面光源的光學(xué)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識

1、面光源的光學(xué)設(shè)計(jì)面光源的光學(xué)設(shè)計(jì) 1.1.1. 小型-DSC、VIEW-CAM 1.1.2. 中型-車用電視、小電視、導(dǎo)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(jiān) 視器、 壁掛電視 1.1目前共有四種主流產(chǎn)品1.2應(yīng)用於面光源的主要光學(xué)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(kuò)散面-光線入射介面後，不遵守 反射定 律，僅與介質(zhì)的擴(kuò)散指數(shù)有關(guān)。 1.2應(yīng)用於面光源的主要光學(xué)名詞1.2.3. MOIRE的干涉現(xiàn)象-LCD的DOT(PIXEL)與菱鏡片產(chǎn)生

2、的干涉或菱鏡片與菱鏡片產(chǎn)生的干涉。現(xiàn)象產(chǎn)生的原因?yàn)閮蓚€週期性的條紋，重疊後會產(chǎn)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(guān)。1.2應(yīng)用於面光源的主要光學(xué)名詞1.2.4. 分光分布-分光分布與色再現(xiàn)性有很大的關(guān)係。其特性即強(qiáng)度與波長的分布。波長強(qiáng)度1.2應(yīng)用於面光源的主要光學(xué)名1.2.5.1. 光度-單位立體角發(fā)出的光通量。單位：cd(lm/sr)。1.2.5.2. 輝度-單位面積發(fā)出的光度。單位：cd/m2。1.2.5.3. 光束(發(fā)光度)-單位面積發(fā)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(fā)光效率

3、-一瓦特的能量所能發(fā)出的光通量，單位 (lm/w)。1.2.5.6 面光源的發(fā)光效率-一瓦特的能量所能發(fā)出的輝度 (cd/ m2 w)1.2.5.單位的表示 1.3.關(guān)於面光源檢測要點(diǎn) 1.3.1 測定點(diǎn) 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(shè)計(jì)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(kuò)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(gòu)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(dǎo)光板，負(fù)責(zé)吸 收能量。1.5.3. 印刷點(diǎn)-破壞導(dǎo)光板的全反射效應(yīng)，使得能量可以傳出導(dǎo)光板。1.5.4. 擴(kuò)散板-將能量分配成四面八方發(fā)出。 1.5.4.1. 改變光的能量分布。 1.5.4.2. 使得印刷點(diǎn)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(jìn)最主要遵守的原理 1.6.1. SNELLS LAW N1SIN1= N2SIN21.6.2. 入射導(dǎo)光板角度30度，則其屈

5、折角為1.49 SIN1 =1SIN(30) =1 =19.61.6.3. 當(dāng)光進(jìn)入介質(zhì)時，若介質(zhì)擴(kuò)散係數(shù)為0，穿透率不 為1，則光線會產(chǎn)生部分反射，部分穿透的現(xiàn)象，且此現(xiàn)象遵守FRESNEL 係數(shù)的關(guān)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(guān)係 1.7.2電壓與燈管電流的關(guān)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(diào)光。 1.7.4.4熱量小。 1.7.4.5演色性好。 1.7.4.6瞬時點(diǎn)燈。 1.8.1擴(kuò)散片 1.8 各個使用材料的特性 1.8.1.1構(gòu)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(diǎn)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?yàn)閿U(kuò)散 的效果。1.8.4.

7、導(dǎo)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(dǎo)光板導(dǎo)光特性1.9.1全反射 1.9.2破壞全反射 1. Pattern 設(shè)計(jì)方式 Main Curve 設(shè)計(jì)-利用ASAP 模擬,Excel 角落補(bǔ)點(diǎn) -利用資料庫進(jìn)行調(diào)整 繪製光罩 -利用相關(guān)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(nèi)完成設(shè)計(jì)。(其他方式設(shè)計(jì)其實(shí)流程大致相同，因此本公司亦有能力設(shè)計(jì)印刷方式) 前光設(shè)計(jì)，目前已有成品展現(xiàn)，顯示結(jié)果不輸現(xiàn)有產(chǎn)品。 PATTERN設(shè)計(jì)說明 2.

8、與其他設(shè)計(jì)方式的比較 目前已知的設(shè)計(jì)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(yōu)缺點(diǎn)如下表格方式優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)印刷1.反應(yīng)速度快1.多段製程，良率需控制2.輝度值有限3.網(wǎng)點(diǎn)不能太小Stamper(Etch) 1.反應(yīng)速度中2.良率易控制3.輝度可1.Etch 點(diǎn)深度重現(xiàn)性不易控制2.點(diǎn)表面鏡面性不足，效率有限3.點(diǎn)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(diǎn)深度重現(xiàn)性好 5.均勻性最佳(點(diǎn)可小至0.06mm) 1.如在臺灣製作，反應(yīng)速度與Etch方式相同 V-cutter 1.效率最佳 。2.奈普準(zhǔn)備開發(fā)，因?yàn)橛腥?界最好的V-groove加工機(jī)。 1.加工不易 2.成型困難 3.價(jià)錢較貴 4.角落亮度不易控制 5.入光處輝線 6.開發(fā)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(jià)錢貴 精密銑床鑽洞 1.直接加工模仁 1.反應(yīng)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(dǎo)光板入光處厚度著手最易。大約調(diào)整0.1mm即可達(dá)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(shè)計(jì)5點(diǎn)平均已達(dá)2033 nit