本发明属于显示技术领域，具体涉及一种微透镜阵列的制备方法、显示装置的制备方法及显示装置。
背景技术：
随着增强现实(augmentedreality，ar)技术的不断发展，基于光波导的ar显示产品的轻薄化越来越受到业界的关注。但是由于光波导的光效比较低，一般需要显示器件的发光亮度大于2000尼特(nit)才能满足显示要求。目前的显示器件的发光亮度一般低于1500nit，不能满足基于光波导的ar显示产品的显示要求。目前，往往通过在显示器件上设置一层微透镜阵列，以增强显示器件中心视角(±9度)的发光亮度，进而满足显示要求。针对尺寸(几十微米以上)比较大的微透镜，一般通过激光加工或者热熔的工艺进行制作。
发明人发现现有技术中至少存在如下问题：由于业界对于ar显示产品分辨率要求的不断提高，对于微透镜的尺寸要求也越来越高，现在的微透镜的尺寸一般在10微米以下，对于较小尺寸的微透镜，激光加工或者热熔的工艺变得非常复杂，不再适用于微透镜的制作，大大提高的工艺难度，严重影响了产品良率，从而提高了制作成本。
技术实现要素：
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种微透镜阵列的制备方法、显示装置的制备方法及显示装置。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种微透镜阵列的制备方法，包括：
在衬底上涂覆曝光材料层，并划分为多个微透镜区域；
根据透镜相位函数，将所述微透镜区域形成多个采样区域；
利用构图工艺，在所述采样区域形成台阶结构；同一所述微透镜区域内至少部分所述台阶结构的高度不同，同一所述微透镜区域的多个所述台阶结构构成一个微透镜。
可选地，所述利用构图工艺，在所述采样区域形成台阶结构，包括：
将多个预设掩膜版的图案依次与所述采样区域对齐；
对所述曝光材料层进行曝光、显影、刻蚀，在所述采样区域形成所述台阶结构。
可选地，所述预设掩膜版的数量与所述微透镜中的所述台阶结构的数量之间的关系包括：l＝2n；其中，l表示台阶结构的数量，n表示预设掩膜版的数量。
可选地，在所述微透镜的中心向边缘方向上，多个所述台阶结构的高度单调递减。
可选地，所述根据透镜相位函数，将所述微透镜区域形成多个采样区域，包括：
根据透镜相位函数，在行方向和列方向上对所述微透镜区域进行等间距均匀采样，形成多个所述采样区域。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种显示装置的制备方法，包括如上述提供的微透镜阵列的制备方法。
可选地，所述在衬底上涂覆曝光材料层，之前还包括：
在基底上形成多个显示器件；
在多个所述显示器件上形成封装层。
可选地，所述封装层厚度与所述微透镜的焦距相等。
可选地，所述基底包括硅基底；所述显示器件包括发光二极管或有机发光二极管。
可选地，所述封装层为所述微透镜阵列的所述衬底。
可选地，所述利用构图工艺，在所述采样区域形成台阶结构，之后还包括：
在多个所述台阶结构上形成保护层。
可选地，多个所述台阶结构的最高点与最低点之间的相位差为(2π/λ)(n1–n0)h；其中，λ表示入射光线的波长，n1表示台阶结构的折射率，n0表示保护层的折射率，h表示所述台阶结构最高点的高度。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种显示装置，包括：基底、依次位于所述基底上的多个显示器件、封装层、微透镜阵列及保护层；其中，所述微透镜阵列中的每个微透镜包括多个台阶结构。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种微透镜阵列的制备方法的流程示意图；
图2a-图2c为本发明实施例提供的一种微透镜阵列的制备方法中各个步骤的示意图；
图2d-图2f为套刻工艺的各步骤的示意图；
图2g为本发明实施例提供的一种台阶结构的剖面结构示意图；
图2h为本发明实施例提供的一种台阶结构的平面结构示意图；
图2i为本发明实施例提供的微透镜的聚光效果示意图；
图3为本发明实施例提供的一种显示装置的制备方法的流程示意图；
图4为本发明实施例提供的一种显示装置的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的微透镜的聚光效果仿真效果图。
其中附图标记为：
201-基底、202-曝光材料层、301-微透镜区域、3011-采样区域、401-基底、402-显示器件、403-封装层、及404-保护层。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
目前，显示产品中往往通过在显示器件上设置一层微透镜阵列，以增强显示器件中心视角(±9度)的发光亮度，进而满足显示要求。其中的微透镜一般以表面平滑的球面透镜为主，可以采用激光加工或者热熔的方式制作，由于目前的微透镜表面上各个点连续分布，因此制成的微透镜的直径或者边长一般在几十微米，尺寸较大，远远不能满足显示产品对于较小尺寸(10微米以下)的微透镜需求。本发明实施例提供了一种微透镜阵列的制备方法、显示装置的制备方法及显示装置，旨在解决现有技术中微透镜尺寸较大的问题，下面将结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
实施例一
图1为本发明实施例提供的一种微透镜阵列的制备方法的流程示意图，如图1所示，该微透镜阵列的制备方法包括如下步骤：
s101，在衬底上涂覆曝光材料层，并划分为多个微透镜区域。
需要说明的是，上述步骤s101具体可以如图2a所示，在基底201上涂覆一层曝光材料层202，该曝光材料层202可以为光刻胶或氮化硅等，可以利用光照在该曝光材料层上形成预设的图案。如图2b所示，在整个的曝光材料层202上可以预先划分出多个微透镜区域301，微透镜区域301的数量与预先设计的微透镜阵列中的微透镜的数量相等。微透镜区域301的形状可以为圆形，也可以为方形，可以根据实际需要，合理选择形成的微透镜区域301的形状。在本发明实施例中，以微透镜区域301的形状为方形进行说明，这样，形成的微透镜为方形透镜。可以理解的是，利用本发明实施例提供的制备方法也可以制备圆形透镜或者其他形状的透镜，其实现原理类似，在此不再赘述。
s102，根据透镜相位函数，将微透镜区域形成多个采样区域。
需要说明的是，透镜相位函数为连续函数，可以根据透镜相位函数，选取透镜相位函数中的离散的若干个点，其中，透镜相位函数为
s103，利用构图工艺，在采样区域形成台阶结构。
需要说明的是，利用构图工艺，可以对各个采样区域3011形成台阶结构。同一微透镜区域301内至少部分台阶结构的高度不同，同一微透镜区域301的多个台阶结构可以构成一个微透镜。由于各个采样区域3011是按照透镜相位函数离散化分布的，可以合理控制同一微透镜区域3011中的最高点台阶结构与最低点台阶结构之间的相位差，使得同一微透镜区域3011中的各个台阶结构的相位差在2π内，这样，可以合理控制整个微透镜的尺寸，实现较小尺寸的微透镜的制作。
本发明实施例提供的微透镜阵列的制备方法，通过根据透镜相位函数，将曝光材料层上采集多个离散的采样区域，并利用构图工艺，将各个采样区域制成具有预设高度的台阶结构，最终可以形成多个具有台阶结构且尺寸较小的微透镜，这样，可以增强光线的会聚，提高光线的亮度，从而可以提高显示产品的显示效果，满足显示产品对光线亮度的需要。并且较小尺寸的微透镜可以利于显示产品的轻薄化，从而可以提高用户的使用体验。
可选地，上述步骤s103中，利用构图工艺，在采样区域形成台阶结构，其中的构图工艺可以为套刻工艺，具体可以包括如下步骤：
s1031，将多个预设掩膜版的图案依次与采样区域对齐。
s1032，对曝光材料层进行曝光、显影、刻蚀，在采样区域形成台阶结构。
需要说明的是，可以根据需要制作的台阶结构的数量，预先设计具有不同图案的多个掩膜版。每次将一预设掩膜版的图案与曝光材料层上的采样区域对齐，并对曝光材料层进行曝光、刻蚀、显影，可以形成与掩膜版图案对应的结构，经过多次同样的操作最终可以形成具有不同高度的台阶结构。在一个具体的例子中，可以利用三个预设的掩膜版，对曝光材料层进行套刻，形成具有八个台阶结构的微透镜。具体如图2d至图2f所示，利用第一掩膜版对曝光材料层进行第一次刻蚀后，可以形成两个台阶结构，接着利用第二掩膜版，在经过第一次刻蚀的基础上，继续对曝光材料层进行刻蚀，可以形成四个台阶结构，最后利用第三掩膜版对曝光材料进行第三次刻蚀，可以形成八个台阶结构，最终形成具有预设参数的微透镜。在本发明实施例中，利用套刻工艺形成微透镜阵列，可重复性高、易于量产化，因此可以降低微透镜阵列制备的工艺难度，从而可以提高产品良率，进而可以降低制作成本。
可选地，预设掩膜版的数量与微透镜中的台阶结构的数量之间的关系包括：l＝2n；其中，l表示台阶结构的数量，n表示预设掩膜版的数量。
需要说明的是，在实际应用中，一般采用三个掩膜版对曝光材料层进行套刻，可以形成具有八个台阶结构的微透镜，形成的微透镜的尺寸较小，可以满足显示产品对显示亮度的需要。并且可以节约掩膜版的数量，节省制备成本。
可选地，图2g为本发明实施例提供的一种台阶结构的剖面结构示意图，如图2g所示，台阶结构的数量为八个，各个台阶结构的高度均不相同，其中最高的台阶结构位于微透镜的中心，最低的台阶结构位于微透镜的边缘。图2h为本发明实施例提供的一种台阶结构的平面结构示意图，如图2h所示，其中各个台阶结构的颜色越深，其对应的高度越高，在微透镜的中心向边缘方向上，多个台阶结构的高度单调递减。可以理解的是，微透镜中各个台阶结构的也可以按照透镜相位函数形成其他高度不同的形状，在此不再一一列举。光线可以从各个台阶结构的底部入射时，各个台阶结构可以对光线进行衍射，使得透过各个台阶结构的光线向着一定的方向偏折，从而实现会聚光线的作用，进而可以提高显示亮度。图2i为本发明实施例提供的微透镜的聚光效果示意图，如图2i所示，本发明实施例提供的微透镜可以在焦点处对准直光线形成有效会聚，因此可以提高光线的亮度，从而可以提高显示产品的显示效果，满足显示产品对光线亮度的需要。图5为本发明实施例提供的微透镜的聚光效果仿真效果图，如图5所示，本发明实施例提供的具有八个台阶结构的微透镜在焦点处的聚焦效率为20％左右，即该微透镜的衍射效率为20％，在实际应用中，当把该微透镜集成到显示装置中后，显示装置中的显示器件在±9度内的发光亮度可以提升10％左右。若将微透镜的衍射效率调整在100％时，显示装置中的显示器件在±9度内的发光亮度可以提升40％左右。可以看出，利用本发明实施例提供的制备方法制成的微透镜阵列可以对光线形成有效会聚，从而可以提高光线的亮度。
可选地，上述步骤s103中，根据透镜相位函数，将微透镜区域形成多个采样区域，包括：根据透镜相位函数，在行方向和列方向上对微透镜区域进行等间距均匀采样，形成多个采样区域。
需要说明的是，可以在曝光材料层202上的微透镜区域301内进行均匀采样，形成多个采样区域3011，以便于掩膜版中的图案与采样区域对齐，从而可以避免套刻过程中由于掩膜版的图案与采样区域未对齐造成的误差。
实施例二
基于同一发明构思，本发明实施例提供了一种显示装置的制备方法，该显示装置的制备方法包括如上述实施例提供的微透镜阵列的制备方法。
图3为本发明实施例提供的一种显示装置的制备方法的流程示意图，如图3所示，该显示装置的制备方法在上述的在衬底上涂覆曝光材料层，之前还包括如下步骤：
s201，在基底上形成多个显示器件。
s202，在多个显示器件上形成封装层。
需要说明的是，如图4所示，可以在基底401上形成显示器件402，该显示器件402可以在数据信号的控制下产生具有一定亮度的光线，实现预设画面的显示。在多个显示器件402上可以形成封装层403，该封装层403可以包覆在各个显示器件402上，防止外界的水氧等进入显示器件402内部，造成其中的电路结构的腐蚀或短路。
可选地，显示器件402与微透镜一一对应。
需要说明的是，显示器件402可以与微透镜一一对应，可以使得显示器件402发出的光线直接照射至对应的微透镜中，微透镜可以对显示器件402发出的光线进行会聚，提高光线的亮度，从而可以提高显示产品的显示效果，满足显示产品对光线亮度的需要。
可选地，封装层403厚度与微透镜的焦距相等。
需要说明的是，封装层403的厚度可以与微透镜的焦距相等，这样，显示器件402可以正好位于微透镜的焦点位置处，从而可以使得微透镜对显示器件402产生的光线的会聚作用最佳。可以理解的是，封装层403的厚度也可以小于微透镜的焦距，这样可以在保证良好的会聚作用的同时，可以降低膜层的厚度。可以根据实际需要，合理设置封装层403的厚度。
可选地，基底401包括硅基底；显示器件402包括发光二极管或有机发光二极管。
需要说明的是，该显示装置的基底401可以为硅基底，也可以为玻璃基底等其他类型的基底。显示器件402可以包括发光二极管或有机发光二极管，该发光二极管或有机发光二极管可以在数据信号的控制下产生具有一定亮度的光线。当然，该显示器件402中还可以包括开关器件以及驱动器件等，其发光原理与现有技术中有机发光二极管的发光原理相同，在此不再赘述。
可选地，封装层403为微透镜阵列的衬底201。
需要说明的是，封装层403可以对显示器件402进行封装及保护，避免水氧等对于其内部的电路结构造成损坏。同时，封装层403可以具有一定的厚度，为显示器件402产生的光线通过微透镜进行会聚提供空间与距离。
可选地，如图3所示，该显示装置的制备方法在上述的利用构图工艺，在采样区域形成台阶结构，之后还包括：
s301，在多个台阶结构上形成保护层。
需要说明的是，如图4所示，保护层404可以由透明材料制成，覆盖于各个具有多个台阶结构的微透镜上，使得各个微透镜的表面平整，便于与显示产品中的其他膜层的贴合，并且可以对各个微透镜起到保护作用，避免在显示产品的制备与使用过程中外力对微透镜造成的损坏。
可选地，多个台阶结构的最高点与最低点之间的相位差为(2π/λ)(n1–n0)h；其中，λ表示入射光线的波长，n1表示台阶结构的折射率，n0表示保护层的折射率，h表示台阶结构最高点的高度。
需要说明的是，多个台阶结构的最高点与最低点之间的相位差为(2π/λ)(n1–n0)h，可以根据多个台阶结构的最高点与最低点之间的相位差预先设计各个台阶结构的高度，当相位差为2π时，h＝λ/(n1–n0)，可以看出，在同一微透镜区域3011中的各个台阶结构最高点与最低点之间的相位差在2π内，各个台阶结构的高度不至于过高，这样，在实现光线会聚功能的同时，可以合理控制微透镜的尺寸。
实施例三
基于同一发明构思，本发明实施例提供了一种显示装置，该显示装置包括：基底、依次位于基底上的多个显示器件、封装层、微透镜阵列及保护层；其中，微透镜阵列中的每个微透镜包括多个台阶结构。该显示装置可以利用上述实施例中的制备方法形成，且该显示装置的结构与图4所示的结构相同，其实现原理类似，在此不再赘述。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
技术特征：
1.一种微透镜阵列的制备方法，其特征在于，包括：
在衬底上涂覆曝光材料层，并划分为多个微透镜区域；
根据透镜相位函数，将所述微透镜区域形成多个采样区域；
利用构图工艺，在所述采样区域形成台阶结构；同一所述微透镜区域内至少部分所述台阶结构的高度不同，同一所述微透镜区域的多个所述台阶结构构成一个微透镜。
2.根据权利要求1所述的微透镜阵列的制备方法，其特征在于，所述利用构图工艺，在所述采样区域形成台阶结构，包括：
将多个预设掩膜版的图案依次与所述采样区域对齐；
对所述曝光材料层进行曝光、显影、刻蚀，在所述采样区域形成所述台阶结构。
3.根据权利要求2所述的微透镜阵列的制备方法，其特征在于，所述预设掩膜版的数量与所述微透镜中的所述台阶结构的数量之间的关系包括：l＝2n；其中，l表示台阶结构的数量，n表示预设掩膜版的数量。
4.根据权利要求1所述的微透镜阵列的制备方法，其特征在于，在所述微透镜的中心向边缘方向上，多个所述台阶结构的高度单调递减。
5.根据权利要求1所述的微透镜阵列的制备方法，其特征在于，所述根据透镜相位函数，将所述微透镜区域形成多个采样区域，包括：
根据透镜相位函数，在行方向和列方向上对所述微透镜区域进行等间距均匀采样，形成多个所述采样区域。
6.一种显示装置的制备方法，其特征在于，包括如权利要求1-5任一项所述的微透镜阵列的制备方法。
7.根据权利要求6所述的显示装置的制备方法，其特征在于，所述在衬底上涂覆曝光材料层，之前还包括：
在基底上形成多个显示器件；
在多个所述显示器件上形成封装层。
8.根据权利要求7所述的显示装置的制备方法，其特征在于，所述封装层厚度与所述微透镜的焦距相等。
9.根据权利要求7所述的显示装置的制备方法，其特征在于，所述基底包括硅基底；所述显示器件包括发光二极管或有机发光二极管。
10.根据权利要求7所述的显示装置的制备方法，其特征在于，所述封装层为所述微透镜阵列的所述衬底。
11.根据权利要求7所述的显示装置的制备方法，其特征在于，所述利用构图工艺，在所述采样区域形成台阶结构，之后还包括：
在多个所述台阶结构上形成保护层。
12.根据权利要求11所述的显示装置的制备方法，其特征在于，多个所述台阶结构的最高点与最低点之间的相位差为(2π/λ)(n1–n0)h；其中，λ表示入射光线的波长，n1表示台阶结构的折射率，n0表示保护层的折射率，h表示所述台阶结构最高点的高度。
13.一种显示装置，其特征在于，包括：基底、依次位于所述基底上的多个显示器件、封装层、微透镜阵列及保护层；其中，所述微透镜阵列中的每个微透镜包括多个台阶结构。
技术总结
本发明提供一种微透镜阵列的制备方法、显示装置的制备方法及显示装置，属于显示技术领域，其可解决现有的微透镜尺寸较大的问题。本发明的微透镜阵列的制备方法，包括：在衬底上涂覆曝光材料层，并划分为多个微透镜区域；根据透镜相位函数，将微透镜区域形成多个采样区域；利用构图工艺，在采样区域形成台阶结构；同一微透镜区域内至少部分台阶结构的高度不同，同一微透镜区域的多个台阶结构构成一个微透镜。
技术研发人员：薛高磊;孟宪东;王维;王灿;陈小川
受保护的技术使用者：京东方科技集团股份有限公司
技术研发日：.11.25
技术公布日：.02.21
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