TW201625407A - 光學元件的製造方法 - Google Patents

Abstract

本發明為一種光學元件的製造方法，其包括提供基板、進行第一圖案化步驟、進行第一固化步驟、進行第二圖案化步驟及進行第二固化步驟。第一圖案化步驟是將第一固化材料塗佈於基板上，再經由第一固化步驟使第一固化材料固化以形成第一微透鏡結構。接著，第二圖案化步驟則是將第二固化材料塗佈於第一固化材料上，再於第二固化步驟使第二固化材料固化以在第一微透鏡結構上形成第二微透鏡結構。藉由本發明之實施將可達到快速、便宜及低成本製作出多樣式圖案化雙焦點透鏡。

Description

光學元件的製造方法

本發明關於一種光學元件的製造方法，特別是一種雙焦點透鏡陣列元件的製造方法。

微透鏡陣列元件通常是在透明的基板上製作出許多曲面狀的微結構圖樣，使其具有折射光線與聚焦光束的功能。而傳統的微透鏡陣列元件的製造方法很多，熟習此技藝者可在已發表的文獻中找到相關的製造技術。

傳統的微透鏡陣列元件包括幾種製造方法，例如熱熔法、基材膨脹法、奈米球透鏡、溶液法、雷射法加熱或壓印法等。然而，傳統製程所製作出的微透鏡大多是單焦點透鏡，對於目前常用於眼鏡、隱形眼鏡以及二氧化碳雷射切割(CO₂ Laser cutting)應用上的雙焦點透鏡(Bifocal lens)來說，雖然也有一些文獻揭露其相關製造技術，但其製造程序通常較為複雜且製造成本也較高。

有鑑於此，仍有必要發展一種新的雙焦點透鏡的製造方法，以達到快速製造、提升生產效能與降低製造成本的目的。

本發明提供一種光學元件的製造方法，藉由使用網印法或噴墨法製作微透鏡製程，可以快速、便宜及低成本之方式製作出雙焦點透鏡。

本發明提供一種光學元件的製造方法，包括下列步驟：提供一基板；進行一第一圖案化步驟，塗佈一第一固化材料於基板上；進行一第一固化步驟，使第一固化材料固化，以形成一第一微透鏡結構；進行一第二圖案化步驟，塗佈一第二固化材料於第一固化材料上；以及進行一第二固化步驟，使第二固化材料固化，以形成一第二微透鏡結構。

藉由本發明的實施，至少可達到下列進步功效：

一、可快速、便宜及低成本製作出多樣式圖案化雙焦點透鏡。

二、光固化材料可搭配不同的圖案化技術與曝光時間之控制，而可製作出不同曲率與形狀的雙焦點透鏡。

為了使任何熟習相關技藝者了解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點，因此將在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點。

10、20、30‧‧‧基板

11、21、31‧‧‧熱固化材料

12、22、32‧‧‧光固化材料

13、23、33‧‧‧UV光

第1圖為本發明實施例之一種光學元件的製造流程圖；第2A圖至第2D圖為本發明第一實施例之一種光學元件的製造流程圖； 第3A圖至第3D圖為本發明第二實施例之一種光學元件的製造流程圖；以及第4A圖至第4D圖為本發明第三實施例之一種光學元件的製造流程圖。

如第1圖所示，其為本發明實施例之一種光學元件的製造流程圖。本發明各實施例所提供之光學元件的製造方法，包括下列步驟：提供一基板(步驟S0)。進行第一圖案化步驟(步驟S1)，塗佈一第一固化材料於基板上。進行第一固化步驟(步驟S2)，使第一固化材料固化，以形成第一微透鏡結構。進行第二圖案化步驟(步驟S3)，塗佈第二固化材料於第一固化材料上。進行第二固化步驟(步驟S4)，使第二固化材料固化，以形成第二微透鏡結構。

以下各實施例所述之光學元件係指雙焦點透鏡，第一圖案化步驟與第二圖案化步驟包括習用的網印法或噴墨法，線寬係指網版的線寬，熱固化材料包括聚二甲基矽氧烷(PDMS)或聚乙烯醇(PVA)，光固化材料包括紫外線膠(UV膠)，因此於下不再贅述。

請同時參照第1圖與第2A圖至第2D圖，第2A圖至第2D圖為本發明第一實施例之一種光學元件的製造流程圖。

如第2A圖所示，提供一基板10(步驟S0)，並進行清潔基板之步驟。

如第2B圖所示，進行第一圖案化步驟(步驟S1)，例如使用具有第一線寬之第一網版網印熱固化材料11至基板10上。 然後，進行第一固化步驟(步驟S2)，以形成第一微透鏡結構。上述第一固化步驟係為加熱固化步驟，例如可將基板10放進烘箱並以60℃烘烤5分鐘使熱固化材料11固化，或是可將基板10倒放進烘箱進行烘乾，並以重力及溫度控制熱固化材料11之成型曲率。

如第2C圖所示，進行第二圖案化步驟(步驟S3)，例如使用具有第二線寬之第二網版網印光固化材料12至熱固化材料11上，其中第二線寬之線寬大於第一線寬之線寬。然後，進行第二固化步驟(步驟S4)，以形成第二微透鏡結構。上述第二固化步驟係為曝光固化步驟，例如可使用UV光13從基板10下方(或上方)進行曝光以使光固化材料12固化。

在本實施例中，經由調整不同的曝光時間，將可使光固化材料12達到不同的成型曲面。舉例來說，如第2C圖所示，若是長時間曝光，光固化材料12將會全部固化而形成具特定曲率之球面。如第2D圖所示，若是短時間曝光，因有部分光固化材料12未完全固化，接著可去除光固化材料12之未固化部分(步驟S5)，使得光固化材料12形成具不同曲率之二次曲面。

請同時參照第1圖及第3A圖至第3D圖，第3A圖至第3D圖為本發明第二實施例之一種光學元件的製造流程圖。

如第3A圖所示，提供一基板20(步驟S0)，並進行清潔基板之步驟。

如第3B圖所示，進行第一圖案化步驟(步驟S1)，例如使用具有第一線寬之第一網版網印熱固化材料21至基板20上。然後，進行第一固化步驟(步驟S2)，以形成第一微透鏡結構。上述第一固化步驟係為加熱固化步驟，例如可將基板20放進烘箱並以 60℃烘烤5分鐘使熱固化材料21固化，或是可將基板20倒放進烘箱進行烘乾，並以重力及溫度控制熱固化材料21之成型曲率。

如第3C圖所示，進行第二圖案化步驟(步驟S3)，例如使用具有第二線寬之第二網版網印光固化材料22至熱固化材料21上，其中第二線寬之線寬小於第一線寬之線寬。然後，進行第二固化步驟(步驟S4)，以形成第二微透鏡結構。上述第二固化步驟係為曝光固化步驟，例如可使用UV光23從基板20下方(或上方)進行曝光以使光固化材料22固化。

在本實施例中，經由調整不同的曝光時間，將可使光固化材料22達到不同的成型曲面，以調整其曲率及焦點。舉例來說，如第3C圖所示，若是長時間曝光，光固化材料22將會全部固化而形成具特定曲率之球面。如第3D圖所示，若是短時間曝光，因有部分光固化材料22未完全固化，接著可去除光固化材料22之未固化部分(步驟S5)，使得光固化材料22形成具不同曲率之二次曲面。

請同時參照第1圖及第4A圖至第4D圖，第4A圖至第4D圖為本發明第三實施例之一種光學元件的製造流程圖。

如第4A圖所示，提供一基板30(步驟S0)，並進行清潔基板之步驟。

如第4B圖所示，進行第一圖案化步驟(步驟S1)，網印熱固化材料31至基板30上。然後，進行第一固化步驟(步驟S2)，以形成第一微透鏡結構。上述第一固化步驟係為加熱固化步驟，例如可將基板30放進烘箱並以60℃烘烤5分鐘使熱固化材料31固化，或是可將基板30倒放進烘箱進行烘乾，並以重力及溫度控制 熱固化材料31之成型曲率。

如第4C圖所示，進行第二圖案化步驟(步驟S3)，塗佈光固化材料32覆蓋熱固化材料31。然後，進行第二固化步驟(步驟S4)，上述第二固化步驟係為曝光固化步驟，例如可使用UV光33從基板30下方(或上方)進行曝光以使光固化材料32固化。

如第4D圖所示，去除光固化材料32之未固化部分(步驟S5)，以形成可修正球面像差的第二微透鏡結構。

在上述第一實施例至第三實施例中，第一圖案化步驟所使用的材料為熱固化材料且第一固化步驟為加熱固化步驟，第二圖案化步驟所使用的材料為光固化材料且第二固化步驟為曝光固化步驟，然並非限於此。

舉例來說，第一圖案化步驟所使用的材料可為第一熱固化材料且第一固化步驟為第一加熱固化步驟，而第二圖案化步驟所使用的材料可為第二熱固化材料且第二固化步驟為第二加熱固化步驟。其中，第一熱固化材料與第二熱固化材料包括聚乙烯醇或聚二甲基矽氧烷。

另外，第一圖案化步驟也可使用光固化材料且第一固化步驟為曝光固化步驟，而第二圖案化步驟可使用熱固化材料且第二固化步驟為加熱固化步驟。

又或者，第一圖案化步驟可使用第一光固化材料且第一固化步驟為第一曝光固化步驟，而第二圖案化步驟可使用第二光固化材料且第二固化步驟為第二曝光固化步驟。其中，第一光固化材料與第二光固化材料包括UV膠。

依照本發明各實施例所述之光學元件的製造方法， 由於係使用網印法或噴墨法而非使用傳統的微透鏡製程，因此可快速製作出網狀、蜂巢等多樣式圖案化雙焦點透鏡，例如微透鏡陣列、微線陣列、圖案化聚焦圖形等，而光固化材料也可搭配不同的圖案化技術與曝光時間之控制，進而可以製作出不同曲率與形狀的雙焦點透鏡，因此可達到以快速、便宜及低成本之方式製造雙焦點透鏡之功效。

惟上述各實施例係用以說明本發明之特點，其目的在使熟習該技術者能瞭解本發明之內容並據以實施，而非限定本發明之專利範圍，故凡其他未脫離本發明所揭示之精神而完成之等效修飾或修改，仍應包含在以下所述之申請專利範圍中。

S0‧‧‧提供一基板

S1‧‧‧進行第一圖案化步驟

S2‧‧‧進行第一固化步驟

S3‧‧‧進行第二圖案化步驟

S4‧‧‧進行第二固化步驟

S5‧‧‧去除未固化部分

Claims (11)

1. 一種光學元件的製造方法，包括下列步驟：提供一基板；進行一第一圖案化步驟，塗佈一第一固化材料於該基板上；進行一第一固化步驟，使該第一固化材料固化，以形成一第一微透鏡結構；進行一第二圖案化步驟，塗佈一第二固化材料於該第一固化材料上；以及進行一第二固化步驟，使該第二固化材料固化，以形成一第二微透鏡結構。
2. 如申請專利範圍第1項所述之光學元件的製造方法，其中該第一圖案化步驟為使用具有一第一線寬之一第一網版網印該第一固化材料至該基板上，又該第二圖案化步驟為使用具有一第二線寬之一第二網版網印該第二固化材料至該第一固化材料上。
3. 如申請專利範圍第1項所述之光學元件的製造方法，其中該第一固化材料為一第一熱固化材料，該第二固化材料為一第二熱固化材料，而該第一固化步驟為一第一加熱固化步驟以使該第一熱固化材料固化，且該第二固化步驟為一第二加熱固化步驟以使該第二熱固化材料固化。
4. 如申請專利範圍第3項所述之光學元件的製造方法，其中該第一熱固化材料包括聚乙烯醇，該第二熱固化材料包括聚二甲基矽氧烷。
5. 如申請專利範圍第1項所述之光學元件的製造方法，其中該第一固化材料為一光固化材料，該第二固化材料為一熱固化材料，而該第一固化步驟為一曝光固化步驟以使該光固化材料固化，該第二固化步驟為為一加熱固化步驟以使該熱固化材料固化。
6. 如申請專利範圍第1項所述之光學元件的製造方法，其中該第一固化材料為一熱固化材料，該第二固化材料為一光固化材料，而該第一固化步驟為一加熱固化步驟以使該熱固化材料固化，該第二固化步驟為一曝光固化步驟以使該光固化材料固化。
7. 如申請專利範圍第5項或第6項所述之光學元件的製造方法，其中該光固化材料包括UV膠，該熱固化材料包括聚二甲基矽氧烷。
8. 如申請專利範圍第1項所述之光學元件的製造方法，其中該第一固化材料為一第一光固化材料，該第二固化材料為一第二光固化材料，而該第一固化步驟為一第一曝光固化步驟以使該第一光固化材料固化，該第二固化步驟為一第二曝光固化步驟以使該第二光固化材料固化。
9. 如申請專利範圍第8項所述之光學元件的製造方法，其中該第一光固化材料與該第二光固化材料包括UV膠。
10. 如申請專利範圍第1項所述之光學元件的製造方法，其中該第一圖案化步驟與該第二圖案化步驟包括網印法或噴墨法。
11. 如申請專利範圍第1項所述之光學元件的製造方法，其中進行該第二固化步驟更包括使部分該第二固化材料固化，並去除未 固化之該第二固化材料。