TWI748051B - 光學層及組構光學層之壓印微影方法 - Google Patents

光學層及組構光學層之壓印微影方法 Download PDF

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Abstract

一種組構一光學層之壓印微影方法包含：以使得一組液滴不接觸一基板上所形成之一功能圖案之一方式將該組液滴沈積於該基板之一側頂上。該壓印微影方法進一步包含：使該組液滴固化以形成與該基板之該側相關聯之一間隔物層，且該間隔物層之一高度經選擇使得該間隔物層可在與該功能圖案間隔開之一位置處支撐毗鄰該基板且橫跨該組液滴之一表面。

Description

光學層及組構光學層之壓印微影方法
本發明係關於在壓印微影程序中組構光學層，且更特定而言，係關於經由一按需滴液式施配技術在一基板上形成間隔物。
奈米製作(例如，奈米壓印微影)可包含具有約100奈米或更小之特徵之極小結構之製作。其中奈米製作具有一顯著影響之一個應用係在對積體電路進行處理時。半導體處理業在增大基板之一每單位面積基板上所形成之電路之一數目之同時不斷地尋求更大生產良率。為此，奈米製作對於達成半導體處理業中之所要結果變得愈加重要。奈米製作在允許不斷減小基板上所形成之結構之最小特徵尺寸之同時提供更大程序控制。其中已採用奈米製作之其他發展領域包含生物技術、光學技術、機械系統及諸如此類。在某些實例中，奈米製作包含在經裝配以形成一光學裝置之基板上製作結構。
本發明涉及以下內容之一達成：在於基板上形成間隔物層方面之改良可增大一準確度及一精確度，且改良此等間隔物層之一機械完整性，同時減小與產生用於堆疊光學功能層之此等間隔物層相關聯之一成本及一複 雜性，以便在不影響包含經堆疊層之一裝置之一光學透明度之情況下清楚地看到外部世界物體。就此而言，所揭示壓印微影方法之各種態樣可以如下一方式產生基板上所形成之間隔物層：更準確地定位間隔物、利用期望平臺區來更精確地設定間隔物之大小、改良穿過包含經堆疊層之裝置之光之可見性，及與經由其他技術而產生之間隔物層相比，改良間隔物之一機械完整性。舉例而言，一可聚合高透射性物質(例如，在空氣中可見光之透射大於90%)可根據一經程式化按需滴液式映射方案作為液滴沿著一基板之一周邊邊緣準確地施配於與壓印一功能圖案處相同之一側上，而不接觸功能圖案且因此不妨礙功能圖案之一光學完整性。在其他實例中，一可聚合高透射性物質(例如，在空氣中可見光之透射大於90%)可作為液滴跨越與壓印一功能圖案之一側相對的一基板之一整側準確地施配，以產生所要光學效應或提供結構支撐。此等經施配液滴在固化(亦即，聚合)後係高透射性的。另外，部分地歸因於液滴之小大小，因此當按照預期查看裝置(例如，其中裝置接近於眼睛之近點(例如，25mm)而定位)時，液滴對於肉眼係不可見的。此外，可聚合物質之性質以及可聚合物質之一精確施配體積可產生跨越一基板之一區其高度變化低至5%之精確形成之間隔物。另外，此等間隔物呈一經固化狀態時之一彈性以防止沿著基板之內部區域發生彎曲或翹曲之一方式為間隔物提供足以支撐所鄰接及毗鄰基板之一機械完整性。
本發明之一項態樣之特徵為組構一光學層之一壓印微影方法。該壓印微影方法包含：以使得一組液滴不接觸基板上所形成之一功能圖案之一方式將該組液滴沈積於一基板之一側之頂上。該壓印微影方法進一步包含：使該組液滴固化以形成與該基板之該側相關聯之一間隔物層，且該間 隔物層之一高度經選擇使得該間隔物層可在與該功能圖案間隔開之一位置處支撐毗鄰該基板且橫跨該組液滴之一表面。
在某些實施例中，該組液滴中之每一液滴具有約1pL至約100pL之一體積。
在某些實施例中，該組液滴中之每一液滴皆係透明的。
在某些實施例中，該壓印微影方法進一步包含：產生一按需滴液式程式化方案。
在某些實施例中，該壓印微影方法進一步包含：提供一印刷網版。
在某些實施例中，該壓印微影方法進一步包含：在該基板上壓印該功能圖案。
在某些實施例中，將該組液滴沈積於該基板之該側頂上包含：將若干液滴體積之一可聚合物質施配於該基板之該側頂上。
在某些實施例中，該組液滴係一第一組液滴，且該壓印微影方法進一步包含：將該第一組液滴中之每一滴直接沈積於該基板之該側上，且使該第一組液滴直接固化於該基板之該側上。
在某些實施例中，該第一組液滴中之每一液滴具有約0.5μm至約20.0μm之一經固化高度。
在某些實施例中，該壓印微影方法進一步包含：在使該第一組液滴固化之後，將一第二組液滴沈積於該基板之該側頂上，使得該第二組液滴中之每一液滴分別直接施配於該第一組液滴之一液滴頂上，且使該第二組液滴直接固化於該第一組液滴頂上以增大該間隔物層之一高度。
在某些實施例中，該第一組液滴中之液滴之一第一數目等於該第二組液滴中之液滴之一第二數目，使得該間隔物層具有一均勻高度。
在某些實施例中，該第一組液滴中之液滴之一第一數目不等於該第二組液滴中之液滴之一第二數目，使得該間隔物層具有一可變高度。
在某些實施例中，該間隔物層具有一楔形形狀。
在某些實施例中，將該功能圖案壓印於該基板之該側上。
在某些實施例中，沿著該基板之該側之一內部區域而壓印該功能圖案，且該壓印微影方法進一步包含：沿著該基板之該側之一周邊邊緣而沈積該組液滴。
在某些實施例中，該基板之該側係該基板之一第一側，且將該功能圖案壓印於與該基板之該第一側相對的該基板之一第二側上。
在某些實施例中，該壓印微影方法進一步包含：跨越該基板之該第一側之一整體而沈積該組液滴。
在某些實施例中，該壓印微影方法進一步包含：在該組液滴處將該基板附接至毗鄰該基板之表面，使得該間隔物層在該基板與該表面之間形成一間隙。
在某些實施例中，該間隙提供一低折射率區域。
在某些實施例中，該低折射率區域包含具有為1之一折射率之空氣。
在某些實施例中，該方法進一步包含：用具有介於1.3至1.6之一範圍內之一折射率之一可聚合材料來填充該間隙。
在某些實施例中，該可聚合材料具有等於形成該間隔物層之該組經固化液滴之一折射率之一折射率。
本發明之另一態樣之特徵為一光學層，該光學層包含：一基板；一功能圖案，其形成於該基板上；及一組經固化液滴，其安置於該基板之一側上且與該功能圖案間隔開。該組經固化液滴形成與該基板之該側相關聯 之一間隔物層，且該間隔物層之一高度經選擇使得該間隔物層可在與該功能圖案間隔開之一位置處支撐毗鄰該基板且橫跨該組經固化液滴之一表面。
在某些實施例中，可藉由用預定義變化高度之滴來形成間隔物層而將一所定義曲率半徑賦予經堆疊光學層。具有變化高度之此等滴可藉由以下方式而形成：以不同體積施配相同材料之滴；施配不同材料之滴，使得個別滴之體積及表面張力定義滴之最終端部高度；及將相同材料或不同材料之滴施配於彼此頂上以達成高度之一所要變化。具有變化高度之此等滴亦可使用包含但不限於導電、對流及/或輻射滴體積蒸發方案之技術而形成，以選擇性地更改所施配滴之體積、表面張力及表面能量，以影響滴在固化後之高度。
在附圖及以下說明中陳述本發明之一或多項實施方案之細節。依據說明、圖式及申請專利範圍將明瞭本發明之其他特徵、態樣及優點。
100:壓印微影系統
101:基板
102:支撐總成
103:頂部表面
104:壓印總成/印刷系統
105:實例性經圖案化層/經圖案化層
106:流體施配器
107:殘餘層
108:機器人
109:突出部/毗鄰突出部
110:夾頭
111:凹部
112:空氣軸承
114:基底
116:撓性模板
118:滾子
120:滾子
122:滾子
124:體積
126:能量源
128:處理器
130:處理區域
200:光學層/實例性光學層/高折射率光學層/毗鄰光學層
202:基板/第一基板/毗鄰基板
204:功能圖案/鄰近功能圖案
206:間隔物層
208:上部側
212:間隔物/滴/經固化間隔物/毗鄰間隔物
214:下部側
216:周邊邊緣
218:內部區域
300:實例性間隔物/間隔物/滴
400:實例性間隔物/間隔物/滴
500:光學裝置
530:間隙
540:實例性光學層/光學層/高折射率光學層/毗鄰光學層/毗鄰基板
600:光學層/實例性光學層/毗鄰光學層/高折射率光學層
606:間隔物層
700:光學裝置
730:間隙
800:間隔物層
802:基板/毗鄰基板
850:第一組滴/滴/間隔物/沈積物
852:列
854:列
856:列
858:間隙
860:第二組滴/滴/間隔物/沈積物
862:間隔物
870:第三組滴/滴/間隔物/沈積物
872:間隔物
878:間隙
900:間隔物層
902:基板/毗鄰基板
912:間隔物/經固化間隔物/滴
930:間隙
940:網版
1000:間隔物層
1002:基板
1050:第一組物質沈積物/物質沈積物/滴/沈積物
1052:第一列
1054:第二列
1060:第二組物質沈積物/物質沈積物/滴/沈積物
1078:間隙
1082:間隔物/滴
圖1係一壓印微影系統之一圖式。
圖2係藉由圖1之壓印微影系統而形成之經圖案化層之圖式。
圖3係一光學層之一俯視圖。
圖4係圖3之光學層之一側視圖。
圖5係一間隔物之一側視圖之一SEM影像。
圖6係一間隔物之一側視圖之一SEM影像。
圖7係包含圖3之光學層之一光學裝置之一部分之一側視圖。
圖8係具有不同於圖3中所展示之光學層之組構之一組構之一光學層之一仰視圖。
圖9係圖8之光學層之一側視圖。
圖10係包含圖8之光學層之一光學裝置之一部分之一側視圖。
圖11係圖解說明用於經由一按需滴液式程式化方案而產生可變厚度之一間隔物層之一系列步驟之一圖式。
圖12係圖解說明用於經由一網版印刷程序而產生均勻厚度之一間隔物層之一系列步驟之一圖式。
圖13係經由一網版印刷程序而產生之可變厚度之一間隔物層之一俯視圖及一側視剖面圖。
圖14係用於在一壓印微影程序中組構一光學層之一實例性程序之一流程圖。
在各圖中，相似元件符號指示相似元件。
在某些實例中，圖式中所展示之圖解可未按比例繪製。
相關申請案交叉參考
本申請案主張於2017年2月1日提出申請之美國臨時申請案第62/453,249號之申請日期之權益。美國申請案第62/453,249號之內容以其全文引用方式併入本文中。
下文闡述一種用於組構一光學層之壓印微影程序。該壓印微影程序涉及在基板上形成間隔物層。此一程序可增大一準確度及一精確度且改良此等間隔物層之一機械完整性，同時減小與產生用於形成多層光學裝置之此等間隔物層相關聯之一成本及一複雜性。
圖1圖解說明可操作以在一基板101(例如，一晶圓)之一頂部表面103上形成一浮凸圖案之一壓印微影系統100。壓印微影系統100包含：一支 撐總成102，其支撐且運送基板101；一壓印總成104，其在基板101之頂部表面103上形成浮凸圖案；一流體施配器106，其將一可聚合物質沈積於基板101之頂部表面103上；及一機器人108，其將基板101放置於支撐總成102上。壓印微影系統100亦包含一或多個處理器128，該一或多個處理器可對記憶體中所儲存之一電腦可讀程式進行操作，且與支撐總成102、壓印總成104、流體施配器106及機器人108通信並經程式化以控制支撐總成102、壓印總成104、流體施配器106及機器人108。
基板101係通常由一或多種材料製成之一實質上平坦薄切片，該一或多種材料包含矽、二氧化矽、氧化鋁、藍寶石、鍺、砷化鎵(GaAs)、矽與鍺之一合金、磷化銦(InP)或其他實例性材料。基板101通常具有一實質上圓形或矩形形狀。基板101通常具有介於約50mm至約200mm(例如，約65mm、約150mm或約200mm)之一範圍內之一直徑或者介於約50mm至約200mm(例如，約65mm、約150mm或約200mm)之一範圍內之一長度及一寬度。基板101通常具有介於約0.2mm至約1.0mm之一範圍內之一厚度。基板101之厚度跨越基板101係實質上均勻的(例如，恆定的)。浮凸圖案作為可聚合物質中之一組結構特徵(例如，突出部及凹入部)而形成於基板101之頂部表面103上，如下文將較詳細論述。
支撐總成102包含：一夾頭110，其支撐且固定基板101；一空氣軸承112，其支撐夾頭110；及一基底114，其支撐空氣軸承112。基底114位於一固定位置中，而空氣軸承112可沿至多三個方向(例如，x、y及z方向)移動以將夾頭110運送(例如，在某些例項中，將基板101攜載)至機器人108、流體施配器106及壓印總成104且自機器人108、流體施配器106及壓印總成104運送夾頭110。在某些實施例中，夾頭110係一真空夾頭、一針 型夾頭、一槽型夾頭、一電磁夾頭或另一類型之夾頭。
仍參考圖1，壓印總成104包含一撓性模板116，該撓性模板具有定義浮凸圖案互補地形成於基板101之頂部表面103上之一原始圖案之一圖案化表面。因此，撓性模板116之圖案化表面包含結構特徵，諸如突出部及凹入部。壓印總成104亦包含各種直徑之多個滾子118、120、122，該等滾子旋轉以允許撓性模板116之一或多個部分在壓印微影系統100之一處理區域130內沿x方向移動，以致使撓性模板116之一選定部分沿著處理區域130與基板101對準(例如，疊加)。滾子118、120、122中之一或多者沿垂直方向(例如，z方向)可個別地或一起移動以使撓性模板116在壓印總成104之處理區域130中之一垂直位置變化。因此，撓性模板116可在處理區域130中下推於基板101上以在基板101頂上形成一印痕。滾子118、120、122之一配置及一數目可取決於壓印微影系統100之各種設計參數而變化。在某些實施例中，撓性模板116耦合至一真空夾頭、一針型夾頭、一槽型夾頭、一電磁夾頭或另一類型之夾頭(例如，由其支撐或固定)。
在壓印微影系統100之操作中，撓性模板116及基板101分別藉由滾子118、120、122及空氣軸承112而沿所要垂直及橫向位置對準。此定位定義撓性模板116與基板101之間的處理區域130內之一體積124。一旦可聚合物質藉由流體施配器106而沈積於基板101之頂部表面103上，且夾頭110(例如，其攜載基板101)隨後藉由空氣軸承112被移動至處理區域130，該體積124便可由可聚合物質填充。因此，撓性模板116及基板101之頂部表面103兩者可與壓印微影系統100之處理區域130中之可聚合物質接觸。實例性可聚合物質可由一或多種物質配製而成，諸如，丙烯酸異莰基酯、丙烯酸正己基酯、乙二醇二丙烯酸酯、2-羥基-2-甲基-1-苯基-丙- 1-酮、甲基丙烯酸(2-甲基-2-乙基-1,3-二氧戊環-4-基)酯、己二醇二丙烯酸酯、2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-(4-嗎啉基)-1-丙酮、二苯基(2,4,6-三甲基苯甲醯基)-氧化膦、2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮及各種表面活性劑。可藉由流體施配器106將可聚合物質沈積於基板101頂上之實例性技術包含滴施配、旋塗、浸塗、化學汽相沈積(CVD)、物理汽相沈積(PVD)、薄膜沈積、厚膜沈積及其他技術。在某些實例中，可聚合物質以多個液滴沈積於基板101頂上。
印刷系統104包含在處理區域130內朝向基板101頂上之可聚合物質而引導能量(例如，寬頻紫外線輻射)之一能量源126。自能量源126所發射之能量致使可聚合物質凝固及/或交聯，從而產生符合與處理區域130中之可聚合物質接觸的撓性模板116之部分之一形狀之一經圖案化層。
圖2圖解說明藉由壓印微影系統100而形成於基板101上之一實例性經圖案化層105。經圖案化層105包含一殘餘層107及多個特徵，該等特徵包含自殘餘層107延伸之突出部109以及藉由毗鄰突出部109及殘餘層107而形成之凹部111。
雖然壓印微影系統100闡述且圖解說明為一輥對板或板對輥系統，但亦可使用不同組構之壓印微影系統來產生實例性經圖案化層105及下文所論述之實例性圖案。此等壓印微影系統可具有一輥對輥或一板對板組構。
在某些實施例中，一基板(例如，壓印微影系統100之基板101)經處理(例如，在一側或兩側上被壓印，被供應有額外特徵(例如，間隔物組件)，及/或剪裁成形)以形成一多層光學裝置(例如，一可佩戴目鏡、一光學感測器或一光學膜，諸如一顯示器中所使用之光學膜)之一光學層。舉例而言，圖3及圖4分別圖解說明一光學層200之一俯視圖及一側視圖，該 光學層包含一基板202、壓印於基板202頂上之一功能圖案204及沈積於基板202頂上之一間隔物層206。基板202可自一較大基板(例如，基板101)雷射切割而成且作為根據上文關於基板101所闡述之各種材料配方由一或多種有機或無機材料製成之一透明或半透明塑膠(例如，一撓性材料)或玻璃(例如，一剛性材料)層而提供。基板202可具有約10mm至約150mm(例如，約50mm)之一長度、約10mm至約150mm(例如，約50mm)之一寬度及約0.1mm至約10.0mm(例如，約0.5mm)之一厚度。基板202具有介於約1.6至約1.9之一範圍內之一相對高折射率及介於約80%至約95%之一範圍內之一透射率。
功能圖案204壓印於基板202之一上部側208頂上且相對於基板202之一周邊邊緣216沿著一內部區域218而定位。功能圖案204係由提供光學層200之一基本工作功能性之多個繞射光柵形成之一波導圖案。繞射光柵具有介於約10nm至約500nm之一範圍內之尺寸。該等繞射光柵經組構以投射波長介於一特定範圍內之光且將一虛擬影像聚焦於一特定深度平面處。經聚焦光連同投射穿過接近光學層之經聚焦光一起在一或多個深度平面上方形成一多色彩虛擬影像。所投射光可係波長介於約560nm至約640nm之一範圍內之紅色光、波長介於約490nm至約570nm之一範圍內之綠色光或波長介於約390nm至約470nm之一範圍內之藍色光。繞射光柵可包含一起提供所要光學效應之突出部與凹部(例如，諸如，突出部109與凹部111)之多個組合及配置。繞射光柵包含耦入式(in-coupling)光柵且形成一正交光瞳擴展器區域及一出射光瞳擴展器區域。功能圖案204可具有約10mm至約150mm之一總長度及約10mm至約150mm之一總寬度。
間隔物層206係在已將功能圖案204壓印於基板202之上部側208頂上 之後根據一按需滴液式映射方案已施配於基板202之上部側208頂上之一層。舉例而言，間隔物層206可根據記憶體中所儲存之一按需滴液式映射方案利用如由壓印微影系統100之處理器128所控制之流體施配器106而沈積於基板202頂上。在某些實施方案中，間隔物212經由此等技術之施配對於肉眼幾乎不可見。間隔物層206沿著基板之周邊邊緣216而安置且環繞功能圖案204，以便不妨礙功能圖案204之一光學效能。間隔物層206包含經大小設定(例如，在高度方面)以在光學層200與一毗鄰光學層之間產生一間隙(例如，一空氣層)之多個間隔物212，當光學層200與毗鄰光學層彼此黏合時，兩個光學層一起形成一多層堆疊光學裝置之一部分，如下文關於圖7及圖10將更詳細論述。間隔物212沿著周邊邊緣216而配置以為基板202且為與間隔物212接觸之一毗鄰光學層提供結構支撐。
間隔物212係作為散開以達成一大體半球形形狀(例如，一圓頂形狀)之一可聚合物質之一滴或作為一系列多個滴(例如，至多約5滴)而施配於基板202頂上。因此，間隔物212具有為大體圓形或橢圓形之一xy剖面形狀。除上文關於壓印微影系統100所論述之各種可聚合物質之外，用於產生間隔物212之實例性可聚合物質亦包含丙烯酸脂及環氧樹脂。此等可聚合物質可在存在加熱之情況下、在暴露於一溶劑後或使用其他技術而重新加工，使得間隔物212可與基板202分層，使得若需要，則光學層200可被移除、替換或重新對準。
間隔物212係透明的或半透明的，且佔據基板202上之極小面積。舉例而言，間隔物212可具有介於約5μm至約1000μm之一範圍內之一最大直徑或寬度(例如，在與基板202接觸之一間隔物212之一基底處)及介於約0.5μm至約100.0μm之一範圍內之一高度。在某些實例中，間隔物212可 根據本文中所揭示之實施方案以一良好精確度產生，使得跨越基板202而定位之間隔物212之高度具有低至5%之一變化。每一間隔物212可經定位距另一毗鄰間隔物212或距功能圖案204約5μm至約50,000μm。在某些實施例中，間隔物212(例如，在一經固化狀態中)具有大於1GPa(例如，介於約0.1GPa至約5.0GPa之一範圍內)之一彈性模數。
如上文所論述，一間隔物212可由施配於彼此頂上之一系列多個滴形成。舉例而言，圖5係由連續固化之兩個經施配滴形成之一實例性間隔物300之一側視圖之一掃描電子顯微鏡(SEM)影像。每一滴具有約1pL至約100pL(例如，約5pL)之一施配體積。形成滴之可聚合物質可具有介於約0.5cP至約500.0cP之一範圍內之一黏度。具有一相對低黏度之一物質將產生在接觸基板202後往往散開以形成具有一期望接觸角之一橢圓體半球形形狀(例如，具有大於一高度之一寬度)之滴，如圖5中所展示。舉例而言，間隔物300具有約35.1°之一接觸角。另外，可使用觸變性或剪切稀化之較高黏度流體來產生本文中所闡述之間隔物。此等流體在將一力施加於其(例如，經由一流體施配器中之一壓電元件)時具有減小之黏度，但一旦與一基板接觸，便不移動。在其他實例中，具有一相對高表面張力之一物質在接觸一相對低表面能量之一基板202後將僅最低限度地散開，且因此在基板202頂上形成通常更具半球形形狀及一相對高接觸角之滴。另一方面，具有一相對低表面張力之一物質在接觸具有一相對高表面能量之一基板202後將更廣範地散開，且因此在基板202頂上形成通常更具橢圓體半球形形狀及一相對低接觸角之滴。
為形成間隔物300，可施配一第一滴且允許該第一滴固化。取決於一輻照度能量及材料之一光反應性或穩定性，一固化週期可持續約1s至約 100s。取決於可聚合物質之一黏度(例如，取決於滴在接觸基板202後散開之一程度)，第一單個經施配滴散開以形成半球形形狀且具有約0.5μm至約20.0μm(例如，約3.0μm)之一高度(例如，一經固化高度)及約5μm至約200μm(例如，約50μm)之一寬度(例如，一經固化寬度)。一旦第一滴已固化，便可將一第二滴施配於第一滴頂上且允許該第二滴固化。在接觸第一滴後，第二滴跨越第一滴之表面而散開，藉此將間隔物300之高度增大至約1.0μm至約40.0μm(例如，約16.7μm)且將間隔物300之寬度增大至約10.0μm至約400.0μm(例如，約90.6μm)。一般而言，每一循序沈積之滴可使一半球形間隔物之高度增大約0.5μm至約20.0μm且使一半球形間隔物之寬度增大約5μm至約200μm。通常，當滴施配於一基板頂上之一接觸角增大時，一間隔物之一形狀變得更具球形及不太具半球形。相反地，當滴施配於基板頂上之接觸角減小時，間隔物之形狀變得更具半球形及不太具球形。
圖6係由連續固化之五個經施配滴形成之一實例性間隔物400之一側視圖之一SEM影像。間隔物400可如上文關於間隔物300所闡述而產生。較大數目個滴提供與間隔物300之曲率半徑相比具有不同曲率半徑的間隔物400之橢圓體半球形形狀輪廓。舉例而言，在某些例項中，間隔物400包含具有低於間隔物400之一下部部分之一曲率半徑之一曲率半徑之一上部部分。
間隔物400具有約1μm至約100μm(例如，約28μm)之一高度及約10μm至約1000μm(例如，約125μm)之一寬度。
圖7圖解說明包含多個光學層之一光學裝置500(例如，一可佩戴目鏡)之一部分之一側視圖，該多個光學層包含實例性光學層200中之兩者以 及一實例性光學層540，實例性光學層540包含基板202及功能圖案204。光學裝置500亦包含未展示之額外光學層。光學裝置500藉由將光學層200、540彼此對準及利用施配於間隔物層206之間隔物212頂上之黏合劑滴將光學層200、540彼此黏合而形成。在某些實施例中，另一選擇為或另外，毗鄰光學層200、540利用施配於經固化間隔物212頂上之未固化或部分固化之滴而彼此黏合。此等未固化或部分固化之滴可充當一旦固化便牢固地結合毗鄰光學層200、540之黏結劑。未固化或部分固化之滴可具有形成間隔物212之相同物質。除黏合劑及/或未固化或部分固化之滴之外，光學層200、540隨後利用一密封件(例如，一周邊或邊緣密封件)進一步彼此黏合，該密封件充當光學層200、540之所有周邊邊緣216結合至之一附接機構。光學裝置500可包含光學層200中之多者及其他光學層，且總共可包含3至20個光學層。
光學裝置500之每一間隔物層206形成定義毗鄰光學層200、540之間的一空氣層之一間隙530。間隔物層206所定義之空氣層具有介於約1.0至約1.2之一範圍內之一低折射率。低折射率空氣層與高折射率光學層200、540交替會增強3D視覺效果且減小或消除毗鄰光學層200、540之間的光之耦合。藉由一間隔物層206之間隔物212之配置而形成之支撐結構以防止或減小若光學層200、540經由一不同技術(諸如，在內部部分內或沿著基板202之周邊邊緣216施配膠滴)而黏合則否則可能發生的基板202之翹曲之一方式支撐間隔物212附接至之基板202及毗鄰基板202。
間隔物層及/或功能圖案之其他配置係可能的。舉例而言，圖8及圖9分別圖解說明一光學層600之一仰視圖及一側視圖，該光學層包含光學層200之基板202及功能圖案204以及一間隔物層606。功能圖案204壓印於基 板202之上部層208上，如在光學層200中。間隔物層606在構造及功能上實質上類似於間隔物層206，惟間隔物層606沈積於基板202之一下部側214上，且間隔物層606之間隔物212之一配置沿著基板202之周邊邊緣216以及跨越基板202之內部區域218延伸。在已將功能圖案204壓印於基板之上部側208頂上之後，將間隔物層606施配於基板之下部側214頂上。由於間隔物層606及功能圖案204安置於基板202之不同側(例如，相對側)上，因此間隔物層606不妨礙功能圖案204之一光學效能。
雖然光學層200、600已闡述及圖解說明為在基板202之一側上包含一間隔物層206、606，但在某些實例中，一間隔物層可形成於一基板之兩側上。舉例而言，一光學層可包含基板202、施配於基板202之上部側208上之間隔物層206及施配於基板202之下部側214上之間隔物層306。
雖然光學層200、600已闡述及圖解說明為包含不接觸功能圖案204之間隔物層，但在某些實例中，一間隔物層可直接形成於一功能圖案頂上以產生特定光學效應，諸如以增強經繞射光之相長干擾及減輕經繞射光之相消干擾。
圖10圖解說明包含多個光學層之一光學裝置700(例如，一可佩戴目鏡)之一部分之一側視圖，該多個光學層包含實例性光學層600中之兩者以及光學裝置500之實例性光學層540。光學裝置700亦包含未展示之額外光學層。光學裝置700藉由以下方式而形成：將光學層600、540彼此對準，利用施配於間隔物層606之間隔物212頂上之黏合劑滴或者另一選擇為或另外利用施配於經固化間隔物212頂上之未固化或部分固化之滴將光學層600、540彼此黏合，及進一步將光學層附接至一周邊或邊緣密封件，如上文關於光學裝置500所論述。光學裝置700可包含光學層600中之多者及 其他光學層，且總共可包含3至20個光學層。
光學裝置700之每一間隔物層606形成定義毗鄰光學層600、540之間的一空氣層之一間隙730。間隔物層606所定義之空氣層具有介於約1.0至約1.2之一範圍內之一低折射率。低折射率空氣層與高折射率光學層600、540交替會增強3D視覺效果且減小或消除毗鄰光學層600、540之間的光之耦合。藉由一間隔物層606之間隔物212之配置而形成之支撐結構以防止或減小若光學層600、540經由一不同技術(諸如，在內部部分內或沿著基板202之周邊邊緣216施配膠滴)而黏合則否則可能發生的基板202之翹曲之一方式支撐其上壓印間隔物212之基板202及毗鄰基板202。
在圖10之實例性中，配置於一第一基板202之一側上之間隔物212(例如，呈一經固化狀態之間隔物層606)可接觸壓印於一毗鄰基板540之一側上之一功能圖案204，而不妨礙毗鄰基板540之一光學效能。在某些實例中，此一組構經選擇以實現鄰近功能圖案204之一或多個意向所要光學效應，諸如以增強經繞射光之相長干擾及減輕經繞射光之相消干擾。此等光學效應可相對於壓印於毗鄰基板上且與間隔物層606接觸之功能圖案204或相對於壓印於與其上安置間隔物層606相對的基板202之一側上之功能圖案204而產生或增強。
在某些實施例中，可藉由用預定義變化高度之滴來形成間隔物層而將一所定義曲率半徑賦予經堆疊光學層。具有變化高度之此等滴可藉由以下方式而形成：以不同體積施配相同材料之滴；施配不同材料之滴，使得個別滴之體積及表面張力定義滴之最終端部高度；及將相同材料或不同材料之滴施配於彼此頂上以達成高度之一所要變化。具有變化高度之此等滴亦可使用包含但不限於導電、對流及/或輻射滴體積蒸發方案之技術而形 成，以選擇性地更改所施配滴之體積、表面張力及表面能量，以影響滴在固化後之高度。
在某些實施例中，可變高度之間隔物可形成於一基板上以使由跨越一基板之一側之間隔物所定義之一間隙之一厚度變化，使得間隔物層具有一非對稱形狀(例如，一楔形形狀、一新月形形狀等)。此一可變間隙厚度在其中一光學堆疊中之鄰近層充當外部光反射器之情景中可係合意的。為減小一使用者之視域中之不希望經反射影像，可需要改變一間隙厚度及因此此等反射層之一反射平面。舉例而言，圖11圖解說明描繪用於產生一可變厚度之一間隔物層800(例如，具有一楔形形狀之一間隔物層)之一系列步驟之俯視圖及對應側視剖面圖。
在用於產生間隔物層800之一第一步驟(a)中，根據一按需滴液式映射方案將一第一組滴850施配於一基板802頂上且允許該第一組滴固化。第一組滴850配置成具有三個單獨滴850之三列852、854、856且在毗鄰基板802之間定義均勻厚度之一間隙858。間隙858可具有約0.5μm至約100.0μm(例如，約20.0μm)之一厚度。在用於產生間隔物層800之下一步驟(b)中，將一第二組滴860施配於基板802頂上且允許該第二組滴固化。第二組滴860分別沈積於配置成列854、856之滴850頂上。因此，如與滴850相比，間隔物862(由滴850及滴860形成)具有一更大高度及一更大寬度。在用於產生間隔物層800之下一步驟(c)中，將一第三組滴870施配於基板802頂上且允許該第三組滴固化。第三組滴870分別沈積於配置成列856之滴860頂上以在毗鄰基板802之間產生可變厚度之一間隙878(例如，形成具有一顯著楔形形狀之一間隙)。因此，如與滴860相比，間隔物872(由滴850、滴860及滴870形成)具有一更大高度及一更大寬度。間隙878可具有 等於間隙858之厚度之一最小厚度(例如，由滴850定義)。間隙878可具有約1μm至約100μm(例如，約40μm)之一最大厚度(例如，由滴860及滴850頂上之滴870定義)。
在某些實施例中，間隔物層可經由除按需滴液式施配之外的技術而形成。舉例而言，圖12圖解說明描繪用於經由一網版印刷技術而產生一間隔物層900之一系列步驟之俯視圖及對應側視剖面圖。在用於產生間隔物層900之一第一步驟(a)中，將一網版940定位於一基板902上方且與基板902對準(例如，中心對準或以其他方式對準)。網版940定義形成具有四個不同形狀(例如，一個圓及三個不同四邊形)之一圖案之四個切口。網版940可定位於基板902上方約0.05mm至約10.00mm(例如，約0.50mm)處。在用於產生間隔物層900之下一步驟(b)中，跨越網版940之一頂部表面而沈積一可聚合物質，使得可聚合物質根據網版940之圖案而通過開口且沈積於基板902頂上以形成間隔物912。在用於產生間隔物層900之下一步驟(c)中，遠離基板902而移動網版940以將所沈積物質暴露於一能量源(例如，能量源126)以使間隔物912固化。經固化間隔物912形成間隔物層900，其定義兩個毗鄰基板902之間的一間隙930。以使得可聚合物質不直接沈積於安置於基板902上之一功能圖案頂上之一方式可定位網版940中之切口且可將網版940與基板902對準。
在另一實例中，圖13圖解說明經由一網版印刷程序而產生之一可變厚度(例如，具有一楔形形狀)之一間隔物層1000之一俯視圖及一對應側視剖面圖。間隔物層1000由通過一網版(未展示)之一第一組物質沈積物1050及一第二組物質沈積物1060形成於一基板1002頂上。第一組物質沈積物1050配置成每列兩個物質沈積物1050之一第一列1052及一第二列1054。 允許第一組物質沈積物1050在第二組物質沈積物1060被施加至基板1002之前固化。第二組物質沈積物1060配置於第二列1054中、在物質沈積物1050頂上，藉此形成各自包含一物質沈積物1050及一物質沈積物1060之間隔物1082。間隔物1082比配置成第一列1052之第一組物質沈積物1050高，使得間隔物層1000定義可變厚度之一間隙1078。沈積物1050及間隔物1082可不覆蓋安置於基板1002上之一功能圖案。
圖14顯示用於在一壓印微影程序中組構一光學層(例如，光學層200、600)之一實例性程序1100之一流程圖。一組液滴(例如，呈一未固化狀態之間隔物或滴212、300、400、850、860、870、912、1012、1082)以使得該組液滴不接觸基板(1102)上所形成之一功能圖案(例如，功能圖案204)之一方式沈積於一基板(例如，基板202、802、902、1002)之一側(例如，上部側208或下部側214)頂上。在某些實例中，該組液滴中之每一液滴具有約1pL至約100pL之一體積。在某些實施例中，該程序進一步包含：產生一按需滴液式程式化方案。在某些實例中，該程序進一步包含：提供一印刷網版(例如，網版940或用於產生間隔物層1000之網版)。在某些實施例中，該程序進一步包含：在基板上壓印功能圖案。
該組液滴經固化以形成與基板之該側相關聯之一間隔物層(例如，間隔物層206、606、800、900、1000)，且該間隔物層之一高度經選擇使得間隔物層可在與功能圖案間隔開之一位置處支撐毗鄰基板且橫跨該組液滴之一表面(例如，一基板202、802、902、1002或一光學層540之一表面)。在某些實施例中，將該組液滴沈積於該基板之該側頂上包含：將若干液滴體積之一可聚合物質施配於該基板之該側頂上。在某些實例中，該組液滴具有一第一數量級(例如，一微米尺度)之一經固化高度。在某些實 例中，功能圖案具有一第二數量級(例如，一奈米尺度)之一高度。
在某些實例中，該組液滴係一第一組液滴(例如，滴或沈積物850、1050)，且該程序進一步包含：將該第一組液滴中之每一滴直接沈積於基板之該側上，且使第一組液滴直接固化於基板之該側上。在某些實例中，該第一組液滴中之每一液滴具有約0.5μm至約20.0μm之一經固化高度。在某些實施例中，在第一組液滴固化之後，該程序進一步包含：將一第二組液滴(例如，滴或沈積物860、870、1060)沈積於基板之該側頂上，使得該第二組液滴中之每一液滴分別直接施配於第一組液滴之一液滴頂上，且使第二組液滴直接固化於第一組液滴頂上以增大間隔物層(例如，間隔物層800、1000)之一高度。在某些實例中，第一組液滴中之液滴之一第一數目等於第二組液滴中之液滴之一第二數目，使得間隔物層(例如，間隔物層206、606、900)具有一均勻高度(例如，厚度)。在某些實例中，第一組液滴中之液滴之一第一數目不等於第二組液滴中之液滴之一第二數目，使得間隔物層(例如，間隔物層800、1000)具有一可變高度(例如，厚度)。舉例而言，可變厚度之一間隔物層可具有一楔形形狀。
在某些實施例中，將功能圖案壓印於基板之該側(例如，上部側208)上。在某些實施例中，沿著基板之該側之一內部區域(例如，內部區域218)而壓印功能圖案，且該程序進一步包含：沿著基板之該側之一周邊邊緣(例如，周邊邊緣216)沈積該組液滴。在某些實施例中，基板之該側(例如，下部側214)係基板之一第一側，且將功能圖案壓印於與基板之第一側相對的基板之一第二側上。在某些實施例中，該程序進一步包含：跨越基板之第一側之一整體而沈積該組液滴。
在某些實施例中，該程序進一步包含：在該組液滴處將基板附接至 毗鄰基板之表面，使得間隔物層在基板與表面之間形成一間隙(例如，間隙530、730、858、878、930、1030)。在某些實例中，該間隙提供一低折射率區域。在某些實例中，低折射率區域係具有為1之一折射率之空氣。
有利地，程序1100可用於以如下一方式在一基板上產生一間隔物層：更準確地定位間隔物、更精確地設定間隔物之大小，及如與經由其他技術(諸如，使用一管或一噴嘴來施加聚合物材料之一連續漿體)而產生之間隔物層相比，改良間隔物之一機械完整性。舉例而言，一可聚合物質可根據一經程式化按需滴液式映射方案作為液滴沿著一基板之一周邊邊緣準確地施配於與壓印一功能圖案處相同之一側上，而不接觸功能圖案且因此不妨礙功能圖案之一光學完整性。在其他實例中，一可聚合物質可作為液滴跨越與壓印一功能圖案之一側相對的一基板之一整側準確地施配，以產生所要光學效應或提供結構支撐。此外，可聚合物質之性質以及可聚合物質之一精確施配體積可產生跨越一基板之一區其高度變化低至5%之精確形成之間隔物。此允許對間隙厚度之精確控制。此外，由於滴對滴堆疊，因此間隙厚度可根據需要而改變或經定製以產生非均勻厚度之一間隙。另外，此等間隔物呈一經固化狀態時之一彈性以防止沿著基板之內部區域發生彎曲或翹曲之一方式為間隔物提供足以支撐所鄰接及毗鄰基板之一機械完整性。
雖然上文所論述之間隔物層及光學裝置已闡述及圖解說明為定義用空氣填充之一間隙，但在某些實施例中，以其他方式在構造及功能上類似於上文所論述之間隔物層或光學裝置中之任一者的一間隔物層或一光學裝置可定義用一可聚合材料填充之一間隙。在某些實施例中，可聚合材料具有介於1.3至1.6之一範圍內之一折射率。在某些實施例中，可聚合材料具有等於形成間隔物層之該組經固化液滴之一折射率之一折射率。
雖然出於圖解目的已闡述若干實施例，但前述說明並非意欲限制本發明之範疇，本發明之範疇係由隨附申請專利範圍之範疇定義。在以下申請專利範圍之範疇內存在且將存在其他實例、修改及組合。
200:光學層/實例性光學層/高折射率光學層/毗鄰光學層
500:光學裝置
530:間隙
540:實例性光學層/光學層/高折射率光學層/毗鄰光學層/毗鄰基板

Claims (36)

  1. 一種組構一光學層之壓印微影方法，該壓印微影方法包括：以使得一第一組液滴不接觸一基板上所形成之一功能圖案之一方式將該第一組液滴沈積於該基板之一側頂上；使該第一組液滴固化以形成與該基板之該側相關聯之一間隔物層之一第一部分；在固化該第一組液滴之後，將一第二組液滴沈積於該基板之該側頂上，使得該第二組液滴中之每一液滴分別直接施配於該第一組液滴中之一液滴頂上；使該第二組液滴直接固化於該第一組液滴頂上以形成該間隔物層之一第二部分，該第二部分增大該間隔物層之一高度使得該間隔物層可在與該功能圖案間隔開之一位置處支撐毗鄰該基板且橫跨該第一及第二組液滴之一表面，其中該第一組液滴中之液滴之一第一數目不等於該第二組液滴中之液滴之一第二數目，使得該間隔物層的該高度為可變。
  2. 如請求項1之壓印微影方法，其中該第一及第二組液滴中之每一液滴具有約1pL至約100pL之一體積。
  3. 如請求項1之壓印微影方法，其進一步包括：產生一按需滴液式程式化方案，其中該第一組液滴根據該按需滴液式程式化方案施配於該基板之該側頂上。
  4. 如請求項1之壓印微影方法，其進一步包括：在施配該第一組液滴前提供具有多個切口之一印刷網版在該基板上方且與該基板對準，其中該第一組液滴施配於該印刷網版上並通過該印刷網版之該等切口，從而施配於該基板之該側頂上，並且在該第一組液滴固化後將該印刷網版移除。
  5. 如請求項1之壓印微影方法，其進一步包括：在該基板上壓印該功能圖案。
  6. 如請求項1之壓印微影方法，其中將該第一及第二組液滴沈積於該基板之該側頂上包括：將若干液滴體積之一可聚合物質施配於該基板之該側頂上。
  7. 如請求項1之壓印微影方法，進一步包括：將該第一組液滴中之每一液滴直接沈積於該基板之該側上；及使該第一組液滴直接固化於該基板之該側上。
  8. 如請求項7之壓印微影方法，其中該第一組液滴中之每一液滴具有約0.5μm至約20.0μm之一經固化高度。
  9. 如請求項1之壓印微影方法，其中該間隔物層具有一楔形形狀。
  10. 如請求項1之壓印微影方法，其中將該功能圖案壓印於該基板之該側 上。
  11. 如請求項10之壓印微影方法，其中沿著該基板之該側之一內部區域而壓印該功能圖案，該壓印微影方法進一步包括：沿著該基板之該側之一周邊邊緣而沈積該第一及第二組液滴。
  12. 如請求項1之壓印微影方法，其中該基板之該側係該基板之一第一側，且其中在與該基板之該第一側相對的該基板之一第二側上壓印該功能圖案。
  13. 如請求項12之壓印微影方法，其進一步包括：跨越該基板之該第一側之一整體而沈積該第一及第二組液滴。
  14. 如請求項1之壓印微影方法，其進一步包括：在該第二組液滴處將該基板附接至毗鄰該基板之該表面，使得該間隔物層在該基板與該表面之間形成一間隙。
  15. 如請求項14之壓印微影方法，其中該間隙提供包括具有折射率為1之空氣之一區域。
  16. 如請求項14之壓印微影方法，其進一步包括：用具有介於1.3至1.6之一範圍內之一折射率之一可聚合材料填充該間隙。
  17. 如請求項1之壓印微影方法，其中該可聚合物質可具有介於約0.5cP至約500.0cP之一範圍內之一黏度，使得分別沈積於該第一組液滴頂上之該第二組液滴具有一形狀，該形狀為橢圓體半球形形狀。
  18. 如請求項1之壓印微影方法，其中該間隔物層具有一新月形形狀。
  19. 一種光學層，其包括：一基板；一功能圖案，其形成於該基板上；及一組間隔物，其安置於該基板之一側上且與該功能圖案間隔開，其中該組間隔物形成與該基板之該側相關聯之一間隔物層，且該間隔物層之一高度經選擇使得該間隔物層可在與該功能圖案間隔開之一位置處支撐毗鄰該基板且橫跨該組經固化液滴之一表面，其中該組間隔物包括：一第一組經固化液滴；以及一第二組經固化液滴沈積於該第一組經固化液滴頂上，使得該第二組液滴中之每一液滴分別由該第一組液滴中之一液滴頂上直接支撐，並且其中該第一組經固化液滴中之液滴之一第一數目不等於該第二組經固化液滴中之液滴之一第二數目，使得該間隔物層的該高度為可變。
  20. 一種組構一光學層之壓印微影方法，該壓印微影方法包括： 以使得一組液滴接觸一基板但不接觸該基板上所形成之一功能圖案之一方式將該組液滴沿該基板之一側沈積於該基板之上；及使該組液滴固化以形成與該基板之該側相關聯之一間隔物層，且該間隔物層之一高度經選擇使得該間隔物層可在與該功能圖案間隔開之一位置處支撐毗鄰該基板且橫跨該組液滴之一表面，其中該組液滴係一第一組液滴，該壓印微影方法進一步包括：將該第一組液滴中之每一滴直接沈積於該基板之該側上；使該第一組液滴直接固化於該基板之該側上；將一第二組液滴沈積於該基板之該側頂上，使得該第二組液滴中之每一液滴分別直接施配於該第一組液滴中之一液滴頂上；及使該第二組液滴直接固化於該第一組液滴頂上以增大該間隔物層之一高度，其中該第一組液滴中之液滴之一第一數目不等於該第二組液滴中之液滴之一第二數目，使得該間隔物層具有一可變高度。
  21. 如請求項20之壓印微影方法，其中該組液滴中之每一液滴具有約1pL至約100pL之一體積。
  22. 如請求項20之壓印微影方法，其進一步包括：產生一按需滴液式程式化方案，其中該組液滴根據該按需滴液式程式化方案施配於該基板之上。
  23. 如請求項20之壓印微影方法，其進一步包括：在施配該組液滴前提 供具有多個切口之一印刷網版在該基板上方且與該基板對準，其中該組液滴施配於該印刷網版上並通過該印刷網版之該等切口，從而施配於該基板之上，並且在該組液滴固化後將該印刷網版移除。
  24. 如請求項20之壓印微影方法，其進一步包括：在該基板上壓印該功能圖案。
  25. 如請求項20之壓印微影方法，其中將該組液滴沈積於該基板之該側頂上包括：將若干液滴體積之一可聚合物質施配於該基板之該側頂上。
  26. 如請求項20之壓印微影方法，其中該第一組液滴中之每一液滴具有約0.5μm至約20.0μm之一經固化高度。
  27. 如請求項20之壓印微影方法，其中該間隔物層具有一楔形形狀。
  28. 如請求項20之壓印微影方法，其中將該功能圖案壓印於該基板之該側上。
  29. 如請求項28之壓印微影方法，其中沿著該基板之該側之一內部區域而壓印該功能圖案，該壓印微影方法進一步包括：沿著該基板之該側之一周邊邊緣而沈積該組液滴。
  30. 如請求項20之壓印微影方法，其中該基板之該側係該基板之一第一 側，且其中在與該基板之該第一側相對的該基板之一第二側上壓印該功能圖案。
  31. 如請求項30之壓印微影方法，其進一步包括：跨越該基板之該第一側之一整體而沈積該組液滴。
  32. 如請求項20之壓印微影方法，其進一步包括：在該組液滴處將該基板附接至毗鄰該基板之該表面，使得該間隔物層在該基板與該表面之間形成一間隙。
  33. 如請求項20之壓印微影方法，其中該間隙提供一低折射率區域，其具有介於約1.0至約1.2之一範圍內之一折射率。
  34. 如請求項33之壓印微影方法，其中該低折射率區域包括空氣。
  35. 如請求項33之壓印微影方法，其中該低折射率區域具有為1之一折射率。
  36. 一種光學層，其包括：一基板；一功能圖案，其形成於該基板上；一第一組經固化液滴，其沿該基板之一側安置於該基板上，使該第一組經固化液滴接觸該基板且與該功能圖案間隔開，該第一組經 固化液滴形成與該基板之該側相關聯之一間隔物層，且該間隔物層之一高度經選擇使得該間隔物層可在與該功能圖案間隔開之一位置處支撐毗鄰該基板且橫跨該第一組經固化液滴之一表面；以及一第二組經固化液滴，在該基板之該側頂上，使得該第二組經固化液滴中之每一液滴直接在該第一組經固化液滴中之一經固化液滴頂上，藉此增大該間隔物層相對於該第一組經固化液滴的一高度，其中該第一組經固化液滴中之液滴之一數目不等於該第二組經固化液滴中之液滴之一數目，使得該間隔物層具有一可變高度。
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