[发明专利]光栅元件及其形成方法

说明书

本公开提供一种光栅元件及其形成方法。所述方法可包括：提供基板，所述基板包括下伏层及设置于所述下伏层上的硬遮罩层。所述方法可包括：将所述硬遮罩层图案化以界定光栅场；以及在所述光栅场内蚀刻所述下伏层，以沿第一方向界定所述下伏层的可变高度，所述第一方向平行于所述基板的平面。所述方法可包括使用成角离子蚀刻在所述光栅场内形成光栅，所述光栅包括多个成角结构，所述多个成角结构相对于所述基板的所述平面的垂直线以非零度的倾角设置，其中所述多个成角结构基于所述下伏层的所述可变高度沿所述第一方向界定可变深度。

技术领域

本发明涉及光学组件，尤其涉及光栅元件及其形成方法。

背景技术

光学透镜因具有各种优点而长期以来用于操纵光。近来，微绕射光栅(micro-diffraction)已用于全像装置以及强化实境/虚拟实境(augmented/virtual reality，ARVR)装置中。

一种特定的ARVR装置是例如头戴装置等可穿戴显示系统，所述头戴装置被布置成在距人眼的短距离内显示图像。此种可穿戴头戴装置有时被称为头戴式显示器，且设置有在距用户的眼睛的若干厘米内显示图像的框架。所述图像可为在显示器(例如微显示器)上的由电脑生成的图像。光学元件被布置成将所期望图像的光(其中所述光是在显示器上产生)传输至用户的眼睛，以使图像对所述用户而言为可见。产生图像的显示器可形成光引擎的一部分，其中图像自身产生准直光束，所述光束可由光学元件引导以提供对用户而言可见的图像。

已使用不同种类的光学元件将图像自显示器传送至人眼。为在强化实境透镜中恰当地起作用，光栅的高度(厚度)被设计成随着光横跨透镜传播的距离而变化。在已知的装置中，在透镜的表面上形成多个不同的区(例如两个或三个不同的区)，其中在一个区中的光栅高度与在其他区中的光栅高度不同。为提供该些不同的区，在不同的区中使用不同的蚀刻对光栅进行蚀刻，以使光栅的高度在不同的区中可不同。在给定区内，光栅高度为均匀的，而在一个区与相邻区之间的边界处，光栅高度则突然变化。除增加处理复杂度以外，所得强化实境透镜在透镜的不同区之上提供块效应(blockiness)，其中光栅的高度在一个区与相邻区之间以不连续的方式增大。此种块效应可能导致图像清晰度及解析度降低。

因此，针对至少以上考量提供了本发明。

发明内容

在一个实施例中，提供一种形成光栅元件的方法。所述方法可包括提供基板，所述基板包括下伏层及设置于所述下伏层上的硬遮罩层。所述方法可包括：将所述硬遮罩层图案化以界定光栅场；以及在所述光栅场内蚀刻所述下伏层，以沿第一方向界定所述下伏层的可变高度，所述第一方向平行于所述基板的平面。所述方法可包括使用成角离子蚀刻(angled ion etch)在所述光栅场内形成光栅，所述光栅包括多个成角结构(angledstructure)，所述多个成角结构相对于所述基板的平面的垂直线以非零度的倾角设置，其中所述多个成角结构基于所述下伏层的所述可变高度沿所述第一方向界定可变深度。

在另一实施例中，提供一种光栅元件。所述光栅元件可包括：基板基底；以及光栅层，设置于所述基板基底上。所述光栅层可包括光栅场，其中所述光栅场包括成角结构阵列。所述成角结构阵列可具有小于一微米的节距，并相对于所述基板基底的平面的垂直线以非零度的倾角设置，且具有沿所述第一方向的可变深度并且界定平行于所述基板基底的平面的光栅表面。

在另一实施例中，一种形成光栅元件的方法可包括提供基板，所述基板包括氮化硅下伏层及设置于所述氮化硅下伏层上的硬遮罩层。所述方法可包括将所述硬遮罩层图案化以界定光栅场；以及在所述光栅场内蚀刻所述氮化硅下伏层，以沿第一方向界定所述氮化硅下伏层的可变高度，所述第一方向平行于所述基板的平面。所述方法可包括使用成角离子蚀刻在所述光栅场内形成光栅。所述光栅可包括多个成角结构，所述多个成角结构相对于所述基板的平面的垂直线以非零度的倾角设置，其中所述多个成角结构基于所述氮化硅下伏层的所述可变高度沿所述第一方向界定可变深度。

附图说明