[发明专利]光波导与显示装置的制作方法及其使用的光罩

说明书

本发明公开一种光波导与显示装置的制作方法及其使用的光罩，首先提供光罩，其中光罩具有规律分布的挡光结构，并在第一透明基板上形成第一光硬化树脂层。接着，将光罩设于第一光硬化树脂层上，并以入射光透过光罩与挡光结构照射第一光硬化树脂层，以硬化第一光硬化树脂层至具有呈周期性分布的第一硬化程度与其对应的呈周期性分布的第一折射率。最后，从第一光硬化树脂层上移离光罩，以利用具有呈周期性分布的第一硬化程度的第一光硬化树脂层与第一透明基板形成光波导。

技术领域

本发明涉及一种光学技术，且特别涉及一种光波导与显示装置的制作方法及其使用的光罩。

背景技术

在扩增实境中，将光耦合进入光波导的玻璃基底中，通过全反射原理将光传输到眼睛前方再释放影像信息，其中光波导的技术与制作通常以几何光波导、表面浮雕光栅波导和全息体光栅波导为主。藉此这些技术，制作出具有周期性折射率差或是产生周期性光程差的结构或是膜层，以耦合传导光的影像，将显示系统产生的光引导至人眼中。

几何光波导需以反射镜堆叠并排列成阵列，且将其以胶水贴合，反射镜需达至几十层才有功效。反射镜依所需角度切割出波导的形状。反射镜的表面的平行度与切割角度都会影响到成像质量。表面浮雕光栅波导需要母模与光蚀刻技术制作微结构，例如利用奈米压印制作出奈米级微结构，并利用多道制程修饰微结构，此些制程包括曝光、蚀刻与沉积制程，故制作程序较为复杂。全息体光栅波导利用两束雷射形成干涉条纹以改变光栅的材料特性，并形成周期性折射率差。因为全息体光栅波导需要光学曝光系统，故制作成本较高。

因此，本发明在针对上述的困扰，提出一种光波导与显示装置的制作方法及其使用的光罩，以解决习知所产生的问题。

发明内容

本发明提供一种光波导与显示装置的制作方法及其使用的光罩，其形成具有周期性变化的折射率的光硬化树脂层，并取代沉积与蚀刻制程，以增加表面浮雕光栅的性能。此制作方法具有低成本与简易制程的特点。

在本发明的一实施例中，一种光波导的制作方法，包括下列步骤：提供一光罩，其中光罩具有规律分布的挡光结构，并在一第一透明基板上形成一第一光硬化树脂层；将光罩设于第一光硬化树脂层上，并以入射光透过光罩与挡光结构照射第一光硬化树脂层，以硬化第一光硬化树脂层至具有呈周期性分布的第一硬化程度与其对应的呈周期性分布的第一折射率；以及从第一光硬化树脂层上移离光罩，以利用具有呈周期性分布的第一硬化程度的第一光硬化树脂层与第一透明基板形成一光波导。

在本发明的一实施例中，入射光为紫外光。

在本发明的一实施例中，挡光结构具有吸收紫外光的氧化物、紫外光散射粒子或其组合。

在本发明的一实施例中，氧化物包括二氧化钛、氧化锌、二氧化铈或其组合。

在本发明的一实施例中，挡光结构吸收或屏蔽入射光的部分能量，并以入射光的其余能量施加在第一光硬化树脂层。

在本发明的一实施例中，挡光结构的氧化物的量与挡光结构吸收紫外光的能量呈正相关。

在本发明的一实施例中，挡光结构的紫外光散射粒子的量与挡光结构屏蔽紫外光的能量呈正相关。

在本发明的一实施例中，挡光结构的氧化物或紫外光散射粒子的量与其对应的第一光硬化树脂层的第一硬化程度呈负相关。

在本发明的一实施例中，第一光硬化树脂层为紫外光硬化树脂层。

在本发明的一实施例中，第一光硬化树脂层包括丙烯酰胺基(AA)类光致聚合物、聚乙醇(PVA)类光致聚合物、丙烯酸酯(Acrylate)类光致聚合物、硫醇-烃(Thiol-Ene)类光致聚合物、掺有奈米粒子的光致聚合物或其组合。

在本发明的一实施例中，光罩还包括一第二透明基板，第二透明基板上设有挡光结构，挡光结构在横截面上呈多边形、圆形、半圆形、椭圆形或半椭圆形。