[發(fā)明專利]雙面復(fù)眼透鏡成像晶片及其制備工藝

在審

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• 申請日: 2017-07-28
• 公開（公告）號: CN107193064A
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄧楊;夢君
• 申請（專利權(quán)）人: 鄧楊
• 主分類號: G02B3/00
• 分類號: G02B3/00
• 代理公司: 北京世譽鑫誠專利代理事務(wù)所(普通合伙)11368
• 代理人: 仲伯煊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及雙面復(fù)眼透鏡成像晶片及其制備工藝。

背景技術(shù)

透鏡是一種人們非常熟悉的光學(xué)元件，通常的透鏡體積比較大，人眼能看得到，屬于折射型光學(xué)元件，遵循折射定律，用幾何光學(xué)的知識就能很好地研究它們的光學(xué)性質(zhì)。

復(fù)眼透鏡是由一系列小透鏡組合形成，將雙排復(fù)眼透鏡陣列應(yīng)用于照明系統(tǒng)可以獲得高的光能利用率和大面積的均勻照明。復(fù)眼透鏡在微顯示器及投影顯示領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。利用雙排復(fù)眼透鏡陣列實現(xiàn)均勻照明的關(guān)鍵在于提高其均勻性和照明亮度。

微透鏡陣列(復(fù)眼透鏡)作為一種重要的光學(xué)元件，具有體積小、重量輕、集成度高的特點，采用微注塑成型工藝，對于單個微透鏡元件，無論是半徑偏差、球高偏差、間距偏差還是表面粗糙度，都能刷新到一個前所未有的水平，將微透鏡曲率半徑偏差控制在3％，矢高控制在±1μm的高水平，同時將微透鏡技術(shù)與光學(xué)系統(tǒng)深度結(jié)合，將LED模組與微透鏡陣列器件相結(jié)合，應(yīng)用到汽車燈具中，實現(xiàn)精確照明和成像圖形，為汽車照明智能化和個性化奠定基礎(chǔ)。

但是目前市場上的復(fù)眼透鏡存在以下不足之處：1、建筑或汽車等用的迎賓燈、地毯等投影燈，多數(shù)圖形光照均一性很差和強度不夠；2、現(xiàn)有成像圖形部分沒有和透微鏡整列(復(fù)眼透鏡)集成一體，光學(xué)系統(tǒng)不穩(wěn)定，同時，投影應(yīng)用是兩個獨立的復(fù)眼透鏡要占據(jù)更多的空間，同時提高安裝難度，影響投影效果，特別是微納級別的成像。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題做出改進，即本發(fā)明的第一目的在于公開了雙面復(fù)眼透鏡成像晶片。本發(fā)明的第二個目的在于公開雙面復(fù)眼透鏡成像晶片的制備工藝。

技術(shù)方案：雙面復(fù)眼透鏡成像晶片，包括透明基底，在所述透明基底的一側(cè)通過微納光刻的方式設(shè)有圖形層，在所述圖形層的外側(cè)通過注塑的方式設(shè)有第一微透鏡陣列，在所述透明基底的另一側(cè)通過注塑的方式設(shè)有第二微透鏡陣列。

進一步地，所述透明基底為玻璃基底、石英基底、PMMA基底、聚碳酸酯基底和環(huán)烯烴類共聚物基底中的一種。

雙面復(fù)眼透鏡成像晶片的制備工藝，包括以下步驟：

(1)制備微透鏡陣列模芯；

(2)預(yù)處理

(21)先將透明基底置于丙酮中超聲清洗10～20分鐘后取出；

(22)再將透明基底置于異丙醇中超聲清洗10～20分鐘后取出；

(23)再將透明基底置于去離子水中超聲清洗10～20分鐘后取出；

(24)將透明基底用惰性氣體或氮氣吹干，然后在80～120℃的烘箱中烘干，備用；

(3)制備圖形層

(31)真空鍍膜

在步驟(2)得到的透明基底的一側(cè)通過電子束蒸鍍設(shè)備以磁控濺射的方式鍍一遮光材料層；

(32)光刻圖形化

在遮光材料層的外側(cè)均勻布設(shè)0.4～4um的光刻膠層，并將其在紫外光刻機上進行紫外曝光4～8s，然后在顯影液中顯影后取出，進入步驟(33)；

(33)通過惰性氣體或氮氣將透明基底吹干；

(34)通過反應(yīng)離子刻蝕設(shè)備在透明基底的光刻膠層上刻蝕出需要的圖形層；

(35)通過氧等離子體去掉透明基底中多余的光刻膠層；

(4)將步驟(3)中的透明基底置于做好微透鏡陣列模芯的高速注塑機上，在透明基底的兩側(cè)加工注塑出第一微透鏡陣列和第二微透鏡陣列，得到雙面復(fù)眼透鏡成像晶片。

進一步地，步驟(1)中采用精密加工車床做出微透鏡陣列模芯，或通過材料激光干涉方式做出模型后復(fù)制成Ni基金屬模芯，或采用光刻后回流法做出需要的母版再復(fù)制成Ni基金屬模芯。

進一步地，步驟(31)中遮光材料層為金屬鈦層或氧化鈦層或金屬鉻層或氧化鉻層或金屬鋁層或氧化鋁層或Au層或氧化金層。

更進一步地，步驟(31)中所述遮光材料層的厚度為100～1000nm。

進一步地，步驟(4)中，在透明基底的兩側(cè)同時加工注塑出第一微透鏡陣列和第二微透鏡陣列。

進一步地，步驟(4)中，在透明基底的一側(cè)先加工注塑出第一微透鏡陣列或第二微透鏡陣列，再在透明基底的另一側(cè)加工注塑出第二微透鏡陣列或第一微透鏡陣列。

有益效果：本發(fā)明公開的雙面復(fù)眼透鏡成像晶片及其制備工藝具有以下有益效果：

1、提高圖形光照均一性和強度；

2、提供成像勻光一體化器件和制備工藝，使光學(xué)系統(tǒng)更穩(wěn)定，同時，投影應(yīng)用是兩個獨立的復(fù)眼透鏡要占據(jù)更多的空間，這樣減小了系統(tǒng)空間和安裝難度；

3、同時本專利也提供了一種低成本，高效生產(chǎn)雙面微透鏡陣列的工藝方式；