TWI446083B - 濾光元件及其製造方法、相機模組以及可攜式電子裝置 - Google Patents

Description

濾光元件及其製造方法、相機模組以及可攜式電子裝置

本發明涉及一種濾光元件及其製造方法、使用該濾光元件的相機模組以及使用該相機模組的便攜式電子裝置。

隨著攝像技術的發展，鏡頭模組與各種便攜式電子裝置如手機、攝像機、電腦等的結合，更是得到眾多消費者的青睞，所以市場對小型化鏡頭模組的需求增加。

目前小型化鏡頭模組多採用精密模具等製程製造出微型光學元件，然後與矽晶圓製成的影像感測器電連接、封裝，然後切割，得到相機模組。然而，隨著鏡頭模組向著更加微小化發展，目前所採用的製程越來越不能滿足微型光學元件的精度要求，而且製程中經常採用的黃光、微影、蝕刻等製程對環境影響大。

有鑒於此，有必要提供一種能夠更好的適應鏡頭模組向更加微小化發展的趨勢，並且製程成本低廉且環境友好的濾光元件及其製造方法、使用該濾光元件的相機模組以及使用該相機模組的便攜式電子裝置。

一種濾光元件，其包括透明基板及設置在該透明基板上的薄膜濾 光片，其中：進一步包括金屬薄膜層，該金屬薄膜層塗覆在該薄膜濾光片表面，該金屬薄膜層的幾何中心還設置有一通光孔，該通光孔用來使外部光線照射進入該薄膜濾光片。

一種製造濾光元件的方法，其包括：提供一個透明基板；在該透明基板上塗敷至少一層陶瓷粉體，並且每層陶瓷粉體採用鐳射硬化的方式進行初步硬化；在初步硬化後的陶瓷粉體的上表面幾何中心設置UV硬化樹脂，並硬化該UV硬化樹脂；在該初步硬化後的陶瓷粉體表面通過連續濺鍍的方式鍍上金屬薄膜層，該金屬薄膜層的厚度小於或者等於固化後的UV硬化樹脂的厚度；用酒精擦除UV硬化樹脂形成通光孔；將該透明基板放入高溫環境中對該陶瓷粉體進行深度硬化，高溫環境的溫度高於採用鐳射初步硬化的溫度；將該陶瓷粉體全部去除，形成一個以該透明基板為底、該金屬薄膜層為壁的空腔；在該空腔內部以離子助鍍法形成薄膜濾光片。

一種相機模組，其包括鏡頭模組及與該鏡頭模組相對設置的感測器，其中：進一步包括濾光元件，該濾光元件設置在該鏡頭模組靠近物側的端部，並且與該鏡頭模組處於同一光軸上。

一種便攜式電子裝置，其包括電子裝置本體及設置在該電子裝置本體上的相機模組，該相機模組包括濾光元件。

與先前技術相比，本發明所提供的濾光元件及其製造方法通過採用以陶瓷粉體作為犧牲材料，以鐳射法硬化該陶瓷粉體的製作方式，免去了在晶圓級的相機模組製程中所經常採用的黃光、微影、蝕刻等製程，使得本發明所提供的製造濾光元件的方法能夠更好的適應鏡頭模組向更加微小化發展的趨勢，製程簡單，成本低 廉且環境友好，本發明還涉及使用該濾光元件的相機模組以及使用該相機模組的便攜式電子裝置。

10‧‧‧濾光元件

11‧‧‧透明基板

12、27‧‧‧薄膜濾光片

13、25‧‧‧金屬薄膜層

14、26‧‧‧通光孔

131、251‧‧‧氮化鉻膜層

132、252‧‧‧銅膜層

133、253‧‧‧不銹鋼薄膜層

20‧‧‧透明基板

21、21a‧‧‧陶瓷粉體層

22‧‧‧鐳射頭

23、23a‧‧‧陶瓷粉體初步硬化層

24‧‧‧UV硬化樹脂

40‧‧‧電子裝置

30、42‧‧‧相機模組

31‧‧‧濾光元件

32‧‧‧鏡頭模組

33‧‧‧感測器

41‧‧‧電子裝置本體

圖1是本發明實施例中所提供的濾光元件的結構示意圖。

圖2是本發明實施例中所提供的製造濾光元件的方法的流程示意圖。

圖3是本發明實施例中所提供的相機模組的結構示意圖。

圖4是本發明實施例中所提供的便攜式電子裝置的示意圖。

下面將結合附圖對本發明作進一步詳細說明。

請參見圖1，本發明實施例所提供的濾光元件10，其包括透明基板11、薄膜濾光片12、金屬薄膜層13及通光孔14。

該透明基板11是玻璃基板，可以理解地，該透明基板11可以是由任何透光性材料所製成，其作用是能夠讓外部光源所發出的光線能夠穿透該透明基板11。

該薄膜濾光片12是紅外光截止濾光片，其設置在該透明基板11上，其剖面成倒T型，可以理解地，該薄膜濾光片12還可以是紫外光截止濾光片等其他類型的薄膜濾光片，而且其可以根據實際需要而做成其他形狀，如其剖面可以是與該透明基板11同寬的長方形或者正方形地。

該金屬薄膜層13包覆在該薄膜濾光片12表面。在本實施例中，該金屬薄膜層13是多層結構，其包覆在該透明基板11側邊及薄膜濾 光片12表面，自該薄膜濾光片12表面向外依次是氮化鉻膜層131、銅膜層132及不銹鋼薄膜層133。其中，該氮化鉻膜層131是作為擋光層來使用，其可以防止外來的雜散光進入濾光元件，該銅膜層132及不銹鋼薄膜層133作為抗電磁幹擾膜來使用。可以理解地，該金屬薄膜層13也可以是單層結構，其材料也可以是具有不同功能用途的其他金屬，而且該金屬薄膜層13也可以僅僅包覆在該薄膜濾光片12表面。

該通光孔14設置於與該透明基板11相對的金屬薄膜層13的幾何中心，其用來使外部光線照射進入該薄膜濾光片12。

請參見圖2，本發明所提供的一種製造濾光元件的方法，其包括以下步驟。

(1)提供一個透明基板20。

該透明基板20是玻璃基板。

(2)在該透明基板上塗敷至少一層陶瓷粉體21，並且每層陶瓷粉體採用鐳射硬化的方式將其進行初步硬化。

該陶瓷粉體21是磷酸鋁、二氧化矽與水的混合物，其採用旋轉塗佈的方式塗敷在該透明基板20上。

將該塗敷有該陶瓷粉體層21的透明基板20放置於若干鐳射頭22下，將該陶瓷粉體層21進行初步硬化使之在該透明基板20上形成一層陶瓷粉體初步硬化層23，該鐳射硬化溫度範圍可以是[100℃，200℃]，在本發明中，該鐳射硬化溫度是130℃。

在該陶瓷粉體初步硬化層23上採用旋轉塗佈的方法再塗敷一層該 陶瓷粉體層21，並將其鐳射硬化，其目的是為了使本發明所製作的濾光元件達到一定的高度，所以此步驟可以根據實際需要而重複進行。而且，從第二層陶瓷粉體層21開始，其鐳射硬化的範圍可以是全部陶瓷粉體層，也可以是部分陶瓷粉體層，其根據實際所要制得的濾光元件的外形來決定。例如，當濾光元件的外形是圓柱狀時，每層的陶瓷粉體層將會被全部硬化，而當濾光元件的外形呈階梯狀時，每層的陶瓷粉體層將按照需要被部分硬化，而未被硬化的部分陶瓷粉體會在塗佈下一層陶瓷粉體層之前使用純水將其清洗去除。

在本實施例中，在該透明基板20上共塗敷了五層陶瓷粉體層，從第二層陶瓷粉體層開始，每層該陶瓷粉體21將該陶瓷粉體層的正中心施以鐳射硬化以形成陶瓷粉體初步硬化層23a，並在塗敷下一層陶瓷粉體層之前使用純水將該未被硬化的陶瓷粉體21a清洗去除。

(3)在該陶瓷粉體初步硬化層23a的上表面幾何中心設置UV硬化樹脂24，並硬化該UV硬化樹脂24。

(4)在該陶瓷粉體初步硬化層23a表面通過連續濺鍍的方式鍍上金屬薄膜層25，該金屬薄膜層25的厚度小於或者等於固化後的UV硬化樹脂24的厚度。

在本實施例中，該金屬薄膜層25塗敷在該透明基板20側面及該陶瓷粉體初步硬化層23及23a表面，且自該陶瓷粉體初步硬化層23及23a的表面向外依次是氮化鉻薄膜層251、銅薄膜層252及不銹鋼薄膜層253，其總厚度小於或者等於該UV硬化樹脂24的厚度。其中，該氮化鉻薄膜層251是作為擋光層來使用，其可以防止外 來的雜散光進入濾光元件；銅薄膜層252及不銹鋼薄膜層253作為抗電磁幹擾膜來使用。可以理解地，該金屬薄膜層25也可以只塗敷在該陶瓷粉體初步硬化層23a表面。

(5)用酒精擦除該UV硬化樹脂24形成通光孔26。

(6)將該透明基板20放入高溫環境中對該陶瓷粉體初步硬化層23及23a進行深度硬化，該高溫環境的溫度高於採用鐳射初步硬化的溫度；在本發明中，該高溫環境是由高溫爐來提供，對該陶瓷粉體初步硬化層23及23a進行深度硬化的溫度範圍是[250℃，1000℃]。在本實施例中，優選地，對該陶瓷粉體初步硬化層23及23a進行深度硬化的溫度是250℃。

(7)將經過深度硬化的該陶瓷粉體硬化層23及23a全部去除，形成一個以該透明基板20為底，該金屬薄膜層25為壁的空腔50。

通過對該陶瓷粉體初步硬化層23及23a進行深度硬化，能夠減弱該陶瓷粉體硬化層23及23a與鍍在其周圍的金屬薄膜層25之間的結合力，同時也減弱該陶瓷粉體硬化層23及23a與該透明基板20之間的結合力，使得在後續清洗製程中能夠很容易的將該陶瓷粉體硬化層23及23a全部去除，以形成一個以該透明基板20為底，該金屬薄膜層25為壁且頂端帶有通光孔26的空腔50。

(8)在該空腔50內部以離子助鍍法形成薄膜濾光片27。

在本實施例中，該薄膜濾光片27是紅外光截止濾光片(IR-Cut)薄膜。可以理解地，該薄膜濾光片27的類型可以根據不同的需求而變化，例如該薄膜濾光片27還可以是紫外光截止濾光片。

為了避免在離子助鍍的過程中將該空腔50的外層也鍍上該薄膜濾光片27，可以在步驟(7)完成之後，採用旋轉塗佈的方式將該空腔50的外層塗敷一層陶瓷粉體，然後再進行步驟(8)。待步驟(8)完成後，使用純水將塗敷在該空腔50外層的陶瓷粉體去除。

本發明還提供一種具有該濾光元件的相機模組及使用該相機模組的電子裝置。

請參見圖3，本發明所提供的相機模組30，其包括濾光元件31、鏡頭模組32及感測器33。

該濾光元件31可以是上述實施例所提供的濾光元件中的任意一種。該濾光元件31設置在該鏡頭模組32靠近物側的端部，並通過UV固化樹脂與該鏡頭模組32相互固定。

該鏡頭模組32包括若干鏡片，該鏡頭模組32的光軸與該濾光元件31的光軸重合。

該感測器33與該鏡頭模組32相對設置，外部光線照射經過該濾光元件31，然後再經過該鏡頭模組32入射到該感測器33上。

可以理解地，在本發明中，該鏡頭模組32及該感測器33的類型以及封裝方式可以是先前技術當中出現的任何一種。

請參見圖4，本發明所提供的電子裝置40，其包括本體41及相機模組42，該相機模組42設置在該本體41上。

在本實施例中，該電子裝置40是手機，該相機模組42可以是上述實施例所提供的相機模組中的任意一種。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申 請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

30‧‧‧相機模組

31‧‧‧濾光元件

32‧‧‧鏡頭模組

33‧‧‧感測器

Claims (12)

1. 一種濾光元件，其包括一透明基板及設置在該透明基板上的一薄膜濾光片，其中：該濾光元件進一步包括一金屬薄膜層，該金屬薄膜層設置在該薄膜濾光片外表面，該金屬薄膜層還設置有一通光孔，該通光孔用來使外部光線照射進入該薄膜濾光片。
2. 如申請專利範圍第1項所述之濾光元件，其中：該透明基板是玻璃基板。
3. 如申請專利範圍第2項所述之濾光元件，其中：該金屬薄膜層包括自該薄膜濾光片向外依次設置的氮化鉻膜層、銅膜層及不銹鋼薄膜層。
4. 如申請專利範圍第3項所述之濾光元件，其中：該薄膜濾光片是紅外光截止濾光片。
5. 一種製造濾光元件的方法，其包括：(1)提供一個透明基板；(2)在該透明基板上塗敷至少一層陶瓷粉體，並且每層陶瓷粉體採用鐳射硬化的方式進行初步硬化；(3)在初步硬化後的陶瓷粉體的上表面預定位置設置UV硬化樹脂，並硬化該UV硬化樹脂；(4)在該初步硬化後的陶瓷粉體表面通過連續濺鍍的方式鍍上金屬薄膜層，該金屬薄膜層的厚度小於或者等於固化後的UV硬化樹脂的厚度；(5)用酒精擦除UV硬化樹脂形成通光孔；(6)將該透明基板放入高溫環境中對該陶瓷粉體進行深度硬化，該高溫環境的溫度高於採用鐳射初步硬化的溫度；(7)將該陶瓷粉體全部去除，形成一個以該透明基板為底、該金屬薄膜層為壁的空腔； (8)在該空腔內部以離子助鍍法形成薄膜濾光片。
6. 如申請專利範圍第5項所述之製造濾光元件的方法，其中：該製造濾光元件的方法進一步包括在步驟(7)與步驟(8)之間進行一個陶瓷粉體塗敷步驟，該步驟用來將該空腔的外層塗敷一層陶瓷粉體，該層陶瓷粉體在步驟(8)完成後用純水將其清洗去除。
7. 如申請專利範圍第5或6項所述之製造濾光元件的方法，其中：從第二層陶瓷粉體開始，採用鐳射硬化的方式對該陶瓷粉體層的部分或者全部進行初步硬化，未被硬化的部分陶瓷粉體用純水將其清洗去除。
8. 如申請專利範圍第7項所述之製造濾光元件的方法，其中：採用旋轉塗佈法塗敷該陶瓷粉體層。
9. 如申請專利範圍第8項所述之製造濾光元件的方法，其中：該鐳射硬化溫度範圍是[100℃，200℃]。
10. 如申請專利範圍第9項所述之製造濾光元件的方法，其中：該陶瓷粉體在該高溫爐中的硬化溫度範圍是[250℃，1000℃]。
11. 一種相機模組，其包括鏡頭模組及與該鏡頭模組相對設置的感測器，其中：進一步包括如申請專利範圍第1至4項任一項項所述之濾光元件，該濾光元件設置在該鏡頭模組靠近物側的端部，並且與該鏡頭模組處於同一光軸上。
12. 一種便攜式電子裝置，其包括電子裝置本體及設置在該電子裝置本體上的如申請專利範圍第11項所述之相機模組。