DE102020002158A1

DE102020002158A1 - Process for the production of a microlens and an extruded molded body with a microlens

Info

Publication number: DE102020002158A1
Application number: DE102020002158.1A
Authority: DE
Inventors: Thomas Berchtold; Christoph Tippel; Andreas Heinrich; Manuel Rank
Original assignee: Bwf Kunststoffe & Co KG GmbH; Hochschule Aalen Koerperschaft Des Oeffentlichen Rechts
Current assignee: Bwf Kunststoffe & Co KG GmbH; Hochschule Aalen Koerperschaft Des Oeffentlichen Rechts
Priority date: 2020-04-03
Filing date: 2020-04-03
Publication date: 2021-10-07

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung einer Mikrolinse mit einer vorgegebenen Geometrie bereitgestellt, das die folgenden Verfahrensschritte umfasst: Ermitteln von Merkmalen in Bezug auf ein flüssiges dielektrisches Polymer; Ermitteln von Prozessparametern für die Erzeugung eines elektrischen Feldes; Auftragen des flüssigen dielektrischen Polymers auf einem Substrat derart, dass das aufgetragene flüssige dielektrische Polymer die ermittelten Merkmale erfüllt; Erzeugen eines elektrischen Feldes auf Basis der ermittelten Prozessparameter zum Verformen des aufgetragenen flüssigen dielektrischen Polymers; und Härten des verformten aufgetragenen flüssigen dielektrischen Polymers, so dass die Mikrolinse mit der vorgegebenen Geometrie entsteht. Ferner wird ein Verfahren zur Herstellung eines extrudierten Formkörpers mit einer Mikrolinse vorgestellt.

A method is provided for producing a microlens having a predetermined geometry, comprising the following method steps: determining features with respect to a liquid dielectric polymer; Determination of process parameters for the generation of an electric field; Applying the liquid dielectric polymer to a substrate such that the applied liquid dielectric polymer meets the determined characteristics; Generating an electric field on the basis of the determined process parameters for deforming the applied liquid dielectric polymer; and curing the deformed applied liquid dielectric polymer to form the microlens having the predetermined geometry. Furthermore, a method for producing an extruded molded body with a microlens is presented.

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Mikrolinse mit einer vorgegebenen Geometrie sowie ein Verfahren zur Herstellung eines extrudierten Formkörpers mit einer Mikrolinse.The present invention relates to a method for producing a microlens with a predetermined geometry and a method for producing an extruded molded body with a microlens.

Maßgeschneiderte Beleuchtungssysteme sind ein wesentliches Ziel der Photonik-Forschung und der photonischen Industrie. Eine für diese Systeme individualisierte und optimierte Lichtverteilung stellt dabei ein zentrales Kernelement dar. Dies kommt z.B. dann zum Tragen, wenn großflächige Bereiche ausgeleuchtet werden sollen. Eine typische Deckenleuchte, die in Großraumbüros eingesetzt wird, kann beispielsweise über eine bis zu 50 m lange nahtlose Auskoppeloptik verfügen. Als Fertigungsmethode für langestreckte Auskoppeloptiken kommt das Extrusionsverfahren zum Einsatz, um eine kosteneffiziente Massenproduktion zu ermöglichen. Da bei diesem Verfahren ein Kunststoff durch eine Maske gepresst wird, wobei die Maske als Negativ der Querschnittsfläche des extrudierten Kunststoffprofils dient, ist damit verfahrensbedingt die Designfreiheit der Auskoppeloptik auf den Profilquerschnitt beschränkt. Eine optimierte Ablenkung der Lichtstrahlen senkrecht zur Längsrichtung des extrudierten Kunststoffprofils bzw. der Auskoppeloptik ist so nicht möglich.Customized lighting systems are an essential goal of photonics research and the photonic industry. A light distribution that is individualized and optimized for these systems is a central core element. This comes into play, for example, when large areas are to be illuminated. A typical ceiling light that is used in open-plan offices, for example, can have seamless coupling optics up to 50 m long. The extrusion process is used as a production method for elongated coupling-out optics in order to enable cost-efficient mass production. Since in this process a plastic is pressed through a mask, the mask serving as the negative of the cross-sectional area of the extruded plastic profile, the process-related design freedom of the coupling-out optics is limited to the profile cross-section. An optimized deflection of the light beams perpendicular to the longitudinal direction of the extruded plastic profile or the coupling-out optics is not possible in this way.

Genannte Einschränkungen in der Designfreiheit der Auskoppeloptik sind insbesondere dann nachteilig, wenn sich eine ausreichende Lichtablenkung nicht mehr bewerkstelligen lässt. So werden z.B. am Bildschirmarbeitsplatz oder an Plätzen, in denen Produktprüfungen vorgenommen werden, besonders anspruchsvolle Anforderungen an die Raumbeleuchtung gestellt. Ein typisches Ziel ist es; dass eine Deckenleuchte zwar den Bereich direkt unter sich gut ausleuchtet, die restliche Umgebung jedoch nicht zu stark von direktem Lichteinfall betroffen ist, da dieser Personen sonst unnötig blendet. Bekannte Auskoppeloptiken von Deckenleuchten können bei Leuchtmitteln mit abnehmender Abstrahlfläche und zunehmendem Lichtstrom, z.B. vorliegend bei LEDs, das periphere Licht gerade nicht mehr ausreichend entblenden.The restrictions mentioned in the design freedom of the coupling-out optics are particularly disadvantageous when sufficient light deflection can no longer be achieved. For example, at computer workstations or at places where product tests are carried out, particularly demanding requirements are placed on room lighting. A typical goal is; that a ceiling light illuminates the area directly below it well, but the rest of the environment is not affected too much by direct incidence of light, as this would otherwise blind people unnecessarily. Known decoupling optics of ceiling lights can no longer glare the peripheral light adequately in the case of light sources with a decreasing emission area and increasing luminous flux, e.g. in the case of LEDs.

Ein Kennwert für die Güte der Entblendung ist die vereinheitlichte Blendungsbewertung (engl. Unified Glare Rate, kurz UGR). Je niedriger der UGR-Wert, desto geringer ist die Blendwirkung. Bei besonders hohen Beleuchtungsanforderungen, wie sie am Bildschirmarbeitsplatz oder in Arbeitsbereichen für Qualitätskontrollaufgaben nötig sind, liegt der Kennwert auf einem UGR < 19 bzw. 16. Abnehmende Abstrahlflächen und zunehmende Lichtströme von Leuchtmitteln führen zu einer höheren UGR. Üblicherweise werden sogenannte Prismenfolien auf Auskoppeloptiken angeordnet, um peripheres Licht zusätzlich umzulenken. Eine Prismenfolie hat jedoch den Nachteil, dass durch sie ein zusätzlicher Lichtverlust entsteht. Des Weiteren kommt es zur elektrostatischen Aufladung zwischen besagter Folie und der Auskoppeloptik, wodurch sich Staub leicht auf dem Leuchtmittel sammeln kann.A characteristic value for the quality of the glare control is the unified glare rating (Unified Glare Rate, UGR for short). The lower the UGR value, the lower the glare effect. In the case of particularly high lighting requirements, such as those required at computer workstations or in work areas for quality control tasks, the characteristic value is a UGR <19 or 16. Decreasing radiating surfaces and increasing luminous flux from lamps lead to a higher UGR. So-called prism foils are usually arranged on coupling-out optics in order to additionally deflect peripheral light. However, a prism sheet has the disadvantage that it causes additional loss of light. In addition, there is an electrostatic charge between the said film and the coupling-out optics, which means that dust can easily collect on the lamp.

Weitere erhebliche Probleme liegen in der optischen Messtechnik vor. An dieser Stelle ist z.B. auf die Verwendung von Beleuchtungseinheiten für optische Messgeräte zu verweisen. Dabei wird ein Bauteil zur Formvermessung beleuchtet und über ein Kamerasystem erfasst. Zurzeit führen bekannte Beleuchtungseinheiten oftmals in Vertiefungen von zu vermessenden Bauteilen zu einer unerwünschten Verschattung, was sich negativ auf die optische Messung auswirkt. Dies ist vor allem für die Inline-Messtechnik von Bauteilen mit hoher Stückzahl von besonderem Nachteil. Hier wäre ein für das Bauteil optimierter Beleuchtungsaufsatz für die optischen Messgeräte von hohem Interesse, der eine bessere Ausleuchtung in den sonst verschatteten Bereichen des Bauteils bewirkt.There are other significant problems in optical metrology. At this point, reference should be made, for example, to the use of lighting units for optical measuring devices. A component is illuminated for shape measurement and captured by a camera system. At present, known lighting units often lead to undesired shading in recesses of components to be measured, which has a negative effect on the optical measurement. This is particularly disadvantageous for the inline measurement technology of components with a large number of pieces. Here, a lighting attachment optimized for the component would be of great interest for the optical measuring devices, which would provide better illumination in the otherwise shaded areas of the component.

Seitens der Anwendung von bekannten Deckenbeleuchtungssystemen wäre somit eine individuelle bzw. optimierte Lichtverteilung wünschenswert, welche nicht nur auf die Form des Profilquerschnitts beschränkt ist, um die Blendwirkung weiter zu reduzieren. In Ergänzung hierzu wäre weiterhin wünschenswert, eine Fertigungsmethodik zu entwickeln, die sich in bestehende Inline-Produktionsumgebungen (Extrusionsanlagen) intergieren lässt. In Bereichen der Messtechnik werden hingegen optimierte Beleuchtungslösungen benötigt, die auf zu vermessende Bauteile zugeschnitten sind, um das Phänomen der Verschattung zu beschränken. Nach alledem besteht somit allgemein der Bedarf nach einer Lösung, eine individuell auf den jeweiligen Beleuchtungsfall abgestimmte Lichtverteilung auf der Grundlage von bekannten Auskoppeloptiken zu ermöglichen und wirtschaftlich herzustellen.On the part of the use of known ceiling lighting systems, an individual or optimized light distribution would therefore be desirable, which is not only limited to the shape of the profile cross-section in order to further reduce the glare effect. In addition to this, it would also be desirable to develop a production method that can be integrated into existing inline production environments (extrusion systems). In the areas of measurement technology, on the other hand, optimized lighting solutions are required that are tailored to the components to be measured in order to limit the phenomenon of shading. After all of this, there is therefore a general need for a solution to enable light distribution that is individually tailored to the respective lighting case on the basis of known decoupling optics and to produce it economically.

Ein vielversprechender Ansatz zur Erzielung der gewünschten Lichtverteilung stellt die Verwendung von Mikrolinsen dar. Diese können auf der Lichteintritts- oder Lichtaustrittsfläche von bekannten Auskoppeloptiken angeordnet werden, um z.B. einen gleichmäßigeren Lichtaustritt oder eine abgestimmte Lichtstreuung zu erzeugen.A promising approach to achieving the desired light distribution is the use of microlenses. These can be arranged on the light entry or light exit surface of known decoupling optics, e.g. to produce a more uniform light exit or a coordinated light scattering.

Je nach benötigter Lichtverteilung sind jedoch unterschiedlich ausgestaltete Mikrolinsen erforderlich. Diese können hoch komplexe Formen aufweisen. Für die Herstellung von Mikrolinsen eignet sich beispielsweise die additive Fertigung. Mittels Druckverfahren wird hierbei die Linse lagenweise auf einem Substrat aufgebaut. Die Generierung einer einzelnen Lage erfolgt dabei durch tröpfchenweises Auftragen eines Polymers und anschließendes Aushärten mittels UV-Licht. Dies hat jedoch den Nachteil, dass aufgrund des Lagenaufbaus sich an gekrümmten Oberflächen eine Treppenstruktur ausbildet. Derartige Treppenstrukturen bewirken die Streuung von einfallendem Licht an der Oberfläche. Aus diesem Grund müssen durch additive Fertigung hergestellte Mikrolinsen nachträglich aufwendig nachbearbeitet (z.B. poliert) werden.Depending on the light distribution required, however, differently designed microlenses are required. These can have highly complex shapes. For example, additive manufacturing is suitable for the production of microlenses. The lens is built up in layers on a substrate by means of a printing process. The generation of a single layer is done by dropwise Application of a polymer and subsequent curing using UV light. However, this has the disadvantage that a staircase structure is formed on curved surfaces due to the layer structure. Such stair structures cause incident light to be scattered on the surface. For this reason, microlenses produced by additive manufacturing have to be post-processed (e.g. polished) in a complex manner.

Alternativ lassen sich Mikrolinsen mit Hilfe eines Gießverfahrens herstellen. Dabei wird das flüssige Polymer in eine Gussform gegeben, ausgehärtet und abschließend das gehärtete Polymer von der Gussform entfernt. Für Gussteile sind die Designmöglichkeiten stark eingeschränkt, da sie keine Hinterschneidungen aufweisen dürfen. Hinterscheidungen würden dazu führen, dass sich das Gussteil nicht mehr von der Gussform lösen lässt. Die Verwendung von verlorenen Formen (z.B. aus Formsand) zur Herstellung von Mikrolinsen, die nach dem Guss zerstört werden müssen, erlauben zwar die Herstellung von Gussteilen mit Hinterschneidungen, dieses Herstellungsverfahren ist jedoch sehr aufwändig und für sehr fein beschaffene Mikrolinsenoberfläche ungeeignet. Die Oberfläche der gegossenen Mikrolinse müsste nach dem Lösen bzw. der Zerstörung der verlorenen Form poliert werden.Alternatively, microlenses can be manufactured using a casting process. The liquid polymer is placed in a casting mold, hardened and finally the hardened polymer is removed from the casting mold. The design options for cast parts are severely limited because they must not have any undercuts. Undercuts would mean that the cast part can no longer be detached from the mold. The use of lost molds (e.g. from molding sand) for the production of microlenses, which have to be destroyed after casting, allows the production of cast parts with undercuts, but this production process is very complex and unsuitable for very finely designed microlens surfaces. The surface of the cast microlens would have to be polished after loosening or destroying the lost shape.

Weiterhin sind Herstellungsverfahren bekannt, bei denen ein auf eine Oberfläche aufgebrachtes flüssiges Polymer durch Anlegen eines geeigneten elektrischen Feldes derart verformt wird, dass das Polymer eine bestimmte Form einnimmt.Furthermore, manufacturing processes are known in which a liquid polymer applied to a surface is deformed by applying a suitable electric field in such a way that the polymer assumes a certain shape.

Aus CN106772714 A ist eine Vorrichtung zur Herstellung von Mikrolinsen bekannt, mit der sich Mikrolinsen kopieren lassen. Dabei sollen ausgehend von einer Mikrolinse mit einer bestimmten Form und Größe Mikrolinsen mit der gleichen Form und Größe erzeugt werden. Dazu umfasst die Vorrichtung eine Kamera, um die zu kopierende Mikrolinse zu erfassen, so dass sie anschließend analysiert werden kann. Zum Erzeugen der neuen Mikrolinse ist ein Injektor vorgesehen, der zunächst ein Tröpfchen eines lichthärtbaren Materials auf eine plattenförmige Elektrode aufbringt. Mittels einer weiteren plattenförmigen Elektrode kann schließlich ein elektrisches Feld erzeugt werden, durch das das Tröpfchen so geformt werden soll, dass seine Form der zu kopierenden Mikrolinse entspricht. Die Verformung des Tröpfchens kann dabei mittels einer weiteren Kamera überwacht werden. Wenn das Tröpfchen die gewünschte Form erreicht hat, wird das Tröpfchen mittels UV-Licht ausgehärtet.the end CN106772714 A a device for producing microlenses is known with which microlenses can be copied. Starting from a microlens with a certain shape and size, microlenses with the same shape and size are to be produced. For this purpose, the device comprises a camera in order to capture the microlens to be copied so that it can then be analyzed. To produce the new microlens, an injector is provided which first applies a droplet of a photohardenable material to a plate-shaped electrode. Finally, an electrical field can be generated by means of a further plate-shaped electrode, by means of which the droplet is to be shaped in such a way that its shape corresponds to the microlens to be copied. The deformation of the droplet can be monitored by means of a further camera. When the droplet has reached the desired shape, the droplet is cured using UV light.

Aus KR20070024814 A ist eine Vorrichtung bekannt, die eine obere Elektrode und eine untere Elektrode, ein Substrat und eine isolierende Schicht umfasst. Zwischen der oberen Elektrode und der unteren Elektrode lässt sich ein elektrisches Feld erzeugen. Die obere Elektrode weist zudem eine Vielzahl von Spitzen auf, um unterschiedliche elektrische Felder zu generieren. Ein auf dem Substrat platzierter Polymertropfen ist durch das erzeugbare elektrische Feld in seiner Form veränderbar. Formveränderte Tropfen werden im Anschluss gehärtet. Wie das elektrische Feld zu wählen ist, um einen bestimmten Tropfen zu erzielen, wird in KR20070024814 A nicht diskutiert.the end KR20070024814 A a device is known which comprises an upper electrode and a lower electrode, a substrate and an insulating layer. An electric field can be generated between the upper electrode and the lower electrode. The upper electrode also has a large number of tips in order to generate different electrical fields. The shape of a polymer droplet placed on the substrate can be changed by the electric field that can be generated. Changes in shape are then hardened. How to choose the electric field to achieve a particular drop is shown in KR20070024814 A not discussed.

Aus CN203054252 U ist eine Vorrichtung bekannt, umfassend einen Laser, eine Führungsschiene zur Führung des aus dem Laser erzeugten Lichts, eine obere Elektrodenplatte, welche direkt unter der Führungsschiene angeordnet ist, und eine verschiebbare untere Elektrodenplatte zur Platzierung einer lichthärtenden Tropfenlinse. Die obere Elektrodenplatte ist aus einem transparenten leitfähigen Indiumzinnoxid-(ITO-)Glas. Eine UV-Licht-Quelle ist auf der verschiebbaren unteren Elektrodenplatte montiert, wobei die UV-Licht-Quelle ringförmig ausgestaltet ist, um eine gleichmäßige Beleuchtung für eine auf der unteren Elektrodenplatte platzierten Tropfenlinse zu erzielen. Um eine Echtzeitbeobachtung während der Herstellung einer Tropfenlinse zu realisieren, ist die Vorrichtung ferner seitlich mit einer Erfassungsvorrichtung versehen, die eine Abbildungslinse und eine Bilderfassungslinse umfasst. Nach Wahl eines geeigneten lichthärtenden Materials wird dieses zunächst mit einer Spritze geformt, mit dem Ziel eine Tropfenlinse zu erzeugen und auf der unteren Elektrodenplatte zu platzieren. Die Tropfenlinse wird dann mit Licht des Lasers beaufschlagt. Unter Einfluss eines zwischen den Elektrodenplatten erzeugten elektrischen Feldes erfolgt die formgebende Manipulation der platzierten Tropfenlinse. Mit Hilfe der Erfassungsvorrichtung kann die Manipulation in Echtzeit überwacht werden. Sobald ein angemessener Formzustand der Tropfenlinse erreicht ist, erfolgt die Härtung des Materials mittels UV-Licht.the end CN203054252 U a device is known comprising a laser, a guide rail for guiding the light generated by the laser, an upper electrode plate which is arranged directly under the guide rail, and a displaceable lower electrode plate for placing a light-curing drop lens. The top electrode plate is made of a transparent conductive indium tin oxide (ITO) glass. A UV light source is mounted on the displaceable lower electrode plate, the UV light source being designed in a ring shape in order to achieve uniform illumination for a drop lens placed on the lower electrode plate. In order to realize real-time observation during the production of a drop lens, the device is furthermore provided laterally with a detection device which comprises an imaging lens and an image detection lens. After selecting a suitable light-curing material, this is first shaped with a syringe with the aim of creating a drop lens and placing it on the lower electrode plate. The drop lens is then exposed to light from the laser. The shaping manipulation of the placed drop lens takes place under the influence of an electric field generated between the electrode plates. The manipulation can be monitored in real time with the aid of the detection device. As soon as the drop lens has reached an appropriate shape, the material is cured by means of UV light.

Aus dem Stand der Technik lässt sich keine Lösung entnehmen, ein Substrat oder einen extrudierten Formkörper, die als Auskoppeloptiken dienen können, mit individuell ausgestalteten Mikrolinsen zu versehen, um eine optimierte Lichtverteilung bereitzustellen. Auch sind bekannte Herstellungsverfahren von Mikrolinsen besonders aufwendig, so dass sie für die Integration in Inline-Fertigungslinien ungeeignet sind.No solution can be derived from the prior art to provide a substrate or an extruded molded body, which can serve as decoupling optics, with individually designed microlenses in order to provide an optimized light distribution. Known manufacturing processes for microlenses are also particularly complex, so that they are unsuitable for integration in inline production lines.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Mikrolinsen bereitzustellen, mit dessen Hilfe die Nachteile des Stands der Technik überwunden werden.The invention is therefore based on the object of providing a method for producing microlenses with the aid of which the disadvantages of the prior art are overcome.

Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 10 angegeben.This object is achieved by the method according to the invention according to claim 1. Beneficial Refinements of the present invention are specified in subclaims 2 to 10.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Mikrolinse mit einer vorgegebenen Geometrie umfasst die folgenden Verfahrensschritte:

- Ermitteln von Merkmalen in Bezug auf ein flüssiges dielektrisches Polymer;
- Ermitteln von Prozessparametern für die Erzeugung eines elektrischen Feldes;
- Auftragen des flüssigen dielektrischen Polymers auf einem Substrat derart, dass das aufgetragene flüssige dielektrische Polymer die ermittelten Merkmale erfüllt;
- Erzeugen eines elektrischen Feldes auf Basis der ermittelten Prozessparameter zum Verformen des aufgetragenen flüssigen dielektrischen Polymers;
- Härten des verformten aufgetragenen flüssigen dielektrischen Polymers, so dass die Mikrolinse mit der vorgegebenen Geometrie entsteht.

The method according to the invention for producing a microlens with a predetermined geometry comprises the following method steps:

- determining features relating to a liquid dielectric polymer;
- Determination of process parameters for the generation of an electric field;
Applying the liquid dielectric polymer to a substrate in such a way that the applied liquid dielectric polymer fulfills the determined characteristics;
- Generating an electric field on the basis of the determined process parameters for deforming the applied liquid dielectric polymer;
Hardening of the deformed applied liquid dielectric polymer, so that the microlens with the given geometry is produced.

Bei der vorliegenden Erfindung sind unter einer Mikrolinse kleine Körper mit einer gekrümmten Oberfläche zu verstehen. Als Grundlage für die Herstellung einer erfindungsgemäßen Mikrolinse dient ein flüssiges dielektrisches Polymer, das auf ein Substrat aufgetragen wird. Weiterhin ist die Mikrolinse vorzugsweise eine optische Linse - und damit lichtdurchlässig. Sie kann aber auch lichtundurchlässig sein.In the present invention, a microlens is to be understood as meaning small bodies with a curved surface. A liquid dielectric polymer which is applied to a substrate serves as the basis for the production of a microlens according to the invention. Furthermore, the microlens is preferably an optical lens - and therefore translucent. But it can also be opaque.

Die vorgegebene Geometrie der Mikrolinse bezieht sich auf ihre Dimensionen und ihre Form. Gleichzeitig steht sie im Bezug zu den Merkmalen des flüssigen dielektrischen Polymers, dem Verformen des Polymers durch das elektrische Feld und dem anschließenden Härten. Beim Härten kann es durch die Polymerisation des Polymers zu einem (geringfügigen) Schrumpf kommen, wobei sich das Volumen des aufgetragenen flüssigen Polymer verringert und dessen Oberflächenstruktur verändert. Daher können sich die Dimensionen und die Form des aufgetragenen flüssigen Polymers von der herzustellenden Mikrolinse unterscheiden. Weiterhin kann die vorgegebene Geometrie der Mikrolinse einen zusammenhängenden bzw. einteiligen Körper beschreiben. Sie kann rotationssymmetrisch oder auch nicht-rotationssymmetrisch ausgebildet sein. Sie weist z.B. die Form einer Kugel, eines Kugelsegments oder eines (abgerundeten) Kegels auf. Ferner können besagte Formen schief oder verzerrt bzw. verformt sein. Somit umfasst die vorgegebene Geometrie auch schiefe Kegel oder verzerrte Kugelsegmente, wobei z.B. der Vertex des verzerrten Kugelsegments gegenüber dem Vertex eines unverformten Kugelsegments in eine beliebige Richtung verschoben ist.The given geometry of the microlens relates to its dimensions and its shape. At the same time, it relates to the characteristics of the liquid dielectric polymer, the deformation of the polymer by the electric field and the subsequent curing. During hardening, the polymerisation of the polymer can lead to (slight) shrinkage, whereby the volume of the applied liquid polymer is reduced and its surface structure changes. Therefore, the dimensions and the shape of the applied liquid polymer can differ from the microlens to be manufactured. Furthermore, the predetermined geometry of the microlens can describe a coherent or one-piece body. It can be designed to be rotationally symmetrical or else non-rotationally symmetrical. It has the shape of a sphere, a segment of a sphere or a (rounded) cone, for example. Furthermore, said shapes can be crooked or distorted or deformed. Thus, the given geometry also includes oblique cones or distorted spherical segments, whereby e.g. the vertex of the distorted spherical segment is shifted in any direction compared to the vertex of an undeformed spherical segment.

Das aufgetragene flüssige dielektrische Polymer weist z.B. eine Grundfläche im Bereich von ca. 20 µm² bis zu wenigen mm², vorzugsweise zwischen 50 µm² und 1 mm², auf. Die Grundfläche kann beispielsweise kreisförmig oder elliptisch sein. Je nach Oberflächenstruktur des verwendeten Substrats kann die Grundfläche auch andere Formen haben. Für den Fall, dass die Grundfläche kreisförmig ist, beträgt der Durchmesser der Grundfläche beispielsweise von ca. 0,005 mm bis 1 mm. Ferner weist das flüssige dielektrische Polymer eine Höhe von z.B. 2,5 µm bis 1 mm, vorzugsweise zwischen 0,05 und 0,5 mm, auf.The applied liquid dielectric polymer has, for example, a base area in the range from approximately 20 μm ² to a few mm ² , preferably between 50 μm ² and 1 mm ² . The base area can be circular or elliptical, for example. Depending on the surface structure of the substrate used, the base area can also have other shapes. In the event that the base area is circular, the diameter of the base area is, for example, from approximately 0.005 mm to 1 mm. Furthermore, the liquid dielectric polymer has a height of, for example, 2.5 μm to 1 mm, preferably between 0.05 and 0.5 mm.

Ferner ist das dielektrische Polymer polarisierbar. Das Anlegen eines äußeren elektrischen Feldes bewirkt eine Ladungstrennung im dielektrischen Polymer. Dabei kommt es zu einer relativen Verschiebung von positiven und negativen Ladungsträgern entlang der Feldlinien des elektrischen Feldes; ein elektrisches Dipolmoment wird erzeugt. Die relative Verschiebung von positiven und negativen Ladungsträgern wiederum führt zu einer Verformung des dielektrischen Polymers. Wie sich die relative Verschiebung der Ladungsträger nach Anlegen eines äußeren elektrischen Feldes verhält, ist durch die elektrische Polarisierbarkeit des dielektrischen Polymers bestimmt. Je höher die Polarisierbarkeit ist, desto größer ist der Betrag des induzierten Dipolmoments und umgekehrt.Furthermore, the dielectric polymer can be polarized. The application of an external electric field causes charge separation in the dielectric polymer. This leads to a relative shift of positive and negative charge carriers along the field lines of the electric field; an electric dipole moment is generated. The relative displacement of positive and negative charge carriers in turn leads to a deformation of the dielectric polymer. How the relative displacement of the charge carriers behaves after the application of an external electric field is determined by the electrical polarizability of the dielectric polymer. The higher the polarizability, the greater the magnitude of the induced dipole moment and vice versa.

Unter dem Ermitteln von Merkmalen in Bezug auf das flüssige dielektrische Polymer ist das Auswählen von wesentlichen und geeigneten Eigenschaften des Polymers zu verstehen, wobei die Auswahl gerade so erfolgt, dass nach Anwendung der weiteren Schritte des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens eine Mikrolinse mit der vorgegebenen Geometrie entsteht. Die genannten Merkmale richten sich z.B. auf die Form, das Volumen oder die Eigenschaften des flüssigen dielektrischen Polymers unter Einfluss eines äußeren elektrischen Felds. Wie die Merkmale zum Erreichen einer bestimmten Geometrie der herzustellenden Mikrolinse zu wählen sind, kann durch Voruntersuchungen bzw. Ausmessung von Vergleichs-Mikrolinsen bestimmt sein. Die Ausmessung kann mittels Weißlichtinterferometrie erfolgen.The determination of features in relation to the liquid dielectric polymer is understood to mean the selection of essential and suitable properties of the polymer, the selection being made in such a way that, after applying the further steps of the manufacturing method according to the invention, a microlens with the specified geometry is created. The features mentioned are based, for example, on the shape, volume or properties of the liquid dielectric polymer under the influence of an external electric field. How the features are to be selected in order to achieve a specific geometry of the microlens to be produced can be determined by preliminary examinations or by measuring comparative microlenses. The measurement can be carried out by means of white light interferometry.

Erfindungsgemäß umfassen die Merkmale vorzugsweise eines oder mehrere der folgenden Merkmale: ein bestimmtes Volumen, eine bestimmte Grundfläche, eine bestimmte elektrische Polarisierbarkeit. Diese Merkmale sind so bestimmt, dass die Mikrolinse nach Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens die vorgegebene Geometrie aufweist. According to the invention, the features preferably include one or more of the following features: a specific volume, a specific base area, a specific electrical polarizability. These features are determined in such a way that the microlens has the specified geometry after the method according to the invention has been carried out.

Dies hat den Vorteil, dass einerseits eine hohe Gestaltungsfreiheit hinsichtlich der herzustellenden Mikrolinse ermöglicht wird, d.h. Form und Größe der Mikrolinse sind frei bestimmbar, und andererseits die Eigenschaften des Polymers auch unter Berücksichtigung eines beim Härten entstehenden Schrumpfs genau und ressourcenschonend ausgewählt werden, damit die Mikrolinse mit vorgegebener Geometrie entsteht. Eine Nachbearbeitung der Mikrolinse nach Durchführung des Verfahrens (z.B. aufgrund von Materialüberstand oder sonstigen Abweichungen von den gewünschten Maßen) ist somit nicht notwendig.This has the advantage that, on the one hand, a high degree of design freedom with regard to the The microlens to be manufactured is made possible, ie the shape and size of the microlens can be freely determined, and on the other hand the properties of the polymer are selected precisely and resource-conserving, also taking into account the shrinkage that occurs during curing, so that the microlens is created with a given geometry. It is therefore not necessary to rework the microlens after the process has been carried out (e.g. due to material overhang or other deviations from the desired dimensions).

Unter dem Ermitteln von Prozessparametern ist das Auswählen von wesentlichen und geeigneten Vorgaben zu verstehen, die für die Erzeugung eines elektrischen Feldes nötig sind. Die Auswahl der Vorgaben ist so zu treffen, dass nach Anwendung der weiteren Schritte des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens eine Mikrolinse mit der vorgegebenen Geometrie entsteht. Mögliche Vorgaben sind z.B. die anzulegende Spannung zwischen zwei oder mehreren Elektroden, Form und Größe der Elektroden oder die Anordnung dieser Elektroden zum flüssigen dielektrischen Polymer. Wie die Prozessparameter zum Erreichen einer bestimmten Geometrie der herzustellenden Mikrolinse zu wählen sind, kann durch Voruntersuchungen bzw. die Ausmessung von Vergleichs-Mikrolinsen in Kombination mit verschiedenen Elektroden oder unterschiedlichen Elektrodenanordnungen bestimmt sein.The determination of process parameters is understood to mean the selection of essential and suitable specifications that are necessary for the generation of an electric field. The selection of the specifications is to be made in such a way that, after the application of the further steps of the manufacturing method according to the invention, a microlens with the specified geometry is produced. Possible specifications are, for example, the voltage to be applied between two or more electrodes, the shape and size of the electrodes or the arrangement of these electrodes in relation to the liquid dielectric polymer. How the process parameters are to be selected to achieve a specific geometry of the microlens to be produced can be determined by preliminary examinations or the measurement of comparison microlenses in combination with different electrodes or different electrode arrangements.

Besonders bevorzugt erfolgt die Erzeugung des elektrischen Feldes unter Verwendung einer ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode. Zudem umfassen die Prozessparameter einen oder mehrere der folgenden Prozessparameter: eine zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode anzulegende Spannung, einen Abstand zwischen der ersten Elektrode und dem aufgetragenen flüssigen dielektrischen Polymer; einen Versatz zwischen der ersten Elektrode und dem aufgetragenen flüssigen dielektrischen Polymer. Somit lässt sich mit Hilfe weniger Vorgaben und einer einfachen Elektrodenanordnung eine Vielzahl von verschiedenen elektrischen Feldern generieren, welche die Form eines zwischen den Elektroden platzierten flüssigen dielektrischen Polymers verändern können. Vorzugsweise weist die erste Elektrode eine oder mehrere Spitzen auf. Die erste Elektrode kann aber auch flächig oder gekrümmt ausgebildet sein. Zudem kann die erste Elektrode über dem Vertex des aufgetragenen flüssigen dielektrischen Polymers liegen oder einen Versatz zum Vertex aufweisen. Bevorzugt ist die zweite Elektrode die Gegenelektrode zur ersten Elektrode. Die zweite Elektrode kann flächig oder gekrümmt ausgebildet sein und/oder eine oder mehrere Spitzen aufweisen. Bevorzugt ist das elektrische Feld inhomogen. Durch ein inhomogenes elektrisches Feld lässt sich in einfacher Weise ein aufgetragenes flüssiges dielektrisches Polymer in eine nicht-rotationssymmetrische Form bringen.The electric field is particularly preferably generated using a first electrode and a second electrode. In addition, the process parameters include one or more of the following process parameters: a voltage to be applied between the first electrode and the second electrode, a distance between the first electrode and the applied liquid dielectric polymer; an offset between the first electrode and the applied liquid dielectric polymer. Thus, with the aid of a few specifications and a simple electrode arrangement, a large number of different electrical fields can be generated, which can change the shape of a liquid dielectric polymer placed between the electrodes. The first electrode preferably has one or more tips. However, the first electrode can also be flat or curved. In addition, the first electrode can lie above the vertex of the applied liquid dielectric polymer or can be offset from the vertex. The second electrode is preferably the counter electrode to the first electrode. The second electrode can be flat or curved and / or have one or more tips. The electric field is preferably inhomogeneous. An applied liquid dielectric polymer can easily be brought into a non-rotationally symmetrical shape by means of an inhomogeneous electric field.

Vorzugsweise erfolgt die Erzeugung des elektrischen Feldes unter Verwendung einer Elektrodenanordnung aus mehreren ersten Elektroden und/oder mehreren zweiten Elektroden. Mit Hilfe einer Elektrodenanordnung, die mehrere erste Elektroden und/oder mehrere zweite Elektroden aufweist, sind besonders differenzierte elektrische Felder erzeugbar.The electric field is preferably generated using an electrode arrangement comprising a plurality of first electrodes and / or a plurality of second electrodes. With the aid of an electrode arrangement which has a plurality of first electrodes and / or a plurality of second electrodes, particularly differentiated electric fields can be generated.

Besonders bevorzugt umfasst das Verfahren ferner den Verfahrensschritt: Parametrisieren der vorgegebenen Geometrie durch eine gewichtete Summe $W (ρ, φ) = \sum_{k = 1}^{N} c_{k} Z_{k} (ρ, φ),$

wobei Z_k(ρ,φ) Zernike-Polynome und c_k Zernike-Koeffizienten sind. Mit Hilfe der gewichteten Summe ist die Form einer (Mikro-)Linse charakterisierbar. Je nach Gewichtung der Summe und der Anzahl der Summanden entstehen so nahezu beliebige Formen. Vorzugsweise weist die gewichtete Summe eine endliche Anzahl von Zernike-Polynomen auf, besonders bevorzugt gilt N= 36. Der Vorteil durch das Parametrisieren der vorgegebenen Geometrie mittels der genannten gewichteten Summe ergibt sich dadurch, dass Zernike-Polynome eine besonders geeignete Basis für die Charakterisierung der Form von Mikrolinsen darstellen. Dabei können wenige Zernike-Polynome ausreichen, um eine Mikrolinse ausreichend präzise zu beschreiben. Auf Grundlage dieser Parametrisierung wird ferner eine systematische Zuordnung zwischen der vorgegebenen Geometrie der Mikrolinse und den zu ermittelten Merkmalen in Bezug auf ein flüssiges dielektrisches Polymer sowie den Prozessparametern für die Erzeugung eines elektrischen Feldes bereitgestellt.Particularly preferably, the method further comprises the method step: parameterizing the predetermined geometry by means of a weighted sum

W. (ρ, φ) = \sum_{k = 1}^{N} c_{k} Z_{k} (ρ, φ),

where Z _k (ρ, φ) are Zernike polynomials and c _{k are} Zernike coefficients. With the help of the weighted sum, the shape of a (micro) lens can be characterized. Depending on the weighting of the sum and the number of summands, almost any shape can be created. The weighted sum preferably has a finite number of Zernike polynomials, particularly preferably N = 36 Represent the shape of microlenses. A few Zernike polynomials can be sufficient to describe a microlens with sufficient precision. On the basis of this parameterization, a systematic association between the specified geometry of the microlens and the features to be determined in relation to a liquid dielectric polymer and the process parameters for the generation of an electric field is also provided.

Vorzugsweise erfolgt das Ermitteln eines Prozessparameters unter Berücksichtigung einer Relation, die einen Zernike-Koeffizienten c_k mit dem Prozessparameter in Beziehung setzt. Besonders bevorzugt erfolgt das Ermitteln mehrerer Prozessparameter unter Berücksichtigung einer oder mehrerer Relationen, welche die Zernike-Koeffizienten c_k mit den Prozessparametern in Beziehung setzen. Wie vorstehend erwähnt, stellen die Zernike-Polynome Z_k(ρ, φ) der gewichteten Summe W(p, φ) eine gute Basis für die Charakterisierung der Geometrie der herzustellenden Mikrolinse dar. Durch die Berücksichtigung einer oder mehrerer Relationen, welche die Zernike-Koeffizienten c_k mit den Prozessparametern in Beziehung setzen, ist eine genaue Zuordnung zwischen der (parametrisierten) Form der Mikrolinse und den für ihre Herstellung einzustellenden Prozessparametern herstellbar.A process parameter is preferably determined taking into account a relation which _{relates a Zernike coefficient c k} to the process parameter. It is particularly preferable for a plurality of process parameters to be determined taking into account one or more relations which _{relate the Zernike coefficients c k} to the process parameters. As mentioned above, the Zernike polynomials Z _k (ρ, φ) of the weighted sum W (p, φ) represent a good basis for characterizing the geometry of the microlens to be manufactured. Relating coefficients c _k to the process parameters is a precise correlation between the (parameterized) shape of the microlens and the Process parameters to be set for their production can be produced.

Vorzugsweise wird die Relation unter Berücksichtigung von Vergleichs-Mikrolinsen empirisch bestimmt. Die Vergleichs-Mikrolinsen sind zunächst herzustellen und ihre Geometrien anschließend auszumessen. Hierfür ist beispielsweise eine Messanordnung geeignet, die eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode sowie ein Substrat aufweist. Die zweite Elektrode ist z.B. direkt unterhalb des Substrats angeordnet. Die erste Elektrode ist oberhalb des Substrats und beabstandet angeordnet. Dabei ist darauf zu achten, dass der Abstand zwischen der ersten Elektrode und dem Substrat ausreicht, um ein flüssiges dielektrisches Polymers mit einer bestimmten Form und Größe zwischen den beiden Elektroden anzuordnen, ohne dass es zwischen dem Polymer und der ersten Elektrode zum Kontakt kommt. Ferner umfasst die Messanordnung ein Weißlichtinterferometer. Mit Hilfe des Weißlichtinterferometers kann die Geometrie einer Vergleichs-Mikrolinse ausgemessen werden.The relation is preferably determined empirically, taking comparative microlenses into account. The comparison microlenses must first be produced and their geometries then measured. For example, a measuring arrangement is suitable for this, which has a first electrode and a second electrode as well as a substrate. For example, the second electrode is arranged directly below the substrate. The first electrode is arranged above the substrate and spaced apart. It must be ensured that the distance between the first electrode and the substrate is sufficient to arrange a liquid dielectric polymer with a certain shape and size between the two electrodes without contact between the polymer and the first electrode. The measuring arrangement also includes a white light interferometer. With the help of the white light interferometer, the geometry of a comparison microlens can be measured.

In einem ersten Schritt wird beispielsweise ein flüssiges dielektrisches Polymer auf dem Substrat aufgetragen. In einem zweiten Schritt wird ein elektrisches Feld mit vorgegebenen Prozessparametern erzeugt. Konkret kann dabei die an eine erste und eine zweite Elektrode angelegte Spannung einen bestimmen Wert aufweisen, z.B. 1000 V. Das elektrische Feld mit den vorgegebenen Prozessparametern verformt das aufgetragene Polymer. In einem weiteren Schritt wird das verformte Polymer gehärtet. Nach dem Härten des verformten Polymers erfolgt die Ausmessung der Vergleichs-Mikrolinse. Die ausgemessene Geometrie kann dann mit der Geometrie einer Mikrolinse identifiziert werden, welche durch die gewichtete Summe W(ρ,φ) parametrisiert ist. Die gewichtete Summe weist für die identifizierte Geometrie der Mikrolinse eine spezifische Gewichtung auf, d.h. die Zernike-Koeffizienten c_k von W(ρ,φ) haben jeweils einen bestimmten Wert.In a first step, for example, a liquid dielectric polymer is applied to the substrate. In a second step, an electric field is generated with specified process parameters. Specifically, the voltage applied to a first and a second electrode can have a certain value, for example 1000 V. The electric field with the specified process parameters deforms the applied polymer. In a further step, the shaped polymer is hardened. After the deformed polymer has hardened, the comparison microlens is measured. The measured geometry can then be identified with the geometry of a microlens which is parameterized by the weighted sum W (ρ, φ). The weighted sum has a specific weighting for the identified geometry of the microlens, ie the Zernike coefficients c _k of W (ρ, φ) each have a specific value.

Nach alledem lassen sich so einem einzigen vorgegebenen Prozessparameter, z.B. für eine angelegte Spannung von 1000 V, ein oder mehrere Zernike-Koeffizienten c_k zuordnen, die jeweils einen bestimmten Wert haben. Im einfachsten Fall ist die identifizierte Geometrie der Mikrolinse gerade so, dass alle bis auf einen Zernike-Koeffizienten in etwa den Wert 0 aufweisen. Der einzelne Zernike-Koeffizient mit einem signifikanten Wert größer 0 lässt sich dann unmittelbar dem vorgegebenen Prozessparameter zuordnen. _{After all this, one or more Zernike coefficients c k can be} assigned to a single predetermined process parameter, for example for an applied voltage of 1000 V, each of which has a specific value. In the simplest case, the identified geometry of the microlens is just such that all but one Zernike coefficient have approximately the value 0. The individual Zernike coefficient with a significant value greater than 0 can then be assigned directly to the specified process parameter.

Die oben beschriebenen Schritte sind dann für verschiedene Werte des untersuchten Prozessparameters, d.h. in diesem Beispiel für verschiedene Spannungen, zu wiederholen, so dass der jeweiligen Spannung jeweils ein Wert des Zernike-Koeffizienten zugeordnet werden kann. Diese Zuordnung stellt eine Relation zwischen dem einen Zernike-Koeffizienten c_k und dem Prozessparameter dar. Auf diese Relation ist beim Schritt des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens, wobei Prozessparametern für die Erzeugung eines elektrischen Feldes ermittelt werden, zurückzugreifen.The steps described above are then to be repeated for different values of the process parameter examined, ie in this example for different voltages, so that a value of the Zernike coefficient can be assigned to the respective voltage. This assignment represents a relation between the one Zernike coefficient c _k and the process parameter. This relation is to be used in the step of the production method according to the invention, with process parameters for the generation of an electric field being determined.

Für weitere Relationen, die Zernike-Koeffizienten c_k mit den Prozessparametern in Beziehung setzen, sind unterschiedliche Prozessparameter für die Herstellung einer verformten Vergleichs-Mikrolinse zu wählen, z.B. unterschiedliche Abstände zwischen der ersten Elektrode und dem Polymer oder unterschiedliche Versatzwerte, und die Geometrien der verformten Vergleichs-Mikrolinsen auszumessen.For further relationships that _{relate Zernike coefficients c k} to the process parameters, different process parameters must be selected for the production of a deformed comparison microlens, e.g. different distances between the first electrode and the polymer or different offset values and the geometries of the deformed microlens Measure comparison microlenses.

Vorzugsweise erfolgt das Auftragen des flüssigen dielektrischen Polymers durch Beaufschlagen des Substrats mit dem flüssigen dielektrischen Polymer. Besonders bevorzugt erfolgt das Auftragen des flüssigen dielektrischen Polymers durch portionsweises Beaufschlagen des Substrats, z.B. in Form einzelner Tropfen, mit dem flüssigen dielektrischen Polymer. Mehrere Portionen des Polymers formen dann das aufgetragene flüssige dielektrische Polymer.The liquid dielectric polymer is preferably applied by applying the liquid dielectric polymer to the substrate. The liquid dielectric polymer is particularly preferably applied by applying the liquid dielectric polymer to the substrate in portions, for example in the form of individual drops. Several portions of the polymer then form the applied liquid dielectric polymer.

Besonders bevorzugt erfolgt das Auftragen des flüssigen dielektrischen Polymers durch Tintenstrahldrucken.The liquid dielectric polymer is particularly preferably applied by inkjet printing.

Vorzugsweise umfasst das Verfahren ferner den Verfahrensschritt: Behandeln eines Substrats mithilfe eines Plasmajets, um die Oberfläche des Substrats zu aktivieren. Dieser Verfahrensschritt ist vor dem Auftragen des flüssigen dielektrischen Polymers auf dem Substrat durchzuführen. Dadurch kann das Benetzungsverhalten und/oder Haftverhalten zwischen dem aufgetragenen flüssigen dielektrischen Polymer und der Oberfläche des Polymers verändert bzw. gezielt beeinflusst werden.The method preferably further comprises the step of: treating a substrate with the aid of a plasma jet in order to activate the surface of the substrate. This process step must be carried out before the liquid dielectric polymer is applied to the substrate. As a result, the wetting behavior and / or adhesion behavior between the applied liquid dielectric polymer and the surface of the polymer can be changed or specifically influenced.

Vorzugsweise erfolgt das Härten des verformten aufgetragenen flüssigen dielektrischen Polymers mittels UV-Licht. Dabei wird ein Leuchtmittel verwendet, das das UV-Licht erzeugt und das verformte aufgetragene flüssige dielektrische Polymer mit diesem Licht beaufschlagen kann.The deformed applied liquid dielectric polymer is preferably cured by means of UV light. A light source is used that generates the UV light and can apply this light to the deformed, applied liquid dielectric polymer.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines extrudierten Formkörpers mit einer Mikrolinse, welches die folgenden Verfahrensschritte umfasst:

- Extrudieren eines formbaren Materials, um den extrudierten Formkörper herzustellen;
- Herstellen einer Mikrolinse gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer Mikrolinse mit einer vorgegebenen Geometrie, wobei der extrudierte Formkörper als Substrat des flüssigen dielektrischen Polymers dient.

Another aspect of the invention relates to a method for producing an extruded molded body with a microlens, which comprises the following method steps:

- Extruding a moldable material to produce the extruded shaped body;
Production of a microlens according to the method according to the invention for producing a microlens with a predetermined geometry, the extruded molded body serving as a substrate for the liquid dielectric polymer.

Beim Extrudieren wird das formbare Material durch eine Maske gepresst, wobei die Maske das Querschnittsprofil des Formkörpers vorgibt, der durch die Extrusion entsteht.During extrusion, the malleable material is pressed through a mask, the mask specifying the cross-sectional profile of the molded body that is created by the extrusion.

Der extrudierte Formkörper ist z.B. ein langgezogenes Profil und/oder ist als Auskoppeloptik verwendbar.The extruded molded body is, for example, an elongated profile and / or can be used as a coupling-out optics.

Besonders bevorzugt erfolgt das Herstellen der Mikrolinse während des Extrudierens des formbaren Materials. Dies hat den Vorteil, dass die Extrusion des formbaren Materials nicht gestoppt werden muss, um den extrudierten Formkörper mit einer erfindungsgemäßen Mikrolinse zu versehen. Dadurch lässt sich das Verfahren gut in eine. Inline-Fertigungslinie integrieren. Vorzugsweise wird mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Vielzahl von individuell geformten Mikrolinsen auf den extrudierten Formkörper aufgebracht.The production of the microlens is particularly preferably carried out during the extrusion of the moldable material. This has the advantage that the extrusion of the moldable material does not have to be stopped in order to provide the extruded molded body with a microlens according to the invention. This means that the process can be easily integrated into a. Integrate inline production line. A plurality of individually shaped microlenses is preferably applied to the extruded molded body with the aid of the method according to the invention.

Vorzugsweise erfolgt das Extrudieren des formbaren Materials in eine Extrusionsrichtung mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit und das Auftragen des flüssigen dielektrischen Polymers wird mithilfe eines sich in Extrusionsrichtung und mit der vorgegebenen Geschwindigkeit mitbewegenden Industrieroboters ausgeführt. Der Industrieroboter kann so das flüssige dielektrische Polymer im Ruhesystem des extrudierten Formkörpers auftragen. Dadurch lässt sich eine hohe Prozesssicherheit bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erzielen.The moldable material is preferably extruded in an extrusion direction at a predetermined speed and the application of the liquid dielectric polymer is carried out with the aid of an industrial robot that moves along in the extrusion direction and at the predetermined speed. The industrial robot can thus apply the liquid dielectric polymer in the rest system of the extruded molded body. This makes it possible to achieve a high level of process reliability when carrying out the method according to the invention.

Besonders bevorzugt umfasst das erfindungsgemäße Verfahren ferner die Verfahrensschritte:

- Ausmessen der Geometrie der hergestellten Mikrolinse;
- Vergleichen der ausgemessenen Geometrie mit der vorgegebenen Geometrie.

The method according to the invention particularly preferably further comprises the method steps:

- measuring the geometry of the microlens produced;
- Compare the measured geometry with the given geometry.

Durch das Vergleichen der ausgemessenen und vorgegebenen Geometrie können Abweichungen festgestellt werden. Sollten die Abweichungen außerhalb eines vorgegebenen Normbereiches liegen, können Maßnahmen, z.B. durch Anpassen der Prozessparameter, getroffen werden, um diese Abweichungen zu reduzieren.By comparing the measured and specified geometry, deviations can be determined. If the deviations are outside a specified standard range, measures can be taken, e.g. by adjusting the process parameters, to reduce these deviations.

Die Designfreiheit von extrudierten Formkörpern ist aufgrund des fixierten Querschnittprofils, das durch die verwendete Maske vorgegeben ist, stark eingeschränkt. Falls derartige Formkörper als Auskoppeloptiken in Beleuchtungssystemen eingesetzt werden, ist so eine individualisierte Lichtablenkung senkrecht zur Längsrichtung des Formkörpers nicht möglich. Die Erfindung stellt ein Verfahren bereit, welches es ermöglicht, extrudierte Formkörper, aber auch andere Auskoppeloptiken, wie sie in der Messtechnik verwendet werden, mit Mikrolinsen zu versehen. Dadurch werden dem Design des Formkörpers bzw. bestehender Auskoppeloptiken neue Möglichkeiten gegeben. Die Geometrie der Mikrolinsen ist gerade so abstimmbar, dass eine optimierte Lichtverteilung durch die Auskoppeloptik erfolgen kann.The freedom of design of extruded molded bodies is severely restricted due to the fixed cross-sectional profile that is specified by the mask used. If shaped bodies of this type are used as coupling-out optics in lighting systems, an individualized deflection of light perpendicular to the longitudinal direction of the shaped body is not possible. The invention provides a method which makes it possible to provide extruded molded bodies, but also other coupling-out optics such as those used in measurement technology, with microlenses. This gives the design of the molded body or existing coupling-out optics new possibilities. The geometry of the microlenses can just be adjusted so that an optimized light distribution can take place through the decoupling optics.

Bevorzugte Ausführungsformen oder Aspekte der vorliegenden Erfindungen werden anhand der folgenden Zeichnungen näher erläutert.Preferred embodiments or aspects of the present inventions are explained in more detail with reference to the following drawings.

Es zeigt:

1a) eine schematische Darstellung einer Vorrichtung mit einem aufgetragenen flüssigen dielektrischen Polymer vor dem Erzeugen eines elektrischen Feldes, die einen Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens veranschaulicht;
1 b) eine schematische Darstellung der Vorrichtung wie in 1 a gezeigt nach dem Erzeugen eines elektrischen Feldes;
2 ein Flussdiagramm, das ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
3 ein Diagramm zu einem weiteren Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens, welches Messwerte des Zernike-Koeffizienten c₄ für angelegte Spannungen von 0 bis 1500 V darstellt;
4 ein Diagramm für einen weiteren Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens, welches Messwerte des Zernike-Koeffizienten c₄ für ein angelegte Spannungen von 0 bis 1500 V und Abstände von 160 µm bis 200 µm zwischen der ersten Elektrode und dem aufgetragenen Polymer darstellt;
5 eine schematische Darstellung einer Inline-Fertigungslinie zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines extrudierten Formkörpers mit einer Mikrolinse.

It shows:

1a) a schematic representation of a device with an applied liquid dielectric polymer before generating an electric field, which illustrates one aspect of the method according to the invention;
1 b) a schematic representation of the device as in 1 a shown after creating an electric field;
2 Fig. 3 is a flow diagram illustrating a method according to an embodiment of the present invention;
3 a diagram for a further aspect of the method according to the invention, which shows measured values of the Zernike coefficient c ₄ for applied voltages from 0 to 1500 V;
4th a diagram for a further aspect of the method according to the invention, which shows measured values of the Zernike coefficient c ₄ for an applied voltage of 0 to 1500 V and distances of 160 μm to 200 μm between the first electrode and the applied polymer;
5 a schematic representation of an inline production line for carrying out the method according to the invention for producing an extruded molded body with a microlens.

Die 1a) und 1b) zeigen eine schematische Darstellung einer Vorrichtung mit einem aufgetragenen flüssigen dielektrischen Polymer vor und nach dem Erzeugen eines elektrischen Feldes, und veranschaulichen einen Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens. Vorrichtung 100 weist ein Substrat 101 und eine erste Elektrode 102 auf. Das Substrat 101 stellt die zweite Elektrode dar und dient als Gegenelektrode zur ersten Elektrode 102. Auf dem Substrat 101 ist ein flüssiges dielektrisches Polymer 103 aufgetragen. Das aufgetragene Polymer 103 ist zwischen der ersten Elektrode 102 und der zweiten Elektrode bzw. dem Substrat 101 angeordnet. Dabei bleiben die erste Elektrode 102 und das aufgetragene Polymer 103 ohne Kontakt.the 1a) and 1b) show a schematic representation of a device with an applied liquid dielectric polymer before and after the generation of an electric field, and illustrate an aspect of the method according to the invention. contraption 100 instructs Substrate 101 and a first electrode 102 on. The substrate 101 represents the second electrode and serves as a counter electrode to the first electrode 102 . On the substrate 101 is a liquid dielectric polymer 103 applied. The applied polymer 103 is between the first electrode 102 and the second electrode and the substrate, respectively 101 arranged. The first electrode remains 102 and the applied polymer 103 without contact.

Wesentliche Merkmale des flüssigen dielektrischen Polymers 103 sind z.B. sein Volumen, seine Grundfläche oder seine elektrische Polarisierbarkeit. Sie wurden derart ermittelt, dass eine Mikrolinse mit vorgegebener Geometrie entstehen kann. Des Weiteren ist die Form des flüssigen dielektrischen Polymers 103 durch ihre Oberflächenspannung oder die Oberflächenenergie des Substrates 101, auf dem das Polymer 103 aufgetragen wird, bestimmt. Da sich physikalische Systeme grundsätzlich in ein zugängliches Energieminimum begeben, nimmt das aufgetragene flüssige Polymer 103 eine charakteristische Form an. Wie in der 1a) dargestellt, kann die charakteristische Form annähernd halbkugelförmig sein. In Abhängigkeit von der genannten Oberflächenspannung und der Oberflächenenergie des Substrats 101 kann die charakteristische Form auch ein beliebiges Kugelsegment sein, d.h. von der Halbkugelform mehr oder weniger stark abweichen. Mit anderen Worten ist der Krümmungsradius des aufgetragenen Polymers 103 u.a. durch die Oberflächenspannung und -energie bestimmt. Das dielektrische Polymer 103 weist ferner positive und negative Ladungsträger auf. Diese sind als Dipole ausgebildet und zunächst zufällig ausgerichtet.Essential characteristics of the liquid dielectric polymer 103 are for example its volume, its base or its electrical polarizability. They were determined in such a way that a microlens with a given geometry can be created. Furthermore, the shape of the liquid dielectric polymer 103 by their surface tension or the surface energy of the substrate 101 on which the polymer 103 is applied, determined. Since physical systems basically go into an accessible energy minimum, the applied liquid polymer decreases 103 a characteristic shape. Like in the 1a) shown, the characteristic shape can be approximately hemispherical. Depending on the surface tension mentioned and the surface energy of the substrate 101 the characteristic shape can also be any spherical segment, ie deviate more or less strongly from the hemispherical shape. In other words, is the radius of curvature of the applied polymer 103 determined by the surface tension and energy, among other things. The dielectric polymer 103 also has positive and negative charge carriers. These are designed as dipoles and initially aligned at random.

Nach Anlegen einer Spannung, von z.B. 2 kV, zwischen der ersten Elektrode 102 und der zweiten Elektrode 101 wird ein elektrisches Feld 105 zwischen den Elektroden 101, 102 erzeugt. Wie in 1b) gezeigt, kommt es dann zu einer Ausrichtung der Dipole entlang der Feldlinien des erzeugten elektrischen Feldes 105 und das aufgetragene Polymer 103 verformt sich. Das verformte Polymer 103 ist anschließend zu härten, um die Mikrolinse mit vorgegebener Geometrie zu erhalten.After applying a voltage, for example 2 kV, between the first electrode 102 and the second electrode 101 becomes an electric field 105 between the electrodes 101 , 102 generated. As in 1b) shown, there is then an alignment of the dipoles along the field lines of the generated electric field 105 and the applied polymer 103 deforms. The deformed polymer 103 must then be hardened in order to obtain the microlens with the specified geometry.

2 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Verfahren gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, wobei die Schritte 210 bis 260 ein oder mehrmals durchgeführt werden können. Verfahrensschritte, die mit einem gestrichelten Kasten dargestellt sind, oder in Klammern beschriebene Merkmale sind optional. Die in 2 gezeigte Reihenfolge der Schritte gemäß dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren ist lediglich beispielhaft. Erfindungsgemäß können die Schritte auch in einer anderen Reihenfolge durchgeführt werden. 2 FIG. 13 shows a flow diagram illustrating a method according to a further embodiment of the present invention, wherein the steps 210 until 260 can be carried out one or more times. Process steps that are shown with a dashed box or features described in brackets are optional. In the 2 The sequence shown of the steps according to the production method according to the invention is merely exemplary. According to the invention, the steps can also be carried out in a different order.

In einem ersten Schritt 110 wird zunächst die vorgegebene Geometrie durch eine gewichtete Summe $W (ρ, φ) = \sum_{k = 1}^{N} c_{k} Z_{k} (ρ, φ),$

wobei Z_k(ρ, φ) Zernike-Polynome und c_k Zernike-Koeffizienten sind, parametrisiert. Zernike-Polynome stellen eine besonders geeignete Basis dar, um jedwede Form von Mikrolinsen zu charakterisieren. In einem zweiten Schritt 220 werden die Merkmale in Bezug auf ein flüssiges dielektrisches Polymer ermittelt. Diese Merkmale können ein bestimmtes Volumen, eine bestimmte Grundfläche und/oder eine bestimmte elektrische Polarisierbarkeit umfassen. In einem dritten Schritt 230 sind Prozessparameter für die Erzeugung eines elektrischen Feldes zu bestimmen. Das Ermitteln kann auf Grundlage der Zernike-Koeffizienten c_k erfolgen. In einem vierten Schritt 240 wird das flüssige dielektrische Polymer auf einem Substrat derart aufgetragen, dass das aufgetragene flüssige dielektrische Polymer die ermittelten Merkmale erfüllt. Das Auftragen kann durch (portionsweises) Beaufschlagen des Substrats mit dem flüssigen dielektrischen Polymer erfolgen. Bevorzugt wird das Auftragen mittels Tintenstrahldrucken durchgeführt. In einem fünften Schritt 250 wird ein elektrisches Feld auf Basis der ermittelten Prozessparameter zum Verformen des aufgetragenen flüssigen dielektrischen Polymers erzeugt. Das erzeugte elektrische Feld durchsetzt das aufgetragene flüssige dielektrische Polymer. Dabei werden die Ladungsträger im Polymer getrennt und entlang der Feldlinien des erzeugten elektrischen Felds ausgerichtet; das Polymer verformt sich. Im sechsten Schritt 260 wird das verformte aufgetragene flüssige dielektrische Polymer gehärtet, so dass die Mikrolinse mit der vorgegebenen Geometrie entsteht. Zum Härten ist z.B. UV-Licht zu verwenden.In a first step 110 is first the given geometry by a weighted sum

W. (ρ, φ) = \sum_{k = 1}^{N} c_{k} Z_{k} (ρ, φ),

where Z _k (ρ, φ) are Zernike polynomials and c _{k are} Zernike coefficients, parameterized. Zernike polynomials are a particularly suitable basis for characterizing any form of microlenses. In a second step 220 the characteristics are determined in relation to a liquid dielectric polymer. These features can include a specific volume, a specific base area and / or a specific electrical polarizability. In a third step 230 process parameters for the generation of an electric field are to be determined. The determination can take place on the basis of the Zernike coefficients c _k . In a fourth step 240 the liquid dielectric polymer is applied to a substrate in such a way that the applied liquid dielectric polymer fulfills the characteristics determined. The application can be carried out by applying the liquid dielectric polymer to the substrate (in portions). The application is preferably carried out by means of inkjet printing. In a fifth step 250 an electric field is generated based on the determined process parameters for deforming the applied liquid dielectric polymer. The generated electric field penetrates the applied liquid dielectric polymer. The charge carriers in the polymer are separated and aligned along the field lines of the generated electric field; the polymer deforms. In the sixth step 260 the deformed applied liquid dielectric polymer is hardened, so that the microlens with the specified geometry is created. UV light, for example, should be used for hardening.

3 zeigt ein Diagramm für einen weiteren Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens, welches Messwerte des Zernike-Koeffizienten c₄ (Koeffizient des Defokus) für eine angelegte Spannung von 0 bis 1500 V darstellt. Für die Erfassung der Messwerte ist z.B. eine Messanordnung zu verwenden, die eine erste und eine zweite Elektrode zur Erzeugung eines elektrischen Feldes umfasst. Dabei weist die erste Elektrode eine spitze Form auf. Die zweite Elektrode ist flächig ausgebildet. Die Spitze der ersten Elektrode zeigt senkrecht auf die obere Fläche der zweiten Elektrode. Zwischen der ersten und zweiten Elektrode ist ein flüssiges dielektrisches Polymer auf einem Substrat aufgetragen. Das Substrat ist zudem horizontal und parallel zur zweiten Elektrode angeordnet. Ferner weist die Messanordnung ein Weißlichtinterferometer auf, mit dem die Geometrie einer Mikrolinse erfasst werden kann, und ein Leuchtmittel zum Härten des flüssigen Polymers. Durch Anlegen einer bestimmten Spannung wird ein elektrisches Feld zwischen der ersten und der zweiten Elektrode erzeugt. Das elektrische Feld verformt das aufgetragene Polymer. Anschließend wird das verformte Polymer gehärtet und eine Mikrolinse mit einer bestimmten Geometrie entsteht. Mit Hilfe des Weißlichtinterferometers erfolgt das Ausmessen der Geometrie der hergestellten Mikrolinse. 3 shows a diagram for a further aspect of the method according to the invention, which shows measured values of the Zernike coefficient c ₄ (coefficient of defocus) for an applied voltage of 0 to 1500 V. For the acquisition of the measured values, for example, a measuring arrangement is to be used which comprises a first and a second electrode for generating an electric field. The first electrode has a pointed shape. The second electrode is flat. The tip of the first electrode points perpendicularly to the upper surface of the second electrode. A liquid dielectric polymer is applied to a substrate between the first and second electrodes. The substrate is also arranged horizontally and parallel to the second electrode. Furthermore, the measuring arrangement has a white light interferometer, with which the geometry of a microlens can be recorded, and an illuminant for curing the liquid polymer. By applying a certain voltage, an electric field is generated between the first and the second electrode. The electric field deforms the applied polymer. Then the deformed Polymer hardened and a micro lens with a certain geometry is created. The geometry of the manufactured microlens is measured with the help of the white light interferometer.

Wie vorstehend beschrieben, lassen sich Geometrien von Mikrolinsen durch die gewichtete Summe $W (ρ, φ) = \sum_{k = 1}^{N} c_{k} Z_{k} (ρ, φ)$

parametrisieren. Die ausgemessene Geometrie ist nun mit dieser Parametrisierung zu charakterisieren, indem für die Koeffizienten der gewichteten Summe W(ρ,φ) geeignete Werte ermittelt werden. Dies kann durch Anpassung von W(ρ,φ) an die ausgemessene Geometrie, z.B. durch Anwendung der Methode der kleinsten Quadrate, erfolgen. Für die vorliegende Erfindung ist das Zernike-Polynom Z₄ = 2ρ² - 1 (Defokus) wegen seiner Rotationssymmetrie von besonderer Bedeutung. Im gezeigten Diagramm ist der Zernike-Koeffizient c₄, d.h. das Gewicht des Defokus, gegen die zwischen der ersten und zweiten Elektrode angelegte Spannung als Prozessparameter aufgetragen. Die Form bzw. Oberfläche der Mikrolinse wurde für unterschiedliche Spannungen zwischen 0 V und 1500 V ausgemessen und jeweils mittels der gewichteten Summe

W (ρ, φ) = \sum_{k = 1}^{N} c_{k} Z_{k} (ρ, φ)

parametrisiert. Mittels Anpassung der gewichteten Summe W(ρ,φ) an die Oberfläche des Polymers kann die Abhängigkeit zwischen den Zernike-Koeffizienten und der angelegten Spannung ermittelt werden. Dies ist in 3 beispielhaft für den Zernike-Koeffizienten c₄ dargestellt. Wie in dieser Figur zu erkennen ist, steigt der Betrag des Zernike-Koeffizienten c₄ mit steigender Spannung. Die gezeigten Kreise stellen Messpunkte dar. Diese Messpunkte lassen sich durch eine Exponentialfunktion (durchgezogene Linie) nähern.As described above, the geometries of microlenses can be determined by the weighted sum

W. (ρ, φ) = \sum_{k = 1}^{N} c_{k} Z_{k} (ρ, φ)

parameterize. The measured geometry is now to be characterized with this parameterization, in that suitable values are determined for the coefficients of the weighted sum W (ρ, φ). This can be done by adapting W (ρ, φ) to the measured geometry, for example by using the method of least squares. For the present invention, the Zernike polynomial Z ₄ = 2ρ ² - 1 (defocus) is of particular importance because of its rotational symmetry. In the diagram shown, the Zernike coefficient c ₄ , ie the weight of the defocus, is plotted against the voltage applied between the first and second electrodes as a process parameter. The shape or surface of the microlens was measured for different voltages between 0 V and 1500 V and in each case using the weighted sum

W. (ρ, φ) = \sum_{k = 1}^{N} c_{k} Z_{k} (ρ, φ)

parameterized. By adapting the weighted sum W (ρ, φ) to the surface of the polymer, the relationship between the Zernike coefficients and the applied voltage can be determined. This is in 3 shown by way of example for the Zernike coefficient c ₄ . As can be seen in this figure, the magnitude of the Zernike coefficient c _{4 increases} with increasing voltage. The circles shown represent measuring points. These measuring points can be approximated by an exponential function (solid line).

4 zeigt ein Diagramm, welches Messwerte des Zernike-Koeffizienten c₄ für angelegte Spannungen zwischen 0 V und 1500 V und Abstände von 160 µm bis 200 µm zwischen der ersten Elektrode und dem aufgetragenen Polymer darstellt. Im gezeigten Diagramm ist der Wert des Zernike-Koeffizienten c₄ gegen die angelegte Spannung als erster Prozessparameter aufgetragen. Für die Erfassung von c₄ bei unterschiedlichen Spannungen, welche an die erste Elektrode und der zweiten Elektrode angelegt wird, ist die Messanordnung wie im vorstehend beschriebenen Aspekt des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens (3) eingerichtet. Hinzu kommt, dass der Abstand der ersten Elektrode zum aufgetragenen flüssigen dielektrischen Polymer als zweiter Prozessparameter verändert wird. Bei einer gleichbleibenden angelegten Spannung verändert sich die Form des aufgetragenen Polymers durch Änderung des besagten Abstands. 4th shows a diagram which shows measured values of the Zernike coefficient c ₄ for applied voltages between 0 V and 1500 V and distances of 160 μm to 200 μm between the first electrode and the applied polymer. In the diagram shown, the value of the Zernike coefficient c _{4 is} plotted against the applied voltage as the first process parameter. For the detection of c ₄ at different voltages, which is applied to the first electrode and the second electrode, the measuring arrangement is as in the aspect of the production method according to the invention described above ( 3 ) set up. In addition, the distance between the first electrode and the applied liquid dielectric polymer is changed as a second process parameter. With a constant applied voltage, the shape of the applied polymer changes by changing said distance.

Zunächst wurde die Form des aufgetragenen Polymers bei konstantem Abstand für eine sukzessive zunehmende Spannung bis 1500 V ausgemessen und an die gewichtete Summe $W (ρ, φ) = \sum_{k = 1}^{N} c_{k} Z_{k} (ρ, φ)$

angepasst. Dadurch lässt sich die Abhängigkeit der Zernike-Koeffizienten von der angelegten Spannung ermitteln. Weiterhin wurde der Abstand zwischen der ersten Elektrode und dem aufgetragenen Polymer - gemessen an dessen Vertex - in Schritten von 10 µm von 160 µm bis 200 µm erhöht. Nach jeder Abstandsänderung lässt sich ebenso die Abhängigkeit der Zernike-Koeffizienten und der angelegten Spannung bestimmen. Zur besseren Übersicht sind im gezeigten Diagramm die ermittelten Werte des Zernike-Koeffizienten c₄ für unterschiedliche Spannungen und Abstände mit Hilfe von exponentiellen Näherungsfunktion dargestellt. Unabhängig vom Abstand erhöht sich der Betrag des Zernike-Koeffizienten c₄ mit zunehmender Spannung. Bei gleichbleibender angelegter Spannung und zunehmendem Abstand zwischen der ersten Elektrode und dem aufgetragenen Polymer nimmt der Betrag des ausgewählten Zernike-Koeffizienten tendenziell ab. Wie vorstehend gezeigt, kann mit Hilfe der vorgenommenen Messungen eine Relation zwischen den Zernike-Koeffizienten c_k und den untersuchten Prozessparametern abgeleitet werden.First, the shape of the applied polymer was measured at a constant distance for a successively increasing voltage up to 1500 V and compared to the weighted sum

W. (ρ, φ) = \sum_{k = 1}^{N} c_{k} Z_{k} (ρ, φ)

customized. This makes it possible to determine the dependence of the Zernike coefficients on the applied voltage. Furthermore, the distance between the first electrode and the applied polymer - measured at its vertex - was increased in steps of 10 µm from 160 µm to 200 µm. After every change in distance, the dependency of the Zernike coefficients and the applied voltage can also be determined. For a better overview, the values of the Zernike coefficient c _{4 determined} for different voltages and distances are shown in the diagram shown with the aid of an exponential approximation function. Regardless of the distance, the magnitude of the Zernike coefficient c _{4 increases} with increasing voltage. If the applied voltage remains constant and the distance between the first electrode and the applied polymer increases, the magnitude of the selected Zernike coefficient tends to decrease. As shown above, a relation between the Zernike coefficients c _k and the examined process parameters can be derived with the aid of the measurements made.

5 zeigt eine schematische Darstellung einer Inline-Fertigungslinie zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines extrudierten Formkörpers mit einer Mikrolinse gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Die Inline-Fertigungslinie 500 weist mehrere Komponenten auf, um einen extrudierten Formkörper 510 herzustellen und weiterzuverarbeiten. Der extrudierte Formkörper 510 wird z.B. über ein Rollensysterri von einer Komponente zur nächsten bewegt. Die Inline-Fertigungslinie 500 umfasst eine Extrusionsvorrichtung 501, optional eine Plasmajetvorrichtung 502, eine Auftragevorrichtung 503, ein Elektrodensystem 504, optional eine Inspektionsvorrichtung 505 und eine Härtevorrichtung 506. Formbares Material wird durch eine in der Extrusionsvorrichtung 501 befindlichen Maske in Extrusionsrichtung gepresst, wodurch der extrudierte Formkörper 510 entsteht. Der Formkörper 510 wird optional von der Extrusionsvorrichtung 501 in die Plasmajetvorrichtung 502 geleitet. 5 shows a schematic representation of an inline production line for carrying out the method according to the invention for producing an extruded molded body with a microlens according to a further embodiment of the invention. The inline production line 500 comprises several components to form an extruded molded body 510 manufacture and further process. The extruded molding 510 is moved, for example, from one component to the next using a roller system. The inline production line 500 comprises an extrusion device 501 , optionally a plasma jet device 502 , an applicator 503 , an electrode system 504 , optionally an inspection device 505 and a hardening device 506 . Malleable material is made through an in the extrusion machine 501 located mask pressed in the extrusion direction, whereby the extruded molded body 510 arises. The molded body 510 is optionally available from the extrusion device 501 into the plasma jet device 502 directed.

Die Plasmajetvorrichtung 502 weist ein Mittel auf, um ein Plasma zu erzeugen. Das erzeugte Plasma wird auf den Formkörper 510 beaufschlagt, wobei das Plasma den Formkörper 510 oberflächlich aktiviert, um das Benetzungs- und Haftverhalten des Formkörpers 510 zu verändern. Der Formkörper 510 wird von der Extrusionsvorrichtung 501 oder optional über die Plasmajetvorrichtung 502 in die Auftragevorrichtung 503 geleitet. Auftragevorrichtung 503 umfasst Mittel, um ein flüssiges dielektrisches Polymer mit vorgegebenen Merkmalen auf den Formkörper 510, der als Substrat dient, aufzutragen. Dafür umfasst die Auftragevorrichtung 503 z.B. einen Industrieroboter, welcher sich in Extrusionsrichtung mitbewegt, und mit einer Düse das flüssige dielektrische Polymer aufträgt. Nach dem Auftragen des flüssigen dielektrischen Polymers wird der extrudierte Formkörper 510 in das Elektrodensystem 504 geleitet. Das Elektrodensystem 504 umfasst eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode, um ein elektrisches Feld nach vorgegebenen Prozessparametern zu erzeugen. Unter Einfluss des erzeugten elektrischen Feldes verformt sich das aufgetragene Polymer.The plasma jet device 502 has a means to generate a plasma. The generated plasma is applied to the molded body 510 applied, wherein the plasma the shaped body 510 activated on the surface to improve the wetting and adhesive properties of the molding 510 to change. The molded body 510 is from the extrusion device 501 or optionally via the plasma jet device 502 into the applicator 503 directed. Application device 503 comprises means for applying a liquid dielectric polymer with predetermined characteristics to the molded body 510 , which serves as a substrate. For this, the application device includes 503 e.g. one Industrial robot that moves in the extrusion direction and applies the liquid dielectric polymer with a nozzle. After the application of the liquid dielectric polymer, the extruded molded body 510 into the electrode system 504 directed. The electrode system 504 comprises a first electrode and a second electrode in order to generate an electric field according to predetermined process parameters. The applied polymer deforms under the influence of the generated electric field.

Nach Abschluss der Verformung wird der Formkörper 510 mit dem verformten Polymer optional in eine Inspektionsvorrichtung 505 geleitet. Die Inspektionsvorrichtung 505 verfügt über ein Sensor- und ein Auswertesystem, um die Form des verformten Polymers zu messen. Ferner kann die Inspektionsvorrichtung 505 über einen Regelkreis mit der Auftragevorrichtung 503 und dem Elektrodensystem 504 verbunden sein. Dadurch ist es z.B. möglich, die Form des verformten Polymers zu messen und bei Abweichungen außerhalb eines Normwertbereichs die Auftragevorrichtung 503 und das Elektrodensystem 504 so nachzujustieren, dass verformte Polymere zukünftig eine Form ohne Abweichungen bzw. Abweichungen innerhalb des Normwertbereiches aufweisen. Anschließend wird der Formkörper 510 vom Elektrodensystem 504 oder optional über die Inspektionsvorrichtung 505 in die Härtevorrichtung 506 geleitet.After the deformation has been completed, the shaped body becomes 510 with the deformed polymer optionally in an inspection device 505 directed. The inspection device 505 has a sensor and an evaluation system to measure the shape of the deformed polymer. Furthermore, the inspection device 505 via a control circuit with the application device 503 and the electrode system 504 be connected. This makes it possible, for example, to measure the shape of the deformed polymer and, in the event of deviations outside of a standard value range, the application device 503 and the electrode system 504 Readjust in such a way that deformed polymers have a shape without deviations or deviations within the normal range in the future. Then the molded body 510 from the electrode system 504 or optionally via the inspection device 505 into the hardening device 506 directed.

Die Härtevorrichtung 506 umfasst ein Mittel, um das verformte Polymer zu härten. Dieses Mittel ist z.B. ein Leuchtmittel, um UV-Licht zu erzeugen. Nach dem Härten entsteht die Mikrolinse mit vorgegebener Geometrie auf dem Formkörper 510. Es ist ferner denkbar, dass das Elektrodensystem 504 die Härtevorrichtung 506 und optional die Inspektionsvorrichtung 505 umfasst. Dadurch kann das aufgetragene flüssige dielektrische Polymer simultan und unter Einfluss eines elektrischen Feldes verformt, inspiziert und gehärtet werden.The hardening device 506 comprises a means to cure the deformed polymer. This means is, for example, a light source to generate UV light. After hardening, the microlens with a given geometry is created on the molded body 510 . It is also conceivable that the electrode system 504 the hardening device 506 and optionally the inspection device 505 includes. As a result, the applied liquid dielectric polymer can be deformed, inspected and cured simultaneously and under the influence of an electric field.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

CN 106772714 A [0011]
KR 20070024814 A [0012]
CN 203054252 U [0013]

Claims

Method for producing a microlens with a predetermined geometry, comprising the following method steps: - determining features relating to a liquid dielectric polymer; - Determination of process parameters for the generation of an electric field; Applying the liquid dielectric polymer to a substrate in such a way that the applied liquid dielectric polymer fulfills the determined characteristics; - Generating an electric field on the basis of the determined process parameters for deforming the applied liquid dielectric polymer; Hardening of the deformed applied liquid dielectric polymer, so that the microlens with the given geometry is produced.

Procedure according to Claim 1 , wherein the method further comprises the step of: parameterizing the predetermined geometry by a weighted sum

W. (ρ, φ) = \sum_{k = 1}^{N} c_{k} Z_{k} (ρ, φ),

where Z _k (ρ, φ) are Zernike polynomials and c _{k are} Zernike coefficients.

Procedure according to Claim 2 , wherein a process parameter is determined taking into account a relation which _{relates a Zernike coefficient c k} to the process parameter.

Procedure according to Claim 3 , the relation being determined empirically taking into account comparative microlenses.

Method according to one of the preceding claims, wherein the generation of the electric field is carried out using a first electrode and a second electrode and the process parameters include one or more of the following process parameters: a voltage to be applied between the first electrode and the second electrode, a distance between the first electrode and the applied liquid dielectric polymer; an offset between the first electrode and the applied liquid dielectric polymer.

Method according to one of the preceding claims, wherein the electric field is inhomogeneous.

A method for producing an extruded molded body with a microlens, comprising: - extruding a moldable material to produce the extruded shaped body; - Production of a microlens according to one of the preceding claims, wherein the extruded shaped body serves as a substrate for the liquid dielectric polymer.

Procedure according to Claim 7 wherein the manufacturing of the microlens occurs during the extrusion of the moldable material.

Procedure according to Claim 7 or 8th wherein the extrusion of the moldable material in an extrusion direction takes place at a predetermined speed and wherein the application of the liquid dielectric polymer is carried out with the aid of an industrial robot moving in the extrusion direction and at the predetermined speed.

Method according to one of the Claims 7 until 9 wherein the method further comprises the step of: measuring the geometry of the microlens produced; - Compare the measured geometry with the given geometry.