TWI628208B - 積層製造方法及光敏樹脂的光固化方法 - Google Patents

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琳兒 龍
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Wei-Nien Su
黃炳照
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Abstract

本發明提供一種光固化一光敏樹脂的方法。該方法包括下列步驟：於一XY平面基板的表面形成一光罩模組，以對於一向量檔產生一次像素圖形，其中該光罩模組包括一次像素螢幕與一像素矩陣，該像素矩陣包括複數方型像素，每個方型像素包括三個濾色次像素；對該次像素圖形建立一外輪廓區及一內輪廓區；對該外輪廓區及該內輪廓區填色；將該外輪廓區及該內輪廓區依序貼附於該次像素螢幕以成像；以及以一光源透過該次像素螢幕照射該光敏樹脂。

Description

積層製造方法及光敏樹脂的光固化方法
本發明是關於一積層的製造方法，亦即一種關於光固化樹脂的方法。
槽聚合屬於積層製造(AM)製程的結果陣列，其藉由光活化聚合反應(或稱為光固化)而選擇性地固化槽中的液態樹脂。
槽聚合製程(Vat Polymerization Process,VPP)可達到高精度速度比和優良表面處理，却不需要如基於粉末技術的AM，需使用高功率雷射或鈍氣建造腔室。VPP的待製物可包括產品設計評價的快速初胚、間接的模具工具，例如用於珠寶或牙科植入物；直接的小眾市場或個人化醫療裝置的數位製造，例如牙齒矯正器或助聽器。
目前市售VPP系統應用了向量對向量掃描的雷射光束，抑或數位光源處理(DLP)投影機，其可用於毯式(Blanket type)曝光並同時固化一整層。經由後者途徑的產量和速度皆較前者為高，這是由於從XY水平面上，建造速度和物體幾何形狀無關。它亦不需要XV線性運動或掃描鏡組，而只需考慮在系統Z軸上的機械元件即可。
薄膜電晶體液晶面板(Thin-Film Transistor Liquid Crystal Display,TFT-LCD)是一種數位光學處理投影機(DLP)投影機的替代品，其可用於動態形成光罩，而投影在樹脂表面。德州儀器公司DLP開發套件的價格昂貴，相較而言，高解析度的LCD的價格則小於兩個級數。現代手機裝置的螢幕像素雖已經下調至49 x49μm2的尺寸，隨著半導體技術的發展，其尺寸將繼續縮小。
相對於光束被數以百萬計的顯微鏡組分離成為13.7 x 13.7μm2的單獨像素的DLP投影方式，LCD呈現劣勢。然而，伴隨焦距增加，從顯微鏡組反射的光線將發散而造成像素膨脹。因此，拉近而檢視螢幕時，方形像素變成可被肉眼分辨。在LCD的應用中，相反地，整個區域的像素尺寸均勻，其精度與尺度無關。
目前已知利用LCD光罩來達成VPP的技術可分成兩大部分：顯微光束(Bertsch,2000；Young,1999)以及實物尺寸(Life-size)的製造技術(Jiang et al,2005；Huang et al,2001)。
Huang(2001)和Jiang等人(2005)的研究顯示，透過LCD光罩直接與樹脂表面曝光，只需雷射光束或DLP系統的少部分成本便可製成高解析度的樣品。
若以顯微光束製程為例，透過LCD光罩之後，帶有光束的影像被聚焦成帶有光束的小型影像。這需要高複雜度設備從而實現高解析度。此外，某些研究者藉由調控液晶的通透度(Permeability)來控制曝光强度，並减少剩餘生長。為了從大面積曝光LCD像素尺寸的一致性之中受益，則需要相對應尺寸的光源。
Jiang(2005)開發帶有光罩的光聚合快速初胚系統。上方鹵素燈的光線通過菲涅爾透鏡、液晶面板、光柵和凸透鏡而固化可見光光敏樹脂。
Luo和Tzou(2010)在針對實物尺寸模型的AM，使用氙氣燈、球面反射鏡及LCD系統；此外，他們也考慮了在液晶光罩表面上光功率分布不均勻的問題。
然而，已知的研究並未真正從LCD的特性而受益，比如像素中的紅綠藍次像素的結構，從而提高VPP產品的解析度並降低VPP系統的複雜度。
本發明公開了液晶動態光罩積層製造的裝置及方法。本案裝置包括但不侷限於已耦合面或線光源導引的高功率發光二極體而作為光源；利用能阻擋部分光線的液晶面板而實作出動態光罩模組；光固化材料，即具有寬波長吸收光譜的樹脂，其包括可見光光譜、電磁輻射介於350至700奈米(nm)的波長解析度；以及經特殊製造的樹脂槽。而液晶動態光罩積層製造的方法則描述了一連串製造三維物體的程序及達到邊緣光滑化和即時三倍解析度增強的軟體技巧。
本發明主要提供一種光固化(Light curing)一光敏樹脂(Photosensitive resin)的方法，包括下列步驟： 於一XY平面基板的表面形成一光罩模組，以對於一向量檔(Vector file)產生一次像素圖形(Sub-pixel pattern)，其中該光罩模組包 括一次像素螢幕與一像素矩陣，該像素矩陣包括複數方型像素(Plural square pixel)，每個方型像素包括三個濾色次像素(Color-filtered sub-pixel)；對該次像素圖形建立一外輪廓區(Outer contour region)及一內輪廓區(Inner contour region)；對該外輪廓區及該內輪廓區填色(Flood-fill)；將該外輪廓區及該內輪廓區依序貼附於該次像素螢幕以成像；以及以一光源透過該次像素螢幕照射該光敏樹脂。
此外，本發明亦揭露一種製造一積層(Stereolithography)的方法，其中該積層得取自一模型(Model)之一橫切面(Cross-section)，包括下列步驟：提供一液晶面板光罩模組(Liquid Crystal Display Light Mask Module,LCDLMM)；將模擬該橫切面之一第一輪廓(First contour)輸入至該LCDLMM，其中該第一輪廓具一初始邊緣(Initial border)；調整該第一輪廓以形成一第二輪廓(Second contour)，其中該第二輪廓具一最終邊緣(Final border)，且該最終邊緣較該初始邊緣平滑(Smoothness)；以及以該第二輪廓形成該積層。
再者，本發明亦揭露一種製造一積層(Stereolithography)的方法，其中該積層得取自一待製物(Candidate object)之一橫切面，包括下列步驟：提供一液晶面板光罩模組(LCDLMM)；將模擬該橫切面之一輪廓輸入至該LCDLMM，其中該輪廓具複數輪廓要素(Plural contour element)；逐一檢視各該輪廓要素屬否一正常輪廓要素(Normal contour element)；如某一特定輪廓要素(Specifed contour element)非屬正常輪廓 要素，則調整而使之成為一正常輪廓要素；以及以該經調整之輪廓形成該積層。
#1和#2‧‧‧樹脂分別取自Nkayaku公司和台灣科技大學的樹脂
PU、PD、PA‧‧‧向上繪、向下繪、絕對繪
1‧‧‧下曝光光源
2‧‧‧光學鏡組
3‧‧‧液晶面板光罩
4‧‧‧樹脂槽
41‧‧‧樹脂
5‧‧‧模型平台
6‧‧‧Z軸
10‧‧‧槽聚合製程系統
圖1示意液晶面板(LCD)濾色器的透射光譜；圖2(A)-2(B)示意一實施例所使用樹脂的吸收光譜；圖3(A)-3(B)分別示意全像素成像和次像素成像；圖4(A)-4(C)為惠普圖形語言在繪圖之應用；圖5(A)-5(C)示意的光罩圖形邊緣之修補；圖6示意光罩圖形之螢幕顯微影像；圖7示意槽聚合製程系統之某一實施例；圖8描述光固化光敏樹脂的某一實施方法之流程圖；圖9描述製造積層的某一實施方法之流程圖；圖10描述製造積層的另一實施方法之流程圖；圖11(A)-11(B)示意暴露於水銀燈下10秒後所失去的樣品中紅色次素；圖12(A)-12(B)示意測試圖形、投影影像和固化後的樣品；圖13示意改良後樹脂#1的吸收光譜；以及圖14-16示意局部光罩圖形和相應已固化樹脂樣品。
系統硬體設計
依不同的應用裝置或系統，槽聚合製程可選擇發光二極體類 型的點光源(Point light source)、線光源(Linear light source)、面光源(Planar light source)或其組合而作為其系統光源。
取决於光源相對於樹脂槽的位置，上曝光型系統的模型或待製物平台下沉入樹脂液面，新鮮樹脂原料流過其中一部分；而下曝光型系統吸附新鮮樹脂原料後上升。上曝光型系統的樹脂槽高度應與欲建立的模型等高，並填充以不可重用的樹脂，將不致於出現下曝光型系統之中的分離力問題。
Huang(2001)的研究發現，下曝光型系統將引入負載，並認為與分離力將隨著區域增大而呈現線性增加。
Zhou(2011)說明了上述作用力將破壞真空，從所述樹脂槽之中剝離已固化層，每層可達60N/60x60mm2。矽(Silicon)、聚四氟乙烯(Teflon)或聚二甲基矽氧烷(PDMS)膜或可附接於槽底以消除該應力。然而，若不需製作多層模型，則毋須處理此問題。下曝光模式已被證實便於操作。
在本案一實施例中，應用一種具有常白模式和RGB像素輪廓扭轉向列型(TN)液晶的TFT-LCD，其像素尺寸為245x237um2，而次像素尺寸為67.5x237um2。由於液晶屬於有機成分，隨時間之流逝，易受紫外光和紅外光輻射而分解失效，故其通透成像隨之下降。使用傳統的VPP系統與紫外光光源和紫外光活化材料時，並無法克服這個問題。
Monneret(2002)設計一種光頻率上調系統，可將波長532nm可見光穿過LCD光罩而轉換成波長355nm紫外光，並固化樹脂。一般而言，複雜光學系統不使用低成本的動態光罩。然而，本案選擇具有可見光吸收 光譜的樹脂。
Bertsch(2000)指出，丙烯酸酯類(Acrylate)的紫外光光敏樹脂所需足以引發光聚合的臨界曝光量為4-8mJ/cm2；而環氧化物類(Epoxy)的紫外光光敏樹脂則為10-20mJ/cm2，5-10倍於前者的量方得以固化厚度為0.254mm的層。
值得一提的是，當光化輻射發生於可見光波長範圍時，光聚合反應較不明顯，而可見光光敏樹脂需要更高的能量水平方得以誘發聚合。為了因應全色系的需求，即材料需要與穿過像素次單元的紅、綠和藍光作出反應，這便使得樹脂的選擇變得更複雜。
圖1示意LCD濾色器的透射光譜，即具有透射光譜為400-520nm藍光，480-600nm綠光及580nm及以上紅光的薄膜濾色器。
圖2(A)-2(B)示意本發明一實施例所使用樹脂的吸收光譜。係屬丙烯酸酯聚合物：分別取自Nkayaku公司的樹脂#1(圖2(A))以及取自台灣科技大學樹脂#2(圖2(B))。這兩個原本只對紫外光敏感的樹脂，經變性後成為可使用於可見光。Huang和Jiang(2003)曾指出樹脂#1具有臨界曝光量75mJ/cm2。實驗顯示，在可見光譜的紅色區域之中，光聚合物皆不具備足够的檢測靈敏度，故須加入特定光起始劑。
有研究指出，因液晶面板具有較低的光效率：從該表面透出的光量不會超過輸入的10%。後偏光板切斷總背光能量的50%；擴散片、黑矩陣、薄膜電晶體、濾色器和前偏光板則影響剩餘的40%，其中濾色器造成最大的光損失。
Gooch和Tarry(1975)指出：透射光T的强度取决於特定液晶 (n,ΔN,Θ)，膜厚d(細胞間隙)，和光波長λ等性能參數。對於每個波長函數T(d)而言，其具有允許最低的透光率的最小細胞間隙值。細胞間隙根據最重要波長而進行最佳化，這取決於光源與人類視覺感受。
原有冷陰極管(CCFL)背光模組不能提供足以誘導光起始化的輻射能量，因此必須尋求更强的光源。本案選擇鹵素燈，因為它具有相對均勻且不具峰值的能量分布頻譜，而且可忽略其有害紫外光的量。相較於CCFL燈譜而言，鹵素光譜不具有能量峰值而且在長波長時表現均勻。在已更換背光及無光學膜的實驗條件下，液晶面板在亮態透射率40.8%，暗態透射率28.5%。
實驗顯示，即便在光罩的不透明區域亦將隨時間發生寄生性固化(Parasitic solidification)。為了解决這個問題，本案選擇了具有聚合閾值的化學反應性的材料。
系統軟體設計
在進行建造製程之前，需設計三維電腦輔助設計(CAD)模型，並將其轉換為棋盤式積層(STL)的資料檔。
在一實施例之中，可根據三維模型某一層厚度，Autoedit2000切片軟體將其轉換成一組垂直於Z軸的二維向量檔。光罩模組輸入二維向量檔之中每層橫截面的資訊並即時點亮LCD計算後的區域，從而透射或阻擋可活化光聚合的光線，而光罩模組的通透度可隨之改變。
透過次像素成像可達到三倍解析度增强以及平滑邊緣的效果。理論上，像素是有源矩陣顯示器的最小可定址單元。然而，實際上每個像素由三個薄膜電晶體所組成，其分別對應於紅色、綠色和藍色濾色器。 可調整薄膜電晶體對光源的通透度。這些次像素單元被視為獨立的發光强度來源，代表影像的資訊被映射到像素子單元而不是整個像素。實際上，本案利用座標和顏色的資訊定址次像素。例如，設定紅色(255,0,0)到所述像素僅點亮總區域的三分之一。
圖3(A)-3(B)示意次像素成像所造成邊緣平滑化效果，圖3(A)為光罩模組之中的全像素(Whole pixel)成像及其局部放大，圖3(B)為光罩模組之中的次像素(Sub-pixel)成像及其局部放大。
在一實施例中，首先輸入一實物尺寸模型一橫切面的層資訊，包括一組由惠普公司所設計而可用於繪圖儀，以惠普圖形語言(HPGL)資料格式所表示的閉合輪廓。然而，亦可採用非等比例模型而作為實施例。
圖4(A)示意HPGL文字檔，其包含了畫筆指令(向上繪PU、向下繪PD、絕對繪PA)和座標點。圖4(B)示意HPGL文字檔中所描述的輪廓。圖4(C)示意向量座標和計算後的斜率，比如k1和k2，並將其存儲於單獨陣列之中。
接著，利用一演算法，將圖4(B)所示意的5個座標點區分為內輪廓區(如圖4(B)中實線四邊形所示)和外輪廓區(由座標點(236,-100)、(237,-108)和(235,-92)所形成的三角形)，並將黑或白的顏色資訊分配給各個輪廓區中的每一座標點。舉例而言，可對於某一具有潛在內輪廓區特性的點進行檢查，倘若該點不具正常輪廓要素或其相應的邊緣不夠平滑的話，便改變其輪廓區屬性。顯而易見地，本發明同樣能檢查某一具有潛在外輪廓區特性的點，並更正其輪廓區特性。
在本案一實施例中，可應用Shimrat(1962)的多邊形演算法 (Polygon algorithm)，而作為判斷正常輪廓要素的準則。比如計算從該點出發的射線與外輪廓區的邊緣相交的總次數，從而調整內外輪廓區的分布。若上述模型屬凸多邊形，從內部點出發的射線應與外輪廓區的邊緣相交1次，相反地，從外部點出發的射線則與內輪廓區的邊緣相交2次。倘若外輪廓區的某一點和外輪廓區的邊緣相交總次數為1次，則認定該點改隸屬內輪廓區。如此一來，該座標點的相應邊緣將變得較為平滑。
之後，光罩模組重新計算關於次像素橫軸(x+0.15；x+0.5；x+0.85)的y(x)等式。結果輪廓如圖5(A)的光罩圖形所示的多色標示。然後選擇具有白色標記的輪廓區內部的適當點並充填成白色，亦即將位於所述邊緣(border)之內的所有像素皆被開啟。然而，由於輪廓邊緣(請參考圖5(A)之中的b1和b2)只包括部分像素，邊緣和內部區域之間將出現縫隙(請參考圖5(B)的光罩圖形之中的g1和g2)。應用局部連續性，分析邊緣和相鄰白色像素以便固定邊緣(請參圖5(C))的光罩圖形。例如，某一些像素的邊緣是紅色，而像素的邊緣右側是白色，即在該區域中，綠、藍次像素恰好位於在內部和外部的間隙。是故這些具有紅色邊緣的像素應被充填成白色。
然後，層影像貼附於螢幕上，某一光源透過該螢幕照射樹脂，曝光共計時間T，這便足以使樹脂固化。上述方法已被證明適用於準垂直線(如圖4(C)之中HPGL文字檔中向量斜率值大於1)的應用。
以下探討次像素成像有利於應用LCD光罩的槽聚合製程的產出。相較於圖6的左側所示意的全像素影像，圖6的右側所示意的螢幕顯微影像繪示了次像素成像的光罩圖形所造成的邊緣平滑化和高解析度效果，其中白色引線指示原始向量影像(vector image)已覆蓋於圖6的左右兩 側。相較於全像素成像，利用次像素精度所產生的光罩具明顯優勢：因其初始形狀較好、輪廓區具有較平滑的邊緣，最小特徵尺寸可縮小成1/3。
以下是關於聚合物的固化反應(樹脂反應)。
圖7示意VPP系統10之某一實施例。VPP系統10包括下曝光光源1、光學鏡組2、LCD光罩3、樹脂槽4、模型平台5以及Z軸6，其中下曝光光源1依序通過光學鏡組2、LCD光罩3，而與樹脂槽4內的樹脂41反應；而已反應的樹脂41係承載於具有Z軸6的模型平台5。。圖8描述光固化光敏樹脂的某一實施方法之流程圖，包括下列步驟：首先於一XY平面基板的表面形成一光罩模組3，以對於一向量檔產生一次像素圖形，其中該光罩模組3包括一次像素螢幕(如圖5(A))與具有一通透度的一像素矩陣(如圖5(A)之中的小方格)，該像素矩陣包括複數方型像素，每個方型像素包括三個濾色次像素(步驟S801)；對該次像素圖形建立一外輪廓區(請參考圖4(B))及一內輪廓區(請參考圖4(B))(步驟S802)；對該外輪廓區及該內輪廓區填色(步驟S803)；將該外輪廓區及該內輪廓區依序貼附於該次像素螢幕以成像(步驟S804)；以及以一光源1透過該次像素螢幕照射樹脂槽4中的光敏樹脂41，其中該光敏樹脂係承載於具有一Z軸6的一模型平台5(步驟S805)。
圖9描述製造積層(比如圖7之光敏樹脂41)的某一實施方法之流程圖，其中該積層可取自模型(比如牙套模型)之橫切面，包括下列步驟：提供一液晶面板光罩模組(可參考圖7之LCD光罩3)(Liquid Crystal Display Light Mask Module,LCDLMM)(步驟S901)；將模擬該橫切面之一第一輪廓(可參考圖4(B)之內、外輪廓區)輸入至該LCDLMM， 其中該第一輪廓具一初始邊緣(步驟S902)；調整該第一輪廓以形成一第二輪廓(可參考圖4(C))，其中該第二輪廓具一最終邊緣，且該最終邊緣較該初始邊緣平滑；以及以該第二輪廓形成該積層(步驟S903)。
在另一可選的實施例之中，圖9所描述的實施方法可更包括一光源(如圖7之光源1)透過該LCDLMM而照射該模型以形成該積層。
圖10描述製造積層的另一實施方法之流程圖，其中該積層(比如圖7之光敏樹脂41)可取自一待製物之一橫切面，包括下列步驟：提供一液晶面板光罩模組(可參考圖7之LCD光罩3)(Liquid Crystal Display Light Mask Module,LCDLMM)(步驟S1001)；將模擬該橫切面之一輪廓(可參考圖4(B)之內、外輪廓區)輸入至該LCDLMM，其中該輪廓具複數輪廓要素(步驟S1002)；逐一檢視各該輪廓要素是否屬於一正常輪廓要素(步驟S1003)；如某一特定輪廓要素非屬正常輪廓要素，則調整而使之成為一正常輪廓要素；以及以該經調整之輪廓(可參考圖4(C))形成該積層(步驟S1004)。
在另一可選的實施例之中，圖10所描述的實施方法之該待製物為等比例實物尺寸而非顯微模式。
在一實施例之中，應用了包括由台灣科技大學所研發的樹脂#2，功率400W的鹵鎢燈，可校正菲涅爾透鏡以及DLP投影機的水銀燈。請注意，在不同實施例之中，光學鏡組亦可採用平凸透鏡(Plano-convex lens)。
為了確保可重複性，本案製備了厚度為0.17mm的樣品。蓋玻片放置於顯微鏡載玻片的兩側邊緣，它們之間充滿了樹脂液並以矽膜覆蓋。矽膜可以隔絕氧氣，從而保護樹脂，係屬自由基聚合反應的强力抑制 劑。經固化60秒後，樣品放入醇類溶劑內，在30秒鐘之內，洗滌未固化樹脂。
一開始，樹脂樣品完全暴露於透過LCD螢幕上紅色、綠色或藍色圖形的過濾光，其可分別形成紅色、綠色或藍色的光罩。相較水銀燈，鹵素燈可提供較高的輻照度，故可提供較高的輻射曝光量。但對於紅色的光罩而言，惟有水銀燈的光線才能固化上述材料。這肇因於水銀燈光譜中的紫外光和紅色濾色器的紫外光透射率(請同時參照表1和圖1)。
水銀燈光線透過藍色濾色器/綠色濾色器/紅色濾色器，可分別在8-10秒/20-30秒/60-70秒之內固化樹脂。
圖11(A)-11(B)示意暴露於水銀燈下10秒後所失去的樣品中紅色次像素，圖11(A)表示光罩圖形而圖11(B)表示已固化樹脂，而白色圓圈和橫線標示了某一光罩圖形和其相應的固化樣品。
下一步，本案選擇對長波長光敏感的樹脂#1，並使得LCD 光罩(可參考圖7之LCD光罩3)接受鹵素燈的照射。圖12(A)-12(B)之上部、下部和右下角方塊分別示意顯微鏡下與固化後的樣品相同尺度的測試圖形、固化後的樣品和投影至樹脂的影像。圖12(A)和圖12(B)分別使得1個像素寬的水平光或白色方型光透過紅色次像素光罩而進行固化，即固化樹脂層的顯微影像。圖12(A)-12(B)之上部的白色區域表現為凹槽或凸起的圖形，其間隙為70-80μm，高原為220μm。紅色部分的像素阻隔了樹脂固化，藍色和綠色次像素部分因曝光時間拉長而將結合在一起。在本實施例中，曝光時間延伸至100秒時，在光罩的黑色區域，樹脂可發生明顯的熱寄生性固化(請參圖12(B)右下方的條狀黑影)。
圖13示意改良後樹脂#1的吸收光譜。為了提高樹脂在光譜紅光區域的吸光度並達到全像素固化，本案加入Spectra Group公司的實驗產品，可見光範圍570-670nm的光起始劑H-Nu 640，其峰值為640nm。一半的重量百分比的H-Nu 640與共同起始劑硼酸V，以1：1的比例混合，再加入樹脂#2，而產生改良後樹脂#1的吸收光譜，如圖13所示。
圖14-16示意不同曝光時間下，RGB濾色器的局部成像(圖14-16左側)，以及已固化樹脂樣品(圖14-16右側)，其中英文字母(a,b,c,d)和切線為相應的參照。透過RGB濾色器下曝光，改良後樹脂#1具有非常快的聚合速率(10秒)，然而樣品邊緣的剩餘生長和薄層收縮現象則變得更加明顯。
總而言之，本案介紹了一種新型、低成本的軟體方法，此方法可以增强LCD型式槽聚合製程的解析度和精度。本案利用像素的RGB彩色組成結構，開發光罩模組。結果顯示，所產生的橫截面圖形邊緣較為平 滑，且具有更高的解析度。
實驗測試了是否可透過光罩圖形的次像素成像而達成解析度三倍數提高以及邊緣的平滑。為了證實此概念，本案嘗試了幾個光源和樹脂的組合，並且製備多個單層樣品。本案聚焦於實物尺寸模型的積層製造，目的是簡化機械結構，減少昂貴的光學和機械元件，利用液晶光罩的特性以提高處理性能。動態光罩的LCD，具備了類似於DLP單元的好處，却消除了實體光罩，對準機構，無需精細的路徑規劃演算法，簡化了系統的機構，打破幾何形狀複雜度和建造時間之間的依賴關係，並增加產出。在毯式曝光的條件，使用液晶面板而不是使用數位光學處理投影機的情况下，也能使系統的整體成本下降，並提供軟體驅動的解析度增强技術的附加功能。次像素成像可直接從LCD光罩而受益。
本案亦檢查以下假設：光罩影像的次像素映射可以提高3倍的水平解析度。建構由鹵素燈、菲涅爾透鏡、不需要原始背光模組的LCD和樹脂槽所組成的下曝光型測試系統。在軟體方面，透過將向量輪廓資料映射成像素次單元而非全像素的方式而實現解析度提高和邊緣平滑。結果圖形具有彩色條紋作用，雖已於LCD顯示，但在AM的實際應用時可忽略不計。在樹脂材料方面，本案嘗試製備具寬波長吸收光譜的光聚合物。大多數用於VPP的光敏材料被設計成電磁波光譜的紫外光部分有反應。較長波長的部分及電磁波光譜的紅色部分低能量將使得光聚合化學反應變得更複雜。樹脂反應結果差強人意，本案使用上述LCD單元之後，最小特徵尺寸從250μm減小至70μm。
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Claims (10)

  1. 一種光固化(Light curing)一光敏樹脂(Photosensitive resin)的方法，包括下列步驟：提供該光敏樹脂，其中該光敏樹脂可在一RGB濾色器下曝光固化；於一XY平面基板的表面形成一光罩模組，以對於一向量檔(Vector file)產生一次像素圖形(Sub-pixel pattern)，其中該光罩模組包括一次像素螢幕(Sub-pixel monitor)與一像素矩陣(Pixel-matrix)，該像素矩陣包括複數方型像素(Plural square pixel)，每個方型像素包括三個濾色次像素(Color-filtered sub-pixel)；對該次像素圖形建立一外輪廓區(Outer contour region)及一內輪廓區(Inner contour region)；對該外輪廓區及該內輪廓區填色(Flood-fill)；將該外輪廓區及該內輪廓區依序貼附於該次像素螢幕以成像；以一光源透過該次像素螢幕照射該光敏樹脂；以及藉由該三個濾色次像素之成像來提高該光敏樹脂之固化解析度。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該向量檔包括一惠普圖形語言(Hewlett-Packard Graphical Language)。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，更包括下列步驟：利用一多邊形演算法(Polygon algorithm)來調整該外輪廓區和該內輪廓區。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該光敏樹脂具有一可見光吸收光譜(Absorption spectrum in visible light)。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之方法，其中該光源係為一點光源(Point light source)、一線光源(Linear light source)、一面光源(Planar light source)或其組合。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之方法，更包括下列步驟：提供一光學鏡組(Optical lens)，使該光源依序通過該光學鏡組和該次像素螢幕而照射該光敏樹脂。
  7. 一種製造一積層(Stereolithography)的方法，其中該積層可取自一模型(Model)之一橫切面(Cross-section)，包括下列步驟：提供一液晶面板光罩模組(Liquid Crystal Display Light Mask Module,LCDLMM)；將模擬該橫切面之一第一輪廓(First contour)輸入至該LCDLMM，其中該第一輪廓具一初始邊緣(Initial border)；調整該第一輪廓以形成一第二輪廓(Second contour)，其中該第二輪廓具一最終邊緣(Final border)，且該最終邊緣較該初始邊緣平滑(Smoothness)；以及以該第二輪廓形成該積層。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之方法，更包括：一光源透過該LCDLMM而照射該模型以形成該積層。
  9. 一種製造一積層(Stereolithography)的方法，其中該積層可取自一待製物(Candidate object)之一橫切面，包括下列步驟：提供一液晶面板光罩模組(LCDLMM)；將模擬該橫切面之一輪廓輸入至該LCDLMM，其中該輪廓具複數輪廓要素(Pluralcontour element)；逐一檢視各該輪廓要素是否屬於一正常輪廓要素(Normal contour element)；如某一特定輪廓要素(A specifed contour element)非屬正常輪廓要素，則調整而使之成為一正常輪廓要素；以及以該經調整之輪廓形成該積層。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中該待製物為實物尺寸(Life-size)。
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