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1、一、背光模組常用光學原理光學原理應用在背光板上大致有反射(Reflection折射(Refraction全反射(Total Internal Reflection, TIR)、吸收(Absorption)幾項，均屬於幾何光學的光學領域。(一) 反射(Reflection)-反射片、導光板反射可分為三種形式，鏡面反射(Specular reflection)、擴散反射(Spread reflection) 和漫射反射(Diffuse reflection)，鏡面反射是指光線的入射角度相等於反射的角度，如 圖 1-1；擴散反射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
2、或少會與入射角相同，如圖 1-2；漫射型的反射，有時候又稱作 “Lambertian scattering”或“Diffusion”，這種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，如圖 1-3。圖 1-1. 鏡面反射圖 1-2. 擴散反射圖 1-3. 漫射反射當光線照在一個完美的光滑表面會發生鏡面反射，完全遵守反射定律(Law of reflection)J，入射角(入射光線與垂直表面的法線所夾的角度，Incident angle)會相等於反射角(反射光線與垂直表面的法線所夾的角度，Reflected angle ),如圖1-4。 當光線照在一個粗糙的表面，光線將會立刻以許多
3、不同的方向反射或穿透，如圖1-5， 在背光的材料中，擴散板、擴散片屬於穿透擴散(Diffuse transmission)的性質，底反射 板、燈管固定框架屬於反射擴散(Diffuse reflectance)性質。光源圖 1-4. 反射定律圖 1-5. 穿透及反射擴散(二) 折射(Refraction, Snell s law)-導光板、擴散片、稜鏡片當光線從一種材料行進到另一種材料時，例如從空氣進到玻璃，此時光線會被折 射 也就是光線會彎曲及改變速度 折射取決於二個因子:一個是入射角(Incident angle) 以符號表示，另一個為材料的折射率(Refractive index)，以字母
4、表示，折射率等於真 空中的光速(c)比上光在材料中的光速(v):n 二 C(1-1)v空氣中的光速幾乎相同於真空中的光速，因此空氣的折射率可視為1，幾乎所有其他物質的折射率都是大於1，因為光通過這些物質，其速度會降低。如圖1-6，光通過折射率不同的介質時，入射角和折射角的關係可由Snell s law表示:n siQ = n siB (1-2)1 1 2 2其中：珥為介質1的折射率， n2 為介質 2 的折射率， 0 1為光線的入射角， 0 2為光線的折射角。圖 1-6.折射(Refraction) and Snell s law.(三) 全反射(Total Internal Reflecti
5、on, TIR)-導光板、擴散片、稜鏡片根據折射定律，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，折射光會煎偏離法線，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，若入射角再增大，所有的光線將被反射 回材料的內部。圖1-7在說明幾條不同入射角的光線，光線1、光線2和光線3的入 射角小於；光線4的入射角正好等於；光線5的入射角大於。背光的材料中如PMMA 其 TIR = 42.2、ypical glass 其 TIR = 41.8，olycarbonate 其 TIR = 35.7 。圖 1-7. 全反射示意圖(四)
6、 吸收(Absorption)-反射片、導光板、擴散片、稜鏡片一個物體可以吸收部分或全部的入射光轉換成熱，許多材料會吸收特定波長的光 線,稱之為選擇性吸收(Selective absorption)材料對光線的吸收性可由“Lamberts law of absorptio n” 表示：I 二 I e -x(1-3)0其中I0為入射光線強度，I為穿透光線強度，a為材料吸收係數，x為材料厚度。由式(3-3)可知相同厚度的同質材料對於光的吸收率相同，例如有一個厚度1公分 的材料會將進來的光線吸收一半，剩下的一半光線再經過另外一塊厚度1公分的相同 材料，又會再將光束吸收一半，如圖1-8，因此只有的原始
7、光線穿過這個總厚度為2 公分的材料。圖 1-8 材料吸收光線示意圖(五) 干涉牛頓環(Newton s Rings)當光進入一如下面圖片所示的系統，由於此二物體之間的間隙隨著距離中心接觸點位置變化而改變，所以考慮反射光時，其OPD隨r的增加而增加，所以會觀測到同心圓圖案的干涉現象。根據破壞性干涉的條件，暗紋應發生在二mlp o疊紋現象（Moire）因為前光板都是使用V-Cut的紋路式樣而V-Cut的紋路在光學理論上可以視為一種 光柵，而在紋路間距與反射面的距離與光的波長成為相差整數個波長時，V-Cut紋路 會造成一條條的亮帶及暗帶在螢幕上，稱之為疊紋（Moire）（圖4-7）。為了不使人們 看見此一現象，通常我們會將V-Cut紋路傾斜防止疊紋的產生。在Trace Pro中因為 其運算的基礎為幾何光學，對於疊紋的現象無法與以展現，因此本論文的光學模擬將 不探討疊紋的現象。
