TWI744878B - 製造繞射背光件的方法 - Google Patents

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Abstract

繞射背光件的製造使用繞射光柵以散射來自導光體的光，並且界定與繞射光柵對齊的反射島。本發明關於一種製造繞射背光件的方法，包含：提供具有繞射光柵的導光體；使用繞射光柵將被引導的光從導光體中繞射地散射，以選擇性地曝光光阻並在光阻中提供一個開口；以及，將反射材料沉積到開口中以形成與繞射光柵對齊的反射島。繞射背光件的反射繞射光柵元件包括繞射光柵和反射島。

Description

製造繞射背光件的方法
本發明係關於一種製造方法，特別是製造繞射背光件的方法。
對於種類廣泛的裝置及產品的使用者而言，電子顯示器是一個幾乎無處不在的媒介，用於傳遞資訊給使用者。其中最常見的電子顯示器為陰極射線管（cathode ray tube, CRT）、電漿顯示面板（plasma display panels, PDP）、液晶顯示器（liquid crystal displays, LCD）、電致發光顯示器（electroluminescent displays, EL）、有機發光二極體（organic light emitting diode, OLED）、和主動式矩陣有機發光二極體（active matrix OLEDs, AMOLED）顯示器、電泳顯示器（electrophoretic displays, EP），以及各種採用機電或電流體光調變（例如，數位微鏡裝置、電潤濕顯示器等等）的顯示器。一般而言，電子顯示器可以分為主動顯示器（即，會發光的顯示器）或被動顯示器（即，調變由另一個光源提供的光的顯示器）的其中一者。在主動顯示器的分類中，最明顯的示例是CRTs、PDPs及OLEDs/ AMOLEDs。在上述以發射光進行分類的情況下，LCDs及EP顯示器一般是被歸類在被動顯示器的分類中。被動顯示器雖然經常表現出包括但不限於如固有的低功率消耗等具有吸引力的性能特徵，但由於其缺乏發光的能力，在許多實際應用中被動顯示器可能有使用上的限制。
為了克服被動顯示器與射出光相關聯的使用限制，許多被動顯示器係與一外部光源耦合。耦合光源可使這些被動顯示器發光，並使這些被動顯示器基本上發揮主動顯示器的功能。背光件即為這種耦合光源的示例之一。背光件是放在被動顯示器後面以照亮被動顯示器的光源（通常是面板）。舉例來說，背光件可以與LCD顯示器或EP顯示器耦合。背光件會發出可以穿過LCD顯示器或EP顯示器的光。所發射的光會由LCD顯示器或EP顯示器調變，且經調變後的光會隨後依序地由LCD顯示器或EP顯示器射出。
為了實現這些與其他優點並且根據本發明的目的，如本文所體現和廣泛描述的，提供有一種製造繞射背光件的方法，該方法包括：提供具有一繞射光柵的一導光體；使用該繞射光柵將被引導的光從該導光體繞射地散射出去，以選擇性地曝光該導光體之表面附近的光阻，選擇性曝光在該光阻中提供與該繞射光柵對齊的一開口；以及將一反射材料沉積至該開口中，以形成與該繞射光柵對齊的一反射島，其中，該繞射背光件之一反射繞射光柵元件包括該繞射光柵和該反射島之組合。
根據本發明一實施例，所述提供具有一繞射光柵的一導光體包括：使用一奈米壓印模具對該導光體之一表面奈米壓印，以在該導光體之該表面形成該繞射光柵。
根據本發明一實施例，所述使用一奈米壓印模具對該導光體之一表面奈米壓印包括：將一奈米壓印接收層塗覆至該導光體之一表面；以及將該奈米壓印模具壓入該奈米壓印接收層中，以形成該繞射光柵。
根據本發明一實施例，所述使用該繞射光柵將被引導的光從該導光體繞射地散射出去包括：根據全內反射將光沿著該導光體之長度引導作為該被引導的光；以及使用該繞射光柵將該被引導的光之一部分從該導光體繞射地散射出去。
根據本發明一實施例，該被引導的光包括由光學地連接至該導光體之邊緣的一光源提供的藍光和紫外光其中之一或二。
根據本發明一實施例，製造繞射背光件的方法，進一步包括：將該光阻塗覆至該導光體之該表面；以及在藉由該被引導的光的該繞射地散射的部分選擇性地曝光以提供該開口之後，使該光阻顯影。
根據本發明一實施例，所述將一反射材料沉積至該開口中以形成一反射島包括：沉積一層該反射材料在該光阻之一表面上以及至該光阻中的該開口中；以及剝離該光阻，以僅留下該開口中的該反射材料。
根據本發明一實施例，該導光體包括：一導光體基板；一高折射係數材料層，位於該導光體基板之一表面上，該高折射係數材料之 折射係數大於該導光體基板之折射係數；以及一低折射係數材料層，具有一折射係數小於該高折射係數材料的折射係數，該高折射係數材料夾置在該低折射係數材料層與該導光體基板之間，其中，光在該高折射係數材料層與該低折射係數材料層之間的界面藉由全內反射在該導光體中被引導。
根據本發明一實施例，該高折射係數材料延伸至該導光體基板之該表面中的該繞射光柵之繞射特徵中。
根據本發明一實施例，製造繞射背光件的方法，進一步包括：通過該光阻中的該開口蝕刻該低折射係數材料層中的一開口，以暴露該高折射係數材料層。
根據本發明一實施例，所述將一反射材料沉積至該開口中以形成一反射島包括：沉積一層該反射材料在該光阻之一表面上以及至該光阻中的該開口中和該低折射係數材料中的該開口中；以及剝離該光阻，以僅留下在該高折射係數材料層之該開口中和一表面上的該反射材料。
根據本發明一實施例，製造繞射背光件的方法，進一步包括：從該導光體移除該低折射係數材料層。
根據本發明一實施例，該反射材料包括金屬、金屬聚合物、和高折射係數介電質其中之一以上。
在本發明之另一態樣中，提供有一種自動對齊製造繞射背光件的方法，該方法包括：在該導光體中形成一繞射光柵；在該導光體之一表面上塗覆一低折射係數材料層，該低折射係數材料之折射係數小於該導光體之折射係數；在該低折射係數材料層上塗覆一光阻；使用該繞射光柵繞射地散射在該導光體中被引導的光，以在該光阻中選擇性地提供一開口；以及在該開口中沉積一反射材料，以形成與該繞射光柵對齊並具有對應該繞射光柵之範圍的一反射島，其中，該繞射背光件之一反射繞射光柵元件包括該反射島和該繞射光柵之組合。
根據本發明一實施例，自動對齊製造繞射背光件的方法，進一步包括：在該低折射係數材料層與該導光體之間塗覆一高折射係數材料層，該高折射係數材料之折射係數大於該低折射係數材料之折射係數。
根據本發明一實施例，所述形成一繞射光柵包括：藉由將一奈米壓印模具壓入該導光體之該表面中以將該繞射光柵奈米壓印在該導光體之該表面中，該奈米壓印模具具有對應該繞射光柵的圖案。
根據本發明一實施例，所述繞射地散射在該導光體中被引導的光包括：使用一光源將光引入該導光體之一邊緣，該引入的光包括藍光和紫外光其中之一或二。
根據本發明一實施例，所述在該開口中沉積一反射材料包括：沉積一層該反射材料在該光阻之一表面上以及至該光阻之該開口中；以及剝離該光阻，以僅留下該開口中的該反射材料。
根據本發明一實施例，自動對齊製造繞射背光件的方法，進一步包括：使用該光阻中的該開口以蝕刻一對應的開口穿過該低折射係數材料層，其中，所述在該開口中沉積一反射材料係在該光阻中的該開口和穿過該低折射係數材料層的該對應的開口兩者中形成該反射島。
根據本發明一實施例，自動對齊製造繞射背光件的方法，進一步包括：移除該低折射係數材料層。
根據本發明一實施例，該導光體在該導光體之該表面上具有一高折射係數材料層，該高折射係數材料之折射係數大於該導光體之折射係數，以及其中，所述沉積一反射材料係將該反射材料沉積至該高折射係數材料層上。
根據本文描述的原理的示例和實施例的製造繞射背光件的方法應用於各種類型的電子顯示器。具體來說，根據本文描述的原理的各種製造繞射背光件的方法使用繞射光柵散射來自導光體的光以曝光光阻並界定與繞射光柵對齊的反射島（reflective island）。因此，製造繞射背光件的方法可以提供包含繞射光柵和反射島的反射繞射光柵元件的自動對齊製造。根據各個實施例，除了自動對齊製造繞射背光件的反射繞射光柵元件外，本文所述的製造繞射背光件的方法可以進一步在繞射背光件的範圍內容忍反射繞射光柵元件之間的平移和拉伸，並且可以促使電子顯示器應用的大面積繞射背光件的製造。可以採用根據本文所述方法製造的繞射背光件的電子顯示器可以包含但不限於多視像顯示器和其他類似顯示器，例如裸視立體或「裸眼」的三維（3D）顯示器。
在本文中，「二維顯示器」或「2D顯示器」被定義為被配置以提供影像的顯示器，而不論該影像是從甚麼方向觀看的（亦即，在預定視角內或在2D顯示器的預定範圍內），該影像的視像基本上是相同的。在許多智慧型手機和電腦螢幕中找到的傳統液晶顯示器（LCD）是2D顯示器的示例。與此相反，「多視像顯示器」定義為被配置以在不同的視像方向（view direction）上或從不同的視像方向提供多視像影像（multiview image）的不同的視像（different views）的電子顯示器或顯示系統。具體來說，不同的視像可以表示多視像影像的場景或物體的不同立體圖。本文所述的單側背光件和單側多視像顯示器的用途，包含但不限於，行動電話（例如，智慧型手機）、手錶、平板電腦，行動電腦（例如，膝上型電腦）、個人電腦和電腦螢幕、汽車顯示控制台、相機顯示器以及其他各種行動顯示器以及基本上非行動顯示器的應用程序和裝置。
圖1A係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的多視像顯示器10的立體圖。如圖1A中所示的，多視像顯示器10包含螢幕12，其用於顯示要被觀看的多視像影像。舉例而言，螢幕12可以是電話（例如手機、智慧型手機等等）、平板電腦、筆記型電腦、桌上型電腦的電腦顯示器、相機顯示器、或基本上顯示任何其他裝置的電子顯示器的顯示螢幕。
多視像顯示器10在相對於螢幕12的不同的視像方向16上提供多視像影像的不同的視像14。視像方向16如箭頭所示，從螢幕12以各種不同的主要角度方向延伸；不同的視像14在箭頭（亦即，表示視像方向16的箭頭）的終止處顯示為較暗的複數個多邊形框；並且僅示出了四個視像14和四個視像方向16，這全都是作為示例而非限制。應注意，雖然不同的視像14在圖1A中被顯示為在螢幕上方，但是當多視像影像被顯示在多視像顯示器10上時，視像14實際上出現在螢幕12上或附近。在螢幕12上方描繪視像14僅是為了簡化說明，並且意圖表示從對應於特定視像14的相應的一個視像方向16觀看多視像顯示器10。除了將2D顯示器通常被配置為提供所顯示影像的單一視像（例如，類似於視像14的一個視像）之外，2D顯示器可以與多視像顯示器10基本相似，這與多視像顯示器10提供多視像影像的複數個不同的視像14相反。
根據本文的定義，視像方向或等效地具有與多視像顯示器的視像方向對應方向的光束，通常具有由角度分量｛θ, ϕ｝給出的主要角度方向。角度分量θ在本文中被稱為光束的「仰角分量」或「仰角」。角度分量ϕ被稱為光束的「方位角分量」或「方位角」。根據本文的定義，仰角θ為是在垂直平面（例如，垂直於多視像顯示器螢幕的平面）內的角度，而方位角ϕ是在水平面（例如，平行於多視像顯示器螢幕的平面）內的角度。
圖1B係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中具有與多視像顯示器的視像方向（例如，圖1A中的視像方向16）相對應的特定主要角度方向的光束20的角度分量｛θ, ϕ｝的示意圖。此外，根據本文的定義，光束20從特定點被發射或發出。也就是說，根據定義，光束20具有與多視像顯示器內的特定原點相關聯的中心射線。圖1B進一步顯示了原點O的光束（或視像方向）。
在本文中，「導光體」被定義為使用全內反射在結構內引導光的結構。具體來說，導光體可以包含在導光體的工作波長處基本上透明的核心。「導光體」一詞一般指的是介電材料的光波導，其係利用全內反射在導光體的介電材料和圍繞導光體的物質或介質之間的界面引導光。根據定義，全內反射的條件是導光體的折射係數大於與導光體材料的表面鄰接的周圍介質的折射係數。在一些實施例中，導光體可以在利用上述的折射係數差異之外額外包含塗層，或者利用塗層取代前述的折射係數差異，藉此進一步促成全內反射。舉例來說，該塗層可以是反射塗層。導光體可以是數種導光體中的任何一種，包含但不限於平板或厚平板導光體和條狀導光體其中之一或之二。
根據各個實施例，導光體本身可以包含光學透明材料，其被配置為藉由全內反射以引導光。可以在導光體中使用各種光學透明材料中的任何一種，其包含但不限於，各種形式的玻璃中的一種以上玻璃（例如，石英玻璃（silica glass）、鹼性鋁矽酸鹽玻璃（alkali-aluminosilicate glass）、硼矽酸鹽玻璃（borosilicate glass）等）、以及基本上光學透明的塑膠或聚合物（例如，聚（甲基丙烯酸甲酯）（poly（methyl methacrylate））或「丙烯酸玻璃（acrylic glass）」、聚碳酸酯（polycarbonate）等）。
在此進一步，術語「平板（plate）」（如在「平板導光體」中一樣）應用於導光體時，定義為片段地（piecewise）或微分地（differentially）平坦的層或片，有時也稱為「厚平板（slab）」導光體。具體來說，平板導光體被定義為導光體，導光體被配置以在由導光體的頂部表面和底部表面（亦即，相對的表面）界定的兩個基本正交的方向上引導光。此外，根據本文的定義，頂部表面和底部表面都互相分開，並且至少在微分的意義上可以基本互相平行。亦即，在平板導光體的任何微分地小的部分內，頂部表面和底部表面大致上為平行或共平面的。
在一些實施例中，平板導光體可以是基本上平坦的（亦即，侷限為平面），並且因此平板導光體是平面的導光體。在其他實施例中，平板導光體可以在一個或兩個正交維度上彎曲。舉例而言，平板導光體可以在單個維度上彎曲以形成圓柱形的平板導光體。然而，任何曲率都具有足夠大的曲率半徑，以確保在平板導光體內保持全內反射以引導光。根據本文的定義，「導光體基板」是包含諸如平板導光體的導光體的基板。
本文中，「繞射光柵」一般而言被定義為設置成提供入射在繞射光柵上的光的繞射的複數個特徵（feature）（亦即，繞射特徵）。在一些示例中，複數個特徵可以由周期性或準週期性的方式排列。舉例而言，繞射光柵可以包含排列在一維（one-dimensional, 1D）陣列之中的複數個結構（例如，在材料表面中的複數凹槽或凸脊）。在其他示例中，繞射光柵可以是特徵的二維（two-dimensional, 2D）陣列。舉例而言，繞射光柵可以是材料表面上的凸部或材料表面中的孔洞的2D陣列。
如此，根據本文的定義，「繞射光柵」是提供入射在繞射光柵上的光的繞射的結構。如果光從導光體入射在繞射光柵上，則所提供的繞射或繞射地散射可以導致並且因此被稱為「繞射地耦合」，因為繞射光柵可以透過繞射將光耦合出導光體。繞射光柵也藉由繞射（亦即，以繞射角）重定向或改變光的角度。具體來說，由於繞射，離開繞射光柵的光通常具有與入射在繞射光柵上的光（亦即，入射光）的傳導方向不同的傳導方向。藉由繞射產生之光的傳導方向上的變化於本文中被稱為「繞射地重定向」。因此，繞射光柵可被理解為包含繞射特徵的結構，其將入射在繞射光柵上的光繞射地重定向，以及，如果光是由導光體射出，繞射光柵也可將來自導光體的光繞射地耦合出。
此外，根據本文的定義，繞射光柵的特徵被稱為「繞射特徵」，並且可以是在材料表面（亦即，兩種材料之間的邊界）處、之中、和之上的其中的一個以上。舉例而言，所述表面可以是導光體的表面。繞射特徵可以包含繞射光的各種結構中的任何一種，包含但不限於在表面處、表面中、或表面上的凹槽、脊部、孔洞、和凸部其中的一個以上。例如，繞射光柵可以包含在材料表面內的複數個基本上平行的凹槽。在另一個示例中，繞射光柵可以包含從材料表面上突出的複數個平行的凸脊。繞射特徵（例如：凹槽、凸脊、孔洞、凸部等等）可以具有提供繞射的各種剖面形狀或輪廓中的任何一種，包含但不限於正弦曲線輪廓、矩形輪廓（例如，二元繞射光柵）、三角形輪廓、和鋸齒輪廓（例如，炫耀光柵（blazed grating））之中的一個以上。
根據本發明中所描述的各個示例，繞射光柵（例如，多光束元件的繞射光柵，如下文所述）可以被用於將光繞射地散射或者耦合出導光體（例如，平板導光體）以成為光束。具體來說，局部週期性繞射光柵的繞射角θm 或由局部週期性繞射光柵提供的繞射角θm 可藉由方程式（1）給定如：
Figure 02_image001
(1) 其中λ是光的波長，m是繞射階數，n是導光體的折射係數，d是繞射光柵的特徵之間的距離或間隔，θi 是繞射光柵上的光的入射角。為了簡單起見，方程式（1）假設繞射光柵與導光體的表面鄰接並且導光體外部的材料的折射係數等於1（亦即，nout =1）。通常，繞射階數m給定為整數。由繞射光柵產生的光束的繞射角θm 可以由方程式（1）給定，其中繞射階數為正（例如，m＞0）。舉例而言，當繞射階數m等於1（亦即，m＝1）時，提供一階繞射。
圖2係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的繞射光柵30的剖面圖。舉例而言，繞射光柵30可以位於導光體40的表面上。另外，圖2示出了以入射角θi 入射在繞射光柵30上的光束50。光束50是導光體40內的被引導的光束。在圖2中還示出了由於入射光束50的繞射，而由繞射光柵30繞射地產生並耦合出的方向性光束60。方向性光束60具有如方程式（1）所示的繞射角θm （或者，在本文中，「主要角度方向（princial angular direction）」）。舉例而言，繞射角θm 可以對應於繞射光柵30的繞射階數「m」。在一些實施例中，繞射光柵可以是亞波長繞射光柵，其具有繞射特徵尺寸和小於被繞射光柵繞射的光的波長λ的繞射特徵間隔其中之一或之二。
在一些實施例中，繞射光柵可以是均勻的繞射光柵，或者在繞射光柵的整個範圍內具有均勻或基本均勻的繞射特徵間隔（亦即，光柵間距離）。例如，均勻繞射光柵可以包含複數個繞射特徵，複數個繞射特徵中的每一個繞射特徵具有與相鄰繞射特徵相似的尺寸並且與相鄰繞射特徵具有相似的間隔。
在其他實施例中，繞射光柵可以包含複數個子光柵。在一些實施例中，複數個子光柵中的不同子光柵可以具有彼此不同的特性。例如，複數個子光柵可以包含與複數個子光柵中的其他子光柵不同的繞射特徵間隔和不同的繞射特徵方向其中之一或之二。在一些實施例中，子光柵的繞射特徵可能是彎曲的，例如，繞射特徵可以包含彎曲的凹槽或凸脊其中之一或之二。
在一些實施例中，複數個子光柵中的子光柵可以排列為陣列。根據各個實施例，該陣列可以為一維（1D）陣列或二維（2D）陣列。此外，在一些實施例中，繞射光柵可以包含在整個繞射光柵的範圍上重複的複數個子光柵陣列。在其他實施例中，複數個子光柵的不同子光柵可以在繞射光柵的範圍內基本上隨機分佈。
在其他實施例中，繞射光柵可以包含啁啾式繞射光柵或者甚至啁啾式繞射光柵的陣列。根據定義，「啁啾式」繞射光柵是一種繞射光柵，其表現或具有在啁啾式繞射光柵的範圍或長度上變化的繞射特徵的繞射間隔。在一些實施例中，啁啾式繞射光柵可以具有或表現出隨距離線性變化的繞射特徵間隔的啁啾。因此，根據定義，啁啾式繞射光柵為「線性啁啾式」繞射光柵。在其他實施例中，啁啾式繞射光柵可表現出繞射特徵間隔的非線性啁啾。可以使用各種非線性啁啾，包含但不限於指數啁啾、對數啁啾、或基本上不均勻或隨機但仍然單調的方式變化的啁啾。本發明的非單調式的啁啾可以使用諸如正弦啁啾、三角啁啾或鋸齒啁啾，但其並不受限於此。在一些實施例中，繞射光柵的子光柵可以包含啁啾式繞射光柵。
在本文中，「準直器」被定義為基本上被配置以準直光的任何光學裝置或元件。根據各個實施例，由準直器提供的準直量可以預定程度或大小在實施例間變化。進一步地，準直器可被配置以在兩個正交方向（例如，垂直方向以及水平方向）其中之一或之二上提供準直。也就是，根據一些實施例，準直器可包含用於提供光準直的兩個正交方向其中之一或之二的形狀。
本文中，「準直因子」定義為光的準直程度。具體來說，根據本文的定義，準直因子定義準直光束中的光線的角展度。例如，準直因子σ可以指定一束準直光中的大部分光線在特定的角展度內（例如，相對於準直光束的中心或主要角度方向的+/− σ度）。根據一些示例，準直光束的光線在角度方面具有高斯分布（Gaussian distribution），並且角展度可以是由準直光束的峰值強度的一半所確定的角度。
在本文中，「光源」被定義為發出光的源頭（例如，被配置以產生光和發射光的光學發射器）。舉例而言，光源可以包含光學發射器，例如，發光二極體（light emitting diode, LED），其在被啟動或開啟時發光。具體來說，在本文中光源基本上可為任何一種來源的光或包含基本上任何光學發射器，其包含但不限於，發光二極體（LED）、雷射、有機發光二極體（organic light emitting diode, OLED）、聚合物發光二極體、電漿光學發射器、日光燈、白熾燈，以及實質上任何的光源之中的一個以上。由光源所產生的光可以具有一顏色（亦即，可包含特定波長的光），或者可以具有一定範圍的波長（例如，白光）。在一些實施例中，光源可以包含複數個光學發射器。舉例而言，光源可以包含光學發射器的集合或群組，其中至少一個光學發射器產生具有一顏色或等同的一波長的光，該顏色或等同的波長不同於由該光學發射器的集合或群組中的至少一個其它光學發射器產生的光所具有的一顏色或一波長。舉例而言，該等不同的顏色可包含原色（例如，紅、綠、藍）。
在本文中，「奈米壓印微影製程（nanoimprint lithography）」定義為使用模具或圖案化加工具藉由或使用壓印工藝將圖案轉移到基板的可壓印表面上，其中，模具或圖案中表示的特徵包含奈米級尺寸或奈米級公差。在一些示例中，可壓印表面可以包含基板本身的材料，其比模具相對軟。在另一個示例中，可壓印表面可以包含沉積或施加在基板表面上的相對較軟的一層材料。在任一種情況下，可壓印表面的相對較軟的材料被配置以在移除模具之後以及在進一步處理期間接收並保持壓印圖案。在壓印期間接收模具的較軟質的材料的表面在本文中稱為「接收層」或「接收表面」。
在一些實施例中，相對較軟的材料可以在壓印過程中固化或硬化以促進壓印圖案的保留。固化過程實質上會「凍結」或固定接收層，使其處於模具確定的形狀或圖案。例如，光固化材料層，例如但不限於，曝光（例如紅外光、可見光或紫外光（ultraviolet，UV））時變硬的光活化單體、低聚物或聚合物（例如，光阻）可用作接收層。在固化之前，光固化材料是柔軟的（例如液體或半液體）並且易於接受模具壓印圖案。曝光時，光固化材料會在模具周圍固化。接收層的固化的可光固化材料保留了模具的壓印圖案。
在另一個示例中，塗覆到基板的表面的熱塑性材料的層或膜可以用作接收層。在壓印之前，將熱塑性材料層加熱到材料的玻璃化轉變溫度左右，從而軟化材料。將模具壓入軟化的材料中，然後將材料冷卻至低於玻璃化轉變溫度，從而使材料在被壓入的模具周圍硬化或固化。壓印圖案被固化的熱塑性材料定位。用作接收層的熱塑性聚合物的示例，包含但不限於，聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯（poly(methyl methacrylate)，PMMA）和甲基丙烯酸甲酯（methyl methacrylate，MMA）。
在一些實施例中，例如，形成在軟質材料層中的壓印圖案可以通過光刻和蝕刻進一步「轉印」為基板，以作為模具的正像（positive image）。轉印的圖案進一步處理以在基板中形成特徵。這些特徵通常為奈米級的尺寸。藉由使用乾式蝕刻技術該特徵可以為透明，例如但不限為，反應離子蝕刻（reactive ion etching，RIE）和電漿蝕刻或濕式化學蝕刻技術以選擇地移除基板材料並且形成特徵。根據一些實施例，模具接收層也可以使用乾式蝕刻和濕式蝕刻技術其中之一或之二被蝕刻甚至移除。
此外，如本文所使用的，冠詞「一」旨在具有其在專利領域中的通常含義，亦即「一個以上」。例如，「一反射島」是指一個以上反射島，因此，「該反射島」在本文中是指「該（些）反射島」。此外，本文中對「頂部」、「底部」、「上」、「下」、「向上」、「向下」、「前」、「後」、「第一」、「第二」、「左」、或「右」並非意使其成為任何限制。本文中，當應用到一個值時，除非有另外特別說明，「大約（about）」一詞在應用於某個值時通常意味著在用於產生該值的設備的公差範圍內，或者可以表示加減10％、或加減5％、或加減1％。此外，本文所使用「基本上（substantially）」一詞是指大部分、或幾乎全部、或全部、或在約51％至約100％的範圍內的量。再者，本發明中的示例僅僅是說明性的，並且是為了討論的目的而不是為了限制。
根據本發明所描述的原理的一些實施例，本發明提供一種製造繞射背光件的方法。圖3係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的製造繞射背光件的方法100的流程圖。如圖所示，製造繞射背光件的方法100包括提供具有繞射光柵的導光體的步驟110。根據一些實施例，繞射光柵可以位於導光體的表面。例如，繞射光柵可以位於導光體的前（頂）表面或底（後）表面處或附近。在其他示例中，繞射光柵可以位於導光體內，例如，在導光體的一對表面（例如，引導表面）之間。根據一些實施例，繞射光柵的範圍實質上小於導光體。例如，繞射光柵的尺寸可以少於百分之十（10％）、或少於百分之五（5％）、或少於百分之一（1％）、或小於導光體範圍或整體尺寸的千分之一（0.1％）。例如，在一些實施例中，繞射光柵可以在採用繞射背光件的顯示器中的光閥的尺寸的大約四分之一至兩倍之間。
在一些實施例中，提供具有繞射光柵的導光體的步驟110可以包含使用奈米壓印模具對導光體的表面進行奈米壓印的步驟以在導光體表面上形成繞射光柵。在這些實施例的一些中，使用奈米壓印模具對導光體的表面進行奈米壓印的步驟可以包含將奈米壓印接收層設置到導光體的表面，然後將奈米壓印模具壓入奈米壓印接收層以形成繞射光柵的步驟。舉例而言，奈米壓印接收層可以包含透明塑膠或聚合物，例如但不限於，聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、或「丙烯酸玻璃」和塗在導光體表面的甲基丙烯酸甲酯（MMA）。在一些實施例中，提供繞射光柵的導光體的步驟110可以包含奈米壓印導光體本身的表面，亦即，將奈米壓印模具直接壓入導光體表面。例如，導光體可以包含可以通過奈米壓印形成的材料，例如但不限於PMMA、MMA或聚碳酸酯。因此，奈米壓印接收層可以包含導光體材料的表面區域或層。在其他非限制性實施例中，例如，提供具有繞射光柵的導光體的步驟110可以包括，但不限於，使用光刻、聚焦離子束光刻和電子束光刻中的一個以上並且可以包含乾式蝕刻（例如，反應性離子蝕刻）和濕式蝕刻中的一種以上以界定導光體內部或導光體表面上的繞射光柵。在其他實施例中，在提供具有繞射光柵的導光體的步驟110時，可以採用基本上任何在導光體中或上提供繞射光柵的方法。
圖3所示的製造繞射背光件的方法100進一步包括使用繞射光柵將被引導的光繞射地散射出導光體的步驟120，以選擇性地使與導光體的表面相鄰的光阻曝光。根據各個實施例，選擇性曝光提供與繞射光柵對齊的光阻中的開口。具體來說，開口的尺寸和範圍可以與繞射光柵基本相似，只有通過繞射光柵從導光體散射出來的光才可用於曝光光阻。由於全內反射將被引導的光界定在導光體內，光阻的所有其他區域仍未曝光。舉例而言，光阻可以是正性光阻。
在一些實施例中，使用繞射光柵將被引導的光繞射地散射出導光體的步驟120包含根據全內反射沿著導光體的長度引導光的步驟。根據這些實施例，使用繞射光柵將被引導的光繞射地散射出導光體的步驟120進一步包括使用繞射光柵將被引導的光的一部分繞射地散射出導光體。在一些實施例中，被引導的光包含由光學地連接至導光體的邊緣的光源提供的藍光和紫外光其中之一或之二。
如圖所示，如圖3所示，製造繞射背光件的方法100進一步包括將反射材料沉積到開口中的步驟130，以形成與繞射光柵對齊的反射島。根據各個實施例，例如，反射材料層可以包含，但不限於，金屬、金屬聚合物（例如，聚合物鋁）和高折射係數介電質其中一種以上。例如，步驟130可以藉由或使用蒸發沉積、濺射沉積、或等同者其中的一種以上將反射材料沉積到開口中。根據各個實施例，繞射背光件的反射繞射光柵元件包含繞射光柵和反射島的組合。
在其他實施例中，將反射材料沉積到開口中以形成反射島的步驟130，包含在光阻的表面上和光阻中的開口中沉積一層反射材料的步驟。在這些實施例中，將反射材料沉積到開口的步驟130進一步包含剝離光阻的步驟以僅留下開口內的反射材料。例如，剝離光阻可以包含塗覆溶劑以溶解光阻的步驟，然後將溶解的溶劑與上面的反射材料一起洗掉。
在一些實施例中，導光體可以包含導光體基板、高折射係數材料層、和低折射係數材料層。高折射係數材料層可以設置在導光體基板的表面上並且夾在低折射係數材料和導光體基板之間。根據各個實施例，高折射係數材料的折射係數大於導光體基板的折射係數，並且低折射係數材料的折射係數小於高折射係數材料的折射係數。根據這些實施例，被引導的光在高折射係數材料層和低折射係數材料層之間的界面處藉由全內反射以引導。在一些實施例中，高折射係數材料層的高折射係數材料在導光體基板的表面處或之中延伸到繞射光柵的繞射特徵中。
在一些實施例中（圖中未顯示），製造繞射背光件的方法100進一步包括通過光阻中的開口蝕刻低折射係數材料層中的開口的步驟以暴露高折射係數材料層。在這些實施例中，將反射材料沉積到開口中以形成反射島的步驟可以包含：在光阻的表面上和光阻中的開口與低折射係數材料層中的開口中沉積反射材料層；以及剝離光阻，僅留下開口內以及高折射係數材料層表面上的反射材料的步驟。在一些實施例中，製造繞射背光件的方法100可以進一步包含從導光體移除低折射係數材料層。
根據本文所述原理的其他實施例，本發明提供了一種自動對齊製造繞射背光件的方法。圖4係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的自動對齊製造繞射背光件的方法200的流程圖。如圖所示，自動對齊製造繞射背光件的方法200包含在導光體上形成繞射光柵的步驟210。在一些實施例中，形成繞射光柵的步驟210可以採用與上文關於提供具有繞射光柵的導光體的步驟110所述的技術基本相似的技術。例如，形成繞射光柵的步驟210可以包含藉由將奈米壓印模具壓入表面以將繞射光柵奈米壓印在導光體的表面上的步驟，該奈米壓印模具具有與繞射光柵相對應的圖案。
圖4所示的自動對齊製造繞射背光件的方法200進一步包含在導光體的表面上塗覆低折射係數材料層的步驟220。根據各個實施例，低折射係數材料的折射係數小於導光體的折射係數。在一些實施例中（圖4中未顯示），繞射背光件自動對齊製造的方法200進一步包含在低折射係數材料層和導光體之間塗覆高折射係數材料層。根據這些實施例，高折射係數材料的折射係數大於低折射係數材料的折射係數。
如圖4所示，自動對齊製造繞射背光件的方法200進一步包含將光阻塗覆到低折射係數材料層的步驟220。舉例而言，光阻可以是正性光阻。
根據各個實施例，圖4所示的自動對齊製造繞射背光件的方法200進一步包含使用繞射光柵繞射地散射在導光體中引導的光的步驟230，以選擇性地在光阻中提供開口。在一些實施例中，繞射地散射在導光體中引導的光的步驟230可以基本上類似於上述製造繞射背光件的方法100的使用繞射光柵將被引導的光繞射地散射出導光體的步驟120。具體來說，繞射地散射在導光體中引導的光的步驟230可以包含使用光源將光引入導光體的邊緣的步驟，引入的光包含藍光和紫外光其中之一或之二。然後，繞射地散射在導光體中引導的光的步驟230可以進一步包含使用繞射光柵將被引導的光的一部分繞射地散射出的步驟，但僅在繞射光柵的鄰近範圍內，如上文所述，亦即，繞射光柵有效地克服導光體的全內反射，以使光能夠在繞射光柵處離開導光體。
圖4所示的方法200進一步包含在開口內沉積反射材料的步驟240，以形成與繞射光柵對齊並具有與繞射光柵相對應的範圍的反射島。根據各個實施例，繞射背光件的反射繞射光柵元件包含光柵元件和反射島的組合。
在一些實施例中，在開口內沉積反射材料的步驟240以形成反射島可以與上文關於製造繞射背光件的方法100所述的在開口中沉積反射材料的步驟130以形成反射島基本上相似。根據各個實施例，例如，反射材料層可以包含，但不限於，金屬、金屬聚合物（例如，聚合物鋁）和高折射係數介電質其中一種以上。例如，在開口內沉積反射材料的步驟240可以藉由或使用蒸發沉積、濺射沉積、或等同者其中的一種以上。此外，在一些實施例中，在開口內沉積反射材料的步驟240可以包含在光阻的表面上和光阻中的開口中沉積反射材料層的步驟，並且剝離光阻僅留下開口內的反射材料的步驟。
在一些實施例中（圖4中未顯示），自動對齊製造繞射背光件的方法200可以進一步包含使用光阻中的開口以蝕刻穿過低折射係數材料層的對應開口的步驟。在這些實施例中，將反射材料沉積到開口以形成反射島的步驟中，在光阻的開口和穿過低折射係數材料層的相應開口兩者中皆形成反射島。在一些實施例中（圖4中未顯示），自動對齊製造繞射背光件的方法200可以進一步包含移除低折射係數材料層。在一些實施例中，導光體可以在導光體表面上具有高折射係數材料層，高折射係數材料的折射係數大於導光體的折射係數。此外，在這些實施例中，沉積反射材料可以將反射材料沉積到高折射係數材料層上。
[示例] 下文將顯示根據上述方法100和200其中之一或之二的製造繞射背光件和自動對齊製造繞射背光件的示例。這些示例以示例而非限制的方式顯示了採用上述方法的結果。
圖5A至圖5G係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的繞射背光件300的製造步驟的剖面圖。具體來說，圖5A至圖5G顯示了包含導光體310的繞射背光件300。在一些實施例中，導光體310可以基本上類似於上文關於製造繞射背光件的方法100和自動對齊製造繞射背光件的方法200所述的導光體基板或導光體。此外，如圖所示，作為示例而非限制以顯示的，導光體在導光體310的表面（例如，前表面或頂表面）上具有繞射光柵312。
圖5A顯示了繞射背光件300的導光體310和繞射光柵312，並且進一步顯示在導光體表面上可選的一層高折射係數材料314。如圖所示，高折射係數材料延伸到導光體310的表面中的繞射光柵312的繞射特徵中。
圖5B顯示了在高折射係數材料314的表面上具有一層低折射係數材料316的繞射背光件300。如圖所示，高折射係數材料被夾在低折射係數材料316和導光體310之間。圖5B進一步顯示一層光阻320。在低折射係數材料316上顯示光阻320。然而，在其他實施例中，光阻320可以位於導光體或高折射係數材料的表面其中之一上。如上文所述，在各個實施例中，光阻320可以是正性光阻。
圖5C顯示藉由將被引導的光從導光體310繞射地散射出以曝光光阻320。被引導的光和繞射地散射出的光在圖5C中顯示為箭頭302。例如，被引導的光可以藉由提供藍色光和紫外光（UV）其中之一或之二的光源（圖中未顯示）以提供。圖中顯示了光阻320的暴露部分322與繞射光柵312相鄰並對齊。根據一些實施例，如上文所述，如圖所示，曝光光阻320可以基本上類似於上述製造繞射背光件的方法100的使用繞射光柵繞射地散射出在導光體中引導的光的步驟120，以及類似於使用自動對齊製造繞射背光件的方法200的繞射光柵將在導光體中引導的光繞射地散射的步驟230。
圖5D顯示了在顯影並移除光阻320的暴露部分322以在光阻320中提供開口324之後的繞射背光件300。移除暴露部分使開口324內的低折射係數材料316暴露。圖5E顯示了在蝕刻暴露的低折射係數材料316之後的繞射背光件300。在蝕刻之後，高折射係數材料314暴露在光阻320中的開口324中。
圖5F顯示在將反射材料330沉積到開口324中以形成反射島332之後的繞射背光件300。如圖所示，反射島332憑藉開口324的位置與繞射光柵312對齊。根據一些實施例，如上文關於方法100、200所述，將反射材料330沉積到開口324中可以基本上類似於沉積反射材料的步驟130、240。
圖5G顯示從導光體310移除光阻320和低折射係數材料316之後的繞射背光件300以及在導光體表面上的一層高折射係數材料314。如圖所示，繞射背光件300包含具有繞射光柵312和反射島332的導光體310，所述反射島332由反射材料330形成並與繞射光柵312對齊。此外，圖5G顯示移除反射材料330以僅留下反射材料330與反射島332相對應的一部分的結果。如圖5G所示，反射島332和繞射光柵312的組合提供了繞射背光件300的反射繞射光柵元件304。
因此，本發明已經描述了製造繞射背光件的方法的示例和實施例，其採用繞射光柵以界定與繞射光柵對齊的反射島，其中，反射島和光柵元件構成繞射背光件的反射繞射光柵元件。應該理解的是，上述示例僅僅是說明代表本文所描述的原理的許多具體示例中的一些示例。顯然，所屬技術領域中具有通常知識者可以很容易地設計出許多其他的配置，而不偏離本發明的申請專利範圍所界定的範疇。
本申請案主張於2019年4月28日提交的美國臨時專利申請案第62/839,736號以及2020年4月25日提交的第PCT/US2020/029987號國際專利申請的優先權，兩者的全部內容藉由引用併入本文。
10:多視像顯示器 12:螢幕 14:視像 16:視像方向 20:光束 30:繞射光柵 40:導光體 50:光束、入射光束 60:方向性光束 100:方法 110:步驟 120:步驟 130:步驟 200:方法 210:步驟 220:步驟 230:步驟 240:步驟 300:繞射背光件 302:箭頭 304:反射繞射光柵元件 310:導光體 312:繞射光柵 314:高折射係數材料 316:低折射係數材料 320:光阻 322:暴露部分 324:開口 330:反射材料 332:反射島 O:原點 θ:角度分量、仰角 θi:入射角 θm:繞射角 λ:波長 σ:準直因子 ϕ:角度分量、方位角
根據在本文所描述的原理的示例和實施例的各種特徵可以參考以下結合附圖的詳細描述而更容易地理解，其中相同的元件符號表示相同的結構元件，並且其中： 圖1A係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的多視像顯示器10的立體圖。 圖1B係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的具有與多視像顯示器的視像方向相對應的特定主要角度方向的光束的角度分量的示意圖。 圖2係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的繞射光柵的剖面圖。 圖3係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的製造繞射背光件的方法的流程圖。 圖4係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的自動對齊製造繞射背光件的方法的流程圖。 圖5A至圖5G係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的繞射背光件的製造步驟的剖面圖。 一些示例和實施例具有除了上述參考附圖中所示的特徵之外的其他特徵，或代替以上參考附圖中所示的特徵的其他特徵。下文將參照上文所述附圖，詳細描述這些和其他特徵。
100:方法
110:步驟
120:步驟
130:步驟

Claims (21)

  1. 一種製造繞射背光件的方法，該方法包括： 提供具有一繞射光柵的一導光體； 使用該繞射光柵將被引導的光從該導光體繞射地散射出去，以選擇性地曝光該導光體之表面附近的光阻，選擇性曝光在該光阻中提供與該繞射光柵對齊的一開口；以及 將一反射材料沉積至該開口中，以形成與該繞射光柵對齊的一反射島， 其中，該繞射背光件之一反射繞射光柵元件包括該繞射光柵和該反射島之組合。
  2. 如請求項1之製造繞射背光件的方法，其中，所述提供具有一繞射光柵的一導光體包括：使用一奈米壓印模具對該導光體之一表面奈米壓印，以在該導光體之該表面形成該繞射光柵。
  3. 如請求項2之製造繞射背光件的方法，其中，所述使用一奈米壓印模具對該導光體之一表面奈米壓印包括： 將一奈米壓印接收層塗覆至該導光體之一表面；以及 將該奈米壓印模具壓入該奈米壓印接收層中，以形成該繞射光柵。
  4. 如請求項1之製造繞射背光件的方法，其中，所述使用該繞射光柵將被引導的光從該導光體繞射地散射出去包括： 根據全內反射將光沿著該導光體之長度引導作為該被引導的光；以及 使用該繞射光柵將該被引導的光之一部分從該導光體繞射地散射出去。
  5. 如請求項4之製造繞射背光件的方法，其中，該被引導的光包括由光學地連接至該導光體之邊緣的一光源提供的藍光和紫外光其中之一或二。
  6. 如請求項1之製造繞射背光件的方法，進一步包括：將該光阻塗覆至該導光體之該表面；以及在藉由該被引導的光的該繞射地散射的部分選擇性地曝光以提供該開口之後，使該光阻顯影。
  7. 如請求項1之製造繞射背光件的方法，其中，所述將一反射材料沉積至該開口中以形成一反射島包括： 沉積一層該反射材料在該光阻之一表面上以及至該光阻中的該開口中；以及 剝離該光阻，以僅留下該開口中的該反射材料。
  8. 如請求項1之製造繞射背光件的方法，其中，該導光體包括： 一導光體基板； 一高折射係數材料層，位於該導光體基板之一表面上，該高折射係數材料之 折射係數大於該導光體基板之折射係數；以及 一低折射係數材料層，具有一折射係數小於該高折射係數材料的折射係數，該高折射係數材料夾置在該低折射係數材料層與該導光體基板之間， 其中，光在該高折射係數材料層與該低折射係數材料層之間的界面藉由全內反射在該導光體中被引導。
  9. 如請求項8之製造繞射背光件的方法，其中，該高折射係數材料延伸至該導光體基板之該表面中的該繞射光柵之繞射特徵中。
  10. 如請求項8之製造繞射背光件的方法，進一步包括：通過該光阻中的該開口蝕刻該低折射係數材料層中的一開口，以暴露該高折射係數材料層。
  11. 如請求項10之製造繞射背光件的方法，其中，所述將一反射材料沉積至該開口中以形成一反射島包括： 沉積一層該反射材料在該光阻之一表面上以及至該光阻中的該開口中和該低折射係數材料中的該開口中；以及 剝離該光阻，以僅留下在該高折射係數材料層之該開口中和一表面上的該反射材料。
  12. 如請求項11之製造繞射背光件的方法，進一步包括：從該導光體移除該低折射係數材料層。
  13. 如請求項1之製造繞射背光件的方法，其中，該反射材料包括金屬、金屬聚合物、和高折射係數介電質其中之一以上。
  14. 一種自動對齊製造繞射背光件的方法，該方法包括： 在該導光體中形成一繞射光柵； 在該導光體之一表面上塗覆一低折射係數材料層，該低折射係數材料之折射係數小於該導光體之折射係數； 在該低折射係數材料層上塗覆一光阻； 使用該繞射光柵繞射地散射在該導光體中被引導的光，以在該光阻中選擇性地提供一開口；以及 在該開口中沉積一反射材料，以形成與該繞射光柵對齊並具有對應該繞射光柵之範圍的一反射島， 其中，該繞射背光件之一反射繞射光柵元件包括該反射島和該繞射光柵之組合。
  15. 如請求項14之自動對齊製造繞射背光件的方法，進一步包括：在該低折射係數材料層與該導光體之間塗覆一高折射係數材料層，該高折射係數材料之折射係數大於該低折射係數材料之折射係數。
  16. 如請求項14之自動對齊製造繞射背光件的方法，其中，所述形成一繞射光柵包括：藉由將一奈米壓印模具壓入該導光體之該表面中以將該繞射光柵奈米壓印在該導光體之該表面中，該奈米壓印模具具有對應該繞射光柵的圖案。
  17. 如請求項14之自動對齊製造繞射背光件的方法，其中，所述繞射地散射在該導光體中被引導的光包括：使用一光源將光引入該導光體之一邊緣，該引入的光包括藍光和紫外光其中之一或二。
  18. 如請求項14之自動對齊製造繞射背光件的方法，其中，所述在該開口中沉積一反射材料包括： 沉積一層該反射材料在該光阻之一表面上以及至該光阻之該開口中；以及 剝離該光阻，以僅留下該開口中的該反射材料。
  19. 如請求項18之自動對齊製造繞射背光件的方法，進一步包括：使用該光阻中的該開口以蝕刻一對應的開口穿過該低折射係數材料層，其中，所述在該開口中沉積一反射材料係在該光阻中的該開口和穿過該低折射係數材料層的該對應的開口兩者中形成該反射島。
  20. 如請求項19之自動對齊製造繞射背光件的方法，進一步包括：移除該低折射係數材料層。
  21. 如請求項19之自動對齊製造繞射背光件的方法，其中，該導光體在該導光體之該表面上具有一高折射係數材料層，該高折射係數材料之折射係數大於該導光體之折射係數，以及其中，所述沉積一反射材料係將該反射材料沉積至該高折射係數材料層上。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7290959B2 (ja) 2019-03-06 2023-06-14 大王製紙株式会社 連結式使い捨て着用物品
JP7295660B2 (ja) 2019-03-06 2023-06-21 大王製紙株式会社 連結式使い捨て着用物品
JP2024502312A (ja) * 2021-01-07 2024-01-18 ビュージックス コーポレーション フレキシブルな基板を備えた画像光ガイド
WO2023121640A1 (en) * 2021-12-20 2023-06-29 Leia Inc. Imprint lithography defect mitigation method and masked imprint lithography mold

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201734510A (zh) * 2016-03-23 2017-10-01 雷亞有限公司 採用反射格柵隔島的格柵式背光板、電子顯示器以及方法
CN108303763A (zh) * 2017-01-12 2018-07-20 京东方科技集团股份有限公司 导光板及其制作方法、背光源和显示装置
US20190011635A1 (en) * 2013-08-05 2019-01-10 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Method of Making a Metal Grating in a Waveguide and Device Formed
TW201921055A (zh) * 2017-09-28 2019-06-01 美商雷亞有限公司 光柵耦合光導件、顯示系統、以及使用光學聚光的方法

Family Cites Families (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3412980A1 (de) * 1984-04-06 1985-10-17 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh, 8225 Traunreut Auflichtphasengitter und verfahren zur herstellung eines auflichtphasengitters
JPH06347628A (ja) * 1993-06-11 1994-12-22 Canon Inc 回折格子の形成方法
CN1173230C (zh) * 1997-09-19 2004-10-27 国际商业机器公司 超过传统分辨率极限的光刻方法
US6238581B1 (en) * 1998-12-18 2001-05-29 Eastman Kodak Company Process for manufacturing an electro-mechanical grating device
JP2001155520A (ja) * 1999-11-22 2001-06-08 Sharp Corp 面状光源、並びにそれを用いたバックライト光学系およびディスプレイ
US6510263B1 (en) * 2000-01-27 2003-01-21 Unaxis Balzers Aktiengesellschaft Waveguide plate and process for its production and microtitre plate
US6961490B2 (en) * 2000-01-27 2005-11-01 Unaxis-Balzers Aktiengesellschaft Waveguide plate and process for its production and microtitre plate
CA2423037A1 (en) * 2000-09-26 2002-04-04 Stephen William Roberts Controlling birefringence in an optical waveguide and in an arrayed waveguide grating
TW506103B (en) * 2001-08-06 2002-10-11 Au Optronics Corp Bump layout on a chip
JP2003084114A (ja) * 2001-09-13 2003-03-19 Asahi Glass Co Ltd 反射型回折素子
JP2003307606A (ja) * 2002-04-15 2003-10-31 Asahi Glass Co Ltd 回折素子
EP1437608A4 (en) * 2001-09-13 2006-07-26 Asahi Glass Co Ltd DIFFRACTION DEVICE
JP2004151182A (ja) * 2002-10-29 2004-05-27 Toppan Printing Co Ltd 導光型回折格子表示体
KR20040075430A (ko) * 2003-02-21 2004-08-30 엘지전자 주식회사 그레이팅 폴라라이저를 이용한 백라이트 유닛 및 그레이팅폴라라이저 제조방법
TW200527015A (en) * 2003-12-25 2005-08-16 Sumitomo Chemical Co Light guide plate, back light and liquid crystal display device
JP4954197B2 (ja) * 2005-04-27 2012-06-13 オブデュキャット、アクチボラグ パターンを被転写体に転写する手段
DE102007039996B4 (de) * 2007-02-07 2020-09-24 Leonhard Kurz Stiftung & Co. Kg Sicherheitselement für ein Sicherheitsdokument und Verfahren zu seiner Herstellung
CA2686460C (en) * 2007-05-25 2012-05-01 Toppan Printing Co., Ltd. Display and information-printed matter
JP5183284B2 (ja) * 2008-04-11 2013-04-17 三菱電機株式会社 導光板及びその製造方法
JP5451754B2 (ja) * 2008-05-28 2014-03-26 クォルコム・メムズ・テクノロジーズ・インコーポレーテッド ターニング微細構造を有する光導波路パネル及びその製造方法、並びにディスプレイ装置
JP5010549B2 (ja) 2008-07-25 2012-08-29 株式会社東芝 液晶表示装置
CN101685178B (zh) * 2008-09-27 2012-05-30 比亚迪股份有限公司 一种衍射导光薄膜及其制备方法
WO2011039864A1 (ja) * 2009-09-30 2011-04-07 興和株式会社 導光板の製造方法および導光板
JP5929013B2 (ja) * 2011-05-25 2016-06-01 凸版印刷株式会社 着色偽造防止構造体および着色偽造防止媒体
TWI510820B (zh) * 2012-08-08 2015-12-01 C Sun Mfg Ltd 具微光柵的電子裝置、分光裝置及其製造方法
WO2014204471A1 (en) * 2013-06-20 2014-12-24 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Grating-based light modulation employing a liquid crystal
KR102053442B1 (ko) * 2013-10-22 2019-12-06 엘지디스플레이 주식회사 광학 시트와 그를 포함한 액정표시장치
WO2016111708A1 (en) 2015-01-10 2016-07-14 Leia Inc. Two-dimensional/three-dimensional (2d/3d) switchable display backlight and electronic display
ES2959422T3 (es) * 2015-01-10 2024-02-26 Leia Inc Guía de luz acoplada a red
ES2803583T3 (es) * 2015-01-19 2021-01-28 Leia Inc Luz de fondo basada en rejilla unidireccional empleando una isla reflectiva
JP6514326B2 (ja) * 2015-04-24 2019-05-15 技術研究組合光電子融合基盤技術研究所 グレーティングの構造及びこれを備えたグレーティングカプラの製造方法
WO2017039750A1 (en) * 2015-09-05 2017-03-09 Leia Inc. Polychromatic grating-coupled backlighting
KR20180010791A (ko) * 2016-07-22 2018-01-31 삼성전자주식회사 지향성 백라이트 유닛, 이의 제작방법, 이를 포함하는 입체 영상 표시 장치
EP3491288A4 (en) * 2016-07-26 2020-03-25 LEIA Inc. BAR COLLIMATOR, BACKLIGHT SYSTEM AND METHOD
NZ750551A (en) * 2016-08-22 2023-05-26 Magic Leap Inc Multi-layer diffractive eyepiece
KR102654870B1 (ko) * 2016-11-09 2024-04-05 삼성전자주식회사 3차원 영상 디스플레이용 백라이트 유닛 및 그 제조방법
JP6857297B2 (ja) * 2016-12-22 2021-04-14 日亜化学工業株式会社 導光板、面光源装置、表示装置及び電子機器
WO2018136892A1 (en) * 2017-01-23 2018-07-26 Magic Leap, Inc. Eyepiece for virtual, augmented, or mixed reality systems

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20190011635A1 (en) * 2013-08-05 2019-01-10 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Method of Making a Metal Grating in a Waveguide and Device Formed
TW201734510A (zh) * 2016-03-23 2017-10-01 雷亞有限公司 採用反射格柵隔島的格柵式背光板、電子顯示器以及方法
CN108303763A (zh) * 2017-01-12 2018-07-20 京东方科技集团股份有限公司 导光板及其制作方法、背光源和显示装置
TW201921055A (zh) * 2017-09-28 2019-06-01 美商雷亞有限公司 光柵耦合光導件、顯示系統、以及使用光學聚光的方法

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