TWI679098B - 用於生產光學玻璃元件之方法 - Google Patents

Abstract

本發明提出一種用於生產一光學玻璃元件(13)之方法，該方法具有以下程序序列：a)將一液體壓印材料(4)施加於一壓印模具(1)上，b)在小於500℃之一溫度下壓印該壓印材料(4)，c)使該壓印材料(4)硬化，d)燒結該壓印材料(4、4’)且因此執行該光學玻璃元件(13)之成形。

此外，本發明提出使用該方法生產之一光學玻璃元件、用於實施該方法之一裝置及此裝置之使用。

Description

用於生產光學玻璃元件之方法

本發明係關於一種用於生產光學玻璃元件之方法及裝置、一種光學玻璃元件及用於生產光學玻璃元件之此一裝置之使用。

近幾年，已發生電子及光學結構元件之日益小型化。特定言之，具有日益增大之電子及光學功能範圍之所謂行動裝置(即，電子裝置，諸如智慧型電話、行動電話、筆記型電腦及平板電腦)係在此發展背後之驅動力。光學元件由至少一透鏡組成，但很多時候甚至由彼此堆疊且將光束投射於一影像感測器上之多個透鏡組成。在此情況中，最大價值必須放在光學元件之品質上以獲得儘可能清晰且未失真之一影像。

原則上，用於可見光譜之光學元件可由玻璃(特定言之，由SiO2)製造或由聚合物製造。玻璃基於其極佳光學性質(尤其由於其折射率)而主要具體地適用於生產此等透鏡。

但是，至今，用於行動裝置之透鏡仍主要由聚合物生產。聚合物係簡單藉由一壓印程序及一特殊模具壓印以形成所要透鏡形狀且因此至今仍代表用於透鏡生產之較佳材料。此外，注射模製技術仍廣泛用於此等透鏡之生產中。

存在用於光學元件之大量生產之兩大群組之生產程序。

第一生產程序使在一單一壓印步驟中壓印多個光學元件變得可能。此群組之生產程序可繼而劃分成需要一載體基板以壓印多個、個別光學元件之一子群組之生產程序及劃分成可用一載體基板完全施配之一子群組，此係因為光學元件係以一完全互連方式及在兩個模具之間之一壓印步驟中生產之一所謂單片基板之部分。一單片基板因此被定義為一壓印產品，其中全部經壓印光學元件彼此連接且形成光學元件之一大互連場。因為光學元件主要為透鏡且基板在大多數情況中為圓形，所以壓印產品在大多數情況中被稱為一單片透鏡晶圓。

在第二群組之生產程序中，非藉由一單一壓印步驟而是藉由一所謂分步驟重複程序個別生產多個光學元件。運用此生產程序，壓印多個、個別光學元件係可行的。光學元件未彼此連接。在大多數情況中，光學元件係直接壓印於一載體基板上。光學元件亦可緊密連接至載體基板，藉此該載體基板獲得一功能性質。接著在一分離程序中沿著光學元件之間的自由空間切割載體基板。在該分離程序之後，獲得由一載體基板部分及壓印於該載體基板部分上之一光學元件組成之多個複合光學元件。然而，在此專利說明書中未更詳細論述此類型之生產程序以及由此開發之產品。

在一第三群組之生產程序中，將壓印材料個別施加於一載體基板之多個位置中。因此，進行將個別壓印材料具體壓印成各自形狀但未導致該等壓印材料之一合併之一全表面壓印程序。因此，可在一載體基板上同時生產多個光學元件。在公開案WO2013/178263A1中非常精確地描述此一程序。

玻璃實際上被定義為非常廣泛及普通種類的非晶(有時亦部分結晶)材料，其等藉由一特殊生產程序凝固成其等之玻璃樣狀態。

雖然由用於光學裝置(諸如相機、雙目鏡或望遠鏡)之玻璃生產大型光學元件(特定言之透鏡)原則上不再提出一重大挑戰，但由玻璃相 應生產非常小的透鏡至今仍極有問題的。此原因主要在於較大光學元件主要由玻璃半成品研磨而成之事實。因此塑形主要在冷狀態中執行。然而，光學元件(特定言之透鏡)之此一塑形在毫米或微米範圍中幾乎不可行。此外，用於現代裝置中之透鏡之習知生產方法太昂貴。此外，在半導體、電子器件及光學器件產業中，已提及之單片基板(因此互連光學元件之基板)係較佳的。此一單片玻璃基板之生產亦極難使用習知方法。可想到使用處理一對應玻璃半成品之一全自動微銑削切割機。然而，此程序具有非常小產量且因此不適於大量生產。此外，玻璃基板上之光學元件之表面將太粗糙。該極端粗糙度對光學元件之光學性質具有負面影響且因此原則上被避免或減小至一最小值。

但是，在產業中，存在適於大量使用之用於單片玻璃基板之一生產程序。然而，此係基於一蝕刻技術且並非基於機械製造。在下文中，參考此蝕刻技術更詳細闡釋最新技術以展示單片玻璃基板之當前製造的複雜、生產密集及昂貴程度。

在一第一分步驟中，用一金屬層執行一選定玻璃基板之塗佈。在一第二分步驟中，接著用一光阻劑塗佈該金屬層，該光阻劑在一第三分步驟中必須藉由一遮罩及一光微影程序相應結構化。接著，該光阻劑在必要點處藉由化學品移除且開放至該金屬層之接達。在一第六分步驟中，執行至該金屬層中之結構轉印，接著移除該光阻劑。該金屬層現用作結構化實際玻璃基板之一遮罩。接著藉由相對有毒化學品蝕刻該玻璃基板。在最後程序步驟中，在大多數情況中繼而藉由其他化學品最終執行該金屬層之移除。

用於結構化此一玻璃基板之所需程序步驟係極其生產密集、時間密集、成本高且主要基於非常危險及有毒且對環境非常有害的化學品。此外，複雜至此一程度之具有許多分步驟之一程序很容易有缺陷。

總之，可認為在最新技術中尚未存在可經濟、簡單及使用儘可能少的化學品實施之用於生產單片玻璃基板(特定言之單片玻璃透鏡晶圓)之值得注意的程序，最特定言之適於大量使用之一程序。

因此本發明之目的係使用於生產光學玻璃元件之一改良方法可用。

使用如技術方案1之根據本發明之方法實現此目的。

在附屬技術方案中指示本發明之有利進一步發展。說明書、申請專利範圍及/或圖式中指示之特徵之至少兩者之全部組合亦落在本發明之範疇內。在所指示之值範圍中，如屬於上文提及之限值內之邊界值之值亦應被視為如所揭示的且可以任何組合主張。

本發明係關於一種用於生產光學玻璃元件、特定言之多個光學玻璃元件之方法，該方法具有以下程序序列：a)將一液體壓印材料施加於一壓印模具上、特定言之一壓印模具表面及/或該壓印模具之一基板上，b)在小於500℃之一溫度下壓印該壓印材料，c)使該壓印材料硬化，d)燒結該壓印材料且因此執行該光學玻璃元件、特定言之該等光學玻璃元件之成形。

根據本發明，特定言之，步驟a、b、c及d在時間上接連發生。在一特殊實施例中，步驟c及d可同時執行，特定言之在相同單元中執行。此係特定言之針對可熱硬化之壓印材料之情況。

較佳提供在步驟b)中在小於400℃，較佳小於300℃，更佳小於200℃，甚至更佳小於100℃之一溫度下且最佳在一環境溫度下進行壓印。在環境溫度(亦被稱為室溫)的情況下，意謂在10℃與30℃之間，特定言之在15℃與25℃之間之一溫度。可在相對較低溫度下，特定言 之在環境溫度下有利地進行壓印，此顯著簡化壓印。

進一步較佳提供在步驟a)之後，壓印模具表面之覆蓋程度係大於20%，較佳大於40%，更佳大於60%，最佳大於80%且極佳100%。

根據另一較佳實施例，以多個小、分佈式液滴之形式將壓印材料施加於壓印模具表面上。因此，有利的是可實現壓印材料之一特別均勻分佈或生產位於彼此旁邊但彼此分離之多個光學元件。

進一步較佳提供在步驟b)中藉由壓印模具(特定言之一下部壓印模具)及/或另一壓印模具(特定言之一上部壓印模具)之會聚來進行壓印材料之壓印。特定言之可提供，在該下部壓印模具上自上方施加壓印材料且該上部壓印模具自上方接近該下部壓印模具。可以一可移動方式，特定言之平行於垂直線，設計該上部壓印模具及/或該下部壓印模具。

特定言之，可提供在步驟c)中藉由一熱方法進行壓印材料之硬化，藉此將熱量傳輸至該壓印材料，藉此該壓印材料之一聚合程序在高於一臨界溫度Tk的情況下開始。在此情況中，該臨界溫度在0℃與1,000℃之間，較佳在10℃與750℃之間，甚至更佳在20℃與500℃之間，最佳在30℃與250℃之間且更為較佳在50℃與200℃之間。

作為一替代例，可提供可在步驟c)中藉由一電磁方法進行壓印材料之硬化，藉此藉由一電磁輻射(特定言之UV光)輻照該壓印材料，藉此該電磁輻射之波長範圍在1nm與10,000nm之間，較佳在10nm與1,000nm之間，更佳在100nm與500nm之間且最佳在200nm與500nm之間。

根據另一較佳實施例，在一壓印裝置中執行步驟a)、b)及c)且在一燒結裝置中執行步驟d)中之燒結，該燒結裝置與該壓印裝置分離、較佳配置在該壓印裝置外。因此，一並行處理係有利地可行的。特定言之，可在一燒結爐中同時熱處理多個基板。藉由在一燒結爐中熱處 理多個基板，可有利地更快進行玻璃元件或若干玻璃元件之生產。

進一步較佳提供，在步驟d)中藉由微波輻射進行燒結。作為一替代例，可提供在步驟d)中在一爐中，較佳在一連續加熱爐中進行燒結，藉此燒結期間之溫度大於50℃，較佳大於100℃，更佳大於300℃，甚至更佳大於500℃，尤其更佳大於700℃且最佳大於900℃。

根據另一較佳實施例，提供壓印材料具有以下組分之至少一者及/或以下組分之組合：˙多面體寡聚矽倍半氧烷(POSS)，˙聚二甲基矽氧烷(PDMS)，˙正矽酸四乙酯(TEOS)，˙聚(有機)矽氧烷(聚矽氧)。

本發明之另一標的係關於使用根據前述實施例之一者之一方法生產之一光學玻璃元件。

本發明之另一標的係關於用於實施根據前述實施例之一者之一方法之一裝置。

本發明之另一標的係關於將根據前述實施例之一者之一裝置用於生產一光學玻璃元件。

本發明特定言之係關於藉由在小於500℃之溫度下(特定言之在環境溫度下)之一刻印程序生產由玻璃組成之光學元件(光學玻璃元件，特定言之設計為一單片基板)，特定言之玻璃透鏡，尤佳一單片玻璃透鏡基板之一程序(一方法)。

根據本發明，玻璃特定言之被定義為由二氧化矽以及其各種變體組成之陶瓷玻璃。

在此情況中，本發明係基於使用可在小於500℃之溫度下(特定言之在環境溫度下)成形之一壓印材料之理念，該材料可藉由化學及/或 物理程序轉換成至少近似純二氧化矽。根據本發明之一顯著態樣特定言之係降低、特定言之具體可控地降低表面粗糙度及因此提高單片玻璃透鏡基板之玻璃透鏡品質。此外，特定言之，揭示尤其憑藉微波燒結壓印材料或基板之一有效方法。

特定言之，根據本發明將燒結定義為將尤其黏性壓印材料轉換成一硬、交聯材料。燒結程序特定言之導致具有一相應高密度之一非常精巧材料。燒結程序之特徵在於壓印材料之一物理及/或化學轉換。在一化學轉換之情況中，燒結程序特定言之伴隨有氣體之產生，該等氣體自燒結元件排出以獲得特定言之無缺陷之一精巧最終產品。因為大多數壓印材料由有機材料及/或基於有機矽之材料組成，所以燒結程序常常伴隨二氧化碳及/或一氧化碳及/或水之產生。此外，較佳在燒結程序之前及/或期間，氣體及/或添加至壓印材料之添加物被蒸發或以其他方式自壓印材料移除。根據本發明，此等添加物及/或在根據本發明之程序期間產生之全部氣體之移除較佳在燒結程序之前，最遲在燒結程序期間且最最遲緊隨在燒結程序完成之前，以不在根據本發明之最終產品中保留任何非所要產物，特定言之氣體，該等非所要產物可為氣孔形成的原因。燒結程序較佳結合壓印材料或最終產品中之殘餘應力的減小。因此特定言之以最終產品(特定言之一單片透鏡晶圓)中之殘餘應力呈現一特定殘餘應力之此一方式選擇用於燒結程序之參數。

環境溫度意為在10℃與30℃之間，特定言之在15℃與25℃之間的一溫度。

因此本發明特定言之涉及一種藉由所使用之一壓印材料生產光學玻璃元件、特定言之一單片玻璃基板之方法，該材料可在小於500℃之溫度下、特定言之在環境溫度下壓印且藉由一隨後熱處理轉換成至少近似純玻璃，特定言之二氧化矽。

換言之，根據本發明之程序使用一壓印材料(特定言之一低黏度凝膠)，該壓印材料特定言之僅藉由一隨後程序步驟轉換成氧化矽或二氧化矽。因此，有利地可根據本發明經濟、快速及藉由適度使用化學品生產一光學玻璃元件。

光學玻璃元件特定言之係一玻璃透鏡，尤佳一單片玻璃透鏡晶圓。儘管在下文中提及一單片玻璃基板，但根據本發明之理念亦可用於特定言之藉由分步驟重複程序在一載體基板上生產個別光學元件。此外，根據本發明之方法並不限於化學品之使用，玻璃(特定言之二氧化矽)係藉由根據本發明之程序由該等化學品形成。根據本發明之實施例更適用於可在低溫下壓印且藉由一化學及/或物理程序(特定言之一熱處理)化學轉換之全部類型之化學品。

模具

為執行壓印材料之壓印(結構化)，需要特殊壓印模具。該等壓印模具必須符合極高要求，使得其等的微米及奈米大小之結構可在無誤差的情況下作為一陰模轉印至壓印材料中。原則上，一硬模具與一軟模具之間有區別。一硬模具特定言之由金屬、玻璃或陶瓷組成。硬模具不易變形、耐腐蝕及耐磨。硬模具之表面特定言之藉由電子束微影或雷射束微影處理。硬模具之優點主要在於高位準之耐磨性。一軟模具特定言之被模製為一硬模具之一陰模。軟模具特定言之由一聚合物組成，具有一高位準之彈性及一低抗彎強度。軟模具特定言之為熵彈性(橡膠彈性)的。原因主要在於壓印材料與軟模具之間的一高位準之黏著性及/或軟模具之一膨脹。軟模具可藉由不同化學、物理及技術參數而與硬模具區別。基於彈性行為之一區別將係可設像的。軟模具具有主要基於熵彈性之一變形行為，且硬模具具有主要基於能量彈性之一變形行為。此外，兩種類型之模具可藉由(例如)其等之硬度區別。硬度係一材料對抗一穿透體之阻力。因為硬模具特定言之由金屬 或陶瓷組成，所以硬模具具有一對應的高硬度值。存在指示一固體之硬度之各種可行方式。一非常常見方法係根據維氏(Vickers)指示硬度。硬模具特定言之可具有大於500HV之維氏硬度。

對於脫模尤其有利的是根據本發明之一有利實施例之一疏水性模具表面與壓印材料之一疏水性表面之一組合。親水性被定義為一物質之表面之與水相互作用之高能力。親水性表面主要為極性的且相應地與流體分子之永久偶極(較佳與水)良好相互作用。一表面之親水性特定言之係憑藉一接觸角量測裝置量化。在此情況中，親水性表面具有非常小接觸角。若根據本發明之壓印材料必須具有一親水性表面以能夠儘可能簡單地自模具脫模，則將根據本發明應用以下值範圍：一親水性表面具有小於90°，較佳小於60°，更佳小於40°，甚至更佳小於20°且極佳小於1°之一接觸角。

疏水性被相應地定義為一物質之表面之與水相互作用之低能力。疏水性表面主要為非極性的且幾乎不與流體分子之永久偶極相互作用。在本發明之一實施例中，若根據本發明之壓印材料具有一疏水性表面以能夠儘可能簡單地自模具脫模，則將應用根據本發明之以下值範圍：一疏水性表面具有大於90°，較佳大於100°，更佳大於120°，甚至更佳大於140°且極佳大於160°之一接觸角。

壓印材料

根據本發明之理念特定言之在於使用在環境溫度下作為一液體存在之一特殊壓印材料。該壓印材料特定言之係一膠體分散液。一膠體分散液被定義為兩種物質之異質量，其中來自顆粒之數量上較小量之物質在約1nm與500nm之間的大小範圍中。壓印材料在環境溫度下作為一液體存在且可藉由化學及/或物理程序，特定言之藉由光子、自由基、熱量、酸及/或鹼液之作用聚合。

壓印材料特定言之可具有矽及氧。此等壓印材料可基於其等液 體聚集態而易於變形且因此亦可被壓印。在成功變形之後，在一固體中(在此情況中特定言之在至少近似純二氧化矽或氧化矽中)進行該液體壓印材料之轉換。

本發明現特定言之基於將一對應壓印材料用於生產多個玻璃透鏡，特定言之一玻璃透鏡晶圓之理念。在此情況中，壓印材料係在其液態中被壓印且因此被相應地結構化。接著，進行其中發生壓印材料之一第一交聯之特定言之熱產生及/或藉由光子產生之一硬化程序。由於此交聯程序，壓印材料在尺寸上穩定。在達成尺寸穩定性之後，模具可自壓印材料移除。

除了生產方法之外，本發明因此亦描述根據本發明之用於壓印微影之一壓印材料以及該壓印材料之施加/使用。壓印材料特定言之係藉由較佳由無機及/或有機部分組成之至少一主要組分及特定言之適於/用於設定壓印材料之與水相互作用之性質之至少一次要組分(較佳一有機組分)之一混合來區分。一主要組分被定義為在主要程度上促成最終經壓印形狀之產生之一組分。一次要組分被定義為與該主要組分混合之全部其他組分；此等其他組分特定言之包含設定/影響根據本發明之親水性或疏水性所憑藉之該等有機組分、起始劑及溶劑。因此壓印材料亦可由多個主要組分及/或多個次要組分組成。根據本發明之較佳壓印材料之一精確描述係在(例如)專利說明書PCT/EP2013/062711中找到，其有關壓印材料之揭示內容將在本發明之說明書中明確引用。然而，原則上，可產生玻璃之全部材料係合適的。

因此以上提及之壓印材料係用於產生單片玻璃基板之一較佳壓印材料。使用任何其他合適材料亦可設像。

一較佳實施例在於在環境溫度下壓印壓印材料以形成一單片基板。壓印程序自身發生在小於500℃，較佳小於400℃，更佳小於 300℃，最佳小於200℃，極佳小於100℃之溫度下且甚至更佳在環境溫度下。接著熱處理因此獲得之單片基板。該熱處理係其中壓印材料被壓縮之一燒結程序。該燒結程序可發生在壓印材料自壓印模具脫模之前及/或之後。然而，較佳地，壓印程序及熱處理彼此分離以實現產量之增加。因此尤佳的是，壓印單元係僅用於壓印，而經壓印之單片基板係在一外部熱處理單元(特定言之一爐，尤佳一連續加熱爐)中燒結。在此情況中，燒結程序發生在大於50℃，較佳大於100℃，更佳大於300℃，最佳大於500℃，極佳大於700℃且甚至更佳大於900℃之溫度下。

燒結較佳在一熱處理單元中進行。在一極佳實施例中，該熱處理單元係具有一微波源之一單元。在此情況中待燒結之玻璃元件或單片基板與可藉由微波激發且藉由微波加熱之一結構元件接觸，使得該單片基板被加熱及燒結。尤佳的是，該結構元件係上部及/或下部壓印模具。因此，根據本發明，揭示一極精巧單元，該單元適於壓印單片基板以及用於藉由微波之作用燒結該單片基板。作為一替代例，若壓印材料可藉由微波直接激發，則藉由微波直接加熱單片基板係可設像的。

根據本發明之另一尤佳程序發生在壓印材料之燒結程序期間。在此狀態中，此導致經壓印之單片基板之收縮。然而，基於主要非晶微結構，收縮均勻地發生。數字1對收縮之後的體積與起始體積之間的比率之間的差值被稱為收縮因數f。收縮百分比被稱為100倍的收縮因數。因此收縮百分比在燒結之前為0%。根據本發明，存在使用收縮百分比之兩種不同可能性。

在根據本發明之一例示性實施例中，藉由正確選擇壓印材料以及燒結程序之對應參數，使收縮百分比保持為儘可能低。

首先，產生一特定言之單片基板，該單片基板之收縮百分比係 小於2%，較佳小於1%，甚至更佳小於0.1%，最佳小於0.01%且更為較佳小於0.001%。由於收縮因數之低百分比，該特定言之單片基板較佳與模具外形差異極小或根本沒有差異。因此，根據本發明甚至在模具設計階段亦無需考量收縮。出於此目的，有利地在極大地簡化生產程序。

在另一較佳實施例中，收縮係用於使單片基板之表面平滑化。在燒結程序期間藉由收縮程序極度壓縮壓印材料。一方面，壓縮係基於可能取代基之一脫氣程序；然而，另一方面且主要地，壓縮係基於一化學交聯程序。歸因於該交聯程序，原子藉由彼此形成共價化學鍵而在端部中及主要均勻地且因此以一類似方式在空間中之全部方向上交聯。主要由非常強的矽-氧化合物形成之此網狀物導致壓印材料之密度增加且導致實際轉換成固體(至少主要含氧化矽之材料)玻璃。此壓縮程序不僅發生在壓印材料內部而且發生在壓印材料表面上。因此，使粗糙點相應平滑化，此導致存在於單片基板上之光學元件之品質增加。一光學元件(特定言之透鏡)之表面愈粗糙，經散射光之漫射部分愈大，此根本未促成所要光學成像。因此，光子產率(photon yield)隨著粗糙度增加而下降。在透鏡之情況中，此導致由安裝於透鏡後面之一影像感測器記錄及進一步處理之影像之一不斷減小之對比度。因此歸因於收縮程序(該程序根據本發明以一鎖定目標方式利用)及伴隨使光學元件(特定言之透鏡)之表面平滑化之程序而發生強度良率(intensity yield)之增加。

根據本發明之一特殊態樣係移除不應存在於壓印材料(舉例而言，一單片基板)中之全部化合物，特定言之在燒結程序之前及/或期間產生之氣體及/或添加物。在根據本發明之程序結束之後，此等氣體及/或添加物之一最終濃度特定言之係低於100ppm，小於10ppm，較佳小於1ppm，甚至更佳小於100ppb且更為較佳小於1ppb。

根據本發明之另一態樣係壓印材料中之殘餘應力之特定設定。在燒結程序之後，壓印材料中之殘餘應力特定言之在1,000MPa與-1,000MPa之間，較佳在500MPa與-500MPa之間，甚至更佳在250MPa與-250MPa之間且最佳大約0MPa。壓縮應力係用一負號指代；拉伸應力係用一正號指代。較佳地，壓印材料因此在燒結程序之後無殘餘應力。一無殘餘應力燒結產物較不易被殘餘應力損壞。然而，有時可期望或需要引入殘餘壓縮應力以抵消可在使用之情況中存在之自外部施加之一拉伸負載。在此情況中，需要大於-100MPa、較佳大於-250MPa，甚至更佳大於-500MPa且甚至更佳大於-1,000MPa之壓縮應力。特定言之可在燒結及緊接在燒結之後的冷卻期間藉由熱影響及藉由一對應加熱資料檔設定殘餘應力。

本發明之進一步優點、特徵及細節將來自較佳實施例之隨後描述以及基於圖式。

在各種圖式中，相同零件總是具有相同元件符號且因此一般而言在各情況中亦僅命名或提及一次。

圖1a展示根據本發明之一例示性實施例之一第一程序步驟之一圖解描繪，其中藉由一施配單元5將一壓印材料4施配至下部壓印模具1之壓印模具表面1o上。可藉由一所謂水池沈積(pool deposition)(英語：熔融池施配(puddle dispense))施加該壓印材料4。在此情況中，藉由該施配單元5將壓印材料4沈積於壓印模具表面1o上直至該壓印材料4覆蓋該壓印模具表面1o之絕大部分。亦可設像僅在一額外程序步驟中進行一完全覆蓋。特定言之可藉由離心塗釉程序及/或噴塗塗釉程序施加壓印材料。在施配期間，壓印模具表面1o之覆蓋程度係大於20%，較佳大於40%，更佳大於60%，最佳大於80%且極佳100%。

藉由進一步程序(舉例而言，諸如離心塗釉(英語：旋塗))，覆蓋程度可再次增加或壓印材料層厚度t可相對於位點均勻化。亦可設像藉由一噴塗塗釉裝置(英語：噴塗機)將壓印材料4施加於壓印模具表面1o上。在未描繪之另一實施例中，壓印材料4並未依水池之形式施加而是以多個小、分佈式液滴之形式施加，然而，該等液滴具有足以在一隨後程序中凝聚且形成一對應單片基板之壓印材料4。在此情況中施加液滴之優點主要在於更均勻分佈壓印材料4之可能性。又，藉由施加液滴分佈之壓印材料4之液滴可藉由一隨後離心塗釉程序分佈 遍及壓印模具表面1o且可在此程序步驟中儘早凝聚。然而，亦可設像個別液滴之沈積以壓印彼此分離之光學單元。此一程序在公開案WO2013/178263A1中描述。

在圖1b中描繪之一例示性第二程序步驟中，使一第二壓印模具2與第一壓印模具1對準。在此情況中，較佳經由該等壓印模具1及2上之多個(未指示)對準標記進行該兩個壓印模具之對準。在較佳儘可能遠地位於邊緣上之至少兩個不同位置處之兩個對準標(其等在各情況中相對)藉由對應對準單元彼此對準。

在圖1c中描繪之一例示性第三程序步驟中，藉由兩個壓印模具1及2之會聚來進行壓印材料4之壓印。在此情況中，將壓印材料4按壓至上部壓印模具2及/或下部壓印模具1之壓印外形3中。在圖1d中描繪之另一例示性程序步驟中，在兩個壓印模具1與2之間進行壓印材料4之硬化。在此情況中，可憑藉熱量、光子、電流、化學品(諸如酸及鹼)或任何其他類型之化學及/或物理曝光來進行該硬化。熱及電磁方法尤佳。

運用該熱方法，經由上部壓印模具2及/或下部壓印模具1將熱量傳輸至壓印材料4。壓印材料4內之熱起始劑在高於一臨界溫度Tk的情況下開始壓印材料4之聚合程序。在此情況中，該臨界溫度大於環境溫度，較佳大於100℃，更佳大於200℃，最佳大於300℃，最佳大於400℃且甚至更佳大於500℃。

在一電磁方法中，藉由一高強度電磁輻射(特定言之UV光)照明壓印材料4。在此情況中，該電磁輻射照射穿透上部壓印模具2及/或下部壓印模具1。經透照之壓印模具1及/或壓印模具2必須相應地透電磁輻射。電磁輻射之較佳波長範圍在1nm與10,000nm之間，較佳在10nm與1,000nm之間，更佳在100nm與500nm之間且最佳在200nm與500nm之間。

在壓印材料4硬化之後，一尺寸穩定、固體壓印材料4’已依一單片基板6之形式存在。再次燒結該單片基板6以將該壓印材料4’轉換成玻璃材料7。圖1e展示一例示性實施例之一第五程序步驟。燒結較佳在壓印裝置8外部完成。根據本發明，因此亦執行壓印程序及燒結程序之分離，此可對產量具有正面影響。尤佳的是，即壓印裝置8始終僅用於壓印且一對應燒結裝置9僅用於燒結。舉例而言，該燒結裝置9係一爐，甚至更佳一連續加熱爐。尤佳的是，燒結單元9使用一微波源10。該微波源10係用於直接加熱單片基板6之材料4’或儘可能有效地熱耦合至單片基板6之一結構元件11，特定言之一樣品支撐架11。該熱耦合經由單片基板6至結構元件11之直接接觸或經由儘可能有效地傳導熱量之一氣體而存在。在特殊實施例中，使壓印裝置8與燒結裝置9彼此組合可為有用的。因此，根據本發明可在同一個單元中執行壓印程序及燒結程序。

圖2展示由多個光學子組件12組成之一光學玻璃元件13之一例示性實施例。在特殊情況中，該等光學子組件12係雙凸透鏡。然而，該等光學子組件12亦可僅為(例如)雙凹透鏡、凸凹透鏡或凹凸透鏡。此外，可設像光學子組件12係繞射晶格、任何其他類型之光學元件或任何其他類型之玻璃結構元件。

在各情況中，圖3a及圖3b展示在燒結程序之前之一例示性單片基板6之一放大描繪。圖3c展示在結合有一幾乎理想表面13o之燒結程序之後之由玻璃材料7組成之一例示性光學玻璃元件13。單片基板6由尺寸穩定但尚未燒結之材料4’組成。圖3a展示具有一統計上粗糙化表面6o之一單片基板6之一放大描繪。圖3b展示具有系統偏離理想外形13o之一精確界定表面6o之另一單片基板6之一放大描繪。例如，該表面6o可生產為一壓印模具1或一壓印模具2之一壓印外形3之一陰模。可對特定言之設計及建置壓印外形3之表面3o(即在所要外形間)作出規 定，在步驟中組態其等之短程有序化除外。

收縮程序導致表面6o之一特定言之光平滑化或基板6之階梯結構化6o。因此根據本發明之一較佳態樣係藉由表面6o之結構化，特定言之藉由階梯結構化來影響收縮程序。較佳地，表面6o之結構化影響收縮程序至儘可能與根據圖3c生產之一表面13o”一樣平滑之程度。此平滑化係特定言之在整個體積中發生之材料4’壓縮之一表面效應。

1‧‧‧下部壓印模具

1o‧‧‧下部壓印模具之壓印模具表面

2‧‧‧上部壓印模具

3‧‧‧壓印外形

4、4’‧‧‧壓印材料

5‧‧‧施配單元

6‧‧‧單片基板

6o‧‧‧表面

7‧‧‧玻璃材料

8‧‧‧壓印裝置

9‧‧‧燒結裝置

10‧‧‧微波源

11‧‧‧結構元件

12‧‧‧光學子組件

13‧‧‧光學元件

13o‧‧‧表面

以下圖式展示：圖1a 根據本發明之方法之一例示性實施例之一第一程序步驟之一圖解剖面描繪，圖1b 根據本發明之方法之一例示性實施例之一第二程序步驟之一圖解剖面描繪，圖1c 根據本發明之方法之一例示性實施例之一第三程序步驟之一圖解剖面描繪，圖1d 根據本發明之方法之一例示性實施例之一第四程序步驟之一圖解剖面描繪，圖1e 根據本發明之方法之一例示性實施例之一第五程序步驟之一圖解剖面描繪，圖2 根據一例示性實施例之一光學玻璃元件之一圖解剖面描 繪，圖3a 在燒結程序之前之根據一例示性實施例之一基板之一放大、圖解剖面描繪，圖3b 在燒結程序之前之根據另一例示性實施例之一基板之一放大、圖解剖面描繪，圖3c 在燒結程序之後之根據一例示性實施例之一光學玻璃元件之一放大、圖解剖面描繪。

Claims (13)

1. 一種用於生產一光學玻璃元件之方法，該方法具有以下序列：a)將一液體壓印材料施加於一壓印模具上，b)在小於500℃之一溫度下壓印該壓印材料，c)使該壓印材料硬化，d)燒結該壓印材料且因此執行該光學玻璃元件之成形，其中在步驟c)中藉由一電磁方法進行該壓印材料之該硬化，藉此藉由一電磁輻射輻照該壓印材料。
2. 如請求項1之方法，其中在步驟b)中在小於400℃進行該壓印。
3. 如請求項1或2之方法，其中在步驟a)之後，該壓印模具之一壓印模具表面之覆蓋程度係大於20%。
4. 如請求項1或2之方法，其中以多個小且分佈式液滴之形式將該壓印材料施加於該壓印模具之該壓印模具表面上。
5. 如請求項1或2之方法，其中在步驟b)中藉由該下部壓印模具及另一上部壓印模具之會聚來進行該壓印材料之該壓印。
6. 如請求項1或2之方法，其中在步驟c)中藉由一熱方法進行該壓印材料之該硬化，藉此將熱量傳輸至該壓印材料，藉此該壓印材料之一聚合程序在高於一臨界溫度Tk的情況下開始，藉此該臨界溫度在0℃與1,000℃之間。
7. 如請求項1或2之方法，其中在一壓印裝置中執行步驟a)、b)及c)且在步驟d)中在與該壓印裝置分離且配置在該壓印裝置外之一燒結裝置中執行該燒結。
8. 如請求項1或2之方法，其中在步驟d)中藉由微波輻射進行該燒結。
9. 如請求項1或2之方法，其中在步驟d)中在一爐中進行該燒結，藉此在燒結期間之該溫度大於50℃。
10. 如請求項1或2之方法，其中該壓印材料具有以下組分之至少一者：多面體寡聚矽倍半氧烷POSS聚二甲基矽氧烷PDMS正矽酸四乙酯TEOS聚(有機)矽氧烷。
11. 一種使用如請求項1至10中任一項之一方法生產之光學玻璃元件。
12. 一種用於實施如請求項1至10中任一項之一方法之裝置。
13. 一種如請求項12之用於生產一光學玻璃元件之一裝置之使用。