TWI274189B - A method of producing micro lens array and mask ultilized in the method - Google Patents

Description

1274489 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種製作連續相接之微鏡片陣列的方法， 特別是有關於一種利用具有排列成陣列的複數個通孔的光罩來 製作連續相接之微鏡片陣列的方法。 【先前技術】 現有的擴散元件的製造可分為兩種型態：一種是在於基材 表面形成擴散用的微結構；另一種是將微粒子塗佈於基材表 面，或是將微粒子混摻於基材中。 微粒子塗佈法常無法達到高均勻性與高製程良率，粒子塗 佈量受限，因此擴散率無法提升，同時又容易刮傷其他元件。 微粒子混摻法可提高擴散率，但是透光率較低。 在基材表面形成的微結構主要為兩種型態：不規則性起伏 的毛玻璃式結構以及規則性的微鏡片結構（lens array)。其中毛 玻璃式結構是早期使用的光擴散結構，但是其擴散率低，擴散 方向也是呈隨機性，無法針對如螢光管作特定方向的擴散。 然而微鏡片結構可有效地控制光擴散方向，其連續圓弧形 可有效地達到均勻分散光線的效果，如第1 a、lb圖所示，第1 a 圖表示均勻且平行的光束A經由微鏡片結構10產生散射的現 象，第lb圖則表示微鏡片結構10的詳細構造，光束A通過微 鏡片l〇a後產生散射，微鏡片10a與10b之間最理想的狀態是 形成尖角，若微鏡片l〇a與10b之間有間距，則未經散射的光 束會從間距處漏出，而在顯示元件（如液晶面板）上形成亮線 或亮點。 習知的微鏡片結構加工技術係以機械加工或雷射拖拉的方 0424-A21176TWF(N2)；P02940022TW；chentf 5 1274189 法製作’但是由於機械加工不易達到完美的曲面，而雷射拖拉 技術受限於所使用的光罩，因此難以製作大面積的連續圓弧微 鏡片結構，而且也不易控制使兩微鏡片之間產生理想的尖角狀。 【發明内容】 、有鑑於此，本發明提供一種製作連續相接之微鏡片陣列的 方法，可以輕易地製作出大面積的連續圓弧微鏡片結構，而且 使兩微鏡片之間產生理想的尖角狀。 本發明之製作連續相接之微鏡片陣列的方法，包括下列步 驟：提供-基材；提供—光罩，該光罩具有複數個通孔，該等 通孔係排列成陣列；提供一能量束；將光罩置於能量束與基材 之間々；以及於一第一方向上移動光罩，其中該等通孔彼此之間 在與第一方向垂直的方向上具有一適當的間距，藉此在基材上 刻寫出複數個連續相接的溝槽，且該等溝槽彼此相連處大體上 呈尖角狀。 在上述之方法中，在-第二方向上，該等通孔彼此之間具 有一適當的間距，第二方向係與第一方向垂直，該適當的間距 係大於0.01微米且小於5微米。 上述之通孔可為圓孔或橢圓孔，藉此所刻寫出的溝槽為圓 弧形的溝槽。 為了讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯 易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖示，作詳細說明 如下。 【實施方式】 本發明主要是應用雷射拖拉技術在基材上刻寫出所需的溝 0424-A21176TWF(N2)；P02940022TW；chentf 1274189 槽。第2圖表示雷射拖拉技術的示意圖。第3圖、第4圖表示 不同形狀的光罩可以刻寫出不同形狀的溝槽，以下分別說明。 如第2圖所不，首先提供一基材1〇〇，在該基材剛的上 方設置-光罩200，然後以雷射光束B經由光罩照射至基 材100上」在照射雷射S B之同時，使光罩2〇〇於一第一方向 D1移動’藉由光罩200的移動及雷射光束B對基材1〇〇的刻寫， 在基材100上會形成溝槽12〇。 此一技術主要是控制雷射光束在基材1〇〇上不同位置的刻 寫篁所造成的差異，產生刻寫深度的漸層效果，而使溝槽具有 三維的結構。其中雷射拖拉技術可控制的參數包括拖拉速度、 雷射能量以及雷射4複頻㈣，其最主要影響較關寫的溝 槽的深度。例如拖拉速度越快、雷射能量越小以及雷射重複頻 率越小，會使單位時間内的刻寫量越小，所刻寫的溝槽深度則 越小，反之則越深。 另一方面光罩的圖形則會影響溝槽的三維輪廓，如第3、4 圖所示。第3圖表示一具有门字形通孔M1〇的光罩Ml及使用 光罩Ml所刻寫出的溝槽12〇a，由於光罩M1的中央部分開口 面積較小，兩側開口面積較大，因此經由中央部分照射到基材 的曝光時間較短，經由兩侧照射基材的曝光時間較長，因此出 現溝槽120a的中央淺兩側深的輪廓。第4圖表示一具有圓孔 M20的光罩M2以及使用光罩M2所刻寫出的溝槽12〇b，由於 使用圓孔，而曝光時間的長短從圓孔M20的中央至兩側是呈現 連續的分佈，因此所刻寫出的溝槽120b呈現弧形。 由於第3、4圖所示的光罩的通孔形狀與所刻寫出的溝槽的 輪廓之間有一定的關係，因此在若欲產生圓弧形的溝槽，則通 孔的形狀可以選擇圓形或橢圓形。第5圖為本發明之光罩的示 0424-A21176TWF(N2)；P02940022TW；chentf 7 1274189 意® °由於以具有—個圓孔的光罩進行雷射拖拉可以產生一道 弧形的溝槽，若欲產生多道的溝槽，則可在光罩上設置多個通 孔。因此在本發明的光罩200上設有複數個通孔22〇，該等通孔 220排列成矩形陣列，如第5圖所示，置於基材ι〇〇的上方，如 此可在基材1 00上刻寫出相連續的溝槽。 ^其實只要至少有一列的通孔220就可以在基板上產生相連 續的溝槽’但是若僅只設置—列通孔22G，則刻寫所需的時間會 太久，目此通孔220㈤數量及排列的列數及行數視實際所需形 成溝槽的面積及生產的速率而定。 籲第6圖為第5圖中區域R的放大圖。其中通孔，於第二 方向D2上彼此之間需相隔一適當的距離以，如此才能產生接 近理想的尖角狀，若兩通孔220之間的距離太小，雷射光束所 產生的熱會使兩溝槽相接的地方產生熔融現象而使尖角部分融 化形成圓球狀，如此圓球狀部位會產生漏光的問題並使光的擴 散性變差而產生亮線或亮點，因此兩通孔22〇之間需保持適當 的距離dl。此距離dl最好大於〇·〇ι微米且小於5微米，如第7 圖所示，在本實施例中，由於基材100的材料為聚碳酸酯（ρ〇， _ 其最佳值為0·75微米，當通孔220在第二方向D2上的距離dl 為〇·75微米時，溝槽相接處的形狀可以得到近乎理想的尖角 狀。當然隨著基材100的材料特性不同，距離dl的最佳值也會 有不同的數值。 除了圓孔之外，通孔220也可以是橢圓孔，如第8圖所示， 其長軸a與短軸b的比例可以調整，以控制刻寫的深度及輪廓。 苐9圖為根據本發明的方法所製作出的連續相接之微鏡片 陣列的照片，第10圖為利用具有橢圓形通孔之光罩所製作出具 有橢圓形輪廓之溝槽的照片，其橢圓形通孔的長轴與短轴的比 0424-A21176TWF(N2)；P02940022TW；chentf 8 1274189 為1.5: 1。從第9、10圖中可以看出，藉由本發明的光罩200 配合雷射拖拉技術，的確可以在基材上刻寫出相連續的弧形溝 槽且溝槽的相接處呈現接近理想的尖角狀，而得到各種深度及 輪廓之連續的微鏡片陣列構造，不僅可用於大面積的擴散元 件，同時可具有相當的精度。 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定 本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍内， 當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之 申請專利範圍所界定者為準。 0424-A21176TWF(N2)；P02940022TW；chentf 9 1274189 【圖式簡單說明】 第la圖表示均勻且平行的光束A經由微鏡片結構1〇產生 散射的現象。 第lb圖表示微鏡片結構1〇的詳細構造。 第2圖表示雷射拖拉技術的示意圖。 第3圖、第4圖分別表示以不同形狀的光罩刻寫出不同形 狀的溝槽。 第5圖為本發明之光罩的示意圖。 第6圖為第5圖中區域R的放大圖。 第7圖表示第6圖中兩通孔之間的間距。 第8圖表示本發明之光罩的通孔為橢圓孔。 第9圖為根據本發明的方法所製作出的連續相接之微鏡片 陣列的照片。 第10圖為利用具有橢圓形通孔之光罩所製作出具有橢圓 形輪廓之溝槽的照片。 【主要元件符號說明】 10〜微鏡片結構； 10a、10b〜微鏡片； 100〜基材； 120〜溝槽； 120a、120b〜溝槽； 200〜光罩； 220〜通孔； A〜光束； B〜雷射光束； 0424-A21176TWF(N2)；P02940022TW；chentf 10 1274189 D1〜第^一方向； D2〜第二方向；

Ml〜光罩； M10〜门字形通孔； M2〜光罩； M20〜圓孔； d 1〜距離。

0424-A21176TWF(N2)；P02940022TW；chentf

Claims (1)

1274189 十、申請專利範圍： 1 ·種製作連續相接之微鏡片陣列的方法，包括下列步驟： 提供一基材，· 提供一光罩，該光罩具有複數個通孔，該等通孔係排列成 陣列； 提供一能量束； 將該光罩置於該能量束與該基材之間；以及 於一第一方向上移動該光罩或移動該基材，藉此該能量束 的光^經由該光罩在該基材上刻寫出複數個連續相接的溝槽， • 且該等溝槽彼此相連處大體上呈尖角狀。 2.如申請專利範圍第丨項所述之製作連續相接之微鏡片陣 歹J的方去，其中在一第二方向上，該等通孔彼此之間具有一適 當的間距。 3_如申明專利範圍第1項所述之製作連續相接之微鏡片陣 列的方法，其中該適當的間距係與該基材的材料有關。 •如申明專利範圍第2項所述之製作連續相接之微鏡片陣 歹J的方去，其中該第二方向係與該第一方向垂直。 Φ 、如申明專利範圍第2項所述之製作連續相接之微鏡片陣 列的方法，其中該適當的間距係大於0·01微米且小於5微米。 如申明專利範圍第2項所述之製作連續相接之微鏡片陣 列的方法，其中該等通孔為圓孔。 浚申-月專利範圍第2項所述之製作連續相接之微鏡片陣 列的方法，其巾料通孔為橢圓孔。 如申明專利範圍第1項所述之製作連續相接之微鏡片陣 列的方去’其中該能量束為雷射能量束。 申明專利範圍第1項所述之製作連續相接之微鏡片陣 〇424~A21176TWF^2)；P〇2940022TW；chentf 19 1274189 列的方去，其中該陣列為矩形陣列。 個通孔，H作連、_相接之81弧微鏡片陣列的光罩，具有複數 該等通孔係排列成陣列。 鏡片陣::光η'::10項所述之製作連續相接之圓弧微 有一適當的=。’其中在一第三方向上，該等通孔彼此之間具 鏡片專利範圍第11項所述之製作連續相接之圓弧微 ==列的光罩，其中當該光罩在與該第三方向垂直的方向上 接ί二―能量ί經由_罩在一基材上刻寫出複數個連續相 接的溝槽，且該等龍彼此相連處大體上呈尖角狀。 鏡片^^^專利範圍第11項所述之製作連續相接之圓弧微 微米。其中該適#的距離係大於_微米且小於5 鏡專u韻叙製作連㈣接之圖弧微 鏡片陣列的光罩’其中該等通孔為圓孔。 鏡片糊㈣第11項料之製作連續相接之圓弧微 鏡片陣列的光罩，其中該等通孔為橢圓孔。 鏡片請專利範圍第ig項所述之製作連續相接之圓弧微 I的光罩，其中該陣列為矩形陣列。 0424-A21176TWF(N2);P02940022TW；chentf