[發(fā)明專利]一種非球面微透鏡陣列的電場(chǎng)誘導(dǎo)壓印方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310006766.6
• 申請(qǐng)日: 2013-01-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103064137A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邵金友;丁玉成;胡鴻;田洪淼;李祥明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G02B3/02
• 分類號(hào): G02B3/02;G03F7/00
• 代理公司: 西安智大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 賀建斌

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微納制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種非球面微透鏡陣列的電場(chǎng)誘導(dǎo)壓印方法。

背景技術(shù)

微透鏡是指微小透鏡，通常其直徑為10μm到1㎜級(jí)，而按照表面曲率的不同，微透鏡可以分為球面微透鏡和非球面微透鏡，其中非球面微透鏡由于其能更好地消除球面像差而更加實(shí)用，由這些微小透鏡按照一定的填充率和排列方式組成的陣列就是微透鏡陣列。鑒于其在通信技術(shù)，光學(xué)測(cè)量以及平板顯示和攝像等諸多領(lǐng)域的巨大應(yīng)用，各種關(guān)于微透鏡陣列的制備方法相繼提出，比如光刻膠熱熔法，噴墨打印法和準(zhǔn)分子激光燒蝕法等。但是，這些方法都只能制備球面型的微透鏡，嚴(yán)重影響了其在應(yīng)用領(lǐng)域的采用和推廣。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種非球面微透鏡陣列的電場(chǎng)誘導(dǎo)壓印方法，可以制造出聚合物非球面微透鏡陣列，在降低加工成本，提高加工效率的同時(shí)，還保證了微透鏡的表面光潔度。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

一種非球面微透鏡陣列的電場(chǎng)誘導(dǎo)壓印方法，在ITO導(dǎo)電玻璃基材上留下微柱陣列，然后使用另一塊ITO導(dǎo)電玻璃作為上電極，與基材形成一對(duì)平行平板電極，并在電極間施加直流電壓，當(dāng)加熱基材至聚合物的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)換溫度以上時(shí)，受電場(chǎng)力誘導(dǎo)作用，微柱陣列重新流變成具有非球面面型的微透鏡陣列。

一種非球面微透鏡陣列的電場(chǎng)誘導(dǎo)壓印方法，包括以下步驟：

1）壓印模具的制備及處理：在晶圓表面利用光刻和刻蝕工藝加工出所需的圓孔陣列圖形結(jié)構(gòu)，并對(duì)其進(jìn)行表面處理，使其利于壓印后的脫模；

2）基材、電極和聚合物的選擇：基材和電極都采用表面蒸鍍了一層厚度為50nm-300nm的導(dǎo)電納米銦錫金屬化合物的ITO導(dǎo)電玻璃，聚合物采用具有熱塑性的材料，或同時(shí)具有熱塑性和紫外可固化的材料；

3）壓印及脫模：利用勻膠機(jī)在基材上旋涂一層聚合物，聚合物厚度為10um-50um，以10Mpa的壓力P將處理后的壓印模具壓在基材上，與基材緊密結(jié)合，并保證環(huán)境溫度在聚合物的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)換溫度以上，1-20分鐘后，冷卻至室溫，脫模，在基材上留下聚合物柱狀陣列；

4）施加外電場(chǎng)：利用另一塊ITO導(dǎo)電玻璃作為上電極，與基材組合形成一對(duì)平板電極，兩平板電極之間有一層空氣間隙，空氣間隙是柱狀陣列高度的2-4倍，采用直流電源，電壓調(diào)節(jié)范圍在300-500V，正極連上電極，負(fù)極連基材，對(duì)形成的聚合物微柱陣列施加外電場(chǎng)；

5）電場(chǎng)誘導(dǎo)再成型：再將環(huán)境溫度升至玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度以上，調(diào)節(jié)電壓大小，使電場(chǎng)力大于聚合物表面張力，持續(xù)1-20分鐘，直至成型過(guò)程結(jié)束；

6）聚合物的固化：在保持施加電壓不變的情況下，根據(jù)聚合物材料性質(zhì)，選擇相應(yīng)的固化方式，最終得到非球面為透鏡陣列。

所述的聚合物為PMMA、PS或SU-8膠。

本發(fā)明突破了常規(guī)微透鏡陣列制備工藝只能制備球面透鏡的限制，得到的微透鏡陣列具有超光滑表面特性，更有利于光學(xué)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。同時(shí)由于本發(fā)明不需要復(fù)雜的工藝控制，大大降低了加工成本，提高了加工效率。本技術(shù)方案可以廣泛地應(yīng)用在芯片實(shí)驗(yàn)室，平板顯示器，光學(xué)系統(tǒng)檢測(cè)及觀察等多方面。

附圖說(shuō)明：

圖1-1為壓印模具主視圖。

圖1-2為壓印模具的仰視圖。

圖2為旋涂有聚合物材料基材示意圖。

圖3為將模板壓在聚合物材料上的示意圖。

圖4為脫模后形成的聚合物柱狀陣列示意圖。

圖5為在加熱狀態(tài)下施加外電場(chǎng)進(jìn)行電誘導(dǎo)再成型示意圖。

圖6為電場(chǎng)誘導(dǎo)再成型過(guò)程中聚合物局部流變?cè)硎疽鈭D。

圖7為固化成型后的聚合物微透鏡陣列示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)描述。

將壓印模具以10Mpa的壓力壓在事先涂覆有聚合物的導(dǎo)電基材表面，使壓印模具和基材緊密結(jié)合，保證環(huán)境溫度在聚合物玻璃態(tài)轉(zhuǎn)換溫度以上，以實(shí)現(xiàn)聚合物在壓印模具腔體內(nèi)的完全填充，然后冷卻至室溫脫模，得到在導(dǎo)電基材上的聚合物微柱陣列，用另一塊導(dǎo)電極板作為上電極，與基材形成一對(duì)平行電極對(duì)，在之間施加300-500V的直流電壓，并再次將環(huán)境溫度升至聚合物的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)換溫度以上，在電場(chǎng)力的誘導(dǎo)作用下，聚合物微柱陣列重新流變成型，得到具有非球面面型的聚合物微透鏡陣列，最后根據(jù)聚合物材料性質(zhì)，通過(guò)相應(yīng)的固化方式，將聚合物固化。

一種非球面微透鏡陣列的電場(chǎng)誘導(dǎo)壓印方法，包括以下步驟：