臺灣博碩士論文加值系統

本研究致力於發展稜鏡片光學微結構滾輪壓印(Roll-to-roll Fabrication )製程技術探討，Roll-to-roll具有大量生產快速成形優點適合於可撓性基板的壓印方式，本研究便以此製程方式在PET薄膜上滾壓出具微結構之光學稜鏡片膜片，針對目前市面上稜鏡片做改善，使用多種折射率來達到正面出光強度的增加，首先使用光學模擬分析稜鏡片在多種折射率下的出光強度並分析單片與雙片稜鏡片情況下的差異。
藉由自行設計一實驗載台進行微結構滾壓成形，多種折射率實驗出成形參數最好組別為壓力範圍最後再建立模型分析並實際量測稜鏡片輝度値與模擬進行增益量比較，結果趨勢相近，實際量測結果比起裸片，單片皆可提升1.4~1.6倍與模擬誤差在8~17%左右，雙片可提升2~2.2倍與模擬誤差在20%左右，結果與商用3M約可提升9%的出光強度。
本研究確認了Roll-to-roll連續滾壓微結構成形製程在微結構成形的可行性，從前段的光學模擬到雛型機台的設置中段微滾輪模具設計、製造後段的微結構成形製程最佳化、材料的選擇等，最後建立一完整的Roll-to-roll連續滾壓微結構成形製程，確認此製程的可行並且具有實際量產技術的能力，為本研究的最大貢獻。

This study is devoting in developing roll-to-roll fabrication of brightness enhancement prism sheet for liquid crystal display application. The roll-to-roll fabrication process has the advantages in fast and mass replication of microstructures, and it is a good fit for fabricating devices based on flexible substrates. The prism sheet designed in this study is similar to 3M BEF, computer aided engineering was applied to analyze the optical distribution of the prism sheet using Trace Pro software.
From the simulation results, we can find that with the same v-cut micro pattern design, the higher refractive index of the UV curable resin, the high the brightness enhance effect till the refractive index is higher than 2.0. The results also shown that when the resin has a refractive index higher than 1.8, the enhancement effect with one prism is better than that of two vertically aligned 3M BEF, thus one can use one such prism to replace the two 3M BEF.
The designed prism sheet, with 50μm in width and 25μm in depth V-cut micro patterns, has been successfully fabricated using self developed roll-to-roll fabrication equipment. Replication rate of 99.5% has been achieved in the roll-to-roll replication process. Optical brightness enhancement effect has been measured for the fabricated sheet by assembling the sheet a 2.5” backlight module, results show that the enhancement of the brightness with one single prism is better than that without any prism sheet by 1.4~1.6 times, and that with two vertically aligned sheets is 2~2.2 times.
This study demonstrates that prism sheet can be fabricated using roll-to-roll fabrication process, and the cost of the prism can be reduced with such a fast replication process.

摘 要...........i
ABSTRACT.......ii
誌謝............iiiii
目錄............iiv
表目錄.......... vi
圖目錄.......... vii
符號說明.........x
第一章　序論......1
1.1 前言.........1
1.2 研究背景......1
1.3 研究目的......12
1.4 研究內容......13
1.5 論文架構......13
第二章　文獻回顧...14
2.1稜鏡片光學設計部份......14
2.2軟板恆張力部份..........14
2.3紫外光奈米壓印部份.......15
2.4 Roll-to-roll滾壓微成形部份......16
2.5 微結構滾輪模具部份......18
2.6 滾輪模具製造方式整體回顧......20
第三章　實驗規劃及設備建置......27
3.1 實驗規劃......27
3.2 設備建置......27
3.3 成形品量測設備......29
第四章　稜鏡片結構之光學分析......35
4.1基礎理論......35
4.1.1 電磁波的推導......35
4.1.2 反射與折射......36
4.1.3 Fresnel Equations......38
4.2 光度學...... 43
4.3光學分析......46
4.3.1 稜鏡片結構尺寸......46
4.3.2 光學追跡計算......46
4.3.3 光學分析軟體簡介......47
4.3.4 稜鏡片光學模擬......47
4.4 模擬結果分析......48
4.4.1單、雙片稜鏡片分析......48
4.4.2單片與雙片稜鏡片比較......48
第五章　微結構滾輪壓印成形......57
5.1 微結構成形實驗步驟......57
5.2滾輪模具與成形材料......58
5.2.1 滾輪模具......58
5.2.2 實驗材料......58
5.3滾輪壓印初步實驗......59
5.3.1 模具沾黏成形之影響......59
5.3.2 模具材質對光學性質影響...... 59
5.3.3 實驗載台改善......59
5.4製程參數對微結構成形影響......62
5.4.1 壓印力對微結構影響......62
5.4.2 軟板傳送速度對微結構影響......63
5.5微結構成形觀察......69
5.5.1 光學顯微鏡觀察......69
5.5.2 AFM與SEM觀察......69
第六章　研究結果與討論......74
6.1光學特性量測......74
6.1.1 射光量測......74
5.1.2 輝度儀量測......74
6.2 光學分析......80
第七章　結論與未來研究發展......85
7.1 結論 ......85
7.2 未來研究發展......87
參考文獻......88
自傳......92

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