CN101588917B - 具有至少一个嵌入式反射器的光学元件 - Google Patents

Abstract

一种光学元件(50；72a-d；80；90)，其具有：在其第一表面(3)处具有至少一个凹口(2a-f；20；25；30；35；40；57a-c；100)的第一光学部件(1；51；86；93；101)；以及附接到第一光学部件(1；51；86；93；101)的第一表面(3)上的第二光学部件(5；52；87a-c；94；104)，该第二光学部件(5；52；87a-c；94；104)与第一光学部件中的所述至少一个凹口(2a-f；20；25；30；35；40；57a-c；100)基本上相配。所述光学元件还包括所述第一和第二光学部件之间的界面处的至少一个反射器(9-10；55a-c；85a-c；92a-e)，所述至少一个反射器位于所述至少一个凹口处。所述反射器(9-10；55a-c；85a-c；92a-e)由在所述第一和第二光学部件之间形成的腔体(8)与所述第一和第二光学部件之一之间的界面形成。

Description

具有至少一个嵌入式反射器的光学元件

技术领域

本发明涉及具有至少一个嵌入其中的反射器的光学元件、包括这种光学元件的照明设备以及用于制造这种光学元件的方法。

背景技术

发光与照明正变得越来越复杂，以便允许消费者利用诸如固态发光和平板显示技术之类的领域中的最近进展。例如，对于不同的应用，存在朝向实现薄的大面积照明设备或具有有利的照明特性的发光体的努力。为此目的以及对于许多其他的应用，需要精确地控制紧凑结构中的光的方向并且以廉价的方式实现这点的能力。

US2003/0095332中公开了用于控制这种结构中的光的方向的一种方法，其中描述了用于显示设备中的光学元件。该光学元件由光定向膜形成，其具有带锯齿构造(formation)的一个表面。该表面设有由聚合物保护层保护的金属涂层。该金属涂层形成所述光定向结构中的内部反射器。

然而，该反射器易于因腐蚀而损坏，并且通常在天生昂贵的真空工艺中形成。

发明内容

鉴于现有技术的上述以及其他缺陷，本发明的总的目的是提供改进的光学元件，特别是具有更耐用的反射器的光学元件。

依照本发明的第一方面，这些和其他目的是通过用于制造具有至少一个嵌入其中的反射器的光学元件的方法来实现的，该方法包括步骤：提供具有至少第一表面的第一光学部件，所述第一表面具有形成于其中的结构，其中该结构的至少一部分被配置成具有比所述表面的相邻部分更低的粘结于其上的物质脱离(release)的阈值，该部分限定了反射器的希望的位置和展度(extension)；在第一光学部件的第一表面上提供由可收缩物质制成的第二光学部件；以及收缩该物质，使得第二光学部件在上述部分处脱离第一光学部件并且在第一和第二光学部件之间形成腔体，从而允许在第一光学部件与腔体之间的第一界面以及第二光学部件与腔体之间的第二界面中的至少一个处实现全内反射。

在本申请的上下文中，“光学部件”应当被理解为对于包括可见光、红外光以及紫外光的波长范围内的至少一个波长的电磁辐射至少部分透射(例如半透明)或者甚至透明的部件。除了其对于这种辐射的透射性/半透明性/透明性之外，该光学部件还可以具有任何种类的另外的适当特性，例如各向同性或各向异性。

当使得第二光学部件的可收缩物质收缩时，在第一和第二光学部件之间的界面处引起应力。通过适当地配置第一光学部件的分界表面，由于收缩而引起的应力导致在第一和第二光学部件之间的界面处的选定位置发生这两个光学部件之间的脱离。当第二光学部件继续收缩时，第一和第二光学部件在脱离位置处分开，这导致这些位置处腔体的形成。因此，在这些腔体中的每一个与第一和第二光学部件之间的界面中的一个或两个处，形成借助于全内反射(TIR)起作用的有效反射器。

因此，通过依照本发明的方法，可以在光学元件内部形成借助于全内反射(TIR)进行反射的非常有效的鲁棒(robust)且紧凑的反射器。

此外，可以通过第一光学部件的适当配置和/或收缩步骤的控制精确地控制所述至少一个反射器的尺寸和位置。

而且，限定所述至少一个反射器的希望的位置和展度的所述部分可以在几何结构和表面特性中的至少一个方面不同于所述表面的相邻部分，以便获得上述更低的脱离阈值。

例如，可以例如通过在提供第二光学部件的可收缩物质之前向所述表面的该特定部分施加脱离增强剂来处理该部分以促进物质的脱离，或者可替换地，可以处理与所述反射器限定部分相邻的表面部分以促进与这些部分的粘结。当第一和第二光学部件之间的边界受到第二光学部件的可收缩物质的收缩引起的应力时，这两种方案导致和与所述表面的相邻部分分开相比，物质(例如特别是第二光学部件的可收缩物质)将更容易与所述反射器限定部分分开。

作为另一个实例，可以选择所述结构的几何结构，使得收缩引起的应力在所述反射器限定部分比在相邻部分更大和/或施加于对于打破第一和第二光学部件之间的键合更有效的方向上。

依照一个实施例，该结构可以是凹口(indentation)，例如凹槽。

所述凹口典型地可以适于所述光学元件预期的特定应用，并且可以基本上为点状、伸长的或者具有任何其他的形状。

在凹口为凹槽的特定情况下，应当指出的是，这种凹槽指的是在一个与所述表面平行的方向上比在与所述表面平行的垂直方向上具有更大的展度的凹口。此外，应当指出的是，这种凹槽并不限于特定的延伸长度或方向或者截面。因此，这里提到的凹槽可以具有简单对称的V形截面，或者具有更复杂的截面，其可以关于平行于第一表面的局部梯度的假想凹槽中心线对称或不对称。此外，该凹槽可以具有或不具有主延伸方向，并且在后一种情况下可以形成闭环。

有利的是，当在第一光学部件的第一表面上提供时，所述可收缩物质可以适于填充所述至少一个凹口。

例如，该可收缩物质可以以其中其可以按照第一光学部件而变形的形式来施加，使得它与第一光学部件的表面中的结构相配(conform)。为此目的，该可收缩物质可以例如以液体、软膏或可变形薄片的形式来施加。

依照一个实施例，该可收缩物质可以包括可聚合材料，并且收缩步骤可以包括聚合该材料的步骤。

许多物质在聚合时收缩。此外，该收缩的发生可以无需任何材料蒸发或者其他形式的材料提取。而且，该收缩典型地是不可逆的。

所述可聚合材料可以主要由单体制成，但是可替换地或者附加地可以由更大的聚合物构件(building block)(例如二聚物或部分聚合物链)制成。

依照当前的实施例，除了可聚合材料之外，所述可收缩物质还可以包括附加的物质，例如各种控制物质，包括例如用于允许启动和/或控制聚合的活化剂(activator)或引发剂(initiator)以及用于防止不希望的聚合的所谓的抑制剂。

有利的是，所述可聚合材料可以是光可聚合的，并且聚合步骤可以包括利用具有适当波长范围的光照射该光可聚合材料的步骤。

在光聚合的情况下，上述抑制剂可以用来防止由于意外的环境UV辐射而引起的过早发生的聚合。典型地，这种抑制剂是能够与意外形成并且否则将导致迅速的链式聚合过程的任何基(radical)反应的分子。

借助于光聚合，第二光学部件的收缩即使在所述可收缩物质不可直接从其中包含它的光学元件的外部访问的情况下也可以实现。此外，所述聚合以及伴随的第二光学部件的硬化可以由其中执行照射步骤的方式控制。与照射步骤有关的可以被改变以控制所述聚合以及从而所述收缩的参数包括照射的方向、照射的强度、照射的持续时间以及波长范围。例如，通过适当选择照射参数和/或可收缩物质的成分，可以首先使得背向第一光学部件的第二光学部件的侧面硬化，以便防止材料朝着所述结构转运，在所述结构中，希望第二光学部件的收缩应当导致与所述结构的反射器限定部分分开。

作为对光聚合的替换或补充，所述聚合反应可以用热方法借助于热不稳定引发剂激活，这将导致在升高的温度下反应基的形成。

而且，依照本发明的方法还可以包括在第二光学部件上面提供第三光学部件的步骤，以便限制收缩期间所述可收缩物质的材料转运。

为了在所述反射器限定部分处获得足够水平的应力，应当避免或者至少限制来自第二光学部件的其他部分的平衡材料转运。作为对上述可收缩物质的硬化(有时称为“玻璃化”)的控制的替换，可以提供适当的第三光学部件以用于限制材料转运以及在第一和第二光学部件之间的界面上在所述反射器限定部分处的伴随的应力减小。

有利的是，第三光学部件可以是相对较硬的薄片，其在其面向第二光学部件的侧面上可以被处理以实现与所述可收缩物质的良好粘结。

在第三光学部件为薄片的情况下，该薄片优选地应当足够坚硬以满足以下两个要求：它应当能够防止朝向第一光学部件中的结构的材料转运，基本上没有局部变形，并且它应当基本上防止收缩时第二光学部件的宏观尺度的变形。

上述表面处理可以包括表面粗糙化或者用于增大第三光学部件的表面面积的其他方法和/或施加增粘剂，应当适于在第二光学部件与第三光学部件之间实现足够强的粘结，使得在收缩第二光学部件时在第二和第三光学部件之间不存在脱离或“脱层(delamination)”。

在收缩步骤之后，可以将第三光学部件留在第二光学部件上面或者可选地将其移除。在后一种情况下，可以调节第二和第三光学部件之间的粘结以便允许在第二光学部件与第一光学部件分开之前发生第二和第三光学部件之间的脱离。

依照本发明的第二方面，上述以及其他目的是通过光学元件实现的，该光学元件包括在其第一表面处具有至少一个凹口的第一光学部件、附接到第一光学部件的第一表面上的第二光学部件以及第一和第二光学部件之间的界面处的至少一个反射器，所述第二光学部件与第一光学部件中的所述至少一个凹口基本上相配，所述至少一个反射器位于所述至少一个凹口处，其中所述至少一个反射器由在第一和第二光学部件之间形成的腔体与第一和第二光学部件之一之间的界面形成。

所述光学元件可以有利地包括多个反射器，每个反射器位于第一光学部件中的多个凹口的对应凹口处。

依照一个实施例，这些凹口可以是凹槽。

有利的是，多个连续腔体中的每一个可以在它们对应的凹槽关于上面限定的凹槽中心线的相同侧形成。

其效果在于，所述光学元件可以适于将进入其中的基本上所有的光导向第二方向。

所述腔体可以在它们对应的凹槽的仅仅一侧上形成，或者可替换地，可以在它们对应的凹槽的两侧上形成。

为了实现连续的腔体在它们对应的凹槽的相同侧上形成，每个凹槽的截面可以在几何结构和表面特性中的至少一个方面是不对称的。

此外，每个凹口的截面可以在与第一光学部件的第一表面平行的平面内形成闭环。

这些闭环凹口中的至少一个可以是沿着闭环在第一光学部件的表面上延伸的凹槽。

此外，这些闭环凹口中的至少一个可以是第一光学部件中的扩展的点凹口，并且可以例如限定用于光源的准直反射器。

此外，这些闭环凹口的截面可以在平行于所述第一表面的给定平面内是同心的。

这样的同心闭环凹口可以例如包括多个同心凹槽或者一个扩展的点凹口和至少一个同心凹槽。

此外，依照本发明的光学元件可以有利地包含在照明设备中，该照明设备还包括至少一个被设置成将光耦合到所述光学元件中的光源。

这样的照明设备可以例如适于用作用于显示应用以及用于普通照明目的的背光源/前灯。

在这种照明设备的一个实例中，依照本发明的光学元件可以基本上为厚片(slab)形状，具有顶面和底面以及边缘。在这种情况下，可以形成多个反射器以便引导在所述边缘的至少一个处耦合进来的光以通过上面和下面之一或两者出射。例如，所述多个反射器可以位于平行延伸的凹槽的相同侧上，从而允许基本上所有耦合进来的光通过上面和下面之一出射，这取决于这些反射器的倾角。

依照这种照明设备的另一实例，可以形成这些嵌入式反射器，使得至少一个反射器围绕多个光源中的每一个的光轴，所述光源被设置成通过例如所述光学元件的底面将光耦合进来。于是，围绕每个光轴的反射器优选地可以被配置成用作用于该特定光源的准直器。

附图说明

现在将参照附图更详细地描述本发明的这些和其他方面，所述附图示出了本发明当前的优选实施例，其中：

图1为示意性地示出用于制造依照本发明优选实施例的光学元件的方法的流程图；

图2a-d示意性地示出了依照图1的方法制造的、在遵循相应的方法步骤的状态下的光学元件；

图3a-e示意性地示出了用于控制脱离阈值的不同的反射器限定结构配置；

图4a-b为依照本发明的光学元件的实施例的示意性截面图，其中该光学元件用来从光导中耦合出光；

图5a-b为依照本发明的光学元件的实施例的示意性截面图，其中该光学元件用来准直光；以及

图6示意性地示出了依照本发明实施例的示例性外耦合光导。

具体实施方式

在下面的说明中，参照具有多个反射器的光学元件描述了本发明，这些反射器在收缩第二光学部件时在第一光学部件与第二光学部件之间的材料界面处形成。在本说明中，以光可聚合材料的形式提供第二光学部件，其与第一光学部件中形成的结构相配，并且在第二光学部件上面提供第三光学部件。

应当指出的是，这绝没有限制本发明的范围，其同样适用于这样的没有第三光学部件的光学元件以及这样的光学元件，其中不以光可聚合材料的形式提供第二光学部件而是作为可由于任何其他机制或机制的组合而收缩的材料提供第二光学部件，所述机制例如以本领域技术人员已知的其他方式启动的聚合，包括热诱导聚合、溶剂蒸发、由于冷却而引起的收缩或者任何种类的导致体积减小的化学反应。

现在将参照图1和图2a-d描述依照本发明的光学元件以及用于制造这种光学元件的方法的优选实施例，图1为示意性地示出这种方法的流程图，图2a-d示意性地示出了遵循图1的相应方法步骤的状态下的光学元件。

在第一步骤101中，提供在其顶面3上具有结构2a-f的第一光学部件1。第一光学部件1具有第一折射率n₁。在该实施例中，将结构2a-f示为被制成V形凹槽的凹口，但是如下面将要进一步阐述的，这仅仅是可能的结构之一。

结构2a-f中的每一个具有部分4a-f，其适于具有比表面3的相邻部分更低的脱离阈值。这些部分4a-f中的每一个限定了要形成的对应反射器的位置和展度。

在随后的步骤102中，提供第二光学部件5，其包括可收缩光可聚合材料。第二光学部件5在其当前状态下与第一光学部件1的顶面3相配，使得结构2a-f被填充。在收缩之后，第二光学部件5具有第二折射率n₂。

在下一个步骤103中，在第二光学部件5的上面提供第三光学部件6。第三光学部件6优选地由薄片形成，该薄片足够坚硬以防止在第二光学部件5收缩时所述光学元件发生宏观变形。第三光学部件具有第三折射率n₃。此外，第三光学部件6面向第二光学部件5的侧面7有利地被配置成促进第二光学部件5与第三光学部件6之间的粘结。这样做是为了防止在收缩第二光学部件5时第二光学部件5从第三光学部件6脱离。

在接下来的步骤104中，透过第三光学部件6照射第二光学部件5，如图2d中的虚线箭头所示。当由具有适当波长范围(通常在UV区内)、强度和持续时间的辐射照射时，包含在第二光学部件5中的光可聚合材料发生聚合，并且由于短化学键的形成而收缩。第二光学部件5的收缩导致与第二光学部件5相邻的第一1和第三6光学部件的所有表面上的应力。由于第一光学部件1中形成的结构2a-f的部分4a-f具有比表面3的相邻部分更低的脱离阈值并且面向第二光学部件的第三光学部件6的表面7已经被配置成和第二光学部件5具有高的粘性，因而收缩时在第一光学部件1和第二光学部件5之间在反射器限定部分4a-f处将存在脱层，如针对图2d的放大图中的部分4b所示。

图2d中还示出，收缩将不仅导致脱层，而且导致腔体8的形成(仅针对放大的结构2b而示出，但是对于结构2a-f中的每一个都存在)。可以预计，该腔体将相当迅速地由分子溶解于第一1和/或第二5光学部件中的气体填充。该腔体将具有第四折射率n₄，并且不管腔体8是否被填充以及腔体8由哪种气体填充，对于用于其对应折射率n₁、n₂大于n₄的第一1和第二5光学部件的适当材料都具有大的选择。

因此，通过收缩第二光学部件5而形成内部腔体8允许在腔体8分别与第一1和第二5光学部件之间的界面9、10中的任一个处发生全内反射(TIR)。

有关可能的材料选择和处理条件等的进一步的细节将在下面的实验部分提供。

图3a-e示意性地示出了用于控制粘结于其上的物质脱离的阈值的不同反射器限定结构配置。

在作为凹口20的示意性截面图的图3a中，可以看出腔体8在第一光学部件1与第二光学部件5之间的材料界面处在凹口20的第一侧面21处形成，同时第二光学部件5在凹口的第二侧面22处仍然与第一光学部件1接触，所述凹口20具有关于与第一光学部件1的顶面3的梯度平行的直线24几何对称的V形截面。依照当前所示的实例，这归因于调节凹口的第二侧面22以便与第二光学部件5具有改进的粘性。该调节可以是机械的或化学的，显然，通过相反地调节凹口20的第一侧面21以便相对于第二光学部件5具有改进的脱离可以获得相同的结果。

图3b示意性地示出了凹口25的第二配置，该凹口25相对于直线24具有非对称截面。在这种配置中，几何结构有利于第二光学部件5在第一侧面26处脱离第一光学部件1，因为在第一1与第二光学部件5之间的界面处在第一侧面26处引起的应力将比在凹口25的第二侧面27处具有更大的剪切分量。由于剪切应力通常对于打破跨界面作用的键更有效，因而脱层以及腔体8的形成将如图所示发生在第一侧面26处而不是发生在第二侧面27处。

在图3c中，示出了另一个实例，其中在第一光学部件1中形成具有平坦的底部31的凹口30。通过凹口30的对称配置以及平坦底部31与凹口30的第一32和第二33侧面之间的倾斜角度，可以预期如图3c所示发生双侧脱层。此外，平坦底部31可以脱层或不脱层，这取决于它是如何配置的。

在图3d中，示出了一种结构，其与图3c中所示结构的不同之处在于，凹口35的底部36不是平坦的，而是被结构化，从而存在分别与凹口35的侧面38和39中的每一个关联的锐利边缘37a-b。锐利边缘37a-b中的每一个预期充当成核部位，用于其对应侧面38、39的脱层，从而允许实现稳定的双侧脱层而不是或多或少随机的单侧脱层。

最后，图3e中所示的结构依赖于表面特性的非对称以及相对于对称线24的几何结构的组合。图3e中的凹口40具有倾斜且“平滑的”第一侧面41以及竖直且“粗糙的”第二侧面42。由于几何非对称性，如以上结合图3b所讨论的有利于第一侧面41的脱离，此外，第二光学部件5与第二侧面42的粘结通过其结构化表面而得到改进。

根据以上脱离控制结构配置的典型实例应当清楚的是，各种变型的可能性实际上是无穷的。然而，这些配置的共同性在于，所述结构和/或它们的周围部分的几何结构和/或表面特性适于实现在该结构的至少一部分处脱离的较低的阈值。

图4a-b为依照本发明的光学元件的实施例的示意性截面图，其中该光学元件用来从光导中耦合出光。

在图4a中，示出了适于用作具有外耦合结构的光导的光学元件50的一部分，其具有第一光学部件51、第二光学部件52和第三光学部件53。由光源54发射并且进入光导50的光将由嵌入到光学元件50中的反射器55a-c耦合出来。如上面所讨论的，反射器55a-c由腔体形成，所述腔体在第一51与第二52光学部件之间的界面处在凹口的反射器限定部分56a-c所限定的位置处形成，所述凹口在这里为第一光学部件51中的基本上平行的凹槽57a-c的形式。

当以全内反射(TIR)阈值以上的角度撞击反射器55b时，光束将全部反射，使得它能够通过光导50的底面58离开该光导，如图4a中的箭头59所示。另一方面，如果光束以低于全内反射阈值角的角度撞击反射器55a，那么一些光将穿过所述腔体/反射器55a。这针对几乎垂直地撞击反射器55a的光束由图4b中的箭头60示出。在给定第一51、第二52和第三53光学部件的折射率基本上相同(n₁≈n₂≈n₃)的情况下，该光束将直接穿过所述腔体/反射器55a(忽略了腔体55a的宽度上的小的平行平移——腔体55a的宽度典型地处于微米数量级)，改为在第三光学部件与环境大气之间的界面处经历全内反射。在该全内反射之后，光束再次向反射器55a-c传播，并且将直接耦合出来或者在光导50与环境大气之间的任一界面处的进一步的反射之后耦合出来。

因此，可以通过材料和尺寸的适当选择形成具有基本上完美的方向外耦合的光导。

在图4b中，示出了外耦合光导70的一部分，其包括光导部件71，该光导部件在其两侧具有若干协同操作的光学部件72a-d。类似于图4a中的光导，图4b中的光导70被配置成将来自光源73的已经进入光导70的光耦合出去。

在光导部件的顶侧74上，提供了三个引导/外耦合光学元件72a-c，每个光学元件具有多个嵌入式反射器，这些反射器中的每一个在光学部件之间的材料界面处的腔体处形成。这些光学元件72a-c与光导部件71的底侧75上提供的光学元件72d一起用来将光从光导70中耦合出去，如以上结合图4a所述以及如图4b中的箭头76a-d所示。通过提供若干平行的外耦合光学元件72a-c，可以在希望的方向上有效地耦合出较大角度扩展的光。

特别在图4b中示意性示出的实施例中，光学元件72a-d可以被预先制成并且之后附接到光导部件71(以及彼此附接)。例如，可以在卷对卷(reel-to-reel)工艺中形成这些相对较薄的光学元件72a-d，所述工艺很可能是成本有效的制造方法。

图5a-b为依照本发明的光学元件的实施例的示意性截面图，其中该光学元件用来准直光。

在图5a中，光学元件80为用于准直由多个光源81a-c发射的光的准直板形式，所述光源被设置成将光耦合进该光学元件的第一面82，使得经过准直的光从光学元件80的相对的第二面83出射。

如图5a所示，被设置成准直来自对应光源81a-c的光的准直器84a-c中的每一个由第一光学部件86与对应的第二光学部件87a-c之间的腔体85a-c处的TIR反射器形成。第三光学部件88在每个第二光学部件87a-c的上面提供。所述准直板中反射器85a-c的功能和构造类似于上面针对图4a-b的光导实施例所描述的功能和构造。

每个腔体85a-c的截面在平行于光学元件80的第二面83的平面内形成闭环。准直器的形状，包括截面，取决于经过准直的光束的希望的形状。例如，对于具有圆形截面的光束，腔体截面典型地也应当是圆形的。

在图5b中，示出了准直板90的第二个实例，其中光源91发射的光由相对于准直板的法线的倾角随着离开光源91的距离的增加而增大的若干同心的反射器92a-e准直。每个反射器在第一光学部件93与第二光学部件94之间的腔体处形成。在第二光学部件94的上面，提供了第三光学部件95。

本领域技术人员应当认识到，本发明绝不限于上面描述的优选实施例。例如，正如以上针对光导所描述的准直器可以包括多个光学元件，其可以例如在卷对卷工艺中预先制成。

实验设置

现在将参照图6描述用于制造依照本发明的光学元件的方法的特定实例。

步骤1：复制

通过光聚合技术使用常规的复制，在聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的衬底载体102上的2P丙烯酸酯材料101中获得微型凹槽的复制品100(为了绘图清楚起见，图6中仅表示了这些复制品之一)。PMMA载体102用作光导衬底，来自诸如冷阴极荧光灯(CCFL)或发光二极管(LED)之类的光源的光在边缘103a-b处注入到所述光导衬底中。凹槽100在自由2P表面处具有的宽度从100微米变化到20微米。凹槽的顶角为50°。因此，可以容易地计算出凹槽的相应深度并且其仅仅稍大于所述宽度。

在复制之后，在125℃下对该微光学(micro-optic)光导退火12小时，以便通过热方法增加聚合(转换)的程度，从而使该2P块(bulk)和表面材料的剩余反应性失活。

步骤2：涂敷

所述微型结构的涂敷

利用高收缩性单体104涂敷微型凹槽结构100并且由顶部箔(foil)105或顶部薄片(塑料或玻璃)覆盖这些结构。使用的单体为己二醇二丙烯酸酯(hexanedioldiacrylate，HDDA)或者己二醇二甲基丙烯酸酯(hexanedioldimethacrylate，HDDMA)。这些单体在光聚合时导致高的收缩性：根据文献记载，它们的收缩性约为16％。

顶部箔的涂敷

利用增粘剂涂敷顶部箔105或顶部薄片。这在实验上通过使用薄的玻璃板来实现。这些玻璃板接受UV-臭氧清洁处理，接着通过将玻璃板暴露于抽空的干燥器(dessicator)中的A 174材料进行丙烯酸酯功能化氨基硅烷(aminosilane)(Merck的硅烷A 174)的气相沉积。随后，在60℃下对该玻璃“烘焙”1小时以便激励氨基硅烷与玻璃表面之间的表面反应。该处理的结果是玻璃表面包含非常薄的增粘丙烯酸酯表面基团层(“单层”)，其能够与丙烯酸酯涂层发生化学反应。

步骤3：收缩

通过光聚合对所述涂层进行固化，如图6中的箭头所示，所述光聚合在氮(N₂)环境中使用UV光以便防止尤其在与空气自由接触的边缘附近氧(O₂)对光诱导反应的抑制。

在光聚合期间，通过自由基链式反应机制将单体100转化成聚合物。结果，单体之间的相对较大的距离被形成聚合物的单体之间的小尺寸化学键代替。这导致所述材料内自由体积的减小：密度增加并且体积减小。通过借助于光聚合对单体薄膜进行固化，这导致薄膜厚度的减小。

通过涂敷包含微型结构100(例如微型凹槽)的预结构化表面，所述材料在凹槽内也收缩。这导致凹槽内固化的材料中的应力并且在固化的单体与预结构化微光学表面之间的界面上施加应力。取决于该界面处两种材料之间的粘性以及存在的应力的量，这可以导致所述表面处的脱层：表面接触消失，并且在两个脱层的表面之间产生真空。很可能的是，该新形成的真空中间层很快就被分子溶解于通常使用的塑料材料中的气体填满。得到的空气隙的厚度很可能为数微米。

Claims (15)

1.一种用于制造具有至少一个嵌入其中的反射器的光学元件的方法，所述方法包括步骤：

提供具有至少第一表面的第一光学部件，所述第一表面具有形成于其中的结构，其中所述结构的至少一部分被配置成具有比所述表面的相邻部分更低的粘结于其上的物质脱离的阈值，所述部分限定了所述反射器的希望的位置和展度；

在第一光学部件的所述第一表面上提供由可收缩物质制成的第二光学部件；以及

收缩所述物质，使得所述第二光学部件在所述部分处脱离所述第一光学部件并且在所述第一和第二光学部件之间在所述部分处形成腔体，从而允许在所述第一光学部件与所述腔体之间的第一界面以及所述第二光学部件与所述腔体之间的第二界面中的至少一个处实现全内反射。

2.依照权利要求1的方法，其中所述结构的所述部分在几何结构和表面特性中的至少一个方面不同于表面的所述相邻部分，以便获得所述更低的脱离阈值。

3.依照权利要求1的方法，其中所述结构是凹口。

4.依照权利要求3的方法，其中所述凹口是凹槽。

5.依照权利要求3的方法，其中当在所述第一光学部件的所述第一表面上提供时，所述可收缩物质适于填充所述至少一个凹口。

6.依照权利要求1的方法，其中：

所述可收缩物质由可聚合材料制成；并且

所述收缩步骤包括聚合所述材料的步骤。

7.依照权利要求6的方法，其中所述可聚合材料是光可聚合的；并且

所述聚合步骤包括利用具有适当波长范围的光照射所述光可聚合材料的步骤。

8.依照权利要求1的方法，还包括步骤：

在所述第二光学部件上面提供第三光学部件，以便限制收缩期间所述可收缩物质的材料转运，其中所述第三光学部件是相对较硬的薄片，其在其面向所述第二光学部件的侧面上被处理以实现与所述可收缩物质的良好粘结。

9.一种光学元件，包括：

在其第一表面处具有至少一个凹口的第一光学部件；

附接到第一光学部件的所述第一表面上的第二光学部件，所述第二光学部件与第一光学部件中的所述至少一个凹口基本上相配；以及

所述第一和第二光学部件之间的界面处的至少一个反射器，所述至少一个反射器位于所述至少一个凹口处，其中

所述反射器由在所述第一和第二光学部件之间形成的腔体与所述第一和第二光学部件之一之间的界面形成，

其中所述第一和第二光学部件中的至少一个是高收缩性聚合物。

10.依照权利要求9的光学元件，还包括覆盖所述第二光学部件并且与其粘结的第三光学部件。

11.依照权利要求9的光学元件，其中所述至少一个凹口是凹槽。

12.依照权利要求11的光学元件，还包括多个连续腔体，每一个所述多个连续腔体在对应的凹槽的相同侧形成。

13.依照权利要求11的光学元件，其中每个所述凹槽的截面在几何结构和表面特性中的至少一个方面是不对称的。

14.依照权利要求9的光学元件，其中每个所述凹口的截面在与所述第一表面平行的平面内形成闭环。

15.一种照明设备，包括：

依照权利要求9的光学元件；以及

至少一个被设置成将光耦合到所述光学元件中的光源。

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