用于在光学构件的拱曲的面上制造（亚）微结构的方法以及光学构件技术

本发明专利技术涉及一种用于在光学构件的拱曲的面上制造（亚）微结构的方法，该方法具有下列方法步骤：提供带有能分离的强化箔的弹性的载体箔；提供有（亚）微结构的模型对象；将成型膜涂敷在载体箔的前侧上；在形成结构化的成型膜的情况下将模型对象的（亚）微结构成型；将用结构化的成型膜涂层的载体箔连同强化箔夹紧在保持框架中；将转印膜涂敷到结构化的成型膜上；将所述强化箔与所述载体箔的后侧分离；在形成结构化的转印膜的情况下将有待结构化的光学工件压紧到用所述转印膜涂层的结构化的成型膜上；在形成用（亚）微结构结构化的光学构件的情况下使附着在工件上的结构化的转印膜时效强化；将所述结构化的光学构件从成型膜取下。

Method for manufacturing (sub -) microstructure on curved surface of optical components and optical components

【技术实现步骤摘要】
用于在光学构件的拱曲的面上制造（亚）微结构的方法以及光学构件
本专利技术涉及一种用于在光学构件的拱曲的面上制造（亚）微结构的方法。此外在本专利技术的范畴内也说明了一种根据所述方法制造的光学构件的实施变型方案。在本专利技术的范畴内，术语“微结构”指的是其表征性尺寸在一微米（μm）到几微米（μm）的微米尺度内的那些结构。“亚微结构”在下文中指的是相关的结构具有小于一微米（μm）的并且因此处在亚微米尺度内的表征性尺寸。因此用术语“亚微结构”也包含了有表征性尺寸或有几纳米（nm）的结构大小的结构。下文中，术语“纳米结构”指的是，相关的结构具有在纳米尺度内的表征性的长度尺寸，所述表征性的长度尺寸基本上处在几纳米至十分之一纳米的范围内。下文中选用“（亚）微结构”这样的书写方式应当表明，这种结构具有无论如何都处在微米尺度内的并且大多为几微米、但优选小于一微米的表征性尺寸。根据定义，在此文中选用的术语“（亚）微结构”因此也涵盖了在纳米尺度内的结构。与此相反，下文中术语“宏观结构”选择用于那些具有例如在毫米（mm）或厘米（cm）尺度内的明显更大的表征性尺寸的结构。在三维的宏观光学系统（Makrooptik）上的（亚）微结构近来提供了例如在光电子学、光子学或图像处理传感系统的领域中的大量新型的应用可能。不同的光学功能在唯一一个元件上的组合可以大大有助于光学组件的微型化、在系统中的更好的集成和更低的价格。不过新型的复杂的三维的3D光学系统的研发在造型设计和制造方面带来了大量挑战，在所述3D光学系统中微结构或亚微结构布置在宏观结构上。
技术介绍
由现有技术已经公开了早就已被认可的方法，用所述方法能在诸如硅晶片的平面基底上制造微结构。为此例如参考所谓的LIGA制造工艺，其中，德语字母缩写LIGA代表了方法步骤：光刻、电铸和成型。在所述工艺中，借助深光刻、电铸和微成型的组合，能在使用材料即塑料、金属或陶瓷时制造有例如直至在十分之一微米尺度内的尺寸的、直至约3mm的结构高度和直至约50的纵横比的微结构。这种LIGA工艺的缺点至少在于，初始材料必须是平坦的、平面的基底，例如硅晶片或由金属或其它硬材料制成的经抛光的薄片。在平坦的平面基底上的（亚）微结构大多借助直接的结构化方法像比如激光光刻、离子束光刻或电子束光刻产生。例如由文献US2007/0104813A1已经公开了一种用于压印扁平的构件、如集成电路（英语：集成电路，简称IC）的光刻制造工艺，在该光刻制造工艺中，借助纳米压印光刻（英语：纳米压印光刻，简称NIL）准备印模印刷模板（Stempeldruckvorlage）。在所述印模印刷模板和有待压印的构件之间例如借助分配工艺涂敷和相应地分布有光刻胶膜层。紧接着将印模印刷模板置入到在有待结构化的构件上方的一个装置中并且光刻胶膜借助所述印模印刷模板进行压印。之后，光刻胶膜层通过UV光固化并且紧接着在两级的烧灼工艺中略微扩大成型的结构的纵横比。不过用于对三维的对象的不平整的表面微结构化的这些办法的应用，极为复杂并且需要对现有制造设备作至少一个特殊的调整以及需要新型的制造策略。此外缺点在于，用迄今为止已知的光刻工艺仅能制造有硬的轮廓过渡部和刚性的侧边（Flanke）的经压印的结构。但为了制造用于特定的光学应用的光学的结构，像比如在光学构件上的防反射结构，可能需要对平缓的、均匀的轮廓过渡部进行结构化，所述结构化用光刻工艺特别是在三维的构件上是无法制造的或者仅能以不符合要求的质量进行制造。但在光学系统的领域中，为了微型化有功率能力的（leistungsfähig）光学系统，需要将微光学的、即例如衍射的、折射的和/或发射的结构集成在宏观的光学构件上、例如集成在光学透镜上。为了实现对可见光谱范围有效的微光学的元件，对于单个应用可能需要使用直至亚微米尺度或纳米尺度的最小的结构尺寸。不过将宏观光学系统和（亚）微光学系统组合到同一个工件上、例如在光学组件上，通常是一个巨大的挑战，其原因在于，对（亚）微结构形状的、在（亚）微米范围内的结构尺寸的精度的要求和特别是对在光学组件的纳米范围内的表面质量的要求设置得极高。与一个组件的形状或尺寸的轻微的偏差或光学上不平整的表面，就已经可能导致整个光学构件的光学功能性明显变差。在3D宏观光学系统的例如有小于50mm的曲率半径的弯曲的表面上制造复杂的亚微光学结构，根据本申请人的知识水平，迄今为止无法借助直接的激光束光刻或者利用所谓的自上而下的工艺（Top-Down-Methode）如软光刻和UV纳米压印光刻实现。此外，用于制造宏观光学系统的传统的技术是磨削和铣削，它们大多仅适用于制造在厘米范围内的有较为简单的形状的较大的光学系统（例如用于旋转对称的透镜或凸面镜）。此外，制造时间还较长，这防止了迭代的和快速的原型制作（Prototyping）。因此在此同样存在替代性的有效制造3D宏观光学系统的需求。3D打印技术除了设计上的高度灵活性外还提供了这样的可能性，即，制造复杂的3D宏观对象以及执行成本有效的快速原型制作。不过3D打印成品的表面质量迄今为止仍不符合对光学应用的高要求。因此鉴于之前所列举的来自公知的现有技术的缺点，存在对用于在光学构件的拱曲的面上制造（亚）微结构的改善的和有效的方法的迫切需求。这种新型的制造方法应当具有在制造分别所需的结构形状和结构尺寸时的高度灵活性，以便在较大的三维的光学构件的、像比如机动车大灯的光学透镜的弯曲的表面上以尽可能高的精度和对模型对象的原始结构的光学成像忠实地（Abbildungstreue）光学成像（abbilden）或转印（übertragen）在微米尺度内和亚微米尺度内的结构。此外，对有（亚）微结构的高精度的光学构件存在需求，所述光学构件能在保持它们的（亚）微结构的高质量不变的情况下成本有利地制造。在光学构件的领域中尤其存在这样的需求，即，能制造这样一些光学组件，这些光学组件仅基于它们的结构化而具有限定的光学特性、像比如防反射的特性，而为此不需要例如传统的防反射涂层。
技术实现思路
因此本专利技术的任务在于，提供一种用于在光学构件的拱曲的面上制造（亚）微结构的方法，该方法避免了现有技术的所述缺陷。根据本专利技术，该任务在所述类型的用于在光学构件的拱曲的面上制造（亚）微结构的方法中通过在权利要求1的特征部分中说明的方法步骤解决。本专利技术的特别优选的实施方式和改进方案是从属权利要求的主题。根据本专利技术的用于在光学构件的拱曲的面上制造（亚）微结构的方法包括下列方法步骤：-a-提供带有能与载体箔（Trägerfolie）分离的强化箔的弹性的载体箔；-b-提供带有（亚）微结构的模型对象；-c-将成型膜（Abformfilm）涂敷在载体箔的背对强化箔的前侧上；-d-在形成结构化的成型膜的情况下将模型对象的（亚）微结构成型到载体箔的用成型膜涂层的前侧上；-e-将用结构化的成型膜涂层的载体箔连同强化箔夹紧在保持框架中；-f-将能时效强化（aushärten）的转印膜（Ü本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于在光学构件的拱曲的面上制造（亚）微结构的方法，其特征在于下列方法步骤：/n-a- 提供带有能与载体箔（10）分离的强化箔（15）的弹性的载体箔（10）；/n-b- 提供带有（亚）微结构（35）的模型对象（30）；/n-c- 将成型膜（20）涂敷在所述载体箔（10）的背对所述强化箔（15）的前侧（11）上；/n-d- 在形成结构化的成型膜（25）的情况下将模型对象（30）的（亚）微结构（35）成型到所述载体箔（10）的用所述成型膜（20）涂层的前侧（11）上；/n-e- 将用所述结构化的成型膜（25）涂层的载体箔（10）连同所述强化箔（15）夹紧在保持框架（45）中；/n-f- 将能时效强化的转印膜（50）涂敷到所述载体箔（10）的用所述结构化的成型膜（25）涂层的前侧（11）上；/n-g- 将所述强化箔（15）与所述载体箔（10）的后侧（12）分离；/n-h- 在形成结构化的转印膜（55）的情况下将有待结构化的光学工件（70）的至少一个表面区段（73）在所述载体箔（10）的前侧（11）上压紧到用所述转印膜（50）涂层的结构化的成型膜（25）上；/n-i- 在形成用（亚）微结构（35）结构化的光学构件（75）的情况下使附着在所述光学工件（70）的至少一个表面区段（73）上的结构化的转印膜（55）时效强化；/n-j- 将所述结构化的光学构件（75）从留在所述载体箔（10）上的结构化的成型膜（25）取下。/n...

【技术特征摘要】
20181003 EP 18198459.21.用于在光学构件的拱曲的面上制造（亚）微结构的方法，其特征在于下列方法步骤：
-a-提供带有能与载体箔（10）分离的强化箔（15）的弹性的载体箔（10）；
-b-提供带有（亚）微结构（35）的模型对象（30）；
-c-将成型膜（20）涂敷在所述载体箔（10）的背对所述强化箔（15）的前侧（11）上；
-d-在形成结构化的成型膜（25）的情况下将模型对象（30）的（亚）微结构（35）成型到所述载体箔（10）的用所述成型膜（20）涂层的前侧（11）上；
-e-将用所述结构化的成型膜（25）涂层的载体箔（10）连同所述强化箔（15）夹紧在保持框架（45）中；
-f-将能时效强化的转印膜（50）涂敷到所述载体箔（10）的用所述结构化的成型膜（25）涂层的前侧（11）上；
-g-将所述强化箔（15）与所述载体箔（10）的后侧（12）分离；
-h-在形成结构化的转印膜（55）的情况下将有待结构化的光学工件（70）的至少一个表面区段（73）在所述载体箔（10）的前侧（11）上压紧到用所述转印膜（50）涂层的结构化的成型膜（25）上；
-i-在形成用（亚）微结构（35）结构化的光学构件（75）的情况下使附着在所述光学工件（70）的至少一个表面区段（73）上的结构化的转印膜（55）时效强化；
-j-将所述结构化的光学构件（75）从留在所述载体箔（10）上的结构化的成型膜（25）取下。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述弹性的载体箔（10）连同以能分离的方式布置在其上的强化箔（15）作为卷筒件进行提供。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述强化箔（15）和所述载体箔（10）在使用后被彼此分开地卷绕并且必要时能重复使用。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述弹性的载体箔（10）由硅酮橡胶材料、优选由聚二甲基硅氧烷制成。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述模型对象（30）至少在其配设有所述（亚）微结构（35）的轮廓区段中为基本上平坦的。


6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述成型膜（20）由包含硅酮橡胶材料、优选包含加成交联的双组分硅酮橡胶材料的成型物质（22）形成。


7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述模型对象（30）的（亚）微结构（35）被压印到所述成型膜（20）上，其中，压印优选在至少30秒的持续时间期间在相对于室温提高的温度下、特别...

【专利技术属性】
技术研发人员：J居特尔，
申请(专利权)人：ZKW集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：奥地利;AT