[发明专利]一种辊筒表面微结构制作设备、系统及方法

说明书

本申请公开了一种辊筒表面微结构制作设备，包括激光器，用于发出激光光束；激光直写装置，用于调整激光光束，获得直边、平顶分布的调整光束；聚焦透镜，用于聚焦调整光束，得到用于刻制微结构的聚焦光束；控制器，用于调整聚焦透镜与待刻微结构的辊筒的表面的距离为聚焦透镜的焦距值。本申请的设备在对辊筒表面刻制时，使用聚焦光束刻制微结构，即用聚焦后的激光光束代替金刚石刀具，光束可以常时间工作，降低微结构的制造成本，并且聚焦光束不会出现磨损的缺陷，可以保证微结构形状的一致性，同时，聚焦光束的光斑尺寸可以小于1微米，因此可以刻制出更加精细的微结构。本申请还提供一种具有上述优点的辊筒表面微结构制作系统和方法。

技术领域

本申请涉及光刻技术领域，特别是涉及一种辊筒表面微结构制作设备、系统及方法。

背景技术

光学薄膜广泛应用于液晶显示设备、能量收集光伏系统、交通警示、裸眼3D等领域，光学薄膜表面具有大量的微结构。微结构是具有特定功能微小拓扑形状的表面，其特征尺寸一般不大于毫米，面形精度可以达到达亚微米级，表面粗糙度最高可达纳米级。

辊筒表面刻有大量的微纳结构，大尺寸、高精度辊筒模具的加工难度非常大。常用的加工手段是使用超精密车床上通过单点金刚石车刀加工出表面符合质量要求的辊筒模具，具有以下缺点：由于切削时间和切削里程长，锋利的金刚石刀具刃口逐渐出现磨损，从而导致微结构的深度不一致、形状不规则，容易产生槽顶毛刺和塑性变形、表面粗糙度变坏等，对复制后的膜片光学性能产生极大影响；为了保证沟槽形状，需要金刚石刀具具有极其锋利、尖锐的刀尖，由于金刚石刀具的刃磨精度要求高，也极大提高了辊筒模具的制造成本；由于金刚石刀具需要保持一定的结构刚度，因此刀尖的刃磨具有一定极限，尖角圆弧半径一般不会小于2微米，这样就限制了2微米以下微小结构的加工。

因此，如何解决上述技术问题应是本领域技术人员的重点关注的。

发明内容

本申请的目的是提供一种辊筒表面微结构制作设备、系统及方法，以使辊筒表面的微结构具有高度一致性、减小微结构的尺寸，同时降低微结构的制作成本。

为解决上述技术问题，本申请提供一种辊筒表面微结构制作设备，包括：

激光器，用于发出激光光束；

激光直写装置，用于调整所述激光光束，获得直边、平顶分布的调整光束；

聚焦透镜，用于聚焦所述调整光束，得到用于刻制微结构的聚焦光束；

控制器，用于调整所述聚焦透镜与待刻所述微结构的辊筒的表面的距离为所述聚焦透镜的焦距值，和控制所述激光直写装置获得所述调整光束。

可选的，还包括：

空气压缩装置，用于压缩空气产生压缩后空气；

相应的，所述聚焦透镜的中心设置有通孔，所述通孔作为所述压缩后空气的出口；

相应的，所述控制器用于根据所述通孔处的压缩后空气的压力调整所述聚焦透镜与待刻所述微结构的所述辊筒的所述表面的距离。

可选的，还包括：

光路调整部件，用于调整所述调整光束的方向，以使所述调整光束射入所述聚焦透镜。

可选的，所述光路调整部件为反射镜。

可选的，所述激光直写装置包括直写光路单元、检焦光路单元、光束整形及校正光路单元、直写图形效果检测光路单元。

本申请还提供一种辊筒表面微结构制作系统，包括表面待刻微结构的辊筒和上述任一种所述的辊筒表面微结构制作设备，其中，所述表面涂有光刻胶。

本申请还提供一种辊筒表面微结构制作方法，包括：