DE10139924A1 - Verfahren zum Herstellen von Lichtstreukörpern - Google Patents

Abstract

Um Lichtstreukörper, insbesondere im Mikrometerbereich von 1 bis 500 mum auf besonders einfache und zuverlässige Art und Weise herzustellen, wird vorgeschlagen, auf einem Primärsubstratbereich (10) mindestens ein Tropfenelement (20) eines Bearbeitungsmediums auf bzw. in den Oberflächenbereich (10a) des Primärsubstratbereichs (10) aufzubringen bzw. einzubringen. Durch chemisches und/oder physikalisches Wechselwirken und/oder Umsetzen des Tropfenelements mit dem Material des Primärsubstratbereichs wird ein primärer Umwandlungsbereich (40-1, 40-2, 50) mit geänderten optischen Eigenschaften ausgebildet.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Lichtstreukörpern und insbesondere ein Verfahren zum Herstellen von Lichtstreukörpern mit oder in Form von Linsenelementen, Spiegelelementen oder dergleichen und/oder von Anordnungen davon.
• Linsen, oder allgemein Lichtstreukörper, im Mikrometerbereich, also unterhalb von einem Durchmesser von etwa 1 mm, finden vielfältige Anwendungen zum Beispiel in der Optoelektronik, und sie sind essentiell zur Miniaturisierung optischer Bauteile. Sogenannte Arrays von Mikrolinsen werden zum Beispiel in Laserdruckern, Kopiermaschinen, Geräten der Telekommunikation und auch für abbildende optische Verfahren und andere Applikationen verwendet und eingesetzt.
• Bekannte Herstellungsverfahren für derartige Lichtstreukörper im Mikrometerbereich lassen sich in zwei Gruppen unterteilen. Die Verfahren der ersten Gruppe kennzeichnen sich dadurch, dass das jeweilige Material, aus dem der Lichtstreukörper gebildet werden soll, in portionierter Art und Weise auf einen Träger aufgebracht wird, um dort zum Beispiel auszuhärten und seine Form zu erhalten. Bei der anderen Klasse von Verfahren wird aus einem Bulkmaterial das jeweilige Lichtstreukörperelement durch geeignete mechanische, optische oder chemische Verfahren herausgetrennt und dabei, zum Beispiel thermisch, in Form gebracht.
• Nachteilig bei all diesen bekannten Verfahren ist der relativ große maschinelle und ggf. personelle Aufwand, welcher für die reproduzierbare Herstellung notwendig ist.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen von Lichtstreukörpern anzugeben, bei welchem auf besonders einfache und zuverlässige Art und Weise Lichtstreukörper mit definierten und reproduzierbaren Eigenschaften hergestellt werden können.
• Gelöst wird diese Aufgabe bei einem Verfahren zum Herstellen von Lichtstreukörpern mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen von Lichtstreukörpern sind Gegenstand der abhängigen Unteransprüche.
• Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen von Lichtstreukörpern, insbesondere von Linsenelementen, Spiegelelementen oder dergleichen und/oder von Anordnungen davon sieht vor, dass zunächst ein Primärsubstratbereich aus einem Primärsubstratmaterial mit mindestens einem Oberflächenbereich sowie mindestens ein im Wesentlichen fluides Bearbeitungsmedium bereitgestellt werden. Es wird mindestens ein Tropfenelement des Bearbeitungsmediums erzeugt und auf bzw. in den Oberflächenbereich des Primärsubstratbereichs in im Wesentlichen lokaler Art und Weise in einem Zielbereich des Primärsubstratbereichs aufgebracht und/oder eingebracht. Durch chemisches und/oder physikalisches Wechselwirken und/oder Umsetzen des Primärsubstratbereichs im Zielbereich mit dem Material des Tropfenelements wird jeweils ein primärer umgewandelter Bereich oder primärer Umwandlungsbereich im jeweiligen Zielbereich mit geänderten geometrischen, strukturellen, chemischen und/oder physikalischen Eigenschaften ausgebildet. Dadurch wird insbesondere erreicht, dass im primären Umwandlungsbereich jeweils geänderte optische Eigenschaften oder dergleichen, vorzugsweise in im Wesentlichen sichtbaren elektromagnetischen Strahlungsbereich, ausgebildet werden, die dann nutzbringend bei der Verwendung als Lichtstreukörper eingesetzt werden können.
• Es ist somit ein Kerngedanke der vorliegenden Erfindung, abweichend vom Stand der Technik, bei welchem das Material für den auszubildenden Lichtstreukörper in portionierter Art und Weise auf einem Träger vorgesehen und dort bearbeitet werden muss, eine bestimmte Menge eines Bearbeitungsmediums in Form eines Tropfens oder Tropfenelements auf oder in einen mit diesem Bearbeitungsmedium zu bearbeitenden Primärsubstratbereich aufzubringen und/oder dort einzubringen. Die Ausbildung des eigentlichen Lichtstreukörpers geschieht dann durch chemisches und/oder physikalisches Wechselwirken und/oder Umsetzen des Materials des Primärsubstratbereichs mit dem Material des Bearbeitungsmediums in Form des Tropfenelements. Dadurch wird ein primärer Umwandlungsbereich in einem Zielbereich des Oberflächenbereichs des Primärsubstratbereichs geschaffen. Dieser primäre Umwandlungsbereich wird mit geänderten geometrischen, strukturellen, chemischen und/oder physikalischen Eigenschaften ausgebildet, insbesondere mit geänderten optischen Eigenschaften. Diese ergeben sich insbesondere durch die Form des Tropfenelements und insbesondere durch die Form des Tropfenelements während des Aufbringens oder Einbringens des Tropfenelements auf bzw. in den Oberflächenbereich des Primärsubstratbereichs.
• Besonders übersichtlich und einfach gestaltet sich das erfindungsgemäße Verfahren, wenn ein Primärsubstratbereich mit zumindest teilweise und/oder abschnittsweise im Wesentlichen planar ausgebildeten Oberflächenbereich verwendet wird. Hier bieten sich insbesondere in bevorzugter Weise planparallele Substrate, vorzugsweise in Plattenform an.
• Der Primärsubstratbereich wird in vorteilhafter Weise im Wesentlichen festkörperartig gewählt, es sind aber auch andere Aggregatzustände oder Zwischenaggregatzustände denkbar, so lange die mechanischen Eigenschaften des Materials des Primärsubstratbereichs ausreichend sind, für die Dauer der Bearbeitung eine hinreichende mechanische Stabilität zu gewährleisten.
• Grundsätzlich ist die Festkörperform aber nicht zwingend, sondern es können auch mehr oder weniger zähe und/oder elastische Materialien verwendet werden, zum Beispiel in Form von Gelen, unterkühlten Flüssigkeiten, Gläsern oder dergleichen.
• Das Bearbeitungsmedium und insbesondere das jeweilige Tropfenelement sind als im Wesentlichen fluid gekennzeichnet, wobei auch hier unterschiedliche Ausgestaltungen im Hinblick auf unterschiedliche Viskositäten denkbar sind, z. B. als Flüssigkeiten, Gele und/oder dergleichen.
• Grundsätzlich kann zwar mit der erfindungsgemäßen Vorgehensweise ein einzelner Lichtstreukörper erzeugt werden, insbesondere in lokaler Art und Weise auf dem Primärsubstratbereich. Das Verfahren lässt sich jedoch in vorteilhafter Weise auch bei der Ausbildung einer Mehrzahl von Lichtstreukörpern oder Elementen davon verwenden. Dabei ist es vorgesehen, dass eine Mehrzahl oder Vielzahl von Tropfenelementen auf bzw. in den Oberflächenbereich des Primärsubstratbereichs aufgebracht und/oder eingebracht wird, welche - insbesondere im Hinblick auf ihre geometrischen, strukturellen, chemischen und/oder physikalischen Eigenschaften - im Wesentlichen gleichartig und/oder gleichwirkend ausgebildet werden.
• Dabei wird insbesondere die Mehrzahl oder Vielzahl von Tropfenelementen an vordefinierten Positionen und/oder mit vorgegebener zeitlicher Abfolge aufgebracht und/oder eingebracht.
• Besonders einfach gestaltet sich das erfindungsgemäße Verfahren dann, wenn jeweils im Wesentlichen kugelförmige Tropfenelemente verwendet werden. Dies ist aber nicht zwingend, und es bieten sich gegebenenfalls andere geometrische Ausgestaltungsformen an.
• Ferner ist es von Vorteil, wenn Tropfenelemente mit jeweils einem Durchmesser d von unterhalb 1 mm verwendet werden, vorzugsweise im Bereich von etwa 1 µm bis etwa 100 µm.
• Das Ausbilden der Tropfengeometrie, Tropfengröße, das Aufbringen, Einbringen und/oder das Wechselwirken des Primärsubstratbereichs mit dem jeweiligen Tropfenelement können gesteuert werden und/oder geregelt werden durch Beaufschlagen mit und/oder durch Variieren von einer Umgebungsatmosphäre, Temperaturverteilung, Druckverteilung, durch Beaufschlagen mit stationären oder statischen elektrischen und/oder magnetischen und/oder dynamischen elektromagnetischen Feldern, Schallfeldern und/oder mit Teilchenstrahlungsfeldern oder dergleichen. Diese Maßnahmen können alternativ oder in Kombination miteinander vorgesehen werden.
• Besonders vorteilhaft gestaltet sich das Ausbilden der Tropfengeometrie, Tropfengröße, und das Aufbringen, Einbringen und/oder Wechselwirken des jeweiligen Tropfenelements mit dem dem Primärsubstratbereich in gesteuerter und/oder geregelter Form durch Beaufschlagen mit und/oder durch Variieren von Trägheitskräften und/oder der Schwerkraft, insbesondere im Hinblick auf das Ausbilden von Mikrogravitation. Dazu ist es insbesondere vorgesehen, dass der Primärsubstratbereich und/oder das jeweilige Tropfenelement auf vorbestimmte und vordefinierte Art und Weise gemeinsam und/oder relativ zueinander bewegt werden, insbesondere vor, während und/oder nach dem Aufbringen und/oder Einbringen des Tropfenelements auf bzw. in den Primärsubstratbereich. Gerade im Hinblick auf das Ausbilden von Mikrogravitation können dann spezifische Materialeigenschaften oder Wechselwirkungsmechanismen des Bearbeitungsmediums mit dem Material des Primärsubstratbereichs eingesetzt und ausgenutzt werden.
• In Bezug auf das chemische und/oder physikalische Wechselwirken und/oder Umsetzen des Primärsubstratmaterials des Primärsubstratbereichs mit dem Bearbeitungsmedium des jeweiligen Tropfenelements werden diese Materialien aufeinander abgestimmt, ausgewählt und/oder verwendet.
• Dabei kommen für das Primärsubstratmaterial alle diejenigen Materialien in Betracht, die durch das Bearbeitungsmedium entsprechend derart verändert werden, dass sich entsprechend Lichstreukörper bilden oder direktindirekt ausbilden lassen.
• Insbesondere eigenen sich amorphe Festkörper, die durch Tropfen eines Lösungsmittels nach Aufbringen und Verdampfen des Lösungsmittels in rotationssymmetrische Lichtstreukörper geformt werden. Ein Beispiel für das Primärsubstratmaterial ist Polsstyrol, wobei dann Toluol als flüssiges Lösungsmittel verwendet werden kann.
• Es bieten sich dazu verschiedene Wechselwirkungs- oder Umsetzungsmechanismen zwischen Bearbeitungsmedium und Primärsubstratmaterial an.
• Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorgesehen, dass ein Bearbeitungsmedium gewählt und/oder verwendet wird, durch welches das Primärsubstratmaterial zumindest zum Teil lösbar ist.
• Dazu wird insbesondere ein Bearbeitungsmedium in Form eines flüchtigen und/oder insbesondere organischen Lösungsmittels vorgesehen. Beim Aufbringen eines Tropfenelements des Bearbeitungsmediums auf den Oberflächenbereich des Primärsubstratbereichs entsteht durch entsprechende chemische und/oder physikalische Wechselwirkung eine Lösung des Primärsubstratmaterials in dem aufgebrachten Lösungsmitteltropfen. Dies führt zu einer entsprechenden strukturellen Umwandlung im Oberflächenbereich des Primärsubstratbereichs.
• Es ist ggf. auch vorteilhaft, dass ein Bearbeitungsmedium gewählt und/oder verwendet wird, welches eine Lösung des Primärsubstratmaterials und/oder eines Sekundärsubstratmaterials darstellt oder eine solche Lösung enthält, vorzugsweise in im Wesentlichen gesättigter Form und/oder vorzugsweise auf der Basis eines flüchtigen und/oder organischen Lösungsmittels.
• Durch die zuletzt genannten Maßnahmen kann in Ergänzung zu der vorangehend genannten Maßnahme, nämlich der Verwendung eines reinen Lösungsmittels, zusätzlich Material in dem Primärsubstratbereich eingebracht werden. Dies geschieht entweder unter Verwendung wiederum des Primärsubstratmaterials und/oder unter Verwendung eines Sekundärsubstratmaterials, so dass dann im Wechselwirkungsbereich zwischen dem Tropfenelement und dem Oberflächenbereich zusätzlich Material eingebracht wird, gegebenenfalls Fremdmaterial oder in einer Mischform.
• Neben dem Verwenden von Lösungsmitteln oder Lösungen als Bearbeitungsmedium für die Tropfenelemente, bei welchen dann die an sich vorgesehenen Primärsubstratmaterialien oder Sekundärsubstratmaterialien chemisch nicht geändert werden, sondern höchstens miteinander gemischt werden, kann es auch von Vorteil sein, wenn ein Bearbeitungsmedium gewählt und/oder verwendet wird, welches mindestens einen Bestandteil aufweist, welcher mit mindestens einem weiteren Bestandteil des Bearbeitungsmediums und/oder mit mindestens einem Bestandteil des Primärsubstratmaterials chemisch umsetzbar ist.
• Hier kann es zum Beispiel vorgesehen sein, dass das Bearbeitungsmedium, gegebenenfalls in Lösung, eine Substanz enthält, welche - gegebenenfalls unter bestimmten Bedingungen - mit dem Material des Primärsubstratbereichs chemisch reagiert. Die jeweilige chemische Umsetzung oder chemische Reaktion ist dann gegebenenfalls durch und/oder nach Lösen, Mischen und/oder Katalysieren aktivierbar, wobei als aktivierende und/oder katalysierende Momente Strahlung, Erwärmung, Beschallung und/oder dergleichen vorgesehen werden können.
• Nach Aufbringen und/oder Eindringen des Tropfenelements auf bzw. in den Oberflächenbereich des Primärsubstratbereichs wird ggf. die chemische Umsetzung durchgeführt, insbesondere in gesteuerter und/oder geregelter Art und Weise, gegebenenfalls durch und/oder nach Lösen, Mischen und/oder Katalysieren.
• Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorgesehen, dass nach dem Aufbringen und/oder Eindringen des jeweiligen Tropfenelements auf bzw. in den Oberflächenbereich des Primärsubstratbereichs das Bearbeitungsmediums (des Tropfenelements) oder Teile davon - gegebenenfalls nach Verstreichen einer vorbestimmten Inkubationszeit - verdunstet und/oder verdampft werden, insbesondere in gesteuerter und/oder geregelter Form, insbesondere unter Druckerniedrigung, Temperaturerhöhung und/oder dergleichen.
• In bevorzugter Weise ist es vorgesehen, dass durch und/oder nach Aufbringen und/oder Eindringen des jeweiligen Tropfenelements jeweils ein primärer Umwandlungsbereich mit einem in bezug auf den ursprünglichen Oberflächenbereich im wesentlichen konkaven Profil oder konvexen Profil gebildet wird. Die jeweilige Profiländerung wird dabei erzeugt entweder durch abgeschiedenes Material, chemisch umgesetztes Material und/oder durch Umverteilung von Material.
• So ist es gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass ein Tropfenelement eines das Primärsubstratmaterial lösenden Bearbeitungsmediums auf den Oberflächenbereich des Primärsubstratbereichs aufgebracht wird. Das Bearbeitungsmedium löst dann das Primärsubstratmaterial, wobei sich nach einer bestimmten Zeit und somit Ausbreitung des Tropfens auf und in Oberflächenbereich des Primärsubstratbereichs eine im Wesentlichen gesättigte Lösung des Primärsubstratmaterials im Bearbeitungsmedium als Lösungsmittel bildet. Durch entsprechendes Verdunsten und Ausdampfen des Bearbeitungsmediums findet im Bereich der Lösung entsprechend Konvektion statt, bei welcher auch das gelöste Primärsubstratmaterial umverteilt wird.
• Die gebildeten konkaven und/oder konvexen Profile und deren Form können durch entsprechende Wahl der Prozessparameter beeinflusst werden. Es ist dabei vorgesehen, dass ein Profil des primären Umwandlungsbereichs im Wesentlichen in Form eines Abschnitts einer Kugel, eines Ellipsoids, eines Paraboloids, eines Hyperboloids und/oder dergleichen gebildet wird.
• Auch bei der konkreten Verwendung als Lichtstreukörper bieten sich verschiedene Möglichkeiten an:
  Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorgesehen, dass der Primärsubstratbereich als Ganzes direkt als Lichtstreukörper verwendet wird, wobei dann der jeweilige primäre Umwandlungsbereich oder eine Mehrzahl primärer Umwandlungsbereiche als optische Einzelelemente, zum Beispiel als Linse oder als Spiegel oder dergleichen, dienen.
• Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorgesehen, dass aus dem Primärsubstratbereich ein Segment oder eine Mehrzahl von Segmenten herausgelöst und jeweils als Lichtstreukörper verwendet werden. Der jeweilige Primärsubstratbereich weist wieder eine Anordnung auf einer Mehrzahl primärer Umwandlungsbereiche als optische Einzelelemente auf. Jedes der Segmente weist ebenfalls einen primären Umwandlungsbereich oder eine Mehrzahl davon als optische Einzelelemente auf.
• Neben der Verwendung des Primärsubstratbereichs in umgewandelter Form in direkter Art und Weise ist es auch möglich, den strukturierten Primärsubstratbereich entweder als Matrize, also als Formelement oder dergleichen, zu verwenden, wobei dann ein Sekundärsubstratbereich die entsprechende Matrizenform abgreift, oder aber in Kombination in einer gemeinsamen Anordnung aus Primärsubstratbereich und Sekundärsubstratbereich.
• Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird es daher vorgesehen, dass der Primärsubstratbereich zumindest auf seinem Oberflächenbereich mit einem Sekundärsubstratbereich abgedeckt wird. Dabei ist es insbesondere weiter vorgesehen, dass die primären Umwandlungsbereiche auf dem Oberflächenbereich des Primärsubstratbereichs eingebettet werden in das sekundäre Substratmaterial des Sekundärsubstratbereichs und zwar derart, dass im Sekundärsubstratbereich ein zum Oberflächenbereich des Primärsubstratbereichs komplementäres Profil ausgebildet wird.
• Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn der Sekundärsubstratbereich mit einem im Wesentlichen planaren Oberflächenbereich ausgebildet wird, welcher dem Oberflächenbereich des Primärsubstratbereichs abgewandt ist. Dabei wird insbesondere eine Anordnung in Form einer planparallelen Platte oder dergleichen ausgebildet.
• Auch hier ist es vorgesehen, dass die Anordnung aus Primärsubstratbereich mit der darauf vorgesehenem Sekundärsubstratbereich direkt als Lichtstreukörper verwendet wird, wobei die Anordnung aus Primärsubstratbereich und Sekundärsubstratbereich einen oder mehrere miteinander komplementär kooperierenden primären Umwandlungsbereiche mit sekundären Umwandlungsbereichen als optische Einzelelemente aufweisen.
• Alternativ kann es auch vorgesehen sein, dass aus der Anordnung aus Primärsubstratbereich mit darauf vorgesehenem Sekundärsubstratbereich ein Segment und eine Mehrzahl davon herausgelöst und jeweils als Lichtstreukörper verwendet werden. Dazu weist die entsprechende Anordnung aus Primärsubstratbereich und Sekundärsubstratbereich wiederum eine Mehrzahl primärer und sekundärer Umwandlungsbereiche als optische Einzelelemente auf, wobei das nämliche auch für die jeweils herausgelösten Segmente gilt.
• Die Verwendung des Primärsubstratbereichs als Matrize erfolgt dadurch, dass nach dem Ausbilden des komplementären Profils auf dem Sekundärsubstratbereich dieser Sekundärsubstratbereich von der Anordnung aus Primärsubstratbereich und Sekundärsubstratbereich abgelöst wird.
• Dabei ist es von besonderem Vorteil, dass vor dem Aufbringen des Sekundärsubstratbereichs auf den Primärsubstratbereich eine Zwischenschicht zwischen dem Primärsubstratbereich und dem Sekundärsubstratbereich aufgebracht wird, um ein besseres Ablösen zu erreichen.
• Es ist vorgesehen, dass der abgelöste Sekundärsubstratbereich direkt als Lichtstreukörper verwendet wird, wobei dieser dann gemäß dem komplementären Profil einen sekundären Umwandlungsbereich oder eine Mehrzahl sekundärer Umwandlungsbereiche als optische Einzelelemente aufweist.
• Es ist ferner vorgesehen, dass aus dem Sekundärsubstratbereich mit einer Anordnung aus einer Mehrzahl sekundärer Umwandlungsbereiche im komplementären Bereich als optische Einzelelemente ein Segment oder eine Mehrzahl von Segmenten jeweils mit einem sekundären Umwandlungsbereich oder einer Mehrzahl davon als Lichtstreukörper verwendet werden.
• Es ist vorgesehen, dass der Primärsubstratbereich, der Sekundärsubstratbereich und/oder die Anordnung auf Primärsubstratbereich und Sekundärsubstratbereich oder Teile davon als Transmissionslichtstreukörper, insbesondere als Linsenanordnung oder dergleichen, verwendet werden. Alternativ dazu ist es vorgesehen, dass der Primärsubstratbereich, der Sekundärsubstratbereich und/oder die Anordnung aus Primärsubstratbereich und Sekundärsubstratbereich oder Teile davon als Reflexionslichtstreukörper, insbesondere als Spiegelanordnung oder dergleichen, verwendet werden. Dabei wird dann gegebenenfalls eine Reflexionsschicht aufgebracht, insbesondere im Bereich der jeweiligen primären oder sekundären Umwandlungsbereiche.
• Diese und weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden Erläuterungen weiter verdeutlicht:
  Linsen mit Durchmessern unter 1 mm finden vielfältige Anwendungen in der Optoelektronik. Sie sind essentiell zur Miniaturisierung optischer Bauteile. Insbesondere arrays aus Mikrolinsen werden in Laserdruckern, Kopiermaschinen, der Telekommunikation, für abbildende optische Verfahren und andere Applikationen eingesetzt.
• Man unterscheidet diffraktive (diffractive microlenses) und refraktive (refractive microlenses) Mikrolinsen. Diffraktive Mikrolinsen sind miniaturisierte Fresnelsche Beugungslinsen mit Durchmessern von typischerweise 50-500 µm. Sie werden für eine vorgegebene Wellenlänge konstruiert. Ihre Beugungseffizienz ist jedoch bis etwa 10% limitiert. Damit scheiden sie für viele Anwendungen aus.
• Refraktive Mikrolinsen erreichen eine höhere Beugungseffizienz und sie sind unabhängig von der Wellenlänge. Dafür ist ihre Produktion aufwändig und involviert mehrere lithografische Schritte. Es sind verschiedene Herstellungsprozesse bekannt:
  
• - Mit einem Tintenstrahl-Drucker werden flüssige, polymerisierbare Substanzen auf ein Substrat gesprüht (ink-jet method). Dabei handelt es sich um Substanzen, welche einen hohen Kontaktwinkel mit dem Substrat bilden und welche später durch UV-Bestrahlung vernetzt werden kann. Alternativ kann die jeweilige Substanz auch direkt mit einer Kapillare aufgebracht werden (dispensing method).
• - Bei der fotolithografischen Herstellung wird Fotolack auf einem Substrat und einer Zwischenschicht mit Hilfe einer Maske in Kreise oder Quadrate strukturiert. Nach Belichten bleiben nur die Kreise oder Quadrate auf der Zwischenschicht stehen. Danach wird das Substrat erwärmt, so dass der Fotolack schmilzt. Die Zwischenschicht ist so beschaffen, dass der heiße, flüssige Fotolack einen hohen Kontaktwinkel mit dem Substrat bildet. Durch die Oberflächenspannung bilden sich beim Erwärmen abgerundete Strukturen.
• - Alternativ werden Mikrolinsen erzeugt, indem das Linsenmaterial aus einer rotierenden Quelle durch ein fixiertes Gitter verdampft wird.
• - Lithografisch, z. B. durch Stempeln, werden auf einem hydrophoben Substrat runde hydrophile Bereiche erzeugt. Das Substrat wird anschließend kurz in eine Lösung einer polymerisierbaren Substanz getaucht. Nach dem Rausziehen bleiben auf den hydrophilen Bereichen Tropfen zurück. Diese werden z. B. durch UV-Bestrahlung polymerisiert.
• - Mikrolinsen können auch in GaAs mit Hilfe eines Nassätzprozesses ausgebildet werden.
• - Es ist auch eine direkte Abtragung mit Hilfe eines Lasers in Halbleitern bekannt.
• Alle diese bekannten Verfahren sind mit beträchtlichem technischen Aufwand und hohen Kosten verbunden. Das vorgeschlagene erfindungsgemäße Verfahren ist dagegen einfach, mit geringem technischen Aufwand verbunden, und alle involvierten Materialien sind potenziell preisgünstig.
• Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Tropfen einer Flüssigkeit, also ein Tropfenelement eines Bearbeitungsmediums, auf eine ebene Festkörperoberfläche, dem Substrat A oder dem Primärsubstratbereich, gegeben.
• Dazu können gängige Sprühverfahren verwendet werden, z. B. Elektrosprühen, Druckzerstäuber, Tintenstrahldrucker, oder Rotationszerstäuber. Die Flüssigkeit kann das Substrat lösen. Zum Beispiel wird Toluol auf eine Polystyrolscheibe gegeben, oder Alkohol auf Polyvinylalkohol. Die Flüssigkeit soll dann so beschaffen sein, dass sie bei der gewählten Temperatur und den Umgebungsbedingungen flüchtig ist und verdampft. Nach dem Verdampfen bleiben auf dem Substrat charakteristische Krater zurück. Diese Krater haben näherungsweise Kugelabschnittsform. Sie dienen z. B. als Form für ein polymerisierbares Material B, dem Sekundärsubstratbereich. Dieses Material wird auf das Substrat A gegeben, polymerisiert und vom Substrat A getrennt. Diese Trennung kann z. B. durch mechanisches Abspalten, durch vollständiges Lösen des Substrats A mit Lösungsmittel oder durch thermische Entfernung des Substrats A erfolgen. Im verfestigten Material B befinden sich die Mikrolinsen, insbesondere als sekundäre Umwandlungsbereiche.
• Der Prozess der Kraterbildung lässt sich ähnlich verstehen wie die Bildung von Kaffeeflecken: Nach dem Auftreffen auf ein Substrat breitet sich der Tropfen aus und bildet eine flache Flüssigkeitlinse. Ein Teil der Flüssigkeit dringt ins Substrat und bildet eine konzentrierte Lösung des Substratmaterials. Gleichzeitig beginnt Flüssigkeit zu verdampfen. Es kommt jedoch nicht zu einer Verkleinerung der Peripherie, nämlich der Drei-Phasen-Kontaktlinie, sondern die Kontaktlinie ist fixiert. Geht man davon aus, dass die Verdampfungsrate über die gesamte Oberfläche in etwa konstant ist, dann muss ständig Flüssigkeit vom Inneren des Tropfens bzw. der Flüssigkeitsbereich zur Peripherie transportiert werden. Dabei wird gelöstes Substratmaterial mitgezogen und schließlich am Rand deponiert.
• Die Größe der Krater wird durch die Tropfengröße und die Tropfenform bestimmt. Voraussetzung für die Bildung kugelförmiger Krater ist die Verwendung kleiner Tropfen. Krater, deren Durchmesser deutlich über einigen 100 µm liegt, weichen von der Kugelform ab.
• Es sind spezielle Ausführungen denkbar:
  Das Material B muss nicht unbedingt vom Substrat A gelöst werden, wenn Material B einen anderen, insbesondere höheren Brechungsindex hat als Substrat A. Dann kann die Sandwichstruktur als Linse verwendet werden. Ober- und Unterseite wären planar.
• Dem noch flüssigen Material B kann eine grenzflächenaktive Substanz zugesetzt werden, um die Ausbreitung in der Form A und/oder möglicherweise die Trennung zu erleichtern.
• Eine weitere Möglichkeit ist, zwischen Substrat A und Material 8 eine dünne Zwischenschicht aufzubringen, um die Trennung zu erleichtern.
• Die Krater können direkt mit einem Metall beschichtet werden, z. B. in einer Bedampfungsanlage. Dann wirken sie wie Hohlspiegel.
• Als weitere Methode zum Aufbringen des Bearbeitungsmediums in Form einer Mehrzahl von Tropfenelementen bietet sich die Verwendung eines Gitters an, durch dessen, insbesondere gleichartige Maschen das Bearbeitungsmedium gepresst wird, sodass sich eine Anordnung oder ein Array von Tropfen ausbildet und somit in Folge eine entsprechende Anordnung oder eine Array von Lichtstreukörpern.
• Auch kann das Bearbeitungsmedium mittels einer dicht an die Oberfläche des Primärsubstratbereichs herangebrachten Kapillare aufgebracht werden. Dann bildet sich z. B. kein freier Tropfen aus, sondern es wird eine entsprechende Menge, in Form eines Tropfenelements, abgeschnürt.
• Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer schematischen Zeichnung auf der Grundlage bevorzugter Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens näher erläutert.
• Fig. 1 bis 5F zeigen in schematischer und seitlicher Querschnittsansicht Zwischenstufe, welche bei verschiedenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens der Lichtstreukörper erreicht werden.
• Die Fig. 1 bis 3 zeigen in schematischer und geschnittener Seitenansicht Zwischenzustände zu drei grundlegenden Verfahrensschritten, welche bevorzugterweise bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen von Lichtstreukörpern durchgeführt werden.
• In Fig. 1 ist ein Primärsubstratbereich 10 in Form einer planparallelen Platte, zum Beispiel aus Polystyrol oder dergleichen, mit einer Oberseite oder einem Oberflächenbereich 10a und mit einer Unterseite 10b bereitgestellt. Der Primärsubstratbereich 10 in Form einer planparallelen Platte hat eine Plattenstärke D. Des Weiteren ist ein Tropfenelement oder Tropfen 20 mit einem Durchmesser d vorgesehen, welcher in Pfeilrichtung auf den Oberflächenbereich 10a zubewegt wird. Das Tropfenelement 20 kann einem Vorrat an Bearbeitungsmedium, zum Beispiel Toluol oder dergleichen entnommen und durch eine geeignete Zerstäubungsmethode bereitgestellt sein.
• In Fig. 2 ist derjenige Zwischenzustand gezeigt, bei welchem das Tropfenelement 20 auf den Oberflächenbereich 20a des Primärsubstratbereichs 10 aufgebracht ist. Aufgrund der Oberflächenwechselwirkung hat das Tropfenelement 20 seine ursprüngliche, im Wesentlichen kugelförmige Gestalt aufgegeben und bildet auf dem Oberflächenbereich 10a eine Flüssigkeitslinse 20' mit einer lateralen Ausdehnung A, wodurch auf dem Oberflächenbereich 10a ein entsprechender Zielbereich 30 definiert wird. Die Mehrzahl von Pfeilen deutet nunmehr die Wechselwirkung des Bearbeitungsmediums der Fluidlinse oder Flüssigkeitslinse 20' mit dem Primärsubstratmaterial des Primärsubstratbereichs 10 an. Dies kann zum Beispiel ein einfaches chemisches Lösen und Eindringen des fluiden Materials der Flüssigkeitslinse 20 in das Material des Primärsubstratbereichs 10 sein.
• In Fig. 3 ist dargestellt, wie durch Wechselwirkung des Bearbeitungsmediums des Tropfenelements 20 bzw. der Flüssigkeitslinse 20' mit dem Material des Primärsubstratbereichs 10 ein primärer Umwandlungsbereich 40 im Zielbereich 30 im Bereich der Oberseite 10a des Primärsubstratbereichs 10 entsteht. In diesem primären Umwandlungsbereich 40 findet dann die chemische und/oder physikalische Wechselwirkung und/oder Umsetzung des Bearbeitungsmediums mit dem Material des Primärsubstratbereichs 10 statt.
• Die Anordnung der Fig. 3 ist Ausgangspunkt für alle weiteren Erläuterungen.
• Die Sequenz der Fig. 4A bis 4D beschreibt Zwischenzustände bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen von Lichtstreukörpern, bei welcher ein Lösungsmittel als Bearbeitungsmedium und somit als Material für das Tropfenelement 20 bzw. für die Flüssigkeitslinse 20' verwendet wird. Dieses Lösungsmittel wird im Folgenden als im Wesentlichen leicht flüchtig vorausgesetzt. Es kann sich zum Beispiel um Toluol oder dergleichen handeln, wobei dann das Primärsubstratmaterial des Primärsubstratbereichs 10 zum Beispiel Polystyrol oder dergleichen ist.
• Ausgehend von der Anordnung der Fig. 3 ist in der Fig. 4A durch aufwärtsgerichtete Pfeile der Verdunstungs- oder Verdampfungsprozess des Lösungsmittelanteils im primären Umwandlungsbereich oder Wechselwirkungsbereich 40 im Zielbereich 30 im Bereich der Oberseite 10a des Primärsubstratbereichs 10 dargestellt. Gleichzeitig behält die Flüssigkeitslinse 20' ihre laterale Erstreckung A im Wesentlichen bei. Das heißt, dass die Dreiphasenkontaktlinie T, an welcher Lösungsmitteldampf der Umgebungsatmosphäre, die flüssige Phase der Flüssigkeitslinse 20' und die Festkörperphase des Primärsubstratbereichs 10 aufeinandertreffen, unverändert bleibt. Durch das Abdampfen oder Verdunsten fluiden Materials auf der Flüssigkeitslinse 20' und dem gleichzeitigen Beibehalten der maximalen lateralen Ausdehnung A der Flüssigkeitslinse 20' folgt, dass ständig ein Flüssigkeitsstrom in lateraler Richtung nach außen auf die Dreiphasenkontaktlinie T innerhalb der Flüssigkeitslinse 20' erfolgen muss.
• Aufgrund der endlichen Löslichkeit des Materials des Primärsubstratbereichs 10 in dem zugrundeliegenden Lösungsmittel der Flüssigkeitslinse 20' entsteht ab einem bestimmten Zeitpunkt, also ab einem bestimmten Grad der Verdunstung des Lösungsmittels aus der Flüssigkeitslinse 20' im primären Umwandlungsbereich oder Wechselwirkungsbereich 40 eine gesättigte Lösung des Materials des Primärsubstratbereichs 10 im Lösungsmittel der Flüssigkeitslinse 20'. Beim Fortschreiten des Verdunstungsvorgangs muss dann folglich in der Flüssigkeitslinse 20' gelöstes Primärsubstratmaterial aus der Lösung an der Grenzfläche 40a zwischen der Flüssigkeitslinse 20' und dem Primärsubstratbereich 10 in fester Form abgeschieden werden.
• Aufgrund der Fließbewegung des Fluids in der Flüssigkeitslinse 20' in lateraler Richtung auf die Dreiphasenkontaktlinie T zu findet ein entsprechender Materialtransport des gelösten Primärsubstratmaterials zum Rand der Flüssigkeitslinse 20' hin statt, so dass in diesem Bereich bevorzugt gelöstes Primärsubstratmaterial in die Festkörperphase des Primärsubstratbereichs 10 übergeht.
• Entsprechend entsteht nach dem vollständigen Verdunsten oder Verdampfen des Lösungsmittels auf dem primären Umwandlungsbereich oder Wechselwirkungsbereich 40 die in Fig. 4B gezeigte Struktur. Dargestellt ist dort ein primärer Umwandlungsbereich 50 mit einer zentralen Ausnehmung 52 und erhabenen Randbereichen R, welche in etwa im Bereich der vormals bestehenden Dreiphasenkontaktlinie T aus Fig. 4A positioniert sind. Die zentrale Ausnehmung 52 ist in ihrem zentralen Bereich unterhalb des Niveaus des Oberflächenbereichs 10a vertieft, während die Randbereiche R über das Niveau des Oberflächenbereichs 10a erhaben sind.
• Wie bereits erwähnt wurde, ergibt sich dieser Effekt aufgrund der lateralen Strömungsbewegung innerhalb der Flüssigkeitslinse 20' auf die Drei-Phasen-Kontaktlinie T aus Fig. 4A. Die Kontur oder das Profil 50a des primären Umwandlungsbereichs 50 ist hier konkav gestaltet.
• Die in Fig. 4B gezeigte Anordnung kann bereits als ein optisches Element, nämlich als Lichtstreukörper verwendet werden. Zum einen ist dies in Form eines Linsenelements, hier in Form einer plan-konkaven Linse, oder in Form eines Spiegelelements, dann nämlich in Form eines konkaven Hohlspiegels möglich. Je nachdem, ob das zugrundeliegende Primärsubstratmaterial im gewünschten Wellenlängenbereich transmittierend oder reflektierend ist, muss bei Verwendung als Spiegelelement gegebenenfalls auf dem Profil 50a der Ausnehmung 52 des primären Umwandlungsbereichs 50 noch eine Reflexionsschicht aufgebracht werden, zum Beispiel durch Bedampfen mit Metall oder dergleichen.
• In Abhängigkeit von der Verdunstungsgeschwindigkeit, der Viskosität, der Löslichkeit und/oder ander chemischer und/oder physikalischer Parameter oder Eigenschaften des Primärsubstratbereichs und/oder des Bearbeitungsmediums können sich auch andere Formen im Primärsubstratbereich ausbilden.
• In Fig. 4C ist gezeigt, dass die Anordnung aus Fig. 4B, also der Primärsubstratbereich mit einem primären Umwandlungsbereich 50 mit konkavem Profil 50a, auch mit einem Sekundärsubstratbereich 12 abgedeckt werden kann, so dass der primäre Umwandlungsbereich 50 mit seinem konkaven Profil 50a im Wesentlichen vollständig eingebettet wird. Bei dieser Einbettung entsteht somit ein zum primären Umwandlungsbereich 50 des Primärsubstratbereichs 10 komplementärer sekundärer Umwandlungsbereich 50' des Sekundärsubstratbereichs 12, welcher entsprechend konvex ausgebildet ist und somit ein konvexes Profil 50a' aufweist.
• Falls das Primärsubstratmaterial und das Sekundärsubstratmaterial unterschiedliche optische Eigenschaften haben, insbesondere unterschiedliche Brechungsindizes besitzen, kann die in Fig. 4C dargestellte Struktur als eine Art Sandwichlinse als optisches Element verwendet werden, wobei diese Anordnung nach außen hin die Form einer planparallelen Platte aufweist und wobei die entsprechende Strahlungsrefraktion im Übergang zwischen den Profilen 50a und 50a', also an der Grenzfläche zwischen Primärsubstratbereich 10 und Sekundärsubstratbereich 12 erfolgt.
• Alternativ dient der Primärsubstratbereich 10 mit seinem primären Umwandlungsbereich 50 mit konkavem Profil 50a ausschließlich als Matrize oder Form für das aufgebrachte Sekundärsubstrat 12. Nach entsprechender Erstarrung des Sekundärsubstratbereichs 12 kann dieser von der Oberfläche 10a des Primärsubstratbereichs 10 wieder abgelöst werden und dann, wie das in Fig. 4D gezeigt ist, mit seiner Oberseite 12a und seiner Unterseite 12b und dem im entsprechenden Zielbereich 30' ausgebildeten komplementären oder sekundären Umwandlungsbereich 50' selbst als Lichtstreukörper dienen, wiederum entweder als Linsenelement oder als Spiegelelement, gegebenenfalls nach Aufbringen einer Reflexionsschicht.
• Die Fig. 5A bis 5F zeigen verschiedene Endstufen anderer Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen von Lichtstreukörpern.
• Bei der in Fig. 5A gezeigten Anordnung wurde anstelle eines Lösungsmittels als Bearbeitungsmedium ein Medium verwendet, welches zwar das Primärsubstratmaterial anlöst, welches aber auch in Lösung einen Bestandteil enthält, welcher mit dem Primärsubstratmaterial des Primärsubstratbereichs 10 chemisch reagiert.
• Durch die erfolgte chemische Umsetzung im primären Wechselwirkungsbereich 40 im Zielbereich 30 des Primärsubstratbereichs 10 ist, wie das in Fig. 5A dargestellt ist, ein primärer Umwandlungsbereich 41 entstanden, welcher sich materiell vom Primärsubstratmaterial des Primärsubstratbereichs 10unterscheidet, was durch die unterschiedlichen Spuren angedeutet ist. Es entsteht somit ein primärer Umwandlungsbereich 41 mit einem Oberflächenbereich 41a, wieder mit der Ausdehnung A, welcher über das Niveau des Oberflächenbereichs 10a des Primärsubstratbereichs 10 in konvexer Weise erhaben ist. Die in Fig. 5A gezeigte Anordnung kann somit als plan-konvexe Linse bzw. als konvexer Spiegel verwendet werden.
• Ausgehend von der Anordnung aus Fig. 5A ist es auch denkbar, dass durch einen bestimmten Prozess der primäre Umwandlungsbereich 41 aus dem Verband mit dem Primärsubstratbereich 10 abgelöst oder herausgelöst wird, so dass die in Fig. 5B gezeigte Anordnung entsteht, welche einen primären Umwandlungsbereich 42 mit einem entsprechenden konkaven Profil 42a aufweist. Die Anordnung der Fig. 5B könnte als plan-konkave Linse bzw. als konkaver Spiegel dienen.
• Ergänzend dazu kann daran gedacht werden, das aus der Anordnung der Fig. 5A herausgelöste Element 41 des primären Umwandlungsbereichs 41 selbst als optisches Element, zum Beispiel als bikonvexe Linse einzusetzen.
• Andererseits ist es denkbar, in analoger Weise zur Anordnung der Fig. 4C und ausgehend von der Anordnung der Fig. 5A, einen Sekundärsubstratbereich 12 auf den Oberflächenbereich 10a und 41a der Anordnung der Fig. 5A derart aufzubringen, dass der primäre Umwandlungsbereich 41 der Anordnung der Fig. 5A im Wesentlichen vollständig eingebettet wird, wobei sich die in Fig. 5D gezeigte Anordnung einer planparallelen Platte ausbildet, mit einem entsprechenden sekundären Umwandlungsbereich 41' mit entsprechendem komplementärem Profil 41a'. Hierbei treffen dann zwei oder drei unterschiedliche Materialien aufeinander, je nachdem, ob sich die Materialien des Primärsubstratbereichs 10, des Sekundärsubstratbereichs 12 und des primären Umwandlungsbereichs 41 paarweise voneinander unterscheiden oder nicht.
• In analoger Weise erhält man die in Fig. 5E gezeigte Struktur, wenn man, ausgehend von der in Fig. 5B gezeigten Anordnung, wiederum ein Sekundärsubstratbereich 12 derart aufgebracht wird, dass die in Fig. 5B gezeigte Ausnehmung 42a des primären Umwandlungsbereichs 42 im Primärsubstratbereich 10 im Wesentlichen vollständig gefüllt und eingebettet wird.
• Die Anordnungen der Fig. 5D und 5E können dann als Linsenelemente verwendet werden, wobei sie nach außen hin wiederum als planparallele Platten oder planparallele Elemente wirken.
• In analoger Weise zu dem Prozessieren der Anordnung der Fig. 4C zur Anordnung der Fig. 4D kann nun der Sekundärsubstratbereich 60 der Anordnung der Fig. 5E vom Primärsubstratbereich 10 abgelöst werden, um, wie das in Fig. 5F gezeigt ist, seinerseits als Lichtstreukörper zu fungieren, nämlich in Form einer plankonvexen Linse mit dem entsprechenden sekundären Umwandlungsbereich 42', bzw. als entsprechender konvexer Spiegel. Bezugszeichenliste 10 Primärsubstratbereich
  10a Oberseite, Oberflächenbereich
  10b Unterseite
  12 Sekundärsubstratbereich
  12b Oberseite
  12a Unterseite
  20 Tropfenelement
  20' Fluidlinse, Flüssigkeitslinse
  30 Zielbereich
  40 primärer Umwandlungsbereich, primärer Wechselwirkungsbereich
  41 primärer Umwandlungsbereich
  41' sekundärer Umwandlungsbereich
  41a Profil
  41a' komplementäres Profil
  42 primärer Umwandlungsbereich
  42' sekundärer Umwandlungsbereich
  42a Profil
  42a' komplementäres Profil
  50' sekundärer Umwandlungsbereich
  50a Profil
  50a' komplementäres Profil
  A laterale Ausdehnung
  D Durchmesser
  d Durchmesser
  R Randbereich
  T Dreiphasenkontaktlinie
  

Claims (29)

1. Verfahren zum Herstellen von Lichtstreukörpern, insbesondere von Linsenelementen, von Spiegelelementen und/oder dergleichen, mit den Schritten:

- Bereitstellen eines Primärsubstratbereichs (10) eines Primärsubstratmaterials mit mindestens einem Oberflächenbereich (10a),

- Bereitstellen mindestens eines im Wesentlichen fluiden Bearbeitungsmediums,

- Aufbringen und/oder Einbringen mindestens eines Tropfenelements (20) oder dergleichen des Bearbeitungsmediums auf bzw. in den Oberflächenbereich (10a) des Primärsubstratbereichs (10) in im Wesentlichen lokaler Art und Weise in einem Zielbereich (30) des Primärsubstratbereichs (10),

- chemisches und/oder physikalisches Wechselwirken und/oder Umsetzen des Primärsubstratbereichs (10) im Zielbereich (30) mit dem Material des jeweiligen Tropfenelements (20) und

- dadurch Ausbilden jeweils eines primären umgewandelten Bereichs oder primären Umwandlungsbereichs (41, 42, 50) im jeweiligen Zielbereich (30) mit geänderten geometrischen, strukturellen, chemischen und/oder physikalischen Eigenschaften und dadurch insbesondere mit geänderten optischen Eigenschaften oder dergleichen, vorzugsweise in im Wesentlichen sichtbaren elektromagnetischen Strahlungsbereich.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Primärsubstratbereich (10) mit zumindest teilweise und/oder abschnittsweise im Wesentlichen planar ausgebildetem Oberflächenbereich (10a) verwendet wird, insbesondere in Form eines planparallelen Substrats, vorzugsweise eines Plattenbereichs oder dergleichen.

3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Primärsubstratbereich (10) ein Festkörpersubstrat oder dergleichen verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl oder Vielzahl von Tropfenelementen (20) aufgebracht und/oder eingebracht wird, welche - insbesondere im Hinblick auf ihre geometrischen, strukturellen, chemischen und/oder physikalischen Eigenschaften - im Wesentlichen gleichartig und/oder gleichwirkend ausgebildet werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl oder Vielzahl von Tropfenelementen (20) an vordefinierten Positionen und/oder mit vorgegebener zeitlicher Abfolge aufgebracht und/oder eingebracht werden.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils im Wesentlichen kugelförmige Tropfenelemente (20) verwendet werden.

7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Tropfenelemente (20) mit jeweils einem Durchmesser (d) unterhalb von 1 mm verwendet werden, vorzugsweise im Bereich von etwa 10 µm bis etwa 100 µm.

8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausbilden der Tropfengeometrie, Tropfengröße, das Aufbringen, Einbringen und/oder Wechselwirken des jeweiligen Tropfenelements (20) gesteuert und/oder geregelt werden, durch Beaufschlagen mit und/oder Variieren von einer Umgebungsatmosphäre, Temperaturverteilung, Druckverteilung, durch Beaufschlagen mit statischen und/oder dynamischen elektromagnetischen Feldern, Schallfeldern und/oder Teilchenstrahlungsfeldern.

9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass das Ausbilden der Tropfengeometrie, Tropfengröße, das Aufbringen, Einbringen und/oder das Wechselwirken des jeweiligen Tropfenelements (20) gesteuert und/oder geregelt werden durch Beaufschlagen mit und/oder Variieren von Trägheitskräften und/oder der Schwerkraft, insbesondere im Hinblick auf das Ausbilden von Mikrogravitation oder dergleichen, und
dass insbesondere dazu der Primärsubstratbereich (10) und/oder das jeweilige Tropfenelement (20) auf vorbestimmte und definierte Art und Weise gemeinsam und/oder relativ zueinander bewegt werden, insbesondere vor, während und/oder nach dem Aufbringen und/oder Einbringen des Tropfenelements (20) auf bzw. in den Primärsubstratbereich (10).

10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Primärsubstratmaterial des Primärsubstratbereichs (10) und das Bearbeitungsmedium des jeweiligen Tropfenelements (20) in Bezug auf das chemische und/oder physikalische Wechselwirken und/oder Umsetzen aufeinander abgestimmt, ausgewählt und/oder verwendet werden.

11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bearbeitungsmedium gewählt und/oder verwendet wird, durch welches das Primärsubstratmaterial lösbar ist, insbesondere in Form eines flüchtigen und/oder organischen Lösungsmittels.

12. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bearbeitungsmedium gewählt und/oder verwendet wird, welches eine Lösung des Primärsubstratmaterials und/oder eines Sekundärsubstratmaterials darstellt oder enthält, vorzugsweise in im Wesentlichen gesättigter Form und/oder vorzugsweise auf der Basis des flüchtigen und/oder organischen Lösungsmittels.

13. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bearbeitungsmedium gewählt und/oder verwendet wird, welches mindestens einen Bestandteil aufweist, welcher mit mindestens einem weiteren Bestandteil des Bearbeitungsmediums und/oder mindestens einem Bestandteil des Primärsubstratmaterials chemisch und/oder physikalisch umsetzbar ist, insbesondere gegebenenfalls nach Lösen, Mischen und/oder Katalysieren, vorzugsweise unter Verwendung von Strahlung, Wärme, Beschallung und/oder dergleichen.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Aufbringen und/oder Einbringen des Tropfenelements (20) die jeweilige physikalische und/oder chemische Umsetzung initiiert und/oder durchgeführt wird, insbesondere in gesteuerter und/oder geregelter Art und Weise, gegebenenfalls nach Lösen, Mischen und/oder Katalysieren, vorzugsweise unter Verwendung von Strahlung, Wärme, Beschallung und/oder dergleichen.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Aufbringen und/oder Einbringen des jeweiligen Tropfenelements (20) auf bzw. in den Oberflächenbereich (10a) des Primärsubstratbereichs (10) das Bearbeitungsmedium des Tropfenelements (20) oder Teile davon - gegebenenfalls nach Verstreichen einer vorbestimmten Inkubationszeitspanne - verdunstet und/oder verdampft werden, insbesondere in gesteuerter und/oder geregelter Form, insbesondere unter Druckerniedrigung und/oder Temperaturerhöhung.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass durch das und/oder nach dem Aufbringen und/oder Einbringen des jeweiligen Tropfenelements (20) ein primärer Umwandlungsbereich (50) mit einem in Bezug auf den ursprünglichen Oberflächenbereich (10a) im Wesentlichen konkaven Profil (50a) oder konvexen Profil (40a) ausgebildet wird.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass ein Profil (40a, 50a) des primären Umwandlungsbereichs (41, 42, 50) im Wesentlichen in Form eines Abschnitts einer Kugel, eines Ellipsoids, eines Paraboloids, eines Hyperboloids und/oder dergleichen gebildet wird.

18. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Primärsubstratbereich (10) mit dem primären Umwandlungsbereich (41, 42, 50) oder der Mehrzahl primärer Umwandlungsbereiche (41, 42, 50) als optische Einzelelemente direkt als Lichtstreukörper verwendet wird.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Primärsubstratbereich (10) mit einer Anordnung aus einer Mehrzahl primärer Umwandlungsbereiche (41, 42, 50) als optische Einzelelemente ein Segment oder eine Mehrzahl davon jeweils mit einem primären Umwandlungsbereich (41, 42, 50) oder einer Mehrzahl davon als Lichtstreukörper verwendet werden.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet,
dass der Primärsubstratbereich (10) zumindest auf seinem Oberflächenbereich (10a) mit einem Sekundärsubstratbereich (12) eines Sekundärsubstratmaterials abgedeckt wird,
dass dabei insbesonder die primären Umwandlungsbereiche (41, 42, 50) eingebettet werden in das Sekundärsubstratmaterial des Sekundärsubstratbereichs (12) und
dass dabei insbesondere ein zum Oberflächenbereich (10a) des Primärsubstratbereichs (10) im Wesentlichen komplementärer Oberflächenbereich (12a) des Sekundärsubstratbereichs (12) ausgebildet wird, wobei weiter insbesondere zu den jeweilgen Profilen (41a, 42a, 50a) der jeweiligen primären Umwandlungsbereiche (41, 42, 50) komplementäre Profile (41a', 42a' 50a') entsprechender komplementärer oder sekundärer Umwandlungsbereiche (41', 42', 50') ausgebildet werden.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet,
dass der Sekundärsubstratbereich (12) mit einem im Wesentlichen planaren Oberflächenbereich (12b) ausgebildet wird, welcher dem Oberflächenbereich (10a) des Primärsubstratbereichs (10) abgewandt gegenübersteht, und
dass dadurch insbesondere eine Anordnung nach Art einer planparallelen Platte ausgebildet wird.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung aus Primärsubstratbereich (10) mit darauf vorgesehenem Sekundärsubstratbereich (12) jeweils mit dem primären Umwandlungsbereich (41, 42, 50) oder der Mehrzahl primärer Umwandlungsbereiche (41, 42, 50) als optische Einzelelemente direkt als Lichtstreukörper verwendet wird.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Anordnung aus Primärsubstratbereich (10) mit darauf vorgesehenem Sekundärsubstratbereich (12) mit einer Anordnung einer Mehrzahl primärer Umwandlungsbereiche (41, 42, 50) als optische Einzelelemente ein Segment oder eine Mehrzahl davon mit einem primären Umwandlungsbereich (41, 42, 50) oder einer Mehrzahl davon als Lichtstreukörper verwendet werden.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Ausbilden des komplementären Profils (12a) des Sekundärsubstratbereichs (12) dieser von der Anordnung aus Primärsubstratbereich (10) und Sekundärsubstratbereich (12) abgelöst wird.

25. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Aufbringen des Sekundärsubstratbereichs (12) auf dem Primärsubstratbereich (10) eine Zwischenschicht ausgebildet wird zwischen dem Primärsubstratbereich (10) und dem Sekundärsubstratbereich (12), insbesondere um eine bessere Ablösbarkeit des Sekundärsubstratbereichs (12) vom Primärsubstratbereich (10) zu erreichen.

26. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass der abgelöste Sekundärsubstratbereich (12) mit dem sekundären Umwandlungsbereich (41', 42', 50') oder der Mehrzahl sekundärer Umwandlungsbereiche (41', 42', 50') als optische Einzelelemente direkt als Lichtstreukörper verwendet wird.

27. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Sekundärsubstratbereich (12) mit einer Anordnung aus einer Mehrzahl sekundärer Umwandlungsbereiche (41', 42', 50') als optische Einzelelemente ein Segment oder eine Mehrzahl davon jeweils mit einem sekundären Umwandlungsbereich (41', 42', 50') oder einer Mehrzahl davon als Lichtstreukörper verwendet werden.

28. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Primärsubstratbereich (10), der Sekundärsubstratbereich (12) und/oder die Anordnung aus Primärsubstratbereich (10) und Sekundärsubstratbereich (12) oder Teile davon als Transmissionslichtstreukörper, insbesondere als Linsenanordnung oder dergleichen, verwendet werden.

29. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass der Primärsubstratbereich (10), der Sekundärsubstratbereich (12) und/oder die Anordnung aus Primärsubstratbereich (10) und Sekundärsubstratbereich (12) oder Teile davon als Reflexionslichtstreukörper, insbesondere als Spiegelanordnung oder dergleichen verwendet werden, wobei gegebenenfalls eine Reflexionsschicht aufgebracht wird, insbesondere im Bereich der jeweiligen primären Umwandlungsbereiche (41, 42, 50) oder sekundären Umwandlungsbereiche (41', 42', 50').