[发明专利]一种数值孔径可控的微透镜阵列的电辅助制造方法

权利要求书

1.一种数值孔径可控的微透镜阵列的电辅助制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)准备透明导电玻璃作为基材；

2)在透明导电玻璃基材的导电面上制备介电层；

3)在介电层表面施加微型液滴阵列；

4)搭接直流电源，将透明导电玻璃的导电面接入电压的负极端，并将插入微型液滴的铜丝电极接入电压的正极端，闭合电源开关对微型液滴施加电压；

5)在电润湿作用力的驱动下，增大所施加的直流电压将会减小微型液滴的表观接触角，进而增大微型液滴的曲率半径，因此对不同的微型液滴施加不同的直流电压获得不同的曲率半径；

6)断开直流电压电源，抬起铜丝电极，采用紫外灯箱辐照使电场辅助形变的微型液滴阵列固化，进而获得具有变数值孔径的固态微透镜阵列。

2.根据权利要求1所述的一种数值孔径可控的微透镜阵列的电辅助制造方法，其特征在于：所述的基材采用ITO(氧化铟锡)、FTO(含氟氧化锡)或AZO(氧化铝锌)的镀膜玻璃。

3.根据权利要求1所述的一种数值孔径可控的微透镜阵列的电辅助制造方法，其特征在于：所述的介电层为透明薄膜，是无机材料的薄膜，或是聚合物薄膜，无机材料的薄膜为二氧化硅薄膜、氧化铝陶瓷薄膜或钛酸钡陶瓷薄膜；聚合物薄膜为PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、SU-8负性光刻胶、PVDF(聚偏氟乙烯)、环氧树脂的聚合物或NOA系列(光学粘结剂)、纳米压印胶的紫外固化聚合物等固化后的薄膜。

4.根据权利要求1所述的一种数值孔径可控的微透镜阵列的电辅助制造方法，其特征在于：所述的介电层为采用旋涂或蒸镀法制备的光滑表面，或是采用纳米压印的方法所制备的微纳米织构化的粗糙表面。

5.根据权利要求1所述的一种数值孔径可控的微透镜阵列的电辅助制造方法，其特征在于：所述的用于制备微透镜阵列的微型液滴的材料为液态的PMMA、SU-8、环氧树脂、NOA系列或纳米压印胶。

6.根据权利要求1所述的一种数值孔径可控的微透镜阵列的电辅助制造方法，其特征在于：所述的微型液滴的施加方式采用喷墨打印或数字微量进给器。

7.根据权利要求1所述的一种数值孔径可控的微透镜阵列的电辅助制造方法，其特征在于：所述的微型液滴的体积是10pl～10μl,根据不同材料之间表面张力作用的不同获得大小不等的初始表观接触角。

8.根据权利要求1所述的一种数值孔径可控的微透镜阵列的电辅助制造方法，其特征在于：所述的铜丝电极直径为30～100μm，其插入微型液滴的过程通过CCD放大到显示器上的方式来辅助对准。

9.根据权利要求1所述的一种数值孔径可控的微透镜阵列的电辅助制造方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)以厚度为2mm的ITO透明导电玻璃(1)作为基材，并依次采用丙酮、乙醇和去离子水进行超声清洗，氮气吹干后，在150℃烘箱中烘烤1h；

2)在ITO透明导电玻璃(1)上滴加5～10μl的NOA61(一种紫外固化型的光学粘结剂)，采用柔性的PDMS(聚二甲基硅氧烷)微纳米织构化模板进行纳米压印，紫外辐照3～5min固化并脱模后，形成一层厚度为5～10μm的具有微纳米织构化复型表面的NOA61薄膜的介电层(2)；

3)采用数字微量进给器在NOA61薄膜介电层(2)表面施加大小一致、体积均为0.1～1μl的NOA61微型液滴(3)；

4)搭接直流电压，将ITO透明导电玻璃(1)的导电面接入电压负极端，并将插入到微型液滴(3)的铜丝电极(4)接入电压正极端，闭合电源开关对微型液滴(3)施加电压；

5)通过调节所施加的直流电压大小来控制微型液滴的表观接触角，同时调节微型液滴的曲率半径，按照U0<U1<U2<U3的顺序，依次施加于不同的微型液滴(3)，获得表观接触角减小而曲率半径增大的微型液滴(3)；

6)断开直流电压电源，抬起铜丝电极(4)，由于介电层(2)表面的粘性作用所引起的接触角滞后，使微型液滴(3)得以维持在变化后的形状而不会发生回复，以此实现数值孔径一一对应的精确调控；将样片置于紫外灯箱中辐照3～5min即使微型液滴发生固化并形成定型的数值孔径不同的微透镜阵列(5)。