背光模組偏振態分析與增亮之應用

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姓名

黃建翔(Chien-Hsiang Huang) 查詢紙本館藏

畢業系所

光電科學研究所碩士在職專班

論文名稱

背光模組偏振態分析與增亮之應用

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摘要(中)

一般而言背光模組所發出的光被視為非偏振光(unpolarized light)，然而經由我們的實驗結果與理論分析，背光模組所發出的光為本篇論文主要是經由實驗量測與理論分析來討論背光模組發光的部分偏振(partial polarization)狀態，並藉由適當的使用相位延遲板來加以利用此種部分偏振態以嘗試提升亮度。經由實驗顯示此法除了有提升亮度的效果外，也增加了亮度對視角的均勻性，這對日益重視良好顯示品質的顯示器而言提供了另一種應用參考。

摘要(英)

It is generally considered that light come from backlight is unpolarized.However, as the result of our experiment result and analysis by theorem,light generating by backlight is partially polarized.In this article we discuss the polarization state and find the wave vibrating direction of major polarization light generated by backlight.Furthermore we design the suitable retardation plate to make the major polarization light for good use.According to our experiment we increasing the efficiency of utilizing light generated from backlight and get more uniform luminance with different viewing angle.(decrease the luminance variation with viewing angle changed). It could be referable for display application which is increasingly particular about display quality.

關鍵字(中)

★ 部分偏振態
★ 偏振態

關鍵字(英)

★ partial polarization
★ polarization

論文目次

摘要………………………………………………………………………………Ⅰ
Abstract…………………………………………………………………………Ⅱ
誌謝辭……………………………………………………………………………Ⅲ
目錄………………………………………………………………………………Ⅴ
圖索引……………………………………………………………………………Ⅶ
表索引……………………………………………………………………………XI
第1章緒論………………………………………………………………………1
1.1 前言……………………………………………………………………1
1.2 研究背景與文獻回顧…………………………………………………1
1.3 研究目的………………………………………………………………2
1.4 本研究之貢獻…………………………………………………………5
1.5 論文架構………………………………………………………………6
第2章原理………………………………………………………………………7
2.1 光的偏振………………………………………………………………7
2.2 布魯斯特角(Brewster's angle) …………………………………11
2.3 經由反射形成偏振-TM與TE wave反射率比較 ……………………15
2.4 偏振度(Degree of polarization)…………………………………16
2.5 波片特性及在背光模組之應用 …………………………………17
2.5.1 波片的特性…………………………………………………17
2.5.2 波片於背光模組的應用……………………………………20
第3章研究方法與研究設備 …………………………………………………22
3.1 研究方法 ……………………………………………………………22
3.1.1 前言……………………………………………………………22
3.1.2 實驗方式………………………………………………………22
3.2 研究設備 ……………………………………………………………24
第4章實驗結果 ………………………………………………………………25
4.1 背光模組面內之偏振態與位置依存性量測結果 …………………25
4.2 波片對亮度與視角均勻性的補償結果 …………………………26
4.2.1 波片對亮度的補償結果……………………………………26
4.2.2 波片對亮度V.S.視角均勻性的補償結果…………………29
第5章結論與展望 ……………………………………………………………32
參考文獻…………………………………………………………………………34
圖索引
圖1-1 液晶顯示器模組的基本架構……………………………………………35
圖1-2 直下型背光模組結構示意圖……………………………………………35
圖1-3 側邊入光型背光模組結構示意圖 ……………………………………36
圖2-1 一個典型的偏振橢………………………………………………………37
圖2-2 不同相位差的偏振狀態 ………………………………………………38
圖2-3 光波(電磁波)由介質1斜向入射介質2的示意圖……………………39
圖2-4 由空氣入射於TiO2介質(n=2.4)之入射角與反射率關係圖 …………39
圖2-5 位相差板與方位角(Azimuth angle)示意圖……………………………40
圖2-6 波片對於入射光偏振態的影響效應…………………………………40
圖2-7 以波片為例說明隨著位相差板造成累積相位差的情形……………41
圖2-8 背光模組 TE wave與 TM wave 示意圖…………………………………41
圖2-9 背光模組光源於液晶顯示器的傳播……………………………………42
圖2-10 第一種補償方式之wavelength plate配置圖 ……………………43
圖2-11 第一種補償方式之背光模組於加入波片後，TE wave與TM wave的
傳播……………………………………………………………………44
圖2-12 第二種補償方式之wavelength plate配置圖 ……………………45
圖2-13 第二種補償方式之背光模組於加入波片後，TE wave與TM wave的
傳播……………………………………………………………………46
圖3-1 量測第一種補償方式之對照組示意圖 ………………………………………47
圖3-2 量測第一種補償方式之控制組示意圖 ………………………………………47
圖3-3 量測第二種補償方式之對照組示意圖 ………………………………………47
圖3-4 量測第二種補償方式之控制組示意圖 ………………………………………47
圖3-5 Eldim量測系統外觀圖 …………………………………………………48
圖3-6 Eldim量測系統光線追跡示意圖與量測原理與光學設計 ……………49
圖4-1背光機構面內25點位置示意圖…………………………………………51
圖4-2 橢圓偏振參數定義………………………………………………………51
圖4-3 在第一層(Lamination_1)使用第一種補償方式的亮度對視角量測結果
……………………………………………………………………………53
圖4-4在第一層(Lamination_1)使用第二種補償方式的亮度對視角量測結果
……………………………………………………………………………54
圖4-5 Lamination_1的第一種補償方式之亮度V.S.視角均勻度比較 ………55
圖4-6 Lamination_1的第二種補償方式之亮度V.S.視角均勻度比較 ………56
圖4-7 Lamination_1的第一種補償方式之亮度V.S.方位角視角均勻性比較。(在Polar angle 30度下) …………………………………………………57
圖4-8 Lamination_1的第二種補償方式之亮度V.S.方位角視角均勻性比較。(在Polar angle 30度下) ………………………………………………57
圖4-9 在第二層(Lamination_2)使用第一種補償方式的亮度對視角量測結果…………………………………………………………………………59
圖4-10 在第二層(Lamination_2)使用第二種補償方式的亮度對視角量測結
果………………………………………………………………………60
圖4-11 Lamination_2的第一種補償方式之亮度V.S.視角均勻度比
較………………………………………………………………………61
圖4-12 Lamination_2的第二種補償方式之亮度V.S.視角均勻度比
較………………………………………………………………………62
圖4-13 Lamination_2的第一種補償方式之亮度V.S.方位角視角均勻性比較………………………………………………………………………63
圖4-14 Lamination_2的第二種補償方式之亮度V.S.方位角視角均勻性比較………………………………………………………………………63
圖4-15 在第三層(Lamination_3)使用第一種補償方式的亮度對視角量測結果………………………………………………………………………65
圖4-16 在第三層(Lamination_3)使用第二種補償方式的亮度對視角量測結果………………………………………………………………………66
圖4-17 Lamination_3的第一種補償方式之亮度V.S.視角均勻度比較………67
圖4-18 Lamination_3的第二種補償方式之亮度V.S.視角均勻度比較 ……68
圖4-19 Lamination_3的第一種補償方式之亮度V.S.方位角視角均勻性比
較………………………………………………………………………69
圖4-20 Lamination_3的第二種補償方式之亮度V.S.方位角視角均勻性比
較………………………………………………………………………69
表索引
表1-1 本研究貢獻一：波片補償後光強利用率增加………………………36
表1-2 本研究貢獻一：波片補償後亮度v.s.視角均勻性增加……………37
表4-1 背光機構面內25點位置偏振態量測狀況不同相位差的偏振狀態 …50
表4-2 波片應用於背光模組Lamination_1的補償結果 …………………52
表4-3 波片應用於背光模組Lamination_2的補償結果 …………………58
表4-4 波片應用於背光模組Lamination_3的補償結果 …………………64

參考文獻

[1] 紀國鐘、鄭晃忠”液晶顯示器技術手冊”，台灣電子材料與元件協會，第8章 (民91年10月)。
[2] Hugo J. Cornelissen, H.P.M. Huck, Dirk J. Broer,S.J. Picken, C.W.M. Bastiaansen, E. Erdhuisen and N. Maaskant
, SID 04 DIGEST,38.3.
[3] Amnon yariv and Pochi Yeh, “Optical Waves in Crystal”,John Wiley & Sons,Inc.New York,p54~60(1984).
[4] 王薔、李國定、龔克”電磁場理論基礎”，五南圖書初版股份有限公司，chapter 7 (2003年2月初版一刷)。
[5] Hecht, “Optics”,Person Education,Inc.,p351 (2002).
[6] Amnon yariv and Pochi Yeh, “Optical Waves in Crystal”,John Wiley & Sons,Inc.New York,Chap5.1(1984).
[7] Hecht, “Optics” ,Person Education,Inc.,p353 (2002).
[8] Amnon Yariv and Pochi Yeh,”Optical wave in crystal”,p122~p127.
[9] ELDIM’s Presentation.
[10] Eldim company,”Technical notes “,technical note#39, p3/20.

指導教授

張榮森(Rong-Seng Chang)

審核日期

2005-7-16

推文