本論文研究方向是將精密機械切削加工及微電鑄製程技術應用於LCD背光模組上，目的在提高背光模組能量的利用率，以增加模組亮度進而節省材料成本。為提高背光模組輝度，本實驗將應用超精密切削加工與微電鑄技術於導光板模仁加工上，因兩者不同於一般常用的蝕刻加工方式；因此，本文將針對模仁蝕刻網點、模仁V-cut切削加工及壓克力板V-cut加工再使用電鑄製程翻鑄成鎳板模仁等三種不同模仁加工技術的導光板作背光模組之輝度比較分析。
以目前慣用的出光面模仁V-cut配合反射面網點蝕刻方式的導光板做為背光模組平均輝度的比較基準，改變其出光面與反射面均為V-cut加工方式，而反射面又分為凹面V-cut與凸面V-cut的導光板。經射出成型後反射面為凸面V-cut的導光板，與網點蝕刻方式之導光板比較約可增加6%輝度。而應用微電鑄方式射出後的凹面V-cut導光板，其光學表現上約可再提升6%的輝度值。因此，只要增加電鑄模仁的製程就可比蝕刻方式的導光板平均輝度再提升約12%，如此可減少背光模組之稜鏡片的使用，並且達到降低成本的經濟效益。

The research direction is to apply the precision machining and the micro-electroform technology on LCD back light module (BLM). The goal is to strengthen the BLM energy utility, increase the BLM brightness, and save the material cost. In experiments we adopted the ultra precise machining and the micro-electroform technology in the LGP mold processing in order to enhance the BLM brightness. Since both technologies are different from the commonly used etching processing way, therefore, this study will be aimed at the analysis on three different processing technology in LGP.
Consider the general LGP reflecting surface as the etching way is the base-line data for BLM average brightness, the change of reflecting surface is the V-cut processing way. After injection the reflecting surface of LGP is convex V-cut that may increase 6% brightness in comparison with the etching way. However, the application of the micro-electroform way of injection the concave V-cut LGP may again promote 6% brightness in its optics performance. Therefore, the increase of micro-electroform processing, the BLM brightness promotes approximately 12% compared to the etching way. That may reduce the lens use of the BLM and achieve the economic efficiency in cost redution.

目錄 ……………………………………………………I
表目錄 …………………………………………………IV
圖目錄 …………………………………………………V
中文摘要 ………………………………………………IX
ABSTRACT ……………………………………………X
第一章 緒論 …………………………………………1
1-1 背光模組概述 ……………………………………1
1-2 背光模組之結構介紹 ……………………………2
1-3 基礎光學理論 ……………………………………5
1-3-1幾何光學 ………………………………………5
1-3-2 物理光學………………………………………11
1-3-3 光學量測單位 ………………………………13
1-4 導光板製作 ……………………………………14
1-4-1 導光板的種類…………………………………15
1-4-2 導光板模仁製作方法…………………………16
1-5 電鑄原理 ………………………………………18
1-6 研究方向 ………………………………………20
1-7 組織與章節 ……………………………………21
第二章 實驗工作 …………………………………37
2-1 儀器設備 ………………………………………37
2-2 光學模擬分析 …………………………………39
2-3 凸面V-cut導光板模仁加工 ……………………40
2-4 凹面V-cut導光板模仁加工 ……………………41
2-5 導光板射出成型 ………………………………42
2-6 導光板轉寫性分析………………………………42
2-6-1 表面粗糙度量測………………………………43
2-6-2 導光板成品電子顯微鏡表面觀察 …………44
第三章 結果 …………………………………………62
3-1 背光模組光學量測設定…………………………62
3-2 網點蝕刻模仁導光板光學量測…………………62
3-3 V-cut模仁導光板光學量測 ……………………63
3-4 電鑄模仁導光板光學量測 ……………………63
3-5 實驗結果…………………………………………63
第四章 討論 …………………………………………69
第五章 結論與未來展望 ……………………………74
參考文獻 ……………………………………………76
表目錄
表1-1 2006年第二季我國FPD產業產值及展望……35
表1-2 非印刷式導光板製程比較……………………36
表2-1 各種導光板塑膠材料物性比較表……………61
表2-2 轉寫率計算表…………………………………61
表3-1 蝕刻模仁導光板輝度分佈……………………67
表3-2 凸面V-cut導光板輝度分佈……………………67
表3-3 凹面V-cut導光板輝度分佈……………………67
表3-4 不同導光板模仁輝度比較表…………………68
表4-1 不同模仁加工方式之優、缺點比較表………73
圖目錄
圖1-1 2004~2008年全球背光模組產值趨勢預估…22
圖1-2 TFT LCD顯示面板成本結構…………………22
圖1-3 背光單元的基本結構 …………………………23
圖1-4 背光模組成本結構……………………………23
圖1-5 冷陰極燈管結構………………………………24
圖1-6 導光板光學作動原理…………………………24
圖1-7 反射片作用原理………………………………25
圖1-8 擴射片構造……………………………………25
圖1-9 稜鏡片的構造與增光原理……………………26
圖1-10 金屬反射片的構造 …………………………26
圖1-11 全反射 ………………………………………27
圖1-12 漫射反射 ……………………………………27
圖1-13 三種反射光形式 ……………………………28
圖1-14 光的反射定律 ………………………………28
圖1-15 光的折射定律 ………………………………29
圖1-16 反射、折射及法線構成的平面……………29
圖1-17 光的最小時間原理…………………………30
圖1-18 光譜圖………………………………………30
圖1-19 照度的定義…………………………………31
圖1-20 立體角的定義………………………………31
圖1-21 發光強度的定義……………………………32
圖1-22 輝度的定義…………………………………32
圖1-23 散亂式印刷導光板…………………………33
圖1-24 印刷導光板網點直徑分佈…………………33
圖1-25 無印刷射出導光板網點……………………34
圖1-26 Trunning Film架構背光模組結構 …………34
圖2-1 背光模組之組成架構…………………………45
圖2-2 凸面與凹面V-cut微結構比較…………………45
圖2-3 電鑄機…………………………………………46
圖2-4 蒸鍍機…………………………………………46
圖2-5 PCS-80X光學顯微鏡…………………………47
圖2-6 高速射出成型機………………………………47
圖2-7 SV-3000CNC表面粗度測定儀………………48
圖2-8 Jeol JSM-5600掃瞄式電子顯微鏡……………48
圖2-9 BM7光學量測儀………………………………49
圖2-10 AVIO TVS-200紅外線熱像儀…………………49
圖2-11 不同V-cut角度光學模擬之能量分佈圖 ……50
圖2-12 改變V-cut間距調整能量分佈趨勢 …………51
圖2-13 凸面V-cut導光板模仁 ………………………51
圖2-14 凹面V-cut導光板模仁製作過程 ……………52
圖2-15 凹面V-cut模仁之電鑄用壓克力母板 ………52
圖2-16 電鑄化學反應示意…………………………53
圖2-17 電鑄製程流程………………………………53
圖2-18 表面金屬化過程……………………………54
圖2-19 鎳板模仁……………………………………54
圖2-20 導光板、電鑄模仁及母板相對位置………55
圖2-21 導光板模具(公模、母模) …………………55
圖2-22 導光板射出成品……………………………56
圖2-23 導光板射出成型……………………………56
圖2-24 轉寫率量測點位置圖………………………57
圖2-25 壓克力電鑄母板表面輪廓量測……………57
圖2-26 鎳板電鑄模仁表面輪廓量測………………58
圖2-27 導光板射出成品表面輪廓量測……………58
圖2-28 凸V微溝導光板表面SEM圖 ………………59
圖2-29 凹V微溝導光板表面SEM圖 ………………59
圖2-30 導光板表面亮點……………………………60
圖3-1 背光模組光學量測示意圖 …………………65
圖3-2 光學量測位置圖..................................................65
圖3-3 背光模組點燈外觀CCD影像圖........................66
圖3-4 網點蝕刻導光板模仁SEM圖.............................66
圖4-1 網點與V-cut導光板光路差異............................72
圖4-2 凸、凹V-cut微溝導光板光路圖........................72

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