[发明专利]一种批量化生产AR衍射光波导的方法和设备

权利要求书

1.一种批量化生产AR衍射光波导的方法，其特征是：包括以下步骤：

(1)制造倾斜光栅聚合物母版：采用双光子聚合微纳3D打印制造倾斜光栅聚合物母版；

(2)制造金属母模：利用步骤(1)制造的聚合物母版，结合精密微电铸技术，制造倾斜光栅金属镍母模；

(3)制造工作软模具：确定支撑层和图形层材料，以步骤(2)制造的倾斜光栅金属镍母模为模具，采用工作软模具复制设备，批量化复制工作软模具；

(4)复合纳米压印光刻制造表面浮雕倾斜光栅：选定压印材料和压印基材，利用步骤(3)制备的工作软模具为压印模具，利用复合纳米压印技术，覆模时，保证工作软模具覆模的方向与工作软模具上的倾斜光栅的方向相反，使倾斜光栅结构顺向压印、转移复制至压印材料上；压印时，采用两次压印，并且两次压印时压印的方向与工作软模具上的倾斜光栅的倾斜方向相反；脱模时，采用“揭开式”脱模，脱模的方向与工作软模具上的倾斜光栅的方向一致，完成晶圆级倾斜光栅的制造；

(5)通过激光划片技术，将制造的晶圆级表面浮雕倾斜光栅切割成AR眼镜所需要的表面浮雕倾斜光栅，完成AR衍射光波导的制造。

2.如权利要求1所述的一种批量化生产AR衍射光波导的方法，

其特征是：完成第一轮生产循环后，步骤(1)、步骤(2)和步骤(3)与步骤(4)和步骤(5)并行运行。

3.如权利要求1所述的一种批量化生产AR衍射光波导的方法，其特征是：所述步骤(1)中，倾斜光栅聚合物母版的制造步骤具体包括：

根据所设计倾斜光栅几何形状和尺寸，利用数据处理软件将其转换成加工文件；随后，将加工文件输入到双光子聚合微纳3D打印机；

根据设计数据，逐层打印，直至完成整个倾斜光栅的打印；

从打印机的打印平台上取下制造的倾斜光栅，去除支撑结构，进一步后固化处理，制备出倾斜光栅聚合物母版。

4.如权利要求1所述的一种批量化生产AR衍射光波导的方法，其特征是：所述步骤(2)中，制造金属母模的方法：

采用倾斜溅射的方式，在倾斜光栅聚合物母版表溅射沉积种子层Cr/Cu；

采用精密微电铸工艺，成形复制出倾斜光栅镍母模；

倾斜光栅镍母模与聚合物母版分离，完全去除镍母模上粘附的聚合物母版残留结构和材料，对镍母模倾斜光栅表面处理，以减小表面粗糙度，提高倾斜光栅表面质量。

5.如权利要求1所述的一种批量化生产AR衍射光波导的方法，其特征是：所述步骤(3)中，批量化复制工作软模具的步骤具体包括：

在金属母模先涂覆一层脱模剂，采用精密涂布方式，再涂覆一层液态工作软模具图形层材料，图形层的厚度范围是10-100μm；将涂覆有图形层材料的金属母模置于工作软模具复制设备的承片台上，并通过真空吸附予以固定，将支撑层材料吸附包裹在工作软模具复制设备上的滚轮外表面上；支撑层的厚度范围是100-3000μm；所述支撑层进行表面改性处理；所述支撑层涂覆一层透明的偶联剂材料；

利用工作软模具复制设备，使支撑层材料吸附固定在主动辊轮辊面上，渐进式线接触铺放并覆盖在涂有图形层材料的金属母模上，使两者完全贴合；

使用工作软模具复制设备的主动辊轮，辊轮旋转，同时配合工作平台同步移动，在支撑层上通过线接触的方式进行压印，完成首次施压；在工作平台不动的情况下，主动辊轮进行一定角度的错位旋转，然后辊轮旋转并配合工作平台同步移动，完成后续施压，保证支撑层和图形层粘合并降低气泡缺陷产生的概率，再使图形层热固化成型；

利用工作软模具复制设备，并采用揭开式方式把黏附有图形层的支撑层与金属母模分离，制造出双层复合工作软模具。

6.如权利要求5所述的一种批量化生产AR衍射光波导的方法，其特征是：所述揭开式方式脱模时，分离工作软模具与金属母模的方向关系为：辊轮旋转的方向与金属母模倾斜光栅的倾斜方向一致。

7.如权利要求5所述的一种批量化生产AR衍射光波导的方法，其特征是：所述支撑层材料为PDMS、PET或PC；所述图形层材料为h-PDMS、或者PDMS、或者低表面能和高弹性模量氟聚合物基材料、或者ETFE。