進階搜尋


下載電子全文  
系統識別號 U0026-0809201403533300
論文名稱(中文) 雷射加工於導光板微結構製程技術之研究
論文名稱(英文) A study on the fabrication of light guide plate microstructure by laser machining
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 機械工程學系碩士在職專班
系所名稱(英) Department of Mechanical Engineering (on the job class)
學年度 102
學期 2
出版年 103
研究生(中文) 陳顗中
研究生(英文) Yi-Chung Chen
學號 N17961104
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 165頁
口試委員 指導教授-鍾震桂
口試委員-于劍平
口試委員-吳博雄
中文關鍵字 雷射加工  導光板  微結構  雷射加工參數 
英文關鍵字 laser machining  light guide plate  microstructure  laser processing parameter 
學科別分類
中文摘要 本研究以雷射在導光板金屬模仁上做網點加工,探討包括點加工時間、雷射脈衝頻率與雷射平均功率百分比等三個雷射加工參數對網點的外觀輪廓所造成的影響,並分析利用上述三個雷射加工參數所得的網點去射出成型後,其導光板的光學特性表現。
實驗得知,固定雷功率及頻率下,點加工時間越長,孔洞深度越深,角度越大,但孔洞直徑卻變小,判斷應是再鑄區熔渣堆積太多所導致;固定雷射功率及點加工時間下,雷射頻率越小,直徑越大,但孔洞深度在16 kHz時1.4 μm為最深,研判是因在16 kHz會產生最大的輸出瓦數,故有最大的深度,而角度也是在16 kHz為最大;固定點加工時間及雷射頻率,雷射功率大,能量高,熔融汽化區大,孔洞直徑與深度皆大,但深度變化隨功率變大而趨緩,判斷應是加大功率密度後,會因屏蔽作用而使雷射對金屬模仁表面的有效作用時間縮短,致使燒蝕趨勢減緩,而角度部分也是變緩。另外有關不同加工參數對光學的影響,我們得到重要結論,出光效率好壞,主要是由再鑄區高度與網點角度決定,其他關係不大。本研究確認雷射製程導光板較蝕刻製程導光板之平均輝度有至少3.5 %的增益,並可順利轉換現有量產導光板的蝕刻製程。
英文摘要 This is a study on light guide plate microstructure by laser machining on stainless mold. By means of injection molding, the microsturcture will be replicated on the light guide plate. The objective of the study aims to produce the light guide plate in accordance with the future trend of lightness, thinness and environmental friendliness by using the characteristic that laser pattern is smaller than etching pattern. The method used includes three laser processing parameters (time of pattern processing, the frequency of laser pulse and the percentage of laser power). Two of the parameters are fixed and change one of the prarmeters to discuss the effect of the three parameters mentioned above on the profiles. Besides, the study also analyzes the light performance of the light guide plate by using the pattern of the experiment mentioned above. The experiment shows that the three laser processing parameters have a certain degree of influence on the profiles. Furthermore, we come to the important conclusion regarding the effect of different processsing parameters on the brightness. The efficiency of the light refraction depends on the height of the recast zone and the angle of the pattern. Other factors do not have little to do with it a lot. The result shows that the light guide plate processed by laser increases 3.5% more in luminance than the light guide plate processed by etching.
論文目次 摘要 III
誌謝 IX
目錄 XI
表目錄 XIII
圖目錄 XIV
第一章 緒論 1
1-1 前言 1
1-2 研究動機與目的 2
1-3 本文架構 5
第二章 相關文獻探討與原理回顧 7
2-1 導光板設計 7
2-2 導光板製造 13
2-3 雷射加工 15
2-4 背光模組介紹 31
2-5 導光板原理與製作介紹 34
2-6 其他背光模組部材簡介 39
2-6-1 光源 39
2-6-2 反射片 41
2-6-3 擴散片 42
2-6-4 增光片 43
2-6-5 極化轉換片 46
2-7 基本光學原理 48
2-8 輻射度學與光度學 56
2-9 雷射的發展歷史 64
2-10 雷射工作原理與組成 65
2-11 雷射的特性、種類與應用 68
2-12 雷射與材料的交互作用 69
2-12-1 吸收率 69
2-12-2 光熱燒蝕 74
2-12-3 光化學燒蝕 75
2-12-4 屏蔽效應 76
2-12-5 小孔效應 77
第三章 實驗方法與步驟 78
3-1 導光板微結構實驗方法與步驟 78
3-1-1 實驗設計 78
3-1-2 實驗流程 81
3-2 雷射加工系統 87
3-3 射出成型機 89
3-4 實驗量測設備介紹 90
3-4-1 光學顯微鏡 90
3-4-2 形狀測定機 91
3-4-3 影像量測分析儀 96
3-4-4 色彩輝度計 97
3-4-5 分光放射計 98
3-4-6 電源供應器 99
3-4-7 電子負載器 99
3-5 背光模組光學檢測介紹 100
第四章 導光板微結構加工 104
4-1 加工與成型材料介紹 104
4-1-1 不鏽鋼 104
4-1-2 PMMA 106
4-2 導光板微結構加工 107
4-2-1 不同加工參數對網點微結構形貌的影響 109
4-2-2 不同加工參數對光學特性的影響 126
第五章 結果與討論 152
5-1 結論 152
5-2 本文貢獻 155
5-3 未來展望 156
參考文獻 158
參考文獻 [1] 王信陽, “TFT LCD關鍵零組件左右廠商勝負”, 光連雙月刊,
第58期, pp.21-25, 2005/07
[2] 黃楓婷, 游順發, “LED與CCFL背光模組成本”, DIGITIMES電子時報, 2009/04/15
[3] 陳興華, “背光模組導光板模仁微結構成型技術(上)”, 工業材料雜誌, 第269期, pp. 62-71, 2009/05
[4] 牛頓雜誌社企劃製作, 牛頓專輯 - 雷射光電, 牛頓雜誌社, 1989
[5] K. Kashima and N. Yoshida, “Back lighting device for a panel”, US patent 5093765, 1992.
[6] C.Y. Tai and H. Zou, “Backlighting system with a multi-reflection light injection system and using microprisms”, US patent 5359691, 1994.
[7] Y. Koike and T. Arai, “Surface light source device with polarization function”, US patent 5982540, 1995.
[8] S. Miyashita, O. Yokoyama and T. Funamoto, “Input tablet and liquid crystal display device utilizing such tablet”, US patent 6264343, 1997.
[9] K. Yokoyama and T. Ishikawa,“Surface light source device”, US patent 5718497, 1998.
[10] C.Y. Tai, “Divergent angle rotator system and method for collimating light beams”, US patent 5854872, 1998.
[11] T. Masaki, “Nondiffusive light guide plate, lens film and surface light source assembly”, US patent 5940571, 1999.
[12] T. Masaki and F. Arakawa, “Directional diffusing film”, US patent 6505959, 2003.
[13] 劉羽雯策略主編, 長谷川優佳翻譯, “FPD. 2006. 應用技術篇: 研發者暢談最先端之平面顯示器應用技術”, 龍璟文化, 台北縣中和市, p.92-99, 2006.
[14] 方育斌, 黃吉川, “LCD背光模組之光學最佳化設計“, 國立成功大學工程科學研究所碩士論文, 2004
[15] 蕭毅豪, 田仲豪, “壓電式光學墨水應用於導光板之研究“, 國立交通大學平面顯示技術碩士學位學程論文, 2009
[16] 楊泰麟, 王珉玟, “點膠成形於導光板製作之研究“, 國立高雄應用科技大學機械與精密工程研究所碩士論文, 2008
[17] 陳建翔, 陳仁浩, “噴砂加工微結構於導光板的應用“, 國立交通大學工學院碩士在職專班精密與自動化工程組碩士論文, 2007
[18] 王信云, 鐘震桂, “創新CO2雷射加工技術於微結構的製作與應用“, 國立成功大學機械工程研究所碩士論文, 2011
[19] 蕭恩柔, 鐘震桂, “高分子材料微結構製程技術研究與應用“, 國立成功大學機械工程研究所碩士論文, 2007
[20] 黃皇齊, 黃俊欽, “應用UV-LIGA於導光板模仁之製作研究“, 國立高雄應用科技大學模具工程研究所碩士論文, 2003
[21] 李曉儀, 吳政憲, “應用微壓印成形於光學透鏡及新型導光板之研究“, 高雄應用科技大學模具工程研究所碩士論文, 2008
[22] 洪基彬, “雷射應用技術專輯主編前言”, 機械工業雜誌, 第311期, pp. 1-2, 2009/02
[23] S.C. Tam, C.Y. Yeo, S. Jana, Michael W.S. Lau, Lennie E.N. Lim, L.J. Yang and Yusoff Md Noor, “Optimization of laser deep-hole drilling of Inconel 718 using the Taguchi method”, Journal of Materials Processing Technology, 37 (1993) 741-755
[24] D.K.Y. Low, L. Li, P.J. Byrd, “The effects of process parameters on spatter deposition in laser percussion drilling”, Optics & Laser Technology 32 (2000) 347-354
[25] L. Tunna, A. Kearns, W. O’Neill, C.J. Sutcliffe, “Micromachining of copper using Nd : YAG laser radiantion at 1064, 532, and 355 nm wavelengths”, Optics & Laser Technology 33 (2001) 135-143
[26] G.K.L. Ng, L. Li, “The effect of laser peak power and pulse width on the hole geometry repeatability in laser percussion drilling”, Optics & Laser Technology 33 (2001) 393-402
[27] K.C. Yung, S.M. Mei, T.M. Yue, “A study of the heat-affected zone in the UV YAG laser drilling of GFRP materials”, Journal of Materials Processing Technology 122 (2002) 278-285
[28] E. Ohmura, I. Fukumoto, I. Miyamoto, “Scattering of evaporation particles in ultrashort-pulse laser ablation”, Proc. SPIE, Vol. 4426, 66 (2002) 66-69
[29] E. Gyorgy, I.N. Mihailescu, P. Serra, A. Perez Del Pino, J.L. Morenza, “Crown-like structure development on titanium exposed to multipulse Nd : YAG laser irradiation”, Appl. Phys. A 74, 755-759(2002)
[30] S. Bandyopadhyay, J.K. Sarin Sundar, G. Sundararajan, S.V. Joshi, “Geometrical features and metallurgical characteristics of Nd : YAG laser drilled holes in thick IN718 and Ti-6Al-4V sheets”, Journal of Materials Processing Technology 127 (2002) 83-95
[31] J. Qi, K.L. Wang, Y.M. Zhu, “A study on the laser marking process of stainless stell”, Journal of Materials Processing Technology 139 (2003) 273-276
[32] 洪書彬, 楊宏智, “雷射微細加工之研究“, 國立台灣大學機械工
程研究所碩士論文, 2005
[33] Wendland J., Harrison P.M., Henry M., Brownell M., (2005), Deep Engraving of Metals for the Automotive Sector Using High Average Power Diode Pumped Solid State Lasers, Processings of ICALEO 2005, Miami, USA
[34] 黃欣怡, 楊宏智, “雷射精密加工於常用工程材料之研究“, 國立台灣大學機械工程研究所碩士論文, 2006
[35] Bin Zhang, K.C. Yung, “Frequency-tripled Nd : YAG laser ablation in laser structuring process”, Optics and Lasers in Engineering 44 (2006) 815-825
[36] 陳盈同, 廖運炫, “準分子雷射加工玻璃表面形貌探討及其應用於微探針製作之研究”, 國立台灣大學機械工程研究所博士論文, 2006
[37] 陳亮澤, 陳正雄, “水輔助雷射加工不鏽鋼304表面微結構之研究”, 國立中正大學機械工程研究所碩士論文, 2006
[38] Harrison, P.M., Wendland, J., and Henry, M. 2007, Laser engraving reflective metals to create scanner readable barcores. In Proceedings of the 25th International Congress on Applications of Lasers and Electro-Optics, Scottsdale, Ariz., 30 October – 2 November 2007. Laser Institute of America (LIA), Orlando, Fla
[39] M.H. Mahdieh, M. Nikbakht, Z. Eghlimi Moghadam, M. Sobhani, “Crater geometry characterization of Al targets irradiated by single pulse and pulse trains of Nd : YAG laser in ambient air and water”, Applied Surface Science 256 (2010) 1778-1783
[40] J. Han, Y. Li, Q. Zhang, Y. Fu, W. Fan, G. Feng, L. Yang, X. Xie,
Q. Zhu, S. Zhou, “Phase explosion induced by high-repetition rate pulsed laser”, Applied Surface Science 256 (2010) 6649-6654
[41] 林來誠, “液晶顯示器背光技術動向”, 光連雙月刊, 第12期, pp.8-12, 1997/11
[42] 陳慶偉, 劉正舜, “背光模組技術介紹”, 電子與材料, 第1期, pp.104-107, 1999/02
[43] 3M Company Optical System Division “3M AIRGUIDETM Backlight program updata”, 2008/07/16
[44] 張自恭, 林奇鋒, 方育斌, “背光模組光學設計”, 光連雙月刊, 第49期, pp.39-47, 2004/01
[45] 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, 第207期, pp. 96-104, 2004/03
[46] Motsubishi Rayon 高輝度導光板 Shinkolite-A LX-N875 powerpoint
[47] http://www.islands.ne.jp/harison/
[48] http://www.toray.jp/films/function/optical/
[49] http://jp.mitsuichem.com/service/performance/electronics/
[50] http://www.mrc.co.jp/shinkolite/index.html
[51] http://solutions9.3m.com/wps/portal/3M/en_US/VikuitiHome/Landing-Page/
[52] http://www.efun.com.tw/efun/zh-tw/trans.asp?s0=2&s1=1
[53] Eugene Hecht, “OPTICS”, fourth edition, Addison Wesley, 2002
[54] 楊建人譯, “光學原理”, 徐氏文教基金會, 台北縣新店市, 2000
[55] Harris Benson, “UNIVERSITY PHYSICS“, Revised edition, John Wiley & Sons, Inc. , 1996
[56] D. Halliday, R. Resnick, J. Walker, “FUNDAMENTALS OF PHYSICS“, Fifth edition, John Wiley & Sons, Inc. , 1997
[57] David K. Cheng, “Field and Wave Electromagnetics“, Second edition, Addison Wesley Longman, Inc. , 1996
[58] S. O. Kassp, “Optolectronics and Photonics Principles and practices“, First edition, Pearson Education, Inc, publishing as Prentice Hall, 2003
[59] 許阿娟, 朱嘉雯, 林佳芬, 陳志隆,“光學系統設計進階篇”,
第十二章, pp12-1 ~ 12-7, 2002
[60] 郭銘豐, 韓斌, “導光板微結構最佳化光學設計與模擬“, 國立中興
大學精密工程研究所碩士論文, 2007
[61] 鄒明智, 韓斌, “光學拋光面微結構對於高輝度導光板之影響“,
國立中興大學精密工程研究所碩士論文, 2006
[62] Abdul Al-Azzawi, “Photonics:principles and practices “, First edition, CRC Press Taylor & Francis Group, 2007
[63] “背光模組光學特性標準量測方法“, 台灣平面顯示器材料與元件產業協會(TDMDA), 2004
[64] http://www.konicaminolta.com/about/research/core_technology/material/index.html
[65] 丁勝懋, 雷射工程導論, 修訂第四版, 中央圖書出版社, 台北, 2003/04
[66] S. O. Kasap, Optoelectronics and Photonics : Principles and Practices,
Prentice Hall, New Jersey, 2001.
[67] 楊寶賡, 雷射工程, 新文京開發, 台北縣中和市, 2010/01
[68] K. Martyn, K. Andrew, K. Dimitri, “INDUSTRIAL LASER : Laser micro machining expands as technology develops” Laser Focus Word, July 3 2007
[69] 張國順, 鄭壽昌, 現代雷射製造技術, 新文京開發, 台北縣中和市, 2008
[70] 顏澤宇, 曾俊豪, “LCD面板雷射切割技術發展現況”, 機械工業雜誌, 第270期,pp.47-58,2005/09
[71] Elijah Kannatey-Asibu, Jr., “Principles Of Materials Processing”, John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey, USA, pp.420, 2009
[72] William M. Steen, “Laser Material Processing” 2nd ed., Springer-Verlag, UK, pp.122, 2001
[73] 川澄博通著, 蘇品書譯, 雷射加工技術—各業加工與製作實用, 復漢出版社, 台南市, 1990
[74] Elijah Kannatey-Asibu, Jr., “Principles Of Materials Processing”, John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey, USA, pp.468-484, 2009
[75] William M. Steen, Jyotirmoy Mazumder, “Laser Material Processing” 4th ed., Springer-Verlag, UK, pp.371-383, 2010
[76] 林威延, 楊宏智, “矽晶圓微鑽孔之研究“, 國立台灣大學機械工
程研究所碩士論文, 2003
[77] Duley, W. W., UV Lasers: effects and application in materials science, pp.89, Cambridge University, Cambridge, 1996
[78] 李力鈞著, 現代激光加工及其設備, 北京理工大學出版社, 北京, pp.121-129, 1993
[79] “Gtools LGP pattern layout solfware (for AutoCAD Based) “, V6.9,
G2 Technology Corp., 2008/11
[80] 周賢能, 蘇柏年, “雷射最佳參數的選擇”, 機械工業雜誌, 第311期,
pp.66-68,2009/02
[81] “Surftest Extreme SV-3000CNC Vision Probe Series 178 Instruction Manual “, Mitutoyo Corp., 2009/06
[82] http://www.twn.tuv.com/ps/products/ergonomics/3_3_5_1_2.htm
[83] http://tcodevelopment.com/
[84] 金重勳著, “機械材料”, 復文書局, 台南市, pp.249-253, 1995/09
[85] 許有鈞, 林震銘,“雷射鑽孔之煙塵效應對能量吸收與孔形之研究“, 國立成功大學機械工程研究所碩士論文, 2009
[86] B. Jaeggi, B. Neuenschwander, M. Schmid, M. Muralt, J. Zuercher and
U. Hunziker, “Influence of the Pulse Duration in the ps-Regime on the Ablation Efficiency of Metals”, Physics Procedia 12 (2011) 164-171
[87] Beat Neuenschwander, Guido F. Bucher, Christian Nussbaum, Benjamin Joss, Martin Muralt, Urs W. Hunziker Peter Schuetz, “Processing of metals and dielectric materials with ps-laserpulses︰results, strategies, limitations and needs”, Laser Application in Microelectronic and Optoelectronic Manufacturing XV, 75840R (2010) 75840R-1 - 75840R-14
論文全文使用權限
  • 同意授權校內瀏覽/列印電子全文服務,於2019-09-11起公開。
  • 同意授權校外瀏覽/列印電子全文服務,於2019-09-11起公開。


  • 如您有疑問,請聯絡圖書館
    聯絡電話:(06)2757575#65773
    聯絡E-mail:etds@email.ncku.edu.tw