CN113820764B - 一种直下式背光透镜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明系提供一种直下式背光透镜的制备方法，包括以下步骤：注塑，透镜体的两侧分别为安装平面和出光曲面，安装平面的中心有置光腔；正性光刻胶包覆透镜体，获得掩膜保护层；激光对透镜体的出光曲面雕刻调光孔槽，调光孔槽、置光槽的连线与置光腔的光轴之间形成有夹角α，60°≤α＜90°；磁控溅镀对调光孔槽溅镀金属材料，调光孔槽的内壁均形成有金属基体；金属基体的表面与反射盐溶液反应形成反射层；使用UV灯清除掩膜保护层。本发明在出光曲面的边缘区域获得多个调光孔槽，在调光槽孔内形成金属基体和反射层，能够对进入的光线进行多次反射和折射，亮度充足；以激光加工所获的调光孔槽为基础定位，能够形成高精度的加工。
Description
技术领域
本发明涉及背光透镜，具体公开了一种直下式背光透镜的制备方法。
背景技术
背光透镜又称扩散透镜、TV透镜，一个背光透镜通常配备一个LED芯片使用，能够形成均匀发散的照明效果，多用于直下式发光模组，可以用作液晶电视等显示器的背光源，也可以直接用于面发光照明。
现有技术中，背光透镜通常设置为平凸镜结构，并于透镜的平面处设置有向内凹陷的置光腔结构，光源放置在置光腔中，光线经过置光腔的内壁时向四周发散并进入到背光透镜的内部，最后在背光透镜的曲面位置折射后发出，获得相对均匀的发光效果，但制得的这种背光透镜的光能利用率不高，工作时的光路结构如图1所示，部分光线会从四周沿与光轴之间形成的较大夹角发射，特别是对于微型的电子产品来说，这种边缘的发散问题会严重影响最终配光的亮度，微型的电子产品本来能设置的LED芯片就比较有限，在单个LED芯片的能量利用率低将严重影响形成背光模组后整体的发光亮度。
发明内容
基于此，有必要针对现有技术问题，提供一种直下式背光透镜的制备方法，制得的背光透镜能够有效收集边缘区域的光线，可有效提高能量的利用率。
为解决现有技术问题，本发明公开一种直下式背光透镜的制备方法，依次包括以下步骤：
S1、通过注塑制得透镜体，透镜体的两侧分别为安装平面和出光曲面，安装平面的中心处形成有置光腔；
S2、使用正性光刻胶包覆透镜体的各表面，获得掩膜保护层；
S3、使用激光对透镜体的出光曲面区域进行灼烧雕刻，获得若干贯穿掩膜保护层并陷入出光曲面内的调光孔槽，调光孔槽与置光槽中心之间的连线为收束基线，收束基线与置光腔的光轴之间形成有夹角α，60°≤α＜90°；
S4、将透镜体浸泡于弱酸溶液中清除调光点内部的残留物后，将透镜体放入去离子水中清洗残留的弱酸溶液，再对透镜体进行烘干；
S5、通过磁控溅镀对调光孔槽溅镀金属材料，每个调光孔槽的内壁均形成有不规则的金属基体；
S6、将透镜体浸泡于反射盐溶液中，金属基体的表面与反射盐溶液反应形成反射层；
S7、使用UV灯清除透镜体表面的掩膜保护层后，将透镜体放入去离子水中清洗残留的反射盐溶液，再对透镜体进行烘干，获得背光透镜。
进一步的，步骤S1中，透镜体为PMMA透镜。
进一步的，步骤S3中，进行灼烧雕刻加工的激光为飞秒级。
进一步的，步骤S3中，灼烧雕刻获得的调光孔槽为半球状。
进一步的，步骤S3中，收束基线与置光腔之间的夹角α＝80°。
进一步的，步骤S4中，弱酸溶液是体积浓度为5-25％的HNO3溶液。
进一步的，步骤S4中，对透镜体进行的烘干加工采用去离子热风进行。
进一步的，步骤S5中，金属基体为金属铝基体。
进一步的，步骤S6中，反射盐溶液为AgNO3。
本发明的有益效果为：本发明公开一种直下式背光透镜的制备方法，在出光曲面的边缘区域通过激光灼烧雕刻获得多个调光孔槽，通过全反射的方式能够有效收集光线靠近光轴一侧出射；通过磁控溅镀以及化学反应的方式在调光槽孔内形成金属基体和反射层，能够对进入调光孔槽后的光线进行多次的反射和折射，从而实现光累积的效果，可进一步提高向出光曲面出射光线的亮度，制得的背光透镜能量利用率高，正对区域的照明亮度充足且均匀；阵列组合成发光模组使用时，且从调光孔槽之间出射的光线能够有效提高发光模组所形成光斑的一体化程度；整体加工以激光加工所获的调光孔槽为基础进行定位，能够形成小尺寸高精度的加工效果，可有效满足小尺寸背光透镜的制作。
附图说明
图1为传统背光透镜的光路结构示意图。
图2为本发明背光透镜的光路结构示意图。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
参考图2。
本发明实施例公开一种直下式背光透镜的制备方法，依次包括以下步骤：
S1、通过注塑制得透镜体，透镜体的两侧分别为安装平面和出光曲面，安装平面的中心处形成有向内凹陷的置光腔；
S2、使用正性光刻胶包覆透镜体的各表面，获得掩膜保护层，掩膜保护层覆盖安装平面、出光曲面以及置光腔的内壁；
S3、使用激光对透镜体的出光曲面区域进行灼烧雕刻，获得若干贯穿掩膜保护层并陷入出光曲面内的调光孔槽，调光孔槽的中心与置光槽中心之间的连线为收束基线，收束基线与置光腔的光轴之间形成有夹角α，置光腔的光轴即透镜体的光轴，60°≤α＜90°，即调光孔槽分布于出光曲面靠近安装平面的边缘区域；
S4、将透镜体浸泡于弱酸溶液中清除调光点内部的残留物后，将透镜体放入去离子水中清洗残留的弱酸溶液，再对透镜体进行烘干；
S5、通过磁控溅镀对调光孔槽溅镀金属材料，每个调光孔槽的内壁均形成有不规则的金属基体，由于掩膜保护层的作用，透镜体的其他部分不会被金属镀膜；
S6、将透镜体浸泡于反射盐溶液中，金属基体的表面与反射盐溶液反应形成反射层；
S7、使用UV灯清除透镜体表面的掩膜保护层后，将透镜体放入去离子水中清洗残留的反射盐溶液，再对透镜体进行烘干，获得具有良好匀光效果的背光透镜。
本发明使用激光在出光曲面边缘处制得的调光孔槽能够令到达该区域的光线形成全反射调节，本发明工作时的光路结构如图2所示，设置收束基线与光轴之间形成足够大的夹角，能够有效确保中心区域的光线经过置光腔能够直接到达出光曲面出射，只有边缘区域的部分光线才会到达调光孔槽被全反射收集至靠近置光腔的光轴出射，边缘区域的另一部分光线经过调光孔槽之间的空隙出射，从而形成一定的发散效果，能够有效确保组合阵列使用时所形成光斑的一体化程度高。调光孔槽内部的金属基体配合其表面形成的反射层能够有效对进入调光孔槽后的光线进行多次的反射和折射，最终实现光累积，从而显著提高最终光斑的亮度，背光透镜应用于显示结构时，能够获得良好的显示效果，特别是用于微型的电子产品，高能效、高亮度是十分必要的改良，对于医疗领域用的微型机器人照明系统等微型高精度产品，需要制作具备高能效、高亮度且小型的直下式背光透镜是必须的。
在本实施例中，步骤S1中，透镜体为PMMA透镜，即亚克力透镜，能够提高后续加工的可靠性。
在本实施例中，步骤S3中，进行灼烧雕刻加工的激光为飞秒级的激光，能够加工获得小型且精度高的雕刻加工结果。
在本实施例中，步骤S3中，灼烧雕刻获得的调光孔槽为半球状，向透镜体内部凹陷的半球状结构能提高光线被全反射的概率，可有效提高光累积的效果，从而提高发光效率。
在本实施例中，步骤S3中，收束基线与置光腔之间的夹角α＝80°，能够确保大部分光线都能依次经过置光腔和出光曲面出射，提高组合使用时所形成光斑的一体效果。
在本实施例中，步骤S4中，弱酸溶液是体积浓度为5-25％的HNO3溶液，不仅能够有效清除调光孔槽中的残余物，还能够有效避免透镜体被过度蚀刻。
在本实施例中，步骤S4中，对透镜体进行的烘干加工采用去离子热风进行，能够有效去除透镜体表面的静电，为后续的磁控溅镀加工提供良好的基础，可有效确保溅镀加工所获金属基体的可靠性。
在本实施例中，步骤S5中，金属基体为金属铝基体。
基于上述实施例，步骤S6中，反射盐溶液为AgNO3，通过直接置换或电镀的方式，在金属基体的表面形成具有良好光反射性能的金属银反射层。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (7)
1.一种直下式背光透镜的制备方法，其特征在于，依次包括以下步骤：
S1、通过注塑制得透镜体，透镜体的两侧分别为安装平面和出光曲面，安装平面的中心处形成有置光腔；
S2、使用正性光刻胶包覆透镜体的各表面，获得掩膜保护层；
S3、使用激光对透镜体的出光曲面区域进行灼烧雕刻，获得若干贯穿掩膜保护层并陷入出光曲面内的调光孔槽，调光孔槽与置光槽中心之间的连线为收束基线，收束基线与置光腔的光轴之间形成有夹角α，60°≤α＜90°；
S4、将透镜体浸泡于弱酸溶液中清除调光点内部的残留物后，将透镜体放入去离子水中清洗残留的弱酸溶液，再对透镜体进行烘干；
S5、通过磁控溅镀对调光孔槽溅镀金属铝，每个调光孔槽的内壁均形成有不规则的金属铝基体；
S6、将透镜体浸泡于反射盐溶液中，金属铝基体的表面与反射盐溶液反应形成反射层；所述反射盐溶液为AgNO3溶液；
S7、使用UV灯清除透镜体表面的掩膜保护层后，将透镜体放入去离子水中清洗残留的反射盐溶液，再对透镜体进行烘干，获得背光透镜。
2.根据权利要求1所述的一种直下式背光透镜的制备方法，其特征在于，步骤S1中，透镜体为PMMA透镜。
3.根据权利要求1所述的一种直下式背光透镜的制备方法，其特征在于，步骤S3中，进行灼烧雕刻加工的激光为飞秒级。
4.根据权利要求1所述的一种直下式背光透镜的制备方法，其特征在于，步骤S3中，灼烧雕刻获得的调光孔槽为半球状。
5.根据权利要求1所述的一种直下式背光透镜的制备方法，其特征在于，步骤S3中，收束基线与置光腔之间的夹角α＝80°。
6.根据权利要求1所述的一种直下式背光透镜的制备方法，其特征在于，步骤S4中，弱酸溶液是体积浓度为5-25％的HNO3溶液。
7.根据权利要求1所述的一种直下式背光透镜的制备方法，其特征在于，步骤S4中，对透镜体进行的烘干加工采用去离子热风进行。
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