JP7203927B2 - 仮想および拡張現実システムおよび方法 - Google Patents
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Description
本願は、米国特許法§119(e)のもと、2015年6月15日に出願された米国仮特許出願第62/175994号および2015年6月16日に出願された米国仮特許出願第62/180551号の優先権の利益を主張する。上記出願の各々は、それらの全体が参照によって本明細書に援用される。
本願は、以下の米国特許および特許出願の各々の全体を参照によって援用する:2002年1月1日発行の米国特許第6,334,960号(発明の名称「Step and Flash Imprint Technology」)、2005年3月29日発行の米国特許第6,873,087号(発明の名称「High-Precision Orientation, Alignment and Gap control Stages for Imprint Lithography Processes」)、2005年5月31日発行の米国特許第6,900, 881号(発明の名称「Step and Repeat Imprint Lithography」)、2006年7月4日発行の米国特許第7,070,405号(発明の名称「Alignment Systems for Imprint Lithography」)、2006年10月17日発行の米国特許第7,122,482号(発明の名称「Methods for Fabricating Patterned Features Utilizing Imprint Lithography」)、2006年11月28日発行の米国特許第7,140,861号(発明の名称「Compliant Hard Template for UV Imprinting」)、2011年12月13日発行の米国特許第8,076,386号(発明の名称「Materials for Imprint Lithography」)、2006年8月29日発行の米国特許第7,098,572号(発明の名称「Apparatus to Control Displacement of a Body Spaced Apart from a Surface」)、2015年3月7日出願の米国特許出願第14/641,376号、2014年11月27日出願の米国特許出願第14/555,585号、2015年4月18日出願の米国特許出願第14/690,401号、2014年3月14日出願の米国特許出願第14/212,961号、2014年7月14日出願の米国特許出願第14/331,218号。
本開示は、仮想現実および拡張現実結像および可視化システムに関する。
現代のコンピューティングおよびディスプレイ技術は、いわゆる「仮想現実」または「拡張現実」体験のためのシステムの開発を促進しており、デジタル的に再現された画像またはその一部が、現実であるように見えるまたは現実として知覚され得る様式でユーザに提示される。仮想現実(すなわち「VR」)シナリオは、典型的には、他の実際の実世界の視覚的入力に対する透明性を伴わずに、デジタルまたは仮想画像情報の提示を伴い、拡張現実(すなわち「AR」)シナリオは、典型的には、ユーザの周囲の実際の世界の可視化に対する拡張としてのデジタルまたは仮想画像情報の提示を伴う。例えば、図1を参照すると、拡張現実場面(1)が、描写されており、AR技術のユーザには、背景における人々、木々、建物を特徴とする実世界の公園のような設定(6)と、コンクリートプラットフォーム(1120)とが見える。これらのアイテムに加え、AR技術のユーザはまた、実世界プラットフォーム(1120)上に立っているロボット像(1110)と、マルハナバチの擬人化のように見える、飛んでいる漫画のようなアバタキャラクタ(2)とを「見ている」と知覚するが、これらの要素(2、1110)は、実世界には存在しない。ヒトの視知覚系は複雑であるため、他の仮想世界画像要素または実世界画像要素との間における仮想画像要素の快適で、自然のような感覚で、かつ豊かな提示を促進する、VRまたはAR技術の生成は、困難である。
本発明は、例えば、以下を提供する。
(項目1)
液晶デバイスを製造する方法であって、前記方法は、
液晶材料の層を基板上に堆積することと、
インプリントテンプレートを使用して前記液晶材料の層上にパターンをインプリントすることであって、それによって、前記液晶材料の分子が前記パターンに自己整合される、ことと
を含む、方法。
(項目2)
前記液晶材料の屈折率より低い屈折率を有する材料の層を堆積することをさらに含む、項目1に記載の方法。
(項目3)
低屈折率材料の前記層は、平坦化テンプレートを使用して平坦化層として構成される、項目2に記載の方法。
(項目4)
前記インプリントテンプレートは、表面起伏特徴を含む、項目1に記載の方法。
(項目5)
前記インプリントテンプレートは、約20nm~約1ミクロンのサイズを有する特徴を含む、項目1に記載の方法。
(項目6)
前記インプリントテンプレートは、約10nm~約200nmのサイズを有する特徴を含む、項目1に記載の方法。
(項目7)
前記インプリントテンプレートは、PBPE構造を含む、項目1に記載の方法。
(項目8)
前記液晶デバイスは、メタ表面を含む、項目1に記載の方法。
(項目9)
前記液晶デバイスは、メタ材料を備える、項目1に記載の方法。
(項目10)
前記インプリントテンプレートは、格子アレイを含む、項目1に記載の方法。
(項目11)
前記インプリントテンプレートは、曲線溝または弧を含む、項目1に記載の方法。
(項目12)
液晶材料の層を堆積することは、前記液晶材料の層をジェット堆積することを含む、項目1に記載の方法。
(項目13)
前記液晶材料の層にわたって液晶材料の付加的層を堆積することをさらに含む、項目1に記載の方法。
(項目14)
前記液晶材料の付加的層は、前記液晶材料の層のパターンに自己整合される、項目13に記載の方法。
(項目15)
パターンが前記液晶材料の付加的層上にインプリントされる、項目13に記載の方法。
(項目16)
前記液晶材料の付加的層上にインプリントされたパターンは、前記液晶材料の層上にインプリントされたパターンと異なる、項目15に記載の方法。
(項目17)
前記液晶材料の層上にインプリントされたパターンは、第1の波長に作用するように構成され、前記液晶材料の付加的層上にインプリントされたパターンは、第2の波長に作用するように構成される、項目15に記載の方法。
(項目18)
液晶デバイスを製造する方法であって、前記方法は、
レジストの層を基板上に堆積することと、
インプリントテンプレートを使用して前記レジスト層上にパターンをインプリントすることと、
液晶材料の層を前記パターン化されたレジスト層上に堆積することであって、それによって、前記液晶材料の分子が前記パターンに自己整合される、ことと
を含む、方法。
(項目19)
レジストの層を堆積することは、前記レジスト層をジェット堆積することを含む、項目18に記載の方法。
(項目20)
前記インプリントテンプレートは、表面起伏特徴を含む、項目18に記載の方法。
(項目21)
前記インプリントテンプレートは、約10nm~約200nmのサイズを有する特徴を含む、項目18に記載の方法。
(項目22)
前記インプリントテンプレートは、約20nm~約1ミクロンのサイズを有する特徴を含む、項目18に記載の方法。
(項目23)
前記インプリントテンプレートは、PBPE構造を含む、項目18に記載の方法。
(項目24)
前記液晶デバイスは、メタ表面を含む、項目18に記載の方法。
(項目25)
前記液晶デバイスは、メタ材料を備える、項目18に記載の方法。
(項目26)
前記インプリントテンプレートは、格子アレイを含む、項目18に記載の方法。
(項目27)
前記インプリントテンプレートは、曲線溝または弧を含む、項目18に記載の方法。
(項目28)
液晶材料の層を堆積することは、前記液晶材料の層をジェット堆積することを含む、項目18に記載の方法。
(項目29)
前記液晶材料の層にわたって液晶材料の付加的層を堆積することをさらに含む、項目18に記載の方法。
(項目30)
前記液晶材料の付加的層は、前記液晶材料の層のパターンに自己整合される、項目18に記載の方法。
(項目31)
パターンが、前記液晶材料の付加的層上にインプリントされる、項目18に記載の方法。
(項目32)
前記液晶材料の付加的層上にインプリントされたパターンは、前記液晶材料の層上にインプリントされたパターンと異なる、項目31に記載の方法。
(項目33)
前記液晶材料の層上にインプリントされたパターンは、第1の波長に作用するように構成され、前記液晶材料の付加的層上にインプリントされたパターンは、第2の波長に作用するように構成される、項目31に記載の方法。
(項目34)
偏光子を製造する方法であって、前記方法は、
ポリマーを備える光学的に透過性の材料の層を基板上に堆積することと、
インプリントテンプレートを使用して前記ポリマー層上にパターンをインプリントすることと、
偏光子材料の溶液を前記パターン化されたポリマー層上に堆積することと
を含む、方法。
(項目35)
前記偏光子材料の溶液を前記パターン化されたポリマー層上に堆積することは、前記偏光子材料の溶液を前記パターン化されたポリマー層上にジェット堆積することを含む、項目34に記載の方法。
(項目36)
偏光子材料の溶液を前記パターン化されたポリマー層上に堆積することは、前記偏光子材料の溶液を前記パターン化されたポリマー層上にスピンコーティングすることを含む、項目34に記載の方法。
(項目37)
偏光子材料は、溶媒中のヨウ素および二色性染料の溶液を備える、項目34に記載の方法。
(項目38)
前記偏光子は、少なくとも47%の透過率を有する、項目34に記載の方法。
(項目39)
PBPE構造を備える液晶偏光格子の層を備える液晶デバイス。
(項目40)
PBPE構造を備える液晶偏光格子の別の層をさらに備える、項目39に記載の液晶デバイス。
(項目41)
ディスプレイシステムの導波路内に含まれる、項目39に記載の液晶デバイス。
(項目42)
多重化された光流からの少なくとも1つの光流を前記導波路の中に選択的に内部結合し、前記多重化された光流からの1つまたは複数の他の光流を伝送するように構成される、項目41に記載の液晶デバイス。
(項目43)
前記導波路は、頭部搭載型ディスプレイの接眼レンズ内に含まれる、項目41に記載の液晶デバイス。
(項目44)
PBPE構造を含む光学デバイスを製造する方法であって、前記方法は、
入射光を伝送および/または反射させることが可能な材料の層を基板上に配置することと、
PBPE構造を含むパターンを前記材料上にインプリントすることと
を含む、方法。
(項目45)
前記材料は、液晶を備える、項目44に記載の方法。
(項目46)
前記材料を配置することは、前記材料を前記基板上にジェット堆積することを含む、項目44に記載の方法。
(項目47)
パターンをインプリントすることは、PBPE構造を含むインプリントテンプレートを使用して前記材料上にパターンをインプリントすることを含む、項目44に記載の方法。
(項目48)
前記材料上にインプリントされたパターンは、光の1つまたは複数の波長に選択的に作用するように構成される、項目44に記載の方法。
(項目49)
メタ表面を含む光学デバイスを製造する方法であって、前記方法は、
入射光を伝送および/または反射させることが可能な材料の層を基板上に配置することと、
メタ表面を含むパターンを前記材料上にインプリントすることと
を含む、方法。
(項目50)
前記材料は、液晶を備える、項目49に記載の方法。
(項目51)
前記材料を配置することは、前記材料を前記基板上にジェット堆積することを含む、項目49に記載の方法。
(項目52)
パターンをインプリントすることは、メタ表面を含むインプリントテンプレートを使用して前記材料上にパターンをインプリントすることを含む、項目49に記載の方法。
(項目53)
前記材料上にインプリントされたパターンは、光の1つまたは複数の波長に選択的に作用するように構成される、項目49に記載の方法。
(項目54)
液晶デバイスを製造する方法であって、前記方法は、
層を基板上に堆積することと、
インプリントテンプレートを使用して前記層上にパターンをインプリントすることと、
液晶材料の層を前記パターン化された層上に堆積することであって、それによって、前記液晶材料の分子が前記パターンに自己整合される、ことと
を含む、方法。
(項目55)
前記層は、レジスト層を備える、項目54に記載の方法。
(項目56)
層を堆積することは、前記層をジェット堆積することを含む、項目54に記載の方法。
(項目57)
前記インプリントテンプレートは、表面起伏特徴を含む、項目54に記載の方法。
(項目58)
前記インプリントテンプレートは、約10nm~約200nmのサイズを有する特徴を含む、項目54に記載の方法。
(項目59)
前記インプリントテンプレートは、約20nm~約1ミクロンのサイズを有する特徴を含む、項目54に記載の方法。
(項目60)
前記インプリントテンプレートは、PBPE構造またはメタ表面を含む、項目54に記載の方法。
(項目61)
前記インプリントテンプレートは、格子アレイを含む、項目54に記載の方法。
(項目62)
前記インプリントテンプレートは、曲線溝または弧を含む、項目54に記載の方法。
(項目63)
液晶材料の層を堆積することは、前記液晶材料の層をジェット堆積することを含む、項目54に記載の方法。
(項目64)
前記液晶材料の層にわたって液晶材料の付加的層を堆積することをさらに含む、項目54に記載の方法。
(項目65)
前記液晶材料の付加的層は、前記液晶材料の層のパターンに自己整合される、項目54に記載の方法。
(項目66)
パターンが、前記液晶材料の付加的層上にインプリントされる、項目54に記載の方法。
(項目67)
前記液晶材料の付加的層上にインプリントされたパターンは、前記液晶材料の層上にインプリントされたパターンと異なる、項目66に記載の方法。
(項目68)
前記液晶材料の層上にインプリントされたパターンは、第1の波長に作用するように構成され、前記液晶材料の付加的層上にインプリントされたパターンは、第2の波長に作用するように構成される、項目66に記載の方法。
(項目69)
液晶デバイスであって、
基板と、
前記基板に隣接する第1の表面および前記第1の表面と反対の第2の表面を有する液晶材料の層と、
前記第2の表面上の複数の特徴であって、前記複数の特徴は、約10nm~約200nmのサイズを有する、複数の特徴と
を備える、液晶デバイス。
(項目70)
前記複数の特徴は、PBPE構造を備える、項目69に記載の液晶デバイス。
(項目71)
前記複数の特徴は、メタ表面を備える、項目69に記載の液晶デバイス。
(項目72)
前記複数の特徴は、メタ材料を備える、項目69に記載の液晶デバイス。
(項目73)
前記複数の特徴は、偏光格子として構成される、項目69に記載の液晶デバイス。
(項目74)
ディスプレイシステムの導波路とともに含まれる、項目69に記載の液晶デバイス。
(項目75)
多重化された光流からの少なくとも1つの光流を前記導波路の中に選択的に内部結合し、前記多重化された光流からの1つまたは複数の他の光流を伝送するように構成される、項目74に記載の液晶デバイス。
(項目76)
頭部搭載型ディスプレイの接眼レンズとともに含まれる、項目69に記載の液晶デバイス。
(項目77)
液晶デバイスであって、
基板と、
前記基板に隣接する第1の表面および前記第1の表面と反対の第2の表面を有する材料であって、前記材料は、約10nm~約200nmのサイズを有する前記第2の表面上の複数の特徴を備える、材料と、
前記材料の前記第2の表面上の液晶材料と
を備える、液晶デバイス。
(項目78)
前記材料は、レジストを備える、項目77に記載の液晶デバイス。
(項目79)
前記複数の特徴は、メタ表面を備える、項目77に記載の液晶デバイス。
(項目80)
前記複数の特徴は、メタ材料を備える、項目77に記載の液晶デバイス。
(項目81)
ディスプレイシステムの導波路とともに含まれる、項目77に記載の液晶デバイス。
(項目82)
多重化された光流からの少なくとも1つの光流を前記導波路の中に選択的に内部結合し、前記多重化された光流からの1つまたは複数の他の光流を伝送するように構成される、項目81に記載の液晶デバイス。
(項目83)
頭部搭載型ディスプレイの接眼レンズとともに含まれる、項目77に記載の液晶デバイス。
本明細書に開示される実施形態は、概して、ディスプレイシステムを含む光学システムを含む。いくつかの実施形態では、ディスプレイシステムは、装着可能であり、ディスプレイシステムは、有利なことに、より没入型のVRまたはAR体験を提供し得る。例えば、導波路のスタックを含むディスプレイは、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、視認者の眼に1つずつの導波路の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。
再び図6を参照すると、導波路(182、184、186、188、または190)毎の専用画像投入デバイス(200、202、204、206、または208)の利用は、機械的に複雑であり得、画像投入デバイスおよびその関連接続の全てを収容するために大容積を要求し得る。より小さい形状因子が、装着可能ディスプレイ等のいくつかの用途のために望ましくあり得る。
Claims (19)
- 液晶デバイスを製造する方法であって、前記方法は、
基板上に液晶材料の層を堆積することと、
インプリントテンプレートを使用して前記液晶材料の層上にパターンをインプリントすることであって、それによって、前記液晶材料の分子が前記パターンに自己整合される、ことと
を含み、前記基板は、導波路であり、前記液晶材料の前記層を堆積することおよび前記層上に前記パターンをインプリントすることは、液晶内部結合光学要素を形成する、方法。 - 前記液晶材料の屈折率より低い屈折率を有する材料の層を堆積することをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記液晶材料の屈折率より低い屈折率を有する材料の前記層は、平坦化テンプレートを使用して平坦化層として構成される、請求項2に記載の方法。
- 前記インプリントテンプレートは、表面起伏特徴を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記インプリントテンプレートは、PBPE構造を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記液晶デバイスは、メタ表面を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記液晶デバイスは、メタ材料を備える、請求項1に記載の方法。
- 前記インプリントテンプレートは、格子アレイを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記インプリントテンプレートは、曲線溝または弧を含む、請求項1に記載の方法。
- 液晶材料の層を堆積することは、前記液晶材料の層をジェット堆積することを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記液晶材料の層にわたって液晶材料の付加的層を堆積することをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記液晶材料の付加的層は、前記液晶材料の層の前記パターンに自己整合される、請求項11に記載の方法。
- パターンが、前記液晶材料の付加的層上にインプリントされる、請求項11に記載の方法。
- 前記液晶材料の付加的層上にインプリントされた前記パターンは、前記液晶材料の層上にインプリントされた前記パターンと異なる、請求項13に記載の方法。
- 前記液晶材料の層上にインプリントされた前記パターンは、第1の波長に作用するように構成され、前記液晶材料の付加的層上にインプリントされた前記パターンは、第2の波長に作用するように構成される、請求項13に記載の方法。
- 前記インプリントテンプレートは、積層幾何学形状を有するインプリントパターンを備える、請求項1に記載の方法。
- 前記インプリントパターンは、3つの層を備える、請求項16に記載の方法。
- 前記液晶材料の前記層上に前記パターンをインプリントした後、前記液晶材料を不動態化プロセスにさらすことによって、前記液晶材料の前記分子を不動態化することをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記不動態化プロセスは、硬化を含む、請求項18に記載の方法。
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