[发明专利]一种浮雕型波导结构及其制作方法

说明书

本发明公开了一种浮雕型波导结构及其制作方法，包括：提供基底，该基底作为浮雕型波导结构的波导载体；在所述基底上形成图案形成层，所述图案形成层的折射率小于所述基底的折射率；在所述图案形成层上形成有贯穿所述图案形成层的纳米结构图案；在所述纳米结构图案内填充形成光学结构材质层，其中所述光学结构材质层的折射率高于所述图案形成层，所述光学结构材质层与所述基底层直接接触；去除所述图案形成层。本发明提供的一种浮雕型波导结构及其制作方法确实解决了现有技术中高折射率基底刻蚀难度大的问题，另辟蹊径解决了制造难度，推进显示技术的发展。

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种浮雕型波导结构及其制作方法。

背景技术

科技改变生活，生活重在体验，为了获得更好的视觉体验，增强现实显示技术应运而生。所谓增强现实技术，其实是一种将真实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集成的新技术，其将真实世界与虚拟世界的视觉反馈信息融为一体，两种不同来源的信息相互补充叠加，形成了一种全新的视觉盛宴。

为了体验这种绝佳的视觉感受，人们普遍会利用头盔显示器来实现这种需求，而目前主流的近眼式增强现实显示设备大多采用光波导原理。例如，微软Hololens全息眼镜是将液晶覆硅(又称硅基液晶或单晶硅反射式液晶，英文：Liquid Crystal On Silicon；缩写：LCOS)上的图像经过三片全息光栅耦合至光波导，通过三片光波导分别传输，最后在人眼正前方通过相应的全息光栅耦合输出，投影至人眼，并且以多层光波导的方式实现彩色投影。

现如今，光波导在增强现实技术中的应用越发的深入，为了制造波导表面浮雕纳米结构，研究人员提出了压印、刻蚀、曝光等方法，然而在实际制造过程中，如纳米压印方法，虽然可以大批量的制造波导镜片，但是受限于当前压印胶折射率未能匹配于波导基底，导致其显示质量受到影响,降低显示分辨率。

如图1纳米结构折射率与波导基底折射率不匹配情况下的光线示意图所示：图中高折射率基底11上设有低折射率材质的纳米结构12，入射光A以某一入射角度入射，因基底11与纳米结构12的折射率有差值，其衍射光线走向为非标准光线B，但若是基底11与纳米结构12的折射率一致，其衍射光线走向为标准光线C。

因此，基底与纳米材料的折射率不匹配会使得实际衍射光线走向不是标准光线，致使衍射角发生较大偏差，波导基底经纳米结构传导光线的能力发生偏差，因光线偏离而带来图像显示朦胧及光线串扰等问题。

请继续参考图2，为光波导的视场传导示意图：光线1(P)和光线2(Q)以入射角度θ入射波导镜片表面，α和β分别为光线1和光线2的衍射角度，n为波导和纳米结构折射率，d为波导镜片厚度，根据光线衍射公式1和公式2：

d*1*sinθ-d*n*sinα＝-λ①

d*1*sinθ+d*n*sinβ＝λ②

考虑衍射角在波导内全反射，通过计算得出公式3：

n＞2sinθ+1③

由公式3可以看出，视场角与折射率密切相关，即若纳米结构折射率不与波导匹配，或远小于波导折射率，则会限制所能实现的视场角。

由上述可知，利用平面光波导原理实现光学透射式的增强现实的显示方案中，纳米结构折射率与波导基底折射率不匹配会导致诸多显示问题。

因此，亟需提出一种新的技术方案来解决上述问题，推动平面光波导增强现实显示技术的发展。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中存在的问题，提供一种浮雕型波导结构的制作方法，采用的技术方案是：

一种浮雕型波导结构的制作方法，包括：

提供基底，该基底作为浮雕型波导结构的波导载体；