一种微透镜结构及其制备方法、显示器件与流程

本公开实施例涉及但不限于显示技术，尤指一种微透镜结构及其制备方法、显示器件。

背景技术：

随着工业技术的发展，对光学器件微型化的需求不断加大，微透镜应运而生。微透镜通常是指孔径从微米尺度到毫米尺度的透镜，当一定数量的微透镜按照一定的规律排列，或均匀排列，或不均匀排列，就组成了微透镜阵列，相比传统的透镜，微透镜及其阵列具有体积小、重量轻、功耗小等优点，微透镜阵列可以实现传统光学器件不具备的光学特性，利用该特性实现一些特殊的功能，例如在显示领域，使用微透镜阵列，可以实现裸眼3d。

技术实现要素：

以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。

本公开实施例提供了一种微透镜结构及其制备方法、显示器件。

一方面，本公开实施例提供了一种微透镜结构制备方法，所述微透镜结构包括至少一个微透镜，所述微透镜结构制备方法包括：

根据待制备的微透镜的目标拱高确定压印工艺参数，所述压印工艺参数与压印时微透镜模板的填充程度相关；

在基板上涂覆压印胶材，使用微透镜模板基于所述压印工艺参数进行纳米压印，形成所述微透镜结构。

在一示例性实施例中，所述压印胶材的粘度支持不同的填充程度。

在一示例性实施例中，所述压印胶材的粘度为10000厘泊至100000厘泊。

在一示例性实施例中，所述压印工艺参数包括加载在所述微透镜模板上的下压力，所述下压力与所述微透镜的目标拱高正相关。

在一示例性实施例中，所述下压力包括0.01mpa至0.5mpa。

在一示例性实施例中，所述压印工艺参数包括基板温度，所述基板温度与所述微透镜的目标拱高正相关。

在一示例性实施例中，所述基板温度包括20度至120度。

又一方面，本公开实施例提供一种微透镜结构，所述微透镜结构使用上述微透镜结构制备方法制备。

在一示例性实施例中，所述微透镜的口径为10微米至500微米，所述微透镜的拱高为5微米至50微米。

本公开实施例提供一种显示器件，包括上述微透镜结构。

本公开实施例包括一种微透镜结构制备方法，所述微透镜结构包括至少一个微透镜，所述微透镜结构制备方法包括：根据待制备的微透镜的目标拱高确定压印工艺参数，所述压印工艺参数与压印时微透镜模板的填充程度相关；在基板上涂覆压印胶材，使用微透镜模板基于所述压印工艺参数进行纳米压印，形成所述微透镜结构。本实施例提供的方案，可以通过改变压印工艺参数，在不改变微透镜模板的情况下，改变微透镜模板的填充程度，制备不同拱高的微透镜，成本低，开发周期短，且实现方便，对已有工艺改动极小，可以兼容已有设备。

本公开的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本公开而了解。本公开的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

在阅读并理解了附图和详细描述后，可以明白其他方面。

附图说明

附图用来提供对本公开技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本公开实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对技术方案的限制。

图1为一技术方案提供的微透镜阵列制备方法示意图；

图2为本公开实施例提供的微透镜阵列制备方法流程图；

图3为本公开实施例提供的不同填充程度下所得的微透镜结构示意图；

图4为一示例性实施例提供的微透镜模板的形貌示意图；

图5为一示例性实施例提供的不同拱高的微透镜形貌示意图。

具体实施方式

下文中将结合附图对本公开实施例进行详细说明。在不冲突的情况下，本公开实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。

在附图中，有时为了明确起见，夸大表示了各构成要素的大小、层的厚度或区域。因此，本公开的实施方式并不一定限定于该尺寸，附图中各部件的形状和大小不反映真实比例。此外，附图示意性地示出了理想的例子，本公开的实施方式不局限于附图所示的形状或数值。

在本公开中，为了方便起见，使用“中部”、“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示方位或位置关系的词句以参照附图说明构成要素的位置关系，仅是为了便于描述本说明书和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。构成要素的位置关系根据描述各构成要素的方向适当地改变。因此，不局限于在公开中说明的词句，根据情况可以适当地更换。

在本公开中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，或可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或通过中间件间接相连，或两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。

裸眼三维(3d)或光场显示技术中，在透镜(lens)参数设计中，核心的参数主要包括lens的周期和焦距。其中lens周期主要与子像素大小和视点数有关，也就是说一旦器件设计规则确定，其口径d与lens工艺和材料关联较小，如式1所示；在设计焦距f时，一方面与观看距离l、单眼视点数n/2、像素大小p有关，如式2所示；在lens加工方面，焦距f与lens的曲率半径r和折射率差δn有关，其中曲率半径r主要和lens拱高h有关，如式3和4所示，也就是在lens周期一定时，焦距主要由高折射率lens与低折射率平坦胶材的折射率差δn和lens拱高h有关。因此在实际技术开发和产品制作中，需要对lens拱高h进行灵活的调整，从而实现焦距的调整。

r＝δn×f……………………式3

一技术方案中，采用单点金刚石工艺制作微透镜(mla)模版，然后采用纳米压印技术进行完全填充的微透镜基板的制作。但是，采用单点金刚石进行mla模版的制作，存在成本较高，制作周期长等问题。在实际技术开发和产品制作中，为实现焦距的调整，一般需要对拱高进行调整，这就需要更换不同的压印模版，影响产品开发的成本和周期。

本公开实施例在压印模版不变的情况下，通过选择压印胶材、压印工艺参数，可以实现不同拱高的mla成型，即可以实现不同焦距，本公开实施例提供的方案，具有相关产品成本低、开发周期短的优点。

图1是一技术方案提供的微透镜阵列的纳米压印制作方法。主要采用单点金刚石等模版加工方式制作微透镜(mla)模版，然后采用纳米压印技术进行微透镜基板的制作，在该方法中，lens结构的填充基本上接近100％，并且对于不同拱高的结构，则需要制作不同的压印模版，具有成本高、产品开发周期长的问题。

图2是本公开实施例提供的一种微透镜结构制备方法流程图。如图2所示，本公开实施例提供一种微透镜结构制备方法，所述微透镜结构包括至少一个微透镜，所述制备方法包括：

步骤201，根据待制备的微透镜的目标拱高确定压印工艺参数，所述压印工艺参数与压印时微透镜模板的填充程度相关；

步骤202，在基板上涂覆压印胶材，使用微透镜模板基于所述压印工艺参数进行纳米压印，形成所述微透镜结构。

本实施例提供的方案，可以通过改变压印工艺参数，在不改变微透镜模板的情况下，改变微透镜模板的填充程度，制备不同拱高的微透镜，成本低，开发周期短，且实现方便，对已有工艺改动极小，可以兼容已有设备。

在一示例性实施例中，所述基板可以是玻璃基板、显示面板等；所述基板为显示面板时，可以直接在显示面板上制备微透镜阵列。所述显示面板包括但不限于有机发光显示面板，或者，液晶显示面板。所述显示面板为有机发光显示面板时，可以包括基底、驱动结构层、发光结构层和封装层，可以在所述封装层上制备所述微透镜阵列。

在一示例性实施例中，所述压印胶材的粘度可以支持不同填充程度，比如，所述压印胶材可以是高粘度的压印胶材。比如，所述压印胶材的粘度可以大于5000厘泊(cp)。

在一示例性实施例中，所述压印胶材粘度可以为5000cp至200000cp。

在一示例性实施例中，所述压印胶材粘度可以为10000cp至100000cp。

在一示例性实施例中，所述微透镜的口径在10微米(um)至500um，拱高可以为5um至50um。

在一示例性实施例中，所述压印胶材可以包括但不限于甲基丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、有机硅丙烯酸酯至少之一。

压印工艺参数不同时，微透镜模板的填充程度不同，从而可以改变拱高。所述压印工艺参数包括但不限于加载在微透镜模板上的下压力、基板温度等。在一示例性实施例中，所述压印工艺参数包括加载在所述微透镜模板上的下压力，所述下压力与所述微透镜的目标拱高正相关。即微透镜的目标拱高越大，加载的下压力越大，微透镜的目标拱高不超过微透镜模板的最大拱高(即完全填充时的拱高)。通过调节下压力，调节微透镜模板的填充程度，可以测试完全填充时的最大下压力，从最大下压力开始减少，即可降低填充程度，从而降低微透镜的拱高，达到调节拱高的目的。

在一示例性实施例中，所述下压力可以包括0.01mpa至0.5mpa。

在一示例性实施例中，所述压印工艺参数可以包括基板温度，所述基板温度与所述微透镜的目标拱高正相关。即待制备微透镜的目标拱高越大，基板的温度越高。通过调节基板温度，可以改变压印胶材的流动性，从而调节微透镜模板的填充程度。基板温度越高，压印胶材的流动性越好，相同下压力下，填充率越大，从而拱高越大。比如，可以测试完全填充时的最大基板温度，从该最大基板温度开始降低，即可降低填充程度，从而降低微透镜的拱高，达到调节拱高的目的。可以通过对基板进行加热或冷却方式改变基板温度。

在一示例性实施例中，所述基板温度可以包括20度至120度。

在一示例性实施例中，可以通过调节下压力和基板温度来调节拱高，可以通过测试的方法确定下压力和基板温度，比如，可以先设置下压力至适宜值，再设置基板温度至适宜值；或者，先设置基板温度至适宜值，再设置下压力至适宜值，相比只调节基板温度或下压力，两者均进行调节的方式，可以在较低温度和较小的下压力下获得更大的拱高。

在一示例性实施例中，可以使用固定粘度的压印胶材，或者，可以改变压印胶材的粘度，选择合适粘度的压印胶材后再调整下压力、基板温度等，来制备目标拱高的微透镜结构。

在一示例性实施例中，可以通过测试的方式确定压印胶材的粘度。

在一示例性实施例中，进行纳米压印时，可以使用热固化或者紫外固化方式。所述纳米压印包括：在热或者紫外照射下，将预先制作有图案的微透镜模板压设在压印胶上，脱模，制作出与微透镜模版互补的图案，即微透镜结构。

在一示例性实施例中，所述涂覆压印胶材可以使用喷墨打印方式或者狭缝式涂布机涂布。

在一示例性实施例中，所述微透镜结构可以包括阵列分布的多个微透镜。

在一示例性实施例中，所述微透镜模板可以使用单点金刚石、热回流等工艺制备。单点金刚石工艺使用超精密机械加工得到微透镜模板，热回流工艺通过光刻工艺形成微透镜模板初始图形后，加热使得微透镜初始图形熔融，在表面张力的作用下形成表面具有弧度的微透镜模板。

图3为一示例性实施例提供的不同填充程度下所得的微透镜结构示意图。本实施例中，选择高粘度(无溶剂下)的压印胶材，采用不同下压力可以实现不同拱高的mla，其中加载到微透镜模板的下压力越大，结构填充率越大。如图3所示，使用同一微透镜模板的情况下，下压力较大时，微透镜模板完全填充，所得的微透镜阵列的拱高最大，比如为微透镜模板的拱高，如图3中a所示；减小下压力时，微透镜模板的填充程度降低，制备得到的微透镜阵列的拱高减小，如图3中b所示；继续减小下压力时，微透镜模板的填充程度较低，制备得到的微透镜阵列的拱高继续减小，如图3中c所示。改变基板温度时类似。温度较高时，微透镜模板完全填充，所得的微透镜阵列的拱高最大，比如为微透镜模板的拱高，如图3中a所示；降低温度时，微透镜模板的填充程度降低，制备得到的微透镜阵列的拱高减小，如图3中b所示；继续降低温度时，微透镜模板的填充程度较低，制备得到的微透镜阵列的拱高继续减小，如图3中c所示。因此，可以通过测试得到不同下压力与拱高的对应关系表，不同基板温度与拱高的对应表，查找表格即可得到所需的下压力、基板温度。使用不同微透镜模板(口径、拱高不同)时，下压力、基板温度可能不同。可以建立同一基板温度下，不同下压力时的拱高对应关系表，或者，同一下压力下，不同基板温度时的拱高对应关系表，等等。

以一个实例进行说明。本实施例中，微透镜模板的口径为280um，拱高为17.5um，如图4所示。所选用的压印胶材粘度为15000厘泊(cp)，当加载到微透镜模板的下压力为0.1mpa时，制备得到的微透镜拱高接近微透镜模板拱高，为17.4um，如图5中的实线(即系列1)所示。当加载到微透镜模板的下压力减小为0.05mpa时，制备得到的微透镜的拱高为14.1um，如图5中的虚线(即系列2)所示；若进一步降低下压力，拱高可进一步降低。

本公开实施例提供一种微透镜结构，所述微透镜结构使用上述微透镜结构制备方法制备。本实施例提供的微透镜结构，无需改变微透镜模板，通过改变压印胶材和压印工艺参数即可得到不同拱高的微透镜结构，成本低，开发周期短。

在一示例性实施例中，所述微透镜的口径可以是10um至500um，拱高可以是5um至50um，但不限于此。

在一示例性实施例中，所述微透镜的折射率可以是1.5至1.8，但不限于此。

本公开实施例还提供了一种显示器件，包括前述实施例的微透镜结构。显示装置可以为：手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。

本公开实施例提供的微透镜结构不限于应用在显示器件中，比如还可以用在光学通信、光传感、光伏等领域中。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。