CN113602013B - 遮光结构的制作方法和遮光结构 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种遮光结构的制作方法和遮光结构。该方法包括：提供基板；采用丝网印刷工艺在基板上印刷油墨，形成油墨层；采用包括激光器的预定装置对油墨层进行处理，去除部分油墨，至少形成包括多个间隔的通光孔的遮光结构。该方法采用丝网印刷工艺在基板上印刷油墨，可以将油墨均匀的涂覆在基板上，形成的油墨层较为均匀，采用包括激光器的预定装置去除至少部分油墨，使得部分油墨层被消除，且不影响基板的透光性，该方法采用了丝网印刷工艺以及预定装置对至少部分油墨层进行处理，从而避免引入光刻胶而导致的设备资产高投入，可以有效降低遮光结构的制作成本，进而解决了现有技术中制备遮光结构的方法成本较高的问题。

Description

遮光结构的制作方法和遮光结构

技术领域

本申请涉及光电子领域，具体而言，涉及一种遮光结构的制作方法和遮光结构。

背景技术

在手机镜头设计时，经常需要对光线进行筛选，选择我们想要的成像光路。同时由于不同角度的光会对最终成像质量造成影响，因此很多时候需要设计出巧妙的光路来达到我们的成像要求。如果可以设计一种结构，让需要的光线通过，而把杂散光等全部去除，可以有效的提高成像的质量。因此，如何制备这种遮光结构就成了关键。

在光路中制备这种遮光结构，需要满足两个需求，一个是高精度，一个是高效率。现有技术通常选用光刻工艺进行加工制备，其工艺较为复杂，效率较低且设备成本高；且光刻胶需要旋涂到玻璃基板上，厚度很难达到，底部还经常存在未被曝透的情况，精度不高。

因此，亟需一种成本较低的制备遮光结构的方法。

在背景技术部分中公开的以上信息只是用来加强对本文所描述技术的背景技术的理解，因此，背景技术中可能包含某些信息，这些信息对于本领域技术人员来说并未形成在本国已知的现有技术。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种遮光结构的制作方法和遮光结构，以解决现有技术中制备遮光结构的方法成本较高的问题。

为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种遮光结构的制作方法，包括：提供基板；采用丝网印刷工艺在所述基板上印刷油墨，形成油墨层；采用包括激光器的预定装置对所述油墨层进行处理，去除部分所述油墨，至少形成包括多个间隔的通光孔的遮光结构。

进一步地，所述预定装置为镭雕机，采用包括激光器的预定装置对所述油墨层进行处理，去除部分所述油墨，至少形成多个间隔的通光孔，包括：采用所述镭雕机对所述油墨层进行镭雕，去除部分所述油墨，形成多个闭合的切割通道，多个所述切割通道沿着预定方向间隔设置，所述预定方向为垂直于所述油墨层的厚度的方向，所述切割通道一一对应地围设在预定油墨区域的外周；采用所述镭雕机对所述预定油墨区域进行镭雕，去除各所述预定油墨区域中的多个间隔的子区域的所述油墨，形成多个所述通光孔；沿着所述切割通道对所述基板进行切割，形成多个所述遮光结构。

进一步地，在采用丝网印刷工艺在所述基板上印刷油墨，形成油墨层之前，所述方法还包括：采用包括有机溶剂的清洗液对所述基板进行清洗。

进一步地，所述清洗液包括丙酮和异丙醇。

进一步地，所述基板为玻璃基板，所述玻璃基板的厚度在0.1～1.0mm之间，所述玻璃基板的表面平整度TTV<20μm。

进一步地，所述油墨为黑色油墨，所述油墨的黏度在1000-20000cp之间，所述油墨的光密度大于2，所述油墨为热固性或者感光型油墨，所述油墨层的厚度在10～15μm之间。

进一步地，所述丝网印刷采用的丝网为金属丝网。

进一步地，所述遮光结构在第一预定方向上的截面形状为锥形，所述锥形的顶角角度为θ，0<θ<10°，所述第一预定方向为所述遮光结构的高度方向，所述通光孔在第二预定方向上的截面形状为圆形，所述圆形的半径在2～10μm之间，所述第二预定方向与所述第一预定方向垂直。

进一步地，所述激光器为皮秒激光器。

根据本申请的另一方面，提供了一种遮光结构，所述遮光结构为任一种所述的制作方法制作形成。

根据本申请的再一方面，提供了一种光学结构，包括基板、微透镜以及遮光结构，其中，所述微透镜与所述遮光结构一一对应，所述微透镜设置在所述基板的第一表面上，所述遮光结构设置在所述基板的第二表面上，所述第一表面和所述第二表面相对设置，所述遮光结构为采用任一种所述的制作方法制作得到。

应用本申请的技术方案，采用丝网印刷工艺在基板上印刷油墨，可以将油墨均匀的涂覆在基板上，形成的油墨层较为均匀，之后采用包括激光器的预定装置去除至少部分油墨，使得部分油墨层被消除，且不影响基板的透光性，该方法采用了丝网印刷工艺以及预定装置对至少部分油墨层进行处理，从而避免引入光刻胶而导致的设备资产高投入，可以有效降低遮光结构的制作成本，进而解决了现有技术中制备遮光结构的方法成本较高的问题，并且该方法较为简单，避免了光刻中复杂的制程工艺，降低了不良引入的概率。并且，该方法对油墨材料无感度要求，大大扩充了油墨选择的范围，并且，丝网印刷过程中，一次印刷的时间相比现有技术中的匀胶/热板时间更短，提高了制作遮光结构的效率。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本申请的实施例的一种遮光结构的制作方法的流程示意图；

图2示出了本申请实施例的光学结构的示意图；

图3示出了通光孔的二维分布图；

图4示出了玻璃基板的示意图；

图5示出了采用丝网印刷的玻璃基板的示意图；

图6示出了采用镭雕机进行镭雕的示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、微透镜；11、玻璃基板；12、通光孔；13、油墨层。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

应该理解的是，当元件(诸如层、膜、区域、或衬底)描述为在另一元件“上”时，该元件可直接在该另一元件上，或者也可存在中间元件。而且，在说明书以及权利要求书中，当描述有元件“连接”至另一元件时，该元件可“直接连接”至该另一元件，或者通过第三元件“连接”至该另一元件。

正如背景技术所介绍的，现有技术中制备遮光结构的方法成本较高的问题，为了解决如上问题，本申请提出了一种遮光结构的制作方法和遮光结构。

图1是本申请的遮光结构的制作方法的流程图，如图1所示，该方法包括：

提供基板；

采用丝网印刷工艺在上述基板上印刷油墨，形成油墨层；

采用包括激光器的预定装置对上述油墨层进行处理，去除部分上述油墨，至少形成包括多个间隔的通光孔的遮光结构。

上述的方法中，采用丝网印刷工艺在基板上印刷油墨，可以将油墨均匀的涂覆在基板上，形成的油墨层较为均匀，之后采用包括激光器的预定装置去除至少部分油墨，使得部分油墨层被消除，且不影响基板的透光性，该方法采用了丝网印刷工艺以及预定装置对至少部分油墨层进行处理，从而避免引入光刻胶而导致的设备资产高投入，可以有效降低遮光结构的制作成本，进而解决了现有技术中制备遮光结构的方法成本较高的问题，并且该方法较为简单，避免了光刻中复杂的制程工艺，降低了不良引入的概率。并且，该方法对油墨材料无感度要求，大大扩充了油墨选择的范围，并且，丝网印刷过程中，一次印刷的时间相比现有技术中的匀胶/热板时间更短，提高了制作遮光结构的效率。

遮光结构一般需要用光刻技术进行制备，选取的油墨材料为黑色光刻胶，油墨的光密度大于2，一般的曝光设备选择直写光刻，或者制备表面的膜后用步进电机进行曝光，用这种工艺会存在问题，由于油墨为黑色，吸光能力很强，而光刻需要将光从油墨表面曝光达到油墨底部，经常会遇到曝光后底部残留光刻胶的情况，大大降低了良率，若用套刻进行多次曝光，设备的精度将不能得到保障。

本申请的一种实施例中，上述预定装置为镭雕机，采用包括激光器的预定装置对上述油墨层进行处理，去除部分上述油墨，至少形成多个间隔的通光孔，包括：采用上述镭雕机对上述油墨层进行镭雕，去除部分上述油墨，形成多个闭合的切割通道，多个上述切割通道沿着预定方向间隔设置，上述预定方向为垂直于上述油墨层的厚度的方向，上述切割通道一一对应地围设在预定油墨区域的外周；采用上述镭雕机对上述预定油墨区域进行镭雕，去除各上述预定油墨区域中的多个间隔的子区域的上述油墨，形成多个上述通光孔；沿着上述切割通道对上述基板进行切割，形成多个上述遮光结构。该实施例中，采用镭雕机可以更高效地去除部分油墨，沿着切割通道进行切割可以保证切割边缘的质量较好，该实施例采用镭雕机对油墨层进行区域以及对油墨区域进行镭雕，可以针对不同尺寸的基板调节对应的激光能量，工艺简单，且该实施例中，通过激光光路调节，可以单次同时镭雕几十或者上百个预定油墨区域，单片的基板可以在较少的时间内完成，进一步地降低了制作遮光结构的成本，进一步地提高了制作遮光结构的效率。

具体地，上述的镭雕步骤中，无需后续的显影等工序，在进行镭雕时，油墨会在激光能量的作用下汽化或者部分融化，镭雕机会对油墨层进行吹气，可以清除多余的油墨，形成的切割通道更为平整。

本申请的再一种实施例中，在采用丝网印刷工艺在上述基板上印刷油墨，形成油墨层之前，上述方法还包括：采用包括有机溶剂的清洗液对上述基板进行清洗。该实施例中，将基板进行清洗，可以使得基板的表面变得干净和光滑，后续可以更为高效地印刷油墨。

本申请的又一种实施例中，上述清洗液包括丙酮和异丙醇。当然，并不限于以上的两种，还可以现有技术中其他的清洗液。

本申请的另一种实施例中，上述基板为玻璃基板，上述玻璃基板的厚度在0.1～1.0mm之间，上述玻璃基板的表面平整度TTV<20μm。该实施例中，可以保证基板的支撑功能较好。

具体地一种实施例中，玻璃基板的尺寸为3～12英寸。当然，实际的应用过程中，可以根据实际需求选择合适尺寸的玻璃基板。

当然，本申请中的上述基板也不限于玻璃材料的，还可以为其他合适的透明材料，该材料不仅具有较好的透光性能，还需要保证在丝网印刷以及镭雕过程中基本不受影响。

本申请的一种具体的实施例中，上述油墨为黑色油墨，上述油墨的黏度在1000-20000cp之间，上述油墨的光密度大于2，上述油墨为热固性或者感光型油墨，上述油墨层的厚度在10～15μm之间。该实施例中，选用热固性或者感光型的黑色油墨，可以保证遮光作用较好，保证了后续只允许预定的方向和位置光源透过，将油墨的粘度设置在1000-20000cp之间，光密度大于2，可以保证成像的质量更高，且该实施例中设置了油墨层的厚度，一定厚度的油墨层可以保证只有预定方向的光源进入，其它会被吸收或者反射。

具体地，一种实施例中，油墨层不同位置的厚度差值小于1μm。这样可以进一步保证油墨层较为平整，保证了油墨层不同位置的遮光作用差距较小。

为了进一步印刷后的油墨层的均匀性较好，本申请的再一种实施例中，上述丝网印刷采用的丝网为金属丝网。金属丝网的丝网尺寸稳定，印品精度较高，因此，本实施例选用金属丝网。

本申请的又一种实施例中，上述遮光结构在第一预定方向上的截面形状为锥形，上述锥形的顶角角度为θ，0<θ<10°，上述第一预定方向为上述遮光结构的高度方向，上述通光孔在第二预定方向上的截面形状为圆形，上述圆形的半径在2～10μm之间，上述第二预定方向与上述第一预定方向垂直。该实施例中，由于镭雕剥离时在胶层的上下表面能量不同，会造成一定的损失，导致上下表面剥离的面积不同，因此，将截面形状设置为锥形，且顶角角度为θ，0<θ<10°，可以保证上下表面玻璃的面积相同，将第二预定方向上的圆形的尺寸与准微透镜的尺寸一一对应，可以保证光线可以沿着制定的光路进行传播。

具体地一种实施例中，每个圆形的尺寸差值小于0.5μm。这样可以进一步保证多个通光孔之间的差距较小，进一步保证光线可以沿着制定的光路进行传播。

本申请的另一种实施例中，上述激光器为皮秒激光器。激光器的光源需要进行特殊的整形，将激光能量控制在油墨层内，而不会对玻璃基板造成影响，减弱了玻璃的强度，皮秒激光器对光源进行整形后，可以形成多个光斑，并根据能量守恒调整出射光的能量，同时雕刻多个结构的位置，进一步地提高了镭雕的效率。

本申请还提供了一种遮光结构，上述遮光结构为任一种上述的制作方法制作形成。

上述的遮光结构中，为任一种上述的制作方法制作形成，该方法中避免了光刻中复杂的制程工艺，使得该遮光结构的良率较高，该方法中避免了引入光刻胶而导致的设备资产高投入，使得该遮光结构制作成本较低，保证了该遮光结构的结构一致性较好。

本申请还提供了一种光学结构，包括基板、微透镜以及遮光结构，其中，上述微透镜与上述遮光结构一一对应，上述微透镜设置在上述基板的第一表面上，上述遮光结构设置在上述基板的第二表面上，上述第一表面和上述第二表面相对设置，上述遮光结构为采用任一种上述的制作方法制作得到。

上述的光学结构中，包括基板、微透镜和遮光结构，该遮光结构是采用任一种上述的制作方法制作得到的，该遮光结构的良率较高，且制作成本较低，微透镜的聚光作用较好，基板的虑光作用较好，该光学结构中，其良率较高，制作成本也较低，并且遮光的效率较高。

如图2所示，该光学结构中，上面一层为微透镜10，中间为玻璃基板11，最下面为通光孔12，其光学原理为：当手触摸屏幕指纹区域时，屏幕OLED点亮，照射在指纹上，经过反射向下入射在微透镜10表面，微透镜10有聚光作用，将0度入射光线汇聚在通光孔12中心处，也就是说焦点和通光孔12中心完全重合，而非0度入射光线打在通光孔12外区域，因此可实现虑光功能，在此器件下方放置一个CMOS芯片，用于接收0度入射的光线。

如图3所示，为通光孔二维分布图，区域大小一般为手指指纹大小，如10*6mm左右。每个孔和上方的微透镜中心对齐。

为了本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例来说明本申请的技术方案和技术效果。

实施例1

该实施例的制作过程包括；

提供玻璃基板，如图4所示，玻璃基板11的厚度在0.1-1.0mm，尺寸在3-12英寸，要求表面平整度TTV<20μm；

如图4所示，使用丝网印刷的方式将油墨均匀的涂覆在上述玻璃基板上，形成油墨层13，如图5所示，所使用的印刷网版尺寸根据基板尺寸来确定，对尺寸的限制小，其优点是制版和印刷都比较方便，设备投资少，成本相对光刻会低很多，在小批量的生产中经济效益好；并且丝网印刷对玻璃的影响也小，对油墨的种类，性质限制也小，不需要感光；印刷的油墨层厚度控制在10-15μm之间，可以一次印刷成型，也可以多次印刷达到该厚度，不同位置厚度公差需要控制在±1μm以内。印刷时使用的丝网一般选用金属丝网，该种丝网尺寸稳定，印品精度高，印刷后墨层的均匀性好，可以达到上述标准；

之后，采用镭雕机对上述油墨层进行镭雕，如图6所示，具体地，镭雕机中的激光器是皮秒激光器，实际根据油墨层的厚度和种类，将激光器的能量调整到0.1W-10W之间，焦距对焦在油墨层表面，将遮光结构CAD图纸导入到电脑中，按照设定好的参数进行镭雕；并且，激光器的光源需要进行特殊的整形，将激光能量控制在油墨层内，而不会对玻璃基板造成影响，减弱玻璃的强度，此激光器对光源进行整形后，可以形成多个光斑，并根据能量守恒调整出射光的能量，同时雕刻多个结构位置，大大提高镭雕的效率，雕刻10000个此类数量的遮光结构只需要1-5min；

镭雕机对运动精度要求很高，此设备重复位置精度在±1μm，图像识别精度在±3μm以内，镭雕机有自动清洁功能，镭雕部位的油墨会在激光能量作用下汽化或者部分融化，镭雕机会对该部位进行吹气，将多余的油墨材料清除，形成的多个通光孔12如图4中示出，图4右侧的部分还示出了遮光结构的剖面图；

利用上述工艺制备的遮光结构，具有倒锥形结构，倒锥角度在0<θ<10°，圆孔尺寸在2-10μm，均匀排布，遮光结构孔尺寸在2-10μm，遮光墨层厚度在10-15μm。

从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：

1)、本申请的遮光结构的制作方法，采用丝网印刷工艺在基板上印刷油墨，可以将油墨均匀的涂覆在基板上，形成的油墨层较为均匀，之后采用包括激光器的预定装置去除至少部分油墨，使得部分油墨层被消除，且不影响基板的透光性，该方法采用了丝网印刷工艺以及预定装置对至少部分油墨层进行处理，从而避免引入光刻胶而导致的设备资产高投入，可以有效降低遮光结构的制作成本，进而解决了现有技术中制备遮光结构的方法成本较高的问题，并且该方法较为简单，避免了光刻中复杂的制程工艺，降低了不良引入的概率。并且，该方法对油墨材料无感度要求，大大扩充了油墨选择的范围，并且，丝网印刷过程中，一次印刷的时间相比现有技术中的匀胶/热板时间更短，提高了制作遮光结构的效率。

2)、本申请的遮光结构，为任一种上述的制作方法制作形成，该方法中避免了光刻中复杂的制程工艺，使得该遮光结构的良率较高，该方法中避免了引入光刻胶而导致的设备资产高投入，使得该遮光结构制作成本较低，保证了该遮光结构的结构一致性较好。

3)、本申请的光学结构，包括基板、微透镜和遮光结构，该遮光结构是采用任一种上述的制作方法制作得到的，该遮光结构的良率较高，且制作成本较低，微透镜的聚光作用较好，基板的虑光作用较好，该光学结构中，其良率较高，制作成本也较低，并且遮光的效率较高。

以上上述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种光学结构，包括基板、微透镜以及遮光结构，其中，所述微透镜与所述遮光结构一一对应，所述微透镜设置在所述基板的第一表面上，所述遮光结构设置在所述基板的第二表面上，所述第一表面和所述第二表面相对设置，其特征在于，所述遮光结构为采用遮光结构的制作方法得到，遮光结构的制作方法包括：

提供基板；

采用丝网印刷工艺在所述基板上印刷油墨，形成油墨层；

采用包括激光器的预定装置对所述油墨层进行处理，去除部分所述油墨，至少形成包括多个间隔的通光孔的遮光结构；

所述预定装置为镭雕机，采用包括激光器的预定装置对所述油墨层进行处理，去除部分所述油墨，至少形成多个间隔的通光孔，包括：

采用所述镭雕机对所述油墨层进行镭雕，去除部分所述油墨，形成多个闭合的切割通道，多个所述切割通道沿着预定方向间隔设置，所述预定方向为垂直于所述油墨层的厚度的方向，所述切割通道一一对应地围设在预定油墨区域的外周；

采用所述镭雕机对所述预定油墨区域进行镭雕，去除各所述预定油墨区域中的多个间隔的子区域的所述油墨，形成多个所述通光孔；

所述基板为玻璃基板，所述玻璃基板的厚度在0.1～1.0mm之间，所述玻璃基板的表面平整度TTV<20μm；

所述油墨层的厚度在10～15μm之间，所述油墨层的不同位置的厚度差值小于1μm；

所述遮光结构在第一预定方向上的截面形状为锥形，所述锥形的顶角角度为θ，0<θ<10°，所述第一预定方向为所述遮光结构的高度方向，所述通光孔在第二预定方向上的截面形状为圆形，所述圆形的半径在2～10μm之间，所述第二预定方向与所述第一预定方向垂直，所述微透镜和所述玻璃基板相接的部分是曲线形的。

2.根据权利要求1所述的光学结构，其特征在于，所述方法还包括：

沿着所述切割通道对所述基板进行切割，形成多个所述遮光结构。

3.根据权利要求1所述的光学结构，其特征在于，在采用丝网印刷工艺在所述基板上印刷油墨，形成油墨层之前，所述方法还包括：

采用包括有机溶剂的清洗液对所述基板进行清洗。

4.根据权利要求3所述的光学结构，其特征在于，所述清洗液包括丙酮和异丙醇。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的光学结构，其特征在于，所述油墨为黑色油墨，所述油墨的黏度在1000-20000cp之间，所述油墨的光密度大于2，所述油墨为热固性或者感光型油墨。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的光学结构，其特征在于，所述丝网印刷采用的丝网为金属丝网。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的光学结构，其特征在于，所述激光器为皮秒激光器。