[发明专利]一种微透镜、微透镜阵列及制备方法

说明书

本发明公开了一种微透镜、微透镜阵列及制备方法，所述微透镜中含有聚合物和钙钛矿纳米晶，钙钛矿纳米晶分散在聚合物中。本发明通过在微透镜阵列中掺杂钙钛矿纳米材料可以使微透镜具有多种功能，如同时兼具滤光和聚光的功能、同时兼具转光和聚光的功能等。将本发明微透镜替换掉现有的微透镜阵列及对应的滤光/转光材料，可以简化器件结构，降低成本，也可能产生新的应用场景。本发明还提出了微透镜的制备方法，该方法过程简单，成本低，兼容性好，所制备的微透镜在增强探测、多光谱成像、液晶显示器背光等领域有很好的应用前景。

技术领域

本发明属于光学器件及制备技术领域，具体涉及一种微透镜、微透镜阵列及制备方法。

背景技术

微透镜是一种应用很广泛的光学结构，可以用在成像探测器上，用于增加光的获取，提高探测效率；也可以用于三维成像、LED增强出光、光互联等应用场景。但目前一般所用的微透镜都是基于无色透明介质，无法实现转光、滤光等功能，而将功能材料掺入微透镜基质中则可以实现上述功能，比如彩色CMOS成像探测器件上一般需要分别集成微透镜阵列与滤光片，若是能将滤光材料加入到微透镜中，则可以节省成本，简化结构；再比如CCD相机在紫外区域对紫外光的响应较差，可以通过贴上钙钛矿转光膜来将光转化到可见光区，增加探测效率，若是将光转换材料做成微透镜阵列，则可以通过将光汇聚到有效探测区域来进一步增加探测效率。

但目前对于功能材料掺入的相关研究还很少，且多是基于染料的，基于钙钛矿的还没有相关报道。目前的微透镜制备方法有很多种，如光刻胶热回流技术，模板加工，激光直写，喷墨打印等，应用较多的是光刻胶热回流技术，这些方法也多是针对透明介质的，若要制备出钙钛矿掺杂的微透镜，需要新的方法。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种微透镜、微透镜阵列及制备方法，通过在微透镜中掺杂钙钛矿纳米晶，使得微透镜具有多种光学功能。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明一方面，提出了一种微透镜，微透镜中含有聚合物和钙钛矿纳米晶，所述钙钛矿纳米晶分散在聚合物中。

可选地，钙钛矿纳米晶的化学式为ABX₃、A₃B₂X₉、A₂BX₆中的至少一种。

钙钛矿纳米晶在微透镜中的含量为1wt％～90wt％。

具体地，钙钛矿纳米晶在微透镜中的含量的下限为1wt％、5wt％、10wt％、20wt％、30wt％；钙钛矿纳米晶在微透镜中的含量的上限为40wt％、50wt％、60wt％、80wt％、90wt％。

可选地，A选自CH₃NH₃、CH(NH)NH₃、铯(Cs)中的至少一种；

B选自Ge、Sn、Pb、Sb、Bi、Cu、Mn、In、Ti、Ag、Al中的至少一种；

X选自卤素元素中的至少一种。

微透镜阵列为半导体材料，一般情况下，当B位原子为铅元素时，所得到的微透镜为发光微透镜，具有光的下转换功能；当B位原子为铅以外元素时，所得到微透镜为滤光微透镜，具有光的过滤功能，波长λ＜x的大部分光会被半导体材料吸收，波长λ＞x的大部分光会透过，x为半导体材料的吸收边。

当微透镜为发光微透镜时，该微透镜的作用包括光的汇聚或发散、光的转换、对基底材料的封装等。根据所选用的基底和微透镜的光学性质不同而起不同作用。

可选地，聚合物选自聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚醋酸乙烯酯、醋酸纤维素、聚砜、聚酰胺、聚酰亚胺、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、ABS塑料、聚丙烯腈、聚烯烃弹性体、聚氨酯、聚乙烯咔唑中的至少一种。