TWI387522B - 一種光學元件及光學元件之製造方法 - Google Patents

Description

一種光學元件及光學元件之製造方法

本發明涉及一種光學元件及光學元件之製造方法，尤其涉及一種壓印成型之光學元件及光學元件之製造方法。

隨著科技之發展，可擕式設備，例如具有拍照攝像功能之行動電話、數位相機等電子產品之應用日益廣泛，並且越來越傾向於輕薄短小化。可攜式設備之便攜性與小型化對與之結合之相機模組提出了小型化要求。惟，根據本領域現狀，相機模組之各個部分於製造鏈中係分別製造，例如，將光闌、鏡片、紅外截止濾光片分別製造後進行組裝。隨著各部件之小型化，組裝這些部件變得困難，使得產品良率降低。組裝各部件亦使得相機模組之體積難以有進一步之縮小空間。

目前鏡片之成型一般採用射出成型與壓印成型。

在射出成型(請參見Replication of microlens arrays by injection molding，Microsystems Technologies 10：pp.531-535,2004)方式中，隨著鏡片尺寸之縮小，製造工具之光學設計偏差值在製造中更加難以控製，將引起例如鏡片偏心量增大，鏡片中心厚度不符合要求等問題，繼而影響成像品質。

而在壓印成型(請參見The Novel Fabrication Method and Optimum Tooling Design Used for Microlens Arrays，Proceedings of the 1^st IEEE International Conference on Nano/Micro Engineered and Molecular Systems；January 18-21,2006,Zhuhai,China)方式中，先將液態或塑性變形材料塗敷於基底上，再以壓印模具壓印成型，由於此時該材料呈液態或熔融態，該壓印模具壓印該材料時產生之壓力使該材料溢出鏡片成型區，固化後非鏡片成型區留下了殘留材料，亦大大降低了鏡片之精密度。

有鑒於此，提供一種能降低組裝難度，體積小且精密度高之光學元件以及一種能減少工序，縮小體積且有效提高光學元件精密度之光學元件之製造方法實屬必要。

一種光學元件，其包括一透光基底，該透光基底具有相對之第一表面與第二表面，該第一表面設有一第一光學部與遮光膜，該遮光膜鍍於該第一表面，並圍繞該第一光學部之通光區，該第二表面具有紅外截止濾光膜，該紅外截止濾光膜表面對應該第一光學部之位置設有第二光學部。

一種光學元件之製造方法，包括以下步驟：提供一透光基底，其包括相對之第一表面與第二表面；在該第一表面形成光阻層；在該第二表面形成紅外截止濾光膜；利用曝光顯影之方法去除一部分光阻，使該第一表面露出部分表面，成為非光學區；在該非光學區形成遮光膜；去除殘留光阻，形成光學區；利用壓印模具於該光學區壓印成型第一光學部；利用該壓印模具於該紅外截止濾光膜表面對應於該第一光學部之位置壓印成型第二光學 部。

一種光學元件之製造方法，包括以下步驟：提供一透光基底，其包括相對之第一表面與第二表面；在該第一表面形成光阻層；在該第二表面形成紅外截止濾光膜；利用曝光顯影之方法去除一部分光阻層，使該第一表面露出部分表面，成為光學區；利用壓印模具於該光學區壓印成型第一光學部；去除殘留光阻，形成非光學區；於該非光學區形成遮光膜；利用該壓印模具於該紅外截止濾光膜表面對應於該第一光學部之位置壓印成型第二光學部。

進一步地，該光學元件之製造方法所使用之壓印模具具有凸起結構，避免了傳統壓印成型方式造成之缺陷。

相對于習知技術，該光學元件之製造方法將遮光膜與紅外截止濾光膜鍍在基底上，因此降低了組裝難度，減少了工序，縮小了與之相配合之相機模組之體積。由於採用改良之壓印成型方式，該光學元件之精密度得到提高。該光學元件結合了遮光膜與紅外截止濾光膜，因此能夠很好地滿足小型化要求。

下面將結合附圖對本發明作進一步之詳細說明。

在本文檔中，“光學元件”可以係傳統意義上之光學鏡片，如凹透鏡、凸透鏡、棱鏡等，亦可以係光學鏡片與機械部件之組合，例如鏡片與光闌、紅外截止濾光片等之組合。

本發明一種實施例提供之光學元件為一種鏡片與光闌、紅外截止濾光膜之組合。

圖1係本發明一種實施例提供之光學元件10之示意圖。光學元件10之第一光學部為一表面為球面或非球面之第一鏡片161，第二光學部為一表面為球面或非球面之第二鏡片162。光學元件10之遮光膜13用作光闌，限定了通光量。

光學元件10包括一透光基底11，該透光基底11包括相對之第一表面11a與第二表面11b。第一表面11a設有第一鏡片161與遮光膜13，遮光膜13鍍於第一表面11a，並圍繞著第一鏡片161之通光區，第二表面11b設有紅外截止濾光膜15，在紅外截止濾光膜15之表面與第一鏡片161相對應之位置設有第二鏡片162。光線經過第一鏡片161、基底11、紅外截止濾光膜15後，從第二鏡片162發出。

圖2係本發明一種實施例提供之光學元件10之製造方法流程圖，該方法之步驟為：提供一透光基底，其包括相對之第一表面與第二表面；在第一表面形成光阻層；在第二表面形成紅外截止濾光膜；利用曝光顯影之方法去除一部分光阻，使第一表面露出部分表面，成為光闌區；在光闌區形成光闌；去除殘留光阻，形成鏡片成型區； 利用壓印模具在鏡片成型區壓印成型第一鏡片；利用壓印模具在紅外截止濾光膜表面對應於第一鏡片之位置壓印成型第二鏡片。

如圖3所示，首先提供一透光基底11，透光基底11之材料係一種透光材料，例如玻璃，優選地，可以係穿透率大於95%之光學玻璃。透光基底11包括兩個相對之表面，即第一表面11a與第二表面11b。利用裂縫塗布(Slit Coat)或者自轉式塗布法或其他塗布法在第一表面11a形成光阻層12，光阻層12可以係負光阻，亦可以係正光阻。在第二表面11b上利用鍍膜技術，例如蒸鍍法，鍍一層紅外截止濾光膜15。

請參閱圖4，藉由具有預定圖案之光罩30對光阻層12進行紫外光照射曝光。如果使用負光阻，例如聚異戊二烯(polyisoprene)，由於負光阻對紫外光敏感，曝光部分將不溶於顯影劑。

請參閱圖5，使用顯影劑後，將未曝光之負光阻溶解，留下被曝光之負光阻121。第一表面11a露出部分表面，形成非光學區40。

請參閱圖6，在第一表面11a利用習知之鍍膜技術，例如濺鍍法，鍍一層遮光材料，例如鉻，形成遮光膜13。遮光膜13用作光闌，限定通光量。遮光膜13至少覆蓋如圖5所示之非光學區40。遮光膜13之厚度小於負光阻121之厚度。

請參閱圖7，利用一種可溶解負光阻但與遮光材料鉻無反 應之溶劑，例如丙酮溶液，溶解如圖6所示之負光阻121，露出鏡片成型區14。

然後在鏡片成型區14壓印成型第一鏡片。

成型過程請參閱圖8，圖9與圖10。如圖8所示，壓印模具20由一種紫外光可穿透之材料製成，具有成型腔201與凸起結構202。凸起結構202圍繞成型腔201邊緣，自壓印模具20之表面20a向模具20外延伸。成型腔201用來容納形成鏡片之液態或塑膠材料，凸起結構202可以防止液態或塑膠材料溢出鏡片成型區，同時精確控製鏡片之中心厚度。首先向壓印模具20之成型腔201注入形成鏡片之液態或塑膠材料。

請參閱圖9，壓印模具20與鏡片成型區14對準密合併進行紫外線固化，形成第一鏡片161。

請參閱圖10，固化完成後，脫去壓印模具20。第一鏡片161與遮光膜13之間會留下由凸起結構202形成之凹陷131。將感光性之黑色樹脂材料，例如由有機或無機之黑顏色材料、單體或寡聚物及光起劑構成之黑色樹脂材料，填入凹陷131，然後利用紫外線固化該材料，填補凹陷131。填充後效果如圖11所示。

請參閱圖12，如果使用正光阻，例如酚醛樹脂，曝光部分將溶於顯影劑。使用顯影劑將曝光部分之正光阻溶解，第一表面11a露出部分表面，形成鏡片成型區14。

請參閱圖8到圖10所示壓印方法，在鏡片成型區14壓印成型第一鏡片。壓印完成後，去除鏡片成型區14周圍殘留 之正光阻，露出第一表面11a除鏡片以外之表面，形成非光學區40，再利用習知之鍍膜技術，例如濺鍍法，在非光學區40鍍遮光材料，例如鉻，形成遮光膜13。

接下來，利用習知之對準技術，例如奈米對準技術，在紅外截止濾光膜15表面標定與鏡片成型區14相對應之區域，利用壓印模具20在該區域壓印成型第二鏡片162，如圖1所示。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上該者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士授依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

10‧‧‧光學元件

11‧‧‧透光基底

11a‧‧‧第一表面

11b‧‧‧第二表面

12‧‧‧光阻層

121‧‧‧被曝光之負光阻

13‧‧‧遮光膜

131‧‧‧凹陷

14‧‧‧鏡片成型區

15‧‧‧紅外截止濾光膜

161‧‧‧第一鏡片

162‧‧‧第二鏡片

20‧‧‧壓印模具

20a‧‧‧壓印模具表面

201‧‧‧成型腔

202‧‧‧凸起結構

30‧‧‧光罩

40‧‧‧非光學區

圖1係本發明實施例之光學元件示意圖。

圖2係本發明實施例之光學元件製造方法流程圖。

圖3係已塗布光阻層與紅外截止濾光膜之基底示意圖。

圖4係對圖3所示光阻層之曝光示意圖。

圖5係對負光阻顯影示意圖。

圖6係在基底第一表面形成遮光膜之示意圖。

圖7係去除基底第一表面殘留負光阻之示意圖。

圖8係向壓印模具注入形成第一鏡片之材料之示意圖。

圖9係壓印模具與鏡片成型區對準密合併進行紫外線固化 之示意圖。

圖10係脫去壓印模具之示意圖。

圖11係向脫模後形成之縫隙填充遮光材料後之示意圖。

圖12係對正光阻顯影示意圖。

10‧‧‧光學元件

11‧‧‧透光基底

13‧‧‧遮光膜

15‧‧‧紅外截止濾光膜

11a‧‧‧第一表面

11b‧‧‧第二表面

161‧‧‧第一鏡片

162‧‧‧第二鏡片

Claims (11)

1. 一種光學元件，其包括一透光基底，該透光基底具有相對之第一表面與第二表面，其改良在於：該第一表面設有一第一光學部與遮光膜，該遮光膜鍍於所述第一表面，並圍繞該第一光學部之通光區，該第二表面具有紅外截止濾光膜，該紅外截止濾光膜表面對應該第一光學部之位置設有第二光學部。
2. 如申請專利範圍第1項所述之光學元件，其中：該透光基底為透光率大於95%之光學玻璃。
3. 一種光學元件之製造方法，包括以下步驟：提供一透光基底，其包括相對之第一表面與第二表面；在該第一表面形成光阻層；在該第二表面形成紅外截止濾光膜；利用曝光顯影之方法去除一部分光阻，使該第一表面露出部分表面，成為非光學區；在該非光學區形成遮光膜；去除殘留光阻，形成光學區；利用壓印模具在該光學區壓印成型第一光學部；利用該壓印模具在該紅外截止濾光膜表面對應於該第一光學部之位置壓印成型第二光學部。
4. 如申請專利範圍第3項所述之光學元件之製造方法，其中：利用裂縫塗布法或自轉式塗布法形成該光阻層。
5. 如申請專利範圍第3項所述之光學元件之製造方法，其中：利用濺鍍法形成遮光膜。
6. 如申請專利範圍第3項所述之光學元件之製造方法，其中 ：利用蒸鍍法形成紅外截止濾光膜。
7. 如申請專利範圍第3項所述之光學元件之製造方法，其包括成型腔，其中：圍繞該成型腔之邊緣具有凸起結構。
8. 如申請專利範圍第3項所述之光學元件之製造方法，其中：該壓印模具為紫外光可穿透之模具。
9. 如申請專利範圍第7項所述之光學元件之製造方法，其中：該壓印成型第一光學部之步驟包括：將形成第一光學部之液態或塑膠材料澆注入該成型腔；將該光學區與該成型腔對準密合；固化該形成第一光學部之液態或塑膠材料；脫去該壓印模具。
10. 如申請專利範圍第9項所述之光學元件之製造方法，其中：該固化方法利用紫外線固化。
11. 一種光學元件之製造方法，包括以下步驟：提供一透光基底，其包括相對之第一表面與第二表面；在該第一表面形成光阻層；在該第二表面形成紅外截止濾光膜；利用曝光顯影之方法去除一部分光阻層，使該第一表面露出部分表面，成為光學區；利用壓印模具在該光學區壓印成型第一光學部；去除殘留之光阻，形成非光學區；在該非光學區形成遮光膜；利用該壓印模具在該紅外截止濾光膜表面對應於該第一光學部之位置壓印成型第二光學部。