CN111361301B

CN111361301B - 一种lens功能薄膜的喷墨打印制备方法

Info

Publication number: CN111361301B
Application number: CN202010250555.7A
Authority: CN
Inventors: 李涛; 葛文志; 翁钦盛; 王懿伟; 江骏楠
Original assignee: Hangzhou Meidikai Photoelectric Technology Co ltd
Current assignee: Hangzhou Meidikai Photoelectric Technology Co ltd
Priority date: 2020-04-01
Filing date: 2020-04-01
Publication date: 2021-06-15
Anticipated expiration: 2040-04-01
Also published as: CN111361301A

Abstract

本发明提供一种LENS功能薄膜的喷墨打印制备方法，将目标图案导入打印系统预设打印位置；解胶膜的光面通过真空吸附固定于移动底座，多个LENS按照一定的规律排布固定于解胶膜的粘面；配置好的打印油墨通过喷头打印至预设位置；打印完成后、油墨固化前，移动底座以2000～10000转的速度进行高速旋转；油墨固化后，停止真空吸附，将粘有LENS的解胶膜移出，解胶使LENS从解胶膜上脱落。本发明能够实现厚度120nm以下的LENS功能薄膜的高效加工制造，均匀性好、综合性能好，更环保、更便捷、成本更低。

Description

一种LENS功能薄膜的喷墨打印制备方法

【技术领域】

本发明属于光学器件制造领域，尤其涉及一种LENS功能薄膜的喷墨打印制备方法。

【背景技术】

传统的摄像头模组结构大概由以下4部分组成：Cover glass(保护玻璃)、LENS(镜头)、 IRCF(红外截止滤光片)、Sensor(芯片)，其中最重要的因素就是LENS的构造。为了提高 LENS的性能，需要在镜片表面镀上非常薄的透明薄膜，如增透膜、防反膜、保护膜等等，最终减少光的反射，增加透光率，减少色散，调节成像色彩平衡，降低耀光、鬼影等等。

目前，镜头上的功能薄膜都是通过镀膜工艺来实现的，但是镀膜出来的曲线反射率较高，波纹(Ripple)严重，在主入射角(CRA)变化时，可视域波长移位较大，成像时眩光鬼影问题较严重。为了改善这样的问题，我们开发出来低反射油墨与旋涂结合的工艺，可以降低曲线反射率和波纹现象、改善眩光鬼影问题，如已申请的专利 CN201910953842.1一种双面反射防止膜透镜涂布加工工艺、CN201910764067.5一种屏下指纹识别用滤光片及其生产工艺公开的技术方案。然而，虽然旋涂通过高速旋转产生的离心作用，可以提高薄膜的均匀性和适应性，但是，旋涂的很多不足又不能满足现在的需求，如不能实现特殊衬底(非平面镜)的涂覆，高速旋转甩出大量的废料，存在很多的材料浪费，且甩出的液滴容易产生相互影响，导致加工效率低等等，因此，LENS 功能薄膜的加工工艺需要进一步改进开发。

喷墨打印是通过计算机精准控制微小墨滴沉积到基底上的一种非接触打印技术，可以直接图案化而不需要通过掩膜等图案化技术。喷墨打印对实验环境以及衬底要求低，也很少排放有害物质，耗能低、节省材料、环境友好，在有机发光显示器、薄膜晶体管、太阳能电池、传感器、生物医学等领域有很多研究。尽管喷墨打印有很多其他技术无法比拟的优势，有望解决功能薄膜旋涂工艺的不足。但是，当喷墨打印应用于LENS功能薄膜加工时，由于成膜过程具有一定的随机性，薄膜形貌可控性差，难以达到LENS功能薄膜对成膜效果和成膜厚度的要求，需要进一步的改进。

【发明内容】

本发明提供一种LENS功能薄膜的喷墨打印制备方法，能够实现厚度120nm以下的LENS功能薄膜的高效加工制造。

本发明的技术解决方案如下：

一种LENS功能薄膜的喷墨打印制备方法，其特征在于，将目标图案导入打印系统预设打印位置；选取具有一光面、一粘面的解胶膜，光面通过真空吸附固定于移动底座，多个LENS按照一定的规律排布固定于粘面；配置好的打印油墨通过喷头打印至预设位置；打印完成后、油墨固化前，移动底座以每分钟2000～10000转的速度进行高速旋转；油墨固化后，停止真空吸附，将粘有LENS的解胶膜移出，解胶使LENS从解胶膜上脱落。

进一步的，打印完成后、油墨固化前，移动底座的旋转速度优选为每分钟5000～6000 转。

进一步的，上述解胶膜为UV解胶膜。

进一步的，油墨打印、底座旋转、油墨固化过程的腔体温度均为22±3℃，湿度均为60±20％，油墨的粘度为1.5～2.0厘泊，底座旋转时间为5～10s。

进一步的，上述解胶膜覆盖于所述底座的整个上表面。

进一步的，上述底座为圆形，底座上面从中心到边缘均匀分布有真空吸附口，所述真空吸附口通过吸气管道与真空设备连接。

进一步的，上述LENS在解胶膜上按照从中心到边缘、交叉错开的规律呈圆形排布。

进一步的，上述LENS包括一凸面和一凹面，先将凸面固定于解胶膜上通过上述方法实现对凹面的功能薄膜的附着，脱离后再将凹面固定于解胶膜上通过如上述方法实现对凸面的功能薄膜的附着。

进一步的，上述喷头将打印油墨雾化形成尺寸为50～100um的液滴。

进一步的，上述喷墨的油墨流量10～20ml/min，喷涂距离150～250mm，喷涂气压 3～5kgf/cm²。

本发明的有益效果如下：

1)本发明将喷墨打印与旋涂工艺结合改进，能够在LENS表面形成均匀的100nm 左右(要求120nm以下)的功能薄膜，克服喷墨打印在LENS表面形成的点状、油墨堆积、色差等不良现象，提高LENS的产品性能以及生产稳定性，形成新的加工工艺；

2)本发明的LENS通过UV解胶膜固定于移动底座上，移动底座真空吸附带动UV 解胶膜和其上固定的LENS在油墨未固化时高速旋转，既克服了传统的喷墨打印的薄膜厚度不适合、薄膜均匀性和致密性不够的缺陷，还可以利用解胶膜的粘性将喷出的多余油墨和甩出的多余油墨固定下来，不会污染LENS，使得多个LENS可以实现同时加工，大大提高了生产效率；

3)本发明的喷墨打印，相比于传统的旋涂，不需要滴加过量的油墨覆盖LENS而后离心甩出，节省了大量的材料，既有利于环保，又降低了成本；

4)本发明能够实现特殊衬底(曲面镜或者异形镜)的涂覆，单面涂覆和双面涂覆均可，且不会产生相互干扰，加工的适应性大大提高。

【附图说明】

图1为实施例一的产品的实物外观图片；

图2为实施例一的产品的反射率曲线；

图3为对比例的产品的实物外观图片。

【具体实施方式】

下面用具体实施例对本发明做进一步详细说明，但本发明不仅局限于以下具体实施例。以下所提供的实施例并非用以限制本发明所涵盖的范围，所描述的步骤也不是用以限制其执行顺序，所描述的方向仅限于附图。本领域技术人员结合现有公知常识对本发明做显而易见的改进，亦落入本发明要求的保护范围之内。

一种LENS功能薄膜的喷墨打印制备方法，主要可以分为以下几个过程：

(1)图案导入：将目标图案导入打印系统预设打印位置；目标图案可以是平面图案，也可以是3D图案，可以是整体图案，也可以是部分图案；更换产品或者更换图案时，通过程序导入即可，便捷且成本低；

(2)吸膜排片：选取具有一光面、一粘面的解胶膜，解胶膜的光面通过真空吸附固定于移动底座，多个LENS按照一定的规律排布固定于解胶膜的粘面，移动底座真空吸附带动解胶膜和其上固定的LENS在油墨未固化时高速旋转，能够通过离心作用使喷墨得到的薄膜厚度更薄，同时改善均匀性和致密性，并且还可以解胶膜的粘性将喷出的多余油墨和甩出的多余油墨固定下来，不会污染LENS，使得多个LENS可以实现同时加工；

(3)喷墨打印：配置好的打印油墨通过喷头打印至预设位置，相比于传统的旋涂，不需要滴加过量的油墨覆盖LENS而后离心甩出，节省了大量的材料，且能够根据预定图案实现功能薄膜的图案化；

(4)高速旋转：打印完成后、油墨固化前，移动底座以每分钟2000～10000转的速度进行高速旋转，附着在LENS表面的油墨在离心力的作用下进一步均匀化和致密化，直至油墨完全固化；

(5)解胶脱离：油墨固化后，停止真空吸附，将粘有LENS的解胶膜移出，解胶使LENS从解胶膜上脱落。

油墨的打印和固化过程需要根据油墨的粘度、打印的参数，配合腔体温度和湿度进行控制。优选地，油墨打印、底座旋转、油墨固化过程的腔体温度均为22±3℃，湿度均为60±20％，油墨的粘度为1.5～2.0厘泊，底座旋转时间为5～10s，喷墨的油墨流量 10～20ml/min，喷涂距离150～250mm，喷涂气压3～5kgf/cm²。

解胶膜是指解胶前具有粘性、解胶后粘性急剧下降的膜材，解胶前可以粘住物体，解胶后物体可以脱落。解胶方式可以是光照射，也可以是热加工。优选的，可以选用 UV解胶膜，即解胶前具有高黏著力使物体固定，通过照射UV光的解胶方式大幅降低黏著力，使物体容易剥离、且不留残胶。

底座优选为圆形，底座上面从中心到边缘均匀分布有真空吸附口，所述真空吸附口通过吸气管道与真空设备连接，真空吸附吸附口孔径优选为1.5mm，所述底座、吸气管道和真空吸附口为一体成型的。LENS在解胶膜上按照从中心到边缘、交叉错开的规律呈圆形排布。

当前的LENS大多是由凸透镜或者凹透镜组成，表面一般是曲面的，具有凹面和凸面，镀膜工艺比较复杂以及镀膜的散差也不容易控制，这也是当前LENS镀膜公认的难以解决的问题。利用本发明，可以完美地解决这个技术难题。

具体的，当LENS包括一凸面和一凹面时，先将凸面固定于解胶膜上，解胶膜的光面通过真空吸附固定于移动底座，多个LENS按照一定的规律排布固定于解胶膜的粘面，喷墨打印，在油墨未固化时，移动底座真空吸附带动解胶膜和其上固定的LENS高速旋转直至油墨完全固化，然后停止真空吸附，将粘有LENS的解胶膜移出，解胶使LENS 从解胶膜上脱落；然后，将前面得到的LENS的凹面固定于解胶膜上，解胶膜的光面通过真空吸附固定于移动底座，多个LENS按照一定的规律排布固定于解胶膜的粘面，喷墨打印，在油墨未固化时，移动底座真空吸附带动解胶膜和其上固定的LENS高速旋转直至油墨完全固化，然后停止真空吸附，将粘有LENS的解胶膜移出，解胶使LENS从解胶膜上脱落。此时，完成了具有凸面和凹面双面镀膜的加工，且不会出现不同LENS 之间或者两面之间的相互影响。

实施例一

用于摄像模组的LENS，镜片为圆形，一面为凸面，一面为凹面，仅在镜片的凸面设有厚度为100nm的低反射防止膜，用于消除摄像模组中杂光对光学成像时造成的眩光鬼影现象。

上述LENS功能薄膜的喷墨打印制备方法如下：

(1)图案导入：按照LENS形状和尺寸设置目标图案，将目标图案导入打印系统预设打印位置；

(2)吸膜排片：UV解胶膜的光面通过真空吸附固定于移动底座，多个LENS按照按照从中心到边缘、交叉错开的规律呈圆形排布排布固定于UV解胶膜的粘面；

(3)喷墨打印：配置好的打印油墨通过喷头打印至预设位置，打印油墨采用低反射油墨，油墨的粘度为1.5～2.0厘泊，底座旋转时间为5～10s，喷墨的油墨流量 10～20ml/min，喷涂距离150～250mm，喷涂气压3～5kgf/cm²；

(4)高速旋转：打印完成后、油墨固化前，移动底座以5000～6000转/分钟的速度进行高速旋转，优选直至油墨固化；

(5)解胶脱离：油墨固化后，停止真空吸附，将粘有LENS的UV解胶膜移出，解胶使LENS从UV解胶膜上脱落。

在油墨打印、底座旋转、油墨固化过程中，控制腔体温度22±3℃、湿度60±20％。

本实施例产品LENS的实物图如图1所示，外观均匀，没有点状、色差等外观不良现象；单面镀膜时间12s，产品合格率90％以上，生产效率能达到600Pcs/min；通过反射率曲线可以得出产品的油墨层厚度，如图2所示。曲线1、2、3为在产品LENS上不同部位取的三点，测试其在380～780nm的反射率情况，然后通过模拟，计算出上述三点的薄膜厚度，分别为93nm、95nm、98nm。厚度散差可以控制在5nm以内。

实施例二

用于摄像模组的LENS，镜片为圆形，一面为凸面，一面为凹面，在镜片的两面设有厚度为100nm的低反射防止膜，用于消除摄像模组中杂光对光学成像时造成的眩光鬼影现象。

上述LENS功能薄膜的喷墨打印制备方法如下：

(2)吸膜排片：UV解胶膜的光面通过真空吸附固定于移动底座，多个LENS按照按照凸面向下、从中心到边缘、交叉错开的规律呈圆形排布排布固定于UV解胶膜的粘面；

(4)高速旋转：打印完成后、油墨固化前，移动底座以5000～6000转/分钟的速度进行高速旋转，直至油墨固化；

(5)解胶脱离：油墨固化后，停止真空吸附，将粘有LENS的UV解胶膜移出，解胶使LENS从UV解胶膜上脱落；

(6)二次吸膜排片：UV解胶膜的光面通过真空吸附固定于移动底座，将步骤(5) 脱下来的多个LENS按照按照凹面向下、从中心到边缘、交叉错开的规律呈圆形排布排布固定于UV解胶膜的粘面；

(7)喷墨打印：配置好的打印油墨通过喷头打印至预设位置，打印油墨采用低反射油墨，油墨的粘度为1.5～2.0厘泊，底座旋转时间为5～10s，喷墨的油墨流量 10～20ml/min，喷涂距离150～250mm，喷涂气压3～5kgf/cm²；

(8)高速旋转：打印完成后、油墨固化前，移动底座以5000～6000转/分钟的速度进行高速旋转，直至油墨固化；

(9)解胶脱离：油墨固化后，停止真空吸附，将粘有LENS的UV解胶膜移出，解胶使LENS从UV解胶膜上脱落。

本实施例产品LENS外观均匀，没有点状、色差等外观不良现象；双面镀膜时间20s，产品合格率90％以上，生产效率能达到380Pcs/min；通过反射率曲线可以得出产品的油墨层厚度，在产品LENS凸面和凹面上任取三点，测试其在380～780nm的反射率情况，然后通过模拟，计算出上述六个点的薄膜厚度，分别为95nm、98nm、98nm、94nm、 95nm、97nm，厚度散差可以控制在5nm以内。

对比例

对比例与实施例一的不同之处在于缺少步骤(4)。

本实施例产品LENS的实物图如图3所示，由于油墨挥发速度比较快，油墨喷涂在LENS表面时干燥后呈圆形状，油墨滴间存在间隙，加上油墨在挥发时会向油墨点中心迁移，存在迁移痕迹，出现厚度散差，LENS表面外观较差，出现大量点状、油墨堆积、色差等外观不良现象，喷涂到油墨的地方厚度散差最大达15nm，且LENS表面存在没喷到的现象。

Claims

1.一种LENS功能薄膜的喷墨打印制备方法，其特征在于，将目标图案导入打印系统预设打印位置；选取具有一光面、一粘面的解胶膜，光面通过真空吸附固定于移动底座，所述解胶膜覆盖于所述底座的整个上表面；多个LENS按照从中心到边缘、交叉错开的规律呈圆形排布固定于解胶膜的粘面；配置好的打印油墨通过喷头打印至预设位置；打印完成后、油墨固化前，移动底座以每分钟2000～10000转的速度进行高速旋转；油墨固化后，停止真空吸附，将粘有LENS的解胶膜移出，解胶使LENS从解胶膜上脱落。

2.根据权利要求1所述的LENS功能薄膜的喷墨打印制备方法，其特征在于，打印完成后、油墨固化前，移动底座以每分钟5000～6000转的速度进行高速旋转。

3.根据权利要求1所述的LENS功能薄膜的喷墨打印制备方法，其特征在于，所述解胶膜为UV解胶膜。

4.根据权利要求1所述的LENS功能薄膜的喷墨打印制备方法，其特征在于，油墨打印、底座旋转、油墨固化过程的腔体温度均为22±3℃，湿度均为60±20％；所述油墨的粘度为1.5～2.0厘泊，底座旋转时间为5～10s。

5.根据权利要求1所述的LENS功能薄膜的喷墨打印制备方法，其特征在于，所述底座为圆形，底座上面从中心到边缘均匀分布有真空吸附口，所述真空吸附口通过吸气管道与真空设备连接。

6.根据权利要求1所述的LENS功能薄膜的喷墨打印制备方法，其特征在于，所述LENS包括一凸面和一凹面，先将凸面固定于解胶膜上通过如权利要求1所述的方法实现对凹面的功能薄膜的附着，脱离后再将凹面固定于解胶膜上通过如权利要求1所述的方法实现对凸面的功能薄膜的附着。

7.根据权利要求1所述的LENS功能薄膜的喷墨打印制备方法，其特征在于，所述喷头将打印油墨雾化形成尺寸为直径50～100um的液滴。

8.根据权利要求6所述的LENS功能薄膜的喷墨打印制备方法，其特征在于，所述喷墨的油墨流量10～20ml/min，喷涂距离150～250mm，喷涂气压3～5kgf/cm²。