一種藍寶石攝像頭鏡片及其製備方法與流程
2023-06-26 07:53:22 1
本發明屬於攝像頭鏡片的技術領域，具體地說是一種主要應用在手機、平板電腦等移動終端上的藍寶石攝像頭鏡片及其製備方法。
背景技術：
近年來，智慧型手機、平板電腦等移動終端已經在國內外得到大規模推廣使用，成為人們生活中無可替代的必備品。其中，高像素拍照功能已經是智慧型手機不可或缺的標配功能之一，從而對手機攝像頭鏡片提出了高透射率、高耐磨性等性能要求。藍寶石材料由於其高硬度、耐磨損和透光波段寬等物理化學及光學特性，已經作為高端智慧型手機攝像頭鏡片而得到廣泛應用。為了增加智慧型手機外觀形態的美觀效果，行業內製造商在手機鏡片上引入了各類裝飾設計，如太陽紋、CD紋等。
目前，藍寶石材料作為手機攝像頭鏡片本身和鏡片表面裝飾件設計及加工仍存在以下二個方面的不足：
1、相對普通玻璃的折射率n≈1.5，藍寶石材料的折射率高達n≈1.78，高折射率差產生更高的菲涅爾反射損失，從而降低入射光的透射率；另外，被反射的光線影響拍照過程，產生炫光和成像不清晰等現象。
2、傳統的攝像頭鏡片表面圖案主要是通過採用印刷油墨烘烤結合金屬沉積工藝實現，存在加工工藝複雜，圖案容易脫落且色彩單調等問題。此外，由於加工精度不高，在鏡片表面不能實現尺寸與可見光波長相比擬的納米級圖案，因而，基於傳統的加工技術，很難獲得立體感強、色澤豐富的光子晶體結構色。
技術實現要素：
本發明要解決的技術問題是提供一種藍寶石攝像頭鏡片及其製備方法，具有高透射率、立體感強、色澤豐富的特點。
為了解決上述技術問題，本發明採取以下技術方案：
一種藍寶石攝像頭鏡片，包括藍寶石基板，所述藍寶石基板正面設有減反射納米圖形陣列，該藍寶石背面設有中心透光區和光子晶體裝飾區，中心透光區設置在藍寶石背面的中心區域，光子晶體裝飾區設在中心透光區邊緣和藍寶石基板邊緣之間的區域上，該減反射納米圖形陣列、中心透光區和光子晶體裝飾區構成鏡片單元。
所述中心透光區呈圓形，光子晶體裝飾區呈圓環狀排布，光子晶體裝飾區的內徑等於中心透光區的直徑，光子晶體裝飾區的外徑等於藍寶石基板的直徑。
所述光子晶體裝飾區中光子晶體的周期為300nm～10μm，高度為100nm～2μm。
所述光子晶體裝飾區的橫截面形貌包括但不限於三角形、梯形或矩形。
所述減反射納米圖形陣列為周期性規則排布或準周期性規則排布，並且該減反射納米圖形陣列的最近鄰間距為50nm～300nm，高度為50nm～500nm。
所述減反射納米圖形陣列的形貌包括但不限於圓錐體、拋物體或具有漸變折射率的蛾眼結構。
所述中心透光區的直徑為3mm～18mm，藍寶石基板的直徑為4mm～24mm，藍寶石基板的厚度為0.2mm～0.7mm。
一種藍寶石攝像頭鏡片的製備方法，包括以下步驟：
S1，選取雙面拋光的藍寶石基板，進行清洗；
S2，在藍寶石基板正面形成掩膜圖形，掩膜圖形的直徑為50nm～300nm，掩膜圖形的最近鄰間距為50nm～300nm；
S3,將掩膜圖形轉移到藍寶石基板表面，形成減反射納米圖形陣列，該減反射納米圖形陣列的形貌為圓錐體、拋物體或具有漸變折射率的蛾眼結構，納米圖形陣列的高度為50nm～500nm；
S4,對形成有減反射納米圖形陣列的藍寶石基板進行清洗，在該藍寶石基板的背面塗覆光阻層；
S5,在光阻層表面形成光阻掩膜圖形，該光阻掩膜圖形包括被光阻層覆蓋的中心無圖形區域和邊緣周期性圓環狀的光子晶體掩膜圖形區域；
S6，將光阻掩膜圖形轉移到藍寶石基板背面，被光阻層覆蓋的中心無圖形區域形成中心透光區，光子晶體掩膜圖形區域則形成圓環狀光子晶體裝飾區，該圓環狀光子晶體裝飾區的橫截面形貌包括但不限於三角形、梯形或矩形，該圓環狀光子晶體裝飾區的高度為100nm～2μm；
S7,對藍寶石基板進行劃片切割，獲得藍寶石攝像頭鏡片單元。
所述步驟S2中，採用納米壓印方式、納米球自組裝方式或陽極氧化鋁方式在藍寶石正面形成掩膜圖形；步驟S3中，採用等離子體幹法刻蝕或反應離子束刻蝕方法將掩膜圖形轉移到藍寶石基板正面。
所述步驟S5中，採用納米壓印方式、壓印方式或光刻方式在藍寶石基板的背面形成光阻掩膜圖形；步驟S6中，採用等離子體幹法刻蝕或反應離子束刻蝕方式將光阻掩膜圖形轉移到藍寶石基板背面。
本發明通過具有以下有益效果：
1、在藍寶石鏡片表面引入減反射納米圖形陣列結構，可以增加入射光的透射率，並降低反射光的幹擾強度，從而更有利於改善拍照質量和提高成像清晰度。
2、在藍寶石鏡片邊緣引入了光子晶體結構，光子晶體衍射效應產生的五彩斑斕結構色形成立體炫彩效果，增加了手機外觀美感、給人耳目一新的效果。
附圖說明
附圖1為本發明剖面結構示意圖；
附圖2為本發明中鏡片單元背面的俯視示意圖；
附圖3為本發明藍寶石基板上設置多個鏡片單元的結構示意圖；
附圖4為本發明方法的製備流程示意圖。
具體實施方式
為了便於本領域技術人員的理解，下面結合附圖對本發明作進一步的描述。
如附圖1和2所示，本發明揭示了一種藍寶石攝像頭鏡片，包括藍寶石基板2，所述藍寶石基板2正面設有減反射納米圖形陣列1，該藍寶石背面2設有中心透光區4和光子晶體裝飾區3，中心透光區設置在藍寶石背面的中心區域，光子晶體裝飾區設在中心透光區邊緣和藍寶石基板邊緣之間的區域上，該減反射納米圖形陣列1、中心透光區4和光子晶體裝飾區3構成鏡片單元10。中心透光區呈圓形，光子晶體裝飾區呈圓環狀排布，並且通常由多個圓狀分布設置，各圓環間的間隔距離可以均等，也可以不均等，對於各圓環的粗細也可以相同或者不同，光子晶體裝飾區的內徑等於中心透光區的直徑，光子晶體裝飾區的外徑等於藍寶石基板的直徑。在同一個藍寶石基板2上可同時設置多個鏡片單元10，相鄰的鏡片單元之間可按照一定間隔距離規則排布，或者不規則排布。
此外，光子晶體裝飾區中光子晶體的周期為300nm～10μm，高度為100nm～2μm。光子晶體裝飾區的橫截面形貌包括三角形、帶有側壁弧度的類三角形、梯形或矩形，或者其他形狀，在此並無具體限定。
減反射納米圖形陣列為周期性規則排布或準周期性規則排布，並且周期為50nm～300nm，高度為50nm～500nm。減反射納米圖形陣列的形貌包括圓錐體、準圓錐體、拋物體或具有漸變折射率的蛾眼結構，或者其他。
另外，中心透光區的直徑為3mm～18mm，藍寶石基板的直徑為4mm～24mm，藍寶石基板的厚度為0.2mm～0.7mm，藍寶石的直徑可以按照手機鏡頭的規格進行靈活選取。
通過發明通過減反射納米圖形陣列，增加入射光的透射率，並降低反射光的幹擾強度，從而更有利於改善拍照質量和提高成像清晰度；而光子晶體裝飾區，利用光子晶體衍射效應產生的五彩斑斕結構色形成立體炫彩效果，增加了手機外觀美感、給人耳目一新的效果。
另一方面，本發明還揭示了一種藍寶石攝像頭鏡片的製備方法，下面通過具體的實施來對該製備方法進行詳細闡述。
實施例一
一種藍寶石攝像頭鏡片的製備方法，採用納米壓印方式結合等離子幹法刻蝕方式來製備藍寶石攝像頭鏡片，其中減反射納米圖形陣列的最近鄰間距為50nm～300nm，光子晶體的周期為300nm～2μm，如附圖3所示，具體包括以下步驟：
S1，首先將2～4英寸的藍寶石基板2進行雙面拋光，拋光後的藍寶石基板厚度控制在0.2mm～0.7mm，清洗去除藍寶石基板表面的汙染物。
S2，在藍寶石基板2的正面旋塗適用於紫外納米壓印的光阻層5，光阻層的厚度為100nm～600nm,該光阻層的厚度取決於膠本身的耐刻蝕性能和減反射納米圖形凸起的高度；將帶有光阻層的藍寶石基板放入納米壓印設備的壓印平臺上，進入納米壓印工藝環節，在藍寶石基板表面複製出與模板圖形尺寸一致的圓柱形納米級掩膜圖形6，該掩膜圖形的直徑為50nm，掩膜圖形的最近鄰間距為100nm。
S3，將帶有圓柱形納米級掩膜圖形6的藍寶石基板2放入等離子體（ICP）設備中進行幹法刻蝕，在藍寶石表面製備減反射納米圖形陣列1，該減反射納米圖形陣列的形貌為圓錐體，該減反射納米圖形陣列的高度為50nm。
S4，將帶有減反射納米圖形陣列1的藍寶石基板2進行清洗，並在藍寶石基板2的背面旋塗光阻層7。
S5，將藍寶石基板2放入納米壓印設備中，採用納米壓印方式在藍寶石基板2的背面製備出光阻掩膜圖形8，該光阻掩膜圖形8包括被光阻層覆蓋的中心無圖形區域和邊緣周期性圓環狀的光子晶體掩膜圖形區域；
S6，將藍寶石基板放入等離子體設備中進行幹法刻蝕，被光阻層覆蓋的中心無圖形區域形成中心透光區4，在藍寶石表面製備出圓環形光子晶體結構形成圓環狀光子晶體裝飾區3，該光子晶體橫截面形貌為三角形，圓環狀光子晶體裝飾區的高度為100nm—1μm。
S7，對藍寶石基板進行清洗後，進行雷射劃片切割，獲得藍寶石鏡片單元。
實施例二
採用納米球自組裝方式、步進式光刻方式結合等離子體幹法刻蝕方式實現藍寶石攝像頭鏡片的方法，其中採用納米球自主裝方式結合等離子體幹法刻蝕方式製備最近鄰間距為100nm—300nm的減反射納米圖形陣列，採用步進式光刻方式製備周期為2μm—10μm的光子晶體結構，具體包括如下製備步驟：
S1，將2～4英寸的藍寶石基板進行雙面拋光，拋光後的藍寶石基板厚度控制在0.2mm～0.7mm，清洗去除該藍寶石基板表面的汙染物。
S2，首先將直徑為100nm～300nm的SiO2納米球材料稀釋到有機溶劑中，並控制SiO2納米球的濃度、比例；然後將藍寶石基板傾斜浸沒到溶劑中，採用溶液揮發或拉伸藍寶石基板的方式，在藍寶石基板正面沉積一層單層SiO2納米球，納米球呈現六角密堆積的準周期排布，SiO2納米小球在刻蝕過程中充當掩膜圖形的作用。
S3，將帶有SiO2納米小球的藍寶石基板放入等離子體（ICP）設備中進行幹法刻蝕，在藍寶石表面製備減反射納米圖形陣列，該減反射納米圖形陣列為拋物體，減反射納米圖形陣列的高度為300 nm。
S4,將帶有減反射納米圖形陣列的藍寶石基板進行清洗，並在藍寶石基板的背面旋塗光阻層。
S5，將藍寶石基板放入Stepper光刻設備中，採用步進式曝光方式在藍寶石基板的背面製備出光阻掩膜圖形，該光阻掩膜圖形包括被光阻層覆蓋的中心無圖形區域和邊緣周期性圓環狀的光子晶體掩膜圖形區域。
S6，將藍寶石基板放入等離子體設備中進行幹法刻蝕，被光阻層覆蓋的中心無圖形區域形成中心透光區，在藍寶石表面製備出圓環形光子晶體結構形成圓環狀光子晶體裝飾區，該光子晶體橫截面形貌為帶有側壁弧度的類三角形，圖形高度500nm—2μm。
S7，對藍寶石基板進行清洗後，進行雷射劃片切割，獲得藍寶石鏡片單元。
實施例三
採用陽極氧化鋁（AAO）方式、步進式光刻方式結合等離子體幹法刻蝕方式實現藍寶石攝像頭鏡片的方法，其中採用AAO技方式結合等離子體幹法刻蝕方式製備最近鄰間距為100nm～300nm的減反射納米圖形凸起陣列，採用步進式光刻技術製備周期為2μm～10μm的光阻晶體結構，具體包括如下製備步驟：
S1，將2～4英寸的藍寶石基板進行雙面拋光，拋光後的藍寶石基板厚度控制在0.2mm～0.7mm，清洗去除該藍寶石基板表面的汙染物。
S2，採用陽極氧化鋁（AAO）方式製備出最近鄰間距為100nm～300nm的AAO薄膜層；採用腐蝕的方式將AAO薄膜層與鋁基底分開，並進行通孔處理；將AAO薄膜層貼附在藍寶石基板的下面，充當刻蝕掩膜圖形。
S3，將帶有AAO薄膜的藍寶石基板放入等離子體（ICP）設備中進行幹法刻蝕，在藍寶石正面製備減反射納米圖形陣列，該減反射納米圖形陣列的形貌為倒立的準圓錐體，減反射納米圖形陣列的高度為500 nm。
S4，將帶有減反射納米圖形陣列的藍寶石基板進行清洗，並在藍寶石基板的背面旋塗光阻層。
S5，將藍寶石基板放入Stepper光刻設備中，採用步進式曝光方式在藍寶石基板的背面製備出光阻掩膜圖形，該光阻掩膜圖形包括被光阻層覆蓋的中心無圖形區域和邊緣周期性圓環狀的光子晶體掩膜圖形區域。
S6，將藍寶石基板放入等離子體設備中進行幹法刻蝕，被光阻層覆蓋的中心無圖形區域形成中心透光區，在藍寶石表面製備出圓環形光子晶體結構形成圓環狀光子晶體裝飾區，該光子晶體橫截面形貌為梯形，圖形高度為100nm—2μm。
S7，對藍寶石基板進行清洗後，進行雷射劃片切割，獲得藍寶石鏡片單元。
此外，對於減反射納米圖形陣列還可以為具有漸變折射率的蛾眼結構或者其他形狀，圓環狀光子晶體裝飾區的橫截面形貌還可以為矩形或者其他形狀。
需要說明的是，以上所述並非是對本發明技術方案的限定，在不脫離本發明的創造構思的前提下，任何顯而易見的替換均在本發明的保護範圍之內。