[發(fā)明專利]一種浮雕型波導結(jié)構(gòu)及其制作方法

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• 申請日: 2020-03-25
• 公開（公告）號: CN113448013A
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發(fā)明（設計）人: 喬文;羅明輝;李瑞彬;楊博文;李玲;成堂東;朱平;陳林森
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州蘇大維格科技集團股份有限公司
• 主分類號: G02B6/124
• 分類號: G02B6/124;G02B6/136;G02B6/132;G02B27/01
• 代理公司: 蘇州簡理知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32371
• 代理人: 楊瑞玲

本發(fā)明公開了一種浮雕型波導結(jié)構(gòu)及其制作方法，包括如下步驟：第一步，在高折射率基底的表面依次覆蓋一層高折射率材質(zhì)層和一層低折射率材質(zhì)層；第二步，在所述低折射率材質(zhì)層上形成納米結(jié)構(gòu)圖案，將所述納米結(jié)構(gòu)圖案轉(zhuǎn)移至所述高折射率材質(zhì)層；第三步，清除所述低折射率材質(zhì)層，獲得具有高折射率納米結(jié)構(gòu)的高折射率基底。本發(fā)明所述的浮雕型波導結(jié)構(gòu)的制作方法確實解決了現(xiàn)有技術(shù)中高折射率基底刻蝕難度大的問題，另辟蹊徑解決了制造難度，推進顯示技術(shù)的發(fā)展。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及顯示技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種浮雕型波導結(jié)構(gòu)及其制作方法。

背景技術(shù)

科技改變生活，生活重在體驗，為了獲得更好的視覺體驗，增強現(xiàn)實技術(shù)顯示應運而生。所謂增強現(xiàn)實技術(shù)，其實是一種將真實世界信息和虛擬世界信息“無縫”集成的新技術(shù)，其將真實世界與虛擬世界的視覺反饋信息融為一體，兩種不同來源的信息相互補充疊加，形成了一種全新的視覺盛宴。

為了體驗這種絕佳的視覺感受，人們普遍會利用頭盔顯示器來實現(xiàn)這種需求，而目前主流的近眼式增強現(xiàn)實顯示設備大多采用光波導原理。例如，微軟Hololens全息眼鏡是將液晶覆硅(又稱硅基液晶或單晶硅反射式液晶，英文：Liquid Crystal On Silicon；縮寫：LCOS)上的圖像經(jīng)過三片全息光柵耦合至光波導，通過三片光波導分別傳輸，最后在人眼正前方通過相應的全息光柵耦合輸出，投影至人眼，并且以多層光波導的方式實現(xiàn)彩色投影。

現(xiàn)如今，光波導在增強現(xiàn)實技術(shù)中的應用越發(fā)的深入，為了制造波導表面浮雕納米結(jié)構(gòu)，研究人員提出了壓印、刻蝕、曝光等方法，然而在實際制造過程中，如納米壓印方法，雖然可以大批量的制造波導鏡片，但是受限于當前壓印膠折射率未能匹配于波導基底，導致其顯示質(zhì)量受到影響,降低顯示分辨率。

如圖1納米結(jié)構(gòu)折射率與波導基底折射率不匹配情況下的光線示意圖所示：圖中高折射率基底11上設有低折射率材質(zhì)的納米結(jié)構(gòu)12，入射光A以某一入射角度入射，因基底11與納米結(jié)構(gòu)12的折射率有差值，其衍射光線走向為非標準光線B，但若是基底11與納米結(jié)構(gòu)12的折射率一致，其衍射光線走向為標準光線C。

因此，基底與納米材料的折射率不匹配會使得實際衍射光線走向不是標準光線，致使衍射角發(fā)生較大偏差，波導基底經(jīng)納米結(jié)構(gòu)傳導光線的能力發(fā)生偏差，因光線偏離而帶來圖像顯示朦朧及光線串擾等問題。

請繼續(xù)參考圖2，為光波導的視場傳導示意圖：光線1(P)和光線2(Q)以入射角度θ入射波導鏡片表面，α和β分別為光線1和光線2的衍射角度，n為波導和納米結(jié)構(gòu)折射率，d為波導鏡片厚度，根據(jù)光線衍射公式1和公式2：

d*1*sinθ-d*n*sinα＝-λ ①

d*1*sinθ+d*n*sinα＝λ ②

考慮衍射角在波導內(nèi)全反射，通過計算得出公式3：

n＞2sinθ+1 ③

由公式3可以看出，視場角與折射率密切相關(guān)，即若納米結(jié)構(gòu)折射率不與波導匹配，或遠小于波導折射率，則會限制所能實現(xiàn)的視場角。

由上述可知，利用平面光波導原理實現(xiàn)光學透射式的增強現(xiàn)實的顯示方案中，納米結(jié)構(gòu)折射率與波導基底折射率不匹配會導致諸多顯示問題。

因此，亟需提出一種新的技術(shù)方案來解決上述問題，推動平面光波導增強現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種浮雕型波導結(jié)構(gòu)的制作方法，采用的技術(shù)方案是：

一種浮雕型波導結(jié)構(gòu)的制作方法，包括：

提供基底，該基底作為浮雕型波導結(jié)構(gòu)的波導載體；

在所述基底上形成光柵材質(zhì)層；