博碩士論文 93236007 詳細資訊




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姓名 徐旭昇(Hsu-Sheng Hsu)  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 電子紙增亮分析與模擬設計
(Electronic Paper Luminance Enhancement Analysis and Simulation Design)
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摘要(中) 本論文主要目的在探討如何設計一外貼於電子紙上之增亮膜結構來
增加電子紙的亮度(反射率)。所使用之電子紙架構為微杯電泳式電子
紙,我們先針對電子紙表面特性與原始增亮膜設計進行光學與結構量測
分析,了解其表面反射特性與增亮膜特性,而後使用光學模擬軟體作最
佳化結構模擬設計,並實際製作出最佳化設計參數的增亮膜樣品來進行
驗證比較。
此研究結果顯示我們可以用比原設計更容易製作之結構來增加電子
紙亮度且亮度增益較不受入射光方向之影響,其亮度增益可達1.3 倍。我
們也使用增亮膜不對稱結構、二維結構與微透鏡結構等進行模擬分析;
不對稱結構可讓入射光於特定角度範圍入射情況下具增亮效果,亮度增
益約1.1 倍,也發現二維結構在特定光源入射角內具亮度增益且不受入射
光方向影響。本研究設計出最佳之電子紙增亮膜結構角度並分析出結構
對入射光與電子紙表面反射光之影響,也讓我們可以針對所使用之環境
光入射角度進行結構最佳化之增亮設計。而此研究結果未來亦可用於彩
色化電子紙或其他電子紙顯示器上以增加顯示器亮度
摘要(英) On the design of integrating luminance enhancement films into
electronic paper (e-paper) display for higher brightness (reflectivity).
Electrophoretic display (EPD) was selected as the e-paper technology for
study. We started out by studying the surface property of e-paper and original
enhancement film. Measurement and analysis on the optical and structural
properties of the film were conducted in order to fully understand the optical
enhancement and its impact to the surface reflectivity. Computational
simulation was then carried out to optimize the structural design of the film.
In the end, the optimal design was used to build the actual enhancement film
for verification of the proposed solution.
Based on this study, we achieved the goal of e-paper brightness
enhancement with structure design that is less complicated to fabricate. The
brightness enhance from this work is less prone to the impact of light incident
angle and the enhancement is up to 130% of original design. Further
simulation work was carried out for to explore the enhancement of
asymmetric structure, two-dimensional structure and micro-lenses structures:
asymmetric structure was predicted to achieve 110% luminance when incident
light is angled within certain range. Also, two-dimensional structure could achieve enhancement at certain incident angle regardless the direction of the
light. To summarize this work: we optimized the structural design of e-paper
enhancement film and identified the impact of film structure to e-paper
surface reflectance at different light incident angles. This work also provided
the base for further structural optimization of enhancement film in order to
adapt to the environment with different light incident angle. The observation
and learning from this work can be further leveraged to colorful e-paper or
other e-paper technology for the purpose of display brightness enhancement
as the direction of future work.
關鍵字(中) ★ 電子紙
★ 增亮膜
★ 反射率
★ 亮度
關鍵字(英) ★ Reflectivity
★ Luminance
★ Luminance enhancement film
★ Eelectronic paper
論文目次 摘要.............................................................................................................. i
ABSTRACT................................................................................................. ii
致謝............................................................................................................ iv
目錄............................................................................................................. v
圖目錄...................................................................................................... viii
表目錄....................................................................................................... xii
第一章 緒論................................................................................................1
1.1 研究背景與動機..............................................................................1
1.2 研究目的..........................................................................................5
1.3 文獻探討..........................................................................................7
第二章 電子紙原理與特性分析.............................................................. 10
2.1 電子紙顯示器原理........................................................................ 10
2.2 電子紙技術分類與微杯式電子紙技術說明................................. 13
第三章 光學基礎理論.............................................................................. 17
3.1 司乃耳定理 .................................................................................. 17
3.2 全反射與臨界角............................................................................ 18
3.3 朗伯遜表面擴散光線.................................................................... 19
3.4 雙向反射分佈函數........................................................................ 22
第四章 光學模擬分析設計...................................................................... 25
4.1 模擬軟體........................................................................................ 25
4.2 電子紙反射特性量測分析............................................................ 25
4.2.1 量測儀器- Reflet ................................................................... 26
4.2.2 表面特性量測結果............................................................... 26
4.3 量測模擬分析與模擬模型設定..................................................... 30
4.4 光學膜設計最佳化模擬與分析..................................................... 34
4.5 光學量測分析驗證........................................................................ 41
4.5.1 樣品製作- V 型溝槽頂角 120 度........................................ 41
4.5.2 光學量測............................................................................... 42
4.5.2.1 指向性入射光源量測................................................... 43
4.5.2.2 環形入射光源量測...................................................... 45
4.5.2.3 量測結果分析.............................................................. 46
4.6 模擬驗證分析................................................................................ 54
4.7 其他結構之模擬分析.................................................................... 55
4.7.1 不對稱V 形溝槽設計........................................................... 55
4.7.2 二維結構模擬分析............................................................... 60
4.7.2.1 圓錐狀結構.................................................................. 60
4.7.2.2 半圓形微透鏡陣列設計............................................... 62
4.7.2.3 橢圓形微透鏡陣列設計............................................... 63
4.7.2.4 透鏡陣列模擬討論...................................................... 64
第五章 結論與未來展望.......................................................................... 67
5.1 結論............................................................................................... 67
5.2 未來展望........................................................................................ 69
參考文獻................................................................................................... 70
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指導教授 楊宗勳、陳奇夆 審核日期 2010-8-3
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