制造波导组合器的方法技术

本文所描述的实施方式涉及用于制造波导组合器的方法。所述方法提供波导组合器，所述波导组合器具有限定精细光栅的由无机或混合(有机和无机)材料形成的输入耦合区域、波导区域和输出耦合区域。在一个实施方式中，由压印印模形成波导结构，所述压印印模在设置在基板的表面上的抗蚀剂上具有正波导图案以形成负波导结构。将所述无机或混合材料沉积在所述基板上并然后移除所述抗蚀剂以形成具有与由无机或混合(有机和无机)材料形成的输入耦合区域、波导区域和输出耦合区域中的至少一个相对应的区域的波导结构。应的区域的波导结构。应的区域的波导结构。

【技术实现步骤摘要】
制造波导组合器的方法
[0001]本申请是申请日为2018年11月13日、申请号为201880081384.0、专利技术名称为“制造波导组合器的方法”的专利技术专利申请的分案申请。


[0002]本公开的实施方式总体涉及用于增强现实、虚拟现实和混合现实的波导。更具体地，本文所描述的实施方式提供了制造波导的方法。

技术介绍

[0003]虚拟现实一般被认为是计算机生成的模拟环境，在所述环境中，用户具有明显物理存在。可以3D生成虚拟现实体验并用头戴式显示器(HMD)查看，所述HMD诸如眼镜或具有近眼显示面板作为透镜以显示替代实际环境的虚拟现实环境的其他可穿戴显示装置。
[0004]然而，增强现实技术提供了如下体验，即用户仍可透过眼镜或其他HMD装置的显示透镜看到周围环境，还可看到被生成以用于显示并作为环境的部分出现的虚拟对象的图像。增强现实可包括任何类型的输入，诸如音频和触觉输入，以及可加强或增强用户所体验的环境的虚拟图像、图形和视频。作为新兴技术，增强现实存在许多挑战和设计约束。
[0005]一个这样的挑战是显示叠加在周围环境上面的虚拟图像。波导用于辅助叠加图像。所生成的光通过波导传播，直到光离开波导并叠加在周围环境上面。由于波导趋于具有不均匀的性质，因此制造波导可能是有挑战性的。因此，本领域中需要改进的增强波导和制造的方法。

技术实现思路

[0006]在一个实施方式中，提供了一种制造波导结构的方法。所述方法包括将印模压印到抗蚀剂中。所述印模具有包括至少一个图案部分的正波导图案。所述压印形成包括具有残留层的反区域的负波导结构。所述抗蚀剂设置在基板的一部分的表面上，并且所述基板具有第一折射率。将所述抗蚀剂固化在所述基板的所述表面上。释放所述印模并移除所述残留层。沉积涂层。所述涂层具有基本上匹配或大于所述基板的所述表面的第一折射率的第二折射率。从包括区域的波导结构移除所述抗蚀剂。
[0007]在另一个实施方式中，提供了一种制造波导结构的方法。所述方法包括在印模的负波导结构上沉积具有第二折射率的涂层。所述第二折射率基本上匹配或大于基板的第一折射率。所述负波导结构包括反区域。将所述涂层平面化并粘结到所述基板的一部分的表面。释放所述印模以形成包括区域的波导结构。
[0008]在又一个实施方式中，提供了一种制造波导结构的方法。所述方法包括在印模的负波导结构上沉积具有在1.5与2.5之间的第二折射率的涂层。所述涂层在所述负波导结构上是基本上平面的。所述第二折射率基本上匹配或大于所述基板的在1.5与2.5之间的第一折射率。所述负波导结构包括反输入耦合区域和反输出耦合区域。将所述涂层粘结到所述基板的一部分的表面。所述基板的所述表面上设置有光学粘合剂，所述光学粘合剂具有基
本上匹配所述第一折射率和所述第二折射率的第三折射率。释放所述印模以形成具有区域的波导结构。
附图说明
[0009]为了能够详细地理解本公开的上述特征的方式，可参考实施方式来提供以上简要地概述的本公开的更特定的描述，其中一些在附图中例示。然而，应注意，附图仅例示了示例性实施方式并因此不应视为对本公开的范围的限制，可允许其他等效实施方式。
[0010]图1是根据一个实施方式的波导组合器的透视前视图。
[0011]图2是根据一个实施方式的例示用于制造波导结构的方法的操作的流程图。
[0012]图3A至图3F是根据一个实施方式的在用于制造波导结构的方法期间的波导结构的示意性剖视图。
[0013]图4是根据一个实施方式的例示用于制造波导结构的方法的操作的流程图。
[0014]图5A至图5D是根据一个实施方式的在用于制造波导结构的方法期间的波导结构的示意性剖视图。
[0015]为了便于理解，已经尽可能地使用相同的附图标记标示各图共有的相同元件。设想的是，一个实施方式的要素和特征可有益地并入其他实施方式，而不进一步叙述。
具体实施方式
[0016]本文所描述的实施方式涉及用于制造波导结构的方法。本文所描述的方法使得能够制造具有由无机或混合(有机和无机)材料形成的输入耦合区域、波导区域和输出耦合区域的波导结构。
[0017]图1是波导组合器100的透视前视图。应理解，下文所描述的波导组合器100是示例性波导组合器。波导组合器100包括由多个光栅108限定的输入耦合区域102、波导区域104、以及由多个光栅110限定的输出耦合区域106。
[0018]输入耦合区域102从微显示器接收具有一定强度的入射光束(虚拟图像)。多个光栅108中的每个光栅将入射束分成多个模式，每个束具有一个模式。零阶模式(TO)束在波导组合器100中被折射回或丢失，正一阶模式(T1)束经历全内反射(total
‑
internal
‑
reflection，TIR)通过波导组合器100穿过波导区域104到达输出耦合区域106，并且负一阶模式(T
‑
1)束在波导组合器100中沿与T1束相反的方向传播。T1束经历全内反射(TIR)通过波导组合器100，直到T1束与输出耦合区域106中的多个光栅110接触。T1束接触多个光栅110中的光栅，其中T1束分成T0束、T1束和T
‑
1束，所述T0束在光束合成器100中被折射回或损失，所述T1束在输出耦合区域106中经历TIR直到T1束接触多个光栅110中的另一个光栅，所述T
‑
1束耦合出波导组合器100。
[0019]图2是例示用于制造如图3A至图3F所示的波导结构300的方法200的操作的流程图。在一个实施方式中，波导结构300对应于波导组合器100的输入耦合区域102、波导区域104和输出耦合区域106中的至少一个。在另一个实施方式中，波导结构300对应于波导组合器100的输入耦合区域102、波导区域104和输出耦合区域106中的至少一个的母板。在操作201处，将具有正波导图案310的印模308压印在设置在的基板304的部分302的表面306上的抗蚀剂326上，以形成负波导结构312。基板304具有第一折射率。在一个实施方式中，基板
304包括玻璃和塑料材料中的至少一种。
[0020]如图3A所示，正波导图案310包括至少一个图案部分314，以形成波导组合器100的输入耦合区域102、波导区域104和输出耦合区域106中的至少一个。如图3A和图3B所示，负波导结构312包括具有残留层318的反区域316，所述残留层通常称为底表面。在一个实施方式中，反区域316包括多个反光栅320以形成输入耦合区域102的多个光栅108、输出耦合区域106的多个光栅110和波导区域104中的至少一个。在一个实施方式中，反光栅320具有平行于基板304的表面306的反顶表面322、反侧壁表面324、以及平行于基板304的表面306的残留层318。在一个实施方式中，反光栅320的反侧壁表面324中的每个垂直于基板304的表面306取向。在另一个实施方式中，反光栅320的反侧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制造波导结构的方法，包括：将印模压印到抗蚀剂中，所述印模具有：具有多个成角度印模结构的正波导图案，所述压印形成负波导结构，所述负波导结构包括具有残留层且包含多个反光栅的区域，所述抗蚀剂设置在基板的一部分的表面上，所述基板具有第一折射率，并且对应于所述成角度印模结构的所述多个反光栅的每个反光栅的侧壁表面的一部分相对于所述基板的所述表面不垂直而成角度；固化在所述基板的所述表面上的所述抗蚀剂；释放所述印模；移除所述残留层；沉积具有第二折射率的涂层，所述第二折射率匹配或大于所述基板的所述表面的所述第一折射率；以及形成波导结构，所述波导结构包括具有多个光栅的区域，其中所述多个光栅的每个光栅具有相对于所述基板的所述表面不垂直而成角度的侧壁表面，其中所述涂层包括含碳氧化硅(SiOC)材料、含钒(IV)氧化物(VO
x
)材料、含氧化铝(Al2O3)材料、含氧化锌(ZnO)材料、含氮化硅(Si3N4)材料、含氮化钛(TiN)材料以及含二氧化锆(ZrO2)材料中的至少一种。2.如权利要求1所述的方法，其中所述区域是波导组合器的输入耦合区域、波导区域和输出耦合区域中的至少一个。3.如权利要求2所述的方法，其中所述多个光栅是所述输入耦合区域和所述输出耦合区域中的至少一个的多个光栅。4.如权利要求1所述的方法，其中所述多个反光栅的每个反光栅具有不同的反深度。5.一种制造波导结构的方法，包括：在印模的负波导结构上沉积具有第二折射率的涂层，所述负波导结构具有不同深度的多个印模结构，所述第二折射率匹配或大于基板的第一折射率，并且所述负波导结构包括包含多个反光栅的区域，所述多个反光栅对应于不同深度的所述多个印模结构且每个反光栅具有不同的反深度；将所述涂层平面化；将所述涂层粘结到所述基板的一部分的表面；以及释放所述印模以形成波导结构，所述波导结构包括包含多个光栅的区域，所述多个光栅的每个光栅具有不同的深度，其中所述涂层包括含碳氧化硅(SiOC)材料、含钒(IV)氧化物(VO
x
)材料、含氧化铝(Al2O3)材料、含氧化锌(ZnO)材料、含氮化硅(Si3N4)材料、含氮化钛(TiN)材料以及含二氧化锆(ZrO2)材料中的至少一种。6.如权利要求5所述的方法，其中所述涂层的所述沉积包括液态材料浇铸工艺、旋涂工艺、液体喷涂工艺、干粉涂覆工艺、丝网印刷工艺、刮刀工艺、物理气相沉积(PV...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：