[发明专利]一种类抛物面微透镜阵列的电场诱导流变成形方法

说明书

技术领域

本发明属于微纳制造技术领域，具体涉及一种类抛物面微透镜阵列的电场诱导流变成形方法。

背景技术

微透镜是指微小透镜，通常其直径为10μm到1㎜级，而按照表面曲率的不同，微透镜可以分为球面微透镜和非球面微透镜，其中非球面微透镜由于其能更好地消除球面像差而更加实用，由这些微小透镜按照一定的填充率和排列方式组成的阵列就是微透镜阵列。鉴于其在通信技术，光学测量以及平板显示和摄像等诸多领域的巨大应用，各种关于微透镜阵列的制备方法相继提出，比如光刻胶热熔法，喷墨打印法和准分子激光烧蚀法等。但是，这些方法都只能制备球面型的微透镜，且材料去除或烧蚀的方法得到的光学表面粗糙度大，严重影响了其在应用领域的采用和推广。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种类抛物面微透镜阵列的电场诱导流变成形方法，可以制造出低粗糙度类抛物面微透镜阵列，在降低加工成本，提高加工效率的同时，还保证了微透镜的成像效果。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种类抛物面微透镜阵列的电场诱导流变成形方法，包括以下步骤：

1）上极板模具的制备及处理：在晶圆表面利用光刻和刻蚀工艺加工出所需的圆孔阵列图形结构，在图形化了的晶圆表面热氧化一层厚度0.1um-2um的SiO2介电层，然后再对其进行低表面能处理；

2）下极板和聚合物的选择：制备透明导电ITO玻璃作为下极板，其制备方法如下：用PECVD技术，在石英玻璃上蒸镀一层50nm-300nm的透明导电铟锡金属化合物，透明导电铟锡金属化合物作为电极的同时能够透过紫外光，利于对光固型聚合物的固化，聚合物选用紫外光固化或热固型聚合物，包括Ormo Stamp Hybrid polymer（micro resist technology GmbH）紫外固化型、PDMS或PMMA光固化型；

3）外电场的施加及聚合物的填入方式：电源选用直流电源，调节范围0-500V，其正极接图形化了的晶圆模具，负极接透明导电ITO玻璃，电场施加后，用针管把光固型聚合物滴在图形化了的晶圆与透明导电ITO玻璃之间空气间隙的开口处，在自然毛细力和电场的作用下聚合物流入图形化了的晶圆与ITO导电玻璃的空气间隙内，形成微凹透镜阵列；

4）电场对液面的调控：聚合物在图形化了的晶圆与透明导电玻璃的间隙内横向流变结束后，由于图形化的上极板模具的作用，极板间的电场并不规则，电场对此时形成的凹液面进行作用，即在表面张力，电场力和压缩气体负向气压力的综合作用下形成所需的类抛物面形状，电压越大，包裹住的气体越多，透镜深度也越大；

5）聚合物的固化及脱模：紫外光固型聚合物采用紫外光固化设备SHG-200紫外点光源进行固化，热固型聚合物固化采用与聚合物相应的固化温度及固化时间，聚合物固化后，把图形化了的上极板模具从固化了的聚合物上脱离，得到类抛物面微凹透镜阵列；

6）类抛物面微凸透镜阵列的复型：对上一步得到的类抛物面微凹透镜阵列样品溅射一层10nmC4F8疏水层，把光固化型聚合物滴在其表面，使其能够完全覆盖，并盖上载玻片，用紫外点光源对其固化，并脱模，最终得到类抛物面微凸透镜阵列。

本发明突破了常规微透镜阵列制备工艺只能制备球面透镜的限制，得到的微透镜阵列具有超光滑表面特性，优于材料去除或腐蚀法得到的透镜阵列。同时由于本发明不需要复杂的工艺控制，大大降低了加工成本，提高了加工效率。本技术方案可以广泛地应用在芯片实验室，平板显示器，光学系统检测及观察等多方面。

附图说明：

图1-1为上极板模具主视图。

图1-2为上极板模具的仰视图。

图2为透明导电ITO玻璃示意图。

图3为聚合物横向填入上极板模具与ITO玻璃间隙的示意图。

图4为光学用聚合物滴在凹面透镜样品上的示意图。

图5为凸面透镜阵列的复型示意图。

图6为脱模后最终得到的低表面粗糙度非球面凸面微透镜阵列。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做详细描述。

一种类抛物面微透镜阵列的电场诱导流变成形方法，包括以下步骤：

1）上极板模具的制备及处理：参照图1，上极板模具1采用光刻和刻蚀的传统工艺，在晶圆上制作微孔阵列3，然后在图形化了的晶圆表面热氧化1um厚度的SiO2介电层2，完成后用表面处理剂F1060对晶圆表面进行低表面能处理，防止脱模时损伤透镜阵列阵列结构；