技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明主要涉及塑性元件的模塑技術(shù)，更具體涉及由多個部分形成的高度微型化的塑性復(fù)合材料的高精度模塑技術(shù)。本發(fā)明的技術(shù)適用于生產(chǎn)用于復(fù)印機(jī)、傳真機(jī)、固態(tài)掃描型打印機(jī)等的光學(xué)掃描系統(tǒng)，或者具有內(nèi)置微型透鏡陣列的被設(shè)計用于光傳輸?shù)墓獠▽?dǎo)管的微型塑料透鏡陣列；生產(chǎn)數(shù)碼相機(jī)的透鏡；生產(chǎn)用于投影屏幕、觸摸板、用于電子照片處理的感光體、顯示設(shè)備等的光纖陣列。

背景技術(shù)

通常，有一種技術(shù)，通過模塑的方式形成由多個微型元件形成的高精度塑料產(chǎn)品。更具體地，有一種技術(shù)，形成：(1)微型透鏡陣列；和(2)小型光纖陣列。

(1)涉及微型透鏡陣列的常規(guī)技術(shù)

對于涉及微型透鏡陣列或微透鏡陣列的常規(guī)技術(shù)，引用日本特開1-107202(專利文獻(xiàn)1)、日本特開2004-341474(專利文獻(xiàn)2)、日本特開2004-45586(專利文獻(xiàn)3)。

更具體地，專利文獻(xiàn)1公開了透鏡陣列的制造方法，該方法根據(jù)如下步驟：在模具中排列GRIN(漸變折射率)的圓柱體透鏡，以使其光軸以預(yù)設(shè)方向排列；以及將熔融樹脂注入該模具中以形成模塑品，在該模塑品中透鏡陣列和樹脂成為整體。

進(jìn)一步，專利文獻(xiàn)2記載了通過擠出成型法生產(chǎn)光學(xué)元件的方法。更具體地，專利文件2的技術(shù)旨在光學(xué)元件的生產(chǎn)方法，其特征在于模具的長壽命、能夠形成無變形或光學(xué)缺陷的透鏡、以及能夠很容易地將透鏡高精度地整合到主體設(shè)備上。

因而，透鏡支撐部件以這樣的方式被放置在下模具上，即透鏡支撐部件被形成為具有很多透鏡孔，將透鏡放置在透鏡支撐部件的各透鏡孔中。因此，下模具和上模具分別被形成為下透鏡模具表面和上透鏡模具表面具有比透鏡孔的直徑更小的直徑，并且通過相互擠壓上模具和下模具形成透鏡。通過使用不同的材料用于透鏡和透鏡支撐部件，抑制透鏡的光學(xué)噪聲成為可能。尤其是，通過使用金屬用于透鏡支撐部件，通過焊接的方式容易將透鏡陣列安裝到主體設(shè)備上成為可能。

進(jìn)一步，專利文獻(xiàn)4提供了制備具有薄的光屏蔽部分的高精度復(fù)合模塑品的方法。該文獻(xiàn)通過對模制產(chǎn)品實施第二模塑工序消除了模制產(chǎn)品和模塑設(shè)備之間的不對準(zhǔn)問題，并且能夠通過在尺寸和圖案轉(zhuǎn)移精度(pattern?transferprecision)方面高精度的模塑法制備復(fù)合物(composite)。對于該現(xiàn)有技術(shù)，參考位置分別定義為通過第一模塑工序所生產(chǎn)的模制產(chǎn)品和用于在第二模塑工序的初始設(shè)置時相互校準(zhǔn)的第二模塑的模具。進(jìn)一步地，通過膨脹或收縮第一模制品或模具的方式，或者通過機(jī)械尺寸調(diào)整的方式，實現(xiàn)尺寸調(diào)整。進(jìn)一步地，通過檢測其間的相互位置關(guān)系，或者通過基于線性熱膨脹系數(shù)檢測溫度來評價相互位置關(guān)系，控制在第二模塑設(shè)備中支撐第一模制品的起始時間(start?timing)?？蛇x擇地，基于由溫度和尺寸計算的時間，可以控制該起始時間。因此，第二模塑的起始時間被定義為如下時間：第一模塑品的溫度達(dá)到比玻璃化轉(zhuǎn)變點高3～25℃溫度的時間。

日本專利3,521,469(專利文獻(xiàn)5)記載了樹脂透鏡陣列的制備方法，該方法根據(jù)如下步驟：通過以均勻的厚度涂覆透明樹脂，在平的基底的一個表面上形成樹脂層；朝著形成有通孔的光屏蔽材料的光屏蔽板的方向推進(jìn)該樹脂層；通過將部分樹脂層擠入到光屏蔽板的通孔中形成透鏡；固化樹脂層以形成透鏡陣列片；和通過樹脂層的方式固定基底和光屏蔽板。

進(jìn)一步地，日本特開2004-45586提供了制備具有光屏蔽層的微透鏡陣列片的方法，該方法包括步驟：照射紫外輻射到微透鏡陣列片上，所述微透鏡陣列片包括以下的連續(xù)疊層結(jié)構(gòu)：在一個表面上載有微透鏡并且在其另一個表面上載有透明的光敏層或熱塑性樹脂層的透明支持基底，顏色為黑色的紫外線固化的粘合劑樹脂層和保護(hù)薄膜層，以使紫外線被施加到形成透鏡的表面上；在紫外線被微透鏡聚焦的部分使紫外線固化的樹脂層固化，以促使相應(yīng)于被聚焦部分的固化樹脂層轉(zhuǎn)變?yōu)楸Ｗo(hù)薄膜層；通過從其中剝?nèi)ケＷo(hù)膜層，從透明的光敏層或熱塑性樹脂層上剝離被聚焦部分的固化樹脂層；以及在對應(yīng)于未暴露于紫外線的部分形成紫外線固化的樹脂層的光屏蔽圖案，并且與透明的光敏層保持緊密接觸。

(2)涉及光纖陣列的常規(guī)技術(shù)

有各種涉及制造光纖陣列的常規(guī)技術(shù)。

日本特開2004-118119(專利文獻(xiàn)6)公開了涉及塑性光纖陣列及其制備方法的技術(shù)。當(dāng)使用簡單的制造設(shè)備時，該現(xiàn)有技術(shù)能以低成本和在短時間內(nèi)制造出特征為光滑的芯部表面和減小的光傳輸損失的光纖陣列，該方法包括如下步驟：向液態(tài)的紫外線固化的熔融樹脂的方向，下降包括多根互相平行延伸的棒狀指針(bar-shaped?finger)的梳狀模塑品，以使棒狀指針的端部同時與熔融樹脂接觸；拔起棒狀指針；將用前述端部從熔融樹脂中拔起的樹脂進(jìn)行固化，同時形成多個芯部；通過將整個芯浸漬到熔融的紫外線固化的樹脂(覆蓋樹脂溶液)中，形成覆蓋層，從而形成覆蓋層復(fù)合物；將所形成的覆蓋層復(fù)合物與低粘度的熔融的熱塑性樹脂一起放置到容器內(nèi)；形成整體熱塑性樹脂，通過加熱同時具有熔融樹脂和覆蓋層復(fù)合物的容器以形成保護(hù)部分；切削所形成的模塑品，該模塑品在棒狀指針的端部包括梳狀部分；磨光所形成的端部的橫截面。

日本特開8-112873(專利文獻(xiàn)7)公開了涉及多孔體及其制備方法的技術(shù)。

更具體地，該文獻(xiàn)旨在具有良好熱絕緣性和耐壓強(qiáng)度的輕重量的多孔體，并且提供了一種片狀多孔體，其包括：在熱塑性樹脂體上形成晶格型圖案的方形網(wǎng)格；和在每個網(wǎng)格中形成的高膨脹的熱塑性樹脂組合物，所述高膨脹的熱塑性樹脂組合物具有20倍于形成網(wǎng)格的所述熱塑性樹脂的膨脹率。

進(jìn)一步，日本特開10-80964(專利文獻(xiàn)8)公開了一種蜂窩狀結(jié)構(gòu)體及其制備技術(shù)。

更具體地，該文獻(xiàn)教導(dǎo)了穩(wěn)定性持續(xù)時間長的高透明的蜂窩狀結(jié)構(gòu)體及其制備方法，其中該蜂窩狀結(jié)構(gòu)體包括在樹脂上具有高密度的多邊形橫截面形狀的柱狀孔的三維包裝體。因此，該孔被形成為在孔壁之間不提供連接部分，通過在樹脂上以三維的規(guī)則排列設(shè)置可膨脹物質(zhì)，以及通過引起該可膨脹物質(zhì)的膨脹，形成所述孔。

專利文獻(xiàn)1：日本特開1-107202公報

專利文獻(xiàn)2：日本特開2004-341474公報

專利文獻(xiàn)3：日本特開2004-45586公報

專利文獻(xiàn)4：日本特開2003-80543公報

專利文獻(xiàn)5：日本專利3,521,469

專利文獻(xiàn)6：日本特開2004-118119公報

專利文獻(xiàn)7：日本特開8-112873公報

專利文獻(xiàn)8：日本特開10-80964公報

專利文獻(xiàn)9：日本專利公開56-34780公報

發(fā)明內(nèi)容

[制備透鏡陣列的問題]

當(dāng)制備微型復(fù)合蜂窩狀結(jié)構(gòu)體時，該微型復(fù)合蜂窩狀結(jié)構(gòu)體的典型實例如圖1所示，通過模塑法的方式裝配超過一百個透鏡72，在以網(wǎng)格形式存在的光屏蔽部分71上形成微透鏡陣列。

對于該蜂窩狀結(jié)構(gòu)體，需要解決的問題是：

(a)形成盡可能薄的光屏蔽部分；以及

(b)形成復(fù)合物之后保持高精度。

在專利文獻(xiàn)1的技術(shù)的情況中，其中在排列透鏡之后注入所述光屏蔽部分，沒有產(chǎn)生關(guān)于前述(a)的問題。另一方面，在形成光屏蔽部分之后用該技術(shù)形成透鏡是可能的。然而，在這種情況中，在從模具中去除復(fù)合物時可能損壞所述光屏蔽部分。

進(jìn)一步地，在微透鏡是微型的以及光屏蔽部分的厚度減小到約20μm的情況中，由于樹脂的太大粘度，用普通的注射模塑法填充如此小的空間是不可能的，并且通過模塑法的方式形成光屏蔽部分也是不可能的。

為了解決上面提到的問題(b)，專利文獻(xiàn)2記載了形成透鏡陣列的方法，通過將透鏡注入到在光屏蔽部分形成的孔中，接著擠壓。然而，專利文獻(xiàn)2的這種方法具有缺點，因為它需要高精度的光屏蔽部分尺寸和高精度的光屏蔽部分對準(zhǔn)。

為了解決專利文獻(xiàn)2的前述問題，專利文獻(xiàn)4提出了通過溫度控制的方式控制尺寸。然而，專利文獻(xiàn)4的這種方法由于需要使用昂貴的設(shè)備和用于成型過程的長循環(huán)時間而遭受到高成本的問題。

進(jìn)一步，專利文獻(xiàn)5提出了前述問題的解決方案。更具體地，專利文獻(xiàn)5的方法通過向光屏蔽部分推動透明薄片并且引起薄片材料的塑性變形而形成透鏡部分。盡管該方法有效消除透鏡和光屏蔽部分之間的不對準(zhǔn)問題，但是由于缺乏透鏡模具存在透鏡形狀不能被控制的問題。

另一方面，專利文獻(xiàn)3教導(dǎo)了形成微透鏡陣列的方法，通過在形成微透鏡之后形成光屏蔽圖案，通過在透鏡后面設(shè)置粘合用的紫外線固化樹脂層以及穿過透鏡促使紫外線聚焦到紫外線固化的樹脂上。盡管該方法有效消除透鏡和光屏蔽部分之間的不對準(zhǔn)問題，但是光屏蔽部分的尺寸和/或形狀被透鏡的形狀所限制。更具體地，該方法具有缺點，因為由于用紫外線的聚焦進(jìn)行固化，光屏蔽圖案不可避免地為錐形。

[制備光纖陣列的問題]

關(guān)于形成塑料光纖陣列的方法，當(dāng)一個接一個地排列光纖以形成光纖陣列時，這需要花費非常長的時間。這種方法幾乎是無效率的。

因此，如圖19A所示的建議方案，形成具有多根從橋連部分1a平行延伸的棒狀指針1b的梳狀模塑品1，并且通過向熔融樹脂2的方向下降該梳狀模塑品1，使棒狀指針1b與熔融樹脂2基本上同時地接觸。

其后，當(dāng)照射弱紫外線時，在圖19B的步驟中以向上的方向緩緩拔起梳狀模塑品1，并且通過該步驟，熔融樹脂2被棒狀指針1b拔起以形成對應(yīng)于梳狀部件1的指針1b的互相平行延長的芯部4。

進(jìn)一步地，在圖19C的步驟中，樹脂部件3被附著到芯部4的末端部上，以在各個位置支撐芯部4，施加紫外輻射用于完全固化所形成的芯部4。

下一步，在圖19D的步驟中，在芯部4被固定在梳狀模塑品1和樹脂部件3之間的狀態(tài)下，將所形成的芯部4浸漬在盛于容器的樹脂6中；通過這種方式，在每個芯部4上形成覆蓋層。

進(jìn)一步，在圖19E的步驟中，將包括芯部4的部件浸漬在盛于容器9的熱固性樹脂8中，該芯部4上負(fù)載有覆蓋層并且固定在梳狀模塑品1和樹脂部件3之間。在使熱固性樹脂8固化之后，在圖19F的步驟中，分離梳狀模塑品1和樹脂部件3。

這是公開于專利文獻(xiàn)6的技術(shù)。

對于專利文獻(xiàn)6的技術(shù)，在另一方面，伴隨其通過拔起梳狀部件1形成芯

部的原則，會產(chǎn)生問題，因為芯部4不可避免地為錐形。因而，以這種方法形

成的光纖陣列會遭受光利用效率低的問題。

本發(fā)明通過如下方式解決了前述問題，即通過延伸法首先形成覆蓋層，接著通過將芯部材料注入到覆蓋層內(nèi)部的空洞內(nèi)，以形成塑性光纖陣列。

對于首先形成覆蓋層部分的方法，需要提供形成孔狀陣列結(jié)構(gòu)體的技術(shù)，在該結(jié)構(gòu)體中柱狀孔并排形成。

通常地，有根據(jù)日本專利公開56-34780(專利文獻(xiàn)9)形成蜂窩狀結(jié)構(gòu)體的方法，其包括步驟：在具有塑性材料的逸出孔的熱壓板之間固定塑性材料；擠壓并且加熱壓板之間的樹脂；以及將所述壓板相互拉開，膨脹所述塑性材料。然而，這種使用塑性材料用于蜂窩狀結(jié)構(gòu)體的常規(guī)方法具有缺點，因為該蜂窩狀結(jié)構(gòu)體具有厚的孔壁。

進(jìn)一步地，由于熱塑性樹脂的使用，類似的問題也存在于記載在專利文獻(xiàn)7或?qū)＠墨I(xiàn)8的技術(shù)中。

同時，通過膨脹含表面活性劑的水如在肥皂泡的情形下形成具有非常薄的孔壁的孔是已知的。通過這種方法，形成具有幾納米到幾微米壁厚的孔是可能的。另一方面，肥皂泡使用靜電排斥效應(yīng)、疏水基團(tuán)之間的相互作用、馬蘭各尼效應(yīng)等，其中這些效應(yīng)在干燥薄膜時變得無關(guān)緊要，并且在適當(dāng)時肥皂泡會坍塌。進(jìn)一步地，在塑性的情形下，這些效應(yīng)沒有一個是可用的。

在用于形成細(xì)長柱形的蜂窩狀結(jié)構(gòu)體或孔狀陣列結(jié)構(gòu)體的發(fā)泡法中，同時產(chǎn)生泡沫是重要的。當(dāng)泡沫沒有關(guān)聯(lián)地一個接一個形成時，該發(fā)泡體為球形，所需要的蜂窩狀結(jié)構(gòu)體沒有形成。

應(yīng)該注意的是，專利文獻(xiàn)7和專利文獻(xiàn)8嘗試通過加熱的方式發(fā)泡，但是如果不能獲得具有均勻溫度的加熱，所述的通過加熱形成泡沫的方法不能形成所需要的蜂窩狀結(jié)構(gòu)體。

進(jìn)一步地，專利文獻(xiàn)9的技術(shù)通過如前述的一樣將壓板相互分離的操作形成蜂窩狀結(jié)構(gòu)體，但是對于該方法控制塑料的粘度以使其均勻是非常重要的。因此，以這種方法形成蜂窩狀結(jié)構(gòu)體也是困難的。

一方面，本發(fā)明提供了形成多孔陣列結(jié)構(gòu)體的方法，在該多孔陣列結(jié)構(gòu)體中，多個柱狀孔彼此鄰接排列，該方法包括：

第一步驟，在形成有多個凹陷的基底上層壓可變形層，所述多個凹陷以彼此隔離的方式形成在所述基底上，所述可變形層被層壓在所述基底上以使所述凹陷限定各個彼此隔離的空間；和

第二步驟，通過在所述可變形層上產(chǎn)生塑性形變，使所述多個凹陷的所述空間膨脹，以使在所述可變形層上形成分別對應(yīng)于所述凹陷的所述多個柱狀孔。

根據(jù)本發(fā)明，通過簡單和可靠的方法形成多孔陣列結(jié)構(gòu)體成為可能，在該多孔陣列結(jié)構(gòu)體中，由非常小厚度的孔壁限定的多個柱狀孔彼此相鄰排列。

另一方面，本發(fā)明提供了用于制備多個柱狀部件排列在基質(zhì)中的微型復(fù)合元件的方法，該方法包括：

第一步驟，在形成有多個凹陷的基底上層壓可變形層，所述多個凹陷以彼此隔離的方式形成在所述基底上，所述可變形層被層壓在所述基底上以使所述凹陷限定各個彼此隔離的空間；

第二步驟，通過在所述可變形層上引起塑性形變，使所述多個凹陷的所述空間膨脹，以使在所述可變形層上形成分別對應(yīng)于所述凹陷的所述多個柱狀孔；和

分別在所述多個柱狀孔中形成所述多個柱狀部件；

所述可變形部件形成所述基質(zhì)。

根據(jù)本發(fā)明，形成多個柱狀部件以陣列的形式排列在基質(zhì)中的微型復(fù)合元件成為可能。尤其是，本發(fā)明以微透鏡陣列的形式形成柱狀部件成為可能，所述微透鏡陣列由形成光屏蔽部分的薄殼來限定。

另一方面，本發(fā)明提供了一種微透鏡陣列，包括：

多個光學(xué)透明部分，每個光學(xué)透明部分至少在其一個端部負(fù)載有微透鏡；

以及

為每個所述光學(xué)透明部分提供的邊界部分，

所述多個光學(xué)透明部分通過所述邊界部分彼此相鄰排列，以形成微透鏡陣列。

根據(jù)本發(fā)明，可以形成微透鏡陣列以使形成陣列的每個透鏡在其側(cè)壁表面上負(fù)載有厚度為幾微米或更小的不透明薄膜。因為不透明薄膜的厚度小，本發(fā)明的微透鏡陣列在消除散射光的同時提供了大的孔徑(aperture)。

當(dāng)與附圖一起閱讀時，由下述詳細(xì)的描述，本發(fā)明的其他目的和進(jìn)一步特征將變得顯而易見。

附圖說明

圖1是顯示本發(fā)明透鏡陣列的實施例的斜視圖；

圖2A-2F是顯示根據(jù)本發(fā)明實施方式1的透鏡陣列的制備方法的簡圖；

圖3A-3G是顯示根據(jù)本發(fā)明實施方式2的透鏡陣列的制備方法的簡圖；

圖4A和4B是顯示本發(fā)明透鏡陣列的截面圖；

圖5是顯示本發(fā)明透鏡陣列的斜視圖；

圖6是解釋本發(fā)明效果的簡圖；

圖7是顯示根據(jù)本發(fā)明實施例3的光纖陣列的制備方法的側(cè)視圖；

圖8是顯示根據(jù)圖7的實施例3形成柱狀孔陣列結(jié)構(gòu)體的方法的放大側(cè)視圖；

圖9是顯示根據(jù)圖7的實施例3形成的蜂窩狀結(jié)構(gòu)體以放大比例尺形式的斜視圖；

圖10是顯示根據(jù)本發(fā)明實施方式4的光纖陣列的制備方法的側(cè)視圖；

圖11A和11B是解釋當(dāng)可變形層的材料被應(yīng)用于形有半球形凹陷的基底上時所產(chǎn)生的問題的簡圖；

圖12A是顯示形成有球形凹陷的基底的另一側(cè)視圖；

圖12B是顯示形成有由光刻法形成的梳齒形凹陷的基底的另一側(cè)視圖；

圖13A-13D是顯示根據(jù)模塑法制造光纖陣列的方法的簡圖；

圖14A和14B是解釋在制備光纖陣列的實施方式中，通過使用離心分離器在孔狀陣列結(jié)構(gòu)體中填充芯部材料的方法的簡圖；

圖15是顯示根據(jù)本發(fā)明模塑法制備的光纖陣列的簡圖；

圖16A-16C是顯示本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的簡圖；

圖17是顯示根據(jù)本發(fā)明實施方式構(gòu)建可重復(fù)使用的電子紙的簡圖；

圖18A-18H是顯示圖17的可重復(fù)使用的電子紙的制備方法的簡圖；

圖19A-19F是解釋根據(jù)相關(guān)技術(shù)的光纖陣列的制備方法的簡圖。

實施本發(fā)明的最佳方式

[本發(fā)明的綜述]

考慮到前述的現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明主要目的為：

(1)提供一種制造微孔陣列結(jié)構(gòu)體的方法，該微孔陣列結(jié)構(gòu)體中包括微型柱狀孔的陣列，所述方法包括：以彼此相同的膨脹時間和膨脹量使多個相互隔離的孔沿共同的方向膨脹，使得小型柱狀孔穿過薄的殼壁彼此相鄰形成；以及在保持其各自的形狀時，迅速固定膨脹的柱狀孔。

進(jìn)一步，本發(fā)明具有第一次要目的：

(1.1)提供一種制造微型透鏡陣列的簡單和便利的方法，在該微型透鏡陣列中，形成陣列的各個微型透鏡具有高精度，并且以各個透鏡被薄的光屏蔽部分彼此隔離的方式形成。

進(jìn)一步，本發(fā)明具有第二次要目的：

(1.2)提供一種制造光纖陣列的簡單和便利的方法，該方法能夠形成具有高精度和高的光利用效率的光纖陣列。

本發(fā)明的主要目的通過制備微孔陣列結(jié)構(gòu)體的方法來實現(xiàn)，該方法包括：第一步驟，用具有塑性變形功能的第一材料覆蓋在各個位置形成有多個相互獨立的凹陷的第一基底，使得在各個凹陷處形成空間；以及第二步驟，通過前述空間內(nèi)的氣體壓力使前述空間在預(yù)設(shè)方向上同時膨脹，形成被薄的孔壁隔離的細(xì)長柱狀孔。

根據(jù)本發(fā)明的前述制造方法，通過降低涂覆有第一材料的基底的表面的壓力，用所述空間的氣體壓力使第一材料膨脹成為可能。

此處，應(yīng)該注意的是，上面提到的“相互獨立的凹陷”是指各個凹陷形成各自相互隔離的空間，所述空間不與第一材料的背側(cè)連通或與其他凹陷連通。

本發(fā)明的第一次要目的通過制造微型復(fù)合元件的方法來實現(xiàn)，該方法包括：第一步驟，用具有塑性形變功能的第一材料涂覆在各個位置形成有多個相互獨立的凹陷的第一基底，使得在各個凹陷處形成空間；和第二步驟，通過所述空間的氣體壓力使在多個位置的第一材料同時膨脹，以形成具有薄的孔壁的細(xì)長孔，使得所述孔在預(yù)定和共同的方向上伸長；和第三步驟，通過注射第二材料而不從第一基底上分離第一材料，形成多孔形狀和凹陷。

前述凹陷可能具有透鏡的形狀。在這種情形下，本發(fā)明提供了制備作為微型復(fù)合元件的透鏡陣列的方法，通過使用第一材料的微孔陣列結(jié)構(gòu)體作為光屏蔽部分，以及將透鏡材料注射到微孔陣列結(jié)構(gòu)體中，而不相互分離透鏡模具和微孔陣列結(jié)構(gòu)體(光屏蔽部分)來形成透鏡。

本發(fā)明的第二次要目的通過制造光纖板的方法來實現(xiàn)，在該光纖板中，用芯部部件注入所述孔狀陣列結(jié)構(gòu)體，所述芯部部件具有比所述孔狀陣列結(jié)構(gòu)體的折射率更大的折射率。對于這種方法，隨后去掉所述孔狀陣列結(jié)構(gòu)體，并且用覆蓋材料填充去掉所述孔狀陣列所形成的縫隙。

為了解決第二次要目的并且獲得其中包括由薄的孔壁所限定的細(xì)長柱狀孔的微孔陣列結(jié)構(gòu)體，本發(fā)明公開了一種如下方法，在添加有表面活性劑的水溶液中排列許多氣泡或孔，并且在同時膨脹后以在固化期間所述氣泡的形狀保持不變的方式固化所述氣泡。

尤其是，本發(fā)明提供了在基底的上表面的獨立的凹空間(凹陷)，以及使用控制基底所放置的環(huán)境的壓力的方法。

進(jìn)一步，為了干燥所述多孔陣列結(jié)構(gòu)體而不產(chǎn)生其形狀的破碎，本發(fā)明公開了一種方法，該方法使用隨溫度變化而產(chǎn)生溶膠-凝膠轉(zhuǎn)化的凝膠溶液作為可變形材料。對于該方法，在進(jìn)行干燥過程之前凝膠溶液轉(zhuǎn)化為凝膠用于增加其硬度。此處，應(yīng)該注意的是，上述提到的“可變形的材料”是指當(dāng)該材料根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行處理時，在其中形成孔狀陣列結(jié)構(gòu)體的材料。

根據(jù)本發(fā)明，制備多孔陣列結(jié)構(gòu)體的方法包括步驟：通過在基底(A)的上表面上涂覆可變形材料(B)，用在預(yù)設(shè)條件下具有塑性形變功能的可變形材料(B)覆蓋形成有高密度的微小凹陷的基底(A)的上表面；通過在所述凹陷和所述可變形材料(B)之間形成的封閉空間內(nèi)的氣體壓力，使在可變形材料(B)中產(chǎn)生膨脹，以使多個空間同時被拉伸，并且形成許多細(xì)長的孔，所述細(xì)長的孔在預(yù)設(shè)方向上延伸并處于被具有微米厚的薄壁彼此隔離的狀態(tài)，其中，在基底(A)上的凹陷以彼此分離的狀態(tài)形成。

關(guān)于所述多孔陣列結(jié)構(gòu)體的制備方法，通過降低由可變形材料(B)覆蓋的基底(A)的表面的壓力，延伸所述可變形材料(B)成為可能。

對于前述制備多孔陣列結(jié)構(gòu)體的方法，使用添加有表面活性劑的凝膠水溶液作為所述可變形材料(B)是可能的。

進(jìn)一步，制備多孔陣列結(jié)構(gòu)體的方法可以通過在可變形材料(B)的后面提供通風(fēng)空間來進(jìn)行，以使從該側(cè)干燥可變形材料(B)。

關(guān)于制備多孔陣列結(jié)構(gòu)體的方法，優(yōu)選在設(shè)置于基底(A)的可變形材料(B)的后面形成通風(fēng)空間，使部件與可變形的孔狀陣列結(jié)構(gòu)體從后面接觸，以使所述部件形成有貫穿孔，所述貫穿孔具有比在可變形材料(B)上成形的柱狀孔的間距更小的間距。因此，可變形材料(B)的干燥通過這些通孔進(jìn)行。

進(jìn)一步，優(yōu)選處理所述凹陷以使所述凹陷具有防水表面。進(jìn)一步，優(yōu)選形成凹陷，以使與在上表面的凹陷相比，在基底(A)內(nèi)部的凹陷具有大的直徑。

接下來，將解釋第二次要目的的解決方案。

1)用于膨脹多孔陣列結(jié)構(gòu)體的方法

對于膨脹多孔陣列結(jié)構(gòu)體以使其中并排形成多個柱狀孔的方法，提供了一種多個凹陷被形成在基底的表面上的基底結(jié)構(gòu)，與涂覆可變形材料的方法一起，以使在各個凹陷和基底表面上形成的可變形材料之間具有形成的空間。

2)用于形成薄的孔壁的方法

(1)為了形成具有薄的孔壁的柱狀孔，本發(fā)明使用含有表面活性劑并且溶解有凝膠的水溶液作為形成所述薄孔壁的方法，所述水溶液在溫度變化時產(chǎn)生溶膠-凝膠轉(zhuǎn)化。

(2)進(jìn)一步地，本發(fā)明使用產(chǎn)生干燥收縮的方法。此處應(yīng)該注意的是，用于產(chǎn)生干燥收縮的方法是指通過使用壓力控制裝置進(jìn)行的減壓方法。其中，凝膠中所含有的水分的蒸發(fā)加快，由此，促進(jìn)了由形成孔壁的材料的體積收縮所產(chǎn)生的孔壁的變薄，其反過來是由水的蒸發(fā)所引起的。

3)用于固化孔壁同時保持柱狀孔陣列結(jié)構(gòu)體的方法

(1)對于固化孔壁同時保持柱狀孔陣列結(jié)構(gòu)體，本發(fā)明使用含有表面活性劑并且溶解有凝膠的水溶液作為可變形材料的材料，所述水溶液隨著溫度變化而產(chǎn)生溶膠-凝膠轉(zhuǎn)化。

(2)進(jìn)一步地，本發(fā)明在膨脹階段期間控制溫度至溶膠的狀態(tài)，在膨脹完成之后控制溫度至凝膠的狀態(tài)。

(3)進(jìn)一步，本發(fā)明獲得了用于促進(jìn)可變形材料的干燥而不限制其膨脹的空間。由于此，作為減壓的結(jié)果，促進(jìn)了水的蒸發(fā)；作為干燥的結(jié)果，由可變形材料的膨脹所形成的孔狀陣列結(jié)構(gòu)被固化。

4)其他方法

進(jìn)一步地，通過減壓即減壓法的方式，本發(fā)明獲得了孔的同時膨脹和可變形材料在相同時間的快速干燥。

[制備光纖陣列的方法]

進(jìn)一步，本發(fā)明提供了基于前述制備小型多孔陣列結(jié)構(gòu)體的方法制備光纖陣列的方法。因而，本發(fā)明形成了許多光纖以高密度陣列的形式排列的光纖陣列，通過注射折射率比可變形材料(B)的折射率高的芯部材料到小型孔狀陣列結(jié)構(gòu)體的孔中，所述小型孔狀陣列結(jié)構(gòu)體是由現(xiàn)在形成孔壁的可變形材料(B)形成的。

進(jìn)一步，本發(fā)明提供了“制備光纖陣列的方法”，該方法包括步驟：將芯部材料注射到由“制備微孔陣列結(jié)構(gòu)體的方法”所形成的微孔陣列結(jié)構(gòu)體的孔中；去掉所述可變形材料(B)；以及通過用覆蓋材料同時填充所形成的空間，在作為去掉可變形材料(B)的步驟的結(jié)果所形成的空間中形成許多以陣列形式的光纖。

(1)本發(fā)明的第一方面

根據(jù)第一方面，本發(fā)明提供了制備微孔陣列結(jié)構(gòu)體的方法，該方法包括：第一步驟，用在預(yù)設(shè)條件下具有塑性形變功能的第一材料涂覆第一基底的表面，所述第一基底在各個預(yù)設(shè)的位置上形成有許多相互獨立的凹陷(凹陷不與外部或其他凹陷連通)，以使在第一基底上的前述凹陷中形成有空間；第二步驟，通過前述多個空間內(nèi)的氣體壓力同時膨脹和延伸第一材料，在第一材料上形成孔的微陣列，以使所述多個孔在預(yù)設(shè)的方向上平行延伸。

根據(jù)第一方面，以如下的方式形成許多相互隔離的孔成為可能，即所述孔被由第一材料形成的同時具有高密度和高精度的孔壁所隔離。

(2)本發(fā)明的第二方面

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，所述第一材料被所述空間內(nèi)部的氣體壓力膨脹和延伸，而所述氣體壓力通過使涂覆第一材料的第一基底的表面降壓來產(chǎn)生。根據(jù)本發(fā)明，通過簡單和快速的方法，形成許多相互獨立的孔成為可能，所述孔被第一材料的孔壁彼此隔離并且以非常高的密度來形成。

(3)本發(fā)明的第三方面

根據(jù)第三方面，本發(fā)明提供了一種制備微型復(fù)合元件的方法，該方法包括：第一步驟，用在預(yù)設(shè)條件下具有塑性形變功能的第一材料涂覆第一基底的表面，所述第一基底在各個預(yù)設(shè)的位置上形成有許多相互獨立的凹陷，以使在第一基底上的前述凹陷內(nèi)有形成的空間；第二步驟，通過前述多個空間內(nèi)的氣體壓力，同時膨脹和延伸第一材料以在第一材料上形成孔的微型陣列，以使所述多個孔在預(yù)設(shè)的方向上平行延伸；第三步驟，將第二材料注射到所述多個孔中而不相互分離第一材料和第一基底以形成孔，以使所述孔具有與第一基底上的凹陷相對應(yīng)的各個端部。

根據(jù)本發(fā)明的第三方面，在第一步驟中于凹陷處形成空間，在第二步驟中所述第一材料被膨脹和延伸，因而同時形成多個孔成為可能。

進(jìn)一步地，通過在第三步驟中將第二材料注射到所述孔中，同時形成多個孔成為可能，以使每個孔包括與第一基底上的凹陷相對應(yīng)的端部。

尤其是，通過第一和第二步驟后連續(xù)進(jìn)行第三步驟而使第一材料和第一基底不相互分離，制備如下的孔成為可能，即在第一和第二步驟中所形成的部分與在第三步驟中所形成的部分之間沒有不對準(zhǔn)。

(4)本發(fā)明的第四方面

根據(jù)第四方面，本發(fā)明提供了制備微型復(fù)合元件的方法，該方法包括：第一步驟，用在預(yù)設(shè)條件下具有塑性形變功能的第一材料涂覆第一基底的表面，所述第一基底在各個預(yù)設(shè)的位置上形成有許多相互獨立的凹陷(凹陷不與外部或其他凹陷連通)，使得在第一基底上的前述凹陷內(nèi)有形成的空間；第二步驟，通過前述多個空間內(nèi)的氣體壓力同時膨脹和延伸第一材料，在第一材料上形成孔的微型陣列，使得所述多個孔在預(yù)設(shè)的方向上平行延伸；第三步驟，將第三材料粘附到所述多個孔的孔壁上而沒有使第一材料和第一基底相互分離；以及第四步驟，將第二材料注射到所述多個孔中而沒有使第一材料和第一基底相互分離以形成孔，使得所述孔具有與第一基底上的凹陷相對應(yīng)的各自端部。

根據(jù)本發(fā)明，由于如下事實，即進(jìn)行第三步驟和第四步驟而沒有使第一材料和第一基底相互分離，類似于本發(fā)明第三方面高精度地形成微型復(fù)合元件成為可能。

(5)本發(fā)明的第五方面

根據(jù)第五方面，本發(fā)明在第一材料被夾在第一基底和第二基底之間的狀態(tài)下進(jìn)行第一材料的膨脹和延伸。

根據(jù)第五方面，通過第二基底的使用獲得高精度的孔形狀成為可能。通過使用用于第二基底的平板，形成具有均勻長度的孔成為可能。

(6)本發(fā)明的第六方面

根據(jù)第六方面，通過產(chǎn)生減壓，與第一步驟中的凹陷相對應(yīng)的空間內(nèi)產(chǎn)生氣體壓力成為可能。通過使用減壓，在任意時間與前述多個凹陷相對應(yīng)的所有空間內(nèi)的氣體壓力變得均勻，形成具有均勻體積和形狀的孔成為可能。

(7)本發(fā)明的第七方面

根據(jù)第七方面，在減壓狀態(tài)下將第二材料涂覆到所述孔的開口部分，通過增加壓力至超過大氣壓，將所涂覆的第二材料注入到孔內(nèi)。

根據(jù)本發(fā)明，由于使用氣體壓力差，可以形成均勻的靜壓力，均勻且沒有波動地進(jìn)行第二材料的注入。進(jìn)一步地，在制備時，可以在相同設(shè)備內(nèi)連續(xù)進(jìn)行第一和第二步驟，降低制造所述微型復(fù)合元件的成本成為可能。

(8)本發(fā)明的第八方面

根據(jù)第八方面，通過在減壓狀態(tài)下將第二材料涂覆到所述孔的開口部分，并且隨后施加離心力，將第二材料注入到所述孔內(nèi)成為可能。通過使用離心力，不同比重的物質(zhì)很容易地被分離，因此，容易地將孔內(nèi)的氣體排出以及將液態(tài)的第二材料注入到所述孔中成為可能。

(9)本發(fā)明的第九方面

根據(jù)第九方面，本發(fā)明可以制備用于微型復(fù)合元件的微型透鏡陣列(微透鏡陣列)。

(10)本發(fā)明的第十方面

根據(jù)第十方面，本發(fā)明使用疏水性的平板作為第二基底。由此，在第二步驟中第一材料容易與第二基底分離，因而，容易地形成貫穿孔成為可能。

(11)本發(fā)明的第十一方面

根據(jù)第十一方面，在第一基底上形成的凹陷具有透鏡的形狀。因而，根據(jù)本發(fā)明，隨著在第一步驟中所產(chǎn)生的氣體膨脹，在第三方面的第三步驟中或第四方面的第四步驟中將透鏡形狀轉(zhuǎn)化為孔成為可能。因此，在形成孔的同時實現(xiàn)透鏡形狀的轉(zhuǎn)化，對于第十一方面，形成用于微型復(fù)合元件的透鏡陣列成為可能。

(12)本發(fā)明的第十二方面

根據(jù)第十二方面，本發(fā)明提供了微型透鏡陣列，在所述微型透鏡陣列中，通過使用透明的材料作為第二材料和不透明或光屏蔽的材料作為第一材料，形成透鏡陣列的透鏡被具有光屏蔽功能的第一材料彼此隔離。由此，在所述透鏡陣列中閃光(flare)或散射光被消除。

(13)本發(fā)明的第十三方面

根據(jù)第十三方面，本發(fā)明的微型透鏡陣列(微透鏡陣列)由至少具有隔離功能的第一材料、具有光傳輸功能的第二材料和具有光屏蔽功能的第三材料形成。由此，獲得無散射光或閃光的微型透鏡陣列(微透鏡陣列)成為可能。因為第十三方面的微型透鏡陣列通過三種不同材料獲得前述三種功能，與第十二方面的發(fā)明相比增強(qiáng)各個功能成為可能。進(jìn)一步地，在制備微型透鏡陣列時獲得提高的自由度。

(14)本發(fā)明的第十四方面

根據(jù)第十四方面，本發(fā)明提供制備微孔陣列結(jié)構(gòu)體的方法，該方法包括步驟：在預(yù)設(shè)條件下用具有韌性變形功能的可變形材料(B)覆蓋形成有高密度的微型凹陷的基底(A)的上表面；通過由所述多個凹陷和所述可變形材料形成的多個空間內(nèi)的氣體壓力，使可變形材料(B)延伸，使得多個空間在預(yù)設(shè)方向上被膨脹和拉伸，以形成被微米厚度的薄孔壁彼此隔離的孔，其中所述凹陷被獨立地形成在基底(A)上。

根據(jù)本發(fā)明，基底(A)上的凹陷被相互獨立地形成，因而，當(dāng)進(jìn)行減壓時，多個凹陷之間的膨脹時間和膨脹量變得相同。因此，以如下方式形成細(xì)長的柱狀孔，即所述孔被由可變形材料形成的孔壁彼此隔離。

(15)本發(fā)明的第十五方面

根據(jù)第十五方面，本發(fā)明使覆蓋有可變形材料(B)的基底(A)的一側(cè)減壓，因而，相鄰凹陷之間的膨脹時間和膨脹量變得相同。因此，生長由多個相互獨立的柱狀孔均勻形成的孔陣列成為可能。

(16)本發(fā)明的第十六方面

根據(jù)第十六方面，本發(fā)明使用添加有表面活性劑的凝膠水溶液作為可變形材料(B)。因而，所述孔像具有非常薄的孔壁的肥皂泡一樣生長，其中所生長的孔其后轉(zhuǎn)化為凝膠。因此，在保持所述孔的形狀時干燥所述孔，因為溶膠-凝膠轉(zhuǎn)化的溫度為約40℃，在低溫下增加膨脹量而同時抑制水的沸騰成為可能，并且使用高度減壓用于生長孔狀陣列結(jié)構(gòu)體成為可能。

(17)本發(fā)明的第十七方面

根據(jù)第十七方面，本發(fā)明在覆蓋有可變形材料(B)的基底(A)的表面上提供通風(fēng)空間。由此，從該表面干燥所述可變形材料(B)是可能的。

(18)本發(fā)明的第十八方面

根據(jù)第十八方面，本發(fā)明生成一種結(jié)構(gòu)體，所述結(jié)構(gòu)體形成有具有比孔狀陣列結(jié)構(gòu)體中的孔的間距更小的間距的貫穿孔，以與覆蓋形成有凹陷的基底(A)的上表面的可變形材料(B)進(jìn)行接觸。由此，控制在所述結(jié)構(gòu)主體的所述貫穿孔中形成的空間與所述基底(A)之間的關(guān)系成為可能，并且涂覆到基底(A)的可變形材料(B)的厚度變得均勻。進(jìn)一步地，因為所述貫穿孔被形成為具有比可變形材料(B)中的孔的間距更小的間距，所述孔能夠以不喪失它們的形狀的方式生長。進(jìn)一步地，通過所述貫穿孔使所述可變形材料(B)后面的空間通風(fēng)，所述孔快速固化。

(19)本發(fā)明的第十九方面

根據(jù)第十九方面，本發(fā)明采用一種使所述凹陷疏水的方法。由此，在所述基底(A)的表面涂覆所述可變形材料(B)時，可變形材料(B)不會進(jìn)入到所述凹陷中。

(20)本發(fā)明的第二十方面

根據(jù)本發(fā)明的第二十方面，在基底(A)中形成凹陷，使得其直徑比在基底(A)的表面上由所述凹陷形成的開口部分的直徑更大。

根據(jù)第二十方面，在基底(A)的表面上涂覆可變形材料(B)而沒有使可變形材料(B)真正地進(jìn)入基底(A)上的凹陷中成為可能。進(jìn)一步地，由于開口部分減小的接觸面積，在涂覆可變形材料(B)之后從凹陷處脫氣減小，在減壓時使所述孔進(jìn)行最大膨脹成為可能。

(21)本發(fā)明的第二十一方面

根據(jù)第二十一方面，本發(fā)明將具有比可變形材料(B)的折射率更大的折射率的芯部材料注入到在可變形材料(B)中形成的孔中。因而，以低成本和高生產(chǎn)效率制備具有高尺寸精度和高的光利用率的光纖陣列成為可能。

(22)本發(fā)明的第二十二方面

根據(jù)第二十二方面，在將芯部材料注射到在可變形材料(B)中所形成的孔中之后，本發(fā)明去掉所述可變形材料(B)，并且用覆蓋材料填充由于去掉所述可變形材料(B)所形成的間隙。結(jié)果，當(dāng)使用各種芯部材料時，制備防水的光纖陣列成為可能。

本發(fā)明的實施例

接下來，對(1)“透鏡陣列的制造”和(2)“光纖板(光纖陣列)的制造”進(jìn)行描述。

1.透鏡陣列的制造

[實施例1]

首先，與本發(fā)明第三方面的加工方法將參照圖1和圖2A-2F進(jìn)行解釋。

透鏡模具(第一基底)

參照圖2A，應(yīng)該注意的是，透鏡模具80(第一基底)是決定所形成的透鏡陣列的透鏡單元的間距的模具。進(jìn)一步地，透鏡模具80決定了通過如下方式形成的孔狀陣列的基本結(jié)構(gòu)，即通過使其上提供的可變形的不透明材料82膨脹以在其中形成以柱狀孔形式的空空隙，所述孔狀陣列用于容納所述透鏡陣列的透鏡單元。進(jìn)一步地，透鏡模具80被用作在孔狀陣列形成之后所進(jìn)行的過程中的透鏡單元的模具。

在實施例1中，透鏡模具80由具有防水表面的硅橡膠形成，透鏡部分80a以具有200μm間距的晶格型圖案在透鏡模具80中形成。每個透鏡部分80a具有半徑為180μm的半球形表面，其中169個所述透鏡部分80a在透鏡模具80上形成為13行和13列。

不透明材料(第一材料)

不透明材料82是形成多孔陣列結(jié)構(gòu)體的可變形材料，該多孔陣列結(jié)構(gòu)體包括由孔壁限定的細(xì)長柱狀孔。當(dāng)在所述孔上形成光學(xué)元件時，不透明材料82起到消除閃光或散射光的作用。在實施例1中，折射率為1.56的紫外線固化的丙烯酸類樹脂被用作不透明材料82。因此，為了起到不透明的光屏蔽的作用，不透明材料82添加有0.5wt％的炭黑顆粒。因為不透明材料82具有與孔中所形成的透鏡相同的折射率，沒有光的全反射發(fā)生，并且高效地獲得光吸收。

透鏡材料(第二材料)

對于實施例1，折射率為1.56的紫外線固化的丙烯酸類樹脂被用作在相應(yīng)于其中柱狀孔的不透明材料82中所形成的透鏡83。

壓力控制裝置

壓力控制裝置100壓縮和/或抽出氣體，被用于控制孔狀陣列結(jié)構(gòu)體的尺寸，主要是高度，該孔狀陣列結(jié)構(gòu)體在不透明材料82中形成多孔壁。

[功能]

如圖2B-2F所示進(jìn)行實施例1的方法。

(1)在圖2B的步驟中，在對紫外光透明并且具有很高平面度的平玻璃基底81上，在玻璃基底81被放置在透鏡模具80上的狀態(tài)下，以薄膜厚度0.1-100μm的方式旋涂不透明材料82。在實施例1中，以20μm的厚度旋涂該不透明材料(第一步驟)。

壓力控制裝置100是能夠?qū)h(huán)境壓力控制到預(yù)設(shè)壓力的設(shè)備。在實施例1中，環(huán)境壓力常常被控制到0.1MPa。應(yīng)該注意的是，該壓力被選擇用于控制在后續(xù)步驟產(chǎn)生的氣體膨脹。

(2)將在第一步驟中所獲得的圖2B結(jié)構(gòu)送入到壓力控制裝置100中，將其中的環(huán)境壓力降低至0.003MPa。

隨著該減壓過程，在透鏡部分80a相對應(yīng)的空間內(nèi)開始?xì)怏w膨脹或擴(kuò)大，因而，隨著其中氣體的膨脹，通過引起不透明材料82的變形產(chǎn)生了透鏡部分80a的空間的膨脹。

此處，應(yīng)該注意的是，在透鏡模具80上的所有透鏡部分80a上同時發(fā)生膨脹，由于相鄰空間的相互干擾，空間的橫向膨脹被限制。因此，膨脹僅發(fā)生在向上的方向，導(dǎo)致形成一種孔狀陣列結(jié)構(gòu)體，其中，在對應(yīng)于透鏡部分80a的變形不透明材料82上，所述多個柱狀孔以如下方式彼此相鄰地形成，即多個孔從基底80在向上的方向上彼此平行延伸。因此，不透明材料82形成不透明的孔壁84，該孔壁84限定在其中成形的柱狀孔。在圖2C的狀態(tài)中，照射紫外線約10秒鐘，用來固化所形成的不透明材料82，由此，所形成的不透明孔壁84被固化，多孔陣列結(jié)構(gòu)體被固定(第二步驟)。

接著，在圖2D的步驟中，將其上負(fù)載有多孔陣列結(jié)構(gòu)體的基底80從壓力控制裝置100中移除。進(jìn)一步地，在移除所述玻璃基底81之后，將形成透鏡的樹脂注入在不透明材料82中形成孔陣列的孔，其中，在離心機(jī)中和在3000G的離心力下進(jìn)行樹脂的這種注入30秒鐘(第三步驟)。

此處，注意在該過程中透鏡模具80和孔壁84不互相分離是重要的。

接著，在圖2E的步驟中，將對紫外線輻射透明的反射鏡板85放置在圖2D的結(jié)構(gòu)上，并且照射紫外線約10秒鐘，用來固化透鏡材料83。由此，在多孔陣列結(jié)構(gòu)體的孔中以透鏡陣列的形式形成透鏡單元86(第四步驟)。

最后，去掉透鏡模具80和反射鏡板85，獲得所述透鏡陣列，以使微透鏡單元86被容納于由不透明的孔壁84所限定的細(xì)長柱狀孔中。

盡管沒有說明，優(yōu)選退火處理所得的結(jié)構(gòu)體，以使固化在透鏡單元86以及孔壁84中進(jìn)行得徹底，并且使得不存在未固化的位置，特別是在不透明的孔壁84上。

[實施例2]

實施例2是對應(yīng)于本發(fā)明第二方面的實施方式，在兩個步驟中形成了不透明部分，將參照圖3A-3F進(jìn)行解釋。其中，將注意到的是，實施例2的方法與實施例1的方法在下述方面有區(qū)別：

(a)對應(yīng)于實施例1的不透明孔壁84的孔壁94包括覆蓋孔壁94b的不透明膜94a；和

(b)丙烯酸類的紫外線固化樹脂被用作孔壁94b的材料(第一材料)，而不透明膜(第三材料)94a是通過將碳黑顆粒涂覆到孔壁94b上形成的。

在其他方面，實施例2與實施例1相同。

[功能]

實施例2的方法如圖3A-3F所示，其中除了在圖3D的步驟中在形成孔壁94b之后將不透明液體注入到孔中之外，與實施例1的方法沒有區(qū)別，在所述不透明液體中，碳黑顆粒分散在揮發(fā)性溶劑中。在圖3A-3G中，應(yīng)該注意的是，與先前參照實施例1描述的部分相對應(yīng)的那些部分被標(biāo)以相同的標(biāo)號，其說明被省略。

因此，因為透鏡模具80具有防水性，不透明液體選擇性地粘附于孔壁94b上，并且所粘附到孔壁94上的碳黑顆粒形成前述不透明膜94a(第三步驟)

因為對于實施例2，與實施例1的材料82相對應(yīng)的材料92無不透明材料，圖3C的紫外線固化過程可有效地進(jìn)行，并且孔壁94b的固化可在短時間內(nèi)獲得。進(jìn)一步，因為大量使用不透明材料成為可能，通過實施例2提高了消除閃光或散射光的效果，并且在透鏡陣列中高效地消除光的泄漏成為可能。

[實施例3]

如圖4A和4B所示的實施例3提供了通過使用實施例1和實施例的方法而形成的光纖陣列(光纖板)。

因而，對于圖4A的結(jié)構(gòu)，覆蓋層101形成了在孔狀陣列結(jié)構(gòu)體的孔中容納有芯部102的孔狀陣列結(jié)構(gòu)體，其中，實施例3形成了覆蓋層101，通過使用折射率1.45的紫外線固化的甲基丙烯酸酯類樹脂作為形成孔壁的第一材料，而使用折射率1.56的紫外線固化的丙烯酸類樹脂作為用于芯部102的第二材料。

因此，通過形成具有如圖4A所示的半球形的光纖單元，給光纖單元提供透鏡效果是可能的。

可選擇地，形成具有如圖4B所示的用于散射光的圓錐形端部的光纖單元是可能的。

[實施例4]

與圖1的微透鏡陣列相反，其中透鏡單元以晶格型圖案的形式排列，如圖5所示的實施例4提供了透鏡單元以交錯的陣列排列的透鏡陣列。

因而，對于本發(fā)明，當(dāng)使用此前已解釋的相同方法時，制造具有如圖5所示的用于透鏡單元的交錯排列的微型透鏡陣列是可能的。在這種情況下，應(yīng)該注意的是，形成覆蓋層101的不透明孔壁在其中形成如圖5所示的六邊形的柱狀孔，填充孔的芯部102具有相應(yīng)的六邊形柱狀的形狀。

接著，將參照圖6解釋使用具有疏水性的第二基底的本發(fā)明的第八方面。

(情形1)第二基底不是防水性

在第二基底81缺乏防水性的情形下，在如圖6所示，在與圖2A-2F的可變形材料82相對應(yīng)的可變形材料112的孔狀陣列結(jié)構(gòu)體中形成孔，其中，需要注意的是，每個孔在面向第二基底81的側(cè)面上具有封閉端。這是因為由于第二材料112和第二基底81之間高的濕度，材料112的薄膜在孔的端部仍然與第二基底81接觸。

(情形2)第二基底是防水性

在第二基底81是防水性的情形下，出現(xiàn)了與如圖2A-2F或3A-3G所示的實施例1和2的情形類似的多孔陣列結(jié)構(gòu)體，其中每個孔具有開口端。這種結(jié)構(gòu)體之所以產(chǎn)生，是因為由于第二材料112和第二基底81之間低的浸濕，第二材料112的薄膜已經(jīng)移動到別處。

從上述提到的情形1和情形2可以理解，通過第一基底80的防水形狀控制孔狀陣列結(jié)構(gòu)體是可能的。

2.制備光纖板的實施例

[實施例5]-形成柱狀細(xì)長孔的孔狀陣列結(jié)構(gòu)體的方法

圖7-9顯示了根據(jù)實施例5制備光纖板(光纖陣列)的方法。

參照這些附圖，在涂布機(jī)21上提供了溫度控制設(shè)備22，并且在其上表面以高密度負(fù)載有許多凹陷的基底(A)被設(shè)置在溫度控制設(shè)備22上。

對于該實施方式，在該基底(A)上形成了其中包括小的具有高密度的柱狀孔的孔狀陣列結(jié)構(gòu)體。

以下將解釋實施例5的結(jié)構(gòu)和操作。

1.實施例5的結(jié)構(gòu)

(1)基底(A)

圖7的基底(A)用作在其上生長孔狀陣列結(jié)構(gòu)體的模具，并且決定了所形成的孔狀陣列結(jié)構(gòu)體的孔的間距。更具體地，基底(A)由硅橡膠形成，并且被形成為具有直徑為25μm的半球形、間距為38μm的、以交錯方式的凹陷23。

(2)多孔結(jié)構(gòu)體材料(B)

圖7的孔狀陣列結(jié)構(gòu)體材料(B)形成孔狀陣列結(jié)構(gòu)體，所述孔狀陣列結(jié)構(gòu)體成形有許多柱狀細(xì)長孔。對于多孔結(jié)構(gòu)體材料(B)，可以使用商品凝膠(商品名Jellice)的水溶液，在純凈水中5倍稀釋并添加有1wt％的表面活性劑(十二烷基硫酸鈉)。在這種情況下，對于孔狀陣列結(jié)構(gòu)體的材料在約38℃下發(fā)生溶膠-凝膠轉(zhuǎn)化。

(3)溫度控制裝置

溫度控制裝置22通過控制多孔結(jié)構(gòu)體材料(B)的溫度來控制粘度(溶膠-凝膠轉(zhuǎn)化)。

(4)壓力控制裝置

圖7的壓力控制裝置24是壓縮和抽出氣體并控制孔狀陣列結(jié)構(gòu)體的尺寸，尤其是其高度的裝置。進(jìn)一步地，壓力控制裝置促進(jìn)多孔結(jié)構(gòu)體材料(B)的干燥。

(5)噴射器

圖7的噴射器25是用于在基底(A)上以預(yù)設(shè)量噴射多孔結(jié)構(gòu)體材料(B)的設(shè)備。

(6)涂布機(jī)

圖7的涂布機(jī)21是涂抹從噴射器26噴射到基底(A)的上表面的多孔結(jié)構(gòu)體材料(B)以形成預(yù)設(shè)厚度的薄膜的裝置。在示例性實施例中，涂布機(jī)21是利用離心力的旋涂機(jī)。

實施例5的工序

(1)首先，通過使用壓力控制裝置24，將涂布機(jī)21的環(huán)境壓力控制到預(yù)設(shè)壓力，例如0.1MPa。實施該過程用于控制在后面過程中的氣體膨脹的量。

(2)通過使用溫度控制裝置22控制基底(A)的溫度。因此，可以通過加熱器、紅外線、微波等的任意一種進(jìn)行加熱。在實施例1的情形，筒形電加熱器被用作溫度控制裝置22。溫度可以設(shè)置為接近溶液-凝膠轉(zhuǎn)化溫度，例如38℃。選擇該溫度用于控制粘度以及由此控制多孔結(jié)構(gòu)體材料(B)的溶液-凝膠轉(zhuǎn)化。

(3)通過噴射器25在基底(A)上噴射多孔結(jié)構(gòu)體材料(B)。幾乎在同時，通過擠壓或旋涂將所噴射的多孔結(jié)構(gòu)體材料(B)涂抹到基底(A)上，以使在凹陷23上有形成的空的間隙。在該涂布步驟中，多孔結(jié)構(gòu)體材料(B)可以形成膜厚度為1-100μm的薄膜。在實施方式5的實施例中，多孔結(jié)構(gòu)體材料(B)形成厚度為10μm的薄膜。在45℃的溫度下并因此在低粘度的溶液狀態(tài)下，獲得來自噴射器25的多孔結(jié)構(gòu)體材料(B)的噴射。

(4)在降低基底(A)的溫度之后，降低涂布機(jī)21的環(huán)境壓力以使在多孔結(jié)構(gòu)體材料(B)中產(chǎn)生凝膠轉(zhuǎn)化。

對于實施例5，溫度控制裝置22的控制溫度降低到22℃，并且此后通過壓力控制裝置24將環(huán)境壓力降低到0.03MPa。由于這，凹陷的空間內(nèi)的氣體開始脹大并且該空間產(chǎn)生如圖8所示的延伸。

因此，由于相鄰凹陷23的同時脹大，該空間的橫向膨脹被限制，并且該空間的脹大僅發(fā)生在從基底(A)向上的方向上。因而，在多孔結(jié)構(gòu)體材料(B)上同時形成許多處于相互獨立的細(xì)長氣泡的形式的孔，而所形成的氣泡或孔31形成柱狀孔狀陣列結(jié)構(gòu)體30。

此后，通過溫度控制裝置22降低基底(A)的溫度，并且所形成的具有孔狀陣列結(jié)構(gòu)體的多孔結(jié)構(gòu)體材料被固化和干燥而保持其形狀不變。從而，通過使用壓力控制裝置24抽空環(huán)境極大地減少了用于固化的時間。

(5)接著，打開壓力控制裝置24的處理腔，將對應(yīng)于所形成的孔狀陣列結(jié)構(gòu)體的工件取出到外部。

圖8顯示了在放大尺寸下所形成的孔狀陣列結(jié)構(gòu)體，所述孔狀陣列結(jié)構(gòu)體處于在脹大過程開始10分鐘之后，將孔狀陣列結(jié)構(gòu)體從壓力控制裝置24中取出的狀態(tài)以及基底(A)被移走的狀態(tài)。

已確信所形成的孔狀陣列結(jié)構(gòu)體被充分干燥，并具有保持其形狀的機(jī)械強(qiáng)度。在示例性實施例，孔狀陣列結(jié)構(gòu)體30的每個孔31具有35μm的直徑和120μm的長度，以及3μm的壁厚。

[實施例6]-對應(yīng)于本發(fā)明第十八方面的實施方式

接下來，將解釋對應(yīng)于本發(fā)明第十八方面的實施方式

本發(fā)明的第十八方面對應(yīng)于如圖10所示的結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中形成有許多貫穿孔的平板結(jié)構(gòu)26與基底(A)上的可變形材料(B)接觸。從而，形成具有比孔狀陣列結(jié)構(gòu)體的孔間距更小的間距的貫穿孔。

需要注意的是，通過在200μm厚度的鋁板上產(chǎn)生陽極氧化，能很容易地形成這些具有0.1μm或更小直徑的小貫穿孔。因為形成了具有比孔狀陣列結(jié)構(gòu)體的孔間距更小的間距的貫穿孔，通過將平板結(jié)構(gòu)26與可變形材料(B)的背面進(jìn)行接觸，在可變形材料(B)上產(chǎn)生膨脹而不損壞各個孔31的形狀成為可能。

[實施例7]-對應(yīng)于本發(fā)明第二十方面的實施方式

圖11A示意地顯示了當(dāng)可變形材料(B)被涂覆到成形有半球形凹陷23的基底(A)的表面時可能產(chǎn)生的問題。

更具體地，圖11A顯示了所述情形，即凹陷23中的氣體被溶解到可變形材料(B)中，或者通過穿過可變形部件(B)而逃逸到外部，如該圖的左邊部分所示的。伴隨著這種漏氣，在圖11A中可以發(fā)現(xiàn)在一些凹陷23中可變形材料進(jìn)入到所述凹陷中。

圖11B圖解了楊-拉普拉斯方程(Young-Laplace?equation)。

根據(jù)楊-拉普拉斯方程，對于在液體中形成的橢圓形氣泡，氣體壓力Pi和液體壓力P_L之間的壓力差ΔP表示為：

ΔP＝Pi-P_L＝σ(1/R₁+1/R₂)，

其中，R1和R2分別代表沿其短軸測定的氣泡半徑和沿其長軸測定的氣泡半徑。

因而，前述方程表示當(dāng)半徑R₁和半徑R₂降低時壓力差ΔP增加。這里，σ代表液體的表面張力。

因而，當(dāng)凹陷23的直徑變?yōu)?0μm或更小時，根據(jù)楊-拉普拉斯方程，氣泡的壓力增加，導(dǎo)致氣體被液體吸收。此外，氣體通過可變形材料(B)逃選到外部。在這些情況的任一情況下，產(chǎn)生如圖11A所示的可變形材料進(jìn)入凹陷內(nèi)的問題。

因而，如圖12A所示，通過降低在基底(A)的表面開放的凹陷23的面積，實施例7減輕了該問題，在該實施例7中，需要注意的是，在基底(A)上形成了許多球形空間以使在基底(A)的表面，每一球形空間被暴露在具有比空間自身的直徑小很多的直徑的開口處。

應(yīng)該注意的是，圖12A的結(jié)構(gòu)可以很容易地通過如下步驟獲得：在基底(A)的表面排列聚苯乙烯微球；用紫外線固化的樹脂層覆蓋所述微球；以及用有機(jī)溶劑例如丙酮去除所述聚苯乙烯微球。

圖12B顯示了基底(A)的另一實施例，在該實施例中，在基底(A)上形成了許多深的凹陷23b。圖12B的結(jié)構(gòu)能通過光刻法形成。

[實施例8]-對應(yīng)于第二十方面的實施方式

圖13A-13D、14A和14B顯示了根據(jù)本發(fā)明第二十方面制備光纖陣列的方法。

對于第二十方面，形成了孔狀陣列結(jié)構(gòu)體30，在該孔狀陣列結(jié)構(gòu)體30中孔在基底(A)的表面上具有封閉端而另一相對端是開口的。

(1)由實施例5的方法獲得的孔狀陣列結(jié)構(gòu)體30，如圖13A所示，被上下顛倒，并且在該狀態(tài)下將透明芯部材料41注入到其中的孔中。在示例性的實施例中，未固化的紫外線固化的樹脂被用作芯部材料41。更具體地，示例性的實施例使用折射率為1.56的丙烯酸類的紫外線固化的樹脂用作芯部材料41。

為了保證芯部材料41沒有間隙地注入到微孔31中，本實施方式使用如圖14A所示的離心機(jī)50，并且在圖14B的步驟中通過操作離心機(jī)50在3000G的壓力、30秒的持續(xù)時間的條件下，注入芯部材料41。

因而，在圖14A的步驟中，孔狀陣列結(jié)構(gòu)體30安裝在離心機(jī)50的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子51上并且芯部材料41被灌注到孔狀陣列結(jié)構(gòu)體30上。

接著，在圖14B的步驟中，轉(zhuǎn)子51以高速旋轉(zhuǎn)，芯部材料41被作用在芯部材料41的離心力擠壓到孔31中。因此，孔31中的任一氣泡52被分離并且孔31被芯部材料41完全填充。

(2)接著，在圖13B的步驟中，通過照射紫外線固化形成芯部材料41的紫外線固化的樹脂。

(3)接著，由于形成孔狀陣列30的凝膠具有差的耐水性和相對高的折射率，凝膠的孔狀陣列30用能夠履行光屏蔽功能的其他材料，優(yōu)選不透明材料來代替。

因而，圖13B的光纖陣列在圖13C的步驟中被浸漬到水中用于去除由凝膠形成的孔壁，由此，在對應(yīng)于凝膠孔壁的芯部41之間形成間隙42。

(4)進(jìn)一步地，在圖13C的步驟中，將覆蓋材料43注入所形成的間隙42中，通過使用與芯部41的情形類似的、圖14A和圖14B的離心機(jī)50。在示例性實施例中，使用PMMA溶液，在該P(yáng)MMA溶液中具有1.49的折射率的聚甲基丙烯酸酯(PMMA)溶解于揮發(fā)性溶劑并加有0.5wt％的碳黑。

在注入覆蓋材料43之后，如圖13D所示在干燥后形成覆蓋結(jié)構(gòu)44。

(5)由于前述過程，采用簡單的方法和短的時間周期制備如圖13D或15所示的微型光纖板或光纖陣列40是可能的，以使具有35μm的直徑并載有3μm厚度的覆蓋層的光纖45被以120μm高度的陣列的形式排列。

需要注意的是，在光源的距離被設(shè)置為15μm或更小的情況下，這種光纖板40的光利用效率達(dá)到了與22％一樣大的程度。

[實施例9]

盡管在前述實施方式中使用的基底或“模具”具有形成有凹陷的平的上表面，但是本發(fā)明并不被限制在這種平的基底上，使用如圖16A所示的圓柱形基底201也是可能的。在圖16A-16C的每個圖中，應(yīng)當(dāng)注意到，右圖顯示了在斜視圖中的圓柱形基底201和在其上形成的組件，而左圖顯示了沿平面L截取的橫截面。

如圖16所示，圓柱形基底201被形成有許多與圖2A的凹陷80a相對應(yīng)的凹陷202，并且與圖2B的可變形材料82相對應(yīng)的可變形材料203被涂覆在基底202的圓柱形表面上。因此，在圓柱形基底201的表面上在相應(yīng)于凹陷202的地方形成間隔的空間。

進(jìn)一步地，在圖16C的步驟，降低環(huán)境壓力，產(chǎn)生填充凹陷202的氣體的膨脹，在現(xiàn)在形成孔狀陣列結(jié)構(gòu)體的可變形材料203上形成細(xì)長的孔203A，以使孔203A在垂直于基底的圓柱形表面的方向上排列。

[實施例10]

圖17顯示了根據(jù)本發(fā)明實施例10的可重復(fù)使用的電子紙400。

參照圖17，可重復(fù)使用的電子紙400包括后表面401，所述后表面401是由其上負(fù)載有包括各種電極和活性元素的電極層401B的基底401A形成的，前表面402被粘附層403粘附到后表面401上。

前表面402包括透明基底402A和在其上成形的透明電極層402B，其中透明電極層402B被粘附到孔狀結(jié)構(gòu)體402D上，所述孔狀結(jié)構(gòu)體402D包括其中相互間隔的孔402c，所述孔402c以孔402c被孔壁402d隔開的這種方式存在?？?02c填充有電泳物質(zhì)402e并覆蓋有密封層402E，其中透明電極層402B通過粘附層402C的方式粘附到密封層402E上。

因而，通過穿過后表面401的電極層401B和前表面402的透明電極層402B的電極圖形施加電壓，在填充孔402c的電泳物質(zhì)402e中產(chǎn)生電泳移動，并且圖像被所感應(yīng)的電泳移動顯示出來。

在實施例中，孔狀結(jié)構(gòu)體402D具有50μm的厚度，并且每個孔402c可具有150μm的寬度W，孔壁402d可具有8μm或更小的厚度。

圖18A-18G顯示了圖17的可重復(fù)使用的電子紙400的制作方法。

參見圖18A，提供硅橡膠的模具501以使模具501形成具有處于交錯式樣的凹陷501A，除了在具有100μm的直徑和150μm的間距的圓柱形凹坑上形成凹陷501A之外，其余與圖2A的步驟類似。

進(jìn)一步，在圖18A的步驟中，通過涂布法將混和有0.5wt％濃度的碳黑顆粒的紫外線固化的丙烯酸類樹脂涂覆到基底501上，以形成可變形層502，并且在圖18B的步驟中，將可變形層502后面的環(huán)境抽空到0.03MPa的壓力，以引起填充空間501A的氣體的膨脹。

在通過紫外線輻射固化可變形材料502之后，去掉基底501，通過固化的材料502獲得了圖17的結(jié)構(gòu)的孔狀結(jié)構(gòu)體402D，以使在孔狀結(jié)構(gòu)體402D中在被孔壁402d彼此隔離的形式下形成孔402c。所形成的孔狀結(jié)構(gòu)體具有A5大小(148mm×210mm)，具有50-70μm的厚度t，150μm的孔間距Λ，和8μm的孔壁厚度d。

接著，在圖18D的步驟中，用電泳物質(zhì)填充孔402c，所述電泳物質(zhì)通常由氧化鈦顆粒、碳黑顆粒和異石蠟烴(isoparaffin)形成，并在圖18E的步驟中，提供聚氨酯樹脂的密封層402E，以便覆蓋開口的孔402c以使沒有氣泡的形式存在。

接著，在圖18F的步驟中，將粘附層402涂覆到密封層402E上，并且在圖18E的步驟中，其上載有ITO等的透明電極402B的透明基底402A被以上下顛倒的狀態(tài)粘附到粘附層402C上。

進(jìn)一步地，在圖18G的步驟中，將圖18E的結(jié)構(gòu)通過粘附層403粘附到后表面401上，獲得了圖17的可重復(fù)使用的電子紙400。

進(jìn)一步地，本發(fā)明并不限制在此前描述的實施方式中，而是在不偏離本發(fā)明范圍的情況下，可作出各種變形和修改。

本發(fā)明基于日本在先申請2005-262202和2005-322493，其申請日分別為2005年9月9日和2005年11月7日，在此將它們引入作為參考。