一种多层光栅结构及其制作方法、光波导、近眼显示设备技术

本发明专利技术实施例涉及衍射光栅的制备技术领域，公开了一种多层光栅结构及其制作方法、光波导、近眼显示设备，多层光栅结构包括若干层光栅层，光栅层包括浮雕光栅和沉积层，该制备方法首先在波导基底上刻蚀形成浮雕光栅，然后在所述浮雕光栅上沉积形成沉积层，最后在所述沉积层上形成下一层波导基底，重复上述刻蚀、沉积、形成下一层波导基底的步骤，直至制备得到多层光栅结构，本发明专利技术制备出的多层光栅结构具有结构稳定、工艺简单的优点，且制备得到的多层光栅结构可实现多次衍射，衍射效率、耦合效率高。效率高。效率高。

【技术实现步骤摘要】
一种多层光栅结构及其制作方法、光波导、近眼显示设备


[0001]本专利技术实施例涉及衍射光栅的制备
，特别涉及一种多层光栅结构及其制作方法、光波导、近眼显示设备。

技术介绍

[0002]在增强现实(Augmented Rea l ity，AR)领域中，表面设置有浮雕型光栅的波导具有广泛的应用，浮雕光栅可作为耦入光栅将光机发出的光衍射进入波导片，或者作为耦出光栅在光经过全反射后到达耦出光栅时将光线耦出至人眼。而由于光栅对光的衍射存在多个级次，只有符合波导全反射角度条件的光线才能够在光波导中全反射传播至耦出区域，进而被传播至人眼，这样就导致光栅所能够耦入光波导的能量较低。
[0003]在实现本专利技术实施例过程中，专利技术人发现以上相关技术中至少存在如下问题：单层的浮雕光栅衍射效率、耦合效率低，并且难以实现多次衍射，为了提高光波导的衍射效率，可以通过改变光栅的形貌，占空比等特性参数，来改变衍射能级的角度与能量，然而这样方法对耦合效率的提高仍然是有限的。

技术实现思路

[0004]本申请实施例提供了一种多层光栅结构及其制作方法、光波导、近眼显示设备。
[0005]本专利技术实施例的目的是通过如下技术方案实现的：
[0006]为解决上述技术问题，第一方面，本专利技术实施例中提供了一种多层光栅结构的制作方法，所述多层光栅结构包括若干层光栅层，所述光栅层包括浮雕光栅和沉积层，所述制作方法包括：步骤S1：在波导基底上刻蚀形成所述浮雕光栅，其中，所述浮雕光栅包括周期性分布的光栅脊和光栅槽；步骤S2：在所述浮雕光栅上沉积形成所述沉积层，其中，所述沉积层的高度大于等于所述光栅脊的高度；步骤S3：在所述沉积层上形成下一层波导基底；重复执行步骤S1至步骤S3，直至制备得到多层光栅结构。
[0007]在一些实施例中，在步骤S2和S3之间，所述方法还包括：将所述沉积层抛光，以使所述沉积层具有与所述光栅脊相同的高度，其中，抛光后的沉积层由若干个柱体组成，所述若干个柱体填充在所述浮雕光栅的各个光栅槽中。
[0008]在一些实施例中，所述光栅层还包括刻蚀保护层，在步骤S2和S3之间，所述方法还包括：在所述沉积层上形成所述刻蚀保护层。
[0009]在一些实施例中，在当前制备的光栅层中的浮雕光栅为倾斜光栅时，步骤S1具体包括：将制备中的多层光栅结构放置于可旋转的托盘上，并根据所述倾斜光栅的倾斜角度调整所述可旋转托盘的倾斜度，以使得当前的波导基底刻蚀形成所述倾斜光栅。
[0010]在一些实施例中，所述方法还包括：对形成的所述浮雕光栅的表面进行增粘处理；和/或，对形成的所述沉积层的表面进行增粘处理。
[0011]在一些实施例中，所述方法还包括：对形成的所述刻蚀保护层的表面进行增粘处理。
[0012]在一些实施例中，所述步骤S1，包括：步骤S11：在所述波导基底的表面涂覆压印胶；步骤S12：根据当前制备的光栅层的浮雕光栅的设计参数，通过纳米压印的方式在所述压印胶上转印浮雕光栅的图案；步骤S13：去除转印后的压印胶上的部分胶体，以得到掩膜，其中，所述掩膜仅覆盖所述波导基底上用于形成光栅脊的区域，所述波导基底上用于形成光栅槽的区域未覆盖所述掩膜；步骤S14：对所述波导基底和所述掩膜进行刻蚀作业，以在所述波导基底上形成当前制备的光栅层的浮雕光栅。
[0013]在一些实施例中，所述步骤S13，包括：通过电感耦合等离子清洗机去除所述压印胶上的部分胶体。
[0014]在一些实施例中，所述步骤S14，包括：通过反应离子刻蚀、电感耦合等离子体刻蚀，或者离子束刻蚀的方式消耗所述掩膜，以及未覆盖所述掩膜的波导基底，以在所述波导基底上刻蚀出当前光栅层的浮雕光栅。
[0015]在一些实施例中，在步骤S2中，通过电子束蒸镀、溶胶－凝胶法、磁控溅射技术或脉冲激光进行沉积作业。
[0016]为解决上述技术问题，第二方面，本专利技术实施例中提供了一种多层光栅结构，通过如第一方面所述的制作方法制备得到。
[0017]为解决上述技术问题，第三方面，本专利技术实施例提供了一种光波导，所述光波导的耦入区域、转折区域、耦出区域中的一个或多个区域采用如第二方面所述的多层光栅结构。
[0018]为解决上述技术问题，第四方面，本专利技术实施例还提供了一种近眼显示设备，包括如第三方面所述的光波导。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：区别于现有技术的情况，本专利技术实施例中提供了一种多层光栅结构及其制作方法、光波导、近眼显示设备，多层光栅结构包括若干层光栅层，光栅层包括浮雕光栅和沉积层，该制备方法首先在波导基底上刻蚀形成浮雕光栅，然后在所述浮雕光栅上沉积形成沉积层，最后在所述沉积层上形成下一层波导基底，重复上述刻蚀、沉积、形成下一层波导基底的步骤，直至制备得到多层光栅结构，本专利技术制备出的多层光栅结构具有结构稳定、工艺简单的优点，且制备得到的多层光栅结构可实现多次衍射，衍射效率、耦合效率高。
附图说明
[0020]一个或多个实施例中通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件/模块和步骤表示为类似的元件/模块和步骤，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
[0021]图1是本专利技术实施例一提供的一种多层光栅结构的制作方法的流程示意图；
[0022]图2是图1所示制作方法中步骤S1的一子流程示意图；
[0023]图3是采用图1和图2所示制作方法制作的一种多层光栅结构在各步工艺流程中的光栅结构；
[0024]图4是本专利技术实施例一提供的另一种多层光栅结构的制作方法的流程示意图；
[0025]图5是采用图4所示制作方法制作的一种多层光栅结构在各步工艺流程中的光栅结构；
[0026]图6是本专利技术实施例一提供的另一种多层光栅结构的制作方法的流程示意图；
[0027]图7是本专利技术实施例一提供的另一种多层光栅结构的制作方法的流程示意图；
[0028]图8(a)是本专利技术实施例一提供的又一种多层光栅结构的制作方法的流程示意图；
[0029]图8(b)是本专利技术实施例一提供的又一种多层光栅结构的制作方法的流程示意图；
[0030]图8(c)是本专利技术实施例一提供的又一种多层光栅结构的制作方法的流程示意图；
[0031]图9(a)是本专利技术实施例二提供的一种多层光栅结构的结构示意图；
[0032]图9(b)是图9(a)所示多层光栅结构中一层光栅层中浮雕光栅的结构示意图；
[0033]图9(c)是沉积层的高度大于所述光栅脊的高度、且不存在刻蚀保护层的一层光栅层的结构示意图；
[0034]图9(d)是沉积层的高度等于所述光栅脊的高度、且不存在刻蚀保护层的一层光栅层的结构示意图；
[0035]图9(e)是存在刻蚀保护层的一层光栅层的结构示意图；
[0036]图10(a)是本专利技术实施例三提供的一种光波导的结构示意图；
[0037]图10(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多层光栅结构的制作方法，其特征在于，所述多层光栅结构包括若干层光栅层，所述光栅层包括浮雕光栅和沉积层，所述制作方法包括：步骤S1：在波导基底上刻蚀形成所述浮雕光栅，其中，所述浮雕光栅包括周期性分布的光栅脊和光栅槽；步骤S2：在所述浮雕光栅上沉积形成所述沉积层，其中，所述沉积层的高度大于等于所述光栅脊的高度；步骤S3：在所述沉积层上形成下一层波导基底；重复执行步骤S1至步骤S3，直至制备得到多层光栅结构。2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，在步骤S2和S3之间，所述方法还包括：将所述沉积层抛光，以使所述沉积层具有与所述光栅脊相同的高度，其中，抛光后的沉积层由若干个柱体组成，所述若干个柱体填充在所述浮雕光栅的各个光栅槽中。3.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述光栅层还包括刻蚀保护层，在步骤S2和S3之间，所述方法还包括：在所述沉积层上形成所述刻蚀保护层。4.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，在当前制备的光栅层中的浮雕光栅为倾斜光栅时，步骤S1具体包括：将制备中的多层光栅结构放置于可旋转的托盘上，并根据所述倾斜光栅的倾斜角度调整所述可旋转托盘的倾斜度，以使得当前的波导基底刻蚀形成所述倾斜光栅。5.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述方法还包括：对形成的所述浮雕光栅的表面进行增粘处理；和/或，对形成的所述沉积层的表面进行增粘处理。6.根据权利要求3所述的制作方法，其特征在于，所述方法还包括：对形成的所述刻蚀保护层的表面进行增粘处理。7.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗润秋，赵谊华，谢李鹏，虎良可，胡海峰，宋强，马国斌，
申请(专利权)人：深圳珑璟光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：