專利名稱：一種透鏡光柵的制造方法及設(shè)備的制作方法
一種透鏡光柵的制造方法及設(shè)備
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)元件的制造方法及設(shè)備，特別涉及一種透鏡光柵的制造方法 及設(shè)備。
背景技術(shù)：
高密度精細(xì)光柵是微光學(xué)中的一種重要光學(xué)元件，可廣泛應(yīng)用于立體顯示領(lǐng)域。 隨著透鏡光柵在立體顯示技術(shù)中尤其是在裸眼立體顯示技術(shù)中的廣泛應(yīng)用，制備透鏡光柵 的生產(chǎn)工藝也日趨成熟和多樣化。目前，透鏡光柵具有多種制備方法，傳統(tǒng)的透鏡光柵制備 方法包括機(jī)械刻劃和化學(xué)刻蝕。然而，這些方法具有制備成本較高，效率較低等問(wèn)題。目前 采用的CNC加工機(jī)器生產(chǎn)透鏡光柵雖然具有原料容易取得、加工精度高以及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng) 的優(yōu)點(diǎn)，但CNC加工機(jī)器生產(chǎn)的透鏡光柵的產(chǎn)品精細(xì)度取決于加工路徑規(guī)劃程序，從而導(dǎo) 致加工工藝復(fù)雜費(fèi)時(shí)以及設(shè)備成本較高的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容為了解決現(xiàn)有透鏡光柵的加工工藝復(fù)雜，成本較高的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一 種透鏡光柵的制造方法及設(shè)備，以簡(jiǎn)化透鏡光柵的加工工藝，降低成本。本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的而采用的技術(shù)方案是提供一種透鏡光柵的制造方法，包 括在基板上涂布可輻射固化材料層；在可輻射固化材料層上投射出具有灰階變化的輻射 圖案；控制輻射圖案的投射時(shí)間，以在可輻射固化材料層中形成具有高度變化的固化透鏡 光柵結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例，輻射圖案的灰階值是連續(xù)變化的，以使固化透鏡光 柵結(jié)構(gòu)的高度是連續(xù)變化的。根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例，利用輻射源及灰階掩模板在可輻射固化材料層上投 射出輻射圖案。根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例，透鏡光柵的制造方法進(jìn)一步包括清理可輻射固化 材料層的未固化部分。根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例，透鏡光柵的制造方法進(jìn)一步包括利用輻射源進(jìn)一 步固化清理后的固化透鏡光柵結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例，透鏡光柵的制造方法進(jìn)一步包括對(duì)進(jìn)一步固化后 的固化透鏡光柵結(jié)構(gòu)進(jìn)行烘烤。根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例，可輻射固化材料層為UV固化膠層，清理液為無(wú)水甲醇。本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的而采用的另一技術(shù)方案是提供一種透鏡光柵的制造方法， 包括在可輻射固化材料層上投射出能量密度變化的輻射圖案；控制輻射圖案的投射時(shí) 間，以在可輻射固化材料層中形成固化透鏡光柵結(jié)構(gòu)。本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的而采用的另一技術(shù)方案是提供一種透鏡光柵的制造方法，包括利用輻射源在可輻射固化材料層上投射出輻射圖案；控制輻射源，以使得輻射圖案 的曝光深度連續(xù)變化。本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的而采用的另一技術(shù)方案是提供一種透鏡光柵的制造設(shè)備， 包括曝光平臺(tái)，用于支撐涂布有可輻射固化材料層的基板；輻射源，用于發(fā)射預(yù)定波長(zhǎng)的 輻射；灰階掩模板，設(shè)置于曝光平臺(tái)與輻射源之間，以使輻射源在可輻射固化材料層上投射 出具有灰階變化的輻射圖案，進(jìn)而在可輻射固化材料層中形成固化透鏡光柵結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例，曝光平臺(tái)進(jìn)一步設(shè)置傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，以相對(duì)輻射源調(diào)整 基板的位置。根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例，輻射源為UV燈。根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例，灰階掩模板為具有灰階變化的光學(xué)掩模板。根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例，灰階掩模板呈周期性排列，每一周期具有一定長(zhǎng)度， 該長(zhǎng)度根據(jù)所要制作的透鏡光柵進(jìn)行設(shè)置。根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例，灰階掩模板的每一周期上的灰階值連續(xù)變化，并且 灰階值從正中心至邊緣逐漸變小。本發(fā)明的方法及設(shè)備通過(guò)在可輻射固化材料層上投射出具有灰階變化的輻射圖 案來(lái)固化形成透鏡光柵，與傳統(tǒng)的機(jī)械加工方法相比，本發(fā)明方法及設(shè)備制作的透鏡光柵 可一次成型，加工工序少，設(shè)備簡(jiǎn)單，成本低，且操作更簡(jiǎn)便。

下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的透鏡光柵制造設(shè)備的示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的灰階掩模板的灰階示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的透鏡光柵制造過(guò)程的示意圖；以及圖4是根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的透鏡光柵制造方法的流程圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明提供了一種透鏡光柵的制造方法及設(shè)備，本發(fā)明方法及設(shè)備通過(guò)在可輻射 固化材料層上投射出具有灰階變化的輻射圖案來(lái)固化形成透鏡光柵，與傳統(tǒng)的機(jī)械加工方 法相比，本發(fā)明方法及設(shè)備制作的透鏡光柵可一次成型，加工工序少，設(shè)備簡(jiǎn)單，成本低，且 操作更簡(jiǎn)便。圖1是根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的透鏡光柵制造設(shè)備的示意圖。如圖1所示，該 透鏡光柵制造設(shè)備包括曝光平臺(tái)11、灰階掩膜板12和輻射源13。在本實(shí)施例中，曝光平臺(tái) 11用于支撐涂布有可輻射固化材料層20的基板30。曝光平臺(tái)11可進(jìn)一步設(shè)置傳動(dòng)機(jī)構(gòu)， 以相對(duì)輻射源13調(diào)整基板30的位置。輻射源13用于發(fā)射預(yù)定波長(zhǎng)的輻射，以對(duì)可輻射固化材料層20進(jìn)行固化。例如， 當(dāng)可輻射固化材料層20為UV固化膠層時(shí)，可采用UV燈作為輻射源13?；译A掩模板12設(shè)置于曝光平臺(tái)11與輻射源13之間?；译A掩模板12是一種具有 灰階變化的光學(xué)掩模板。圖2是根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的灰階掩模板12的灰階示意圖。 如圖2所示，在本實(shí)施例中，灰階掩模板12呈周期性排列，每個(gè)周期具有一定長(zhǎng)度，該長(zhǎng)度可具體根據(jù)所要制作的透鏡光柵進(jìn)行設(shè)置，例如約為400 u m?；译A掩模板12的每一周期上 的灰階值連續(xù)變化，并且從正中心至邊緣灰階值逐漸變小。在本實(shí)施例中，每一周期的正中 心的灰階值為255，邊緣的灰階值為0。灰階掩模板12可通過(guò)習(xí)知的鉻板玻璃光刻或菲林 片沖印獲得，此處不再贅述。通過(guò)灰階掩模板12，輻射源13在可輻射固化材料層20上投射出具有灰階變化的 輻射圖案。可輻射固化材料層20是通過(guò)輻射源13照射可從液態(tài)固化為固態(tài)的材料，例如 UV固化膠。在本實(shí)施例中，輻射源13設(shè)置于曝光平臺(tái)11上方，并從上方照射可輻射固化材 料層20。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員完全可以設(shè)計(jì)出其他排列方式來(lái)達(dá)到圖2所示的效果。例 如，曝光平臺(tái)11和基板30設(shè)計(jì)成透明的，輻射源13從下方經(jīng)曝光平臺(tái)11和基板30在可 輻射固化材料層20上投射出輻射圖案。如圖3和圖4所示，本發(fā)明還提供了一種使用該透鏡光柵制造設(shè)備制造透鏡光柵 的方法。首先，在步驟S1中，在基板30上涂布可輻射固化材料層20。具體來(lái)說(shuō)，通過(guò)輥涂 或旋涂等方法將液態(tài)或膠狀的可輻射固化材料層20均勻涂布在基板30上。為保證可輻射 固化材料層20的厚度均勻性以及涂布后材料的穩(wěn)定性，可采用粘度為1500CPS且易于固化 成型的UV固化膠作為可輻射固化材料層20。此時(shí)，基板30可采用PET基板或玻璃基板。 在此步驟中，可輻射固化材料層20的厚度優(yōu)選為透鏡光柵拱高的1. 5倍。然后，在步驟S2中，利用輻射源13及灰階掩模板12在可輻射固化材料層20上投 射出具有灰階變化的輻射圖案。具體來(lái)說(shuō)，輻射源13發(fā)出的輻射透過(guò)灰階掩模板12照射 在可輻射固化材料層20上，由于灰階掩模板12的每一周期的灰階值從正中心至邊緣是連 續(xù)變化的，因此對(duì)于灰階值為0的位置，幾乎沒(méi)有輻射穿過(guò)灰階掩模板12，即輻射源13投射 在可輻射固化材料層20上的能量趨近于0，而對(duì)于灰階值為255的位置，幾乎全部輻射穿過(guò) 灰階掩模板12，即輻射源13投射在可輻射固化材料層20上的能量趨近于最大。因此，輻射 源13發(fā)出的輻射透過(guò)灰階掩模板12投射在可輻射固化材料層20上的輻射圖案的灰階值 也是連續(xù)變化的，即輻射圖案的能量密度是連續(xù)變化的。該灰階值連續(xù)變化的輻射圖案使 得在相同時(shí)間內(nèi)輻射在可輻射固化材料層20上的能量呈連續(xù)變化。接著，在步驟S3中，控制輻射圖案的投射時(shí)間，以在可輻射固化材料層20中形成 具有高度變化的固化透鏡光柵結(jié)構(gòu)22。具體來(lái)說(shuō)，通過(guò)控制輻射圖案在可輻射固化材料層 20上的投射時(shí)間，可使得輻射圖案在可輻射固化材料層20內(nèi)的曝光深度連續(xù)變化。最終， 在可輻射固化材料層20中，輻射能量達(dá)到的部分被固化，而輻射能量未達(dá)到的部分將仍為 液態(tài)，進(jìn)而在可輻射固化材料層20中形成高度連續(xù)變化的固化透鏡光柵結(jié)構(gòu)22。在此步驟 中，投射時(shí)間優(yōu)選是使得對(duì)應(yīng)于灰階值為255位置的可輻射固化材料層20完全固化所需的 時(shí)間。隨后，在步驟S4中，清理可輻射固化材料層20的未固化部分。具體來(lái)說(shuō)，利用清理 液溶解可輻射固化材料層20的未固化部分，并將溶解有未固化部分的清理液吹離基板30。 當(dāng)可輻射固化材料層20為UV固化膠層時(shí)，可利用無(wú)水甲醇作為清理液，并采用適當(dāng)大小的 氣槍將溶解有未固化的UV固化膠的無(wú)水甲醇快速吹離基板30。此時(shí)，雖然固化透鏡光柵結(jié)構(gòu)22已呈現(xiàn)出透鏡光柵的初步輪廓，但由于固化透鏡 光柵結(jié)構(gòu)22的表面上還殘留有液態(tài)的可輻射固化材料，導(dǎo)致固化透鏡光柵結(jié)構(gòu)22呈現(xiàn)非
5光滑的光學(xué)透鏡表面。因此，在步驟S5中，利用輻射源13進(jìn)一步固化清理后的固化透鏡光 柵結(jié)構(gòu)22。具體來(lái)說(shuō)，再次將固化透鏡光柵結(jié)構(gòu)22放置在輻射源13下進(jìn)行輻射，將接觸空 氣表面而未完全固化的可輻射固化材料完全固化。最后，在步驟S6中，對(duì)進(jìn)一步固化后的固化透鏡光柵結(jié)構(gòu)22進(jìn)行烘烤，以將固化 透鏡光柵結(jié)構(gòu)22表面的清理液、水等雜質(zhì)從表面剝離，例如通過(guò)將固化透鏡光柵結(jié)構(gòu)22置 于80度的烘箱中烘烤1 1. 5小時(shí)來(lái)去掉雜質(zhì)。作為備選實(shí)施例，可不借助灰階掩模板12形成輻射圖案，而是通過(guò)本領(lǐng)域公知其 它輻射能量控制方法對(duì)輻射源進(jìn)行控制，在可輻射固化材料層20上投射出具有灰階(能量 密度)變化的輻射圖案，進(jìn)而通過(guò)控制輻射圖案的曝光深度來(lái)獲得具有高度變化的固化結(jié) 構(gòu)。例如，利用多個(gè)亮度不同的子輻射源組合成輻射源，并由此在可輻射固化材料層上投射 出所需的輻射圖案。此外，灰階(能量密度)變化并不限于連續(xù)變化，而是可以根據(jù)需要設(shè) 計(jì)出各種不同的變化方式。本發(fā)明的方法及設(shè)備通過(guò)在可輻射固化材料層上投射出具有灰階變化的輻射圖 案來(lái)固化形成透鏡光柵，與傳統(tǒng)的機(jī)械加工方法相比，本發(fā)明方法及設(shè)備制作的透鏡光柵 可一次成型，加工工序少，設(shè)備簡(jiǎn)單，成本低，且操作更簡(jiǎn)便。此外，利用本發(fā)明方法及設(shè)備 制作的透鏡光柵的精密程度主要取決于灰階掩模板的分辨率以及輻射能量的控制，因此通 過(guò)調(diào)整灰階掩模板的分辨率以及輻射源的能量及投射時(shí)間等參數(shù)，可制造出高分辨率及高 精度的透鏡光柵。在上述實(shí)施例中，僅對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了示范性描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀本 專利申請(qǐng)后可以在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種修改。
權(quán)利要求
一種透鏡光柵的制造方法，其特征在于，所述透鏡光柵的制造方法包括在基板上涂布可輻射固化材料層；在所述可輻射固化材料層上投射出具有灰階變化的輻射圖案；控制所述輻射圖案的投射時(shí)間，以在所述可輻射固化材料層中形成具有高度變化的固化透鏡光柵結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透鏡光柵的制造方法，其特征在于，所述輻射圖案的灰階值 是連續(xù)變化的，以使所述固化透鏡光柵結(jié)構(gòu)的高度是連續(xù)變化的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的透鏡光柵的制造方法，其特征在于，利用輻射源及灰階掩模 板在所述可輻射固化材料層上投射出所述輻射圖案。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的透鏡光柵的制造方法，其特征在于，所述透鏡光柵的制造方 法進(jìn)一步包括清理所述可輻射固化材料層的未固化部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的透鏡光柵的制造方法，其特征在于，所述透鏡光柵的制造方 法進(jìn)一步包括進(jìn)一步固化清理后的所述固化透鏡光柵結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的透鏡光柵的制造方法，其特征在于，所述透鏡光柵的制造方 法進(jìn)一步包括對(duì)進(jìn)一步固化后的所述固化透鏡光柵結(jié)構(gòu)進(jìn)行烘烤。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的透鏡光柵的制造方法，其特征在于，所述可輻射固化材料層 為UV固化膠層，所述清理液為無(wú)水甲醇。
8.—種透鏡光柵的制造方法，其特征在于，所述透鏡光柵的制造方法包括在可輻射固化材料層上投射出能量密度變化的輻射圖案；控制所述輻射圖案的投射時(shí)間，以在所述可輻射固化材料層中形成固化透鏡光柵結(jié)構(gòu)。
9.一種透鏡光柵的制造方法，其特征在于，所述透鏡光柵的制造方法包括利用輻射源在可輻射固化材料層上投射出輻射圖案；控制所述輻射源，以使得所述輻射圖案的曝光深度連續(xù)變化。
10.一種透鏡光柵的制造設(shè)備，其特征在于，所述透鏡光柵的制造設(shè)備包括曝光平臺(tái)，用于支撐涂布有可輻射固化材料層的基板；輻射源，用于發(fā)射預(yù)定波長(zhǎng)的輻射；灰階掩模板，設(shè)置于所述曝光平臺(tái)與所述輻射源之間，以使所述輻射源在所述可輻射 固化材料層上投射出具有灰階變化的輻射圖案，進(jìn)而在所述可輻射固化材料層中形成固化 透鏡光柵結(jié)構(gòu)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的透鏡光柵的制造設(shè)備，其特征在于，所述曝光平臺(tái)進(jìn)一步 設(shè)置傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，以相對(duì)所述輻射源調(diào)整所述基板的位置。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的透鏡光柵的制造設(shè)備，其特征在于，所述輻射源為UV燈。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的透鏡光柵的制造設(shè)備，其特征在于，所述灰階掩模板為具 有灰階變化的光學(xué)掩模板。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的透鏡光柵的制造設(shè)備，其特征在于，所述灰階掩模板呈周 期性排列，每一周期具有一定長(zhǎng)度，所述長(zhǎng)度根據(jù)所要制作的透鏡光柵進(jìn)行設(shè)置。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的透鏡光柵的制造設(shè)備，其特征在于，所述灰階掩模板的每 一周期上的灰階值連續(xù)變化，并且灰階值從正中心至邊緣逐漸變小。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種透鏡光柵的制造方法，包括在基板上涂布可輻射固化材料層；在可輻射固化材料層上投射出具有灰階變化的輻射圖案；控制輻射圖案的投射時(shí)間，以在可輻射固化材料層中形成具有高度變化的固化透鏡光柵結(jié)構(gòu)。本發(fā)明還提供了一種透鏡光柵的制造設(shè)備。與傳統(tǒng)的機(jī)械加工方法相比，本發(fā)明方法及設(shè)備制作的透鏡光柵可一次成型，加工工序少，設(shè)備簡(jiǎn)單，成本低，且操作更簡(jiǎn)便。
文檔編號(hào)G03F7/20GK101881847SQ201010222638
公開(kāi)日2010年11月10日 申請(qǐng)日期2010年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月1日
發(fā)明者吳燕鵬 申請(qǐng)人:深圳超多維光電子有限公司