面光源的光学设计基础知识

1、面光源的光學設計面光源的光學設計 1.1.1. 小型-DSC、VIEW-CAM 1.1.2. 中型-車用電視、小電視、導航電視 1.1.3. 大型-NOTE PC、FA(工廠自動化) 1.1.4. 超大型-MONITOR、桌上型監 視器、 壁掛電視 1.1目前共有四種主流產品1.2應用於面光源的主要光學名詞 1.2.1. 亂反射-光線入射介面後，除遵守反射定律外，在反射角附近也有一部分的能量分布。 1.2.2 . 完全擴散面-光線入射介面後，不遵守 反射定 律，僅與介質的擴散指數有關。 1.2應用於面光源的主要光學名詞1.2.3. MOIRE的干涉現象-LCD的DOT(PIXEL)與菱鏡片產生

2、的干涉或菱鏡片與菱鏡片產生的干涉。現象產生的原因為兩個週期性的條紋，重疊後會產生不一樣的週期性條紋，此與兩個週期面的距離與週期有關。1.2應用於面光源的主要光學名詞1.2.4. 分光分布-分光分布與色再現性有很大的關係。其特性即強度與波長的分布。波長強度1.2應用於面光源的主要光學名1.2.5.1. 光度-單位立體角發出的光通量。單位：cd(lm/sr)。1.2.5.2. 輝度-單位面積發出的光度。單位：cd/m2。1.2.5.3. 光束(發光度)-單位面積發出的光通量，單位 lm/m2(rlx)。1.2.5.4. 照度-單位面積接收的光通量，單位lm/ m2(lx)。1.2.5.5 發光效率

3、-一瓦特的能量所能發出的光通量，單位 (lm/w)。1.2.5.6 面光源的發光效率-一瓦特的能量所能發出的輝度 (cd/ m2 w)1.2.5.單位的表示 1.3.關於面光源檢測要點 1.3.1 測定點 1.3.2 測定視角-含500個LCD pixels的能力。 1.3.3 測定距離-50(cm)。 1.4.面光源的設計方向 1.4.1薄型 1.4.2輕量1.4.3 高輝度1.4.4 高效率 1.4.5均一性 1.4.6低消耗電力 1.4.7低COST 1.4.8 狹額緣 擴散板菱鏡片壓克力反射板反射片protect diffuser燈PC frame兩面tape兩面tape1.5.面光源

4、的構成要素元件如下所述1.5.1. 燈(CFL)-角色為光源，能量的來源。1.5.2. 壓克力(PMMA)-此為導光板，負責吸 收能量。1.5.3. 印刷點-破壞導光板的全反射效應，使得能量可以傳出導光板。1.5.4. 擴散板-將能量分配成四面八方發出。 1.5.4.1. 改變光的能量分布。 1.5.4.2. 使得印刷點不明顯。1.5.5 反射片-使的反方向的光可以再利用。1.5.6. 菱鏡片-使得法線方向的能量增加。1.5.7. 反射板-提昇光源的效率。1.6.光線行進最主要遵守的原理 1.6.1. SNELLS LAW N1SIN1= N2SIN21.6.2. 入射導光板角度30度，則其屈

5、折角為1.49 SIN1 =1SIN(30) =1 =19.61.6.3. 當光進入介質時，若介質擴散係數為0，穿透率不 為1，則光線會產生部分反射，部分穿透的現象，且此現象遵守FRESNEL 係數的關係。2222)sin()sin(1,)tan()tan(1)sin()sin(,)tan()tan(ririTririTririRririRspspRp ,Rs 為反射率。 Tp, Ts為穿透率 1.7.CFL的主要特性 1.7.1輝度與溫度的關係 1.7.2電壓與燈管電流的關係1.7.3 CFL的光譜 1.7.4 CFL燈管的特性如下 1.7.4.1低功率。 1.7.4.2壽命長。 1.7.4

6、.3可調光。 1.7.4.4熱量小。 1.7.4.5演色性好。 1.7.4.6瞬時點燈。 1.8.1擴散片 1.8 各個使用材料的特性 1.8.1.1構造BITSPETISOLATOR1.8.1.2 特性1.8.1.2.1 改變光分布1.8.1.2.2 使印刷點模糊1.8 各個使用材料的特性1.8.2 .反射板 1.8.2.1.鏡面式反射板。 1.8.2.1.1.正反射。 1.8.2.1.2.效率高。 1.8.2.2.百色式反射板。 1.8.2.2.1.反射率高。 1.8.2.2.2.色度好。 1.8.2.2.3.無漏電流。 1.8.3.反射紙 以百色反射紙較好，因為擴散 的效果。1.8.4.

7、導光板 目前已射出成型效果最好，流動性較佳使用最多。1.9.導光板導光特性1.9.1全反射 1.9.2破壞全反射 1. Pattern 設計方式 Main Curve 設計-利用ASAP 模擬,Excel 角落補點 -利用資料庫進行調整 繪製光罩 -利用相關軟體如AutoLisp 或 Virtual Basic 或 Matlab 製作Stamper-利用光碟製程，製作MR式的Stamper 整體來說，因有可靠軟體作為後盾，因此通常於3版內完成設計。(其他方式設計其實流程大致相同，因此本公司亦有能力設計印刷方式) 前光設計，目前已有成品展現，顯示結果不輸現有產品。 PATTERN設計說明 2.

8、與其他設計方式的比較 目前已知的設計方式 2.1印刷方式 2.2非印刷方式 Stamper(ETCH) Stamper(MR) V-cutter 雷射加工 精密銑床鑽洞其中優缺點如下表格方式優點缺點印刷1.反應速度快1.多段製程，良率需控制2.輝度值有限3.網點不能太小Stamper(Etch) 1.反應速度中2.良率易控制3.輝度可1.Etch 點深度重現性不易控制2.點表面鏡面性不足，效率有限3.點大小最小至0.12mmStamper(MR) 1.亮度較佳 2.效率較好 3.量率易控制 4.點深度重現性好 5.均勻性最佳(點可小至0.06mm) 1.如在台灣製作，反應速度與Etch方式相同 V-cutter 1.效率最佳 。2.奈普準備開發，因為有全世 界最好的V-groove加工機。 1.加工不易 2.成型困難 3.價錢較貴 4.角落亮度不易控制 5.入光處輝線 6.開發時間長 雷射加工 1.直接加工PMMA 1.鏡面性不足 2. 加工時間長3. 面粗造度不好 4.效率不佳5.價錢貴 精密銑床鑽洞 1.直接加工模仁 1.反應時間長 2.加工時間長 3.鏡面性不足 4.效率次之 n如欲提昇輝度，從燈管及導光板入光處厚度著手最易。大約調整0.1mm即可達成。n最不樂見為使用D-BEF-M。n可以使用V-cutter的方式。3.目前15吋設計5點平均已達2033 nit