鋼板蝕刻為本實驗滾壓 UV embossing 轉印製作導光板製程中所 使用的主要模仁。本章節說明製作鋼板蝕刻製作模仁的過程、平板模 仁 UV embossing 製作導光板、導光板樣本的光學檢測與輪廓檢測等 等，並且與光學模擬分析做比較。
3-4-1 鋼板蝕刻製作模仁
首先利用 SPEOS 光學 軟體所 設計出來 的導光 板網點樣本 以 AutoCAD 輸出成檔案格式，用以製作成蝕刻時所使用的光罩，如圖 3-17 所示。鋼板蝕刻作業委託工研院材化所進行鋼板網點蝕刻，預 定蝕刻網點大小 50μm、深度 13μm。蝕刻完成後就是平板模仁，如 圖 3-18，但是必須做進一步表面抗沾黏處理，模仁才算製作完成。
模仁表面抗沾黏處理為拖工研院機械所進行。模仁製作完成後，先做 平面壓印製作導光板，先以平面驗證光學性質與表面輪廓，再以委託 工研院機械所進行平板模仁包覆滾筒作業，完成後就可以進行滾壓製 作導光板的後續過程。
3-4-2 鋼板蝕刻平板模仁製作導光板測試
利用鋼板蝕刻所製作的導光板模仁，先是以平面壓印的方式製作
導光板樣板，藉由平面壓印所製作的樣本量測出其光學性質與評估 PMMA 導光板捲材的吸收係數，並且與光學模擬的結果做比較與分析。
1. 預估 PMMA 導光板捲材吸收係數實驗
因為實驗中所使用的 PMMA 導光板捲材是薄膜材質，厚度為 0.4mm，因為厚度過薄，其吸收係數連光譜儀都難以準確量測，所以 在進行導光板製作前必須先將 PMMA 導光板捲材的吸收係數估計出 來，才可進行後續的設計與製作製程。
由鋼板蝕刻的方式可製作大面積與成本低的優點來看，一次製作 多種設計試驗樣本做為評估導光板吸收度的方法最為可行，評估吸收 係數的實驗方式是分別設計材料在不同吸收係數下均勻性達到 80%左 右的導光板樣本。設計的模仁在鋼板蝕刻完成後，利用平面壓印的方 式製作導光板樣本，製作完成後檢測平面模仁所轉印的導光板光學性 質，可以依照所量測的導光板整體均勻性得知導光板捲材的吸收度大 約的範圍，並且以 SPEOS 作光學模擬做二次驗證。
2. 組裝誤差實驗
由上述實驗可推得 PMMA 導光板捲材的吸收係數，我們對應此設 計值的模仁(編號 400_10)所製作的導光板樣本進行多次組裝並做光
學檢測，這樣測試的目的在於試驗實驗中人為組裝誤差的範圍，這次 試驗是針對實驗中所量測到的數據是否具有可信度有關。因為導光板 的出光性質會隨著組裝過程中，外在因素、人為因素等等造成光學上 的差異。同一個導光板樣本在組裝時會因為導光板與光源、反射片間 微小的間距不同或是光學膜片組裝角度上些微的不同、導光板翹曲等 等因素，就會造成檢測時數據的差異，能將這些差異減小到可容許的 範圍，導光板的光學性質就會越接近所設計的數值，所以此試驗針對 同一導光板做多次組裝試驗可以作為實驗中光學檢測的數據，對應在 人為組裝上所造成的可能誤差範圍做為評估的依據。
3. 鋼板蝕刻平板模仁製作導光板光學檢測與光學模擬做比較
將導光板實際量測所得的數值與光學模擬的做比較，因為兩者間 的物理量是不同的無法直接做比較，但是當發光面各點的出光光場相 同時，輝度的分布狀況與照度的分布狀況是一致的。在採用兩片相互 垂直的稜鏡片的標準背光模組架構中，模組化後發光面各點的出光光 場大致相同，因此，實驗中採用模擬所得的照度分布趨勢與量測所得 的輝度趨勢分布來進行檢測與模擬的比較。
4. 鋼板蝕刻平板模仁製作導光板輪廓檢測
因為模仁所使用為同一鋼板、相同蝕刻液製作，所以輪廓檢測只 對單一樣本做測試。先利用鋼板模仁 UV embossing 平面轉印製作一 導光板樣本，先以光學顯微鏡(OM)觀察並以比例測量其尺寸、大小。
所得量測值為網點大小約為 52μm，深度約為 12.9μm，與設計值的 直徑 50μm、深度 13μm、網點最小間隔為 10μm，相當接近，直徑 誤差約 4%、深度誤差不到 1%，如圖 3-19所示。
微觀量測以場發式掃描電子顯微鏡(SEM)觀察，可以觀察到鋼板 蝕刻的網點其表面有些粗糙，並非是平滑鏡面表面，如圖 3-20 所示。
由於光學顯微鏡與場發式電子顯微鏡無法觀測表面粗糙度，針對 此點以原子力顯微鏡量測蝕刻網點表面粗糙度，如圖 3-21 所示，量 測位置約在蝕刻網點中心部位，其量測面積為 5μm × 5μm 大小，可 得知蝕刻網點中心部份的粗糙度約為 Ra =14.131nm、Rms =18.481nm。
依照當表面不平整尺寸遠小於所使用之光波長，可視為光學平滑面的 觀點來看[45]，雖然蝕刻網點在光學上會些許散射的現象，但可以將 其整體的光學反射均視為鏡面反射。
3-4-3 鋼板蝕刻模仁滾壓製作導光板測試
平面模仁製作完畢後，委託工研院機械所將模仁包覆在滾筒上，
如圖 3-22 所示，並以滾壓 UV embossing 製程製作導光板，導光板捲
材經適當裁切後即可得導光板樣本，如圖 3-23所示。
1. 鋼板蝕刻模仁滾壓製作導光板光學檢測與平面壓印做比較
將裁切後的導光板樣本組立於測試模組上，組裝後如圖 3-24，
並利用輝度檢測儀做光學檢測，紀錄均勻性、光場等光學性質，將其 結果與以平面壓印所製作導光板量測結果做比較，從兩者間的差異可 以推得滾壓 UV embossing 製作過程與平面壓印製作之間的差異性。
2. 輪廓檢測
本實驗對於滾壓導光板輪廓檢測試驗中，只針對單一的網點去做 輪廓分析，因此對於定位及網點偏移量的量測，沒有進行實驗上的規 劃，因此滾壓UV embossing製作導光板的輪廓檢測分析，只針對滾壓 製作導光板樣本做表面粗糙度的量測，對照平面UV embossing製作導 光板的輪廓檢測數值，分析兩者誤差數值。
量測滾壓UV embossing製作導光板的表面粗糙度，量測位置約在 網點中心，量測面積5μm × 5μm大小，以原子力顯微鏡量測其粗糙
度約為Ra =22.592nm、Rms =27.613nm，如圖3-25所示，其數值與平 面模仁UV embossing製作導光板的輪廓檢測分析製作的數據(粗糙度 約為Ra =14.131nm、Rms =18.481nm)有誤差，數據誤差可以推測是因
為兩次測量的網點並非同一網點，網點在角度、蝕刻輪廓上會有差異。
輪廓偏移檢測可以參考Suho AHN等人在滾壓實驗中所得的實驗 結果[11]。其文獻中對於網點偏移量與尺寸誤差有深入探討，從實驗 數據得知滾壓UV embossing轉印製作導光板的輪廓檢測分析製作與 平面UV embossing轉印製作導光板的輪廓檢測分析製作的導光板，在 相同模仁下網點位置偏移量誤差為±0.3μm、網點尺寸的複製誤差約 為0.05μm ~0.02μm左右。
圖 3-17 鋼板蝕刻所使用的光罩
圖 3-18 鋼板蝕刻完成後的導光板模仁
52μm 52μm
圖 3-19 鋼板蝕刻模仁所製作的導光板樣本(OM)
圖 3-20 鋼板蝕刻模仁所製作的導光板樣本(SEM)
圖 3-21 鋼板蝕刻網點粗糙度分析(AFM)
圖 3-23 滾壓製作導光板樣本
(a)模仁包覆滾筒 (b)滾壓製作 圖 3-22 將平面鋼板模仁包覆於滾筒上並且製作導光板
圖 3-24 將導光板組立至模組上進行光學檢測
圖 3-25 滾壓製作導光板樣本粗糙度分析(AFM)