CN101738658A - 光学元件及其制造方法、图像提取装置 - Google Patents

光学元件及其制造方法、图像提取装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种光学元件及其制造方法、图像提取装置。本发明的光学元件包括一基板，以及一光学结构形成于此基板上，此光学结构包括至少一有效区及一无效区，其中无效区具有一粗糙表面。本发明的图像提取装置包括一基板，一光学结构形成于此基板上，以及一具有一微结构的间隙物，此间隙物借由一粘着剂连接至此基板上，其中此微结构位于粘着剂与光学结构之间，以阻隔溢流的粘着剂。此外，本发明另提供一种光学元件的制造方法。本发明的无效区粗糙的表面可分散多余的光线以避免反射光及杂散光的产生，最终达到提高图像质量的目的。

Description

光学元件及其制造方法、图像提取装置
技术领域
本发明涉及一种光学元件，尤其涉及一种晶片级的光学元件、图像提取装置及其制造方法。
背景技术
近年来，因固相图像提取元件，如CCD(charged coupled device)型图像感应器、CMOS型图像感应器及其类似元件的大量应用，图像提取设备，如具有照相功能的移动电话及数码相机等日渐普及于日常生活中，且其功能越来越强大，尺寸也越来越小。在图像提取元件中，主要将某一物体成像于图像提取元件中的检测表面，以达到成像的目的，并读取及输出此图像。
图像提取设备中的光学元件包括反射元件，如镜片与折射/绕射及/或反射微光学元件，以影响光线的路径。
光学元件主要是利用模板的复制来制备，其通常需要一基本结构，其包括一基板及一复制材料在基板表面上，此复制材料可在复制的过程中定型及硬化。
光学元件包括有效区及无效区(非有效区)，传统上两者皆如镜子般光滑。然而，光滑的无效区会反射不需要的光线，以导致杂散光的产生，且杂散光会严重地影响图像的品质。此外，当二光学元件互相结合时，所使用的粘着剂会溢流至邻近光线路径(有效区)的区域。此溢流的粘着剂同样也会反射不需要的光线，并破坏图像。
图1A及图1B为传统晶片级光学元件的剖面图。参照图1A，光学元件10包括一基板12及镜片14。镜片14被区分成二个区域，包括无效区142及有效区144。如上所述，有效区及无效区皆非常平滑，以致于会反射不需要的光线，并影响图像的品质。此外，参照图1B，当二光学元件利用间隙物16及粘着剂18互相结合以形成晶片级图像提取镜片时，粘着剂18通常会溢流至邻近或接触无效区142的区域。同样地，不需要的光线也会被溢流出的粘着剂20所反射。图像感测器，如CMOS或CCD，因此通常会接收到此多余的反射光，并影响图像的品质。因此，半导体业界亟需一种新颖的光学结构及其制造方法来克服上述的问题。
发明内容
为克服现有技术缺陷，本发明提供一种光学元件，包括一基板，以及一光学结构，形成于基板上，光学结构具有至少一无效区及有效区，其中无效区具有一粗糙表面。
本发明另提供一种图像提取装置，包括一基板；一光学结构，形成于基板之上，以及一间隙物，其包括一微结构，间隙物借由一粘着剂接合于基板上，其中此微结构位于粘着剂与光学结构之间，以阻隔该粘着剂的溢流。
本发明还提供一种光学元件的制造方法，包括提供一基板；提供一模件，其具有至少一光滑表面部分及至少一粗糙表面部分，以定义出一光学结构的形状；压合模件及基板，其中此基板上具有一复制材料；将复制材料局限于基板上的一特定区域，其中此特定区域的范围大于光学结构的范围；硬化此复制材料以形成此光学结构，此光学结构包括至少一有效区及一无效区。
为了让本发明的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合所附图示，作详细说明如下。
附图说明
图1A-图1B显示传统晶片级光学元件的剖面图。
图2A为本发明一实施例的光学元件。
图2B为本发明另一实施例的光学元件。
图2C为本发明另一实施例的光学元件。
图3A-图3B为本发明光学元件的工艺剖面图。
图4为本发明图像提取装置的剖面图。
并且，上述附图中的附图标记说明如下：
10～光学元件；12、22、32、42～基板；14、24、34、44～光学结构(镜片)；142、242、342、422～无效区；144、244、444～有效区；16、46～间隙物；18、48～粘着剂；20～溢流出的粘着剂；34～复制材料；36～模件；362～粗糙表面部分；364～光滑表面部分；40～图像提取装置；50～微结构。
具体实施方式
在本发明一实施例中，本发明提供一光学元件。此光学元件包括一基板，以及一光学结构形成于基板上，其中光学结构至少包括一有效区及无效区，且无效区具有一粗糙的表面。具有粗糙表面的无效区可分散不需要的光线，以避免产生多余的光线，并增加图像的品质。
图2A至2C分别显示本发明光学元件的各实施例。应注意的是，为了清楚描述本发明的特征，图2仅为本发明实施例的简单图示，在实际应用时，本领域普通技术人员可依不同的需求增加或修改此半导体结构。
参照图2A，光学元件10，包括基板22及光学结构(镜片)24，其中光学结构24包括至少一无效区242及一有效区244。光学结构24的有效区244可具有一光滑表面及特定角度，以产生理想的图像。有效区的表面粗糙度Ra可为约1-20nm，或5-15nm。应注意的是，无效区242具有一粗糙表面。无效区242的表面粗糙度Ra可为约100-10000nm。在一实施例中，无效区的表面粗糙度Ra可为约500-5000nm。无效区粗糙的表面可分散多余的光线以避免反射光及杂散光的产生。
在另一实施例中，光学结构(镜片)24可根据不同的需求具有任何的形状以产生所希望的图像。例如，光学结构24可为一凹面镜或不规则镜片。参照图2B，光学结构24(凹面镜)包括一无效区242及有效区244，其中无效区242具有一粗糙的表面，其表面粗糙度Ra为约100-10000nm，但并不限于此。参照图2C，光学结构242为一不规则镜片，其包括多个无效区242及有效区244。相同地，有效区244具有光滑的表面，且无效区242具有粗糙的表面。无效区的表面具有一约100-10000nm的表面粗糙度Ra。在一实施例中，每个无效区242的表面可具有相同的粗糙度。在另一实施例中，各个无效区242彼此具有不同的表面粗糙度。
在本发明另一实施例中，本发明提供一种光学元件的制造方法。本发明的方法包括提供一基板，以及一模件，模件具有至少一光滑表面及一粗糙表面，且此模件可定义出光学结构的形状。本发明的方法还包括压合模件及含有复制材料的基板，将复制材料局限于基板上特定的区域内，其中此特定区域的范围大于基板上光学结构的范围。此外，硬化此材料以形成包含至少一有效区及无效区的光学结构。
图3A至3B为本发明光学元件的工艺剖面图。应注意的是，为了清楚描述本发明的特征，图3仅为本发明实施例的简单图示，在实际应用时，本领域普通技术人员可依不同的需求增加或修改此半导体结构。
参照图3A，提供一基板32。此基板可为玻璃基板或其他透明基板，例如石英基板。
提供一模件36。模件36可包括一个或多个部分，其可定义出光学结构，如镜片的形状。应注意的是，模件36的部分中，包括至少一粗糙表面部分362及光滑表面部分364，其中粗糙表面部分362具有一粗糙结构。此粗糙表面部分362可具有有一约100-10000nm或500-5000nm的表面粗糙度Ra。
粗糙表面部分362的表面可以任何适当的机械或化学方法来完成。可使用的方法包括，但不限于，研磨、蚀刻、咬花、砂磨及或放电加工程序(EDM)。业界中具有许多的工艺可用来制作粗糙表面部分362的表面，此本领域普通技术人员可根据不同的需求选择适当的方法及步骤。其他任何公知的方法或步骤也皆属于本发明的范畴。
图3B显示模件36及基板32的压合程序。将液状、粘状或弹性无规则的复制材料34置于模件36及/或基板32上。此复制材料34可为UV硬化成形的光学材料，如ExguideTM(ChemOptics)、
Figure G2009101377042D0000041
(Micro Resist)、PAK-01(Toyo Gosei)、TSR-820(Teijin Seiki)、或
Figure G2009101377042D0000042
flex(Inomat)。压合模件36及基板32力量可根据所使用的设备而定。例如，当模件置于基板上适当的位置时，施加一压力至模件上。此外，也可将基板置于模件上。在另一实施例中，所施加的力量可大于或小于模件的重量，且可利用一校准装置来控制模件与基板之间的距离。
在一实施例中，粗糙表面部分362被设计成可形成光学结构的无效区。在另一实施例中，粗糙表面362被设计成可控制复制材料34的流动，可借由毛细力量、表面张力及/或表面粗糙度来限制、控制及/或停止复制材料34的流动，以形成适当的光学结构。
在将模件置于基板上之后，进行复制材料的硬化。根据不同的复制材料，可选用不同的硬化处理，例如，UV处理。此外，也可借由冷却来进行硬化处理。接着，将模件及复制材料相互分离，复制材料会存留于基板上，并形成光学结构(镜片)，光学结构可借由粗糙表面部分362来形成一粗糙表面(无效区342)。
在本发明另一实施例中，本发明提供一图像提取装置。本发明的图像提取装置包括一基板，一光学结构形成于基板上，以及一具有一微结构之间隙物，其借由一粘着剂接合于基板上，其中此微结构位于粘着剂与光学结构之间，以阻隔溢流的粘着剂。本发明的微结构可阻隔溢流的粘着剂以保护光学结构。
图4为本发明图像提取装置的剖面图。应注意的是，为了清楚描述本发明的特征，图4仅为本发明实施例的简单图示，在实际应用时，此本领域普通技术人员可依不同的需求增加或修改此半导体结构。如图4所示，图像提取装置40包括基板42、光学结构44、以及间隙物46，间隙物46借由粘着剂48接合于基板上。间隙物46包括一个或多个微结构50，其位于粘着剂48及光学结构44之间(或光学结构的无效区)以阻隔溢流的粘着剂。微结构50的功能主要为阻隔溢流的粘着剂，以及保护光学结构。相同地，光学结构44可包括一无效区442及一有效区444，其中无效区442表面的表面粗糙度为约100-10000nm，或500-5000nm，但不限于此。
为抑制粘着剂的溢流，微结构50优选与基板贴合接触。任何适当的形状或外形皆属于本发明的范畴，例如，微结构50的形状包括，但不限于，条形、圆形、矩形、三角形或多边形。此外，微结构50可围绕粘着剂48。微结构50可以任何适当的材料及方法来制备。在一实施例中，间隙物46及微结构50以相同的材料及方法制备。在另一实施例中，间隙物46及微结构50以不同的材料及方法制备。
虽然本发明已以优选实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求所界定的范围为准。

Claims (14)

1.一种光学元件，包括
一基板，以及
一光学结构，形成于该基板上，该光学结构具有至少一无效区及有效区，其中该无效区具有一粗糙表面。
2.如权利要求1所述的光学元件，其中该无效区具有一100-10000nm的表面粗糙度。
3.如权利要求1所述的光学元件，其中该无效区具有一500-5000nm的表面粗糙度。
4.如权利要求1所述的光学元件，其中该光学结构为一镜片。
5.一种图像提取装置，包括
一基板；
一光学结构，形成于该基板之上，以及
一间隙物，其包括一微结构，该间隙物借由一粘着剂接合于该基板上，其中该微结构位于该粘着剂与该光学结构之间，以阻隔该粘着剂的溢流。
6.如权利要求5所述的图像提取装置，其中该微结构与该基板实质上贴合接触。
7.如权利要求5所述的图像提取装置，其中该微结构围绕该粘着剂。
8.如权利要求5所述的图像提取装置，其中该光学结构包括至少一有效区及无效区。
9.如权利要求8所述的图像提取装置，其中该微结构位于该无效区及该粘着剂之间。
10.一种光学元件的制造方法，包括
提供一基板；
提供一模件，其具有至少一光滑表面部分及至少一粗糙表面部分，以定义出一光学结构的形状；
压合该模件及该基板，其中该基板上具有一复制材料；
将该复制材料局限于该基板上的一特定区域，其中该特定区域的范围大于该光学结构的范围；
硬化该复制材料以形成该光学结构，该光学结构包括至少一有效区及一无效区。
11.如权利要求10所述的光学元件的制造方法，其中该无效区具有一100-10000nm的表面粗糙度。
12.如权利要求10所述的光学元件的制造方法，其中该无效区具有一500-5000nm的表面粗糙度。
13.如权利要求10所述的学元件的制造方法，其中该粗糙表面部分控制该复制材料的流动方向。
14.如权利要求10所述的学元件的制造方法，其中该光学结构为一镜片。
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