一种微透镜装置及其制造方法制造方法及图纸

一种微透镜装置，包括透明基板以及设置在该透明基板上的微透镜单元，微透镜单元包括透明的支撑部和平滑部，支撑部由多层折射率一致的微型透明树脂片重叠而成，平滑部覆盖支撑部且具有由流体在支撑部上浸润形成的平滑表面。这种微透镜装置无需采用模具在塑料板上压制而成，其制造成本得以降低。本发明专利技术还提供了上述微透镜装置的制造方法。

【技术实现步骤摘要】
一种微透镜装置及其制造方法
本专利技术涉及一种微透镜装置及其制造方法，属于光学透镜的

技术介绍
微透镜一般指特征尺寸(如直径、宽度，以下同)小于1mm，尤其是小于0.2mm的光学透镜。将大量微透镜设置在透镜基板上做成的微透镜装置，可以用在阵列式光学传感器、阵列式发光装置等设备上，具有非常高的应用价值。目前，这种微透镜一般采用硬质模具在透明塑料板上压制而成，其模具需要非常精确地设置多个微透镜的模，开模成本非常高，而且，在压制过程中，模具与塑料板由于存在接触而会损伤，模具的使用次数也存在着限制。由此，这类微透镜装置的制造成本在目前很难降低。
技术实现思路
本专利技术的目的为提供一种微透镜装置，其无需采用模具在塑料板上压制而成，其制造成本得以降低；本专利技术还提供了上述微透镜装置的制造方法。所采用的技术方案如下：一种微透镜装置，其特征为：包括透明基板以及设置在该透明基板上的微透镜单元，所述微透镜单元包括透明的支撑部和平滑部，所述支撑部由多层折射率一致的微型透明树脂片重叠而成，所述平滑部覆盖所述支撑部且具有由流体在所述支撑部上浸润形成的平滑表面。所述透明基板一般可为厚度0.2mm〜2.0mm的透明玻璃基板或厚度10μm〜200μm的耐高温塑料膜(如无色聚酰亚胺膜)。所述微透镜单元可为微型的凸透镜、凹透镜、柱镜、棱镜等可通过光线折射实现聚焦、成像等功能的光学透镜。微透镜单元的特征尺寸可以小于1mm，优选其特征尺寸小于0.2mm。所述支撑部所包含的树脂片的层数一般可由微透镜单元的尺寸、各个树脂片的厚度以及微透镜的立体形状来决定。所述树脂片的厚度优选为2μm〜100μm，优选所述光敏树脂通过挤压涂布(slitcoating)的方式进行设置，由此能够保证每个树脂片的厚度，避免由于树脂片厚度不均且多层累积之后发生畸变而影响到微透镜单元的光学功能。优选所述树脂片由经紫外光照射之后发生固化的负性透明光敏树脂涂层形成，以及通过曝光、显影等黄光工艺形成所需的轮廓(即图形化)，黄光工艺可使构成每个微透镜单元支撑部的树脂片具有高精度的轮廓，避免其轮廓误差过大且多层累积之后发生畸变而影响到微透镜单元的光学功能，除此之外，每次黄光工艺能够同时形成构成巨量微透镜单元的一层树脂片，其制作效率非常高，而作为其图形模具的掩膜板在制作过程中也几乎不会损耗。优选地，在采用黄光工艺的制作过程中，还可通过显影过程的控制，使得树脂片的边缘具有30°—80°的倾斜角，由此可减少其叠加之后的支撑部边缘的不平，更有利于平滑部在其上形成平滑表面。所述平滑部可以为透明的树脂材料，其可通过印刷(如移印、丝印)、点胶、喷涂、黄光等工艺方法设置在支撑部上，并在其(或使其)处于流体状态时与所述支撑部浸润以形成平滑的表面。优选地，所述平滑部与上述树脂片采用相同的树脂材料，由此其在支撑部上不仅具有良好的浸润性，且具有一致的折射率，能够消除平滑部与支撑部之间的界面反射和折射，使得所形成的微透镜单元具有更完好的光学功能。当所述平滑部为热熔性树脂材料时，一般可通过加热烘烤等方式使得其处于流体状态而浸润形成平滑的表面；当所述平滑部为光敏树脂时，其在未固化的状态下可在所述支撑部上浸润，再通过照射紫外光使其固化，以形成所需的平滑部。由此，可通过树脂片的轮廓图形设计，使得所述支撑部初步具有微透镜单元的立体形状，再利用平滑部使微透镜单元表面平滑，最终实现所需的透镜光学功能。这种微透镜装置的微透镜单元主要通过多个树脂层的图形化工艺制作而成，而图形化工艺一般采用预先设有图案的光掩膜板来实现，掩膜板与所加工的微透镜装置无需接触，因而在微透镜装置的制造过程中不存在磨损、压损等消耗，其使用次数不存在限制，能够大幅度降低这种微透镜装置的制造成本。在本专利技术的一优选方案中，所述树脂片由底到顶逐层缩小，使得所述支撑部的边缘具有台阶，所述平滑部覆盖所述台阶，其具有由流体在所述台阶上填充形成的平滑表面。在本专利技术的一优选方案中，所述支撑部由多个圆形的树脂片重叠而成，所述树脂片的半径从底到顶按照负抛物线函数关系逐层递减，由此所形成的微透镜装置包括多个具有凸透镜功能的微透镜单元。在本专利技术的一优选方案中，所述支撑部由多个条形的树脂片重叠而成，所述树脂片的宽度从底到顶按照负抛物线函数关系逐层递减，由此所形成的微透镜装置包括多个具有柱镜功能的微透镜单元。在本专利技术的一优选方案中，所述支撑部由多个条形的树脂片重叠而成，所述树脂片的宽度从底到顶按照线性函数关系逐层递减，由此所形成的微透镜装置包括多个具有棱镜功能的微透镜单元。在本专利技术的一优选方案中，所述微透镜单元在透明基板上排列为阵列，这种微透镜单元可用在阵列式光传感器、阵列式发光装置等设备上。所述微透镜单元的边沿为与基板接触的平滑部，其局部在流体成型之后一般存在畸变，使得局部的透射光会发生异常折射，影响到微透镜单元的透镜功能。为此，在本专利技术的一优选方案中，所述透明基板还设有用于遮挡光线的遮挡层，遮挡层设有与各微透镜单元相对应的透光窗口，而所述微透镜单元的边沿处于其对应透光窗口之外的部分遮挡层上。由此，遮挡层可遮挡掉原本经过微透镜单元边沿(以及微透镜单元之外)的透射光，避免了其影响到微透镜单元的透镜功能。进一步优选地，所述遮挡层为图形化的黑色光敏树脂涂层，尤其是厚度为2μm〜20μm的黑色光敏树脂涂层，其具有良好的遮光性，且能够通过曝光、显影等黄光工艺形成包括大量透光窗口的精确图形。或者，进一步优选地，所述遮挡层为图形化的金属层，金属层的遮光性更好，厚度可做得更薄(小于1μm)，能够进一步减少对微透镜单元形状的影响。所述金属层可以采用磁控溅射等方式制作而成，再通过光刻等黄光工艺形成包括大量透光窗口的精确图形。更进一步优选其为铬金属层，铬金属层的表面容易氧化变黑以减少其反射光。本专利技术还提供一种微透镜装置的制造方法，包括以下步骤：步骤一、采用黄光工艺在透明基板上重叠多层的微型透明树脂片，形成多个支撑部；步骤二、在所述支撑部上设置流体状态的透明光敏树脂层，所述光敏树脂与支撑部浸润而具有光滑的外表面；进一步照射紫外光，固化所述透明光敏树脂层而形成覆盖在支撑部上的平滑部。优选地，在步骤一之前，上述制造方法还预先在透明基板设置遮挡层，所述遮挡层采用曝光、显影或是光刻等黄光工艺做成包括大量透光窗口的精确图形；以及，在所述步骤一到步骤三中，所述支撑部和平滑部设置在所述透光窗口之上。以下通过附图和实施例来对本专利技术的技术方案做进一步的说明。附图说明图1为实施例一的微透镜装置的部分区域的外形示意图；图2为实施例一的微透镜装置的微透镜单元剖面结构示意图；图3为实施例一的微透镜装置的制造步骤(1)示意图；图4为实施例一的微透镜装置的制造步骤(2)示意图；图5为实施例一的微透镜装置的制造步骤(3)示意图；图6为实施例二的微透镜装置的部分区域的外形示意图；图7为实施例三的微透镜装置的部分区域的外形示意图。...

【技术保护点】
1.一种微透镜装置，其特征为：/n包括透明基板以及设置在该透明基板上的微透镜单元，所述微透镜单元包括透明的支撑部和平滑部，所述支撑部由多层折射率一致的微型透明树脂片重叠而成，所述平滑部覆盖所述支撑部且具有由流体在所述支撑部上浸润形成的平滑表面。/n

【技术特征摘要】
1.一种微透镜装置，其特征为：
包括透明基板以及设置在该透明基板上的微透镜单元，所述微透镜单元包括透明的支撑部和平滑部，所述支撑部由多层折射率一致的微型透明树脂片重叠而成，所述平滑部覆盖所述支撑部且具有由流体在所述支撑部上浸润形成的平滑表面。


2.如权利要求1所述的微透镜装置，其特征为：所述树脂片由经紫外光照射之后发生固化的负性透明光敏树脂涂层形成，所述光敏树脂涂层通过挤压涂布的方式设置而成。


3.如权利要求2所述的微透镜装置，其特征为：所述树脂片的轮廓通过包括曝光、显影的黄光工艺形成。


4.如权利要求1所述的微透镜装置，其特征为：所述平滑部与所述树脂片采用相同的树脂材料制作而成。


5.如权利要求1所述的微透镜装置，其特征为：所述支撑部由多个圆形的树脂片重叠而成，所述树脂片的半径从底到顶按照负抛物线函数关系逐层递减。


6.如权利要求1所述的微透镜装置，其特征为：所述支撑部由多个条形的树脂片重叠而成，所述树脂片的宽...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈梓林，
申请(专利权)人：陈梓林，
类型：发明
国别省市：广东;44