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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:柯博喻
研究生(外文):Bo-Yu Ke
論文名稱:底面入光導光板之最佳化光學設計與模擬
論文名稱(外文):Optimization of Optical Design and Simulation for the Bottom-Emitting Light Guide Plate
指導教授:韓斌韓斌引用關係
指導教授(外文):Pin Han
學位類別:碩士
校院名稱:國立中興大學
系所名稱:精密工程學系所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
畢業學年度:96
語文別:中文
論文頁數:90
中文關鍵詞:背光模組發光二極體導光板微結構
外文關鍵詞:Back Light ModuleLEDLight Guide PlateMicrostructure
相關次數:
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本研究成功設計出可拼接式底面入光導光板發光單元,利用光學模擬軟體SPEOS針對該發光單元進行設計與模擬,使發光單元達到高均齊性與高光利用率。藉由底面入光機制,成功克服傳統側向式背光模組光源擺放位置有限致使總光通量不足之問題,而能提供足夠之光通量,以達到背光模組高輝度之目的。並且藉由其可拼接之特性,能夠廣泛應用於各型尺寸面板背光模組與各式LED固態照明設備,同時亦能發揮其導光板薄型化之特性。
在導光板下表面採用碟形微結構之情況下,搭配一片擴散片與兩片正交擺放之3M ”BEFⅡ 90/50” 增亮膜,發光區域之正視角平均輝度可達到3093(nit),且均齊度達到91.68%。而採用此發光單元之三乘三發光單元群組,其正視角平均輝度亦可達到3128(nit),且輝度均齊度達到92.64%,且最終之整體厚度約為3(mm)。
A new type of extendable bottom-emitting LED light guide plate is proposed and designed in this thesis. With the help of optical design and simulation tool called SPEOS, this new type emitting unit can reach high uniformity and luminance with only 3mm thickness.
The final product can have 91.68% uniformity and 3093 nit luminance with the two BEF film. Also the combined 3×3 units of large area can also achieve 92.64% uniformity and 3128 nit luminance. It is believed that this thin and high performance bottom-emitting LED light guide unit will have wide applications in the future lighting and LCD backlight module markets.
摘要 I
Astract II
目次 III
表目次 VII
圖目次 IX
第一章 序論 1
一、背光模組簡介 1
(一)側光式(Edge lighting)結構 3
(二)直下式(Bottom lighting)結構 5
二、背光模組部品簡介 7
(一)發光源(Light Source) 7
(二)導光板(Light Guide Plate) 8
(三)反射板(Reflector) 8
(四)擴散片(Diffuser Sheet) 9
(五)增亮膜(Brightness Enhance Film:BEF;或稱稜鏡片) 9
三、研究動機與目的 11
四、文獻回顧 12
五、論文架構規劃 13
第二章 基礎理論 15
一、光學原理 15
(一)電磁波推導 15
(二)反射與折射 19
(三)內全反射(internal total reflection) 20
(四) 不同偏振光線於界面之光學行為 22
(五)郎伯遜Lambertian餘弦定律 26
二、輻射度學與光度學 28
(一)光通量(Luminous flux : Φv) 29
(二)照度(Illuminance : Ev) 30
(三)發光強度(Luminous Intensity : I v) 30
(四)輝度(Luminance : L v) 32
三、背光模組光學檢測介紹 32
(一)輝度(亮度)檢測 33
(二)均齊度檢測 34
(三)色溫 35
(四)色度 35
第三章 底面入光導光板機構設計與光學模擬 37
一、設計緣由與構想 37
二、設計策略與初步光跡分析 39
(一)設計策略 39
(二)初始發光單元結構設計 40
(三)光跡分析與結果預判 42
三、模擬模組及光學特性之建立 44
(一)光源3D模型與光學特性建立 44
(二)導光板、反射片3D模型與光學特性建立 46
四、反光錐與集光錐面之設計與模擬 49
(一)設計方法與評判準則 50
(二)反光錐初階設計 51
(三)複合式反光錐設計 55
1.複合式反光錐初階優化設計 55
2.複合式反光錐二次優化設計 58
(四)、集光錐面設計與發光單元最佳化設計 62
五、導光板內部微結構暨導光板透光區之設計與模擬 65
(一)導光板內部微結構之建置 65
(二)透光區結構設計 67
(三)未使用光學膜片10cm×10cm 發光單元模擬結果 68
(四)搭配擴散片10cm×10cm發光單元之模擬結果 69
(五)搭配擴散片與兩片正交擺放3M ”BEFⅡ90/50”增亮膜之10cm×10cm發光單元模擬結果 72
(六)搭配擴散片與兩片增亮膜之3乘3發光單元陣列模組模擬結果 75
六、模擬結果綜合比較 79
七、輝度調變方法 80
(一)LED光源之調變 81
(二)發光單元面積之調變 81
第四章 結論與未來展望 84
一、結論 84
二、未來展望 85
(一)光源問題 85
(二)集光錐面問題 86
(三)同心圓環v-cut微結構 86
參考文獻 89
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