臺灣博碩士論文加值系統

本研究在探討高功率發光二極體(High Power LED)運用於導光板(Light Guide Plate, LGP)入光側之液晶顯示器(Liquid Crystal Display, LCD)背光模組均勻性改善，在模擬上利用光學分析軟體Trace Pro 3.3進行研究探討，研究中將高功率發光二極體運用於側向式導光板之背光模組(Back Light Module)中，由於高功率發光二極體具有高亮度之特性，導致大部份的光線會集中在入光側，無法均勻散開，所以本研究提出在高功率發光二極體光源與導光板入光側間加入側向反射片，讓光線束先在燈箱中均勻反射，再進入導光板中，此設計將可改善入光側光線集中之現象;而側向反射片模擬結果為，開口寬度A=225~325µm、B=400~500µm，側向反射片與高功率發光二極體間距C=1100~1600µm，反射區域寬度D=2000µm，在此參數下，輝度值可達4000nits，均齊度可達90%以上;在實驗方面，將模擬出之側向反射片加工製作，並且進行反射率測試，以及將側向反射片實際放入背光模組中進行入光側亮點測試，測試結果，亮點面積從77mm^2減小為20mm^2，証實本項研究之可行性。

This invention addresses the brightness uniformity improvement of high power LED illuminating light-guide plate for LCD backlighting modules. The simulated back-lighting module is a high power LED as the light source to illuminate light-guide plate from the edge. Since the high power LED with high intensity characteristic, the illuminating light is not spread into the light-guide plate. This invention proposes to add an edge reflector between the high power LED and light-guide plate. This invention can improve the brightness uniformity of backlighting modules. In the experiment, the simulation and fabrication of edge reflector were completed. A back-lighting module to prove the brightness uniformity improvement was assembled. The bright spot area was decreased from 77 mm^2 to 20 mm^2. It shows that the invention is feasible.

摘要......................................................i
Abstract.................................................ii
目錄....................................................iii
圖目錄...................................................vi
表目錄....................................................x
第一章 緒論...............................................1
一、前言..................................................1
二、背光模組介紹..........................................2
(一) 背光模組(Back Light Module)種類.....................2
1. 側向式(edge lighting)結構............................2
2. 直下式(bottom lighting)結構..........................3
(二) 導光板..............................................3
(三) 反射片(Reflector)...................................6
(四) 擴散片(Diffuser)....................................6
(五) 增亮片(Brightness Enhance Film).....................7
三、研究動機..............................................8
四、研究目標..............................................9
五、文獻回顧..............................................9
六、論文架構.............................................11
第二章 基本理論..........................................13
一、基本光學原理.........................................13
(一) 光的反射與折射.....................................13
(二) 光的散射與BSDF散射模型.............................16
(三) 菲涅爾損失(Fresnel loss)...........................17
(四) 蒙地卡羅光追跡(Monte Carlo Ray Tracing)............18
二、輻射度學(Radiometry)與光度學(Photometry).............19
(一) 光通量( Luminous flux, Φv )........................19
(二) 照度( Illuminance, Ev )............................20
(三) 發光強度( Luminous Intensity, Iv ).................20
(四) 輝度( Luminance, Lv )..............................21
第三章 背光模組光學模擬設計..............................23
一、光源設計模擬.........................................23
(一) 日亞公司發光二極體.................................23
(二) 本所研發發光二極體.................................25
二、導光板尺寸設計.......................................28
三、導光板邊界條件設計...................................29
四、導光板入光側設計.....................................31
(一) 使用一般發光二極體.................................32
(二) 使用高功率發光二極體...............................34
五、導光板網點結構分析...................................37
(一) 固定底角寬度50μm，探討不同導光板微結構之光利用效率.38
(二) 固定底角寬度75μm，探討不同導光板微結構之光利用效率.39
(三) 固定底角寬度100μm，探討不同導光板微結構之光利用效率40
六、導光板輝度與均齊度量測方法...........................41
七、背光模組模擬結果.....................................43
第四章 側向反射片模擬設計................................46
一、改變側向反射片反射區域寬度...........................46
(一) 反射區域寬度為2500µm...............................47
(二) 反射區域寬度為2000µm...............................49
(三) 反射區域寬度為1500µm...............................51
二、改變側向反射片開口寬度...............................53
(一) 固定反射區域寬度為1500µm，改變側向反射片開口寬度...53
(二) 固定反射區域寬度為2000µm，改變側向反射片開口寬度...57
三、改變側向反射片與高功率發光二極體距離.................61
(一) 固定標註A=225µm、B=400µm、D=2000µm，改變標註C尺寸..62
(二) 固定標註A=275µm、B=450µm、D=2000µm，改變標註C尺寸..66
(三) 固定標註A=325µm、B=500µm、D=2000µm，改變標註C尺寸..70
四、側向反射片光學模擬結果...............................73
第五章 側向反射片製作與檢測..............................75
一、側向反射片製作.......................................75
(一) 使用白色PET反射片製作..............................76
(二) 使用不鏽鋼反射片製作...............................76
二、側向反射片反射率檢測.................................76
三、側向反射片入光側亮點測試.............................77
第六章 結論與未來展望....................................79
一、結論.................................................79
二、未來展望.............................................79
參考文獻.................................................81

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