CN101303421A - 微透镜阵列的制备方法 - Google Patents

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本发明公开了一种微透镜阵列的制备方法，包括如下步骤：步骤一：在模具上涂布UV固化胶；步骤二：将所述涂布了UV固化胶的模具放置在阻聚环境下进行第一次紫外光照射；步骤三：在无阻聚环境中进行第二次紫外光照射；步骤四：剥离。在所述步骤二和所述步骤三之间还可以包括覆盖基底材料的步骤。所述UV固化胶可以为氧阻聚型UV固化胶。所述模具可以为柱状微凸行阵列模具或柱状微凹行阵列模具；本工艺采用二次紫外固化方法可以很好的解决。UV固化胶在制作柱状微凹透镜阵列时所发生的收缩问题，而且不受柱状微透镜阵列拱高大小的限制。

Description

微透镜阵列的制备方法
技术领域
本发明涉及一种柱状微透镜阵列的制备方法，尤其涉及一种可以避免UV胶固化时收缩导致微透镜阵列精度降低的微透镜阵列制备方法。
背景技术
在立体显示技术中，尤其是裸眼立体显示技术中，微透镜阵列的使用越来越广泛，微透镜阵列的生产工艺也日趋成熟和多样，尤其是采用UV固化胶(紫外光照射固化胶)生产微透镜阵列的工艺越来越受到关注和发展。UV固化胶粘剂是由预聚物，活性单体，光引发剂等主成分配以稳定剂、流平剂等助剂组成。其在适当波长的UV光照射下，光引发剂迅速生成自由基或离子，引发预聚物和活性单体聚合交联成网状结构，从而完成与被粘材料的粘接。由于使用UV固化技术，提高了施工的生产效率，防止了溶剂挥发所造成的污染，缩短了固化时间，节约了能源，降低了成本，特别适用于热敏性基材的粘合，这些优点使其获得了快速发展并赋予UV固化胶粘剂强大的竞争力。
采用UV固化胶材料制作柱状微透镜阵列，由于其加工简单，光透过率高，热膨胀系数小，加工精度高，容易加工成膜材且方便运输等优点而得到广泛的应用。在微凹形阵列模具上可制备微凸透镜阵列，在微凸形阵列模具上可制备微凹透镜阵列，下面对现有技术中制作微凹透镜阵列的方法进行详细说明。制备中采用的微凸形阵列模具的材质可以为金属(铜、铁、锡等)，也可以是UV固化胶材料(环氧树脂、聚酯、聚氨酯等)，或者有机聚合物(聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚苯乙烯等)，由于有机聚合物材料具有较高的热膨胀性，受环境温度影响很大，在制备高精度柱状微凹透镜阵列时不能采用。
如果柱状微凸形阵列模具为UV固化胶材料制成，为防止其表面残留基团与用来制作柱状微凹透镜阵列的UV固化胶固化过程中产生交联而导致不能脱模，必须在柱状微凸形阵列模具表面制作隔离膜，由于UV固化胶材料不耐高温，可以选择溅射镀膜方法在柱状微凸形阵列模具表面镀金属膜(如镍、铬)或介质膜(如锡铟氧化物ITO、钛氧化物TixOy及二氧化硅SiO2)，膜厚小于80nm，也可以采用化学接肢方法屏蔽掉表面活性基团。
制备方法包括如下步骤：
步骤一：在模具上涂布UV固化胶。将UV固化胶涂布于柱状微凸形阵列模具上，在UV固化胶上面覆盖一层PET(聚对苯二甲基乙酸酯)材料或玻璃等基底材料，通过调整好间距的辊压机或覆膜机滚压平整，多余胶量被挤出；也可以将UV固化胶涂布后经过间距合适的UV辊涂机使UV固化胶自然流平。涂布完成后的结构图如图1所示，其中附图标记1为柱状微凸形阵列模具；附图标记2为隔离膜；附图标记3为UV固化胶；附图标记4为基底材料。
步骤二：紫外光固化。将涂布完成的微凸形阵列模具放置在无氧环境中，如氮气环境等，用紫外灯照射使UV固化胶固化。固化后的结构如图2所示。
步骤三：剥离。可以人工剥离也可以机械剥离得到柱状微凹透镜阵列。剥离后的结构如图3所示。
但是上述制备方法中，由于大部分UV固化胶在紫外固化过程中具有体积收缩的特性，而且由于柱状微凸形阵列模具是非平面的，通常制备出来的微凹透镜阵列用于制作液晶双折射光栅，用在2D/3D切换立体显示器中，柱状微凹透镜阵列的拱高通常需要在150um左右，这就导致了UV固化胶在固化过程中的收缩是非均匀的，因此容易因为收缩而导致所得到的柱状微凹透镜阵列与柱状微凸形阵列模具不能吻合，也就不能获得想要的微凹透镜阵列。图4为固化后的局部区域的放大图，由于UV固化胶于基底材料的黏附性大于与柱状微凸形阵列模具的黏附性，而产生了较大的收缩区域5，破坏了原有的拱高与半径。同样，制作柱状微凸透镜阵列也可以采用上述类似的方法，仅仅将微凸形阵列模具替换成微凹形阵列模具。
由于所制备的柱状微凹透镜阵列需要具备一定的硬度和折射率，因此在UV固化胶材料的选择或合成UV固化胶的方法和工艺选择上受到很大限制，折射率匹配但硬度较大的UV固化胶将不能被应用，硬度越大，收缩的越厉害。如果采用几种UV固化胶制成混合物，硬度可以降低，收缩可以减小，但折射率将受到影响，导致柱状微凹透镜阵列的应用达不到理想效果；而且在制作UV固化胶混合物的时候还会造成成本的增加。
发明内容
本发明的目的在于提供一种不用增加成本，而且能获得固化后与模具很好吻合的柱状微凸透镜阵列或柱状微凹透镜阵列的柱状微透镜阵列制备方法。
为了实现本发明的目的，采用如下技术方案：
本发明提供一种微透镜阵列的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：在模具上涂布UV固化胶；
步骤二：将所述涂布了UV固化胶的模具放置在阻聚环境下进行第一次紫外光照射；
步骤三：在无阻聚环境中进行第二次紫外光照射；
步骤四：剥离。
在所述步骤二和所述步骤三之间还可以包括覆盖基底材料的步骤。
在所述步骤二和所述步骤三之间还可以包括涂平未固化的UV固化胶的步骤。
所述UV固化胶可以为氧阻聚型UV固化胶。
所述模具可以为柱状微凸行阵列模具，相应的，所述微透镜阵列为柱状微凹透镜阵列。
所述模具可以为柱状微凹行阵列模具，相应的，所述微透镜阵列为柱状微凸透镜阵列。
本工艺采用二次紫外固化方法可以很好的解决具有较大硬度的UV固化胶在制作柱状微凹透镜阵列时所发生的收缩问题，使得对成品UV固化胶的选择或配置UV固化胶的工艺和原材料无特殊要求，而且不受柱状微透镜阵列拱高大小的限制。
附图说明
图1为现有技术中在模具上涂布UV固化胶后的结构图；
图2为现有技术中经过紫外光照射固化后的结构图；
图3为现有技术中将固化后的透镜从模具上剥离后的结构图；
图4为现有技术中经过紫外光照射固化后的局部区域放大图；
图5为本发明制备透镜阵列的流程图；
图6为本发明方案中第一次紫外光照射固化后的结构图；
图7为本发明方案中的第二次紫外光照射固化后的结构图；
图8为本发明方案中的第二次固化后的局部区域放大图。
具体实施方式
本发明的制备方法如下如图5所示，本实施例同样以采用柱状微凸形阵列模具制备柱状微凹透镜阵列为例进行说明，包括如下步骤：
步骤一：在模具上涂布UV固化胶(本实施例中选用氧阻聚UV固化胶)。利用UV固化胶辊涂设备进行UV固化胶涂布并流平，可使UV固化胶比柱状微凸行阵列模具最高处高30um左右，这可以根据所需厚度灵活调整。
步骤二：将涂布UV固化胶的模具放置在有氧环境下进行第一次紫外光照射。可采用60瓦紫外灯进行照射，照射距离50cm，照射时间小于1分钟(时间长短可以根据具体情况灵活设定)；由于两个凸透镜的连接处(收缩区域)厚度最大，且为无氧环境，在此处的固化程度能达到80％，从此处开始往上逐渐固化，但UV固化胶表面与氧气接触导致一定厚度内不会固化，由于两个凸透镜的连接处的UV固化胶发生固化后体积缩小，这时表面的未固化UV固化胶会进行补充、流平，经过照射后的UV固化胶会在表面留有厚度比较均一的一层未固化层。图6所示为第一次照射后的结构图。
步骤三：覆盖基底材料压平或使得没有固化的UV固化胶流平(如果在步骤二中能够流平，就不需要采取专门的去使没有固化的UV固化胶流平这个步骤)。在未固化的UV固化胶上面覆盖PET或玻璃等基底材料，通过调整好间距的辊压机或覆膜机滚压平整，多余胶量被挤出。也可以将UV涂布后经过间距合适的UV辊涂机使UV固化胶自然流平，以便下一步的固化，因此，覆盖基地材料也不是必须的。
步骤四：在无氧环境中进行第二次紫外光照射固化。由于未固化的UV固化胶的厚度基本相同，此时UV固化胶在固化时收缩基本上是线性的，不会出现不同部位收缩差别很大的情况。图7所示为第二次紫外光照射固化后的结构图。图8所示为固化后的局部区域放大图，很明显，收缩幅度明显减小。
步骤五：剥离。可以人工剥离也可以机械剥离得到与模具基本吻合的柱状微凹透镜阵列。
同样，制作柱状微凸透镜阵列也可以采用上述类似的方法，仅仅将微凸形阵列模具替换成微凹形阵列模具。
本发明中采用的UV固化胶显然是氧阻聚UV固化胶，同样我们可以采用其它阻聚方式的UV固化胶，在相应的阻聚和无阻聚环境下进行两次固化，同样可以达到相同的效果。
本工艺采用二次紫外光固化方法可以很好的解决具有较大硬度的UV固化胶在制作柱状微透镜阵列时所发生的收缩现象，提高了表面平整度，使得对成品UV固化胶的选择或配置UV固化胶混合物的工艺和原材料无特殊要求，而且不受柱状微透镜阵列拱高大的限制。
上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的技术人员在本方法的启示下，在不脱离本方法宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多变形，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1、一种微透镜阵列的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：在模具上涂布UV固化胶；
步骤二：将所述涂布了UV固化胶的模具放置在阻聚环境下进行第一次紫外光照射；
步骤三：在无阻聚环境中进行第二次紫外光照射；
步骤四：剥离。
2、根据权利要求1所述的微透镜阵列的制备方法，其特征在于，在所述步骤二和所述步骤三之间还包括覆盖基底材料的步骤。
3、根据权利要求1所述的微透镜阵列的制备方法，其特征在于，
在所述步骤二和所述步骤三之间还包括涂平未固化的UV固化胶的步骤。
4、根据权利要求1至3中任一项所述的微透镜阵列的制备方法，其特征在于，所述UV固化胶为氧阻聚型UV固化胶。
5、根据权利要求1至3中任一项所述的微透镜阵列的制备方法，其特征在于，所述模具为柱状微凸行阵列模具，所述微透镜阵列为柱状微凹透镜阵列。
6、根据权利要求1至3中任一项所述的微透镜阵列的制备方法，其特征在于，所述模具为柱状微凹行阵列模具，所述微透镜阵列为柱状微凸透镜阵列。
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