CN115657363A - 使用具有表面对准图案的软压印复制对液晶图案化 - Google Patents

Abstract

本公开涉及使用具有表面对准图案的软压印复制对液晶图案化。本文描述了用于通过与可重复使用的对准模板接触来图案化液晶聚合物层的软压印对准工艺。示例性软压印对准工艺包括使液晶聚合物层与具有期望的表面对准图案的可重复使用的对准模板接触，使得液晶聚合物的液晶分子通过化学、空间或分子间相互作用与表面对准图案对准。然后可以使图案化的液晶聚合物层聚合并使其与可重复使用的对准模板分开。该工艺可以重复多次。可重复使用的对准模板可以包括光对准层和位于该光对准层上方的释放层，该光对准层不包括与表面对准图案对应的表面浮雕结构。还公开了一种可重复使用的对准模板及其制造方法。

Description

使用具有表面对准图案的软压印复制对液晶图案化

本申请是申请日为2017年12月13日、PCT国际申请号为PCT/US2017/066211、中国国家阶段申请号为201780086250.3、发明名称为“使用具有表面对准图案的软压印复制对液晶图案化”的申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请通过引用整体并入以下专利申请中的每一个：2014年11月27日提交的美国申请No.14/555,585；2015年4月18日提交的美国申请No.14/690,401；2014年3月14日提交的美国申请No.14/212,961；2014年7月14日提交的美国申请No.14/331,218；以及2016年3月16日提交的美国申请No.15/072,290。

技术领域

本公开涉及显示系统，更具体地，涉及液晶的图案化和对准。

背景技术

现代计算和显示技术促进了用于所谓的“虚拟现实”或“增强现实”体验的系统的发展，其中数字再现的图像或其部分以其看起来是真实的或者可被感知为真实的方式呈现给用户。虚拟现实(或者“VR”)场景通常涉及数字或虚拟图像信息的呈现，而对于其它实际的真实世界的视觉输入不透明；增强现实(或者“AR”)场景通常涉及数字或虚拟图像信息的呈现作为对用户周围的实际世界的可视化的增强。混合现实(或者“MR”)场景是一种AR场景并且通常涉及集成到自然世界中并响应于自然世界的虚拟对象。例如，在MR场景中，AR图像内容可以被真实世界中的对象阻挡或者被感知为与对象交互。

考图1，示出了增强现实场景1，其中AR技术的用户看到以人、树木、背景中的建筑物和混凝土平台1120为特征的真实世界公园状设置1100。除了这些项目之外，AR技术的用户同样感知到他“看到”站在真实世界平台1120上的诸如机器人雕像1110的“虚拟内容”，以及飞过的卡通式化身角色1130，该化身角色看起来是大黄蜂的化身，即使这些元素1130、1110在真实世界中不存在。因为人类的视觉感知系统是复杂的，并且产生有助于连同其它虚拟或真实世界的图像元素一起的虚拟图像元素的舒适、自然、丰富呈现是具有挑战性的。

本文公开的系统和方法解决了与AR和VR技术相关的各种挑战。

发明内容

根据一些实施例，本文描述了用于图案化液晶聚合物层的方法。在一些实施例中，方法可包括使液晶聚合物层与包括表面对准图案的可重复使用的对准模板接触，使得所述液晶聚合物层的液晶分子主要通过化学、空间或其他分子间相互作用与所述可重复使用的对准模板的所述表面对准图案对准；使所述液晶聚合物层聚合；以及使所述图案化的聚合液晶聚合物层与所述可重复使用的对准模板分开，其中所述可重复使用的对准模板包括光对准层，所述光对准层包括所述表面对准图案。

在一些实施例中，所述光对准层不包括与所述表面对准图案对应的表面浮雕结构。在一些实施例中，使所述液晶聚合物层聚合包括以期望的对准固定所述液晶聚合物的所述液晶。在一些实施例中，使所述液晶聚合物层与所述可重复使用的对准模板接触包括在所述可重复使用的对准模板的表面上沉积所述液晶聚合物层。在一些实施例中，沉积所述液晶聚合物层包括喷射沉积所述液晶聚合物层。在一些实施例中，沉积所述液晶聚合物层包括旋涂所述液晶聚合物层。在一些实施例中，使所述图案化的聚合液晶聚合物层与所述可重复使用的对准模板分开包括使所述图案化的聚合液晶聚合物层与所述可重复使用的对准模板分层。在一些实施例中，在使所述图案化的聚合液晶聚合物层与所述可重复使用的对准模板分层之前，将所述液晶聚合物层固定到基板上。在一些实施例中，使所述液晶聚合物层与所述可重复使用的对准模板接触包括物理地移动所述液晶聚合物层和/或所述可重复使用的对准模板，使得所述液晶聚合物层的表面与所述可重复使用的对准模板的表面接触。在一些实施例中，在接触所述可重复使用的对准模板之前，将所述液晶聚合物层设置在基板的表面上。在一些实施例中，使所述图案化的聚合液晶聚合物层与所述可重复使用的对准模板分开包括使所述图案化的聚合液晶聚合物层和所述可重复使用的对准模板彼此远离地物理移动。在一些实施例中，所述基板是光学透射的。在一些实施例中，所述可重复使用的对准模板还包括设置在所述光对准层之上的释放层。在一些实施例中，所述释放层包含氟硅烷或聚二甲基硅氧烷(PDMS)。在一些实施例中，所述可重复使用的对准模板还包括设置在所述光对准层与所述释放层之间的液晶聚合物层。在一些实施例中，所述光对准层包含光致抗蚀剂。在一些实施例中，在液晶器件中，所述图案化的聚合液晶聚合物层包括对准层。在一些实施例中，所述图案化的聚合液晶聚合物层包含Pancharatnam-Berry相位效应(PBPE)结构。在一些实施例中，所述PBPE结构包括衍射光栅。在一些实施例中，所述图案化的聚合液晶聚合物层包括起伏图案，其中所述起伏间隔开约1nm至约1微米。在一些实施例中，所述图案化的聚合液晶聚合物层包括小于约1nm的RMS表面粗糙度。在一些实施例中，所述图案化的聚合液晶聚合物层包含子-主对准模板。

根据一些实施例，本文描述了用于图案化液晶聚合物层的方法。在一些实施例中，所述方法可包括在包括表面对准图案的可重复使用的对准模板上沉积液晶聚合物层，使得所述液晶聚合物层的液晶分子主要通过化学、空间或其他分子间相互作用与所述可重复使用的对准模板的所述表面对准图案对准；使所述液晶聚合物层聚合；以及使所述图案化的聚合液晶聚合物层与所述可重复使用的对准模板分层，其中所述可重复使用的对准模板包括光对准层，所述光对准层包括所述表面对准图案。在一些实施例中，所述光对准层不包括与所述表面对准图案对应的表面浮雕结构。在一些实施例中，所述可重复使用的对准模板还包括设置在所述光对准层之上的释放层。在一些实施例中，所述释放层包括氟硅烷或聚二甲基硅氧烷(PDMS)。

根据一些实施例，本文描述了用于图案化液晶聚合物层的方法。在一些实施例中，所述方法可包括在基板的表面上沉积液晶聚合物层；使所述沉积的液晶聚合物层与包括表面对准图案的可重复使用的对准模板接触，使得所述液晶聚合物层的液晶分子主要通过化学、空间或其他分子间相互作用与所述可重复使用的对准模板的所述表面对准图案对准；使所述液晶聚合物层聚合；以及使所述可重复使用的对准模板与所述图案化的聚合液晶聚合物层分开，其中所述可重复使用的对准模板包括光对准层，所述光对准层包括所述表面对准图案。在一些实施例中，所述光对准层不包括与所述表面对准图案对应的表面浮雕结构。在一些实施例中，所述可重复使用的对准模板还包括设置在所述光对准层之上的释放层。在一些实施例中，所述释放层包括氟硅烷或聚二甲基硅氧烷(PDMS)。

根据一些实施例，本文描述了用于在液晶软压印对准工艺中使用的可重复使用的对准模板。在一些实施例中，所述可重复使用的对准模板可以包括：基板；以及覆盖在所述基板上的光对准层，所述光对准层包括表面对准图案，其中所述光对准层不包括与所述表面对准图案对应的表面浮雕结构。

在一些实施例中，所述可重复使用的对准模板还可以包括覆盖在所述光对准层上的释放层。在一些实施例中，所述释放层包括氟硅烷或聚二甲基硅氧烷(PDMS)。在一些实施例中，所述可重复使用的对准模板还可以包括设置在所述光对准层与所述释放层之间的液晶聚合物层。在一些实施例中，所述表面对准图案包括Pancharatnam-Berry相位效应(PBPE)特征。在一些实施例中，所述表面对准图案包括Pancharatnam-Berry相位效应(PBPE)特征的逆(inverse)。在一些实施例中，所述PBPE特征包括衍射光栅图案。在一些实施例中，所述光对准层包括光致抗蚀剂。

根据一些实施例，本文描述了用于制造在液晶软压印对准工艺中使用的可重复使用的对准模板的方法。在一些实施例中，所述方法包括：在基板的表面上沉积光对准层；以及对所述光对准层光图案化以在其中形成期望的表面对准图案，其中所述光对准层不包括与所述表面对准图案对应的表面浮雕结构。在一些实施例中，所述方法还包括在所述光图案化的光对准层之上沉积释放层。

在一些实施例中，所述释放层包括氟硅烷或聚二甲基硅氧烷(PDMS)。在一些实施例中，所述方法还包括在所述光图案化的光对准层之上沉积所述释放层之前，在所述光图案化的光对准层上沉积液晶聚合物层。在一些实施例中，所述表面对准图案包括Pancharatnam-Berry相位效应(PBPE)特征。在一些实施例中，所述表面对准图案包括Pancharatnam-Berry相位效应(PBPE)特征的逆。在一些实施例中，所述PBPE特征包括衍射光栅图案。在一些实施例中，所述光对准层包括光致抗蚀剂。在一些实施例中，所述光对准层基本上是光学透射的或透明的。在一些实施例中，所述光对准层基本上是光学透射的或透明的。在一些实施例中，通过使光通过所述光对准层来使所述液晶聚合物层聚合。

本公开的系统、方法和装置各自具有若干创新方面，其中没有一个单独地负责本文公开的期望属性。

在附图和以下描述中阐述了本说明书中描述的主题的一个或多个实施例的细节。根据说明书、附图和权利要求，其他特征、方面和优点将变得显而易见。应注意，附图中的相对尺寸可能未按比例绘制。

因此，本文描述了各种示例方法和结构。

实例：

1.一种用于图案化液晶聚合物层的方法，所述方法包括：

使液晶聚合物层与包括表面对准图案的可重复使用的对准模板接触，使得所述液晶聚合物层的液晶分子主要通过化学、空间或其他分子间相互作用与所述可重复使用的对准模板的所述表面对准图案对准；

使所述液晶聚合物层聚合；以及

使所述图案化的聚合液晶聚合物层与所述可重复使用的对准模板分开，

其中所述可重复使用的对准模板包括光对准层，所述光对准层包括所述表面对准图案。

2.根据上述实例中任一项所述的方法，其中所述光对准层不包括与所述表面对准图案对应的表面浮雕结构。

3.根据上述实例中任一项所述的方法，其中使所述液晶聚合物层聚合包括以期望的对准固定所述液晶聚合物的所述液晶。

4.根据上述实例中任一项所述的方法，其中使所述液晶聚合物层与所述可重复使用的对准模板接触包括在所述可重复使用的对准模板的表面上沉积所述液晶聚合物层。

5.根据实例4所述的方法，其中沉积所述液晶聚合物层包括喷射沉积所述液晶聚合物层。

6.根据实例4所述的方法，其中沉积所述液晶聚合物层包括旋涂所述液晶聚合物层。

7.根据实例4-6中任一项所述的方法，其中使所述图案化的聚合液晶聚合物层与所述可重复使用的对准模板分开包括使所述图案化的聚合液晶聚合物层与所述可重复使用的对准模板分层。

8.根据实例7所述的方法，其中在使所述图案化的聚合液晶聚合物层与所述可重复使用的对准模板分层之前，将所述液晶聚合物层固定到基板上。

9.根据实例1-3中任一项所述的方法，其中使所述液晶聚合物层与所述可重复使用的对准模板接触包括物理地移动所述液晶聚合物层和/或所述可重复使用的对准模板，使得所述液晶聚合物层的表面与所述可重复使用的对准模板的表面接触。

10.根据实例9所述的方法，其中在接触所述可重复使用的对准模板之前，将所述液晶聚合物层设置在基板的表面上。

11.根据实例9或10中任一项所述的方法，其中使所述图案化的聚合液晶聚合物层与所述可重复使用的对准模板分开包括使所述图案化的聚合液晶聚合物层和所述可重复使用的对准模板彼此远离地物理移动。

12.根据实例8、10或11中任一项所述的方法，其中所述基板是光学透射的。

13.根据上述实例中任一项所述的方法，其中所述可重复使用的对准模板还包括设置在所述光对准层之上的释放层。

14.根据实例13所述的方法，其中所述释放层包含氟硅烷或聚二甲基硅氧烷(PDMS)。

15.根据实例13或14中任一项所述的方法，其中所述可重复使用的对准模板还包括设置在所述光对准层与所述释放层之间的液晶聚合物层。

16.根据上述实例中任一项所述的方法，其中所述光对准层包含光致抗蚀剂。

17.根据上述实例中任一项所述的方法，其中在液晶器件中，所述图案化的聚合液晶聚合物层包括对准层。

18.根据上述实例中任一项所述的方法，其中所述图案化的聚合液晶聚合物层包含Pancharatnam-Berry相位效应(PBPE)结构。

19.根据实例18所述的方法，其中所述PBPE结构包括衍射光栅。

20.根据上述实例中任一项所述的方法，其中所述图案化的聚合液晶聚合物层包括起伏图案，其中所述起伏间隔开约1nm至约1微米。

21.根据上述实例中任一项所述的方法，其中所述图案化的聚合液晶聚合物层包括小于约1nm的RMS表面粗糙度。

22.根据上述实例中任一项所述的方法，其中所述图案化的聚合液晶聚合物层包括子-主对准模板。

23.一种用于图案化液晶聚合物层的方法，所述方法包括：

在包括表面对准图案的可重复使用的对准模板上沉积液晶聚合物层，使得所述液晶聚合物层的液晶分子主要通过化学、空间或其他分子间相互作用与所述可重复使用的对准模板的所述表面对准图案对准；

使所述液晶聚合物层聚合；以及

使所述图案化的聚合液晶聚合物层与所述可重复使用的对准模板分层，

其中所述可重复使用的对准模板包括光对准层，所述光对准层包括所述表面对准图案。

24.根据实例23所述的方法，其中所述光对准层不包括与所述表面对准图案对应的表面浮雕结构。

25.根据实例23或24中任一项所述的方法，其中所述可重复使用的对准模板还包括设置在所述光对准层之上的释放层。

26.根据实例25所述的方法，其中所述释放层包括氟硅烷或聚二甲基硅氧烷(PDMS)。

27.一种用于图案化液晶聚合物层的方法，所述方法包括：

在基板的表面上沉积液晶聚合物层；

使所述沉积的液晶聚合物层与包括表面对准图案的可重复使用的对准模板接触，使得所述液晶聚合物层的液晶分子主要通过化学、空间或其他分子间相互作用与所述可重复使用的对准模板的所述表面对准图案对准；

使所述液晶聚合物层聚合；以及

使所述可重复使用的对准模板与所述图案化的聚合液晶聚合物层分开，

其中所述可重复使用的对准模板包括光对准层，所述光对准层包括所述表面对准图案。

28.根据实例27所述的方法，其中所述光对准层不包括与所述表面对准图案对应的表面浮雕结构。

29.根据实例27或28中任一项所述的方法，其中所述可重复使用的对准模板还包括设置在所述光对准层之上的释放层。

30.根据实例29所述的方法，其中所述释放层包括氟硅烷或聚二甲基硅氧烷(PDMS)。

31.一种用于在液晶软压印对准工艺中使用的可重复使用的对准模板，所述可重复使用的对准模板包括：

基板；以及

覆盖在所述基板上的光对准层，所述光对准层包括表面对准图案，其中所述光对准层不包括与所述表面对准图案对应的表面浮雕结构。

32.根据实例31所述的可重复使用的对准模板，还包括覆盖在所述光对准层上的释放层。

33.根据实例32所述的方法，其中所述释放层包括氟硅烷或聚二甲基硅氧烷(PDMS)。

34.根据实例32或33中任一项所述的可重复使用的对准模板，还包括设置在所述光对准层与所述释放层之间的液晶聚合物层。

35.根据实例31-34中任一项所述的可重复使用的对准模板，其中所述表面对准图案包括Pancharatnam-Berry相位效应(PBPE)特征。

36.根据实例31-34中任一项所述的可重复使用的对准模板，其中所述表面对准图案包括Pancharatnam-Berry相位效应(PBPE)特征的逆。

37.根据实例35或36中任一项所述的可重复使用的对准模板，其中所述PBPE特征包括衍射光栅图案。

38.根据实例31-37中任一项所述的可重复使用的对准模板，其中所述光对准层包括光致抗蚀剂。

39.一种用于制造在液晶软压印对准工艺中使用的可重复使用的对准模板的方法，所述方法包括：

在基板的表面上沉积光对准层；以及

对所述光对准层光图案化以在其中形成期望的表面对准图案，

其中所述光对准层不包括与所述表面对准图案对应的表面浮雕结构。

40.根据实例39所述的方法，还包括在所述光图案化的光对准层之上沉积释放层。

41.根据实例40所述的方法，其中所述释放层包括氟硅烷或聚二甲基硅氧烷(PDMS)。

42.根据实例40或41中任一项所述的方法，还包括在所述光图案化的光对准层之上沉积所述释放层之前，在所述光图案化的光对准层上沉积液晶聚合物层。

43.根据实例39-42中任一项所述的方法，其中所述表面对准图案包括Pancharatnam-Berry相位效应(PBPE)特征。

44.根据实例39-42中任一项所述的方法，其中所述表面对准图案包括Pancharatnam-Berry相位效应(PBPE)特征的逆。

45.根据实例43或44中任一项所述的方法，其中所述PBPE特征包括衍射光栅图案。

46.根据实例39-45中任一项所述的方法，其中所述光对准层包括光致抗蚀剂。

47.根据上述实例中任一项所述的方法，其中所述光对准层基本上是光学透射的或透明的。

48.根据上述实例中任一项所述的方法或可重复使用的对准模板，其中所述光对准层基本上是光学透射的或透明的。

49.根据实例48所述的方法或可重复使用的对准模板，其中通过使光通过所述光对准层来使所述液晶聚合物层聚合。

附图说明

图1示出了通过AR装置的增强现实(AR)的用户视图。

图2示出了可穿戴显示系统的示例。

图3示出了用于为用户模拟三维图像的常规显示系统。

图4示出了使用多个深度平面模拟三维图像的方法的方面。

图5A-5C示出了曲率半径与焦点半径之间的关系。

图6示出了用于将图像信息输出给用户的波导堆叠的示例。

图7示出了由波导输出的出射光束的示例。

图8示出了堆叠波导组件的示例，其中每个深度平面包括使用多种不同分量颜色形成的图像。

图9A示出了堆叠波导组的示例的横截面侧视图，每个堆叠波导包括耦入(incoupling)光学元件。

图9B示出了图9A的多个堆叠波导的示例的透视图。

图9C示出了图9A和9B的多个堆叠波导的示例的俯视平面图。

图10是根据一些实施例的示出用于使用可重复使用的对准模板进行液晶聚合物层的软压印对准的示例性工艺流程的示意图。

图11是根据一些实施例的示出形成用于液晶聚合物层的软压印对准的可重复使用的对准模板的示例性工艺流程的示意图。

图12是根据一些实施例的示出形成用于液晶聚合物层的软压印对准的可重复使用的对准模板的另一示例性工艺流程的示意图。

图13是根据一些实施例的示出使用在可重复使用的对准模板上直接沉积液晶聚合物层来进行液晶表面对准图案的软压印复制的示例性工艺流程的示意图。

图14是根据一些实施例的示出通过液晶聚合物层与可重复使用的对准模板之间的接触进行液晶表面对准图案的软压印复制的示例性工艺流程的示意图。

图15是根据一些实施例的通过软压印对准工艺形成的子-主对准模板的示意图。

提供附图是为了说明示例实施例，而不是为了限制本公开的范围。

具体实施方式

在一些实施例中，液晶聚合物层的液晶分子可以通过能够在液晶聚合物层中复制对准模板(也称为主对准模板)的表面图案的被称为软压印复制或软压印对准的接触复制的形式以期望的对准图案对准。这种工艺可用于制备具有期望的表面对准图案的液晶聚合物层。对准的液晶聚合物层可用于光学元件，例如，本文所述的光学元件，诸如耦入元件。在一些实施例中，例如，包括期望的对准图案的液晶聚合物层可包括液晶偏振光栅、液晶衍射光栅和/或其他液晶光学元件。液晶聚合物层可以包括空间变化的纳米级液晶材料图案，其可以用于操纵入射光的相位、幅度和/或偏振并且可以包括液晶超表面、液晶超材料和/或基于液晶的Pancharatnam-Berry相位光学元件(PBPE)。

在一些实施例中，可以通过软压印工艺在液晶聚合物层(例如，液晶聚合物层的表面)中形成对准图案，该软压印工艺包括使液晶聚合物层与包括可重复使用的对准模板接触，该对准模板包括与液晶聚合物层的期望的对准图案对应的期望的表面对准图案。液晶聚合物层的液晶主要通过与对准模板的化学、空间或其他分子间相互作用与表面对准图案对准。在一些实施例中，可以在使液晶聚合物层与可重复使用的对准模板接触之后使液晶聚合物层聚合。在发生聚合之后，在一些实施例中，可以使液晶聚合物层和可重复使用的对准模板分开，从而形成具有期望的对准图案的聚合的液晶聚合物层。以这种方式，对准模板的表面对准图案被复制在聚合的液晶聚合物层中。主要通过与对准模板的化学、空间或其他分子间相互作用发生液晶分子对准的这种工艺也可以称为软压印对准工艺或软压印复制工艺。此外，因为对准模板是可重复使用的，所以这种工艺可以重复多次，而不需要为每个液晶聚合物层处理单独的对准层。有利地，这允许简化包括图案化的液晶聚合物的器件的制造工艺，该器件例如为包括图案化的液晶聚合物层的光学器件。

在一些实施例中，软压印复制工艺可包括在可重复使用的对准模板的表面上形成或沉积液晶聚合物层，使得沉积的液晶聚合物层的液晶分子与可重复使用的对准模板的对准图案对准。之后，沉积和对准的液晶聚合物层可以聚合并且与可重复使用的对准模板分开或分层。图案化的液晶聚合物层可以经历进一步处理，例如，在其上沉积附加的液晶聚合物层，以形成液晶器件。

在一些其他实施例中，可以在基板的表面上形成或沉积液晶聚合物层，并且可以使可重复使用的对准模板与沉积的液晶聚合物层接触，使得沉积的液晶聚合物层的液晶分子与可重复使用的对准模板的对准图案对准。之后，可以使液晶聚合物层聚合，并且可以从保留在基板上的聚合的液晶聚合物层去除可重复使用的对准模板。图案化的液晶聚合物层可以经历进一步处理，例如，在其上沉积附加的液晶聚合物层，以形成液晶器件。

在一些实施例中，可重复使用的对准模板包括设置在基板上的光对准层。可以通过光图案化工艺将光对准层图案化为具有期望的表面对准图案。例如，在一些实施例中，光对准层可以包括光激活化学物质，并且可以通过将光对准层暴露于期望图案的光来完成图案化。通常，光对准层不包括与表面对准图案对应的表面浮雕结构。也就是说，光对准层不包括被配置为用表面对准图案压印或对准液晶聚合物层的表面浮雕特征。在一些实施例中，可重复使用的对准模板可包括在表面对准图案的顶部上沉积或形成的释放层。在一些实施例中，释放层允许可重复使用的对准模板的下层对准图案与接触的液晶聚合物层之间的强对准条件。也就是说，释放层可以基本上不干扰光对准层与液晶聚合物层的液晶分子之间的化学、空间或其他分子间反应。在一些实施例中，释放层还允许将接触和对准的液晶聚合物层与可重复使用的对准模板分开，而基本上不损害液晶聚合物层或可重复使用的对准模板的表面对准图案。在一些实施例中，可重复使用的对准模板还可包括设置在光对准层与可重复使用的释放层之间的液晶聚合物层。有利地，该液晶聚合物层可以改善对准图案的光稳定性和热稳定性，并且可以改善对准条件，以在液晶聚合物层的软压印对准期间提供更强的液晶分子锚定。

因此，本文描述了制造在软压印对准工艺或软压印复制工艺中使用的可重复使用的对准模板的方法。在一些实施例中，制造可重复使用的对准模板的方法可包括在基板上沉积光对准层。光对准层可以被光图案化为具有期望的表面对准图案。光对准层的表面对准图案与要经历软压印对准工艺的液晶聚合物层的期望的对准图案对应。

然后，可以在图案化的光对准层之上沉积如上所述的释放层，以形成可重复使用的对准模板。在一些实施例中，在释放层之前，在图案化的光对准层上沉积液晶聚合物层，使得液晶聚合物层设置在光对准层与释放层之间，如上所述。

现在将参考附图，其中贯穿全文，相同的附图标记始终表示相同的部件。

图2示出了可穿戴显示系统80的示例。显示系统80包括显示器62、以及支持该显示器62的功能的各种机械和电子模块和系统。显示器62可以与框架64耦接，该框架可以由显示系统用户或观看者60佩戴并且被配置为将显示器62定位在用户60的眼睛前方。在一些实施例中，显示器62可以被认为是眼镜(eyewear)。在一些实施例中，扬声器66被耦接到框架64并且位于用户60的耳道附近(在一些实施例中，另一扬声器(未示出)位于用户的另一耳道附近以提供立体声/可塑形声音控制)。在一些实施例中，显示系统还可以包括一个或多个麦克风67或其它设备以检测声音。在一些实施例中，麦克风被配置为允许用户向系统80提供输入或命令(例如，语音菜单命令、自然语言问题等的选择)和/或可以允许与其它人(例如，与其它类似显示系统的用户)的音频通信。麦克风可以进一步被配置作为外围传感器以连续地收集(例如，以从用户和/或环境被动地收集)音频数据。这样的音频数据可以包括用户声音，例如深呼吸或者例如指示附近事件的响亮的砰的环境声音。显示系统还可以包括外围传感器30a，其可以与框架64分开并且附接到用户60的身体(例如，在用户60的头部、躯干、肢体等上)。在一些实施例中，外围传感器30a可以被配置为获取表征用户60的生理状态的数据，如本文中进一步描述的。例如，传感器30a可以是电极。

继续参考图2，显示器62可操作地通过通信链接68(诸如通过有线引线或无线连接)被耦接到本地数据处理和模块70，本地数据处理和模块70可以以各种配置安装，诸如被固定地附到框架64上、被固定地附到由用户佩戴的头盔或帽子上、被嵌入头戴耳机内、或者其它的可拆卸地附到用户(例如，以背包式配置、以带耦接式配置)。类似地，传感器30a可以通过通信链接30b(例如，有线引线或无线连接)可操作地耦接到本地处理器和数据模块70。本地处理和数据模块70可以包括硬件处理器以及诸如非易失性存储器(例如，闪速存储器或硬盘驱动器)的数字存储器，这两者都可用于辅助处理、高速缓存和存储数据。该数据包括：a)从传感器(其例如可以可操作地耦接到框架64或者其它的可操作地附到用户60)捕捉的数据，所述传感器例如为图像捕捉设备(诸如相机)、麦克风、惯性测量单元、加速度计、罗盘、GPS单元、无线电设备、陀螺仪和/或本文公开的其他传感器；和/或b)使用远程处理模块72和/或远程数据储存库74获取和/或处理的数据(包括与虚拟内容相关的数据)，这些数据可以在这样的处理或检索之后被传送到显示器62。本地处理和数据模块70可以诸如经由有线或无线通信链路可操作地通过通信链路76、78耦接到远程处理模块72和远程数据储存库74，使得这些远程模块72、74可操作地彼此耦接并且可用作本地处理和数据模块70的资源。在一些实施例中，本地处理和数据模块70可以包括图像捕捉设备、麦克风、惯性测量单元、加速度计、罗盘、GPS单元、无线电设备和/或陀螺仪中的一个或多个。在一些其它实施例中，这些传感器中的一个或多个可以附到框架64或者可以是通过有线或无线通信路径与本地处理和数据模块70通信的独立结构。

继续参考图2，在一些实施例中，远程处理模块72可以包括一个或多个处理器，这些处理器被配置为分析和处理数据和/或图像信息。在一些实施例中，远程数据储存库74可以包括数字数据存储设施，该设施可以通过因特网或“云”资源配置中的其它网络配置而可用。在一些实施例中，远程数据储存库74可以包括一个或多个远程服务器，这些远程服务器向本地处理和数据模块70和/或远程处理模块72提供信息，例如，用于生成增强现实内容的信息。在一些实施例中，在本地处理和数据模块中存储所有数据并且执行所有计算，从而允许从远程模块完全自主的使用。

可以通过向观看者的每只眼睛提供略微不同的图像呈现来实现将图像感知为“三维”或“3-D”。图3示出了用于为用户模拟三维图像的常规的显示系统。将两个不同图像5、7-用于每只眼睛4、6中的一个-输出给用户。图像5、7沿着与观看者的视线平行的光学轴或z轴与眼睛4、6隔开距离10。图像5、7是平坦的，并且眼睛4、6可以通过呈现单个适应(accommodate)状态而聚焦在图像上。这样的系统依赖于人类视觉系统来组合图像5、7以提供组合图像的深度感知和/或规模(scale)。

然而，应当理解，人类视觉系统更复杂并且提供对深度的真实感知更具挑战性。例如，常规的“3-D”显示系统的许多观看者发现这样的系统不舒服或者根本不能感知到深度感。不受理论的限制，据信对象的观看者可能由于聚散和适应的组合而将对象感知为“三维的”。两只眼睛相对于彼此的聚散运动(即，眼睛的旋转，使得瞳孔向着彼此或远离彼此移动以会聚眼睛的视线来注视对象)与眼睛的晶状体和瞳孔的聚焦(或“适应”)紧密相关。在正常情况下，改变眼睛的晶状体的聚焦或使眼睛适应以改变从一个对象切换到位于不同距离处的另一对象时的聚焦，将会在被称为“适应-聚散度反射(accommodation-vergencereflex)”的关系以及瞳孔扩张或收缩下自动导致使聚散到相同的距离的匹配变化。同样，在正常情况下，聚散度的变化将引发晶状体形状和瞳孔尺寸的适应的匹配变化。如本文所述，许多立体或“3-D”显示系统使用略微不同的呈现(并且因此略微不同的图像)向每只眼睛显示场景，使得人类视觉系统感知到三维透视。然而，这样的系统对于许多观看者来说是不舒服的，因为除了其它的之外，这样的系统简单地提供场景的不同呈现，而且眼睛在单个适应状态下观看所有图像信息，以及违反“适应-聚散度反射”工作。提供适应与聚散度之间的更好匹配的显示系统可以形成更逼真和更舒适的三维图像模拟，有助于增加佩戴的持续时间，并且进而符合诊断和治疗协议。

图4示出了使用多个深度平面模拟三维图像的方法的方面。继续参考图4，在z轴上距眼睛4、6的不同距离处的对象由眼睛4、6适应，以使得那些对象对焦(in focus)。眼睛(4和6)呈现特定的适应状态，以使沿着z轴的不同距离处的对象进入焦点。因此，可以说特定的适应状态与深度平面14中的特定一个深度平面相关联，该特定深度平面具有相关联的焦距，以使得当眼睛处于该深度平面的适应状态时，特定深度平面中的对象或对象的部分对焦。在一些实施例中，可以通过为眼睛4、6中的每一者提供图像的不同呈现来模拟三维图像，并且还可以通过提供与深度平面中每一个深度平面对应的图像的不同呈现来模拟三维图像。尽管为了清楚说明而示出为分离的，但应理解的是，例如，随着沿着z轴的距离增加，眼睛4、6的视场可以重叠。另外，虽然为了便于说明而示出为平坦的，但应理解的是，深度平面的外形可以在物理空间中是弯曲的，使得深度平面中的所有特征在特定的适应状态下与眼睛对焦。

对象和眼睛4或6之间的距离也可以改变来自该物体的光的发散量，如该眼睛所看到的。图5A-5C示出了距离和光线发散之间的关系。对象与眼睛4之间的距离由距离减小的顺序R1、R2和R3表示。如图5A-5C所示，随着到对象的距离减小，光线变得更发散。随着距离的增加，光线变得更加准直。换句话说，可以说由点(物体或物体的一部分)产生的光场具有球面波前曲率，其是该点离用户眼睛有多远的函数。随着对象与眼睛4之间的距离减小，曲率增加。因此，在不同的深度平面处，光线的发散度也不同，发散度随着深度平面与观看者眼睛4之间的距离的减小而增加。虽然为了清楚地说明在图5A-5C和本文的其它图中仅示出了单个眼睛4，但是应当理解，关于眼睛4的讨论可以应用于观看者的双眼4和6。

不受理论的限制，据信人类眼睛通常可以解释有限数量的深度平面以提供深度感知。因此，通过向眼睛提供与这些有限数量的深度平面中的每一个深度平面对应的图像的不同呈现，可以实现感知深度的高度可信的模拟。不同的呈现可以由观看者的眼睛单独聚焦，从而有助于基于眼睛的适应和/或基于观察位于失焦的不同深度平面上的不同图像特征来为用户提供深度提示，所述眼睛的适应被需要来对位于不同深度平面上的场景的不同图像特征聚焦。

图6示出了用于向用户输出图像信息的波导堆叠的示例。显示系统1000包括可以用于采用多个波导182、184、186、188、190向眼睛/大脑提供三维感知的波导堆叠或堆叠波导组件178。在一些实施例中，显示系统1000是图2的系统80，其中图6更详细地示意性地示出了该系统80的一些部分。例如，波导组件178可以是图2的显示器62的一部分。应当理解，在一些实施例中，显示系统1000可以被认为是光场显示器。

继续参考图6，波导组件178可以还包括位于波导之间的多个特征198、196、194、192。在一些实施例中，特征198、196、194、192可以是一个或多个透镜。波导182、184、186、188、190和/或多个透镜198、196、194、192可以被配置为以各种级别的波前曲率或光线发散向眼睛发送图像信息。每个波导级别可以与特定的深度平面相关联，并且可以被配置为输出与该深度平面对应的图像信息。图像注入装置200、202、204、206、208可以用作波导的光源并且可以用于将图像信息注入到波导182、184、186、188、190中，如本文所述，其中的每个波导可以被配置为分配入射光穿过每个相应的波导，用于向眼睛4输出。光离开图像注入装置200、202、204、206、208的输出表面300、302、304、306、308并被注入到波导182、184、186、188、190的相应输入表面382、384、386、388、390。在一些实施例中，输入表面382、384、386、388、390中的每一个可以是相应波导的边缘，或者可以是相应波导的主表面的一部分(也就是，直接面向世界144或观看者眼睛4的波导表面中的一个。在一些实施例中，可以将单个光束(例如，准直光束)注入到每个波导中，以便以与特定波导相关联的深度平面对应的特定角度(和发散量)输出朝向眼睛4定向的克隆准直光束的整个视场。在一些实施例中，图像注入装置200、202、204、206、208中的单个图像注入装置可以与波导182、184、186、188、190中的多个(例如，三个)相关联并将光注入到波导182、184、186、188、190中的多个(例如，三个)中。

在一些实施例中，图像注入装置200、202、204、206、208是分立的显示器，每个显示器产生用于分别注入到相应波导182、184、186、188、190中的图像信息。在一些其它实施例中，图像注入装置200、202、204、206、208是单个复用显示器的输出端，其可以例如经由一个或多个光导管(诸如，光纤线缆)向图像注入装置200、202、204、206、208中的每一个图像注入装置用管输送图像信息。可以理解，由图像注入装置200、202、204、206、208提供的图像信息可以包括不同波长或颜色(例如，如本文所讨论的，不同的组分颜色)的光。

在一些实施例中，注入到波导182、184、186、188、190中的光由包括光模块2040的光投影仪系统2000提供，光模块2040可包括诸如发光二极管(LED)的光发射器。来自光模块2040的光可以导向光调制器2030并且经由光束分束器2050通过光调制器2030(例如，空间光调制器)修改。光调制器2030可以被配置为改变注入到波导182、184、186、188、190中的光的感知强度。空间光调制器的示例包括液晶显示器(LCD)，其包括硅上的液晶(LCOS)显示器。

在一些实施例中，显示系统1000可以是包括一个或多个扫描光纤的扫描光纤显示器，该一个或多个扫描光纤被配置为以各种图案(例如，光栅扫描、螺旋扫描、利萨如(Lissajous)图案等)将光投射到一个或多个波导182、184、186、188、190中并且最终到观看者的眼睛4中。在一些实施例中，所示图像注入装置200、202、204、206、208可示意性地表示被配置为将光注入到一个或多个波导182、184、186、188、190中的单个扫描光纤或一束扫描光纤。在一些其他实施例中，所示图像注入装置200、202、204、206、208可以示意性地表示多个扫描光纤或多个扫描光纤束，多个扫描光纤或多个扫描光纤束中的每一个被配置为将光注入到波导182、184、186、188、190中的相关联的波导中。应当理解，一个或多个光纤可以被配置为将来自光模块2040的光传输到一个或多个波导182、184、186、188、190中。应当理解，可以在扫描光纤或光纤与一个或多个波导182、184、186、188、190之间提供一个或多个中间光学结构，以例如将从扫描光纤射出的光重定向到一个或多个波导182、184、186、188、190中。

控制器210控制堆叠波导组件178中的一个或多个的操作，包括图像注入装置200、202、204、206、208、光源209a和光调制器209b的操作。在一些实施例中，控制器210是本地数据处理模块70的一部分。控制器210包括编程(例如，非暂时性介质中的指令)，例如，根据本文公开的任何各种方案，该编程调节图像信息到波导182、184、186、188、190的定时和提供。在一些实施例中，控制器可以是单个整体装置，或者是通过有线或无线通信通道连接的分布式系统。在一些实施例中，控制器210可以是处理模块70或72(图1)的部分。

继续参考图6，波导182、184、186、188、190可以被配置为通过全内反射(TIR)在每个相应的波导内传播光。波导182、184、186、188、190可以各自是平面的或具有其它形状(例如，曲面的)，其具有顶部主表面和底部主表面以及在这些顶部主表面与底部主表面之间延伸的边缘。在所示的配置中，波导182、184、186、188、190可以各自包括耦出(outcoupling)光学元件282、284、286、288、290，这些耦出光学元件被配置为通过将每一个相应波导内传播的光重定向到波导外而将光提取到波导外，以向眼睛4输出图像信息。所提取的光也可以被称为耦出光，并且耦出光学元件光也可以被称为光提取光学元件。所提取的光束在波导中传播的光照射到光提取光学元件的位置处被波导输出。耦出光学元件282、284、286、288、290可以例如包括衍射光学特征的光栅，如本文进一步讨论的。虽然为了便于描述和清晰绘图起见而将其图示为设置在波导182、184、186、188、190的底部主表面处，但是在一些实施例中，耦出光学元件282、284、286、288、290可以设置在顶部和/或底部主表面处，和/或可以直接设置在波导182、184、186、188、190的体积中，如本文进一步讨论的。在一些实施例中，耦出光学元件282、284、286、288、290可以形成在被附接到透明基板的材料层中以形成波导182、184、186、188、190。在一些其它实施例中，波导182、184、186、188、190可以是单片材料，并且耦出光学元件282、284、286、288、290可以形成在该片材料的表面上和/或该片材料的内部中。

继续参考图6，如本文所讨论的，每个波导182、184、186、188、190被配置为输出光以形成与特定深度平面对应的图像。例如，最接近眼睛的波导182可以被配置为将如注入到这种波导182中的准直光传送到眼睛4。准直光可以代表光学无限远焦平面。下一个上行波导184可以被配置为将穿过第一透镜192(例如，负透镜)的准直光在其可以到达眼睛4之前发送出；这样的第一透镜192可以被配置为产生轻微凸面的波前曲率，使得眼睛/大脑将来自下一个上行波导184的光解释为来自第一焦平面，该第一焦平面从光学无限远处更靠近向内朝向眼睛4。类似地，第三上行波导186使其输出光在到达眼睛4之前穿过第一透镜192和第二透镜194；第一透镜192和第二透镜194的组合光焦度(optical power)可被配置为产生另一增量的波前曲率，以使得眼睛/大脑将来自第三波导186的光解释为来自第二焦平面，该第二焦平面从光学无穷远比来自下一个上行波导184的光更靠近向内朝向人。

其它波导层188、190和透镜196、198被类似地配置，其中堆叠中的最高波导190通过它与眼睛之间的所有透镜发送其输出，用于代表最靠近人的焦平面的聚合焦度(aggregate focal power)。当在堆叠波导组件178的另一侧上观看/解释来自世界144的光时，为了补偿透镜198、196、194、192的堆叠，补偿透镜层180可以设置在堆叠的顶部处以补偿下面的透镜堆叠198、196、194、192的聚合焦度。这种配置提供了与可用波导/透镜配对一样多的感知焦平面。波导的耦出光学元件和透镜的聚焦方面可以是静态的(即，不是动态的或电活性的)。在一些替代实施例中，两者之一或两者都可以是使用电活性特征而动态的。

在一些实施例中，波导182、184、186、188、190中的两个或更多个可具有相同的相关联的深度平面。例如，多个波导182、184、186、188、190可以被配置为输出设置到相同深度平面的图像，或者波导182、184、186、188、190的多个子集可以被配置为输出设置到相同的多个深度平面的图像，每个深度平面有一组。这可以为形成平铺图像提供优势，以在那些深度平面处提供扩展的视场。

继续参考图6，耦出光学元件282、284、286、288、290可以被配置为将光重定向到它们相应的波导之外并且针对与该波导相关联的特定深度平面输出具有适当的发散量或准直量的该光。结果，具有不同相关联深度平面的波导可具有不同的耦出光学元件282、284、286、288、290的配置，这些耦出光学元件依赖于相关联的深度平面而输出具有不同发散量的光。在一些实施例中，光提取光学元件282、284、286、288、290可以是体积或表面特征，其可以被配置为以特定角度输出光。例如，光提取光学元件282、284、286、288、290可以是体积全息图、表面全息图和/或衍射光栅。在一些实施例中，特征198、196、194、192可以不是透镜；相反，它们可以简单地是间隔物(例如，用于形成空气间隙的包覆层和/或结构)。

在一些实施例中，耦出光学元件282、284、286、288、290是形成衍射图案的衍射特征，或者说“衍射光学元件”(在此也称为“DOE”)。优选地，DOE具有足够低的衍射效率，以使得光束的仅一部分光通过DOE的每一个交点而偏转向眼睛4，而其余部分经由全内反射而继续移动通过波导。携带图像信息的光因此被分成多个相关的出射光束，这些出射光束在多个位置处离开波导，并且结果对于在波导内反弹的该特定准直光束是朝向眼睛4的相当均匀图案的出射发射。

在一些实施例中，一个或多个DOE可以在它们活跃地衍射的“开”状态与它们不显著衍射的“关”状态之间可切换。例如，可切换的DOE可以包括聚合物分散液晶层，其中微滴在主体介质中包含衍射图案，并且微滴的折射率可以被切换为基本上匹配主体材料的折射率(在这种情况下，图案不会明显地衍射入射光)，或者微滴可以被切换为与主体介质的折射率不匹配的折射率(在这种情况下，该图案活跃地衍射入射光)。

在一些实施例中，可提供相机组件500(例如，数码相机，包括可见光和红外光相机)以捕捉眼睛4和/或眼睛4周围的组织的图像，以例如检测用户输入和/或监视用户的生理状态。如本文所使用的，相机可以是任何图像捕捉装置。在一些实施例中，相机组件500可以包括图像捕捉装置和光源，以将光(例如，红外光)投射到眼睛，然后该光可以由眼睛反射并由图像捕捉装置检测。在一些实施例中，相机组件500可以附接到框架64(图2)并且可以与处理模块70和/或72电通信，处理模块70和/或72可以处理来自相机组件500的图像信息以做出关于例如用户的生理状态的各种确定，如本文所讨论的。应当理解，关于用户的生理状态的信息可以用于确定用户的行为或情绪状态。这种信息的示例包括用户的移动和/或用户的面部表情。然后可以利用收集的环境和/或虚拟内容数据对用户的行为或情绪状态进行三角测量，以便确定行为或情绪状态、生理状态和环境或虚拟内容数据之间的关系。在一些实施例中，可以为每只眼睛使用一个相机组件500，以分别监视每只眼睛。

现在参考图7，示出了由波导输出的出射光束的示例。示出了一个波导，但是应该理解，波导组件178(图6)中的其它波导可以类似地起作用，其中波导组件178包括多个波导。光400在波导182的输入表面382处被注入到波导182中，并且通过TIR在波导182内传播。在光400入射(impinge)在DOE 282上的点处，一部分光如出射光束402离开波导。出射光束402被示出为基本上平行，但是如本文所讨论的，依赖于与波导182相关联的深度平面，出射光束402也可以以一角度(例如，形成发散的出射光束)被重定向以传播到眼睛4。应该理解，基本上平行的出射光束可以指示具有耦出光学元件的波导，所述耦出光学元件将光耦出以形成看起来被设置在距眼睛4较大距离(例如，光学无穷远)处的深度平面上的图像。其它波导或者其它耦出光学元件组可以输出更加发散的出射光束图案，这将需要眼睛4适应更近距离以将其聚焦在视网膜上并且将被大脑解释为来自比光学无穷远更接近眼睛4的距离的光。

在一些实施例中，可以通过叠加每个分量颜色(例如，三种或更多种分量颜色)的图像来在每个深度平面处形成全色图像。图8示出了堆叠波导组件的示例，其中每个深度平面包括使用多种不同分量颜色形成的图像。所示实施例示出了深度平面14a-14f，但也可以考虑更多或更少的深度。每个深度平面可以具有与其相关联的三个分量彩色图像：第一种颜色的第一图像G；第二种颜色的第二图像R；以及第三种颜色的第三图像B。对于字母G、R和B之后的屈光度(dpt)，在图中用不同的数字表示不同的深度平面。作为示例，这些字母的每一个后面的数字表示屈光度(1/m)、或者深度平面与观看者的反距离，并且图中的每个框表示单独的分量彩色图像。在一些实施例中，为了解决眼睛对不同波长的光的聚焦的差异，不同分量颜色的深度平面的精确放置可以改变。例如，给定深度平面的不同分量颜色图像可以放置在与用户的不同距离对应的深度平面上。这样的布置可以增加视觉敏度和用户舒适度和/或可以减少色差。

在一些实施例中，每种分量颜色的光可以由单个专用波导输出，因此，每个深度平面可以具有与其相关联的多个波导。在这样的实施例中，图中包括字母G、R或B的每个框可以被理解为表示单独的波导，并且每个深度平面可以提供三个波导，其中每个深度平面提供三个分量颜色图像。虽然为了便于描述，在该图中示出了与每个深度平面相关联的波导彼此相邻，但是应当理解，在物理装置中，波导可以全部布置成每层具有一个波导的堆叠。在一些其他实施例中，多个分量颜色可以由相同的波导输出，使得例如每个深度平面可以仅提供单个波导。

继续参考图8，在一些实施例中，G是绿色、R是红色、B是蓝色。在一些其他实施例中，除了红色、绿色或蓝色之外，可以使用与其他波长的光相关联的其他颜色(包括品红色和青色)，或者可以替换红色、绿色或蓝色中的一种或多种。在一些实施例中，特征198、196、194和192可以是有源或无源光学滤波器，其被配置为阻挡或选择性地从周围环境到观看者的眼睛的光。

应当理解，贯穿本公开内容对给定颜色的光的参考将被理解为包括在观看者感知为具有该给定颜色的光的波长范围内的一个或多个波长的光。例如，红光可以包括在约620-780nm范围内的一个或多个波长的光，绿光可以包括在约492-577nm范围内的一个或多个波长的光，以及蓝光可以包括在约435-493nm的范围内的一个或多个波长的光。

在一些实施例中，光源2040(图6)可以被配置为发射观看者的视觉感知范围之外的一个或多个波长的光，例如，红外和/或紫外波长。另外，显示器1000的波导的耦入、耦出和其他光重定向结构可以被配置为将该光从显示器引导且发射出朝向用户的眼睛4，例如，用于成像和/或用户刺激应用。

现在参考图9A，在一些实施例中，可能需要将入射到波导上的光重定向以将该光耦入到波导中。可以使用耦入光学元件将光重定向并且将光耦入到其相应的波导中。图9A示出了多个堆叠波导或堆叠波导组1200的示例的横截面侧视图，每个堆叠波导包括耦入光学元件。每个波导可以被配置为输出一个或多个不同波长的光、或者一个或多个不同波长范围的光。应当理解，堆叠1200可以对应于堆叠178(图6)，并且所出的堆叠的波导1200可以对应于多个波导182、184、186、188、190的一部分，除了来自图像注入装置200、202、204、206、208中的一个或多个光从需要光被重定向以进行耦入的位置注入到波导中。

所示的堆叠波导组1200包括波导1210、1220和1230。每个波导包括相关联的耦入光学元件(其也可以被称为波导上的光输入区域)，例如，设置在波导1210的主表面(例如，上主表面)上的耦入光学元件1212、设置在波导1220的主表面(例如，上主表面)上的耦入光学元件1224、以及设置在波导1230的主表面(例如，上主表面)上的耦入光学元件1232。在一些实施例中，耦入光学元件1212、1222、1232中的一个或多个可以设置在相应的波导1210、1220、1230的底部主表面上(特别是在一个或多个耦入光学元件是反射的、偏转光学元件的情况下)。如所示出的，耦入光学元件1212、1222、1232可以设置在它们相应的波导1210、1220、1230的上主表面上(或下一个下波导的顶部)，特别是在那些耦入光学元件是透射的、偏转的光学元件情况下。在一些实施例中，耦入光学元件1212、1222、1232可以设置在相应波导1210、1220、1230的主体中。在一些实施例中，如本文所讨论的，耦入光学元件1212、1222、1232是波长选择性的，使得它们选择性地重定向一个或多个波长的光，同时透射其他波长的光。虽然在它们相应的波导1210、1220、1230的一侧或角上示出，但是应当理解，在一些实施例中，耦入光学元件1212、1222、1232可以设置在它们相应的波导1210、1220、1230的其他区域中。

如所示出的，耦入光学元件1212、1222、1232可以彼此横向偏移。在一些实施例中，每个耦入光学元件可以偏移，使得它接收光而光不通过另一耦入光学元件。例如，每个耦入光学元件1212、1222、1232可以被配置为从如图6所示的不同的图像注入装置200、202、204、206和208接收光并且可以与其他耦入光学元件1212、1222、1232分离(例如，横向间隔开)，使得它基本上不接收来自其他耦入光学元件1212、1222、1232的光。

每个波导还包括相关联的光分布(distribute)元件，例如，设置在波导1210的主表面(例如，顶部主表面)上的光分布元件1214、设置在波导1220的主表面(例如，顶部主表面)上的光分布元件1224以及设置在波导1230的主表面(例如，顶部主表面)上的光分布元件1234。在一些其他实施例中，光分布元件1214、1224、1234可以分别设置在相关联的波导1210、1220、1230的底部主表面上。在一些其他实施例中，光分布元件1214、1224、1234可以分别设置在相关联的波导1210、1220、1230的顶部和底部主表面上；或者光分布元件1214、1224、1234可以分别设置在不同的相关联的波导1210、1220、1230的顶部和底部主表面中的不同的主表面上。

波导1210、1220、1230可以由例如气体、液体和/或固体材料层间隔开并分离。例如，如所示出的，层1218a可以分离波导1210和1220；以及层1218b可以分离波导1220和1230。在一些实施例中，层1218a和1218b由低折射率材料(也就是，具有比形成波导1210、1220、1230中的紧邻的波导的材料的折射率低的材料)形成。优选地，形成层1218a、1218b的材料的折射率比形成波导1210、1220、1230的材料的折射率小0.05或更多、或0.10或更少。有利地，低折射率层1218a、1218b可以用作促进通过波导1210、1220、1230的光的全内反射(TIR)(例如，每个波导的顶部和底部主表面之间的TIR)的包覆(clad)层。在一些实施例中，层1218a、1218b由空气形成。尽管未示出，但应理解，所示波导组1200的顶部和底部可包括紧邻的包覆层。

优选地，为了便于制造和其他的考虑，形成波导1210、1220、1230的材料类似或相同，以及形成层1218a、1218b的材料类似或相同。在一些实施例中，形成波导1210、1220、1230的材料在一个或多个波导之间可以是不同的，以及和/或者形成层1218a、1218b的材料可以是不同的，同时仍然保持上述各种折射率关系。

继续参考图9A，光线1240、1242、1244入射到波导组1200上。应当理解，光线1240、1242、1244可以通过一个或多个图像注入装置200、202、204、206、208(图6)注入到波导1210、1220、1230中。

在一些实施例中，光线1240、1242、1244具有不同的属性，例如，不同的波长或不同的波长范围，其可以对应于不同的颜色。耦入光学元件1212、122、1232各自使入射光偏转，使得光通过TIR传播通过波导1210、1220、1230中的相应一个波导。

例如，耦入光学元件1212可以被配置为偏转具有第一波长或波长范围的光线1240。类似地，传输的光线1242入射耦入光学元件1222并被耦入光学元件1222偏转，该耦入光学元件1222被配置为偏转具有第二波长或波长范围的光。同样地，光线1244被耦入光学元件1232偏转，该耦入光学元件1232被配置为选择性地偏转具有第三波长或波长范围的光。

继续参考图9A，偏转的光线1240、1242、1244被偏转，使得它们传播通过相应的波导1210、1220、1230；也就是，每个波导的耦入光学元件1212、1222、1232将光偏转到相应的波导1210、1220、1230中，以将光耦入到相应的波导中。光线1240、1242、1244以一定角度偏转，该角度使光经由TIR传播通过相应的波导1210、1220、1230。光线1240、1242、1244经由TIR传播通过相应的波导1210、1220、1230，直到入射波导的相应的光分布元件1214、1224、1234。

现在参考图9B，示出了图9A的多个堆叠波导的示例的透视图。如上所述，耦入光线1240、1242、1244分别被耦入光学元件1212、1222、1232偏转，然后分别在波导1210、1220、1230内通过TIR传播。然后，光线1240、1242、1244分别入射光分布元件1214、1224、1234。光分布元件1214、1224、1234使光线1240、1242、1244偏转，使得它们分别朝向耦出光学元件1250、1252、1254传播。

在一些实施例中，光分布元件1214、1224、1234是正交瞳孔扩展器(OPE)。在一些实施例中，OPE将光偏转或分布至耦出光学元件1250、1252、1254，并且还在该光传播到耦出光学元件时增加该光的光束或光点尺寸。在一些实施例中，例如，在光束尺寸已经具有期望尺寸的情况下，可以省略光分布元件1214、1224、1234，并且可以将耦入光学元件1212、1222、1232配置为将光直接偏转至耦出光学元件1250、1252、1254。例如，参考图9A，光分布元件1214、1224、1234可以分别被耦出光学元件1250、1252、1254代替。在一些实施例中，耦出光学元件1250、1252、1254是出射光瞳(EP)或出射光瞳扩展器(EPE)，其引导观看者眼睛4中的光(图7)。

因此，参考图9A和9B，在一些实施例中，波导组1200包括波导1210、1220、1230；耦入光学元件1212、1222、1232；光分布元件(例如，OPE)1214、1224、1234；以及用于每种分量颜色的耦出光学元件(例如，EP)1250、1252、1254。波导1210、1220、1230可以堆叠，其中每个之间存在的空气隙/包覆层。耦入光学元件1212、1222、1232将入射光(采用接收不同波长的光的不同的耦入光学元件)重定向或偏转到其波导中。然后光以一定角度传播，这将导致相应波导1210、1220、1230内的TIR。在所示的示例中，光线1240(例如，蓝光)被第一耦入光学元件1212偏转，然后继续跳到波导，以前面描述的方式与光分布元件(例如，OPE)1214相互作用，然后与耦出光学元件(例如，EPs)1250相互作用。光线1242和1244(例如，分别为绿光和红光)将穿过波导1210，其中光线1242入射耦入光学元件1222并被耦入光学元件1222偏转。光线1242然后经由TIR跳到波导1220，继续进行到达其的光分布元件(例如，OPE)1224然后到达耦出光学元件(例如，EP)1252。最后，光线1244(例如，红光)穿过波导1220以入射波导1230的光耦入光学元件1232。光耦入光学元件1232偏转光线1244，使得光线通过TIR传播到光分布元件(例如，OPE)1234，然后通过TIR传播到耦出光学元件(例如，EP)1254。然后，耦出光学元件1254最终将光线1244耦出到观看者，观看者还接收来自其他波导1210、1220的耦出光。

图9C示出了图9A和9B的多个堆叠波导的示例的俯视平面图。如所示出的，波导1210、1220、1230以及与每个波导相关联的光分布元件1214、1224、1234和相关联的耦出光学元件1250、1252、1254可以垂直对准。然而，如本文所讨论的，耦入光学元件1212、1222、1232不是垂直对准的；相反，耦入光学元件优选地是非重叠的(例如，如在俯视图中所见，横向间隔开)。如本文进一步讨论的，该非重叠空间布置有助于将来自不同源的光一对一地注入到不同波导中，从而允许特定光源唯一地耦接到特定波导。在一些实施例中，包括非重叠的空间分离的耦入光学元件的布置可以被称为移位的瞳孔系统，并且这些布置内的耦入光学元件可以对应于子瞳孔。

参考图10，根据一些实施例示出了使用可重复使用的对准模板的液晶聚合物层的软压印对准的示例性工艺流程的示意图。最初，在基板1310的表面上形成或沉积液晶聚合物层1320。在一些实施例中，基板1310可以是光学透射的。在一些实施例中，基板1310可以包括一个或多个波导。用于基板1310的合适的材料的示例包括但不限于玻璃、石英、蓝宝石、氧化铟锡(ITO)或包括聚碳酸酯、聚乙酸酯和丙烯酸的聚合材料。在一些实施例中，基板1310对可见波长的光可以是透射的。

液晶聚合物层1320可以通过本领域已知的或将来开发的任何沉积技术沉积。在一些实施例中，液晶聚合物层1320可以通过例如喷射沉积工艺(例如，喷墨技术)沉积或者通过将液晶材料旋涂到基板1310上来沉积。在使用喷射沉积的一些实施例中，通过喷嘴1301将液晶材料射流或液晶材料流引导到基板1310上，以形成相对均匀的液晶聚合物层。沉积的液晶聚合物层可具有例如约10nm至1微米或约10nm至约10微米之间的厚度。

在一些实施例中，液晶材料可包括向列型液晶或胆甾型液晶。在一些实施例中，液晶材料可包括含偶氮的聚合物。在一些实施例中，液晶材料可包括可聚合的液晶材料。在一些实施例中，液晶材料可包括反应性液晶原。

在一些实施例中，沉积的液晶聚合物层1320与如本文所述的可重复使用的对准模板1330接触。在一些实施例中，可重复使用的对准模板1330可以降低到与基板1320上的液晶聚合物层1320接触。当可重复使用的对准模板1330接触液晶聚合物层1320时，液晶分子自然地将它们自身与可重复使用的对准模板1330的表面对准图案对准，从而复制可重复使用的对准模板1330的表面对准图案。在一些实施例中，与主要通过物理压印(例如，通过使用包括与对准图案对应的表面浮雕结构的对准模板的压印)可以发生对准的工艺相对，这种对准主要是由于液晶聚合物的液晶分子与光对准层之间的化学、空间或其他分子间相互作用而发生的。也就是说，在一些实施例中，光对准层不包括与对准图案对应的表面浮雕特征并且可以在液晶聚合物层的液晶分子上施加分子间力，使得液晶分子自身与光对准层的对准图案对准。然后，液晶聚合物层1320的液晶分子可以通过使液晶聚合物层1320聚合而以期望的对准条件固定，从而形成图案化的液晶聚合物层1321。在一些实施例中，主要通过与可重复使用的对准模板1330的表面对准图案的化学、空间或其他分子间相互作用在图案化的聚合液晶聚合物层1321中形成的对准图案可包括衍射光栅、超表面或PBPE结构。

在一些实施例中，液晶聚合物层1320可以通过将来开发的技术中已知的任何工艺聚合。例如，在一些实施例中，液晶聚合物层1320可以通过包括暴露于UV光、热或两者的固化工艺聚合。之后，聚合的液晶聚合物层1321包括与可重复使用的对准模板1330的表面对准图案对应的表面对准图案。在一些实施例中，图案化的聚合液晶聚合物层1321可以包括具有小于可见光的波长的尺寸的液晶特征和/或图案，并且可以包括所谓的Pancharatnam-Berry相位效应(PBPE)结构、超表面或超材料。在一些实施例中，图案化的聚合液晶聚合物层1321可包括液晶图案或对准的液晶分子。在一些情况下，这些特征中的液晶图案可以是完全连续的，没有对应于对准图案的表面浮雕结构。在一些实施例中，表面对准图案例如以对准的液晶分子的形式被记录在图案化的聚合液晶聚合物层1321内，并且图案化的聚合液晶聚合物层1321的表面可以是基本上平坦的。在一些实施例中，图案化的液晶聚合物层1321的RMS粗糙度可以为约0.1nm至约1nm、约0.5nm至约1nm、约1nm至约3nm、约2nm至约5nm或约3nm至约10nm。在一些情况下，图案化的聚合液晶聚合物层1321的小图案化特征可具有约1nm至约100nm的尺寸。在一些实施例中，图案化的聚合液晶聚合物层1321可包括周期性的液晶特征，其周期为约1nm至约100nm或约1nm至约1微米。在一些实施例中，图案化的聚合液晶聚合物层1321可包括起伏或波状对准图案，其中起伏间隔开约1nm至约100nm或约1nm至约1微米。在一些情况下，图案化的聚合液晶聚合物层1321的小图案化特征可具有约1nm至约1微米的尺寸。因此，图案化的聚合液晶聚合物层1321可以包括空间变化的纳米级图案的液晶材料，其可以用于操纵入射光的相位、幅度和/或偏振，并且可以包括液晶超表面、液晶超材料和/或基于液晶的Pancharatnam-Berry相位光学元件(PBPE)。

因此，在一些实施例中，图案化的液晶聚合物层1321可包括液晶光栅或用于操纵光的其他结构。例如用于光束控制、波前成形、分离波长和/或偏振以及组合不同波长和/或偏振的用于操纵光的结构可以包括具有超表面、超材料的液晶光栅或具有Pancharatnam-Berry相位效应(PBPE)结构或特征的液晶光栅。具有PBPE结构以及其他超表面和超材料的液晶光栅可以组合高衍射效率和对液晶光栅入射角的低灵敏度。在各种实施例中，液晶聚合物层包括空间变化的纳米级图案的液晶材料，其可用于操纵入射光的相位、幅度和/或偏振。

在使液晶聚合物层1320聚合以形成聚合的图案化液晶聚合物层1321之后，可以将可重复使用的对准模板1330与液晶聚合物层1321分开。例如，在一些实施例中，可重复使用的对准模板1330可以从与留在基板1310上的液晶聚合物层1321的接触移出。然后，图案化的液晶聚合物层1321可以经历进一步处理，例如以形成如本文所述的光学元件，例如耦入光学元件。在一些实施例中，图案化的液晶聚合物层1321可以用作沉积在其上的附加的液晶聚合物层的对准层以形成液晶器件，如美国临时专利申请No.62/424,305、No.62/424,310、No.62/424,293和美国专利申请No.15/182511所述，上述申请的全部内容通过引用整体并入本文。可以在其上形成其他液晶层并使用位于诸如附加的可重复使用的对准模板上的附加的对准层不同地对准其他液晶层。

现在参考图11，根据一些实施例示出了用于形成可重复使用的对准模板1401的示例性工艺流程的示意图，该可重复使用的对准模板1401用于在软压印对准或软压印复制工艺中的液晶聚合物层的对准。在一些实施例中，光对准层1420形成或沉积在基板1410上。在一些实施例中，基板1410是光学透射的。用于基板1410的合适的材料的示例包括但不限于玻璃、石英、蓝宝石、氧化铟锡(ITO)或包括聚碳酸酯、聚乙酸酯和丙烯酸的聚合材料。在一些实施例中，基板1410可以对可见波长的光是透射的。

在一些实施例中，光对准层1420可包括聚合物材料。在一些实施例中，光对准层1420可包括能够被光图案化的任何材料。在一些实施例中，与包括对应于对准图案(其可以主要通过物理相互作用对准液晶分子)的表面浮雕结构的对准层相对，光对准层1420可以是主要由于与液晶分子的空间相互作用、与液晶分子的化学相互作用和/或通过光对准层1420施加在液晶分子上施加的锚定能量而使液晶分子呈现特定取向或图案的层。用于光对准层1420的材料的示例包括抗蚀剂(例如，光致抗蚀剂)、聚合物和树脂。作为示例，光对准层1420可以包括聚酰亚胺、线性偏振可光聚合的聚合物(LPP)、含偶氮的聚合物、含香豆素(Courmarine)的聚合物和含肉桂酸酯的聚合物。

可以通过本领域已知的或将来开发的任何沉积技术来沉积光对准层1420。在一些实施例中，光对准层1420可以通过例如喷射沉积工艺(例如，喷墨技术)沉积或者通过将材料旋涂沉积到基板1410上而沉积。在使用喷射沉积的一些实施例中，通过喷嘴将材料射流或材料流引导到基板1410上，以形成相对均匀的光对准层。沉积的光对准层1420可以具有例如约10nm至约100nm或约10nm至约300nm的厚度。

可以图案化光对准层1420以形成图案化的光对准层1421。在一些实施例中，光图案化工艺可以是本领域已知的或将来开发的任何光图案化工艺。该图案可以对应于要被复制的液晶偏振光栅的期望光栅或对准图案(例如，图案可以与期望图案相同或者可以是期望光栅图案的逆。在一些实施例中，光对准层1420可以包含光激活化学物质，并且图案化可以通过将光对准层1420暴露于具有激活那些化学物质的适当波长的光来实现。例如，可以通过生成两个正交的圆偏振光束(例如，左旋圆偏振光束和右旋圆偏振光束)并将那些光束引导到光对准层1420中，而将偏振干涉图案记录在光对准层1420中，光对准层1420可以由线性偏振可光聚合的聚合物材料形成。在一些实施例中，图案化的光对准层1421可以不包括与表面对准图案对应的表面浮雕结构。在一些实施例中，图案化的光对准层1421可以是完全或基本上连续的并且可以不包括与对准图案对应的表面浮雕结构。在一些实施例中，光对准层1421可具有约0.1nm至约1nm、约0.5nm至约1nm、约1nm至约3nm、约2nm至约5nm或约3nm至约10nm的RMS表面粗糙度。

可以在图案化的光对准层1421上沉积释放层1430以形成可重复使用的对准模板1401。在一些实施例中，如本文所述，在使用可重复使用的对准模板1401期间，释放层1430允许图案化的光对准层1421的下层对准图案与接触的液晶聚合物层之间的强对准条件。在一些实施例中，释放层1430还允许将接触的液晶聚合物层与可重复使用的对准模板1401分开，而基本不会对液晶聚合物层或可重复使用的对准模板1401的对准图案造成损害。在一些实施例中，释放层1430可包括含硅材料。在一些实施例中，释放层可包括氟硅烷。在一些实施例中，释放层1430可包括硅氧烷。例如，在一些实施例中，释放层1430可包括聚二甲基硅氧烷(PDMS)。在一些实施例中，释放层1430可具有小于约10nm的厚度。在一些实施例中，在软压印对准工艺期间，该释放层1430可占据液晶聚合物层与图案化的光对准层1421之间的空间，并且因此不会干扰或实质上降低在软压印对准工艺中可重复使用的对准模板1401复制图案化的光对准层1421的表面对准图案的能力。也就是说，释放层1430允许液晶聚合物层的液晶与图案化的光对准层1421之间的空间、化学或其他分子间相互作用。

现在参考图12，根据一些实施例示出了用于形成可重复使用的对准模板1501的示例性工艺流程的示意图，该可重复使用的对准模板1501用于在软压印对准或软压印复制工艺中的液晶聚合物层的对准。首先，如上面关于图11所述，光对准层1520形成或沉积在基板1510上。然后，在此如上面关于图11所述，图案化光对准层1520以形成图案化的光对准层1521。

在一些实施例中，在沉积释放层1530之前，可以在图案化的光对准层1521上沉积液晶聚合物层1540。在一些实施例中，液晶聚合物层1540可以包括向列型液晶或胆甾型液晶。在一些实施例中，液晶聚合物层1540可包括含偶氮的聚合物。在一些实施例中，液晶聚合物层1540可包括可聚合的液晶材料。在一些实施例中，液晶聚合物层1540可包括反应性液晶原。如本文所述，在一些实施例中，液晶聚合物层1540可以改善表面对准图案的光稳定性和热稳定性，并且可以改善对准条件，以在液晶聚合物层的软压印对准期间提供更强的液晶分子锚定。在一些实施例中，液晶聚合物层1540的液晶分子可以主要通过与光对准层1521的空间、化学或其他分子间相互作用将它们自身与图案化的光对准层1521的表面对准图案对准。如此，液晶聚合物层1540可以不会干扰或实质上降低在软压印对准工艺中可重复使用的对准模板1501复制表面对准图案的能力。在一些实施例中，释放层1530可以沉积在液晶聚合物层1540之上，如上面关于图11的释放层1430所述。

现在参考图13，根据一些实施例示出了使用在可重复使用的对准模板1601上直接沉积液晶聚合物层1640来复制液晶表面对准图案的示例性工艺流程的示意图。该工艺可以称为软压印复制工艺或软压印对准工艺。在一些实施例中，例如，相对于图11，可重复使用的对准模板1601可包括如本文所述的基板1610、图案化的对准层1621和释放层1630。在一些实施例中，例如，相对于图12，可重复使用的对准模板1601可包括如本文所述的基板1610、图案化的对准层1621、液晶聚合物层(未示出)和释放层1630。

在一些实施例中，例如，相对于图10，如本文所述，液晶聚合物层1640可以沉积在可重复使用的对准模板1601上。当液晶聚合物层1640沉积在可重复使用的对准模板1601上并与之接触时，液晶聚合物1640的液晶分子主要通过化学、空间或其他分子间相互作用将其自身与可重复使用的对准模板1601的表面对准图案对准。在一些实施例中，液晶聚合物层1640的液晶可以主要通过化学、空间或其他分子间相互作用与位于可重复使用的对准模板的释放层1630和/或液晶聚合物层下方的可重复使用的对准模板1601的光对准层1621对准。

然后使液晶聚合物层1640聚合以便固定期望的对准图案，从而形成如本文所述的图案化的液晶聚合物层1641。在聚合之后，可以例如通过分层从可重复使用的对准模板1601去除图案化的液晶聚合物层1641。在一些实施例中，图案化的液晶聚合物层1641可以固定或粘附到基板1650，然后基板1650在空间上与可重复使用的对准模板1601分开，以便例如通过物理地移动液晶聚合物层1641和基板1650远离可重复使用的对准模板1640，来将图案化的液晶聚合物层1641与可重复使用的对准模板1601分开。如本文所述，所得到的图案化的液晶聚合物层1641和基板1650可以经历进一步处理，例如，以形成液晶器件。在一些实施例中，例如，在液晶器件中，图案化的液晶聚合物层1641可以用作附加液晶聚合物层的对准层。

可以多次重复上述软压印复制或对准工艺，以产生多个图案化的液晶聚合物层。有利地，与用于图案化具有复杂空间对准图案的液晶聚合物层的其他已知工艺相比，这可以简化包括图案化的液晶聚合物层的器件的制造工艺。在一些实施例中，上述软压印复制工艺可以根据需要重复多次。在一些实施例中，可以使用相同的可重复使用的对准模板1601重复软压印复制工艺约100至约1000次或约1000至约10000次。

现在参考图14，根据一些实施例示出了使用与可重复使用的对准模板接触的表面对准图案的软压印复制的示例性工艺流程的示意图。例如，关于图10，如本文所述，在基板1750上形成或沉积液晶聚合物层1740。基板1750上的液晶聚合物层1740在物理上与可重复使用的对准模板1701接触。在一些实施例中，要被图案化的液晶聚合物层1740的基本上全部表面都接触包括表面对准图案的可重复使用的对准模板1601的表面。在一些实施例中，可重复使用的对准模板1601的表面基本上是连续的，并且不包括与表面对准图案对应的表面浮雕结构。

在一些实施例中，液晶聚合物层1740和基板1740可以被物理地降低以接触可重复使用的对准模板1701，或者可重复使用的对准模板1701可以被物理地升高到与液晶聚合物层1740接触。尽管可重复使用的对准模板1701被示出为位于液晶聚合物层1740的下方，但是在一些其他实施例中，可重复使用的对准模板1701可以被设置在液晶聚合物层1740上方。在一些实施例中可以以任何取向设置液晶聚合物层1740和可重复使用的对准模板1701，只要液晶聚合物层1740和可重复使用的对准模板1701能够彼此接触，使得可重复使用的对准模板1701的表面对准图案被复制在液晶聚合物层1740上。例如，关于图11和/或12，可重复使用的对准模板1701可以是如本文所述的可重复使用的对准模板。

当液晶聚合物层1740与可重复使用的对准模板1701接触时，液晶聚合物层1740的液晶分子经由与表面对准图案的化学、空间或其他分子间相互作用与可重复使用的对准模板1701的表面对准图案对准。在一些实施例中，液晶聚合物层1740的液晶可以通过化学、空间或其他分子间相互作用与释放层1730下方的可重复使用的对准模板1701的光对准层1721或液晶聚合物层对准。

然后，如本文所述，使液晶聚合物层1740聚合以固定期望的对准图案，从而形成的图案化的液晶聚合物层1741。在聚合之后，可以通过物理地分开图案化的液晶聚合物层1741和其固定到或粘附到的基板1750，从可重复使用的对准模板1701去除图案化的液晶聚合物层1741。例如，在一些实施例中，可以从可重复使用的对准模板1701物理地去除基板1750和图案化的液晶聚合物层1741。如本文所述，所得到的图案化的液晶聚合物层1741和基板1750可以经历进一步处理，例如，以形成液晶器件。

可以多次重复上述软压印复制工艺，以产生多个图案化的液晶聚合物层。有利地，与用于图案化具有复杂空间对准图案的液晶聚合物层的其他已知工艺相比，这可以简化包括图案化液晶聚合物层的器件的制造工艺。在一些实施例中，上述软压印复制工艺可以根据需要重复多次。在一些实施例中，可以使用相同的可重复使用的对准模板1701重复软压印复制工艺约100至约1000次或约1000至约10000次。

现在参考图15，示出了根据一些实施例形成的子-主对准模板的示意图。在一些实施例中，例如，关于图10、13和/或14，根据本文所述的软压印对准工艺形成的基板1810上的图案化液晶聚合物层1821可用作子-主对准模板。也就是说，在通过使用如本文所述的可重复使用的对准模板的软压印复制处理形成图案化的液晶聚合物层1821之后，该图案化的液晶聚合物层1821可以用作对准模板1801。

在一些实施例中，例如，关于图10、13和/或14，如本文所述，通过在基板1810的顶部上形成图案化的液晶聚合物层1821来制造子-主对准模板1801。随后可以以与上面关于图11和/或12的释放层1430、1530描述的方式类似的方式，在图案化的液晶聚合物层1821之上沉积释放层1830。在一些实施例中，该释放层1830不干扰或不实质上降低在软压印对准工艺中子-主对准模板1801复制表面对准图案的能力。在一些实施例中，如本文所述，子-主对准模板1801可以在软压印对准工艺中提供与可重复使用的对准模板基本相似的功能。在一些实施例中，子-主对准模板1801可以是可重复使用的对准模板。

在前述说明书中，已经描述了各种具体实施例。然而，显而易见的是，在不脱离本发明的更广泛的精神和范围的情况下，可以对其进行各种变型和改变。因此，说明书和附图应被视为示例性的而非限制性意义的。

实际上，应当理解，本公开的系统和方法各自具有若干创新性方面，这些方面中的任一单个方面不单独负责本文所公开的期望待性或不是本文所公开的期望待性所必需的。上述各种特征和过程可彼此独立使用或可以以各种方式组合使用。所有可能的组合和子组合均旨在落入此公开的范围内。

在单独实施方式的上下文中在此说明书所述的某些特征也能在单个实施方式中组合实现。相反，在单个实施方式的上下文中所述的各种特征也能在多个实施方式中单独地或以任何合适的子组合实现。此外，尽管上文可将特征描述为以某些组合执行，甚至最初这样要求保护，但在一些情况下，来自所要求保护的组合的一个或多个特征能被从该组合中删除，且所要求保护的组合可涉及子组合或子组合的变体。任何单个特征或特征组对于每个实施例都不是必需或不可或缺的。

本文中使用的条件语，诸如(除其他项外)“能”、“能够”、“可能”、“可以”、“例如”等一般旨在表达某些实施例包括而其他实施例不包括某些特征、元素和/或步骤，另有具体说明或在上下文中另有理解除外。因此，这样的条件语一般不旨在暗示特征、元素和/或步骤以任何方式对于一个或多个实施例是必需的，或者一个或多个实施例必然包括用于在具有或没有程序设计者输入或提示的情况下决定这些特征、元素和/或步骤是否包括在或者是否将在任何具体实施例中执行的逻辑。术语“包括”、“包含”、“具有”等是同义词，且以开放式的方式包含性地使用，且不排除额外的元素、特征、动作、操作等。此外，术语“或”以其包含性含义(而不是其专有性含义)使用，因此，当被用于例如连接元素列表时，术语“或”意味着列表中的一个、一些或全部元素。另外，本申请和所附权利要求书中使用的冠词“一”、“一个”和“所述”应被解释为意味着“一个或多个”或“至少一个”，另有具体说明除外。类似地，虽然操作在附图中可以以特定顺序描绘，但应认识到，这样的操作不需要以所述特定顺序或以相继顺序执行，或执行所有例示的操作以实现期望的结果。此外，附图可以以流程图的形式示意性地描绘一个或多个示例过程。然而，未示出的其他操作能并入示意性地示出的示例方法和过程中。例如，能在任何所示操作之前、之后、同时或期间执行一个或多个附加操作。另外，在其他实施方式中，操作可被重新排列或重新排序。在某些情况下，多任务和并行处理可具有优势。此外，上述实施方式描述的各种系统组件的分离不应被理解为在所有实施方式中都需要这种分离，且应该理解，所述程序组件和系统一般能被一起集成在单个软件产品中或封装到多个软件产品中。另外，其他实施方式处于以下权利要求的范围内。在一些情况下，权利要求中列举的动作能以不同的顺序执行，且仍实现期望的结果。

因此，权利要求不旨在限于本文所示的实施例，而是符合与本公开相一致的最宽范围、本文公开的原理和新颖特征。

Claims (19)

1.一种用于在液晶软压印对准工艺中使用的可重复使用的对准模板，所述可重复使用的对准模板包括：

基板；

覆盖在所述基板上的光对准层，所述光对准层包括表面对准图案；

覆盖在所述光对准层上的释放层；以及

设置在所述光对准层与所述释放层之间的液晶聚合物层，

其中，所述光对准层不包括与所述表面对准图案对应的表面浮雕结构。

2.根据权利要求1所述的可重复使用的对准模板，其中，所述释放层包括氟硅烷或聚二甲基硅氧烷(PDMS)。

3.根据权利要求1或2所述的可重复使用的对准模板，其中，所述表面对准图案包括Pancharatnam-Berry相位光学元件(PBPE)的特征。

4.根据权利要求1或2所述的可重复使用的对准模板，其中，所述表面对准图案包括Pancharatnam-Berry相位光学元件(PBPE)的特征的逆。

5.根据权利要求3或4所述的可重复使用的对准模板，其中，所述PBPE的特征包括衍射光栅图案。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的可重复使用的对准模板，其中，所述光对准层包括光致抗蚀剂。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的可重复使用的对准模板，其中，所述光对准层基本上是光学透射的或透明的。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的可重复使用的对准模板，其中，所述释放层包括含硅材料。

9.一种用于制造在液晶软压印对准工艺中使用的可重复使用的对准模板的方法，所述方法包括：

在基板的表面上沉积光对准层；

在所述光对准层的表面之上沉积液晶聚合物层；

在所述液晶聚合物层的表面之上沉积释放层；以及

对所述光对准层光图案化以在其中形成期望的表面对准图案，

其中，所述光对准层不包括与所述表面对准图案对应的表面浮雕结构。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述释放层包括氟硅烷或聚二甲基硅氧烷(PDMS)。

11.根据权利要求9或10所述的方法，其中，所述表面对准图案包括Pancharatnam-Berry相位光学元件(PBPE)的特征。

12.根据权利要求9或10所述的方法，其中，所述表面对准图案包括Pancharatnam-Berry相位光学元件(PBPE)的特征的逆。

13.根据权利要求11或12所述的方法，其中，所述PBPE的特征包括衍射光栅图案。

14.根据权利要求9-13中任一项所述的方法，其中，所述光对准层包括光致抗蚀剂。

15.根据权利要求9-14中任一项所述的方法，其中，所述光对准层基本上是光学透射的或透明的。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，使所述液晶聚合物层聚合包括使光通过所述光对准层。

17.根据权利要求9-16中任一项所述的方法，其中，所述基板是光学透射的。

18.根据权利要求9-17中任一项所述的方法，其中，所述光对准层包含光致抗蚀剂。

19.根据权利要求9-18中任一项所述的方法，其中，沉积所述液晶聚合物层包括旋涂或喷射沉积所述液晶聚合物层。

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