一种基于微球自组装的微透镜阵列模具制造方法技术

本发明专利技术公开一种基于微球自组装的微透镜阵列模具制造方法，包括以下步骤：S1：在基底上通过微球自组装的方法获得单层微球阵列；S2：将具有单层微球阵列的基底置于模具基底的上平面上，使单层微球阵列处于基底和模具基底之间，将基底与模具基底夹持固定，使单层微球阵列与模具基底的相对位置保持不变；S3：将基底、单层微球阵列和模具基底置于镀液中，采用化学镀方法在单层微球阵列间的缝隙中实现镀层沉积；S4：揭去基底和单层微球阵列，得到微透镜阵列模具；S5：将微透镜阵列结构的顶面进行修整加工，使微透镜阵列结构顶端平齐。本发明专利技术能够实现极端尺寸尤其是大深宽比的微透镜阵列模具的高效制造，且微透镜阵列结构一致性高，精度高。度高。度高。

【技术实现步骤摘要】
一种基于微球自组装的微透镜阵列模具制造方法


[0001]本专利技术涉及微透镜
，特别是涉及一种基于微球自组装的微透镜阵列模具制造方法。

技术介绍

[0002]玻璃模压成形是玻璃微透镜阵列加工的主要技术之一，其加工效率高，一致性好，被认为是光学微透镜阵列制造的最有效方法。高精度、高寿命的微透镜阵列模具是实现玻璃微透镜阵列模压成形加工的前提。目前，慢刀伺服车削、超精密铣削、超精密磨削是微透镜阵列模具加工的最主要方法。传统的微透镜阵列模具制造方法如图1所示，首先在模具毛坯上镀金属层，并对镀层进行切平，然后在镀层上对每一个透镜单元逐一进行加工，加工时长取决于透镜单元的数量。然而，这些方法在加工原理上均存在缺陷，难以加工极小尺寸、大深宽比的微透镜阵列。其中，慢刀伺服车削由于存在刀具后角干涉，导致透镜单元深宽比小。同时，中心向四周加工时非均匀的刀具轨迹和切削速度以及对刀误差影响了微透镜阵列整体加工精度和加工一致性。超精密铣削和超精密磨削则受到刀具磨损影响，无法保证大面积微透镜阵列的一致性。此外逐单元加工的方式严重影响了加工效率。因此，传统机械加工方法难以满足极端尺寸微透镜阵列模具高效制造需求。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种基于微球自组装的微透镜阵列模具制造方法，以解决上述现有技术存在的问题，能够实现极端尺寸微透镜阵列模具的制造，制作效率高，且微透镜阵列结构一致性高，精度高。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0005]本专利技术提供一种基于微球自组装的微透镜阵列模具制造方法，包括以下步骤：
[0006]S1：在基底上通过微球自组装的方法获得单层微球阵列；
[0007]S2：将具有所述单层微球阵列的所述基底置于模具基底的上平面上，使所述单层微球阵列处于所述基底和所述模具基底之间，并使所述单层微球阵列与所述模具基底的上平面接触，然后将所述基底与所述模具基底夹持固定，使所述单层微球阵列与所述模具基底的相对位置保持不变；
[0008]S3：将所述基底、所述单层微球阵列和所述模具基底置于镀液中，采用化学镀方法在所述单层微球阵列间的缝隙中实现镀层沉积；
[0009]S4：揭去所述基底和所述单层微球阵列，得到表面具有微透镜阵列结构的所述微透镜阵列模具；
[0010]S5：将步骤S4得到的所述微透镜阵列模具的具有所述微透镜阵列结构的一面进行修整加工，使所述微透镜阵列结构顶端平齐。
[0011]优选地，步骤S1中的所述微球自组装的方法为通过空气
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水界面微球自组装的方法在平面界面上组装微球阵列。
[0012]优选地，步骤S1中的所述微球自组装的方法为通过限域自组装的方法在带有阵列结构的图案化基底上组装微球阵列。
[0013]优选地，步骤S2中，采用超精密加工方式获得具有上平面的所述模具基底。
[0014]优选地，所述基底为聚合物基底或Si平板基底。
[0015]优选地，所述模具基底为磷镍基基底，所述镀层为磷镍基镀层。
[0016]本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：
[0017]本专利技术提供一种基于微球自组装的微透镜阵列模具制造方法，利用微球自组装和化学镀的方法在模具基底上制作微透镜阵列结构，能够实现极端尺寸(大面积、小单元尺寸、大深宽比)微透镜阵列模具的制造，制作效率高，且微透镜阵列结构一致性高，精度高。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1为传统的微透镜阵列模具制造方法的流程图；
[0020]图2为本专利技术提供的基于微球自组装的微透镜阵列模具制造方法的流程图；
[0021]图3为本专利技术中微球气液界面自组装过程示意图；
[0022]图4为本专利技术中微球气液界面自组装形成的自组装微球膜的示意图；
[0023]图5为本专利技术中微球限域自组装过程示意图；
[0024]图6为本专利技术中镀层相邻单元尖部不平整时的结构示意图；
[0025]图7为本专利技术中单层微球阵列为正方形排布的阵列形式的示意图；
[0026]图8为本专利技术中单层微球阵列为六边形排布的阵列形式的示意图；
[0027]图9为本专利技术中微透镜阵列单元的深度和宽度的示意图；
[0028]图中：1
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基底、2
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单层微球阵列、3
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模具基底、4
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镀液、5
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镀层、6
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微透镜阵列模具、7
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去离子水、8
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容器、9
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微球悬浮液、10
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微球、11
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注射器、12
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自组装微球膜、13
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阵列结构。
具体实施方式
[0029]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0030]本专利技术的目的是提供一种基于微球自组装的微透镜阵列模具制造方法，以解决现有技术存在的问题，能够实现极端尺寸微透镜阵列模具的制造，制作效率高，且微透镜阵列结构一致性高，精度高。
[0031]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0032]如图2
‑
图9所示，本实施例提供一种基于微球自组装的微透镜阵列模具制造方法，包括以下步骤：
[0033]S1：在基底1上通过微球自组装的方法获得单层微球阵列2；
[0034]S2：将具有单层微球阵列2的基底1置于模具基底3的上平面上，使单层微球阵列2处于基底1和模具基底3之间，并使单层微球阵列2与模具基底3的上平面接触，然后将基底1与模具基底3夹持固定，使单层微球阵列2与模具基底3的相对位置保持不变；
[0035]S3：将基底1、单层微球阵列2和模具基底3置于镀液4中，采用化学镀方法在单层微球阵列2间的缝隙中实现镀层5沉积；
[0036]S4：揭去基底1和单层微球阵列2，得到表面具有微透镜阵列结构的微透镜阵列模具6；
[0037]S5：将步骤S4得到的微透镜阵列模具6的具有微透镜阵列结构的一面进行修整加工，使微透镜阵列结构顶端平齐。
[0038]其中，单层微球阵列2为正方形排布(图7所示)或六边形排布(图8所示)的阵列形式，分布均匀，无缺陷，通过微球自组装的方法(微球由于范德华力、引力等的作用，自发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于微球自组装的微透镜阵列模具制造方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：在基底上通过微球自组装的方法获得单层微球阵列；S2：将具有所述单层微球阵列的所述基底置于模具基底的上平面上，使所述单层微球阵列处于所述基底和所述模具基底之间，并使所述单层微球阵列与所述模具基底的上平面接触，然后将所述基底与所述模具基底夹持固定，使所述单层微球阵列与所述模具基底的相对位置保持不变；S3：将所述基底、所述单层微球阵列和所述模具基底置于镀液中，采用化学镀方法在所述单层微球阵列间的缝隙中实现镀层沉积；S4：揭去所述基底和所述单层微球阵列，得到表面具有微透镜阵列结构的所述微透镜阵列模具；S5：将步骤S4得到的所述微透镜阵列模具的具有所述微透镜阵列结构的一面进行修整加工，使所述微透镜阵列结构顶端平齐。2.根据权利要求1所述的基于微...

【专利技术属性】
技术研发人员：周天丰，高立恒，王罡，阮本帅，粱志强，刘志兵，解丽静，王西彬，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：