特許7405937液晶可変焦点要素を有する拡張現実ディスプレイおよびそれを形成するためのロールツーロール方法および装置
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-12-18
(45)【発行日】2023-12-26
(54)【発明の名称】液晶可変焦点要素を有する拡張現実ディスプレイおよびそれを形成するためのロールツーロール方法および装置
(51)【国際特許分類】
G02B 27/02 20060101AFI20231219BHJP
G02F 1/13 20060101ALI20231219BHJP
G02F 1/1335 20060101ALI20231219BHJP
H04N 5/64 20060101ALI20231219BHJP
G02F 1/313 20060101ALN20231219BHJP
【ＦＩ】
G02B27/02 Z
G02F1/13 505
G02F1/13 101
G02F1/1335
H04N5/64 511A
G02F1/313
【請求項の数】
15
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2022180177
(22)【出願日】2022-11-10
(62)【分割の表示】P 2020521300の分割
【原出願日】2018-10-25
(65)【公開番号】P2023009165
(43)【公開日】2023-01-19
【審査請求日】2022-12-07
(31)【優先権主張番号】62/577,678
(32)【優先日】2017-10-26
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】514108838
【氏名又は名称】マジック リープ， インコーポレイテッド
【氏名又は名称原語表記】Ｍａｇｉｃ Ｌｅａｐ，Ｉｎｃ．
【住所又は居所原語表記】７５００ Ｗ ＳＵＮＲＩＳＥ ＢＬＶＤ，ＰＬＡＮＴＡＴＩＯＮ，ＦＬ ３３３２２ ＵＳＡ
(74)【代理人】
【識別番号】100078282
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 秀策
(74)【代理人】
【識別番号】100113413
【弁理士】
【氏名又は名称】森下 夏樹
(74)【代理人】
【識別番号】100181674
【弁理士】
【氏名又は名称】飯田 貴敏
(74)【代理人】
【識別番号】100181641
【弁理士】
【氏名又は名称】石川 大輔
(74)【代理人】
【識別番号】230113332
【弁護士】
【氏名又は名称】山本 健策
(72)【発明者】
【氏名】ロイ マシュー パターソン
(72)【発明者】
【氏名】チュルウ オ
(72)【発明者】
【氏名】ラヴィ クマール コマンドゥリ
(72)【発明者】
【氏名】チャールズ スコット カーデン
(72)【発明者】
【氏名】マイケル ネビン ミラー
(72)【発明者】
【氏名】ビクラムジト シン
(72)【発明者】
【氏名】シュウチアン ヤン
【審査官】近藤 幸浩
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１５－０３４９９６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－１３３３０２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１０－５２６３２１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００５－２７４８４７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１７－５００６０５（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１７／１７６８９８（ＷＯ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２００９／０２１３１４７（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１１／０１８１７０６（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０２Ｂ ２７／０２
Ｇ０２Ｂ ２７／０１
Ｇ０２Ｆ １／１３
Ｇ０２Ｆ １／１３３５
Ｈ０４Ｎ ５／６４
Ｇ０２Ｆ １／３１３
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ディスプレイデバイスであって、
導波管アセンブリであって、前記導波管アセンブリは、光を出力し、画像を表示するように構成される導波管を備える、導波管アセンブリと、
前記導波管の主要表面に面した主要表面を有する適応レンズアセンブリであって、前記適応レンズアセンブリは、
波長板レンズと、
切替可能な波長板アセンブリであって、
体積をそれらの間に画定する第１の非液晶４分の１波長板および第２の非液晶４分の１波長板と、
前記第１の非液晶４分の１波長板から前記第２の非液晶４分の１波長板に延在し、前記体積をそれらの間にさらに画定するセル壁と、
前記第１の非液晶４分の１波長板と前記第２の非液晶４分の１波長板との間の前記体積内に配置される液晶層であって、前記液晶層の液晶分子は、選択的に切替可能な配向を有する、液晶層と
を備える、切替可能な波長板アセンブリと
を備える、適応レンズアセンブリと
を備える、ディスプレイデバイス。
【請求項2】
適応レンズアセンブリであって、
波長板レンズと、
切替可能な波長板アセンブリであって、
体積をそれらの間に画定する第１の非液晶４分の１波長板および第２の非液晶４分の１波長板と、
前記第１の非液晶４分の１波長板から前記第２の非液晶４分の１波長板に延在し、前記体積をそれらの間にさらに画定するセル壁と、
前記第１の非液晶４分の１波長板と前記第２の非液晶４分の１波長板との間の前記体積内に配置される液晶層であって、前記液晶層の液晶分子は、選択的に切替可能な配向を有する、液晶層と
を備える、切替可能な波長板アセンブリと
を備える、適応レンズアセンブリ。
【請求項3】
前記切替可能な波長板アセンブリはさらに、前記第１の非液晶４分の１波長板と前記第２の非液晶４分の１波長板との間の前記体積内に配置される電極パターンを備え、前記電極パターンは、電場を選択的に確立し、前記液晶分子の配向を変化させるように構成される伝導性材料を含む、請求項１に記載のディスプレイデバイス。
【請求項4】
前記電極パターンは、前記第１の非液晶４分の１波長板上に配置され、別の電極パターンは、前記第２の非液晶４分の１波長板上の前記体積内に配置される、請求項３に記載のディスプレイデバイス。
【請求項5】
前記波長板レンズは、液晶ポリマー層を備える、請求項１に記載のディスプレイデバイス。
【請求項6】
前記適応レンズアセンブリはさらに、前記波長板レンズと前記第１の非液晶４分の１波長板との間に配置される整合層を備え、前記整合層は、少なくとも部分的に、前記液晶ポリマー層内の液晶分子の配向を決定する、請求項５に記載のディスプレイデバイス。
【請求項7】
前記波長板レンズは、他の液晶ポリマー層を前記液晶ポリマー層上に備える、請求項５に記載のディスプレイデバイス。
【請求項8】
前記波長板レンズおよび前記切替可能な波長板アセンブリは、適応レンズサブアセンブリを構成し、前記適応レンズアセンブリは、複数の適応レンズサブアセンブリを備え、各適応レンズサブアセンブリは、
波長板レンズと、
切替可能な波長板アセンブリと
を備える、請求項１に記載のディスプレイデバイス。
【請求項9】
他の適応レンズアセンブリを前記導波管アセンブリの前記適応レンズアセンブリと反対の側にさらに備え、前記他の適応レンズアセンブリは、関連付けられた波長板レンズと、関連付けられた切替可能な波長板アセンブリとを備える、請求項１に記載のディスプレイデバイス。
【請求項10】
前記切替可能な波長板アセンブリはさらに、前記第１の非液晶４分の１波長板と前記第２の非液晶４分の１波長板との間の前記体積内に配置される電極パターンを備え、前記電極パターンは、電場を選択的に確立し、前記液晶分子の配向を変化させるように構成される伝導性材料を含む、請求項２に記載の適応レンズアセンブリ。
【請求項11】
前記電極パターンは、前記第１の非液晶４分の１波長板上に配置され、他の電極パターンは、前記第２の非液晶４分の１波長板上の前記体積内に配置される、請求項１０に記載の適応レンズアセンブリ。
【請求項12】
前記波長板レンズは、液晶ポリマー層を備える、請求項２に記載の適応レンズアセンブリ。
【請求項13】
前記適応レンズアセンブリはさらに、前記波長板レンズと前記第１の非液晶４分の１波長板との間に配置される整合層を備え、前記整合層は、少なくとも部分的に、前記液晶ポリマー層内の液晶分子の配向を決定する、請求項１２に記載の適応レンズアセンブリ。
【請求項14】
前記波長板レンズは、他の液晶ポリマー層を前記液晶ポリマー層上に備える、請求項１２に記載の適応レンズアセンブリ。
【請求項15】
前記波長板レンズおよび前記切替可能な波長板アセンブリは、適応レンズサブアセンブリを構成し、前記適応レンズアセンブリは、複数の適応レンズサブアセンブリを備え、各適応レンズサブアセンブリは、
波長板レンズと、
切替可能な波長板アセンブリと
を備える、請求項２に記載の適応レンズアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
（優先権の主張）
本願は、その全体が、参照することによって本明細書に組み込まれる、２０１７年１０月２６日に出願され、「ＡＵＧＭＥＮＴＥＤ ＲＥＡＬＩＴＹ ＤＩＳＰＬＡＹ ＨＡＶＩＮＧ ＬＩＱＵＩＤ ＣＲＹＳＴＡＬ ＶＡＲＩＡＢＬＥ ＦＯＣＵＳ ＥＬＥＭＥＮＴ ＡＮＤ ＲＯＬＬ－ＴＯ－ＲＯＬＬ ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＦＯＲＭＩＮＧ ＴＨＥ ＳＡＭＥ」と題された、米国仮出願第６２／５７７，６７８号の優先権の利益を主張する。
（参照による引用）
本願は、その全体が、参照することによって本明細書に組み込まれる、２０１７年１０月２６日に出願され、「ＡＵＧＭＥＮＴＥＤ ＲＥＡＬＩＴＹ ＤＩＳＰＬＡＹ ＨＡＶＩＮＧ ＬＩＱＵＩＤ ＣＲＹＳＴＡＬ ＶＡＲＩＡＢＬＥ ＦＯＣＵＳ ＥＬＥＭＥＮＴ ＡＮＤ ＲＯＬＬ－ＴＯ－ＲＯＬＬ ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＦＯＲＭＩＮＧ ＴＨＥ ＳＡＭＥ」と題された、米国仮出願第６２／５７７，６７８号の優先権の利益を主張する。
（参照による引用）
【0002】
本願は、以下の特許出願、すなわち、２０１４年１１月２７日に出願され、２０１５年７月２３日に米国特許公開第２０１５／０２０５１２６号として公開された、米国特許出願第１４／５５５，５８５号、２０１５年４月１８日に出願され、２０１５年１０月２２日に米国特許公開第２０１５／０３０２６５２号として公開された、米国特許出願第１４／６９０，４０１号、２０１４年３月１４日に出願され、２０１６年８月１６日に発行された、現米国特許第９，４１７，４５２号である、米国特許出願第１４／２１２，９６１号、および２０１４年７月１４日に出願され、２０１５年１０月２９日に米国特許公開第２０１５／０３０９２６３として公開された、米国特許出願第１４／３３１，２１８号、２０１７年８月２２日に出願された、米国特許出願第１５／６８３，７０６号、２０１６年１１月１８日に出願された、米国仮特許出願第６２／４２４，３４１号、２０１７年６月１２日に出願された、米国仮特許出願第６２／５１８，５３９号、および２０１８年５月２５日に出願された、米国特許第１５／９９０，１５５号のそれぞれの全体を参照することによって組み込む。
【0003】
本開示は、ディスプレイシステムに関し、より具体的には、拡張現実ディスプレイシステムに関する。
【背景技術】
【0004】
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。仮想現実または「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、拡張現実または「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。複合現実または「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シナリオでは、ＡＲ画像コンテンツは、実世界内のオブジェクトによって遮断されて見える、または別様にそれと相互作用するように知覚される。
【0005】
図１を参照すると、拡張現実場面１０が、描写され、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。これらのアイテムに加え、ＡＲ技術のユーザはまた、これらの要素４０、５０が実世界内に存在しないにもかかわらず、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」を「見ている」と知覚する。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間における仮想画像要素の快適で、自然のような感覚で、かつ豊かな提示を促進する、ＡＲ技術の生成は、困難である。
【0006】
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。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0007】
本明細書に説明される主題の１つ以上の実装の詳細は、付随の図面および下記の説明に記載される。他の特徴、側面、および利点は、説明、図面、および請求項から明白となるであろう。本概要または以下の詳細な説明のいずれも、本発明の主題の範囲を定義または限定することを主張するものではない。
【0008】
第１の実施形態では、ディスプレイデバイスが、説明される。ディスプレイデバイスは、光を出力し、画像を表示するように構成される、導波管を備える、導波管アセンブリと、導波管の主要表面に面した主要表面を有する、適応レンズアセンブリとを備える。適応レンズアセンブリは、波長板レンズと、切替可能な波長板アセンブリとを備える。切替可能な波長板アセンブリは、体積をその間に画定する、第１の非液晶４分の１波長板と、第２の非液晶４分の１波長板と、第１の４分の１波長板と第２の４分の１波長板との間の体積内に配置される、液晶層とを備え、液晶層の液晶分子は、選択的に切替可能な配向を有する。
【0009】
切替可能な波長板アセンブリはさらに、第１の４分の１波長板と第２の４分の１波長板との間の体積内に配置される、電極パターンを備えてもよく、電極パターンは、電場を選択的に確立し、液晶分子の配向を変化させるように構成される、伝導性材料を含む。電極パターンは、第１の４分の１波長板上に配置されてもよく、別の電極パターンは、第２の４分の１波長板上の体積内に配置されてもよい。波長板レンズは、液晶ポリマー層を備えてもよい。適応レンズアセンブリはさらに、波長板レンズと第１の４分の１波長板との間に配置される、整合層を備えてもよく、整合層は、少なくとも部分的に、液晶ポリマー層内の液晶分子の配向を決定する。波長板レンズは、他の液晶ポリマー層を液晶ポリマー層上に備えてもよい。第１の４分の１波長板と第２の４分の１波長板との間の体積はさらに、第１の４分の１波長板と第２の４分の１波長板との間に延在する、セル壁によって画定されてもよく、セル壁は、インクジェット印刷可能材料を含む。波長板レンズおよび切替可能な波長板アセンブリは、適応レンズアセンブリを構成してもよく、適応レンズアセンブリは、複数の適応レンズサブアセンブリを備え、各適応レンズサブアセンブリは、波長板レンズと、切替可能な波長板アセンブリとを備える。ディスプレイデバイスはさらに、他の適応レンズアセンブリを導波管アセンブリの適応レンズアセンブリと反対の側に備えてもよく、他の適応レンズアセンブリは、関連付けられた波長板レンズと、関連付けられた切替可能な波長板アセンブリとを備える。
【0010】
別の実施形態では、適応レンズアセンブリが、説明される。適応レンズアセンブリは、波長板レンズと、切替可能な波長板アセンブリとを備える。切替可能な波長板アセンブリは、体積をその間に画定する、第１の非液晶４分の１波長板と、第２の非液晶４分の１波長板と、第１の４分の１波長板と第２の４分の１波長板との間の体積内に配置される、液晶層であって、液晶層の液晶分子は、選択的に切替可能な配向を有する、液晶層とを備える。
【0011】
切替可能な波長板アセンブリはさらに、第１の４分の１波長板と第２の４分の１波長板との間の体積内に配置される、電極パターンを備えてもよく、電極パターンは、電場を選択的に確立し、液晶分子の配向を変化させるように構成される、伝導性材料を含む。電極パターンは、第１の４分の１波長板上に配置されてもよく、他の電極パターンは、第２の４分の１波長板上の体積内に配置されてもよい。波長板レンズは、液晶ポリマー層を備えてもよい。適応レンズアセンブリはさらに、波長板レンズと第１の４分の１波長板との間に配置される、整合層を備えてもよく、整合層は、少なくとも部分的に、液晶ポリマー層内の液晶分子の配向を決定する。波長板レンズは、他の液晶ポリマー層を液晶ポリマー層上に備えてもよい。第１の４分の１波長板と第２の４分の１波長板との間の体積はさらに、第１の４分の１波長板と第２の４分の１波長板との間に延在する、セル壁によって画定されてもよく、セル壁は、インクジェット印刷可能材料を含む。波長板レンズおよび切替可能な波長板アセンブリは、適応レンズサブアセンブリを構成してもよく、適応レンズアセンブリは、複数の適応レンズサブアセンブリを備え、各適応レンズサブアセンブリは、波長板レンズと、切替可能な波長板アセンブリとを備える。
【0012】
別の実施例では、ディスプレイデバイスが、説明される。ディスプレイデバイスは、光を出力し、画像を表示するように構成される、導波管を備える、導波管アセンブリと、導波管の主要表面に面した主要表面を有する、適応レンズアセンブリとを備える。適応レンズアセンブリは、波長板レンズと、切替可能な波長板アセンブリとを備える。切替可能な波長板アセンブリは、体積をその間に画定する、第１の基板および第２の基板と、体積内に配置される、液晶層と、液晶層の液晶分子を整合させるための第１のガイドのセットであって、体積内に配置され、第１の基板上にある、第１の電極パターンを備える、第１のガイドのセットと、液晶層の液晶分子を整合させるための第２のガイドのセットであって、体積内に配置され、第１の基板上にある、第２の電極パターンを備える、第２のガイドのセットとを備える。第１の電極パターンおよび第２の電極パターンは、液晶層の液晶分子の配向を選択的に変化させるための電場を確立するように構成される。
【0013】
第１の電極パターンおよび第２の電極パターンのうちの少なくとも１つは、平行導体のアレイを備えてもよい。第１の電極パターンおよび第２の電極パターンのうちの少なくとも１つは、ワイヤメッシュを備えてもよい。第１の基板および第２の基板はそれぞれ、４分の１波長板を備えてもよい。波長板レンズおよび切替可能な波長板アセンブリは、適応レンズサブアセンブリを構成してもよく、適応レンズアセンブリは、複数の適応レンズサブアセンブリを備え、各適応レンズサブアセンブリは、波長板レンズと、切替可能な波長板アセンブリとを備える。ディスプレイデバイスはさらに、他の適応レンズアセンブリを導波管アセンブリの適応レンズアセンブリと反対の側に備えてもよく、他の適応レンズアセンブリは、関連付けられた波長板レンズと、関連付けられた切替可能な波長板アセンブリとを備える。
【0014】
別の実施形態では、適応レンズアセンブリが、説明される。適応レンズアセンブリは、波長板レンズと、切替可能な波長板アセンブリとを備える。切替可能な波長板アセンブリは、体積をその間に画定する、第１の基板および第２の基板と、体積内に配置される、液晶層と、液晶層の液晶分子を整合させるための第１のガイドのセットであって、体積内に配置され、第１の基板上にある、第１の電極パターンを備える、第１のガイドのセットと、液晶層の液晶分子を整合させるための第２のガイドのセットであって、体積内に配置され、第１の基板上にある、第２の電極パターンを備える、第２のガイドのセットとを備える。第１の電極パターンおよび第２の電極パターンは、液晶層の液晶分子の配向を選択的に変化させるための電場を確立するように構成される。
【0015】
第１の電極パターンおよび第２の電極パターンのうちの少なくとも１つは、平行導体のアレイを備えてもよい。第１の電極パターンおよび第２の電極パターンのうちの少なくとも１つは、ワイヤメッシュを備えてもよい。第１の基板および第２の基板はそれぞれ、４分の１波長板を備えてもよい。波長板レンズは、液晶ポリマー層を備えてもよい。適応レンズアセンブリはさらに、波長板レンズと第１の４分の１波長板との間に配置される、整合層を備えてもよく、整合層は、少なくとも部分的に、液晶ポリマー層内の液晶分子の配向を決定する。波長板レンズは、他の液晶ポリマー層を液晶ポリマー層上に備えてもよい。波長板レンズおよび切替可能な波長板アセンブリは、適応レンズサブアセンブリを構成してもよく、適応レンズアセンブリは、複数の適応レンズサブアセンブリを備え、各適応レンズサブアセンブリは、波長板レンズと、切替可能な波長板アセンブリとを備える。
【0016】
別の実施形態では、液晶レンズを製造するためのロールツーロール装置が、説明される。装置は、処理するための基板のロールを提供するための供給基板ローラと、レンズ構造を有する処理された基板をその上に受容するためのレンズ基板ローラと、供給基板ローラからレンズ基板ローラへの展開（ｕｎｒｏｌｌ）された基板の経路を画定する、基板経路と、基板経路内にあって、基板の第１の側の液晶分子の配向を誘導するための整合構造を形成するように構成される、整合構造アプリケータと、基板経路内にあって、第１の液晶層を供給基板の第１の側に適用するように構成される、スロットダイと、第１の液晶層を硬化させるように構成される、第１の硬化ステーションとを備える、第１のレンズ層アプリケータとを備える。
【0017】
第１の硬化ステーションは、紫外線（ＵＶ）光源を備えてもよく、ＵＶ光源は、第１の液晶層の液晶分子を重合化するように構成される。第１の硬化ステーションは、第１の液晶層を加熱するように構成される、熱源を備えてもよい。ロールツーロール装置はさらに、第２の液晶層を硬化された第１のレンズ層上に適用するように構成される、スロットダイと、第２の液晶層を硬化させるように構成される、第２の硬化ステーションとを備える、第２のレンズ層アプリケータを備えてもよい。第２の硬化ステーションは、紫外線（ＵＶ）光源を備えてもよく、ＵＶ光源は、第２の液晶層の液晶分子を重合化するように構成される。第２の硬化ステーションは、第２の液晶層を加熱するように構成される、熱源を備えてもよい。整合構造アプリケータは、整合層レジスト材料を供給基板の第１の側に適用するように構成される、スロットダイと、整合層レジスト材料を硬化させ、固体整合層を形成するように構成される、硬化ステーションと、１つ以上の整合構造を固体整合層内に光学的にパターン化するように構成される、光学整合器とを備えてもよい。整合構造アプリケータは、液体レジスト材料を供給基板の第１の側に印刷するように構成される、インクジェットプリンタと、液体レジスト材料をインプリントし、液晶整合構造を形成するように構成される、ロールテンプレートと、液体レジスト材料が共形ロールテンプレートと接触している間、液体レジスト材料を硬化させ、整合構造のパターンを供給基板の第１の側に備える、固体レジストを形成するように構成される、エネルギー源とを備えてもよい。
【0018】
別の実施形態では、液晶レンズを製造するためのロールツーロール装置が、説明される。装置は、処理するための基板のロールを提供するための供給基板ローラと、整合構造をその上に有する、処理された基板を受容するための中間基板ローラと、供給基板ローラから中間基板ローラへの展開された基板の経路を画定する、基板経路と、インプリントレジストを堆積させるように構成される、堆積デバイスと、複数のローラによって画定された閉鎖されたテンプレート経路に沿って進行するように構成される、連続テンプレートループ（テンプレート経路のインプリント部分は、基板経路の一部と一致する）と、整合構造を硬化させ、固体整合層を形成するように構成される、エネルギー源とを備える。
【0019】
エネルギー源は、紫外線（ＵＶ）光源を備えてもよい。堆積デバイスは、エネルギー源の上流にあって、インプリントレジストを供給基板の第１の側に適用するように構成される、スロットダイを備えてもよく、テンプレートループは、インプリントレジストをロールテンプレート経路のインプリント部分に沿ってインプリントするように構成されてもよい。堆積デバイスは、エネルギー源の上流にあって、インプリントレジストを印刷するように構成される、インクジェットプリンタを備えてもよく、テンプレートは、インプリントレジストをテンプレート経路のインプリント部分に沿ってインプリントするように構成される。インクジェットプリンタは、インプリントレジストをテンプレート上に堆積させるように構成されてもよい。
【0020】
別の実施例では、液晶レンズを製造するための方法が、説明される。本方法は、供給基板ローラにおいて、基板の供給ロールを展開するステップと、供給基板ローラとレンズ基板ローラとの間に延在する、展開された基板を処理するステップと、続いて、レンズ基板ローラにおいて、展開された基板を再巻取するステップとを含み、展開された基板を処理するステップは、整合層を展開された基板の第１の側に形成するステップと、第１の液晶層を整合構造にわたって堆積させるステップと、第１の液晶層を硬化させ、第１のレンズ層を形成するステップとを含む。
【0021】
第１の液晶層を堆積させるステップは、スロットダイを使用して、液晶を整合構造上に適用するステップを含んでもよい。第１の液晶層を硬化させるステップは、第１の液晶層を紫外線（ＵＶ）光で照射するステップを含んでもよい。第１の液晶層を硬化させるステップは、第１の液晶層をオーブン内で加熱するステップを含んでもよい。整合層を形成するステップは、選択的に画定可能な材料を基板の第１の側に堆積させるステップと、堆積された選択的に画定可能な材料をパターン化するステップとを含んでもよい。選択的に画定可能な材料をパターン化するステップは、選択的に画定可能な材料を光に暴露し、ホログラフィック記録を形成するステップを含んでもよい。選択的に画定可能な材料は、レジストであってもよく、選択的に画定可能な材料をパターン化するステップは、共形ロールテンプレートを使用して、レジストをインプリントするステップと、液体レジスト材料が共形ロールテンプレートと接触している間、液体レジスト材料を硬化させ、固体整合構造を供給基板の第１の側に形成するステップとを含む。本方法はさらに、第２の液晶層を第１のレンズ層にわたって適用するステップと、第２の液晶層を硬化させ、固体の第２のレンズ層を形成するステップとを含んでもよい。本方法はさらに、供給ロールを展開する前に、電極パターンを整合層が形成される側と反対の基板の下面側に形成するステップを含んでもよい。本方法はさらに、展開された基板を再巻取後、基板を展開し、複数の液晶セル壁を基板の下面上に形成するステップを含んでもよい。複数の液晶セル壁を形成するステップは、インクジェット堆積を含んでもよい。本方法はさらに、基板を他の基板に取り付け、基板と他の基板と液晶セル壁とによって画定された開放体積を形成するステップと、開放体積を液晶で充填するステップとを含んでもよい。基板は、４分の１波長板であってもよい。
【0022】
別の実施形態では、液晶レンズを製造するための方法が、説明される。本方法は、供給基板ローラにおいて、基板の供給ロールを展開するステップであって、展開された基板は、供給基板ローラと中間基板ローラとの間に延在する、ステップと、基板上の液晶分子の配向を誘導するために、整合特徴を展開された基板上に形成するステップであって、整合特徴を形成するステップは、複数のローラによって画定された進行経路を有する、閉ループテンプレートを使用して、整合特徴をインプリントするステップを含む、ステップと、続いて、中間基板ローラにおいて、展開された基板を再巻取するステップとを含む。
【0023】
整合特徴を形成するステップは、インプリントレジストを基板上に堆積させるステップと、テンプレートを使用して、インプリントレジストをインプリントするステップと、テンプレートがインプリントレジストをインプリントする間、インプリントレジストを硬化させ、固体整合構造を供給基板上に形成するステップとを含んでもよい。供給ロールは、電極パターンを整合層が形成されるべき上側と反対の基板の下面側に備えてもよい。本方法はさらに、展開された基板を再巻取後、基板を展開し、複数の液晶セル壁を基板の上側に形成するステップを含んでもよい。複数の液晶セル壁を形成するステップは、セル壁をインクジェット堆積によって印刷するステップを含んでもよい。本方法はさらに、基板を他の基板に取り付け、基板と他の基板と液晶セル壁とによって画定された開放体積を形成するステップと、開放体積を液晶で充填するステップとを含んでもよい。基板は、４分の１波長板であってもよい。
【0024】
別の実施例では、液晶レンズを製造するための方法が、説明される。本方法は、中間基板ローラにおいて、中間基板のロールを展開するステップであって、中間基板は、液晶分子のための整合特徴を備え、整合特徴は、中間基板の第１の側にある、ステップと、中間基板ローラとレンズ基板ローラとの間に延在する、展開された基板を処理するステップと、続いて、レンズ基板ローラにおいて、展開された基板を再巻取するステップとを含む。展開された基板を処理するステップは、第１の液晶層を整合特徴上に堆積させるステップと、第１の液晶層を硬化させ、第１のレンズ層を形成するステップとを含む。
【0025】
第１の液晶層を堆積させるステップは、液晶材料をスロットダイを用いて適用するステップを含んでもよい。第１の液晶層を硬化させるステップは、第１の液晶層を紫外線（ＵＶ）光で照射するステップを含んでもよい。第１の液晶層を硬化させるステップは、第１の液晶層をオーブン内で加熱するステップを含んでもよい。本方法はさらに、第２の液晶層を第１のレンズ層にわたって適用するステップと、第２の液晶層を硬化させ、固体の第２のレンズ層を形成するステップとを含んでもよい。本方法はさらに、展開された基板を再巻取後、基板を展開し、複数の液晶セル壁を基板上に形成するステップを含んでもよい。複数の液晶セル壁を形成するステップは、インクジェット堆積を含んでもよい。本方法はさらに、基板を他の基板に取り付け、基板と他の基板と液晶セル壁とによって画定された開放体積を形成するステップと、開放体積を液晶材料で充填するステップとを含んでもよい。基板は、整合特徴をその上に備える、４分の１波長板であってもよい。
本願明細書は、例えば、以下の項目も提供する。
（項目１）
ディスプレイデバイスであって、
導波管アセンブリであって、前記導波管アセンブリは、光を出力し、画像を表示するように構成される導波管を備える、導波管アセンブリと、
前記導波管の主要表面に面した主要表面を有する適応レンズアセンブリであって、前記適応レンズアセンブリは、
波長板レンズと、
切替可能な波長板アセンブリであって、
体積をそれらの間に画定する第１の非液晶４分の１波長板および第２の非液晶４分の１波長板と、
前記第１の４分の１波長板と前記第２の４分の１波長板との間の体積内に配置される液晶層であって、前記液晶層の液晶分子は、選択的に切替可能な配向を有する、液晶層と
を備える、切替可能な波長板アセンブリと
を備える、適応レンズアセンブリと
を備える、ディスプレイデバイス。
（項目２）
前記切替可能な波長板アセンブリはさらに、前記第１の４分の１波長板と前記第２の４分の１波長板との間の体積内に配置される電極パターンを備え、前記電極パターンは、電場を選択的に確立し、前記液晶分子の配向を変化させるように構成される伝導性材料を含む、項目１に記載のディスプレイデバイス。
（項目３）
前記電極パターンは、前記第１の４分の１波長板上に配置され、別の電極パターンは、前記第２の４分の１波長板上の体積内に配置される、項目２に記載のディスプレイデバイス。
（項目４）
前記波長板レンズは、液晶ポリマー層を備える、項目１に記載のディスプレイデバイス。
（項目５）
前記適応レンズアセンブリはさらに、前記波長板レンズと前記第１の４分の１波長板との間に配置される整合層を備え、前記整合層は、少なくとも部分的に、前記液晶ポリマー層内の液晶分子の配向を決定する、項目４に記載のディスプレイデバイス。
（項目６）
前記波長板レンズは、他の液晶ポリマー層を前記液晶ポリマー層上に備える、項目４に記載のディスプレイデバイス。
（項目７）
前記第１の４分の１波長板と前記第２の４分の１波長板との間の体積はさらに、前記第１の４分の１波長板と前記第２の４分の１波長板との間に延在するセル壁によって画定され、前記セル壁は、インクジェット印刷可能材料を含む、項目１に記載のディスプレイデバイス。
（項目８）
前記波長板レンズおよび前記切替可能な波長板アセンブリは、適応レンズサブアセンブリを構成し、前記適応レンズアセンブリは、複数の適応レンズサブアセンブリを備え、各適応レンズサブアセンブリは、
波長板レンズと、
切替可能な波長板アセンブリと
を備える、項目１に記載のディスプレイデバイス。
（項目９）
他の適応レンズアセンブリを前記導波管アセンブリの前記適応レンズアセンブリと反対の側にさらに備え、前記他の適応レンズアセンブリは、関連付けられた波長板レンズと、関連付けられた切替可能な波長板アセンブリとを備える、項目１に記載のディスプレイデバイス。
（項目１０）
適応レンズアセンブリであって、
波長板レンズと、
切替可能な波長板アセンブリであって、
体積をそれらの間に画定する第１の非液晶４分の１波長板および第２の非液晶４分の１波長板と、
前記第１の４分の１波長板と前記第２の４分の１波長板との間の体積内に配置される液晶層であって、前記液晶層の液晶分子は、選択的に切替可能な配向を有する、液晶層と
を備える、切替可能な波長板アセンブリと
を備える、適応レンズアセンブリ。
（項目１１）
前記切替可能な波長板アセンブリはさらに、前記第１の４分の１波長板と前記第２の４分の１波長板との間の体積内に配置される電極パターンを備え、前記電極パターンは、電場を選択的に確立し、前記液晶分子の配向を変化させるように構成される伝導性材料を含む、項目１０に記載のディスプレイデバイス。
（項目１２）
前記電極パターンは、前記第１の４分の１波長板上に配置され、他の電極パターンは、前記第２の４分の１波長板上の体積内に配置される、項目１１に記載のディスプレイデバイス。
（項目１３）
前記波長板レンズは、液晶ポリマー層を備える、項目１０に記載のディスプレイデバイス。
（項目１４）
前記適応レンズアセンブリはさらに、前記波長板レンズと前記第１の４分の１波長板との間に配置される整合層を備え、前記整合層は、少なくとも部分的に、前記液晶ポリマー層内の液晶分子の配向を決定する、項目１３に記載のディスプレイデバイス。
（項目１５）
前記波長板レンズは、他の液晶ポリマー層を前記液晶ポリマー層上に備える、項目１３に記載のディスプレイデバイス。
（項目１６）
前記第１の４分の１波長板と前記第２の４分の１波長板との間の体積はさらに、前記第１の４分の１波長板と前記第２の４分の１波長板との間に延在するセル壁によって画定され、前記セル壁は、インクジェット印刷可能材料を含む、項目１０に記載のディスプレイデバイス。
（項目１７）
前記波長板レンズおよび前記切替可能な波長板アセンブリは、適応レンズサブアセンブリを構成し、前記適応レンズアセンブリは、複数の適応レンズサブアセンブリを備え、各適応レンズサブアセンブリは、
波長板レンズと、
切替可能な波長板アセンブリと
を備える、項目１０に記載のディスプレイデバイス。
（項目１８）
ディスプレイデバイスであって、
導波管アセンブリであって、前記導波管アセンブリは、光を出力し、画像を表示するように構成される導波管を備える、導波管アセンブリと、
前記導波管の主要表面に面した主要表面を有する適応レンズアセンブリであって、前記適応レンズアセンブリは、
波長板レンズと、
切替可能な波長板アセンブリであって、
体積をそれらの間に画定する第１の基板および第２の基板と、
前記体積内に配置される液晶層と、
前記液晶層の液晶分子を整合させるための第１のガイドのセットであって、前記第１のガイドのセットは、前記体積内に配置され、前記第１の基板上にある第１の電極パターンを備える、第１のガイドのセットと、
前記液晶層の液晶分子を整合させるための第２のガイドのセットであって、前記第２のガイドのセットは、前記体積内に配置され、前記第１の基板上にある第２の電極パターンを備える、第２のガイドのセットと
を備え、
前記第１の電極パターンおよび前記第２の電極パターンは、前記液晶層の液晶分子の配向を選択的に変化させるための電場を確立するように構成される、切替可能な波長板アセンブリと
を備える、適応レンズアセンブリと
を備える、ディスプレイデバイス。
（項目１９）
前記第１の電極パターンおよび前記第２の電極パターンのうちの少なくとも１つは、平行導体のアレイを備える、項目１８に記載のディスプレイデバイス。
（項目２０）
前記第１の電極パターンおよび前記第２の電極パターンのうちの少なくとも１つは、ワイヤメッシュを備える、項目１８に記載のディスプレイデバイス。
（項目２１）
前記第１の基板および前記第２の基板はそれぞれ、４分の１波長板を備える、項目１８に記載のディスプレイデバイス。
（項目２２）
前記波長板レンズおよび前記切替可能な波長板アセンブリは、適応レンズサブアセンブリを構成し、前記適応レンズアセンブリは、複数の適応レンズサブアセンブリを備え、各適応レンズサブアセンブリは、
波長板レンズと、
切替可能な波長板アセンブリと
を備える、項目１８に記載のディスプレイデバイス。
（項目２３）
他の適応レンズアセンブリを前記導波管アセンブリの前記適応レンズアセンブリと反対の側にさらに備え、前記他の適応レンズアセンブリは、関連付けられた波長板レンズと、関連付けられた切替可能な波長板アセンブリとを備える、項目１８に記載のディスプレイデバイス。
（項目２４）
適応レンズアセンブリであって、
波長板レンズと、
切替可能な波長板アセンブリであって、
体積をそれらの間に画定する第１の基板および第２の基板と、
前記体積内に配置される液晶層と、
前記液晶層の液晶分子を整合させるための第１のガイドのセットであって、前記第１のガイドのセットは、前記体積内に配置され、前記第１の基板上にある第１の電極パターンを備える、第１のガイドのセットと、
前記液晶層の液晶分子を整合させるための第２のガイドのセットであって、前記第２のガイドのセットは、前記体積内に配置され、前記第１の基板上にある第２の電極パターンを備える、第２のガイドのセットと
を備え、
前記第１の電極パターンおよび前記第２の電極パターンは、前記液晶層の液晶分子の配向を選択的に変化させるための電場を確立するように構成される、切替可能な波長板アセンブリと
を備える、適応レンズアセンブリ。
（項目２５）
前記第１の電極パターンおよび前記第２の電極パターンのうちの少なくとも１つは、平行導体のアレイを備える、項目２４に記載の適応レンズアセンブリ。
（項目２６）
前記第１の電極パターンおよび前記第２の電極パターンのうちの少なくとも１つは、ワイヤメッシュを備える、項目２４に記載の適応レンズアセンブリ。
（項目２７）
前記第１の基板および前記第２の基板はそれぞれ、４分の１波長板を備える、項目２４に記載のディスプレイデバイス。
（項目２８）
前記波長板レンズは、液晶ポリマー層を備える、項目２４に記載のディスプレイデバイス。
（項目２９）
前記適応レンズアセンブリはさらに、前記波長板レンズと前記第１の４分の１波長板との間に配置される整合層を備え、前記整合層は、少なくとも部分的に、前記液晶ポリマー層内の液晶分子の配向を決定する、項目２８に記載のディスプレイデバイス。
（項目３０）
前記波長板レンズは、他の液晶ポリマー層を前記液晶ポリマー層上に備える、項目２８に記載のディスプレイデバイス。
（項目３１）
前記波長板レンズおよび前記切替可能な波長板アセンブリは、適応レンズサブアセンブリを構成し、前記適応レンズアセンブリは、複数の適応レンズサブアセンブリを備え、各適応レンズサブアセンブリは、
波長板レンズと、
切替可能な波長板アセンブリと
を備える、項目２４に記載のディスプレイデバイス。
（項目３２）
液晶レンズを製造するためのロールツーロール装置であって、前記装置は、
処理するための基板のロールを提供するための供給基板ローラと、
レンズ構造を有する処理された基板をその上に受容するためのレンズ基板ローラと、
前記供給基板ローラから前記レンズ基板ローラへの展開された基板の経路を画定する基板経路と、
前記基板経路内の整合構造アプリケータであって、前記整合構造アプリケータは、前記基板の第１の側の液晶分子の配向を誘導するための整合構造を形成するように構成される、整合構造アプリケータと、
前記基板経路内の第１のレンズ層アプリケータであって、前記第１のレンズ層アプリケータは、
第１の液晶層を前記供給基板の第１の側に適用するように構成されるスロットダイと、
前記第１の液晶層を硬化させるように構成される第１の硬化ステーションと
を備える、第１のレンズ層アプリケータと、
を備える、装置。
（項目３３）
前記第１の硬化ステーションは、紫外線（ＵＶ）光源を備え、前記ＵＶ光源は、前記第１の液晶層の液晶分子を重合化するように構成される、項目３２に記載のロールツーロール装置。
（項目３４）
前記第１の硬化ステーションは、前記第１の液晶層を加熱するように構成される熱源を備える、項目３２に記載のロールツーロール装置。
（項目３５）
第２のレンズ層アプリケータであって、
第２の液晶層を前記硬化された第１のレンズ層上に適用するように構成されるスロットダイと、
前記第２の液晶層を硬化させるように構成される第２の硬化ステーションと
を備える、第２のレンズ層アプリケータ
をさらに備える、項目３２に記載のロールツーロール装置。
（項目３６）
前記第２の硬化ステーションは、紫外線（ＵＶ）光源を備え、前記ＵＶ光源は、前記第２の液晶層の液晶分子を重合化するように構成される、項目３５に記載のロールツーロール装置。
（項目３７）
前記第２の硬化ステーションは、前記第２の液晶層を加熱するように構成される熱源を備える、項目３５に記載のロールツーロール装置。
（項目３８）
前記整合構造アプリケータは、
整合層レジスト材料を前記供給基板の第１の側に適用するように構成されるスロットダイと、
前記整合層レジスト材料を硬化させ、固体整合層を形成するように構成される硬化ステーションと、
１つ以上の整合構造を前記固体整合層内に光学的にパターン化するように構成される光学整合器と
を備える、項目３２に記載のロールツーロール装置。
（項目３９）
前記整合構造アプリケータは、
液体レジスト材料を前記供給基板の第１の側に印刷するように構成されるインクジェットプリンタと、
前記液体レジスト材料をインプリントし、液晶整合構造を形成するように構成されるロールテンプレートと、
エネルギー源であって、前記エネルギー源は、前記液体レジスト材料が前記共形ロールテンプレートと接触している間、前記液体レジスト材料を硬化させ、整合構造のパターンを前記供給基板の第１の側に備える固体レジストを形成するように構成される、エネルギー源と
を備える、項目３２に記載のロールツーロール装置。
（項目４０）
液晶レンズを製造するためのロールツーロール装置であって、前記装置は、
処理するための基板のロールを提供するための供給基板ローラと、
整合構造をその上に有する処理された基板を受容するための中間基板ローラと、
前記供給基板ローラから前記中間基板ローラへの展開された基板の経路を画定する基板経路と、
インプリントレジストを堆積させるように構成される堆積デバイスと、
複数のローラによって画定された閉鎖されたテンプレート経路に沿って進行するように構成される連続テンプレートループであって、前記テンプレート経路のインプリント部分は、前記基板経路の一部と一致する、連続テンプレートループと、
前記整合構造を硬化させ、固体整合層を形成するように構成されるエネルギー源と
を備える、装置。
（項目４１）
前記エネルギー源は、紫外線（ＵＶ）光源を備える、項目４０に記載のロールツーロール装置。
（項目４２）
前記堆積デバイスは、前記エネルギー源の上流にあるスロットダイを備え、前記スロットダイは、前記インプリントレジストを前記供給基板の第１の側に適用するように構成され、前記テンプレートループは、前記インプリントレジストを前記ロールテンプレート経路のインプリント部分に沿ってインプリントするように構成される、項目４０に記載のロールツーロール装置。
（項目４３）
前記堆積デバイスは、前記エネルギー源の上流にあるインクジェットプリンタを備え、前記インクジェットプリンタは、インプリントレジストを印刷するように構成され、前記テンプレートは、前記インプリントレジストを前記テンプレート経路のインプリント部分に沿ってインプリントするように構成される、項目４０に記載のロールツーロール装置。（項目４４）
前記インクジェットプリンタは、前記インプリントレジストを前記テンプレート上に堆積させるように構成される、項目４３に記載のロールツーロール装置。
（項目４５）
液晶レンズを製造するための方法であって、前記方法は、
供給基板ローラにおいて、基板の供給ロールを展開することと、
前記供給基板ローラとレンズ基板ローラとの間に延在する展開された基板を処理することと、
続いて、前記レンズ基板ローラにおいて、前記展開された基板を再巻取することと
を含み、前記展開された基板を処理することは、
整合層を前記展開された基板の第１の側に形成することと、
第１の液晶層を前記整合構造にわたって堆積させることと、
前記第１の液晶層を硬化させ、第１のレンズ層を形成することと
を含む、方法。
（項目４６）
前記第１の液晶層を堆積させることは、スロットダイを使用して、液晶を前記整合構造上に適用することを含む、項目４５に記載の方法。
（項目４７）
前記第１の液晶層を硬化させることは、前記第１の液晶層を紫外線（ＵＶ）光で照射することを含む、項目４５に記載の方法。
（項目４８）
前記第１の液晶層を硬化させることは、前記第１の液晶層をオーブン内で加熱することを含む、項目４５に記載の方法。
（項目４９）
前記整合層を形成することは、
選択的に画定可能な材料を前記基板の第１の側に堆積させることと、
前記堆積された選択的に画定可能な材料をパターン化することと
を含む、項目４５に記載の方法。
（項目５０）
前記選択的に画定可能な材料をパターン化することは、前記選択的に画定可能な材料を光に暴露し、ホログラフィック記録を形成することを含む、項目４９に記載の方法。
（項目５１）
前記選択的に画定可能な材料は、レジストであり、前記選択的に画定可能な材料をパターン化することは、
共形ロールテンプレートを使用して、前記レジストをインプリントすることと、
前記液体レジスト材料が前記共形ロールテンプレートと接触している間、前記液体レジスト材料を硬化させ、固体整合構造を前記供給基板の第１の側に形成することと
を含む、項目４９に記載の方法。
（項目５２）
第２の液晶層を前記第１のレンズ層にわたって適用することと、
前記第２の液晶層を硬化させ、固体の第２のレンズ層を形成することと
をさらに含む、項目４５に記載の方法。
（項目５３）
前記供給ロールを展開する前に、電極パターンを前記整合層が形成される側と反対の前記基板の下面側に形成することをさらに含む、項目４５に記載の方法。
（項目５４）
前記展開された基板を再巻取後、前記基板を展開し、複数の液晶セル壁を前記基板の下面上に形成することをさらに含む、項目５３に記載の方法。
（項目５５）
前記複数の液晶セル壁を形成することは、インクジェット堆積を含む、項目５４に記載の方法。
（項目５６）
前記基板を他の基板に取り付け、前記基板と前記他の基板と前記液晶セル壁とによって画定された開放体積を形成することと、
前記開放体積を液晶で充填することと
をさらに含む、項目５４に記載の方法。
（項目５７）
前記基板は、４分の１波長板である、項目４５に記載の方法。
（項目５８）
液晶レンズを製造するための方法であって、前記方法は、
供給基板ローラにおいて、基板の供給ロールを展開することであって、前記展開された基板は、前記供給基板ローラと中間基板ローラとの間に延在する、ことと、
前記基板上の液晶分子の配向を誘導するために、整合特徴を前記展開された基板上に形成することであって、前記整合特徴を形成することは、複数のローラによって画定された進行経路を有する閉ループテンプレートを使用して、前記整合特徴をインプリントすることを含む、ことと、
続いて、前記中間基板ローラにおいて、前記展開された基板を再巻取することと
を含む、方法。
（項目５９）
前記整合特徴を形成することは、
インプリントレジストを前記基板上に堆積させることと、
前記テンプレートを使用して、前記インプリントレジストをインプリントすることと、
前記テンプレートが前記インプリントレジストをインプリントする間、前記インプリントレジストを硬化させ、固体整合構造を前記供給基板上に形成することと
を含む、項目５８に記載の方法。
（項目６０）
前記供給ロールは、電極パターンを前記整合層が形成されるべき上側と反対の前記基板の下面側に備える、項目５８に記載の方法。
（項目６１）
前記展開された基板を再巻取後、前記基板を展開し、複数の液晶セル壁を前記基板の上側に形成することをさらに含む、項目６０に記載の方法。
（項目６２）
前記複数の液晶セル壁を形成することは、前記セル壁をインクジェット堆積によって印刷することを含む、項目６１に記載の方法。
（項目６３）
前記基板を他の基板に取り付け、前記基板と前記他の基板と前記液晶セル壁とによって画定された開放体積を形成することと、
前記開放体積を液晶で充填することと
をさらに含む、項目６１に記載の方法。
（項目６４）
前記基板は、４分の１波長板である、項目５８に記載の方法。
（項目６５）
液晶レンズを製造するための方法であって、前記方法は、
中間基板ローラにおいて、中間基板のロールを展開することであって、前記中間基板は、液晶分子のための整合特徴を備え、前記整合特徴は、前記中間基板の第１の側にある、ことと、
前記中間基板ローラとレンズ基板ローラとの間に延在する展開された基板を処理することであって、前記展開された基板を処理することは、
第１の液晶層を前記整合特徴上に堆積させることと、
前記第１の液晶層を硬化させ、第１のレンズ層を形成することと
を含む、ことと、
続いて、前記レンズ基板ローラにおいて、前記展開された基板を再巻取することと
を含む、方法。
（項目６６）
前記第１の液晶層を堆積させることは、液晶材料をスロットダイを用いて適用することを含む、項目６５に記載の方法。
（項目６７）
前記第１の液晶層を硬化させることは、前記第１の液晶層を紫外線（ＵＶ）光で照射することを含む、項目６５に記載の方法。
（項目６８）
前記第１の液晶層を硬化させることは、前記第１の液晶層をオーブン内で加熱することを含む、項目６５に記載の方法。
（項目６９）
第２の液晶層を前記第１のレンズ層にわたって適用することと、
前記第２の液晶層を硬化させ、固体の第２のレンズ層を形成することと
をさらに含む、項目６５に記載の方法。
（項目７０）
前記展開された基板を再巻取後、前記基板を展開し、複数の液晶セル壁を前記基板上に形成することをさらに含む、項目６５に記載の方法。
（項目７１）
前記複数の液晶セル壁を形成することは、インクジェット堆積を含む、項目７０に記載の方法。
（項目７２）
前記基板を他の基板に取り付け、前記基板と前記他の基板と前記液晶セル壁とによって画定された開放体積を形成することと、
前記開放体積を液晶材料で充填することと
をさらに含む、項目７０に記載の方法。
（項目７３）
前記基板は、前記整合特徴をその上に備える４分の１波長板である、項目４５に記載の方法。
本願明細書は、例えば、以下の項目も提供する。
（項目１）
ディスプレイデバイスであって、
導波管アセンブリであって、前記導波管アセンブリは、光を出力し、画像を表示するように構成される導波管を備える、導波管アセンブリと、
前記導波管の主要表面に面した主要表面を有する適応レンズアセンブリであって、前記適応レンズアセンブリは、
波長板レンズと、
切替可能な波長板アセンブリであって、
体積をそれらの間に画定する第１の非液晶４分の１波長板および第２の非液晶４分の１波長板と、
前記第１の４分の１波長板と前記第２の４分の１波長板との間の体積内に配置される液晶層であって、前記液晶層の液晶分子は、選択的に切替可能な配向を有する、液晶層と
を備える、切替可能な波長板アセンブリと
を備える、適応レンズアセンブリと
を備える、ディスプレイデバイス。
（項目２）
前記切替可能な波長板アセンブリはさらに、前記第１の４分の１波長板と前記第２の４分の１波長板との間の体積内に配置される電極パターンを備え、前記電極パターンは、電場を選択的に確立し、前記液晶分子の配向を変化させるように構成される伝導性材料を含む、項目１に記載のディスプレイデバイス。
（項目３）
前記電極パターンは、前記第１の４分の１波長板上に配置され、別の電極パターンは、前記第２の４分の１波長板上の体積内に配置される、項目２に記載のディスプレイデバイス。
（項目４）
前記波長板レンズは、液晶ポリマー層を備える、項目１に記載のディスプレイデバイス。
（項目５）
前記適応レンズアセンブリはさらに、前記波長板レンズと前記第１の４分の１波長板との間に配置される整合層を備え、前記整合層は、少なくとも部分的に、前記液晶ポリマー層内の液晶分子の配向を決定する、項目４に記載のディスプレイデバイス。
（項目６）
前記波長板レンズは、他の液晶ポリマー層を前記液晶ポリマー層上に備える、項目４に記載のディスプレイデバイス。
（項目７）
前記第１の４分の１波長板と前記第２の４分の１波長板との間の体積はさらに、前記第１の４分の１波長板と前記第２の４分の１波長板との間に延在するセル壁によって画定され、前記セル壁は、インクジェット印刷可能材料を含む、項目１に記載のディスプレイデバイス。
（項目８）
前記波長板レンズおよび前記切替可能な波長板アセンブリは、適応レンズサブアセンブリを構成し、前記適応レンズアセンブリは、複数の適応レンズサブアセンブリを備え、各適応レンズサブアセンブリは、
波長板レンズと、
切替可能な波長板アセンブリと
を備える、項目１に記載のディスプレイデバイス。
（項目９）
他の適応レンズアセンブリを前記導波管アセンブリの前記適応レンズアセンブリと反対の側にさらに備え、前記他の適応レンズアセンブリは、関連付けられた波長板レンズと、関連付けられた切替可能な波長板アセンブリとを備える、項目１に記載のディスプレイデバイス。
（項目１０）
適応レンズアセンブリであって、
波長板レンズと、
切替可能な波長板アセンブリであって、
体積をそれらの間に画定する第１の非液晶４分の１波長板および第２の非液晶４分の１波長板と、
前記第１の４分の１波長板と前記第２の４分の１波長板との間の体積内に配置される液晶層であって、前記液晶層の液晶分子は、選択的に切替可能な配向を有する、液晶層と
を備える、切替可能な波長板アセンブリと
を備える、適応レンズアセンブリ。
（項目１１）
前記切替可能な波長板アセンブリはさらに、前記第１の４分の１波長板と前記第２の４分の１波長板との間の体積内に配置される電極パターンを備え、前記電極パターンは、電場を選択的に確立し、前記液晶分子の配向を変化させるように構成される伝導性材料を含む、項目１０に記載のディスプレイデバイス。
（項目１２）
前記電極パターンは、前記第１の４分の１波長板上に配置され、他の電極パターンは、前記第２の４分の１波長板上の体積内に配置される、項目１１に記載のディスプレイデバイス。
（項目１３）
前記波長板レンズは、液晶ポリマー層を備える、項目１０に記載のディスプレイデバイス。
（項目１４）
前記適応レンズアセンブリはさらに、前記波長板レンズと前記第１の４分の１波長板との間に配置される整合層を備え、前記整合層は、少なくとも部分的に、前記液晶ポリマー層内の液晶分子の配向を決定する、項目１３に記載のディスプレイデバイス。
（項目１５）
前記波長板レンズは、他の液晶ポリマー層を前記液晶ポリマー層上に備える、項目１３に記載のディスプレイデバイス。
（項目１６）
前記第１の４分の１波長板と前記第２の４分の１波長板との間の体積はさらに、前記第１の４分の１波長板と前記第２の４分の１波長板との間に延在するセル壁によって画定され、前記セル壁は、インクジェット印刷可能材料を含む、項目１０に記載のディスプレイデバイス。
（項目１７）
前記波長板レンズおよび前記切替可能な波長板アセンブリは、適応レンズサブアセンブリを構成し、前記適応レンズアセンブリは、複数の適応レンズサブアセンブリを備え、各適応レンズサブアセンブリは、
波長板レンズと、
切替可能な波長板アセンブリと
を備える、項目１０に記載のディスプレイデバイス。
（項目１８）
ディスプレイデバイスであって、
導波管アセンブリであって、前記導波管アセンブリは、光を出力し、画像を表示するように構成される導波管を備える、導波管アセンブリと、
前記導波管の主要表面に面した主要表面を有する適応レンズアセンブリであって、前記適応レンズアセンブリは、
波長板レンズと、
切替可能な波長板アセンブリであって、
体積をそれらの間に画定する第１の基板および第２の基板と、
前記体積内に配置される液晶層と、
前記液晶層の液晶分子を整合させるための第１のガイドのセットであって、前記第１のガイドのセットは、前記体積内に配置され、前記第１の基板上にある第１の電極パターンを備える、第１のガイドのセットと、
前記液晶層の液晶分子を整合させるための第２のガイドのセットであって、前記第２のガイドのセットは、前記体積内に配置され、前記第１の基板上にある第２の電極パターンを備える、第２のガイドのセットと
を備え、
前記第１の電極パターンおよび前記第２の電極パターンは、前記液晶層の液晶分子の配向を選択的に変化させるための電場を確立するように構成される、切替可能な波長板アセンブリと
を備える、適応レンズアセンブリと
を備える、ディスプレイデバイス。
（項目１９）
前記第１の電極パターンおよび前記第２の電極パターンのうちの少なくとも１つは、平行導体のアレイを備える、項目１８に記載のディスプレイデバイス。
（項目２０）
前記第１の電極パターンおよび前記第２の電極パターンのうちの少なくとも１つは、ワイヤメッシュを備える、項目１８に記載のディスプレイデバイス。
（項目２１）
前記第１の基板および前記第２の基板はそれぞれ、４分の１波長板を備える、項目１８に記載のディスプレイデバイス。
（項目２２）
前記波長板レンズおよび前記切替可能な波長板アセンブリは、適応レンズサブアセンブリを構成し、前記適応レンズアセンブリは、複数の適応レンズサブアセンブリを備え、各適応レンズサブアセンブリは、
波長板レンズと、
切替可能な波長板アセンブリと
を備える、項目１８に記載のディスプレイデバイス。
（項目２３）
他の適応レンズアセンブリを前記導波管アセンブリの前記適応レンズアセンブリと反対の側にさらに備え、前記他の適応レンズアセンブリは、関連付けられた波長板レンズと、関連付けられた切替可能な波長板アセンブリとを備える、項目１８に記載のディスプレイデバイス。
（項目２４）
適応レンズアセンブリであって、
波長板レンズと、
切替可能な波長板アセンブリであって、
体積をそれらの間に画定する第１の基板および第２の基板と、
前記体積内に配置される液晶層と、
前記液晶層の液晶分子を整合させるための第１のガイドのセットであって、前記第１のガイドのセットは、前記体積内に配置され、前記第１の基板上にある第１の電極パターンを備える、第１のガイドのセットと、
前記液晶層の液晶分子を整合させるための第２のガイドのセットであって、前記第２のガイドのセットは、前記体積内に配置され、前記第１の基板上にある第２の電極パターンを備える、第２のガイドのセットと
を備え、
前記第１の電極パターンおよび前記第２の電極パターンは、前記液晶層の液晶分子の配向を選択的に変化させるための電場を確立するように構成される、切替可能な波長板アセンブリと
を備える、適応レンズアセンブリ。
（項目２５）
前記第１の電極パターンおよび前記第２の電極パターンのうちの少なくとも１つは、平行導体のアレイを備える、項目２４に記載の適応レンズアセンブリ。
（項目２６）
前記第１の電極パターンおよび前記第２の電極パターンのうちの少なくとも１つは、ワイヤメッシュを備える、項目２４に記載の適応レンズアセンブリ。
（項目２７）
前記第１の基板および前記第２の基板はそれぞれ、４分の１波長板を備える、項目２４に記載のディスプレイデバイス。
（項目２８）
前記波長板レンズは、液晶ポリマー層を備える、項目２４に記載のディスプレイデバイス。
（項目２９）
前記適応レンズアセンブリはさらに、前記波長板レンズと前記第１の４分の１波長板との間に配置される整合層を備え、前記整合層は、少なくとも部分的に、前記液晶ポリマー層内の液晶分子の配向を決定する、項目２８に記載のディスプレイデバイス。
（項目３０）
前記波長板レンズは、他の液晶ポリマー層を前記液晶ポリマー層上に備える、項目２８に記載のディスプレイデバイス。
（項目３１）
前記波長板レンズおよび前記切替可能な波長板アセンブリは、適応レンズサブアセンブリを構成し、前記適応レンズアセンブリは、複数の適応レンズサブアセンブリを備え、各適応レンズサブアセンブリは、
波長板レンズと、
切替可能な波長板アセンブリと
を備える、項目２４に記載のディスプレイデバイス。
（項目３２）
液晶レンズを製造するためのロールツーロール装置であって、前記装置は、
処理するための基板のロールを提供するための供給基板ローラと、
レンズ構造を有する処理された基板をその上に受容するためのレンズ基板ローラと、
前記供給基板ローラから前記レンズ基板ローラへの展開された基板の経路を画定する基板経路と、
前記基板経路内の整合構造アプリケータであって、前記整合構造アプリケータは、前記基板の第１の側の液晶分子の配向を誘導するための整合構造を形成するように構成される、整合構造アプリケータと、
前記基板経路内の第１のレンズ層アプリケータであって、前記第１のレンズ層アプリケータは、
第１の液晶層を前記供給基板の第１の側に適用するように構成されるスロットダイと、
前記第１の液晶層を硬化させるように構成される第１の硬化ステーションと
を備える、第１のレンズ層アプリケータと、
を備える、装置。
（項目３３）
前記第１の硬化ステーションは、紫外線（ＵＶ）光源を備え、前記ＵＶ光源は、前記第１の液晶層の液晶分子を重合化するように構成される、項目３２に記載のロールツーロール装置。
（項目３４）
前記第１の硬化ステーションは、前記第１の液晶層を加熱するように構成される熱源を備える、項目３２に記載のロールツーロール装置。
（項目３５）
第２のレンズ層アプリケータであって、
第２の液晶層を前記硬化された第１のレンズ層上に適用するように構成されるスロットダイと、
前記第２の液晶層を硬化させるように構成される第２の硬化ステーションと
を備える、第２のレンズ層アプリケータ
をさらに備える、項目３２に記載のロールツーロール装置。
（項目３６）
前記第２の硬化ステーションは、紫外線（ＵＶ）光源を備え、前記ＵＶ光源は、前記第２の液晶層の液晶分子を重合化するように構成される、項目３５に記載のロールツーロール装置。
（項目３７）
前記第２の硬化ステーションは、前記第２の液晶層を加熱するように構成される熱源を備える、項目３５に記載のロールツーロール装置。
（項目３８）
前記整合構造アプリケータは、
整合層レジスト材料を前記供給基板の第１の側に適用するように構成されるスロットダイと、
前記整合層レジスト材料を硬化させ、固体整合層を形成するように構成される硬化ステーションと、
１つ以上の整合構造を前記固体整合層内に光学的にパターン化するように構成される光学整合器と
を備える、項目３２に記載のロールツーロール装置。
（項目３９）
前記整合構造アプリケータは、
液体レジスト材料を前記供給基板の第１の側に印刷するように構成されるインクジェットプリンタと、
前記液体レジスト材料をインプリントし、液晶整合構造を形成するように構成されるロールテンプレートと、
エネルギー源であって、前記エネルギー源は、前記液体レジスト材料が前記共形ロールテンプレートと接触している間、前記液体レジスト材料を硬化させ、整合構造のパターンを前記供給基板の第１の側に備える固体レジストを形成するように構成される、エネルギー源と
を備える、項目３２に記載のロールツーロール装置。
（項目４０）
液晶レンズを製造するためのロールツーロール装置であって、前記装置は、
処理するための基板のロールを提供するための供給基板ローラと、
整合構造をその上に有する処理された基板を受容するための中間基板ローラと、
前記供給基板ローラから前記中間基板ローラへの展開された基板の経路を画定する基板経路と、
インプリントレジストを堆積させるように構成される堆積デバイスと、
複数のローラによって画定された閉鎖されたテンプレート経路に沿って進行するように構成される連続テンプレートループであって、前記テンプレート経路のインプリント部分は、前記基板経路の一部と一致する、連続テンプレートループと、
前記整合構造を硬化させ、固体整合層を形成するように構成されるエネルギー源と
を備える、装置。
（項目４１）
前記エネルギー源は、紫外線（ＵＶ）光源を備える、項目４０に記載のロールツーロール装置。
（項目４２）
前記堆積デバイスは、前記エネルギー源の上流にあるスロットダイを備え、前記スロットダイは、前記インプリントレジストを前記供給基板の第１の側に適用するように構成され、前記テンプレートループは、前記インプリントレジストを前記ロールテンプレート経路のインプリント部分に沿ってインプリントするように構成される、項目４０に記載のロールツーロール装置。
（項目４３）
前記堆積デバイスは、前記エネルギー源の上流にあるインクジェットプリンタを備え、前記インクジェットプリンタは、インプリントレジストを印刷するように構成され、前記テンプレートは、前記インプリントレジストを前記テンプレート経路のインプリント部分に沿ってインプリントするように構成される、項目４０に記載のロールツーロール装置。（項目４４）
前記インクジェットプリンタは、前記インプリントレジストを前記テンプレート上に堆積させるように構成される、項目４３に記載のロールツーロール装置。
（項目４５）
液晶レンズを製造するための方法であって、前記方法は、
供給基板ローラにおいて、基板の供給ロールを展開することと、
前記供給基板ローラとレンズ基板ローラとの間に延在する展開された基板を処理することと、
続いて、前記レンズ基板ローラにおいて、前記展開された基板を再巻取することと
を含み、前記展開された基板を処理することは、
整合層を前記展開された基板の第１の側に形成することと、
第１の液晶層を前記整合構造にわたって堆積させることと、
前記第１の液晶層を硬化させ、第１のレンズ層を形成することと
を含む、方法。
（項目４６）
前記第１の液晶層を堆積させることは、スロットダイを使用して、液晶を前記整合構造上に適用することを含む、項目４５に記載の方法。
（項目４７）
前記第１の液晶層を硬化させることは、前記第１の液晶層を紫外線（ＵＶ）光で照射することを含む、項目４５に記載の方法。
（項目４８）
前記第１の液晶層を硬化させることは、前記第１の液晶層をオーブン内で加熱することを含む、項目４５に記載の方法。
（項目４９）
前記整合層を形成することは、
選択的に画定可能な材料を前記基板の第１の側に堆積させることと、
前記堆積された選択的に画定可能な材料をパターン化することと
を含む、項目４５に記載の方法。
（項目５０）
前記選択的に画定可能な材料をパターン化することは、前記選択的に画定可能な材料を光に暴露し、ホログラフィック記録を形成することを含む、項目４９に記載の方法。
（項目５１）
前記選択的に画定可能な材料は、レジストであり、前記選択的に画定可能な材料をパターン化することは、
共形ロールテンプレートを使用して、前記レジストをインプリントすることと、
前記液体レジスト材料が前記共形ロールテンプレートと接触している間、前記液体レジスト材料を硬化させ、固体整合構造を前記供給基板の第１の側に形成することと
を含む、項目４９に記載の方法。
（項目５２）
第２の液晶層を前記第１のレンズ層にわたって適用することと、
前記第２の液晶層を硬化させ、固体の第２のレンズ層を形成することと
をさらに含む、項目４５に記載の方法。
（項目５３）
前記供給ロールを展開する前に、電極パターンを前記整合層が形成される側と反対の前記基板の下面側に形成することをさらに含む、項目４５に記載の方法。
（項目５４）
前記展開された基板を再巻取後、前記基板を展開し、複数の液晶セル壁を前記基板の下面上に形成することをさらに含む、項目５３に記載の方法。
（項目５５）
前記複数の液晶セル壁を形成することは、インクジェット堆積を含む、項目５４に記載の方法。
（項目５６）
前記基板を他の基板に取り付け、前記基板と前記他の基板と前記液晶セル壁とによって画定された開放体積を形成することと、
前記開放体積を液晶で充填することと
をさらに含む、項目５４に記載の方法。
（項目５７）
前記基板は、４分の１波長板である、項目４５に記載の方法。
（項目５８）
液晶レンズを製造するための方法であって、前記方法は、
供給基板ローラにおいて、基板の供給ロールを展開することであって、前記展開された基板は、前記供給基板ローラと中間基板ローラとの間に延在する、ことと、
前記基板上の液晶分子の配向を誘導するために、整合特徴を前記展開された基板上に形成することであって、前記整合特徴を形成することは、複数のローラによって画定された進行経路を有する閉ループテンプレートを使用して、前記整合特徴をインプリントすることを含む、ことと、
続いて、前記中間基板ローラにおいて、前記展開された基板を再巻取することと
を含む、方法。
（項目５９）
前記整合特徴を形成することは、
インプリントレジストを前記基板上に堆積させることと、
前記テンプレートを使用して、前記インプリントレジストをインプリントすることと、
前記テンプレートが前記インプリントレジストをインプリントする間、前記インプリントレジストを硬化させ、固体整合構造を前記供給基板上に形成することと
を含む、項目５８に記載の方法。
（項目６０）
前記供給ロールは、電極パターンを前記整合層が形成されるべき上側と反対の前記基板の下面側に備える、項目５８に記載の方法。
（項目６１）
前記展開された基板を再巻取後、前記基板を展開し、複数の液晶セル壁を前記基板の上側に形成することをさらに含む、項目６０に記載の方法。
（項目６２）
前記複数の液晶セル壁を形成することは、前記セル壁をインクジェット堆積によって印刷することを含む、項目６１に記載の方法。
（項目６３）
前記基板を他の基板に取り付け、前記基板と前記他の基板と前記液晶セル壁とによって画定された開放体積を形成することと、
前記開放体積を液晶で充填することと
をさらに含む、項目６１に記載の方法。
（項目６４）
前記基板は、４分の１波長板である、項目５８に記載の方法。
（項目６５）
液晶レンズを製造するための方法であって、前記方法は、
中間基板ローラにおいて、中間基板のロールを展開することであって、前記中間基板は、液晶分子のための整合特徴を備え、前記整合特徴は、前記中間基板の第１の側にある、ことと、
前記中間基板ローラとレンズ基板ローラとの間に延在する展開された基板を処理することであって、前記展開された基板を処理することは、
第１の液晶層を前記整合特徴上に堆積させることと、
前記第１の液晶層を硬化させ、第１のレンズ層を形成することと
を含む、ことと、
続いて、前記レンズ基板ローラにおいて、前記展開された基板を再巻取することと
を含む、方法。
（項目６６）
前記第１の液晶層を堆積させることは、液晶材料をスロットダイを用いて適用することを含む、項目６５に記載の方法。
（項目６７）
前記第１の液晶層を硬化させることは、前記第１の液晶層を紫外線（ＵＶ）光で照射することを含む、項目６５に記載の方法。
（項目６８）
前記第１の液晶層を硬化させることは、前記第１の液晶層をオーブン内で加熱することを含む、項目６５に記載の方法。
（項目６９）
第２の液晶層を前記第１のレンズ層にわたって適用することと、
前記第２の液晶層を硬化させ、固体の第２のレンズ層を形成することと
をさらに含む、項目６５に記載の方法。
（項目７０）
前記展開された基板を再巻取後、前記基板を展開し、複数の液晶セル壁を前記基板上に形成することをさらに含む、項目６５に記載の方法。
（項目７１）
前記複数の液晶セル壁を形成することは、インクジェット堆積を含む、項目７０に記載の方法。
（項目７２）
前記基板を他の基板に取り付け、前記基板と前記他の基板と前記液晶セル壁とによって画定された開放体積を形成することと、
前記開放体積を液晶材料で充填することと
をさらに含む、項目７０に記載の方法。
（項目７３）
前記基板は、前記整合特徴をその上に備える４分の１波長板である、項目４５に記載の方法。
【図面の簡単な説明】
【0026】
【0027】
【0028】
【0029】
【0030】
【0031】
【0032】
【0033】
【0034】
【0035】
【0036】
【0037】
【0038】
【0039】
【0040】
【0041】
【0042】
【0043】
【0044】
【0045】
【0046】
【0047】
【0048】
【0049】
【0050】
【0051】
【0052】
【0053】
【0054】
【0055】
【0056】
【0057】
【0058】
【0059】
【0060】
【0061】
【0062】
【0063】
【発明を実施するための形態】
【0064】
ＡＲシステムは、依然として、ユーザに彼らの周囲の世界が見えることを可能にしながら、仮想コンテンツをユーザまたは視認者に表示し得る。好ましくは、本コンテンツは、例えば、画像情報をユーザの眼に投影する、アイウェアの一部としての頭部搭載型ディスプレイ上に表示される。加えて、ディスプレイはまた、周囲環境からの光をユーザの眼に透過させ、その周囲環境のビューを可能にしてもよい。本明細書で使用されるように、「頭部搭載型」または「頭部搭載可能である」ディスプレイは、視認者またはユーザの頭部上に搭載され得る、ディスプレイであることを理解されたい。
【0065】
いくつかのＡＲシステムでは、複数の導波管は、仮想画像を複数の仮想深度平面（単に、本明細書では、「深度平面」とも称される）に形成するように構成されてもよい。複数の導波管の異なる導波管は、異なる屈折力を有してもよく、これは、ユーザの眼から異なる距離における異なる深度平面上に現れる、画像を提供し得る。ディスプレイシステムはまた、導波管の屈折力を提供する、または屈折力を修正する、複数のレンズを含んでもよい。望ましくないことに、導波管およびレンズはそれぞれ、ディスプレイの全体的厚さおよび重量を増加させ得る。
【0066】
可変焦点レンズアセンブリとも称され得る、適応レンズアセンブリが、ディスプレイの厚さおよび重量を低減させるためのアプローチにおいて提案されている。適応レンズアセンブリは、可変屈折力を提供し、例えば、レンズアセンブリを通して伝搬する光の波面発散を修正し、複数の異なる仮想深度平面を提供する。例えば、複数の導波管ではなく、単一適応レンズアセンブリが、異なる屈折力のセットおよび関連付けられた深度平面を提供するために利用されてもよい。適応レンズアセンブリおよび関連構造の実施例は、２０１６年１１月１８日に出願された米国仮特許出願第６２／４２４，３４１号および２０１７年６月１２日に出願された米国仮特許出願第６２／５１８，５３９号（それぞれの開示全体が、参照することによって本明細書に組み込まれる）に開示される。
【0067】
適応レンズアセンブリは、適応レンズサブアセンブリのスタックを含んでもよく、それぞれ、波長板レンズと、異なる配向を有する異なる状態間で切替可能な液晶分子を伴う液晶層を含み得る、切替可能な波長板アセンブリとを含んでもよい。切替可能な波長板アセンブリは、液晶層を閉じ込めるための一対の基板と、液晶層内の液晶分子の配向を確立するための整合層と、電場を提供し、液晶分子の配向を切り替えるための伝導性層とを含んでもよい。各適応レンズサブアセンブリは、切替可能な波長板の状態に応じて、通過する光の波面に異なるように影響を及ぼし得ることを理解されたい。複数のサブアセンブリの屈折力は、組み合わせられ、異なる集約屈折力を提供してもよい。しかしながら、多数のそのようなサブアセンブリを伴う適応レンズアセンブリは、依然として、所望のものより厚くなり得ることが見出されている。
【0068】
有利には、いくつかの実施形態では、薄い適応レンズアセンブリおよびそのようなアセンブリを作製するための方法および装置が、提供される。いくつかの実施形態では、切替可能な波長板アセンブリは、それ自体が波長板（例えば、４分の１波長板）である、一対の基板を含んでもよく、切替可能な波長板（好ましくは、選択的に切替可能な配向を伴う液晶分子を有する、液晶層）が、それらの間に配置される。好ましくは、基板は、液晶を備えない。いくつかの他の実施形態では、切替可能な波長板アセンブリは、液晶分子のための整合ガイドと、液晶分子の配向を切り替えるための電場を選択的に確立する、伝導性層の両方として機能する、電極のパターンを含んでもよい。いくつかの実施形態では、電極パターンは、波長板としても機能する、基板の表面上に配置されてもよい。例えば、電極は、基板の対向面上にあって、液晶層によって占有される基板間の同一体積内に配置されてもよい。電極は、基板の表面上に自立してもよい、または他の材料の層に内蔵されてもよいことを理解されたい。
【0069】
有利には、薄い切替可能な波長板アセンブリは、上記の電場の印加を用いて配向を変化させる液晶分子を含まない、受動波長板レンズを伴う、適応レンズサブアセンブリを形成し得る。切替可能な波長板アセンブリおよび受動波長板レンズは、光の偏光を修正し、ひいては、屈折力を提供することができることを理解されたい。受動波長板レンズは、特定のパターンおよび／または配向の中に係止された重合化された液晶分子から形成されてもよい。特定のパターンおよび／または配向は、光の狭波長範囲においてのみ所望の光学応答を提供し得る。いくつかの実施形態では、より広い波長の範囲にわたってより広帯域の応答を提供するために、複数の波長板レンズが、提供されてもよい。波長板レンズはそれぞれ、異なる波長の範囲にわたって、ピーク応答を有し得、全体として、波長板レンズは、より広い波長の範囲にわたって、応答を提供する。
【0070】
本明細書に記載されるように、複数のサブアセンブリが、ともにスタックされ、ある範囲の屈折力を提供する適応レンズアセンブリを形成してもよい。いくつかの他の実施形態では、適応レンズアセンブリは、単一サブアセンブリのみを含んでもよい。
【0071】
いくつかの実施形態では、適応レンズアセンブリまたはその一部は、ロールツーロール製造装置を使用して製造されてもよい。切替可能な液晶層を含有する体積の一部を形成する基板は、その上に隣接する層が形成される、基板として使用されてもよく、次いで、一対の基板は、ともに合体され、続いて、切替可能な液晶で充填される、体積を形成してもよい。基板は、好ましくは、柔軟で機械的に安定した光学的に透過性の材料から形成され、これは、製造プロセスの間、巻取および展開されることができる。例えば、基板の供給が、第１のローラ上に提供され、第２のローラに延在されてもよい。基板は、第１のローラにおいて展開され、次いで、第２のローラにおいて再巻取される。その間において、整合層が、基板上に堆積およびパターン化され得、１つ以上の液晶層が、整合層上に堆積および硬化され得る。好ましくは、第１のローラ上に供給される基板は、電極の事前に形成されたパターンを基板の背面上に含み得る。
【0072】
いくつかの実施形態では、整合層の作製は、第１のロールツーロール装置を使用して行われてもよく、その中に基板ロールが、展開され、インプリントされた整合層（液晶分子のための整合特徴を備える）が、基板上に形成され、これは、インプリントされた整合層を形成後、再巻取される。続いて、第２のロールツーロール製造装置は、整合特徴を備えるインプリントされた整合層を伴う基板を開始材料として使用し、液晶層をその基板上に堆積させ、続いて、基板を堆積された液晶層とともに再巻取する。
【0073】
いくつかの実施形態では、ロールツーロール処理後、電極をシートの片側に伴い、堆積された層を反対側に伴う、処理された基板シートは、電極をそのシートの表面上に伴う、別の基板シートと継合されてもよい。基板シートをともに継合する前に、後の液晶充填を側方に閉じ込めるための壁が、一方または両方のシート上に形成されてもよい。壁は、ディスプレイ接眼レンズのための所望の形状にあってもよい。シートは、次いで、電極が相互に面し、開放体積を形成した状態において、ともに継合されてもよい。開放体積は、続いて、液晶で充填され、次いで、シートは、切断され、個々のディスプレイ接眼レンズを形成し得る。いくつかの他の実施形態では、液晶は、壁および下層基板によって画定された体積内に提供されてもよく、次いで、上層基板が、壁に接着され、閉鎖された体積を形成してもよい。
【0074】
有利には、いくつかの実施形態では、本明細書に説明される適応レンズアセンブリは、薄いおよび／または軽量構造であり得る。例えば、３つの適応レンズサブアセンブリを有する、適応レンズアセンブリは、比較的に薄い厚さ（例えば、いくつかの実施形態では、２ｍｍ未満）を有してもよい。適応レンズサブアセンブリ内の光学要素として、そして支持基板としてとの両方の役割を果たす、４分の１波長板を有することによって、付加的支持基板は、必要なくなり得る。さらに、液晶層に近接した４分の１波長板の表面上のメッシュまたはワイヤのアレイは、電位源と、液晶層内の液晶分子の整合を誘導する整合構造との両方の役割を果たすように配列されてもよい。加えて、開示されるロールツーロール製造装置および方法は、適応レンズアセンブリの効率的高スループット製造を可能にする。
【0075】
ここで、図を参照するが、同様の参照番号は、全体を通して同様の部分を指す。別様に示されない限り、図面は、概略であって、必ずしも、正確な縮尺で描かれていない。
【0076】
図２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。ユーザの眼は、離間されており、空間内の実オブジェクトを見ているとき、各眼は、オブジェクトの若干異なるビューを有し、オブジェクトの画像を各眼の網膜上の異なる場所に形成し得ることを理解されたい。これは、両眼視差と称され得、ヒト視覚系によって、深度の知覚を提供するために利用され得る。従来のディスプレイシステムは、仮想オブジェクトが所望の深度における実オブジェクトであるように各眼によって見えるであろう仮想オブジェクトのビューに対応する、眼２１０、２２０毎に１つの同一仮想オブジェクトの若干異なるビューを伴う２つの明確に異なる画像１９０、２００を提示することによって、両眼視差をシミュレートする。これらの画像は、ユーザの視覚系が深度の知覚を導出するために解釈し得る、両眼キューを提供する。
【0077】
図２を継続して参照すると、画像１９０、２００は、ｚ－軸上で距離２３０だけ眼２１０、２２０から離間される。ｚ－軸は、その眼が視認者の直前の光学無限遠におけるオブジェクトを固視している状態の視認者の光学軸と平行である。画像１９０、２００は、平坦であって、眼２１０、２２０から固定距離にある。それぞれ、眼２１０、２２０に提示される画像内の仮想オブジェクトの若干異なるビューに基づいて、眼は、必然的に、オブジェクトの画像が眼のそれぞれの網膜上の対応する点に来て、単一両眼視を維持するように回転し得る。本回転は、眼２１０、２２０のそれぞれの視線を仮想オブジェクトが存在するように知覚される空間内の点上に収束させ得る。その結果、３次元画像の提供は、従来、ユーザの眼２１０、２２０の輻輳・開散運動を操作し得、ヒト視覚系が深度の知覚を提供するように解釈する、両眼キューを提供することを伴う。
【0078】
しかしながら、深度の現実的かつ快適な知覚の生成は、困難である。眼からの異なる距離におけるオブジェクトからの光は、異なる発散量を伴う波面を有することを理解されたい。図３Ａ－３Ｃ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３Ａ－３Ｃ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。逆に言えば、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。曲率が増加すると、オブジェクトと眼２１０の間の距離が減少する。単眼２１０のみが、例証を明確にするために、図３Ａ－３Ｃおよび本明細書の種々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。
【0079】
図３Ａ－３Ｃを継続して参照すると、視認者の眼が固視しているオブジェクトからの光は、異なる波面発散度を有し得る。異なる波面発散量に起因して、光は、眼の水晶体によって異なるように集束され得、これは、ひいては、水晶体に、異なる形状をとり、集束された画像を眼の網膜上に形成することを要求し得る。集束された画像が、網膜上に形成されない場合、結果として生じる網膜ぼけは、集束された画像が網膜上に形成されるまで、眼の水晶体の形状に変化を生じさせる、遠近調節のためのキューとして作用する。例えば、遠近調節のためのキューは、眼の水晶体を囲繞する毛様筋の弛緩または収縮を誘起し、それによって、レンズを保持する提靭帯に印加される力を変調し、したがって、固視されているオブジェクトの網膜ぼけが排除または最小限にされるまで、眼の水晶体の形状を変化させ、それによって、固視されているオブジェクトの集束された画像を眼の網膜（例えば、中心窩）上に形成し得る。眼の水晶体が形状を変化させるプロセスは、遠近調節と称され得、固視されているオブジェクトの集束された画像を眼の網膜（例えば、中心窩）上に形成するために要求される眼の水晶体の形状は、遠近調節状態と称され得る。
【0080】
ここで図４Ａを参照すると、ヒト視覚系の遠近調節－輻輳・開散運動応答の表現が、図示される。オブジェクトを固視するための眼の移動は、眼にオブジェクトからの光を受信させ、光は、画像を眼の網膜のそれぞれ上に形成する。網膜上に形成される画像内の網膜ぼけの存在は、遠近調節のためのキューを提供し得、網膜上の画像の相対的場所は、輻輳・開散運動のためのキューを提供し得る。遠近調節するためのキューは、遠近調節を生じさせ、眼の水晶体がそれぞれオブジェクトの集束された画像を眼の網膜（例えば、中心窩）上に形成する特定の遠近調節状態をとる結果をもたらす。一方、輻輳・開散運動のためのキューは、各眼の各網膜上に形成される画像が単一両眼視を維持する対応する網膜点にあるように、輻輳・開散運動移動（眼の回転）を生じさせる。これらの位置では、眼は、特定の輻輳・開散運動状態をとっていると言え得る。図４Ａを継続して参照すると、遠近調節は、眼が特定の遠近調節状態を達成するプロセスであると理解され得、輻輳・開散運動は、眼が特定の輻輳・開散運動状態を達成するプロセスであると理解され得る。図４Ａに示されるように、眼の遠近調節および輻輳・開散運動状態は、ユーザが別のオブジェクトを固視する場合、変化し得る。例えば、遠近調節された状態は、ユーザがｚ－軸上の異なる深度における新しいオブジェクトを固視する場合、変化し得る。
【0081】
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・開散運動および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」であると知覚し得ると考えられる。前述のように、２つの眼の相互に対する輻輳・開散運動移動（例えば、瞳孔が相互に向かって、またはそこから移動し、眼の視線を収束させ、オブジェクトを固視するような眼の回転）は、眼の水晶体の遠近調節と密接に関連付けられる。通常条件下では、眼の水晶体の形状を変化させ、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、自動的に、「遠近調節－輻輳・開散運動反射」として知られる関係下、同一距離まで輻輳・開散運動における整合する変化を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、水晶体形状における整合する変化を誘起するであろう。
【0082】
ここで図４Ｂを参照すると、眼の異なる遠近調節および輻輳・開散運動状態の実施例が、図示される。一対の眼２２２ａは、光学無限遠におけるオブジェクトを固視する一方、一対の眼２２２ｂは、光学無限遠未満におけるオブジェクト２２１を固視する。着目すべきこととして、各対の眼の輻輳・開散運動状態は、異なり、一対の眼２２２ａは、まっすぐ指向される一方、一対の眼２２２は、オブジェクト２２１上に収束する。各対の眼２２２ａおよび２２２ｂを形成する眼の遠近調節状態もまた、水晶体２１０ａ、２２０ａの異なる形状によって表されるように異なる。
【0083】
望ましくないことに、従来の「３－Ｄ」ディスプレイシステムの多くのユーザは、これらのディスプレイにおける遠近調節と輻輳・開散運動状態との間の不整合に起因して、そのような従来のシステムを不快であると見出す、または奥行感を全く知覚しない場合がある。前述のように、多くの立体視または「３－Ｄ」ディスプレイシステムは、若干異なる画像を各眼に提供することによって、場面を表示する。そのようなシステムは、それらが、とりわけ、単に、場面の異なる提示を提供し、眼の輻輳・開散運動状態に変化を生じさせるが、それらの眼の遠近調節状態に対応する変化を伴わないため、多くの視認者にとって不快である。むしろ、画像は、眼が全ての画像情報を単一遠近調節状態において視認するように、ディスプレイによって眼から固定距離に示される。そのような配列は、遠近調節状態における整合する変化を伴わずに輻輳・開散運動状態に変化を生じさせることによって、「遠近調節－輻輳・開散運動反射」に逆らう。本不整合は、視認者不快感を生じさせると考えられる。遠近調節と輻輳・開散運動との間のより良好な整合を提供する、ディスプレイシステムは、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。
【0084】
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。いくつかの実施形態では、異なる提示は、輻輳・開散運動のためのキューおよび遠近調節するための整合するキューの両方を提供し、それによって、生理学的に正しい遠近調節－輻輳・開散運動整合を提供してもよい。
【0085】
図４Ｂを継続して参照すると、眼２１０、２２０からの空間内の異なる距離に対応する、２つの深度平面２４０が、図示される。所与の深度平面２４０に関して、輻輳・開散運動キューが、眼２１０、２２０毎に適切に異なる視点の画像を表示することによって提供されてもよい。加えて、所与の深度平面２４０に関して、各眼２１０、２２０に提供される画像を形成する光は、その深度平面２４０の距離におけるある点によって生成されたライトフィールドに対応する波面発散を有してもよい。
【0086】
図示される実施形態では、点２２１を含有する、深度平面２４０のｚ－軸に沿った距離は、１ｍである。本明細書で使用されるように、ｚ－軸に沿った距離または深度は、ユーザの眼の射出瞳に位置するゼロ点を用いて測定されてもよい。したがって、１ｍの深度に位置する深度平面２４０は、眼が光学無限遠に向かって指向された状態でそれらの眼の光学軸上のユーザの眼の射出瞳から１ｍ離れた距離に対応する。近似値として、ｚ－軸に沿った深度または距離は、ユーザの眼の正面のディスプレイ（例えば、導波管の表面）から測定され、デバイスとユーザの眼の射出瞳との間の距離に関する値が加えられてもよい。その値は、瞳距離と呼ばれ、ユーザの眼の射出瞳と眼の正面のユーザによって装着されるディスプレイとの間の距離に対応し得る。実際は、瞳距離に関する値は、概して、全ての視認者に関して使用される、正規化された値であってもよい。例えば、瞳距離は、２０ｍｍであると仮定され得、１ｍの深度における深度平面は、ディスプレイの正面の９８０ｍｍの距離にあり得る。
【0087】
ここで図４Ｃおよび４Ｄを参照すると、整合遠近調節－輻輳・開散運動距離および不整合遠近調節－輻輳・開散運動距離の実施例が、それぞれ、図示される。図４Ｃに図示されるように、ディスプレイシステムは、仮想オブジェクトの画像を各眼２１０、２２０に提供してもよい。画像は、眼２１０、２２０に、眼が深度平面２４０上の点１５上に収束する、輻輳・開散運動状態をとらせ得る。加えて、画像は、その深度平面２４０における実オブジェクトに対応する波面曲率を有する光によって形成され得る。その結果、眼２１０、２２０は、画像がそれらの眼の網膜上に合焦する、遠近調節状態をとる。したがって、ユーザは、仮想オブジェクトを深度平面２４０上の点１５にあるように知覚し得る。
【0088】
眼２１０、２２０の遠近調節および輻輳・開散運動状態はそれぞれ、ｚ－軸上の特定の距離と関連付けられることを理解されたい。例えば、眼２１０、２２０からの特定の距離におけるオブジェクトは、それらの眼に、オブジェクトの距離に基づいて、特定の遠近調節状態をとらせる。特定の遠近調節状態と関連付けられた距離は、遠近調節距離Ａｄと称され得る。同様に、特定の輻輳・開散運動状態における眼と関連付けられた特定の輻輳・開散運動距離Ｖｄまたは相互に対する位置が、存在する。遠近調節距離および輻輳・開散運動距離が整合する場合、遠近調節と輻輳・開散運動との間の関係は、生理学的に正しいと言える。これは、視認者に最も快適なシナリオであると見なされる。
【0089】
しかしながら、立体視ディスプレイでは、遠近調節距離および輻輳・開散運動距離は、常時、整合しない場合がある。例えば、図４Ｄに図示されるように、眼２１０、２２０に表示される画像は、深度平面２４０に対応する波面発散を伴って表示され得、眼２１０、２２０は、その深度平面上の点１５ａ、１５ｂが合焦する、特定の遠近調節状態をとり得る。しかしながら、眼２１０、２２０に表示される画像は、眼２１０、２２０を深度平面２４０上に位置しない点１５上に収束させる、輻輳・開散運動のためのキューを提供し得る。その結果、遠近調節距離は、いくつかの実施形態では、眼２１０、２２０の射出瞳から深度平面２４０までの距離に対応する一方、輻輳・開散運動距離は、眼２１０、２２０の射出瞳から点１５までのより大きい距離に対応する。遠近調節距離は、輻輳・開散運動距離と異なる。その結果、遠近調節－輻輳・開散運動不整合が存在する。そのような不整合は、望ましくないと見なされ、不快感をユーザに生じさせ得る。不整合は、距離（例えば、Ｖｄ－Ａｄ）に対応し、ジオプタを使用して特性評価され得ることを理解されたい。
【0090】
いくつかの実施形態では、眼２１０、２２０の射出瞳以外の参照点も、同一参照点が遠近調節距離および輻輳・開散運動距離のために利用される限り、遠近調節－輻輳・開散運動不整合を決定するための距離を決定するために利用されてもよいことを理解されたい。例えば、距離は、角膜から深度平面、網膜から深度平面、接眼レンズ（例えば、ディスプレイデバイスの導波管）から深度平面等まで測定され得る。
【0091】
理論によって限定されるわけではないが、ユーザは、不整合自体が有意な不快感を生じさせずに、依然として、最大約０．２５ジオプタ、最大約０．３３ジオプタ、および最大約０．５ジオプタの遠近調節－輻輳・開散運動不整合を生理学的に正しいと知覚し得ると考えられる。いくつかの実施形態では、本明細書に開示されるディスプレイシステム（例えば、ディスプレイシステム２５０、図６）は、約０．５ジオプタまたはそれ未満の遠近調節－輻輳・開散運動不整合を有する、画像を視認者に提示する。いくつかの他の実施形態では、ディスプレイシステムによって提供される画像の遠近調節－輻輳・開散運動不整合は、約０．３３ジオプタまたはそれ未満である。さらに他の実施形態では、ディスプレイシステムによって提供される画像の遠近調節－輻輳・開散運動不整合は、約０．１ジオプタまたはそれ未満を含む、約０．２５ジオプタまたはそれ未満である。
【0092】
図５は、波面発散を修正することによって、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。ディスプレイシステムは、画像情報でエンコードされた光７７０を受信し、その光をユーザの眼２１０に出力するように構成される、導波管２７０を含む。導波管２７０は、所望の深度平面２４０上のある点によって生成されたライトフィールドの波面発散に対応する定義された波面発散量を伴って光６５０を出力してもよい。いくつかの実施形態では、同一量の波面発散が、その深度平面上に提示される全てのオブジェクトのために提供される。加えて、ユーザの他方の眼は、類似導波管からの画像情報を提供され得るように図示されるであろう。
【0093】
いくつかの実施形態では、単一導波管が、単一または限定数の深度平面に対応する設定された波面発散量を伴う光を出力するように構成されてもよく、および／または導波管は、限定された範囲の波長の光を出力するように構成されてもよい。その結果、いくつかの実施形態では、複数またはスタックの導波管が、異なる深度平面のための異なる波面発散量を提供し、および／または異なる範囲の波長の光を出力するために利用されてもよい。本明細書で使用されるように、深度平面は、平面または湾曲表面の輪郭に追従してもよいことを理解されたい。いくつかの実施形態では、有利には、簡略化のために、深度平面は、平坦表面の輪郭に追従し得る。
【0094】
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。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。
【0095】
いくつかの実施形態では、ディスプレイシステム２５０は、輻輳・開散運動するための実質的に連続キューおよび遠近調節するための複数の離散キューを提供するように構成されてもよい。輻輳・開散運動のためのキューは、異なる画像をユーザの眼のそれぞれに表示することによって提供されてもよく、遠近調節のためのキューは、選択可能な離散量の波面発散を伴う画像を形成する光を出力することによって提供されてもよい。換言すると、ディスプレイシステム２５０は、可変レベルの波面発散を伴う光を出力するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、波面発散の各離散レベルは、特定の深度平面に対応し、導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０のうちの特定の１つによって提供されてもよい。
【0096】
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に向かって出力の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、クローン化されたコリメートビームの全体場を出力してもよく、これは、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。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１つは、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。
【0097】
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、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に画像情報を生成する、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、画像情報を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）の光を含んでもよいことを理解されたい。
【0098】
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、光プロジェクタシステム５２０によって提供され、これは、光モジュール５３０を備え、これは、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の光エミッタを含んでもよい。光モジュール５３０からの光は、ビームスプリッタ５５０を介して、光変調器５４０、例えば、空間光変調器によって指向および修正されてもよい。光変調器５４０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、光を画像情報でエンコードするように構成されてもよい。空間光変調器の実施例は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）を含み、シリコン上液晶（ＬＣＯＳ）ディスプレイを含む。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の関連付けられた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、導波管アセンブリ２６０の導波管は、導波管の中に投入された光をユーザの眼に中継しながら、理想的レンズとして機能し得る。本概念では、オブジェクトは、空間光変調器５４０であってもよく、画像は、深度平面上の画像であってもよい。
【0099】
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た１つ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５３０から１つ以上の導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０に透過するように構成されてもよい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の中に再指向してもよいことを理解されたい。
【0100】
コントローラ５６０は、画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、４００、光源５３０、および光変調器５４０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プロビジョニングを調整する、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９Ｄ）の一部であってもよい。
【0101】
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主要底部表面およびそれらの主要上部表面と主要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。説明の容易性および図面の明確性のために、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い、および／または導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の体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部品であってもよく、外部結合光学要素５７０、５８０、５９０、６００、６１０は、材料のその部品の表面上および／またはその内部に形成されてもよい。
【0102】
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ように解釈するように、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る。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から生じる光が次の上方の導波管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ように解釈するように、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。
【0103】
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は、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、動的ではない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。
【0104】
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た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が、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が、深度平面毎に１つのセットを伴う、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利点を提供し得る。
【0105】
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た特定の深度平面のために、光をその個別の導波管から再指向し、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た深度平面を有する導波管は、外部結合光学要素５７０、５８０、５９０、６００、６１０の異なる構成を有してもよく、これは、関連付けられた深度平面に応じて、異なる量の発散を伴う光を出力する。いくつかの実施形態では、光抽出光学要素５７０、５８０、５９０、６００、６１０は、体積または表面特徴であってもよく、これは、具体的角度で光を出力するように構成されてもよい。例えば、光抽出光学要素５７０、５８０、５９０、６００、６１０は、体積ホログラム、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い。むしろ、それらは、単に、スペーサ（例えば、クラッディング層および／または空隙を形成するための構造）であってもよい。
【0106】
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」（また、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、様々な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パターンの出射放出となる。
【0107】
いくつかの実施形態では、１つ以上のＤＯＥは、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ってもよい。例えば、切替可能なＤＯＥは、ポリマー分散液晶の層を備えてもよく、その中で微小液滴は、ホスト媒体中に回折パターンを備え、微小液滴の屈折率は、ホスト材料の屈折率に実質的に整合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整合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）。
【0108】
いくつかの実施形態では、カメラアセンブリ６３０（例えば、可視光および赤外線光カメラを含む、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、それが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９Ｄ）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。
【0109】
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と関連付けられた深度平面に応じて、ある角度（例えば、発散出射ビーム形成）において眼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は、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。
【0110】
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、スタックされた導波管アセンブリの実施例を図示し、各深度平面は、複数の異なる原色を使用して形成される画像を含む。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た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。
【0111】
いくつかの実施形態では、各原色の光は、単一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た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ものと理解され得、３つの導波管は、深度平面毎に提供されてもよく、３つの原色画像が、深度平面毎に提供される。各深度平面と関連付けられた導波管は、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、物理的デバイスでは、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てもよい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。
【0112】
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た他の色も、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。
【0113】
本開示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ように知覚される、光の波長の範囲内の１つ以上の波長の光を包含するもの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。
【0114】
いくつかの実施形態では、光源５３０（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。
【0115】
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）に対応してもよく、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。
【0116】
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。各導波管は、関連付けられた内部結合光学要素（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しながら、１つ以上の光の波長を選択的に再指向するような波長選択的である。その個別の導波管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、その個別の導波管６７０、６８０、６９０の他の面積内に配置されてもよいことを理解されたい。
【0117】
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せずに、光を受信す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から受信す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信しないように、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）。
【0118】
各導波管はまた、関連付けられた光分散要素を含み、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、関連付けられた導波管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、関連付けられた導波管６７０、６８０、６９０の上部主要表面および底部主要表面の両方の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た導波管６７０、６８０、６９０内の上部主要表面および底部主要表面の異なるもの上に配置されてもよい。
【0119】
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またはそれを上回る、または０．１０またはそれを下回る。有利には、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、各導波管の上部主要表面および底部主要表面の間の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んでもよいことを理解されたい。
【0120】
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ってもよい、および／または層７６０ａ、７６０ｂを形成する材料は、依然として、前述の種々の屈折率関係を保持しながら、異なってもよい。
【0121】
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の中に投入されてもよいことを理解されたい。
【0122】
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た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。
【0123】
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を選択的に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。
【0124】
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。
【0125】
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。前述のように、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。
【0126】
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てもよく、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てもよい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への衝突に応じて、再び、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、導波管からユーザに向かって指向され、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、衝突する光の別の部分は、導波管から指向される等となる。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、クローン化された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。
【0127】
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信す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によって偏向され、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上に入射し、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を視認者に外部結合し、視認者はまた、他の導波管６７０、６８０からの外部結合した光も受け取る。
【0128】
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た光分散要素７３０、７４０、７５０および関連付けられた外部結合光学要素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）。本明細書で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。
【0129】
図９Ｄは、本明細書に開示される種々の導波管および関連システムが統合され得る、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。いくつかの実施形態では、ディスプレイシステム６０は、図６のシステム２５０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、図６の導波管アセンブリ２６０は、ディスプレイ７０の一部であってもよい。
【0130】
図９Ｄを継続して参照すると、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的モジュールおよびシステムとを含む。ディスプレイ７０は、フレーム８０に結合されてもよく、これは、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って、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。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６０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（例えば、音声メニューコマンドの選択、自然言語質問等）、および／または他の人物（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６０はさらに、ユーザの周囲の世界のオブジェクト、刺激、人々、動物、場所、または他の側面を検出するように構成される、１つ以上の外向きに指向される環境センサ１１２を含んでもよい。例えば、環境センサ１１２は、例えば、ユーザ９０の通常の視野の少なくとも一部に類似する画像を捕捉するように、外向きに向いて位置し得る、１つ以上のカメラを含んでもよい。いくつかの実施形態では、ディスプレイシステムはまた、周辺センサ１２０ａを含んでもよく、これは、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、四肢等）上に取り付けられてもよい。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徴付け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。
【0131】
図９Ｄ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等の通信リンク１３０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、これは、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、ヘッドホン内に埋設される、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、種々の構成で搭載されてもよい。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、ローカルプロセッサおよびデータモジュール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、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。随意に、ローカル処理およびデータモジュール１４０は、１つ以上の中央処理ユニット（ＣＰＵ）、グラフィック処理ユニット（ＧＰＵ）、専用処理ハードウェア等を含んでもよい。データは、ａ）センサ（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（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））から捕捉されたデータ、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への通過のための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）を使用して取得および／または処理されたデータを含んでもよい。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に対する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を介して等、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つまたはそれを上回るものは、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。
【0132】
図９Ｄ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く、例えば、１つ以上の中央処理ユニット（ＣＰＵ）、グラフィック処理ユニット（ＧＰＵ）、専用処理ハードウェア等を含んでもよい。いくつかの実施形態では、遠隔データリポジトリ１６０は、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り得る、デジタルデータ記憶設備を備えてもよい。いくつかの実施形態では、遠隔データリポジトリ１６０は、１つ以上の遠隔サーバを含んでもよく、これは、情報、例えば、拡張現実コンテンツ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に生成するための情報を提供する。いくつかの実施形態では、全てのデータが、記憶され、全ての計算は、ローカル処理およびデータモジュール内で行われ、遠隔モジュールからの完全に自律的使用を可能にする。随意に、ＣＰＵ、ＧＰＵ等を含む、外部システム（例えば、１つ以上のプロセッサ、１つ以上のコンピュータのシステム）が、処理（例えば、画像情報を生成する、データを処理する）の少なくとも一部を実施し、例えば、無線または有線接続を介して、情報をモジュール１４０、１５０、１６０に提供し、情報をそこから受信してもよい。
適応レンズアセンブリ
適応レンズアセンブリ
【0133】
再び図９Ａを参照すると、いくつかのディスプレイシステムは、画像を複数の仮想深度平面に形成するように構成される、導波管アセンブリ６６０を含む。図示される実施形態では、画像は、例えば、画像を異なる深度平面のうちの１つに形成するように構成される、複数の導波管６７０、６８０、６９０を使用して形成されてもよい。導波管アセンブリ６６０はまた、異なる屈折力を有し、画像を異なる仮想深度平面に形成する、付加的導波管を含んでもよい。しかしながら、導波管６７０、６８０、６９０はそれぞれ、導波管アセンブリ６６０の全体的厚さ、重量、およびコストを増加させるため、より少ない導波管を用いて、画像を複数の仮想深度平面に形成することが望ましいであろう。
【0134】
本明細書に説明される種々の実施形態では、ディスプレイデバイスは、導波管アセンブリと、１つ以上の適応レンズアセンブリとを使用して、画像を異なる仮想深度平面に形成するように構成される。いくつかの実施形態では、適応レンズアセンブリは、従来のレンズより軽量およびより薄い（数ミクロン）レンズアセンブリを形成し得、有利には、切替可能（例えば、電気的に切替可能）であるように構成され得る、液晶を備える。有利には、そのような適応レンズアセンブリは、アセンブリ６６０等の導波管アセンブリの数、厚さ、および重量を低減させ得る。
【0135】
本明細書で使用されるように、屈折力（屈折力、集束力、または収束力とも称される）は、レンズ、ミラー、または他の光学システムが、光を収束または発散させる程度である。これは、デバイスの焦点距離の逆数と等しい：Ｐ＝１／ｆ。すなわち、高屈折力は、短焦点距離に対応する。屈折力に関するＳＩ単位は、毎メートル（ｍ－１）であって、これは、一般に、ジオプタと呼ばれる。本明細書に説明されるように、収束レンズは、正の屈折力を有するように説明される一方、発散レンズは、負の屈折力を有するように説明される。理論によって拘束されるわけではないが、光が、相互に比較的に近接する２つ以上の薄いレンズを通して通過するとき、組み合わせられたレンズの屈折力は、個々のレンズの屈折力の和として近似され得る。したがって、光が、第１の屈折力Ｐ１を有する第１のレンズを通して通過し、第２の屈折力Ｐ２を有する第２のレンズをさらに通して通過するとき、光は、屈折力の和Ｐ＝Ｐ１＋Ｐ２に従って収束または発散すると理解され得る。
【0136】
図１０は、導波管アセンブリ１０１２によって介在される、１つ以上の適応レンズアセンブリ、例えば、一対の適応レンズアセンブリ１００４、１００８を光学経路１０１６内に備える、ディスプレイデバイス１０００、例えば、ウェアラブルディスプレイデバイスの実施例を図示する。いくつかの実施形態では、導波管アセンブリ１０１２は、導波管スタック２６０または６６０に対応してもよい。本明細書に説明されるように、導波管アセンブリは、例えば、全内部反射下、光（例えば、可視光）を伝搬し、導波管の光出力表面から（例えば、それに対して法線の方向に）延在する光学軸において、光を外部結合するように構成される、導波管を含む。好ましくは、光出力表面は、導波管の主要表面である（例えば、導波管の主要表面は、その間に導波管の厚さ、例えば、最小寸法が延在する、導波管の広表面であると理解され得る）。光は、いくつかの実施形態では、回折格子によって外部結合されてもよい。適応レンズアセンブリ１００４、１００８はそれぞれ、少なくとも部分的に、外部結合される光をそれを通して透過させるように構成されてもよい。図示されるように、適応レンズアセンブリ１００４、１００８はそれぞれ、導波管アセンブリ１０１２から外部結合される光を受け取り、外部結合される光を光学軸方向に収束または発散させるように構成されてもよい。適応レンズアセンブリ１００４、１００８はそれぞれ、波長板レンズと、それ自体が、切替可能な波長板によって介在される、第１および第２の波長板レンズを備える、切替可能な波長板アセンブリとを備えてもよい。波長板はそれぞれ、それを通して通過する外部結合された光の偏光状態を改変するように構成されてもよい。切替可能な波長板は、アクティブ化される（例えば、電気的にアクティブ化される）と、それを通して通過する外部結合された光の偏光状態を改変するように構成されてもよい。
【0137】
本明細書で使用されるように、適応レンズアセンブリは、調節され得る、例えば、外部刺激を使用して、可逆的にアクティブ化および非アクティブ化され得る、少なくとも１つの光学性質を有する、レンズアセンブリを指す。可逆的にアクティブ化および非アクティブ化され得る、例示的光学性質は、他の性質の中でもとりわけ、屈折力（焦点距離）、位相、偏光、偏光選択性、透過率、反射率、複屈折、および回折性質を含む。種々の実施形態では、適応レンズアセンブリは、電場の本選択的印加によって、それを通して通過する光の屈折力および偏光状態を変動させることが可能である。
【0138】
図示される実施形態では、一対の適応レンズアセンブリ１００４、１００８はそれぞれ、電気的にアクティブ化および非アクティブ化されるように構成され、非アクティブ化状態では、適応レンズアセンブリ１００４、１００８はそれぞれ、第１の屈折力を提供する一方、アクティブ化状態では、適応レンズアセンブリ１００４、１００８はそれぞれ、第１の屈折力と異なる、第２の屈折力を提供する。加えて、いくつかの実施形態では、１つの状態では、適応レンズアセンブリ１００４、１００８はそれぞれ、それを通して通過する光（例えば、可視光）の偏光状態を改変する一方、別の状態では、適応レンズアセンブリ１００４、１００８はそれぞれ、それを通して通過する光の偏光状態を保存する。
【0139】
依然として図１０を参照すると、ディスプレイデバイス１０００はさらに、一対の適応レンズアセンブリ１００４、１００８間に介在される、導波管アセンブリ１０１２を備える。導波管アセンブリ１０１２は、それぞれ、図６および９Ａ－９Ｃに関して上記に説明される、導波管アセンブリ２６０または６６０に類似してもよい。導波管アセンブリ１０１２は、図６の導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０または図９Ａ－９Ｃの導波管６７０、６８０、６９０に類似する、導波管を備えてもよい。本明細書に説明されるように、導波管は、全内部反射下、導波管の主要表面と平行な側方方向に光を伝搬するように構成されてもよい。導波管はさらに、光を外部結合し、光を適応レンズアセンブリ１００８を通してユーザの眼２１０に出力するように構成されてもよい。
【0140】
依然として図１０を参照すると、一対の適応レンズアセンブリの第１の適応レンズアセンブリ１００４は、導波管アセンブリ１０１２の第１の側、例えば、ユーザによって観察される世界５１０の側に配置され、一対のレンズアセンブリの第２の適応レンズアセンブリ１００８は、導波管アセンブリ１０１２の第２の側、例えば、ユーザの眼２１０に最も近い側に配置される。下記に説明されるように、構成されるような一対の適応レンズアセンブリは、ユーザに、実世界のビューとともに、導波管アセンブリ１０１２からの仮想コンテンツを複数の仮想深度平面に提供する。いくつかの実施形態では、適応レンズアセンブリの存在に起因して、殆どまたは全く歪曲が存在しない。仮想コンテンツおよび実世界のビューは、図１１Ａおよび１１Ｂに関して下記に説明されるように、第１および第２の適応レンズアセンブリ１００４、１００８のアクティブ化に応じて、ユーザに提供される。
【0141】
図１１Ａおよび１１Ｂは、ディスプレイデバイス１１００Ａ／１１００Ｂの実施例を図示し、それぞれ、適応レンズアセンブリを備え、動作時、画像情報をユーザに出力する。ディスプレイデバイス１１００Ａおよび１１００Ｂは、非給電状態では、構造的に同じであってもよい。ディスプレイデバイス１１００Ａは、本明細書では、仮想画像をユーザに出力することを例証するために使用される一方、ディスプレイデバイス１１００Ｂは、本明細書では、実世界画像をディスプレイデバイス１１００Ｂを通してユーザに透過させることを例証するために使用される。ディスプレイデバイス１１００Ａ／１１００Ｂは、例えば、電圧または電流の印加によって電気的にアクティブ化されるように構成される、一対の適応レンズアセンブリ１００４、１００８を含む。いくつかの実施形態では、例えば、電圧または電流が印加されない、非アクティブ化状態では、第１および第２の切替可能なレンズアセンブリ１００４、１００８はそれぞれ、低、例えば、約ゼロ屈折力を有する。いくつかの実施形態では、例えば、電圧または電流が印加される、アクティブ化状態では、世界側の第１の世界側適応レンズアセンブリ１００４は、第１の符号、例えば、正の屈折力を有する、第１の正味屈折力（Ｐｎｅｔ１）を提供してもよい。アクティブ化状態にあるとき、ユーザ側の第２のユーザ側適応レンズアセンブリ１００８は、第２の符号、例えば、負の屈折力を有する、第２の正味屈折力（Ｐｎｅｔ２）を提供してもよい。
【0142】
図１１Ａは、いくつかの実施形態による、仮想コンテンツをユーザに仮想深度平面において表示する、図１０のディスプレイシステムの実施例を図示する。本明細書に説明されるように、一対の適応レンズアセンブリ１００４、１００８間に介在される、導波管アセンブリ１０１２は、仮想画像情報を含有する光を受け取り、全内部反射下、光を伝搬させるように構成される、導波管を備える。導波管アセンブリ１０１２はさらに、光を、例えば、回折格子を通して、眼２１０に向かって外部結合するように構成される。外部結合される光は、眼２１０に進入することに先立って、第２の適応レンズアセンブリ１００８を通して通過する。アクティブ化されると、第２の適応レンズアセンブリ１００８は、第２の正味屈折力Ｐｎｅｔ２を有し、これは、ユーザに仮想深度平面１１０４において仮想画像が見えるように、負の値を有してもよい。
【0143】
いくつかの実施形態では、第２の正味屈折力Ｐｎｅｔ２は、電気的に調節され、第２の適応レンズアセンブリ１００８の第２の正味屈折力（Ｐｎｅｔ２）を調節し、それによって、仮想深度平面１１０４までの距離を調節してもよい。例えば、仮想オブジェクトが、仮想３次元空間内において、眼２１０に対してより近くおよびより遠くに「移動」するにつれて、第２の適応レンズアセンブリ１００８の第２の正味屈折力Ｐｎｅｔ２も、仮想深度平面１１０４が仮想オブジェクトを追跡するように調節されるように、対応して調節されてもよい。したがって、ユーザは、比較的に、容認可能閾値を超える遠近調節／輻輳・開散運動不整合を殆どまたは全く体験し得ない。いくつかの実施形態では、仮想深度平面１１０４までの距離の大きさは、離散ステップにおいて調節されてもよい一方、いくつかの他の実施形態では、仮想深度平面１１０４までの距離の大きさは、連続的に調節されてもよい。
【0144】
図１１Ｂは、いくつかの実施形態による、実世界コンテンツのビューをユーザに提供する、図１０のディスプレイシステムの実施例を図示する。第２の適応レンズアセンブリ１００８が、仮想コンテンツを仮想深度平面１１０４に表示するための第２の正味屈折力（Ｐｎｅｔ２）を有するようにアクティブ化されると、第２の適応レンズアセンブリ１００８を通して通過する、実世界からの光もまた、アクティブ化される第２の適応レンズアセンブリ１００８のＰｎｅｔ２に従って、収束または発散され得る。したがって、実世界内のオブジェクトは、焦点がずれて現れ得る。そのような歪曲を軽減させるために、いくつかの実施形態によると、アクティブ化されると、第１および第２の適応レンズアセンブリ１００４、１００８は、反対符号を有する、屈折力を有するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、第１および第２の適応レンズアセンブリ１００４、１００８を通して通過する、光は、それぞれ、第１および第２の適応レンズアセンブリ１００４、１００８の第１および第２の正味屈折力Ｐｎｅｔ１、Ｐｎｅｔ２の大きさの間の差にほぼ等しい大きさを有する、組み合わせられた屈折力に従って、収束または発散する。いくつかの実施形態では、導波管アセンブリ１０１２もまた、屈折力を有し得、適応レンズアセンブリ１００８は、レンズアセンブリ１００４および導波管アセンブリ１０１２の両方によって生じる歪曲を考慮するように構成されてもよい。例えば、適応レンズアセンブリ１００８の屈折力は、レンズアセンブリ１００４および導波管アセンブリ１０１２の屈折力の和の反対符号であってもよい。
【0145】
いくつかの実施形態では、第１の適応レンズアセンブリ１００４は、第２の適応レンズアセンブリ１００８の第２の正味屈折力Ｐｎｅｔ２の大きさに近いまたはそれと同一である大きさを有する、第１の正味屈折力Ｐｎｅｔ１を有するように構成される。その結果、第１および第２の適応レンズアセンブリ１００４、１００８の両方が、同時にアクティブ化されると、実世界内のオブジェクトは、仮想コンテンツを表示するために提供される第２の適応レンズアセンブリ１００８の屈折力によって比較的に影響されずに現れる。
【0146】
いくつかの実施形態では、第１の適応レンズアセンブリ１００４は、アクティブ化されると、第１の正味屈折力Ｐｎｅｔ１が第２の適応レンズアセンブリ１００８の第２の正味屈折力Ｐｎｅｔ２に動的に合致するように構成されてもよい。例えば、第２の切替可能なアセンブリ１００８の第２の正味屈折力Ｐｎｅｔ１が、仮想３次元空間内において、移動する仮想オブジェクトを追跡するように調節されるにつれて、第１の適応レンズアセンブリ１００４の第１の正味屈折力Ｐｎｅｔ１は、組み合わせられた屈折力の大きさＰ＝Ｐｎｅｔ１＋Ｐｎｅｔ２が所定の値未満に保たれ得るように、動的に調節されてもよい。したがって、実施形態によると、実世界内のオブジェクトは、組み合わせられた屈折力Ｐ＝Ｐｎｅｔ１＋Ｐｎｅｔ２が小さい、例えば、約０ｍ－１のままであるように、負の値を有し得る、第２の適応レンズアセンブリ１００８の第２の正味屈折力（Ｐｎｅｔ２）を、第１の適応レンズアセンブリ１００４の第１の正味屈折力（Ｐｎｅｔ１）で補償することによって、容認不可能に焦点がずれないように防止され得る。
【0147】
図１２は、それぞれ、波長板レンズと、切替可能な波長板とを備える、適応レンズサブアセンブリを備える、一対の適応レンズアセンブリを備える、ディスプレイデバイス１５００の実施例を図示する。第１および第２の適応レンズアセンブリ１５０４、１５０８はそれぞれ、複数の切替可能な波長板アセンブリ、例えば、第１－第３の切替可能な波長板アセンブリ１３１２－１、１３１２－２、１３１２－３と交互にスタックされる、複数の波長板レンズ、例えば、第１－第３の波長板レンズ１３０８－１、１３０８－２、１３０８－３を備える。波長板レンズ１３０８－１、１３０８－２、１３０８－３および近傍の切替可能な波長板アセンブリ１３１２－１、１３１２－２、１３１２－３は、それぞれ、サブアセンブリ１５０４－１、１５０４－２、１５０４－３を形成する。複数の切替可能な波長板アセンブリ１３１２はそれぞれ、切替回路を使用して、独立してアクティブ化されてもよい。いくつかの実施形態では、切替可能な波長板の異なるものを電気的にアクティブ化するステップは、切替可能な波長板アセンブリの異なるものによって介在される、直接隣接する波長板レンズの屈折力の大きさのほぼ和である大きさを有する、異なる正味屈折力に従って、適応レンズアセンブリを通して通過する光を発散または収束させる。
【0148】
有利には、第２の適応レンズアセンブリ１５０８内のサブアセンブリ１５０８－１、１５０８－２、１５０８－３のうちの１つ以上のものの異なるものを選択することによって、異なる深度平面における仮想画像が、ユーザに表示され得、加えて、第１の適応レンズアセンブリ１５０４内のサブアセンブリ１５０４－１、１５０４－２、１５０４－３の異なる対応するものを選択することによって、サブアセンブリ１５０８－１、１５０８－２、１５０８－３の屈折力から生じ得る、実世界画像の焦点ずれまたは歪曲は、補償または低減され得る。
固定されたレンズを用いた適応レンズアセンブリ
固定されたレンズを用いた適応レンズアセンブリ
【0149】
適応レンズアセンブリを含む、上記に説明される例示的ディスプレイデバイスでは、適応レンズアセンブリは、波長板レンズと、とりわけ、導波管の数を低減させ、ひいては、全体的デバイス重量および厚さを低減させる、利点を有する、切替可能な波長板とを含んだ。いくつかの実施形態では、付加的な固定されたレンズが、１つ以上の適応レンズアセンブリ上にスタックされてもよい。有利には、付加的レンズは、種々の可能性として考えられる利点を提供する。例えば、いくつかの状況下では、そのようなレンズは、付加的屈折力を追加するために提供されてもよい。加えて、図１０に関して説明されるウェアラブルデバイス１０００等のいくつかの実施形態によるウェアラブルディスプレイデバイスを使用する、一部のユーザは、光が正しくその眼の網膜上に集束することを妨げる、屈折誤差を伴う眼を有する。いくつかの実施形態では、付加的レンズ要素が、特定の処方箋屈折力を提供し、ユーザが、ディスプレイによって投影された、および／またはディスプレイを通して実世界から透過された画像情報を明確に視認することを可能にするように構成されてもよい。加えて、付加的レンズは、デバイスをユーザの顔の輪郭により良好に共形化させ、アイウェアのための正常フレームとより良好に統合し、および／またはより審美的に魅力的な外観をディスプレイデバイスに提供するための曲率を有する、表面を具備してもよい。
【0150】
図１３Ａおよび１３Ｂは、いくつかの実施形態による、一対の適応レンズアセンブリと、一対の固定されたレンズとを備える、ディスプレイデバイスを図示する。上記に議論されるように、ディスプレイデバイス１８００Ａ／１８００Ｂは、一対の適応レンズアセンブリ（例えば、図１２における１５０４、１５０８）と、一対の適応レンズアセンブリ間に介在される、導波管アセンブリ１０１２とを備え、導波管アセンブリは、全内部反射下、光を伝搬し、光を一対の適応レンズアセンブリ（片側の１００５、１５０４および他側の１５０８、１００８を含む）のうちの一方の中に外部結合し、仮想コンテンツを複数の仮想深度平面に表示するように構成される、導波管を備える。
【0151】
上記に議論されるように、いくつかの状況下では、付加的な固定されたレンズ、例えば、補正レンズを追加し、ユーザにより明確に見えることを可能にすることが望ましくあり得る。いくつかの実施形態では、第１の固定された焦点レンズ要素１８０８が、導波管アセンブリ１０１２と視認者の眼２１０との間に提供されてもよい。第１の固定された焦点レンズ要素の追加は、適切な調節を提供し、視認者の眼２１０のために正しく集束されるように、仮想コンテンツを含み得る、導波管アセンブリ１０１２から外部結合される光を調節し得る。しかしながら、第１の固定されたレンズ要素１８０８はまた、世界５１０から視認者の眼２１０に伝搬する光の経路内にある。その結果、第１のレンズ要素は、周囲環境からの光を修正し、それによって、収差を世界の視認者のビュー内に生じさせ得る。そのような収差を補正するために、第２の固定された焦点レンズ要素１８０４は、導波管アセンブリ１０１２の第１の可変焦点レンズ要素１８０８と反対の側に配置されてもよい。第２の固定された焦点レンズ要素１８０４は、第１の固定された焦点レンズ要素１８０８によって生じる収差を補償するように構成されてもよい。
【0152】
いくつかの実施形態では、第２の固定された焦点レンズ要素１８０４の焦点は、第１の固定された焦点レンズ要素１８０８の焦点の反転または反対であってもよい。例えば、第１の固定された焦点レンズ要素１８０８が、正の屈折力を有する場合、第２の固定された焦点レンズ要素１８０４は、負の屈折力を有してもよく、その逆も同様であって、これは、いくつかの実施形態では、類似大きさであってもよい。
【0153】
いくつかの実施形態では、固定された焦点レンズ要素１８０４、１８０８を伴わない、ディスプレイデバイス１８００Ａ／１８００Ｂは、十分な屈折力を有していない場合があり、第１の可変焦点レンズ要素は、画像情報が視認者によって特定の深度平面上にあると解釈されるために、適切な量の付加的発散を光に提供するように構成されてもよい。
【0154】
それぞれ、第１および第２の固定された焦点レンズ要素１８０４、１８０８は、視認者の眼の一方のために提供されてもよく、第１および第２の固定された焦点レンズ要素に類似する（但し、可能性として、異なる屈折力を伴う）、第３および第４の固定された焦点レンズ要素（図示せず）は、視認者の眼の他方のために提供されてもよいことを理解されたい。
【0155】
種々の実施形態では、第１および第２の固定された焦点レンズ要素はそれぞれ、約±５．０ジオプタ～０ジオプタ、±４．０ジオプタ～０ジオプタ、±３．０ジオプタ～０ジオプタ、±２．０ジオプタ～０ジオプタ、±１．０ジオプタ～０ジオプタの範囲（これらの値によって定義された任意の範囲、例えば、±１．５ジオプタを含む）内の正味屈折力（正または負）を提供してもよい。
【0156】
図１３Ａおよび１３Ｂに図示されるようないくつかの実施形態では、第１および第２の焦点レンズ要素１８０４、１８０８の屈折力が、相互に補償するように、例えば、凹面または平凹面レンズであり得る、第１の固定された焦点レンズ要素１８０４の屈折力は、正の値を有し、例えば、凸面または平凸面レンズであり得る、第２の固定された焦点レンズ要素１８０８の屈折力は、負の値を有する。しかしながら、いくつかの他の実施形態では、第１および第２の固定された焦点レンズ要素１８０４、１８０８の屈折力が、相互に補償するように、第２の固定された焦点レンズ要素１８０８の屈折力は、正の値を有してもよく、第１の固定された焦点レンズ要素１８０４の屈折力は、負の値を有してもよい。
【0157】
図１４は、いくつかの他の実施形態による、ディスプレイデバイス１９００を図示する。図１３Ａ、１３Ｂに関して上記に説明されるディスプレイデバイス１８００Ａ／１８００Ｂと同様に、ディスプレイデバイス１９００は、一対の適応レンズアセンブリ（例えば、図１２における１５０４、１５０８）と、一対の適応レンズアセンブリ間に介在される、導波管アセンブリ１０１２とを含む。しかしながら、図１３Ａ、１３Ｂのディスプレイデバイス１８００Ａ／１８００Ｂと異なり、視認者の眼２１０のために正しく集束されるように、仮想コンテンツを含み得る、導波管アセンブリ１０１２から外部結合される光を調節するために、導波管アセンブリ１０１２は、導波管アセンブリ１０１２と視認者の眼２１０との間の第１の固定された焦点レンズ要素１８０８を有する代わりに、内蔵屈折力を有するように構成されてもよい。上記に説明されるディスプレイデバイス１８００Ａ／１８００Ｂと同様に、導波管アセンブリ１０１２内の内蔵屈折力は、周囲環境からの光の波面を修正し、それによって、収差を世界の視認者のビュー内に生じさせ得る。そのような収差を補正するために、図１３Ａ、１３Ｂに関して上記に説明される第２の固定された焦点レンズ要素１８０４に類似する、固定された焦点レンズ要素１８０４が、世界と導波管アセンブリ１０１２との間に配置されてもよい。固定された焦点レンズ要素１８０４は、図１３Ａ、１３Ｂに関して上記に説明される補償機構と同様に、導波管アセンブリ１０１２内の内蔵屈折力によって生じる収差を補償するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、導波管アセンブリおよび固定された焦点レンズ要素の屈折力が、相互に補償するように、導波管アセンブリ１０１２内の内蔵屈折力は、負の値を有してもよく、固定された焦点レンズ要素１８０４の屈折力は、正の値を有してもよい。固定された焦点レンズ要素１８０４の種々の特性は、図１３Ａ、１３Ｂに関して上記に説明されるものに類似する。
【0158】
図１４に図示される実施形態では、固定された焦点レンズ要素１８０４は、世界５１０と導波管アセンブリ１０１２との間に配置されるが、他の実施形態も、可能性として考えられることを理解されたい。例えば、固定された焦点レンズ要素１８０８は、図１３Ａ、１３Ｂに関して上記に説明される第１の固定された焦点レンズ要素１８０８と同様に、眼２１０と導波管アセンブリ１０１２との間に配置されてもよい。これらの実施形態では、導波管アセンブリおよび固定された焦点レンズ要素の屈折力が、相互に補償する（例えば、実質的に合計０になる）ように、導波管アセンブリ１０１２内の内蔵屈折力は、正の値を有してもよく、固定された焦点レンズ要素１８０８の屈折力は、負の値を有してもよい。
切替可能な可変焦点要素コンポーネント
切替可能な可変焦点要素コンポーネント
【0159】
図１５は、３つの適応レンズサブアセンブリ１２１０を備える、例示的適応レンズアセンブリ１２００を図示する。適応レンズアセンブリ１２００は、例えば、図１０－１２に示されるように、正面レンズアセンブリ１００４、１５０４または背面レンズアセンブリ１００８、１５０８であってもよい。各層１２１０は、波長板レンズ１２１２と、切替可能な液晶層１２１４とを含む。１つ以上の伝導性ワイヤまたはメッシュ層等の伝導性層１２１６が、切替可能な液晶層１２１４の選択的切替のために、各いくつかのアセンブリ１２１０内に含まれる。いくつかの提案される構成では、サブアセンブリ１２１０は、付加的支持基板１２１８と、整合層１２２２とを要求し得る。接着剤１２２０およびさらなるコーティング層１２２４（例えば、反射防止性層）が、種々の層間およびレンズ層１２１０間に提供される。複数の支持基板１２１８および整合層１２２２の存在は、適応レンズアセンブリ１２００の重量および厚さを有意に増加させ得ることを理解されたい。したがって、より薄くかつより軽量の適応レンズアセンブリ構造は、望ましくあり得る。
【0160】
図１６Ａおよび１６Ｂは、種々の実施形態による、それぞれ、３つの適応レンズサブアセンブリを備える、例示的適応レンズアセンブリ１４００を図示する。有利には、適応レンズアセンブリ１４００は、図１５の適応レンズアセンブリ１２００に対して簡略化された構造を有する。いくつかの実施形態では、図１６Ａおよび１６Ｂに示される構造は、有利には、既存の適応レンズアセンブリより薄くかつより軽量である、適応レンズアセンブリを提供し得、より効率的に製造され得る。図１６Ａおよび１６Ｂに描写される図示される適応レンズアセンブリ１４００はそれぞれ、３つの適応レンズサブアセンブリ１４１０を含む。しかしながら、適応レンズアセンブリ１４００は、３つより少ない適応レンズサブアセンブリ（例えば、１つまたは２つのサブアセンブリ）または３つよりも多い適応レンズサブアセンブリ（例えば、４つ、５つ、６つ、またはより多いサブアセンブリ）を用いて実装されてもよいことを理解されたい。適応レンズアセンブリ１４００は、適応レンズアセンブリ１４００がレンズアセンブリ１００４、１５０４、１００８、１５０８の代わりに利用され得るように、図１０－１４のレンズアセンブリ１００４、１５０４、１００８、１５０８に対応してもよいことを理解されたい。
【0161】
図１６Ａおよび１６Ｂを継続して参照すると、適応レンズアセンブリ１４００は、接着剤層１４２４（例えば、屈折率整合接着剤を備える）によって結合される、３つの適応レンズサブアセンブリ１４１０を含む。各適応レンズサブアセンブリ１４１０は、少なくとも１つの波長板レンズ１４１２、１４１２ａ、１４１２ｂを含む。例えば、図１６Ａは、単一波長板レンズ１４１２を含む、適応レンズサブアセンブリ１４１０を描写する一方、図１６Ｂは、第１の波長板レンズ１４１２ａと、第２の波長板レンズ１４１２ｂとを含む、適応レンズサブアセンブリ１４１０を描写する。図１６Ｂに示される複数レンズ構成は、レンズ１４１２ａ、１４１２ｂが、波長のサブセットのみに影響を及ぼすタイプである場合、望ましくあり得る。したがって、複数の隣接するレンズ１４１２ａ、１４１２ｂは、組み合わせられ、より大きい波長範囲にわたる所望の屈折力を提供するであろう、システムを形成することができる。
【0162】
各適応レンズサブアセンブリ１４１０はさらに、２つの４分の１波長板１４１６と、閉鎖された体積を４分の１波長板１４１６間に画定する、切替セル壁１４１８とを備える、切替可能な波長板アセンブリを含む。好ましくは、４分の１波長板１４１６は、本明細書に開示されるように、ロールツーロール処理において使用するために、柔軟で（４分の１波長板１４１６が巻取および展開されることを可能にする）、機械的に安定し、十分に非弾性である、光学的に透過性の材料から形成される。好ましくは、材料は、液晶を備えない。４分の１波長板１４１６のための好適な材料の実施例は、ポリカーボネートまたは同等物等のプラスチック（ポリマー）シートを含む。
【0163】
４分の１波長板１４１６および切替セル壁１４１８は、切替媒体１４１４（例えば、液晶材料）と、伝導性材料１４２０（例えば、ワイヤ、伝導性メッシュ等）とを封入する。いくつかの実施形態では、伝導性材料１４２０は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）層であって、これは、電極のパターンにパターン化され得る。整合層が、切替可能な波長板アセンブリと波長板レンズ１４１２、１４１２ａ、１４１２ｂとの間に提供され得る。整合層は、適応レンズサブアセンブリ１４１０の適切な垂直、水平、および／または回転整合のための１つ以上の整合構造を含んでもよい。代替として、いくつかの実施形態では、整合層１４２２は、省略されてもよく、１つ以上の整合構造が、隣接する４分の１波長板１４１６および／またはレンズ１４１２、１４１２ａの表面に追加および／またはその中にインプリントされてもよい。
【0164】
図１５に描写される適応レンズサブアセンブリ１２１０に関して、図１６Ａおよび１６Ｂに描写される適応レンズサブアセンブリ１４１０は、有利には、より少ないコンポーネント層を有し得る。４分の１波長板１４１６は、付加的支持基板１２１８（図１５）が必要ないように、十分な構造支持を各レンズサブアセンブリ１４１０に提供し得る。加えて、適応レンズサブアセンブリ１４１０の切替可能な波長板は、付加的伝導性層１２１６（図１５）が必要ないように、４分の１波長板１４１６と統合されたメッシュまたはワイヤの形態において、切替可能な波長板層１４１４（例えば、液晶層）によって占有される空間内に伝導性材料１４２０を含む。本明細書に説明される有利に薄い適応レンズアセンブリの非限定的実施例として、図１６Ｂに描写される適応レンズアセンブリ１４００は、約１．３ｍｍ等の１ｍｍ～３ｍｍの全体的厚さを有し得る。例えば、各４分の１波長板は、１００ミクロン～３００ミクロン（例えば、２００ミクロン）の厚さを有し得、各切替セル壁１４１８は、５～２０ミクロン（例えば、１０ミクロン）の厚さを有し得、各波長板レンズ１４１２ａ、１４１２ｂは、１～５ミクロン（例えば、２ミクロン）の厚さを有し得、各整合層は、存在する場合、１００ｎｍ未満（例えば、２０ｎｍ～３０ｎｍ）の厚さを有し得る。したがって、各適応レンズサブアセンブリ１４１０は、約４１４ミクロンの厚さを有し得る。接着剤層１４２４はそれぞれ、適応レンズアセンブリ１４００が約１．３ｍｍの総厚を有するように、１０～５０ミクロン（例えば、２０ミクロン）の厚さを有し得る。
可変焦点要素製造方法および装置
可変焦点要素製造方法および装置
【0165】
図１７Ａ－１７Ｅは、図１６Ａおよび１６Ｂを参照して説明される適応レンズアセンブリ１４００等の適応レンズアセンブリを製造する例示的プロセスを図示する。プロセスの個々の部分は、本開示の範囲から逸脱することなく、追加または省略されてもよいことを理解されたい。より詳細に説明されるであろうように、プロセスは、概して、４分の１波長板基板１４３０およびレンズ基板１４４０を形成し（レンズ層を既存の４分の１波長板基板１４３０に追加することによって形成されてもよい）、４分の１波長板基板１４３０とレンズ基板１４４０を組み合わせ、適応レンズサブアセンブリ１４１０と隙間、すなわち、図１６Ａおよび１６Ｂの切替可能な液晶層１４１４を包囲する体積を形成するステップを含み得る。複数の適応レンズサブアセンブリ１４１０は、次いで、スタック内に組み合わせられ（例えば、屈折率整合された接着剤層を用いて、ともに接着され）、適応レンズアセンブリ１４００を形成し得る。
【0166】
図１７Ａに示されるように、伝導性材料１４２０が、各４分の１波長板１４１６上にメッシュおよび／またはワイヤのアレイ（例えば、平行ワイヤ）として形成され、４分の１波長板基板１４３０を形成することができる。例えば、伝導性材料１４２０は、インプリント、堆積、エッチング、スパッタリング、および／または洗浄のうちの１つ以上のものを含む、プロセスによって、直接、各４分の１波長板１４１６上に形成されることができる。伝導性材料のパターン１４２０を形成するための種々の方法は、例えば、図２１Ａ－２７Ｄに関して本明細書でさらに議論される。加えて、伝導性材料１４２０のパターンを形成するための方法はまた、２０１７年８月２２日に出願された米国特許出願第１５／６８３，７０６号（その全開示は、参照することによって本明細書に組み込まれる）に開示される。いくつかの実施形態では、金属層が、４分の１波長板基板１４３０上に堆積され、次いで、パターン化され、電極を画定し、電極パターンを基板１４３０の表面上に形成してもよい。種々の実施形態では、伝導性材料１４２０は、４分の１波長板基板のシート、単体化された４分の１波長板層、および／または４分の１波長板基板のより大きいロール（例えば、ロールツーロール製造プロセスにおいて）上に形成されてもよい。いくつかの実施形態では、伝導性層の配向、サイズ、間隔、または他の側面は、ワイヤが液晶層１４１４（図１６Ａ、１６Ｂ）のための整合ガイドを形成するように選択されることができる。付加的表面特徴がさらに、いくつかの実施形態では、４分の１波長板基板の中にインプリントされ、液晶層１４１４内の液晶分子の整合をさらに誘導してもよい。いくつかの実施形態では、第１のローラ上に供給される基板は、電極の事前に形成されたパターンを基板の背面上に含んでもよい。特徴を基板上に形成する付加的方法はまた、２０１８年５月２５日に出願された米国特許出願第１５／９９０，１５５号（その全開示は、参照することによって本明細書に組み込まれる）に開示される。
【0167】
図１７Ｂは、例示的製造プロセスにおけるさらなるステップを描写する。図１７Ｂに示されるように、４分の１波長板１４１６は、整合層１４２２と、第１の波長板レンズ１４１２ａと、第２の波長板レンズ１４１２ｂとを具備し、レンズ基板１４４０を形成している。いくつかの実施形態では、整合層１４２２は、４分の１波長板１４１６の電極または伝導性材料１４２０と反対の側に印刷された１つ以上の整合特徴を含んでもよい。整合層１４２２および／または他の整合構造が、４分の１波長板１４１６の表面上に作成された後、第１の波長板レンズ１４１２ａおよび第２の波長板レンズ１４１２ｂが、形成される。例えば、各レンズ１４１２ａ、１４１２ｂは、液晶の層を堆積させ（例えば、スロットダイまたは他の堆積装置によって）、各層を硬化させ、液晶を重合化し、波長板レンズ１４１２ａ、１４１２ｂを形成することによって形成されてもよい。整合層１４２２の整合構造および／または４分の１波長板１４１６の表面上の整合構造は、第１の波長板レンズ１４１２ａ内の液晶分子の整合を補助することを理解されたい。結晶の整合は、次いで、第１のレンズ１４１２ａが、紫外線（ＵＶ）照射および／または熱等によって硬化されると、保定され得る（例えば、液晶分子の重合化を介して）。第２のレンズ１４１２ｂも同様に、流動可能形態において適用され、ＵＶ照射および／または熱を使用して硬化されてもよい。
【0168】
図１７Ｃに示されるように、切替セル壁１４１８がさらに、伝導性材料１４２０を含む側のレンズ基板１４４０上に追加されてもよい。例えば、セル壁１４１８が、インクジェット印刷によって、４分の１波長板１４１６上に印刷され得るように、セル壁１４１８は、インクジェット印刷可能材料を含んでもよい。いくつかの実施形態では、さらなる間隔構造が、セル壁１４１８間の場所に追加され、基板間隔をセル壁１４１８間の全ての場所に沿って維持してもよい。例えば、間隔構造は、セル壁１４１８を印刷するために使用される同一または異なる材料でインクジェット印刷されてもよい。加えて、インクジェット印刷相の間、伝導性材料が、印刷され、伝導性材料１４２０を相互接続してもよい。例えば、伝導性材料１４２０が、平行ワイヤのアレイを備える場合、伝導性インクジェット印刷可能材料の１つ以上のラインが、伝導性材料１４２０が、相互接続され、電圧差を図１６Ａおよび１６Ｂに描写される液晶層１４１４を横断して効果的に印加し得るように、平行ワイヤに対して垂直またはある角度で印刷されてもよい。ある例示的製造プロセスでは、図１７Ｂに示されるコンポーネントは、セル壁１４１８を印刷する前に、図１７Ｃに示されるように、ロールツーロールプロセスにおいて形成され、シートに切断されてもよい。
【0169】
図１７Ｄに示されるように、４分の１波長板基板１４３０が、レンズ基板１４４０に結合され、適応レンズサブアセンブリ１４１０を完成させる。４分の１波長板基板１４３０とレンズ基板１４４０との間に作成された隙間は、液晶材料で充填される。例えば、レンズ基板１４４０は、水平配向に設置されてもよい。液晶材料は、セル壁１４１８間の空間が液晶材料で充填されるように、レンズ基板１４４０上に分注されてもよい。４分の１波長板基板１４３０は、次いで、レンズ基板１４４０に対して定位置に糊着または別様に固着され、液晶材料を保定してもよい。好ましくは、適応レンズサブアセンブリ１４１０は、空気が液晶材料内に留保されないように形成される。例えば、充填および組立は、真空内で実施されてもよく、および／または液晶のための空間は、４分の１波長板１４１６間の空間が、切替媒体で実質的に充填され、実質的に空気がないように、過充填され、通気口が、少なくとも１つのセル壁１４１８内に提供されてもよい。いくつかの他の実施形態では、レンズ基板１４４０および４分の１波長板基板１４３０は、ともに接着され、開放体積を形成してもよく、その後、液晶が、導入され、体積を充填する。セル壁１４１８は、レンズ基板１４４０上に印刷されるように示されるが、いくつかの実施形態では、セル壁１４１８は、レンズ基板１４４０ではなく、４分の１波長板基板１４３０上に印刷されてもよく、充填および組立ステップは、レンズ基板１４４０が４分の１波長板基板の上部に設置された状態で実施されてもよい。いくつかの実施形態では、セル壁１４１８の一部は、４分の１波長板基板１４３０およびレンズ基板１４４０の両方上に印刷されてもよい。
【0170】
適応レンズサブアセンブリ１４１０が、形成された後、図１７Ｅに示されるように、１つ以上の付加的適応レンズサブアセンブリ１４１０で積層され、適応レンズサブアセンブリ１４１０のスタックを備える、適応レンズアセンブリ１４００を形成してもよい。各対の適応レンズサブアセンブリ１４１０は、接着剤層１４２４によって、ともに結合されてもよい。相互に対する波長板の相対的配向は、サブアセンブリ１４１０およびより大きい適応レンズアセンブリ１４００の光学性質に影響を及ぼすことを理解されたい。好ましくは、適応レンズサブアセンブリ１４１０をともに結合するとき、例えば、ｘおよびｙ寸法に側方に約１００ミクロン以内の精度を伴って、かつ約０．１ｍｒａｄの回転を伴って、各レンズサブアセンブリ１４１０と隣接する各レンズサブアセンブリ１４１０を整合させることが望ましくあり得る。
【0171】
図１８Ａは、適応レンズアセンブリのための光学整合プロセスを用いたレンズ基板のロールツーロール製造のための例示的装置を図示する。装置１６００Ａによって形成されるレンズ基板１６５０は、例えば、図１７Ｂに描写されるレンズ基板１４４０であってもよい。装置１４００Ａは、ローラ１６０２の周囲に配置され得る、供給基板ロールの形態における供給基板１６０５を受容し、さらなる処理のために、同様にレンズ基板ロール１６５５の形態にあり得る、レンズ基板１６５０を生産するように構成される。いくつかの実施形態では、供給基板は、図１７Ａに描写される４分の１波長板基板１４３０と一致する、組成および／または断面プロファイルを有してもよい。
【0172】
供給基板ロール１６０２は、保護フィルム１６１０を伴う供給基板１６０５を含んでもよい。保護フィルム１６１０は、さらなる層が適用される前に除去されてもよい。整合スロットダイ１６１５が、整合層１６１７を適用し、これは、レジスト材料（例えば、ポジ型フォトレジストまたはネガ型フォトレジスト等のフォトレジスト）、またはその上にホログラフィック記録が行われ得るホログラフィック媒体等の感光性材料を含んでもよい。供給基板１６０５は、整合スロットダイ１６１５の近傍の整合印加ローラ１６１９にわたって進行し得る（例えば、整合印加ローラ１６１９は、整合スロットダイ１６１５の直下または略下方に位置してもよい）。整合印加ローラ１６１９は、整合スロットダイ１６１５下を進行するにつれて、供給基板１６０５を安定化させ、供給基板１６０５上への整合層１６１７の均一コーティングを確実にし得る。供給基板１６０５上の整合層１６１７は、溶媒を含んでもよく、これは、例えば、オーブン１６２０内での加熱、照射、または他の溶媒除去方法によって少なくとも部分的に除去され、後続処理のために整合層１６１７を調製し得る。本明細書で使用されるように、オーブンは、熱エネルギーを提供し、物体を加熱するためのデバイスであることを理解されたい。溶媒が、整合層１６１７から除去された後、光学整合器１６２５が、整合パターンを整合層１６１７内に作成する。例えば、光学整合器１６２５は、直接描画（マスクなし）リソグラフィ、光学マスクおよび／または大暴露レンズを使用したフォトリソグラフィ、光学マスタレンズ、または同等物等の種々のリソグラフィ技法を使用して、パターンを作成してもよい。いくつかの実施形態では、整合層１６１７は、ホログラフィック媒体であってもよく、光学整合器１６２５は、光をその媒体上に指向し、直接ホログラフィック記録を作製してもよい。いくつかの実施形態では、基板１６０５および整合層１６１７は、光学整合器１６２５が整合パターンを整合層１６１７内に生産する間、定常であってもよい。
【0173】
整合層が、インプリントおよび硬化された後、第１のレンズスロットダイ１６３０が、第１の波長板レンズ層１６３２を整合層１６１７上に適用する。第１の波長板レンズ印加ローラ１６３４が、第１のレンズスロットダイ１６１５下を進行するにつれて、供給基板１６０５および整合層１６１７を安定化させ、整合層１６１７上への第１の波長板レンズ層１６３２の均一コーティングを確実にするために提供されてもよい。いくつかの実施形態では、第１の波長板レンズ層１６３２は、液晶を備える。液晶層の液晶分子は、少なくとも部分的に、第１の波長板レンズ層１６３２に隣接する整合層１６１７内のパターンおよび／または構造によって決定された整合をとり得る。第１の波長板レンズ層内に存在する溶媒は、乾燥によって、および／または基板をオーブン１６３７または他の熱源を通して通過させることによって、除去されてもよい。紫外線（ＵＶ）光源が、続いて、第１の波長板レンズ層１６３２をＵＶ光で照射し、第１の波長板レンズ層１６３２を硬化させ、これは、液晶分子を重合化し、これらの分子の配向を係止させ得る。
【0174】
第１の波長板レンズ層１６３２が、堆積および硬化された後、随意の第２の波長板レンズ層１６４２が、追加されてもよい。第２の波長板レンズスロットダイ１６４０が、第２の波長板レンズ層１６４２を液晶ポリマーとして堆積させる。第２のレンズ印加ローラ１６４４が、第２のレンズスロットダイ１６４０下を進行するにつれて、供給基板１６０５、整合層１６１７、および第１の波長板レンズ層１６３２を安定化させ、第１の波長板レンズ層１６３２上への第２の波長板レンズ層１６４２の均一コーティングを確実にするために提供されてもよい。第２の波長板レンズ層１６４２も同様に、ＵＶ光源１６４５からの照射によって硬化されてもよく、溶媒は、オーブン１６４７内における熱の印加によって除去されてもよい。単一波長板レンズ層１６３２または２つよりも多い波長板レンズ層が、図１８Ａの装置１６００Ａに類似する装置によって追加されてもよいことを理解されたい。例えば、３つの波長板レンズ層が、所望される場合、装置１６００Ａは、より多くのレンズスロットダイ（例えば、３つのレンズスロットダイ）を有し、付加的波長板レンズ層を適用してもよい。
【0175】
全ての波長板レンズ層１６３２、１６４２が、適用および硬化されると、結果として生じるレンズ基板１６５０は、レンズ基板ローラ１６５５上に巻取されることができる。いくつかの実施形態では、さらなる保護フィルム１６５２が、レンズ基板１６５０の片側または両側に適用され、レンズ基板ロール１６５５の取扱の間、レンズ基板１６５０の表面および構造を保護する。
【0176】
図１８Ｂ－１８Ｃは、レンズ基板のロールツーロール製造のための装置のさらなる実施例を図示する。図１８Ａの装置１６００Ａと同様に、装置１６００Ｂおよび１６００Ｃは、ローラ１６０２の周囲に配置される供給基板ロールの形態における供給基板１６０５を受容し、さらなる処理のために同様にレンズ基板ロール１６５５の形態であり得る、レンズ基板１６５０を生産するように構成される。装置１６００Ｂはまた、レンズスロットダイ１６３０、１６４０を含み、液晶ポリマー波長板レンズ層１６３２、１６４２を適用し、これは、ＵＶ光源１６３５、１６４５および／または熱源１６３７、１６４７によって硬化され得る。
【0177】
装置１６００Ｂおよび１６００Ｃは、整合特徴１６６２がインプリントによって供給基板１６０５の表面に追加される、インプリント整合プロセスを実施するように構成される。インプリント整合が、堆積デバイス１６６０、例えば、インクジェットプリンタまたはスロットダイ、共形ロールテンプレート（ＣＲＴ）ドラム１６６５、および硬化デバイス６０７０、例えば、ＵＶ光源を使用して形成されてもよい。堆積デバイス１６６０は、装置１６００Ｂ、１６００Ｃ内の種々の場所に位置してもよい。図１８Ｂに描写される装置１６００Ｂの例示的構成では、堆積デバイス１６６０は、ＣＲＴドラム１６６５の上流に位置し、インプリント可能材料を供給基板１６０５に直接適用する。装置は、基板を特定の方向（例えば、ローラ１６０２から基板ロール１６５５に）移動させるように構成され、したがって、用語「上流」および「下流」は、基板経路内の点を指すことを理解されたい。「上流」は、装置が基板を移動させるように構成される方向と反対の場所を指す一方、「下流」は、装置が基板を移動させるように構成される方向における場所を指す。
【0178】
図１８Ｂに示される構成では、供給基板１６０５が堆積デバイス１６６０を通過するにつれて、堆積デバイス１６６０は、層または液滴のパターンを供給基板１６０５上に堆積させる。いくつかの実施形態では、液滴のパターンは、インプリントされるべき材料、例えば、レジスト材料の連続層を形成してもよい。整合印刷ローラ１６６４が、堆積デバイス１６６０を過ぎて進行するにつれて、供給基板１６０５を安定化させ、安定表面を提供し、堆積デバイス１６６０が材料を供給基板１６０５上に堆積させることを可能にするために提供されてもよい。堆積された材料を支承する供給基板１６０５の側は、次いで、ＣＲＴドラム１６６５に接触する。ＣＲＴドラム１６６５の表面は、物理的特徴のパターンを備え、これは、パターンを供給基板１６０５の表面上に堆積されたインプリント材料内にインプリントする。代替として、図１８Ｃの装置１６００Ｃの構成に示されるように、堆積デバイス１６６０は、インプリント可能材料をＣＲＴドラム１６６５上に直接堆積させるように位置してもよい。この場合、ＣＲＴドラム１６６５の表面上のインプリント可能材料は、供給基板１６０５の表面に適用され、ＣＲＴドラム１６６５が供給基板１６０５に接触するにつれて、供給基板１６０５にインプリントおよび接着され得る。
【0179】
ＵＶ光源１６７０は、ＣＲＴドラム１６６５表面の特徴の負の傾向が供給基板１６０５上に整合特徴１６６２として残るように、インプリントされた材料を硬化させる。第１の波長板レンズ層１６３２のための液晶ポリマーが、第１のレンズスロットダイ１６３０における整合特徴１６６２にわたって供給基板１６０５に適用されると、整合特徴１６６２は、エネルギー源１６３５、例えば、ＵＶ光源によって生じる硬化の前に、液晶ポリマーの結晶の整合を誘導し得る。いくつかの実施形態では、装置１６００Ｂによって適用されるインプリント層形成は、インプリント整合プロセスが、供給基板１６０５の区分が、例えば、定常光学整合のために一時停止されることを要求せずに、連続的に動作され得るため、装置１６００Ｂの連続動作（例えば、レンズ基板１６５０への供給基板１６０５のロール全体の無停止処理）を可能にし得る。
【0180】
いくつかの実施形態では、図１８Ａ－１８Ｃを参照して説明および描写されるロールツーロール製造プロセスは、２つ以上のサブプロセスにおいて、例えば、異なる製造装置を使用して実施されてもよい。図１８Ｄを参照すると、装置１６００Ｄは、第１のロールツーロール製造プロセスを実施し、整合特徴を有する中間基板１６０７を供給基板１６０５から生産し得る。図１８Ｅを参照すると、装置１６００Ｅは、続いて、第２のロールツーロール製造プロセスを実施し、中間基板１６０７を使用して、堆積された液晶層を有するレンズ基板１６５５を生産し得る。
【0181】
図１８Ｄを参照すると、装置１６００Ｄは、図１８Ｂおよび１８Ｃのインプリント整合プロセスの一部に類似するインプリント整合プロセスを実施するように構成される。装置１６００Ｄは、供給基板ローラ１６０２の周囲に配置される供給基板ロールの形態における供給基板１６０５を受容するように構成される。いくつかの実施形態では、供給基板ロールは、保護フィルム１６１０を含み、これは、整合特徴が供給基板１６０５上に形成される前に除去されてもよい。供給基板１６０５は、例えば、供給基板１６０５の経路が方向を変化させる点に位置し得る、複数の供給基板ローラ１６７６によって支持される装置１６００Ｄを通して進行する。ローラ１６７６は、基板供給ローラ１６０２から、その周囲に中間基板が巻取され、中間基板ロールを形成する、ローラ１６０７への基板経路に沿った供給基板１６０５の移動を促進する。本明細書で使用されるように、基板供給ロールは、その上への整合特徴の形成前の供給基板１６０５のロールであって、これは、基板供給ローラ１６０２の周囲に巻着され得、中間基板ロールは、整合特徴を形成後の供給基板１６０５のロールであって、これは、ローラ１６０７の周囲に巻着され得る。
【0182】
装置１６００Ｄはさらに、テンプレート１６７２（例えば、共形ロールテンプレート）を含み、これは、インプリントテンプレートパターンをその表面上に有する可撓性材料から形成される、閉鎖または連続ループであり得る。好ましくは、ローラ１６７４は、テンプレート１６７２を支持し、移動させ、張力を提供する。したがって、ローラ１６７４は、テンプレート１６７２のための閉鎖されたテンプレート経路または進行ループを画定する。いくつかの実施形態では、テンプレート１６７２は、図１８Ｂおよび１８ＣのＣＲＴドラム１６６５の表面上に存在するテンプレートパターンに類似する、反復テンプレートパターンを含んでもよい。テンプレート経路は、基板経路の一部において衝合または直接隣接し、パターンは、テンプレート１６７２からこれらの２つの経路が合流する場所（テンプレート経路のインプリント部分）において基板１６０５に転写され得ることを理解されたい。
【0183】
閉ループテンプレート１６７２は、有利には、ＣＲＴドラム配列に優る利点を提供し得る。例えば、ＣＲＴドラムは、テンプレートの端部がドラム上でともにスプライスされる端部を有する材料のシート上に形成された状態における、その表面の周囲に巻着される、テンプレートを有し得ることを理解されたい。端部がスプライスされる点には、重複がそれらの端部間に存在し得る。望ましくないことに、本重複は、例えば、テンプレートの重複と他の領域との間の高さの差異に起因して、容認可能インプリント結果を提供しない。その結果、重複は、望ましくないことに、基板１６０５内に形成されるレンズ構造の収率および／またはスループットを減少させる。有利には、テンプレート１６７２はまた、重複領域を有し得るが、テンプレートループ１６７２の長さが、典型的には、ＣＲＴドラムの円周より長い。その結果、重複によって占有されるテンプレート１６７２のパーセンテージは、ＣＲＴドラムとの重複領域のパーセンテージ未満である。これは、典型的ＣＲＴドラムに対する収率および／またはスループットを改良することができる。さらに、いくつかの実施形態では、テンプレート１６７２の長さは、所望に応じて、ローラ１６７４によって画定された経路に沿ったテンプレート１６７２の適切な延長および／または経路指定によって増加され得る。ＣＲＴドラムと関連付けられたテンプレートの長さは、ドラムのサイズに依存するため、それほど容易に操作されないことを理解されたい。加えて、図１８Ｂおよび１８Ｃに示されるように、ＣＲＴドラム１６６５は、その湾曲表面に沿って基板に接触し、これは、基板との異なる接触点において張力の変化を被りやすくあり得、ドラム表面が、湾曲されるため、テンプレート１６７２によって提供されるような平坦領域に沿った接触と同一のインプリントパターンを転写するための高忠実性を提供し得ない。
【0184】
図１８Ｄを継続して参照すると、少なくとも１つの堆積デバイス１６６０が、供給基板１６０５および／または共形ロールテンプレート１６７２の上方に配置される。図１８Ｂおよび１８Ｃの堆積デバイス１６６０と同様に、堆積デバイス１６６０は、インクジェットプリンタ、スロットダイ、または同等物等、材料を共形ロールテンプレート１６７２および供給基板１６０５の一方または両方上に堆積させるための任意の好適なデバイスであることができる。堆積される材料は、いくつかの実施形態では、インプリントレジスト等の選択的に画定可能な材料であり得る。好ましくは、供給基板１６０５およびテンプレート１６７２は、装置１６００Ｄを通したその経路の少なくとも一部に沿って、同一方向に同一速度で進行する。いくつかの実施形態では、供給基板１６０５およびテンプレート１６７２進行経路の隣接する部分は、堆積された材料が共形ロールテンプレート１６７２のテンプレート特徴によってインプリントされ得るように、堆積デバイス１６６０の下流に位置する。エネルギー源１６７０（例えば、ＵＶ光源等の光源）が、テンプレート１６７２表面の特徴の負の傾向が、ＣＲＴドラム１６６５との接触後、図１８Ｂおよび１８Ｃに描写されるものに類似する１つ以上の整合特徴として、供給基板１６０５上に残るように、隣接する部分に沿って配置され、インプリントされた材料を硬化させる。いくつかの実施形態では、隣接する部分は、好ましくは、共形ロールテンプレート１６７２および供給基板１６０５の両方が、堆積された材料がインプリントおよび硬化されるにつれて略平坦となるように、ディスプレイ基板１６０５の経路の線形部分である。供給基板１６０５上の負の傾向のインプリントおよび硬化は、中間基板をもたらす。中間基板のインプリントされた側は、次いで、中間基板が、ローラ１６０７上に巻取され、ロールツーロール製造プロセスの第１の部分を完成させる前に、保護フィルム１６０８で被覆されてもよい。
【0185】
図１８Ｅを参照すると、ロールツーロール製造プロセスの第２の部分が、波長板層を中間基板上に形成し、仕上げられたレンズ基板１６５０を生産するために使用され得る。装置１６００Ｅは、いくつかの実施形態では、装置１６００Ｄを使用して形成された中間基板を受容するように構成される。いくつかの実施形態では、装置１６００Ｅは、装置１６００Ｄから異なる場所に位置してもよく、中間基板は、ロール形態において、レンズ基板１６５０に変換されるべき装置１６００Ｅの場所に移送されてもよい。装置１６００Ｅでは、中間基板は、中間基板ローラ１６０７’において展開され得る。任意の保護フィルム１６０８はまた、本展開の間、除去されてもよい。図１８Ａ－１８Ｃに説明されるプロセスと同様に、保護フィルム１６０８が、中間基板から除去された後、第１の波長板レンズ層１６３２は、第１の波長板レンズ層ディスペンサ１６１５（例えば、スロットダイ）によって堆積されてもよく、第１の波長板レンズ層１６３２は、続いて、熱源１６３７（例えば、オーブン）および／または光源１６３５（例えば、ＵＶ光源）を使用して硬化されてもよい。第２の波長板レンズ層も同様に、第２の波長板レンズ層ディスペンサ１６４０（例えば、第２のスロットダイ）によって堆積され、次いで、第２の熱源１６４７（例えば、第２のオーブン）および／または第２の光源１６４５（例えば、第２のＵＶ光源）を使用して硬化されてもよい。結果として生じるレンズ基板１６５０は、レンズ基板ローラ１６５５上に巻取されることができる。いくつかの実施形態では、さらなる保護フィルム１６５２が、レンズ基板１６５０の片側または両側に適用され、レンズ基板ローラ１６５５の取扱の間、レンズ基板１６５０の表面および構造を保護してもよい。
【0186】
図１９Ａおよび１９Ｂは、適応レンズアセンブリのためのレンズ基板のシート製造のための付加的例示的システムを図示する。図１８Ａ－１８Ｅの構成と同様に、システム１７００Ａおよび１７００Ｂは、液晶ポリマー波長板レンズ層等の１つ以上の薄い波長板レンズ層を供給基板に適用し、レンズ基板を形成するように構成される。図１９Ａおよび１９Ｂにおいて適用されるプロセスは、それぞれ、図１８Ａ－１８Ｅにおいて適用されるプロセスに対応する。システム１７００Ａおよび１７００Ｂは、主に、システム１７００Ａおよび１７０００Ｂが、図１８Ａ－１８Ｅを参照して説明されるロールツーロール製造プロセスではなく、シートベースの製造プロセスのために構成されるという点で、装置１６００Ａ、１６００Ｂ、１６００Ｃ、１６００Ｄ、および１６００Ｅと異なる。例えば、ロールではなく、基板シート１７０５が、処理するために利用されてもよい。種々の実施形態では、シートは、正方形または長方形であってもよく、各辺６インチ～３６インチの寸法を有してもよい。
【0187】
システム１７００Ａは、供給基板シート１７０５を受容し、これは、例えば、メッシュまたは伝導性材料の他のアレイの形態を基板の片側に有する、４分の１波長板基板であってもよい。システム１７００Ａは、光学整合器１７１０と、整合層アプリケータ１７１５と、第１の波長板レンズ層アプリケータ１７２０と、第２の波長板レンズ層アプリケータ１７２５と、ＵＶ光源１７３０と、図１８Ａの装置１６００Ａの堆積および硬化デバイスに類似し得る、オーブン１７３５とを含む。整合層アプリケータ１７１５および波長板レンズ層アプリケータ１７２０、１７２５はそれぞれ、材料の層を供給基板シート１７０５に堆積させるためのスロットダイおよび／または他の機構を含んでもよい。供給基板シート１７０５は、プロセス経路１７０７に沿って進行し、システム１７００Ａの他のコンポーネントを通過する。光学整合器１７１０は、光学整合器が、フォトリソグラフィ、直接描画方法、ホログラフィック記録、または他の光学プロセスによって、１つ以上の整合構造を供給基板シート１７０５および／または整合層材料１７１５に適用し得るように、プロセス経路１７０７に対して横方向の軸１７１２に沿って進行するように構成される。いくつかの実施形態では、光学整合器１７１０は、供給基板シート１７０５が少なくとも軸１７１２と部分的に交差する定常位置にある間、整合構造を適用してもよい。
【0188】
図１９Ｂのシステム１７００Ｂは、図１９Ａに示されるような類似シート処理方法を採用する。システム１７００Ｂは、整合特徴１７０８とともに事前に調製された供給基板シート１７０５を受容するように構成される。例えば、整合構造１７０８は、図１８Ｂを参照して説明されるインプリント整合プロセス（レジスト層の堆積および整合構造１７０８を形成するためのそのレジスト層のインプリントによるパターン化を伴う）に類似するジェットおよびフラッシュプロセスによって適用されることができる。整合構造１７０８は、図式的に表され、特徴の他の恣意的形状および描写されるものより複雑な配列を有してもよいことを理解されたい。整合構造の実施例は、２０１６年１１月１８日に出願された米国仮特許出願第６２／４２４，３４１号および２０１７年６月１２日に出願された米国仮特許出願第６２／５１８，５３９号（その両方の全体が、参照することによって本明細書に組み込まれる）に開示される。したがって、整合特徴１７０８は、少なくとも部分的に、第１の波長板レンズ層アプリケータ１７２０によって適用される液晶ポリマー内の結晶の配向を決定し得る。
【0189】
図２０Ａおよび２０Ｂは、適応レンズサブアセンブリのためのレンズ基板のスピンコート製造のための例示的システムを図示する。図１９Ａおよび１９Ｂのシステム１７００Ａおよび１７００Ｂと同様に、システム２０００Ａおよび２０００Ｂは、液晶波長板レンズ層等の１つ以上の薄い波長板レンズ層を供給基板の離散区分に適用し、レンズ基板を形成するように構成される。図２０Ａおよび２０Ｂにおいて適用されるプロセスは、それぞれ、図１９Ａおよび１９Ｂにおいて適用されるプロセスに対応する。システム２０００Ａおよび２０００Ｂは、主に、システム２０００Ａおよび２０００Ｂが、波長板レンズ層を、図１９Ａおよび１９Ｂに描写される長方形供給基板シート１７０５ではなく、略円形供給基板２００５上に形成するように構成されるという点で、システム１７００Ａおよび１７００Ｂと異なる。例えば、供給基板のロールは、システム２０００Ａ、２０００Ｂに進入する前に、供給基板シート２００５に切断され得、注文基板シートが、円形シート２００５として取得され得る。種々の実施形態では、供給基板ウエハ２００５は、直径１００ｍｍ～５００ｍｍを有してもよい。例えば、供給基板ウエハ２００５は、１５０ｍｍ、２００ｍｍ、３００ｍｍ、４５０ｍｍ等の標準化されたウエハサイズであってもよい。
【0190】
システム２０００Ａは、供給基板２００５を受容し、これは、例えば、基板２００５の片側に事前に形成される、伝導性材料のメッシュまたは他のアレイを有する、４分の１波長板基板であってもよい。図１９Ａのシステム１７００Ａと同様に、システム２０００Ａは、光学整合器２０１０と、整合層アプリケータ２０１５と、第１の波長板レンズ層アプリケータ２０２０と、第２の波長板レンズ層アプリケータ２０２５と、ＵＶ光源２０３０と、オーブン２０３５とを含み、その一部または全部は、ガントリ２０４０上に位置してもよい。ガントリは、ガントリ２０４０が、部分的または全体的に、回転する供給基板ウエハ２００５にわたって、種々の位置のいずれかに進行し得るように、ガントリ軸２０４２に沿って移動可能であることができる。光学整合器２０１０は、ガントリ２０４０上の整合器軸２０１２に沿って進行するように構成されてもよい。整合層アプリケータ１７１５および波長板レンズ層アプリケータ１７２０、１７２５はそれぞれ、液体材料の一部を供給基板２００５に堆積させるように構成される、分注機構を含んでもよい。例えば、分注機構は、スピンコーティング堆積デバイスであってもよい。いくつかの実施形態では、分注機構は、供給基板２００５のスピンが、遠心力によって、液体を供給基板ウエハ２００５の表面にわたって半径方向外向きに分散させるように、液体材料を供給基板ウエハ２００５の中心に適用してもよい。
【0191】
供給基板ウエハ２００５は、ガントリ２０４０がウエハ２００５にわたってガントリ軸２０４２に沿って通過する間、基板２００５の中心を中心として回転する。いくつかの実施形態では、ガントリ２０４０は、数回、供給基板ウエハ２００５にわたって通過してもよい。例えば、第１の通過では、整合層アプリケータ２０１５は、液体整合層を適用してもよく、これは、遠心力によって分散され、ＵＶ光源２０３０および／またはオーブン２０３５がウエハ２００５にわたって通過するにつれて硬化される。光学整合器２０１０は、次いで、ウエハ２００５にわたって通過し、波長板レンズ層が、第１および第２の波長板レンズ層アプリケータ２０２０、２０２５によって適用される前に、１つ以上の整合構造を整合層内に光学的に生成し得る。整合および波長板レンズ層はそれぞれ、スピンコーティングによって、基板２００５の中心に向かった材料の堆積によって、および基板を送ることによる基板にわたる材料の分布によって、堆積されてもよいことを理解されたい。
【0192】
図２０Ｂのシステム２０００Ｂは、図２０Ａに示されるような類似シート処理方法を採用する。システム２０００Ｂは、整合特徴２００８とともに調整された供給基板ウエハ２００５を受容するように構成され、これは、図１９Ｂの整合特徴１７０８に類似してもよい。例えば、整合構造２００８は、インプリント材料が基板２００５上に堆積される、インクジェット堆積およびインプリントプロセスによって適用されることができ、材料は、パターンを物理的にインプリントされ（例えば、金型またはインプリントレチクルを使用して）、インプリントされた材料は、固化または硬化され、金型またはインプリントレチクルは、除去される。したがって、整合特徴２００８は、少なくとも部分的に、第１の波長板レンズ層アプリケータ２０２０によって適用される液晶ポリマー内の結晶の配向を決定し得る。１つ以上の波長板レンズは、図２０Ａに関して上記に説明されるように、１つ以上の波長板レンズ層アプリケータ２０２０、２０２５を使用して、整合特徴２００８上に形成されてもよい。
【0193】
図１８Ａ－２０Ｂをともに参照すると、説明される各装置、システム、および方法は、ディスプレイデバイス（例えば、図１０に示されるような適応レンズアセンブリ１００４、１００８）の中に組み込まれるであろう適応レンズアセンブリより大きいおよび／または異なるように成形される、レンズ基板のロールまたはシートを生産してもよい。例えば、レンズ基板のロールまたはシートは、複数の適応レンズアセンブリまたはサブアセンブリを形成するために十分なレンズ基板を含有してもよい。したがって、適応レンズアセンブリ、サブアセンブリ、および／または基板は、製造プロセスの間、いくつかの点において、分割、成形、および／または単体化されてもよい。一実施例では、レンズ基板のロールは、シートに切断されてもよい。セル壁（例えば、図１７Ｃおよび１７Ｄに示されるようなセル壁１４１８）が、適応レンズアセンブリの所望の形状においてシート上に印刷されてもよい。液晶が、次いで、追加され得、４分の１波長板基板が、本明細書に説明されるようなセル壁に接着され、適応レンズサブアセンブリのシートを形成する。代替として、基板の区分は、液晶が追加される前に、個々の適応レンズサブアセンブリのためのレンズ基板に分離されてもよい。適応レンズサブアセンブリのシートが、形成される場合、シートは、次いで、個々の適応レンズサブアセンブリに分割されてもよく、これは、次いで、複数の層内で組み合わせられ、完成適応レンズアセンブリを形成し得る。
ワイヤメッシュおよび電極パターンを形成するための方法
ワイヤメッシュおよび電極パターンを形成するための方法
【0194】
上記に議論されるように、種々の方法が、本明細書に開示される電極パターンまたはワイヤメッシュ１４２０を形成するために採用されてもよい。
【0195】
図２１Ａ－２１Ｃは、指向性エッチングによる、伝導性材料のパターンを形成するためのプロセスの実施例を図示する。金属層１４２０が、基板１４１６上に堆積され、レジスト層２１００が、金属層１４２０上に堆積される（例えば、インクジェット堆積によって）。レジスト層２１００が、続いて、パターン化される（例えば、インプリントおよびＵＶ暴露による後続固化によって）。パターン化されたレジスト層２１００は、次いで、下層金属層の指向性または異方性エッチングのためのマスクとして使用され、本明細書に開示されるような電極であり得る、パターン化された伝導性特徴１４２０を画定し得る。基板１４１６は、本明細書の種々の図を参照して議論される基板１６０５、１７０５、２００５に対応してもよいことを理解されたい。
【0196】
図２２Ａ－２２Ｃは、溶媒可溶性「リフトオフ」層を使用して伝導性材料のパターンを形成するためのプロセスの実施例を図示する。溶媒可溶性層２１０２が、基板１４１６上に堆積され、レジスト層２１００が、溶媒可溶性層２１０２上に堆積される（例えば、インクジェット堆積によって）。レジスト層２１００は、続いて、パターン化される（例えば、インプリントおよびＵＶ暴露による後続固化によって）。パターン化されたレジスト層２１００は、開口部２１０１ａのパターンを含んでもよく、溶媒可溶性下層層２１０２のウェットエッチングのためのマスクとして使用され、それによって、その中に金属（例えば、銀）が図２２Ｂに示されるようなブランケット堆積を使用して堆積される、体積を開放してもよい。ブランケット堆積は、化学蒸着（ＣＶＤまたはＡＰ－ＣＶＤ）、物理蒸着（ＰＶＤ）、スロットダイ堆積、インクジェット印刷、ドクターブレード堆積等を含んでもよいことを理解されたい。いくつかの実施形態では、溶媒可溶性層は、水溶性材料から形成され、ウェットエッチングは、水への暴露を含む。いくつかの他の実施形態では、溶媒可溶性層は、ＰＭＭＡから形成され、ウェットエッチングは、アセトンまたはトルエンへの暴露を含む。金属堆積後、図２２Ｃを参照すると、全体的構造が、再び、溶媒に暴露され、これは、溶媒可溶性層２１０２を除去または容易にリフトオフさせ、堆積された金属を元々パターン化されたレジスト層２１００によって決定付けられるパターンで残すによって決定付けられる。
【0197】
図２３Ａ－２３Ｃは、シード層を使用して伝導性材料のパターンを形成するためのプロセスの実施例を図示する。レジスト層２１００が、基板１４１６上に堆積され（例えば、インクジェット堆積によって）、溶媒可溶性層２１０２が、レジスト層２１００上に堆積される。レジスト層２１００および溶媒可溶性層２１０２は、パターン化され（例えば、インプリントおよびＵＶ暴露による後続固化によって）、共有開放体積２１０１ａを有する。伝導性シード層（例えば、金属層）が、構造全体にわたってブランケット堆積される（例えば、ＣＶＤまたはＰＶＤによって）。溶媒可溶性層２１０２は、続いて、溶媒に暴露され、それによって、溶媒可溶性層２１０２の上層のシード層２１０４’の一部の除去を可能にする。伝導性金属は、次いで、例えば、電気めっきによって、開口部２１０１ａ内に選択的に堆積される。
【0198】
図２４Ａ－２４Ｃは、シード層を使用して伝導性材料のパターンを形成するためのプロセスの別の実施例を図示する。伝導性シード層２１０４が、基板１４１６上に堆積され（例えば、ＣＶＤまたはＰＶＤによって）、レジスト層２１００が、シード層２１０４上に堆積される。レジスト層２１００は、パターン化され（例えば、インプリントおよびＵＶ暴露による後続固化によって）、例えば、体積２１０１ａを画定する。体積２１０１ａは、下向きに延在され、エッチングによって、例えば、レジスト層２１００を形成する材料に関して選択的な異方性エッチングを使用して、シード層２１０４を暴露させてもよい。伝導性金属が、次いで、例えば、電気めっきによって、開口部２１０１ａ内に選択的に堆積される。
【0199】
図２５Ａ－２５Ｃは、パターン化された層内の開口部の中への金属材料の懸濁液の堆積による、伝導性材料のパターンを形成するためのプロセスの実施例を図示する。レジスト層２１００が、基板１４１６上に堆積され（例えば、ＣＶＤまたはＰＶＤによって）、パターン化され（例えば、インプリントおよびＵＶ暴露による後続固化によって）、例えば、体積２１０１ａを画定する。金属を含む溶液または懸濁液１４２０’’が、続いて、例えば、インクジェット堆積、スロットダイ堆積等によって、開口部２１０１ａの中に堆積される。懸濁液または溶液中の液体は、続いて、例えば、熱への暴露（例えば、焼結）によって除去され、金属を開口部内に残してもよい。いくつかの実施形態では、溶液または懸濁液１４２０’’は、時限ウェットまたはドライエッチング液に暴露され、開口部２１０１ａの上方に延在する堆積された金属含有層の上部部分を除去し、随意に、熱に暴露されず、液体を懸濁液または溶液から駆動してもよい。いくつかの実施形態では、レジスト２１００は、続いて、除去されてもよい。いくつかの他の実施形態では、レジストは、付加的機械的および構造安定性を提供するために留保されてもよい。
【0200】
図２６Ａ－２６Ｆは、伝導性材料のパターンの上下図の実施例を図示する。いくつかの実施形態では、図２６Ａ－２６Ｆのそれぞれにおける伝導性材料１４２０は、図２１Ａ－２５Ｃを参照して上記に説明される方法によって形成されてもよい。概して、伝導性材料１４２０は、基板に沿って、種々の形状、パターン、経路、および／または配向で配列されてもよい。いくつかの実施形態では、伝導性材料１４２０の配列は、十分に均一な電場を基板に隣接して配置される液晶材料を横断して提供するように、選択されてもよい。種々の非限定的実施例では、伝導性材料１４２０の配列は、正方形または長方形アレイ（例えば、図２６Ａ）、１つ以上の横方向ワイヤによって接続される平行ワイヤのアレイ（例えば、図２６Ｂ）、非重複蛇行ワイヤ（例えば、図２６Ｃ）、複数の重複蛇行ワイヤ（例えば、図２６Ｄ）、略螺旋ワイヤ（例えば、図２６Ｅ）、平行四辺形アレイ（例えば、図２６Ｆ）、または材料の直線および／または湾曲伸長ワイヤの種々の他の配列を含んでもよい。伝導性材料１４２０の種々のワイヤの終点は、電場を生成するために、電圧差を伝導性材料１４２０を横断して選択的に適用するように構成される、他の回路と接触し得る。
【0201】
ここで図２７Ａ－２７Ｄを参照すると、伝導性材料のラインの断面側図の実施例が、図示される。いくつかの実施形態では、図２７Ａ－２７Ｄに描写される方法および層は、例えば、伝導性材料１４２０または他の材料の種々の形状および／または層を形成するために使用されてもよい。例えば、付加的層は、反射防止性コーティングを形成する際に有用であり得。例えば、キャップ材料１４２１（例えば、光学的に透過性の材料）の層が、伝導性材料１４２１の少なくとも一部にわたって適用されてもよい。キャップ材料１４２１の厚さは、キャップ材料１４２１が、反射防止性コーティングとして機能する、例えば、破壊的干渉を所望の波長の範囲において提供することを可能にするように選択されてもよい。
【0202】
図２７Ａに示されるように、いくつかの実施形態では、伝導性材料１４２０が、角度付けられた堆積によって、所望の形状に適用されることができる。図２７Ａでは、パターン層２１００は、基板１４１６、１６０５、１７０５、２００５から離れるように突出する複数の特徴を含む。銀または同等物等の伝導性材料１４２０の角度付けられた堆積は、突出する特徴の片側が実質的に被覆される一方、パターン層２１００の他の部分が暴露されたままであって、例えば、電流が流動するための比較的に大断面積を提供する、構成をもたらし得る。
【0203】
図２７Ｂに示されるように、キャップ材料１４２１が、伝導性材料１４２０の層に適用されてもよい。例えば、キャップ材料１４２１は、クロムまたは同等物等の付加的金属、ＭｇＦ２、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、または同等物等のイオン化合物、または伝導性材料１４２０上に堆積され、所望の電気および／または光学性質を提供し得る、任意の他のキャップ材料であってもよい。図２７Ｃは、図２７Ｂと類似配列を描写し、さらなるシード層２１０４または接着層が、伝導性材料１４２０と基板１４１６、１６０５、１７０５、２００５との間に提供される。例えば、シード層は、図２３Ａ－２４Ｃのプロセスを使用して、伝導性材料１４２０の形成から残されてもよい。図２７Ｄに示されるように、伝導性材料１４２０は、種々の形状で基板１４１６、１６０５、１７０５、２００５に形成されてもよい。例えば、伝導性材料１４２０の断面プロファイルは、長方形プロファイル１４２０ａ、三角形プロファイル１４２０ｂ、丸形プロファイル１４２０ｃ、台形プロファイル１４２０ｄ、または任意の他の所望のプロファイル形状であってもよい。
付加的考慮点
付加的考慮点
【0204】
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。明細書および図面は、故に、限定的意味ではなく、例証と見なされるべきである。
【0205】
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得る、または種々の方法で組み合わせられ得る。全ての可能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。
【0206】
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ける組み合わせにおい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において実装されてもよい。さらに、特徴がある組み合わせにおいて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請求され得るが、請求される組み合わせからの１つ以上の特徴は、いくつかの場合では、組み合わせから削除されてもよく、請求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のグループも、あらゆる実施形態に必要または必須ではない。
【0207】
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文は、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が意図されることを理解されたい。したがって、そのような条件文は、概して、特徴、要素、および／またはステップが、１つ以上の実施形態に対して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、または実施されるべきかどうかを決定するための論理を必然的に含むことを示唆することを意図されない。用語「～を備える」、「～を含む」、「～を有する」、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、その包括的意味において使用され（およびその排他的意味において使用されず）、したがって、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」は、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。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、または全ての図示される動作が実施される必要はないと認識されるべきである。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得る。例えば、１つ以上の付加的動作が、図示される動作のいずれかの前に、その後に、それと同時に、またはその間に実施され得る。加えて、動作は、他の実施形態において再配列される、または再順序付けられ得る。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ける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おいてともに統合される、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、他の実装も、以下の請求項の範囲内である。いくつかの場合では、請求項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することができる。
【0208】
故に、請求項は、本明細書に示される実施形態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貫する最も広い範囲を与えられるべきである。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図4D】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9A】
【図9B】
【図9C】
【図9D】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13A】
【図13B】
【図14】
【図15】
【図16A】
【図16B】
【図17A】
【図17B】
【図17C】
【図17D】
【図17E】
【図18A】
【図18B】
【図18C】
【図18D】
【図18E】
【図19A】
【図19B】
【図20A】
【図20B】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
