CN108627993B - 光准直器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光准直器及其制造方法。光准直器具有多个光穿透区以及多个吸光区，且光准直器包括透光基板、多个第一吸光图案以及多个第二吸光图案。透光基板具有第一表面以及相对于第一表面的第二表面，且位于吸光区中的第一表面为粗糙面。第一吸光图案设置在第一表面上且与位于吸光区中的粗糙面重叠。第二吸光图案设置在第二表面上，其中第一吸光图案与第二吸光图案彼此对齐。本发明的光准直器的制造方法可提升光准直器的性能。

Description

光准直器及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种光学元件及其制造方法，且特别涉及一种光准直器及其制造方法。

背景技术

生物特征辨识的种类包括脸部、声音、虹膜、视网膜、静脉、指纹和掌纹辨识等。由于每个人的指纹都是独一无二的，且指纹不易随着年龄或身体健康状况而变化，因此指纹辨识装置已成为目前最普及的一种生物特征辨识装置。依照检测方式的不同，指纹辨识装置可分为光学式与电容式。电容式指纹辨识装置组装于电子产品(例如手机、平板电脑)时，电容式指纹辨识装置上方多设有保护元件(cover lens)。一般而言，需额外加工(例如钻孔或薄化)保护元件，以使电容式指纹辨识装置能够检测到手指触碰所造成的容值或电场变化。相较于电容式指纹辨识装置，光学式指纹辨识装置获取容易穿透保护元件的光进行指纹辨识，而可以不用额外加工保护元件，因此在与电子产品的结合上较为便利。

光学式指纹辨识装置通常包括光源、影像获取元件、导光元件以及光准直器。光源用以发出光束，以照射待辨识的手指。手指的指纹是由多条不规则的凸纹与凹纹所组成。被凸纹与凹纹反射的光束被设置在影像获取元件与导光元件之间的光准直器准直化后入射至影像获取元件，且在影像获取元件的接收面上形成为明暗交错的指纹影像。影像获取元件可将指纹影像转换为对应的影像信息，并将影像信息输入至处理单元。处理单元可利用演算法计算对应于指纹的影像信息，以进行使用者的身份辨识。为了具有理想的取像质量，光准直器在光学式指纹辨识装置中扮演着非常重要的角色。

现有技术的光准直器通常是将吸光图案配置在透光基板相对的两表面上，以利用吸光图案吸收大角度的光束，从而达到准直化光束的效果。然而，受限于处理公差，位于透光基板的两表面上的吸光图案难以对齐。此外，由于透光基板与吸光图案之间的介面(interface)为平滑面，因此容易产生介面反射，而影响取像质量。

发明内容

本发明是针对一种光准直器以及一种光准直器的制造方法。

根据本发明的实施例，光准直器具有多个吸光区以及多个光穿透区，且光准直器包括透光基板、多个第一吸光图案以及多个第二吸光图案。透光基板具有第一表面以及相对于第一表面的第二表面，且位于吸光区中的第一表面为粗糙面。第一吸光图案设置在第一表面上且与位于吸光区中的粗糙面重叠。第二吸光图案设置在第二表面上，其中第一吸光图案与第二吸光图案彼此对齐。

在根据本发明的实施例的光准直器中，透光基板为玻璃基板。

在根据本发明的实施例的光准直器中，位于光穿透区中的第一表面为平滑面。

在根据本发明的实施例的光准直器中，第一吸光图案以及第二吸光图案的材料包括有色的光固化材料。

根据本发明的实施例，光准直器的制造方法包括以下步骤。在透光基板的第一表面上形成具有多个开口的罩幕层。对第一表面进行粗糙化处理，使被开口曝露出来的第一表面形成粗糙面。以罩幕层为罩幕，在第一表面上形成多个第一吸光图案，其中第一吸光图案与位于开口中的粗糙面重叠。以罩幕层为罩幕，在第二表面上形成多个第二吸光图案，其中第一吸光图案与第二吸光图案彼此对齐。移除罩幕层。

在根据本发明的实施例的光准直器的制造方法中，在第一表面上形成第一吸光图案的方法包括以下步骤。在第一表面上形成第一吸光材料，其中第一吸光材料覆盖罩幕层以及被开口曝露出来的粗糙面。以罩幕层为罩幕，图案化第一吸光材料，以形成第一吸光图案。

在根据本发明的实施例的光准直器的制造方法中，在图案化第一吸光材料时，第二吸光图案尚未形成在第二表面上。

在根据本发明的实施例的光准直器的制造方法中，在图案化第一吸光材料时，第二吸光图案已形成在第二表面上。

在根据本发明的实施例的光准直器的制造方法中，在第二表面上形成第二吸光图案的方法包括以下步骤。在第二表面上形成第二吸光材料。以罩幕层为罩幕，图案化第二吸光材料，以形成第二吸光图案。

在根据本发明的实施例的光准直器的制造方法中，在图案化第二吸光材料时，第一吸光图案已形成在第一表面上。

基于上述，在本发明的实施例的光准直器以及光准直器的制造方法中，由于第一吸光图案以及第二吸光图案是利用自对准方法(self-alignment methodology)形成，因此设置在透光基板相对的两个表面的第一吸光图案以及第二吸光图案可彼此对齐。此外，由于第一吸光图案与第一表面的接触面为粗糙面，因此可降低第一吸光图案与透光基板之间的介面反射，进而有助于提升光准直器的性能(例如提升将光束准直化的能力)。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

包含附图以便进一步理解本发明，且附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图说明本发明的实施例，并与描述一起用于解释本发明的原理。

图1A至图1G是本发明实施例的光准直器的一种制造流程的剖面示意图；

图2A至图2C是本发明实施例的光准直器的另一种制造流程的剖面示意图。

附图标号说明

100：光准直器；

110、110A：透光基板；

A1：吸光区；

A2：光穿透区；

B1、B2、B3、B4：光束；

M：罩幕层；

O：开口；

P1：第一吸光图案；

P2：第二吸光图案；

PR1：第一吸光材料；

PR2：第二吸光材料；

S1：第一表面；

S2：第二表面；

T1、T2：厚度；

W1、W2：宽度。

具体实施方式

现将详细地参考本发明的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于附图中。只要有可能，相同元件符号在附图和描述中用来表示相同或相似部分。

图1A至图1G是本发明实施例的光准直器的一种制造流程的剖面示意图。请参照图1A，在透光基板110的第一表面S1上形成罩幕层M。罩幕层M具有能让光束通过的多个开口O。罩幕层M的开口O曝露出待形成的光准直器的多个吸光区A1，且罩幕层M遮蔽待形成的光准直器的多个光穿透区A2。举例而言，在第一表面S1上形成罩幕层M的方法可包括在第一表面S1上以镀膜(例如溅镀)的方式形成整面的金属材料层，再图案化金属材料层，以形成具有开口O的罩幕层M。透光基板110例如为玻璃基板，而罩幕层M的材质例如为铬(Chromium)，但不以此为限。

请参照图1B，对第一表面S1进行粗糙化处理，以形成具有粗糙面的透光基板110A。举例而言，粗糙化处理可包括对第一表面S1进行湿蚀刻，且蚀刻剂可包括缓冲氧化蚀刻剂(Buffered Oxide Etchant,BOE)，但不以此为限。在此步骤中，被罩幕层M的开口O曝露出来的第一表面S1(位于吸光区A1中的第一表面S1)受到蚀刻剂的作用而形成粗糙面。另一方面，位于光穿透区A2中的第一表面S1被罩幕层M遮蔽而未与蚀刻剂发生反应，所以位于光穿透区A2中的第一表面S1维持原本的平滑面。

请参照图1C以及图1D，在第一表面S1上形成第一吸光材料PR1，其中第一吸光材料PR1覆盖罩幕层M以及被罩幕层M的开口O曝露出来的粗糙面。第一吸光材料PR1可包括有色的光固化材料。光固化材料可为经曝光会硬化的负光阻(negative photoresist)，但不以此为限。

接着，以罩幕层M为罩幕(mask)，图案化第一吸光材料PR1，以形成第一吸光图案P1。具体地，来自曝光光源(未示出)的光束B1由透光基板110A的第二表面S2射入透光基板110A并照射第一吸光材料PR1。第二表面S2为透光基板110A中与第一表面S1相对的表面。部分的光束B1通过罩幕层M的开口O而照射到位于吸光区A1中的第一吸光材料PR1，使位于吸光区A1中的第一吸光材料PR1硬化，而不溶于显影剂。另一方面，位于光穿透区A2中的第一吸光材料PR1被罩幕层M遮蔽而未照光固化，因此溶于显影剂。所以，在显影之后，位于吸光区A1中的第一吸光材料PR1不会被移除，而位于光穿透区A2中的第一吸光材料PR1会被移除，进而形成与粗糙面重叠的第一吸光图案P1。

请参照图1E以及图1F，在第二表面S2上形成第二吸光材料PR2。第二吸光材料PR2可包括有色的光固化材料。光固化材料可为经曝光会硬化的负光阻，但不以此为限。

接着，以罩幕层M为罩幕，图案化第二吸光材料PR2，以形成第二吸光图案P2。具体地，来自曝光光源(未示出)的光束B2由透光基板110A的第一表面S1射入透光基板110A并照射第二吸光材料PR2。部分的光束B2通过罩幕层M的开口O而依序穿过第一吸光图案P1以及透光基板110A并照射到位于吸光区A1中的第二吸光材料PR2，使位于吸光区A1中的第二吸光材料PR2硬化，而不溶于显影剂。另一方面，位于光穿透区A2中的第二吸光材料PR2被罩幕层M遮蔽而未照光固化，因此溶于显影剂。所以，在显影之后，位于吸光区A1中的第二吸光材料PR2不会被移除，而位于光穿透区A2中的第二吸光材料PR2会被移除，进而形成与第一吸光图案P1对齐的第二吸光图案P2。

请参照图1G，移除罩幕层M，以形成光准直器100。

光准直器100具有多个吸光区A1以及多个光穿透区A2。此外，光准直器100包括透光基板110A、多个第一吸光图案P1以及多个第二吸光图案P2。透光基板110A具有第一表面S1以及相对于第一表面S1的第二表面S2，且位于吸光区A1中的第一表面S1为粗糙面。第一吸光图案P1设置在第一表面S1上且与位于吸光区A1中的粗糙面重叠。第二吸光图案P2设置在第二表面S2上，其中第一吸光图案P1与第二吸光图案P2彼此对齐。进一步而言，第一吸光图案P1的侧壁与第二吸光图案P2的侧壁切齐，且第一吸光图案P1的宽度W1相同于第二吸光图案P2的宽度W2。第一吸光图案P1的厚度T1可相同或不同于第二吸光图案P2的厚度T2。

由于第一吸光图案P1与第二吸光图案P2是利用配置于透光基板110A上的同一个罩幕层(罩幕层M)以自对准方法形成，因此虽然第一吸光图案P1与第二吸光图案P2设置在透光基板110A相对的两表面上，第一吸光图案P1与第二吸光图案P2仍可精准地对齐，且无需多个遮罩以及高端曝光设施来分别制作第一吸光图案P1与第二吸光图案P2。此外，由于第一吸光图案P1与第一表面S1的接触面为粗糙面，因此可降低第一吸光图案P1与透光基板110A之间的介面反射，进而有助于提升光准直器100的性能(例如提升将光束准直化的能力)。

光准直器100可应用在需要将光束准直化的电子产品中。以光学式指纹辨识装置为例，光准直器100可配置在光学式指纹辨识装置的导光元件与影像获取元件之间。利用第一吸光图案P1与第二吸光图案P2吸收大角度入射光准直器100的光束，可使传递至影像获取元件的光束准直化，而有助于提升影像获取元件的取像质量。此外，第一表面S1可位于第二表面S2与影像获取元件之间，以有效降低第一吸光图案P1与透光基板110A之间的介面反射，但不以此为限。

图2A至图2C是本发明实施例的光准直器的另一种制造流程的剖面示意图。应说明的是，图2A至图2C仅显示出光准直器部分的制造流程，其中图2A至图2C所显示的步骤可替代图1C至图1E所显示的步骤。在图1C至图1E中，第一吸光图案P1形成在第二吸光图案P2之前，所以在图案化第一吸光材料PR1时(参见图1C)，第二吸光图案P2尚未形成在第二表面S2上，且在图案化第二吸光材料PR2时(参见图1E)，第一吸光图案P1已形成在第一表面S1上。相较之下，在图2A至图2C中，第二吸光图案P2形成在第一吸光图案P1之前，所以在图案化第二吸光材料PR2时(参见图2A)，第一吸光图案P1尚未形成在第一表面S1上，且在图案化第一吸光材料PR1时(参见图2C)，第二吸光图案P2已形成在第二表面S2上。详细的说明请参照下文。

请参照图2A及图2B，在图1B形成具有粗糙面的透光基板110A之后且在形成第一吸光图案P1之前，可先在第二表面S2上形成第二吸光材料PR2。接着，以罩幕层M为罩幕，图案化第二吸光材料PR2，以形成第二吸光图案P2。具体地，来自曝光光源(未示出)的光束B3由透光基板110A的第一表面S1射入透光基板110A并照射第二吸光材料PR2。部分的光束B3通过罩幕层M的开口O而穿过透光基板110A并照射到位于吸光区A1中的第二吸光材料PR2，使位于吸光区A1中的第二吸光材料PR2硬化，而不溶于显影剂。另一方面，位于光穿透区A2中的第二吸光材料PR2被罩幕层M遮蔽而未照光固化，因此溶于显影剂。所以，在显影之后，位于吸光区A1中的第二吸光材料PR2不会被移除，而位于光穿透区A2中的第二吸光材料PR2会被移除，进而形成位于吸光区A1中的第二吸光图案P2。

请参照图2C，在第一表面S1上形成第一吸光材料PR1，其中第一吸光材料PR1覆盖罩幕层M以及被罩幕层M的开口O曝露出来的粗糙面。接着，以罩幕层M为罩幕，图案化第一吸光材料PR1，以形成第一吸光图案P1。具体地，来自曝光光源(未示出)的光束B4由透光基板110A的第二表面S2射入透光基板110A并照射第一吸光材料PR1。部分的光束B4通过罩幕层M的开口O而依序穿过第二吸光图案P2以及透光基板110A并照射到位于吸光区A1中的第一吸光材料PR1，使位于吸光区A1中的第一吸光材料PR1硬化，而不溶于显影剂。另一方面，位于光穿透区A2中的第一吸光材料PR1被罩幕层M遮蔽而未照光固化，因此溶于显影剂。所以，在显影之后，位于吸光区A1中的第一吸光材料PR1不会被移除，而位于光穿透区A2中的第一吸光材料PR1会被移除，进而形成与第二吸光图案P2对齐的第一吸光图案P1(请参照图1F)。接着，可移除罩幕层M，以形成图1G所显示的光准直器100。

综上所述，在本发明的实施例的光准直器以及光准直器的制造方法中，由于第一吸光图案以及第二吸光图案是利用自对准方法形成，因此设置在透光基板相对的两个表面的第一吸光图案以及第二吸光图案可彼此对齐。此外，由于第一吸光图案与第一表面的接触面为粗糙面，因此可降低第一吸光图案与透光基板之间的介面反射，进而有助于提升光准直器的性能(例如提升将光束准直化的能力)。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明权利要求的范围。

Claims (10)

1.一种光准直器，具有多个吸光区以及多个光穿透区，其特征在于，包括：

透光基板，具有第一表面以及相对于所述第一表面的第二表面，且位于所述多个吸光区中的所述第一表面为粗糙面；

多个第一吸光图案，设置在所述第一表面上且与位于所述多个吸光区中的所述粗糙面重叠；以及

多个第二吸光图案，设置在所述第二表面上，其中所述多个第一吸光图案与所述多个第二吸光图案彼此对齐，且位于所述多个光穿透区中的所述第一表面与位于所述多个光穿透区中的所述第二表面为彼此平行的平面。

2.根据权利要求1所述的光准直器，其特征在于，所述透光基板为玻璃基板。

3.根据权利要求1所述的光准直器，其特征在于，位于所述多个光穿透区中的所述第一表面为平滑面。

4.根据权利要求1所述的光准直器，其特征在于，所述多个第一吸光图案以及所述多个第二吸光图案的材料包括有色的光固化材料。

5.一种光准直器的制造方法，其特征在于，包括：

在透光基板的第一表面上形成具有多个开口的罩幕层；

对所述第一表面进行粗糙化处理，使被所述多个开口曝露出来的所述第一表面形成粗糙面；

以所述罩幕层为罩幕，在所述第一表面上形成多个第一吸光图案，所述多个第一吸光图案与位于所述多个开口中的所述粗糙面重叠；

以所述罩幕层为罩幕，在第二表面上形成多个第二吸光图案，其中所述多个第一吸光图案与所述多个第二吸光图案彼此对齐；以及

移除所述罩幕层。

6.根据权利要求5所述的光准直器的制造方法，其特征在于，在所述第一表面上形成所述多个第一吸光图案的方法包括：

在所述第一表面上形成第一吸光材料，所述第一吸光材料覆盖所述罩幕层以及被所述多个开口曝露出来的所述粗糙面；以及

以所述罩幕层为罩幕，图案化所述第一吸光材料，以形成所述多个第一吸光图案。

7.根据权利要求6所述的光准直器的制造方法，其特征在于，在图案化所述第一吸光材料时，所述多个第二吸光图案尚未形成在所述第二表面上。

8.根据权利要求6所述的光准直器的制造方法，其特征在于，在图案化所述第一吸光材料时，所述多个第二吸光图案已形成在所述第二表面上。

9.根据权利要求5所述的光准直器的制造方法，其特征在于，在所述第二表面上形成所述多个第二吸光图案的方法包括：

在所述第二表面上形成第二吸光材料；以及

以所述罩幕层为罩幕，图案化所述第二吸光材料，以形成所述多个第二吸光图案。

10.根据权利要求9所述的光准直器的制造方法，其特征在于，在图案化所述第二吸光材料时，所述多个第一吸光图案已形成在所述第一表面上。

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