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研究生:戴寧生
研究生(外文):Ning-Sheng Tai
論文名稱:應用快速升溫技術於導光板成型品質之研究
論文名稱(外文):The Application of Rapid Mold Heating Method to Molding Light Guide Plates
指導教授:黃明賢黃明賢引用關係
指導教授(外文):Ming-Shyan Huang
學位類別:碩士
校院名稱:國立高雄第一科技大學
系所名稱:工程科技研究所
學門:工程學門
學類:綜合工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2007
畢業學年度:95
語文別:中文
論文頁數:94
中文關鍵詞:模面快速升溫微結構導光板射出成型感應加熱
外文關鍵詞:Micro featuresLight guide plateInjection moldingInduction heatingRapid surface heating
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本研究使用結合模溫加熱及感應瞬間加熱方式來實現模面快速升溫的目的,用以提升導光板微結構特徵成型的轉寫性,並減少成型的冷卻時間。本研究使用一2吋導光板模具為驗證的載具,首先檢視感應加熱在模面快速升溫的能力及效率,然後與一般油溫加熱方式比較其對微結構成型轉寫性的表現。實驗結果顯示:(1)此以平面形感應線圈設計對模仁表面加熱的方式具有快速升溫的優勢;(2)以油溫加熱至80℃再以感應線圈對模面快速加熱至110℃對導光板微結構特徵的轉寫率達95%,較單純油溫加熱的89%而言,可大幅改善微結構的轉寫率;(3)導入感應加熱技術之導光板成形品無明顯的的殘留應力產生;(4)以感應加熱的成型週期因冷卻時間的縮短,較一般油溫加熱方式可明顯的縮短近1/3的成型時間。
This work employs the combination of mold temperature heating and induction heating methods to achieve rapid surface heating. It is beneficial to increase the replication of micro features on light guide plates. A two-inch light guide plate is used for experimental verification in this research. First, the ability and efficiency of the rapid surface heating is assessed for the electromagnetic induction heating. Thereafter, the replication of the electromagnetic induction heating will be compared with the conventional oil heating. The experimental results show that: (1) a planar induction coil has an advantage of rapid heating the surface of the mold-insert. (2) The replication of the micro features of the light guide plate in accordance with the steps of heating to 80℃ by using oil heating and then simultaneously heating to 110℃ by using planar induction coil, will be reached to 95%. It demonstrates the ability of producing higher replication than that of conventional oil heating. (3) There is no obviously residual stress distribution appeared in molded light guide plate. (4) The cycle time of using the induction coil heating is one third times of the conventional oil heating, due to the shortening of cooling time.
目錄
摘要 ii
Abstract iii
目錄 iv
表目錄 vii
圖目錄 ix
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 背光模組簡介 1
1.3 導光板的種類 6
1.4 研究動機與目的 9
第二章 文獻探討 11
2.1 製程參數對微結構轉寫性之探討 11
2.2 模溫控制 13
第三章 感應加熱方法 21
3.1 感應加熱原理 21
3.2 感應加熱的特性 22
3.2.1 焦耳效應 22
3.2.2 電磁效應 24
3.3 數位光彈理論 27
第四章 感應加熱技術於模溫控制實驗設備與實驗方法 29
4.1 應用感應加熱技術之成型實驗設計 29
4.2 實驗設備 31
4.2.1 射出單元 33
4.2.2 加熱單元 39
4.2.3 量測單元 43
4.2.4 檢測單元 47
4.3 實驗方法與步驟 50
4.3.1 感應加熱應用於2吋導光板微結構射出成型實驗 54
4.3.2 熱像儀溫度量測 57
4.3.3 轉寫性量測方法 59
4.3.4 定位夾具之製作 60
第五章 實驗結果與討論 62
5.1 感應加熱機之頻率、電流值實驗結果 62
5.2 紅外線熱像儀量測 63
5.2.1 第一階段感應加熱實驗 63
5.2.2 實驗結果 64
5.2.3 第二階段感應加熱實驗 64
5.2.4 實驗結果 65
5.3 射出成型實驗 66
5.3.1 第一階段實驗 66
5.3.2 實驗結果 67
5.3.3 第二階段實驗 72
5.3.4 實驗結果 72
5.4 品質評估 78
5.4.1 成品微結構轉寫性的探討 78
5.4.2 光彈實驗探討 80
第六章 結論與建議 87
6.1 結論 87
6.2 未來發展與建議 88
參考文獻 89
附錄A 92


表目錄
表1-1 各尺寸TFT-LCD面板主要材料成本結構 2
表1- 2 背光模組上、中、下游產業結構鏈 3
表1-3 背光模組的種類 5
表1-4 印刷式與非印刷式導光板製造方式比較 6
表1-5 非印刷式導光板製程比較 7
表1-6 複合化導光板設計 8
表2-1 目前主要模具加熱技術之比較 19
表3-1 感應加熱頻率之選擇 25
表3-2 常見感應加熱線圈之特色與用途比較表 26
表4-1 實驗設備 31
表4-2 PMMA與其他塑膠物性比較 34
表4-3 壓克力材料性質表 34
表4-4 全電式射出成型機之規格 36
表4-5 烘料機功能規格表 37
表4-6 模溫機功能規格表 40
表4-7 感應加熱機功能規格表 42
表4-8 示波器功能規格表 44
表4-9 差動測試棒功能規格表 44
表4-10 鉤式電流計功能規格表 45
表4-11 接觸式溫度計功能規格表 46
表4-12 ThermoVision A20M功能規格表 47
表4-13 工具顯微鏡功能規格表 48
表4-14 3D表面輪廓儀功能規格表 49
表5-1 感應加熱操控實驗參數 63
表5-2 感應加熱溫度分佈 64
表5-3 感應加熱操控實驗參數 65
表5-4 第一階段感應加熱操控實驗參數 67
表5-5 第二階段感應加熱操控實驗參數 72
表5-6 第一階段微結構轉寫高度量測 79
表5-7 第二階段微結構轉寫高度量測 79
表5-8 導光板殘留應力分佈範圍 80

圖目錄
圖1-1 TFT LCD 背光模組組成架構圖 3
圖1-2 傳統之擴散板構造 4
圖1-3 平板式與楔形導光板(a.平板式導光板;b.楔形導光板) 8
圖1-4 應用快速升溫技術與傳統加熱方式之差異 10
圖2-1 塑料充填微溝槽示意圖 11
圖2-2 融膠於微結構入口因冷凝而流動停滯 13
圖2-3 鍍層加熱方式 14
圖2-4 利用火焰加熱使模具表面昇溫 15
圖2-5 TCX複合模壁絕熱、加熱方式 15
圖2-6 壓縮熱空氣加熱方式 16
圖2-7 紅外線模具加熱方式 17
圖2-8 感應加熱技術之實現方式 18
圖3-1 磁滯曲線 23
圖3-2 在扁平的加熱物上的鄰近效應 25
圖4-1 實驗設計流程 30
圖4-2 相關實驗設備之流程 32
圖4-3 壓克力實體圖 33
圖4-4 射出成型機實體圖 35
圖4-5 烘料機實體圖 37
圖4-6 導光板模具圖(a.模具組合圖;b.公模板實體圖;c.母模板實體圖) 39
圖4-7 微結構Stamper尺寸圖 39
圖4-8 模溫機實體圖 40
圖4-9 電晶體式高週波發振器 41
圖4-10 高頻輸出變壓器及加熱線圈 41
圖4-11 水冷式冷卻系統 42
圖4-12 示波器 43
圖4-13 差動測試棒 43
圖4-14 鉤式電流計 44
圖4-15 接觸式溫度計 45
圖4-16 紅外線熱影像儀 46
圖4-17 熱影像分析軟體 46
圖4-18 工具顯微鏡實體圖 47
圖4-19 3D表面輪廓儀實體圖 48
圖4-20 光彈分析儀 49
圖4-21 開機後第一模發生短射情況監控圖 51
圖4-22 開機後第二模不穩定情況監控圖 51
圖4-23 開機後第三模變動情況監控圖 52
圖4-24 開機後第四模變動情況監控圖 52
圖4-25 開機第五模以後均達穩定情況之監控圖 53
圖4-26 變更參數第三模以後均達穩定情況之監控圖 53
圖4-27 導光板模面進行感應加熱設備配置示意圖 54
圖4-28 感應線圈尺寸(單位:mm) 55
圖4-29 感應加熱實驗流程圖 56
圖4-30 模溫量測系統建置 57
圖4-31 導光板模面溫度量測位置規劃圖 57
圖4-32 熱影像儀量測流程圖 58
圖4-33 導光板量測位置圖(單位:mm) 59
圖4-34 導光板射出成品轉寫高度量測情況 59
圖4-35 導光板定位夾具平面圖 60
圖4-36 導光板定位夾具立體圖 61
圖5-1 (a)頻率 (b)電流值 63
圖5-2 感應加熱3秒及4秒後溫度週期變化 65
圖5-3 模仁微結構照片 66
圖5-4 第一點轉寫高度量測 68
圖5-5 第二點轉寫高度量測 68
圖5-6 第三點轉寫高度量測 69
圖5-7 第四點轉寫高度量測 69
圖5-8 第五點轉寫高度量測 70
圖5-9 第六點轉寫高度量測 70
圖5-10 第七點轉寫高度量測 71
圖5-11 第八點轉寫高度量測 71
圖5-12 第九點轉寫高度量測 72
圖5-13 第一點轉寫高度量測 74
圖5-14 第二點轉寫高度量測 74
圖5-15 第三點轉寫高度量測 75
圖5-16 第四點轉寫高度量測 75
圖5-17 第五點轉寫高度量測 76
圖5-18 第六點轉寫高度量測 76
圖5-19 第七點轉寫高度量測 77
圖5-20 第八點轉寫高度量測 77
圖5-21 第九點轉寫高度量測 78
圖5-22 未加模溫之光彈圖 81
圖5-23 模溫(80℃)之光彈圖 82
圖5-24 油溫與感應加熱(110℃)之光彈圖 83
圖5-25 感應加熱(110℃)之光彈圖 84
圖5-26 感應加熱(130℃)之光彈圖 85
圖5-27 感應加熱(150℃)之光彈圖 86
圖6-1 微結構填塞熔膠的情形 88
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