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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:汪晏彰
研究生(外文):Yan Zhang Wang
論文名稱:單點LED側入式導光板之設計與製造
論文名稱(外文):Design and Manufacture for the edge-lit type light guide plate with single LED
指導教授:黃俊欽黃俊欽引用關係
指導教授(外文):Chung-Ching Huang
口試委員:黃聖杰李輝煌王珉玟
口試委員(外文):Sheng-Jye HwangHuei-Huang LeeMin-Wen Wang
口試日期:2014-07-17
學位類別:碩士
校院名稱:國立高雄應用科技大學
系所名稱:模具工程系碩士班
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:2014
畢業學年度:102
語文別:中文
論文頁數:93
中文關鍵詞:導光板微結構分子動力學殘留應力
外文關鍵詞:light guide platemicrostructuremolecular dynamicsresidual stresses
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本研究以2.5吋單顆LED角落入光式導光板為例,入光側採用V-Cut設計,反射面則利用分子動力學方法進行微結構的排列設計,微結構外型以圓形網點(dot)為主,以原子間相互作用的平衡原理為基礎,運用VBA(visual basic for application)程式計算網點密度的初步排列位置,將網點座標匯入光學軟體,搭配光學軟體(LightTools)的優化系統(BPO)進行分析,尋找在最佳輝度結果下的網點位置,並研究導光板之光學設計與製造。
分析結果顯示如下;導光板入光側V-Cut最佳形狀設計的組合在角度90°、Pitch 0.15mm、高度0.03mm,得到85°的開光角度,而反射面網點微結構的設計,若運用分子動力學的運算排列及光學軟體優化系統之光學設計,輝度均勻度能提升至88.5%,與原廠設計均勻度76%比較,證實此研究方法能有效提高背光模組輝度12.5%均勻度的價值。
成形探討結果如下:高模溫與高膠溫,使熔膠的黏度降低並增加模穴內流動的距離,而提高遠澆口端微結構的轉寫率。最後,導光板之殘留應力對於輝度分佈,未看出有任何實質影響的關係。而在不同的第一段保壓時間,使導光板其重量的增加與內部質量密度的改變,造成導光板內部的折射與全反射發生變化,導致光學品質不佳的現象。

This study has developed a 2.5-inch LGP with single LED corner edge-lit backlight module. Molecular dynamics (MD) was applied to design the dot microstructure based on the physical movements of atoms and molecules. The VBA(Visual Basic for Application) is used for calculating the configuration of the dot density distribution and Light Tools for analyzing the result with BPO system. Last to discuss the efficiency between the molecular dynamics (MD) design and conventional design.
The result of the optical design:The LGP of the incident light side got 85° as the result with the best microstructure of angle 90 °, pitch 0.15mm, and height 0.03mm. Compare the luminance uniformity of the reflection surface’s microstructure design and the original design by MD and BPO system, the new design has improved to 88.5%. This study has confirmed the method can effectively increase 12.5% of the luminance uniformity with good optical effect.
The conclusion of molding:The high temperature of mold and plastic reduce the viscosity but increase the melting plastic’s flow distance in cavity and the transliteration rate. In the end, the residual stresses has no impact on LGP’s luminance distribution. The different picking time from the first paragraph cause to the weight gaining and the internal LGP’s mass density alternating, so that the refraction and total reflection have big change to poor quality optical result.

中文摘要 i
ABSTRACT ii
誌謝 iii
目錄 iv
圖目錄 vi
表目錄 ix
符號說明 x
第一章 緒論 1
1.1前言 1
1.2背光模組簡介 3
1.2.1直下式背光模組 4
1.2.2側光式背光模組 4
1.3導光板簡介 9
1.4研究動機及目的 14
1.5文獻回顧 15
1.6論文架構 20
第二章 基礎原理 21
2.1導光板原理 21
2.2幾何光學 22
2.1.1折射率 22
2.1.2司乃耳定律(Snell’s Law) 23
2.1.3臨界角與全反射(Total Internal Reflection) 23
2.3射出成型 25
第三章 光學設計與分析 29
3.1導光板設計 29
3.2光學分析參數設定 30
3.3入光側微結構設計 33
3.3.1微結構參數設計 35
3.3.2田口實驗規劃 35
3.4反射面微結構設計 38
3.4.1 密度區塊設計 39
3.4.2分子動力學應用 42
3.4.3 BPO優化系統 48
第四章 實驗規劃與成品檢測 50
4.1射出成型參數 51
4.1.1保壓壓力參數 52
4.1.2冷卻時間 53
4.2模具設計 54
4.3實驗材料與設備 61
4.3.1實驗材料 61
4.3.2實驗設備 61
4.4 成品檢測 66
4.4.1導光板轉寫率量測 66
4.4.2殘留應力量測 67
4.4.3模組輝度量測 68
第五章 結果與討論 70
5.1 田口實驗法進行導光板入光側之外型參數組合 70
5.2反射面網點光學設計結果探討 75
5.3光學設計與實驗結果比較 80
5.4探討模具溫度與熔膠溫度對轉寫率之影響 82
5.5探討射出成型之殘留應力對輝度分佈之影響 84
5.5.1射出速度之導光板殘留應力 84
5.5.2射出速度之導光板輝度分佈 85
5.6探討不同的第一段保壓時間之殘留應力對輝度分佈之影響 85
5.6.1不同第一段保壓時間之導光板殘留應力 85
5.6.2不同第一段保壓時間之導光板輝度分佈 86
5.7導光板模組輝度分佈影響之探討 87
第六章結論 89
6.1結論 89
6.1.1光學設計 89
6.1.2成型實驗 90
6.2未來展望 90
參考文獻 91

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