JP7498191B2 - 高屈折率材料を伴う導波管およびその加工方法 - Google Patents

高屈折率材料を伴う導波管およびその加工方法 Download PDF

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Description

本開示は、拡張現実結像および可視化システムを含む、光学システムに関する。
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、またはそのように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過性を伴わずに、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。複合現実、すなわち、「ＭＲ」シナリオは、一種のＡＲシナリオであって、典型的には、自然世界の中に統合され、それに応答する、仮想オブジェクトを伴う。例えば、ＭＲシナリオは、実世界内のオブジェクトによってブロックされて見える、または別様にそれと相互作用するように知覚される、ＡＲ画像コンテンツを含んでもよい。
図１を参照すると、拡張現実場面１０が、描写されている。ＡＲ技術のユーザには、人々、木々、背景における建物、コンクリートプラットフォーム３０を特徴とする、実世界公園状設定２０が見える。ユーザはまた、実世界プラットフォーム３０上に立っているロボット像４０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５０等の「仮想コンテンツ」とが「見える」と知覚する。これらの要素５０、４０は、実世界には存在しないという点で、「仮想」である。ヒトの視知覚系は、複雑であって、他の仮想または実世界画像要素の中で仮想画像要素の快適で、自然な感覚で、かつ豊かな提示を促進する、ＡＲ技術を生産することは、困難である。
本明細書に開示されるシステムおよび方法は、ＡＲまたはＶＲ技術に関連する種々の課題に対処する。
頭部搭載型ディスプレイシステムは、光をユーザの眼に投影し、拡張現実画像コンテンツをユーザの視野内に表示するように構成されてもよい。頭部搭載型ディスプレイシステムは、ユーザの頭部上に支持されるように構成される、フレームを含んでもよい。頭部搭載型ディスプレイシステムはまた、フレーム上に配置される、接眼レンズを含んでもよい。接眼レンズの少なくとも一部は、透明である、および／または透明部分が、ユーザの正面の環境からの光をユーザの眼に透過させ、ユーザの正面のその環境のビューを提供するように、ユーザが頭部搭載型ディスプレイを装着すると、ユーザの眼の正面の場所に配置されてもよい。接眼レンズは、光をユーザの眼の中に指向し、拡張現実画像コンテンツを形成するように配置される、１つ以上の導波管を含でもよい。
頭部搭載型ディスプレイシステムの種々の実施形態は、少なくとも１つの瞳またはサブ瞳内に複数の色または波長の範囲（例えば、２つまたは３つの色または波長の範囲）を有する、光（例えば、画像光）を出力する、少なくとも１つの瞳またはサブ瞳を有する、プロジェクタを備える。複数の波長の範囲内の異なる色または波長は、１つ以上の色または波長を含んでもよい。いくつかの実施形態では、頭部搭載型ディスプレイシステムは、相互にわたってスタックされ、プロジェクタの少なくとも１つの瞳から出力された複数の色または波長の範囲を有する光を受け取るように構成される、複数の導波管を備える、導波管アセンブリを備える。複数の導波管内の異なる導波管は、プロジェクタの瞳から出力された光からの色または複数の波長の範囲のうちの１つの光を内部結合するように構成される、内部結合光学要素を備えてもよい。比較的に高屈折率（例えば、ガラスの屈折率を上回る屈折率および／または約１．８を上回るまたはそれに等しい屈折率）を伴う材料から成る、１つ以上の導波管は、有利なこととして、ガラスおよび／または約１．８未満の屈折率を伴う材料から成る導波管と比較して、視野を拡大することができる。加えて、ディスプレイデバイスの種々の実施形態では、光の異なる色または波長（例えば、光の赤色、緑色、および／または青色波長）が、比較的に高屈折率（例えば、ガラスの屈折率を上回る屈折率および／または約１．８を上回るまたはそれに等しい屈折率）を伴う材料から成る、単一導波管の中に内部結合されることができる。１つ以上の実施形態では、２つ以上の色（例えば、２つまたは３つの色）が、比較的に高屈折率を伴う材料から成る、単一導波管の中に結合され、その中を伝搬し、高視野（例えば、約１．８以上の屈折率）を維持することができる。故に、本願で検討されるディスプレイデバイスの種々の実施形態は、ガラスの屈折率を上回る屈折率を伴う材料から成る、１つ以上の導波管を含む。例えば、本願で検討されるディスプレイデバイスの種々の実施形態における１つ以上の導波管は、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）、ダイヤモンド、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、および約１．８以上の屈折率と、０．００１未満の吸収係数とを有する、他の類似材料から成ることができる。種々の実施形態では、本願で検討されるディスプレイデバイスの種々の実施形態における１つ以上の導波管は、可視光に対して透明であって、ガラスの屈折率を上回る屈折率を有する、材料から成ることができる。本願はまた、例えば、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、ダイヤモンド、および他の類似材料等、可視光に対して透明であって、ガラスの屈折率を上回る屈折率を有する材料から成る、導波管の１つ以上の表面上に、格子を加工するシステムおよび方法を説明する。硬度係数（例えば、約９～１０Ｍｏｈｓ）を有する、ダイヤモンドおよびＳｉＣ等の材料から成る、導波管は、引掻抵抗性および／または壊れ難い付加的利点を有することができる。いくつかの実装では、導波管およびその中に形成される格子は、ｘ－カットニオブ酸リチウムから成る。
本明細書に開示されるシステム、方法、およびデバイスはそれぞれ、いくつかの革新的側面を有し、そのうちのいずれのものも、本明細書に開示される望ましい属性を単独で責任を担わない。種々の例示的システムおよび方法が、下記に提供される。
（実施例）
（実施例Ｉ）
実施例１：回折光学要素を製造する方法であって、
可視光に対して透明である、２．０を上回る屈折率を有する材料から成る、基板を提供するステップと、
パターン化可能層を基板の表面にわたって配置するステップと、
パターンをパターン化可能層上に形成するステップであって、パターンは、異なる高さを伴う、複数の表面レリーフ特徴を備える、ステップと、
基板の表面をパターン化可能層を通してエッチングし、構造を基板の表面上に加工するステップであって、該構造は、可視光を回折するように構成される、回折特徴を備える、ステップと、
を含む、方法。
実施例２：透明材料は、ＬｉＮｂＯ３、ＬｉＴａＯ３、またはＢａＴｉＯ３のうちの少なくとも１つから成る、実施例１に記載の方法。
実施例３：透明材料は、Ｘ－カットＬｉＮｂＯ３ウエハを含む、実施例２に記載の方法。
実施例４：基板にわたって、基板とパターン化可能層との間の層を配置するステップをさらに含む、上記実施例のいずれかに記載の方法。
実施例５：基板とパターン化可能層との間の層は、誘電層から成る、実施例４に記載の方法。
実施例６：基板とパターン化可能層との間の層は、伝導層から成る、実施例４に記載の方法。
実施例７：基板とパターン化可能層との間の層は、透明酸化物から成る、実施例４、５、または６に記載の方法。
実施例８：基板とパターン化可能層との間の層は、伝導性酸化物から成る、実施例４または６に記載の方法。
実施例９：基板とパターン化可能層との間の層は、ＳｉＣ、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、またはＳｉＯ２のうちの少なくとも１つから成る、実施例４に記載の方法。
実施例１０：基板とパターン化可能層との間の層は、１．４５～３．５の屈折率を有する材料から成る、実施例４－９のいずれかに記載の方法。
実施例１１：基板とパターン化可能層との間の層は、２．０以上の屈折率を有する材料から成る、実施例４－９のいずれかに記載の方法。
実施例１２：基板とパターン化可能層との間の層は、静電荷を消散させるように構成される、材料から成る、実施例４、６、８、１０、または１１のいずれかに記載の方法。
実施例１３：パターン化可能層を配置するステップに先立って、基板にわたって、接着助長剤層を配置するステップをさらに含む、上記実施例のいずれかに記載の方法。
実施例１４：接着助長剤層は、１０ｎｍ以下である厚さを有する、実施例１３に記載の方法。
実施例１５：接着助長剤層は、パターン化可能層と共有結合するように構成される、実施例１３または１４に記載の方法。
実施例１６：接着助長剤層は、基板と架橋結合するように構成される、実施例１３または１４に記載の方法。
実施例１７：パターン化可能層は、２．０未満の屈折率を有する、上記実施例のいずれかに記載の方法。
実施例１８：パターン化可能層を配置するステップに先立って、基板の表面をイオン化装置に暴露するステップをさらに含む、上記実施例のいずれかに記載の方法。
実施例１９：イオン化装置は、バイポーラ清浄空気イオン化を備える、実施例１８に記載の方法。
実施例２０：イオン化装置は、正または負のイオンを備える、実施例１８に記載の方法。
実施例２１：荷電された表面を基板の表面に近づける、またはそれと接触させ、それによって、表面電荷を消散させるステップをさらに含む、上記実施例のいずれかに記載の方法。
実施例２２：基板を電気的に接地された搭載部上に搭載し、それによって、表面電荷を消散させるステップをさらに含む、上記実施例のいずれかに記載の方法。
実施例２３：金属層を基板にわたって堆積させ、それによって、表面電荷を消散させるステップをさらに含む、上記実施例のいずれかに記載の方法。
実施例２４：金属層は、イリジウム、クロム、またはニッケルから成る、実施例２３に記載の方法。
実施例２５：パターン化可能層を堆積させるステップは、表面にわたってパターン化可能層をジェット堆積させるステップを含む、上記実施例のいずれかに記載の方法。
実施例２６：パターン化可能層は、表面を横断して非均一に堆積され、パターン化可能層がより厚い、表面の領域は、パターン化可能層がより薄い、表面の領域より高い表面レリーフ特徴を生産する、上記実施例のいずれかに記載の方法。
実施例２７：基板の表面をエッチングするステップは、
パターン化可能層を、パターン化可能層をエッチングするように構成される、第１のエッチング液に暴露するステップを含む、上記実施例のいずれかに記載の方法。
実施例２８：基板の表面を第２のエッチング液に暴露するステップをさらに含み、第２のエッチング液は、基板をエッチングするように構成される、実施例２７に記載の方法。
実施例２９：基板上に配置される、誘電材料の層を、誘電材料の層をエッチングするように構成される、第２のエッチング液に暴露するステップをさらに含む、実施例２７に記載の方法。
実施例３０：基板の表面を、基板の材料をエッチングするように構成される、第３のエッチング液に暴露するステップをさらに含む、実施例２９に記載の方法。
実施例３１：該パターンを該パターン化可能層上に形成するステップは、パターンを該パターン化可能層内にインプリントするステップを含む、上記実施例のいずれかに記載の方法。
実施例３２：パターンをパターン化可能層上にインプリントするステップは、パターン化可能層とパターン化されたテンプレートを接触させるステップを含む、実施例３１に記載の方法。
実施例３３：該パターンを該パターン化可能層上に形成するステップは、フォトリソグラフィを使用してパターン化するステップを含む、上記実施例のいずれかに記載の方法。
実施例３４：該基板は、誘電体から成る、上記実施例のいずれかに記載の方法。
実施例３５：該パターン化可能層は、ポリマーから成る、上記実施例のいずれかに記載の方法。
実施例３６：該パターン化可能層は、レジストから成る、上記実施例のいずれかに記載の方法。
実施例３７：該パターン化可能層は、フォトレジストから成る、実施例３６に記載の方法。
実施例３８：回折光学要素を頭部搭載型ディスプレイ内に統合するステップをさらに含む、上記実施例のいずれかに記載の方法。
実施例３９：回折光学要素を製造する方法であって、
可視光に対して透明である、２．０を上回る屈折率を有する材料から成る、基板を提供するステップと、
基板の表面上の異なる領域にわたって、異なる量のパターン化可能材料を配置するステップと、
パターン化可能材料を通して、基板の表面をエッチングし、異なる高さを基板の表面上に有する、構造を加工し、それによって、回折特徴を形成するステップと、
を含む、方法。
実施例４０：より多くのパターン化可能材料を有する、表面の領域は、より少ないパターン化可能材料を有する、表面の領域より高い表面レリーフ特徴を生産する、実施例３９に記載の方法。
実施例４１：回折光学要素を製造する方法であって、
可視光に対して透明である、２．０を上回る屈折率を有する材料から成る、基板を提供するステップと、
基板の表面上の異なる側方に離間された領域にわたって、異なる組成のパターン化可能材料を配置するステップであって、異なる組成のパターン化可能材料は、異なるエッチング率のエッチング液を有する、ステップと、
エッチング液を用いて、パターン化可能材料を通して、基板の表面をエッチングし、異なる高さを基板の表面上に有する、構造を加工し、それによって、回折特徴を形成するステップと、
を含む、方法。
実施例４２：ディスプレイデバイスであって、
複数の導波管を備える、導波管スタックであって、複数の導波管のうちの少なくとも１つは、可視光に対して透明である、２．０を上回る屈折率を有する材料から成る、導波管スタック
を備え、
該複数の導波管のうちの少なくとも１つは、第１の主要表面と、第２の主要表面と、複数のより薄い縁とを備え、第１の主要表面は、異なる高さを有する、複数の回折特徴を備える、ディスプレイデバイス。
実施例４３：第２の主要表面は、第１の主要表面の複数の回折特徴からオフセットされた複数の回折特徴を備える、実施例４２に記載のディスプレイデバイス。
実施例４４：透明材料は、ＬｉＮｂＯ３、ＬｉＴａＯ３、ＳｉＣ、またはＴｉＯ２のうちの１つ以上のものを含む、実施例４２または４３に記載のディスプレイデバイス。
実施例４５：
ユーザの頭部上に支持されるように構成される、フレームと、
フレーム上に配置される、導波管スタックを備える、接眼レンズと、
をさらに備える、実施例４２－４４のいずれかに記載のディスプレイデバイス。
実施例４６：ディスプレイデバイスは、頭部搭載型ディスプレイを含む。
実施例４７：回折光学要素を製造する方法であって、
可視光に対して透明である、１．７９を上回る屈折率を有する材料から成る、基板を提供するステップと、
パターン化可能層を基板の表面にわたって配置するステップと、
パターン化可能層をパターン化するステップであって、パターンは、複数の特徴を備える、ステップと、
パターン化可能層を通して、基板の表面をエッチングし、構造を基板の表面上に加工するステップであって、構造は、可視光を回折するように構成される、回折特徴を備える、ステップと、
を含む、方法。
実施例４８：透明材料は、ＬｉＮｂＯ３または炭化ケイ素を含む、実施例４７に記載の方法。
実施例４９：パターン化可能層をパターン化するステップは、複数の特徴を備える、インプリントテンプレートを用いて、パターン化可能層をインプリントするステップを含む、実施例４７または４８に記載の方法。
実施例５０：パターン化されたパターン化可能層を硬化させるステップをさらに含む、実施例４７－４９のいずれかに記載の方法。
実施例５１：パターン化可能層を基板の表面にわたって配置するステップは、パターン化可能層を基板の表面にわたってジェット堆積させるステップを含む、実施例４７－５０のいずれかに記載の方法。
実施例５２：基板の表面は、（ｉ）表面をプラズマに暴露する、（ｉｉ）イオン化装置を使用する、（ｉｉｉ）二次的荷電された表面または接地された表面を表面に近づける、または（ｉｖ）透明金属または他の伝導性コーティングを提供することのうちの少なくとも１つによって、パターン化可能層を配置するステップに先立って放電される、実施例４７－５１のいずれかに記載の方法。
実施例５３：パターン化可能層は、レジストまたはポリマーから成る、実施例４７－５２のいずれかに記載の方法。
実施例５４：パターン化可能層を配置するステップに先立って、接着助長剤層を基板の表面にわたって配置するステップをさらに含む、実施例４７－５３のいずれかに記載の方法。
実施例５５：パターン化可能層を配置するステップに先立って、基板の表面にわたって、１．７９を上回る屈折率を有する高屈折率材料の層を配置するステップをさらに含み、高屈折率材料の層は、基板の材料と異なる材料から成る、実施例４７－５４のいずれかに記載の方法。
実施例５６：高屈折率材料の層は、二酸化チタン、二酸化ジルコニウム、窒化ケイ素、または炭化ケイ素のうちの少なくとも１つから成る、実施例５５に記載の方法。
実施例５７：基板の表面をエッチングするステップは、
第１のエッチングプロセスを使用して、パターン化されたパターン化可能層をエッチングし、パターン化可能層の複数の特徴間の基板の表面を暴露させるステップと、
第２のエッチングプロセスを使用して、複数の特徴および基板の暴露表面をエッチングし、複数の特徴を基板の表面上に加工するステップと、
を含む、実施例４７－５６のいずれかに記載の方法。
実施例５８：第１のエッチングプロセスは、アルゴン、酸素、およびヘリウムのうちの少なくとも１つの存在下でエッチングするステップを含み、第２のエッチングプロセスは、フッ素、臭素、アルゴン、またはメタンのうちの少なくとも１つの存在下でエッチングするステップを含む、実施例５７に記載の方法。
実施例５９：パターン化可能層を基板の表面にわたって配置するステップは、基板にわたって、パターン化可能材料の複数の液滴を配置するステップを含む、実施例４７－５８のいずれかに記載の方法。
実施例６０：パターン化可能材料の複数の液滴の体積は、基板の表面を横断して変動する、実施例５９に記載の方法。
実施例６１：パターン化されたパターン化可能層の複数の特徴は、異なる高さを有する、実施例６０に記載の方法。
実施例６２：硬化されたパターン化されたパターン化可能層の基部は、傾きが付けられる、実施例６０に記載の方法。
実施例６３：パターン化されたパターン化可能層の複数の特徴間の間隔は、基板の表面を横断して変動する、実施例６０に記載の方法。
実施例６４：基板の表面上に形成される、複数の構造は、異なる高さを有する、実施例５９－６３のいずれかに記載の方法。
実施例６５：パターン化可能材料の複数の液滴の体積は、一定である、実施例５９に記載の方法。
実施例６６：硬化されたパターン化可能層の複数の特徴は、ほぼ同一高さを有する、実施例６５に記載の方法。
実施例６７：基板の表面上に形成される、複数の構造は、ほぼ一定高さを有する、実施例６５－６６のいずれかに記載の方法。
実施例６８：回折光学要素を製造する方法であって、
可視光に対して透明である、１．７９を上回る屈折率を有する材料から成る、基板を提供するステップと、
パターン化可能層を基板の表面にわたって配置するステップと、
パターン化可能層をパターン化し、複数の特徴を備える、パターンを形成するステップと、
を含み、パターン化されたパターン化可能層の複数の特徴は、可視光を基板の中に、その中で誘導されるように回折する、または基板内で誘導される可視光を基板から外に回折するように構成される、回折特徴を備える、方法。
実施例６９：透明材料は、ＬｉＮｂＯ３または炭化ケイ素を含む、実施例６８に記載の方法。
実施例７０：パターン化可能層をパターン化するステップは、複数の特徴を備える、インプリントテンプレートを用いて、パターン化可能層をインプリントするステップを含む、実施例６８または６９に記載の方法。
実施例７１：パターン化されたパターン化可能層を硬化させるステップをさらに含む、実施例６８－７１のいずれかに記載の方法。
実施例７２：パターン化可能層を基板の表面にわたって配置するステップは、パターン化可能層を基板の表面にわたってジェット堆積させるステップを含む、実施例６８－７１のいずれかに記載の方法。
実施例７３：基板の表面は、パターン化可能層を配置するステップに先立って、（ｉ）表面をプラズマに暴露する、（ｉｉ）イオン化装置、（ｉｉｉ）二次的荷電された表面または接地された表面を表面に近づける、または（ｉｖ）透明金属または他の伝導性コーティングを提供することのうちの少なくとも１つを使用して放電される、実施例６８－７２のいずれかに記載の方法。
実施例７４：パターン化可能層は、レジストまたはポリマーから成る、実施例６８－７３のいずれかに記載の方法。
実施例７５：パターン化可能層を配置するステップに先立って、接着助長剤層を基板の表面にわたって配置するステップをさらに含む、実施例６８－７４のいずれかに記載の方法。
実施例７６：パターン化可能層を配置するステップに先立って、基板の表面にわたって、１．７９を上回る屈折率を有する高屈折率材料の層を配置するステップをさらに含み、高屈折率材料の層は、基板の材料と異なる材料から成る、実施例６８－７５のいずれかに記載の方法。
実施例７７：高屈折率材料の層は、二酸化チタン、二酸化ジルコニウム、窒化ケイ素、または炭化ケイ素のうちの少なくとも１つから成る、実施例７６に記載の方法。
実施例７８：パターン化可能層を基板の表面にわたって配置するステップは、基板にわたって、パターン化可能材料の複数の液滴を配置するステップを含む、実施例６８－７５のいずれかに記載の方法。
実施例７９：パターン化可能材料の複数の液滴の体積は、基板の表面を横断して変動する、実施例７８に記載の方法。
実施例８０：パターン化されたパターン化可能層の複数の特徴は、異なる高さを有する、実施例７９に記載の方法。
実施例８１：パターン化されたパターン化可能層の基部は、傾きが付けられる、実施例８０に記載の方法。
実施例８２：パターン化されたパターン化可能層の複数の特徴間の間隔は、基板の表面を横断して変動する、実施例８０に記載の方法。
実施例８３：パターン化可能材料の複数の液滴の体積は、一定である、実施例７８に記載の方法。
実施例８４：パターン化されたパターン化可能層の複数の特徴は、ほぼ同一高さを有する、実施例８３に記載の方法。
実施例８５：回折光学要素を製造する方法であって、
可視光に対して透明である、１．７９を上回る屈折率を有する材料から成る、基板を提供するステップと、
基板の表面にわたって、パターン化可能層をジェット堆積させるステップと、
パターン化可能層をパターン化し、複数の特徴を備える、パターンを形成するステップと、
を含む、方法。
実施例８６：透明材料は、ＬｉＮｂＯ３または炭化ケイ素を含む、実施例８５に記載の方法。
実施例８７：パターン化可能層をパターン化するステップは、複数の特徴を備える、インプリントテンプレートを用いて、パターン化可能層をインプリントするステップを使用するステップを含む、実施例８５または８６に記載の方法。
実施例８８：パターン化されたパターン化可能層を硬化させるステップをさらに含む、実施例８５－８７のいずれかに記載の方法。
実施例８９：基板の表面は、パターン化可能層を配置するステップに先立って、（ｉ）表面をプラズマに暴露する、（ｉｉ）イオン化装置、（ｉｉｉ）二次的荷電された表面または接地された表面を表面に近づける、または（ｉｖ）透明金属または他の伝導性コーティングを提供することのうちの少なくとも１つを使用して放電される、実施例８５または８８に記載の方法。
実施例９０：パターン化可能層は、レジストまたはポリマーから成る、実施例８５－８９のいずれかに記載の方法。
実施例９１：パターン化可能層を配置するステップに先立って、基板にわたって、接着助長剤層を配置するステップをさらに含む、実施例８５－９０のいずれかに記載の方法。
実施例９２：パターン化可能層を配置するステップに先立って、基板の表面にわたって、１．７９を上回る屈折率を有する高屈折率材料の層を配置するステップをさらに含み、高屈折率材料の層は、基板の材料と異なる材料から成る、実施例８５－９１のいずれかに記載の方法。
実施例９３：高屈折率材料の層は、二酸化チタン、二酸化ジルコニウム、窒化ケイ素、または炭化ケイ素のうちの少なくとも１つから成る、実施例９２に記載の方法。
実施例９４：基板にわたって、パターン化可能層をジェット堆積させるステップは、基板にわたって、パターン化可能材料の複数の液滴をジェット堆積させるステップを含む、実施例８５－９３のいずれかに記載の方法。
実施例９５：パターン化可能材料の複数の液滴の体積は、基板の表面を横断して変動する、実施例９４に記載の方法。
実施例９６：パターン化されたパターン化可能層の複数の特徴は、異なる高さを有する、実施例９５に記載の方法。
実施例９７：パターン化されたパターン化可能層の基部は、傾きが付けられる、実施例９５に記載の方法。
実施例９８：パターン化されたパターン化可能層の複数の特徴間の間隔は、基板の表面を横断して変動する、実施例９７に記載の方法。
実施例９９：パターン化可能材料の複数の液滴の体積は、一定である、実施例９４に記載の方法。
実施例１００：硬化されたパターン化可能層の複数の特徴は、ほぼ同一高さを有する、実施例９９に記載の方法。
実施例１０１：透明材料は、ＬｉＮｂＯ３を含む、実施例４８に記載の方法。
実施例１０２：透明材料は、炭化ケイ素を含む、実施例４８に記載の方法。
実施例１０３：基板の表面は、パターン化可能層を配置するステップに先立って、表面をプラズマに暴露することによって放電される、実施例５２に記載の方法。
実施例１０４：基板の表面は、パターン化可能層を配置するステップに先立って、イオン化装置を使用して放電される、実施例５２に記載の方法。
実施例１０５：基板の表面は、パターン化可能層を配置するステップに先立って、二次的荷電された表面または接地された表面を表面に近づけることによって放電される、実施例５２に記載の方法。
実施例１０６：基板の表面は、パターン化可能層を配置するステップに先立って、透明金属または他の伝導性コーティングを提供することによって放電される、実施例５２に記載の方法。
実施例１０７：第１のエッチングプロセスは、基板をエッチングしない、実施例５７に記載の方法。
実施例１０８：第１のエッチングプロセスは、第２のエッチングプロセスより低いエッチング率で基板をエッチングする、実施例５７に記載の方法。
実施例１０９：該回折光学要素にわたって、光学コンポーネントをさらに備える、実施例１－４１および４７－１０８のいずれかに記載の方法。
実施例１１０：該光学コンポーネントは、該回折特徴と接触する、実施例１０９に記載の方法。
実施例１１１：該光学コンポーネントと該回折特徴との間の平面化層をさらに備える、実施例１０９に記載の方法。
実施例１１２：該光学コンポーネントと該基板との間の構造安定性提供層をさらに備える、実施例１０９に記載の方法。
実施例１１３：該光学コンポーネントと該基板との間の平面化層をさらに備える、実施例１０９に記載の方法。
実施例１１４：該光学コンポーネントは、空間範囲内で少なくとも１センチメートル（ｃｍ）である、実施例１０９－１１３のいずれかに記載の方法。
実施例１１５：該光学コンポーネントは、空間範囲内で少なくとも数センチメートルである、実施例１０９－１１３のいずれかに記載の方法。
実施例１１６：該光学コンポーネントは、屈折光学コンポーネントを備える、実施例１０９－１１５のいずれかに記載の方法。
実施例１１７：該光学コンポーネントは、回折光学コンポーネントを備える、実施例１０９－１１５のいずれかに記載の方法。
実施例１１８：該光学コンポーネントは、レンズを備える、実施例１０９－１１７のいずれかに記載の方法。
実施例１１９：該レンズは、空間範囲内で少なくとも１センチメートル（ｃｍ）である、実施例１１８に記載の方法。
実施例１２０：該レンズは、空間範囲内で少なくとも数センチメートルである、実施例１１８に記載の方法。
実施例１２１：該レンズは、凸面レンズを備える、実施例１１８－１２０のいずれかに記載の方法。
実施例１２２：該レンズは、凹面レンズを備える、実施例１１８－１２０のいずれかに記載の方法。
実施例１２３：該レンズは、フレネルレンズを備える、実施例１１８－１２２のいずれかに記載の方法。
実施例１２４：パターン化可能層を配置するステップに先立って、第１の層を基板の表面にわたって配置するステップをさらに含み、第１の層は、基板の材料と異なる材料から成る、実施例１－４１および４７－１０８のいずれかに記載の方法。
実施例１２５：該第１の層は、誘電層から成る、実施例１２４のいずれかに記載の方法。
実施例１２６：該第１の層は、１．７９を上回る屈折率を有する高屈折率材料から成る、実施例１２４または１２５のいずれかに記載の方法。
実施例１２７：第１の層は、二酸化チタン、二酸化ジルコニウム、窒化ケイ素、または炭化ケイ素のうちの少なくとも１つから成る、実施例１２４－１２６のいずれかに記載の方法。
実施例１２８：第１の層は、二酸化チタンの層から成る、実施例１２４－１２６のいずれかに記載の方法。
実施例１２９：該第１の層と該パターン化可能層との間の接着助長剤層をさらに備える、実施例１２４－１２８のいずれかに記載の方法。
実施例１３０：該第１の層は、基板からの反射を低減させる、実施例１２４－１２９のいずれかに記載の方法。
実施例１３１：第１の層とパターン化可能材料との間の第２の層をさらに備える、実施例１２４－１３０のいずれかに記載の方法。
実施例１３２：該第２の層は、誘電材料から成る、実施例１３１に記載の方法。
実施例１３３：第１の層は、基板のものと該第２の層のものとの間の屈折率を有する、実施例１３１または１３２に記載の方法。
実施例１３４：第２の層とパターン化可能材料との間の第３の層をさらに含む、実施例１３１－１３３のいずれかに記載の方法。
実施例１３５：第２の層とパターン化可能材料との間の該第３の層は、誘電材料から成る、実施例１３４に記載の方法。
実施例１３６：第２の層は、第１の層のものと第３の層のものとの間の屈折率を有する、実施例１３４または１３５に記載の方法。
実施例１３７：第１の層は、二酸化チタンから成る、実施例１３１－１３６のいずれかに記載の方法。
実施例１３８：第２の層は、窒化ケイ素から成る、実施例１３１－１３７のいずれかに記載の方法。
実施例１３９：第３の層は、二酸化ケイ素から成る、実施例１３４－１３８のいずれかに記載の方法。
実施例１４０：第１の層および第２の層は、基板からの反射を低減させる、実施例１３１－１３９のいずれかに記載の方法。
実施例１４１：第１の層、第２の層、および第２の層は、基板からの反射を低減させる、実施例１３３－１３９のいずれかに記載の方法。
実施例１４２：該パターン化可能材料を除去し、該第１の層を回折特徴の少なくとも一部として留保するステップをさらに含む、実施例１２４－１４１のいずれかに記載の方法。
実施例１４３：該パターン化可能材料を除去し、該第１の層および該第２の層を回折特徴の少なくとも一部として留保するステップをさらに含む、実施例１３１－１４１のいずれかに記載の方法。
実施例１４４：該パターン化可能材料を除去し、該第１の層、該第２の層、および該第３の層を回折特徴の少なくとも一部として留保するステップをさらに含む、実施例１３４－１４１のいずれかに記載の方法。
実施例１４５：該パターン化可能材料を除去し、該第１の層を該基板上の回折特徴として留保するステップをさらに含み、該基板は、その中にエッチングされる対応する回折特徴を含まない、実施例１２４－１４１のいずれかに記載の方法。
実施例１４６：該パターン化可能材料を除去し、該第１の層および第２の層を該基板上の回折特徴として留保するステップをさらに含み、該基板は、その中にエッチングされる対応する回折特徴を含まない、実施例１３１－１４１のいずれかに記載の方法。
実施例１４７：該パターン化可能材料を除去し、該第１の層、該第２の層、および該第３の層を該基板上の回折特徴として留保するステップをさらに含み、該基板は、その中にエッチングされる対応する回折特徴を含まない、実施例１３４－１４１のいずれかに記載の方法。
実施例１４８：該回折特徴は、基板に対して同一高さを有する、上記実施例のいずれかに記載の方法。
実施例１４９：該回折特徴の該異なるものは、基板に対して異なる高さを有する、上記実施例のいずれかに記載の方法。
実施例１５０：該回折特徴の該異なるものは、高さが、該基板に沿って、側方位置に伴って徐々に増加するように、基板に対して異なる高さを有する、実施例１４９に記載の方法。
実施例１５１：パターン化可能層を配置するステップに先立って、基板の表面にわたって複数の層をさらに備え、複数の層は、基板の材料と異なる材料から成る、実施例１－４１および４７－１０８のいずれかに記載の方法。
実施例１５２：該複数の層は、誘電材料から成る、実施例１５１に記載の方法。
実施例１５２：該複数の層は、二酸化チタンの少なくとも１つの層から成る、実施例１５１に記載の方法。
実施例１５３：該複数の層は、二酸化ケイ素の少なくとも１つの層から成る、実施例１５１－１５２のいずれかに記載の方法。
実施例１５４：該複数の層は、フッ化マグネシウムの少なくとも１つの層から成る、実施例１５１－１５３のいずれかに記載の方法。
実施例１５５：該複数の層は、二酸化チタンの複数の層から成る、実施例１５１－１５４のいずれかに記載の方法。
実施例１５６：該複数の層は、二酸化ケイ素の複数の層から成る、実施例１５１－１５５のいずれかに記載の方法。
実施例１５７：該複数の層は、フッ化マグネシウムの複数の層から成る、実施例１５１－１５６のいずれかに記載の方法。
実施例１５８：該複数の層は、材料の交互層から成る、実施例１５１－１５７のいずれかに記載の方法。
実施例１５９：該複数の層は、材料の反復層から成る、実施例１５１－１５８のいずれかに記載の方法。
実施例１６０：該複数の層は、該基板からの反射を低減させる、実施例１５１－１５９のいずれかに記載の方法。
実施例１６１：該パターン化可能材料を除去し、該複数の層を回折特徴の少なくとも一部として留保するステップをさらに含む、実施例１５１－１６０のいずれかに記載の方法。
実施例１６２：該パターン化可能材料を除去し、該複数の層を該基板上の回折特徴として留保するステップをさらに含み、該基板は、その中にエッチングされる対応する回折特徴を含まない、実施例１５０－１５９のいずれかに記載の方法。
実施例１６３：該回折特徴は、基板に対して同一高さを有する、実施例１６１または１６２に記載の方法。
実施例１６４：該回折特徴の該異なるものは、基板に対して異なる高さを有する、実施例１６１または１６２に記載の方法。
実施例１６５：該回折特徴の該異なるものは、高さが、該基板に沿って、側方位置に伴って徐々に増加するように、基板に対して異なる高さを有する、実施例１６４に記載の方法。
実施例１６６：基板にわたって、１．８未満の屈折率を有する材料から成る、第１の層をさらに備える、実施例１－４１および４７－１０８のいずれかに記載の方法。
実施例１６７：該第１の層は、レジストから成る、実施例１６６に記載の方法。
実施例１６８：第１の層にわたって、少なくとも１．８の屈折率を有する材料から成る、第２の層をさらに備える、実施例１６６または１６７に記載の方法。
実施例１６９：該第２の層は、ＴｉＯ２から成る、実施例１６８に記載の方法。
実施例１７０：該第２の層は、ＺｒＯ２から成る、実施例１６８に記載の方法。
実施例１７１：該第２の層は、Ｓｉ３Ｎ４から成る、実施例１６８に記載の方法。
実施例１７２：該第２の層は、ＳｉＣから成る、実施例１６８に記載の方法。
実施例１７３：該第２の層は、視射角堆積を使用して堆積される、実施例１６８－１７２のいずれかに記載の方法。
実施例１７４：該第２の層は、主に、該基板と平行な表面にわたってある、実施例１６８－１７３のいずれかに記載の方法。
実施例１７５：該第１の層の側壁上の該第２の層の材料は、ごく少量である、実施例１６８－１７３のいずれかに記載の方法。
実施例１７６：該第２の層の該材料は、水平および垂直表面の両方上にある、実施例１６８－１７２のいずれかに記載の方法。
実施例１７５：該第２の層の材料は、第１の層の特徴の第２の側上より多く第１の層の特徴の第１の側上にある、実施例１６８－１７３のいずれかに記載の方法。
実施例１７６：回折光学要素にわたって、１つ以上の反射軽減層をさらに含む、実施例１－４１および４７－１０８のいずれかに記載の方法。
実施例１７７：１つ以上の反射軽減層は、導波管の材料の屈折率未満の屈折率を有する材料から成る、実施例１７６に記載の方法。
実施例１７８：１つ以上の反射軽減層は、１．２～１．７の屈折率を有する材料から成る、実施例１７６に記載の方法。
実施例１７９：１つ以上の反射軽減層は、フッ化マグネシウムから成る、実施例１７６に記載の方法。
実施例１８０：１つ以上の反射軽減層は、二酸化ケイ素から成る、実施例１７６または１７９に記載の方法。
実施例１８１：１つ以上の反射軽減層は、レジストから成る、実施例１７６、１７９、または１８０のいずれかに記載の方法。
実施例１８２：複数の反射軽減層は、回折光学要素にわたって配置される、実施例１７６－１８１のいずれかに記載の方法。
実施例１８３：基板からより遠く離れた反射軽減層のうちの１つは、基板により近い反射軽減層のうちの１つより低い屈折率を有する、実施例１８２に記載の方法。
実施例１８４：基板から最も遠い反射軽減層は、導波管に最も近い反射軽減層より低い屈折率を有し、基板から最も遠い反射軽減層と基板に最も近い反射軽減層との間の１つ以上の反射軽減層は、基板から最も遠い反射軽減層のものと基板に最も近い反射軽減層のものとの間の屈折率を有する、実施例１８２に記載の方法。
実施例１８５：１つ以上の反射軽減層は、かすめ角堆積を使用して堆積される、実施例１７６－１８４のいずれかに記載の方法。
実施例１８６：回折光学要素の側壁および堀は、ごく少量の材料の１つ以上の反射軽減層から成る、実施例１７６－１８５のいずれかに記載の方法。
実施例１８７：反射軽減層の材料は、基板の表面および回折光学要素の堀の表面と平行な回折光学要素の複数の回折特徴の上部表面上に堆積され、回折光学要素の側壁は、ごく少量の反射軽減層の材料から成る、実施例１７６－１８４のいずれかに記載の方法。
実施例１８８：反射軽減層の材料は、光学要素の複数の特徴の水平および垂直両方の暴露表面上に堆積される、実施例１７６－１８４のいずれかに記載の方法。
実施例１８９：回折光学要素上の反射軽減層は、平面化される、実施例１７６－１８８のいずれかに記載の方法。
実施例１９０：１つ以上の反射軽減層にわたって配置される、構造安定性提供層をさらに備え、構造安定性を増加させる、実施例１７６－１８９のいずれかに記載の方法。
実施例１９１：構造安定性提供層は、ガラスから成る、実施例１９０に記載の方法。
実施例１９２：構造安定性提供層は、反射防止性コーティングをその上に有する、ガラスから成る、実施例１９０に記載の方法。
実施例１９３：ガラス上の反射防止性コーティングは、交互層から成る、実施例１９２に記載の方法。
実施例１９４：ガラス上の反射防止性コーティングは、ＴｉＯ２およびＳｉＯ２の交互層から成る、実施例１９３に記載の方法。
実施例１９５：反射軽減層と回折光学要素の回折特徴との間の付加的層をさらに備える、実施例１７６－１９４のいずれかに記載の方法。
実施例１９６：回折光学要素にわたって配置される、反射防止性構造をさらに備え、反射防止性構造は、反射を低減させるように構成されるナノ構造を備える、実施例１－４１および４７－１０８のいずれかに記載の方法。
実施例１９７：ナノ構造は、直接、回折光学要素上にある、実施例１９６に記載の方法。
実施例１９８：ナノ構造は、回折光学要素にわたって配置される、コーティング内に形成される、実施例１９６に記載の方法。
実施例１９９：コーティングは、基板のものより低い、屈折率を有する、実施例１９８に記載の方法。
実施例２００：コーティングは、フォトレジストから成る、実施例１９８または１９９に記載の方法。
実施例２０１：基板の縁に配置され、基板内の全内部反射によって基板の縁に伝搬する光を受け取る、反射性格子をさらに備える、実施例１－４１および４７－１０８のいずれかに記載の方法。
実施例２０２：反射性格子は、光を縁から後方に離れるように再指向するように構成される、実施例２０１に記載の方法。
実施例２０３：反射性格子は、光を、光を基板から外にユーザへと結合するように構成される、射出瞳エクスパンダに向かって戻るように指向するように構成される、実施例２０１または２０２に記載の方法。
実施例２０４：射出瞳エクスパンダは、あるピッチを有する、回折光学要素を備え、反射性格子は、射出瞳エクスパンダの約半分のピッチである、ピッチを有する、実施例２０３に記載の方法。
実施例２０５：反射性格子は、金属化される、実施例２０１－２０４のいずれかに記載の方法。
実施例２０６：基板の縁に配置され、基板内の全内部反射によって基板の縁に伝搬する光を受け取る、光抽出特徴をさらに備える、実施例１－４１および４７－１０８のいずれかに記載の方法。
実施例２０７：光抽出特徴は、光を縁から外に抽出するように構成される、実施例２０６に記載の方法。
実施例２０８：光抽出特徴は、回折特徴を備える、実施例２０６または２０７に記載の方法。
実施例２０９：該縁を中心として配置され、該光抽出特徴によって抽出された光を受け取る、吸収要素をさらに備える、実施例２０６－２０８のいずれかに記載の方法。
実施例２１０：該吸収要素は、カフ、カラー、カップ、またはスリーブから成る、実施例２０９に記載の方法。
実施例２１１：該吸収要素は、カーボンブラックから成る、実施例２０９または２１０に記載の方法。
実施例２１２：吸収コーティングを該光抽出特徴上にさらに備える、実施例２０６－２０８のいずれかに記載の方法。
実施例２１３：該基板を伴う、少なくとも１つの構造支持層をさらに備え、増加された構造強度を提供する、実施例１－４１および４７－１０８のいずれかに記載の方法。
実施例２１４：該少なくとも１つの構造支持層は、１．７以下である屈折率を有する材料から成る、実施例２１３に記載の方法。
実施例２１５：少なくとも１つの該構造支持層は、ガラスから成る、実施例２１３または２１４に記載の方法。
実施例２１６：少なくとも１つの該構造支持層は、反射防止性コーティングをその上に有する、ガラスから成る、実施例２１５に記載の方法。
実施例２１７：少なくとも該構造支持層は、直接、基板に隣接する、実施例２１３－２１６のいずれかに記載の方法。
実施例２１８：少なくとも１つの該構造支持層は、回折光学要素の複数の回折特徴間の空間を充填する、実施例２１３－２１７のいずれかに記載の方法。
実施例２１９：空気を該少なくとも１つの構造支持層と該基板との間にさらに備える、実施例２１３－２１６のいずれかに記載の方法。
実施例２２０：空気を該少なくとも１つの構造支持層と該複数の回折特徴との間にさらに備える、実施例２１３－２１６および２１９のいずれかに記載の方法。
実施例２２１：スペーサを該少なくとも１つの構造支持層と該基板との間にさらに備え、空隙を該少なくとも１つの構造支持層と該基板との間に提供する、実施例２１３－２１６および２１９および２２０のいずれかに記載の方法。
実施例２２２：ポリマー層を蒸発させるステップを含む、空隙を形成するステップをさらに含む、実施例２１３－２１６および２１９－２２１のいずれかに記載の方法。
実施例２２３：少なくとも１つの該構造支持層は、引掻傷防止機能性を提供する、実施例２１３－２２２のいずれかに記載の方法。
実施例２２４：少なくとも１つの該構造支持層は、低屈折率コーティングから成る、実施例２１３－２２３のいずれかに記載の方法。
実施例２２５：少なくとも１つの該構造支持層は、反射防止性ガラスから成る、実施例２１３－２２４のいずれかに記載の方法。
実施例２２６：少なくとも１つの該構造支持層は、該基板の片側上に配置される、実施例２１３－２２５のいずれかに記載の方法。
実施例２２７：該構造支持層は、少なくとも２つの構造支持層から成る、実施例２１３－２２６のいずれかに記載の方法。
実施例２２８：該少なくとも２つの構造支持層は、該基板の対向側上に配置される、実施例２２７に記載の方法。
実施例２２９：該回折特徴は、１０～５０ｎｍの高さである、上記実施例のいずれかに記載の方法。
実施例２３０：該回折特徴は、少なくとも１．８の屈折率を有する材料から成り、該材料は、該基板の材料と異なる、上記実施例のいずれかに記載の方法。
実施例２３１：平面化層を該回折特徴にわたってさらに備える、上記実施例のいずれかに記載の方法。
実施例２３２：平面化層は、１．６未満の屈折率を有する、実施例２３１に記載の方法。
実施例２３３：反射防止性コーティングを基板の回折光学要素と反対の側上にさらに備える、上記実施例のいずれかに記載の方法。
実施例２３４：該基板は、着色される、上記実施例のいずれかに記載の方法。
実施例２３５：第１および第２の回折光学要素は、導波管の第１および第２の対向面上に配置される、上記実施例のいずれかに記載の方法。
実施例２３６：第１の回折光学要素の複数の回折特徴は、第２の回折光学要素の複数の回折特徴からオフセットされる、実施例２３５に記載の方法。
実施例２３７：該回折特徴は、可変高さを有する、上記実施例のいずれかに記載の方法。
実施例２３８：該回折特徴は、該基板を横断して側方位置に伴って徐々に変動する、高さを有する、上記実施例のいずれかに記載の方法。
実施例２３９：該基板は、導波管を備える、上記実施例のいずれかに記載の方法。
実施例２４０：該導波管は、頭部搭載型ディスプレイのための接眼レンズ内に含まれる、実施例２３９に記載の方法。
実施例２４１：該導波管は、頭部搭載型ディスプレイのための接眼レンズ内の導波管のスタック内に含まれる、実施例２３９に記載の方法。
実施例２４２：該接眼レンズは、ユーザにユーザおよび頭部搭載型ディスプレイの正面の環境のビューを提供するために、透明である、実施例２４０または２４１に記載の方法。
実施例２４３：該接眼レンズは、画像プロジェクタからの光を受け取り、該光の少なくとも一部をユーザの眼に指向し、画像コンテンツをユーザの該眼に指向するように構成される、実施例２４０、２４１、または２４２に記載の方法。
実施例２４４：該接眼レンズは、ユーザの頭部上に装着されるように構成される、フレーム上に搭載される、実施例２４０、２４１、２４２、または２４３に記載の方法。
実施例２４５：上記の実施例のいずれかにおける方法のいずれかによって形成される、デバイス。
実施例２４６：複数の回折特徴または特徴は、回折格子を形成し、該回折格子は、ブレーズド格子である、実施例２４５に記載のデバイス。
実施例２４７：複数の回折特徴または特徴は、ブレーズド格子を提供するように、非対称である、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例２４８：複数の回折特徴または特徴は、ブレーズド格子を提供するようにその上に非対称的に堆積される、材料を有する、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例２４９：該基板は、第１および第２の側を含み、該基板の該第１の側のみが、回折格子を含む、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例２５０：回折特徴または特徴は、１Ｄアレイ内に配列される、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例２５１：回折特徴または特徴は、２Ｄアレイ内に配列される、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例２５２：２Ｄアレイは、正方形アレイから成る、実施例２５１に記載の光学デバイス。
実施例２５３：エッチングマスクの該少なくとも一部は、該回折特徴上に留まる、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例２５４：該ポリマーは、該回折特徴上に留まり、それによって、該回折特徴の高さを増加させる、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例２５５：レジストは、該回折特徴上に留まる、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例２５６：パターン化可能材料の少なくとも一部を該回折特徴上に残すステップをさらに含む、上記実施例のいずれかに記載の方法。
実施例２５７：エッチングマスクの少なくとも一部を該回折特徴上に残すステップをさらに含む、上記実施例のいずれかに記載の方法。
実施例２５８：ポリマーを該回折特徴上に残し、それによって、回折特徴の高さを増加させるステップをさらに含む、上記実施例のいずれかに記載の方法。
実施例２５９：レジストを該回折特徴上に残し、それによって、回折特徴の高さを増加させるステップをさらに含む、上記実施例のいずれかに記載の方法。
実施例２６０：回折特徴は、１Ｄアレイ内に形成される、上記実施例のいずれかに記載の方法。
実施例２６１：回折特徴は、２Ｄアレイ内に形成される、上記実施例のいずれかに記載の方法。
実施例２６２：２Ｄアレイは、正方形アレイから成る、実施例２６１に記載の光学デバイス。
実施例２６３：回折特徴は、１Ｄ回折格子を形成する、上記実施例のいずれかに記載の方法。
実施例２６４：回折特徴は、２Ｄ回折格子内に形成される、上記実施例のいずれかに記載の方法。
実施例２６５：回折特徴は、ブレーズドされる、上記実施例のいずれかに記載の方法。
実施例２６６：回折特徴は、ブレーズド格子を提供するように、非対称である、上記実施例のいずれかに記載の方法。
実施例２６７：複数の回折特徴は、ブレーズド格子を提供するようにその上に非対称的に堆積される、材料を有する、上記実施例のいずれかに記載の方法。
実施例２６８：該基板は、第１および第２の側を含み、該基板の該第１の側のみが、回折格子を含む、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例２６９：該複数の回折特徴は、画像源からの光を受け取り、該光を、該基板の中に、その中で誘導されるように結合するように配置される、内部結合光学要素内に含まれる、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例２７０：該複数の回折特徴は、該基板内で誘導される、画像源からの光を受け取り、該光を、外部結合光学要素に、該基板から外に結合されるように指向するように配置される、光分散光学要素内に含まれる、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例２７１：該複数の回折特徴は、該基板内で誘導される、画像源からの光を受け取り、該光を該導波管内で外に拡散させ、ビームサイズまたはアイボックスサイズを増加させるように配置される、光分散光学要素内に含まれる、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例２７２：該複数の回折特徴は、該基板内で誘導される、画像源からの光を受け取り、該光を該基板から外に結合するように配置される、外部結合光学要素内に含まれる、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例２７３：該複数の回折特徴は、該基板内で誘導される、画像源からの光を受け取り、該光を少なくとも２つの方向において外に拡散させ、該光を該基板から外に結合するように配置される、組み合わせられた光分散／外部結合光学要素内に含まれる、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例２７４：該複数の回折特徴は、該基板内で誘導される、画像源からの光を受け取り、該光を外に拡散させ、該光を該基板から外に結合するように配置される、組み合わせられた瞳エクスパンダ－抽出器内に含まれる、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例２７５：該複数の回折特徴は、光を優先的に少なくとも２つの方向に指向するように構成される、ブレーズド回折格子を備える、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例２７６：該複数の回折特徴は、２つの方向にブレーズドされたブレーズド回折格子を備える、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例２７７：該複数の回折特徴は、画像源からの光を受け取り、該光を、該基板の中に、その中で誘導されるように結合するように配置される、内部結合光学要素内に含まれる、上記実施例のいずれかに記載の方法。
実施例２７８：該複数の回折特徴は、該基板内で誘導される、画像源からの光を受け取り、該光を、外部結合光学要素に、該基板から外に結合されるように指向するように配置される、光分散光学要素内に含まれる、上記実施例のいずれかに記載の方法。
実施例２７９：該複数の回折特徴は、該基板内で誘導される、画像源からの光を受け取り、該光を該導波管内で外に拡散させ、ビームサイズまたはアイボックスサイズを増加させるように配置される、光分散光学要素内に含まれる、上記実施例のいずれかに記載の方法。
実施例２８０：該複数の回折特徴は、該基板内で誘導される、画像源からの光を受け取り、該光を該基板から外に結合するように配置される、外部結合光学要素内に含まれる、上記実施例のいずれかに記載の方法。
実施例２８１：該複数の回折特徴は、該基板内で誘導される、画像源からの光を受け取り、該光を少なくとも２つの方向において外に拡散させ、該光を該基板から外に結合するように配置される、組み合わせられた光分散／外部結合光学要素内に含まれる、上記実施例のいずれかに記載の方法。
実施例２８２：該複数の回折特徴は、該基板内で誘導される、画像源からの光を受け取り、該光を外に拡散させ、該光を該基板から外に結合するように配置される、組み合わせられた瞳エクスパンダ－抽出器内に含まれる、上記実施例のいずれかに記載の方法。
実施例２８３：該複数の回折特徴は、光を優先的に少なくとも２つの方向に指向するように構成される、ブレーズド回折格子を備える、上記実施例のいずれかに記載の方法。
実施例２８４：該複数の回折特徴は、２つの方向にブレーズドされたブレーズド回折格子を備える、上記実施例のいずれかに記載の方法。
（実施例ＩＩ）
実施例１：光学デバイスであって、
可視光に対して透明である、２．０を上回る屈折率を有する材料から成る、基板であって、導波管を備える、基板と、
該基板内に形成される、複数の回折特徴と、
該回折特徴にわたって配置される、材料の層と、
を備える、光学デバイス。
実施例２：該基板材料は、ニオブ酸リチウムまたは炭化ケイ素を含む、実施例１に記載の光学デバイス。
実施例３：該基板材料は、少なくとも２．１である、屈折率を有する、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例４：該基板材料は、少なくとも２．２である、屈折率を有する、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例５：該基板材料は、少なくとも２．３である、屈折率を有する、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例６：該材料の層は、１．８未満である、屈折率を有する、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例７：該材料の層は、フォトレジストから成る、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例８：該回折特徴は、空間によって分離され、該空間は、該基板材料の暴露領域を備える、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例９：該回折特徴は、空間によって分離され、該回折特徴間の該空間は、該材料の層によって被覆されない、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例１０：該回折特徴は、空間によって分離され、該回折特徴間の該空間は、該基板材料の暴露領域を備える、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例１１：該複数の回折特徴は、相互に対して側方に変位される、第１、第２、および第３の回折特徴を備え、該第２の回折特徴は、第１の回折特徴と第３の回折特徴との間に配置される、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例１２：該材料の層は、該第１、第２、および第３の回折特徴のそれぞれにわたって、異なる厚さを有する、実施例１１に記載の光学デバイス。
実施例１３：該第３の回折特徴にわたる該材料の層の厚さは、該第２の回折特徴にわたる該材料の層の厚さより高く、該第２の回折特徴にわたる該材料の層の厚さは、該第１の回折特徴にわたる該材料の層の厚さより高い、実施例１１または１２に記載の光学デバイス。
実施例１４：該材料の層は、該第１、第２、および第３の回折特徴にわたって、同一厚さを有する、実施例１１に記載の光学デバイス。
実施例１５：該第３の回折特徴の高さは、該第２の回折特徴の高さより高く、該第２の回折特徴の高さは、該第１の回折特徴の高さより高い、実施例１１－１４のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例１６：回折特徴の高さは、側方位置に伴って徐々に増加する、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例１７：該材料の層は、側方位置に伴って徐々に増加する、厚さを有する、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例１８：該基板の厚さは、段階的である、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例１９：該材料の層の厚さは、段階的である、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例２０：該基板の厚さは、側方位置に伴って徐々に増加する、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例２１：回折特徴の高さは、側方位置に伴って実質的に一定である、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例２２：該第１、第２、および第３の回折特徴の高さは、同一である、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例２３：該材料の層は、側方位置に伴って実質的に一定である、厚さを有する、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例２４：該材料の層は、該第１、第２、および第３の回折特徴にわたって、同一厚さを有する、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例２５：回折特徴のうちの少なくともいくつかは、傾きのある側壁を有する、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例２６：回折特徴のうちの少なくともいくつかは、台形断面を有する、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例２７：該導波管は、頭部搭載型ディスプレイのための接眼レンズ内に含まれる、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例２８：該導波管は、頭部搭載型ディスプレイのための接眼レンズ内の導波管のスタック内に含まれる、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例２９：該接眼レンズは、ユーザにユーザおよび頭部搭載型ディスプレイの正面の環境のビューを提供するために、透明である、実施例２７または２８に記載の光学デバイス。
実施例３０：該接眼レンズは、画像プロジェクタからの光を受け取り、該光の少なくとも一部をユーザの眼に指向し、画像コンテンツをユーザの該眼に指向するように構成される、実施例２７－２９のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例３１：該接眼レンズは、ユーザの頭部上に装着されるように構成される、フレーム上に搭載される、実施例２７－３０のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例３２：該複数の回折特徴は、画像源からの光を受け取り、該光を、該基板の中に、その中で誘導されるように結合するように配置される、内部結合光学要素内に含まれる、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例３３：該複数の回折特徴は、該基板内で誘導される、画像源からの光を受け取り、該光を該基板から外に該頭部搭載型ディスプレイを装着しているユーザの眼へと結合するように配置される、外部結合光学要素内に含まれる、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例３４：該複数の回折特徴は、第１、第２、および第３の回折特徴を備え、該第２の回折特徴は、第１の回折特徴と第３の回折特徴との間に配置される、実施例２７－３３のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例３５：該第３の回折特徴の高さは、該第２の回折特徴の高さより高く、該第２の回折特徴の高さは、該第１の回折特徴の高さより高い、実施例３５に記載の光学デバイス。
実施例３６：基板に対して配置され、光を基板の中に指向する、プロジェクタをさらに備え、該プロジェクタは、該第２の回折特徴より、該第１の回折特徴の近くに位置付けられる、実施例３４または３５に記載の光学デバイス。
実施例３７：回折特徴の高さは、側方位置に伴って徐々に増加する、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例３８：基板に対して配置され、光を基板の中に指向する、プロジェクタをさらに備え、該プロジェクタは、より高い高さを伴う、該回折特徴より、より低い高さを伴う、該回折特徴の近くに位置付けられる、実施例３７に記載の光学デバイス。
実施例３９：該第３の回折特徴上の該材料の層の厚さは、該第２の回折特徴上の該材料の層の厚さより高く、該第２の回折特徴上の該材料の層の厚さは、該第１の回折特徴上の該材料の層の厚さより高い、実施例３４－３８のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例４０：基板に対して配置され、光を基板の中に指向する、プロジェクタをさらに備え、該プロジェクタは、該第２の回折特徴より、該第１の回折特徴の近くに位置付けられる、実施例３９に記載の光学デバイス。
実施例４１：該材料の層は、側方位置に伴って徐々に増加する、厚さを有する、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例４２：基板に対して配置され、光を基板の中に指向する、プロジェクタをさらに備え、該プロジェクタは、該材料の層がより厚い、該回折特徴より、該材料の層がより薄い、該回折特徴の近くに位置付けられる、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例４３：該基板は、対向する第１および第２の側を備える、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例４４：該光学デバイスは、頭部搭載型ディスプレイ内に統合され、該第２の側は、該頭部搭載型ディスプレイが装着されると、該第１の側より、装着者の眼の近くに配置される、実施例４３に記載の光学デバイス。
実施例４５：該複数の回折特徴は、該基板の該第１の側上に配置される、実施例４３または４４に記載の光学デバイス。
実施例４６：該基板の第２の対向側上で該基板内に形成される、付加的な複数の回折特徴をさらに備える、実施例４３－４５のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例４７：該付加的な複数の回折特徴は、空間によって分離され、該光学デバイスは、該複数の付加的回折特徴にわたって配置される、材料の付加的層をさらに備える、実施例４６に記載の光学デバイス。
実施例４８：光学デバイスであって、
可視光に対して透明である、２．０を上回る屈折率を有する材料から成る、基板であって、導波管を備える、基板と、
該基板上に形成される、複数の回折特徴であって、該基板の材料未満の屈折率を有する、異なる材料から形成される、回折特徴と、
該回折特徴にわたって配置される、より高い屈折率材料であって、該回折特徴を形成する該材料より高い屈折率を有する、より高い屈折率材料と、
を備える、光学デバイス。
実施例４９：該基板材料は、ニオブ酸リチウムまたは炭化ケイ素を含む、実施例４８に記載の光学デバイス。
実施例５０：該基板を構成する、該材料は、少なくとも２．１の屈折率を有する、実施例４８または４９に記載の光学デバイス。
実施例５１：該基板を構成する、該材料は、少なくとも２．２の屈折率を有する、実施例４８－５０のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例５２：該基板を構成する、該材料は、少なくとも２．３の屈折率を有する、実施例４８－５０のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例５３：該複数の回折特徴は、フォトレジストから成る、実施例４８－５２のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例５４：該複数の回折特徴は、１．８未満である、屈折率を有する、実施例４８－５３のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例５５：該複数の回折特徴は、約１．５の屈折率を有する、実施例４８－５４のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例５６：該複数の回折特徴は、１．７～１．８の屈折率を有する、実施例４８－５５のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例５７：該回折特徴にわたって配置される、該より高い屈折率材料は、少なくとも２．１の屈折率を有する、実施例４８－５６のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例５８：該回折特徴にわたって配置される、該より高い屈折率材料は、少なくとも２．２の屈折率を有する、実施例４８－５７のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例５９：該回折特徴にわたって配置される、該より高い屈折率材料は、少なくとも２．３の屈折率を有する、実施例４８－５８のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例６０：該回折特徴にわたって配置される、該より高い屈折率材料は、ニオブ酸リチウムを含む、実施例４８－５９のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例６１：該回折特徴にわたって配置される、該より高い屈折率材料は、炭化ケイ素を含む、実施例４８－５９のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例６２：該複数の回折特徴は、ブレーズド回折格子を備える、実施例４８－６１のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例６３：該複数の回折特徴は、非対称的に成形される、実施例４８－６２のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例６４：該高屈折率材料のより多くのものは、回折特徴の第２の側壁上より回折特徴の第１の側壁上にある、実施例４８－６３のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例６５：該高屈折率材料のより多くのものは、回折特徴の第２の側上より回折特徴の第１の側上にある、実施例４８－６４のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例６６：該回折特徴のうちの少なくとも１つは、該高屈折率材料を回折特徴の第１の側上に有する一方、回折特徴の該第２の側は、暴露される、実施例４８－６４のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例６７：回折特徴は、１Ｄアレイ内に配列される、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例６８：回折特徴は、２Ｄアレイ内に配列される、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例６９：回折特徴は、上部表面と、該上部表面を中心として配置される、側壁とを有し、材料の層は、該回折特徴の該上部表面上にある、実施例１－４７のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例７０：該付加的な複数の回折特徴は、上部表面と、該上部表面を中心として配置される、側壁とを有し、該付加的材料の層は、該複数の付加的回折特徴の該上部表面上にある、実施例４７に記載の光学デバイス。
実施例７１：該回折特徴は、上部表面と、該上部表面を中心として配置される、側壁とを有し、該より高い屈折率材料は、該回折特徴の該上部表面上にある、実施例４８－６８のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例７２：該導波管は、頭部搭載型ディスプレイのための接眼レンズ内に含まれる、実施例４８－６８のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例７３：該導波管は、頭部搭載型ディスプレイのための接眼レンズ内の導波管のスタック内に含まれる、実施例４８－６８のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例７４：該接眼レンズは、ユーザにユーザおよび頭部搭載型ディスプレイの正面の環境のビューを提供するために、透明である、実施例７２または７３に記載の光学デバイス。
実施例７５：該接眼レンズは、画像プロジェクタからの光を受け取り、該光の少なくとも一部をユーザの眼に指向し、画像コンテンツをユーザの該眼に指向するように構成される、実施例７２－７４のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例７６：該接眼レンズは、ユーザの頭部上に装着されるように構成される、フレーム上に搭載される、実施例７２－７５のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例７７：該複数の回折特徴は、画像源からの光を受け取り、該光を、該基板の中に、その中で誘導されるように結合するように配置される、内部結合光学要素内に含まれる、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例７８：該複数の回折特徴は、該基板内で該基板から外に該頭部搭載型ディスプレイを装着しているユーザの眼へと誘導される、画像源からの光を受け取るように配置される、外部結合光学要素内に含まれる、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例７９：該材料の層は、ポリマーから成る、実施例１－４７のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例８０：該材料の層は、レジストから成る、実施例１－４７のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例８１：該材料の層は、エッチングマスクの少なくとも一部から成る、実施例１－４７のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例８２：該材料の層は、反射を低減させる、実施例１－４７のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例８３：複数の回折特徴は、回折格子を形成し、該回折格子は、ブレーズド格子である、実施例１－８２のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例８４：複数の回折特徴は、ブレーズド格子を提供するように、非対称である、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例８５：複数の回折特徴は、ブレーズド格子を提供するようにその上に非対称的に堆積される、材料を有する、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例８６：該基板は、第１および第２の側を含み、該基板の該第１の側のみが、回折格子を含む、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例８７：回折特徴は、１Ｄアレイ内に配列される、実施例１－８６のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例８８：回折特徴は、２Ｄアレイ内に配列される、実施例１－８６のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例８９：２Ｄアレイは、正方形アレイから成る、実施例８８に記載の光学デバイス。
実施例９０：該複数の回折特徴は、画像源からの光を受け取り、該光を、該基板の中に、その中で誘導されるように結合するように配置される、内部結合光学要素内に含まれる、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例９１：該複数の回折特徴は、該基板内で誘導される、画像源からの光を受け取り、該光を、外部結合光学要素に、該基板から外に結合されるように指向するように配置される、光分散光学要素内に含まれる、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例９２：該複数の回折特徴は、該基板内で誘導される、画像源からの光を受け取り、該光を該導波管内で外に拡散させ、ビームサイズまたはアイボックスサイズを増加させるように配置される、光分散光学要素内に含まれる、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例９３：該複数の回折特徴は、該基板内で誘導される、画像源からの光を受け取り、該光を該基板から外に結合するように配置される、外部結合光学要素内に含まれる、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例９４：該複数の回折特徴は、該基板内で誘導される、画像源からの光を受け取り、該光を少なくとも２つの方向において外に拡散させ、該光を該基板から外に結合するように配置される、組み合わせられた光分散／外部結合光学要素内に含まれる、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例９５：該複数の回折特徴は、該基板内で誘導される、画像源からの光を受け取り、該光を外に拡散させ、該光を該基板から外に該頭部搭載型ディスプレイを装着しているユーザの眼へと結合するように配置される、組み合わせられた瞳エクスパンダ－抽出器内に含まれる、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例９６：該複数の回折特徴は、光を優先的に少なくとも２つの方向に指向するように構成される、ブレーズド回折格子を備える、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例９７：該複数の回折特徴は、２つの方向にブレーズドされたブレーズド回折格子を備える、上記実施例のいずれかに記載の方法。
（実施例ＩＩＩ）
実施例１：光学デバイスであって、
可視光に対して透明である、２．０を上回る屈折率を有する材料から成る、基板であって、導波管を備える、基板と、
該基板内または上に形成される、複数の回折特徴と、
を備え、該回折特徴は、２次元（２Ｄ）アレイ内に配列され、２Ｄ回折格子を形成する、光学デバイス。
実施例２：該基板材料は、ニオブ酸リチウムまたは炭化ケイ素を含む、実施例１に記載の光学デバイス。
実施例３：該基板材料は、少なくとも２．１である、屈折率を有する、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例４：該基板材料は、少なくとも２．２である、屈折率を有する、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例５：該基板材料は、少なくとも２．３である、屈折率を有する、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例６：該材料の層は、１．８未満である、屈折率を有する、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例７：該回折特徴は、該基板と異なる材料から成る、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例８：該回折特徴は、空間によって分離され、該空間は、該基板材料の暴露領域を備える、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例９：該回折特徴は、空間によって分離され、該回折特徴間の該空間は、該材料の層によって被覆されない、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例１０：該回折特徴は、空間によって分離され、該回折特徴間の該空間は、該基板材料の暴露領域を備える、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例１１：該複数の回折特徴は、相互に対して側方に変位される、第１、第２、および第３の回折特徴を備え、該第２の回折特徴は、第１の回折特徴と第３の回折特徴との間に配置される、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例１２：該材料の層は、該第１、第２、および第３の回折特徴のそれぞれにわたって、異なる厚さを有する、実施例１１に記載の光学デバイス。
実施例１３：該第３の回折特徴にわたる該材料の層の厚さは、該第２の回折特徴にわたる該材料の層の厚さより高く、該第２の回折特徴にわたる該材料の層の厚さは、該第１の回折特徴にわたる該材料の層の厚さより高い、実施例１１または１２に記載の光学デバイス。
実施例１４：該材料の層は、該第１、第２、および第３の回折特徴にわたって、同一厚さを有する、実施例１１に記載の光学デバイス。
実施例１５：該第３の回折特徴の高さは、該第２の回折特徴の高さより高く、該第２の回折特徴の高さは、該第１の回折特徴の高さより高い、実施例１１－１４のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例１６：回折特徴の高さは、側方位置に伴って徐々に増加する、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例１７：該材料の層は、側方位置に伴って徐々に増加する、厚さを有する、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例１８：該基板の厚さは、段階的である、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例１９：該材料の層の厚さは、段階的である、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例２０：該基板の厚さは、側方位置に伴って徐々に増加する、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例２１：回折特徴の高さは、側方位置に伴って実質的に一定である、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例２２：該第１、第２、および第３の回折特徴の高さは、同一である、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例２３：該材料の層は、側方位置に伴って実質的に一定である、厚さを有する、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例２４：該材料の層は、該第１、第２、および第３の回折特徴にわたって、同一厚さを有する、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例２５：回折特徴のうちの少なくともいくつかは、傾きのある側壁を有する、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例２６：回折特徴のうちの少なくともいくつかは、台形断面を有する、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例２７：該導波管は、頭部搭載型ディスプレイのための接眼レンズ内に含まれる、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例２８：該導波管は、頭部搭載型ディスプレイのための接眼レンズ内の導波管のスタック内に含まれる、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例２９：該接眼レンズは、ユーザにユーザおよび頭部搭載型ディスプレイの正面の環境のビューを提供するために、透明である、実施例２７または２８に記載の光学デバイス。
実施例３０：該接眼レンズは、画像プロジェクタからの光を受け取り、該光の少なくとも一部をユーザの眼に指向し、画像コンテンツをユーザの該眼に指向するように構成される、実施例２７－２９のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例３１：該接眼レンズは、ユーザの頭部上に装着されるように構成される、フレーム上に搭載される、実施例２７－３０のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例３２：該複数の回折特徴は、画像源からの光を受け取り、該光を、該基板の中に、その中で誘導されるように結合するように配置される、内部結合光学要素内に含まれる、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例３３：該複数の回折特徴は、該基板内で誘導される、画像源からの光を受け取り、該光を該基板から外に該頭部搭載型ディスプレイを装着しているユーザの眼へと結合するように配置される、外部結合光学要素内に含まれる、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例３４：該複数の回折特徴は、第１、第２、および第３の回折特徴を備え、該第２の回折特徴は、第１の回折特徴と第３の回折特徴との間に配置される、実施例２７－３３のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例３５：該第３の回折特徴の高さは、該第２の回折特徴の高さより高く、該第２の回折特徴の高さは、該第１の回折特徴の高さより高い、実施例３５に記載の光学デバイス。
実施例３６：基板に対して配置され、光を基板の中に指向する、プロジェクタをさらに備え、該プロジェクタは、該第２の回折特徴より、該第１の回折特徴の近くに位置付けられる、実施例３４または３５に記載の光学デバイス。
実施例３７：回折特徴の高さは、側方位置に伴って徐々に増加する、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例３８：基板に対して配置され、光を基板の中に指向する、プロジェクタをさらに備え、該プロジェクタは、より高い高さを伴う、該回折特徴より、より低い高さを伴う、該回折特徴の近くに位置付けられる、実施例３７に記載の光学デバイス。
実施例３９：該第３の回折特徴にわたる該材料の層の厚さは、該第２の回折特徴にわたる該材料の層の厚さより高く、該第２の回折特徴にわたる該材料の層の厚さは、該第１の回折特徴にわたる該材料の層の厚さより高い、実施例３４－３８のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例４０：基板に対して配置され、光を基板の中に指向する、プロジェクタをさらに備え、該プロジェクタは、該第２の回折特徴より、該第１の回折特徴の近くに位置付けられる、実施例３９に記載の光学デバイス。
実施例４１：該材料の層は、側方位置に伴って徐々に増加する、厚さを有する、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例４２：基板に対して配置され、光を基板の中に指向する、プロジェクタをさらに備え、該プロジェクタは、該材料の層がより厚い、該回折特徴より、該材料の層がより薄い、該回折特徴の近くに位置付けられる、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例４３：該基板は、対向する第１および第２の側を備える、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例４４：該光学デバイスは、頭部搭載型ディスプレイ内に統合され、該第２の側は、該頭部搭載型ディスプレイが装着されると、該第１の側より、装着者の眼の近くに配置される、実施例４３に記載の光学デバイス。
実施例４５：該複数の回折特徴は、該基板の該第１の側上に配置される、実施例４３または４４に記載の光学デバイス。
実施例４６：該基板の第２の対向側上で該基板内または上に形成される、付加的な複数の回折特徴をさらに備える、実施例４３－４５のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例４７：該付加的な複数の回折特徴は、空間によって分離され、該光学デバイスは、付加的材料の層を該複数の付加的回折特徴にわたってさらに備える、実施例４６に記載の光学デバイス。
実施例４８：該２Ｄ回折格子は、ブレーズド格子を備える、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例４９：複数の回折特徴は、ブレーズド格子を提供するように、非対称である、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例５０：複数の回折特徴は、ブレーズド格子を提供するようにその上に非対称的に堆積される、材料を有する、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例５１：該基板は、第１および第２の側を含み、該基板の該第１の側のみが、回折格子を含む、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例５２：２Ｄアレイは、正方形アレイから成る、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例５３：回折特徴は、該基板内に形成される、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例５４：回折特徴は、該基板上に形成される、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例５５：該回折特徴は、該基板と異なる材料から成る、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例５６：該回折特徴は、レジストから成る、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例５７：該回折特徴は、フォトレジストから成る、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例５８：該回折特徴は、該基板のもの未満の屈折率を有する材料から成る、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例５９：エッチングマスクの該少なくとも一部は、回折特徴上に留まる、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例６０：該複数の回折特徴は、画像源からの光を受け取り、該光を、該基板の中に、その中で誘導されるように結合するように配置される、内部結合光学要素内に含まれる、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例６１：該複数の回折特徴は、該基板内で誘導される、画像源からの光を受け取り、該光を、外部結合光学要素に、該基板から外に結合されるように指向するように配置される、光分散光学要素内に含まれる、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例６２：該複数の回折特徴は、該基板内で誘導される、画像源からの光を受け取り、該光を該導波管内で外に拡散させ、ビームサイズまたはアイボックスサイズを増加させるように配置される、光分散光学要素内に含まれる、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例６３：該複数の回折特徴は、該基板内で誘導される、画像源からの光を受け取り、該光を該基板から外に結合するように配置される、外部結合光学要素内に含まれる、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例６４：該複数の回折特徴は、該基板内で誘導される、画像源からの光を受け取り、該光を少なくとも２つの方向において外に拡散させ、該光を該基板から外に結合するように配置される、組み合わせられた光分散／外部結合光学要素内に含まれる、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例６５：該複数の回折特徴は、該基板内で誘導される、画像源からの光を受け取り、該光を外に拡散させ、該光を該基板から外に結合するように配置される、組み合わせられた瞳エクスパンダ－抽出器内に含まれる、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例６６：該２Ｄ回折格子は、光を優先的に少なくとも２つの方向に指向するように構成される、ブレーズド回折格子を備える、上記実施例のいずれかに記載の方法。
実施例６７：該２Ｄ回折格子は、２つの方向にブレーズドされたブレーズド回折格子を備える、上記実施例のいずれかに記載の方法。
（実施例ＩＶ）
実施例１：頭部搭載型ディスプレイであって、
ユーザの頭部上に装着されるように構成される、フレームと、
該フレーム上に搭載される、接眼レンズであって、該接眼レンズは、ユーザにユーザおよび頭部搭載型ディスプレイの正面の環境のビューを提供するために、透明であって、該接眼レンズは、画像プロジェクタからの光を受け取り、該光の少なくとも一部をユーザの眼に指向し、画像コンテンツをユーザの該眼に指向するように構成され、該接眼レンズは、可視光に対して透明である、２．０を上回る屈折率を有する材料から成る、基板を構成する、導波管を備える、接眼レンズと、
該基板内または上に形成される、複数の回折特徴と、
を備え、該回折特徴は、２次元（２Ｄ）アレイ内に配列され、２Ｄ回折格子を形成する、頭部搭載型ディスプレイ。
実施例２：頭部搭載型ディスプレイであって、
ユーザの頭部上に装着されるように構成される、フレームと、
該フレーム上に搭載される、接眼レンズであって、該接眼レンズは、ユーザにユーザおよび頭部搭載型ディスプレイの正面の環境のビューを提供するために、透明であって、該接眼レンズは、画像プロジェクタからの光を受け取り、該光の少なくとも一部をユーザの眼に指向し、画像コンテンツをユーザの該眼に指向するように構成され、該接眼レンズは、可視光に対して透明である、２．０を上回る屈折率を有する材料から成る、基板を構成する、導波管を備える、接眼レンズと、
該基板内または上に形成される、複数の回折特徴と、
を備え、該回折特徴は、ブレーズドされる、頭部搭載型ディスプレイ。
実施例３：頭部搭載型ディスプレイであって、
ユーザの頭部上に装着されるように構成される、フレームと、
該フレーム上に搭載される、接眼レンズであって、該接眼レンズは、ユーザにユーザおよび頭部搭載型ディスプレイの正面の環境のビューを提供するために、透明であって、該接眼レンズは、画像プロジェクタからの光を受け取り、該光の少なくとも一部をユーザの眼に指向し、画像コンテンツをユーザの該眼に指向するように構成され、該接眼レンズは、可視光に対して透明である、２．０を上回る屈折率を有する材料から成る、基板を構成する、導波管を備える、接眼レンズと、
該基板内または上に形成される、複数の回折特徴と、
を備え、複数の回折特徴は、該基板内で誘導される、画像源からの光を受け取り、該光を少なくとも２つの方向において外に拡散させ、該光を該基板から外に結合するように配置される、組み合わせられた光分散／外部結合光学要素内に含まれる、頭部搭載型ディスプレイ。
実施例４：頭部搭載型ディスプレイであって、
ユーザの頭部上に装着されるように構成される、フレームと、
該フレーム上に搭載される、接眼レンズであって、該接眼レンズは、ユーザにユーザおよび頭部搭載型ディスプレイの正面の環境のビューを提供するために、透明であって、該接眼レンズは、画像プロジェクタからの光を受け取り、該光の少なくとも一部をユーザの眼に指向し、画像コンテンツをユーザの該眼に指向するように構成され、該接眼レンズは、可視光に対して透明である、２．０を上回る屈折率を有する材料から成る、基板を構成する、導波管を備える、接眼レンズと、
該基板内または上に形成される、複数の回折特徴と、
を備え、該複数の回折特徴は、該基板内で誘導される、画像源からの光を受け取り、該光を外に拡散させ、該光を該基板から外に結合するように配置される、組み合わせられた瞳エクスパンダ－抽出器内に含まれる、頭部搭載型ディスプレイ。
実施例５：頭部搭載型ディスプレイであって、
ユーザの頭部上に装着されるように構成される、フレームと、
該フレーム上に搭載される、接眼レンズであって、該接眼レンズは、ユーザにユーザおよび頭部搭載型ディスプレイの正面の環境のビューを提供するために、透明であって、該接眼レンズは、画像プロジェクタからの光を受け取り、該光の少なくとも一部をユーザの眼に指向し、画像コンテンツをユーザの該眼に指向するように構成され、該接眼レンズは、可視光に対して透明である、２．０を上回る屈折率を有する材料から成る、基板を構成する、導波管を備える、接眼レンズと、
該基板上に形成される、複数の回折特徴と、
該回折特徴と該基板との間に配置される、層と、
を備える、頭部搭載型ディスプレイ。
実施例６：層は、基板の材料と異なる材料から成る、実施例５に記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例７：該層は、接着助長剤層から成る、実施例５または６に記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例８：該層は、１．７９を上回る屈折率を有する、高屈折率材料から成り、該高屈折率材料は、基板の材料と異なる材料から成る、実施例５－７のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例９：該層は、２．０を上回る屈折率を有する、高屈折率材料から成り、該高屈折率材料は、基板の材料と異なる材料から成る、実施例５－７のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１０：該層は、誘電層から成る、実施例５－９のいずれかに記載の方法。
実施例１１：該層は、二酸化チタン、二酸化ジルコニウム、窒化ケイ素、または炭化ケイ素から成る、実施例５に記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１２：該層は、二酸化チタンから成る、実施例５に記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１３：該層は、二酸化ジルコニウムから成る、実施例５に記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１４：該層は、窒化ケイ素から成る、実施例５に記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１５：該層は、炭化ケイ素を含む、実施例５に記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１６：該層は、基板からの反射を低減させる、実施例５－１５のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１７：頭部搭載型ディスプレイであって、
ユーザの頭部上に装着されるように構成される、フレームと、
該フレーム上に搭載される、接眼レンズであって、該接眼レンズは、ユーザにユーザおよび頭部搭載型ディスプレイの正面の環境のビューを提供するために、透明であって、該接眼レンズは、画像プロジェクタからの光を受け取り、該光の少なくとも一部をユーザの眼に指向し、画像コンテンツをユーザの該眼に指向するように構成され、該接眼レンズは、可視光に対して透明である、２．０を上回る屈折率を有する材料から成る、基板を構成する、導波管を備える、接眼レンズと、
該基板上に形成される、複数の回折特徴と、
を備え、該回折特徴は、複数の層、すなわち、第１の層と、該第１の層にわたる第２の層とを備える、頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１８：該第１の層は、誘電材料から成る、実施例１７に記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１９：該第２の層は、誘電材料から成る、実施例１７または１８に記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例２０：第１の層は、基板のものと該第２の層のものとの間の屈折率を有する、実施例１７－１９のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例２１：第２の層にわたる第３の層をさらに含む、実施例１７－２０のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例２２：該第３の層は、誘電材料から成る、実施例２１に記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例２３：第２の層は、第２の層のものと第３の層のものとの間の屈折率を有する、実施例２１－２２のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例２４：第１の層は、二酸化チタンから成る、実施例１７－２３のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例２５：第２の層は、窒化ケイ素から成る、実施例１７－２４のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例２６：第３の層は、二酸化ケイ素から成る、実施例２１－２５のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例２７：第１の層および第２の層は、基板からの反射を低減させる、実施例１７－２６のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例２８：第１の層、第２の層、および第２の層は、基板からの反射を低減させる、実施例１７－２７のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例２９：頭部搭載型ディスプレイであって、
ユーザの頭部上に装着されるように構成される、フレームと、
該フレーム上に搭載される、接眼レンズであって、該接眼レンズは、ユーザにユーザおよび頭部搭載型ディスプレイの正面の環境のビューを提供するために、透明であって、該接眼レンズは、画像プロジェクタからの光を受け取り、該光の少なくとも一部をユーザの眼に指向し、画像コンテンツをユーザの該眼に指向するように構成され、該接眼レンズは、可視光に対して透明である、２．０を上回る屈折率を有する材料から成る、基板を構成する、導波管を備える、接眼レンズと、
該基板上または内に形成される、複数の回折特徴と、
該複数の回折特徴にわたる少なくとも１つの層と、
を備える、頭部搭載型ディスプレイ。
実施例３０：該少なくとも１つの層は、基板の材料と異なる材料から成る、実施例２９に記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例３１：該少なくとも１つの層は、誘電材料から成る、実施例２９または３０に記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例３２：該少なくとも１つの層は、二酸化チタンの少なくとも１つの層から成る、実施例２９－３１のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例３３：該少なくとも１つの層は、二酸化ケイ素の少なくとも１つの層から成る、実施例２９－３２のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例３４：該少なくとも１つの層は、フッ化マグネシウムの少なくとも１つの層から成る、実施例２９－３３のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例３５：該少なくとも１つの層は、二酸化チタンの複数の層から成る、実施例２９－３４のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例３６：該少なくとも１つの層は、二酸化ケイ素の複数の層から成る、実施例２９－３５のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例３７：該少なくとも１つの層は、フッ化マグネシウムの複数の層から成る、実施例２９－３６のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例３８：該少なくとも１つの層は、材料の交互層から成る、実施例２９－３７のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例３９：該少なくとも１つの層は、材料の反復層から成る、実施例２９－３８のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例４０：該少なくとも１つの層は、該基板からの反射を低減させる、実施例２９－３９のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例４１：頭部搭載型ディスプレイであって、
ユーザの頭部上に装着されるように構成される、フレームと、
該フレーム上に搭載される、接眼レンズであって、該接眼レンズは、ユーザにユーザおよび頭部搭載型ディスプレイの正面の環境のビューを提供するために、透明であって、該接眼レンズは、画像プロジェクタからの光を受け取り、該光の少なくとも一部をユーザの眼に指向し、画像コンテンツをユーザの該眼に指向するように構成され、該接眼レンズは、可視光に対して透明である、２．０を上回る屈折率を有する材料から成る、基板を構成する、導波管を備える、接眼レンズと、
該基板上または内に形成される、回折光学要素と、
回折光学要素にわたる、１つ以上の反射軽減層と、
を備える、頭部搭載型ディスプレイ。
実施例４２：１つ以上の反射軽減層は、導波管の材料の屈折率未満の屈折率を有する材料から成る、実施例４１に記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例４３：１つ以上の反射軽減層は、１．２～１．７の屈折率を有する材料から成る、実施例４１に記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例４４：１つ以上の反射軽減層は、フッ化マグネシウムから成る、実施例４１に記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例４５：１つ以上の反射軽減層は、二酸化ケイ素から成る、実施例４１または４４に記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例４６：１つ以上の反射軽減層は、レジストから成る、実施例４１－４３のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例４７：複数の反射軽減層は、回折光学要素にわたって配置される、実施例４１－４６のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例４８：基板からより遠く離れた反射軽減層のうちの１つは、基板により近い反射軽減層のうちの１つより低い屈折率を有する、実施例４７に記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例４９：基板から最も遠い反射軽減層は、導波管に最も近い反射軽減層より低い屈折率を有し、基板から最も遠い反射軽減層と基板に最も近い反射軽減層との間の１つ以上の反射軽減層は、基板から最も遠い反射軽減層のものと基板に最も近い反射軽減層のものとの間の屈折率を有する、実施例４７に記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例５０：１つ以上の反射軽減層は、回折格子の片側上に他方より多く配置される、実施例４１－４９のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例５１：回折光学要素の側壁および堀は、ごく少量の材料の１つ以上の反射軽減層から成る、実施例４１－４９のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例５２：反射軽減層の材料は、基板の表面および回折光学要素の堀の表面と平行な回折光学要素の複数の回折特徴の上部表面上に堆積され、回折光学要素の側壁は、ごく少量の反射軽減層の材料から成る、実施例４１－４９のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例５３：反射軽減層の材料は、光学要素の複数の特徴の水平および垂直両方の暴露表面上に堆積される、実施例４１－４９のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例５４：回折光学要素上の反射軽減層は、平面化される、実施例４１－５３のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例５５：１つ以上の反射軽減層にわたって配置される、構造安定性提供層をさらに備え、構造安定性を増加させる、実施例４１－５４のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例５６：構造安定性提供層は、ガラスから成る、実施例５５に記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例５７：構造安定性提供層は、反射防止性コーティングをその上に有する、ガラスから成る、実施例５５に記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例５８：ガラス上の反射防止性コーティングは、交互層から成る、実施例５７に記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例５９：ガラス上の反射防止性コーティングは、ＴｉＯ２およびＳｉＯ２の交互層から成る、実施例５８に記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例６０：反射軽減層と回折光学要素の回折特徴との間の付加的層をさらに備える、実施例４１－５９のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例６１：頭部搭載型ディスプレイであって、
ユーザの頭部上に装着されるように構成される、フレームと、
該フレーム上に搭載される、接眼レンズであって、該接眼レンズは、ユーザにユーザおよび頭部搭載型ディスプレイの正面の環境のビューを提供するために、透明であって、該接眼レンズは、画像プロジェクタからの光を受け取り、該光の少なくとも一部をユーザの眼に指向し、画像コンテンツをユーザの該眼に指向するように構成され、該接眼レンズは、可視光に対して透明である、２．０を上回る屈折率を有する材料から成る、基板を構成する、導波管を備える、接眼レンズと、
該基板上または内に形成される、回折光学要素と、
回折光学要素にわたって配置される、反射防止性構造であって、反射を低減させるように構成される、ナノ構造を備える、反射防止性構造と、
を備える、頭部搭載型ディスプレイ。
実施例６２：ナノ構造は、直接、回折光学要素上にある、実施例６１に記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例６３：ナノ構造は、回折光学要素にわたって配置される、コーティング内に形成される、実施例６１に記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例６４：コーティングは、基板のものより低い、屈折率を有する、実施例６３に記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例６５：コーティングは、フォトレジストから成る、実施例６３または６４に記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例６６：頭部搭載型ディスプレイであって、
ユーザの頭部上に装着されるように構成される、フレームと、
該フレーム上に搭載される、接眼レンズであって、該接眼レンズは、ユーザにユーザおよび頭部搭載型ディスプレイの正面の環境のビューを提供するために、透明であって、該接眼レンズは、画像プロジェクタからの光を受け取り、該光の少なくとも一部をユーザの眼に指向し、画像コンテンツをユーザの該眼に指向するように構成され、該接眼レンズは、可視光に対して透明である、２．０を上回る屈折率を有する材料から成る、基板を構成する、導波管を備える、接眼レンズと、
該基板上または内に形成される、回折光学要素と、
基板の縁に配置され、基板内の全内部反射によって基板の縁に伝搬する光を受け取る、１つ以上の反射性格子と、
を備える、頭部搭載型ディスプレイ。
実施例６７：１つ以上の反射性格子は、光を縁から後方に離れるように再指向するように構成される、実施例６６に記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例６８：１つ以上の反射性格子は、光を、光を基板から外にユーザへと結合するように構成される、外部結合光学要素に向かって戻るように指向するように構成される、実施例６６または６７に記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例６９：外部結合光学要素は、あるピッチを有する、回折光学要素を備え、１つ以上の反射性格子は、外部結合光学要素の約半分のピッチである、ピッチを有する、実施例６８に記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例７０：１つ以上の反射性格子は、金属化される、実施例６６－６９のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例７１：頭部搭載型ディスプレイであって、
ユーザの頭部上に装着されるように構成される、フレームと、
該フレーム上に搭載される、接眼レンズであって、該接眼レンズは、ユーザにユーザおよび頭部搭載型ディスプレイの正面の環境のビューを提供するために、透明であって、該接眼レンズは、画像プロジェクタからの光を受け取り、該光の少なくとも一部をユーザの眼に指向し、画像コンテンツをユーザの該眼に指向するように構成され、該接眼レンズは、可視光に対して透明である、２．０を上回る屈折率を有する材料から成る、基板を構成する、導波管を備える、接眼レンズと、
該基板上または内に形成される、回折光学要素と、
基板の縁に配置され、基板内の全内部反射によって基板の縁に伝搬する光を受け取る、光抽出特徴と、
を備える、頭部搭載型ディスプレイ。
実施例７２：光抽出特徴は、光を縁から外に抽出するように構成される、実施例７１に記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例７３：光抽出特徴は、回折特徴を備える、実施例７１または７２に記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例７４：該縁を中心として配置され、該光抽出特徴によって抽出された光を受け取る、吸収要素をさらに含む、実施例７１－７３のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例７５：該吸収要素は、カフ、カラー、カップ、またはスリーブから成る、実施例７４に記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例７６：該吸収要素は、カーボンブラックから成る、実施例７４または７５に記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例７７：吸収コーティングを該光抽出特徴上にさらに備える、実施例７１－７６のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例７８：頭部搭載型ディスプレイであって、
ユーザの頭部上に装着されるように構成される、フレームと、
該フレーム上に搭載される、接眼レンズであって、該接眼レンズは、ユーザにユーザおよび頭部搭載型ディスプレイの正面の環境のビューを提供するために、透明であって、該接眼レンズは、画像プロジェクタからの光を受け取り、該光の少なくとも一部をユーザの眼に指向し、画像コンテンツをユーザの該眼に指向するように構成され、該接眼レンズは、可視光に対して透明である、２．０を上回る屈折率を有する材料から成る、基板を構成する、導波管を備える、接眼レンズと、
該基板上または内に形成される、回折光学要素と、
増加された構造強度を提供するための、該基板を伴う、少なくとも１つの構造支持層と、
を備える、頭部搭載型ディスプレイ。
実施例７９：該少なくとも１つの構造支持層は、１．７以下である屈折率を有する材料から成る、実施例７８に記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例８０：少なくとも１つの該構造支持層は、ガラスから成る、実施例７８または７９に記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例８１：少なくとも１つの該構造支持層は、反射防止性コーティングをその上に有する、ガラスから成る、実施例８０に記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例８２：少なくとも該構造支持層は、直接、基板に隣接する、実施例７８－８１のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例８３：少なくとも１つの該構造支持層は、回折光学要素の複数の回折特徴間の空間を充填する、実施例７８－８２のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例８４：空気を該少なくとも１つの構造支持層と該基板との間にさらに含む、実施例７８－８２のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例８５：空気を該少なくとも１つの構造支持層と該複数の回折特徴との間にさらに含む、実施例７８－８２および８４のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例８６：スペーサを該少なくとも１つの構造支持層と該基板との間にさらに含み、空隙を該少なくとも１つの構造支持層と該基板との間に提供する、実施例７８－８４および８４および８５のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例８７：空隙は、ポリマー層によって提供される、実施例７８－８２および８３－８６のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例８８：少なくとも１つの該構造支持層は、引掻傷防止機能性を提供する、実施例７８－８６のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例８９：少なくとも１つの該構造支持層は、低屈折率コーティングから成る、実施例７８－８８のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例９０：少なくとも１つの該構造支持層は、反射防止性ガラスから成る、実施例７８－８９のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例９１：少なくとも１つの該構造支持層は、該基板の片側上に配置される、実施例７８－９０のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例９２：該構造支持層は、少なくとも２つの構造支持層から成る、実施例７８－９１のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例９３：該少なくとも２つの構造支持層は、該基板の対向側上に配置される、実施例９２に記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例９４：頭部搭載型ディスプレイであって、
ユーザの頭部上に装着されるように構成される、フレームと、
該フレーム上に搭載される、接眼レンズであって、該接眼レンズは、ユーザにユーザおよび頭部搭載型ディスプレイの正面の環境のビューを提供するために、透明であって、該接眼レンズは、画像プロジェクタからの光を受け取り、該光の少なくとも一部をユーザの眼に指向し、画像コンテンツをユーザの該眼に指向するように構成され、該接眼レンズは、可視光に対して透明である、２．０を上回る屈折率を有する材料から成る、基板を構成する、導波管を備える、接眼レンズと、
該基板上または内に形成される、回折光学要素と、
該回折光学要素にわたる光学コンポーネントと、
を備える、頭部搭載型ディスプレイ。
実施例９５：該光学コンポーネントは、該回折特徴と接触する、実施例９４に記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例９６：該光学コンポーネントと該回折特徴との間の平面化層をさらに含む、実施例９４に記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例９７：該光学コンポーネントと該基板との間の構造安定性提供層をさらに含む、実施例９４に記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例９８：該光学コンポーネントと該基板との間の平面化層をさらに含む、実施例９４に記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例９９：該光学コンポーネントは、空間範囲内で少なくとも１センチメートル（ｃｍ）である、実施例９４－９８のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１００：該光学コンポーネントは、空間範囲内で少なくとも数センチメートルである、実施例９４－９８のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１０１：該光学コンポーネントは、屈折光学コンポーネントを備える、実施例９４－１００のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１０２：該光学コンポーネントは、回折光学コンポーネントを備える、実施例９４－１００のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１０３：該光学コンポーネントは、レンズを備える、実施例９４－１０２のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１０４：該レンズは、空間範囲内で少なくとも１センチメートル（ｃｍ）である、実施例１０３に記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１０５：該レンズは、空間範囲内で少なくとも数センチメートルである、実施例１０３に記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１０６：該レンズは、凸面レンズを備える、実施例１０３－１０５のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１０７：該レンズは、凹面レンズを備える、実施例１０３－１０５のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１０８：該レンズは、フレネルレンズを備える、実施例１０３－１０７のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１０９：頭部搭載型ディスプレイであって、
ユーザの頭部上に装着されるように構成される、フレームと、
該フレーム上に搭載される、接眼レンズであって、該接眼レンズは、ユーザにユーザおよび頭部搭載型ディスプレイの正面の環境のビューを提供するために、透明であって、該接眼レンズは、画像プロジェクタからの光を受け取り、該光の少なくとも一部をユーザの眼に指向し、画像コンテンツをユーザの該眼に指向するように構成され、該接眼レンズは、可視光に対して透明である、２．０を上回る屈折率を有する材料から成る、基板を構成する、導波管を備える、接眼レンズと、
該基板内または上に形成される、複数の回折特徴と、
を備え、回折特徴の高さ、回折特徴の幅、回折特徴の形状、回折特徴間の間隔、回折特徴上の側壁の傾斜、またはそれらの任意の組み合わせは、基板を横断して変動する、頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１１０：回折特徴の高さ、回折特徴の幅、回折特徴の形状、回折特徴間の間隔、回折特徴上の側壁の傾斜、またはそれらの任意の組み合わせは、基板を横断して距離に伴って徐々に変動する、実施例１０９に記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１１１：回折特徴の高さは、基板を横断して距離に伴って変動する、実施例１０９または１１０に記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１１２：回折特徴の高さは、基板を横断して距離に伴って徐々に変動する、実施例１０９－１１１のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１１３：回折特徴の幅は、基板を横断して距離に伴って変動する、実施例１０９－１１２のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１１４：回折特徴の幅は、基板を横断して距離に伴って徐々に変動する、実施例１０９－１１３のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１１５：回折特徴の形状は、基板を横断して距離に伴って変動する、実施例１０９－１１４のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１１６：回折特徴の形状は、基板を横断して距離に伴って徐々に変動する、実施例１０９－１１５のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１１７：回折特徴間の間隔は、基板を横断して距離に伴って変動する、実施例１０９－１１６のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１１８：回折特徴間の間隔は、基板を横断して距離に伴って徐々に変動する、実施例１０９－１１７のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１１９：回折特徴上の側壁の傾斜は、基板を横断して距離に伴って変動する、実施例１０９－１１８のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１２０：回折特徴上の側壁の傾斜は、基板を横断して距離に伴って徐々に変動する、実施例１０９－１１９のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１２１：回折特徴上の側壁の傾斜は、基板を横断して距離に伴って徐々に変動する、実施例１０９－１２０のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１２２：回折特徴の高さ、回折特徴の幅、回折特徴の形状、回折特徴間の間隔、回折特徴上の側壁の傾斜、またはそれらの任意の組み合わせは、基板を横断して距離に伴って、１つの方向に徐々に変動し、次いで、対向方向に徐々に変動する、実施例１０９に記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１２３：頭部搭載型ディスプレイであって、
ユーザの頭部上に装着されるように構成される、フレームと、
該フレーム上に搭載される、接眼レンズであって、該接眼レンズは、ユーザにユーザおよび頭部搭載型ディスプレイの正面の環境のビューを提供するために、透明であって、該接眼レンズは、画像プロジェクタからの光を受け取り、該光の少なくとも一部をユーザの眼に指向し、画像コンテンツをユーザの該眼に指向するように構成され、該接眼レンズは、可視光に対して透明である、２．０を上回る屈折率を有する材料から成る、基板を構成する、導波管を備える、接眼レンズと、
該基板内または上に形成される、複数の回折特徴と、
を備え、該基板は、着色される、頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１２４：頭部搭載型ディスプレイであって、
ユーザの頭部上に装着されるように構成される、フレームと、
該フレーム上に搭載される、接眼レンズであって、該接眼レンズは、ユーザにユーザおよび頭部搭載型ディスプレイの正面の環境のビューを提供するために、透明であって、該接眼レンズは、画像プロジェクタからの光を受け取り、該光の少なくとも一部をユーザの眼に指向し、画像コンテンツをユーザの該眼に指向するように構成され、該接眼レンズは、可視光に対して透明である、２．０を上回る屈折率を有する材料から成る、基板を構成する、導波管を備える、接眼レンズと、
該基板内または上に形成される、複数の回折特徴と、
を備え、該回折特徴は、１０～５０ｎｍの高さである、頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１２５：頭部搭載型ディスプレイであって、
ユーザの頭部上に装着されるように構成される、フレームと、
該フレーム上に搭載される、接眼レンズであって、該接眼レンズは、ユーザにユーザおよび頭部搭載型ディスプレイの正面の環境のビューを提供するために、透明であって、該接眼レンズは、画像プロジェクタからの光を受け取り、該光の少なくとも一部をユーザの眼に指向し、画像コンテンツをユーザの該眼に指向するように構成され、該接眼レンズは、可視光に対して透明である、２．０を上回る屈折率を有する材料から成る、基板を構成する、導波管を備える、接眼レンズと、
該基板上に形成される、複数の回折特徴と、
を備え、該回折特徴は、少なくとも１．８の屈折率を有する材料から成り、該材料は、該基板の材料と異なる、頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１２６：頭部搭載型ディスプレイであって、
ユーザの頭部上に装着されるように構成される、フレームと、
該フレーム上に搭載される、接眼レンズであって、該接眼レンズは、ユーザにユーザおよび頭部搭載型ディスプレイの正面の環境のビューを提供するために、透明であって、該接眼レンズは、画像プロジェクタからの光を受け取り、該光の少なくとも一部をユーザの眼に指向し、画像コンテンツをユーザの該眼に指向するように構成され、該接眼レンズは、可視光に対して透明である、２．０を上回る屈折率を有する材料から成る、基板を構成する、導波管を備える、接眼レンズと、
該基板内または上に形成される、複数の回折特徴と、
該回折特徴にわたる平面化層と、
を備える、頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１２７：平面化層は、１．６未満の屈折率を有する、実施例１２６に記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１２８：頭部搭載型ディスプレイであって、
ユーザの頭部上に装着されるように構成される、フレームと、
該フレーム上に搭載される、接眼レンズであって、該接眼レンズは、ユーザにユーザおよび頭部搭載型ディスプレイの正面の環境のビューを提供するために、透明であって、該接眼レンズは、画像プロジェクタからの光を受け取り、該光の少なくとも一部をユーザの眼に指向し、画像コンテンツをユーザの該眼に指向するように構成され、該接眼レンズは、可視光に対して透明である、２．０を上回る屈折率を有する材料から成る、基板を構成する、導波管を備える、接眼レンズと、
該基板内または上に形成される、回折光学要素と、
基板の回折光学要素と反対の側上の反射防止性コーティングと、
を備える、頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１２９：頭部搭載型ディスプレイであって、
ユーザの頭部上に装着されるように構成される、フレームと、
該フレーム上に搭載される、接眼レンズであって、該接眼レンズは、ユーザにユーザおよび頭部搭載型ディスプレイの正面の環境のビューを提供するために、透明であって、該接眼レンズは、画像プロジェクタからの光を受け取り、該光の少なくとも一部をユーザの眼に指向し、画像コンテンツをユーザの該眼に指向するように構成され、該接眼レンズは、可視光に対して透明である、２．０を上回る屈折率を有する材料から成る、基板を構成する、導波管を備える、接眼レンズと、
該基板内または上に形成される、複数の回折特徴と、
を備え、第１および第２の回折光学要素は、導波管の第１および第２の対向面上に配置される、頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１３０：第１の回折光学要素の複数の回折特徴は、第２の回折光学要素の複数の回折特徴からオフセットされる、実施例１２９に記載の方法。
実施例１３１：該回折光学要素または回折格子は、ブレーズド格子を備える、上記実施例のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１３２：複数の回折特徴は、回折格子を形成し、該回折格子は、ブレーズド格子を備える、上記実施例のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１３３：複数の回折特徴は、ブレーズド格子を提供するように、非対称である、上記実施例のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１３４：複数の回折は、ブレーズド格子を提供するようにその上に非対称的に堆積される、材料を有する、上記実施例のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１３５：該基板は、第１および第２の側を含み、該基板の該第１の側のみが、回折格子を含む、上記実施例のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１３６：回折特徴は、１Ｄアレイ内に配列される、上記実施例のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１３７：回折特徴は、２Ｄアレイ内に配列される、上記実施例のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１３８：２Ｄアレイは、正方形アレイから成る、実施例１３７に記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１３９：回折光学要素または回折格子は、１Ｄアレイを備える、上記実施例のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１４０：回折光学要素または回折格子は、２Ｄアレイを備える、上記実施例のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１４１：２Ｄアレイは、正方形アレイから成る、実施例１４０に記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１４２：該基板材料は、ニオブ酸リチウムを含む、上記実施例のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１４３：該基板材料は、炭化ケイ素を含む、上記実施例のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１４４：該基板材料は、少なくとも２．１である、屈折率を有する、上記実施例のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１４５：該基板材料は、少なくとも２．２である、屈折率を有する、上記実施例のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１４６：該基板材料は、少なくとも２．３である、屈折率を有する、上記実施例のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１４７：該回折特徴は、該基板と異なる材料から成る、上記実施例のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１４８：該回折特徴材料は、１．８未満である、屈折率を有する、上記実施例のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１４９：該回折特徴は、空間によって分離され、該空間は、該基板材料の暴露領域を備える、上記実施例のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１５０：該回折特徴は、空間によって分離され、該回折特徴間の該空間は、該材料の層によって被覆されない、上記実施例のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１５１：該回折特徴は、空間によって分離され、該回折特徴間の該空間は、該基板材料の暴露領域を備える、上記実施例のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１５２：回折特徴のうちの少なくともいくつかは、傾きのある側壁を有する、上記実施例のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１５３：回折特徴のうちの少なくともいくつかは、台形断面を有する、上記実施例のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１５４：該導波管は、頭部搭載型ディスプレイのための接眼レンズ内の導波管のスタック内に含まれる、上記実施例のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１５５：該複数の回折特徴は、画像源からの光を受け取り、該光を、該基板の中に、その中で誘導されるように結合するように配置される、内部結合光学要素内に含まれる、上記実施例のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１５６：該複数の回折特徴は、該基板内で誘導される、画像源からの光を受け取り、該光を該基板から外に該頭部搭載型ディスプレイを装着しているユーザの眼へと結合するように配置される、外部結合光学要素内に含まれる、上記実施例のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１５７：該基板は、対向する第１および第２の側を備える、上記実施例のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１５８：該第２の側は、該頭部搭載型ディスプレイが装着されると、該第１の側より、装着者の眼の近くに配置される、実施例１５７に記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１５９：該複数の回折特徴は、該基板の該第１の側上に配置される、実施例１５７または１５８に記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１６０：該基板の第２の対向側上で該基板内または上に形成される、付加的な複数の回折特徴をさらに備える、実施例１５７－１５９のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１６１：該基板は、第１および第２の側を含み、該基板の該第１の側のみが、回折格子を含む、上記実施例のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１６２：回折特徴は、該基板内に形成される、上記実施例のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１６３：回折特徴は、該基板上に形成される、上記実施例のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１６４：該回折特徴は、該基板と異なる材料から成る、上記実施例のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１６５：該回折特徴は、ポリマーから成る、上記実施例のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１６６：該回折特徴は、レジストから成る、上記実施例のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１６７：該回折特徴は、フォトレジストから成る、上記実施例のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１６８：該回折特徴は、該基板のもの未満の屈折率を有する材料から成る、上記実施例のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１６９：該複数の回折特徴は、画像源からの光を受け取り、該光を、該基板の中に、その中で誘導されるように結合するように配置される、内部結合光学要素内に含まれる、上記実施例のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１７０：該複数の回折特徴は、該基板内で誘導される、画像源からの光を受け取り、該光を、外部結合光学要素に、該基板から外に結合されるように指向するように配置される、光分散光学要素内に含まれる、上記実施例のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１７１：該複数の回折特徴は、該基板内で誘導される、画像源からの光を受け取り、該光を該導波管内で外に拡散させ、ビームサイズまたはアイボックスサイズを増加させるように配置される、光分散光学要素内に含まれる、上記実施例のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１７２：該複数の回折特徴は、該基板内で誘導される、画像源からの光を受け取り、該光を該基板から外に結合するように配置される、外部結合光学要素内に含まれる、上記実施例のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１７３：該複数の回折特徴は、該基板内で誘導される、画像源からの光を受け取り、該光を少なくとも２つの方向において外に拡散させ、該光を該基板から外に結合するように配置される、組み合わせられた光分散／外部結合光学要素内に含まれる、上記実施例のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１７４：該複数の回折特徴は、該基板内で誘導される、画像源からの光を受け取り、該光を外に拡散させ、該光を該基板から外に結合するように配置される、組み合わせられた瞳エクスパンダ－抽出器内に含まれる、上記実施例のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１７５：該回折特徴または回折格子は、光を優先的に少なくとも２つの方向に指向するように構成される、ブレーズド回折格子を備える、上記実施例のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１７６：該回折特徴または回折格子は、２つの方向にブレーズドされたブレーズド回折格子を備える、上記実施例のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１７７：頭部搭載型ディスプレイであって、
ユーザの頭部上に装着されるように構成される、フレームと、
該フレーム上に搭載される、接眼レンズであって、該接眼レンズは、ユーザにユーザおよび頭部搭載型ディスプレイの正面の環境のビューを提供するために、透明であって、該接眼レンズは、画像プロジェクタからの光を受け取り、該光の少なくとも一部をユーザの眼に指向し、画像コンテンツをユーザの該眼に指向するように構成され、該接眼レンズは、可視光に対して透明である、２．０を上回る屈折率を有する材料から成る、基板を構成する、導波管を備える、接眼レンズと、
該基板上に形成される、複数の回折特徴と、
を備え、該回折特徴は、ポリマーから成る、頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１７８：該基板材料は、ニオブ酸リチウムを含む、上記実施例のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１７９：該基板材料は、炭化ケイ素を含む、上記実施例のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１８０：該基板材料は、少なくとも２．１である、屈折率を有する、上記実施例のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１８１：該基板材料は、少なくとも２．２である、屈折率を有する、上記実施例のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１８２：該基板材料は、少なくとも２．３である、屈折率を有する、上記実施例のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１８３：該回折特徴は、該基板と異なる材料から成る、上記実施例のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１８４：該回折特徴は、１．８未満である屈折率を有する、材料から成る、上記実施例のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１８５：回折特徴は、１Ｄアレイ内に配列される、上記実施例のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１８６：回折特徴は、２Ｄアレイ内に配列される、上記実施例のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１８７：回折特徴は、ブレーズドされる、上記実施例のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
実施例１８８：回折特徴は、２つの方向にブレーズドされる、上記実施例のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイ。
本明細書は、例えば、以下の項目も提供する。
（項目１）
光学デバイスであって、
可視光に対して透明である２．０を上回る屈折率を有する材料から成る基板であって、前記基板は、導波管を備える、基板と、
前記基板内に形成される複数の回折特徴と、
前記回折特徴にわたって配置される材料の層と
を備える、光学デバイス。
（項目２）
前記基板材料は、ニオブ酸リチウムまたは炭化ケイ素を含む、項目１に記載の光学デバイス。
（項目３）
前記基板材料は、少なくとも２．１である屈折率を有する、項目１または２に記載の光学デバイス。
（項目４）
前記材料の層は、１．８未満である屈折率を有する、上記項目のいずれかに記載の光学デバイス。
（項目５）
前記材料の層は、フォトレジストから成る、上記項目のいずれかに記載の光学デバイス。
（項目６）
前記回折特徴は、空間によって分離され、前記空間は、前記基板材料の暴露領域を備える、上記項目のいずれかに記載の光学デバイス。
（項目７）
前記回折特徴は、空間によって分離され、前記回折特徴間の前記空間は、前記材料の層によって被覆されない、上記項目のいずれかに記載の光学デバイス。
（項目８）
前記複数の回折特徴は、相互に対して側方に変位される第１、第２、および第３の回折特徴を備え、前記第２の回折特徴は、前記第１の回折特徴と前記第３の回折特徴との間に配置される、上記項目のいずれかに記載の光学デバイス。
（項目９）
前記材料の層は、前記第１、第２、および第３の回折特徴のそれぞれにわたって、異なる厚さを有する、項目８に記載の光学デバイス。
（項目１０）
前記第３の回折特徴にわたる前記材料の層の厚さは、前記第２の回折特徴にわたる前記材料の層の厚さより高く、前記第２の回折特徴にわたる前記材料の層の厚さは、前記第１の回折特徴にわたる前記材料の層の厚さより高い、項目８または９に記載の光学デバイス。
（項目１１）
前記材料の層は、前記第１、第２、および第３の回折特徴にわたって、同一厚さを有する、項目８に記載の光学デバイス。
（項目１２）
前記第３の回折特徴の高さは、前記第２の回折特徴の高さより高く、前記第２の回折特徴の高さは、前記第１の回折特徴の高さより高い、項目８－１１のいずれかに記載の光学デバイス。
（項目１３）
前記基板の厚さは、段階的である、上記項目のいずれかに記載の光学デバイス。
（項目１４）
前記材料の層の厚さは、段階的である、上記項目のいずれかに記載の光学デバイス。
（項目１５）
前記導波管は、頭部搭載型ディスプレイのための接眼レンズ内に含まれる、上記項目のいずれかに記載の光学デバイス。
（項目１６）
前記導波管は、頭部搭載型ディスプレイのための接眼レンズ内の導波管のスタック内に含まれる、上記項目のいずれかに記載の光学デバイス。
（項目１７）
前記回折特徴は、１Ｄアレイ内に配列される、上記項目のいずれかに記載の光学デバイス。
（項目１８）
前記回折特徴は、２Ｄアレイ内に配列される、上記項目のいずれかに記載の光学デバイス。
（項目１９）
前記複数の回折特徴は、ブレーズド格子を提供するように、非対称である、上記項目のいずれかに記載の光学デバイス。
（項目２０）
前記複数の回折特徴は、ブレーズド格子を提供するようにその上に非対称的に堆積される材料を有する、上記項目のいずれかに記載の光学デバイス。
（項目２１）
前記複数の回折特徴は、内部結合光学要素内に含まれ、前記内部結合光学要素は、画像源からの光を受け取り、前記光を、前記基板の中に、その中で誘導されるように結合するように配置される、上記項目のいずれかに記載の光学デバイス。
（項目２２）
前記複数の回折特徴は、光分散光学要素内に含まれ、前記光分散光学要素は、前記基板内で誘導される画像源からの光を受け取り、前記光を、外部結合光学要素に、前記基板から外に結合されるように指向するように配置される、上記項目のいずれかに記載の光学デバイス。
（項目２３）
前記複数の回折特徴は、外部結合光学要素内に含まれ、前記外部結合光学要素は、前記基板内で誘導される画像源からの光を受け取り、前記光を前記基板から外に結合するように配置される、上記項目のいずれかに記載の光学デバイス。
図１は、例示的拡張現実場面である。
図２は、ウェアラブルディスプレイシステムの実施例である。
図３は、ユーザのための３次元画像をシミュレートするための従来のディスプレイシステムである。
図４は、複数の深度平面を使用して３次元画像をシミュレートするためのアプローチの側面を図示する。
図５Ａ－５Ｃは、距離と光線の発散との間の関係を図示する。
図６は、画像情報をユーザに出力するための導波管スタックの実施例を図示する。
図７は、導波管によって出力された出射ビームの実施例を図示する。
図８は、スタックされた導波管アセンブリの実施例を図示する。
図９Ａは、複数のスタックされた導波管の実施例の断面側面図である。
図９Ｂは、図９Ａの複数のスタックされた導波管の実施例の斜視図である。
図９Ｃは、図９Ａおよび９Ｂの複数のスタックされた導波管の実施例の上下平面図である。
図１０Ａは、高屈折率を伴う材料を含む導波管をパターン化する例示的方法である。
図１０Ｂは、高屈折率材料を含むパターン化された導波管を加工する例示的方法である。
図１０Ｃは、高屈折率材料を含むパターン化された導波管を加工する例示的方法である。
図１０Ｄは、高屈折率材料を含む導波管の実装である。
図１１Ａは、エッチングマスクを使用してＬｉＮｂＯ３を含む導波管を直接パターン化する例示的方法である。
図１１Ｂは、エッチングマスクを使用してＬｉＮｂＯ３を含む導波管を直接パターン化する例示的方法である。
図１１Ｃは、エッチングマスクを使用してＬｉＮｂＯ３を含む導波管を直接パターン化する例示的方法である。
図１１Ｄは、エッチングマスクを使用してＬｉＮｂＯ３を含む導波管を直接パターン化する方法を図示する。
図１２Ａは、導波管の表面上に配置される、パターン化された傾きが付けられるパターン化可能層の実施例である。
図１２Ｂ－１および１２Ｂ－２は、正のマスクとして使用される格子状特徴を含む、導波管を加工する例示的方法を図示する。
図１２Ｃは、負のマスクとして使用される格子状特徴を含む、導波管を加工する例示的方法を図示する。
図１３Ａは、レジスト材料をインプリントするための格子状インプリントテンプレートである。
図１３Ｂ－１３Ｄは、可変高さを伴う特徴を備える、導波管を加工する種々のステップを図示する。
図１４Ａおよび１４Ｂは、特徴を含む、例示的ポリマー層を図示する。
図１５Ａおよび１５Ｂは、格子状パターンを伴う導波管を製造する際の種々のステップを図示する。
図１６Ａ－１は、多層コーティングを含む、例示的導波管である。
図１６Ａ－２は、複数の特徴を含む、例示的導波管である。
図１６Ｂ－１は、導波管を加工するための例示的エッチングマスクを図示する。
図１６Ｂ－２ａおよび１６Ｂ－２ｂは、複数の特徴を含む、例示的導波管である。 図１６Ｂ－２ａおよび１６Ｂ－２ｂは、複数の特徴を含む、例示的導波管である。
図１６Ｃ－１は、図１６Ｃ－２に図示される導波管を形成するようにエッチングされ得る、例示的導波管である。
図１６Ｃ－２は、複数の特徴を含む、例示的導波管である。
図１７Ａ－１７Ｅは、具体的屈折率を有する材料を堆積させる種々の例示的方法を図示する。 図１７Ａ－１７Ｅは、具体的屈折率を有する材料を堆積させる種々の例示的方法を図示する。
図１８Ａ－１８Ｄは、複数の特徴を含む、種々の例示的導波管である。
図１９Ａ－１９Ｄは、複数の特徴にわたって配置される、平面化層を含む、種々の例示的導波管である。
図２０Ａおよび２０Ｂは、平面化層と複数の特徴との間の高屈折率材料を含む種々の例示的導波管である。
図２１は、光学要素を含む、例示的導波管である。
図２２Ａ－２２Ｄは、ある屈折率を有する材料を含む、種々の例示的導波管である。
図２３Ａ－２３Ｃは、反射軽減層を複数の特徴上に堆積させるための種々の例示的堆積技法を図示する。
図２４Ａ－２４Ｈは、光学要素にわたって提供される、種々の例示的コーティングまたは構造を図示する。
図２５Ａおよび２５Ｂは、光を排除または低減させるように構成される、種々の例示的導波管である。
図２６Ａ－２６Ｇは、１つ以上の構造安定性層を伴う、種々の例示的導波管である。 図２６Ａ－２６Ｇは、１つ以上の構造安定性層を伴う、種々の例示的導波管である。 図２６Ａ－２６Ｇは、１つ以上の構造安定性層を伴う、種々の例示的導波管である。 図２６Ａ－２６Ｇは、１つ以上の構造安定性層を伴う、種々の例示的導波管である。
図２７Ａ－２７Ｆは、種々のレンズと統合された種々の例示的導波管である。
図２８Ａ－２８Ｄは、回折光学要素の回折特徴を含む、種々の例示的デバイスである。 図２８Ａ－２８Ｄは、回折光学要素の回折特徴を含む、種々の例示的デバイスである。
図２９Ａは、パターン化可能材料の例示的段階的な層である。
図２９Ｂは、側方位置に伴って徐々に増加する、例示的基板である。
図３０Ａ－３０Ｃは、回折特徴を含む、例示的光学デバイスである。 図３０Ａ－３０Ｃは、回折特徴を含む、例示的光学デバイスである。 図３０Ａ－３０Ｃは、回折特徴を含む、例示的光学デバイスである。
図３１は、回折特徴を含む、例示的光学デバイスである。
図３２は、回折特徴を含む、例示的光学デバイスである。
図３３Ａは、回折特徴を含む、例示的デバイスの断面側面図である。
図３３Ｂは、図３３Ａの例示的デバイスの上面図である。
図３４は、回折特徴の２Ｄアレイを含む、例示的デバイスの斜視図である。
図３５Ａは、対称回折特徴の例示的アレイの断面側面図である。
図３５Ｂは、図３５Ａの例示的アレイの上面図である。
図３６は、回折特徴の２Ｄアレイを含む、例示的デバイスの斜視図である。
図３６Ａは、回折特徴を含む、例示的デバイスの断面側面図である。
図３６Ｂは、図３６Ａの例示的デバイスの上面図である。
図３７Ａは、回折特徴の２Ｄアレイを含む、例示的デバイスの斜視図である。
図３７Ｂは、２つの方向に光を指向する、例示的回折特徴を図示する。
図３８Ａは、ブレーズド格子を形成する例示的方法を図示する。
図３８Ｂは、ブレーズド回折特徴を形成する例示的方法を図示する。
図３９は、ブレーズド回折特徴を形成する例示的方法を図示する。
図面は、例示的実施形態を図示するために提供され、本開示の範囲を限定することを意図するものではない。同様の参照番号は、全体を通して同様の部分を指す。
ＶＲおよびＡＲ体験は、複数の深度平面に対応する画像が視認者に提供される、ディスプレイを有する、ディスプレイシステムによって、提供され得る。画像は、深度平面毎に異なり得（例えば、場面またはオブジェクトの若干異なる提示を提供する）、視認者の眼によって別個に集束され、それによって、ユーザに、眼の遠近調節に基づいて深度キューを提供することに役立ち得る。眼の遠近調節は、場面内の異なる深度平面上に位置する異なるコンテンツを合焦させ得る。本明細書に議論されるように、そのような深度キューは、視認者による深度の信頼できる知覚を提供することを補助する。
いくつかの構成では、フルカラー画像が、特定の原色をそれぞれ有する、成分画像をオーバーレイすることによって、種々の深度平面に関して形成され得る。例えば、赤色、緑色、および青色画像がそれぞれ、各フルカラー画像を形成するように出力されてもよい。結果として、各深度平面は、それと関連付けられる複数の原色画像を有してもよい。本明細書に開示されるように、原色画像は、画像情報を含有する光を内部結合し、導波管を横断して内部結合された光を分散させ、次いで、視認者に向かって光を外部結合する、導波管を使用して、出力されてもよい。光は、回折要素（例えば、回折格子）等の内部結合光学要素を使用して、導波管の中に内部結合され、次いで、格子等の回折要素でもあり得る、外部結合光学要素を使用して、導波管から外に外部結合されてもよい。
いくつかの実装では、高屈折率材料（例えば、ガラスの屈折率を上回る屈折率を伴う材料および／または約１．８を上回るまたはそれに等しい屈折率を伴う材料）を伴う材料から成る、１つ以上の導波管からの光は、例えば、ガラスまたは約１．８未満の屈折率を伴う他の材料等の材料から成る、１つ以上の導波管から外部結合された光の角度範囲と比較して、より広い角度範囲にわたって外部結合されることができる。故に、高屈折率材料（例えば、ガラスの屈折率を上回る屈折率を伴う材料および／または約１．８以上の屈折率を伴う材料）を伴う１つ以上の導波管を備える、ディスプレイデバイスの視野は、１つ以上のガラス導波管または約１．８未満の屈折率を有する材料から成る１つ以上の導波管を備える、ディスプレイデバイスの視野を上回ることができる。
加えて、入射光の異なる波長が、高屈折率材料を伴う材料（例えば、ガラスの屈折率を上回る屈折率を伴う材料および／または約１．８以上の屈折率を伴う材料）から成る、単一導波管の中に内部結合される、効率も、入射光の異なる波長が、ガラスまたは約１．８未満の屈折率を伴う材料から成る単一導波管の中に内部結合される、効率を上回り得る。例えば、本明細書に説明されるディスプレイデバイスの種々の実装では、高屈折率材料（例えば、ガラスの屈折率を上回る屈折率を伴う材料および／または約１．８以上の屈折率を伴う材料）を伴う材料から成る、単一導波管は、プロジェクタから放出される赤色、緑色、および青色画像光を効率的に内部結合し、赤色、緑色、および青色画像を、増加された視野を伴って、視認者に向かって投影することが可能であり得る。ディスプレイデバイスのいくつかの実装では、高屈折率材料（例えば、ガラスの屈折率を上回る屈折率を伴う材料および／または約１．８以上の屈折率を伴う材料）を伴う材料から成る、単一導波管は、プロジェクタから放出される２つの色、例えば、赤色および緑色または緑色および青色画像光を効率的に内部結合し、それらの画像（例えば、赤色および緑色または緑色および青色画像）を、増加された視野を伴って、視認者に向かって投影することが可能であり得る。種々の実装では、単一内部結合光学要素が、２つ以上の色の光を、高屈折率材料（例えば、ガラスの屈折率を上回る屈折率を伴う材料および／または約１．８以上の屈折率を伴う材料）を伴う材料から成る、単一導波管の中に内部結合するために使用されることができる。いくつかの実装では、光の異なる色を内部結合するように構成される、異なる内部結合光学要素が、２つ以上の色の光を、高屈折率材料（例えば、ガラスの屈折率を上回る屈折率を伴う材料および／または約１．８以上の屈折率を伴う材料）を伴う材料から成る、単一導波管の中に内部結合することができる。種々の実施形態では、内部結合光学要素は、１次元、２次元、または３次元格子を備えることができる。種々の実装では、格子は、短軸ピッチ約３００ｎｍ～約４５０ｎｍを有することができる。内部結合光学要素の格子の長軸ピッチは、いくつかの実施形態では、約３００ｎｍ～約９００ｎｍであることができる。内部結合光学要素のデューティサイクル／充填率は、種々の実施形態では、約１０％～約９０％であることができる。内部結合光学要素の格子の高さまたは深度は、種々の実施形態では、約５ｎｍ～約５００ｎｍであることができる。内部結合光学要素の格子構造は、例えば、線、柱、傾けられた線または柱、鋸歯、階段等の種々の形状を有する、特徴を備えることができる。柱は、限定ではないが、円形、正方形、矩形、楕円体、三角形、多角形を含む、種々の形状を有することができる。
故に、高屈折率材料を伴う材料（例えば、ガラスの屈折率を上回る屈折率を伴う材料および／または約１．８以上の屈折率を伴う材料）を伴う１つ以上の導波管を備える、ディスプレイシステムは、魅力的であり得る。本願は、格子構造または回折光学要素を、高屈折率材料を伴う材料（例えば、ガラスの屈折率を上回る屈折率を伴う材料および／または約１．８以上の屈折率を伴う材料）から成る、１つ以上の導波管の１つ以上の表面上に加工するシステムおよび方法、およびそのような格子または回折光学要素を利用し得る、結果として生じるデバイスを説明する。
ここで、図面を参照するが、同様の参照番号は、全体を通して同様の部分を指す。
図２は、ウェアラブルディスプレイシステム６０の実施例を図示する。ディスプレイシステム６０は、ディスプレイ７０と、そのディスプレイ７０の機能をサポートするための種々の機械的および電子モジュールおよびシステムとを含む。ディスプレイ７０は、ディスプレイシステムユーザまたは視認者９０によって装着可能であり、ディスプレイ７０をユーザ９０の眼の正面に位置付けるように構成される、フレーム８０に結合されてもよい。ディスプレイ７０は、いくつかの実施形態では、アイウェアと見なされ得る。いくつかの実施形態では、スピーカ１００が、フレーム８０に結合され、ユーザ９０の外耳道に隣接して位置付けられるように構成される（いくつかの実施形態では、示されない別のスピーカも、随意に、ユーザの他方の外耳道に隣接して位置付けられ、ステレオ／成形可能音制御を提供してもよい）。ディスプレイシステムはまた、１つ以上のマイクロホン１１０または他のデバイスを含み、音を検出してもよい。いくつかの実施形態では、マイクロホンは、ユーザが入力またはコマンド（例えば、音声メニューコマンドの選択、自然言語質問等）をシステム６０に提供することを可能にするように構成される、および／または他の人物と（例えば、類似ディスプレイシステムの他のユーザと）のオーディオ通信を可能にしてもよい。マイクロホンはさらに、周辺センサとして構成され、オーディオデータ（例えば、ユーザおよび／または環境からの音）を収集してもよい。いくつかの実施形態では、ディスプレイシステムはまた、フレーム８０と別個であって、ユーザ９０の身体（例えば、ユーザ９０の頭部、胴体、四肢の等）上に取り付けられ得る、周辺センサ１２０ａを含んでもよい。周辺センサ１２０ａは、いくつかの実施形態では、ユーザ９０の生理学的状態を特性評価するデータを入手するように構成されてもよい。例えば、センサ１２０ａは、電極であってもよい。
図２を継続して参照すると、ディスプレイ７０は、有線導線または無線コネクティビティによって等、通信リンク１３０によって、フレーム８０に固定して取り付けられる、ユーザによって装着されるヘルメットまたは帽子に固定して取り付けられる、ヘッドホンに内蔵される、または別様にユーザ９０に除去可能に取り付けられる（例えば、リュック式構成において、ベルト結合式構成において）等、種々の構成において搭載され得る、ローカルデータ処理モジュール１４０に動作可能に結合される。同様に、センサ１２０ａは、通信リンク１２０ｂ、例えば、有線導線または無線コネクティビティによって、ローカルデータ処理モジュール１４０に動作可能に結合されてもよい。ローカル処理およびデータモジュール１４０は、ハードウェアプロセッサ、および不揮発性メモリ（例えば、フラッシュメモリまたはハードディスクドライブ）等のデジタルメモリを備えてもよく、その両方とも、データの処理、キャッシュ、および記憶を補助するために利用されてもよい。データは、ａ）画像捕捉デバイス（カメラ等）、マイクロホン、慣性測定ユニット、加速度計、コンパス、ＧＰＳユニット、無線デバイス、ジャイロスコープ、および／または本明細書に開示される他のセンサ等の（例えば、フレーム８０に動作可能に結合される、または別様にユーザ９０に取り付けられ得る）センサから捕捉されるデータ、および／またはｂ）可能性として、処理または読出後にディスプレイ７０への通過のために、遠隔処理モジュール１５０および／または遠隔データリポジトリ１６０（仮想コンテンツに関連するデータを含む）を使用して入手および／または処理されるデータを含む。ローカル処理およびデータモジュール１４０は、これらの遠隔モジュール１５０、１６０が、相互に動作可能に結合され、ローカル処理およびデータモジュール１４０へのリソースとして利用可能であるように、有線または無線通信リンク等を介して、通信リンク１７０、１８０によって、遠隔処理モジュール１５０および遠隔データリポジトリ１６０に動作可能に結合されてもよい。いくつかの実施形態では、ローカル処理およびデータモジュール１４０は、画像捕捉デバイス、マイクロホン、慣性測定ユニット、加速度計、コンパス、ＧＰＳユニット、無線デバイス、および／またはジャイロスコープのうちの１つ以上のものを含んでもよい。いくつかの他の実施形態では、これらのセンサのうちの１つ以上のものは、フレーム８０に取り付けられてもよい、または有線または無線通信経路によってローカル処理およびデータモジュール１４０と通信する、独立構造であってもよい。
図２を継続して参照すると、いくつかの実施形態では、遠隔処理モジュール１５０は、データおよび／または画像情報を分析および処理するように構成される、１つ以上のプロセッサを備えてもよい。いくつかの実施形態では、遠隔データリポジトリ１６０は、デジタルデータ記憶設備を備えてもよく、これは、インターネットまたは「クラウド」リソース構成における他のネットワーキング構成を通して利用可能であってもよい。いくつかの実施形態では、遠隔データリポジトリ１６０は、情報、例えば、拡張現実コンテンツを生成するための情報をローカル処理およびデータモジュール１４０および／または遠隔処理モジュール１５０に提供する、１つ以上の遠隔サーバを含んでもよい。いくつかの実施形態では、全てのデータが、記憶され、全ての算出が、ローカル処理およびデータモジュールにおいて実施され、遠隔モジュールからの完全に自律的な使用を可能にする。
ここで図３を参照すると、「３次元」または「３－Ｄ」としての画像の知覚は、視認者の各眼への画像の若干異なる提示を提供することによって達成され得る。図３は、ユーザのための３次元画像をシミュレートするための従来のディスプレイシステムを図示する。眼２１０、２２０毎に１つずつ、２つの明確に異なる画像１９０、２００が、ユーザに出力される。画像１９０、２００は、視認者の視線と平行な光学またはｚ－軸に沿って距離２３０だけ眼２１０、２２０から離間される。画像１９０、２００は、平坦であって、眼２１０、２２０は、単一の遠近調節された状態をとることによって、画像上に合焦し得る。そのような３－Ｄディスプレイシステムは、ヒト視覚系に依拠し、画像１９０、２００を組み合わせ、組み合わせられた画像の深度および／または尺度の知覚を提供する。
しかしながら、ヒト視覚系は、より複雑であって、深度の現実的知覚を提供することは、より困難であることを理解されたい。例えば、従来の「３－Ｄ」ディスプレイシステムの多くの視認者は、そのようなシステムが不快であることを見出す、または深度の感覚を全く知覚しない場合がある。理論によって限定されるわけではないが、オブジェクトの視認者は、輻輳・開散運動と遠近調節の組み合わせに起因して、オブジェクトを「３次元」として知覚し得ると考えられる。相互に対する２つの眼の輻輳・開散運動（すなわち、眼の視線を収束させ、オブジェクトを固視するための相互に向かった、またはそこから離れる瞳孔の回転移動）は、眼の水晶体および瞳の集束（または「遠近調節」）と密接に関連付けられる。通常条件下、眼の水晶体の焦点を変化させる、または眼を遠近調節し、１つのオブジェクトから異なる距離における別のオブジェクトに焦点を変化させることは、「遠近調節－輻輳・開散運動反射」および瞳拡張または収縮として知られる関係下、同一距離への輻輳・開散運動の合致する変化を自動的に生じさせるであろう。同様に、輻輳・開散運動における変化は、通常条件下、水晶体形状および瞳サイズの遠近調節の合致する変化を誘起するであろう。本明細書に記載されるように、多くの立体視または「３－Ｄ」ディスプレイシステムは、３次元視点がヒト視覚系によって知覚されるように、各眼への若干異なる提示（したがって、若干異なる画像）を使用して、場面を表示する。しかしながら、そのようなシステムは、とりわけ、単に、場面の異なる提示を提供するが、眼が全画像情報を単一の遠近調節された状態において視認すると、「遠近調節－輻輳・開散運動反射」に対抗して機能するため、多くの視認者にとって不快である。遠近調節と輻輳・開散運動との間のより良好な合致を提供するディスプレイシステムが、３次元画像のより現実的かつ快適なシミュレーションを形成し得る。
図４は、複数の深度平面を使用して３次元画像をシミュレートするためのアプローチの側面を図示する。図４を参照すると、ｚ－軸上の眼２１０、２２０からの種々の距離におけるオブジェクトは、それらのオブジェクトが合焦するように、眼２１０、２２０によって遠近調節される。眼２１０、２２０は、特定の遠近調節された状態をとり、ｚ－軸に沿って異なる距離においてオブジェクトを合焦させる。その結果、特定の遠近調節された状態は、特定の深度平面におけるオブジェクトまたはオブジェクトの一部が、眼がその深度平面のための遠近調節された状態にあるときに合焦するように、関連付けられる焦点距離を有する、深度平面２４０のうちの特定のものと関連付けられると言え得る。いくつかの実施形態では、３次元画像は、眼２１０、２２０毎に画像の異なる提示を提供することによって、また、深度平面のそれぞれに対応する画像の異なる提示を提供することによって、シミュレートされてもよい。例証を明確にするために、別個であるものとして示されるが、眼２１０、２２０の視野は、例えば、ｚ－軸に沿った距離が増加するにつれて重複し得ることを理解されたい。加えて、例証を容易にするために、平坦であるものとして示されるが、深度平面の輪郭は、深度平面内の全ての特徴が特定の遠近調節された状態における眼と合焦するように、物理的空間内で湾曲され得ることを理解されたい。
オブジェクトと眼２１０または２２０との間の距離はまた、その眼によって視認されるようなそのオブジェクトからの光の発散の量を変化させ得る。図５Ａ－５Ｃは、距離と光線の発散との間の関係を図示する。オブジェクトと眼２１０との間の距離は、減少距離Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３の順序で表される。図５Ａ－５Ｃに示されるように、光線は、オブジェクトまでの距離が減少するにつれてより発散する。距離が増加するにつれて、光線は、よりコリメートされる。換言すると、点（オブジェクトまたはオブジェクトの一部）によって生成されるライトフィールドは、点がユーザの眼から離れている距離の関数である、球状波面曲率を有すると言え得る。曲率は、オブジェクトと眼２１０との間の距離の減少に伴って増加する。その結果、異なる深度平面では、光線の発散度もまた、異なり、発散度は、深度平面と視認者の眼２１０との間の距離の減少に伴って増加する。単眼２１０のみが、例証を明確にするために、図５Ａ－５Ｃおよび本明細書の他の図に図示されるが、眼２１０に関する議論は、視認者の両眼２１０および２２０に適用され得ることを理解されたい。
理論によって限定されるわけではないが、ヒトの眼は、典型的には、有限数の深度平面を解釈し、深度知覚を提供することができると考えられる。その結果、知覚された深度の高度に真実味のあるシミュレーションが、眼にこれらの限定数の深度平面のそれぞれに対応する画像の異なる提示を提供することによって達成され得る。異なる提示は、視認者の眼によって別個に集束され、それによって、異なる深度平面上に位置する場面のための異なる画像特徴を合焦させるために要求される眼の遠近調節に基づいて、および／または焦点からずれている異なる深度平面上の異なる画像特徴を観察することに基づいて、ユーザに深度キューを提供することに役立ち得る。
図６は、画像情報をユーザに出力するための導波管スタックの実施例を図示する。ディスプレイシステム２５０は、複数の導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０を使用して３次元知覚を眼／脳に提供するために利用され得る、導波管のスタックまたはスタックされた導波管アセンブリ２６０を含む。いくつかの実施形態では、ディスプレイシステム２５０は、図２のシステム６０であって、図６は、そのシステム６０のいくつかの部分をより詳細に図式的に示す。例えば、導波管アセンブリ２６０は、図２のディスプレイ７０の一部であってもよい。ディスプレイシステム２５０は、いくつかの実施形態では、ライトフィールドディスプレイと見なされてもよいことを理解されたい。加えて、導波管アセンブリ２６０はまた、接眼レンズとも称され得る。
図６を継続して参照すると、導波管アセンブリ２６０はまた、複数の特徴３２０、３３０、３４０、３５０を導波管の間に含んでもよい。いくつかの実施形態では、特徴３２０、３３０、３４０、３５０は、１つ以上のレンズであってもよい。導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０、および／または複数のレンズ３２０、３３０、３４０、３５０は、種々のレベルの波面曲率または光線発散を用いて、画像情報を眼に送信するように構成されてもよい。各導波管レベルは、特定の深度平面と関連付けられてもよく、その深度平面に対応する画像情報を出力するように構成されてもよい。画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、４００は、導波管のための光源として機能してもよく、画像情報を導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の中に投入するために利用されてもよく、それぞれ、本明細書に説明されるように、眼２１０に向かって出力するために各個別の導波管を横断して入射光を分散させるように構成されてもよい。光は、画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、４００の出力表面４１０、４２０、４３０、４４０、４５０から出射し、導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の対応する入力表面４６０、４７０、４８０、４９０、５００の中に投入される。いくつかの実施形態では、入力表面４６０、４７０、４８０、４９０、５００はそれぞれ、対応する導波管の縁であってもよい、または対応する導波管の主要表面の一部（すなわち、世界５１０または視認者の眼２１０に直接面する導波管表面のうちの１つ）であってもよい。いくつかの実施形態では光の単一ビーム（例えば、コリメートされたビーム）が、各導波管の中に投入され、特定の導波管と関連付けられた深度平面に対応する特定の角度（および発散量）において眼２１０に向かって指向される、クローン化されるコリメートされたビームの全体場を出力してもよい。いくつかの実施形態では、画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、４００のうちの単一のものが、複数（例えば、３つ）の導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０と関連付けられ、その中に光を投入してもよい。
いくつかの実施形態では、画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、４００はそれぞれ、対応する導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の中への投入のための画像情報をそれぞれ生成する、離散ディスプレイである。いくつかの他の実施形態では、画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、４００は、例えば、１つ以上の光学導管（光ファイバケーブル等）を介して、画像情報を画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、４００のそれぞれに送り得る、単一の多重化されたディスプレイの出力端である。画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、４００によって提供される画像情報は、異なる波長または色（例えば、本明細書に議論されるように、異なる原色）の光を含み得ることを理解されたい。
いくつかの実施形態では、導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の中に投入される光は、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の光エミッタを含み得る、光モジュール５４０を備える、光プロジェクタシステム５２０によって提供される。光モジュール５４０からの光は、ビームスプリッタ５５０を介して、光変調器５３０、例えば、空間光変調器に指向され、それによって修正されてもよい。光変調器５３０は、導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の中に投入される光の知覚される強度を変化させるように構成されてもよい。空間光変調器の実施例は、シリコン上液晶（ＬＣＯＳ）ディスプレイを含む、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）を含む。画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、４００は、図式的に図示され、いくつかの実施形態では、これらの画像投入デバイスは、光を導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の関連付けられるものの中に出力するように構成される、共通投影システム内の異なる光経路および場所を表し得ることを理解されたい。
いくつかの実施形態では、ディスプレイシステム２５０は、光を種々のパターン（例えば、ラスタ走査、螺旋走査、リサジューパターン等）で１つ以上の導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の中に、最終的には、視認者の眼２１０に投影するように構成される、１つ以上の走査ファイバを備える、走査ファイバディスプレイであってもよい。いくつかの実施形態では、図示される画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、４００は、光を１つまたは複数の導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の中に投入するように構成される、単一の走査ファイバまたは走査ファイバの束を図式的に表し得る。いくつかの他の実施形態では、図示される画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、４００は、複数の走査ファイバまたは走査ファイバの複数の束を図式的に表し得、それぞれ、光を導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０のうちの関連付けられるものの中に投入するように構成される。１つ以上の光ファイバは、光を光モジュール５４０から１つ以上の導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０に透過させるように構成され得ることを理解されたい。１つ以上の介在光学構造が、走査ファイバまたは複数のファイバと、１つ以上の導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０との間に提供され、例えば、走査ファイバから出射する光を１つ以上の導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の中に再指向し得ることを理解されたい。
コントローラ５６０は、画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、４００、光源５４０、および光変調器５３０の動作を含む、スタックされた導波管アセンブリ２６０のうちの１つ以上のものの動作を制御する。いくつかの実施形態では、コントローラ５６０は、ローカルデータ処理モジュール１４０の一部である。コントローラ５６０は、例えば、本明細書に開示される種々のスキームのいずれかに従って、導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０への画像情報のタイミングおよび提供を調整する、プログラミング（例えば、非一過性媒体内の命令）を含む。いくつかの実施形態では、コントローラは、単一の一体型デバイスまたは有線または無線通信チャネルによって接続される分散型システムであってもよい。コントローラ５６０は、いくつかの実施形態では、処理モジュール１４０または１５０（図２）の一部であってもよい。
図６を継続して参照すると、導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０は、全内部反射（ＴＩＲ）によって各個別の導波管内で光を伝搬するように構成されてもよい。導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０はそれぞれ、主要上部表面および底部表面およびそれらの主要上部表面と底部表面との間に延在する縁を伴う、平面である、または別の形状（例えば、湾曲）を有してもよい。図示される構成では、導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０はそれぞれ、各個別の導波管内で伝搬する光を導波管から外に再指向し、画像情報を眼２１０に出力することによって、光を導波管から抽出するように構成される、外部結合光学要素５７０、５８０、５９０、６００、６１０を含んでもよい。抽出された光はまた、外部結合光と称され得、外部結合光学要素光はまた、光抽出光学要素と称され得る。抽出された光のビームは、導波管によって、導波管内を伝搬する光が光抽出光学要素に衝打する場所において出力され得る。外部結合光学要素５７０、５８０、５９０、６００、６１０は、例えば、本明細書にさらに議論されるような回折光学特徴を含む、格子であってもよい。説明を容易にし、図面を明確にするために、導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の底部主要表面に配置されて図示されるが、いくつかの実施形態では、外部結合光学要素５７０、５８０、５９０、６００、６１０は、本明細書にさらに議論されるように、上部および／または底部主要表面に配置されてもよく、および／または導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の容積内に直接配置されてもよい。いくつかの実施形態では、外部結合光学要素５７０、５８０、５９０、６００、６１０は、透明基板に取り付けられ、導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０を形成する、材料の層内に形成されてもよい。いくつかの他の実施形態では、導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０は、材料のモノリシック片であってもよく、外部結合光学要素５７０、５８０、５９０、６００、６１０は、その材料片の表面上および／または内部に形成されてもよい。
図６を継続して参照すると、本明細書に議論されるように、各導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０は、光を出力し、特定の深度平面に対応する画像を形成するように構成される。例えば、眼の最近傍の導波管２７０は、眼２１０にコリメートされた光（そのような導波管２７０の中に投入された）を送達するように構成されてもよい。コリメートされた光は、光学無限遠焦点面を表し得る。次の上方の導波管２８０は、眼２１０に到達し得る前に、第１のレンズ３５０（例えば、負のレンズ）を通して通過する、コリメートされた光を送出するように構成されてもよい。そのような第１のレンズ３５０は、眼／脳が、その次の上方の導波管２８０から生じる光を光学無限遠から眼２１０に向かって内向きにより近い第１の焦点面から生じるものとして解釈するように、若干の凸面波面曲率を生成するように構成されてもよい。同様に、第３の上方の導波管２９０は、眼２１０に到達する前に、その出力光を第１のレンズ３５０および第２のレンズ３４０の両方を通して通過させ、第１のレンズ３５０および第２のレンズ３４０の組み合わせられた屈折力は、眼／脳が、第３の導波管２９０から生じる光を次の上方の導波管２８０からの光であったよりも光学無限遠から人物に向かって内向きにさらに近い第２の焦点面から生じるものとして解釈するように、別の漸増量の波面曲率を生成するように構成されてもよい。
他の導波管層３００、３１０およびレンズ３３０、３２０も同様に構成され、スタック内の最高導波管３１０が、人物に最も近い焦点面を表す集約焦点力のために、その出力をそれと眼との間のレンズの全てを通して送出する。スタックされた導波管アセンブリ２６０の他側の世界５１０から生じる光を視認／解釈するとき、レンズ３２０、３３０、３４０、３５０のスタックを補償するために、補償レンズ層６２０が、スタックの上部に配置され、下方のレンズスタック３２０、３３０、３４０、３５０の集約力を補償してもよい。そのような構成は、利用可能な導波管／レンズ対と同じ数の知覚される焦点面を提供する。導波管の外部結合光学要素およびレンズの集束側面は両方とも、静的であってもよい（すなわち、動的または電気活性ではない）。いくつかの代替実施形態では、一方または両方とも、電気活性特徴を使用して動的であってもよい。
いくつかの実施形態では、導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０のうちの２つ以上のものは、同一の関連付けられる深度平面を有してもよい。例えば、複数の導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０は、同一深度平面に設定される画像を出力するように構成されてもよい、または導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の複数のサブセットは、深度平面毎に１つのセットを伴って、同一の複数の深度平面に設定される画像を出力するように構成されてもよい。これは、それらの深度平面において拡張された視野を提供するようにタイル化された画像を形成するための利点を提供し得る。
図６を継続して参照すると、外部結合光学要素５７０、５８０、５９０、６００、６１０は、導波管と関連付けられる特定の深度平面のために、光をそれらの個別の導波管から外に再指向し、かつ本光を適切な量の発散またはコリメーションを伴って出力するように構成されてもよい。その結果、異なる関連付けられる深度平面を有する導波管は、関連付けられる深度平面に応じて、異なる量の発散を伴って光を出力する、異なる構成の外部結合光学要素５７０、５８０、５９０、６００、６１０を有してもよい。いくつかの実施形態では、光抽出光学要素５７０、５８０、５９０、６００、６１０は、光を具体的角度で出力するように構成され得る、立体または表面特徴であってもよい。例えば、光抽出光学要素５７０、５８０、５９０、６００、６１０は、立体ホログラム、表面ホログラム、および／または回折格子であってもよい。いくつかの実施形態では、特徴３２０、３３０、３４０、３５０は、レンズではなくてもよく、むしろ、それらは、単に、スペーサであってもよい（例えば、空隙を形成するためのクラッディング層および／または構造）。
いくつかの実施形態では、外部結合光学要素５７０、５８０、５９０、６００、６１０は、回折パターンを形成する回折特徴または「回折光学要素」（本明細書では、「ＤＯＥ」とも称される）である。好ましくは、ＤＯＥは、ビームの光の一部のみがＤＯＥの各交差部で眼２１０に向かって偏向される一方、残りが、ＴＩＲを介して導波管を通して移動し続けるように、十分に低回折効率を有する。画像情報を搬送する光は、したがって、複数の場所において導波管から出射する、いくつかの関連出射ビームに分割され、その結果、導波管内でバウンスする本特定のコリメートされたビームに関して、眼２１０に向かって非常に均一なパターンの出射放出となる。
いくつかの実施形態では、１つ以上のＤＯＥは、それらが能動的に回折する「オン」状態と有意に回折しない「オフ」状態との間で切替可能であり得る。例えば、切替可能なＤＯＥは、微小液滴がホスト媒体内に回折パターンを備える、ポリマー分散液晶の層を備えてもよく、微小液滴の屈折率は、ホスト材料の屈折率に実質的に合致するように切り替えられてもよい（その場合、パターンは、入射光を著しく回折させない）、または微小液滴は、ホスト媒体のものに合致しない屈折率に切り替えられてもよい（その場合、パターンは、入射光を能動的に回折させる）。
いくつかの実施形態では、カメラアセンブリ６３０（例えば、可視光および赤外光カメラを含む、デジタルカメラ）が、眼２１０および／または眼２１０の周囲の組織の画像を捕捉し、例えば、ユーザ入力を検出する、および／またはユーザの生理学的状態を監視するために提供されてもよい。本明細書で使用されるように、カメラは、任意の画像捕捉デバイスであってもよい。いくつかの実施形態では、カメラアセンブリ６３０は、画像捕捉デバイスと、光（例えば、赤外線光）を眼に投影し、次いで、眼によって反射され、画像捕捉デバイスによって検出され得る、光源とを含んでもよい。いくつかの実施形態では、カメラアセンブリ６３０は、フレーム８０（図２）に取り付けられてもよく、カメラアセンブリ６３０からの画像情報を処理し得る、処理モジュール１４０および／または１５０と電気通信してもよい。いくつかの実施形態では、１つのカメラアセンブリ６３０が、眼毎に利用され、各眼を別個に監視してもよい。
ここで図７を参照すると、導波管によって出力された出射ビームの実施例が、示される。１つの導波管が図示されるが、導波管アセンブリ２６０（図６）内の他の導波管も同様に機能し得、導波管アセンブリ２６０は、複数の導波管を含むことを理解されたい。光６４０が、導波管２７０の入力表面４６０において導波管２７０の中に投入され、ＴＩＲによって導波管２７０内を伝搬する。光６４０がＤＯＥ５７０上に衝突する点では、光の一部は、導波管から出射ビーム６５０として出射する。出射ビーム６５０は、略平行として図示されるが、本明細書に議論されるように、また、導波管２７０と関連付けられる深度平面に応じて、（例えば、発散出射ビームを形成する）ある角度で眼２１０に伝搬するように再指向されてもよい。略平行出射ビームは、眼２１０からの遠距離（例えば、光学無限遠）における深度平面に設定されるように現れる画像を形成するように光を外部結合する、外部結合光学要素を伴う導波管を示し得ることを理解されたい。他の導波管または他の外部結合光学要素のセットが、より発散する、出射ビームパターンを出力してもよく、これは、眼２１０がより近い距離に遠近調節し、網膜上に合焦させることを要求し、光学無限遠より眼２１０に近い距離からの光として脳によって解釈されるであろう。
いくつかの実施形態では、フルカラー画像が、原色、例えば、３つ以上の原色のそれぞれに画像をオーバーレイすることによって、各深度平面において形成されてもよい。図８は、各深度平面が、複数の異なる原色を使用して形成される画像を含む、スタックされた導波管アセンブリの実施例を図示する。図示される実施形態は、深度平面２４０ａ－２４０ｆを示すが、より多いまたはより少ない深度もまた、検討される。各深度平面は、第１の色Ｇの第１の画像、第２の色Ｒの第２の画像、および第３の色Ｂの第３の画像を含む、それと関連付けられる３つ以上の原色画像を有してもよい。異なる深度平面は、文字Ｇ、Ｒ、およびＢに続くジオプタ（ｄｐｔ）に関する異なる数字によって図に示される。単なる実施例として、これらの文字のそれぞれに続く数字は、ジオプタ（１／ｍ）、すなわち、視認者からの深度平面の逆距離を示し、図中の各ボックスは、個々の原色画像を表す。いくつかの実施形態では、異なる波長の光の眼の集束における差異を考慮するために、異なる原色に関する深度平面の正確な場所は、変動してもよい。例えば、所与の深度平面に関する異なる原色画像は、ユーザからの異なる距離に対応する深度平面上に設置されてもよい。そのような配列は、視力およびユーザ快適性を増加させ得、および／または色収差を減少させ得る。
いくつかの実施形態では、各原色の光は、単一の専用導波管によって出力されてもよく、その結果、各深度平面は、それと関連付けられる複数の導波管を有してもよい。そのような実施形態では、文字Ｇ、Ｒ、またはＢを含む、図中の各ボックスは、個々の導波管を表すと理解され得、３つの導波管は、３つの原色画像が深度平面毎に提供される、深度平面毎に提供されてもよい。各深度平面と関連付けられる導波管は、本図面では、説明を容易にするために相互に隣接して示されるが、物理デバイスでは、導波管は全て、レベル毎に１つの導波管を伴うスタックで配列され得ることを理解されたい。いくつかの他の実施形態では、複数の原色が、例えば、単一の導波管のみが深度平面毎に提供され得るように、同一導波管によって出力されてもよい。
図８を継続して参照すると、いくつかの実施形態では、Ｇは、緑色であって、Ｒは、赤色であって、Ｂは、青色である。いくつかの他の実施形態では、マゼンタ色およびシアン色を含む、光の他の波長と関連付けられる他の色も、赤色、緑色、または青色のうちの１つ以上のものに加えて使用されてもよい、またはそれらに取って代わってもよい。
本開示の全体を通した所与の光の色の言及は、視認者によってその所与の色であるものとして知覚される、光の波長の範囲内の１つ以上の波長の光を包含すると理解されるであろうことを理解されたい。例えば、赤色光は、約６２０～７８０ｎｍの範囲内の１つ以上の波長の光を含んでもよく、緑色光は、約４９２～５７７ｎｍの範囲内の１つ以上の波長の光を含んでもよく、青色光は、約４３５～４９３ｎｍの範囲内の１つ以上の波長の光を含んでもよい。
いくつかの実施形態では、光源５４０（図６）は、視認者の視覚的知覚範囲外の１つ以上の波長、例えば、赤外線および／または紫外線波長の光を放出するように構成されてもよい。加えて、ディスプレイ２５０の導波管の内部結合、外部結合、および他の光再指向構造は、例えば、結像および／またはユーザ刺激用途のために、本光をディスプレイからユーザの眼２１０に向かって指向および放出するように構成されてもよい。
ここで図９Ａを参照すると、いくつかの実施形態では、導波管に衝突する光は、その光を導波管の中に内部結合するために再指向される必要があり得る。内部結合光学要素が、光をその対応する導波管の中に再指向および内部結合するために使用されてもよい。図９Ａは、それぞれ、内部結合光学要素を含む、複数またはセット６６０のスタックされた導波管の実施例の断面側面図を図示する。導波管はそれぞれ、１つ以上の異なる波長または１つ以上の異なる波長範囲の光を出力するように構成されてもよい。スタック６６０は、スタック２６０（図６）に対応し得、スタック６６０の図示される導波管は、複数の導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の一部に対応してもよいが、画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、４００のうちの１つ以上のものからの光が、光が内部結合のために再指向されることを要求する位置から導波管の中に投入されることを理解されたい。
スタックされた導波管の図示されるセット６６０は、導波管６７０、６８０、および６９０を含む。導波管６７０は、導波管６８０の前方にあり、または導波管６８０よりも画像光源に近く、導波管６９０は、導波管６８０の後方にある、または導波管６８０よりも画像光源から遠い。各導波管は、関連付けられる内部結合光学要素（導波管上の光入力面積とも称され得る）を含み、例えば、内部結合光学要素７００は、導波管６７０の主要表面（例えば、上側主要表面）上に配置され、内部結合光学要素７１０は、導波管６８０の主要表面（例えば、上側主要表面）上に配置され、内部結合光学要素７２０は、導波管６９０の主要表面（例えば、上側主要表面）上に配置される。いくつかの実施形態では、内部結合光学要素７００、７１０、７２０のうちの１つ以上のものは、個別の導波管６７０、６８０、６９０の底部主要表面上に配置されてもよい（特に、１つ以上の内部結合光学要素は、反射性偏向光学要素である）。図示されるように、内部結合光学要素７００、７１０、７２０は、それらの個別の導波管６７０、６８０、６９０の上側主要表面（または次の下側導波管の上部）上に配置されてもよく、特に、それらの内部結合光学要素は、透過性偏向光学要素である。いくつかの実施形態では、内部結合光学要素７００、７１０、７２０は、個別の導波管６７０、６８０、６９０の本体内に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、本明細書に議論されるように、内部結合光学要素７００、７１０、７２０は、他の光の波長を透過させながら、１つ以上の光の波長を選択的に再指向するように、波長選択的である。それらの個別の導波管６７０、６８０、６９０の片側または角に図示されるが、内部結合光学要素７００、７１０、７２０は、いくつかの実施形態では、それらの個別の導波管６７０、６８０、６９０の他の面積内に配置され得ることを理解されたい。
図示されるように、内部結合光学要素７００、７１０、７２０は、相互から側方にオフセットされてもよい。いくつかの実施形態では、各内部結合光学要素は、その光が別の内部結合光学要素を通して通過することなく、光を受け取るようにオフセットされてもよい。例えば、各内部結合光学要素７００、７１０、７２０は、図６に示されるように、光を異なる画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、および４００から受け取るように構成されてもよく、光を内部結合光学要素７００、７１０、７２０の他のものから実質的に受け取らないように、他の内部結合光学要素７００、７１０、７２０から分離されてもよい（例えば、側方に離間される）。
各導波管はまた、関連付けられる光分散要素を含み、例えば、光分散要素７３０は、導波管６７０の主要表面（例えば、上部主要表面）上に配置され、光分散要素７４０は、導波管６８０の主要表面（例えば、上部主要表面）上に配置され、光分散要素７５０は、導波管６９０の主要表面（例えば、上部主要表面）上に配置される。いくつかの他の実施形態では、光分散要素７３０、７４０、７５０は、それぞれ、関連付けられる導波管６７０、６８０、６９０の底部主要表面上に配置されてもよい。いくつかの他の実施形態では、光分散要素７３０、７４０、７５０は、それぞれ、関連付けられる導波管６７０、６８０、６９０の上部および底部両方の主要表面上に配置されてもよい、または光分散要素７３０、７４０、７５０は、それぞれ、異なる関連付けられる導波管６７０、６８０、６９０内の上部および底部主要表面の異なるものの上に配置されてもよい。
導波管６７０、６８０、６９０は、例えば、材料のガス、液体、および／または固体層によって離間および分離されてもよい。例えば、図示されるように、層７６０ａは、導波管６７０および６８０を分離してもよく、層７６０ｂは、導波管６８０および６９０を分離してもよい。いくつかの実施形態では、層７６０ａおよび７６０ｂは、低屈折率材料（すなわち、導波管６７０、６８０、６９０のうちの直近のものを形成する材料より低い屈折率を有する材料）から形成される。好ましくは、層７６０ａ、７６０ｂを形成する材料の屈折率は、導波管６７０、６８０、６９０を形成する材料の屈折率に対して０．０５以上、または０．１０以下である。有利なこととして、より低い屈折率層７６０ａ、７６０ｂは、導波管６７０、６８０、６９０を通して光の全内部反射（ＴＩＲ）（例えば、各導波管の上部と底部主要表面との間のＴＩＲ）を促進する、クラッディング層として機能してもよい。いくつかの実施形態では、層７６０ａ、７６０ｂは、空気から形成される。図示されないが、導波管の図示されるセット６６０の上部および底部は、直近クラッディング層を含み得ることを理解されたい。
好ましくは、製造および他の考慮点を容易にするために、導波管６７０、６８０、６９０を形成する材料は、類似または同一であって、層７６０ａ、７６０ｂを形成する材料は、類似または同一である。いくつかの実施形態では、導波管６７０、６８０、６９０を形成する材料は、１つ以上の導波管間で異なり得る、および／または層７６０ａ、７６０ｂを形成する材料は、依然として、上記の種々の屈折率関係を保持しながら、異なり得る。
図９Ａを継続して参照すると、光線７７０、７８０、７９０が、導波管のセット６６０に入射する。光線７７０、７８０、７９０は、１つ以上の画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、４００（図６）によって導波管６７０、６８０、６９０の中に投入され得ることを理解されたい。光線７７０、７８０、７９０は、画像光、すなわち、画像情報でエンコードされる光を構成してもよい。例えば、光は、例えば、画像を形成するピクセルを形成するように、空間的に変調されている、または異なる場所において異なる強度および／または異なる波長を別様に提供されている場合がある。
いくつかの実施形態では、光線７７０、７８０、７９０は、異なる色に対応し得る、異なる性質、例えば、異なる波長または異なる波長範囲を有する。内部結合光学要素７００、７１０、７２０はそれぞれ、光が、ＴＩＲによって、導波管６７０、６８０、６９０のうちの個別の１つを通して伝搬するように、入射光を偏向させる。いくつかの実施形態では、内部結合光学要素７００、７１０、７２０はそれぞれ、他の波長を下層導波管および関連付けられる内部結合光学要素に透過させながら、１つ以上の特定の光の波長を選択的に偏向させる。
例えば、内部結合光学要素７００は、それぞれ、異なる第２および第３の波長または波長範囲を有する、光線７８０および７９０を透過させながら、第１の波長または波長範囲を有する、光線７７０を偏向させるように構成されてもよい。透過された光線７８０は、第２の波長または波長範囲の光を偏向させるように構成される、内部結合光学要素７１０に衝突し、それによって偏向される。光線７９０は、第３の波長または波長範囲の光を選択的に偏向させるように構成される、内部結合光学要素７２０によって偏向される。
図９Ａを継続して参照すると、偏向された光線７７０、７８０、７９０は、対応する導波管６７０、６８０、６９０を通して伝搬するように偏向される。すなわち、各導波管の内部結合光学要素７００、７１０、７２０は、光をその対応する導波管６７０、６８０、６９０の中に偏向させ、光をその対応する導波管の中に内部結合する。光線７７０、７８０、７９０は、光をＴＩＲによって個別の導波管６７０、６８０、６９０を通して伝搬させる角度で偏向される。光線７７０、７８０、７９０は、導波管の対応する光分散要素７３０、７４０、７５０に衝突するまで、ＴＩＲによって個別の導波管６７０、６８０、６９０を通して伝搬する。
ここで図９Ｂを参照すると、図９Ａの複数のスタックされた導波管の実施例の斜視図が、図示される。上記のように、内部結合された光線７７０、７８０、７９０は、それぞれ、内部結合光学要素７００、７１０、７２０によって偏向され、次いで、それぞれ、導波管６７０、６８０、６９０内でＴＩＲによって伝搬する。光線７７０、７８０、７９０は、次いで、それぞれ、光分散要素７３０、７４０、７５０に衝突する。光分散要素７３０、７４０、７５０は、それぞれ、外部結合光学要素８００、８１０、８２０に向かって伝搬するように、光線７７０、７８０、７９０を偏向させる。
いくつかの実施形態では、光分散要素７３０、７４０、７５０は、直交瞳エクスパンダ（ＯＰＥ）である。いくつかの実施形態では、ＯＰＥは、光を外部結合光学要素８００、８１０、８２０に偏向または分散し、いくつかの実施形態では、また、外部結合光学要素に伝搬するにつれて、本光のビームまたはスポットサイズを増加させ得る。いくつかの実施形態では、光分散要素７３０、７４０、７５０は、省略されてもよく、内部結合光学要素７００、７１０、７２０は、光を直接外部結合光学要素８００、８１０、８２０に偏向させるように構成されてもよい。例えば、図９Ａを参照すると、光分散要素７３０、７４０、７５０は、それぞれ、外部結合光学要素８００、８１０、８２０と置換されてもよい。いくつかの実施形態では、外部結合光学要素８００、８１０、８２０は、光を視認者の眼２１０（図７）に指向させる、射出瞳（ＥＰ）または射出瞳エクスパンダ（ＥＰＥ）である。ＯＰＥは、少なくとも１つの軸においてアイボックスの寸法を増加させるように構成され得、ＥＰＥは、ＯＰＥの軸と交差する、例えば、直交する軸においてアイボックスを増加させるものであり得ることを理解されたい。例えば、各ＯＰＥは、光の残りの部分が導波管を辿って伝搬し続けることを可能にしながら、ＯＰＥに衝打する光の一部を同一導波管のＥＰＥに再指向するように構成されてもよい。ＯＰＥに再び衝突することに応じて、残りの光の別の部分は、ＥＰＥに再指向され、その部分の残りの部分は、導波管等を辿ってさらに伝搬し続ける。同様に、ＥＰＥへの衝打に応じて、衝突光の一部は、ユーザに向かって導波管から外に指向され、その光の残りの部分は、ＥＰに再び衝打するまで、導波管を通して伝搬し続け、その時点で、衝突光の別の部分は、導波管から外に指向される等である。その結果、内部結合された光の単一ビームは、その光の一部がＯＰＥまたはＥＰＥによって再指向される度に、「複製」され、それによって、図６に示されるように、クローン化される光のビーム野を形成し得る。いくつかの実施形態では、ＯＰＥおよび／またはＥＰＥは、光のビームのサイズを修正するように構成されてもよい。
故に、図９Ａおよび９Ｂを参照すると、いくつかの実施形態では、導波管のセット６６０は、原色毎に、導波管６７０、６８０、６９０と、内部結合光学要素７００、７１０、７２０と、光分散要素（例えば、ＯＰＥ）７３０、７４０、７５０と、外部結合光学要素（例えば、ＥＰ）８００、８１０、８２０とを含む。導波管６７０、６８０、６９０は、各１つの間に空隙／クラッディング層を伴ってスタックされてもよい。内部結合光学要素７００、７１０、７２０は、（異なる波長の光を受け取る異なる内部結合光学要素を用いて）入射光をその導波管の中に再指向または偏向させる。光は、次いで、個別の導波管６７０、６８０、６９０内にＴＩＲをもたらすであろう角度で伝搬する。示される実施例では、光線７７０（例えば、青色光）は、前述の様式において、第１の内部結合光学要素７００によって偏光され、次いで、導波管を辿ってバウンスし続け、光分散要素（例えば、ＯＰＥ）７３０、次いで、外部結合光学要素（例えば、ＥＰ）８００と相互作用する。光線７８０および７９０（例えば、それぞれ、緑色および赤色光）は、導波管６７０を通して通過し、光線７８０は、内部結合光学要素７１０上に衝突し、それによって偏向される。光線７８０は、次いで、ＴＩＲを介して、導波管６８０を辿ってバウンスし、その光分散要素（例えば、ＯＰＥ）７４０、次いで、外部結合光学要素（例えば、ＥＰ）８１０に進むであろう。最後に、光線７９０（例えば、赤色光）は、導波管６９０を通して通過し、導波管６９０の光内部結合光学要素７２０に衝突する。光内部結合光学要素７２０は、光線が、ＴＩＲによって、光分散要素（例えば、ＯＰＥ）７５０、次いで、ＴＩＲによって、外部結合光学要素（例えば、ＥＰ）８２０に伝搬するように、光線７９０を偏向させる。外部結合光学要素８２０は、次いで、最後に、光線７９０を、他の導波管６７０、６８０から外部結合された光も受け取る視認者に外部結合する。
図９Ｃは、図９Ａおよび９Ｂの複数のスタックされた導波管の実施例の上下平面図を図示する。図示されるように、導波管６７０、６８０、６９０は、各導波管の関連付けられる光分散要素７３０、７４０、７５０および関連付けられる外部結合光学要素８００、８１０、８２０とともに、垂直に整合されてもよい。しかしながら、本明細書に議論されるように、内部結合光学要素７００、７１０、７２０は、垂直に整合されない。むしろ、内部結合光学要素は、好ましくは、非重複する（例えば、上下図に見られるように、側方に離間される）。本明細書にさらに議論されるように、本非重複空間配列は、１対１ベースで異なるリソースから異なる導波管の中への光の投入を促進し、それによって、具体的光源が具体的導波管に一意に結合されることを可能にする。いくつかの実施形態では、非重複の空間的に分離される内部結合光学要素を含む、配列は、偏移または分割瞳システムと称され得、これらの配列内の内部結合光学要素は、サブ瞳に対応し得る。
上記に議論されるように、ディスプレイシステム６０またはディスプレイシステム２５０の種々の実施形態は、高屈折率材料を伴う導波管を備えることができる。例えば、ディスプレイシステム６０またはディスプレイシステム２５０の種々の実施形態は、ガラスの屈折率を上回る屈折率を有する、材料を伴う１つ以上の導波管を備えることができる。ディスプレイシステム６０またはディスプレイシステム２５０の種々の実施形態は、約１．８以上であり、かつ約４．５以下である屈折率を有する、材料を伴う１つ以上の導波管を備えることができる。例えば、ディスプレイシステム６０またはディスプレイシステム２５０の種々の実施形態は、１．８以上であり、かつ２．１以下である、２．１以上であり、かつ２．２以下である、２．２以上であり、かつ２．３以下である、２．３以上であり、かつ２．４以下である、２．４以上であり、かつ２．５以下である、２．５以上であり、かつ２．６以下である、２．６以上であり、かつ２．７以下である、２．７以上であり、かつ２．８以下である、２．８以上であり、かつ２．９以下である、２．９以上であり、かつ３．０以下である、３．０以上であり、かつ３．１以下である、３．１以上であり、かつ３．２以下である、３．２以上であり、かつ３．３以下である、３．３以上であり、かつ３．４以下である、３．４以上であり、かつ３．５以下である、３．５以上であり、かつ３．６以下である、３．６以上であり、かつ３．７以下である、３．７以上であり、かつ３．８以下である、３．８以上であり、かつ３．９以下である、３．９以上であり、かつ４．０以下である、またはこれらの値によって定義される任意の範囲／部分範囲内の任意の値の屈折率を有する、材料を伴う１つ以上の導波管を備えることができる。いずれの一般性も失うことなく、本願で検討される高屈折率材料は、可視光に対して透過性であり得る。例えば、本願内で検討される高屈折率材料は、９０％以上の効率で約４５０ｎｍ～約７５０ｎｍの間のスペクトル範囲内の可視光を透過させるように構成されることができる。しかしながら、フレネル反射が、ある実装では、導波管の界面において起こり得る。
上記に議論されるように、高屈折率材料を伴う（例えば、ガラスの屈折率を上回る屈折率を伴う、および／または約１．８以上の屈折率を伴う）１つ以上の導波管を備える、ディスプレイシステム６０またはディスプレイシステム２５０の種々の実施形態は、ガラスおよび／または約１．８未満の屈折率を伴う材料を伴う１つ以上の導波管を備える、ディスプレイシステム６０またはディスプレイシステム２５０の実施形態と比較して、増加した視野を有することができる。さらに、上記に議論されるように、光の異なる色または波長（例えば、２つまたは可能性として３つの色）が、高屈折率材料から成る単一の導波管の中に結合されることができる。故に、ディスプレイシステム６０またはディスプレイシステム２５０の種々の実施形態は、異なる深度平面と関連付けられる、異なる導波管を備えることができ、深度平面と関連付けられる導波管は、入射光の異なる色または波長（例えば、赤色、緑色、および青色波長）等が、その単一の導波管の中に結合されるように、高屈折率材料から成ることができる。故に、関連付けられる導波管は、視認者に向かって、異なる波長（例えば、赤色、緑色、および青色波長）の光から成る多色画像を投影する能力を有する。本願で検討される種々の高屈折率材料は、例えば、約２．３の屈折率を有するニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、２．６～３．０の屈折率を有する炭化ケイ素（ＳｉＣ）、または他の類似材料等の材料から成る。
上記に議論されるように、ディスプレイシステム６０またはディスプレイシステム２５０の種々の実装における１つ以上の導波管は、光を１つ以上の導波管の中に内部結合するための内部結合光学要素（例えば、内部結合光学要素７００、７１０、７２０）、および／または１つ以上の導波管からの外部結合光学要素（例えば、５７０、５８０、５９０、８００、８１０、８２０）を備えることができる。ディスプレイシステム６０またはディスプレイシステム２５０の種々の実施形態では、１つ以上の導波管は、光分散要素（例えば、光分散要素７３０、７４０、７５０）を備えることができる。種々の実施形態では、光分散要素（例えば、光分散要素７３０、７４０、７５０）は、直交瞳エクスパンダ（ＯＰＥ）として構成されることができる、および／または外部結合要素（例えば、８００、８１０、８２０）は、射出瞳エクスパンダ（ＥＰＥ）として構成されることができる。接眼レンズは、内部結合光学要素（ＩＣＧ）、直交瞳エクスパンダ（ＯＰＥ）、および射出瞳エクスパンダ（ＥＰＥ）のうちのいずれか１つ、またはそれらの組み合わせを含んでもよい。故に、広範囲の構成が、可能である。例えば、いくつかの接眼レンズは、直交瞳エクスパンダ（ＯＰＥ）を含まない。内部結合光学要素、外部結合光学要素、および光分散要素は、回折特徴を備えることができる。回折光学要素は、マイクロスケールおよび／またはナノスケール特徴を備えることができる。種々の実施形態では、回折光学要素は、可変高さ、ピッチ、および／または形状の特徴を有することができる。いずれの一般性も失うことなく、内部結合光学要素、外部結合光学要素、および／または光分散要素は、ディスプレイシステム６０またはディスプレイシステム２５０の異なる実施形態では、導波管の一方または両方の表面の上に提供されることができる。例えば、本願に説明される導波管の種々の実施形態は、導波管の両方の表面上に配置される、回折構造を有することができる。
内部結合光学要素、外部結合光学要素、および／または光分散要素を伴う、導波管は、例えば、リソグラフィ、エッチング、パターン化、物理および／または化学堆積方法等の種々の製造プロセスを使用して、加工されることができる。内部結合光学要素、外部結合光学要素、および／または光分散要素を加工するために使用される、製造方法および技法が、大面積にわたって、均一パターン忠実性を遂行することが可能であって、導波管の中への光の効率的内部結合、導波管内の１つ以上の所望の方向に沿った光の効率的および／または均一分布、導波管内を伝搬する光の効率的および／または均一外部結合、またはそれらの任意の組み合わせを可能にすることが有利であり得る。いかなる一般性も失うことなく、パターン忠実性は、インプリントされたパターンがマスタから基板の表面に転写される、忠実性を指し得る。パターン忠実性は、以下の特性に基づいて決定される。
１） マスタ上のパターンからの基板上のパターンの変動。例えば、パターン忠実性は、特徴（例えば、線、孔、溝、柱、側壁）における特性（例えば、長さ、幅、高さ、深度、角度、または表面粗度）の変動が、閾値内である場合、高いと見なされ得る。例えば、パターン忠実性は、基板上のパターンとマスタ上のパターンとの間の線幅の変化、孔の直径または柱直径の変化、特徴の高さまたは深度の変化、側壁角度の変化、線縁の粗度の変化が、約＋／－５％以内である場合、高いと見なされ得る。
２） １００平方μｍまたは１平方ｃｍあたりの瑕疵の数。いくつかの実施形態では、特徴の特性の変動が、閾値を上回る場合、瑕疵と見なされ得る。瑕疵は、変動の量に基づいて、瑕疵サイズビンのうちの１つに割り当てられることができる。例えば、異なる瑕疵サイズビンは、変動＜１μｍ、＜５μｍ、＜２０μｍ、＜５０μｍ、＜１００μｍ等を含むことができる。基板上のパターンにおける１００平方μｍまたは１平方ｃｍあたりの瑕疵の数が、閾値未満である場合、パターン忠実性は、高いと見なされ得る。
３） 基板の表面にわたるパターンおよびパターンの面積内の端間の整合。例えば、パターン忠実性は、１つ以上の整合マークの任意の歪曲および／または縁境界における歪曲が存在しない場合、高いと見なされ得る。
本願で検討されるディスプレイデバイスの種々の実施形態は、導波管の一方または両方の表面上に配置される回折構造を伴う、導波管を備えることができる。回折構造は、可変高さおよび／またはピッチを有することができる。そのような導波管は、外光を内部結合し、内部結合された光を１つ以上の所望の方向に沿って分散させ、および／または内部結合された光を外部結合するように構成されることができる。ディスプレイデバイスの種々の実施形態では、そのような導波管は、望ましくない光アーチファクトを軽減させるように構成されることができる。回折特徴（例えば、可変高さおよび／またはピッチを伴う回折特徴）を備える１つ以上の表面を伴う、導波管を加工する異なる方法が、本願に説明される。本願に説明される異なる方法のうちの１つ以上のものは、大量製造のために好適であり得る。本願に説明される、回折特徴（例えば、可変高さおよび／またはピッチを伴う回折特徴）を備える１つ以上の表面を伴う、導波管を加工する方法のうちのいくつかは、異なる率でエッチング液によってエッチングされる、少なくとも２つの異なる材料を採用することができる。
Ｉ． インプリントポリマーパターン化
回折構造を導波管の一方または両方の表面上に加工する１つの方法は、導波管の一方または両方の表面をパターン化可能層を用いてパターン化するステップを含む。パターン化可能層は、ポリマーから成ることができる。例えば、パターン化可能層は、紫外線（ＵＶ）硬化性ポリマーから成ることができる。別の実施例として、パターン化可能層は、レジスト（例えば、ポリマーレジスト）から成ることができる。導波管は、高屈折率（例えば、１．８以上の屈折率および／またはガラスの屈折率を上回る屈折率）を伴う材料から成ることができる。パターン化可能層は、導波管の材料の屈折率未満の屈折率（例えば、１．８未満の屈折率）を有することができる。例えば、パターン化可能層の屈折率は、約１．２～約１．８であることができる。種々の実施形態では、パターン化可能層の屈折率は、約１．２以上であり、かつ約１．３以下である、約１．３以上であり、かつ約１．４以下である、約１．４以上であり、かつ約１．５以下である、約１．５以上であり、かつ約１．６以下である、約１．６以上であり、かつ約１．７以下である、約１．７以上であり、約１．８以下である、またはこれらの値のいずれかの間の任意の範囲／部分範囲であることができる。
パターン化可能層は、ジェット堆積技術（例えば、インクジェット堆積）を使用して、導波管の１つ以上の表面にわたって配置されることができる。ジェット堆積技術は、インクジェットプリンタヘッドを使用して、導波管にわたって、ある体積のパターン化可能材料（例えば、ポリマー、レジスト）を分注するステップを採用する。例えば、インクジェットプリンタヘッドは、導波管にわたって、パターン化可能材料（例えば、ポリマー、レジスト）の液滴を分注することができる。種々の実施形態では、パターン化可能材料（例えば、ポリマー、レジスト）の分注される体積は、導波管の表面を横断して変動し得る。導波管にわたるパターン化可能材料の分注される体積の設置における正確度は、ジェット堆積技術を使用して堆積されるとき、高くあり得る。加えて、ジェット堆積技術は、異なる体積のパターン化可能材料（例えば、ポリマー、レジスト）が導波管の表面の異なる領域内に堆積されることを可能にする。下記に議論されるように、ジェット堆積技術の本特性は、可変高さおよび／またはピッチを伴う特徴を加工する際に有利であり得る。ジェット堆積技術はまた、例えば、スピンコーティング等の他の堆積技術と比較して、パターン化可能材料（例えば、ポリマー、レジスト）の無駄を低減させることができる。加えて、ジェット堆積技術を使用してパターン化可能材料（例えば、ポリマー、レジスト）を堆積させるステップは、例えば、スピンコーティング等の他の堆積技術と比較して、より高速であり得る。故に、いくつかの実装では、ジェット堆積技術は、スループットを増加させることができる。ジェット堆積を使用して、パターン化可能層の厚さは、制御され得る。例えば、ジェット堆積技術によって堆積されるパターン化可能層は、厚さ約１０ｎｍ～約１ミクロン（例えば、約１０ｎｍ～約５０ｎｍ、約２５ｎｍ～約７５ｎｍ、約４０ｎｍ～約１００ｎｍ、約８０ｎｍ～約３００ｎｍ、約２００ｎｍ～約５００ｎｍ、約４００ｎｍ～約８００ｎｍ、約５００ｎｍ～約１ミクロン、またはこれらの値のいずれかによって定義された範囲／部分範囲内の任意の値）を有し得る。堆積されたパターン化可能層の厚さを制御することは、下記に議論されるように、異なる高さを伴う回折特徴を加工する際に有利であり得る。加えて、異なる組成のパターン化可能層が、ジェット堆積技術を使用して、導波管の異なる部分に堆積され得る。異なる組成のパターン化可能層は、エッチング液に暴露されると、異なる率でエッチングし得る。故に、ジェット堆積技術を使用して、異なる組成のパターン化可能層を導波管の異なる部分に堆積させることは、下記に議論されるように、異なる高さおよび／またはピッチを伴う回折特徴を加工する際に有利であり得る。製造の種々の実施形態では、他の堆積方法、例えば、コーティング、スピンコーティング、噴霧、または他の前計量コーティング技法、例えば、スロットダイ、ドクターブレード、ナイフエッジ、スクリーン等が、パターン化可能材料（例えば、ポリマー、レジスト）を堆積させるために採用されてもよい。
例えば、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）等のある高屈折率材料は、圧電性、強誘電性、および／または焦電性であり得る。ＬｉＮｂＯ３またはＬｉＴａＯ３等のそのような高屈折率材料から成る、導波管は、それらがパターン化可能材料（例えば、ポリマー、レジスト）の堆積のために調製されるにつれて、その圧電性、強誘電性、および／または焦電性性質に起因して、実質的表面電荷を発現させ得る。さらに、ジェット堆積技術を使用したパターン化可能材料（例えば、ポリマー、レジスト）の分注される体積も、荷電され得る。ある条件下では、パターン化可能材料（例えば、ポリマー、レジスト）の荷電された体積は、ジェット堆積技術を使用して荷電された表面上に分注されると、非対称的に拡散し得る。これは、分注される体積を所望の体積から逸脱させる結果をもたらし、および／または異なる分注される体積の望ましくない融合を引き起こし得る。故に、いくつかの実施形態では、パターン化可能材料（例えば、ポリマー、レジスト）は、他の堆積技法、例えば、コーティング、スピンコーティング、噴霧、または他の前計量コーティング技法、例えば、スロットダイ、ドクターブレード、ナイフエッジ、スクリーン等を使用して、導波管の荷電された表面上に配置され得る。高屈折率（例えば、約１．８以上の屈折率）を伴う材料から成る、導波管１００１をパターン化する例示的方法を示す。ブロック（Ｉ）に示されるように、所望の厚さを有する、パターン化可能材料（例えば、ポリマー、レジスト）から成る、硬化されていないパターン化可能層１０１１が、導波管１００１の表面にわたって配置される。種々の実施形態では、接着助長剤層１００３は、硬化されていないパターン化可能層１０１１の堆積前に、導波管１００１の表面にわたって配置されることができる。硬化されていないパターン化可能層１０１１は、複数のインプリント特徴を備える、インプリントテンプレート１００７を使用して、パターン化され、図１０Ａのブロック（ＩＩ）に示されるように、紫外線（ＵＶ）光１００９等の光を用いた照射によって硬化されることができる。代替として、インプリントされたパターン化可能層１０１１は、加熱等の他の方法によっても硬化されることができる。本実装では、いったんパターン化可能層１０１１が、硬化されると、インプリントテンプレート１００７は、除去され、図１０Ａのブロック（ＩＩＩ）に示されるように、パターン化された層１００５を取得することができる。上記に議論されるように、ある場合には、例えば、コーティング、スピンコーティング、噴霧、または他の前計量コーティング技法、例えば、スロットダイ、ドクターブレード、ナイフエッジ、スクリーン等の堆積技法が、異なる体積のパターン化可能材料（例えば、ポリマー、レジスト）を導波管の表面の異なる部分に堆積させ、可変高さおよび／またはピッチを伴う回折特徴の加工を可能にすることが不可能である場合がある。さらに、例えば、コーティング、スピンコーティング、噴霧、または他の前計量コーティング技法、例えば、スロットダイ、ドクターブレード、ナイフエッジ、スクリーン等の堆積技法を使用して、パターン化可能材料（例えば、ポリマー、レジスト）を堆積させるステップは、パターン化可能材料の無駄をもたらし得る。
圧電性、強誘電性、および／または焦電性挙動を呈する、高屈折率材料から成る、パターン化された導波管を加工する別の方法は、図１０Ｂに図示される。本方法では、圧電性、強誘電性、および／または焦電性挙動を呈する、高屈折率材料から成る、導波管１００１の１つ以上の表面は、図１０ＢのブロックＩ（ａ）に示されるように、ジェット堆積技術を使用した硬化されていないパターン化可能層１０１１の堆積を促進する、誘電材料１０１３の層を提供される（例えば、その上に堆積される、コーティングされる等）。随意に、誘電材料１０１３の層が、導波管の１つ以上の表面上に／にわたって配置されることができる。いくつかの実装では、誘電材料１０１３の層は、厚さ約５ｎｍ～約２００ｎｍを有することができる。誘電材料は、光の可視波長に対して透明であることができる。いくつかの実装では、誘電材料は、導波管の高屈折率材料の屈折率に実質的に類似する、屈折率を有することができる。例えば、誘電材料の屈折率と導波管の高屈折率材料との間の差異は、いくつかの実装では、約２０％以下であることができる。しかしながら、また、誘電材料の屈折率と導波管の高屈折率材料との間の差異は、いくつかの実装では、約２０％を上回り得ることも想定される。種々の実施形態では、誘電材料１０１３の層は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、または二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）から成ることができる。いくつかの実施形態では、誘電材料は、例えば、スパッタまたは蒸発等の物理蒸着プロセスを使用して、圧電性、強誘電性、および／または焦電性挙動を呈する、高屈折率材料から成る、導波管の１つ以上の表面にわたって配置されることができる。いくつかの実施形態では、誘電材料は、例えば、プラズマ増強化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）、大気圧プラズマ増強化学蒸着（ＡＰＰＥＣＶＤ）、または原子層堆積（ＡＬＤ）等の化学蒸着（ＣＶＤ）プロセスを使用して、圧電性、強誘電性、および／または焦電性挙動を呈する、高屈折率材料から成る、導波管の１つ以上の表面にわたって配置されることができる。他のアプローチの使用も、可能性として考えられ得る。
誘電材料１０１３の層は、圧電性、強誘電性、および／または焦電性挙動を呈しない、材料から成ることができる。故に、誘電材料１０１３の層の表面は、例えば、導波管１００１が、リソグラフィツールのチャック上に設置される、またはジェット堆積デバイスのプリントヘッドに対して移動されるにつれて、種々の実装では、電荷を蓄積し得ない。故に、ジェット堆積技術を使用して誘電材料の表面上に堆積される、パターン化可能材料（例えば、ポリマー、レジスト）の分注される体積は、いくつかの実装では、図１０ＢのブロックＩ（ａ）に示されるように、非対称的に拡散しない、または隣接する体積と融合し得ない。例えば、液滴は、分注される液滴場所に留まる代わりに、事前に融合し得る。故に、パターン化された層の制御された厚さの残留層厚（ＲＬＴ）を達成するために要求される、分注される液滴間の事前に定義された間隔は、維持され得ない。分注される液滴が、テンプレートによってインプリントされることに先立って、事前に融合すると、ＲＬＴの厚さは、無作為かつ非制御的となり得る。インプリントおよび硬化後に取得される結果として生じるパターンは、可変厚および／または他の非均一性を有し得る。厚さにおけるそのような変動および非均一性は、再現可能ではあり得ず、歪曲を仮想画像内に生じさせ得る。例えば、仮想画像の鮮明度、コントラスト、均一性、および／または明度が、いくつかの実施形態では、低減され得る。硬化されていないパターン化可能材料はまた、図１０ＢのブロックＩ（ｂ）に示されるように、例えば、ジェット堆積、コーティング、スピンコーティング、噴霧、または他の前計量コーティング技法、例えば、スロットダイ、ドクターブレード、ナイフエッジ、スクリーン等の堆積技法を使用して堆積されることができる。パターン化可能材料１０１１または硬化されていないパターン化可能層１０１１の分注される体積は、図１０ＢのブロックＩＩに示されるように、インプリントパターンを備えるインプリントテンプレート１００７をパターン化可能材料１０１１または硬化されていないパターン化可能層１０１１の分注される体積と接触させることによって、パターン化されることができる。上記に議論されるように、インプリントする本プロセスは、接触インプリントリソグラフィと称され得る。インプリントテンプレートは、ナノスケールまたはマイクロスケール特徴を備えてもよい。インプリントテンプレートの特徴は、インプリント特徴の可変高さ、深度、ピッチ、形状、配列、および／または場所、またはそれらの任意の組み合わせを有することができる。いくつかの他の実施形態では、パターン化可能材料１０１１または硬化されていないパターン化可能層１０１１の分注される体積は、他のリソグラフィ技法によってもパターン化されることができる。パターン化された材料は、例えば、図１０Ｂのブロック（ＩＩ）に示されるように、紫外線（ＵＶ）源から等の光１００９によって、および／または加熱によって、硬化されることができる。インプリントテンプレートは、図１０Ｂのブロック（ＩＩＩ）に示されるように、パターン化された材料が、硬化され、パターン化された層１００５を備える、導波管１００１を取得後、除去されることができる。故に、パターン化可能材料は、パターン化され、パターン化された層１００５を形成する。
いくつかの実施形態では、パターン化された層１００５は、エッチングマスクとして使用され、高屈折率材料から成る導波管をエッチングすることができる。いくつかの実施形態では、エッチングプロセスは、誘電材料１０１３の層および高屈折率材料から成る導波管１００１の表面を通してエッチングするように構成されることができる。種々の実施形態では、誘電材料のパターン化された層は、高屈折率材料から成る導波管１００１がエッチングされた後、異なるウェットまたはドライエッチングプロセスを使用して除去されることができる。しかしながら、いくつかの実施形態では、誘電材料のパターン化された層は、導波管１００１のパターン化された表面が誘電材料のパターン化された層を含むように、残されることができる。種々の実施形態では、導波管１００１のパターン化された表面は、ユーザの視野内の外光および光アーチファクトを低減させるように構成される、材料の層、材料のフィルム、材料のコーティング、またはナノアーキテクチャを提供されることができる。例えば、いくつかの実施形態では、反射防止（ＡＲ）コーティングが、ユーザの視野内の外光および光アーチファクトを低減させるために使用されることができる。いくつかの実装では、チタニア（ＴｉＯ２）、シリカ（ＳｉＯ２）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）、またはその交互層から成る、コーティングが、ユーザの視野内の外光および光アーチファクトを低減させるために使用されることができる。いくつかの実施形態では、導波管１００１は、着色され、ユーザの視野内の外光および光アーチファクトを低減してもよい。いくつかの実施形態では、付加的機能（例えば、光の集束、光の発散、光の収集等）を提供する、光学要素が、導波管のパターン化された表面と統合されることができる。例えば、フレネルレンズまたは平凸面レンズが、図２７を参照して下記に議論されるように、パターン化された導波管１００１にわたって配置されてもよい。
圧電性、強誘電性、および／または焦電性挙動を呈する、高屈折率材料から成る、パターン化された導波管を加工する別の方法は、図１０Ｃに描写される。本方法は、図１０ＣのブロックＩ（ｂ）に示されるように、圧電性、強誘電性、および／または焦電性挙動を呈する、高屈折率材料から成る、導波管１００１の１つ以上の表面にわたって、接着助長剤層１００３を提供するステップを含む。いくつかの実施形態では、接着助長剤層は、２－［（トリメチルシリル）オキシ）エチルアクリレートから成ることができる。接着助長剤層は、例えば、スピンコーティングまたは物理または化学蒸着方法を使用して、導波管の表面上に配置されることができる。パターン化された層は、テンプレートコーティングパターン転写方法を使用して、接着助長剤層にわたって配置されることができる。テンプレートコーティングパターン転写方法は、図１０ＣのブロックＩ（ａ）に示されるように、硬化されていないパターン化可能材料１０１１（例えば、ポリマーまたはレジスト）を、インプリントパターンを備える、インプリントテンプレート１００７上に配置するステップを含む。硬化されていないパターン化可能材料１０１１（例えば、ポリマーまたはレジスト）は、ジェット堆積技術、または、例えば、コーティング、スピンコーティング、噴霧、または他の前計量コーティング技法、例えば、スロットダイ、ドクターブレード、ナイフエッジ、スクリーン等の他の堆積方法を使用して、インプリントテンプレート１００７のパターン化された表面にわたって配置されることができる。インプリントパターンは、ナノスケールまたはマイクロスケール特徴を備えることができる。硬化されていないパターン化可能材料１０１１（例えば、ポリマーまたはレジスト）が、ジェット堆積技術を使用して、インプリントテンプレート１００７のパターン化された表面にわたって配置されると、液滴パターンは、図１０ＣのブロックＩ（ａ）に示されるように、ポリマーの分注される液滴が、毛細管作用の結果として、パターン化された表面を横断して拡散するように設計されてもよい。分注される硬化されていないパターン化可能材料１０１１（例えば、ポリマーまたはレジスト）を備える、インプリントテンプレート１００７のパターン化された表面は、図１０ＣのブロックＩＩに示されるように、接着助長剤層でコーティングされる導波管１００１の表面と接触され、ＵＶ照明１００９等の光を使用して硬化される。いくつかの実施形態では、パターン化可能材料は、熱硬化を使用して硬化されることができる。硬化プロセスの間、パターン化可能材料１０１１（例えば、ポリマーまたはレジスト）は、テンプレート１００７から接着助長剤層１００３に転写される。テンプレート１００７は、図１０Ｃのブロック（ＩＩＩ）に示されるように、いったんパターン化されたパターン化可能材料（例えば、ポリマーまたはレジスト）が、導波管１００１の表面に転写され、パターン化された層１００５を備える、導波管１００１を取得すると、除去される。上記に議論されるように、いくつかの実施形態では、パターン化された層１００５は、エッチングマスクとして使用され、高屈折率材料から成る、導波管１００１の表面をエッチングすることができる。いくつかの実施形態では、エッチングプロセスは、接着助長剤層１００３を通して、高屈折率材料から成る、導波管１００１の表面の中にエッチングするように構成されることができる。種々の実施形態では、接着助長剤層１００３は、高屈折率材料から成る、導波管１００１が、エッチングされた後、除去されることができる。上記に議論されるように、種々の実施形態では、導波管１００１のパターン化された表面は、ユーザの視野内の外光および光アーチファクトを低減させるように構成される、材料の層、材料のフィルム、材料のコーティング、またはナノアーキテクチャを提供されることができる。例えば、いくつかの実施形態では、反射防止（ＡＲ）コーティングが、ユーザの視野内の外光および光アーチファクトを低減させるために使用されることができる。いくつかの実装では、チタニア（ＴｉＯ２）、シリカ（ＳｉＯ２）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）、またはその交互層から成る、コーティングが、ユーザの視野内の外光および光アーチファクトを低減させるために使用されることができる。いくつかの実施形態では、導波管１００１は、着色され、ユーザの視野内の外光および光アーチファクトを低減させてもよい。いくつかの実施形態では、付加的機能（例えば、光の集束、光の発散、光の収集等）を提供する、光学要素が、導波管のパターン化された表面と統合されることができる。
いくつかの実施形態では、圧電性、強誘電性、および／または焦電性挙動を呈する、高屈折率材料から成る、種々の導波管上に発現し得る、表面電荷を消散させることが望ましくあり得る。いくつかの実施形態では、導波管の１つ以上の表面上の電荷は、生成される表面電荷に応じて、バイポーラ清浄空気イオン化または負または正のイオン豊富ガスを用いて、導波管の１つ以上の表面上の電荷を中和させ得る、イオン化装置を使用することによって、低減または消散されることができる。例えば、イオン化を通して提供される、イオンは、導波管に指向され、その上の電荷を低減させることができる。いくつかの実施形態では、導波管の１つ以上の表面上の電荷は、プラズマを使用して、低減または消散されることができる。いくつかの実施形態では、二次的荷電されたまたは接地された表面が、導波管の１つ以上の表面と近接近され、導波管の１つ以上の表面上に生成された表面電荷を消散させることができる。いくつかの実施形態では、二次的荷電された表面は、導波管および／またはジェット堆積技術のプリントヘッドが相互に対して移動されるにつれて、導波管の１つ以上の表面と近接近されることができる。いくつかの実施形態では、導波管は、接地されたチャックと電気接触することができ、これは、導波管の１つ以上の表面上の電荷蓄積を消散させることに役立ち得る。いくつかの実施形態では、金属コーティング（例えば、イリジウム（Ｉｒ）、クロム（Ｃｒ）、またはニッケル（Ｎｉ）コーティング）または他の伝導性コーティングが、導波管の１つ以上の荷電された表面の少なくとも一部にわたって配置され、表面電荷を消散させることができる。任意の特定の理論に賛同するわけではないが、金属コーティングは、伝導性フィルムとして作用し、表面電荷蓄積を消散させる、例えば、均一に消散させることができる。いくつかの実施形態では、伝導性酸化物（例えば、例えば、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）等の透明伝導性酸化物）が、導波管の表面の少なくとも一部にわたって配置され、導波管の１つ以上の表面上に蓄積し得る、表面電荷を消散させることができる。他の伝導性フィルムおよび放電または電荷消散の他の方法が、使用されてもよい。
いくつかの実装では、上記に議論される様式における表面電荷の消散に応じて、パターン化可能材料は、上記に議論されるように、ジェット堆積技術を使用して分注され、インプリントテンプレートを使用してパターン化されることができる。パターン化されたパターン化可能材料は、ＵＶ硬化または熱硬化または他の硬化プロセスを使用して、硬化されることができる。いくつかの実施形態では、パターン化されたパターン化可能材料は、エッチングされ、高屈折材料から成る、導波管の１つ以上の表面をパターン化することができる。導波管の１つ以上の表面にわたって、金属コーティング等の伝導性コーティングを配置し、表面電荷を消散させるステップを採用する、製造方法の実施形態では、パターン化可能材料は、上記に議論されるように、伝導性コーティングまたは金属コーティングにわたって分注され、インプリントテンプレートを使用してパターン化されることができる。いくつかの実施形態では、パターン化されたパターン化可能材料および伝導性または金属層はともに、エッチングマスクとして使用され、導波管の１つ以上の表面の中にエッチングすることができる。
いくつかの実施形態では、圧電性、強誘電性、および／または焦電性挙動を呈する、高屈折率材料から成る、導波管の荷電された表面上へのパターン化可能材料の堆積を促進するために、導波管の表面上の電荷構築は、パターン化可能材料の堆積前に低減されることができる。例えば、導波管上の水熱応力／歪みは、パターン化可能材料の堆積および／またはパターン化可能材料の堆積のための導波管の表面を調製するために着手される他のプロセスに先立って、導波管の表面の清掃の間に低減されることができる。種々の実施形態では、電荷消散および表面清掃は、ＬｉＮｂＯ３ウエハの表面をプラズマに暴露することによって、ともに行われることができる。例えば、大気圧プラズマが、表面電荷を消散させ、かつ表面を清浄するために使用されることができる。いくつかの実装では、プラズマは、温度摂氏約２０～５０度にあることができる。本温度範囲では、プラズマは、アルゴン（Ａｒ）および酸素（Ｏ）イオンおよびラジカルから成ることができる。また、例えば、ＬｉＮｂＯ３等の高屈折率材料から成る、導波管上への格子構造の加工の間に行われる、異なるプロセス間の温度の大変動を回避することが望ましい。例えば、例えば、ＬｉＮｂＯ３等の高屈折率材料から成る、導波管上への格子構造の加工の間に行われる、異なるプロセス間の温度変動が、摂氏約３０度を上回る場合、導波管基板（例えば、ウエハ）の亀裂のリスクが、増加する。導波管基板（例えば、ウエハ）の亀裂は、導波管の表面を劣化させ得る。ある場合には、例えば、亀裂からの残骸は、導波管の表面を汚染させ得る。いくつかの実施形態では、パターン化可能材料の堆積に先立った導波管の取扱およびチャック上への設置の間、導波管上の機械的応力／歪みを低減させることが望ましくあり得る。限定ではないが、空洞チャック、接地されたチャック、および／または導波管の表面上への表面電荷蓄積を低減させるように構成されるチャックを含む、チャック設計が、有利なこととして、採用され得る。例えば、例えば、空洞チャック等の非接触インプリントチャックが、導波管上の機械的応力を低減させ、および／または導波管の表面の引掻傷を低減または回避するために採用されることができる。別の実施例として、応柔性チャック設計を有する、チャックが、ポリマーの堆積の間、導波管を支持するために使用されることができる。応柔性チャック設計は、有利なこととして、接触ベースのインプリントの間、その荷重を導波管に伝達する代わりに、荷重をインプリントテンプレートからチャックシステムに向かって伝達することができる。パターン化可能材料の堆積の前に、導波管の表面上の電荷蓄積を低減させる別の実施例は、接触ベースのインプリントリソグラフィにおいて、ポリマーの硬化（例えば、ＵＶ硬化または熱硬化）の間に生成された機械的応力を低減させるステップを含むことができる。これは、硬化の間、導波管上の機械的制約をチャックから解放し（例えば、導波管上に保持される真空を解放する）、次いで、例えば、テンプレートの分離等の他のプロセスのために、パターン化可能材料が硬化された後、それを再印加することによって遂行されることができる。故に、種々の実装では、電荷蓄積は、導波管上の機械的圧力を解放する、またはそれに印加されることによって、低減され得る。
圧電性、強誘電性、および／または焦電性挙動を呈する、全ての高屈折率材料が、上記に議論される表面電荷蓄積の問題に悩まされるわけではない。例えば、パターン化可能材料の体積は、ジェット堆積技術を使用して、パターン化可能材料の望ましくない拡散または隣接する体積の融合のリスクを伴わずに、炭化ケイ素、Ｚ－カット、Ｘ－カット、またはＹ－カットＬｉＮｂＯ３から成る、導波管の表面上に分注されることができる。故に、ジェット堆積技術を使用したパターン化可能材料の分注の前に、そのような導波管の表面に、付加的層、コーティング、フィルム（例えば、金属または伝導性酸化物等の伝導性層）を提供することは必要ではあり得ない。そのような導波管ではまた、ジェット堆積技術を使用したパターン化可能材料の分注の前に、上記に説明される種々の技法を使用して、表面電荷を消散させることも必要ではあり得ない。なお、種々の実装では、例えば、接着を助長するための接着助長材料等の材料の中間層または表面を引掻傷抵抗性および／または低反射性にするための１つ以上の層を導波管の表面上に配置することが有利であり得る。中間接着助長材料は、約２．６～３．０屈折率を有するＳｉＣ、約２．３の屈折率を有するＴｉＯ２、または約１．４５の屈折率を有する二酸化ケイ素を含むことができる。いくつかの実装では、中間機能層は、高表面エネルギーを有するように構成されることができ、これは、ジェット堆積技術を使用して堆積されると、材料（例えば、ポリマー）の望ましい拡散を導入することができる。いくつかの実装では、分注されるパターン化可能材料の拡散挙動は、ナノスケールパターン化のために、パターン化可能材料（例えば、レジスト溶液）の高速の制御された事前拡散を向上させるために使用されることができる。いくつかの実施形態では、パターン化可能材料は、接着助長層の表面にわたって拡散させないように構成されることができる。本特性は、パターン化プロセスの間、パターン化可能材料の蒸発を回避または低減させるために有利であり得る。故に、例えば、種々の実施形態では、接着助長材料または他の中間層は、接着助長材料の層または他の中間層を、分注されるパターン化可能材料が数珠状になるように疎水性にする、または分注されるパターン化可能材料が拡散するように親水性にする、ある官能基を有することができる。このように、接着助長層または他の中間層の表面エネルギーは、調整され、液滴拡散の量を制御することができる。接着助長層または他の中間層は、硬化されたポリマーおよび／または硬化されていないポリマーに接合するためのサイトとして作用することができる。いくつかの実施形態では、接着助長層または他の中間層は、スピンコーティング、マイクログラビア印刷、浸漬コーティング、または微粒子化（噴霧）後乾燥ステップ（例えば、熱支援乾燥）によって、より高い屈折率材料から成る導波管にわたって配置されることができる。他の堆積方法も、使用されることができる。いくつかの実施形態では、接着助長層または他の中間層は、窒素（Ｎ２）、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）等の不活性キャリアガスを使用して、蒸着によって、より高い屈折率材料から成る導波管にわたって堆積されることができる。いくつかの実施形態では、蒸着は、水の存在下で行われることができ、これは、接着助長層と高屈折率材料から成る導波管との間の架橋結合を助長することができる。接着助長材料の層または他の中間層は、いくつかの実装では、１０ｎｍ以下である厚さを有することができる。例えば、接着助長材料の層または他の中間層の厚さは、約０．５ｎｍ以上であり、かつ約１ｎｍ以下である、０．５ｎｍ以上であり、かつ１．５ｎｍ以下である、１．０ｎｍ以上であり、かつ３．０ｎｍ以下である、１．８ｎｍ以上であり、４．０ｎｍ以下である、３．０ｎｍ以上であり、５．０ｎｍ以下である、４．０ｎｍ以上であり、６．０ｎｍ以下である、５．０ｎｍ以上であり、７．５ｎｍ以下である、７．５ｎｍ以上であり、１０．０ｎｍ以下である、１０ｎｍ以上であり、２０．０ｎｍ以下である、２０ｎｍ以上であり、４０．０ｎｍ以下である、またはこれらの値によって定義された任意の範囲／部分範囲内の任意の値であることができる。
パターン化された表面を備える、高屈折率材料（例えば、約１．８を上回る屈折率）から成る、導波管が、ディスプレイデバイスに、ガラスまたは１．８未満の屈折率を有する材料（例えば、約１．７６の屈折率を有する、サファイア（Ａｌ２Ｏ３））から成る、パターン化された導波管と比較して、高視野を提供するために使用されることができる。例えば、そのような導波管は、頭部搭載型ディスプレイの接眼レンズ内に含まれ、光を眼の中に指向し、画像をその中に形成することができる。さらに、高屈折率材料（例えば、約１．８を上回る屈折率）から成る、単一のパターン化された導波管が、光学源（例えば、投影デバイス）から出力された２つ以上の（例えば、２つまたは３つの）異なる色または波長の光（例えば、緑色光および青色光）を内部結合し、２つ以上の（例えば、２つまたは３つの）異なる色または波長の光を視認者に向かって投影するために使用されることができる。
図１０Ｄは、上記に議論される種々の方法を使用して加工される、例えば、ＬｉＮｂＯ３等の高屈折率材料から成る、導波管１００１の実装を示す。パターン化された層１００５は、導波管１００１の表面にわたって配置される。パターン化された層１００５は、接触インプリントリソグラフィ、光学リソグラフィ、または他のリソグラフィ方法によってパターン化され得る、パターン化可能材料から成ることができる。例えば、パターン化された層１００５は、例えば、レジストまたはフォトレジスト等のポリマーから成ることができる。パターン化された層１００５は、導波管１００１の屈折率未満の屈折率を有する材料から成ることができる。例えば、パターン化された層１００５は、１．８未満の屈折率（例えば、屈折率約１．２～１．７）を有することができる。パターン化された層１００５は、複数の回折特徴１００７を備えることができる。パターン化された層１００５の厚さは、いくつかの実装では、２０ｎｍ未満であることができる。複数の回折特徴１００７は、導波管１００１を通して、青色および緑色光の両方を回折するように構成されることができる。いくつかのそのような実施形態では、赤色光を回折するように構成される、複数の回折特徴を備える、第２のパターン化された層を伴う、高屈折率を伴う材料から成る、第２の導波管が、赤色画像を第２の導波管から外に投影するために使用されることができる。いくつかの実施形態では、複数の回折特徴１００７は、オブジェクトの仮想赤色、緑色および青色画像が導波管１００１から外に投影され得るように、赤色、緑色、および青色光を回折するように構成されることができる。
ＩＩ． 高屈折率材料を伴う導波管の直接パターン化
パターン化された表面を、高屈折率材料（例えば、ＳｉＣ、ＬｉＮｂＯ３、または１．８以上の屈折率を有する他の光学的に透明な材料）から成る、導波管上に加工する別の方法は、高屈折率材料から成る、導波管の１つ以上の表面を直接パターン化するステップを含むことができる。高屈折率材料から成る、導波管の１つ以上の表面を直接パターン化するステップは、例えば、ドライ反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）エッチング、またはイオンビームエッチングを使用して等、エッチング技術を使用することによって遂行されることができる。
高屈折率材料から成る、導波管の１つ以上の表面を直接パターン化するステップは、パターン化されるべき導波管の表面にわたって、パターンを有するエッチングマスクを配置するステップを含む。エッチングマスクのパターンは、導波管の表面上にエッチングされることが所望されるパターンに対応する、正のパターン、または導波管の表面上にエッチングされることが所望されるパターンに対向するパターンに対応する、負のパターンであることができる。適切なエッチング技術および適切なエッチング化学性質を使用して、導波管の表面は、エッチングマスクを通してエッチングされることができる。
いくつかの実施形態では、上記に説明される光学リソグラフィまたは接触インプリントリソグラフィを使用して導波管の表面にわたって配置される、パターン化されたポリマーは、エッチングマスクとして使用されることができる。パターン化されたポリマーのパターンは、異なるエッチングプロセス（例えば、ドライエッチング）を使用して、導波管基板の表面上に転写される。図１１Ａ－１１Ｄは、上記に議論されるように、エッチングマスクを使用して、高屈折率材料から成る導波管の表面を直接パターン化する異なる方法を図示する。
図１１Ａは、エッチングマスク１１０３ａを使用して、例えば、ＬｉＮｂＯ３から成る導波管１１０１を直接パターン化する方法を図示する。エッチングマスク１１０３ａは、パターン化されたパターン化可能材料（例えば、ポリマーアクリレートベースのレジスト）から成ることができる。例えば、エッチングマスク１１０３ａは、上記に説明される、パターン化された層１００５を備えることができる。そのような実施形態では、エッチングマスク１１０３ａは、ポリマーまたはレジスト材料から成ることができる。例えば、エッチングマスク１１０３ａは、ポリマーアクリレートベースのレジストから成ることができる。エッチングマスク１１０３ａは、ある高さを有する、基部１１０４ａと、基部１１０４ａの上方に延在する、複数の特徴１１０５ａとを有する。種々の実施形態では、基部１１０４ａの高さは、約５ｎｍ～６０ｎｍであることができるが、本範囲外の異なる厚さも、使用されることができる。ＬｉＮｂＯ３から成る導波管１１０１およびエッチングマスク１１０３ａは、以下のガス、すなわち、ＣＢｒＦ３、ＨＢｒ、ＣＨＦ３、ＣＦ４、Ｃ４Ｆ８、ＣＨ４、ＳＦ６、Ｈｅ、Ｈ２、Ａｒ、Ｏ２のうちの１つ以上のものを使用して、ドライエッチングまたはＩＣＰを使用してエッチングされることができる。エッチング条件（例えば、エッチング時間および他のエッチングパラメータ）は、エッチングマスクの基部１１０４ａが、完全にエッチングされ、ＬｉＮｂＯ３から成る導波管１１０１の一部を暴露させるように制御されることができる。その上にそれらが配置される、導波管１１０１の表面からのエッチングマスク１１０３ｂの複数の特徴１１０５ａの高さは、低減され得るが、複数の特徴１１０５ａは、留保される。Ｆ、Ｂｒ、Ａｒ、ＣＨ化学性質を使用した第２のエッチングが、ＬｉＮｂＯ３から成る導波管１１０１の暴露部分および複数の特徴１１０５ａの残りの部分を通してエッチングするために使用される。複数の特徴１１０５ａの残りの部分が、ポリマーアクリレートベースのレジストから成る場合、それらは、導波管１１０１の暴露部分が第２のエッチングプロセスによってエッチングされる率の約３倍の率でエッチングされることができる。故に、導波管１１０１の表面上に加工される複数の特徴１１０６ａの高さは、小さくなり得る。その中に導波管１１０１内に形成される複数の特徴１１０６ａが、内部結合光学要素、外部結合光学要素、または光分散要素として構成される、導波管１１０１を備える、ディスプレイデバイスの実施形態では、光内部結合、光外部結合、および／または配光の効率は、複数の特徴１１０６ａの高さが小さい場合、低減され得る。複数の特徴１１０６の高さを増加させるために、エッチングマスクは、導波管１１０１の材料がエッチングする率に匹敵する率でエッチングし得る、「ポリマーレジスト：ＬｉＮｂＯ３」と異なる組成を有する、材料から成ることができる。例えば、いくつかの実施形態では、エッチングマスク１１０３ａは、例えば、約１％～約２５％重量比のシリコン等、一部のシリコン（Ｓｉ）から成る、レジストから成ることができる。レジストへのシリコンの添加は、エッチングマスク１１０３ａのエッチングの率を減少させ、エッチングの率の減少の結果として、エッチング選択性を増加させることができる。例えば、レジストのある部分へのシリコンの添加は、レジストのそれらの部分におけるエッチングの率を減少させることができる。故に、エッチング深度の制御が、レジストのそれらの部分では改良されることができる。ＲＩＥエッチングの種々の物理および化学成分は、種々の実装では、エッチング率を改変し、エッチング選択性を増加または減少させるために変化されることができる。同様に、エッチングマスク１１０３ａのエッチング率は、エッチング化学性質に依存し得る。導波管と比較してエッチングマスクのエッチング率を減少させた、エッチング化学性質が、導波管のエッチング率を減速させずに、または導波管のエッチング率をそれほど減速させずに、マスクのエッチング率を減速させるために使用されてもよい。いくつかの実施形態では、複数の特徴１１０６ａの高さは、エッチングマスク１１０３ａのパターンの高さに依存し得る。故に、種々の実施形態では、導波管内の複数の特徴１１０６ａの高さは、エッチングマスク１１０３ａのパターンの高さ、ポリマーの組成、および／またはエッチング化学性質を選択することによって、調整されることができる。
図１１Ｂは、エッチングマスク１１０３ｂを使用して、ＬｉＮｂＯ３から成る導波管１１０１を直接パターン化する方法を図示する。エッチングマスク１１０３ｂは、ある量のシリコンを備える、インプリントレジストから成ることができる。上記に議論されるように、パターン化可能材料の中へのシリコンの添加は、エッチングマスク１１０３ｂのエッチング率を低減させ、エッチング選択性を増加させることができる。シリコンから成る、一般的クラスのインプリントレジストは、米国特許第７，２８２，５５０号（参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる）に説明される。エッチングマスク１１０３ｂの組成は、米国特許第７，２８２，５５０号（参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる）に説明される、組成１、２、３、４、５、６、７、８に類似することができる。エッチングマスク１１０３ｂは、基部１１０４ｂと、基部１１０４ｂの上方に延在する、複数の特徴１１０５ｂとを有する。シリコンから成るインプリントレジストのオルガノ－シリコン結合が、ＲＩＥエッチングプロセスにおいて酸素に暴露されるとき、無機ＳｉＯｘマスクを形成するように変換されることができる。ＬｉＮｂＯ３から成る導波管１１０１およびエッチングマスク１１０３ｂは、エッチングマスク１１０３ｂの基部１１０４ｂおよびＬｉＮｂＯ３から成る導波管１１０１の暴露部分を完全にエッチングする、Ｆ、ＣＨ、Ａｒ、Ｏ化学性質に基づく、第１のエッチングプロセスを使用してエッチングされることができる。その上にそれらが配置される、導波管１１０１の表面からのエッチングマスク上の複数の特徴１１０５ｂの高さは、低減されるが、複数の特徴１１０５ｂは、留保される。Ｆ、Ｂｒ、Ａｒ、ＣＨ化学性質を使用した第２のエッチングが、ＬｉＮｂＯ３から成る導波管１１０１の暴露部分および複数の特徴１１０５ｂの残りの部分を通してエッチングするために使用される。シリコンから成る、パターン化可能材料（例えば、レジスト）のエッチング率は、パターン化可能材料（例えば、レジスト）単独のエッチング率より低い。同様に、シリコンから成る、レジストのエッチング選択性は、レジスト単独のエッチング選択性を上回る。故に、図１１Ｂに示される、導波管１１０１の表面上に加工される、複数の特徴１１０６ｂの高さは、図１１Ａに示される、導波管１１０１の表面上に加工される、複数の特徴１１０６ａの高さを上回ることができる。同様に、エッチングマスク１１０５ｂを構成するパターン化可能材料のエッチング率を減速させ、導波管１１０１のエッチング率により近づくように合致させることによって、導波管内の複数の特徴１１０６ｂの高さは、増加されることができる。
図１１Ｃは、エッチングマスク１１０３ｃを使用して、ＬｉＮｂＯ３から成る導波管１１０１を直接パターン化する方法を図示する。エッチングマスク１１０３ｃは、ある高さを有する、基部１１０４ｃと、基部１１０４ｃの上方に延在する、複数の特徴１１０５ｃとを有する。エッチングマスク１１０３ｃは、シリコンの量を備える、インプリントレジストであることができる。エッチングマスク１１０３ｃは、有機転写層１１０７ｃ等の転写層上に配置される。有機転写層１１０７ｃは、例えば、他のアクリレートまたはエポキシベースのポリマー等の材料から成ることができる。転写層（例えば、有機転写層）１１０７ｃは、限定ではないが、コーティング、スピンコーティング、噴霧、または他の前計量コーティング技法、例えば、スロットダイ、ドクターブレード、ナイフエッジ、スクリーン等を含む、堆積技法を使用して、導波管１１０１の表面にわたって堆積されることができる。転写層１１０７ｃの厚さは、いくつかの実装では、約数十～数百ナノメートル（ｎｍ）であることができる。直接パターン化するプロセスは、フッ素化学性質を使用して、デスカム処理し、次いで、Ａｒ／Ｏ２に切り替え、ＳｉＯｘマスクを構築し、次いで、Ｆ、ＣＨ、Ａｒ、Ｏ、Ｈｅ化学性質を使用して、エッチングマスク１１０３ｃおよび転写層（例えば、有機転写層）１１０７ｃを通して、導波管１１０１の暴露部分までエッチングするステップを含むことができる。エッチングマスク１１０３ｃおよび転写層１１０７ｃの一部は、依然として、留保される。続いて、導波管１１０１の暴露部分およびエッチングマスク１１０３ｃおよび転写層（例えば、有機転写層）１１０７ｃの残りの部分は、Ｆ、Ｂｒ、Ａｒ、ＣＨ化学性質を使用してエッチングされ、複数の特徴１１０６ｃを形成することができる。任意の特定の理論に賛同するわけではないが、ナノ特徴剪断、線の側壁傾斜、線の接触／融合等の瑕疵に遭遇せずに、接触インプリントリソグラフィを用いてインプリントされ得る、レジスト層の高さには、限界が存在し得る。ある実装では、類似または等しい高さの特徴を備える、インプリントテンプレートを使用した、接触ベースのインプリントを通した、閾値高さを上回る高さを有する、インプリント特徴（高さ特徴とも称される）は、パターン忠実性を低減させ得る。故に、有機転写層１１０７ｃが、エッチングマスクの特徴の高さ未満の高さを有する特徴を備える、インプリントテンプレートを使用して、接触ベースのインプリントを通した高さ特徴を備えるエッチングマスクを作成するために使用されることができる。これは、インプリントパターン化においてあるプロセス制約を克服することが要求される場合、より高いエッチングマスクを取得するために有用であり得る。
図１１Ｄは、エッチングマスク１１０３ｄを使用して、ＬｉＮｂＯ３から成る導波管１１０１を直接パターン化する方法を図示する。エッチングマスク１１０３ｄは、転写層（例えば、有機転写層）１１０７ｄを導波管１１０１の表面上に堆積させることによって形成される。上記に議論されるように、有機転写層１１０７ｄは、例えば、ＴｒａｎｓｐｉｎまたはＢＡＲＣ等の材料から成ることができる。転写層１１０７ｄは、ジェット堆積技術、または限定ではないが、コーティング、スピンコーティング、噴霧、または他の前計量コーティング技法、例えば、スロットダイ、ドクターブレード、ナイフエッジ、スクリーン等を含む、ある他の堆積技法を使用して、堆積されることができる。転写層１１０７ｄの厚さは、いくつかの実装では、約数十～数百ナノメートル（ｎｍ）であることができる。転写層１１０７ｄは、構造的および機能的に、転写層１１０７ｃに類似することができる。転写層１１０７ｄは、例えば、接触インプリントリソグラフィ等のリソグラフィ技法を使用して、パターン化されることができる。パターン化された転写層１１０７ｄは、複数の特徴１１０５ｄを備えることができる。エッチング層１１０８ｄが、インプリントされた転写層１１０７ｄにわたって堆積され、平面化テンプレートを使用して、平面化されてもよい。エッチング層１１０８ｄは、例えば、ＳｉｌＳｐｉｎ等のシリコンから成ってもよい。本プロセスは、ジェットおよびフラッシュインプリントリソグラフィリバーストーン（Ｊ－ＦＩＬ－Ｒ）と称され得る。パターン化された転写層１１０７ｄの複数の特徴１１０５ｄにわたってある、層１１０８ｄの一部は、エッチングすることによって除去され、図１１Ｄの上部に示される構造をもたらすことができる。例えば、－Ｆ、－ＣＨ、Ａｒ、－Ｏ化学性質が、パターン化された有機転写層１１０７ｄの複数の特徴１１０５ｄにわたってある、層１１０８ｄの一部を除去するために使用されることができる。続いて、転写層１１０７ｄの暴露部分は、導波管まで下方にエッチングされることができる。例えば、Ａｒ／Ｏ２化学性質が、例えば、ＳｉＯｘエッチングマスクを形成するためにＳｉから成り得る、エッチング層１１０８ｄの一部を酸化させながら、転写層（例えば、有機転写層）を除去するために使用されることができる。続いて、導波管１１０１の暴露部分および酸化されたＳｉＯｘマスクおよび有機転写層１１０７ｄの残りの部分は、－Ｆ、－Ｂｒ、Ａｒ、－ＣＨ化学性質を使用してエッチングされ、複数の特徴１１０６ｄを導波管内に形成することができる。本アプローチは、インプリントするために、有機レジストの組成を使用するという利点を有する。有機レジストは、Ｓｉレジストより機械的に強くあり得る。故に、インプリントプロセスにおける瑕疵は、低減されることができる。
ＩＩＩ． 高屈折率材料を伴う導波管の表面にわたって配置される高屈折率コーティングの中へのエッチング
高屈折率材料から成る、導波管の種々の実施形態は、高屈折率を有する低吸収係数（ｋ＜０．００１）を伴うそのような高屈折材料（ｎ＞１．８）の層を導波管の表面にわたって堆積させ、パターン化可能層（例えば、レジスト層）を誘電材料の層にわたって堆積させ、パターン化可能層（例えば、レジスト層）をパターン化し、高屈折率を有する堆積された材料の層をエッチングし、誘電材料のパターン化された層を取得することによって、パターン化されることができる。種々の実施形態では、堆積された材料、すなわち、高屈折率材料の層は、ＳｉＣ、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、またはＳｉ３Ｎ４から成ることができる。いくつかの実施形態では、堆積された材料の屈折率は、導波管の材料の屈折率に実質的に類似することができる。例えば、いくつかの実装では、堆積された材料および導波管の材料の屈折率の差異は、約２０％未満であることができる。しかしながら、いくつかの実施形態では、堆積された材料および導波管の材料の屈折率の差異は、約２０％以上であることができる。いくつかの実施形態では、誘電材料の屈折率は、導波管の材料の屈折率を上回ることができる。高屈折率を有する、堆積された材料は、エッチングされるべき特徴の所望の高さ／深度およびエッチングするために使用されるエッチング化学性質に基づいて、選定されることができる。例えば、ＴｉＯ２の層は、あるエッチング化学物質に関して、ＬｉＮｂＯ３と比較してより高速にエッチングする。したがって、導波管が、ＬｉＮｂＯ３から成る場合、ＴｉＯ２がＬｉＮＢＯ３より高速でエッチングする、それらのエッチング化学物質に関して、導波管表面は、ＴｉＯ２をエッチングする間、エッチング停止層として作用することができる。結果として生じる生成物は、導波管材料の誘電体または誘電部分から成る回折特徴を伴う、導波管となり得る。
ＩＶ． 導波管の中にエッチングするための複数のマスク層の使用
例えば、ＬｉＮｂＯ３、ＬｉＴａＯ３、またはＳｉＣ等の高屈折率材料から成る、導波管の種々の実施形態は、複数のマスクを使用することによって、パターン化されることができる。複数のマスクのうちの１つ以上のものは、導波管の材料をエッチングするためのエッチング化学性質と異なる、エッチング化学性質を用いて、エッチングされることができる。例えば、ＬｉＮｂＯ３、ＬｉＴａＯ３、またはＳｉＣ等の高屈折率材料から成る、導波管をパターン化する方法の実施例は、導波管の材料をエッチングするエッチング化学性質と異なる、エッチング化学性質を用いてエッチングされ得る、材料の層を配置するステップを含む。例えば、導波管が、ＴｉＯ２から成る場合、クロム（Ｃｒ）またはニッケル（Ｎｉ）から成る層が、エッチングされるべき導波管の表面にわたって堆積される。クロム（Ｃｒ）またはニッケル（Ｎｉ）から成る層は、例えば、スパッタリングまたは蒸発等の堆積技法を使用して堆積されることができる。いくつかの実施形態では、クロム（Ｃｒ）またはニッケル（Ｎｉ）から成る層は、高温の使用の有無にかかわらず、酸素豊富環境内における低圧プラズマ条件下でクロム（Ｃｒ）またはニッケル（Ｎｉ）から成る層の堆積後、加速された酸化プロセス下で酸化されることができる。クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、またはその酸化物Ｃｒ２Ｏ３、ＮｉＯから成る層は、塩素ベースの化学性質を用いてエッチングされることができる一方、ＴｉＯ２から成る導波管は、フッ素ベースの化学性質を用いてエッチングされることができる。クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、またはその酸化物Ｃｒ２Ｏ３、ＮｉＯから成る層は、パターン化され、第１のエッチングマスクを形成することができる。第１のエッチングマスクによって被覆されない、ＴｉＯ２から成る導波管の部分は、フッ素ベースの化学性質を使用してエッチングされることができる。導波管の表面内の特徴を加工後、第１のエッチングマスクは、塩素ベースの化学性質を使用して、エッチングされることができる。
クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、またはその酸化物、例えば、Ｃｒ２Ｏ３、ＮｉＯから成る層をパターン化する１つの方法は、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の層を、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、またはその酸化物、Ｃｒ２Ｏ３、ＮｉＯから成る層にわたって堆積させるステップを含む。インプリントされ得る、ポリマー（例えば、ＳｉＯ２：レジストポリマー）層の層は、例えば、ジェット堆積技術またはスピンコーティング等の種々の堆積技法を使用して、ＳｉＯ２の層にわたって配置される。ポリマー層は、インプリントテンプレートを使用して、またはフォトリソグラフィによって、インプリントされることができる。ＳｉＯ２層は、－Ｆ、－ＣＨ、Ａｒ、およびＯ化学性質を使用してエッチングされ、パターン化されたＳｉＯ２層を形成することができる。クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、またはその酸化物から成る層は、次いで、－Ｃｌ、Ａｒ、Ｏ化学性質を用いてエッチングされ、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、またはその酸化物から成る、パターン化された層を形成する。
故に、導波管は、金属または酸化された金属から成り得る、第１のエッチングマスクを堆積させることによって、エッチングされることができる。第２のエッチングマスクが、第１のエッチングマスクを構成する材料の層にわたって堆積され、第１のエッチングマスクを第１のエッチングマスクを形成するために使用される材料の層からパターン化してもよい。第２のエッチングマスクは、ＳｉＯ２等の酸化物から成ってもよい。可能性として、ポリマーから成る、第３のエッチングマスクが、第２のエッチングマスクを第２のエッチングマスクの材料から成る材料の層からエッチングおよびパターン化するために使用されてもよい。異なるエッチング化学物質が、異なるエッチングマスク層をエッチングするために採用されてもよい。より多いまたはより少ない層もまた、使用されてもよい。
Ｖ． 段階的なエッチング
段階的なエッチング技法は、導波管の表面を横断して回折特徴のピッチおよび／または回折特徴の高さに段階化を伴う、回折特徴を加工するために有用であり得る。導波管の表面を横断した回折特徴のピッチおよび／または回折特徴の高さの段階化は、例えば、導波管から出力された光の均一性および強度を増加させる際に有利であり得る。例えば、より高い光強度を伴う導波管の領域内の回折特徴は、回折効率を低減させるためにより短くされ得る一方、より低い光強度を伴う導波管の領域内の回折特徴は、回折効率を増加させるためにより高くされ得る。このように、導波管から出力された光の均一性は、光出力の強度を維持しながら、増加されることができる。段階的なエッチングのいくつかの技法が、下記に説明される。
Ａ．段階的なポリマー層の使用
導波管の表面を横断して可変高さを伴う特徴を備える、導波管を加工する１つの方法は、一定高さを伴う特徴を有するインプリントテンプレートを用いてインプリントされる、パターン化可能材料（例えば、ポリマー、レジスト）から成る傾きが付けられたまたは段階的なパターン化可能層を、導波管の表面にわたって配置するステップを含む。パターン化可能層は、導波管の表面に対して傾きが付けられるように堆積される。パターン化可能層は、インプリントテンプレートを用いてインプリントされ得る、レジスト材料から成ることができる。パターン化可能層の傾きは、特徴の高さにおける所望の段階化に対応するように構成されることができる。例えば、パターン化可能層は、パターン化可能層の高さが、より浅い（例えば、あまり深くない）深度までエッチングされることになる導波管の部分においてより高くなるように、傾きが付けられることができる。いかなる一般性も失うことなく、パターン化可能層の高さは、導波管の表面から導波管表面に対向するパターン化可能層の暴露表面までの距離に対応する。傾きが付けられるパターン化可能層は、図１２Ａ、１２Ｂ－１、１２Ｂ－２、および１２Ｃを参照して下記に議論されるように、負のマスクまたは正のマスクとして使用されるように構成されることができる。
インクジェット印刷デバイスによって実装されるジェット堆積技術は、傾きが付けられるパターン化可能層を堆積させるために使用されることができる。例えば、インクジェット印刷デバイスのプリントヘッドから分注されるパターン化可能層の体積は、導波管の表面を横断して変動されることができる。種々の実施形態では、インクジェット印刷デバイスのプリントヘッドは、約５０ミクロン～約１５０ミクロンの範囲内のサイズを有する液滴を分注するように構成されることができる。例えば、分注される液滴は、サイズ約５０ミクロン～約６０ミクロン、約５５ミクロン～約６５ミクロン、約６０ミクロン～約７０ミクロン、約６５ミクロン～約７５ミクロン、約７０ミクロン～約８０ミクロン、約７５ミクロン～約８５ミクロン、約８０ミクロン～約９０ミクロン、約８５ミクロン～約９５ミクロン、約９０ミクロン～約１００ミクロン、約１００ミクロン～約１１０ミクロン、約１１０ミクロン～約１２０ミクロン、約１２０ミクロン～約１３０ミクロン、約１３０ミクロン～約１４０ミクロン、約１４０ミクロン～約１５０ミクロン、またはこれらの値のいずれかの間の任意の範囲を有することができる。分注される液滴の体積は、インクジェット印刷デバイスのプリントヘッドが導波管の表面を横断して移動されるにつれて、変動されることができる。例えば、いくつかの実施形態では、パターン化可能材料の体積（例えば、液滴のサイズおよび／または密度に基づく、液滴中の材料の体積）は、インクジェット印刷デバイスのプリントヘッドが、導波管のパターン化された面積となる表面を横断して移動され、可変体積のポリマーパターン化可能層を堆積または分注するにつれて、変動されることができる。上記に議論されるように、傾きが付けられるパターン化可能層は、一定高さを伴う特徴を有するインプリントテンプレートと接触することによって、パターン化される。故に、パターン化された傾きが付けられるパターン化可能層の特徴の高さは、導波管の表面を横断して変動する。
パターン化された傾きが付けられるパターン化可能層を使用して、段階的な回折特徴を導波管表面の上に加工する２つの異なる方法が、下記に説明される。図１２Ａは、導波管１２０１の表面上に配置される、パターン化された傾きが付けられるパターン化可能層１２０３の例示的実施形態を図示する。導波管１２０１は、例えば、ＳｉＣ、ＬｉＮｂＯ３等の高屈折率材料から成ることができる。パターン化された傾きが付けられるパターン化可能層は、傾きが付けられる基部１２０４と、複数の特徴１２０５とを備える。複数の特徴１２０５の暴露表面と導波管１２０１の表面との間の距離は、導波管の表面を横断して変動する。複数の特徴１２０５の暴露表面と導波管１２０１の表面との間の距離１２０９における変動は、傾きが付けられる基部１２０４の傾きに対応し得る。
段階的な特徴を備える、導波管を加工する第１の方法では、パターン化されたパターン化可能層１２０３は、複数の特徴１２０５における高さ変動が導波管１２０１の表面に転写されるように、正のマスクとして使用される。段階的な特徴を備える、導波管を加工する第１の方法は、図１２Ｂ－１に示されるように、傾きが付けられる基部層１２０４が、エッチングされ、複数の特徴１２０５間の導波管１２０１の表面を暴露する、第１のステップを含む。種々の実施形態では、導波管１２０１の材料をエッチングせずに、ポリマー層１２０３の材料のみをエッチングする、エッチングプロセスが、傾きが付けられる基部層１２０４をエッチングするために使用されることができる。図１２Ｂ－１に示される複数の特徴１２０５の高さは、傾きが付けられる基部層１２０４をエッチングするプロセスの間、低減されることができるが、複数の特徴１２０５の一部は、少なくとも大部分の特徴に関して留保され得る。段階的な特徴を備える、導波管を加工する第１の方法は、図１２Ｂ－２に示されるように、複数の特徴１２０５の留保された部分および導波管１２０１の暴露部分が、エッチングされ、複数の特徴１２０６を備える、導波管を加工する、第２のステップを含む。本実施形態では、短格子特徴が、過剰エッチングの結果として形成される。過剰エッチングは、エッチングプロセスの間にエッチングマスク（例えば、パターン化されたパターン化可能層１２０３）が完全にエッチングされた後の格子特徴のエッチングを指す。これは、格子特徴をエッチング材料に暴露されるように残す。格子は、したがって、エッチングプロセスが進行するにつれて、側壁および角の丸みの増加に伴って、高さおよび幅を喪失する。過剰エッチングから生じる、線幅低減および高さ低減は、図１２Ｂ－２に示されるように、傾きが付けられる表面上に配置される、異なる高さの格子特徴を備える、段階的な格子構造を加工するために有利である。上記に説明される第１の方法を使用して加工される、パターン化された導波管１２０１は、基部１２０７と、基部に対向する、傾きが付けられる表面１２０８とを有する。傾きが付けられる表面１２０８は、複数の特徴１２０６を備える。基部１２０７と複数の特徴１２０６の暴露表面との間の距離は、図１２Ｂ－２から分かるように、導波管の表面を横断して変動する。
段階的な特徴を備える、導波管を加工する第２の方法では、パターン化されたパターン化可能層１２０３は、負のマスクとして使用され。可変深度を伴う溝を導波管１２０１の表面内に形成する。第２の方法は、図１２Ｃに示されるように、パターン化可能層１２０３の材料および導波管１２０１の材料をエッチングする、エッチングプロセスを使用して、傾きが付けられる基部層１２０４および複数の特徴１２０５をエッチングするステップを含む。加工の第２の方法では、導波管１２０１の表面がエッチングされる、深度は、パターン化可能層１２０３の高さの変動に伴って変動する。例えば、導波管１２０１の表面がエッチングされる、深度は、図１２Ｃに示されるように、それにわたってパターン化可能層の高さがより低い、導波管１２０１の表面の一部においてより深い。図１２Ｃに描写されるパターン化された導波管１２０１は、基部１２０７と、複数の溝１２１０とを備え、複数の溝の深度１２１１は、導波管の表面を横断して変動する。
複数の特徴１２０６および複数の溝１２１０のピッチは、図１２Ｂ－２および１２Ｃに図示されるパターン化された導波管の実施形態では、一定またはほぼ一定であるように描写されるが、導波管内の回折特徴のピッチおよび高さおよび配列は、使用されるパターンに応じて、段階的なパターンを備える、導波管の種々の実施形態では、変動し得る。高さおよび配列も同様に、異なる。

Ｂ．段階的なインプリントテンプレートの使用
導波管の表面を横断して可変高さを伴う特徴を備える、導波管を加工する別の方法は、導波管の表面にわたって一定高さを有するパターン化可能層を配置するステップと、傾きが付けられるまたは段階的なインプリント特徴を有するインプリントテンプレートを用いて、一定高さを伴うパターン化可能層をインプリントするステップとを含む。段階的なインプリント特徴を伴う、インプリントテンプレートは、リソグラフィ技法を使用して、加工されることができる。パターン化可能層は、例えば、Ｆに図示される段階的なインプリントテンプレート１３２０等の段階的なインプリントテンプレートを用いて、インプリントされ得る、レジスト材料から成ることができる。段階的なインプリントテンプレート１３２０は、可変深度１３３０を伴う、複数の溝１３３０を備える。
図１３Ｂ－１３Ｄは、可変高さを伴う特徴を備える、導波管を加工する種々のステップを描写する。上記に議論されるように、導波管１３０１は、１．８を上回る屈折率を伴う光学的に透過性の材料から成ることができる。いくつかの実施形態では、導波管１３０１は、例えば、ＬｉＴａＯ３、ＬｉＮｂＯ３、ＳｉＣ等から成る基板にわたる、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２等から成ることができる。第１のステップは、導波管１３０１の表面にわたってパターン化可能層１３０３を形成するステップを含むことができる。パターン化可能層１３０３の高さは、導波管１３０１の表面を横断して一定であることができる。一定高さのパターン化可能層１３０３は、段階的なインプリントテンプレート１３２０を用いてインプリントされる。インプリントテンプレート１３２０は、可変深度を有する複数の堀または溝を含む。示される実施例では、堀または溝は、徐々に低減する深度を有する。インプリントテンプレート１３２０を用いて、パターン化可能材料の層をインプリントすることによって形成される、結果として生じるパターン化されたパターン化可能層１３０３は、図１３Ｂに示される。パターン化されたパターン化可能層１３０３は、インプリントテンプレート１３２０を用いてインプリントされる結果として、基部１３０４と、複数の特徴１３０６とを備える。図１３Ａおよび１３Ｂに示される実装では、可変深度を有する、インプリントテンプレート１３２０内の堀または溝は、可変高さ１３０９を有する、パターン化可能層内の特徴１３０６に対応し、それを生産する。導波管１３０１の表面からの基部１３０４の高さ１３０８は、導波管１３０１の表面を横断して一定またはほぼ一定である。複数の特徴１３０６の暴露表面と基部１３０４の暴露表面との間の高さ１３０９は、導波管１３０１の表面を横断して変動する。
第１の方法では、段階的な高さパターンは、図１３Ｄに示されるように、パターン化可能層１３０３および導波管１３０１の表面を通してエッチングし、段階的な高さを伴う複数の特徴１３１０を伴う表面を有する、導波管を取得することによって、導波管１３０１の表面に転写され得る。いくつかの実装では、例えば、段階的な高さパターンは、ＲＩＥ、ＩＣＰ、または大気プラズマ（ＡＰ）エッチングプロセスを使用して、導波管１３０１の表面にエッチングされることができる。いくつかの実装では、－Ｆ、Ａｒ、Ｏ、－ＣＨ化学性質が、パターン化可能層１３０３および導波管１３０１の表面を通してエッチングするために使用されることができる。本方法を使用して、段階的な高さパターンが、単一ステップにおいて、導波管１３０１の表面に転写されることができる。
段階的な高さパターンを導波管１３０１の表面に転写する第２の方法は、２つのステップを含む。第１のステップは、図１３Ｃに示されるように、パターン化可能層の基部１３０４を導波管１３０１の表面の暴露部分までエッチングするステップを含む。ある実装では、例えば、第１のステップは、Ａｒ、Ｏ化学性質を使用した、ＲＩＥ、ＩＣＰ、または大気プラズマ（ＡＰ）エッチングプロセスを使用し、パターン化可能層の基部１３０４をエッチングするステップを含む。複数の特徴１３０６の高さ１３０９は、基部１３０４をエッチングするプロセスの間、低減され得る。第２のステップは、複数の特徴１３０６の残りの部分および導波管１３０１の表面を通してエッチングするステップを含む。第２のステップは、例えば、Ｆ、Ａｒ、Ｏ、ＣＨ化学性質を使用した、ＲＩＥ、ＩＣＰ、または大気プラズマ（ＡＰ）エッチングプロセスを使用し、複数の特徴１３０６の残りの部分および導波管１３０１の表面を通してエッチングするステップを含むことができる。導波管１３０１の表面におけるエッチング深度は、エッチング化学性質および特徴サイズの高さに応じて、変動し得る。例えば、種々の実施形態では、エッチング深度は、図１３Ｄに示されるように、最も高いインプリント特徴が、最深エッチング深度を生産し得、最小インプリント高さが、最小エッチング深度を生産し得るように、特徴の高さに正比例することができる。最短特徴の高さは、過剰エッチングに起因して、さらに低減され得る。複数の特徴１３１０のピッチは、図１３Ｄに図示されるパターン化された導波管の実施形態では、一定またはほぼ一定であるように描写されるが、導波管内の特徴のピッチおよび高さおよび配列は、段階的なパターンを備える導波管の種々の実施形態では、パターンに応じて変動し得る。
Ｃ．段階的なデューティサイクルの使用
導波管の表面をエッチングする種々の方法では、エッチング深度は、エッチング液に暴露される、導波管表面の面積に依存し得る。故に、異なる高さを伴う、複数の特徴を備える、導波管表面は、エッチング液に暴露される、導波管表面の面積を変動させることによって取得されることができる。図１４は、段階的な高さパターンを伴う、導波管を加工する方法を図示する。本方法は、導波管１４０１の表面にわたって、パターン化可能層１４０３を堆積させるステップを含む。導波管は、１．８以上の屈折率を伴う材料から成ることができる。ポリマー層１４０３は、図１４Ａに示されるように、ポリマー層１４０３の連続特徴間の間隙１４０５が導波管の表面を横断して変動するように、可変ピッチを伴う複数の特徴を備えることができる。導波管１４０１の暴露表面積へのエッチング率の依存性に起因して、異なる高さを有する特徴が、導波管１４０１の表面においてエッチングされるであろう。例えば、より小さい間隙を連続特徴間に伴うパターン化可能層１４０３の部分に対応する、導波管１４０１の表面の部分内に形成される特徴の高さは、図１４Ｂに示されるように、より大きい間隙を連続特徴間に伴うパターン化可能層１４０３の部分に対応する、導波管１４０１の表面の部分内に形成される特徴の高さ未満となるであろう。

Ｄ．異なる組成レジスト材料の使用
段階的な高さパターンを伴う導波管を加工する別の方法は、少なくとも２つの異なる組成のパターン化可能材料（例えば、ポリマー、レジスト）を導波管の表面の異なる部分に堆積させるステップを含む。少なくとも２つの異なる組成のパターン化可能材料は、同一エッチング液に暴露されるとき、異なるエッチング率を有する。故に、導波管の表面の異なる部分は、対応するパターン化可能材料（例えば、レジスト）材料のエッチング率に応じて、異なるサイズの特徴を有するであろう。このように、異なる高さを伴う複数の特徴を備える、導波管が、単一エッチングを用いて加工されることができる。ジェット堆積技術は、異なるレジスト組成を基板の異なる部分にわたって分注する際に有利であり得る。
図１５Ａおよび１５Ｂは、異なる組成のパターン化可能材料を導波管の異なる領域内に堆積させることによって、段階的なパターンを伴う導波管を製造する際の種々のステップを図示する。第１のステップは、図１５Ａに示されるように、第１の組成のパターン化可能材料（例えば、第１のレジスト材料または第１のポリマー）から成る第１のパターン化された層１５０３を導波管１５０１の第１の部分上に提供するステップと、第２の組成のパターン化可能材料（例えば、第２のレジスト材料、または第２のポリマー）から成る第２のパターン化された層１５０５を導波管１５０１の第２の部分上に提供するステップとを含む。第１のパターン化された層１５０３は、第１の組成のパターン化可能材料を導波管１５０１の第１の部分上に堆積させる（例えば、ジェット堆積技術を使用して）ことによって提供されることができる。第２のパターン化された層１５０５は、第２の組成のパターン化可能材料を導波管１５０１の第２の部分上に堆積させる（例えば、ジェット堆積技術を使用して）ことによって提供されることができる。第１の組成のパターン化可能材料の堆積される層および第２の組成のパターン化可能材料の堆積される層の厚さは、図１５Ａに示されるように、同一であることができる。しかしながら、いくつかの実施形態では、第１の組成のパターン化可能材料の堆積される層および第２の組成のパターン化可能材料の堆積される層の高さは、異なり得る。第１および第２の組成のパターン化可能材料の堆積される層は、インプリントテンプレートを使用してパターン化されることができる。インプリントテンプレートは、図１５Ａに示されるように、同一パターンを第１の組成のパターン化可能材料の堆積される層および第２の組成のパターン化可能材料の堆積される層上にインプリントするように構成されることができる。しかしながら、他の実施形態では、インプリントテンプレートは、異なるインプリントパターンを第１の組成のパターン化可能材料の堆積される層および第２の組成のパターン化可能材料の堆積される層上にインプリントするように構成されることができる。種々の実施形態では、第１の組成のパターン化可能材料および第２の組成のパターン化可能材料は、異なるエッチング率を有する、パターン化可能材料を含むことができる。第１の組成の堆積される層は、より低速でエッチングし、結果として、導波管１５０１内に、より大きい高さを有する回折特徴を生産し得る一方、第１の組成の堆積される層は、より高速でエッチングし、結果として、より短い高さを有する回折特徴を生産し得る。種々の実施形態では、第１の組成のパターン化可能材料および第２の組成のパターン化可能材料は、第１のレジスト材料および第２のレジスト材料のエッチング率が、－Ｆ、Ａｒ、－ＣＨ、およびＯベースの化学性質において異なるように、異なるパーセンテージのシリコン（Ｓｉ）重量比を有することができる。例えば、第１の組成のパターン化可能材料および第２の組成のパターン化可能材料は、エッチング選択性を高めるために使用され得る、米国特許第７，２８２，５５０号に説明される、シリコンから成る、一般的クラスのインプリントレジストから選択されることができる。米国特許第７，２８２，５５０号は、参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる。第１の組成のパターン化可能材料および第２の組成のパターン化可能材料の組成は、米国特許第７，２８２，５５０号（参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる）に説明される組成１、２、３、４、５、６、７、８に類似することができる。故に、いくつかの実装では、段階的なパターンを備える、導波管は、図１５Ｂに示されるように、１ステップのエッチングレシピを使用して加工されることができる。しかしながら、他の方法も、採用されてもよい。

Ｅ．多層コーティングを備える導波管
本明細書に説明される導波管の種々の実施形態は、上記に説明される異なるエッチング、可能性として、段階的なエッチング方法を使用して、異なる高さ、深度、および／またはピッチを伴う特徴を有するようにパターン化される、多層コーティングを提供されることができる。いくつかの実装では、多層コーティングは、異なる屈折率を伴う材料から成る、少なくとも２つの層を含むことができる。そのような導波管の実施形態は、図１６Ａ－２、１６Ｂ－２ａ、１６Ｂ－２ｂ、および１６Ｃ－２に示される。多層コーティングは、有利なこととして、反射に起因する損失を低減させ、および／または視覚的アーチファクトを低減させることができる。いくつかの実装では、異なる高さおよび／またはピッチの特徴は、全内部反射によって導波管内を伝搬する光の振幅および／または位相変調を提供する際に有用であり得る。導波管のそのような実施形態を加工する方法が、下記に説明される。
複数の特徴１６１０を備える、導波管１６０１の第１の実施形態が、図１６Ａ－２に示される。複数の特徴１６１０は、異なる屈折率を伴う、複数の材料の層を備える。図１６Ａ－２に示される実施形態は、図１６Ａ－１に示されるように、多層コーティングでコーティングされる導波管１６０１を提供し、パターン化された層１６０３を多層コーティングにわたって形成することによって製造されることができる。多層コーティングは、異なる屈折率を有する、１６０５、１６０７、および１６０９の複数の層を備えることができる。例えば、図１６Ａ－１に示されるように、多層コーティングは、例えば、屈折率約２．２～約２．３を有する、ＴｉＯ２から成る、導波管に最も近い、第１の層１６０５と、例えば、第１の層より低い屈折率を有する、例えば、約１．９の屈折率を有する、Ｓｉ３Ｎ４から成る、中央層である、第２の層１６０７と、例えば、第２の層より低い屈折率を有する、例えば、約１．４５の屈折率を有する、ＳｉＯ２から成る、導波管から最も遠い、第３の層１６０９とを備えることができる。故に、屈折率は、導波管に最も近い層から導波管から最も遠い層へと高から低屈折率値に段階化されることができる。故に、いくつかの実装では、そのような多層コーティングは、ＬｉＮｂＯ３に関しては約２．３～２．４であり得る、導波管１６０１の屈折率を、周囲環境（例えば、空気）の屈折率に徐々に合致させ、フレネル反射等に起因する周囲環境から導波管１６０１上に入射する光および／または全内部反射によって導波管内を伝搬する光に関する光学損失を低減させることができる。そのような実施形態では、全内部反射（ＴＩＲ）を介して伝搬する光の振幅は、多層コーティングによって変調されることができる。加えて、導波管を通して通過する世界光の量は、そのような実施形態では、増加されることができる。さらに、仮想光の残影反射の量もまた、そのような実施形態では、低減されることができる。
パターン化された層１６０３は、限定ではないが、ジェット堆積技術を含む、種々の堆積技法を使用して、パターン化可能材料（例えば、ポリマーまたはレジスト）の層を多層コーティングにわたって堆積させ、インプリントテンプレートまたは他のリソグラフィ方法を使用して、パターン化可能材料（例えば、レジスト）の堆積された層をパターン化することによって取得されることができる。いくつかの実装では、パターン化可能材料の堆積された層の高さは、多層コーティングの表面を横断して変動し得る。パターン化可能材料の堆積された層は、図１６Ａ－１に示されるように、異なる高さ、深度、ピッチ、および／または配列を伴う特徴を備える、インプリントテンプレートを用いて、パターン化され、異なる高さ、深度、および／またはピッチを伴う特徴を備える、パターン化された層１６０３を取得することができる。パターン化された層１６０３は、例えば、Ｆ、Ａｒ、Ｏ、ＣＨ化学性質を使用した、上記に議論される単一ステップまたはマルチステップエッチング技法を使用して、エッチングされることができる。結果は、図１６Ａ－２に示される。図示されるように、導波管内に形成される回折特徴の上部は、同一高さにあるが、回折特徴間の深度は、変動する。本設計では、例えば、深度は、徐々に増加する。本効果は、多層の上部層１６０９（例えば、本実施例では、ＳｉＯ２）における材料のエッチング率が、エッチングマスク１６０３内のパターン化可能材料のエッチング率より十分に低速のエッチング率を有するために生じる。エッチングマスク１６０３内のパターン化可能材料は、上部層１６０９がエッチングされることに先立ってエッチングされる。最低層１６０５（例えば、ＴｉＯ２から成る）等の他の層のうちの１つ以上のものにおける材料のエッチング率はまた、本場合では、下位層が、エッチングマスク１６０３がエッチングされる、導波管を通してエッチングされないように、エッチングマスク１６０３内のパターン化可能材料のエッチング率より十分に低速のエッチング率を有することができる。
複数の特徴１６１０を備える導波管１６０１の第２の例示的実施形態が、図１６Ｂ－２ａに示される。再び、図１６Ｂ－２ａの複数の特徴１６１０の異なる特徴は、異なる材料組成を有する。複数の回折特徴１６１０は、再び、本実施例では、３つの層（下側、中央、および上側）１６０５、１６０７、１６０９を備える、多層から形成される。しかしながら、本設計では、図１６Ｂ－２ａの複数の特徴１６１０の高さは、異なる。本効果は、例えば、エッチングマスク１６０３内のパターン化可能材料のエッチング率を、例えば、多層内の上部層１６０９等の多層内の層のエッチング率に類似させることによって、遂行されることができる。上記に議論されるように、パターン化可能材料内のＳｉは、エッチングマスクのより低速のエッチングを提供するために使用されることができる。他のアプローチも、可能性として考えられる。図１６Ｂ－２ｂに示される導波管はまた、図１６Ｂ－１に示されるように、パターン化された層１６０３をエッチングすることによって加工されることができる。図１６Ｂ－１に示されるエッチングマスク１６０３は、エッチングマスク内の特徴を分離する領域が、平坦である（高さの変動（例えば、ステップ）をその中に有する、図１６Ａ－１に示されるエッチングマスク内の特徴間の領域と異なる）という点で、図１６Ａ－１に示されるエッチングマスクと異なる。加えて、図１６Ｂ－１に示されるエッチングマスク１６０３内の特徴を分離する異なる領域は、同一レベルにある。対照的に、図１６Ａ－１に示されるエッチングマスク１６０３に関して、第１および第２の（最左および中央）特徴を分離する領域は、第２および第３の（中央および最右）特徴を分離する領域と異なる高さにある。種々の実装では、図１６Ｂ－１および１６Ｂ－２ｂに示される設計／方法のために使用される、エッチングマスク１６０３のエッチング率は、多層内の層１６０５、１６０７、１６０９のエッチング率に類似することができる。
複数の特徴１６１０を備える導波管１６０１の第３の例示的実施形態が、図１６Ｃ－２に示される。図１６Ｃ－２の複数の特徴１６１０の異なる特徴は、異なる幅を有する。図１６Ｃ－２に示される導波管の実施形態は、図１６Ｃ－１に示されるパターン化された層１６０３をエッチングすることによって加工されることができる。
変形例も、可能性として考えられる。例えば、３つの層が、多層内に含まれるが、より多いまたはより少ない層が、他の設計では採用されてもよい。同様に、異なる材料も、使用されることができる。
ＶＩ． パターン化されたレジスト層にわたる高屈折率屈折材料の堆積
例えば、Ｓｉ３Ｎ４、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、またはＳｉＣ等、約１．８以上の屈折率を有する、高屈折率材料から成る、パターン化された層の種々の実施形態は、例えば、蒸着を介して、例えば、Ｓｉ３Ｎ４、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、またはＳｉＣ等の約１．８以上の屈折率を有する高屈折率材料を、約１．８未満の屈折率を有するパターン化された層にわたって堆積させることによって、加工されることができる。蒸着技法は、物理蒸着（ＰＶＤ）技法および化学蒸着技法（ＣＶＤ）を含むことができる。種々のＰＶＤ技法は、限定ではないが、スパッタリング、蒸発、視射角堆積を含むことができる。種々のＣＶＤ技法は、限定ではないが、ＡＰＰＥＣＶＤ、低圧（ＬＰ）ＰＥＣＶＤ、高密度プラズマ化学蒸着（ＨＤＰＣＶＤ）、またはＡＬＤを含むことができる。約１．８未満の屈折率を有する、パターン化された層は、約１．８未満の屈折率を有するパターン化可能材料（例えば、ポリマーまたはレジスト）を、基板（例えば、約１．８以上の屈折率を伴う材料から成る、基板）にわたって堆積させる（例えば、ジェット堆積技術を使用して）ことによって取得されることができる。堆積されたパターン化可能材料は、続いて、例えば、接触インプリントリソグラフィまたは他のリソグラフィ方法を用いて、パターン化されることができる。堆積されたパターン化可能材料上にインプリントされたパターンは、上記に議論されるように、異なる高さおよび／またはピッチを有することができる。１．８に等しいまたは上回る屈折率等のより高い屈折率を有する、別の層も、可能性として、パターン化可能材料がパターン化された後、パターン化可能材料上に堆積されることができる。
図１７Ａおよび１７Ｂは、例えば、Ｓｉ３Ｎ４、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、またはＳｉＣ等、約１．８以上の屈折率を有する材料を、約１．８未満の屈折率を有する、パターン化された層にわたって堆積させる方法を図示する。そのような堆積は、ＰＶＤを使用して遂行されてもよい。約１．８未満の屈折率を有する、パターン化された層１７０３が、導波管１７０１にわたって堆積される。導波管は、例えば、ＬｉＮｂＯ３、ＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４等の高屈折率を伴う材料から成ることができる。上記に議論されるように、パターン化された層１７０３は、パターン化可能材料の層を導波管１７０１の表面にわたって堆積させ（例えば、ジェット堆積技術を使用して）、接触インプリントリソグラフィまたは他のリソグラフィ技法を介して、パターン化可能材料の層をパターン化することによって取得されることができる。上記に議論されるように、パターン化された層１７０３は、均一高さ、深度、および／またはピッチを伴う特徴、または異なる高さ、深度、および／またはピッチを伴う特徴を備えることができる。例えば、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２等の高屈折率材料（例えば、約１．８以上の屈折率）から成る、層１７０５が、図１７Ｂに示されるように、パターン化されたレジスト層１７０３にわたって堆積されることができる。例えば、分子電子ビームを使用する蒸発、スパッタリング、または視射角堆積等のＰＶＤ技法が、堆積のために使用されてもよい。種々の実施形態では、層１７０３は、例えば、標準的緑色ピッチパターン（３５０ｎｍ～４００ｎｍ）または標準的赤色ピッチパターン（４００ｎｍ～４８０ｎｍ）を備えることができる。種々の実施形態では、層１７０３は、導波管１７０１の屈折率および／または堆積される層１７０５の屈折率より低い屈折率を有する材料から成ることができる。任意の特定の理論に依拠するわけではないが、電子ビーム蒸発のようなＰＶＤプロセスは、指向性プロセスであって、高屈折率材料の層１７０５は、主に、導波管１７０１の表面と平行なレジスト層１７０３の表面にわたって堆積される。故に、レジスト層１７０３の複数の特徴の側壁上への高屈折率材料の堆積は、図１７Ｂに示されるように、低減されることができ、および／またはごく少量または最小限であることができる。いくつかの実装では、他のあまり指向性ではない堆積技法が、採用されてもよい。例えば、スパッタリングが、図１７Ｃに示されるように、高屈折率材料の層１７０５をレジスト層１７０３の全ての暴露表面にわたって堆積させるために使用されることができる。故に、主に、水平表面上に堆積させ、垂直表面上には、ごく少量を堆積させる、堆積プロセスが、採用されることができる。例えば、種々の実施形態では、水平表面上に堆積される材料の厚さは、約５ｎｍ～約１００ｎｍであることができる。代替として、ごく少量ではない量を水平表面および垂直表面の両方上に堆積させる、堆積プロセスも、採用されることができる。そのような実施形態では、垂直および水平表面上に堆積される材料の厚さは、約５ｎｍ～約１００ｎｍであることができる。
種々の実施形態では、高屈折率材料の層１７０５は、視射角堆積を使用して堆積されることができる。そのような実施形態では、高屈折率材料の層１７０５は、図１７Ｄおよび１７Ｅに示されるように、優先的に、パターン化されたレジスト層１７０３の複数の特徴の片側上に堆積される。例えば、層１７０５は、特徴の第１の側上の側壁上に、第１の側に対向する特徴の第２の側上の側壁上より多く堆積されることができる。図１７Ｄでは、高屈折率材料の層１７０５は、優先的に、パターン化された層１７０３の複数の特徴の右側壁上に堆積される一方、図１７Ｅでは、高屈折率材料の層１７０５は、優先的に、パターン化されたレジスト層１７０３の複数の特徴の左側壁上に堆積される。
上記に議論される堆積技法を使用して加工される、パターン化された導波管は、例えば、上記に議論されるウェアラブルディスプレイシステム６０等のディスプレイシステムと統合されることができる。ウェアラブルディスプレイシステムと統合されると、図１７Ｂ、１７Ｃ、１７Ｄ、および１７Ｅに描写される導波管は、導波管から出力された光の全体的効率を増加させることができる。図１７Ｂ－１７Ｅに示されるように、パターン化されたポリマー層にわたって提供されるパターン化された高屈折率材料は、単一バウンス回折効率を増加させることができ、これは、ひいては、導波管から出力された光の全体的効率を増加させることができる。
ウェアラブルディスプレイシステムは、図１７Ｄおよび１７Ｅに描写されるように、低屈折率材料から成るパターン化された層にわたる高屈折率材料の視射角堆積を使用して製造される、導波管から利点を享受することができる。導波管上のそのような回折構造は、潜在的に、堆積の配向に基づいて、パターン化された（例えば、レジスト）層１７０３を備える導波管１７０１の表面、またはパターン化された（例えば、レジスト）層１７０３に対向する導波管１７０１の表面のいずれかを通して、導波管１７０１内を伝搬する光を出力することができる。例えば、光学要素８００、８１０、および８２０が、図１７Ｄおよび１７Ｅに描写されるように、パターン化された層（例えば、レジスト層）にわたる高屈折率材料の視射角堆積を使用して加工される特徴を備える、図９Ａに描写される導波管スタック６６０の実施形態を検討する。そのような実施形態では、視認者に向かって指向される光の量は、高屈折率材料の視射角堆積の配向が、例えば、ＯＰＥ７３０、７４０、および７５０等、そこから光が生じる光学要素から離れた複数の特徴の側壁が、高屈折率材料でコーティングされるようなものである場合、増加されることができる。

ＶＩＩ． アーチファクト軽減
Ａ．レインボー効果の軽減
上記に議論されるように、例えば、ウェアラブルディスプレイデバイス６０等のディスプレイデバイスの種々の実施形態は、入射光を内部結合するように構成される（例えば、内部結合光学要素７００、７１０、および７２０）、内部結合された光を分散させるように構成される（例えば、ＯＰＥ７３０、７４０、および７５０）、および／または内部結合された光を視認者に外部結合するように構成される（例えば、ＥＰＥ８００、８１０、および８２０）、１つ以上の光学要素を備える、１つ以上の導波管を備えることができる。内部結合された光を分散させるように構成される（例えば、ＯＰＥ７３０、７４０、および７５０）および／または内部結合された光を視認者に外部結合するように構成される（例えば、ＥＰＥ８００、８１０、および８２０）、１つ以上の光学要素はまた、周囲光を内部結合し得、これは、望ましくない光学アーチファクト（例えば、レインボー効果、残影、光出力の量の低減等）を視認者視野内に引き起こし得る。種々の光学アーチファクトを低減／軽減する異なる方法が、下記に議論される。
任意の特定の理論に依拠するわけではないが、周囲光を内部結合する効率は、内部結合された光を分散させるように構成される（例えば、ＯＰＥ７３０、７４０、および７５０）および／または内部結合された光を視認者に外部結合するように構成される（例えば、ＥＰＥ８００、８１０、および８２０）、１つ以上の光学要素内に含まれる、特徴（例えば、格子要素／溝）の高さ（または深度）に依存し得る。例えば、より高い特徴（例えば、約５０ｎｍ以上の高さを有する、特徴）は、より短い特徴（例えば、約５０ｎｍ以下である高さを有する、特徴）より周囲光を内部結合する際に効率的であり得る。故に、ディスプレイデバイスの種々の実施形態では、内部結合された光を分散させるように構成される（例えば、ＯＰＥ７３０、７４０、および７５０）および／または内部結合された光を視認者に外部結合するように構成される（例えば、ＥＰＥ８００、８１０、および８２０）、１つ以上の光学要素は、より短い特徴（例えば、約５０ｎｍ以下である高さを有する、特徴）を備えることができる。例えば、導波管１８０１の表面に対する、内部結合された光を分散させるように構成される（例えば、ＯＰＥ７３０、７４０、および７５０）および／または内部結合された光を視認者に外部結合するように構成される（例えば、ＥＰＥ８００、８１０、および８２０）、１つ以上の光学要素内に含まれる特徴の高さは、約１０ｎｍ以上であり、かつ５０ｎｍ以下である、約１５ｎｍ以上であり、かつ４５ｎｍ以下である、約２０ｎｍ以上であり、かつ４０ｎｍ以下である、約１０ｎｍ以上であり、かつ２５ｎｍ以下である、約１０ｎｍ以上であり、かつ３０ｎｍ以下である、約３０ｎｍ以上であり、かつ５０ｎｍ以下である、またはこれらの値のいずれかによって定義された任意の範囲／部分範囲であることができる。いかなる一般性も失うことなく、同一単一バウンス回折効率を達成するために、格子構造の高さまたは深度は、格子構造の線幅およびピッチが同一のままである場合、より低い屈折率を備える材料より、より高い屈折率を備える材料において短い。例えば、約２．２の屈折率を有する材料内の１５ｎｍの高さの線は、線幅およびピッチが同一であるとき、約１．５３の屈折率を有する材料内にある屈折率の格子構造を有する材料内の８０ｎｍの高さの線と同一単一バウンス回折効率を有することができる。
図１８Ａ－１８Ｃは、高さ約５０ｎｍ以下である、例えば、約１０ｎｍ以上であり、かつ５０ｎｍ以下である、約１５ｎｍ以上であり、かつ４５ｎｍ以下である、約２０ｎｍ以上であり、かつ４０ｎｍ以下である、約１０ｎｍ以上であり、かつ２５ｎｍ以下である、約１０ｎｍ以上であり、かつ３０ｎｍ以下である、約３０ｎｍ以上であり、かつ５０ｎｍ以下である、またはこれらの値のいずれかによって定義された任意の範囲／部分範囲を有する、複数の特徴１８０３を備える、導波管１８０１の種々の実施形態を描写する。導波管１８０１は、１．８以上の屈折率を有する、材料から成ることができる。例えば、導波管１８０１は、ＬｉＮｂＯ３、ＳｉＣ、および／またはＴｉＯ２から成ることができる。
いくつかの実施形態では、複数の特徴１８０３は、図１８Ａに示されるように、本明細書で議論される種々の方法を使用して、導波管１８０１の表面内に形成されることができる。いくつかの実施形態では、高屈折率材料１８０７（例えば、約１．８以上の屈折率を有する、材料）の層が、図１８Ｂおよび１８Ｃに示されるように、導波管１８０１の表面にわたって配置されることができ、高屈折率材料の層の一部は、本明細書で議論される種々の方法を使用してエッチングされ、複数の特徴１８０３を形成することができる。高屈折率材料１８０７の層は、例えば、１．８以上であり、かつ４．５以下である、２．２以上であり、かつ４．２以下である、２．３以上であり、かつ４．０以下である、２．５以上であり、かつ３．７以下である、またはこれらの値によって定義された範囲／部分範囲内の任意の値の屈折率等の高屈折率を有する、材料から成ることができる。これら範囲外の値もまた、可能性として考えられる。例えば、コーティング１８０７は、ＳｉＣまたはＴｉＯ２から成ることができる。いくつかの実施形態では、高屈折率材料１８０７の層は、図１８Ｂに示されるように、複数の特徴１８０３を欠いている（例えば、特徴１８０３間の）、導波管の部分から除去されることができる。代替として、高屈折率材料１８０７の層の一部は、図１８Ｃに示されるように、複数の特徴１８０３を欠いている（例えば、特徴１８０３間の）、導波管１８０１の部分内に留保されることができる。導波管１８０１の表面からの高屈折率材料１８０７の層の留保された部分の高さは、複数の特徴１８０３の高さ未満であることができる。例えば、種々の実施形態では、導波管１８０１の表面からの高屈折率材料１８０７の層の留保された部分の高さは、２０ｎｍ未満（例えば、１５ｎｍ以下である、１２ｎｍ以下である、１０ｎｍ以下である、５ｎｍ以下である、またはこれらの値のいずれかの間の任意の範囲）であることができる。これら範囲外の値もまた、可能性として考えられる。導波管１８０１の種々の実施形態はさらに、図１８Ａ－１８Ｃに示されるように、反射防止コーティング１８０５を備えることができる。
図１８Ｄは、図１８Ａ－１８Ｃに示される複数の特徴１８０３より高い複数の特徴１８１１を備える、導波管１８０１の実施形態を描写する。導波管１８０１の表面からの複数の特徴１８１１の高さは、約５０ｎｍを上回ることができる。例えば、導波管１８０１の表面からの複数の特徴１８１１の高さは、約５０ｎｍを上回り、かつ約７５ｎｍ以下である、約６０ｎｍ以上であり、かつ約８０ｎｍ以下である、約７５ｎｍ以上であり、かつ約９０ｎｍ以下である、約８０ｎｍ以上であり、かつ約１００ｎｍ以下である、またはこれらの値のいずれかの間の任意の範囲であることができる。これら範囲外の値もまた、可能性として考えられる。複数の特徴１８１１は、１．８未満の屈折率を有する、ポリマー（例えば、レジスト）から成る、パターン化可能層１８０９内に形成されることができる。例えば、パターン化可能層１８０９の屈折率は、１．４～１．５、１．４５～１．６、１．５～１．６５、１．６～１．７、１．７～１．７５、１．７５～１．８、と１．８～１．８５、またはこれらの値によって定義された範囲／部分範囲内の任意の値であることができる。これらの範囲外の値もまた、可能性として考えられる。いくつかの実装では、パターン化可能層１８０９は、図１８Ｄに示されるように、複数の特徴１８１１を欠いている、導波管１８０１の部分内に留保されることができる。パターン化可能層１８０９の留保された部分の高さは、種々の実施形態では、２０ｎｍ未満であることができる。他の範囲もまた、可能性として考えられる。反射防止コーティング１８０５が、複数の特徴１８１１を備える表面に対向する、導波管１８０１の表面上に提供されることができる。図１８Ｄに示される導波管１８０１の実施形態の鮮明度、効率、均一性等の観点からの光学性能は、図１８Ａ－１８Ｃに示される導波管１８０１の実施形態の光学性能に類似することができる。しかしながら、図１８Ｄに示される導波管１８０１の実施形態を組み込む、ディスプレイデバイスは、より比較的に短い特徴を有する、図１８Ａ－１８Ｃに示される導波管１８０１の実施形態を組み込む、ディスプレイデバイスより高い複数の特徴１８１１のため、より顕著な望ましくない回折効果（例えば、レインボー効果）を視認者の視野内に有し得る。しかしながら、高さは、より高くまたはそれより低くあり得る。
導波管１８Ａ－１８Ｃの種々の実施形態では、約１．６未満の屈折率を有する材料から成る、平面化層１９０１が、図１９Ａ－１９Ｄに示されるように、複数の特徴１８０３にわたって配置され、例えば、導波管のＥＰＥを通した外光結合を通して視認者のＦＯＶの中に進入し得る、望ましくない視覚的アーチファクトをさらに低減させることができる。平面化層１９０１は、約１．３～約１．４、約１．４～約１．５、約１．５～約１．６、またはこれらの値によって定義された範囲／部分範囲内の任意の値の屈折率を有する材料から成ることができる。これらの範囲外の値もまた、可能性として考えられる。平面化層１９０１はまた、有利なこととして、反射損失を低減させ、および／または複数の導波管のスタックを促進することができる。平面化層１９０１は、ジェット堆積技術、またはＰＶＤおよびＣＶＤを含む、本明細書に説明される他の堆積方法を使用して、約１．６以下である屈折率を有する材料を堆積させ、堆積された材料と平面化テンプレートを接触させることによって取得されることができる。いくつかの実施形態では、平面化層１９０１は、図１９Ａに示されるように、周囲に暴露され、複数の特徴１８０３を欠いている、導波管の部分にわたってのみ配置されることができる。代替として、平面化層１９０１は、図１９Ｂ－１９Ｄに示されるように、複数の特徴１８０３にわたって配置されることができる。種々の実施形態では、上部コーティング１９０１は、厚さ約５０ｎｍ～約１５０ｎｍを有することができる。平面化は、多種多様な設計において使用されることができる。図１９Ａ－１９Ｂは、導波管１８０１内に形成される特徴１８０３とともに採用される平面化を示す一方、図１９Ｃ－１９Ｄは、導波管１８０１上の層１８０７内に形成される特徴１８０３とともに採用される平面化を示す。
高屈折率材料２００１の層は、導波管１８０１の材料と異なる材料から成ることができる。高屈折率材料２００１の層は、例えば、上記に議論されるＰＶＤまたはＣＶＤ技法を使用して、堆積されることができる。例えば、高屈折率材料２００１の層は、上記に議論されるように、分子電子ビームを用いた蒸発を使用して、堆積されることができる。高屈折率材料２００１の層が、分子電子ビームを用いた蒸発を使用して堆積されるとき、高屈折率材料は、図２０Ａに示されるように、導波管の表面と平行な複数の特徴１８１１の表面にわたって堆積され得るが、ごく少量の、より少ない、または低減された量を側壁上に伴う。別の実施例として、高屈折率材料２００１の層は、上記に議論されるように、スパッタリングを使用して、堆積されることができる。高屈折率材料２００１の層が、スパッタリングを使用して堆積されるとき、ごく少量ではない高屈折率材料が、図２０Ｂに示されるように、導波管の平面底部または上部表面と平行な複数の特徴１８１１の表面および側壁にわたって形成され得る。故に、高屈折率材料２００１の層は、図２０Ａに示されるように、導波管の表面と平行な複数の特徴１８１１の表面にわたってであるが、ごく少量の、より少ない、または低減された量を側壁上に伴う、または図２０Ａに示されるように、導波管の表面と平行な複数の特徴１８１１の表面にわたって、かつ非ごく少量ではない量を側壁上に伴って含まれ得る。種々のそのような実施形態では、平面化層１９０１がさらに、図２０Ａおよび２０Ｂに示されるように、複数の特徴１８１１にわたって形成されることができる。上記に議論されるように、いくつかの実装では、平面化層１９０１は、約１．３～約１．４、約１．４～約１．５、約１．５～約１．６、またはこれらの値によって定義された範囲／部分範囲内の任意の値の屈折率を有する材料から成ることができる。ある場合には、ディスプレイデバイス（例えば、ウェアラブルディスプレイデバイス）内に組み込まれるときの図２０Ａおよび２０Ｂに描写される導波管１８０１の設計は、図１８Ｄに描写される導波管１８０１の設計を備えるディスプレイデバイスと比較して、望ましくない回折アーチファクトにおける有意な低減を示すことができる。

Ｂ．反射損失の軽減
上記に議論されるように、例えば、ウェアラブルディスプレイデバイス６０等のディスプレイデバイスの種々の実施形態は、入射光を内部結合するように構成される（例えば、内部結合光学要素７００、７１０、および７２０）、内部結合された光を分散させるように構成される（例えば、ＯＰＥ７３０、７４０、および７５０）および／または内部結合された光を視認者に外部結合するように構成される（例えば、ＥＰＥ８００、８１０、および８２０）、１つ以上の光学要素を備える、１つ以上の導波管を備えることができる。しかしながら、例えば、ウェアラブルディスプレイデバイス６０等のディスプレイデバイスの種々の実施形態の光学性能は、入射光を内部結合するように構成される、１つ以上の光学要素（例えば、内部結合光学要素７００、７１０、および７２０）、内部結合された光を分散させるように構成される、１つ以上の光学要素（例えば、ＯＰＥ７３０、７４０、および７５０）、および／または内部結合された光を視認者に外部結合するように構成される、１つ以上の光学要素（例えば、ＥＰＥ８００、８１０、および８２０）における反射損失に起因して、損なわれ得る。故に、入射光を内部結合するように構成される、１つ以上の光学要素（例えば、内部結合光学要素７００、７１０、および７２０）、内部結合された光を分散させるように構成される、１つ以上の光学要素（例えば、ＯＰＥ７３０、７４０、および７５０）、および／または内部結合された光を視認者に外部結合するように構成される、１つ以上の光学要素（例えば、ＥＰＥ８００、８１０、および８２０）、が、反射損失を低減させるように構成される場合、有利であろう。反射損失を低減させる種々の光学要素および方法が、下記に説明される。下記に説明される実施形態はまた、小形状因子および／または低減された残影等の付加的利点を有することができる。
例えば、ウェアラブルディスプレイデバイス６０等のディスプレイデバイスの種々の実施形態では、反射防止（ＡＲ）コーティングまたは構造が、入射光を内部結合するように構成される、１つ以上の光学要素（例えば、内部結合光学要素７００、７１０、および７２０）、内部結合された光を分散させるように構成される、１つ以上の光学要素（例えば、ＯＰＥ７３０、７４０、および７５０）、および／または導波管内で誘導される光を視認者に外部結合するように構成される、１つ以上の光学要素（例えば、ＥＰＥ８００、８１０、および８２０）に対して配置されることができる。
図２１は、入射光を内部結合するように構成される、光学要素２１０７（例えば、内部結合格子（ＩＣＧ））、内部結合された光を分散させるように構成される、光学要素２１０５（例えば、ＯＰＥ）、および／または内部結合された光を視認者に外部結合するように構成される、光学要素２１０３（例えば、ＥＰＥ）を備える、導波管２１０１の実施形態を図示する。導波管２１０１は、高屈折率（例えば、１．８以上の屈折率）を伴う材料から成ることができる。例えば、導波管２１０１は、２．２以上であり、および／または２．３以下である屈折率を伴う材料から成ることができる。光学要素２１０７、光学要素２１０５、および／または光学要素２１０３は、光を回折／屈折させるように構成される、複数の特徴を備えることができる。例えば、光学要素２１０７、光学要素２１０５、および／または光学要素２１０３は、回折格子を備えることができる。複数の特徴を備える、光学要素２１０７、光学要素２１０５、および／または光学要素２１０３は、本明細書で議論される複数の特徴を加工する１つ以上の方法を使用して、導波管の１つ以上の表面２１０１内にまたはそれにわたって配置されることができる。
金属コーティング２１１１が、図２１に示されるように、入射光を内部結合するように構成される、光学要素２１０７（例えば、内部結合格子（ＩＣＧ））にわたって配置され、内部結合された光の反射を防止／低減させることができる。
いくつかの実施形態では、反射防止コーティング／構造２１０９は、図２１に示されるように、その上に光学要素２１０７が配置される、導波管２１０１の表面に対向する、導波管２１０１の表面上に配置されることができる。反射防止コーティング／構造２１０９は、上記に議論される真空ベースのコーティング方法または非真空ベースのアプローチを使用して形成されることができる。上記に議論されるように、反射防止コーティング／構造２１０９は、例えば、線、孔、溝、柱、および／またはバンプ等の幾何学的パターンを備えることができる。種々の実施形態では、例えば、線、孔、溝、柱、および／またはバンプ等の幾何学的パターンは、約１５０ｎｍ未満の寸法（例えば、長さ、高さ、深度、および／またはピッチ）を有する、ナノ構造であることができる。例えば、種々の実施形態では、例えば、線、孔、溝、柱、および／またはバンプ等の幾何学的パターンは、約１ｎｍ～約１５０ｎｍ、約１０ｎｍ～約１４０ｎｍ、約２０ｎｍ～約１３０ｎｍ、約３０ｎｍ～約１２０ｎｍ、約４０ｎｍ～約１００ｎｍ、約５０ｎｍ～約７５ｎｍ、またはこれらの値のいずれかによって定義された範囲／部分範囲内の任意の値の寸法（例えば、長さ、高さ、深度、および／またはピッチ）を有し得る、ナノ構造であることができる。
幾何学的パターンを備える、反射防止コーティング／構造２１０９は、上記に議論される真空ベースのコーティング方法または非真空ベースのアプローチを使用して、導波管２１０１の材料の屈折率未満の屈折率を有する材料を堆積させ、インプリントテンプレートを使用して、幾何学的パターンをインプリントすることによって、加工されることができる。加えて、反射防止コーティング／構造２１０９はまた、導波管の表面および／またはプロジェクタのコンポーネント（例えば、プロジェクタのレンズ）から反射された光を内部結合することから生じ得る、残影画像を低減させることができる。反射防止コーティング／構造２１０９と導波管２１０１の組み込みは、導波管２１０１の対向表面からの反射を約１．５％未満まで低減させることができる。対照的に、反射防止コーティング／構造２１０９を伴わない場合、導波管２１０１の対向表面からの反射は、約１５％を上回り得る。
図２１に図示されるように、種々の実施形態では、第１および第２の回折光学要素が、導波管の第１および第２の対向側上に配置されることができる。例えば、光学要素２１０５（例えば、ＯＰＥ）が、その上に光学要素２１０３（例えば、ＥＰＥ）が提供される、表面に対向する、導波管２１０１の表面上に提供されることができる。同様に、内部結合光学要素２１０７が、導波管の外部結合光学要素２１０３と同一または対向側上にあることができる。そのような設計および構造は、低減された形状因子を有することができる。いくつかの実施形態では、光学要素２１０５および光学要素２１０３は、図２１に示されるように、複数の回折特徴を備えることができる。いくつかのそのような実施形態では、光学要素２１０５の複数の特徴は、光学要素２１０３の複数の特徴からオフセットされることができる。例えば、導波管２１０１に類似する複数の導波管のスタックを備える、ウェアラブルディスプレイデバイス６０等のディスプレイデバイスでは、スタック内の１つの導波管の光学要素２１０５の複数の特徴は、スタック内の隣接する導波管の光学要素２１０３の複数の特徴からオフセットされることができる。そのような構成は、有利なこととして、残影を低減または軽減させることができる。故に、種々の実装では、第１および第２の回折光学要素は、同一または異なる導波管上でそれぞれのものからオフセットされることができる。
導波管内で誘導される光を視認者に外部結合するように構成される、光学要素２１０３（例えば、ＥＰＥ）は、光学要素にわたって、導波管２１０１の材料の屈折率未満の屈折率を有する材料から成る、１つ以上の反射軽減層を配置することによって、あまり反射性ではなくなるように構成されることができる。例えば、光学要素２１０３にわたって配置される、１つ以上の反射軽減層は、約１．２～１．７の屈折率を有する材料から成ることができる。図２２Ａ－２２Ｄは、導波管２１０１の表面にわたって配置される光学要素２１０３を備える、導波管２１０１の種々の実施形態を図示する。光学要素２１０３は、複数の特徴（例えば、回折特徴）を備えることができる。複数の特徴は、本明細書で議論される１つ以上の方法を使用して、導波管２１０１の表面内に加工されることができる。いくつかの実施形態では、光学要素２１０３の複数の特徴は、本明細書で議論される方法のうちの１つ以上のものを使用して、導波管２１０１の表面上に配置される、高屈折率材料または低屈折率材料から成る層内に加工されることができる。図２２Ａ－２２Ｄに図示される実施形態では、導波管２１０１は、１．８以上の屈折率を有する、材料から成ることができる。例えば、導波管２１０１は、例えば、約２．３～２．４の屈折率を有する、ＬｉＮｂＯ３等の材料から成ることができる。図２２Ａに示されるようないくつかの実施形態では、約１．３８の屈折率を有する、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）から成る、反射軽減層２２０１ａが、複数の特徴にわたって配置される。図２２Ｂに示されるようないくつかの実施形態では、約１．４５の屈折率を有する、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）から成る、反射軽減層２２０１ｂが、複数の特徴にわたって配置される。図２２Ｃに示されるようないくつかの実施形態では、約１．２５の屈折率を有する、ポリマー（例えば、レジスト）から成る、反射軽減層２２０１ｃが、複数の特徴にわたって配置される。いくつかの実施形態では、異なる材料から成る、複数の反射軽減層が、複数の回折特徴にわたって配置されることができる。いくつかの実装では、異なる材料は、異なる屈折率を有する。異なる材料は、導波管を構成する材料の屈折率と異なる屈折率を有してもよい。いくつかの実装では、複数の反射軽減層を構成する、異なる材料の屈折率は、導波管を構成する材料の屈折率未満である。いくつかの実装では、導波管からより遠い複数の反射軽減層のうちの１つの屈折率は、導波管により近い複数の反射軽減層のうちの１つの屈折率より低い。例えば、図２２Ｄに示されるように、約１．３８の屈折率を有する、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）から成る、第１の反射軽減層２２０１ａ、および約１．４５の屈折率を有する、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）から成る、第２の反射軽減層２２０１ｂが、複数の特徴にわたって配置される。図示されるように、第２の反射軽減層２２０１ｂは、第１の反射軽減層２２０１ａより高い屈折率を有する。反射軽減層２２０１ａ、２２０１ｂは両方とも、導波管未満の屈折率を有する。他の設計も、可能性として考えられる。例えば、反射軽減層の３つ以上の層が、複数の反射軽減層内に含まれてもよい。いくつかの実装では、導波管から最も遠い反射軽減層（最外反射軽減層）は、導波管に最も近い反射軽減層（最内反射軽減層）より低い屈折率を有する。いくつかの実装では、最遠（最外）反射軽減層と最近（最内）反射軽減層との間の１つ以上の反射軽減層は、最遠（最外）反射軽減層のものと最近（最内）反射軽減層のものとの間の屈折率を有することができる。他の設計も、可能性として考えられる。
反射軽減層２２０１ａ－２２０１ｄを伴わない場合、約２．３～２．４の屈折率を有する、導波管２１０１のパターン化された表面からの反射損失、すなわち、約０度の角度で入射する光の反射は、約１４％であり得る。しかしながら、反射損失は、１つ以上の反射軽減層２２０１ａ－２２０１ｄが、約２．３～２．４の屈折率を有する、導波管２１０１のパターン化された表面にわたって形成されると、約８％未満となり得る。いくつかの実施形態では、反射軽減層２２０１ａ－２２０１ｄは、コーティングの一部、堆積されたプレプリント、またはインプリントレジストの一部であることができる。
いくつかの実施形態では、反射軽減層２２０１ａ－２２０１ｄは、図２３Ａ－２３Ｃに示されるように、堆積される層の共形度および反射軽減層によって被覆される表面等の反射軽減層の異なる特性をもたらす、異なる技法を使用して、光学要素２１０３の複数の特徴上に堆積されることができる。例えば、反射軽減層２２０１ａ－２２０１ｄは、図２３Ａに示されるように、視射角堆積（ＧＬＡＤ）アプローチを使用して堆積されることができる。いくつかの実装では、反射軽減層２２０１ａ－２２０１ｄが、ＧＬＡＤアプローチを使用して、光学要素２１０３の複数の特徴上に堆積されるとき、導波管２１０１の表面と平行な光学要素２１０３の複数の特徴の上部表面のみが、反射軽減層の材料（例えば、低屈折率材料または導波管より低い屈折率を有する材料）を備える。視射角堆積（ＧＬＡＤ）アプローチを使用した反射軽減層２２０１ａ－２２０１ｄの堆積は、図２３Ａに示されるように、光学要素２１０３の複数の特徴の側壁および光学要素２１０３の堀の表面が、ごく少量未満または以下の反射軽減層の材料（例えば、低屈折率材料または導波管より低い屈折率を有する材料）を備えるように構成されることができる。
別の実施例として、反射軽減層２２０１ａ－２２０１ｄは、図２３Ｂに示されるように、反射軽減層の材料（例えば、低屈折率材料または導波管より低い屈折率を有する材料）を、導波管２１０１の表面および光学要素２１０３の堀の表面と平行な光学要素２１０３の複数の特徴の上部表面上に堆積させるが、光学要素２１０３の複数の特徴の側壁が、ごく少量未満または以下の反射軽減層の材料（例えば、低屈折率材料または導波管より低い屈折率を有する材料）を備える、方法（例えば、指向性二重層堆積）を使用して、堆積されることができる。
さらに別の実施例として、反射軽減層２２０１ａ－２２０１ｄは、堀の側壁および底部または底部表面を含む、光学要素２１０３の複数の特徴の水平および垂直両方の暴露表面が、図２３Ｃに示されるように、反射軽減層の材料（例えば、低屈折率材料または導波管より低い屈折率を有する材料）を備えるように、例えば、共形スパッタまたはＣＶＤ等の方法を使用して、堆積されることができる。
図２４Ａ－２４Ｈは、導波管２１０１内を伝搬する光を視認者に向かって出力し、反射に起因する損失を低減させるように構成される、光学要素２１０３（例えば、ＥＰＥ）にわたって提供される、種々のコーティング／構造を図示する。例えば、導波管２１０１の材料の屈折率未満の屈折率を伴う材料から成る、反射軽減層２４０１が、図２４Ａ－２４Ｆに示されるように、光学要素２１０３にわたって配置されることができる。反射軽減層２４０１は、例えば、スピンコーティング、インクジェット、スロットダイ、ナイフエッジ等の堆積技法を使用して、堆積されることができる。反射軽減層２４０１は、種々の実施形態では、平面化されることができる。いくつかの実施形態では、導波管２１０１は、約１．８を上回る屈折率を有する、材料から成ることができる。例えば、導波管２１０１は、約２．２～２．３の屈折率を有する、材料から成ることができる。いくつかのそのような実施形態では、反射軽減層２４０１は、約１．６未満の屈折率を有する、材料から成ることができる。例えば、反射軽減層２４０１は、約１．２～１．３５の屈折率を伴うテフロン（登録商標）ベースのポリマー材料から成ることができる。別の実施例として、反射軽減層２４０１は、約１．３～約１．６の屈折率を有する、材料から成ることができる。これらの値外の屈折率を有する、反射軽減層２４０１もまた、使用されることができる。いくつかの実施形態では、構造安定性提供層２４０３が、図２４Ｂに示されるように、導波管２１０１の構造安定性を改良するために、反射軽減層２４０１にわたって配置されることができる。種々の実施形態では、構造安定性提供層２４０３は、例えば、ＡＲガラス等のガラスから成ることができる。いかなる一般性も失うことなく、ＡＲガラスは、反射防止性（ＡＲ）コーティングを片側または両側上に伴う、約１．４５～１．８の屈折率を有する、ガラス基板である。反射防止性（ＡＲ）コーティングは、各側の表面反射を＜１％まで低減させることができる。ガラス上のＡＲコーティングは、ＴｉＯ２（ｎ＝２．３）およびＳｉＯ２（ｎ＝１．４５）等の高屈折率および低屈折率コーティングの交互層から成ることができる。
いくつかの実施形態では、光学要素２１０３は、図２４Ｃ－２４Ｆに示されるように、導波管２１０１の材料と異なる、約１．８以上の屈折率を有する、別の材料から成る、複数の回折特徴を含むことができる。図２４Ｃは、上り勾配反射性表面を備える、内部結合光学要素２１０７を含む、導波管２１０１を示す。反射軽減層２４０１が、導波管２１０１上に含まれる光学要素２１０３を備える、複数の回折特徴にわたって配置される。図２４Ｄは、同様に複数の回折特徴にわたって配置される反射軽減層２４０１を有する、複数の回折特徴を備える、回折光学要素２１０３を含む、導波管２１０１を示す。層はまた、導波管と複数の回折特徴との間にも示される。図２４Ｅおよび２４Ｆは、材料２４０５の層が、反射軽減層２４０１と導波管２１０１上に含まれる光学要素２１０３を構成する複数の回折特徴との間に含まれる、設計を示す。図２４Ｅでは、本層２４０５は、回折特徴の上部に形成され、側壁上には、全く伴わない、またはごく少量のみを伴う。図２４Ｆでは、本層２４０５は、回折特徴の上部および側壁の両方に共形的に適用される。いかなる一般性も失うことなく、いくつかの実施形態では、層２４０１の屈折率は、低いまたは可能な限り低くあるべきであって、光学要素２１０３の屈折率は、高いまたは可能な限り高くあるべきである。光学要素２１０３および層２４０１の屈折率における差異は、いくつかの実施形態では、０．８以上であり、かつ３．０以下であることができる。例えば、光学要素２１０３および層２４０１の屈折率における差異は、いくつかの実施形態では、１．０以上であることができる。そのような実施形態では、光学要素２１０３の複数の回折特徴は、１．８を上回る屈折率、例えば、約１．３～２．７の屈折率を有する材料から成ることができる。
いくつかの実施形態では、複数のナノ構造を備える、反射防止構造２４０７が、図２４Ｇおよび２４Ｈに示されるように、光学要素２１０３の複数の回折特徴にわたって配置されることができる。ナノ構造は、例えば、幅および長さ等のナノスケール特徴サイズを有してもよい。
ナノ構造２４０９は、約１５０ｎｍ未満、例えば、約１ｎｍ～約１５０ｎｍ、約１０ｎｍ～約１４０ｎｍ、約２０ｎｍ～約１３０ｎｍ、約３０ｎｍ～約１２０ｎｍ、約４０ｎｍ～約１００ｎｍ、約５０ｎｍ～約７５ｎｍ、またはこれらの値のいずれかによって定義された範囲／部分範囲内の任意の値のピッチを伴う、複数の特徴を備えることができる。種々の実施形態では、ナノ構造２４０９は、約１０ｎｍ～約８０ｎｍのサイズ（例えば、特徴直径、深度、高さ等）を有することができる。例えば、ナノ構造２４０９のサイズは、約１０ｎｍ～約８０ｎｍ、約１５ｎｍ～約７５ｎｍ、約２０ｎｍ～約７０ｎｍ、約３０ｎｍ～約６０ｎｍ、約４０ｎｍ～約５０ｎｍ、またはこれらの値のいずれかによって定義された範囲／部分範囲内の任意の値であることができる。ナノ構造２４０９は、光学要素２１０３の複数の特徴にわたって形成される、複数の線、孔、または柱を含むことができる。いかなる一般性も失うことなく、ナノ構造２４０９は、ナノスケール幾何学形状、密度、および／またはピッチに基づいて、代替表面屈折率を提供する。これは、ナノ構造２４０９がその表面を通して通過する光のために存在する場所の表面上のフレネル損失を変化させ得る。いくつかの実施形態では、ナノ構造２４０９は、図２４Ｇに示されるように、光学要素２１０３の複数の特徴にわたって配置される、コーティング内に形成されることができる。いくつかの実施形態では、ナノ構造２４０９は、図２４Ｈに示されるように、直接、光学要素２１０３の複数の特徴上に形成（例えば、エッチング）されることができる。故に、図２４Ｇに示される設計等のいくつかの実装では、ナノ構造は、光学要素２１０３の回折特徴間に配置される。図２４Ｈに示される設計等の他の実装では、ナノ構造は、光学要素２１０３の回折特徴間に配置されない。いくつかの実施形態では、コーティングは、導波管２１０１の屈折率未満の屈折率を有する材料から成ることができる。例えば、コーティングは、パターン化可能ポリマー（例えば、レジスト）から成ることができる。
Ｃ．光の縁遮断
例えば、ウェアラブルディスプレイデバイス６０等のディスプレイデバイスの種々の実施形態では、導波管の中に内部結合され、全内部反射（ＴＩＲ）によって、導波管の縁に伝搬する、光学源（例えば、光プロジェクタシステム５２０）からの光が、吸収され、および／または導波管から外に出射し、吸収される場合、有利である。導波管の縁に衝打後に再利用される、光は、再利用される光が、適切に指向されない限り、望ましくない視覚的アーチファクトを引き起こし、導波管から視認者に出力される光のコントラスト比を劣化させ得る。いくつかの実施形態では、反射性格子が、導波管の縁に提供され、再利用される光を適切な方向に沿って指向することができる。種々の実施形態では、反射性格子は、金属から成り、反射率を増加させることができる。例えば、いくつかの実装では、ＥＰＥを形成する格子のピッチの約半分のピッチを有する、格子が、ユーザに向かう光出力の強度を増加させるように、光をＥＰＥ領域の中に戻るように再指向するために使用されることができる。そのような実装では、ＥＰＥを形成する格子のピッチの約半分のピッチを有する、格子は、高さ約２０ｎｍ～約４０ｎｍを有することができる。種々のそのような実装では、ＥＰＥを形成する格子のピッチの約半分のピッチを有する、格子は、金属化され、反射率を増加させることができる。
しかしながら、いくつかの実施形態では、導波管が、そうでなければ再利用される、光の量を排除または低減させるように構成されることができる。例えば、いくつかの実施形態では、導波管の縁は、導波管の縁に到達する、任意の光を出力するように構成されることができる。導波管の縁から出力された光は、導波管の縁の周囲に配置される吸収体によって吸収されることができる。図２５Ａおよび２５Ｂは、そうでなければ再利用される、光の量を排除または低減させるように構成される、導波管３００１の異なる実施形態を図示する。複数の光抽出特徴３００３が、図２５Ａおよび２５Ｂに描写される導波管３００１の縁に提供される。複数の光抽出特徴３００３は、全内部反射を介して、導波管３００１内を伝搬し、導波管３００１の縁に到達する、光３００７を出力するように構成される。複数の光抽出特徴３００３は、例えば、屈折特徴、回折特徴、および／または方向転換特徴を備えることができる。導波管の縁から抽出された光は、導波管３００１の縁の周囲の外部に配置される、吸光要素３００５によって吸収される。いくつかの実施形態では、吸光要素３００５は、吸光性材料から成る、構造を備えることができる。種々の実施形態では、構造は、導波管３００１の縁の周囲の外部に配置されるように構成される、カフ、カラー、カップ、またはスリーブ等を備えることができる。いくつかの実施形態では、吸光性材料は、１％～５０％重量比のカーボンブラックを伴う、低または高屈折率ポリマー樹脂を含むことができる。例えば、ポリマー樹脂は、約１％～１０％重量比のカーボンブラック、約５％～２０％重量比のカーボンブラック、約１５％～３０％重量比、約２０％～４０％重量比のカーボンブラック、約２５％～５０％重量比のカーボンブラック、またはこれらの値によって定義された任意の範囲／部分範囲内の任意の量を含むことができる。いくつかの実施形態では、導波管３００１の縁の近くの外部表面および複数の光抽出特徴３００３の外部表面は、図２５Ｂに示されるように、吸光性材料から成るコーティングでコーティングされることができる。図２５Ｂに図示されるように、吸光材料は、複数の光抽出特徴３００３の個々のものの間に配置される。種々の実施形態では、コーティングは、１％～５０％重量比のカーボンブラックを伴う、低または高屈折率ポリマー樹脂から成ることができる。例えば、ポリマー樹脂は、約１％～１０％重量比のカーボンブラック、約５％～２０％重量比のカーボンブラック、約１５％～３０％重量比、約２０％～４０％重量比のカーボンブラック、約２５％～５０％重量比のカーボンブラック、またはこれらの値によって定義された任意の範囲／部分範囲内の任意の量を含むことができる。
ＶＩＩＩ． 高屈折率導波管のスタックおよびラミネート
Ａ．導波管の構造安定性の改良
例えば、ＬｉＮｂＯ３等の高屈折率材料から成る、導波管は、脆弱、易壊性、および／またはディスプレイデバイス、例えば、頭部搭載型ディスプレイの落下等の衝撃によって破損を受けやすくあり得る。故に、落下試験および／または１日の使用において、ディスプレイデバイス（例えば、ウェアラブルディスプレイデバイス６０）の機械的信頼性を改良する、１つ以上のＬｉＮｂＯ３導波管を備える、１つ以上の構造安定性層を提供することが有利であろう。種々の実装では、１つ以上の構造安定性層は、加えて、１つ以上のＬｉＮｂＯ３導波管を備える、ディスプレイデバイス（例えば、ウェアラブルディスプレイデバイス６０）の熱化学信頼性を改良するように構成されることができる。例えば、１つ以上の構造安定性層は、１つ以上のＬｉＮｂＯ３導波管を備える、ディスプレイデバイス（例えば、ウェアラブルディスプレイデバイス６０）を、熱衝撃および／または環境条件下の日々の変化に対してより弾力性にすることができる。１つ以上の構造安定性層は、導波管の光学性能（例えば、画像鮮明度、コントラスト）を低減させない、光学特性を有することができる。例えば、１つ以上の構造安定性層は、広スペクトル範囲内の光に対して高度に透過性かつ透明であることができる（例えば、可視光約４５０ｎｍ～約７００ｎｍは、ごく少量の減衰を伴って、または全く伴わずに、１つ以上の構造安定性層通して透過され得る）。別の実施例として、１つ以上の構造安定性層は、ごく少量の屈折力を有する、または全く有しないことができる。さらに別の実施例として、１つ以上の構造安定性層は、低減された反射を有するように構成されることができる。例えば、１つ以上の構造安定性層は、例えば、テフロン（登録商標）等のフッ化ポリマー等の低屈折率の光学的にクリアなポリマーから成ることができる。別の実施例として、１つ以上の構造安定性層は、約１．７以下である（例えば、約１．３～１．７）屈折率を有する、光学透過性材料（例えば、可視光約４５０ｎｍ～約７００ｎｍに対して透過性）から成ることができる。他の実施例として、１つ以上の構造安定性層は、ガラス（例えば、ＡＲガラス）から成ることができる。１つ以上の構造安定性層はまた、導波管にわたる付加的導波管および／または他の光学要素のスタックを促進するように構成されることができる。
図２６Ａ－２６Ｇは、１つ以上の構造安定性層を提供される、導波管の異なる実施形態を示す。図２６Ａ－２６Ｇに図示される異なる実施形態は、高屈折率材料（例えば、約１．８以上の屈折率）から成る、導波管３１０１を含む。導波管３１０１は、脆弱、易壊性、および／またはディスプレイデバイス、例えば、頭部搭載型ディスプレイの落下等の衝撃によって破損を受けやすい、材料から成り得る。例えば、導波管３１０１は、ＬｉＮｂＯ３から成ることができる。導波管３１０１は、複数の回折特徴３１０２を導波管３１０１の１つ以上の表面上に備えることができる。複数の特徴３１０２のうちのいくつかは、導波管３１０１を通して伝搬する光を導波管３１０１から外に（例えば、視認者に向かって）出力するように構成されることができる。導波管３１０１の機械的、構造、熱、化学安定性、および／または信頼性のうちの１つ以上のものを改良するために、構造安定性層（例えば、構造安定性層３１０３、３１０５、３１０７、および３１０９）が、図２６Ａ－２６Ｇに示されるように、導波管３１０１の片側または両側上に提供される。１つ以上の構造安定性層（例えば、構造安定性層３０１３、３１０５、３１０７、および３１０９）は、例えば、スピンコーティング、または他の前計量コーティング技法、例えば、スロットダイ、ドクターブレード、ナイフエッジ、スクリーン印刷、グラビア印刷、材料微粒子化（スプレー）等の堆積技法を使用して、提供されることができる。
直接、導波管３１０１に隣接する、１つ以上の構造安定性層（例えば、構造安定性層３１０３および３１０７）は、図２６Ａ－２６Ｄに示されるように、複数の特徴３１０２間の間隙／空間を充填するように堆積されることができる。しかしながら、いくつかの実施形態では、図２６Ｅ－２６Ｇに示されるように、スペーサ（例えば、スペーサ３１１１ａ、３１１１ｂ、３１１３ａ、３１１３ｂ）が、導波管３１０１と、導波管３１０１に隣接する、１つ以上の構造安定性層（例えば、構造安定性層３１０３および３１０７）との間に提供されることができる。スペーサ（例えば、スペーサ３１１１ａ、３１１１ｂ、３１１３ａ、３１１３ｂ）は、インプリントされた構造、事前に切断された平坦材料、および／または球状ビーズ（例えば、ソーダ石灰またはポリスチレン（ＰＳ）等から成るビーズ）から成ることができる。スペーサは、厚さ約５μｍ～約５０μｍを有することができる。スペーサ（例えば、スペーサ３１１１ａ、３１１１ｂ、３１１３ａ、３１１３ｂ）は、空隙を、例えば、導波管と構造支持層との間に提供することができる。
故に、図２６Ａは、ＡＲガラス等のガラスから成る、第１の構造支持層３１０５と、第１の構造支持層３１０５と導波管との間にある、低屈折率コーティングから成る、第２の構造とを伴う、複数の回折特徴３１０２をその中に有する、導波管３１０１を示す。低屈折率コーティングは、回折特徴間を充填する。図２６Ｂは、加えて、低屈折率コーティングを第１および第２の構造支持層３１０５、３１０３の対向側上に備える、第３の構造支持層３１０７を含む、図２６Ａのものに類似する設計を示す。低屈折率コーティングは、回折特徴間を充填する。図２６Ｃは、加えて、導波管の第１および第２の構造支持層３１０５、３１０３と対向側上にＡＲガラス等のガラスを備える、別の構造支持層３１０７を含む、図２６Ｂのものに類似する設計を示す。本実装では、空隙が、導波管３１０１上の回折特徴間にある。図２６Ｄは、ＡＲガラス等のガラスから成る、付加的第１の構造支持層３１０５を伴わない、図２６Ｂのものに類似する設計を示す。低屈折率コーティングは、回折特徴間を充填する。
図２６Ｅ－２６Ｇは、図２６Ａ、２６Ｃ、および２６Ｄに示されるものと類似設計を示すが、図２６Ｅ－２６Ｇは、スペーサを、導波管とそれに隣接する支持層３１０３、３１０７との間に含む。スペーサは、空隙を導波管と支持層３１０３、３１０７との間に提供する。図２６Ｅ－２６Ｇに図示される実施形態に示される空隙は、スペーサ（例えば、３１１１ａ、３１１１ｂ、３１１３ａ、および３１１３ｂ）を導波管３１０１のパターン化された表面の一方または両方に適用し、導波管３１０１のパターン化された表面の一方または両方を平面するように構成される、ポリマー材料を配置することによって製造されることができる。ポリマー層は、例えば、スピンコーティング、スロットダイコーティング、インクジェット、ナイフエッジコーティング等の種々の堆積技法を使用して、配置されることができる。低屈折率コーティング（例えば、３１０７および３１０３）は、例えば、スピンコーティング、スロットダイ、インクジェット、ナイフエッジコーティング等の化学蒸着方法または物理蒸着方法を介して、適用されることができる。低屈折率コーティング（例えば、３１０７および３１０３）は、例えば、ＭｇＦ２、ＳｉＯ２、または架橋結合された低屈折率ポリマー材料等の無機材料から成ることができる。ポリマー層は、次いで、熱によって触媒される酸化還元反応を通して蒸発され、空隙を作成する。いかなる一般性も失うことなく、低屈折率コーティング（例えば、３１０７および３１０３）は、引掻傷防止機能性および機械的ロバスト性のための構造支持を提供するように構成されることができる。
Ａ．光学コンポーネントとの統合
種々の実施形態では、例えば、屈折光学コンポーネント（例えば、レンズ）、回折コンポーネント、スイッチ等の光学コンポーネントは、本願に説明される、高屈折率材料から成る、パターン化された導波管と統合されることができる。図２７Ａ－２７Ｆは、平凸面レンズ３２０７ａ（例えば、図２７Ａ－２７Ｂ）、平凹面レンズ３２０７ｃ（例えば、図２７Ｄ－２７Ｅ）、またはフレネルレンズ３２０７ｂおよび３２０７ｄ（例えば、図２７Ｃ－２７Ｆ）と統合される、パターン化された導波管３２０１の種々の実施形態を図示する。パターン化された導波管３２０１は、複数の回折特徴３２０３を備える。複数の特徴３２０３は、入射光を導波管３２０１の中に内部結合する、内部結合された光を導波管３２０１に沿って分散させる、または導波管３２０１内を伝搬する光を外部結合するように構成されることができる。いくつかの実施形態では、光学コンポーネント３２０７ａ－３２０７ｄは、図２７Ａおよび２７Ｄに描写されるように、直接、複数の特徴３２０３にわたって配置されることができる。いくつかの他の実施形態では、光学コンポーネント３２０７ａ－３２０７ｄは、図２７Ｂ、２７Ｃ、２７Ｅ、および２７Ｆに示されるように、平面化および／または構造安定性提供層３２０５にわたって配置されることができる。いくつかの実装では、構造安定性提供層３２０５は、増加された構造支持を提供するための厚さおよび強度を有することができる。そのような光学コンポーネント３２０７ａ－３２０７ｄは、図２７Ａ－２７Ｆに示されるように、高屈折率材料から成る、パターン化された導波管と統合されることができる。いくつかの実装では、図２７Ａ－２７Ｆに図示されるような実施形態は、複数の焦点深度を提供することができる。例えば、屈折力を高屈折率光に提供することによって、導波管による外部結合は、特定の距離におけるオブジェクトから生じるかのように、ユーザの眼の中に指向されることができる。異なる導波管と関連付けられる屈折力を有する、複数のそのような光学コンポーネントが、複数の深度から生じるように現れる画像を提供するために使用されることができる。
例えば、引掻傷防止層、曇り防止層等の付加的機能層も、パターン化された導波管３２０１および／または光学コンポーネント（例えば、レンズ３２０７ａ－３２０７ｄ）と統合され、パターン化された導波管３２０１の表面を、引掻傷、環境条件下の変動、熱、湿度等から保護することができる。さらに、上記に説明される１つ以上の構造安定性層はまた、導波管デバイスの機械的／構造／熱／化学安定性および／または信頼性を改良するために、パターン化された導波管３２０１および／または光学コンポーネント（例えば、レンズ３２０７ａ－３２０７ｄ）と統合されることができる。
ＩＸ． エッチングされた回折特徴にわたる材料の層を伴う例示的デバイス
種々のデバイス（例えば、光学デバイス、ディスプレイデバイス、照明器、統合された光学デバイス等）が、回折特徴を含むことができる。特に、本明細書に説明されるように、頭部搭載型ディスプレイのための接眼レンズ内で採用される導波管は、複数の回折特徴を備える、回折格子等の回折光学要素を採用し、光を制御することができる。例えば、回折光学要素または回折格子は、内部結合光学要素、外部結合光学要素、光分散要素、または組み合わせられた瞳エクスパンダ－抽出器（ＣＰＥ）として使用されることができる。ＣＰＥは、例えば、光の出力ビームおよび／またはアイボックスを増加させるように、光を分散または拡散させる、光分散要素と、外部結合格子との両方として動作してもよい。図２８Ａ－２８Ｄは、回折光学要素の回折特徴を備える、いくつかの例示的デバイスを図示する。図２８Ａでは、例示的デバイス２８００は、基板２８０１と、基板２８０１内に形成（例えば、エッチング）される、回折特徴Ｆ２８０３と、回折特徴２８０３にわたって配置される、材料の層２８０５とを含む。デバイス２８００は、本明細書に説明される方法のいずれかを使用して、加工されることができる。
基板２８０１は、本明細書に説明される導波管のいずれかを備えることができる。導波管は、頭部搭載型ディスプレイのための接眼レンズ内に含まれることができる。例えば、導波管は、頭部搭載型ディスプレイのための接眼レンズ内の導波管のスタック内に含まれることができる。スタック内の異なる導波管は、上記に議論されるように、異なる色の光および／または異なる深度（例えば、深度平面）のためのものであってもよい。接眼レンズは、ユーザにユーザおよび頭部搭載型ディスプレイの正面の環境のビューを提供するために、透明であることができる。接眼レンズは、画像プロジェクタからの光を受け取り、光の少なくとも一部をユーザの眼に指向し、画像コンテンツをユーザの眼に指向するように構成されることができる。接眼レンズは、ユーザの頭部上に装着されるように構成される、フレーム上に搭載されることができる。接眼レンズは、ユーザの正面に位置付けられ、プロジェクタからの光を眼の中に指向し、画像を眼内に形成する。光プロジェクタからの光を受け取り得る、接眼レンズ内の導波管と関連付けられる、１つ以上の内部結合光学要素は、光を、導波管の中に、全内部反射によってその中で誘導されるように結合することができる。いくつかの実装では、光は、光を外に拡散し、光を外部結合光学要素に再指向し、光をユーザの眼に指向する、光分散要素へと、導波管内を伝搬し得る。いくつかの実装では、内部結合光学要素は、光を組み合わせられた瞳エクスパンダ－抽出器またはＣＰＥに指向し、これは、光を２つの方向に外へと拡散させ、アイボックスサイズを増加させる、また、導波管内で誘導されるプロジェクタからの光をユーザの眼から外に結合する。故に、内部結合格子、光分散要素、外部結合光学要素、および瞳エクスパンダ－抽出器は、光を、導波管の中に、その中で誘導されるように結合されるように再指向する、光を１つ以上の方向に拡散させ、アイボックスを増加させる、導波管内で誘導される光をユーザへと外に外部結合し、画像をユーザの眼内に形成する等の機能を実施するように構成される、回折格子等の回折光学要素を備えてもよい。
図２８Ａに図示されるように、導波管を備える、基板２８０１は、対向する第１の２８０１ａおよび第２の２８０１ｂ側を有することができる。頭部搭載型ディスプレイ内に統合されると、第２の側２８０１ｂは、頭部搭載型ディスプレイが装着されるとき、第１の側２８０１ａより装着者の眼の近くに配置されることができる。第２の対向側２８０１ｂは、ユーザおよび頭部搭載型ディスプレイの正面の環境（例えば、世界）のより近くに配置され得る。いくつかの実装では、基板２８０１は、２．０を上回る（例えば、少なくとも２．１、少なくとも２．２、少なくとも２．３、少なくとも２．４、少なくとも２．５、少なくとも２．６、少なくとも２．７、少なくとも２．８、少なくとも２．９、少なくとも３．０、少なくとも３．１、少なくとも３．２、少なくとも３．３、少なくとも３．４、少なくとも３．５、少なくとも３．６、少なくとも３．７、少なくとも３．８、少なくとも３．９、少なくとも４．０、またはこれらの値によって定義された任意の範囲／部分範囲内の任意の値）屈折率を有する材料から成ることができる。本明細書に説明されるように、いくつかのそのような実装は、有利なこととして、より低い屈折率を伴う材料から成るものと比較して、視野を拡大し、および／または異なる色または波長の光が単一導波管の中に内部結合されることを可能にすることができる。いくつかの例示的材料は、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）、ダイヤモンド、炭化ケイ素（ＳｉＣ）等を含む。しかしながら、基板は、高屈折率材料に限定される必要はない。本明細書に説明されるように、導波管は、ユーザに導波管および接眼レンズを通して視認者の正面の環境が見え得るように、可視光に対して透明であることができる。いくつかの実装では、したがって、接眼レンズ（例えば、導波管および／または出力光学要素および／または瞳エクスパンダ－抽出器等の回折光学要素）は、反射損失を低減させ、そのような視認を促進するように構成されてもよい。加えて、プロジェクタからの画像情報を含有する光は、導波管の中に、その中で誘導されるように内部結合され、導波管を横断して分散され（例えば、２つの方向に）、導波管から外に視認者に向かって外部結合されることになる。
上記に議論されるように、光は、回折光学要素または特徴２８０３（例えば、内部結合光学要素、外部結合光学要素、射出瞳エクスパンダ等）を使用して、内部結合、分散、および外部結合されることができる。実施例として、回折特徴２８０３は、画像源からの光を受け取り、光を、基板２８０１の中に、その中で誘導されるように結合するように配置される、内部結合光学要素内に含まれることができる。別の実施例として、回折特徴２８０３は、基板２８０１内で、基板２８０１から外に頭部搭載型ディスプレイを装着しているユーザの眼へと誘導される、画像源からの光を受け取るように配置される、外部結合光学要素内に含まれることができる。上記に議論されるように、回折特徴２８０３はまた、導波管の面積にわたって光を拡散させ、例えば、アイボックスを増加させ、眼が接眼レンズに対して種々の側方位置に位置するとき、眼が、接眼レンズからの光を受け取り、プロジェクタからの画像を視認することを可能にするように構成されてもよい。回折特徴２８０３はまた、加えて、組み合わせられた瞳エクスパンダ－抽出器またはＣＰＥの場合のように、同様に、導波管内で誘導される光を外部結合し、光を眼に指向することが可能であってもよい。図２８Ａに示されるように、回折特徴２８０３は、基板２８０１の第１の側２８０１ａ上に配置されることができる。代替として、または加えて、回折特徴２８０３は、基板２８０１の第２の側２８０１ｂ上に配置されることができる。種々の実装では、回折特徴２８０３は、回折格子を形成することができる。故に、２つのみの回折特徴２８０３が、図２８Ａに示されるが、より多くの回折特徴が、含まれてもよい。本原理は、本明細書に含まれる他の図面にも適用される。低減された数の特徴が、便宜上示され得るが、しかしながら、構造は、より多い（または可能性として、より少ない）特徴を含んでもよい。図２８Ａを参照すると、回折特徴２８０３は、上部表面２８０３ａと、上部表面２８０３ａを中心として配置される、側壁２８０３ｂとを有することができる。いくつかのデバイスでは、回折特徴２８０３のうちの少なくとも１つ以上のものは、傾きのある側壁２８０３ｂを有することができる。いくつかのデバイスでは、回折特徴２８０３のうちの少なくとも１つ以上のものは、台形断面を有することができる。他の形状も、可能性として考えられる。上部は、例えば、いくつかの設計では、傾けられてもよい。いくつかの設計では、回折特徴２８０３は、衝合する、２つの傾きのある側壁を有してもよい。
材料の層２８０５が、回折特徴２８０３にわたって（例えば、回折特徴２８０３の上部表面２８０３ａ上に）配置されることができる。材料の層２８０５は、１．８未満である、屈折率（例えば、屈折率約１．２～１．７）を有することができる。例えば、材料の層２８０５は、レジストまたはフォトレジスト等のポリマーから成ることができる。種々の実装では、材料の層２８０５は、特徴２８０３を、例えば、基板内にパターン化またはエッチングする際のマスクとして採用される、パターン化可能材料等のパターン化可能材料を含む。パターン化可能材料の一部は、回折特徴２８０３をパターン化またはエッチング後、残されてもよい。回折特徴２８０３を加工後に留まる、本パターン化可能材料は、回折特徴のサイズ、例えば、高さを増加または追加する等の利点を有し得る。加えて、いくつかのインスタンスでは、材料の層２８０５は、有利なこととして、世界からおよび／または他のスタックされた接眼レンズからの入射光の表面からの反射損失を低減させる（例えば、いくつかのインスタンスでは、反射防止性表面を提供する）ことができる。反射防止性特性は、ある場合には、基板のより高い屈折率（可能性として、少なくとも１．９または２．０）から、層２８０５の中間屈折率（例えば、１．８未満、可能性として、１．５または１．４）、約１．０の屈折率を有する、空気へと屈折率における遷移を有することから生じてもよい。低減された反射損失は、例えば、ユーザおよび頭部搭載型ディスプレイの正面の環境の可視性を増加させ、および／またはディスプレイの明度を増加させ得る。
種々の実装では、回折特徴２８０３は、空間２８０８によって分離されることができる。いくつかのインスタンスでは、空間２８０８は、材料の層２８０５によって被覆されない場合がある。いくつかのインスタンスでは、空間２８０８は、基板２８０１の暴露領域を含むことができる。図示されるように、層２８０５の残留層厚（ＲＬＴ）は、例えば、回折特徴間の空間２８０８内には存在しない。故に、種々の実装では、層２８０５のごく少量以下の残留層厚（ＲＬＴ）が、存在する。
上記に議論されるように、回折特徴２８０３の数は、特に、限定されない。例証的目的のためだけに、図２８Ａは、２つの回折特徴２８０３を示すが、しかしながら、回折格子は、より多くのものを含むことができる。いくつかのデバイスでは、回折特徴２８０３の高さは、側方位置に伴って実質的に一定であることができる。いくつかのデバイスでは、回折特徴２８０３の高さは、同一であることができる。いくつかのデバイスでは、材料の層２８０５は、側方位置に伴って実質的に一定である、厚さを有することができる。いくつかのデバイスでは、材料の層２８０５は、回折特徴２８０３にわたって（例えば、回折特徴２８０３の上部表面２８０３ａ上に）同一厚さを有することができる。
いくつかのインスタンスでは、材料の層２８０５は、有利なこととして、基板２８０１の中にエッチングする類似効果を提供し得る。例えば、ある高屈折率基板等のある材料または基板の中にエッチングすることが複雑であり得るため、材料の層２８０５と回折特徴２８０３の組み合わせが、基板２８０１の中により深くエッチングされる回折特徴に匹敵する、深度を提供することができる。いくつかのそのような実装では、材料の層２８０５は、材料の層２８０５を伴わずにより深くエッチングされる回折特徴に匹敵する、回折特徴２８０３のある回折効率を維持することに役立ち得る。
いかなる一般性も失うことなく、より深い回折特徴または増加された高さを有する回折特徴は、より高い光抽出を有することができる。逆に言えば、浅い回折特徴または低減された高さを有する回折特徴は、より少ない光抽出を有し得る。故に、光投入側により近い（例えば、内部結合格子および／または画像プロジェクタに近接する）回折特徴は、浅い回折特徴および低減された高さから利点を享受し得る（例えば、例えば、直ちに、回折光学要素によって方向転換され、および／または可能性として、導波管から外に結合されることとは対照的に、光の大部分が導波管を横断して拡散することを可能にする）一方、光投入側からより遠い回折特徴は、より深い回折特徴から利点を享受し得る（例えば、可能な限り多くの残りの光を抽出する）。図２８Ｂ－２８Ｄは、異なる厚さの材料の層および／または高さの回折特徴を有する、いくつかの例示的デバイスを図示する。
図２８Ｂでは、例示的光学デバイス２８１０は、基板２８１１と、回折特徴２８１３１、２８１３２、２８１３３、…２８１３ｎと、回折特徴にわたって配置される、材料の層２８１５１、２８１５２、２８１５３、…２８１５ｎとを含む。回折特徴および／または材料の層の数ｎは、特に、限定されない。４つの回折特徴および材料の層が、例証的目的のためだけに示される。
図２８Ｂでは、第１の回折特徴２８１３１、第２の回折特徴２８１３２、および第３の回折特徴２８１３３は、相互に対して側方に変位される。第２の回折特徴２８１３２は、第１の回折特徴２８１３１と第３の回折特徴２８１３３との間に配置される。図２８Ｂに図示されるように、層２８１５１、２８１５２、２８１５３の厚さは、段階的であることができる。本実施例では、回折特徴２８１３１、２８１３２、２８１３３は、同一高さを有する一方、材料の層２８１５１、２８１５２、２８１５３は、回折特徴２８１３１、２８１３２、２８１３３にわたって（例えば、回折特徴２８１３１、２８１３２、２８１３３の上部表面上に）異なる厚さを有する。第３の回折特徴２８１３３上の材料の層２８１５３の厚さは、第２の回折特徴２８１３２にわたる材料の層２８１５２の厚さより高く（または他のインスタンスでは、より低く）、第２の回折特徴２８１３２にわたる材料の層２８１５２の厚さは、第１の回折特徴２８１３１にわたる材料の層２８１５１の厚さより高い（または他のインスタンスでは、より低い）。層２８１５１、２８１５２、２８１５３は、側方位置に伴って徐々に増加（または減少）する、厚さを有することができる。
図２８Ｃでは、例示的光学デバイス２８２０は、基板２８２１と、回折特徴２８２３１、２８２３２、２８２３３、…２８２３ｎと、回折特徴にわたって配置される、材料の層２８２５１、２８２５２、２８２５３、…２８２５ｎとを含む。図２８Ｃでは、第１の回折特徴２８２３１、第２の回折特徴２８２３２、および第３の回折特徴２８２３３は、相互に対して側方に変位される。第２の回折特徴２８２３２は、第１の回折特徴２８２３１と第３の回折特徴２８２３３との間に配置される。図２８Ｃに図示されるように、回折特徴２８２３１、２８２３２、２８２３３の高さは、段階的であることができる。特に、層２８２５１、２８２５２、２８２５３は、回折特徴２８２３１、２８２３２、２８２３３にわたって（例えば、回折特徴２８２３１、２８２３２、２８２３３の上部表面上に）同一厚さを有するが、回折特徴２８２３１、２８２３２、２８２３３は、異なる高さを有する。本実施例では、第３の回折特徴２８２３３の高さは、第２の回折特徴２８２３２の高さより高く（または他のインスタンスでは、より低く）、第２の回折特徴２８２３２の高さは、第１の回折特徴２８２３１の高さより高い（または他のインスタンスでは、より低い）。回折特徴２８２３１、２８２３２、２８２３３の高さは、側方位置に伴って徐々に増加（または減少）することができる。
図２８Ｄでは、例示的光学デバイス２８３０は、基板２８３１と、回折特徴２８３３１、２８３３２、２８３３３、…２８３３ｎと、回折特徴にわたって配置される、材料の層２８３５１、２８３５２、２８３５３、…２８３５ｎとを含む。図２８Ｄでは、第１の回折特徴２８３３１、第２の回折特徴２８３３２、および第３の回折特徴２８３３３は、相互に対して側方に変位される。第２の回折特徴２８３３２は、第１の回折特徴２８３３１と第３の回折特徴２８３３３との間に配置される。図２８Ｄに図示されるように、回折特徴２８３３１、２８３３２、２８３３３の高さは、段階的であることができ、層２８３５１、２８３５２、２８３５３の厚さも、段階的であることができる。特に、図２８Ｄでは、回折特徴２８３３１、２８３３２、２８３３３は、異なる高さを有し、材料の層２８３５１、２８３５２、２８３５３もまた、回折特徴２８３３１、２８３３２、２８３３３にわたって（例えば、回折特徴２８３３１、２８３３２、２８３３３の上部表面上に）異なる厚さを有する。本実施例では、第３の回折特徴２８３３３の高さは、第２の回折特徴２８３３２の高さより高く（または他のインスタンスでは、より低く）、第２の回折特徴２８３３２の高さは、第１の回折特徴２８３３１の高さより高い（または他のインスタンスでは、より低い）。回折特徴２８３３１、２８３３２、２８３３３の高さは、側方位置に伴って徐々に増加（または減少）することができる。回折特徴２８３３１、２８３３２、２８３３３の高さは、段階的であることができる。加えて、本実施例では、第３の回折特徴２８３３３にわたる材料の層２８３５３の厚さは、第２の回折特徴２８３３２にわたる材料の層２８３５２の厚さより高く（または他のインスタンスでは、より低く）、第２の回折特徴２８３３２にわたる材料の層２８３５２の厚さは、第１の回折特徴２８３３１にわたる材料の層２８３５１の厚さより高い（または他のインスタンスでは、より低い）。層２８３５１、２８３５２、２８３５３は、側方位置に伴って徐々に増加（または減少）する、厚さを有することができる。
いくつかの実装において、図２８Ｂ、２８Ｃ、および２８Ｄに示される実施例では、デバイス２８１０、２８２０、２８３０は、光を基板２８１１、２８２１、２８３１の中に指向するように基板２８１１、２８２１、２８３１に対して配置されるプロジェクタ（図示せず）を含むことができる。プロジェクタは、第２の回折特徴２８１３２、２８２３２、２８３３２より、第１の回折特徴２８１３１、２８２３１、２８３３１の近くに位置付けられることができる。例えば、プロジェクタは、より高い高さを伴う、回折特徴より、より低い高さを伴う、回折特徴の近くに位置付けられることができる。別の実施例として、プロジェクタは、材料の層がより厚い、回折特徴より、材料の層がより薄い、回折特徴の近くに位置付けられることができる。回折特徴は、光を、例えば、導波管から外に回折するように作用するため、より少ない光が、利用可能である。故に、回折特徴の高さおよび／またはその上に配置される材料の厚さを増加させることによって、回折効率を徐々に増加することは、低減された量の利用可能な光を相殺し、例えば、接眼レンズを横断して、光出力のより良好な均一性を提供し得る。
図２８Ａ－２８Ｄに示される実施例のいずれかでは、基板２８０１、２８１１、２８２１、２８３１の厚さは、段階的である（例えば、図１２Ｂ－２、１２Ｃ、または１３Ｄに示されるように、または対向方向に段階的である）ことができる。基板２８０１、２８１１、２８２０、２８３０の厚さは、側方位置に伴って、徐々に増加（または他のインスタンスでは、減少）することができる。
図２９Ａは、基板２９０１を図２９Ｂに示される光学デバイス２９００にエッチングするために使用される、ポリマーまたはレジスト材料２９０４（例えば、マスク）等のパターン化可能材料の例示的段階的な層を示す。種々の実装では、パターン化可能材料は、基板にわたって堆積される、例えば、ジェット堆積され、テンプレートが、パターンをパターン化可能材料の中にインプリントするために使用される。例示的パターン化可能材料、例えば、レジスト材料２９０４が、基板２９０１を段階的な回折特徴２９０３を伴う段階的な基板２９０１にエッチングするために使用されることができる。図２９Ｂに示されるように、基板２９０１は、側方位置に伴って、徐々に増加（または他のインスタンスでは、減少）することができる。回折特徴の高さ２９０３はまた、側方位置に伴って、徐々に減少（または他のインスタンスでは、増加）することができる。いくつかの実装では、パターン化可能材料２９０４は、基板をパターン化するプロセスにおいて、完全に除去、消費、またはエッチングされない。故に、パターン化可能材料２９０４、例えば、レジストの一部は、留まり得る。残りのパターン化可能材料またはレジスト材料２９０４は、材料の層２９０５を回折特徴２９０３にわたって形成することができる。他の実装では、材料の層２９０５が、回折特徴２９０３にわたって追加されることができる。材料の層２９０５は、側方位置に伴って、徐々に減少（または他のインスタンスでは、増加）する、厚さを有することができる。層２９０５の厚さは、段階的であることができる。
いくつかのデバイスでは、図における例示的デバイス３０１０に示されるように、回折特徴３０１３が、基板３０１１の１つ以上の（可能性として、両方の）側３０１１ａ、３０１１ｂ上に提供されることができる。加えて、回折特徴３０１３のいずれかは、非対称形状を有し、例えば、より多くの光を視認者に指向するように構成される、ブレーズド回折格子を提供することができる。例えば、図３０Ａにおける側３０１１ａ上に形成される、回折特徴３０１３は、非対称側壁３０１３ｂ－１、３０１３ｂ－２を有する。回折特徴の形状３０１３は、格子が光を指向する、方向を決定することができる。図３０Ａに示される実施例では、片側上の回折特徴の形状は、側方位置に伴って変化する。例えば、中心における回折特徴は、対称であって、水平域を上部に伴わない一方、縁における回折特徴は、非対称であって、水平域を上部に有する。縁における回折特徴は、ブレーズドされ、異なる（例えば、対向）方向に面する。回折特徴のサイズ、例えば、高さもまた、中心からの距離に伴って増加する。実施例では、図３０Ｂにおける光学デバイス３０２０、非対称側壁３０２３ｂ－１、３０２３ｂ－２を伴う、回折特徴３０２３の２つの群が、１つの縁に向かって基板３０２１の２つの個別の側３０２１ａ、３０２１ｂ上に提供されることができる。示される実施例では、回折特徴のうちのいくつかのサイズおよび形状は、側方位置に伴って変化する。例えば、回折特徴の２つの群に関して、回折特徴のサイズ、例えば、高さは、中心からの距離に伴って増加する。図３０Ｃに示される実施例では、片側上の回折特徴のサイズおよび形状は、側方位置に伴って変化する。例えば、中心における回折特徴は、対称かつより短い一方、縁における回折特徴は、非対称かつより高い。縁における回折特徴は、ブレーズドされ、異なる（例えば、対向）方向に面する。回折特徴のサイズ、例えば、高さは、中心からの距離に伴って増加する。図３０Ｃはまた、基板３０３１の片側３０３１において、回折特徴３０３３の上部表面３０３３ａにわたって配置される、材料の層３０３５が、非対称側壁３０３３ｂ－１、３０３３ｂ－２を有する、非対称側壁特徴３０３３を有する、光学デバイス３０３０を示す。層３０３５を構成するパターン化された材料の形状は、側方位置に伴って変化する。層３０３５を構成するパターン化された材料の形状は、縁と比較して、中心において異なる。基板３０３１の他側３０３１ｂ上において、材料の層は、対称であって、対称（直線）側壁を有する、回折特徴の上部表面にわたって配置される。特徴の幅およびその上に形成されるパターン化可能材料（例えば、レジスト）の幅は、中心からの距離に伴って増加する。他の実施例も、可能性として考えられる。

Ｘ．回折特徴にわたる高屈折率屈折材料を伴う例示的デバイス
本明細書に説明されるように、ある高屈折率基板等のある材料および基板の中にエッチングすることは複雑であり得るため、材料の層が、エッチングされた回折特徴にわたって提供され、基板の中により深くエッチングされる回折特徴に匹敵する、深度を提供することができる。図３１における例示的デバイス３１００に示されるような他のデバイスでは、高屈折率基板の中にエッチングされる回折特徴に匹敵する、回折特徴は、基板材料未満の屈折率を有する材料を伴う基板３１０１上に、回折特徴３１０３を形成し、回折特徴３１０３にわたって（例えば、その上部に）、回折特徴３１０３より高い屈折率を有する材料３１０５を提供することによって提供されることができる。
種々の実装では、基板３１０１は、２．０を上回る（例えば、少なくとも２．１、少なくとも２．２、少なくとも２．３、少なくとも２．４、少なくとも２．５、少なくとも２．６、少なくとも２．７、少なくとも２．８、少なくとも２．９、少なくとも３．０、少なくとも３．１、少なくとも３．２、少なくとも３．３、少なくとも３．４、少なくとも３．５、少なくとも３．６、少なくとも３．７、少なくとも３．８、少なくとも３．９、少なくとも４．０、またはこれらの値によって定義された任意の範囲／部分範囲内の任意の値）屈折率を有する材料から成ることができる。いくつかの例示的材料は、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）、ダイヤモンド、炭化ケイ素（ＳｉＣ）等を含む。本明細書に説明されるように、基板は、導波管と、可視光に対して透明であり得る材料とを備えることができる。
回折特徴３１０３は、インプリント技術によって形成されることができる。例えば、ポリマー、例えば、レジスト等のパターン化可能材料が、基板上に堆積される、例えば、ジェット堆積されてもよい。パターンをその中に有する、テンプレートが、パターン化可能材料上に押圧され、インプリントおよびパターンをパターン化可能材料内に形成し得る。パターン化可能材料は、次いで、ある場合には、硬化されてもよい。回折特徴３１０３を加工するための他のプロセスも、採用されてもよい。例えば、蒸発堆積、スパッタリング、化学蒸着等の他の技法も、パターン化可能材料を基板３１０１上に堆積させるために使用されてもよい。フォトリソグラフィもまた、パターン化可能材料をパターン化するために使用されてもよい。
種々の実装では、回折特徴３１０３は、基板３１０１の材料未満の屈折率を有する材料から形成されることができる。回折特徴３１０３は、例えば、１．８未満である、屈折率（例えば、屈折率約１．２～１．８、約１．５～１．８、約１．６～１．８、約１．７～１．８等）を有することができる。例えば、回折特徴３１０３は、レジストまたはフォトレジスト等のポリマーから成ることができる。本明細書に議論されるように、種々の実装では、回折特徴３１０３は、回折格子を形成することができる。いくつかの回折特徴３１０３のみが、示されるが、より多くのものが、回折格子または回折光学要素を形成するために含まれてもよい。図３１を参照すると、回折特徴３１０３は、上部表面３１０３ａと、上部表面３１０３ａを中心として配置される、側壁３１０３ｂ－１、３００３ｂ－２とを有することができる。回折特徴３１０３は、空間３１０８によって分離されることができる。
回折特徴３１０３にわたって配置される、より高い屈折率材料３１０５は、例えば、２．０を上回る（例えば、少なくとも２．１、少なくとも２．２、少なくとも２．３、少なくとも２．４、少なくとも２．５、少なくとも２．６、少なくとも２．７、少なくとも２．８、少なくとも２．９、少なくとも３．０、少なくとも３．１、少なくとも３．２、少なくとも３．３、少なくとも３．４、少なくとも３．５、少なくとも３．６、少なくとも３．７、少なくとも３．８、少なくとも３．９、少なくとも４．０、またはこれらの値によって定義された任意の範囲／部分範囲内の任意の値）屈折率を有する材料を含むことができる。いくつかの例示的材料は、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）、ダイヤモンド、炭化ケイ素（ＳｉＣ）等を含む。
いくつかのデバイスでは、また、図３１に示されるように、高屈折率材料３１１５は、回折特徴３１１３上に非対称的に提供され、より多くの光を、視認者等の１つ以上の方向に優先的に指向するように構成される、ブレーズド回折格子を提供することができる。例えば、高屈折率材料３１１５のより多くのものが、回折特徴３１１３の第１の側上に、回折特徴３１１３の第２の側上よりあることができる。例えば、高屈折率材料３１１５のより多くのものが、回折特徴３１１３の第１の側壁３１１３ｂ－１上に、回折特徴３１１３の第２の側壁３１１３ｂ－２上よりあることができる。図３１に示されるようないくつかのインスタンスでは、少なくとも１つの回折特徴３１１３は、高屈折率材料３１１５を回折特徴３１１３の第１の側３１１３ｂ－１上に有することができる一方、回折特徴３１１３の第２の側３１１３ｂ－２は、暴露または少なくとも部分的に暴露され得る。図３２における実施例に示されるように、高屈折率材料３２０５はまた、非対称側壁３２０３ｂ－１、３２０３ｂ－２を伴う回折特徴３２０３上に堆積させることによって、非対称的に提供されることができる。視射角堆積（ＧＬＡＤ）等の指向性堆積が、いくつかの実装では、回折格子の片側を優先的にコーティングするために採用されてもよい。いくつかの実装では、非対称幾何学形状を伴う回折特徴は、指向性堆積を受動的に提供し得る。テンプレートは、イオンエッチング、ＧＬＡＤエッチング、傾斜エッチング、Ｆａｒａｄａｙケージエッチング等を使用して、加工されることができる。図３１はまた、回折特徴をより均一にコーティングする、共形堆積を示す。基板の右側の格子を参照されたい。本実施例では、右側の格子は、内部結合光学要素または内部結合格子（ＩＣＧ）を構成し、左側の格子は、瞳エクスパンダ－抽出器（ＣＰＥ）を構成する。ＣＰＥは、高屈折率材料の角度付けられたまたはブレーズド堆積を用いて構成され、光を、ユーザおよび頭部搭載型ディスプレイの正面の環境の代わりに、ユーザの眼に向かって優先的に外部結合し得る。

ＸＩ． 回折特徴の２Ｄアレイ
種々の実装は、回折特徴の１Ｄアレイとして図示されている。例えば、図３３Ａは、１つの方向（例えば、図３３Ｂにおける水平方向）に側方に配列される一連の回折特徴３３０３を有する、例示的デバイス３３００の断面側面図を示す。回折特徴３３０３は、１つの方向（例えば、図３３Ｂにおける水平方向）に起伏し、したがって、１Ｄと称される。図３３Ｂは、例示的デバイス３３００の上面図を示す。回折特徴３３０３は、１つの方向（例えば、図３３Ｂにおける垂直方向）に延在する、線等の一連の伸長縦方向特徴を形成することができる。伸長縦方向特徴は、１つの方向（例えば、図３３Ｂにおける水平方向）に沿って配列され、その方向に繰り返される。
本明細書に説明される構造の１Ｄアレイのいずれかはまた、２つの方向に配列され、回折特徴の２Ｄアレイを形成することができる。回折特徴の２Ｄアレイは、複数の起伏を２つの方向に含むことができる。いくつかのインスタンスでは、起伏は、周期的であり得る一方、他のインスタンスでは、起伏のピッチは、変動し得る。図３４は、回折特徴３４０３の２Ｄアレイ（例えば、２つの次元または方向に側方に配列される回折特徴３４０３）を有する、例示的デバイス３４００を示す。本実施例では、アレイは、格子模様パターンに類似する。これらの特徴は、突出部、この場合は、柱と称され得る。本実施例では、回折特徴３４０３は、水平軸に実質的に直交する側壁を伴って、対称である。他の実施例では、回折特徴、例えば、突出部は、角度付けられたまたは傾斜された側壁を伴って、対称であることができる。例えば、図３５Ａおよび３５Ｂは、それぞれ、対称回折特徴の例示的アレイの断面側面図および上面図を示す。左および右側壁は両方とも、回折特徴が、テーパ状になる、または幅が、高さの増加に伴ってより小さくなるように、内向きに傾斜する。故に、本実施例では、第１の側壁は、１つの方向に傾斜され、第２の側壁は、第２の対向方向に傾斜される。本実施例では、側壁傾斜角度は、水平軸に対して約３０度であって、両側で対称である。
図３６は、回折特徴３６０３の２Ｄアレイを有する、別の例示的デバイス３６００を示す。回折特徴は、本実施例では、非対称である。図３６Ａおよび３６Ｂは、それぞれ、非対称回折特徴の例示的アレイの断面側面図および上面図を示す。本２Ｄ回折格子は、ブレーズド回折格子を備える。回折特徴は、例えば、高さに伴って、厚さにおいてテーパ状になり得る。図３６に示される実施例では、回折特徴は、２つの傾きのある側壁またはファセットを有し、一方の傾きは、他方より大きい一方、図３６Ａおよび３６Ｂに示される実施例では、一方の側壁は、傾きが付けられるが、他方の対向側壁は、傾けらない、または第２の側壁上の任意の傾きは、ごく少量である。両方の場合において、一方の側壁の傾きは、回折特徴が、非対称かつブレーズドされるように、他方のもの（該当する場合）より大きい。結果として、回折特徴は、光を、１つの方向に、他の方向より優先的に回折する。そのような回折格子は、例えば、プロジェクタから受け取られた光を、配光要素、外部結合光学要素、または光分散要素の組み合わせに向かって回折する、例えば、光の出力ビームおよび／またはアイボックスを増加させるように光を分散させるように構成される、内部結合光学要素、および外部結合光学要素、例えば、ＣＰＥ、または組み合わせられた瞳エクスパンダ－抽出器として有用であり得る。そのような回折格子はまた、ユーザおよび頭部搭載型ディスプレイの正面の環境または世界と対向方向とは対照的に、光を眼に外部結合するために有用であり得る。側壁傾斜角度は、いくつかの実装では、片側上において、水平軸に対して３０度未満であって、他側上において、８０度（可能性として、９０度）より大きい。しかしながら、他の傾斜および傾斜角度も、可能性として考えられる。いくつかのインスタンスでは、回折特徴は、鋸歯ナノ構造等の鋸歯構造の２Ｄアレイを形成することができる。
故に、種々の実装では、対称または非対称回折特徴の２Ｄアレイは、ブレーズド回折格子を提供することができる。上記に議論されるように、回折格子の形状（例えば、側壁の傾斜角度）は、格子が、光を指向する、または光を優先的に指向する、方向を決定することができる。例えば、格子は、より多くの光を、他の格子（例えば、ＥＰＥ、ＯＰＥ、またはＣＰＥ）に向かって、および／または視認者に向かって指向し得る。いくつかのインスタンスでは、回折特徴は、光の伝搬を２つ以上の方向に付勢するようにファセットされる（例えば、複数の方向にブレーズドされる）ことができる。例えば、図３７Ａは、基板３７０１内または上に形成される、回折特徴３７０３の２Ｄアレイを有する、例示的デバイス３７００を示す。回折特徴３７０３は、傾斜される、第１の側壁またはファセット３７０３ｂ－１と、第２の側壁またはファセット３７０３ｂ－２とを有する。故に、回折特徴は、例えば、高さに伴って、厚さにおいて、テーパ状である。回折特徴３７０３は、光を、第１および第２の側壁またはファセット３７０３ｂ－１、３７０３ｂ－２の傾斜角度に基づく方向に優先的に指向するように構成されることができる。図３７Ｂは、より多くの光を２つの特定の方向に指向する、例示的回折特徴を示す（右上および左下に指向される２つの太実線矢印によって図示するように）。他の実施例も、可能性として考えられる。
故に、格子構造等の本明細書に説明される構造またはデバイスのいずれかは、１Ｄ格子を備えてもよい。同様に、格子構造等の本明細書に説明される構造またはデバイスのいずれかは、２Ｄ格子を備えてもよい。そのような２Ｄ格子は、光を拡散させ得る。これらの格子はまた、ブレーズド格子を備えてもよい。そのようなブレーズド格子は、光をある方向に優先的に指向し得る。いくつかの実装では、２Ｄ格子（例えば、１つの傾斜されたファセットを回折特徴上に有する）は、光を、一方の方向において、他方の方向より優先的に指向する。２Ｄ格子（例えば、２つの傾斜されたファセットを回折特徴上に異なるように有する）は、光を複数の方向に優先的に指向する。同様に、本明細書に説明される方法またはプロセスのいずれかは、１Ｄ格子のために使用されることができる。同様に、本明細書に説明される方法またはプロセスのいずれかは、２Ｄ格子のために使用されることができる。１Ｄまたは２Ｄのこれらの格子は、本明細書に開示されるように、基板および／または導波管上に含まれてもよく、接眼レンズ内に含まれ、可能性として、頭部搭載型ディスプレイの中に統合されてもよい。これらの格子は、入力格子または光学要素（例えば、ＩＣＧｓ）、出力格子または光学要素（ＥＰＥ）、光分散格子または光学要素（ＯＰＥ）、または光を分散させ、例えば、ビームサイズおよび／またはアイボックスを増加させることと、光を導波管から外に結合することの両方を行う、組み合わせられた光分散格子／出力格子（例えば、ＣＰＥ）として採用されてもよい。
図３８Ａは、ブレーズド格子を形成する例示的方法３８００を示す。方法３８００は、テンプレートまたはマスタ３８１０を提供する。回折特徴が、角度付けられる、傾けられる、または傾斜されるべき場合、テンプレート３８１０は、角度付けられた構造を形成するようにパターン化されることができる。種々のプロセス、例えば、エッチングプロセスが、そのような角度付けられた構造を形成するように指向性にされ、角度付けられてもよい。角度付けられたエッチングプロセス等の角度付けられたプロセスのいくつかの実施例は、イオンビームミリング、角度付けられたドライエッチング、イオンエッチング、ＧＬＡＤエッチング、傾斜されたエッチング、Ｆａｒａｄａｙケージエッチング等を含む。いくつかの実装では、テンプレート３８１０のために採用される材料の選択は、角度付けられた側壁をテンプレート内に有する、角度付けられた構造を生産することを補助し得る。本実施例では、角度付けられた構造は、角度付けられた伸長突出部（例えば、１Ｄ格子に関して）または角度付けられた柱（例えば、２Ｄ格子に関して）を備える。これらの角度付けられた伸長突出部または角度付けられた柱は、同一方向に傾斜され、ある場合には、略平行であり得る、側壁を有してもよい。いったんテンプレート３８１０が、加工されると、パターン化可能材料（例えば、ポリマー、レジスト、フォトレジスト等）の層は、基板３８０１上に堆積されることができ、本層は、インプリントテンプレート３８１０を用いてインプリントされることができる。テンプレート３８１０は、基板３８０１上のパターン化可能材料（例えば、レジスト材料）３８０５の中にインプリントされ、基板のためのマスク３８０５を形成することができる。他の実装では、パターン化可能材料が、テンプレート上に堆積されることができ、基板が、パターン化可能材料をその上に伴うテンプレートに接触されることができる。テンプレートは、除去されることができ、レジスト材料３８０５および下層基板３８０１は、ドライエッチングされ、回折特徴３８０３を基板３８０１内に形成することができる。種々の実装では、ドライエッチングが、示されるように採用される。エッチングは、指向性であってもよい。示される実施例では、エッチングプロセスは、角度付けられない。基板３８０１内（または基板３８０１上に配置される材料の層内）に形成される、結果として生じる回折特徴３８０３は、ある形状を有し得る、例えば、マスク３８０５内の角度付けられた特徴の結果として、ブレーズドされてもよい。示される実施例では、回折特徴の断面は、２つの傾きのある辺を伴う、台形または略三角形形状を有する。辺は、対向方向に傾く。示される実施例では、一方の辺は、他方より傾きが付けられ、ブレーズド構造を作成する。本プロセスは、回折特徴の１Ｄまたは２Ｄアレイを形成するために使用されてもよい。
図３８Ｂは、ブレーズド回折特徴を形成する別の例示的方法３８５０を示す。マスク３８５５および下層基板３８５１は、回折特徴３８５３を基板３８５１内（または基板３８５１上に配置される材料の層内）に形成するような角度でエッチング（例えば、ドライエッチング）されることができる。角度付けられた指向性エッチングプロセス（例えば、角度付けられたエッチング）のいくつかの実施例は、イオンビームミリング、角度付けられたドライエッチング、イオンエッチング、ＧＬＡＤエッチング、傾斜されたエッチング、Ｆａｒａｄａｙケージエッチング等を含む。テンプレートは、台形または略三角形断面を備える、伸長突出部（例えば、１Ｄ格子に関して）またはテーパ状柱（例えば、２Ｄ格子に関して）を備えてもよい。これらの伸長突出部またはテーパ状柱は、対向方向に傾斜される、側壁を有してもよい。一方の側壁は、他方より傾斜されてもよい。角度付けられたエッチングプロセスをこれらの伸長突出部またはテーパ状柱に適用するステップは、ブレーズド格子を材料、例えば、伸長突出部またはテーパ状柱の下層の基板または基板上に配置される材料の層内に生産し得る。辺が同一方向に傾斜されたブレーズド回折特徴が、生産され得る。種々の実装では、辺のうちの一方が、他方の辺より傾斜される。本プロセスは、回折特徴の１Ｄまたは２Ｄアレイを形成するために使用されてもよい。
種々の実装では、結果として生じる回折特徴は、マスク内の角度付けられた特徴（例えば、図３８Ａに示されるように）の結果として、および／または角度付けられたプロセス（例えば、図３８Ｂに示されるように）を使用した結果として、２つ以上の方向にブレーズドされてもよい（例えば、図３７Ａに示されるように）。２つ以上の方向にブレーズドされた回折特徴または格子は、２回エッチングすることによって生産され得る。いくつかの実装では、例えば、２つ以上の方向にブレーズドされた回折特徴または格子は、第１のマスクを用いてエッチングし、再び、第２の異なるマスクを用いてエッチングすることによって生産され得る。図３９に示されるようないくつかのインスタンスでは、マスク３９０５および基板３９０１は、エッチングされ、回折特徴３９０３の第１の側壁を基板３９０１内に形成してもよい。加えて、パターン化が、提供され、第２の側壁を形成してもよい。種々の実装では、異なる配向および／または形状を有する、第２のマスクが、第２の側壁を形成するために使用されてもよい。第２のマスク（例えば、第１の側壁に対してある角度でおよび／または異なる配向にある）が、例えば、エッチングされ、第２の側壁を形成してもよい。いくつかの実装では、回折特徴３９０３の第１の側壁が、形成された後、平面化層３９０７は、中間回折特徴３９０３および基板３９０１に追加されてもよい。平面化層３９０７、中間回折特徴３９０３、および／または基板３９０１は、パターン化およびエッチングされ、（例えば、第１の側壁に対してある角度で）、第２の側壁を形成してもよい。上記の実施例は、基板をパターン化する状況において議論されるが、いくつかの実装では、上記に説明されるプロセスは、基板ではなく、基板上に形成される層をパターン化するために採用されてもよい。代替として、いくつかの実装では、上記に説明されるプロセスは、基板上に形成される層および基板をパターン化するために採用されてもよい。
加えて、例示的方法３８００、３８５０、３９００は、非対称回折特徴の２Ｄアレイを形成するように図示されるが、本方法はまたは、対称回折特徴の２Ｄアレイを形成するために使用されることができる（角度付けられた側壁の有無にかかわらず）。本方法はまた、回折特徴の１Ｄアレイを形成するためにも使用されることができる。いくつかのインスタンスでは、１Ｄアレイにおける回折特徴は、角度付けられた側壁の有無にかかわらず、対称であることができる。いくつかのインスタンスでは、１Ｄアレイにおける回折特徴は、例えば、角度付けられた側壁を伴って、非対称であることができる。故に、ある場合には、ブレーズド回折特徴が、形成され得る。
本明細書に説明されるシステム、デバイス、および方法に関する様々な変形例も、可能性として考えられる。例えば、頭部搭載型ディスプレイシステムおよびデバイスは、潜在的に、３つの深度から投影されるかのように、画像コンテンツを提供するように議論されるが、いくつかの実装は、そのような３つの深度平面を含まなくてもよい。可変焦点レンズもまた、異なる深度から生じるかのように、画像コンテンツを現れさせるために使用されてもよい。他の変形例も、可能性として考えられる。
デバイス（例えば、光学デバイス、ディスプレイデバイス、照明器、統合型光学デバイス等）およびシステム（例えば、照明システム）の種々の実施例が、提供された。これらのデバイスおよび／またはシステムのいずれかは、光を（例えば、１つ以上の内部結合光学要素を用いて）導波管および／または接眼レンズの中に結合し、画像を形成するように、頭部搭載型ディスプレイシステム内に含まれてもよい。加えて、デバイスおよび／またはシステムは、デバイスおよび／またはシステムのうちの１つ以上のものが、頭部搭載型ディスプレイシステム内に含まれ得るように、比較的に小型（例えば、１ｃｍ未満）であり得る。例えば、デバイスおよび／またはシステムは、接眼レンズに対して小型であり得る（例えば、接眼レンズの長さおよび／または幅の３分の１未満である）。
本明細書に開示されるシステム、方法、およびデバイスはそれぞれ、いくつかの革新的側面を有し、そのうちのいずれのものも、本明細書に開示される望ましい属性に単独で責任を負わない。種々の例示的システムおよび方法が、下記に提供される。
（実施例）
（実施例Ｉ）
実施例１：回折光学要素を製造する方法であって、
可視光に対して透明である、２．０を上回る屈折率を有する材料から成る、基板を提供するステップと、
パターン化可能層を基板の表面にわたって配置するステップと、
パターンをパターン化可能層上に形成するステップであって、パターンは、異なる高さを伴う、複数の表面レリーフ特徴を備える、ステップと、
基板の表面をパターン化可能層を通してエッチングし、構造を基板の表面上に加工するステップであって、該構造は、可視光を回折するように構成される、回折特徴を備える、ステップと、
を含む、方法。
実施例２：透明材料は、ＬｉＮｂＯ３、ＬｉＴａＯ３、またはＢａＴｉＯ３のうちの少なくとも１つを含む、実施例１に記載の方法。
実施例３：透明材料は、Ｘ－カットＬｉＮｂＯ３ウエハを含む、実施例２に記載の方法。
実施例４：基板にわたって、基板とパターン化可能層との間の層を配置するステップをさらに含む、上記実施例のいずれかに記載の方法。
実施例５：基板とパターン化可能層との間の層は、誘電層から成る、実施例４に記載の方法。
実施例６：基板とパターン化可能層との間の層は、伝導層から成る、実施例４に記載の方法。
実施例７：基板とパターン化可能層との間の層は、透明酸化物から成る、実施例４、５、または６に記載の方法。
実施例８：基板とパターン化可能層との間の層は、伝導性酸化物から成る、実施例４または６に記載の方法。
実施例９：基板とパターン化可能層との間の層は、ＳｉＣ、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、またはＳｉＯ２のうちの少なくとも１つから成る、実施例４に記載の方法。
実施例１０：基板とパターン化可能層との間の層は、１．４５～３．５の屈折率を有する材料から成る、実施例４－９のいずれかに記載の方法。
実施例１１：基板とパターン化可能層との間の層は、２．０以上の屈折率を有する材料から成る、実施例４－９のいずれかに記載の方法。
実施例１２：基板とパターン化可能層との間の層は、静電荷を消散させるように構成される、材料から成る、実施例４、６、８、１０、または１１のいずれかに記載の方法。
実施例１３：パターン化可能層を配置するステップに先立って、基板にわたって、接着助長剤層を配置するステップをさらに含む、上記実施例のいずれかに記載の方法。
実施例１４：接着助長剤層は、１０ｎｍ以下である厚さを有する、実施例１３に記載の方法。
実施例１５：接着助長剤層は、パターン化可能層と共有結合するように構成される、実施例１３または１４に記載の方法。
実施例１６：接着助長剤層は、基板と架橋結合するように構成される、実施例１３または１４に記載の方法。
実施例１７：パターン化可能層は、２．０未満の屈折率を有する、上記実施例のいずれかに記載の方法。
実施例１８：パターン化可能層を配置するステップに先立って、基板の表面をイオン化装置に暴露するステップをさらに含む、上記実施例のいずれかに記載の方法。
実施例１９：イオン化装置は、バイポーラ清浄空気イオン化を備える、実施例１８に記載の方法。
実施例２０：イオン化装置は、正または負のイオンを備える、実施例１８に記載の方法。
実施例２１：荷電された表面を基板の表面に近づける、またはそれと接触させ、それによって、表面電荷を消散させるステップをさらに含む、上記実施例のいずれかに記載の方法。
実施例２２：基板を電気的に接地された搭載部上に搭載し、それによって、表面電荷を消散させるステップをさらに含む、上記実施例のいずれかに記載の方法。
実施例２３：金属層を基板にわたって堆積させ、それによって、表面電荷を消散させるステップをさらに含む、上記実施例のいずれかに記載の方法。
実施例２４：金属層は、イリジウム、クロム、またはニッケルから成る、実施例２３に記載の方法。
実施例２５：パターン化可能層を堆積させるステップは、表面にわたってパターン化可能層をジェット堆積させるステップを含む、上記実施例のいずれかに記載の方法。
実施例２６：パターン化可能層は、表面を横断して非均一に堆積され、パターン化可能層がより厚い、表面の領域は、パターン化可能層がより薄い、表面の領域より高い表面レリーフ特徴を生産する、上記実施例のいずれかに記載の方法。
実施例２７：基板の表面をエッチングするステップは、
パターン化可能層を、パターン化可能層をエッチングするように構成される、第１のエッチング液に暴露するステップを含む、上記実施例のいずれかに記載の方法。
実施例２８：基板の表面を第２のエッチング液に暴露するステップをさらに含み、第２のエッチング液は、基板をエッチングするように構成される、実施例２７に記載の方法。
実施例２９：基板上に配置される、誘電材料の層を、誘電材料の層をエッチングするように構成される、第２のエッチング液に暴露するステップをさらに含む、実施例２７に記載の方法。
実施例３０：基板の表面を、基板の材料をエッチングするように構成される、第３のエッチング液に暴露するステップをさらに含む、実施例２９に記載の方法。
実施例３１：該パターンを該パターン化可能層上に形成するステップは、パターンを該パターン化可能層内にインプリントするステップを含む、上記実施例のいずれかに記載の方法。
実施例３２：パターンをパターン化可能層上にインプリントするステップは、パターン化可能層とパターン化されたテンプレートを接触させるステップを含む、実施例３１に記載の方法。
実施例３３：該パターンを該パターン化可能層上に形成するステップは、フォトリソグラフィを使用してパターン化するステップを含む、上記実施例のいずれかに記載の方法。
実施例３４：該基板は、誘電体から成る、上記実施例のいずれかに記載の方法。
実施例３５：該パターン化可能層は、ポリマーから成る、上記実施例のいずれかに記載の方法。
実施例３６：該パターン化可能層は、レジストから成る、上記実施例のいずれかに記載の方法。
実施例３７：該パターン化可能層は、フォトレジストから成る、実施例３６に記載の方法。
実施例３８：回折光学要素を頭部搭載型ディスプレイ内に統合するステップをさらに含む、上記実施例のいずれかに記載の方法。
実施例３９：回折光学要素を製造する方法であって、
可視光に対して透明である、２．０を上回る屈折率を有する材料から成る、基板を提供するステップと、
基板の表面上の異なる領域にわたって、異なる量のパターン化可能材料を配置するステップと、
パターン化可能材料を通して基板の表面をエッチングし、異なる高さを基板の表面上に有する、構造を加工するステップと、
を含む、方法。
実施例４０：より多くのパターン化可能材料を有する、表面の領域は、より少ないパターン化可能材料を有する、表面の領域より高い表面レリーフ特徴を生産する、実施例３９に記載の方法。
実施例４１：回折光学要素を製造する方法であって、
可視光に対して透明である、２．０を上回る屈折率を有する材料から成る、基板を提供するステップと、
基板の表面上の異なる側方に離間された領域にわたって、異なる組成のパターン化可能材料を配置するステップであって、異なる組成のパターン化可能材料は、異なるエッチング率のエッチング液を有する、ステップと、
エッチング液を用いて、パターン化可能材料を通して基板の表面をエッチングし、異なる高さを基板の表面上に有する、構造を加工するステップと、
を含む、方法。
実施例４２：ディスプレイデバイスであって、
複数の導波管導波管を備える、スタックであって、複数の導波管のうちの少なくとも１つは、可視光に対して透明である、２．０を上回る屈折率を有する材料から成る、導波管スタックを備え、
該複数の導波管のうちの少なくとも１つは、第１の主要表面と、第２の主要表面と、複数のより薄い縁とを備え、第１の主要表面は、異なる高さを有する、複数の回折特徴を備える、ディスプレイデバイス。
実施例４３：第２の主要表面は、第１の主要表面の複数の回折特徴からオフセットされた複数の回折特徴を備える、実施例４２に記載のディスプレイデバイス。
実施例４４：透明材料は、ＬｉＮｂＯ３、ＬｉＴａＯ３、ＳｉＣ、またはＴｉＯ２のうちの１つ以上のものを含む、実施例４２または４３のいずれかに記載のディスプレイデバイス。
実施例４５：
ユーザの頭部上に支持されるように構成される、フレームと、
フレーム上に配置される、導波管スタックを備える、接眼レンズと、
をさらに備える、実施例４２－４４のいずれかに記載のディスプレイデバイス。
実施例４６：実施例４５に記載のディスプレイデバイスは、頭部搭載型ディスプレイを備える。
実施例４７：回折光学要素を製造する方法であって、
可視光に対して透明である、１．７９を上回る屈折率を有する材料から成る、基板を提供するステップと、
パターン化可能層を基板の表面にわたって配置するステップと、
パターン化可能層をパターン化するステップであって、パターンは、複数の特徴を備える、ステップと、
パターン化可能層を通して、基板の表面をエッチングし、構造を基板の表面上に加工するステップであって、構造は、可視光を回折するように構成される、回折特徴を備える、ステップと、
を含む、方法。
実施例４８：透明材料は、ＬｉＮｂＯ３または炭化ケイ素を含む、実施例４７に記載の方法。
実施例４９：パターン化可能層をパターン化するステップは、複数の特徴を備える、インプリントテンプレートを用いて、パターン化可能層をインプリントするステップを含む、実施例４７または４８のいずれかに記載の方法。
実施例５０：パターン化されたパターン化可能層を硬化させるステップをさらに含む、実施例４７－４９のいずれかに記載の方法。
実施例５１：パターン化可能層を基板の表面にわたって配置するステップは、パターン化可能層を基板の表面にわたってジェット堆積させるステップを含む、実施例４７－５０のいずれかに記載の方法。
実施例５２：基板の表面は、（ｉ）表面をプラズマに暴露する、（ｉｉ）イオン化装置を使用する、（ｉｉｉ）二次的荷電された表面または接地された表面を表面に近づける、または（ｉｖ）透明金属または他の伝導性コーティングを提供することのうちの少なくとも１つによって、パターン化可能層を配置するステップに先立って放電される、実施例４７－５１のいずれかに記載の方法。
実施例５３：パターン化可能層は、レジストまたはポリマーから成る、実施例４７－５２のいずれかに記載の方法。
実施例５４：パターン化可能層を配置するステップに先立って、導波管の表面にわたって、接着助長剤層を配置するステップをさらに含む、実施例４７－５３のいずれかに記載の方法。
実施例５５：パターン化可能層を配置するステップに先立って、導波管の表面にわたって、１．７９を上回る屈折率を有する高屈折率材料の層を配置するステップをさらに含み、高屈折率材料の層は、基板の材料と異なる材料から成る、実施例４７－５４のいずれかに記載の方法。
実施例５６：高屈折率材料の層は、二酸化チタン、二酸化ジルコニウム、窒化ケイ素、または炭化ケイ素のうちの少なくとも１つから成る、実施例５５に記載の方法。
実施例５７：基板の表面をエッチングするステップは、
第１のエッチングプロセスを使用して、パターン化されたパターン化可能層をエッチングし、パターン化可能層の複数の特徴間の基板の表面を暴露させるステップと、
第２のエッチングプロセスを使用して、複数の特徴および基板の暴露表面をエッチングし、複数の特徴を基板の表面上に加工するステップと、
を含む、実施例４７－５６のいずれかに記載の方法。
実施例５８：第１のエッチングプロセスは、アルゴン、酸素、およびヘリウムのうちの少なくとも１つの存在下でエッチングするステップを含み、第２のエッチングプロセスは、フッ素、臭素、アルゴン、またはメタンのうちの少なくとも１つの存在下でエッチングするステップを含む、実施例５７に記載の方法。
実施例５９：パターン化可能層を基板の表面にわたって配置するステップは、基板の表面にわたって、パターン化可能材料の複数の液滴を配置するステップを含む、実施例４７－５８のいずれかに記載の方法。
実施例６０：パターン化可能材料の複数の液滴の体積は、基板の表面を横断して変動する、実施例５９に記載の方法。
実施例６１：パターン化されたパターン化可能層の複数の特徴は、異なる高さを有する、実施例６０に記載の方法。
実施例６２：硬化されたパターン化されたパターン化可能層の基部は、傾きが付けられる、実施例６０に記載の方法。
実施例６３：パターン化されたパターン化可能層の複数の特徴間の間隔は、基板の表面を横断して変動する、実施例６０に記載の方法。
実施例６４：導波管の表面上に形成される、複数の特徴は、異なる高さを有する、実施例５９－６３のいずれかに記載の方法。
実施例６５：パターン化可能材料の複数の液滴の体積は、一定である、実施例５９に記載の方法。
実施例６６：硬化されたパターン化可能層の複数の特徴は、ほぼ同一高さを有する、実施例６５に記載の方法。
実施例６７：導波管の表面上に形成される、複数の特徴は、ほぼ一定高さを有する、実施例６５または６６のいずれかに記載の方法。
実施例６８：回折光学要素を製造する方法であって、
可視光に対して透明である、１．７９を上回る屈折率を有する材料から成る、基板を提供するステップと、
パターン化可能層を基板の表面にわたって配置するステップと、
パターン化可能層をパターン化するステップであって、パターンは、複数の特徴を備え、パターン化されたパターン化可能層の複数の特徴は、可視光を、基板の中に、その中で誘導されるように回折する、または基板内で誘導される可視光を基板から外に回折するように構成される、ステップと、
を含む、方法。
実施例６９：透明材料は、ＬｉＮｂＯ３または炭化ケイ素を含む、実施例６８に記載の方法。
実施例７０：パターン化可能層をパターン化するステップは、複数の特徴を備える、インプリントテンプレートを用いて、パターン化可能層をインプリントするステップを使用するステップを含む、実施例６８または６９のいずれかに記載の方法。
実施例７１：パターン化されたパターン化可能層を硬化させるステップをさらに含む、実施例６８－７１のいずれかに記載の方法。
実施例７２：パターン化可能層を基板の表面にわたって配置するステップは、パターン化可能層を基板の表面にわたってジェット堆積させるステップを含む、実施例６８－７１のいずれかに記載の方法。
実施例７３：基板の表面は、パターン化可能層を配置するステップに先立って、（ｉ）表面をプラズマに暴露する、（ｉｉ）イオン化装置、（ｉｉｉ）二次的荷電された表面または接地された表面を表面に近づける、または（ｉｖ）透明金属または他の伝導性コーティングを提供することのうちの少なくとも１つを使用して放電される、実施例６８－７２のいずれかに記載の方法。
実施例７４：パターン化可能層は、レジストまたはポリマーから成る、実施例６８－７３のいずれかに記載の方法。
実施例７５：パターン化可能層を配置するステップに先立って、接着助長剤層を基板の表面にわたって配置するステップをさらに含む、実施例６８－７４のいずれかに記載の方法。
実施例７６：パターン化可能層を配置するステップに先立って、導波管の表面にわたって、１．７９を上回る屈折率を有する高屈折率材料の層を配置するステップをさらに含み、高屈折率材料の層は、基板の材料と異なる材料から成る、実施例６８－７５のいずれかに記載の方法。
実施例７７：高屈折率材料の層は、二酸化チタン、二酸化ジルコニウム、窒化ケイ素、または炭化ケイ素のうちの少なくとも１つから成る、実施例７６に記載の方法。
実施例７８：パターン化可能層を基板の表面にわたって配置するステップは、基板の表面にわたって、パターン化可能材料の複数の液滴を配置するステップを含む、実施例６８－７５のいずれかに記載の方法。
実施例７９：パターン化可能材料の複数の液滴の体積は、基板の表面を横断して変動する、実施例７８に記載の方法。
実施例８０：パターン化されたパターン化可能層の複数の特徴は、異なる高さを有する、実施例７９に記載の方法。
実施例８１：パターン化されたパターン化可能層の基部は、傾きが付けられる、実施例８０に記載の方法。
実施例８２：パターン化されたパターン化可能層の複数の特徴間の間隔は、基板の表面を横断して変動する、実施例８０に記載の方法。
実施例８３：パターン化可能材料の複数の液滴の体積は、一定である、実施例７８に記載の方法。
実施例８４：パターン化されたパターン化可能層の複数の特徴は、ほぼ同一高さを有する、実施例８３に記載の方法。
実施例８５：回折光学要素を製造する方法であって、
可視光に対して透明である、１．７９を上回る屈折率を有する材料から成る、基板を提供するステップと、
基板の表面にわたって、パターン化可能層をジェット堆積させるステップと、
パターン化可能層をパターン化するステップであって、パターンは、複数の特徴を備える、ステップと、
を含む、方法。
実施例８６：透明材料は、ＬｉＮｂＯ３または炭化ケイ素を含む、実施例８５に記載の方法。
実施例８７：パターン化可能層をパターン化するステップは、複数の特徴を備える、インプリントテンプレートを用いて、パターン化可能層をインプリントするステップを使用するステップを含む、実施例８５または８６のいずれかに記載の方法。
実施例８８：パターン化されたパターン化可能層を硬化させるステップをさらに含む、実施例８５－８７のいずれかに記載の方法。
実施例８９：基板の表面は、パターン化可能層を配置するステップに先立って、（ｉ）表面をプラズマに暴露する、（ｉｉ）イオン化装置、（ｉｉｉ）二次的荷電された表面または接地された表面を表面に近づける、または（ｉｖ）透明金属または他の伝導性コーティングを提供することのうちの少なくとも１つを使用して放電される、実施例８５または８８のいずれかに記載の方法。
実施例９０：パターン化可能層は、レジストまたはポリマーから成る、実施例８５－８９のいずれかに記載の方法。
実施例９１：パターン化可能層を配置するステップに先立って、接着助長剤層を基板の表面にわたって配置するステップをさらに含む、実施例８５－９０のいずれかに記載の方法。
実施例９２：パターン化可能層を配置するステップに先立って、導波管の表面にわたって、１．７９を上回る屈折率を有する高屈折率材料の層を配置するステップをさらに含み、高屈折率材料の層は、基板の材料と異なる材料から成る、実施例８５－９１のいずれかに記載の方法。
実施例９３：高屈折率材料の層は、二酸化チタン、二酸化ジルコニウム、窒化ケイ素、または炭化ケイ素のうちの少なくとも１つから成る、実施例９２に記載の方法。
実施例９４：パターン化可能層を基板の表面にわたってジェット堆積させるステップは、基板の表面にわたって、パターン化可能材料の複数の液滴をジェット堆積させるステップを含む、実施例８５－９３のいずれかに記載の方法。
実施例９５：パターン化可能材料の複数の液滴の体積は、基板の表面を横断して変動する、実施例９４に記載の方法。
実施例９６：パターン化されたパターン化可能層の複数の特徴は、異なる高さを有する、実施例９５に記載の方法。
実施例９７：パターン化されたパターン化可能層の基部は、傾きが付けられる、実施例９５に記載の方法。
実施例９８：パターン化されたパターン化可能層の複数の特徴間の間隔は、基板の表面を横断して変動する、実施例９７に記載の方法。
実施例９９：パターン化可能材料の複数の液滴の体積は、一定である、実施例９４に記載の方法。
実施例１００：硬化されたパターン化可能層の複数の特徴は、ほぼ同一高さを有する、実施例９９に記載の方法。
実施例１０１：透明材料は、ＬｉＮｂＯ３を含む、実施例４８に記載の方法。
実施例１０２：透明材料は、炭化ケイ素を含む、実施例４８に記載の方法。
実施例１０３：基板の表面は、パターン化可能層を配置するステップに先立って、表面をプラズマに暴露することによって放電される、実施例５２に記載の方法。
実施例１０４：基板の表面は、パターン化可能層を配置するステップに先立って、イオン化装置を使用して放電される、実施例５２に記載の方法。
実施例１０５：基板の表面は、パターン化可能層を配置するステップに先立って、二次的荷電された表面または接地された表面を表面に近づけることによって放電される、実施例５２に記載の方法。
実施例１０６：基板の表面は、パターン化可能層を配置するステップに先立って、透明金属または他の伝導性コーティングを提供することによって放電される、実施例５２に記載の方法。
実施例１０７：第１のエッチングプロセスは、基板をエッチングしない、実施例５７に記載の方法。
実施例１０８：第１のエッチングプロセスは、第２のエッチングプロセスより低いエッチング率で基板をエッチングする、実施例５７に記載の方法。
（実施例ＩＩ）
実施例１：光学デバイスであって、
可視光に対して透明である、２．０を上回る屈折率を有する材料から成る、基板であって、導波管を備える、基板と、
該基板内に形成される、複数の回折特徴と、
該回折特徴にわたって配置される、材料の層と、
を備える、光学デバイス。
実施例２：該基板材料は、ニオブ酸リチウムまたは炭化ケイ素を含む、実施例１に記載の光学デバイス。
実施例３：該基板材料は、少なくとも２．１である、屈折率を有する、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例４：該基板材料は、少なくとも２．２である、屈折率を有する、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例５：該基板材料は、少なくとも２．３である、屈折率を有する、上記請求項のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例６：該材料の層は、１．８未満である、屈折率を有する、上記請求項のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例７：該材料の層は、フォトレジストから成る、上記請求項のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例８：該回折特徴は、空間によって分離され、該空間は、該基板材料の暴露領域を備える、上記請求項のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例９：該回折特徴は、空間によって分離され、該回折特徴間の該空間は、該材料の層によって被覆されない、上記請求項のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例１０：該回折特徴は、空間によって分離され、該回折特徴間の該空間は、該基板材料の暴露領域を備える、上記請求項のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例１１：該複数の回折特徴は、相互に対して側方に変位される、第１、第２、および第３の回折特徴を備え、該第２の回折特徴は、第１の回折特徴と第３の回折特徴との間に配置される、上記請求項のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例１２：該材料の層は、該第１、第２、および第３の回折特徴のそれぞれにわたって、異なる厚さを有する、実施例１１に記載の光学デバイス。
実施例１３：該第３の回折特徴にわたる該材料の層の厚さは、該第２の回折特徴にわたる該材料の層の厚さより高く、該第２の回折特徴にわたる該材料の層の厚さは、該第１の回折特徴にわたる該材料の層の厚さより高い、実施例１１または１２に記載の光学デバイス。
実施例１４：該材料の層は、該第１、第２、および第３の回折特徴にわたって、同一厚さを有する、実施例１１に記載の光学デバイス。
実施例１５：該第３の回折特徴の高さは、該第２の回折特徴の高さより高く、該第２の回折特徴の高さは、該第１の回折特徴の高さより高い、実施例１１－１４のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例１６：回折特徴の高さは、側方位置に伴って徐々に増加する、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例１７：該材料の層は、側方位置に伴って徐々に増加する、厚さを有する、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例１８：該基板の厚さは、段階的である、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例１９：該材料の層の厚さは、段階的である、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例２０：該基板の厚さは、側方位置に伴って徐々に増加する、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例２１：回折特徴の高さは、側方位置に伴って実質的に一定である、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例２２：該第１、第２、および第３の回折特徴の高さは、同一である、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例２３：該材料の層は、側方位置に伴って実質的に一定である、厚さを有する、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例２４：該材料の層は、該第１、第２、および第３の回折特徴にわたって、同一厚さを有する、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例２５：回折特徴のうちの少なくともいくつかは、傾きのある側壁を有する、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例２６：回折特徴のうちの少なくともいくつかは、台形断面を有する、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例２７：該導波管は、頭部搭載型ディスプレイのための接眼レンズ内に含まれる、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例２８：該導波管は、頭部搭載型ディスプレイのための接眼レンズ内の導波管のスタック内に含まれる、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例２９：該接眼レンズは、ユーザにユーザおよび頭部搭載型ディスプレイの正面の環境のビューを提供するために、透明である、実施例２７または２８に記載の光学デバイス。
実施例３０：実該接眼レンズは、画像プロジェクタからの光を受け取り、該光の少なくとも一部をユーザの眼に指向し、画像コンテンツをユーザの該眼に指向するように構成される、施例２７－２９のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例３１：該接眼レンズは、ユーザの頭部上に装着されるように構成される、フレーム上に搭載される、実施例２７－３０のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例３２：該複数の回折特徴は、画像源からの光を受け取り、該光を、該基板の中に、その中で誘導されるように結合するように配置される、内部結合光学要素内に含まれる、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例３３：該複数の回折特徴は、該基板内で該基板から外に該頭部搭載型ディスプレイを装着しているユーザの眼へと誘導される、画像源からの光を受け取るように配置される、外部結合光学要素内に含まれる、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例３４：該複数の回折特徴は、第１、第２、および第３の回折特徴を備え、該第２の回折特徴は、第１の回折特徴と第３の回折特徴との間に配置される、実施例２７－３３のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例３５：該第３の回折特徴の高さは、該第２の回折特徴の高さより高く、該第２の回折特徴の高さは、該第１の回折特徴の高さより高い、実施例３５に記載の光学デバイス。
実施例３６：基板に対して配置され、光を基板の中に指向する、プロジェクタをさらに備え、該プロジェクタは、該第２の回折特徴より、該第１の回折特徴の近くに位置付けられる、実施例３４または３５に記載の光学デバイス。
実施例３７：回折特徴の高さは、側方位置に伴って徐々に増加する、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例３８：基板に対して配置され、光を基板の中に指向する、プロジェクタをさらに備え、該プロジェクタは、より高い高さを伴う、該回折特徴より、より低い高さを伴う、該回折特徴の近くに位置付けられる、実施例３７に記載の光学デバイス。
実施例３９：該第３の回折特徴にわたる該材料の層の厚さは、該第２の回折特徴にわたる該材料の層の厚さより高く、該第２の回折特徴にわたる該材料の層の厚さは、該第１の回折特徴にわたる該材料の層の厚さより高い、実施例３４－３８のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例４０：基板に対して配置され、光を基板の中に指向する、プロジェクタをさらに備え、該プロジェクタは、該第２の回折特徴より、該第１の回折特徴の近くに位置付けられる、実施例３９に記載の光学デバイス。
実施例４１：該材料の層は、側方位置に伴って徐々に増加する、厚さを有する、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例４２：基板に対して配置され、光を基板の中に指向する、プロジェクタをさらに備え、該プロジェクタは、該材料の層がより厚い、該回折特徴より、該材料の層がより薄い、該回折特徴の近くに位置付けられる、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例４３：該基板は、対向する第１および第２の側を備える、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例４４：該光学デバイスは、頭部搭載型ディスプレイ内に統合され、該第２の側は、該頭部搭載型ディスプレイが装着されると、該第１の側より、装着者の眼の近くに配置される、実施例４３に記載の光学デバイス。
実施例４５：該複数の回折特徴は、該基板の該第１の側上に配置される、実施例４３または４４に記載の光学デバイス。
実施例４６：該基板の第２の対向側上で該基板内に形成される、付加的な複数の回折特徴をさらに備える、実施例４３－４５のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例４７：該付加的な複数の回折特徴は、空間によって分離され、該光学デバイスは、該複数の付加的回折特徴にわたって配置される、材料の付加的層をさらに備える、実施例４６に記載の光学デバイス。
実施例４８：光学デバイスであって、
可視光に対して透明である、２．０を上回る屈折率を有する材料から成る、基板であって、導波管を備える、基板と、
該基板上に形成される、複数の回折特徴であって、該基板の材料未満の屈折率を有する、異なる材料から形成される、回折特徴と、
該回折特徴にわたって配置される、より高い屈折率材料であって、該回折特徴を形成する該材料より高い屈折率を有する、より高い屈折率材料と、
を備える、光学デバイス。
実施例４９：該基板材料は、ニオブ酸リチウムまたは炭化ケイ素を含む、実施例４８に記載の光学デバイス。
実施例５０：該基板を構成する、該材料は、少なくとも２．１の屈折率を有する、実施例４８または４９に記載の光学デバイス。
実施例５１：該基板を構成する、該材料は、少なくとも２．２の屈折率を有する、実施例４８－５０のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例５２：該基板を構成する、該材料は、少なくとも２．３の屈折率を有する、実施例４８－５０のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例５３：該複数の回折特徴は、フォトレジストから成る、実施例４８－５２のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例５４：該複数の回折特徴は、１．８未満である、屈折率を有する、実施例４８－５３のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例５５：該複数の回折特徴は、約１．５の屈折率を有する、実施例４８－５４のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例５６：該複数の回折特徴は、１．７～１．８の屈折率を有する、実施例４８－５５のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例５７：該回折特徴にわたって配置される、該より高い屈折率材料は、少なくとも２．１の屈折率を有する、実施例４８－５６のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例５８：該回折特徴にわたって配置される、該より高い屈折率材料は、少なくとも２．２の屈折率を有する、実施例４８－５７のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例５９：該回折特徴にわたって配置される、該より高い屈折率材料は、少なくとも２．３の屈折率を有する、実施例４８－５８のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例６０：該回折特徴にわたって配置される、該より高い屈折率材料は、ニオブ酸リチウムを含む、実施例４８－５９のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例６１：該回折特徴にわたって配置される、該より高い屈折率材料は、炭化ケイ素を含む、実施例４８－５９のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例６２：該複数の回折特徴は、ブレーズド回折格子を備える、実施例４８－６１のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例６３：該複数の回折特徴は、非対称的に成形される、実施例４８－６２のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例６４：該高屈折率材料のより多くのものは、回折特徴の第２の側壁上より回折特徴の第１の側壁上にある、実施例４８－６３のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例６５：該高屈折率材料のより多くのものは、回折特徴の第２の側上より回折特徴の第１の側上にある、実施例４８－６４のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例６６：該回折特徴のうちの少なくとも１つは、該高屈折率材料を回折特徴の第１の側上に有する一方、回折特徴の該第２の側は、暴露される、実施例４８－６４のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例６７：回折特徴は、１Ｄアレイ内に配列される、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例６８：回折特徴は、２Ｄアレイ内に配列される、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例６９：回折特徴は、上部表面と、該上部表面を中心として配置される、側壁とを有し、材料の層は、該回折特徴の該上部表面上にある、実施例１－４７のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例７０：該付加的な複数の回折特徴は、上部表面と、該上部表面を中心として配置される、側壁とを有し、該付加的材料の層は、該複数の付加的回折特徴の該上部表面上にある、実施例４７に記載の光学デバイス。
実施例７１：該回折特徴は、上部表面と、該上部表面を中心として配置される、側壁とを有し、該より高い屈折率材料は、該回折特徴の該上部表面上にある、実施例４８－６８のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例７２：該導波管は、頭部搭載型ディスプレイのための接眼レンズ内に含まれる、実施例４８－６８のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例７３：該導波管は、頭部搭載型ディスプレイのための接眼レンズ内の導波管のスタック内に含まれる、実施例４８－６８のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例７４：該接眼レンズは、ユーザにユーザおよび頭部搭載型ディスプレイの正面の環境のビューを提供するために、透明である、実施例７２または７３に記載の光学デバイス。
実施例７５：該接眼レンズは、画像プロジェクタからの光を受け取り、該光の少なくとも一部をユーザの眼に指向し、画像コンテンツをユーザの該眼に指向するように構成される、実施例７２－７４のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例７６：該接眼レンズは、ユーザの頭部上に装着されるように構成される、フレーム上に搭載される、実施例７２－７５のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例７７：該複数の回折特徴は、画像源からの光を受け取り、該光を、該基板の中に、その中で誘導されるように結合するように配置される、内部結合光学要素内に含まれる、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例７８：該複数の回折特徴は、該基板内で該基板から外に該頭部搭載型ディスプレイを装着しているユーザの眼へと誘導される、画像源からの光を受け取るように配置される、外部結合光学要素内に含まれる、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例７９：該材料の層は、ポリマーから成る、実施例１－４７のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例８０：該材料の層は、レジストから成る、実施例１－４７のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例８１：該材料の層は、エッチングマスクの少なくとも一部から成る、実施例１－４７のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例８２：該材料の層は、反射を低減させる、実施例１－４７のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例８３：複数の回折特徴は、回折格子を形成し、該回折格子は、ブレーズド格子である、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例８４：複数の回折特徴は、ブレーズド格子を提供するように、非対称である、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例８５：複数の回折特徴は、ブレーズド格子を提供するようにその上に非対称的に堆積される、材料を有する、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例８６：該基板は、第１および第２の側を含み、該基板の該第１の側のみが、回折格子を含む、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例８７：回折特徴は、１Ｄアレイ内に配列される、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例８８：回折特徴は、２Ｄアレイ内に配列される、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例８９：２Ｄアレイは、正方形アレイから成る、実施例８８に記載の光学デバイス。
実施例９０：該複数の回折特徴は、画像源からの光を受け取り、該光を、該基板の中に、その中で誘導されるように結合するように配置される、内部結合光学要素内に含まれる、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例９１：該複数の回折特徴は、該基板内で誘導される、画像源からの光を受け取り、該光を、外部結合光学要素に、該基板から外に結合されるように指向するように配置される、光分散光学要素内に含まれる、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例９２：該複数の回折特徴は、該基板内で誘導される、画像源からの光を受け取り、該光を該導波管内で外に拡散させ、ビームサイズまたはアイボックスサイズを増加させるように配置される、光分散光学要素内に含まれる、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例９３：該複数の回折特徴は、該基板内で誘導される、画像源からの光を受け取り、該光を該基板から外に結合するように配置される、外部結合光学要素内に含まれる、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例９４：該複数の回折特徴は、該基板内で誘導される、画像源からの光を受け取り、該光を少なくとも２つの方向において外に拡散させ、該光を該基板から外に結合するように配置される、組み合わせられた光分散／外部結合光学要素内に含まれる、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例９５：該複数の回折特徴は、該基板内で誘導される、画像源からの光を受け取り、該光を外に拡散させ、該光を該基板から外に該頭部搭載型ディスプレイを装着しているユーザの眼へと結合するように配置される、組み合わせられた瞳エクスパンダ－抽出器内に含まれる、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例９６：該複数の回折特徴は、光を優先的に少なくとも２つの方向に指向するように構成される、ブレーズド回折格子を備える、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例９７：該複数の回折特徴は、２つの方向にブレーズドされたブレーズド回折格子を備える、上記実施例のいずれかに記載の方法。
（実施例ＩＩ）
実施例１：光学デバイスであって、
可視光に対して透明である、２．０を上回る屈折率を有する材料から成る、基板であって、導波管を備える、基板と、
該基板内または上に形成される、複数の回折特徴と、
を備え、該回折特徴は、２次元（２Ｄ）アレイ内に配列され、２Ｄ回折格子を形成する、光学デバイス。
実施例２：該基板材料は、ニオブ酸リチウムまたは炭化ケイ素を含む、実施例１に記載の光学デバイス。
実施例３：該基板材料は、少なくとも２．１である、屈折率を有する、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例４：該基板材料は、少なくとも２．２である、屈折率を有する、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例５：該基板材料は、少なくとも２．３である、屈折率を有する、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例６：該材料の層は、１．８未満である、屈折率を有する、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例７：該回折特徴は、該基板と異なる材料から成る、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例８：該回折特徴は、空間によって分離され、該空間は、該基板材料の暴露領域を備える、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例９：該回折特徴は、空間によって分離され、該回折特徴間の該空間は、該材料の層によって被覆されない、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例１０：該回折特徴は、空間によって分離され、該回折特徴間の該空間は、該基板材料の暴露領域を備える、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例１１：該複数の回折特徴は、相互に対して側方に変位される、第１、第２、および第３の回折特徴を備え、該第２の回折特徴は、第１の回折特徴と第３の回折特徴との間に配置される、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例１２：該材料の層は、該第１、第２、および第３の回折特徴のそれぞれにわたって、異なる厚さを有する、実施例１１に記載の光学デバイス。
実施例１３：該第３の回折特徴にわたる該材料の層の厚さは、該第２の回折特徴にわたる該材料の層の厚さより高く、該第２の回折特徴にわたる該材料の層の厚さは、該第１の回折特徴にわたる該材料の層の厚さより高い、実施例１１または１２に記載の光学デバイス。
実施例１４：該材料の層は、該第１、第２、および第３の回折特徴にわたって、同一厚さを有する、実施例１１に記載の光学デバイス。
実施例１５：該第３の回折特徴の高さは、該第２の回折特徴の高さより高く、該第２の回折特徴の高さは、該第１の回折特徴の高さより高い、実施例１１－１４のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例１６：回折特徴の高さは、側方位置に伴って徐々に増加する、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例１７：該材料の層は、側方位置に伴って徐々に増加する、厚さを有する、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例１８：該基板の厚さは、段階的である、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例１９：該材料の層の厚さは、段階的である、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例２０：該基板の厚さは、側方位置に伴って徐々に増加する、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例２１：回折特徴の高さは、側方位置に伴って実質的に一定である、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例２２：該第１、第２、および第３の回折特徴の高さは、同一である、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例２３：該材料の層は、側方位置に伴って実質的に一定である、厚さを有する、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例２４：該材料の層は、該第１、第２、および第３の回折特徴にわたって、同一厚さを有する、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例２５：回折特徴のうちの少なくともいくつかは、傾きのある側壁を有する、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例２６：回折特徴のうちの少なくともいくつかは、台形断面を有する、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例２７：該導波管は、頭部搭載型ディスプレイのための接眼レンズ内に含まれる、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例２８：該導波管は、頭部搭載型ディスプレイのための接眼レンズ内の導波管のスタック内に含まれる、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例２９：該接眼レンズは、ユーザにユーザおよび頭部搭載型ディスプレイの正面の環境のビューを提供するために、透明である、実施例２７または２８に記載の光学デバイス。
実施例３０：該接眼レンズは、画像プロジェクタからの光を受け取り、該光の少なくとも一部をユーザの眼に指向し、画像コンテンツをユーザの該眼に指向するように構成される、実施例２７－２９のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例３１：該接眼レンズは、ユーザの頭部上に装着されるように構成される、フレーム上に搭載される、実施例２７－３０のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例３２：該複数の回折特徴は、画像源からの光を受け取り、該光を、該基板の中に、その中で誘導されるように結合するように配置される、内部結合光学要素内に含まれる、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例３３：該複数の回折特徴は、該基板内で誘導される、画像源からの光を受け取り、該光を該基板から外に該頭部搭載型ディスプレイを装着しているユーザの眼へと結合するように配置される、外部結合光学要素内に含まれる、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例３４：該複数の回折特徴は、第１、第２、および第３の回折特徴を備え、該第２の回折特徴は、第１の回折特徴と第３の回折特徴との間に配置される、実施例２７－３３のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例３５：該第３の回折特徴の高さは、該第２の回折特徴の高さより高く、該第２の回折特徴の高さは、該第１の回折特徴の高さより高い、実施例３５に記載の光学デバイス。
実施例３６：基板に対して配置され、光を基板の中に指向する、プロジェクタをさらに備え、該プロジェクタは、該第２の回折特徴より、該第１の回折特徴の近くに位置付けられる、実施例３４または３５に記載の光学デバイス。
実施例３７：回折特徴の高さは、側方位置に伴って徐々に増加する、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例３８：基板に対して配置され、光を基板の中に指向する、プロジェクタをさらに備え、該プロジェクタは、より高い高さを伴う、該回折特徴より、より低い高さを伴う、該回折特徴の近くに位置付けられる、実施例３７に記載の光学デバイス。
実施例３９：該第３の回折特徴にわたる該材料の層の厚さは、該第２の回折特徴にわたる該材料の層の厚さより高く、該第２の回折特徴にわたる該材料の層の厚さは、該第１の回折特徴にわたる該材料の層の厚さより高い、実施例３４－３８のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例４０：基板に対して配置され、光を基板の中に指向する、プロジェクタをさらに備え、該プロジェクタは、該第２の回折特徴より、該第１の回折特徴の近くに位置付けられる、実施例３９に記載の光学デバイス。
実施例４１：該材料の層は、側方位置に伴って徐々に増加する、厚さを有する、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例４２：基板に対して配置され、光を基板の中に指向する、プロジェクタをさらに備え、該プロジェクタは、該材料の層がより厚い、該回折特徴より、該材料の層がより薄い、該回折特徴の近くに位置付けられる、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例４３：該基板は、対向する第１および第２の側を備える、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例４４：該光学デバイスは、頭部搭載型ディスプレイ内に統合され、該第２の側は、該頭部搭載型ディスプレイが装着されると、該第１の側より、装着者の眼の近くに配置される、実施例４３に記載の光学デバイス。
実施例４５：該複数の回折特徴は、該基板の該第１の側上に配置される、実施例４３または４４に記載の光学デバイス。
実施例４６：該基板の第２の対向側上で該基板内または上に形成される、付加的な複数の回折特徴をさらに備える、実施例４３－４５のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例４７：該付加的な複数の回折特徴は、空間によって分離され、該光学デバイスは、付加的材料の層を該複数の付加的回折特徴にわたってさらに備える、実施例４６に記載の光学デバイス。
実施例４８：該２Ｄ回折格子は、ブレーズド格子を備える、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例４９：複数の回折特徴は、ブレーズド格子を提供するように、非対称である、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例５０：複数の回折特徴は、ブレーズド格子を提供するようにその上に非対称的に堆積される、材料を有する、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例５１：該基板は、第１および第２の側を含み、該基板の該第１の側のみが、回折格子を含む、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例５２：２Ｄアレイは、正方形アレイから成る、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例５３：回折特徴は、該基板内に形成される、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例５４：回折特徴は、該基板上に形成される、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例５５：該回折特徴は、該基板と異なる材料から成る、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例５６：該回折特徴は、レジストから成る、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例５７：該回折特徴は、フォトレジストから成る、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例５８：該回折特徴は、該基板のもの未満の屈折率を有する材料から成る、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例５９：エッチングマスクの該少なくとも一部は、回折特徴上に留まる、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例６０：該複数の回折特徴は、画像源からの光を受け取り、該光を、該基板の中に、その中で誘導されるように結合するように配置される、内部結合光学要素内に含まれる、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例６１：該複数の回折特徴は、該基板内で誘導される、画像源からの光を受け取り、該光を、外部結合光学要素に、該基板から外に結合されるように指向するように配置される、光分散光学要素内に含まれる、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例６２：該複数の回折特徴は、該基板内で誘導される、画像源からの光を受け取り、該光を該導波管内で外に拡散させ、ビームサイズまたはアイボックスサイズを増加させるように配置される、光分散光学要素内に含まれる、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例６３：該複数の回折特徴は、該基板内で誘導される、画像源からの光を受け取り、該光を該基板から外に結合するように配置される、外部結合光学要素内に含まれる、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例６４：該複数の回折特徴は、該基板内で誘導される、画像源からの光を受け取り、該光を少なくとも２つの方向において外に拡散させ、該光を該基板から外に結合するように配置される、組み合わせられた光分散／外部結合光学要素内に含まれる、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例６５：該複数の回折特徴は、該基板内で誘導される、画像源からの光を受け取り、該光を外に拡散させ、該光を該基板から外に結合するように配置される、組み合わせられた瞳エクスパンダ－抽出器内に含まれる、上記実施例のいずれかに記載の光学デバイス。
実施例６６：該２Ｄ回折格子は、光を優先的に少なくとも２つの方向に指向するように構成される、ブレーズド回折格子を備える、上記実施例のいずれかに記載の方法。
実施例６７：該２Ｄ回折格子は、２つの方向にブレーズドされたブレーズド回折格子を備える、上記実施例のいずれかに記載の方法。
前述の明細書では、本発明は、その具体的実施形態を参照して説明された。しかしながら、種々の修正および変更が、本発明のより広義の精神および範囲から逸脱することなく、そこに行われ得ることが明白となるであろう。本明細書および図面は、故に、限定的意味ではなく、例証的と見なされるべきである。
実際、本開示のシステムおよび方法はそれぞれ、いくつかの革新的側面を有し、そのうちのいかなるものも、本明細書に開示される望ましい属性に単独で関与しない、またはそのために要求されないことを理解されたい。上記に説明される種々の特徴およびプロセスは、相互に独立して使用されてもよい、または種々の方法で組み合わせられてもよい。全ての可能性な組み合わせおよび副次的組み合わせが、本開示の範囲内に該当することが意図される。
別個の実施形態の文脈において本明細書に説明されるある特徴はまた、単一の実施形態において組み合わせて実装されてもよい。逆に、単一の実施形態の文脈において説明される種々の特徴もまた、複数の実施形態において別個に、または任意の好適な副次的組み合わせで実装されてもよい。さらに、特徴は、ある組み合わせで作用するものとして上記に説明され、さらに、そのようなものとして最初に例示され得るが、例示的組み合わせからの１つ以上の特徴は、ある場合には、組み合わせから削除されてもよく、例示される組み合わせは、副次的組み合わせまたは副次的組み合わせの変形例を対象とし得る。いかなる単一の特徴または特徴群も、あらゆる実施形態に必要または必須ではない。
とりわけ、「～できる（ｃａｎ）」、「～し得る（ｃｏｕｌｄ）」、「～し得る（ｍｉｇｈｔ）」、「～し得る（ｍａｙ）」、「例えば（ｅ．ｇ．）」、および同等物等、本明細書で使用される条件付き用語は、別様に具体的に記載されない限り、または使用されるような文脈内で別様に理解されない限り、概して、ある実施形態が、ある特徴、要素、および／またはステップを含む一方、他の実施形態がそれらを含まないことを伝えることを意図していることを理解されたい。したがって、そのような条件付き用語は、概して、特徴、要素、および／またはステップが、１つ以上の実施形態のためにいかようにも要求されること、または１つ以上の実施形態が、著者の入力または促しの有無を問わず、これらの特徴、要素、および／またはステップが任意の特定の実施形態において含まれる、または実施されるものであるかどうかを決定するための論理を必然的に含むことを含意することを意図されない。用語「～を備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「～を含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「～を有する（ｈａｖｉｎｇ）」、および同等物は、同義語であり、非限定的方式で包括的に使用され、付加的要素、特徴、行為、動作等を除外しない。また、用語「または」は、例えば、要素のリストを接続するために使用されると、用語「または」が、リスト内の要素のうちの１つ、いくつか、または全てを意味するように、その包括的意味で使用される（かつその排他的意味で使用されない）。加えて、本願および添付される請求項で使用されるような冠詞「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、別様に規定されない限り、「１つ以上の」または「少なくとも１つ」を意味するように解釈されるべきである。同様に、動作は、特定の順序で図面に描写され得るが、これは、望ましい結果を達成するために、そのような動作が、示される特定の順序で、または連続的順序で実施される必要がない、または全ての図示される動作が実施される必要はないことを認識されたい。さらに、図面は、フローチャートの形態で１つ以上の例示的プロセスを図式的に描写し得る。しかしながら、描写されていない他の動作も、図式的に図示される例示的方法およびプロセス内に組み込まれてもよい。例えば、１つ以上の付加的動作が、図示される動作のうちのいずれかの前に、その後に、それと同時に、またはその間に実施されてもよい。加えて、動作は、他の実施形態では、再配列される、または再順序付けられてもよい。ある状況では、マルチタスクおよび並列処理が、有利であり得る。さらに、上記に説明される実施形態における種々のシステムコンポーネントの分離は、全ての実施形態においてそのような分離を要求するものとして理解されるべきではなく、説明されるプログラムコンポーネントおよびシステムは、概して、単一のソフトウェア製品にともに統合される、または複数のソフトウェア製品にパッケージ化され得ることを理解されたい。加えて、他の実施形態も、以下の実施例の範囲内である。ある場合には、実施例に列挙されるアクションは、異なる順序で実施され、依然として、望ましい結果を達成し得る。
故に、本開示は、本明細書に示される実装に限定されることを意図されず、本明細書に開示される本開示、原理、および新規の特徴と一致する最も広い範囲を与えられるものである。

Claims (22)

  1. 光学デバイスであって、
    可視光に対して透明である２．０を上回る屈折率を有する材料から成る基板であって、前記基板は、導波管を備える、基板と、
    前記基板内に形成される複数の回折特徴であって、前記複数の回折特徴は、ブレーズド格子を提供するように、非対称である、複数の回折特徴と、
    前記回折特徴にわたって配置される材料の層と
    を備える、光学デバイス。
  2. 光学デバイスであって、
    可視光に対して透明である２．０を上回る屈折率を有する材料から成る基板であって、前記基板は、導波管を備える、基板と、
    前記基板内に形成される複数の回折特徴と、
    前記回折特徴にわたって配置される材料の層と
    を備え、前記回折特徴は、空間によって分離され、前記回折特徴間の前記空間は、前記材料の層によって被覆されない、光学デバイス。
  3. 光学デバイスであって、
    可視光に対して透明である２．０を上回る屈折率を有する材料から成る基板であって、前記基板は、導波管を備え、前記基板の厚さは、段階的である、基板と、
    前記基板内に形成される複数の回折特徴と、
    前記回折特徴にわたって配置される材料の層と
    を備える、光学デバイス。
  4. 光学デバイスであって、
    可視光に対して透明である２．０を上回る屈折率を有する材料から成る基板であって、前記基板は、導波管を備える、基板と、
    前記基板内に形成される複数の回折特徴であって、前記複数の回折特徴は、ブレーズド格子を提供するようにその上に非対称的に堆積される材料を有する、複数の回折特徴と、
    前記回折特徴にわたって配置される材料の層と
    を備える、光学デバイス。
  5. 前記基板材料は、ニオブ酸リチウムまたは炭化ケイ素を含む、請求項１～４のいずれかに記載の光学デバイス。
  6. 前記基板材料は、少なくとも２．１である屈折率を有する、請求項１～５のいずれかに記載の光学デバイス。
  7. 前記材料の層は、１．８未満である屈折率を有する、請求項１～６のいずれかに記載の光学デバイス。
  8. 前記材料の層は、フォトレジストから成る、請求項１～７のいずれかに記載の光学デバイス。
  9. 前記回折特徴は、空間によって分離され、前記空間は、前記基板材料の暴露領域を備え、前記暴露領域は、他のいずれの層によっても被覆されていない、請求項１～８のいずれかに記載の光学デバイス。
  10. 前記複数の回折特徴は、相互に対して側方に変位される第１、第２、および第３の回折特徴を備え、前記第２の回折特徴は、前記第１の回折特徴と前記第３の回折特徴との間に配置される、請求項１～９のいずれかに記載の光学デバイス。
  11. 前記材料の層は、前記第１、第２、および第３の回折特徴のそれぞれにわたって、異なる厚さを有する、請求項１０に記載の光学デバイス。
  12. 前記第３の回折特徴にわたる前記材料の層の厚さは、前記第２の回折特徴にわたる前記材料の層の厚さより高く、前記第２の回折特徴にわたる前記材料の層の厚さは、前記第１の回折特徴にわたる前記材料の層の厚さより高い、請求項１０または１１に記載の光学デバイス。
  13. 前記材料の層は、前記第１、第２、および第３の回折特徴にわたって、同一厚さを有する、請求項１０に記載の光学デバイス。
  14. 前記材料の層の厚さは、段階的である、請求項１～１２のいずれかに記載の光学デバイス。
  15. 前記第３の回折特徴の高さは、前記第２の回折特徴の高さより高く、前記第２の回折特徴の高さは、前記第１の回折特徴の高さより高い、請求項１０～１４のいずれかに記載の光学デバイス。
  16. 前記導波管は、頭部搭載型ディスプレイのための接眼レンズ内に含まれる、請求項１～１５のいずれかに記載の光学デバイス。
  17. 前記導波管は、頭部搭載型ディスプレイのための接眼レンズ内の導波管のスタック内に含まれる、請求項１～１６のいずれかに記載の光学デバイス。
  18. 前記回折特徴は、１Ｄアレイ内に配列される、請求項１～１７のいずれかに記載の光学デバイス。
  19. 前記回折特徴は、２Ｄアレイ内に配列される、請求項１～１８のいずれかに記載の光学デバイス。
  20. 前記複数の回折特徴は、内部結合光学要素内に含まれ、前記内部結合光学要素は、画像源からの光を受け取り、前記光を、前記基板の中に、その中で誘導されるように結合するように配置される、請求項１～１９のいずれかに記載の光学デバイス。
  21. 前記複数の回折特徴は、光分散光学要素内に含まれ、前記光分散光学要素は、前記基板内で誘導される画像源からの光を受け取り、前記光を、外部結合光学要素に、前記基板から外に結合されるように指向するように配置される、請求項１～２０のいずれかに記載の光学デバイス。
  22. 前記複数の回折特徴は、外部結合光学要素内に含まれ、前記外部結合光学要素は、前記基板内で誘導される画像源からの光を受け取り、前記光を前記基板から外に結合するように配置される、請求項１～２１のいずれかに記載の光学デバイス。
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