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研究生：	許聖國 Shu, Sheng-Guo
論文名稱：	應用於透明液晶顯示器的高對比背光模組設計 Design of High-contrast Backlight Module Applied to Transparent Liquid Crystal Display
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：	2018
畢業學年度：	106
語文別：	中文
論文頁數：	94
中文關鍵詞：	側入式LCD 、透明顯示器
英文關鍵詞：	Edge-lit LCD, Transparent display
DOI URL：	http://doi.org/10.6345/THE.NTNU.DME.008.2018.E08
論文種類：	學術論文
相關次數：	點閱：116 下載：7
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本論文提出一款可用於高透明液晶顯示器的背光模組，能夠滿足高透明且背景清晰可視。為了滿足此條件，本模組不使用傳統增亮膜片、擴散片與反射片，而是使用一塊微結構導光板(Light Guide Plate, LGP)在法線方向上產生均勻的出光。導光板的下方設計一種V型溝槽微結構，既可以讓出光方向在法線方向附近，又可以維持本身的透明度而使得背景可視。由模擬結果顯示：本模組在尺寸長寬高1500x750x4 (mm)情況下，其均勻度為88.3%，出光效率為53.3%，出光峰值角度為-0.994度。此外，為了增加背光模組的對比，本論文提出採用多片小面積微結構導光板拼接的方式進行局部點亮(Local Dimming)，並設計出了一種具透明性的遮瑕縫膜片用以遮蔽拼接處的縫隙。由模擬結果顯示：小面積導光板的均勻度為87.2%，出光效率為36.72%，出光峰值角度為0.743°。

This paper proposes a backlight module that can be used for high-transparent liquid crystal displays to satisfy high transparency and clear background visibility. In order to meet this condition, the module does not use a conventional brightness enhancement film, a diffusion sheet and a reflection sheet, but uses a Light Guide Plate (LGP) to produce uniform light emission in the normal direction. A V-groove microstructure is designed below the light guide plate to allow the light exiting direction to be near the normal direction and to maintain its transparency to make the background visible. The simulation results show that the module has a uniformity of 88.3%, a light central efficiency of 53.3%, and an beam peak angle of -0.994 degrees in the case of a size of 1500x750x4 (mm). In addition, in order to increase the contrast of the backlight module, this paper proposes the use of multiple small-area micro-structured light guide plate splicing method for local lighting, and designed a transparent concealer film for concealing the gap at the splicing. The simulation results show that the uniformity of the small-area light guide plate is 87.2%, the light central efficiency is 36.72%, and the light beam peak angle is 0.743°.

摘要    i
Abstract    ii
致謝    iii
目錄    iv
圖目錄    viii
表目錄    xiii

第一章    緒論    1
1 前言    1
2 液晶顯示器介紹    1
2.1 直下式背光模組    2
2.2 側光式背光模組    2
3 背光模組元件及光學膜片介紹    3
4 顯示器專有名詞    7
5 透明顯示器介紹    9
6 研究動機與目的    12
7 論文架構    13

第二章    基本理論及文獻回顧    14
1 幾何光學簡介    14
1.1 折射定律    14
2 介質表面特性    15
2.1 反射(Reflection)    15
2.2 透射(Transmission)    15
2.3 吸收(Absorption)    15
3 光度學簡介    16
3.1 光通量( Luminance Flux )    17
3.2 照度(Illuminance )    17
3.3 發光強度 (Luminous Intensity)    18
3.4 輝度 ( Luminance )    19
4 文獻回顧    20
4.1 使用聚合物分散液晶膜的2D / 3D可切換定向背光自動立體顯示器    20
4.2 自由格式介面設計方式做準直儀 TIR 鏡頭    21
4.3 3D成像光學透視頭戴式顯示器    22
4.4 具有背景遮擋能力的透視整體成像顯示器    23
4.5 具有可編程定向背光的寬視角整體成像顯示    24
4.6 用於3D顯示的均勻自由形式定向背光    25
4.7 高效增強現實3D顯示使用高度透明的反光屏幕    26
4.8 用於無縫二維局部調光的超薄邊緣型單片背光單元    27
4.9 研究小尺寸集成導光板底面的微棱鏡分佈    28
4.1 高透明導光板，適用於單面發光    29
4.10 一種新型的平面透明LCD    31
4.11 具有可控制的每像素不透明度的開關式發射透明顯示器    32
5 模擬軟體LightTools簡介    33
5.1 背光模組最佳化(Backlight Pattern Optimization；BPO)    34
5.2 參數靈敏度(Parameter Sensitivity)    35
5.3 影像處理器(Image Processor)    36

第三章    設計原理與模型架構    37
1 設計原理    37
2 模擬規劃    39
2.1 大尺寸透明背光模組設計流程圖    39
2.2 小尺寸拼接-局部點亮設計流程圖    40
2.3 模擬架構    41
3 大尺寸透視背光模組參數設置    42
3.1 LED    42
3.2 混光CPC元件    43
3.3 導光板    44
4 拼接-局部點亮透明背光模組參數設置    46
4.1 LED    46
4.2 導光板    46
4.2 透明遮瑕板設計    47
5 眼球向後追跡模型    51
6 模擬參數分析    53
6.1 導光板與背景出光可視性    53
6.2 導光板出光效率    54
6.3 導光板峰值角度    54
6.4 導光板出光均勻度    55
6.5 環境背景光源設定    55
7 實驗方法    57

第四章    模擬結果與討論    59
1 大尺寸透明背光模組    59
1.1 導光板微結構-出光效率與出光角度    60
1.2 導光板均勻度    63
1.3 視角清晰圖分析    65
1.4 導光板點亮觀察    68
2 拼接-局部點亮透明背光模組    69
2.1 拼接-局部點亮透明背光模組參數設置    69
2.1 導光板均勻度、出光效率與出光角度    70
2.2 透明遮瑕板    74
2.3 拼接導光板均勻度觀察    75
2.4 清晰圖視角分析    77
2.5 導光板點亮觀察    78
3 二維拼接-局部點亮導光板    79
3.1 拼接導光板均勻度觀察    80
3.2 清晰圖視角分析    82
3.3 導光板點亮觀察    83

第五章    實驗結果與討論    84
1 實驗架構    84
2 導光板微結構    85
3 出光照度圖、輝度圖與均勻度    86
4 視角分析    89
5 點亮觀察    90

第六章    結論與未來展望    91
1 結論    91
2 未來展望    91

參考文獻    92
                                

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[3] http://editimage.club/iresize.php?img=http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/3d/LCD_RGB_subpixel.jpg
[4] https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Total_Internal_Reflection_zh.svg
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