CN109669229A - 一种具有倾斜通道的实心光微通道阵列面板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有倾斜通道的实心光微通道阵列面板及其制备方法，面板包括面板主体，所述面板主体包括不透光基体和多个透光通道，所述不透光基体填充在各所述透光通道之间，各所述透光通道与面板主体的截面相交且相交的夹角不等于90度。本发明各所述透光通道与面板主体的截面相交且相交的夹角不等于90度，通过带有一定的倾斜角的光通道来使得光通道与元件的工作平面不垂直，减少了非信号光的干扰，可应用于屏下指纹识别等领域。本发明可广泛应用于光学元件领域。

Description

一种具有倾斜通道的实心光微通道阵列面板及其制备方法

技术领域

本发明涉及光学元件领域，尤其是一种具有倾斜通道的实心光微通道阵列面板及其制备方法。

背景技术

随着二元光学、MEMS和指纹采集技术的发展，具有微孔阵列结构的光学元件得到了广泛的应用，如微孔光栏、光子筛、激光微孔谐振腔、硅微通道板、微通道板(MCP)、蜂窝结构的屏下指纹图像采集器等。

微孔阵列结构在这些光学元件中的本质作用是提供相互隔离的光通道，现有技术一般采用在基体材料上制作通孔作为光通道的方式实现该功能，但受光通道为通孔结构的影响，现有技术的方案存在制作工艺繁琐、加工效率低、成本高、一致性差、通道的长径比小、通道易堵塞、对使用环境洁净度要求高等缺点。

为此，申请号为201710569761.2，名为“一种实心光微通道阵列面板及其制备方法”的中国发明专利提出了一种实心光微通道阵列结构，通过在实心结构的透光通道之间填充不透光基体来实现光通道的相互隔离，由于其采用实心结构的透光通道替代通孔结构，能有效地避免了采用通孔作为光通道所带来的各种问题。

上述无论是微孔阵列结构还是实心光微通道阵列结构，其所采用的光通道结构都是直通道结构，即其所采用的光通道是与元件的工作平面垂直的。然而，在某些应用领域，如屏下指纹识别领域等，为了减少非信号光的干扰，常常需要光通道带有一定的倾斜角(即需要光通道与元件的工作平面不垂直)，目前的微孔阵列结构和实心光微通道阵列结构都无法满足该要求，亟待进一步改善和提升。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于：提供一种具有倾斜通道的实心光微通道阵列面板及其制备方法，以减少非信号光的干扰。

本发明一方面所采取的技术方案是：

一种具有倾斜通道的实心光微通道阵列面板，包括面板主体，所述面板主体包括不透光基体和多个透光通道，所述不透光基体填充在各所述透光通道之间，各所述透光通道与面板主体的截面相交且相交的夹角不等于90度。

进一步，各所述透光通道为光纤通道、透明玻璃通道、滤光玻璃通道、透明塑料通道和滤光塑料通道中的至少一种。

进一步，所述光纤包括光纤芯层和光纤包层，所述光纤包层包覆于光纤芯层。

进一步，所述面板主体还设有不透光元件，每两个不透光元件之间排列有若干个透光通道。

进一步，所述不透光元件为不透光玻璃元件或不透光塑料元件，所述不透光基体为不透光玻璃基体或不透光塑料基体。

本发明另一方面所采取的技术方案是：

一种具有倾斜通道的实心光微通道阵列面板的制备方法，包括以下步骤：

将第一透光介质材料棒和第一不透光介质材料棒分别拉制成第一透光介质材料细棒和第一不透光介质材料细棒；

将第一透光介质材料细棒和第一不透光介质材料细棒排列组合成一次复合棒，所述第一透光介质材料棒被相邻的第一不透光介质材料细棒所包裹；

将一次复合棒拉制成一次复合通道丝；

根据要制备的光通道尺寸要求将一次复合通道丝制成实心光微通道阵列面板所需尺寸的毛坯复合丝棒；

将毛坯复合丝棒熔合成毛坯棒；

对毛坯棒进行冷加工，得到具有倾斜通道的实心光微通道阵列面板，所述冷加工包括切片、粘接、磨棒、脱胶和磨抛。

进一步，所述将第一透光介质材料细棒和第一不透光介质材料细棒排列组合成一次复合棒这一步骤，具体为：

判断是否需要第二不透光介质材料细棒，若是，则将第一透光介质材料细棒、第一不透光介质材料细棒和第二不透光介质材料细棒排列组合成一次复合棒；反之，则将第二不透光介质材料细棒排列组合成一次复合棒，所述第二不透光介质材料细棒由第二不透光介质材料棒拉制而成。

进一步，所述对毛坯棒进行冷加工，得到具有倾斜通道的实心光微通道阵列面板这一步骤，具体包括：

将毛坯棒的轴心与切刀平面按预设的角度放置固定，然后将毛坯棒切割成若干片薄片；

去掉若干片薄片中的料头，将若干片薄片中其余的薄片进行对齐和粘接，得到粘接好的毛坯棒；

将粘接好的毛坯棒进行磨削，去除锯齿和边缘的加工余量，得到磨好的毛坯棒；

将磨好的毛坯棒进行脱胶，得到脱胶后的薄片；

将脱胶后的薄片进行双面磨抛，得到具有倾斜通道的实心光微通道阵列面板。

本发明另一方面所采取的技术方案是：

一种具有倾斜通道的实心光微通道阵列面板的制备方法，包括以下步骤：

采用棒管法将管棒组合拉制成单通道细棒，所述管棒组合包括第二透光介质材料棒、第一不透光介质材料管和第一细填充丝，所述第一细填充丝***第二透光介质材料棒和第一不透光介质材料管的间隙中，所述第一细填充丝的材料与第一不透光介质材料管的材料相同；

将单通道细棒排列组合成一次复合棒；

将一次复合棒拉制成一次复合通道丝；

根据要制备的光通道尺寸要求将一次复合通道丝制成实心光微通道阵列面板所需尺寸的毛坯复合丝棒；

将毛坯复合丝棒熔合成毛坯棒；

对毛坯棒进行冷加工，得到具有倾斜通道的实心光微通道阵列面板，所述冷加工包括切片、粘接、磨棒、脱胶和磨抛。

进一步，所述将单通道细棒排列组合成一次复合棒这一步骤，具体为：

判断是否需要第三不透光介质材料细棒，若是，则将第三不透光介质材料细棒和单通道细棒排列组合成一次复合棒，并***第二细填充丝；反之，则将单通道细棒排列组合成一次复合棒，并***第二细填充丝，所述第二细填充丝***一次复合棒相邻3根细棒围成的空隙中。

进一步，所述对毛坯棒进行冷加工，得到具有倾斜通道的实心光微通道阵列面板这一步骤，具体包括：

将毛坯棒的轴心与切刀平面按预设的角度放置固定，然后将毛坯棒切割成若干片薄片；

去掉若干片薄片中的料头，将若干片薄片中其余的薄片进行对齐和粘接，得到粘接好的毛坯棒；

将粘接好的毛坯棒进行磨削，去除锯齿和边缘的加工余量，得到磨好的毛坯棒；

将磨好的毛坯棒进行脱胶，得到脱胶后的薄片；

将脱胶后的薄片进行双面磨抛，得到具有倾斜通道的实心光微通道阵列面板。

本发明的有益效果是：本发明一种具有倾斜通道的实心光微通道阵列面板及其制备方法，各所述透光通道与面板主体的截面相交且相交的夹角不等于90度，通过带有一定的倾斜角的光通道来使得光通道与元件的工作平面不垂直，减少了非信号光的干扰，可应用于屏下指纹识别等领域。

附图说明

图1为本发明一种具有倾斜通道的实心光微通道阵列面板的结构示意图；

图2为图1的横截面结构示意图；

图3为本发明采用光纤结构作为透光通道时实心光微通道阵列面板的横截面结构示意图；

图4为面板主体的横截面中透光通道的形状为圆形且排列方式为正方形排列时的结构示意图；

图5为面板主体的横截面中透光通道的形状为圆形且排列方式为三角形排列时的结构示意图；

图6为面板主体的横截面中透光通道的形状为方形且排列方式为正方形排列时的结构示意图；

图7为面板主体横截面中透光通道的形状为方形且排列方式为三角形排列时的或方形时的结构示意图；

图8为面板主体横截面中将部分透光通道替换成不透光元件时的结构示意图；

图9为本发明实施例2采用棒管法制备具有倾斜通道的实心光微通道阵列面板时的工艺流程图；

图10为本发明实施例2的单通道细棒的横截面结构示意图；

图11为本发明实施例2的一次复合棒的一种横截面结构示意图；

图12为本发明实施例2的一次复合棒的另一种横截面结构示意图；

图13为本发明实施例2的二次复合棒的横截面结构示意图；

图14为本发明实施例2冷加工的倾斜切片示意图；

图15为本发明实施例2冷加工的粘接成棒示意图；

图16为本发明实施例2冷加工的磨棒示意图；

图17为本发明实施例3的黑色方形细棒和方形光纤细棒的横截面结构示意图；

图18为本发明实施例3的一次复合棒的一种横截面结构示意图；

图19为本发明实施例3的一次复合棒的另一种横截面结构示意图；

图20为本发明实施例3的二次复合棒的横截面结构示意图。

具体实施方式

参照图1和图2，一种具有倾斜通道的实心光微通道阵列面板，包括面板主体，所述面板主体包括不透光基体1和多个透光通道2，所述不透光基体1填充在各所述透光通道2之间，各所述透光通道2与面板主体的截面相交且相交的夹角不等于90度。

具体地，各所述透光通道2可采用实心光通道，能解决传统通孔阵列元件制作工艺繁琐、加工效率低、成本高、一致性差、通道的长径比小、通道易堵塞、对使用环境洁净度要求高等问题。

不透光基体1可采用不透明玻璃基体或不透明塑料基体。不透明玻璃基体是指对目标光谱具有强吸收效果的玻璃基体，如黑色玻璃基体。不透明塑料基体是指对目标光谱具有强吸收效果的塑料基体，如黑色塑料基体。

透光通道2可采用透明玻璃通道、透明塑料通道、光纤通道、滤光玻璃通道、滤光塑料通道等。透明玻璃通道是指对目标光谱具有高透过效果的玻璃通道。透明塑料通道是指对目标光谱具有高透过效果的塑料通道。滤光玻璃通道是只让某种或某几种特定波长的光通过而过滤掉其它波长的玻璃通道。滤光塑料通道是只让某种或某几种特定波长的光通过而过滤掉其它波长的塑料通道。

进一步作为优选的实施方式，各所述透光通道采用光纤通道、透明玻璃通道、滤光玻璃通道、透明塑料通道和滤光塑料通道中的至少一种。

具体地，为提升通道的光透过率，本发明还可以采用光纤结构替代单一的透明介质来制作光通道阵列。

参照图3，进一步作为优选的实施方式，所述光纤包括光纤芯层21和光纤包层22，所述光纤包层22包覆于光纤芯层21。具体地，光纤包层22包覆于光纤芯层21的外表面，起保护光纤芯层21的作用。

参照图8，进一步作为优选的实施方式，所述面板主体还设有不透光元件3，每两个不透光元件3之间排列有若干个透光通道。

具体地，在面板主体的横截面中，透光通道的形状可为任意形状(如圆形或方形)，各透光通道的排列方式可按照一定排列规则排列(如三角形排列或正方形排列)，故从横截面来看，实心光微通道阵列面板的形状及排列方式可为圆形通道正方形排列、圆形通道三角形排列、方形通道正方形排列和方形通道三角形排列等，如图4、图5、图6和图7所示。

而为实现更好的图像质量，本发明还可以按一定的规律，将部分透明的光通道替换成不透明或吸光的材料(即将部分透光通道2替换成不透光元件3)，从而起到两方面的有益效果：一是增强产品的杂光吸收能力，提升图像的对比度和清晰度；二是通过这种部分替换的方法改变光通道的阵列角度和周期频率的特性，从而减轻本发明产品与CCD或CMOS等图像传感器耦合时产生的莫尔条纹缺陷。替换的规律可以是：两个不透光元件3之间分布有N个(即若干个)透光通道，也就是说，每隔N个透光通道就将一个透光通道替换成不透光元件3。N的取值可根据实际的需要选取，如N＝3、4、5、6、7、8、9个等，一般N取大于等于3的整数。图8中N＝4，即每隔4个透光通道就将一个透光通道替换成不透光元件3。替换的规律还可以是其它实现方案，只要能将部分透光通道替换成不透光元件即可。

不透光元件3可以采用不透明玻璃、不透明塑料等制成，与不透光基体1一样。

进一步作为优选的实施方式，所述不透光元件为不透光玻璃元件或不透光塑料元件，所述不透光基体为不透光玻璃基体或不透光塑料基体。

本发明还提供了一种具有倾斜通道的实心光微通道阵列面板的制备方法，包括以下步骤：

将第一透光介质材料棒和第一不透光介质材料棒分别拉制成第一透光介质材料细棒和第一不透光介质材料细棒；

将第一透光介质材料细棒和第一不透光介质材料细棒排列组合成一次复合棒，所述第一透光介质材料棒被相邻的第一不透光介质材料细棒所包裹；

将一次复合棒拉制成一次复合通道丝；

根据要制备的光通道尺寸要求将一次复合通道丝制成实心光微通道阵列面板所需尺寸的毛坯复合丝棒；

将毛坯复合丝棒熔合成毛坯棒；

对毛坯棒进行冷加工，得到具有倾斜通道的实心光微通道阵列面板，所述冷加工包括切片、粘接、磨棒、脱胶和磨抛。

具体地，实心光微通道阵列面板所需的尺寸与制备方法有关，可在制备前根据选择的制备方法预先计算出来。

第一透光介质材料棒用于制备透光通道2，可采用透明玻璃、透明塑料、光纤、滤光玻璃、滤光塑料等透光材料制成；第一不透光介质材料细棒用于制备不透光基体1，可采用不透明玻璃、不透明塑料等不透光材料制成。

在排列法中，若拉制一次复合丝后，一次复合丝的光通道尺寸已能满足要制作的通道尺寸要求，则将一次复合丝排列组合成实心光微通道阵列面板所需尺寸的毛坯复合丝棒，然后采用熔压或再次拉制的方法，将毛坯复合丝棒制成实心光微通道阵列面板的毛坯棒；若一次复合丝的光通道尺寸未能满足要制作的通道尺寸要求，即需要制作通道尺寸更小(如小于50微米)的实心光微通道阵列面板，则先将制得的一次复合丝排列组合成二次复合棒，再将二次复合棒拉制成二次复合丝，然后将二次复合丝排列组合成实心光微通道阵列面板所需尺寸的毛坯复合丝棒，最后采用熔压或再次拉制的方法，制成实心光微通道阵列面板的毛坯棒。

本发明可选用排列法制备实心光微通道阵列面板，通过第一透光介质材料棒和第一不透光介质材料细棒来取代棒管棒组合，能配合后续的冷加工工艺制备出具有倾斜通道的实心光微通道阵列面板，不受打孔、刻蚀、酸溶或清洗的深度限制，加工工艺简单，加工过程对环境的洁净度要求低，效率高且成本低；在加工过程中不需要通过调节管的厚度来调节阵列结构的开口比(因不存在棒和管的间隙)，调节灵活性更高，更方便快捷；通过倾斜的光通道来使得光通道与元件的工作平面不垂直，减少了非信号光的干扰，可应用于屏下指纹识别等领域。

进一步作为优选的实施方式，所述将第一透光介质材料细棒和第一不透光介质材料细棒排列组合成一次复合棒这一步骤，具体为：

判断是否需要第二不透光介质材料细棒，若是，则将第一透光介质材料细棒、第一不透光介质材料细棒和第二不透光介质材料细棒排列组合成一次复合棒；反之，则将第二不透光介质材料细棒排列组合成一次复合棒，所述第二不透光介质材料细棒由第二不透光介质材料棒拉制而成。

具体地，第二不透光介质材料细棒，用于制备不透光元件3，可采用不透明玻璃或不透明塑料等不透光材料制成。

进一步作为优选的实施方式，所述对毛坯棒进行冷加工，得到具有倾斜通道的实心光微通道阵列面板这一步骤，具体包括：

将毛坯棒的轴心与切刀平面按预设的角度放置固定，然后将毛坯棒切割成若干片薄片；

去掉若干片薄片中的料头，将若干片薄片中其余的薄片进行对齐和粘接，得到粘接好的毛坯棒；

将粘接好的毛坯棒进行磨削，去除锯齿和边缘的加工余量，得到磨好的毛坯棒；

将磨好的毛坯棒进行脱胶，得到脱胶后的薄片；

将脱胶后的薄片进行双面磨抛，得到具有倾斜通道的实心光微通道阵列面板。

本发明还提供了一种具有倾斜通道的实心光微通道阵列面板的制备方法，包括以下步骤：

采用棒管法将管棒组合拉制成单通道细棒，所述管棒组合包括第二透光介质材料棒、第一不透光介质材料管和第一细填充丝，所述第一细填充丝***第二透光介质材料棒和第一不透光介质材料管的间隙中，所述第一细填充丝的材料与第一不透光介质材料管的材料相同；

将单通道细棒排列组合成一次复合棒；

将一次复合棒拉制成一次复合通道丝；

根据要制备的光通道尺寸要求将一次复合通道丝制成实心光微通道阵列面板所需尺寸的毛坯复合丝棒；

将毛坯复合丝棒熔合成毛坯棒；

对毛坯棒进行冷加工，得到具有倾斜通道的实心光微通道阵列面板，所述冷加工包括切片、粘接、磨棒、脱胶和磨抛。

具体地，实心光微通道阵列面板所需的尺寸与制备方法有关，可在制备前根据选择的制备方法预先计算出来。

第二透光介质材料棒用于制备透光通道2，可采用透明玻璃、透明塑料、滤光玻璃、滤光塑料、光纤等透光材料制成。第一不透光介质材料管用于制备不透光基体1，可采用不透明玻璃或不透明塑料等不透光材料制成。第一细填充丝用于填充单通道细棒间的空隙，防止因单通道细棒间的空隙而导致后续将一次复合棒拉制成一次复合通道丝时出现通孔，保证了透光通道是实心的。第一细填充丝可采用不透明玻璃、不透明塑料等不透光材料制成。

根据最终实心光微通道阵列面板的尺寸不同，熔合成毛坯棒有真空熔压和真空拉制两种制作方法可选：若实心光微通道阵列面板尺寸较大(如直径大于15mm)，则可选用真空熔压的方法，将毛坯复合丝棒放进真空高温炉中，并保温一定时间后加压使离散的光通道复合成一整体；若实心光微通道阵列面板尺寸较小(如直径小于15mm)，则可选用真空拉制的方法，将毛坯复合丝棒用拉制设备再次抽真空拉制得到实心光微通道阵列面板的毛坯棒。

与现有的棒管法不同的是，本发明棒管法的管子由不透光的基体材料制作，棒由透光的光介质材料制作；本发明的棒管法可采用调节棒的尺寸，并在管和棒的间隙中***第一细填充丝的方法，解决实心光微通道阵列面板开口比的难调节问题，该方法与现有通过调整管子厚度来调节产品开口比的棒管法相比，有调节灵活性高、方便快捷的明显优势。

进一步作为优选的实施方式，所述将单通道细棒排列组合成一次复合棒这一步骤，具体为：

判断是否需要第三不透光介质材料细棒，若是，则将第三不透光介质材料细棒和单通道细棒排列组合成一次复合棒，并***第二细填充丝；反之，则将单通道细棒排列组合成一次复合棒，并***第二细填充丝，所述第二细填充丝***一次复合棒相邻3根细棒围成的空隙中。

具体地，第三不透光介质材料细棒，用于制备不透光元件3，可采用不透明玻璃或不透明塑料等不透光材料制成。

第二细填充丝用于填充一次复合棒相邻3根细棒围成的空隙，保证透光通道是实心的，可采用不透明玻璃或不透明塑料等不透光材料制成。

进一步作为优选的实施方式，所述对毛坯棒进行冷加工，得到具有倾斜通道的实心光微通道阵列面板这一步骤，具体包括：

将毛坯棒的轴心与切刀平面按预设的角度放置固定，然后将毛坯棒切割成若干片薄片；

去掉若干片薄片中的料头，将若干片薄片中其余的薄片进行对齐和粘接，得到粘接好的毛坯棒；

将粘接好的毛坯棒进行磨削，去除锯齿和边缘的加工余量，得到磨好的毛坯棒；

将磨好的毛坯棒进行脱胶，得到脱胶后的薄片；

将脱胶后的薄片进行双面磨抛，得到具有倾斜通道的实心光微通道阵列面板。

下面结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步解释和说明。

实施例1

参照图1-6，本发明的第一实施例：

针对现有微孔阵列结构和实心光微通道阵列结构因采用直光通道这一非倾斜通道所带来的问题，本发明提出了一种具有倾斜通道的实心光微通道阵列面板。如图1和2所示，该阵列面板主要包括不透光基体1和多个透光通道2。

其中，透光通道2采用了透明的光学介质(如透明玻璃、透明塑料、光纤、滤光玻璃、滤光塑料等)作为光通道，起到让光通过的作用。此外，透光通道2为实心的光通道。

不透光基体1采用了不透明或者吸光的材料(如不透明玻璃、不透明塑料等)作为隔离物，起到了隔离各透光通道2间的光的作用。

如图1和图2所示，不透光基体1填充在各个透光通道2之间。

为提升通道的光透过率，本发明还可以采用光纤结构替代单一的透明介质来制作光通道阵列，如图3所示。图3中，1为不透光基体，21为光纤芯层，22为光纤包层。

透光通道2的横截面的形状可以是圆形或方形，且实心光微通道阵列面板的横截面中各个透光通道2有多种正方形排列、三角形排列等多种排列方式。故从横截面来看，实心光微通道阵列面板的形状及排列方式可为圆形通道正方形排列、圆形通道三角形排列、方形通道正方形排列和方形通道三角形排列等，如图3、图4、图5和图6所示。

为实现更好的图像质量，本发明还可以按一定的规律，将部分透明的光通道替换成不透明或吸光的材料，从而起到两方面的有益效果：一是增强产品的杂光吸收能力，提升图像的对比度和清晰度；二是通过这种部分替换的方法改变光通道的阵列角度和周期频率的特性，从而减轻本发明产品与CCD或CMOS等图像传感器耦合时产生的莫尔条纹缺陷。图8给出了一种具体的替换方案，横向或纵向每隔4个透光通道就将一个透光通道替换成不透光元件3。替换的规律还可以是其它实现方案，只要将部分透光通道替换成不透光元件即可。

实施例2

参照图9-16，本发明的第二实施例：

如图9-12所示，以第二透光介质材料棒为光纤预制棒202，第一不透光介质材料管为黑色玻璃制成的黑色玻璃管201、第一细填充丝为黑色玻璃制成的黑色细丝203以及第二细填充丝为黑色玻璃制成的黑色细丝204，第三不透光介质材料棒为黑色玻璃制成的黑色玻璃棒205为例，假设一次复合通道丝的光通道尺寸未满足要制备的光通道尺寸要求(即需要进行排二次复合棒)，熔合毛坯棒的方法为真空拉制法，则采用本发明的管棒法来制备具有倾斜通道的实心光微通道阵列面板的工艺流程为：

第一步：采用棒管法拉单通道细棒。

采用棒管法拉单通道细棒的具体实现过程为：按照设计的工艺参数，将光纤制作成光纤预制棒202(直径为0.6mm，外径为22mm，长度为450mm)，将黑色玻璃制作成黑色玻璃管201(内径为26mm，外径为35mm，长度为550mm)和黑色细丝203(直径为0.6mm，长度为400mm)，将光纤预制棒202***黑色玻璃管201中形成棒管组合，在黑色玻璃管201和光纤预制棒202之间均匀***一定数量(可根据实际的开口比要求计算出来，如130根等)的黑色细丝203；接着在拉丝设备上对该棒管组合的间隙进行抽真空，在830℃温度下拉制直径为(2.60±0.02)mm的单通道细棒，如图10所示。

厚黑色玻璃管在制造过程中受热不均，容易炸裂以及人工吹制玻璃管无法保证其均匀厚度及圆整度，故现有的玻璃管制造技术只能制得较薄的黑色玻璃管，如果仍采用现有的玻璃管制造技术来制备黑色玻璃管，将难以满足不同开口比的光学元件制备要求。为此，本发明提出了一种可以调节黑色玻璃比例的制造方式，该方式通过在黑色玻璃管201和光纤预制棒202间隙中根据不同开口比的***数量计算结果以一定比例均匀***相应数量的黑色细丝203，使得制得的黑色玻璃管201能适应更多不同开口比的光学元件要求。其中，黑色细丝203的材料与黑色玻璃管201的材料一致。

第二步：排一次复合棒。

排一次复合棒的具体过程为：将第一步制得的单通道细棒，按照按设定的第一排列方式(如正六边形排列方式，参照图11)进行紧密堆积排列，并在每三根单通道细棒围成的间隙中***一根设定直径为(0.32±0.01)mm的黑色细丝204，然后捆绑成对边尺寸为(30±0.5)mm的一次复合棒。因图11采用了横截面为圆形的光纤预制棒202作为光通道，为防止因单通道细棒间的空隙而导致后续将一次复合棒拉制成一次复合通道丝时出现通孔，本实施例采用了黑色细丝204来填充单通道细棒间的空隙，保证了透光通道是实心的。

另外，为实现部分用不透光元件替代透光通道的方案(即图8)，可在排一次复合棒前，用黑玻璃棒拉制出与单通道细棒同样尺寸的黑玻璃细棒205，然后按设计的替换规律，在排列一次复合棒的过程中，用黑玻璃细棒205替代部分单通道细棒，如图12所示。

第三步：拉一次复合丝。

拉一次复合丝的具体过程为：在830℃温度下，用拉丝设备抽真空的方式将一次复合棒拉制成对边尺寸为(0.86±0.01)mm的一次复合丝。

第四步：排二次复合棒，得到毛坯复合丝棒。

排二次复合棒的具体过程为：先将制得的一次复合丝按实心光微通道阵列面板所需的尺寸进行紧密堆积排列，得到对边尺寸为(23.5±0.5)mm的二次复合棒，如图13所示；然后在830℃温度下，用拉制设备将二次复合棒拉制成二次复合丝，最后将二次复合丝排列组合成的毛坯复合丝棒。

第五步：熔合毛坯棒。

熔合毛坯棒的具体过程为：在830℃温度下，用拉制设备将毛坯复合丝棒拉制成对边尺寸为(14±0.2)mm的光微通道阵列面板的毛坯棒。

第六步：将毛坯棒进行退火处理，以消除应力。

第七步：冷加工。

经上述步骤已制得具有实心光微通道阵列结构的毛坯棒，此时该毛坯棒中的通道方向与毛坯棒的轴心是平行的。本实施例采用以下冷加工工艺方法制造具有倾斜通道的实心光微通道阵列面板：

冷加工步骤1：切片。切片时将毛坯棒的轴心与切刀平面按预设的角度5(如30°角)放置固定，然后根据工艺要求，将毛坯棒沿着切割线4切割成0.6mm厚度的簿片，如图14所示。

冷加工步骤2：粘接。将切割得到的簿片中毛坯棒两头切下的梯形料头去掉，将其余完好的簿片对齐，用蜡或胶等粘接材料粘接成棒，如图15所示。

冷加工步骤3：磨棒。将粘接好的毛坯棒按工艺尺寸要求沿着磨削线6进行磨削，去除锯齿状边缘和其余两则的边缘材料，加工成10×10±0.1mm的毛坯棒，如图16所示。

冷加工步骤4：脱胶。将上述磨好的毛坯棒放进脱胶溶液中浸泡1小时，使薄片互相分离。

冷加工步骤5：磨抛。将上述制得的毛坯片进行双面磨抛，加工至成品厚度0.3±0.02mm。

至此可制得本发明具有倾斜通道的实心光微通道阵列面板产品。

上述制造方法同样适用于塑料材质的产品。

第八步：校验。校验的目的是将不符合性能和元件尺寸要求的具有倾斜通道的实心光微通道阵列面板剔除，保证具有倾斜通道的实心光微通道阵列面板的质量。

实施例3

参照图17-20，本发明的第三实施例：

如图17-20所示，以第一透光介质材料棒为光纤制成的方形光纤预制棒，第一不透光介质材料棒为黑色玻璃制成的方形黑色玻璃棒，第二不透光介质材料棒为黑色玻璃制成的方形黑色玻璃棒为例，假设一次复合通道丝的光通道尺寸未满足要制备的光通道尺寸要求，熔合毛坯棒的方法为真空拉制法，则采用排列法来制备实心光微通道阵列面板的工艺流程具体包括以下步骤：

第一步：拉方形细棒。

拉方形细棒的具体实现过程为：在拉丝设备上将方形光纤预制棒(对边尺寸为20mm，长为500mm)拉制成对边尺寸为(1±0.1)mm的方形光纤细棒302，将方形黑色玻璃棒(对边尺寸为20mm，长为500mm)拉制成对边尺寸为(1±0.1)mm的黑色方形细棒301，如图17所示。

第二步：排一次复合棒。

排一次复合棒的具体过程为：将方形光纤细棒302和黑色方形细棒301按照1:8的正方形排列方式进行紧密堆积排列，使得每一根方形光纤细棒302最相邻的都是黑色方形细棒301，得到对边尺寸为(39±0.5)mm的方形一次复合棒，如图18所示。

另外，为实现部分用不透光元件替代透光通道的方案(即图8)，在排一次复合棒的过程中，可以按一定的替代规律，采用方形黑色玻璃细丝303替代部分方形光纤细棒302，如图19所示。

第三步：拉一次复合丝。

拉一次复合丝的具体过程为：在830℃温度下，用拉丝设备抽真空的方式将一次复合棒拉制成对边尺寸为(0.85±0.02)mm的方形一次复合丝。

第四步：排二次复合棒。

排二次复合棒的具体过程为：先将制得的方形一次复合丝按实心光微通道阵列面板所需的尺寸进行紧密堆积排列，得到对边尺寸为(24±0.5)mm的方形二次复合棒，如图20所示；然后在830℃温度下，用拉制设备将方形二次复合棒拉制成二次复合丝，最后将二次复合丝排列组合成的毛坯复合丝棒。

第五步：熔合毛坯棒。

熔合毛坯棒的具体过程为：在830℃温度下，用拉制设备将毛坯复合丝棒拉制成对边尺寸为(14±0.5)mm的光微通道阵列面板的毛坯棒。

第六步：将毛坯棒进行退火处理，以消除应力。

第七步：冷加工。

经上述步骤已制得具有实心光微通道阵列结构的毛坯棒，此时该毛坯棒中的通道方向与毛坯棒的轴心是平行的。本实施例采用以下冷加工工艺方法制造具有倾斜通道的实心光微通道阵列面板：

冷加工步骤1：切片。切片时将毛坯棒的轴心与切刀平面按预设的角度(如30°角)5放置固定，然后根据工艺要求，将毛坯棒沿着切割线4切割成0.6mm厚度的簿片，如图14所示。

冷加工步骤2：粘接。将切割得到的簿片中毛坯棒两头切下的梯形料头去掉，将其余完好的簿片对齐，用蜡或胶等粘接材料粘接成棒，如图15所示。

冷加工步骤3：磨棒。将粘接好的毛坯棒按工艺尺寸要求沿着磨削线6进行磨削，去除锯齿状边缘和其余两则的边缘材料，加工成10×10±0.1mm的毛坯棒，如图16所示。

冷加工步骤4：脱胶。将上述磨好的毛坯棒放进脱胶溶液中浸泡1小时，使薄片互相分离。

冷加工步骤5：磨抛。将上述制得的毛坯片进行双面磨抛，加工至成品厚度0.3±0.02mm。

至此可制得本发明具有倾斜通道的实心光微通道阵列面板产品。

上述制造方法同样适用于塑料材质的产品。

第八步：校验。校验的目的是将不符合性能和元件尺寸要求的具有倾斜通道的实心光微通道阵列面板剔除，保证具有倾斜通道的实心光微通道阵列面板的质量。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种具有倾斜通道的实心光微通道阵列面板，其特征在于：包括面板主体，所述面板主体包括不透光基体和多个透光通道，所述不透光基体填充在各所述透光通道之间，各所述透光通道与面板主体的截面相交且相交的夹角不等于90度。

2.根据权利要求1所述的一种具有倾斜通道的实心光微通道阵列面板，其特征在于：各所述透光通道为光纤通道、透明玻璃通道、滤光玻璃通道、透明塑料通道和滤光塑料通道中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的一种具有倾斜通道的实心光微通道阵列面板，其特征在于：所述面板主体还设有不透光元件，每两个不透光元件之间排列有若干个透光通道。

4.根据权利要求3所述的一种具有倾斜通道的实心光微通道阵列面板，其特征在于：所述不透光元件为不透光玻璃元件或不透光塑料元件，所述不透光基体为不透光玻璃基体或不透光塑料基体。

5.一种具有倾斜通道的实心光微通道阵列面板的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

将第一透光介质材料棒和第一不透光介质材料棒分别拉制成第一透光介质材料细棒和第一不透光介质材料细棒；

将第一透光介质材料细棒和第一不透光介质材料细棒排列组合成一次复合棒，所述第一透光介质材料棒被相邻的第一不透光介质材料细棒所包裹；

将一次复合棒拉制成一次复合通道丝；

根据要制备的光通道尺寸要求将一次复合通道丝制成实心光微通道阵列面板所需尺寸的毛坯复合丝棒；

将毛坯复合丝棒熔合成毛坯棒；

对毛坯棒进行冷加工，得到具有倾斜通道的实心光微通道阵列面板，所述冷加工包括切片、粘接、磨棒、脱胶和磨抛。

6.根据权利要求5所述的一种具有倾斜通道的实心光微通道阵列面板的制备方法，其特征在于：所述将第一透光介质材料细棒和第一不透光介质材料细棒排列组合成一次复合棒这一步骤，具体为：

判断是否需要第二不透光介质材料细棒，若是，则将第一透光介质材料细棒、第一不透光介质材料细棒和第二不透光介质材料细棒排列组合成一次复合棒；反之，则将第二不透光介质材料细棒排列组合成一次复合棒，所述第二不透光介质材料细棒由第二不透光介质材料棒拉制而成。

7.根据权利要求5所述的一种具有倾斜通道的实心光微通道阵列面板的制备方法，其特征在于：所述对毛坯棒进行冷加工，得到具有倾斜通道的实心光微通道阵列面板这一步骤，具体包括：

将毛坯棒的轴心与切刀平面按预设的角度放置固定，然后将毛坯棒切割成若干片薄片；

去掉若干片薄片中的料头，将若干片薄片中其余的薄片进行对齐和粘接，得到粘接好的毛坯棒；

将粘接好的毛坯棒进行磨削，去除锯齿和边缘的加工余量，得到磨好的毛坯棒；

将磨好的毛坯棒进行脱胶，得到脱胶后的薄片；

将脱胶后的薄片进行双面磨抛，得到具有倾斜通道的实心光微通道阵列面板。

8.一种具有倾斜通道的实心光微通道阵列面板的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

采用棒管法将管棒组合拉制成单通道细棒，所述管棒组合包括第二透光介质材料棒、第一不透光介质材料管和第一细填充丝，所述第一细填充丝***第二透光介质材料棒和第一不透光介质材料管的间隙中，所述第一细填充丝的材料与第一不透光介质材料管的材料相同；

将单通道细棒排列组合成一次复合棒；

将一次复合棒拉制成一次复合通道丝；

根据要制备的光通道尺寸要求将一次复合通道丝制成实心光微通道阵列面板所需尺寸的毛坯复合丝棒；

将毛坯复合丝棒熔合成毛坯棒；

对毛坯棒进行冷加工，得到具有倾斜通道的实心光微通道阵列面板，所述冷加工包括切片、粘接、磨棒、脱胶和磨抛。

9.根据权利要求8所述的一种具有倾斜通道的实心光微通道阵列面板的制备方法，其特征在于：所述将单通道细棒排列组合成一次复合棒这一步骤，具体为：

判断是否需要第三不透光介质材料细棒，若是，则将第三不透光介质材料细棒和单通道细棒排列组合成一次复合棒，并***第二细填充丝；反之，则将单通道细棒排列组合成一次复合棒，并***第二细填充丝，所述第二细填充丝***一次复合棒相邻3根细棒围成的空隙中。

10.根据权利要求8所述的一种具有倾斜通道的实心光微通道阵列面板的制备方法，其特征在于：所述对毛坯棒进行冷加工，得到具有倾斜通道的实心光微通道阵列面板这一步骤，具体包括：

将毛坯棒的轴心与切刀平面按预设的角度放置固定，然后将毛坯棒切割成若干片薄片；

去掉若干片薄片中的料头，将若干片薄片中其余的薄片进行对齐和粘接，得到粘接好的毛坯棒；

将粘接好的毛坯棒进行磨削，去除锯齿和边缘的加工余量，得到磨好的毛坯棒；

将磨好的毛坯棒进行脱胶，得到脱胶后的薄片；

将脱胶后的薄片进行双面磨抛，得到具有倾斜通道的实心光微通道阵列面板。