TW202033794A - 具有增強表面耦合之光學組件 - Google Patents

Abstract

一種光學組件，諸如，一全玻璃光學組件，具有用於經由使用諸如低熔化溫度玻璃之玻璃增強光至一玻璃基板內之表面耦合的一或多個特徵，以將一玻璃光學特徵結合至一玻璃基板，諸如，藉由光子固化。

Description

具有增強表面耦合之光學組件

本申請案主張2019年8月28日提交的美國臨時申請案第62/892,878號及2018年9月11日提交的美國臨時申請案第62/729,661號之優先權的權益，該等申請案之內容為本案之基礎且以其全文引用之方式併入本文中。

本揭露內容大體係關於具有在組件配件之間的界面邊界處之增強表面耦合之光學組件，包括使用光子固化製造之此等組件。

諸如液晶顯示器（liquid crystal display; LCD）系統、頭戴式顯示器（head-mounted display; HMD）系統、抬頭顯示器系統、虛擬實境系統或擴增實境系統之許多新光學組件設計中的一目標為減小重量。快速地出現了設計難題，其在於，諸如（虛擬）影像解析度及視野與光學系統緊湊性之其他因素需要同時地增加，此可通常導致對額外光學特徵之需求。雖然塑膠或聚合材料之使用可輔助重量減小之目標，特別與標準折射率玻璃相比，但玻璃為用於高解析度光學組件之最有吸引力之材料。此外，高折射率玻璃組成物之增長的可用性提供必要的重量減小及光學系統緊湊性，連同有可見光譜之高透射率、高強度及超低表面粗糙度。在此等應用中，玻璃光學特徵之間的結合不應不利地影響光學透射。因此，複合玻璃光學組件將受益於經由在該等特徵之間的界面邊界處之增強表面耦合的改良之光學透射。

可受益於此增強表面耦合的光學組件之一實例為在液晶顯示器（liquid crystal display; LCD）中之光導板（light guide plate; LGP）。LCD通常用於各種電子元件中，諸如，蜂巢式電話、膝上型電腦、電子平板電腦、相機、虛擬實境（virtual reality; VR）裝置、電視及電腦監視器。LCD可使用一或多個光導組件，其可包括光學耦合至包含一或多個光提取特徵之LGP的一或多個LED。光至LGP內之高效表面耦合可有利的實現較薄LGP基板之使用，此可減小LGP可併入至的裝置之總厚度及/或重量。攜帶型裝置可受益於減小之重量及改良之搬運。諸如電視機之顯示器亦可受益於減小之顯示器厚度及較低功率消耗。

另一實例為在擴增實境HMD中之光學系，其中在輸入及輸出繞射光柵與光導之間存在界面邊界。

因此，將有利地是，提供一種用於增強在一光學特徵與一光學基板之間的光之表面耦合之光學組件，較佳地，全玻璃。此外，允許形成待與光學特徵至光學基板之結合同時實現的光操縱光學特徵將為有利的。

本揭露內容之一些實施例係關於一種光學組件。該光學組件包括一玻璃基板，其包括一第一主表面及一對置第二主表面。該光學組件亦包括最接近該玻璃基板之該第一主表面及該第二主表面中之至少一者的至少一個光子固化之玻璃光學特徵。

本揭露內容之一些實施例亦係關於一種光學組件。該光學組件包括一玻璃基板，其包括一第一主表面及一對置第二主表面。該光學組件亦包括至少一個玻璃光學特徵。此外，該光學組件包括安置於該玻璃光學特徵與該玻璃基板之間的一玻璃部件。該玻璃部件藉由光子固化結合至該玻璃光學特徵及該玻璃基板中之至少一者。

此外，本揭露內容之實施例係關於一種製造一光學組件之方法。該方法包括藉由光子固化將一玻璃光學特徵及一玻璃部件中之至少一者結合至一玻璃基板之一第一主表面或一第二主表面中之至少一者。

本揭示內容之額外特徵及優勢將在接下來之詳細描述中闡述，且部分將易於為熟習此項技術者自彼描述而顯而易見，或藉由實踐如本文中描述之方法來認識，包括接下來之詳細描述、申請專利範圍以及隨附圖式。

應理解，前述大體描述及以下詳細描述皆提出本揭示內容之各種實施例，且意欲提供用於理解申請專利範圍之本質及特性的綜述或框架。包括隨附圖式以提供對本揭示內容之進一步理解，且其併入本說明書內且構成本說明書之一部分。該等圖式說明本揭露內容之各種實施例，且與描述一起用以解釋本揭露內容之原理及操作。

現將參看第1圖至第10圖論述本揭露內容之各種實施例，該等圖圖示光學組件、其配件及其性質之例示性實施例。本文中亦揭露包含此等組件之顯示器、照明及電子裝置。製造光學組件之方法在本文中進一步揭露，且將藉由對第10A圖至第10D圖之非限制性參考來論述。以下大體描述意欲提供所主張裝置及方法之綜述，且參考非限制性描繪之實施例貫穿本揭露內容更具體地論述各種態樣，在本揭露內容之上下文內，此等實施例可相互交換。

如本文中所使用，術語「光子固化」指一種製程，憑藉該製程，自一微粒層經由該微粒層至至少一個高強度、短持續時間、寬波長光脈衝（諸如，來自氙閃光燈之一光脈衝）之曝露來創造一相對薄連續層，如例如在Schroder、McCool及Furlan之「Broadcast Photonic Curing of Metallic Nanoparticle Films」（NSTI-Nanotech 2006，ISBN 0-9767985-8-1，第3冊，2006）以及US7820097B2中所描述，該等參考之全部揭露內容被以引用的方式併入本文中。雖然常參考將至少一個高強度、短持續時間、寬波長光脈衝施加至一金屬微粒層來描述光子固化，但本文中揭露之實施例包括將此施加至諸如玻璃微粒層之玻璃材料（例如，自一低熔化溫度玻璃粉層形成一連續玻璃層）的情況。

如本文中所使用，術語「經光子固化」指已經受至少一種光子固化製程之材料或層。

如本文中所使用，術語「光學特徵」指操縱入射光之透射的光學組件之一配件。例示性光學特徵包括具有折射性及/或折射性表面之特徵，包括繞射性光學特徵、繞射光柵、體積光柵、奈米光柵（包括體積奈米光柵）、自組織光柵、非線性光柵、折射性光學特徵、折射性光學特徵、散射光學特徵、超穎表面、超穎材料、反射設計及其組合。當光學特徵包含玻璃時，其可在本文中被稱作玻璃光學特徵。光學特徵亦可在本文中被描述為光操縱光學特徵或光操縱特徵（light manipulating feature; LMF）。

如本文中所使用，術語「低熔化溫度玻璃」或「LMG」指具有小於或等於約600℃之玻璃轉變溫度（T_g ）的玻璃。

如本文中所使用，術語「低液相線玻璃」或「LLG」指具有小於或等於約1000℃之液相線溫度的玻璃。

在某些例示性實施例中，「低熔化溫度玻璃」或「LMG」及/或「低液相線玻璃」或「LLG」包含少於0.1重量%鉛，諸如少於0.05重量%鉛，且進一步諸如少於0.01重量%鉛。本文中揭露之實施例亦包括「低熔化溫度玻璃」或「LMG」及/或「低液相線玻璃」或「LLG」實質上無鉛及/或不含有鉛之實施例。

第1圖為演示使用光子固化快速、固定及緊固地將玻璃元件結合在一起之可行性的程序之示意性表示。一開始，將低熔化溫度玻璃（low melting temperature glass; LMG）或低液相線玻璃（low liquidus glass; LLG）之層11、21沉積於一對玻璃基板10、20上。使兩個LMG或LLG層在一起，從而夾入結構30，且曝露於脈衝式UV輻射源18（諸如，氙閃光燈），以便創造結合之結構30'。

第2圖為生產特徵為適合於多種光子應用之一經圖案化表面（例如，光學特徵）之一全玻璃光學組件的一迅速組件過程之示意性表示。如在第1圖中，玻璃基板10塗佈有LMG或LLG之層或薄膜11（經由例如濺鍍或蒸氣沉積28）。同時，具有光子複雜負表面起伏之模具25塗佈有一薄層LMG或LLG 21。該等配件經重新定向，使得兩個LMG/LLG層相互面對，且接著接觸以創造夾入結構35；且接著曝露於一脈衝式UV輻射源18（諸如，氙閃光燈）以創造一結合之結構35'，最終導致一全玻璃光學組件40（在自模具25將光學特徵31脫模後）。

在例示性實施例中，LMG或LLG沉積層或膜係處於微米或次微米厚度範圍中，諸如，約100微米或更小、約50微米或更小、約10微米或更小、約5微米或更小、約2微米或更小或約1微米或更小，包括自約100微米至約0.1微米。

模具25中之負表面起伏在幾何形狀或材料上僅受到自該模具將光學特徵脫模之實際能力限制。

第2圖中之過程及所得光學組件表示本揭露內容之非限制性實施例。在一替代性實施例中，可消除LMG層或膜11，從而導致玻璃基板10與模具LMG沉積層21直接接觸，以創造夾入結構35及全玻璃光學組件40。第二非限制性替代方案涉及一過程順序改變，藉以首先使用光子固化經由模具25創造光學特徵31，而不在光子固化前結合至玻璃基板10。隨後，可將一LMG層沉積於光學特徵31之非圖案化之表面上或表面玻璃基板10上，且接著使玻璃基板10與光學特徵31接觸以創造夾入結構35。最後，一第二光子固化步驟導致全玻璃光學組件40之完成。在此替代實例中，光學特徵31可在第一光子固化步驟後之任一點拆模，但可例如直至第二光子固化步驟後方去結合，使得消除對在第二光子固化步驟期間支撐光學特徵31之一額外支撐元件之需求。再次，此過程順序之改變之最終結果為光學組件40。

如本文中揭露之模具可包括光學模具，及/或具有經設計成當與薄LMG/LLT膜一起在玻璃基板上使用時產生光學功能之內部形態（或負表面起伏）之模具。藉由壓印模具在一LMG/LLT膜上創造之所得結構可包括微結構，且可包括次微米或奈米大小之光學結構。舉例而言，一繞射性光學元件利用具有針對其光學功能之一複雜微結構的一表面，其中該微結構化之表面起伏構型典型地具有兩個或更多個表面層次。

作為光學設計之產物，可產生光學特徵，此涉及預測在獨特空間分佈之材料場（具有不同折射率之地帶及光吸收行為）上的入射光子之結局。此活動可直觀地、以分析方式或以數值方式繼續進行。雖然良好地確立了預測滿足馬克士威方程式之光材料相互作用之直觀及分析方法，但諸如標準射線追蹤、轉移矩陣方法、嚴格耦合波分析（rigorous coupled wave analysis; RCWA）、傅立葉光學、有限元（finite-element; FEM）及有限差時域方法（finite difference time-domain; FDTD）之現代數值方法具有在新計算集中型方法（被稱作反向設計）中之所有看得到之主要進展。舉例而言，經設計以在時域及頻域中解馬克士威方程式之先前數值方法涉及直接自當前源、電荷分佈及周圍介電性及/或金屬結構計算電場及磁場（直接求解器）。反向求解器將反向問題定義為已知或需要電場但周圍結構未知之情況。反向數值碼之目標為發現將產生彼具體磁場公佈之介電及/或金屬結構。

藉由此等方法設計之例示性光學功能包括但不限於：分波多工（wavelength division multiplexing; WDM）系統、波長解多工器、Mach-Zander調變器、相移器、傅立葉光學：折射性及/或反射性表面、繞射性光學元件（diffractive optical element; DOE）、繞射光柵、奈米光柵、體積奈米光柵（見例如「Volume nanogratings in glass:from selforganized to well-controlled laser processing」，進階光子學會議，美國光學協會，BW1A.1，2018，其全文被併入本文中）、自組織及/或非線性光柵（見例如Yasuhiko Shimotsuma、Peter G. Kazansky、Jiarong Qiu及Kazuoki Hirao之「Self-Organized Nanogratings in Glass Irradiated by Ultrashort Light Pulses」，物理評論快報91, 247405，2003年12月11日，其全文被併入本文中；「Self-organized nonlinear gratings for ultrafast nanophotonics」，自然光子學，第13 494冊，2019年7月，494-499，其全文被併入本文中）、超穎表面及超穎材料（亦即，獨立於光學元件之大小及對應的表面起伏元件及/或構型）。共同地，可將一系列光子元件圖案化為針對一具體選擇之光學功能設計的模組之特徵。可將此模具形態描述為負表面起伏，而可將所得光學元件、結構及/或特徵描述為正表面起伏。

在許多應用中，一例示性光操縱光學特徵為一繞射性光學特徵，諸如，繞射性光柵，例如，炫耀繞射性光柵，且一例示性基板為一光導（以將光自沿著該光導之一較佳進入位置內反射至沿著該光導之一較佳退出位置）。第3A圖表示適合於諸如擴增實境頭戴式顯示器（head-mounted display; HMD）系統之應用的一非限制性實施例。模具104用以創造諸如炫耀繞射光柵的光操縱光學特徵（light manipulating optical feature; LMF）105之表面特徵，諸如，微結構或（多級）表面起伏構型。在第3A圖中藉助於定位於LMF與光導之間的低熔化溫度玻璃（low melting temperature glass; LMG）或低液相線玻璃（low liquidus glass; LLG）（亦即，玻璃部件102）之層或薄膜達成玻璃LMF至玻璃光導100之結合。此玻璃部件102可例如藉由諸如如一般熟習此項技術者已知之蒸氣沉積或濺鍍之方法來沉積（當然，如上關於第2圖概括，LMF可由LMG或LLG組成，在此消除了對於單獨LMG或LLG層之需求）。此外，本文中揭露之實施例包括以下實施例：在一單獨製程中生產LMF 105，隨後在生產循環中之一稍後步驟添加光導，此對應於多步驟光子固化製程。LMG/LLG層例如係藉由諸如升高之溫度（亦即，以實現熱成形）、升高之溫度與升高之壓力之組合（亦即，以實現熱壓結合）或曝露於一脈衝式UV輻射（亦即，以實現光子固化或光子燒結）之一適當外部活化方式18來活化，從而導致在第3B圖中表示之一整體單元112。

第3B圖中之LMF 105附著至光導100之周邊。然而，LMF可定位於光導100中之一凹座或切口107（一端部凹座表示於第4A圖中）內，且類似地經由安置於該凹座內之一LMG/LLG層附著至光導100（或無玻璃部件102，僅藉由允許LMF 105由一LMG或LLG組成，如上所論述）。此外，凹座之其餘部分可填充有玻璃（填充物109，第4A圖）以重新確立一合適的（較佳地，平）外周邊輪廓（經由切割、研磨及/或拋光）以有助於多個整體單元112之結合及堆疊，如在第5A中。另外，凹座107可完全填充有LMG或LLG以提供對於經由熱成形、熱壓力結合、短脈衝UV曝露（亦即，光子固化）等將LMF結合至光導需要之界面區域。再次，對LMF之結合的準備可包括填入之玻璃的切割、研磨及/或拋光以重新確立一合適的（較佳地，平）外周邊輪廓。

凹進之區域107可位於光導100中之任何處，諸如，定位於中心，如在第4B圖中。此外，在LMF 105上方的在凹座107內之其餘空隙可填充有玻璃填充物109，且隨後按需要執行修整製程（例如，切割、剃削、研磨及/或拋光），以提供一平表面用於直接結合至一第二LMF（亦即，堆疊之LMF），或多個整體單元112之堆疊，如例如在第5A圖中展示。可藉由將LMG/LLG用作填充層109來達成此堆疊之組態的結合。替代地，可用一非LMG或非LLG玻璃來填充其餘未填充之凹座空間。在此情況中，在已完成填充及修整製程後，可塗覆一額外LMG/LLG層，且再次起始一活化製程，以產生堆疊之組態，例如，第5A圖。

另一例示性組態展示於第5B圖及第5C圖中，其中玻璃插入器118用以將兩個整體單元112附著在一起，在其間具有一空間。插入器118之端部至整體單元112之結合可例如經由在插入器118之端部使用LMG層或經由由LMG或LLG製成之插入器118來達成。倘若經由玻璃插入器（及如需要，LMG層）連接玻璃整體單元，則在第5B圖及第5C圖中的堆疊之組態有效地為全玻璃光學組件，其中存在僅穿過玻璃之一閉合路徑，對應於在第5B圖及第5C圖中之虛線111。如在第5B圖及第5C圖中展示，兩個整體單元112之間的空間提供空間用於任一類型之額外光學特徵119（諸如，液體透鏡）之插入。本文中揭露之實施例亦包括基本上由玻璃組成之組件。

為了減輕或防止不良失真或像差，整體單元112之光導100、玻璃部件102、光學特徵（LMF）105及/或玻璃填充物109之折射率可例如具有相同或類似值。

可將諸如微結構之廣泛多種特徵添加至或整合至LMF 105，以達成不同類型或程度之光操縱。一例示性LMF包含一不同光柵，諸如，炫耀繞射光柵（如以下更詳細地論述）。例示性LMF亦可包含奈米級微結構，諸如，藉由奈米複製製程形成之奈米光柵。此外，玻璃基板或光導可包含體積光柵。

對於許多應用，諸如，LCD之光導板（lightguide plate; LGP）或HMD光學組件之輸入及輸出光學光柵，炫耀繞射光柵（blazed diffraction grating; BDG）較之一標準繞射光柵可為較佳的。可應用於LCD光㳽散光學組件之一例示性實施例包括結合至一玻璃BDG以形成一整體單元之一玻璃光導，其中該玻璃光導具有一第一主表面及一對置第二主表面；包含安置於該第一主表面上之至少一個炫耀繞射光柵；且包含安置於該至少一個炫耀繞射光柵之至少一個表面上的一反射性層；其中該至少一個炫耀繞射光柵可經組態以按大於用於在光導內之全內反射之一臨界角度（θ_c ）的一繞射角度（β）繞射大部分入射光。包含光學耦合至光學組件之至少一個光源的光學組件進一步在本文中揭露，以及包含此等組件之顯示器、照明及電子裝置。

第6A圖至第6B圖圖示一例示性炫耀繞射光柵105。如本文中提及之「炫耀」繞射光柵（「Blazed」 diffraction grating; BDG）可包括中階梯光柵（亦稱為小階梯或鋸齒光柵），具有高繞射階（m），例如，m大於或等於5、大於或等於10、大於或等於15、大於或等於20、大於或等於50或大於或等於100，包括其間之所有範圍及子範圍。在一些實施例中，BDG可具有高為500之階。BDG可包含具有一週期性（d）之多個凹槽115，與待繞射的光之波長（λ）相比，該週期性較大。因為BDG可繞射至較高階及較高角度之入射能量，所以此等光柵可經設計成藉由模型化相關物理性質（例如，週期性、炫耀角度、光波長等等）來使至特定階之繞射效率最大化。

參看第6A圖，在各種實施例中，BDG 105可具有範圍自約0.1 μm至約100 μm、自約1 μm至約90 μm、自約2 μm至約80 μm、自約4 μm至約70 μm、自約5 μm至約60 μm、自約10 μm至約50 μm、自約15 μm至約40 μm或自約20 μm至約30 μm（包括其間之所有範圍及子範圍）之一厚度t。BDG 105可包含一或多個凹槽615，具有一週期性d。在某些實施例中，凹槽週期性d可範圍自約2 μm至約400 μm，諸如，自約3 μm至約350 μm、自約4 μm至約300 μm、自約5 μm至約250 μm、自約10 μm至約200 μm、自約20 μm至約150 μm、自約30 μm至約100 μm、自約40 μm至約90 μm、自約50 μm至約80 μm或自約60 μm至約70 μm，包括其間之所有範圍及子範圍。凹槽週期性d與間距之倒數有關（每mm凹槽數），例如，3 μm之凹槽週期性對應於316個凹槽/mm，且316 μm之凹槽週期性對應於3.16個凹槽/mm，等等。

凹槽615可具有一小面角度θ_F （相對於光柵之水平軸線），其範圍自約10^o 至約80^o ，諸如，自約15^o 至約70^o 、自約20^o 至約60^o 、自約25^o 至約50^o 或自約30^o 至約40^o ，包括其間所有範圍及子範圍。來自具有一波長（λ）的至少一個光源（光源未在第6A圖至第6B圖中描繪）的所發射光L_E 可按一進入角度α（相對於光柵法線GN）撞擊繞射光柵105。在某些實施例中，進入角度α可範圍自約-5°至約5°，諸如，自約-4°至約4°、自約-3°至約3°、自約-2°至約2°或自約-1°至約1°，包括其間之所有範圍及子範圍。根據各種實施例，進入角度α可等於約0°，例如，沿著光柵法線GN，此可促進對於具有一藍伯分佈之光源的高效表面耦合。

所發射光L_E 由BDG 105按一或多個繞射角度β（相對於光柵法線GN）繞射，以產生經繞射光L_D 。參看第6B圖，繞射階m對應於光L_E 由繞射光柵105繞射的不同角度β（見第6A圖）之數目。參看第6A圖，可將繞射光柵105之炫耀角度θ_B 製造為具有角度θ_B 之小面，使得最大繞射效率可在所要的繞射角度β下達成，且在各種實施例中，可對應於繞射光柵105之小面角度θ_F 。

第7圖圖示本揭露內容之一例示性LCD光學組件200，包含具有一第一主表面110及一對置第二主表面120之一光導100。第一主表面110可包括至少一個BDG 105（亦即，光學特徵105）。諸如金屬膜或反射性漆之一反射性層135可提供於BDG 105之至少一個表面（諸如，凹槽115表面）上以使雜散光最小化及/或在向前方向上反射任何反向散射之光線，及/或促進至光導之額外耦合。反射性層135亦可沿著光導100之至少一個邊緣表面（例如，最接近BDG 105之邊緣表面140）及/或第一主表面110之最接近BDG 105的區域提供。

如本文中揭露之光學組件200可包含光學耦合至光導100之第二主表面120之至少一個光源150（例如見第7圖）。在一些實施例中，可自諸如具有藍伯分佈之發光二極體（LED）的光源選擇光源150。在額外實施例中，光源150可發射具有範圍自約350 nm至約500 nm（諸如，自約400 nm至約450 nm，包括其間之所有範圍及子範圍）之一波長（λ）的光L_E 。如本文中所使用，術語「光學耦合」意欲表示一光源相對於光導（或等效地，玻璃基板）定位以便將光引入或射入到光導內。可甚至將光源光學耦合至光導，但其不與光導直接實體接觸。舉例而言，光源可最接近但不實體觸碰光導來定位。

該至少一個光源150亦可光學耦合至BDG 105，例如，該至少一個炫耀繞射光柵可至少部分或全部與至少一個光源上覆對齊地定位，使得光可穿過光導100以撞擊BDG 105。來自至少一個光源150的所發射光L_E 可朝向BDG 105引導，此可在一所要的方向上使光改向。經繞射光L_D 可接著傳播穿過光導100，直至撞擊一光提取特徵（未圖示），該光提取特徵可按一所要的角度將光向前散射，作為經透射光L_T ，如以下更詳細地論述。

如本文中揭露之炫耀繞射光柵105可經組態以沿著在光導100內之一所要的路徑將所發射光L_E 改向。如本文中使用之光「繞射」意欲表示在一所要的方向上的光線之改向或導引，其可藉由展開光波（例如，藉由干涉）來實現。相比之下，光「散射」經由與例如在具有不同折射率之材料之間的一界面之相互作用來在若干不同方向上分散光線。BDG 105可包括充分利用干涉效應改變入射於光柵上的光之方向之結構。可使用光繞射改向按一預定角度或沿著一預定路徑入射於繞射特徵上的光中之所有（例如，100%）、實質上所有（例如，> 90%）或大部分（例如，> 50%）。

在某些實施例中，BDG 105可經組態以按大於用於全內反射之臨界角度θ_C 之一繞射角度β（相對於光柵法線GN）來繞射光。在某些實施例中，繞射角度β可大於約40°，諸如，大於約45^o 、大於約50°、大於約60°、大於約70°或大於約80°。根據各種實施例，BDG 105可按繞射角度β繞射大部分入射光，例如，大於入射光之50%、大於入射光之60%、大於入射光之70%、大於入射光之80%或大於入射光之90%，包括其間之所有範圍及子範圍，可按繞射角度β繞射。

全內反射（total internal reflection; TIR）為在包含一第一折射率之一第一材料（例如，玻璃、塑膠等）中傳播的光可在與包含低於第一折射率之一第二折射率之一第二材料（例如，空氣等）的界面處全部反射之現象。可使用史奈爾定律（Snell’s law）來解釋TIR：

（方程式1） 其描述在不同折射率之兩種材料之間的一界面處之光之折射。根據史奈爾定律，n₁ 表示第一材料之折射率，n₂ 表示第二材料之折射率，θ_i 表示在界面處相對於界面之法線的光入射之角度（入射角），且θ_r 表示經折射光相對於法線之折射角。當折射角（θ_r ）為90°時，例如，sin(θ_r ) = 1，則可將史奈爾定律表達為：

（方程式2） 在此等條件下之入射角度θ_i 亦可被稱作臨界角度θ_c 。具有大於臨界角度之入射角（θ_i > θ_c ）的光將在第一材料內全內反射，而具有等於或小於臨界角度之入射角（θ_i ≤ θ_c ）的光將由第一材料透射。

在空氣（n₁ = 1）與玻璃（n₂ =1.5）之間的一例示性界面之情況下，可將臨界角度（θ_c ）計算為41°。因此，若在玻璃中傳播之光以大於41°之一入射角撞擊空氣-玻璃界面，則所有入射光將按等於入射角之一角度自界面反射。若反射之光遇到包含與第一界面相同的折射率關係之第二界面，則入射於第二界面上之光將再次按等於入射角之一反射角度反射。因此，若例如玻璃為包含界定兩個對置空氣玻璃界面之兩個對置平行表面的一玻璃基板，則入射至玻璃板內之光可傳播穿過玻璃板，交替地在第一與第二平行表面之間反射，除非或直至存在界面條件之改變。

使用光繞射及/或TIR，可工程設計出一種光學組件，使得由至少一個光源發射之光可由BDG 105繞射，且在光導內改向，使得在撞擊光散射特徵且散射出光導前，其沿著光導之長度傳播。BDG 105之設計可因此包括使用以下公式判定繞射角度β之一步驟：

（方程式3） 假定以上論述的空氣（n₁ = 1）與玻璃（n₂ = 1.5）之間的例示性界面，可將臨界角度（θ_c ）計算為41°，且因此，β > 41°。

至滿足TIR條件之軌跡內的繞射可藉由至較高繞射階m之顯著繞射效率來達成。繞射階m之下限可使用以下公式來計算：

（方程式4） 假定，僅為了例示性目的，10 μm之凹槽週期d及發射具有455 nm之波長（λ）的發光二極體（LED）光源，可將適合於按滿足TIR之一角度將入射光發射至光導內內繞射階m之下限計算為m > 15。當然，可假定d及λ之其他值，且可取決於所要的組態適當地計算m之不同下限。

用於達成高階繞射之炫耀角θ_B 可使用由d cosθ_B 之一狹縫寬度給出之夫朗和斐（Fraunhofer）繞射公式來估計[Engman等人，應用光學，21 (3)，1982]。炫耀效率I_E 則由以下公式給出：

，其中

（方程式5） 假定d = 10 μm、λ = 455 nm、α = 0°及β = 41°之值，則將用於以上公式之所得曲線圖示於第8圖中。產生最大繞射效率之炫耀角度θ_B 為大致22°。

雖然使用方程式5之數值估計給出了在靠近炫耀角度θ_B 之α及β值下的強度分佈之良好描述，但可存在角度α及β可偏離θ_B 之其他條件，例如，歸因於因相鄰凹槽之陰影。其可因此可用以亦進行模型化以補充由方程式3提供之啟發式估計。舉例而言，諸如嚴格耦合波分析（rigorous coupled-wave analysis; RCWA）程序（如GSolver 4.2B）之光柵模型化軟體可用以分析炫耀繞射光學特徵結構及對照繞射階m用曲線表示繞射效率I_E 。

此曲線圖示於第9圖中，其中模型假定80個繞射階m、光柵厚度t = 3.5 μm，且鋁膜作為反射層。除了在m ≈ 15附近之較低階之外，在較高階下之參與自第7圖顯而易見，該圖凸顯了僅使用數學表達來設計炫耀繞射光柵光學特徵可能失去之細微之處。數值估計與模型化之組合可因此用以根據各種實施例來設計炫耀繞射光柵光學特徵。

返回參看第7圖，玻璃基板及光導100及/或LMF105及BDG 605可包含一透明材料，諸如，玻璃。如本文中使用，術語「透明」意欲表示一透鏡、基板或材料在可見光譜區域（～420 nm-750 nm）中具有大於約80%之一光學透射率。舉例而言，一例示性透明基板在可見光範圍中或可具有大於約85%光學透射比，諸如，大於約90%或大於約95%，包括其間之所有範圍及子範圍。

在一些實施例中，光導100可包含小於0.015之一色移Δy，諸如，範圍自約0.005至約0.015（例如，約0.005、0.006、0.007、0.008、0.009、0.010、0.011、0.012、0.013、0.014或0.015）。在其他實施例中，光導100可包含小於0.008之一色移。根據某些實施例，對於範圍自約420 nm至750 nm之波長，光導100可具有小於約4 dB/m之一光衰減α₁ （例如，歸因於吸收及/或散射損失），諸如，小於約3 dB/m、小於約2 dB/m、小於約1 dB/m、小於約0.5 dB/m、小於約0.2 dB/m或甚至更小，例如，範圍自約0.1 dB/m至約4 dB/m。

色移可藉由使用用於色彩量測之CIE 1931標準沿著長度L量測x及y色度座標之變化來表徵。對於玻璃光導，可將色移Δy報告為Δy = y(L₂ ) - y(L₁ )，其中L₂ 及L₁ 為沿著遠離源發射之面板或基板方向的Z位置，且其中L₂ - L₁ = 0.5公尺。例示性光導可具有Δy > 0.01、Δy > 0.005、Δy > 0.003或Δy > 0.001。

合適的透明材料可包括例如在此項技術中已知用於在顯示器及其他電子裝置中使用之任何玻璃。例示性玻璃可包括但不限於鋁矽酸鹽、鹼鋁矽酸鹽、硼矽酸鹽、鹼硼矽酸鹽、鋁硼矽酸鹽、鹼鋁硼矽酸鹽及其他合適玻璃。在各種實施例中，此等基板可經化學駕駛及/或熱回火。僅舉幾個實例，合適的市售基板之非限制性實例包括來自康寧公司（Corning Incorporated）之EAGLE XG^® 、Lotus™、Iris^TM 、Willow^® 及Gorilla^® 玻璃。在其他實施例中，可將諸如塑膠（例如，聚甲基丙烯酸甲酯（polymethylmethacrylate; PMMA）、甲基丙烯酸甲酯苯乙烯（methylmethacrylate styrene; MS）或聚二甲基矽氧烷（polydimethylsiloxane; PDMS））之聚合材料用作合適的透明材料。

根據一些非限制性實施例，已藉由離子交換化學加強之玻璃可適合於用作光導100。在離子交換製程期間，可將在玻璃薄片之表面處或附近的在玻璃薄片內之離子與例如來自鹽浴之較大金屬離子交換。較大離子至玻璃內之併入可藉由在近表面區域中創造壓縮應力來強化薄片。在玻璃薄片之中央區域內誘發對應的拉伸應力以平衡壓縮應力。

離子交換可例如藉由將玻璃浸沒於熔融鹽浴中達一預定時間週期來進行。例示性鹽浴包括但不限於KNO₃ 、LiNO₃ 、NaNO₃ 、RbNO₃ 及其組合。熔融鹽浴之溫度及處理時間週期可變化。熟習此項技術者有能力根據所要之應用來判定時間及溫度。藉由一非限制性實例，熔融鹽浴之溫度可範圍自約400℃至約800℃，諸如，自約400℃至約500℃，且預定時間週期可範圍自約4至約24小時，諸如，自約4至約10小時，但預見到其他溫度與時間組合。藉由一非限制性實例，玻璃可浸於KNO₃ 浴中，例如，在約450℃下達約6小時以獲得富含K之層，其賦予一表面壓縮應力。

在某些實施例中，光導100可包含具有以下組成之一玻璃： 55-75重量%之SiO₂ ； 5-25重量%之Al₂ O₃ ； 1-15重量%之MgO； 0-1%重量%之SnO₂ ； 0-5重量%之Na₂ O； 0-5重量%之SrO；及 0-10重量%之B₂ O₃ 。 根據另外實施例，該玻璃可包含小於200 ppm之Fe₂ O₃ 。在另外實施例中，該玻璃可包含小於2 ppm之Cr₂ O₃ 。在再另外實施例中，該玻璃可包含小於2 ppm之NiO。根據又另外實施例，玻璃可包含各小於1 ppm之NiO及Cr₂ O₃ 及/或小於約100 ppm之Fe₂ O₃ ，諸如，小於約50 ppm、小於約20 ppm或小於約10 ppm之Fe₂ O₃ 。額外非限制性例示性玻璃組成物列於以下表I中，其中量係按重量百分比來表達。

表I：例示性玻璃組成物
	組成物A	組成物B	組成物C
SiO2	58.68	66.41	74.97
Al2 O3	21.42	12.08	8.61
MgO	14.5	1.38	4.36
SnO2	0.18	0.19	0.24
Na2 O	12.89	7.84	11.86
B2 O3	5.38	8.27
SrO		3.34
Fe2 O3		> 0.001	> 0.015
Cr2 O3		> 0.0002
NiO		> 0.0002

光導100可具有適當地任何所要的大小及/或形狀，以產生所要的光分佈。在某些實施例中，光導100之對置主表面110、120可為平坦的或實質上平坦的及/或平行或實質上平行。光導100可包含四個邊緣，例如，正方形或矩形薄片，或可包含多於四個邊緣，諸如，四邊形，或少於四個邊緣，諸如，三角形。藉由一非限制性實例，光導100可包含具有四個邊緣之矩形、正方形或菱形薄片，但其他形狀及組態意欲屬本揭露內容之範疇，包括具有一或多個曲線部分或邊緣之形狀及組態。在某些實施例中，光導100可具有小於或等於約3 mm之一厚度，例如，範圍自約0.1 mm至約2.5 mm、自約0.3 mm至約2 mm、自約0.5 mm至約1.5 mm或自約0.7 mm至約1 mm，包括其間之所有範圍及子範圍。

根據各種實施例，光導100可藉由一或多個光提取特徵來圖案化。舉例而言，光導100可包含按一合適密度在第一主表面110及/或第二主表面120上圖案化之多個表面光提取特徵，以跨光導100產生實質上均勻的光輸出密度。在其他實施例中，光導可藉由子表面光提取特徵來圖案化。表面及子表面光提取特徵可在光導基質上或內之任何處圖案化。取決於光導表面中的特徵之深度，光提取特徵可產生光之表面散射及/或體積散射。該等光提取特徵之大小亦可影響光導之光散射性質。該等光提取特徵之光學特性可例如由當生產該等提取特徵時使用之處理參數來控制。

可處理該光導以根據此項技術中已知之任何方法來創造光提取特徵，例如，在同在申請中且共同擁有之國際專利申請案第PCT/US2013/063622號及第PCT/US2014/070771號中揭露之方法，每一申請案被以引用的方式全部併入。例示性光提取特徵可包含散射粒子，諸如，聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、SiO₂ 或TiO₂ 粒子，其可在光導100之第一主表面110及/或第二主表面120上印刷、漆塗或以其他方式塗佈。替代地，可藉由蝕刻或雷射損壞光導100來提供光散射特徵。子表面光提取特徵亦可藉由雷射損壞來創造，例如，藉由將一雷射聚焦於表面正下方。此外，在某些實施例中，可將光散射粒子併入至光導之基質內。

如本文中使用，術語「圖案化」意欲表示在任一給定圖案或設計中存在光提取特徵，該等光提取特徵可例如為隨機的或經排列、重複或非重複、均勻或不均勻。在光導之一表面上或附近的光提取特徵可例如沿著其長度變化，使得每單位長度提取效率，

，其中

，L表示光導之長度，且x表示沿著光導之位置。每單位長度之提取效率可用以工程設計跨光導之光提取特徵密度，且每單位長度提取之功能形式可經修改以適應經由波導的光之多次穿過。在沿著光導之任一給定位置處的光提取特徵之密度可因此加以控制以便產生實質上在空間上、在光譜上及/或在角度上均勻之光發射，其中發射亮度跨光發射表面可為實質上恆定的。在一些實施例中，為了產生跨波導之較均勻光分佈，光提取特徵密度可與距射入點之距離逆變化，例如，在愈遠離光源之位置，密度愈高。

根據非限制性實施例，該等光提取特徵可經圖案化以形成一梯度。舉例而言，最接近光源150的光提取特徵之密度可低於在進一步自光源150移除之一點處（例如，在兩個光源之間的中點處）的密度，適當地以創造跨光導之所要的光輸出分佈。在一陣列光源之情況中，梯度型樣可包含一週期性圖案，其中較低提取特徵密度之區域對應於光源，且較高提取特徵密度之區域落在光源之間。然而，應理解，取決於所要的光輸出，不同梯度型樣也是可能的，且該等不同梯度型樣意欲屬於本揭露內容之範疇。

論述合適的低熔融溫度玻璃（low melting temperature glass; LMG）和低液相線玻璃（low liquidus glass; LLG）之一些非限制性實例。LMG組成可具有小於或等於約600℃之一玻璃轉變溫度（T_g ），例如，小於約550℃、500℃、450℃、400℃、350℃、300℃、250℃或200℃，諸如，範圍自約150℃至約400℃。合適之LLG材料可具有小於或等於約1000℃之一液相線溫度，例如，小於約800℃、600℃或400℃，例如，範圍自約400℃至約1000℃。例示性LLG或LMG材料可包括例如氟磷酸錫玻璃、鎢摻雜之氟磷酸錫玻璃、硫屬化物玻璃、亞碲酸鹽玻璃、硼酸鹽玻璃和磷酸鹽玻璃。根據各種實施例，LMG及/或LLG玻璃組成物可為UV吸收玻璃，例如，在範圍自約100 nm至400 nm之波長下具有至少10%之吸收率。用於形成光學特徵、炫耀繞射光柵、LMG層及/或凹座填入玻璃之例示性玻璃組成物描述於美國專利第7,615,506號、第7,722,929號、第7,829,147號、第9,011,720號、第9,515,286號、第9,555,595號、第9,666,763號、第9,690,033號、第9,741,963號、第9,761,828號及第9,799,914號以及美國專利申請案第2017/0254930號中，該等專利被以引用的方式全部併入本文中。

例示性氟磷酸錫玻璃組成物可按在一對應的三元相圖中的SnO、SnF₂ 及P₂ O₅ 之各別組成來表達。合適之氟磷酸錫玻璃包括20莫耳%至100莫耳%之SnO、0莫耳%至50莫耳%之SnF₂ 及0莫耳%至30莫耳%之P₂ O₅ 。此等氟磷酸錫玻璃組成物可視情況包括0莫耳%至10莫耳%之WO₃ 、0莫耳%至10莫耳%之CeO₂ 及/或0莫耳%至5莫耳%之Nb₂ O₅ 。舉例而言，適合於形成炫耀繞射光柵、LMG層及/或凹座填入玻璃的摻雜之氟磷酸錫玻璃之組成包含35莫耳%至50莫耳%之SnO、30莫耳%至40莫耳%之SnF₂ 、15莫耳%至25莫耳%之P₂ O₅ 及1.5莫耳%至3莫耳%之摻雜劑氧化物，諸如，WO₃ 、CeO₂ 及/或Nb₂ O₅ 。根據一個特定實施例之氟磷酸錫玻璃組成物可為鈮摻雜之氧化錫/氟磷酸錫/五氧化二磷玻璃，其包含約38.7莫耳%之SnO、39.6莫耳%之SnF₂ 、19.9莫耳%之P₂ O₅ 及1.8莫耳%之Nb₂ O₅ 。根據另一實施例之磷酸錫玻璃組成物包含約27莫耳%之Sn、13莫耳%之P及60莫耳%之O。合適之氟硼酸錫玻璃組成物包括20莫耳%至100莫耳%之SnO、0莫耳%至50莫耳%之SnF₂ 及0莫耳%至30莫耳%之B₂ O₃ 。此等氟硼酸錫玻璃組成物可視情況包括0莫耳%至10莫耳%之WO₃ 、0莫耳%至10莫耳%之CeO₂ 及/或0莫耳%至5莫耳%之Nb₂ O₅ 。

在一些實施例中，炫耀繞射光柵、LMG層及/或凹座填入玻璃可自B₂ O₃ -ZnO-Bi₂ O₃ 三元玻璃形成。在一些實施例中，合適之玻璃可包括約10莫耳%至80莫耳%之B₂ O₃ 、約5莫耳%至60莫耳%之B₂ O₃ 及約0莫耳%至70莫耳%之ZnO。在非限制性實施例中，玻璃組成物可包括約40莫耳%至75莫耳%之B₂ O₃ 、約20莫耳%至45莫耳%之B₂ O₃ 及約0莫耳%至40莫耳%之ZnO。此等玻璃可具有相對低之T_g ，諸如，小於約600℃、小於約500℃或小於約400℃，例如，範圍自約300℃至約500℃。

如將瞭解，本文中揭露之各種玻璃組成物可指經沉積LMG或LLG層（或膜）之組成物，或指源濺鍍目標之組成物。合適之玻璃組成物及用以沉積此等材料之方法之額外態樣揭露於共同受讓之美國專利第5,089,446號及美國專利申請案第11/207,691號、第11/544,262號、第11/820,855號、第12/072,784號、第12/362,063號、第12/763,541號、第12/879,578號及第13/841,391號中，該等專利之全部內容被以引用的方式併入本文中。

在非限制性實施例中，反射性層135可包含金屬、金屬氧化物、金屬氮化物、金屬合金、聚合物、反射性粒子或其混合物。例示性反射性金屬包括但不限於Al、Au、Ag、Pt、Pd、Cu、其他類似金屬及其合金。例示性反射性粒子可包括白粒子或包含此等粒子之漆，諸如，無機氧化物粒子，如TiO₂ 及/或SiO₂ 或其他類似氧化物粒子。在各種實施例中，反射性層135可範圍自約0.1 μm至約100 μm，諸如，自約1 μm至約50 μm、自約5 μm至約25 μm或自約10 μm至約20 μm，包括其間之所有範圍及子範圍。

根據另外實施例，BDG 105可包含金屬材料（諸如，以上關於反射性層135揭露之金屬）、其組合及其合金。在此等實施例中，可使用玻璃膜（例如，以上關於可用以形成BDG 605之玻璃材料論述的玻璃組成物）將金屬炫耀繞射光柵光學特徵附著至光導。因而，雖然未在第7圖中圖示，但該光導可包含使用一玻璃層（諸如，一LMG及/或LLG玻璃膜）附著至第一主表面之一金屬繞射光柵。在一些實施例中，亦可使用聚合及塑膠炫耀繞射光柵。

在第7圖中描繪之LCD光學組件200可用於多種應用中，包括但不限於顯示器及照明應用。舉例而言，諸如照射設備或固態照明裝置之照射裝置可包含本文中揭露之一光學組件。根據各種實施例，本文中揭露之一光學組件亦可併入至一LCD中之一背光單元（backlight unit; BLU）內。顯示裝置或攜帶型電子裝置可包含併有此光學組件之一LCD。

本文中所揭露為用於製造一光學組件之方法，所述方法包含以下步驟：給至少一個玻璃光學特徵提供例如安置於表面上及/或內部安置之微結構；提供包含一第一主表面及一對置第二主表面之一光導；對應於一重疊區域，將該至少一個光學特徵鄰近該光導定位；確立例如在該至少一個光學特徵與該光導之間的該重疊區域之至少一部分之間的一低熔化溫度玻璃界面區域；經由將該界面區域曝露於升高之溫度、將該界面區域曝露於升高之壓力及溫度或將該界面區域曝露於脈衝式UV輻射，將該至少一個光學特徵結合至該光導。該方法進一步包含有助於藉由自以下選擇一或多者來確立該界面區域：（i）該至少一個光學特徵之至少一部分由低熔化溫度玻璃或低液相線玻璃組成，（ii）該光導之至少一部分由低熔化溫度玻璃或低液相線玻璃組成，及/或（iii）一低熔化溫度玻璃或低液相線玻璃、層或膜安置於該至少一個光學特徵與該鄰近光導之間的一重疊區域之間。該方法進一步包含經由將該界面區域曝露於選自以下各者之條件，藉由或不藉由一中間低熔化溫度玻璃層將該至少一個光學特徵結合至該光導之該第一主表面：（i）升高之溫度，（ii）升高之壓力及溫度，或（iii）將該界面區域曝露於脈衝式UV輻射。如此處詳述，該方法可生產一全玻璃光學組件及/或基本上由玻璃組成之一光學組件。

在例示性實施例中，該方法亦可包含將一低熔化溫度或低液相線玻璃整合至該至少一個光學特徵之一部分及/或該光導之一部分。

在一炫耀繞射光柵之具體情況中，在該光學特徵之表面或內部上組態諸如微結構之特徵的步驟可包括以上論述之數學估計及模型化技術中之至少一者。此等估計及/或模型化可針對在一給定波長（λ）下發射光之一光源及具有一給定折射率（n₂ ）之一光導進行。用於在光導內之TIR的臨界角度（θ_C ）值可經計算且用以判定用於炫耀繞射光柵/光學特徵之所要的繞射角度（β）。可針對一給定應用按需要選擇一凹槽週期性（d）。使用此等值，可估計及/或模型化用於炫耀繞射光柵/光學特徵之炫耀角度（θ_B ）。小面角度（θ_F ）可接著經選擇，且在一些實施例中，可大致等於炫耀角度（θ_B ）。炫耀繞射光柵/光學特徵之厚度（t）可按需要選擇，及/或基於數學模型化選擇。根據各種實施例，一光柵模具可基於以下各者之所選擇值來設計：凹槽週期性（d）、厚度（t）、炫耀角度（θ_B ）、及/或小面角度（θ_F ）。一玻璃層可沉積於如下論述之光柵模具上以形成具有所要的組態之一炫耀繞射光柵/光學特徵。

可使用許多不同方法使光學特徵形成及沉積於光導上。製造光學組件之一個非限制性方法將參看第10A圖至第10D圖來論述。在第10A圖中，可處理一濺鍍目標365，例如，使用蒸汽沉積或濺鍍技術，以將玻璃粒子370沉積至一光柵模具360上。濺鍍目標365可包含生成例如以上關於用以形成BDG 105之材料論述的LMG及/或LLG組成物所必要的任何適當無機氧化物或前驅物組成物。如在第10B圖中展示，可使形成於第10A圖中之光柵模具360上的玻璃膜305與光導100之第一主表面110接觸。隨後可藉由使用一能源375（諸如，燈及/或熱燈）對玻璃膜305局部加熱來將玻璃膜305結合或附著至光導100，例如，歸因於其吸收性質及/或低熔化溫度，如在第10C圖中展示。在某些實施例中，能源可包含UV燈，較佳地，氙閃光燈。接著可移除光柵模具360，從而使BDG 105在光導100之第一主表面110上。BDG 105之至少一個表面及視情況邊緣表面140接著可塗佈有一反射性層135，例如，藉由蒸氣沉積或濺鍍技術，如在第10D圖中展示。

用於形成BDG 105之替代性方法可包括將包含一光熱折射性玻璃組成物之一玻璃層沉積至光導之第一主表面上，接著將一相位遮罩塗覆至玻璃層。根據本揭露內容，接著可將玻璃層曝露於UV輻射，且在一適當溫度下熱顯影以提供一光學特徵。例示性熱折射性玻璃材料及沉積方法在Efmov等人之應用光學（Applied Optics）（38(4)，1999）中論述，其內容全部併入本文中。還可創造光柵，例如，藉由使用列印方法（諸如，微複製、3D列印或全像列印）在玻璃基板或光導上圖案化一玻璃或聚合材料。替代地，可沉積一玻璃或聚合層，且可在沉積後移除玻璃材料之部分以創造凹槽之圖案。移除技術可包括微影、遮蔽、蝕刻及其他類似製程。在某些實施例中，可使用LMG及/或LLG玻璃組成物（諸如，UV吸引玻璃膜）將一金屬繞射光柵附著至光導之第一主表面。

應瞭解，各種揭示之實施例可涉及結合彼特定實施例描述之特定特徵、元件或步驟。亦應瞭解，一特定特徵、元件或步驟雖然關於一個特定實施例來描述，但可與替代實施例按各種未說明之組合或排列來互換或組合。

亦應理解，如本文中使用，術語「該」、「一（a或an）」意謂「至少一個」，且不應限於「僅一個」，除非明確地有相反指示。因此，舉例而言，對「一配件」之參考包括具有一個此「配件」或兩個或更多個此等「配件」之實例，除非上下文另有清晰指示。類似地，「多個」或「陣列」意欲表示兩個或更多個，使得「一陣列配件」或「多個配件」表示兩個或更多個此等配件。

本文中可將範圍表達為自「約」一個特定值及/或至「約」另一特定值。在表達此範圍時，實例包括自該一個特定值及/或至另一特定值。類似地，當將值表達為近似值時，藉由使用先行詞「約」，應理解，該特定值形成另一態樣。應進一步理解，該等範圍中之每一者之端點關於另一端點及獨立於另一端點皆為重要的。

本文中表達之所有數值應被解釋為包括「約」，不管是否有如此陳述，除非另有明確的指示。然而，應進一步理解，亦精確地預料到每一數值，無論是否將其表達為「約」為彼值。因此，「小於10 mm之一尺寸」及「小於約10 mm之一尺寸」皆包括「小於約10 mm之一尺寸」以及「小於10 mm之一尺寸」之實施例。

除非另有明確陳述，否則決不意欲將本文中闡述之任何方法解釋為需要按一具體次序來執行其步驟。因此，在一方法請求項不實際敘述跟著其步驟之一次序或不在申請專利範圍或描述中另外具體陳述該等步驟應限於一具體次序之情況下，決不意欲推斷任一特定次序。舉例而言，包含步驟A、B及C之一方法可包括該等步驟按敘述次序A+B+C或按諸如C+B+A或B+A+C等等之一不同次序執行之實施例。

雖然特定實施例之各種特徵、元件或步驟可使用過渡片語「包含」來揭示，但應理解，暗示替代性實施例，包括可使用過渡片語「組成」或「基本上由……組成」描述之實施例。因此，舉例而言，對包含A+B+C之一方法的暗示之替代性實施例包括方法由A+B+C組成之實施例及方法基本上由A+B+C組成之實施例。

熟習此項技術者將顯而易見，在不脫離本揭示內容之精神及範疇之情況下，可對本揭示內容進行各種修改及變化。由於併有本揭示內容之精神及物質的揭露之實施例之修改組合、子組合及變化可為熟習此項技術者想到，因此本揭露內容不應被解釋為包括在所附申請專利範圍及其等效內容之範疇內之一切。

10:玻璃基板 11:LMG或LLG層或薄膜 18:脈衝式UV輻射源 20:玻璃基板 21:薄層LMG或LLG/模具LMG沉積層 25:模具 28:濺鍍或蒸氣沉積 30:結構 30':結合之結構 31:光學特徵 35:夾入結構 35':結合之結構 40:全玻璃光學組件 100:光導 102:玻璃部件 104:模具 105:光操縱光學特徵（LMF）/炫耀繞射光柵（BDG） 107:凹座或切口 109:填充物/玻璃填充物/填充層 110:第一主表面 111:虛線 112:整體單元 115:凹槽 118:插入器 119:額外光學特徵 120:第二主表面 135:反射性層 140:邊緣表面 150:光源 200:LCD光學組件 305:玻璃膜 360:光柵模具 365:濺鍍目標 370:玻璃粒 L_E:所發射光 L_D:經繞射光 L_T:經透射光 GN:光柵法線 t:光柵厚度 d:凹槽週期 α:進入角度 β:繞射角度

當結合以下圖式閱讀時，可進一步理解以下詳細描述，其中在可能時，相似數字用以指代相似元件，且：

第1圖圖示將低熔化溫度玻璃用作黏著劑元件的兩個玻璃基板之結合；

第2圖圖示經由使用圖案化之低熔化溫度玻璃膜在玻璃基板上創造光學特徵之一程序；

第3A圖及第3B圖圖示根據本揭露內容之一實施例，其中玻璃基板係一光導；

第4A圖圖示根據本揭露內容之另一實施例，其中一光學特徵安置於一端部凹座中；

第4B圖圖示根據本揭露內容之一實施例，其中一光學特徵安置於一中心凹座中；

第5A圖圖示根據本揭露內容之一堆疊實施例，其中一對光學組件經由光子燒結結合在一起；

第5B圖及第5C圖圖示根據本揭露內容之堆疊實施例，其中一對光學組件經由玻璃插入器附著在一起；

第6A圖圖示由一例示性炫耀繞射光柵繞射之入射光；

第6B圖圖示一例示性炫耀繞射光柵之繞射階；

第7圖圖示根據本揭露內容之實施例的一光學組件；

第8圖為作為炫耀角之函數的繞射效率之圖形曲線；

第9圖為作為繞射階之函數的繞射效率之圖形曲線；且

第10A圖至第10D圖圖示根據本揭露內容之實施例的用於製造用於在一LCD顯示器中使用之一光學組件之一例示性方法。

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國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

10:玻璃基板

11:層或薄膜

18:脈衝式UV輻射源

21:薄層LMG或LLG/模具LMG沉積層

25:模具

28:濺鍍或蒸氣沉積

31:光學特徵

35:夾入結構

35':結合之結構

40:全玻璃光學組件

Claims (25)

1. 一種光學組件，其包含： 一玻璃基板，其包含一第一主表面及一對置第二主表面；及最接近該玻璃基板之該第一主表面及該第二主表面中之至少一者的至少一個光子固化之玻璃光學特徵。
2. 如請求項1所述之光學組件，其中該玻璃基板為包含一第一主表面及一第二主表面之一光導，且該至少一個玻璃光學特徵結合至該光導之該第一主表面及該第二主表面中之至少一者。
3. 如請求項1所述之光學組件，其中該至少一個玻璃光學特徵包含一低熔化溫度玻璃或一低液相線玻璃。
4. 如請求項2所述之光學組件，其中該至少一個玻璃光學特徵包含至少一個炫耀繞射光柵。
5. 如請求項4所述之光學組件，其中一反射性層安置於該至少一個炫耀繞射光柵之至少一個表面上。
6. 如請求項5所述之光學組件，其中該反射性層包含一金屬膜。
7. 如請求項1所述之光學組件，其中該光學組件光學耦合至至少一個光源，且其中該至少一個光源光學耦合至該至少一個玻璃光學特徵。
8. 如請求項2所述之光學組件，其中該光導之該第一主表面及該第二主表面中之至少一者包含至少一個凹進之區域。
9. 如請求項8所述之光學組件，其中該至少一個玻璃光學特徵安置於該至少一個凹進之區域內且結合至該光導。
10. 如請求項9所述之光學組件，其中該至少一個凹進之區域之未由該玻璃光學特徵佔據的至少一部分填充有包含一低熔化溫度玻璃及一低液相線玻璃之一填充玻璃。
11. 一種光學組件，其包含： 一玻璃基板，其包含一第一主表面及一對置第二主表面；及至少一個玻璃光學特徵；及安置於該玻璃光學特徵與該玻璃基板之間的一玻璃部件，且其中該玻璃部件藉由光子固化結合至該玻璃光學特徵及該玻璃基板中之至少一者。
12. 如請求項11所述之光學組件，其中該玻璃光學特徵及該玻璃部件中之至少一者包含一光子固化之玻璃光學特徵，該光子固化之玻璃光學特徵包含一低熔化溫度或低液相線玻璃。
13. 如請求項12所述之光學組件，其中該光學組件基本上由玻璃組成。
14. 如請求項11所述之光學組件，其中該玻璃基板為包含一第一主表面及一對置第二主表面之一光導。
15. 如請求項11所述之光學組件，該光學組件進一步包含兩個或更多個光學子組件，其中每一光學子組件包含結合至一玻璃基板之至少一個玻璃光學特徵。
16. 如請求項15所述之光學組件，其中該兩個或更多個光學子組件藉由光子固化相互結合。
17. 如請求項14所述之光學組件，其中該至少一個玻璃光學特徵包含至少一個炫耀繞射光柵。
18. 如請求項11所述之光學組件，其中該光學組件光學耦合至至少一個光源，且其中該至少一個光源光學耦合至該至少一個光學特徵。
19. 如請求項14所述之光學組件，其中該光導之該第一主表面及該第二主表面中之至少一者包含至少一個凹進之區域。
20. 如請求項19所述之光學組件，其中該至少一個玻璃光學特徵安置於該至少一個凹進之區域內且結合至該光導。
21. 一種製造一光學組件之方法，該方法包含以下步驟： 藉由光子固化將一玻璃光學特徵及一玻璃部件中之至少一者結合至一玻璃基板之一第一主表面或一第二主表面中之至少一者。
22. 如請求項21所述之方法，其中該玻璃基板包含一光導，該光導包含一第一主表面及一第二主表面。
23. 如請求項22所述之方法，其中該至少一個玻璃光學特徵包含至少一個炫耀繞射光柵。
24. 如請求項23所述之方法，其中該方法進一步包含以下步驟： 將一反射性薄膜塗覆至該至少一個炫耀繞射光柵之至少一個表面；將至少一個光源光學耦合至該玻璃基板之一第二主表面；及組態該至少一個炫耀繞射光柵以按大於一臨界角度（θ_c ）之一繞射角度（β）繞射來自該至少一個光源之大部分入射光，以用於在該玻璃基板內之全內反射。
25. 如請求項24所述之方法，其中在該玻璃基板之該第一主表面上安置該至少一個炫耀繞射光柵的步驟包含以下步驟： 在一光柵模具上沉積一玻璃層，使該玻璃層與該玻璃基板之該第一主表面接觸，結合該玻璃層與該第一主表面，及移除該光柵模具以生產該至少一個炫耀繞射光柵。

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