CN118091811A - 滤光单元和滤光单元的制造方法 - Google Patents

滤光单元和滤光单元的制造方法 Download PDF

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CN118091811A CN202410479882.8A CN202410479882A CN118091811A CN 118091811 A CN118091811 A CN 118091811A CN 202410479882 A CN202410479882 A CN 202410479882A CN 118091811 A CN118091811 A CN 118091811A
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刘佳府
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Abstract

本发明揭露一种滤光单元和滤光单元的制造方法,滤光单元包含基板、有机染料层、无机光学层及遮光结构,有机染料层设置于基板的一侧,遮光结构设置于有机染料层相反于基板的一侧,部分的无机光学层覆盖遮光结构,且部分的无机光学层位于有机染料层及遮光结构之间,遮光结构用以吸收波长介于400nm至700nm的光束,遮光结构及覆盖于其上的无机光学层共同形成阻光部,阻光部在入射角介于0~5度范围内,对于具有波长500nm至775nm的光束具有1%以下的反射率。

Description

滤光单元和滤光单元的制造方法
技术领域
本发明涉及一种光学元件的制造方法及光学元件,特别是一种滤光单元和滤光单元的制造方法。
背景技术
现有的滤光单元的遮光结构容易在滤光单元的相关制造过程(例如,清洁制程)中被破坏,为此,可能导致最终的滤光成品的遮光结构,可能无法正常发挥其预定的功能。再者,在运输或保存滤光单元时,通常会将滤光单元具有遮光结构的一面暂时性地贴附于胶带,以保护滤光单元不受污染或破坏。在这种情况下,当将胶带从滤光单元撕开时,若胶带与遮光结构之间的黏着力太高,容易发生在滤光单元(特别是遮光结构)表面留下残胶,或是遮光结构连同胶带一起被撕下而受到破坏,如此都将会造成滤光单元的良率大幅降低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足提供一种滤光单元。
为达到上述目的,本发明采取的技术方案为:
一种滤光单元,其包含:一基板;一有机染料层,其设置于基板的一侧;(N-M)层无机光学层,其形成于有机染料层相反于基板的一侧,其中,N>M>0,且N、M皆为整数;一遮光结构,其形成于(N-M)层无机光学层的相反于基板的一侧,其中遮光结构在基板上定义出用以形成一阻光部的区域及用以形成一透光部的区域;遮光结构用以吸收波长介于400nm至700nm的光束;M层无机光学层,其形成于遮光结构相反于有机染料层的一侧,M层无机光学层覆盖(N-M)层无机光学层及遮光结构;其中,遮光结构及覆盖于其上的M层无机光学层共同形成阻光部,且在阻光部中,M层无机光学层被使用作为一无机遮光结构保护层;并且阻光部在入射角介于0~5度范围内,对于具有波长500nm至775nm的光束具有1%以下的反射率;其中,位于透光部中的基板未被遮光结构覆盖,且在透光部中,(N-M)层无机光学层及位于其上的M层无机光学层共同被使用作为一无机光学复合层。
一种滤光单元,其包含:一基板;一有机染料层,其设置于基板的一侧;一隔绝层,其形成于有机染料层相反于基板的一侧;一遮光结构,其形成于隔绝层的相反于有机染料层的一侧,其中遮光结构在基板上定义出用以形成一阻光部的区域及用以形成一透光部的区域;遮光结构用以吸收波长介于400nm至700nm的光束;一无机光学复合层,其形成于遮光结构相反于有机染料层的一侧且覆盖遮光结构,其中无机光学复合层包括N层无机光学层,其中,N>0,且N为整数;其中,遮光结构及覆盖于其上的无机光学复合层共同形成阻光部,且在阻光部中,无机光学复合层被使用作为一无机遮光结构保护层;阻光部在入射角介于0~5度范围内,对于具有波长500nm至775nm的光束具有1%以下的反射率;其中,位于透光部中的基板未被遮光结构覆盖。
在一实施例中,所述滤光单元于所述基板相反于所述有机染料层的一侧,还包含一辅助有机染料层、一辅助无机光学复合层及一无机保护层;所述有机染料层的厚度不大于10微米,且所述辅助有机染料层的厚度为20微米以上;所述无机保护层覆盖所述辅助无机光学复合层的一顶面及一辅助无机光学复合层环侧面,并且覆盖一辅助有机染料层环侧面的至少一部分。
在一实施例中,所述滤光单元的侧壁具有一个阶梯部,且所述阶梯部的位置在所述辅助有机染料层的侧壁,或者所述阶梯部的位置在所述基板的侧壁,或者所述阶梯部的位置在所述辅助有机染料层与所述基板的交界处。
在一实施例中,所述滤光单元于所述基板相反于所述有机染料层的一侧,还包含一辅助有机染料层及一辅助无机光学复合层;所述有机染料层的厚度不大于10微米,且所述辅助有机染料层的厚度为20微米以上;所述辅助有机染料层的一辅助有机染料层环侧面的至少一部分形成有一有机焦化结构,所述有机焦化结构是所述辅助有机染料层通过镭射照射后所形成的结构。
在一实施例中,所述滤光单元的侧壁具有一个阶梯部,且所述阶梯部的位置在所述辅助有机染料层的侧壁,或者所述阶梯部的位置在所述基板的侧壁,或者所述阶梯部的位置在所述辅助有机染料层与所述基板的交界处。
在一实施例中,所述有机焦化结构的氧碳比是未通过镭射照射的所述辅助有机染料层的氧碳比的2.46~6.92倍。
在一实施例中,所述有机焦化结构的氧碳比为1.18~1.66。
在一实施例中,从剖面方向观察时,所述滤光单元的上侧及下侧分别具有一第一宽度及一第二宽度,且所述第一宽度小于所述第二宽度。
在一实施例中,所述第一宽度及所述第二宽度的差异值为5~150微米。
在一实施例中,所述滤光单元还包含:一辅助有机染料层,形成于所述基板的相反于所述有机染料层的一侧;一辅助隔绝层,形成于所述辅助有机染料层的相反于所述基板的一侧且覆盖所述辅助有机染料层;一辅助遮光结构,形成于所述辅助隔绝层的相反于所述基板的一侧且用以吸收波长介于400nm至700nm的光束;一辅助无机遮光结构保护层,形成于所述辅助隔绝层的相反于所述基板的一侧且覆盖所述辅助遮光结构;其中,所述辅助遮光结构及覆盖于其上的所述辅助无机遮光结构保护层共同形成一辅助阻光部;所述辅助阻光部在入射角介于0~5度范围内,对于具有波长500nm至775nm的光束具有1%以下的反射率。
在一实施例中,从上视方向观察时,所述遮光结构与所述辅助遮光结构为彼此对齐。
在一实施例中,所述阻光部在入射角介于0~5度范围内,对于具有波长640nm至660nm的光束,具有0.5%以下的反射率。
在一实施例中,所述阻光部在入射角介于0~5度范围内,对于具有波长700nm至775nm的光束,具有0.5%以下的反射率。
在一实施例中,所述滤光单元彼此相反的两侧分别定义为一入光侧及一出光侧,所述滤光单元具有所述遮光结构的一侧为所述入光侧;其中,具有350nm至1000nm波长范围的光束,由所述入光侧进入所述滤光单元的所述透光部后,具有450nm至580nm波长范围的光束的穿透率为80%以上,且具有750nm至1000nm波长范围的光束的穿透率为5%以下。
在一实施例中,所述隔绝层于波长介于400nm至700nm的穿透率大于98%。
在一实施例中,所述隔绝层的厚度为30nm以下。
在一实施例中,所述滤光单元具有一目标中心波长,所述无机遮光结构保护层的光学厚度介于四分之一所述目标中心波长的65%~120%之间。
本发明的另一目的是提供一种滤光单元的制造方法,为达到上述目的,本发明采取的技术方案为:
一种滤光单元的制造方法,其用以制造出一滤光单元,滤光单元的制造方法包含:一基础制造步骤,包括:于一基板的一侧,形成一有机染料层;于基础制造步骤后,还包含以下步骤:一第一无机光学层形成步骤,于有机染料层相反于基板的一侧,形成(N-M)层无机光学层,其中,N>M>0,且N、M皆为整数;一遮光结构形成步骤:于(N-M)层无机光学层相反于基板的一侧,形成一遮光结构,遮光结构在基板上定义出用以形成一阻光部的区域及用以形成一透光部的区域;遮光结构用以吸收波长介于400nm至700nm的光束;一第二无机光学层形成步骤:于遮光结构相反于有机染料层的一侧,形成M层无机光学层,M层无机光学层覆盖(N-M)层无机光学层及遮光结构;其中,遮光结构及覆盖于其上的M层无机光学层共同形成阻光部,且在阻光部中,M层无机光学层被使用作为一无机遮光结构保护层;并且阻光部在入射角介于0~5度范围内,对于具有波长500nm至775nm的光束具有1%以下的反射率;其中,位于透光部中的基板未被遮光结构覆盖,且在透光部中,(N-M)层无机光学层及位于其上的M层无机光学层共同被使用作为一无机光学复合层。一种滤光单元的制造方法,其用以制造出一滤光单元,滤光单元的制造方法包含:一基础制造步骤,包括:于一基板的一侧,形成一有机染料层;于基础制造步骤后,还包含以下步骤:一隔绝层形成步骤:于有机染料层相反于基板的一侧,形成一隔绝层;一遮光结构形成步骤:于隔绝层相反于有机染料层的一侧,形成一遮光结构,其中遮光结构在基板上定义出用以形成一阻光部的区域及用以形成一透光部的区域;遮光结构用以吸收波长介于400nm至700nm的光束;一无机光学复合层形成步骤,于遮光结构相反于有机染料层的一侧,形成一无机光学复合层,无机光学复合层包括N层无机光学层,其覆盖遮光结构,其中,N>0,且N为整数;其中,遮光结构及覆盖于其上的无机光学复合层共同形成阻光部,且在阻光部中,无机光学复合层被使用作为一无机遮光结构保护层;并且阻光部在入射角介于0~5度范围内,对于具有波长500nm至775nm的光束具有1%以下的反射率;其中,位于透光部中的基板未被遮光结构覆盖。
在一实施例中,于形成所述无机遮光结构保护层后,还包含至少一次的清洁步骤:清洁所述滤光单元;于其中至少一次的所述清洁步骤中,是利用电浆或化学洗剂对所述滤光单元进行清洁。
在一实施例中,所述滤光单元的制造方法还包含以下步骤:一辅助遮光结构形成步骤:于所述基板的相反于所述有机染料层的一侧,形成一辅助遮光结构;所述辅助遮光结构用以吸收波长介于400nm至700nm的光束;一辅助无机遮光结构保护层形成步骤:于所述辅助遮光结构相反于所述基板的一侧,形成一辅助无机遮光结构保护层覆盖所述辅助遮光结构;其中,所述辅助遮光结构及覆盖于其上的所述辅助无机遮光结构保护层共同形成一辅助阻光部;所述辅助阻光部在入射角介于0~5度范围内,对于具有波长500nm至775nm的光束具有1%以下的反射率。
在一实施例中,所述有机染料层的厚度不大于10微米,且在所述滤光单元的制造方法中还于所述基板相反于所述有机染料层的一侧,依序形成一辅助有机染料层及一辅助无机光学复合层,所述辅助有机染料层的厚度为20微米以上;于所述遮光结构形成步骤中,所形成的所述遮光结构为复数个环状遮光结构;所述滤光单元的制造方法,还包含以下步骤:一第一切割步骤:利用一第一切割方式,至少切割所述辅助有机染料层的至少一部分及所述辅助无机光学复合层,以形成多个沟槽;一无机保护层形成步骤:形成一无机保护层,以使形成各个所述沟槽的侧壁及底面覆盖有所述无机保护层;一第二切割步骤:利用一第二切割方式,沿着多个所述沟槽进行切割,以切断所述基板、所述有机染料层、所述无机光学复合层及所述无机遮光结构保护层,而形成多个所述滤光单元;所述第二切割方式不同于所述第一切割方式;其中,各个所述滤光单元所包含的辅助有机染料层的一辅助有机染料层环侧面的至少一部分,被所述滤光单元所包含的无机保护层覆盖;其中,所述基础制造步骤、所述遮光结构形成步骤及所述无机遮光结构保护层的形成都是在所述第二切割步骤之前被执行;所述第一切割步骤是在所述基础制造步骤及所述第二切割步骤之间被执行;所述无机保护层形成步骤是在所述第一切割步骤及所述第二切割步骤之间被执行。
在一实施例中,所述有机染料层的厚度不大于10微米,且于所述基板相反于所述有机染料层的一侧,依序形成一辅助有机染料层及一辅助无机光学复合层,所述辅助有机染料层的厚度为20微米以上;于所述遮光结构形成步骤中,所形成的所述遮光结构为复数个环状遮光结构;所述滤光单元的制造方法还包含以下步骤:一第一切割步骤:利用一第一切割方式,至少切割所述辅助有机染料层的至少一部分及所述辅助无机光学复合层,以形成多个沟槽;其中,于所述第一切割步骤后,位于所述沟槽中的所述辅助有机染料层的至少一部分将形成为一有机焦化结构;一第二切割步骤:利用一第二切割方式,沿着多个所述沟槽进行切割,以切断所述基板、所述有机染料层、所述无机光学复合层及所述无机遮光结构保护层,而形成多个所述滤光单元;其中,各个所述滤光单元的辅助有机染料层的外围侧壁的至少一部分对应为所述有机焦化结构;其中,所述基础制造步骤、所述遮光结构形成步骤及所述无机遮光结构保护层的形成都是在所述第二切割步骤之前被执行;所述第一切割步骤是在所述基础制造步骤及所述第二切割步骤之间被执行。
在一实施例中,所述遮光结构是利用印刷的方式形成,且所述无机光学复合层是利用溅镀的方式形成。
在一实施例中,于所述隔绝层形成步骤中,还于所述基板相反于所述有机染料层的一侧形成一辅助隔绝层,所述辅助隔绝层覆盖所述辅助有机染料层。
综上所述,本发明的其中一实施例的滤光单元的制造方法及滤光单元,通过使无机遮光结构保护层符合特定的光学设计,使阻光部可以有效避免遮光结构于清洁等后续制程中被破坏,并且透光部可以保持良好的光学性能。
为能更进一步了解本发明的特征及技术内容,请参阅以下有关本发明的详细说明与附图,但是此等说明与附图仅用来说明本发明,而非对本发明的保护范围作任何的限制。
附图说明
图1为本发明的滤光单元的制造方法的第一实施例的流程示意图;
图2为本发明的滤光单元的第一实施例的剖面示意图;
图3a为本发明的滤光单元的阻光部于入射角为0度时的波长及反射率的关系示意图;
图3b为本发明的滤光单元的阻光部于入射角为5度时的波长及反射率的关系示意图;
图4为本发明的滤光单元的透光部于入射角为0度时的波长及反射率的关系示意图;
图5为本发明的滤光单元的制造方法的第二实施例的流程示意图;
图6为本发明的滤光单元的第二实施例的剖面示意图;
图7为本发明的滤光单元的制造方法的第三实施例的流程示意图;
图8为本发明的滤光单元的制造方法的第三实施例的通过遮光结构形成步骤后的产物的俯视示意图;
图9及图10为本发明的滤光单元的第三实施例的俯视示意图及剖面示意图;
图11为本发明的滤光单元的制造方法的第四实施例的流程示意图;
图12为本发明的滤光单元的制造方法的第四实施例的通过无机保护层形成步骤后的产物的剖面示意图;
图13为本发明的滤光单元的第四实施例的剖面示意图;
图14为本发明的滤光单元的制造方法的第五实施例的流程示意图;
图15为本发明的滤光单元的制造方法的第五实施例的通过第一切割步骤后的产物的剖面示意图;
图16为本发明的滤光单元的第五实施例的剖面示意图;
图17为本发明的滤光单元的第六实施例的剖面示意图;
图18为本发明的滤光单元的制造方法的第七实施例的流程示意图;
图19为本发明的滤光单元的第七实施例的剖面示意图;
图20为本发明的滤光单元的制造方法的第八实施例的流程示意图;
图21为本发明的滤光单元的第八实施例的剖面示意图;
图22为本发明的滤光单元的制造方法的第九实施例的流程示意图;
图23为本发明的滤光单元的第九实施例的剖面示意图;
图24为本发明的滤光单元的制造方法的第十实施例的流程示意图;
图25为本发明的滤光单元的制造方法的第十实施例的通过辅助无机保护层形成步骤后的产物的剖面示意图;
图26为本发明的滤光单元的第十实施例的剖面示意图;
图27为本发明的滤光单元的制造方法的第十一实施例的流程示意图;
图28为本发明的滤光单元的制造方法的第十一实施例的通过第一切割步骤后的产物的剖面示意图;
图29为本发明的滤光单元的第十一实施例的剖面示意图;
图30为本发明的滤光单元的第十二实施例的剖面示意图。
其中图中标号为:
10:平衡无机光学复合层;11:基板;12:有机染料层;12T:有机染料层厚度;13:无机光学层;14:遮光结构;15:无机遮光结构保护层;16:阻光部;17:透光部;18:辅助遮光结构;19:辅助无机遮光结构保护层;20:辅助阻光部;21:辅助有机染料层;211:辅助有机染料层环侧面;21T:辅助有机染料层厚度;21X:有机焦化结构;22:辅助无机光学复合层;221:顶面;222:辅助无机光学复合层环侧面;23:沟槽;24:无机保护层;A1:第一滤光单元;A2:第二滤光单元;A3:第三滤光单元;A4:第四滤光单元;A5:第五滤光单元;A6:第六滤光单元;B1:第七滤光单元;B2:第八滤光单元;B3:第九滤光单元;B4:第十滤光单元;B5:第十一滤光单元;B6:第十二滤光单元;X:阶梯部;CL:切割线;i:入光侧;o:出光侧;W1:第一宽度;W2:第二宽度;ΔW:宽度差;S11:基础制造步骤;S12:第一无机光学层形成步骤;S13:遮光结构形成步骤;S14:第二无机光学层形成步骤;S15:辅助遮光结构形成步骤;S16:辅助无机遮光结构保护层形成步骤;S17:分离步骤;S21:辅助有机染料层形成步骤;S22:辅助无机光学复合层形成步骤;S23:第一切割步骤;S24:无机保护层形成步骤;S25:第二切割步骤;S32:隔绝层形成步骤;S34:无机光学复合层形成步骤;SL:隔绝层;SLX:辅助隔绝层。
具体实施方式
于以下说明中,如有指出请参阅特定附图或是如特定附图所示,其仅是用以强调于后续说明中,所述及的相关内容大部份出现于该特定附图中,但不限制该后续说明中仅可参考该特定附图。
需说明的是,为了使附图呈现更为清楚,于各剖面图中省略了剖面线的绘示,且各剖面图中的各层厚度及其彼此间的比例关系,都仅是为了方便说明所绘示,并非用来限制该剖面图中所呈现的产物所包含的各层彼此间的厚度或比例关系。
请一并参阅图1及图2,其分别为本发明的滤光单元的制造方法的第一实施例的流程示意图及滤光单元的第一实施例的剖面示意图。图1的滤光单元的制造方法可用以制造出图2的第一滤光单元A1。此滤光单元的制造方法包含:基础制造步骤S11:于基板11的一侧形成有机染料层12;第一无机光学层形成步骤S12:于有机染料层12的相反于基板11的一侧,形成(N-M)层无机光学层13,其中,N>M>0,且N、M皆为整数;遮光结构形成步骤S13:于(N-M)层无机光学层13相反于基板11的一侧,形成遮光结构14,遮光结构14在基板11上定义出用以形成一阻光部16的区域及用以形成一透光部17的区域;遮光结构14主要用以吸收波长介于400nm至700nm的光束;第二无机光学层形成步骤S14:于遮光结构14相反于有机染料层12的一侧,形成M层无机光学层,M层无机光学层覆盖(N-M)层无机光学层13及遮光结构14。
其中,遮光结构14及覆盖于其上的M层无机光学层共同形成阻光部16,且在阻光部16中,M层无机光学层被使用作为无机遮光结构保护层15;阻光部16在入射角介于0~5度范围内,对于具有波长500nm至775nm的光束具有1%以下的反射率;位于透光部17中的基板11未被遮光结构14覆盖,且在透光部17中,(N-M)层无机光学层13及位于其上的M层无机光学层共同被使用作为一无机光学复合层。在本实施例中,可使用溅镀或其他合适的方法形成上述无机光学层。值得注意的是,虽然图2所绘示的(N-M)层无机光学层13与无机遮光结构保护层15均为单一层,但此仅为示意,并非用以限定。实际上,在本说明书中所提及的(辅助或平衡)无机光学复合层与(辅助)无机遮光结构保护层可以各自独立为单层或多层结构。
在一实际应用中,基板11相反于(N-M)层无机光学层13的一侧还可以形成有平衡无机光学复合层10,平衡无机光学复合层10的材料、厚度等,例如是与(N-M)层无机光学层13相同或相似,由此,可以有效地避免基板11在制造过程中,因为基板11两侧所受的应力不同,而发生翘曲的情况,从而可以有效地提升最终产品的良率。在(N-M)层无机光学层13的厚度较小(例如小于基板11厚度的1%)的实施例中,基板11于制程中所受的应力较小,而较不容易发生翘曲的情况,因此,在此种实施例中,基板11的一侧可以不设置有平衡无机光学复合层10。换句话说,在实际应用中,可以是依据基板11是否容易发生翘曲,而决定是否设置平衡无机光学复合层10。
依上所述,通过无机遮光结构保护层15等设计,最终制作出的第一滤光单元A1所包含的遮光结构14会受到无机遮光结构保护层15覆盖与保护,而不容易在后续制程中被破坏。
在实际应用中,第一滤光单元A1所包含的基板11、有机染料层12及无机光学复合层(亦即,无机光学复合层是指(N-M)层无机光学层13及由M层无机光学层所形成的无机遮光结构保护层15),分别具体包含的材料,可依据第一滤光单元A1最终所应用的产品进行选择,于此不加以限制。在实际应用中,所述基板例如可以是有机基板、无机基板、多层复合式基板(例如是包含多个有机层及多个无机层)。基板11作为第一滤光单元A1的主要支撑结构。有机染料层12吸收特定波长范围的光束,而使其无法通过。位于透光部17的无机光学复合层决定哪一些特定波长范围的光束得以通过第一滤光单元A1。
举例来说,假设第一滤光单元A1最终要应用于相机镜头、眼镜、汽车前挡玻璃等,用来过滤不可见光,而使可见光通过的情境中,基板11可以是蓝玻璃、白玻璃等无机基板;有机染料层12可以是包含吸收特定光波段的染料(紫外光吸收剂、红外光吸收剂)、附着剂、流平剂等;位于透光部17的无机光学复合层可以是包含交错堆栈的多层第一折射层H及多层第二折射层L,任一个第一折射层的折射率高于任一个第二折射层的折射率,即HLHL…HL如此堆栈的结构;平衡无机光学复合层10的设计可与位于透光部17的无机光学复合层相同或相似,亦为HLHL…HL如此堆栈的结构,平衡无机光学复合层10的材料、层数与膜厚可以与位于透光部17的无机光学复合层相同也可以彼此不同。关于位于透光部17的无机光学复合层及平衡无机光学复合层10所包含的第一折射层的总数量、各第一折射层的厚度、第二折射层的总数量、各第二折射层的厚度等设计,应将有机染料层12的折射率、透明区与厚度一并考虑,纳入光谱设计,将有机染料层12整体视为一第三折射层N。故最终膜层的设计为HLHL…HLNHLHL…HL,并依据实际第一滤光单元A1所应用的情境及其所欲滤除光束的波长范围进行设计。
在未包含平衡无机光学复合层10的实施例中,最终膜层的设计为NHLHL…HL,且亦可依据实际第一滤光单元A1所应用的情境及其所欲滤除光束的波长范围进行设计。第一折射层及第二折射层的具体材料,只要符合所需的光学特性(例如,折射率、消光系数),就无特别限定。举例而言,第一折射层及第二折射层分别可以包括氧化物、氮化物、氮氧化物、碳化物、其他合适的光学镀膜材料或其上述的组合,具体而言,可包括但不限于氢化硅、氮氢化硅、二氧化硅、三氧化二铝、二氧化钛、五氧化二铌、五氧化二钽、氮化硅、氮氧化硅、碳化硅、氟化镁、二氧化锆等。在本实施例中,由于第一折射层及第二折射层可以实现特殊的光学特性(例如,下文所述的干涉作用),因此,在本说明书中,第一折射层及第二折射层被称为无机光学层。
在实际应用中,第一滤光单元A1被安装于应用产品中时,当光束通过第一滤光单元A1后,部分的光束将会被反射至第一滤光单元A1形成有遮光结构14的一侧,而遮光结构14即是用来吸收该些被反射的光束。例如,第一滤光单元A1应用于相机中以滤除非可见光时,通过第一滤光单元A1的部分可见光可能会被感光组件反射至第一滤光单元A1形成有遮光结构14的一侧,在此种应用场景中,若是第一滤光单元A1没有设置遮光结构14,则被感光组件反射的光束,将可能进入感光组件的感光区域,最终可能导致照片出现类似鬼影的情况;也就是说,通过遮光结构14的设置,可以有效地降低照片出现类似鬼影的情况。
在实际应用中,特别是第一滤光单元A1应用于相机中的实施例中,使阻光部16于入射角介于0~5度范围内,对于具有波长500nm至775nm的光束具有1%以下的反射率,通过如此设计,可以让第一滤光单元A1具有遮光结构14的位置,具有更佳的光学特性。具体来说,请参阅图3a、图3b及图4,图3a分别为对比例、实验例1、实验例2的滤光单元的阻光部于入射角为0度时的波长及反射率的关系示意图,图3b分别为对比例、实验例1、实验例2的滤光单元的阻光部于入射角为5度时的波长及反射率的关系示意图,图4为对比例和实验例2的滤光单元的透光部于入射角为0度时的波长及反射率的关系示意图。图3a、图3b及图4是发明人于发明本发明的过程中利用光谱仪(例如Agilent Technologies、PerkinElmer等厂商生产制造的光谱仪)对滤光单元所进行的实验图表,该图表例如是由光谱仪所附的软件生成,或者,该图表可以是利用光谱仪所输出的数据,以Excel、Google Sheets等软件生成。
图3a是测试光束以入射角为0度照射对比例、实验例1、实验例2的遮光结构后,被遮光结构反射后的光束的波长与反射率的关系,图3b是测试光束以入射角为5度照射对比例、实验例1、实验例2的遮光结构后,被遮光结构反射后的光束的波长与反射率的关系;其中对比例是滤光单元未设置无机遮光结构保护层的情况,该滤光单元的其余结构与本专利的第一滤光单元A1相同;实验例1和实验例2的结构均与本专利的第一滤光单元A1相同,两者的区别主要在于无机遮光结构保护层15厚度的不同,具体地,实验例1的无机遮光结构保护层15的厚度为30nm,且无机遮光结构保护层在500nm至775nm波段具有建设性干涉的反射条件的情况;实验例2的无机遮光结构保护层厚度为88nm,且无机遮光结构保护层在500nm至775nm波段具有相消性干涉的反射条件的情况,即图3a和3b中对比例、实验例1、及实验例2的滤光单元的区别仅在于无机遮光结构保护层的不同。由图3a和3b的对比例及实验例1可知,相对于未设有无机遮光结构保护层的滤光单元,于遮光结构上设有无机遮光结构保护层的滤光单元的阻光部于入射角为0度和5度,对于具有波长500nm至775nm的光束的反射率,有可能会提升,为此,可能对滤光单元最终的光学特性有不良影响。
举例而言,若是将具有实验例1特性的滤光单元应用于相机镜头,在此情况中,波长500nm至775nm的光束从阻光部反射的光量较高,这些来自于阻光部的反射光与透光部(例如,图2中的透光部17)的光彼此干涉,将会使拍摄的影像产生眩光或鬼影。相较之下,由图3a和3b的对比例及实验例2可知,相对于未设有无机遮光结构保护层的滤光单元,于遮光结构上设有特定厚度的无机遮光结构保护层的滤光单元的阻光部于入射角为0度和5度,对于具有波长500nm至775nm的光束的反射率会降低。是以,本实施例的滤光单元及其制造方法,使阻光部16于入射角介于0~5度范围内,对于具有波长500nm至775nm的光束具有1%以下的反射率,通过如此设计,不仅可以让遮光结构14受到无机遮光结构保护层15的保护,还可以避免对于第一滤光单元A1最终的光学特性造成不良影响,使其具有更佳的光学特性。
图4是测试光束以入射角为0度照射对比例和实验例2的透光部后,被透光部反射后的光束的波长与反射率的关系;其中对比例是滤光单元未设置无机遮光结构保护层的情况,该滤光单元的其余结构与本专利的第一滤光单元A1相同;实验例2是本专利的第一滤光单元A1,该滤光单元设置有无机遮光结构保护层,具体地,无机遮光结构保护层厚度为88nm,且无机遮光结构保护层在500nm至775nm波段具有相消性干涉的反射条件的情况。由图4的对比例及实验例2可以清楚地知道,相对于未设有无机遮光结构保护层的透光部,于透光部形成特定的无机遮光结构保护层(即,无机遮光结构保护层在500nm至775nm波段具有相消性干涉的反射条件)后,于入射角为0度,对于具有波长500nm至775nm的光束的反射率,两线段相似而反射率并未明显增加。因此,设置无机遮光结构保护层对滤光单元的透光部的最终光学特性影响甚小。因此,本实施例的滤光单元,通过设置无机遮光结构保护层,可以在不影响透光部的光学特性的前提下,改善阻光部的光学特性。
在实际应用中,遮光结构14的外型、厚度及其尺寸,都可依据需求加以设计,于此不加以限制。在一实施例中,从上视(俯视)方向观察时,遮光结构14可以是大致为环状,使得第一滤光单元A1被遮光结构14围绕的部分对应为透光部17。透光部17是指滤光单元允许光束通过的区域,因此,透光部17的具体外型、尺寸等,皆可依据实际需求加以变化。在本实施例中,如图8所示,在第一滤光单元A1的俯视图中,透光部17可以大致为矩形,但不以此为限。在实际应用中,可以视实际应用与需求,而决定透光部17及其对应的遮光结构14的形状。举例而言,在滤光单元的A的俯视图中,被遮光结构14所围绕,所形成的透光部17的形状,可以包括但不限于圆形、椭圆形、半圆形、三角形、正方形、多边形、不规则形等。
在无机遮光结构保护层15的材料与(N-M)层无机光学层13的其中一层的材料大致相同的实施例中,相关技术人员例如可以通过改变无机遮光结构保护层15的厚度,据以调整阻光部16于入射角介于0~5度范围内,对于具有波长500nm至775nm的光束的反射率。关于阻光部16在入射角介于0~5度范围内,对于具有波长500nm~775nm的光束具有1%以下的反射率的设计原理,在此进行更具体的说明。当光线从空气射向无机遮光结构保护层15时,空气与无机遮光结构保护层15的界面会产生第一反射光,且此第一反射光的第一反射率为4.2%~4.3%。另一方面,进入无机遮光结构保护层15后再从无机遮光结构保护层15的另一侧(即,与遮光结构14或(N-M)层无机光学层13接触的一侧)反射的光为第二反射光。此第二反射光穿过无机遮光结构保护层15与空气的界面而进入空气中后,会与上述第一反射光彼此干涉。若此干涉为建设性干涉,则无机遮光结构保护层15的整体反射率会大于上述第一反射率。
反之,若此干涉为相消性干涉,则无机遮光结构保护层15的整体反射率会小于上述第一反射率。换言之,通过设计无机遮光结构保护层15的材料、厚度与层数,可以将无机遮光结构保护层15在入射角介于0~5度范围内,对于具有波长500nm~775nm的光束的整体反射率控制在1%以下。另一方面,由于透光部17未被遮光结构14覆盖,因此在透光部17中的第二反射光的强度有可能高于在阻光部16中的第二反射光。在一些实施例中,透光部17在入射角介于0~5度范围内,对于具有波长500nm~775nm的光束具有整体反射率<2%。
关于如何设计无机遮光结构保护层15,在此举例进行更详细的说明。当将无机遮光结构保护层15的光学厚度N*d值(N为无机遮光结构保护层折射率、d为无机遮光结构保护层厚度)设计成1/4目标中心波长的65%~120%,如此即可使目标中心波长附近的波长范围的反射率达到最低的极限值(例如,小于1%、0.8%、0.5%或0.3%)。例如,当欲使波长500nm~775nm的光束的反射率最小化时,若以二氧化硅(N=1.46)作为单一层无机遮光结构保护层15的材料,则可将目标中心波长设定为600nm。依照上述设定,无机遮光结构保护层15的光学厚度(N*d值)可以设计成1/4目标中心波长的65%~120%,即,97.5nm~180nm之间,而无机遮光结构保护层15的厚度可以设计成(97.5nm/1.46)~(180nm/1.46),即,67nm~123nm之间。请再次参照图3a和3b,实验例1是以二氧化硅为无机遮光结构保护层15,厚度30nm的实施例,实验例2是以二氧化硅为无机遮光结构保护层15,厚度88nm的实施例,在入射角为0度和5度时,波长500nm~775nm的光束的反射率均小于1%,波长500nm~730nm的光束的反射率均小于0.5%。相较之下,未设有无机遮光结构保护层15的透光部于入射角为0度和5度,对于具有波长550nm以上的光束的反射率均大于1%(对比例)。由此可证明,依照上述设计原则,可以兼顾遮光结构14的保护与滤光单元的光学性能。此外,当无机遮光结构保护层15为多层的结构时,也可依照上述设计原则,将无机遮光结构保护层15整体的光学厚度(N*d值)设计成1/4目标中心波长的65%~120%,如此即可将无机遮光结构保护层15在入射角介于0~5度范围内,对于具有波长500nm~775nm的光束的整体反射率控制在1%以下。
依照上述设计原则,可依实际需要而设定无机遮光结构保护层15整体的光学厚度(N*d值),使阻光部16在预定的目标中心波长附近达到最小反射率。因此,在波长500nm~775nm的波长范围内,阻光部16可以在其中更小的次范围内具有小于0.5%以下的反射率。在其中一个实施例中,阻光部16在入射角介于0~5度范围内,对于具有波长640nm至660nm的光束,具有0.5%以下的反射率。在其中一个实施例中,阻光部16在入射角介于0~5度范围内,对于具有波长540nm至560nm的光束,具有0.5%以下的反射率。在其中一个实施例中,阻光部16在入射角介于0~5度范围内,对于具有波长700nm至775nm的近红外光束,具有0.5%以下的反射率,如此将可进一步减少眩光或鬼影的发生。
无机遮光结构保护层15覆盖遮光结构14并且保护其不会外露。由此,在第一滤光单元A1进行清洁或是后加工等作业过程中,遮光结构14将不容易受到破坏,从而可以确保在第一滤光单元A1制造完成后,遮光结构14可以正常地发挥功能。在其中一个具体实施例中,当无机遮光结构保护层15为单层结构时,可以是由折射率较低的材料所构成(例如,二氧化硅、氧化铝(Al2O3)、氟化镁或二氧化锆等),但不以此为限。在另一些具体实施例中,当无机遮光结构保护层15为多层结构时,无机遮光结构保护层15可以是无机光学复合层中最上方的复数层,即,无机遮光结构保护层15可以是如上述的HLHL…HL如此堆栈的结构,且无机遮光结构保护层15可以使用的材料与上文所述(N-M)层无机光学层13可以使用的材料相同,在此不再赘述。
需说明的是,图2所示的第一滤光单元A1可以是利用前述第一实施例的滤光单元的制造方法所制成,但不以此为限。在实务中,第一滤光单元A1可以是直接应用于特定的产品中,或者,第一滤光单元A1还可以依据需求通过相关加工步骤,以制作成得以安装于特定的产品中的物品。关于本实施例的第一滤光单元A1所包含的基板11、有机染料层12、(N-M)层无机光学层13、平衡无机光学复合层10、遮光结构14及无机遮光结构保护层15的详细说明,请参阅前述说明,于此不再赘述。
如图2所示,在本实施例的一实际应用中,第一滤光单元A1彼此相反的两侧分别定义为入光侧i及出光侧o,第一滤光单元A1具有遮光结构14的一侧为入光侧o;其中,具有350nm至1000nm波长范围的光束,由入光侧i进入第一滤光单元A1的透光部17后,具有450nm至580nm波长范围的光束的穿透率为80%以上,且具有750nm至1000nm波长范围的光束的穿透率为5%以下。在实务上,相关人员可以参考上述设计原则,通过修改例如有机染料层12的厚度及其主要材料、无机光学复合层(及/或平衡无机光学复合层10)所包含的不同折射率的无机光学层的层数、各层厚度及各层折射率等,以使第一滤光单元A1的透光部17可以达到过滤特定波长的光束的功效。
请一并参阅图5及图6,其分别为本发明的滤光单元的制造方法的第二实施例的流程示意图及利用本发明的滤光单元的第二实施例的剖面示意图。在本说明书中,在不同图式中使用相同组件符号标示的组件,代表此等组件可以使用的材料及形成方法是相同的,且视情况将省略重复出现的此等组件之描述。举例而言,在图2与图6(及后续所有图式)中使用相同组件符号14所标示的组件均为遮光结构,且在第二次提及时将省略关于遮光结构14的材料及形成方法的描述。应可理解的是,在一些应用中,第二实施例的遮光结构14的具体材料及形成方法可与第一实施例的遮光结构14相同。然而,并不以此为限,在一些其他应用中,第二实施例的遮光结构14的具体材料及形成方法可与第一实施例的遮光结构14不同。
本实施例与第一实施例的相同之处,请参阅前述说明,在此不再赘述。本实施例与第一实施例的差异在于,滤光单元的制造方法还包含以下步骤:辅助遮光结构形成步骤S15:于基板11相反于有机染料层12的一侧,形成辅助遮光结构18;辅助遮光结构18用以吸收波长介于400nm至700nm的光束;辅助无机遮光结构保护层形成步骤S16:于辅助遮光结构18相反于基板11的一侧,形成辅助无机遮光结构保护层19覆盖辅助遮光结构18;其中,辅助遮光结构18及覆盖于其上的辅助无机遮光结构保护层19共同形成辅助阻光部20;辅助阻光部20在入射角介于0~5度范围内,对于具有波长500nm至775nm的光束具有1%以下的反射率。值得一提的是,辅助遮光结构18及辅助无机遮光结构保护层19基本上分别与遮光结构14及无机遮光结构保护层15具有相同功能,因此可选用的材料及其形成方法也分别相同于遮光结构14及无机遮光结构保护层15。
在本实施例中,是先于基板11相反于有机染料层12的一侧,形成(N-M)层无机光学层13,然后,于辅助无机遮光结构保护层形成步骤S16中,再于辅助遮光结构18相反于(N-M)层无机光学层13的一侧形成M层无机光学层,以作为辅助无机遮光结构保护层19;其中,N>M>0,且N、M皆为整数。如此一来,(N-M)层无机光学层13及辅助无机遮光结构保护层19相似于第一实施例的无机光学复合层。
在实际应用中,在基础制造步骤S11之后,遮光结构形成步骤S13、第二无机光学层形成步骤S14、辅助遮光结构形成步骤S15及辅助无机遮光结构保护层形成步骤S16的执行顺序可以是依据需求加以设计。当然,第二无机光学层形成步骤S14必然是在遮光结构形成步骤S13之后执行,且辅助无机遮光结构保护层形成步骤S16必然是在辅助遮光结构形成步骤S15后执行。举例来说,在一实施例中,于基础制造步骤S11后,可以依序执行遮光结构形成步骤S13、辅助遮光结构形成步骤S15、第二无机光学层形成步骤S14及辅助无机遮光结构保护层形成步骤S16;在其他实施例中,于基础制造步骤S11后,可以依序执行遮光结构形成步骤S13、第二无机光学层形成步骤S14、辅助遮光结构形成步骤S15及辅助无机遮光结构保护层形成步骤S16。又或者,在其他实施例中,于基础制造步骤S11后,可以先同时执行遮光结构形成步骤S13及辅助遮光结构形成步骤S15,接着,再同时执行第二无机光学层形成步骤S14及辅助无机遮光结构保护层形成步骤S16。
如图6所示,第二滤光单元A2可以是利用本实施例的滤光单元的制造方法制成,但不以此为限。本实施例与前述实施例的主要差异在于:第二滤光单元A2还包含辅助遮光结构18及前述的辅助无机遮光结构保护层19。在本实施例的一个实际应用中,第二滤光单元A2彼此相反的两侧分别定义为入光侧i及出光侧o,第二滤光单元A2具有遮光结构14的一侧为入光侧i;其中,具有350nm至1000nm波长范围的光束,由入光侧i进入第二滤光单元A2的透光部17后,具有450nm至580nm波长范围的光束的穿透率为80%以上,且具有750nm至1000nm波长范围的光束的穿透率为5%以下。在实际应用中,相关人员可以参考上述设计原则,通过修改例如有机染料层12的厚度及其主要材料、无机光学复合层(及/或平衡无机光学复合层10)所包含的不同折射率的无机光学层的层数、各层厚度及各层折射率等,以使第二滤光单元A2的透光部17可以达到过滤特定波长的光束的功效。其中,从上视方向观察时,遮光结构14与辅助遮光结构18为彼此对齐。
请一并参阅图7至图10,图7为本发明的滤光单元的制造方法的第三实施例的流程示意图,图8为本实施例的滤光单元的制造方法的通过遮光结构形成步骤后的产物的俯视示意图,图9及图10为滤光单元的第三实施例的俯视示意图及剖面示意图。
本实施例与第一实施例的相同之处,请参阅前述说明,在此不再赘述。本实施例与第一实施例的差异在于,滤光单元的制造方法还包含分离步骤S17。需特别说明的是,第一至第三实施例中,基础制造步骤S11、第一无机光学层形成步骤S12、遮光结构形成步骤S13及第二无机光学层形成步骤S14,均是于大尺寸的基板11上进行。因此,如图8所示,遮光结构形成步骤S13是于无机光学复合层相反于有机染料层的一侧,形成彼此不相连的多个环状的遮光结构14,且在两个遮光结构14之间预留比切割线CL的宽度略宽的距离。如图8至图10所示,分离步骤S17是:分离通过第二无机光学层形成步骤S14后所形成的产物,以形成多个第三滤光单元A3。在有机染料层厚度12T不大于10微米的实施例中,于分离步骤S17中,可以是利用镭射或是刀具,或者,可以采用隐形镭射晶圆分割(Stealth Dicing)技术并配合扩片制程,一次性地进行分离,以形成多个滤光单元。在实际应用中,若是于分离步骤S17中,是利用镭射或刀具一次性地切割形成多个滤光单元,则各个滤光单元的任一区段的宽度都将大致相等。
值得一提的是,当有机染料层厚度12T不大于10微米时,上述因扩片制程而在有机染料层的边缘留下撕裂的痕迹是可容忍的程度,对于产品的良率影响较小。因此,本实施例采取一段式的分离步骤,能够减少制程时间,进而提升产品的生产效率。如图10所示,由于是采取一次性/一段式分离方式,因此,从剖面方向观察时,第三滤光单元A3的上下两侧的宽度实质上相同,且第三滤光单元A3的侧壁大致呈现为直线状。在本实施例的一个实际应用中,第三滤光单元A3彼此相反的两侧分别定义为入光侧i及出光侧o,第三滤光单元A3具有遮光结构14的一侧为入光侧i;其中,具有350nm至1000nm波长范围的光束,由入光侧i进入第三滤光单元A3的透光部17后,具有450nm至580nm波长范围的光束的穿透率为80%以上,且具有750nm至1000nm波长范围的光束的穿透率为5%以下。在实际应用中,相关人员可以参考上述设计原则,通过修改例如有机染料层12的厚度及其主要材料、无机光学复合层(及/或平衡无机光学复合层10)所包含的不同折射率的无机光学层的层数、各层厚度及各层折射率等,以使第三滤光单元A3的透光部17可以达到过滤特定波长的光束的功效。
请一并参阅图11至图13,其分别为本发明的滤光单元的制造方法的第四实施例的流程示意图、通过本实施例的无机保护层形成步骤后的产物的剖面示意图、滤光单元的第四实施例的剖面示意图。
本实施例与第一实施例的相同之处,请参阅前述说明,在此不再赘述。本实施例与第一实施例的差异在于,滤光单元的制造方法还包含辅助有机染料层形成步骤S21、辅助无机光学复合层形成步骤S22、第一切割步骤S23、无机保护层形成步骤S24及第二切割步骤S25。应注意的是,本实施例的滤光单元的制造方法,特别适合应用有机染料层厚度12T较薄(例如,不大于10微米)且辅助有机染料层厚度21T较厚(例如20微米以上)的情况。具体而言,在辅助有机染料层厚度21T是20微米以上且小于140微米的情况中,采用本实施例所包含的第一切割步骤S23、无机保护层形成步骤S24及第二切割步骤S25,以形成多个第四滤光单元A4,将会得到质量相对较佳的第四滤光单元A4。
辅助有机染料层形成步骤S21及辅助无机光学复合层形成步骤S22是分别于基板11的相反于形成有机染料层12的一侧形成辅助有机染料层21及辅助无机光学复合层22。辅助有机染料层21位于辅助无机光学复合层22及基板11之间。基板11、有机染料层12、无机光学复合层、辅助有机染料层21及辅助无机光学复合层22,是用来决定第四滤光单元A4可以滤除哪一些波段的光束的结构。在本实施例的一个实际应用中,第四滤光单元A4彼此相反的两侧分别定义为入光侧i及出光侧o,第四滤光单元A4具有遮光结构14的一侧为入光侧i;其中,具有350nm至1000nm波长范围的光束,由入光侧i进入第四滤光单元A4的透光部17后,具有450nm至580nm波长范围的光束的穿透率为80%以上,且具有750nm至1000nm波长范围的光束的穿透率为5%以下。
在实际应用中,相关人员可以参考上述设计原则,依据第四滤光单元A4的滤光需求,决定基板11、有机染料层12、无机光学复合层、辅助有机染料层21及辅助无机光学复合层22的厚度及其主要构成的材料。在一些实施例中,辅助无机光学复合层22的主要构成材料可以是与无机光学复合层大致相同,而辅助有机染料层21的主要构成材料与有机染料层12不同。在另一些实施例中,辅助有机染料层21及辅助无机光学复合层22的主要构成材料,可以是与有机染料层12及无机光学复合层大致相同,但不以此为限。在本实施例所形成的遮光结构14为环状遮光结构(与图8相似)。
第一切割步骤S23是:利用第一切割方式,切割辅助有机染料层21的至少一部分及辅助无机光学复合层22,以形成多个沟槽23。关于沟槽23的深度不以图12为限,只要沟槽23的深度大于辅助有机染料层21的厚度的65%与辅助无机光学复合层22的厚度的合计,都属于本实施例的沟槽23实际可应用的范围。无机保护层形成步骤S24是:形成一无机保护层24,以使无机保护层24覆盖形成各个沟槽23的侧壁及底面,且无机保护层24还覆盖于辅助无机光学复合层22的顶面221。第二切割步骤S25是:利用第二切割方式,沿着多个沟槽23进行切割,以切断基板11、有机染料层12、无机光学复合层(及辅助有机染料层21),而形成多个第四滤光单元A4。其中,第二切割方式不同于第一切割方式。
在实务中,于第一切割步骤S23中,例如可以是沿图8所示的切割线CL,切割辅助有机染料层21的至少一部分及辅助无机光学复合层22,以形成多个沟槽23(如图12所示)。接着,于第二切割步骤S25中,利用第二切割方式,同样大致沿着切割线CL(如图8所示)进行切割,以完全切断基板11、有机染料层12、无机光学复合层(及辅助有机染料层21),而形成多个独立的第四滤光单元A4。第一切割方式可以是利用刀具(例如,钻石切割刀)或镭射(例如,波长为532nm的镭射)进行切割,但不以此为限;而第二切割方式可以是采用隐形镭射晶圆分割(Laser Stealth Dicing)技术并配合扩片制程而形成多个独立的滤光单元。
基础制造步骤S11、遮光结构形成步骤S13及第二无机光学层形成步骤S14都是在第二切割步骤S25之前被执行;第一切割步骤S23是在基础制造步骤S11及第二切割步骤S25之间被执行;无机保护层形成步骤S24是在第一切割步骤S23及第二切割步骤S25之间被执行。
如图13所示,本实施例的第四滤光单元A4与第一实施例的第一滤光单元A1(如图2所示)的差异在于:本实施例的第四滤光单元A4还包含辅助有机染料层21、辅助无机光学复合层22及无机保护层24,无机保护层24覆盖辅助有机染料层环侧面211的至少一部分,并且覆盖辅助无机光学复合层22的顶面221及辅助无机光学复合层环侧面222。在本实施例的具体应用中,有机染料层厚度12T不大于10微米,且辅助有机染料层厚度21T为20微米以上。
无机保护层24主要是用来保护辅助有机染料层环侧面211,以使辅助有机染料层环侧面211于后续加工的过程中不容易被破坏。在较佳的应用中,辅助有机染料层环侧面211可以是完全被无机保护层24覆盖,但不以此为限;在不同的实施例中,也可以是:于第四滤光单元A4的剖面图中,辅助有机染料层环侧面211的厚度的65%以上的范围被无机保护层24覆盖。
在一具体应用中,无机保护层24的主要材料可以是折射率较低的镀膜层,例如,二氧化硅、三氧化二铝、氟化镁或二氧化锆。在辅助无机光学复合层22包含多层第一折射层及多层第二折射层的实施例中,无机保护层24的主要材料,例如可以是与其中一个第一折射层的主要材料或其中一个第二折射层的主要材料,相同或是大致相同。
本实施例的滤光单元的制造方法,包括第一切割步骤、第二切割步骤及无机保护层形成步骤等,由此可以使最终成形的各个滤光单元包含的辅助有机染料层环侧面被无机保护层覆盖。如此设计,可以有效降低辅助有机染料层于后续处理过程(例如是高温、高压的环境测试过程)中被破坏或损坏的风险。
如图13所示,从剖面方向观察时,第四滤光单元A4的上下两侧分别具有第一宽度W1及第二宽度W2,且W1小于W2;此外,第四滤光单元A4的两侧侧壁各自具有一个阶梯部X,且此阶梯部X的位置在辅助有机染料层21与基板11的交界处。于此所指的阶梯部即为滤光单元具有宽度差的部分。在本实施例中,在第四滤光单元A4的左右两侧分别具有一宽度差ΔW,且第一宽度W1及第二宽度W2的差异值是由切割线CL(如图8所示)的宽度所决定,约为两倍的宽度差ΔW。在第一切割步骤是利用刀具的实施例中,第一宽度W1及第二宽度W2的差异值可以是30~150微米,较佳为50~100微米,更佳为80~120微米。在第一切割步骤是利用镭射的实施例中,第一宽度W1及第二宽度W2的差异值可以是5~30微米,较佳为10~25微米,更佳为15~20微米。由于阶梯部的位置是对应于上述沟槽的底部,因此,在第四滤光单元A4中,阶梯部X的位置也可以是在辅助有机染料层21的侧壁或基板11的侧壁。
值得一提的是,当辅助有机染料层厚度21T为20微米以上时,扩片技术容易在有机染料层或基板的边缘留下撕裂的痕迹,导致滤光单元的边缘准直度不佳,进而降低产品的良率。相较之下,本实施例采取两段式的分离步骤(即包含第一切割步骤及第二切割步骤),能够避免在有机染料层或基板的边缘留下撕裂的痕迹,进而提升产品的良率。在如此的实施中,只要第一切割方式形成的沟槽的深度大于辅助有机染料层21的厚度的35%与辅助无机光学复合层22的厚度的总和,都属于本实施例实际可应用的范围。
请一并参阅图14至图16,其分别为本发明的滤光单元的制造方法的第五实施例的流程示意图、通过第一切割步骤后的产物的剖面示意图及本发明的滤光单元的第五实施例的剖面示意图。
本实施例与第四实施例的相同之处,请参阅前述说明,在此不再赘述。本实施例与第四实施例的差异在于,本实施例的滤光单元的制造方法在第一切割步骤S23所使用的第一切割方式不同,且本实施例不包含无机保护层形成步骤S24。因此,下文仅针对本实施例的第一切割步骤S23进行说明。
本实施例的第一切割步骤S23是:利用第一切割方式,切割辅助有机染料层21的至少一部分及辅助无机光学复合层22,以形成多个沟槽23。其中,于第一切割步骤S23后,位于沟槽中的辅助有机染料层21的一部分将形成为有机焦化结构21X。
需特别强调的是,本实施例的滤光单元的制造方法所包含的基础制造步骤S11、第一无机光学层形成步骤S12、遮光结构形成步骤S13及第二无机光学层形成步骤S14、辅助有机染料层形成步骤S21、辅助无机光学复合层形成步骤S22、第一切割步骤S23及第二切割步骤S25,只要符合:基础制造步骤S11、第一无机光学层形成步骤S12、遮光结构形成步骤S13及第二无机光学层形成步骤S14都位于第二切割步骤S25之前、第一切割步骤S23是位于辅助有机染料层形成步骤S21及第二切割步骤S25之间被执行的规则,该些步骤的先后执行顺序不以上述说明为限。
在本实施例的一个具体应用中,第一切割方式及第二切割方式可以分别是不同波长范围的镭射,例如,第一切割方式可以利用紫外镭射,第二切割方式可以利用可见光镭射。更具体来说,在一实施应用中,第一切割方式利用例如波长为315~400nm的UV-A紫外镭射进行切割,而第二切割方式则可以利用波长范围介于510~550nm的绿光镭射进行切割。
在第一切割方式是利用紫外镭射进行切割的实施例中,辅助有机染料层21例如是包含光吸收性染料(特别是红外光吸收染料与紫外光吸收染料,但不限于此)、黏结剂(binder)及视需要而添加的底层涂料(primer),而当紫外镭射切过辅助有机染料层21时,辅助有机染料层21中的光吸收性染料及黏结剂与高能量的紫外镭射接触后,将会变成有机焦化结构21X。同样地,若有机染料层12与辅助有机染料层21具有相同的材料,则有机染料层12与紫外镭射接触后,也会形成有机焦化结构。本实施例的滤光单元的制造方法通过改变第一切割步骤S23的切割方式,可以使辅助有机染料层21的外侧(即,辅助有机染料层环侧面)受到有机焦化结构21X完全覆盖与保护,从而避免或大幅降低辅助有机染料层21于后续的处理过程中被破坏的风险。在本实施例中,由于有机焦化结构21X可以发挥相似于第四实施例的无机保护层24的功能(即,保护辅助有机染料层21的外侧),因此,可以省略第四实施例的无机保护层形成步骤S24,进而降低制程复杂度并且缩短制程时间。在本实施例的具体应用中,有机染料层厚度12T不大于10微米,且辅助有机染料层厚度21T为20微米以上。
值得一提的是,在一具体应用中,有机焦化结构21X的氧碳比(O/C ratio)可以是1.18~1.66,如此,可以确保有机焦化结构21X能够良好地发挥保护有机染料层12及辅助有机染料层21的效果。在一具体应用中,有机焦化结构21X的氧碳比,可以是未通过镭射照射的辅助有机染料层21的氧碳比的2.46~6.92倍。在实务中,可以是利用能量色散X-射线光谱 (Energy-Dispersive X-ray spectroscopy, EDX),对有机焦化结构进行元素分析,以确认有机焦化结构的氧碳比。
如图16所示,本实施例的第五滤光单元A5与前述第四实施例的第四滤光单元A4(如图13所示)的主要差异在于:第五滤光单元A5没有无机保护层24,但第五滤光单元A5的辅助有机染料层环侧面的至少一部分(或整个有机染料层环侧面)受到有机焦化结构21X覆盖。第五滤光单元A5可以是利用第五实施例的滤光单元的制造方法制成,但不以此为限。
如图16所示,在本实施例的一个实际应用中,第五滤光单元A5彼此相反的两侧分别定义为入光侧i及出光侧o,第五滤光单元A5具有遮光结构14的一侧为入光侧i;其中,具有350nm至1000nm波长范围的光束,由入光侧i进入第五滤光单元A5的透光部17后,具有450nm至580nm波长范围的光束的穿透率为80%以上,且具有750nm至1000nm波长范围的光束的穿透率为5%以下。在实际应用中,相关人员可以参考上述设计原则,依据第五滤光单元A5的滤光需求,决定各层的主要构成材料及其相关厚度,具体设计请参阅前述说明,在此不再赘述。
如图16所示,从剖面方向观察时,第五滤光单元A5的上下两侧分别具有第一宽度W1及第二宽度W2,且W1小于W2;此外,第五滤光单元A5的两侧侧壁各自具有一个阶梯部X,且此阶梯部X的位置在辅助有机染料层21与基板11的交界处。在本实施例中,在第五滤光单元A5的左右两侧分别具有一宽度差ΔW,且第一宽度W1及第二宽度W2的差异值是由切割线CL(如图8所示)的宽度所决定,约为两倍的宽度差ΔW。在第一切割步骤S23是利用镭射的实施例中,第一宽度W1及第二宽度W2的差异值可以是5~30微米,较佳为10~25微米,更佳为15~20微米。
请一并参阅图16及图17,图17为利用本发明的滤光单元的第六实施例的剖面示意图。本实施例与第五实施例的相同之处,请参阅前述说明,在此不再赘述。本实施例的第六滤光单元A6与前述第五实施例的第五滤光单元A5的差异在于,在剖面图中的有机焦化结构21X的形状不同。在本实施例中,在形成上述沟槽时,是仅切割到辅助有机染料层21的一部分(即,切割深度小于辅助有机染料层厚度21T),而未切割到基板11。因此,在第六滤光单元A6的剖面中,有机焦化结构21X是大致呈现近似于L形,且阶梯部X的位置在辅助有机染料层21的侧壁,而有机焦化结构21X是覆盖辅助有机染料层环侧面211的65%以上。在前述第五实施例中,在形成上述沟槽时,是大致切割到基板11,因此,在第五滤光单元A5的剖面图中,有机焦化结构21X大致呈现近似于I形,且有机焦化结构21X是完整覆盖辅助有机染料层环侧面211。
如图17所示,在本实施例的一个实际应用中,第六滤光单元A6彼此相反的两侧分别定义为入光侧i及出光侧o,第六滤光单元A6具有遮光结构14的一侧为入光侧i;其中,具有350nm至1000nm波长范围的光束,由入光侧i进入第六滤光单元A6的透光部17后,具有450nm至580nm波长范围的光束的穿透率为80%以上,且具有750nm至1000nm波长范围的光束的穿透率为5%以下。在实际应用中,相关人员可以参考上述设计原则,依据第六滤光单元A6的滤光需求,决定各层的主要构成材料及其相关厚度,具体设计请参阅前述说明,在此不再赘述。
依上所述,第五及第六实施例的滤光单元的制造方法,可以在形成有机焦化结构21X保护辅助有机染料层环侧面211,从而避免或大幅降低辅助有机染料层21于后续进行的相关处理中被破坏的情况。
请一并参阅图18及图19,其分别为本发明的滤光单元的制造方法的第七实施例的流程示意图及滤光单元的第七实施例的剖面示意图。本实施例的滤光单元的制造方法包含:基础制造步骤S11、隔绝层形成步骤S32、遮光结构形成步骤S13及无机光学复合层形成步骤S34。与前述实施例相同的步骤,于此不再赘述。隔绝层形成步骤S32是:于有机染料层12相反于基板11的一侧,形成一隔绝层SL。遮光结构形成步骤S13是:于隔绝层SL相反于基板11的一侧,形成遮光结构14。无机光学复合层形成步骤S34是:于遮光结构14相反于有机染料层12的一侧,形成一无机光学复合层,无机光学复合层包括N层无机光学层13,其覆盖遮光结构14,其中,N>0,且N为整数。其中,遮光结构14及覆盖于其上的无机光学复合层共同形成阻光部16,且在阻光部16中的无机光学复合层(即,N层无机光学层13)被使用作为一无机遮光结构保护层;并且阻光部16在入射角介于0~5度范围内,对于具有波长500nm至775nm的光束具有1%以下的反射率。
在本实施例中,隔绝层形成步骤S32可以不使用溅镀,且选择不属于上述的无机光学层作为隔绝层SL的材料。如上所述,隔绝层SL主要是用以使有机染料层12及遮光结构14于制造过程中不会发生交互作用,因此,在实际应用中,只要能够是不会溶解于(或是溶解性极差)形成遮光结构14时所使用的有机溶剂的材料,都有可能作为隔绝层SL的材料。
此外,为了避免对最终的第七滤光单元B1的光学特性造成影响,隔绝层SL的材料最好是对于可以通过第七滤光单元B1的光具有高穿透率的材料。举例来说,假设第七滤光单元B1最终要应用于相机中,用来过滤不可见光,而使可见光通过的情境中,可选择对于可见光波段的光具有良好透明性的材料作为隔绝层SL的材料。举例而言,可以使用于隔绝层SL的材料包括经过固化的底层涂料(primer)等,并且可以利用旋转涂布、刮刀涂布或其他合适的制程形成隔绝层SL,但不限于于此。在一实际应用中,隔绝层SL于波长介于400nm至700nm的穿透率大于98%,且隔绝层SL的厚度为30nm以下,如此设计,即使第七滤光单元B1设置了隔绝层SL,隔绝层SL基本上不会大幅地影响滤光单元原本默认的滤光效果。
在本实施例中,于隔绝层形成步骤S32及无机光学复合层形成步骤S34中分别利用不同于前述实施例的制程方式形成的隔绝层SL及N层无机光学层。如此设计,可以让隔绝层形成步骤S32更容易地整合于基础制造步骤S11及无机光学复合层形成步骤S34之间。特别是,本实施例可以在形成隔绝层SL及遮光结构14之后,连续不间断地以溅镀制程形成N层无机光学层,相较于第一实施例,可以避免因溅镀制程中断而造成的制程时间延长,进而缩短制程时间。
如图19所示,在本实施例的一个实际应用中,第七滤光单元B1彼此相反的两侧分别定义为入光侧i及出光侧o,第七滤光单元B1具有遮光结构14的一侧为入光侧i;其中,具有350nm至1000nm波长范围的光束,由入光侧i进入第七滤光单元B1的透光部17后,具有450nm至580nm波长范围的光束的穿透率为80%以上,且具有750nm至1000nm波长范围的光束的穿透率为5%以下。在实际应用中,相关人员可以参考上述设计原则,通过修改例如隔绝层SL的厚度及其主要材料、有机染料层12的厚度及其主要材料、无机光学复合层(及/或平衡无机光学复合层10)所包含的不同折射率的无机光学层的层数、各层厚度及各层折射率等,以使第七滤光单元B1的透光部17可以达到过滤特定波长的光束的功效。
请一并参阅图20及图21,其分别为本发明的滤光单元的制造方法的第八实施例的流程示意图及滤光单元的第八实施例的剖面示意图。本实施例与前述第七实施例的差异在于:于基础制造步骤S11中,还于基板11相反于有机染料层12的一侧,形成辅助有机染料层21;于隔绝层形成步骤S32中,还于基板11相反于有机染料层12的一侧(即,辅助有机染料层21相反于基板11的一侧)形成一辅助隔绝层SLX,辅助隔绝层SLX覆盖辅助有机染料层21;于遮光结构形成步骤S13中,还于辅助隔绝层SLX相反于基板11的一侧形成辅助遮光结构18;于无机光学复合层形成步骤S34中,还于辅助隔绝层SLX设置有辅助遮光结构18的一侧,形成辅助无机光学复合层22,辅助无机光学复合层22覆盖辅助遮光结构18。类似于第七实施例,在本实施例的一实际应用中,隔绝层SL于波长介于400nm至700nm的穿透率大于98%,且隔绝层SL的厚度为30nm以下,如此设计,即使第八滤光单元B2设置了隔绝层SL,隔绝层SL基本上不会大幅地影响滤光单元原本默认的滤光效果。
在本实施例中,无机遮光结构保护层就是位于阻光部16中的N层无机光学层13,且辅助无机遮光结构保护层就是位于辅助阻光部20中的辅助无机光学复合层22。类似于第七实施例,在本实施例中,可以在形成隔绝层SL及遮光结构14之后,连续不间断地以溅镀制程形成N层无机光学层;及/或在形成辅助隔绝层SLX及辅助遮光结构18之后,连续不间断地以溅镀制程形成辅助无机光学复合层22,相较于第二实施例,可以避免因溅镀制程中断而造成的制程时间延长,进而缩短制程时间。
如图21所示,在本实施例的一个实际应用中,第八滤光单元B2彼此相反的两侧分别定义为入光侧i及出光侧o,第八滤光单元B2具有遮光结构14的一侧为入光侧i;其中,具有350nm至1000nm波长范围的光束,由入光侧i进入第八滤光单元B2的透光部17后,具有450nm至580nm波长范围的光束的穿透率为80%以上,且具有750nm至1000nm波长范围的光束的穿透率为5%以下。在实际应用中,相关人员可以参考上述设计原则,依据第八滤光单元B2的滤光需求,决定各层的主要构成材料及其相关厚度,具体设计请参阅前述说明,在此不再赘述。
请一并参阅图22及图23,其分别为本发明的滤光单元的制造方法的第九实施例的流程示意图及滤光单元的第九实施例的剖面示意图。本实施例与第八实施例的差异在于:于无机光学复合层形成步骤S34后,还包含一分离步骤S17:分离通过无机光学复合层形成步骤S34所形成的产物,以形成多个第九滤光单元B3。
类似于第七实施例,在本实施例的一实际应用中,隔绝层SL于波长介于400nm至700nm的穿透率大于98%,且隔绝层SL的厚度为30nm以下,如此设计,即使第九滤光单元B3设置了隔绝层SL,隔绝层SL基本上不会大幅地影响滤光单元原本默认的滤光效果。
相似于第三实施例,在第七至第九实施例中,基础制造步骤、隔绝层形成步骤、遮光结构形成步骤及第二无机光学层形成步骤,均是于大尺寸的基板11上进行。因此,遮光结构形成步骤S13是于无机光学复合层相反于有机染料层的一侧,形成彼此不相连的多个环状的遮光结构14(如图8所示),且在两个遮光结构14之间预留比切割线CL的宽度略宽的距离。在有机染料层厚度12T与辅助有机染料层厚度21T均不大于10微米的实施例中,于分离步骤S17中,可以是利用镭射或是刀具,或者,可以采用隐形镭射晶圆分割(StealthDicing)技术并配合扩片制程,一次性地进行分离,以形成多个滤光单元。
在实际应用中,若是于分离步骤S17中,是利用镭射或刀具一次性地切割形成多个滤光单元,则各个滤光单元的任一区段的宽度都将大致相等。值得一提的是,当有机染料层厚度12T与辅助有机染料层厚度21T均不大于10微米时,上述因扩片制程而在有机染料层的边缘留下撕裂的痕迹是可容忍的程度,对于产品的良率影响较小。因此,本实施例采取一段式的分离步骤,能够减少制程时间,进而提升产品的生产效率。如图23所示,由于是采取一次性/一段式分离方式,因此,从剖面方向观察时,第九滤光单元B3的上下两侧的宽度实质上相同,且第九滤光单元B3的侧壁大致呈现为直线状。
在实际应用中,无机遮光结构保护层就是位于阻光部16中的N层无机光学层13,且辅助无机遮光结构保护层就是位于辅助阻光部20中的辅助无机光学复合层22。类似于第七实施例,在本实施例中,可以在形成隔绝层SL及遮光结构14之后,连续不间断地以溅镀制程形成N层无机光学层;及/或在形成辅助隔绝层SLX及辅助遮光结构18之后,连续不间断地以溅镀制程形成辅助无机光学复合层22,相较于第三实施例,可以避免因溅镀制程中断而造成的制程时间延长,进而缩短制程时间。
如图23所示,在本实施例的一个实际应用中,第九滤光单元B3彼此相反的两侧分别定义为入光侧i及出光侧o,第九滤光单元B3具有遮光结构14的一侧为入光侧i;其中,具有350nm至1000nm波长范围的光束,由入光侧i进入第九滤光单元B3的透光部17后,具有450nm至580nm波长范围的光束的穿透率为80%以上,且具有750nm至1000nm波长范围的光束的穿透率为5%以下。在实际应用中,相关人员可以参考上述设计原则,依据第九滤光单元B3的滤光需求,决定各层的主要构成材料及其相关厚度,具体设计请参阅前述说明,在此不再赘述。
请一并参阅图24至图26,其分别为本发明的滤光单元的制造方法的第十实施例的流程示意图、通过本实施例的无机保护层形成步骤后的产物的剖面示意图、滤光单元的第十实施例的剖面示意图。本实施例与第四及第七实施例的相同之处,请参阅前述说明,在此不再赘述。类似于第七实施例,在本实施例的一实际应用中,隔绝层SL于波长介于400nm至700nm的穿透率大于98%,且隔绝层SL的厚度为30nm以下,如此设计,即使第十滤光单元B4设置了隔绝层SL,隔绝层SL基本上不会大幅地影响滤光单元原本默认的滤光效果。
在实际应用中,位于阻光部16中的无机遮光结构保护层15与位于透光部17中的无机光学复合层是彼此相同的N层无机光学层。类似于第七实施例,在本实施例中,可以在形成隔绝层SL及遮光结构14之后,连续不间断地以溅镀制程形成N层无机光学层,相较于第四实施例,可以避免因溅镀制程中断而造成的制程时间延长,进而缩短制程时间。
相似于第四实施例,在本实施例中,包括第一切割步骤、第二切割步骤及无机保护层形成步骤等,由此可以使最终成形的各个滤光单元包含的辅助有机染料层环侧面211被无机保护层24覆盖。如此设计,可以有效降低辅助有机染料层21于后续处理过程(例如是高温、高压的环境测试过程)中被破坏或损坏的风险。如图26所示,从剖面方向观察时,第十滤光单元B4的上下两侧分别具有第一宽度W1及第二宽度W2,且W1小于W2;此外,第十滤光单元B4的两侧侧壁各自具有一个阶梯部X,且此阶梯部X的位置在辅助有机染料层21与基板11的交界处。
在本实施例中,在第十滤光单元B4的左右两侧分别具有一宽度差ΔW,且第一宽度W1及第二宽度W2的差异值是由切割线CL(如图8所示)的宽度所决定,约为两倍的宽度差ΔW。宽度差ΔW的适用范围或较佳范围,均可参阅前述第四实施例的说明,不再赘述。由于阶梯部的位置是对应于上述沟槽的底部,因此,在第十滤光单元B4中,阶梯部X的位置也可以是在辅助有机染料层21的侧壁或基板11的侧壁。
相似于第四实施例,本实施例采取两段式的分离步骤(即包含第一切割步骤及第二切割步骤),能够避免在有机染料层或基板的边缘留下撕裂的痕迹,进而提升产品的良率。在如此的实施中,只要第一切割方式形成的沟槽的深度大于辅助有机染料层21的厚度的35%与辅助无机光学复合层的厚度的总和,都属于本实施例实际可应用的范围。
如图26所示,在本实施例的一个实际应用中,第十滤光单元B4彼此相反的两侧分别定义为入光侧i及出光侧o,第十滤光单元B4具有遮光结构14的一侧为入光侧i;其中,具有350nm至1000nm波长范围的光束,由入光侧i进入第十滤光单元B4的透光部17后,具有450nm至580nm波长范围的光束的穿透率为80%以上,且具有750nm至1000nm波长范围的光束的穿透率为5%以下。在实际应用中,相关人员可以参考上述设计原则,依据第十滤光单元B4的滤光需求,决定各层的主要构成材料及其相关厚度,具体设计请参阅前述说明,在此不再赘述。
请一并参阅图27至图30,其分别为本发明的滤光单元的制造方法的第十一实施例的流程示意图、通过第一切割步骤后的产物的剖面示意图、滤光单元的第十一实施例的剖面示意图、滤光单元的第十二实施例的剖面示意图。第十一及第十二实施例与前述第五至第七实施例的相同之处,请参阅前述说明,在此不再赘述。类似于第七实施例,在本实施例的一实际应用中,隔绝层SL于波长介于400nm至700nm的穿透率大于98%,且隔绝层SL的厚度为30nm以下,如此设计,即使第十一滤光单元B5 (或者第十二滤光单元B6)设置了隔绝层SL,隔绝层SL基本上不会大幅地影响滤光单元原本默认的滤光效果。
在实际应用中,位于阻光部16中的无机遮光结构保护层15与位于透光部17中的无机光学复合层是彼此相同的N层无机光学层。类似于第七实施例,在第十一及第十二实施例中,可以在形成隔绝层SL及遮光结构14之后,连续不间断地以溅镀制程形成N层无机光学层,相较于第五及第六实施例,可以避免因溅镀制程中断而造成的制程时间延长,进而缩短制程时间。
在第十一及第十二实施例中,第一切割方式及第二切割方式可以分别是不同波长范围的镭射,例如,第一切割方式可以利用紫外镭射,第二切割方式可以利用可见光镭射。更具体来说,在一实施应用中,第一切割方式利用例如波长为315~400nm的UV-A紫外镭射进行切割,而第二切割方式则可以利用波长范围介于510~550nm的绿光镭射进行切割。在第一切割方式是利用紫外镭射进行切割的实施例中,辅助有机染料层21例如是包含光吸收性染料(特别是红外光吸收染料与紫外光吸收染料,但不限于此)、黏结剂及视需要而添加的底层涂料,而当紫外镭射切过辅助有机染料层21时,辅助有机染料层21中的光吸收性染料及黏结剂与高能量的紫外镭射接触后,将会变成有机焦化结构21X。同样地,若有机染料层12与辅助有机染料层21具有相同的材料,则有机染料层12与紫外镭射接触后,也会形成有机焦化结构。
第十一及第十二实施例的滤光单元的制造方法通过改变第一切割步骤S23的切割方式,可以使辅助有机染料层21的外侧(即,辅助有机染料层环侧面)受到有机焦化结构21X完全地或部分地覆盖与保护,从而避免或大幅降低辅助有机染料层21于后续的处理过程中被破坏的风险。在第十一及第十二实施例中,由于有机焦化结构21X可以发挥相似于第十实施例的无机保护层24的功能(即,保护辅助有机染料层21的外侧),因此,可以省略第十实施例的无机保护层形成步骤S24,进而降低制程复杂度并且缩短制程时间。在第十一及第十二实施例的具体应用中,有机染料层厚度12T不大于10微米,且辅助有机染料层厚度21T为20微米以上。
值得一提的是,在一具体应用中,有机焦化结构21X的氧碳比(O/C ratio)可以是1.18~1.66,如此,可以确保有机焦化结构能够良好地发挥保护有机染料层12及辅助有机染料层21的效果。在一具体应用中,有机焦化结构21X的氧碳比,可以是未通过镭射照射的辅助有机染料层21的氧碳比的2.46~6.92倍。在实务中,可以是利用能量色散X-射线光谱,对有机焦化结构进行元素分析,以确认有机焦化结构的氧碳比。
如图29及图30所示,第十一及第十二实施例的第十一滤光单元B5及B6与前述第四实施例的第十滤光单元B4(如图26所示)的主要差异在于:第十一滤光单元B5及B6没有无机保护层24,但第十一滤光单元B5及B6的辅助有机染料层环侧面211的至少一部分(或整个辅助有机染料层环侧面211)受到有机焦化结构21X覆盖。此外,第十一实施例的第十一滤光单元B5与第十二实施例的第十二滤光单元B6的差异在于,在剖面图中的有机焦化结构21X的形状不同。在第十二滤光单元B6的剖面中,有机焦化结构21X是大致呈现近似于L形,且阶梯部X的位置在辅助有机染料层21的侧壁,而有机焦化结构21X是覆盖辅助有机染料层环侧面211的65%以上。在第十一滤光单元B5的剖面图中,有机焦化结构21X大致呈现近似于I形,且阶梯部X的位置在辅助有机染料层21与基板11的交界处,而有机焦化结构21X是完整覆盖辅助有机染料层环侧面211。
如图29(或图30)所示,从剖面方向观察时,第十一滤光单元B5(或B6)的上下两侧分别具有第一宽度W1及第二宽度W2,且W1小于W2;此外,第十一滤光单元B5(或B6)的两侧侧壁各自具有一个阶梯部X(或B6X),且此阶梯部X(或B6X)的位置在辅助有机染料层21与基板11的交界处(或辅助有机染料层21的侧壁)。在本实施例中,在第十一滤光单元B5(或B6)的左右两侧分别具有一宽度差ΔW,且第一宽度W1及第二宽度W2的差异值是由切割线CL(如图8所示)的宽度所决定,约为两倍的宽度差ΔW。在第一切割步骤S23是利用镭射的实施例中,第一宽度W1及第二宽度W2的差异值可以是5~30微米,较佳为10~25微米,更佳为15~20微米。
如图29(或图30)所示,在第十一(或第十二)实施例的实际应用中,第十一滤光单元B5(或第十二滤光单元B6)彼此相反的两侧分别定义为入光侧i及出光侧o,滤光单元具有遮光结构14的一侧为入光侧i;其中,具有350nm至1000nm波长范围的光束,由入光侧i进入第十一滤光单元B5(或第十二滤光单元B6)的透光部17后,具有450nm至580nm波长范围的光束的穿透率为80%以上,且具有750nm至1000nm波长范围的光束的穿透率为5%以下。在实际应用中,相关人员可以参考上述设计原则,依据第十一滤光单元B5(或B6)的滤光需求,决定各层的主要构成材料及其相关厚度,具体设计请参阅前述说明,在此不再赘述。
依上所述,第十一及第十二实施例的滤光单元的制造方法,可以在形成有机焦化结构21X保护辅助有机染料层环侧面211,从而避免或大幅降低辅助有机染料层21于后续进行的相关处理中被破坏的情况。
需特别说明的是,于上述第一至第十二实施例中,于形成无机遮光结构保护层后,还可以进行一次以上的清洁步骤以清洁滤光单元。于清洁步骤中,例如是利用电浆或化学洗剂对滤光单元进行清洁。化学洗剂可以包括但不限于:PH值为13.5且质量百分比为5%的氢氧化钠(NaOH)、PH值0.89且质量百分比为5%的硫酸(H2SO4),或其他可用于清洗玻璃或硅晶圆的化学洗剂。在一具体应用中,也可以是进行两次清洁步骤,其中一次的清洁步骤是将滤光单元浸泡于PH值为13.5且质量百分比为5%氢氧化钠(NaOH)的溶液中48小时,另一次的清洁步骤则是将滤光单元浸泡于PH值0.89且质量百分比为5%的硫酸(H2SO4)的溶液中48小时。在一实际应用中,于形成无机遮光结构保护层后,也可以进行两次清洁步骤,其中一次的清洁步骤是利用电浆,另一次的清洁步骤则是利用化学洗剂。在一个变化实施例中,于清洁步骤中,还可以依据需求利用超音波震荡清洁、喷洗、刷洗等方式进行清洁。
本发明所有实施例的滤光单元的制造方法都具备无机遮光结构保护层的相关形成步骤,让滤光单元的遮光结构都会被无机遮光结构保护层覆盖,因此,利用如此的方法所制造出的滤光单元,可以依据实际需求,进行电浆或化学洗剂的清洁。相较之下,在现有的滤光单元的制造方法中,由于缺少遮光保护层形成步骤的设计,因此,现有的滤光单元的制造方法所制造出的滤光单元的遮光结构会外露,若是利用电浆或化学洗剂进行清洁时,遮光结构将会遭到破坏。换句话说,现有的滤光单元所包含的遮光结构未被任何保护结构覆盖,因此,现有的滤光单元并无法利用电浆或化学洗剂对其进行清洁,会因为微粒子污染滤光单元的表面而使产品的良率大幅下降。或者,相关技术人员必须使用其他相对复杂的程序、方法对滤光单元进行清洁,以达到客户对于滤光单元的洁净度的需求,如此则将大幅增加生产成本。
值得一提的是,在遮光结构的主要材料包含经过表面粗化的金属或金属氧化物(例如,氧化铬、铬)的实施例中,或者,在遮光结构的主要材料中包含碳黑、黏结剂、树酯、固化剂的实施例中,若是遮光结构直接与氧化力或腐蚀性较强的化学洗剂接触,则遮光结构基本上会被破坏。相对地,若是利用本发明实施例的滤光单元的制造方法所制造出的滤光单元,其所包含的遮光结构的外侧是覆盖有无机遮光结构保护层,因此,即使将滤光单元静置于化学洗剂中48小时,无机遮光结构保护层仍然可以有效地保护遮光结构不被化学洗剂破坏。
此外,在现有技术中,滤光单元在出货前,会被贴上保护膜,以避免滤光单元的外表面在运送过程中沾染灰尘等异物。购买滤光单元的厂商在拿到滤光单元后,会先撕除此保护膜,才将滤光单元安装于所欲应用的产品中。在现有的实务应用中,在撕除保护膜的过程中,常会发生保护膜的黏胶残留于滤光单元(特别是,遮光结构)的问题。再者,若遮光结构与保护膜之间的黏着力太强,则会发生部分的遮光结构随着保护膜被撕除,如此将造成此滤光单元报废无法使用。特别是,在现有技术中,随着滤光单元贴上保护膜之后的保存期间越久,遮光结构与保护膜之间的黏着力会随之增加。如此,上述残胶与滤光单元报废的问题,将随着保存期间的增加而变得更加严重。值得一提的是,在遮光结构未受到无机遮光结构保护层覆盖的情况中,若是以化学洗剂或电浆对滤光单元进行清洁,则遮光结构将会被破坏,而遮光结构的内部孔洞将增加,遮光结构与保护膜的黏胶之间的接触面积与黏着力也随之增加。如此,上述残胶与滤光单元报废的问题将变得更加严重。
为了探讨无机遮光结构保护层对于滤光单元与保护膜之间的黏着力的影响,本案发明人进行了比较实验。结果显示,不具有无机遮光结构保护层的滤光单元的黏着力F1与具有无机遮光结构保护层的滤光单元的黏着力F2的比值(F1/F2),在刚黏合(第0天)时约为1.33,在黏合后第21天时约为2.15。再者,不具有无机遮光结构保护层的滤光单元在黏合后第21天时的黏着力是刚黏合(第0天)时的2.85倍。相较之下,具有无机遮光结构保护层的滤光单元在黏合后第21天时的黏着力是刚黏合(第0天)时的1.95倍。由这些结果可以证明,通过形成无机遮光结构保护层在滤光单元的最外侧表面,可以大幅降低滤光单元与保护膜之间的黏着力,并且可以大幅延长贴附了保护膜的滤光单元的保存期限。
利用本发明实施例的滤光单元的制造方法所制造出的滤光单元,由于无机遮光结构保护层覆盖遮光结构的外侧,因此,滤光单元出货后黏贴保护膜时,保护膜的黏胶不会与遮光结构直接接触。由此,可以解决现有的保护膜的上述残胶与滤光单元报废的问题。综上所述,本实施例的滤光单元,通过设置无机遮光结构保护层,可以在不影响透光部的光学特性的前提下,改善阻光部的光学特性并且大幅改善最终产品的良率及保存期限。
需要说明的是,本发明实施例中所提到的第一滤光单元A1、第二滤光单元A2、第三滤光单元A3、第四滤光单元A4、第五滤光单元A5、第六滤光单元A6、第七滤光单元B1、第八滤光单元B2、第九滤光单元B3、第十滤光单元B4、第十一滤光单元B5、第十二滤光单元B6均属于本发明所要保护的滤光单元,“第一”、“第二”等前缀仅用于区分不同实施例的滤光单元,而不是用于表示重要性的排序。
综上所述,本发明的滤光单元的制造方法及滤光单元,通过无机遮光结构保护层等设计,可以让遮光结构于滤光单元进行后续加工处理的过程中,不容易遭到破坏,特别是滤光单元进行电浆、化学洗剂等清洁作业的过程中,遮光结构将因为受到无机遮光结构保护层的覆盖,而不容易被破坏。另外,本发明的滤光单元的制造方法及滤光单元,通过使阻光部在入射角介于0~5度范围内,对于具有波长500nm至775nm的光束,具有1%以下的反射率等设计,可以让遮光结构在覆盖有无机遮光结构保护层的情况下,仍然保有相对较佳的光学特性。具体实施方式
于以下说明中,如有指出请参阅特定附图或是如特定附图所示,其仅是用以强调于后续说明中,所述及的相关内容大部份出现于该特定附图中,但不限制该后续说明中仅可参考该特定附图。
需说明的是,为了使附图呈现更为清楚,于各剖面图中省略了剖面线的绘示,且各剖面图中的各层厚度及其彼此间的比例关系,都仅是为了方便说明所绘示,并非用来限制该剖面图中所呈现的产物所包含的各层彼此间的厚度或比例关系。
请一并参阅图1及图2,其分别为本发明的滤光单元的制造方法的第一实施例的流程示意图及滤光单元的第一实施例的剖面示意图。图1的滤光单元的制造方法可用以制造出图2的第一滤光单元A1。此滤光单元的制造方法包含:基础制造步骤S11:于基板11的一侧形成有机染料层12;第一无机光学层形成步骤S12:于有机染料层12的相反于基板11的一侧,形成(N-M)层无机光学层13,其中,N>M>0,且N、M皆为整数;遮光结构形成步骤S13:于(N-M)层无机光学层13相反于基板11的一侧,形成遮光结构14,遮光结构14在基板11上定义出用以形成一阻光部16的区域及用以形成一透光部17的区域;遮光结构14主要用以吸收波长介于400nm至700nm的光束;第二无机光学层形成步骤S14:于遮光结构14相反于有机染料层12的一侧,形成M层无机光学层,M层无机光学层覆盖(N-M)层无机光学层13及遮光结构14。
其中,遮光结构14及覆盖于其上的M层无机光学层共同形成阻光部16,且在阻光部16中,M层无机光学层被使用作为无机遮光结构保护层15;阻光部16在入射角介于0~5度范围内,对于具有波长500nm至775nm的光束具有1%以下的反射率;位于透光部17中的基板11未被遮光结构14覆盖,且在透光部17中,(N-M)层无机光学层13及位于其上的M层无机光学层共同被使用作为一无机光学复合层。在本实施例中,可使用溅镀或其他合适的方法形成上述无机光学层。值得注意的是,虽然图2所绘示的(N-M)层无机光学层13与无机遮光结构保护层15均为单一层,但此仅为示意,并非用以限定。实际上,在本说明书中所提及的(辅助或平衡)无机光学复合层与(辅助)无机遮光结构保护层可以各自独立为单层或多层结构。
在一实际应用中,基板11相反于(N-M)层无机光学层13的一侧还可以形成有平衡无机光学复合层10,平衡无机光学复合层10的材料、厚度等,例如是与(N-M)层无机光学层13相同或相似,由此,可以有效地避免基板11在制造过程中,因为基板11两侧所受的应力不同,而发生翘曲的情况,从而可以有效地提升最终产品的良率。在(N-M)层无机光学层13的厚度较小(例如小于基板11厚度的1%)的实施例中,基板11于制程中所受的应力较小,而较不容易发生翘曲的情况,因此,在此种实施例中,基板11的一侧可以不设置有平衡无机光学复合层10。换句话说,在实际应用中,可以是依据基板11是否容易发生翘曲,而决定是否设置平衡无机光学复合层10。
依上所述,通过无机遮光结构保护层15等设计,最终制作出的第一滤光单元A1所包含的遮光结构14会受到无机遮光结构保护层15覆盖与保护,而不容易在后续制程中被破坏。
在实际应用中,第一滤光单元A1所包含的基板11、有机染料层12及无机光学复合层(亦即,无机光学复合层是指(N-M)层无机光学层13及由M层无机光学层所形成的无机遮光结构保护层15),分别具体包含的材料,可依据第一滤光单元A1最终所应用的产品进行选择,于此不加以限制。在实际应用中,所述基板例如可以是有机基板、无机基板、多层复合式基板(例如是包含多个有机层及多个无机层)。基板11作为第一滤光单元A1的主要支撑结构。有机染料层12吸收特定波长范围的光束,而使其无法通过。位于透光部17的无机光学复合层决定哪一些特定波长范围的光束得以通过第一滤光单元A1。
举例来说,假设第一滤光单元A1最终要应用于相机镜头、眼镜、汽车前挡玻璃等,用来过滤不可见光,而使可见光通过的情境中,基板11可以是蓝玻璃、白玻璃等无机基板;有机染料层12可以是包含吸收特定光波段的染料(紫外光吸收剂、红外光吸收剂)、附着剂、流平剂等;位于透光部17的无机光学复合层可以是包含交错堆栈的多层第一折射层H及多层第二折射层L,任一个第一折射层的折射率高于任一个第二折射层的折射率,即HLHL…HL如此堆栈的结构;平衡无机光学复合层10的设计可与位于透光部17的无机光学复合层相同或相似,亦为HLHL…HL如此堆栈的结构,平衡无机光学复合层10的材料、层数与膜厚可以与位于透光部17的无机光学复合层相同也可以彼此不同。关于位于透光部17的无机光学复合层及平衡无机光学复合层10所包含的第一折射层的总数量、各第一折射层的厚度、第二折射层的总数量、各第二折射层的厚度等设计,应将有机染料层12的折射率、透明区与厚度一并考虑,纳入光谱设计,将有机染料层12整体视为一第三折射层N。故最终膜层的设计为HLHL…HLNHLHL…HL,并依据实际第一滤光单元A1所应用的情境及其所欲滤除光束的波长范围进行设计。
在未包含平衡无机光学复合层10的实施例中,最终膜层的设计为NHLHL…HL,且亦可依据实际第一滤光单元A1所应用的情境及其所欲滤除光束的波长范围进行设计。第一折射层及第二折射层的具体材料,只要符合所需的光学特性(例如,折射率、消光系数),就无特别限定。举例而言,第一折射层及第二折射层分别可以包括氧化物、氮化物、氮氧化物、碳化物、其他合适的光学镀膜材料或其上述的组合,具体而言,可包括但不限于氢化硅、氮氢化硅、二氧化硅、三氧化二铝、二氧化钛、五氧化二铌、五氧化二钽、氮化硅、氮氧化硅、碳化硅、氟化镁、二氧化锆等。在本实施例中,由于第一折射层及第二折射层可以实现特殊的光学特性(例如,下文所述的干涉作用),因此,在本说明书中,第一折射层及第二折射层被称为无机光学层。
在实际应用中,第一滤光单元A1被安装于应用产品中时,当光束通过第一滤光单元A1后,部分的光束将会被反射至第一滤光单元A1形成有遮光结构14的一侧,而遮光结构14即是用来吸收该些被反射的光束。例如,第一滤光单元A1应用于相机中以滤除非可见光时,通过第一滤光单元A1的部分可见光可能会被感光组件反射至第一滤光单元A1形成有遮光结构14的一侧,在此种应用场景中,若是第一滤光单元A1没有设置遮光结构14,则被感光组件反射的光束,将可能进入感光组件的感光区域,最终可能导致照片出现类似鬼影的情况;也就是说,通过遮光结构14的设置,可以有效地降低照片出现类似鬼影的情况。
在实际应用中,特别是第一滤光单元A1应用于相机中的实施例中,使阻光部16于入射角介于0~5度范围内,对于具有波长500nm至775nm的光束具有1%以下的反射率,通过如此设计,可以让第一滤光单元A1具有遮光结构14的位置,具有更佳的光学特性。具体来说,请参阅图3a、图3b及图4,图3a分别为对比例、实验例1、实验例2的滤光单元的阻光部于入射角为0度时的波长及反射率的关系示意图,图3b分别为对比例、实验例1、实验例2的滤光单元的阻光部于入射角为5度时的波长及反射率的关系示意图,图4为对比例和实验例2的滤光单元的透光部于入射角为0度时的波长及反射率的关系示意图。图3a、图3b及图4是发明人于发明本发明的过程中利用光谱仪(例如Agilent Technologies、PerkinElmer等厂商生产制造的光谱仪)对滤光单元所进行的实验图表,该图表例如是由光谱仪所附的软件生成,或者,该图表可以是利用光谱仪所输出的数据,以Excel、Google Sheets等软件生成。
图3a是测试光束以入射角为0度照射对比例、实验例1、实验例2的遮光结构后,被遮光结构反射后的光束的波长与反射率的关系,图3b是测试光束以入射角为5度照射对比例、实验例1、实验例2的遮光结构后,被遮光结构反射后的光束的波长与反射率的关系;其中对比例是滤光单元未设置无机遮光结构保护层的情况,该滤光单元的其余结构与本专利的第一滤光单元A1相同;实验例1和实验例2的结构均与本专利的第一滤光单元A1相同,两者的区别主要在于无机遮光结构保护层15厚度的不同,具体地,实验例1的无机遮光结构保护层15的厚度为30nm,且无机遮光结构保护层在500nm至775nm波段具有建设性干涉的反射条件的情况;实验例2的无机遮光结构保护层厚度为88nm,且无机遮光结构保护层在500nm至775nm波段具有相消性干涉的反射条件的情况,即图3a和3b中对比例、实验例1、及实验例2的滤光单元的区别仅在于无机遮光结构保护层的不同。由图3a和3b的对比例及实验例1可知,相对于未设有无机遮光结构保护层的滤光单元,于遮光结构上设有无机遮光结构保护层的滤光单元的阻光部于入射角为0度和5度,对于具有波长500nm至775nm的光束的反射率,有可能会提升,为此,可能对滤光单元最终的光学特性有不良影响。
举例而言,若是将具有实验例1特性的滤光单元应用于相机镜头,在此情况中,波长500nm至775nm的光束从阻光部反射的光量较高,这些来自于阻光部的反射光与透光部(例如,图2中的透光部17)的光彼此干涉,将会使拍摄的影像产生眩光或鬼影。相较之下,由图3a和3b的对比例及实验例2可知,相对于未设有无机遮光结构保护层的滤光单元,于遮光结构上设有特定厚度的无机遮光结构保护层的滤光单元的阻光部于入射角为0度和5度,对于具有波长500nm至775nm的光束的反射率会降低。是以,本实施例的滤光单元及其制造方法,使阻光部16于入射角介于0~5度范围内,对于具有波长500nm至775nm的光束具有1%以下的反射率,通过如此设计,不仅可以让遮光结构14受到无机遮光结构保护层15的保护,还可以避免对于第一滤光单元A1最终的光学特性造成不良影响,使其具有更佳的光学特性。
图4是测试光束以入射角为0度照射对比例和实验例2的透光部后,被透光部反射后的光束的波长与反射率的关系;其中对比例是滤光单元未设置无机遮光结构保护层的情况,该滤光单元的其余结构与本专利的第一滤光单元A1相同;实验例2是本专利的第一滤光单元A1,该滤光单元设置有无机遮光结构保护层,具体地,无机遮光结构保护层厚度为88nm,且无机遮光结构保护层在500nm至775nm波段具有相消性干涉的反射条件的情况。由图4的对比例及实验例2可以清楚地知道,相对于未设有无机遮光结构保护层的透光部,于透光部形成特定的无机遮光结构保护层(即,无机遮光结构保护层在500nm至775nm波段具有相消性干涉的反射条件)后,于入射角为0度,对于具有波长500nm至775nm的光束的反射率,两线段相似而反射率并未明显增加。因此,设置无机遮光结构保护层对滤光单元的透光部的最终光学特性影响甚小。因此,本实施例的滤光单元,通过设置无机遮光结构保护层,可以在不影响透光部的光学特性的前提下,改善阻光部的光学特性。
在实际应用中,遮光结构14的外型、厚度及其尺寸,都可依据需求加以设计,于此不加以限制。在一实施例中,从上视(俯视)方向观察时,遮光结构14可以是大致为环状,使得第一滤光单元A1被遮光结构14围绕的部分对应为透光部17。透光部17是指滤光单元允许光束通过的区域,因此,透光部17的具体外型、尺寸等,皆可依据实际需求加以变化。在本实施例中,如图8所示,在第一滤光单元A1的俯视图中,透光部17可以大致为矩形,但不以此为限。在实际应用中,可以视实际应用与需求,而决定透光部17及其对应的遮光结构14的形状。举例而言,在滤光单元的A的俯视图中,被遮光结构14所围绕,所形成的透光部17的形状,可以包括但不限于圆形、椭圆形、半圆形、三角形、正方形、多边形、不规则形等。
在无机遮光结构保护层15的材料与(N-M)层无机光学层13的其中一层的材料大致相同的实施例中,相关技术人员例如可以通过改变无机遮光结构保护层15的厚度,据以调整阻光部16于入射角介于0~5度范围内,对于具有波长500nm至775nm的光束的反射率。关于阻光部16在入射角介于0~5度范围内,对于具有波长500nm~775nm的光束具有1%以下的反射率的设计原理,在此进行更具体的说明。当光线从空气射向无机遮光结构保护层15时,空气与无机遮光结构保护层15的界面会产生第一反射光,且此第一反射光的第一反射率为4.2%~4.3%。另一方面,进入无机遮光结构保护层15后再从无机遮光结构保护层15的另一侧(即,与遮光结构14或(N-M)层无机光学层13接触的一侧)反射的光为第二反射光。此第二反射光穿过无机遮光结构保护层15与空气的界面而进入空气中后,会与上述第一反射光彼此干涉。若此干涉为建设性干涉,则无机遮光结构保护层15的整体反射率会大于上述第一反射率。
反之,若此干涉为相消性干涉,则无机遮光结构保护层15的整体反射率会小于上述第一反射率。换言之,通过设计无机遮光结构保护层15的材料、厚度与层数,可以将无机遮光结构保护层15在入射角介于0~5度范围内,对于具有波长500nm~775nm的光束的整体反射率控制在1%以下。另一方面,由于透光部17未被遮光结构14覆盖,因此在透光部17中的第二反射光的强度有可能高于在阻光部16中的第二反射光。在一些实施例中,透光部17在入射角介于0~5度范围内,对于具有波长500nm~775nm的光束具有整体反射率<2%。
关于如何设计无机遮光结构保护层15,在此举例进行更详细的说明。当将无机遮光结构保护层15的光学厚度N*d值(N为无机遮光结构保护层折射率、d为无机遮光结构保护层厚度)设计成1/4目标中心波长的65%~120%,如此即可使目标中心波长附近的波长范围的反射率达到最低的极限值(例如,小于1%、0.8%、0.5%或0.3%)。例如,当欲使波长500nm~775nm的光束的反射率最小化时,若以二氧化硅(N=1.46)作为单一层无机遮光结构保护层15的材料,则可将目标中心波长设定为600nm。依照上述设定,无机遮光结构保护层15的光学厚度(N*d值)可以设计成1/4目标中心波长的65%~120%,即,97.5nm~180nm之间,而无机遮光结构保护层15的厚度可以设计成(97.5nm/1.46)~(180nm/1.46),即,67nm~123nm之间。请再次参照图3a和3b,实验例1是以二氧化硅为无机遮光结构保护层15,厚度30nm的实施例,实验例2是以二氧化硅为无机遮光结构保护层15,厚度88nm的实施例,在入射角为0度和5度时,波长500nm~775nm的光束的反射率均小于1%,波长500nm~730nm的光束的反射率均小于0.5%。相较之下,未设有无机遮光结构保护层15的透光部于入射角为0度和5度,对于具有波长550nm以上的光束的反射率均大于1%(对比例)。由此可证明,依照上述设计原则,可以兼顾遮光结构14的保护与滤光单元的光学性能。此外,当无机遮光结构保护层15为多层的结构时,也可依照上述设计原则,将无机遮光结构保护层15整体的光学厚度(N*d值)设计成1/4目标中心波长的65%~120%,如此即可将无机遮光结构保护层15在入射角介于0~5度范围内,对于具有波长500nm~775nm的光束的整体反射率控制在1%以下。
依照上述设计原则,可依实际需要而设定无机遮光结构保护层15整体的光学厚度(N*d值),使阻光部16在预定的目标中心波长附近达到最小反射率。因此,在波长500nm~775nm的波长范围内,阻光部16可以在其中更小的次范围内具有小于0.5%以下的反射率。在其中一个实施例中,阻光部16在入射角介于0~5度范围内,对于具有波长640nm至660nm的光束,具有0.5%以下的反射率。在其中一个实施例中,阻光部16在入射角介于0~5度范围内,对于具有波长540nm至560nm的光束,具有0.5%以下的反射率。在其中一个实施例中,阻光部16在入射角介于0~5度范围内,对于具有波长700nm至775nm的近红外光束,具有0.5%以下的反射率,如此将可进一步减少眩光或鬼影的发生。
无机遮光结构保护层15覆盖遮光结构14并且保护其不会外露。由此,在第一滤光单元A1进行清洁或是后加工等作业过程中,遮光结构14将不容易受到破坏,从而可以确保在第一滤光单元A1制造完成后,遮光结构14可以正常地发挥功能。在其中一个具体实施例中,当无机遮光结构保护层15为单层结构时,可以是由折射率较低的材料所构成(例如,二氧化硅、氧化铝(Al2O3)、氟化镁或二氧化锆等),但不以此为限。在另一些具体实施例中,当无机遮光结构保护层15为多层结构时,无机遮光结构保护层15可以是无机光学复合层中最上方的复数层,即,无机遮光结构保护层15可以是如上述的HLHL…HL如此堆栈的结构,且无机遮光结构保护层15可以使用的材料与上文所述(N-M)层无机光学层13可以使用的材料相同,在此不再赘述。
需说明的是,图2所示的第一滤光单元A1可以是利用前述第一实施例的滤光单元的制造方法所制成,但不以此为限。在实务中,第一滤光单元A1可以是直接应用于特定的产品中,或者,第一滤光单元A1还可以依据需求通过相关加工步骤,以制作成得以安装于特定的产品中的物品。关于本实施例的第一滤光单元A1所包含的基板11、有机染料层12、(N-M)层无机光学层13、平衡无机光学复合层10、遮光结构14及无机遮光结构保护层15的详细说明,请参阅前述说明,于此不再赘述。
如图2所示,在本实施例的一实际应用中,第一滤光单元A1彼此相反的两侧分别定义为入光侧i及出光侧o,第一滤光单元A1具有遮光结构14的一侧为入光侧o;其中,具有350nm至1000nm波长范围的光束,由入光侧i进入第一滤光单元A1的透光部17后,具有450nm至580nm波长范围的光束的穿透率为80%以上,且具有750nm至1000nm波长范围的光束的穿透率为5%以下。在实务上,相关人员可以参考上述设计原则,通过修改例如有机染料层12的厚度及其主要材料、无机光学复合层(及/或平衡无机光学复合层10)所包含的不同折射率的无机光学层的层数、各层厚度及各层折射率等,以使第一滤光单元A1的透光部17可以达到过滤特定波长的光束的功效。
请一并参阅图5及图6,其分别为本发明的滤光单元的制造方法的第二实施例的流程示意图及利用本发明的滤光单元的第二实施例的剖面示意图。在本说明书中,在不同图式中使用相同组件符号标示的组件,代表此等组件可以使用的材料及形成方法是相同的,且视情况将省略重复出现的此等组件之描述。举例而言,在图2与图6(及后续所有图式)中使用相同组件符号14所标示的组件均为遮光结构,且在第二次提及时将省略关于遮光结构14的材料及形成方法的描述。应可理解的是,在一些应用中,第二实施例的遮光结构14的具体材料及形成方法可与第一实施例的遮光结构14相同。然而,并不以此为限,在一些其他应用中,第二实施例的遮光结构14的具体材料及形成方法可与第一实施例的遮光结构14不同。
本实施例与第一实施例的相同之处,请参阅前述说明,在此不再赘述。本实施例与第一实施例的差异在于,滤光单元的制造方法还包含以下步骤:辅助遮光结构形成步骤S15:于基板11相反于有机染料层12的一侧,形成辅助遮光结构18;辅助遮光结构18用以吸收波长介于400nm至700nm的光束;辅助无机遮光结构保护层形成步骤S16:于辅助遮光结构18相反于基板11的一侧,形成辅助无机遮光结构保护层19覆盖辅助遮光结构18;其中,辅助遮光结构18及覆盖于其上的辅助无机遮光结构保护层19共同形成辅助阻光部20;辅助阻光部20在入射角介于0~5度范围内,对于具有波长500nm至775nm的光束具有1%以下的反射率。值得一提的是,辅助遮光结构18及辅助无机遮光结构保护层19基本上分别与遮光结构14及无机遮光结构保护层15具有相同功能,因此可选用的材料及其形成方法也分别相同于遮光结构14及无机遮光结构保护层15。
在本实施例中,是先于基板11相反于有机染料层12的一侧,形成(N-M)层无机光学层13,然后,于辅助无机遮光结构保护层形成步骤S16中,再于辅助遮光结构18相反于(N-M)层无机光学层13的一侧形成M层无机光学层,以作为辅助无机遮光结构保护层19;其中,N>M>0,且N、M皆为整数。如此一来,(N-M)层无机光学层13及辅助无机遮光结构保护层19相似于第一实施例的无机光学复合层。
在实际应用中,在基础制造步骤S11之后,遮光结构形成步骤S13、第二无机光学层形成步骤S14、辅助遮光结构形成步骤S15及辅助无机遮光结构保护层形成步骤S16的执行顺序可以是依据需求加以设计。当然,第二无机光学层形成步骤S14必然是在遮光结构形成步骤S13之后执行,且辅助无机遮光结构保护层形成步骤S16必然是在辅助遮光结构形成步骤S15后执行。举例来说,在一实施例中,于基础制造步骤S11后,可以依序执行遮光结构形成步骤S13、辅助遮光结构形成步骤S15、第二无机光学层形成步骤S14及辅助无机遮光结构保护层形成步骤S16;在其他实施例中,于基础制造步骤S11后,可以依序执行遮光结构形成步骤S13、第二无机光学层形成步骤S14、辅助遮光结构形成步骤S15及辅助无机遮光结构保护层形成步骤S16。又或者,在其他实施例中,于基础制造步骤S11后,可以先同时执行遮光结构形成步骤S13及辅助遮光结构形成步骤S15,接着,再同时执行第二无机光学层形成步骤S14及辅助无机遮光结构保护层形成步骤S16。
如图6所示,第二滤光单元A2可以是利用本实施例的滤光单元的制造方法制成,但不以此为限。本实施例与前述实施例的主要差异在于:第二滤光单元A2还包含辅助遮光结构18及前述的辅助无机遮光结构保护层19。在本实施例的一个实际应用中,第二滤光单元A2彼此相反的两侧分别定义为入光侧i及出光侧o,第二滤光单元A2具有遮光结构14的一侧为入光侧i;其中,具有350nm至1000nm波长范围的光束,由入光侧i进入第二滤光单元A2的透光部17后,具有450nm至580nm波长范围的光束的穿透率为80%以上,且具有750nm至1000nm波长范围的光束的穿透率为5%以下。在实际应用中,相关人员可以参考上述设计原则,通过修改例如有机染料层12的厚度及其主要材料、无机光学复合层(及/或平衡无机光学复合层10)所包含的不同折射率的无机光学层的层数、各层厚度及各层折射率等,以使第二滤光单元A2的透光部17可以达到过滤特定波长的光束的功效。其中,从上视方向观察时,遮光结构14与辅助遮光结构18为彼此对齐。
请一并参阅图7至图10,图7为本发明的滤光单元的制造方法的第三实施例的流程示意图,图8为本实施例的滤光单元的制造方法的通过遮光结构形成步骤后的产物的俯视示意图,图9及图10为滤光单元的第三实施例的俯视示意图及剖面示意图。
本实施例与第一实施例的相同之处,请参阅前述说明,在此不再赘述。本实施例与第一实施例的差异在于,滤光单元的制造方法还包含分离步骤S17。需特别说明的是,第一至第三实施例中,基础制造步骤S11、第一无机光学层形成步骤S12、遮光结构形成步骤S13及第二无机光学层形成步骤S14,均是于大尺寸的基板11上进行。因此,如图8所示,遮光结构形成步骤S13是于无机光学复合层相反于有机染料层的一侧,形成彼此不相连的多个环状的遮光结构14,且在两个遮光结构14之间预留比切割线CL的宽度略宽的距离。如图8至图10所示,分离步骤S17是:分离通过第二无机光学层形成步骤S14后所形成的产物,以形成多个第三滤光单元A3。在有机染料层厚度12T不大于10微米的实施例中,于分离步骤S17中,可以是利用镭射或是刀具,或者,可以采用隐形镭射晶圆分割(Stealth Dicing)技术并配合扩片制程,一次性地进行分离,以形成多个滤光单元。在实际应用中,若是于分离步骤S17中,是利用镭射或刀具一次性地切割形成多个滤光单元,则各个滤光单元的任一区段的宽度都将大致相等。
值得一提的是,当有机染料层厚度12T不大于10微米时,上述因扩片制程而在有机染料层的边缘留下撕裂的痕迹是可容忍的程度,对于产品的良率影响较小。因此,本实施例采取一段式的分离步骤,能够减少制程时间,进而提升产品的生产效率。如图10所示,由于是采取一次性/一段式分离方式,因此,从剖面方向观察时,第三滤光单元A3的上下两侧的宽度实质上相同,且第三滤光单元A3的侧壁大致呈现为直线状。在本实施例的一个实际应用中,第三滤光单元A3彼此相反的两侧分别定义为入光侧i及出光侧o,第三滤光单元A3具有遮光结构14的一侧为入光侧i;其中,具有350nm至1000nm波长范围的光束,由入光侧i进入第三滤光单元A3的透光部17后,具有450nm至580nm波长范围的光束的穿透率为80%以上,且具有750nm至1000nm波长范围的光束的穿透率为5%以下。在实际应用中,相关人员可以参考上述设计原则,通过修改例如有机染料层12的厚度及其主要材料、无机光学复合层(及/或平衡无机光学复合层10)所包含的不同折射率的无机光学层的层数、各层厚度及各层折射率等,以使第三滤光单元A3的透光部17可以达到过滤特定波长的光束的功效。
请一并参阅图11至图13,其分别为本发明的滤光单元的制造方法的第四实施例的流程示意图、通过本实施例的无机保护层形成步骤后的产物的剖面示意图、滤光单元的第四实施例的剖面示意图。
本实施例与第一实施例的相同之处,请参阅前述说明,在此不再赘述。本实施例与第一实施例的差异在于,滤光单元的制造方法还包含辅助有机染料层形成步骤S21、辅助无机光学复合层形成步骤S22、第一切割步骤S23、无机保护层形成步骤S24及第二切割步骤S25。应注意的是,本实施例的滤光单元的制造方法,特别适合应用有机染料层厚度12T较薄(例如,不大于10微米)且辅助有机染料层厚度21T较厚(例如20微米以上)的情况。具体而言,在辅助有机染料层厚度21T是20微米以上且小于140微米的情况中,采用本实施例所包含的第一切割步骤S23、无机保护层形成步骤S24及第二切割步骤S25,以形成多个第四滤光单元A4,将会得到质量相对较佳的第四滤光单元A4。
辅助有机染料层形成步骤S21及辅助无机光学复合层形成步骤S22是分别于基板11的相反于形成有机染料层12的一侧形成辅助有机染料层21及辅助无机光学复合层22。辅助有机染料层21位于辅助无机光学复合层22及基板11之间。基板11、有机染料层12、无机光学复合层、辅助有机染料层21及辅助无机光学复合层22,是用来决定第四滤光单元A4可以滤除哪一些波段的光束的结构。在本实施例的一个实际应用中,第四滤光单元A4彼此相反的两侧分别定义为入光侧i及出光侧o,第四滤光单元A4具有遮光结构14的一侧为入光侧i;其中,具有350nm至1000nm波长范围的光束,由入光侧i进入第四滤光单元A4的透光部17后,具有450nm至580nm波长范围的光束的穿透率为80%以上,且具有750nm至1000nm波长范围的光束的穿透率为5%以下。
在实际应用中,相关人员可以参考上述设计原则,依据第四滤光单元A4的滤光需求,决定基板11、有机染料层12、无机光学复合层、辅助有机染料层21及辅助无机光学复合层22的厚度及其主要构成的材料。在一些实施例中,辅助无机光学复合层22的主要构成材料可以是与无机光学复合层大致相同,而辅助有机染料层21的主要构成材料与有机染料层12不同。在另一些实施例中,辅助有机染料层21及辅助无机光学复合层22的主要构成材料,可以是与有机染料层12及无机光学复合层大致相同,但不以此为限。在本实施例所形成的遮光结构14为环状遮光结构(与图8相似)。
第一切割步骤S23是:利用第一切割方式,切割辅助有机染料层21的至少一部分及辅助无机光学复合层22,以形成多个沟槽23。关于沟槽23的深度不以图12为限,只要沟槽23的深度大于辅助有机染料层21的厚度的65%与辅助无机光学复合层22的厚度的合计,都属于本实施例的沟槽23实际可应用的范围。无机保护层形成步骤S24是:形成一无机保护层24,以使无机保护层24覆盖形成各个沟槽23的侧壁及底面,且无机保护层24还覆盖于辅助无机光学复合层22的顶面221。第二切割步骤S25是:利用第二切割方式,沿着多个沟槽23进行切割,以切断基板11、有机染料层12、无机光学复合层(及辅助有机染料层21),而形成多个第四滤光单元A4。其中,第二切割方式不同于第一切割方式。
在实务中,于第一切割步骤S23中,例如可以是沿图8所示的切割线CL,切割辅助有机染料层21的至少一部分及辅助无机光学复合层22,以形成多个沟槽23(如图12所示)。接着,于第二切割步骤S25中,利用第二切割方式,同样大致沿着切割线CL(如图8所示)进行切割,以完全切断基板11、有机染料层12、无机光学复合层(及辅助有机染料层21),而形成多个独立的第四滤光单元A4。第一切割方式可以是利用刀具(例如,钻石切割刀)或镭射(例如,波长为532nm的镭射)进行切割,但不以此为限;而第二切割方式可以是采用隐形镭射晶圆分割(Laser Stealth Dicing)技术并配合扩片制程而形成多个独立的滤光单元。
基础制造步骤S11、遮光结构形成步骤S13及第二无机光学层形成步骤S14都是在第二切割步骤S25之前被执行;第一切割步骤S23是在基础制造步骤S11及第二切割步骤S25之间被执行;无机保护层形成步骤S24是在第一切割步骤S23及第二切割步骤S25之间被执行。
如图13所示,本实施例的第四滤光单元A4与第一实施例的第一滤光单元A1(如图2所示)的差异在于:本实施例的第四滤光单元A4还包含辅助有机染料层21、辅助无机光学复合层22及无机保护层24,无机保护层24覆盖辅助有机染料层环侧面211的至少一部分,并且覆盖辅助无机光学复合层22的顶面221及辅助无机光学复合层环侧面222。在本实施例的具体应用中,有机染料层厚度12T不大于10微米,且辅助有机染料层厚度21T为20微米以上。
无机保护层24主要是用来保护辅助有机染料层环侧面211,以使辅助有机染料层环侧面211于后续加工的过程中不容易被破坏。在较佳的应用中,辅助有机染料层环侧面211可以是完全被无机保护层24覆盖,但不以此为限;在不同的实施例中,也可以是:于第四滤光单元A4的剖面图中,辅助有机染料层环侧面211的厚度的65%以上的范围被无机保护层24覆盖。
在一具体应用中,无机保护层24的主要材料可以是折射率较低的镀膜层,例如,二氧化硅、三氧化二铝、氟化镁或二氧化锆。在辅助无机光学复合层22包含多层第一折射层及多层第二折射层的实施例中,无机保护层24的主要材料,例如可以是与其中一个第一折射层的主要材料或其中一个第二折射层的主要材料,相同或是大致相同。
本实施例的滤光单元的制造方法,包括第一切割步骤、第二切割步骤及无机保护层形成步骤等,由此可以使最终成形的各个滤光单元包含的辅助有机染料层环侧面被无机保护层覆盖。如此设计,可以有效降低辅助有机染料层于后续处理过程(例如是高温、高压的环境测试过程)中被破坏或损坏的风险。
如图13所示,从剖面方向观察时,第四滤光单元A4的上下两侧分别具有第一宽度W1及第二宽度W2,且W1小于W2;此外,第四滤光单元A4的两侧侧壁各自具有一个阶梯部X,且此阶梯部X的位置在辅助有机染料层21与基板11的交界处。于此所指的阶梯部即为滤光单元具有宽度差的部分。在本实施例中,在第四滤光单元A4的左右两侧分别具有一宽度差ΔW,且第一宽度W1及第二宽度W2的差异值是由切割线CL(如图8所示)的宽度所决定,约为两倍的宽度差ΔW。在第一切割步骤是利用刀具的实施例中,第一宽度W1及第二宽度W2的差异值可以是30~150微米,较佳为50~100微米,更佳为80~120微米。在第一切割步骤是利用镭射的实施例中,第一宽度W1及第二宽度W2的差异值可以是5~30微米,较佳为10~25微米,更佳为15~20微米。由于阶梯部的位置是对应于上述沟槽的底部,因此,在第四滤光单元A4中,阶梯部X的位置也可以是在辅助有机染料层21的侧壁或基板11的侧壁。
值得一提的是,当辅助有机染料层厚度21T为20微米以上时,扩片技术容易在有机染料层或基板的边缘留下撕裂的痕迹,导致滤光单元的边缘准直度不佳,进而降低产品的良率。相较之下,本实施例采取两段式的分离步骤(即包含第一切割步骤及第二切割步骤),能够避免在有机染料层或基板的边缘留下撕裂的痕迹,进而提升产品的良率。在如此的实施中,只要第一切割方式形成的沟槽的深度大于辅助有机染料层21的厚度的35%与辅助无机光学复合层22的厚度的总和,都属于本实施例实际可应用的范围。
请一并参阅图14至图16,其分别为本发明的滤光单元的制造方法的第五实施例的流程示意图、通过第一切割步骤后的产物的剖面示意图及本发明的滤光单元的第五实施例的剖面示意图。
本实施例与第四实施例的相同之处,请参阅前述说明,在此不再赘述。本实施例与第四实施例的差异在于,本实施例的滤光单元的制造方法在第一切割步骤S23所使用的第一切割方式不同,且本实施例不包含无机保护层形成步骤S24。因此,下文仅针对本实施例的第一切割步骤S23进行说明。
本实施例的第一切割步骤S23是:利用第一切割方式,切割辅助有机染料层21的至少一部分及辅助无机光学复合层22,以形成多个沟槽23。其中,于第一切割步骤S23后,位于沟槽中的辅助有机染料层21的一部分将形成为有机焦化结构21X。
需特别强调的是,本实施例的滤光单元的制造方法所包含的基础制造步骤S11、第一无机光学层形成步骤S12、遮光结构形成步骤S13及第二无机光学层形成步骤S14、辅助有机染料层形成步骤S21、辅助无机光学复合层形成步骤S22、第一切割步骤S23及第二切割步骤S25,只要符合:基础制造步骤S11、第一无机光学层形成步骤S12、遮光结构形成步骤S13及第二无机光学层形成步骤S14都位于第二切割步骤S25之前、第一切割步骤S23是位于辅助有机染料层形成步骤S21及第二切割步骤S25之间被执行的规则,该些步骤的先后执行顺序不以上述说明为限。
在本实施例的一个具体应用中,第一切割方式及第二切割方式可以分别是不同波长范围的镭射,例如,第一切割方式可以利用紫外镭射,第二切割方式可以利用可见光镭射。更具体来说,在一实施应用中,第一切割方式利用例如波长为315~400nm的UV-A紫外镭射进行切割,而第二切割方式则可以利用波长范围介于510~550nm的绿光镭射进行切割。
在第一切割方式是利用紫外镭射进行切割的实施例中,辅助有机染料层21例如是包含光吸收性染料(特别是红外光吸收染料与紫外光吸收染料,但不限于此)、黏结剂(binder)及视需要而添加的底层涂料(primer),而当紫外镭射切过辅助有机染料层21时,辅助有机染料层21中的光吸收性染料及黏结剂与高能量的紫外镭射接触后,将会变成有机焦化结构21X。同样地,若有机染料层12与辅助有机染料层21具有相同的材料,则有机染料层12与紫外镭射接触后,也会形成有机焦化结构。本实施例的滤光单元的制造方法通过改变第一切割步骤S23的切割方式,可以使辅助有机染料层21的外侧(即,辅助有机染料层环侧面)受到有机焦化结构21X完全覆盖与保护,从而避免或大幅降低辅助有机染料层21于后续的处理过程中被破坏的风险。在本实施例中,由于有机焦化结构21X可以发挥相似于第四实施例的无机保护层24的功能(即,保护辅助有机染料层21的外侧),因此,可以省略第四实施例的无机保护层形成步骤S24,进而降低制程复杂度并且缩短制程时间。在本实施例的具体应用中,有机染料层厚度12T不大于10微米,且辅助有机染料层厚度21T为20微米以上。
值得一提的是,在一具体应用中,有机焦化结构21X的氧碳比(O/C ratio)可以是1.18~1.66,如此,可以确保有机焦化结构21X能够良好地发挥保护有机染料层12及辅助有机染料层21的效果。在一具体应用中,有机焦化结构21X的氧碳比,可以是未通过镭射照射的辅助有机染料层21的氧碳比的2.46~6.92倍。在实务中,可以是利用能量色散X-射线光谱 (Energy-Dispersive X-ray spectroscopy, EDX),对有机焦化结构进行元素分析,以确认有机焦化结构的氧碳比。
如图16所示,本实施例的第五滤光单元A5与前述第四实施例的第四滤光单元A4(如图13所示)的主要差异在于:第五滤光单元A5没有无机保护层24,但第五滤光单元A5的辅助有机染料层环侧面的至少一部分(或整个有机染料层环侧面)受到有机焦化结构21X覆盖。第五滤光单元A5可以是利用第五实施例的滤光单元的制造方法制成,但不以此为限。
如图16所示,在本实施例的一个实际应用中,第五滤光单元A5彼此相反的两侧分别定义为入光侧i及出光侧o,第五滤光单元A5具有遮光结构14的一侧为入光侧i;其中,具有350nm至1000nm波长范围的光束,由入光侧i进入第五滤光单元A5的透光部17后,具有450nm至580nm波长范围的光束的穿透率为80%以上,且具有750nm至1000nm波长范围的光束的穿透率为5%以下。在实际应用中,相关人员可以参考上述设计原则,依据第五滤光单元A5的滤光需求,决定各层的主要构成材料及其相关厚度,具体设计请参阅前述说明,在此不再赘述。
如图16所示,从剖面方向观察时,第五滤光单元A5的上下两侧分别具有第一宽度W1及第二宽度W2,且W1小于W2;此外,第五滤光单元A5的两侧侧壁各自具有一个阶梯部X,且此阶梯部X的位置在辅助有机染料层21与基板11的交界处。在本实施例中,在第五滤光单元A5的左右两侧分别具有一宽度差ΔW,且第一宽度W1及第二宽度W2的差异值是由切割线CL(如图8所示)的宽度所决定,约为两倍的宽度差ΔW。在第一切割步骤S23是利用镭射的实施例中,第一宽度W1及第二宽度W2的差异值可以是5~30微米,较佳为10~25微米,更佳为15~20微米。
请一并参阅图16及图17,图17为利用本发明的滤光单元的第六实施例的剖面示意图。本实施例与第五实施例的相同之处,请参阅前述说明,在此不再赘述。本实施例的第六滤光单元A6与前述第五实施例的第五滤光单元A5的差异在于,在剖面图中的有机焦化结构21X的形状不同。在本实施例中,在形成上述沟槽时,是仅切割到辅助有机染料层21的一部分(即,切割深度小于辅助有机染料层厚度21T),而未切割到基板11。因此,在第六滤光单元A6的剖面中,有机焦化结构21X是大致呈现近似于L形,且阶梯部X的位置在辅助有机染料层21的侧壁,而有机焦化结构21X是覆盖辅助有机染料层环侧面211的65%以上。在前述第五实施例中,在形成上述沟槽时,是大致切割到基板11,因此,在第五滤光单元A5的剖面图中,有机焦化结构21X大致呈现近似于I形,且有机焦化结构21X是完整覆盖辅助有机染料层环侧面211。
如图17所示,在本实施例的一个实际应用中,第六滤光单元A6彼此相反的两侧分别定义为入光侧i及出光侧o,第六滤光单元A6具有遮光结构14的一侧为入光侧i;其中,具有350nm至1000nm波长范围的光束,由入光侧i进入第六滤光单元A6的透光部17后,具有450nm至580nm波长范围的光束的穿透率为80%以上,且具有750nm至1000nm波长范围的光束的穿透率为5%以下。在实际应用中,相关人员可以参考上述设计原则,依据第六滤光单元A6的滤光需求,决定各层的主要构成材料及其相关厚度,具体设计请参阅前述说明,在此不再赘述。
依上所述,第五及第六实施例的滤光单元的制造方法,可以在形成有机焦化结构21X保护辅助有机染料层环侧面211,从而避免或大幅降低辅助有机染料层21于后续进行的相关处理中被破坏的情况。
请一并参阅图18及图19,其分别为本发明的滤光单元的制造方法的第七实施例的流程示意图及滤光单元的第七实施例的剖面示意图。本实施例的滤光单元的制造方法包含:基础制造步骤S11、隔绝层形成步骤S32、遮光结构形成步骤S13及无机光学复合层形成步骤S34。与前述实施例相同的步骤,于此不再赘述。隔绝层形成步骤S32是:于有机染料层12相反于基板11的一侧,形成一隔绝层SL。遮光结构形成步骤S13是:于隔绝层SL相反于基板11的一侧,形成遮光结构14。无机光学复合层形成步骤S34是:于遮光结构14相反于有机染料层12的一侧,形成一无机光学复合层,无机光学复合层包括N层无机光学层13,其覆盖遮光结构14,其中,N>0,且N为整数。其中,遮光结构14及覆盖于其上的无机光学复合层共同形成阻光部16,且在阻光部16中的无机光学复合层(即,N层无机光学层13)被使用作为一无机遮光结构保护层;并且阻光部16在入射角介于0~5度范围内,对于具有波长500nm至775nm的光束具有1%以下的反射率。
在本实施例中,隔绝层形成步骤S32可以不使用溅镀,且选择不属于上述的无机光学层作为隔绝层SL的材料。如上所述,隔绝层SL主要是用以使有机染料层12及遮光结构14于制造过程中不会发生交互作用,因此,在实际应用中,只要能够是不会溶解于(或是溶解性极差)形成遮光结构14时所使用的有机溶剂的材料,都有可能作为隔绝层SL的材料。
此外,为了避免对最终的第七滤光单元B1的光学特性造成影响,隔绝层SL的材料最好是对于可以通过第七滤光单元B1的光具有高穿透率的材料。举例来说,假设第七滤光单元B1最终要应用于相机中,用来过滤不可见光,而使可见光通过的情境中,可选择对于可见光波段的光具有良好透明性的材料作为隔绝层SL的材料。举例而言,可以使用于隔绝层SL的材料包括经过固化的底层涂料(primer)等,并且可以利用旋转涂布、刮刀涂布或其他合适的制程形成隔绝层SL,但不限于于此。在一实际应用中,隔绝层SL于波长介于400nm至700nm的穿透率大于98%,且隔绝层SL的厚度为30nm以下,如此设计,即使第七滤光单元B1设置了隔绝层SL,隔绝层SL基本上不会大幅地影响滤光单元原本默认的滤光效果。
在本实施例中,于隔绝层形成步骤S32及无机光学复合层形成步骤S34中分别利用不同于前述实施例的制程方式形成的隔绝层SL及N层无机光学层。如此设计,可以让隔绝层形成步骤S32更容易地整合于基础制造步骤S11及无机光学复合层形成步骤S34之间。特别是,本实施例可以在形成隔绝层SL及遮光结构14之后,连续不间断地以溅镀制程形成N层无机光学层,相较于第一实施例,可以避免因溅镀制程中断而造成的制程时间延长,进而缩短制程时间。
如图19所示,在本实施例的一个实际应用中,第七滤光单元B1彼此相反的两侧分别定义为入光侧i及出光侧o,第七滤光单元B1具有遮光结构14的一侧为入光侧i;其中,具有350nm至1000nm波长范围的光束,由入光侧i进入第七滤光单元B1的透光部17后,具有450nm至580nm波长范围的光束的穿透率为80%以上,且具有750nm至1000nm波长范围的光束的穿透率为5%以下。在实际应用中,相关人员可以参考上述设计原则,通过修改例如隔绝层SL的厚度及其主要材料、有机染料层12的厚度及其主要材料、无机光学复合层(及/或平衡无机光学复合层10)所包含的不同折射率的无机光学层的层数、各层厚度及各层折射率等,以使第七滤光单元B1的透光部17可以达到过滤特定波长的光束的功效。
请一并参阅图20及图21,其分别为本发明的滤光单元的制造方法的第八实施例的流程示意图及滤光单元的第八实施例的剖面示意图。本实施例与前述第七实施例的差异在于:于基础制造步骤S11中,还于基板11相反于有机染料层12的一侧,形成辅助有机染料层21;于隔绝层形成步骤S32中,还于基板11相反于有机染料层12的一侧(即,辅助有机染料层21相反于基板11的一侧)形成一辅助隔绝层SLX,辅助隔绝层SLX覆盖辅助有机染料层21;于遮光结构形成步骤S13中,还于辅助隔绝层SLX相反于基板11的一侧形成辅助遮光结构18;于无机光学复合层形成步骤S34中,还于辅助隔绝层SLX设置有辅助遮光结构18的一侧,形成辅助无机光学复合层22,辅助无机光学复合层22覆盖辅助遮光结构18。类似于第七实施例,在本实施例的一实际应用中,隔绝层SL于波长介于400nm至700nm的穿透率大于98%,且隔绝层SL的厚度为30nm以下,如此设计,即使第八滤光单元B2设置了隔绝层SL,隔绝层SL基本上不会大幅地影响滤光单元原本默认的滤光效果。
在本实施例中,无机遮光结构保护层就是位于阻光部16中的N层无机光学层13,且辅助无机遮光结构保护层就是位于辅助阻光部20中的辅助无机光学复合层22。类似于第七实施例,在本实施例中,可以在形成隔绝层SL及遮光结构14之后,连续不间断地以溅镀制程形成N层无机光学层;及/或在形成辅助隔绝层SLX及辅助遮光结构18之后,连续不间断地以溅镀制程形成辅助无机光学复合层22,相较于第二实施例,可以避免因溅镀制程中断而造成的制程时间延长,进而缩短制程时间。
如图21所示,在本实施例的一个实际应用中,第八滤光单元B2彼此相反的两侧分别定义为入光侧i及出光侧o,第八滤光单元B2具有遮光结构14的一侧为入光侧i;其中,具有350nm至1000nm波长范围的光束,由入光侧i进入第八滤光单元B2的透光部17后,具有450nm至580nm波长范围的光束的穿透率为80%以上,且具有750nm至1000nm波长范围的光束的穿透率为5%以下。在实际应用中,相关人员可以参考上述设计原则,依据第八滤光单元B2的滤光需求,决定各层的主要构成材料及其相关厚度,具体设计请参阅前述说明,在此不再赘述。
请一并参阅图22及图23,其分别为本发明的滤光单元的制造方法的第九实施例的流程示意图及滤光单元的第九实施例的剖面示意图。本实施例与第八实施例的差异在于:于无机光学复合层形成步骤S34后,还包含一分离步骤S17:分离通过无机光学复合层形成步骤S34所形成的产物,以形成多个第九滤光单元B3。
类似于第七实施例,在本实施例的一实际应用中,隔绝层SL于波长介于400nm至700nm的穿透率大于98%,且隔绝层SL的厚度为30nm以下,如此设计,即使第九滤光单元B3设置了隔绝层SL,隔绝层SL基本上不会大幅地影响滤光单元原本默认的滤光效果。
相似于第三实施例,在第七至第九实施例中,基础制造步骤、隔绝层形成步骤、遮光结构形成步骤及第二无机光学层形成步骤,均是于大尺寸的基板11上进行。因此,遮光结构形成步骤S13是于无机光学复合层相反于有机染料层的一侧,形成彼此不相连的多个环状的遮光结构14(如图8所示),且在两个遮光结构14之间预留比切割线CL的宽度略宽的距离。在有机染料层厚度12T与辅助有机染料层厚度21T均不大于10微米的实施例中,于分离步骤S17中,可以是利用镭射或是刀具,或者,可以采用隐形镭射晶圆分割(StealthDicing)技术并配合扩片制程,一次性地进行分离,以形成多个滤光单元。
在实际应用中,若是于分离步骤S17中,是利用镭射或刀具一次性地切割形成多个滤光单元,则各个滤光单元的任一区段的宽度都将大致相等。值得一提的是,当有机染料层厚度12T与辅助有机染料层厚度21T均不大于10微米时,上述因扩片制程而在有机染料层的边缘留下撕裂的痕迹是可容忍的程度,对于产品的良率影响较小。因此,本实施例采取一段式的分离步骤,能够减少制程时间,进而提升产品的生产效率。如图23所示,由于是采取一次性/一段式分离方式,因此,从剖面方向观察时,第九滤光单元B3的上下两侧的宽度实质上相同,且第九滤光单元B3的侧壁大致呈现为直线状。
在实际应用中,无机遮光结构保护层就是位于阻光部16中的N层无机光学层13,且辅助无机遮光结构保护层就是位于辅助阻光部20中的辅助无机光学复合层22。类似于第七实施例,在本实施例中,可以在形成隔绝层SL及遮光结构14之后,连续不间断地以溅镀制程形成N层无机光学层;及/或在形成辅助隔绝层SLX及辅助遮光结构18之后,连续不间断地以溅镀制程形成辅助无机光学复合层22,相较于第三实施例,可以避免因溅镀制程中断而造成的制程时间延长,进而缩短制程时间。
如图23所示,在本实施例的一个实际应用中,第九滤光单元B3彼此相反的两侧分别定义为入光侧i及出光侧o,第九滤光单元B3具有遮光结构14的一侧为入光侧i;其中,具有350nm至1000nm波长范围的光束,由入光侧i进入第九滤光单元B3的透光部17后,具有450nm至580nm波长范围的光束的穿透率为80%以上,且具有750nm至1000nm波长范围的光束的穿透率为5%以下。在实际应用中,相关人员可以参考上述设计原则,依据第九滤光单元B3的滤光需求,决定各层的主要构成材料及其相关厚度,具体设计请参阅前述说明,在此不再赘述。
请一并参阅图24至图26,其分别为本发明的滤光单元的制造方法的第十实施例的流程示意图、通过本实施例的无机保护层形成步骤后的产物的剖面示意图、滤光单元的第十实施例的剖面示意图。本实施例与第四及第七实施例的相同之处,请参阅前述说明,在此不再赘述。类似于第七实施例,在本实施例的一实际应用中,隔绝层SL于波长介于400nm至700nm的穿透率大于98%,且隔绝层SL的厚度为30nm以下,如此设计,即使第十滤光单元B4设置了隔绝层SL,隔绝层SL基本上不会大幅地影响滤光单元原本默认的滤光效果。
在实际应用中,位于阻光部16中的无机遮光结构保护层15与位于透光部17中的无机光学复合层是彼此相同的N层无机光学层。类似于第七实施例,在本实施例中,可以在形成隔绝层SL及遮光结构14之后,连续不间断地以溅镀制程形成N层无机光学层,相较于第四实施例,可以避免因溅镀制程中断而造成的制程时间延长,进而缩短制程时间。
相似于第四实施例,在本实施例中,包括第一切割步骤、第二切割步骤及无机保护层形成步骤等,由此可以使最终成形的各个滤光单元包含的辅助有机染料层环侧面211被无机保护层24覆盖。如此设计,可以有效降低辅助有机染料层21于后续处理过程(例如是高温、高压的环境测试过程)中被破坏或损坏的风险。如图26所示,从剖面方向观察时,第十滤光单元B4的上下两侧分别具有第一宽度W1及第二宽度W2,且W1小于W2;此外,第十滤光单元B4的两侧侧壁各自具有一个阶梯部X,且此阶梯部X的位置在辅助有机染料层21与基板11的交界处。
在本实施例中,在第十滤光单元B4的左右两侧分别具有一宽度差ΔW,且第一宽度W1及第二宽度W2的差异值是由切割线CL(如图8所示)的宽度所决定,约为两倍的宽度差ΔW。宽度差ΔW的适用范围或较佳范围,均可参阅前述第四实施例的说明,不再赘述。由于阶梯部的位置是对应于上述沟槽的底部,因此,在第十滤光单元B4中,阶梯部X的位置也可以是在辅助有机染料层21的侧壁或基板11的侧壁。
相似于第四实施例,本实施例采取两段式的分离步骤(即包含第一切割步骤及第二切割步骤),能够避免在有机染料层或基板的边缘留下撕裂的痕迹,进而提升产品的良率。在如此的实施中,只要第一切割方式形成的沟槽的深度大于辅助有机染料层21的厚度的35%与辅助无机光学复合层的厚度的总和,都属于本实施例实际可应用的范围。
如图26所示,在本实施例的一个实际应用中,第十滤光单元B4彼此相反的两侧分别定义为入光侧i及出光侧o,第十滤光单元B4具有遮光结构14的一侧为入光侧i;其中,具有350nm至1000nm波长范围的光束,由入光侧i进入第十滤光单元B4的透光部17后,具有450nm至580nm波长范围的光束的穿透率为80%以上,且具有750nm至1000nm波长范围的光束的穿透率为5%以下。在实际应用中,相关人员可以参考上述设计原则,依据第十滤光单元B4的滤光需求,决定各层的主要构成材料及其相关厚度,具体设计请参阅前述说明,在此不再赘述。
请一并参阅图27至图30,其分别为本发明的滤光单元的制造方法的第十一实施例的流程示意图、通过第一切割步骤后的产物的剖面示意图、滤光单元的第十一实施例的剖面示意图、滤光单元的第十二实施例的剖面示意图。第十一及第十二实施例与前述第五至第七实施例的相同之处,请参阅前述说明,在此不再赘述。类似于第七实施例,在本实施例的一实际应用中,隔绝层SL于波长介于400nm至700nm的穿透率大于98%,且隔绝层SL的厚度为30nm以下,如此设计,即使第十一滤光单元B5 (或者第十二滤光单元B6)设置了隔绝层SL,隔绝层SL基本上不会大幅地影响滤光单元原本默认的滤光效果。
在实际应用中,位于阻光部16中的无机遮光结构保护层15与位于透光部17中的无机光学复合层是彼此相同的N层无机光学层。类似于第七实施例,在第十一及第十二实施例中,可以在形成隔绝层SL及遮光结构14之后,连续不间断地以溅镀制程形成N层无机光学层,相较于第五及第六实施例,可以避免因溅镀制程中断而造成的制程时间延长,进而缩短制程时间。
在第十一及第十二实施例中,第一切割方式及第二切割方式可以分别是不同波长范围的镭射,例如,第一切割方式可以利用紫外镭射,第二切割方式可以利用可见光镭射。更具体来说,在一实施应用中,第一切割方式利用例如波长为315~400nm的UV-A紫外镭射进行切割,而第二切割方式则可以利用波长范围介于510~550nm的绿光镭射进行切割。在第一切割方式是利用紫外镭射进行切割的实施例中,辅助有机染料层21例如是包含光吸收性染料(特别是红外光吸收染料与紫外光吸收染料,但不限于此)、黏结剂及视需要而添加的底层涂料,而当紫外镭射切过辅助有机染料层21时,辅助有机染料层21中的光吸收性染料及黏结剂与高能量的紫外镭射接触后,将会变成有机焦化结构21X。同样地,若有机染料层12与辅助有机染料层21具有相同的材料,则有机染料层12与紫外镭射接触后,也会形成有机焦化结构。
第十一及第十二实施例的滤光单元的制造方法通过改变第一切割步骤S23的切割方式,可以使辅助有机染料层21的外侧(即,辅助有机染料层环侧面)受到有机焦化结构21X完全地或部分地覆盖与保护,从而避免或大幅降低辅助有机染料层21于后续的处理过程中被破坏的风险。在第十一及第十二实施例中,由于有机焦化结构21X可以发挥相似于第十实施例的无机保护层24的功能(即,保护辅助有机染料层21的外侧),因此,可以省略第十实施例的无机保护层形成步骤S24,进而降低制程复杂度并且缩短制程时间。在第十一及第十二实施例的具体应用中,有机染料层厚度12T不大于10微米,且辅助有机染料层厚度21T为20微米以上。
值得一提的是,在一具体应用中,有机焦化结构21X的氧碳比(O/C ratio)可以是1.18~1.66,如此,可以确保有机焦化结构能够良好地发挥保护有机染料层12及辅助有机染料层21的效果。在一具体应用中,有机焦化结构21X的氧碳比,可以是未通过镭射照射的辅助有机染料层21的氧碳比的2.46~6.92倍。在实务中,可以是利用能量色散X-射线光谱,对有机焦化结构进行元素分析,以确认有机焦化结构的氧碳比。
如图29及图30所示,第十一及第十二实施例的第十一滤光单元B5及B6与前述第四实施例的第十滤光单元B4(如图26所示)的主要差异在于:第十一滤光单元B5及B6没有无机保护层24,但第十一滤光单元B5及B6的辅助有机染料层环侧面211的至少一部分(或整个辅助有机染料层环侧面211)受到有机焦化结构21X覆盖。此外,第十一实施例的第十一滤光单元B5与第十二实施例的第十二滤光单元B6的差异在于,在剖面图中的有机焦化结构21X的形状不同。在第十二滤光单元B6的剖面中,有机焦化结构21X是大致呈现近似于L形,且阶梯部X的位置在辅助有机染料层21的侧壁,而有机焦化结构21X是覆盖辅助有机染料层环侧面211的65%以上。在第十一滤光单元B5的剖面图中,有机焦化结构21X大致呈现近似于I形,且阶梯部X的位置在辅助有机染料层21与基板11的交界处,而有机焦化结构21X是完整覆盖辅助有机染料层环侧面211。
如图29(或图30)所示,从剖面方向观察时,第十一滤光单元B5(或B6)的上下两侧分别具有第一宽度W1及第二宽度W2,且W1小于W2;此外,第十一滤光单元B5(或B6)的两侧侧壁各自具有一个阶梯部X(或B6X),且此阶梯部X(或B6X)的位置在辅助有机染料层21与基板11的交界处(或辅助有机染料层21的侧壁)。在本实施例中,在第十一滤光单元B5(或B6)的左右两侧分别具有一宽度差ΔW,且第一宽度W1及第二宽度W2的差异值是由切割线CL(如图8所示)的宽度所决定,约为两倍的宽度差ΔW。在第一切割步骤S23是利用镭射的实施例中,第一宽度W1及第二宽度W2的差异值可以是5~30微米,较佳为10~25微米,更佳为15~20微米。
如图29(或图30)所示,在第十一(或第十二)实施例的实际应用中,第十一滤光单元B5(或第十二滤光单元B6)彼此相反的两侧分别定义为入光侧i及出光侧o,滤光单元具有遮光结构14的一侧为入光侧i;其中,具有350nm至1000nm波长范围的光束,由入光侧i进入第十一滤光单元B5(或第十二滤光单元B6)的透光部17后,具有450nm至580nm波长范围的光束的穿透率为80%以上,且具有750nm至1000nm波长范围的光束的穿透率为5%以下。在实际应用中,相关人员可以参考上述设计原则,依据第十一滤光单元B5(或B6)的滤光需求,决定各层的主要构成材料及其相关厚度,具体设计请参阅前述说明,在此不再赘述。
依上所述,第十一及第十二实施例的滤光单元的制造方法,可以在形成有机焦化结构21X保护辅助有机染料层环侧面211,从而避免或大幅降低辅助有机染料层21于后续进行的相关处理中被破坏的情况。
需特别说明的是,于上述第一至第十二实施例中,于形成无机遮光结构保护层后,还可以进行一次以上的清洁步骤以清洁滤光单元。于清洁步骤中,例如是利用电浆或化学洗剂对滤光单元进行清洁。化学洗剂可以包括但不限于:PH值为13.5且质量百分比为5%的氢氧化钠(NaOH)、PH值0.89且质量百分比为5%的硫酸(H2SO4),或其他可用于清洗玻璃或硅晶圆的化学洗剂。在一具体应用中,也可以是进行两次清洁步骤,其中一次的清洁步骤是将滤光单元浸泡于PH值为13.5且质量百分比为5%氢氧化钠(NaOH)的溶液中48小时,另一次的清洁步骤则是将滤光单元浸泡于PH值0.89且质量百分比为5%的硫酸(H2SO4)的溶液中48小时。在一实际应用中,于形成无机遮光结构保护层后,也可以进行两次清洁步骤,其中一次的清洁步骤是利用电浆,另一次的清洁步骤则是利用化学洗剂。在一个变化实施例中,于清洁步骤中,还可以依据需求利用超音波震荡清洁、喷洗、刷洗等方式进行清洁。
本发明所有实施例的滤光单元的制造方法都具备无机遮光结构保护层的相关形成步骤,让滤光单元的遮光结构都会被无机遮光结构保护层覆盖,因此,利用如此的方法所制造出的滤光单元,可以依据实际需求,进行电浆或化学洗剂的清洁。相较之下,在现有的滤光单元的制造方法中,由于缺少遮光保护层形成步骤的设计,因此,现有的滤光单元的制造方法所制造出的滤光单元的遮光结构会外露,若是利用电浆或化学洗剂进行清洁时,遮光结构将会遭到破坏。换句话说,现有的滤光单元所包含的遮光结构未被任何保护结构覆盖,因此,现有的滤光单元并无法利用电浆或化学洗剂对其进行清洁,会因为微粒子污染滤光单元的表面而使产品的良率大幅下降。或者,相关技术人员必须使用其他相对复杂的程序、方法对滤光单元进行清洁,以达到客户对于滤光单元的洁净度的需求,如此则将大幅增加生产成本。
值得一提的是,在遮光结构的主要材料包含经过表面粗化的金属或金属氧化物(例如,氧化铬、铬)的实施例中,或者,在遮光结构的主要材料中包含碳黑、黏结剂、树酯、固化剂的实施例中,若是遮光结构直接与氧化力或腐蚀性较强的化学洗剂接触,则遮光结构基本上会被破坏。相对地,若是利用本发明实施例的滤光单元的制造方法所制造出的滤光单元,其所包含的遮光结构的外侧是覆盖有无机遮光结构保护层,因此,即使将滤光单元静置于化学洗剂中48小时,无机遮光结构保护层仍然可以有效地保护遮光结构不被化学洗剂破坏。
此外,在现有技术中,滤光单元在出货前,会被贴上保护膜,以避免滤光单元的外表面在运送过程中沾染灰尘等异物。购买滤光单元的厂商在拿到滤光单元后,会先撕除此保护膜,才将滤光单元安装于所欲应用的产品中。在现有的实务应用中,在撕除保护膜的过程中,常会发生保护膜的黏胶残留于滤光单元(特别是,遮光结构)的问题。再者,若遮光结构与保护膜之间的黏着力太强,则会发生部分的遮光结构随着保护膜被撕除,如此将造成此滤光单元报废无法使用。特别是,在现有技术中,随着滤光单元贴上保护膜之后的保存期间越久,遮光结构与保护膜之间的黏着力会随之增加。如此,上述残胶与滤光单元报废的问题,将随着保存期间的增加而变得更加严重。值得一提的是,在遮光结构未受到无机遮光结构保护层覆盖的情况中,若是以化学洗剂或电浆对滤光单元进行清洁,则遮光结构将会被破坏,而遮光结构的内部孔洞将增加,遮光结构与保护膜的黏胶之间的接触面积与黏着力也随之增加。如此,上述残胶与滤光单元报废的问题将变得更加严重。
为了探讨无机遮光结构保护层对于滤光单元与保护膜之间的黏着力的影响,本案发明人进行了比较实验。结果显示,不具有无机遮光结构保护层的滤光单元的黏着力F1与具有无机遮光结构保护层的滤光单元的黏着力F2的比值(F1/F2),在刚黏合(第0天)时约为1.33,在黏合后第21天时约为2.15。再者,不具有无机遮光结构保护层的滤光单元在黏合后第21天时的黏着力是刚黏合(第0天)时的2.85倍。相较之下,具有无机遮光结构保护层的滤光单元在黏合后第21天时的黏着力是刚黏合(第0天)时的1.95倍。由这些结果可以证明,通过形成无机遮光结构保护层在滤光单元的最外侧表面,可以大幅降低滤光单元与保护膜之间的黏着力,并且可以大幅延长贴附了保护膜的滤光单元的保存期限。
利用本发明实施例的滤光单元的制造方法所制造出的滤光单元,由于无机遮光结构保护层覆盖遮光结构的外侧,因此,滤光单元出货后黏贴保护膜时,保护膜的黏胶不会与遮光结构直接接触。由此,可以解决现有的保护膜的上述残胶与滤光单元报废的问题。综上所述,本实施例的滤光单元,通过设置无机遮光结构保护层,可以在不影响透光部的光学特性的前提下,改善阻光部的光学特性并且大幅改善最终产品的良率及保存期限。
需要说明的是,本发明实施例中所提到的第一滤光单元A1、第二滤光单元A2、第三滤光单元A3、第四滤光单元A4、第五滤光单元A5、第六滤光单元A6、第七滤光单元B1、第八滤光单元B2、第九滤光单元B3、第十滤光单元B4、第十一滤光单元B5、第十二滤光单元B6均属于本发明所要保护的滤光单元,“第一”、“第二”等前缀仅用于区分不同实施例的滤光单元,而不是用于表示重要性的排序。
综上所述,本发明的滤光单元的制造方法及滤光单元,通过无机遮光结构保护层等设计,可以让遮光结构于滤光单元进行后续加工处理的过程中,不容易遭到破坏,特别是滤光单元进行电浆、化学洗剂等清洁作业的过程中,遮光结构将因为受到无机遮光结构保护层的覆盖,而不容易被破坏。另外,本发明的滤光单元的制造方法及滤光单元,通过使阻光部在入射角介于0~5度范围内,对于具有波长500nm至775nm的光束,具有1%以下的反射率等设计,可以让遮光结构在覆盖有无机遮光结构保护层的情况下,仍然保有相对较佳的光学特性。

Claims (26)

1.一种滤光单元,其特征在于,其包含:
一基板;
一有机染料层,其设置于所述基板的一侧;
(N-M)层无机光学层,其形成于所述有机染料层相反于所述基板的一侧,其中,N>M>0,且N、M皆为整数;
一遮光结构,其形成于所述(N-M)层无机光学层的相反于所述基板的一侧,其中所述遮光结构在所述基板上定义出用以形成一阻光部的区域及用以形成一透光部的区域;所述遮光结构用以吸收波长介于400nm至700nm的光束;
M层无机光学层,其形成于所述遮光结构相反于所述有机染料层的一侧,所述M层无机光学层覆盖所述(N-M)层无机光学层及所述遮光结构;
其中,所述遮光结构及覆盖于其上的所述M层无机光学层共同形成所述阻光部,且在所述阻光部中,所述M层无机光学层被使用作为一无机遮光结构保护层;并且所述阻光部在入射角介于0~5度范围内,对于具有波长500nm至775nm的光束具有1%以下的反射率;以及
其中,位于所述透光部中的所述基板未被所述遮光结构覆盖,且在所述透光部中,所述(N-M)层无机光学层及位于其上的所述M层无机光学层共同被使用作为一无机光学复合层。
2.一种滤光单元,其特征在于,其包含:
一基板;
一有机染料层,其设置于所述基板的一侧;
一隔绝层,其形成于所述有机染料层相反于所述基板的一侧;
一遮光结构,其形成于所述隔绝层的相反于所述有机染料层的一侧,其中所述遮光结构在所述基板上定义出用以形成一阻光部的区域及用以形成一透光部的区域;所述遮光结构用以吸收波长介于400nm至700nm的光束;
一无机光学复合层,其形成于所述遮光结构相反于所述有机染料层的一侧且覆盖所述遮光结构,其中所述无机光学复合层包括N层无机光学层,其中,N>0,且N为整数;
其中,所述遮光结构及覆盖于其上的所述无机光学复合层共同形成所述阻光部,且在所述阻光部中,所述无机光学复合层被使用作为一无机遮光结构保护层;所述阻光部在入射角介于0~5度范围内,对于具有波长500nm至775nm的光束具有1%以下的反射率;以及
其中,位于所述透光部中的所述基板未被所述遮光结构覆盖。
3.如权利要求1或2所述的滤光单元,其特征在于:所述滤光单元于所述基板相反于所述有机染料层的一侧,还包含一辅助有机染料层、一辅助无机光学复合层及一无机保护层;所述有机染料层的厚度不大于10微米,且所述辅助有机染料层的厚度为20微米以上;所述无机保护层覆盖所述辅助无机光学复合层的一顶面及一辅助无机光学复合层环侧面,并且覆盖一辅助有机染料层环侧面的至少一部分。
4.如权利要求3所述的滤光单元,其特征在于:所述滤光单元的侧壁具有一个阶梯部,且所述阶梯部的位置在所述辅助有机染料层的侧壁,或者所述阶梯部的位置在所述基板的侧壁,或者所述阶梯部的位置在所述辅助有机染料层与所述基板的交界处。
5.如权利要求1或2所述的滤光单元,其特征在于:所述滤光单元于所述基板相反于所述有机染料层的一侧,还包含一辅助有机染料层及一辅助无机光学复合层;所述有机染料层的厚度不大于10微米,且所述辅助有机染料层的厚度为20微米以上;所述辅助有机染料层的一辅助有机染料层环侧面的至少一部分形成有一有机焦化结构,所述有机焦化结构是所述辅助有机染料层通过镭射照射后所形成的结构。
6.如权利要求5所述的滤光单元,其特征在于:所述滤光单元的侧壁具有一个阶梯部,且所述阶梯部的位置在所述辅助有机染料层的侧壁,或者所述阶梯部的位置在所述基板的侧壁,或者所述阶梯部的位置在所述辅助有机染料层与所述基板的交界处。
7.如权利要求5所述的滤光单元,其特征在于:所述有机焦化结构的氧碳比是未通过镭射照射的所述辅助有机染料层的氧碳比的2.46~6.92倍。
8.如权利要求5所述的滤光单元,其特征在于:所述有机焦化结构的氧碳比为1.18~1.66。
9.如权利要求1或2所述的滤光单元,其特征在于:从剖面方向观察时,所述滤光单元的上侧及下侧分别具有一第一宽度及一第二宽度,且所述第一宽度小于所述第二宽度。
10.如权利要求9所述的滤光单元,其特征在于:所述第一宽度及所述第二宽度的差异值为5~150微米。
11.如权利要求1或2所述的滤光单元,其特征在于:所述滤光单元还包含:
一辅助有机染料层,形成于所述基板的相反于所述有机染料层的一侧;
一辅助隔绝层,形成于所述辅助有机染料层的相反于所述基板的一侧且覆盖所述辅助有机染料层;
一辅助遮光结构,形成于所述辅助隔绝层的相反于所述基板的一侧且用以吸收波长介于400nm至700nm的光束;
一辅助无机遮光结构保护层,形成于所述辅助隔绝层的相反于所述基板的一侧且覆盖所述辅助遮光结构;
其中,所述辅助遮光结构及覆盖于其上的所述辅助无机遮光结构保护层共同形成一辅助阻光部;所述辅助阻光部在入射角介于0~5度范围内,对于具有波长500nm至775nm的光束具有1%以下的反射率。
12.如权利要求11所述的滤光单元,其特征在于:从上视方向观察时,所述遮光结构与所述辅助遮光结构为彼此对齐。
13.如权利要求1或2所述的滤光单元,其特征在于:所述阻光部在入射角介于0~5度范围内,对于具有波长640nm至660nm的光束,具有0.5%以下的反射率。
14.如权利要求1或2所述的滤光单元,其特征在于:所述阻光部在入射角介于0~5度范围内,对于具有波长700nm至775nm的光束,具有0.5%以下的反射率。
15.如权利要求1或2所述的滤光单元,其特征在于:所述滤光单元彼此相反的两侧分别定义为一入光侧及一出光侧,所述滤光单元具有所述遮光结构的一侧为所述入光侧;其中,具有350nm至1000nm波长范围的光束,由所述入光侧进入所述滤光单元的所述透光部后,具有450nm至580nm波长范围的光束的穿透率为80%以上,且具有750nm至1000nm波长范围的光束的穿透率为5%以下。
16.如权利要求2所述的滤光单元,其特征在于:所述隔绝层于波长介于400nm至700nm的穿透率大于98%。
17.如权利要求2所述的滤光单元,其特征在于:所述隔绝层的厚度为30nm以下。
18.如权利要求1或2所述的滤光单元,其特征在于:所述滤光单元具有一目标中心波长,所述无机遮光结构保护层的光学厚度介于四分之一所述目标中心波长的65%~120%之间。
19.一种滤光单元的制造方法,其用以制造出一滤光单元,其特征在于,所述滤光单元的制造方法包含:
一基础制造步骤,包括:于一基板的一侧,形成一有机染料层;
于所述基础制造步骤后,还包含以下步骤:
一第一无机光学层形成步骤,于所述有机染料层相反于所述基板的一侧,形成(N-M)层无机光学层,其中,N>M>0,且N、M皆为整数;
一遮光结构形成步骤:于所述(N-M)层无机光学层相反于所述基板的一侧,形成一遮光结构,所述遮光结构在所述基板上定义出用以形成一阻光部的区域及用以形成一透光部的区域;所述遮光结构用以吸收波长介于400nm至700nm的光束;以及
一第二无机光学层形成步骤:于所述遮光结构相反于所述有机染料层的一侧,形成M层无机光学层,所述M层无机光学层覆盖所述(N-M)层无机光学层及所述遮光结构;
其中,所述遮光结构及覆盖于其上的所述M层无机光学层共同形成所述阻光部,且在所述阻光部中,所述M层无机光学层被使用作为一无机遮光结构保护层;并且所述阻光部在入射角介于0~5度范围内,对于具有波长500nm至775nm的光束具有1%以下的反射率;以及
其中,位于所述透光部中的所述基板未被所述遮光结构覆盖,且在所述透光部中,所述(N-M)层无机光学层及位于其上的所述M层无机光学层共同被使用作为一无机光学复合层。
20.一种滤光单元的制造方法,其用以制造出一滤光单元,其特征在于,所述滤光单元的制造方法包含:
一基础制造步骤,包括:于一基板的一侧,形成一有机染料层;
于所述基础制造步骤后,还包含以下步骤:
一隔绝层形成步骤:于所述有机染料层相反于所述基板的一侧,形成一隔绝层;
一遮光结构形成步骤:于所述隔绝层相反于所述有机染料层的一侧,形成一遮光结构,其中所述遮光结构在所述基板上定义出用以形成一阻光部的区域及用以形成一透光部的区域;所述遮光结构用以吸收波长介于400nm至700nm的光束;以及
一无机光学复合层形成步骤,于所述遮光结构相反于所述有机染料层的一侧,形成一无机光学复合层,所述无机光学复合层包括N层无机光学层,其覆盖所述遮光结构,其中,N>0,且N为整数;
其中,所述遮光结构及覆盖于其上的所述无机光学复合层共同形成所述阻光部,且在所述阻光部中,所述无机光学复合层被使用作为一无机遮光结构保护层;并且所述阻光部在入射角介于0~5度范围内,对于具有波长500nm至775nm的光束具有1%以下的反射率;以及
其中,位于所述透光部中的所述基板未被所述遮光结构覆盖。
21.如权利要求19或20所述的滤光单元的制造方法,其特征在于:于形成所述无机遮光结构保护层后,还包含至少一次的清洁步骤:清洁所述滤光单元;于其中至少一次的所述清洁步骤中,是利用电浆或化学洗剂对所述滤光单元进行清洁。
22.如权利要求19或20所述的滤光单元的制造方法,其特征在于:所述滤光单元的制造方法还包含以下步骤:
一辅助遮光结构形成步骤:于所述基板的相反于所述有机染料层的一侧,形成一辅助遮光结构;所述辅助遮光结构用以吸收波长介于400nm至700nm的光束;
一辅助无机遮光结构保护层形成步骤:于所述辅助遮光结构相反于所述基板的一侧,形成一辅助无机遮光结构保护层覆盖所述辅助遮光结构;
其中,所述辅助遮光结构及覆盖于其上的所述辅助无机遮光结构保护层共同形成一辅助阻光部;所述辅助阻光部在入射角介于0~5度范围内,对于具有波长500nm至775nm的光束具有1%以下的反射率。
23.如权利要求19或20所述的滤光单元的制造方法,其特征在于:所述有机染料层的厚度不大于10微米,且在所述滤光单元的制造方法中还于所述基板相反于所述有机染料层的一侧,依序形成一辅助有机染料层及一辅助无机光学复合层,所述辅助有机染料层的厚度为20微米以上;于所述遮光结构形成步骤中,所形成的所述遮光结构为复数个环状遮光结构;所述滤光单元的制造方法,还包含以下步骤:
一第一切割步骤:利用一第一切割方式,至少切割所述辅助有机染料层的至少一部分及所述辅助无机光学复合层,以形成多个沟槽;
一无机保护层形成步骤:形成一无机保护层,以使形成各个所述沟槽的侧壁及底面覆盖有所述无机保护层;
一第二切割步骤:利用一第二切割方式,沿着多个所述沟槽进行切割,以切断所述基板、所述有机染料层、所述无机光学复合层及所述无机遮光结构保护层,而形成多个所述滤光单元;所述第二切割方式不同于所述第一切割方式;其中,各个所述滤光单元所包含的辅助有机染料层的一辅助有机染料层环侧面的至少一部分,被所述滤光单元所包含的无机保护层覆盖;
其中,所述基础制造步骤、所述遮光结构形成步骤及所述无机遮光结构保护层的形成都是在所述第二切割步骤之前被执行;所述第一切割步骤是在所述基础制造步骤及所述第二切割步骤之间被执行;所述无机保护层形成步骤是在所述第一切割步骤及所述第二切割步骤之间被执行。
24.如权利要求19或20所述的滤光单元的制造方法,其特征在于:所述有机染料层的厚度不大于10微米,且于所述基板相反于所述有机染料层的一侧,依序形成一辅助有机染料层及一辅助无机光学复合层,所述辅助有机染料层的厚度为20微米以上;于所述遮光结构形成步骤中,所形成的所述遮光结构为复数个环状遮光结构;所述滤光单元的制造方法还包含以下步骤:
一第一切割步骤:利用一第一切割方式,至少切割所述辅助有机染料层的至少一部分及所述辅助无机光学复合层,以形成多个沟槽;
其中,于所述第一切割步骤后,位于所述沟槽中的所述辅助有机染料层的至少一部分将形成为一有机焦化结构;
一第二切割步骤:利用一第二切割方式,沿着多个所述沟槽进行切割,以切断所述基板、所述有机染料层、所述无机光学复合层及所述无机遮光结构保护层,而形成多个所述滤光单元;其中,各个所述滤光单元的辅助有机染料层的外围侧壁的至少一部分对应为所述有机焦化结构;
其中,所述基础制造步骤、所述遮光结构形成步骤及所述无机遮光结构保护层的形成都是在所述第二切割步骤之前被执行;所述第一切割步骤是在所述基础制造步骤及所述第二切割步骤之间被执行。
25.如权利要求19或20所述的滤光单元的制造方法,其特征在于:所述遮光结构是利用印刷的方式形成,且所述无机光学复合层是利用溅镀的方式形成。
26.如权利要求20所述的滤光单元的制造方法,其特征在于:于所述隔绝层形成步骤中,还于所述基板相反于所述有机染料层的一侧形成一辅助隔绝层,所述辅助隔绝层覆盖所述辅助有机染料层。
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