專利名稱：微透鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)于微透鏡，特別是有關(guān)于一種具有抗反射微結(jié)構(gòu)的微透鏡。
背景技術(shù)：
微透鏡常用于CMOS、 CCD等固態(tài)圖像感測裝置，用以提升入射光的利 用效率。然而如果在透鏡表面未作任何處理，入射光會因為不同介質(zhì)間的折 射率的差異及入射角等因素，會有一部分的光因為全反射的現(xiàn)象而損失，除 了會降低固態(tài)圖像感測裝置的感度之外，反射光經(jīng)過其它物體再反射而再度 入射至固態(tài)圖像感測裝置時，會發(fā)生鬼影等問題。
為了解決上述問題，業(yè)界已發(fā)表各種在微透鏡上涂裝或鍍上抗反射膜的 技術(shù)，雖然大多可得到令人滿意的抗反射效果，但是在制造工藝上需要額外 增加涂裝、鍍膜的設(shè)備、材料、制造工藝步驟等等而增加制造成本，或是在 制造工藝中反而造成微透鏡本身性質(zhì)的劣化，或是這些薄膜本身會帶來新的 問題點如吸濕性等。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的實施例是提供一種微透鏡，可解決上述現(xiàn)有技術(shù)所 面臨的問題。
本發(fā)明的實施例是提供一種微透鏡，包含透鏡本體，具有曲面，對具 有特定波長范圍的光具有透光性；以及凹凸結(jié)構(gòu)于上述曲面上，對具有上述
特定波長范圍的光具有透光性，上述凹凸結(jié)構(gòu)具有多個單元凹凸體，每一個 單元凹凸體中的任何兩個點之間的距離，小于上述特定波長范圍的最小值。
如上所述的微透鏡，其中該凹凸結(jié)構(gòu)對具有該特定波長范圍的光的折射 率，是介于具有該特定波長范圍的光的入射端的介質(zhì)對具有該特定波長范圍 的光的折射率與該透鏡本體對具有該特定波長范圍的光的折射率之間。
如上所述的微透鏡，其中所述多個單元凹凸體的大小相同且成周期性的排列。
如上所述的微透鏡，其中該凹凸結(jié)構(gòu)的材質(zhì)為環(huán)氧樹脂、二氧化硅、膠
材、玻璃、或塑膠材。
如上所述的微透鏡，其中該透鏡本體與該凹凸結(jié)構(gòu)為相同材質(zhì)。 如上所述的微透鏡，其中該透鏡本體與該凹凸結(jié)構(gòu)為相異材質(zhì)。 如上所述的微透鏡，其中所述多個單元凹凸體的高度方向垂直于其所在
的該曲面的切線方向。
如上所述的微透鏡，其中所述多個單元凹凸體的垂直于該高度方向的截
面積是沿著該高度方向而變化。
如上所述的微透鏡，其中所述多個單元凹凸體的高度方向平行于該微透
鏡的光軸。
如上所述的微透鏡，其中該微透鏡是作為用于發(fā)光二極管、CMOS圖像 感測器、太陽能電池的收光透鏡。
如上所述的微透鏡，其中每相鄰兩個單元凹凸體的距離，小于該特定波 長范圍的最小值。
本發(fā)明可以簡化制造工藝步驟并節(jié)省材料成本。


圖1A為剖面圖，顯示本發(fā)明優(yōu)選實施例的微透鏡及其應(yīng)用例。 圖1B為圖1A所示的其中一個單元凹凸體21及其所在的部分曲面10a 的放大剖面圖。
圖2為剖面圖，顯示圖1A所示的微透鏡的變化形式。 圖3為剖面圖，顯示圖1A所示的微透鏡的另一變化形式。 圖4為剖面圖，顯示圖1A所示的微透鏡的又一變化形式。 其中，附圖標(biāo)記說明如下
10 透鏡本體 10a 曲面
15 透鏡本體 15a 曲面
20~凹凸結(jié)構(gòu) 21-單元凹凸體
30-透光性硅膠 40~凹凸結(jié)構(gòu)
41 單元凹凸體 50~光60~凹凸結(jié)構(gòu) 62 凹狀體
61 凸?fàn)铙w
70~凹凸結(jié)構(gòu)
80 凹凸結(jié)構(gòu)
72 單元凹凸體 81 單元凹凸體 H 高度方向
100 發(fā)光二極管芯片 W 寬度
具體實施例方式
為讓本發(fā)明上述和其他目的、特征、和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉出
優(yōu)選實施例，并配合所附附圖，作詳細說明如下
請參考圖1A，為剖面圖，顯示本發(fā)明優(yōu)選實施例的微透鏡及其應(yīng)用例。
在圖1A中，本發(fā)明優(yōu)選實施例的微透鏡是包含透鏡本體10與凹凸結(jié)構(gòu) 20，用以接收光50至其下的發(fā)光二極管芯片100，光50具有一特定波長范 圍。在本實施例中，此"特定波長范圍"為(391) (775 )nm;而在其它實施 例中，此"特定波長范圍"是本發(fā)明的本領(lǐng)域技術(shù)人員在實施本發(fā)明時，可 依其需求所決定的范圍。
透鏡本體10具有曲面10a，對光50具有透光性，其材質(zhì)可以是環(huán)氧樹 脂、二氧化硅(silica)、膠材(glue)、玻璃(glass)、塑膠(plastic)等材料。凹凸結(jié) 構(gòu)20是位于曲面10a上，亦對光50具有透光性。凹凸結(jié)構(gòu)20具有多個單 元凹凸體21，每一個單元凹凸體21中的任何兩個點之間的距離，是小于光 50的波長范圍的最小值，以使凹凸結(jié)構(gòu)20得以具有抗反射、提高光50的穿 透率的效果。由于上述本實施例中的光50的波長范圍為391 775nm，故在 本實施例中，每一個單元凹凸體21中的任何兩個點之間的距離是小于 391nm;而在其他實施例中若適用的光50的波長范圍有所改變時，對應(yīng)的單 元凹凸體21的大小也會隨之改變而小于光50的波長范圍的最小值。
圖lB是顯示圖lA中的其中一個單元凹凸體21及其所在的部分曲面10a 的放大剖面圖。在本實施例中，單元凹凸體21的任何兩個點之間的距離的 最大值即是圖1A、圖1B所示的截面寬度W，即單元凹凸體21的寬度W是 小于光50的波長范圍的最小值。另外，兩相鄰的凸凹體21的距離，亦要小 于光50的波長范圍的最小值。
另外，凹凸結(jié)構(gòu)20對光50的折射率，優(yōu)選為介于光50的入射端的介質(zhì)對光50的折射率與透鏡本體10對光50的折射率之間，可幫助光50順利 地經(jīng)由凹凸結(jié)構(gòu)20而穿透透鏡本體10，而有助于凹凸結(jié)構(gòu)20發(fā)揮其抗反射、 提高光50的穿透率的效果。而在本實施例中，凹凸結(jié)構(gòu)20對光50的折射 率，是介于空氣對光50的折射率與透鏡本體10對光50的折射率之間。
在圖1A、圖1B所示的實施例中，凹凸結(jié)構(gòu)20的每一個單元凹凸體 21均為相對于曲面10a為凸起的結(jié)構(gòu)。如圖1B所示，單元凹凸體21的 高度方向H是垂直于其所在的曲面10a的切線方向，而單元凹凸體21的 形狀，優(yōu)選為使其垂直于高度方向H的截面積沿著高度方向H而變化。 優(yōu)選為如圖1B所示，高度較高的垂直于高度方向H的截面積八2是小于 高度較低的垂直于高度方向H的截面積A2，有助于凹凸結(jié)構(gòu)20發(fā)揮其 抗反射、提高光50的穿透率的效果。另外，在另一實施例中，單元凹凸 體21的高度方向H是平行于圖1A所示微透鏡的光軸。在圖1A、圖1B 所示的實施例中，單元凹凸體21為球狀的凸起物；但在其它實施例中， 單元凹凸體21亦可以是錐狀、梯形等截面積會隨高度變化、優(yōu)選為變小 的凸起物。
在圖1A、圖1B中，單元凹凸體21的大小相同且成周期性的排列，且 周期可為固定值或非固定值；而在其它實施例中，每一個單元凹凸體21的 大小可以完全不同、或不完全相同，視需求而定。
另外，凹凸結(jié)構(gòu)20的材質(zhì)可以是環(huán)氧樹脂、二氧化硅(silica)、膠材(glue)、 玻璃(glass)、塑膠(plastic)等材料，而可以與透鏡本體10具有相同材質(zhì)或不 同材質(zhì)；但優(yōu)選為凹凸結(jié)構(gòu)20與透鏡本體10具有相同材質(zhì)，以可以簡化制 造工藝與材料的使用。
在圖1A所示的微透鏡的制造方面，優(yōu)選的制造工藝事先提供模仁，其 具有圖1A所示的透鏡本體10與凹凸結(jié)構(gòu)20的反相圖形。接下來，將上述 微透鏡用材料之一注入該模仁的圖形中成形，再依需求進行硬化、脫模、表 面修整等步驟而成為圖1A所示的微透鏡。通過上述制造工藝，可一次形成 透鏡本體10及其曲面10a上的具有抗反射功能的凹凸結(jié)構(gòu)20，可以簡化制 造工藝步驟并節(jié)省材料方面的成本，因而降低本發(fā)明優(yōu)選實施例的微透鏡的 制造成本。
除此之外，可先提供適用于制造透鏡本體10的模仁，注入上述微透鏡
6用材料后，再依需求進行硬化、脫模、表面修整等步驟而先形成不具凹凸結(jié)
構(gòu)20的透鏡本體10。接下來，再經(jīng)由轉(zhuǎn)印、壓印等技術(shù)，將凹凸結(jié)構(gòu)20形 成于透鏡本體10的曲面10a上。通過此制造工藝，透鏡本體10與凹凸結(jié)構(gòu) 20就可以是相同材質(zhì)或不同材質(zhì)。
另外，可如上所述先形成不具凹凸結(jié)構(gòu)20的透鏡本體10后，再通過干 蝕刻(例如等離子體蝕刻)、濕蝕刻等技術(shù)，在曲面10a形成單元凹凸體21。 但是通過蝕刻技術(shù)，較不易控制單元凹凸體21的大小及排列位置，且干蝕 刻制造工藝須在較高溫度下進行，如以有機材料等耐熱性降低的材料形成透 鏡本體10時，有使其品質(zhì)發(fā)生變化的疑慮。故對凹凸結(jié)構(gòu)20的精密度有嚴 格要求、及/或使用耐熱性較低的材料的情況下，則不建議采用蝕刻的制造工 藝來形成凹凸結(jié)構(gòu)20。
在圖1A中，光50通過本發(fā)明優(yōu)選實施例的微透鏡之后，再經(jīng)由透光性 硅膠30，而到達發(fā)光二極管芯片100，即本發(fā)明優(yōu)選實施例的微透鏡是作為 發(fā)光二極管芯片100的收光透鏡。另外，如有其他介面上存在抗反射的需求 例如圖1A所示的透光性硅膠30與發(fā)光二極管芯片IOO之間的介面，可在該 介面形成類似凹凸結(jié)構(gòu)20的抗反射結(jié)構(gòu)例如圖1A所示具有單元凹凸體41 的凹凸結(jié)構(gòu)40。此時，凹凸結(jié)構(gòu)40對光50的折射率，同樣地優(yōu)選為介于光 50的入射端的介質(zhì)對光50的折射率與發(fā)光二極管芯片100對光50的折射率 之間，可幫助光50順利地經(jīng)由凹凸結(jié)構(gòu)40而穿到達發(fā)光二極管芯片100， 而有助于凹凸結(jié)構(gòu)40發(fā)輝其抗反射、提高光50的穿透率的效果。而在本實 施例中，凹凸結(jié)構(gòu)40對光50的折射率，是介于透光性硅膠30對光50的折 射率與發(fā)光二極管芯片100對光50的折射率之間。
在圖1A所示實施例中，本發(fā)明的微透鏡是作為發(fā)光二極管芯片100的 收光透鏡；而在其他實施例中，亦可通過類似于圖1A所示結(jié)構(gòu)或是其他適 當(dāng)結(jié)構(gòu)，將本發(fā)明的微透鏡是作為其他裝置例如CMOS或其他種類的圖像感 測器、太陽能電池、或其他光學(xué)或集能裝置的收光透鏡。
在圖1A、圖1B所示的實施例中，凹凸結(jié)構(gòu)20的每一個單元凹凸體21 均為相對于曲面10a為凸起的結(jié)構(gòu)。而在其他實施例例如圖2所示的實施例 中，微透鏡是在透鏡本體10的曲面10a上具有波狀的凹凸結(jié)構(gòu)60，即凹凸 結(jié)構(gòu)60具有連續(xù)、交錯的凸?fàn)铙w61與凹狀體62，其中凸?fàn)铙w61的材質(zhì)可與透鏡本體10的材質(zhì)相同或相異。而圖2所示結(jié)構(gòu)，視需求亦可修正為連 續(xù)排列數(shù)個凸?fàn)铙w61之后、再接著排列一個或多個凹狀體62、又再接著排 列一個或多個凸?fàn)铙w61;另外，本發(fā)明所屬領(lǐng)域技術(shù)人員可依其需求，任意 排列凸?fàn)铙w61與凹狀體62。而關(guān)于凸?fàn)铙w61與凹狀體62的優(yōu)選或建議的 形狀、尺寸等、以及凹凸結(jié)構(gòu)60的光學(xué)性質(zhì)等，皆相同或等義于圖1A、圖 1B所示的單元凹凸體21，而不再重復(fù)敘述。
在圖1A、圖1B所示的實施例中，凹凸結(jié)構(gòu)20的每一個單元凹凸體21 均為相對于曲面10a為凸起的結(jié)構(gòu)。而在又另一實施例例如圖3所示的實施 例中，形成于微透鏡的透鏡本體10的曲面10a上的凹凸結(jié)構(gòu)70，是具有相 對于曲面10a為凹下的單元凹凸體72。另外，關(guān)于單元凹凸體72的優(yōu)選或 建議的形狀、尺寸等、以及凹凸結(jié)構(gòu)70的光學(xué)性質(zhì)等，皆相同或等義于圖 1A、圖1B所示的單元凹凸體21，而不再重復(fù)敘述。
在圖1A、圖1B所示的實施例中，微透鏡為平凸透鏡；而在其他實施例 中的微透鏡亦可為雙凸透鏡或凹凸透鏡，且圖1A、圖2、圖3所示的各種形 態(tài)的凹凸結(jié)構(gòu)均可視需求應(yīng)用于雙凸透鏡及/或凹凸透鏡的曲面上。
在圖1A、圖1B所示的實施例中，微透鏡為平凸透鏡；而在其他實施例 中的微透鏡例如圖4所示的微透鏡，則為平凹透鏡。圖4所示的微透鏡是包 含透鏡本體15與凹凸結(jié)構(gòu)80，透鏡本體15具有曲面15a，而凹凸結(jié)構(gòu)80 則是位于曲面15a上。凹凸結(jié)構(gòu)80具有多個單元凹凸體81。而圖4所示的 透鏡本體15、凹凸結(jié)構(gòu)80的光學(xué)性質(zhì)及材質(zhì)等，還有單元凹凸體81的優(yōu)選 或建議的形狀、尺寸等，皆相同或等于圖1A、圖IB所示的透鏡本體IO、凹 凸結(jié)構(gòu)20、與單元凹凸體21，而不再重復(fù)敘述。
另一方面，本發(fā)明所屬領(lǐng)域技術(shù)人員亦可視其需求將圖4所示的凹凸結(jié) 構(gòu)80置換為如同圖2或圖3所示的凹凸結(jié)構(gòu)60或70。
在圖4所示的實施例中，微透鏡為平凹透鏡；而在其他實施例中的微透 鏡亦可為雙凹透鏡或凸凹透鏡，且前述可應(yīng)用于圖4所示的實施例中的各種 型態(tài)的凹凸結(jié)構(gòu)均可視需求應(yīng)用于雙凹透鏡及/或凸凹透鏡的曲面上。
通過本發(fā)明，提供一種微透鏡，而可以解決前述現(xiàn)有技術(shù)所面臨的問題。
雖然本發(fā)明已以優(yōu)選實施例公開如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何 本發(fā)明所屬領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍當(dāng)視所附的權(quán)利要求書所界定的范圍為 準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種微透鏡，包含透鏡本體，具有曲面，對具有特定波長范圍的光具有透光性；以及凹凸結(jié)構(gòu)于該曲面上，對具有該特定波長范圍的光具有透光性，該凹凸結(jié)構(gòu)具有多個單元凹凸體，每一個單元凹凸體中的任何兩個點之間的距離，小于該特定波長范圍的最小值。
2. 如權(quán)利要求1所述的微透鏡，其中該凹凸結(jié)構(gòu)對具有該特定波長范圍 的光的折射率，是介于具有該特定波長范圍的光的入射端的介質(zhì)對具有該特 定波長范圍的光的折射率與該透鏡本體對具有該特定波長范圍的光的折射 率之間。
3. 如權(quán)利要求1所述的微透鏡，其中所述多個單元凹凸體的大小相同且 成周期性的排列。
4. 如權(quán)利要求1所述的微透鏡，其中該凹凸結(jié)構(gòu)的材質(zhì)為環(huán)氧樹脂、二 氧化硅、膠材、玻璃、或塑膠材。
5. 如權(quán)利要求1所述的微透鏡，其中該透鏡本體與該凹凸結(jié)構(gòu)為相同材質(zhì)。
6. 如權(quán)利要求1所述的微透鏡，其中該透鏡本體與該凹凸結(jié)構(gòu)為相異材質(zhì)。
7. 如權(quán)利要求1所述的微透鏡，其中所述多個單元凹凸體的高度方向垂直于其所在的該曲面的切線方向。
8. 如權(quán)利要求7所述的微透鏡，其中所述多個單元凹凸體的垂直于該高 度方向的截面積是沿著該高度方向而變化。
9. 如權(quán)利要求1所述的微透鏡，其中所述多個單元凹凸體的高度方向平 行于該微透鏡的光軸。
10. 如權(quán)利要求1所述的微透鏡，其中該微透鏡是作為用于發(fā)光二極管、 CMOS圖像感測器、太陽能電池的收光透鏡。
11 .如權(quán)利要求1所述的微透鏡，其中每相鄰兩個單元凹凸體的距離， 小于該特定波長范圍的最小值。
全文摘要
本發(fā)明公開一種微透鏡。上述微透鏡包含透鏡本體，具有曲面，對具有特定波長范圍的光具有透光性；以及凹凸結(jié)構(gòu)位于上述曲面上，對具有上述特定波長范圍的光具有透光性，上述凹凸結(jié)構(gòu)具有多個單元凹凸體，每一個單元凹凸體中的任何兩個點之間的距離，小于上述特定波長范圍的最小值。本發(fā)明可以簡化制造工藝步驟并節(jié)省材料成本。
文檔編號G02B3/08GK101592746SQ20081010855
公開日2009年12月2日 申請日期2008年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月27日
發(fā)明者王唯科 申請人:采鈺科技股份有限公司