導光板入光側光學特性模擬結果與討論

1.入 光 側 的 平 面 無 微 結 構 時 ， 模 擬 和 分 析 結 果 如 圖 4-14。

左 側 坎 德 拉 圖 橫 座 標 為 光 線 和 y 軸 的 夾 角，單 位 是 度 (degree)。

可 看 到 進 入 導 光 板 的 光 線，最 大 θ 角 約 為 42°，此 點 和 理 論 相 符 ， 如 圖 4-15(圖 中 右 側 算 式 ： 利 用 mathcad 計 算 折 射 定 律 的 過 程 和 結 果 )。

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圖 4-14 無 微 結 構 坎 德 拉 圖 和 光 跡 圖

圖 4-15 無 微 結 構 時 理 論 分 析

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2.入 光 側 平 面 加 入 (或 製 作 )V 型 結 構 時 ， 模 擬 結 果 如 下 ： (1)頂 角 =30°時 ， 模 擬 和 分 析 結 果 如 圖 4-16。

圖 中 A 部 分 ： 最 大 θ 角 約 60°， V 型 微 結 構 發 揮 作 用 ；

圖 中 B 部 分：進 入 導 光 板 光 線 在 特 定 角 度 下 (約 33°)，強 度 變 小 ， 推 測 形 成 原 因 如 圖 4-17： 光 線 從 V 型 三 角 柱 結 構 的 斜 邊 進 入 導 光 板 的 機 率 較 小，所 以 在 進 入 導 光 板 的 光 線 中，θ 角 在 33°左 右 的 光 強 度 較 小 。

圖 4-16 V 型 結 構 (頂 角 30°)坎 德 拉 圖 和 光 跡 圖

圖 4-17 V 型 結 構 (頂 角 30°)強 度 減 弱 分 析

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(2)頂 角 =60°時 ， 模 擬 和 分 析 結 果 如 圖 4-18。

圖 中 A 部 分 ： 最 大 θ 角 接 近 70°；

圖 中 B 部 分：θ 在 18°強 度 減 弱，原 因 分 析 如 圖 4-19。光 線 從 V 型 三 角 柱 結 構 的 斜 邊 進 入 導 光 板 的 機 率 較 小 ， 所 以 在 進 入 導 光 板 的 光 線 中 ， 張 角 θ 在 18°左 右 的 光 強 度 較 小 。

圖 4-18 V 型 結 構 (頂 角 60°)坎 德 拉 圖 和 光 跡 圖

圖 4-19 V 型 結 構 (頂 角 60°)強 度 減 弱 分 析

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(3)頂 角 =90°時 ， 模 擬 和 分 析 結 果 如 圖 4-20。

圖 中 A 部 分 ： 最 大 θ 角 接 近 72°；

圖 中 B 部 分 ： θ 在 0°強 度 減 弱 ， 原 因 分 析 如 圖 4-21。 光 線 從 V 型 三 角 柱 結 構 的 斜 邊 進 入 導 光 板 的 機 率 較 小 ， 所 以 在 進 入 導 光 板 的 光 線 中 ，θ 在 3°左 右 的 光 強 度 較 小 。

圖 4-20 V 型 結 構 (頂 角 90°)坎 德 拉 圖 和 光 跡 圖

圖 4-21 V 型 結 構 (頂 角 90°)強 度 減 弱 分 析

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(4)頂 角 =120°時 ， 模 擬 和 分 析 結 果 如 圖 4-22。

圖 中 A 部 分 ： 最 大 張 角 約 為 68°；

圖 中 B 部 分 ： 光 強 度 在 特 定 θ 角 無 減 弱 問 題 ， 原 因 分 析 如 圖 4-23。光 線 從 V 型 三 角 柱 結 構 的 斜 邊 進 入 導 光 板 的 機 率 較 小 ， 在 θ=12°左 右 的 光 強 度 較 應 減 弱 。 但 從 另 一 角 度 入 射 的 光 線 (27°)， 其 光 線 進 入 導 光 板 後 會 呈 現 θ=12°， 因 此 在 θ=12°時 ， 光 強 度 沒 有 特 別 減 弱 的 情 況 。

圖 4-22 V 型 結 構 (頂 角 120°)坎 德 拉 圖 和 光 跡 圖

圖 4-23 V 型 結 構 (頂 角 120°)強 度 減 弱 分 析

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3.入 光 側 平 面 加 入 (或 製 作 )U 型 結 構 時 ， 模 擬 結 果 如 下 ： (1)半 圓 柱 間 距 S=0mm 時 ， 模 擬 和 分 析 結 果 如 圖 4-24。

圖 中 A 部 分 可 發 現 最 大 θ 角 來 到 70°。

分 析 光 跡 圖 (圖 4-25)發 現 ： 離 光 源 較 遠 處 ， 光 線 較 難 到 達 半 圓 柱 的 相 接 處 (圖 中 B 部 分 )， 若 可 以 讓 光 線 從 半 圓 柱 相 接 處 進 入 導 光 板 ， 對 提 高 θ 角 度 或 許 有 幫 助 。

圖 4-24 U 型 結 構 (S=0mm)坎 德 拉 圖 和 光 跡 圖

圖 4-25 U 型 結 構 (S=0mm)光 跡 分 析

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(2)半 圓 柱 間 距 S=0.2mm=1 倍 圓 柱 直 徑 時，模 擬 和 分 析 結 果 如 圖 4-26。

圖 中 A 部 分 可 發 現 最 大 θ 角 約 為 80°。

分 析 光 跡 圖 (圖 4-27)： 增 加 半 圓 柱 間 距 ， 光 線 可 從 半 圓 柱 相 接 處 進 入 導 光 板 (圖 中 A 部 分 )， 此 應 為 提 升 θ 的 因 素 ； 但 離 光 源 較 遠 處 (圖 中 B 部 分 )， 進 入 導 光 板 的 光 線 量 較 少 ， 後 續 再 增 加 半 圓 柱 間 距 ， 做 為 分 析 比 較 。

圖 4-26 U 型 結 構 (S=0.2mm=1 倍 圓 柱 直 徑 )坎 德 拉 圖 和 光 跡 圖

圖 4-27 U 型 結 構 (S=0.2mm=1 倍 圓 柱 直 徑 )光 跡 分 析

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(3)半 圓 柱 間 距 S=0.4mm=2 倍 圓 柱 直 徑 時，模 擬 和 分 析 結 果 如 圖 4-28。

圖 中 A 部 分 可 發 現 最 大 θ 角 約 為 82°(目 前 最 大 )。

圖 中 右 側 光 跡 圖 看 出 三 角 暗 區 範 圍 明 顯 縮 小 。 在 圖 4-29 中 ， 離 光 源 較 遠 處 ， 由 半 圓 柱 相 接 處 進 入 導 光 板 的 光 線 量 增 加 有 限 (圖 中 B 部 分 )， 對 於 提 高 θ 角 貢 獻 不 太 ； 但 光 源 較 遠 處 有 光 線 可 以 到 達 ， 可 藉 由 導 光 板 底 部 網 點 製 作 提 高 該 處 輝 度 ， 等 同 於 降 低 三 角 暗 區 範 圍 。

圖 4-28 U 型 結 構 (S=0.4mm=2 倍 圓 柱 直 徑 )坎 德 拉 圖 和 光 跡 圖

圖 4-29 U 型 結 構 (S=0.4mm=2 倍 圓 柱 直 徑 )光 跡 分 析

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4.導 光 板 模 擬 分 析 結 論 ： (1)V 型 三 角 柱 結 構 ：

可 將 折 射 後 光 線 的 θ 角 從 無 微 結 構 時 的 42°拉 大 到 70°左 右 (頂 角 =90°時 )； 在 頂 角 介 於 30°~90°時 ， 會 有 特 定 角 度 的 光 強 度 減 弱 的 現 象 ， 但 頂 角 =120°時 無 此 現 象 。

(2)U 型 半 圓 柱 結 構 ：

無 間 距 半 圓 柱 ， 最 大 θ 角 約 為 70°， 和 V 型 結 構 相 差 不 大 ； 半 圓 柱 有 間 距 時，最 大 θ 角 增 加 到 80°左 右；最 大 θ 角 出 現 在 半 圓 柱 間 距 為 0.4mm=2 倍 圓 柱 直 徑 時 。

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