CN1140818C - 板状光学元件的制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种板状光学元件的制造方法，使用一金属薄膜做为成型模具的模芯，该金属薄膜的制造步骤首先备置一金属基板，并在其表面上涂布光致抗蚀剂，接着对该金属基板进行曝光与显影，且将具有光学效果的形状图案转印于该金属基板上，然后对该金属基板进行电沉积，再将沉积后的金属层剥离而得到一金属薄膜，最后以该金属薄膜做为模芯，将光学塑料材料注入模具，即可得到所需的板状光学元件。
Description
本发明涉及一种板状光学元件的制造方法，该方法利用金属材料为母模而制造板状光学元件。
板状光学元件诸如投影机系统的柱状镜片、大型背光板中的导光元件、CCD系统中的微阵列聚焦镜片等。其制造方式而言，常见使用相当厚度的模芯为模具加以成型而成，参见图1所示的模芯A。模芯通常为不锈钢材料经热处理后，再轮磨抛光成镜面，如果需要表面的微小形状结构，则再经过加工而成。
成型或模具维护上偶有损伤模芯的情形，故有更换新模芯的必要，但厚度大的模芯有以下缺点：因厚度大所需的模芯材料成本较高、加工上易有设备加工范围的限制、或组装拆卸时因重量太大不易放置，故容易导致额外的受损。
本发明的目的是提供一种表面有微细形板状光学元件的制造方法，其采用表面具有光学效果形状的金属薄膜为母模的模具加以成型而成，该金属薄膜可以为任何具有光学效果的形状，其藉由电沉积方式形成凹形或凸形的形状。
为实现上述目的，本发明提供一种板状光学元件的制造方法。首先将一金属基板或可导电的基板涂布光致抗蚀剂；然后进行曝光及显影制造工艺，而在该基板上得到具有光学效果的形状，接着对该基板进行电沉积制造工艺；由于基板本身为具有导电性质的材料，所以我们不需要经过金属化的程序即可直接进行电沉积制造工艺，电沉积过程中沉积金属的厚度逐渐增加，形成具有许多孔洞的金属薄膜；在电沉积制造工艺结束后，将该金属基板与该金属薄膜分离；该金属薄膜的表面形状可以为任意形状或图案，其目的在于提供光学作用；最后，再将该金属薄膜直接固定于模具中，或先贴合于一片基板再固定于模具，如此便可生产板状光学元件。
该金属薄膜的表面可另外进行镀膜处理，以增加表面硬度。
下面结合附图来描述本发明的优选实施例。附图中：
图1为现有技术的成型法的示意图；
图2A、2B、2C和2D为对基板涂布光致抗蚀剂的示意图；
图3A、3B和3C为对基板进行电沉积的示意图；
图4为金属薄膜剥离基板后的示意图；
图5为金属薄膜贴合于金属板所构成模芯的示意图；
图6为根据本发明的制造模具的示意图：以及
图7为根据本发明的制造模具所射出成型的元件立体图。
附图标号说明：
A模芯 42孔洞
1金属基板 51金属板
2光致抗蚀剂膜 6模具
21硬化区 61上模
22可溶解区 62下模
23基材 63模穴
3光具 64浇口
31图案 65注料口
4金属薄膜 7导光元件
41沉积金属层 71双重圆柱体
72出射面
本实施例为成型背光组件的导光元件。图2A、2B、2C、2D为对基板涂布光致抗蚀剂的示意图。
如图2A所示，准备一金属基板1，于金属基板1的表面涂布厚度为20μm光致抗蚀剂膜2，光致抗蚀剂膜2的涂布方法包括：旋涂、沉浸、滚轮、帘瀑、网印、电着、旋喷、热压或以上方法的混合使用，该光致抗蚀剂可为干式或湿式(湿式的溶剂可以为水或任何有机溶剂)。
如图2B所示，当光致抗蚀剂膜2干燥之后，将设计绘制于光具3上的图案31转写至光致抗蚀剂膜2上。
如图2C所示，对光致抗蚀剂膜2进行曝光的程序，光致抗蚀剂膜2形成硬化区21和可溶解区22两部分。
如图2D所示，接着对光致抗蚀剂膜2进行显影的程序，其中不要的光致抗蚀剂膜部分可溶解区22会在显影后被冲洗掉，而裸露出金属基板1的基材23。硬化区21的部分会留下凸出的圆柱。
图3A、3B和3C为对基板进行电沉积的示意图。
如图3A所示，将金属基板1连接电源，进行电沉积的程序。有光致抗蚀剂膜2的硬化区21处无法沉积，裸露处则有沉积金属层41形成。
如图3B所示，当沉积金属层41的厚度大于光致抗蚀剂膜2的硬化区21时，在光致抗蚀剂膜2的硬化区21的边缘开始有金属沉积，使得沉积金属层41的孔洞逐渐变小。
如图3C所示，如果电沉积的程序持续进行，光致抗蚀剂膜2的硬化区21将完全被覆盖，得到无孔洞的沉积金属层41。也就是说，可以藉由沉积时间的长短控制沉积金属层41上的孔洞尺寸。
当沉积金属层41成长到40μm厚度时，如图3B所示。将沉积金属层41从金属基板1上剥离，即可得到如图4所示的金属薄膜4，金属薄膜4上的凹洞42为穿透部分。将金属薄膜4贴合于金属板51上，成为可安装在模具中的模芯，如图5所示。
如图6所示，将该模芯贴合于模具6上。贴合方法包含边缘夹持、底部真空吸附、粘贴等方法固定于模具上。模具6包括：上模61、下模62、模穴63、浇口64、以及注料口65。成型时于注料口65注入光学塑料材料经过浇口64至模穴63，等于冷却后脱离模具6得到所需的板状光学元件。板状光学元件成型方式包含：射出成型、铸造法、热压法、转注成型法。
金属薄膜4的表面可另行做镀膜处理，以增加表面硬度。
如图7所示，成型后的导光元件7的表面具有突出双重圆柱体71，双重圆柱体71直径100μm，为成型时金属薄膜4的凹洞42所转写成型，双重圆柱体71具有反射光线至出射面72的效果。
以上虽已结合优选实施例说明了本发明的制造方法，但其仅为一种例示，并不因此限定本发明的范围，只要不脱离本发明的要旨，本领域的技术人员可进行各种变形或变更。
Claims (10)
1.一种板状光学元件的制造方法，包括下列步骤：
(1)准备一金属基板；
(2)在该金属基板上涂布光致抗蚀剂，待涂布好光致抗蚀剂之后，直接进行曝光及显影，在该金属基板上形成具有光学效果的形状；
(3)对该金属基板进行电沉积制造工艺，在该金属基板上形成一金属沉积层；
(4)将该金属沉积层与该金属基板分离，得到一金属薄膜；
(5)以该金属薄膜为母模固定于模具中，再注入光学塑料材料，转注成型，得到所需的板状光学元件。
2.如权利要求1所述的板状光学元件的制造方法，其中该光致抗蚀剂为干式。
3.如权利要求1所述的板状光学元件的制造方法，其中该光致抗蚀剂为湿式。
4.如权利要求1所述的板状光学元件的制造方法，其中该金属薄膜的材质为镍。
5.如权利要求1所述的板状光学元件的制造方法，其中该金属薄膜的材质为镍合金。
6.如权利要求1所述的板状光学元件的制造方法，其中该金属薄膜经过至少一次转写复制成新母模。
7.如权利要求1所述的板状光学元件的制造方法，其中该金属薄膜经过至少一次电铸复制成新母模。
8.如权利要求1所述的板状光学元件的制造方法，其中该金属薄膜藉由沉积时间的长短控制该金属沉积层上的孔洞尺寸。
9.如权利要求1所述的板状光学元件的制造方法，其中该金属薄膜还经过镀膜处理，增加表面硬度。
10.一种由如权利要求1所述的方法制成的板状光学元件。
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