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研究生:葉志庭
研究生(外文):Zhi-Ting Yeh
論文名稱:中小尺寸液晶顯示器LED背光模組導光板設計研究
論文名稱(外文):A Study of the Design of the Light Guide Plate of the Backlight Module of LED for Middle-Small Size LCDs
指導教授:黃顯川黃顯川引用關係
指導教授(外文):Hsien-Chuen Huang
學位類別:碩士
校院名稱:清雲科技大學
系所名稱:電機工程研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2006
畢業學年度:94
語文別:中文
論文頁數:91
中文關鍵詞:液晶顯示器背光模組區塊細劃法光均勻度線光源擴光區
外文關鍵詞:Liquid crystal displaybacklight moduleblock division dotslight evennesslinear light sourcelight expansion area
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摘 要
設計液晶顯示器LED背光模組時,由於LED所放射的光有一定的擴散角度,使得背光模組容易出現出光不均勻的現象。本論文首先提出區塊細劃法改善傳統矩陣式設計的方式,依LED光能量的分佈特性來分成數個區塊,視區塊光強度的強弱佈上合適的網點,以此調整靠近光源處的光亮度及補償邊緣區亮度不足的現象。論文中以2.2吋及3吋導光板為例,設計出光均勻度極佳的導光板。
接著我們提出點光源轉成線光源的設計方式,藉由LED背光模組的導光板前端向外延伸5mm,利用該區鑿兩排平凸結構的孔作為擴光區,論文中分別以3、6、12吋導光板為例,利用其擴光作用成功地將LED的點光源轉成極近似冷陰極管(CCFL)的線光源效果,再以傳統矩陣式網點設計的方式設計出光均勻度極佳的導光板。模擬結果證明本文的設計方法不但簡潔且易於製造,導光板亦有極佳的線性出光特性。如此不僅降低LED點光源設計的困難度,且直接以導光板前端作為擴光區可省去外加光學組件的組裝困難度及降低生產成本。
Abstract

While designing the LED backlight module of liquid crystal displays, as the LED has certain diffusion angles for the light radiated from it, thus making the emission of light from the backlight module uneven. The thesis first puts forward the method of block division dots in order to improve the traditional matrix-type design. The method divides the light guide plate into several blocks in accordance with the distribution characteristics of the light energy of the LED and in terms of the intensity of luminance, so as to adjust the luminance close to the light source and to complement insufficient luminance in the marginal areas. The thesis expounds the design of light guide plates with the best evenness of luminance, using 2.2-inch and 3-inch ones as examples.
Then, the study suggests a method of design that transfers point light sources into linear light sources. With an outward extension of 5 mm of the backlight module at the front of the light guide plate, the design engraves two rows of flat-convex structures in the 5-mm protrusion of the light guide plate as a light expansion area. Using light guide plates of 3, 6, and 12 inches as examples, the study successfully achieves the effect of transferring the point light sources of the LED into what comes closest to the effect of the cold cathode fluorescent tube. Next, the design comes out with a light guide plate that has the best evenness of light emission by means of the conventional matrix of diffuser dots. The results of the simulation prove that this method of design is not only direct and simple but easy in manufacturing, and that the light guide plate has also the best characteristics of linear radiance. The method not only reduces the difficulties in the design of the point light sources of the LED, but eliminates the difficulties in the installation of extensional optic parts by using the protruded area of the front of the light guide plate as a place of light expansion, thus reducing manufacturing costs.
目錄
中文摘要………………………………………………………………………………… i
英文摘要………………………………………………………………………………… ii
誌謝……………………………………………………………………………………… iii
目錄……………………………………………………………………………………… iv
表目錄…………………………………………………………………………………… vii
圖目錄…………………………………………………………………………………… viii
符號說明………………………………………………………………………………… xii
第一章 緒論 …………………………………………………………………………… 1
1.1 前言………………………………………………………………………… 1
1.2液晶顯示器背光模組介紹………………………………………………… 2
1.2.1以CCFL為光源之背光模組………………………………………… 3
1.2.2以 LED為光源之背光模組………………………………………… 4
1.2.3背光模組光學組件介紹……………………………………………… 5
1.3 微結構介紹………………………………………………………………… 7
1.4 文獻回顧…………………………………………………………………… 9
1.4.1 論文期刊文獻分析 ………………………………………………… 10
1.4.2 專利文獻分析 ……………………………………………………… 12
1.5 研究目的與方法…………………………………………………………… 16
1.6 論文架構…………………………………………………………………… 17
第二章 區塊細劃法則設計2.2吋LED背光模組導光板……………………………… 19
2.1 前言………………………………………………………………………… 19
2.2 傳統矩陣式網點設計……………………………………………………… 21
2.3 區塊細劃法網點設計……………………………………………………… 24
2.3.1設計理論……………………………………………………………… 25
2.3.2導光板區塊細劃原則………………………………………………… 26
2.4 模擬結果…………………………………………………………………… 27
2.4.1 RGB三種波長的模擬結果 ………………………………………… 27
2.4.2均勻度分析…………………………………………………………… 29
2.5 第二章結論………………………………………………………………… 31
第三章 區塊細劃法則設計3吋四頂角LED光源導光板…………………………… 32
3.1 前言………………………………………………………………………… 32
3.2 設計理論…………………………………………………………………… 33
3.3 LED擺放角度設計 ……………………………………………………… 34
3.4 區塊細劃網點設計………………………………………………………… 37
3.5 模擬結果…………………………………………………………………… 39
3.5.1 RGB三種波長的模擬結果………………………………………… 39
3.5.2 均勻度分析………………………………………………………… 41
3.6第三章結論………………………………………………………………… 42
第四章 3吋LCD背光模組之LED光源轉成線光源設計…………………………… 43
4.1 前言………………………………………………………………………… 43
4.2 結構設計…………………………………………………………………… 44
4.3 理論推導…………………………………………………………………… 46
4.4 LED間距設計 …………………………………………………………… 49
4.5 模擬分析…………………………………………………………………… 53
4.5.1均勻網點之導光板出光特性比較…………………………………… 53
4.5.2 LED線光源之導光板最佳網點設計………………………………… 54
4.5.3均勻度分析…………………………………………………………… 57
4.6第四章結論………………………………………………………………… 58

第五章 點光源轉線光源的設計應用於中尺寸液晶顯示器LED背光模組導光板設計研究………………………………………………………………………59
5.1前言………………………………………………………………………… 59
5.2結構設計…………………………………………………………………… 59
5.3導光板擴光區的模擬結果………………………………………………… 60
5.3.1 6吋雙邊光式導光板前端擴光區的模擬結果……………………… 60
5.3.2 12吋雙邊光式導光板前端擴光區的模擬結果 …………………… 62
5.4均勻網點之導光板出光特性比較………………………………………… 64
5.4.1 均勻網點之6吋雙邊光式導光板出光特性比較…………………… 64
5.4.2 均勻網點之12吋雙邊光式導光板出光特性比較………………… 66
5.5 導光板RGB三種波長的模擬結果 ……………………………………… 68
5.5.1 6吋雙邊光式導光板RGB三種波長的模擬結果………………… 68
5.5.2 12吋雙邊光式導光板RGB三種波長的模擬結果 ……………… 71
5.6均勻度分析………………………………………………………………… 74
5.6.1 6吋雙邊光式導光板均勻度分析 ………………………………… 74
5.6.2 12吋雙邊光式導光板均勻度分析………………………………… 76
5.7第五章結論………………………………………………………………… 77
第六章 結論 …………………………………………………………………………… 78
參考文獻………………………………………………………………………………… 79
附錄……………………………………………………………………………………… 83
簡歷……………………………………………………………………………………… 90
參考文獻

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