文獻探討

為了提高背光模組的發光效能，所以對於主要零組件的導光板之研究也就非常 繁多，而針對導光板微結構形式的探討，其中2006年，林伯樺【2】，藉由電腦輔助軟 體SPECTER建構2.2吋背光模組模型，並且研究導光板入光V-Cut 的頂角角度、V-Cut 間的間距，對於背光模組的中心輝度、平均輝度、均勻性與最高輝度的影響，並透過 改善導光板入光V-Cut 的角度、V-Cut 的間距的增加，使光源較均勻分散於接近LED 與LED之間前方的出光面，而隨著V-Cut的角度、V-Cut 的間距的減少，使光源較集 中於LED與LED之間的出光面，並且藉由最高輝度、中心輝度與均勻性研究其輝度的 趨勢；藉由電腦模擬分析得到若要以V-Cut 作為導光板增加輝度的結構，發現最佳的 入光V-Cut角度為120°、入光V-Cut 間距為 0.2 mm。

在反射面微結構製程漸趨成熟發展，入光面的光學分析，便成為提升輝度的另 一個重要的指標，所以三面微結構的分析便成為另一個新的研究領域，其中有2006 年，邵龍志【3】，對於導光板微結構的設計與模擬，提到使用田口實驗分析方式針對 所選取的微結構特定規格加以模擬出最佳狀態，從導光板光源入光處、出光面與反射 面進行微結構設計，並利用導光板表面微結構破除光線在導光板內部的全反射現象，

使得光線由導光板出光面射出，提供液晶顯示器所需的光源並且達到產品需求。於導 光板上下兩面皆設計V-Cut 微結構，可增加正向輝度的效果且以V-Cut的排列密度與 分佈設計能使出光均勻，V-Cut 微結構於導光板前端密度排列較稀疏時，導光板後方 所能利用的光源相對增加，並容易使的整體均齊度有效提升。經過這些技術的改進，

使得導光板出光效能明顯提高，如此便可讓能源消耗減少，達到綠能產品的地步。

而在入光側微結構研究中，2005年，張政德【4】，在背光模組導光板入光側V-Cut 微結構對光學輝度分佈影響之研究中發現， 入光側V-Cut 鋸齒角度愈大，光會集中 於LED 光源前方；而入光側V-Cut 鋸齒間距較小時，輝度分佈集中在LED 與LED 之 間；當間距變大時，則LED 前方之輝度分佈會變為橢圓形且集中於LED 前方；所以 而改變入光側V-Cut 的深度，對於導光板的輝度變化影響並不大。由此對於微結構的 設計更有具體方向，大幅縮短開發設計時間，減低開發成本。

另外2006年, Xingpeng Yang等【5】在導光板的設計研究中指出，若在導光板反 射面的微菱鏡結構的形狀、大小和密度來達到改善出光角度及發光的均勻性，以14.1 的導光板設計為例，可以達到86%以上的光學均勻性，並且可將出光角度由 40°到 -20

°的有效區域，讓整個背光模組的發光效能提升，甚而可以省略菱鏡片的使用，達到 成本降低的效果。

有好的模具設計才能有好的成品品質，尤其是精密微結構的模具加工，無論是 尺寸精度或是表面精度，都對未來射出成型的產品轉寫性，及成型的表面品質，都皆 有非常直接的影響，所以在2006年，張欽嘉【6】，在導光板V 溝模具微細加工與精 密檢測之研究一文中提及，導光板的設計與製造對於液晶面板亮度的均勻性有著重大 影響，在非印刷式的導光板設計與製造方面，精密模具技術是關鍵所在，藉著探討V 溝模具微細加工與檢測技術，以提升導光板品質。透過分析軟體ANSYS來分析機台 震動，並以微型干涉振動分析儀來檢測切削加工振動的影響，在形貌檢測方面，採用 電子顯微鏡、共焦型雷射位移計與表面輪廓量測系統來檢測刀具角度、導光板V溝表 面粗糙度與V溝斷面形狀。至於「田口法」則用於求得最佳化切削參數組合，藉著變 化各種加工條件(刀具角度、進给量、切削速度等)，以表面粗糙度為品質特性及L93³直 角表進行望小特型分析，以求得最佳參數組合。提供精密加工良好的加工模式，並能 針對加工後的品質提出檢驗對策。

導光板是藉由外形窄化、蝕刻微點及微結構來破壞全反射達到傳遞光的功能，

要有最好的外形及微結構尺寸，才能將光源作有效的傳遞及出射，讓整體光源分佈均 勻，所以在2002年，Akihiro Tagaya 等【7】，在高傳遞光學導光板研究一文中指出，

楔形角度大小是影響出光效能的重要因素，並利用微結構角度及楔形角度的最佳組 合，讓導光板具有最高效能。

對於非印刷導光板大部份皆以射出成型來生產，射出後的尺寸及表面品質，對 於光學效能有重大影響，針對此在2004年，蔡俊欽【8】，在導光板光學設計及製程 之最佳化研究一文中指出，導光板V溝的尺寸特徵及導光板的翹曲是影響光學品質的

主要原因。維持V溝尺寸的精度，需要足夠的壓力，但是若沒有足夠的熔膠作為壓力 傳遞的空間，則光學特徵之幾何形狀收縮變形，是造成導致導光板光學輝度下降的主 因。因此利用較高的膠溫及模溫控制，配合精密射出成型機進行保壓壓力的多段精確 控制，使保壓階段的壓力傳遞能有效均勻地分佈於整個成品，將是維持V溝特徵及提 升光學輝度之最主要的關鍵。

而本文將針對導光板的切削加工作一研究，所以切削刀具的選擇將會關係切削 品質，在此方面的研究中以2002年，劉以仁【9】，在壓克力材質切削表面品質之研究，

使用高速鋼、薄膜層(TiN、TiAlN)、硬質合金(碳化物)等二刃與四刃，以及單刃金剛 石刀具進行各種不同切削條件的加工，並對加工後的表面粗糙度作量測，所得到的分 析結果是以單晶金剛石所切削的表面精度最小、表面透明度最佳，探究其原因為鑽石 的高硬度、低摩擦力所致。得到塑膠壓克力(PMMA)的切削加工中，鑽石刀可以有最 佳切削精密度，並提出相當的數據結論。另外，亦可從以下文獻得知，鑽石刀具也應 用於壓克力非球面透鏡的切削加工，亦有相當好的效果。

2005年，徐業奇【10】，使用燒結碳化物和聚晶鑽石刀具作為非球面壓克力透鏡 的切削刀具時，在未添加任何冷卻液的切削過程中，其所得到的鏡面品質，並沒有因 為工件與刀具間缺少潤滑而使得鏡面品質大幅下降，其中又以聚晶鑽石刀具所獲得的 鏡面品質較佳；所以若是使用聚晶鑽石作為加工壓克力塑料的切削刀具時，不僅可以 獲得與添加大量切削液時相近的表面粗度，還可避免切削液對人體造成的危害，進而 實現綠色加工之目的。期望藉由鑽石刀具的導入，來大幅提升鏡片表面品質、改善加 工製程、提高加工效率、降低生產成本；以及利用鑽石刀具的加工特性，達到乾式切 削的加工情況，以符合目前產業綠色製造的趨勢。

2005年，劉世彰【11】，影響非球面微透鏡陣列形狀精度的是主要因素是刀具的 面傾斜角的角度大小。而當刀具切削角與透鏡與透鏡的線向量在80.7度至110.4度，切 線向量在9.8度至20度之間時，可使鉋削完成後非球面微透鏡陣列的表面獲得粗糙度 (Ra)<10nm滿意結果。另外刀具的磨耗也是影響切削表面粗糙度的因素之一，所以在 Ryuichi Iwamoyo等【12】在探討鑽石刀在軟質金屬超精密加工的研究中，經由切削

鋁合金瞭解到，實際切削距離和表面粗糙度的關係，在加工開始之後便稍稍有變動，

實際切削距離在100KM以後，刀刃部份以有些許磨耗，實際切削距離在680KM以後磨 耗將非常嚴重，且隨著刀具的磨耗而引起的切削振動也加劇，以致加工表面無法得到 鏡面了。而本文作者亦對鑽石刀在脆硬材料作精密切削探討【13】，在刀具進給量及 切削深度皆微細時，則平均粗糙度PV(Peak to Valley)約為42nm，Ra約為5nm，可切削 加工出完全的鏡面。

在2004年，傅甘己【14】，以在刀具剛性與切削精度關係之研究中，提出切削 刀具之撓度變形是造成工件加工產生誤差最主要因素。而刀具撓度變形大小是依刀具 剛性好壞決定，剛性越差，刀具易產生變形，也容易產生切削振動，因而造成工件切 削精度及表面粗糙度不良。剛性好壞的因素為刀具的直徑大小、螺旋槽數量、挾持長 度等，皆會影響刀具之剛性，進而影響刀具於切削時可能產生之撓度，而造成加工精 度、表面粗糙度不精確。指出精密加工刀具夾持所造成的剛性及振動問題，鑑於此若 能降低此問題，將可以提高切削表面品質，若將此關係應用於導光板的切削加工，便 可較容易得到光滑的表面精度，得到更好的傳導效能，而此可由2004年，曾文政【15】

液晶顯示器背光板用導光板V-Cut加工之探討中可以得到證實，其利用CNC 銑床切削 液晶顯示器背光板用之導光板切削參數進行探討，並進行最佳銑削條件分析，以獲得 高輝度的導光板，由於鑽石刀具為硬度最高之物質，對非鐵金屬及非金屬工件材料之 高速切削非常適合，經實驗證實其可達成無毛邊及鏡面加工之能力，因此，對於導光 板之銑削，可獲得較高輝度之效果。導光板V-Cut 可收斂背光模組的視角，並將收斂 部分的能量分佈在可視角內，達到目視的增亮效果（實際總能量不變）。進給速率太 慢時，使得熱量集中，並使材料融熔於刀口，造成導光板之表面不佳，輝度值降低，

所以V-Cut 表面粗糙度愈光滑形成反射，輝度愈佳；表面粗糙度愈粗糙形成散射。