TWI402163B - 光學元件之製造方法 - Google Patents
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Description
本發明涉及一種光學元件之製造方法，尤其涉及一種壓印成型之光學元件之製造方法。
目前，很多光學元件，例如折射元件、衍射元件等都採用壓印成型(請參見The Novel Fabrication Method and Optimum Tooling Design Used for Microlens Arrays，Proceedings of the 1st IEEE International Conference on Nano/Micro Engineered and Molecular Systems；January 18-21,2006,Zhuhai,China)之方式生產。
一般地，壓印成型係指先將液態或塑性變形材料塗敷於基底上，再以壓印模具壓印成型。如果壓印之光學元件，例如凸透鏡之兩個表面都為光學表面時，有兩種生產方式。一係採用雙面壓印模具，二係採用單面壓印模具壓印成型第一表面之後再將半成品翻轉壓印第二表面。
然，雙面壓印模具之成本太高，單面壓印之問題在於將壓印好之第一表面翻轉過來之後，由於成型面變得不平坦，於第二次壓印時將產生應力集中之問題，當壓印模具向第二表面
施力時，很容易破壞已經成型之第一表面，降低產品良率。
有鑒於此，有必要提供一種可避免破壞已成型之光學表面之壓印成型方法十分必要。
一種光學元件之製造方法，其包括以下步驟：提供一透明基底，其具有一第一表面及與該第一表面相對之第二表面；於該第一表面塗佈光學元件成型材料；於該第一表面壓印成型第一光學表面；提供一承靠模，該承靠模具有一與該第一光學表面相匹配之承靠面；將該承靠面與該第一光學表面抵接；於該第二表面塗佈光學元件成型材料；於該第二表面壓印成型第二光學表面。
相較於先前技術，本發明提供之壓印方法利用承靠模與已成型之第一光學表面相抵接，以使第一光學表面有所承靠，以減少於壓印第二光學表面時由於第一光學表面之不平整而引起之應力集中。
101‧‧‧透明基底
1011‧‧‧第一表面
1012‧‧‧第二表面
1021‧‧‧第一光學表面
102‧‧‧光學成型材料
103、105‧‧‧模具
104‧‧‧承靠模
106‧‧‧光學成型材料
1041‧‧‧承靠面
1051、2041‧‧‧成型面
1023‧‧‧第二光學表面
100‧‧‧光學元件
200‧‧‧第一模具
204‧‧‧第二模具
2001‧‧‧下表面
202‧‧‧中間模具
206‧‧‧基板
圖1係本發明光學元件之製造方法流程圖。
圖2係本發明實施例之透明基底與光學成型材料示意圖。
圖3係本發明實施例第一光學表面之壓印示意圖。
圖4係本發明實施例第二光學表面之壓印示意圖。
圖5係本發明實施例光學元件示意圖。
圖6與圖7係本發明實施例使用之承靠模製造示意圖。
下面將結合附圖，對本發明作進一步的詳細說明。
請參看圖1，本發明光學元件之製造方法包括以下步驟：提供一透明基底，其具有一第一表面及與該第一表面相對之第二表面；於該第一表面塗佈光學元件成型材料；於該第一表面壓印成型第一光學表面；提供一承靠模，該承靠模具有一與該第一光學表面相匹配之承靠面；將該承靠面與該第一光學表面抵接；於該第二表面塗佈光學元件成型材料；於該第二表面壓印成型第二光學表面。
下面將結合圖2至圖5對光學元件之製造方法進行詳細描述。
請參閱圖2，透明基底101具有相對之第一表面1011與第二表面1012，於第一表面1011上塗佈光學成型材料102，該光學成型材料102係熱塑性材料或熱固性材料，且此時呈液態或融熔態，光學成型材料102受熱或受紫外光照射後可固化。
請參閱圖3，將壓印模具103對準光學成型材料102進行壓印，形成第一光學表面1021。然後，紫外光穿過模具103向光
學成型材料102照射，使光學成型材料102固化，最後，脫去模具103，得到光學元件之半成品。
請參閱圖4與圖5，由於半成品已經具有了第一光學表面1021，無論該第一光學表面1021係凸面、凹面、非球面還係階梯面，只要係採用單面壓印機於表面1012進行第二次壓印，不可避免地，第一光學表面1021之不平整性將帶來應力集中之問題。於第二光學表面之壓印過程中，第一光學表面1021各處所受之壓力不同，尤其於第一光學表面1021與普通表面相接處之應力集中問題比較明顯。因此，第一光學表面1021之形狀將會受到破壞。因此，於二次壓印時，本發明採用承靠模104來解決應力集中之問題。
將透明基底101翻轉，使得表面1012朝向壓印機之壓印模具105，並於表面1012塗佈光學成型材料106。承靠模104具有承靠面1041。第一光學表面1021與承靠面1041完全匹配，例如，如果第一光學表面1021係凸面，承靠面為凹面，並且凸出之高度等於凹陷之深度。承靠面1041與第一光學表面1021相抵。
壓印模具105具有成型面1051。將壓印模具105對準壓印成型材料106進行壓印，得到與成型面1051相匹配之第二光學表面1023，於是就形成了光學元件100。
於本實施例中，模具103與模具105均能透光；承靠模104可透光，亦可不透光。
另，若紫外光之照射方向與本實施例所示之照射方向正好相反，則承靠模104必須透光，以便固化光學成型材料106。
請參閱圖6與圖7，本發明所採用之承靠模104之製造過程為：提供一第一模具200與一第二模具204，其中，第一模具200透光，第二模具204之成型面2041與第一光學表面1021之形狀相同；於第一模具200之下表面2001塗佈光學成型材料；第二模具204壓向光學成型材料，利用紫外光固化光學成型材料以形成中間模具202，其中，中間模具202之成型面與光學元件之第一光學表面1021之形狀相同；提供一基板206；於基板206之表面塗佈光學成型材料，中間模具202壓向光學成型材料，再利用紫外光固化或熱固化之方式固化該光學成型材料，即可形成承靠模104。
因此，承靠模104之成型面與第一光學表面1021之形狀匹配。
於該壓印製造中間模具202與承靠模104之過程中，兩種模具之材料均為熱固性材料或熱塑性材料。
可理解，亦可於第二模具204之成型面2041塗佈光學成型材料。
另，由於光學第一表面1021之形狀與中間模具202之成型面形狀相同，於光學材料之彈性與耐壓性較好之條件下，亦可直接利用已壓印了第一光學表面1021之光學元件100作為中間模具來壓印成型承靠模104。
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。
Claims (4)
- 一種光學元件之製造方法，其包括以下步驟：提供一透明基底，其具有一第一表面及與該第一表面相對之第二表面；於該第一表面塗佈光學元件成型材料；於該第一表面壓印成型第一光學表面；提供一承靠模，該承靠模具有一與該第一光學表面相匹配之承靠面；將該承靠面與該第一光學表面抵接；於該第二表面塗佈光學元件成型材料；於該第二表面壓印成型第二光學表面。
- 如申請專利範圍第1項所述之光學元件之製造方法，其中：，該光學元件成型材料為熱塑性材料或熱固性材料。
- 如申請專利範圍第1項所述之光學元件之製造方法，其中：，該承靠模之製造方法包括以下步驟：提供一第一模具與一第二模具，其中，該第一模具具有一下表面，該第二模具具有一與該第一光學表面形狀相匹配之成型面；於該第一模具之下表面及該第二模具之成型面中的任一個塗佈光學成型材料；移動該第一模具及該第二模具中的任一個使該光學成型材料位於該第一模具之下表面與該第二模具之成型面之間； 使該第一模具與該第二模具相壓，並利用紫外光固化該光學成型材料以形成中間模具，其中，該中間模具之成型面與該光學元件之第一光學表面形狀相同；提供一基板，該基板具有一表面；於該基板表面塗佈光學成型材料，該中間模具之成型面對準該光學成型材料下壓，利用紫外光固化該光學成型材料，形成承靠模。
- 如申請專利範圍第1項所述之光學元件之製造方法，其中，該承靠模之製造方法包括以下步驟：將具有第一光學表面之光學元件作為中間模具；提供一基板，該基板具有一表面；於該基板表面塗佈光學成型材料，該中間模具之第一光學表面對準該光學成型材料下壓，固化該光學成型材料，形成承靠模。
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