TWI445614B - 模仁以及微光學透鏡陣列之製造方法 - Google Patents

Description

模仁以及微光學透鏡陣列之製造方法

本發明涉及光學元件之製造領域，尤其涉及一種用於壓印成型微光學透鏡陣列之模仁以及微光學透鏡陣列之製造方法。

隨著光電產品之發展，微光學透鏡因為可在小面積產生光學效果，已成為光電產業需求甚廣之基礎元件。例如液晶顯示器之背光板即使用光學透鏡陣列，以達到使背光均勻化之效果。因此利用各種製程製造微光學元件之技術已經成為各界競相發展之技術。

目前，有不少製造微光學透鏡陣列之方法，其中，壓印成型微光學透鏡之方法一般是在一基板，例如矽晶圓上塗布成型材料，利用預先制做好之微光學透鏡模具壓於該成型材料之上，經過固化後在矽晶圓上形成微光學透鏡陣列。一般地，在壓印過程中都存在將模仁與矽晶圓對準之步驟，以提高產品之精確度與品質，例如，在模仁與矽晶圓上分別製造對準標記，然後將兩個對準標記對準即可。

惟，由於微光學透鏡模仁以及位於其上之對準標記通常係利用超精密加工技術製造得到，其線寬在100微米左右，而在矽晶圓上製造之標記係採用微影製程(lithography)製造，其尺寸可精確到1微米，因此兩個標記相差兩個數量級，導致微光學透鏡模 仁與矽晶圓無法精確對準；另外，在製造微光學透鏡時無法預知偏差到底有多大，只能在生產製造完畢之後根據矽晶圓上之產品分佈測算出製造時之位置偏差，繼而在下一次生產時將這種偏差考慮進去，以便盡可能將模仁與矽晶圓對準。但這種方法顯然帶來較高之次品率，產品之合格率難以到達量產之要求。

有鑒於此，有必要提供一種壓印成型微光學透鏡陣列之模仁以及微光學透鏡陣列之製造方法。

一種微光學透鏡陣列之製造方法，其包括以下步驟：提供一模仁，該模仁具有第一表面，該第一表面具有採用微影製程製作之第一標記，以及採用超精密加工方式製作之複製結構及第二標記；測得該第二標記相對該第一標記之偏移量；提供一基板，該基板具有一第二表面；於該第二表面採用微影製程製作第三標記，該第三標記在該第二表面之位置與該第一標記在該第一表面之位置相同；先將該第三標記與該第一標記對準；再根據該偏移量移動該基板以使該第三標記與該第二標記對準；於該複製結構所在區域或該基板上施加成型材料，並壓印成型該微光學透鏡陣列。

一種模仁，其具有第一表面，該第一表面具有採用微影製程製作之第一標記，以及採用超精密加工方式製作之模穴及第二標記。

本發明提供之微光學透鏡陣列之製造方法在一模仁之表面製作兩種標記，這兩種標記之精確度不同，因此可以使基板上之對準標記與兩種標記逐次對準，以達到提高對準精確度之目的。本發明提供之模仁之表面具有兩種標記，這兩種標記之精確度不同，因此可以使基板上之對準標記與兩種標記逐次對準，以達到提高對 準精確度之目的。

10‧‧‧金屬板

12‧‧‧第一表面

21‧‧‧第一標記

14‧‧‧模穴陣列

140‧‧‧模穴

20‧‧‧模仁

22‧‧‧第二標記

30‧‧‧基板

23‧‧‧第三標記

32‧‧‧第二表面

50‧‧‧橫臂

51‧‧‧橫線

43‧‧‧第三標記

60‧‧‧縱臂

61‧‧‧縱線

70‧‧‧區域

圖1係本發明第一實施例提供之形成有第一標記之金屬板之俯視圖。

圖2係圖1之金屬板進一步加工所形成之模仁之俯視圖。

圖3係本發明第一實施例提供之具有第三標記之基板之俯視圖。

圖4係本發明第一實施例提供之模仁與基板對準之效果圖。

圖5係本發明第二實施例提供之第三標記之放大示意圖。

下面將結合附圖對本發明作進一步詳細說明。

請參閱圖1，本發明第一個製造微光學透鏡陣列之實施例首先提供一金屬板10。該金屬板10具有一個直徑為8吋之圓形第一表面12，在該第一表面12採用微影製程製作兩個第一標記21。每個第一標記21呈“十”字形，理論上第一標記21可以位於該第一表面12之任意一個位置，兩個第一標記21之相對位置關係也可以任意，惟，優選地，兩個第一標記21基本位於該第一表面12之中心，並且相對於該第一表面12之中心對稱設置，這樣的標記容易識別。

優選地，將採用微影製程製作之第一標記21之線寬控制在10微米至30微米即可。

當然，第一標記21之數量不限，除了本發明實施例所顯示之兩個，還可以係一個或者三個、四個等。

第一標記21之形狀也不限，例如還可以係三角形、正方形等，只要可以起到標記之作用，便於識別與對準即可。

該第一標記21在黃光室中採用微影製程製作。

請參閱圖2，接下來，將該金屬板10置於超精密加工機臺上進行加工以在第一表面12上製作複製結構，例如模穴陣列14，該模穴陣列14包括多個模穴140，從而形成一模仁20。

複製結構還可以係凸起結構陣列。

一般地，利用超精密加工機台可在直徑為8吋之金屬板10上製作上千個模穴140。

在制做模穴陣列14之同時，也利用超精密加工機台制做第二標記22。為了便於對準，第二標記22之形狀與第一標記21之形狀及數量均相同，即，表面12設有兩個“十”字形標記。

第二標記22與模穴陣列14之中心之相對位置關係與第一標記21與表面12之中心之相對位置關係相同。例如，如果每個第一標記21之中心距離第一表面12之中心為2毫米，則每個第二標記22之中心距離模穴陣列14之中心也相距2毫米。

理想情況下，模穴陣列14之中心與第一表面12之中心重合，同樣地，第二標記22之中心與第一標記21之中心也應該重合，惟，由於超精密加工機台之精確度所限，模穴陣列14之中心與第一表面12之中心大致有十幾或者幾十微米之偏移量，這與第一標記21與第二標記22之間之偏移量相同。偏移量可以這樣測得：以一個標記之中心為原點製作坐標軸，計算出另一個標記之中心到該原點之距離；記錄該偏移量。

請參閱圖3與圖4，在製造微光學透鏡陣列之前，還要準備基板30，基板30具有一個第二表面32，微光學透鏡陣列製作於該第二表面32。基板30可以係透明基板，例如矽晶圓。

一般地，在該第二表面32加工形成凹槽陣列以及間於凹槽之間之切割道(圖未示)，該凹槽陣列用於確定微光學透鏡之成型位置，其應該與模仁上之模穴陣列對準，否則微光學透鏡可能會成型在預定位置之外，成為殘品或次品。

基板30之尺寸與模仁10之第一表面12對應，也為8吋。

在第二表面32製作第三標記23。為方便對準，第三標記23之形狀以及數量與第二標記22、第一標記21之形狀、數量相同，即，第二表面32製作有兩個第三標記23。

與第一標記21一樣，第三標記23也係採用微影製程製程加工得到，並將其線寬控制在1微米左右，並且，製作時要將第三標記23與第一標記21對準，例如，可以將鐳射光從基板30之下方穿透，映射到模仁20之第三標記23，當鐳射光之光點與該第三標記23對準後，即可在基板30上之光點所在位置進行蝕刻。

雖然第三標記23之精度在1微米左右，第一標記21之精度在10微米到30微米之間，但只相差一個數量級，因此可以實現較精確之對準。

然後，再依照先前記錄之第二標記22相對於第一標記21之偏移量，將該第三標記23移動相同之偏移量，使得該第三標記23與第二標記22對準。這種對準，可以使位於基板上之第三標記23先與第一標記21、第二標記22逐次對準，因此可以達到提高對準精確度 之目的。

將上述基板30與模仁20對準後，便可在模仁20或基板30上塗布成型材料，然後用模仁20壓印成型材料以製造微光學透鏡陣列。

請參閱圖5，本發明第二實施例提供之位於基板(圖未示)之表面之第三標記43包括相互垂直之橫臂50與縱臂60，橫臂50包括多條相互平行之橫線51，縱臂60包括多條相互平行之縱線61，相當於第三標記43由多個交叉之“十”字組成，而且，橫線51與縱線61之線寬為1微米，且每兩條相鄰之橫線51之間距為1微米，每兩條相鄰之縱線61之間距為1微米。在本實施例中，橫線51與縱線61各有5條，則每一臂之臂寬在9微米左右。

將第三標記43設計成這種結構之好處在於：既沒有改變其精確度又擴展了其在各個臂之長度，使得第三標記43之每一方向之寬度擴展到10微米左右，以與線寬在10微米到30微米之間之第一標記21之對準，這種對準之結果將更精確。

再將第三標記43移動已知之偏移量，使其與第二標記22對準。如此，對準精度被控制在1微米左右。然後，便可進行後續之塗布成型材料及壓印成型透鏡陣列工序。

優選地，該橫臂50之中心區域及該縱臂60之中心區域，也即該橫臂50與縱臂60相互交叉之區域70留白，即，不進行蝕刻，從而減少對透明晶圓之加工時間，而且由於內部為空，更容易使其與第二標記對準。

當然，區域70也可以被蝕刻，即，分佈有縱橫交叉之蝕刻線。

21‧‧‧第一標記

22‧‧‧第二標記

23‧‧‧第三標記

Claims (10)

1. 一種微光學透鏡陣列之製造方法，其包括以下步驟：提供一模仁，該模仁具有第一表面，該第一表面具有採用微影製程製作之第一標記，以及採用超精密加工方式製作之複製結構及第二標記；測得該第二標記相對該第一標記之偏移量；提供一基板，該基板具有一第二表面；於該第二表面採用微影製程製作第三標記，該第三標記在該第二表面之位置與該第一標記在該第一表面之位置相同；先將該第三標記與該第一標記對準；再根據該偏移量移動該基板以使該第三標記與該第二標記對準；於該複製結構所在區域或該基板上施加成型材料，並壓印成型該微光學透鏡陣列。
2. 如申請專利範圍第1項所述之微光學透鏡陣列之製造方法，其中：先於該第一表面製作該第一標記，再於該第一表面製作該第二標記。
3. 如申請專利範圍第1項所述之微光學透鏡陣列之製造方法，其中：該第一標記、該第二標記與該第三標記均係“十”字形標記。
4. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之微光學透鏡陣列之製造方法，其中：該第一標記之線寬小於30微米大於10微米，該第三標記之線寬為1微米。
5. 如申請專利範圍第1項所述之微光學透鏡陣列之製造方法，其中：該第三標記包括相互垂直之橫臂與縱臂，每條橫臂包括多條橫線，每條縱臂包括多條縱線，該多條縱線相互平行且間距為1微米，該多條橫線相互平行且間距為1微米。
6. 如申請專利範圍第5項所述之微光學透鏡陣列之製造方法，其中：該縱線與該橫線相交之區域留白。
7. 如申請專利範圍第1項所述之微光學透鏡陣列之製造方法，其中：該第一標記在黃光室中採用微影製程製作。
8. 一種模仁，其改良在於：該模仁具有第一表面，該第一表面具有採用微影製程製作之第一標記，以及採用超精密加工方式製作之複製結構及第二標記，兩個該第一標記相對於該第一表面之中心對稱設置，該第二標記之形狀及數量與該第一標記之形狀及數量均相同，該第一表面上还包括由多個模穴形成的模穴陣列，該第二標記與該模穴陣列之中心之相對位置關係與第一標記與第一表面之中心之相對位置關係相同。
9. 如申請專利範圍第8項所述之模仁，其中：該第一標記之線寬小於30微米大於10微米。
10. 如申請專利範圍第8項所述之模仁，其中：該第一標記與該第二標記均為“十”字形標記。