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研究生: 陳冠宇
Kuan-Yu Chen
論文名稱: 快速模具技術應用於導光板製作研究
Application of Rapid Tooling Technology on the Fabrication of Light Guide Plate
指導教授: 鄭正元
Jeng-Ywan Jeng
口試委員: 鄭逸琳
Yih-Lin Cheng
汪家昌
Jia-Chang Wang
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工程學院 - 機械工程系
Department of Mechanical Engineering
論文出版年: 2005
畢業學年度: 93
語文別: 中文
論文頁數: 84
中文關鍵詞: 快速模具導光板發光二極體
外文關鍵詞: Light Guide Plate, Rapid Tooling, Light Emitting
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  •   本研究是利用快速模具技術,搭配發光二極體(Light Emitting Diode)封裝時之Epoxy Molding製程,在導光板設計完成後,可快速的製作出導光板實體,由於矽膠快速模具製作簡單,微特徵的轉寫性良好,因此可完整複製出以動態光罩製作之微透鏡結構,相較於使用加工時間較長之電鑄模仁,矽膠快速模具可於一天便完成成型用模具。實驗中並使用光學軟體作導光板微特徵分佈的模擬,以減少後續成型模具的修改。
      一般所見到的發光二極體為封裝成Lamp型式之點光源,但在實際應用上有時需要的卻是線狀光源,目前以側入光與導光管架構之線光源,於介面處會有光反射而造成損失,本研究藉由改變傳統Lamp式LED封裝外型為具有角度變化之楔型LED,使LED晶片射出的光線在碰到楔型反射面後,導由出光面射出而近似線狀光源;實驗中更進一步使用矽蝕刻反射杯,在矽基板上形成線狀排列之LED陣列光源,此LED陣列線光源可依需求,自由調整長度尺寸。


     This research is to utilize Rapid Tooling technology and Epoxy Molding process to make Light Guide Plate, after designing has been finished. Silicon Mold is made simply, and it can exactly duplicate micro structures. Comparing with electroforming process, Silicon Mold can be finished in one day. Use the optics software to simulate that the pattern of LGP distribution, modifying the mould in follow-up could be reduced.
     General LEDs are packaging in Lamp type, but it is a linear light source that needs sometimes in practical application. Current side – emitting systems that use a light guide with light source at one end, this structure will lead to optical loss in the interface. This research is by changing traditional Lamp type LED to wedge type LED, in order to approximate linear light source.
     Furthermore to use silicon etching reflector to form linear LED array light source that arranges on the silicon substrate. This LED array light source can depend on the demand, adjusts the size of length in freedom.

    中文摘要………………………………………………………………………………I 英文摘要………………………………………………………………………………Ⅱ 誌謝……………………………………………………………………………………Ⅲ 目錄……………………………………………………………………………………Ⅳ 圖索引…………………………………………………………………………………Ⅶ 表索引………………………………………………………………………………IⅩ 第一章 緒論……………………………………………………………………1 1.1 前言……………………………………………………………………………1 1.2 研究背景………………………………………………………………………2 1.3 研究目的及動機………………………………………………………………3 第二章 文獻探討……………………………………………………………………4 2.1 快速模具技術…………………………………………………………………4 2.1.1 直接造模法…………………………………………………………………4 2.1.2 間接造模法…………………………………………………………………4 2.1.3 真空注型……………………………………………………………………5 2.2 背光板光源與導光技術………………………………………………………6 2.2.1 線光源背光模組……………………………………………………………6 2.2.2 LED點光源背光模組 ………………………………………………………8 2.2.3 面光源背光模組……………………………………………………………10 2.2.4 導光板光學設計……………………………………………………………12 2.3 發光二極體技術………………………………………………………………13 2.3.1 LED發光原理 ………………………………………………………………13 2.3.2 白光LED製作方式 …………………………………………………………14 2.3.3 高亮度發光二極體…………………………………………………………15 2.3.4 LED側光源照明 ……………………………………………………………18 2.4 動態光罩製作微透鏡陣列技術………………………………………………20 2.5 光度學與輻射度學……………………………………………………………21 第三章 矽膠模具技術應用於導光板製作之研究…………………………………25 3.1 矽膠模具與Epoxy Molding製程 ……………………………………………25 3.2 矽膠模具轉寫性測試…………………………………………………………21 3.3 導光板光學模擬與分析………………………………………………………33 3.4 微特徵陣列導光板製作………………………………………………………37 3.4.1 動態光罩式顯微鏡微影系統………………………………………………37 3.4.2 動態光罩式曝光微影系統…………………………………………………38 3.4.3 導光板輝度量測……………………………………………………………42 第四章 導光板之楔型LED光源封裝研究 …………………………………………45 4.1 LED光源模擬 …………………………………………………………………46 4.2 線光源LED封裝外型設計 ……………………………………………………49 4.3 楔型LED光源均勻化 …………………………………………………………53 4.3.1 光均勻化改善………………………………………………………………53 4.3.2 具角度變化之楔型LED製作 ………………………………………………59 4.3.3 楔型LED輝度量測 …………………………………………………………61 4.4 楔型LED溫度量測……………………………………………………………61 第五章 導光板之LED陣列光源封裝製作 …………………………………………64 5.1 LED陣列光學模擬 ……………………………………………………………64 5.2 矽蝕刻反射杯製作……………………………………………………………69 5.3 LED陣列輝度及溫度量測 ……………………………………………………75 第六章 結論與未來展望……………………………………………………………78 6.1 結論……………………………………………………………………………78 6.2 未來展望………………………………………………………………………79 參考文獻 ……………………………………………………………………………82

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