特許 7682302 導波管ディスプレイ内の自由形式光学基板

(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】2025-05-15

(45)【発行日】2025-05-23

(54)【発明の名称】導波管ディスプレイ内の自由形式光学基板

(51)【国際特許分類】

   G02B 27/02 20060101AFI20250516BHJP

   G02C 11/00 20060101ALI20250516BHJP

   G02B 3/08 20060101ALI20250516BHJP

   G02B 1/00 20060101ALN20250516BHJP

【ＦＩ】

G02B27/02 Z

G02C11/00

G02B3/08

G02B1/00

【請求項の数】 17

(21)【出願番号】P 2023568667

(86)(22)【出願日】2022-04-18

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2024-04-19

(86)【国際出願番号】 US2022025232

(87)【国際公開番号】W WO2022240550

(87)【国際公開日】2022-11-17

【審査請求日】2023-12-28

(31)【優先権主張番号】17/315,613

(32)【優先日】2021-05-10

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】17/655,583

(32)【優先日】2022-03-21

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】390040660

【氏名又は名称】アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ

【住所又は居所原語表記】３０５０ Ｂｏｗｅｒｓ Ａｖｅｎｕｅ Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ ＣＡ ９５０５４ Ｕ．Ｓ．Ａ．

(74)【代理人】

【識別番号】110002077

【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】セル， デービッド

(72)【発明者】

【氏名】バルガヴァ， サマース

【審査官】河村 麻梨子

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１５－５３４１３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１５１７３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２１／０７６２８５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００６－１５６５１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／１７３１１３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０３８００１４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｂ １／００、３／０８、２７／０１－２７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ベース基板にわたってベース基板厚さ分布を測定することと、
ターゲット厚さ変化を求めることであって、前記ターゲット厚さ変化が、ターゲット厚さ分布から前記ベース基板厚さ分布を差し引くことによって求められ、前記ターゲット厚さ分布が、形成すべき基板の１つまたは複数の接眼レンズエリアにわたる厚さに対応する、ことと、
前記１つまたは複数の接眼レンズエリアで前記ターゲット厚さ分布を有する基板を形成することと、
前記ベース基板の上に屈折率整合層を配設することと、
を含む方法。

【請求項2】

前記ターゲット厚さ分布を有する前記基板を形成することが、前記ベース基板の上にレジストを配設することと、リソグラフィプロセスを使用して前記レジストを現像し、前記ターゲット厚さ分布に対応する厚さ分布を有するグレイトーン分布を形成することとを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記ターゲット厚さ分布を有する前記基板を形成することが、前記基板内に転写エッチングを実施することを含み、前記転写エッチングが、前記グレイトーン分布の前記厚さ分布に対応するターゲット厚さ分布を前記基板で形成する、請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記ターゲット厚さ分布を有する前記基板を形成することが、インクジェット印刷プロセスで前記屈折率整合層を配設することを含み、前記屈折率整合層が前記ターゲット厚さ分布を有する、請求項１に記載の方法。

【請求項5】

前記ターゲット厚さ分布を有する前記基板を形成することが、前記屈折率整合層または前記ベース基板をエッチングして、前記基板で前記ターゲット厚さ分布を形成することを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項6】

ベース基板にわたってベース基板厚さ分布を測定することと、
ターゲット厚さ変化を求めることであって、前記ターゲット厚さ変化が、ターゲット厚さ分布から前記ベース基板厚さ分布を差し引くことによって求められ、前記ターゲット厚さ分布が、形成すべき基板の１つまたは複数の接眼レンズエリアにわたる厚さに対応する、ことと、
前記１つまたは複数の接眼レンズエリアで前記ターゲット厚さ分布を有する基板を形成することと、
前記接眼レンズエリアのそれぞれで光学装置接眼レンズを形成することであって、前記光学装置接眼レンズが、前記接眼レンズエリアのそれぞれで前記ターゲット厚さ分布を有し、前記光学装置接眼レンズが複数の光学装置構造を含む、ことと、
を含む方法。

【請求項7】

前記ターゲット厚さ分布を有する前記基板を形成することが、インクジェット印刷プロセスで前記ベース基板の上にレジストを配設することであって、前記レジストが、前記ターゲット厚さ分布に対応する厚さ分布を有する、ことと、前記基板内に転写エッチングを実施することであって、前記転写エッチングが、前記基板で前記ターゲット厚さ分布を形成する、こととを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項8】

前記ターゲット厚さ変化が、前記ターゲット厚さ分布を形成するための前記ベース基板厚さ分布に対する変化を決定する、請求項１に記載の方法。

【請求項9】

ベース基板がベース基板厚さ分布を有するように前記ベース基板を平坦化することと、
ターゲット厚さ変化を求めることであって、前記ターゲット厚さ変化が、ターゲット厚さ分布から前記ベース基板厚さ分布を差し引くことによって求められ、前記ターゲット厚さ分布が、形成すべき基板の１つまたは複数の接眼レンズエリアにわたる厚さに対応する、ことと、
前記１つまたは複数の接眼レンズエリアで前記ターゲット厚さ分布を有する基板を形成することと、
前記ベース基板の上に屈折率整合層を配設することと、
を含む方法。

【請求項10】

前記ターゲット厚さ分布を有する前記基板を形成することが、前記ベース基板の上にレジストを配設することと、リソグラフィプロセスを使用して前記レジストを現像し、前記ターゲット厚さ分布に対応する厚さ分布を有するグレイトーン分布を形成することとを含む、請求項９に記載の方法。

【請求項11】

前記ターゲット厚さ分布を有する前記基板を形成することが、前記基板内に転写エッチングを実施することを含み、前記転写エッチングが、前記グレイトーン分布の前記厚さ分布に対応するターゲット厚さ分布を前記基板で形成する、請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

前記ターゲット厚さ分布を有する前記基板を形成することが、インクジェット印刷プロセスで前記屈折率整合層を配設することを含み、前記屈折率整合層が前記ターゲット厚さ分布を有する、請求項９に記載の方法。

【請求項13】

前記ターゲット厚さ分布を有する前記基板を形成することが、前記屈折率整合層または前記ベース基板をエッチングして、前記基板で前記ターゲット厚さ分布を形成することを含む、請求項９に記載の方法。

【請求項14】

前記ターゲット厚さ分布を有する前記基板を形成することが、インクジェット印刷プロセスで前記ベース基板の上にレジストを配設することであって、前記レジストが、前記ターゲット厚さ分布に対応する厚さ分布を有する、ことと、前記基板内に転写エッチングを実施することであって、前記転写エッチングが、前記基板で前記ターゲット厚さ分布を形成する、こととを含む、請求項９に記載の方法。

【請求項15】

前記ターゲット厚さ変化が、前記ターゲット厚さ分布を形成するための前記ベース基板厚さ分布に対する変化を決定する、請求項９に記載の方法。

【請求項16】

基板であって、
複数の不活性エリアと、
前記複数の不活性エリアの間に配設された複数の接眼レンズエリアであって、各接眼レンズエリアが、光学装置接眼レンズがその上に形成される前記基板のエリアを画定し、複数の接眼レンズエリアがそれぞれ、
前記接眼レンズエリアにわたるターゲット厚さ分布であって、前記接眼レンズエリアの前記基板の頂面と底面との間の距離によって定義される、ターゲット厚さ分布
を有する、複数の接眼レンズエリアと
を備え、
前記接眼レンズエリアのそれぞれで形成された前記光学装置接眼レンズが、前記ターゲット厚さ分布に対応する複数の光学装置構造を含む、
基板。

【請求項17】

前記ターゲット厚さ分布が、前記複数の接眼レンズエリアおよび前記複数の不活性エリアで形成される、請求項１６に記載の基板。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示の実施形態は一般には光学装置に関する。より詳細には、本明細書で説明される実施形態は、基板にわたって１つまたは複数の接眼レンズエリアで同一の厚さ分布を有する基板を形成することを実現する。

【背景技術】

【0002】

バーチャルリアリティは一般に、その中でユーザが見かけの物理的存在を有する、コンピュータで生成された模擬環境と考えられる。バーチャルリアリティ体験が３Ｄで生成され、実際の環境を置き換えるバーチャルリアリティ環境を表示するために光学装置接眼レンズとしてニアアイディスプレイパネルを有する眼鏡や他のウェアラブルディスプレイ装置などのヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）で閲覧され得る。

【0003】

しかしながら、拡張現実感は、ユーザが依然として周囲の環境を閲覧するために眼鏡または他のＨＭＤ装置の光学装置接眼レンズを通じて見ることができ、さらに、表示のために生成され、環境の部分として現れる仮想物体のイメージも見ることができる体験を可能にする。拡張現実感は、音声入力や触覚入力などの任意のタイプの入力、ならびにユーザが体験する環境を向上させ、または増強する仮想イメージ、グラフィックス、およびビデオを含み得る。新興技術として、拡張現実感に伴う多くの課題および設計の制約がある。

【0004】

１つのそのような課題は、基板にわたって１つまたは複数のエリアで同一の厚さ分布を有することである。各接眼レンズエリアでの厚さ分布を予測することは難しく、したがって、各接眼レンズエリアでの厚さ分布をあらかじめ補償することができず、変動の源が制御されなくなる。一定の厚さ分布の仮定の下でモデル化され、最適化される光学装置接眼レンズは一般に、厚さ分布が変化するとき、異なって動作することになり、性能の問題が生じる。たとえば、各接眼レンズエリアでの厚さ分布が未知であるとき、基板上または基板の上に形成された光学装置接眼レンズの視野にわたって光学的効率が低くなり、輝度および色の均一性が不十分となることが生じることになる。したがって、基板にわたって１つまたは複数の接眼レンズエリアで同一の厚さ分布を有する基板を形成するための方法が当技術分野で求められている。

【発明の概要】

【0005】

一実施形態では、方法が提供される。方法は、ベース基板にわたってベース基板厚さ分布を測定することを含む。方法は、ターゲット厚さ変化を求めることをさらに含む。ターゲット厚さ変化は、ターゲット厚さ分布からベース基板厚さ分布を差し引くことによって求められる。ターゲット厚さ分布は、形成すべき基板の１つまたは複数の接眼レンズエリアにわたる厚さに対応する。方法は、１つまたは複数の接眼レンズエリアでターゲット厚さ分布を有する基板を形成することをさらに含む。

【0006】

別の実施形態では、方法が提供される。方法は、ベース基板厚さ分布を有するベース基板を平坦化することを含む。方法は、ターゲット厚さ変化を求めることをさらに含む。ターゲット厚さ変化は、ターゲット厚さ分布からベース基板厚さ分布を差し引くことによって求められる。ターゲット厚さ分布は、形成すべき基板の１つまたは複数の接眼レンズエリアにわたる厚さに対応する。方法は、１つまたは複数の接眼レンズエリアでターゲット厚さ分布を有する基板を形成することをさらに含む。

【0007】

さらに別の実施形態では、基板が提供される。基板は複数の不活性エリアを含む。基板は、複数の不活性エリアの間に配設された複数の接眼レンズエリアをさらに含む。各接眼レンズエリアは、光学装置接眼レンズがその上に形成される基板のエリアを画定する。複数の接眼レンズエリアはそれぞれ、接眼レンズエリアにわたるターゲット厚さ分布を有する。ターゲット厚さ分布は、接眼レンズエリアの基板の頂面と底面との間の距離によって定義される。

【0008】

本開示の上記で列挙した特徴を詳細に理解することができるように、その一部が添付の図面に示される実施形態を参照することにより、上記で簡潔に要約した本開示のより具体的な説明を得ることができる。しかしながら、添付の図面は例示的実施形態を示すだけであり、したがって範囲の限定と見なされるべきではなく、他の同等に有効な実施形態を認め得ることに留意されたい。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1A】実施形態による基板の概略的な上面図である。

【図1B】実施形態による、ターゲット厚さ分布を有する基板の概略的な断面図である。

【図1C】実施形態による、ターゲット厚さ分布を有する基板の概略的な断面図である。

【図1D】実施形態による、ターゲット厚さ分布を有する基板の概略的な断面図である。

【図1E】実施形態による、ターゲット厚さ分布を有する基板の概略的な断面図である。

【図2】実施形態による、図３Ａ～３Ｄに示されるようにターゲット厚さ分布を有する基板を形成するための方法の流れ図である。

【図3A】実施形態による接眼レンズエリアの概略的な断面図である。

【図3B】実施形態による接眼レンズエリアの概略的な断面図である。

【図3C】実施形態による接眼レンズエリアの概略的な断面図である。

【図3D】実施形態による接眼レンズエリアの概略的な断面図である。

【図4】実施形態による、図５Ａ～５Ｄに示されるようにターゲット厚さ分布を有する基板を形成するためのサブメソッドの流れ図である。

【図5A】実施形態による、ターゲット厚さ分布を有する基板を形成するためのサブメソッドの間のベース基板の概略的な断面図である。

【図5B】実施形態による、ターゲット厚さ分布を有する基板を形成するためのサブメソッドの間のベース基板の概略的な断面図である。

【図5C】実施形態による、ターゲット厚さ分布を有する基板を形成するためのサブメソッドの間のベース基板の概略的な断面図である。

【図5D】実施形態による、ターゲット厚さ分布を有する基板を形成するためのサブメソッドの間のベース基板の概略的な断面図である。

【図6】実施形態による、図７Ａおよび７Ｂに示されるようにターゲット厚さ分布を有する基板を形成するためのサブメソッド方法の流れ図である。

【図7A】実施形態による、ターゲット厚さ分布を有する基板を形成するためのサブメソッドの間のベース基板の概略的な断面図である。

【図7B】実施形態による、ターゲット厚さ分布を有する基板を形成するためのサブメソッドの間のベース基板の概略的な断面図である。

【図8】実施形態による、図９Ａ～９Ｄに示されるようにターゲット厚さ分布を有する基板を形成するための方法の流れ図である。

【図9A】実施形態による接眼レンズエリアの概略的な断面図である。

【図9B】実施形態による接眼レンズエリアの概略的な断面図である。

【図9C】実施形態による接眼レンズエリアの概略的な断面図である。

【図9D】実施形態による接眼レンズエリアの概略的な断面図である。

【図10A】実施形態による、ターゲット厚さ分布を有する基板を形成するためのサブメソッドの間の基板の概略的な断面図である。

【図10B】実施形態による、ターゲット厚さ分布を有する基板を形成するためのサブメソッドの間の基板の概略的な断面図である。

【図10C】実施形態による、ターゲット厚さ分布を有する基板を形成するためのサブメソッドの間の基板の概略的な断面図である。

【図10D】実施形態による、ターゲット厚さ分布を有する基板を形成するためのサブメソッドの間の基板の概略的な断面図である。

【図11A】実施形態による、ターゲット厚さ分布を有する基板を形成するためのサブメソッドの間の基板の概略的な断面図である。

【図11B】実施形態による、ターゲット厚さ分布を有する基板を形成するためのサブメソッドの間の基板の概略的な断面図である。

【図12A】実施形態による光学装置接眼レンズの概略的な断面図である。

【図12B】実施形態による光学装置接眼レンズの概略的な断面図である。

【図12C】実施形態による光学装置接眼レンズの概略的な断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

理解を容易にするために、各図に共通の同一の要素を示すように、可能な場合には同一の参照番号が用いられている。有益には、一実施形態の要素および特徴が、さらなる説明なしに他の実施形態に組み込まれ得ることが企図される。

【0011】

本明細書で説明される実施形態は、基板にわたって１つまたは複数の接眼レンズエリアで同一の厚さ分布を有する基板を形成するための方法に関する。方法は、ベース基板にわたってベース基板厚さ分布を測定すること、またはベース基板厚さ分布を有するベース基板を平坦化することを含む。方法は、ターゲット厚さ変化を求めることをさらに含む。ターゲット厚さ変化は、ターゲット厚さ分布からベース基板厚さ分布を差し引くことによって求められる。ターゲット厚さ分布は、形成すべき基板の１つまたは複数の接眼レンズエリアにわたる厚さに対応する。方法は、１つまたは複数の接眼レンズエリアでターゲット厚さ分布を有する基板を形成することをさらに含む。基板は複数の不活性エリアを含む。基板は、複数の不活性エリアの間に配設された複数の接眼レンズエリアをさらに含む。各接眼レンズエリアは、光学装置接眼レンズがその上に形成される基板のエリアを画定する。複数の接眼レンズエリアはそれぞれ、接眼レンズエリアにわたるターゲット厚さ分布を有する。ターゲット厚さ分布は、接眼レンズエリアの基板の頂面と底面との間の距離によって定義される。

【0012】

図１Ａは、基板１００の概略的な上面図である。基板１００は複数の接眼レンズエリア１０１を含む。接眼レンズエリア１０１は、（図１２Ａ～１２Ｃに示される）光学装置接眼レンズ１２００Ａ～１２００Ｃのうちの１つを形成すべきである、基板１００の上のエリアである。接眼レンズエリア１０１のうちの９つだけが図１Ａに示されているが、基板１００は、その上に形成すべき光学装置接眼レンズ１２００Ａ～１２００Ｃの数に対応する接眼レンズエリア１０１の数において限定されない。

【0013】

図１Ｂ～１Ｅは、ターゲット厚さ分布１１６を有する基板１００の概略的な断面図である。基板１００は、基板１００にわたって配設された接眼レンズエリア１０１を含む。接眼レンズエリア１０１の間に不活性エリア１０４が配設される。不活性エリア１０４は、その上に形成された光学装置接眼レンズ１２００Ａ～１２００Ｃのうちの１つを有さない基板１００のエリアである。基板１００は、頂面１１０および底面１１１を含む。

【0014】

基板１００はベース基板１０６を含む。本明細書で説明される他の実施形態と組み合わせられ得るいくつかの実施形態では、図１Ｃおよび１Ｅに示されるように、屈折率整合層１０８がベース基板１０６の上に配設される。屈折率整合層１０８は、ベース基板１０６の屈折率と合致し、またはほぼ合致する屈折率を有する。ベース基板１０６は、上面１０２および底面１１１を含む。

【0015】

基板１００が所望の波長または波長範囲内の光を十分に透過することができ、（図１２Ａ～１２Ｃに示される）光学装置接眼レンズ１２００Ａ～１２００Ｃに対する十分な支持体として働くことができることを条件として、ベース基板１０６および屈折率整合層１０８は任意の適切な材料から形成され得る。ベース基板１０６および／または屈折率整合層１０８は、限定はしないが、アモルファス誘電体、非アモルファス誘電体、結晶性誘電体、酸化ケイ素、ポリマー、およびそれらの組合せを含む材料であり得る。本明細書で説明される他の実施形態と組み合わせられ得るいくつかの実施形態では、ベース基板１０６および／または屈折率整合層１０８は透明材料を含む。一例として、ベース基板１０６および／または屈折率整合層１０８は、シリコン（Ｓｉ）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、融解石英、水晶、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、サファイア、またはそれらの組合せを含む。

【0016】

基板１００の少なくとも接眼レンズエリア１０１はターゲット厚さ分布１１６を含む。ターゲット厚さ分布１１６は、接眼レンズエリア１０１のそれぞれで複製されるように決定された局所的厚さ分布である。ターゲット厚さ分布１１６は、接眼レンズエリア１０１にわたる基板１００の頂面１１０と底面１１１との間の距離によって定義される。ターゲット厚さ分布１１６は、任意の線形分布または非線形分布であり得る。

【0017】

図１Ｂおよび１Ｃは、接眼レンズエリア１０１内に形成されたターゲット厚さ分布１１６を示す。基板１００の不活性エリア１０４は不活性厚さ分布１２０を有し、すなわち不活性厚さ分布１２０はターゲット厚さ分布１１６と合致しない。不活性厚さ分布１２０は、不活性エリア１０４のうちの不活性エリア１０４にわたる頂面１１０と底面１１１との間の距離によって定義される。図１Ｂに示されるように、ターゲット厚さ分布１１６は、各接眼レンズエリア１０１で基板１００のベース基板１０６から形成される。図１Ｃに示されるように、ターゲット厚さ分布１１６は、各接眼レンズエリア１０１で基板１００の屈折率整合層１０８から形成される。

【0018】

図１Ｄおよび１Ｅは、接眼レンズエリア１０１および不活性エリア１０４で形成されたターゲット厚さ分布１１６を示す。したがって、ターゲット厚さ分布１１６は、接眼レンズエリア１０１および不活性エリア１０４で同一である。図１Ｄに示されるように、ターゲット厚さ分布１１６は、各接眼レンズエリア１０１および各不活性エリア１０４で基板１００のベース基板１０６から形成される。図１Ｅに示されるように、ターゲット厚さ分布１１６は、各接眼レンズエリア１０１および各不活性エリア１０４で基板１００の屈折率整合層１０８から形成される。

【0019】

ターゲット厚さ分布１１６は、その上に形成すべき光学装置接眼レンズ１２００Ａ～１２００Ｃの性能を改善するように設計される。ターゲット厚さ分布１１６は、基板１００の少なくとも各接眼レンズエリア１０１内で同一である。本明細書で説明される方法は、ターゲット厚さ分布１１６が少なくとも各接眼レンズエリア１０１で達成されることを実現する。ターゲット厚さ分布１１６は、図１Ｂ～１Ｅに示されるターゲット厚さ分布１１６に限定されず、適していると判定され、光学装置接眼レンズ１２００Ａ～１２００Ｃの性能を改善すると判定される任意の厚さ分布であり得る。

【0020】

図１Ｂ～１Ｄは、ベース基板１０６の底面１１１と上面１０２との間の距離がベース基板１０６にわたって変化するベース基板１０６を示すが、本明細書で説明される他の実施形態と組み合わせられ得る別の実施形態では、ベース基板１０６は平面であり、したがって、図１Ｅに示されるように、ベース基板１０６の底面１１１と上面１０２との間の距離は、ベース基板１０６にわたって一定である。

【0021】

図２は、図３Ａ～３Ｄに示されるようにターゲット厚さ分布１１６を有する基板１００を形成するための方法２００の流れ図である。方法２００は、基板１００の（図１Ｂ～１Ｅに示される）接眼レンズエリア１０１および／または不活性エリア１０４でターゲット厚さ分布１１６を形成するために使用され得る。図３Ａ～３Ｄは、接眼レンズエリア１０１の概略的な断面図である。図３Ａ～３Ｄは接眼レンズエリア１０１に対応するが、図３Ａ～３Ｄは接眼レンズエリア１０１に限定されず、ターゲット厚さ分布１１６を形成すべきである不活性エリア１０４にも対応し得る。

【0022】

動作２０１では、図３Ａに示されるように、ベース基板１０６のベース基板厚さ分布２１２が測定される。ベース基板厚さ分布２１２は、接眼レンズエリア１０１にわたるベース基板１０６の底面１１１と上面１０２との間の距離によって定義される。ベース基板厚さ分布２１２は、ターゲット厚さ分布１１６を形成する前のベース基板１０６の実測厚さ分布である。

【0023】

動作２０２では、ターゲット厚さ変化が求められる。ターゲット厚さ変化は、ベース基板厚さ分布２１２からターゲット厚さ分布１１６を形成するのに必要とされる厚さ変化である。ターゲット厚さ分布１１６は以下の式を使用して求められる。
ΔＴ＝Ｔ_{ｔａｒｇｅｔ}－Ｔ_{ｍｅａｓｕｒｅｄ}＋Ｃ
上式で、ΔＴはターゲット厚さ変化であり、Ｔ_{ｔａｒｇｅｔ}は（図１Ｂ～１Ｅに示される）ターゲット厚さ分布１１６であり、Ｔ_{ｍｅａｓｕｒｅｄ}は、動作２０１で判明したベース基板厚さ分布２１２であり、Ｃは、ベース基板１０６上の位置に対応する大域的シフト定数である。本明細書で説明される他の実施形態と組み合わせられ得る一実施形態では、大域的シフト定数はゼロである。

【0024】

任意選択の動作２０３では、図３Ｂに示されるように、屈折率整合層１０８がベース基板１０６の上に配設される。屈折率整合層１０８は、１つまたは複数のＰＶＤ、ＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、ＦＣＶＤ、ＡＬＤ、またはスピンオンコーティングプロセスによってベース基板１０６の上面１０２の上に配設され得る。屈折率整合層１０８は、ベース基板１０６の屈折率と合致し、またはほぼ合致する屈折率を有する。

【0025】

任意選択の動作２０４では、サブメソッド４００またはサブメソッド６００の一方が実施される。図４は、図５Ａ～５Ｄに示されるようにターゲット厚さ分布１１６を有する基板１００を形成するためのサブメソッド４００の流れ図である。図５Ａ～５Ｄは、ターゲット厚さ分布１１６を有する基板１００を形成するためのサブメソッド４００の間のベース基板１０６の概略的な断面図である。動作４０１では、図５Ａおよび５Ｂに示されるように、レジスト５０２が配設される。図５Ａは、ベース基板１０６の上に配設されたレジスト５０２を示す。図５Ｂは、屈折率整合層１０８の上に配設されたレジスト５０２を示す。レジスト５０２の材料は、限定はしないが感光性ポリマー含有材料を含み得る。レジスト５０２は、１つまたは複数のＰＶＤ、ＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、ＦＣＶＤ、ＡＬＤ、およびスピンオンプロセスによって配設され得る。

【0026】

動作４０２では、図５Ｃおよび５Ｄに示されるように、レジスト５０２が現像される。レジスト５０２はリソグラフィプロセスを使用して現像される。本明細書で説明される他の実施形態と組み合わせられ得る一実施形態では、リソグラフィプロセスはグレイトーンリソグラフィプロセスである。リソグラフィプロセスは、レジスト５０２のグレイトーン分布５０４を形成する。グレイトーンリソグラフィプロセスはフォトリソグラフィまたはデジタルリソグラフィを含み得る。グレイトーン分布５０４は、形成すべき基板１００のターゲット厚さ分布１１６に対応する厚さ分布５０６を有する。図５Ｃは、ベース基板１０６上で現像されたレジスト５０２を示す。図５Ｄは、屈折率整合層１０８上で現像されたレジスト５０２を示す。

【0027】

図６は、図７Ａおよび７Ｂに示されるようにターゲット厚さ分布１１６を有する基板１００を形成するためのサブメソッド６００の流れ図である。図７Ａ～７Ｂは、ターゲット厚さ分布１１６を有する基板１００を形成するためのサブメソッド６００の間のベース基板１０６の概略的な断面図である。動作６０１では、レジスト７０２が配設される。レジスト７０２の材料は、限定はしないが感光性ポリマー含有材料を含み得る。レジスト７０２は、インクジェット印刷プロセスによって、形成すべきターゲット厚さ分布１１６に対応する厚さ分布７０４を達成するように配設され得る。図７Ａは、ベース基板１０６の上に配設されたレジスト７０２を示す。図７Ｂは、屈折率整合層１０８の上に配設されたレジスト７０２を示す。

【0028】

動作２０５では、図３Ｃおよび３Ｄに示されるように、ターゲット厚さ分布１１６を有する基板１００が形成される。ターゲット厚さ変化が、ターゲット厚さ分布１１６を形成するのに必要とされるベース基板厚さ分布２１２に対する変化を求めるために使用される。ターゲット厚さ変化を求めることにより、それに応じて動作２０５のプロセスを調節して、望み通りにターゲット厚さ分布１１６を形成することが実現される。図３Ｃは、基板１００のベース基板１０６で形成されるターゲット厚さ分布１１６を示す。図３Ｃの基板１００は、図１Ｂに示される接眼レンズエリア１０１に対応する。図３Ｃの基板１００はまた、図１Ｄに示される接眼レンズエリア１０１および不活性エリア１０４に対応する。図３Ｄは、基板１００の屈折率整合層１０８で形成されたターゲット厚さ分布１１６を示す。図３Ｄの基板１００は、図１Ｃに示される接眼レンズエリア１０１に対応する。

【0029】

一実施形態では、サブメソッド４００またはサブメソッド６００が実施される場合、転写エッチングを実施することによってターゲット厚さ分布１１６が形成されるように、ターゲット厚さ変化が使用される。転写エッチングは、限定はしないが、イオン注入、イオンビームエッチング（ＩＢＥ）、リアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）、方向性ＲＩＥ、プラズマエッチング、および熱原子層エッチングのうちの少なくとも１つを含み得る。転写エッチングは、サブメソッド４００の厚さ分布５０６に対応する、またはサブメソッド６００の厚さ分布７０４に対応するターゲット厚さ分布１１６を生成する。基板１００の上に配設されたレジスト５０２またはレジスト７０２の残留部分がある場合はそれが除去される。

【0030】

本明細書で説明される他の実施形態と組み合わせられ得る別の実施形態では、サブメソッド４００およびサブメソッド６００が使用されないとき、屈折率整合層１０８がターゲット厚さ変化を補償し、基板１００のターゲット厚さ分布１１６を形成するように、屈折率整合層１０８がベース基板１０６上に配設され得る。屈折率整合層１０８は、インクジェット印刷プロセスによって、ターゲット厚さ分布１１６を達成するように配設され得る。

【0031】

本明細書で説明される他の実施形態と組み合わせられ得る、さらに別の実施形態では、サブメソッド４００およびサブメソッド６００が使用されないとき、ターゲット厚さ分布１１６を有する基板１００が、分布エッチングプロセスと共に形成され得る。分布エッチングプロセスは、限定はしないが、イオン注入、イオンビームエッチング（ＩＢＥ）、リアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）、方向性ＲＩＥ、プラズマエッチング、および熱原子層エッチングのうちの少なくとも１つを含み得る。分布エッチングプロセスは、ベース基板１０６または屈折率整合層１０８を直接的にエッチングし、ターゲット厚さ変化を補償し、ターゲット厚さ分布１１６を有する基板１００を形成し得る。本明細書で説明される他の実施形態と組み合わせられ得る一実施形態では、分布エッチングプロセスがターゲット厚さ分布１１６を形成し得るように、ベース基板１０６に角度付けされ、回転され得る。さらに、屈折率整合層１０８がベース基板１０６の上面１０２の上に配設されるとき、分布エッチングプロセスは、屈折率整合層１０８を直接的にエッチングして、ターゲット厚さ分布１１６を有する基板１００を形成し得る。

【0032】

図３Ｃおよび３Ｄに示されるターゲット厚さ分布１１６は、方法２００のターゲット厚さ変化を使用した結果である。ターゲット厚さ分布１１６は各接眼レンズエリア１０１で形成され得る。したがって、各接眼レンズエリア１０１での基板１００にわたるターゲット厚さ分布１１６は同一である。ターゲット厚さ分布１１６を有する各接眼レンズエリア１０１は、その上に形成すべき光学装置接眼レンズ１２００Ａ～１２００Ｃの変動の低減を可能にする。

【0033】

図８は、図９Ａ～９Ｄに示されるようにターゲット厚さ分布１１６を有する基板１００を形成するための方法の流れ図である。方法８００は、基板１００の接眼レンズエリア１０１および／または不活性エリア１０４でターゲット厚さ分布１１６を形成するために使用され得る。図９Ａ～９Ｄは、接眼レンズエリア１０１の概略的な断面図である。図９Ａ～９Ｄは接眼レンズエリア１０１に対応するが、図９Ａ～９Ｄは接眼レンズエリア１０１に限定されず、ターゲット厚さ分布１１６を形成すべきである不活性エリア１０４にも対応し得る。

【0034】

動作８０１では、図９Ａに示されるように、ベース基板１０６が平坦化される。ベース基板厚さ分布２１２は一定またはほぼ一定であるので、ベース基板厚さ分布２１２はベース基板１０６にわたって既知である。ベース基板厚さ分布２１２は、接眼レンズエリア１０１にわたるベース基板１０６の底面１１１と上面１０２との間の距離によって定義される。ベース基板厚さ分布２１２は、ターゲット厚さ分布１１６を形成する前のベース基板１０６の実測厚さ分布である。

【0035】

動作８０２では、ターゲット厚さ変化が求められる。ターゲット厚さ変化は、ベース基板厚さ分布２１２からターゲット厚さ分布１１６を形成するのに必要とされる厚さ変化である。ターゲット厚さ変化は以下の式を使用して求められる。
ΔＴ＝Ｔ_{ｔａｒｇｅｔ}－Ｔ_{ｍｅａｓｕｒｅｄ}＋Ｃ
上式で、ΔＴはターゲット厚さ変化であり、Ｔ_{ｔａｒｇｅｔ}は（図１Ｂ～１Ｅに示される）ターゲット厚さ分布１１６であり、Ｔ_{ｍｅａｓｕｒｅｄ}は、動作８０１で判明したベース基板厚さ分布２１２であり、Ｃは、ベース基板１０６上の位置に対応する大域的シフトである。本明細書で説明される他の実施形態と組み合わせられ得る一実施形態では、大域的シフト定数はゼロである。

【0036】

任意選択の動作８０３では、図１０Ｂに示されるように、屈折率整合層１０８がベース基板１０６の上に配設される。屈折率整合層１０８は、１つまたは複数のＰＶＤ、ＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、ＦＣＶＤ、ＡＬＤ、およびスピンオンプロセスによってベース基板１０６の上面１０２の上に配設され得る。本明細書で説明される他の実施形態と組み合わせられ得る一実施形態では、屈折率整合層１０８は、ベース基板１０６の屈折率と合致し、またはほぼ合致する屈折率を有する。

【0037】

任意選択の動作８０４では、前述のサブメソッド４００またはサブメソッド６００の一方が実施される。図１０Ａ～１０Ｄは、ターゲット厚さ分布１１６を有する基板１００を形成するためのサブメソッド４００の間のベース基板１０６の概略的な断面図である。動作４０１では、図１０Ａおよび１０Ｂに示されるように、レジスト１００２が配設される。図１０Ａは、ベース基板１０６の上に配設されたレジスト１００２を示す。図１０Ｂは、屈折率整合層１０８の上に配設されたレジスト１００２を示す。レジスト１００２材料は、限定はしないが感光性ポリマー含有材料を含み得る。レジスト１００２は、１つまたは複数のＰＶＤ、ＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、ＦＣＶＤ、ＡＬＤ、およびスピンオンプロセスによって配設され得る。

【0038】

動作４０２では、図１０Ｃおよび１０Ｄに示されるように、レジスト１００２が現像される。レジスト１００２はリソグラフィプロセスを使用して現像される。本明細書で説明される他の実施形態と組み合わせられ得る一実施形態では、リソグラフィプロセスはグレイトーンリソグラフィプロセスである。リソグラフィプロセスは、レジスト１００２のグレイトーン分布１００４を形成する。レジスト１００２を現像することは、フォトリソグラフィやデジタルリソグラフィなどのリソグラフィプロセスを実施することを含み得る。グレイトーン分布１００４は、基板１００で形成すべきターゲット厚さ分布１１６に対応する厚さ分布１００６を有する。図１０Ｃは、ベース基板１０６上で現像されたレジスト１００２を示す。図１０Ｄは、屈折率整合層１０８上で現像されたレジスト１００２を示す。

【0039】

図１１Ａ～１１Ｂは、ターゲット厚さ分布１１６を有する基板を形成するためのサブメソッド６００の間のベース基板１０６の概略的な断面図である。動作６０１では、レジスト１１０２が配設される。レジスト１１０２の材料は、限定はしないが感光性ポリマー含有材料を含み得る。レジスト１１０２は、インクジェット印刷プロセスによって、基板１００で形成すべきターゲット厚さ分布１１６に対応する厚さ分布１１０４を達成するように配設され得る。図１１Ａは、ベース基板１０６の上に配設されたレジスト１１０２を示す。図１１Ｂは、屈折率整合層１０８の上に配設されたレジスト１１０２を示す。

【0040】

動作８０５では、図９Ｃおよび９Ｄに示されるように、ターゲット厚さ分布１１６を有する基板１００が形成される。ターゲット厚さ変化が、ターゲット厚さ分布１１６を形成するのに必要とされるベース基板厚さ分布２１２に対する変化を求めるために使用される。ターゲット厚さ変化を求めることにより、それに応じて動作８０５のプロセスを調節して、望み通りにターゲット厚さ分布１１６を形成することが実現される。図９Ｃは、基板１００のベース基板１０６で形成されるターゲット厚さ分布１１６を示す。図９Ｃの基板１００は、図１Ｂに示される接眼レンズエリア１０１に対応する。図９Ｃの基板１００は、図１Ｄに示される接眼レンズエリア１０１および不活性エリア１０４に対応する。図９Ｄは、基板１００の屈折率整合層１０８で形成されたターゲット厚さ分布１１６を示す。図９Ｄの基板１００は、図１Ｅに示される接眼レンズエリア１０１および不活性エリア１０４に対応する。

【0041】

一実施形態では、サブメソッド４００またはサブメソッド６００が実施される場合、転写エッチングを実施することによってターゲット厚さ分布１１６が形成される。転写エッチングは、限定はしないが、イオン注入、イオンビームエッチング（ＩＢＥ）、リアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）、方向性ＲＩＥ、プラズマエッチング、および熱原子層エッチングのうちの少なくとも１つを含み得る。転写エッチングは、サブメソッド４００の厚さ分布１００６に対応する、またはサブメソッド６００の厚さ分布１１０４に対応するターゲット厚さ分布１１６を生成する。基板１００の上に配設されたレジスト１００２またはレジスト１１０２の残留部分がある場合はそれが除去される。

【0042】

本明細書で説明される他の実施形態と組み合わせられ得る別の実施形態では、サブメソッド４００およびサブメソッド６００が使用されないとき、屈折率整合層１０８がターゲット厚さ変化を補償し、ターゲット厚さ分布１１６を有する基板１００を形成するように、屈折率整合層１０８がベース基板１０６上に配設され得る。屈折率整合層１０８は、インクジェット印刷プロセスによって、ターゲット厚さ分布１１６を達成するように配設され得る。基板１００上に屈折率整合層１０８を堆積させるために、インクジェット印刷プロセス中にマスクが使用され得る。

【0043】

本明細書で説明される他の実施形態と組み合わせられ得る、さらに別の実施形態では、サブメソッド４００およびサブメソッド６００が使用されないとき、ターゲット厚さ分布１１６を有する基板１００が、分布エッチングプロセスと共に形成され得る。分布エッチングプロセスは、限定はしないが、イオン注入、イオンビームエッチング（ＩＢＥ）、リアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）、方向性ＲＩＥ、プラズマエッチング、および熱原子層エッチングのうちの少なくとも１つを含み得る。分布エッチングプロセスは、ベース基板１０６または屈折率整合層１０８を直接的にエッチングし、ターゲット厚さ変化を補償し、ターゲット厚さ分布１１６を有する基板１００を形成し得る。本明細書で説明される他の実施形態と組み合わせられ得る一実施形態では、分布エッチングプロセスがターゲット厚さ分布１１６を形成し得るように、ベース基板１０６に角度付けされ、回転され得る。さらに、屈折率整合層１０８がベース基板１０６の上面１０２の上に配設されるとき、分布エッチングプロセスは、屈折率整合層１０８を直接的にエッチングして、ターゲット厚さ分布１１６を形成し得る。

【0044】

図９Ｃおよび９Ｄに示されるターゲット厚さ分布１１６は、方法８００のターゲット厚さ変化を使用した結果である。ターゲット厚さ分布１１６は各接眼レンズエリア１０１で形成され得る。したがって、各接眼レンズエリア１０１での基板１００にわたるターゲット厚さ分布１１６は同一である。ターゲット厚さ分布１１６を有する各接眼レンズエリア１０１は、その上に形成すべき光学装置接眼レンズ１２００Ａ～１２００Ｃの変動の低減を可能にする。

【0045】

図１２Ａ～１２Ｃは、光学装置接眼レンズ１２００Ａ～１２００Ｃの概略的な断面図である。光学装置接眼レンズ１２００Ａ～１２００Ｃは基板１００で形成される。光学装置接眼レンズ１２００Ａ～１２００Ｃは複数の光学装置構造１２０２を含む。複数の光学装置構造１２０２は、基板の接眼レンズエリア１０１で形成される。接眼レンズエリア１０１は、光学装置接眼レンズ１２００Ａ～１２００Ｃが形成される基板１００のエリアである。光学装置接眼レンズ１２００Ａ～１２００Ｃは、方法２００または方法８００に続いて基板１００で形成され得る。本明細書で説明される他の実施形態と組み合わせられ得る一実施形態では、光学装置接眼レンズ１２００Ａ～１２００Ｃは、基板１００の頂面１１０の上に配設された装置材料（図示せず）で形成され得る。光学装置接眼レンズ１２００Ａ～１２００Ｃはそれぞれターゲット厚さ分布１１６を有する。ターゲット厚さ分布１１６は、任意の線形分布または非線形分布であり得る。ターゲット厚さ分布１１６は、接眼レンズエリア１０１のそれぞれで同一である。複数の光学装置構造１２０２は、ターゲット厚さ分布１１６に従って基板１００で形成される。

【0046】

図１２Ａの光学装置レンズ１２００Ａに示されるように、複数の光学装置構造１２０２が、基板１００のベース基板１０６内に形成される。図１２Ｂおよび１２Ｃの光学装置接眼レンズ１２００Ｂおよび１２００Ｃに示されるように、複数の光学装置構造１２０２が、基板１００の屈折率整合層１０８内に形成される。本明細書で説明される他の実施形態と組み合わせられ得る別の実施形態では、複数の光学装置構造１２０２が、ベース基板１０６内と屈折率整合層１０８内の両方に形成される。複数の光学装置構造１２０２は、サブミクロン寸法、たとえばナノサイズの寸法を有するナノ構造であり得る。

【0047】

本明細書で説明される他の実施形態と組み合わせられ得る一実施形態では、光学装置接眼レンズ１２００Ａ～１２００Ｃは、拡張現実感導波管コンバイナなどの導波管コンバイナである。本明細書で説明される他の実施形態と組み合わせられ得る別の実施形態では、光学装置接眼レンズ１２００Ａ～１２００Ｃは、メタサーフェスなどの平坦な光学装置である。複数の光学装置構造１２０２は、光学装置接眼レンズ１２００Ａ～１２００Ｃの入力結合格子または出力結合格子に対応し得る。光学装置接眼レンズ１２００Ａ～１２００Ｃは、図１２Ａ～１２Ｃに示される複数の光学装置構造１２０２の数に限定されない。図１Ａ～１Ｃに示される複数の光学装置構造１２０２は、基板１００の底面１１１に対して角度付けされるが、複数の光学装置構造１２０２は、基板１００の底面１１１に対して垂直であり得る。

【0048】

まとめとして、基板にわたって１つまたは複数の接眼レンズエリアでターゲット厚さ分布を有する基板を形成する方法が本明細書で説明される。基板は、基板上に光学装置接眼レンズを形成すべきであるエリアに対応する接眼レンズエリアを含む。各接眼レンズエリアは基板のターゲット厚さ分布を含む。ターゲット厚さ分布は、本明細書で説明される方法を使用して各接眼レンズエリアで形成される。ターゲット厚さ変化を求めることができるように、ベース基板のベース基板厚さ分布が測定される。本明細書で説明される方法はターゲット厚さ変化と共に使用され、ターゲット厚さ分布を有する基板が形成される。各接眼レンズエリアでのターゲット厚さ分布が同一またはほぼ同一であることにより、各接眼レンズエリアで形成される各光学装置レンズ間の変動の低減が実現される。さらに、光学装置接眼レンズの性能にとって有益な方式でターゲット厚さ分布が設計され得る。ターゲット厚さ分布の形成のために、精密な研磨プロセスなどを用いて、本明細書で説明される方法の実施前に基板の厚さ勾配を厳密に制御することは不要である。したがって、精密な研磨プロセスに関連する材料コストが削減される。

【0049】

上記は本開示の実施形態を対象とするが、本開示の基本的範囲から逸脱することなく、本開示の別の実施形態が考案され得、本開示の範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定される。

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図1D】

【図1E】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図3D】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図5D】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図8】

【図9A】

【図9B】

【図9C】

【図9D】

【図10A】

【図10B】

【図10C】

【図10D】

【図11A】

【図11B】

【図12A】

【図12B】

【図12C】