制造微透镜阵列的方法技术

一种用于制造光控制构件，即通常所指的微透镜或微透镜阵列的方法。该方法包括提供光学透明部件束；切割该光学透明部件束，以形成至少一片光学透明部件段；以及加热所述至少一片光学透明部件段的至少一端，以在其上形成透镜面。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种光控制构件，具体地，涉及一种制造用于成像系统、光扫描系统、复印机等的微透镜阵列的方法。
技术介绍
在微型封装中，微透镜阵列为成像应用提供光学适用性。传统上，微透镜定义为直径小于一毫米的透镜；但是有时直径大到五毫米的透镜也被认为是微透镜。一种用于制造微透镜的常用技术通过以选定的光致抗蚀剂涂布基板开始，通过掩模向被光致抗蚀剂涂布的基板辐射曝光，或替代地，对光致抗蚀剂进行灰阶激光曝光。加热基板时，被曝光的光致抗蚀剂熔化，且表面张力将材料拉成凸透镜的形式。光致抗蚀剂的深度决定透镜的焦距。制造微透镜的另一种方法采用离子交换。在该方法中，离子扩散到玻璃棒内，以引起径向折射率分布。折射率在透镜中心最高，并以自中心轴起的径向距离的二次方函数减少。采用离子交换方法制造的微透镜用于在例如远程通信中准直来自光纤的光。微透镜的使用正在从分立的微透镜转向微透镜阵列。用于生产玻璃微透镜阵列的一个制造工艺通常涉及熔融硅的反应离子刻蚀(RIE)。通常，很难满足采用RIE制造的微透镜阵列的所有条件。RIE技术在能生产最终产品之前涉及许多步骤，因而产量通常很小而产品昂贵。压力模制光学品质玻璃来形成微透镜阵列也是众所周知的方法。该方法包括在高温下压缩光学元件预成型物，即通常所知的坯料(gob)，从而形成玻璃透镜元件。在压力模制过程中，坯料插入模腔内。在模制期间，模具处于不含氧的室内。坯料通常位于下模具上，并被加热到玻璃转变温度以上并接近玻璃软化温度。然后上模具与坯料接触，并施加压力使坯料与模腔形状一致。冷却后，从模具中取出透镜。然而，使用一个或多个预成型物压力模制微透镜阵列有许多困难，包括相对公共轴对准每个透镜元件的机械和光学轴，以及相对阵列中的参考点定位每个透镜元件。另外，如果微透镜直径小于1mm，用常规技术加工凸的非球面模腔非常困难。微透镜阵列通常在光敏(如CCD)或发光(如微显示器)硅芯片顶面上形成。首先在硅基板上形成平坦化层。接着，在子像素区域与硅基板中的有源器件准确对准的情况下，在平坦化层上方形成滤色层。另一平坦化层通常形成在滤色层上方，最后光致抗蚀剂材料淀积在第二平坦化层上方。然后利用常规的光刻技术在光致抗蚀剂中形成矩形图案。曝光后，显影步骤移除曝光区域中的光致抗蚀剂，使像素有源区域上方中心岛区域透明。显影以及刻蚀移除这些中心区域之间的光致抗蚀剂材料，并在光致抗蚀剂区域中形成沟槽，这些沟槽分离限定分立微透镜部的光致抗蚀剂岛。接下来，硅基板的深等离子刻蚀会移除基板上方的所有层。然后光致抗蚀剂被剥去，通过控制时间和温度烘烤器件，使微透镜回流形成合适的光学形态。因此，需要一种的改进的方法形成微透镜阵列，该方法可以不涉及常规技术而是采用光学透明材料束的新颖的工艺。
技术实现思路
本专利技术提供一种用于制造光控制构件，通常指用于成像系统、光扫描系统、复印机等的微透镜或微透镜阵列的方法。在本专利技术的一个方面中，提供一种用于。该方法包括将光学透明部件束，例如棒或纤维粘合或结合在一起。该光学透明部件束被切割而形成部件段的片。片的剖面或表面可类似蜂巢状结构。该表面被抛光，以使切割过程生成的粗糙边缘平滑。如有需要，这些片的一面(端)或两面(端)可被修整，使其端面成形为所需形状。所修整的端面暴露于能量源，例如热源、电脉冲(electrical spike)、激光等，使得每个部件段的端面形成透镜段。由本专利技术的方法制造的微透镜阵列可小可大。例如，可使微透镜阵列的尺寸从小于10μm平方到大于70in.×70in.壁式显示单元(wall display unit)。与其它微透镜阵列制造方法不同，每个透镜元件以高度的透镜尺寸均匀性制成。如下更详细的描述，阵列中透镜元件的排列可根据不同应用而固定。本专利技术的范围由在本节引作参考的权利要求限定。通过以下一个或多个实施例的详细描述，将向本领域的技术人员提供本专利技术的实施例的更充分的理解及对其它优点的认识。首先，将参照附图简要描述。附图说明图1是根据本专利技术的一个实施例示出的本专利技术的方法的流程图；图2是示出根据本专利技术的实施例的光学透明部件束的简化表示；图3A是根据本专利技术的实施例的横截图2的束获得的光学透明部件段的切片的简化表示；图3B是根据本专利技术的实施例的单个光学透明部件段的侧视图；图4A是根据本专利技术的实施例示出的经热处理的光学透明部件段阵列的简化侧视图；图4B是根据本专利技术的实施例示出的经热处理的光学透明部件段阵列的简化侧视图；图5是根据本专利技术的实施例的用在包括微透镜阵列的投影系统中的光束形状转换器及光译码器(light interpreter)的简化表示；图6A、6B、6C和6D是根据本专利技术的微透镜阵列的各种结构的简化侧视图；图7A和7B是根据本专利技术的实施例示出的光学透明部件束的简化侧视图；图8A和8B根据本专利技术的实施例示出经刻蚀工艺的标准切割光学透明部件段的简化表示；图9是根据本专利技术的实施例示出的经热处理的光学透明部件段的简化表示。本专利技术的实施例及其优点通过参照以下详细描述而更好理解。应理解相同的参考标号用于指代一个或多个图中所示相同的元件。具体实施例方式图1是示出本专利技术的方法100的流程图。该方法包括提供光学透明部件束，例如玻璃、塑料等制成的光学透明棒或光纤束(s102)。该光学透明部件束被分割或切片成一片或多片光学透明部件段(s104)，每片具有第一面和第二面。每片的厚度可制成任何所需厚度。每片中每个光学透明部件段的端面可被抛光，从而形成光滑的端面。方法100还可包括对片的一面或两面修整(s106)，以将片的表面形成为从平面变为较圆化面的表面。可选地，每个透明部件段的端面可被修整(s107)，从而在透镜元件成形过程中生成可变尺寸和形状的透镜构件。如以下更详细的描述，每片光学透明部件段的一面或两面被施加可提供热处理的能量源，使得在光学透明部件段的一端或两端形成透镜元件(s108)。另外，如有需要，新形成的透镜元件阵列可用薄膜涂敷(s110)。涂层包括用于显示屏应用的防反射或防眩光材料。图2是根据本专利技术的实施例的多个光学透明部件202的束200的简化表示。在一个实施例中，每个光学透明部件202可为棒、柱、纤维或其它可提供光通路的类似形状的部件。所述多个光学透明部件202沿每个部件的纵轴扎束在一起(s102)。所得构件的剖面类似蜂巢形结构。在一个实施例中，光学透明部件202可采用任何合适的粘合剂，例如UV硬化粘合剂等粘合在一起形成束200。优选地，当使用UV粘合剂形成光学透明部件202的束200时，在粘合剂硬化之前用粘合剂填充可能存在于部件之间的任何缝隙。替代地，可在拉制(drawing/polling)过程中形成束200。光学透明部件202可由多种材料制成。例如，在一个实施例中，光学透明部件202由玻璃(SiO2)，塑料、聚合物丝和其它类似的光学透明材料制成。构成束200的每个光学透明部件202的直径和长度通常依据应用确定。例如，在一个实施例中，在制造微透镜阵列时，束200的厚度(即，部件202的长度)大于或至少等于应用所需的微透镜阵列优选的厚度。例如，如图3A所示，为确保合适的厚度，束200可被切(s104)成单个的层或片300，以形成具有厚度t的光学透明部件段302的阵列。因此，光学透明部件2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造微透镜阵列的方法，包括：提供光学透明部件束；切割所述光学透明部件束以形成至少一片光学透明部件段；以及加热所述至少一片光学透明部件段以形成透镜段。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤寅生，
申请(专利权)人：汤寅生，
类型：发明
国别省市：US[美国]