衍射光波導(dǎo)就是利用光柵的衍射特性來(lái)設(shè)計(jì)“光路”，讓光在設(shè)計(jì)好的路徑上傳播，將微投影系統(tǒng)發(fā)出的光導(dǎo)入人眼，根據(jù)光柵類型的不同，又可以將衍射光波導(dǎo)分為兩類：表面浮雕光柵波導(dǎo)和體全息光柵波導(dǎo)。目前發(fā)展較為成熟的且使用較多的是表面浮雕光柵，即通過光刻與刻蝕等工藝在材料表面形成能夠滿足所需光學(xué)性能的周期性結(jié)構(gòu)。
光波導(dǎo)原理?圖源：Waveoptics
隨著AR眼鏡顯示和光學(xué)方案的不斷進(jìn)步和發(fā)展，浮雕光柵波導(dǎo)成為主流AR光學(xué)方案之一，設(shè)計(jì)出的AR眼鏡可以像普通眼鏡一樣輕薄透明，方便攜帶，也可以做大規(guī)模的生產(chǎn)。近期發(fā)布的雷鳥 Neyreo X2、OPPO Air Glass 2均采用該光學(xué)方案，那么為各大品牌廠商青睞的浮雕光柵波導(dǎo)是如何生產(chǎn)出來(lái)的呢？
納米壓印技術(shù)：
浮雕光柵波導(dǎo)使用光刻工藝加工晶圓作為母版，并使用納米壓印工藝進(jìn)行大規(guī)模的復(fù)制量產(chǎn)。在此我們主要了解納米壓印工藝。
光柵波導(dǎo)微觀結(jié)構(gòu) 圖源：瓏璟光電
納米壓?。∟IL）是通過將刻有電路圖形的模版，將圖形壓印到相應(yīng)的襯底上，然后通過熱或者UV光照的方法使轉(zhuǎn)移的圖形固化，以完成微納加工的“雕刻”步驟。納米壓印技術(shù)突破了傳統(tǒng)光刻在特征尺寸減小過程中的難題，具有分辨率高、低成本的特點(diǎn)。根據(jù)壓印方法的不同，納米壓印主要可分為熱塑（Hot embossing）、紫外固化UV和微接觸（Micro contact printing cup）三種光刻技術(shù)。表面浮雕光柵波導(dǎo)更多的使用紫外固化UV光刻技術(shù)（UV-NIL）。
紫外固化UV光刻技術(shù)首先需要準(zhǔn)備一個(gè)具有納米圖案的模版，模版材料必須使用可以讓紫外線穿透的材料，然后在基板涂布一層低黏度、對(duì)UV感光的液態(tài)高分子光刻膠，在模版和基板對(duì)準(zhǔn)完成后，將模版壓入光刻膠層并且照射紫外光使光刻膠發(fā)生聚合反應(yīng)硬化成形，然后脫模、清理刻蝕基板上殘留的光刻膠便完成整個(gè)UV－NIL。該技術(shù)可以在室溫、低壓下使用，批量化工藝成本更低、良率更高，適宜表面浮雕光柵的批量化生產(chǎn)。
光刻膠
為了得到在高質(zhì)量的轉(zhuǎn)移圖案，該工藝過程中有一個(gè)關(guān)鍵性的原材料——光刻膠。在AR衍射光波導(dǎo)上，光刻膠目前主要為日本、美國(guó)、德國(guó)等企業(yè)供應(yīng)，在國(guó)內(nèi)是被稱為“卡脖子”的原材料。
光刻膠，又稱“光致抗蝕劑”，是光刻成像的承載介質(zhì)，可利用光化學(xué)反應(yīng)將光刻系統(tǒng)中經(jīng)過衍射、濾波后的光信息轉(zhuǎn)化為化學(xué)能量，從而把微細(xì)圖形從掩模版轉(zhuǎn)移到待加工基片上。
AR表面浮雕光柵波導(dǎo)為實(shí)現(xiàn)大視場(chǎng)角、高透過率，需要采用1.8以上的高折射率光刻膠，需要的其他性能包括光刻膠的硬度和粘度，影響圖形復(fù)制的精度；光刻膠固化速率，影響生產(chǎn)效率；光刻膠對(duì)基底的附著力，減少因壓印脫膠帶來(lái)的圖形缺陷，得到高質(zhì)量圖案；光刻膠的流變性及可塑性，為了精準(zhǔn)而高質(zhì)量的得到復(fù)制圖形；固化前后,光刻膠的硬度變化，低硬度的液態(tài)光刻膠利于低壓力下完成壓印，而高硬度的固化后光刻膠能夠有效防止圖形的精細(xì)結(jié)構(gòu)在脫模時(shí)發(fā)生脆斷等現(xiàn)象。
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