纳米制作中的占空比、深度和表面能控制的制作方法

纳米制作中的占空比、深度和表面能控制


背景技术：

[0001]
诸如头戴式显示器(hmd)或平视显示器(hud)系统之类的人工现实系统通常包括被配置为呈现人工图像的显示器，该人工图像描绘虚拟环境中的对象。显示器可以显示虚拟对象，或将真实对象的图像与虚拟对象组合，如在虚拟现实(vr)、增强现实(ar)或混合现实(mr)应用中。例如，在ar系统中，用户可以通过例如看穿透明显示器玻璃或透镜(通常称为光学透视)、或查看由相机捕获的周围环境的显示图像(通常称为视频透视)，来查看虚拟对象的图像(例如，计算机生成的图像(cgi))和周围环境两者。
[0002]
一个示例光学透视ar系统可以使用基于波导的光学显示器，其中投影图像的光可以耦合到波导(例如，基板)中，在波导内传播，并且在不同位置处耦合出波导。在一些实现中，可以使用诸如倾斜表面浮雕光栅之类的衍射光学元件，将投影图像的光耦合到波导中或耦合出波导。在很多情况下，以希望速度、成本有效地制作具有期望轮廓的倾斜表面浮雕光栅，可能是具有挑战性的。


技术实现要素：

[0003]
本公开总体上涉及用于制作倾斜结构的技术，并且更具体地涉及用于模制倾斜结构(例如，倾斜光栅)的技术，该倾斜结构诸如为高度对称的倾斜结构、具有大倾斜角的倾斜结构、或具有高深度的倾斜结构。用于模制倾斜结构的模具可以通过以下方式来制作：制成初步主模具，然后使用各种工艺来微调初步主模具，以改变主模具的性质，例如，该性质包括但不限于主模具上的结构的占空比、高度或深度、脊部或凹槽轮廓、或主模具的表面能。
[0004]
在一些实施例中，一种制作具有目标表面浮雕结构的纳米压印光刻术(nil)模具的方法可以包括：制造nil模具的初步表面浮雕结构，以及修改初步表面浮雕结构的参数，以制成目标表面浮雕结构。初步表面浮雕结构可以包括多个脊部，其中初步表面浮雕结构的参数不同于目标表面浮雕结构的对应参数。修改初步表面浮雕结构的参数可以包括：在初步表面浮雕结构上沉积材料层，以及对材料层进行蚀刻或表面处理。在一些实施例中，nil模具可以包括用于纳米压印光刻术的主nil模具或软印戳。在一些实施例中，初步表面浮雕结构可以包括倾斜表面浮雕光栅结构。
[0005]
在一些实施例中，初步表面浮雕结构的参数可以包括多个脊部中的每个脊部的宽度。在一些实施例中，修改初步表面浮雕结构的参数可以包括：在初步表面浮雕结构上沉积间隔物层，以及各向异性地蚀刻间隔物层，以去除在多个脊部的顶部上的间隔物层和在多个脊部之间的间隔物层，并且保持多个脊部的侧壁上的间隔物层。在一些实施例中，蚀刻可以包括等离子体蚀刻、离子束蚀刻、反应性离子束蚀刻、或化学辅助反应性离子束蚀刻。
[0006]
在一些实施例中，初步表面浮雕结构的参数可以包括多个脊部中的每个脊部的高度。在一些实施例中，修改初步表面浮雕结构的参数可以包括：使用气相沉积工艺在初步表面浮雕结构上沉积材料层，以及使用湿法或干法各向同性蚀刻工艺来蚀刻材料层。
[0007]
在一些实施例中，初步表面浮雕结构的参数可以包括初步表面浮雕结构的表面能。在一些实施例中，修改初步表面浮雕结构的参数可以包括：在初步表面浮雕结构上沉积
间隔物层，其中间隔物层具有与初步表面浮雕结构的表面能不同的表面能；以及对间隔物层进行表面处理。在一些实施例中，对间隔物层进行表面处理可以包括：使用六甲基二硅氮烷(hmds)或氟化自组装单层(fsam)，处理间隔物层的表面。
[0008]
在一些实施例中，多个脊部可以包括倾斜脊部，并且初步表面浮雕结构的参数可以包括倾斜脊部的边缘的倾斜角。在一些实施例中，修改初步表面浮雕结构的参数可以包括：在初步表面浮雕结构上沉积间隔物层，以及使用等离子体或离子束以倾斜角蚀刻间隔物层。
[0009]
在一些实施例中，一种制作表面浮雕光栅的方法可以包括：在基板上制造初步表面浮雕光栅，以及修改初步表面浮雕光栅的参数，以制成表面浮雕光栅。初步表面浮雕光栅可以包括多个脊部，其中初步表面浮雕光栅的参数不同于表面浮雕光栅的对应参数。修改初步表面浮雕光栅的参数可以包括：在初步表面浮雕光栅上沉积材料层，以及蚀刻材料层。在一些实施例中，初步表面浮雕光栅的参数可以包括多个脊部中的每个脊部的宽度、多个脊部中的每个脊部的高度、或多个脊部中的每个脊部的边缘的倾斜角。在一些实施例中，多个脊部中的每个脊部的边缘的倾斜角大于20
°
。在一些实施例中，多个脊部的深度大于20nm。
[0010]
在一些实施例中，一种制作目标纳米压印光刻术(nil)模具的方法可以包括：制造初步nil模具，该初步nil模具包括基板和在基板上的多个脊部；在初步nil模具上沉积材料层；以及对初步nil模具上的材料层进行蚀刻或表面处理，以实现目标nil模具。在一些实施例中，沉积和蚀刻或表面处理可以修改以下至少一项：多个脊部中的每个脊部的宽度、多个脊部中的每个脊部的高度、初步nil模具的表面能、或多个脊部的边缘的倾斜角。在一些实施例中，多个脊部可以形成倾斜表面浮雕光栅。
[0011]
本“发明内容”既不旨在标识所要求保护的技术方案的关键或必要特征，也不旨在单独用于确定所要求保护的技术方案的范围。技术方案应当参考本公开的整个说明书的适当部分、任何或所有附图、以及每个权利要求来理解。下面将在以下说明书、权利要求书和附图中，更详细地描述前述以及其他特征和示例。
附图说明
[0012]
下面参考以下图详细描述说明性实施例。
[0013]
图1是根据某些实施例的示例近眼显示器的简化图。
[0014]
图2是根据某些实施例的示例近眼显示器的横截面图。
[0015]
图3是根据某些实施例的示例波导显示器的等距视图。
[0016]
图4是根据某些实施例的示例波导显示器的横截面图。
[0017]
图5是包括波导显示器的示例人工现实系统的简化框图。
[0018]
图6示出了根据某些实施例的使用波导显示器的示例光学透视增强现实系统。
[0019]
图7示出了示例波导显示器中的显示光和外部光的传播。
[0020]
图8示出了根据某些实施例的示例波导显示器中的示例倾斜光栅耦合器。
[0021]
图9a至9d示出了根据某些实施例的用于通过纳米压印光刻术来制作倾斜表面浮雕光栅的示例工艺。
[0022]
图10示出了根据某些实施例的用于制作纳米结构的示例主模具。
[0023]
图11a至11c示出了根据某些实施例的用于对用于制作纳米结构的主模具的占空比进行修改的示例工艺。
[0024]
图12a至12c示出了根据某些实施例的用于对用于制作纳米结构的主模具的高度(或深度)进行修改的示例工艺。
[0025]
图13a至13c示出了根据某些实施例的用于对用于制作纳米结构的主模具的表面能进行修改的示例工艺。
[0026]
图14a至14c示出了根据某些实施例的用于对用于制作纳米结构的主模具的轮廓进行修改的示例工艺。
[0027]
图15是示出根据某些实施例的制作纳米压印光刻术(nil)模具的示例方法的简化流程图。
[0028]
图16是根据某些实施例的示例近眼显示器的示例电子系统的简化框图。
[0029]
图仅出于说明的目的描绘了本公开的实施例。本领域技术人员将从以下描述中容易地认识到，在不脱离本公开的原理或所带来的益处的情况下，可以采用所示出的结构和方法的替代实施例。
[0030]
在附图中，相似的部件和/或特征可以具有相同的附图标记。此外，可以通过在附图标记之后加上区分相似部件的破折号和第二标记，来区分相同类型的各种部件。如果在说明书中仅使用第一附图标记，则描述适用于具有相同的第一附图标记的相似部件中的任一相似部件，而不管第二附图标记。
具体实施方式
[0031]
本文中公开的技术总体上涉及微米结构或纳米结构制造。更具体地，而非限制，本申请涉及用于模制微米或纳米级倾斜结构的技术。倾斜结构可以用于很多光学或电子设备中，以用于操纵光和/或电的行为。根据某些实施例，倾斜表面浮雕光栅可以用于一些光学设备(诸如人工现实系统中的波导显示器)中，以产生高折射率变化和高衍射效率。倾斜结构的一些益处可以包括光传送的高效率、折射率的大变化等。已经发现，具有相对较大倾斜角的平行倾斜结构可以解决某些应用所特有的问题。
[0032]
然而，对于脊部的前边缘和后边缘，制作具有大的倾斜角、高的深度、或相似的倾斜角的倾斜结构，通常可能是具有挑战性的。在一些实现中，基于主模具的纳米压印光刻术(nil)工艺可以用于更高效地和成本有效地制作这样的倾斜结构。因为主模具的尺寸影响每个制作的倾斜结构的尺寸，所以希望使主模具尽可能精确。在一些情况下，例如由于设计改变或所制作的主模具的磨损，可能希望修改现有主模具。在一些情况下，可能希望修改(例如，降低)主模具的表面能，例如，以降低主模具对压印表面的粘附。
[0033]
根据某些实施例，可以通过以下方式来制作用于模制倾斜结构的主模具：制成初步主模具，然后使用各种工艺来细调该初步主模具，以改变主模具的性质，该性质包括但不限于例如主模具的结构的占空比、高度或深度、脊部或凹槽轮廓、或主模具的表面能。
[0034]
在一些实现中，印戳可以由主模具制成并且用于模制纳米结构。用于修改主模具的相似技术可以用于修改或细调印戳。在一些实施例中，相似技术可以用于修改或细调模制或以其他方式制造的纳米结构，使得最终的纳米结构可以具有期望的尺寸。
[0035]
在以下描述中，出于解释的目的，阐述了具体细节以便提供对本公开的示例的透
彻理解。然而，将显而易见的是，各种示例可以在没有这些具体细节的情况下实践。例如，设备、系统、结构、组件、方法和其他部件可以被示出为框图形式的部件，以便不会由于不必要的细节而使示例模糊。在其他实例中，可以示出公知的设备、工艺、系统、结构和技术而没有必要的细节，以避免使示例模糊。图和描述并非旨在是限制性的。在本公开中已经采用的术语和表达被用作描述的术语而不是限制的术语，并且不旨在使用这样的术语和表达来排除所示出和描述的特征或其部分的任何等同物。词语“示例”在本文中用来意指“用作示例、实例或说明”。本文中被描述为“示例”的任何实施例或设计不必被解释为比其他实施例或设计优选或有利。
[0036]
图1是根据某些实施例的示例近眼显示器100的简化图。近眼显示器100可以向用户呈现媒体。由近眼显示器100呈现的媒体的示例可以包括一个或多个图像、视频和/或音频。在一些实施例中，可以经由外部设备(例如，扬声器和/或耳机)呈现音频，该外部设备从近眼显示器100、控制台或这两者接收音频信息，并且基于音频信息呈现音频数据。近眼显示器100通常被配置为作为人工现实显示器来操作。在一些实施例中，近眼显示器100可以作为增强现实(ar)显示器或混合现实(mr)显示器来操作。
[0037]
近眼显示器100可以包括框架105和显示器110。框架105可以耦合到一个或多个光学元件。显示器110可以被配置为使用户看到由近眼显示器100呈现的内容。在一些实施例中，显示器110可以包括波导显示组件，该波导显示组件用于将来自一个或多个图像的光导向到用户的眼睛。
[0038]
图2是图1所示的近眼显示器100的横截面图200。显示器110可以包括至少一个波导显示组件210。出射光瞳230可以位于当用户佩戴近眼显示器100时用户的眼睛220所处的位置。出于说明的目的，图2示出了与用户的眼睛220和单个波导显示组件210相关联的横截面图200，但是在一些实施例中，第二波导显示器可以用于用户的第二只眼睛。
[0039]
波导显示组件210可以被配置为将图像光(即，显示光)导向到位于出射光瞳230处的眼盒，并且引导到用户的眼睛220。波导显示组件210可以包括具有一个或多个折射率的一种或多种材料(例如，塑料、玻璃等)。在一些实施例中，近眼显示器100可以包括在波导显示组件210与用户的眼睛220之间的一个或多个光学元件。
[0040]
在一些实施例中，波导显示组件210可以包括一个或多个波导显示器的堆叠，包括但不限于堆叠波导显示器、变焦波导显示器等。堆叠波导显示器是一种通过将波导显示器(它们的相应单色源具有不同的颜色)堆叠而创建的多色显示器(例如，红绿蓝(rgb)显示器)。堆叠波导显示器还可以是可以投影在多个平面上的多色显示器(例如，多平面彩色显示器)。在一些配置中，堆叠波导显示器可以是可以投影在多个平面上的单色显示器(例如，多平面单色显示器)。变焦波导显示器是一种可以调整从波导显示器发射的图像光的聚焦位置的显示器。在替代实施例中，波导显示组件210可以包括堆叠波导显示器和变焦波导显示器。
[0041]
图3是波导显示器300的实施例的等距视图。在一些实施例中，波导显示器300可以是近眼显示器100的部件(例如，波导显示组件210)。在一些实施例中，波导显示器300可以是一些其他近眼显示器或可以将图像光导向到特定位置的其他系统的部分。
[0042]
波导显示器300可以包括源组件310、输出波导320和控制器330。出于说明的目的，图3示出了与用户的眼睛390相关联的波导显示器300，但是在一些实施例中，与波导显示器
300分离或部分分离的另一波导显示器可以将图像光提供给用户的另一只眼睛。
[0043]
源组件310可以生成图像光355以向用户显示。源组件310可以生成图像光355，并且将图像光355输出给耦合元件350，耦合元件350位于输出波导320的第一侧面370-1上。在一些实施例中，耦合元件350可以将图像光355从源组件310耦合到输出波导320中。耦合元件350可以包括例如衍射光栅、全息光栅、一个或多个级联反射器、一个或多个棱镜表面元件、和/或全息反射器阵列。输出波导320可以是可以将扩展的图像光340输出到用户的眼睛390的光学波导。输出波导320可以在位于第一侧面370-1上的一个或多个耦合元件350处接收图像光355，并且将所接收的图像光355引导到导向元件360。
[0044]
导向元件360可以将所接收的输入图像光355重新导向到去耦元件365，使得所接收的输入图像光355可以经由去耦元件365从输出波导320耦合出去。导向元件360可以是输出波导320的第一侧面370-1的部分，或者被附着到输出波导320的第一侧面370-1。去耦元件365可以是输出波导320的第二侧面370-2的部分，或者被附着到输出波导320的第二侧面370-2，使得导向元件360与去耦合元件365相对。导向元件360和/或去耦元件365可以包括例如衍射光栅、全息光栅、表面浮雕光栅、一个或多个级联反射器、一个或多个棱镜表面元件、和/或全息反射器阵列。
[0045]
输出波导320的第二侧面370-2可以表示沿着x维度和y维度的平面。输出波导320可以包括可以便于图像光355的全内反射的一种或多种材料。输出波导320可以包括例如硅、塑料、玻璃和/或聚合物。输出波导320可以具有相对较小的外形规格。例如，输出波导320可以沿着x维度近似50mm宽，沿着y维度约30mm长，并且沿着z维度约0.5mm到1mm厚。
[0046]
控制器330可以控制源组件310的扫描操作。控制器330可以确定用于源组件310的扫描指令。在一些实施例中，输出波导320可以利用大的视场(fov)将扩展的图像光340输出给用户的眼睛390。例如，提供给用户的眼睛390的扩展的图像光340可以具有约60度或更大、和/或约150度或更小的对角fov(在x和y上)。输出波导320可以被配置为提供如下眼盒：该眼盒的长度为约20mm或更大、和/或等于或小于约50mm，和/或宽度为约10mm或更大、和/或等于或小于约50mm。
[0047]
图4是波导显示器300的横截面图400。波导显示器300可以包括源组件310和输出波导320。源组件310可以根据来自控制器330的扫描指令来生成图像光355(即，显示光)。源组件310可以包括源410和光学系统415。源410可以包括生成相干或部分相干光的光源。源410可以包括例如激光二极管、垂直腔表面发射激光器和/或发光二极管。
[0048]
光学系统415可以包括可以调节来自源410的光的一个或多个光学部件。调节来自源410的光可以包括例如根据来自控制器330的指令来扩展、准直和/或调整定向。一个或多个光学部件可以包括一个或多个透镜、液体透镜、镜子、孔径和/或光栅。从光学系统415(以及还有源组件310)发射的光可以称为图像光355或显示光。
[0049]
输出波导320可以从源组件310接收图像光355。耦合元件350可以将来自源组件310的图像光355耦合到输出波导320中。在其中耦合元件350包括衍射光栅的实施例中，衍射光栅可以被配置为使得在输出波导320内可以发生全内反射，并且因此耦合到输出波导320中的图像光355可以在输出波导320内内部地(例如，通过全内反射)朝向去耦元件365传播。
[0050]
导向元件360可以将图像光355朝向去耦元件365重新导向，以将图像光的至少一
部分耦合出输出波导320。在其中导向元件360是衍射光栅的实施例中，衍射光栅可以被配置为使得入射图像光355以相对于去耦元件365的表面的倾角，离开输出波导320。在一些实施例中，导向元件360和/或去耦元件365在结构上可以相似。
[0051]
离开输出波导320的扩展的图像光340可以沿着一个或多个维度扩展(例如，沿着x维度伸长)。在一些实施例中，波导显示器300可以包括多个源组件310和多个输出波导320。源组件310中的每个源组件310可以发射与原色(例如，红色、绿色或蓝色)相对应的单色图像光。输出波导320中的每个输出波导320可以堆叠在一起，以输出可以是多个颜色的扩展的图像光340。
[0052]
图5是包括波导显示组件210的示例人工现实系统500的简化框图。系统500可以包括各自与控制台510耦合的近眼显示器100、成像设备535和输入/输出接口540。
[0053]
如上所述，近眼显示器100可以是向用户呈现媒体的显示器。由近眼显示器100呈现的媒体的示例可以包括一个或多个图像、视频和/或音频。在一些实施例中，可以经由外部设备(例如，扬声器和/或耳机)呈现音频，该外部设备可以从近眼显示器100和/或控制台510接收音频信息，并且基于音频信息向用户呈现音频数据。在一些实施例中，近眼显示器100可以充当人工现实眼镜镜片。例如，在一些实施例中，近眼显示器100可以利用计算机生成的元素(例如，图像、视频、声音等)来增强物理真实世界环境的视图。
[0054]
近眼显示器100可以包括波导显示组件210、一个或多个位置传感器525、和/或惯性测量单元(imu)530。波导显示组件210可以包括波导显示器，诸如波导显示器300，如上所述，波导显示器300包括源组件310、输出波导320和控制器330。
[0055]
imu 530可以包括电子设备，该电子设备可以基于从一个或多个位置传感器525接收的测量信号，来生成快速校准数据，该快速校准数据指示相对于近眼显示器100的初始位置的近眼显示器100的估计位置。
[0056]
成像设备535可以根据从控制台510接收的校准参数来生成缓慢校准数据。成像设备535可以包括一个或多个相机和/或一个或多个摄像机。
[0057]
输入/输出接口540可以是允许用户向控制台510发送动作请求的设备。动作请求可以是执行特定动作的请求。例如，动作请求可以是启动或结束应用、或者在应用内执行特定动作。
[0058]
根据从成像设备535、近眼显示器100和输入/输出接口540中的一项或多项接收的信息，控制台510可以向近眼显示器100提供媒体以呈现给用户。在图5所示的示例中，控制台510可以包括应用存储装置545、追踪模块550和引擎555。
[0059]
应用存储装置545可以存储用于由控制台510执行的一个或多个应用。应用可以包括一组指令，该组指令在由处理器执行时可以生成用于呈现给用户的内容。应用的示例可以包括游戏应用、会议应用、视频回放应用、或其他合适的应用。
[0060]
追踪模块550可以使用一个或多个校准参数来校准系统500，并且可以调整一个或多个校准参数，以降低在确定近眼显示器100的位置中的误差。追踪模块550可以使用来自成像设备535的缓慢校准信息来追踪近眼显示器100的移动。追踪模块550还可使用来自快速校准信息的位置信息，来确定近眼显示器100的参考点的位置。
[0061]
引擎555可以执行系统500内的应用，并且从追踪模块550接收近眼显示器100的位置信息、加速度信息、速度信息和/或预测的未来位置。在一些实施例中，由引擎555接收的
信息可以用于产生去往波导显示组件210的信号(例如，显示指令)。该信号可以确定要呈现给用户的内容的类型。
[0062]
可以有很多不同的方式来实现波导显示器。例如，在一些实现中，输出波导320可以包括在第一侧面370-1与第二侧面370-2之间的倾斜表面，用于将图像光355耦合到输出波导320中。在一些实现中，倾斜表面可以涂覆有反射涂层，以朝向导向元件360反射光。在一些实现中，倾斜表面的角度可以被配置为使得图像光355可以由于全内反射而被倾斜表面反射。在一些实现中，可以不使用导向元件360，并且可以通过全内反射在输出波导320内引导光。在一些实现中，去耦元件365可以位于第一侧面370-1附近。
[0063]
在一些实现中，输出波导320和去耦元件365(以及导向元件360(如果使用))对于来自环境的光可以是透明的，并且可以充当光学组合器，以用于将图像光355和来自在近眼显示器100前面的物理真实世界环境的光进行组合。这样，用户可以查看来自源组件310的人工对象的人工图像和物理真实世界环境中的真实对象的真实图像两者，这可以称为光学透视。
[0064]
图6示出了根据某些实施例的使用波导显示器的示例光学透视增强现实系统600。增强现实系统600可以包括投影仪610和组合器615。投影仪610可以包括光源或图像源612和投影仪光学器件614。在一些实施例中，图像源612可以包括显示虚拟对象的多个像素，诸如lcd显示面板或led显示面板。在一些实施例中，图像源612可以包括生成相干或部分相干光的光源。例如，图像源612可以包括激光二极管、垂直腔表面发射激光器和/或发光二极管。在一些实施例中，图像源612可以包括多个光源，该多个光源各自发射与原色(例如，红色、绿色或蓝色)相对应的单色图像光。在一些实施例中，图像源612可以包括光学图案生成器，诸如空间光调制器。投影仪光学器件614可以包括一个或多个光学部件，该一个或多个光学部件可以调节来自图像源612的光，诸如将来自图像源612的光扩展、准直、扫描或投影到组合器615。该一个或多个光学部件可以包括例如一个或多个透镜、液体透镜、镜子、孔径和/或光栅。在一些实施例中，投影仪光学器件614可以包括具有多个电极的液体透镜(例如，液晶透镜)，该液体透镜允许扫描来自图像源612的光。
[0065]
组合器615可以包括输入耦合器630，输入耦合器630用于将来自投影仪610的光耦合到组合器615的基板620中。输入耦合器630可以包括体全息光栅、衍射光学元件(doe)(例如，表面浮雕光栅)、或折射耦合器(例如，楔形物或棱镜)。输入耦合器630对于可见光可以具有大于30％、50％、75％、90％或更高的耦合效率。如本文中使用的，可见光可以是指波长在约380nm至约750nm之间的光。耦合到基板620中的光可以通过例如全内反射(tir)在基板620内传播。基板620可以是一对镜片的透镜的形式。基板620可以具有平坦或弯曲的表面，并且可以包括一种或多种类型的介电材料，诸如玻璃、石英、塑料、聚合物、聚(甲基丙烯酸甲酯)(pmma)、晶体或陶瓷。例如，基板的厚度的范围可以是从小于约1mm到约10mm或更大。基板620可以对可见光是透明的。如果光束可以以高透射率(诸如大于50％、60％、75％、80％、90％、95％或更高)穿过材料，则该材料可以对光束是“透明的”，其中一小部分光束(例如，小于50％、40％、25％、20％、10％、5％或更少)可以被材料散射、反射或吸收。透射率(即，透过率)可以由在波长范围内的光学加权或未加权平均透射率来表示，或者可以由在波长范围(诸如可见波长范围)内的最低透射率来表示。
[0066]
基板620可以包括或可以耦合到多个输出耦合器640，该多个输出耦合器640被配
置为从基板620提取由基板620引导并且在基板620内传播的光的至少一部分，并且将所提取的光660导向到增强现实系统600的用户的眼睛690。如同输入耦合器630，输出耦合器640可以包括光栅耦合器(例如，体全息光栅或表面浮雕光栅)、其他doe、棱镜等。输出耦合器640可以在不同位置处具有不同的耦合(例如，衍射)效率。基板620还可以允许来自组合器615前面的环境的光650以很小的损失或没有损失地穿过。输出耦合器640还可以允许光650以很小的损失穿过。例如，在一些实现中，输出耦合器640对于光650可以具有低的衍射效率，使得光650可以以很小的损失被折射或以其他方式穿过输出耦合器640，因此光650可以具有比所提取的光660更高的强度。在一些实现中，输出耦合器640可以对光650具有高的衍射效率，并且可以以很小的损失将光650衍射到某些期望方向(即，衍射角)。结果，用户可以能够查看组合器615前面的环境和由投影仪610投影的虚拟对象的组合图像。
[0067]
图7示出了入射显示光740和外部光730在示例波导显示器700中的传播，示例波导显示器700包括波导710和光栅耦合器720。波导710可以是平坦或弯曲的透明基板，其折射率n2大于自由空间折射率n1(即，1.0)。光栅耦合器720可以包括例如布拉格光栅或表面浮雕光栅。
[0068]
通过例如图6的输入耦合器630或以上描述的其他耦合器(例如，棱镜或倾斜表面)，入射显示光740可以被耦合到波导710中。入射显示光740可以通过例如全内反射在波导710内传播。当入射显示光740到达光栅耦合器720时，入射显示光740可以被光栅耦合器720衍射成例如0级衍射(即，反射)光742和-1级衍射光744。0级衍射可以继续在波导710内传播，并且可以在不同位置处被波导710的底表面朝向光栅耦合器720反射。-1级衍射光744可以朝向用户的眼睛被耦合(例如，折射)出波导710，这是因为由于-1级衍射光744的衍射角，在波导710的底表面处可能不满足全内反射条件。
[0069]
外部光730也可以被光栅耦合器720衍射成例如0级衍射光732或-1级衍射光734。0级衍射光732或-1级衍射光734可以朝向用户的眼睛从波导710被折射出去。因此，光栅耦合器720可以充当用于将外部光730耦合到波导710中的输入耦合器，并且还可以充当用于将入射显示光740耦合出波导710的输出耦合器。这样，光栅耦合器720可以充当用于将外部光730和入射显示光740组合的组合器，并且将组合的光发送到用户的眼睛。
[0070]
为了使光在期望方向朝向用户的眼睛衍射，并且为了对于某些衍射级实现期望的衍射效率，光栅耦合器720可以包括闪耀光栅或倾斜光栅，诸如倾斜布拉格光栅或表面浮雕光栅，其中光栅脊部和凹槽可以相对于光栅耦合器720或波导710的表面法线偏斜。
[0071]
图8示出了根据某些实施例的示例波导显示器800中的示例倾斜光栅820。波导显示器800可以包括诸如基板620之类的波导810上的倾斜光栅820。倾斜光栅820可以充当用于将光耦合到波导810中或耦合出波导810的光栅耦合器。在一些实施例中，倾斜光栅820可以包括具有周期p的周期性结构。例如，倾斜光栅820可以包括多个脊部822、和在脊部822之间的凹槽824。倾斜光栅820的每个周期可以包括脊部822和凹槽824，凹槽824可以是气隙或填充有具有折射率n
g2
的材料的区域。脊部822的宽度与光栅周期p之间的比率可以称为占空比。倾斜光栅820可以具有例如范围从约10％到约90％或更大的占空比。在一些实施例中，占空比可以随周期而变化。在一些实施例中，倾斜光栅的周期p可以从倾斜光栅820上的一个区域到另一区域变化，或者可以从倾斜光栅820上的一个周期到另一周期变化(即，啁啾)。
[0072]
脊部822可以由折射率为n
g1
的材料制成，诸如含硅材料(例如，sio2、si3n4、sic、sio
x
n
y
或非晶硅)、有机材料(例如，旋涂碳(soc)或非晶碳层(acl)或类金刚石碳(dlc))、或无机金属氧化物层(例如，tio
x
、alo
x
、tao
x
、hfo
x
等)。每个脊部822可以包括具有倾斜角α的前边缘830和具有倾斜角β的后边缘840。在一些实施例中，每个脊部822的前边缘830和后边缘840可以彼此平行。换言之，倾斜角α近似等于倾斜角β。在一些实施例中，倾斜角α可以不同于倾斜角β。在一些实施例中，倾斜角α可以近似等于倾斜角β。例如，倾斜角α与倾斜角β之差可以小于20％、10％、5％、1％或更小。在一些实施例中，倾斜角α和倾斜角β的范围可以是例如从约30
°
或更小到约70％或更大。
[0073]
在一些实现中，脊部822之间的凹槽824可以被上涂覆或填充有具有折射率n
g2
的材料，该折射率n
g2
高于或低于脊部822的材料的折射率。例如，在一些实施例中，诸如二氧化铪、二氧化钛、氧化钽、氧化钨、氧化锆、硫化镓、氮化镓、磷化镓、硅和高折射率聚合物之类的高折射率材料可以用于填充凹槽824。在一些实施例中，诸如氧化硅、氧化铝、多孔二氧化硅或氟化低指数单体(或聚合物)之类的低折射率材料可以用于填充凹槽824。结果，脊部的折射率与凹槽的折射率之间的差可以大于0.1、0.2、0.3、0.5、1.0或更高。
[0074]
倾斜光栅可以使用很多不同的纳米制作技术来制作。纳米制作技术通常包括图案化工艺和后图案化(例如，上涂覆)工艺。图案化工艺可以用来形成倾斜光栅的倾斜脊部。可以有用于形成倾斜脊部的很多不同的纳米制作技术。例如，在一些实现中，可以使用包括倾斜蚀刻的光刻术技术来制作倾斜光栅。在一些实现中，可以从使用本文中描述的技术而制作的主模具，使用纳米压印光刻术(nil)来制作倾斜光栅。后图案化工艺可以用于上涂覆倾斜脊部，和/或可以用于利用具有与倾斜脊部不同的折射率的材料，来填充倾斜脊部之间的间隙。后图案化工艺可以独立于图案化工艺。因此，可以在使用任何图案化技术而制作的倾斜光栅上，使用相同的后图案化工艺。
[0075]
纳米压印光刻术技术已经开始用于制作纳米结构，因为它克服了电子束光刻术和光刻的一些限制，并且可以提供有效可控的制作元件形状、高分辨率、和成本有效性。在nil中，可以通过使压印抗蚀剂机械变形来创建图案，压印抗蚀剂可以是可热固化(例如，热塑性材料)或uv可固化的。例如，在热塑性nil中，可以将压印抗蚀剂的薄层旋涂或以其他方式沉积在基板上，可以在温度升高了(例如，高于玻璃化转变温度)和压力提升了时，将具有预定义拓扑图案的模具压到涂覆有抗试剂的基板上。结果，模具上的图案可以被转移到压印抗蚀剂。在冷却下来之后，抗蚀剂可以硬化。然后可以将模具与基板分离，以将图案化抗蚀剂留在基板上。因此，基板上的抗蚀剂中的图案可以与模具上的图案互补。在一些实施例中，可以将uv可固化的抗蚀剂而不是热塑性材料用作压印抗蚀剂。在其中使用uv可固化抗蚀剂的一些实施例中，nil模具可以包括uv透明材料，诸如石英或熔融二氧化硅。
[0076]
图9a至9d示出了根据某些实施例的用于通过纳米压印光刻术来制作倾斜表面浮雕光栅的示例工艺。在图9a中，波导910(例如，玻璃或石英基板)可以涂覆有nil树脂层920。例如，nil树脂层920可以包括聚合物(例如，聚(甲基丙烯酸甲酯)(pmma))、掺杂有包括溶胶-凝胶前体(例如，丁醇钛)的树脂的基于丙烯酸丁酯的树脂、包含用于随后注入工艺的反应性官能团(诸如丙烯酸)的单体、和/或高折射率纳米粒子(例如，zro2、wo2、moo2、tio2、gap、hfo2、gaas等)。nil树脂层920可以通过例如旋涂、层压或注墨被沉积在波导910上。可以将具有脊部932的nil模具930压在nil树脂层920和波导910上，以在nil树脂层920中模制
纳米结构。在一些实现中，nil模具930可以是硬模具，并且可以包括刚性材料，诸如硅、二氧化硅、石英、熔融二氧化硅、gaas、氮化硅或金属(例如，镍)。在一些实现中，nil模具930可以是主模具的复制物或者是主模具的互补物，并且可以包括软材料或柔性材料(即，软模具)，诸如基于聚合物的材料，包括例如聚二甲基硅氧烷(pdms)、乙烯四氟乙烯(etfe)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)。在一些实施例中，脊部932可以是倾斜的。
[0077]
图9b是示出通过将nil模具930压缩到软化nil树脂层920中，来将纳米结构从nil模具930转移到nil树脂层920的示例图。可以加热nil树脂层920，以将其温度升高到高于玻璃化转变温度(tg)，此时，nil树脂层920可以被软化。然后可以将nil模具930压在nil树脂层920上，以将nil模具930上的图案转移到nil树脂层920，并且在nil树脂层920中形成图案的脊部922。如上所述，随后，可以使用例如热量和/或紫外(uv)光，使nil树脂层920固化(交联)。然后可以将nil树脂层920、nil模具930和波导910冷却下来，以使nil树脂层920硬化。之后，可以从nil树脂层920去除(提起)nil模具930。包括脊部922的纳米结构可以留在波导910上。
[0078]
图9c示出了示例蚀刻工艺，其用于在使nil模具930与nil树脂层920和波导910脱离之后，去除nil树脂层920的残留nil树脂层924。在一些实现中，例如，蚀刻可以包括等离子体蚀刻、反应性离子蚀刻(rie)、中性束蚀刻(nbe)、反应性离子束蚀刻(ribe)、化学辅助离子束蚀刻(caibe)、或其任何组合。在一些实现中，蚀刻可以是各向异性的。蚀刻可以去除残留的nil树脂层924，并且暴露波导910的、被nil模具930的脊部932压缩的区域。
[0079]
图9d示出了波导910上的压印结构。如图9d所示，可以蚀刻残留的nil树脂层924和脊部922，并且可以去除在被nil模具930的脊部932压的区域中的残留nil树脂材料，以暴露波导910。在残留的nil树脂层924被蚀刻之后，可以形成所得到的压印设备940，压印设备940包括在波导910上的脊部922。
[0080]
在一些实施例中，压印设备940可以被上涂覆或填充有具有折射率n
g2
的材料，该折射率n
g2
高于或低于脊部922的材料的折射率。例如，在一些实施例中，诸如二氧化铪、二氧化钛、氧化钽、氧化钨、氧化锆、硫化镓、氮化镓、磷化镓、硅和高折射率聚合物之类的高折射率材料可以用于填充脊部922之间的凹槽。在一些实施例中，诸如氧化硅、氧化铝、多孔二氧化硅或氟化低指数单体(或聚合物)之类的低折射率材料可用于填充脊部922之间的凹槽。结果，脊部的折射率与凹槽的折射率之间的差可以大于0.1、0.2、0.3、0.5、1.0或更高。
[0081]
因为压印设备940上的压印结构通常与nil模具930上的结构互补，所以可能将nil模具930上的任何错误或缺陷直接转移到压印设备940。因此，希望使模具(硬模具或软模具)尽可能精确和准确。虽然由刚性材料制成的硬模具可以是热和机械稳定的，但是由于其刚度，它们在被压缩或提起时可能容易破裂，可能难以进行缺陷控制，并且由于例如模具与压印结构之间的粘附，可能在多次压印工艺之后磨损。降低模具的磨损或损坏的一种方法是使用具有低表面能或适合于抗粘附表面处理的模具，使得可以降低压印结构表面与模具之间的粘附。在一些情况下，例如由于设计改变或所制作的主模具中的缺陷(或损坏)，可能希望修改现有的模具。
[0082]
根据某些实施例，用于模制倾斜结构的主模具可以通过以下方式来制作：制成初步主模具，然后使用各种工艺来细调初步主模具，以改变主模具的性质，包括但不限于例如占空比、高度或深度、脊部或凹槽轮廓、或表面能。在一些实现中，用于修改主模具的相似技
术可以用于修改或细调由主模具制成并且用于模制纳米结构的模具(例如，软印戳)。在一些实施例中，可以使用相似的技术来修改或细调被模制的或以其他方式制造的纳米结构，使得最终的纳米结构可以具有期望的尺寸。
[0083]
下面描述的用于修改主模具、软印戳或压印设备的技术和工艺仅用于说明目的，而非旨在进行限制。本领域技术人员将理解，可以对下面描述的技术进行各种修改。例如，在一些实现中，可以省略下面描述的一些操作。在一些实现中，可以执行附加操作以制作模具。本文中公开的技术可以用于修改使用各种材料制成的主模具、软印戳或压印设备。
[0084]
图10示出了根据某些实施例的用于制作诸如倾斜表面浮雕光栅结构之类的纳米结构的示例主模具1000。主模具1000可以包括基板1010和在基板1010上的脊部1020。基板1010和脊部1020可以包括相同或不同的材料，诸如硅、二氧化硅、石英、gaas、氮化硅或金属(例如，镍)。脊部1020可以形成与要模制的纳米结构互补的图案(例如，用于使用主模具的直接模制)，或者形成复制要模制的纳米结构的图案(例如，用于使用软印戳的模制，该软印戳与主模具和要模制的纳米结构两者互补)。
[0085]
由脊部1020形成的图案可以包括各种尺寸和其他参数。例如，图案可以是具有周期1030的周期性图案。每个脊部1020可以具有宽度1032和高度1034(或深度)。宽度1032与周期1030之间的比率可以称为占空比，并且高度1034与宽度1032之间的比率可以称为长宽比。主模具1000的表面可以具有表面能ψ，其可以影响主模具1000的粘附性质。在一些实施例中，脊部1020可以具有任何希望的形状，诸如三角形、矩形、正方形、梯形、具有任何倾斜角的平行四边形、其他多边形等。出于各种原因，可能需要修改主模具1000的任何参数。例如，初步主模具可能被做得具有一些缺陷，压印设备的期望的图案或参数可能发生改变，或者主模具在多次nil工艺之后可能磨损。
[0086]
图11a至11c示出了根据某些实施例的用于修改用于制作纳米结构的主模具的占空比的示例工艺。图11a示出了示例主模具1100，其可以是初步主模具或如上文关于图10所述的已经使用和磨损的主模具。主模具1100可以包括基板1110和在基板1110上的多个脊部1120。脊部1120可以形成具有周期p的周期性图案。每个脊部1120可以具有宽度w和高度h。宽度w与周期p之间的比率可以称为占空比。为了修改主模具1100上的结构的占空比，可以通过各向异性蚀刻(例如，用于降低宽度w)或与各向异性蚀刻组合的间隔物沉积(例如，用于增加宽度w)，来改变脊部1120的宽度w。
[0087]
图11b示出了根据某些实施例的主模具1100上的间隔物沉积的示例工艺。可以使用例如原子层沉积(ald)技术将间隔物层1130沉积在主模具1100上。间隔物层1130可以具有几纳米、几十纳米或更厚的厚度。在一些实施例中，间隔物层1130可以形成在脊部1120的侧壁、脊部1120的顶部和基板1110的暴露区域上。在一些实施例中，间隔物层1130可以形成在每个脊部1120的一个侧壁、脊部1120的顶部和基板1110的暴露区域上。在一些实施例中，间隔物层1130可以具有基本上均匀的厚度x。在间隔物沉积之后形成的结构1140可以具有与图11a所示的主模具1100上的结构的相同的周期p和相同的脊部高度h(或深度)。结构1140的脊部的宽度可以是w+2x，并且因此结构1140的占空比可以是(w+2x)/p。脊部1120的顶部和基板1110的暴露区域上的间隔物层1130随后可以被去除，以形成具有期望占空比的已修改主模具。
[0088]
图11c示出了根据某些实施例的示例已修改主模具1150。已修改主模具1150可以
通过对结构1140中的间隔物层1130的各向异性蚀刻来形成。各向异性蚀刻可以具有比水平蚀刻速率高得多的垂直蚀刻速率。在一些实施例中，等离子体蚀刻、离子束蚀刻、反应性离子束蚀刻、化学辅助反应性离子束蚀刻、或任何组合可以用于各向异性蚀刻。结果，在脊部1120的顶部和基板1110的暴露区域上的间隔物层1130可以被去除，而间隔物层1130的在脊部1120的侧壁上的部分1132可以不被去除。因此，已修改主模具1150可以包括周期性结构，该周期性结构具有如在主模具1100中的周期p和高度h，但是可以具有宽度w+2x而不是w，或者具有占空比(w+2x)/p而不是w/p。以这种方式，可以细调主模具上的结构的脊部宽度和占空比。在一些实施例中，可以执行如上所述的一次或多次沉积和蚀刻工艺，以实现期望的脊部宽度或占空比。
[0089]
图12a至12c示出了根据某些实施例的用于修改用于制作纳米结构的主模具的高度(或深度)的示例工艺。图12a示出了示例主模具1200，其可以是初步主模具或如上文关于图10所述的已经使用和磨损的主模具。主模具1200可以包括基板1210和在基板1210上的脊部1220。脊部1220可以形成具有周期p的周期性图案。每个脊部1220可以具有宽度w和高度h。为了修改主模具1200上的结构的脊部1220的高度h，可以在主模具1200上形成材料层，然后可以对该材料层进行蚀刻，以保持在脊部1220的顶部上的具有期望厚度的层，而去除在其他区域(包括脊部1220的侧壁)中的材料层。
[0090]
图12b示出了根据某些实施例的主模具1200上的材料层沉积的示例工艺。可以使用例如物理气相沉积(pvd)、化学气相沉积(cvd)或等离子体增强化学气相沉积工艺(pecvd)技术，将材料层1230沉积在主模具1200上。材料层1230可以在主模具1200的不同区域处具有可变的厚度。例如，材料层1230可以在脊部1220的顶部上具有厚度y'，并且在主模具1200的其他区域中可以更薄。y'可以是几纳米、几十纳米或更大。在材料层沉积之后形成的结构1240可以具有与图12a所示的主模具1200上的结构中相同的周期p和大约相同(或稍微更大)的脊部宽度w。结构1240的脊部相对于基板1210的顶部表面的高度可以是h+y'。随后，可以各向同性地蚀刻材料层1230，以在脊部1220的顶部上留下具有厚度y的部分，而基本上去除在结构1240的其他区域中的材料层1230，以形成具有期望的脊部高度的已修改主模具。
[0091]
图12c示出了根据某些实施例的示例已修改主模具1250。可以通过对结构1240的沉积材料层1230的各向同性蚀刻，来形成已修改主模具1250。各向同性蚀刻可以在水平和垂直方向上具有基本上相似的蚀刻速率。可以控制各向同性蚀刻，使得可以去除结构1240的除了脊部1220的顶部以外的其他区域中的材料层1230，而在脊部1220的顶部上留下厚度为y的层。因此，已修改主模具1250可以包括周期性结构，该周期性结构具有与主模具1200近似相同的周期p和脊部宽度w，但具有高度h+y而不是h。以这种方式，可以细调主模具上的结构的脊部高度。在一些实施例中，可以执行如上所述的一次或多次沉积和蚀刻工艺，以实现期望的脊部高度。
[0092]
图13a至13c示出了根据某些实施例的用于修改用于制作纳米结构的主模具的表面能的示例工艺。图13a示出了示例主模具1300，其可以是初步主模具或如上文关于图10所述的已经使用和磨损的主模具。主模具1300可以包括基板1310和在基板1310上的脊部1320。脊部1320可以形成具有周期p的周期性图案。每个脊部1320可以具有宽度w和高度h。主模具1300的表面可以具有表面能ψ，表面能ψ可以影响主模具1300的粘附性质。例如，较
大的表面能可以对应于在主模具1300与压印材料层之间的、在主模具与压印材料层之间的界面处的较高粘附力。为了修改主模具1300的表面能ψ，可以在主模具1300上形成包括具有期望表面能的材料的薄间隔物层，并且可以可选地对该薄间隔物层进行表面处理，以实现期望的降低的表面能。
[0093]
图13b示出了根据某些实施例的示例已修改主模具1340。可以使用例如原子层沉积(ald)技术，将薄间隔物层1330沉积在主模具1300上。间隔物层1330可以包括与脊部1320和基板1310的材料不同的材料。例如，间隔物层1330的材料可以具有比脊部1320和基板1310的材料更低的表面能。在一些实施例中，间隔物层1330可以形成在脊部1320的侧壁、脊部1320的顶部和基板1310的暴露区域上。在一些实施例中，间隔物层1330可以具有例如几纳米的基本上均匀的厚度。在间隔物沉积之后形成的已修改主模具1340可以具有与图13a所示的主模具1300上的结构相同的周期p和相同的脊部高度h(或深度)。已修改主模具1340的脊部的宽度可以稍微改变。已修改主模具1340的表面能ψ'可以不同于(例如，低于)主模具1300的表面能ψ。
[0094]
图13c示出了根据某些实施例的示例已修改主模具1350。可以通过对已修改主模具1340或主模具1300进行表面处理，来制成已修改主模具1350。使用例如六甲基二硅氮烷(hmds)或氟化自组装单层(fsam)的各种表面处理技术可以用于改变主模具的表面能。已修改主模具1350可以具有与图13b所示的已修改主模具1340或图13a所示的主模具1300相同的周期p、以及相同的脊部高度h(或深度)和宽度。已修改主模具1350的表面能ψ”可以不同于主模具1300的表面能ψ，或不同于已修改主模具1300的表面能ψ'。
[0095]
图14a至14c示出了根据某些实施例的用于修改用于制作纳米结构的主模具的轮廓的示例工艺。图14a示出了示例主模具1400，其可以是初步主模具或已经使用和磨损的主模具。主模具1400可以包括基板1410和在基板1410上的脊部1420。脊部1420可以形成具有周期p的周期性图案。每个脊部1420可以具有宽度w和高度h。每个脊部1420可以针对前边缘和后边缘两者都以倾斜角α偏斜。在一些实施例中，脊部1420的前边缘和后边缘可以具有不同的倾斜角。为了修改主模具1400上的脊部1420的轮廓(例如，前或后角的倾斜角)，可以在主模具1400上形成间隔物层，然后可以不均匀地对间隔物层进行蚀刻，以选择性地去除某些区域中的间隔物层。
[0096]
图14b示出了根据某些实施例的在主模具1400上的间隔物层沉积的示例工艺。间隔物层1430可以使用例如原子层沉积(ald)技术沉积在主模具1400上。在一些实施例中，可以使用几个沉积工艺来形成间隔物层1430。间隔物层1430可以具有几纳米、几十纳米或更厚的厚度。在一些实施例中，间隔物层1430可以形成在脊部1420的侧壁、脊部1420的顶部和基板1410的暴露区域上。在一些实施例中，间隔物层1430可以形成在每个脊部1420的一个侧壁、脊部1420的顶部和基板1410的暴露区域上。在一些实施例中，间隔物层1430可以具有基本上均匀的厚度。在间隔物沉积之后形成的结构1440中的脊部可以具有与主模具1400中的脊部相同的倾斜角α。在一些实施例中，间隔物层1430可以在不同区域处具有不同的厚度。因此，在间隔物沉积之后形成的结构1440中的脊部可以具有与主模具1400中的脊部的倾斜角不同的倾斜角。间隔物层1430可以被选择性地去除，以形成具有期望的脊部轮廓的已修改主模具。
[0097]
图14c示出了根据某些实施例的示例已修改主模具1450。例如，可以通过对结构
1440上的间隔物层1430的各向异性蚀刻或离轴(倾斜)蚀刻，来形成已修改主模具1450。各向异性蚀刻可以具有与水平蚀刻速率不同的垂直蚀刻速率。在一些实施例中，可以使用倾斜等离子体蚀刻、离子束蚀刻、反应性离子束蚀刻、或化学辅助反应性离子束蚀刻，来蚀刻间隔物层1430。如图14c所示，在一些实施例中，间隔物层1430可以以多个不同的角度被蚀刻，以实现期望的倾斜角。例如，在图14c所示的实施例中，间隔物层1430可以以角度1460被蚀刻，以去除每个脊部1420的顶部和前边缘上的间隔物层1430，并且可以以角度1470被蚀刻，以去除每个脊部1420的后边缘上的一些间隔物层1430，其中角度1470可以近似等于脊部1420的后边缘的期望的倾斜角β。结果，脊部1420的前边缘的倾斜角可以保持不变，而脊部1420的后边缘的倾斜角可以改变为期望的倾斜角β。虽然图14c示出了改变脊部1420的后边缘的倾斜角，但是可以使用相同的技术来改变脊部1420的前边缘的倾斜角。在一些实施例中，可以执行如上所述的一次或多次沉积和蚀刻工艺，以实现脊部1420的期望轮廓。
[0098]
在各种实施例中，可以组合上述技术，以修改主模具的占空比(或脊部宽度)、脊部高度、表面能和脊部轮廓(或形状)中的一个或多个。例如，在一些实现中，主模具的占空比和脊部高度可以被独立地或者依赖地控制。在一些实现中，本文中描述的技术可以被组合，以控制主模具的占空比、脊部高度、表面能和脊部轮廓(或形状)。此外，上述技术还可以用于修改软印戳或压印设备的占空比(或脊部宽度)、脊部高度、表面能和脊部轮廓(或形状)中的一个或多个。
[0099]
图15是示出根据某些实施例的制作纳米压印光刻术(nif)模具的示例方法的简化流程图1500。流程图1500中描述的操作仅用于说明目的，而非旨在进行限制。在各种实现中，可以对流程图1500进行修改，以添加附加的操作或省略一些操作。流程图1500中描述的操作可以使用例如一种或多种沉积、蚀刻和表面处理系统来执行，该系统诸如为afd系统、pvd系统、cvd系统、pecvd系统、湿法或干法蚀刻系统(例如，等离子体蚀刻、离子束蚀刻、反应性离子束蚀刻、或化学辅助反应性离子束蚀刻系统)、以及hdms或fsam表面处理系统。
[0100]
在框1510处，可以制造用于纳米压印光刻术的初步模具。如上所述，初步模具可以包括：刚性材料(硬模具)，诸如硅、二氧化硅、石英、熔融二氧化硅、gaas、氮化硅或金属(例如，镍)；或者软或柔性材料(软模具)，诸如基于聚合物的材料，包括聚二甲基硅氧烷(pdms)、乙烯四氟乙烯(etfe)或聚对苯二甲酸乙二酯(pet)。在各种实施例中，可以使用例如多个堆叠的层、或光刻术(例如，电子束(eb)光刻术或激光干涉光刻术)和蚀刻(例如，反应性离子蚀刻)工艺，来制造初步模具。
[0101]
初步模具可以包括多个脊部。该多个脊部可以形成周期性纳米结构，诸如表面浮雕光栅。在一些实施例中，光栅可以是倾斜光栅，其中每个脊部可以具有倾斜的前边缘和/或倾斜的后边缘。周期性纳米结构可以具有周期p，并且每个脊部可以具有宽度w和高度h。初步模具的表面可以具有表面能ψ。在很多情况下，初步模具的参数(诸如脊部的宽度或高度、表面能、或初步模具上的脊部的倾斜角)可以与期望值或设计值不同。因此，如果将初步模具用于纳米压印光刻术，则初步模具上的错误可能转移到压印设备，或者可能造成压印设备上的缺陷或对初步模具本身造成损坏。
[0102]
在框1520处，可以修改脊部的脊部宽度、脊部高度、表面能和脊部轮廓(例如，倾斜角)中的一个或多个，以使最终模具具有期望的参数。在一些实施例中，修改可以包括：在初步模具上沉积材料层，以及各向同性或各向异性地蚀刻沉积层，以去除一部分沉积层。在一
些实施例中，修改可以包括：在初步模具上沉积材料层，和/或对所沉积的材料层进行表面处理。
[0103]
在框1530处，可以在初步模具上沉积材料层。例如，如上所述，为了修改初步模具上的脊部的宽度或改变脊部的倾斜角，可以使用例如ald工艺，在初步模具上沉积某一厚度的间隔物层。为了修改初步模具上的表面能，可以使用例如ald工艺，在初步模具上沉积薄间隔物层，该薄间隔物层具有与初步模具的表面能不同的表面能。为了修改脊部的高度，可以使用例如物理气相沉积(pvd)、化学气相沉积(cvd)或等离子体增强化学气相沉积工艺(pecvd)技术，在初步模具上沉积在不同区域处具有可变厚度的材料层。
[0104]
在框1540处，可以对材料层进行蚀刻或表面处理。例如，如上所述，为了修改初步模具上的脊部的宽度，可以使用例如等离子体蚀刻、离子束蚀刻、反应性离子束蚀刻或化学辅助反应性离子束蚀刻，来各向异性地蚀刻所沉积的间隔物层，以去除脊部的顶部和基板的暴露区域上的间隔物层，而留下脊部的侧壁上的间隔物层。为了改变脊部的倾斜角，可以使用各向异性蚀刻或离轴蚀刻(诸如倾斜等离子体蚀刻、离子束蚀刻、反应性离子束蚀刻或化学辅助反应性离子束蚀刻)，以一个或多个蚀刻角度来蚀刻所沉积的间隔物层。为了修改脊部的高度，可以使用湿法或干法各向同性蚀刻，来蚀刻所沉积的材料层。为了修改初步模具上的表面能，可以使用hmd或fsam，可选地对所沉积的间隔物层进行表面处理。
[0105]
如上所述，关于图15描述的方法和操作可以组合，以修改主模具的占空比(或脊部宽度)、脊部高度、表面能和脊部轮廓(或形状)中的一个或多个。关于图15描述的方法和操作还可以用于修改软印戳或包括在基板上的多个脊部的压印设备的占空比(或脊部宽度)、脊部高度、表面能和脊部轮廓(或形状)中的一个或多个。
[0106]
本发明的实施例可以用于制作人工现实系统的部件，或者可以与人工现实系统相结合实现。人工现实是一种现实形式，其在向用户呈现之前，已经以某种方式进行了调整，例如，其可以包括虚拟现实(vr)、增强现实(ar)、混合现实(mr)、混杂现实、或其某种组合和/或派生。人工现实内容可以包括完全生成的内容、或与捕获的(例如，真实世界)内容组合的生成的内容。人工现实内容可以包括视频、音频、触觉反馈或其某种组合，并且它们中的任何一种都可以在单个通道或多个通道(诸如向观看者产生三维效果的立体视频)中呈现。另外，在一些实施例中，人工现实还可以与应用、产品、附件、服务或其某种组合相关联，这些应用、产品、附件、服务或其某种组合被用于例如创建人工现实中的内容，和/或以其他方式用于人工现实(例如，执行人工现实中的活动)。提供人工现实内容的人工现实系统可以在各种平台上实现，包括连接到主机计算机系统的头戴式显示器(hmd)、独立的hmd、移动设备或计算系统、或者能够向一个或多个观看者提供人工现实内容的任何其他硬件平台。
[0107]
图16是用于实现本文中公开的一些示例的示例近眼显示器(例如，hmd设备)的示例电子系统1600的简化框图。电子系统1600可以用作hmd设备或上述其他近眼显示器的电子系统。在该示例中，电子系统1600可以包括一个或多个处理器1610、和存储器1620。处理器1610可以被配置为执行用于在多个部件处执行操作的指令，并且可以是例如适合于在便携式电子设备内实现的通用处理器或微处理器。处理器1610可以与电子系统1600内的多个部件通信地耦合。为了实现这种通信耦合，处理器1610可以跨总线1640与其他示出的部件通信。总线1640可以是适于在电子系统1600内传送数据的任何子系统。总线1640可以包括多个计算机总线和用于传送数据的附加电路。
[0108]
存储器1620可以耦合到处理器1610。在一些实施例中，存储器1620可以提供短期和长期存储两者，并且可以被划分为几个单元。存储器1620可以是：易失性的，诸如静态随机存取存储器(sram)和/或动态随机存取存储器(dram)；和/或非易失性的，诸如只读存储器(rom)、闪存等。此外，存储器1620可以包括可去除存储设备，诸如安全数字(sd)卡。存储器1620可以为电子系统1600提供计算机可读指令、数据结构、程序模块和其他数据的存储。在一些实施例中，存储器1620可以被分布到不同的硬件模块中。指令和/或代码的集合可以存储在存储器1620上。指令可以采取可执行代码的形式，该可执行代码可以是由电子系统1600可执行的，和/或指令可以采取源代码和/或可安装代码的形式，该源代码和/或可安装代码当在电子系统1600上编译和/或安装时(例如，使用各种通常可用的编译器、安装程序、压缩/解压缩实用程序等中的任何一种)，可以采取可执行代码的形式。
[0109]
在一些实施例中，存储器1620可以存储可以包括任何数目的应用的多个应用模块1622至1624。应用的示例可以包括游戏应用、会议应用、视频回放应用或其他合适的应用。应用可以包括深度感测功能或眼睛追踪功能。应用模块1622-1624可以包括要由处理器1610执行的特定指令。在一些实施例中，应用模块1622-1624的某些应用或部分可以是由其他硬件模块1680可执行的。在某些实施例中，存储器1620可以附加地包括安全存储器，安全存储器可以包括附加安全性控件，以防止对安全信息进行拷贝或其他未经授权的访问。
[0110]
在一些实施例中，存储器1620可以包括加载在其中的操作系统1625。操作系统1625可以可操作为发起由应用模块1622-1624提供的指令的执行，和/或管理其他硬件模块1680以及与无线通信子系统1630的接口，无线通信子系统1630可以包括一个或多个无线收发器。操作系统1625可以适于跨电子系统1600的部件执行其他操作，包括线程处理、资源管理、数据存储控制和其他相似功能。
[0111]
例如，无线通信子系统1630可以包括红外通信设备、无线通信设备和/或芯片集(诸如设备、ieee 802.11设备、wi-fi设备、wimax设备、蜂窝通信设施等)、和/或相似的通信接口。电子系统1600可以包括用于无线通信的一个或多个天线1634，作为无线通信子系统1630的部分，或作为与系统的任何部分耦合的单独部件。取决于期望的功能，无线通信子系统1630可以包括单独的收发器，以用于与基站收发器以及其他无线设备和接入点进行通信，这可以包括与不同数据网络和/或网络类型进行通信，诸如无线广域网(wwan)、无线局域网(wlan)或无线个域网(wpan)。wwan可以是例如wimax(ieee 802.16)网络。wlan可以是例如ieee802.1lx网络。wpan可以是例如蓝牙(bluetooth)网络、ieee 802.15x或一些其他类型的网络。本文中描述的技术还可以用于wwan、wlan和/或wpan的任何组合。无线通信子系统1630可以准许与网络、其他计算机系统、和/或本文中描述的任何其他设备交换数据。无线通信子系统1630可以包括用于使用天线1634和无线链路1632来发射或接收数据(诸如hmd设备的标识符、位置数据、地理图、热图、照片或视频)的装置。无线通信子系统1630、处理器1610和存储器1620可以一起包括用于执行本文中公开的一些功能的装置中的一个或多个装置的至少一部分。
[0112]
电子系统1600的实施例还可以包括一个或多个传感器1690。例如，传感器1690可以包括图像传感器、加速度计、压力传感器、温度传感器、接近传感器、磁力计、陀螺仪、惯性传感器(例如，将加速度计和陀螺仪组合的模块)、周围光传感器、或可操作为提供传感输出和/或接收传感输入的任何其他相似模块(诸如深度传感器或位置传感器)。例如，在一些实
现中，传感器1690可以包括一个或多个惯性测量单元(imu)和/或一个或多个位置传感器。imu可以基于从位置传感器中的一个或多个位置传感器接收的测量信号，来生成校准数据，该校准数据指示相对于hmd设备的初始位置的hmd设备的估计位置。位置传感器可以响应于hmd设备的运动而生成一个或多个测量信号。位置传感器的示例可以包括但不限于一个或多个加速度计、一个或多个陀螺仪、一个或多个磁力计、检测运动的另一合适类型的传感器、用于imu的误差校正的传感器类型、或其某种组合。位置传感器可以位于imu外部、imu内部、或其某种组合。至少一些传感器可以使用结构化的光图案以用于感测。
[0113]
电子系统1600可以包括显示模块1660。显示模块1660可以是近眼显示器，并且可以将来自电子系统1600的诸如图像、视频和各种指令之类的信息生动地呈现给用户。这样的信息可以源自一个或多个应用模块1622-1624、虚拟现实引擎1626、一个或多个其他硬件模块1680、其组合、或用于为用户解析图形内容的任何其他合适的装置(例如，通过操作系统1625)。显示模块1660可以使用液晶显示(lcd)技术、发光二极管(led)技术(包括例如oled、iled、mled、amoled、toled等)、发光聚合物显示(lpd)技术、或某种其他显示技术。
[0114]
电子系统1600可以包括用户输入/输出模块1670。用户输入/输出模块1670可以允许用户向电子系统1600发送动作请求。动作请求可以是执行特定动作的请求。例如，动作请求可以是启动或结束应用，或在应用内执行特定动作。用户输入/输出模块1670可以包括一个或多个输入设备。示例输入设备可以包括触摸屏、触摸板、麦克风、按钮、拨盘、开关、键盘、鼠标、游戏控制器、或用于接收动作请求并且将所接收的动作请求传达给电子系统1600的任何其他合适的设备。在一些实施例中，用户输入/输出模块1670可以根据从电子系统1600接收的指令，向用户提供触觉反馈。例如，当动作请求被接收到或已经被执行时，可以提供触觉反馈。
[0115]
电子系统1600可以包括相机1650，相机1650可以用于拍摄用户的照片或视频，例如，以用于追踪用户的眼睛位置。相机1650还可以用于拍摄环境的照片或视频，例如，以用于vr、ar或mr应用。例如，相机1650可以包括具有数百万或数千万像素的互补金属氧化物半导体(cmos)图像传感器。在一些实现中，相机1650可以包括可以用于捕获3-d图像的两个或更多相机。
[0116]
在一些实施例中，电子系统1600可以包括多个其他硬件模块1680。每个其他硬件模块1680可以是电子系统1600内的物理模块。尽管每个其他硬件模块1680可以被永久地配置为一种结构，但是一些其他硬件模块1680可以被临时地配置为执行具体功能，或被临时地激活。其他硬件模块1680的示例可以包括例如音频输出和/或输入模块(例如，麦克风或扬声器)、近场通信(nfc)模块、可再充电电池、电池管理系统、有线/无线电池充电系统等。在一些实施例中，其他硬件模块1680的一个或多个功能可以在软件中实现。
[0117]
在一些实施例中，电子系统1600的存储器1620还可以存储虚拟现实引擎1626。虚拟现实引擎1626可以执行电子系统1600内的应用，并且从各种传感器接收hmd设备的位置信息、加速度信息、速度信息、预测的未来位置、或其某种组合。在一些实施例中，由虚拟现实引擎1626接收的信息可以用于产生去往显示模块1660的信号(例如，显示指令)。例如，如果所接收的信息指示用户已经向左看，则虚拟现实引擎1626可以生成用于hmd设备的内容，该内容在虚拟环境中镜像用户的移动。另外，虚拟现实引擎1626可以响应于从用户输入/输出模块1670接收的动作请求，而在应用内执行动作，并且向用户提供反馈。所提供的反馈可
以是视觉、听觉或触觉反馈。在一些实现中，处理器1610可以包括可以执行虚拟现实引擎1626的一个或多个gpu。
[0118]
在各种实现中，上述硬件和模块可以在单个设备或多个设备上实现，该多个设备可以使用有线或无线连接彼此通信。例如，在一些实现中，诸如gpu、虚拟现实引擎1626和应用(例如，追踪应用)之类的一些部件或模块可以在与头戴式显示设备分离的控制台上实现。在一些实现中，一个控制台可以连接到或支持不只一个hmd。
[0119]
在替代配置中，不同和/或附加部件可以被包括在电子系统1600中。相似地，部件中的一个或多个部件的功能可以以与上述方式不同的方式在部件之间分布。例如，在一些实施例中，电子系统1600可以被修改为包括其他系统环境，诸如ar系统环境和/或mr环境。
[0120]
以上讨论的方法、系统和设备是示例。各种实施例可以适当地省略、替换或添加各种过程或部件。例如，在替代配置中，所描述的方法可以以与所描述的顺序不同的顺序来执行，和/或各种阶段可以被添加、省略和/或组合。而且，关于某些实施例而描述的特征可以被组合在各种其他实施例中。实施例的不同方面和元素可以以相似方式组合。而且，技术在发展，并且因此，很多元素是示例，其并不将本公开的范围限制为那些具体示例。
[0121]
在说明书中给出了具体细节，以提供对实施例的透彻理解。然而，实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。例如，已经示出了公知的电路、进程、系统、结构和技术，而没有不必要的细节，以避免使实施例模糊。本说明书仅提供示例实施例，而非旨在限制本发明的范围、适用性或配置。相反，对实施例的先前描述将向本领域技术人员提供用于实现各种实施例的使能描述。在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以在元素的功能和布置方面进行各种改变。
[0122]
而且，一些实施例被描述为进程，该进程被描绘为流程图或框图。尽管每个流程图或框图可以将操作描述为顺序进程，但是很多操作可以并行或同时执行。另外，操作的顺序可以重新布置。进程可以具有图中未包括的附加步骤。此外，方法的实施例可以通过硬件、软件、固件、中间件、微代码、硬件描述语言、或其任何组合来实现。当以软件、固件、中间件或微代码来实现时，用于执行相关联的任务的程序代码或代码段可以被存储在诸如存储介质之类的计算机可读介质中。处理器可以执行相关联的任务。
[0123]
对于本领域技术人员将显而易见的是，可以根据具体要求做出大量变化。例如，还可以使用定制的或专用的硬件，和/或特定元素可以以硬件、软件(包括便携式软件，诸如小应用等)或两者来实现。此外，可以采用与诸如网络输入/输出设备之类的其他计算设备的连接。
[0124]
参考附图，可以包括存储器的部件可以包括非瞬态机器可读介质。术语“机器可读介质”和“计算机可读介质”可以是指参与提供使得机器以具体方式操作的数据的任何存储介质。在上文提供的实施例中，在向处理单元和/或其他设备提供指令/代码以供执行时，可以涉及各种机器可读介质。附加地或替代地，机器可读介质可以用于存储和/或承载这样的指令/代码。在很多实现中，计算机可读介质是物理和/或有形存储介质。这样的介质可以采取很多形式，包括但不限于非易失性介质、易失性介质和传输介质。例如，常见形式的计算机可读介质包括磁和/或光学介质(诸如紧凑盘(cd)或数字多功能盘(dvd))、打孔卡、纸带、具有孔图案的任何其他物理介质、ram、可编程只读存储器(prom)、可擦除可编程只读存储器(eprom)、flash-eprom、任何其他存储器芯片或磁带盒、下文所述的载波、或计算机可以
从中读取指令和/或代码的任何其他介质。计算机程序产品可以包括代码和/或机器可执行指令，其可以表示过程、功能、子程序、程序、例程、应用(app)、子例程、模块、软件包、类、或者指令、数据结构或程序语句的任何组合。
[0125]
本领域技术人员将理解，用于传达本文中描述的消息的信息和信号可以使用各种不同技术中的任何技术来表示。例如，在以上整个说明书中可能引用的数据、指令、命令、信息、信号、位、符号和芯片，可以由电压、电流、电磁波、磁场或粒子、光场或粒子、或其任何组合来表示。
[0126]
如本文中使用的术语“和”和“或”可以包括各种含义，这些含义还预期至少部分地取决于在其中使用这样的术语的上下文。通常，“或”如果用于与诸如a、b或c之类的列表相关联，则旨在意指a、b和c(此处以包含性意义使用)以及a、b或c(此处以排他性意义使用)。另外，本文中使用的术语“一个或多个”可以用于以单数形式描述任何特征、结构或特性，或者可以用于描述特征、结构或特性的某种组合。然而，应当注意，这仅是说明性示例，并且所要求保护的技术方案不限于该示例。此外，术语
“……
中的至少一个”如果用于与诸如a、b或c之类的列表相关联，则可以解释为意指a、b和/或c的任何组合，诸如a、ab、ac、bc、aa、abc、aab、aabbccc等。
[0127]
此外，尽管已经使用硬件和软件的特定组合描述了某些实施例，但是应当认识到，硬件和软件的其他组合也是可能的。某些实施例可以仅以硬件、或仅以软件、或使用其组合来实现。在一个示例中，软件可以利用计算机程序产品来实现，该计算机程序产品包含计算机程序代码或指令，该计算机程序代码或指令可由一个或多个处理器执行，以用于执行本公开中描述的任何或所有步骤、操作或进程，其中计算机程序可以存储在非瞬态计算机可读介质上。本文中描述的各种进程可以以任何组合在相同处理器或不同处理器上实现。
[0128]
在将设备、系统、部件或模块描述为被配置为执行某些操作或功能的情况下，这样的配置可以例如通过以下方式来完成：将电子电路设计为执行该操作，诸如通过执行计算机指令或代码来将可编程电子电路(诸如微处理器)编程为执行该操作，或者被编程为执行存储在非瞬态存储介质上的代码或指令的处理器或核，或其任何组合。进程可以使用各种技术进行通信，包括但不限于用于进程间通信的常规技术，并且不同的进程对可以使用不同的技术，或者同一对进程可以在不同的时间使用不同的技术。
[0129]
因此，说明书和附图要在说明性意义而不是限制性意义上来看待。然而，将明显的是，在不脱离权利要求书中阐述的更广泛的精神和范围的情况下，可以对其进行添加、减少、删除以及其他修改和改变。因此，尽管已经描述了具体实施例，但是这些并不旨在是限制性的。各种修改和等同形式都在所附权利要求的范围之内。

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