专利名称：微透镜的制作方法
技术领域：
本发明涉及光学元件制造技术领域，尤其涉及一种微透镜的制作方法。
背景技术：
微透镜为一种尺寸极为微小的透镜，其可应用于光电元件如数码相机的影像感测机、手 机数码光学模组或太阳能电池，用以聚焦所接收到的光束，或扩散光电元件所发射的光束。
目前，应用于低解析度(小于300万像素)的数码镜头模组中的微透镜主要以玻璃基片 为中间层原料及紫外光固化聚合物(ultraviolet polymer, UV聚合物)为位于中间层相对两 表面的第一光学层及第二光学层的原料并按下述步骤制得(1)将UV聚合物涂布于玻璃基 板的第一表面；(2)利用压模压印涂布于玻璃基板第一表面的UV聚合物，以实现将压模的 微结构转移至该UV聚合物，并以紫外光固化UV聚合物，使其形成与微结构一致的第一光学层 ;(3)将UV聚合物涂布于玻璃基板的与第一表面相对的第二表面；(4)在第二表面与第一 光学层相对处用压模压印UV聚合物，以紫外光辐射UV聚合物，使其固化形成与压模的微结构 一致的第二光学层，从而制得微透镜阵列；(5)将该微透镜阵列切割成多个相互独立的微 透镜。
然而，由于采用涂布法在玻璃基板的整个表面涂布UV聚合物，在使用压模压印的过程中 ，基板上与压模的微结构对应的UV聚合物极容易从微结构的边缘处挤压出来，引起用于形成 第一光学层和第二光学层的UV聚合物用料不足，从而使得第一光学层和第二光学层的厚度小 于压模的微结构的厚度，最终导致制得的微透镜的厚度小于设计厚度，由此严重浪费生产原 料，并提高了生产成本。
发明内容
因此，有必要提供一种微透镜的制作方法以提高产品精度及降低成本。 一种微透镜的制作方法，包括以下步骤以喷墨法将UV聚合物喷射至基板的第一表面形 成多个第一预成形体；提供具有多个第一微结构的第一压模，每个第一微结构与每个第一预 成形体相对应，将每个第一微结构与第一预成形体对准，施予第一压模压力，并以紫外光辐 射，使得每个第一预成形体固化成与第一微结构尺寸及形状一致的第一光学层；沿每个第一 光学层于基板投影的边缘切割，从而制得多个微透镜。
与现有技术相比，本技术方案的微透镜的制作方法采用喷墨法将UV聚合物均匀喷射至基板的特定设置，有效避免了压印时与压模微结构对应的UV聚合物从微结构的边缘挤压出来， 引起用于形成光学层的uv聚合物用料不足，从而使得光学层的厚度小于压模的微结构的厚度
，进而造成后续制得的微透镜的尺寸小于设计尺寸的缺陷。因此，使用本技术方案的微透镜 的制作方法制作微透镜能提高产品精度和节约生产成本。
图l是本技术方案实施例提供的微透镜的制作方法的流程图。
图2是本技术方案实施例制得的微透镜的放大示意图。 图3是本技术方案实施例提供的第一压模的示意图。
图4是本技术方案实施例以喷墨法将UV聚合物喷射至基板第一表面形成第一预成形体的 示意图。
图5是本技术方案实施例利用压模在第一预成形体压印的示意图。 图6是本技术方案实施例分离第一压模和基板的示意图。 图7是切割本技术方案实施例制得的微透镜阵列的示意图。
具体实施例方式
以下将结合附图及实施例对本技术方案提供的微透镜的制作方法进行详细说明。 请一并参阅图1及图2，本实施例待制作的微透镜100具有三层结构，即中间层110、第一 光学层120和第二光学层130，其中第一光学层120和第二光学层130分别位于中间层110的相 对两表面，且以中间层110为对称轴完全对称。当然，微透镜100可通过改变第一光学层120 和第二光学层130的形状，而制成多种形状，例如凹透镜。微透镜100的材料根据产品所需的 光学性能而定。对低解析度(小于300万像素)的微透镜而言，为降低成本、縮小尺寸和确 保微透镜经高温制程前后尺寸稳定，目前业内通常选用透光性较好的UV聚合物制作第一光学 层120和第二光学层130，选用玻璃或石英制作中间层IIO。本实施例中，待制作的微透镜 100的折射率为1.4至1.6。
微透镜100可按下述步骤制得
第一步，提供具有多个第一微结构210的第一压模200，每个第一微结构210的形状及尺 寸与第一光学层120的形状及尺寸匹配。
请参阅图3，第一压模200包括本体201、形成于本体201表面的多个呈阵列排布的第一微 结构210。本实施例中，第一微结构210为设于本体201表面的凹槽结构，其形状及尺寸与第 一光学层120的形状及尺寸匹配，且呈阵列式排布。
第一压模200由本领域常见的方法制作而成，具体地，可按照以下方式制作提供一模板，该模板材质可为石英或其它常用材料；于模板的一表面铺设光阻层，该光阻层的厚度大 于50微米，且大于第一微结构210的厚度；利用激光微影技术移除模板的预定部分，使其形 成多个阵列排布的凸结构；将硅胶均匀涂布至模板的一表面，且使得该硅胶填满每个凸结构 并覆盖模板上方至一预定厚度；固化该硅胶，将固化后的硅胶块取出即可得到第一压模200 。当然，还可包括采用低温溅射工艺在第一压模200的每个凹槽结构内镀上几纳米厚的金属 层作为保护层，所述金属层可为镍或铝层。
第二步，提供UV聚合物300和基板400，以喷墨法将UV聚合物300喷射至基板400的第一表 面401以形成多个第一预成形体410。
UV聚合物300须是透光性液状材料，如环氧树脂、光学胶、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯 、硅胶或其它本领域常用材料，其用于制作微透镜100的第一光学层120和第二光学层130。 本实施例中，UV聚合物300为聚甲基丙烯酸甲酯。
基板400的材质为玻璃或石英，其用于制作微透镜100的中间层110。请一并参阅图4及图 5，基板400具有第一表面401和与第一表面401相对的第二表面402。
以喷墨法将UV聚合物300喷射至第一表面401应使得每相邻两第一预成形体410的间距与 每相邻两第一微结构210的间距匹配，即是说，每个第一预成形体410与每个第一微结构210 一一对应。优选地，每个第一预成形体410的尺寸比每个第一微结构210的尺寸小0至0. l毫米 ，以避免后续压印时UV聚合物从第一压模200中挤压出来。第一预成形体410在基板400的分 布可通过相关软件模拟，也可直接借助喷射装置的控制装置预先设定，并通过喷射直接在第 一表面401形成。本实施例中，第一预成形体410呈阵列式排布。
当然，在以喷墨法将UV聚合物喷射至基板400的第一表面401前，可于第一表面401镀上 红外过滤膜或红外渗透膜，如氩膜、铬膜或铝膜，或利用热压成型将红外过滤膜附于第一表 面401 ，以增强后续制得的微透镜100的光学性能。
第三步，对准第一压模200与基板400，使得每个第一微结构210与每个第一预成形体 410相对，施予第一压模200压力，并以紫外光辐射基板400，以使第一预成形体410固化成与 第一微结构210形状及尺寸一致的第一光学层120。
参见图5，在紫外光辐射下，由于第一压模200与基板400相互挤压，与第一微结构210对 应的第一预成形体410将发生固化，从而形成与第一微结构210—致的形状，即微透镜100的 第一光学层120。
第四步，以喷墨法将UV聚合物喷射至第二表面402，形成多个与第一预成形体410对应的 第二预成形体。参见图6，其为第一压模200与基板400分离后的结构图。本实施例中，由于第一光学层 120和第二光学层130的形状及尺寸相同，故需按与喷射UV聚合物至第一表面401形成多个第 一预成形体410相同的工艺参数将UV聚合物300喷射至第二表面形成多个第二预成形体。
当然，在以喷墨法将UV聚合物喷射至第二表面402前，可于第二表面402镀上红外过滤膜 或红外渗透膜，如氩膜、铬膜或铝膜，或利用热压成型将红外过滤膜附于第二表面402，以 增强后续制得的微透镜100的光学性能。
第五步，提供具有多个第二微结构的第二压模，对准第二压模与基板，使得每个第二微 结构与每个第二预成形体相对，施以第二压模压力，并以紫外光辐射基板，以使第二预成形 体固化成与第二微结构一致的形状，由此形成第二光学层130。
本实施例中，由于第一光学层120和第二光学层130的形状及尺寸相同，即第二微结构与 第一微结构210尺寸及形状相同，故直接利用第一压模200压印第二预成形体即可形成第二光 学层130。
第六步，分离第二压模与基板400，制得微透镜阵列500，将微透镜阵列500切割成多个 相互独立的微透镜IOO。
参见图7，切割微透镜阵列500应沿第一光学层120和第二光学层130于中间层110投影的
边缘的连线进行，从而得到多个微透镜ioo。
值得一提的是，当采用本实施例的微透镜制作方法制作仅具有一面光学层的微透镜时， 只需以喷墨法将UV聚合物喷至第一表面401或第二表面402形成一层光学层然后沿每个第一光 学层120于中间层110的投影边缘切割即可制得微透镜。
本实施例的微透镜的制作方法采用喷墨法将UV聚合物分别喷射至基板的相对两表面的特 定区域，分别形成第一预成形体和第二预成形体，且使得每个第一预成形体和第二预成形体 的尺寸分别比每个第一微结构和第二图案的尺寸小O至O. l毫米，有效避免了压印时与压模微 结构对应的UV聚合物从微结构的边缘挤压出来，引起用于形成第一光学层和第二光学层的 UV聚合物用料不足，从而使得第一光学层和第二光学层的厚度小于压模的微结构的厚度。因 此，使用本技术方案的微透镜的制作方法制作微透镜能提高产品精度和节约生产成本。
权利要求
1.一种微透镜的制作方法，其包括以下步骤以喷墨法将UV聚合物喷射至基板的第一表面形成多个第一预成形体；提供具有多个第一微结构的第一压模，每个第一微结构与每个第一预成形体相对应，将每个第一微结构与第一预成形体对准，施予第一压模压力，并以紫外光辐射，使得每个第一预成形体固化成与第一微结构尺寸及形状一致的第一光学层；沿每个第一光学层于基板投影的边缘切割，从而制得多个微透镜。
2 如权利要求l所述的微透镜的制作方法，其特征是，所述每个第一预成形体的尺寸比每个第一微结构的尺寸小o至o. l毫米。
3 如权利要求l所述的微透镜的制作方法，其特征是，所述制作方法 还包括以下步骤在制作第一光学层后切割之前以喷墨法将UV聚合物喷射至基板的第二表面，形成多个与第一预成形体对应的第二预成形体，提供具有多个第二微结构的第二压模，每 个第二微结构与每个第二预成形体相对应，将每个第二微结构与每个第二预成形体对准，施 予第二压模压力，并以紫外光辐射，使得每个第二预成形体固化成与第二微结构形状及尺寸 一致的第二光学层。
4 如权利要求3所述的微透镜的制作方法，其特征是，所述每个第二 预成形体的尺寸比每个第二微结构的尺寸小O至O. l毫米。
5 如权利要求l所述的微透镜的制作方法，其特征是，所述制作方法 还包括于喷射UV聚合物至第一表面前在第一表面镀红外过滤膜或红外渗透膜。
6 如权利要求3所述的微透镜的制作方法，其特征是，所述制作方法 还包括于喷射UV聚合物至第二表面前在第二表面镀红外过滤膜或红外渗透膜。
7 如权利要求l所述的微透镜的制作方法，其特征是，所述UV聚合物 选自环氧树脂、光学胶、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯或硅胶。
8 如权利要求l所述的微透镜的制作方法，其特征是，所述多个第一 预成形体呈阵列式排布。
全文摘要
本发明涉及一种微透镜的制作方法。该制作方法以喷墨法将UV聚合物喷射至基板表面的特定位置，并在以压模压印时以紫外光固化该UV聚合物，使其形成微透镜的光学层。该制作方法克服了现有以涂布法将UV聚合物涂布至基板表面并以压模压印时UV聚合物易从压模的微结构边缘挤压出来，导致后续光学层厚度小于微透镜预定厚度的缺陷，使用本发明的微透镜的制作方法能提高产品精度和节约成本。
文档编号B29K83/00GK101556345SQ20081030093
公开日2009年10月14日 申请日期2008年4月9日 优先权日2008年4月9日
发明者余泰成 申请人:鸿富锦精密工业(深圳)有限公司;鸿海精密工业股份有限公司