复合微透镜及复合微透镜阵列的制作方法

专利名称：复合微透镜及复合微透镜阵列的制作方法
技术领域：
本发明涉及光学领域，尤其是一种利用晶圆级复制技术制作的复合微透镜及复合微透镜 阵列。
背景技术：
目前应用于手机镜头模组中的光学元件，例如透镜等大都采用射出成型方式来制作。但 采用射出成型方式制作的透镜之厚度均系在O. 3毫米(mm)以上，且镜头模组中的黑色Soma遮 光片也会存在一定的厚度。目前手机设计均以轻薄短小为诉求，其要求手机镜头模组中之各 光学元件的厚度降低，整体厚度及尺寸大小要求也越来越苛刻。然而，现有的射出成型技术 已快达到极致。
随着光学复制技术的不断发展，制作更小尺寸的光学元件，如l/4波片及偏光片等纳米 光学元件已成为可能。具体可参见Jian Jim Wang在the 14th Annual Wireless and Optical Communications Conference (April 22-23， 2005)上发表的"Redefine Optical Device' s Integration and Manufacturing through Nano-Eiigiiieeriiig" ^^文。

发明内容
下面将以实施例说明一种复合微透镜及一种复合微透镜阵列，其可满足对光学元件之轻 薄短小化需求。
一种复合微透镜，其包括 一个刚性透光层，具有第一表面及与该第一表面相对的第二 表面； 一个第一塑胶透镜，压印形成在该第一表面上； 一个第二塑胶透镜，压印形成在该第 二表面上，该第二塑胶透镜与第一塑胶透镜的材料不同。
进一步的，该刚性透光层的材料可选用玻璃或石英。
进一步的，该压印方式可采用紫外光压印。
进一步的，该复合微透镜可包括一个滤光层，该滤光层设置在该第一表面与该第一塑胶 透镜之间或该第二表面与该第二塑胶透镜之间。
更进一步的，该复合微透镜还可包括一抗反射层，该抗反射层形成在该第一表面上或第 二表面上、且与该滤光层分设在该刚性透光层的两侧。
进一步的，该第一塑胶透镜与第二塑胶透镜分别可为平凸透镜或平凹透镜。
进一步的，该复合微透镜可包括一滤光层，该滤光层热压成型在该第一塑胶透镜之远离该第一表面的一侧或该第二塑胶透镜之远离该第二表面的一侧。
进一步的，该复合微透镜可包括一光圈层，该光圈层形成在该第一表面上、该第二表面 上、该第一塑胶透镜之远离该第一表面的一侧或该第二塑胶透镜之远离该第二表面的一侧。
更进一步的，该光圈层可为铬(Cr)层或铝(Al)层等金属层。
以及， 一种复合微透镜阵列，其包括 一个刚性透光层，具有第一表面及与该第一表面 相对的第二表面； 一个第一塑胶透镜阵列，压印形成在该第一表面上，该第一塑胶透镜阵列 包括多个第一塑胶透镜；以及一个第二塑胶透镜阵列，压印形成在该第二表面上，该第二塑 胶透镜阵列包括多个第二塑胶透镜；该多个第二塑胶透镜分别和与其对应的第一塑胶透镜共 光轴，该第二塑胶透镜阵列与该第一塑胶透镜阵列的材料不同。该种复合微透镜阵列可切割 成多个前述复合微透镜。
相对于现有技术，所述第一塑胶透镜与第二塑胶透镜是采用压印方式形成在刚性透光层 上且第一及第二塑胶透镜的材料不同；该种结构及特性配置使得该种复合微透镜适于采用晶 圆级复制技术制造且适于量产，从而可满足目前对光学元件之轻薄短小化需求。


图l是本发明实施例提供的一种复合微透镜的结构剖视图。 图2是本发明实施例提供的另一种复合微透镜的结构剖视图。 图3是本发明实施例提供的再一种复合微透镜的结构剖视图。 图4是本发明实施例提供的又一种凹凸复合微透镜的结构剖视图。 图5是图1所示复合微透镜进一步包括有滤光层及抗反射层的结构剖视图。 图6是将图5所示复合微透镜中的滤光层设置在第一塑胶透镜的远离第一表面的一侧之结 构剖视图。
图7是图5所示复合微透镜进一步包括有光圈层的结构剖视图。
图8是本发明实施例提供的在一个刚性透光层的一侧压印形成一个第一塑胶透镜阵列的 结构剖视图。
图9是在图8所示刚性透光层之相对的另一侧压印形成一个第二塑胶透镜阵列后而得到一 种复合微透镜阵列的结构剖视图。
图10是图9所示复合微透镜阵列进一步包括有滤光层及抗反射层的结构剖视图。
图11是图10所示复合微透镜阵列进一步包括有光圈层的结构剖视图。
具体实施例方式
下面将结合附图对本发明实施例作进一步的详细说明。
5参见图l，本发明实施例提供的复合微透镜100，其包括 一个刚性透光层110、 一个第 一塑胶透镜130以及一个第二塑胶透镜150。
其中，刚性透光层l 10具有一个第一表面112及一个与第一表面112相对的第二表面114。 刚性透光层110的材料可选用玻璃或石英等可见光可穿透材料。刚性透光层110为一平板结构 。第一塑胶透镜130压印形成在刚性透光层110的第一表面112，其为一平凸透镜且其远离第 一表面112的透镜表面为凸面。第二塑胶透镜150压印形成在刚性透光层110的第二表面114， 其为一平凸透镜且其远离第二表面114的透镜表面为凸面。所述压印方式可采用紫外光压印 (Ultraviolet Embossing)等方式。第一塑胶透镜130与第二塑胶透镜150可选用材料折射率 位于L 4至1. 6范围内的材料制成；第一塑胶透镜130与第二塑胶透镜150的材料不同。
本发明实施例提供第一及第二塑胶透镜130、 150并不限于平凸透镜以使得复合微透镜 100为一双凸透镜，其还可为如图2至图4所示的其他形状配置。具体的，如图2所示，第一塑 胶透镜130及第二塑胶透镜150均为一平凹透镜，从而使得复合微透镜为一双凹透镜。如图3 所示，第一塑胶透镜130为一平凸透镜，第二塑胶透镜150为一平凹透镜，从而使得复合微透 镜为一凹凸透镜。如图4所示，第一塑胶透镜130为一平凹透镜，第二塑胶透镜150为一平凸 透镜，从而使得复合微透镜为一四凸透镜。
参见图5 ，图1所示的复合微透镜1 OO还可包括一个滤光层120及一个抗反射 (Anti-Reflective)层140。滤光层120设置，例如溅镀(Sputter)形成在刚性透光层l IO的第 一表面112上且位于第一表面112与第一塑胶透镜130之间，其可为红外截止(Infrared Cut) 滤光层、红外导通(Infrared Pass)滤光层或其它根据实际需要而设置的滤光结构。抗反射 层140设置，例如溅镀形成在刚性透光层110的第二表面114上且位于第二表面114与第二塑胶 透镜150之间，其与滤光层120分设在刚性透光层110的两侧。
可以理解的是，滤光层120与抗反射层140也可互换位置。进一步的，滤光层120还可设 置，例如热压成型(Hot Embossing)在第一塑胶透镜130的远离第一表面112之一侧(如图6所 示)的透镜表面上或第二塑胶透镜150的远离第二表面114之一侧的透镜表面上；抗反射层 140也可设置，例如热压成型在第一塑胶透镜130的远离第一表面112之一侧的透镜表面上或 第二塑胶透镜150的远离第二表面114之一侧的透镜表面上。
参见图7，图5所示的复合微透镜100还可进一步包括一个光圈层160。光圈层160可设置 ，例如溅镀形成在第一表面112与第一塑胶透镜130之间、第二表面114与第二塑胶透镜150之 间、第一塑胶透镜130之远离第一表面112的一侧之透镜表面上或第二塑胶透镜150之远离第 二表面114的一侧之透镜表面上。本实施例中，光圈层160设置在第一表面112与第一塑胶透
6镜130之间；更具体的，光圈层160是设置在滤光层120与第一塑胶透镜130之间，其具有一个 通光孔(图中未标示)。光圈层160的厚度可设置为l至2微米(ym)。光圈层160可为铬(Cr)层 、铝(A1)层或其它合适的金属层，用以阻挡杂散光。
需要说明的是，本实施例中的复合微透镜100可根据实际需要选择性地设置滤光层120、 抗反射层140及光圈层160中的一个或多个。
参见图8及图9，下面将简要描述图1所示复合微透镜100的一种制作方法，该制作方法可 包括以下步骤
首先，提供一个刚性透光层ll，其具有一个第一表面102及一个与第一表面102相对的第 二表面104;利用紫外光压印方式(Ultraviolet Embossing)在刚性透光层l l上形成一个第一 塑胶透镜阵列13(如图8所示)。具体的，刚性透光层ll为一平板结构，在刚性透光层ll的第 一表面102上提供一紫外光可固化聚合物(UV curable polymer),将一压模，例如压印面形 成有预设图案的PDMS (Polydimethylsiloxane)压模压制在该紫外光可固化聚合物上，并利用 紫外光从压模的相对于其压印面的另一侧照射该紫外光可固化聚合物，从而可在刚性透光层 11形成一个第一塑胶透镜阵列13。该第一塑胶透镜阵列13包括多个第一塑胶透镜130。
接着，在刚性透光层11的第二表面104上以紫外光压印方式形成一个第二塑胶透镜阵列 15，从而可得到一个复合微透镜阵列10(如图9所示)；第二塑胶透镜阵列15的材料与第一塑 胶透镜阵列13的材料不同。第二塑胶透镜阵列15包括多个第二塑胶透镜150，且该多个第二 塑胶透镜150分别和与其对应的第一塑胶透镜130共光轴00'。
然后，沿图9所示的切割线M对复合微透镜阵列10进行切割(Dicing)，从而可得到多个如
图i所示的复合微透镜ioo。
参见图IO，为得到多个如图5所示的复合微透镜100，可在形成第一塑胶透镜阵列13及第 二塑胶透镜阵列15之前，在刚性透光层11上的第一表面102及第二表面104上分别形成，例如 溅镀一个滤光层12及一个抗反射层14。可以理解的是，滤光层12可在第一塑胶透镜阵列13及 第二塑胶透镜阵列15形成之后再形成于第一塑胶透镜阵列13的远离第一表面102之一侧或第 二塑胶透镜阵列15的远离第二表面104之一侧。同样的，抗反射层14也可形成在第一塑胶透 镜阵列13的远离第一表面102之一侧或第二塑胶透镜阵列15的远离第二表面104之一侧。
参见图ll，为得到多个如图7所示的复合微透镜，可在滤光层12形成之后且第一塑胶透 镜阵列13形成之前，再溅镀形成一个光圈层16。可以理解的是，光圈层16可在第一塑胶透镜 阵列13及第二塑胶透镜阵列15形成之后再经由热压成型(Hot Embossing)于第一塑胶透镜阵 列13的远离第 一表面102之一侧或第二塑胶透镜阵列15的远离第二表面104之一侧。需要指明的是，本实施例中的复合微透镜阵列10可根据实际需要选择性地设置滤光层 12、抗反射层14及光圈层16中的一个或多个。
另外，本发明实施例中的第一塑胶透镜130、第二塑胶透镜150、第一塑胶透镜阵列13及 第二塑胶透镜阵列15并不限于紫外光压印成型，其还可采用其它压印方式，例如热压印方式 等。当采用热压印方式成型时，优选地，第一塑胶透镜130与第二塑胶透镜150的玻璃化温度 (Glass transition temperature)不同，第一塑胶透镜阵列13与第二塑胶透镜阵列15的玻璃 化温度(Glass transition temperature)不同。
再者，本领域技术人员还可于本发明精神内做其它变化，如变更刚性透光层的形状及/ 或材料、第一塑胶透镜(阵列)及/或第二塑胶透镜(阵列)的形状及/或材料等以用于本发明等 设计，只要其不偏离本发明的技术效果均可。这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在 本发明所要求保护的范围之内。
权利要求
权利要求1一种复合微透镜，其包括一个刚性透光层，具有第一表面及与该第一表面相对的第二表面；一个第一塑胶透镜，压印形成在该第一表面上；以及一个第二塑胶透镜，压印形成在该第二表面上，该第二塑胶透镜与该第一塑胶透镜的材料不同。
2.如权利要求l所述的复合微透镜，其特征在于该刚性透光层的材料为玻璃或石英。
3.如权利要求l所述的复合微透镜，其特征在于该第一及第二塑胶透镜分别是采用紫外光压印形成该第一表面及第二表面上。
4.如权利要求l所述的复合微透镜，其特征在于该复合微透镜还包括一个滤光层，该滤光层设置在该第一表面与该第一塑胶透镜之间或该第二表面与该第二塑胶透镜之间。
5.如权利要求l所述的复合微透镜，其特征在于该复合微透镜进一步包括一抗反射层，该抗反射层形成在该第一表面上或第二表面上、且与该滤光层分设在该刚性透光层的两侧。
6.如权利要求l所述的复合微透镜，其特征在于该复合微透镜还包括一滤光层，该滤光层热压成型在该第一塑胶透镜之远离该第一表面的一侧或该第二塑胶透镜之远离该第二表面的 一侧。
7.如权利要求4或6所述的复合微透镜，其特征在于该滤光层为红外截至滤光层或红外导通滤光层。
8.如权利要求l所述的复合微透镜，其特征在于该第一塑胶透镜及第二塑胶透镜分别为平凸透镜或平凹透镜。
9.如权利要求l所述的复合微透镜，其特征在于该复合微透镜进一步包括一光圈层，该光圈层形成在该第一表面与该第一塑胶透镜之间、该第二表面与该第二塑胶透镜之间、该第一塑胶透镜之远离该第一表面的一侧或该第二塑胶透镜之远离该第二表面
10.如权利要求9所述的复合微透镜，其特征在于该光圈层为铬层或铅层。
11.一种复合微透镜阵列，其包括一个刚性透光层，具有第一表面及与该第一表面相对的第二表面；一个第一塑胶透镜阵列，压印形成在该第一表面上，该第一塑胶透镜阵列包括多个第一塑胶透镜；以及一个第二塑胶透镜阵列，压印形成在该第二表面上，该第二塑胶透镜阵列包括多个第二塑胶透镜；该多个第二塑胶透镜分别和与其对应的第一塑胶透镜共光轴，该第二塑胶透镜阵列与该第一塑胶透镜阵列的材料不同。
12.如权利要求ll所述的复合微透镜阵列，其特征在于该复合微透镜阵列还包括一个滤光层，该滤光层设置在该第一表面与该第一塑胶透镜阵列之间或该第二表面与该第二塑胶透镜阵列之间。
13.如权利要求ll所述的复合微透镜阵列，其特征在于该复合微透镜阵列进一步包括一抗反射层，该抗反射层形成在该第一表面上或第二表面上、且与该滤光层分设在该刚性透光层的两侧。
14.如权利要求ll所述的复合微透镜阵列，其特征在于该复合微透镜阵列还包括一滤光层，该滤光层热压成型在该第一塑胶透镜阵列之远离该第一表面的一侧或该第二塑胶透镜阵列之远离该第二表面的 一侧。
15.如权利要求ll所述的复合微透镜阵列，其特征在于该第一塑胶透镜及第二塑胶透镜分别为平凸透镜或平凹透镜。
16.如权利要求ll所述的复合微透镜阵列，其特征在于该复合微透镜阵列进一步包括一金属光圈层，该金属光圈层形成在该第一表面上、该第二表面上、该第一塑胶透镜阵列之远离该第一表面的一侧或该第二塑胶透镜阵列之远离该第二表面的一侧。
全文摘要
本发明涉及一种复合微透镜，其包括一个刚性透光层，具有第一表面及与该第一表面相对的第二表面；一个第一塑胶透镜，压印形成在该第一表面上；以及一个第二塑胶透镜，压印形成在该第二表面上，该第二塑胶透镜与该第一塑胶透镜的材料不同。本发明还提供一种复合微透镜阵列，其可切割成多个上述复合微透镜。本发明经由对复合微透镜各元件结构及特性配置，使得该种复合微透镜适于采用晶圆级复制技术制造且适于量产，从而可满足目前对光学元件之轻薄短小化需求。
文档编号G02B3/00GK101498798SQ20081030027
公开日2009年8月5日 申请日期2008年1月30日 优先权日2008年1月30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