【文章內(nèi)容簡介】 BLU 的膜材料。 華中科技大學文華學院畢業(yè)設計 (論文 ) 9 擴散板大多使用在直下式 BLU 上，主要應用于光源均勻擴散的產(chǎn)品中 ,具有耐熱性、尺寸安定性、機械的強度、 耐燃性等良好性能，并有高光線透過率，使光線通過它擴散效果達到最佳狀態(tài)。 圖 211 擴散板原理圖 制 造擴散板的材料常用的有 PMMA (聚甲基丙烯酸甲酯 ，又稱 壓克力 ) 系 對色度、黃化之影響較小，但容易吸濕且薄板強度較差。 PC(聚碳酸酯 )系 薄板強度及尺寸較穩(wěn)定，但對色度、黃化之影響較大。 GLASS(玻璃 )系 為目前最佳設計，但成本最高。 擴散片 （ Diffuser Film） [11] [12] 擴散片有以下幾個方面的作用。 ●擴散片將光源均勻化 (將并列的燈源作均勻化呈現(xiàn) ) ●遮蔽效果 (遮蔽導光板印刷網(wǎng)點或燈管黑影 )； ●增加輝度 (提高亮度 )； ●光線整理 (改變光源的行徑路線 )； ●改善視角 (往往取決于上擴散片的功能 )。 擴散片將穿透過去的光源產(chǎn)生穿透折射及散射，以達到光均勻化處理的目的，如圖 212所示。 圖 212 擴散片的擴散原理圖 擴散片用在增光片下方時為下擴散片，下擴的主要功能是集光、遮蔽網(wǎng)點或線光源； 華中科技大學文華學院畢業(yè)設計 (論文 ) 10 用在增光片上方是為上擴散片，上擴的主要功能是高光穿透能力、保護增光片、改善視角、增加光源柔和性。 擴散片的物理特性主要有以下幾點。 ●全光線透過率：光能量的傳達率； ●平行光透過率：出射光的分布中央偏在率； ●擴散透過率：出射光的分布中央不偏在率； ●色變化：顏色的 變化，色度坐標 X、 Y 的變化； ●霧度： (擴散光量 /全光線透過量 ) 100%。圖 213 是霧度概念示意圖。 圖 213 霧度概念示意圖 擴散片的制造工藝是 以 PET 為基材，將 PET 材料注塑成型成薄片狀，再在表面涂布高品質(zhì)的樹脂材料，使其具有良好的擴散和透射功能。 主要廠商有 Tsujiden、 Keiwa、Kimoto、 SKC、宣茂、 惠和等幾大公司。 圖 214 是擴散片的結構圖，從圖中可以看出擴散片由光擴散面、 PET 樹脂、密著防止層三部分組成。這三部分的作用分述如下。 光擴散面：將光線打散，起到均勻化的作用。 PET 樹脂：作為基材。 密 著 防止 層 ：防止靜電吸附。 圖 214 擴散片的結構圖 增亮膜 [13] 當背光模塊所能提供的輝度不足時，則會在背光模塊中放置增亮膜，常見的增亮膜包含有棱鏡片 BEF(Brightness Enhancement Film)、偏光反射片 DBEF（ Dual Brightness Enhancement Film）等，現(xiàn)分述如下。 BEF 的工作原理如圖 215 所示。 利用棱鏡 ， 將來自擴散片的光集中產(chǎn)生聚光效果 ， 以提高面板正面的光線輝度 。 一般都放在上下擴散片之間 。 棱鏡膜由基層 和棱鏡層組成，兩層的材料分別是 PET 和華中科技大學文華學院畢業(yè)設計 (論文 ) 11 PMMA。 圖 215 BEF 的原理圖 DBEF 的工作原理如圖 216 所示。 DBEF 是偏光反射片，將光線偏極化后，回收光線再利用，作為增加亮度之用。 P光可以直接透過 DBEF，但絕大部分 S 光會被 DBEF 反射回背光源，經(jīng)過背光源各層材料后， S 光被消偏振，成為全偏振光（ P 光＋ S 光）后重新出射背光源，被循環(huán)加以利用。所以， DBEF 是利用原先被傳統(tǒng)吸收型偏光片吸收的 50％光線來增加亮度的，而且是全視角、全方位的增加。與棱鏡膜的增亮方式相比， DBEF 在增亮的同時，對視角沒有 影響，一般都放在擴散片上面。 圖 216 DBEF 的工作原理圖 制造流程圖如圖 217 所示。 華中科技大學文華學院畢業(yè)設計 (論文 ) 12 圖 217 增亮膜制造流程圖 典型產(chǎn)品如表 21 所示 。 表 21 光耀的產(chǎn)品表 小結 背光模塊是液晶顯示器中 不 可或缺的組件之一 ，而組成模塊的光學元器件的導光板、擴散板及各種膜材料 更 是左右整體光源使用效 率 高低 的重要因素，所以如何獲得導光板、擴散板及各種膜材料的最佳化結構設計，是所有相關人員努 力 的 方向。 產(chǎn)品名稱 產(chǎn)品型號 產(chǎn)品說明 上合一棱鏡片 KL26 series 采用雙涂設計，整合上擴散片與棱鏡片功能 霧化棱鏡片 KL58 series 棱鏡波谷微結構設計，提供產(chǎn)品帶有擴散，遮瑕之效果 Normal BEF KL66 series 具有高低差棱鏡設計，可避免 Wetout現(xiàn)象 High Gain BEF KL77 series 高折射率 UV 膠配方，進而提高輝度增益效果 零度裁切棱鏡片 KL88 series 不同棱鏡高度，閑距設計，可改善棱鏡結構與面板之干涉 Moire 現(xiàn)象 華中科技大學文華學院畢業(yè)設計 (論文 ) 13 3 光源設計軟件 TracePro簡介 [14][15] TracePro簡介 [16] TracePro是美國 Lambda Research Co．所開發(fā)的一套光學仿真軟件，是一套普遍用于照明系統(tǒng)、光學分析、輻射度分析及光度分析的光學仿真軟件。與其它的光學設計軟件相比， Trace Pro既具有真實立體模型的建模方法，又兼具強大的光學分析功能。尤為可貴的是，它是第一套以符合工業(yè)標準的 ACIS(立體模型繪圖軟件 )技術為核心的光學軟件。 到目前為止， Lambda Research TTracePro的四種版本，如下所述。 ● Rc：只能模擬反射式照明系統(tǒng)； ● Lc：可以分析 較少量組件數(shù)與光源數(shù)的發(fā)光及照明系統(tǒng)； ● Standard：標準配置，可分析大部分照明及光學系統(tǒng)； ● Expert：增加 RepTile（鱗甲）功能，方便設計多且重復的物件 (Object)，如菲涅耳透鏡（ Fresnel Lens）。其中， RepTile是 TracePro的一個特別算法，能定義數(shù)千甚至數(shù)百萬表面的特性。此算法能很快的定義表面任一區(qū)域，從點、到棱鏡、到 Fresnel等結構，來漫射、反射或折射進入的光線。 Reptile的獨特性能在于當光線切入表面時，所計算的是“動態(tài) (oN the fly)”表面；而 正因為所刨造的是動態(tài)的表面，所以 RepTile的幾何架構并不會存成 CAD表面的形式。這樣可以節(jié)省大量檔案空間以及處理光線與數(shù)百萬表面相切的時間。使得 TracePro得以數(shù)分鐘而非數(shù)天的時間來分析背光系統(tǒng)。 TracePro具有廣泛的應用領域能模擬所有的類型的顯示系統(tǒng)、照明系統(tǒng)，從背光到前光、光管、光纖以及 LCD投影系統(tǒng)，目前廣泛應用于汽車照明系統(tǒng)（前頭等、尾燈、內(nèi)部及儀表照明）、望遠鏡、照相機、紅外線成像系統(tǒng)、導光管、投影顯示系統(tǒng)、背光源系統(tǒng)等。 設計一個照明系統(tǒng)，首要任務是建立一個實體模型， TracePro跟 3D實體模型的兼容性非常的高，可以將 Auto CAD、 Mechanical Desktop、 CADKEY等機械制圖軟件設計的模型直接導入， 也 可從非 ACIS內(nèi)核的光學設計程序（ OSLO、 ZEMAX、 Code V等）導入光學鏡頭 。 除此之外，你也可以自己創(chuàng)建一立體模型， TracePro自帶的建模功能， 可以建立塊，柱，錐，球面和薄板， 也 允許你建立在光機一體機中常見的光學元件，如菲涅耳透鏡（ Fresnel lens），反射體（ reflector），燈管（ tube）等。 一些非規(guī)則的 復雜模型 ，可 通過布爾運算建立，布爾 運算包含：相交，相減，聯(lián)合。通過 Sweep（填充延伸）和 Revolve（旋轉(zhuǎn)） 命令對可以模型進行修改。不僅如此， TracePro還具有強大的物件(Object)編輯功能，移動、選裝、縮放、剪切、復制、粘貼、插入等操作都非常方便直觀，操作風格與 Windows基本相同。 作為光學仿真軟件，實際物體與仿真結果中的光線的分布與光強一致或基本相同，才有實際意義。 TracePro用“普適光線追跡”技術來追跡光線，這種技術允許你引入光線到一個模型，而在物件和表面相交處并沒有引起額外的損失。在每個交點，個體光線華中科技大學文華學院畢業(yè)設計 (論文 ) 14 遵從吸收、反 射、折射、衍射和散射定律。符合實際的光路走向，使所設計的模型都能正確的分析出來。 Trace Pro同時還具有強大的光學分析功能。 分析菜單提供多種方法來顯示光線追跡數(shù)據(jù)。 Displaying Rays（顯示光線）和 Ray Sorting（選擇光線），讓你觀察數(shù)據(jù)是否是你期待的結果。 Irradiance Maps（光照分析圖）、 Ray Tables（入射光線表格）和 Polarization Maps（光偏正分析圖）提供每一個表面的模擬結果。 Candela Plots（光強分布圖）顯示模型中光線數(shù)據(jù)的角度分配。 Volume Flux Viewer（光通量）能夠觀察模型內(nèi)部的流量分布。 Reports Menu（報告菜單）幫助你完成分析光線數(shù)據(jù)和模型的多種報告形式。Tools(工具 )菜單包括附加的功能來幫助你完成光線追跡結果。 TracePro 操作流程 建立直下式背光源模型 [16][17] 直下式背光源如前文介紹，由反射片、燈光組、擴散板、擴散片、增光片等組成，在本設計中，我先用 TracePro 模擬設計 BLU 的各個組成部分，再將各個部分搭建在一起。當然你也可以在同一文檔中搭建 BLU 的元件，我 采用分散設計，最終搭建的方法是為了方便進行后面的分析比較。 打開 TracePro，點擊桌面 TracePro 快捷方式或使用開始→程序→ TracePro。 創(chuàng)建反射背板 。 ●從“插入”下拉菜單中，選擇“插入基本幾何體”命令。 ●選擇“薄板”模型，輸入四點坐標（ ,0）（ ,20）（ ，,20）（ ， ,0）。 ●點擊“插入”，創(chuàng)建薄板 1。 圖 31 創(chuàng)建薄板 ●選擇薄板的表面 0，點擊右鍵選擇“填充延伸”選項 。 華中科技大學文華學院畢業(yè)設計 (論文 ) 15 ●輸入長度 =，角度 =0；選擇自定義拉伸方向（ 1,0,0）。所得結果如圖所示。 圖 32 表面拉伸 ●定義反射面板表面屬性。選擇薄板面 0、 5，點擊右鍵選擇“屬性”項，在表面選項卡中，選擇 Perfect Mirror，點擊應用。 圖 33 設置表面屬性 ●將薄板 1 重命名為反射背板，這樣反射背板就創(chuàng)建完成。 創(chuàng)建燈管組 ●從“插入”下拉菜單中，選擇“插入基本幾何體”命令。 華中科技大學文華學院畢業(yè)設計 (論文 ) 16 ●選擇“圓柱 /圓錐”模型，選擇圓柱選項，主半徑 =2，長度 =880，底部位置（ ,225,4），底部 轉(zhuǎn)向（ 0,90,0），點擊“插入”，創(chuàng)建圓柱 1。 圖 34 插入圓柱 ●新增燈管表面屬性。選擇圓柱 1 的表面 0，點擊右鍵選擇“屬性”項，在表面選項卡中，選擇 Fluor Whie，點擊應用。 ●新增表面光源屬性到燈管。在應用特性對話框中選擇“表面光源”選項卡。選擇光源形式為光通量，光通量 =30 流明，總光線數(shù) =1000，場角分布為 Lambertian 發(fā)光場型。 ●點擊“應用”，表面光源創(chuàng)建完成。 圖 35 創(chuàng)建表面光源 ●將圓柱 1 重命名為 CCFL，這樣單燈管就創(chuàng)建完成。 ● 40 寸 TV的背光源用到 16 根 CCFL，接下來創(chuàng)建燈管組。選擇 CCFL，點擊右鍵，華中科技大學文華學院畢業(yè)設