用于LED的微透镜阵列的光学性能研究_田大垒

专利名称：微透镜阵列及包括微透镜阵列的光学系统
专利类型：发明专利
发明人：关大介,藤村佳代子,冈野正登,西尾幸畅,桑垣内智仁申请号：CN201580027904.6
申请日：20150526
公开号：CN106461815A
公开日：
20170222
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供以减少包括由单一的微透镜的孔径的衍射导致的分布在内的光的强度分布的不均匀的方式，使排列或形状分散的微透镜阵列。

本发明的微透镜阵列是由配置在xy平面上的N个微透镜构成的微透镜阵列。

各个微透镜的透镜顶点投影到xy平面的投影点配置于规定的方向的栅格间隔在以M为正的整数时D/M(毫米)的xy平面上的基准栅格结构的栅格点的附近，以微透镜的边界线作为透镜的边，微透镜的相对的两个边的间隔大致等于D，从透镜顶点投影到xy平面的投影点至边投影到xy 平面的投影线为止的距离是：D/2+ε，并且，在将各个微透镜的材料的折射率设为n，将中心附近的该规定的方向的曲率半径设为R(毫米)，将焦距设为f(毫米)时，满足：
申请人：纳卢克斯株式会社
地址：日本大阪府
国籍：JP
代理机构：北京三友知识产权代理有限公司
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微透镜阵列的设计、制作及与CCD的集成技术一、本文概述随着光学技术的不断发展，微透镜阵列作为一种重要的光学元件，其在光学成像、光电子器件、光通信等领域的应用越来越广泛。

微透镜阵列的设计、制作及与CCD（电荷耦合器件）的集成技术，是提升微透镜阵列性能、拓展其应用范围的关键环节。

本文旨在全面介绍微透镜阵列的基本概念、设计原理、制作方法，以及其与CCD的集成技术，为相关领域的研究人员和技术人员提供有益的参考。

本文将介绍微透镜阵列的基本概念和特点，阐述其在不同领域的应用价值。

然后，详细阐述微透镜阵列的设计原理，包括透镜形状、尺寸、间距等参数的确定，以及优化设计方法。

接着，介绍微透镜阵列的制作技术，包括模具制作、材料选择、加工工艺等，以及制作过程中可能遇到的问题和解决方法。

本文将重点探讨微透镜阵列与CCD的集成技术。

首先介绍CCD的基本原理和特性，然后详细阐述微透镜阵列与CCD的耦合技术，包括耦合方式的选择、耦合效率的提高等。

还将介绍集成后系统的性能测试和优化方法，以及集成技术在不同领域的应用实例。

通过本文的阐述，读者可以全面了解微透镜阵列的设计、制作及与CCD的集成技术，为相关领域的研究和应用提供有益的借鉴和指导。

二、微透镜阵列的设计微透镜阵列的设计是制造高质量成像系统的关键步骤。

微透镜阵列的设计涉及多个方面，包括透镜形状、尺寸、焦距、填充因子以及阵列的整体布局。

透镜的形状是设计的核心。

常见的微透镜形状有球面、非球面和柱面。

选择合适的形状可以优化成像质量和系统性能。

例如，非球面透镜能够减少像差，提高成像的清晰度。

透镜的尺寸和焦距决定了成像系统的放大倍数和视场。

设计过程中，需要根据实际应用场景确定合适的尺寸和焦距。

例如，在需要高分辨率成像的应用中，可能需要更小的透镜尺寸和更短的焦距。

填充因子也是设计中的重要参数。

填充因子指的是透镜占据其单元格的比例。

较高的填充因子可以提高成像系统的光利用率，但也会增加制造的难度。

基于微透镜阵列实现全真立体显示技术的研究【摘要】本文提出采用微透镜阵列的光学器件实现各方向全真的立体显示技术，介绍了阵列图像的获取方法，并提出一种由狭缝光栅和柱镜光栅膜复合的显示屏结构方案，实验结果证明该方案是可行的。

【关键词】微透镜阵列; 柱镜光栅; 狭缝光栅; 全真的立体Research on a technology of realizing integral 3D visionAbstract: This article presents a model to realize integral 3d vision based on microlens array optical instruments. It introduces the method of acquiring array pictures and proposes a plan of displaying panel structure, combined by a lenticular and parallax barrier. The results show that this model is practical and feasible.Key words: microlens array； lenticular；parallax barrier；integral 3D目前，光栅立体成像技术都采用柱镜状光栅或狭缝光栅对水平视差立体抽样图进行角度选择，配合人的双眼视差融合作用形成立体显示；因光栅纵向排列，可实现图像在水平方向立体显示效果，但纵向不具有立体效果。

本文提出采用矩阵排列微透镜原理的光学器件实现具有各方向真实的空间立体显示的方案，并应用在LCD显示模组上，实验结果证明全真立体显示方案是可行的。

1 全真立体图像获取及合成微透镜阵列原理的立体显示技术最早由法国物理学家加布里埃尔·李普曼在1908年首先提出，他宣称使用微小凸透镜阵列可有效的记录全真图像，又称集成式图像［1］，这种图像具有类似全息摄影的立体显示效果。

基于微纳米压印的微透镜阵列光学膜制造研究汤树海;陈琳轶;陈广学【期刊名称】《包装工程》【年(卷),期】2024(45)1【摘要】目的实现裸眼3D显示效果的承印基材是微透镜阵列光学膜,本文旨在研究制造微透镜阵列光学膜的方法及在制造过程中的影响因素。

方法采用卷对卷的UV-LED光固化微纳米压印工艺,通过定制化的微纳米压印模具,规模化制造正六角形孔径、蜂窝排布的微透镜阵列光学膜。

结果文中所用的PET膜表面粗糙度均方差约为0.083μm,可见光波段的透光率为90%~93%,具有良好的表面平整度和较高的透光率,有利于微透镜阵列的成型制造和光学膜优良光学性能的呈现;UV-LED紫外压印光刻胶具有较低的黏度(250 Pa·s,25℃)、良好的界面性能(接触角为93°)和较小的固化体积收缩率(3.5%),有利于光刻胶对模具凹槽的填充及微透镜阵列的成型和脱模。

对于微纳米压印制造过程,要选择合适的压印力,既要确保光刻胶能够充分地填充模具凹槽,又要避免微透镜阵列的结构受挤压变形而导致损坏模具。

当压印速度控制在5~7 m/min时,微透镜阵列的复型精度较高且成型质量较为稳定,不会出现气泡缺陷和拉断缺陷。

结论卷对卷的UV-LED光固化微纳米压印工艺是一种制造微透镜阵列光学膜行之有效的方法。

【总页数】10页(P101-110)【作者】汤树海;陈琳轶;陈广学【作者单位】广东壮丽彩印股份有限公司;深圳职业技术大学传播工程学院;华南理工大学轻工科学与工程学院【正文语种】中文【中图分类】TB34【相关文献】1.异形微透镜阵列热压印制造方法研究2.基于非接触式热压印技术的微透镜阵列制作3.高填充因子微透镜阵列热压印过程的应力变化研究4.创新SU-8微压印与电拉伸技术与微透镜阵列之开发5.高填充因子微透镜阵列热压印保真度研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

专利名称：一种基于光学空间技术的微透镜阵列LED光源结构专利类型：实用新型专利
发明人：庄玩东
申请号：CN201720360709.1
申请日：20170407
公开号：CN206861305U
公开日：
20180109
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型涉及一种基于光学空间技术的微透镜阵列LED光源结构，包括菲涅尔透镜、凸透镜、微透镜阵列、铝基板、LED光源和散热器。

本实用新型的有益效果是：该基于光学空间技术的微透镜阵列LED光源结构，使用简单，使用时将该基于光学空间技术的微透镜阵列LED光源结构接通电源，LED光源发射出光线，光线经由微透镜阵列的聚集会集中向凸透镜，光线再次经凸透镜聚集后发射向菲涅尔透镜，菲涅尔透镜将光线均匀的向四周发散，使照射范围的外圈和内圈的亮度基本一直，也使光照强度变得更高，散热器能降低设备内部的温度，提升了使用寿命，而且该基于光学空间技术的微透镜阵列LED光源结构，提高了光照亮度，也提升了光照范围，工作时稳定性强，适合推广使用。

申请人：深圳市灿晶电子科技有限公司
地址：518000 广东省深圳市宝安区福永街道和平福园一路智鹏工业园第2栋第四层
国籍：CN
代理机构：北京国坤专利代理事务所(普通合伙)
代理人：黄耀钧
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无缝微透镜阵列LED匀光膜研究摘要：本文研究不同孔径无缝微透镜阵列膜LED光线扩散的影响，分析了不同厚度和直径的三角形、四边形和六边形微透镜阵列膜的扩散效果。

设计了一种复合曲面微透镜阵列，利用光线追迹方法对其进行模拟，分析微透镜阵列对LED光源发出光线扩散性能的影响。

关键词：LED；微透镜阵列；复合曲面；均匀度1 引言微透镜阵列是最重要的微光学元件中的一种，具有多种独特的光学性质。

通过调整微透镜的形状、曲率半径、排布、厚度等参数，微透镜阵列扩散片可对入射光线进行整形、均匀、扩散、聚焦等调制来实现特定的功能。

2 微透镜阵列分类微透镜阵列型扩散片根据其微透镜的面形、尺寸、占空比和厚度等的不同，可以建立不同的微透镜阵列的模型。

微透镜的填充因子和形状是影响光束效率的一个重要的因素。

为了得到最多的光的能量，微透镜阵列中透镜所占区域即占空比，应该尽可能的大。

无缝隙微透镜阵列占空比接近100%，可以实现较高的传输效率。

根据微透镜的孔径形状可以分为三角形微透镜、六边形微透镜、四边形微透镜和双曲率形微透镜等。

3 无缝微透镜阵列分析3.1 厚度对不同孔径形状微透镜阵列影响以单个微透镜曲率的厚度分别为10μm和20μm，孔径分别为60μm，90μm，120μm，在仿真软件中分别建立三角形微透镜、六边形微透镜、四边形微透镜模型，分析其对光效以及扩散角度的影响。

如图1所示。

通过对比分析，四边形孔径微透镜阵列光利用率最高，三角孔径微透镜阵列的扩散角度最大，扩散效果最好。

3.2 一种复合曲面微透镜阵列膜设计通过分析可以发现三种孔径形状的微透镜阵列膜对LED 发出的光线都有一定的扩散作用，但是扩散角度最大只能到130度，远远不能满足消除眩光和匀光的要求。

本论文提出一种新型结构的微透镜阵列膜，该微透镜为四边形孔径，微透镜单元为复合曲面透镜，在Tracepro软件中建立该微透镜阵列的三维模型，如图2所示，与多芯片LED光源一起进行光线追迹，其组合系统的发光强度曲线如图3所示，在发光强度曲线上可以看出，光束在-70度到+70度范围内发光强度比较均匀，说明光束扩散角度在140度范围内。

基于micro-led微透镜阵列的光学设计及应用研究1. 引言1.1 概述本文主要研究基于micro-LED微透镜阵列的光学设计及应用。

随着科技的发展和人们对高质量显示和光通信等领域需求的增加，微LED技术作为一种新的光电子器件逐渐受到关注。

而微透镜阵列作为提高光学系统性能的关键元件之一，在微LED技术中也扮演着重要角色。

1.2 文章结构本文共分为五个部分。

首先，在引言中对研究主题进行了概述，并介绍了文章的结构组成。

其次，在第2部分中，将对微LED技术进行概述，并介绍微透镜阵列的背景知识。

第3部分将探讨光学设计方法的研究，包括光学系统基本理论、基于微透镜阵列的设计原理分析以及常用优化算法的应用。

在第4部分中，将详细探讨基于micro-LED微透镜阵列的光学应用研究，包括显示器件中的设计与模拟研究、光通信中微LED与微透镜结合的应用探索以及生物医学领域中基于微透镜阵列的激光成像技术研究。

最后，在第5部分中，将对研究进行总结，并提出存在的问题和下一步的研究展望。

1.3 目的本文的目的是探索基于micro-LED微透镜阵列的光学设计及应用。

通过对微LED技术、微透镜阵列以及光学设计方法进行深入研究，旨在为相关领域的技术发展提供理论支持和实践指导。

同时，通过具体的案例研究和应用探索，期望能够开拓micro-LED与微透镜结合在显示器件、光通信和生物医学领域等方面的新应用，并为相关产业提供创新思路和技术解决方案。

2. 微LED技术概述:2.1 微LED原理:微LED是一种基于发光二极管(LED)的新型显示技术。

它采用微米级的LED芯片作为显示像素，通过控制电流使其发出所需颜色的光。

微LED具有高亮度、高对比度、高刷新率和低功耗等优点，被认为是下一代显示技术的发展方向。

微LED原理是通过外加电压在特定材料中产生电子-空穴复合效应，从而导致LED芯片发射光线。

当正向电压施加到p端（带阳性杂质）,负向电压施加到n 断（带阴性杂质），会形成一个类似于pn结构的二极管。

微透镜列阵焦距测量技术研究的开题报告题目：微透镜列阵焦距测量技术研究一、研究背景微透镜列阵是一种基于微纳加工技术制备的微型光学元件，具有高集成度、高通量和高随机接近性等优点，成为了光学传感器、微型显示器和激光器等领域的重要组成部分。

焦距是微透镜列阵最基本的性能指标，因此实现对微透镜列阵焦距的精确测量是非常重要的。

二、研究目的和意义本文旨在通过对微透镜列阵焦距测量技术的研究，解决微透镜列阵在实际应用中遇到的计算和设计问题，使其发挥更好的性能，进一步拓展其应用领域。

该研究具有以下意义：1. 提高微透镜列阵的质量和可靠性，为后续应用奠定基础；2. 促进微纳加工技术的发展，推动微纳加工技术在光学器件领域的应用；3. 丰富微电子学和光电子学的研究内容，拓宽研究领域。

三、研究内容和技术路线1. 微透镜列阵的制备采用电子束光刻技术将设计好的微透镜列阵图案转移到光刻胶上，然后通过干法刻蚀和湿法刻蚀技术，制备出微透镜列阵。

2. 微透镜列阵的成像原理分析根据微透镜列阵的成像原理，建立数学模型，计算出微透镜列阵的理论焦距。

3. 微透镜列阵焦距的实测采用自研制的基于副反射原理的测量平台，对微透镜列阵的实际焦距进行测量。

4. 测量结果分析对测量结果进行分析和比较，评估测量方法的准确性和可靠性。

五、预期成果通过实测和分析，得到微透镜列阵的实际焦距，并与理论值进行比较，确定微透镜列阵的制备工艺和设计参数，为微透镜列阵的后续应用提供技术支持。

六、研究时间表第一年：1-3月：文献综述，原理建模和实验设计；4-6月：微透镜列阵制备和成像原理分析；7-9月：焦距实测和数据处理；10-12月：测量结果分析和论文撰写。

第二年：1-3月：论文修改和完善；4-6月：论文投稿和答辩准备；7-9月：答辩论文修改和提交；10-12月：总结和发表。

七、论文提纲第一章绪论1.1 研究背景和意义1.2 国内外研究进展1.3 研究目的和内容1.4 研究方法和技术路线1.5 论文结构第二章微透镜列阵的制备2.1 微透镜列阵的通用制备方法2.2 电子束光刻制备微透镜列阵的步骤2.3 微透镜列阵的成像原理第三章微透镜列阵焦距的实测3.1 基于副反射原理的测量平台设计3.2 微透镜列阵焦距的测量流程3.3 测量结果及分析第四章结果与分析4.1 理论值和实测值比较4.2 微透镜列阵的制备工艺和设计参数确定4.3 测量方法的准确性和可靠性评估第五章总结5.1 研究成果5.2 研究不足和展望参考文献。

具有SiO2散射粒子的微透镜阵列对QLED器件出光性能的影响具有SiO2散射粒子的微透镜阵列对QLED器件出光性能的影响引言：近年来，量子点发光二极管（Quantum Dot Light Emitting Diode，简称QLED）作为下一代显示技术备受关注。

QLED器件通过在蓝色发光二极管背后利用量子点材料产生的荧光实现彩色LED发光。

然而，QLED器件中的光提取效率仍然是制约其应用的关键问题。

为了解决这一问题，研究人员提出了一种新型的微透镜阵列结构，其中SiO2散射粒子被用作光提取增强机制。

本文旨在探讨具有SiO2散射粒子的微透镜阵列对QLED 器件出光性能的影响。

SiO2散射粒子对QLED器件的光提取效率改善：SiO2散射粒子的引入可以有效增强器件的光提取效率。

由于其尺寸较小，SiO2粒子可以在器件中均匀分布，形成规整的微透镜阵列结构。

当光通过散射粒子时，会因粒子的形状和尺寸而产生散射现象，从而改变光的传播方向。

通过这种散射机制，本质上相当于增加了器件的有效发光面积，提高了光的从器件中逃逸的几率。

SiO2散射粒子的尺寸优化对器件性能的影响：SiO2散射粒子的尺寸是影响其散射效果的重要因素。

实验研究表明，随着SiO2粒子尺寸的增加，器件的光提取效率也逐渐增强。

这是因为大尺寸的散射粒子产生更强的散射效果，有效地改变了光的传播路径，使其更容易逃逸。

然而，当SiO2粒子尺寸超过一定范围后，其散射效果反而会减弱。

这可能是因为过大的散射粒子会产生更多的散射事件，从而导致光的能量损失增加。

因此，在设计微透镜阵列时，需要找到合适的散射粒子尺寸，以在兼顾光提取效果和能量损耗之间取得平衡。

SiO2散射粒子的分布密度对器件性能的影响：除了粒子尺寸，SiO2散射粒子的分布密度也会对器件性能产生影响。

当粒子分布密度较低时，散射事件较少，光的从器件中逃逸几率也相应较低。

然而，当粒子分布密度过高时，粒子之间的排列会导致光在器件内的多次反射和散射，从而增大了光的损耗。

热压印成型复合微透镜阵列的微光学照明特性胡满凤;李磊;谢晋【期刊名称】《光学精密工程》【年(卷),期】2024(32)9【摘要】在LED照明中,光线分布不均产生的眩光及光线中的紫外光、蓝光成分容易造成视觉疲劳和眼睛损伤,目前主要是以调节光源为主,纳米级光波段调节的表面结构加工成本较高。

因此,利用热压印快速成型技术开发了一种微米尺度的复合微透镜阵列导光板,探究健康照明的复合微透镜尺度效应。

首先分析微棱镜表面小微透镜的深宽比与反射电场分布的关系,然后研究导光板的微结构参数对漫反射率、镜面反射率和透射率的影响。

最后,对比市面上丝网印刷微点、微棱镜阵列等结构导光板,研究复合微透镜微米尺度对照度、均匀度等微光学性能的影响。

分析表明:当小微透镜深宽比在0.6~1内时,紫外光和蓝光的反射面有更小的反射电场变异系数,说明其漫反射大。

实验结果表明:热压印技术可以在4 s内将微透镜高5~30μm 和微棱镜高10~80μm的复合微透镜阵列导光板加工成型;照度均匀度随着小微透镜深宽比的增大而增大,照度分别比微棱镜和丝网印刷微点阵列提高45%和83%;与微棱镜相比,紫外光和蓝光的漫反射率分别提高8%和18%,镜面反射率下降80%~83%。

控制复合微透镜的深宽比可以减少照明眩光,抑制紫外光和蓝光。

【总页数】13页(P1371-1383)【作者】胡满凤;李磊;谢晋【作者单位】广州铁路职业技术学院电气工程学院;华南理工大学机械与汽车工程学院【正文语种】中文【中图分类】TH74;TN383.1【相关文献】1.微拱形阵列导光板快速热压成型与微光学应用2.导光均光微槽透镜阵列精密磨削及其热压微成型3.微流控光学透镜阵列内芯表面的电润湿特性测量4.折射微透镜阵列的非成象光学特性研究5.离子交换时间对平面微透镜阵列的透镜元光学特性的影响因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。