微透鏡陣列光學檢測

以無電鍍鎳法製作之鋁滾輪當作模具，將 UV 膠塗佈於 PET 基材上進行壓印，成 功壓印出線寬44.21μm、深度為 0.77μm 之直線條紋結構，證實以此方式亦可成功將滾 輪上微結構轉印至塗有UV 膠之 PET 基材上。

最後，以滾輪A 之模具四(結構為直徑 79.8μm 之圓形孔穴)、驅動滾輪為矽膠滾輪

、壓印力量500kg 所壓印出之 PC 塑膠薄膜為例進行後段探討，以此參數壓印後之微透 鏡陣列直徑為86.98μm，與滾輪模具直徑 79.8μm 誤差為 8.99%，仍在誤差接受範圍，

並以光學檢測系統量測光學特性，量測出所壓印之PC 微透鏡陣列其焦距為 216μm，具 聚焦之效果且光強度均勻。

本章證明以本研究三種製程製作之微結構滾輪，確實可應用於擠出微壓印與 UV 壓印成型，以此兩種方式可運用於微結構光學元件之大量生產，成功結合「微滾輪壓 印」與「薄膜擠出成型」製程之Roll-to-Roll 生產概念。

表5-1 壓印使用之微結構滾輪模具

表5-2 以氣壓缸總推力300kgf圓形陣列模具壓印前後PC直徑和高度

200kgf 85.70μm 1.11μm

300kgf 84.11μm 1.71μm

400kgf 84.53μm 2.05μm

500kgf 86.98μm 2.58μm

表5-4 以模具七、不同之氣壓缸總推力實驗壓印前後之結構尺寸

250kgf 48.30μm 0.61μm

300kgf 46.17μm 2.80μm

350kgf 46.59μm 3.20μm

400kgf 46.29μm 4.04μm

450kgf 46.03μm 4.31μm

500kgf 46.15μm 5.10μm

表5-5以剛性滾輪、模具四、不同之氣壓缸總推力實驗壓印前後之結構尺寸

200kgf 83.14μm 1.87μm

300kgf 83.12μm 2.16μm

400kgf 84.04μm 3.83μm

500kgf 84.36μm 5.16μm

表5-6 氣體輔助平台轉印前後之微結構尺寸

(a)衣架形模頭架在擠出機上示意圖 (b)模頭溫度控制器 圖5-1 衣架形模頭與溫度控制器

圖5-2 擠出滾輪微壓印示意圖

(a)示意圖 (b)實體圖 圖5-3 擠出滾輪微壓印設備

(a) 紅外線陶瓷加熱片

(b) 加設紅外線加熱裝置設備實體圖 圖5-4 擠出壓印設備改良實體圖

圖5-5 增設收料輪示意圖

(a)直徑 56.34μm 3D 圖 (b)中心高度 0.97μm

(c)直徑 64.87μm 3D 圖 (d)中心高度 1.15μm

(e)直徑 73.84μm 3D 圖 (f)中心高度 1.62μm

(g)直徑 84.11μm 3D 圖 (h)中心高度 1.71μm 圖5-6 加設遠紅外線陶瓷加熱，以氣壓缸總推力 300kgf 壓印結果

(白光干涉儀 200X)

圖5-7 以氣壓缸總推力 300kgf 測試有無加熱裝置成型高度比較圖

(a) (b) (c)

(d) (e) (f)

(g) (h) (i)

(j) (k) (l)

(a)模具一 (b)以氣壓缸總推力 300kgf 壓印模具一之 PC 成品 (c)以氣壓缸總推力 500kgf 壓印模具一之PC 成品(OM 285X)

(d)模具二 (e)以氣壓缸總推力 300kgf 壓印模具二之 PC 成品 (f)以氣壓缸總推力 500kgf 壓印模具二之PC 成品(OM 285X)

(g)模具三 (h)以氣壓缸總推力 300kgf 壓印模具三之 PC 成品 (i)以氣壓缸總推力 500kgf 壓印模具三之PC 成品(OM 285X)

(j)模具四 (k)以氣壓缸總推力 300kgf 壓印模具四之 PC 成品 (l)以氣壓缸總推力 500kgf 壓印模具四之PC 成品(OM 285X)

圖5-9 以氣壓缸總推力 500kgf 壓印模具四圓形孔穴之 PC 成品(OM 85X)

(a)直徑 84.43μm 3D 圖 (b)中心高度 0.92μm

圖5-10 以氣壓缸總推力 100kgf 壓印模具四圓形孔穴 PC 結果(白光干涉儀 200X)

(a)直徑 86.98μm 3D 圖 (b)中心高度 2.58μm

圖5-11 以氣壓缸總推力 500kgf 壓印模具四圓形孔穴 PC 結果(白光干涉儀 200X)

圖5-12 塑料未將模穴完全充填，在模穴中因表面張力形成弧形示意圖

圖5-13 模具四壓印後，結構高度與壓印壓力關係圖

圖5-14 以氣壓缸總推力 300kgf 壓印模具六之 PC 成品(OM 285X)

(a)線寬 42.9μm 3D 圖 (b)中心高度 2.80μm

圖5-15 以氣壓缸總推力 300kgf 壓印模具六凹陷直線條 (白光干涉儀 200X)

圖5-16 模具六之凹陷直線條，壓印後結構高度與力量關係圖

圖5-17 驅動滾輪為剛性滾輪之微壓印機台

（a）驅動滾輪為剛性滾輪 （b）驅動滾輪為矽膠滾輪 圖5-18 以氣壓缸總推力 300kgf 壓印模具四圓形孔穴結果(白光干涉儀 200X)

圖5-19 以矽膠滾輪、剛性滾輪壓印模具四圓形孔穴模具

(a) 壓印機台設置圖

(b) 壓印示意圖 圖5-20 UV 壓印機台

圖5-21 氣體輔助壓印平台

圖5-22 平台移動機構

鑽頭斷裂處

O 形環 鋁框

橡膠 PVC 軟墊

進氣口

圖5-23 微結構滾輪施壓方式

圖5-24 接觸角量測儀

(a) PET 之接觸角

(b)鎳之接觸角 圖5-25 接觸角量測儀

(a)OM (115X) (b)OM (230X) 圖5-26 光學顯微鏡

（a）3D （b）2D 圖5-27 白光干涉儀 (200X)

（a）150X （b）250X 圖5-28 SEM

圖5-29 微透鏡陣列光學檢測 CCD 觀察圖(光學顯微鏡 115 倍)

圖5-30 MATLAB 軟體檢測光強度結果

(a) 2D (b) 3D 圖5-31 表面粗糙度量測(AFM)