CN109814183A - 一种基于喷墨打印的曲面微透镜阵列制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于喷墨打印的曲面微透镜阵列制造方法，该方法是首先指根据曲面微透镜阵列所需参数的进行菲林设计；利用菲林作为基板；选择低粘度的UV胶作为喷墨打印的溶液；接着在清洗过后的基板上进行喷墨打印形成微液滴阵列；将微液滴阵列放置在所需波长的紫外线灯下进行固化形成微透镜阵列；最后将菲林弯曲形成所需曲面弯曲度的要求形成曲面微透镜阵列。本发明只需根据曲面微透镜阵列所需参数的进行菲林设计与喷墨打印，可以快速有效地简化制备曲面微透镜阵列的步骤，节约制备曲面微透镜阵列的时间并提高曲面微透镜阵列的一致性与精细度，实现集成成像3D显示技术视场角的提高，提高集成成像裸眼3D显示的观看范围。

Description

一种基于喷墨打印的曲面微透镜阵列制造方法

技术领域

本发明涉及新型显示器件领域，尤其涉及一种基于喷墨打印的曲面微透镜阵列制造方法。

背景技术

曲面显示由于更符合人类的观看习惯已经得到了快速的发展，与平板电视相比，曲面电视具有观看视角更广，符合人类眼球的球面特性等特点。而OLED柔性显示也已经被众多学者研究并运用于实际。因此曲面微透镜阵列既可以更加容易与未来曲面显示器或者柔性显示器兼容，而且可以提高显示器的观看视角，具有巨大的应用前景。但是对于匹配曲面显示器的曲面微透镜阵列的制备却面临多种问题，特别是在制作方式与制备材料上仍需加速发展。

喷墨技术是一种新型的无接触、无压力、无印版的打印技术，可将电子计算机中存储的信息输入喷墨打印机即可实现打印。在现在工艺中，喷墨打印的身影越来越活跃于我们的视线范围内，它不涉及化学反应也可以做到利用计算机定位进而实现精密的制造。所以喷墨打印是一种发展前景较好的制备微透镜阵列的制作方式；而UV油墨的着墨牢固度极好可以确保大面积印件的印张墨色均匀一致且不受气候条件变化的影响，UV油墨不会在喷头内干燥又可以通过计算机控制器件的精度，所以UV胶与喷墨打印的结合是一种很好的制造曲面微透镜阵列的方法。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种基于喷墨打印的曲面微透镜阵列制造方法，以解决集成成像3D显示技术视场角较窄的问题。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

一种基于喷墨打印的曲面微透镜阵列制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）根据曲面微透镜阵列所需参数的进行菲林设计；

（2）清洗作为基板的菲林；

（3）在清洗过后的基板进行低粘度UV胶的喷墨打印形成微液滴阵列；

（4）将微液滴阵列放置在所需波长的紫外线灯下进行固化形成微透镜阵列；

（5）将基板弯曲成所需弯曲度的曲面即可实现曲面微透镜阵列的制造。

所述菲林的图形包括常见的圆形、条状等形状的凹槽。

所述的菲林厚度为1μm-2μm之间，菲林凹槽宽度为10μm-2000μm，长度10μm-2000μm，深度为0.1μm-0.8μm，相邻凸起的距离为10nn-200μm。

所述的喷墨打印的UV胶材料具有低粘度、高折射率等特点。

所述固化UV胶的紫外线波长范围为320-400nm。

所述的紫外线固化可以利用高压汞灯、太阳光等进行。

有益效果

本发明的有益效果：本发明首先指根据曲面微透镜阵列所需参数的进行菲林设计；利用菲林作为基板；选择低粘度的UV胶作为喷墨打印的溶液；接着在清洗过后的基板上进行喷墨打印形成微液滴阵列；将微液滴阵列放置在所需波长的紫外线灯下进行固化形成微透镜阵列；最后将菲林弯曲形成所需曲面弯曲度的要求形成曲面微透镜阵列，如此即可实现曲面微透镜阵列的制造。本发明只需根据曲面微透镜阵列所需参数的进行菲林设计与喷墨打印，可以快速有效地简化制备曲面微透镜阵列的步骤，节约制备曲面微透镜阵列的时间并提高曲面微透镜阵列的一致性与精细度，实现集成成像3D显示技术视场角的提高，提高集成成像裸眼3D显示的观看范围。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明提供的实施例一的菲林基板结构示意图；

图2是本发明提供的实施例一的微透镜阵列的结构示意图；

图3是本发明实施例一的图2中微透镜阵列进行弯曲30°形成的曲面微透镜阵列的结构示意图；

图4是本发明提供的实施例二的菲林基板结构示意图；

图5是本发明提供的实施例二的微透镜阵列的结构示意图；

图6是本发明实施例二的图5中微透镜阵列进行弯曲40°形成的曲面微透镜阵列的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将通过具体实施例和相关附图，请参阅图1-图6，对本发明作进一步详细说明。在图中，为了清楚，放大了层与区域的厚度，但作为示意图不应该被认为严格反映了几何尺寸的比例关系。在此，参考图是本发明的理想化实施例示意图，本发明的实施例不应该被认为仅限于图中所示的区域的特定形状，而是包括所得到的形状，比如制造引起的偏差。在本实施例中均以矩形或圆表示，图中的表示是示意性的，但这不应该被认为限制本发明的范围。本实施例中障壁起伏图案的大小与起伏周期有一定范围，在实际生产中可以根据实际需要设计起伏图案大小及其起伏周期，实施例中起伏周期的数值只是示意值，但这不应该被认为限制本发明的范围。

本发明提供的一种基于喷墨打印的曲面微透镜阵列制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）根据曲面微透镜阵列所需参数的进行菲林设计；

（2）清洗作为基板的菲林；

（3）在清洗过后的基板进行低粘度UV胶的喷墨打印形成微液滴阵列；

（4）将微液滴阵列放置在所需波长的紫外线灯下进行固化形成微透镜阵列；

（5）将基板弯曲成所需弯曲度的曲面即可实现曲面微透镜阵列的制造。

所述菲林的图形包括常见的圆形、条状等形状的凹槽。

所述的菲林厚度为1μm-2μm之间，菲林凹槽宽度为10μm-2000μm，长度10μm-2000μm，深度为0.1μm-0.8μm，相邻凸起的距离为10nn-200μm。

所述的喷墨打印的UV胶材料具有低粘度、高折射率等特点。

所述固化UV胶的紫外线波长范围为320-400nm。

所述的紫外线固化可以利用高压汞灯、太阳光等进行。

实施例一：

如图1 为实施例一的菲林结构局部示意图，在本实施例中，首先设计菲林图形为圆形凹槽阵列，将其清洗后作为基板；选用低粘度高折射率的型号为NOA89的UV胶作为喷墨打印的材料；利用圆孔阵列进行对位，查找参考点之后进行喷墨打印制备微透镜阵列。计算机控制喷墨打印过程中在每个圆孔的液滴数量，每个圆孔滴入的液滴数一致，利用圆孔阵列可以有效地抑制在喷墨打印过程中液滴的溢出，完成喷墨打印后选择365nm波段的紫外光对微液滴阵列进行固化，最后将菲林弯曲成30°的曲面。

如下对本发明提供的第一实施例一种基于喷墨打印的曲面微透镜阵列制造方法作进一步说明，一种基于喷墨打印的曲面微透镜阵列制造方法，包括如下步骤：

（S11）设计菲林，如图1所示为菲林的局部示意图，本实施例设计的菲林图形是直径为250μm的圆形，阵列为384*216，相邻圆之间的间距为38μm，圆形凹槽深度为0.4μm。

（S12）基板清洗，将步骤（S11）得到的菲林作为基板，将基板置于按体积比为Win-10 : DI水 = 3 : 97清洗液中，利用频率为32KHz的超声机清洗15min，喷淋2min后，再置于体积比为Win-41 : DI水 = 5 : 95清洗液中，利用频率为40KHz的超声机清洗10min，经循环自来水喷淋漂洗2min后，再利用频率为28KHz的超声机在DI纯净水中清洗10min，经氮气枪吹干后备用。

（S13）喷墨打印制备微透镜阵列：

①选择喷墨打印溶液，打印对象为微透镜阵列，对折射率与透明度有一定要求，考虑到喷墨打印设备Jetlab2喷墨的针头孔径对打印液体粘度的限制，选择粘度为15-20cps的NOA89，选择Jetlab2喷墨打印设备的80μm的针头；

②查找参考点，取步骤（S12）的基板放置在Jetlab2喷墨打印设备的实验台上，利用计算机控制并寻找喷墨打印的参考点，在实施例一中，将圆孔阵列左上角第一个圆孔的圆心作为喷墨打印的第一参考点，在计算机与Jetlab2自带的显微镜观察下查找到圆孔阵列的右上角的圆孔，将其作为喷墨打印的第二参考点；

③计算填满单个圆孔所需的液滴数，调试Jetlab2参数，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V1，由此可得单个圆孔所需的液滴数为n=V1/V2，V2为单个圆孔的体积，可以由步骤（S12）得到圆形凹槽的深度h与圆孔的半径r计算得到V2=πhr2；

④喷墨打印制作微液滴阵列，由步骤（S13）的③得到的n，设置trigger mode为burst，drops per burst为n，设置print为rectangular array，参数为384*216，点间距为288μm，选择打印模式为对位模式，嵌入步骤（S13）的②得到的参考点，点击开始按钮，得到的微透镜阵列如图2所示，液滴集中于圆孔阵列并由基板的张力形成圆弧形；

⑤微液滴阵列的固化，将步骤（S13）的③制作的微液滴阵列放置在365nm紫外灯下曝光5min进行固化得到微透镜阵列。

（S14）弯曲基板形成曲面微透镜阵列，将步骤（S13）制作的微透镜阵列进行弯曲形成如图3所示的30°的曲面微透镜阵列。

至此，一种基于喷墨打印的曲面微透镜阵列制造方法形成。

实施例二：

如图4 为实施例二的菲林结构局部示意图，在本实施例中，首先设计菲林图形为条状凹槽阵列，将其清洗后作为基板；选用低粘度高折射率的型号为NOA89的UV胶作为喷墨打印的材料；利用条状凹槽阵列进行对位，查找参考点之后进行喷墨打印制备微透镜阵列。计算机控制喷墨打印过程中在单位面积凹槽的液滴数量，单位面积凹槽滴入的液滴数一致，利用凹槽阵列可以有效地抑制在喷墨打印过程中液滴的溢出，完成喷墨打印后对微透镜阵列放置于365nm波段的紫外光下进行固化；最后将基板进行弯曲形成40°曲面微透镜阵列，弯曲方向与微透镜阵列方向垂直。

如下对本发明提供的第二实施例一种基于喷墨打印的曲面微透镜阵列制造方法作进一步说明，一种基于喷墨打印的曲面微透镜阵列制造方法，包括如下步骤：

（S21）设计菲林，如图4所示为菲林的局部示意图，本实施例设计的菲林图形是长度为6cm、宽度为250μm的条状，阵列为384*1，相邻条状之间的间距为40μm，条状凹槽深度为0.9μm。

（S22）基板清洗，将步骤（S21）得到的菲林作为基板，将基板置于按体积比为Win-10 : DI水 = 3 : 97清洗液中，利用频率为32KHz的超声机清洗15min，喷淋2min后，再置于体积比为Win-41 : DI水 = 5 : 95清洗液中，利用频率为40KHz的超声机清洗10min，经循环自来水喷淋漂洗2min后，再利用频率为28KHz的超声机在DI纯净水中清洗10min，经氮气枪吹干后备用。

（S23）喷墨打印制备微透镜阵列：

①选择喷墨打印溶液，打印对象为微透镜阵列，对折射率与透明度有一定要求，考虑到喷墨打印设备Jetlab2喷墨的针头孔径对打印液体粘度的限制，选择粘度为15-20cps的NOA89，选择Jetlab2喷墨打印设备的80μm的针头；

②查找参考点，取步骤（S22）的基板放置在Jetlab2喷墨打印设备的实验台上，利用计算机控制并寻找喷墨打印的参考点，在实施例二中，将微透镜阵列第一个凹槽的最左边作为喷墨打印的第一参考点，在计算机与Jetlab2自带的显微镜观察下查找到第一个凹槽的最右边，将其作为喷墨打印的第二参考点；

③计算填满单个圆孔所需的液滴数，调试Jetlab2参数，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V1，由此可得单位面积凹槽所需的液滴数为n=V1/V2，V2为单位面积凹槽的体积，可以由步骤（S21）得到菲林凹槽深度h与凹槽宽度d计算得到V2=hd2；

④喷墨打印制作微透镜阵列，由步骤（S23）的③得到的n，设置trigger mode为burst，drops per burst为n，设置print为straight line，参数为384，点间距为288μm，选择打印模式为对位模式，嵌入步骤（S13）的②得到的参考点，点击开始按钮，得到的微透镜阵列如图5所示，液滴集中于凹槽阵列并由基板的张力形成圆弧形；

⑤微透镜阵列的固化，由步骤（S23）的③制作的微透镜阵列放置在365nm紫外灯下曝光5min进行固化。

（S24）弯曲基板形成曲面微透镜阵列，将步骤（S13）制作的微透镜阵列进行弯曲形成如图6所示的40°的曲面微透镜阵列。

至此，一种基于喷墨打印的曲面微透镜阵列制造方法形成。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,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 (6)

1.一种基于喷墨打印的曲面微透镜阵列制造方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）根据曲面微透镜阵列所需参数的进行菲林设计；

（2）清洗作为基板的菲林；

（3）在清洗过后的基板进行低粘度UV胶的喷墨打印形成微液滴阵列；

（4）将微液滴阵列放置在所需波长的紫外线灯下进行固化形成微透镜阵列；

（5）将基板弯曲成所需弯曲度的曲面即可实现曲面微透镜阵列的制造。

2.根据权利要求1所述的一种基于喷墨打印的曲面微透镜阵列制造方法，其特征在于：所述菲林的图形包括常见的圆形、条状等形状的凹槽。

3.根据权利要求1所述的一种基于喷墨打印的曲面微透镜阵列制造方法，其特征在于：所述的菲林厚度为1μm-2μm之间，菲林凹槽宽度为10μm-2000μm，长度10μm-2000μm，深度为0.1μm-0.8μm，相邻凸起的距离为10nn-200μm。

4.根据权利要求1所述的一种基于喷墨打印的曲面微透镜阵列制造方法，其特征在于：所述的喷墨打印的UV胶材料具有低粘度、高折射率等特点。

5.根据权利要求1所述的一种基于喷墨打印的曲面微透镜阵列制造方法，其特征在于：所述固化UV胶的紫外线波长范围为320-400nm。

6.根据权利要求1所述的一种基于喷墨打印的曲面微透镜阵列制造方法，其特征在于：所述的紫外线固化可以利用高压汞灯、太阳光等进行。