CN117642264A - 用于制作用于注射模制的微结构化嵌件的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于形成模具嵌件的方法，该方法包括形成印模，该印模的表面包括形成在其上的多个倒置微结构；以及将该印模压入设置在第一模具嵌件的表面上的介质中以形成微结构化膜，该微结构化膜包括基于该多个倒置微结构形成在该微结构化膜的表面上的多个微结构，该多个微结构与该多个倒置微结构互补。

Description

用于制作用于注射模制的微结构化嵌件的方法
技术领域
本公开涉及制作用于注射模制中的微结构化模具嵌件、特别是具有形成在其上的微结构化树脂膜的玻璃模具嵌件的方法。
背景技术
本文提供的“背景技术”描述是为了总体上介绍本公开的背景。在本背景技术部分中所描述的工作的程度上、以及在提交之时可能不被认定为现有技术的本说明的方面，当前提名的发明人的工作既没有明确地也没有隐含地被承认是针对本公开的现有技术。
具有发散几何形状的镜片、例如-0.25至-8.00屈光度镜片的注射模制，可能带来可能引入缺陷诸如熔接线和中心畸变缺陷的挑战。图1示出了示例性处方镜片的示例性截面示意图。例如，图1中的镜片可以是具有1.4mm的中心厚度同时具有10mm的边缘厚度的-6.0屈光度镜片。此种镜片几何形状的注射模制可能导致由较厚的边缘与薄的中心相比的差别收缩所引起的高水平的内部应力。
图2A示出了在镜片制作期间熔接线缺陷形成的一系列光学图像。图2B示出了中心畸变缺陷。一些模具嵌件可以用于通过使用具有非常低的热导率的材料来减少所述熔接线和中心畸变缺陷的发生。这可以延长初始冷却速率以将聚合物熔体的温度保持在高于玻璃化转变温度(Tg)持续足够的时间并且延长聚合物熔体的固化。相反地，金属嵌件可以立即使聚合物熔体冷却至低于Tg。允许分子链松弛以降低内部应力，并且当初始温度保持在高于Tg时，熔接线熔合在一起。
通过压印制作的微结构化模具嵌件可以是便宜的、精密的、灵活的、可重现的和快速生产的。当与具有低热导率的模具嵌件材料结合时，这可以导致模制中的聚合物的淬火减少以及所述熔接线和中心畸变缺陷的伴随减少。因此，期望一种用于形成微结构化模具嵌件的方法，该微结构化模具嵌件具有低热导率和耐久性以承受重复注射模制循环，从而延长使用而不开裂、剥落、或层离。
本公开的各方面可以特别地使用权利要求中所阐述的解决方案来解决本领域中的上述缺点中的一些缺点。
发明内容
本公开涉及一种用于形成模具嵌件的方法，该方法包括形成印模，印模的表面包括形成在其上的多个倒置微结构；以及将印模压入设置在第一模具嵌件的表面上的膜或介质中以形成微结构化膜，微结构化膜包括基于多个倒置微结构形成在微结构化膜的表面上的多个微结构，多个微结构与多个倒置微结构互补。
本公开另外涉及一种模制装置，其包括模具，该模具包括第一模具嵌件和第二模具嵌件，第一模具嵌件包括设置在第一模具嵌件的表面上的微结构化膜，微结构化膜包括形成在其上的多个微结构，其中第一模具嵌件的材料是玻璃或金属，并且微结构化膜的材料是树脂、杂化树脂或矿物膜，优选地SU-8。
应当注意，此发明内容部分没有详细说明本公开的或要求保护的发明的每个特征和/或逐渐新颖的方面。而是，此发明内容部分仅提供对不同实施例和相应新颖点的初步讨论。对于实施例的附加细节和/或可能的观点，读者可以参考本公开的详细描述部分和如下进一步讨论的相应附图。
附图说明
将参考以下附图来详细描述作为示例提出的本公开的各种实施例，在附图中：
图1示出了示例性处方镜片的示例性截面示意图。
图2A示出了在镜片制作期间熔接线缺陷形成的一系列光学图像。
图2B示出了中心畸变缺陷。
图3A示出了镜片上的中心畸变缺陷的实例。
图3B示出了熔接线缺陷条件的光学图像。
图4示出了在本公开的范围内的包括形成在其上的多个微结构的模具嵌件的示例性示意图。
图5A示出了在本公开的范围内SU-8的示例性化学结构。
图5B示出了在本公开的范围内γ-丁内酯(GBL)的示例性化学结构。
图5C示出了在本公开的范围内双[4-(二苯基锍)苯基]硫醚双(六氟锑酸盐)的示例性化学结构。
图5D示出了在本公开的范围内4-苯硫基苯基二苯基锍六氟锑酸盐的示例性化学结构。
图5E示出了在本公开的范围内包括GBL的SU-8的固化网络的示例性示意图。
图6A示出了在本公开的范围内示例性印模制作方法的示例性截面示意图。
图6B示出了在本公开的范围内通过注射模制的示例性印模制作方法的示例性截面示意图。
图6C示出了在本公开的范围内通过机械加工和沉积的示例性印模制作方法的示例性截面示意图。
图7示出了在本公开的范围内示例性树脂膜形成方法的示例性截面示意图。
图8示出了在本公开的范围内示例性树脂膜压印方法的示例性截面示意图。
图9示出了在本公开的范围内示例性压力和温度分布的示例性图。
图10示出了在本公开的范围内示例性印模脱离过程的示例性截面示意图。
图11示出了在本公开的范围内经历UV固化的示例性模具嵌件的示例性截面示意图。
图12示出了在本公开的范围内经历暴露后烘烤(PEB)的示例性模具嵌件的示例性截面示意图。
图13A示出了在本公开的范围内使用具有微结构化树脂膜的第一模具嵌件的示例性注射模制方法的示例性截面示意图。
图13B示出了在本公开的范围内两种微结构的示例性截面轮廓。
图14示出了各种实例的差示扫描量热法(DSC)曲线图。
图15示出了在用于实例6至12的PDMS印模上所获得的倒置微结构的显微镜图像和微结构轮廓。
图16示出了来自实例9的SU-8层中的复制的微结构的光学图像。
图17示出了在用于实例13和14的PDMS印模上所获得的倒置微结构的显微镜图像和微结构轮廓。
图18A示出了对于实例15和16镜片测量每个微结构的光焦度的微结构光学结果。
图18B示出了由实例12生产的镜片的显微镜图像和微结构轮廓。
图19是包括微结构的母模的光学图像。
图20是包括填充在垫圈中的PDMS的母模的示意图。
图21是包括填充在垫圈中的PDMS的母模的光学图像。
图22A是部分机械加工的第一模具嵌件的光学图像。
图22B是具有精加工表面的第一模具嵌件。
图23是印模的固持装置的光学图像。
图24是在固化期间压入树脂膜中的印模的光学图像。
图25是包括微结构化树脂膜的第一模具嵌件的光学图像。
图26是具有部分层离的微结构化树脂膜的第一模具嵌件的光学图像。
图27A是被沉积在玻璃模具嵌件上的具有40nm的厚度的铜层的光学图像。
图27B是包括压印的硬涂层的MR8基材的光学图像。
图27C是压印的酚醛膜的光学图像。
图28是在本公开的范围内制作微结构化嵌件的方法的示例性流程图。
具体实施方式
以下公开提供了许多不同的变型或示例，以用于实现所提出的主题的不同特征。下文描述了部件和布置的具体示例以简化本公开。当然，这些部件和布置仅仅是示例，并非旨在是限制性的，也并非不能以任何排列方式一起操作。除非另有指示，否则本文所描述的特征和实施例能以任何排列方式一起操作。例如，在以下描述中在第二特征之上或上形成第一特征可以包括第一特征和第二特征被形成为直接接触的实施例，并且还可以包括可以在第一特征与第二特征之间形成附加特征而使得第一特征和第二特征可以不直接接触的实施例。另外，本公开可以在各种示例中重复附图标记和/或字母。这种重复是为了简单和清楚的目的，其本身并不规定所讨论的各种实施例和/或配置之间的关系。此外，为了便于描述，本文中可以使用空间相对术语，比如“顶部”、“底部”、“下方”、“下面”、“下部”、“上面”、“上部”等，来描述如图中所展示的一个要素或特征与另一个(多个)要素或特征的关系。除了图中描绘的取向之外，这些空间相对术语旨在涵盖装置在使用或操作时的不同取向。本发明的设备可以以其他方式定向(旋转90度或成其他取向)并且本文所使用的空间相对描述词同样可以相应地解释。
为了清楚起见，已经呈现了如本文所述的不同步骤的讨论顺序。通常，这些步骤可以以任何合适的顺序发生。此外，尽管本文的不同特征、技术、配置等中的每一者可以在本公开的不同地方进行讨论，但意图是每个构思可以彼此独立地或彼此组合地执行。相应地，本发明可以以许多不同的方式来实施和观察。
如前所述，在镜片的模制工艺期间，由于注射的聚合物熔体的冷却的增加，可能发生熔接线和中心畸变缺陷。通常，在注射期间，当前进的聚合物熔体前沿遇到另一个熔体前沿时，可能形成熔接线，这可能源于从多个浇口来填充模具的型腔。因此，这可能导致聚合物熔体的单独流动前沿的迎面撞击，或者由于障碍物的存在或过度的横向零件厚度变化而导致的流动前沿的分裂和会聚。
如先前所描述的，在处方镜片的注射模制期间，由于所注射的聚合物熔体冷却过快且当存在多个流动前沿时，可能发生熔接线和中心畸变缺陷。例如，图3A示出了使用金属嵌件产生的-6.0D镜片上的中心畸变缺陷的实例，并且图3B示出了使用金属嵌件产生的-6.0D镜片上获得的熔接线缺陷条件的光学图像。
用于注射模制的金属嵌件诸如镀镍磷(NiP)的钢嵌件可以包括具有金刚石车削机械加工的微结构的表面。图4示出了在本公开的范围内可用的包括形成在其上的多个微结构695的模具嵌件的示例性示意图。多个微结构695可以是在嵌件的一部分或整个表面上的折射的、衍射的、或不连续的。在实例中，模具嵌件可以是铜，并且使用金刚石车削的替代性方法(诸如蚀刻)形成多个微结构695。在实例中，模具嵌件可以是熔融二氧化硅或光敏树脂，并且多个微结构695通过光刻形成。值得注意地，基于材料，压印还可以在模具嵌件的表面上实现各种各样的设计。金属嵌件可以提供光学微结构在镜片上的成功复制，用于近视控制的应用。然而，由于金属嵌件的更高热导率，可能需要具有更严格公差的特定加工条件来成功地将金属嵌件的图案转移至所得镜片，同时保持无缺陷。因此，在多型腔模具内注射模制具有不同几何形状的镜片可能是困难的，因为每种几何形状可以包括具有不同最佳参数的不同制作方案，而仅一组严密的工艺参数可以与多型腔模具内的特定金属嵌件一起使用。相反，具有较低热导率的模具嵌件可以提供扩大的加工窗口以允许制作更宽范围的镜片。这可以在制作期间提供增加的灵活性以增加效率和生产率，以及在更多产品中实施的容易性。此外，使用如本文所描述的树脂来生产微结构化嵌件复制品可以降低制作通过机械加工镀NiP钢制成的模具嵌件的另外的复制品的成本。
在可用范围内，可以使用UV-敏感树脂或包括环氧官能团的树脂来形成模具嵌件。例如，树脂可以是SU-8。模具嵌件可以由母模形成，诸如先前所描述的具有形成在其上的多个微结构695的镀NiP钢嵌件。可以理解的是，可以使用各种类型的母模，诸如在注射模制期间所使用的其他模具嵌件。
如本文所描述的，可以使用树脂、杂化树脂、或矿物油膜来形成从用于注射模制的微结构化NiP钢母模复制的低热导率微结构化模具嵌件表面膜。例如，使用SU-8树脂。描述了一种包括各种加工步骤和参数的方法以有利于精确复制母模上的多个微结构695。本文还描述了化学描述。
图5A示出了在本公开的范围内可用的SU-8的示例性化学结构。SU-8是具有八官能环氧分子的环氧树脂，并且在适当选择的阳离子引发剂的存在下对UV光和热敏感。
图5B示出了在本公开的范围内可用的γ-丁内酯(GBL)的示例性化学结构。GBL是与SU-8树脂混合的反应性稀释剂。
图5C示出了在本公开的范围内可用的双[4-(二苯基锍)苯基]硫醚双(六氟锑酸盐)的示例性化学结构。双[4-(二苯基锍)苯基]硫醚双(六氟锑酸盐)是与SU-8树脂混合的光引发剂。
图5D示出了在本公开的范围内可用的4-苯硫基苯基二苯基锍六氟锑酸盐的示例性化学结构。4-苯硫基苯基二苯基锍六氟锑酸盐也是与SU-8树脂混合的光引发剂。
在以上中，GBL是在暴露于UV光期间将经历开环和与环氧基团的反应的反应性稀释剂。最终固化膜中GBL的量对膜的玻璃化转变温度(Tg)和储存模量具有影响。GBL可以充当SU-8分子内从一个环氧基团至另一个环氧基团或从SU-8的一个分子至另一个分子的桥。最终的Tg可以在更低的GBL量下增加，但也可以变得不那么坚韧并且更难以完全固化。因此，所述说明旨在描述GBL的最佳浓度和相应的加工步骤以提供用于注射模制的合适的微结构化嵌件。
图5E示出了在本公开的范围内可用的包括GBL的SU-8的固化网络的示例性示意图。例如，SU-8网络可以包括0％至50％ GBL、或0％至40％ GBL、或0％至30％ GBL、或0％至20％ GBL、或0％至10％ GBL、或0％ GBL、或33％ GBL(如所示出的)。在可用范围内，引入较多的GBL可以减少可用的环氧基团的数目，而引入较少的GBL由于降低聚合物网络的迁移率会增加环氧基团反应的难度。对于后者，可以使用较高温度的后烘焙来使环氧(SU-8)基团完全反应，并且反过来这将使模具嵌件具有较高的Tg。
在可用范围内，具有由SU-8形成的微结构化膜的模具嵌件可以具有0.2Wm-1K-1的热导率、小于100ppm/K的热膨胀、基于GBL的浓度和后烘焙的100℃至不可检测的Tg以及基于GBL的浓度和后烘焙的4至5GPa的弹性模量(杨氏模量)。
在可用范围内，SU-8膜的热膨胀系数可以类似于模具嵌件的材料，否则可能由于注射模制的热冲击而发生层离。如果SU-8的收缩过度，则在后烘烤期间也可能发生层离。出于该原因，可以优化嵌件基础材料、SU-8膜厚度、SU-8中的纳米颗粒二氧化硅含量以及制备固化的SU-8的加工步骤(即GBL含量和后烘烤条件)用于最终注射模制。现在阐释微结构化SU-8膜的制作方法。
图6A示出了在本公开的范围内可用的示例性印模制作方法的示例性截面示意图。在可用范围内，参考图6A的第一步骤，可以在母模610周围施用垫圈605，诸如胶带，以形成阱(well)620。例如，母模610是镀NiP钢嵌件并且包括多个微结构695。如先前所描述的，多个微结构695可以是在嵌件的一部分或整个表面上的折射的、衍射的、或不连续的。在实例中，母模610可以是铜，并且使用金刚石车削的替代性方法(诸如蚀刻)形成多个微结构695。在实例中，母模610可以是熔融二氧化硅或光敏树脂，并且多个微结构695通过光刻形成。在图6A的第二步骤中，可以用热固性树脂填充阱620。例如，树脂可以是聚二甲基硅氧烷(PDMS)。在图6A的第三步骤中，可以使母模和填充在阱620中的热固性树脂在烘箱中固化以形成印模615。热固性树脂可以在母模610的表面上复制多个微结构695的倒置。在图6A的第四步骤中，垫圈605可以被去除并且印模615可以从母模脱离，印模615复制母模610的表面以形成多个倒置的微结构690。
微结构可以包括微透镜、小微透镜、双焦透镜或渐进式透镜，或具有物理Z变形/在0.1μm与50μm之间的高度、在0.5μm至3.0mm之间的宽度/长度的任何其他类型的结构或元件。这些结构优选地具有周期性或伪周期性布局，但也可以具有随机位置。微结构的优选布局可以是网格步长恒定的网格、蜂窝布局、多个同心环、连续的，例如在微结构之间没有空间。这些结构可以提供强度、曲率或光偏差方面的光波前修改，其中波前的强度被配置为使得结构可以是吸收性的并且可以局部地吸收0％到100％范围内的波前强度，其中曲率被配置为使得结构可以局部地修改波前曲率，范围为+/-20、500、或1000屈光度，并且光偏差被配置为使得结构可以以+/-1°至+/-30°的角度局部地散射光。结构之间的距离可以在从0(连续)到结构在X和/或Y尺寸上的3倍(分离的微结构)的范围内。
在本公开的意义上，如果存在由镜片基材的表面支撑、连接位于镜片基材的所述表面上的两个光学元件的路径，并且如果沿着所述路径，没有到达光学元件所位于的基础表面，则这两个光学元件是连续的。根据另一个范围，当瞳孔上的光学镜片不包括具有基于所述配戴者的所述眼睛的处方的屈光力的屈光区域或包括由多个相应独立的岛状区域组成的、具有基于所述配戴者的所述眼睛的处方的屈光力的屈光区域时，所述瞳孔上的光学元件是连续的。根据另一个范围，如果存在连接这两个光学元件的路径，则这两个光学元件是连续的，沿着所述路径的一部分不能基于人的眼睛的处方来测量屈光力。根据另一个范围，也可以以表面方式来定义光学元件是连续的。考虑了被测表面在3mm2至10mm2之间。测量表面包括X个光学元件/mm2的密度。如果在所述被测表面中，至少95％、优选地98％的该表面具有不同于光学元件所在表面的光焦度，则认为所述光学元件是连续的。
此外，形成眼科镜片基材的微结构化主表面的微结构可以包括小透镜。小透镜可以在它们被布置到的主表面上形成凸起和/或凹陷(可以是凸起或凹陷结构)。小透镜的轮廓可以是圆形或多边形，例如六边形。更具体地，小透镜可以是微透镜。微透镜可以是球面、复曲面、或具有非球面形状。微透镜可以具有单个焦点、或柱镜度、或非聚焦点。微透镜可以用于防止近视或远视的进展。在此情况下，基础镜片基材包括提供用于矫正近视或远视的光焦度的基础镜片，并且分别地，如果配戴者近视，则微透镜可以提供大于基础镜片的光焦度的光焦度，或者如果配戴者远视，则微透镜可以提供小于基础镜片的光焦度的光焦度。小透镜还可以是菲涅耳结构、衍射结构(比如限定每个菲涅耳结构的微透镜)、永久性技术凸起(凸起结构)、或相移元件。小透镜也可以是如微棱镜的屈光光学元件和如小突起或空腔的光漫射光学元件，或在基材上产生粗糙度的任何类型的元件。它还可以是US 2021109379中描述的π-菲涅耳小透镜，即相位函数在标称波长处具有π相位跳变的菲涅耳小透镜，与相位跳变是2π的多个值的单焦点菲涅耳透镜相反。这种小透镜包括具有不连续形状的结构。换言之，这种结构的形状可以通过高度函数来描述，在距小透镜所属的光学透镜的主表面的基准面的距离方面，其表现出不连续性、或者导数表现出不连续性。在可用范围内，微结构可以是烙印标识(branding mark)、全息标识、超表面(metasurface)等。
小透镜可以具有可内接在直径大于或等于0.5微米(μm)且小于或等于1.5毫米(mm)的圆内的外形形状。小透镜具有在垂直于它们布置在其上的主表面的方向上测量的高度，其大于或等于0.1μm且小于或等于50μm。小透镜可以具有周期性或伪周期性布局，但也可以具有随机位置。小透镜的一种布局可以是网格步长恒定的网格、蜂窝布局、多个同心环、连续的，例如在微结构之间没有空间。这些结构可以提供强度、曲率或光偏差方面的光波前修改，其中波前的强度被配置为使得结构可以是吸收性的并且可以局部地吸收0％到100％范围内的波前强度，其中曲率被配置为使得结构可以局部地修改波前曲率，范围为+/-20、500、或1000屈光度，并且光偏差被配置为使得结构可以以+/-1°至+/-30°的角度局部地散射光。结构之间的距离可以在从0(连续)到结构(分离的微结构)的3倍的范围内。
图6B示出了在本公开的范围内可用的通过注射模制的示例性印模制作方法的示例性截面示意图。在可用范围内，母模610被用作具有第一模具侧625和第二模具侧630的模具的一侧。模具可以包括设置在第一模具侧625上的第一模具嵌件635和设置在第二模具侧630上的第二模具嵌件640。在图6B的第一步骤中，母模610可以替换第一模具嵌件635并且被配置成与第二模具嵌件640联接。在一个实例中，替换第一模具嵌件635的母模610可以通过压铸或CNC机械加工或本领域中已知的任何其他方法形成，并且随后进行金刚石车削以产生超表面，多个微结构695。在其他实例中，母模610上的多个微结构695可以基于母模610的材料通过诸如蚀刻、光刻、增材制造和压印等工艺形成。第二模具嵌件640可以通过本领域中已知的方法诸如CNC机械加工、压铸等，以形成用于注射模制的模具的互补件制成。在图6B的第二步骤中，母模610和第二模具嵌件640可以被联接以形成型腔，并且热固性树脂可以被注射到型腔中以形成印模615。在图6B的第三步骤中，可以使热固性树脂冷却，并且然后印模615可以在解联接母模610和第二模具嵌件640时脱离。
图6C示出了在本公开的范围内可用的通过机械加工和沉积的示例性印模制作方法的示例性截面示意图。在可用范围内，印模615可以通过金属机械加工和真空沉积形成。在图6C的第一步骤中，金属坯件被机械加工成期望的基础曲率。在图6C的第二步骤中，金属坯件可以镀有例如NiP。在图6C的第三步骤中，可以将多个倒置微结构690机械加工到NiP镀层中。在图6C的第四步骤中，可以在NiP镀层上沉积低表面能纳米层薄膜。例如，可以进行真空沉积工艺，诸如物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、电子束蒸发、原子层沉积、溅射和等离子体增强PVD等。可以理解，印模615也可以通过机械加工或光刻母模形成。印模可以是具有均匀或非均匀厚度的膜
在可用范围内，印模615的材料可以包括在具有足够刚性的同时不强烈粘附至SU-8或母模610的材料，并且精确地复制母模610上的多个微结构695的任何材料。通过铸造或涂覆制成的低表面能印模615材料的实例包括PDMS、氟化乙烯丙烯(FEP)和聚四氟乙烯(PTFE)。通过注射模制制成的印模615材料的实例包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、环烯烃共聚物(COC)、聚甲基戊烯(PMP)和聚苯乙烯。值得注意地，分层形式可以包括上述材料的多个层的组合。例如，2-层印模615可以包括PMMA和PMP。印模615的材料可以具有大于0.5MPa的弹性模量。在可用范围内，印模615的基弧与第一模具嵌件635的基弧之间的差值在±0.5屈光度内。即，印模615的基弧可以略高于或低于模具嵌件635的基弧，以优化复制、品质等。印模615的其他材料可以包括玻璃、钢、铝、或金属合金(metal allow)。
值得注意地，图6C是具有包括多个倒置微结构690(而不是多个微结构695)的凸表面的镀NiP金属嵌件的实例。这是直接制成金属嵌件作为印模615以省去铸造/涂覆或注射模制来制造印模615的实例。因此，结构是倒置的。树脂，诸如SU-8，可能粘附至NiP。因此，可以对NiP镀层进行处理以降低表面能，使得SU-8不会粘附。因此，可以通过真空沉积来施加功能膜，由此功能膜具有低表面能。例如，印模615(对于图6A-6C)的表面能可以小于50达因/厘米、或小于40达因/厘米、或0至30达因/厘米。
随着印模615形成，第一模具嵌件635表面可以被修改以接收多个倒置微结构690的压花。为此，图7示出了在本公开的范围内可用的示例性树脂膜形成方法的示例性截面示意图。在图7的第一步骤中，第一模具嵌件635被布置在旋涂设备中，该旋涂设备被配置成使第一模具嵌件635以预定的旋转速度围绕旋转轴线旋转。例如，预定旋转速度可以在从500RPM至10,000RPM的范围内。旋涂设备可以在一定时间长度内斜升和斜降预定旋转速度，并且还可以保持预定旋转速度持续一定时间长度。即，可以基于所得树脂膜或介质645的期望覆盖范围和厚度来使用预定义的旋转曲线。在图7的第二步骤中，可以将树脂沉积在第一模具嵌件635的表面上，并且可以使第一模具嵌件635以预定的旋转速度或预定义的旋转曲线旋转以形成树脂膜或介质645。在图7的第三步骤中，可以将树脂膜或介质645在烘箱中软烘烤以从树脂膜或介质645中去除溶剂。
如先前所提及的，旋转速度和另外地GBL含量可以决定树脂膜或介质645的厚度。例如，在GBL含量接近40％的情况下，厚度在1500RPM下可以是20μm，或在3000RPM下可以是10μm。在更高的GBL含量下可以获得更低的厚度。烘箱中的软烘烤可以促进GBL从树脂膜或介质645中的去除/蒸发。可以理解的是，可以重复上述步骤以逐步的方式建立树脂膜或介质645的最终层厚度。通过例如刮刀、喷墨打印、浸铸、喷涂、旋涂、膜涂覆、或层压来涂覆介质645可以产生在0.1μm与300μm之间的厚度。
此外，可以进行其他工艺来改进涂层品质和对期望表面的粘附。例如，第一模具嵌件635的等离子体处理和/或将溶剂掺入树脂配方中可以改进润湿性以控制针孔型涂层问题。
图8示出了在本公开的范围内可用的示例性树脂膜或介质645压印方法的示例性截面示意图。可以施加热量来软化未固化的树脂膜或介质645以有利于改进印模615的复制精度。例如，可以施加在10℃至250℃、或15℃至200℃、或50℃至180℃之间的热量以改进多个微结构695的复制品质(即，包括多个倒置微结构690的印模615将压印到树脂膜或介质645中以转移多个微结构695的图案)。可以用适当的压力和温度相对于时间的分布来优化复制。例如，取决于所使用的温度和微结构的尺寸，可以使用在1至8000psi之间、或大于8000psi的压力。印模615材料的弹性模量(或刚度)可以足够高，以在冲压期间这些施加的压力时不变形，否则，如果印模615变形，则多个微结构695可能不能很好地复制。例如，对于暴露于这些压力的印模615材料，可能需要在2MPA与200GPA之间的弹性模量。
另外，对准对于维持多个微结构695与第一模具嵌件635的光学中心的图案和同心布置很重要。为此，可以将印模615置于第一固定装置650上，并且可以将涂覆有树脂膜或介质645的第一模具嵌件635置于第二固定装置655上。应注意，介质645是用印模诸如印模615可压制的以得到涂层或膜配置。第一固定装置650上的印模615和第二固定装置655上的第一模具嵌件635两者都可以在压印期间被设置在烘箱中，如图8中所示。第一固定装置650和第二固定装置655可以包括被配置成在维持第一固定装置650与第二固定装置655的对准的同时联接的特征。例如，第一固定装置650可以包括对准孔，并且第二固定装置655可以包括对准柱，其中将对准柱插入对准孔中可以促进在第一固定装置650与第二固定装置655(以及附接的相应印模615和第一模具嵌件635)联接期间将第一固定装置650的中心和第二固定装置655的中心对准。可以理解的是，如果操作者能够在压印期间维持印模615和第一模具嵌件635的中心对准，则不需要使用第一固定装置650和第二固定装置655。如图8中所示，可以将印模615压入树脂膜或介质645中以形成具有微结构化表面的第一模具嵌件635。
图9示出了在本公开的范围内可用的示例性压力和温度分布的示例性图。印模615压入树脂层中的压力可以用任何机构维持。例如，可以使用气动或液压活塞或柔性囊袋对压模615施加压力。柔性囊袋可以促进均匀的压力，使得力矢量在印模615的所有区域处垂直于第一模具嵌件635的基弧。此外，可以优化温度和压力分布以提供最佳复制。例如，图9示出不是静态的而是动态的分布，其中压力和温度整个循环中变化。
另外，整个冲压过程可以用机器控制和设计实现自动化，以实现热量和压力的精确定时。例如，树脂膜或介质645和印模615可以在红外(IR)型加热器下软烘烤之后被预热。然后可以立即机械地或自动地去除IR加热器，其后立即进行冲压步骤。这可以允许更快地冷却冲压的树脂膜或介质645，并且促进更精确的温度和压力相对于时间的分布。
图10示出了在本公开的范围内可用的示例性印模脱离过程的示例性截面示意图。在室温下，未固化的树脂膜或介质645可以是玻璃态的，并且可以去除印模615。例如，PDMS印模615对SU-8树脂膜或介质645的粘附力可以在UV暴露之后增加。因此，在使SU-8树脂膜或介质645固化之前，可以优选去除PDMS印模615。通常，印模615可以具有从树脂膜或介质645的表面脱离的低表面能。可替代地，印模615可以由金属制成，并且然后用较厚的脱离纳米层真空涂覆。这可以提供具有适用于极端冲压压力范围的非常高的模量以及还有从SU-8树脂膜或介质645脱离的非常好的脱离特性两者的印模615。压印的优点是能够在模具嵌件的表面上带来各种各样的设计。
此外，印模615在UV暴露之前被去除的能力意味着印模615不要求对UV具有高透明度。然而，如果期望在UV暴露之后去除印模615，则印模615必须对UV暴露具有高透明度。
在可用范围内，树脂膜或介质645可以形成在辅助组件(诸如玻璃模具零件)上，并且可以将印模615压入辅助组件上的树脂膜或介质645中。进而，可以将辅助组件在注射模制期间邻近第一模具嵌件插入，以提供可去除且可交换的微结构化辅助组件。此外，辅助组件可以在制作期间(诸如在旋涂或烘烤期间)提供灵活性和易用性。如与第一模具嵌件635相比的，辅助组件还可以提供易于更换的优点。
图11示出了在本公开的范围内可用的示例性模具嵌件经历UV固化的示例性截面示意图。在可用范围内，具有微结构化树脂膜或介质645的第一模具嵌件635可以被UV固化。如先前所提及的，可以使用用于印模615的高UV透明度材料以允许印模615在UV固化期间保持压入树脂膜或介质645中。在显影期间可以使用具有在0.2至10J/cm2之间的暴露能量的近UV(例如，350-400nm)。可替代地，可以使用脉冲UV系统来避免微结构化树脂膜或介质645的过热和畸变。使介质645固化并后烘烤介质645可以产生在0.1μm与300μm之间的厚度。
图12示出了在本公开的范围内可用的示例性模具嵌件经历暴露后烘烤(PEB)的示例性截面示意图。在可用范围内，可以将具有微结构化树脂膜或介质645的第一模具嵌件635烘烤以使树脂膜或介质645中的环氧基团完全交联。这可以帮助使多个微结构695凝固，这可以再次帮助使它们具有折射或衍射特性。同样地，该图案可以是在第一模具嵌件635的一部分或整个表面上不连续的。在UV暴露期间，仅一些环氧基团被交联，因为网络变得过于刚性，从而阻止未反应的环氧基团接触。在足够的PEB的情况下，环氧交联的转化率的增加改进了特性，诸如Tg。然而，如果PEB温度过高，则环氧交联转化率将过高，导致过度收缩、应力的累积和微结构的潜在变形、或微结构化树脂膜或介质645与第一模具嵌件635的层离。
图13A示出了在本公开的范围内可用的使用具有微结构化树脂膜或介质645的第一模具嵌件635的示例性注射模制方法的示例性截面示意图。在可用范围内，然后可以通过在第一模具侧(前侧、凹面侧)上使用微结构化第一模具嵌件635在第二模具侧630(后侧)上使用玻璃凸嵌件进行注射模制来生产微结构化镜片。在第一步骤中，可以将第一模具嵌件635与模具中的第二模具嵌件640联接以形成型腔。在第二步骤中，可以将聚合物熔体(诸如聚碳酸酯)注入型腔中。在第三步骤中，如果在第一步骤中未完全联接，则可以将第一模具嵌件635和第二模具嵌件640完全联接。在第四步骤中，可以在聚合物熔体充分冷却后打开模具，并且可以去除包括微结构化表面的镜片。
在可用范围内，可以使用母模610来形成印模615，并且可以使用印模615来直接修改成品镜片的表面。在第一步骤中，母模610可以被布置在容器中或具有围绕母模610形成的垫圈605。在第二步骤中，可以将用于印模615的材料(诸如PDMS)浇注在母模610上。随后，对于布置在容器中的母模610，硬化的PDMS可以作为符合容器的形状的大片材去除，并且可以从大的PDMS片材切割或成形用于压模615的期望区域。对于具有所形成的垫圈605的母模610，PDMS印模615可以从母模610的表面剥离。在第三步骤中，可以将PDMS印模615压入基材(例如镜片)上的硬涂层介质中，以将印模615压印到基材上的硬涂层介质中。例如，可以将硬涂层介质溶液的液滴滴到镜片的表面上，并且然后可以将PDMS印模615布置在硬涂层介质的液滴上，以确保PDMS印模615的所有特征充分填充有硬涂层介质溶液。在第四步骤中，可以使硬涂层介质例如通过UV光聚合，以使由印模615赋予的特征凝固。值得注意地，PDMS是UV透明的，并且PDMS印模615可以保持压入镜片的表面。在第五步骤中，PDMS印模615可以从镜片和现在聚合和固化的硬涂层介质的表面层离或分离，该硬涂层介质具有基于印模615的互补图案形成在其中的微结构。在第六步骤中，具有形成在其上的微结构化硬涂层介质的镜片可以通过各种制造方法进行精加工，以形成期望的成品镜片形状、厚度、处方和涂层等。另外的涂层可以包括例如减反射涂层和防污涂层。值得注意地，本文所描述的另外的方法可以防止印模615和模制材料暴露于注射模制的潜在高温环境。相反，可以通过UV光暴露进行更低温聚合。
在可用范围内，具有微结构化树脂膜或介质645的第一模具嵌件635可以用于如所描述的注射模制，或用于铸造工艺以制作期望镜片。即，类似于垫圈605形成以制作印模615的方法，可以使用具有微结构化树脂膜或介质645的第一模具嵌件635来进行类似的工艺以铸造期望镜片。此外，注射模制或铸造镜片可以是半成品或成品镜片。另外，在可用范围内，模制或铸造零件可以简单地是膜或晶片基材。在可用范围内，印模615和第一模具嵌件635的曲率可以是球面的、非球面的、凹的、凸的、平坦的、或渐进的。虽然本文附图中所描述和示出的印模615在面积上示出为与第一模具嵌件635相等，但可以理解的是，印模615的面积可以大于或小于第一模具嵌件635的表面。
在可用范围内，微结构化树脂膜或介质645可以在模制期间从第一模具嵌件635转移至镜片。然后，所注射的聚合物熔体可以包封微结构化树脂膜或介质645并且将微结构化树脂膜或介质645保持在镜片的表面上。
在可用范围内，形成镜片可以包括基于第一循环之后所形成的镜片的计量结果对所形成的镜片进行另外的调整。即，例如，在注射模制之后，可以打开模具以去除模制镜片。由于母模610可以是平坦的而成品镜片可以是弯曲的，因此可能需要一些调整以补偿可能由印模615和成品镜片不匹配引入的多个微结构690的变形。例如，弯曲镜片上的所得微结构可以在x-轴和y-轴位置方面和在形状方面以及在沿z-轴(即与镜片表面的平面正交)的深度或高度方面与(平坦)母模610上的结构不同。所注射的聚合物、印模材料、或压印在模具嵌件表面上的树脂的收缩可以例如减小微结构的深度或高度，并且导致衍射级中的光焦度的变化或光学能量的重新划分。如此，可以确定模制镜片的厚度，并且在确定模制镜片的厚度(或任何其他尺寸)低于预定阈值时，可以再次将模制镜片插入型腔中，可以进行第二循环。即，可以将聚合物熔体再次注射到包括模制镜片的型腔中。由于各种因素，包括例如冷却时聚合物的收缩(shrinkage/contraction)，第一循环之后的模制镜片的厚度(或任何其他尺寸)可能小于期望值。因此，第二循环可以减少通过此类示例因素引入的方差。另外，可以将补偿结合到母模610(例如，在母模610的光刻制作期间)以及随后印模615的尺寸中用于微结构高度。
图13B示出了在本公开的范围内可用的两种微结构的示例性截面轮廓。如所示出的，“ΔZ”标记指示预期的理论微结构曲线与所获得的微结构曲线之间的差异，其中这两条曲线中的较低者是所获得的微结构曲线，其展现出收缩并且因此不那么深或高。因此，在母模610的制作期间可以考虑和补偿该差异。另外，可以将硬涂层介质溶液改变为使用具有更高折射率的硬涂层介质溶液来补偿，使得阶次能量将根据所获得的微结构进行相应的调整。例如，当0阶能量将被降低时，+1阶能量将被增加。
实例
实例1至5-图14示出了各种实例的差示扫描量热法(DSC)曲线图。进行SU-8实例的DSC曲线以了解UV固化SU-8的化学性质在升高的温度的情况下如何表现。该数据提供了关于可能使用的暴露后烘烤(PEB)温度的见解，使得SU-8层在近视控制镜片的注射模制期间经历的升高的温度期间将是稳定的。例如，用于注射模制的模具可以被设置在小于聚碳酸酯的Tg的温度下，但是当熔体首先与嵌件的表面接触时，嵌件的表面可以达到更高的温度。
表1-示例组合物
环氧基团仅用UV暴露无法完全固化，并且需要另外的热式加热用于环氧基团的更完全转化。例如，这些实例示出DSC数据中反应峰的明显趋势，该反应峰具有随着PEB温度的增加而更高地位移的起始放热温度。例如，实例1表明SU-8层在110℃的PEB的情况下在最高达150℃的温度将是稳定的，并且仍然含有部分未反应环氧基团。如由实例5所表明的200℃的PEB温度将提供最稳定的条件，因为没有剩余的放热指示所有环氧基团已经反应。此外，130℃的等温持续两小时的起始放热峰与150℃等温持续一小时的起始放热峰相比几乎相同。这指示时间也是个因素。这些结果为测试PEB工艺可以如何影响注射模制期间的微透镜复制和稳定性提供了起点。
实例6至12-用本文所描述的技术构建平坦硅晶片以评估复制品质。
步骤1：使用设置为1500RPM的旋涂机，用获得自Kayaku先进材料公司(KayakuAdvanced materials)的SU-8涂覆平坦硅晶片。
步骤2：将晶片在110℃下在烘箱中软烘2小时以蒸发所有溶剂以获得以20μm的厚度的纯SU-8。
步骤3：将从NiP钢微结构化母模铸造的平坦PDMS印模在各种温度和压力下压入SU-8层中。通过显微镜对印模上的倒置结构进行了表征，并且发现具有与母模上的微结构相同的尺寸。这些结构呈具有1.17mm的基部直径和7.0μm的高度的类球形(参见图15)。
步骤4：将环境温度降至低于30℃并且将印模保持在预定压力下，直到达到至少30℃的温度。
步骤5：将印模从SU-8树脂膜的表面小心地剥离。
步骤6：将晶片/SU-8暴露于UV光持续2分钟(可替代地可以在步骤5之前进行UV固化)。
步骤7：首先通过眼睛观察晶片上的复制结构，并且如果通过眼睛可见的话，则稍后通过显微镜分析。
表2
图15示出了在用于实例5至11的PDMS印模上所获得的倒置微结构的显微镜图像和微结构轮廓。这是使用Keyence VK-X200系列以1000x的放大倍数拍摄的。
图16示出了来自实例9的SU-8层中的复制的微结构的光学图像。
实例13、14和15-用如本文所描述的技术构建凹面玻璃嵌件以评估注射模制期间的复制品质和耐久性。
这些步骤与对于实例6-12所描述的步骤类似，具有以下更改：(1)NiP钢微结构母模具有3.25屈光度的凹形基弧，并且含有更小的微结构(基部直径＝1.17mm；深度＝1.4μm)；(2)从NiP母模复制如图17中所示出的PDMS印模；(3)通过漆刷而不是旋转施加SU-8层，因为没有适当的旋涂机用于此种重型的嵌件。对于实例13和14，软烘烤之后的大致SU-8厚度在最薄点处是5μm，在较厚区域处是约20μm。实例15具有在20与100μm之间的更一致的SU-8厚度；(4)实例13和14的冲压温度和压力分别是115℃和3.3psi；并且实例15的冲压温度和压力分别是115℃和4.3psi；并且(5)对于实例13，将结构化的SU-8/嵌件在130℃下后烘烤3小时，对于实例14，在150℃下后烘烤3小时，并且对于实例15，在175℃下后烘烤3小时。
表3-实例显微镜检查
图17示出了在用于实例13、14和15的PDMS印模上所获得的倒置微结构的显微镜图像和微结构轮廓。这是使用Keyence VK-X200系列以1000x的放大倍数拍摄的。结果分析表明实例13、14和15的良好复制。这表明具有20μm的SU-8层厚度的PDMS印模可以适用于深达1.4μm的较小结构。PDMS的弹性模量低并且可以容易地压缩。在较大的结构的情况下，将需要更多的SU-8材料被穿透并且推向印模的周边。SU-8的流动将变得越来越局限于嵌件表面。具有增加的弹性模量或更厚的SU-8的层的更刚性印模对于深达7.0μm的球形结构将是有益的。
实例13和14示出即使在150℃ PEB下结构也是稳定的，因为即使在PEB之后，从母模至PDMS印模至SU-8/嵌件复制品的微结构尺寸基本上没有变化。注射模制测试以重复循环进行。在每个循环之后，产生一个零件，此处其也被称为注射件。例如，注射件10将是第10个循环的第10个零件。实例15在注射模制期间的耐久性方面给出了最佳结果。由于SU-8厚度和PEB温度增加。厚度增加是主要原因，因为发生层离的厚度似乎是有限制的，具有更高厚度的实例13和14区域不层离作为证据。。由于来自熔体的热传递，SU-8相对于玻璃在SU-8与玻璃界面处的膨胀将随着厚度的减小而增加。将二氧化硅纳米颗粒(由GersteltecEngineering Solutions提供的GLM2060低应力)结合到SU-8中可以提供最佳解决方案以增加PEB温度并且最小化厚度，例如，如果在例如注射件200之后将发生层离的话。
图18A示出了对于实例15和16镜片测量每个微结构的光焦度的微结构光学结果。计算微结构图案(诸如微透镜阵列)的每个环的结果。所研究的设计共有11个环。每个环含有多个微透镜，这些微透镜定位在距镜片光学中心预定直径处。环1可以距离光学中心最近，并且环11可以距离光学中心最远，随着环数目的增加，焦度逐渐减小。将实例15(注射件10和注射件200)的结果与实例16注射件10进行比较。实例16通过直接从微结构化NiP钢母模注射模制镜片来生产。结果示出，实例15的复制结构在注射模制期间非常稳定，从注射件10至注射件200的光焦度基本上没有变化。实例15的结果与实例16的环1至7的结果略有不同，但与环8至11的结果相同。对于第一次尝试来说，该变化极小并且非常接近，并且可以通过优化冲压条件或注射模制参数(具体地，冲压材料、冲压温度和压力分布、SU-8层厚度一致性、印模基弧与嵌件基弧之间的不匹配；以及注射模制模具温度、速度和压力)来改进。
图18B示出了在本公开的范围内可用的由实例12生产的镜片的显微镜图像和微结构轮廓。如所示出的，多个倒置微结构190很好地复制在镜片的表面上以产生多个微结构195。实例12证明，可以由本文所描述的方法生产具有稳定微结构几何形状的优质近视控制镜片。例如，来自第一百个注射件的镜片可以与来自例如第六个注射件具有相同的结构。
实例16-图19是包括微结构的母模610的光学图像。将微结构化熔融二氧化硅平坦母模610在真空下用O2等离子体和硅烷处理至少6小时，然后用醇清洗。在母模610周围施加胶带以形成垫圈605。制备UV级PDMS(KER4690 A+B)并且在真空下首次脱气。
图20是包括填充在垫圈605中的PDMS的母模610的示意图。图21是包括填充在垫圈605中的PDMS的母模610的光学图像。然后，将未固化的PDMS沿着平坦母模610的表面倒入垫圈605中。在本实例中，16g的PDMS用于形成2mm厚的膜。将该PDMS在真空下再次脱气以允许粘性PDMS填充多个倒置微结构695。PDMS的固化在UV光源(例如汞灯)下进行至少5分钟。一旦充分固化，PDMS被小心地拉出，再次固化，并且作为印模615储存以免于灰尘和其他微颗。
图22A是部分机械加工的第一模具嵌件635的光学图像。图22B是具有精加工表面的第一模具嵌件635。第一模具嵌件635首先在车床中粗车削或中度车削，随后在更高精度的车床上进行(更精细的)金刚石车削以形成第一模具嵌件635的期望曲率半径和低粗糙度。随后，用O2等离子体处理第一模具嵌件624并且根据表4用用于玻璃基材的主要试剂通过旋涂涂覆。
表4-主要试剂涂覆条件
在烘烤和冷却之后，杂化树脂(来自微抗蚀剂技术公司(micro resisttechnology)的ORMOSTAMP)根据表5进行旋涂。树脂膜或介质645的厚度被确定为在1与10μm之间。
涂覆材料 OrmoStamp
膜厚度 10±1μm
旋转速度 3000RPM
旋转时间 30s
旋转加速度 1000RPM/s
预烘烤(加热板)温度 80℃
预烘烤(加热板)时间 2min
暴露剂量(在365nm下) 1000mJ/cm2
后烘烤(加热板)温度 130℃
后烘烤(加热板)时间 10-30min
显影(OrmoDev) 60-180s
表5-树脂涂覆条件
图23是印模625的固持装置的光学图像。PDMS印模615被布置在并且固定至图23中所示出的固持装置上，诸如在实验层压装置中所使用的固持装置。值得注意地，可以使用真空来将印模615固定至固持装置。值得注意地，印模615可以具有轻微的曲率，使得印模615的中心可以首先接触第一模具嵌件635(边缘最后)。可以将印模615压入包括树脂膜或介质645的第一模具嵌件635中。例如，可以将印模615在预定的时间长度上，例如10秒、1分钟、5分钟、10分钟、15分钟、20分钟、或5秒至30分钟之间，并且以从0.01mm/秒至10mm/秒的各种速度，例如以预定的时间长度压入第一模具嵌件635中。
图24是在固化期间压入树脂膜或介质645中的印模615的光学图像。在印模615被完全压入第一模具嵌件635和树脂膜或介质645中时，UV光源可以被活化持续例如1分钟、2分钟、5分钟、超过30秒、或优选地90秒。在照射完成后，从树脂膜或介质645去除印模615。然后使包括微结构化树脂膜或介质645的第一模具嵌件635后固化。
图25是包括微结构化树脂膜或介质645的第一模具嵌件635的光学图像。然后使用包括微结构化树脂膜或介质645的第一模具嵌件635来注射模制至少100个镜片。图26是具有部分层离的微结构化树脂膜或介质645的第一模具嵌件635的光学图像。即使在超过100个镜片之后，也仅观察到微结构化树脂膜或介质645的轻微层离。
值得注意地，在测量镜片中的复制微结构并且确定所需的调整之后，可以对用于通过注射模制复制的树脂膜或介质645的精度进行另外的改进。例如，更高的纵横比、不同的纵横比、不同的曲率等。
有利地，上述方法可以被用于压印其他材料。如图27A中所示，图27A是被沉积在玻璃模具嵌件上的具有40nm的厚度的铜层的光学图像。玻璃模具嵌件可以是平坦的、凸的、或凹的并且被用于压印镍。如图27B中所示，图27B是包括压印的硬涂层的MR8基材的光学图像。如图27C中所示，图27C是压印的酚醛膜的光学图像。
图28是在本公开的范围内可用的制作微结构化嵌件的方法1900的示例性流程图。在步骤1910中，形成印模。在步骤1920中，将印模压入第一模具嵌件635的表面上的树脂膜或介质645中。在步骤1930中，镜片通过注射模制使用具有形成在第一模具嵌件635的表面上的微结构化树脂膜或介质645的第一模具嵌件635制作。
在前面的描述中，已经阐述了具体细节，比如处理系统的特定几何形状以及对其中使用的各种部件和过程的描述。然而，应当理解的是，本文的技术可以在脱离这些具体细节的其他实施例中实践，并且这样的细节是出于解释而非限制的目的。已经参考附图描述了本文中公开的实施例。类似地，出于解释的目的，已经阐述了具体的数字、材料和配置以提供透彻的理解。然而，可以在没有此类具体细节的情况下实践实施例。具有基本相同的功能结构的部件用同样的附图标记表示，因此可以省略任何多余的描述。
各种技术已被描述为多个离散的操作以帮助理解各种实施例。描述的顺序不应被解释为暗示这些操作必然依赖于顺序。事实上，这些操作不需要按照呈现的顺序来执行。除非另有明确指示，否则所描述的操作可以按不同于具体描述的顺序来执行。可以执行各种附加操作和/或可以省略所描述的操作。
本领域技术人员还将理解，可以对上文描述的技术的操作作出许多改变，而仍然实现本公开的相同目标。这种改变旨在被本公开的范围覆盖。这样，上面对实施例的描述不旨在进行限制。相反，对实施例的任何限制都在以下权利要求中提出。
本公开的实施例也可以如以下括号中所阐述。
(1)一种形成模具嵌件的方法，所述方法包括：形成印模(615)，所述印模(615)的表面包括形成在其上的多个倒置微结构(695)；以及将所述印模(615)压入设置在第一模具嵌件(635)的表面上的膜或介质(645)中以形成微结构化膜(645)，所述微结构化膜(645)包括基于所述多个倒置微结构(695)形成在所述微结构化膜(645)的表面上的多个微结构(690)，所述多个微结构(690)与所述多个倒置微结构(695)互补。
(2)如(1)所述的方法，其中所述方法进一步包括用树脂覆盖所述第一模具嵌件(635)的所述表面以形成所述介质(645)；以及软烘烤用所述树脂的介质(645)覆盖的所述第一模具嵌件(635)。
(3)如(1)或(2)中任一项所述的方法，所述方法进一步包括使所述介质(645)固化；以及将所述介质(645)后烘烤至0.1μm与300μm之间的厚度。
(4)如(1)至(3)中任一项所述的方法，所述方法进一步包括在包括第二模具嵌件(640)的模制装置中布置所述具有形成在其上的所述微结构化膜(645)的第一模具嵌件(635)，具所述有形成在其上的所述微结构化膜(645)的第一模具嵌件(635)与所述第二模具嵌件(640)形成型腔；将所述具有形成在其上的所述微结构化膜(645)的第一模具嵌件(635)和所述第二模具嵌件(640)闭合；以及将聚合物注射到所述型腔中。
(5)如(1)所述的方法，其中将所述印模压入所述介质中以获得在±0.5屈光度内的所述印模(615)的基弧与所述第一模具嵌件(635)的基弧之间的差值。
(6)如(1)至(5)中任一项所述的方法，其中覆盖所述第一模具嵌件(635)的所述表面进一步包括在用所述树脂覆盖所述第一模具嵌件(635)的所述表面之前用等离子体处理所述第一模具嵌件(635)的所述表面。
(7)如(1)至(6)中任一项所述的方法，其中将所述印模(615)压入所述介质(645)中进一步包括将所述印模(615)附接至第一固定装置(650)；将所述具有形成在其上的所述微结构化膜(645)的第一模具嵌件(635)附接至第二固定装置(655)，所述第一固定装置(650)和所述第二固定装置(655)被配置成将所述印模(615)与所述第一模具嵌件(635)和所述介质(645)联接和对准；以及将所述具有所述附接的印模(615)的第一固定装置(650)和所述具有所述附接的第一模具嵌件(635)的第二固定装置(655)联接。
(8)如(1)至(7)中任一项所述的方法，所述方法进一步包括在小于50℃的温度下将所述印模(615)与所述微结构化膜(645)解联接。
(9)如(2)至(8)中任一项所述的方法，其中所述树脂是分散在溶剂中的SU-8，总溶剂含量范围从0％至50％。
(10)如(2)至(9)中任一项所述的方法，其中所述树脂包括氧化物纳米颗粒。
(11)如(1)至(10)中任一项所述的方法，其中形成所述印模(615)进一步包括从母模的表面涂覆、浇铸、或注射模制聚合物；使涂覆或浇铸聚合物固化或使注射模制聚合物冷却以形成所述印模(615)；以及从所述母模去除所述印模(615)。
(12)如(11)所述的方法，其中所述涂覆或浇铸聚合物的材料包括聚二甲基硅氧烷(PDMS)、氟化乙烯丙烯(FEP)、或聚四氟乙烯(PTFE)，并且所述注射模制聚合物包括环烯烃共聚物、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、或聚甲基戊烯。
(13)如(1)至(12)中任一项所述的方法，其中形成所述印模(615)进一步包括将所述多个倒置微结构(695)金刚石车削到金属或聚合物上并且用纳米层覆盖所述印模(615)的表面。
(14)一种模制装置，其包括模具，所述模具包括第一模具嵌件(635)和第二模具嵌件(640)，所述第一模具嵌件(635)包括设置在所述第一模具嵌件(635)的表面上的微结构化膜(645)，所述微结构化膜(645)包括形成在其上的多个微结构(690)，其中所述第一模具嵌件(635)的材料是玻璃或金属，并且所述微结构化膜(645)的材料是树脂、优选地包括环氧官能团的树脂或SU-8。
(15)如(14)所述的装置，其进一步包含处理电路，所述处理电路被配置成将所述具有设置在其上的所述微结构化膜(645)的第一模具嵌件(635)和所述第二模具嵌件(640)联接以形成型腔；将所述具有形成在其上的所述微结构化膜(645)的第一模具嵌件(635)和所述第二模具嵌件(640)闭合；以及将聚合物注射到所述型腔中。
(16)如(4)所述的方法，其中所述注射的聚合物熔体是聚碳酸酯。
(17)如(4)所述的方法，所述方法进一步包括将具有形成在其上的所述微结构化膜(645)的所述第一模具嵌件(635)和所述第二模具嵌件(640)打开以去除模制镜片；确定所述模制镜片的厚度；以及在确定所述模制镜片的厚度低于预定阈值时，将所述模制镜片插入所述型腔中并且将所述聚合物熔体再次注射到包括所述模制镜片的所述型腔中。
(18)如(2)至(13)中任一项所述的方法，其中所述第一模具嵌件(635)的材料是玻璃、金属、钢、铝、金属合金、或复合材料。
(19)如(5)所述的方法，其中所述模制镜片是多层膜、半成品镜片、成品镜片、或晶片。
(20)如(2)至(13)中任一项所述的方法，其中所述印模(615)的面积大于所述第一模具嵌件(635)的表面。
(21)如(2)至(13)中任一项所述的方法，其中所述印模(615)的面积小于所述第一模具嵌件(635)的表面。
(22)如(1)或(2)中任一项所述的方法，其中所述介质(645)的厚度在0.1μm与500μm、或0.5μm与400μm、或0.75μm与350μm之间。
(23)如(2)至(13)中任一项所述的方法，其中将所述介质(645)涂覆在辅助组件上并且将所述辅助组件组装在所述第一模具嵌件(635)上。
(24)如(2)至(13)中任一项所述的方法，其中所述印模(615)通过机械加工或光刻形成。
(25)如(3)所述的方法，所述方法进一步包括在后烘烤之前或之后雕刻所述介质(645)。
(26)如(25)所述的方法，其中雕刻所述介质(645)进一步包括在所述介质(645)中雕刻位置标记、编码、或设计参考。
(27)如(1)至(13)中任一项所述的方法，其中所述印模(615)的材料具有大于0.5MPa的弹性模量，并且将所述印模(615)压入所述介质(645)中进一步包括在10℃与250℃、或15℃与200℃、或15℃与180℃之间的温度以及小于20,000psi、或小于15,000psi、或小于10,000psi、或1psi与10,000psi之间的压力下将所述印模(615)压入所述介质(645)中。
(28)一种光学镜片，其使用如(4)所述的方法制造。
(29)如(28)所述的方法，其中所述光学镜片的表面曲率是球面的、非球面的、凹面的、凸面的、平坦的、或渐进的。
(30)如(2)至(13)中任一项所述的方法，其中将所述第一模具嵌件(635)的表面用所述树脂覆盖以通过旋涂、喷涂、刮刀、浸涂、用印模压制或层压来形成所述介质(645)。
(31)如(1)至(13)中任一项所述的方法，其中所述印模通过机械加工、金刚石车削、或光刻形成。
(32)一种形成镜片的方法，该方法包括：形成印模(615)，所述印模(615)的表面包括形成在其上的多个倒置微结构(695)；以及将所述印模(615)压入设置在所述镜片的表面上的膜或介质(645)中以形成微结构化膜(645)，所述微结构化膜(645)包括基于所述多个倒置微结构(695)在所述微结构化膜(645)的表面上形成的多个微结构(690)，所述多个微结构(690)与所述多个倒置微结构(695)互补。

Claims (15)

1.一种形成模具嵌件的方法，其包括：
形成印模，所述印模的表面包括形成于其上的多个倒置微结构；以及
将所述印模压入设置在第一模具嵌件的表面上的介质中以形成微结构化膜，所述微结构化膜包括基于所述多个倒置微结构形成在所述微结构化膜的表面上的多个微结构，所述多个微结构与所述多个倒置微结构互补。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述方法进一步包括
用树脂覆盖所述第一模具嵌件的所述表面的至少一部分以形成所述介质；以及
软烘烤所述覆盖有所述介质的第一模具嵌件。
3.如权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括
使所述介质固化；以及
将所述介质后烘烤至0.1μm与300μm之间的厚度。
4.如权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括
在包括第二模具嵌件的模制装置中布置具有形成在其上的所述微结构化膜的第一模具嵌件，所述具有形成在其上的所述微结构化膜的第一模具嵌件与所述第二模具嵌件形成型腔；
将所述具有形成在其上的所述微结构化膜的第一模具嵌件和所述第二模具嵌件闭合；以及
将聚合物注射到所述型腔中。
5.如权利要求1所述的方法，其中，将所述印模压入所述介质中以获得在±0.5屈光度内的所述印模的基弧与所述第一模具嵌件的基弧之间的差值。
6.如权利要求2所述的方法，其中，覆盖所述第一模具嵌件的所述表面进一步包括在用所述树脂覆盖所述第一模具嵌件的所述表面之前用等离子体处理所述第一模具嵌件的所述表面。
7.如权利要求1所述的方法，其中，将所述印模压入所述介质中进一步包括
将所述印模附接至第一固定装置；
将所述具有形成在其上的所述微结构化膜的第一模具嵌件附接至第二固定装置，所述第一固定装置和所述第二固定装置被配置成将所述印模与所述第一模具嵌件和所述介质联接和对准；以及
将所述具有所述附接的印模的第一固定装置和所述具有所述附接的第一模具嵌件的第二固定装置联接。
8.如权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括在小于50℃的温度下将所述印模与所述微结构化膜解联接。
9.如权利要求2所述的方法，其中，所述印模的材料具有大于0.5MPa的弹性模量，并且将所述印模压入所述介质中进一步包括在15℃与180℃之间的温度和小于10,000psi的压力下将所述印模压入所述介质中。
10.如权利要求2所述的方法，其中，所述树脂包括氧化物纳米颗粒。
11.如权利要求1所述的方法，其中，形成所述印模进一步包括从母模的表面涂覆、浇铸、或注射模制聚合物；
使涂覆或浇铸聚合物固化或使注射模制聚合物冷却以形成所述印模；以及
从所述母模去除所述印模。
12.如权利要求11所述的方法，其中，所述涂覆或浇铸聚合物的材料包括聚二甲基硅氧烷(PDMS)、氟化乙烯丙烯(FEP)、或聚四氟乙烯(PTFE)，并且所述注射模制聚合物包括环烯烃共聚物、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、或聚甲基戊烯。
13.如权利要求1所述的方法，其中，形成所述印模进一步包括将所述多个倒置微结构金刚石车削到金属或聚合物上并且用纳米层覆盖所述印模的表面。
14.一种模制装置，其包括：
模具，所述模具至少包括第一模具嵌件，所述第一模具嵌件具有设置在其上的微结构化膜，所述微结构化膜包括形成在其上的多个微结构，其中
所述第一模具嵌件的材料是玻璃或金属，并且所述微结构化膜的材料是树脂、优选地包含环氧官能团的树脂。
15.如权利要求14所述的模制装置，其进一步包括处理电路，所述处理电路被配置为
将所述具有设置在其上的所述微结构化膜的第一模具嵌件和所述第二模具嵌件联接以形成型腔；
将所述具有形成在其上的所述微结构化膜的第一模具嵌件和所述第二模具嵌件闭合；以及
将聚合物注射到所述型腔中。
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