Herstellung und Charakterisierung mikrostrukturierter Beschichtungen mittels Ink-jet und Pad-printing

Abstract

Mikrooptische Systeme erhalten in unserer Zeit eine immer wichtigere Bedeutung. Es müssen dafür die bisherigen Herstellungsmethoden überdacht und nach neuen Prinzipien geforscht werden. Mikrolinsen werden in Detektoren, Glasfaserkupplungen oder auch in der Sensortechnik eingesetzt. In dieser Arbeit wird die prinzipielle Machbarkeit geprüft, Mikrolinsen mit Hilfe eines Tintenstrahl- und Tampondruck- Prozesses herzustellen, indem ein hybrid-organisch-anorganisches Sol auf einem Glassubstrat abgesetzt wird. Viskosität, Lösungsmittelverdunstung, Benetzungseigenschaften und Substrattemperaturen spielen eine große Rolle in der reproduzierbaren Herstellung von Mikrolinsen. Beim Tintenstrahl-Verfahren ist die Herstellung von Einzellinsen und 2D Linsenfeldern aus Solen mit niedrigen Viskositäten möglich. Die Strukturen wurden mittels Profilometrie und Rasterkraftmikroskopie bestimmt. Die optischen Eigenschaften wurden mittels Mikroskopie und spektroskopischen Methoden ermittelt. Die Linsen besitzen Durchmesser von 70 bis 2000 μm, Brennweiten von 165 μm bis 15,8 mm. Das Kapillar (GLT)- Dosiersystem oder das Tampondruck- Verfahren erlaubt z.B. Zylinderlinsen oder größere Linsendimensionen herzustellen.

Microoptics technology is becoming increasingly important in the development of optical systems. Optical components such as diffractive and refractive microlenses are now being incorporated in many systems and commercial products. They are used for example, for focusing in detector array, fiber optics and sensors, for illumination in flat panel displays, computers and for imaging in photocopiers and lithography. Microlenses made of hybrid organic -inorganic materials have been fabricated on glass substrates using commercial drop-on-demand ink-jet printing and pad printing equipments. Viscosity, solvent evaporation, deposit-substrate wetting condition and substrate temperature are the main parameters which govern the obtention of reproducible lens shapes. The shape and surface roughness of the lenses have been characterized by atomic force microscopy and profilometry. Their optical properties have been determined by light microscopy and spectrophotometric techniques. The ink-jet printing technique allows to obtain plano- convex spherical microlenses with diameters varying from 70 to 2000 μm, focal length from 165 μm to 15,8 mm. The capillar —(GLT)- dosing system or the pad printing process also allows to print single and 2-D -arrays of spherical and cylindrical microlenses with somewhat larger dimensions.