臺灣博碩士論文加值系統

摘要
液晶顯示器具有厚度薄、省電和色彩鮮明等優點，為了獲得好的顯示效果，發展更亮，亮度更均勻，效率更高的光源照明系統便是十分重要。光源照明系統的關鍵組件就是導光板。在設計導光板時若能以電腦模擬的方式，尋找出導光板的最佳設計準則，不僅將可節省許多不必要的嘗試錯誤以及時間與金錢的浪費，將更能使導光板的特性符合產品功能的要求。
在本論文中，我們將利用實驗的方式驗證光學模擬軟體的正確性，發現軟體的模擬結果與實際上量測的結果相符合。若使用會有殘留應力現象的材料如PC時，殘留應力會對量測結果造成影響，這是設計時應該注意的地方。利用軟體模擬的方式逐一地對前光模組及背光模組的元件特性作討論與分析。在前光板部份利用光學理論及實物案例來了解前光板紋路的限制，並由使用軟體的模擬知道導光管的重要性。在背光板部分提出觀察背光板內部照度的方法來決定背光板的紋路的排列，可以將背光板的均齊度提昇至五成以上，利用背光板的設計流程配合上紋路間距與大小的變化則一定能將均齊度提昇至八九成以上以達成產品功能的要求並可大幅減少導光板的設計的時間。
關鍵詞：導光板、前光板、背光板

Abstract
LCD display has advantage of its thin thickness, low power consumption and vivid color. To develop brighter, uniform illumination and high efficiency lighting source system is very important to get better display effect. The key-port of a lighting source system is light guide plate. It is expected to test various structures of light guide system with computer simulation before designing. Therefore, with the computer simulation, we can save a considerable amount of the try-error times and money, and develop the light guide plate module which has an optimum structure.
In this thesis, we valuate the correctness of the light simulation soft ware by experiment. The simulation was found to be coincidence with experiment. When we designing light guide plate, we should be careful on the effect of residual stress when using PC. We discussed and analyzed each component parts of front-light module and back-light module by computer simulation. In front-light, we understand the rule of vein on front-light by optical theory and case and proved the importance of light guide pipe by computer simulation. In back light, we brought up the rule of the vein on back-light by illumination spreading in side of back-light plate. Following the rule; we can get illumination average value than 50 percents. By the procedure of designing back-light plate and changing of veins’ range and size, we can get illumination average value than 80 percents. By this way, we can save time of back-light designing and satisfy the asking of product.
Key Words：Light guide plate, front light, back light

目 錄
中文摘要 I
英文摘要 II
致謝 III
目錄 IV
表目錄 VII
圖目錄 VIII
第一章 簡介 1
1-1 前言 1
1-2 薄膜電晶體液晶顯示器簡介 2
1-3 導光板的分類 3
1-4 導光板的製造 4
1-5 研究動機 5
1-6 研究目的 6
1-7 文獻回顧 6
1-8 論文概要 7
第二章 基礎理論 11
2-1 光的折射 11
2-2 光的全反射 11
2-3 光線追蹤法 12
2-4 光線的照度 12
2-4-1光通量 13
2-4-2照度 14
2-4-3發光強度 14
第三章 實驗方法 18
3-1 光學模擬軟體 18
3-1-1 簡介 18
3-1-2 應用範圍 18
3-1-3 Trace Pro的描光方式 19
3-1-4 Trace Pro的Rep Tiles功能 19
3-2試片的製作 20
3-3光源-LED 21
3-3照度量測 22
第四章 導光板的分析結果與討論 31
4-1 前光板 31
4-1-1 前光板構造 31
4-1-2 實作與軟體模擬 34
4-1-2-1導光管的設計 34
4-1-2-2 實作的量測 35
4-1-2-3實驗結果與模擬之驗證 36
4-1-3 設計修改與討論 37
4-2 背光板 38
4-2-1 背光板的變化參數 40
4-2-1-1 背光板的形狀 40
4-2-1-2 背光板的光源 40
4-2-1-3 背光板的紋路 41
4-2-2 背光板的設計構想 41
4-2-2-1 光源與材料的影響 42
4-2-2-2 背光板的紋路的性質 43
4-2-2-3背光板的紋路的變數 43
4-2-3 實務應用 44
4-2-3-1 案例參數設定 44
4-2-3-2導光板紋路的排列補正與討論 44
第五章 結論與未來發展方向 72
5-1 結論 72
5-2 未來發展方向 73
參考文獻 74
作者簡歷 77

表 目 錄
表4-1 PMMA試片的量測值 70
表4-2 PC試片的量測值 70
表4-3 背光板的設計流程 71






圖 目 錄
圖1-1 全球FPD產品市場規模與展望 8
圖1-2 平面顯示器產值預測 8
圖1-3 國內FDP市場規模與展望 9
圖1-4 TFT-LCD 中光的偏極現象 9
圖1-5 前光模組 10
圖1-6 背光模組 10
圖2-1 光的折射 15
圖2-2 折射與全反射之比較 15
圖2-3 光線追蹤法 16
圖2-4 發光效率曲線 16
圖2-5 立體角 17
圖3-1 Trace Pro 光學模擬軟體 23
圖3-2 Rep Tiles 23
圖3-3 背光板實體圖 24
圖3-4 背光板實體圖放大 24
圖3-5 使用Rep tiles功能的背光板 25
圖3-6 使用Rep tiles功能的背光板的放大 25
圖3-7 實體背光板的照度 26
圖3-8 Rep Tiles背光板的照度 26
圖3-9 模具 27
圖3-10 JSW85ELⅡ射出壓縮機 27
圖3-11 Nichia NACW215 LED 28
圖3-12 LED光的撥長比例圖 28
圖3-13 LED的散射角度 29
圖3-14 九點量測法 29
圖3-15 輝度計 30
圖4-1 前光板示意圖 46
圖4-2 點狀紋路對圖文的影響 46
圖4-3 紋路漸層變化對圖文的影響 47
圖4-4 導光管發光示意 47
圖4-5 抗反射層的位置 48
圖4-6 鬼影現象 48
圖4-7 疊紋現象 49
圖4-8 導光管的形狀 49
圖4-9 導光管的照度分布 50
圖4-10 導光管在前光板的配置圖 50
圖4-11 LED在前光板的配置圖 50
圖4-12 無導光管的前光板照度 51
圖4-13 有導光管前光板的照度 51
圖4-14 製作的試片 52
圖4-15 量測的模型 52
圖4-16 實作前光板紋路 52
圖4-17 實作前光板紋路 52
圖4-18 試片PMMA的光彈 53
圖4-19 試片PC的光彈 53
圖4-20 軟體模擬的照度分析 54
圖4-21 試片PMMA的量測結果 54
圖4-22 試片PC的量測結果 55
圖4-23軟體模擬應力分佈 55
圖4-24 無應力分佈照度 56
圖4-25 有應力分布照度 56
圖4-26 前光板厚度改變圖形 57
圖4-27 前光板厚度改變圖形的照度分析 57
圖4-28 改變紋路的照度分析 57
圖4-29 前光板改變的纹路式樣 58
圖4-30 現今日本的技術發展 58
圖4-31 現今日本的技術發展的實作比較 59
圖4-32 背光板示意圖 59
圖4-33 平板型的背光板 60
圖4-34 梯形的背光板 60
圖4-35 Trace Pro中的燈管 60
圖4-36 LED 61
圖4-37 背光板紋路-V-Cut 61
圖4-38 背光板紋路-圓點 62
圖4-39 裸板的全反射現象 62
圖4-40 條紋逸光的現象 63
圖4-41 15吋導光板的配置 63
圖4-42 15吋導光板的內部照度圖 64
圖4-43 圓型燈罩 64
圖4-44 圓形燈罩的照度圖 65
圖4-45 夾角45度的燈罩 65
圖4-46 夾角45度的燈罩的照度 66
圖4-47 背光板條紋的配置 66
圖4-48 背光板條紋的規格 67
圖4-49 15吋導光板的未補正前照度 67
圖4-50 15吋導光板的照度補正後照度 68
圖4-51 利用Rep Tiles功能所佈的圓點 68
圖4-52 15吋背光板圓點的照度 69

參考文獻
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