CN113165225B - 一种形成具有预定形状的波导部分的方法 - Google Patents

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Abstract

在形成具有预定形状的波导部分的示例方法中，将可光固化材料分配到位于第一模具部分和与第一模具部分相对的第二模具部分之间的空间中。调整第一模具部分的表面相对于与第一模具部分的该表面相对的第二模具部分的表面之间的相对间隔，以填充位于第一模具部分与第二模具部分之间的空间。用适合于使可光固化材料光固化的辐射来照射空间中的可光固化材料以形成固化的波导膜，以使得固化的波导膜中的不同部分具有不同的刚度。使固化的波导膜与第一模具部分和第二模具部分分离。从固化的波导膜单体化波导部分。波导部分对应于固化的波导膜中的具有比固化的波导膜的其他部分更高的刚度的部分。

Description

一种形成具有预定形状的波导部分的方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2018年10月16日提交的美国临时申请序列号No.62/746,414的权益，在此通过引用将其公开内容整体并入本文。
技术领域
本公开涉及光学聚合物膜及其制备方法。
背景技术
诸如可穿戴成像头戴式耳机的光学成像系统可以包括向用户呈现投影图像的一个或多个目镜。可以使用一种或多种高折射材料的薄层来构造目镜。例如，目镜可以由一层或多层高折射玻璃、硅、金属或聚合物基板构成。
在一些情况下，可以对目镜进行图案化(例如，利用一个或多个光衍射纳米结构)，使得其根据特定焦深来投射图像。例如，对于观看图案化目镜的用户，被投射的图像可以看起来距用户特定距离。
此外，可以结合使用多个目镜来投射模拟的三维图像。例如，多个目镜——其各自具有不同的图案——可以上下分层，并且每一个目镜可以投射体积图像的不同深度层。因此，目镜可以跨三维共同向用户呈现立体图像。例如，这在向用户呈现“虚拟现实”环境中是有用的。
为了改善被投射的图像的质量，可以构造目镜，使得目镜中的意外变化被消除或以其他方式减少。例如，目镜可以被配置为使得它不会呈现任何皱褶、不均匀的厚度或可能对目镜的性能产生负面影响的其他物理变形。
发明内容
本文描述了用于制备聚合物膜的系统和技术。所描述的实现方式中的一个或多个可用于以高度精确的、受控的和可再现的方式来制备聚合物膜。所得聚合物膜可以用在各种对变化敏感的应用中，其中需要对膜尺寸具有极其严格的公差。例如，聚合物膜可以用于光学应用(例如，作为光学成像系统中的目镜的一部分)，其中材料均匀性和尺寸约束处于光学波长的量级或更小。
通常，如本文所述，聚合物膜可通过包围位于两个模具之间的可光固化材料(例如，当暴露于光时硬化的光聚合物或光活化树脂)并固化该材料(例如，通过将该材料暴露于光和/或热)来制备。此外，可以执行“单体化(singulation)”工艺以将聚合物膜分离成多个不同的产品(例如，通过一次或多次对聚合物膜进行切割以获得具有特定尺寸和形状的单独的产品)和/或从聚合物产品的边缘去除过量的聚合物材料。
在一些情况下，执行单体化过程可能在聚合物膜中引入不期望的变化，并且使得所得产品不太适合于在对变化敏感的环境中使用。例如，有时使用诸如模切、铣床(milling)、水射流切割、超声切割或激光切割的技术来执行单体化，以将聚合物膜分离成不同的部分。然而，如果聚合物膜太易碎(brittle)，则其可能在被切割时破裂或破碎(chip)，从而导致差的边缘质量。这些缺陷可能负面地影响制备过程(例如，因为在制备期间更难以制造准确且精确的切割)，从而降低了在需要高精度边缘的应用中的产量。此外，这些缺陷可使所得聚合物产品较不太适合于其预期用途。例如，碎片(chip)和裂纹可能干扰聚合物产品的预期光学特性，并且负面地影响聚合物产品的性能。作为另一示例，这可产生碎屑(debris)，其可损坏聚合物产品和/或使得更难以以高精度来将聚合物产品堆叠在一起(例如，在多光学器件设备中)。此外，这些缺陷可增加聚合物产品的从产品到产品之间的可变性。因此，聚合物产品可能不太适合于在对变化敏感的应用中使用。
本文描述了用于单体化聚合物膜的示例技术。可以执行所描述的技术中的一个或多个以将聚合物膜分离成多个不同的产品，同时消除或以其他方式减少非预期的碎片或裂纹的发生。因此，可以更有效地、一致地并准确地制备聚合物产品。
在一方面，一种形成具有预定形状的波导部分的方法包括：将可光固化材料分配到位于第一模具部分和与第一模具部分相对的第二模具部分之间的空间中；以及调整第一模具部分的表面相对于与第一模具部分的该表面相对的第二模具部分的表面之间的相对间隔，以填充位于第一模具部分与第二模具部分之间的空间。该方法还包括用适合于使可光固化材料光固化的辐射来照射空间中的可光固化材料以形成固化的波导膜，以使得该固化的波导膜中的不同部分具有不同的刚度。方法还包括：使固化的波导膜与第一模具部分和第二模具部分分离；以及从固化的波导膜单体化波导部分。波导部分对应于固化的波导膜中的具有比固化的波导膜的其他部分更高的刚度的部分。
该方面的实现方式可以包括以下特征中的一个或多个。
在一些实现方式中，可以用不同的辐射量来照射可光固化材料中的不同部分。可光固化材料的用较高辐射剂量照射的部分可以对应于固化的波导膜中的具有比波导膜的用较低辐射剂量照射的部分更高的刚度的部分。可以通过穿过掩模照射空间来供应不同的辐射量。掩模可以包括与波导部分的预定形状对应的孔。
在一些实现方式中，波导部分具有不超过1000μm的厚度和至少1cm2的面积。
在另一方面，一种形成具有预定形状的波导部分的方法包括：将可光固化材料分配到位于第一模具部分和与第一模具部分相对的第二模具部分之间的空间中；以及调整第一模具部分的表面相对于与第一模具部分的表面相对的第二模具部分的表面之间的相对间隔，以填充位于第一模具部分与第二模具部分之间的空间。方法还包括用适合于使可光固化材料光固化的辐射来照射空间中的可光固化材料以形成固化的波导膜。方法还包括：使固化的波导膜与第一模具部分和第二模具部分分离以提供波导部分；以及从固化的波导膜以预定形状来单体化固化的波导膜的部分，并对被单体化的部分进行退火以提供波导部分。波导部分具有比固化的波导膜的刚度更高的刚度。
该方面的实现方式可以包括以下特征中的一个或多个。
在一些实现方式中，可以通过用适合于使可光固化材料光固化的辐射来照射被单体化的部分，来对被单体化的部分进行退火。
在一些实现方式中，可以通过对被单体化的部分加热来对被单体化的部分进行退火。
在一些实现方式中，波导部分可以具有不超过1000μm的厚度和至少1cm2的面积。
在另一方面，一种形成具有预定形状的波导部分的方法包括：将框架定位在第一模具部分与第二模具部分之间，框架具有刚度，并且框架限定具有预定形状的第一孔；以及将可光固化材料分配到框架的孔中。方法还包括：用适合于使可光固化材料光固化的辐射来照射孔中的可光固化材料，以形成具有与框架的刚度不同的刚度的固化的波导膜；以及使固化的波导膜与第一模具部分和第二模具部分分离。方法还包括通过沿着框架切割路径来从固化的波导膜单体化波导部分。路径至少部分地环绕孔。方法还包括通过沿着路径从框架提取包括固化的可光固化材料的波导部分。
该方面的实现方式可以包括以下特征中的一个或多个。
在一些实现方式中，框架可以限定多个孔，每个孔具有预定形状。可光固化材料可以被分配到框架的孔中的每一个中。可以用辐射同时照射在孔中的每一个中的可光固化材料。固化的波导膜可以包括在孔中的每一个中的固化的可光固化材料。
在一些实现方式中，波导部分可以具有不超过1000μm的厚度和至少1cm2的面积。
在附图和以下描述中阐述了一个或多个实施例的细节。根据说明书和附图以及权利要求，其他特征和优点将显而易见。
附图说明
图1是用于制备聚合物的示例系统的图。
图2是具有间隔件结构的示例模具结构的图。
图3是用于制备聚合物产品的示例过程的示意图。
图4是用于制备聚合物产品的另一示例过程的示意图。
图5用于制备聚合物产品的示例单体化框架的示意图。
图6是用于制备聚合物的示例系统的图。
图7是示例光学膜的横截面的图。
图8A-8C是用于制备聚合物产品的示例过程的流程图。
图9是示例计算机系统的图。
具体实施方式
本文描述了用于制备聚合物膜的系统和技术。所描述的实现方式中的一个或多个可用于以高度精确的、受控的和可再现的方式制备聚合物膜。所得聚合物膜可用于各种对变化敏感的应用中(例如，作为光学成像系统中的目镜的一部分)。
在一些实现方式中，可以制备聚合物膜，使得消除或以其他方式减少皱褶、不均匀的厚度或其他非预期的物理变形。这可以是有用的，例如，因为所得聚合物膜表现出更可预测的物理和/或光学性质。例如，以这种方式制备的聚合物膜可以以更可预测和一致的方式衍射光，因此，更适合于使用高分辨率光学成像系统。在一些情况下，使用这些聚合物膜的光学成像系统可以产生比其他聚合物膜可能产生的更清晰和/或更高分辨率的图像。
用于制备聚合物膜的示例性系统100在图1中示出。系统100包括两个可致动台(stage)102a和102b、两个模具结构104a和104b、两个光源106a和106b、支撑框架108和控制模块110。
在系统100的操作期间，两个模具结构104a和104b(也称为“光学平板(flat)”)分别固定到(例如，通过夹具(clamp)112a和112b)可致动台102a和102b。在一些情况下，夹具112a和112b可以是磁性(例如，电磁体)和/或气动夹具，其使得模具结构104a和104b能够可逆地安装到可致动台102a和102b并从其上移除。在一些情况下，夹具112a和112b可以由开关和/或控制模块110控制(例如，通过选择性地向夹具112a和112b的电磁体施加电和/或选择性地致动气动机构以接合模具结构或使模具结构脱离接合)。
可光固化材料114(例如，当暴露于光时硬化的光聚合物或光活化树脂)被沉积到模具结构104b中。模具结构104a和104b被移动到彼此附近(例如，通过沿支撑框架108垂直地移动可致动台102a和/或102b)，使得可光固化材料114被模具结构104a和104b包围。可光固化材料114然后被固化(例如，通过将可光固化材料114暴露于来自光源106a和/或106b的光)，从而形成具有由模具结构104a和104b限定的一个或多个特征的薄膜。在可光固化材料114已经固化之后，模具结构104a和104b远离彼此移动(例如，通过沿支撑框架108垂直地移动可致动台102a和/或102b)，并且提取膜。
可致动台102a和102b被配置为分别支撑模具结构104a和104b。此外，可致动台102a和102b被配置为在一个或多个维度上分别操纵模具结构104a和104b，以控制位于模具结构104a和104b之间的间隙体积116。
例如，在一些情况下，可致动台102a可以使模具结构104a沿一个或多个轴平移。作为示例，可致动台102a可使模具结构104a沿笛卡尔坐标系(即，具有三个正交布置的轴的坐标系)中的x轴、y轴和/或z轴平移。在一些情况下，可致动台102a可使模具结构104a围绕一个或多个轴线旋转或倾斜。作为示例，可致动台102a可以使模具结构104a沿笛卡尔坐标系中的x轴(例如，使模具结构104a“滚动”)、y轴(例如，使模具结构104a“俯仰”)和/或z轴(例如，使模具结构104a“偏转”)旋转。除了上述那些之外或代替上述那些，相对于一个或多个其他轴线进行平移和/或旋转也是可以的。类似地，可致动台102b还可使模具结构104b沿一个或多个轴平移和/或使模具结构104b绕一个或多个轴旋转。
在一些情况下，可致动台102a可根据一个或多个自由度(例如，一个、两个、三个、四个或更多个自由度)操纵模具结构104a。例如，可致动台102a可以根据六个自由度操纵模具结构104a(例如，沿x轴、y轴和z轴的平移，以及围绕x轴、y轴和z轴的旋转)。除了上述那些之外或者代替上述那些，根据一个或多个其他自由度的操纵也是可以的。类似地，可致动台102b还可以根据一个或多个自由度操纵模具结构104b。
在一些情况下，可致动台102a和102b可包括一个或多个电动机组件，其被配置为操纵模具结构104a和104b并控制间隙体积116。例如，可致动台102a和102b可包括被配置为操纵可致动台102a和102b的电动机组件118，从而重新定位和/或重新定向可致动台102a和102b。
在图1所示的示例中，可致动102a和102b都可相对于支撑框架108移动以控制间隙体积116。然而，在一些情况下，可致动台中的一个可相对于支撑框架108移动，而另一个可保持相对于支撑框架108静止。例如，在一些情况下，可致动台102a可被配置为通过电动机组件118相对于支撑框架108在一个或多个维度上平移，而可致动台102b可保持相对于支撑框架108静止。
模具结构104a和104b共同限定用于可光固化材料114的封壳。例如，模具结构104a和104b在一起对准时可以限定中空模具区域(例如，间隙体积116)，在该中空模具区域内可以将可光固化材料114沉积并固化成膜。模具结构104a和104b还可以在所得膜中限定一个或多个结构。例如，模具结构104a和104b可包括从表面120a和/或120b开始的一个或多个突出结构(例如，光栅)，其在所得膜中赋予对应的通道。作为另一示例，模具结构104a和104b可包括被限定在表面120a和/或120b中的一个或多个通道，其在所得膜中赋予对应的突出结构。在一些情况下，模具结构104a和104b可以在所得膜的一侧或两侧上赋予特定的图案。在一些情况下，模具结构104a和104b根本不需要在所得膜上赋予任何突起和/或通道的图案。在一些情况下，模具结构104a和104b可以限定特定的形状和图案，使得所得膜适合用作光学成像系统中的目镜(例如，使得膜具有向膜赋予特殊光学特性的一个或多个光衍射微结构或纳米结构)。
在一些情况下，模具结构104a和104b的彼此面对的表面可以各自基本上是平坦的，使得在它们之间限定的间隙体积116表现出500nm或更小的TTV。例如，模具结构104a可包括基本上平坦的表面120a，模具结构104b可具有基本上平坦的表面120b。基本上平坦的表面可以是例如与理想平坦表面(例如，完美平坦表面)的平坦度偏离100nm或更小(例如，100nm或更小、75nm或更小、50nm或更小等)的表面。基本上平坦的表面还可以具有2nm或更小(例如，2nm或更小、1.5nm或更小、1nm或更小等)的局部粗糙度和/或500nm或更小(例如，500nm或更小、400nm或更小、300nm或更小、50nm或更小等)的边缘到边缘的平坦度。在一些情况下，模具结构104a和104b的一个或两个表面可被抛光(例如，以进一步增加表面的平坦度)。例如，基本上平坦的表面可能是有益的，因为其使得模具结构104a和104b能够限定沿模具结构104a和104b的范围在厚度上基本一致(例如，具有500nm或更小的TTV)的间隙体积116。由此，所得的光学膜可以是平坦的(例如，具有小于或等于特定阈值的总厚度变化[TTV]和/或局部厚度变化[LTV]，例如小于500nm、小于400nm、小于300nm等)。此外，抛光的模具结构104a和104b例如在提供用于光学成像应用的更平滑的光学膜方面可以是有益的。例如，由较光滑的光学膜构成的目镜可表现出改善的成像对比度。
示例性光学膜700的TTV和LTV在图7中示出。光学膜700的TTV是指光学膜700相对于光学膜700的整体的最大厚度(T最大)减去光学膜700相对于光学膜的整体的最小厚度(T最小)(例如，TTV＝T最大-T最小)。光学膜700的LTV是指光学膜700相对于光学膜700的局部部分的最大厚度(T局部最大)减去光学膜700相对于光学膜700的局部部分的最小厚度(T局部最小)(例如，LTV＝T局部最大-T局部最小)。取决于应用，局部部分的尺寸可以不同。例如，在一些情况下，局部部分可以被限定为光学膜的具有特定表面积的部分。例如，对于打算用作光学成像系统中的目镜的光学膜，局部部分的表面积可以是直径为2.5英寸的区域。在一些情况下，取决于目镜设计，局部部分的表面积可以不同。在一些情况下，取决于光学膜的尺寸和/或特征，局部部分的表面积可以不同。
模具结构104a和104b也是刚性的，使得它们在膜制备过程期间不会挠曲或弯曲。模具结构104a和104b的刚度可以用其弯曲刚度的术语来表示，该弯曲刚度是模具结构(E)的弹性模量和模具结构的面积二次矩(I)的函数。在一些情况下，模具结构每一者可具有1.5Nm2或更大的弯曲刚度。
更进一步地，模具结构104a和104b对于适合于使可光固化材料光固化的一个或多个波长(例如，在315nm和430nm之间)的辐射可以是部分或完全透明的。更进一步地，模具结构104a和104b可以由在高达特定阈值温度(例如，高达至少200℃)下热稳定(例如，尺寸或形状不变)的材料制成。例如，模具结构104a和104b可以由玻璃、硅、石英、特氟隆和/或聚二甲基硅氧烷(PDMS)以及其他材料制成。
在一些情况下，模具结构104a和104b可以具有大于特定阈值的厚度(例如，厚于1mm、厚于2mm等)。例如，这是有益的，因为足够厚的模具结构更难以弯曲。因此，所得膜不太可能表现出厚度不规则性。在一些情况下，模具结构104a和104b的厚度可以在特定范围内。例如，模具结构104a和104b每一个的厚度可以在1mm和50mm之间。该范围的上限可以例如对应于用于对模具结构104a和104b进行图案化的蚀刻工具的限制。实际上，取决于实现方式，其他范围也是可能的。
类似地，在一些情况下，模具结构104a和104b可具有大于特定阈值的直径(例如，大于3英寸)。这可能是有益的，例如，因为它使得可以同时制备相对较大的薄膜和/或多个单独的薄膜。此外，如果在模具结构之间(例如，在间隔件结构124和相对的模具结构104a或104b之间，例如在位置126处)俘获了不希望的颗粒物质，则其对所得膜的平坦度的影响减小。
例如，对于具有相对小直径的模具结构104a和104b，在模具结构104a和104b的一侧上的未对准(例如，由于在间隔件结构124中的一者上(诸如在位置126处)俘获的颗粒物质)可导致间隙体积116的厚度沿模具结构104a和104b的范围相对较尖锐地变化。因此，所得的一个或多个膜在厚度上表现出更突然的变化(例如，厚度沿膜的长度斜率更陡)。
然而，对于具有相对大直径的模具结构104a和104b，模具结构104a和104b的一侧上的未对准将导致间隙体积116的厚度沿模具结构104a和104b的范围更加平缓地变化。因此，所得的一个或多个膜表现出在厚度上较突然的变化(例如，厚度沿膜的长度斜率相对较平缓)。因此，具有足够大直径的模具结构104a和104b相对于俘获的颗粒物更“宽容”，并因此可以用于制备更一致和/或更平坦的膜。
作为示例，如果沿模具结构104a和104b的外围的点(例如，在位置126处)俘获了5μm或更小的颗粒，并且模具结构104a和104b每一个具有8英寸的直径，则在模具结构104a和104b的范围内具有2平方英寸的水平表面积的间隙体积仍将具有500nm或更小的TTV。因此，如果将可光固化材料沉积在间隙体积内，则所得膜将类似地表现500nm或更小的TTV。
光源106a和106b被配置为生成适合于使可光固化材料114光固化的一个或多个波长的辐射。取决于所使用的可光固化材料的类型，一个或多个波长可以不同。例如，在一些情况下，可以使用可光固化材料(例如，可紫外光固化的液体硅氧烷弹性体，例如聚(甲基丙烯酸甲酯)或聚(二甲基硅氧烷))，并且对应地，光源可被配置为生成波长在从315nm至430nm范围内的辐射以使可光固化材料光固化。在一些情况下，模具结构104a和104b中的一者或多者可以对适合于使可光固化材料114光固化的辐射是透明的或基本透明的，使得来自光源106a和/或106b的辐射可以穿过模具结构104a和/或104b并撞击在可光固化材料114上。
控制模块110通信地耦合到可致动台102a和102b，并且被配置为控制间隙体积116。例如，控制模块110可以从传感器组件122(例如，具有一个或多个电容和/或压敏传感器元件的设备)接收关于间隙体积116的测量(例如，在一个或多个位置处的模具结构104a和104b之间的距离)，并且作为响应重新定位和/或重新定向模具结构104a和104b中的一个或两个(例如，通过将命令发送给可致动台102a和102b)。
作为示例，如图1所示，系统100可包括从模具结构(例如，模具结构104b)的一个或多个表面朝向相对的模具结构(例如，模具结构104a)突出的一个或多个间隔件结构124(例如，突起或垫片)。间隔件结构124可各自具有基本上相等的垂直高度，使得当将模具结构104a和104b放在一起(例如，压在一起)时，间隔件结构124邻接模具结构104a和104b以及在它们之间限定基本上平坦的间隙体积116。
此外，间隔件结构124可以被定位为接近且至少部分地包围模具结构104a和104b的用于接收和固化可光固化材料114的区域。这可以是有益的，例如，因为它使得系统100能够制备具有低TTV和/或LTV的聚合物膜，而不必要求跨模具结构104a和104b的整个延伸范围上维持低TTV和/或LTV。例如，可以制备多个不同的聚合物膜，而不需要在模具结构104a和104b之间的整个体积上实现低TTV。因此，可以提高制备过程的产量。
例如，图2示出了示例性模具结构104a和104b，在它们之间设置有间隔件结构124。当将模具结构104a和104b放在一起时，间隔件结构124邻接模具结构104a和104b，并物理地阻止模具结构104a和104b彼此比间隔件结构124的垂直高度202更近。因为间隔件结构124中每一个的垂直高度202基本相等，在模具结构104a和104b之间限定了基本上平坦的间隙体积116。在一些情况下，间隔件结构124的垂直高度202可以基本等于所得膜的期望厚度。
间隔件结构124可以由各种材料构造。在一些情况下，间隔件结构124可以由在高达特定阈值温度(例如，高达至少200℃)下是热稳定的(例如，尺寸或形状不变)的材料构成。例如，间隔件结构124可以由玻璃、硅、石英和/或特氟隆等材料制成。在一些情况下，间隔件结构124可以由与模具结构104a和/或104b相同的材料构成。在一些情况下，间隔件结构124可以由与模具结构104a和/或104b不同的材料构成。在一些情况下，间隔件结构124中的一个或多个可以与模具结构104a和/或104b一体形成(例如，从模具结构104a和/或104b蚀刻、通过光刻制造工艺压印到模具结构104a和/或104b上、或例如通过添加(additive)制造工艺将其添加地形成在模具结构104a和/或104b上)。在一些情况下，间隔件结构124中的一个或多个可以与模具结构104a和/或104b分离，并且可以被固定到或附到模具结构104a和/或104b上(例如，使用胶水或其他粘合剂)。
尽管在图2中示出了两个间隔件结构124，但是这仅是说明性示例。实际上，可以存在从模具结构104a、模具结构104b或这两者突出的任何数量的间隔件结构124(例如，一个、两个、三个、四个或更多个)。更进一步地，尽管图2示出了沿模具结构104a和104b的外围定位的间隔件结构124，实际上，每一个间隔件结构124可以沿模具结构104a和104b的范围定位在任何地方。
此外，在一些实现方式中，除了间隔件结构124之外或者代替间隔件结构124，其他机构可以用于限定模具结构104a与104b之间的间隙体积。例如，电动机组件118可以被配置为操纵可致动台102a和102b，使得模具结构104a和104b彼此分开特定距离(例如，在图1的z方向或上下方向上)。在一些实现方式中，电动机组件118可包括锁定机构128，其中一旦可致动台102a和102b相对于彼此处于特定位置时，该锁定机构128防止电动机组件118进一步移动可致动台102a和102b。锁定机构128可以在制造过程期间选择性地接合和脱离。
如本文所述，聚合物膜可通过包围位于两个模具之间的可光固化材料(例如，当暴露于光时硬化的光聚合物或光活化树脂)并固化该材料(例如，通过将该材料暴露于光和/或热)来制备。此外，可以执行“单体化”工艺以将聚合物膜分离成多个不同的产品(例如，通过一次或多次对聚合物膜进行切割以获得具有特定尺寸和形状的单独的产品)和/或从聚合物产品的边缘去除过量的聚合物材料。
在一些情况下，执行单体化过程可能在聚合物膜中引入不期望的变化，并且使得所得产品不太适合于在对变化敏感的环境中使用。例如，有时使用诸如模切、铣床、水射流切割、超声切割或激光切割的技术来执行单体化，以将聚合物膜分离成不同的部分。然而，如果聚合物膜太易碎，则其可能在被切割时破裂或破碎，从而导致差的边缘质量。这些缺陷可能负面地影响制备过程(例如，因为在制备期间更难以制造准确且精确的切割)，从而降低了在需要高精度边缘的应用中的产量。此外，这些缺陷可使所得聚合物产品较不太适合于其预期用途。例如，碎片和裂纹可能干扰聚合物产品的预期光学特性，并且负面地影响聚合物产品的性能。作为另一示例，这可产生碎屑，其可损坏聚合物产品和/或使得更难以以高精度来将聚合物产品堆叠在一起(例如，在多光学器件设备中)。此外，这些缺陷可增加产品与产品之间的聚合物产品的可变性。因此，聚合物产品可能不太适合于在对变化敏感的应用中使用。
本文描述了用于单体化聚合物膜的示例技术。可以执行所描述的技术中的一个或多个以将聚合物膜分离成多个不同的产品，同时消除或以其他方式减少非预期的碎片或裂纹的发生。因此，可以更有效地、一致地并准确地制备聚合物产品。
在一些情况下，可以通过切割尚未完全固化的聚合物膜中的一个或多个部分来执行单体化。与完全固化的聚合物膜相比，由于这些部分不太刚硬(rigid)且不太易碎，因此切割不太可能导致破裂或碎片。例如，可以通过调节在固化过程期间施加到可光固化材料的光的强度和/或该光的曝光时间来控制聚合物膜的固化。
在一些情况下，聚合物膜的局部化部分(例如，“单体化区”)可以被选择性地固化到比聚合物膜的其他部分更小的程度)。在单体化过程期间，聚合物膜可以沿着这些单体化区被切割。由于单体化区不太刚硬且不太易碎，因此切割不太可能导致裂缝或碎片，从而改善所得聚合物产品的质量。
作为示例，图3是用于使用系统100来制备聚合物产品的示例过程的简化示意图。例如，图3所示的过程可以用于制备光学部件，诸如用于使用可穿戴成像头戴式耳机的波导或目镜。为了便于说明，已省略了系统100的部分。
在一些情况下，该过程对于制备适于在耳机中使用的波导或目镜是特别有用的。例如，该过程可用于制备具有足以引导光并投射覆盖耳机佩戴者的视场的光的厚度和/或横截面积的波导或目镜。作为示例，该过程可用于制备适用于光学应用(例如，作为光学成像系统中的波导或目镜的一部分)的聚合物产品。在一些情况下，该过程对于制备适于在头戴式耳机中使用的波导或目镜是特别有用的。例如，该过程可以用于制备具有足以引导光并投射覆盖头戴式耳机佩戴者的视场的光的厚度和/或横截面面积的波导或目镜。作为示例，该过程可用于制备具有不超过1000μm的厚度(例如，沿笛卡尔坐标系的z轴测量的)(例如800μm或更小、600μm或更小、400μm或更小、200μm或更小、100μm或更小、或50μm或更小)、至少为1cm2的面积(例如，相对于笛卡尔坐标系的x-y平面测量的)(例如5cm2或更大、10cm2或更大、50cm2或更大，例如高达约100cm2或更小、高达约1000cm2或更小)并且具有预定形状的聚合物产品。在某些情况下，聚合物膜在x-y平面中的至少一个方向上具有至少为1cm(例如2cm或更大、5cm或更大、8cm或更大、10cm或更大，例如约30cm或更小)的尺寸。
如图3的左侧部分所示，模具结构104b包括表面120b。模具结构104b被配置为使得，当将模具结构104b与对应的模具结构104a合在一起时，它们限定用于浇铸(casting)和固化可光固化材料114的一个或多个封闭区域。此外，表面120b限定多个区域300a-d，每个区域对应于不同聚合物产品302a-d(例如，波导或目镜)的尺寸和形状。
此外，如上所述，模具结构104a和104b还可限定所得膜中的一个或多个结构。例如，模具结构104a和104b可包括来自模具结构的表面120a和/或120b的一个或多个突出结构，其赋予所得膜中的对应通道。作为另一示例，模具结构104a和104b可包括限定在表面120a和/或120b中的一个或多个通道，其赋予所得膜中的对应的突出结构。在一些情况下，模具结构104a和104b可以限定特定的图案，使得所得膜适合用作光学成像系统中的波导或目镜(例如，使得膜具有赋予膜特殊光学特性的一个或多个光衍射微结构或纳米结构)。
在浇铸过程期间，一定量的可光固化材料114被分配到模具结构104b上。然后使模具结构104a和104b彼此接近地移动(例如，通过移动相对于图1描述的可致动台102a和/或102b)，使得模具结构104a和104b包围可光固化材料114(例如，如图3的中间部分所示)。
此外，该系统包括定位在模具结构104b与光源(例如，关于图1示出和描述的光源106a)之间的掩模304。在一些情况下，掩模304可定位在模具结构104a上方(例如，在模具结构104a与光源之间)。掩模304被配置为相对于模具结构104a和104b的不同位置不同地衰减从光源发射的光，使得可光固化材料114的某些部分与可光固化材料114的其他部分相比而被暴露于来自光源的更强的光。例如，掩模304可以限定多个窗口区域306a-d，该多个窗口区域306a-d将具有第一强度的光透射到定位在模具结构104b的区域300a-d上的可光固化材料114上。此外，掩模304可以包括一个或多个衰减区域308，该一个或多个衰减区域308将具有第二较低强度的光透射到定位在模具结构104b中的位于区域300a-d之外的区域上的可光固化材料114上。因此，定位在区域300a-d上的可光固化材料114比位于区域300a-d之外的可光固化材料114更快地被固化。
在一些情况下，掩模304可以是熔融石英模具或薄晶片。窗口区域306a-d可以是对适于使可光固化材料光固化的波长的光透明或基本透明的区域。在一些情况下，窗口区域306a-d可以具有与区域300a-d类似的尺寸和/或形状。一个或多个衰减区域308可以包括用于相对于那些相同波长的光来衰减光的强度的结构或其他特征(例如，光漫射结构或光栅)的一个或多个区域。在一些情况下，衰减区域308可以使光的强度衰减至少10％(例如，10％、20％、30％或更多)。
然后将可光固化材料114固化(例如，通过用适合于使可光固化材料114光固化的光304照射可光固化材料114)，从而形成具有由模具结构104a和104b限定的一个或多个特征的聚合物膜300。
如图3的右侧部分所示，在可光固化材料114已经固化之后，从模具结构104a和104b中提取聚合物膜310或使聚合物膜310“脱模”(例如，通过使模具结构104a和104b远离彼此移动并在它们之间去除聚合物膜310)。
由于通过掩模304的对光的局部衰减，聚合物膜310的某些部分已比聚合物膜310的其他部分更多地被固化。例如，由于光穿过掩模304的窗口区域306a-d的透射，已经以更大程度地使部分312a-d(例如，对应于聚合物产品302a-d的尺寸和形状)固化。然而，由于穿过掩模304中的衰减区域308的光的被衰减的透射，已经以较小程度地使部分314固化。因此，与部分314相比，部分312a-d相对更刚硬且更易碎。在一些情况下，部分312a-d可以具有大于2.0GPa的杨氏模量，以及部分314可以具有介于1GPa与1.5GPa之间的杨氏模量。
可以通过沿着部分308切割来单体化聚合物膜310，以将聚合物膜310分离成不同的聚合物产品302a-d。在对聚合物膜310的不太刚硬和不太易碎的部分(例如，沿着“单体化区”)执行切割的情况下，该切割导致较少的裂纹或碎片。因此，改善了聚合物产品302a-d的质量(例如，与由单体化完全固化的聚合物膜形成的聚合物产品相比)。此外，可以更精确地、更准确地并更一致地切割聚合物膜，从而导致产品表现出从产品到产品之间的较低的可变性。
在一些情况下，光源可被配置为根据特定的空间分布来发射光以促进可光固化材料的位置特定的固化。例如，光源可以被配置为沿着模具结构104a和104b中的与产品302a-d(例如，区域300a-d)对应的区域发射更高强度的光，同时沿着模具结构104a和104b的其他部分(例如，300a-d之外的区域)发射更少强度的光。在一些情况下，光源可以发射高度定向和/或准直的光以精确地调节相对于模具结构104a和104b中的特定部分的光的暴露。
在实践中，该过程的操作参数可以根据实现方式而变化。作为示例，可光固化材料LPB-1102(三菱(Mitsubishi))可以通过将其暴露于紫外(UV)光而固化。掩模304可以选择性地相对于模具结构的特定位置来衰减光的强度，使得聚合物膜的“单体化区”(例如，在单体化过程期间将被切割的聚合物膜的区域)被暴露于具有在约15至75mW/cm2之间的强度的光。结果，聚合物膜的单体化区具有在约0.5至1.5GPa的范围内的拉伸模量。这些部分是足够软的，使得可以使用模切、水射流和/或铣床技术来容易地使这些部分单体化而不会破碎或破裂。此外，掩模304可以相对于模具结构的其他位置(例如，聚合物膜中的与聚合物产品对应的部分)来选择性地透射高强度(例如，具有在约15至75mW/cm2之间的强度的光)，使得那些部分被完全固化。在一些情况下，取决于光的强度，曝光时间可以在10至300秒的范围内。
作为另一示例，基于硫醇烯(thiol-ene-based)的可光固化材料MLP-02(奇跃(Magic Leap))也可通过将其暴露于UV光而固化。掩模304可以选择性地相对于模具结构的特定位置来衰减光的强度，使得聚合物膜的单体化区被暴露于具有在约15至150mW/cm2之间的强度的光。结果，聚合物膜的单体化区具有在约0.5至1.5GPa的范围内的拉伸模量。这些部分是足够软的，使得可以使用模切、水射流和/或铣床技术来容易地使这些部分单体化而不会破碎或破裂。此外，掩模304可以相对于模具结构的其他位置(例如，聚合物膜中的与聚合物产品对应的部分)来选择性地透射高强度(例如，具有在约200至400mW/cm2之间的强度的光)，使得那些部分被完全固化。在一些情况下，取决于光的强度，曝光时间可以在60至420秒的范围内。
在一些情况下，可光固化材料可以被部分地固化成聚合物膜(例如，比完全固化的聚合物膜较不刚硬且脆的聚合物膜)。在单体化过程期间，可将部分固化的聚合物膜切割成一个或多个聚合物产品。随后可对聚合物产品中的每一个进行退火以完成固化过程。因此，在聚合物膜不是刚硬的或脆的同时来执行单体化，这可以改善所得聚合物产品的质量(例如，通过减少沿其边缘的裂纹或碎片)。
作为示例，图4是用于使用系统100制备聚合物产品的另一示例过程的简化示意图。例如，图4所示的过程可以用于制备光学部件，诸如用于使用可穿戴成像头戴式耳机的波导或目镜。为了便于说明，已经省略了系统100的部分。以与关于图3所描述的类似的方式，该过程对于制备适于在头戴式耳机中使用的波导或目镜是特别有用的。例如，该过程可用于制备具有足以引导光并投射覆盖耳机佩戴者的视场的光的厚度和/或横截面积的波导或目镜。
如图4的左侧部分所示，模具结构104b包括表面120b。模具结构104b被配置为使得，当将模具结构104b与对应的模具结构104a合在一起时，它们限定用于浇铸和固化可光固化材料114的一个或多个封闭区域。此外，表面120b限定多个区域400a-d，每个区域对应于不同聚合物产品402a-d(例如，波导或目镜)的尺寸和形状。
此外，如上所述，模具结构104a和104b还可限定所得膜中的一个或多个结构。例如，模具结构104a和104b可包括来自模具结构的表面120a和/或120b的一个或多个突出结构，其赋予所得膜中的对应通道。作为另一示例，模具结构104a和104b可包括限定在表面120a和/或120b中的一个或多个通道，其赋予所得膜中的对应的突出结构。在一些情况下，模具结构104a和104b可以限定特定的图案，使得所得膜适合用作光学成像系统中的波导或目镜(例如，使得膜具有赋予膜特殊光学特性的一个或多个光衍射微结构或纳米结构)。
在浇铸过程期间，一定量的可光固化材料114被分配到模具结构104b上。然后使模具结构104a和104b彼此接近地移动(例如，通过移动相对于图1描述的可致动台102a和/或102b)，使得模具结构104a和104b包围可光固化材料114(例如，如图4的中间部分所示)。
然后将可光固化材料114部分固化(例如，通过用适合于使可光固化材料114光固化的光304照射可光固化材料114)，从而形成具有由模具结构104a和104b限定的一个或多个特征的部分固化的聚合物膜410。在一些情况下，可光固化材料114可通过将其暴露于足以使聚合物膜410硬化的光的量而被部分固化，直到其具有比最终的聚合物产品402a-d的刚度和/或刚性小的刚度和/或刚性。此外，可光固化材料114可固化，以使得其呈现一定程度的硬度(solidity)(例如，以使得其保持其形状，即使模具结构104a被从可光固化材料114“剥离”)。在一些情况下，可光固化材料114可以被固化，直到其具有介于1GPa与1.5GPa之间的杨氏模量。
如图4的右侧部分所示，在可光固化材料114已被部分地固化之后，通过从聚合物膜410“剥离”模具结构104a来提取聚合物膜410或使聚合物膜410“脱模”(例如，通过使模具结构104a和104b远离彼此移动)。聚合物膜410保留在模具结构104b上。
部分固化的聚合物膜410可以通过将聚合物膜410切割成不同的聚合物产品402a-d而被单体化。部分固化的聚合物膜410可以在其仍然被定位在模具结构104b上的同时被单体化。这可以是有益的，例如，因为模具结构104b的平坦表面可以在单体化过程期间减少聚合物膜410的弯曲或翘曲。此外，在对不太刚硬和不太易碎(例如，与完全固化的聚合物膜相比)的部分固化的聚合物膜410执行切割的情况下，该切割导致较少的裂纹或碎片。因此，改善了聚合物产品402a-d的质量(例如，与由单体化完全固化的聚合物膜形成的聚合物产品相比)。此外，可以更精确地、更准确地并更一致地切割聚合物膜，从而导致产品表现出从产品到产品之间的较低的可变性。
在单体化过程之后，对聚合物产品402a-d进行退火以完成固化过程。作为示例，聚合物产品402a-d可以被加热和/或暴露于附加的光，直到它们被完全固化(例如，直到它们表现出比部分固化的聚合物膜的刚性和/或刚度大的特定程度的刚性和/或刚度)。在一些情况下，聚合物产品402a-d可以被退火直到它们具有大于2.0GPa的杨氏模量。聚合物产品402a-d可以在它们仍然被定位在模具结构104b上的同时被退火。在退火之后，可以从模具结构104b提取聚合物产品402a-d(例如，通过从模具结构104b“剥离”聚合物产品402a-d)。
在实践中，该过程的操作参数可以根据实现方式而变化。作为示例，可光固化材料LPB-1102(三菱)可以通过将其暴露于具有在约15至75mW/cm2之间的强度的UV光而被部分地固化。取决于光的强度，曝光时间可以在10至300秒的范围内。这导致具有在约0.5至1.5GPa的范围内的拉伸模量的部分固化的聚合物膜。部分固化的聚合物膜是足够软的，使得可以使用模切、水射流和/或铣床技术来容易地使其单体化而不会破碎或破裂。在单体化之后，聚合物产品中的每一个可以通过将其暴露于40℃至150℃之间的持续15至120分钟之间的加热循环而被退火。
作为另一示例，基于硫醇烯的可光固化材料MLP-02(奇跃)可通过将其暴露于具有在约15至150mW/cm2之间的强度的UV光而被部分地固化。取决于光的强度，曝光时间可以在60至420秒的范围内。这导致具有在约0.5至1.5GPa的范围内的拉伸模量的部分固化的聚合物膜。部分固化的聚合物膜是足够软的，使得可以使用模切、水射流和/或铣床技术来容易地使其单体化而不会破碎或破裂。在单体化之后，聚合物产品中的每一个可以通过将其暴露于125℃至250℃之间的持续20至120分钟之间的加热循环而被退火。在一些情况下，在加热循环之后，聚合物产品的尺寸可收缩(取决于可光固化材料在已被退火之前的初始交联(cross-linking)程度，例如，厚度在5与10之间收缩)。
在一些情况下，可光固化材料可被沉积到单体化框架中。单体化框架可由刚硬的但不易碎的一种或多种材料构成，以使得其可沿着边缘被切割而不引入裂纹或碎片。可光固化材料可以在单体化框架内直接被固化，并且通过沿着单体化框架而不是沿着可光固化材料本身来进行切割以被单体化成单独的聚合物产品。因此，改善了所得聚合物产品的质量(例如，因为聚合物材料不再被直接切割)。
图5中示出了示例单体化框架500的平面图。单体化框架500限定多个孔502a-d，每个孔对应于不同的聚合物产品。此外，单体化框架500限定使孔502a-d互连的通道504的网络。
单体化框架500由刚硬的但不易碎的一种或多种材料构成，以使得其可沿着边缘被切割而不引入裂纹或碎片。在一些情况下，单体化框架500可以由对适合于固化可光固化材料的波长(例如，UV波长)的光是透明的或部分透明的一种或多种聚合物构成，例如基于聚碳酸酯的、基于丙烯酸酯的和/或基于聚苯乙烯的材料。在一些情况下，单体化框架500可以包括沿着限定孔502a-d的边缘的聚合物，诸如特氟隆。
取决于实现方式，单体化框架500的厚度可以变化。在一些情况下，单体化框架500可以具有比间隔件结构126的高度小至少50μm的厚度(例如，比间隔件结构的高度小50μm、比间隔件结构的高度小100μm、比间隔件结构的高度小150μm等)，以使得单体化框架500不干扰在间隔件结构126与模具结构104a和104b之间的相互作用。
在制备过程期间，单体化框架500被定位在模具结构104b的顶部上(例如，以使得孔502a-d与模具结构104b中的限定聚合物产品的特征的对应部分对准)。将可光固化材料分配到孔502a-d中。模具结构104a和104b彼此接近地移动(例如，通过移动相对于图1描述的可致动台102a和/或102b)，以使得在单体化框架500内模具结构104a和104b包围可光固化材料。
在固化之后，通过沿着孔502a-d的周边(例如，沿着至少部分地环绕孔502a-d的路径506a-d)切割单体化框架500来执行单体化过程。因此，每个聚合物产品包括由单体化框架500的一部分环绕或“框住(framed)”的固化的聚合物材料。
虽然上面示出和描述了示例模具结构104a和单体化框架，但是这些仅仅是说明性示例。在实践中，取决于实现方式，每一者的配置可以不同。作为示例，模具结构可以包括用于浇铸和固化任何数量的不同聚合物产品(例如，一个、两个、三个、四个、五个或更多个)的区域，每个聚合物产品具有任何尺寸或形状。作为另一示例，单体化框架可以包括任何数量的孔以适应任何数量的聚合物产品(例如，一个、两个、三个、四个、五个或更多个)的浇铸和固化，每个聚合物产品具有任何尺寸或形状。
在一些情况下，系统100还包括一个或多个加热元件，以在固化过程期间将热施加到可光固化材料上。例如，这有利于促进固化过程。例如，在一些情况下，热和光都可以用来固化可光固化材料。例如，热的施加可用于加速固化过程、使固化过程更有效和/或使固化过程更一致。在一些情况下，可以使用热代替光来执行固化过程。例如，热的施加可以用于固化可光固化材料，并且不需要使用光源。
在图6中示出了用于制备聚合物膜的示例性系统600。通常，系统600可以与图1所示的系统100类似。例如，系统600可以包括两个可致动台102a和102b、两个模具结构104a和104b、支撑框架108以及控制模块110。为了便于说明，在图6中未示出控制模块110。
然而，在该示例中，系统600不包括两个光源106a和106b。相反，它包括两个加热元件602a和602b，其分别被定位为与模具结构104a和104b相邻。加热元件602a和602b被配置为与模具结构104a和104b一起移动(例如，通过可致动台102a和102b)，并且被配置为在固化过程期间向模具结构104a和104b之间的可光固化材料114施加热。
加热元件602a和602b的操作可以由控制模块110控制。例如，控制模块110可以通信地耦合到加热元件602和602b，并且可以选择性地将热施加到可光固化材料114(例如，通过将命令发到加热元件602a和602b)。
示例加热元件602a和602b金属加热元件(例如，镍铬合金或电阻丝)、陶瓷加热元件(例如，二硅化钼或PTC陶瓷元件)、聚合物PTC加热元件、复合加热元件或它们的组合。在一些情况下，加热元件602a和602b可以包括金属板，以促进将热均匀地传递到模具结构104a和104b。
尽管在图6中示出了两个加热元件602a和602b，但是在一些情况下，系统可以包括任何数量的加热元件(例如，一个、两个、三个、四个或更多)，或者根本不包括加热元件。此外，尽管示出系统600被示出为不具有光源106a和106b，但是在一些情况下，系统可以结合包括一个或多个光源和一个或多个加热元件。
图8A示出了用于制备聚合物产品的示例过程800。可以例如使用系统100或600来执行过程800。在一些情况下，可以使用过程800来制备适合在光学应用中使用的聚合物膜(例如，作为光学成像系统中波导或目镜的一部分)。在一些情况下，该过程对于制备适合在头戴式耳机中使用的波导或目镜特别有用。例如，该过程可以用于制备具有足以引导光并投射覆盖头戴式耳机佩戴者的视场的光的厚度和/或横截面面积的波导或目镜。作为示例，该过程可用于制备具有不超过1000μm(例如800μm或更小、600μm或更小、400μm或更小、200μm或更小、100μm或更小或50μm或更小)的厚度(例如，沿笛卡尔坐标系的z轴测量)、至少为1cm2(例如5cm2或更大、10cm2或更大、50cm2或更大、例如高达约100cm2或更小、或者高达约1000cm2或更小)的面积(例如，相对于笛卡尔坐标系的xy平面测量)并且具有预定形状的聚合物产品。在某些情况下，聚合物膜在xy平面的一个方向上具有至少1cm(例如，2cm或更大、5cm或更大、8cm或更大、10cm或更大，例如约30cm或更小)的尺寸。
在过程800中，将可光固化材料分配到位于第一模具部分和与第一模具部分相对的第二模具部分之间的空间中(步骤802)。例如，关于图1-3示出并描述了示例模具部分。
调整第一模具部分的表面相对于与第一模具部分的表面相对的第二模具部分的表面之间的相对间隔以填充位于第一模具部分与第二模具部分之间的空间(步骤804)。例如，关于图1和2示出并描述了用于调整两个模具部分之间的相对间隔的示例技术。
用适合于使可光固化材料光固化的辐射来照射空间中的可光固化材料用以形成固化的波导膜，以使得固化的波导膜中的不同部分具有不同的刚度(步骤806)。在一些情况下，用不同的辐射量来照射可光固化材料中的不同部分。可光固化材料的用较高辐射剂量照射的部分可以对应于固化的波导膜中的具有比波导膜的用较低辐射剂量照射的部分更高的刚度。在一些情况下，通过穿过掩模照射空间来供应不同的辐射量。掩模可以包括与波导部分的预定形状对应的孔。例如，关于图3示出并描述了用于在光固化期间选择性地控制波导膜的刚度的示例技术和掩模。
使固化的波导膜与第一模具部分和第二模具部分分离(步骤808)。然后从固化的波导膜单体化波导部分(步骤810)。波导部分对应于固化的波导膜中的具有比固化的波导膜的其他部分更高的刚度的部分。在一些情况下，可以使用诸如模切、铣床、水射流切割、超声切割或激光切割的技术来单体化波导部分。
图8B示出了用于制备聚合物产品的另一示例过程820。过程820可例如使用系统100或600来执行。类似于过程800，过程800可用于制备适于在光学应用中使用的聚合物膜(例如，作为光学成像系统中的波导或目镜的部分)，并且对制备适于在耳机中使用的波导或目镜可能是特别有用的。例如，该过程可用于制备具有足以引导光并投射覆盖耳机佩戴者的视场的光的厚度和/或横截面积的波导或目镜。作为示例，该过程可以用于制备具有不超过1000μm的厚度(例如，如沿着笛卡尔坐标系的z轴测量的)和至少1cm2的面积(例如，如相对于笛卡尔坐标系的x-y平面测量的)并且具有预定的形状的聚合物产品。在某些情况下，聚合物膜在x-y平面中的至少一个方向上可以具有至少1cm的尺寸。
在过程820中，将可光固化材料分配到第一模具部分和与第一模具部分相对的第二模具部分之间的空间中(步骤822)。例如，关于图1-3示出并描述了示例模具部分。
调整第一模具部分的表面相对于与第一模具部分的该表面相对的第二模具部分的表面之间的相对间隔，以填充位于第一模具部分与第二模具部分之间的空间(步骤824)。例如，关于图1和2示出并描述了用于调整两个模具部分之间的相对间隔的示例技术。
用适合于使可光固化材料光固化的辐射照射空间中的可光固化材料以形成固化的波导膜(步骤826)。例如，关于图1示出并描述了用于照射可光固化材料的示例技术和系统。
使固化的波导膜与第一模具部分和第二模具部分分离以提供波导部分(步骤828)。然后，从固化的波导膜以预定形状来单体化固化的波导膜的部分(830)。在一些情况下，可以使用诸如模切、铣床、水射流切割、超声切割或激光切割的技术来单体化波导部分的部分。
对被单体化的部分进行退火以提供波导部分(步骤832)。波导部分具有比固化的波导膜的刚度更高的刚度。在一些实现方式中，通过用适合于使可光固化材料光固化的辐射来照射被单体化的部分以对被单体化的部分进行退火。在一些实现方式中，通过对被单体化的部分加热来对被单体化的部分进行退火。例如，关于图4示出并描述了用于对波导膜的被单体化的部分进行退火的示例技术。
图8C示出了用于制备聚合物产品的另一示例过程840。过程840可例如使用系统100或600来执行。类似于过程800和820，过程840可用于制备适于在光学应用中使用的聚合物膜(例如，作为光学成像系统中的波导或目镜的部分)，并且对制备适于在耳机中使用的波导或目镜可能是特别有用的。例如，该过程可用于制备具有足以引导光并投射覆盖耳机佩戴者的视场的光的厚度和/或横截面积的波导或目镜。作为示例，该过程可以用于制备具有不超过1000μm的厚度(例如，如沿着笛卡尔坐标系的z轴测量的)和至少1cm2的面积(例如，如相对于笛卡尔坐标系的x-y平面测量的)并且具有预定的形状的聚合物产品。在某些情况下，聚合物膜在x-y平面中的至少一个方向上可以具有至少1cm的尺寸。
在过程840中，将框架定位在第一模具部分与第二模具部分之间(步骤842)。框架具有特定的刚度。此外，框架限定具有预定形状的第一孔。在一些情况下，框架限定多个孔，每个孔具有预定形状。例如，关于图1-3示出并描述了示例模具部分。例如，关于图5示出并描述了示例框架。
将可光固化材料分配到框架的孔中(步骤844)。在一些情况下，可光固化材料被分配到框架的每个孔中。
用适于使可光固化材料光固化的辐射来照射孔中的可光固化材料，以形成具有与框架的刚度不同的刚度的固化的波导膜(步骤846)。在一些情况下，用辐射同时照射每个孔中的可光固化材料。例如，关于图1示出并描述了用于照射可光固化材料的示例技术和系统。
使固化的波导膜与第一模具部分和第二模具部分分离(步骤848)。然后，通过沿着框架切割路径并沿着路径从框架提取包括固化的可光固化材料的波导部分，来从固化的波导膜单体化波导部分(步骤850)。该路径至少部分地环绕孔。在一些情况下，固化的波导膜包括在每个孔中的固化的可光固化材料。在一些情况下，可以使用诸如模切、铣床、水射流切割、超声切割或激光切割的技术来单体化波导部分的部分。
本说明书中描述的主题和操作的一些实现方式可以在数字电子电路中实现，或者在计算机软件、固件或硬件中实现，包括本说明书中公开的结构及其结构等同物，或者其中一者或多者的组合。例如，在一些实现方式中，控制模块110可以使用数字电子电路实现，或者以计算机软件、固件或硬件实现，或者以其中一者或多者的组合实现。在另一示例中，图8示出的过程800可以至少部分地使用数字电子电路实现，或者在计算机软件、固件或硬件中实现，或者以其中一者或多者的组合实现。
本说明书中描述的一些实现方式可以作为数字电子电路、计算机软件、固件或硬件的一个或多个组或模块或者它们中的一者或多者的组合实现。尽管可以使用不同的模块，但是每一个模块不必是不同的，并且可以在相同的数字电子电路、计算机软件、固件或硬件或其组合上实现多个模块。
本说明书中描述的一些实现方式可以被实施为一个或多个计算机程序，即计算机程序指令的一个或多个模块，其被编码在计算机存储介质上，以用于由数据处理装置执行或控制数据处理装置的操作。计算机存储介质可以是或可以包括在计算机可读存储设备、计算机可读存储基板、随机或串行存取存储器阵列或设备、或者它们中的一者或多者的组合。此外，虽然计算机存储介质不是传播信号，但是计算机存储介质可以是以人工生成的传播信号编码的计算机程序指令的来源或目的地。计算机存储介质也可以是或包括在一个或多个单独的物理部件或介质(例如，多个CD、磁盘或其他存储设备)中。
术语“数据处理设备”涵盖用于处理数据的所有类型的设备、装置和机器，包括例如可编程处理器、计算机、片上系统，或前述中的多个或组合。该设备可以包括专用逻辑电路，例如FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路)。除了硬件之外，该设备还可以包括为所讨论的计算机程序创建执行环境的代码，例如，构成处理器固件、协议栈、数据库管理系统、操作系统、跨平台运行时环境、虚拟机或它们中一个或多个的组合的代码。设备和执行环境可以实现各种不同的计算模型基础结构，例如web服务、分布式计算和网格计算基础结构。
计算机程序(也称为程序、软件、软件应用程序、脚本或代码)可以用任何形式的编程语言编写，包括汇编或解释语言、声明或过程语言。计算机程序可以但不必对应于文件系统中的文件。程序可以存储在文件的保存其他程序或数据的部分(例如，存储在标记语言文档中的一个或多个脚本)中，存储在专用于所讨论的程序的单个文件中，或存储在多个协调文件(例如，存储一个或多个模块、子程序或代码部分的文件)中。计算机程序可以被部署为在一个计算机上或在位于一个站点上或分布在多个站点上并通过通信网络互相连接的多个计算机上执行。
本说明书中描述的一些过程和逻辑流程可以通过一个或多个可编程处理器执行一个或多个计算机程序以通过对输入数据进行操作并生成输出来执行动作而执行。过程和逻辑流程也可以由专用逻辑电路执行，并且设备也可以被实施为专用逻辑电路，例如FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路)。
举例来说，适合于执行计算机程序的处理器包括通用和专用微处理器两者，以及任何类型的数字计算机的处理器。通常，处理器将从只读存储器或随机存取存储器或两者接收指令和数据。计算机包括用于根据指令执行动作的处理器以及用于存储指令和数据的一个或多个存储设备。计算机还可包括一个或多个用于存储数据的大容量存储设备(例如，磁盘、磁光盘或光盘)或可操作地联接到一个或多个用于存储数据的大容量存储设备(例如，磁盘、磁光盘或光盘)以从其接收数据或将数据传输到一个或多个大容量存储设备，或两者。但是，计算机不必具有这样的设备。适合于存储计算机程序指令和数据的设备包括所有形式的非易失性存储器、介质和存储设备，例如包括半导体存储器设备(例如，EPROM、EEPROM、闪存设备等)、磁盘(例如，内部硬盘、可移动磁盘等)、磁光盘以及CD ROM和DVD-ROM磁盘。处理器和存储器可以由专用逻辑电路补充或并入专用逻辑电路中。
为了提供与用户的交互，可以在计算机上实施操作，该计算机具有用于向用户显示信息的显示设备(例如，监视器或其他类型的显示设备)以及用户可用以向计算机提供输入的键盘和定点装置(例如，鼠标、轨迹球、平板电脑、触敏屏幕或其他类型的定点装置)。其他类型的设备也可用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的感觉反馈，例如视觉反馈、听觉反馈或触觉反馈；并且可以以任何形式接收来自用户的输入，包括声学、语音或触觉输入。另外，计算机可以通过向用户使用的设备发送文档和该设备接收文档来与用户交互；例如，通过响应于从web浏览器接收的请求将网页发送到用户的客户端设备上的web浏览器。
计算机系统可以包括单个计算设备，或者彼此靠近或通常远离地操作并且典型地通过通信网络进行交互的多个计算机。通信网络的示例包括局域网(“LAN”)和广域网(“WAN”)、互联网(例如，因特网)、包括卫星链路的网络和对等网络(例如，ad hoc点对点网络)。客户端和服务器的关系可以借助于在各个计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序而产生。
图9示出了示例性计算机系统900，其包括处理器910、存储器920、存储设备930和输入/输出设备940。部件910、920、930和940中的每一个可以例如通过系统总线950互相连接。处理器910能够处理在系统900内执行的指令。在一些实现方式中，处理器910是单线程处理器、多线程处理器或另一类型的处理器。处理器910能够处理存储在存储器920中或存储设备930上的指令。存储器920和存储设备930可以将信息存储在系统900内。
输入/输出设备940为系统1600提供输入/输出操作。在一些实现方式中，输入/输出设备940可以包括网络接口设备例如以太网卡、串行通信设备例如RS-232端口、和/或无线接口设备例如802.11卡、3G无线调制解调器、4G无线调制解调器等中的一个或多个。在一些实现方式中，输入/输出设备可以包括驱动设备，其被配置为接收数据并将输出数据发送到其他输入/输出设备，例如键盘、打印机和显示设备960。在一些实现方式中，可以使用移动计算设备、移动通信设备和其他设备。
虽然本说明书包含许多细节，但这些细节不应被解释为对可要求保护的范围的限制，而是应被解释为特定示例特有的特征的描述。在本说明书中在单独的实现方式的上下文中描述的某些特征也可以组合。相反，在单个实现方式的上下文中描述的各种特征也可以分别或以任何合适的子组合在多个实施例中实现。
已经描述了许多实现方式。然而，应该理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种修改。因此，其他实现方式在以下权利要求的范围内。

Claims (16)

1.一种形成具有预定形状的波导部分的方法，所述方法包括：
将可光固化材料分配到位于第一模具部分和与所述第一模具部分相对的第二模具部分之间的空间中；
调整所述第一模具部分的表面相对于与所述第一模具部分的表面相对的所述第二模具部分的表面之间的相对间隔，以填充位于所述第一模具部分与所述第二模具部分之间的所述空间；
用不同量的适合于使所述可光固化材料光固化的辐射来照射所述空间中的所述可光固化材料的不同部分以形成固化的波导膜，以使得所述固化的波导膜的不同部分具有不同的刚度；
使所述固化的波导膜与所述第一模具部分和所述第二模具部分分离；以及
从所述固化的波导膜单体化所述波导部分，
其中，所述波导部分对应于所述固化的波导膜的具有比所述固化的波导膜的其他部分更高的刚度的部分，
其中，所述单体化包括将聚合物膜分离成多个不同的产品和/或从聚合物产品的边缘去除过量的聚合物材料。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，用不同的辐射量来照射所述可光固化材料的不同部分。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述可光固化材料的用较高辐射剂量照射的部分对应于所述固化的波导膜的具有比所述波导膜的用较低辐射剂量照射的部分更高的刚度的部分。
4.根据权利要求2所述的方法，其中，通过穿过掩模照射所述空间来供应不同的辐射量。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述掩模包括与所述波导部分的所述预定形状对应的孔。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述波导部分具有不超过1000μm的厚度和至少1cm2的面积。
7.一种形成具有预定形状的波导部分的方法，所述方法包括：
将可光固化材料分配到位于第一模具部分和与所述第一模具部分相对的第二模具部分之间的空间中；
调整所述第一模具部分的表面相对于与所述第一模具部分的表面相对的所述第二模具部分的表面之间的相对间隔，以填充位于所述第一模具部分与所述第二模具部分之间的所述空间；
用适合于使所述可光固化材料光固化的辐射来照射所述空间中的所述可光固化材料以形成部分固化的波导膜；
使所述部分固化的波导膜与所述第一模具部分和所述第二模具部分分离以提供所述波导部分；以及
从所述部分固化的波导膜以所述预定形状来单体化所述部分固化的波导膜的部分，
对被单体化的部分进行退火以提供所述波导部分，
其中，所述波导部分具有比所述部分固化的波导膜的刚度更高的刚度，
其中，所述单体化包括将聚合物膜分离成多个不同的产品和/或从聚合物产品的边缘去除过量的聚合物材料。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，通过用适合于使所述可光固化材料光固化的辐射来照射所述被单体化的部分，对所述被单体化的部分进行退火。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，通过对所述被单体化的部分加热来对所述被单体化的部分进行退火。
10.根据权利要求7所述的方法，其中，所述波导部分具有不超过1000μm的厚度和至少1cm2的面积。
11.一种形成具有预定形状的波导部分的方法，所述方法包括：
将框架定位在第一模具部分与第二模具部分之间，所述框架具有刚度，并且所述框架限定具有所述预定形状的孔；
将可光固化材料分配到所述框架的所述孔中；
用适合于使所述可光固化材料光固化的辐射来照射所述孔中的所述可光固化材料，以形成具有与所述框架的刚度不同的刚度的固化的波导膜；
将所述固化的波导膜与所述第一模具部分和所述第二模具部分分离；以及
通过沿着所述框架切割路径并沿着所述路径从所述框架提取包括所述固化的可光固化材料的所述波导部分，从所述固化的波导膜单体化所述波导部分，所述路径至少部分地环绕所述孔，
其中，所述单体化包括将聚合物膜分离成多个不同的产品和/或从聚合物产品的边缘去除过量的聚合物材料。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述框架限定多个孔，每个孔具有所述预定形状。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述可光固化材料被分配到所述框架的所述孔中的每一个中。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，用所述辐射同时照射在所述孔中的每一个中的所述可光固化材料。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述固化的波导膜包括在所述孔中的每一个中的所述固化的可光固化材料。
16.根据权利要求11所述的方法，其中，所述波导部分具有不超过1000μm的厚度和至少1cm2的面积。
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