微透鏡陣列之製作方法METHOD OF MANUFACTURING MICROLENS

專利類型

發明

專利國別 (專利申請國家)

美國

專利申請案號

12/418,263

專利證號

US 8,025,820 B2

專利獲證名稱

微透鏡陣列之製作方法METHOD OF MANUFACTURING MICROLENS

專利所屬機關 (申請機關)

國立中山大學

獲證日期

2011/09/27

技術說明

本發明提出一種新穎且簡單的微透鏡陣列製造方法並採用SU-8 做為材料。SU-8 在可見光與近紅外線波長具有相當高的穿透率並且具有相當高的折射係數因此是製造光學元件的極佳材料。本發明充分利用了SU-8 在製程各階段性質的差異性，提出了一種厚膜SU-8 光阻藉由適當的曝光控制，以不夠的曝光劑量在SU-8 光阻表面形成一層具微孔洞陣列的硬殼結構，並把未曝光的光阻包覆在其中。以已曝光的SU-8 光阻做為壓印模；未曝光的SU-8 光阻做為墨水，當未曝光的SU-8 光阻加熱超過玻璃轉換溫度(Tg)給予適當的壓力，就可以轉印的方式將SU-8 微液滴轉移到基板上形成微透鏡陣列。本發明所提出的微透鏡陣列製造方法並可以改變製程溫度的方式達到控制所欲產生的透鏡曲率。透鏡直徑由50-500 μm 都被成功的製造出，最大的透鏡高度可以達到 200 μm 以上。其數值孔徑可以由0.22 到0.58。此方法製造出的透鏡陣列具有相當好的表面外型的一致性，和極佳的光學性質並且製程簡單快速，適合相關產業的廣泛應用。 微機電與光電產業是目前政府大力推廣之明星產業之一，因此相關的製造技術開發對這些產業的發展扮演了相當重要的角色。其中微透鏡陣列製造技術更是發展的重點之一，微透鏡陣列可以於 : 平面顯示器的效率提升、光通訊藕光、近場光學儲存技術…等應用。而其中目前微透鏡陣列的製造以高分子為材料的製造技術最廣為發展，其優點為最適合快速與低成本的大量製造。 各種以高分子材料為基底的微透鏡陣列技術也已經被提出如：Photoresist reflow 、熱壓或微鑄模成形…等 ，但這些方法都有製程時間長或者需要先以其他複雜且昂貴的為製造技術製造出微壓印的母模。本發明乃提出一種低成本、快速且以SU-8這種具極佳光學及機械性質的材料製造微透鏡陣列的方法，不需要複雜的模具製造技術與長時間的烘烤過程，以微轉印的方式快速的製造出微透鏡陣列 ，因此非常適合商業或工業化的大量製造程序，且該製程技術相當穩定簡單，因此非常容易進行技術轉移，具有極高之市場潛力。 This invention reports a simple and novel method to fabricate non-spherical microlens arrays utilizing soft stamping the unexposed SU-8 photoresist.A soft stamp is firstly developed by using a dose controlled exposure to form a stamp with a reservoir structure on a glass substrate. The formed SU-8 substrateis then stamped on a bare glass substrate at a temperature upper its glass temperature to fabricate the SU-8 microlens array. The lens diameter from 50 to 500μm can be successfully fabricated. Results show that the formed microlenses have good surface profile, good uniformity and good optical properties. The focal length of the fabricated microlens can be varied from hundreds to tens of micrometers by controlling the lens dimension and the process temperature. The measured numerical apertures ranging from 0.22 to 0.58 was achieved.

備註

本部(收文號1040002157)同意該校104年1月5日1040000012號函申請終止維護專利(中山)

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