專利名稱：偏振光學(xué)元件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種例如結(jié)合在圖像捕捉設(shè)備中的偏振光學(xué)元件。
技術(shù)背景偏振光學(xué)元件是公知的，如在日本特開專利公報No. 2004-271558和 No. 2006-201540中公開的偏振光學(xué)元件。例如在生產(chǎn)偏振光學(xué)元件時在 玻璃基板上形成抗蝕膜。利用納米壓印將預(yù)定圖案轉(zhuǎn)印到抗蝕膜上?？?蝕膜被以預(yù)定輪廓構(gòu)圖。然后對玻璃基板進(jìn)行干蝕刻。在抗蝕膜外側(cè)的 位置對玻璃基板進(jìn)行雕刻。例如在玻璃基板的表面上形成平行槽。在玻 璃基板的表面上形成鋁膜，從而在移除抗蝕膜之后將槽填實。之后將鋁 膜從玻璃基板的表面移除。因此在玻璃基板的槽中形成由鋁制成的膜條 帶。這樣就制成了偏振光學(xué)元件。在這種傳統(tǒng)方法中，需要昂貴的設(shè)備進(jìn)行干蝕刻。利用這種設(shè)備進(jìn) 行干蝕刻并不容易。另外，利用對人體和環(huán)境有害的氯氣進(jìn)行干蝕刻。 如果抗蝕膜的厚度不恒定，殘余抗蝕膜就留在玻璃基板的表面上位于抗 蝕膜條帶之間。因而玻璃基板的表面不能進(jìn)行干蝕刻。需要基于很高的 技巧來調(diào)整抗蝕膜的厚度，以防止產(chǎn)生殘留。本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點將部分地在以下說明中進(jìn)行闡述，部分將 由于該說明而變得清楚，或者可以通過實施本發(fā)明來認(rèn)識到這些目的和 優(yōu)點。本發(fā)明的目的和優(yōu)點將通過特別是在所附權(quán)利要求中指出的要素 和組合來實現(xiàn)和獲得。應(yīng)該理解的是，上述概括描述和如下詳細(xì)描述都只是示例性和說明性的，并不是如所要求保護(hù)的那樣構(gòu)成本發(fā)明的限制。 發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明的目的是提供一種偏振光學(xué)元件及其制造方法，從而 簡化生產(chǎn)過程而無需干蝕刻。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種制造偏振光學(xué)元件的方法，該 方法包括在基板的表面上形成活性樹脂薄膜；將位于所述活性樹脂薄 膜的表面上的多個平行桿推靠在所述基板的所述表面上，從而在所述平 行桿中的相鄰桿之間形成由活性樹脂制成的多個膜條帶；將所述膜條帶 固化；在所述基板的所述表面上形成不透光膜，以覆蓋在所述膜條帶上； 以及沿著與所述基板的所述表面平行的平面施加拋光處理，使得交錯布 置的所述膜條帶和所述不透光膜條帶沿著該平面露出。在該方法中，所述平行桿被推靠在所述基板的表面上。因此，在所 述平行桿的相鄰桿之間形成由活性樹脂制成的膜條帶。這些膜條帶的厚 度能夠以方便的方式進(jìn)行調(diào)節(jié)。所述不透光膜形成在所述基板的表面上 以覆蓋在所述膜條帶上。因而所述膜條帶和所述不透光膜條帶交錯布置。 無需例如干蝕刻就能夠生產(chǎn)偏振光學(xué)元件。偏振光學(xué)元件的生產(chǎn)過程能 夠得以簡化。偏振光學(xué)元件的生產(chǎn)成本能夠降低。在該方法中，將所述膜條帶的折射率設(shè)定成在所述膜條帶固化后與 所述基板的折射率相等。而且該方法允許采用由光固化樹脂和熱固化樹 脂中的一種制成的活性樹脂薄膜。偏振光學(xué)元件例如結(jié)合在驗證單元中。 該驗證單元例如結(jié)合在自動交易機中。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種偏振光學(xué)元件，該偏振光學(xué)元 件包括具有透光性的玻璃基板；具有透光性的多個樹脂膜條帶，這些 樹脂膜條帶布置在所述基板的表面上；以及在所述樹脂膜條帶中的相鄰 條帶之間的位置處形成在所述基板的所述表面上的多個不透光膜條帶。 這種偏振光學(xué)元件可以基于上述方法以相對簡便的方式生產(chǎn)。偏振光學(xué) 元件的生產(chǎn)過程能夠得到簡化。偏振光學(xué)元件的生產(chǎn)成本能夠降低。在該偏振光學(xué)元件中將所述玻璃基板的折射率設(shè)定成與所述樹脂膜條帶的折射率相等。所述樹脂膜條帶由光固化樹脂和熱固化樹脂中的一 種制成。


從如下結(jié)合附圖對優(yōu)選實施方式的描述中將清楚本發(fā)明的上述及其 他目的、特征和優(yōu)點，在附圖中圖1是示意性地示出作為根據(jù)本發(fā)明的自動交易機的具體實施例的 自動柜員機的立體圖；圖2是示意性地示出結(jié)合在根據(jù)本發(fā)明的驗證單元中的圖像捕捉設(shè) 備的結(jié)構(gòu)的剖視圖；圖3是示意性地示出圖像捕捉設(shè)備的分解圖；圖4是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明實施方式的偏振光學(xué)元件的立體圖；圖5是示意性地示出為了生產(chǎn)偏振光學(xué)元件而制備的基板的立體圖；圖6是示意性地示出在基板表面上形成活性樹脂薄膜的過程的立體圖；圖7是示意性地示出在基板表面上形成活性樹脂薄膜的過程的立體圖；圖8是示意性地示出將平行桿推靠在基板表面上的過程的立體圖； 圖9是示意性地示出在基板表面上形成由活性樹脂制成的膜條帶的過程的立體圖；以及 圖10是示意性地示出在施加拋光處理之前被鋁膜覆蓋的基板的立體圖。
具體實施方式
圖1示意性示出了作為自動交易機的具體實施例的自動柜員機 (ATM) 11。 ATM11允許各種類型的交易，例如提取現(xiàn)金、向自己帳戶存 入現(xiàn)金、向他人帳戶存入現(xiàn)金、轉(zhuǎn)賬等。ATM 11包括箱形外殼12。在外殼12的前部形成鈔票開口 13和硬幣開口 14。附接有開/閉蓋以將鈔票開 口 13和硬幣開口 14均關(guān)閉。使用者分別將鈔票和硬幣放入鈔票開口 13 和硬幣開口 14或從鈔票開口 13和硬幣開口 14取出鈔票和硬幣，以進(jìn)行現(xiàn)金的提取/存入或轉(zhuǎn)賬。在外殼12的前部形成卡槽15和存折槽16。卡槽15被設(shè)計成例如 用于接收具有磁條的塑料ATM卡或具有芯片的塑料智能卡，以進(jìn)行各種 類型的交易。存折槽16被類似地設(shè)計成用于接收存折。在所接收的存折 中記錄交易。在外殼12中還結(jié)合有輸入裝置，即觸摸屏面板17，以進(jìn)行 各種類型的交易。在觸摸屏面板17的屏幕上例如顯示選擇按鍵、數(shù)字鍵、 字符或字母鍵。當(dāng)在觸摸屏面板17的表面上觸摸這些按鍵、數(shù)字鍵和字 符鍵時，相應(yīng)的處理、數(shù)字和字符就被輸入到ATM 11中。在外殼12的前部中與觸摸屏面板17相鄰的位置處結(jié)合有驗證單元 18。驗證單元18用于ATM11的使用者的個人身份驗證。驗證單元18包 括圖像捕捉設(shè)備。稍后將描述該圖像捕捉設(shè)備。圖像捕捉設(shè)備設(shè)計成捕 捉使用者的手掌的靜脈圖像。結(jié)合在ATM 11中的生物驗證軟件執(zhí)行個人 身份驗證。生物驗證軟件例如存儲在存儲設(shè)備中。在生物驗證軟件中， 將捕捉到的靜脈圖像數(shù)據(jù)與預(yù)先登記的靜脈圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，從而檢 測在這兩個圖像之間的特征上的相似性和差異。圖2示意性地示出了結(jié)合在驗證單元18中的圖像捕捉設(shè)備21。圖 像捕捉設(shè)備21包括箱形殼體22。在殼體22中結(jié)合有用于照相機板的第 一基板23。另參見圖3，在第一基板23上安裝有圖像傳感器24。圖像傳 感器24例如是CM0S (互補金屬氧化物半導(dǎo)體)圖像傳感器。圖像傳感器 24設(shè)計成基于在每個像素處所接收的光量來檢測圖像。偏振光學(xué)元件25 置于圖像傳感器24上。偏振光學(xué)元件25設(shè)計成將導(dǎo)向圖像傳感器24的 光轉(zhuǎn)換成具有線性偏振的光束。稍后將詳細(xì)描述偏振光學(xué)元件25。光學(xué)單元26置于第一基板23的表面上的圖像傳感器24上。在光學(xué) 單元26中結(jié)合有諸如聚光透鏡的透鏡光學(xué)系統(tǒng)。光學(xué)單元26與形成在 殼體22的頂板中的開口 27相對。在開口 27中裝配有可見光截止濾波器 28?？梢姽饨刂篂V波器28用于防止可見光或可見光譜通過開口 27朝向光學(xué)單元26進(jìn)入殼體22。在光學(xué)單元26上例如附接有臺階狀的圓筒罩 29。罩29用于防止非期望的光從預(yù)定范圍之外進(jìn)入光學(xué)單元26。在第一基板23的表面上在光學(xué)單元26的周邊安裝有發(fā)光元件31 。 發(fā)光元件31朝向開口 27輸出近紅外光。在第一基板23的表面上設(shè)置漫 射器32和偏振光學(xué)元件33。偏振光學(xué)元件33設(shè)計成將從發(fā)光元件31輸 出的近紅外光轉(zhuǎn)換成具有線性偏振的光束。圓筒形導(dǎo)光體34例如置于偏 振光學(xué)元件33上。該圓筒形導(dǎo)光體34用于將從發(fā)光元件31輸出的近紅 外光通過開口 27引導(dǎo)到外部空間。這樣，近紅外光通過開口 27以均勻 的強度照射到外部空間中的預(yù)定圖像捕捉區(qū)域A。偏振光學(xué)元件33中的 每一個的結(jié)構(gòu)都與上述偏振元件25的結(jié)構(gòu)相同。在殼體22中第一基板23下方的位置處裝有用于控制器電路板的第 二基板35。第二基板35通過第一連接器36電連接至第一基板23。在第 二基板35上安裝有用于連接至外部裝置的第二連接器37。第二基板35 例如通過第二連接器37電連接至結(jié)合在ATM 11中的母板(未示出)。線 魂38例如可聯(lián)接到第二基板35上的第二連接器37，以連接至母板。這 樣能夠控制圖像捕捉設(shè)備21的操作。同時，由圖像捕捉設(shè)備21捕捉的確定靜脈圖像的數(shù)據(jù)能夠被輸出到母板?，F(xiàn)在，假定在ATM 11的驗證單元18中進(jìn)行個人身份驗證。使用者 將手掌置于幵口 27上方。發(fā)光元件31發(fā)出近紅外光。近紅外光通過導(dǎo) 光體34從開口 27照射到手掌。如傳統(tǒng)中所公知，近紅外光被吸收到在 靜脈中流動的紅血球中的血紅蛋白中。因此在被手掌反射的近紅外光中 產(chǎn)生強度分布。被反射的近紅外光通過光學(xué)單元26引導(dǎo)到圖像傳感器24 中。圖像傳感器24向母板輸出靜脈的圖像數(shù)據(jù)。將捕捉到的靜脈圖像數(shù) 據(jù)與預(yù)先登記的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。以這種方式進(jìn)行個人身份驗證。圖4示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的偏振光學(xué)元件25、 33。 偏振光學(xué)元件25、 33例如包括呈扁平長方體形狀的基板41?；?1是 具有透光性的玻璃基板。多個樹脂膜條帶42彼此平行地布置在基板41 的表面上。各樹脂膜條帶42例如以桿的形狀形成，該桿具有與其縱向軸 線垂直設(shè)定的矩形截面。該桿被接收在基板41的位于與所述縱向軸線平行延伸的其中一個平行表面處的表面上。光穿過樹脂膜條帶42。樹脂膜 條帶42的折射率被設(shè)定成與基板41的折射率相等。樹脂膜條帶42例如 可以由光固化樹脂制成。這里，光固化樹脂例如是諸如由Toyo Gosei有 限公司生產(chǎn)的"PAK-01 "之類的紫外線固化樹脂。在基板41的表面上在樹脂膜條帶42的相鄰條帶之間的位置處形成 有不透光膜條帶43。樹脂膜條帶42和不透光膜條帶43交錯布置在基板 41的表面上。各不透光膜條帶43例如以與樹脂膜條帶42相同的方式形 成為矩形桿形狀。光不能通過不透光膜條帶43。不透光膜條帶43由例如 鋁的金屬材料制成?？蛇x的是，不透光膜條帶43可以由諸如鎢、銅、金、 銀、鎳、鈦和鉻之類的其中一種金屬材料制成。偏振光學(xué)元件25、 33允 許近紅外光穿過樹脂膜條帶42，但在不透光膜條帶43中近紅外光被吸收。 因此通過偏振光學(xué)元件25、 33將近紅外光轉(zhuǎn)換成具有線性偏振的光束。每個偏振光學(xué)元件25、 33沿著基板41的周邊都具有矩形輪廓。該 矩形輪廓的尺寸(長邊X短邊)為例如7mmX5mm或10mmX6mm。沿著基 板41的長邊限定的單個樹脂膜條帶42的寬度Wi設(shè)定為例如大約80nm。 同樣，沿著基板41的長邊限定的單個不透光膜條帶43的寬度W2設(shè)定為 例如大約60nm。在垂直于基板41的表面的垂直方向測量的樹脂膜條帶 42和不透光膜條帶43的厚度設(shè)定為例如大約150nm。接下來描述制造偏振光學(xué)元件25、 33的方法。如圖5所示，制備例 如扁平長方體形的基板51?；?1的尺寸足夠大，使得例如從基板51 切割出兩個或更多個基板41?；?1由玻璃制成。在基板51的前表面 上施加光固化樹脂。這樣在基板51的前表面上形成活性或固化樹脂薄膜 52,如圖6所示。該光固化樹脂為上述例如"PAK-01 "之類的紫外光固 化樹脂。活性樹脂薄膜52的厚度設(shè)定為例如大約150nm。如圖7所示，制備壓模53。壓模53包括例如扁平長方體形的主體 54。主體54的下表面為平坦表面。與主體54的下表面一體地形成有轉(zhuǎn) 印圖案，即平行桿55。單個平行桿55具有垂直于桿的縱向軸線設(shè)定的矩 形截面。該桿在平行于縱向軸線延伸的其中一個平行表面處接收在主體 54上。在平行桿55的相應(yīng)相鄰桿之間限定槽56。平行桿55的與主體54的平坦下表面平行延伸的暴露表面或頂表面限定在一平面內(nèi)。平行桿55 的輪廓對應(yīng)于不透光膜條帶43的輪廓。槽56的輪廓對應(yīng)于樹脂膜條帶 42的輪廓。壓模53可以是由例如金屬材料制成的電鑄壓模。如圖8所示，將壓模53推靠在基板51的前表面上。進(jìn)行所謂的納 米壓印。平行桿55的頂表面在置于活性樹脂薄膜52的表面上之后與基 板51的前表面緊密接觸?；钚詷渲∧?2被迫進(jìn)入壓模53的槽56中。 這樣在平行桿55的相鄰桿之間形成由活性樹脂制成的樹脂膜條帶42。然 后例如從基板51的后側(cè)向基板51照射紫外線。紫外線用于使平行桿55 的相鄰桿之間的樹脂膜條帶42固化。然后從基板51移除壓模53。這樣 在基板51的前表面上形成樹脂膜條帶42，如圖9所示。在基板51的前表面上噴鍍鋁，如圖IO所示。因而在基板51的前表 面上形成不透光膜57。不透光膜57覆蓋在樹脂膜條帶42上。在樹脂膜 條帶42的相鄰條帶之間的空間填充有不透光膜57的一部分。然后沿著 與基板51的前表面平行的平面從不透光膜57最寬的上表面或暴露表面 向不透光膜57施加拋光處理。該拋光處理例如可以是化學(xué)機械拋光 (CMP)。因而，交錯布置的樹脂膜條帶42和不透光膜條帶43沿著上述 平面露出，如圖4所示。隨后，可以切割出偏振光學(xué)元件25、 33。在偏振光學(xué)元件25、 33中，樹脂膜條帶42和不透光膜條帶43交錯 布置在基板41的表面上。樹脂膜條帶42基于納米壓印而形成在基板41 的表面上。樹脂膜條帶42的厚度可以以方便方式進(jìn)行調(diào)節(jié)。例如，利用 噴鍍在樹脂膜條帶42的相鄰條帶之間形成不透光膜條帶43。無需干蝕刻 就能夠生產(chǎn)偏振光學(xué)元件25、 33。偏振光學(xué)元件25、 33的生產(chǎn)過程能夠 得以簡化。偏振光學(xué)元件25、 33的生產(chǎn)成本能夠降低。除了利用壓模53之外，可以將諸如電子束(EB)、聚焦離子束(FIB) 等激光束照射到活性樹脂薄膜52上，以形成樹脂膜條帶42?；钚詷渲?膜52在限制區(qū)域內(nèi)暴露于激光束。活性樹脂薄膜52因而基于該曝光而 固化或硬化?；钚钥晒袒瘶渲∧?2在被曝光的限制區(qū)域周圍的非曝光 區(qū)域上未固化。移除活性樹脂薄膜52的未固化部分。這樣從活性樹脂薄 膜52形成樹脂膜條帶42。壓模53可以由具有透光性的材料制成。可以在壓模53后方向基板51照射紫外線。
在偏振光學(xué)元件25、 33中，樹脂膜條帶42可以由諸如熱固化樹脂 而不是上述光固化樹脂之類的活性樹脂制成。這里，熱固化樹脂可以是 優(yōu)選用于印刷電路板等中的絕緣間層的樹脂。這種樹脂包括例如由曰立 化學(xué)有限公司生產(chǎn)的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和"HSG-255 "。由熱固
化樹脂制成的條帶42以與上述相同的方式而具有透光性。同樣，由熱固 化樹脂制成的條帶42的折射率設(shè)定成等于基板41的折射率。
向基板51的前表面施加呈液態(tài)的熱固化樹脂，以生產(chǎn)偏振光學(xué)元件 25、 33。這樣在基板51的前表面上形成活性樹脂薄膜52。然后以與上述 相同的方式將壓模53推靠在基板51的前表面上。由于活性樹脂薄膜52 由熱固化樹脂制成，因此熱固化樹脂響應(yīng)于向活性樹脂薄膜52上施加的 熱而在平行桿55的相鄰桿之間固化或硬化。進(jìn)行所謂的熱壓印。隨后， 可以進(jìn)行上述處理。
所述實施方式的次序并不代表本發(fā)明的優(yōu)勢和劣勢。盡管已經(jīng)詳細(xì) 追描述了本發(fā)明的實施方式，但是應(yīng)理解，在不脫離本發(fā)明的精神和范 圍的情況下可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改變、替換或變更。
權(quán)利要求
1、一種制造偏振光學(xué)元件的方法，該方法包括在基板的表面上形成活性樹脂薄膜；將位于所述活性樹脂薄膜的表面上的多個平行桿推靠在所述基板的所述表面上，從而在所述平行桿中的相鄰桿之間形成由活性樹脂制成的多個膜條帶；將所述膜條帶固化；在所述基板的所述表面上形成不透光膜，以覆蓋在所述膜條帶上；以及沿著與所述基板的所述表面平行的平面施加拋光處理，使得交錯布置的所述膜條帶和所述不透光膜條帶沿著該平面露出。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，將所述膜條帶的折射率設(shè)定 成在所述膜條帶固化之后與所述基板的折射率相等。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述活性樹脂薄膜由光固化 樹脂和熱固化樹脂中的一種制成。
4、 一種偏振光學(xué)元件，該偏振光學(xué)元件包括 具有透光性的玻璃基板；具有透光性的多個樹脂膜條帶，這些樹脂膜條帶布置在所述基板的 表面上；以及在所述樹脂膜條帶中的相鄰條帶之間的位置處形成在所述基板的所 述表面上的多個不透光膜條帶。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的偏振光學(xué)元件，其中，將所述玻璃基板的 折射率設(shè)定成與所述樹脂膜條帶的折射率相等。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的偏振光學(xué)元件，其中，所述樹脂膜條帶由 光固化樹脂和熱固化樹脂中的 一種制成。
7、 一種包括根據(jù)權(quán)利要求4的偏振光學(xué)元件的驗證單元。
8、 一種包括根據(jù)權(quán)利要求7的驗證單元的自動交易機。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種偏振光學(xué)元件及其制造方法。在基板的表面上形成活性樹脂薄膜。將位于活性樹脂薄膜表面上的多個平行桿推靠在所述基板的表面上，從而在所述平行桿中的相鄰桿之間形成由活性樹脂制成的多個膜條帶。將膜條帶固化。膜條帶的厚度能夠以方便的方式調(diào)節(jié)。在基板的所述表面上形成不透光膜，以覆蓋在所述膜條帶上。沿著與所述基板的表面平行的平面對基板的表面進(jìn)行拋光處理，從而使交錯布置的膜條帶和不透光膜條帶沿著該平面露出。不用干蝕刻就能夠生產(chǎn)偏振光學(xué)元件。
文檔編號G02B5/30GK101533117SQ200810179549
公開日2009年9月16日 申請日期2008年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月14日
發(fā)明者飯?zhí)镞M(jìn) 申請人:富士通株式會社