用于制造倾斜结构的技术制造技术

一种表面浮雕光栅包括多于一个光栅脊，其包括第一材料；和第二材料的层，其被共形地沉积在多于一个光栅脊的表面上。表面浮雕光栅的第一区域通过第一光栅深度和大于第一阈值的第一占空比来表征。表面浮雕光栅的第二区域通过第二光栅深度和低于第二阈值的第二占空比来表征，所述第二阈值低于所述第一阈值。在第一光栅深度和第二光栅深度之间的差异小于第二光栅深度的20％。二光栅深度的20％。二光栅深度的20％。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制造倾斜结构的技术
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本专利申请要求2019年6月26日提交的美国临时专利申请第62/867,071号的权益和优先权，其公开内容出于所有目的据此通过引用以其整体并入。本专利申请还要求2020年6月23日提交的美国非临时专利申请第16/909,573号的权益和优先权，其公开内容出于所有目的据此通过引用以其整体并入。本申请还要求2020年6月23日提交的美国非临时专利申请第16/909,568号的权益和优先权，其公开内容出于所有目的据此通过引用以其整体并入。
[0003]背景
[0004]诸如头戴式显示器(HMD)或平视显示器(HUD)系统的人工现实系统通常包括被配置成呈现描绘虚拟环境中的对象的人工图像的显示器。如在虚拟现实(VR)应用、增强现实(AR)应用或混合现实(MR)应用中，显示器可以显示虚拟对象或将真实对象的图像与虚拟对象组合。例如，在AR系统中，用户可以例如通过透过透明显示眼镜或透镜(通常被称为光学透视(optical see
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through)观看或者通过观看由照相机捕获的周围环境的显示图像(通常被称为视频透视)，来观看虚拟对象的图像(例如，计算机生成的图像(CGI))和周围环境两者。
[0005]光学透视AR系统的一个实例可以使用基于波导的光学显示器，其中投影的图像的光可以被耦合到波导(例如，基底)中，在波导内传播，并且在不同位置处从波导耦合出去。在一些实施方式中，可以使用衍射光学元件诸如直的表面浮雕光栅或倾斜的表面浮雕光栅将投影的图像的光耦合到波导中或从波导耦合出去。为了实现期望的性能，诸如宽的视场、宽的光学带宽、高效率、低伪像和期望的角度选择性，可以使用具有大倾斜角、高折射率调制和大光栅占空比(duty cycle)的深表面浮雕光栅，其中占空比是光栅脊的宽度和光栅周期之间的比率。然而，以高制造速度和高产量制造这样的深的表面浮雕光栅仍然是具有挑战性的任务。
[0006]概述
[0007]本公开内容总体上涉及用于制造表面浮雕结构的技术，诸如直的表面浮雕光栅或倾斜的表面浮雕光栅。更具体地，并且非限制地，本文公开了用于在多种无机材料或有机材料(例如，金属合金、二氧化硅、氮化硅、二氧化钛、氧化铝、聚合物)中制造具有宽范围的占空比(特别是大占空比)和/或期望的折射率调制的深结构的技术，诸如在基于波导的近眼显示系统中使用的倾斜的表面浮雕光栅或用于纳米压印倾斜的表面浮雕光栅的母体模具(master mold)。本文描述了多种本专利技术的实施方案，包括方法、系统、装置及类似物。
[0008]根据某些实施方案，表面浮雕光栅可以包括多于一个光栅脊，其包含第一材料；和第二材料的层，其被共形地沉积在多于一个光栅脊的表面上。表面浮雕光栅的第一区域通过第一光栅深度和大于第一阈值的第一占空比来表征。表面浮雕光栅的第二区域通过第二光栅深度和低于第二阈值的第二占空比来表征，所述第二阈值低于所述第一阈值。在第一光栅深度和第二光栅深度之间的差异小于第二光栅深度的20％。
[0009]在表面浮雕光栅的一些实施方案中，第一阈值大于0.7或大于0.8。在一些实施方
案中，第二阈值低于0.5或低于0.4。在一些实施方案中，第一阈值大于0.8并且第二阈值低于0.4。在一些实施方案中，第二材料的层的厚度小于表面浮雕光栅的周期的20％。在一些实施方案中，表面浮雕光栅的第一区域通过大于30
°
的倾斜角来表征。在一些实施方案中，第二光栅深度大于100nm。在一些实施方案中，表面浮雕光栅的第一区域通过小于200nm的光栅周期来表征。
[0010]在表面浮雕光栅的一些实施方案中，第一材料可以包括以下中的至少一种：金属合金、硅、无定形硅、SiO2、Si3N4、氧化钛、氧化铝、TaO
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、HfO
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、SiC、SiO
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、旋涂碳(SOC)、无定形碳、类金刚石碳(DLC)或有机材料。在一些实施方案中，第二材料可以包括以下中的至少一种：SiO2、Al2O3、TiO2、HfO2、ZrO、ZnO2、Si3N4或有机材料。在一些实施方案中，第二材料具有比第一材料高的折射率。在一些实施方案中，第二材料的层通过小于第二材料的层的平均厚度的10％的厚度变化来表征。在一些实施方案中，第二材料的层通过原子层沉积或等离子体增强化学气相沉积(PECVD)被共形地沉积在多于一个光栅脊的表面上。
[0011]根据某些实施方案，一种方法可以包括在第一材料层中压印或蚀刻表面浮雕结构，所述表面浮雕结构通过最小占空比和小于第一阈值的最大占空比来表征。表面浮雕结构的第一区域具有最小占空比和第一深度。表面浮雕结构的第二区域具有最大占空比和第二深度。在第一深度和第二深度之间的差异小于第一深度的20％。该方法还可以包括在表面浮雕结构的表面上共形地沉积第二材料的层以形成表面浮雕装置。
[0012]在一些实施方案中，第一阈值低于0.7。在一些实施方案中，表面浮雕装置的最大占空比大于0.75。在一些实施方案中，第二材料的层通过原子层沉积(ALD)或PECVD被共形地沉积在表面浮雕结构的表面上。在一些实施方案中，表面浮雕装置的最大占空比大于0.7，表面浮雕结构的第二区域的倾斜角大于30
°
，并且第一深度大于100nm。
[0013]根据某些实施方案，表面浮雕结构可以包括：表面浮雕光栅，其包括通过第一折射率来表征的第一材料；第二材料的第一层，其通过第二折射率来表征并且被共形地沉积在表面浮雕光栅的表面上；第三材料的第二层，其被共形地沉积在第一层上，所述第三材料通过第三折射率来表征。第二折射率和第三折射率之一低于或大于第一折射率，并且第一层和第二层的组合的有效折射率等于第一折射率。在一些实施方案中，表面浮雕光栅可以包括被压印在有机材料中的光栅。
[0014]在一些实施方案中，第一层的厚度和第二层的厚度可以基于第一折射率、第二折射率和第三折射率来选择。在一些实施方案中，表面浮雕结构还可以包括第二材料的第三层，其被共形地沉积在第二层上；以及第三材料的第四层，其被共形地沉积在第三层上。在一些实施方案中，表面浮雕结构还可以包括在第二层上的外包覆层(overcoat layer)，该外包覆层填充表面浮雕光栅中的间隙，并且通过不同于第一折射率的第四折射率来表征。
[0015]根据某些实施方案，表面浮雕结构可以包括：表面浮雕光栅，其包括通过第一折射率来表征的第一材料；第二材料的第一层，其被共形地沉积在表面浮雕光栅的表面上并且通过大于第一折射率的第二折射率来表征；以及第三材料的第二层，其被共形地沉积在第一层上并且通过大于第二折射率的第三折射率来表征。在一些实施方案中，表面浮雕光栅可以包括被压印在有机材料中的光栅。在一些实施方案中，表面浮雕结构还可以包括在第二层上的外包覆层，该外包覆层填充表面浮雕光栅中的间隙，并且通过大于或等于第三折射率的第四折射率来表征。
[0016]根据某些实施方案，表面浮雕结构可以包本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种表面浮雕光栅，包括：多于一个光栅脊，其包括第一材料；和第二材料的层，其被共形地沉积在所述多于一个光栅脊的表面上，其中：所述表面浮雕光栅的第一区域通过第一光栅深度和大于第一阈值的第一占空比来表征；所述表面浮雕光栅的第二区域通过第二光栅深度和低于第二阈值的第二占空比来表征，所述第二阈值低于所述第一阈值；并且在所述第一光栅深度和所述第二光栅深度之间的差异小于所述第二光栅深度的20％。2.根据权利要求1所述的表面浮雕光栅，其中所述第一阈值大于0.7。3.根据权利要求2所述的表面浮雕光栅，其中所述第一阈值大于0.8。4.根据权利要求1所述的表面浮雕光栅，其中所述第二阈值低于0.5。5.根据权利要求4所述的表面浮雕光栅，其中所述第二阈值低于0.4。6.根据权利要求1所述的表面浮雕光栅，其中所述第一阈值大于0.8并且所述第二阈值低于0.4。7.根据权利要求1所述的表面浮雕光栅，其中所述第二材料的层的厚度小于所述表面浮雕光栅的周期的20％。8.根据权利要求1所述的表面浮雕光栅，其中所述表面浮雕光栅的所述第一区域通过大于30
°
的倾斜角来表征。9.根据权利要求1所述的表面浮雕光栅，其中所述第二光栅深度大于100nm。10.根据权利要求1所述的表面浮雕光栅，其中所述第一材料包括以下中的至少一种：金属合金、硅、无定形硅、SiO2、Si3N4、氧化钛、氧化铝、TaO
x
、HfO
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、SiC、SiO
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、旋涂碳(SOC)、无定形碳、类金刚石碳(DLC)或有机材料。11.根据权利要求1所述的表面浮雕光栅，其中所述第二材料包括以下中的至少一种：SiO2、Al2O3、TiO2、HfO2、ZrO、ZnO2或Si3N4。12.根据权利要求1所述的表面浮雕光栅，其中所述第二材料具有比所述第一材料高的折射率。13.根据权利要求1所述的表面浮雕光栅，其中所述第二材料的层通过小于所述第二材料的层的平均厚度的10％的厚度变化来表征。14.根据权利要求1所述的表面浮雕光栅，其中所述第二材料的层通过原子层沉积或等离子体增强化学气相沉积(PECVD)被共形地沉积在所述多于一个光栅脊的所述表面上。15.根据权利要求1所述的表面浮雕光栅，其中所述表面浮雕光栅的所述第一区域通过小于200nm的光栅周期来表征。16.一种方法，包括：在第一材料层中压印或蚀刻表面浮雕结构，所述表面浮雕结构通过最小占空比和小于第一阈值的最大占空比来表征，其中：所述表面浮雕结构的第一区域具有所述最小占空比和第一深度；所述表面浮雕结构的第二区域具有所述最大占空比和第二深度；并且在所述第一深度和所述第二深度之间的差异小于所述第一深度的20％；以及
在所述表面浮雕结构的表面上共形地沉积第二材料的层以形成表面浮雕装置。17.根据权利要求16所述的方法，其中所述第一阈值低于0.7。18.根据权利要求16所述的方法，其中所述表面浮雕装置的最大占空比大于0.75。19.根据权利要求16所述的方法，其中所述第二材料的层通过原子层沉积或等离子体增强化学气相沉积(PECVD)被共形地沉积在所述表面浮雕结构的所述表面上。20.根据权利要求16所述的方法，其中：所述表面浮雕装置的所述最大占空比大于0.7；所述表面浮雕结构的所述第二区域的倾斜角大于30
°
；并且所述第一深度大于100nm。21.一种表面浮雕结构，包括：表面...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱塞佩，
申请(专利权)人：脸谱科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：