第三屆上銀優秀機械博士論文摘要選登

論文名稱：Linnik偏振白光干涉微納測量的關鍵技術研究

論文作者：合肥工業大學/ 董敬濤

指導教師：盧榮勝《研究領域：機器視覺及其應用、自動光學檢測技術、變形應變光學全場測量技術、光學微納測量技術、數字圖像處理及應用等。》

當前半導體、微機電、微光學系統的工藝研究和質量控制都需要用到精密測量。因此，針對微納米尺度的三維非接觸式測量系統及其技術的研究具有重要的學術價值和現實意義。論文提出了基于Linnik架構的偏振白光干涉三維非接觸式測量技術，主要在干涉系統的原理方法上進行了創新，在此基礎上搭建了實驗系統，并通過應用開發研究擴展了系統的測量功能。

原理方法上的創新主要包括以下幾個方面：

（1）在Linnik干涉架構中集成了自動對焦系統，實現了兩個干涉臂的快速自動對焦。自動對焦系統具有190μm的動態范圍，測量精度55 nm，自動對焦時間不大于0.3秒。

（2）在兩個干涉臂自動對焦的前提下，提出了干涉條紋自動搜索的策略和算法，實現了Linnik干涉條紋的自動搜索，速度為2.2 min/mm，定位誤差不超過一個干涉條紋周期。

（3）研究了用于測量膜厚多層干涉信號的解調算法，提出了傅立葉相位和振幅加權的透明膜厚測量技術，該技術結合了傅立葉相位的高分辨率和傅立葉振幅的高重復性的兩個優點。

（4）研究了移相干涉算法，提出了具有高計算效率和極小殘余寄生條紋量的五點差分格式移相算法。

（5）針對PZT移相器對波長具有依賴性的問題，提出了移相量八倍于半波片旋轉角的消色差幾何移相干涉技術，其具備了目前最大的幾何移相放大倍率和最好的消色差性。

針對不同的測量功能進行的應用開發研究主要包括以下幾個方面：

（1）通過表面三維形貌測量，得到了測量標準不確定度±3.6 nm，縱向測量精度誤差3.08 %，縱向理論分辨率為0.59 nm。

（2）利用多層干涉信號解調算法實現了透明膜厚三維測量，測量結果的縱向分辨率達到納米級。

（3）利用Linnik白光干涉架構結合偏振測量原理，通過對Berek補償器的標定，實現了對透明材料內部應力雙折射的測量。雙折射的相位延遲標準偏差不大于4°，主軸方向標準偏差不大于4.5°。

（4）利用消色差幾何移相干涉技術實現了三維斷層掃描測量。

通過以上原理方法上的創新和針對多種測量功能進行的應用開發研究，相信論文的研究成果在市場化應用前景方面具有一定的現實意義。

論文名稱：軟性顯示器之可撓特性量測研究

論文作者：臺灣交通大學/ 溫博浚

指導教師：呂宗熙《研究領域：智慧建筑之能源控制、電動車與輪內馬達、先進光碟機之設計與控制、撓性顯示器之特性量測、壓電致動器之設計與控制、車輛動力學與控制。》

相較于可撓電子產品，硬式電子產品已不能滿足人們的舒適與方便的生活型態。可撓顯示器是具有輕、薄、可撓與耐沖擊的顯示器，它在未來將成為一種熱門的電子產品。例如，可撓顯示器是具有和紙張一樣的互動能力之潛力。撓曲可撓顯示器可以當作是一個有效率的輸入技術，就如同在硬式顯示器之按鈕控制來執行導航、內容選擇、聽接電話、聽音樂和閱讀書籍等功能。因此，可撓顯示器的撓曲特性測試將會扮演相當重要的角色，尤其在目前的研究和生產階段。本研究的目的即是提出一個新的可撓特性檢測系統（FCIS），來為可撓顯示器在不同彎曲的條件下，測量其彎曲下之特性。為了量化彎曲條件，利用電荷耦合器（CCD）的最佳化快速反應滑動模式控制（OFRSMC）方法將是用來做可撓顯示器的曲率半徑之回饋控制。在可撓顯示器的制程中，針對可撓基板的薄膜沉積上之全域式殘留應力檢測是一個很重要的議題。因此，本研究提出利用共光程干涉術與平面大區域之扭轉式向列型液晶調變白光源的一個新穎性全域式殘留應力分布檢測方法。最終，本新的技術測試平臺，成功的利用OFRSMC的FCIS與全域式液晶調變共光程干涉術來針對可撓基板在彎曲多次后，來做其電性、光學和機械特性的檢測。除此之外，針對曲面顯示器的影像品質分析，本研究提出針對曲面顯示器的人眼視覺角度之邊界對比失效分析(ECFA)。為了分析曲面下之影像邊界對比，一個可撓膽固醇液晶顯示器將藉由FCIS來撓曲至不同的撓曲半徑，并藉由一個電荷耦合元件(CCD)亮度色度計來模擬人眼，以便分析在不同曲率半徑下之曲面影像的人眼最大視覺角度。因此，反復撓曲下之可撓顯示器的電性、光學與曲面影像品質特性之檢測結果，將有助于可撓顯示器之設計或其制造商來開發出具有人眼視覺大角度與便利的可撓顯示器產品。