CN108732661A - 一种基于喷墨打印的双层针孔微透镜组合阵列制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于喷墨打印的双层针孔微透镜组合阵列制造方法，本发明提出结合光刻与喷墨打印进行高精度、高对齐度的集成成像双层针孔/微透镜组合阵列的制备，即先利用光刻方法制备黑色圆孔凹槽阵列（即圆孔阵列），利用黑色圆孔进行定位；然后采用喷墨打印将低粘度高透过率的UV树脂作为油墨在清洗好的黑色圆孔阵列上进行喷墨打印，由模板的疏水化效应与基片的界面张力作用形成凸状的油墨液滴，通过控制打印气压与驱动电压调控液滴参数，在不需要对基底表面进行修饰改性的前提下进行多次打印，调控透镜高度；经过紫外线固化后最终获得高质量微透镜阵列。

Description

一种基于喷墨打印的双层针孔微透镜组合阵列制造方法
技术领域
本发明涉及3D成像技术领域，具体是一种基于喷墨打印的双层针孔微透镜组合阵列制造方法。
背景技术
全息显示技术的问世给真正的立体三维电视带来了希望之光。全息电视与立体电视相比，其优越之处不仅仅在于立体三维图像更接近于物体自身，而且还要从人眼对物体深度感在生理上的心理暗示来加以考虑。
根据透镜成像原理，透镜的焦距和物距决定了像距的大小，即确定了集成成像中心深度面(Depth of center plane, CDP)的位置。每个CDP都有一定的景深范围，而CDP的位置可通过调节重构屏与重构微透镜间的距离或者调节透镜的焦距来改变，进而改变集成成像显示系统的景深。Byoungho Lee等人很早就提出了动态改变微透镜阵列与显示器间的距离来提高景深的方法，然而通过高速移动微透镜阵列来改变物距的方法难度较大、系统稳定性差。因此，可以从改变微透镜阵列结构入手来增加集成成像景深，即通过采用双层微透镜阵列来提高景深。将集成成像系统中的微透镜阵列换位前后交替排列得到如图1(a)所示的双层微透镜阵列，系统将产生两个CDP，从而提高了重构图像的景深，它们之间距离为：
其中，b1、b2分别为微透镜阵列1到中心深度平面1与微透镜阵列2到中心深度平面2的距离，d为两微透镜阵列之间的距离，a为显示屏到微透镜阵列2的距离，f为微透镜阵列的折射率；本发明通过在双层微透镜之间增加针孔阵列来减少杂散光对集成成像的影响，得到如图1(b)所示的双层针孔微透镜组合阵列结构，其中，单元针孔的半径与单个微透镜的半径是一致的，本发明提出结合光刻与喷墨打印进行高精度、高对齐度的集成成像双层针孔微透镜组合阵列的制备。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于喷墨打印的双层针孔微透镜组合阵列制造方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
1．一种基于喷墨打印的双层针孔微透镜组合阵列制造方法，制备步骤为：
步骤1：利用旋涂技术在所需尺寸大小的玻璃基底表面涂覆多功能液态感光油墨并烘烤，
步骤2：将菲林放置于感光油墨面照射紫外线进行曝光，
步骤3：将曝光后的基板进行显影得到黑色圆孔凹槽阵列，
步骤4：利用连续型喷墨打印系统在圆孔凹槽阵列上喷射UV树脂制备微液滴阵列，
步骤5：将微液滴阵列放置在紫外灯下曝光进行固化得到整齐的第一层微透镜阵列，
步骤6：在基板另一面上继续进行喷墨打印制备第二层微透镜阵列，液滴参数与步骤2完全一致，由于圆孔阵列是黑色的，所以在另一面进行打印时可以利用显微镜准确地找到圆孔阵列的偶数位置，
步骤7：将微液滴阵列放置在365nm紫外灯下曝光进行固化至此得到整齐的双层针孔微透镜组合阵列。
作为本发明进一步的方案：步骤4的具体操作为：选择粘度为15-20cps的NOA89，选择Jetlab2喷墨打印设备的80μm的针头，接着查找参考点，并将Jetlab2气压调试为-12Pa时液体与喷口面齐平后出现半月牙，再调节系统参数得到不带卫星液滴的稳定液滴，通过计算机分析液滴得到液滴的体积进而计算出单个圆孔所需要的液滴数，设置trigger mode为burst，drops per burst为单个圆孔所需要的液滴数，设置print为rectangular array，选择打印模式为对位模式，嵌入参考点后开始打印，液滴集中于圆孔阵列并由基板的张力形成圆弧形微液滴阵列。
作为本发明进一步的方案：步骤5中曝光时间为5min。
作为本发明进一步的方案：步骤2中的曝光时间为10s-1min。
作为本发明进一步的方案：步骤1中的油墨型号为LPR-820BK250。
作为本发明进一步的方案：步骤7中的曝光时间为5min。
作为本发明进一步的方案：步骤5和步骤7中的紫外灯都为365nm紫外灯。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提出结合光刻与喷墨打印进行高精度、高对齐度的集成成像双层针孔/微透镜组合阵列的制备，即先利用光刻方法制备黑色圆孔凹槽阵列（即圆孔阵列），利用黑色圆孔进行定位；然后采用喷墨打印将低粘度高透过率的UV树脂作为油墨在清洗好的黑色圆孔阵列上进行喷墨打印，由模板的疏水化效应与基片的界面张力作用形成凸状的油墨液滴，通过控制打印气压与驱动电压调控液滴参数，在不需要对基底表面进行修饰改性的前提下进行多次打印，调控透镜高度；经过紫外线固化后最终获得高质量微透镜阵列。
附图说明
图1为双层微透镜阵列原理图与双层针孔微透镜组合阵列。
图2为双层针孔微透镜组合阵列制备流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
作为本发明进一步的方案：步骤4的具体操作为：选择粘度为15-20cps的NOA89，选择Jetlab2喷墨打印设备的80μm的针头，接着查找参考点，并将Jetlab2气压调试为-12Pa时液体与喷口面齐平后出现半月牙，再调节系统参数得到不带卫星液滴的稳定液滴，通过计算机分析液滴得到液滴的体积进而计算出单个圆孔所需要的液滴数，设置trigger mode为burst，drops per burst为单个圆孔所需要的液滴数，设置print为rectangular array，选择打印模式为对位模式，嵌入参考点后开始打印，液滴集中于圆孔阵列并由基板的张力形成圆弧形微液滴阵列。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种基于喷墨打印的双层针孔微透镜组合阵列制造方法，其特征在于，制备步骤为：
步骤1：利用旋涂技术在所需尺寸大小的玻璃基底表面涂覆多功能液态感光油墨并烘烤，
步骤2：将菲林放置于感光油墨面照射紫外线进行曝光，
步骤3：将曝光后的基板进行显影得到黑色圆孔凹槽阵列，
步骤4：利用连续型喷墨打印系统在圆孔凹槽阵列上喷射UV树脂制备微液滴阵列，
步骤5：将微液滴阵列放置在紫外灯下曝光进行固化得到整齐的第一层微透镜阵列，
步骤6：在基板另一面上继续进行喷墨打印制备第二层微透镜阵列，液滴参数与步骤2完全一致，由于圆孔阵列是黑色的，所以在另一面进行打印时可以利用显微镜准确地找到圆孔阵列的偶数位置，
步骤7：将微液滴阵列放置在365nm紫外灯下曝光进行固化至此得到整齐的双层针孔微透镜组合阵列。
2.根据权利要求1所述的基于喷墨打印的双层针孔微透镜组合阵列制造方法，其特征在于，步骤4的具体操作为：选择粘度为15-20cps的NOA89，选择Jetlab2喷墨打印设备的80μm的针头，
接着查找参考点，并将Jetlab2气压调试为-12Pa时液体与喷口面齐平后出现半月牙，再调节系统参数得到不带卫星液滴的稳定液滴，通过计算机分析液滴得到液滴的体积进而计算出单个圆孔所需要的液滴数，
设置trigger mode为burst，drops per burst为单个圆孔所需要的液滴数，
设置print为rectangular array，选择打印模式为对位模式，嵌入参考点后开始打印，液滴集中于圆孔阵列并由基板的张力形成圆弧形微液滴阵列。
3.根据权利要求1所述的基于喷墨打印的双层针孔微透镜组合阵列制造方法，其特征在于，步骤5中曝光时间为5min。
4.根据权利要求1所述的基于喷墨打印的双层针孔微透镜组合阵列制造方法，其特征在于，步骤2中的曝光时间为10s-1min。
5.根据权利要求1所述的基于喷墨打印的双层针孔微透镜组合阵列制造方法，其特征在于，步骤1中的油墨型号为LPR-820BK250。
6.根据权利要求1所述的基于喷墨打印的双层针孔微透镜组合阵列制造方法，其特征在于，步骤7中的曝光时间为5min。
7.根据权利要求1所述的基于喷墨打印的双层针孔微透镜组合阵列制造方法，其特征在于，步骤5和步骤7中的紫外灯都为365nm紫外灯。
8.一种将权利要求1-8中的基于喷墨打印的双层针孔微透镜组合阵列运用于集成成像3D显示技术景深的加深。
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