微光學薄膜製程技術與應用

刊登日期:2013/12/31
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結構微觀尺度由目前的微米-次微米到奈米,會出現許多光電與物理性的表面特性,光學功能不僅是增亮膜、擴散膜簡單的功能,其技術水平從接近光波長的光柵技術到小於光波長尺寸的光子晶體、抗反射結構與光波導等,都是可以應用的項目。微結構物理表面特性也是另一領域,超高表面積、超疏水、超親水、抗污、抗沾黏、防霧、強接著與透明導電等,都可透過微結構或微結構材料特性一起達成。目前開發光學技術應用在太陽能窗戶上,加強室內照度且同時發電,奈米結構抗反射薄膜、IR反射薄膜、分光光柵技術高準直光源與LED照明光擴散處理技術等。

關鍵光學元件與LED照明燈具市場發展
OSRAM投入OLED照明技術不遺餘力,在策略上除了可以掌握完整新光源材料與上下游的產業整合之外,相對也認為OLED面發光型的光源具有較適用於通用照明的柔和與舒適,所以在比較光源的特性時,將LED的光源進行均勻化後,再進行整體效率的比較(圖二)。就目前的光均勻化技術,包括延襲背光模組的導光板或擴散板,這樣的光學膜材料零組件(塑膠膜板)整體效率僅50%左右,意味無論使用到多高效率的晶片,封裝與散熱處理多完美,整個燈組裝置完成後,亮度都會大打折扣,整個燈具燈罩與光均勻化擴散的損耗是很龐大的,非常不利於經濟省電燈具的初衷。除了導光板、擴散板之外,目前的LED照明所使用的光學元件,主要是以投射燈型的透鏡組與LED燈泡的擴散燈殼為主。

微光學擴散技術的發展情況
最好的無眩光照明就是平面光源,以燈源發光型態點線面三種來看,面光源是最自然的發光型態,顯示器的背光源就是一個具有高度指向性的人工面光源,這些使用在顯示器的光學膜片板,直接應用在照明光源的均勻化上,其實是沈重的負擔,在光效率、環保(塑膠使用)與燈具設計上是一大挑戰。目前的LED透鏡設計是無法將LED光源變成面光源,有許多廠商意識到這點,開始針對LED照明專用的光學擴散片進行開發,特別是微光學擴散技術的擴散片,日本廠商Kuraray在今年Finetech展會展出各式的光學微透鏡膜片(圖六),隨著微透鏡陣列之微幾何型態的變化與排列密度,可以將LED光點擴散成十字形、星芒、橢圓等各種光源型態。


圖六、Kuraray LED微光學透鏡擴散片

工研院LED照明光擴散控制技術發展與應用
微光學透鏡薄膜最主要是微結構母板的開發,本實驗室自行建構一套完整的微加工與成型平台技術,以奈米轉印技術為主軸,利用非接觸式雷射加工原理與材料相互作用的特性,以雷射蝕刻微影的製程技術,開發出一系列光控制微結構薄膜型態,並完成Soft Imprint的連續式試量產準備,今年所產出的新一代微光學擴散片(圖九),最大尺寸達到300×300mm,可以滿足現有的室內燈具所需的尺寸規格,採用光學級無擴散添加的PC、PMMA、APET、PET等膜板材質。

工研院LED超薄光導薄膜技術發展與應用
LED產業在成本控制與製造上已經在關鍵的市場爆發點上,很容易就可以切入一般日常生活當中,光學膜產業也是處於轉型期,兩個產業目前交集(焦急)在顯示器與照明應用領域,一是夕陽,一是日出東方,新的應用出海口對兩大產業的前景非常重要,產業急迫尋找可開發與應用的投資產品與標的……以上內容為重點摘錄,如欲詳全文請見原文


圖十一、工研院之可調光微透鏡陣列技術可調光型變化

作者:趙志強、賴美君、蕭柏齡 / 工研院材化所
★本文節錄自「工業材料雜誌324期」,更多資料請見:http://www.materialsnet.com.tw/DocView.aspx?id=11529


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