TWI418852B - 微透鏡結構、微透鏡製程及應用於微透鏡製程的岸堤圖案 - Google Patents

Description

微透鏡結構、微透鏡製程及應用於微透鏡製程的岸堤圖案

本發明係有關於一種微透鏡之製造方法及其結構，特別是有關於一種利用岸堤材料層以避免黏劑殘留的微透鏡製造方法及其結構。

微透鏡陣列元件是在透明的基材上製作出許多曲面狀的微結構圖樣，其具有折射光線與聚焦光束的功能，其可應用於一光電元件，例如為數位相機之影像感測器、發光二極體、或太陽能電池。

舉例來說，將微透鏡附加發光二極體的發光面，可有效地減少全反射現象和波導效應，以藉此而提升發光二極體的出光效率；將微透鏡附加至太陽能電池的光接收面，可提升光的吸收效率及改善光電轉換效率；將微透鏡附加至光偵測器，可將訊號光透過聚焦作用而集中於感光區，藉此來提升光的利用率、改善光偵測器的訊號與噪音的比率、縮短反應時間、以及減少失真。

一種廣泛使用之微透鏡的製造方法為微透鏡陣列壓印法，其利用精密加工之壓印模具壓印塗佈在基板上的黏劑，並且利用紫外光來固化黏劑以形成微透鏡陣列。此方式的缺點在於微透鏡陣列完成 後，在每一微透鏡之間會有固化的黏劑殘留，殘留在微透鏡週圍的黏劑可能會影響後續微透鏡的透光效果，並且，殘留的黏劑也是原料上的浪費。

有鑑於此，必要發展新的製程以降低製造成本，提升生產效能以及避免殘留的黏劑影響微透鏡的光學表現。

本發明提供一種微透鏡之製造方法及其結構，以改良先前技術之缺點並具有更高的生產效益。

本發明的目的之一是提供一種微透鏡製程，包含：提供一基板，包含一微透鏡預定區域和一周圍區域；提供一壓印模具，包含一透鏡塑形區；於該基板的該周圍區域形成一第一岸堤材料層，並且該第一岸堤材料層圍繞該微透鏡預定區域；於該微透鏡預定區域形成一微透鏡材料層；進行一壓印程序，以該壓印模具之該透鏡塑形區接觸該微透鏡材料層，壓印出一過渡微透鏡結構；進行一固化處理，使該過渡微透鏡結構固化，以形成一微透鏡；以及移除該壓印模具。

本發明的另一目的是提供一種應用於微透鏡製程之岸堤圖案，該岸堤圖案係設於一基板上，該基板包含一微透鏡預定區域和一周圍區域，該岸堤圖案包含：一第一岸堤材料層位於該周圍區域並且 圍繞該微透鏡預定區域；以及一第二岸堤材料層位於該周圍區域並且圍繞該第一岸堤材料層，其中該第一岸堤材料層和該第二岸堤材料層之間形成一凹槽。

本發明的特色在於以岸堤材料層圍繞微透鏡預定區域，以限定微透鏡材料層的範圍，並且，本發明利用岸堤材料層形成的凹槽，容納在壓印時溢出的微透鏡材料。因此，在微透鏡完成後，微透鏡之間不會有黏劑殘留。

為使熟習本發明所屬技術領域之一般技藝者能更進一步了解本發明，下文特列舉本發明之數個較佳實施例，並配合所附圖式，詳細說明本發明的構成內容及所欲達成之功效。

第1圖至第5圖為根據本發明實施例所繪示的微透鏡製程示意圖，第6圖為根據本發明之一實施例之基板上視圖，第7圖與第8圖分別為本發明之另一實施例之基板上視圖與側視示意圖。

參照第1圖和第6圖，首先提供一基板10，其上定義出一微透鏡預定區域A和一周圍區域B，基板10僅示範性地顯示三個微透鏡預定區域，但其於具體實施上，可能包括數萬或數百萬個微透鏡預定區域。此基板10可例如為玻璃基板或矽基板，可應用於數位相 機之影像感測器晶片元件、發光二極體晶片元件、或太陽能電池晶片元件。接著，形成一光阻層(圖未示)全面覆蓋基板10，並且利用曝光顯影製程，移除覆蓋在微透鏡預定區域A上的光阻，曝露出微透鏡預定區域A，剩餘的光阻層則形成一第一岸堤材料層12於周圍區域B上以圍繞微透鏡預定區域A。如第6圖所示，微透鏡預定區域A係為一第一圖形14，例如圓形。然而，該第一圖形14亦可以為橢圓形、矩形、三角形、六邊形或其它形狀。

如第2圖所示，接著，利用噴膠或點膠方式將液體狀的微透鏡材料層16放置在基板10的微透鏡預定區域A上。其中，透鏡材料層16可以為環氧樹脂、光學膠、壓克力系材料(Polymethylmethacrylates,PMMAs)、聚氨酯系塑膠材料(Polyurethanes,PUs)、矽膠系材料(polydimethylsiloxane,PDMS)或其它熱硬化或光硬化之透光材料。

如第3圖所示，提供一壓印模具18，包含一透鏡塑形區20，如第4圖所示，在進行一壓印程序時，將壓印模具18的透鏡塑形區20接觸微透鏡材料層16，使得液體狀的微透鏡材料層16隨著透鏡塑形區20的形狀，形成一過渡微透鏡結構22。壓印模具18上的透鏡塑形區20可以為凸面或凹面或是其它形狀，端看微透鏡所需而定。

然後，進行一固化處理以固化過渡微透鏡結構22，根據本發明 之較佳實施例，固化處理例如利用365nm紫外線照射過渡微透鏡結構22約10秒，如第5圖所示，在過渡微透鏡結構22固化之後，形成一微透鏡24，之後，將壓印模具18移除。另外，第一岸堤材料層12在微透鏡24完成之後，可依產品設計所需，選擇性移除。

第7圖為本發明之另一實施例之基板上視圖。根據本發明之另一實施例，在進行曝光顯影製程時，除形成第一岸堤材料層12外，亦可同時形成一第二岸堤材料層121。舉例而言，如第7圖所示，可先形成一光阻層(圖未示)覆蓋基板10，於進行曝光顯影製程後，移除部分光阻層，曝露出微透鏡預定區域A以及部分周圍區域B，並且使得剩餘的光阻分別在周圍區域B上形成第一岸堤材料層12和第二岸堤材料層121，以作為本發明應用於微透鏡製程之岸堤圖案50。於本實施例中，第一岸堤材料層12之厚度較佳介於0.1至0.2μm，而第二岸堤材料層121之厚度較佳介於0.1至0.2μm。

第二岸堤材料層121形成一第二圖形141，例如，圓形，圍繞第一岸堤材料層12和微透鏡預定區域A，同樣地，第二圖形121亦可以為橢圓形、矩形、三角形、六邊形或其它圖形。值得注意的是，第一岸堤材料層12和第二岸堤材料層121之間會形成一凹槽26，於進行壓印程序時，壓印模具18之透鏡塑形區20接觸微透鏡材料層16而溢出微透鏡預定區域A的微透鏡材料可以流入凹槽26中。如此，即不會在微透鏡24之間發生黏劑殘留的問題。同樣地，在微透鏡24完成之後，第一岸堤材料層12和第二岸堤材料層121 可以選擇性移除。

雖然在第7圖中僅繪示了第一岸堤材料層12和第二岸堤材料層121作為本發明應用於微透鏡製程之岸堤圖案50，但並不以此為限。本發明亦可以形成多數個岸堤材料層，層層圍繞微透鏡預定區域A，並形成多數個凹槽，以提供更多容納多餘的黏劑的空間。

第8圖為依據第7圖所繪示之本發明另一實施例之側視示意圖，其中，一種微透鏡結構200包含一基板10、一第一岸堤材料層12覆蓋基板10並曝露出微透鏡預定區域A、一微透鏡24形成於微鏡預定區域A中以及一第二岸堤材料層121圍繞第一岸堤材料層12，並且在第一岸堤材料層12和第二岸堤材料層121之間形成一凹槽26。第一岸堤材料層12和第二岸堤材料層121皆可為光阻，而第一岸堤材料層12之厚度較佳介於0.1至0.2μm之間，且第二岸堤材料層121之厚度較佳介於0.1至0.2μm之間。

本發明利用岸堤材料層12、121圍繞微透鏡預定區域A，將液體狀之微透鏡材料層16限定於微透鏡預定區域A的範圍之內，因此於噴膠或點膠時，其微透鏡材料層16的塗佈量較容易控制，可節省微透鏡材料層的使用量，並且，本發明利用岸堤材料層12、121形成凹槽，使壓印時多餘的微透鏡材料可以流入凹槽26中。如此，在微透鏡24完成後，不會在微透鏡24之間發生黏劑殘留的現象。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

10‧‧‧基板

12‧‧‧第一岸堤材料層

14‧‧‧第一圖形

16‧‧‧微透鏡材料層

18‧‧‧壓印模具

20‧‧‧透鏡塑形區

22‧‧‧過渡微透鏡結構

24‧‧‧微透鏡

26‧‧‧凹槽

50‧‧‧岸堤圖案

100、200‧‧‧微透鏡結構

121‧‧‧第二岸堤材料層

141‧‧‧第二圖形

第1圖至第5圖為根據本發明實施例所繪示的微透鏡製程示意圖。

第6圖為根據本發明之一實施例之基板上視圖。

第7圖為根據本發明之另一實施例之基板上視圖。

第8圖為根據第7圖繪示本發明另一實施例之側視示意圖。

10‧‧‧基板

12‧‧‧第一岸堤材料層

14‧‧‧第一圖形

26‧‧‧凹槽

50‧‧‧岸堤圖案

121‧‧‧第二岸堤材料層

141‧‧‧第二圖形

Claims (20)

1. 一種微透鏡製程，包含：提供一基板，包含一微透鏡預定區域和一周圍區域；提供一壓印模具，包含一透鏡塑形區；於該基板的該周圍區域形成一第一岸堤材料層，並且該第一岸堤材料層圍繞該微透鏡預定區域；於該微透鏡預定區域形成一微透鏡材料層；進行一壓印程序，以該壓印模具之該透鏡塑形區接觸該微透鏡材料層，壓印出一過渡微透鏡結構；進行一固化處理，使該過渡微透鏡結構固化，以形成一微透鏡；以及移除該壓印模具。
2. 如申請專利範圍第1項所述之微透鏡製程，其中該第一岸堤材料層為光阻。
3. 如申請專利範圍第2項所述之微透鏡製程，其中該第一岸堤材料層之形成方式包含：形成一光阻層覆蓋該基板；以及移除部分該光阻層，曝露出該微透鏡預定區域，使得剩餘的該光阻層形成該第一岸堤材料層。
4. 如申請專利範圍第1項所述之微透鏡製程，其中該微透鏡預定區域係為一第一圖形，該第一圖形係選自下列群組：圓形、橢圓形、矩形、三角形和六邊形。
5. 如申請專利範圍第1項所述之微透鏡製程，在形成該第一岸堤材料層之同時另包含：形成一第二岸堤材料層於該周圍區域並且圍繞該第一岸堤材料層。
6. 如申請專利範圍第5項所述之微透鏡製程，其中該第二岸堤材料層為光阻。
7. 如申請專利範圍第6項所述之微透鏡製程，其中該第一岸堤材料層和第二岸堤材料層之形成方式包含：形成一光阻層覆蓋該基板；以及移除部分該光阻層，曝露出該微透鏡預定區域以及部分該周圍區域，並且使得剩餘的光阻分別形成該第一岸堤材料層和該第二岸堤材料層。
8. 如申請專利範圍第5項所述之微透鏡製程，其中該第二岸堤材料層圍繞該第一岸堤材料層時係形成一第二圖形，該第二圖形係選自下列群組：圓形、橢圓形、矩形、三角形和六邊形。
9. 如申請專利範圍第5項所述之微透鏡製程，其中該第一岸堤材料層和該第二岸堤材料層之間形成一凹槽。
10. 如申請專利範圍第9項所述之微透鏡製程，其中於進行該壓印程序時，溢出該微透鏡預定區域的該微透鏡材料層，係流入該凹槽中。
11. 如申請專利範圍第1項所述之微透鏡製程，其中該透鏡塑形區具有一凸面。
12. 如申請專利範圍第1項所述之微透鏡製程，其中該透鏡塑形區具有一凹面。
13. 如申請專利範圍第1項所述之微透鏡製程，其中該微透鏡材料層於液體狀態下利用噴膠或點膠方式放置於該基板上的該微透鏡預定區域。
14. 如申請專利範圍第1項所述之微透鏡製程，另包含：移除該第一岸堤材料層。
15. 一種應用於微透鏡製程之岸堤圖案，該岸堤圖案係設於一基板上，該基板包含一微透鏡預定區域和一周圍區域，該岸堤圖案包含：一第一岸堤材料層位於該周圍區域並且圍繞該微透鏡預定區 域；以及一第二岸堤材料層位於該周圍區域並且圍繞該第一岸堤材料層，其中該第一岸堤材料層和該第二岸堤材料層之間形成一凹槽。
16. 如申請專利範圍第15項所述之岸堤圖案，其中該微透鏡預定區域係為一第一圖形，該第一圖形係選自下列群組：圓形、橢圓形、矩形、三角形和六邊形。
17. 如申請專利範圍第15項所述之岸堤圖案，其中該第二岸堤材料層圍繞該該第一岸堤材料層時係形成一第二圖形，該第二圖形係選自下列群組：圓形、橢圓形、矩形、三角形和六邊形。
18. 如申請專利範圍第15項所述之岸堤圖案，其中該第一岸堤材料層與該第二岸堤材料層係由光阻構成。
19. 如申請專利範圍第15項所述之岸堤圖案，其中該第一岸堤材料層之厚度介於0.1至0.2μm。
20. 如申請專利範圍第15項所述之岸堤圖案，其中該第二岸堤材料層之厚度介於0.1至0.2μm。