[发明专利]一种制造抛物凹面微透镜阵列的介电泳力压印成形方法

说明书

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，