JP2018538582A - 光を再指向させるためのメタ表面および製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、米国仮特許出願第62/252,315号、出願日2015年11月6日、発明の名称 “METASURFACES FOR REDIRECTING LIGHT AND METHODS FOR FABRICATING”および米国仮特許出願第62/252,929号、出願日2015年11月9日、発明の名称 “METASURFACES FOR REDIRECTING LIGHT AND METHODS FOR FABRICATING”の優先権の利益を主張するものである。これらの優先権出願の各々の全体は、参照により本明細書中に援用される。
本願はまた、米国出願第14/331,218号(Magic Leap管理番号第20020.00号)、米国出願第14/641,376号(Magic Leap管理番号第20014.00号)、米国仮出願第62/012,273号(Magic Leap管理番号第30019.00号)、米国仮出願第62/005,807 号(Magic Leap管理番号30016.00号)の各々の全体を参照により本明細書中に援用する。
本明細書に開示される種々の実施形態は、概して、ディスプレイシステムとして実装されてもよい。いくつかの実施形態では、ディスプレイシステムは、アイウェア(例えば、それらは、ウェアラブルである)の形態をとり、これは、有利には、より没入型のVRまたはAR体験を提供し得る。例えば、複数の深度平面を表示するための導波管、例えば、導波管のスタック(深度平面毎に、1つの導波管または導波管のセット)を含有するディスプレイが、ユーザまたは視認者の眼の正面に位置付けられて装着されるように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、複数の導波管、例えば、視認者の眼毎に1つの導波管の2つのスタックが、異なる画像を各眼に提供するために利用されてもよい。
図10Aは、いくつかの実施形態による、メタ表面の実施例を図示する。基板2000は、メタ表面2010が配置される、表面2000aを有する。メタ表面2010は、複数のレベルの光学透過性材料を含む。図示されるように、いくつかの実施形態では、メタ表面は、それぞれ、第1および第2のレベル2012、2014を有する、バイレベル構造である。第1のレベル2012は、第1の光学透過性材料から形成される複数の突出部2020と、突出部間の第2の光学透過性材料の塊2030aとを含む。第2のレベル2014は、突出部上にあって(第1のレベルによって基板から離間および分離される)、突出部2020上に形成される第2の光学透過性材料の第2のレベルの塊2030bを含む。突出部2020は、ページの内外に側方に伸長し、近隣突出部間にトレンチを画定する、***(またはナノワイヤ)であってもよい。図示されるように、第2のレベル2014では、第2の光学透過性材料の塊2030bは、突出部2020の表面上に局所化され、第2の光学透過性材料の他の局所化された堆積物(または平坦域)から離間された材料の平坦域を形成してもよい。
Claims (55)
- 光学導波管を形成するための方法であって、前記方法は、
メタ表面を形成するステップ
を含み、
前記メタ表面を形成するステップは、
光学透過性基板を覆って光学透過性レジスト層を提供するステップと、
突出部および介在間隙を備えるパターンで前記レジストをパターン化するステップであって、前記突出部は、10nm〜600nmの範囲内のピッチを有する、ステップと、
光学透過性材料を前記突出部上および前記突出部間の間隙の中に堆積させるステップと
を含む、方法。 - 前記光学透過性材料は、非晶質である、請求項1に記載の方法。
- 前記光学透過性材料を堆積させるステップは、前記光学透過性材料の離間された平坦域を前記突出部の上方に形成する、請求項1に記載の方法。
- 前記光学透過性材料は、前記パターン化されたレジストまたは前記基板のいずれよりも高い屈折率を有する、請求項1に記載の方法。
- 前記光学透過性材料の屈折率は、1.7より高い、請求項4に記載の方法。
- 前記光学透過性材料は、レジストである、請求項4に記載の方法。
- 前記光学透過性基板は、導波管である、請求項1に記載の方法。
- 前記レジストをパターン化するステップは、前記パターンを前記レジストの中にインプリントするステップを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記光学透過性材料を堆積させるステップは、前記光学透過性材料を前記パターン化されたレジスト上にスピンコーティングするステップを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記光学透過性材料を堆積させるステップは、前記光学透過性材料の共形堆積または指向性堆積を行うステップを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記共形堆積は、前記光学透過性材料の化学蒸着または原子層堆積を含む、請求項10に記載の方法。
- 前記指向性堆積は、前記光学透過性材料の蒸発またはスパッタリングを含む、請求項10に記載の方法。
- 前記全幅は、300〜500nmの範囲内である、請求項1に記載の方法。
- 光学透過性材料を堆積させるステップは、前記光学透過性材料を前記突出部の上方に10nm〜1μmの厚さまで堆積させる、請求項1に記載の方法。
- 前記突出部は、2つのレベルにおける段を含む、請求項1に記載の方法。
- ディスプレイシステムであって、
導波管と、
前記導波管の表面上に配置される、光内部結合光学要素であって、前記光内部結合光学要素は、マルチレベルメタ表面を備え、前記マルチレベルメタ表面は、
あるピッチを有し、第1の光学透過性材料から形成される、複数の離間された突出部と、
前記離間された突出部にわたり、かつその間にある、第2の光学透過性材料と
を備える、光内部結合光学要素と
を備える、ディスプレイシステム。 - 前記突出部のピッチは、前記導波管の表面を横断して変動する、請求項16に記載のディスプレイシステム。
- 画像情報を備える光を前記導波管の中に投入するように構成される、画像投入デバイスをさらに備える、請求項16に記載のディスプレイシステム。
- 前記導波管は、導波管のスタックのうちの1つであり、前記導波管のスタックはそれぞれ、関連付けられたマルチレベルメタ表面を備える、請求項16に記載のディスプレイシステム。
- 前記導波管のうちの少なくともいくつかの関連付けられたマルチレベルメタ表面は、前記導波管のその他の関連付けられたマルチレベルメタ表面と異なる波長範囲の光を再指向するように構成される、請求項19に記載のディスプレイシステム。
- 前記第1の光学透過性材料は、レジストを備える、請求項16に記載のディスプレイシステム。
- 各突出部および直近突出部間の空間は、10〜600nmの全幅を画定する、請求項16に記載のディスプレイシステム。
- 前記第2の光学透過性材料は、前記離間された平坦域を前記突出部にわたって形成する、請求項16に記載のディスプレイシステム。
- 前記第1および第2の光学透過性材料は、非晶質である、請求項16に記載のディスプレイシステム。
- 前記第2の光学透過性材料は、前記第1の光学透過性材料または前記導波管を形成する材料のいずれよりも高い屈折率を有する、請求項16に記載のディスプレイシステム。
- 前記第2の光学透過性材料は、1.7を上回る屈折率を有する、請求項25に記載のディスプレイシステム。
- 前記光学透過性材料は、半導体を備える、請求項25に記載のディスプレイシステム。
- 前記光学透過性材料は、シリコンを備える、請求項27に記載のディスプレイシステム。
- 前記光学透過性材料は、窒化ケイ素または炭化ケイ素を備える、請求項28に記載のディスプレイシステム。
- 前記光学透過性材料は、酸化物を備える、請求項25に記載のディスプレイシステム。
- 前記光学透過性材料は、金属酸化物を備える、請求項25に記載のディスプレイシステム。
- 前記光学透過性材料は、酸化チタン、酸化ジルコニウム、または酸化亜鉛を備える、請求項31に記載のディスプレイシステム。
- 前記メタ表面は、バイレベルメタ表面である、請求項16に記載のディスプレイシステム。
- 前記メタ表面は、トライレベルまたはより高いレベルのメタ表面である、請求項16に記載のディスプレイシステム。
- ディスプレイシステムであって、
導波管と、
前記導波管の表面上に配置される、光外部結合光学要素であって、前記光外部結合光学要素は、マルチレベルメタ表面を備え、前記マルチレベルメタ表面は、
あるピッチを有し、第1の光学透過性材料から形成される、複数の離間された突出部と、
前記離間された突出部にわたり、かつその間にある、第2の光学透過性材料と
を備える、光外部結合光学要素と
を備える、ディスプレイシステム。 - 前記突出部のピッチは、前記導波管の表面を横断して変動する、請求項35に記載のディスプレイシステム。
- 画像情報を備える光を前記導波管の中に投入するように構成される、画像投入デバイスをさらに備える、請求項35に記載のディスプレイシステム。
- 前記導波管は、導波管のスタックのうちの1つであり、前記導波管のスタックはそれぞれ、関連付けられたマルチレベルメタ表面を備える、請求項35に記載のディスプレイシステム。
- 前記導波管のうちの少なくともいくつかの関連付けられたマルチレベルメタ表面は、前記導波管のその他の関連付けられたマルチレベルメタ表面と異なる波長範囲の光を再指向するように構成される、請求項38に記載のディスプレイシステム。
- 前記導波管の表面上に配置される、光内部結合光学要素をさらに備え、前記光内部結合光学要素および光外部結合光学要素は両方とも、マルチレベルメタ表面を備える、請求項35に記載のディスプレイシステム。
- 各突出部および直近突出部間の空間は、200〜500nmの全幅を画定する、請求項35に記載のディスプレイシステム。
- 前記第2の光学透過性材料は、前記離間された平坦域を前記突出部にわたって形成する、請求項35に記載のディスプレイシステム。
- 前記第1および第2の光学透過性材料は、非晶質である、請求項35に記載のディスプレイシステム。
- 前記第1の光学透過性材料は、ナノインプリントレジストである、請求項35に記載のディスプレイシステム。
- 前記第2の光学透過性材料は、前記第1の光学透過性材料または前記導波管を形成する材料のいずれよりも高い屈折率を有する、請求項35に記載のディスプレイシステム。
- 前記第2の光学透過性材料は、1.7を上回る屈折率を有する、請求項45に記載のディスプレイシステム。
- 前記光学透過性材料は、半導体を備える、請求項46に記載のディスプレイシステム。
- 前記光学透過性材料は、シリコンを備える、請求項47に記載のディスプレイシステム。
- 前記光学透過性材料は、窒化ケイ素または炭化ケイ素を備える、請求項48に記載のディスプレイシステム。
- 前記光学透過性材料は、酸化物を備える、請求項46に記載のディスプレイシステム。
- 前記光学透過性材料は、金属酸化物を備える、請求項50に記載のディスプレイシステム。
- 前記光学透過性材料は、酸化チタン、酸化ジルコニウム、または酸化亜鉛を備える、請求項51に記載のディスプレイシステム。
- 前記導波管は、1.6またはより高い屈折率を有する材料から形成される、請求項35に記載のディスプレイシステム。
- 前記突出部は、単一レベル構造である、請求項35に記載のディスプレイシステム。
- 前記突出部は、段付きマルチレベル構造である、請求項35に記載のディスプレイシステム。
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