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研究生: 孫浚豪
SUN, Chun-Hao
論文名稱: 可用於大尺寸曲面液晶顯示器之高效率背光模組設計
High-efficiency backlight for the large-sized curved LCD
指導教授: 鄧敦建
Teng, Tun-Chien
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 機電工程學系
Department of Mechatronic Engineering
論文出版年: 2017
畢業學年度: 105
語文別: 中文
論文頁數: 65
中文關鍵詞: 曲面液晶顯示器色光分色偏極化
英文關鍵詞: curved LCD, color separation, polarization
DOI URL: https://doi.org/10.6345/NTNU202202773
論文種類: 學術論文
相關次數: 點閱:145下載:2
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  • 本論文研究目標為設計整合偏光片及彩色濾光片之功能,且具有曲面導光板之大尺寸LCD背光模組。為因應現今市場需求,輕薄化、低耗能、窄邊框設計是必備條件外,顯示器外型與視覺感受度也是消費者考量的因素。近年來推出許多曲面顯示器,曲面螢幕除了在外型上有更好的設計美感,曲面弧度的設計能符合人體眼球弧形,加上藉由曲面環繞的關係,擁有更廣泛之視角、較佳的對比度,讓觀賞者有沉浸在畫面的感受,能使觀賞者有更好的視覺體驗。
    在液晶顯示器中,光源經偏光片偏振化處理時約吸收50%能量,彩色濾光片吸收70%,因此從背光模組中發出的光只有13%~15%能通過LC面板傳輸。本論文設計之背光模組中具有曲面外型,已整合偏振態及色光分色,以代替偏光片及彩色濾光片的功能,最終出光面偏振率可達90%以上,整體能量效率也可提升至四倍 。

    The purpose of this paper is to design a large-sized curved LCD backlight module integrated polarizer and color filter. For the market responded,the LCDs must be lightweight,thin,low energy consumption and narrow border. LCD appearance and visual perception both are considerations of consumer. In recent years,there are many curved LCDs be launched. In addition to the appearance of the screen in a better design aesthetic,curvature of the surface design can meet the human eye arc,coupled with the surface surrounded by the relationship,with a wider perspective,better contrast,so that viewers are immersed in picture of the feelings,which can be better visual experience.

    摘要 i Abstract ii 致謝 iii 目錄 iv 圖目錄 vii 表目錄 x 第一章 緒論 1 1.1前言 1 1.2 液晶顯示器介紹 1 1.2.1直下式背光模組 2 1.2.2側光式背光模組 2 1.3背光模組元件及光學膜片介紹 3 1.4 顯示器專有名詞 7 1.5研究動機與目的 9 1.6論文架構 10 第二章 基本理論及文獻回顧 11 2.1幾何光學簡介 11 2.1.1折射定律 11 2.2介質表面特性 12 2.2.1反射(Reflection) 12 2.2.2透射(Transmission) 12 2.2.3 吸收(Absorption) 12 2.3 光度學簡介 13 2.3.1 光通量( Luminance Flux ) 14 2.3.2 照度(Illuminance ) 14 2.3.3發光強度 ( Luminance Intensity ) 15 2.3.4 輝度 ( Luminance ) 16 2.4 背光模組文獻回顧 17 2.4.1偏振態應用於背光模組文獻回顧 17 2.4.2分色結構應用於背光模組文獻回顧 20 2.5 模擬軟體LightTools簡介 23 2.5.1 背光模組最佳化(Backlight Pattern Optimization;BPO) 23 第三章 設計原理與模型架構 24 3.1模型架構 24 3.2 LED及準直混光元件 24 3.2.1 CPC簡介 26 3.2.2 V型微結構 28 3.2.3 V-CUT CPC三種外型變化 29 3.2.4 元件整合 31 3.3偏振轉換元件 32 3.3.1偏振轉換元件前段 33 3.3.2偏振轉換元件後段 35 3.3.3 元件整合 36 3.4 分色元件 37 3.4.1 低折射率夾層與V溝微結構 38 3.4.2 低折射率夾層與透鏡陣列 40 3.5曲面微結構導光板 41 3.6 實驗規劃 43 3.6.1高效率背光模組設計流程圖 43 3.6.2 模擬參數分析 44 3.6.3 模擬參數方法 45 第四章 模擬結果與討論 46 4.1 最佳化模組參數 46 4.2模擬結果(一) 51 4.2.1 CPC出光照度分佈及強度分佈圖(介質中) 51 4.2.2 偏振轉換元件出光照度分佈及強度分佈圖(介質中) 52 4.2.3 分色元件出光照度分佈及強度分佈圖(介質中) 53 4.2.4 導光板 R、B、G出光照度、偏極化率 54 4.2.5 導光板出光角度分佈圖(空氣中) 55 4.2.6 整合整體照度與偏極化率 56 4.3模擬結果(二): 57 4.4 模擬結果逐項討論 59 4.5效率分析表: 61 第五章 結論與未來展望 62 5.1結論 62 5.2未來展望 62 參考文獻 63

    [1] https://zh.wikipedia.org/wiki/液晶显示器

    [2] https://zh.wikipedia.org/wiki/偏光片

    [3] http://www.nanosysinc.com/#lcd-revolution

    [4] http://www.cnblogs.com/BEETLE-SY/p/3437863.html

    [5] https://www.e-education.psu.edu/eme812/node/558

    [6] http://sscpusa.com/tds/PC350LC_160128.pdf

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