臺灣博碩士論文加值系統

導光板為LCD背光模組的關鍵零組件，目的在於導引光線方向成為平面出光，以達到高輝度與高均齊性。而LED(發光二極體)為目前最被看好的新一代背光模組的光源，因應背光模組輕量化與薄型化之發展趨勢，以切削方式製造的V-Cut導光板，具有製造方便性的優點，且對整體面板的亮度也較傳統網點設計增加10％左右以上，因此本文將著重於V-Cut導光板光學設計與V-Cut參數分析上。
本文以光學模擬軟體TracePro，建構2.5吋LED背光模組分析模型，首先探討導光板入光側V-Cut設計，用意在於使光源進入導光板光場分佈角度變大，增加光的利用率，提升整體亮度。接著利用出光面V-Cut設計來破壞導光板內的全反射，使得光線能射出導光板出光面，並加入光學膜片的使用，可使得光線射出角度更集中，得到最大的光利用率。接著將反光面上分成五個區間，利用不等間的V-Cut排列設計方式，使得導光板內反射光線分佈更均勻，提高背光模組整體的輝度與均齊性，達成面板出光角度要求，亦可使得背光模組整體的光學性能表現能較符合實用之需求。

LGP( Light Guide Plate) is the important part of the BLM(Back Light Modulus). It makes the BLM high illuminance and uniformity with leading light direction. LED(Light Emitting Diode) is the light source of the BLM. In this study there are V-Cut of the micro-structure applying on the LGP to discuss and research with optical simulation software TracePro.
A 2.5 inch BLM with LED is building to analysis. First, the beginning side of the LGP has been studied with V-Cut. The purpose is making the distribution angel larger and upgrading brightness. Then, with the V-Cut micro-structure on the out-light surface and optical sheets get the largest light availability ratio. Finally, the reflect surface divides to five parts with different pitches design. The results show the good benefit by more uniformly light distribution and illuminance.

目錄 i
圖目錄 iv
表目錄 viii
符號說明 iv
摘要 ix
Abstract x

第一章 緒論 1
1-1 前言 1
1-2 TFT-LCD簡介 1
1-3 背光模組及各項元件簡介 2
1-4 導光板製造方式 4
1-5背光模組發展趨勢 5
1-6 研究動機與目的 6
1-7 文獻回顧 6
1-8 論文架構 7

第二章 基礎理論與背光模組建立 14
2-1光學基礎理論 14
2-2 光學單位說明 17
2-3 背光模組之光學設計 18
2-3-1導光板光學原理 18
2-3-2光學模擬軟體介紹 19
2-3-3背光模組設計 20
2-3-4背光模組的輝度量測與軟體模擬 21

第三章 V-Cut導光板設計之光學模擬與結果 32
3-1 入光側V-Cut微結構設計 32
3-1-1入光側V-Cut參數設定與光學模擬 32
3-1-2模擬結果與討論 33
3-2出光面V-Cut微結構設計與光學膜片 34
3-2-1出光面V-Cut參數設定與光學膜片之光學模擬 34
3-2-2 模擬結果與討論 35
3-3 反光面V-Cut微結構設計與背光模組光學模擬 36
3-3-1 反光面V-Cut參數設定與光學模擬 36
3-3-2 模擬結果與討論 36

第四章 結論 52
4-1 結論 52
4-2 未來研究 52
參考文獻 54

圖目錄
頁次
圖1.1 TFT-LCD基本構造 9
圖1.2液晶的光電特性 9
圖1.3 直下式背光模組 10
圖1.4 側光式背光模組 10
圖1.5 導光板製造方式 11
圖1.6 非印刷式微結構之設計方式 11
圖1.7 傳統方式與V-Cut方式比較 12
圖1.8 超精密加工機 12
圖2.1 光線於光疏介質n1與光密介質n2中的行進情形 23
圖2.2 折射定律 23
圖2.3 全反射與臨界 24
圖2.4 反射定律 24
圖2.5 鏡射與漫射 25
圖2.6導光板光路行為 25
圖2.7 TracePro應用領域 26
圖2.8 2.5吋導光板尺寸圖 26
圖2.9 2.5吋背光模組模型 27
圖2.10 NICHIA型號NSC335規格表 27
圖2.11 模擬輝度計(BM-7)之觀察面位置 28
圖2.12 背光模組光學模擬流程 28
圖2.13 Topcon BM-7輝度計 29
圖2.14 輝度計量測示意圖 29
圖2.15 9點輝度量測點位置 30
圖2.16 觀察面上9點輝度量測點位置 30
圖3.1 導光板入光側觀察面與7點照度量測點 38
圖3.2 入光側無V-Cut之光場分佈 38
圖3.3 入光側加入90° V-Cut之光場分佈 39
圖3.4 入光側加入120° V-Cut之光場分佈 39
圖3.5 入光側加入135° V-Cut之光場分佈 40
圖3.6 入光側不同V-Cut參數在觀察面之能量變化 40
圖3.7 入光側不同V-Cut參數在觀察面量測點(1~7)之照度變化 41
圖3.8 入光側加入V-Cut參數A=90°, P=0.06在觀察面照度分佈 41
圖3.9 出光面與光學膜量測方式 42
圖3.10 出光面V-Cut出光與立體角70°量測之光通量比較 42
圖3.11 在擴散片上平面與立體角70°量測之光通量比較 43
圖3.12 出光面V-Cut設定A=135°, P0.07mm在出光面上的燭光分析圖 43
圖3.13 出光面V-Cut設定A=135°, P0.07mm在逆菱鏡面上的燭光分析圖 44
圖3.14 出光面V-Cut設定A=135°, P0.07mm在擴散面上的燭光分析圖 44
圖3.15 出光面V-Cut設定A=135°, P0.07mm在擴散面上的極座標式的燭光圖 45
圖3.16 反光面V-Cut參數A=90°, P=0.02mm之輝度圖 45
圖3.17 反光面V-Cut參數A=120°, P=0.04mm之輝度圖 46
圖3.18 反光面V-Cut參數A=135°, P=0.05mm之輝度圖 46
圖3.19 三種不同V-Cut參數的9點量測輝度值之分析 47

表目錄
頁次
表1.1非印刷式微結構設計方式比較 13
表2.1 各種物質之折射率 31
表3.1 入光側V-Cut參數設定 48
表3.2 觀察面7點量測照度數據 48
表3.3 出光面V-Cut參數設定 49
表3.4 反光面不等間距V-Cut 排版方式 49
表3.5 反光面V-Cut參數設定 50
表3.6 反光面V-Cut參數A=90°, P=0.02mm之9點量測輝度值、中心輝度、均齊度 50
表3.7 反光面V-Cut參數A=120°, P=0.04mm之9點量測輝度值、中心輝度、均齊度 51
表3.8 反光面V-Cut參數A=135°, P=0.05mm之9點量測輝度值、中心輝度、均齊度 51

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