金属化高指数闪耀光栅耦入器的制作方法

本公开内容的实施方式总体涉及一种方法，且更特定地涉及一种形成多个光栅的方法。

背景技术：

1、虚拟现实通常被视为计算机产生的模拟环境，其中使用者具有表观物理存在。虚拟现实体验可以三维(3d)产生，并且用头戴式显示器(head-mounted display；hmd)观看，头戴式显示器诸如眼镜或其他可穿戴的显示装置，这些显示装置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。

2、然而，增强现实实现了一种体验，使用者在其中仍可穿过眼镜或其他hmd装置的显示透镜看见以观看周围环境，而也看见为显示而产生并且作为环境的一部分出现的虚拟对象的图像。增强现实可包括任何类型的耦入(incoupling)，诸如，音频及触觉耦入，以及强化或增强使用者所体验的环境的虚拟图像、图形及视频。

3、虚拟图像叠加在周围环境上，以向使用者提供增强现实体验。波导用以辅助叠加图像。所产生的光传播经过波导，直至光离开波导并且叠加在周围环境上为止。在一些设计中，堆叠或以其他方式组合多个波导以形成光学装置，诸如，显示透镜。每个波导或波导组合器包括具有不同光栅区域的基板。

4、具有当前光栅设计及已知材料的波导显示的挑战中的一些包括低光学效率、杂散光、重影及小的视场(field of view；fov)。另外，在同一基板上制造当前光栅可为耗时工艺。

5、因此，需要改良的光栅设计及用于制造改良的光栅设计的方法。

技术实现思路

1、本公开内容的实施方式总体涉及一种方法，且更特定地涉及形成多个光栅的方法。

2、在一个方面中，提供一种波导。所述波导包括多个闪耀(blazed)结构。所述多个闪耀结构包括光栅材料层，所述光栅材料层包括具有大于或等于2.0的折射率的光栅材料。所述多个闪耀结构进一步包括形成在光栅材料层的经图案化表面上的金属涂层。

3、实施方式可包括如下各者中的一或多者。所述光栅材料选自锗、硅、碳化硅(sic)、氧化钛(tiox)、tiox纳米材料、二氧化钛(tio2)、五氧化钽(ta2o5)、氮化硅si3n4、富硅(si3n4)、掺氢si3n4、掺硼si3n4、氧化铪(hfo2)、氧化钪(sc2o3)、氧化铌(nbox)、氧化铌(nb2o5)或上述项目的组合。所述金属涂层由透明导电材料(例如，铟锡氧化物(indium-tin-oxide；ito)、掺氟的氧化锡(fluorine doped tin oxide；fto)或经掺杂的氧化锌)、银、铝、金或上述项目的组合组成。所述金属涂层保形地涂布光栅材料层。金属涂层在光栅材料层上形成覆盖涂层(blanket coating)。所述多个闪耀结构中的至少一者具有第一闪耀表面，第一闪耀表面相对于垂直方向形成自约50度至约80度的闪耀角。所述多个闪耀结构中的所述至少一者进一步具有与第一闪耀表面相对的第二闪耀表面，且所述第二闪耀表面形成距垂直约0度至约40度的闪耀角。所述波导进一步包括定位成与光栅材料层的底表面相邻的微显示器，其中所述底表面与所述经图案化表面相对。

4、在另一方面中，提供一种形成波导的方法。所述方法包括沉积具有大于或等于2.0的折射率的光栅材料的层。所述方法进一步包括图案化所述光栅材料的所述层以形成经图案化表面，所述经图案化表面包括具有第一闪耀角的第一闪耀表面及具有第二闪耀角的第二闪耀表面。所述方法进一步包括在经图案化表面上沉积由金属组成的金属涂层。

5、实施方式可包括如下各者中的一或多者。所述光栅材料选自锗、硅、碳化硅(sic)、氧化钛(tiox)、tiox纳米材料、二氧化钛(tio2)、五氧化钽(ta2o5)、氮化硅si3n4、富硅(si3n4)、掺氢si3n4、掺硼si3n4、氧化铪(hfo2)、氧化钪(sc2o3)、氧化铌(nbox)、氧化铌(nb2o5)或上述项目的组合。所述金属涂层由透明导电材料(例如，铟锡氧化物(ito)、掺氟的氧化锡(fto)或经掺杂的氧化锌)、银、铝、金或上述项目的组合组成。图案化所述光栅材料的所述层包括执行纳米压印工艺。所述纳米压印工艺包括在所述光栅材料的所述层上沉积抗蚀剂；图案化所述抗蚀剂以暴露光栅材料的部分；及通过光栅材料的被暴露部分进行蚀刻。通过光栅材料的被暴露部分进行蚀刻包括引导入射在光栅材料的被暴露部分上的离子束。图案化所述光栅材料的所述层包括执行光刻工艺。沉积所述光栅材料的所述层包括物理气相沉积(physical vapor deposition；pvd)工艺、化学气相沉积(chemical vapordeposition；cvd)工艺、等离子体增强化学气相沉积(plasma enhanced chemical vapordeposition；pecvd)工艺、原子层沉积(atomic layer deposition；ald)工艺、喷墨打印工艺或三维(3d)打印工艺。

6、在又一方面中，提供一种形成波导的方法。所述方法包括图案化基板以形成经图案化表面，所述经图案化表面包括具有第一闪耀角的第一闪耀表面及具有第二闪耀角的第二闪耀表面。所述方法进一步包括在所述经图案化表面上沉积金属涂层。

7、实施方式可包括如下各者中的一或多者。所述基板包括选自硅(si)、二氧化硅(sio2)、锗(ge)、硅锗(sige)、蓝宝石、高指数透明材料(诸如，高折射率玻璃)或上述项目的组合的材料。所述金属涂层由透明导电材料(例如，铟锡氧化物(ito)、掺氟氧化锡(fto)或经掺杂的氧化锌)、银、铝、金或上述项目的组合组成。图案化所述基板包括执行纳米压印工艺。

8、在另一方面中，一种非暂时性计算机可读介质具有储存于所述非暂时性计算机可读介质上的指令，当由处理器执行时，所述指令引起工艺执行上述设备及/或方法的操作。

技术特征：

1.一种波导，包含：

2.如权利要求1所述的波导，其中所述光栅材料选自锗、硅、碳化硅(sic)、氧化钛(tiox)、tiox纳米材料、二氧化钛(tio2)、五氧化钽(ta2o5)、氮化硅si3n4、富硅(si3n4)、掺氢si3n4、掺硼si3n4、氧化铪(hfo2)、氧化钪(sc2o3)、氧化铌(nbox)、氧化铌(nb2o5)或上述项目的组合。

3.如权利要求2所述的波导，其中所述金属涂层由透明导电材料(例如，铟锡氧化物(ito)、掺氟的氧化锡(fto)或经掺杂的氧化锌)、银、铝、金或上述项目的组合组成。

4.如权利要求3所述的波导，其中所述金属涂层保形地涂布所述光栅材料层。

5.如权利要求3所述的波导，其中所述金属涂层在所述光栅材料层上形成覆盖涂层。

6.如权利要求1所述的波导，其中所述多个闪耀结构中的至少一者具有第一闪耀表面，所述第一闪耀表面相对于垂直方向形成自约50度至约80度的闪耀角。

7.如权利要求6所述的波导，其中所述多个闪耀结构中的所述至少一者进一步具有与所述第一闪耀表面相对的第二闪耀表面，且所述第二闪耀表面形成距垂直方向约0度至约40度的闪耀角。

8.如权利要求1所述的波导，进一步包含微显示器，所述微显示器定位成与所述光栅材料层的底表面相邻，其中所述底表面与所述经图案化表面相对。

9.一种形成波导的方法，包含以下步骤：

10.如权利要求9所述的方法，其中所述光栅材料选自锗、硅、碳化硅(sic)、氧化钛(tiox)、tiox纳米材料、二氧化钛(tio2)、五氧化钽(ta2o5)、氮化硅si3n4、富硅(si3n4)、掺氢si3n4、掺硼si3n4、氧化铪(hfo2)、氧化钪(sc2o3)、氧化铌(nbox)、氧化铌(nb2o5)或上述项目的组合。

11.如权利要求10所述的方法，其中所述金属涂层由透明导电材料(例如，铟锡氧化物(ito)、掺氟的氧化锡(fto)或经掺杂的氧化锌)、银、铝、金或上述项目的组合组成。

12.如权利要求9所述的方法，其中图案化所述光栅材料的所述层的步骤包含执行纳米压印工艺。

13.如权利要求12所述的方法，其中所述纳米压印工艺包含以下步骤：

14.如权利要求13所述的方法，其中通过所述光栅材料的被暴露的所述部分进行蚀刻的步骤包含以下步骤：引导入射在所述光栅材料被暴露的所述部分上的离子束。

15.如权利要求9所述的方法，其中图案化所述光栅材料的所述层的步骤包含执行光刻工艺。

16.如权利要求9所述的方法，其中沉积所述光栅材料的所述层的步骤包括物理气相沉积(pvd)工艺、化学气相沉积(cvd)工艺、等离子体增强化学气相沉积(pecvd)工艺、原子层沉积(ald)工艺、喷墨打印工艺或三维(3d)打印工艺。

17.一种形成波导的方法，包含以下步骤：

18.如权利要求17所述的方法，其中所述基板包含选自以下项目的材料：硅(si)、二氧化硅(sio2)、锗(ge)、硅锗(sige)、蓝宝石、诸如高折射率玻璃的高指数透明材料或上述项目的组合。

19.如权利要求17所述的方法，其中所述金属涂层由透明导电材料(例如，铟锡氧化物(ito)、掺氟的氧化锡(fto)或经掺杂的氧化锌)、银、铝、金或上述项目的组合组成。

20.如权利要求19所述的方法，其中图案化所述基板的步骤包含执行纳米压印工艺。

技术总结提供一种形成用于光学装置结构的多个光栅的方法。所述方法利用高折射率材料及金属涂层。技术研发人员：杨建基,萨马尔思·巴尔加瓦,大卫·塞尔受保护的技术使用者：应用材料公司技术研发日：技术公布日：2024/6/2