CN108627994A - 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。光准直器包括透光基板以及多个吸光图案。透光基板相对的两个表面分别具有间隔排列的多个凹陷，其中两个表面的凹陷相互对齐。吸光图案设置在凹陷中。本发明的光准直器及其制造方法可使透光基板相对的两个表面的吸光图案相互对齐、降低界面反射并改善刮伤的问题。

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

生物特征识别的种类包括脸部、声音、虹膜、视网膜、静脉、指纹和掌纹识别等。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，因此指纹识别装置已成为目前最普及的一种生物特征识别装置。依照感测方式的不同，指纹识别装置可分为光学式与电容式。电容式指纹识别装置组装于电子产品(例如手机、平板电脑)时，电容式指纹识别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，以使电容式指纹识别装置能够感测到手指触碰所造成的容值或电场变化。相较于电容式指纹识别装置，光学式指纹识别装置获取容易穿透保护元件的光进行指纹识别，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。

光学式指纹识别装置通常包括光源、图像获取元件、导光元件以及光准直器。光源用以发出光束，以照射待识别的手指。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图像获取元件与导光元件之间的光准直器准直化后入射至图像获取元件，且在图像获取元件的接收面上形成为明暗交错的指纹图像。图像获取元件可将指纹图像转换为对应的图像信息，并将图像信息输入至处理单元。处理单元可利用算法计算对应于指纹的图像信息，以进行使用者的身份识别。为了具有理想的取像质量，光准直器在光学式指纹识别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，受限于制程公差，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界面(interface)为平滑面，因此容易产生界面反射，而影响取像质量。另外，位于透光基板的两表面上的吸光图案容易被刮伤，而影响制造产量。

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，光准直器包括透光基板以及多个吸光图案。透光基板相对的两个表面分别具有间隔排列的多个凹陷，其中两个表面的凹陷相互对齐。吸光图案设置在凹陷中。

在根据本发明的实施例的光准直器中，凹陷的纵向截面形状为半圆形、矩形、钟形或上述其中两个的组合。

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，吸光图案的材质包括有色的油墨、染料或光致抗蚀剂。

在根据本发明的实施例的光准直器中，凹陷的表面为粗糙面。

在根据本发明的实施例的光准直器中，凹陷具有相同的深度。

在根据本发明的实施例的光准直器中，凹陷具有多种深度。

根据本发明的实施例，光准直器的制造方法包括以下步骤。在透光基板相对的两个表面分别形成间隔排列的多个凹陷，其中两个表面的凹陷相互对齐。在凹陷中形成多个吸光图案。

在根据本发明的实施例的光准直器的制造方法中，光准直器的制造方法还包括在形成凹陷之前，在透光基板的两个表面上分别形成金属遮罩，其中金属遮罩具有多个开口，且开口曝露出待形成的凹陷的所在区域。

在根据本发明的实施例的光准直器的制造方法中，在透光基板的两个表面分别形成金属遮罩的方法包括以下步骤。在透光基板的两个表面的其中一个上形成金属遮罩。在透光基板的两个表面的其中另一个上形成光致抗蚀剂层。以金属遮罩为罩幕，图案化光致抗蚀剂层，以形成多个光致抗蚀剂图案。在透光基板的两个表面的其中另一个上形成金属层，其中金属层覆盖光致抗蚀剂图案以及被光致抗蚀剂图案曝露出来的透光基板。移除光致抗蚀剂图案以及位于光致抗蚀剂图案上的金属层。

在根据本发明的实施例的光准直器的制造方法中，形成凹陷的方法包括湿蚀刻、干蚀刻、激光钻孔或上述其中两个的组合。

在根据本发明的实施例的光准直器的制造方法中，形成吸光图案的方法包括印刷或喷涂。

在根据本发明的实施例的光准直器的制造方法中，光准直器的制造方法还包括在印刷或喷涂之后，进行平坦化制程，使吸光图案与透光基板的表面位在相同平面上。

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，由于凹陷的形成方法包括利用自对准方法(self-alignment methodology)形成相互对齐的遮罩，再利用相互对齐的遮罩形成用以设置吸光图案的凹陷，因此设置在透光基板相对的两个表面的吸光图案可相互对齐。此外，由于凹陷的表面为粗糙面，因此可降低吸光图案与透光基板之间的界面反射。另外，相较于吸光图案凸出于透光基板相对的两个表面，本发明通过将吸光图案设置在凹陷中，而有助于避免刮伤，进而提升制造产量。

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1H是本发明实施例的光准直器的制造流程的剖面示意图；

图2至图4分别是本发明实施例的光准直器的剖面示意图。

附图标号说明

100、200、300、400：光准直器；

110、110A、210、310、410：透光基板；

120、220、320、420：吸光图案；

B：光束；

C、CA、CB、CC：凹陷；

M1、M2：金属遮罩；

MT：金属层；

O：开口；

PR：光致抗蚀剂层；

PR’：光致抗蚀剂图案；

S、S1、S2：表面；

T：深度。

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1H是本发明实施例的光准直器的制造流程的剖面示意图。请参照图1A，在透光基板110的表面S1上形成金属遮罩M1。金属遮罩M1具有能让光束通过的多个开口O，且开口O曝露出待形成的凹陷的所在区域(参照图1F的开口O与凹陷C的相对位置)。透光基板110例如为玻璃基板，而金属遮罩M1的材质例如为铬(Chromium)，但不以此为限。在表面S1上形成金属遮罩M1的方法可包括在表面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的金属遮罩M1。

请参照图1B以及图1C，在透光基板110的表面S2上形成光致抗蚀剂层PR。表面S2与表面S1为透光基板110相对的两表面。光致抗蚀剂层PR的材料例如为经曝光会硬化的负光致抗蚀剂(negative photoresist)。接着，以金属遮罩M1为罩幕(mask)，图案化光致抗蚀剂层PR，以形成多个光致抗蚀剂图案PR’。具体地，来自曝光光源(未示出)的光束B由金属遮罩M1的一侧照射光致抗蚀剂层PR。部分的光束B通过金属遮罩M1的开口O而照射到位于开口O下方的光致抗蚀剂层PR，使位于开口O下方的光致抗蚀剂层PR硬化，而不溶于显影剂。因此，在显影之后，位于开口O下方的光致抗蚀剂层PR不会被移除，而其余的光致抗蚀剂层PR会被移除，进而形成重叠于金属遮罩M1的开口O的光致抗蚀剂图案PR’。

请参照图1D，在透光基板110的表面S2上形成金属层MT，其中金属层MT覆盖光致抗蚀剂图案PR’以及被光致抗蚀剂图案PR’曝露出来的透光基板110。金属层MT的材质例如为铬，但不以此为限。

请参照图1E，移除光致抗蚀剂图案PR’以及位于光致抗蚀剂图案PR’上的金属层MT，以在透光基板110的表面S2上形成金属遮罩M2。金属遮罩M2也具有多个开口O，且开口O曝露出待形成的凹陷的所在区域(参照图1F的开口O与凹陷C的相对位置)。

请参照图1F，在透光基板110的表面S1以及表面S2分别形成多个凹陷C，以形成具有凹陷C的透光基板110A。在透光基板110A中，在表面S1以及表面S2的凹陷C间隔排列。此外，由于金属遮罩M1以及金属遮罩M2是利用自对准方法形成，因此表面S1的凹陷C与表面S2的凹陷C相互对齐。另外，通过适当的方法形成凹陷C，可使凹陷C的表面S为粗糙面。举例而言，形成凹陷C的方法可包括湿蚀刻、干蚀刻、激光钻孔或上述其中两个的组合。对应地，凹陷C的纵向截面形状(图面所显示的形状)依据形成凹陷C的方法而可以为半圆形、矩形、钟形或上述其中两个的组合。在本实施例中，形成凹陷C的方法为湿蚀刻，使得凹陷C的纵向截面形状为半圆形。然而，形成凹陷C的方法以及所形成的凹陷C的纵向截面形状可依需求而改变。补充说明的是，所述半圆形不限定为圆形的一半。而可泛指圆形的部分。

凹陷C可具有相同的深度T，但不以此为限。在另一实施例中，凹陷C可具有多种深度。举例而言，相同表面的凹陷C可具有相同的深度，而表面S1的凹陷C与表面S2的凹陷C可具有不同的深度。或者，相同表面的凹陷C可具有多种深度。请参照图1G及图1H，移除金属遮罩M1以及金属遮罩M2。接着，在凹陷C中形成多个吸光图案120。形成吸光图案120的方法可包括印刷或喷涂，且吸光图案120的材质可包括有色的油墨、染料或光致抗蚀剂。在一实施例中，可选择性地在印刷或喷涂之后进行平坦化制程，例如化学机械研磨(ChemicalMechanical Polishing,CMP)制程，以使位于表面S1侧的吸光图案120与透光基板110A的表面S1位在相同平面上，且位于表面S2侧的吸光图案120与透光基板110A的表面S2位在相同平面上。如此，便完成光准直器100。

光准直器100包括透光基板110A以及多个吸光图案120。透光基板110A相对的两个表面(表面S1以及表面S2)分别具有间隔排列的多个凹陷C，其中两个表面的凹陷C相互对齐，且凹陷C的表面S为粗糙面。吸光图案120设置在凹陷C中。

由于凹陷C的形成方法包括利用自对准方法形成金属遮罩M1以及金属遮罩M2，再利用相互对齐的金属遮罩M1以及金属遮罩M2形成用以设置吸光图案120的凹陷，因此设置在透光基板110A相对的两个表面的吸光图案120可相互对齐。此外，由于凹陷C的表面S为粗糙面，因此可降低吸光图案120与透光基板110A之间的界面反射。另外，相较于吸光图案凸出于透光基板相对的两个表面，通过将吸光图案120设置在凹陷C中可避免刮伤，进而提升光准直器100的制造产量。

图2至图4分别是本发明实施例的光准直器的剖面示意图，其中相同或相似的元件以相同或相似的标号表示，下文便不再重述这些元件的材质、相对配置关系及功效。

请参照图2，光准直器200与图1H的光准直器100的主要差异如下所述。在光准直器200中，形成透光基板210的凹陷CA的方法为干蚀刻，使得凹陷CA(以及设置在凹陷CA中的吸光图案220)的纵向截面形状为矩形。

请参照图3，光准直器300与图1H的光准直器100的主要差异如下所述。在光准直器300中，形成透光基板310的凹陷CB的方法为湿蚀刻以及干蚀刻的组合，使得凹陷CB(以及设置在凹陷CB中的吸光图案320)的纵向截面形状为半圆形以及矩形的组合。

请参照图4，光准直器400与图1H的光准直器100的主要差异如下所述。在光准直器400中，形成透光基板410的凹陷CC的方法为激光钻孔，使得凹陷CC(以及设置在凹陷CC中的吸光图案420)的纵向截面形状为钟形。

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，由于凹陷的形成方法包括利用自对准方法形成相互对齐的遮罩，再利用相互对齐的遮罩形成用以设置吸光图案的凹陷，因此设置在透光基板相对的两个表面的吸光图案可相互对齐。此外，由于凹陷的表面为粗糙面，因此可降低吸光图案与透光基板之间的界面反射。另外，相较于吸光图案凸出于透光基板相对的两个表面，本发明通过将吸光图案设置在凹陷中，而有助于避免刮伤，进而提升制造产量。

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各实施例技术方案的范围。

Claims (13)

1.一种光准直器，其特征在于，包括：

透光基板，所述透光基板相对的两个表面分别具有间隔排列的多个凹陷，其中所述两个表面的所述多个凹陷相互对齐；以及

多个吸光图案，设置在所述多个凹陷中。

2.根据权利要求1所述的光准直器，其特征在于，所述多个凹陷的纵向截面形状为半圆形、矩形、钟形或上述其中两个的组合。

3.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。

4.根据权利要求1所述的光准直器，其特征在于，所述多个吸光图案的材质包括有色的油墨、染料或光致抗蚀剂。

5.根据权利要求1所述的光准直器，其特征在于，所述多个凹陷的表面为粗糙面。

6.根据权利要求1所述的光准直器，其特征在于，所述多个凹陷具有相同的深度。

7.根据权利要求1所述的光准直器，其特征在于，所述多个凹陷具有多种深度。

8.一种光准直器的制造方法，其特征在于，包括：

在透光基板相对的两个表面分别形成间隔排列的多个凹陷，其中所述两个表面的所述多个凹陷相互对齐；以及

在所述多个凹陷中形成多个吸光图案。

9.根据权利要求8所述的光准直器的制造方法，其特征在于，还包括：

在形成所述多个凹陷之前，在所述透光基板的所述两个表面上分别形成金属遮罩，且所述金属遮罩具有多个开口，所述多个开口曝露出待形成的所述多个凹陷的所在区域。

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，在所述透光基板的所述两个表面分别形成所述金属遮罩的方法包括：

在所述透光基板的所述两个表面的其中一个上形成所述金属遮罩；

在所述透光基板的所述两个表面的其中另一个上形成光致抗蚀剂层；

以所述金属遮罩为罩幕，图案化所述光致抗蚀剂层，以形成多个光致抗蚀剂图案；

在所述透光基板的所述两个表面的其中另一个上形成金属层，所述金属层覆盖所述多个光致抗蚀剂图案以及被所述光致抗蚀剂图案曝露出来的所述透光基板；以及

移除所述多个光致抗蚀剂图案以及位于所述多个光致抗蚀剂图案上的所述金属层。

11.根据权利要求8所述的光准直器的制造方法，其特征在于，形成所述多个凹陷的方法包括湿蚀刻、干蚀刻、激光钻孔或上述其中两个的组合。

12.根据权利要求8所述的光准直器的制造方法，其特征在于，形成所述多个吸光图案的方法包括印刷或喷涂。

13.根据权利要求12所述的光准直器的制造方法，其特征在于，还包括：

在所述印刷或所述喷涂之后，进行平坦化制程，使所述多个吸光图案与所述透光基板的所述两个表面位在相同平面上。