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研究生:林明正
研究生(外文):Ming-Cheng Lin
論文名稱:微透鏡於LED模擬與分析
論文名稱(外文):Simulation of mico-lens array for LED lighting
指導教授:潘正堂
指導教授(外文):Pan Cheng Tang
學位類別:碩士
校院名稱:國立中山大學
系所名稱:機械與機電工程學系研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2008
畢業學年度:96
語文別:中文
論文頁數:57
中文關鍵詞:TracePro軟體多角無縫微透鏡LCD背光模組
外文關鍵詞:LCDTracePro softwareGapless compound polygonalBack light module
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液晶顯示器(liquid crystal display,LCD)是目前光電顯示器中 ,產值最高,最普及使用的平面顯示器。液晶顯示器的優勢在於低電量消耗、質量輕巧、厚度薄,已取代傳統映像管顯示器。在 LCD 的成本結構中,背光模組,彩色濾光片及驅動IC,為前三大項,而在背光模組成本中,所佔甚高的光學膜片,其作用是增亮、使面板的亮度均勻化、提高光源的使用效率,由於液晶本身不會發光,因此,背光模組是液晶顯示器的不可或缺的元件,尤其LCD已朝向大尺寸發展,已跨越到六十吋以上,但當面板尺寸越做越大,背光模組佔有的成本比列大幅提昇,甚至有可能達到50%,可預見背光模組在此產業中的重要性,本計畫擬發展創新多角無縫微透鏡光學膜片製作,製程包含微影、回流、電鑄和熱壓等技術,再以TracePro軟體,以LED為光源進行,有縫、無縫及未置膜片進行模擬,使其光學效益達到最大。有縫之光學膜片,應用於背光模組需3~4張,以無縫之製程製做膜片,大幅提昇光使用率,以期將背光模組之膜片縮簡至1~2張,以降低成本,提昇產業競爭力,尤其光學膜片的一些關鍵製程,大多為美商及日商掌控,使的國內廠商只能侷限在零組件組裝,和技術較低的零組件上得到利潤,對國內光電業發展,影響很大。
Recently liquid-crystal display (LCD) has the highest output value and most popular usage of flat panel display in monitor. The advantage of LCD is low electric quantity consumption, light quantity and thin thickness. LCD has substituted for the traditional screen monitor. The back light module, color filter and actuation IC are three major cost structures in LCD. The optical film is the most used structure in back light module, which is used to increase brightness, luminate evenly the panel and prove illuminant efficiency. The liquid crystal does not irradiate, therefore, the back light module is accessory of liquid crystal display, especially the LCD has advanced the size over 60 inches dimensions. When the panel enhances its size, the cost of back light module correspondently increase, even achieve to 50%. The importance of back light module in LCD can be understood. This study is to develop an innovation of gapless compound polygonal micro-lens. The manufacturing process includes lithography, reflow, electroforming and hot embossing technologies. Also the TracePro software is applied to facilitate the design. LED is used as the illuminant without diaphragm simulation. It enables the optical film to achieve an optimum condition. Using the gap optical film, we need to apply 3~4 pieces in the back light module. When we use the gapless optical film to make film to increase largely the light efficiency, we expect to use 1~2 pieces in the back light module. In this case it can reduce the cost and promote the competition of the domestic manufacturer.
目錄
目錄 .....................................................................................I

圖目錄 .................................................................................V

表目錄 ................................................................................VII

摘要.....................................................................................VIII

ABSTRACT..........................................................................IX

第 1 章 緒論 .........................................................................1

1.1 研究背景 ........................................................................1


1.2 研究動機與目的............................................................2


1.3 文獻回顧 .......................................................................3


第 2 章 背光模組結構.........................................................4

2.1 主要架............................................................................4

2.2 側邊式背光模組...........................................................6


2.2.1 擴散片.........................................................................7


2.2.2 菱鏡片.........................................................................7


2.2.3 導光板 .......................................................................7


2.2.4 反射片.燈罩..............................................................8


2.2.5 光源............................................................................9




第 3 章 顯示器光學基礎介紹...........................................10


3.1 色覺 ............................................................................10


3.2成像光學與非成像光學...............................................10


3.3 發光強度.....................................................................11
..

3.4 色彩學..........................................................................11


第 4 章 無縫微透鏡之製...................................................13


4.1 微影黃光製程.............................................................13


4.1.1 前言.........................................................................13


4.1.2 光阻 .......................................................................14


4.1.3 光源.........................................................................15


4.2 電鑄.............................................................................17


4.2.1 前言..........................................................................17


4.2.2 電鍍技術基本原理..................................................19


4.2.3 電鍍主要構成元素 ................................................ 21


4.2.4 微結構電鑄技術 .................................................... 22


4.3 無縫微透鏡製作..........................................................25



第 5 章 無縫微透鏡膜片模擬分析 ...................................31


5.1 無縫微透鏡膜片模組建立.........................................31


5.2 無縫微透鏡膜片模組模擬分析(一)......................... .32


5.3 無縫微透鏡膜片模組模擬分析(二)........................ 36

5.4 無縫微透鏡膜片模組模擬分(二)...............................39

5.5 結果與討論..................................................................42


第 6 章 結論與未來展望.....................................................43


6.1 結論................................................................................43


6.2 未來展望.......................................................................44


參考文獻 ............................................................................45

















圖目錄
圖 2.1側邊式背光模組構造示意圖............................................…….........5
圖 2.2直下式背光模組.........................................................................….... .5
圖 2.3直下式背光模組構造圖.............................................................…... 6
圖 3.1成像光學................................…................…………………………10
圖 3.2 CIE1931 色度圖...................................................................………12
.圖 4.1微影相關光源比較................................................................. ……......13
圖 4.2正負光阻示意圖.......................................................................….....14


圖 4.3 LIGA製程示意圖.....................................................................….... 18

圖4.4電鍍與電鑄之不同功能…………………………………………...20

圖 4.5電鍍示意圖...................................................………………..……22
圖 4.6 鑄層附著力不佳..…...................................……………………..23
圖 4.7 鑄層氣泡針孔…….......................................................…….…….23
圖 4.8 LIGA製程之電鑄程序要項示意圖......................................……..23
圖 4.9 LIGA製程中電鑄程序示意圖..................................……………...24
圖 4.10無縫微透鏡製做流程(一).................................…….25
圖4.11無縫維透鏡製做流程(二)………………...25
圖 4.12無縫微透鏡製做流程(三).. ................................26
圖 4.13無縫微透鏡製做流程(四) ....................................26
圖 4.14無縫微透鏡製做流程(五). ....................………..26


圖 4.15無縫微透鏡製做流程(六). .........................……..27
圖 4.16無縫微透鏡製做流程(七)…. ........................…..27
圖 4.17無縫微透鏡製做流程(八)…… ......................….28
圖 4.18無縫微透鏡製做流程(九)….. ......................…..28
圖 4.19無縫微透鏡製做流程(十) .....................…………29
圖 4.20無縫微透鏡製做流程(十一) ....................….…..29
圖 4.21熱壓機圖 ………….........................................................…….….30
圖 4.22無縫六角形微透鏡 ...............................................................………30
圖5.1無縫微透鏡膜片模組..............................................................………..31
圖5.2 無縫微透鏡....................................................…………………….....31
圖5.3 LED光源............................................................................…………...32
圖5.4光學膜片(凸面朝下)………………………………………………..34
圖5.5模擬分析圖…………………………………………………………33
圖5.6 LED光源.…………………………………………………………..34
圖5.7 模擬分析圖………………………………………………………..34
圖5.8光學膜片(無縫.凸面朝下)………………………………………....35
圖5.9模擬分析圖…………………………………………………………35




圖5.10光學膜片(凸面朝上)………………………………………………..36
圖5.11模擬分析圖…………………………………………………….……36
圖5.12 LED光源…………………………………………………………....37
圖5.13模擬分析圖…………………………………………………….……37
圖5.14光學膜片(無縫.凸面朝上)………………………………….……....38
圖5.15模擬分析圖………………………………………………………….38
圖5.16光學膜片(凸面朝下)……………………………………………..…39
圖5.17模擬分析圖………………………………………………………….40

圖5.18光學膜片(無縫.凸面朝下)…………………………………….……40

圖5.19模擬分析圖………………………………………………………….41


















表目錄
表4.1正負光阻比較一覽表…………………………………………………15
表4.2微影光源一覽表………………………………………………….…...16
參考文獻
1 . 謝其昌,中山大學機械與機電所博士論文(2004)

2 . 曾翔達,中山大學機械與機電所碩士論文(2007)

3 . 張詩意,台灣科技大學電子所碩士論文(2006)

4 . 曾成瑴,海洋大學機械與機電所碩士論文(2006)

5. 方育斌,成功大學工程科學系所碩士論文(2004)

6 . 郭俊緯,台灣科技大學機械所碩士論文(2004)

7 . http://homepages.borland.com/efg21ab/index.html(2001)

8. The Technical Report of Institus fur Mikrotechnik Mainz (IMM),
Mainz,Germany.

9. 張良謙,蘇葵陽,電鍍主要構成元素(1994)

10 . 楊啟榮,游智勝,黃奇聲,胡一君,周曉宇,微機電系統技術與應用,國科會精儀中心,110 (4),231 (2003)

11 . 楊啟榮,游智勝,黃奇聲,胡一君,周曉宇,微機電系統技術與應用,國科會精儀中心,111 (4),231 (2003)

12 . http://www.fzk.de/imt/eimt.htm

13 . 楊啟榮,游智勝,黃奇聲,胡一君,周曉宇,微機電系統技術與應用,國科會精儀中心,108 (4),229 (2003)
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