JP2022552201A - 拡張現実／複合現実用途のための色選択性導波管 - Google Patents

拡張現実／複合現実用途のための色選択性導波管 Download PDF

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Abstract

本発明は、色選択性導波管と、拡張現実（ＡＲ）／複合現実（ＭＲ）用途のための色選択性導波管の実装とに関する。色選択性導波管と、色選択性導波管を加工するための方法と、色選択性導波管を含む拡張現実（ＡＲ）／複合現実（ＭＲ）用途が、説明される。色選択性導波管は、有利なこととして、導波管（例えば、赤色、緑色、または青色導波管）に進入する迷光を低減または遮断し、それによって、接眼レンズの中への後方反射または後方散乱を低減または排除することができる。

Description

（関連出願の相互参照）
本願は、その全てが、参照することによって本明細書にその全体として本明細書に組み込まれる、２０１９年１０月８日に出願された米国特許出願第６２／９１２，３０５号、２０１９年１０月９日に出願された第６２／９１２，９４９号、および２０２０年７月２８日に出願された第６３／０５７，４１２号の利益を主張する。
本発明は、色選択性導波管と、拡張現実（ＡＲ）／複合現実（ＭＲ）用途のための色選択性導波管の実装とに関する。
典型的には、拡張現実（ＡＲ）／複合現実（ＭＲ）接眼レンズスタックは、連続層間の数十ミクロンの間隙とともにスタックされた、別個の赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）導波管層から成る。多瞳シリコン上液晶（ＬＣＯＳ）プロジェクタは、個別の内部結合格子（ＩＣＧ）の中に各色から光を（例えば、緑色光を緑色導波管層のＩＣＧの中に）指向するように設計される。しかしながら、誤った色からの迷光（多くの場合、ＬＣＯＳにおける回折から）が、超瞳におけるＩＣＧの必要な近接近に起因して、隣接ＩＣＧの中に伝搬し得る。迷光は、残像を誘発する、またはコントラスト等の光学特性を低減させ得る。
本開示の実施形態は、概して、色選択性導波管と、色選択性導波管を加工するための方法と、色選択性導波管を含む、拡張現実（ＡＲ）／複合現実（ＭＲ）用途とを対象とする。特に、本明細書に説明される色選択性導波管は、有利なこととして、導波管（例えば、赤色、緑色、または青色導波管）に進入する迷光を低減または遮断し、それによって、接眼レンズの中への後方反射または後方散乱を低減または排除することができる。
第１の一般的側面では、ポリマー導波管を形成することは、第１の重合性材料を第１の金型の第１の領域上に分注することと、第２の重合性材料を第１の金型の第２の領域上に分注することと、第１の重合性材料および第２の重合性材料を第２の金型とに接触させることと、パターン化されたポリマー層を第１の金型と第２の金型との間にもたらすように第１の重合性材料および第２の重合性材料を重合することと、第１の重合性材料によって形成される非ドープ領域、および第２の重合性材料によって形成されるドープ領域を有するポリマー導波管をもたらすように、パターン化されたポリマー層を第１の金型および第２の金型から分離することとを含む。第１の重合性材料は、第１の樹脂を含み、第２の重合性材料は、第２の樹脂および有彩色成分を含む。第１の金型、第２の金型、またはその両方とも、突出部、陥凹部、またはその両方を含む。
第１の一般的側面の実装は、以下の特徴のうちの１つまたはそれを上回るものを含んでもよい。
ある実装では、有彩色成分は、光の選択された波長の透過を可能にするように選択される。第２の重合性材料内の有彩色成分の濃度が、３～３，０００百分率重量の範囲内であることができる。光の選択された波長は、典型的には、赤色、緑色、または青色光に対応する。有彩色成分は、１つまたはそれを上回る染料を含む。ある場合には、有彩色成分は、ナノ粒子状材料、および随意に、１つまたはそれを上回る染料を含む。いくつかの実装では、第１の樹脂および第２の樹脂は、同一である。ポリマー導波管は、１つを上回るドープ領域、１つを上回る非ドープ領域、または１つを上回るドープ領域および１つを上回る非ドープ領域を含むことができる。
第２の一般的側面が、第１の一般的側面によって形成される、ポリマー導波管を含む。
第３の一般的側面では、ポリマー導波管は、第１の樹脂を含む、非ドープ領域と、第２の樹脂および有彩色成分を含む、ドープ領域とを含む。非ドープ領域およびドープ領域は、実質的に同一の屈折率を有する。第３の一般的側面のいくつかの実装では、有彩色成分は、赤色光、緑色光、青色光、または任意のそれらの組み合わせを吸収するように選択される。
第４の一般的側面では、ポリマー導波管を形成することは、重合性材料を第１の金型上に分注することと、重合性材料を第２の金型と接触させることと、パターン化されたポリマー層を第１の金型と第２の金型との間にもたらすように、重合性材料を重合することと、ドープポリマー導波管をもたらすように、パターン化されたポリマー層を第１の金型および第２の金型から分離することとを含む。重合性材料は、樹脂および有彩色成分を含む。第１の金型、第２の金型、またはその両方とも、突出部、陥凹部、またはその両方を含む。有彩色成分は、赤色光、緑色光、青色光、または任意のそれらの組み合わせを吸収するように選択される。
第４の一般的側面の実装は、以下の特徴のうちの１つまたはそれを上回るものを含んでもよい。
いくつかの実装では、ドープポリマー導波管は、１つまたはそれを上回る非ドープ領域がない。ドープポリマー導波管は、典型的には、ポリマー導波管を通して進行する、赤色光、緑色光、および青色光のうちの１つまたはそれ上回るものの少なくとも９０％を吸収する。ある場合において、有彩色成分は、赤色光のみ、緑色光のみ、または青色光のみのうちの少なくとも９０％を吸収するように選択される。ある場合には、重合性材料は、均質混合物である。ドープポリマー導波管の厚さが、典型的には、約２００μｍ～約１，０００μｍの範囲内である。ドープポリマー導波管の全内部反射経路長が、典型的には、約２ｃｍ～約１５ｃｍの範囲内である。ドープポリマー導波管の屈折率が、通常、約１．４５を上回る。
第４の一般的側面は、注型することまたは成型することを含むことができる。重合性材料を重合することは、重合性材料を紫外線放射で照射することを含むことができる。
第５の一般的側面では、ポリマー導波管は、１つまたはそれを上回るパターン化された領域と、１つまたはそれを上回る非パターン化された領域とを含む。１つまたはそれを上回るパターン化された領域および１つまたはそれを上回る非パターン化された領域は、ポリマー導波管を通して進行する、赤色光、緑色光、および青色光のうちの１つまたはそれ上回るものの少なくとも９０％を吸収するように選択される、有彩色成分を有する、ドープポリマーを含む。
第５の一般的側面の実装は、以下の特徴のうちの１つまたはそれを上回るものを含んでもよい。
１つまたはそれを上回るパターン化された領域のうちの１つは、内部結合格子、射出瞳エキスパンダ、または直交瞳エキスパンダであることができる。ドープポリマー導波管は、典型的には、１つまたはそれを上回る非ドープ領域がない。赤色光のみ、緑色光のみ、または青色光のみの少なくとも９０％を吸収する。ドープポリマー導波管は、ポリマー導波管を通して進行する、赤色光、緑色光、および青色光のうちの１つまたはそれ上回るものの少なくとも９０％、または赤色光のみ、緑色光のみ、または青色光のみの少なくとも９０％を吸収することができる。ドープポリマーは、均質材料であることができる。ドープポリマー導波管の厚さは、典型的には、約２００μｍ～約１，０００μｍの範囲内である。ドープポリマー導波管の全内部反射経路長が、典型的には、約２ｃｍ～約１５ｃｍの範囲内である。ドープポリマー導波管の屈折率が、典型的には、約１．４５を上回る。
付加的側面が、第５の一般的側面のポリマー導波管を含む、接眼レンズを含む。
第６の一般的側面では、導波管をコーティングすることは、導波管の第１の表面上に重合性材料の１つまたはそれを上回る部分を分注することと、導波管の第１の表面上にドープコーティングをもたらすように、重合性材料を重合することとを含む。重合性材料は、樹脂および有彩色成分を含む。導波管は、ガラスまたはポリマーから形成されることができる。ドープコーティングは、ポリマー導波管を通して進行する、赤色光、緑色光、および青色光のうちの１つまたはそれ上回るものの少なくとも９０％を吸収するように選択される。
第６の一般的側面の実装は、以下の特徴のうちの１つまたはそれを上回るものを含んでもよい。
ある場合には、ドープコーティングは、持続的コーティングであることができる。ある場合では、ドープコーティングは、導波管の第１の表面上に２つまたはそれを上回る断続的領域を形成する。ドープコーティングは、典型的には、導波管の第１の表面を被覆する。導波管の第１の表面は、導波管の第１の表面の１つまたはそれを上回る非パターン化された領域のうちの１つ上に分注される重合性材料を伴う、１つまたはそれを上回るパターン化された領域および１つまたはそれを上回る非パターン化された領域を含むことができる。導波管およびドープコーティングは、実質的に同一の屈折率を有することができる。
第６の一般的側面はさらに、重合性材料の１つまたはそれを上回る付加的部分を導波管の第２の表面上に分注することと、導波管の第２の表面上に第２のドープコーティングをもたらすように、重合性材料の１つまたはそれを上回る付加的部分を重合することとを含んでもよい。第２の表面は、第１の表面と対向し、第２のドープコーティングは、ポリマー導波管を通して進行する、赤色光、緑色光、および青色光のうちの１つまたはそれ上回るものの少なくとも９０％を吸収するように選択される。
第７の一般的側面では、コーティングされた導波管は、第１の表面上に１つまたはそれを上回る非パターン化された領域と、第１の表面上に１つまたはそれを上回るパターン化された領域とを含む。１つまたはそれを上回る非パターン化された領域のうちの少なくとも１つは、ドープポリマーコーティングを用いてコーティングされ、ドープポリマーコーティングは、ポリマー導波管を通して進行する、赤色光、緑色光、および青色光のうちの１つまたはそれ上回るものの少なくとも９０％を吸収するように選択される。第７の一般的側面のいくつかの実装では、第１の表面に対向する、導波管の第２の表面は、付加的ドープポリマーコーティングを含む。
第８の一般的側面では、導波管をコーティングすることは、第１の重合性材料の一部を導波管の第１の表面上に分注することと、第２の重合性材料の一部を導波管の第１の表面上に分注することと、第１のドープコーティングおよび第２のドープコーティングを導波管の第１の表面上にもたらすように、第１の重合性材料および第２の重合性材料を重合することとを含む。第１の重合性材料は、第１の樹脂および第１の有彩色成分を含む。第２の重合性材料は、第２の樹脂および第２の有彩色成分を含む。第１のドープコーティングは、ポリマー導波管を通して進行する、赤色光、緑色光、および青色光のうちの第１の１つまたはそれを上回るものの少なくとも９０％を吸収するように選択され、第２のドープコーティングは、ポリマー導波管を通して進行する、赤色光、緑色光、および青色光のうちの第２の１つまたはそれを上回るものの少なくとも９０％を吸収するように選択される。
第９の一般的側面では、色フィルタを加工することは、第１の重合性材料の一部を第１の金型の表面上に分注することと、第２の重合性材料の一部を第１の金型の表面上に分注することと、第３の重合性材料の一部を第１の金型の表面上に分注することとを含む。色フィルタを加工することはさらに、第１の重合性材料、第２の重合性材料、および第３の重合性材料を第２の金型の表面と接触させることと、第１の色フィルタ、第２の色フィルタ、および第３の色フィルタをもたらすように、第１の重合性材料、第２の重合性材料、および第３の重合性材料を重合することとを含む。第１の重合性材料は、第１の樹脂および第１の有彩色成分を含み、第２の重合性材料は、第２の樹脂および第２の有彩色成分を含む。第３の重合性材料は、第３の樹脂および第３の有彩色成分を含む。第１の色フィルタは、第１の色フィルタを通して進行する、赤色光、緑色光、および青色光のうちの第１の１つまたはそれを上回るものの少なくとも９０％を吸収するように選択され、第２の色フィルタは、第２の色フィルタを通して進行する、赤色光、緑色光、および青色光のうちの第２の１つまたはそれを上回るものの少なくとも９０％を吸収するように選択され、第３の色フィルタは、第３の色フィルタを通して進行する、赤色光、緑色光、および青色光のうちの第３の１つまたはそれを上回るものの少なくとも９０％を吸収するように選択される。いくつかの実装では、第９の一般的側面はさらに、第１の色フィルタ、第２の色フィルタ、および第３の色フィルタを光学基板または導波管に接着させることを含む。
第１０の一般的側面では、ポリマー導波管は、内部結合格子および瞳エキスパンダを含む。ポリマー導波管は、有彩色成分を用いてドープされるポリマーを含む。ポリマー内の有彩色成分の濃度が、ポリマー導波管の第１の側からポリマー導波管の第２の側に変動する。第１０の一般的側面のいくつかの実装では、有彩色成分の濃度は、ポリマー導波管の第１の側からポリマー導波管の第２の側に増加する。
第１１の一般的側面が、上記の一般的側面のいずれかによって形成される、導波管を含む。
第１２の一般的側面が、第１１の一般的側面の導波管の２つまたはそれを上回るものを含む、接眼レンズを含む。
第１３の一般的側面が、第１２の一般的側面の接眼レンズを含む、デバイスを含む。
第１４の一般的側面では、導波管構造は、可視波長範囲内の光を透過させるように構成される導波管と、可視波長範囲内の光を吸収し、紫外線光を透過させる着色剤でドープされた硬化接着剤とを含む。硬化接着剤は、導波管と直接接触する。
第１４の一般的側面の実装は、以下の特徴のうちの１つまたはそれを上回るものを含んでもよい。
ある場合には、可視波長範囲は、赤色、緑色、または青色光、またはそれらの任意の組み合わせに対応することができる。ある場合では、可視波長範囲は、シアン色、マゼンタ色、または黄色光、またはそれらの任意の組み合わせに対応する。硬化接着剤は、典型的には、約１０μｍ～約１．５ｍｍの範囲内の厚さを有する、単一層である。硬化接着剤は、完全に硬化されることができる。硬化接着剤は、典型的には、縁シールを形成する。
第１５の一般的側面では、導波管スタックは、多数の導波管構造と、異なる可視波長範囲のそれぞれの光を吸収し、紫外線光を透過させる、着色剤を用いてドープされる硬化接着剤とを含む。各導波管構造は、異なる可視波長範囲内で光を透過させるように構成される、導波管を有し、接着剤が、多数の導波管構造内の隣接する導波管構造と直接接触する。第１５の一般的側面の実装のいくつかでは、硬化接着剤は、約１０μｍ～約１．５ｍｍの範囲内の厚さを有する、単一層である。第１５の一般的側面のある実装では、硬化接着剤は、縁シールを形成する。
第１６の一般的側面では、導波管構造を形成することは、可視波長範囲内の光を透過させるように構成される、導波管を選択することと、可視波長範囲内の光を吸収し、紫外線光を透過させる、着色剤を用いてドープされる接着剤を導波管に適用することと、導波管構造をもたらすように、紫外線光の単回印加を用いて接着剤を完全に硬化させることとを含む。接着剤は、約１０μｍ～約１．５ｍｍの範囲内の厚さを有する。第１６の一般的側面のいくつかの実装では、接着剤は、別の可視波長範囲内の可視光を透過させるように構成される、別の導波管へのラミネーションのために構成される、導波管の縁または層の表面に適用される。
本開示の主題の１つまたはそれを上回る実施形態の詳細は、付随の図面および説明に記載される。本主題の他の特徴、側面、および利点が、説明、図面、および請求項から明白になるであろう。
図１Ａおよび１Ｂは、色フィルタと、それぞれ、これらの色フィルタを通した、光学透過率とを描写する。 図１Ａおよび１Ｂは、色フィルタと、それぞれ、これらの色フィルタを通した、光学透過率とを描写する。
図２Ａおよび２Ｂは、色フィルタリングのための染料ドープ導波管を描写する。
図３Ａは、注型を介した導波管加工の間の染料ドープ樹脂の局所的な分注を描写する。図３Ｂは、染料ドープポリマー導波管を描写する。図３Ｃは、染料ドープポリマー導波管を通した、選択された光成分の透過率を描写する。 図３Ａは、注型を介した導波管加工の間の染料ドープ樹脂の局所的な分注を描写する。図３Ｂは、染料ドープポリマー導波管を描写する。図３Ｃは、染料ドープポリマー導波管を通した、選択された光成分の透過率を描写する。 図３Ａは、注型を介した導波管加工の間の染料ドープ樹脂の局所的な分注を描写する。図３Ｂは、染料ドープポリマー導波管を描写する。図３Ｃは、染料ドープポリマー導波管を通した、選択された光成分の透過率を描写する。
図４Ａ－４Ｄは、色選択性導波管をもたらすための、染料ドープ樹脂の大域的な分注を描写する。 図４Ａ－４Ｄは、色選択性導波管をもたらすための、染料ドープ樹脂の大域的な分注を描写する。 図４Ａ－４Ｄは、色選択性導波管をもたらすための、染料ドープ樹脂の大域的な分注を描写する。 図４Ａ－４Ｄは、色選択性導波管をもたらすための、染料ドープ樹脂の大域的な分注を描写する。
図５Ａ－５Ｆは、色選択性のための、ガラスまたはポリマー導波管上への染料ドープ樹脂の局所的および大域的なコーティングを描写する。 図５Ａ－５Ｆは、色選択性のための、ガラスまたはポリマー導波管上への染料ドープ樹脂の局所的および大域的なコーティングを描写する。
図６Ａおよび６Ｂは、既存の導波管または被覆層の表面上への色フィルタの直接注型を描写する。 図６Ａおよび６Ｂは、既存の導波管または被覆層の表面上への色フィルタの直接注型を描写する。
図７は、染料ドープ樹脂を伴う個々の色フィルタの注型を描写する。
図８Ａ－８Ｈは、導波管内の染料装填における勾配の実施例を描写する。
図９Ａ－９Ｃは、色選択性ポリマー導波管に関する、赤色、緑色、青色（ＲＧＢ）染料のための好適な吸収率範囲の実施例を示す。
図１０Ａ－１０Ｃは、色選択性ポリマー導波管に関する、赤色、緑色、および青色染料のための好適な透過率の実施例を示す。
図１１は、接着剤のＵＶ硬化のために好適な例示的ＵＶＡ強化ランプのＵＶ可視スペクトルを示す。
図１２Ａ－１２Ｃは、導波管内のチャネルを着色するために直接適合される、着色剤吸収スペクトルを用いた、赤色、緑色、および青色縁吸収材を示す。
図１３は、緑色および青色部分を伴う、縁吸収材を描写する。
図１４Ａは、異なるドーパントレベルにおいて、緑色および青色波長内の適合された吸収を有する、接着剤および着色剤を伴う実施例を示す。図１４Ｂは、図１４Ａからのパーセント透過率対ドーパントレベルを示す、グラフである。 図１４Ａは、異なるドーパントレベルにおいて、緑色および青色波長内の適合された吸収を有する、接着剤および着色剤を伴う実施例を示す。図１４Ｂは、図１４Ａからのパーセント透過率対ドーパントレベルを示す、グラフである。
図１５は、接眼レンズスタック内の色チャネル毎の波長吸収着色剤を含む、可視波長縁吸収材および中間層ラミネート接着剤を描写する。
図１６は、赤色、緑色、および青色着色剤のオーバーレイされた吸収スペクトルを示す。
図１７は、図１６の吸収スペクトルのシミュレーションと例示的赤色、緑色、および青色発光ダイオードの出力との比較を示す。
詳細な説明
現在の内部結合格子（ＩＣＧ）設計は、望ましくない波長の迷光が、時として、導波管の中に投入されるように、限定された波長選択性を有する。一実施例では、緑色ＩＣＧは、青色および赤色光の一部を回折し、これは、「迷光」として導波管の中に結合される。導波管内の迷光の存在は、その光学性能を劣化させ得る。ある場合には、導波管の縁における光は、接眼レンズの中に後方反射または後方散乱され、それによって、コントラストを損なう。
導波管の中への迷光の結合を軽減するための１つの方法は、選択的に単一色を通過させ、導波管内の望ましくない光としてそうでなければ終わり得る他の色を遮断する、色フィルタを使用することである。図１Ａは、それぞれ、眼側被覆層１０８上の赤色、緑色、および青色フィルタ１０２、１０４、１０６を伴うガラスベースの接眼レンズスタック１００の分解図を描写する。赤色、緑色、および青色フィルタ１１０、１１２、１１４は、それぞれ、典型的には、選択的にＲＧＢ光を、それぞれ、対応する赤色、緑色、および青色導波管１０２、１０４、１０６の中に透過させる一方、他の色を吸収するために使用される。ＲＧＢ導波管は、それぞれ、内部結合格子（ＩＣＧ）１１６と、射出瞳エキスパンダ（ＥＰＥ）１１８と、直交瞳エキスパンダ（ＯＰＥ）１２０とを含む。赤色、緑色、および青色導波管１０２、１０４、１０６は、眼側被覆層１０８と世界側被覆層１２２との間に位置付けられる。図１Ｂは、それぞれ、図１Ａに示される、赤色、緑色、および青色フィルタのスペクトル応答１３０、１３２、１３４を描写する。しかしながら、少なくとも部分的に、ある光学設計の熱拡張および高精度整合要件における差異により、ガラス色フィルタをポリマー接眼レンズと統合することは困難であり得る。そうすることによって、ガラス接眼レンズ内に存在しない、複雑性およびコストを導入し得る。
導波管の中への迷光の結合を軽減する、色選択性ポリマー導波管接眼レンズが、本明細書で説明される。ある場合には、具体的色接眼レンズ層のポリマーは、選択された有彩色性質を伴う１つまたはそれを上回る染料または粒子を用いてドープされ、結合される光の望ましくない波長を減衰させる（例えば、緑色接眼レンズ層は、光学経路上で緑色染料を用いてドープされる）。一実施例では、ポリマー導波管加工のために使用される、高屈折率（Ｒ．Ｉ．）樹脂が、ある波長範囲の光が通過することを可能にするように、所望の色染料を装填され、全ての他の波長を遮断する。本明細書で使用されるように、「高屈折率」は、概して、約１．４５を上回る、または約１．５を上回る、５８７．５６ｎｍにおけるＲ．Ｉ（公称直径Ｒ．Ｉ）を指す。具体的染料によって遮断させられる、具体的色の光の量は、ポリマー内の染料の濃度に少なくとも部分的に基づく。
典型的には、本明細書に説明される導波管厚は、約数百ミクロン（約２００μｍ～約１，０００μｍ）であり、典型的には、数センチメートル（約２ｃｍ～約１５ｃｍ）であり得る、全内部反射（ＴＩＲ）経路長より小さい。導波管内のより長い光学経路長は、ポリマー導波管内の低い濃度の染料装填でさえ、迷光の効果的吸収を促進する。図２Ａは、橙色染料ドープ導波管２００（例えば、約２００μｍ～約５００μｍの厚さを伴う）と、橙色ドープ導波管２００を通した青色光２０２の透過率とを描写する。図２Ｂは、光が橙色染料ドープ導波管２００を通して、全内部反射（ＴＩＲ）経路（例えば、約３ｃｍ～約５ｃｍ）を進行するにつれて生じる、青色光２０２の減衰を描写する。色選択性のための具体的ポリマー導波管の中への染料装填のための染料の適合性は、ベース高屈折率樹脂における、染料の化学互換性、プロセス互換性、および可溶性を含む、要因に少なくとも部分的に基づくことができる。
本明細書に説明される色選択性導波管は、種々の成型および注型方法、リソグラフィ方法（例えば、インプリントリソグラフィ方法）、エッチング方法、堆積方法を含む、他の適切な方法、およびそれらの任意の組み合わせを含む、種々の方法で加工されることができる。加工は、単一プロセスまたは２つまたはそれを上回る異なるプロセスを含んでもよい。一実施例では、色選択性導波管を加工することは、ドープ導波管（例えば、染料ドープ導波管）をもたらすために、有彩色成分を用いて導波管を注型することと、特徴（例えば、格子、柱、スペーサ、および同等物）を含むように、ドープ導波管を修正することとを含む。ドープ導波管は、平坦またはパターン化されてもよい、または平坦およびパターン化された領域の任意の組み合わせを有する。ドープ導波管を修正することは、適切な特徴を作成するために、インプリントリソグラフィプロセスまたはエッチングプロセスを含むことができる。
一側面は、導波管加工のためのベース樹脂の分注とともに、染料ドープ高屈折率樹脂の局所的な分注を含む。本アプローチを使用して、染料ドーピングは、使用される染料の濃度および／または減衰される必要がある光の範囲に少なくとも部分的に応じて、大部分のポリマー導波管内の単一または複数の場所において達成されることができる。一実施例では、染料ドープ高屈折率樹脂は、ＩＣＧ面積の周囲に制御された方式で分注される。図３Ａは、染料ドープポリマー導波管を加工するためのプロセスにおけるステップを描写する。ベース（非ドープ）高屈折率樹脂３００は、底部金型３０４のパターン化された表面３０２（例えば、中心面積の周囲）上に分注される。染料ドープ樹脂３０６は、底部金型３０４の別の面積上に分注され、かつ選択された距離の間隔を空けて、上部金型３０８と底部金型３０４との間で拡散することを可能にされる。注型後、樹脂が、（例えば、ＵＶ放射を用いて）硬化され、結果として生じる導波管は、非ドープポリマー領域３１２およびドープポリマー領域３１４を伴う、染料ドープポリマー導波管３１０をもたらすように、離型される。ドープポリマーから形成されるＩＣＧ面積３１６と、非ドープポリマーから形成される回折面積３１８とを伴う、染料ドープポリマー導波管３１０は、選定される色のために高度に選択性である。図３Ｂに描写されるように、ドープポリマー導波管３１０は、非ドープポリマー領域３１２（回折面積３１６）と、ドープポリマー領域３１４（回折面積３１６間のＩＣＧ面積３１８および面積３２０）とを含む。図３Ｃは、それぞれ、染料ドープポリマー導波管３１０に進入するＲＧＢ成分３２２、３２４、３２６と、染料ドープポリマー導波管３１０を通してＴＩＲを実証する、選択された成分（例えば、赤色成分３２２）のみとを伴う、光を示す。
（実施例1）
実施例１．２つの異なる樹脂サンプルが、Ｍｉｔｓｕｂｉｓｈｉ Ｇａｓ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ（ＭＧＣ）（Ｊａｐａｎ）によって供給される、ＬＵＭＩＰＬＵＳ １．７１屈折率樹脂に基づいて、調製された。５０ｍＬの純ＬＵＭＩＰＬＵＳ調合物が、樹脂バッチをもたらすように、任意の染料をベース樹脂内に添加せずに、ＭＧＣのプロトコルを使用して調製された。２５ｍＬの樹脂バッチが、別個のガラスバイアル内に入れられ、１重量％のＶＩＳ４８４（Ａｄａｍ Ｇａｔｅｓ ＆ Ｃｏｍｐａｎｙによって供給される）が、バイアルに添加された。結果として生じる染料が装填された樹脂が、次いで、均質染料ドープ樹脂をもたらすように、約５分間、混合のために超音波波に曝された。ポリマー導波管が、回折パターンを伴うナノパターン化された金型上の中心に約３ｍＬの純樹脂、かつＩＣＧ面積の周囲に約１ｍＬの染料ドープ樹脂を分注することによって、加工された。樹脂は、次いで、約３５０μｍの距離の間隔を開けて２つの金型間で拡散され、硬化のためにＵＶ光（約３６５ｎｍの波長）に暴露され、それに続いて、２０分間、１００℃における焼鈍後ステップが行われた。結果として生じる染料ドープポリマー導波管は、図３Ａに描写されるように、色選択性染料を有する、ＩＣＧ面積の周囲の第１のゾーンと、染料がない導波管の残りとを伴う、２つの異なるゾーンを有する。
実施例１で説明されるものに類似する様式において、選択性透過率および吸収率を有する、種々の色染料（赤色、緑色、青色、シアン色、マゼンタ色、黄色、および赤外線染料）が、色選択性ポリマー導波管を加工するために使用されることができる。例示的ベース樹脂／染料の組み合わせが、表１に列挙される。
Figure 2022552201000002
表１に列挙される樹脂染料組み合わせに加え、２つまたはそれを上回る染料が、具体的色選択性を達成するために、同一ベース樹脂の中に組み込まれることができる。染料組み合わせの実施例は、表２に列挙される。本アプローチは、単一染料が、所望の色選択性を達成することができないとき、有用であり得る。一実施例では、ＲＧＢ光を吸収するために調合される擬似黒色染料は、ＲＧＢ光を吸収するために、反発射側に向かってＩＣＧの周囲にドープされる。そのような擬似黒色染料はまた、ガラスまたはポリマー導波管の周縁の周囲に適用され、縁から反射または屈折されたＲＧＢ光を吸収することができる。
Figure 2022552201000003
別の側面は、導波管加工のための染料ドープ高屈折率樹脂の大域的な分注を含む。導波管は、均一にドープされるため、低濃度の染料が、光が、数センチメートルの経路長にわたって、ＴＩＲを受けるにつれて、望ましくない光を効果的に減衰させることができる。図４Ａは、染料ドープ高屈折率樹脂の大域的な分注を描写し、この中で染料ドープ樹脂４０６は、底部金型４０４のパターン化された表面４０２上に分注され、ＩＣＧ面積４１６および回折面積４１８内の染料ドープポリマー４１４のみを用いて色選択性導波管４１０を加工するために、図３Ａに描写されるものに類似する、底部金型４０４と上部金型４０８との間の注型および硬化プロセスを受ける。図４Ｂ－４Ｄは、それぞれ、赤色、緑色、および青色光４２２、４２４、および４２６のみを可能にする、染料でドープされた導波管に関する光線図を描写する。図４Ｂでは、赤色ポリマードープ導波管４１０ｒが、赤色光４２２のみのＴＩＲを可能にする。図４Ｃでは、緑色ポリマードープ導波管４１０ｇが、緑色光４２４のみのＴＩＲを可能にする。図４Ｄでは、青色ポリマードープ導波管４１０ｂが、青色光４２６のみのＴＩＲを可能にする。
（実施例２）
実施例２．２５ｍＬのＬＵＭＩＰＬＵＳ１．７２屈折率樹脂が、個々のモノマーのＭＧＣのＰＯＲ混合比に従ってガラスバイアル内に調製された。このために、ＶＩＳ４８４染料（Ａｄａｍ Ｇａｔｅｓ ＆ Ｃｏｍｐａｎｙ）が、低濃度で添加された。結果として生じる染料ドープ樹脂は、次いで、均質染料ドープ樹脂をもたらすために、約５分間、混合のために超音波波に曝された。染料ドープ樹脂調合物は、導波管加工のために金型表面上に分注された。
実施例２で説明されるものに類似する様式において、選択性透過率および吸収率を有する表１に示されるような種々の色染料（赤色、緑色、青色、シアン色、マゼンタ色、黄色、および赤外線）が、色選択性ポリマー導波管を加工するために、使用されることができる。
別の側面は、導波管表面上に染料ドープ高屈折率樹脂の局所的および大域的コーティングを含む。コーティングされる導波管は、ガラスまたはポリマーから形成されることができる。本アプローチでは、導波管表面は、所望の光減衰を達成するために、染料ドープ高屈折率樹脂で局所的または大域的にコーティングされることができる。図５Ａ－５Ｆは、そのようなコーティングの種々の実装と、そのようなコーティングが適用され得る、導波管上の例示的場所とを描写する。図５Ａでは、染料ドープポリマー導波管５１０は、導波管５１２と、ＩＣＧ面積５１６と回折面積５１８との間の染料ドープポリマーコーティング５１４とを含む。図５Ｂでは、染料ドープポリマー導波管５２０は、導波管５２２と、ＩＣＧ面積５２６の周囲の染料ドープコーティング５２４とを含む。図５Ｃでは、染料ドープポリマー導波管５３０は、導波管５３２と、回折面積５３８の周囲の染料ドープコーティング５３４と、ＩＣＧ面積５３６とを含む。図５Ｄでは、染料ドープポリマー導波管５４０は、導波管５４２と、ＩＣＧ面積５４６の側上の第１の染料ドープコーティング５４４と、ＩＣＧ面積５４６に対向する導波管５４２の表面上の第２の染料ドープコーティング５４４’と、回折面積５４８とを含む。第２の染料ドープコーティング５４４’は、第１の染料ドープコーティング５４４と（例えば、厚さ、色、組成、濃度、透過性のうちの１つまたはそれを上回るものにおいて）同一または異なり得る。図５Ｅでは、染料ドープポリマー導波管５５０は、導波管５５２と、ＩＣＧ面積５５６を囲繞する導波管５５２上の第１の染料ドープコーティング５５４と、ＩＣＧ面積５５６に対向する導波管５５２の表面上の第２の染料ドープコーティング５５４’ と、回折面積５５８とを含む。第２の染料ドープコーティング５５４’は、（例えば、厚さ、色、組成、濃度、透過性のうちの１つまたはそれを上回るものにおいて）第１の染料ドープコーティング５５４と同一または異なり得、そのそれぞれは、（例えば、厚さ、色、組成、組成のうちの１つまたはそれを上回るものにおいて）同一または異なることができる。図５Ｆでは、染料ドープポリマー導波管５６０は、導波管５６２と、ＩＣＧ面積５６６の周囲の第１の染料ドープコーティング５６４と、回折面積５６８と、ＩＣＧ面積５６６に対向する導波管５６２の表面上の第２の染料ドープコーティング５６４’と、回折面積５６８とを含む。第２の染料ドープコーティング５６４’は、（例えば、厚さ、色、組成、組成のうちの１つまたはそれを上回るものにおいて）第１の染料ドープコーティング５６４と同一または異なることができ、そのそれぞれは、（例えば、厚さ、色、組成、組成のうちの１つまたはそれを上回るものにおいて）同一または異なることができる。
図５Ａ－５Ｆを参照すると、導波管５１２、５２２、５３２、５４２、５５２、および５６２は、ガラスまたはポリマーであり得る。染料ドープポリマーが、ユーザの視覚に干渉し得る場所において、低濃度の染料が、色の色調が、検出可能でないように、使用されることができる。染料ドープポリマーが、ユーザの視覚に干渉しない場所において、光が導波管を通してＴＩＲで伝搬するにつれて、より大きな光減衰を達成するために、より高い濃度染料が、導入されることができ、それによって、より高い色選択性を達成する。
別の側面は、導波管の表面または被覆層上に直接色フィルタを注型することを含む。本アプローチにおいて、具体的染料の局所的な高色素性面積は、所望の染料顔料を装填されるＵＶ硬化性組成物を使用して、ガラスまたはポリマー導波管上または被覆層表面に堆積される。図６Ａおよび６Ｂは、それぞれ、導波管および被覆層のための色フィルタ加工を図示する。図６Ａは、上部金型６０８と基板６０４との間のパターン化された表面６０２上のＩＣＧ面積６１６における染料ドープ樹脂６０６の注型を描写する。基板６０４は、導波管６１２（例えば、ガラス導波管またはポリマー導波管）である。注型およびＵＶ硬化後、染料ドープ導波管６１０は、ＩＣＧ面積６１６の周囲に染料ドープ領域６１４を含む。図６Ｂは、基板６２４（例えば、被覆ガラスまたはポリマー層）と上部金型６２８との間の染料ドープ樹脂６２６の注型を描写し、その後、ＵＶ硬化と、ドープポリマー導波管６３０の表面上に色フィルタ６３４を伴うドープポリマー導波管６３０の離型とが続く。染料ドープ樹脂６２６は、色フィルタ６３４が、同様に、同一または異なるように、（例えば、厚さ、色、組成、濃度、透過性において）同一または異なってもよい。
別の側面は、個々の色フィルタを別個に注型することを含む。結果として生じる色フィルタは、図７に描写されるように、ＵＶ硬化性染料ドープ高屈折率樹脂の注型を介して、複数の数で別個に加工されることができる。色フィルタは、次いで、選択されたデバイスにおいて使用するために、抜出され、ポリマーまたはガラス基板上に設置されることができる。図７は、底部金型７０４上の染料ドープ樹脂と、底部金型７０４と上部金型７０８との間の染料ドープ樹脂７０６の注型とを描写する。染料ドープ樹脂７１６は、異なる色（例えば、ＲＧＢ）であることができる。染料ドープ樹脂７０６は、底部金型７０４上に色フィルタ７１４をもたらすように、（例えば、ＵＶ光で）硬化され、かつ離型される。色フィルタ７１４（例えば、ＲＧＢ毎に１つ）は、底部金型７０４から除去され（抜出され）、基板７２０（例えば、被覆層）上に位置付けられる（設置される）ことができる。
別の側面は、赤外線染料でポリマー導波管をドープすることを含む。赤外線染料でドープされたポリマー導波管は、眼追跡を補助することができる。赤外線染料でドープされた導波管が、実施例１または実施例２で説明されるものに類似する様式において、加工されることができる。
別の側面は、選択された濃度勾配を有する、１つまたはそれを上回る染料でポリマー導波管をドープすることを含む。図８Ａ－８Ｈは、その中で導波管が、染料ドープ導波管をもたらすように、導波管の全部または一部にわたって選択された濃度勾配を有する、染料でドープされた、種々の実装の上面図を描写する。染料濃度、ドーピング場所、および勾配パターンが、用途に基づいて、選択されることができる。染料ドープ勾配は、可変染料濃度を伴う、染料ドープ樹脂液滴を分注し、樹脂を硬化前に導波管の所望の面積を被覆するように、液滴を拡散させることとによって、達成されることができる。
図８Ａは、ＩＣＧ面積８１６に近接する染料ドープ導波管８１０の周から、回折（例えば、ＥＰＥ／ＯＰＥ）面積８１８に近接する染料ドープ導波管８１０の周に向かって減少する、染料濃度勾配を伴う、染料ドープ導波管８１０を描写する。図８Ｂは、ＩＣＧ面積８１６に近接する染料ドープ導波管８２０の周から、回折面積８１８に近接する染料ドープ導波管８２０の周に向かって増加する、染料濃度勾配を伴う、染料ドープ導波管８２０を描写する。図８Ｃは、ＩＣＧ面積８１６および回折面積８１８（例えば、ＩＣＧ面積８１６により近い）の両方の第１の側に近接する周から、ＩＣＧ面積８１６および回折面積８１８の第２の側（例えば、回折面積８１８により近い）上の周に向かって増加する、染料濃度勾配を伴う、染料ドープ導波管８３０を描写する。図８Ｄは、ＩＣＧ面積８１６および回折面積８１８の第２の側（例えば、回折面積８１８により近い）に近接する染料ドープ導波管８４０の周から、ＩＣＧ面積８１６および回折面積８１８の第１の側上（例えば、回折面積８１８により近い）の周に向かって増加する、染料濃度勾配を伴う、染料ドープ導波管８４０を描写する。図８Ｅは、染料ドープＩＣＧ面積８１６’とともに、図８Ａにおける染料ドープ導波管８１０のものと類似する染料濃度勾配を有する、染料ドープ導波管８５０を描写する。染料ドープＩＣＧ面積８１６’は、染料濃度勾配における染料と、同一または異なる（例えば、厚さ、色、組成、濃度、透過性）染料を含むことができる。図８Ｆは、ＩＣＧ面積８１６を包囲する染料ドープポリマー８１４とともに、図８Ｅにおける染料ドープ導波管８５０のものと類似する、染料ドープ導波管８６０を描写する。染料ドープポリマー８１４は、染料濃度勾配、ＩＣＧ領域８１６、またはその両方における染料と同一または異なる（例えば、厚さ、色、組成、濃度、透過性）染料を含むことができる。図８Ｇは、ＩＣＧ面積８１６を部分的に包囲する染料ドープポリマー８１４とともに、図８Ｅにおける染料ドープ導波管８５０のものと類似する、染料ドープ導波管８７０を描写する。回折面積８１８の１つ（例えば、ＥＰＥまたはＯＰＥ）は、ＩＣＧ領域８１６を部分的に包囲する、染料ドープポリマー８１４内の染料と同一または異なる（例えば、厚さ、色、組成、濃度、透過性）染料でドープされる。染料ドープポリマー８１４は、染料ドープ導波管８７０（例えば、染料濃度勾配における染料、ＩＣＧ面積８１６における染料、またはその両方）における任意の他の染料と同一または異なる（例えば、厚さ、色、組成、濃度、透過性）染料でドープされる。図８Ｈは、染料ドープ導波管８８０の周の周囲に染料ドープ領域８１４’とともに、図８Ｇにおける染料ドープ導波管８７０のものに類似する染料ドープ導波管８８０を描写する。染料ドープ領域８１４’は、染料濃度勾配、ＩＣＧ面積８１６、および回折面積８１８における染料のうちの１つまたはそれを上回るものと同一または異なる（例えば、厚さ、色、組成、濃度、透過性）染料でドープされる。
いくつかの側面では、ポリマー導波管の染料ドープポリマーは、ポリマー導波管の非ドープポリマーの屈折率と実質的に同一、またはその選択された範囲（Δｎ≦０．５）内である屈折率を有する。したがって、いくつかの実装では、ポリマー導波管内の染料ドープポリマーは、ポリマー導波管内の非ドープポリマーと同一樹脂から形成される。（例えば、ガラス導波管に関する）ある実装では、染料ドープポリマーコーティングの屈折率は、コーティングされた基板（例えば、ガラス基板）と実質的に同一の屈折率であるように選択されてもよい。
表３は、赤色、青色、および緑色層染料に関する成分を含む、ドープポリマー導波管およびコーティングのための好適な有彩色成分の光学および化学性質（例えば、可溶性、濃度、相対的透過）を列挙する。
Figure 2022552201000004
表４は、ポリマー導波管のために使用される、高Ｒ．Ｉ．樹脂内の有彩色成分のドーピングに関連する、好適な範囲を列挙する。
Figure 2022552201000005
ＬＣＯＳからの回折効率性は、６０：１であり、本光の全てが、着目色以外の色のＩＣＧ上に入射すると仮定して、＞５：１（＜２０％透過率）色フィルタ性能が、＞３００：１性能を達成するために必要とされることが推定される。５０ｍｍの導波管内の推定される平均経路長を使用して、これは、≧０．１４ｃｍ－１の吸収率と一致する。着目色に関して、＞９５％の透過率が、有利である。５０ｍｍの導波管内の推定される平均経路長を使用して、これは、≦０．００４ｃｍ－１の吸収率と一致する。図９Ａ－９Ｃは、色選択性ポリマー導波管に関するＲＧＢ染料波長範囲のための好適な吸収率範囲の実施例を示す。図９Ａ（青色染料）において、青色染料９００に関する吸収率は、典型的には、約０．００４ｃｍ－１またはそれ未満、緑色染料９０２および赤色染料９０４に関する吸収率は、典型的には、約０．１４ｃｍ－１またはそれより大きい。図９Ｂ（緑色染料）において、緑色染料９０２に関する吸収率は、典型的には、約０．００４ｃｍ－１またはそれ未満、青色染料９００および赤色染料９０４に関する吸収率は、典型的には、約０．１４ｃｍ－１またはそれより大きい。図９Ｃ（赤色染料）において、赤色染料９０４に関する吸収率は、典型的には、約０．００４ｃｍ－１またはそれ未満、青色染料９００および緑色染料９０２に関する吸収率は、典型的には、約０．１４ｃｍ－１またはそれより大きい。
注型における比色成分の最終濃度が、図９Ａ－９Ｃにおいて描写されるレベルに対応し得るが、これらの範囲は、１ｃｍ経路長に関して、＜７２％透過率（吸収領域）および＞９９％透過率（透過領域）に対応するであろう。１ｃｍ経路長において、＞０．７と＜０．０２の間の吸収範囲と見なすことが有利であり得、これは、＜２０％透過率（吸収領域）および＞９５％透過率（透過領域）に対応する。
図１０Ａ－１０Ｃは、色選択性ポリマー導波管に関する、ＲＧＢ染料のための好適な透過率の実施例を示す。図１０Ａ（青色染料）では、青色染料９００に関する透過率は、典型的には、約９５％またはそれより大きく、緑色染料９０２および赤色染料９０４に関する透過率は、典型的には、約２０％またはそれ未満である。図１０Ｂ（緑色染料）では、緑色染料９０２に関する吸収率は、典型的には、約９５％またはそれより大きく、青色染料９００および赤色染料９０４に関する透過率は、典型的には、約２０％またはそれ未満である。図９Ｃ（赤色染料）では、赤色染料９０４に関する透過率は、典型的には、約９５％またはそれより大きく、青色染料９００および緑色染料９０２に関する吸収率は、典型的には、約２０％またはそれ未満である。
別の側面では、着色剤ドープ（例えば、染料または顔料ドープ）ＵＶ硬化性接着剤が、縁シール接着剤または中間層接着剤の光吸収または光減衰性質を留保するように実装され、それによって、広範囲の適用される厚さにおいて硬化する、効率的ＵＶ硬化を可能にする。ＵＶ硬化接着剤は、典型的には、中間層接着剤および縁シール適用のために使用されるが、過剰なＵＶ光が、ＵＶ硬化の間、接着面で吸収される場合、ＵＶ硬化皮膜および非硬化中心が、結果として生じる。これは、適用される接着剤の厚さの限界を課し、処理時間が一定に保持される場合、適用される接着剤の増加された厚さまたは限界最大厚を達成するために、処理時間（サイクル）を増加させる。本効果は、「黒色縁取り接着剤」に関してさらにより明白であり、これは、典型的には、カーボンブラックを含み、ＵＶ可視光を広範囲に吸収する。
図１１は、接着剤のＵＶ硬化のために好適な、例示的ＵＶＡ強化ランプ（Ｕｖｉｔｒｏｎ ６００ Ｗ ＵＶＡ強化ランプスペクトル分布ＵＶ０８３４）のＵＶ可視（それぞれ、２００～４００ｎｍ、４００～７００ｎｍ）スペクトルを示す。ＵＶＣ放射（２５０ｎｍ～２８０ｎｍとして描写されるように、２００ｎｍ～２８０ｎｍ）１１００、ＵＶＢ放射（２８０ｎｍ～３１５ｎｍ）１１０２、ＵＶＡ放射（３１５ｎｍ～４００ｎｍ）１１０４、および可視放射（４００ｎｍ～７００ｎｍ）１１０６の相対的強度が、示される。カーボンブラック吸収スペクトルは、ＵＶおよび可視波長を横断する、広範囲の吸収率を有する。特に、ＵＶにおける本広範囲の吸収率は、黒色縁取り接着剤の硬化の深度を減少させ、ＵＶ放射は、典型的には、層の限定される深度（例えば、１２０μｍ～２００μｍ）のみを貫通し、熱硬化の不在下、部分的に硬化または完全に非硬化される層の残りを残す。縁シールが、部分的に非硬化されると、接着剤は、格子面積の中にクリア樹脂ウィッキングを用いて、信頼性試験条件の間、位相分離し得る。より薄いコーティングの繰り返される適用に続いて、各コーティング後のＵＶ硬化が、より厚いコーティングを達成するために、実装され得るが、接着剤の均一分注と、増加される処理時間（サイクル）とが、問題になり得る。
本明細書に説明される着色剤ドープ接着剤は、ポリマーまたはガラス導波管を含む、導波管ベースの接眼レンズの高スループット加工のために好適である。これらの色吸収接着剤の吸収スペクトルは、各導波管の色チャネルおよび可視光吸収仕様に合致するように、選択的に調整されることができる（ＲＧＢ、ＣＭＹＫ等）。適合されるスペクトルを伴う着色剤（例えば、顔料または染料）は、導波管の光の単一または複数の波長の特有の動作を吸収するために接着剤に添加される一方、ＵＶ光を吸収せず、それによって、その厚さの限定された効果を伴う接着材料の効率的硬化を可能にすることができる。本方法は、カスタマイズされる波長吸収接着剤の加工を可能にする。
着色剤ドープ接着剤は、ベース接着剤と着色剤とを組み合わせることによって、調製される。ランベルト・ベールの法則によって提供されるように、ベース接着剤内の着色剤の濃度は、着目波長における着色剤の吸収率と、減衰される光の量と、本減衰を達成するために利用可能な光学経路長とに基づいて、選択されることができる。着色剤は、導波管によって搬送される具体的波長を吸収する一方、ＵＶ光を吸収しないように選択されることができる。好適な着色剤濃度は、典型的には、０．１ｍｇ／Ｌ～１００ｇ／Ｌの範囲内である。表５は、市販のＵＶ硬化性接着材料の実施例を列挙し、表６は、市販の着色剤の実施例を列挙する。
Figure 2022552201000006
Figure 2022552201000007
一実施例では、１ｎｍ～３５ｎｍのＦＷＨＭを伴う緑色光源が、同一の波長範囲内で吸収する着色剤と対合される。あるアーキテクチャおよび光源に関して、１：１がスペクトルにおいて合致することが、好ましい。他のアーキテクチャおよび光源に関して、着色剤吸収スペクトルは、光源のピーク波長に焦点を当てる。
単一色吸収実施例では、赤色チャネル導波管は、縁吸収材として使用される、赤色吸収着色剤でドープされた接着剤と対合される。図１２Ａ－１２Ｃは、導波管内で搬送される色チャネルに直接適合される、着色剤吸収スペクトルを伴う、ＲＧＢ縁吸収材を示す。導波管は、ガラスまたはポリマーから作製されることができる。図１２Ａは、ＵＶ通過青色吸収着色剤（例えば、ＶＩＳ４６１Ｂ）でドープされた、接着剤１２０４を有するスペーサ１２０２を伴う、青色チャネル導波管１２００を示す。図１２Ｂは、ＵＶ通過緑色吸収着色剤（例えば、ＶＩＳ５４８Ｂ）でドープされた、接着剤１２１４を有するスペーサ１２１２を伴う、緑色チャネル導波管１２１０を示す。図１２Ｃは、ＵＶ通過赤色吸収着色剤（例えば、ＶＩＳ６３７Ａ）でドープされた、接着剤１２２４を有するスペーサ１２２２を有する、赤色チャネル導波管１２２０を示す。
多色吸収実施例では、青色および緑色チャネル導波管は、縁吸収材として使用される、青色および緑色波長吸収着色剤でドープされた接着剤と対合される。青色および緑色チャネル導波管は、ガラスまたはポリマーから作製されることができる。図１３は、ＵＶ通過青色および緑色吸収着色剤（例えば、Ａｄａｍ Ｇａｔｅｓ ＶＩＳ４８４またはＱＣＲ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ ＶＩＳ４６１Ｂ＋ＱＣＲ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ ＶＩＳ５４８Ｂ）でドープされた接着剤１３０４を有する、スペーサ１３０２を伴う青色および緑色チャネル導波管１３００を描写する。
図１４Ａは、空気を含む種々の組成物の透過率（％）対波長（ｎｍ）（プロット１４００）と、接着剤（ＬＰＢ－２２４）のみを伴う比較実施例（プロット１４０２）と、接着剤（ＬＰＢ－２２４）を含む実施例と、青色および緑色波長における適合される吸収率を示す、種々の着色剤（Ａｄａｍ Ｇａｔｅｓ ＶＩＳ４８４）濃度（プロット１４０４、１４０６、１４０８、１４１０）とを示す。プロット１４０４は、１ｍＬ ＬＰＢ－２２４／２０μＬ染料規格に対応する。プロット１４０６は、１ｍＬ ＬＰＢ－２２４／４０μＬ染料規格に対応する。プロット１４０８は、１ｍＬ ＬＰＢ－２２４／８０μＬ染料規格に対応する。プロット１４１０は、１ｍＬ ＬＰＢ－２２４／１６０μＬ染料規格に対応する。染料規格は、２０．５８ｇ（または２０．５８ｍＬ）ベースモノマー（ＬＰＢ）中に溶解される、０．０１７７ｇのＶＩＳ４８４に含んだ。図１４Ｂにおけるプロット１４２０、１４２２、１４２４は、それぞれ、図１４Ａから得られた、６４０ｎｍ、５２０ｎｍ、および４５０ｎｍにおける、パーセント透過率（％Ｔ）対ドーパントレベルを示す。
別の実施例では、可視波長縁吸収材および中間層ラミネート接着剤が、接眼レンズスタック内の色チャネル毎の波長を吸収する、着色剤を添加することによって調製される。図１５は、被覆層１５０６間の赤色、緑色、および青色チャネル導波管１５００、１５０２、１５０４を示し、可視波長縁吸収材１５０８および統合されたスペーサ１５１０および１５１２によって支持される。導波管１５００、１５０２、および１５０４は、ポリマーまたはガラスから作製されることができる。可視波長縁吸収材１５０８は、ＲＧＢ吸収、ＵＶ通過性である。統合されたスペーサ１５１０および１５１２は、ＲＧＢ吸収、ＵＶ通過性である、可視波長相互ラミネート糊を含む。ＲＧＢ、ＣＭＹ、または同等物の任意の混合物は、有利であることとして、吸収される導波管チャネル光の波長に応じて、使用されることができる一方、ＵＶ透明度を伴う接着剤を残す。
図１６におけるプロット１６００、１６０２、１６０４は、それぞれ、個々のＱＣＲ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ Ｄｙｅ ＶＩＳ６３７Ａ（赤色）、ＶＩＳ５４８Ｂ（緑色）、およびＶＩＳ４６１Ｂ（青色）のオーバーレイされた吸収スペクトル（吸収率対波長）を示し、ＵＶ帯域内において殆ど吸収を呈しない。図１７におけるプロット１７００は、図１６からのＱＣＲ溶液染料（３３％ＶＩＳ４６１、３３％ＶＩＳ５４８、および３３％ＶＩＳ６３７）の組み合わせに関する光学出力対波長を示す。プロット１７０２、１７０４、１７０６は、光学出力対波長、例えば、ＲＢＧ発光ダイオード出力を示す。プロット１７０８は、ＲＧＢ帯域における吸収率（それぞれ、ＲＧＢ＝０．７３５、０．７９７、および０．７２７）を図示する、屈光性透過のための光学出力対波長を示す。
カスタマイズされた色吸収接着剤が、縁上（例えば、図１２Ａ－１２Ｃおよび１３に描写されるように）、または統合されたスペーサ（例えば、図１５に描写されるように）を含む、導波管層の任意の水平表面上に適用されることができる。
接着剤（中間層接着剤または縁吸収材に関わらず）の屈折率合致は、本明細書に説明される方法とともに高屈折率成分を利用することによって、または本明細書に説明されるような高屈折率ＵＶ硬化接着剤および合致する着色剤を使用することによって、取得されることができる。接着剤と導波管層との間のより近い屈折率合致は、界面において後方反射を低減させるように達成されることができる。
着色剤は、分注される厚さ、分注される面積、または接着剤の粘度を限定または制限せずに、広範囲の接着剤の中に組み込まれることができる。接着剤の粘度が、意図される用途のために必要に応じて、選択されることができる。縁シールのための好適な粘度範囲が、典型的には、適用温度（例えば、室温において）において、約３００ｃＰ～約３，０００ｃＰａｔの範囲内である。統合されたスペーサを伴わない中間層ラミネートのために好適な粘度範囲は、典型的には、約２７，０００ｃＰ～約７０，０００ｃＰの範囲内である。統合されたスペーサ上に分注される接着剤を伴う、中間層ラミネートのための好適な粘度範囲が、典型的には、約２０ｃＰ未満である。接着剤の厚さ範囲もまた、意図される用途に基づく。縁シールの好適な厚さが、典型的には、約５０μｍ～約１５０μｍの範囲内である。統合されたスペーサを伴う中間層ラミネートのための好適な厚さが、典型的には、約２５μｍ～約２５０μｍの範囲内である。統合されたスペーサを伴う中間層ラミネートのための好適な厚さが、典型的には、約１μｍ～約１０μｍの範囲内である。
本明細書は、多くの具体的詳細を含有するが、これらは、本開示の範囲または請求され得るものの限定として解釈されるべきではなく、むしろ、特定の実施形態と関連付けられる特徴の実施例である。別個の実施形態のコンテキストにおいて本明細書で説明されるある特徴はまた、単一実施形態において、組み合わせて実装されてもよい。逆に言えば、単一実施形態の文脈において説明される種々の特徴はまた、別個に複数の実施形態に、または任意の好適な副次的組み合わせで実装されてもよい。さらに、特徴が、ある組み合わせで作用するものとして上記に説明され得るが、請求される組み合わせからの１つまたはそれを上回る特徴が、いくつかの実施例において、組み合わせから除外され得るように、さらに最初に請求され、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てもよい。
いくつかの実施形態が、説明されている。なお、種々の修正は、本開示の精神および範囲から逸脱することなく、成され得ることを理解されたい。例えば、上記に示される種々の構造は、再配列される、異なって位置付けられる、異なって配向される、追加される、および／または除去される要素とともに、使用されてもよい。故に、他の実施形態は、以下の請求項の範囲内である。

Claims (20)

  1. ドープポリマー導波管であって、
    １つまたはそれを上回るパターン化された領域と、
    １つまたはそれを上回る非パターン化された領域と
    を備え、
    前記１つまたはそれを上回るパターン化された領域および１つまたはそれを上回る非パターン化された領域は、ドープポリマーを備え、前記ドープポリマーは、前記ポリマー導波管を通して進行する赤色光、緑色光、および青色光のうちの１つまたはそれ上回るものの少なくとも９０％を吸収するように選択される有彩色成分を備える、
    ドープポリマー導波管。
  2. 前記１つまたはそれを上回るパターン化された領域のうちの１つは、内部結合格子、射出瞳エキスパンダ、または直交瞳エキスパンダである、請求項１に記載のポリマー導波管。
  3. 前記ドープポリマー導波管は、１つまたはそれを上回る非ドープ領域がない、請求項１に記載のポリマー導波管。
  4. 前記ドープポリマー導波管は、前記ポリマー導波管を通して進行する赤色光、緑色光、および青色光のうちの１つまたはそれ上回るものの少なくとも９０％を吸収する、請求項１に記載のポリマー導波管。
  5. 前記ドープポリマーは、均質材料である、請求項１に記載のポリマー導波管。
  6. 前記ドープポリマー導波管の厚さは、約２００μｍ～約１，０００μｍの範囲内である、請求項１に記載のポリマー導波管。
  7. 前記ドープポリマー導波管の全内部反射経路長は、約２ｃｍ～約１５ｃｍの範囲内である、請求項１に記載のポリマー導波管。
  8. 前記ドープポリマー導波管の屈折率は、約１．４５を上回る、請求項１に記載のポリマー導波管。
  9. 前記有彩色成分は、赤色光のみ、緑色光のみ、または青色光のみのうちの少なくとも９０％を吸収するように選択される、請求項１に記載のポリマー導波管。
  10. 請求項１に記載のポリマー導波管を備える、接眼レンズ。
  11. ドープポリマー導波管を形成する方法であって、前記方法は、
    重合性材料を第１の金型上に分注することであって、前記重合性材料は、樹脂および有彩色成分を備える、ことと、
    前記重合性材料を第２の金型と接触させることであって、前記第１の金型、前記第２の金型、またはその両方は、突出部、陥凹部、またはその両方を含む、ことと、
    パターン化されたポリマー層を前記第１の金型と前記第２の金型との間にもたらすように、前記重合性材料を重合することと、
    前記ドープポリマー導波管をもたらすように、前記パターン化されたポリマー層を前記第１の金型および前記第２の金型から分離することであって、前記有彩色成分は、赤色光、緑色光、青色光、または任意のそれらの組み合わせを吸収するように選択される、ことと
    を含む、方法。
  12. 前記ドープポリマー導波管は、１つまたはそれを上回る非ドープ領域がない、請求項１１に記載の方法。
  13. 前記ドープポリマー導波管は、前記ポリマー導波管を通して進行する赤色光、緑色光、および青色光のうちの１つまたはそれ上回るものの少なくとも９０％を吸収する、請求項１１に記載の方法。
  14. 前記重合性材料は、均質混合物である、請求項１１に記載の方法。
  15. 前記ドープポリマー導波管の厚さは、約２００μｍ～約１，０００μｍの範囲内である、請求項１１に記載の方法。
  16. 前記ドープポリマー導波管の全内部反射経路長は、約２ｃｍ～約１５ｃｍの範囲内である、請求項１１に記載の方法。
  17. 前記接触することおよび前記分離することは、注型することまたは成型することを含む、請求項１１に記載の方法。
  18. 前記ドープポリマー導波管の屈折率は、約１．４５を上回る、請求項１１に記載の方法。
  19. 前記有彩色成分は、赤色光のみ、緑色光のみ、または青色光のみのうちの少なくとも９０％を吸収するように選択される、請求項１１に記載の方法。
  20. 前記重合性材料を重合することは、前記重合性材料を紫外線放射で照射することを含む、請求項１１に記載の方法。
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