CN116125570A - 带有间隙掩模的微透镜阵列的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及带有间隙掩模的微透镜阵列的制备方法，本发明包括如下依序的步骤：制备具有目标微透镜阵列排布的柱状光刻胶水层及位于柱状光刻胶水层之间的间隙；然后在其上蒸镀掩模，然后去除光刻胶水层及其外表面的掩模，在玻璃基板的一侧表面留下位于间隙中的掩模层及间隔设于掩模层之间的柱状孔洞；然后在掩模层及柱状孔洞上涂布微透镜材料，接着去除掩模层上的微透镜材料，留下位于柱状孔洞内及其上部的柱状微透镜材料，最后采用热回流工艺对柱状微透镜材料加热超过其玻璃态转变温度使其软化，使得到的微透镜材料软化形成目标微透镜。本发明制备能对微透镜之间的间隙进行遮挡的微透镜阵列，从而能提高光学系统的性能。

Description

带有间隙掩模的微透镜阵列的制备方法

技术领域

本发明涉及带有间隙掩模的微透镜阵列的制备方法。

背景技术

微透镜阵列（MLA）是由通光孔径及浮雕深度为微米级的透镜组成的阵列，它不仅具有传统透镜的聚焦、成像等基本功能，而且具有单元尺寸小、集成度高的特点，使得它能够完成传统光学元件无法完成的功能，并能构成许多新型的光学系统。微透镜以其独特的光学性能，具有轻量化、薄膜化、集成化的优点，打破了传统光学的限制，使得系统更容易集成，在哈特曼传感器、立体成像、光场显示、光束耦合、光束匀化等领域有着广泛的应用。

从口径形状来分，可以分为四边形微透镜、六边形微透镜、矩形微透镜、圆形微透镜、随机微透镜。圆形微透镜比较常用，而且圆形微透镜相邻的两个微透镜之间会存在间隙，间隙就会造成透光，而在光学系统应用中，间隙漏光会影响光学系统的质量。因此，需要制备一种能对微透镜之间的间隙进行遮挡的微透镜阵列。

发明内容

本发明提供带有间隙掩模的微透镜阵列的制备方法，本发明采用光刻剥离工艺和热回流工艺配合制备一种能对微透镜之间的间隙进行遮挡的微透镜阵列，从而能提高光学系统的性能。

本发明通过以下技术方案实现：

一种带有间隙掩模的微透镜阵列的制备方法，包括如下依序的步骤：

一、准备一洁净的玻璃基板，在所述的玻璃基板的一侧面上旋涂光刻胶水，然后使用光刻工艺按照待加工的目标微透镜阵列的排布在所述的光刻胶水上去除微透镜阵列中位于各个相邻微透镜之间的间隙部分的光刻胶水，在玻璃基板的一侧表面形成具有目标微透镜阵列排布的柱状光刻胶水层及位于柱状光刻胶水层之间的间隙；

二、然后在步骤一形成的柱状光刻胶水层的外表面和间隙中蒸镀掩模，然后用去胶液去除柱状光刻胶水层及其外表面的掩模，在玻璃基板的一侧表面留下位于间隙中的掩模层及间隔设于掩模层之间的柱状孔洞；所述掩模由不透光材料制成；

三、然后在步骤二形成的掩模层及柱状孔洞上涂布微透镜材料，接着去除掩模层上的微透镜材料，留下位于柱状孔洞内及其上部的柱状微透镜材料，每一个柱状微透镜材料的体积等于目标微透镜阵列中每一个微透镜的体积；

四、最后，采用热回流工艺对位于柱状孔洞内的柱状微透镜材料加热超过其玻璃态转变温度使其软化，使步骤三得到的柱状孔洞内的柱状微透镜材料在表面张力的作用下软化形成目标微透镜。

进一步地，所述柱状光刻胶水层的厚度大于等于掩模层的厚度的3倍。

进一步地，步骤二的柱状光刻胶水层的厚度为540-660nm，掩模层（4）的厚度为180-220nm。

进一步地，步骤二采用PVD镀膜进行蒸镀，掩模的材料为Cr、Ni或者Si的不透可见光材料。

进一步地，光刻胶水采用AR-P 3740的光刻胶水。

进一步地，步骤三的微透镜材料是聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯、光刻胶或者二氧化硅。

较之前的现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明采用光刻剥离工艺和热回流工艺制备一种能对微透镜之间的间隙进行遮挡的微透镜阵列，从而能提高光学系统的性能。而且本发明制备方法简单，能实现批量生产，在工业应用上具有重大的价值。

附图说明

图1是实施例1步骤一结束后的剖视结构示意图。

图2是实施例1步骤二蒸镀掩模后的剖视结构示意图。

图3是实施例1步骤二去除光刻胶水层后的剖视结构示意图。

图4是实施例1步骤三涂布光刻胶后的剖视结构示意图。

图5是实施例1步骤三采用光刻工艺去除掩模层上的光刻胶后的剖视示意图。

图6是实施例1经步骤四得到的带有间隙掩模的微透镜阵列的剖视示意图。

实施方式

下面结合具体实施方式和附图对本发明进一步阐述。

实施例

一种带有间隙掩模的微透镜阵列的制备方法，包括如下依序的步骤：

一、准备一洁净的玻璃基板1，在所述的玻璃基板1的一侧面上旋涂光刻胶水，然后使用光刻工艺按照待加工的目标微透镜阵列的排布在所述的光刻胶水上去除微透镜阵列中位于各个相邻微透镜之间的间隙部分的光刻胶水，在玻璃基板1的一侧表面形成具有目标微透镜阵列排布的柱状光刻胶水层2及位于柱状光刻胶水层2之间的间隙3，如图1所示；

二、然后在步骤一形成的柱状光刻胶水层2的外表面和间隙3中蒸镀掩模（如图2所示），然后用去胶液去除柱状光刻胶水层2及其外表面的掩模，在玻璃基板1的一侧表面留下位于间隙3中的掩模层4及间隔设于掩模层4之间的柱状孔洞5（如图3所示）；所述掩模由不透光材料制成；

三、然后在步骤二形成的掩模层4及柱状孔洞5上涂布微透镜材料（如图4所示），接着去除掩模层4上的微透镜材料，留下位于柱状孔洞5内及其上部的柱状微透镜材料，每一个柱状微透镜材料的体积等于目标微透镜阵列中每一个微透镜的体积（如图5所示）；

四、最后，采用热回流工艺对位于柱状孔洞5内的柱状微透镜材料加热超过其玻璃态转变温度使其软化，使步骤三得到的柱状孔洞5内的柱状微透镜材料在表面张力的作用下软化形成目标微透镜（如图6所示）。

本实施例步骤二的柱状光刻胶水层2的厚度为600nm，掩模层4的厚度为200nm。还可以是本发明范围内的其它厚度。

本实施例步骤二采用PVD镀膜进行蒸镀，掩模的材料为Ni，厚度为200nm。

本实施例光刻胶水采用AR-P 3740的光刻胶水。

本实施例制备的微透镜是圆形微透镜，单个微透镜的直径30um，高度2um；相邻两个微透镜中心间距33um。

本实施例的掩模层还可以是Cr等不透光金属材料，也可以Si等不透可见光的半导体材料。

本实施例的微透镜层采用光刻胶，还可以是聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯、二氧化硅等高分子化合物。

本发明不仅限于上述实施例，凡是依据本发明技术原理所做出的简单替换、等同改进和变化均在本发明保护范围之内。

Claims (6)

1.一种带有间隙掩模的微透镜阵列的制备方法，其特征在于：包括如下依序的步骤：

一、准备一洁净的玻璃基板（1），在所述的玻璃基板（1）的一侧面上旋涂光刻胶水，然后使用光刻工艺按照待加工的目标微透镜阵列的排布在所述的光刻胶水上去除微透镜阵列中位于各个相邻微透镜之间的间隙部分的光刻胶水，在玻璃基板（1）的一侧表面形成具有目标微透镜阵列排布的柱状光刻胶水层（2）及位于柱状光刻胶水层（2）之间的间隙（3）；

二、然后在步骤一形成的柱状光刻胶水层（2）的外表面和间隙（3）中蒸镀掩模，然后用去胶液去除柱状光刻胶水层（2）及其外表面的掩模，在玻璃基板（1）的一侧表面留下位于间隙（3）中的掩模层（4）及间隔设于掩模层（4）之间的柱状孔洞（5），所述掩模由不透光材料制成；

三、然后在步骤二形成的掩模层（4）及柱状孔洞（5）上涂布微透镜材料，接着去除掩模层（4）上的微透镜材料，留下位于柱状孔洞（5）内及其上部的柱状微透镜材料，每一个柱状微透镜材料的体积等于目标微透镜阵列中每一个微透镜的体积；

四、最后，采用热回流工艺对位于柱状孔洞（5）内的柱状微透镜材料加热超过其玻璃态转变温度使其软化，使步骤三得到的柱状孔洞（5）内的柱状微透镜材料在表面张力的作用下软化形成目标微透镜。

2.根据权利要求1所述的一种带有间隙掩模的微透镜阵列的制备方法，其特征在于：所述柱状光刻胶水层（2）的厚度大于等于掩模层（4）的厚度的3倍。

3.根据权利要求2所述的一种带有间隙掩模的微透镜阵列的制备方法，其特征在于：步骤二的柱状光刻胶水层（2）的厚度为540-660nm，掩模层（4）的厚度为180-220nm。

4.根据权利要求1所述的一种带有间隙掩模的微透镜阵列的制备方法，其特征在于：步骤二采用PVD镀膜进行蒸镀，掩模的材料为Cr、Ni或者Si的不透可见光材料。

5.根据权利要求1所述的一种带有间隙掩模的微透镜阵列的制备方法，其特征在于：光刻胶水采用AR-P 3740的光刻胶水。

6.根据权利要求1所述的一种带有间隙掩模的微透镜阵列的制备方法，其特征在于：步骤三的微透镜材料是聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯、光刻胶或者二氧化硅。

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