法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
2014-07-02
授权
授权
2012-04-04
实质审查的生效 IPC(主分类):B81C1/00 申请日:20110711
实质审查的生效
2012-02-22
公开
公开
技术领域
本发明属于微制造领域,具体涉及一种制造抛物凹面微透镜阵列 的介电泳力压印成形方法。
背景技术
微透镜制造方法在工业生产的实验研究中得到广泛的应用和探 索,如阻蚀胶热回流技术、激光或聚焦离子束直写技术、微透镜压印 成形技术等。然而目前的众多技术普遍面临一些技术难题,如高质量 的透镜表面、大的数值孔径、非球面透镜制造以克服球差及其它由球 面形状所引起的光学缺陷、制造成本高效率低。微压印成形技术虽然 可以实现大面积、低成本、高精度的制造微透镜阵列,但该工艺需要 较大的机械压力并由此导致一些工艺缺陷,如损坏模具、压力均匀性 难以控制等,并且机械压印工艺难以实现凹透镜的制作。
流体介电泳(L-DEP)效应所产生的介电泳力是针对在电场中的 介电液体而言的,该力作用在气液界面,从液相指向气相,拉动介电 流体而运动。利用流体介电泳(L-DEP)效应已有研究者制造出了液 体透镜,并通过调节电压开控制透镜的聚焦位置,但是这种液体透镜 难以实现对液滴的大面积准确定位,并且由于漏电流的存在所产生的 焦耳热会使液体会挥发,无法长时间使用。
发明内容
为了克服上述现有技术在制造微透镜中的缺点,本发明的目的在 于提供一种制造抛物凹面微透镜阵列的介电泳力压印成形方法,能够 制造出具有抛物凹面的微透镜阵列,微透镜阵列具有超高的表面光洁 度,粗糙度小于<0.2nm。
为了达到上述目的,本发明采取的技术方案为:
一种制造抛物凹面微透镜阵列的介电泳力压印成形方法,包括以 下步骤:
1)加工导电模具,所述的导电模具具有孔阵列结构和导电性, 并且孔阵列的表面要有一层介电材料,导电模具材料为高掺硅或不锈 钢,介电材料为SiO2或Si3N4,
2)匀胶,将聚合物旋涂在透明导电衬底上,聚合物薄膜的厚度 等于导电模具孔深的1/3~1/2,聚合物为紫外光固化、热固化或热塑 性的聚合物,
3)压印填充,用压力将导电模具压在聚合物薄膜上,使聚合物 填充到导电模具的孔阵列中,填充高度为导电模具孔腔深度的 1/3~1/2,
4)流体介电泳成形,在导电模具和透明导电衬底间施加电压, 所产生的介电泳力使导电模具腔体内的聚合物形貌重新流变成形,形 成具有抛物凹面的聚合物表面,并且施加的电压越大,聚合物凹陷越 深,最终得到的透镜数值孔径也越大,
5)固化脱模,将聚合物固化,然后脱模,得到具有抛物凹面的 微透镜阵列。
采用导电模板,经过压印、流体介电泳流变成形两步工艺过程, 得到凹陷深度可变的抛物凹面微透镜阵列,透镜的凹面是由液态聚合 物流变过程而形成的,因此表面会具有非常高的光洁度,可以大大减 小光学噪音;并且,通过控制电压大小可以获得不同数值孔径的凹透 镜阵列。
由于利用介电泳力使得模具腔体内的聚合物形貌变成抛物凹面, 抛物凹面的凹陷深度可由施加电压的大小来控制,从而获得具有不同 数值孔径的凹透镜阵列,抛物凹面是液体流变过程形成的,具有非常 高的表面光洁度,表面粗糙度可达到0.2nm以下。
附图说明
图1是本发明的导电模具断面示意图。
图2是本发明的透明导电衬底断面示意图。
图3是本发明的匀胶示意图。
图4是本发明的压印填充示意图。
图5是本发明的介电泳力驱动抛物凹面成形及固化示意图。
图6是是本发明脱模后获得的抛物凹面微透镜透镜阵列示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
一种制造抛物凹面微透镜阵列的介电泳力压印成形方法,包括 以下步骤:
1)加工导电模具,参照图1,所述的导电模具具有孔阵列结构, 这种模具要具有导电性,并且孔阵列的表面要有一层介电材料2,模 具1材料为高掺硅或不锈钢,模具经过深刻蚀或机械钻孔的方法加工 出模板孔阵列,然后在模具表面涂覆或生长一层介电材料2,在高掺 硅表面可做热氧生长二氧化硅介电材料2,在不锈钢表面可以溅射、 原子层沉积或使用其它方法做一层介电材料2,
2)匀胶,参照图2和图3,将聚合物5旋涂在透明导电衬底上, 聚合物5为紫外光固化、热固化或热塑性的聚合物,透明导电衬底4 表面有一层导电材料3,将聚合物5涂覆在透明导电衬底上,采用旋 涂、喷涂等方法在透明导电衬底上获得一定厚度的聚合物5薄膜,聚 合物5薄膜的厚度等于模具孔深的1/3~1/2,
3)压印填充,参照图4,用压力6将导电模具压在聚合物薄膜 上,使聚合物填充到导电模具的孔阵列中,填充高度约为模具深度的 1/3~1/2,
4)流体介电泳成形,参照图5,在导电模具和透明导电衬底间 施加电压,所产生的介电泳力使模具腔体内的聚合物形貌重新流变成 形,形成具有抛物凹面的聚合物表面,并且施加的电压越大聚合物凹 陷越深,最终得到的透镜数值孔径也越大,
5)固化脱模,参照图5和图6,用紫外光7透过透明导电衬底 照射聚合物,使聚合物发生交联反应而固化,然后脱模,得到具有抛 物凹面的微透镜阵列8。
机译: 微透镜阵列一种制造微阵列的传递矩阵的方法,该阵列从传递矩阵中获得的凹面和凸面图案,用于传输漫反射板和液晶显示装置的叠层。
机译: 制造抛物柱面微透镜阵列的方法
机译: 纳米压印微透镜阵列及其制造方法