基于结合有无机材料的聚合物结构的光学元件制造技术

本公开涉及显示系统，更具体地，涉及增强现实显示系统。在一个方面，一种制造光学元件的方法包括提供具有第一折射率并且在可见光谱中透明的衬底。该方法还包括在衬底上形成周期性重复的聚合物结构。该方法还包括将衬底暴露于金属前体，然后暴露于氧化前体。在压力和温度下执行暴露衬底，以使得包括金属前体的金属的无机材料被结合到周期性重复的聚合物结构中，从而形成被配置为衍射可见光的周期性重复的光学结构的图案。该光学结构具有大于第一折射率的第二折射率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于结合有无机材料的聚合物结构的光学元件相关申请的交叉引用本申请要求2018年1月4日提交的名称为“OPTICALELEMENTSBASEDONPOLYMERICSTRUCTURESINCORPORATINGINORGANICMATERIALS(基于结合有无机材料的聚合物结构的光学元件)”的美国临时专利申请No.62/613,651的优先权的权益，其全部内容通过引用并入本申请。援引并入本申请还通过引用并入下列所有专利申请：2014年11月27日提交的美国申请No.14/555,585，其在2015年7月23日被公开为美国公开No.2015/0205126；2015年4月18日提交的美国申请No.14/690,401，其在2015年10月22日被公开为美国公开No.2015/0302652；2014年3月14日提交的美国申请No.14/212,961，现为2016年8月16日发布的美国专利No.9,417,452；2014年7月14日提交的美国专利申请No.14/331,218，其在2015年10月29日被公开为美国公开No.2015/0309263。...

【技术保护点】
1.一种制造光学元件的方法，包括：/n提供具有第一折射率并且在可见光谱中透明的衬底；/n在所述衬底上形成周期性重复的聚合物结构；以及/n将所述衬底暴露于金属前体，然后暴露于氧化前体，/n其中，暴露是在压力和温度下执行的，以使得包括所述金属前体的金属的无机材料被结合到所述周期性重复的聚合物结构中，从而形成被配置为衍射可见光的周期性重复的光学结构的图案，所述光学结构具有大于所述第一折射率的第二折射率。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180104 US 62/613,6511.一种制造光学元件的方法，包括：
提供具有第一折射率并且在可见光谱中透明的衬底；
在所述衬底上形成周期性重复的聚合物结构；以及
将所述衬底暴露于金属前体，然后暴露于氧化前体，
其中，暴露是在压力和温度下执行的，以使得包括所述金属前体的金属的无机材料被结合到所述周期性重复的聚合物结构中，从而形成被配置为衍射可见光的周期性重复的光学结构的图案，所述光学结构具有大于所述第一折射率的第二折射率。


2.一种光学元件，包括：
具有第一折射率并且在可见光谱中透明的衬底；以及
周期性重复的光学结构的图案，所述周期性重复的光学结构被形成在所述衬底上并且被配置为衍射可见光，所述光学结构具有大于所述第一折射率的第二折射率并且包括在其中结合有无机材料的聚合物材料。


3.根据权利要求2所述的光学元件，其中，所述聚合物材料具有小于所述第二折射率的体折射率，以及所述无机材料具有高于所述第二折射率的体折射率。


4.根据权利要求2所述的光学元件，其中，所述第二折射率大于1.7并且比所述第一折射率大至少0.2。


5.根据权利要求2所述的光学元件，其中，所述衬底具有大于1.5的折射率。


6.根据权利要求2所述的光学元件，其中，所述聚合物材料包括光致抗蚀剂。


7.根据权利要求2所述的光学元件，其中，所述无机材料包括过渡金属氧化物。


8.根据权利要求7所述的光学元件，其中，所述无机材料包括金属氧化物。


9.根据权利要求7所述的光学元件，其中，所述金属氧化物包括选自包括以下项的组的氧化物：氧化铝、氧化锌、氧化锆，氧化铪、和氧化钛。


10.根据权利要求7所述的光学元件，其中，所述无机材料被结合到所述光学结构的表面区域中，并且所述光学结构的芯区域没有在其中结合无机材料。


11.根据权利要求2所述的光学元件，其中，所述周期性重复的光学结构中的相邻光学结构被空间隔开，其中，所述衬底的在所述空间中的表面没有在其上设置所述无机材料。


12.根据权利要求2所述的光学元件，其中，所述周期性重复的光学结构中的相邻光学结构被空间隔开，其中，所述衬底的在所述空间中的表面在其上形成有在其中结合有所述无机材料的聚合物材料层，所述层具有小于所述光学结构的高度的厚度。


13.根据权利要求12所述的光学元件，其中，在所述空间中形成的所述聚合物材料层的整个厚度都与所述无机材料结合。


14.根据权利要求12所述的光学元件，其中，在所述空间中形成的所述聚合物材料层有部分厚度在表面区域与所述无机材料结合，并有部分厚度未与所述无机材料结合。


15.根据权利要求2所述的光学元件，其中，所述衬底被配置为使得由周期性重复的光学结构衍射的可见光在全内反射下传播。


16.根据权利要求2所述的光学元件，其中，所述周期性重复的光学结构包括超表面。


17.根据权利要求2所述的光学元件，其中，所述衬底被配置为使得可见光在其中在全内反射下被引导并被周期性重复的光学结构衍射出所述衬底。


18.根据权利要求2所述的光学元件，其中，所述衬底被配置为使得可见光在其中在全内反射下被引导并被周期性重复的光学结构衍射以便更改光束通过全内反射在所述衬底内传播的方向。


19.一种光学系统，包括：
光学元件，包括：
具有第一折射率并且在可见光谱中透明的衬底，以及
周期性重复的光学结构的图案，所述周期性重复的光学结构被形成在所述衬底上并被配置为衍射可见光，所述光学结构具有大于第一折射率的第二折射率并且包括在其中结合有无机材料的聚合物材料，
其中，所述周期性重复的光学结构包括被布置为超表面的纳米束，所述超表面包括多个重复的单位单元，每个单位单元包括：
由一个或多个第一纳米束形成的第一组纳米束；以及
由一个或多个第二纳米束形成的第二组纳米束，所述一个或多个第二纳米束与所述一个或多个第一纳米束相邻设置并且以亚波长间隔彼此隔开，
其中，所述一个或多个第一纳米束和所述多个第二纳米束在不同的取向方向上伸长。


20.根据权利要求19所述的光学系统，其中，所述单位单元以小于或等于约10nm至1μm的周期重复。


21.根据权利要求19所...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·M·韦斯特，C·佩罗兹，M·梅利，
申请(专利权)人：奇跃公司，
类型：发明
国别省市：美国;US