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TW202411692A - 提升ar波導顯示效率及均勻性的方法 - Google Patents

提升ar波導顯示效率及均勻性的方法 Download PDF

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TW202411692A
TW202411692A TW112117893A TW112117893A TW202411692A TW 202411692 A TW202411692 A TW 202411692A TW 112117893 A TW112117893 A TW 112117893A TW 112117893 A TW112117893 A TW 112117893A TW 202411692 A TW202411692 A TW 202411692A
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傅晉欣
魯多維 葛迪
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美商應用材料股份有限公司
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Abstract

本揭示案的實施例一般相關於修改和工程化光學裝置基板的有效厚度的方法。該方法提供沉積與基板係數匹配的材料以變更光學裝置的厚度分佈。藉由調整厚度分佈，調製光的光路以將光引導至輸出耦合光柵。

Description

提升AR波導顯示效率及均勻性的方法
本揭示案的實施例一般相關於光學裝置。更具體地，本文描述的實施例提供了修改和工程化光學裝置基板的有效厚度的方法。
虛擬現實通常被認為是電腦產生的模擬環境，其中使用者具有明顯的物理存在。虛擬現實體驗可以3D形式產生並通過頭戴式顯示器(HMD)觀看，例如眼鏡或其他具有近眼顯示面板作為光學裝置的可穿戴顯示裝置，以顯示替代真實環境的虛擬現實環境。
然而，增強現實實現了一種體驗，其中使用者仍然可通過眼鏡或其他HMD裝置的光學裝置來觀看周圍環境，還可看到為顯示而產生並呈現為環境的一部分的虛擬物件的圖像。增強現實可包括任何類型的輸入，例如音頻和觸覺輸入，以及加強或增強使用者體驗的環境的虛擬圖像、圖形、和影像。作為新興技術，增強現實存在許多挑戰和設計限制。
具體地，保持光學裝置的顏色均勻性和高耦合效率可能具有挑戰性。顏色均勻性和耦合效率相關於光學裝置內不同光路之間的光學干涉。據此，本領域需要的是調製光學干涉的提升方法，以加強到輸出耦合器的光耦合效率並最佳化跨視場的效率。
在一個實施例中，提供光學裝置。光學裝置包括：一基板，該基板具有由該基板的一頂部表面及該基板的一底部表面界定的一基板厚度分佈。該基板厚度分佈沿著平行於該頂部表面的一第一長度及垂直於該第一長度的一第二長度變化。光學裝置進一步包括：一係數匹配層，該係數匹配層設置於該基板的該底部表面上，該係數匹配層具有由該係數匹配層的一外部表面及該基板的該底部表面界定的一工程化厚度分佈。該工程化厚度分佈沿著該第一長度及垂直於該第一長度的該第二長度變化。光學裝置進一步包括：複數個光學裝置結構，在該基板的該頂部表面上形成該複數個光學裝置結構；一低係數層，該低係數層設置於該複數個光學裝置結構上方；及一抗反射層，該抗反射層設置於該係數匹配層的該外部表面上方。
在另一實施例中，提供在一光學裝置中形成一設計厚度分佈的方法。該方法包括以下步驟：測量一基板的一基板厚度分佈，由該基板的一頂部表面及該基板的一底部表面之間沿著平行於該頂部表面的一第一長度及垂直於該第一長度的一第二長度的一距離來界定該基板厚度分佈；在該基板的該底部表面上設置一係數匹配層；及蝕刻該係數匹配層以具有一工程化厚度分佈以形成一設計厚度分佈。由該工程化厚度分佈及該基板厚度分佈來界定該設計厚度分佈，且該設計厚度分佈沿著該第一長度及該第二長度變化。
在又一實施例中，提供在一光學裝置中形成一設計厚度分佈的方法。該方法包括以下步驟：測量一基板的一基板厚度分佈，由該基板的一頂部表面及該基板的一底部表面之間沿著平行於該頂部表面的一第一長度及垂直於該第一長度的一第二長度的一距離來界定該基板厚度分佈；跨該基板的該底部表面從該基板厚度分佈產生一相位圖；測量設置於該基板的該頂部表面上的複數個光學裝置結構的相鄰光學裝置結構之間的一節距非均勻性；藉由從對應於要在該光學裝置的每個位置處形成的一相位的一設計相位圖減去該相位圖和該節距非均勻性來產生一工程化相位剖面；及將該工程化相位剖面轉換成一工程化厚度分佈。該方法進一步包括以下步驟：在該基板的該底部表面上設置一係數匹配層以具有該工程化厚度分佈以形成一設計厚度分佈。由該工程化厚度分佈及該基板厚度分佈來界定該設計厚度分佈，且該設計厚度分佈沿著該第一長度及該第二長度變化。
本揭示案的實施例一般相關於光學裝置。更具體地，本文描述的實施例提供了修改和工程化光學裝置基板的有效厚度的方法。本文描述的用於調製光學裝置的光學干涉的方法提升了波導效率、顏色均勻性、和眼區均勻性。該方法包括在光學裝置基板上移除或塗覆額外介電層。介電層的厚度在平行於光學裝置基板的二維平面中變化。
圖1是光學裝置100的透視前視圖。應理解，下面描述的光學裝置100是示例性光學裝置。在可與本文描述的其他實施例組合的一個實施例中，光學裝置100是波導組合器，例如增強現實波導組合器。光學裝置100包括設置在基板101的頂部表面103上的複數個光學裝置結構102。光學裝置結構102可為具有亞微米尺寸(例如奈米尺寸)的奈米結構。在可與本文描述的其他實施例組合的一個實施例中，光學裝置結構102的區域對應於一個或更多個光柵104，例如第一光柵104a、第二光柵104b、和第三光柵104c。在可與本文描述的其他實施例組合的另一實施例中，光學裝置100是波導組合器，至少包括對應於輸入耦合光柵的第一光柵104a和對應於輸出耦合光柵的第三光柵104c。根據可與本文描述的其他實施例組合的實施例的波導組合器包括對應於中間光柵的第二光柵104b。
雖然圖1將光學裝置結構102描繪為具有正方形或矩形形狀的橫截面，光學裝置結構102的橫截面可具有其他形狀，包括但不限於圓形、三角形、橢圓形、規則多邊形、不規則多邊形、及/或不規則形狀的橫截面。在可與本文描述的其他實施例組合的一些實施例中，複數個光學裝置結構102的橫截面具有不同形狀的橫截面。在可與本文描述的其他實施例組合的其他實施例中，光學裝置結構102的橫截面具有實質相同形狀的橫截面。複數個光學裝置結構102也可相對於基板101的頂部表面103成角度。
光引擎110經配置以將光束112引導至光學裝置100。在一個範例中，光引擎110包括微顯示器以經由光束112向光學裝置100提供圖案。光束112經過光學裝置100經歷全內反射。光學裝置100將光束112引導離開到光學裝置100的使用者的人眼。為了提升光學裝置100的耦合效率和顏色均勻性，與第二方向116相比，光學裝置100可經調製以在第一方向114上引導更多的光束112。第一方向114對應於朝向第三光柵104c的方向，而第二方向116對應於遠離第三光柵104c的方向。當局部基板厚度變化小(例如，變化小於500 nm)時，第一方向114有很高機率是破壞性干涉，而第二方向116有很高機率是建設性干涉。沿著第二方向116的建設性干涉和沿著第一方向114的破壞性干涉將減低光學裝置100的耦合效率。
下面描述的方法200和400包括移除或塗覆光學裝置基板上的額外介電層。介電層的厚度在平行於基板101的二維平面中變化。本文描述的方法200和400允許在製造之後調整光學裝置100的光學路徑，提升光學裝置100的一個或更多個特性。例如，可使用本文描述的實施例追溯地調整不滿足光學效率的預定閾值的光學裝置100以達到閾值。
圖2是修改光學裝置100的厚度的方法200的流程圖。圖3A至3D是在方法200期間光學裝置100的示意性側視圖。方法200提升了顯示效率及光學裝置100的顯示均勻性，同時不損害及/或減低顯示解析度。方法200也拯救了具有低效率或顯示均勻性低於預定閾值的光學裝置100。光學裝置100已形成但由於光學裝置的厚度或光學裝置結構的節距均勻性而可能具有較低的效率。調整厚度變化將允許光沿著正確的光路朝向輸出耦合光柵，例如第三光柵104c。藉由改變光學裝置100的厚度來調整相位剖面。
如圖3A至3D中所展示，光學裝置100包括在基板101上形成的複數個光學裝置結構102。方法200應用於具有良好控制的節距均勻性和角度均勻性(例如，高均勻性)的光學裝置結構102。光學裝置結構102的節距(參見圖5A)被界定為相鄰光學裝置結構102的前緣或後緣之間的距離。如果節距的標準差對節距標稱值的比率小於約10 -4，光學裝置結構102得到良好控制。
基板101包括底部表面105和頂部表面103。光學裝置結構102的區域對應於一個或更多個光柵104，例如第一光柵104a、第二光柵104b、和第三光柵104c。在方法200之前，檢查光學裝置100。例如，計量處理檢查光學裝置100以決定光學裝置100是否滿足顯示效率和顯示均勻性的預定閾值。
在操作201處，如圖3A中所展示，測量基板101的基板厚度分佈302。使用雷射干涉儀來測量基板厚度分佈302。由基板的頂部表面103和底部表面105之間沿著基板101的第一長度107的距離來界定基板厚度分佈302。第一長度107平行於基板101的頂部表面103。基板厚度分佈302也可沿著垂直於第一長度107的第二長度109變化。基板厚度分佈302被收集為資料並發送到控制器或電腦。
在操作202處，決定設計厚度分佈304。設計厚度分佈304是將從基板厚度分佈302形成的目標厚度分佈。設計厚度分佈304可跨基板的第一長度107以線性或非線性分佈變化。設計厚度分佈304也可沿著垂直於第一長度107的方向變化，例如，設計厚度分佈304可沿著第二長度109變化。
在操作203處，決定工程化厚度分佈306。藉由從沿著第一長度107的每個位置處的基板厚度分佈302減去沿著第一長度107的每個位置處的設計厚度分佈304來決定工程化厚度分佈306。也可決定工程化厚度分佈以沿著垂直於第一長度107的方向變化，例如，設計厚度分佈304可沿著第二長度109變化。使用物理光學和射線追蹤光學模型，具有完整光學裝置100的設計資訊來計算工程化厚度分佈306，例如，光學裝置結構102的關鍵尺寸、光學裝置結構102的高度、節距和角度、光學裝置100的光學材料特性。
在操作204處，如圖3B中所展示，設置具有工程化厚度分佈306的係數匹配層308以形成設計厚度分佈304。設計厚度分佈304不同於基板厚度分佈302。係數匹配層308設置在基板101的底部表面105上方。係數匹配層308具有匹配或實質匹配基板101的第二折射率的第一折射率。例如，第一折射率和第二折射率彼此相差約5%內。基板101和係數匹配層308的折射率在約1.7和約2.9之間。基板101和係數匹配層308的折射率之間的差異在約0和約0.1之間。
基板101和係數匹配層308可由任何合適的材料形成，只要基板101能夠充分地透射目標波長或波長範圍中的光且可用作光學裝置100的適當支撐。基板101可為一材料，包括但不限於非晶介電質、非非晶介電質、晶體介電質、氧化矽、聚合物、及上述之組合。在可與本文描述的其他實施例組合的一些實施例中，基板101包括透明材料。在一個範例中，基板101包括以下一者或更多者：高係數玻璃、二氧化矽(SiO 2)、熔融二氧化矽、石英、碳化矽(SiC)、LiNbO 3、金剛石(C)、氮化鎵(GaN)、藍寶石、或上述之組合。係數匹配層308是含有氮化矽(SiN)、氧化鈦(TiO x)、氧化鉭(TaO x)、氧化鈮(NbO x)、氧化鋯(ZrO x)、或合成奈米顆粒材料的沉積薄膜。例如，係數匹配層308是具有嵌入聚合物基質中的奈米顆粒的氧化鈦(TiO 2)或氧化鋯(ZrO 2)材料。在一個範例中，基板101和係數匹配層308是不同的材料。在另一範例中，基板101和係數匹配層308是相同的材料。
基板101和係數匹配層308組合以形成設計厚度分佈304。由基板101的頂部表面103與係數匹配層308的外部表面310之間沿著第一長度107和垂直於第一長度107的第二長度109的距離來界定設計厚度分佈304。外部表面310背對基板101。設計厚度分佈304和工程化厚度分佈306不限於圖3A至3D且可按決定的方式進行分佈以提升光學裝置效能。
在可與本文描述的其他實施例組合的第一實施例中，係數匹配層308設置在基板101的底部表面105上方。選擇性地蝕刻係數匹配層308以形成工程化厚度分佈306。選擇性蝕刻包括以下至少一者：離子注入、離子束蝕刻(IBE)、反應離子蝕刻(RIE)、定向RIE、電漿蝕刻、和熱原子層蝕刻。工程化厚度分佈306與基板厚度分佈302組合形成設計厚度分佈304。在可與本文描述的其他實施例組合的第二實施例中，選擇性地沉積係數匹配層308。例如，使用噴墨印刷處理來選擇性地沉積係數匹配層308以形成工程化厚度分佈306。工程化厚度分佈306與基板厚度分佈302組合形成設計厚度分佈304。
在可選的操作205處，如圖3C中所展示，將抗反射層312設置在係數匹配層308的外部表面310上方。抗反射層312與係數匹配層308共形。在一個實施例中，抗反射層312包括多個堆疊材料層。例如，抗反射材料層包括以下一者或更多者：SiO x、ZrO x、及TiO x。抗反射層312可包括交替的低係數層和高係數層。低係數層具有約1.4及約1.7之間的折射率。高係數層具有大於約2的折射率。低係數層是SiO x材料。高係數層是金屬氧化物材料。抗反射層312經配置以藉由減少由於反射而損失的光來增加光學裝置的效率。經由ALD處理來設置抗反射層312。
在可選的操作206處，如圖3D中所展示，將低係數層314設置在複數個光學裝置結構102上方。低係數層314是SiO x材料。低係數層被用於提升抗反射性能。低係數層314具有約1.4至約1.7的折射率。
藉由形成設計厚度分佈304，調整光學裝置100的相位改變以調製不同光路之間的光學干涉。形成設計厚度分佈304將加強到輸出耦合光柵(例如，第三光柵104c)的光耦合效率，且最佳化跨光學裝置100的效率。可利用方法200以允許已製造的不滿足預定效率閾值的光學裝置100滿足預定效率閾值。
圖4是修改光學裝置100的厚度的方法400的流程圖。圖5A至5D是在方法400期間光學裝置100的示意性側視圖。方法400提升了顯示效率及光學裝置100的顯示均勻性，同時不損害及/或減低顯示解析度。方法400也拯救了具有低效率或顯示均勻性低於預定閾值的光學裝置100。光學裝置100已形成但由於光學裝置的厚度或光學裝置結構的節距均勻性而可能具有較低的效率。調整厚度變化將允許光沿著正確的光路朝向輸出耦合光柵，例如第三光柵104c。藉由改變光學裝置100的厚度來調整相位剖面。
如圖5A中所展示，光學裝置100包括在基板101上形成的複數個光學裝置結構102。方法400應用於具有不受控制的節距均勻性和角度均勻性(例如，低均勻性)的光學裝置結構102。如果節距516的標準差對節距516標稱值的比率大於約10 -4，光學裝置結構102被視為得到良好控制。
基板101包括底部表面105和頂部表面103。光學裝置結構102的區域對應於一個或更多個光柵104，例如第一光柵104a、第二光柵104b、和第三光柵104c。在基板101的底部表面105上方設置抗反射層512。在複數個光學裝置結構102上方設置低係數層514。
在方法400之前，檢查光學裝置100。例如，計量處理檢查光學裝置100以決定光學裝置100是否滿足顯示效率和顯示均勻性的預定閾值。如果光學裝置100不滿足預定閾值，可執行方法400。可執行方法400來恢復光學裝置100以滿足預定閾值。
在操作401處，如圖5A中所展示，測量基板101的基板厚度分佈502並產生相位圖。使用雷射干涉儀來測量基板厚度分佈502。由基板101的頂部表面103和底部表面105之間沿著基板101的第一長度107及垂直於第一長度107，例如，沿著垂直於第一長度107的第二長度109的距離來界定基板厚度分佈502。基板厚度分佈502被收集為資料並發送到控制器或電腦。基於基板厚度分佈502來產生相位圖。相位圖指定跨基板101的底部表面105的基板101上的每個位置處的相位。藉由決定每個位置處的相位改變來產生相位圖。藉由獲得每個位置處的厚度變化並除以透射光的波長乘以2 pi來決定相位改變。
在操作402處，決定設計厚度分佈504且產生設計相位圖。設計厚度分佈504是將從基板厚度分佈502形成的目標厚度分佈。設計厚度分佈504可跨第一長度107及沿著垂直於基板101的第一長度107的第二長度109以線性或非線性分佈變化。設計相位圖由設計厚度分佈504產生。設計相位圖指定將在最終光學裝置100中的基板101上的每個位置處形成的相位。設計相位圖由波導設計軟體應用程式產生。
在操作403處，測量複數個光學裝置結構102的節距516非均勻性。節距516被界定為相鄰光學裝置結構102的前緣或後緣之間的距離。測量每個相鄰光學裝置結構102的節距516以決定跨基板101的節距516非均勻性的程度。繪製出跨基板101的每個位置處的節距516。由節距516的標準差對節距516的標稱值的比率來界定光學裝置結構102的均勻性。
在操作404處，產生工程化相位剖面。工程化相位剖面是對相位圖的相位進行改變以形成設計相位圖。藉由從跨光學裝置100的每個位置處的設計相位圖減去相位圖和節距516非均勻性來產生工程化相位剖面。可使用沿著第一長度107和垂直於第一長度107的方向，例如，沿著第二長度109的每個位置處的工程化相位來產生工程化相位剖面。
在操作405處，將工程化相位剖面轉換成工程化厚度分佈506。藉由將每個位置處的相位改變除以透射光的波長乘以2 pi，將工程化相位剖面轉換成工程化厚度分佈506。
藉由從沿著第一長度107及垂直於第一長度107 (例如，沿著第二長度109)的每個位置處的基板厚度分佈502減去沿著第一長度107的每個位置處的設計厚度分佈504來決定工程化厚度分佈506。使用物理光學和射線追蹤光學模型，具有完整光學裝置100的設計資訊來計算工程化厚度分佈506(例如，光學裝置結構102的關鍵尺寸、光學裝置結構102的高度、節距和角度、光學裝置100的光學材料特性)。
在操作406處，如圖5B中所展示，移除抗反射層512。經由蝕刻處理來移除抗反射層512。在操作407處，如圖5B和5C中所展示，設置係數匹配層508。係數匹配層508設置在基板101的底部表面105上方。係數匹配層508具有匹配或實質匹配基板101的第二折射率的第一折射率。
在可與本文描述的其他實施例組合的圖5B及圖5C中所展示的第一實施例中，係數匹配層508設置在基板101的底部表面105上方(參見圖5B)。選擇性地蝕刻係數匹配層508以形成工程化厚度分佈506。選擇性蝕刻包括以下至少一者：離子注入、離子束蝕刻(IBE)、反應離子蝕刻(RIE)、定向RIE、電漿蝕刻、和熱原子層蝕刻。工程化厚度分佈506與基板厚度分佈502組合形成設計厚度分佈504。
在可與本文描述的其他實施例組合的圖5C中所展示的第二實施例中，選擇性地沉積係數匹配層508。例如，使用噴墨印刷處理來選擇性地沉積係數匹配層508以形成工程化厚度分佈506。換句話說，沉積係數匹配層508以具有工程化厚度分佈506，而無須蝕刻處理。因此，圖5B所示的操作是可選的。工程化厚度分佈506與基板厚度分佈502組合形成設計厚度分佈504。
基板101和係數匹配層508組合形成設計厚度分佈504。由基板101的頂部表面103與係數匹配層508的外部表面510之間沿著第一長度107及垂直於第一長度107，例如沿著第二長度109的距離來界定設計厚度分佈504。設計厚度分佈504不同於基板厚度分佈502。外部表面510背對基板101。設計厚度分佈504和工程化厚度分佈506不限於圖5A至5D，且可按決定的方式進行分佈以提升光學裝置效能。
在可選的操作408處，如圖5D中所展示，抗反射層512設置於係數匹配層508的外部表面510上方。抗反射層512與係數匹配層508共形。在一個實施例中，抗反射層512包括多個堆疊的材料層。抗反射材料可包括交替的低係數層和高係數層。抗反射層512經配置以藉由減少由於反射而損失的光來增加光學裝置的效率。經由ALD處理來設置抗反射層512。
藉由形成設計厚度分佈504，調整光學裝置100的相位改變以調製不同光路之間的光學干涉。形成設計厚度分佈304將加強到輸出耦合光柵(例如，第三光柵104c)的光耦合效率，且最佳化跨光學裝置100的效率。可利用方法400以允許已製造的不滿足預定效率閾值的光學裝置100滿足預定效率閾值。
總而言之，提供了修改和工程化光學裝置基板的有效厚度的方法。該方法提供沉積與基板係數匹配的材料以變更光學裝置的厚度分佈。藉由調整厚度分佈，調製光的光路以將光引導至輸出耦合光柵。該方法提升了顯示效率和均勻性而不損害顯示解析度。該方法也用於變更不滿足預定效率閾值的光學裝置，使得光學裝置滿足預定閾值。
雖然前述內容針對本揭示案的實施例，在不脫離本揭示案的基本範圍的情況下，可設計本揭示案的其他和進一步的實施例，且本揭示案的範圍由以下請求項來決定。
100:光學裝置 101:基板 102:光學裝置結構 103:頂部表面 104:光柵 104a:第一光柵 104b:第二光柵 104c:第三光柵 105:底部表面 107:第一長度 109:第二長度 110:光引擎 112:光束 114:第一方向 116:第二方向 200:方法 201~206:操作 302:基板厚度分佈 304:設計厚度分佈 306:工程化厚度分佈 308:係數匹配層 310:外部表面 312:抗反射層 314:低指數層 400:方法 401~408:操作 502:基板厚度分佈 504:設計厚度分佈 506:工程化厚度分佈 508:指數匹配層 510:外部表面 512:抗反射層 514:低指數層 516:節距
為了能夠詳細地理解本揭示案的上述特徵，可藉由參考實施例來對上面簡要概括的本揭示案進行更具體的描述，其中一些實施例在附圖中圖示。然而，應注意附圖僅圖示了示例性實施例且因此不應被認為是對範圍的限制，因為本揭示案可允許其他等效的實施例。
圖1是根據本文描述的實施例的光學裝置的透視前視圖。
圖2是根據本文描述的實施例的修改光學裝置的厚度的方法的流程圖。
圖3A至3D是根據本文描述的實施例的方法期間光學裝置的示意性側視圖。
圖4是根據本文描述的實施例的修改光學裝置的厚度的方法的流程圖。
圖5A至5D是根據本文描述的實施例的方法期間光學裝置的示意性側視圖。
為了便於理解，盡可能地使用相同的參考數字來表示圖式共有的相同元件。可預期一個實施例的元件和特徵可有利地併入其他實施例中，而無需進一步敘述。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
100:光學裝置
101:基板
102:光學裝置結構
103:頂部表面
104b:第二光柵
104c:第三光柵
105:底部表面
304:設計厚度分佈
306:工程化厚度分佈
308:係數匹配層
312:抗反射層
314:低指數層

Claims (20)

  1. 一種光學裝置，包括： 一基板，該基板具有由該基板的一頂部表面及該基板的一底部表面界定的一基板厚度分佈，其中該基板厚度分佈沿著平行於該頂部表面的一第一長度及垂直於該第一長度的一第二長度變化； 一係數匹配層，該係數匹配層設置於該基板的該底部表面上，該係數匹配層具有由該係數匹配層的一外部表面及該基板的該底部表面界定的一工程化厚度分佈，其中該工程化厚度分佈沿著該第一長度及垂直於該第一長度的該第二長度變化； 複數個光學裝置結構，在該基板的該頂部表面上形成該複數個光學裝置結構； 一低係數層，該低係數層設置於該複數個光學裝置結構上方；及 一抗反射層，該抗反射層設置於該係數匹配層的該外部表面上方。
  2. 如請求項1所述之光學裝置，其中該基板具有一第一折射率且該係數匹配層具有一第二折射率，其中該第二折射率實質匹配該第一折射率。
  3. 如請求項1所述之光學裝置，其中該工程化厚度分佈在平行於該頂部表面的一第一方向上及垂直於該第一方向的一第二方向上變化。
  4. 如請求項1所述之光學裝置，其中該抗反射層包括兩個或多個材料堆疊層。
  5. 如請求項4所述之光學裝置，其中該抗反射層包括一交替的低係數層及高係數層，其中該低係數層具有約1.4及約1.7之間的一折射率且該高係數層具有大於約2.0的一折射率。
  6. 如請求項1所述之光學裝置，其中該低係數層具有約1.4至約1.7的一折射率。
  7. 如請求項1所述之光學裝置，其中該低係數層為一氧化矽材料。
  8. 如請求項1所述之光學裝置，其中該複數個光學裝置結構相對於該基板的該底部表面成角度。
  9. 如請求項1所述之光學裝置，其中該係數匹配層為聚合物材料或一基於奈米顆粒的材料。
  10. 一種在一光學裝置中形成一設計厚度分佈的方法，包括以下步驟： 測量一基板的一基板厚度分佈，由該基板的一頂部表面及該基板的一底部表面之間沿著平行於該頂部表面的一第一長度及垂直於該第一長度的一第二長度的一距離來界定該基板厚度分佈； 在該基板的該底部表面上設置一係數匹配層；及 蝕刻該係數匹配層以具有一工程化厚度分佈以形成一設計厚度分佈，其中由該工程化厚度分佈及該基板厚度分佈來界定該設計厚度分佈，其中該設計厚度分佈沿著該第一長度及該第二長度變化。
  11. 如請求項10所述之方法，其中該蝕刻包括以下至少一者：離子注入、離子束蝕刻(IBE)、反應離子蝕刻(RIE)、定向RIE、電漿蝕刻、和熱原子層蝕刻。
  12. 如請求項10所述之方法，進一步包括以下步驟：在該係數匹配層上方設置一抗反射層。
  13. 如請求項10所述之方法，進一步包括以下步驟：在設置於該基板的該頂部表面上的複數個光學裝置上方設置一低係數層。
  14. 一種在一光學裝置中形成一設計厚度分佈的方法，包括以下步驟： 測量一基板的一基板厚度分佈，由該基板的一頂部表面及該基板的一底部表面之間沿著平行於該頂部表面的一第一長度及垂直於該第一長度的一第二長度的一距離來界定該基板厚度分佈； 跨該基板的該底部表面從該基板厚度分佈產生一相位圖； 測量設置於該基板的該頂部表面上的複數個光學裝置結構的相鄰光學裝置結構之間的一節距非均勻性； 藉由從對應於要在該光學裝置的每個位置處形成的一相位的一設計相位圖減去該相位圖和該節距非均勻性來產生一工程化相位剖面； 將該工程化相位剖面轉換成一工程化厚度分佈；及 在該基板的該底部表面上設置一係數匹配層以具有該工程化厚度分佈以形成一設計厚度分佈，其中由該工程化厚度分佈及該基板厚度分佈來界定該設計厚度分佈，其中該設計厚度分佈沿著該第一長度及該第二長度變化。
  15. 如請求項14所述之方法，其中該係數匹配層經由一噴墨印刷處理設置以具有該工程化厚度分佈。
  16. 如請求項14所述之方法，其中該基板具有一第一折射率且該係數匹配層具有一第二折射率，其中該第二折射率實質匹配該第一折射率。
  17. 如請求項14所述之方法，進一步包括以下步驟：在設置該係數匹配層之前從該基板的該底部表面移除一抗反射層。
  18. 如請求項17所述之方法，進一步包括以下步驟：在該係數匹配層的一外部表面上方經由一ALD處理來設置該抗反射層。
  19. 如請求項17所述之方法，其中該抗反射層包括兩個或多個材料堆疊層。
  20. 如請求項17所述之方法，其中該抗反射層包括一交替的低係數層及高係數層，其中該低係數層具有約1.4及約1.7之間的一折射率且該高係數層具有大於約2.0的一折射率。
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