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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-06-12
(45)【発行日】2023-06-20
(54)【発明の名称】偏光子ナノインプリントリソグラフィ
(51)【国際特許分類】
G02B 5/30 20060101AFI20230613BHJP
【ＦＩ】
G02B5/30
【請求項の数】
10
(21)【出願番号】P 2020539284
(86)(22)【出願日】2019-04-03
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2021-07-29
(86)【国際出願番号】 US2019025637
(87)【国際公開番号】W WO2019199548
(87)【国際公開日】2019-10-17
【審査請求日】2022-01-20
(31)【優先権主張番号】62/656,759
(32)【優先日】2018-04-12
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】16/366,932
(32)【優先日】2019-03-27
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】501218636
【氏名又は名称】モックステック・インコーポレーテッド
(74)【代理人】
【識別番号】110000877
【氏名又は名称】弁理士法人ＲＹＵＫＡ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ウィリアムズ、ブラッドリー アール．
(72)【発明者】
【氏名】ニールソン、アール． スチュワート
(72)【発明者】
【氏名】ディワン、アナブハフ
(72)【発明者】
【氏名】ガードナー、エリック
(72)【発明者】
【氏名】オグデン、シャウン パトリック
(72)【発明者】
【氏名】ウェスト、ボブ
【審査官】森内 正明
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２００７／０１１０４７（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特表２００８－５２３４２２（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２００７／０２９７０５２（ＵＳ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１６／１６０７８６（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１６／１６０７８４（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１６／１６０７９５（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１６／１６０７６６（ＷＯ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１５／００６２５００（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２００８－２１６８６４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－３３５５９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０２Ｂ ５／３０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
偏光子の作成方法であって、基板上に配置される偏光構造を提供する段階であって、前記偏光構造は偏光のためのパターンで配置される、段階と、
前記偏光構造の上に未硬化の充填層を設け、且つ、前記偏光構造間のチャネルに延在させる段階であって、前記未硬化の充填層は溶媒内の分子を含む溶液であり、前記溶媒は水及び有機液体を含み、前記分子は反応基に結合された金属原子を含み、前記未硬化の充填層の化合物及び前記偏光構造の表面の化合物は互いに誘引性である、段階と、
前記分子を反応させて、互いに相互接続された前記金属原子の固体を形成して、硬化充填層を画定する段階と、を備えており、
前記金属原子はアルミニウム、チタン、またはそれらの組み合わせを含む、方法。
【請求項2】
各反応基は、独立に、－Ｃｌ、－ＯＲ２、－ＯＣＯＲ２、又は－Ｎ（Ｒ２）２であり、Ｒ２はアルキル基である、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記基板は第１基板であり、前記方法はさらに、前記未硬化の充填層を前記硬化充填層へと形成する前に、第２基板を前記未硬化の充填層上に配置する段階を備える、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項4】
前記硬化充填層は、１．３以下の屈折率を有する、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項5】
前記未硬化の充填層内の固体無機ナノ粒子の９９％以上が、２ｎｍ以下の直径を有する、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項6】
前記偏光構造の表面の表面エネルギーは、前記未硬化の充填層の表面張力より大きい、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項7】
前記表面エネルギーは、前記未硬化の充填層の前記表面張力より５倍大きい、請求項６に記載の方法。
【請求項8】
前記方法はさらに、前記分子を反応させて前記固体を形成する前に、前記未硬化の充填層に構造のパターンをインプリントする段階であって、前記構造は入射光の反射を減らす、前記偏光子からの熱伝導を増大させる、またはその両方を行うようにサイズ決めおよび形作られる、段階を備える、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項9】
前記未硬化の充填層を設ける段階及び前記分子を反応させて前記固体を形成する段階は、以下の段階を以下の順で含み、すなわち、前記偏光構造上に前記未硬化の充填層の一部をスピンコーティングして第１スピンコーティングを画定する段階と、
前記偏光子をベーキングして第１ベーキングを画定する段階と、
前記偏光構造上に前記未硬化の充填層の一部をスピンコーティングして第２スピンコーティングを画定する段階と、次いで
前記偏光子をベーキングして第２ベーキングを画定する段階と、である、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項10】
前記第１スピンコーティングは１０００ｒｐｍ以上及び４０００ｒｐｍ以下のスピードで実行され、前記第１ベーキングは５０ｏＣ以上及び３００ｏＣ以下の温度で実行され、前記第２スピンコーティングは１０００ｒｐｍ以上及び４０００ｒｐｍ以下のスピードで実行され、前記第２ベーキングは５０ｏＣ以上及び３００ｏＣ以下の温度で実行される、請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本願は、概して偏光子に関連する。
【背景技術】
【0002】
偏光子は、光を２つの異なる偏光状態に分割することができる。一方の偏光状態は、偏光子を通過することができ、他方は吸収又は反射されることができる。偏光子の有効性又は性能は、一方の偏光の非常に高いパーセント透過率（例えば、Ｔｐ）及び反対の偏光の最小透過率（例えば、Ｔｓ）に基づく。高いコントラスト（例えば、Ｔｐ／Ｔｓ）を有することも有益であり得る。コントラストは、主として透過される偏波の透過率を増大すること（例えば、Ｔｐを増大すること）により及び反対の偏光の透過率を低下すること（例えば、Ｔｓを低下すること）により、改善されることができる。
【0003】
偏光子は、例えばプロジェクタのような、高温のアプリケーション内で使用され得る。利用者の要求に起因して、プロジェクタはサイズを減少し輝度を増大するにつれ、高温環境に耐えることができる偏光子のニーズも増大している。選択的吸収型偏光子は、入射光の大部分を吸収するため、特に高光強度プロジェクタにおいて損傷を受けやすい。そのような偏光子は、概して、反射部分（例えば、アルミニウム）及び吸収部分（例えば、シリコン）を含むワイヤを有する。吸収部分は、光の一方の偏光の約８０％、従って光の総量の約４０％を吸収することができる。この吸収された光の熱の多くは、融解できるワイヤの反射部分に伝わり、従って偏光子を破壊する。従って、選択的吸収型偏光子の高温耐久性を改善することが考慮され得る。
【0004】
偏光子のリブ又はワイヤは、特に可視又は紫外光の偏光に対して、ナノメートルサイズのピッチ、ワイヤ幅、及びワイヤ高さの小さくて精巧なリブを有することができる。偏光子は、高性能を必要とするシステム（例えば、プロジェクタ、半導体検査ツールなど）において使用される。破壊されたリブのような偏光子内の小さい欠陥は、システム性能を大幅に低下し得る（例えば、プロジェクタからのイメージを歪ませる）。従って、接触によるような物理的損傷からリブを保護すること、過剰な熱によりリブが溶融するのを回避することが考慮され得る。
【0005】
偏光子の製造は、リブの小さいサイズに起因して、困難で高価であり得る。いくつかの材料は、偏光子の他の材料より、パターニング及びエッチングするのがより困難である。製造可能性及び製造コスト減少が考慮され得る。
【0006】
光学特性は、偏光子の薄膜の表面の表面粗さを減少することにより改善されることができる。そのような表面粗さを減少することは、偏光子の製造の考慮事項になり得る。
【発明の概要】
【0007】
高いコントラスト（例えば、Ｔｐ／Ｔｓ）を有し、一方の偏光の高いパーセント透過率を有し、高温に耐えることができ、物理的損傷への耐性を有する偏光子を提供することが有利であろうことは認識されている。そのような偏光子の製造可能性を改善すること及び製造コストを減少することが有利であろうことも認識されている。偏光子の薄膜の表面の表面粗さを減少することが役立つことができることも認識されている。本発明は、これらのニーズを満たす偏光子を作成する様々な方法に関する。各実施形態は、これらのニーズの１つ、いくつか、又はすべてを満たしてよい。
【0008】
方法は、（ｉ）基板上に未硬化のインプリント可能層を適用する段階と、（ｉｉ）未硬化のインプリント可能層内に偏光構造のパターンをインプリントする段階であり、偏光構造のいくつかの長手方向の寸法は、第１方向に延在し、偏光構造の他の長手方向の寸法は、第２方向に延在し、第１方向及び第２方向は、基板の第１側面に平行であり、第１方向は、第２方向と異なる方向である、段階と、（ｉｉｉ）未硬化のインプリント可能層を固体硬化プリント層に硬化する段階と、を備えることができる。
【0009】
一実施形態では、未硬化のインプリント可能層は、連続相全体に亘って分散された固体無機ナノ粒子を有する液体であることができ、硬化プリント層は、無機ナノ粒子の固体相互接続ネットワークを含むことができる。別の実施形態では、未硬化のインプリント可能層は、分散相及び連続相を含むコロイド懸濁液であることができ、未硬化のインプリント可能層を硬化することは、連続相を除去して固体硬化プリント層を形成することを含むことができる。別の実施形態では、未硬化のインプリント可能層は、溶媒内の分子を含む溶液であることができ、溶媒は、水及び有機液体を含み、分子は、反応基に結合された金属原子を含み、各反応基は、独立に－Ｃｌ、－ＯＲ２、－ＯＣＯＲ２、又は－Ｎ（Ｒ２）２を含み、Ｒ２はアルキル基であり、硬化することは、分子を反応させて互いに、相互接続されて硬化プリント層を画定する金属原子の固体を形成することを含むことができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
（図面はスケールどおりに描かれていない場合がある。）
【0011】
【図1】偏光子の作成方法におけるステップ１０であり、本発明の一実施形態に従う、基板１１上の偏光デバイス１５及び基板１１から最も遠い偏光デバイス１５の表面１５ｓ上のオーバーコート層１４の概略側断面図を含む。
【0012】
【図2】本発明の一実施形態に従う、基板１１上のワイヤのアレイであることができる偏光構造１２を有する偏光子２０の概略斜視図である。
【0013】
【図3】ステップ１０に続くことができる偏光子の作成方法におけるステップ３０であり、本発明の一実施形態に従う、偏光デバイス１５から最も遠いオーバーコート層１４の表面１４ｓ上の未硬化のカバー層３４の概略側断面図を含む。
【0014】
【図4】ステップ３０に続くことができる偏光子の作成方法におけるステップ４０であり、本発明の一実施形態に従う、硬化カバー層４４に形成される未硬化のカバー層３４の概略側断面図を含む。
【0015】
【図5】ステップ３０に続くことができる偏光子の作成方法におけるステップ５０であり、本発明の一実施形態に従う、未硬化のカバー層３４上の第２基板１１ｂの概略側断面図を含む。
【0016】
【図6】ステップ５０に続くことができる偏光子の作成方法におけるステップ６０であり、本発明の一実施形態に従う、硬化カバー層４４に形成される未硬化のカバー層３４の概略側断面図を含む。
【0017】
【図7】ステップ３０に続くことができる偏光子の作成方法におけるステップ７０及び８０であり、本発明の一実施形態に従う、未硬化のカバー層３４内に構造８４のパターンをインプリントするところの概略側断面図を含む。
【図8】ステップ３０に続くことができる偏光子の作成方法におけるステップ７０及び８０であり、本発明の一実施形態に従う、未硬化のカバー層３４内に構造８４のパターンをインプリントするところの概略側断面図を含む。
【0018】
【図9】ステップ８０に続くことができる偏光子の作成方法におけるステップ９０であり、本発明の一実施形態に従う、硬化カバー層４４に形成される未硬化のカバー層３４の概略側断面図を含む。
【0019】
【図10a】偏光子の作成方法におけるステップ１００ａであり、本発明の一実施形態に従う、基板１１上の偏光構造１２の概略側断面図を含む。
【0020】
【図10b】本発明の一実施形態に従う、基板１１上の偏光構造１２の概略側断面図を含む偏光子１００ｂの概略斜視図であり、偏光構造１２は、ワイヤのアレイを含むことができ、各ワイヤは、反射性ワイヤ１０２及び吸収性リブ１０１を含むことを示す。
【0021】
【図11a】ステップ１００ａに続くことができる偏光子の作成方法におけるステップ１１０であり、本発明の一実施形態に従う、偏光構造１２の上部上で、偏光構造１２間のチャネル１３に延在する未硬化の充填層１３４の概略側断面図を含む。
【0022】
【図11b】ステップ１００ａに続くことができる偏光子の作成方法におけるステップ１１０であり、本発明の一実施形態に従う、偏光構造１２間のチャネル１３内にあり、しかし偏光構造１２の上部上にはない未硬化の充填層１３４の概略側断面図を含む。
【0023】
【図12a】ステップ１１０ａに続くことができる偏光子の作成方法におけるステップ１２０ａであり、本発明の一実施形態に従う、硬化充填層１４４に形成される未硬化の充填層１３４の概略側断面図を含む。
【0024】
【図12b】ステップ１１０ｂに続くことができる偏光子の作成方法におけるステップ１２０ｂであり、本発明の一実施形態に従う、硬化充填層１４４に形成される未硬化の充填層１３４の概略側断面図を含む。
【0025】
【図13】ステップ１１０ａに続くことができる偏光子の作成方法におけるステップ１３０及び１４０であり、本発明の一実施形態に従う、未硬化の充填層１３４内の構造８４のパターンをインプリントするところの概略側断面図を含む。
【図14】ステップ１１０ａに続くことができる偏光子の作成方法におけるステップ１３０及び１４０であり、本発明の一実施形態に従う、未硬化の充填層１３４内の構造８４のパターンをインプリントするところの概略側断面図を含む。
【0026】
【図15】ステップ１４０に続くことができる偏光子の作成方法におけるステップ１５０であり、本発明の一実施形態に従う、硬化充填層１４４に形成される未硬化の充填層１３４の概略側断面図を含む。
【0027】
【図16】ステップ１１０ａに続くことができる偏光子の作成方法におけるステップ１６０であり、本発明の一実施形態に従う、未硬化の充填層１３４上の第２基板１１ｂの概略側断面図を含む。
【0028】
【図17】ステップ１６０に続くことができる偏光子の作成方法におけるステップ１７０であり、本発明の一実施形態に従う、硬化充填層１４４に形成される未硬化の充填層１３４の概略側断面図を含む。
【0029】
【図18】偏光子の作成方法におけるステップ１８０及び１９０であり、本発明の一実施形態に従う、基板１１上の未硬化のインプリント可能層１８４及び未硬化のインプリント可能層１８４内に偏光構造１２のパターンをインプリントするところの概略側断面図を含む。
【図19】偏光子の作成方法におけるステップ１８０及び１９０であり、本発明の一実施形態に従う、基板１１上の未硬化のインプリント可能層１８４及び未硬化のインプリント可能層１８４内に偏光構造１２のパターンをインプリントするところの概略側断面図を含む。
【0030】
【図20】ステップ１９０に続くことができる偏光子の作成方法におけるステップ２００であり、本発明の一実施形態に従う、硬化プリント層２０４に形成される未硬化のインプリント可能層１８４の概略側断面図を含む。
【0031】
【0032】
【図22】偏光子の作成方法におけるステップ２２０及び２３０であり、本発明の一実施形態に従う、基板１１の第１側面１１ｆ上に配置された偏光デバイス１５、基板１１の反対の第２側面１１ｓ上の未硬化の裏側層２３４、及び未硬化の裏側層２３４内に構造８４のパターンをインプリントするところの概略側断面図を示す。
【図23】偏光子の作成方法におけるステップ２２０及び２３０であり、本発明の一実施形態に従う、基板１１の第１側面１１ｆ上に配置された偏光デバイス１５、基板１１の反対の第２側面１１ｓ上の未硬化の裏側層２３４、及び未硬化の裏側層２３４内に構造８４のパターンをインプリントするところの概略側断面図を示す。
【0033】
【図24】ステップ２３０に続くことができる偏光子の作成方法におけるステップ２４０であり、本発明の一実施形態に従う、硬化裏側層２４４に形成される未硬化の裏側層２３４を示す概略側断面図を含む。
【0034】
【図25】偏光子の作成方法におけるステップ２５０であり、本発明の一実施形態に従う、基板１１上に未硬化の下薄膜２５１Ｌを適用するところを示す概略側断面図を含む。
【0035】
【図26】ステップ２５０に続くことができる偏光子の作成方法におけるステップ２６０であり、本発明の一実施形態に従う、未硬化の下薄膜２５１Ｌを硬化下薄膜２６１Ｌに硬化するところを示す概略側断面図を含む。
【0036】
【図27】ステップ２６０に続くことができる偏光子の作成方法におけるステップ２７０であり、本発明の一実施形態に従う、硬化下薄膜２６１Ｌ上に反射性薄膜２７２を適用するところを示す概略側断面図を含む。
【0037】
【図28a】ステップ２７０に続くことができる偏光子の作成方法におけるステップ２８０ａであり、本発明の一実施形態に従う、反射性薄膜２７２をエッチングして偏光構造１２を形成するところを示す概略側断面図を含む。
【0038】
【図28b】ステップ２７０に続くことができる偏光子の作成方法におけるステップ２８０ｂであり、本発明の一実施形態に従う、反射性薄膜２７２及び硬化下薄膜２６１Ｌをエッチングして偏光構造１２を形成するところを示す概略側断面図を含む。
【0039】
【図29】ステップ２７０に続くことができる偏光子の作成方法におけるステップ２９０であり、本発明の一実施形態に従う、反射性薄膜２７２上に未硬化の上薄膜２５１Ｕを適用するところを示す概略側断面図を含む。
【0040】
【図30】ステップ２９０に続くことができる偏光子の作成方法におけるステップ３００であり、本発明の一実施形態に従う、未硬化の上薄膜２５１Ｕを硬化上薄膜２６１Ｕに硬化するところを示す概略側断面図を含む。
【0041】
【図31】ステップ３００に続くことができる偏光子の作成方法におけるステップ３１０であり、本発明の一実施形態に従う、硬化上薄膜２６１Ｕ及び反射性薄膜２７２をエッチングして偏光構造１２を形成するところを示す概略側断面図を含む。
【0042】
【図32】ステップ３００に続くことができる偏光子の作成方法におけるステップ３２０であり、本発明の一実施形態に従う、硬化上薄膜２６１Ｕ、反射性薄膜２７２、及び硬化下薄膜２６１Ｌをエッチングして偏光構造１２を形成するところを示す概略側断面図を含む。
【0043】
【図33】偏光子の作成方法におけるステップ３３０であり、本発明の一実施形態に従う、基板１１上に反射性薄膜２７２を適用し、反射性薄膜２７２上に未硬化の下薄膜２５１Ｌを適用するところを示す概略側断面図を含む。
【0044】
【図34】ステップ３３０に続くことができる偏光子の作成方法におけるステップ３４０であり、本発明の一実施形態に従う、未硬化の上薄膜２５１Ｕを硬化上薄膜２６１Ｕに硬化するところを示す概略側断面図を含む。
【0045】
【図35】ステップ３４０に続くことができる偏光子の作成方法におけるステップ３５０であり、本発明の一実施形態に従う、硬化上薄膜２６１Ｕ及び反射性薄膜２７２をエッチングして偏光構造１２を形成するところを示す概略側断面図を含む。
【0046】
【図36】偏光子の作成方法におけるステップ３６０であり、本発明の一実施形態に従う分離ピクセルをインプリントすることを含む。
【0047】
【図37】偏光子の作成方法におけるステップ３７０であり、本発明の一実施形態に従う、未硬化層３７４上への薄膜３７５のスパッタ堆積を含む。
【0048】
【図38】偏光子の作成方法におけるステップ３８０であり、本発明の一実施形態に従う、硬化充填層３８４上への薄膜３７５のスパッタ堆積を含む。
【0049】
［定義］ 本明細書で使用される場合、用語「コントラスト（ｃｏｎｔｒａｓｔ）」は、主に透過された偏光のＷＧＰの透過の分率（例えば、Ｔｐ）を反対の偏光のＷＧＰの透過の分率（例えば、Ｔｓ）により割ったものを意味する。例えば、コントラストはＴｐ／Ｔｓである。
【0050】
本明細書で使用される場合、用語「長手方向の寸法（ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）」は、基板１１の第１側面１１ｆに平行な偏光構造１２の最長寸法を意味する。
【0051】
本明細書で使用される場合、用語「金属原子（ｍｅｔａｌ ａｔｏｍｓ）」は、真の金属ならびに例えばシリコン及びゲルマニウムのような半金属の両方を含む。本明細書で使用される場合、用語「ナノメートルサイズ（ｎａｎｏｍｅｔｅｒ－ｓｉｚｅｄ）」は、１０００ｎｍ以下の寸法を意味する。
【0052】
本明細書で使用される場合、用語「ナノ粒子（ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ）」は、１０００ｎｍ以下の幅又は直径を有する粒子を意味する。特許請求の範囲において明示的に記載されている場合、ナノ粒子は、５００ｎｍ以下、１００ｎｍ以下、５０ｎｍ以下、又は１０ｎｍ以下の幅又は直径を有することができる。特許請求の範囲において明示的に記載されている場合、前述の幅又は直径は、すべてのナノ粒子の最大の幅又は直径であることができる。特許請求の範囲において明示的に記載されている場合、ナノ粒子は、０．１ｎｍ以上、１ｎｍ以上、又は５ｎｍ以上の幅又は直径を有することもできる。特許請求の範囲において明示的に記載されている場合、前述の幅又は直径は、すべてのナノ粒子の最小の幅又は直径であることができる。
【0053】
本明細書で使用される場合、用語「ｎｍ」は、ナノメートル（複数可）を意味し、用語「ｍｍ」は、ミリメートル（複数可）を意味する。
【0054】
本明細書で使用される場合、用語「上（ｏｎ）」、「上に配置（ｌｏｃａｔｅｄ ｏｎ）」、「に配置（ｌｏｃａｔｅｄ ａｔ）」、及び「上に配置（ｌｏｃａｔｅｄ ｏｖｅｒ）」は、直接上に配置されること又はいくつかの他の固体材料を間に入れてその上に配置されることを意味する。用語「直接上に配置（ｌｏｃａｔｅｄ ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｏｎ）」、「隣接（ａｄｊｏｉｎ）」、「隣接（ａｄｊｏｉｎｓ）」、及び「隣接（ａｄｊｏｉｎｉｎｇ）」は、直接且つ直ちに他の固体材料間に接触しないことを意味する。
【0055】
本明細書で使用される場合、用語「直交（ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ）」は、厳密に直交又は厳密に直交の２０度内を意味する。
【0056】
本明細書で使用される場合、用語「ピクセル（ｐｉｘｅｌｓ）」は、意図的に異なる光学特性を有する光学デバイスの異なる領域を意味する。
【0057】
本明細書で使用される場合、用語「平行（ｐａｒａｌｌｅｌ）」は、厳密な平行、標準的な製造公差内の平行、又はほぼ平行を意味し、それにより、厳密な平行からのあらゆるずれは、デバイスの通常の使用に対して無視可能な効果しか及ぼさないであろう。
【0058】
本明細書で使用される場合、用語「ｒｐｍ」は、毎分の回転数を意味する。
【0059】
光学構造に使用される材料は、ある程度の光を吸収し、ある程度の光を反射し、またある程度の光を透過することができる。以下の定義は、主に吸収性、主に反射性、又は主に透過性である材料の間を区別する。各材料は、特定の波長範囲（例えば、紫外線、可視、又は赤外線スペクトル）において吸収性、反射性、又は透過性であると考えることができ、異なる波長範囲において異なる特性を有することができる。 従って、材料は、吸収性、反射性、又は透過性であるか否かは、使用する予定の波長範囲に依存する。材料は、反射率Ｒ、屈折率ｎの実部、屈折率の虚部／吸光係数ｋに基づいて、吸収性、反射性、及び透過性に分類されます。式１は、標準的な入射での空気と材料の一様なスラブとの間のインタフェースの反射率Ｒを決定するのに使用される。
【数1】
【0060】
本明細書で別段の明示的な特定がない限り、特定の波長範囲内でｋ≦０．１を有する材料は「透過性（ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ）」な材料であり、特定の波長範囲でｋ＞０．１及びＲ≦０．６を有する材料は「吸収性（ａｂｓｏｒｐｔｉｖｅ）」材料であり、特定の波長範囲でｋ＞０．１及びＲ＞０．６の材料は、「反射性（ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ）」材料である。
【発明を実施するための形態】
【0061】
第１の方法－オーバーコート層１４上のカバー層３４／４４ 図１～図９に例示されるように、第１の偏光子の作成方法は、次の順で実行されることができる次のステップのいくつか又はすべてを備えることができる。以下に説明されていない、追加のステップもあり得る。これらの追加のステップは、説明されているそれらの前、合間、または後であり得る。
【0062】
図１に例示されるように、第１の方法における１つのステップ１０は、基板１１上に偏光デバイス１５を提供することを含むことができる。基板１１は、透過性であることができる。偏光デバイス１５は、光の偏光に対するパターンに配置される物体又は材料を含むことができる。例えば、偏光デバイス１５は、図２に示されるような偏光構造１２のような平行ワイヤのアレイで、偏光構造１２は図１９～図２１に示されるような異なる方向に延在するもの、又はフィルム偏光子であることができる。
【0063】
オーバーコート層１４は、基板１１から最も遠い偏光デバイス１５の表面１５ｓ上に適用される又は配置されることができる。オーバーコート層１４は、単一材料の単一層であることができ、又は異なる材料の複数層であることができる。オーバーコート層１４は、偏光デバイス１５上へスパッタされる、原子層堆積又は他の方法により適用されることができる。オーバーコート層１４は、特許公開米国特許第２０１０／０１０３５１７号明細書において説明されるように適用されることができる。
【0064】
偏光デバイス１５が隣接するワイヤ間のチャネル１３を有するワイヤのアレイを含む場合、オーバーコート層１４は、チャネル１３内に延在することができ、チャネル１３を充填することができる。代替的に、チャネル１３は、オーバーコート層１４を含まないことができる。チャネル１３は、例えば１０％以上の充填、２５％以上の充填、又は４０％以上の充填且つ６０％以下の充填、８０％以下の充填、又は９０％以下の充填のようにオーバーコート層１４を部分的に充填されることができる。
【0065】
図２に、本発明の一実施形態に従う、基板１１上の細長のワイヤを有する偏光子２０の概略斜視図が、例示される。本明細書に説明される様々な実施形態の偏光構造１２は、同様に細長であることができる。本明細書で使用される場合、用語「細長い（ｅｌｏｎｇａｔｅｄ）」は、ワイヤの長さＬ１２がワイヤ幅Ｗ１２又はワイヤ厚さＴｈ１２より実質的により大きいことを意味する（例えば、Ｌ１２は、ワイヤ幅Ｗ１２及び／又はワイヤ厚さＴｈ１２の１０倍以上、１００倍以上、１０００倍以上、又は１０，０００以上大きくなることができる）。例えば、Ｌ１２は１ｍｍ以上又は１０ｍｍ以上であることができ、Ｗ１２は２００ｎｍ以下又は１００ｎｍ以下であることができ、及びＴｈ１２は５００ｎｍ以下又は１０００ｎｍ以下であることができる。
【0066】
図３に例示されるように、第１の方法における別のステップ３０は、未硬化のカバー層３４を、偏光デバイス１５から最も遠いオーバーコート層１４の外表面１４ｓに適用することができる。ステップ３０は、ステップ１０に続くことができる。
【0067】
図５に例示されるように、基板１１は、第１基板１１ａであることができる。第１の方法は、さらに、未硬化のカバー層３４上へ第２基板１１ｂを配置するステップ５０を備えることができる。ステップ５０は、ステップ３０に続くことができる。
【0068】
図７～図８に例示されるように、第１の方法における他のステップ７０及び８０は、未硬化のカバー層３４内に構造８４のパターンをインプリントすることを含むことができる。スタンプ５５は、未硬化のカバー層３４内に構造８４をインプリントすることができる。構造８４は、入射光の反射を減らす、偏光子から離れて熱伝導を増やす、又はそれらの両方をするようにサイズ決め及び形作られることができる。例えば、構造８４は、熱伝導のための表面積を増大するため、反射を減少するため、又はそれらの両方のためにリブ又はピラーのように形作られることができる。ステップ７０及び８０は、ステップ３０に続くことができる。
【0069】
図４、図６、及び図９に例示されるように、第１の方法におけるステップ４０、６０、及び９０のそれぞれは、未硬化のカバー層３４を硬化して（すなわち、その中で化学反応させて）硬化カバー層４４を形成することを含むことができる。未硬化のカバー層３４の特性、硬化カバー層４４の特性、及び硬化は、以下の「すべての方法に適用可能な追加機能」の章において説明される。ステップ４０は、ステップ３０に続くことができ、ステップ６０は、ステップ５０に続くことができ、ステップ９０は、ステップ８０に続くことができる。
【0070】
偏光デバイス１５が隣接する偏光構造１２間のチャネル１３を含む場合、未硬化のカバー層３４、従って硬化カバー層４４もチャネル１３の外部に保持するのに十分なインテグリティを有するオーバーコート層１４を製造することは困難であり得る。未硬化のカバー層３４がチャネル１３のいくつかのみに入る場合、未硬化のカバー層３４内、硬化カバー層４４内、又はそれらの両方の引張力が、偏光構造１２を倒れさせ、従って偏光を損傷し得る。また、偏光は、硬化カバー層４４がチャネル１３のいくつかのみにある場合、偏光子に亘って一様にならないであろう。
【0071】
未硬化のカバー層３４をチャネル１３の外部に保持する１つの方法は、オーバーコート層１４のすべて又は少なくともその外表面１４ｓの化合物に関して忌避性である未硬化のカバー層３４の化合物を選択することである。オーバーコート層１４又はオーバーコート層１４の外表面１４ｓの材料は、比較的低い表面エネルギーを有することができ、未硬化のカバー層３４の溶媒は、比較的高い表面張力を有することができる。未硬化のカバー層３４の表面張力は、オーバーコート層１４の外表面１４ｓの表面エネルギーより大きくすることができる。例えば、未硬化のカバー層３４が溶媒として水を含む場合、次いで、オーバーコート層１４の外表面１４ｓは、疎水性コーティングを含むことができる。未硬化のカバー層３４をチャネル１３の外部に保持する別の方法は、より大きなナノ粒子を使用することである。
【0072】
未硬化のカバー層３４及び外表面１４ｓの化合物、及び大きなナノ粒子のサイズの適切な選択は、未硬化のカバー層３４を含まない且つ硬化カバー層４４を含まない、又は未硬化のカバー層３４及び硬化カバー層４４をほぼ含まない隣接する偏光構造１２間のチャネル１３をもたらすことができる。例えば、チャネル１３の総体積の９８％以上、９９％以上、又は９９．９％以上は、未硬化のカバー層３４及び硬化カバー層４４を含まないことができる。
【0073】
第１の方法で作成される偏光子は、以下の特性のいくつか又はすべてを有することができる。高いコントラスト（例えば、Ｔｐ／Ｔｓ）、高温に耐える能力、物理的損傷への耐性、及び製造の比較的容易さ。
【0074】
第２の方法－チャネル１３内の充填層１３４／１４４ 図１０ａ～図１７に例示されるように、第２の偏光子の作成方法は、次の順で実行されることができる次のステップのいくつか又はすべてを備えることができる。以下に説明されていない、追加のステップもあり得る。これらの追加のステップは、説明されているそれらの前、合間、または後であり得る。
【0075】
図１０ａに例示されるように、第２の方法における１つのステップ１０は、偏光子を提供することであることができる。偏光子は、基板１１上の偏光構造１２を含むことができる。基板１１は、透過性であることができる。偏光構造１２は、光の偏光のためのパターンに配置されることができる。例えば、偏光構造１２は、隣接するワイヤ間のチャネル１３と平行な細長いワイヤのアレイであることができる。代替的に、偏光構造１２は、以下に説明され、図１９～図２１に示されるように、異なる方向に延在することができる。偏光構造１２は、基板１１に近い近位端１２ｐ及び基板１１より遠い遠位端１２ｄを有することができる。偏光構造１２は、光の偏光のための材料を含むことができる。
【0076】
図１０ｂに例示されるように、偏光子１００ｂは、ワイヤのアレイを備える偏光構造１２を用いて示される。各ワイヤは、反射性ワイヤ１０２及び吸収性リブ１０１を含む。偏光子１００ｂ上で、反射性ワイヤ１０２は、吸収性リブ１０１及び基板１１の間に挟まれる。反射性ワイヤ１０２及び基板１１の間に挟まれる吸収性リブ１０１の反対の順序は、本明細書の本発明の範囲内である。本明細書に説明される方法のいずれかの偏光構造１２は、反射性ワイヤ１０２及び吸収性リブ１０１を含むことができ、しかしながら、この実施形態は、硬化カバー層４４がヒートシンクとして又は偏光構造１２から離れる熱の熱伝導のために使用される場合、第２の方法に特に好適である場合がある。
【0077】
図１１ａに例示されるように、第２の方法における別のステップ１１０ａは、偏光構造１２の上部に未硬化の充填層１３４を適用し、偏光構造１２間のチャネル１３に延在させることであることができる。ステップ１１０ａは、ステップ１００ａに続くことができる。ステップ１１０ａは、偏光子１００ｂを使用することができる。
【0078】
図１１ｂに例示されるように、第２の方法における別のステップ１１０ｂは、偏光構造１２間のチャネル１３内に未硬化の充填層１３４を適用し、しかし偏光構造１２の上部に設けないことであることができる。ステップ１１０ｂは、ステップ１００ａに続くことができる。ステップ１１０ｂは、偏光子１００ｂを使用することができる。
【0079】
図１４～図１５に例示されるように、第２の方法における他のステップ１４０及び１５０は、未硬化の充填層１３４内に構造８４のパターンをインプリントすることを含むことができる。スタンプ５５は、構造８４をインプリントするのに使用されることができる。構造８４は、入射光の反射を減らす、偏光子から離れて熱伝導を増やす、又はそれらの両方をするようにサイズ決め及び形作られることができる。例えば、構造８４は、熱伝導のための表面積を増大するため、反射を減少するため、又はそれらの両方のためにリブ又はピラーのように形作られることができる。ステップ１４０及び１５０は、ステップ１１０に続くことができる。
【0080】
図１６に例示されるように、基板１１は、第１基板１１ａであることができる。第２の方法は、さらに、未硬化の充填層１３４上へ第２基板１１ｂを配置するステップ１６０を備えることができる。ステップ１６０は、ステップ１１０に続くことができる。
【0081】
図１２ａ、図１２ｂ、図１５、及び図１７に例示されるように、第２の方法におけるステップ１２０ａ、１２０ｂ、１５０、及び１７０のそれぞれは、未硬化の充填層１３４を硬化して（すなわち、その中で化学反応させて）硬化充填層１４４を形成することを含むことができる。未硬化の充填層１３４の特性、硬化充填層１４４の特性、及び硬化は、以下の「すべての方法に適用可能な追加機能」の章において説明される。ステップ１２０ａは、ステップ１１０ａに続くことができ、ステップ１２０ｂは、ステップ１１０ｂに続くことができ、ステップ１５０は、ステップ１４０に続くことができ、ステップ１７０は、ステップ１６０に続くことができる。
【0082】
第２の方法では、チャネル１３を硬化充填層１４４で完全に又はほぼ完全に充填することは、偏光子の光学特性を考慮することができ、偏光構造１２の構造的支持を考慮することができる。例えば、硬化充填層１４４は、チャネル１３の７５％以上、９０％以上、９５％以上、又は９８％以上を充填することができる。
【0083】
チャネルを未硬化の充填層１３４で充填することは、チャネルを硬化充填層１４４で充填することを容易にする。チャネル１３の充填に役立つ１つの方法は、偏光構造１２の外表面の化合物に関して誘引性である未硬化の充填層１３４の化合物を選択することである。例えば、未硬化の充填層１３４は、主に水溶液であることができ、偏光構造１２の外表面は、酸化物のような親水性であることができる。偏光構造１２の外表面の材料は、比較的高い表面エネルギーを有することができ、未硬化の充填層１３４の溶媒は、比較的低い表面張力を有することができる。偏光構造１２の外表面の表面エネルギーは、未硬化の充填層１３４の表面張力より大きくすることができる。例えば、偏光構造１２の表面の表面エネルギーは、未硬化の充填層１３４の表面張力より２倍大きい、５倍大きい、又は１０倍大きくすることができる。例えば、未硬化の充填層１３４が溶媒として水を含む場合、次いで、偏光構造１２の外表面は、親水性コーティングを含むことができる。チャネル１３を未硬化の充填層１３４で充填するのに役立つ別の方法は、より小さいナノ粒子を使用することである。
【0084】
第２の方法で作成される偏光子は、以下の特性のいくつか又はすべてを有することができる。高いコントラスト（例えば、Ｔｐ／Ｔｓ）、高温に耐える能力、物理的損傷への耐性、及び製造の比較的容易さ。この実施形態は、チャネル１３内の硬化充填層１４４に起因する高温耐性に特に役立つことができる。硬化充填層１４４は、偏光構造１２から熱を引き離すのに効果的なヒートシンク又は熱伝導パスであることができる。
【0085】
第３の方法－インプリント可能層１８４及びプリント層２０４ 図１８～図２１に例示されるように、第３の偏光子の作成方法は、次の順で実行されることができる次のステップのいくつか又はすべてを備えることができる。以下に説明されていない、追加のステップもあり得る。これらの追加のステップは、説明されているそれらの前、合間、または後であり得る。
【0086】
図１８に例示されるように、第３の方法における１つのステップ１８０は、透過性である基板１１を提供することを含むことができる。未硬化のインプリント可能層１８４は、基板１１の第１側面１１ｆに適用されることができる。図１８～図１９に例示されるように、第３の方法におけるステップ１８０及び１９０は、未硬化のインプリント可能層１８４内に偏光構造１２のパターンをインプリントすることを含むことができる。
【0087】
図２０に例示されるように、方法における別のステップ２００は、未硬化のインプリント可能層１８４を硬化して（すなわち、その中で化学反応させて）硬化プリント層２０４を形成することを含むことができる。未硬化のインプリント可能層１８４の特性、硬化プリント層２０４の特性、及び硬化は、以下の「すべての方法に適用可能な追加機能」の章において説明される。ステップ２００は、ステップ１９０に続くことができる。
【0088】
偏光構造１２の特性は、図１９～図２１に示され、以下を含むことができる。偏光構造１２のいくつかの長手方向の寸法Ｌは、第１方向Ｄ１に延在することができる。偏光構造１２の他の長手方向の寸法Ｌは、第２方向Ｄ２に延在することができる。第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２は、基板１１の第１側面１１ｆに平行であることができる。第１方向Ｄ１は、第２方向Ｄ２と異なる方向であることができる。第１方向Ｄ１は、第２方向Ｄ２に直交することができる。偏光構造１２のいくつかの長手方向の寸法Ｌは、少なくとも３つの異なる方向又は少なくとも４つの異なる方向に延在することができる。
【0089】
偏光構造１２は、長手方向の寸法Ｌに直交し、基板１１の第１側面１１ｆに平行な幅Ｗを有することができる。第１方向Ｄ１に延在する偏光構造１２の少なくともいくつかの幅Ｗ及び第２方向Ｄ２に延在する偏光構造１２の少なくともいくつかの幅Ｗは、１００ｎｍ以下、５００ｎｍ以下、又は１０００ｎｍ以下であることができる。
【0090】
偏光構造１２は、複数の異なる厚さＴｈを有することができる。厚さＴｈは、基板１１の第１側面１１ｆに直交する寸法である。例えば、偏光構造は、２以上、３以上、４以上、又は５以上の異なる厚さＴｈを有することができる。これらの異なる厚さＴｈのそれぞれは、例えば５ｎｍ以上、１０ｎｍ以上、２０ｎｍ以上、又は４０ｎｍ以上だけ及び／又は６０ｎｍ以下、１２０以下、又は５００ｎｍ以下だけのように、互いから異なることができる。
【0091】
基板１１及び偏光構造１２は、同じ材料から作られることができる。例えば、基板１１及び偏光構造１２は、両方とも誘電体であることができる。基板１１及び偏光構造１２の材料組成は、ガラスであることができる又はそれを含むことができる。
【0092】
第３の方法の偏光子の１つの別個の特性は、入射した非偏光の５０％以上を単一偏光として透過する能力である。例えば、この偏光子は、入射光の５０％以上、６０％以上、７０％以上、又は８０％以上を単一偏光として透過することができる。
【0093】
第３の方法の偏光子の消光比の例は、２以上、３以上、５以上、又は１０以上であることができる。消光比は、主として透過される偏波として透過する入射光量を反対の偏光として透過する入射光量により割ったものを意味する。
【0094】
第３の方法から作成される偏光子は、一方の偏光の高いパーセント透過率を有することができ、比較的容易に製造することができる。
【0095】
第４の方法－裏側層２３４／２４４ 図２２～図２４に例示されるように、第４の偏光子の作成方法は、次の順で実行されることができる次のステップのいくつか又はすべてを備えることができる。以下に説明されていない、追加のステップもあり得る。これらの追加のステップは、説明されているそれらの前、合間、または後であり得る。
【0096】
図２２に例示されるように、第４の方法における１つのステップ２２０は、第１側面１１ｆ及び第１側面１１ｆと反対の第２側面１１ｓを有する基板１１を用いて偏光子を提供することを含むことができる。基板１１は、透過性であることができる。偏光デバイス１５は、基板１１の第１側面１１ｆ上に配置されることができる。偏光デバイス１５は、光の偏光に対するパターンに配置される物体又は材料を含むことができる。偏光デバイス１５は、本明細書に説明されるいずれか又は偏光子の他のタイプであることができる。
【0097】
図２２～図２３に例示されるように、第４の方法内のステップ２２０及び２３０は、基板１１の第２側面１１ｓに未硬化の裏側層２３４を適用すること、及び未硬化の裏側層２３４内に構造８４のパターンをインプリントすることを含むことができる。スタンプ５５は、構造８４をインプリントするのに使用されることができる。構造８４は、入射光の反射を減らす、偏光子から離れて熱伝導を増やす、又はそれらの両方をするようにサイズ決め及び形作られることができる。例えば、構造８４は、熱伝導のための表面積を増大するため、反射を減少するため、又はそれらの両方のためにリブ又はピラーのように形作られることができる。
【0098】
図２４に例示されるように、第４の方法における別のステップ２４０は、未硬化の裏側層２３４を硬化して（すなわち、その中で化学反応させて）硬化裏側層２４４を形成することを含むことができる。未硬化の裏側層２３４の特性、硬化裏側層２４４の特性、及び硬化は、以下の「すべての方法に適用可能な追加機能」の章において説明される。ステップ２４０は、ステップ２３０に続くことができる。
【0099】
第４の方法で作成される偏光子は、以下の特性のいくつか又はすべてを有することができる。一方の偏光の高いパーセント透過率、インプリント構造８４に起因する高温に耐える能力、及び製造の比較的容易さ。
【0100】
第５の方法－薄膜２５１／２６１ 図２５～図３５に例示されるように、第５の偏光子の作成方法は、次の順で実行されることができる次のステップのいくつか又はすべてを備えることができる。以下に説明されていない、追加のステップもあり得る。これらの追加のステップは、説明されているそれらの前、合間、または後であり得る。
【0101】
図２５、図２９、及び図３３に例示されるように、方法は、さらに、基板１１上に未硬化の薄膜２５１を適用することを備えることができる。図２６、３０、及び３４に例示されるように、第５の方法における別のステップは、未硬化の薄膜２５１を硬化して（すなわち、その中で化学反応させて）硬化薄膜２６１を形成することを含むことができる。未硬化の薄膜２５１の特性、硬化薄膜２６１の特性、及び硬化は、以下の「すべての方法に適用可能な追加機能」の章において説明される。
【0102】
図２７及び図３３に例示されるように、方法は、さらに、基板１１上に反射性薄膜２７２を適用することを備えることができる。図２８ａ、図２８ｂ、図３１、図３２、及び図３５に例示されるように、方法は、偏光構造１２を形成するために、反射性薄膜をエッチングすることを含むこともでき、いくつかの実施形態では硬化薄膜（複数可）２６１をエッチングすることも含むこともできる。
【0103】
図２５に例示されるように、未硬化の薄膜２５１は、反射性薄膜２７２を適用する前に基板１１に適用される下の未硬化の薄膜２５１Ｌであることができる。 図２６に例示されるように、下の未硬化の薄膜２５１Ｌは、下の硬化薄膜２６１Ｌを形成するよう硬化されることができる。図２７に例示されるように、反射性薄膜２７２は、下の硬化薄膜２６１Ｌ上に適用されることができる。図２８ａに例示されるように、反射性薄膜２７２は、反射性薄膜の偏光構造２８２から成ることができる偏光構造１２を形成するようエッチングされることができる。
【0104】
図２８ｂに例示されるように、下の硬化薄膜２６１Ｌ及び反射性薄膜２７２は、反射性薄膜の偏光構造２８２及び下の硬化薄膜の偏光構造２８１Ｌを含む偏光構造１２を形成するようエッチングされることができる。下の硬化薄膜の偏光構造２８１Ｌは、反射性薄膜の偏光構造２８２及び基板１１の間に挟まれることができる。それぞれの下の硬化薄膜の偏光構造２８１Ｌは、対応する反射性薄膜の偏光構造２８２と整列されることができる。
【0105】
図２９に例示されるように、ステップ２９０はステップ２７０に続くことができ、上の未硬化の薄膜２５１Ｕは、反射性薄膜２７２上に適用されることができる。図３０に例示されるように、上の未硬化の薄膜２５１Ｕは、上の硬化薄膜２６１Ｕを形成するために硬化されることができる。図３１に例示されるように、上の硬化薄膜２６１Ｕ及び反射性薄膜２７２は、エッチングされて、上の硬化薄膜の偏光構造２８１Ｕ及び反射性薄膜の偏光構造２８２を含む偏光構造１２を形成することができる。図３２に例示されるように、上の硬化薄膜２６１Ｕ、反射性薄膜２７２、及び下の硬化薄膜２６１Ｌは、エッチングされて、上の硬化薄膜の偏光構造２８１Ｕ、反射性薄膜の偏光構造２８２、及び下の硬化薄膜の偏光構造２８１Ｌを含む偏光構造１２を形成することができる。反射性薄膜の偏光構造２８２は、上の硬化薄膜の偏光構造２８１Ｕ及び下の硬化薄膜の偏光構造２８１Ｌの間に挟まれることができる。下の硬化薄膜の偏光構造２８１Ｌ、反射性薄膜の偏光構造２８２、及び上の硬化薄膜の偏光構造２８１Ｕのそれぞれは、ともに整列されることができる。
【0106】
図３３に例示されるように、未硬化の薄膜２５１は、上の未硬化の薄膜２５１Ｕであることができ、反射性薄膜２７２は、上の未硬化の薄膜２５１Ｕを適用する前に基板１１に適用されることができる。図３４に例示されるように、上の未硬化の薄膜２５１Ｕは、上の硬化薄膜２６１Ｕを形成するために硬化されることができる。図３５に例示されるように、上の硬化薄膜２６１Ｕ及び反射性薄膜２７２は、エッチングされて、上の硬化薄膜の偏光構造２８１Ｕ及び反射性薄膜の偏光構造２８２を含む偏光構造１２を形成することができる。反射性薄膜の偏光構造２８２は、上の硬化薄膜の偏光構造２８１Ｕ及び基板１１の間に挟まれることができる。それぞれの上の硬化薄膜の偏光構造２８１Ｕは、対応する反射性薄膜の偏光構造２８２と整列されることができる。
【0107】
すべての方法に適用可能な追加機能 以下の説明では、未硬化のカバー層３４、未硬化の充填層１３４、未硬化のインプリント可能層１８４、未硬化の裏側層２３４、及び未硬化の薄膜（複数可）２５１は、未硬化層と呼ばれるであろう。以下の説明では、硬化カバー層４４、硬化充填層１４４、硬化プリント層２０４、硬化裏側層２４４、及び硬化薄膜（複数可）２６１は、硬化層と呼ばれるであろう。
【0108】
１つの態様では、未硬化層は、連続相全体に亘って分散された固体無機ナノ粒子を有する液体であることができる。未硬化層を硬化すること又はその中で化学反応させることは、未硬化層を、硬化層を画定する無機ナノ粒子の固体相互接続ネットワークに形成することを含むことができる。
【0109】
別の態様では、未硬化層は、分散相及び連続相を含むコロイド懸濁液であることができる。コロイド懸濁液を硬化すること又はその中で化学反応させることは、連続相を除去して硬化層を画定する固体を形成することを含むことができる。固体は、無機であることができる。
【0110】
無機ナノ粒子、分散相、又はそれらの両方は、有機部分に結合したいくつかの金属原子を含むことができる。１つの態様では、各金属原子は、１以下の有機部分に結合されることができる。有機部分の例は、－ＣＨ３及び－ＣＨ２ＣＨ３を含む。その結果として、硬化層は、埋め込まれた有機部分を含むことができる。これらの埋め込まれた有機部分は、その光学特性及び硬度を変化させるなど、硬化層の特性を変化させるのに有用であることができる。
【0111】
別の実施形態では、未硬化層は、溶媒内の分子を含む溶液であることができる。溶媒は、水及び有機液体を含むことができる。分子は、反応基Ｒ１と結合する金属原子を含むことができる。各反応基は、独立に、－Ｃｌ、－ＯＲ２、－ＯＣＯＲ２、又は－Ｎ（Ｒ２）２であることができ、Ｒ２はアルキル基である。アルキル基は、少なくとも１つの炭素原子を有することができるが、例えば２以下の炭素原子、３以下の炭素原子、５以下の炭素原子、又は１０以下の炭素原子のように小さいことができる。例えば、アルキル基は、－ＣＨ３又は－ＣＨ２ＣＨ３であることができる。上で呼ばれる固体無機ナノ粒子は、この段落で説明される金属原子を含むことができる。
【0112】
特定の実施形態では、金属原子のそれぞれのすべての接合又は接合のうちの１つを除くすべては、これら反応基に対するものであることができる。例えば、これらの分子は、（ＣＨ３）Ｓｉ（Ｒ１）３、Ｓｉ（Ｒ１）４、Ａｌ（Ｒ１）３、（ＣＨ３）Ａｌ（Ｒ１）２、（ＣＨ３）Ｔｉ（Ｒ１）３、Ｔｉ（Ｒ１）４又はそれらの組み合わせであることができる。溶液を硬化すること又はその中で化学反応させることは、分子を反応させて、互いに相互接続される金属原子を有する硬化層を画定する固体を形成することを含むことができる。固体は、無機であることができる。一実施形態では、分子は、例えば７０ｇ／ｍｏｌ以上、８０ｇ／ｍｏｌ以上、９０ｇ／ｍｏｌ以上、１００ｇ／ｍｏｌ以上、又は１１０ｇ／ｍｏｌ以上及び１２５ｇ／ｍｏｌ以下、１５０ｇ／ｍｏｌ以下、１７５ｇ／ｍｏｌ以下、又は２００ｇ／ｍｏｌ以下のような比較的小さい分子量を有することができる。
【0113】
未硬化層を硬化層に形成することは、少なくともいくつかの液体を蒸発することを含むことができる。一実施形態では、最初に未硬化層のすべての液体は、反応して、固体（硬化層）を形成する又は蒸発される。未硬化層を硬化層へと形成することは、紫外光、熱、又はそれらの両方の使用を含むことができる。硬化層のインテグリティは、例えば３０ｏＣ以上、５０ｏＣ以上、又は１００ｏＣ以上、及び１５０ｏＣ以下、２００ｏＣ以下、２５０ｏＣ以下、又は３００ｏＣ以下のような比較的低い温度での硬化により改善されることができる。
【0114】
未硬化層、硬化層、又はそれらの両方は、改善された光学性能のために低い屈折率を有することができる。これは、特に、偏光構造１２の間のチャネル１３内に硬化層を有する実施形態に対して有益であることができる。例えば、未硬化層、硬化層、又はそれらの両方の屈折率は、１．１以下、１．２以下、１．３以下、又は１．４以下であることができる。一実施形態では、未硬化層、硬化層、又はそれらの両方の屈折率は、１．０以上であることができる。
【0115】
この低い屈折率を実現する１つの方法は、硬化層に小さいボイド又はキャビティを含めることである。空気が充填されたこれらの小さいボイドは、硬化層の全体的な屈折率を下げる。例えば、硬化層は、約１．４～１．５の屈折率を有する二酸化シリコンを含むことができるが、ボイドを有する場合、全体的な屈折率は１．４以下であることができる。これらのボイドは、大きな分子を有する未硬化層内で溶媒を使用することにより形成されることができる。例えば、未硬化層内の溶媒は、７０ｇ／ｍｏｌ以上、８０ｇ／ｍｏｌ以上、９０ｇ／ｍｏｌ以上、１００ｇ／ｍｏｌ以上、又は１１０ｇ／ｍｏｌ以上の分子量を有することができる。別の例として、この溶媒内の化学物質は、例えば１５以上の原子、２０以上の原子、又は２５以上の原子のような大きな数の原子を有することができる。この溶媒は、十分に揮発性であることができるように、過度に高い分子量を有さないことを考慮することができる。従って、この溶媒は、１２５ｇ／ｍｏｌ以下、１５０ｇ／ｍｏｌ以下、１７５ｇ／ｍｏｌ以下、２００ｇ／ｍｏｌ以下、又は３００ｇ／ｍｏｌ以下の分子量を有することができる。この溶媒は、３０以下の原子、５０以下の原子、又は７５以下の原子を有することもできる。さらに、この溶媒は、アリール分子、そうでなければ二重結合を有する分子のような、大きな空間を占める構造を有することができる。例えば、未硬化層は、ベンゼン又はキシレンを含むことができる。
【0116】
無機ナノ粒子、連続相を除去した結果として生じる固体、及び上述の金属原子は、アルミニウム、チタン、シリコン、ゲルマニウム、スズ、鉛、ジルコニウム、それらの組み合わせを備えることができる。硬化層は、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化シリコン、酸化ゲルマニウム、酸化スズ、酸化鉛、酸化ジルコニウム、又はそれらの組み合わせを含むことができる。酸化アルミニウムは、硬化層の主要な機能が偏光構造１２から離れる熱伝導である場合、特に有用であることができる。二酸化シリコンは、その低い屈折率に起因して特に有用であることができる。二酸化チタンは、その高い屈折率に起因して特に有用であることができる。
【0117】
無機ナノ粒子は、これらをチャネル１３の外部に保持するためにサイズ決めされることができる。例えば、無機ナノ粒子の９０％以上、９５％以上、又は９９％以上は、１ｎｍ以上、１０ｎｍ以上、又は５０ｎｍ以上の直径を有することができる。代替的に、無機ナノ粒子は、チャネル１３を最適に充填するためにサイズ決めされることができる。例えば、無機ナノ粒子の９０％以上、９５％以上、又は９９％以上は、２ｎｍ以下、１ｎｍ以下、又は０．５ｎｍ以下の直径を有することができる。
【0118】
図７～図９、図１３～図１５、図１８～図２０、及び図２２～図２４に例示されるように、また上述のように、方法は、構造のパターンをインプリントすることを含むことができる。図３６に例示されるように、そのようなインプリントすることは、分離ピクセルをインプリントするステップ３６０を含むこともできる。図３６は相互に異なるワイヤ方向とともに異なるピクセルを示すが、ピクセルは、相互に他の方法で異なることができる。
【0119】
図３７～図３８に例示されるように、上述の方法のいずれかは、さらに、符号３７４及び３８４によりそれぞれ表される未硬化層、硬化層、又はそれらの両方上への薄膜３７５のスパッタ堆積を含むことができる。薄膜３７５は、所望の光学特性、偏光子の保護特性、又はそれらの両方を有する任意の材料であることができる。薄膜２６５は、誘電体であることができる。薄膜３７５のスパッタ堆積は、未硬化層３７４、硬化層３８４、又はそれらの両方内のボイドを減少することができる。従って、このスパッタ堆積ステップは、特に、チャネル１３を充填する未硬化層３７４及び硬化層３８４に対して望ましい実施形態に対して有用である。
【0120】
以下は、上述の方法のいずれかにおいて、未硬化層を適用すること、及び硬化層内に未硬化層を形成することを改善するために使用されることができる。次のステップは、次の順で実行されることができる。偏光デバイス又は基板１１上へ未硬化層をスピンコーティングして第１スピンコーティングを画定すること、偏光子又はコーティングされた基板１１をベーキングして第１ベーキングを画定すること、第１スピンコーティング上へ未硬化層をスピンコーティングして第２スピンコーティングを画定すること、次いで偏光子又はコーティングされた基板１１をベーキングして第２ベーキングを画定すること。スピンコーティング及びベーキングステップは、３回、４回、又はより多くの回数繰り返されることができる。硬化層の均一性は、これらのスピンコーティング及びベーキングステップの複数の繰り返しにより改善されることができるが、繰り返す毎にコストも増大する。従って、均一性の仕様は、もしあれば、繰り返しの数を判定することにおけるコストに対して比較されることができる。
【0121】
各スピンコートの時間は、所望の厚さ及びスピンコータに依存する。例示的な時間は、各スピンコートについて２秒以上、４秒以上、又は６秒以上及び１０秒以下、２０秒以下、又は３０秒以下を含む。
【0122】
第１スピンコーティング、第２スピンコーティング、又は追加のスピンコーティングのスピードの例は、１００ｒｐｍ以上、５００ｒｐｍ以上、１０００ｒｐｍ以上、又は１５００ｒｐｍ以上及び２５００ｒｐｍ以下、３０００ｒｐｍ以下、４０００ｒｐｍ以下、又は８０００ｒｐｍ以下を含む。第１ベーキング、第２ベーキング、又は他のベーキングの温度の例は、３０ｏＣ以上、５０ｏＣ以上、１００ｏＣ以上、又は１５０ｏＣ以上及び２５０ｏＣ以下、３００ｏＣ以下、又は４００ｏＣ以下を含む。
【0123】
未硬化層、硬化層、又はそれらの両方は、本明細書に説明される化合物及びアプリケーションの方法により、比較的厚くすることができる。例えば、層の平均厚さＴｈ、層の最小厚さＴｈｍｉｎ、層の最大厚さＴｈｍａｘは、特許請求の範囲において特定されるような以下の値を有することができる。１０ｎｍ以上、５０ｎｍ以上、１００ｎｍ以上、２００ｎｍ以上及び３００ｎｍ以下、６００ｎｍ以下、又は１０００ｎｍ以下。
【0124】
方法は、組み合わされることができる。例えば、図１０ａ～図１５又は図１８～図３５に示され且つ上述のように、オーバーコート層１４及び硬化カバー層４４は、偏光子上に適用されることができる。図１８～図２１及び図２５～図３５に示され且つ上述のように、硬化充填層１４４は、偏光構造１２の上部に形成され、偏光構造１２間のチャネル１３に延在することができる。硬化裏側層２４４は、図２２～図２４に示され且つ上述のように本明細書に説明された偏光子のいずれかの基板１１の第２側面１１ｓ上に形成されることができる。硬化薄膜（複数可）２５１、硬化薄膜偏光構造２８１、又はそれらの両方は、図面に示され本明細書に説明された偏光子のいずれかを用いて使用されることができる。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10a】
【図10b】
【図11a】
【図11b】
【図12a】
【図12b】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28a】
【図28b】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】
【図36】
【図37】
【図38】