JP2022540691A - 回折格子を加工する方法 - Google Patents
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Abstract
ブレーズド回折格子を加工する方法は、マスタテンプレート基板を提供するステップと、周期的に繰り返される線を複数のマスタテンプレート領域内においてマスタテンプレート基板上にインプリントするステップとを含む。マスタテンプレート領域の異なるもの内の周期的に繰り返される線は、異なる方向に延在する。本方法は、加えて、マスタテンプレート領域のうちの少なくとも１つをマスタテンプレートとして使用して、少なくとも１つのブレーズド回折格子パターンを格子基板上にインプリントするステップを含む。
Description
（関連出願の相互参照）
本願は、その内容が、参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる、２０１９年７月１９日に出願され、「ＭＥＴＨＯＤ ＯＦ ＦＡＢＲＩＣＡＴＩＮＧ ＤＩＦＦＲＡＣＴＩＯＮ ＧＲＡＴＩＮＧＳ」と題された、米国仮出願第６２／８７６，２４１号の優先権の利益を主張する。
（参照による組み込み）
本願は、その内容が、参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる、２０１９年７月１９日に出願され、「ＭＥＴＨＯＤ ＯＦ ＦＡＢＲＩＣＡＴＩＮＧ ＤＩＦＦＲＡＣＴＩＯＮ ＧＲＡＴＩＮＧＳ」と題された、米国仮出願第６２／８７６，２４１号の優先権の利益を主張する。
（参照による組み込み）
本願は、参照することによって、以下の特許出願、すなわち、２０１４年１１月２７日に出願され、２０１５年７月２３日に米国特許公開第２０１５／０２０５１２６号として公開された、米国特許出願第１４／５５５，５８５号、２０１５年４月１８日に出願され、２０１５年１０月２２日に米国特許公開第２０１５／０３０２６５２号として、公開された、米国特許出願第１４／６９０，４０１号、２０１４年３月１４日に出願され、２０１６年８月１６日に発行された、現米国特許第９，４１７，４５２号である、米国特許出願第１４／２１２，９６１号、および２０１４年７月１４日に出願され、２０１５年１０月２９日に米国特許公開第２０１５／０３０９２６３号として公開された、米国特許出願第１４／３３１，２１８号のそれぞれの全体を組み込む。
本開示は、ディスプレイシステムに関し、より具体的には、拡張および仮想現実ディスプレイシステムに関する。
（関連技術の説明）
現代のコンピューティングおよびディスプレイ技術は、いわゆる「仮想現実」または「拡張現実」体験のためのシステムの開発を促進しており、デジタル的に再現された画像またはその一部が、現実であるように見える、またはそのように知覚され得る様式で、ユーザに提示される。仮想現実、すなわち、「ＶＲ」シナリオは、典型的には、他の実際の実世界の視覚的入力に対する透過性を伴わずに、デジタルまたは仮想画像情報の提示を伴い、拡張現実、すなわち、「ＡＲ」シナリオは、典型的には、ユーザの周囲の実際の世界の可視化に対する拡張としてのデジタルまたは仮想画像情報の提示を伴う。複合現実、すなわち、「ＭＲ」シナリオは、あるタイプのＡＲシナリオであり、典型的には、自然世界の中に統合され、それに応答する、仮想オブジェクトを伴う。例えば、ＭＲシナリオでは、ＡＲ画像コンテンツが、実世界内のオブジェクトによって遮断される、または別様にそれと相互作用するものとして知覚され得る。
現代のコンピューティングおよびディスプレイ技術は、いわゆる「仮想現実」または「拡張現実」体験のためのシステムの開発を促進しており、デジタル的に再現された画像またはその一部が、現実であるように見える、またはそのように知覚され得る様式で、ユーザに提示される。仮想現実、すなわち、「ＶＲ」シナリオは、典型的には、他の実際の実世界の視覚的入力に対する透過性を伴わずに、デジタルまたは仮想画像情報の提示を伴い、拡張現実、すなわち、「ＡＲ」シナリオは、典型的には、ユーザの周囲の実際の世界の可視化に対する拡張としてのデジタルまたは仮想画像情報の提示を伴う。複合現実、すなわち、「ＭＲ」シナリオは、あるタイプのＡＲシナリオであり、典型的には、自然世界の中に統合され、それに応答する、仮想オブジェクトを伴う。例えば、ＭＲシナリオでは、ＡＲ画像コンテンツが、実世界内のオブジェクトによって遮断される、または別様にそれと相互作用するものとして知覚され得る。
図１を参照すると、拡張現実場面１０が、描写され、ＡＲ技術のユーザには、人々、木々、背景における建物、コンクリートプラットフォーム３０を特徴とする、実世界公園状設定２０が見える。これらのアイテムに加え、ＡＲ技術のユーザはまた、実世界プラットフォーム３０上に立っているロボット像４０と、マルハナバチの擬人化のように見える、飛んでいる漫画のようなアバタキャラクタ５０等の「仮想コンテンツ」とが「見える」と知覚するが、これらの要素４０、５０は、実世界には存在しない。ヒトの視知覚系は、複雑であって、他の仮想または実世界画像要素の中で仮想画像要素の快適で、自然な感覚で、かつ豊かな提示を促進する、ＡＲ技術を生産することは、困難である。
本明細書に開示されるシステムおよび方法は、ＡＲおよびＶＲ技術に関連する種々の課題に対処する。
ある側面では、ブレーズド回折格子を加工する方法は、マスタテンプレート基板を提供するステップと、周期的に繰り返される線を複数のマスタテンプレート領域内においてマスタテンプレート基板上にインプリントするステップとを含む。マスタテンプレート領域の異なるもの内の周期的に繰り返される線は、異なる方向に延在する。本方法は、加えて、マスタテンプレート領域のうちの少なくとも１つをマスタテンプレートとして使用して、少なくとも１つのブレーズド回折格子パターンを格子基板上にインプリントするステップを含む。
別の側面では、ブレーズド回折格子をインプリントするためのマスタテンプレートを加工する方法は、マスタテンプレート基板を提供するステップと、一次マスタ基板上に形成される、周期的に繰り返される線を備える、一次マスタテンプレートを提供するステップとを含む。本方法は、加えて、複数のマスタテンプレート領域内において一次マスタテンプレートを使用して、周期的に繰り返される線をマスタテンプレート基板上にインプリントするステップを含む。マスタテンプレート領域の異なるもの内の周期的に繰り返される線は、異なる方向に延在する。
別の側面では、回折格子を加工する方法は、マスタテンプレート基板を提供するステップを含む。本方法は、加えて、周期的に繰り返される線をマスタテンプレート基板上に１つ以上のマスタテンプレート領域内においてインプリントするステップであって、周期的に繰り返される線は、第１の材料から形成される、ステップを含む。本方法は、加えて、周期的に繰り返される線を、第１の材料を上回る硬度を有する、第２の材料でコーティングするステップを含む。本方法はさらに、１つ以上のマスタテンプレート領域をマスタテンプレートとして使用して、１つ以上のブレーズド回折格子パターンを格子基板上にインプリントするステップを含む。
図面全体を通して、参照番号は、参照される要素間の対応を示すために再使用され得る。図面は、本明細書に説明される例示的実施形態を図示するために提供され、本開示の範囲を限定することを意図するものではない。
詳細な説明
ＡＲシステムは、依然として、ユーザにその周囲の世界が見えることを可能にしながら、仮想コンテンツをユーザまたは視認者に表示し得る。好ましくは、本コンテンツは、例えば、画像情報をユーザの眼に投影する、アイウェアの一部としての、頭部搭載型ディスプレイ上に表示される。加えて、ディスプレイはまた、周囲環境からの光をユーザの眼に透過させ、その周囲環境のビューを可能にし得る。本明細書で使用されるように、「頭部搭載型」または「頭部搭載可能」ディスプレイは、視認者またはユーザの頭部上に搭載され得る、ディスプレイであることを理解されたい。
ＡＲシステムは、依然として、ユーザにその周囲の世界が見えることを可能にしながら、仮想コンテンツをユーザまたは視認者に表示し得る。好ましくは、本コンテンツは、例えば、画像情報をユーザの眼に投影する、アイウェアの一部としての、頭部搭載型ディスプレイ上に表示される。加えて、ディスプレイはまた、周囲環境からの光をユーザの眼に透過させ、その周囲環境のビューを可能にし得る。本明細書で使用されるように、「頭部搭載型」または「頭部搭載可能」ディスプレイは、視認者またはユーザの頭部上に搭載され得る、ディスプレイであることを理解されたい。
本明細書に開示される種々のＡＲシステムは、仮想／拡張／複合ディスプレイを含み、これは、ひいては、導波管上に、またはその一部として形成される、１つ以上の光学要素を含むことができる。光学要素は、例えば、光を導波管の中に結合するために採用され得る、内部結合光学要素、および／または光を導波管から外に、かつユーザの眼の中に結合するために採用され得る、外部結合光学要素を含んでもよい。導波管の中への光の内部結合および／またはそこからの光の外部結合において高効率を達成するために、光学要素は、回折格子を含んでもよい。いくつかのディスプレイシステムでは、光学要素の比較的に高回折効率は、部分的に、屈折力が、所与の回折次数のために向上または最大限にされるように、所与の回折次数のための向上された回折効率を達成するように最適化される、回折格子のタイプである、ブレーズド回折格子を含むことによって達成され得る。所与の回折次数のための向上された回折効率は、ひいては、ファセット化された特徴、例えば、ファセット化された線を有することによって、いくつかのブレーズド回折格子において達成される。線等のファセット化された特徴を有する、ブレーズド回折格子は、デバイスマスタテンプレートを使用して、ブレーズド回折格子パターンをデバイス基板、例えば、導波管上にインプリントすることによって、加工されることができる。結果として、製造スループットは、デバイスマスタテンプレートがデバイス基板上に同時にインプリントし得る、ブレーズド回折格子パターンの数によって限定され得る。有利なこととして、本明細書に説明される製造技術では、デバイスマスタテンプレートは、比較的に多数のブレーズド回折格子パターンをデバイス基板上に同時にインプリントするように構成され、それによって、ブレーズド回折格子の比較的に高製造スループットを可能にする。特に、開示される技術では、複数の方向に、例えば、半径方向に延在するブレーズド回折パターンを有する、デバイスマスタテンプレートが、製造され、これは、導波管等のデバイス基板上へのブレーズド回折パターンの高スループット並行インプリントのためのデバイスマスタテンプレートの面積の効率的使用を可能にする。
ここで、同様の参照番号が、全体を通して同様の部分を指す、図が参照されるであろう。別様に示されない限り、図面は、概略であって、必ずしも正確な縮尺で描かれていない。
図２は、ユーザのための３次元画像をシミュレートするための従来のディスプレイシステムを図示する。ユーザの眼は、離間されており、空間内の実オブジェクトを見ているとき、各眼は、オブジェクトの若干異なるビューを有し、オブジェクトの画像を各眼の網膜上の異なる場所に形成し得ることを理解されたい。これは、両眼視差と称され得、ヒト視覚系によって、深度の知覚を提供するために利用され得る。従来のディスプレイシステムは、仮想オブジェクトが所望の深度における実オブジェクトであるように各眼によって見えるであろう仮想オブジェクトのビューに対応する、眼２１０、２２０毎に１つの同一仮想オブジェクトの若干異なるビューを伴う２つの明確に異なる画像１９０、２００を提示することによって、両眼視差をシミュレートする。これらの画像は、ユーザの視覚系が深度の知覚を導出するために解釈し得る、両眼キューを提供する。
図２を継続して参照すると、画像１９０、２００は、ｚ－軸上で距離２３０だけ眼２１０、２２０から離間される。ｚ－軸は、その眼が視認者の直前の光学無限遠におけるオブジェクトを固視している状態の視認者の光学軸と平行である。画像１９０、２００は、平坦であって、眼２１０、２２０から固定距離にある。それぞれ、眼２１０、２２０に提示される画像内の仮想オブジェクトの若干異なるビューに基づいて、眼は、必然的に、オブジェクトの画像が眼のそれぞれの網膜上の対応する点に来て、単一両眼視を維持するように回転し得る。本回転は、眼２１０、２２０のそれぞれの視線を仮想オブジェクトが存在するように知覚される空間内の点上に収束させ得る。結果として、３次元画像の提供は、従来、ユーザの眼２１０、２２０の輻輳・開散運動を操作し得、ヒト視覚系が深度の知覚を提供するように解釈する、両眼キューを提供することを伴う。
しかしながら、深度の現実的かつ快適な知覚の生成は、困難である。眼からの異なる距離におけるオブジェクトからの光が、異なる発散量を伴う波面を有することを理解されたい。図３Ａ－３Ｃは、距離と光線の発散との間の関係を図示する。オブジェクトと眼２１０との間の距離は、減少距離Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３の順序で表される。図３Ａ－３Ｃに示されるように、光線は、オブジェクトまでの距離が減少するにつれてより発散する。逆に言えば、距離が、増加するにつれて、光線は、よりコリメートされる。換言すると、点（オブジェクトまたはオブジェクトの一部）によって生成されるライトフィールドは、点がユーザの眼から離れている距離の関数である、球状波面曲率を有すると言え得る。曲率は、オブジェクトと眼２１０の間との距離の減少とともに増加する。単眼２１０のみが、例証を明確にするために、図３Ａ－３Ｃおよび本明細書の他の図に図示されるが、眼２１０に関する議論は、視認者の両眼２１０および２２０に適用され得る。
図３Ａ－３Ｃを継続して参照すると、視認者の眼が固視しているオブジェクトからの光が、異なる波面発散度を有し得る。異なる波面発散量に起因して、光は、眼の水晶体によって異なるように集束され得、これは、ひいては、水晶体に、異なる形状をとり、合焦画像を眼の網膜上に形成することを要求し得る。合焦画像が、網膜上に形成されない場合、結果として生じる網膜ぼけは、合焦画像が網膜上に形成されるまで、眼の水晶体の形状に変化を生じさせる、遠近調節のためのキューとして作用する。例えば、遠近調節のためのキューは、眼の水晶体を囲繞する毛様筋の弛緩または収縮を誘起し、それによって、水晶体を保持する提靭帯に印加される力を変調させ、したがって、固視されているオブジェクトの網膜ぼけが排除される、または最小限にされるまで、眼の水晶体の形状を変化させ、それによって、固視されているオブジェクトの合焦画像を眼の網膜（例えば、中心窩）上に形成し得る。眼の水晶体が形状を変化させるプロセスは、遠近調節と称され得、固視されているオブジェクトの合焦画像を眼の網膜（例えば、中心窩）上に形成するために要求される眼の水晶体の形状は、遠近調節状態と称され得る。
ここで図４Ａを参照すると、ヒト視覚系の遠近調節－輻輳・開散運動応答の表現が、図示される。オブジェクトを固視するための眼の移動は、眼にオブジェクトからの光を受光させ、光は、画像を眼の網膜のそれぞれの上に形成する。網膜上に形成される画像内の網膜ぼけの存在は、遠近調節のためのキューを提供し得、網膜上の画像の相対的場所は、輻輳・開散運動のキューを提供し得る。遠近調節のためのキューは、遠近調節を生じさせ、眼の水晶体に、オブジェクトの合焦画像を眼の網膜（例えば、中心窩）上に形成する特定の遠近調節状態をとらせる。一方で、輻輳・開散運動のためのキューは、各眼の各網膜上に形成される画像が、単一両眼視を維持する対応する網膜点にあるように、輻輳・開散運動移動（眼の回転）を生じさせる。これらの位置では、眼は、特定の輻輳・開散運動状態をとっていると言え得る。図４Ａを継続して参照すると、遠近調節は、眼が特定の遠近調節状態を達成するプロセスであると理解され得、輻輳・開散運動は、眼が特定の輻輳・開散運動状態を達成するプロセスであると理解され得る。図４Ａに示されるように、眼の遠近調節および輻輳・開散運動状態は、ユーザが別のオブジェクトを固視する場合、変化し得る。例えば、遠近調節された状態は、ユーザがｚ－軸上の異なる深度における新しいオブジェクトを固視する場合、変化し得る。
理論によって限定されるわけではないが、オブジェクトの視認者は、輻輳・開散運動と遠近調節の組み合わせに起因して、オブジェクトを「３次元」として知覚し得ると考えられる。上記のように、相互に対する２つの眼の輻輳・開散運動（例えば、瞳孔が相互に向かって、またはそこから離れるように移動し、眼の視線を収束させ、オブジェクトを固視するような眼の回転）は、眼の水晶体の遠近調節と密接に関連付けられる。通常条件下、焦点を１つのオブジェクトから異なる距離における別のオブジェクトに変化させるための眼の水晶体の形状の変化は、自動的に、「遠近調節－輻輳・開散運動反射」として知られる関係下、同一距離への輻輳・開散運動の合致する変化を自動的に生じさせるであろう。同様に、輻輳・開散運動の変化は、通常条件下、水晶体形状における合致する変化を誘起するであろう。
ここで図４Ｂを参照すると、眼の異なる遠近調節および輻輳・開散運動状態の実施例が、図示される。一対の眼２２２ａが、光学無限遠におけるオブジェクトを固視する一方、一対の眼２２２ｂは、光学無限遠未満におけるオブジェクト２２１を固視する。着目すべきこととして、各対の眼の輻輳・開散運動状態は、異なり、一対の眼２２２ａが、まっすぐ指向される一方、一対の眼２２２は、オブジェクト２２１上に収束する。各対の眼２２２ａおよび２２２ｂを形成する眼の遠近調節状態もまた、水晶体２１０ａ、２２０ａの異なる形状によって表されるように異なる。
望ましくないことに、従来の「３－Ｄ」ディスプレイシステムの多くのユーザは、これらのディスプレイにおける遠近調節と輻輳・開散運動状態との間の不一致に起因して、そのような従来のシステムを不快であると見出す、または奥行感を全く知覚しない場合がある。上記のように、多くの立体視または「３－Ｄ」ディスプレイシステムは、若干異なる画像を各眼に提供することによって、場面を表示する。そのようなシステムは、それらが、とりわけ、単に、場面の異なる提示を提供し、眼の輻輳・開散運動状態に変化を生じさせるが、それらの眼の遠近調節状態に対応する変化を伴わないため、多くの視認者にとって不快である。むしろ、画像は、眼が全ての画像情報を単一遠近調節状態において視認するように、ディスプレイによって眼から固定距離に示される。そのような配列は、遠近調節状態における合致する変化を伴わずに輻輳・開散運動状態に変化を生じさせることによって、「遠近調節－輻輳・開散運動反射」に逆らう。本不一致は、視認者の不快感を生じさせると考えられる。遠近調節と輻輳・開散運動との間のより良好な合致を提供する、ディスプレイシステムは、３次元画像のより現実的かつ快適なシミュレーションを形成し得る。
理論によって限定されるわけではないが、ヒトの眼は、典型的には、有限数の深度面を解釈し、深度知覚を提供し得ると考えられる。その結果、知覚された深度の高度に真実味のあるシミュレーションが、眼にこれらの限定数の深度面のそれぞれに対応する画像の異なる提示を提供することによって達成され得る。いくつかの実施形態では、異なる提示は、輻輳・開散運動のためのキューおよび遠近調節のための合致するキューの両方を提供し、それによって、生理学的に正しい遠近調節－輻輳・開散運動合致を提供し得る。
図４Ｂを継続して参照すると、眼２１０、２２０からの空間内の異なる距離に対応する、２つの深度面２４０が、図示される。所与の深度面２４０に関して、輻輳・開散運動キューが、眼２１０、２２０毎に適切に異なる視点の画像を表示することによって提供されてもよい。加えて、所与の深度面２４０に関して、各眼２１０、２２０に提供される画像を形成する光は、その深度面２４０の距離におけるある点によって生成されたライトフィールドに対応する波面発散を有してもよい。
図示される実施形態では、点２２１を含有する、深度面２４０のｚ－軸に沿った距離は、１ｍである。本明細書で使用されるように、ｚ－軸に沿った距離または深度は、ユーザの眼の射出瞳に位置するゼロ点を用いて測定されてもよい。したがって、１ｍの深度に位置する深度面２４０は、眼が光学無限遠に向かって指向された状態でそれらの眼の光学軸上のユーザの眼の射出瞳から１ｍ離れた距離に対応する。近似値として、ｚ－軸に沿った深度または距離は、ユーザの眼の正面のディスプレイから（例えば、導波管の表面から）測定され、デバイスとユーザの眼の射出瞳との間の距離に関する値が加えられてもよい。その値は、瞳距離と呼ばれ得、ユーザの眼の射出瞳と眼の正面のユーザによって装着されるディスプレイとの間の距離に対応する。実践では、瞳距離に関する値は、概して、全ての視認者に使用される、正規化された値であってもよい。例えば、瞳距離は、２０ｍｍであると仮定され得、１ｍの深度における深度面は、ディスプレイの正面の９８０ｍｍの距離にあり得る。
ここで図４Ｃおよび４Ｄを参照すると、合致遠近調節－輻輳・開散運動距離および不一致遠近調節－輻輳・開散運動距離の実施例が、それぞれ、図示される。図４Ｃに図示されるように、ディスプレイシステムは、仮想オブジェクトの画像を各眼２１０、２２０に提供してもよい。画像は、眼２１０、２２０に、眼が深度面２４０上の点１５上に収束する、輻輳・開散運動状態をとらせ得る。加えて、画像は、その深度面２４０における実オブジェクトに対応する波面曲率を有する、光によって形成され得る。結果として、眼２１０、２２０は、画像がそれらの眼の網膜上で合焦する、遠近調節状態をとる。したがって、ユーザは、仮想オブジェクトを深度面２４０上の点１５にあるものとして知覚し得る。
眼２１０、２２０の遠近調節および輻輳・開散運動状態はそれぞれ、ｚ－軸上の特定の距離と関連付けられることを理解されたい。例えば、眼２１０、２２０からの特定の距離におけるオブジェクトは、それらの眼に、オブジェクトの距離に基づいて、特定の遠近調節状態をとらせる。特定の遠近調節状態と関連付けられる距離は、遠近調節距離Ａｄと称され得る。同様に、特定の輻輳・開散運動状態または相互に対する位置における眼と関連付けられる特定の輻輳・開散運動距離Ｖｄが、存在する。遠近調節距離および輻輳・開散運動距離が合致する場合、遠近調節と輻輳・開散運動との間の関係は、生理学的に正しいと言える。これは、視認者にとって最も快適なシナリオであると見なされる。
しかしながら、立体視ディスプレイでは、遠近調節距離および輻輳・開散運動距離は、常に合致するわけではない場合がある。例えば、図４Ｄに図示されるように、眼２１０、２２０に表示される画像は、深度面２４０に対応する波面発散を伴って表示され得、眼２１０、２２０は、その深度面上の点１５ａ、１５ｂが合焦する、特定の遠近調節状態をとり得る。しかしながら、眼２１０、２２０に表示される画像は、眼２１０、２２０を深度面２４０上に位置しない点１５上に収束させる、輻輳・開散運動のためのキューを提供し得る。結果として、遠近調節距離は、いくつかの実施形態では、眼２１０、２２０の射出瞳から深度面２４０への距離に対応する一方、輻輳・開散運動距離は、眼２１０、２２０の射出瞳から点１５までのより大きい距離に対応する。遠近調節距離は、輻輳・開散運動距離と異なる。その結果、遠近調節－輻輳・開散運動の不一致が存在する。そのような不一致は、望ましくないと見なされ、不快感をユーザに生じさせ得る。不一致は、距離（例えば、Ｖｄ－Ａｄ）に対応し、ジオプタを使用して特性評価され得ることを理解されたい。
いくつかの実施形態では、眼２１０、２２０の射出瞳以外の参照点も、同一参照点が遠近調節距離および輻輳・開散運動距離のために利用される限り、遠近調節－輻輳・開散運動の不一致を決定するための距離を決定するために利用され得ることを理解されたい。例えば、距離は、角膜から深度面まで、網膜から深度面まで、接眼レンズ（例えば、ディスプレイデバイスの導波管）から深度面まで等、測定され得る。
理論によって限定されるわけではないが、ユーザは、不一致自体が有意な不快感を生じさせることなく、依然として、最大約０．２５ジオプタ、最大約０．３３ジオプタ、および最大約０．５ジオプタの遠近調節－輻輳・開散運動の不一致を生理学的に正しいと知覚し得ると考えられる。いくつかの実施形態では、本明細書に開示されるディスプレイシステム（例えば、ディスプレイシステム２５０、図６）は、約０．５ジオプタまたはそれ未満の遠近調節－輻輳・開散運動の不一致を有する、画像を視認者に提示する。いくつかの他の実施形態では、ディスプレイシステムによって提供される画像の遠近調節－輻輳・開散運動の不一致は、約０．３３ジオプタまたはそれ未満である。さらに他の実施形態では、ディスプレイシステムによって提供される画像の遠近調節－輻輳・開散運動の不一致は、約０．１ジオプタまたはそれ未満を含む、約０．２５ジオプタまたはそれ未満である。
図５は、波面発散を修正することによって、３次元画像をシミュレートするためのアプローチの側面を図示する。ディスプレイシステムは、画像情報でエンコードされる光７７０を受光し、その光をユーザの眼２１０に出力するように構成される、導波管２７０を含む。導波管２７０は、所望の深度面２４０上のある点によって生成されるライトフィールドの波面発散に対応する、定義された波面発散量を伴って光６５０を出力してもよい。いくつかの実施形態では、同一量の波面発散が、その深度面上に提示される全てのオブジェクトのために提供される。加えて、ユーザの他方の眼は、類似導波管からの画像情報を提供され得ることが図示されるであろう。
いくつかの実施形態では、単一の導波管が、単一または限定数の深度面に対応する設定された波面発散量を伴う光を出力するように構成されてもよい、および／または導波管は、限定された範囲の波長の光を出力するように構成されてもよい。その結果、いくつかの実施形態では、複数またはスタックの導波管が、異なる深度面のための異なる波面発散量を提供する、および／または異なる範囲の波長の光を出力するために利用されてもよい。本明細書で使用されるように、深度面は、平坦、または湾曲表面の輪郭に追従し得ることを理解されたい。
図６は、画像情報をユーザに出力するための導波管スタックの実施例を図示する。ディスプレイシステム２５０は、複数の導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０を使用して３次元知覚を眼／脳に提供するために利用され得る、導波管のスタックまたはスタックされた導波管アセンブリ２６０を含む。ディスプレイシステム２５０は、いくつかの実施形態では、ライトフィールドディスプレイと見なされ得ることを理解されたい。加えて、導波管アセンブリ２６０はまた、接眼レンズとも称され得る。
いくつかの実施形態では、ディスプレイシステム２５０は、輻輳・開散運動するための実質的に連続的なキューおよび遠近調節のための複数の離散キューを提供するように構成されてもよい。輻輳・開散運動のためのキューは、異なる画像をユーザの眼のそれぞれに表示することによって提供されてもよく、遠近調節のためのキューは、選択可能な離散量の波面発散を伴う画像を形成する光を出力することによって提供されてもよい。換言すると、ディスプレイシステム２５０は、可変レベルの波面発散を伴う光を出力するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、波面発散の各離散レベルが、特定の深度面に対応し、導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０のうちの特定のものによって提供されてもよい。
図６を継続して参照すると、導波管アセンブリ２６０はまた、複数の特徴３２０、３３０、３４０、３５０を導波管の間に含んでもよい。いくつかの実施形態では、特徴３２０、３３０、３４０、３５０は、１つ以上のレンズであってもよい。導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０、および／または複数のレンズ３２０、３３０、３４０、３５０は、種々のレベルの波面曲率または光線発散を用いて、画像情報を眼に送信するように構成されてもよい。各導波管レベルは、特定の深度面と関連付けられてもよく、その深度面に対応する画像情報を出力するように構成されてもよい。画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、４００は、導波管のための光源として機能してもよく、それぞれ、本明細書に説明されるように、眼２１０に向かって出力するために、各個別の導波管を横断して入射光を分散させるように構成され得る、導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の中に画像情報を投入するために利用されてもよい。光は、画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、４００の出力表面４１０、４２０、４３０、４４０、４５０から出射し、導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の対応する入力表面４６０、４７０、４８０、４９０、５００の中に投入される。いくつかの実施形態では、入力表面４６０、４７０、４８０、４９０、５００はそれぞれ、対応する導波管の縁であってもよい、または対応する導波管の主要表面の一部（すなわち、世界５１０または視認者の眼２１０に直接面する導波管表面のうちの１つ）であってもよい。いくつかの実施形態では、光の単一ビーム（例えば、コリメートされたビーム）が、各導波管の中に投入され、特定の導波管と関連付けられる深度面に対応する特定の角度（および発散量）において眼２１０に向かって指向される、クローン化されるコリメートビームの場全体を出力してもよい。いくつかの実施形態では、画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、４００のうちの単一のものが、複数（例えば、３つ）の導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０と関連付けられ、その中に光を投入してもよい。
いくつかの実施形態では、画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、４００は、それぞれ、対応する導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の中への投入のための画像情報をそれぞれ生成する、離散ディスプレイである。いくつかの他の実施形態では、画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、４００は、例えば、１つ以上の光学導管（光ファイバケーブル等）を介して、画像情報を画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、４００のそれぞれに送り得る、単一の多重化されたディスプレイの出力端である。画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、４００によって提供される画像情報は、異なる波長または色（例えば、本明細書に議論されるように、異なる原色）の光を含み得ることを理解されたい。
いくつかの実施形態では、導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の中に投入される光は、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の光エミッタを含み得る、光モジュール５３０を備える、光プロジェクタシステム５２０によって提供される。光モジュール５３０からの光は、ビームスプリッタ５５０を介して、光変調器５４０、例えば、空間光変調器に指向され、それによって修正されてもよい。光変調器５４０は、導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の中に投入される光の知覚される強度を変化させ、光を画像情報でエンコードするように構成されてもよい。空間光変調器の実施例は、シリコン上液晶（ＬＣＯＳ）ディスプレイを含む、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）を含む。画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、４００は、図式的に図示され、いくつかの実施形態では、これらの画像投入デバイスは、光を導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の関連付けられるものの中に出力するように構成される、共通投影システム内の異なる光経路および場所を表し得ることを理解されたい。いくつかの実施形態では、導波管アセンブリ２６０の導波管は、導波管の中に投入される光をユーザの眼に中継しながら、理想的レンズとして機能し得る。本概念では、オブジェクトは、空間光変調器５４０であってもよく、画像は、深度面上の画像であってもよい。
いくつかの実施形態では、ディスプレイシステム２５０は、光を種々のパターン（例えば、ラスタ走査、螺旋走査、リサジューパターン等）で１つ以上の導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の中に、最終的には、視認者の眼２１０に投影するように構成される、１つ以上の走査ファイバを備える、走査ファイバディスプレイであってもよい。いくつかの実施形態では、図示される画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、４００は、光を１つまたは複数の導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の中に投入するように構成される、単一走査ファイバまたは走査ファイバの束を図式的に表し得る。いくつかの他の実施形態では、図示される画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、４００は、それぞれ、光を導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０のうちの関連付けられるものの中に投入するように構成される、複数の走査ファイバまたは走査ファイバの複数の束を図式的に表し得る。１つ以上の光ファイバは、光を光モジュール５３０から１つ以上の導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０に透過させるように構成され得ることを理解されたい。１つ以上の介在光学構造が、走査ファイバまたは複数のファイバと、１つ以上の導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０との間に提供され、例えば、走査ファイバから出射する光を１つ以上の導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の中に再指向し得ることを理解されたい。
コントローラ５６０は、画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、４００、光源５３０、および光変調器５４０の動作を含む、スタックされた導波管アセンブリ２６０のうちの１つ以上のものの動作を制御する。いくつかの実施形態では、コントローラ５６０は、ローカルデータ処理モジュール１４０の一部である。コントローラ５６０は、例えば、本明細書に開示される種々のスキームのいずれかに従って、導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０への画像情報のタイミングおよび提供を調整する、プログラミング（例えば、非一過性媒体内の命令）を含む。いくつかの実施形態では、コントローラは、単一の一体型デバイスまたは有線または無線通信チャネルによって接続される分散型システムであってもよい。コントローラ５６０は、いくつかの実施形態では、処理モジュール１４０または１５０（図９Ｄ）の一部であってもよい。
図６を継続して参照すると、導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０は、全内部反射（ＴＩＲ）によって各個別の導波管内で光を伝搬するように構成されてもよい。導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０はそれぞれ、主要上部および底部表面およびそれらの主要上部表面と底部表面との間に延在する縁を伴う、平面である、または別の形状（例えば、湾曲）を有してもよい。図示される構成では、導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０はそれぞれ、各個別の導波管内で伝搬する光を導波管から外に再指向させ、画像情報を眼２１０に出力することによって、光を導波管から抽出するように構成される、外部結合光学要素５７０、５８０、５９０、６００、６１０を含んでもよい。抽出された光はまた、外部結合光と称され得、外部結合光学要素はまた、光抽出光学要素と称され得る。抽出された光のビームは、導波管によって、導波管内で伝搬する光が光抽出光学要素に衝打する場所において出力され得る。外部結合光学要素５７０、５８０、５９０、６００、６１０は、例えば、本明細書にさらに議論されるような回折光学特徴を含む、格子であってもよい。説明を容易にし、図面を明確にするために、導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の底部主要表面に配置されて図示されるが、いくつかの実施形態では、外部結合光学要素５７０、５８０、５９０、６００、６１０は、本明細書にさらに議論されるように、上部および／または底部主要表面に配置されてもよく、および／または導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の体積内に直接配置されてもよい。いくつかの実施形態では、外部結合光学要素５７０、５８０、５９０、６００、６１０は、透明基板に取り付けられ、導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０を形成する、材料の層内に形成されてもよい。いくつかの他の実施形態では、導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０は、材料のモノリシック片であってもよく、外部結合光学要素５７０、５８０、５９０、６００、６１０は、その材料片の表面上および／または内部に形成されてもよい。
図６を継続して参照すると、本明細書に議論されるように、各導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０は、光を出力し、特定の深度面に対応する画像を形成するように構成される。例えば、眼の最近傍の導波管２７０は、眼２１０にコリメートされた光（そのような導波管２７０の中に投入された）を送達するように構成されてもよい。コリメートされた光は、光学無限遠焦点面を表し得る。次の上方の導波管２８０は、眼２１０に到達し得る前に、第１のレンズ３５０（例えば、負のレンズ）を通して通過する、コリメートされた光を送出するように構成されてもよい。そのような第１のレンズ３５０は、眼／脳が、その次の上方の導波管２８０から生じる光を光学無限遠から眼２１０に向かって内向きにより近い第１の焦点面から生じるものとして解釈するように、若干の凸面波面曲率を生成するように構成されてもよい。同様に、第３の上方の導波管２９０は、眼２１０に到達する前に、その出力光を第１のレンズ３５０および第２のレンズ３４０の両方を通して通過させる。第１のレンズ３５０および第２のレンズ３４０の組み合わせられた屈折力は、眼／脳が、第３の上方の導波管２９０から生じる光が次の上方の導波管２８０からの光であったよりも光学無限遠から人物に向かって内向きにさらに近い第２の焦点面から生じるものとして解釈するように、別の漸増量の波面曲率を生成するように構成されてもよい。
他の導波管層３００、３１０およびレンズ３３０、３２０も同様に構成され、スタック内の最高導波管３１０が、人物に最も近い焦点面を表す集約焦点力のために、その出力をそれと眼との間のレンズの全てを通して送出する。スタックされた導波管アセンブリ２６０の他側の世界５１０から生じる光を視認／解釈するとき、レンズ３２０、３３０、３４０、３５０のスタックを補償するために、補償レンズ層６２０が、スタックの上部に配置され、下方のレンズスタック３２０、３３０、３４０、３５０の集約力を補償してもよい。そのような構成は、利用可能な導波管／レンズ対と同じ数の知覚される焦点面を提供する。導波管の外部結合光学要素およびレンズの集束側面は両方とも、静的であってもよい（すなわち、動的または電気活性ではない）。いくつかの代替実施形態では、一方または両方とも、電気活性特徴を使用して動的であってもよい。
いくつかの実施形態では、導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０のうちの２つ以上のものは、同一の関連付けられる深度面を有してもよい。例えば、複数の導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０が、同一深度面に設定される画像を出力するように構成されてもよい、または導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の複数のサブセットが、深度面毎に１つのセットを用いて、同一の複数の深度面に設定される画像を出力するように構成されてもよい。これは、それらの深度面において拡張された視野を提供するようにタイル化された画像を形成するための利点を提供し得る。
図６を継続して参照すると、外部結合光学要素５７０、５８０、５９０、６００、６１０は、導波管と関連付けられる特定の深度面のために、光をそれらの個別の導波管から外に再指向し、かつ本光を適切な量の発散またはコリメーションを伴って出力するように構成されてもよい。その結果、異なる関連付けられる深度面を有する導波管が、関連付けられる深度面に応じて、異なる量の発散を伴う光を出力する、外部結合光学要素５７０、５８０、５９０、６００、６１０の異なる構成を有してもよい。いくつかの実施形態では、光抽出光学要素５７０、５８０、５９０、６００、６１０は、光を具体的角度で出力するように構成され得る、立体または表面特徴であってもよい。例えば、光抽出光学要素５７０、５８０、５９０、６００、６１０は、立体ホログラム、表面ホログラム、および／または回折格子であってもよい。いくつかの実施形態では、特徴３２０、３３０、３４０、３５０は、レンズではなくてもよい。むしろ、それらは、単に、スペーサであってもよい（例えば、空隙を形成するためのクラッディング層および／または構造）。
いくつかの実施形態では、外部結合光学要素５７０、５８０、５９０、６００、６１０は、回折パターンを形成する回折特徴または「回折光学要素」（本明細書では、「ＤＯＥ」とも称される）である。好ましくは、ＤＯＥは、ビームの光の一部のみが、ＤＯＥの各交差部で眼２１０に向かって偏向される一方、残りが、ＴＩＲを介して、導波管を通して移動し続けるように、十分に低回折効率を有する。画像情報を搬送する光は、したがって、複数の場所において導波管から出射する、いくつかの関連出射ビームに分割され、その結果、導波管内でバウンスする本特定のコリメートされたビームに関して、眼２１０に向かって非常に均一なパターンの出射放出となる。
いくつかの実施形態では、１つ以上のＤＯＥは、それらが能動的に回折する「オン」状態と有意に回折しない「オフ」状態との間で切替可能であり得る。例えば、切替可能なＤＯＥは、微小液滴がホスト媒体内に回折パターンを備える、ポリマー分散液晶の層を備えてもよく、微小液滴の屈折率は、ホスト材料の屈折率に実質的に合致するように切り替えられてもよい（その場合、パターンは、入射光を著しく回折させない）、または微小液滴は、ホスト媒体のものに合致しない屈折率に切り替えられてもよい（その場合、パターンは、入射光を能動的に回折させる）。
いくつかの実施形態では、カメラアセンブリ６３０（例えば、可視光および赤外線光カメラを含む、デジタルカメラ）が、眼２１０および／または眼２１０の周囲の組織の画像を捕捉し、例えば、ユーザ入力を検出する、および／またはユーザの生理学的状態を監視するために提供されてもよい。本明細書で使用されるように、カメラは、任意の画像捕捉デバイスであってもよい。いくつかの実施形態では、カメラアセンブリ６３０は、画像捕捉デバイスと、光（例えば、赤外線光）を眼に投影し、次いで、眼によって反射され、画像捕捉デバイスによって検出され得る、光源とを含んでもよい。いくつかの実施形態では、カメラアセンブリ６３０は、フレーム８０（図９Ｄ）に取り付けられてもよく、カメラアセンブリ６３０からの画像情報を処理し得る、処理モジュール１４０および／または１５０と電気通信してもよい。いくつかの実施形態では、１つのカメラアセンブリ６３０が、眼毎に利用され、各眼を別個に監視してもよい。
ここで図７を参照すると、導波管によって出力される出射ビームの実施例が、示される。１つの導波管が図示されるが、導波管アセンブリ２６０（図６）内の他の導波管も同様に機能し得、導波管アセンブリ２６０は、複数の導波管を含むことを理解されたい。光６４０が、導波管２７０の入力表面４６０において導波管２７０の中に投入され、ＴＩＲによって導波管２７０内を伝搬する。光６４０がＤＯＥ５７０上に衝突する点では、光の一部は、導波管から出射ビーム６５０として出射する。出射ビーム６５０は、略平行として図示されるが、本明細書に議論されるように、それらはまた、導波管２７０と関連付けられる深度面に応じて、ある角度において眼２１０に伝搬する（例えば、発散出射ビームを形成する）ように再指向されてもよい。略平行出射ビームは、眼２１０からの遠距離（例えば、光学無限遠）における深度面上に設定されるように現れる画像を形成するように光を外部結合する、外部結合光学要素を伴う導波管を示し得ることを理解されたい。他の導波管または他の外部結合光学要素のセットが、より発散する、出射ビームパターンを出力してもよく、これは、眼２１０がより近い距離に遠近調節し、網膜上に合焦させることを要求し、光学無限遠より眼２１０に近い距離からの光として脳によって解釈されるであろう。
いくつかの実施形態では、フルカラー画像が、原色、例えば、３つ以上の原色のそれぞれに画像をオーバーレイすることによって、各深度面において形成されてもよい。図８は、各深度面が、複数の異なる原色を使用して形成される画像を含む、スタックされた導波管アセンブリの実施例を図示する。図示される実施形態は、深度面２４０ａ－２４０ｆを示すが、より多いまたはより少ない深度もまた、検討される。各深度面は、第１の色Ｇの第１の画像、第２の色Ｒの第２の画像、および第３の色Ｂの第３の画像を含む、それと関連付けられる３つ以上の原色画像を有してもよい。異なる深度面が、文字Ｇ、Ｒ、およびＢに続くジオプタ（ｄｐｔ）に関する異なる数字によって図に示される。単なる実施例として、これらの文字のそれぞれに続く数字は、ジオプタ（１／ｍ）、すなわち、視認者からの深度面の逆距離を示し、図中の各ボックスは、個々の原色画像を表す。いくつかの実施形態では、異なる波長の光の眼の集束における差異を考慮するために、異なる原色に関する深度面の正確な設置が、変動し得る。例えば、所与の深度面に関する異なる原色画像が、ユーザからの異なる距離に対応する深度面上に設置されてもよい。そのような配列は、視力およびユーザ快適性を増加させ得る、および／または色収差を減少させ得る。
いくつかの実施形態では、各原色の光が、単一の専用導波管によって出力されてもよく、その結果、各深度面が、それと関連付けられる複数の導波管を有してもよい。そのような実施形態では、文字Ｇ、Ｒ、またはＢを含む、図中の各ボックスが、個々の導波管を表すと理解され得、３つの導波管が、３つの原色画像が深度面毎に提供される、深度面毎に提供されてもよい。各深度面と関連付けられる導波管は、本図面では、説明を容易にするために相互に隣接して示されるが、物理的デバイスでは、導波管は全て、レベル毎に１つの導波管を伴うスタックで配列され得ることを理解されたい。いくつかの他の実施形態では、複数の原色が、例えば、単一の導波管のみが深度面毎に提供され得るように、同一導波管によって出力されてもよい。
図８を継続して参照すると、いくつかの実施形態では、Ｇは、緑色であって、Ｒは、赤色であって、Ｂは、青色である。いくつかの他の実施形態では、マゼンタ色およびシアン色を含む、光の他の波長と関連付けられる他の色も、赤色、緑色、または青色のうちの１つ以上のものに加えて使用されてもよい、またはそれらに取って代わってもよい。
本開示の全体を通した所与の光の色の言及は、視認者によってその所与の色であるものとして知覚される、光の波長の範囲内の１つ以上の波長の光を包含すると理解されるであろうことを理解されたい。例えば、赤色光は、約６２０～７８０ｎｍの範囲内の１つ以上の波長の光を含んでもよく、緑色光は、約４９２～５７７ｎｍの範囲内の１つ以上の波長の光を含んでもよく、青色光は、約４３５～４９３ｎｍの範囲内の１つ以上の波長の光を含んでもよい。
いくつかの実施形態では、光源５３０（図６）は、視認者の視覚的知覚範囲外の１つ以上の波長、例えば、赤外線および／または紫外線波長の光を放出するように構成されてもよい。加えて、ディスプレイ２５０の導波管の内部結合、外部結合、および他の光再指向構造は、例えば、結像および／またはユーザ刺激用途のために、本光をディスプレイからユーザの眼２１０に向かって指向および放出するように構成されてもよい。
ここで図９Ａを参照すると、いくつかの実施形態では、導波管に衝突する光は、その光を導波管の中に内部結合するために再指向される必要があり得る。内部結合光学要素が、光をその対応する導波管の中に再指向および内部結合するために使用されてもよい。図９Ａは、それぞれ、内部結合光学要素を含む、複数またはセット６６０のスタックされた導波管の実施例の断面側面図を図示する。導波管はそれぞれ、１つ以上の異なる波長または１つ以上の異なる波長範囲の光を出力するように構成されてもよい。スタック６６０は、スタック２６０（図６）に対応し得、スタック６６０の図示される導波管は、画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、４００のうちの１つ以上のものからの光が、光が内部結合のために再指向されることを要求する位置から導波管の中に投入されることを除いて、複数の導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の一部に対応し得ることを理解されたい。
スタックされた導波管の図示されるセット６６０は、導波管６７０、６８０、および６９０を含む。各導波管は、関連付けられる内部結合光学要素（導波管上の光入力面積とも称され得る）を含み、例えば、内部結合光学要素７００は、導波管６７０の主要表面（例えば、上側主要表面）上に配置され、内部結合光学要素７１０は、導波管６８０の主要表面（例えば、上側主要表面）上に配置され、内部結合光学要素７２０は、導波管６９０の主要表面（例えば、上側主要表面）上に配置される。いくつかの実施形態では、内部結合光学要素７００、７１０、７２０のうちの１つ以上のものは、個別の導波管６７０、６８０、６９０の底部主要表面上に配置されてもよい（特に、１つ以上の内部結合光学要素が、反射性偏向光学要素である場合）。図示されるように、内部結合光学要素７００、７１０、７２０は、特に、それらの内部結合光学要素が、透過性偏向光学要素である場合に、それらの個別の導波管６７０、６８０、６９０の上側主要表面（または次の下側導波管の上部）上に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、内部結合光学要素７００、７１０、７２０は、個別の導波管６７０、６８０、６９０の本体内に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、本明細書に議論されるように、内部結合光学要素７００、７１０、７２０は、他の光の波長を透過させながら、１つ以上の光の波長を選択的に再指向するように、波長選択的である。それらの個別の導波管６７０、６８０、６９０の片側または角に図示されるが、内部結合光学要素７００、７１０、７２０は、いくつかの実施形態では、それらの個別の導波管６７０、６８０、６９０の他の面積内に配置され得ることを理解されたい。
図示されるように、内部結合光学要素７００、７１０、７２０は、相互から側方にオフセットされてもよい。いくつかの実施形態では、各内部結合光学要素は、その光が別の内部結合光学要素を通して通過することなく、光を受光するようにオフセットされてもよい。例えば、各内部結合光学要素７００、７１０、７２０は、図６に示されるように、光を異なる画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、および４００から受光するように構成されてもよく、光を内部結合光学要素７００、７１０、７２０の他のものから実質的に受光しないように、他の内部結合光学要素７００、７１０、７２０から分離されてもよい（例えば、側方に離間される）。
各導波管はまた、関連付けられる光分散要素を含み、例えば、光分散要素７３０は、導波管６７０の主要表面（例えば、上部主要表面）上に配置され、光分散要素７４０は、導波管６８０の主要表面（例えば、上部主要表面）上に配置され、光分散要素７５０は、導波管６９０の主要表面（例えば、上部主要表面）上に配置される。いくつかの他の実施形態では、光分散要素７３０、７４０、７５０は、それぞれ、関連付けられる導波管６７０、６８０、６９０の底部主要表面上に配置されてもよい。いくつかの他の実施形態では、光分散要素７３０、７４０、７５０は、それぞれ、関連付けられる導波管６７０、６８０、６９０の上部および底部両方の主要表面上に配置されてもよい、または光分散要素７３０、７４０、７５０は、それぞれ、異なる関連付けられる導波管６７０、６８０、６９０内の上部および底部主要表面のうちの異なるものの上に配置されてもよい。
導波管６７０、６８０、６９０は、例えば、材料のガス、液体、および／または固体層によって離間および分離されてもよい。例えば、図示されるように、層７６０ａは、導波管６７０および６８０を分離してもよく、層７６０ｂは、導波管６８０および６９０を分離してもよい。いくつかの実施形態では、層７６０ａおよび７６０ｂは、低屈折率材料（すなわち、導波管６７０、６８０、６９０のうちの直接隣接するものを形成する材料より低い屈折率を有する材料）から形成される。好ましくは、層７６０ａ、７６０ｂを形成する材料の屈折率は、導波管６７０、６８０、６９０を形成する材料の屈折率よりも０．０５またはそれを上回る、または０．１０またはそれを下回る。有利なこととして、より低い屈折率層７６０ａ、７６０ｂは、導波管６７０、６８０、６９０を通して光の全内部反射（ＴＩＲ）（例えば、各導波管の上部および底部主要表面間のＴＩＲ）を促進する、クラッディング層として機能してもよい。いくつかの実施形態では、層７６０ａ、７６０ｂは、空気から形成される。図示されないが、導波管の図示されるセット６６０の上部および底部は、直近のクラッディング層を含み得ることを理解されたい。
好ましくは、製造および他の考慮点を容易にするために、導波管６７０、６８０、６９０を形成する材料は、類似または同一であって、層７６０ａ、７６０ｂを形成する材料は、類似または同一である。いくつかの実施形態では、導波管６７０、６８０、６９０を形成する材料は、１つ以上の導波管間で異なり得る、および／または層７６０ａ、７６０ｂを形成する材料は、依然として、上記の種々の屈折率関係を保持しながら、異なり得る。
図９Ａを継続して参照すると、光線７７０、７８０、７９０が、導波管のセット６６０に入射する。光線７７０、７８０、７９０は、１つ以上の画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、４００（図６）によって、導波管６７０、６８０、６９０の中に投入されてもよいことを理解されたい。
いくつかの実施形態では、光線７７０、７８０、７９０は、異なる色に対応し得る、異なる性質、例えば、異なる波長または異なる波長範囲を有する。内部結合光学要素７００、７１０、７２０はそれぞれ、光が、ＴＩＲによって、導波管６７０、６８０、６９０のうちの個別のものを通して伝搬するように、入射光を偏向させる。いくつかの実施形態では、内部結合光学要素７００、７１０、７２０はそれぞれ、他の波長を下層導波管および関連付けられる内部結合光学要素に透過させながら、１つ以上の特定の光の波長を選択的に偏向させる。
例えば、内部結合光学要素７００は、それぞれ、異なる第２および第３の波長または波長範囲を有する、光線７８０および７９０を透過させながら、第１の波長または波長範囲を有する、光線７７０を選択的に偏向させるように構成されてもよい。透過された光線７８０は、第２の波長または波長範囲の光を偏向させるように構成される、内部結合光学要素７１０に衝突し、それによって偏向される。光線７９０は、第３の波長または波長範囲の光を選択的に偏向させるように構成される、内部結合光学要素７２０によって偏向される。
図９Ａを継続して参照すると、偏向された光線７７０、７８０、７９０は、対応する導波管６７０、６８０、６９０を通して伝搬するように偏向される。すなわち、各導波管の内部結合光学要素７００、７１０、７２０は、光をその対応する導波管６７０、６８０、６９０の中に偏向させ、光を対応する導波管の中に内部結合する。光線７７０、７８０、７９０は、光をＴＩＲによって個別の導波管６７０、６８０、６９０を通して伝搬させる角度で偏向される。光線７７０、７８０、７９０は、導波管の対応する光分散要素７３０、７４０、７５０に衝突するまで、ＴＩＲによって個別の導波管６７０、６８０、６９０を通して伝搬する。
ここで図９Ｂを参照すると、図９Ａの複数のスタックされた導波管の実施例の斜視図が、図示される。上記のように、内部結合された光線７７０、７８０、７９０は、それぞれ、内部結合光学要素７００、７１０、７２０によって偏向され、次いで、それぞれ、導波管６７０、６８０、６９０内でＴＩＲによって伝搬する。光線７７０、７８０、７９０は、次いで、それぞれ、光分散要素７３０、７４０、７５０に衝突する。光分散要素７３０、７４０、７５０は、それぞれ、外部結合光学要素８００、８１０、８２０に向かって伝搬するように、光線７７０、７８０、７９０を偏向させる。
いくつかの実施形態では、光分散要素７３０、７４０、７５０は、直交瞳エクスパンダ（ＯＰＥ）である。いくつかの実施形態では、ＯＰＥは、光を外部結合光学要素８００、８１０、８２０に偏向または分散し、いくつかの実施形態では、また、外部結合光学要素に伝搬するにつれて、本光のビームまたはスポットサイズを増加させ得る。いくつかの実施形態では、光分散要素７３０、７４０、７５０は、省略されてもよく、内部結合光学要素７００、７１０、７２０は、光を外部結合光学要素８００、８１０、８２０に直接偏向させるように構成されてもよい。例えば、図９Ａを参照すると、光分散要素７３０、７４０、７５０は、それぞれ、外部結合光学要素８００、８１０、８２０と置換されてもよい。いくつかの実施形態では、外部結合光学要素８００、８１０、８２０は、視認者の眼２１０（図７）内で光を指向する、射出瞳（ＥＰ）または射出瞳エクスパンダ（ＥＰＥ）である。ＯＰＥは、少なくとも１つの軸においてアイボックスの寸法を増加させるように構成され得、ＥＰＥは、ＯＰＥの軸と交差する、例えば、直交する軸においてアイボックスを増加させ得ることを理解されたい。例えば、各ＯＰＥは、光の残りの部分が導波管を辿って伝搬し続けることを可能にしながら、ＯＰＥに衝打する光の一部を同一導波管のＥＰＥに再指向するように構成されてもよい。再び、ＯＰＥへの衝突に応じて、残りの光の別の部分が、ＥＰＥに再指向され、その部分の残りの部分が、導波管等を辿ってさらに伝搬し続ける。同様に、ＥＰＥへの衝打に応じて、衝突光の一部が、ユーザに向かって導波管から外に指向され、その光の残りの部分が、ＥＰに再び衝打するまで、導波管を通して伝搬し続け、その時点で、衝突光の別の部分が、導波管から外に指向される等となる。その結果、内部結合された光の単一ビームが、その光の一部がＯＰＥまたはＥＰＥによって再指向される度に、「複製」され、それによって、図６に示されるように、クローン化された光のビーム野を形成し得る。いくつかの実施形態では、ＯＰＥおよび／またはＥＰＥは、光のビームのサイズを修正するように構成されてもよい。
故に、図９Ａおよび９Ｂを参照すると、いくつかの実施形態では、導波管のセット６６０は、原色毎に、導波管６７０、６８０、６９０と、内部結合光学要素７００、７１０、７２０と、光分散要素（例えば、ＯＰＥ）７３０、７４０、７５０と、外部結合光学要素（例えば、ＥＰ）８００、８１０、８２０とを含む。導波管６７０、６８０、６９０は、各１つの間に空隙／クラッディング層を伴ってスタックされてもよい。内部結合光学要素７００、７１０、７２０は、（異なる波長の光を受光する異なる内部結合光学要素を用いて）入射光をその導波管の中に再指向または偏向させる。光は、次いで、個別の導波管６７０、６８０、６９０内にＴＩＲをもたらすであろう角度で伝搬する。示される実施例では、光線７７０（例えば、青色光）は、前述に説明された様式において、第１の内部結合光学要素７００によって偏光され、次いで、導波管を辿ってバウンスし続け、光分散要素（例えば、ＯＰＥ）７３０、次いで、外部結合光学要素（例えば、ＥＰ）８００と相互作用する。光線７８０および７９０（例えば、それぞれ、緑色および赤色光）は、導波管６７０を通して通過し、光線７８０は、内部結合光学要素７１０上に衝突し、それによって偏向される。光線７８０は、次いで、ＴＩＲを介して、導波管６８０を辿ってバウンスし、その光分散要素（例えば、ＯＰＥ）７４０、次いで、外部結合光学要素（例えば、ＥＰ）８１０に進む。最後に、光線７９０（例えば、赤色光）は、導波管６９０を通して通過し、導波管６９０の光内部結合光学要素７２０に衝突する。光内部結合光学要素７２０は、光線が、ＴＩＲによって、光分散要素（例えば、ＯＰＥ）７５０、次いで、ＴＩＲによって、外部結合光学要素（例えば、ＥＰ）８２０に伝搬するように、光線７９０を偏向させる。外部結合光学要素８２０は、次いで、最後に、光線７９０を視認者に外部結合し、視認者はまた、他の導波管６７０、６８０から外部結合された光も受光する。
図９Ｃは、図９Ａおよび９Ｂの複数のスタックされた導波管の実施例の上下平面図を図示する。図示されるように、導波管６７０、６８０、６９０は、各導波管の関連付けられる光分散要素７３０、７４０、７５０および関連付けられる外部結合光学要素８００、８１０、８２０とともに、垂直に整合されてもよい。しかしながら、本明細書に議論されるように、内部結合光学要素７００、７１０、７２０は、垂直に整合されない。むしろ、内部結合光学要素は、好ましくは、非重複する（例えば、上下図に見られるように、側方に離間される）。本明細書にさらに議論されるように、本非重複空間配列は、１対１ベースで異なるリソースから異なる導波管の中への光の投入を促進し、それによって、具体的光源が具体的導波管に一意に結合されることを可能にする。いくつかの実施形態では、非重複の空間的に分離される内部結合光学要素を含む、配列は、偏移瞳システムと称され得、これらの配列内の内部結合光学要素は、サブ瞳に対応し得る。
図９Ｄは、本明細書に開示される種々の導波管および関連システムが統合され得る、ウェアラブルディスプレイシステム６０の実施例を図示する。いくつかの実施形態では、ディスプレイシステム６０は、図６のシステム２５０であって、図６は、そのシステム６０のいくつかの部分をより詳細に図式的に示す。例えば、図６の導波管アセンブリ２６０は、ディスプレイ７０の一部であってもよい。
図９Ｄを継続して参照すると、ディスプレイシステム６０は、ディスプレイ７０と、そのディスプレイ７０の機能をサポートするための種々の機械的および電子的モジュールおよびシステムとを含む。ディスプレイ７０は、ディスプレイシステムユーザまたは視認者９０によって装着可能であり、ユーザ９０の眼の正面にディスプレイ７０を位置付けるように構成される、フレーム８０に結合されてもよい。ディスプレイ７０は、いくつかの実施形態では、接眼レンズと見なされ得る。いくつかの実施形態では、スピーカ１００が、フレーム８０に結合され、ユーザ９０の外耳道に隣接して位置付けられるように構成される（いくつかの実施形態では、示されない別のスピーカが、随意に、ユーザの他方の外耳道に隣接して位置付けられ、ステレオ／成形可能音制御を提供してもよい）。ディスプレイシステム６０はまた、１つ以上のマイクロホン１１０または他のデバイスを含み、音を検出してもよい。いくつかの実施形態では、マイクロホンは、ユーザが入力またはコマンド（例えば、音声メニューコマンドの選択、自然言語質問等）をシステム６０に提供することを可能にするように構成される、および／または他の人物（例えば、類似ディスプレイシステムの他のユーザ）とのオーディオ通信を可能にしてもよい。マイクロホンはさらに、オーディオデータ（例えば、ユーザおよび／または環境からの音）を収集するように、周辺センサとして構成されてもよい。いくつかの実施形態では、ディスプレイシステムはまた、フレーム８０と別個であって、ユーザ９０の身体に（例えば、ユーザ９０の頭部、胴体、四肢等の上）に取り付けられ得る、周辺センサ１２０ａを含んでもよい。周辺センサ１２０ａは、いくつかの実施形態では、ユーザ９０の生理学的状態を特性評価するデータを入手するように構成されてもよい。例えば、センサ１２０ａは、電極であってもよい。
図９Ｄを継続して参照すると、ディスプレイ７０は、有線導線または無線コネクティビティ等の通信リンク１３０によって、ローカルデータ処理モジュール１４０に動作可能に結合され、これは、フレーム８０に固定して取り付けられる、ユーザによって装着されるヘルメットまたは帽子に固定して取り付けられる、ヘッドホンに内蔵される、または別様にユーザ９０に除去可能に取り付けられる（例えば、リュック式構成において、ベルト結合式構成において）等、種々の構成において搭載されてもよい。同様に、センサ１２０ａは、通信リンク１２０ｂ、例えば、有線導線または無線コネクティビティによって、ローカルプロセッサおよびデータモジュール１４０に動作可能に結合されてもよい。ローカル処理およびデータモジュール１４０は、ハードウェアプロセッサおよび不揮発性メモリ（例えば、フラッシュメモリまたはハードディスクドライブ）等のデジタルメモリを備えてもよく、その両方とも、データの処理、キャッシュ、および記憶を補助するために利用され得る。随意に、ローカルプロセッサおよびデータモジュール１４０は、１つ以上の中央処理ユニット（ＣＰＵ）、グラフィック処理ユニット（ＧＰＵ）、専用処理ハードウェア等を含んでもよい。データは、（ａ）画像捕捉デバイス（カメラ等）、マイクロホン、慣性測定ユニット、加速度計、コンパス、ＧＰＳユニット、無線デバイス、ジャイロスコープ、および／または本明細書に開示される他のセンサ等の（例えば、フレーム８０に動作可能に結合される、または別様にユーザ９０に取り付けられ得る）センサから捕捉されるデータ、および／または（ｂ）可能性として、処理または読出後にディスプレイ７０への通過のために、遠隔処理モジュール１５０および／または遠隔データリポジトリ１６０（仮想コンテンツに関連するデータを含む）を使用して入手および／または処理されるデータを含んでもよい。ローカル処理およびデータモジュール１４０は、これらの遠隔モジュール１５０、１６０が、相互に動作可能に結合され、ローカル処理およびデータモジュール１４０へのリソースとして利用可能であるように、有線または無線通信リンク等を介して、通信リンク１７０、１８０によって、遠隔処理モジュール１５０および遠隔データリポジトリ１６０に動作可能に結合されてもよい。いくつかの実施形態では、ローカル処理およびデータモジュール１４０は、画像捕捉デバイス、マイクロホン、慣性測定ユニット、加速度計、コンパス、ＧＰＳユニット、無線デバイス、および／またはジャイロスコープのうちの１つ以上のものを含んでもよい。いくつかの他の実施形態では、これらのセンサのうちの１つ以上のものは、フレーム８０に取り付けられてもよい、または有線または無線通信経路によってローカル処理およびデータモジュール１４０と通信する独立型構造であってもよい。
図９Ｄを継続して参照すると、いくつかの実施形態では、遠隔処理モジュール１５０は、例えば、１つ以上の中央処理ユニット（ＣＰＵ）、グラフィック処理ユニット（ＧＰＵ）、専用処理ハードウェア等を含む、データおよび／または画像情報を分析および処理するように構成される、１つ以上のプロセッサを備えてもよい。いくつかの実施形態では、遠隔データリポジトリ１６０は、デジタルデータ記憶設備を備えてもよく、これは、インターネットまたは「クラウド」リソース構成における他のネットワーキング構成を通して利用可能であってもよい。いくつかの実施形態では、遠隔データリポジトリ１６０は、情報、例えば、拡張現実コンテンツをローカル処理およびデータモジュール１４０および／または遠隔処理モジュール１５０に生成するための情報を提供する、１つ以上の遠隔サーバを含んでもよい。いくつかの実施形態では、全てのデータが、記憶され、全ての算出が、ローカル処理およびデータモジュールにおいて実施され、遠隔モジュールからの完全に自律的な使用を可能にする。随意に、ＣＰＵ、ＧＰＵ等を含む、外部システム（例えば、１つ以上のプロセッサ、１つ以上のコンピュータのシステム）が、処理（例えば、画像情報を生成する、データを処理する）の少なくとも一部を実施し、例えば、無線または有線接続を介して、情報をモジュール１４０、１５０、１６０に提供し、そこから情報を受信してもよい。
（ブレーズド格子を備える光学要素と統合された導波管）
（ブレーズド格子を備える光学要素と統合された導波管）
没入型の体験を、導波管ベースのディスプレイシステム、例えば、上記に説明される仮想／拡張／複合現実ディスプレイ用途のために構成される、種々の半透明または透明ディスプレイシステムのユーザに提供することは、とりわけ、ディスプレイシステムの導波管の中およびそこから外への光結合の種々の特性に依存する。例えば、光の１つ以上の偏光のための高光内部結合および外部結合効率を有する、仮想／拡張／複合現実ディスプレイは、比較的に高明度および／または明確性を提供することによって、視認体験を向上させ得る。
例えば、図６および７を参照して上記に説明されるように、本明細書に説明される種々の実施形態による、ディスプレイシステムは、光学要素、例えば、内部結合光学要素、外部結合光学要素、および／または光分散要素を含んでもよく、これは、ひいては、回折格子または回折光学要素（ＤＯＥ）を備えてもよい。内部結合回折格子（ＩＣＧ）等の内部結合光学要素が、光を導波管の中に結合するために採用されてもよく、射出瞳エクスパンダ（ＥＰＥ）等の外部結合光学要素が、光を導波管から外にユーザの眼の中に結合するために採用されてもよい。例えば、図６および７を参照して上記に説明されるように、導波管２７０の入力表面４６０において導波管２７０の中に投入される、光６４０は、全内部反射（ＴＩＲ）によって、導波管２７０内を伝搬する。光６４０が外部結合光学要素５７０上に衝突する、点では、光の一部が、ビームレット６５０として導波管から出射する。いくつかの実装では、光学要素５７０、５８０、５９０、６００、６１０のいずれかは、回折格子またはＤＯＥを含む、またはそれとして構成されることができる。
導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の中への光の内部結合（またはそこからの光の外部結合）の望ましい特性を達成するために、回折格子またはＤＯＥとして構成される、光学要素５７０、５８０、５９０、６００、６１０は、回折性質を含む、種々の光学性質を制御するための好適な材料から形成され、好適な構造を有することができる。望ましい回折性質は、性質の中でもとりわけ、スペクトル選択性、角度選択性、偏光選択性、高スペクトル帯域幅、広視野、および高回折効率を含む。
光学要素の比較的に高回折効率を含む、これらおよび他の利点のうちの１つ以上のものを達成するために、本明細書に説明される種々の例示的光学要素は、ブレーズド回折格子を含む。ブレーズド回折格子は、屈折力が、所与の回折次数のために向上または最大限にされる一方、他の次数（例えば、ゼロ次）における残留屈折力が、低減または最小限にされるように、所与の回折次数（例えば、一次）のための向上された回折効率を達成するように構成（例えば、最適化）される、回折格子のタイプを指す。例えば、ブレーズド回折格子パターンは、光の少なくとも１つの偏光に関して、３０％、４０％、５０％、６０％、または７０％を上回る一次回折効率を有するように構成される、幾何学形状を有する。格子のそのような構成または最適化は、それに関してブレーズド回折格子が、設計、構成、および／または最適化される、ブレーズ波長と称される、特定の波長に関して生じる。
所与の回折次数のための向上された回折効率は、ファセット化された特徴、例えば、ファセット化された線を有することによって、いくつかのブレーズド回折格子において達成される。ファセット化された線を有する、ブレーズド回折格子は、インプリント金型としてデバイスマスタテンプレートを使用して、ブレーズド回折格子パターンをデバイス基板、例えば、導波管上にインプリントすることによって、加工されることができる。そのような加工プロセスでは、製造スループットは、デバイスマスタテンプレートが所与のデバイス基板上にインプリントし得る、ブレーズド回折格子パターンの数によって限定され得る。有利なこととして、本明細書に説明される製造技術では、デバイスマスタテンプレートは、比較的に多数のブレーズド回折格子パターンをデバイス基板上にインプリントするように構成され、それによって、ブレーズド回折格子の比較的に高製造スループットを可能にする。特に、開示される技術では、複数の方向に、例えば、半径方向に延在するブレーズド回折格子パターンを有するデバイスマスタテンプレートが製造され、これは、導波管等のデバイス基板上へのブレーズド回折格子パターンの高スループットの並行の、例えば、同時のインプリントのためのデバイスマスタテンプレートの面積の効率的使用を可能にする。
図１０Ａは、内部結合光学要素および／または外部結合光学要素または両方等の光学要素の一部として含まれ得る、例示的ブレーズド透過性回折格子１００８の断面図を図示する。ブレーズド回折格子１００８は、一定ピッチｄを有する。動作時、法線方向１００２（例えば、ｚ－方向）に対して角度αで入射する入射光ビーム１０１６は、回折光ビーム１０２４として、比較的に高または最大効率において、法線方向１００２に対してブレーズ角度βで回折される。図示されるブレーズド透過性回折格子１００８等のブレーズド回折格子は、それに関してブレーズド回折格子が設計または最適化される、ブレーズ角度β、ブレーズ波長、および回折次数によって特徴付けられることができる。透過性回折格子１００８が、示されるが、他の構成では、回折格子は、そこから反射された光を回折し、例えば、光を導波管の中に全内部反射によってその中で誘導されるように結合する、または光を導波管から外に結合する、および／または他の機能を実施する、反射性回折格子としての役割を果たし得る。
図示されるブレーズド透過性回折格子１００８等のブレーズド回折格子は、例えば、三角形断面形状を有する、鋸歯形状を有する、格子特徴（例えば、線）を備えることができる。例えば、図示される実施例では、断面形状は、傾斜された段構造を形成する、三角形鋸歯形状を有する。段は、水平平面、例えば、格子法線方向１００２（例えば、ｚ－方向）に対して法線方向のｘ－ｙ平面に対して、ブレーズド角度とも称される、ファセット角度δで傾斜されることができる。
いくつかの実装では、ブレーズド透過性回折格子１００８は、回折角度β、入射角α、およびファセット角度δが、同じである、幾何学形状である、リトロー構成として知られる、特定の配列を有することができる。故に、リトロー構成では、α＝β＝δである。
ブレーズ角度δは、特定の波長を有する光の効率を向上または最大限にするように設計または最適化されることができる。上記に説明されるように、実施形態による、ブレーズド透過性回折格子は、導波管の中に回折される可視光が、例えば、全内部反射（ＴＩＲ）によって、導波管のそれぞれ内で誘導されるように、その上に入射する可視光を個別の導波管の中に回折するように構成される。いくつかの実装では、回折格子は、可視光が、個別の角度または視野（ＦＯＶ）の範囲内においてその上に入射するとき、可視光を個別の導波管の中に回折するように構成されることができる。いくつかの他の実装では、回折格子はまた、可視光を個別の導波管から外に個別の角度または視野の範囲の中に回折するように構成されることができる。いくつかの他の実装では、回折格子は、光を分散させ、導波管内で外部結合要素に向かって伝搬するように構成される、光分散要素として構成されることができる。さらにいくつかの他の実装では、回折格子は、光を分散させ、導波管内で伝搬するように構成され、さらに、光を導波管から外部結合するように構成される、組み合わせられた外部結合格子および光分散要素としての役割を果たすことができる。
図１０Ａに図示される実施例では、回折格子１００８は、第１の水平方向またはｙ－方向に伸長され、第２の水平方向またはｘ－方向に周期的に繰り返される、複数のブレーズド回折格子線１０１２を備える。回折格子線１０１２は、例えば、ｙ－方向に延在する、直線的かつ連続的な線であることができる。しかしながら、実施形態は、そのように限定されない。
いくつかの実装では、回折格子線１０１２は、例えば、ｙ方向における、不連続的な線であることができる。いくつかの他の実装では、不連続的な線は、格子基板の表面から突出する、複数の柱を形成することができる。いくつかの実装では、回折格子線１０１２のうちの少なくともいくつかは、ｘ－方向に異なる幅を有することができる。
図示される実施例では、回折格子線１０１２は、プロファイル、例えば、基板の平面に対して異なる角度を形成する、非対称対向側表面を有する、鋸歯プロファイルを有する。しかしながら、実施形態は、そのように限定されず、他の実装では、回折格子線１０１２は、基板の平面に対して類似角度を形成する、対称対向側表面を有することができる。
図示される実施例では、回折格子線１０１２は、１つの側方方向、例えば、ｘ－方向に周期性を有する、１次元（１Ｄ）アレイとして配列される。これらの構成では、１Ｄアレイは、光を優先的に１つの方向に回折するように構成される、１Ｄ格子としての役割を果たすことができる。しかしながら、実施形態は、そのように限定されず、他の構成では、回折格子線１０１２、例えば、不連続的な線または突出部が、２つの側方方向に周期性を有する、２次元（２Ｄ）アレイとして配列されることができる。これらの構成では、２Ｄアレイは、光を優先的に２つの方向に回折するように構成される、２Ｄ格子としての役割を果たす。特定の実装では、２Ｄアレイは、２つの異なる側方方向に同一数の回折特徴を有し、例えば、正方形アレイを形成することができる。
図１０Ｂは、いくつかの実施形態による、導波管１００４と、導波管１００４上に形成される、ブレーズド透過性回折格子１００８とを備える、ディスプレイデバイス１０００の一部の断面図を図示する。ブレーズド透過性回折格子１００８は、光が、ＴＩＲによって、導波管１００４内で誘導されるように、可視スペクトル内の波長を有する光を回折するように構成される。導波管１００４は、例えば、図９Ａ－９Ｃに関して上記に説明される、導波管６７０、６８０、６９０のうちの１つに対応し得る。上記に説明されるように、ブレーズド透過性回折格子１００８は、例えば、本明細書では、内部結合格子（ＩＣＧ）とも称される、内部結合光学要素（７００、７１０、７２０、図９Ａ－９Ｃ）に対応し得る。ディスプレイデバイス１０００は、加えて、上記に説明されるディスプレイデバイスの一部として、外部結合光学要素を含む、種々の他の光学要素を含むことができる。例えば、図示される実施形態では、ディスプレイデバイス１０００は、加えて、図９Ａ－９Ｃに関して上記に説明されるものに類似する、光分散要素７３０、７４０、７５０を含む。ディスプレイデバイス１０００は、例えば、外部結合光学要素（８００、８１０、８２０、図９Ａ－９Ｃ）を含む、他の要素を含むことができる。
動作時、入射光ビーム１０１６、例えば、可視光が、ｙ－ｘ平面に延在する表面１００８Ｓに対して法線方向である、またはそれに直交する、面法線１００２に対して測定される入射角αで、ブレーズド回折格子１００８上に入射すると、ブレーズド回折格子１００８は、少なくとも部分的に、回折光ビーム１０２４として、面法線１００２に対して測定される回折角度θで、入射光ビーム１０１６を回折する一方、少なくとも部分的に、透過光ビーム１０２０として、入射光を透過させる。回折光ビーム１０２４が、導波管１００４内の全内部反射の発生のために、臨界角θＴＩＲを超える、回折角度θにおいて回折されると、回折光ビーム１０２４は、回折光ビーム１０２４が、例えば、光分散要素７３０、７４０、７５０のうちの１つ、または、例えば、外部結合光学要素（８００、８１０、８２０、図９Ａ－９Ｃ）、のうちの１つに到達するまで、ｘ－軸に沿って、全内部反射（ＴＩＲ）を介して、導波管１００４内で誘導される。
（マスタテンプレートを使用したブレーズド格子構造の加工）
（マスタテンプレートを使用したブレーズド格子構造の加工）
いくつかの製造技法では、ブレーズド回折格子は、ブレーズド回折格子パターンを、直接、基板、例えば、導波管等のデバイス基板上にインプリントすることによって製造される。ある他の製造技法では、ブレーズド回折格子は、パターン化層をインプリントすることによって製造され、これは、ひいては、ブレーズド回折格子パターンを基板の中にパターン化するために使用される。これらの技法では、インプリントプロセスは、マスタテンプレートを利用することができる。マスタテンプレートは、図１０Ａに図示されるブレーズド透過性回折格子ｌ００８のパターン等の最終ブレーズド回折格子パターンに類似および対応する、ブレーズド回折格子構造を有することができる。したがって、種々の実施形態では、ブレーズド回折格子パターンは、最終ブレーズド回折格子を加工するためのマスタテンプレートとしての役割を果たすことができる。例えば、図１０Ａに図示されるブレーズド回折格子１００８等のブレーズド回折格子構造は、ブレーズド回折格子パターンを真下の基板の中にエッチングするための部分的マスクとして使用される、ブレーズド回折格子パターンまたはパターン化層として使用され得る、フォトレジストパターンをインプリントするためのマスタテンプレートとしての役割を果たすことができる。
さらに他の製造技法では、ブレーズド回折格子構造はまた、別のマスタテンプレートを加工するためのマスタテンプレートとしての役割を果たすことができる。例えば、図１０Ａに図示されるブレーズド透過性回折格子１００８等のブレーズド回折格子構造は、ブレーズド回折格子パターンを真下の基板の中にパターン化するためのブレーズド回折格子パターンまたはパターン化層を備える、フォトレジストパターンをインプリントするためのマスタテンプレートとしての役割を果たすことができ、その上に形成されるブレーズド回折格子パターンを有する、結果として生じる基板は、ひいては、最終ブレーズド回折格子を加工するための別のマスタテンプレートを形成するためのマスタテンプレートとして使用されることができる。
本明細書に説明されるように、別のマスタテンプレートを加工するために使用される構造をインプリントするために使用される、第１のマスタテンプレートは、一次マスタテンプレートと称される。本明細書に説明されるように、構造をデバイス基板、例えば、導波管上にインプリントするために使用される、最終マスタテンプレートは、デバイスマスタテンプレートと称される。ブレーズド回折格子をデバイス基板上に形成する際に関わる、付加的マスタテンプレートが存在してもよい。一次マスタテンプレートと、デバイスマスタテンプレートとを含む、２つを上回るマスタテンプレートが、デバイスの最終的にインプリントされる構造を加工するために使用されるとき、介在マスタテンプレートは、本明細書では、中間マスタテンプレート、例えば、ｎ番目の中間マスタテンプレートと称され得、ｎ＝１、２等である。
その上に統合されたブレーズド回折格子等の光学要素を有する、ディスプレイデバイスを加工するための種々のプロセスフローは、半導体またはディスプレイデバイス加工で使用される、または使用されるものに類似する、製造プラットフォーム、基板、およびツールを利用してもよい。例えば、ブレーズド回折格子構造をインプリントするためのいくつかのマスタテンプレートは、シリコンウエハ等の半導体基板上に形成されてもよい。シリコンウエハ等の半導体ウエハは、シリコンウエハ等の単一結晶基板が、図１０Ａのブレーズド透過性回折格子１００８に図示されるように、特定の角度に配列されるファセットを形成することにつながる、自然発生する結晶学的平面を有するため、図１０Ａに関して上記に説明される鋸歯ブレーズド回折格子構造等のブレーズド回折格子構造を備える、マスタテンプレート、例えば、一次マスタテンプレートを形成するために有利であり得る。例えば、下記で詳細に説明されるように、シリコンウエハは、ある化学物質に暴露されると、異なるウェットエッチング率を有する、異なる結晶学的平面を含有する。シリコンの異なる結晶面の異なるエッチング率は、有利なこととして、図１０Ａに図示されるブレーズド透過性回折格子１００８に関して図示されるもの等のファセットを有する、ブレーズド回折格子パターンを形成するために使用されることができる。例えば、水酸化カリウム（ＫＯＨ）等のある化学物質中のウェットエッチングシリコンウエハは、自然に、優先的結晶性ファセットを有する、堀、溝、または線を形成することができ、これらの堀、溝、または線は、ブレーズド回折格子を加工するためのマスタテンプレート、例えば、一次マスタテンプレートのためのブレーズド回折格子パターンとして適合されることができる。
シリコンウエハ等の基板は、円形形状であるため、かつシリコン結晶は、立方体結晶対称性を有するため、ブレーズド回折格子パターンが、上記に説明されるように、優先的結晶性ファセットを使用して、シリコン内に形成されるとき、したがって、ブレーズド回折格子パターンの形成されるファセット化された線は、所定の方向、例えば、ある結晶学的方向によって事前に定義された方向に延在し得る。これらの方向は、その間に特定の角度関係、例えば、結晶性シリコンの立方体対称性および菱形立方体結晶構造に起因して、平行または直交または水平または垂直方向を有し得る。しかしながら、それぞれ、これらの所定の方向に延在するブレーズド回折格子パターンを有する、複数の同じマスタテンプレートを形成することは、シリコンウエハの全体的占有面積の比較的に非効率的使用をもたらし得る。これは、図１１Ａを参照して図示される。図１１Ａは、その上に形成される複数のデバイステンプレート領域１１０４を有する、｛１００｝配向シリコンウエハ等のマスタテンプレート基板１１００を含み得る、例示的マスタテンプレート１１００Ａの上下図を図示する。デバイステンプレート領域１１０４はそれぞれ、ブレーズド回折格子パターン領域１１０８を含む。ブレーズド回折格子パターン領域１１０８はそれぞれ、ひいては、同一の所定の方向、例えば、シリコン結晶内のファセット伸長の優先的方向であり得る、ｘ－方向またはｙ－方向に延在する、ブレーズド回折格子線を含む。ブレーズド回折格子パターン領域１１０８の線が、図示されるように、異なるブレーズド回折格子パターン領域１１０８のために、同一方向に延在するように制限されると、デバイステンプレート領域１１０４を画定する際の基板占有面積の使用は、ブレーズド回折格子パターン領域１１０８の線が、結晶学的方向、例えば、略半径方向に限定されない、異なる方向に延在することを可能にされる、配列におけるほど効率的ではなくなり得る。その中でデバイステンプレート領域１１０４が、異なる方向に延在する、ブレーズド回折格子パターン領域１１０８のブレーズド回折格子線を有する、例示的配列は、実施形態による、図１１Ｂにおける例示的マスタテンプレート１１００Ｂの上下図に図示される。マスタテンプレート１１００Ａと同様に、図示されるマスタテンプレート１１００Ｂは、その上に形成される複数のデバイステンプレート領域１１０４を有する、マスタテンプレート基板１１００を含む。デバイステンプレート領域１１０４はそれぞれ、ブレーズド回折格子パターン領域１１０８を含む。しかしながら、その中で異なるブレーズド回折格子パターン領域１１０８の線が、同一方向に延在する、図１１Ａに図示されるマスタテンプレート１１００Ａのデバイステンプレート領域１１０４と異なり、異なるデバイステンプレート領域１１０４のブレーズド回折格子領域１１０８は、結晶学的方向に限定されない、異なる方向に延在する。特に、デバイステンプレート領域１１０４およびブレーズド回折格子パターン領域１１０８は、ブレーズド回折格子パターン領域１１０８の異なるものの線が、ブレーズド回折パターン領域１１０８内で相互に平行であるが、同一マスタテンプレート基板１１００上のブレーズド回折格子パターン領域１１０８のその他に対して異なる半径方向に延在し得るように、マスタテンプレート基板１１００の中心軸に対して半径方向（可能性として、さらに対称）様式において画定される。ブレーズド回折格子パターン領域１００８の線のセットが、例えば、図１１Ｂに図示される「風車」配列におけるように、結晶性シリコンの結晶学的方向に限定されない、異なる方向に延在することを可能にされると、基板面積は、その中でブレーズド回折格子パターン領域１１０８の異なるものの線のセットが、同一方向に延在する、図１１Ａに図示される配列と比較して、はるかに効率的様式において、デバイステンプレート領域１１０４を画定するために利用されることができる。例証的目的のためだけに、マスタテンプレート基板１１００が、１５０ｍｍ径のシリコンウエハであるとき、かつデバイステンプレート領域１１０４が、４０ｍｍ×５０ｍｍの寸法を有するとき、図１１Ａに図示されるマスタテンプレート１１００Ａの配列は、最大４つのデバイステンプレート領域１１０４のみに適合することが可能であり得る一方、図１１Ｂに図示されるマスタテンプレート１１００Ｂの風車配列は、最大６つのデバイステンプレート領域１１０４に適合することができ、それによって、製造スループットを５０％増加させる。したがって、本および他の利点の認識において、本発明者らは、本明細書に説明されるように、異なるブレーズド回折格子パターン領域１１０８の線が異なる方向に延在する、以下の製造技法を発見した。
（ブレーズドパターンをマスタテンプレート基板上にインプリントするための一次マスタテンプレートの加工）
（ブレーズドパターンをマスタテンプレート基板上にインプリントするための一次マスタテンプレートの加工）
例えば、単結晶シリコン（Ｓｉ）ウエハおよび単結晶ゲルマニウム（Ｇｅ）ウエハ等の単結晶基板は、有利なこととして、ブレーズド回折格子パターンをマスタテンプレート基板上にインプリントするための一次マスタテンプレートを加工するために使用され得る、ある結晶学的属性を保有する。単結晶基板は、ある結晶学的配向を有する、主要な基板表面を有する。単結晶ＳｉおよびＧｅは、単位セルの各軸に沿って、格子定数の１／４によって分離される、２つの相互貫入面中心立方体格子模様構造である、菱形立方体格子模様構造を有する。ＳｉおよびＧｅの単一結晶の結晶学的平面またはファセットは、個々の平面またはファセットに関して（ｈｋｌ）として、または平面またはファセットの系に関して｛ｈｋｌ｝として示されることができ、ｈ、ｋ、およびｌは、Ｍｉｌｌｅｒ指数として知られる。単結晶ＳｉおよびＧｅの結晶学的平面または面の任意の２つの平面は、その間の角度（θ）によって画定されることができる。単一結晶ＳｉおよびＧｅウエハの異なる結晶学的平面は、原子の異なる表面密度およびその間の接合角度を有する。結果として、異なる結晶学的平面は、あるエッチング液中のエッチング除去率等の異なる物理的性質を有する。ＳｉおよびＧｅウエハ等の単一結晶基板における異なるエッチング率および異なる結晶学的平面間の角度関係は、種々の実施形態によると、下記に説明されるように、ブレーズド回折格子パターンをマスタテンプレート基板上にインプリントするための所望の線形状を有する、一次マスタテンプレートを加工するために使用されることができる。
ＳｉおよびＧｅウエハ等のいくつかの単結晶基板は、水性ＫＯＨ溶液およびエチレンジアミン－ピロカテコールとヒドラジン水の混合物等のあるエッチング液中で異方的にエッチングされ、優先的結晶ファセットを形成することができる。エッチングプロセスは、有利なこととして、これらのエッチング中では、｛１１１｝結晶面等のいくつかの結晶面が、｛１００｝、｛１１０｝、｛２１１｝、または｛３１１｝平面等のある他の結晶面と比較して、比較的に高原子密度および比較的に低除去率を有するという性質を活用することができる。異なる結晶面の異なるエッチング率に起因して、単結晶ＳｉまたはＧｅ基板の表面が、好適なエッチング液、例えば、ＫＯＨに暴露されるとき、初期エッチングプロファイルは、複数の異なる結晶ファセットを含み得るが、ある時間周期後、エッチングプロファイルは、ＳｉおよびＧｅに関して、｛１１１｝結晶面である、最遅エッチング率を有する結晶面によってより左右される状態となる。好適なマスク技法と組み合わせられと、異なる結晶学的平面の差動エッチング率は、３次元構造、例えば、非対称である（例えば、図１０Ａに図示されるブレーズド回折格子１００８におけるものに類似する非対称ファセット等のファセットを有する）、特徴を備える、ブレーズド回折格子線を形成するために使用されることができる。
図１２Ａ－１２Ｃは、実施形態による、ＳｉまたはＧｅ単結晶基板内の異なる結晶学的平面の異なるエッチング率を利用することによって一次マスタテンプレートを加工する、例示的プロセスの異なる段階における中間構造を図示する。図１２Ａを参照すると、中間構造１２００Ａは、単結晶基板１２０４、例えば、単一結晶Ｓｉ基板を含む。単結晶基板１２０４は、特定の結晶面、例えば、結晶面の｛１１１｝、｛２１１｝、｛３１１｝、｛５１１｝、｛７１１｝、または｛１００｝系のうちの１つに属する結晶面を有する、表面を有するように配向されることができる。図示される実施例では、単結晶基板１２０４は、｛１００｝表面配向を有する、Ｓｉウエハである。基板１２０４は、最初に、その上に形成されるブランケットエッチングマスク層１２０８を有することができる。ブランケットエッチングマスク層１２０８は、１つ以上の誘電層、例えば、ＳｉＯ２層および／またはＳｉ３Ｎ４層を含むことができる。誘電層は、例えば、化学蒸着によって堆積される、または熱的に成長されることができる。下層ブランケットエッチングマスク層１２０８をパターン化するために、フォトレジスト層１２１２は、最初に、ブランケットエッチングマスク層１２０８上にスピンコーティングされ、続いて、例えば、ナノインプリントまたは光学リソグラフィ技法等のリソグラフィ技法を使用して、パターン化されてもよい。
図１２Ｂの中間構造１２００Ｂを参照すると、パターン化されたフォトレジスト層１２１２を使用して、ブランケットエッチングマスク層１２０８は、パターン化され、基板１２０４を暴露する、開口部を有する、パターン化されたエッチングマスク層１２０８を形成することができる。異なる結晶学的平面の異なるエッチング率を利用して、ファセット化された構造を形成するために、エッチングマスク層１２０８は、パターン化され、ある結晶学的方向に整合される縁を有してもよい。例えば、比較的に低速エッチング｛１１１｝平面を有する、ファセット化された構造を形成するために、エッチングマスク層１２０８の縁は、表面平面と４つの｛１１１｝平面のうちの１つの交差部と平行に配向されてもよい。例えば、｛１００｝配向シリコンウエハ上では、平面の｛１１１｝系の４つの平面は、５４．７°の角度で｛１００｝ウエハ表面と交差する。したがって、エッチングマスク層１２０８は、その縁がこれらの交差する線のいずれかと整合されるようにパターン化され得る。
図１２Ｃは、｛１００｝表面を暴露している基板１２０４が、エッチング液、例えば、イソプロパノール－水混合物中にＫＯＨを含む、溶液に、好適な温度、例えば、約７０℃で曝された後の結果である、中間構造１２００Ｃを図示する。エッチングマスク層１２０８が、上記に説明されるように、｛００１｝平面と｛１１１｝平面の交差部のうちの１つと平行な側を有する、ストライプ状パターンとして配列されると、基板１２０４の暴露された表面のエッチングは、いったんエッチングプロファイルのファセットが、律速低速エッチング｛１１１｝平面によって左右される状態になると、三角形の堀またはＶ溝の形成をもたらし得、三角形の堀またはＶ溝のファセットは、対称であって、｛１１１｝ファセットのうちの１つを含み得る。図１２Ｃに図示されるように、三角形の堀のファセットは、基板表面の｛１１１｝平面と｛１００｝平面との間の角度関係のため、基板の表面またはｘ－ｙ平面に対して対称角度を形成し得る。しかしながら、実施形態は、そのように限定されず、異なる表面配向を有する基板を選定することによって、堀または溝は、非対称および／または非三角形にされることができる。図１３Ａ－１３Ｃは、三角形の堀のファセットが非対称である、例示的実施形態を図示する。
いくつかの単結晶シリコンまたはゲルマニウム基板は、一般に利用可能な｛１００｝、｛１１０｝、または｛１１１｝配向ほど一般的ではない、ある結晶学的配向を有する、表面を有するように調製または切断されることができる。これらの基板は、時として、「軸外」ウエハとも称され、例えば、｛２１１｝または｛３１１｝表面等の表面を有するように配向されることができる。これらの基板が、上記に説明されるように、エッチング液を使用してエッチングされるとき、基板表面に対して異なる角度を有する、異なる結晶ファセットが、形成されることができる。そのようなエッチング特性は、非対称構造、例えば、デバイスマスタテンプレートまたは中間マスタテンプレートを加工するために使用され得る、非対称表面角度を有する、三角形線またはＶ溝を有する、一次マスタテンプレートを形成するために利用されることができる。
図１３Ａ－１３Ｃは、実施形態による、軸外ウエハ基板を使用して、一次マスタテンプレート基板を加工する、例示的プロセスの異なる段階における中間構造１３００Ａ－１３００Ｃを図示する。図１３Ａを参照すると、中間構造１３００Ａは、単結晶基板１３０４、例えば、軸外表面を有する、単一結晶Ｓｉ基板を示す。図示される実施例では、単結晶基板１３０４は、｛３１１｝表面配向を有する、Ｓｉウエハを表し得る。エッチングマスク層１３０８は、パターン化され、図１２Ａおよび１２Ｂに関して同様に上記に説明されるように、基板１３０４を暴露する、開口部を有することができ、プロセスステップの詳細な説明は、簡潔にするために、ここでは繰り返されない。図１３Ｃは、｛３１１｝表面を暴露している、基板１３０４が、エッチング液、例えば、イソプロパノール－水混合物中にＫＯＨを含む、溶液に、好適な温度、例えば、約７０℃で曝された後の結果である、中間構造１３００Ｃを図示する。エッチングマスク層１３０８が、上記に説明されるように、｛３１１｝表面平面と｛１１１｝平面のうちの１つによって形成される、いくつかの交差部と平行な側を有する、ストライプ状パターンとして配列されると、基板１３０４の暴露される表面のエッチングは、いったんエッチングプロファイルのファセットが、律速低速エッチング｛１１１｝平面によって左右される状態になると、三角形の堀またはＶ溝の形成をもたらし得る。例えば、｛３１１｝表面平面と｛１１１｝平面によって形成される、＜１１０＞系の方向に沿って延在する交差部が、使用されることができる。その中で三角形の堀またはＶ溝のファセットが、対称｛１１１｝ファセットである、中間構造１２００Ｃ（図１２Ｃ）に図示される、三角形の堀またはＶ溝と異なり、中間構造１３００Ｃでは、｛１１１｝ファセットは、相互に対して７０．５ｏの角度を形成する、非対称三角形の堀またはＶ溝を形成する。図１３Ｃに図示されるように、三角形の堀のファセットは、基板表面の｛３１１｝配向に対する｛１１１｝平面の角度関係のため、基板の表面に対して非対称角度を形成し得る。
上記では、図１２Ａ－１２Ｃおよび図１３Ａ－１３Ｃに関して、２つの異なる三角形の堀またはＶ溝をＳｉ基板内にもたらす、２つの例示的プロセスフローが、例証的目的のためだけに、説明されている。しかしながら、本発明者らは、他のブレーズ角度も、本発明の同一概念に基づいて達成可能であることを見出している。表１は、いくつかの実施例を提供するために異なる角度に配向されるＳｉウエハを使用して達成可能である、異なるファセット角度のいくつかの実施例を図示する。
図１２Ｃおよび１３Ｃに戻って参照すると、図示される実施形態では、エッチングマスク層１２０８、１３０８のｘ－方向における有限幅のため、隣接する三角形の堀またはＶ溝は、個別の基板１２０４、１３０４の上部における平坦表面によって分離される。しかしながら、実施形態は、そのように限定されず、種々の用途に関して、基板１２０４、１３０４の上部における隣接する三角形の堀またはＶ溝間の平坦表面を低減または排除することが望ましくあり得る。したがって、いくつかの実施形態によると、隣接する三角形の堀間の平坦表面の幅は、低減され得る。隣接する三角形の堀またはＶ溝間の平坦表面を低減または排除するための例示的プロセスは、図１４Ａ－１４Ｃおよび図１５Ａ－１５Ｃに関して下記に説明される。
図１４Ａ－１４Ｃは、隣接する三角形の堀間の平坦表面を低減させるための例示的プロセスを図示する。図１４Ａを参照すると、初期エッチングマスク層１３０８の比較的に広区分が、最初に、基板１３０４上に形成される。図１４Ｂを参照すると、基板１３０４をエッチングすることに先立って、比較的に広エッチングマスク層１３０８は、例えば、等方性エッチングによって、望ましい幅にトリミングまたは側方に収縮され得る。図１４Ｃを参照すると、トリミングし、望ましい幅を有するエッチングマスク層１３０８を形成後、基板１３０４は、上記に説明されるように、エッチングされ、ファセットが、主に、｛１１１｝ファセットを含むまで、三角形の堀またはＶ溝を形成し得る。
図１５Ａ－１５Ｃは、隣接する三角形の堀間の平坦表面を低減させるための別の例示的プロセスを図示し、これは、図１４Ａ－１４Ｃに関して説明される例示的プロセスに加え、またはその代わりに、採用されることができる。図示される例示的プロセスでは、平坦領域幅が、図１４Ａ－１４Ｃに関して上記に説明されるものと同様に、図１５Ａおよび１５Ｂに図示されるように、エッチングマスク層１３０８を形成し、｛１１１｝ファセットを形成することによって低減され得た後、基板１３０４はさらに、三角形の堀またはＶ溝が、図１５Ｃに図示されるように、エッチングマスク層１３０８の真下を側方にエッチングするまでオーバーエッチングされ得る。いくつかの実施形態では、基板１３０４のエッチングは、隣接する三角形の堀間の平坦表面が、無視可能である、最小限である、または存在しないように、２つの隣接する三角形の堀または溝の縁が相互に接触するまで、進んでもよい。
（インプリントされたブレーズド回折パターンを部分的ドライエッチングマスクとして使用して、デバイスマスタテンプレート基板エッチングする、デバイスマスタテンプレートの加工）
（インプリントされたブレーズド回折パターンを部分的ドライエッチングマスクとして使用して、デバイスマスタテンプレート基板エッチングする、デバイスマスタテンプレートの加工）
以下では、図１６Ａ－１６Ｆを参照すると、別のマスタテンプレートを加工するための最終デバイスまたは中間マスタテンプレートのブレーズド回折格子を加工するためのマスタテンプレート、例えば、デバイスマスタテンプレートを加工する方法が、図１２Ａ－１２Ｃ、１３Ａ－１３Ｃ、１４Ａ－１４Ｃ、および１５Ａ－１５Ｃに関して上記に説明される方法に従って加工される、一次マスタテンプレートを使用して説明される。デバイスマスタテンプレートを加工する方法は、デバイスマスタテンプレート基板１１００（図１６Ａ）を提供するステップと、ブレーズド回折格子パターンに対応する、周期的に繰り返される線１６１４（図１６Ｂ）をデバイスマスタテンプレート基板１１００上に複数のブレーズド回折格子領域１６０４（図１６Ｂ）内においてインプリントするステップとを含み、ブレーズド回折格子領域１６０４の異なるもの内の周期的に繰り返される線は、異なる方向に延在する。その後、ブレーズド回折格子パターンに対応する、周期的に繰り返される線１６１４のパターンが、例えば、インプリントされた線をエッチングテンプレートまたは部分的マスク（図１６Ｄ）として使用して、ドライエッチングすることによって、マスタテンプレート基板の中に転写される。有利なこととして、周期的に繰り返される線が、望ましい方向にプリントされ、続いて、ドライエッチングによって、マスタテンプレート基板１１００に転写されるため、結果として生じるブレーズド回折格子パターンは、上記に説明されるように、一次マスタテンプレートを加工する際に結晶学的平面によって画定された方向に限定される代わりに、任意の方向に伸長される、線をブレーズド回折格子領域１６０４の異なるもの内に有することができる。したがって、図１１Ｂに関して上記に説明されるように、基板面積のより効率的使用が、実現され、それによって、ブレーズド回折格子を有する光学要素を加工するためのスループットを増加させることができる。マスタテンプレートを加工する方法の付加的詳細は、図１６Ａ－１６Ｆのそれぞれに関して下記に説明される。
図１６Ａ－１６Ｅは、実施形態による、パターンをデバイスマスタテンプレート基板上にインプリントし、インプリントされたパターンを部分的マスクとして使用して、デバイスマスタテンプレート基板をエッチングすることによって、デバイスマスタテンプレートを形成する、種々の段階における中間構造の上下および断面図を図示する。図１６Ａは、デバイスマスタテンプレート基板１１００を含む、デバイスマスタテンプレートを加工するための中間構造１６００Ａを図示する。上側図は、中間構造１６００Ａの上下図を図示し、下側図は、その中にブレーズド回折格子領域１６０４（図１６Ｂ）が画定されることになる、領域の側面図を図示する。デバイスマスタテンプレート基板１１００は、任意の好適な材料から形成されることができ、その上に特徴が、インプリントされることができる。有利なこととして、デバイスマスタテンプレートのブレーズド回折格子パターンの形成のための開示される方法は、ウェットエッチングによる基板内のファセット形成に依拠しないため、デバイスマスタテンプレート基板１１００は、結晶性シリコン等の結晶性基板である必要がない。すなわち、デバイスマスタテンプレート基板１１００は、結晶性基板、例えば、シリコンウエハまたはゲルマニウムウエハ等の単一結晶性基板であることができるが、実施形態は、そのように限定されない。デバイスマスタテンプレート基板１１００はまた、例えば、複合半導体、石英、シリカガラス（例えば、ドープされたシリカガラス）、酸化アルミニウム（例えば、サファイア））、プラスチック、ポリマー、または特徴をその上にインプリントするために好適な他の材料、例えば、下記に説明されるように、マスク特徴または部分的マスク特徴としての役割を果たし得る、フォトレジスト構造を含む、他の好適な結晶性または非結晶性材料から形成されることができる。
図１１Ｂに関して上記に説明されるデバイスマスタテンプレート１１００Ｂと同様に、図示される中間構造１６００Ａは、その上に種々の光学要素、例えば、内部結合および／または外部結合光学要素が、形成されることになる、その上に画定された複数のデバイステンプレート領域１１０４を有する、デバイスマスタテンプレート基板１１００を含む。デバイステンプレート領域１１０４の異なるものは、異なる非直交方向に、例えば、図示されるように、半径方向に配列される、または延在する。図示される実施形態では、デバイステンプレート領域１１０４は、本実施例では、デバイステンプレート領域１１０４が風車構成に配列されるように、６回対称性を伴って、中心の周りに半径方向に配列される。一例として、６つのデバイステンプレート領域１１０４の隣接するものは、平均して、相互に対して６０ｏ回転される。しかしながら、実施形態は、そのように限定されず、デバイステンプレート領域１１０４は、デバイステンプレート領域１１０４の相対的サイズおよび基板１１００のサイズに応じて、平均して、相互に対して３６０ｏ／ｎ（ｎは、２を上回る、例えば、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２等である）またはこれらの値の間の任意の値を有する角度だけ回転されることができる。すなわち、デバイステンプレート領域１１０４は、基板１１００のｎ個のスライス内に配置されることができ、ｎ個のスライスはそれぞれ、３６０ｏ／ｎによって画定された角度を形成する、側を有する、区域、区分、または区画を形成する。故に、種々の実装では、複数のデバイステンプレート領域１１０４は、回転対称性であって、例えば、ｎ回対称性、例えば、２回対称性、３回対称性、４回対称性、５回対称性、６回対称性、７回対称性、８回対称性、９回対称性、１０回対称性、１１回対称性、１２回対称性等、またはそれらの任意の組み合わせおよび他の値を有することができる。隣接するデバイステンプレート領域１１０４が、相互に対して９０度回転されると、図１１Ｂに図示されるデバイスマスタテンプレート１１００Ｂのレイアウト内のデバイステンプレート領域１１０４の数は、４つであり得、これは、図１１Ａに図示されるデバイスマスタテンプレート１１００Ａのレイアウト内のデバイステンプレート領域１１０４の数に合致される。デバイステンプレート領域１１０４が、相互に対して９０度未満の角度だけ回転されると、図１１Ｂに図示されるレイアウト内のデバイステンプレート領域１１０４の数は、デバイスマスタテンプレート１１００Ａ（図１１Ａ）内のデバイステンプレート領域１１０４の数を上回り得る。図示される実施形態では、１つのみのデバイステンプレート領域１１０４が、基板１１００の３６０ｏ／ｎの区域または区画あたり配置される（ｎ＝６）。しかしながら、実施形態は、そのように限定されず、他の実施形態では、複数のデバイステンプレート領域１１０４は、基板１１００の３６０ｏ／ｎの区域または区画のそれぞれ内に半径方向に配置されることができる。したがって、区域または区分の数に応じて、基板面積が、分割され、区域あたりのデバイステンプレート領域１１０４の数（ｍ）に応じて、例えば、３ｍ、４ｍ、５ｍ、６ｍ、７ｍ、８ｍ、９ｍ、１０ｍ、１１ｍ、１２ｍ等の少なくとも２ｍの数のデバイステンプレート領域１１０４が存在し得る（ｍは、少なくとも１である）。
図示される実施形態では、デバイステンプレート領域１１０４は、回転対称に配列される。しかしながら、実施形態は、そのように限定されず、他の実施形態では、デバイステンプレート領域１１０４は、非対称的に配列されることができる。例えば、隣接するデバイステンプレート領域１１０４は、不規則的角度分離によって離間される、または基板１１００の中心軸から異なる半径方向距離に形成されてもよい。
図１６Ｂを参照すると、中間構造１６００Ｂは、ブレーズド回折格子領域１６０４が、デバイステンプレート領域１１０４のそれぞれに対して対応する場所内またはそこに画定され、それによって、ブレーズド回折格子パターン１６１４をブレーズド回折格子領域１６０４のそれぞれ内に形成した後の、中間構造１６００Ａを表す。上側図は、中間構造１６００Ｂの上下図を図示し、下側図は、ブレーズド回折格子領域１６０４の一部を含む、領域の側面図を図示する。上記に説明されるように、ブレーズド回折格子パターン１６１４は、好適なインプリント技法、例えば、ナノインプリント技法によって形成されてもよく、これは、好適なブランケットインプリントマスク層１６０８（図１６Ａ）を堆積させるステップを含み、その後、一次マスタテンプレート１６１２をインプリント金型として使用して、パターンをインプリントするステップが続く。一次マスタテンプレート１６１２は、例えば、図１２Ａ－１２Ｃ、１３Ａ－１３Ｃ、１４Ａ－１４Ｃ、および１５Ａ－１５Ｃに関して上記に説明されるプロセスに従って、ファセット化された線を結晶性シリコン内に形成することによって、加工されてもよい。一次マスタテンプレート１６１２は、ナノインプリント金型としての役割を果たし、これは、ブレーズド回折格子パターンをインプリントするために構成される、所定のトポロジパターンを有する。一次マスタテンプレート１６１２は、ブランケットエッチングマスク層１６０８と接触するようにもたらされ、その中に押圧される。ブランケットエッチングマスク層１６０８は、好適な変形可能材料、例えば、フォトレジスト等のポリマー材料から形成されてもよい。例えば、ブランケットエッチングマスク層１６０８は、熱可塑性ポリマーを含んでもよい。一次マスタテンプレート１６１２は、例えば、ブランケットエッチングマスク層１６０８のガラス遷移温度を上回る、ある温度において、ブランケットエッチングマスク層１６０８の中に押圧されてもよい。結果として、一次マスタテンプレート１６１２のパターンが、軟化されたブランケットエッチングマスク層１６０８の中に転写され、それによって、インプリントされたブレーズド回折格子パターン１６１４を形成する。例えば、ブランケットエッチングマスク層１６０８のガラス遷移温度を下回る温度まで、冷却された後、一次マスタテンプレート１６１２は、基板１１００から分離される一方、インプリントされたブレーズド回折格子パターン１６１４は、基板１１００上に残される。図示される実施形態では、一次マスタテンプレート１６１２は、ｎ回、ブランケットエッチングマスク層１６０８の中に回転押圧され、ｎは、形成されるブレーズド回折格子領域１６０４の数を表す。周期的に繰り返される線を備える、ブレーズド回折格子パターン１６１４が、したがって、繰り返し、一次マスタテンプレート１６１２に接触し、異なる場所に押圧させることによって、順次、複数のデバイステンプレート領域１１０４に対応する、異なる場所にインプリントされ得る。ｎ数のブレーズド回折格子領域１６０４を形成後、いくつかの技法では、ブランケットエッチングマスク層１６０８の中に押圧された後、インプリントされたブレーズド回折格子パターン１６１４は、ＵＶ光下での架橋結合によって固化されてもよい。
依然として、図１６Ｂを参照すると、したがって、形成されるブレーズド回折格子領域１６０４は、その中にブレーズド回折格子パターン１６１４の線が形成される、基板面積を画定する。上記に議論されるように、有利なこととして、周期的に繰り返される線を備える、ブレーズド回折格子パターン１６１４が、結晶性基板の中にウェットエッチングされるのではなく、インプリントされるため、ブレーズド回折格子パターン１６１４の線は、図１１Ａに関して上記に説明されるように、ブレーズド回折格子領域１００８のそれぞれの線が同一方向に延在する、結晶性基板の結晶学的方向に限定される代わりに、図１１Ｂに関して上記に説明されるように、任意の好適な方向に伸長されることができる。図１１Ｂに関して上記に説明されるように、有利なこととして、ブレーズド回折格子パターン１６１４は、プリントされるため、ブレーズド回折格子領域１６０４の異なるものは、任意の好適に異なる方向に延在することができる。図示される実施形態では、ブレーズド回折格子領域１６０４の異なるものの線は、異なる半径方向に延在する。ブレーズド回折格子領域１６０４の線が、異なる方向に延在することを可能にされると、デバイステンプレート領域１１０４は、基板１１０４の面積が、例えば、図１１Ｂに関して上記に説明されるものに類似する、図示される「風車」構成におけるように、はるかに効率的に利用されるように配列されることができる。いくつかのそのような構成では、隣接するデバイステンプレート領域１１０４間の角度分離は、等しくてもよいが、しかしながら、他の構成では、隣接するデバイステンプレート領域１１０４間の角度分離は、不等であってもよい。例えば、２つ以上の（可能性として、全ての）デバイステンプレート領域１１０４間の角度間隔は、不等であってもよい。
図１６Ｃを参照すると、例えば、フォトレジスト層をスピンコーティングすることによって、実質的に基板１１０４の表面全体をマスキング層１６１８で被覆し、ブレーズド回折格子領域１６０４に対応する面積においてマスキング層１６１８を局所的に開放し、それによって、インプリントされたブレーズド回折格子パターン１６１４を暴露させる一方、他の領域をマスキング層１６１８によって被覆されないまま残した後の中間構造１６００Ｂ（図１６Ｂ）を表す、中間構造１６００Ｃが、図示される。開口部は、例えば、ブレーズド回折格子領域を局所的に暴露し、マスキング層１６１８をブレーズド回折格子領域１６０４から局所的に除去するように現像することによって、形成されてもよい。上側図は、中間構造１６００Ｃの上下図を図示し、下側図は、ブレーズド回折格子領域１６０４の一部を含む、領域の側面図を図示する。
インプリントされたブレーズド回折格子パターン１６１４を局所的に暴露後、中間構造１６００Ｃ（図１６Ｃ）は、エッチング反応器、例えば、気相プラズマエッチングのために構成される、プラズマ反応器内に設置される。プラズマ反応器内では、インプリントされたブレーズド回折格子パターン１６１４は、部分的エッチングマスク層として使用され、少なくとも部分的に、インプリントされたブレーズド回折格子パターン１６１４の暴露された領域において、インプリントされたブレーズド回折格子パターン１６１４の構造を下層基板１１００の中に転写する。残りの領域は、マスキング層１６１８によって被覆されたままであって、これは、完全エッチングマスク層としての役割を果たし、ブレーズド回折格子領域１６０４の外側の残りの領域を保護する。
本明細書に説明されるように、部分的エッチングマスク層は、エッチングプロセスの持続時間全体を通して、エッチング液に対して下層基板の被覆を維持することを意図するものではない、層の少なくとも一部を有する、マスク層を指す。代わりに、部分的エッチングマスク層の少なくともいくつかの部分は、対応する下層基板が、エッチングプロセスの間、部分的に除去されるように、エッチングプロセスの間のある時点で、完全に除去されるように設計される。例えば、図１６Ｃでは、インプリントされたブレーズド回折格子パターン１６１４が、インプリントされたブレーズド回折格子パターン１６１４および基板１１００の両方の材料が除去され得る条件下、エッチング液に暴露されると、比較的に薄い厚さを有する、インプリントされたブレーズド回折格子パターン１６１４の部分が、最初に、除去され、それによって、エッチングプロセス中に、対応する下層基板１１００を比較的に早期に暴露させる。暴露に応じて、暴露された基板領域は、エッチングされ始める。その後、より厚い厚さを有する、インプリントされたブレーズド回折格子パターン１６１４の異なる部分が、異なる時間に除去され、それによって、エッチングプロセス中に、対応する下層基板を後の比較的に異なる時間に暴露させる。結果は、インプリントされる格子パターン１６１４のパターンが、少なくとも定質的に下層基板１１００に転写されることになる。
図１６Ｄを参照すると、中間構造１６００Ｄは、インプリントされる格子パターン１６１４を部分的マスクとして使用して、インプリントされたブレーズド回折格子パターン１６１４（図１６Ｃ）を下層基板１１００の中に実質的に転写後の、中間構造１６００Ｃ（図１６Ｃ）を表す。結果として生じる中間構造１６００Ｄは、ドライエッチングされたブレーズド回折格子パターン１６２０を備える。上側図は、中間構造１６００Ｄの上下図を図示し、下側図は、基板１１００の中にパターン化されたドライエッチングされたブレーズド回折格子パターン１６２０を備える、ブレーズド回折格子領域１６０４の一部を含む、領域の側面図を図示する。
図１６Ｃおよび１６Ｄに戻って参照すると、図示されるプロセスでは、インプリントされたブレーズド回折格子パターン１６１４は、結果として生じるドライエッチングされたブレーズド回折格子パターン１６２０が、インプリントされたブレーズド回折格子パターン１６１４と実質的に同一形状を有するように、下層基板１１００に実質的に転写される。しかしながら、実施形態は、そのように限定されず、他の実施形態では、ドライエッチングされたブレーズド回折格子パターン１６２０は、インプリントされたブレーズド回折格子パターン１６１４のオリジナル形状から逸脱することができる。例えば、インプリントされたブレーズド回折格子パターン１６１４対基板１１００の材料の相対的エッチング率を制御することによって、ドライエッチングされたブレーズド回折格子パターン１６２０の最終形状は、制御されることができる。例えば、エッチングの化学的性質に応じて、ブレーズ角度δ、線幅、および／またはドライエッチングされたブレーズド回折格子パターン１６２０内の隣接するファセット間の平坦領域の幅等のパラメータは、異なる、例えば、５％、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、またはこれらの間の任意のパーセンテージ、またはこれらのパーセンテージ外の値だけ、インプリントされたブレーズド回折格子パターン１６１４内の対応する特徴より小さくなり得る。加えて、ドライエッチングされたブレーズド回折格子パターン１６２０の線の角は、インプリントされたブレーズド回折格子パターン１６１４の線の対応する角に対して平滑化され得る。
図１６Ｅを参照すると、中間構造１６００Ｅは、マスキング層１６１８をドライエッチングされたブレーズド回折格子パターン１６２０の外側の残りの領域から除去後の、中間構造１６００Ｄ（図１６Ｄ）を表す。上側図は、中間構造１６００Ｅの上下図を図示し、下側図は、ドライエッチングされたブレーズド回折格子パターン１６２０を備える、ブレーズド回折格子領域１６０４の一部を含む、領域の側面図を図示する。マスキング層１６１８は、好適なドライおよび／またはウェットプロセスを使用して、除去されてもよい。例えば、マスキング層１６１８が、フォトレジストから形成されるとき、反応性酸素またはフッ素種、例えば、酸素またはフッ素フリーラジカル等の酸化反応性種が、揮発性ガスを形成するために使用され、圧送除去される、レジストストリップピングまたはアッシングプロセスによって除去されてもよい。アッシングまたはストリップピングプロセスは、比較的に高温で実施され、フォトレジストの塊を除去し、その後、堀内の残留フォトレジストを除去するために使用される、デスカム処理プロセスが続いてもよい。マスキング層１６１８を除去後、中間構造１６００Ｅは、好適なウェット清掃溶液内で清浄されてもよい。
図１６Ｆは、図１６Ａ－１６Ｅに関して上記に説明される加工プロセスフローから生じる、実際のドライエッチングされたブレーズド回折格子パターンの走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像を図示する。
したがって、中間構造１６００Ｅのブレーズド回折格子領域１６０４の部分の個別のもの上の加工されるドライエッチングされたブレーズド回折格子パターン１６２０は、ひいては、マスタテンプレートとして使用され、ブレーズド回折格子パターンを最終デバイス基板、例えば、導波管上に形成することができる。最終デバイス基板上のブレーズド回折格子パターンは、好適なインプリント技法、例えば、図１６Ａ－１６Ｂに関して上記に説明されるものに類似する、ナノインプリントする技法を使用して、形成されてもよい。他のプロセスも、可能性として考えられる。
本明細書に開示される種々の実施形態では、最終デバイス基板は、高屈折率材料から形成されることができる。高屈折率デバイス基板は、種々の利点を提供することができる。例えば、高屈折率基板が、比較的に高屈折率、例えば、２．０またはそれを上回る屈折率を有する、導波管としての役割を果たすとき、高屈折率基板は、利点の中でもとりわけ、比較的に高視野を提供することができる。いくつかの実施形態では、光を高屈折率導波管の中に効率的に結合するために、回折光学結合要素はまた、対応して、高屈折率を有する。本目標を達成するために、利点の中でもとりわけ、本明細書に説明される実施形態による、ＡＲシステムのためのいくつかのディスプレイは、そのようなＬｉベースの酸化物等、対応して高屈折率を伴う、その上に形成される個別の回折格子を有する、比較的に高屈折率（例えば、２．０を上回るまたはそれに等しい）材料を含む導波管を含む。例えば、回折格子は、高屈折率材料から形成される導波管の表面部分をパターン化することによって、導波管上に形成されてもよい。本明細書に説明されるように、高屈折率材料は、少なくとも１．９、２．０、２．１、２．３、２．５、２．７、またはこれらの値のいずれかによって定義された範囲内の値の屈折率を有することができる。回折格子は、例えば、ブレーズド幾何学形状を伴う高屈折率材料ベースの導波管をパターン化することによって、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＳｉＣ、またはニオブ酸リチウムまたはタンタル酸リチウム等のＬｉベースの酸化物導波管等の高屈折率材料内に形成されてもよい。
図１７Ａおよび１７Ｂは、デバイスマスタテンプレートとして図１６Ｆに示されるものに類似するドライエッチングされたブレーズド回折格子パターンを使用してインプリントされる、デバイス基板上に形成される、実際のブレーズド回折格子パターンのＳＥＭ画像を図示する。ブレーズド回折格子パターンは、例えば、上記に議論されるように、内部結合光学格子（ＩＣＧ）等の光学要素の一部であることができる。
上記の実施例では、図１６Ａ－１６Ｆに関して説明されるもの等のドライエッチングされたブレーズド回折格子パターンの線は、その領域間の平坦の有無にかかわらず、２つの主要な傾きが付けられるファセットを有する、比較的に単純ブレーズド回折格子構造を有する。しかしながら、実施形態は、そのように限定されず、ブレーズド回折格子パターンは、異なる形状を有する、線を有することができる。図１８Ａ－１８Ｂは、実施形態による、パターンを基板上にインプリントし、部分的マスクとしてインプリントされたパターンを使用して、基板をエッチングし、交互形状を有する線を生産することによって、デバイスマスタテンプレートを形成する、異なる段階における中間構造１８１４、１８２０の断面図を図示する。図１８Ａおよび１８Ｂは、図１６Ｃおよび１６Ｄに関して上記に説明される処理ステップに対応する、中間構造１８１４、１８２０を図示する。図１８Ａおよび１８Ｂに図示される中間構造では、図１６Ｃおよび１６Ｄに関して図示される中間構造と異なり、インプリントされたブレーズド回折格子パターン１８１４（図１８Ａ）および対応するドライエッチングされたブレーズド回折格子パターン１８２０（図１８Ｂ）の線は、段状構造を有する。形状は、異なるが、その加工の原理およびステップは、図１６Ａ－１６Ｆに関して上記に説明されるものに類似し、その詳細は、簡潔にするために、ここでは繰り返されない。
図１９Ａは、その中でブレーズド回折格子パターンの線が段状構造を有する、デバイスマスタテンプレートをもたらす、図１８Ａ－１８Ｂに関して上記に説明されるものに類似する加工プロセスフローから生じる、実際の中間構造のＳＥＭ画像を示す。図示される線は、２つの段を有するが、実施形態は、そのように限定されず、付加的段が、形成されてもよい。図示および上記に説明されるように、インプリントされたブレーズド回折格子パターン１８１４対基板１１００の材料の相対的エッチング率を制御することによって、ドライエッチングされたブレーズド回折格子パターン１８２０の最終形状は、制御されることができる。例えば、エッチングの化学的性質に応じて、段の角度および幅およびドライエッチングされたブレーズド回折格子パターン１８２０間の全体的線幅等のパラメータは、インプリントされたブレーズド回折格子パターン１８１４内の対応する特徴と異なり得る。加えて、ドライエッチングされたブレーズド回折格子パターン１８２０の線の角は、インプリントされたブレーズド回折格子パターン１８１４の線に対して平滑化されてもよい。左および右ＳＥＭ画像は、同一のインプリントされたブレーズド回折格子パターンからの２つの異なるドライエッチングレシピから生じる、中間構造を表す。
図１９Ｂは、図１９Ａに図示されるドライエッチングされたブレーズド回折格子パターンをデバイスマスタテンプレートとして使用して形成されている、内部結合光学格子（ＩＣＧ）の一部であり得る、実際のブレーズド回折格子パターンのＳＥＭ画像である。
図２０は、実施形態に従って加工されるデバイスマスタテンプレートを使用してインプリントすることによって加工される、実験的例示的ブレーズド回折格子２００４（「二重複製内部結合（ＩＣ）光学格子」）の場所の概略完全ウエハ表現を図示する。ブレーズド回折格子２００４はそれぞれ、図１７Ａおよび１７Ｂに示されるものに類似し、図１６Ａ－１６Ｅに関して上記に説明されるものに類似するプロセスを使用して加工される、デバイスマスタテンプレートを使用して、１，５００ｍｍの高屈折率ガラスウエハ（ｎ～１．８）上に加工された。比較として、対照回折格子２００８（「対照内部結合（ＩＣ）光学格子」）もまた、直接インプリント技法を使用して、一次マスタテンプレートから同一ウエハ基板上に加工された。平均して、本明細書に説明されるプロセスの実施形態に従って加工される、デバイスマスタテンプレートを使用して加工される、実験的ブレーズド回折格子２００４は、一次マスタテンプレートから直接加工される対照回折格子２００８と比較して、合致する性能を示した。
（インプリントされたブレーズド回折パターンをコーティングすることによる、デバイスマスタテンプレートの加工）
（インプリントされたブレーズド回折パターンをコーティングすることによる、デバイスマスタテンプレートの加工）
例えば、図１６Ｃおよび１６Ｄに関して上記に説明されるように、エッチングマスク、例えば、フォトレジスト材料としての役割を果たし得る、材料から形成される、インプリントされたブレーズド回折格子パターン１６１４は、有利なこととして、部分的エッチングマスクとして使用され、下層基板をエッチングすることができる。結果として生じるドライエッチングされたブレーズド回折格子パターン１６２０は、ブレーズド回折格子パターンをデバイス基板上にインプリントするための剛性デバイスマスタテンプレートとしての役割を果たす。代替プロセスとして、ブレーズド回折格子パターンを基板の中にエッチングするために、ドライエッチングする代わりに、インプリントされたブレーズド回折格子パターン１６１４自体が、下記に説明されるように、例えば、コーティングによって、剛性にされ、ブレーズド回折格子パターンをデバイス基板上にインプリントするためのデバイスマスタテンプレートとして使用されることができる。
図２１Ａおよび２１Ｂは、実施形態による、ブレーズド回折格子パターンをデバイスマスタ基板上にインプリントし、パターンを硬質薄膜でコーティングし、結果として生じるデバイスマスタテンプレートを使用して、ブレーズド回折格子をデバイス基板上にインプリントすることによって、デバイスマスタテンプレートを加工するためのプロセスフローを図示する。図２１Ａを参照すると、プロセスは、図１２Ａ－１２Ｃ、１３Ａ－１３Ｃ、１４Ａ－１４Ｃ、および１５Ａ－１５Ｃに関して上記に説明されるものに類似するプロセスに従って、ファセット化された線を結晶性シリコン内に形成することによって加工される、ブレーズド回折格子パターンを含む、一次マスタテンプレート２１０４（断面図）を提供するステップを含む（その詳細は、簡潔にするために、ここでは繰り返されない）。一次マスタテンプレート２１０４は、ナノインプリント金型としての役割を果たし、これは、図１６Ａに関して上記に説明されるように、ブレーズド回折格子パターンをインプリントするために構成される、所定のトポロジパターン（ファセット化された三角形トポロジを有する、領域として表される）を有する。図示される実施形態では、一次マスタテンプレート２１０４は、ファセット化された線を含む、ブレーズド回折格子パターンに加え、他のデバイスパターン（矩形トポロジを有する、領域として表される）を含む。ブレーズド回折格子パターンは、光学要素のうちの１つ、例えば、内部結合光学要素のための金型としての役割を果たし得る一方、他のデバイスパターンは、種々の他の光学要素または非光学要素を含むことができる。例えば、他の光学要素は、光分散要素（７３０、７４０、７５０、図９Ａ－９Ｃ）および／または外部結合光学要素（８００、８１０、８２０、図９Ａ－９Ｃ）を含んでもよい。
依然として、図２１Ａを参照すると、一次マスタテンプレート２１０４を使用して、複数のデバイステンプレート領域１１０４を備える、デバイスマスタテンプレートの中間構造２１０８Ａ／２１０８Ｂが、加工される。下側中間構造２１０８Ｂは、複数のデバイステンプレート領域１１０４を含む、デバイスマスタテンプレートの基板全体を示す、上面図を表す一方、上側中間構造２１０８Ａは、ブレーズド回折格子パターン領域２１１２Ａと、他の光学要素のためのパターン領域２１１２Ｂとを含む、デバイステンプレート領域１１０４のうちの１つの一部を示す、側面図を表す。中間構造２１０８Ａ／２１０８Ｂは、インプリントされたパターン層２１１２を含み、これは、図１６Ａおよび１６Ｂに関して上記に説明されるものに類似するナノインプリントプロセスを通して、一次マスタテンプレート２１０４を使用して形成されてもよい（その詳細は、簡潔にするために、ここでは繰り返されない）。図１６Ｂと異なり、図示される実施形態では、中間構造２１０８Ａ／２１０８Ｂのインプリントされたパターン２１１２は、ブレーズド回折格子パターン領域２１１２Ａ（図１６Ｂにおける１６０４）に加え、他の光学要素のためのパターン領域２１１２Ｂを含む。ブレーズド回折格子パターン領域２１１２Ａが、光学要素のうちの１つ、例えば、内部結合光学要素を形成するように構成されるとき、パターン領域２１１２Ｂは、種々の他の光学要素または非光学要素、例えば、光分散要素および／または外部結合光学要素を形成するように構成されることができる。
図１６Ａに関して上記に説明されるように、一次マスタテンプレート２１０４は、ブレーズド回折格子領域の異なる部分において、ｎ回、ブランケットエッチングマスク層、例えば、フォトレジスト層の中に押圧され、ｎは、形成されるデバイステンプレート領域１１０４の数を表す。デバイステンプレート領域１１０４が、図１６Ｂに関して上記に説明されるものと同様に、風車構成に配置されるとき、一次マスタテンプレート２１０４は、図１６Ｂに関して上記に説明される様式において、ブランケットエッチングマスク層の中への異なる押圧の間に、基板の周囲で回転されてもよい（その詳細は、簡潔にするために、ここでは繰り返されない）。
図２１Ｂを参照すると、それぞれ、ブレーズド回折格子領域２１１２Ａと、他の光学要素のためのパターン領域２１１２Ｂとを含む、インプリントされたパターン層２１１２を含む、ｎ数のデバイステンプレート領域１１０４を形成後、インプリントされたパターン層２１１２の表面は、コーティング２１２０でコーティングされ、デバイスマスタテンプレート２１１６の加工を完成させる。図示されるデバイスマスタテンプレート２１１６は、コーティング層２１２０を形成後の、図２１Ａに図示される中間構造２１０８Ａを表す。コーティング２１２０は、結果として生じるコーティングされたインプリントされたパターン層２１１２が、デバイスマスタテンプレートとしての役割を果たし得るように、好適な硬度および剛性をインプリントされたパターン層２１１２に提供する、任意の好適な材料から形成されてもよい。好適な材料は、例えば、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＣ、ＨｆＯ２、Ａｌ２Ｏ３等を含む、誘電材料、例えば、シリコン、ゲルマニウム等を含む、半導体材料、例えば、タングステン、アルミニウム、銅、チタン、金、クロム等を含む、金属、金属窒化物、例えば、スズ、または、例えば、ＡｕＰｄおよびＰｄＡｇＣｕを含む、金属合金であってもよい。コーティング２１２０を形成するための好適なプロセスは、とりわけ、化学蒸着（ＣＶＤ）、プラズマ増強化学蒸着（ＰＥ－ＣＶＤ）、高密度化学蒸着（ＨＤＰ－ＣＶＤ）、熱原子層堆積（ＡＬＤ）、プラズマ増強原子層堆積（ＰＥ－ＡＬＤ）、スピンオン誘電体プロセス（ＳＯＤ）、および物理的蒸着（ＰＶＤ）を含む。コーティング２０２０を形成するための好適なプロセスは、インプリントされたパターン層２１１２が、コーティングプロセスの間に損傷または過剰に酸化されないように、低温（例えば、＜４５０℃）プロセスであってもよい。コーティング２１２０は、コーティングされたインプリントされたパターン層２１１２が、デバイスマスタテンプレートパターンとしての役割を果たし得るように、十分な機械的剛性および硬度を提供する。コーティング２１２０を形成するステップは、デバイスマスタテンプレート２１１６の加工を完成させる。
依然として、図２１Ｂを参照すると、その上に形成されるコーティングされたインプリントされたパターン層２１１２を有する、デバイスマスタテンプレート２１１６を使用して、最終デバイスパターン層２１３２が、デバイス基板２１２４Ａ／２１２４Ｂ上に形成されてもよい。下側デバイス基板２１２４Ｂは、複数のデバイス領域２１２８を含む、デバイス基板の上面図を表す一方、上側デバイス基板２１２４Ａは、デバイス領域２１２８のうちの１つの一部を示す、デバイス基板の側面図を表す。デバイス基板２１２４Ａは、ブレーズド回折格子領域２１３２Ａと、他の光学要素を含む、領域２１３２Ｂとを含む、デバイスパターン層２１３２を示す。デバイスパターン層２１３２は、図１６Ａおよび１６Ｂに関して上記に説明されるものに類似するナノインプリントプロセスを通して、デバイスマスタテンプレート２１１６を使用して形成されてもよい（その詳細は、簡潔にするために、ここでは繰り返されない）。したがって、加工されるデバイス基板２１２４Ａ／２１２４Ｂは、それぞれ、ブレーズド回折格子領域２１３２Ａと、他の光学要素を含む、領域２１３２Ｂとを含む、デバイスパターン層２１３２を含む、その上に形成されるｎ数のデバイス領域２１２８を有する。例えば、ブレーズド回折格子領域２１３２Ａは、内部結合光学要素、例えば、ＩＣＧ、および外部結合光学要素、例えば、ＥＰＥのうちの一方の一部を形成することができる一方、領域２１３２Ｂは、内部結合光学要素、例えば、ＩＣＧ、および外部結合光学要素、例えば、ＥＰＥの他方、および光分散要素および他の光学要素の一部を形成することができる。
図２２Ａ－２２Ｄは、デバイスマスタテンプレートおよびブレーズド回折格子をデバイス基板上に加工するための代替プロセスフローを図示する。図２１Ａおよび２１Ｂに関して上記に説明されるプロセスフローと同様に、プロセスフローは、ブレーズド回折格子パターンをデバイスマスタ基板上にインプリントし、パターンを硬質薄膜でコーティングし、結果として生じるデバイスマスタテンプレートを使用して、ブレーズド回折格子をデバイス基板上にインプリントするステップを含む。しかしながら、図２１Ａおよび２１Ｂのプロセスフローと異なり、図２２Ａ－２２Ｄに関して説明されるプロセスフローでは、ブレーズド回折格子パターン領域２１１２Ａ（図２１Ａ）および他の光学要素のためのパターン領域２１１２Ｂ（図２１Ａ）は、下記に説明されるように、中間マスタテンプレートを使用して、別個のプロセスステップにおいて形成される。
図２２Ａを参照すると、プロセスは、図１２Ａ－１２Ｃ、１３Ａ－１３Ｃ、１４Ａ－１４Ｃ、および１５Ａ－１５Ｃに関して上記に説明されるものに類似するプロセスに従って、ファセット化された線を結晶性シリコン内に形成することによって加工される、ブレーズド回折格子パターンを含む、一次マスタテンプレート２２０４（断面図）を提供するステップを含む（その詳細は、簡潔にするために、ここでは繰り返されない）。一次マスタテンプレート２２０４は、図２１Ａに関して上記に説明されるように、ブレーズド回折格子パターンをインプリントするためのナノインプリント金型としての役割を果たす。しかしながら、図２１Ａに関して上記に説明されるマスタテンプレートと異なり、図示される実施形態では、一次マスタテンプレート２２０４は、ファセット化された線を含む、ブレーズド回折格子パターンを含む一方、他のデバイスパターンを含まない。一次マスタテンプレート２２０４を使用して、複数のデバイステンプレート領域を備える、中間マスタテンプレートの中間構造２２０８Ａ、２２０８Ｂが、加工される。下側中間構造２２０８Ｂは、複数のデバイステンプレート領域を含む、デバイスマスタテンプレートの基板全体を示す、上面図を表す一方、上側中間構造２２０８Ａは、ブレーズド回折格子パターン領域を含む、デバイステンプレート領域のうちの１つの一部を示す、側面図を表す。中間構造２２０８Ａ／２２０８Ｂは、インプリントされたパターン層を含み、これは、図１６Ａおよび１６Ｂに関して上記に説明されるものに類似するナノインプリントプロセスを通して、一次マスタテンプレート２２０４を使用して形成されてもよい（その詳細は、簡潔にするために、ここでは繰り返されない）。図１６Ａに関して上記に説明されるように、一次マスタテンプレート２２０４は、ブレーズド回折格子領域の異なる部分において、ｎ回、ブランケットエッチングマスク層、例えば、フォトレジスト層の中に押圧され、ｎは、形成されるデバイステンプレート領域の数を表す。デバイステンプレート領域が、図１６Ｂに関して上記に説明されるものと同様に、風車構成に配置されるとき、一次マスタテンプレート２２０４は、図１６Ｂに関して上記に説明される様式において、ブランケットエッチングマスク層の中への異なる押圧の間に、基板の周囲で回転されてもよい（その詳細は、簡潔にするために、ここでは繰り返されない）。
図２２Ｂを参照すると、それぞれ、ブレーズド回折格子領域を含む、ｎ数のデバイステンプレート領域を形成後、インプリントされたパターン層の表面は、図２１Ｂに関して上記に説明されるものに類似するプロセスおよび材料を使用して、コーティング（太黒色線によって表される）でコーティングされる（その詳細は、簡潔にするために、ここでは繰り返されない）。コーティングは、中間マスタテンプレートである、第２のマスタテンプレート２２１２を完成させる。第２のマスタテンプレート２２１２を使用して、第３のマスタテンプレートのための中間構造２２１６Ａ（側面図）／２２１６Ｂ（上面図）が、加工される。中間構造２２１６Ａ／２２１６Ｂは、他の光学要素のためのパターン領域２１１２Ｂ（図２１Ａ）に類似するその上に事前に形成されるパターン領域を有する、ブレーズド回折格子パターンを基板上にインプリントすることによって、加工される。
図２２Ｃを参照すると、中間構造２２１６Ａ／２２１６Ｂが、その上に事前に形成されたパターン領域を有する、ブレーズド回折格子パターンを基板上にインプリントすることによって加工された後、インプリントされたパターン層の表面は、図２１Ｂに関して上記に説明されるものに類似するプロセスを使用して、コーティング（太黒色線によって表される）でコーティングされる（その詳細は、簡潔にするために、ここでは繰り返されない）。コーティングは、中間マスタテンプレートである、第３のマスタテンプレート２２２０を完成させる。第３のマスタテンプレート２２２０を使用して、第４のマスタテンプレートのための中間構造２１０８Ａ（側面図）／２１０８Ｂ（上面図）が、加工される。中間構造２１０８Ａ／２１０８Ｂは、ブレーズド回折格子パターンおよびあるパターンをデバイスマスタ基板上にインプリントすることによって、加工される。本段階では、中間構造２１０８Ａ／２１０８Ｂは、図２１Ａに関して上記に説明される中間構造２１０８Ａ／２１０８Ｂと同じであって、これは、ブレーズド回折格子パターン領域２１１２Ａと、他の光学要素のためのパターン領域２１１２Ｂとを含む。
図２２Ｄを参照すると、コーティング２１２０が、図２１Ａおよび２１Ｂに関して上記に説明されるものと同様に、中間構造２１０８Ａ／２１０８Ｂ上に形成され、デバイスマスタテンプレート２１１６を形成する。その後、その上に形成されるコーティングされたインプリントされたパターン層２１１２を有する、デバイスマスタテンプレート２１１６を使用して、最終デバイスパターン層２１３２が、図２１Ａおよび２１Ｂに関して上記に説明されるものと同様に、デバイス基板２１２４Ａ／２１２４Ｂ上に形成され得る（その詳細は、簡潔にするために、ここでは繰り返されない）。そのように加工されると、デバイス基板２１２４Ａ／２１２４Ｂは、それぞれ、ブレーズド回折格子領域２１３２Ａと、他の光学要素を含む、領域２１３２Ｂとを含む、デバイスパターン層２１３２を含む、その上に形成されるｎ数のデバイス領域２１２８を有する。例えば、ブレーズド回折格子領域２１３２Ａは、内部結合光学要素、例えば、ＩＣＧ、および外部結合光学要素、例えば、ＥＰＥのうちの一方の一部を形成することができる一方、領域２１３２Ｂは、内部結合光学要素、例えば、ＩＣＧ、および外部結合光学要素、例えば、ＥＰＥの他方、および光分散要素および他の光学要素の一部を形成することができる。
（インプリントすることによって加工されるデバイスマスタテンプレートを使用して加工される、ブレーズド回折格子構造）
（インプリントすることによって加工されるデバイスマスタテンプレートを使用して加工される、ブレーズド回折格子構造）
上記に説明されるデバイスマスタテンプレートを使用して加工される、ブレーズド回折格子は、図１０Ａを参照して説明される、種々の寸法および構成を有することができる。図１０Ａに戻って参照すると、ブレーズド回折格子線１０１２は、実施形態によると、５ｎｍ～５０ｎｍ、５０ｎｍ～１００ｎｍ、１００ｎｍ～１５０ｎｍ、１５０ｎｍ～２００ｎｍ、２００ｎｍ～２５０ｎｍ、またはこれらの値のいずれかによって定義された範囲内の高さである、高さ（Ｈ）を有することができる。ブレーズド回折格子線１０１２は、種々の実施形態によると、１００ｎｍ～２００ｎｍ、２００ｎｍ～３００ｎｍ、３００ｎｍ～４００ｎｍ、４００ｎｍ～５００ｎｍ、５００ｎｍ～６００ｎｍ、６００ｎｍ～７００ｎｍ、７００ｎｍ～８００ｎｍ、８００ｎｍ～９００ｎｍ、９００ｎｍ～１μｍのピッチｄ、またはこれらの値のいずれかによって定義された任意の範囲内のピッチで周期的に繰り返されることができる。
上記に説明されるように、ブレーズド回折格子線１０１２は、複数のファセットのうちの１つ、例えば、図示される実施形態では、約２０°、３０°、４０°、５０°、６０°、またはこれらの値によって定義された範囲内の任意の値の角度で、基板の平面に対して比較的に浅い角度δで形成される、２つのファセットを有することができる。例えば、表１に図示されるように、基板が、その中でファセットが、｛２１１｝、｛３１１｝、｛５１１｝、｛７１１｝、または｛１００｝表面平面を有するように切断される線１０１２を形成するように形成される、シリコンウエハであるとき、結果として生じる角度δは、それぞれ、約２２．４°、２９．５°、３８．９°、４３．３°または５４．７°であることができる。上記に示される角度外の値もまた、可能性として考えられる。
種々の実施形態によると、内部結合光学要素または内部結合回折格子として構成されるとき、そのように形成されるブレーズド回折格子構造は、光入射を、上記に説明されるように、導波管であり得る、図１０Ｂに図示されるような基板１００４の中に回折結合することができる。他方では、外部結合光学要素として構成されるとき、そのように形成されるブレーズド回折格子構造は、上記に説明される導波管であり得る、基板１００４からの光を、ユーザの視野内に回折結合することができる。
広範囲の変形例が、可能性として考えられる。例えば、ブレーズド回折格子が、上記に議論されるが、回折特徴は、異なってもよく、回折格子は、ブレーズされる必要はない。加えて、本明細書に説明されるプロセスのいずれかでは、形成される特徴は、ポジ型またはネガ型であってもよい。例えば、本明細書に説明されるプロセスのいずれかでは、形成される特徴は、回折格子の回折パターンに対応してもよい、またはそのネガ型であってもよい。そのようなネガ型パターンは、ポジ型パターンを中間テンプレートまたは回折格子自体内に形成するために使用されてもよい。加えて、中間マスタテンプレート等の任意の数の中間構造が、所与のプロセス内で使用されてもよい。そのような中間構造、例えば、中間マスタテンプレートは、最終デバイス内に形成される回折パターンのポジ型またはネガ型を含んでもよい。さらに他の変形例も、可能性として考えられる。
（付加的実施例）
（実施例１）
ブレーズド回折格子を加工する方法であって、
マスタテンプレート基板を提供するステップと、
周期的に繰り返される線を複数のマスタテンプレート領域内においてマスタテンプレート基板上にインプリントするステップであって、マスタテンプレート領域の異なるもの内の周期的に繰り返される線は、異なる方向に延在する、ステップと、
マスタテンプレート領域のうちの少なくとも１つをマスタテンプレートとして使用して、少なくとも１つのブレーズド回折格子パターンを格子基板上にインプリントするステップと、
を含む、方法。
（実施例２）
マスタテンプレート領域の異なるもの内の周期的に繰り返される線は、非直交方向に延在する、実施例１に記載の方法。
（実施例３）
マスタテンプレート領域の隣接するもの内の周期的に繰り返される線は、ゼロ～９０度の角度を形成する、方向に延在する、先行実施例のいずれか１項に記載の方法。
（実施例４）
マスタテンプレート領域の異なるもの内の周期的に繰り返される線は、マスタテンプレート基板の中心軸に対して異なる半径方向に延在する、先行実施例のいずれか１項に記載の方法。
（実施例５）
周期的に繰り返される線をマスタテンプレート基板上にインプリントするステップは、少なくとも４つのマスタテンプレート領域内にインプリントするステップを含む、先行実施例のいずれか１項に記載の方法。
（実施例６）
周期的に繰り返される線をインプリントするステップは、マスタテンプレート基板のシリコン表面にわたってインプリントするステップを含む、先行実施例のいずれか１項に記載の方法。
（実施例７）
周期的に繰り返される線をインプリントするステップは、マスタテンプレート基板の酸化ケイ素表面にわたってインプリントするステップを含む、先行実施例のいずれか１項に記載の方法。
（実施例８）
周期的に繰り返される線をマスタテンプレート基板上にインプリントするステップは、同一一次マスタテンプレートを使用して、複数のマスタテンプレート領域の異なるもの内に順次インプリントするステップを含む、先行実施例のいずれか１項に記載の方法。
（実施例９）
マスタテンプレート基板上に形成される、周期的に繰り返される線は、鋸歯プロファイルを有する、先行実施例のいずれか１項に記載の方法。
（実施例１０）
マスタテンプレート基板上に形成される、周期的に繰り返される線は、マスタテンプレート基板の平面に対して類似角度を形成する、対称対向側表面を備える、先行実施例のいずれか１項に記載の方法。
（実施例１１）
マスタテンプレート基板上に形成される、周期的に繰り返される線は、マスタテンプレート基板の平面に対して異なる角度を形成する、非対称対向側表面を備える、先行実施例のいずれか１項に記載の方法。
（実施例１２）
マスタテンプレート基板上に形成される、周期的に繰り返される線は、マスタテンプレート基板の主要表面平面に対して異なる傾きを有する、対向側表面を備える、先行実施例のいずれか１項に記載の方法。
（実施例１３）
マスタテンプレート基板上に形成される、周期的に繰り返される線は、段状構造を有する、側表面を備える、先行実施例のいずれか１項に記載の方法。
（実施例１４）
マスタテンプレート基板上に形成される、周期的に繰り返される線は、ポリマー材料を含む、先行実施例のいずれか１項に記載の方法。
（実施例１５）
マスタテンプレート基板上に形成される、周期的に繰り返される線は、誘電材料を含む、先行実施例のいずれか１項に記載の方法。
（実施例１６）
マスタテンプレート基板上に形成される周期的に繰り返される線を誘電材料でコーティングするステップをさらに含む、先行実施例のいずれか１項に記載の方法。
（実施例１７）
マスタテンプレート基板上に形成される周期的に繰り返される線を金属酸化物または金属窒化物でコーティングするステップをさらに含む、実施例１－１５のいずれか１項に記載の方法。
（実施例１８）
マスタテンプレート基板上に形成される周期的に繰り返される線を金属または金属合金でコーティングするステップをさらに含む、実施例１－１５のいずれか１項に記載の方法。
（実施例１９）
周期的に繰り返される線に対応するパターンをマスタテンプレート基板の中に転写するステップをさらに含む、先行実施例のいずれか１項に記載の方法。
（実施例２０）
パターンを転写するステップは、周期的に繰り返される線を部分的マスクとして使用して、マスタテンプレート基板をドライエッチングするステップを含む、実施例１９に記載の方法。
（実施例２１）
ドライエッチングするステップは、マスタテンプレート領域を局所的にドライエッチングするステップを含む、実施例２０に記載の方法。
（実施例２２）
周期的に繰り返される線をインプリントするステップは、一次マスタ基板上に形成される、周期的に繰り返される線を備える、一次マスタテンプレートを使用して、インプリントするステップを含む、先行実施例のいずれか１項に記載の方法。
（実施例２３）
一次マスタ基板上に形成される、周期的に繰り返される線は、鋸歯プロファイルを有する、実施例２２に記載の方法。
（実施例２４）
一次マスタ基板上に形成される、周期的に繰り返される線は、非対称的に配向される側表面を備える、実施例２２または２３に記載の方法。
（実施例２５）
一次マスタ基板は、シリコン基板を備える、実施例２２または２４に記載の方法。
（実施例２６）
一次マスタ基板は、（３１１）結晶配向を有する、主要表面を備える、シリコン基板である、実施例２２－２５のいずれか１項に記載の方法。
（実施例２７）
一次マスタ基板上に形成される、周期的に繰り返される線は、（１１１）結晶配向を有する、ファセットを備える、実施例２６に記載の方法。
（実施例２８）
シリコン基板をリソグラフィ的にパターン化およびエッチングすることによって、一次マスタテンプレートを形成するステップをさらに含む、実施例２５－２７のいずれか１項に記載の方法。
（実施例２９）
シリコン基板をエッチングするステップは、ウェットエッチングを含む、実施例２８に記載の方法。
（実施例３０）
一次マスタ基板上に形成される、周期的に繰り返される線は、誘電材料でコーティングされたポリマー材料を含む、実施例２２または２３に記載の方法。
（実施例３１）
格子基板は、透明基板である、先行実施例のいずれか１項に記載の方法。
（実施例３２）
格子基板は、約１．４を上回る屈折率を有する、先行実施例のいずれか１項に記載の方法。
（実施例３３）
格子基板は、導波管を備える、先行実施例のいずれか１項に記載の方法。
（実施例３４）
ブレーズド回折格子は、光を導波管の中に内部結合するように構成される、内部結合格子を備える、実施例３３に記載の方法。
（実施例３５）
ブレーズド回折格子は、光を導波管から外部結合するように構成される、外部結合格子を備える、実施例３３に記載の方法。
（実施例３６）
ブレーズド回折格子は、光を分散させ、導波管内で外部結合要素に向かって伝搬するように構成される、光分散要素を備える、実施例３３に記載の方法。
（実施例３７）
ブレーズド回折格子は、光を分散させ、導波管内で伝搬するように構成され、さらに、光を導波管から外部結合するように構成される、組み合わせられた外部結合格子および光分散要素としての役割を果たす、実施例３３に記載の方法。
（実施例３８）
ブレーズド回折格子パターンは、光の少なくとも１つの偏光のために５０％を上回る一次回折効率を有するように構成される、幾何学形状を有する、先行実施例のいずれか１項に記載の方法。
（実施例３９）
少なくとも１つのブレーズド回折格子パターンをインプリントするステップは、同時に、２つ以上のブレーズド回折格子パターンをインプリントするステップを含む、先行実施例のいずれか１項に記載の方法。
（実施例４０）
少なくとも１つのブレーズド回折格子パターンは、複数の直線を備える、先行実施例のいずれか１項に記載の方法。
（実施例４１）
少なくとも１つのブレーズド回折格子パターンは、複数の不連続的な線を備える、実施例１－３９のいずれか１項に記載の方法。
（実施例４２）
少なくとも１つのブレーズド回折格子パターンは、格子基板の表面から突出する、複数の柱を備える、実施例１－３９のいずれか１項に記載の方法。
（実施例４３）
少なくとも１つのブレーズド回折格子パターンは、複数の直線を備え、直線のうちの少なくともいくつかは、異なる幅を有する、実施例１－３９のいずれか１項に記載の方法。
（実施例４４）
少なくとも１つのブレーズド回折格子パターンは、１つの側方方向に周期性を有する１次元（１Ｄ）アレイとして配列される、回折特徴を備える、実施例１－３９のいずれか１項に記載の方法。
（実施例４５）
１Ｄアレイは、光を優先的に１つの方向に回折するように構成される、１Ｄ格子としての役割を果たす、実施例４４に記載の方法。
（実施例４６）
少なくとも１つのブレーズド回折格子パターンは、２つの側方方向に周期性を有する２次元（２Ｄ）アレイとして配列される、回折特徴を備える、実施例１－３９のいずれか１項に記載の方法。
（実施例４７）
２Ｄアレイは、光を優先的に２つの方向に回折するように構成される、２Ｄ格子としての役割を果たす、実施例４６に記載の方法。
（実施例４８）
２Ｄアレイは、同一数の回折特徴を２つの異なる側方方向に備える、実施例４６に記載の方法。
（実施例４９）
ブレーズド回折格子をインプリントするためのマスタテンプレートを加工する方法であって、
マスタテンプレート基板を提供するステップと、
一次マスタ基板上に形成される、周期的に繰り返される線を備える、一次マスタテンプレートを提供するステップと、
複数のマスタテンプレート領域内において一次マスタテンプレートを使用して、周期的に繰り返される線をマスタテンプレート基板上にインプリントするステップであって、マスタテンプレート領域の異なるもの内の周期的に繰り返される線は、異なる方向に延在する、ステップと、
を含む、方法。
（実施例５０）
一次マスタ基板上に形成される、周期的に繰り返される線は、鋸歯プロファイルを有する、実施例４０に記載の方法。
（実施例５１）
一次マスタ基板上に形成される、周期的に繰り返される線は、非対称的に配向される側表面を備える、実施例４０または５０に記載の方法。
（実施例５２）
一次マスタ基板は、（３１１）結晶配向を有する、主要表面を備える、シリコン基板である、実施例４０－５１のいずれか１項に記載の方法。
（実施例５３）
一次マスタ基板上に形成される、周期的に繰り返される線は、（１１１）結晶配向を有する、ファセットを備える、実施例５２に記載の方法。
（実施例５４）
一次マスタテンプレートを提供するステップは、周期的に繰り返される線をシリコン基板内にリソグラフィ的にパターン化およびエッチングするステップを含む、実施例４０－５３のいずれか１項に記載の方法。
（実施例５５）
シリコン基板をエッチングするステップは、ウェットエッチングを含む、実施例５４に記載の方法。
（実施例５６）
一次マスタテンプレートを提供するステップは、ポリマー材料を含む、周期的に繰り返される線を形成するステップと、周期的に繰り返される線を誘電材料でコーティングするステップとを含む、実施例４０－５１のいずれか１項に記載の方法。
（実施例５７）
マスタテンプレート領域の異なるもの内の周期的に繰り返される線は、非直交方向に延在する、実施例４０－５６のいずれか１項に記載の方法。
（実施例５８）
マスタテンプレート領域の異なるもの内の周期的に繰り返される線は、マスタテンプレート基板の中心軸に対して半径方向に対称方向に延在する、実施例４０－５７のいずれか１項に記載の方法。
（実施例５９）
周期的に繰り返される線をマスタテンプレート基板上にインプリントするステップは、少なくとも４つのマスタテンプレート領域内にインプリントするステップを含む、実施例４０－５８のいずれか１項に記載の方法。
（実施例６０）
マスタテンプレート基板上に形成される、周期的に繰り返される線は、鋸歯プロファイルを有する、実施例４０－５９のいずれか１項に記載の方法。
（実施例６１）
マスタテンプレート基板上に形成される、周期的に繰り返される線は、マスタテンプレート基板の平面に対して類似角度を形成する、対称対向側表面を備える、実施例４９－６０のいずれか１項に記載の方法。
（実施例６２）
マスタテンプレート基板上に形成される、周期的に繰り返される線は、マスタテンプレート基板の平面に対して異なる角度を形成する、非対称対向側表面を備える、実施例４０－６０のいずれか１項に記載の方法。
（実施例６３）
マスタテンプレート基板上に形成される、周期的に繰り返される線は、マスタテンプレート基板の主要表面平面に対して異なる傾きを有する、対向側表面を備える、実施例４０－６１のいずれか１項に記載の方法。
（実施例６４）
マスタテンプレート基板上に形成される、周期的に繰り返される線は、段状構造を有する、側表面を備える、実施例４０－６３のいずれか１項に記載の方法。
（実施例６５）
マスタテンプレート基板上に形成される、周期的に繰り返される線は、ポリマー材料を含む、実施例４０－６４のいずれか１項に記載の方法。
（実施例６６）
マスタテンプレート基板上に形成される、周期的に繰り返される線は、誘電材料を含む、実施例４０－６５のいずれか１項に記載の方法。
（実施例６７）
マスタテンプレート基板上に形成される周期的に繰り返される線を誘電材料でコーティングするステップをさらに含む、実施例４０－６６のいずれか１項に記載の方法。
（実施例６８）
マスタテンプレート基板上に形成される周期的に繰り返される線を金属酸化物または金属窒化物でコーティングするステップをさらに含む、実施例４０－６６のいずれか１項に記載の方法。
（実施例６９）
マスタテンプレート基板上に形成される周期的に繰り返される線を金属または金属合金でコーティングするステップをさらに含む、実施例４０－６６のいずれか１項に記載の方法。
（実施例７０）
周期的に繰り返される線に対応するパターンをマスタテンプレート基板の中に転写するステップをさらに含む、実施例４９－６９のいずれか１項に記載の方法。
（実施例７１）
パターンを転写するステップは、マスタテンプレート基板をドライエッチングするステップを含む、実施例７０に記載の方法。
（実施例７２）
ドライエッチングするステップは、マスタテンプレート領域を局所的にドライエッチングするステップを含む、実施例７１に記載の方法。
（実施例７３）
マスタテンプレート領域は、光を導波管の中に内部結合するように構成される、内部結合格子を備える、ブレーズド回折格子をインプリントするために構成される、実施例４９－７２のいずれか１項に記載の方法。
（実施例７４）
マスタテンプレート領域は、光を導波管から外部結合するように構成される、外部結合格子を備える、ブレーズド回折格子をインプリントするために構成される、実施例４９－７２のいずれか１項に記載の方法。
（実施例７５）
マスタテンプレート領域は、光を分散させ、導波管内で外部結合要素に向かって伝搬するように構成される、光分散要素を備える、ブレーズド回折格子をインプリントするために構成される、実施例４９－７２のいずれか１項に記載の方法。
（実施例７６）
マスタテンプレート領域は、光を分散させ、導波管内で伝搬するように構成され、さらに、光を導波管から外部結合するように構成される、組み合わせられた外部結合格子および光分散要素としての役割を果たす、ブレーズド回折格子をインプリントするために構成される、実施例４９－７２のいずれか１項に記載の方法。
（実施例７７）
マスタテンプレート領域は、複数の直線を備える、ブレーズド回折格子をインプリントするために構成される、実施例４９－７２のいずれか１項に記載の方法。
（実施例７８）
マスタテンプレート領域は、複数の不連続的な線を備える、ブレーズド回折格子をインプリントするために構成される、実施例４９－７２のいずれか１項に記載の方法。
（実施例７９）
マスタテンプレート領域は、格子基板の表面から突出する、複数の柱を備える、ブレーズド回折格子をインプリントするために構成される、実施例４９－７２のいずれか１項に記載の方法。
（実施例８０）
マスタテンプレート領域は、複数の直線を備える、ブレーズド回折格子をインプリントするために構成され、直線のうちの少なくともいくつかは、異なる幅を有する、実施例４９－７２のいずれか１項に記載の方法。
（実施例８１）
マスタテンプレート領域は、１つの側方方向に周期性を有する１次元（１Ｄ）アレイとして配列される、回折特徴を備える、ブレーズド回折格子をインプリントするために構成される、実施例４９－７２のいずれか１項に記載の方法。
（実施例８２）
１Ｄアレイは、光を優先的に１つの方向に回折するように構成される、１Ｄ格子としての役割を果たす、実施例８１に記載の方法。
（実施例８３）
マスタテンプレート領域は、２つの側方方向に周期性を有する２次元（２Ｄ）アレイとして配列される、回折特徴を備える、ブレーズド回折格子をインプリントするために構成される、実施例４９－７２のいずれか１項に記載の方法。
（実施例８４）
２Ｄアレイは、光を優先的に２つの方向に回折するように構成される、２Ｄ格子としての役割を果たす、実施例８３に記載の方法。
（実施例８５）
２Ｄアレイは、同一数の回折特徴を２つの異なる側方方向に備える、実施例８３に記載の方法。
（実施例８６）
回折格子を加工する方法であって、
マスタテンプレート基板を提供するステップと、
周期的に繰り返される線をマスタテンプレート基板上に１つ以上のマスタテンプレート領域内においてインプリントするステップであって、周期的に繰り返される線は、第１の材料から形成される、ステップと、
周期的に繰り返される線を、第１の材料を上回る硬度を有する、第２の材料でコーティングするステップと、
１つ以上のマスタテンプレート領域をマスタテンプレートとして使用して、１つ以上のブレーズド回折格子パターンを格子基板上にインプリントするステップと、
を含む、方法。
（実施例８７）
周期的に繰り返される線をインプリントするステップは、複数のマスタテンプレート領域内にインプリントするステップであって、マスタテンプレート領域の異なるもの内の周期的に繰り返される線は、異なる方向に延在する、ステップを含む、実施例８６に記載の方法。
（実施例８８）
マスタテンプレート領域の異なるもの内の周期的に繰り返される線は、マスタテンプレート基板の中心軸に対して異なる半径方向に延在する、実施例８６または８７に記載の方法。
（実施例８９）
周期的に繰り返される線をマスタテンプレート基板上にインプリントするステップは、少なくとも４つのマスタテンプレート領域内にインプリントするステップを含む、実施例８６－８８のいずれか１項に記載の方法。
（実施例９０）
マスタテンプレート基板上に形成される、周期的に繰り返される線は、マスタテンプレート基板の平面に対して類似角度を形成する、対称対向側表面を備える、実施例８６－８９のいずれか１項に記載の方法。
（実施例９１）
マスタテンプレート基板上に形成される、周期的に繰り返される線は、マスタテンプレート基板の平面に対して異なる角度を形成する、非対称対向側表面を備える、実施例８６－８９のいずれか１項に記載の方法。
（実施例９２）
マスタテンプレート上に形成される、周期的に繰り返される線は、ポリマー材料を含む、実施例８６－９１のいずれか１項に記載の方法。
（実施例９３）
マスタテンプレート基板上に形成される、周期的に繰り返される線は、誘電材料を含む、実施例８６－９１のいずれか１項に記載の方法。
（実施例９４）
マスタテンプレート基板上に形成される周期的に繰り返される線を誘電材料でコーティングするステップをさらに含む、実施例８６－９１のいずれか１項に記載の方法。
（実施例９５）
マスタテンプレート基板上に形成される周期的に繰り返される線を金属酸化物または金属窒化物でコーティングするステップをさらに含む、実施例８６－９１のいずれか１項に記載の方法。
（実施例９６）
マスタテンプレート基板上に形成される周期的に繰り返される線を金属または金属合金でコーティングするステップをさらに含む、実施例８６－９１のいずれか１項に記載の方法。
（実施例９７）
ブレーズド回折格子は、光を導波管から外部結合するように構成される、外部結合格子を備える、実施例８６－９６のいずれか１項に記載の方法。
（実施例９８）
ブレーズド回折格子は、光を分散させ、導波管内で外部結合要素に向かって伝搬するように構成される、光分散要素を備える、実施例８６－９６のいずれか１項に記載の方法。
（実施例９９）
ブレーズド回折格子は、光を分散させ、導波管内で伝搬するように構成され、さらに、光を導波管から外部結合するように構成される、組み合わせられた外部結合格子および光分散要素としての役割を果たす、実施例８６－９６のいずれか１項に記載の方法。
（実施例１００）
１つ以上のブレーズド回折格子パターンは、複数の直線を備える、実施例８６－９９のいずれか１項に記載の方法。
（実施例１０１）
１つ以上のブレーズド回折格子パターンは、複数の不連続的な線を備える、実施例８６－９９のいずれか１項に記載の方法。
（実施例１０２）
１つ以上のブレーズド回折格子パターンは、格子基板の表面から突出する、複数の柱を備える、実施例８６－９９のいずれか１項に記載の方法。
（実施例１０３）
１つ以上のブレーズド回折格子パターンは、複数の直線を備え、直線のうちの少なくともいくつかは、異なる幅を有する、実施例８６－９９のいずれか１項に記載の方法。
（実施例１０４）
１つ以上のブレーズド回折格子パターンは、１つの側方方向に周期性を有する１次元（１Ｄ）アレイとして配列される、回折特徴を備える、実施例８６－９９のいずれか１項に記載の方法。
（実施例１０５）
１Ｄアレイは、光を優先的に１つの方向に回折するように構成される、１Ｄ格子としての役割を果たす、実施例１０４に記載の方法。
（実施例１０６）
１つ以上のブレーズド回折格子パターンは、２つの側方方向に周期性を有する２次元（２Ｄ）アレイとして配列される、回折特徴を備える、実施例８６－９９のいずれか１項に記載の方法。
（実施例１０７）
２Ｄアレイは、光を優先的に２つの方向に回折するように構成される、２Ｄ格子としての役割を果たす、実施例１０６に記載の方法。
（実施例１０８）
２Ｄアレイは、同一数の回折特徴を２つの異なる側方方向に備える、実施例１０６に記載の方法。
（実施例１０９）
格子基板は、１．９を上回る屈折率を有する、実施例１－４８のいずれか１項に記載の方法。
（実施例１１０）
格子基板は、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＳｉＣ、またはＬｉベースの酸化物から形成される、実施例１－４８のいずれか１項に記載の方法。
（実施例１１１）
格子基板は、１．９を上回る屈折率を有する、実施例８６－１０８のいずれか１項に記載の方法。
（実施例１１２）
格子基板は、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＳｉＣ、またはＬｉベースの酸化物から形成される、実施例８６－１０８のいずれか１項に記載の方法。
（付加的考慮点）
（付加的実施例）
（実施例１）
ブレーズド回折格子を加工する方法であって、
マスタテンプレート基板を提供するステップと、
周期的に繰り返される線を複数のマスタテンプレート領域内においてマスタテンプレート基板上にインプリントするステップであって、マスタテンプレート領域の異なるもの内の周期的に繰り返される線は、異なる方向に延在する、ステップと、
マスタテンプレート領域のうちの少なくとも１つをマスタテンプレートとして使用して、少なくとも１つのブレーズド回折格子パターンを格子基板上にインプリントするステップと、
を含む、方法。
（実施例２）
マスタテンプレート領域の異なるもの内の周期的に繰り返される線は、非直交方向に延在する、実施例１に記載の方法。
（実施例３）
マスタテンプレート領域の隣接するもの内の周期的に繰り返される線は、ゼロ～９０度の角度を形成する、方向に延在する、先行実施例のいずれか１項に記載の方法。
（実施例４）
マスタテンプレート領域の異なるもの内の周期的に繰り返される線は、マスタテンプレート基板の中心軸に対して異なる半径方向に延在する、先行実施例のいずれか１項に記載の方法。
（実施例５）
周期的に繰り返される線をマスタテンプレート基板上にインプリントするステップは、少なくとも４つのマスタテンプレート領域内にインプリントするステップを含む、先行実施例のいずれか１項に記載の方法。
（実施例６）
周期的に繰り返される線をインプリントするステップは、マスタテンプレート基板のシリコン表面にわたってインプリントするステップを含む、先行実施例のいずれか１項に記載の方法。
（実施例７）
周期的に繰り返される線をインプリントするステップは、マスタテンプレート基板の酸化ケイ素表面にわたってインプリントするステップを含む、先行実施例のいずれか１項に記載の方法。
（実施例８）
周期的に繰り返される線をマスタテンプレート基板上にインプリントするステップは、同一一次マスタテンプレートを使用して、複数のマスタテンプレート領域の異なるもの内に順次インプリントするステップを含む、先行実施例のいずれか１項に記載の方法。
（実施例９）
マスタテンプレート基板上に形成される、周期的に繰り返される線は、鋸歯プロファイルを有する、先行実施例のいずれか１項に記載の方法。
（実施例１０）
マスタテンプレート基板上に形成される、周期的に繰り返される線は、マスタテンプレート基板の平面に対して類似角度を形成する、対称対向側表面を備える、先行実施例のいずれか１項に記載の方法。
（実施例１１）
マスタテンプレート基板上に形成される、周期的に繰り返される線は、マスタテンプレート基板の平面に対して異なる角度を形成する、非対称対向側表面を備える、先行実施例のいずれか１項に記載の方法。
（実施例１２）
マスタテンプレート基板上に形成される、周期的に繰り返される線は、マスタテンプレート基板の主要表面平面に対して異なる傾きを有する、対向側表面を備える、先行実施例のいずれか１項に記載の方法。
（実施例１３）
マスタテンプレート基板上に形成される、周期的に繰り返される線は、段状構造を有する、側表面を備える、先行実施例のいずれか１項に記載の方法。
（実施例１４）
マスタテンプレート基板上に形成される、周期的に繰り返される線は、ポリマー材料を含む、先行実施例のいずれか１項に記載の方法。
（実施例１５）
マスタテンプレート基板上に形成される、周期的に繰り返される線は、誘電材料を含む、先行実施例のいずれか１項に記載の方法。
（実施例１６）
マスタテンプレート基板上に形成される周期的に繰り返される線を誘電材料でコーティングするステップをさらに含む、先行実施例のいずれか１項に記載の方法。
（実施例１７）
マスタテンプレート基板上に形成される周期的に繰り返される線を金属酸化物または金属窒化物でコーティングするステップをさらに含む、実施例１－１５のいずれか１項に記載の方法。
（実施例１８）
マスタテンプレート基板上に形成される周期的に繰り返される線を金属または金属合金でコーティングするステップをさらに含む、実施例１－１５のいずれか１項に記載の方法。
（実施例１９）
周期的に繰り返される線に対応するパターンをマスタテンプレート基板の中に転写するステップをさらに含む、先行実施例のいずれか１項に記載の方法。
（実施例２０）
パターンを転写するステップは、周期的に繰り返される線を部分的マスクとして使用して、マスタテンプレート基板をドライエッチングするステップを含む、実施例１９に記載の方法。
（実施例２１）
ドライエッチングするステップは、マスタテンプレート領域を局所的にドライエッチングするステップを含む、実施例２０に記載の方法。
（実施例２２）
周期的に繰り返される線をインプリントするステップは、一次マスタ基板上に形成される、周期的に繰り返される線を備える、一次マスタテンプレートを使用して、インプリントするステップを含む、先行実施例のいずれか１項に記載の方法。
（実施例２３）
一次マスタ基板上に形成される、周期的に繰り返される線は、鋸歯プロファイルを有する、実施例２２に記載の方法。
（実施例２４）
一次マスタ基板上に形成される、周期的に繰り返される線は、非対称的に配向される側表面を備える、実施例２２または２３に記載の方法。
（実施例２５）
一次マスタ基板は、シリコン基板を備える、実施例２２または２４に記載の方法。
（実施例２６）
一次マスタ基板は、（３１１）結晶配向を有する、主要表面を備える、シリコン基板である、実施例２２－２５のいずれか１項に記載の方法。
（実施例２７）
一次マスタ基板上に形成される、周期的に繰り返される線は、（１１１）結晶配向を有する、ファセットを備える、実施例２６に記載の方法。
（実施例２８）
シリコン基板をリソグラフィ的にパターン化およびエッチングすることによって、一次マスタテンプレートを形成するステップをさらに含む、実施例２５－２７のいずれか１項に記載の方法。
（実施例２９）
シリコン基板をエッチングするステップは、ウェットエッチングを含む、実施例２８に記載の方法。
（実施例３０）
一次マスタ基板上に形成される、周期的に繰り返される線は、誘電材料でコーティングされたポリマー材料を含む、実施例２２または２３に記載の方法。
（実施例３１）
格子基板は、透明基板である、先行実施例のいずれか１項に記載の方法。
（実施例３２）
格子基板は、約１．４を上回る屈折率を有する、先行実施例のいずれか１項に記載の方法。
（実施例３３）
格子基板は、導波管を備える、先行実施例のいずれか１項に記載の方法。
（実施例３４）
ブレーズド回折格子は、光を導波管の中に内部結合するように構成される、内部結合格子を備える、実施例３３に記載の方法。
（実施例３５）
ブレーズド回折格子は、光を導波管から外部結合するように構成される、外部結合格子を備える、実施例３３に記載の方法。
（実施例３６）
ブレーズド回折格子は、光を分散させ、導波管内で外部結合要素に向かって伝搬するように構成される、光分散要素を備える、実施例３３に記載の方法。
（実施例３７）
ブレーズド回折格子は、光を分散させ、導波管内で伝搬するように構成され、さらに、光を導波管から外部結合するように構成される、組み合わせられた外部結合格子および光分散要素としての役割を果たす、実施例３３に記載の方法。
（実施例３８）
ブレーズド回折格子パターンは、光の少なくとも１つの偏光のために５０％を上回る一次回折効率を有するように構成される、幾何学形状を有する、先行実施例のいずれか１項に記載の方法。
（実施例３９）
少なくとも１つのブレーズド回折格子パターンをインプリントするステップは、同時に、２つ以上のブレーズド回折格子パターンをインプリントするステップを含む、先行実施例のいずれか１項に記載の方法。
（実施例４０）
少なくとも１つのブレーズド回折格子パターンは、複数の直線を備える、先行実施例のいずれか１項に記載の方法。
（実施例４１）
少なくとも１つのブレーズド回折格子パターンは、複数の不連続的な線を備える、実施例１－３９のいずれか１項に記載の方法。
（実施例４２）
少なくとも１つのブレーズド回折格子パターンは、格子基板の表面から突出する、複数の柱を備える、実施例１－３９のいずれか１項に記載の方法。
（実施例４３）
少なくとも１つのブレーズド回折格子パターンは、複数の直線を備え、直線のうちの少なくともいくつかは、異なる幅を有する、実施例１－３９のいずれか１項に記載の方法。
（実施例４４）
少なくとも１つのブレーズド回折格子パターンは、１つの側方方向に周期性を有する１次元（１Ｄ）アレイとして配列される、回折特徴を備える、実施例１－３９のいずれか１項に記載の方法。
（実施例４５）
１Ｄアレイは、光を優先的に１つの方向に回折するように構成される、１Ｄ格子としての役割を果たす、実施例４４に記載の方法。
（実施例４６）
少なくとも１つのブレーズド回折格子パターンは、２つの側方方向に周期性を有する２次元（２Ｄ）アレイとして配列される、回折特徴を備える、実施例１－３９のいずれか１項に記載の方法。
（実施例４７）
２Ｄアレイは、光を優先的に２つの方向に回折するように構成される、２Ｄ格子としての役割を果たす、実施例４６に記載の方法。
（実施例４８）
２Ｄアレイは、同一数の回折特徴を２つの異なる側方方向に備える、実施例４６に記載の方法。
（実施例４９）
ブレーズド回折格子をインプリントするためのマスタテンプレートを加工する方法であって、
マスタテンプレート基板を提供するステップと、
一次マスタ基板上に形成される、周期的に繰り返される線を備える、一次マスタテンプレートを提供するステップと、
複数のマスタテンプレート領域内において一次マスタテンプレートを使用して、周期的に繰り返される線をマスタテンプレート基板上にインプリントするステップであって、マスタテンプレート領域の異なるもの内の周期的に繰り返される線は、異なる方向に延在する、ステップと、
を含む、方法。
（実施例５０）
一次マスタ基板上に形成される、周期的に繰り返される線は、鋸歯プロファイルを有する、実施例４０に記載の方法。
（実施例５１）
一次マスタ基板上に形成される、周期的に繰り返される線は、非対称的に配向される側表面を備える、実施例４０または５０に記載の方法。
（実施例５２）
一次マスタ基板は、（３１１）結晶配向を有する、主要表面を備える、シリコン基板である、実施例４０－５１のいずれか１項に記載の方法。
（実施例５３）
一次マスタ基板上に形成される、周期的に繰り返される線は、（１１１）結晶配向を有する、ファセットを備える、実施例５２に記載の方法。
（実施例５４）
一次マスタテンプレートを提供するステップは、周期的に繰り返される線をシリコン基板内にリソグラフィ的にパターン化およびエッチングするステップを含む、実施例４０－５３のいずれか１項に記載の方法。
（実施例５５）
シリコン基板をエッチングするステップは、ウェットエッチングを含む、実施例５４に記載の方法。
（実施例５６）
一次マスタテンプレートを提供するステップは、ポリマー材料を含む、周期的に繰り返される線を形成するステップと、周期的に繰り返される線を誘電材料でコーティングするステップとを含む、実施例４０－５１のいずれか１項に記載の方法。
（実施例５７）
マスタテンプレート領域の異なるもの内の周期的に繰り返される線は、非直交方向に延在する、実施例４０－５６のいずれか１項に記載の方法。
（実施例５８）
マスタテンプレート領域の異なるもの内の周期的に繰り返される線は、マスタテンプレート基板の中心軸に対して半径方向に対称方向に延在する、実施例４０－５７のいずれか１項に記載の方法。
（実施例５９）
周期的に繰り返される線をマスタテンプレート基板上にインプリントするステップは、少なくとも４つのマスタテンプレート領域内にインプリントするステップを含む、実施例４０－５８のいずれか１項に記載の方法。
（実施例６０）
マスタテンプレート基板上に形成される、周期的に繰り返される線は、鋸歯プロファイルを有する、実施例４０－５９のいずれか１項に記載の方法。
（実施例６１）
マスタテンプレート基板上に形成される、周期的に繰り返される線は、マスタテンプレート基板の平面に対して類似角度を形成する、対称対向側表面を備える、実施例４９－６０のいずれか１項に記載の方法。
（実施例６２）
マスタテンプレート基板上に形成される、周期的に繰り返される線は、マスタテンプレート基板の平面に対して異なる角度を形成する、非対称対向側表面を備える、実施例４０－６０のいずれか１項に記載の方法。
（実施例６３）
マスタテンプレート基板上に形成される、周期的に繰り返される線は、マスタテンプレート基板の主要表面平面に対して異なる傾きを有する、対向側表面を備える、実施例４０－６１のいずれか１項に記載の方法。
（実施例６４）
マスタテンプレート基板上に形成される、周期的に繰り返される線は、段状構造を有する、側表面を備える、実施例４０－６３のいずれか１項に記載の方法。
（実施例６５）
マスタテンプレート基板上に形成される、周期的に繰り返される線は、ポリマー材料を含む、実施例４０－６４のいずれか１項に記載の方法。
（実施例６６）
マスタテンプレート基板上に形成される、周期的に繰り返される線は、誘電材料を含む、実施例４０－６５のいずれか１項に記載の方法。
（実施例６７）
マスタテンプレート基板上に形成される周期的に繰り返される線を誘電材料でコーティングするステップをさらに含む、実施例４０－６６のいずれか１項に記載の方法。
（実施例６８）
マスタテンプレート基板上に形成される周期的に繰り返される線を金属酸化物または金属窒化物でコーティングするステップをさらに含む、実施例４０－６６のいずれか１項に記載の方法。
（実施例６９）
マスタテンプレート基板上に形成される周期的に繰り返される線を金属または金属合金でコーティングするステップをさらに含む、実施例４０－６６のいずれか１項に記載の方法。
（実施例７０）
周期的に繰り返される線に対応するパターンをマスタテンプレート基板の中に転写するステップをさらに含む、実施例４９－６９のいずれか１項に記載の方法。
（実施例７１）
パターンを転写するステップは、マスタテンプレート基板をドライエッチングするステップを含む、実施例７０に記載の方法。
（実施例７２）
ドライエッチングするステップは、マスタテンプレート領域を局所的にドライエッチングするステップを含む、実施例７１に記載の方法。
（実施例７３）
マスタテンプレート領域は、光を導波管の中に内部結合するように構成される、内部結合格子を備える、ブレーズド回折格子をインプリントするために構成される、実施例４９－７２のいずれか１項に記載の方法。
（実施例７４）
マスタテンプレート領域は、光を導波管から外部結合するように構成される、外部結合格子を備える、ブレーズド回折格子をインプリントするために構成される、実施例４９－７２のいずれか１項に記載の方法。
（実施例７５）
マスタテンプレート領域は、光を分散させ、導波管内で外部結合要素に向かって伝搬するように構成される、光分散要素を備える、ブレーズド回折格子をインプリントするために構成される、実施例４９－７２のいずれか１項に記載の方法。
（実施例７６）
マスタテンプレート領域は、光を分散させ、導波管内で伝搬するように構成され、さらに、光を導波管から外部結合するように構成される、組み合わせられた外部結合格子および光分散要素としての役割を果たす、ブレーズド回折格子をインプリントするために構成される、実施例４９－７２のいずれか１項に記載の方法。
（実施例７７）
マスタテンプレート領域は、複数の直線を備える、ブレーズド回折格子をインプリントするために構成される、実施例４９－７２のいずれか１項に記載の方法。
（実施例７８）
マスタテンプレート領域は、複数の不連続的な線を備える、ブレーズド回折格子をインプリントするために構成される、実施例４９－７２のいずれか１項に記載の方法。
（実施例７９）
マスタテンプレート領域は、格子基板の表面から突出する、複数の柱を備える、ブレーズド回折格子をインプリントするために構成される、実施例４９－７２のいずれか１項に記載の方法。
（実施例８０）
マスタテンプレート領域は、複数の直線を備える、ブレーズド回折格子をインプリントするために構成され、直線のうちの少なくともいくつかは、異なる幅を有する、実施例４９－７２のいずれか１項に記載の方法。
（実施例８１）
マスタテンプレート領域は、１つの側方方向に周期性を有する１次元（１Ｄ）アレイとして配列される、回折特徴を備える、ブレーズド回折格子をインプリントするために構成される、実施例４９－７２のいずれか１項に記載の方法。
（実施例８２）
１Ｄアレイは、光を優先的に１つの方向に回折するように構成される、１Ｄ格子としての役割を果たす、実施例８１に記載の方法。
（実施例８３）
マスタテンプレート領域は、２つの側方方向に周期性を有する２次元（２Ｄ）アレイとして配列される、回折特徴を備える、ブレーズド回折格子をインプリントするために構成される、実施例４９－７２のいずれか１項に記載の方法。
（実施例８４）
２Ｄアレイは、光を優先的に２つの方向に回折するように構成される、２Ｄ格子としての役割を果たす、実施例８３に記載の方法。
（実施例８５）
２Ｄアレイは、同一数の回折特徴を２つの異なる側方方向に備える、実施例８３に記載の方法。
（実施例８６）
回折格子を加工する方法であって、
マスタテンプレート基板を提供するステップと、
周期的に繰り返される線をマスタテンプレート基板上に１つ以上のマスタテンプレート領域内においてインプリントするステップであって、周期的に繰り返される線は、第１の材料から形成される、ステップと、
周期的に繰り返される線を、第１の材料を上回る硬度を有する、第２の材料でコーティングするステップと、
１つ以上のマスタテンプレート領域をマスタテンプレートとして使用して、１つ以上のブレーズド回折格子パターンを格子基板上にインプリントするステップと、
を含む、方法。
（実施例８７）
周期的に繰り返される線をインプリントするステップは、複数のマスタテンプレート領域内にインプリントするステップであって、マスタテンプレート領域の異なるもの内の周期的に繰り返される線は、異なる方向に延在する、ステップを含む、実施例８６に記載の方法。
（実施例８８）
マスタテンプレート領域の異なるもの内の周期的に繰り返される線は、マスタテンプレート基板の中心軸に対して異なる半径方向に延在する、実施例８６または８７に記載の方法。
（実施例８９）
周期的に繰り返される線をマスタテンプレート基板上にインプリントするステップは、少なくとも４つのマスタテンプレート領域内にインプリントするステップを含む、実施例８６－８８のいずれか１項に記載の方法。
（実施例９０）
マスタテンプレート基板上に形成される、周期的に繰り返される線は、マスタテンプレート基板の平面に対して類似角度を形成する、対称対向側表面を備える、実施例８６－８９のいずれか１項に記載の方法。
（実施例９１）
マスタテンプレート基板上に形成される、周期的に繰り返される線は、マスタテンプレート基板の平面に対して異なる角度を形成する、非対称対向側表面を備える、実施例８６－８９のいずれか１項に記載の方法。
（実施例９２）
マスタテンプレート上に形成される、周期的に繰り返される線は、ポリマー材料を含む、実施例８６－９１のいずれか１項に記載の方法。
（実施例９３）
マスタテンプレート基板上に形成される、周期的に繰り返される線は、誘電材料を含む、実施例８６－９１のいずれか１項に記載の方法。
（実施例９４）
マスタテンプレート基板上に形成される周期的に繰り返される線を誘電材料でコーティングするステップをさらに含む、実施例８６－９１のいずれか１項に記載の方法。
（実施例９５）
マスタテンプレート基板上に形成される周期的に繰り返される線を金属酸化物または金属窒化物でコーティングするステップをさらに含む、実施例８６－９１のいずれか１項に記載の方法。
（実施例９６）
マスタテンプレート基板上に形成される周期的に繰り返される線を金属または金属合金でコーティングするステップをさらに含む、実施例８６－９１のいずれか１項に記載の方法。
（実施例９７）
ブレーズド回折格子は、光を導波管から外部結合するように構成される、外部結合格子を備える、実施例８６－９６のいずれか１項に記載の方法。
（実施例９８）
ブレーズド回折格子は、光を分散させ、導波管内で外部結合要素に向かって伝搬するように構成される、光分散要素を備える、実施例８６－９６のいずれか１項に記載の方法。
（実施例９９）
ブレーズド回折格子は、光を分散させ、導波管内で伝搬するように構成され、さらに、光を導波管から外部結合するように構成される、組み合わせられた外部結合格子および光分散要素としての役割を果たす、実施例８６－９６のいずれか１項に記載の方法。
（実施例１００）
１つ以上のブレーズド回折格子パターンは、複数の直線を備える、実施例８６－９９のいずれか１項に記載の方法。
（実施例１０１）
１つ以上のブレーズド回折格子パターンは、複数の不連続的な線を備える、実施例８６－９９のいずれか１項に記載の方法。
（実施例１０２）
１つ以上のブレーズド回折格子パターンは、格子基板の表面から突出する、複数の柱を備える、実施例８６－９９のいずれか１項に記載の方法。
（実施例１０３）
１つ以上のブレーズド回折格子パターンは、複数の直線を備え、直線のうちの少なくともいくつかは、異なる幅を有する、実施例８６－９９のいずれか１項に記載の方法。
（実施例１０４）
１つ以上のブレーズド回折格子パターンは、１つの側方方向に周期性を有する１次元（１Ｄ）アレイとして配列される、回折特徴を備える、実施例８６－９９のいずれか１項に記載の方法。
（実施例１０５）
１Ｄアレイは、光を優先的に１つの方向に回折するように構成される、１Ｄ格子としての役割を果たす、実施例１０４に記載の方法。
（実施例１０６）
１つ以上のブレーズド回折格子パターンは、２つの側方方向に周期性を有する２次元（２Ｄ）アレイとして配列される、回折特徴を備える、実施例８６－９９のいずれか１項に記載の方法。
（実施例１０７）
２Ｄアレイは、光を優先的に２つの方向に回折するように構成される、２Ｄ格子としての役割を果たす、実施例１０６に記載の方法。
（実施例１０８）
２Ｄアレイは、同一数の回折特徴を２つの異なる側方方向に備える、実施例１０６に記載の方法。
（実施例１０９）
格子基板は、１．９を上回る屈折率を有する、実施例１－４８のいずれか１項に記載の方法。
（実施例１１０）
格子基板は、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＳｉＣ、またはＬｉベースの酸化物から形成される、実施例１－４８のいずれか１項に記載の方法。
（実施例１１１）
格子基板は、１．９を上回る屈折率を有する、実施例８６－１０８のいずれか１項に記載の方法。
（実施例１１２）
格子基板は、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＳｉＣ、またはＬｉベースの酸化物から形成される、実施例８６－１０８のいずれか１項に記載の方法。
（付加的考慮点）
前述の明細書では、本発明は、その具体的実施形態を参照して説明された。しかしながら、種々の修正および変更が、本発明のより広義の精神および範囲から逸脱することなくそこに行われ得ることが明白となるであろう。明細書および図面は、故に、限定的意味ではなく、例証と見なされるべきである。
実際、本開示のシステムおよび方法は、それぞれ、いくつかの革新的側面を有し、そのうちのいかなるものも、本明細書に開示される望ましい属性に単独で関与しない、またはそのために要求されないことを理解されたい。上記に説明される種々の特徴およびプロセスは、相互に独立して使用され得る、または種々の方法で組み合わせられ得る。全ての可能性として考えられる組み合わせおよび副次的組み合わせが、本開示の範囲内に該当することが意図される。
別個の実施形態の文脈において本明細書に説明されるある特徴はまた、単一の実施形態における組み合わせにおいて実装されてもよい。逆に、単一の実施形態の文脈において説明される種々の特徴もまた、複数の実施形態において別個に、または任意の好適な副次的組み合わせにおいて実装されてもよい。さらに、特徴がある組み合わせにおいて作用するものとして上記に説明され、さらに、そのようなものとして最初に請求され得るが、請求される組み合わせからの１つ以上の特徴は、ある場合には、組み合わせから削除されてもよく、請求される組み合わせは、副次的組み合わせまたは副次的組み合わせの変形例を対象とし得る。いかなる単一の特徴または特徴の群も、あらゆる実施形態に必要または必須ではない。
とりわけ、「～できる（ｃａｎ）」、「～し得る（ｃｏｕｌｄ）」、「～し得る（ｍｉｇｈｔ）」、「～し得る（ｍａｙ）」、「例えば、（ｅ．ｇ．）」、および同等物等の本明細書で使用される条件文は、別様に具体的に記載されない限り、または使用されるような文脈内で別様に理解されない限り、概して、ある実施形態が、ある特徴、要素、および／またはステップを含む一方、他の実施形態がそれらを含まないことを伝えることを意図していることを理解されたい。したがって、そのような条件文は、概して、特徴、要素、および／またはステップが、１つ以上の実施形態に対していかようにも要求されること、または１つ以上の実施形態が、著者の入力または促しの有無を問わず、これらの特徴、要素、および／またはステップが任意の特定の実施形態において含まれる、または実施されるべきかどうかを決定するための論理を必然的に含むことを含意することを意図されない。用語「～を備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「～を含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「～を有する（ｈａｖｉｎｇ）」、および同等物は、同義語であり、非限定的方式で包括的に使用され、付加的要素、特徴、行為、動作等を除外しない。また、用語「または」は、例えば、要素のリストを接続するために使用されると、用語「または」が、リスト内の要素のうちの１つ、いくつか、または全てを意味するように、その包括的意味で使用される（かつその排他的意味で使用されない）。加えて、本願および添付される請求項で使用されるような冠詞「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、別様に規定されない限り、「１つ以上の」または「少なくとも１つ」を意味するように解釈されるべきである。同様に、動作は、特定の順序で図面に描写され得るが、これは、望ましい結果を達成するために、そのような動作が、示される特定の順序で、または連続的順序で実施される必要がない、または全ての図示される動作が実施される必要はないことを認識されたい。さらに、図面は、フローチャートの形態で１つ以上の例示的プロセスを図式的に描写し得る。しかしながら、描写されない他の動作も、図式的に図示される例示的方法およびプロセス内に組み込まれ得る。例えば、１つ以上の付加的動作が、図示される動作のいずれかの前に、その後に、それと同時に、またはその間に実施され得る。加えて、動作は、他の実施形態において再配列される、または再順序付けられ得る。ある状況では、マルチタスクおよび並列処理が、有利であり得る。さらに、上記に説明される実施形態における種々のシステムコンポーネントの分離は、全ての実施形態におけるそのような分離を要求するものとして理解されるべきではなく、説明されるプログラムコンポーネントおよびシステムは、概して、単一のソフトウェア製品においてともに統合される、または複数のソフトウェア製品にパッケージ化され得ることを理解されたい。加えて、他の実装も、以下の請求項の範囲内である。ある場合には、請求項に列挙されるアクションは、異なる順序で実施され、依然として、望ましい結果を達成することができる。
したがって、請求項は、本明細書に示される実施形態に限定されることを意図されず、本明細書に開示される本開示、原理、および新規の特徴と一貫する最も広い範囲を与えられるべきである。
Claims (85)
- ブレーズド回折格子を加工する方法であって、前記方法は、
マスタテンプレート基板を提供することと、
周期的に繰り返される線を複数のマスタテンプレート領域内において前記マスタテンプレート基板上にインプリントすることであって、前記マスタテンプレート領域の異なるもの内の前記周期的に繰り返される線は、異なる方向に延在する、ことと、
前記マスタテンプレート領域のうちの少なくとも１つをマスタテンプレートとして使用して、少なくとも１つのブレーズド回折格子パターンを格子基板上にインプリントすることと
を含む、方法。 - 前記マスタテンプレート領域の異なるもの内の前記周期的に繰り返される線は、非直交方向に延在する、請求項１に記載の方法。
- 前記マスタテンプレート領域の隣接するもの内の前記周期的に繰り返される線は、ゼロ～９０度の角度を形成する方向に延在する、請求項１に記載の方法。
- 前記マスタテンプレート領域の異なるもの内の前記周期的に繰り返される線は、前記マスタテンプレート基板の中心軸に対して異なる半径方向に延在する、請求項１に記載の方法。
- 周期的に繰り返される線を前記マスタテンプレート基板上にインプリントすることは、少なくとも４つのマスタテンプレート領域内にインプリントすることを含む、請求項１に記載の方法。
- 前記周期的に繰り返される線をインプリントすることは、前記マスタテンプレート基板のシリコン表面にわたってインプリントすることを含む、請求項１に記載の方法。
- 前記周期的に繰り返される線をインプリントすることは、前記マスタテンプレート基板の酸化ケイ素表面にわたってインプリントすることを含む、請求項１に記載の方法。
- 前記周期的に繰り返される線を前記マスタテンプレート基板上にインプリントすることは、同一一次マスタテンプレートを使用して、前記複数のマスタテンプレート領域の異なるもの内に順次インプリントすることを含む、請求項１に記載の方法。
- 前記マスタテンプレート基板上に形成される前記周期的に繰り返される線は、鋸歯プロファイルを有する、請求項１に記載の方法。
- 前記マスタテンプレート基板上に形成される前記周期的に繰り返される線は、前記マスタテンプレート基板の平面に対して類似角度を形成する対称対向側表面を備える、請求項１に記載の方法。
- 前記マスタテンプレート基板上に形成される前記周期的に繰り返される線は、前記マスタテンプレート基板の平面に対して異なる角度を形成する非対称対向側表面を備える、請求項１に記載の方法。
- 前記マスタテンプレート基板上に形成される前記周期的に繰り返される線は、前記マスタテンプレート基板の主要表面平面に対して異なる傾きを有する対向側表面を備える、請求項１に記載の方法。
- 前記マスタテンプレート基板上に形成される前記周期的に繰り返される線は、段状構造を有する側表面を備える、請求項１に記載の方法。
- 前記マスタテンプレート基板上に形成される前記周期的に繰り返される線は、ポリマー材料を含む、請求項１に記載の方法。
- 前記マスタテンプレート基板上に形成される前記周期的に繰り返される線は、誘電材料を含む、請求項１に記載の方法。
- 前記マスタテンプレート基板上に形成される前記周期的に繰り返される線を誘電材料でコーティングすることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
- 前記マスタテンプレート基板上に形成される前記周期的に繰り返される線を金属酸化物または金属窒化物でコーティングすることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
- 前記マスタテンプレート基板上に形成される前記周期的に繰り返される線を金属または金属合金でコーティングすることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
- 前記周期的に繰り返される線に対応するパターンを前記マスタテンプレート基板の中に転写することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
- 前記パターンを転写することは、前記周期的に繰り返される線を部分的マスクとして使用して、前記マスタテンプレート基板をドライエッチングすることを含む、請求項１９に記載の方法。
- 前記ドライエッチングすることは、前記マスタテンプレート領域を局所的にドライエッチングすることを含む、請求項２０に記載の方法。
- 前記周期的に繰り返される線をインプリントすることは、一次マスタ基板上に形成される周期的に繰り返される線を備える一次マスタテンプレートを使用して、インプリントすることを含む、請求項１に記載の方法。
- 前記一次マスタ基板上に形成される前記周期的に繰り返される線は、鋸歯プロファイルを有する、請求項２２に記載の方法。
- 前記一次マスタ基板上に形成される前記周期的に繰り返される線は、非対称的に配向される側表面を備える、請求項２２に記載の方法。
- 前記一次マスタ基板は、シリコン基板を備える、請求項２２に記載の方法。
- 前記一次マスタ基板は、（３１１）結晶配向を有する主要表面を備えるシリコン基板である、請求項２２に記載の方法。
- 前記一次マスタ基板上に形成される前記周期的に繰り返される線は、（１１１）結晶配向を有するファセットを備える、請求項２６に記載の方法。
- 前記シリコン基板をリソグラフィ的にパターン化およびエッチングすることによって、前記一次マスタテンプレートを形成することをさらに含む、請求項２５に記載の方法。
- 前記シリコン基板をエッチングすることは、ウェットエッチングを含む、請求項２８に記載の方法。
- 前記一次マスタ基板上に形成される前記周期的に繰り返される線は、誘電材料でコーティングされたポリマー材料を含む、請求項２２に記載の方法。
- 前記格子基板は、透明基板である、請求項１に記載の方法。
- 前記格子基板は、約１．４を上回る屈折率を有する、請求項１に記載の方法。
- 前記格子基板は、導波管を備える、請求項１に記載の方法。
- 前記ブレーズド回折格子は、光を前記導波管の中に内部結合するように構成される内部結合格子を備える、請求項３３に記載の方法。
- 前記ブレーズド回折格子は、光を前記導波管から外部結合するように構成される外部結合格子を備える、請求項３３に記載の方法。
- 前記ブレーズド回折格子は、光を分散させ、前記導波管内で外部結合要素に向かって伝搬するように構成される光分散要素を備える、請求項３３に記載の方法。
- 前記ブレーズド回折格子は、光を分散させ、前記導波管内で伝搬するように構成され、さらに、光を前記導波管から外部結合するように構成される組み合わせられた外部結合格子および光分散要素としての役割を果たす、請求項３３に記載の方法。
- 前記ブレーズド回折格子パターンは、光の少なくとも１つの偏光のために５０％を上回る一次回折効率を有するように構成される幾何学形状を有する、請求項１に記載の方法。
- 少なくとも１つのブレーズド回折格子パターンをインプリントすることは、同時に、２つ以上のブレーズド回折格子パターンをインプリントすることを含む、請求項１に記載の方法。
- 前記格子基板は、１．９を上回る屈折率を有する、請求項１に記載の方法。
- 前記格子基板は、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＳｉＣ、またはＬｉベースの酸化物から形成される、請求項１に記載の方法。
- 前記少なくとも１つのブレーズド回折格子パターンは、複数の直線を備える、請求項１に記載の方法。
- 前記少なくとも１つのブレーズド回折格子パターンは、複数の不連続的な線を備える、請求項１に記載の方法。
- 前記少なくとも１つのブレーズド回折格子パターンは、前記格子基板の表面から突出する複数の柱を備える、請求項１に記載の方法。
- 前記少なくとも１つのブレーズド回折格子パターンは、複数の直線を備え、前記直線のうちの少なくともいくつかは、異なる幅を有する、請求項１に記載の方法。
- 前記少なくとも１つのブレーズド回折格子パターンは、１つの側方方向に周期性を有する１次元（１Ｄ）アレイとして配列される回折特徴を備える、請求項１に記載の方法。
- 前記１Ｄアレイは、光を優先的に１つの方向に回折するように構成される１Ｄ格子としての役割を果たす、請求項４６に記載の方法。
- 前記少なくとも１つのブレーズド回折格子パターンは、２つの側方方向に周期性を有する２次元（２Ｄ）アレイとして配列される回折特徴を備える、請求項１に記載の方法。
- 前記２Ｄアレイは、光を優先的に２つの方向に回折するように構成される２Ｄ格子としての役割を果たす、請求項４８に記載の方法。
- 前記２Ｄアレイは、同一数の回折特徴を２つの異なる側方方向に備える、請求項４８に記載の方法。
- ブレーズド回折格子をインプリントするためのマスタテンプレートを加工する方法であって、前記方法は、
マスタテンプレート基板を提供することと、
一次マスタ基板上に形成される周期的に繰り返される線を備える一次マスタテンプレートを提供することと、
複数のマスタテンプレート領域内において前記一次マスタテンプレートを使用して、周期的に繰り返される線を前記マスタテンプレート基板上にインプリントすることであって、前記マスタテンプレート領域の異なるもの内の前記周期的に繰り返される線は、異なる方向に延在する、ことと
を含む、方法。 - 前記一次マスタ基板上に形成される前記周期的に繰り返される線は、鋸歯プロファイルを有する、請求項５１に記載の方法。
- 前記一次マスタ基板上に形成される前記周期的に繰り返される線は、非対称的に配向される側表面を備える、請求項５１に記載の方法。
- 前記一次マスタ基板は、（３１１）結晶配向を有する主要表面を備えるシリコン基板である、請求項５１に記載の方法。
- 前記一次マスタ基板上に形成される前記周期的に繰り返される線は、（１１１）結晶配向を有するファセットを備える、請求項５４に記載の方法。
- 前記一次マスタテンプレートを提供することは、前記周期的に繰り返される線をシリコン基板内にリソグラフィ的にパターン化およびエッチングすることを含む、請求項５１に記載の方法。
- 前記シリコン基板をエッチングすることは、ウェットエッチングを含む、請求項５６に記載の方法。
- 前記一次マスタテンプレートを提供することは、ポリマー材料を含む前記周期的に繰り返される線を形成することと、前記周期的に繰り返される線を誘電材料でコーティングすることとを含む、請求項５１に記載の方法。
- 前記マスタテンプレート領域の異なるもの内の前記周期的に繰り返される線は、非直交方向に延在する、請求項５１に記載の方法。
- 前記マスタテンプレート領域の異なるもの内の前記周期的に繰り返される線は、前記マスタテンプレート基板の中心軸に対して半径方向に対称方向に延在する、請求項５１に記載の方法。
- 周期的に繰り返される線を前記マスタテンプレート基板上にインプリントすることは、少なくとも４つのマスタテンプレート領域内にインプリントすることを含む、請求項５１に記載の方法。
- 前記マスタテンプレート基板上に形成される前記周期的に繰り返される線は、鋸歯プロファイルを有する、請求項５１に記載の方法。
- 前記マスタテンプレート基板上に形成される前記周期的に繰り返される線は、非対称側表面を備える、請求項５１に記載の方法。
- 前記マスタテンプレート基板上に形成される前記周期的に繰り返される線は、前記マスタテンプレート基板の主要表面平面に対して異なる傾きを有する対向側表面を備える、請求項５１に記載の方法。
- 前記マスタテンプレート基板上に形成される前記周期的に繰り返される線は、段状構造を有する側表面を備える、請求項５１に記載の方法。
- 前記マスタテンプレート基板上に形成される前記周期的に繰り返される線は、ポリマー材料を含む、請求項５１に記載の方法。
- 前記マスタテンプレート基板上に形成される前記周期的に繰り返される線は、誘電材料を含む、請求項５１に記載の方法。
- 前記マスタテンプレート基板上に形成される前記周期的に繰り返される線を誘電材料でコーティングすることをさらに含む、請求項５１に記載の方法。
- 前記マスタテンプレート基板上に形成される前記周期的に繰り返される線を金属酸化物または金属窒化物でコーティングすることをさらに含む、請求項５１に記載の方法。
- 前記マスタテンプレート基板上に形成される前記周期的に繰り返される線を金属または金属合金でコーティングすることをさらに含む、請求項５１に記載の方法。
- 前記周期的に繰り返される線に対応するパターンを前記マスタテンプレート基板の中に転写することをさらに含む、請求項５１に記載の方法。
- 前記パターンを転写することは、前記マスタテンプレート基板をドライエッチングすることを含む、請求項７１に記載の方法。
- 前記ドライエッチングすることは、前記マスタテンプレート領域を局所的にドライエッチングすることを含む、請求項７２に記載の方法。
- 回折格子を加工する方法であって、前記方法は、
マスタテンプレート基板を提供することと、
周期的に繰り返される線を前記マスタテンプレート基板上に１つ以上のマスタテンプレート領域内においてインプリントすることであって、前記周期的に繰り返される線は、第１の材料から形成される、ことと、
前記周期的に繰り返される線を、前記第１の材料を上回る硬度を有する第２の材料でコーティングすることと、
１つ以上のマスタテンプレート領域をマスタテンプレートとして使用して、１つ以上のブレーズド回折格子パターンを格子基板上にインプリントすることと
を含む、方法。 - 前記周期的に繰り返される線をインプリントすることは、複数のマスタテンプレート領域内にインプリントすることを含み、前記マスタテンプレート領域の異なるもの内の前記周期的に繰り返される線は、異なる方向に延在する、請求項７４に記載の方法。
- 前記マスタテンプレート領域の異なるもの内の前記周期的に繰り返される線は、前記マスタテンプレート基板の中心軸に対して異なる半径方向に延在する、請求項７４に記載の方法。
- 周期的に繰り返される線を前記マスタテンプレート基板上にインプリントすることは、少なくとも４つのマスタテンプレート領域内にインプリントすることを含む、請求項７４に記載の方法。
- 前記マスタテンプレート基板上に形成される前記周期的に繰り返される線は、非対称側表面を備える、請求項７４に記載の方法。
- 前記マスタテンプレート基板上に形成される前記周期的に繰り返される線は、ポリマー材料を含む、請求項７４に記載の方法。
- 前記マスタテンプレート基板上に形成される前記周期的に繰り返される線は、誘電材料を含む、請求項７４に記載の方法。
- 前記マスタテンプレート基板上に形成される前記周期的に繰り返される線を誘電材料でコーティングすることをさらに含む、請求項７４に記載の方法。
- 前記マスタテンプレート基板上に形成される前記周期的に繰り返される線を金属酸化物または金属窒化物でコーティングすることをさらに含む、請求項７４に記載の方法。
- 前記マスタテンプレート基板上に形成される前記周期的に繰り返される線を金属または金属合金でコーティングすることをさらに含む、請求項７４に記載の方法。
- 前記格子基板は、１．９を上回る屈折率を有する、請求項７４に記載の方法。
- 前記格子基板は、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＳｉＣ、またはＬｉベースの酸化物から形成される、請求項７４に記載の方法。
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