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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2025-10-17
(54)【発明の名称】光学装置のための全体的または局所的厚み変化
(51)【国際特許分類】
G02B 5/18 20060101AFI20251009BHJP
G02B 27/02 20060101ALN20251009BHJP
【ＦＩ】
G02B5/18
G02B27/02 Z
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2025521389
(86)(22)【出願日】2023-10-18
(85)【翻訳文提出日】2025-06-05
(86)【国際出願番号】 US2023035423
(87)【国際公開番号】W WO2024086231
(87)【国際公開日】2024-04-25
(31)【優先権主張番号】63/380,003
(32)【優先日】2022-10-18
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【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】ルオ， インドン
(72)【発明者】
【氏名】ヤオ， チョンピン
(72)【発明者】
【氏名】チャン， ダイファ
(72)【発明者】
【氏名】セル， デーヴィッド アレクサンダー
(72)【発明者】
【氏名】ヤン， チンイー
(72)【発明者】
【氏名】トン， シアオペイ
(72)【発明者】
【氏名】メッサー， ケヴィン
(72)【発明者】
【氏名】バルガヴァ， サマース
(72)【発明者】
【氏名】ハウラニ， ラミ
(72)【発明者】
【氏名】ゴデット， ルドヴィーク
【テーマコード（参考）】
2H199
2H249
【Ｆターム（参考）】
2H199CA50
2H199CA53
2H199CA67
2H249AA03
2H249AA07
2H249AA13
2H249AA45
2H249AA46
2H249AA60
2H249AA62
2H249AA64
2H249AA65
(57)【要約】
本開示の実施形態は、概して、導波管を形成するための方法に関する。方法は、導波管基板を測定することであって、導波管が基板厚さ分布を有する、導波管基板を測定することと、導波管の面上に屈折率整合層を堆積させることであって、屈折率整合層が、導波管基板上に配設された第１の面と第１の面の反対側にある第２の面とを有する、屈折率整合層を堆積させることとを含み得、屈折率整合層は導波管基板の一部分の上にのみ配設され、屈折率整合層の第２の面のデバイス傾斜が、導波管の第１の面の導波管傾斜と実質的に同じである。
【選択図】図２Ｂ
【選択図】図２Ｂ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
導波管であって、導波管基板であって、前記導波管が基板厚さ分布を有する、導波管基板と、
前記導波管基板上に配設された第１の面と前記第１の面の反対側にある第２の面とを有する屈折率整合層と
を備え、
前記屈折率整合層が前記導波管基板の一部分の上に配設され、
前記屈折率整合層の第２の面のデバイス傾斜が、前記導波管の第１の面の導波管傾斜と実質的に同じである、導波管。
【請求項2】
前記導波管が、前記屈折率整合層中の格子構造を有する少なくとも１つの格子をさらに備える、請求項１に記載の導波管。
【請求項3】
前記導波管が、前記導波管基板の底面の上に配設された格子構造を有する少なくとも１つの格子をさらに備える、請求項１に記載の導波管。
【請求項4】
前記導波管が、前記屈折率整合層の上に配設された格子構造を有する少なくとも１つの格子をさらに備える、請求項１に記載の導波管。
【請求項5】
前記少なくとも１つの格子が瞳拡大格子である、請求項４に記載の導波管。
【請求項6】
前記屈折率整合層の屈折率が、前記導波管基板の屈折率の５％以内である、請求項１に記載の導波管。
【請求項7】
前記屈折率が、前記導波管基板の屈折率の約５パーセント以内である、請求項１に記載の導波管。
【請求項8】
前記導波管が、格子に実質的に隣接する前記導波管の前記第１の面上に配設された非アクティブエリアをさらに含む、請求項１に記載の導波管。
【請求項9】
導波管であって、導波管基板であって、前記導波管が基板厚さ分布を有する、導波管基板と、
前記導波管基板上に配設された第１の面と前記第１の面の反対側にある第２の面とを有する屈折率整合層と
を備え、
前記屈折率整合層が前記導波管基板の一部分の上に配設され、
前記屈折率整合層の第２の面のデバイス傾斜が、前記屈折率整合層にわたって前記基板厚さ分布を変動させるように構成された傾斜値を有する、導波管。
【請求項10】
前記導波管が、前記屈折率整合層中の格子構造を有する少なくとも１つの格子をさらに備える、請求項９に記載の導波管。
【請求項11】
前記導波管が、前記導波管基板の底面の上に配設された格子構造を有する少なくとも１つの格子をさらに備える、請求項９に記載の導波管。
【請求項12】
前記導波管が、前記屈折率整合層の上に配設された格子構造を有する少なくとも１つの格子をさらに備える、請求項９に記載の導波管。
【請求項13】
前記少なくとも１つの格子が瞳拡大格子である、請求項１２に記載の導波管。
【請求項14】
前記屈折率整合層の屈折率が、前記導波管基板の前記屈折率の５％以内である、請求項９に記載の導波管。
【請求項15】
前記屈折率が、前記導波管基板の屈折率の約５パーセント以内である、請求項９に記載の導波管。
【請求項16】
前記導波管が、格子に実質的に隣接する前記導波管の第１の面上に配設された非アクティブエリアをさらに含む、請求項９に記載の導波管。
【請求項17】
導波管を形成するための方法であって、前記方法は、導波管基板を測定することであって、前記導波管が基板厚さ分布を有する、導波管基板を測定することと、
前記導波管の面上に屈折率整合層を堆積させることであって、前記屈折率整合層が、前記導波管基板上に配設された第１の面と前記第１の面の反対側にある第２の面とを有する、屈折率整合層を堆積させることと
を含み、
前記屈折率整合層が前記導波管基板の一部分の上にのみ配設され、
前記屈折率整合層の第２の面のデバイス傾斜が、前記導波管の第１の面の導波管傾斜と実質的に同じである、方法。
【請求項18】
前記方法が、前記屈折率整合層中の格子構造を有する少なくとも１つの格子を形成することをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項19】
前記方法が、前記導波管基板の底面の上に配設された格子構造を有する少なくとも１つの格子を形成することをさらに含む、請求項１７に記載の導波管。
【請求項20】
前記方法が、前記屈折率整合層の上に配設された格子構造を有する少なくとも１つの格子を形成することをさらに含む、請求項９に記載の導波管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示の実施形態は、一般に基板に関する。より詳細には、本明細書で説明される実施形態は、基板全体にわたって、１つまたは複数の接眼レンズエリアに厚さ分布を有する基板を形成することを提供する。
【背景技術】
【0002】
仮想現実は、概して、ユーザがその中で見掛けの物理的存在を有する、コンピュータ生成されたシミュレートされた環境であると考えられる。仮想現実体験が、３Ｄにおいて生成され、実際の環境を置き換える仮想現実環境を表示するための基板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、グラスまたは他のウェアラブルディスプレイ装置など、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）を用いて視聴され得る。
【0003】
しかしながら、拡張現実は、ユーザが、依然として、周囲環境を視聴するためにグラスまたは他のＨＭＤ装置の基板接眼レンズを通して見ることができ、また、表示のために生成され、その環境の一部として見える、仮想オブジェクトのイメージをも見ることができる、体験を可能にする。拡張現実は、オーディオおよびハプティック入力のほか、ユーザが体験する環境を強化または拡張する、仮想イメージ、グラフィック、およびビデオなど、任意のタイプの入力を含むことができる。新技術として、拡張現実に対する多くの課題および設計制約がある。
【0004】
したがって、当技術分野で必要とされるものは、基板全体にわたって、１つまたは複数の接眼レンズエリアに厚さ分布を有する基板を形成するための方法である。
【発明の概要】
【0005】
導波管が、本明細書で示され、説明される。本導波管は、導波管基板であって、導波管が基板厚さ分布を有する、導波管基板と、導波管基板上に配設された第１の面と第１の面の反対側にある第２の面とを有する屈折率整合層（ｉｎｄｅｘ－ｍａｔｃｈｅｄ ｌａｙｅｒ）とを含み得、屈折率整合層は導波管基板の一部分の上に配設され、屈折率整合層の第２の面のデバイス傾斜が、導波管の第１の面の導波管傾斜と実質的に同じである。
【0006】
導波管が、本明細書で示され、説明される。本導波管は、導波管基板であって、導波管が基板厚さ分布を有する、導波管基板と、導波管基板上に配設された第１の面と第１の面の反対側にある第２の面とを有する屈折率整合層とを含み得、屈折率整合層は導波管基板の一部分の上に配設され、屈折率整合層の第２の面のデバイス傾斜が、屈折率整合層にわたって基板厚さ分布を変動させるように構成された傾斜値を有する。
【0007】
導波管を形成するための方法が、本明細書で示され、説明される。本方法は、導波管基板を測定することであって、導波管が基板厚さ分布を有する、導波管基板を測定することと、導波管の面上に屈折率整合層を堆積させることであって、屈折率整合層が、導波管基板上に配設された第１の面と第１の面の反対側にある第２の面とを有する、屈折率整合層を堆積させることとを含み得、屈折率整合層は導波管基板の一部分の上にのみ配設され、屈折率整合層の第２の面のデバイス傾斜が、導波管の第１の面の導波管傾斜と実質的に同じである。
【0008】
本開示の上記の具陳された特徴が詳細に理解され得るように、上記で手短に要約された、本開示のより詳細な説明は、添付の図面にその一部が示されている実施形態を参照することによってなされ得る。しかしながら、添付の図面は、例示的な実施形態を示すにすぎず、したがって、その範囲の限定と見なされるべきでなく、他の等しく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-1B】実施形態による、基板の概略平面図である。
【図2A】基板厚さ分布を有する基板の概略断面図である。
【図2B】基板厚さ分布を有する基板の概略断面図である。
【図2C】基板厚さ分布を有する基板の概略断面図である。
【図3A】基板厚さ分布を有する基板の概略断面図である。
【図3B】基板厚さ分布を有する基板の概略断面図である。
【図3C】基板厚さ分布を有する基板の概略断面図である。
【図4】導波管を形成するための方法の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
理解を容易にするために、可能な場合、図に共通である同一の要素を指定するために同一の参照番号が使用されている。一実施形態の要素および特徴が、さらなる具陳なしに他の実施形態に有益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、基板全体にわたって、１つまたは複数の接眼レンズエリアに厚さ分布を有する基板を形成するための方法に関する。添付の付録を参照されたい。
【0012】
図１Ａは、本明細書で説明される実施形態による、基板１００の概略平面図である。基板１００は複数の導波管１０１を含む。導波管１０１は、導波管１０１が形成されることになる、基板１００の上のエリアである。いくつかの場合には、導波管１０１は基板接眼レンズであり得る。導波管エリア１０１のうちの９つのみが図１Ａに示されているが、基板１００は、その上に形成されることになる導波管１０１の数において限定されない。図１Ｂは、基板１００の斜視正面図である。本明細書で説明される基板１００は例示的な基板であり、本開示の態様を達成するために、他の基板が、ともに使用されるかまたは修正され得ることを理解されたい。
【0013】
基板１００は、導波管１０１の面１０３上に配設された複数の基板構造１０２を含む。基板構造１０２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。基板構造１０２の領域が、第１の格子１０４ａ、第２の格子１０４ｂ、および第３の格子１０４ｃなど、１つまたは複数の屈折率整合層１０６を有する１つまたは複数の格子１０４に対応する。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、基板１００は、少なくとも、屈折率整合層１０６Ａを含む入力結合格子に対応する第１の格子１０４ａと、屈折率整合層１０６Ｂを含む出力結合格子に対応する第３の格子１０４ｃとを含む。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、一実施形態では、基板１００は、屈折率整合層１０６Ｂを含む中間格子に対応する第２の格子１０４ｂをも含む。基板構造１０２は、角度付きまたはバイナリ（ｂｉｎａｒｙ）であり得る。基板構造１０２は、限定はしないが、円形、三角形、楕円形、正多角形、不規則な多角形、および／または不規則な形状の断面を含む、他の形状を有し得る。
【0014】
動作中、入力結合格子は、マイクロディスプレイから、ある強度を有する光の入射ビーム（仮想イメージ）を受け取る。入射ビームは、仮想イメージを中間格子（利用される場合）または出力結合格子に向けるために、基板構造１０２によって、入射ビームの強度のすべてを有するＴ１ビームに分割される。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、Ｔ１ビームは、Ｔ１ビームが中間格子の基板構造１０２と接触するまで、基板１００を通して内部全反射（ＴＩＲ）を受ける。中間格子の基板構造１０２は、Ｔ１ビーム回折してＴ－１ビームにし、Ｔ－１ビームは、出力結合格子の基板構造１０２まで、基板１００を通してＴＩＲを受ける。出力結合格子の基板構造１０２は、Ｔ－１ビームをユーザの眼に出力結合して（ｏｕｔｃｏｕｐｌｅ）、ユーザの視点から、マイクロディスプレイから作り出された仮想イメージの視野を調節し、さらに、ユーザが仮想イメージを見ることができる視野角を増加させる。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、Ｔ１ビームは、Ｔ１ビームが出力結合格子の基板構造１０２と接触し、マイクロディスプレイから作り出された仮想イメージの視野を調節するように出力結合されるまで、基板１００を通して内部全反射（ＴＩＲ）を受ける。
【0015】
図２Ａ、図２Ｂ、および図２Ｃは、第１の基板厚さ分布２０２と第２の基板厚さ分布２０４とを有する基板２００の概略断面図である。基板２００は、基板２００にわたって配設された図１の導波管１０１を含む。非アクティブエリア２１４が屈折率整合層１０６間に配設される。非アクティブエリア２１４は、屈折率整合層１０６のうちの１つがその上に形成されないことになる基板２００のエリアである。基板２００は、上面２１２と底面２１３とを有するベース基板２０６を含む。
【0016】
ベース基板２０６は、基板２００が、所望の波長または波長範囲において光を適切に透過することができ、屈折率整合層１０６のための十分な支持体として働くことができるという条件で、任意の好適な材料から形成され得る。ベース基板は、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２０６は透明な材料を含む。一例では、ベース基板２０６および／または屈折率整合層２０８は、シリコン（Ｓｉ）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、溶融シリカ、石英、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）、ガリウムヒ素（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。
【0017】
少なくとも、基板２００の屈折率整合層１０６は、第１のターゲット厚さ分布２０２または第２のターゲット厚さ分布２０４のうちの１つを含む。第１のターゲット厚さ分布２０２および第２のターゲット厚さ分布２０４は、導波管１０１の各々において複製されるように決定された局所厚さ分布である。第１のターゲット厚さ分布２０２および第２のターゲット厚さ分布２０４は、導波管１０１にわたる基板２００の上面２１２と底面２１３との間の距離によって画定される。図２Ａでは、第１のターゲット厚さ分布２０２および第２のターゲット厚さ分布２０４は、底面２１３の導波管傾斜と実質的に同じである、基板の上面２１２のデバイス傾斜によって決定される。デバイス傾斜は、底面２１３の少なくとも一部分上に屈折率整合層１０６を堆積させることによって達成され得る。図２Ｂおよび図２Ｃでは、第１のターゲット厚さ分布２０２および第２のターゲット厚さ分布２０４は、上面２１２の導波管傾斜と実質的に同じである、基板の底面２１３のデバイス傾斜によって決定される。デバイス傾斜は、上面２１２の少なくとも一部分上に屈折率整合層１０６を堆積させることによって達成され得る。
【0018】
図２Ａでは、デバイス傾斜は、第１のターゲット厚さ分布２０２または第２のターゲット厚さ分布２０４のうちの少なくとも１つを達成するために堆積された屈折率整合層１０６の底面２１６の傾斜である。導波管傾斜は、ベース基板２０６の上面２１２の傾斜である。第１のターゲット厚さ分布２０２または第２のターゲット厚さ分布２０４を達成するために、デバイス傾斜は、ベース基板２０６の上面２１２の導波管傾斜に整合される。詳細には、底面２１６上の任意の所与のポイントにおけるデバイス傾斜は、上面２１６上の所与のポイントの直下にある上面２１２上のポイントにおける導波管傾斜に整合される。図２Ｂおよび図２Ｃでは、デバイス傾斜は、第１のターゲット厚さ分布２０２または第２のターゲット厚さ分布２０４のうちの少なくとも１つを達成するために堆積された屈折率整合層１０６の上面２１７の傾斜である。導波管傾斜は、ベース基板２０６の底面２１３の傾斜である。第１のターゲット厚さ分布２０２または第２のターゲット厚さ分布２０４を達成するために、デバイス傾斜は、ベース基板２０６の底面２１３の導波管傾斜に整合される。詳細には、上面２１７上の任意の所与のポイントにおけるデバイス傾斜は、上面２１７上の所与のポイントの直下にある底面２１３上のポイントにおける導波管傾斜に整合される。屈折率整合層１０６のデバイス傾斜を屈折率整合層１０６の直上または直下に配設されたベース基板面の導波管傾斜に整合させることによって、第１のターゲット厚さ分布２０２または第２のターゲット厚さ分布２０４は、均一に達成され得る。
【0019】
基板２００の非アクティブエリア２１４は、非アクティブ厚さ分布２２０を有し、すなわち、非アクティブ厚さ分布２２０は、第１のターゲット厚さ分布２０２または第２のターゲット厚さ分布２０４に実質的に整合しない。非アクティブ厚さ分布２２０は、非アクティブエリア２１４における非アクティブエリア２１４にわたる上面２１２と底面２１３との間の距離によって画定される。第１のターゲット厚さ分布２０２および第２のターゲット厚さ分布２０４は、各屈折率整合層１０６において基板２００のベース基板２０６から形成される。図２Ａでは、第１のターゲット厚さ分布２０２および第２のターゲット厚さ分布２０４は、上面２１２から屈折率整合層１０６の底面２１６まで形成される。図２Ｂおよび図２Ｃでは、第１のターゲット厚さ分布２０２および第２のターゲット厚さ分布２０４は、底面２１３から屈折率整合層１０６の上面２１７まで形成される。
【0020】
第１のターゲット厚さ分布２０２および第２のターゲット厚さ分布２０４は、その上に形成されることになる基板屈折率整合層１０６の性能を改善するように設計される。第１のターゲット厚さ分布２０２と第２のターゲット厚さ分布２０４とは、少なくとも基板２００の各導波管１０１中で同じである。本明細書で説明される方法および装置は、少なくとも各導波管１０１中で達成されることになる第１のターゲット厚さ分布２０２および第２のターゲット厚さ分布２０４を提供することになる。一例では、所与の屈折率整合層１０６を堆積させるためにデバイス傾斜を対応する波傾斜に整合させることは、実質的に均一なターゲット厚さ分布を可能にし得る。第１のターゲット厚さ分布２０２および第２のターゲット厚さ分布２０４は、図２Ａ～図２Ｃに示されている第１のターゲット厚さ分布２０２および第２のターゲット厚さ分布２０４に限定されず、好適であり、基板屈折率整合層１０６の性能を改善するように決定された、任意の厚さ分布であり得る。
【0021】
少なくとも、基板２００の屈折率整合層１０６は、格子構造２１８を含み得る。図２Ａでは、格子構造２１８が屈折率整合層１０６中にある、少なくとも１つの格子が形成され得る。図２Ｂでは、格子構造２１８がベース基板２０６の底面２１３の上にある、少なくとも１つの格子が形成され得る。図２Ｃでは、格子構造２１８が屈折率整合層１０６の上面２１７の上に配設される、少なくとも１つの格子が形成され得る。格子構造２１８は、垂直方向にまたは対角線方向に配設され得る。格子構造２１８は、瞳拡大格子（ｐｕｐｉｌ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ ｇｒａｔｉｎｇ）、入力カプラ格子、出力カプラ格子などであり得る、少なくとも１つの格子を形成し得る。
【0022】
図２Ａ～図２Ｃは、ベース基板２０６の底面２１３と上側面２１２との間の距離がベース基板２０６にわたって変化するベース基板２０６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、他の実施形態では、ベース基板２０６は、ベース基板２０６の底面２１３と上側面２１２との間の距離がベース基板２０６にわたって一定であるように、平面である。
【0023】
図３Ａ、図３Ｂ、および図３Ｃは、基板厚さ分布３０２を有する基板３００の概略断面図である。基板３００は、基板３００にわたって配設された図１の導波管１０１を含む。非アクティブエリア３１４が屈折率整合層１０６間に配設される。非アクティブエリア３１４は、屈折率整合層１０６のうちの１つがその上に形成されないことになる基板３００のエリアである。基板３００は、上面３１２と底面３１３とを有するベース基板を含む。
【0024】
ベース基板３０６は、基板３００が、所望の波長または波長範囲において光を適切に透過することができ、屈折率整合層１０６のための十分な支持体として働くことができるという条件で、任意の好適な材料から形成され得る。ベース基板３０６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３０６は透明な材料を含む。一例では、ベース基板３０６および／または屈折率整合層３０８は、シリコン（Ｓｉ）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、溶融シリカ、石英、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）、ガリウムヒ素（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。
【0025】
少なくとも、基板３００の屈折率整合層１０６は、ターゲット厚さ分布３０２を含む。ターゲット厚さ分布３０２は、導波管１０１の各々において複製されるように決定された局所厚さ分布である。ターゲット厚さ分布３０２は、導波管１０１にわたる基板３００の上面３１２と底面３１３との間の距離によって画定される。図３Ａでは、ターゲット厚さ分布３０２は、屈折率整合層１０６の底面３１６のデバイス傾斜によって決定される。傾斜は、事前構成された値、またはターゲット厚さ分布３０２に基づいて決定された値であり得る。デバイス傾斜は、ベース基板３０６の底面３１３の少なくとも一部分上に屈折率整合層１０６を堆積させることによって達成され得る。図３Ｂおよび図３Ｃでは、ターゲット厚さ分布３０２は、屈折率整合層１０６の上面３１７のデバイス傾斜によって決定される。傾斜は、事前構成された値、またはターゲット厚さ分布３０２に基づいて決定された値であり得る。デバイス傾斜は、ベース基板３０６の上面３１２の少なくとも一部分上に屈折率整合層１０６を堆積させることによって達成され得る。
【0026】
図３Ａでは、デバイス傾斜は、ターゲット厚さ分布３０２のうちの少なくとも１つを達成するために堆積された屈折率整合層１０６の底面２１６の傾斜である。ターゲット厚さ分布３０２を達成するために、デバイス傾斜は、その屈折率整合層３０２についての所望の傾斜値に整合される。屈折率整合層の第２の面のデバイス傾斜が、屈折率整合層にわたって基板厚さ分布を変動させるように構成された傾斜値を有する。いくつかの実施形態では、底面３１６上の任意の所与のポイントにおけるデバイス傾斜は、ターゲット厚さ分布が横方向に増加または減少し得るような、ターゲット厚さ分布３０２を達成することが可能な線形傾斜値であり得る。他の実施形態では、底面３１６上の任意の所与のポイントにおけるデバイス傾斜は、ターゲット厚さ分布が横方向に増加または減少し得るような、ターゲット厚さ分布３０２を達成することが可能な非線形傾斜値であり得る。図３Ｂおよび図３Ｃでは、デバイス傾斜は、ターゲット厚さ分布３０２のうちの少なくとも１つを達成するために堆積された屈折率整合層１０６の上面３１７の傾斜である。ターゲット厚さ分布３０２を達成するために、デバイス傾斜は、その屈折率整合層３０２についての所望の傾斜値に整合される。詳細には、上面３１７上の任意の所与のポイントにおけるデバイス傾斜は、ターゲット厚さ分布が横方向に増加または減少し得るような、ターゲット厚さ分布３０２を達成することが可能な線形傾斜値または非線形傾斜値であり得る。デバイス傾斜をターゲット傾斜値として画定することによって、ターゲット厚さ分布３０２は均一に達成され得る。
【0027】
基板３００の非アクティブエリア３１４は、非アクティブ厚さ分布３２０を有し、すなわち、非アクティブ厚さ分布３２０は、ターゲット厚さ分布３０２に実質的に整合しない。非アクティブ厚さ分布３２０は、非アクティブエリア３１４における非アクティブエリア３１４にわたる上面３１２と底面３１３との間の距離によって画定される。ターゲット厚さ分布３０２は、各屈折率整合層１０６において基板３００のベース基板３０６から形成される。図３Ａでは、ターゲット厚さ分布３０２は、上面３１２から屈折率整合層１０６の底面３１６まで形成される。図３Ｂおよび図３Ｃでは、ターゲット厚さ分布３０２は、底面３１３から屈折率整合層１０６の上面３１７まで形成される。
【0028】
ターゲット厚さ分布３０２は、その上に形成されることになる基板屈折率整合層１０６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３０２は、少なくとも基板３００の各導波管１０１中で同じである。本明細書で説明される方法は、少なくとも各導波管１０１中で達成されることになる第１のターゲット厚さ分布３０２および第２のターゲット厚さ分布３０４を提供することになる。第１のターゲット厚さ分布３０２および第２のターゲット厚さ分布３０４は、図３Ａおよび図３Ｂに示されている第１のターゲット厚さ分布３０２および第２のターゲット厚さ分布３０４に限定されず、好適であり、基板屈折率整合層１０６の性能を改善するように決定された、任意の厚さ分布であり得る。
【0029】
少なくとも、基板３００の屈折率整合層１０６は、屈折率整合層内に配設された格子構造３１８を含む。格子構造３１８は、屈折率整合層１０６内に、垂直方向にまたは対角線方向に配設され得る。図３Ａでは、格子構造３１８は、屈折率整合層１０６の底面３１６からベース基板３０６の底面３１３の上方まで延び得る。コーティング層３０８が、格子構造３１８の面３１６の上に配設され得る。図３Ｂでは、格子構造３１８は、コーティング層３０８の上面３１０から、屈折率整合層１０６を通って、ベース基板３０６の上面３１２の下方まで延び得る。いくつかの場合には、コーティング層３０８は、随意に、格子構造３１８の面３１７の上に配設され得る。格子構造３１８は、瞳拡大格子、入力カプラ格子、出力カプラ格子などを含む、２次元格子であり得る。
【0030】
図３Ａおよび図３Ｂは、ベース基板３０６の底面３１３と上側面３１２との間の距離がベース基板３０６にわたって変化するベース基板３０６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、他の実施形態では、ベース基板３０６は、ベース基板３０６の底面３１３と上側面３１２との間の距離がベース基板３０６にわたって一定であるように、平面である。
【0031】
図４は、図２Ａ～図３Ｃに示されているターゲット厚さ分布２０２、２０３、または３０２をもつ、基板１００、２００、および／または３００を形成するための方法４００の流れ図である。方法４００は、導波管１０１におけるターゲット厚さ分布２０２、２０３、および３０２、ならびに／または基板１００、２００、および３００の（図２Ａ～図３Ｂに示されている）非アクティブエリア２０３、３０４を形成するために利用され得る。
【0032】
工程４０２において、基板１００、２００、または３００が測定される。いくつかの実施形態では、ベース基板２０６、３０６のベース基板厚さ分布が測定される。ベース基板厚さ分布は、導波管１０１にわたるベース基板２０６、３０６の底面２１３、３１３と上側面２１２、３１２との間の距離によって画定される。ベース基板厚さ分布は、ターゲット厚さ分布２０２、２０３、または３０２を形成するより前の、ベース基板２０６、３０６の測定された厚さ分布である。
【0033】
工程４０４において、屈折率整合層１０６のための材料がベース基板２０６、３０６上に配設される。いくつかの実施形態では、ターゲット厚さ分布２０２、２０３、または３０２は、図２Ａ～図３Ｃによる、画定された傾斜に従って配設される。ターゲット厚さ分布２０２、２０３、または３０２は、ターゲット厚さ分布２０２、２０３、または３０２を形成した後の、ベース基板２０６、３０６＋屈折率整合層１０６の測定された厚さ分布である。装置層１０６は、１つまたは複数のＰＶＤ、ＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、ＦＣＶＤ、ＡＬＤ、スピンオンコーティングプロセス、またはインクジェット印刷プロセスによって、ベース基板２０６、３０６の上側面２１２、３１２および／またはベース基板２０６、３０６の底面２１３、３１３の上に配設され得る。
【0034】
屈折率整合層が形成され得る材料は、約１００μｍ以下など、約１５０ｍｍ以下約５０ｍｍ以上から、約２ｍｍ以上までの厚さをもつ任意の透明な基板を含み得る。屈折率整合層が形成され得る材料は、その屈折率が約１．９である任意の基板を含み得る。または、約１．８など、それ以下～約１．３以上。または、約１．６など、それ以下～約１．８以上。屈折率整合層の屈折率は、基板の屈折率の５％以内であり得る。基板上に堆積されることになる材料は、インクジェット材料を含み得る。たとえば、屈折率整合層の一部として、基板上に堆積されることになる材料は、約１．６など、約４．０以下から約０．２以上までの屈折率を有し得る。基板上に堆積されることになる材料は、高屈折率ナノ粒子と、金属酸化物（たとえば、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、ＨｆＯ２、Ｖ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、ＺｎＯ）、金属硫化物、セレン化物、テルル化物、窒化物、リン化物など、有機リガンドと、異なる組成物をもつ任意のコアシェル構造と、アクリレートベースモノマー、オリゴマー、エポキシベースモノマー、オリゴマー、ポリマーまたはオリゴマーであって、シリコーン、ノボラック、ＰＳ、ＰＭＭＡ、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリビニルアルコール、ポリスチレン、ポリビニルピロリドン、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリエーテルなどの、ポリマーまたはオリゴマー、本明細書に記載される構成要素の派生物、本明細書に記載される構成要素のコポリマーなど、紫外線（ＵＶ）または熱硬化性樹脂／バインダと、エーテル、エステル、カーボネート類、シラン、および、その気圧が、約３００Ｃなど、約２５０Ｃ以上～約３５０Ｃ以下である、任意の溶剤など、溶剤とのうちのいずれか１つを、単独でまたは組み合わせて含み得る。
【0035】
ターゲット厚さ変更は、ターゲット厚さ分布２０２、２０３、または３０２が形成することを可能にするベース基板厚さ分布の変更を決定するために利用される。ターゲット厚さ変更を決定することは、必要に応じてターゲット厚さ分布２０２、２０３、または３０２を形成するように相応に調節されることになる工程４０４のプロセスを提供する。図２Ａ～図３Ｃは、基板２００、３００のベース基板２０６、３０６中に形成されたターゲット厚さ分布２０２、２０３および３０２を示す。図２Ａ～図３Ｃの基板２００、３００は、図１Ｂに示されている導波管１０１に対応する。図２Ａ～図３Ｃの２００、３００は、図２Ａ～図３Ｃに示されている導波管１０１および非アクティブエリア２１４、３１４にも対応する。
【0036】
図２Ａ～図３Ｃに示されているターゲット厚さ分布２０２、２０３、および３０２は、方法４００のターゲット厚さ変更を利用することの結果である。ターゲット厚さ分布２０２、２０３、または３０２は、各導波管１０１において形成され得る。したがって、各導波管１０１における基板１００にわたるターゲット厚さ分布２０２、２０３、または３０２は、導波管１０１に関連する構成可能なベースの１つまたは複数の使用である。ターゲット厚さ分布２０２、２０３、または３０２を有する各導波管１０１は、その上に形成されることになる装置における低減された変動性を可能にすることになる。
【0037】
随意の工程４０６において、格子が基板１００、２００、３００上に形成され得る。いくつかの実施形態では、格子は、図１の格子構造１０２と、図２Ａ～図３Ｃについての格子構造２１８、３１８とを含み得る。格子構造１０２、２１８、３１６は、基板１００、２００、３００内にまたは基板１００、２００、３００の上に、垂直方向にまたは対角線方向に形成され得る。格子構造１０２、２１８、３１８は、ベース基板２０６、３０６の上側面２１２、３１２の上に、屈折率整合層の上面２１７、３１７の上に、屈折率整合層１０６の底面２１６、３１７の上に、および／またはベース基板２０６の底面２１３、３１３の上に配設され得る。格子構造１０２、２１８、３１６は、瞳拡大格子、入力カプラ格子、出力カプラ格子などを含む、少なくとも１つの格子の一部であり得る。
【0038】
上記は本開示の実施形態を対象とするが、本開示の他のおよびさらなる実施形態がその基本的範囲から逸脱することなく考案され得、そ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-1B】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図4】
【手続補正書】
【提出日】2025-08-01
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
導波管であって、導波管基板であって、前記導波管が基板厚さ分布を有する、導波管基板と、
前記導波管基板上に配設された第１の面と前記第１の面の反対側にある第２の面とを有する屈折率整合層と
を備え、
前記屈折率整合層が前記導波管基板の一部分の上に配設され、
前記屈折率整合層の第２の面のデバイス傾斜が、前記導波管の第１の面の導波管傾斜と実質的に同じである、導波管。
【請求項2】
前記導波管が、前記屈折率整合層中の格子構造を有する少なくとも１つの格子をさらに備える、請求項１に記載の導波管。
【請求項3】
前記導波管が、前記導波管基板の底面の上に配設された格子構造を有する少なくとも１つの格子をさらに備える、請求項１に記載の導波管。
【請求項4】
前記導波管が、前記屈折率整合層の上に配設された格子構造を有する少なくとも１つの格子をさらに備える、請求項１に記載の導波管。
【請求項5】
前記少なくとも１つの格子が瞳拡大格子である、請求項４に記載の導波管。
【請求項6】
前記屈折率整合層の屈折率が、前記導波管基板の屈折率の５％以内である、請求項１に記載の導波管。
【請求項7】
前記屈折率が、前記導波管基板の屈折率の約５パーセント以内である、請求項１に記載の導波管。
【請求項8】
前記導波管が、格子に実質的に隣接する前記導波管の前記第１の面上に配設された非アクティブエリアをさらに含む、請求項１に記載の導波管。
【請求項9】
導波管であって、導波管基板と、
屈折率整合層であって、
前記導波管基板の第１の面上に配設された第１の面と、
前記屈折率整合層の前記第１の面の反対側にある第２の面と
を有する屈折率整合層と
を備え、
前記屈折率整合層が前記導波管基板の一部分の上に配設され、
前記導波管基板の前記第１の面の傾斜が、前記一部分にわたって連続的に変動させられ、
前記屈折率整合層の厚さが、前記一部分にわたる前記屈折率整合層と前記導波管基板とのターゲット厚さを達成するために変動させられる、導波管。
【請求項10】
前記導波管が、前記屈折率整合層中の格子構造を有する少なくとも１つの格子をさらに備える、請求項９に記載の導波管。
【請求項11】
前記導波管が、前記導波管基板の第２の面の上に配設された格子構造を有する少なくとも１つの格子をさらに備え、前記導波管基板の前記第２の面が前記導波管基板の前記第１の面の反対側にある、請求項９に記載の導波管。
【請求項12】
前記導波管が、前記屈折率整合層の上に配設された格子構造を有する少なくとも１つの格子をさらに備える、請求項９に記載の導波管。
【請求項13】
前記少なくとも１つの格子が瞳拡大格子である、請求項１１に記載の導波管。
【請求項14】
前記屈折率整合層の屈折率が、前記導波管基板の屈折率の５％以内である、請求項１３に記載の導波管。
【請求項15】
前記屈折率整合層の屈折率が、前記導波管基板の屈折率の約５％以内である、請求項９に記載の導波管。
【請求項16】
前記導波管が、前記少なくとも１つの格子に実質的に隣接する前記導波管の第１の面上に配設された非アクティブエリアをさらに含む、請求項１１に記載の導波管。
【請求項17】
導波管を形成するための方法であって、前記方法は、導波管基板を測定することであって、前記導波管が基板厚さ分布を有する、導波管基板を測定することと、
前記導波管の面上に屈折率整合層を堆積させることであって、前記屈折率整合層が、前記導波管基板上に配設された第１の面と前記第１の面の反対側にある第２の面とを有する、屈折率整合層を堆積させることと
を含み、
前記屈折率整合層が前記導波管基板の一部分の上にのみ配設され、
前記屈折率整合層の第２の面のデバイス傾斜が、前記導波管の第１の面の導波管傾斜と実質的に同じである、方法。
【請求項18】
前記方法が、前記屈折率整合層中の格子構造を有する少なくとも１つの格子を形成することをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項19】
前記方法が、前記導波管基板の底面の上に配設された格子構造を有する少なくとも１つの格子を形成することをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項20】
前記方法が、前記屈折率整合層の上に配設された格子構造を有する少なくとも１つの格子を形成することをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【国際調査報告】