統電視、電漿電視、背投影電視相抗衡。直下型背光(Direct Light)便是薄
膜電晶體液晶電視面板的主要光源，藉由此光源穿透薄膜電晶體液晶面板，來達到顯
示的效果。本章首先簡單介紹液晶顯示器的構造及組成稍做介紹，接下來即討論直下
型背光光學結構設計問題。
2.1 大型液晶電視面板的基本架構
圖2-1 為32 寸液晶電視面板之爆炸圖，液晶電視面板可分為四大部分：前框、
液晶面板、驅動回路系統、及直下型背光板。
前框的作用是用來固定液晶面板及強化整體結構剛性；液晶面板是由許多紅、
綠、藍畫素組成以矩陣方式排列，利用電壓來控制液晶(liquid crystal)轉動的角度因而
控制光線穿透的多寡，如圖2-2，光線透過彩色濾光片(Color Filter, CF)後，產生不同
的顏色，如圖2-3，再透過驅動回路系統，包含驅動IC 及驅動電路板的矩陣驅動，將
數位或類比訊號的影像資料加以處理，控制液晶面板上每個畫素的動作，進而產生靜
態影像及動態影像，如圖2-4。直下型背光是在一定的顯示面積下產生一個亮度分布
均勻及高亮度的平面光源，如圖2-5，此一均勻的光線穿透液晶面板藉由驅動回路及
液晶面板來控制光線透過的強度，來產生各種顏色及影像。
2.2 直下型背光的基本架構
如圖2-6 所示，在背光系統里面，擴散片、集光片、擴散板、燈管固定框架、底
反射板及冷陰極燈管均稱為光學元件，各具有各自的光學性質，這些性質輸入至光學
模擬軟體運算所需之重要參數。圖2-7 為一般直下型背光的斷面構造，以下將逐一的
介紹有關各光學元件的一些基本光學特性。