專利名稱：微結構成形裝置、方法及其導光板的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種微結構成形裝置、方法及其導光板，尤其涉及可在基材上準確精
密成形微結構的技術領域。
背景技術：
近年來，由于液晶屏或液晶電視等需求量大幅提升，因此導光板的生產(chǎn)及制造技 術需求便隨之提升。 一般為了提升導光板的導光效率及降低生產(chǎn)成本，在導光板上利用注 射方式使導光板上成型微結構。 然而，利用注射方式成型微結構時，受限于成型技術，當微結構越小(小于0. 8微 米)時，注射良率會大幅下降。此外，當導光板的尺寸越大時，由于導光板受重力產(chǎn)生變形 彎曲(bending)的現(xiàn)象，使得位于導光板上的微結構的精準度不足，導致導光板無法發(fā)揮 理想均光的效果。 此外，也有業(yè)界嘗試利用微熱壓印法(Hot Embossing)的方式制作微結構。微熱 壓印是微機電系統(tǒng)制造領域之中重要的微結構復制成型技術，其利用電鑄鎳模板上面的微 結構復制至待壓印物，以完成制造高精度與高質(zhì)量的微機電成品。 現(xiàn)有的微熱壓印技術，是利用壓板結構來加熱加壓。壓板本身具有加熱冷卻功能， 又稱為熱盤。壓板內(nèi)的加熱器或加熱管路發(fā)熱后，先加熱整塊熱盤，再利用熱傳導方式，將 熱量傳遞至壓板上的模具與塑料。以使塑料達到軟化溫度，才能進行壓印。在冷卻階段，通 過壓板內(nèi)的冷卻管路通入冷流體，需先冷卻整塊壓板，才能冷卻待壓印物。此種壓板式熱盤 加熱冷卻方式，需將整塊熱盤升溫及降溫，每一循環(huán)約需花費數(shù)十分鐘至數(shù)小時，制程耗時 且浪費能源。 此外，微熱印成型法在執(zhí)行熱壓印時，由于壓板中間處壓印力大，靠近壓板邊緣處 則壓印力小。因此，在實施微熱壓印成型法時，通常以硅膠板(Silicone Rubber)作為模具 緩沖襯墊使模具與待壓印物能緊密貼合，以緩和與平衡壓力不均的影響，使成型達到均勻。 然而硅膠板容易伸張變形，且受限于固態(tài)材料本身的伸張?zhí)匦裕瑝河×o法達到理想的均 勻分布狀態(tài)。在充填階段，壓印力分布得不均會導致塑料收縮不均勻，嚴重影響成品微結構 復制后的尺寸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述問題而提出的，其目的在于提供一種微結構成形裝置、方
法及導光板，以解決現(xiàn)有技術的微結構成型不均或成形時間過慢等問題。 根據(jù)本發(fā)明的目的，提出一種微結構成形裝置，包含驅動模塊、模板及加熱模塊。
驅動模塊具有主體及膜體，且主體與膜體界定有容置空間。模板具有微結構，且微結構設置
于模板的一側。加熱模塊用于加熱基材。其中，當基材被加熱模塊加熱至可塑狀態(tài)時，充填
流體至容置空間以驅動膜體移動，使膜體帶動模板壓印基材，以將微結構成形于基材上。 根據(jù)本發(fā)明的又一目的，提出一種微結構成形方法，包含下列步驟。首先，提供加熱裝置及模板，模板具有微結構。接著，加熱基材，以將基材加熱至可塑狀態(tài)。接著，利用框
體密合基材及驅動模塊，驅動模塊具有容置空間及膜體，且容置空間與膜體相連通。接著，
填充氣體至容置空間，以驅動膜體帶動模板移動。最后，壓印微結構至基材。 根據(jù)本發(fā)明又一目的，提出一種導光板，其由上述微結構成形方法加工基材所制成。 綜上所述，根據(jù)本發(fā)明的微結構成形裝置、方法及導光板，可通過充填流體以帶動 膜體向外擴張以均勻精密驅動模板移動，使微結構均勻壓印成型于導光板上，從而可達到 快速且均勻成型的效果。


圖1為本發(fā)明的微結構成形裝置的第一示意圖； 圖2為本發(fā)明的微結構成形裝置的第二示意圖，其說明基材被加熱裝置軟化至可 塑狀態(tài)； 圖3為本發(fā)明的微結構成形裝置的第三示意圖，其說明通過充填流體至容置空 間，以膨脹擴張膜體而推動模板壓印微結構至基材上； 圖4為本發(fā)明的微結構成形裝置的第四示意圖，其說明由框體的孔道吹送氣體以 輔助分離基材及膜體； 圖5為本發(fā)明的微結構成形裝置的第五示意圖，其說明基材通過壓印成形微結 構；及 圖6為本發(fā)明的微結構成形方法的步驟流程圖。 附圖主要符號說明11為驅動模塊，110為主體，111為容置空間，112為膜體，113 為恒溫裝置，12為模板，121U61為微結構，13為框體，131為孔道，14為加熱模塊，15為流 體，16為導光板，Sll S18為步驟流程。
具體實施例方式
圖1、圖2及圖3分別為本發(fā)明的微結構成形裝置的第一示意圖、第二示意圖及第 三示意圖。圖中，微結構成形裝置包含兩個驅動模塊11、兩個模板12、兩個框體13及兩個 加熱模塊14。 驅動模塊11具有主體IIOJ莫體112及多個恒溫裝置113。膜體112可為硅膠等材 質(zhì)所制成的彈性(Elastic)體，并與主體110界定出容置空間lll，其為壓力室(pressure chamber)，且膜體112可受壓力膨脹而向外擴張，且于壓力釋放后可因彈性回復力而回復 至原位。恒溫裝置113則間隔設置于驅動模塊11內(nèi)，用以保持流體15及基材的工作溫度。 在此實施例中，基材可以導光板16來實施，但并不以此為限。 模板12可以精密電鑄方式所制造，且模板12的一側具有微結構121，而可將微結 構121以轉印復制的方式壓印導光板16?？蝮w13可為真空框架(vacuum frame)并設置于 驅動模塊11之間，并具有多個孔道131并用以夾持導光板16。其中，孔道131供導流由外 部吹送的氣體至導光板16及模板12。加熱模塊14分別設置于導光板16的兩側，用以對導 光板16加熱。當壓印微結構121于導光板16時，先利用加熱模塊14加熱導光板16，使導 光板16軟化至可塑狀態(tài)。
圖4及圖5分別為本發(fā)明的微結構的第四示意圖及第五示意圖。接著，將驅動模 塊11分別壓設于導光板16的兩側，使模板12與導光板16相接觸。接著，抽離框體13內(nèi) 的空氣，以使導光板結構成形裝置與外界形成壓差，使導光板16及驅動模塊11因氣密原理 而緊密接觸。接著，填充高壓流體15至容置空間111內(nèi)，由于容置空間111與膜體112相 連通，而使膜體112受流體15擠壓壓力而向外膨脹，以推動模板12朝導光板16位移。接 著，產(chǎn)生位移的模板12壓印微結構121至導光板16上，使導光板16的兩側分別成形微結構 161。由于填充于容置空間111的流體15可于各方向維持均等壓力而使容置空間111保持 在均壓狀態(tài)，因而使膜體112均勻受壓而可精準推動模板12位移，使模板12的微結構121 可準確精密成形復制(r印licate)于導光板16上。此外，框體13及驅動模塊11在壓印導 光板16時，因兩者保持在固定位置，從而可在其中形成有限空間，以限制膜體112的變形量 而可避免膜體112在充壓時破裂。接著，卸除釋放位于容置空間111內(nèi)的流體，使膜體112 不受高壓外力推擠而可利用彈性回復力移動復位。最后，吹送氣流至框體13的孔道131，使 氣體吹送至模體112及導光板16之間以輔助膜體112及導光板16分離。
圖6為本發(fā)明的微結構成形方法，其包含下列步驟
步驟Sll :提供加熱裝置及模板，模板具有微結構；
步驟S12 :加熱基材，以將基材加熱至可塑狀態(tài)； 步驟S13 :利用框體密合基材及驅動模塊，驅動模塊具有容置空間及膜體，且容置 空間與膜體相連通； 步驟S14 :抽離框體內(nèi)的空氣，以密合基材及驅動模塊的膜體；
步驟S15 :填充高壓流體至容置空間，以驅動膜體帶動模板移動；
步驟S16 :壓印微結構至基材，使基材成形此微結構； 步驟S17 :卸除容置空間的流體，以釋放容置空間的壓力而使膜體復位；及
步驟S18 :吹送氣體至框體的孔道，以輔助基材及模板相互分離。
其中，所述微結構成形方法，其流體可以水、油、空氣或氮氣來實施，加熱模塊可以
遠紅外線裝置、高周波裝置、鹵素燈或熱風裝置來實施，基材可以導光板來實施，但并不以
此為限。 綜上所述，本發(fā)明微結構成形裝置、方法及其導光板的效果在于通過填充流體至 容置空間，以均勻帶動模板移動，而使微結構可準確精密成形于導光板上，使得加工精度及 良率可較現(xiàn)有的注射成形方式更佳。 本發(fā)明微結構成形裝置、方法及其導光板的另一效果在于通過設置恒溫裝置來保 持流體及導光板的工作溫度，避免更換導光板或充填流體時導致導光板降溫，從而可快速 成形微結構。 以上所述僅為舉例性，而非為限制性。任何未脫離本發(fā)明的精神與范疇，而對其進 行的等效修改或變更，均應包含于本發(fā)明的權利要求書中。
權利要求
一種微結構成形裝置，包含驅動模塊，具有主體及膜體，所述主體及所述膜體界定有容置空間；模板，具有微結構，所述微結構設置于所述模板的一側；及加熱模塊，用于加熱基材；其中，當所述基材被所述加熱模塊加熱至可塑狀態(tài)時，充填流體至所述容置空間以驅動所述膜體移動，使所述膜體帶動所述模板壓印所述基材，以將所述微結構成形至所述基材上。
2. 根據(jù)權利要求1所述的微結構成形裝置，其特征在于還具有框體，所述框體用于密 合所述膜體及所述基材。
3. 根據(jù)權利要求2所述的微結構成形裝置，其特征在于所述框體還具有孔道，所述孔 道用于導流氣體至所述基材及所述模板。
4. 根據(jù)權利要求1所述的微結構成形裝置，其特征在于所述驅動模塊還具有多個恒溫 裝置，所述多個恒溫裝置用于保持所述流體及所述基材的工作溫度。
5. 根據(jù)權利要求1所述的微結構成形裝置，其特征在于所述流體為水、油、空氣或氮氣。
6. 根據(jù)權利要求1所述的微結構成形裝置，其特征在于所述加熱模塊為遠紅外線裝 置、高周波裝置、鹵素燈或熱風裝置。
7. 根據(jù)權利要求1所述的微結構成形裝置，其特征在于所述基材通過壓印所述微結構 以形成導光板。
8. —種微結構成形方法，包含步驟 提供加熱裝置及模板，所述模板具有微結構； 加熱基材，以將所述導光板加熱至可塑狀態(tài)；利用框體密合所述基材及驅動模塊，所述驅動模塊具有容置空間及膜體； 填充高壓流體至所述容置空間，以驅動所述膜體帶動所述模板移動；及 壓印所述微結構至所述基材。
9. 根據(jù)權利要求8所述的微結構成形方法，其特征在于當壓印所述微結構至所述導光 板后，還通過吹送氣體至所述框體的孔道，以輔助所述導光板及所述模板相互分離。
10. 根據(jù)權利要求8所述的微結構成形方法，其特征在于通過抽離所述框體內(nèi)的空氣 以密合所述導光板及所述驅動模塊。
11. 根據(jù)權利要求8所述的微結構成形方法，其特征在于通過設置多個恒溫裝置至所 述驅動模塊內(nèi)，以保持所述流體及所述導光板的工作溫度。
12. 根據(jù)權利要求8所述的微結構成形方法，其特征在于所述流體為水、油、空氣或氮氣。
13. 根據(jù)權利要求8所述的微結構成形方法，其特征在于所述加熱模塊為遠紅外線裝 置、高周波裝置、鹵素燈或熱風裝置。
14. 一種導光板，其由權利要求8至13的任一項所述的微結構成形方法加工所述基材 所制成。
全文摘要
本發(fā)明公開一種微結構成形裝置、方法及其導光板，其中微結構成形裝置包含驅動模塊、模板及加熱模塊。驅動模塊具有容置空間及膜體，且容置空間與膜體相連通。模板具有微結構，微結構設置于模板的一側。加熱模塊用于加熱基材。其中，當基材被加熱模塊加熱至可塑狀態(tài)時，充填流體至容置空間以驅動膜體移動，使膜體帶動模板壓印基材，以將微結構成形于基材上。
文檔編號B29C43/50GK101780699SQ20091000243
公開日2010年7月21日 申請日期2009年1月20日 優(yōu)先權日2009年1月20日
發(fā)明者莊元立, 洪勝忠, 范淑惠 申請人:晟銘電子科技股份有限公司