CN106443838B - 一种蓝宝石摄像头镜片及其制备方法 - Google Patents

一种蓝宝石摄像头镜片及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种蓝宝石摄像头镜片及其制备方法，蓝宝石基板，所述蓝宝石基板正面设有减反射纳米图形阵列，该蓝宝石背面设有中心透光区和光子晶体装饰区，中心透光区设置在蓝宝石背面的中心区域，光子晶体装饰区设在中心透光区边缘和蓝宝石基板边缘之间的区域上，该减反射纳米图形阵列、中心透光区和光子晶体装饰区构成镜片单元，先在蓝宝石基板正面制作减反射纳米图形阵列，然后再在该蓝宝石基板背面制作中心透光区和光子晶体装饰区。本发明具有高透射率、立体感强、色泽丰富的特点。

Description

一种蓝宝石摄像头镜片及其制备方法
技术领域
本发明属于摄像头镜片的技术领域，具体地说是一种主要应用在手机、平板电脑等移动终端上的蓝宝石摄像头镜片及其制备方法。
背景技术
近年来，智能手机、平板电脑等移动终端已经在国内外得到大规模推广使用，成为人们生活中无可替代的必备品。其中，高像素拍照功能已经是智能手机不可或缺的标配功能之一，从而对手机摄像头镜片提出了高透射率、高耐磨性等性能要求。蓝宝石材料由于其高硬度、耐磨损和透光波段宽等物理化学及光学特性，已经作为高端智能手机摄像头镜片而得到广泛应用。为了增加智能手机外观形态的美观效果，行业内制造商在手机镜片上引入了各类装饰设计，如太阳纹、CD纹等。
目前，蓝宝石材料作为手机摄像头镜片本身和镜片表面装饰件设计及加工仍存在以下二个方面的不足：
1、相对普通玻璃的折射率n≈1.5，蓝宝石材料的折射率高达n≈1.78，高折射率差产生更高的菲涅尔反射损失，从而降低入射光的透射率；另外，被反射的光线影响拍照过程，产生炫光和成像不清晰等现象。
2、传统的摄像头镜片表面图案主要是通过采用印刷油墨烘烤结合金属沉积工艺实现，存在加工工艺复杂，图案容易脱落且色彩单调等问题。此外，由于加工精度不高，在镜片表面不能实现尺寸与可见光波长相比拟的纳米级图案，因而，基于传统的加工技术，很难获得立体感强、色泽丰富的光子晶体结构色。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种蓝宝石摄像头镜片及其制备方法，具有高透射率、立体感强、色泽丰富的特点。
为了解决上述技术问题，本发明采取以下技术方案：
一种蓝宝石摄像头镜片，包括蓝宝石基板，所述蓝宝石基板正面设有减反射纳米图形阵列，该蓝宝石背面设有中心透光区和光子晶体装饰区，中心透光区设置在蓝宝石背面的中心区域，光子晶体装饰区设在中心透光区边缘和蓝宝石基板边缘之间的区域上，该减反射纳米图形阵列、中心透光区和光子晶体装饰区构成镜片单元。
所述中心透光区呈圆形，光子晶体装饰区呈圆环状排布，光子晶体装饰区的内径等于中心透光区的直径，光子晶体装饰区的外径等于蓝宝石基板的直径。
所述光子晶体装饰区中光子晶体的周期为300nm～10μm，高度为100nm～2μm。
所述光子晶体装饰区的横截面形貌包括但不限于三角形、梯形或矩形。
所述减反射纳米图形阵列为周期性规则排布或准周期性规则排布，并且该减反射纳米图形阵列的最近邻间距为50nm～300nm，高度为50nm～500nm。
所述减反射纳米图形阵列的形貌包括但不限于圆锥体、抛物体或具有渐变折射率的蛾眼结构。
所述中心透光区的直径为3mm～18mm，蓝宝石基板的直径为4mm～24mm，蓝宝石基板的厚度为0.2mm～0.7mm。
一种蓝宝石摄像头镜片的制备方法，包括以下步骤：
S1，选取双面抛光的蓝宝石基板，进行清洗；
S2，在蓝宝石基板正面形成掩膜图形，掩膜图形的直径为50nm～300nm，掩膜图形的最近邻间距为50nm～300nm；
S3,将掩膜图形转移到蓝宝石基板表面，形成减反射纳米图形阵列，该减反射纳米图形阵列的形貌为圆锥体、抛物体或具有渐变折射率的蛾眼结构，纳米图形阵列的高度为50nm～500nm；
S4,对形成有减反射纳米图形阵列的蓝宝石基板进行清洗，在该蓝宝石基板的背面涂覆光阻层；
S5,在光阻层表面形成光阻掩膜图形，该光阻掩膜图形包括被光阻层覆盖的中心无图形区域和边缘周期性圆环状的光子晶体掩膜图形区域；
S6，将光阻掩膜图形转移到蓝宝石基板背面，被光阻层覆盖的中心无图形区域形成中心透光区，光子晶体掩膜图形区域则形成圆环状光子晶体装饰区，该圆环状光子晶体装饰区的横截面形貌包括但不限于三角形、梯形或矩形，该圆环状光子晶体装饰区的高度为100nm～2μm；
S7,对蓝宝石基板进行划片切割，获得蓝宝石摄像头镜片单元。
所述步骤S2中，采用纳米压印方式、纳米球自组装方式或阳极氧化铝方式在蓝宝石正面形成掩膜图形；步骤S3中，采用等离子体干法刻蚀或反应离子束刻蚀方法将掩膜图形转移到蓝宝石基板正面。
所述步骤S5中，采用纳米压印方式、压印方式或光刻方式在蓝宝石基板的背面形成光阻掩膜图形；步骤S6中，采用等离子体干法刻蚀或反应离子束刻蚀方式将光阻掩膜图形转移到蓝宝石基板背面。
本发明通过具有以下有益效果：
1、在蓝宝石镜片表面引入减反射纳米图形阵列结构，可以增加入射光的透射率，并降低反射光的干扰强度，从而更有利于改善拍照质量和提高成像清晰度。
2、在蓝宝石镜片边缘引入了光子晶体结构，光子晶体衍射效应产生的五彩斑斓结构色形成立体炫彩效果，增加了手机外观美感、给人耳目一新的效果。
附图说明
附图1为本发明剖面结构示意图；
附图2为本发明中镜片单元背面的俯视示意图；
附图3为本发明蓝宝石基板上设置多个镜片单元的结构示意图；
附图4为本发明方法的制备流程示意图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合附图对本发明作进一步的描述。
如附图1和2所示，本发明揭示了一种蓝宝石摄像头镜片，包括蓝宝石基板2，所述蓝宝石基板2正面设有减反射纳米图形阵列1，该蓝宝石背面2设有中心透光区4和光子晶体装饰区3，中心透光区设置在蓝宝石背面的中心区域，光子晶体装饰区设在中心透光区边缘和蓝宝石基板边缘之间的区域上，该减反射纳米图形阵列1、中心透光区4和光子晶体装饰区3构成镜片单元10。中心透光区呈圆形，光子晶体装饰区呈圆环状排布，并且通常由多个圆状分布设置，各圆环间的间隔距离可以均等，也可以不均等，对于各圆环的粗细也可以相同或者不同，光子晶体装饰区的内径等于中心透光区的直径，光子晶体装饰区的外径等于蓝宝石基板的直径。在同一个蓝宝石基板2上可同时设置多个镜片单元10，相邻的镜片单元之间可按照一定间隔距离规则排布，或者不规则排布。
此外，光子晶体装饰区中光子晶体的周期为300nm～10μm，高度为100nm～2μm。光子晶体装饰区的横截面形貌包括三角形、带有侧壁弧度的类三角形、梯形或矩形，或者其他形状，在此并无具体限定。
减反射纳米图形阵列为周期性规则排布或准周期性规则排布，并且周期为50nm～300nm，高度为50nm～500nm。减反射纳米图形阵列的形貌包括圆锥体、准圆锥体、抛物体或具有渐变折射率的蛾眼结构，或者其他。
另外，中心透光区的直径为3mm～18mm，蓝宝石基板的直径为4mm～24mm，蓝宝石基板的厚度为0.2mm～0.7mm，蓝宝石的直径可以按照手机镜头的规格进行灵活选取。
通过发明通过减反射纳米图形阵列，增加入射光的透射率，并降低反射光的干扰强度，从而更有利于改善拍照质量和提高成像清晰度；而光子晶体装饰区，利用光子晶体衍射效应产生的五彩斑斓结构色形成立体炫彩效果，增加了手机外观美感、给人耳目一新的效果。
另一方面，本发明还揭示了一种蓝宝石摄像头镜片的制备方法，下面通过具体的实施来对该制备方法进行详细阐述。
实施例一
一种蓝宝石摄像头镜片的制备方法，采用纳米压印方式结合等离子干法刻蚀方式来制备蓝宝石摄像头镜片，其中减反射纳米图形阵列的最近邻间距为50nm～300nm，光子晶体的周期为300nm～2μm，如附图3所示，具体包括以下步骤：
S1，首先将2～4英寸的蓝宝石基板2进行双面抛光，抛光后的蓝宝石基板厚度控制在0.2mm～0.7mm，清洗去除蓝宝石基板表面的污染物。
S2，在蓝宝石基板2的正面旋涂适用于紫外纳米压印的光阻层5，光阻层的厚度为100nm～600nm,该光阻层的厚度取决于胶本身的耐刻蚀性能和减反射纳米图形凸起的高度；将带有光阻层的蓝宝石基板放入纳米压印设备的压印平台上，进入纳米压印工艺环节，在蓝宝石基板表面复制出与模板图形尺寸一致的圆柱形纳米级掩膜图形6，该掩膜图形的直径为50nm，掩膜图形的最近邻间距为100nm。
S3，将带有圆柱形纳米级掩膜图形6的蓝宝石基板2放入等离子体（ICP）设备中进行干法刻蚀，在蓝宝石表面制备减反射纳米图形阵列1，该减反射纳米图形阵列的形貌为圆锥体，该减反射纳米图形阵列的高度为50nm。
S4，将带有减反射纳米图形阵列1的蓝宝石基板2进行清洗，并在蓝宝石基板2的背面旋涂光阻层7。
S5，将蓝宝石基板2放入纳米压印设备中，采用纳米压印方式在蓝宝石基板2的背面制备出光阻掩膜图形8，该光阻掩膜图形8包括被光阻层覆盖的中心无图形区域和边缘周期性圆环状的光子晶体掩膜图形区域；
S6，将蓝宝石基板放入等离子体设备中进行干法刻蚀，被光阻层覆盖的中心无图形区域形成中心透光区4，在蓝宝石表面制备出圆环形光子晶体结构形成圆环状光子晶体装饰区3，该光子晶体横截面形貌为三角形，圆环状光子晶体装饰区的高度为100nm—1μm。
S7，对蓝宝石基板进行清洗后，进行激光划片切割，获得蓝宝石镜片单元。
实施例二
采用纳米球自组装方式、步进式光刻方式结合等离子体干法刻蚀方式实现蓝宝石摄像头镜片的方法，其中采用纳米球自主装方式结合等离子体干法刻蚀方式制备最近邻间距为100nm—300nm的减反射纳米图形阵列，采用步进式光刻方式制备周期为2μm—10μm的光子晶体结构，具体包括如下制备步骤：
S1，将2～4英寸的蓝宝石基板进行双面抛光，抛光后的蓝宝石基板厚度控制在0.2mm～0.7mm，清洗去除该蓝宝石基板表面的污染物。
S2，首先将直径为100nm～300nm的SiO2纳米球材料稀释到有机溶剂中，并控制SiO2纳米球的浓度、比例；然后将蓝宝石基板倾斜浸没到溶剂中，采用溶液挥发或拉伸蓝宝石基板的方式，在蓝宝石基板正面沉积一层单层SiO2纳米球，纳米球呈现六角密堆积的准周期排布，SiO2纳米小球在刻蚀过程中充当掩膜图形的作用。
S3，将带有SiO2纳米小球的蓝宝石基板放入等离子体（ICP）设备中进行干法刻蚀，在蓝宝石表面制备减反射纳米图形阵列，该减反射纳米图形阵列为抛物体，减反射纳米图形阵列的高度为300 nm。
S4,将带有减反射纳米图形阵列的蓝宝石基板进行清洗，并在蓝宝石基板的背面旋涂光阻层。
S5，将蓝宝石基板放入Stepper光刻设备中，采用步进式曝光方式在蓝宝石基板的背面制备出光阻掩膜图形，该光阻掩膜图形包括被光阻层覆盖的中心无图形区域和边缘周期性圆环状的光子晶体掩膜图形区域。
S6，将蓝宝石基板放入等离子体设备中进行干法刻蚀，被光阻层覆盖的中心无图形区域形成中心透光区，在蓝宝石表面制备出圆环形光子晶体结构形成圆环状光子晶体装饰区，该光子晶体横截面形貌为带有侧壁弧度的类三角形，图形高度500nm—2μm。
S7，对蓝宝石基板进行清洗后，进行激光划片切割，获得蓝宝石镜片单元。
实施例三
采用阳极氧化铝（AAO）方式、步进式光刻方式结合等离子体干法刻蚀方式实现蓝宝石摄像头镜片的方法，其中采用AAO技方式结合等离子体干法刻蚀方式制备最近邻间距为100nm～300nm的减反射纳米图形凸起阵列，采用步进式光刻技术制备周期为2μm～10μm的光阻晶体结构，具体包括如下制备步骤：
S1，将2～4英寸的蓝宝石基板进行双面抛光，抛光后的蓝宝石基板厚度控制在0.2mm～0.7mm，清洗去除该蓝宝石基板表面的污染物。
S2，采用阳极氧化铝（AAO）方式制备出最近邻间距为100nm～300nm的AAO薄膜层；采用腐蚀的方式将AAO薄膜层与铝基底分开，并进行通孔处理；将AAO薄膜层贴附在蓝宝石基板的下面，充当刻蚀掩膜图形。
S3，将带有AAO薄膜的蓝宝石基板放入等离子体（ICP）设备中进行干法刻蚀，在蓝宝石正面制备减反射纳米图形阵列，该减反射纳米图形阵列的形貌为倒立的准圆锥体，减反射纳米图形阵列的高度为500 nm。
S4，将带有减反射纳米图形阵列的蓝宝石基板进行清洗，并在蓝宝石基板的背面旋涂光阻层。
S5，将蓝宝石基板放入Stepper光刻设备中，采用步进式曝光方式在蓝宝石基板的背面制备出光阻掩膜图形，该光阻掩膜图形包括被光阻层覆盖的中心无图形区域和边缘周期性圆环状的光子晶体掩膜图形区域。
S6，将蓝宝石基板放入等离子体设备中进行干法刻蚀，被光阻层覆盖的中心无图形区域形成中心透光区，在蓝宝石表面制备出圆环形光子晶体结构形成圆环状光子晶体装饰区，该光子晶体横截面形貌为梯形，图形高度为100nm—2μm。
S7，对蓝宝石基板进行清洗后，进行激光划片切割，获得蓝宝石镜片单元。
此外，对于减反射纳米图形阵列还可以为具有渐变折射率的蛾眼结构或者其他形状，圆环状光子晶体装饰区的横截面形貌还可以为矩形或者其他形状。
需要说明的是，以上所述并非是对本发明技术方案的限定，在不脱离本发明的创造构思的前提下，任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种蓝宝石摄像头镜片的制备方法，包括以下步骤：
S1，选取双面抛光的蓝宝石基板，进行清洗；
S2，在蓝宝石基板正面形成掩膜图形，掩膜图形的直径为50nm～300nm，掩膜图形的最近邻间距为50nm～300nm；
S3,将掩膜图形转移到蓝宝石基板表面，形成减反射纳米图形阵列，该减反射纳米图形阵列的形貌为圆锥体、抛物体或具有渐变折射率的蛾眼结构，纳米图形阵列的高度为50nm～500nm；
S4,对形成有减反射纳米图形阵列的蓝宝石基板进行清洗，在该蓝宝石基板的背面涂覆光阻层；
S5,在光阻层表面形成光阻掩膜图形，该光阻掩膜图形包括被光阻层覆盖的中心无图形区域和边缘周期性圆环状的光子晶体掩膜图形区域；
S6，将光阻掩膜图形转移到蓝宝石基板背面，被光阻层覆盖的中心无图形区域形成中心透光区，光子晶体掩膜图形区域则形成圆环状光子晶体装饰区，该圆环状光子晶体装饰区的横截面形貌包括三角形、梯形或矩形，该圆环状光子晶体装饰区的高度为100nm～2μm；
S7,对蓝宝石基板进行划片切割，获得蓝宝石摄像头镜片单元。
2.根据权利要求1所述的蓝宝石摄像头镜片的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，采用纳米压印方式、纳米球自组装方式或阳极氧化铝方式在蓝宝石正面形成掩膜图形；步骤S3中，采用等离子体干法刻蚀或反应离子束刻蚀方法将掩膜图形转移到蓝宝石基板正面。
3.根据权利要求2所述的蓝宝石摄像头镜片的制备方法，其特征在于，所述步骤S5中，采用纳米压印方式或光刻方式在蓝宝石基板的背面形成光阻掩膜图形；步骤S6中，采用等离子体干法刻蚀或反应离子束刻蚀方式将光阻掩膜图形转移到蓝宝石基板背面。
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