显示系统技术方案

在制造光学组件时，基板的表面的一个或多个部分被图案化。用负光阻涂覆所述基板的表面的至少一区域，所述区域涵盖所述部分。此所述负光阻在暴露于光时变得不能显影。在所述部分的每个部分上投影形成光栅结构的光。在除了所述部分的所述区域的整体上投影基本均匀强度的光，由此保留所述部分之外的所述负光阻不能显影。对所述负光阻进行显影以便将所述光栅结构具体化在覆盖所述部分的所述光阻中。图案化所述基板的表面以将所述光栅结构从经显影的光阻施加在所述基板的表面上，所述不能显影的光阻抑制所述部分之外的所述表面区域的图案化。所述光学组件包括经图案化的基板。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】显示系统背景显示系统可被用来使合需图像对用户(观看者)可见。可穿戴显示系统可嵌入在可穿戴头戴式套件(headset)中，其被布置为在距人眼一短距离内显示图像。这种可穿戴头戴式套件有时被称为头戴式显示器，并且提供有框架，该框架具有适合安放在用户(穿戴者)的鼻梁上的中心部分以及适合安放在用户的耳朵上的左支撑扩展部和右支撑扩展部。光学组件被布置在框架中，以便在用户的眼睛的几厘米内显示图像。图像可以是显示器(诸如微显示器)上的计算机生成的图像。光学组件被布置成将在显示器上生成的合需图像的光传输到用户的眼睛以使得该图像对该用户可见。在其上生成图像的显示器可形成光引擎的一部分，以使得图像本身生成准直光束，准直光束可被光学组件引导以提供对用户可见的图像。不同种类的光学组件已被用来将来自显示器的图像传递到人眼。这些光学组件包括例如透镜、反射镜、光学波导、全息和衍射光栅。在一些显示系统中，光学组件是使用光学器件制造的，所述光学器件允许用户看到图像但是不允许穿过此光学器件看“现实世界”。其它类型的显示系统提供穿过此光学器件的视野，以使得被显示给用户的所生成的图像覆盖到现实世界视图上。这有时被称为“增强现实”。基于波导的显示系统通常经由波导(光导)中的TIR(全内反射)机构将光从光引擎传输到眼睛。这些系统可合并衍射光栅，所述衍射光栅导致有效光束展开，以输出光引擎提供的光束的展开版。这意味着，与直接看向光引擎时相比，看向波导输出时图像在更宽的区域上可见：只要眼睛在一区域内以使得眼睛能够接收来自基本全部展开光束的一些光，整个图像将对用户可见。这种区域被称为眼框(eyebox)。为了维持图像质量，波导的结构可按各种方式配置以减轻所传输的光的失真。概述提供本概述以便以简化的形式介绍将在以下的详细描述中进一步描述的一些概念。本概述并不旨在标识出所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限定所要求保护的主题的范围。所要求保护的主题也不限于解决
技术介绍
部分中指出的任何或所有缺点的实现。根据一个方面，一种用于制造光学组件的微制造过程包括图案化阶段，在所述图案化阶段中基板的表面的一个或多个部分被通过至少以下步骤图案化。用负光阻涂覆所述基板的表面的至少一区域，所述区域涵盖所述部分。所述负光阻在暴露于光时变得不能显影。在所述部分的每个部分上投影形成光栅结构的光。在除了所述部分的所述区域的整体上投影基本均匀强度的光，由此保留所述部分之外的所述负光阻不能显影。对所述负光阻进行显影以便将所述光栅结构具体化在覆盖所述部分的所述光阻中。图案化所述基板的表面以将所述光栅结构从经显影的光阻施加在所述基板的表面，所述不能显影的光阻抑制所述部分之外的所述表面区域的图案化。所述光学组件包括经图案化的基板。附图说明图1示出一种可穿戴显示系统；图2示出该显示系统的一部分的平面图；图3A和3B示出光学组件的透视和正视图；图4A示出具有在其表面上形成的表面释放光栅的光学组件的示意平面图；图4B示出图4A的光学组件的示意性说明，该光学组件被示为与入射光交互并且是从侧面观看的；图5A示出直二元表面释放光栅的示意性说明，该直二元表面释放光栅被示为与入射光交互并且是从侧面观看的；图5B示出斜二元表面释放光栅的示意性说明，该斜二元表面释放光栅被示为与入射光交互并且是从侧面观看的；图5C示出突出的三角表面释放光栅的示意性说明，该突出的三角表面释放光栅被示为与入射光交互并且是从侧面观看的；图6示出光学组件的入耦区域的一部分的特写视图；图7A示出显示系统的一部分的透视图；图7B示出显示器的个体像素的平面视图；图7C和7D示出与光学组件交互的光束的平面和正视图；图7E示出执行光束展开的光学组件的正视图；图7F示出执行光束展开的光学组件的平面图；图7G是弯曲的光学组件的平面图；图8A和8B是光学组件的一部分的平面和正视图；图9A示出波导的折叠区域内的光束反射的透视图；图9B解说光束展开机构；图10示出作为示例性波导的间隙宽度的函数的MTF的图；图11示出用于制造光学组件或母版(master)的微制造过程的流程图；图12A示出具有可能影响图像质量的某些特征的示例性光学组件；图12B示出在制造图12A的组件时可使用的曝光设定。详细描述图1是头戴式显示器的透视图。头戴式显示器包括头部件(headpiece)，其包括框架2，该框架具有旨在适合安放在穿戴者的鼻梁上的中心部分4和旨在适合安放在用户的耳朵上的左和右支撑延伸部6、8。尽管支撑延伸部被示出为基本为直的，但是支撑延伸部可以弯曲部结束以便以传统眼镜的方式更舒适地适合安放在耳朵上。框架2支撑左和右光学组件(标记为10L和10R)，所述光学组件为波导。本文中为了便于指代，光学组件10(光学波导10)将被认为是左侧组件或右侧组件之一，因为这些组件除了是彼此的镜像之外基本等同。因此，涉及左手组件的所有描述也涉及右手组件。稍后参考图3更详细地描述光学组件。中心部分4容纳光引擎，光引擎在图1中未被示出但在图2中被示出。图2示出了图1的框架的顶部部分的一区段的平面图。从而，图2示出了光引擎13，该光引擎包括微显示器15和准直透镜20形式的成像光学器件17。光引擎还包括能够生成用于微显示器的图像的处理器。微显示器可以是任何类型的图像源，诸如硅上液晶(LCOS)显示器、透射式液晶显示器(LCD)、(有机或无机)LED的矩阵阵列以及任何其它适当显示器。显示器被在图2中不可见的电路系统驱动，该电路系统激活显示器的个体像素以生成图像。来自每个像素的基本准直光落在光引擎13的出瞳22上。在出瞳22处，准直光束被耦合到每个光学组件10L、10R中进入在每个组件上提供的相应入耦区域12L、12R。这些入耦区域在图1中被清楚示出，但是在图2中不轻易可见。入耦光随后被引导穿过横向于相应中间(折叠)区域14L、14R中的光学组件的涉及衍射和TIR的机构，并且还向下进入相应的退出区域16L、16R，所述光在退出区域退出组件10射向用户的眼睛。区域14L、14R、16L和16R在图1中被示出。以下详细地描述了这些机构。图2示出了用户的眼睛(右眼或左眼)接收来自退出区域(16L或16R)的衍射光。射向用户的眼睛的输出光束OB与入射光束IB平行。例如，参见图2中被标记为IB的光束和图2中被标记为OB的两个平行的输出光束。光学组件10位于光引擎13和眼睛之间，即，显示系统配置是所谓的透射型的。其他头戴件也在本主题的范围之内。例如，显示器光学器件可使用头带、头盔或其它适放系统等同地附连到用户头部。适放系统的目的是支撑显示器并向显示器和其它头戴系统(诸如跟踪系统和相机)提供稳定性。适放系统还将被设计成在人体测量范围和头部形态中满足用户群体，并提供对显示系统的舒适支撑。来自同一显示器15的光束可被耦合入组件10L、10R两者中，以便图像被双眼从单一显示器感知，或分开的显示器可被用于为每只眼睛生成不同图像，例如以提供立体图像。在替代头戴式套件中，光引擎可安装在框架的左部和右部之一或两者上——其中入耦区域、折叠区域和退出区域12、14、16的布置相应翻转。光学组件10基本透明，以使得用户不仅能观看来自光引擎13的图像，而且还能透过光学组件10观看现实世界视图。光学组件10具有反本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造光学组件的微制造过程，所述过程包括图案化阶段，在所述图案化阶段中基板的表面的一个或多个部分被通过至少以下操作图案化：用负光阻涂覆所述基板的表面的至少一区域，所述区域涵盖所述部分，由此所述负光阻在暴露于光时变得不能显影；在所述部分的每个部分上投影形成光栅结构的光；在除了所述部分的所述区域的整体上投影基本均匀强度的光，由此保留所述部分之外的所述负光阻不能显影；对所述负光阻进行显影以便将所述光栅结构具体化在覆盖所述部分的所述光阻中；以及图案化所述基板的表面以将所述光栅结构从经显影的光阻施加在所述基板的表面上，所述不能显影的光阻抑制所述部分之外的所述表面区域的图案化，其中所述光学组件包括经图案化的基板。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.02.09 US 14/617,6831.一种用于制造光学组件的微制造过程，所述过程包括图案化阶段，在所述图案化阶段中基板的表面的一个或多个部分被通过至少以下操作图案化：用负光阻涂覆所述基板的表面的至少一区域，所述区域涵盖所述部分，由此所述负光阻在暴露于光时变得不能显影；在所述部分的每个部分上投影形成光栅结构的光；在除了所述部分的所述区域的整体上投影基本均匀强度的光，由此保留所述部分之外的所述负光阻不能显影；对所述负光阻进行显影以便将所述光栅结构具体化在覆盖所述部分的所述光阻中；以及图案化所述基板的表面以将所述光栅结构从经显影的光阻施加在所述基板的表面上，所述不能显影的光阻抑制所述部分之外的所述表面区域的图案化，其中所述光学组件包括经图案化的基板。2.如权利要求1所述的微制造过程，其特征在于，包括第一此类图案化阶段，所述第一此类图案化阶段之后跟随有第二此类图案化阶段，其中在所述第二阶段施加在所述基板的表面上的第二光栅结构与在所述第一阶段施加在所述基板的表面上的第一光栅结构偏移一非零角度。3.如权利要求2所述的微制造过程，其特征在于，所述第一阶段的所述投影步骤在所述基板被以第一定向支撑在曝光系统中的情况下执行，且其中所述第二阶段包括：在所述第二阶段的投影步骤之前，在执行所述第二阶段的投影步骤之前相对于所述曝光系统旋转所述基板至第二定向，其中所述第二定向与所述第一定向偏移所述非零角度。4.如权利要求3所述的微制造过程，其特征在于，所述基板在所述第一阶段的所述投影步骤之后被从所述曝光系统移除并在执行所述第二阶段的所述投影步骤之前重新加载到所述曝光系统中，其中所述第二阶段包括：在重新加载所述基板之后但是在将所述基板旋转至所述第二定向之前，通过将形成光栅结构的光投影到所述基板的表面上的在所述第一阶段中已经被图案化的部分上来创建边缘图案，其中所述边缘图案在将所述基板旋转至所述第二定向时被使用以计入所述基板离开所述第一定向的任何非预想旋转，所述非预想旋转是由移除和重新加载所述基板导致的。5.如权利要求2所述的微制造过程，其特征在于，所述第一光栅结构具有与所述第二光栅结构不同的周期。6.如权利要求2所述的微制造过程，其特征在于，在所述第一阶段图案化的具有所述第一光栅结构的第一部分和在所述第二阶段图案化的具有所述第二光栅结构的第二部分具有公共边界，其中在所述第一阶段第一阴影掩模被用来将形成所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·科斯塔莫，
申请(专利权)人：微软技术许可有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US