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研究生: 黃永信
Yung-hsin Huang
論文名稱: 背光模組增亮膜新型結構設計
Design of New BEF Structure for Backlight Module
指導教授: 黃忠偉
Jong-woei Whang
口試委員: 胡能忠
none
蕭弘清
none
廖顯奎
none
趙涵捷
none
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電資學院 - 電子工程系
Department of Electronic and Computer Engineering
論文出版年: 2009
畢業學年度: 97
語文別: 中文
論文頁數: 60
中文關鍵詞: 背光模組增亮膜稜鏡片
外文關鍵詞: Backlight Module, Brightness Enhancement
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近年來液晶顯示器蓬勃發展,且走向薄型化、輕量化、低耗電量化,但液晶顯示器中的光源利用率極低,從背光模組出來的光線,送到使用者眼中大約只剩下5 %,所以如何提升背光模組的出光效率,並且降低成本,是未來努力研發的方向。
本論文主要針對背光模組之增亮膜結構進行研究設計,研究重點在於如何提升光學膜片效能以及整體背光模組效能,以Fred光學模擬軟體進行模擬並探討參數變異之影響。論文內容包含背光模組產業現況、基礎光學原理介紹、背光模組之光學膜片種類與原理介紹、光學膜片結構模擬設計。在模擬設計內容包含了增亮膜頂角變異、折射率變異、角錐頂角變異、光源位置距離研究、反射板位置距離研究,最後我們提出一新型增亮膜結構,上結構為正稜鏡結構,搭配下結構為大角度逆角錐結構,可以提升菱鏡型增亮膜的集光效能和整體光學效率達14%。


LCD full of vitality to develop in recent years.And tendency thinner, lighter, and lower power.But LCD light source utilize lower, to issue light on back -light module, to user eye remain 5%.The improvement of the optical efficiency on back -light module, to lower the cost, prospective to exert a direction.
The major concern of this thesis is on the for BEF structure to analyse design in back-light module.To research an emphasis improvement to promote optical films efficiency on back -light module. To probe into parameter(s) variation influence by A geometric optics design & simulation tool, Fred.Thesis subject to include industry a situation of back-light module, base optics theorem to introduce, optics films a variety in back-light module, optics films structure simulation design.Simulation design to include BEF a vertex angle variation, refractive variation, single-layer a vertex angle variation, light source distance analyse and reflection membrane distance analyse, Finally, to bring up new type BEF structure, upper structure is prism,under structure is big angle against prismatic, promote BEF to aggregate efficiency 14%.

文目錄 頁數 摘要.............................................................................................................I Abstract......................................................................................................II 誌謝..........................................................................................................III 文目錄......................................................................................................Ⅳ 圖目錄......................................................................................................Ⅵ 表目錄......................................................................................................Ⅸ 第一章 緒論..............................................................................................1 1.1 前言.............................................................................................1 1.2 背光模組與元件.........................................................................3 1.3 論文結構.....................................................................................9 第二章 基礎光學原理及應用................................................................10 2.1 光學原理...................................................................................10 2.1.1 折射原理..........................................................................10 2.1.2 反射原理..........................................................................14 2.2 照明單位介紹...........................................................................16 2.3 光學軟體介紹..........................................................................21 第三章 光學膜片原理與應用................................................................26 3.1 增亮膜.......................................................................................26 3.1.1 增亮膜功能與原理..........................................................27 3.1.2 增亮膜的種類..................................................................27 3.2 擴散膜.......................................................................................34 3.2.1 擴散膜功能與原理..........................................................34 3.2.2 擴散膜的種類..................................................................34 3.3 反射膜.......................................................................................39 第四章 增亮膜模擬研究與新型結構設計............................................41 4.1 系統模組建立...........................................................................41 4.2 增亮膜頂角變異模擬...............................................................43 4.3 增亮膜折射率變異模擬研究...................................................44 4.4 增亮膜角錐結構頂角變異模擬...............................................47 4.5 光源與稜鏡基底距離研究.......................................................48 4.6 反射板與光源距離研究...........................................................50 4.7 新型增亮膜結構設計...............................................................52 第五章 結論............................................................................................56 5.1 研究總結...................................................................................56 5.2 光學膜片未來發展...................................................................58 參考文獻..................................................................................................59 圖目錄 圖1.1 LCD材料元件成本結構分析........................................................2 圖1.2 背光模組材料成本......................................................................2 圖1.3 液晶顯示器結構圖......................................................................4 圖1.4 側光式背光模組結構..................................................................5 圖1.5 直下型背光模組結構..................................................................5 圖1.6 中空型背光模組結構..................................................................5 圖2.1 吸管在水中的位置....................................................................12圖2.2 魚在水中的位置........................................................................12 圖2.3 斯涅爾定律示意圖....................................................................12 圖2.4 光進入密介質............................................................................13 圖2.5 光進入疏介質............................................................................13 圖2.6 光垂直入射................................................................................13 圖2.7 單一反射現象............................................................................15 圖2.8 漫射現象....................................................................................15 圖2.9 全反射........................................................................................15 圖2.10 立體角定義................................................................................19 圖2.11 發光強度定義............................................................................20 圖2.12 照度定義....................................................................................20 圖2.13 輝度定義....................................................................................20 圖3.1 側光型背光模組光學膜片作用示意圖....................................29 圖3.2 直下型背光模組光學膜片作用示意圖....................................29 圖3.3 各膜層在亮態下消耗光源的比率............................................30 圖3.4 BEF 結構之光線運作過程示意圖............................................30 圖3.5 RBEF 結構之光線運作過程示意圖..........................................31 圖3.6 WBEF 結構之光線運作過程示意圖..........................................31 圖3.7 DBEF 光線運作過程與搭配背光模組示意圖..........................32 圖3.8 DRPF 光線運作過程與搭配背光模組示意圖..........................32 圖3.9 蜿蜒式的稜鏡結構....................................................................33 圖3.10 金字塔型微結構......................................................................33 圖3.11 串珠型結構..............................................................................36 圖3.12 壓花型結構..............................................................................36 圖3.13 新型的擴散片結構..................................................................37 圖3.14 橢圓形粒子聚集光源..............................................................37 圖3.15 擴散膜均化效果......................................................................38 圖3.16 擴散板均化效果......................................................................38 圖3.17 白反射片..................................................................................40 圖3.18 銀反射片..................................................................................40 圖4.1 模擬系統結構..............................................................................42 圖4.2 數據擷取分析面..........................................................................42 圖4.3 不同頂角稜鏡模擬結果..............................................................43 圖4.4 折射率1.4~2.2模擬結果............................................................45 圖4.5 不同折射率視角比較..................................................................45 圖4.6 折射率1.6~1.8模擬結果............................................................46 圖4.7 折射率1.6~1.7模擬結果............................................................46 圖4.8 稜鏡角錐結構..............................................................................47 圖4.9 角錐頂角結構模擬結果..............................................................47 圖4.10 不同光源距離模擬分析............................................................49 圖4.11 反射板與光源距離模擬分析....................................................51 圖4.12 底部逆角錐結構........................................................................53 圖4.13 新型逆角錐結構........................................................................53 圖4.14 未加反射板模擬結果分析........................................................54 圖4.15 加反射板模擬結果....................................................................55 圖4.16 逆角錐模擬結果比較................................................................55 表目錄 表1.1 背光模組結構之比較...................................................................4表1.2 CCFL 與LED 光源的綜合比較....................................................5表2.1 FRED功能分析............................................................................21表4.1 不同光源距離模擬結果.............................................................49表4.2 反射板與光源距離模擬結果.....................................................51

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