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研究生: 鍾明宏
Ming-Hung Chung
論文名稱: 利用矽基微透鏡陣列結構翻模之鎳模仁設計與製作
Design and Manufacture of Microlens Structures using Silicon-Converted Nickel Molds
指導教授: 葉哲良
Jer-Liang Yeh
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 動力機械工程學系
Department of Power Mechanical Engineering
論文出版年: 2005
畢業學年度: 93
語文別: 中文
論文頁數: 131
中文關鍵詞: 微透鏡鎳模仁熱壓成型導光板
外文關鍵詞: Micro-lens, Nickel mold, Hot embossing, Light guide plate
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  • 微透鏡陣列(Micro-lens array,MLA)結構是目前微結構製程技術中應用最為廣泛的實際產品之一,在生醫、光電、光資訊儲存、光纖通訊、數位顯示、發光二極體陣列以及積體光學等不同科技領域中扮演著重要關鍵元件角色。微透鏡陣列製作製程,隨著微細加工技術的發展,近年來已有許多不同類型的製程技術被陸續發表,因此在未來科技持續地發展下,微透鏡陣列結構的實際性應用則想必會相繼出現在更多元化的科技應用上。
    本文主要是利用矽體型微加工(Silicon bulk micro machining)製作矽基微透鏡陣列母模,接著以電鑄(Electroforming)加工翻鑄出矽基微透鏡陣列母模之微透鏡陣列金屬鎳公模,最後是熱壓成型(Hot embossing)壓印出PMMA微透鏡陣列。然而,因為微透鏡具有改變光行進方向的特性,故本論文亦將設計製作的微透鏡陣列結構運用至背光模組導光板底面之非印刷式微結構,利用ASAP(Advanced system analysis program)光學軟體來加以初步輔助模擬、探討相關光學問題。
    本論文實驗製作的微凹透鏡結構,其直徑大小約16mm~31mm之間不等,d/r的比值則約為0.48~0.72,並且能在同一基材上利用蝕刻時間或設計直徑大小而製作出具有不同d/r值的微透鏡陣列結構。且d/r=0.73、0.46與0.56的微透鏡結構相較於d/r=30/45的微結構下,其有助於導光板的出光量之均勻性。


    摘要 I 致謝 II 目錄 III 圖目錄 VI 表目錄 XII 符號表 XIV 第一章 前言 1 1.1 研究動機 1 1.2 研究背景 3 1.2.1 微透鏡陣列之簡介 3 1.2.2 背光模組之簡介 12 1.3 研究目標 22 1.4 全文架構 22 第二章 相關基礎理論 23 2.1 電鑄原理 23 2.2 熱壓成型 25 2.3 反射與折射 27 2.4 重要光學參數定義 29 第三章 製程實驗 31 3.1 實驗材料與設備 31 3.2 實驗流程 33 3.2.1 矽基微透鏡陣列母模之設計與製程 33 3.2.2 金屬鎳公模仁之製作 38 3.2.3 PMMA微透鏡陣列之熱壓成型製作 41 3.3 實驗分析 44 第四章 結果與討論 49 4.1 量測結果 49 4.1.1 轉寫特徵量測 49 4.1.2 深(高)度與直徑量測 63 4.1.3 PMMA微透鏡光學特性量測 71 4.2 光學模擬 93 4.2.1 微透鏡模型建立 93 4.2.2 微透鏡模擬系統與結果 95 4.2.3 具微透鏡陣列結構之導光板模型建立 100 4.2.4 具微透鏡陣列結構之導光板模型結果 106 第五章 結論與未來工作 112 5.1 結論 112 5.2 未來工作 113 參考文獻 114

    [1] P. Heremans, J. Genoe, M. Kuijk, R. Vounckx, and G. Borgh, “Mushroom microlens: optimized microlenses by reflow of multiple layers of photoresist,” IEEE Photon. Technol. Lett., vol. 9, pp. 1367–1369, Oct. 1997.
    [2] Y. S. Lin, C. T. Pan, K. L. Lin, S. C. Chen, J. J. Yang, and J. P. Yang, “Polyimide as the pedestal of batch fabricated micro-ball lens and micro-mushroom array,” Micro Electro Mechanical Systems, 2001. MEMS 2001. The 14th IEEE International Conference on, 21–25 Jan 2001, pp. 337–340.
    [3] S. D. Moon, N. Lee, and S. Kang, “Fabrication of a microlens array using micro-compression molding with an electroformed mold insert,” J. Micromech, Microeng, vol. 13, pp. 98–103, 2003.
    [4] N. Moldovan, M. Ilie, N. Dumbravescu, M. Danila, A. Vitriuc, P. Sindile, and J. Mohr, “LIGA and alternative techniques for microoptical components,” Semiconductor Conference, 1997. CAS '97 Proceedings., 1997 International, volum: 1, 7–11 Oct. 1997, pp. 149–152 vol.1.
    [5] S. K. Lee, K. C. Lee, and S. S. Lee, “Microlens fabrication by the modified LIGAprocess,” Micro Electro Mechanical Systems, 2002. The Fifteenth IEEE InternationalConference on, 20–24 Jan. 2002, pp. 520–523
    [6] T. Okamoto, M. Mori, T. Karasawa, S. Hayakawa, I. Seo, and H. Sato, “Ultraviolet-cured polymer microlens arrays,” Applied Optics, vol. 38, No. 14, pp. 2991–2996, 10 May 1999.
    [7] S. M. Kim, and S. Kang, “Replication qualities and optical properties of UV-moulded microlens arrays,” J.Phys. D:Appl. Phys., 36 (2003), pp. 2451–2456.
    [8] D. L. MacFarlane, V. Narayan, J. A. Tatum, W. R. Cox, T. Chen, and D. J. Hayes, “Microjet fabrication of microlens arrays,” IEEE Photonics Technology Letters, vol. 6, No. 9, pp. 1112–1114, Sept. 1994.
    [9] D. M. Hartmann, O. Kibar, and S. C. Esener, “Characterization of a polymer microlens fabricated by use of the hydrophobic effect,” Optical Lett., vol. 25, No. 13, pp. 975–977, July 1, 2000.
    [10] T. K. Shin, J. R. Ho, and J. W. John Cheng, “A New Approach to Polymeric Microlens Array Fabrication Using Soft Replica Molding,” IEEE Photonics Technology Letters, vol. 16, No. 9, pp. 2078–2080, Sept. 2004.
    [11] C. S. Lee, and C. H. Han, “A novel refractive silicon microlens array using bulk micromachining technology,” Optical MEMS, 2000 IEEE/LEOS International Conference on, pp. 87–88, 2000.
    [12] 瑞儀光電股份有限公司網頁資料http://www.radiant.com.tw/ product _03 .htm/
    [13] 謝文俊、趙治宇,邁入影音新世紀液晶顯示器,SCIENCE MONTHLY,pp.928-933,2003/11
    [14] 林來誠,液晶顯示器背光技術動向。
    [15] 陳興華,LCD背光模組導光板成型模具精密蝕刻加工技術,工業材料雜誌207期,2004/3
    [16] 張自恭1、林奇鋒2、方育斌3,背光模組光學設計。
    [17] 陳慶偉、劉正舜,背光模組技術介紹,電子材料第一期,pp.104-107,1999。
    [18] 背光板產業簡介,http://www.polaris.com.tw/3good/rdroom/report 900907_blacklight.htm/
    [19] 方育斌,LCD背光模組之光學最佳化設計,成功大學工程科學系所碩士論文,民國93年。
    [20] 周淑金,LIGA與精密電鑄技術,工業材料雜誌207期,2004/3。
    [21] 曾文政,液晶顯示器背光板用導光板V-CUT加工之探討,義守大學材料科學與工程學系碩士論文,民國93年。
    [22] 鮑友南、潘奕凱、姚柏宏、林建憲,TV用液晶顯示器之背光模組技術,機械工業雜誌245期,pp.158-169。

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