專利名稱：激光二極管陣列制造微圖樣設(shè)備及微圖樣的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種激光二極管設(shè)備，特別有關(guān)于激光二極管陣列制造微圖樣的 設(shè)備及微圖樣的制造方法。
背景技術(shù)：
顯示器面板持續(xù)朝大尺寸化及可撓性發(fā)展。為達(dá)到快速且精確制造的效果，制造 方法包括黃光顯影制程、激光制程、噴墨印刷制程和熱寫頭(thermalprint head)印刷制程。傳統(tǒng)黃光顯影制程為成熟的半導(dǎo)體主流技術(shù)，其制程復(fù)雜且自動化生產(chǎn)成本高。 再者，C02激光制程亦為目前實(shí)際采用的制程技術(shù)，然而，其一條圖案(pattern)是由數(shù)條圖 案所組成，各條圖案之間易有線痕跡，且生產(chǎn)速度慢，激光熱源不穩(wěn)定且品質(zhì)不易控制。另 一方面，噴墨印刷制程制造成本低，然而噴墨液滴不易涂布所有材質(zhì)，且因液滴的揮發(fā)與歪 斜，易導(dǎo)致圖案品質(zhì)不穩(wěn)的問題。傳統(tǒng)微位相差(micro retarder)結(jié)構(gòu)的微位相差板包括兩個不同位相差的區(qū)域， 可通過經(jīng)過紅外線C02激光加熱處理和未經(jīng)過激光處理，形成交替相差不同區(qū)域的位相差 板。美國專利us 6，498，679，揭露使用紅外線0)2激光源加熱，制作圖案化位相差膜。每次 激光掃描只加工一條細(xì)線，由相鄰的多條細(xì)線構(gòu)成具相差差異的圖紋。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種激光二極管陣列制造微圖樣的設(shè)備及微圖樣的制造 方法，可以快速制造微圖樣的膜材。本發(fā)明的一實(shí)施例提供一種激光二極管陣列制造微圖樣的設(shè)備，包括一激光二 極管陣列具有至少一個激光二極管；其中各激光二極管所發(fā)出的光透過一透鏡聚焦在位于 一第一材料層上的一第二材料層。本發(fā)明另一實(shí)施例提供一種激光二極管陣列制造微圖樣的設(shè)備，包括一激光二 極管陣列具有至少一個激光二極管，其中各激光二極管所發(fā)出的光透過一透鏡聚焦在位于 一第一材料層上的一第二材料層；至少一軸驅(qū)動，以驅(qū)動第一材料層及第二材料層的移動； 以及一調(diào)整裝置，以調(diào)整各激光二極管之間的間距。本發(fā)明另一實(shí)施例提供一種微圖樣的制造方法，包括提供一激光二極管陣列制 造設(shè)備，該激光二極管陣列具有至少一個激光二極管；將其中各激光二極管所發(fā)出的光透 過一透鏡聚焦在位于一第一材料層上的一第二材料層，借此形成微圖樣于該第一材料層 上。本發(fā)明的激光二極管陣列制造微圖樣的設(shè)備及微圖樣的制造方法，利用激光二極 管陣列的輕小易排列生產(chǎn)的特性，能快速制造微圖樣的膜材。為使本發(fā)明能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合所附附圖，作詳細(xì)說明如下


圖1是顯示本發(fā)明的一實(shí)施例的使用激光二極管陣列制造微圖樣設(shè)備的架構(gòu)示 意圖；圖2A和2B是顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的激光二極管陣列的架構(gòu)示意圖；圖3A和3B是顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的激光二極管陣列制造微圖樣設(shè)備的架構(gòu)示 意圖；圖4A和4B是顯示根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的激光二極管陣列的架構(gòu)示意圖；以及圖5A和5B是顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的加工工件結(jié)構(gòu)示意圖。主要組件符號說明100 激光二極管陣列加工制造微圖樣的設(shè)備；110 激光二極管陣列；120 聚焦透鏡；130 基座；140 加工工件；150 精密軸承馬達(dá)；205 X-Y-Z軸微量規(guī)平臺；210 激光二極管陣列；220 激光二極管；225 散熱構(gòu)件(heat sink)；230 聚焦透鏡；240 聚焦鏡Z-軸于平臺；300a、300b 激光二極管陣列制造微圖樣的裝置；310 激光二極管陣列；320 加工工件；325 微圖樣；330 激光二極管測量光源；340 偵測器；X 加工工件的行進(jìn)方向；Y 激光二極管測量光源的測量方向；400a、400b 激光二極管陣列；410a,410b 固定架；420a、420b 多個激光二極管；510 第一材料層；515A、515B 不同相差的微圖樣；520 第二材料層。
具體實(shí)施例方式以下以各實(shí)施例詳細(xì)說明并伴隨著

的范例，做為本發(fā)明的參考依據(jù)。在 附圖或說明書描述中，相似或相同的部分皆使用相同的圖號。且在附圖中，實(shí)施例的形狀或是厚度可擴(kuò)大，并以簡化或是方便標(biāo)示。再者，附圖中各組件的部分將分別描述說明，值 得注意的是，圖中未繪示或描述的組件，為所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者所知的形式，另 外，特定的實(shí)施例僅為揭示本發(fā)明使用的特定方式，其并非用以限定本發(fā)明。本發(fā)明的一實(shí)施例提供一種使用激光二極管陣列(laser diode array)在加工或 制造微圖樣的設(shè)備。更明確地說，通過激光二極管陣列小型體積及成本低的特性，應(yīng)用在制 造微圖樣的技術(shù)。圖1是顯示本發(fā)明的一實(shí)施例使用的激光二極管陣列制造微圖樣設(shè)備的架構(gòu)示 意圖。在圖1中，一種激光二極管陣列制造微圖樣的設(shè)備100包括一激光二極管陣列110， 其具有至少一個激光二極管，其中各激光二極管所發(fā)出的光透過一透鏡120聚焦在位于一 第一材料層上的一第二材料層。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，通過單一激光二極管(laser diode), 或者多個激光二極管所構(gòu)成的陣列(laser diode array)架設(shè)在一支撐架上并固定于一基 座130上。加工工件140，例如欲制作微圖樣的軟板，具有一第二材料層設(shè)置在第一材料層 上。加工工件140設(shè)置于基座130或控制平臺上通過一精密軸承馬達(dá)150控制至少一軸驅(qū) 動，以驅(qū)動第一材料層及第二材料層的移動。在一實(shí)施例中，該驅(qū)動軸是用以調(diào)整第一及第 二材料層的移動速度快慢方式。圖2A和2B是顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的激光二極管陣列的架構(gòu)示意圖。請參閱圖 2k,激光二極管陣列210可由獨(dú)立的多個激光二極管加工模塊組成，例如8個錯開的激光二 極管加工模塊列。該各激光二極管所發(fā)出的光波長位于近紅外及可見光范圍。各個激光二 極管加工模塊的激光二極管220 (圖標(biāo)于圖2B)固定于X-Y-Z軸微量規(guī)平臺205上，一散 熱構(gòu)件(heat sink) 225固定于激光二極管220另一面，用以導(dǎo)出過剩的熱量。一聚焦透鏡 230固定聚焦鏡Z-軸于平臺240上。X-Y-Z軸微量規(guī)平臺205為一調(diào)整裝置，以調(diào)整各激 光二極管210之間的間距。在一實(shí)施例中，相鄰的激光二極管之間的距離是通過該調(diào)整裝 置調(diào)整。整體的激光二極管陣列是通過該調(diào)整裝置旋轉(zhuǎn)或傾斜。此外，Z-軸于平臺240為 一額外的調(diào)整裝置，以調(diào)整或移動各透鏡230和各激光二極管210的相對距離。該額外的 調(diào)整裝置亦可用以調(diào)整或移動各透鏡230和加工工件(例如第一和第二材料層)的相對距 離。在另一實(shí)施例中，該額外的調(diào)整裝置可通過X、Y、Z三軸調(diào)整移動方式控制各透鏡和各 激光二極管的相對距離，使得各透鏡和各激光二極管為同軸同中心對正排列。圖3A是顯示根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的激光二極管陣列制造微圖樣裝置的架構(gòu)示 意圖。在另一實(shí)施例中，還進(jìn)一步將激光二極管陣列制造微圖樣膜的技術(shù)，設(shè)計增列二項(xiàng)功 能，其一功能為檢查相差膜(retardation)的穿透率變化，另一功能為同時生產(chǎn)制造微相 差膜(P-retarder)，因此能快速生產(chǎn)又能提升制造良率，具有生產(chǎn)制造競爭優(yōu)勢。請參閱 圖3A，激光二極管陣列制造微圖樣的裝置300a包括激光二極管陣列310，一加工工件320 設(shè)置于激光二極管陣列310下方。激光二極管測量光源330和偵測器340分別設(shè)置于加工 工件320的上方和下方，用以測量在加工時工件320上微圖樣325的相差變化。在此實(shí)施 例中，測量光源330和偵測器340是以陣列的型式排列，例如3A圖所示的三排或更緊密的 排列。在進(jìn)行制造微圖樣膜的制程中，激光二極管測量光源的測量方向是沿著Y方向進(jìn)行， 而加工工件320的行進(jìn)方向是沿著X方向移動。在另一實(shí)施例中，測量光源330和偵測器 340可為單排配列并整合于激光二極管陣列310，如圖3B所示的激光二極管陣列制造微圖 樣的裝置300b。值得注意的是，由激光二極管測量光源330和偵測器340構(gòu)成至少一激光光源檢測系統(tǒng)，與激光二極管陣列同步生產(chǎn)及同步檢查。雖然本發(fā)明實(shí)施例是以穿透式的 激光光源檢測系統(tǒng)為例，即激光二極管測量光源330和偵測器340分別位于加工工件320 的不同側(cè)，然而應(yīng)了解的是，亦可選擇反射式的激光光源檢測系統(tǒng)，將激光二極管測量光源 330和偵測器340設(shè)置于加工工件320的同一側(cè)。圖4A和4B是顯示根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的激光二極管陣列的架構(gòu)示意圖。請參 閱圖4A，所述激光二極管陣列400a可包括多個激光二極管420a所構(gòu)成的二維的陣列(例 如方陣或矩陣)固定于固定架410a上。另擇一地，請參閱圖4B，激光二極管陣列400b可包 括多個激光二極管420b所構(gòu)成的二維的陣列(例如菱形方陣或菱形矩陣)固定于固定架 410b上?；蛘?，利用一旋轉(zhuǎn)控制裝置控制圖4A的激光二極管陣列400a的旋轉(zhuǎn)角度以控制 相鄰激光二極管之間的間距。圖5A和5B是顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的加工工件結(jié)構(gòu)示意圖。用于激光二極管 陣列制造微圖樣的加工工件包括第二材料層520設(shè)置于第一材料層510之上。第一材料 層510可為一欲微圖樣的膜材。在另一實(shí)施例中，第二材料層520可為激光吸收膜，例如 可吸收激光的黑色PET膜。第二材料層520是以膠或靜電貼附于第一材料層510上?；?者，該第二材料層520為一直接形成于第一材料層510上的含染料色劑層。利用激光二極 管(laser diode)所提供功率(power)產(chǎn)生紅外(IR)光，直接照射在第一材料層510上的 第二材料層520 (例如黑色保護(hù)膜或者激光吸收層)，以形成有序的且具不同相差的微圖樣 515A、515B(如圖5B所示)，最后移除或揭下第一材料層510上的第二材料層520。在進(jìn)行激光二極管陣列制造微圖樣的過程時，各個激光可固定于一測試機(jī)械臂 上，用以測試激光二極管(testing robot of laser diode)。在欲微圖樣膜的路徑上， 利用精密軸承馬達(dá)將欲微圖樣膜進(jìn)行驅(qū)動，并利用激光二極管(laserdiode)所提供功率 (power)產(chǎn)生紅外(IR)光，直接照射在欲制造微圖樣的膜上的黑色保護(hù)膜(或者激光吸收 層)。由于所使用的黑色保護(hù)膜(或激光吸收層)具有耐高溫、不反射光源、及不易讓光穿 透的特性，使得激光二極管所發(fā)射的光在極短時間被轉(zhuǎn)成熱能，進(jìn)而利用此熱能來形成微 圖樣于膜上。應(yīng)了解的是，利用所述激光二極管陣列(laser diode array)加工微圖樣膜 的制造方法與裝置，配合精密軸承馬達(dá)，將欲微圖樣的膜材進(jìn)行驅(qū)動的速度控制，可構(gòu)成快 速生產(chǎn)的激光二極管陣列設(shè)備。再者，可將激光二極管陣列設(shè)計成掃描(scan)各種不同間 距(Pitch)的線條圖案。在另一實(shí)施例中，利用黑色保護(hù)膜(或例如激光吸收層，其需涂布 (coating)后再去除)，在激光二極管加工制造后撕去即可(亦即，可充分利用原來保護(hù)膜 無用的特性)。在另一實(shí)施例中，通過使用激光二極管陣列(如圖3A、3B所示)的輕小易排列生 產(chǎn)的特性，能快速制造微圖樣的膜材，上述特性在大尺寸微圖樣制造的膜材就顯得非常重 要。其主要原理是讓激光二極管所發(fā)出紅外光直接透過凸透鏡，聚焦在欲制造微圖的膜材 上的黑色保護(hù)膜(或激光吸收層)。值得注意的是，此黑色保護(hù)膜具有耐高溫、不易透光、 及不易光反射的材料特性。因此，由激光二極管所發(fā)出光源能輕易被黑色保護(hù)膜吸收而轉(zhuǎn) 換成熱源，由于黑色保護(hù)膜平貼在欲制造微圖樣的膜材表面上，是為了保護(hù)膜材避免刮傷 及損害，因此當(dāng)黑色保護(hù)膜吸收紅外光而產(chǎn)生溫度(例如超過65°C時)，則此和黑色保護(hù)膜 (吸收層)相貼合的欲制造微圖樣的膜材，因黑色保護(hù)膜(或激光吸收層)熱源傳導(dǎo)的影響 使欲制造微圖樣的膜材受熱而產(chǎn)生線條圖案(例如微位相差變化(retardation))。因此，黑色保護(hù)膜一來可當(dāng)欲微圖樣膜材的保護(hù)膜使用，二來可當(dāng)吸收層將激光二極管的光吸收 轉(zhuǎn)變成熱源來制造微圖樣膜材。當(dāng)激光二極管加工黑色保護(hù)膜而產(chǎn)生有圖樣或位相差變化 的微圖樣膜材后，只要撕去黑色保護(hù)膜即可。在另一實(shí)施例中，如果使用激光吸收層的方 式，則可先將激光吸收層涂布在欲微圖樣的膜材(retarder)上，待激光加工后，再去除激 光吸收層。由此，則微圖樣膜材可快速制造而獲得。再者，在另一實(shí)施例中，其基本構(gòu)想為將一激光二極管(或激光二極管陣列)架設(shè) 在用于此激光二極管的測試臂(testing robot of laser diode)的欲微圖樣膜材路徑上， 利用精密軸承馬達(dá)將欲微圖樣膜材進(jìn)行驅(qū)動，并利用激光二極管所提供功率產(chǎn)生紅外光， 直接照射在欲微圖樣膜材上的黑色保護(hù)膜(或激光吸收層)。因?yàn)槭褂玫暮谏Ｗo(hù)膜(或 激光吸收層)具有耐高溫、不反射光源、及不易讓光穿透的特性，因此能將激光發(fā)射的光在 極短時間內(nèi)轉(zhuǎn)成熱，進(jìn)而利用此熱源來形成微圖樣于膜材上。因此，利用各種不同的激光二極管陣列的排列方式(例如將激光二極管陣列設(shè)計 成可掃描各種不同的間距線條圖案)，即可一次處理多條圖樣(pattern)，配合研發(fā)的黑色 保護(hù)膜(例如激光吸收層)將光轉(zhuǎn)變成熱源，讓黑色保護(hù)膜(激光吸收層)的熱源，影響 下一層的膜材而產(chǎn)生結(jié)構(gòu)或位相差變化，亦即用體積小的激光二極管陣列所發(fā)射的光間接 (被黑色保護(hù)膜或激光吸收層所接收)產(chǎn)生熱，利用此熱源來快速制造微圖樣膜材，當(dāng)激光 二極管所發(fā)射的光照射黑色保護(hù)膜(或激光吸收層)完畢后可撕掉黑色保護(hù)膜(或利用激 光吸收層的方式，則需先涂布在欲加工的膜上，待激光加工后再去除激光吸收層)，則可獲 得微圖樣于膜材上，具有快速制造及生產(chǎn)成本低的制造優(yōu)勢。在另一實(shí)施例中，利用激光二極管陣列(例如圖3A、3B所示在制造微圖樣的設(shè) 備)，通過激光二極管陣列(laser diode array)體積小及成本低的特性(例如激光二極 管的最大輸出功率可為3W，波長可為808nm)，配合激光二極管控制器(電流控制范圍可為 0至士4A)用在微位相差膜的制造應(yīng)用，可解決傳統(tǒng)C02激光體積大、成本高、應(yīng)用于制造微 位相差膜速度慢的問題。再者，相鄰的激光二極管之間的間距(pitch)為可調(diào)整方式，用來 制造各種不同間距(Pitch)的線條圖案。另外，此激光二極管陣列(laser diode array) 亦可旋轉(zhuǎn)及傾斜排列，達(dá)到不同間距(Pitch)的掃描(scan)方式(如圖4A、4B所示)，在大 尺寸微圖樣加工的膜材應(yīng)用是很具潛力的技術(shù)之一。本發(fā)明雖以各種實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明的范圍，任何所屬技 術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可做些許的更動與潤飾，因 此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求書所界定的范圍為準(zhǔn)。
8
權(quán)利要求
一種激光二極管陣列制造微圖樣的設(shè)備，其特征在于，包括一激光二極管陣列具有至少一個激光二極管；其中各激光二極管所發(fā)出的光透過一透鏡聚焦在位于一第一材料層上的一第二材料層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光二極管陣列制造微圖樣的設(shè)備，其特征在于，該第二材 料層是以膠或靜電貼附于該第一材料層上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光二極管陣列制造微圖樣的設(shè)備，其特征在于，該第二材 料層為激光吸收膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光二極管陣列制造微圖樣的設(shè)備，其特征在于，該第二材 料層為黑色激光吸收膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光二極管陣列制造微圖樣的設(shè)備，其特征在于，該第二材 料層為一直接形成于該第一材料層上的含染料色劑層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光二極管陣列制造微圖樣的設(shè)備，其特征在于，該第一材 料層為一欲微圖樣的膜材。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光二極管陣列制造微圖樣的設(shè)備，其特征在于，該第一材 料層為一位相差膜。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光二極管陣列制造微圖樣的設(shè)備，其特征在于，該各激光 二極管所發(fā)出的光波長位于近紅外及可見光范圍。
9.一種激光二極管陣列制造微圖樣的設(shè)備，其特征在于，包括一激光二極管陣列具有至少一個激光二極管，其中各激光二極管所發(fā)出的光透過一透 鏡聚焦在位于一第一材料層上的一第二材料層；至少一軸驅(qū)動，以驅(qū)動第一材料層及第二材料層的移動；以及一調(diào)整裝置，以調(diào)整各激光二極管之間的間距。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的激光二極管陣列制造微圖樣的設(shè)備，其特征在于，該驅(qū)動軸 是用以調(diào)整第一及第二材料層的移動速度快慢方式。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的激光二極管陣列制造微圖樣的設(shè)備，其特征在于，還包括一 額外的調(diào)整裝置，以調(diào)整或移動各透鏡和各激光二極管的相對距離。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的激光二極管陣列制造微圖樣的設(shè)備，其特征在于，該額外 的調(diào)整裝置是通過X、Y、Z三軸調(diào)整移動方式控制各透鏡和各激光二極管的相對距離。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的激光二極管陣列制造微圖樣的設(shè)備，其特征在于，還包括一 額外的調(diào)整裝置，以調(diào)整或移動各透鏡和該第一材料層的相對距離。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的激光二極管陣列制造微圖樣的設(shè)備，其特征在于，各透鏡和 各激光二極管為同軸同中心對正排列。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的激光二極管陣列制造微圖樣的設(shè)備，其特征在于，相鄰的激 光二極管之間的距離是通過該調(diào)整裝置調(diào)整。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的激光二極管陣列制造微圖樣的設(shè)備，其特征在于，整體的激 光二極管陣列是通過該調(diào)整裝置旋轉(zhuǎn)或傾斜。
17.根據(jù)權(quán)利要求9所述的激光二極管陣列制造微圖樣的設(shè)備，其特征在于，還包括至 少一激光光源檢測系統(tǒng)，與該激光二極管陣列同步生產(chǎn)及同步檢查。
18.—種微圖樣的制造方法，其特征在于，包括提供一激光二極管陣列制造設(shè)備，該激光二極管陣列具有至少一個激光二極管； 將其中各激光二極管所發(fā)出的光透過一透鏡聚焦在位于一第一材料層上的一第二材 料層，以形成微圖樣于該第一材料層上。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的微圖樣的制造方法，其特征在于，該第二材料層是以膠或 靜電貼附于該第一材料上。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的微圖樣的制造方法，其特征在于，該第二材料層為激光吸 收膜。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的微圖樣的制造方法，其特征在于，該第二材料層為黑色激 光吸收膜。
22.根據(jù)權(quán)利要求18所述的微圖樣的制造方法，其特征在于，該第二材料層為一直接 形成于該第一材料上的含染料色劑層。
23.根據(jù)權(quán)利要求18所述的微圖樣的制造方法，其特征在于，該第一材料層為一欲微 圖樣的膜材。
24.根據(jù)權(quán)利要求18所述的微圖樣的制造方法，其特征在于，該第一材料層形成一位相差膜。
25.根據(jù)權(quán)利要求18所述的微圖樣的制造方法，其特征在于，該各激光二極管所發(fā)出 的光波長位于近紅外及可見光范圍。
全文摘要
一種使用激光二極管陣列制造微圖樣的設(shè)備及微圖樣的制造方法。上述激光二極管陣列設(shè)備包括一激光二極管陣列具有至少一個激光二極管，其中各激光二極管所發(fā)出的光透過一透鏡聚焦在一第二材料位于一第一材料上。至少一軸驅(qū)動，以驅(qū)動第一材料層及第二材料層的移動，以及一調(diào)整裝置，以調(diào)整各激光二極管之間的間距。
文檔編號G02B5/30GK101875482SQ20091017055
公開日2010年11月3日 申請日期2009年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月28日
發(fā)明者蔡榮源, 陳英棋 申請人:財團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院