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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024111237
(43)【公開日】2024-08-16
(54)【発明の名称】光学素子の製造方法
(51)【国際特許分類】
G02B 5/18 20060101AFI20240808BHJP
G02B 5/00 20060101ALI20240808BHJP
【ＦＩ】
G02B5/18
G02B5/00 Z
【審査請求】有
【請求項の数】25
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2024100170
(22)【出願日】2024-06-21
(62)【分割の表示】P 2023097916の分割
【原出願日】2023-06-14
(31)【優先権主張番号】17/817,346
(32)【優先日】2022-08-03
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】63/374,003
(32)【優先日】2022-08-31
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】18/057,233
(32)【優先日】2022-11-21
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(71)【出願人】
【識別番号】502016219
【氏名又は名称】ハイマックス テクノロジーズ リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100206335
【弁理士】
【氏名又は名称】太田 和宏
(72)【発明者】
【氏名】郭 漢▲義▼
(72)【発明者】
【氏名】許 書豪
(72)【発明者】
【氏名】呂 引棟
(57)【要約】
【課題】光学素子及び光学素子の製造方法を提供する。
【解決手段】光学素子及び光学素子の製造方法であって、この光学素子は、光透過性基板と、光学層と、接着層とを備える。光学層は、光透過性基板の表面に位置する。光学層は、互いに対向する第１表面と第２表面とを有する。第１表面に複数の回折光学構造が設けられる。光学層の屈折率は１～４である。接着層は、光透過性基板の表面と光学層の第２表面との間に挟まれる。
【選択図】図１６
【解決手段】光学素子及び光学素子の製造方法であって、この光学素子は、光透過性基板と、光学層と、接着層とを備える。光学層は、光透過性基板の表面に位置する。光学層は、互いに対向する第１表面と第２表面とを有する。第１表面に複数の回折光学構造が設けられる。光学層の屈折率は１～４である。接着層は、光透過性基板の表面と光学層の第２表面との間に挟まれる。
【選択図】図１６
【特許請求の範囲】
【請求項1】
キャリアボードを準備する工程と、
モデル層を前記キャリアボードに形成する工程であって、前記モデル層は、互いに対向する第１表面と第２表面を有し、前記第１表面が前記キャリアボードに隣接し、前記第２表面に複数の微細構造が設けられる工程と、
前記モデル層の前記第２表面に対してスティッキング防止処理を行う工程と、
前記スティッキング防止処理を行った後、前記複数の微細構造を覆いながら充填する光学層を前記モデル層の前記第２表面に形成する工程と、
接着層で光透過性基板を前記光学層に貼り付ける工程であって、前記光学層と前記光透過性基板はそれぞれ前記接着層の対向する両側に位置する工程と、
前記キャリアボードを前記モデル層から除去する工程と、
前記モデル層を前記光学層から除去する工程と、を含む光学素子の製造方法。
モデル層を前記キャリアボードに形成する工程であって、前記モデル層は、互いに対向する第１表面と第２表面を有し、前記第１表面が前記キャリアボードに隣接し、前記第２表面に複数の微細構造が設けられる工程と、
前記モデル層の前記第２表面に対してスティッキング防止処理を行う工程と、
前記スティッキング防止処理を行った後、前記複数の微細構造を覆いながら充填する光学層を前記モデル層の前記第２表面に形成する工程と、
接着層で光透過性基板を前記光学層に貼り付ける工程であって、前記光学層と前記光透過性基板はそれぞれ前記接着層の対向する両側に位置する工程と、
前記キャリアボードを前記モデル層から除去する工程と、
前記モデル層を前記光学層から除去する工程と、を含む光学素子の製造方法。
【請求項2】
前記モデル層を前記キャリアボードに形成する工程は、
粘着剤層を前記キャリアボードに塗布する工程と、
前記粘着剤層の表面に前記複数の微細構造を形成することで前記モデル層を形成する工程と、を含む請求項１に記載の方法。
粘着剤層を前記キャリアボードに塗布する工程と、
前記粘着剤層の表面に前記複数の微細構造を形成することで前記モデル層を形成する工程と、を含む請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記粘着剤層の前記表面に前記複数の微細構造を形成する工程は、
インプリントモールドを前記粘着剤層の前記表面に押し付けるように、前記粘着剤層の前記表面に対してインプリントステップを行う工程と、
前記インプリントモールドが前記粘着剤層の前記表面に押し付けられる時、前記粘着剤層を硬化させる工程と、
前記インプリントモールドを除去する工程と、を含む請求項２に記載の方法。
インプリントモールドを前記粘着剤層の前記表面に押し付けるように、前記粘着剤層の前記表面に対してインプリントステップを行う工程と、
前記インプリントモールドが前記粘着剤層の前記表面に押し付けられる時、前記粘着剤層を硬化させる工程と、
前記インプリントモールドを除去する工程と、を含む請求項２に記載の方法。
【請求項4】
前記粘着剤層を硬化させる工程は、紫外線露光処理又は熱硬化処理を行う工程を含む請求項３に記載の方法。
【請求項5】
前記キャリアを準備する工程と前記モデル層を形成する工程との間に、前記方法は、粘着層を前記キャリアボードの表面に貼り付け、且つ前記モデル層を前記粘着層に形成する工程をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項6】
前記粘着層は粘着テープである請求項５に記載の方法。
【請求項7】
前記モデル層を形成する工程は、
粘着剤層を前記粘着層に塗布する工程と、
前記複数の微細構造を前記粘着剤層の表面に形成することで前記モデル層を形成する工程と、を含む請求項５に記載の方法。
粘着剤層を前記粘着層に塗布する工程と、
前記複数の微細構造を前記粘着剤層の表面に形成することで前記モデル層を形成する工程と、を含む請求項５に記載の方法。
【請求項8】
前記キャリアボードを前記モデル層から除去する工程は、
前記キャリアボードと前記粘着層との間の接合力を低減するように、熱処理を行う工程と、
前記キャリアボードを前記粘着層から分離する工程と、を含む請求項５に記載の方法。
前記キャリアボードと前記粘着層との間の接合力を低減するように、熱処理を行う工程と、
前記キャリアボードを前記粘着層から分離する工程と、を含む請求項５に記載の方法。
【請求項9】
前記キャリアボードを前記モデル層から除去する工程は、
前記粘着層に対してレーザアブレーション処理を行う工程と、
前記キャリアボードを前記粘着層から分離する工程と、を含む請求項５に記載の方法。
前記粘着層に対してレーザアブレーション処理を行う工程と、
前記キャリアボードを前記粘着層から分離する工程と、を含む請求項５に記載の方法。
【請求項10】
前記キャリアボードを前記モデル層から除去する工程は、前記キャリアボードを縮小するように、前記キャリアボードに対してエッチングステップを行う工程を含む請求項５に記載の方法。
【請求項11】
前記モデル層を前記光学層から除去する工程は、
粘着テープを前記粘着層に粘着する工程と、
前記粘着テープで前記粘着層と前記モデル層を前記光学層から引き離す工程と、を含む請求項５に記載の方法。
粘着テープを前記粘着層に粘着する工程と、
前記粘着テープで前記粘着層と前記モデル層を前記光学層から引き離す工程と、を含む請求項５に記載の方法。
【請求項12】
前記モデル層を前記光学層から除去する工程は、前記粘着層と前記モデル層に対してエッチングステップを行う工程を含む請求項５に記載の方法。
【請求項13】
前記モデル層を前記光学層から除去する工程は、前記粘着層と前記モデル層を除去するように、化学浸漬ステップを行う工程を含む請求項５に記載の方法。
【請求項14】
前記スティッキング防止処理を行う工程は、スティッキング防止材料を前記モデル層の前記第２表面に堆積するか、又は前記モデル層の前記第２表面に対して表面改質処理を行う工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項15】
前記光学層を形成する工程は、原子層堆積方式、エッチング方式、スパッタリング方式、蒸着方式、インプリント方式、又はスピンコート方式を使用する工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項16】
前記光学層を形成する工程と前記光透過性基板を前記光学層に貼り付ける工程との間に、前記方法は、前記光学層に対してプラズマ洗浄ステップを行う工程を更に含む請求項１に記載の方法。
【請求項17】
前記プラズマ洗浄ステップを行う工程は、酸素プラズマを使用する工程を含む請求項１６に記載の方法。
【請求項18】
前記接着層で前記光透過性基板を前記光学層に貼り付ける工程は、
前記接着層を前記光学層に貼り付ける工程と、
前記光透過性基板を前記接着層に貼り付ける工程と、を含む請求項１に記載の方法。
前記接着層を前記光学層に貼り付ける工程と、
前記光透過性基板を前記接着層に貼り付ける工程と、を含む請求項１に記載の方法。
【請求項19】
前記接着層は感圧粘着剤を含む請求項１８に記載の方法。
【請求項20】
前記接着層で前記光透過性基板を前記光学層に貼り付ける工程は、
前記光学層に光学透明接着剤を塗布することで前記接着層を形成する工程と、
前記光透過性基板を前記接着層に貼り付ける工程と、を含む請求項１に記載の方法。
前記光学層に光学透明接着剤を塗布することで前記接着層を形成する工程と、
前記光透過性基板を前記接着層に貼り付ける工程と、を含む請求項１に記載の方法。
【請求項21】
前記キャリアボードを前記モデル層から除去する工程は、
前記キャリアボードと前記モデル層との間の接合力を低減するように、熱処理を行う工程と、
前記キャリアボードを前記モデル層から分離する工程と、を含む請求項１に記載の方法。
前記キャリアボードと前記モデル層との間の接合力を低減するように、熱処理を行う工程と、
前記キャリアボードを前記モデル層から分離する工程と、を含む請求項１に記載の方法。
【請求項22】
前記キャリアボードを前記モデル層から除去する工程は、前記キャリアボードを縮小するように、前記キャリアボードに対してエッチングステップを行う工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項23】
前記モデル層を前記光学層から除去する工程は、前記モデル層に対してエッチングステップを行う工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項24】
前記モデル層を前記光学層から除去する工程は、前記モデル層を除去するように、化学浸漬ステップを行う工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項25】
前記モデル層を前記キャリアボードに形成する前に、前記方法は、前記キャリアボードに対してプラズマ洗浄ステップを行う工程を更に含む請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、光学技術に関し、特に光学素子及び光学素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
光学分野において、高い回折角を有する光学素子の使用により、光学装置はより高い光学性能を有する。従来の光学素子の製造方法では、光透過性基板に粘着剤層を形成してから、回折光学構造を粘着剤層に直接インプリントする。したがって、屈折と回折は接着層の屈折率に制限される。
【発明の概要】
【0003】
したがって、本開示の目的は、高屈折率材料で製造される光学層に多くの回折光学構造を形成することで、より高い回折角を有する光学素子を得ることができる光学素子及び光学素子の製造方法を提供することである。
【0004】
上記目的に基づいて、本開示は、光学素子であって、光透過性基板と、光透過性基板の表面に位置し、互いに対向する第１表面と第２表面とを有し、第１表面に複数の回折光学構造が設けられ、屈折率は１～４である光学層と、光透過性基板の表面と光学層の第２表面との間に挟まれる接着層と、を備える光学素子を提供する。
【0005】
本開示の１つの実施例によれば、上記接着層は、光学透明粘着剤（ｏｐｔｉｃａｌｌｙ ｃｌｅａｒ ａｄｈｅｓｉｖｅ；ＯＣＡ）を含む。
【0006】
本開示の一実施例によれば、上記接着層は、感圧粘着剤（ＰＳＡ）を含む。
【0007】
本開示の一実施例によれば、上記接着層の屈折率は１～４である。
【0008】
上記目的に基づいて、本開示は、光学素子の製造方法であって、キャリアボードを準備する工程と、モデル層をキャリアボードに形成する工程であって、モデル層は、互いに対向する第１表面と第２表面とを有し、第１表面がキャリアボードに隣接し、第２表面に複数の微細構造が設けられる工程と、モデル層の第２表面に対してスティッキング防止処理を行う工程と、スティッキング防止処理を行った後、微細構造を覆いながら充填する光学層をモデル層の第２表面に形成する工程と、光学層に光透過性基板を接着層で貼り付ける工程であって、光学層と光透過性基板はそれぞれ接着層の対向する両側に位置する工程と、キャリアボードをモデル層から除去する工程と、モデル層を光学層から除去する工程と、を含む光学素子の製造方法を更に提供する。
【0009】
本開示の一実施例によれば、上記モデル層をキャリアボードに形成する工程は、粘着剤層をキャリアボードに塗布する工程と、粘着剤層の表面に微細構造を形成することでこのモデル層を形成する工程と、を含む。
【0010】
本開示の一実施例によれば、上記粘着剤層の表面に微細構造を形成する工程は、インプリントモールドを粘着剤層の表面に押し付けるように、粘着剤層の表面に対してインプリントステップを行う工程と、インプリントモールドが粘着剤層の表面に押し付けられる時に粘着剤層を硬化させる工程と、インプリントモールドを除去する工程と、を含む。
【0011】
本開示の一実施例によれば、上記粘着剤層を硬化させる工程は、紫外線露光処理又は熱硬化処理を行う工程を含む。
【0012】
本開示の一実施例によれば、キャリアボードを準備する工程とモデル層を形成する工程との間に、上記方法は、粘着層をキャリアボードの表面に貼り付け、且つモデル層を粘着層に形成する工程を更に含む。
【0013】
本開示の一実施例によれば、上記粘着層は粘着テープである。
【0014】
本開示の実施例によれば、上記モデル層を形成する工程は、粘着層に粘着剤層を塗布する工程と、粘着剤層の表面に微細構造を形成することでモデル層を形成する工程と、を含む。
【0015】
本開示の一実施例によれば、上記キャリアボードをモデル層から除去する工程は、キャリアボードと粘着層との間の接合力を低減するように、熱処理を行う工程と、キャリアボードと粘着層を分離する工程と、を含む。
【0016】
本開示の一実施例によれば、上記キャリアボードをモデル層から除去する工程は、粘着層に対してレーザアブレーション処理を行う工程と、キャリアボードを粘着層から分離する工程と、を含む。
【0017】
本開示の一実施例によれば、上記キャリアボードをモデル層から除去する工程は、キャリアボードを縮小するように、キャリアボードに対してエッチングステップを行う工程を含む。
【0018】
本開示の一実施例によれば、上記モデル層を光学層から除去する工程は、粘着テープを粘着層に粘着する工程と、粘着テープで粘着層とモデル層を光学層から引き離す工程と、を含む。
【0019】
本開示の一実施例によれば、上記モデル層を光学層から除去する工程は、粘着層とモデル層に対してエッチングステップを行う工程を含む。
【0020】
本開示の一実施例によれば、上記モデル層を光学層から除去する工程は、粘着層とモデル層を除去するように、化学浸漬ステップを行う工程を含む。
【0021】
本開示の一実施例によれば、上記スティッキング防止処理を行う工程は、スティッキング防止材料をモデル層の第２表面に堆積するか、モデル層の第２表面に対して表面改質処理を行う工程を含む。
【0022】
本開示の一実施例によれば、上記光学層を形成する工程は、原子層堆積（ＡＬＤ）方式、エッチング方式、スパッタリング方式、蒸着方式、インプリント方式、又はスピンコート方式を使用する工程を含む。
【0023】
本開示の一実施例によれば、上記光学層の屈折率は、１～４である。
【0024】
本開示の一実施例によれば、光学層を形成する工程と光透過性基板を光学層に貼り付ける工程との間に、上記方法は、光学層に対してプラズマ洗浄ステップを行う工程を更に含む。
【0025】
本開示の一実施例によれば、上記プラズマ洗浄ステップは、酸素プラズマを使用する工程を含む。洗浄方法はこれに限定されない。
【0026】
本開示の一実施例によれば、上記接着層で光透過性基板を光学層に貼り付ける工程は、接着層を光学層に貼り付ける工程と、光透過性基板を接着層に貼り付ける工程と、を含む。
【0027】
本開示の一実施例によれば、上記接着層は、感圧粘着剤を含む。
【0028】
本開示の一実施例によれば、上記接着層で光透過性基板を光学層に貼り付ける工程は、光学透明接着剤を光学層に塗布することで接着層を形成する工程と、光透過性基板を接着層に貼り付ける工程と、を含む。
【0029】
本開示の一実施例によれば、上記キャリアボードをモデル層から除去する工程は、キャリアボードとモデル層との間の接合力を低減するように、熱処理を行う工程と、キャリアボードをモデル層から分離する工程と、を含む。
【0030】
本開示の一実施例によれば、上記キャリアボードをモデル層から除去する工程は、キャリアボードを縮小するように、キャリアボードに対してエッチングステップを行う工程を含む。
【0031】
本開示の一実施例によれば、上記モデル層を光学層から除去する工程は、モデル層に対してエッチングステップを行う工程を含む。
【0032】
本開示の一実施例によれば、上記モデル層を光学層から除去する工程は、モデル層を除去するように、化学浸漬ステップを行う工程を含む。
【0033】
本開示の一実施例によれば、モデル層をキャリアボードに形成する前に、上記方法は、キャリアボードに対してプラズマ洗浄ステップを行う工程を更に含む。
【図面の簡単な説明】
【0034】
以下、図面に合わせて詳細に説明することにより、本開示の態様をよりよく理解することができる。注意すべきなのは、業界の標準的な慣行に従って、各特徴は縮尺通りに描かれていないことである。実際に、議論をより明確にするように、各特徴のサイズは、自由に増減できる。
【図1】本開示の一実施形態による光学素子の製造方法の中間段階を示す模式図である。
【図2】本開示の一実施形態による光学素子の製造方法の中間段階を示す模式図である。
【図3】本開示の一実施形態による光学素子の製造方法の中間段階を示す模式図である。
【図4】本開示の一実施形態による光学素子の製造方法の中間段階を示す模式図である。
【図5】本開示の一実施形態による光学素子の製造方法の中間段階を示す模式図である。
【図6】本開示の一実施形態による光学素子の製造方法の中間段階を示す模式図である。
【図7】本開示の一実施形態による光学素子の製造方法の中間段階を示す模式図である。
【図8】本開示の一実施形態による光学素子の製造方法の中間段階を示す模式図である。
【図9】本開示の一実施形態による光学素子の製造方法の中間段階を示す模式図である。
【図10A】本開示の一実施形態による光学素子の製造方法の中間段階を示す模式図である。
【図10B】本開示の別の実施形態による光学層に接着層を形成する模式図である。
【図11】本開示の一実施形態による光学素子の製造方法の中間段階を示す模式図である。
【図12A】本開示の一実施形態による光学素子の製造方法の中間段階を示す模式図である。
【図12B】本開示の別の実施形態による粘着層に対してレーザアブレーションステップを行う模式図である。
【図12C】本開示の更なる実施形態によるキャリアボードに対してエッチングステップを行う模式図である。
【図13】本開示の一実施形態による光学素子の製造方法の中間段階を示す模式図である。
【図14】本開示の一実施形態による光学素子の製造方法の中間段階を示す模式図である。
【図15A】本開示の一実施形態による光学素子の製造方法の中間段階を示す模式図である。
【図15B】本開示の別の実施形態による粘着層とモデル層に対してエッチングステップを行う模式図である。
【図15C】本開示の更なる実施形態による粘着層とモデル層に対して化学浸漬ステップを行う模式図である。
【図16】本開示の一実施形態による光学素子の製造方法の中間段階を示す模式図である。
【図17】本開示の一実施形態による光学素子の製造方法の中間段階の模式図である。
【図18】本開示の一実施形態による光学素子の製造方法の中間段階の模式図である。
【図19】本開示の一実施形態による光学素子の製造方法の中間段階の模式図である。
【図20】本開示の一実施形態による光学素子の製造方法の中間段階の模式図である。
【図21】本開示の一実施形態による光学素子の製造方法の中間段階の模式図である。
【図22】本開示の一実施形態による光学素子の製造方法の中間段階の模式図である。
【図23】本開示の一実施形態による光学素子の製造方法の中間段階の模式図である。
【図24】本開示の一実施形態による光学素子の製造方法の中間段階の模式図である。
【図25A】本開示の一実施形態による光学素子の製造方法の中間段階の模式図である。
【図25B】本開示の別の実施形態による光学層に接着層を形成する模式図である。
【図26】本開示の一実施形態による光学素子の製造方法の中間段階の模式図である。
【図27A】本開示の一実施形態による光学素子の製造方法の中間段階の模式図である。
【図27B】本開示の別の実施形態によるキャリアボードに対してエッチングステップを行う模式図である。
【図28A】本開示の一実施形態による光学素子の製造方法の中間段階の模式図である。
【図28B】本開示の別の実施形態による粘着層とモデル層に対して化学浸漬ステップを行う模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0035】
以下、本開示の実施形態を詳細に説明する。しかしながら、実施形態に提供される多くの応用可能な概念が様々な特定の内容において実施されてよいことを理解できる。議論・開示される実施形態は、説明のみに用いられ、本開示の範囲を限定するものではない。本開示の全ての実施形態は、様々な特徴を開示し、これらの特徴は、必要に応じて個別に実施することも、組み合わせて実施することもできる。
【0036】
また、ここで使用される「第１」、「第２」、及び類似の用語は、順番又は順序を意味するわけではなく、同じ技術用語で記述される素子又は操作を区別するためにのみ用いられる。
【0037】
本開示に記述される２つの素子の間の空間関係は、図面に示される方位に適用されるだけでなく、図面に示されていない方位、例えば倒置された方位にも適用される。また、本開示における２つの部材の間の「接続」、「電気的接続」、又は類似の用語は、この２つの部材の直接接続又は電気的接続に限定されるものではなく、必要によって間接的な接続又は電気的接続を含んでもよい。
【0038】
図１－図９、図１０Ａ、図１１、図１２Ａ、図１３、図１４、図１５Ａ、及び図１６を参照されたい。それらは、本開示の一実施形態による光学素子の製造方法の中間段階の模式図を示す。図１６に示す光学素子１００を製造する際に、図１に示すように、まずキャリアボード１１０を準備してよい。キャリアボード１１０は、平板であってよい。例えば、キャリアボード１１０は、対向する２つの表面１１２及び１１４を有し、ここで少なくとも表面１１２は平面である。キャリアボード１１０は、ガラス平板であってよい。例えば、キャリアボード１１０の厚さは、３００μｍであってよい。
【0039】
次に、図２に示すように、粘着層１２０をキャリアボード１１０の表面１１２に貼り合わせてよい。キャリアボード１１０の表面１１２が平面であるため、粘着層１２０は、表面１１２にスムーズに貼り付けることができる。再び図１を参照されたい。幾つかの実施例において、治具１３０で粘着層１２０を固定する。次に、例えばローラ１４０で粘着層１２０をキャリアボード１１０の表面１１２に押し付けてよい。粘着層１２０は、粘着テープであってよい。
【0040】
粘着層１２０をキャリアボード１１０に貼り合わせた後、粘着層１２０に、図６に示すモデル層１５０を形成してよい。モデル層１５０は、第１表面１５２と第２表面１５４を有し、第１表面１５２と第２表面１５４は互いに対向する。第１表面１５２は、粘着層１２０に隣接する。例えば、第１表面１５２は、粘着層１２０に直接接触してよい。第２表面１５４に複数の微細構造１５６が設けられる。
【0041】
幾つかの実施例において、モデル層１５０を製造する際に、図３に示すように、粘着層１２０に粘着剤層１５８を塗布する。例えば、スピンコート方式で粘着層１２０に粘着剤層１５８を形成してよい。次に、粘着剤層１５８の表面１５８ａに微細構造１５６を形成することにより、微細構造１５６を有するモデル層１５０を形成する。即ち、モデル層１５０は粘着剤層１５８で構成される。幾つかの実施例において、微細構造１５６を形成する際に、インプリントモールド１６０で粘着剤層１５８の表面１５８ａに対してインプリントステップを行う。インプリントモールド１６０は、パターン構造１６２を含む。このインプリントステップにおいて、図４及び図５に示すように、粘着剤層１５８がまだ硬化していない場合、インプリントモールド１６０が粘着剤層１５８の表面１５８ａに押し付けられるため、一部の粘着剤層１５８はパターン構造１６２に埋め込まれる。インプリントモールド１６０を粘着剤層１５８の表面１５８ａに押し付けるように、ローラ１７０を用いてインプリントステップを行ってよい。
【0042】
幾つかの実施例において、図５に示すように、インプリントモールド１６０が粘着剤層１５８の表面１５８ａに押し付けられる時、粘着剤層１５８の表面１５８ａの形状を維持するように、粘着剤層１５８を硬化させる。したがって、硬化後に、インプリントモールド１６０のパターン構造１６２と逆のパターン構造１５８ｂが粘着剤層１５８の表面１５８ａに形成される。幾つかの例示的な実施例において、粘着剤層１５８に対して紫外線露光処理を行うように、紫外線ＵＶで粘着剤層１５８を硬化させる。紫外線ＵＶで粘着剤層１５８を硬化させる実施例において、インプリントモールド１６０は、紫外線ＵＶに対して透明である。代替的に、紫外線ＵＶで粘着剤層１５８に対して熱硬化処理を行うことで、粘着剤層１５８を硬化させる。粘着剤層１５８に対して熱硬化処理を行うことで粘着剤層１５８を硬化させてよい。インプリントモールド１６０の材料は、例えば樹脂ポリマー、金属、又は酸化物であってよいが、インプリントモールド１６０の材料はこれらに限定されない。次に、図６に示すように、インプリントモールド１６０を除去して、モデル層１５０の微細構造１５６の製造を完了する。
【0043】
モデル層１５０を形成した後、モデル層１５０の第２表面１５４に対してスティッキング防止処理を行ってよい。幾つかの実施例において、図７に示すように、スティッキング防止処理を行う際に、キャリアボード１１０、粘着層１２０、及びモデル層１５０を含む積層構造を反転させ、例えば蒸着方式でスティッキング防止材料Ｐ１をモデル層１５０の第２表面１５４に堆積する。別の実施例において、スティッキング防止処理を行う際に、第２表面１５４がスティッキング防止特性を有するように、モデル層１５０の第２表面１５４に対して表面改質処理を行う。プラズマで表面改質処理を行ってよい。
【0044】
スティッキング防止処理を行った後、例えば原子層堆積方式、エッチング方式、スパッタリング方式、蒸着方式、インプリント方式、又はスピンコート方式で、光学層１８０をモデル層１５０の第２表面１５４に形成してよい。光学層１８０は、モデル層１５０の微細構造１５６を覆い、且つこれらの微細構造１５６を充填し、それによりモデル層１５０の第２表面１５４の形態構造と逆の表面構造が光学層１８０に形成される。幾つかの例示的な実施例において、図８に示すように、第２表面１５４に光学層１８０を形成するように、光学材料１８２をモデル層１５０の第２表面１５４に堆積する。光学層１８０は、高屈折率材料で形成される。例えば、光学層１８０の屈折率は１～４であってよい。
【0045】
幾つかの実施例において、光学層１８０を形成した後、キャリアボード１１０、粘着層１２０、モデル層１５０、及び光学層１８０を含む積層構造を反転させる。次に、図９に示すように、光学層１８０にプラズマ洗浄ステップを選択的に行い、プラズマ１９０で光学層１８０を洗浄してよい。例えば、プラズマ１９０は、酸素プラズマであってよい。プラズマ洗浄ステップの間に、生成物１９２を抽出する。生成物１９２は、水及び／又は二酸化炭素であってよい。
【0046】
次に、図１１に示すように、光学層１８０と光透過性基板２００がそれぞれ接着層２１０ａの対向する両側に位置するように、接着層２１０ａで光透過性基板２００を光学層１８０に貼り付けてよい。光透過性基板２００は、高屈折率を有する基板である。幾つかの例示的な実施例において、光透過性基板２００は、ガラス基板又は溶融石英基板であってよい。
【0047】
幾つかの実施例において、図１０Ａに示すように、光透過性基板２００を光学層１８０に貼り付ける操作において、接着層２１０ａを光学層１８０に貼り付けてから、光透過性基板２００を接着層２１０ａに配置し、且つ接着層２１０ａに貼り付ける。このような実施例において、接着層２１０ａは両面テープである。接着層２１０ａは感圧粘着剤を含んでよい。接着層２１０ａは透明である。接着層２１０ａのヘイズは、例えば０．５％未満であってよいが、本開示はこれに限定されない。幾つかの例示的な実施例において、接着層２１０ａの材料は高屈折率材料である。例えば、接着層２１０ａの屈折率は１～４であってよい。
【0048】
幾つかの実施例において、図１０Ｂに示すように、光透過性基板２００を光学層１８０に貼り付ける操作において、接着層を形成するように、光学透明接着剤２１０ｂを光学層１８０に塗布する。光学透明接着剤２１０ｂは、スピンコート方式によって光学層１８０に形成されてよい。次に、光透過性基板２００を光学透明接着剤２１０ｂで構成される接着層に配置して貼り付ける。光学透明接着剤２１０ｂのヘイズは、例えば０．５％未満であってよいが、本開示はこれに限定されない。幾つかの例示的な実施例において、光学透明接着剤２１０ｂの材料は、高屈折率材料である。例えば、光学透明接着剤２１０ｂの屈折率は、１～４であってよい。
【0049】
次に、図１３に示すように、キャリアボード１１０を粘着層１２０から除去する。幾つかの実施例において、図１２Ａに示すように、キャリアボード１１０を除去する操作において、キャリアボード１１０と粘着層１２０との間の接合力を低減するように、熱処理２２０を行う。それにより、熱処理２２０の後に、キャリアボード１１０と粘着層１２０は互いに分離しやすくなる。別の実施例において、図１２Ｂに示すように、キャリアボード１１０を除去する操作において、まずレーザ装置２３０で粘着層１２０に対してレーザアブレーション処理を行い、それによりキャリアボード１１０と粘着層１２０を互いにスムーズに分離することができる。更なる実施例において、図１２Ｃに示すように、キャリアボード１１０を除去する操作において、キャリアボード１１０を縮小するように、キャリアボード１１０が除去されるまで、エッチング剤２５０でキャリアボード１１０に対してエッチングステップを行う。キャリアボード１１０が二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）で形成される実施例において、エッチング剤２５０は、フッ化水素（ＨＦ）であってよく、エッチングステップの間に生成される生成物２５２は、四フッ化ケイ素（ＳｉＦ４）と水（Ｈ２Ｏ）である。キャリアボード１１０がメタケイ酸カルシウム（ＣａＳｉＯ３）で形成される実施例において、エッチング剤２５０は、フッ化水素であってよく、生成物２５２は、四フッ化ケイ素、水、及びフッ化カルシウム（ＣａＦ２）である。
【0050】
キャリアボード１１０を除去した後、粘着層１２０とモデル層１５０を光学層１８０から除去してよい。粘着層１２０とモデル層１５０を同時に除去してよい。例えば、粘着層１２０とモデル層１５０を除去する操作において、図１４に示すように、粘着テープ２４０を粘着層１２０に粘着してよい。幾つかの実施例において、治具１３０で粘着テープ２４０を固定してよい。次に、ローラ１４０で粘着テープ２４０を粘着層１２０に押し付けてよい。その後、図１５Ａ及び図１６に示すように、粘着テープ２４０で粘着層１２０とモデル層１５０を引き離してよく、それにより光学素子１００の製造を完了する。
【0051】
モデル層１５０の第２表面１５４に対してスティッキング防止処理を行ったため、モデル層１５０の第２表面１５４と光学層１８０との間の接合力は、モデル層１５０の第１表面１５２と粘着層１２０との間の接合力より小さい。したがって、モデル層１５０と光学層１８０を成功に分離することができ、それにより粘着層１２０とモデル層１５０を容易に引き離すことができる。
【0052】
別の実施例において、図１５Ｂに示すように、粘着層１２０とモデル層１５０を除去する操作において、粘着層１２０とモデル層１５０をエッチングするように、エッチング剤２６０で粘着層１２０及びモデル層１５０に対してエッチングステップを行う。例えば、エッチング剤２６０は、アルゴンガス（Ａｒ２）と塩素ガス（Ｃｌ２）を含んでよい。エッチングステップの間に、幾つかの生成物２６２が生成され、そして抽出される。
【0053】
更なる実施例において、図１５Ｃに示すように、粘着層１２０とモデル層１５０を除去する操作において、化学薬品２７０で粘着層１２０とモデル層１５０を浸漬する方式によって、粘着層１２０とモデル層１５０に対して化学浸漬ステップを行う。例えば、化学浸漬ステップにおいて、光透過性基板２００、接着層２１０ａ、光学層１８０、モデル層１５０、及び粘着層１２０を含む積層構造を容器２７２内の化学薬品２７０に浸漬する。化学薬品２７０で浸漬した後、粘着層１２０とモデル層１５０を光学層１８０から除去することができる。幾つかの例示的な実施例において、化学薬品２７０は、デュポンＥＫＣ科学技術会社が開発したＥＫＣシリーズの残留物除去剤である。
【0054】
引き続き図１６を参照されたい。光学素子１００は、光透過性基板２００、接着層２１０ａ、及び光学層１８０を含む。光学層１８０は、光学層１８０の対向する両側に位置する第１表面１８３と第２表面１８４を有する。光学層１８０は、光透過性基板２００の表面２０２に位置する。接着層２１０ａは、光透過性基板２００の表面２０２と光学層１８０の第２表面１８４との間に挟まれる。モデル層１５０を光学層１８０の第１表面１８３から除去したら、第１表面１８３に複数の回折光学構造１８６が形成される。例えば、各回折光学構造１８６は、傾斜構造、二元構造、階段構造、三角形構造、又は台形構造であってよい。
【0055】
図１７～図２４、図２５Ａ、図２６、図２７Ａ、及び図２８Ａを参照されたい。それらは、本開示の一実施形態による光学素子の製造方法の中間段階の模式図を示す。本実施形態において、図１６に示す光学素子１００を製造する際に、まずキャリアボード１１０を準備してよい。任意の材料でキャリアボード１１０に形成される前に、キャリアボード１１０にプラズマ洗浄ステップを選択的に行い、プラズマ２８０でキャリアボード１１０を洗浄してよい。例えば、プラズマは、酸素プラズマであってよい。プラズマ洗浄ステップの間に、幾つかの生成物２８２が生成され、そして抽出される。生成物２８２は、水及び／又は二酸化炭素であってよい。キャリアボード１１０が清浄である実施例において、プラズマ洗浄ステップを省略してよい。
【0056】
次に、キャリアボード１１０の表面１１２に図２１に示すモデル層１５０を直接形成してよい。モデル層１５０の第１表面１５２と第２表面１５４は互いに対向し、且つ第１表面１５２はキャリアボード１１０に隣接する。例えば、第１表面１５２は、キャリアボード１１０の表面１１２に直接接触してよい。第２表面１５４に複数の微細構造１５６が設けられる。
【0057】
幾つかの実施例において、図１８に示すように、モデル層１５０を製造する際に、例えばスピンコート方式によって、まず粘着剤層１５８をキャリアボード１１０の表面１１２に塗布してよい。次に、粘着剤層１５８の表面１５８ａに微細構造１５６を形成することにより、微細構造１５６を有するモデル層１５０を形成する。微細構造１５６を形成する際に、インプリントモールド１６０で粘着剤層１５８の表面１５８ａに対してインプリントステップを行ってよい。このインプリントステップにおいて、図１９及び図２０に示すように、粘着剤層１５８がまだ硬化していない場合に、インプリントモールド１６０を粘着剤層１５８の表面１５８ａに押し付けるため、一部の粘着剤層１５８がインプリントモールド１６０のパターン構造１６２に埋め込まれる。インプリントモールド１６０を粘着剤層１５８の表面１５８ａに押し付けるように、ローラ１７０を用いてインプリントステップを行ってよい。
【0058】
幾つかの実施例において、図２０に示すように、インプリントモールド１６０が粘着剤層１５８の表面１５８ａに押し付けられる時、粘着剤層１５８の表面１５８ａの形状を維持するように、粘着剤層１５８を硬化させる。硬化後に、インプリントモールド１６０のパターン構造１６２と逆のパターン構造１５８ｂが粘着剤層１５８の表面１５８ａに形成される。紫外線ＵＶの実施例において、粘着剤層１５８に対して紫外線露光処理を行うように、粘着剤層１５８を硬化させてよい。紫外線ＵＶで粘着剤層１５８に対して熱硬化処理を行うことで、粘着剤層１５８を硬化させる。代替的に、粘着剤層１５８に対して熱硬化処理を行うことで粘着剤層１５８を硬化させてよい。硬化後に、図２１に示すように、インプリントモールド１６０を除去して、モデル層１５０の微細構造１５６の製造を完了する。
【0059】
次に、モデル層１５０の第２表面１５４に対してスティッキング防止処理を行ってよい。例えば、図２２に示すように、スティッキング防止処理を行う際に、キャリアボード１１０とモデル層１５０を含む積層構造を反転させてから、蒸着方式でスティッキング防止材料Ｐ１をモデル層１５０の第２表面１５４に堆積してよい。別の実施例において、スティッキング防止処理を行う際に、第２表面１５４がスティッキング防止特性を有するように、例えばプラズマでモデル層１５０の第２表面１５４に対して表面改質処理を行う。
【0060】
スティッキング防止処理を行った後、例えば原子層堆積方式、エッチング方式、スパッタリング方式、蒸着方式、インプリント方式、又はスピンコート方式で、光学層１８０をモデル層１５０の第２表面１５４に形成してよい。図２３に示すように、光学層１８０はモデル層１５０の微細構造１５６を覆い、且つこれらの微細構造１５６の溝を充填し、それによりモデル層１５０の第２表面１５４の形態構造と逆の表面構造が光学層１８０に形成される。光学層１８０を形成する際に、光学材料１８２をモデル層１５０の第２表面１５４に堆積する。光学層１８０は、高屈折率材料で形成される。例えば、光学層１８０の屈折率は、１～４であってよい。
【0061】
幾つかの実施例において、光学層１８０を形成した後、キャリアボード１１０、モデル層１５０、及び光学層１８０を含む積層構造を反転させる。次に、図２４に示すように、光学層１８０にプラズマ洗浄ステップを選択的に行って光学層１８０を洗浄してよい。プラズマ１９０、例えば酸素プラズマを用いて、プラズマ洗浄ステップを行う。プラズマ洗浄ステップの間に、生成物１９２を抽出する。生成物１９２は、水及び／又は二酸化炭素であってよい。
【0062】
次に、図２６に示すように、接着層２１０ａで光透過性基板２００を光学層１８０に貼り付けてよい。それにより、光学層１８０と光透過性基板２００はそれぞれ接着層２１０ａの対向する両側に位置する。
【0063】
幾つかの実施例において、図２５Ａに示すように、光透過性基板２００を光学層１８０に貼り付ける操作において、接着層２１０ａを光学層１８０に貼り付けてから、光透過性基板２００を接着層２１０ａに配置し、且つ接着層２１０ａに貼り付ける。このような実施例において、接着層２１０ａは両面テープである。接着層２１０ａは感圧粘着剤を含んでよい。接着層２１０ａの屈折率は、１～４であってよい。
【0064】
幾つかの実施例において、図２５Ｂに示すように、光透過性基板２００を光学層１８０に貼り付ける操作において、接着層を形成するように、例えばスピンコート方式で光学透明接着剤２１０ｂを光学層１８０に塗布する。次に、光透過性基板２００を光学透明接着剤２１０ｂで構成される接着層に配置して貼り付ける。光学透明接着剤２１０ｂの屈折率は、１～４であってよい。
【0065】
光透過性基板２００を光学層１８０に貼り付けた後、キャリアボード１１０をモデル層１５０から除去する。幾つかの実施例において、図２７Ａに示すように、キャリアボード１１０を除去する操作において、キャリアボード１１０とモデル層１５０との間の接合力を低減するように、熱処理２２０を行う。熱処理２２０の後に、キャリアボード１１０とモデル層１５０は互いに分離しやすくなる。
【0066】
別の実施例において、図２７Ｂに示すように、キャリアボード１１０を除去する操作において、キャリアボード１１０を縮小するように、キャリアボード１１０が除去されるまで、エッチング剤２５０でキャリアボード１１０に対してエッチングステップを行う。キャリアボード１１０が二酸化ケイ素で形成される実施例において、エッチング剤２５０は、フッ化水素であってよく、エッチングステップの間に生成される生成物２５２は、四フッ化ケイ素と水である。キャリアボード１１０がメタケイ酸カルシウムで形成される実施例において、エッチング剤２５０は、フッ化水素であってよく、生成物２５２は、四フッ化ケイ素、水、及びフッ化カルシウムである。
【0067】
キャリアボード１１０を除去した後、モデル層１５０を光学層１８０から除去してよい。幾つかの実施例において、図２８Ａに示すように、モデル層１５０を除去する操作において、モデル層１５０をエッチングするように、エッチング剤２９０でモデル層１５０に対してエッチングステップを行う。例えば、エッチング剤２９０は、アルゴンガス及び塩素ガスを含んでよい。エッチングステップの間に、幾つかの生成物２９２が生成され、そして抽出される。
【0068】
別の実施例において、図２８Ｂに示すように、モデル層１５０を除去する操作において、化学薬品３００でモデル層１５０を浸漬する方式によって、モデル層１５０に対して化学浸漬ステップを行う。例えば、化学浸漬ステップにおいて、光透過性基板２００、接着層２１０ａ、光学層１８０、及びモデル層１５０を含む積層構造を容器３０２内の化学薬品３００に浸漬する。化学薬品３００で浸漬した後、モデル層１５０を光学層１８０から除去することができ、そして光学素子１００の製造を完了する。幾つかの例示的な実施例において、化学薬品３００は、デュポンＥＫＣ科学技術会社が開発したＥＫＣシリーズの残留物除去剤である。
【0069】
上記実施形態から分かるように、本開示の１つの利点は、高屈折率材料で製造される光学層に多くの回折光学構造を形成するため、より高い回折角を有する光学素子を得ることができることである。
【0070】
幾つかの実施形態の特徴を以上で概説したため、当業者は本開示の態様を更に理解することができる。当業者は、本明細書で紹介される実施形態と同じ目的及び／又は同じ利点を達成するように、本開示に基づいて他のプロセスや構造を容易に設計又は修飾することができることを理解すべきである。当業者は、このようなピアツーピアアーキテクチャが本開示の精神や範囲から逸脱しないことも理解すべきである。また当業者は、本開示の精神及び範囲から逸脱ことなく、様々な変更、置換、及び代替を行うことができる。
【符号の説明】
【0071】
１００ 光学素子
１１０ キャリアボード
１１２ 表面
１１４ 表面
１２０ 粘着層
１３０ 治具
１４０ ローラ
１５０ モデル層
１５２ 第１表面
１５４ 第２表面
１５６ 微細構造
１５８ 粘着剤層
１５８ａ 表面
１５８ｂ パターン構造
１６０ インプリントモールド
１６２ パターン構造
１７０ ローラ
１８０ 光学層
１８２ 光学材料
１８３ 第１表面
１８４ 第２表面
１８６ 回折光学構造
１９０ プラズマ
１９２ 生成物
２００ 光透過性基板
２０２ 表面
２１０ａ 接着層
２１０ｂ 光学透明接着剤
２２０ 熱処理
２３０ レーザ装置
２４０ 粘着テープ
２５０ エッチング剤
２５２ 生成物
２６０ エッチング剤
２６２ 生成物
２７０ 化学薬品
２７２ 容器
２８０ プラズマ
２８２ 生成物
２９０ エッチング剤
２９２ 生成物
３００ 化学薬品
３０２ 容器
Ｐ１ スティッキング防止材料
１１０ キャリアボード
１１２ 表面
１１４ 表面
１２０ 粘着層
１３０ 治具
１４０ ローラ
１５０ モデル層
１５２ 第１表面
１５４ 第２表面
１５６ 微細構造
１５８ 粘着剤層
１５８ａ 表面
１５８ｂ パターン構造
１６０ インプリントモールド
１６２ パターン構造
１７０ ローラ
１８０ 光学層
１８２ 光学材料
１８３ 第１表面
１８４ 第２表面
１８６ 回折光学構造
１９０ プラズマ
１９２ 生成物
２００ 光透過性基板
２０２ 表面
２１０ａ 接着層
２１０ｂ 光学透明接着剤
２２０ 熱処理
２３０ レーザ装置
２４０ 粘着テープ
２５０ エッチング剤
２５２ 生成物
２６０ エッチング剤
２６２ 生成物
２７０ 化学薬品
２７２ 容器
２８０ プラズマ
２８２ 生成物
２９０ エッチング剤
２９２ 生成物
３００ 化学薬品
３０２ 容器
Ｐ１ スティッキング防止材料
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10A】
【図10B】
【図11】
【図12A】
【図12B】
【図12C】
【図13】
【図14】
【図15A】
【図15B】
【図15C】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25A】
【図25B】
【図26】
【図27A】
【図27B】
【図28A】
【図28B】