DE112019004628T5 - Optische lichtleiter und verfahren zur die herstellung desselben - Google Patents
Optische lichtleiter und verfahren zur die herstellung desselben Download PDFInfo
- Publication number
- DE112019004628T5 DE112019004628T5 DE112019004628.4T DE112019004628T DE112019004628T5 DE 112019004628 T5 DE112019004628 T5 DE 112019004628T5 DE 112019004628 T DE112019004628 T DE 112019004628T DE 112019004628 T5 DE112019004628 T5 DE 112019004628T5
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- light guide
- section
- guide element
- replication
- light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 18
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 51
- 230000010076 replication Effects 0.000 claims abstract description 48
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 44
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 23
- 125000001475 halogen functional group Chemical group 0.000 claims abstract description 8
- 238000009499 grossing Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000000608 laser ablation Methods 0.000 claims description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 15
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 5
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 4
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 3
- 239000011162 core material Substances 0.000 description 3
- 238000001723 curing Methods 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 238000003848 UV Light-Curing Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000004049 embossing Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 1
- 238000001029 thermal curing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29D—PRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
- B29D11/00—Producing optical elements, e.g. lenses or prisms
- B29D11/00663—Production of light guides
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
- G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
- G02B6/0065—Manufacturing aspects; Material aspects
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29D—PRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
- B29D11/00—Producing optical elements, e.g. lenses or prisms
- B29D11/00009—Production of simple or compound lenses
- B29D11/00278—Lenticular sheets
- B29D11/00307—Producing lens wafers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29D—PRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
- B29D11/00—Producing optical elements, e.g. lenses or prisms
- B29D11/00663—Production of light guides
- B29D11/00692—Production of light guides combined with lenses
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B6/13—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method
- G02B6/138—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method by using polymerisation
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B2006/12083—Constructional arrangements
- G02B2006/12102—Lens
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B2006/12083—Constructional arrangements
- G02B2006/12107—Grating
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B2006/12083—Constructional arrangements
- G02B2006/12114—Prism
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Ophthalmology & Optometry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Abstract
Die Herstellung von Lichtleiterelementen umfasst die Bildung eines ersten Teils des Lichtleiterelements unter Verwendung einer Replikationstechnik und die Bildung eines zweiten Teils des Lichtleiterelements unter Verwendung einer photolithografischen Technik. Die Verwendung der Replikation kann die Bildung von komplexer geformten optischen Elementen als Teil des Lichtleiterelements erleichtern. Der Replikationsprozess führt manchmal zur Bildung eines „Hofes“ oder überschüssigen Replikationsmaterials, das zu Lichtlecks führen kann, wenn es nicht entfernt oder geglättet wird. In einigen Fällen ist zumindest ein Teil des „Yard“-Abschnitts in den zweiten Abschnitt des Lichtleiterelements eingebettet, was zu einer Glättung des „Yard“-Abschnitts führt.
Description
- BEREICH DER OFFENLEGUNG
- Diese Offenbarung bezieht sich auf optische Lichtleiter.
- HINTERGRUND
- Miniaturisierte optische Lichtleiterelemente werden manchmal z. B. in elektronische Geräte wie Smartphones und andere tragbare Computergeräte integriert. In einigen Fällen führen bekannte Techniken zur Herstellung der Lichtleiter zu Restschichten oder undefinierten Kanten, die Lichtverluste verursachen und somit die optische Effizienz des Lichtleiters verringern können.
- ZUSAMMENF ASSUNG
- Die vorliegende Offenbarung beschreibt Techniken zur Herstellung von Lichtleiterelementen. Ein erster Teil eines Lichtleiterelements wird mit einem Replikationsverfahren hergestellt, während ein zweiter Teil des Lichtleiterelements mit einem photolithographischen Verfahren hergestellt wird.
- Verwendung der Replikation kann die Bildung von komplexer geformten optischen Elementen als Teil des Lichtleiterelements erleichtern. Allerdings führt der Replikationsprozess manchmal zur Bildung eines „Hofes“ oder überschüssigen Replikationsmaterials, das zu Lichtlecks führen kann, wenn es nicht entfernt oder geglättet wird. In einigen Fällen ist zumindest ein Teil des „Yard“-Abschnitts in den zweiten Abschnitt des Lichtleiterelements eingebettet. Zum Beispiel kann der zweite Abschnitt zumindest einen Teil des „Yard“-Abschnitts umschließen, was zu einer Glättung des „Yard“-Abschnitts führt.
- In einigen Implementierungen hat der erste replizierte Abschnitt beispielsweise eine Keilform. In einigen Fällen definiert der erste nachgebildete Abschnitt mindestens eines von einem Prisma, einer Linse oder einem optischen Gitter. Der zweite Abschnitt kann z. B. einen rechteckigen Querschnitt quer zu einer Hauptlichtausbreitungsrichtung im Lichtleiterelement aufweisen. Der zweite Abschnitt kann aus einem Material bestehen, das sich von dem des ersten Abschnitts unterscheidet, und kann indexangepasst an das Material des ersten Abschnitts sein.
- In einigen Ausführungsformen umfasst das Lichtleiterelement einen Träger, über dem der erste und der zweite Abschnitt angeordnet sind, wobei der Träger eine oder mehrere Hinterschneidungen umfasst, die Replikationsmaterial enthalten. Die Hinterschneidungen können es in einigen Fällen ermöglichen, dass der Übergang vom Lichtleitpfad zum Hof an oder sogar leicht unterhalb der Oberfläche des Trägers platziert wird, was den Pfad, entlang dessen das Licht durch das Lichtleitelement wandert, verbessern kann.
- In einigen Fällen umfasst das Lichtleiterelement eine Ummantelung, die über dem Träger und unter dem ersten und zweiten Teil angeordnet ist. Wenn der Träger beispielsweise keinen ausreichend niedrigen Brechungsindex hat, kann ein Epoxidharz mit niedrigem Brechungsindex oder ein anderes geeignetes Verkleidungsmaterial auf der Oberfläche des Trägers angebracht werden.
- Die Techniken können Teil eines Waver-Level-Prozesses sein, bei dem mehrere (z. B. Hunderte oder sogar Tausende) Lichtleiterelemente parallel zur gleichen Zeit hergestellt werden.
- Weitere Aspekte, Merkmale und Vorteile werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung, den beigefügten Zeichnungen und den Ansprüchen ersichtlich.
- Figurenliste
-
-
1 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel für einen Wafer-Level-Prozess zur Herstellung von Lichtleiterelementen zeigt. -
2 zeigt ein Beispiel eines Trägers nach der Bildung von replizierten Teilen der Lichtleiterelemente. -
3 zeigt ein Beispiel eines Trägers nach der Herstellung der fotolithografischen Teile der Lichtleiterelemente. -
4 zeigt den Träger nach dem Dicing. -
5 zeigt ein Beispiel für ein Lichtleiterelement. -
6A zeigt ein Beispiel für eine nachgebildete Struktur für ein Lichtleiterelement. -
6B zeigt ein Beispiel für das Lichtleiterelement nach der Herstellung des fotolithografischen Teils. -
6C zeigt ein Beispiel des Lichtleiterelements nach Entfernung eines Hofabschnitts der nachgebildeten Struktur. -
7 zeigt ein Beispiel für ein Host-Gerät, in das ein Lichtleiterelement integriert ist. - DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
- Die vorliegende Offenbarung beschreibt Techniken auf Waferebene, mit denen mehrere (z. B. Hunderte oder Tausende) Lichtleiterelemente gleichzeitig und parallel hergestellt werden können. Die Techniken können auch verwendet werden, um eine kleinere Anzahl von Lichtleiterelementen zu fertigen. Wie im Folgenden näher beschrieben, wird ein erster Teil jedes Lichtleiterelements mit Hilfe einer Replikationstechnik geformt, während ein zweiter Teil jedes optischen Lichtleiterelements mit Hilfe einer photolithographischen Technik geformt wird. Beispielsweise kann ein Ende jedes Lichtleiterelements (z. B. der Lichteintrittsbereich oder der Lichtaustrittsbereich) durch Replikation gebildet werden, während der Hauptkörper jedes Lichtleiterelements durch ein photolithografisches Verfahren gebildet werden kann. In einigen Fällen hat der durch Replikation gebildete Abschnitt des Lichtleiterelements eine Keilform und weist eine geneigte Oberfläche in Bezug auf eine Hauptrichtung der Lichtausbreitung durch den Lichtleiter auf. In einigen Fällen definiert der durch Replikation gebildete Teil des Lichtleiterelements ein Prisma, eine Linse (z. B. diffraktiv oder refraktiv), ein optisches (z. B. diffraktives) Gitter oder ein anderes optisches Element. Der durch Replikation gebildete Teil und der durch Photolithographie gebildete Teil werden integriert und optisch miteinander gekoppelt, so dass ein einheitliches Lichtleiterelement entsteht. Die Bildung der Lichtleiterelemente auf diese Weise kann in einigen Fällen dazu beitragen, Lichtverluste zu reduzieren und die optische Effizienz zu verbessern.
-
1 gibt einen Überblick über ein Verfahren auf Wafer-Ebene zur Herstellung solcher Lichtleiterelemente. Wie in1 angedeutet, ist ein Träger für die Lichtleiterelemente (100 ) vorgesehen. Der Träger kann z. B. ein Glaswafer oder ein anderes Substrat sein. In einigen Ausführungsformen besteht der Träger aus einem Polymer oder einem Halbleitermaterial (z. B. Silizium). Die Oberfläche des Trägers, auf der die Lichtleiterelemente gebildet werden sollen, kann im Wesentlichen flach sein, obwohl in einigen Fällen die Oberfläche strukturiert sein kann. Zum Beispiel kann die Oberfläche des Trägers Rillen oder andere mechanische Strukturen enthalten. Die Rillen, falls vorhanden, können das Entfernen von überschüssigem Replikationsmaterial erleichtern, das zur Bildung eines Teils der Lichtleiterelemente verwendet wird. - In einigen Implementierungen werden vor der Bildung der Lichtleiterelemente eine oder mehrere Schichten auf dem Träger vorgesehen, um die optischen Eigenschaften an der Kontaktfläche des Trägers zu verändern. Wenn der Träger beispielsweise keinen ausreichend niedrigen Brechungsindex hat, kann ein Epoxid mit niedrigem Brechungsindex oder ein anderes geeignetes Mantelmaterial auf der Oberfläche des Trägers (
102 ) bereitgestellt werden (z. B. durch Schleuderbeschichtung). Alternativ wird in einigen Fällen eine hochreflektierende Schicht auf der Oberfläche des Trägers vorgesehen. - Als nächstes werden die verschiedenen Teile der Lichtleiterelemente durch Replikation bzw. Fotolithografie (
104 und106 ) gebildet. Obwohl das folgende Beispiel die Bildung der replizierten Teile vor der Bildung der fotolithografischen Teile beschreibt, werden in anderen Fällen die replizierten Teile nach der Bildung der fotolithografischen Teile gebildet. - Wie in
2 dargestellt, werden erste Teile200 der Lichtleiterelemente durch eine Replikationstechnik gebildet. Unter Replikation versteht man im Allgemeinen eine Technik, mit der eine vorgegebene Struktur oder ein Negativ davon reproduziert wird (z. B. durch Ätzen, Prägen oder Abformen). In einem besonderen Beispiel eines Replikationsverfahrens wird eine strukturierte Oberfläche in ein flüssiges, zähflüssiges oder plastisch verformbares Material geprägt, das Material wird gehärtet, z. B. durch Aushärtung mittels ultravioletter Strahlung oder Erwärmung, und anschließend wird die strukturierte Oberfläche entfernt. So erhält man ein Replikat (in diesem Fall ein Negativreplikat) der strukturierten Oberfläche. Geeignete Materialien für die Replikation sind z. B. härtbare (z. B. aushärtbare) Polymermaterialien, die in einem Aushärtungsschritt (z. B. einem Härtungsschritt) von einem flüssigen, viskosen oder plastisch verformbaren Zustand in einen festen Zustand überführt werden können. - Der Replikationsprozess kann die Verwendung eines einzigen Replikationswerkzeugs beinhalten, das Strukturen zum Replizieren der ersten Abschnitte
200 der Lichtleiterelemente aufweist. Insbesondere können die ersten Abschnitte200 unter Verwendung desselben Replikationswerkzeugs direkt auf den Träger210 repliziert werden. Die ersten Abschnitte200 können z. B. durch Bereitstellen eines Replikationsmaterials auf Replikationsabschnitten des Replikationswerkzeugs repliziert werden. Der Träger210 wird dann mit den Replikationsabschnitten des Replikationswerkzeugs in Kontakt gebracht. Dadurch wird das Replikationsmaterial zwischen die Bereiche, die die Replikationsabschnitte definieren, und die Oberfläche des Trägers210 gepresst. Die Replikationsabschnitte des Werkzeugs werden dadurch auf das Replikationsmaterial geprägt, das anschließend durch UV- und/oder thermische Aushärtung gehärtet werden kann. - Im dargestellten Beispiel sind die nachgebildeten Abschnitte
200 der Lichtleiterelemente keilförmig und haben eine geneigte Oberfläche (z. B. einen 45°- oder anderen Winkel) in Bezug auf eine Hauptrichtung206 der Lichtausbreitung durch den fertigen Lichtleiter. Siehe5 . Die obere, horizontale Oberfläche des replizierten, keilförmigen Abschnitts200 kann verwendet werden, um die Dicke des Lichtleiters zu definieren, einschließlich der Dicke des anschließend gebildeten zweiten Abschnitts. Der Replikationsprozess kann die Bildung von komplexeren Strukturen erleichtern, als dies mit anderen Techniken möglich wäre. So kann in einigen Fällen der replizierte Abschnitt200 des Lichtleiterelements eine andere Form haben und z. B. ein Prisma, eine Linse (z. B. diffraktiv oder refraktiv), ein optisches (z. B. diffraktives) Gitter oder ein anderes optisches Element definieren. - Der zweite Abschnitt
204 jedes Lichtleiterelements wird durch einen fotolithografischen Prozess gebildet. Im Beispiel von5 hat der zweite Abschnitt204 jedes Lichtleiterelements einen rechteckigen Querschnitt quer zur Hauptrichtung206 der Lichtausbreitung im Lichtleiter. Im dargestellten Beispiel ist die obere Fläche des zweiten Abschnitts204 im Wesentlichen flach und parallel zur Oberfläche des Trägers. Ferner ist der zweite Abschnitt204 so vorgesehen, dass er zusammen mit dem ersten Abschnitt200 ein einziges einheitliches Lichtleiterelement bildet, das die Ausbreitung von Licht von einem Ende212 des Lichtleiterelements zum anderen Ende214 ermöglicht. Ein Ende des Lichtleiterelements kann ein Lichteintrittsende sein, das andere Ende kann ein Lichtaustrittsende sein. - Um die zweiten Abschnitte
204 der Lichtleiterelemente zu bilden, wird eine Schicht aus photostrukturierbarem Material auf den Träger210 aufgebracht (z. B. dispensiert). Beispielsweise kann der Träger210 mit einem lichtempfindlichen Polymer oder einem anderen organischen Material (z. B. einem Photoresist) beschichtet werden. Die Polymerschicht wird dann strukturiert, um die zweiten Teile204 der Lichtleiterelemente zu erzeugen. Ein Vorteil von Polymer-Lichtleitern ist, dass die Chemie des Lichtleiters variiert werden kann, um gewünschte Eigenschaften wie Brechungsindex, thermisches Verhalten oder Dotierungsgrad zu steuern. - Nach dem Aufbringen des photostrukturierbaren Materials auf den Träger wird eine gemusterte Maske auf die Oberfläche des Polymermaterials aufgebracht, um Licht zu blockieren, sodass nur nicht maskierte Bereiche des Materials dem Licht ausgesetzt sind. Die Maske definiert die zweiten Abschnitte
204 der Lichtleiterelemente. Ein Lösungsmittel, manchmal auch als Entwickler bezeichnet, wird auf die Oberfläche aufgetragen. In einigen Fällen wird das lichtempfindliche Material durch Licht abgebaut und der Entwickler löst die Bereiche, die dem Licht ausgesetzt waren, ab, so dass das lichtempfindliche Material dort zurückbleibt, wo die Maske als zweite Abschnitte204 platziert wurde. In anderen Fällen wird das lichtempfindliche Material durch das Licht verstärkt (z. B. polymerisiert oder vernetzt), und der Entwickler löst nur die Bereiche weg, die nicht belichtet wurden, wobei das lichtempfindliche Material dort zurückbleibt, wo die Maske nicht platziert wurde, als die zweiten Bereiche204 . - Der Replikationsprozess führt manchmal zur Bildung eines „Hofes“, d. h. überschüssigem Replikationsmaterial. Das überschüssige Material kann zu Lichtleckagen führen, wenn es nicht entfernt oder geglättet wird. Ein Beispiel ist in Verbindung mit
6A dargestellt, die eine nachgebildete Struktur zeigt, die den nachgebildeten ersten Abschnitt200 eines Lichtleiterelements sowie Hof- oder Randabschnitte201A ,201B enthält, die als Ergebnis des Nachbildungsprozesses gebildet werden können. In einigen Fällen, wie in6B dargestellt, ist zumindest ein Teil des Hofabschnitts201A in den zweiten Abschnitt204 des Lichtleiterelements eingebettet. Die Bildung des zweiten Abschnitts204 durch Photolithographie kann den Hof- oder Kantenabschnitt201A umschließen, was zu einer Überglättung des Hof- oder Kantenabschnitts201A führt. Obwohl die Materialien für die nachgebildete Struktur und den durch Fotolithografie gebildeten Abschnitt unterschiedlich sein können, kann es daher vorteilhaft sein, dass der durch Fotolithografie gebildete Abschnitt des Lichtleiters indexangepasst an die nachgebildete Struktur ist. Ferner kann in einigen Fällen ein Teil oder das gesamte überschüssige Material des Hofabschnitts (z. B. des Hofabschnitts201B ) entfernt werden, z. B. durch Laserablation (siehe6C ). Wie bereits erwähnt, kann die obere, horizontale Fläche209 des nachgebildeten, keilförmigen Abschnitts200 auch dazu verwendet werden, die Dicke des Lichtleiters zu definieren, einschließlich der Dicke des anschließend gebildeten zweiten Abschnitts204 . Die obere, horizontale Fläche209 kann somit als Abstandshalter dienen, um den Lichtleiter in der exakten Höhe des Prismas200 zu bilden. - In einigen Implementierungen wird das Material des zweiten Abschnitts
204 jedes Lichtleiterelements so ausgewählt, dass sich Licht einer bestimmten Wellenlänge (oder innerhalb eines bestimmten Wellenlängenbereichs) im Lichtleiterelement durch Totalreflexion (TIR) ausbreitet. In solchen Fällen kann ein Material mit einem relativ hohen Brechungsindex wünschenswert sein. Im vorliegenden Zusammenhang kann „Licht“ nicht nur sichtbare Strahlung, sondern auch Infrarot- (IR), Nah-IR- und/oder Ultraviolett- (UV) Licht umfassen. - In anderen Fällen kann ein Kernmaterial für den zweiten Abschnitt
204 mit einem hoch reflektierenden Material beschichtet sein. In wieder anderen Fällen wird ein Material mit hohem Brechungsindex für den Kern des zweiten Abschnitts204 verwendet, der von einer Beschichtung mit niedrigem Brechungsindex umgeben ist, um den Kern zu verkapseln und z. B. vor Feuchtigkeit zu schützen. -
6A und6B zeigen ein Beispiel für ein Epoxidharz mit niedrigem Index oder ein anderes geeignetes Mantelmaterial203 auf der Oberfläche des Trägers210 . In einigen Fällen kann der Träger210 auch eine oder mehrere Hinterschneidungen205 aufweisen, um die Übergangspunkte des Hofes201A ,201B aus nachgebildetem Material unter den Lichtleitpfad zu verlagern, um Lichtleckagen und Effizienzverluste zu reduzieren, die durch Licht entstehen können, das durch die umgebenden Strukturen ausgekoppelt werden würde. Die Hinterschneidungen205 ermöglichen es, den Übergang vom Lichtleitpfad zum Yard auf oder sogar leicht unterhalb der Oberfläche des Trägers210 zu platzieren. Da der größte Teil des Lichts unter flachen Winkeln innerhalb des Lichtleiters geführt wird, wird das Licht an der schrägen Keilfläche207 reflektiert, anstatt weiter durch den Hof geleitet zu werden. - In einigen Implementierungen, wie in
4 dargestellt, kann der vorgenannte Replikationsprozess und/oder der photolithographische Prozess verwendet werden, um zusätzliche Strukturen216 auf dem Träger zu bilden. - Nach der Bildung der Lichtleiterelemente kann der Träger
210 in einzelne Lichtleitermodule222 getrennt werden (108), die jeweils ein oder mehrere Lichtleiterelemente220 enthalten (siehe4 ). Die Trennung des Trägers210 kann z. B. durch Zerteilen erfolgen. - Ein Lichtleiterelement
220 , wie oben beschrieben, kann z. B. in ein Host-Gerät wie ein tragbares Computergerät (z. B. ein Multifunktions-Smartphone, ein digitaler Medienplayer, eine Digitalkamera, ein Personal Digital Assistant (PDA), ein Laptop, ein Tablet oder ein Navigationsgerät) integriert werden. Solche Geräte enthalten manchmal einen Bildschirm, der unter verschiedenen Beleuchtungsumgebungen verwendet werden kann. In das Gerät kann eine Funktion integriert sein, die (in Echtzeit) eine Anzeige des aktuellen Pegels des sichtbaren Lichts in der unmittelbaren Umgebung außerhalb des Geräts liefert (z. B. eine Umgebungslichtsensorfunktion (oder ALS). Die ALS kann für Anwendungen verwendet werden, wie z. B. die automatische Steuerung der Helligkeit eines Bildschirms zur besseren Lesbarkeit oder zum Sparen von Batteriestrom (abhängig vom aktuellen Umgebungslichtpegel). - In einigen Fällen ist der Lichtsensor direkt unter einem lichtdurchlässigen Fenster in der Abdeckung des Host-Geräts angeordnet. Das einfallende Licht trifft daher direkt auf den Lichtsensor. Wie in
7 gezeigt, kann der Sensor300 jedoch in einigen Fällen nicht in einer Linie mit dem lichtdurchlässigen Fenster302 in der Abdeckung304 des Host-Geräts angeordnet sein, sondern seitlich versetzt von dem lichtdurchlässigen Fenster. In solchen Situationen muss Licht, das durch das lichtdurchlässige Fenster302 eintritt, zu dem lichtempfindlichen Oberflächenbereich des Lichtsensors300 geleitet werden. Um das einfallende Licht zum Sensor zu leiten, kann ein Lichtleitelement306 wie oben beschrieben vorgesehen werden. Eingehendes Licht kann sich entlang des Lichtleiterelements bewegen, z. B. durch Totalreflexion (TIR). In einigen Anwendungen ist ein Lichteintrittsbereich312 des Lichtleiterelements306 dem lichtdurchlässigen Fenster302 in der oberhalb des Lichtleiterelements306 angeordneten transparenten Abdeckung304 zugewandt. Ein Lichtaustrittsbereich314 kann dem unterhalb des Lichtleitelements306 angeordneten Lichtsensor300 zugewandt sein. In einigen Ausführungsformen wird ein Teil des Lichtleitelements306 , einschließlich zumindest des Lichteintrittsbereichs312 oder des Lichtaustrittsbereichs314 , durch einen Replikationsprozess gebildet, während der Rest des Lichtleitelements306 durch einen photolithographischen Prozess gebildet wird. Der Lichtsensor kann z. B. in oder auf einer Leiterplatte montiert werden, die weitere Elektronik316 enthält. - Oben beschriebenen Lichtleiterelemente können auch integriert werden, z. B. als Teil einer planaren Lichtleiterschaltung (PLC), die mehrere optische Funktionen auf einem einzigen Substrat integrieren kann. Die Lichtleiterelemente können z. B. bei der Lichterkennung und -entfernungsmessung (LIDAR) sowie bei anderen Anwendungen nützlich sein.
- An den vorangegangenen Beispielen können verschiedene Modifikationen vorgenommen werden. Dementsprechend liegen andere Implementierungen im Rahmen der Ansprüche.
Claims (22)
- Verfahren zur Herstellung eines Lichtleiterelements, wobei das Verfahren umfasst: Bilden eines ersten Abschnitts des Lichtleiterelements durch einen Replikationsprozess; und Ausbilden eines zweiten Abschnitts des Lichtleiterelements durch einen photolithographischen Prozess.
- Verfahren nach
Anspruch 1 , wobei das Lichtleiterelement als Teil eines Prozesses auf Waferebene gebildet wird, bei dem eine Vielzahl von Lichtleiterelementen gleichzeitig gebildet wird. - Das Verfahren nach
Anspruch 1 umfasst das Ausbilden der ersten und zweiten Portionen auf einem Träger. - Verfahren nach
Anspruch 1 , wobei der erste Abschnitt einen Lichteintritts- oder Lichtaustrittsbereich des Lichtleiterelements definiert. - Verfahren nach
Anspruch 1 , wobei der erste Abschnitt eine Keilform hat. - Verfahren nach
Anspruch 1 , wobei der erste Abschnitt ein optisches Element definiert. - Verfahren nach
Anspruch 1 , wobei der erste Abschnitt ein Prisma definiert. - Verfahren nach
Anspruch 1 , wobei der erste Abschnitt eine Linse definiert. - Verfahren nach
Anspruch 1 , wobei der erste Abschnitt ein optisches Gitter definiert. - Verfahren nach einem der
Ansprüche 1 -9 , wobei der zweite Abschnitt einen rechteckigen Querschnitt quer zu einer Hauptlichtausbreitungsrichtung im Lichtleiterelement aufweist. - Verfahren nach einem der
Ansprüche 1 -10 , wobei das Ausbilden des zweiten Abschnitts des Lichtleiterelements das Aufbringen eines photostrukturierbaren Materials umfasst. - Verfahren nach einem der
Ansprüche 1 -11 , wobei das Ausbilden des ersten Abschnitts des Lichtleiterelements umfasst: Bereitstellung eines Replikationsmaterials auf einem Replikationsabschnitt eines Replikationswerkzeugs; Bringen eines Trägers in Kontakt mit dem Replikationsabschnitt des Replikationswerkzeugs, um das Replikationsmaterial zwischen einem den Replikationsabschnitt definierenden Bereich und einer Oberfläche des Trägers zu pressen; und wodurch das Replikationsmaterial gehärtet wird. - Verfahren nach einem der
Ansprüche 1 bis12 , wobei der Replikationsprozess zu einer replizierten Struktur führt, die einen Hofabschnitt enthält, und wobei der photolithographische Prozess zu einer Überglättung mindestens eines Teils des Hofabschnitts führt. - Verfahren nach einem der
Ansprüche 1 bis12 , wobei der replizierte Prozess zu einer replizierten Struktur führt, die einen Hofabschnitt enthält, wobei das Verfahren ferner das Entfernen mindestens eines Teils des Hofabschnitts durch Laserablation umfasst. - Ein Lichtleiterelement, bestehend aus: einen ersten nachgebildeten Lichtleiterabschnitt; und einen zweiten photolithographisch geformten Lichtleiterabschnitt.
- Lichtleiterelement nach
Anspruch 15 , wobei der erste nachgebildete Lichtleiterabschnitt eine Keilform aufweist. - Lichtleiterelement nach
Anspruch 15 , wobei der erste nachgebildete Lichtleiterabschnitt mindestens eines von einem Prisma, einer Linse oder einem optischen Gitter definiert. - Lichtleiterelement nach einem der
Ansprüche 15 -17 , wobei der zweite Lichtleiterabschnitt einen rechteckigen Querschnitt quer zu einer Hauptlichtausbreitungsrichtung im Lichtleiterelement aufweist. - Lichtleiterelement nach einem der
Ansprüche 15 -18 , wobei der zweite Lichtleiterabschnitt aus einem Material besteht, das sich von dem des ersten Lichtleiterabschnitts unterscheidet, und wobei das Material des zweiten Lichtleiterabschnitts mit dem Material des ersten Lichtleiterabschnitts indexangepasst ist. - Lichtleiterelement nach einem der
Ansprüche 15 -19 mit einem Träger, über dem der erste und der zweite Lichtleiterabschnitt angeordnet sind, wobei der Träger eine oder mehrere Hinterschneidungen aufweist, die Replikationsmaterial enthalten. - Lichtleiterelement nach einem der
Ansprüche 15 bis19 mit einem Träger, über dem der erste und der zweite Abschnitt angeordnet sind, und ferner mit einer Verkleidung, die über dem Träger und unter dem ersten und dem zweiten Lichtleiterabschnitt angeordnet ist. - Ein Lichtleiter, bestehend aus: einen ersten Lichtleiterabschnitt und einen zweiten Lichtleiterabschnitt, die jeweils aus einem ersten Material und einem zweiten Material bestehen, die in ihrem Index aneinander angepasst sind, wobei der erste Lichtleiterabschnitt ein optisches Element an einem Ende des Lichtleiters definiert, wobei der Lichtleiter ferner einen dritten Abschnitt aufweist, der aus dem ersten Material besteht und in das zweite Material des zweiten Lichtleiterabschnitts eingebettet ist.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US201862732291P | 2018-09-17 | 2018-09-17 | |
US62/732,291 | 2018-09-17 | ||
PCT/SG2019/050460 WO2020060485A2 (en) | 2018-09-17 | 2019-09-13 | Optical light guides and methods of manufacturing the same |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE112019004628T5 true DE112019004628T5 (de) | 2021-06-02 |
Family
ID=68051885
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE112019004628.4T Pending DE112019004628T5 (de) | 2018-09-17 | 2019-09-13 | Optische lichtleiter und verfahren zur die herstellung desselben |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US12025826B2 (de) |
CN (1) | CN112714692B (de) |
DE (1) | DE112019004628T5 (de) |
WO (1) | WO2020060485A2 (de) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE112019004628T5 (de) | 2018-09-17 | 2021-06-02 | Ams Sensors Singapore Pte. Ltd. | Optische lichtleiter und verfahren zur die herstellung desselben |
CN113934311B (zh) * | 2020-06-29 | 2024-07-19 | 瀚宇彩晶股份有限公司 | 柔性面板及其制作方法 |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6719930B2 (en) * | 2001-07-24 | 2004-04-13 | Litek Opto-Electronics Co., Ltd. | Light guide and stamper production method |
US7218812B2 (en) | 2003-10-27 | 2007-05-15 | Rpo Pty Limited | Planar waveguide with patterned cladding and method for producing the same |
CN1740830A (zh) | 2005-09-13 | 2006-03-01 | 浙江大学 | 一种基于软光刻的光互联耦合结构 |
AT503585B1 (de) * | 2006-05-08 | 2007-11-15 | Austria Tech & System Tech | Leiterplattenelement sowie verfahren zu dessen herstellung |
CN101630123B (zh) | 2008-07-17 | 2012-09-19 | 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 | 镜片阵列的制造方法 |
CN201583683U (zh) * | 2010-01-22 | 2010-09-15 | 东南大学 | 用于制备模压挤塑透镜化光导管的金属模具 |
US20130286686A1 (en) | 2010-11-30 | 2013-10-31 | Heptagon Micro Optics Pte. Ltd. | Optical Light Guide Element For An Electronic Device |
SG11201400917VA (en) | 2011-10-06 | 2014-07-30 | Heptagon Micro Optics Pte Ltd | Method for wafer-level manufacturing of objects and corresponding semi-finished products |
CN107634073A (zh) | 2011-12-21 | 2018-01-26 | 新加坡恒立私人有限公司 | 光学装置和光电模块以及用于制造光学装置和光电模块的方法 |
US10456198B2 (en) * | 2014-06-04 | 2019-10-29 | The Curators Of The University Of Missouri | Guided wave ablation and sensing |
US10741613B2 (en) | 2014-10-14 | 2020-08-11 | Ams Sensors Singapore Pte. Ltd. | Optical element stack assemblies |
CN104570210A (zh) | 2015-02-06 | 2015-04-29 | 广州依利安达微通科技有限公司 | 一种光波导嵌入式光学印刷电路板的制造方法 |
DE112019004628T5 (de) | 2018-09-17 | 2021-06-02 | Ams Sensors Singapore Pte. Ltd. | Optische lichtleiter und verfahren zur die herstellung desselben |
-
2019
- 2019-09-13 DE DE112019004628.4T patent/DE112019004628T5/de active Pending
- 2019-09-13 CN CN201980060785.2A patent/CN112714692B/zh active Active
- 2019-09-13 WO PCT/SG2019/050460 patent/WO2020060485A2/en active Application Filing
- 2019-09-13 US US17/273,715 patent/US12025826B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN112714692A (zh) | 2021-04-27 |
US12025826B2 (en) | 2024-07-02 |
CN112714692B (zh) | 2023-08-11 |
WO2020060485A2 (en) | 2020-03-26 |
US20220113464A1 (en) | 2022-04-14 |
WO2020060485A3 (en) | 2020-06-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE69130399T2 (de) | Festkörperbildaufnahmeelement mit Mikrolinsen | |
US6437918B1 (en) | Method of manufacturing flat plate microlens and flat plate microlens | |
DE102006046131B4 (de) | Verfahren zur Herstellung einer optischen Schnittstelle für integrierte Optikanwendungen | |
DE112012003394T5 (de) | Optische Kopplung mit Linsenanordnung mit einem photonischen Chip | |
DE69527260T2 (de) | Verfahren zur Herstellung eines polymeren optischen Wellenleiters | |
DE69426939T2 (de) | Verfahren zur herstellung einer anordnung sich verjüngender photopolymerisierter wellenleiter | |
DE69913433T2 (de) | Planare Mikrolinsenanordnung und Verfahren zur deren Herstellung | |
DE3787955T2 (de) | Photomaske mit Transmissionsfaktor-Modulation, ihr Herstellungsverfahren und Herstellungsverfahren für ein Beugungsgitter. | |
AT503585B1 (de) | Leiterplattenelement sowie verfahren zu dessen herstellung | |
DE112019004628T5 (de) | Optische lichtleiter und verfahren zur die herstellung desselben | |
US7067240B2 (en) | Gray scale fabrication method using a spin-on glass material and integrated optical designs produced therefrom | |
DE69922852T2 (de) | Planare Mikrolinsenanordnung und Verfahren zur deren Herstellung | |
DE19810584A1 (de) | Verfahren zur Herstellung einer optischen Wellenleiter-Vorrichtung | |
DE69032140T2 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Beugungsgitters für optische Elemente | |
EP2219059B1 (de) | Verfahren zur Herstellung einer elektro-optischen Leiterplatte mit Lichtwellenleiterstrukturen | |
DE10225414A1 (de) | Musterausbildungsverfahren und Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung | |
DE102007023581B4 (de) | Zusammensetzungen zur Ausbildung einer Struktur und in-plane-Druckverfahren unter Verwendung derselben | |
EP2287592B1 (de) | Mikrooptisches Bauelement mit einem mikrofluidischen Kanal und Verfahren zu dessen Herstellung | |
DE10200703B4 (de) | Verfahren zum Bilden einer Resiststruktur und dessen Verwendung zum Bilden einer Elektrodenstruktur und zum Herstellen eines akustischen Oberflächenwellenbauelements | |
DE2614871C3 (de) | Verfahren zur Herstellung von Dünnschicht-Lichtleiterstrukturen | |
EP0043475A1 (de) | Verfahren zur Herstellung einer integrierten mikrooptischen Vorrichtung zur Verwendung mit Multimode-Lichtfasern | |
DE202016107448U1 (de) | Luftspaltbereiche in Mehrkomponenten-Linsensystemen | |
DE1942256A1 (de) | Verfahren und Geraet zum gleichzeitigen Drucken einer Vielzahl verkleinerter Bilder | |
DE102009051887A1 (de) | Verfahren zur Ausbildung einer Mikrolinse eines Bildsensors und Verfahren zur Herstellung des Bildsensors | |
DE19503393A1 (de) | Halbton-Phasenschiebermaske und Verfahren zur Herstellung derselben |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R082 | Change of representative |
Representative=s name: VIERING, JENTSCHURA & PARTNER MBB PATENT- UND , DE |