[发明专利]具有图案化折射率调制的表面浮雕光栅和制造方法

权利要求书

1.一种方法，包括：

在有机材料层中压印包括多个光栅脊的表面浮雕结构，所述有机材料层包括包含单体的光敏基础树脂；

生成包括亮区和暗区的光图案；和

将所述表面浮雕结构暴露于所述光图案，以聚合所述多个光栅脊中的在所述亮区中的一组光栅脊中的单体，并增加所述多个光栅脊中的在所述亮区中的所述一组光栅脊的折射率。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述光图案的强度在一维、二维或三维上变化。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中生成所述光图案包括：

通过在光束的横截面中具有均匀强度的光束，照射光掩模或衍射光学器件；或者

使用两个相干光束生成干涉图案。

4.根据权利要求1、权利要求2或权利要求3所述的方法，其中：

所述光图案包括会聚光图案；并且

所述光图案在所述多个光栅脊中的在所述亮区中的所述一组光栅脊中具有最高强度。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，还包括：

生成第二光图案；和

将所述表面浮雕结构暴露于所述第二光图案。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，还包括：

在所述有机材料层上沉积包覆层，所述包覆层填充所述多个光栅脊之间的区域，并且具有不同于所述一组光栅脊的折射率的折射率。

7.一种用于显示系统的表面浮雕光栅，所述表面浮雕光栅包括：

聚合物层，其包括多个光栅脊，其中所述多个光栅脊包括：

第一组光栅脊，其特征在于具有第一折射率；和

第二组光栅脊，其与所述第一组光栅脊交错，并且其特征在于具有不同于所述第一折射率的第二折射率。

8.根据权利要求7所述的表面浮雕光栅，还包括包覆材料层，所述包覆材料层在所述聚合物层上并填充所述多个光栅脊之间的区域；和/或优选地，其中所述多个光栅脊包括倾斜的光栅脊；和/或优选地，其中所述多个光栅脊还包括：

与所述第一组光栅脊和所述第二组光栅脊交错的第三组光栅脊，所述第三组光栅脊的特征在于具有不同于所述第一折射率和所述第二折射率的第三折射率。

9.根据权利要求7或权利要求8所述的表面浮雕光栅，其中所述第一组光栅脊和所述第二组光栅脊根据一维图案分布在所述聚合物层中；或者其中所述第一组光栅脊和所述第二组光栅脊根据二维图案分布在所述聚合物层中。

10.根据权利要求7、权利要求8或权利要求9所述的表面浮雕光栅，其中所述第一折射率和所述第二折射率之间的差大于0.01。

11.根据权利要求7至10中任一项所述的表面浮雕光栅，其中所述聚合物层包括折射率大于1.7的纳米粒子。

12.根据权利要求7至11中任一项所述的表面浮雕光栅，其中所述多个光栅脊通过纳米压印光刻工艺压印在所述聚合物层中；和/或优选地，其中所述多个光栅脊被配置成将光耦合到所述显示系统中的波导中或将光从所述显示系统中的波导耦合出去。

13.一种用于将光耦合到波导显示器中或将光从波导显示器耦合出去的表面浮雕光栅，所述表面浮雕光栅包括：

聚合物层，其包括多个光栅脊，所述多个光栅脊包括第一组光栅脊，其中：

所述第一组光栅脊中的每个光栅脊包括第一层和第二层；并且

所述第一层和所述第二层具有不同的折射率；和

包覆材料层，其在所述聚合物层上并且填充所述多个光栅脊之间的区域。