TWI848057B - 光學散光器元件及其製造方法 - Google Patents
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Abstract
一種用於製造光學散光器元件的方法包括提供一基材，其由聚合物材料組成且其內具有諸開孔。一光學散光器材料被分配至該等開孔內，且該光學散光器材料被硬化以形成一片材，其由該光學散光器材料的諸區域組成，這些區域被該聚合物材料側向地包圍。該方法包括將該片材分割成多個光學散光器元件，當這些光學散光器元件接受回流處理時，其保有它們的機械穩定性以及光學特性。
Description
本揭露內容係關於光學散光器。
散光器是光學元件，其可被用來讓光線更均勻地散佈在一表面上，減少或消除高強度亮點。散光器藉由將光線分散在更廣的區域上來讓亮的或嚴苛的光線柔化。在一些情況中，光學散光器被用來將光吸收到光學感測器內，譬如光譜儀或環境光感測器。
包括散光器的感測器模組可被包含在各類型的消費者產品或其它電子產品中。然而，用於這些產品製程有時候涉及了相當高的溫度(如，270℃)。例如，用來將感測器安裝至一在軟式印刷電基板上的感測器模組的表面安裝技術(SMT)典型地需要這麼高的溫度作為回流處理的一部分。這些處理期間使用到的這些高溫會對於散光器的機械穩定性或光學效能造成不利的影響。
熱穩定的元件實質保持它們大致的形狀且不會在相對高的操作溫度下分解。此特性可被稱為“可回流性(reflowability)”。
本揭露內容描述一種用於平行地(即，同時地)製造多個光學散光器的方法，該等光學散光器是由可回流的材料組成，使得該等光學元件可被更容易地包括在裝置中，在該光學元件被整合到該裝置中的時候該等裝置的製造或在後續的製程期間至少部分是在高溫(如，270℃)中發生的。
例如，在一態樣中，本揭露內容描述一種方法，其包括提供一基材，其由聚合物材料組成且其內具有諸開孔。一光學散光器材料被分配至該等開孔內，且該光學散光器材料被硬化以形成一片材，其由該光學散光器材料的諸區域組成，這些區域被該聚合物材料側向地包圍。該方法包括將該片材分割成多個光學散光器元件，當這些光學散光器元件接受回流處理時，其保有它們的機械穩定性以及光學特性。
一些實施例包括一或多個下列特徵。例如，該基材可由黑色的環氧樹脂組成且可藉由真空注模處理來形成。該光學散光器材料例如可以是環氧樹脂材料，且例如可藉由噴注來分配。在一些例子中，該光學散光器材料是可操作的，用以漫射電磁光譜的可見光範圍內的光。
該方法亦包括將出現在該等開孔外面的過多的光學散光器材料移除。在一些例子中，該過量的光學散光器材料是藉由研磨(如，研光(lapping))來移除。
在一些實施例中，該方法包括讓一或多個光學散光器元件接受回流處理(如，在至少270℃的溫度接受處理)。
本揭露內容亦描述一種光學散光器元件，包括可操作的第一環氧樹脂，用以漫射電磁光譜的可見光範圍內的光、及黑色環氧樹脂材料，其側面地包圍該第一環氧樹脂材料。該光學散光器元件在接受回流處理時保有其機械穩定性和光學特性。
描述於本文中的技術可讓散光器更容易整合到行動電話或其它電子產品中而不會在回流處理期間傷害到散光器。因此，散光器可被直接整合到用於這些產品的組裝線處理中。
其它態樣、特徵及好處從下面參考附圖的詳細描述及申請專利範圍中將會更明顯。
20:光學散光器
22:第一區段
24:第二區段
100:基材
102:開孔
103:支撐物
104:第一(下)PDMS注模工具
106:第二(上)結構化PDMS注模工具
108:液體的黑色環氧樹脂材料
110:散光器環氧樹脂
112:載具
110A:散光器環氧樹脂材料
110B:散光器環氧樹脂材料
200:片材
[圖1]例示光學散光器的例子。
[圖2A至6B]例示製造圖1所示的光學散光器的範例處理的步驟。
本揭露內容描述一種用於平行地(即，同時地)製造多個光學散光器的方法，該等光學散光器是由可回流的材料組成，使得該等光學元件可被更容易地包括在裝置中，在該光學元件被整合到該裝置中的時候該等裝置的製造或在後續的製程期間至少部分是在高溫(如，270℃)中發生的。
如圖1所示，光學散光器20包括第一區段22，其可操作用以將特殊波長或波長範圍(如，在電磁光譜的可見光範圍內)的光漫射。例如，在一些例子中，第一區段22是可操作的，用以將具有波長在400-800nm範圍內的波長的光漫射。該第一區段22可被第二區段24側面地包圍，該第二區段對於該特殊波長或波長範圍是不透光的。該第一區段22例如可由環氧樹脂或其它聚合物材料組成。相同地，該第二區段24例如可由聚合物(譬如，黑色環氧樹脂)組成。
大致上，該製造散光器的方法包括將用於散光器的第一區段22的環氧樹脂材料注入到例如由黑色環氧樹脂組成的不透光基材的開孔內。圖2A至6B例示依據一特殊實施例的方法的各式細節。
如圖2A所示，一由黑色環氧樹脂組成且具有諸開孔(如，矩形穿孔)102的基材100被提供。該基材100可例如用真空注模(VIM)處理)來形成，如圖2B所示。在被示出的例子中，MylarTM箔或其它支撐物103被置於第一(下)聚二甲基矽氧烷(Polydimethylsiloxane，PDMS)注模工
具104上。一第二(上)結構化PDMS注模工具106被放置到緊鄰該第一PDMS注模工具104處。該第二結構化PDMS注模工具106包括諸模穴，液體的黑色環氧樹脂材料108在VIM處理期間可被注入到該等模穴內。在黑色環氧樹脂材料被注入到模穴內之後，黑色環氧樹脂材料被硬化(如，藉由熱或UV固化處理)。該第一及該第二結構化PDMS注模工具104，106然後被彼此分離，且所得到的黑色環氧樹脂基材100被取出。
接下來，如圖3A所示，散光器環氧樹脂110被分配至該基材100的該等開孔102內。在一些實施例中，該散光器環氧樹脂110是藉由噴注處理(jetting process)而被提供至該等開孔內。基材100在分配處理期間可被載具112支撐。如圖3B所示，結果是在該黑色環氧樹脂基材100內的開孔102被注滿該散光器環氧樹脂110。
接下來，如圖4所示，在該基材100的該等開孔內的該散光器環氧樹脂110例如藉由UV固化處理而被硬化。結果是，在黑色環氧樹脂基材100的該等開孔被填滿被硬化的(如，被固化的)散光器環氧樹脂材料。
典型地，當散光器環氧樹脂材料110被分配到基材100的該等開孔內時，會有過量的散光器環氧樹脂材料110A出現在由該等開孔102所界定的區域的外面(如，凸出超過基材100的上表面)(參見圖4)。該過量的散光器環氧樹脂材料110A可例如藉由拋光(如，研光)來去除掉。較佳地，該過量的散光器環氧樹脂材料110A被去除，使得剩
下來的散光器環氧樹脂材料110B的表面與該黑色環氧樹脂基材100實質齊平，如圖5A所示。結果如圖5B所示是一由黑色環氧樹脂基材100所組成的片材200，其內埋設有多個固化的散光器環氧樹脂110B的區域。
接下來，如圖6A及6B所示，片材200例如藉由切塊(dicing)而被分切成個別的光學散光器20。這些單個的光學散光器元件光學散光器20可被整合在光學模組或其它可攜式主體運算裝置(如，智慧型手機、膝上型電腦、穿戴裝置)內。
藉由為散光器20使用可回流的材料，散光器即使是在高溫(如，270℃或更高的溫度)接受回流處理或其它處理都能保持它的機械穩定性和光學特性。
上面的描述可以有各種變化。因此，其它的實施例仍是在下面的申請專利範圍的範圍內。
20:光學散光器
22:第一區段
24:第二區段
Claims (12)
- 一種光學散光器元件的製造方法，該方法包含：提供基材，其由聚合物材料組成且其中具有諸開孔；將光學散光器材料分配至該等開孔內；將出現在該等開孔外面之過量的光學散光器材料去除掉，使得剩下的光學散光器材料的表面和該基材實質齊平；將該光學散光器材料硬化，用以形成片材，其由該光學散光器材料的諸區域組成，這些區域被該聚合物材料側面地包圍，使得在該基材內的該等開孔被填滿該被硬化的光學散光器材料；及將該片材分切成多個光學散光器元件；及其中該等光學散光器元件在接受至少270℃的溫度時保持它們的機械穩定性及光學特性。
- 如請求項1之方法，其中該等光學散光器元件在接受回流處理時保持它們的機械穩定性及光學特性。
- 如請求項1至2項中任一項之方法，其中該基材是由黑色環氧樹脂組成。
- 如請求項3之方法，其中該基材是用真空注模處理來形成。
- 如請求項1之方法，其中該光學散光器材料是藉由噴注(jetting)來分配。
- 如請求項1之方法，其中該光學散光器材料是環氧樹脂材料。
- 如請求項1之方法，其中該光學散光器材料是可操作的，用以將電磁光譜的可見光範圍內的光漫射。
- 如請求項1之方法，其中該過量的光學散光器材料是藉由拋光來去除。
- 如請求項1之方法，其中該過量的光學散光器材料是藉由研光來去除。
- 如請求項1之方法，更包含讓一或多個該等光學散光器元件接受回流處理。
- 如請求項1之方法，更包含讓一或多個該等光學散光器元件在至少270℃的溫度接受處理。
- 一種光學散光器元件，包含：第一環氧樹脂，其可操作用以將電磁光譜的可見光範圍內的光漫射；及黑色環氧樹脂材料，其側面包圍該第一環氧樹脂材料，其中該光學散光器元件在接受回流處理時保持其機械穩定性和光學特性，其中該第一環氧樹脂的表面和該黑色環氧樹脂材料實質齊平，及其中該等光學散光器元件在接受至少270℃的溫度時仍保持其機械穩定性和光學特性。
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