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研究生: 黃信誠
Huang, Hsin-Cheng
論文名稱: 側照式LED背光模組之研究
Study of Edge-Lit LED Backlight Module
指導教授: 王立康
Wang, Li-Karn
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電機資訊學院 - 光電工程研究所
Institute of Photonics Technologies
論文出版年: 2009
畢業學年度: 98
語文別: 中文
論文頁數: 83
中文關鍵詞: 螢光粉發光二極體側照式背光模組液晶螢幕
外文關鍵詞: phosphor, LED, edge-lit, backlight module, LCD monitor
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  • 在顯示科技這塊領域中,液晶顯示器(LCD)佔了相當大的一部分,與傳統的CRT來比較,液晶顯示具有低耗電、低輻射、無畫面閃爍、體積小、重量輕等優點。在液體顯示器中,以往背光源是使用CCFL(Cold Cathod Fluorescent Lamp),隨著LED的發展及LED高亮、無汞污染等優點,背光源逐漸朝向LED背光(LED Backlight)方向上發展,取代舊有的CCFL背光。而LCD色彩表現的好壞決定在於背光源能否提供一個好的頻譜,經過color filter後,能表現出各自分明的RGB三種顏色。
    針對色彩表現的需求,我們以藍光LED激發紅色及綠色所混合之螢光粉,產生出高演色性(color rendering index, CRI)之白光背光源,以此構想針對17吋側照式背光模組來作設計及模擬。實行的方式是以紅色、綠色螢光粉混合AB膠,試出最佳混合比例以產生出色度座標最接近(0.333,0.333)之白光。在研究中,我們針對側照式之結構,將螢光粉以網板印刷的方式塗佈於高透光之薄片上,並緊靠於導光板長邊之邊緣,再以藍光LED照射激發來完成。針對此結構以TracePro作模擬分析,求出最佳化之網點分佈,以達到均勻出光之目的。


    目錄 iii 圖目錄 v 表目錄 viii 第一章 緒論 1 1.1 引言 1 1.2 研究動機及目的 1 1.2 論文概要 2 第二章 光學理論 4 2.1 費馬原理(Fermat’s principle) 4 2.2 反射定律(Law of incidence) 5 2.3 折射定律(Law of refraction) 6 2.4 全內反射(Total internal reflection) 8 2.5 穿透與吸收 8 第三章 光度學(Photometry) 11 3.1 光通量(Luminous flux) 11 3.2 照度(Illuminance) 12 3.3 發光強度(Luminous Intensity) 12 3.4 光亮度/輝度(luminance) 13 3.5 Lambert’s Cosine Law[6] 14 3.6 光度學(Photometry)與輻射度學(Radiometry)之比較 16 第四章 色度學概論 18 4.1 色彩三屬性 18 4.2 色溫(Color temperature) 19 4.3 演色性(Color rendering index,CRI) 20 4.4 色彩空間(Color space) 21 4.4.1 CIE RGB色彩空間 21 4.4.2 CIE 1931 XYZ色度空間 24 第五章 結構設計及材料 29 5.1 背光模組介紹 29 5.2 背光模組各組件介紹 30 5.3 專利及文獻介紹 32 5.3.1 利用紅、綠、藍螢光粉來當顯示畫素單元[8] 32 5.3.2 利用YAG-phosphor實現高均勻度大尺寸直下式背光模組[9] 34 5.4 本論文之背光架構 35 5.1.1 各部件之介紹 35 5.4.2 整體背光模組之架構 39 第六章 TracePro軟體模擬與分析 40 6.1 TracePro光學模擬軟體介紹 40 6.2 散射介質 42 6.2.1 ABg model 43 6.3 TracePro各物件參數之設定 44 6.4 使用螢光粉薄片之目的 46 6.5 利用網點大小變化求出最佳均勻度 48 6.5.1 兩長邊未加螢光粉散射參數 48 6.5.2 兩長邊加上螢光粉散射參數 50 6.5.3 各個模擬結果之總整理 56 6.6 40顆LED之模擬結果 57 第七章 實驗分析與實作 59 7.1 螢光粉之實驗 59 7.1.1 螢光粉發光原理 59 7.1.2 螢光粉規格及AB膠特性 60 7.1.3 調配比例及影響因素之分析 63 7.2 高演色性白光頻譜 71 7.3 實作結果與量測 73 7.4 實作與模擬結果之比較 78 第八章 結論與未來展望 80 8.1 結論 80 8.2 未來展望 80 參考文獻 82

    [1] Gerard Harbers and Christoph Hoelen, “High Performance LCD Backlighting using High Intensity Red, Green and Blue Light Emitting Diodes,” in SID Symposium Digest of Technical Papers, volume 32, issue 1, pp. 702-705, June 2001.
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    [7] 王木俊,劉傳璽,“薄膜電晶體液晶顯示器原理與實務”,新文京開發出版股份有限公司,2008年9月。
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    [9] Bo-Wen Xiao, Chien-Hsiang Hung, Hsin-Tao Huang, Jerry Cheng, Yi-Pai Huang, Chung-Hao Tien, and Chuang-Chuang Tasi, “LEDs-based Flat Lighting Device for LCD Backlight Applications,” in Optics and Photonics Taiwan, December 2008.
    [10] Colin Tang, “Sony XBR Mura,” in Website: http://www.hdtvtest.co.uk/news/sony-xbr-mura-clouding-2007033142.htm , 31 March 2007.
    [11] 梁宏維,“以特殊燈罩結構對LED光源於17吋液晶顯示器側照式背光模組之研究與設計”,碩士論文,清華大學,2008。
    [12] “TracePro快速學習手冊”,訊技科技股份有限公司,2005年11月。
    [13] “TracePro User’s Manual Release 5.0”, Lambda Research Corporation, Jan. 22, 2009.
    [14] “次世代LCD背光元件發展趨勢—多色LED背光畫質豔麗,業者紛投入”,網路資料。

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