CN109407472A - 光微通道板的制备方法、制作设备及产品 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种光微通道板的制备方法、制作设备及产品，涉及光学元件技术领域，为解决用于制备微通道板的传统方法存在生产效率低、能耗大且成本高的技术问题。该光微通道板的制备方法包括以下步骤：(a)提供具有目标图案的掩膜版；(b)提供基板；(c)将掩膜版置于基板的上方，且使固化光源位于掩膜版的上方，并对感光材料层进行曝光；(d)清洗上述步骤(c)中的进行曝光后的感光材料层。本发明具有生产效率高、能耗小且成本低等特点。

Description

光微通道板的制备方法、制作设备及产品

技术领域

本发明涉及光学元件技术领域，尤其是涉及一种光微通道板的制备方法、制作设备及产品。

背景技术

随着，二元光学、MEMS和指纹采集技术的发展，具有微孔阵列结构的光学元件得到了广泛的应用，例如：微通道板。在光学元件中，杂散光是指远离吸收光的其它波长的入射光，它是光学系统中的非有效光线，可能会对正常的成像造成影响。信噪比，即SNR(Signalto Noise Ratio)，又称讯噪比。狭义来讲是指放大器的输出信号的电压与同时输出的噪声电压的比，常用分贝数表示，设备的信噪比越高表示所产生的杂音越少。一般来说，信噪比越大，说明混在信号里的噪声越小。

为了阻止杂散光进入，提高光信号的信噪比，需要使用各种内部多光路传输且互不干扰的微通道板。

在传统制作微通道板的方法中，其制备原料主要是采用无机材料，例如：玻璃。其中，光微通道板的传统制备方法多采用光纤束混合阻光物质熔化拉伸而成，具体地，现有微通道板的制作方法包括以下步骤：通过拉伸得到透光介质材料细棒和不透光基体材料细棒；将透光介质材料细棒和不透光基体材料细棒组成复合棒；将复合棒拉制成复合通道丝；根据所制备的光通道尺寸，将复合通道丝制成微通道板所需尺寸的毛坯复合丝棒；将毛坯复合丝棒熔合成毛坯棒；对毛坯棒进行后处理加工得到微通道板。

由前述可知，现有技术中微通道板的制备步骤较多，从而导致整个制备方法的生产效率较低、能耗较大且成本较高的问题。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种光微通道板的制备方法，为解决用于制备微通道板的传统方法存在生产效率低、能耗大且成本高的技术问题。

本发明提供的光微通道板的制备方法，包括以下步骤：

(a)提供具有目标图案的掩膜版；

(b)提供基板，并在所述基板的表面涂覆感光材料，形成感光材料层；

(c)将所述掩膜版置于所述基板的上方，且使固化光源位于所述掩膜版的上方，并对所述感光材料层进行曝光；

(d)清洗上述步骤(c)中的进行曝光后的所述感光材料层，得到具有多个孔洞的第一光微通道板。

进一步地，以所述第一光微通道板作为新基板，并在所述新基板的表面涂覆感光材料，形成新感光材料层，并对所述新感光材料层进行曝光，然后清洗进行曝光后的所述新感光材料层，得到具有多个孔洞的第二光微通道板。

进一步地，所述掩膜版与所述基板相平行设置。

进一步地，所述掩膜版与所述基板呈夹角设置。

进一步地，所述目标图案包括多个用于阻挡曝光用光线的掩膜图形区，多个所述掩膜图形区均匀且间隔设置。

优选的，所述掩膜图形区的形状为圆形。

进一步地，所述感光材料采用UV树脂。

进一步地，所述固化光源采用单色UV或激光。

本发明提供的光微通道板的制备方法的有益效果：

在该光微通道板的制备方法中，在光固化阶段，使固化光源位于掩膜版的上方，并对感光材料层进行曝光，在此过程中，通过在掩膜版上预设目标图案，以使基板上的感光材料与掩膜版上的目标图案相对应的区域不被固化；光固化阶段完成之后，通过清洗进行曝光后的感光材料层，即可将未被固化部分的感光材料清洗掉，最终得到由感光材料制成的光微通道板。

由前述可知，该发明的光微通道板结合光固化和掩膜版成像的原理进行光微通道板的制作，相对现有技术中的采用光纤束混合阻光物质熔化、拉伸制备方法来说，该发明的制备方法无需熔化材料也无需拉伸，因而整个制备过程的功耗较低、速度较快，从而也提高了生产效率。

另外，该发明中光微通道板的制备方法中，除材料成本外，掩膜版以及采用固化光源固化所涉及的成本很少，因而使光微通道板的制备成本大大降低。此外，本发明中的光微通道板在具有上述优势的基础上，也能够满足光微通道板在其应用场合下的使用要求。

本发明的第二目的在于提供一种用于实现光微通道板的制备方法的制作设备，为解决用于制作光微通道板的设备存在生产效率低、能耗大且成本高的技术问题。

本发明提供的用于实现光微通道板的制备方法的制作设备，包括光源发生装置、涂布设备和移动平台。

所述光源发生装置的光线发出端位于掩膜版的正上方，所述移动平台上设置有基板。

或者，所述移动平台的上表面用于涂覆感光材料。

进一步地，所述涂布设备包括涂布头、用于为所述涂布头提供原料的料罐和用于调节原料流量的输液泵。

优选的，所述涂布设备还包括过滤器，沿着原料的流动方向，所述料罐、所述输液泵、所述过滤器和所述涂布头通过管路依次连通。

本发明提供的制作设备的有益效果：

采用本发明的制作设备制备的光微通道板能够产生上述光微通道板的制备方法的有益效果，在此不再赘述。

本发明的第三目的在于提供一种光微通道板，为解决现有光微通道板在制备过程中生产效率低、能耗大且成本高的技术问题。

本发明提供的光微通道板是利用上述光微通道板的制备方法制备得到的产品或上述制作设备生产得到的产品，因而能够产生上述光微通道板的制备方法相应的有益效果，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的光微通道板的制备方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的光微通道板的制作设备的结构示意图；

图3为图2所示制作设备的第一种结构形式的局部放大示意图；

图4为图2所示制作设备的第二种结构形式的局部放大示意图；

图5为本发明实施例提供的光微通道板。

图标：

100-光源发生装置；200-涂布设备；300-移动平台；400-底座；500-掩膜版；

210-涂布头；220-料罐；230-输液泵；240-过滤器。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的机构或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本实施例提供了一种光微通道板的制备方法，如图1所示，该制备方法包括以下步骤：

(a)提供具有目标图案的掩膜版500；

(b)提供基板，并在基板的表面涂覆感光材料，形成感光材料层；

(c)将掩膜版500置于基板的上方，且使固化光源位于掩膜版500的上方，并对感光材料层进行曝光；

(d)清洗上述步骤(c)中的进行曝光后的感光材料层，得到具有多个孔洞的第一光微通道板。

在该光微通道板的制备方法中，在光固化阶段，使固化光源位于掩膜版500的上方，并对感光材料层进行曝光，在此过程中，通过在掩膜版500上预设目标图案，以使基板上的感光材料与掩膜版500上的目标图案相对应的区域不被固化；光固化阶段完成之后，通过清洗进行曝光后的感光材料层，即可将未被固化部分的感光材料清洗掉，最终得到由感光材料(或高分子材料，如：感光树脂)制成的光微通道板(现有技术中的微通道板的材质为玻璃)。

由前述可知，该实施例的光微通道板结合光固化和掩膜版500成像的原理进行光微通道板的制作，相对现有技术中的采用光纤束混合阻光物质熔化、拉伸制备方法来说，该实施例的制备方法无需熔化材料也无需拉伸，因而整个制备过程的功耗较低、速度较快，从而也提高了生产效率。

另外，该实施例中的光微通道板的制备方法中，除材料成本外，掩膜版500以及采用固化光源固化所涉及的成本很少，因而使光微通道板的制备成本大大降低。此外，该实施例中的光微通道板在具有上述优势的基础上，也能够满足光微通道板在其应用场合下的使用要求。

需要说明的是，该实施例中所采用的掩膜版500可采用菲林片，该菲林片可以直接购买获得，或者，自主加工制作获得。

还需要说明的是，上述的步骤(a)和步骤(b)的顺序可以互换，互换后的步骤为：(a)在基板表面涂覆感光材料，得到具有一定厚度的感光材料层；(b)制作具有目标图案的掩膜版500；除此之外，由于步骤(a)和步骤(b)两者之间相互不受影响，因此两者还可同时进行。

该实施例中，产品的厚度可以通过以下两种方式进行控制：1)单次UV树脂涂布厚度；2)多次通过涂布-固化-再涂布-再固化循环增加厚度。

需要说明的是，对于前述1)，对于厚度要求较小的产品，在步骤(b)中涂覆相应厚度的感光材料层，且该感光材料层经固化后的厚度即为最终产品所需要的厚度；对于前述2)，对于厚度要求较大的产品，经一次涂布且该感光材料层经固化后的厚度并不能达到最终产品所需要的厚度，需要再执行相应的步骤，即多次涂布-固化-再涂布-再固化，以达到最终产品所需要的厚度。

对于前述2)，具体的操作过程为：以前述的第一光微通道板作为新基板，并在新基板的表面涂覆感光材料，形成新感光材料层，并对新感光材料层进行曝光，然后清洗进行曝光后的新感光材料层，得到具有多个孔洞的第二光微通道板。

需要说明的是，当第二光微通道板的厚度为产品实际所需要的厚度时，即该第二光微通道板为最终产品；当第二光微通道板的厚度不满足实际产品的厚度需求时，还需要以第二光微通道板作为新基板，并在新基板的表面涂覆感光材料，形成新感光材料层，并对新感光材料层进行曝光，然后清洗进行曝光后的新感光材料层，得到具有多个孔洞的第三光微通道板，以此类推，最终获得所需厚度的产品。

待产品完成制备之后，将产品从基板上取下即可。具体地，可通过剥离地方式将产品取下。例如：在涂布感光材料的基板上事先加弱粘性涂层、加UV离型涂层或加热离型涂层等方式，以便于将产品从基板上取下，且不会损伤产品。

需要说明的是，前述的基板可以是具有玻璃面的平板，在光固化阶段时，在该基板的玻璃面涂布感光材料。

在该实施例中，目标图案包括多个用于阻挡曝光用光线的掩膜图形区，多个掩膜图形区均匀且间隔设置。

该实施例中，优选的，掩膜图形区的形状为圆形。

需要说明的是，当掩膜图形区的形状为圆形时，由于基板上的感光材料与掩膜版500上的掩膜图形区相对应的区域不被固化，因而经清洗进行曝光后的感光材料层，即可获得具有多个孔洞的光微通道板。

还需要说明的是，掩膜版500上掩膜图形区的尺寸与其对应的光微通道板上的孔洞尺寸相一致，因而对于不同孔洞尺寸要求的光微通道板来说，只需选用不同规格的掩膜版500即可，也就是说，对于外形尺寸相同、孔洞尺寸不同的光微通道板来说，只需调整掩膜版500上的掩膜图形区的尺寸即可。

再者，对于孔洞的形状有特别要求的光微通道板，相应地，可以通过调整掩膜版500上的掩膜图形区的形状，使其与孔洞的形状相匹配，获得所需孔洞形状的光微通道板。

此外，光微通道板上孔洞的孔径可以通过掩膜版500的制造精度来控制，其可以达到纳米级别，相应地，光微通道板上的孔洞也能够达到纳米级别。

该实施例中，感光材料可采用UV树脂。

为进一步提高成像固化精度，该实施例中，固化光源采用单色UV或激光。

如图2所示，该实施例提供了一种用于实现上述制备方法的制作设备，该制作设备包括光源发生装置100、涂布设备200和移动平台300；光源发生装置100的光线发出端位于掩膜版500的正上方，移动平台300上设置有基板；或者，移动平台300的上表面用于涂覆感光材料。

该实施例中，如图2所示，移动平台300的上表面为平面结构，在涂布感光材料时，直接将感光材料(或UV树脂)涂覆在移动平台300的上表面。

具体地，该制作设备还包括底座400，光源发生装置100和移动平台300均设置于底座400上，掩膜版500可安装于移动平台300或底座400上，涂布设备200可安装于底座400上，或者，涂布设备200独立于该底座400设置。

该实施例中，请继续参照图2，涂布设备200包括涂布头210、用于为涂布头210提供原料(如：UV树脂)的料罐220和用于调节原料流量的输液泵230，该种结构形式中，通过输液泵230调节原料的流量，保证原料均匀地涂覆在移动平台300上，且能够形成均匀厚度的感光材料层。

优选的，请再次参照图2，涂布设备200还包括过滤器240，沿着原料的流动方向，料罐220、输液泵230、过滤器240和涂布头210通过管路依次连通；该过滤器240的增设能够滤除掉原料中的杂质，以保证制备的光微通道板具有较好的质量和使用性能。

在光固化过程中，其中一种实施例，具体如图3所示，掩膜版500与基板相平行设置，且在此过程中，固化光源发出的光线与移动平台300的表面相垂直设置，从而得到具有多个直通孔的光微通道板。

在另一种实施例中，如图4所示，掩膜版500与基板呈夹角设置，且在光固化阶段，固化光源发出的光线与移动平台300呈夹角设置，从而得到具有斜孔的光微通道板。

具体地，如图4所示，为了得到具有斜孔的光微通道板，可以使掩膜版500水平设置，移动平台300相对水平面倾斜设置。其中，移动平台300与水平面之间的夹角范围可以不做限定，例如：移动平台300与水平面之间的倾斜角度为0～60°，具体地，可以根据实际的需要进行合理地设定。

需要说明的是，该实施例中，移动平台300可相对底座400滑动，可直接设置移动平台300的上表面与水平面相平行；或者，直接设置移动平台300的上表面为斜面；或者，移动平台300可相对底座400转动(可采用常规技术手段实现，在此不再赘述)，从而使移动平台300的上表面与水平面呈夹角设置。

该实施例中，图5所示为本实施例利用上述的光微通道板的制备方法制备得到的产品或上述制作设备生产得到的产品。

该光微通道板的材质为感光材料制备而成，如：光微通道板的材质为UV树脂，由该材料制成的光微通道板，其成本也相对较低。

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 (10)

1.一种光微通道板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(a)提供具有目标图案的掩膜版；

(b)提供基板，并在所述基板的表面涂覆感光材料，形成感光材料层；

(c)将所述掩膜版置于所述基板的上方，且使固化光源位于所述掩膜版的上方，并对所述感光材料层进行曝光；

(d)清洗上述步骤(c)中的进行曝光后的所述感光材料层，得到具有多个孔洞的第一光微通道板。

2.根据权利要求1所述的光微通道板的制备方法，其特征在于，以所述第一光微通道板作为新基板，并在所述新基板的表面涂覆感光材料，形成新感光材料层，并对所述新感光材料层进行曝光，然后清洗进行曝光后的所述新感光材料层，得到具有多个孔洞的第二光微通道板。

3.根据权利要求1所述的光微通道板的制备方法，其特征在于，所述掩膜版与所述基板相平行设置。

4.根据权利要求1所述的光微通道板的制备方法，其特征在于，所述掩膜版与所述基板呈夹角设置。

5.根据权利要求1-4任一项所述的光微通道板的制备方法，其特征在于，所述目标图案包括多个用于阻挡曝光用光线的掩膜图形区，多个所述掩膜图形区均匀且间隔设置；

优选的，所述掩膜图形区的形状为圆形。

6.根据权利要求1或2所述的光微通道板的制备方法，其特征在于，所述感光材料采用UV树脂。

7.根据权利要求1或2所述的光微通道板的制备方法，其特征在于，所述固化光源采用单色UV或激光。

8.一种用于实现权利要求1-7任一项所述的光微通道板的制备方法的制作设备，其特征在于，包括光源发生装置、涂布设备和移动平台；

所述光源发生装置的光线发出端位于掩膜版的正上方，所述移动平台上设置有基板；或者，所述移动平台的上表面用于涂覆感光材料。

9.根据权利要求8所述的制作设备，其特征在于，所述涂布设备包括涂布头、用于为所述涂布头提供原料的料罐和用于调节原料流量的输液泵；

优选的，所述涂布设备还包括过滤器，沿着原料的流动方向，所述料罐、所述输液泵、所述过滤器和所述涂布头通过管路依次连通。

10.一种利用权利要求1-7任一项所述的光微通道板的制备方法制备得到的产品或权利要求8或9所述的制作设备生产得到的产品。