1. 光學性質上,以平面壓印製作導光板與滾壓 UV embossing 製作導 光板,其兩者的均勻性相差 1%,輝度相差約 2%左右,兩者相差不 多,所以利用滾壓 UV embossing 製作導光板示可行的。
2. 輪廓轉印精確度上,本實驗中雖然沒有探討,不過已有文獻對於 滾壓轉印的誤差做研究,可以知到滾壓轉印的誤差為±0.3μm、網 點尺寸的複製誤差約為 0.05μm ~0.02μm 左右。
5-3 熱熔製程製作模仁與鋼板蝕刻製程製作模仁兩者的比較
1.相較於鋼板蝕刻,熱熔製程的出光效率較佳,約高出 5~7%,因為 均勻性設計時並沒有一致,只須到達 80%以上即可,所以均勻性的 數據並不一定正確,但就實驗上可以得到熱熔製程均勻性相較於 鋼板蝕刻約高出 5~6%。
5-4 滾壓製程參數對導光板成形的影響
1. 導光板殘留厚度越厚,對於整體出光影響越大,實驗中殘留層厚 度占整體的 3%時與殘留層厚度占整體的 17%時相比,殘留層厚度
厚的輝度下降 4.5%、均勻性下降 7~8%,且有色偏現象,色偏黃。
2. 滾壓製程製作導光板,不僅是連續式生產,而且產能大,生產速 度約是一般射出成型製程的 5~10 倍,所以一項是非常值得研究發 展的技術,若是能更進一步地發展此技術,不僅僅是用於生產導 光板,也可以生產其他微型光學元件。
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附錄一
1. 照度 (模 擬) :落 在受照 射物體 單位面 積上的 光通量 叫做照 度 照度的公制單位為勒克斯( lux , 1 lx = 1 lm / m2)
● lm (流明 光通量的單位)
2.輝度(量測):一光源或一發光表面之輝度(或亮度)是指每單位面 積,單位立體角,在某一方向上,自發光表面發射出的光通量,也可 說是人眼所感知此光源或發光表面之明亮程度的客觀量測值。
● 輝度的公制單位為每平方公尺的燭光值 (cd/m2) 1 流明 = 1 燭光‧球面度(1 lm = 1 cd‧sr)
附錄二
各種界面特性之影響之詳細敘述如下:
1. 模擬光線性質介紹 ─ 反射
光線反射可分為三種形式,鏡面反射(Specular reflection)、
高斯反射(gauss reflection)和漫射反射(Diffuse reflection),鏡 面反射是指光線的入射角度(相對於反射面法向量)相等於反射的角 度,如附圖-1(a);高斯反射(又稱為擴散反射,Spread reflection) 發生當在不平坦的表面且反射的光線超過一個角度,所有的反射光的 反射角或多或少會與入射角相同,如附圖-1 (b);漫射形式的反射,
光 學 上 有 時 候 又 稱 作 “Lambertian scattering" 或
“Diffusion",這種光學反射的情形發生在粗糙或不光滑的表面,
其反射光會有許多不同的角度,如附圖-1(c)。
SPEOS可以在模擬時設定光學反射形式,針對不同加工面所造成 的表面粗糙度,約略模擬出可能的反射性質,此設定對於模擬結果會 更加接近真實的狀況
2. 模擬光線性質介紹 ─ 折射
與介質的折射係數與入射光的角度(相對於介質交界面的法向量)兩 者來決定折射光的角度,折射光之間的關係遵循 Snell's law ,也 就是折射定律,其關係式為
n
1sinθ
1= n
2sinθ
2 (附錄-1)其中n1、n2為各材料的折射係數,θ1為入射光相對於介面之法向量的 入射角度,θ2為射出光相對於介面之法向量的射出角度。
根據折射定律,當光由一個較高折射率的材料行進到一個較低折射率 的材料時,隨著入射角的增大,折射光會愈偏離法線,當入射角達到 一個臨界角度(Critical Angle),折射光線將會通過兩種材料的邊 界,如附圖-2中的No.4,若入射角再增大,所有的光線將被反射回材 料的內部,此種反射成為全反射,如附圖-2中的No.5。
實際上有另一種形式的折射稱為穿透擴散,如附圖-3,光線會因為材 料本身的光學性質、表面粗糙度、內部缺陷等等因素造成在穿透材料 時,產生擴散的現象,相對於一般的折射現象,此種折射現象更為複 雜,在進行 SPEOS 光學模擬,可以透過設定來模擬此種折射的發生,
藉此接近真實情況。
3. 模擬光線性質介紹 ─ 材料吸收
種現象,光在材料中行進時,一部分的能量會被材料本身吸收,所吸 收部分的入射光將轉換成熱,許多材料會吸收特定波長的光線,稱之 為選擇性吸收(Selective absorption)。材料本身對光線的吸收性可 藉由“Lambert's law of absorption"表示:
I=I
0e
-αx (附錄-2) 其中I
0為入射光線強度,I
為穿透光線強度,α為材料吸收係數,x
為 材料厚度。所以光線在材料本身傳遞路徑越長或是材料為高吸收性材質 時,所得到的出光效率會因為光線能量被材料吸收而降低,SPEOS可 以藉由內建程式設定達到模擬材料本身預設的吸收率,做出更接近真 實狀況的吸收情形。
(a) (b) (c) 附圖-1 各項反射形式示意圖[35]
附圖-2 折射與全反射示意圖[35] 附圖-3 穿透擴散[35]
附錄三
鏡面反射公式
Specular:遵循反射定律與 Snell's Law
n1 sinθ1 = n2 sinθ2
散射反射公式 Lambertian:遵循
I
L(θ
)=I
L×cosθ
(附錄-3) Gaussian:遵循
I
G(θ
)=I
G×exp{-[(θ')
2/2σ
2]} (附錄-4)σ
為高斯角吸收公式