CN110824595B - 可变光圈的制作方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种可变光圈的制作方法，可变光圈的制作方法包括制作气压室以形成第一结构，第一结构包括隔绝气压室与外界的弹性薄膜；在弹性薄膜上设置储液腔以形成第二结构，储液腔与气压室位于弹性薄膜的相背的两侧；在第二结构上制造第一通道及第二通道，第一通道连通气压室与外界，第二通道连通储液腔及外界。本公开提供的可变光圈的制作方法是基于通过气体压力驱动光流体实现可变光圈的方案，可以解决制造这种可变光圈的技术难题。

Description

可变光圈的制作方法

技术领域

本申请涉及一种光学元件技术领域，更具体而言，涉及一种可变光圈的制作方法。

背景技术

可以气体压力驱动光流体实现可变光圈，具体地，可变光圈具有气压室与储液腔，通过改变气压室的气压使得气压室的弹性薄膜变形，驱动储液腔液体变形，使得弹性薄膜与储液腔顶部接触，接触区域即为光圈。目前，可变光圈的应用越来越广泛，如何制造这种可变光圈成为待解决的技术问题。

发明内容

本申请实施方式提供一种可变光圈的制作方法。

本申请实施方式的可变光圈的制作方法包括：

制造气压室以形成第一结构，所述第一结构包括隔绝所述气压室与外界的弹性薄膜；在所述弹性薄膜上设置储液腔以形成第二结构，所述储液腔与所述气压室位于所述弹性薄膜的相背的两侧；及在所述第二结构上制造第一通道及第二通道，所述第一通道连通所述气压室与外界，所述第二通道连通所述储液腔及外界。

在某些实施方式中，所述制造气压室以形成第一结构的步骤包括：提供第一基底；在所述第一基底上制造模芯；在所述第一基底上制造覆盖所述模芯的气压室壁；及去除所述模芯及所述第一基底，所述气压室壁形成所述气压室。

在某些实施方式中，所述在所述第一基底上制造模芯的步骤包括：

在所述第一基底上涂光刻胶；通过紫外曝光技术在所述光刻胶上刻出气压室区域；

去除所述气压室区域以外的所述光刻胶，以形成所述模芯。

在某些实施方式中，所述在所述第一基底上制造覆盖所述模芯的气压室壁的步骤包括：

在所述模芯上旋涂液态材料，所述液态材料能够覆盖所述模芯；固化旋涂完毕后的所述液态材料，以形成所述气压室壁。

在某些实施方式中，所述去除所述模芯及所述第一基底的步骤包括：

去除所述模芯内的所述的光刻胶；去除所述第一基底。

在某些实施方式中，所述制造气压室以形成第一结构的步骤还包括：

提供第二基底；在所述第二基底上制造所述弹性薄膜；及结合所述气压室壁及所述弹性薄膜以得到所述第一结构。

在某些实施方式中，所述在所述弹性薄膜上设置储液腔以形成第二结构的步骤包括：

去除所述第二基底；在所述弹性薄膜远离所述气压室的一侧设置中空的储液腔侧壁；及在所述储液腔侧壁上设置储液腔顶壁以形成所述第二结构，所述储液腔侧壁、所述储液腔顶壁及所述弹性薄膜共同形成所述储液腔。

在某些实施方式中，所述在所述弹性薄膜上设置储液腔以形成第二结构的步骤包括：

去除所述第二基底；在所述弹性薄膜远离所述气压室的一侧设置储液腔壁以形成所述第二结构，所述储液腔壁形成有盲孔，所述盲孔的开口朝向所述弹性薄膜，所述储液腔壁及所述弹性薄膜共同形成所述储液腔。

在某些实施方式中，所述在所述第二结构上制造第一通道及第二通道的步骤包括：

贯穿所述储液腔顶壁以制造所述第二通道；及贯穿所述储液腔顶壁、所述储液腔侧壁及所述弹性薄膜以制造所述第一通道。

在某些实施方式中，所述可变光圈的制作方法还包括：

向所述储液腔注入吸光溶液，所述储液腔内填充满所述吸光溶液。

本申请提供的可变光圈的制作方法，基于通过气体压力驱动光流体实现可变光圈的方案，可以解决制造这种可变光圈的技术难题，通过先制造气压室，再制造储液腔21，最后制造第一通道及第二通道，工艺流程简单。

本申请的实施方式的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实施方式的实践了解到。

附图说明

本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本申请实施方式的可变光圈的制作方法的流程示意图；

图2是本申请实施方式的可变光圈的制作方法的场景示意图；

图3是本申请实施方式的可变光圈的制作方法的流程示意图；

图4是本申请实施方式的可变光圈的制作方法的场景示意图；

图5是本申请实施方式的可变光圈的制作方法的流程示意图；

图6是本申请实施方式的可变光圈的制作方法的流程示意图；

图7是本申请实施方式的可变光圈的制作方法的流程示意图；

图8是本申请实施方式的可变光圈的制作方法的流程示意图；

图9是本申请实施方式的可变光圈的制作方法的场景示意图；

图10是本申请实施方式的可变光圈的制作方法的流程示意图；

图11是本申请实施方式的可变光圈的制作方法的场景示意图；

图12是本申请实施方式的可变光圈的制作方法的流程示意图；

图13是本申请实施方式的可变光圈的制作方法的场景示意图；

图14是本申请实施方式的可变光圈的制作方法的流程示意图；

图15是本申请实施方式的可变光圈的制作方法的流程示意图；

图16是本申请实施方式的可变光圈的制作方法的流程示意图；

图17是本申请实施方式的可变光圈的制作方法的场景示意图；

图18是本申请实施方式的可变光圈的实施方式的场景示意图；

图19是本申请实施方式的可变光圈的一个状态的场景示意图。

主要元件符号说明：

可变光圈100、第一结构10、气压室11、气压室壁12、弹性薄膜13、第一基底14、第二基底15、气压室结构16、模芯17、第二结构20、储液腔21、储液腔壁22、储液腔侧壁23、储液腔顶壁24、盲孔25、第一通道30、第二通道40、吸光溶液50、光圈60。

具体实施方式

以下结合附图对本申请的实施方式作进一步说明。附图中相同或类似的标号自始至终表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。

另外，下面结合附图描述的本申请的实施方式是示例性的，仅用于解释本申请的实施方式，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

请参阅图1至图2，本申请实施方式的可变光圈100的制作方法，用于制作可变光圈100，可变光圈100可用于电子设备（例如手机、相机、平板电脑、智能手表、头显设备等）以进行拍照或摄像。

可变光圈100的制作方法包括步骤：

S10：制造气压室11以形成第一结构10，第一结构10包括隔绝所述气压室11与外界的弹性薄膜13；

S20：在弹性薄膜13上设置储液腔21以形成第二结构20，储液腔21与所述气压室11位于所述弹性薄膜13的相背的两侧；和

S30：在第二结构20上制造第一通道30及第二通道40，第一通道30连通气压室11与外界，第二通道40连通储液腔21及外界。

本申请实施方式的可变光圈100的制作方法，基于通过气体压力驱动光流体实现可变光圈的方案，通过先制造气压室11，再制造储液腔21，最后制造第一通道30及第二通道40，工艺流程简单。

在步骤S10中，气压室11的形状可以是一个圆柱体的形状也可以是两个半径不相等的圆柱体叠在一起的形状，还可以是长方体等形状，在此不做限制。弹性薄膜13在气压的作用下会发生形变并伸入到储液腔21中，

在步骤S20中，储液腔21与气压室11通过弹性薄膜13阻隔，气压室11与储液腔21之间不会有空气或者流体相互渗透。

在步骤S30中，第一通道30可用于供气体流入或者流出气压室，第二通道40可用于供流体流入或者流出储液腔21。

请参阅图3及图4，在某些实施方式中，制作气压室11以形成第一结构10的步骤S10包括：

步骤S11：提供第一基底14；

步骤S12：在第一基底14上制造模芯17；

步骤S13：在第一基底14上制造覆盖模芯17的气压室壁12；和

步骤S14：去除模芯17及第一基底14，气压室壁12形成气压室11。

具体地，第一基底14可以是硅片、硅晶圆等，在此不做限制，本申请以第一基底14为硅片进行展开说明，可以理解，第一基底14可以是其他。

请参阅图5，在某些实施方式中，步骤S12包括步骤S121、步骤S122及步骤S123。

步骤S121：在第一基底14上涂光刻胶；

步骤S122：通过紫外曝光技术在光刻胶上刻出气压室区域16；和

步骤S123：去除气压室区域16以外的光刻胶；

光刻胶可以是SU-8、BN308、BN303、BP212、AZ9620等型号的光刻胶，在此不做限制。其中，去除气压室区域16以外的光刻胶的方式可以是通过利用化学溶液清洗、光学方法等方式，具体去除方式在此不做限制。通过紫外曝光技术刻出气压室区域16，紫外曝光技术比较成熟，制造工艺简单、成本低，同时制造的精度高。

请参阅图6，在某些实施方式中，步骤S13包括：

步骤S131：在模芯17上旋涂液态材料，旋涂液态材料能够覆盖模芯17；和

步骤S132：固化旋涂完毕后的液态材料，固化后形成气压室壁12。

具体地，液态材料可以是聚二甲基硅氧烷（polydimethylsiloxane，PDMS）、聚甲基丙烯酸甲酯（polymethyl methacrylate，PMMA）等有机材料，在此不做限制。固化的方式可以通过自然干燥、烘干、辐射固化等方式，在此不做限制。先在模芯17上旋涂液态材料，再对旋涂的液态材料进行固化，可以使形成的气压室壁12更加贴合模芯17及第一基底14。在步骤S131中，覆盖指的是液态材料旋涂在模芯17的两侧以及上面，使得模芯17完全被液态材料包裹住。

请参阅图7，在某些实施方式中，步骤S14包括：

S141：去除模芯17内的光刻胶；和

S142：去除第一基底14。

具体地，可以通过化学溶液、光学方法、光刻胶去除剂等方式去除模芯17内的光刻胶，具体实施方式在此不做限制。模芯17内的光刻胶被去除后，形成气压室11。先制造模芯17，再将模芯17的光刻胶去除，使得首先有模芯17作为基础，便于制造气压室壁12，同时便于形成气压室11。

请参阅图8及图9，在某些方式中，步骤S10还包括：

S15：提供第二基底15；

S16：在第二基底15上制造弹性薄膜13；和

S17：结合气压室壁12与弹性薄膜13得到第一结构10。

具体地，第二基底15可以是硅片、硅晶圆等，在此不做限制，本申请实施例中第二基底15是硅片。在步骤S16中，在第二基底15上制造弹性薄膜13，可以通过在第二基底15旋涂一层薄的液态材料，后对旋涂后的液态材料进行固化，使其形成薄膜。该液态材料在固化后需要具有比较强的透光性以及弹性，该液态材料可以是聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯等有机材料，具体材料在此不做限制。

在步骤S16中，在第二基底15制造弹性薄膜13，也可以是在第二基底15上直接设置弹性薄膜13。该弹性薄膜13需要具有良好的透光性及弹性，弹性薄膜13可以是PDMS（聚二甲基硅氧烷）有机硅薄膜、PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）薄膜等。在本实施例中，弹性薄膜13是PDMS薄膜。特别地，PDMS薄膜具有良好的弹性、低杨氏模量、化学稳定性、热稳定性、低温柔韧性（-60~200℃保持优异性能）、全透明性、生物相容性等优点。

在步骤S17中，可以是借用粘合剂将气压室壁12和弹性薄膜13粘合在一起，也可以是通过紫外照射气压室壁12与弹性薄膜13使得两者粘合在一起，还可以是通过化学方式将将气压室壁12和弹性薄膜13粘合在一起。气压室壁12与弹性薄膜13之间具体的结合方式在此不做限制，能将气压室壁12与弹性薄膜13进行结合就行。

请参阅图10及图11，在某些实施方式中，步骤S20包括：

步骤S21：去除第二基底15；

步骤S22：在弹性薄膜13远离气压室11的一侧设置中空的储液腔侧壁23；和

步骤S23：在储液腔侧壁23上设置储液腔顶壁24以形成第二结构20。

具体地，在步骤S22中，储液腔侧壁22设置在远离气压室11的一侧，即储液腔侧壁22与气压室11分别在弹性薄膜13的两侧。在步骤S23中，储液腔顶壁24设置在储液腔侧壁23的上面，由于储液腔侧壁23的结构为中空的，因此储液腔侧壁23、储液腔顶壁24及弹性薄膜13共同形成储液腔21。储液腔21用来存储液体。因此储液腔侧壁23与储液腔顶壁24均需要具有疏水性，避免液体渗入至储液腔侧壁23与储液腔顶壁24中。储液腔侧壁23对储液腔顶壁24具有支撑作用，同时储液腔侧壁23及储液腔顶壁24对储液腔21内液体均具有约束作用。其中，储液腔侧壁23与储液腔顶壁24的材料可以是聚二甲基硅氧烷（polydimethylsiloxane，PDMS）、聚甲基丙烯酸甲酯（polymethyl methacrylate，PMMA）等材料。聚二甲基硅氧烷及聚甲基丙烯酸甲酯均是惰性材料，并且具有一定的疏水性。

请参阅图12及图13，在某些实施方式中，步骤S20包括：

S21：去除第二基底15；和

S24：在弹性薄膜13远离气压室11的一侧设置储液腔壁22以形成所述第二结构20。

具体地，储液腔壁22设置在弹性薄膜13远离气压室11的一侧，储液腔壁22与气压室11分别在弹性薄膜13的两侧。储液腔壁22形成有盲孔25，盲孔25的开口方向朝向弹性薄膜13。储液腔壁22与弹性薄膜13共同形成储液腔21。在本实施例中，盲孔25开口由于朝向弹性薄膜13，弹性薄膜13与储液腔壁22连接在一起，由此盲孔25形成储液腔21。储液腔21内部可以储存液体。储液腔壁22需要具有疏水性，从而储液腔21内部的液体不会渗入至储液腔壁22中。储液腔壁22的材料可以是聚二甲基硅氧烷（polydimethylsiloxane，PDMS）、聚甲基丙烯酸甲酯（polymethyl methacrylate， PMMA）等材料。储液腔壁22对储液腔21内的液体具有约束作用。

请参阅图14，在某些实施方式中，步骤S30包括：

S31：贯穿储液腔顶壁24以制造第二通道40；和

S32：贯穿储液腔顶壁24、储液腔侧壁23及弹性薄膜13以制造第一通道30。

请参阅图15，在某些实施方式中，步骤S30包括：

S33：贯穿储液腔壁22以制造第二通道40；和

S34：贯穿储液腔壁22及弹性薄膜13以制造第一通道30。

具体地，第一通道30连接气压室11与外界，第二通道40连接储液腔21及外界，空气或其他气体可以通过第一通道30进入到气压室11中，液体可以通过第二通道40进入到储液腔21中。在本申请实施方式中，制造第一通道30及第二通道40的步骤先后不做限制，可以先制造第一通道30，再制造第二通道40，也可以先制造第二通道40再制造第一通道30，也可以同时制造第一通道30及第二通道40。

第一通道30的开口与第二通道40的开口可以均位于可变光圈100的一侧，以使得在使用可变光圈100时，与第一通道连通的气路及与第二通道连通的液路可以设置在可变光圈的一侧，不需要在可变光圈其他侧（例如左右两侧）布置，便于电子设备内元件的布置。

在某些实施例中，步骤S30中制造第一通道30及第二通道40，也可以贯穿储液腔侧壁23制造第二通道40及贯穿气压室壁12制造第一通道30，制造第一通道30及第二通道40的具体实施方式在此不做限制。

请参阅图16及图17，在某些实施方式中，可变光圈100的制作方法还包括步骤S40：向储液腔21注入吸光溶液50。吸光溶液50通过第二通道40注入至储液腔21中，直至储液腔21填充满所述吸光溶液50。所述吸光溶液50为可以吸收光线的溶液。

请参阅图18及图19，进一步地，在吸光溶液50填充满储液腔21后，可以给气压室11注入空气或其他气体，使气压室11具有较大的气压。随着空气的不断注入，弹性薄膜13会发生形变，随着弹性薄膜13向上形变增加，吸光溶液50被不断挤压，直至弹性薄膜13上方触及储液腔21的顶部，弹性薄膜13的球状接触区（如图18中的L1及L2）可视为光圈60。随着空气不断的注入，弹性薄膜13的球状接触区会越来越大，例如图18中，弹性薄膜13刚刚接触储液腔21顶部时，球状接触区为L1，在注入更多的空气后，弹性薄膜13继续发生形变，球状接触区为L2。光圈60的大小也会因弹性薄膜13的形变发生变化，如图19所示，由最开始没有光圈60到出现光圈60，光圈60的半径由R1变成R2。当抽离气压室11的空气时，弹性薄膜13会逐渐恢复，光圈60也会逐渐变小。

通过气体压力驱动光流体实现可变光圈的方案的可变光圈100还可以通过3D打印的方式来制造，采用聚二甲基硅氧烷（polydimethylsiloxane，PDMS）、聚甲基丙烯酸甲酯（polymethyl methacrylate， PMMA）等有机材料作为3D打印材料，利用3D打印机直接打印出可变光圈100的结构。

在本说明书的描述中，参考术语“某些实施方式”、“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个，除非另有明确具体的限定。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种可变光圈的制作方法，其特征在于，所述可变光圈的制作方法包括：

制造气压室以形成第一结构，所述第一结构包括隔绝所述气压室与外界的弹性薄膜；

在所述弹性薄膜上设置储液腔以形成第二结构，所述储液腔与所述气压室位于所述弹性薄膜的相背的两侧，所述第二结构包括形成所述储液腔的储液腔侧壁和储液腔顶壁；及

在所述第二结构上制造第一通道及第二通道，所述第一通道贯穿所述储液腔顶壁、所述储液腔侧壁及所述弹性薄膜，连通所述气压室与外界，所述第二通道贯穿所述储液腔顶壁连通所述储液腔及外界；

其中，所述制造气压室以形成第一结构的步骤包括：

提供第一基底；

在所述第一基底上制造模芯；

在所述第一基底上制造覆盖所述模芯的气压室壁；

去除所述模芯及所述第一基底，所述气压室壁形成所述气压室；

提供第二基底；

在所述第二基底上制造所述弹性薄膜；及

结合所述气压室壁及所述弹性薄膜以得到所述第一结构；

所述在所述弹性薄膜上设置储液腔以形成第二结构的步骤包括：

去除所述第二基底；

在所述弹性薄膜远离所述气压室的一侧设置中空的储液腔侧壁；及

在所述储液腔侧壁上设置储液腔顶壁以形成所述第二结构，所述储液腔侧壁、所述储液腔顶壁及所述弹性薄膜共同形成所述储液腔。

2.根据权利要求1所述的可变光圈的制作方法，其特征在于，所述在所述第一基底上制造模芯的步骤包括：

在所述第一基底上涂光刻胶；

通过紫外曝光技术在所述光刻胶上刻出气压室区域；及

去除所述气压室区域以外的所述光刻胶，以形成所述模芯。

3.根据权利要求1所述的可变光圈的制作方法，其特征在于，所述在所述第一基底上制造覆盖所述模芯的气压室壁的步骤包括：

在所述模芯上旋涂液态材料，所述液态材料能够覆盖所述模芯；及

固化旋涂完毕后的所述液态材料，以形成所述气压室壁。

4.根据权利要求2所述的可变光圈的制作方法，其特征在于，所述去除所述模芯及所述第一基底的步骤包括：

去除所述模芯内的所述的光刻胶；及

去除所述第一基底。

5.根据权利要求1所述的可变光圈的制作方法，其特征在于，所述可变光圈的制作方法还包括：

向所述储液腔注入吸光溶液，所述储液腔内填充满所述吸光溶液。

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