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系統識別號 U0002-3005200718334300
中文論文名稱 光學薄膜之壓印
英文論文名稱 Imprinting of Optical-Film
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 機械與機電工程學系碩士班
系所名稱(英) Department of Mechanical and Electro-Mechanical Engineering
學年度 95
學期 2
出版年 96
研究生中文姓名 鄧哲明
研究生英文姓名 Je-Ming Teng
學號 694340349
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2007-05-21
論文頁數 117頁
口試委員 指導教授-林清彬
委員-張子欽
委員-劉文欽
中文關鍵字 滾壓  矽橡膠  光學薄膜  聚二甲基矽氧烷  模帶 
英文關鍵字 Roll imprint  Silicon rubber  Optical-film  Polydimethylsiloxane(PDMS)  Tape 
學科別分類 學科別應用科學機械工程
中文摘要 本研究將開發微結構滾壓轉印製程之設備,並利用高分子光固化樹脂與可撓性透光高分子材,採取紫外光固化技術快速成型,在低溫低壓下的良好轉印特質,建立光固化之連續翻印製程。同時也開發新式的微結構母模製作方式,採用灌注的製作方式,直接在塑橡膠模帶上刻劃出表面具微米結構的軟性模帶與軟性滾輪,來取代傳統熱滾壓微結構輪。期望在滾輪成型技術中,創造新式的母模翻印方式,而能利用於光學薄膜的連續性複製成型。
在選擇製作微結構母模的材料中,可以確定PDMS與921型矽橡膠能精準的複製微米級之表面結構,且製作成微結構母模後,也可順利翻印成型。但是製作過程,需考慮微結構輪與模帶的真圓度、真直度與表面平整性,以避免在壓印時會有壓印不均勻以及部分壓印區域光固化樹酯無法填充完全的現象產生。實驗中也探討軟性模帶與滾輪製作缺陷,對於成型的效果。在機台設計方面,發現機台壓輪機構的設計與可撓性底材的張力控制機構,直接影響成模的失真性與均勻性。上膠設備也需要作調整,否則膠體塗層的均勻直接反應在成型厚度均勻性。對於翻印成型的光學薄膜,也針對各種缺陷來探討發生原因與改善方法。並且針對微結構母模作抗沾粘處理,探討其成效。
英文摘要 This thesis investigates the development of imprint equipment in transferring micro-structure. By using the material of silicon based rubber, UV-curable polymer resin and the technology of UV-curing process, we can obtain a well transfer micro-structure in a continuous imprint molding process at low-pressure and low-temperature. We also develop a method for making a new type of tape-mold with micro-structure on its surface. Using the injection way, we make the micro-structure directly on the soft-rubber tape and roller, which want to substitute for the traditional hot embossing roller mold. In the Roll to Roll forming technology, we expect to develop an innovative imprinting method to apply in the continuous molding process.
In finding the material to make the micro-structure mold, we discover that PDMS (Type 184) and silicon rubber (Type 921) can duplicate the surface structure in micro-scale perfectly because of the well fluidity before solidification. After making those materials into micro-structure tape-molds, these tape-molds can work smoothly in imprint structure. But during the process of making these elastic-molds, we need to consider the roundness, straightness and surface roughness in the micro-structure roller mold and tape mold, in order to avoid the non-uniformity in imprint process and the incomplete filling with UV-curable resin in some part of imprint area. In this investigation we discuss defects of elastic tape-mold and roller-mold that these defects probably produce during the injection and solidification process and the influence of these defects on the forming products.
In the work of designing imprint machine using tape-mold, we find out that the design of the roller pressure control mechanism and the web tension control system influence the distortion of molding structure and the uniformity of molding products directly. The coating system also needs adjusted, or the non-uniformity of thickness in resin coating will affect the imprint products directly. For various optical film molding in different condition, we probe into the various reasons why defects produce and improvement of these defects. We also discuss the anti-sticking effect, which hope can extend the mold’s imprint times, on the imprint mold of the micro-structure.
論文目次 目錄
誌謝 i
中文摘要 ii
英文摘要 iii
目錄 iv
圖目錄 vi
表目錄 ix

第一章 導論 1
1-1 前言 1
1-2 文獻回顧 2
1-2.1母模製作技術 3
1-2.2 軟微影技術 4
1-2.3 微熱壓成型技術 8
1-2.4 微滾壓成型技術 12
1-2.5 光固化技術 17
1-3研究目的與論文架構 22
1-3.1研究動機與目的 22
1-3.2論文架構 24
第二章 實驗設計 40
2-1 實驗材料與設備 40
2-1.1實驗材料 40
2-1.2實驗設備 41
2-2 翻印製程成型機台設計與製作 42
2-3 微結構滾輪模具設計與翻模 43
2-3.1微結構滾輪翻印概念 43
2-3.2微結構滾輪模具設計 44
2-3.3微結構滾輪翻模模具製作與組裝 44
2-3.4 PDMS與矽橡膠固化成型 45
2-4 微結構模帶模具設計與翻模 46
2-4.1微結構模帶成型概念 46
2-4.2微結構模帶模具設計與製作 47
2-4.3模帶灌注與組裝 47
2-5 抗沾粘處理 48
第三章 結果與討論 55
3-1微結構母模模具設計與製作結果 55
3-2 成型機台設計製作成果與缺失探討 57
3-3 抗沾粘處理之翻模效果 68
3-4 PDMS與矽橡膠微結構翻模 70
3-5 滾輪與模帶壓印實驗 74
3-5.1微結構滾輪之翻模 74
3-5.2微結構模帶之翻模 76
3-5.3微結構翻印缺陷討論 78
第四章 結論與未來展望 112
參考文獻 114

圖目錄
圖1-1 滾壓式奈米壓印微影示意圖 26
圖1-2 電子束微影製作壓印模具製程示意圖 26
圖1-3 軟微影流程示意圖 27
圖1-4 平面微觸印成型示意圖 27
圖1-5 PDMS軟模變形示意圖 28
圖1-6 複製成形法示意圖 29
圖1-7 微轉印成形法示意圖 30
圖1-8 毛細管微成形法示意圖 30
圖1-9 熱壓成型流程圖 31
圖1-10 傳統微熱壓機器示意圖 31
圖1-11 滾輪壓印製程示意圖 32
圖1-12 滾輪式奈米壓印微影示意圖 32
圖1-13 曲面應用微觸印示意圖 33
圖1-14 微觸印製作曲面微結構示意圖 33
圖1-15 微接觸印刷術滾壓示意圖 34
圖1-16 REM應用於曲面成型示意圖 34
圖1-17 熱滾壓製程示意圖 35
圖1-18 滾輪壓印於可撓式基材圖 36
圖1-19 紫外光固化壓印示意圖 37
圖1-20 紫外光固化壓印示意圖 38
圖1-21 PDMS紫外光固化壓印示意圖 38
圖1-22 後照式紫外光固化示意圖 39
圖2-1 高倍可變焦影像系統圖 53
圖2-2 PERTEX UV2000曝光機圖 53
圖2-3 翻印母模微結構示意圖 54
圖3-1 微結構滾輪翻製壓克力模具設計示意圖 84
圖3-2 微結構模帶翻製壓克力模具設計示意圖 85
圖3-3 微結構滾輪輪軸與薄殼模具設計示意圖 86
圖3-4 微結構模帶薄殼模具設計示意圖 87
圖3-5 壓克力模具成品圖 88
圖3-6 壓克力模具成品圖 88
圖3-7 母模機構組側視圖 89
圖3-8 母模機構組成品圖 90
圖3-9 滾輪機構組成品圖 91
圖3-10 馬達控制器成品圖 91
圖3-11 馬達與聯輪帶動滾軸成品示意圖 92
圖3-12 UV曝光燈與底座位置成品圖 93
圖3-13 成型機台成品圖 93
圖3-14 成型機台成品圖 94
圖3-15 PET路徑設計圖 95
圖3-16 PET路徑修改設計圖 95
圖3-17 PET路徑放料轉折角度量測圖1 96
圖3-18 PET路徑放料轉折角度量測圖2 96
圖3-19 PET路徑收料轉折角度量測圖1 97
圖3-20 PET路徑收料轉折角度量測圖2 97
圖3-21 改良後整體機台示意圖 98
圖3-22 抗沾粘處理之母模與翻模結構圖 99
圖3-23 表面接觸角量測圖 100
圖3-24 抗沾粘處理之表面接觸角量測圖 101
圖3-25 PDMS結構翻印圖 102
圖3-26 PDMS量測影像 103
圖3-27 矽橡膠結構翻印圖 104
圖3-28 矽橡膠滾輪翻印平面影像圖 105
圖3-29 PDMS矽橡膠滾輪翻印平面影像圖 106
圖3-30 矽橡膠滾輪翻印剖面影像圖 107
圖3-31 PDMS滾輪翻印剖面影像圖 108
圖3-32 矽橡膠與PDMS模帶翻印平面影像圖 109
圖3-33 矽橡膠模帶翻印剖面影像圖 110
圖3-34 PDMS模帶翻印剖面影像圖 111

表目錄
表2-1 PDMS基本性質表 50
表2-2 921型矽橡膠基本性質表 50
表2-3 871型矽橡膠基本性質表 51
表2-4 光學級PET基本性質表 51
表2-5 紫外光固化樹脂基本性質表 52
表2-6 PERTEX UV2000曝光設備基本規格表 52
表3-1 平面矽橡膠抗沾粘處理接觸角實驗結果 83
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