准直器的制作方法、准直器、光学指纹模组及电子设备
技术领域
本发明涉及光学技术领域,特别是涉及准直器的制作方法、准直器、光学指纹模组及电子设备。
背景技术
在光学指纹模组中,通常需要使用光准直器来过滤一部分光线,仅让特定角度的光线,即准直光通过并作用在指纹传感器上,这样可以避免不同光线交错带来的干扰。然而现有准直器的准直孔能够准直光线的角度范围非常有限,如果需要进一步提高准直精度,不仅其制程难度会成倍增加(甚至不可能实现),而且准直孔容易出现侧壁倾斜、变形、倒塌等问题。因此,现有准直器的准直效果差,无法满足需求。
发明内容
基于此,有必要针对现有准直器准直效果差问题,提供一种准直器的制作方法、准直器、光学指纹模组及电子设备。
一种准直器的制作方法,包括:交替层叠设置遮光层和透明层,所述遮光层比所述透明层多一层,以便使任一透明层的两侧均设置有所述遮光层,所述遮光层包括第一次设置的底部遮光层和最后一次设置的顶部遮光层;其中,设置所述遮光层的步骤包括:图案化所述遮光层,以在该遮光层上形成透光孔,各遮光层上的透光孔对应设置形成光选择通道;设置所述透明层的步骤包括:在图案化的所述遮光层上设置第一透明介质,以在所述遮光层上形成透明层,且所述第一透明介质填充所述透光孔;相邻两个遮光层包覆在位于该相邻两个遮光层之间的所述透明层的外侧,以便阻挡光线从所述光选择通道之外的区域进入该透明层。
本发明提供的准直器的制作方法,通过分层制作的方式使得准直器的置遮光层和透明层的数量可以调整,这样可以根据实际需求增大光选择通道的深度与宽度(当透光孔为圆孔时,宽度为透光孔的直径)的比值,进而提高准直器的准直效果。同时,本发明提供的准直器的制作方法中,在最后一次形成的透明层上又设置了一层具有透光孔的遮光层,这样该便能使准直器远离基板的一侧作为出光面,提高生产效率。
进一步的,述底部遮光层设置在基板上,其中,所述基板为透明基板或感光片。
进一步的,在设置顶部遮光层之后还包括,设置填充层的步骤:在顶部遮光层的透光孔内填充第二透明介质,形成填充层;其中,当所述基板为透明基板时,所述填充层与所述顶部遮光层平齐;当所述基板为感光片时,所述填充层与所述顶部遮光层平齐或所述填充层凸出于所述顶部遮光层。这样可以使遮光层的透光孔完全被填充,避免因灰尘等杂物进入透光孔而遮挡光线,提高准直器的性能。
进一步的,所述第二透明介质为透明光阻,设置所述填充层的步骤包括:在所述顶部遮光层上设置所述透明光阻;去除与所述顶部遮光层的透光孔相对区域之外的透明光阻,剩余的透明光阻形成所述填充层。
进一步的,各遮光层均为不透光光阻层,各所述不透光光阻层均通过黄光工艺形成透光孔;其中,所述不透光光阻层采用负向光阻,所述透明光阻层采用正向光阻,以使各遮光层与透明光阻层可以采用同一掩膜版进行黄光工艺。
进一步的,在设置所述填充层的步骤之后还包括,设置第一保护层的步骤:在所述填充层外侧设置第一保护层,所述第一保护层用于阻止紫外光照射所述填充层;及/或在设置所述顶部层遮光层的步骤之后,并在设置所述填充层的步骤之前还包括,设置第二保护层的步骤:在所述顶部遮光层上设置第二遮光层,所述第二遮光层覆盖所述顶部遮光层上的透光孔的内壁,用于阻止紫外光照射所述填充层。
进一步的,在设置所述底部遮光层的步骤之前还包括,设置附着层的步骤:在所述基板上设置附着层;所述附着层用于增加所述遮光层在所述基板上的附着力;或者,在设置所述顶部遮光层的步骤之后还包括:去除所述基板。
本发明还提供了一种准直器包括:交替层叠的遮光层和透明层;其中,所述遮光层的层数大于所述透明层的层数,所述遮光层包括底部遮光层、顶部遮光层,以及位于所述底部遮光层和所述顶部遮光层之间的中间遮光层;各所述遮光层上设有透光孔,且各所述遮光层上的所述透光孔相对应,形成光选择通道;相邻两所述遮光层包覆在位于二者之间的所述透明层的外侧,以便阻挡光线从所述光选择通道之外的区域进入所述透明层。该准直器通过分层制作的方式使得准直器的置遮光层和透明层的数量可以调整,这样可以根据实际需求增大光选择通道的深度与宽度的比值,进而提高准直器的准直效果。同时,本发明提供的准直器,两侧均为遮光层,这样在最后一次叠置的透明层成型后无需再对其做进一步处理,便能使准直器远离基板的一侧作为出光面,提高生产效率。
进一步的,各所述遮光层的透光孔内设有填充层,其中,设于所述顶部遮光层的透光孔的填充层与所述顶部遮光层平齐,及/或设于所述底部遮光层的透光孔的填充层与所述底部遮光层平齐,这样可以避免因灰尘等杂物进入透光孔而遮挡光线,提高准直器的性能,同时顶部遮光层和底部遮光层至少一者与遮光层平齐,使二者中的至少一者可以作为准直器的出光面。
进一步的,准直器还包括透明基板,所述底部遮光层设置在所述透明基板上,生产时,遮光层和透明层通常是设置在透明基板上,本发明提供的准直器保留了透明基板,不仅提高了准直器的强度,还省去了去除透明基板的步骤,提高了生产效率。
进一步的,所述底部遮光层与所述透明基板之间设有附着层,以提高所述底部遮光层与所述基板之间的附着力。
本发明还提供了一种光学指纹模组,包括感光片以及如上所述的准直器,其中准直器的出光面与感光片贴合在一起。
进一步的,准直器与感光片一体成型,即准直器制作时,遮光层和透明层直接成型在感光片上,这样可以提高光学指纹模组的组装效率。
本发明还提供一种电子设备,包括:显示面板,以及如上所述的光学指纹模组;准直器,所述准直器的入光面与所述显示面板贴合,所述准直器如上所述。
附图说明
图1为本发明实施例提供的电子设备的结构示意图;
图2为本发明实施例提供的一种准直器的结构示意图;
图3为本发明实施例提供的一种具有基板的准直器的结构示意图;
图4为本发明实施例提供的一种具有基板和附着层的准直器的结构示意图;
图5为本发明实施例提供的准直器的制作流程图;
图6为本发明实施例提供的准直器的形成示意图;
图7为本发明实施例提供的另一种具有基板的准直器的结构示意图;
图8为本发明实施例提供的图7中A区域的局部放大示意图;
图9为本发明实施例提供的一种具有基板和增透膜的准直器的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进,因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
需要说明的是,当元件被称为“固定于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体地实施例的目的,不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
图1为本发明一实施例提供的电子设备的结构示意图,该电子设备可以是智能手机、平板电脑等设备。该电子设备包括:指纹识别模组1000和显示面板2000。指纹识别模组1000包括准直器100和感光片200,准直器100的入光面与显示面板2000贴合或对应设置,准直器100的出光面与感光片200贴合或对应设置。其中,准直器100用于将射向感光片200的光线转换为准直光,感光片200用于接收准直光以得到指纹信息,实现指纹识别。
此外,在本实施例中,显示面板2000与准直器100之间还设有滤光片3000,滤光片3000可以是红外滤光片等。准直器100外侧设有支架4000,通过支架4000可以支撑显示面板2000(支架4000与显示面板2000接触),并对准直器100进行保护。电子设备还包括电路板5000,电路板5000设置支架4000远离显示面板2000的表面,并与感光片200电性相接。
如图2所示,在本实施例中,准直器100包括:交替层叠的遮光层1和透明层2。遮光层1的层数大于透明层2的层数,由于二者交替设置,所以实际上遮光层1比透明层2数多一层。在本实施例中,遮光层1包括分别位于准直器两侧的底部遮光层和顶部遮光层,以及位于底部遮光层和顶部遮光层之间的中间遮光层,其中,中间遮光层的层数大于等于0。需要说明的是,本实施例所述的底部遮光层和顶部遮光层是指相对于准直方向相对设置的两侧,并不作为本申请实施例准直器上下等位置关系的限制。各遮光层1上均设有透光孔3,且各遮光层1上的透光孔3一一对应,形成光选择通道,光选择通道可以允许与垂直感光片200的感光面的法向成预定角度的光线穿过,进而实现对光线的选择。在本实施例中,通过设置遮光层1和透明层2的数量可以调整光选择通道的深度,这样可以根据实际需求增大光选择通道的深度与宽度(当透光孔为圆孔时,宽度为透光孔的直径)的比值,进而提高准直效果。
如图3所示,准直器还包括基板4,其中基板4为透明基板,底部遮光层与透明基板相接,此时,顶部遮光层一层为准直器的出光面,透明基板一侧为准直器的入光面。生产时,通常是在基板4上依次交替叠置遮光层1和透明层2,本实施例保留了基板4,可以提高准直器的强度,还省去了去除基板4的步骤,提高了生产效率。另外,在本实施例中,准直器轴向(即透光孔的轴向,或者说准直方向)上的两侧均为遮光层(即顶部遮光层和底部遮光层),这样在最后一次叠置的透明层成型后无需再对其做进一步处理,便能使准直器远离基板的一侧作为出光面,提高生产效率。
如图4所示,在本实施例中,准直器100上还设有填充层5、附着层6等。其中,填充层5、附着层6的用途与具体设置,以及基板4、遮光层1、透明层2的具体设置在下文中将详细说明。
另外,在本发明提供的其他实施例中,准直器100和感光片200可以是一体成型,即遮光层1和透明层2直接成型在感光片200上,这样可以提高光学指纹模组的组装效率。
本发明还提供了一种准直器的制作方法,该方法为:交替层叠设置遮光层和透明层,其中,遮光层比透明层多一层,以便使任一透明层的两侧均设置有遮光层,遮光层包括第一次设置的底部遮光层和最后一次设置的顶部遮光层。
其中,设置遮光层的步骤包括:图案化遮光层,以在该遮光层上形成透光孔,各遮光层上的透光孔对应设置形成光选择通道。设置透明层的步骤包括:在图案化的遮光层上设置第一透明介质,以在遮光层上形成透明层,且第一透明介质填充所述透光孔。此外,相邻两个遮光层包覆在位于该相邻两个遮光层之间的透明层的外侧,以便阻挡光线从光选择通道之外的区域进入该透明层
具体的,如图5和图6所示,准直器100的制作过程主要包括以下步骤。
步骤S1,在基板4上设置遮光层1。
在本实施例中,通过在基板4上涂布不透光材料形成遮光层1(定义该层遮光层为第一遮光层),其中,第一遮光层的厚度在3um-5um之间,不透光材料可以是黑色油墨等。
步骤S2,图案化第一遮光层1,以在该遮光层上形成透光孔3。
在本实施例中,可以通过黄光工艺在第一遮光层上形成透光孔3,即先在第一遮光层上设置掩膜版,然后利用紫外线隔着掩膜版照射第一遮光层,最后再利用显影液进行显影得到透光孔3。可以理解的,此时,第一遮光层的材料采用不透光的光阻材料,比如黑色光阻等。当然,在本发明提供的其他实施例中,也可以通过镭雕等方式在第一遮光层上形成透光孔3。
此外,透光孔3可以为圆孔、方孔等形状,透光孔3的个数可以是一个、两个或多个。作为优选的,在本实施例中,透光孔3的个数为多个,这些透光孔3阵列分布在第一遮光层1上。
步骤S3,在图案化的第一遮光层1上设置第一透明介质,以在第一遮光层1远离所述基板4的表面形成透明层2。
在本实施例中,当在第一遮光层上形成透光孔3后,在第一遮光层远离基板4的表面涂布第一透明介质,第一透明介质固化后形成透明层2。其中,第一透明介质可以为光学胶,涂布在第一遮光层上的光学胶可以填充第一遮光层上的透光孔3。
另外,在本实施例中,为了提高生产效率,可以通过加热等方式来提高光学胶的固化速度。
步骤S4,在透明层2远离基板4的表面再次设置遮光层1。
在本实施例中,当第一透明介质固化形成透明层2后,在透明层2远离基板4的表面涂布不透光材料再次形成遮光层1,定义该遮光层为第二遮光层。
步骤S5,图案化第二遮光层1,以在该遮光层1上形成透光孔3,其中各遮光层1上的透光孔3对应设置形成光选择通道。
在本实施例中,图案化第二遮光层以形成透光孔3的方式可以与图案化第一遮光层相同。为了生产方便,在本实施例中,第一遮光层和第二遮光层的材料相同,这样通过黄光工艺在两遮光层1上设置透光孔3时,可以采用同一掩膜版。
在本实施例中,第一遮光层和第二遮光层上的透光孔3一一对应设置,这些相对应设置的透光孔3在基板上的投影重叠在一起,即对应设置的透光孔3同轴且直径相同。另外,在本实施例中,相对应的透光孔3组成光选择通道,光选择通道可以允许与垂直感光片200的感光面的法向成预定角度的光线穿过,进而实现对光线的选择。
另外,在本实施例中,各透明层2采用的透明介质为同一种透明介质,同时由于透明介质填充透光孔3,这样光线在光选择通道内传递时不发生折射和反射,降低光线的能量的耗损。
步骤S6,重复步骤S3至步骤S5N次,以便使光选择通道的深度达到预定要求,其中,N≥0,N为整数。
在本实施例中,每一循环中的透明层2均设置在上一循环结束时所形成的图案化的遮光层1上,以便在基板4上形成依次叠置的第一遮光层、第一透明层、第二遮光层……第N+1透明层、第N+2遮光层。可以理解的,涂布第一透明介质时,第一透明介质会自动填充遮光层1上的透光孔3,即第一透明层会与基板接触,各透明层之间也会依次相接。另外,第一遮光层即为底部遮光层、第N+2遮光层即为顶部遮光层,也即与基板相接的遮光层为底部遮光层,远离基板的遮光层为顶部遮光层。
在本实施例中,每一层透明层具有与之相接触的两层遮光层1(定义这两层遮光层1中靠近基板4的一者为下遮光层,远离基板4的一者为上遮光层),这两遮光层1包覆在处于二者之间的透明层2的外侧,以便阻挡光线从光选择通道之外的区域进入该透明层2。具体设置为:下遮光层的边缘超出透明层2的边缘,即二者在基板4上投影中,透明层2的投影位于下遮光层的投影的范围内;上遮光层的边缘与下遮光层的边缘平齐,并与下遮光层接触,其中,设置上遮光层时,在透明层2范围之外的区域,不透光材料直接涂布在下遮光层上。
可以理解的,当N=0时,相当于不循环,即在本实施例中,通过步骤S1-S5便可制作一个准直器。
当N大于等于1时,每循环一次相当于是在原基础上层叠一层透明层2和一层图案化的遮光层1。比如第一次循环时,透明层2设置在图案化的第二遮光层(设置在第二遮光层远离基板的表面)上,该循环结束后形成第二透明层和图案化的第三遮光层;第二次循环时,透明层2设置在图案化的第三遮光层上,该循环结束后形成第三透明层和图案化的第四遮光层,然后依次循环步骤S3、步骤S4以及步骤S5这三个步骤,直至光选择通道的深度满所要求,即可以根据实际需求增大光选择通道的深度与宽度(当透光孔为圆孔时,宽度为透光孔的直径)的比值,进而提高准直效果。
另外,在本实施例中,遮光层均采用负向光阻。负向光阻相对于正向光阻,分子链较长,结构稳定,能有效避免后续的叠置的遮光层1通过黄光工艺图案化时可能对在先已经图案化的遮光层1造成损害。
基板4通常采用透明基板,此时,透明基板的表面作为准直器的入光面,准直器远离透明基板的表面不能形成同时与两个(或多个)透光孔3相对的透明结构。这是因为如果一个透明结构同时与两个或多个透光孔3相对(即在基板4的投影中透光结构的投影与透光孔的投影具有重叠区域),那么从其中一个透光孔射出的光线射出准直器时,可能会在该透明结构与感光片之间不停地反射,并最终从该透明结构与其他透光孔相对的区域射出,从而对感光片的识别造成干扰。
在本实施例中,遮光层1比透明层2多一层主要是因为:在透明基板上交替叠置遮光层1和透明层2时,如果将遮光层1和透明层2的个数设置的相同,则在最后一次设置透明层2(定义该透明层为透明层A)后,通常需要利用黄光工艺等对透明层A进行处理,使透明层A远离基板的表面与最后一次设置的遮光层(定义该遮光层为遮光层B)远离基板的表面平齐。但是在实际生产时,将透明层A远离基板的表面做到与遮光层B远离基板的表面平齐比较困难,会导致成本上升。而本实施例中:通过在透明层A远离基板的表面再设置一层遮光层C(即遮光层比透明层多一层),使得生产时无需将透明层A远离基板的表面做到与遮光层B远离基板的表面平齐,不仅满足了准直器100对出光面的相应要求,还降低了准直器100的制作工艺难度、节省了制作成本。
可以理解的,基板4也可以直接采用感光片,即准直器直接成型在感光片上。这样在后续组装时,可以省去感光片与准直器连接的步骤,提高组装效率。
当基板为感光片时,在步骤S6之后还包括步骤S7,在顶部遮光层的透光孔3内填充第二透明介质,形成填充层5。
当基板为感光片时,顶部遮光层一侧为入光面,此时填充层与顶部遮光层平齐或凸出于顶部遮光层(如图7至图8所示),使得该遮光层的透光孔3完全被填充,可以避免因灰尘等杂物进入透光孔3而遮挡光线的问题,提高准直器的性能。
在本实施例中,第二透明介质为透明光阻,步骤S7中填充层的设置步骤具体为:步骤S71,在顶部遮光层上涂布透明光阻,形成透明光阻层(涂布透明光阻时,透明光阻可自动填充在透光孔内);步骤S72,通过黄光工艺对透明光阻层进行处理,去除与遮光层1的透光孔3相对区域之外的透明光阻,得到填充层5。在本实施例中,去除透明光阻层与遮光层1的透光孔3相对区域之外的透明光阻可以避免光线在透明光阻层与顶部遮光层之间来回反射。可以理解的,在本发明提供的其他实施例中,也可以通过镭雕等方式对透明光阻层进行处理得到填充层。
另外,在本发明提供的其他实施例中,当基板4为透明基板时,也可以采用上述方式在顶部遮光层的透光孔3内设置填充层5,此时要使填充层5与顶部遮光层平齐,以避免影响准直器的性能。
在本实施例中,各遮光层1均采用负向光阻,故对各遮光层1进行黄光工艺处理时可以使用同一掩膜版,这样可以降低生产成本。进一步的,透明光阻为正向光阻,这样使各遮光层1与透明光阻层可以采用同一掩膜版进行黄光工艺。
由于第二透明介质为正向光阻,所以在本实施例中,在所述步骤S7之后还包括步骤S8,在所述填充层5外侧设置第一保护层7(如图8所示),第一保护7层用于阻止紫外光照射所述填充层5。其中,填充层5外侧是指填充层5不与遮光层1、透明层2接触的表面,当顶部遮光层一侧为入光面时(即光线从顶部遮光层的透光孔内射入准直器),第一保护层7可以阻止紫外光照射所述填充层5。
在本实施例中,第一保护层7可以是SiO2等透明且能阻挡紫外线穿过的保护层,可以是通过真空镀膜的方式设置在填充层5的外侧。
在本实施例中,在步骤S6之后,并在步骤S7之前还包括步骤S9:在所述顶部遮光层上设置第二保护层8(如图8所示),所述第二保护层8覆盖所述顶部遮光层上的透光孔3的内壁,用于阻止紫外光照射所述填充层5。第二保护层8和第一保护层7可以采用同样的设置,当基板4一侧为入光面时,第二保护层8可以阻止紫外光照射所述填充层5。
可以理解的,当第二保护层8的设置与准直器的遮光层1、透明层2等的设置不产生干涉时,步骤S9只要是在步骤S7之前完成即可。
在本实施例中,在设置所述步骤S1之前,还包括步骤S0,在基板4用于与第一遮光层接触的表面上设置附着层6,以增加第一遮光层在基板4上的附着力。在本实施例中,附着层6与基板4之间的附着力大于第一遮光层与基板4之间的附着力,第一遮光层与附着层6之间的附着力也大于第一遮光层与基板4之间的附着力。其中,附着层6可以是SiO2等透明层,SiO2层可以是通过真空镀膜的方式设置在基板上。
在本实施例中,在步骤S6之后还包括S10,去除基板4。在本实施例中,基板4可以是采用光刻胶制成的板材,在步骤S6完成后通过黄光工艺将其去除。可以理解的,生产时基板4用于设置底部遮光层的表面为平面,则去除基板4后,底部遮光层与第一层透明层平齐,此时底部遮光层一侧可以作为准直器的出光面。
如图9所示,在本实施例中,在制备准直器时,还可以设置相应的增透膜9,增透膜9可以设置在准直器的入光面。比如当基板4为透明基板时,可以在基板4远离第一遮光层的表面上设置增透膜9。由于,增透膜9的设置不会与各遮光层、各透明层等的设置不产生干涉,故增透膜9的设置步骤可以是在步骤S1之前,也可以是在步骤S6之后,还可以是在步骤S1与步骤S6之间。可以理解的,增透膜9也可以是设置在填充层5上,此时增透膜9的设置步骤是在步骤S7之后进行的。
在本实施例中,还可以设置相应的光截止膜,比如红外光截止膜等,光截止膜可以是设置在准直器的入光面。比如当基板4为透明基板时,光截止膜也可以是设置在填充层5上,此时光截止膜的设置步骤是在步骤S7之后进行的。当然光截止膜的设置步骤也可以是在步骤S1之前,或者是在步骤S1与步骤S6之间。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。