(57)【要約】  重なり合わない第１（２１）及び第２（２７）の領域を含み、それらの領域がそれぞれ、異なるＲＭＳ表面粗さを有する第１及び第２の主表面を有する、パターン化された光学リターダ。約４００ｎｍ〜約１０００ｎｍの波長範囲にわたる実質的な垂直入射光に対して、この光学リターダは、第１及び第２の領域のそれぞれにおいて異なるリターダンスを有する。
2021500630.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なるＲＭＳ表面粗さを有するそれぞれの第１及び第２の主表面を含む重なり合わない第１及び第２の領域を含む、パターン化された光学リターダであって、約４００ｎｍ〜約１０００ｎｍの波長（λ）範囲にわたる実質的な垂直入射光に対して、前記光学リターダは、前記第１及び第２の領域のそれぞれにおいて異なるリターダンスを有する、パターン化された光学リターダ。
【請求項２】
約０．２μｍ〜約２μｍの範囲の厚さを有し、前記第１の領域は前記リターダ層の厚さよりも約５０〜約５００ｎｍ小さい厚さを有し、前記第２の領域は前記第１の領域の厚さよりも約２０〜約５００ｎｍ小さい厚さを有する、請求項１に記載のパターン化された光学リターダ。
【請求項３】
約４００ｎｍ〜約１０００ｎｍの波長（λ）範囲の垂直入射光の所定の波長λ０について、前記第１の領域と前記第２の領域との間の前記光学リターダンスの差は、約０．５λ０未満である、請求項１に記載のパターン化された光学リターダ。
【請求項４】
前記光学リターダは単一層を含む、請求項１に記載のパターン化された光学リターダ。
【請求項５】
パターン化された光学リターダをその上に有する光学部品を備える光学要素であって、前記光学リターダは、異なるＲＭＳ表面粗さを有するそれぞれの第１及び第２の主表面を含む重なり合わない第１及び第２の領域を含み、前記光学リターダは、約４００ｎｍ〜約１０００ｎｍの波長（λ）範囲にわたる実質的な垂直入射光に対して、前記第１及び第２の領域のそれぞれにおいて異なるリターダンスを有する、光学要素。
【請求項６】
光学要素を製造する方法であって、
約４００ｎｍ〜約１０００ｎｍの所定の波長λにわたる実質的な垂直入射光に対して実質的に一様なリターダンスδを有し、１つの表面を備えるポリマー光学リターダ層において、前記表面の前記少なくとも１つの第１の領域で、前記ポリマー光学リターダ層が有するδとのリターダンス差θがゼロ以外になるように、前記表面の少なくとも１つの第１の領域をエッチングすることと、
前記ポリマー光学リターダ層を光学部品の表面に適合させることと、
を含む方法。
【請求項７】
光学要素を製造する方法であって、
約４００ｎｍ〜約１０００ｎｍの範囲の所定の波長λにわたる実質的な垂直入射光に対して実質的に一様なリターダンスδを有するポリマー光学リターダ層の第１の領域を覆うように第１のマスクを適用することと、
前記マスクによって覆われていない第２の領域が、前記第１の領域の光学厚さとは異なる光学厚さ、及び前記第１の領域の前記リターダンスδよりも小さいリターダンス差θを有するように、前記ポリマー光学リターダ層の前記表面を反応性イオンエッチングすることと、
前記ポリマー光学リターダ層を光学部品の表面に適合させることと、
を含む、方法。
【請求項８】
光学要素を製造する方法であって、
約４００ｎｍ〜約１０００ｎｍの範囲の所定の波長λの光を受光するように構成された光学面を備えるポリマーフィルムを提供することであって、前記光学面は、
時計回り方向に通し番号を付けられた４つのデカルト四分円を画定する垂直軸及び水平軸、前記垂直軸を実質的に中心とする第１の長手方向セクション、及び前記水平軸を実質的に中心とする第２の長手方向セクションによって画定され、前記第１及び第２の長手方向セクションはそれぞれ、前記光学面の対向する縁部間に延び、前記第１及び第２の長手方向セクションはそれぞれ、実質的な垂直入射光に対して同一の実質的に一様なリターダンスδを有する、提供することと、
４つの個別のリターダセクションを形成するために前記ポリマーフィルムの前記表面を反応性イオンエッチングすることであって、各リターダセクションは前記光学面のそれぞれのデカルト四分円上に配置され、各個別のリターダセクションは、前記第１と第２の長手方向セクションの光学厚さとは異なる光学厚さ、及びゼロより大きいδとのリターダンス差θを有する、反応性イオンエッチングすることと
を含む、方法。
【請求項９】
光学要素を製造する方法であって、
約４００ｎｍ〜約１０００ｎｍの範囲の所定の波長λの光を受光するように構成された光学面を備えるポリマーフィルムを提供することであって、前記光学面は、重なり合わない、中央領域、並びにそれぞれの第１及び第２の縁部に又はその付近に配置された第１及び第２の縁部領域を含む、提供することと、
前記波長範囲の少なくとも１つの波長λ０に対して、
前記中央領域は、実質的な垂直入射光に対してδに実質的に等しい平均リターダンスを有し、
前記第１の縁部領域は、δ＋ξに実質的に等しい平均リターダンスを有し、
前記第２の縁部領域は、δ−ξに実質的に等しい平均リターダンスを有するように前記表面を反応性イオンエッチングすることであって、整数ｎについて、λ０（ｎ＋１／８）≦δ≦（ｎ＋１／２）かつδ／５０≦ξ≦δ／２である、反応性イオンエッチングすることと
を含む、方法。
【請求項１０】
光学要素を製造する方法であって、
ポリマー光学リターダ層の表面の第１の領域にわたってコーティングを適用することであって、前記ポリマー光学リターダ層は、約４００ｎｍ〜約１０００ｎｍの範囲の所定の波長λにわたる実質的な垂直入射光に対して実質的に一様なリターダンスδを有する、適用することと、
前記第１の領域が前記コーティングに覆われていない第２の領域のリターダンスより大きいリターダンスを前記所定の波長範囲にわたって有するように前記第１の領域を反応性イオンエッチングすることと、
前記ポリマー光学リターダ層を光学部品の表面に適合させることであって、前記光学部品の前記表面がゼロでない光学的パワーを有する、適合させることと
を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
光学システムは、反射型偏光子、部分反射体、及び位相リターダを用いる場合がある。このような光学システムは、ヘッドマウントディスプレイにおいて有用である。
【発明の概要】
【０００２】
一態様では、本開示は、異なるＲＭＳ表面粗さを有するそれぞれの第１及び第２の主表面を有する重なり合わない第１及び第２の領域を含む、パターン化された光学リターダを対象とする。約４００ｎｍ〜約１０００ｎｍの範囲の波長（λ）にわたる実質的な垂直入射光に対して、この光学リターダは、第１及び第２の領域のそれぞれにおいて異なるリターダンスを有する。
【０００３】
別の態様では、本開示は、光学部品を含む光学要素に対象とし、この光学部品は、パターン化された光学リターダをその上に有する。パターン化された光学リターダは、異なるＲＭＳ表面粗さを有するそれぞれの第１及び第２の主表面を有する重なり合わない第１及び第２の領域を含む。約４００ｎｍ〜約１０００ｎｍの範囲の波長（λ）にわたる実質的な垂直入射光に対して、この光学リターダは、第１及び第２の領域のそれぞれにおいて異なるリターダンスを有する。
【０００４】
別の態様では、本開示は、光学要素を製造する方法を対象とする。約４００ｎｍ〜約１０００ｎｍの所定の波長λにわたる実質的な垂直入射光に対して実質的に一様なリターダンスδを有し、かつ、表面を含むポリマー光学リターダ層において、この方法は、表面の少なくとも１つの第１の領域をエッチングして、表面の少なくとも１つの第１の領域で、ポリマー光学リターダ層が有するδとのリターダンス差θがゼロ以外になるように、表面の少なくとも１つの第１の領域をエッチングすることと、ポリマー光学リターダ層を光学部品の表面に適合させることとを含む。
【０００５】
別の態様では、本開示は、光学要素を製造する方法を対象とする。この方法は、光学要素を製造する方法であって、約４００ｎｍ〜約１０００ｎｍの範囲の所定の波長λにわたる実質的な垂直入射光に対して実質的に一様なリターダンスδを有するポリマー光学リターダ層の第１の領域を覆うように第１のマスクを適用することと、マスクによって覆われていない第２の領域が、第１の領域の光学厚さとは異なる光学厚さ、及び第１の領域のリターダンスδよりも小さいリターダンス差θを有するように、ポリマー光学リターダ層の表面を反応性イオンエッチングすることと、ポリマー光学リターダ層を光学部品の表面に適合させることと、を含む。
【０００６】
別の態様では、本開示は、光学要素を製造する方法を対象とする。この方法は、光学要素を製造する方法であって、約４００ｎｍ〜約１０００ｎｍの範囲の所定の波長λの光を受光するように構成された光学面を備えるポリマーフィルムを提供することであって、光学面は、時計回り方向に通し番号を付けられた４つのデカルト四分円を画定する垂直軸及び水平軸、垂直軸を実質的に中心とする第１の長手方向セクション、及び水平軸を実質的に中心とする第２の長手方向セクションによって画定され、第１及び第２の長手方向セクションはそれぞれ、光学面の対向する縁部間に延び、第１及び第２の長手方向セクションはそれぞれ、実質的な垂直入射光に対して同一の実質的に一様なリターダンスδを有する、提供することと、４つの個別のリターダセクションを形成するためにポリマーフィルムの表面を反応性イオンエッチングすることであって、各リターダセクションは光学面のそれぞれのデカルト四分円上に配置され、各個別のリターダセクションは、第１と第２の長手方向セクションの光学厚さとは異なる光学厚さ、及びゼロより大きいδとのリターダンス差θを有する、反応性イオンエッチングすることとを含む。
【０００７】
別の態様では、本開示は、光学要素を製造する方法を対象とする。この方法は、約４００ｎｍ〜約１０００ｎｍの範囲の所定の波長λの光を受光するように構成された光学面を備えるポリマーフィルムを提供することであって、光学面は、重なり合わない、中央領域、並びにそれぞれの第１及び第２の縁部に又はその付近に配置された第１及び第２の縁部領域を含む、提供することと、波長範囲の少なくとも１つの波長λ０に対して、中央領域は、実質的な垂直入射光に対してδに実質的に等しい平均リターダンスを有し、第１の縁部領域は、δ＋ξに実質的に等しい平均リターダンスを有し、第２の縁部領域は、δ−ξに実質的に等しい平均リターダンスを有するように表面を反応性イオンエッチングすることであって、整数ｎについて、λ０（ｎ＋１／８）≦δ≦（ｎ＋１／２）かつδ／５０≦ξ≦δ／２である、反応性イオンエッチングすることとを含む。
【０００８】
別の態様では、本開示は、光学要素を製造する方法を対象とする。この方法は、光学要素を製造する方法であって、ポリマー光学リターダ層の表面の第１の領域にわたってコーティングを適用することであって、ポリマー光学リターダ層は、約４００ｎｍ〜約１０００ｎｍの範囲の所定の波長λにわたる実質的な垂直入射光に対して実質的に一様なリターダンスδを有する、適用することと、第１の領域がコーティングに覆われていない第２の領域のリターダンスより大きいリターダンスを所定の波長範囲にわたって有するように第１の領域を反応性イオンエッチングすることと、ポリマー光学リターダ層を光学部品の表面に適合させることであって、光学部品の表面がゼロでない光学的パワーを有する、適合させることとを含む。
【０００９】
本発明の１つ以上の実施形態の詳細を、添付の図面及び以下の明細書に示す。本発明のその他の特徴、目的、及び利点は、明細書及び図面、並びに特許請求の範囲から明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本開示による光学リターダの実施形態の概略断面図である。
【００１１】
【図２Ａ】本開示による、非一様なリターダンスを有する光学リターダの概略断面図である。
【００１２】
【図２Ｂ】追加の層がその上に適用されている、図２Ａの光学リターダの概略断面図である。
【００１３】
【図３】本開示のパターン化された光学リターダを製造するために使用できるエッチング装置の実施形態の概略図である。
【００１４】
【図４Ａ】一連のエッチング工程及びマスキング工程を含む、パターン化された光学リターダを製造するためのプロセスの概略俯瞰図である。
【図４Ｂ】一連のエッチング工程及びマスキング工程を含む、パターン化された光学リターダを製造するためのプロセスの概略俯瞰図である。
【図４Ｃ】一連のエッチング工程及びマスキング工程を含む、パターン化された光学リターダを製造するためのプロセスの概略俯瞰図である。
【００１５】
【図５Ａ】パターン化されたリターダ層の様々な実施形態の概略俯瞰図である。
【図５Ｂ】パターン化されたリターダ層の様々な実施形態の概略俯瞰図である。
【図５Ｃ】パターン化されたリターダ層の様々な実施形態の概略俯瞰図である。
【図５Ｄ】パターン化されたリターダ層の様々な実施形態の概略俯瞰図である。
【００１６】
【図６Ａ】パターン化された光学リターダ及び様々な形状を有する個別のリターダ領域の概略俯瞰図である。
【図６Ｂ】パターン化された光学リターダ及び様々な形状を有する個別のリターダ領域の概略俯瞰図である。
【図６Ｃ】パターン化された光学リターダ及び様々な形状を有する個別のリターダ領域の概略俯瞰図である。
【図６Ｄ】パターン化された光学リターダ及び様々な形状を有する個別のリターダ領域の概略俯瞰図である。
【００１７】
【図７】本開示のパターン化された光学リターダを組み込んだ光学システムの実施形態の概略断面図である。
【００１８】
【図８】実施例１のパターン化された光学リターダの光学リターダンスのプロットである。
【００１９】
【図９Ａ】実施例１のパターン化された光学リターダの平均表面粗さ及びＲＭＳ表面粗さのプロットである。
【図９Ｂ】実施例１のパターン化された光学リターダの平均表面粗さ及びＲＭＳ表面粗さのプロットである。
【００２０】
【図１０Ａ】実施例１のパターン化された光学リターダのエッチングされていない表面の２μｍ×２μｍ領域の、原子力間顕微鏡（ＡＦＭ）によって撮影された画像である。
【００２１】
【図１０Ｂ】実施例１のパターン化された光学リターダの、３０秒間エッチングされた第１の領域の２μｍ×２μｍ領域の、ＡＦＭによって撮影された画像である。
【００２２】
【図１０Ｃ】実施例１のパターン化された光学リターダの、６０秒間エッチングされた第２の領域の２μｍ×２μｍ領域の、ＡＦＭによって撮影された画像である。
【００２３】
【図１１Ａ】図１０Ａの領域のラインプロファイルである。
【００２４】
【図１１Ｂ】図１０Ｂの領域のラインプロファイルである。
【００２５】
【図１１Ｃ】図１０Ｃの領域のラインプロファイルである。
【００２６】
【図１１Ｄ】実施例１のパターン化されたリターダの全反射率及び拡散反射率を示すプロットである。
【００２７】
【図１２Ａ】実施例２のパターン化された光学リターダのエッチングされていない表面の２μｍ×２μｍ領域の、ＡＦＭによって撮影された画像である。
【００２８】
【図１２Ｂ】実施例２のパターン化された光学リターダの、３０秒間エッチングされた第１の領域の２μｍ×２μｍ領域の、ＡＦＭによって撮影された画像である。
【００２９】
【図１２Ｃ】実施例２のパターン化された光学リターダの、６０秒間エッチングされた第２の領域の２μｍ×２μｍ領域の、ＡＦＭによって撮影された画像である。
【００３０】
【図１３Ａ】図１２Ｂ及び図１２Ｃの領域の各部分の、ｎｍ単位での平均直径のプロットである。
【００３１】
【図１３Ｂ】図１２Ｂ及び図１２Ｃの領域の各部分の、ｎｍ単位での平均ｚ範囲のプロットである。
【００３２】
【図１４Ａ】図１２Ｂの領域の、μｍ２単位での合計面積と直径の対応のプロットである。
【００３３】
【図１４Ｂ】図１２Ｂの領域の、μｍ２単位での合計面積とｚ範囲の対応のプロットである。
【００３４】
【図１５Ａ】図１２Ｃの領域の、μｍ２単位での合計面積と直径の対応のプロットである。
【００３５】
【図１５Ｂ】図１２Ｃの領域の、μｍ２単位での合計面積とｚ範囲の対応のプロットである。
【００３６】
【図１６】実施例２のパターン化された光学リターダの平均表面粗さ及びＲＭＳ表面粗さのプロットである。
【００３７】
図中の同様の記号は、同様の要素を示している。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
光学システムは、レンズ、偏光子、スクリーンなどの光学要素を含み、そのそれぞれは、所定の波長の光を受光するように構成された少なくとも１つの光学面を有する。例えば、光学システム内の個々の光学要素における製造時のばらつき、又はシステム内の部品間の位置ずれなどの欠陥は、ブライトネス及びコントラストの低下などの誤差を引き起こし、光学性能を低下させることがある。加えて、光学要素の光学面の曲率によって、光の屈折若しくは反射が異なることがあり、あるいは、光線が表面で入射若しくは出射する領域、又は光線が表面に入射若しくは出射する角度に応じて、光の偏光状態が望ましくない形に変更されることがある。
【００３９】
光学要素の位置合わせの誤差又は曲率を少なくとも部分的に補正するように、光学面の選択された領域を横断する光線の光路を構成することができる。例えば、ある選択された屈折率を有する材料で作製された光学面の場合、光学面の領域が厚ければ、その領域内の光学部品を横断する光線の光路は長くなり、領域が薄ければ、その領域内の光学部品を横断する光線の光路は短くなる。よって、光学面の厚い領域は、薄い領域と比較して横断する光の進行が遅れることになり、本出願では、これを、薄い領域の光学リターダンスより大きい光学リターダンスを有すると称する。光学面を一部の領域で厚くし、他の領域でより薄くすることにより、光学部品のリターダンスを非一様にすることができ、それによって光学システム内に存在する光学的欠陥を訂正して、光学性能を改善することができる。例えば、空間的に変化する非一様なリターダンスを使用して位置ずれ又は表面の曲率を補正するように構成された光学面を有する光学要素を組み込むことによって、特に、ヘッドマウントディスプレイに使用される非常に小型の「屈曲」光学システムにおいて、光学システムのコントラストを向上させ得る。
【００４０】
出発点として、約４００ｎｍ〜約１０００ｎｍの範囲の所定の波長λにわたる実質的に実質的な垂直入射光に対して、実質的に一様なリターダンスδを有するリターダ層を使用すると仮定すると、その層のある領域にδとは異なるリターダンスをもたせるようにリターダンスを変更するための１つの好適な技法は、その領域の光学面から材料を追加するか、光学面から材料を除去して、その領域を横断する光の光路を調節することである。光学面の領域の厚さを変更するには、多くの異なる技法を使用することができるが、材料が追加又は除去される領域の表面特性は、領域に入射する又は領域を通過する光の望ましくない損失を防止するように管理されるべきである。例えば、領域に入射する光の望ましくない反射又は吸収を防止するために、領域の表面粗さは、領域全体にわたって比較的一様であるべきである。
【００４１】
本開示は、ある表面の選択された領域内の表面特性を管理しながら、その選択された領域にわたって光学リターダンスを変化させるように、光学リターダの光学面を修正する方法を対象とする。いくつかの実施形態では、表面を修正する方法は、光学面の選択された領域内の光学リターダンスを低減させるために、その領域をエッチングして表面から材料を除去することと、所望の拡散又は鏡面反射率を提供するように領域内の表面をパターン化することとを含む。
【００４２】
図１を参照すると、光学要素１０の一部分は、主表面１３を有する基材１２を含む。限定を意図するものではない様々な実施形態では、基材１２は、レンズ、反射型偏光子又は吸収型偏光子、ディスプレイパネル、１つ以上の光学リターダなどの、表示装置に使用され得る任意の種類の光学部品である。例えば、基材１２は、平凸状、平凹状、両凸状、正メニスカス、負メニスカス、屈折率分布型、フレネル、及びこれらの組み合わせから選択されるレンズであってもよい。いくつかの実施形態では、基材１２の表面１３は、光を収束又は発散させる曲率を有し、よって、本明細書ではこれを、ゼロでない光学的パワーを有すると称する。いくつかの実施形態では、湾曲した主表面１３は、１本の軸の周りで湾曲している、又は直交する２本の軸の周りで湾曲している。いくつかの実施形態では、主表面１３は、公称では平面状であるが、例えば、通常の製造の変動に起因していくらかの湾曲を有することがあり、又は、像面（例えば、ディプレイパネルの）から光学システムの絞り面までの距離の少なくとも１０倍の曲率半径を有することもある。基材１２は、例えば、アクリル、ポリカーボネート、又はガラスなどの任意の好適なレンズ材料でできていてもよい。
【００４３】
所定の波長範囲は、光学システム又はディスプレイシステムが動作するように設計された波長範囲であり、通常、約４００ｎｍ〜約１０００ｎｍ、又は可視範囲（４００ｎｍ〜７００ｎｍ）の範囲である。別の例として、所定の波長範囲は、１つ以上の可視波長範囲を含んでもよい。例えば、所定の波長範囲は、２つ以上の狭い波長範囲の結合（例えば、ディスプレイパネルの発光色に対応する、分離した赤色、緑色、及び青色の波長範囲の結合）であってもよい。そのような波長範囲は、参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願公開第２０１７／００６８１００号（Ｏｕｄｅｒｋｉｒｋら）に更に記載されている。いくつかの実施形態では、所定の波長範囲は、他の波長範囲（例えば、赤外（例えば、近赤外（約７００ｎｍ〜約２５００ｎｍ））、又は紫外線（例えば、近紫外（約３００ｎｍ〜約４００ｎｍ））、並びに可視波長範囲を含む。
【００４４】
いくつかの実施形態では、基材１２は、所定の波長又は所定の波長範囲内において、第１の偏光状態を有する光を実質的に反射し、直交する第２の偏光状態を有する光を実質的に透過するように構成された反射型偏光子である。例えば、反射型偏光子は、所定の波長又は所定の波長範囲内において第１の偏光状態を有する光の少なくとも６０パーセントが偏光子を透過する場合に、所定の波長又は所定の波長範囲内において第１の偏光状態を有する光を実質的に透過すると言うことができる。反射型偏光子は、所定の波長又は所定の波長範囲内において第２の偏光状態を有する光の少なくとも６０パーセントが反射型偏光子で反射される場合に、所定の波長又は所定の波長範囲内において第２の偏光状態を有する光を実質的に反射すると言うことができる。
【００４５】
反射型偏光子はいずれも、第１の直線偏光状態を有する光を反射し、第１の直線偏光状態に直交する第２の直線偏光状態を有する光を透過する直線反射型偏光子であってもよい。好適な反射型偏光子としては、例えば、ポリマー多層光学フィルム及びワイヤグリッド偏光子が挙げられる。反射型偏光子はいずれも、例えば、熱成形されたポリマー多層光学フィルムなどの、形成された（例えば、熱成形された）反射型偏光子であってもよい。このポリマー多層光学フィルムは、交互配置された複数の第１のポリマー層及び第２のポリマー層を含み得る。好適なポリマー多層反射型偏光子は、例えば、米国特許第５，８８２，７７４号（Ｊｏｎｚａら）及び米国特許第６，６０９，７９５号（Ｗｅｂｅｒら）に記載されている。反射型偏光子を複合曲線に形成する方法は、参照により本明細書に既に組み込まれている米国特許出願公開第２０１７／００６８１００号（Ｏｕｄｅｒｋｉｒｋら）、及び２０１６年９月２日出願の国際出願第ＵＳ２０１６／０５００２４号（Ｏｕｄｅｒｋｉｒｋら）に記載されており、本明細書に矛盾しない範囲で、本明細書によって、参照により本明細書に組み込まれる。
【００４６】
成形の間に、この光学フィルムは、工具の形状に適合するように延伸される。この光学フィルムが延伸される理由は、所望の形状が、２本の直交軸の周りで湾曲しているためである。このこととは対照的に、１本の軸の周りでだけ湾曲した形状に適合させるためには、光学フィルムを延伸する必要がない。この成形のプロセスでは、光学フィルムを、第１の位置では実質的に一軸配向されたままに留めることができるが（成形の間、この位置では、その配向方向に沿ってフィルムが延伸されるため）、第２の位置では、成形される際の光学フィルムの延伸に起因して、二軸配向にすることができる。
【００４７】
基材１２はまた、所定の波長又は所定の波長範囲内において、平均光反射率及び平均光透過率がそれぞれ、３０％〜７０％である部分反射体層であってもよい。例えば、部分反射体層はハーフミラーであってよい。所定の波長範囲内の平均光反射率及び平均光透過率は、特に指示がない限り、垂直入射で測定された、所定の波長範囲にわたる、並びに光反射率及び光透過率それぞれの偏光にわたる、非加重平均を指す。所定の波長における平均光反射率及び平均光透過率は、特に指示がない限り、垂直入射で測定された、光反射率及び光透過率それぞれの偏光に対する、非加重平均を指す。
【００４８】
部分反射体層は、任意の好適な部分反射体であってもよい。例えば、部分反射体層は、透明基材（例えば、次にレンズに接着することができるフィルムであってもよいし、基材がレンズであってもよい）上に金属（例えば、銀又はアルミニウム）の薄層をコーティングすることによって構築されてもよい。この部分反射体層はまた、例えば、レンズ基材の表面上に薄膜誘電体コーティングを堆積させることによって、又はレンズ基材の表面上に、金属コーティングと誘電体コーティングとの組み合わせを堆積させることによって、形成してもよい。いくつかの実施形態では、部分反射体層は、反射型偏光子であってもよく、又は偏光依存反射性を有してもよい。いくつかの例では、部分反射体層は、誘電性部分反射体層である。
【００４９】
いくつかの実施形態では、基材１２は、１つの光学リターダ層である、又は更には複数のリターダ層であることもあり、それらは様々な実施形態では、一様又は非一様なリターダンスを有してもよい。様々な実施形態において、リターダ層（単数又は複数）は、ポリマーフィルム若しくはコーティング、又はポリマーフィルムとコーティングの組み合わせであり得る。
【００５０】
光学要素１０は、基材１２の表面１３の少なくとも一部分に適合する少なくとも１つのリターダ層１４を更に含む。様々な実施形態において、リターダ層（単数又は複数）１４は、ポリマーフィルム若しくはコーティング、又はポリマーフィルムとコーティングとの組み合わせであり得る。いくつかの実施形態では、スピンコーティング、原子層堆積法などのプロセスによって、フィルム又はコーティングを基材の表面上に適用してもよい。
【００５１】
好適なポリマーフィルムとしては、例えば、Ｍｅａｄｏｗｌａｒｋ  Ｏｐｔｉｃｓ（Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ，ＣＯ）から入手可能なものなどの複屈折ポリマーフィルムリターダが挙げられる。リターダ層１４を形成するための好適なコーティングとしては、米国特許出願公開第２００２／０１８０９１６号（Ｓｃｈａｄｔら）、同第２００３／０２８０４８号（Ｃｈｅｒｋａｏｕｉら）、同第２００５／００７２９５９号（Ｍｏｉａ  ら．）及び同第２００６／０１９７０６８号（Ｓｃｈａｄｔら）、並びに米国特許第６，３００，９９１号（Ｓｃｈａｄｔら）に記載されている、直線光重合性ポリマー（ＬＰＰ）材料及び液晶ポリマー（ＬＣＰ）材料が挙げられる。好適なＬＰＰ材料としては、ＲＯＰ−１３１  ＥＸＰ  ３０６  ＬＰＰが挙げられ、好適なＬＣＰ材料としては、ＲＯＦ−５１８５  ＥＸＰ  ４１０  ＬＣＰが挙げられ、双方ともＲＯＬＩＣ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  Ｌｔｄ．（Ａｌｌｓｃｈｗｉｌ，Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ）から入手可能である。
【００５２】
いくつかの実施形態では、光学要素１０は、リターダ層１４と基材１２の表面１３との間に、任意選択の取り付け層又は整列層１６を更に含む。一実施形態において、層１６は、表面１３にリターダ層を接着するための光学接着剤を含んでもよい。別の実施形態では、リターダ層１４が液晶材料を含む場合、層１６は、任意選択の液晶整列層であってもよい。
【００５３】
光線（図１には示さず）は、リターダ層１４の光学面１５で光学要素上に入射するか、又は光学要素から出射される。いくつかの例では、光学面１５は、光学要素１０の表面全体に延びてもよく、他の例では、光学面１５は、光学要素の主表面の、画像に関連付けられた光を受光する部分などの、光学要素の一部分に限定されてもよい。いくつかの実施形態では、基材１２及びリターダ１４の表面１３、１５は、例えば反射防止コーティングなどの、追加の反射防止層（図１には示さず）を含んでもよい。
【００５４】
光学面層１４は、表面１５で光学要素１０に入射する、約４００ｎｍ〜約１０００ｎｍの波長範囲内の所定の波長λ０の垂直入射光に対して実質的に一様なリターダンスを有する。リターダ層又はリターダ層セグメントは、リターダ層内のリターダンスの変動がリターダ全体にわたるリターダンスの最大差よりも実質的に小さい場合、実質的に一様なリターダンスを有するとして説明することができる。例えば、実質的に一様なリターダンスを有するリターダとは、リターダンスの最大差が約２０％以下であることを意味すると理解することができる。
【００５５】
いくつかの例では、リターダ層１４は、実質的に四分の一波長リターダであってもよい。指定された波長で実質的に四分の一波長リターダとして説明されるリターダ層は、リターダ層が、リターダ層の表面積の少なくとも８０パーセントに関して、垂直入射する偏光していない光に対して、指定された波長の１／４の５パーセント以内のリターダンスを有することを意味すると理解することができる。リターダ層は、第１の波長で実質的に四分の一波リターダであってもよく、異なる第２の波長で四分の一波長とは実質的に異なるリターダンスを有してもよい。第２の波長で四分の一波長とは実質的に異なるリターダンスは、リターダンスが第２の波長の１／４の５パーセント以内でないことを意味すると理解することができる。四分の一波長リターダは、空間的に一様な配向を有してもよい。
【００５６】
いくつかの事例では、リターダ層１４は、例えば、異なる速軸及び遅軸を有する複数の層を有する複数の積層リターダ層を含んでもよい。この場合、リターダ層の実効リターダンス並びに実効速軸及び実効遅軸は、リターダに入射する偏光及びリターダを透過した偏光に対して、入射光の偏光状態を透過光の偏光状態に変換することになる従来の単一層リターダのリターダンス並びに速軸配向及び遅軸配向として、定義することができる。そのようなリターダ層のリターダンスは、この実効リターダンスを指す。単一層を有するリターダに関して、実効速光軸及び実効遅光軸は、単一層の速光軸及び遅光軸であり、実効リターダンスは、単一層のリターダンスである。各層がリターダの実効速軸及び実効遅軸に対して平行又は９０度回転した速軸及び遅軸を有する、複数の層を有するリターダ層では、垂直入射光に対する実効リターダンスは、リターダの実効速軸及び実効遅軸に平行な対応する速軸及び遅軸を有する層のリターダンスの合計から、リターダの実効速軸及び実効遅軸に対して９０度回転した対応する速軸及び遅軸を有する層のリターダンスの合計を減算したものである。
【００５７】
再び図１を参照すると、リターダ層１４は、実質的に一様な物理的厚さｔ０を有する。様々な実施形態において、リターダ層１４の物理的厚さｔ０は、約５μｍ未満、又は約２μｍ未満、又は更には約１μｍ未満である。図１に示されないいくつかの例では、リターダ層１４は、異なる物理的厚さを有する複数の領域を含み、これは、リターダ層１４の異なる領域のそれぞれが約四分の一波長リターダンスを有することができるように異なる材料が使用される場合に望ましいことがある。
【００５８】
図２Ａは、非一様なリターダンスを有するリターダ層２４をその上に有する基材２２を含む、光学要素２０を示す。リターダ層は、リターダ層２４の表面２５にわたるリターダンスの変動が、前述した一様なリターダンスなどの一様なリターダンスを表す、リターダンスの最大差よりも大きい場合、実質的に非一様なリターダンスを有するものとして説明することができる。例えば、実質的に非一様なリターダンスを有するリターダ層は、リターダ層の領域間のリターダンスの最大差が２０％より大きいことを意味すると理解することができる。
【００５９】
表面２５は、実質的に一様なリターダンス及び物理的厚さｔ０を有する領域２１を含む。いくつかの実施形態では、領域２１内の表面２５は、例えば、干渉分光法、共焦点顕微鏡法、接触式表面計法などの技術を用いて測定したとき、２μｍ四方のテスト領域にわたって約２０％未満、約１０％未満、約５％未満、又は約１％未満だけ変動する平均表面粗さ（ＡＳＭＥ  Ｂ４６．１によるＲａ又はＲＭＳ）を有する。表面２５は、少なくとも１つの第１の領域２７を更に含み、領域２７の物理的厚さｔ１がｔ０より小さくなるように、表面２５から材料が除去されている。表面２７の実質的に一様なリターダンスδとのリターダンスの差がθになるように、十分な材料が領域２７から除去されており、ここで、θは所定の波長λ０の少なくとも０．０１倍、又は、０．０２λ０、０．０３λ０、０．０４λ０、０．０５λ０、０．０６λ０、０．０７λ０、０．０８λ０、０．０９λ０、０．１λ０、０．１５λ０、０．２λ０、０．２５λ０、０．３λ０、０．３５λ０、０．４λ０、０．４５λ０、０．５λ０、０．５５λ０、０．６λ０、０．６５λ０、０．７λ０、０．７５λ０、０．８λ０、０．８５λ０、０．９λ０、０．９５λ０、又はλ０に等しい。
【００６０】
光学要素２０は、領域２７のどちらかの側に遷移領域３０、３１を更に含み、この領域にわたって表面２５の厚さが徐々に変化して、ｔ０からｔ１へと「下向きに遷移」、又は、ｔ１からｔ０へと「上向きに遷移」する。遷移領域３０、３１の幅ｗは、広範に異なっていてもよく、遷移は、段階的であってもよいし、又はより滑らかに傾斜してもよく、傾斜の変化は連続的であっても不連続であってもよい。いくつかの実施形態では、ｗは、約５μｍ〜約１０ｍｍ、又は約１ｍｍ〜約５ｍｍの範囲であることができる。
【００６１】
いくつかの事例では、リターダ層２０は、浅い第１のエッチングされた領域２６と、第１のエッチングされた領域２６に隣接する、深い第２のエッチング領域２８とを含んでもよい。そのような事例では、上面２５と第１のエッチングされた領域２６の表面２７との間に第１の遷移領域３０、第２のエッチングされた領域２８の表面２７と表面２９との間に第２の遷移領域３１、及び、第２のエッチングされた領域２８の表面２９と上面２５との間に第３の遷移領域３２が存在してもよい。いくつかの事例では、リターダ層２４の物理的厚さｔｏは、約０．２μｍ〜約３μｍ、又は約０．２μｍ〜約２．５μｍ、又は約０．２μｍ〜約２μｍの範囲であってもよい。第１のエッチングされた領域２６内のリターダ層２４の厚さは、約０．０５〜約０．５μｍ、又は約０．１〜約０．５μｍであってもよい。第２のエッチングされた領域２８内のリターダ層２４の厚さは、第１のエッチングされた領域２６内のリターダ層２４の厚さより、約０．０１μｍ〜約０．０５μｍだけ小さくてもよい。第１の遷移領域の高さはｔ０−ｔ１であり、約５０ｎｍ〜約５００ｎｍ、又は約５０ｎｍ〜約４００ｎｍ、又は約５０ｎｍ〜約３００ｎｍの範囲であってもよい。第２及び第３の遷移領域にも、同様の範囲が当てはまり得る。
【００６２】
よって、様々な実施形態において、リターダ層２４は、非一様なリターダンスを作り出す１つ又は複数の個別の領域を含む。リターダ層２４は、全体的に非一様なリターダンスを有してもよいが、個別の領域２６、２８がそれぞれ、個別のリターダセクションにわたって一様なリターダンスを有してもよい。
【００６３】
領域２６、２８は、所定の表面特性を有する表面２７、２９を含み、所定の特性には表面粗さが含まれるが、これに限定されない。いくつかの事例では、表面２７、２９で反射する又は表面２７、２９を通過する光線について、所望のレベルの拡散反射率若しくは正反射率を提供するように、又は反射防止若しくはアンチグレアの表面仕上げを提供するように、表面２７、２９の表面構造を調整することができる。いくつかの実施形態では、所望のレベルの反射率又は反射性を提供するために、表面２７、２９の表面テクスチャは、可能な限り一様であるべきである。いくつかの実施形態では、表面２７、２９は、例えば、干渉分光法、共焦点顕微鏡法、接触式表面計法などの技術を用いて測定したとき、２μｍ四方のテスト領域にわたって約２０％未満、約１０％未満、約５％未満、又は約１％未満だけ変動する平均表面粗さ（ＡＳＭＥ  Ｂ４６．１によるＲａ又はＲＭＳ）を有する。様々な実施形態において、例えば、表面２７、２９の表面平均表面粗さ（ＡＳＭＥ  Ｂ４６．１によるＲａ）は、表面の２μｍ四方のテスト領域にわたって、約５μｍ未満、又は約３μｍ未満、又は約２μｍ未満であるべきである。
【００６４】
図２Ｂに示す例示的な実施形態では、追加の層又は層のグループ３４が、リターダ層２４の表面２５、２７及び２９の上に適用されていてもよい。様々な実施形態において、層３４は、リターダ層２４にラミネートされてもよく、又は光学接着剤の層（図２Ｂには示さず）を有して、若しくは有さずに、リターダ層３４に接着されていてもよい。限定を意図するものではない様々な実施形態において、層３４は、基材１２に好適であるとして上記で考察した、レンズ、反射型偏光子又は吸収型偏光子、ディスプレイパネル、１つ以上の光学リターダなどの層のうちのいずれかから選択されてもよい。いくつかの実施形態では、層３４は、例えば、反射防止コーティングなどの光学効果、又はひっかき傷若しくは擦り傷に耐える保護コーティングを提供するように選択されたコーティングである。
【００６５】
本発明者らは、エッチングプロセスを使用して、表面２５から正確な量の材料を除去して領域２６、２８を形成し、領域を通過する光線について所定のレベルの光学リターダンスを提供することができると判断した。本発明者らはまた、エッチングによって表面２７、２９のテクスチャを良好に管理できると判断した。エッチングプロセスは、リターダ層２４のために選択された材料の種類に応じて広範に異なり得るが、リターダ層２４がポリマー材料である実施形態では、好適なエッチングプロセスとして、例えば、化学エッチングなどのウェットエッチングプロセス、並びに、例えばプラズマエッチング及び反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）などのドライエッチングプロセスが挙げられる。
【００６６】
ＲＩＥプロセスでは、化学エッチング又はプラズマエッチングよりも指向性が高い異方性のエッチングプロファイルを提供することができ、化学反応性プラズマを利用して表面２５から材料を除去して領域２６、２８を形成する。ＲＩＥではプラズマ内のイオンは、２５の表面と反応し、また表面２５から材料をはね飛ばし、それにより、領域２６、２８を正確な寸法及び表面粗さで作り出す。
【００６７】
限定を意図するものではない、図３の典型的なＲＩＥ装置の概略図を参照すると、ＲＩＥシステム１００は、真空チャンバ１０２を含み、このチャンバはその中に、リターダ層２４を含む光学要素２０を保持するように構成された取り付け用円盤１０４を有する。取り付け用円盤１０４は、チャンバ１０２の他の部分から電気的に絶縁されている。エッチングガス１０６がチャンバ１０２内に導入され、電極１０４、１０５間の強い発振無線周波（ＲＦ）界が、エッチングガス分子１０８をイオン化してプラズマを作り出す。プラズマの陽イオンが表面２５に向かって移動し、表面２５と化学的かつ物理的に相互作用して、表面２５から材料を除去し、領域２６を形成する。
【００６８】
好適なＲＩＥエッチング条件は、リターダ層２４のために選択されるポリマー材料に応じて広範に異なり得る。好適なＲＩＥエッチングガスには、酸素などの反応性の高い化学部分、及び、アルゴンなどの反応性の低い化学部分が含まれる。反応性の高い化学部分は表面２５での化学反応を強化し、反応性の低い化学部分を使用すると、物理的相互作用又はスパッタリングが強化される傾向にある。
【００６９】
再び図２Ａを参照すると、いくつかの実施形態では、所定の寸法を有するエッチングされた領域２６、２８を生成するために、又は表面２５上のエッチングされた領域２６、２８の所定のパターンを生成するために、リターダ層２４の表面２５上にマスクを適用してもよい。図４Ａ〜図４Ｃに概略的に示されるプロセス２００を参照すると、ポリマー光学リターダ層２２４は、表面２２５上の、所定の波長λ０の実質的な垂直入射光に対して実質的に一様なリターダンスδを有し、また、厚さｔ０を有する。
【００７０】
図４Ａの工程２０２では、第１のマスク２５０及び第２のマスク２５２を、表面２２５のそれぞれの領域２５１及び２５３（図４Ａには図示せず）の上に設置し、表面２２５を反応性イオンエッチングする。様々な実施形態において、マスク２５０、２５２は、表面２２５の上方に比較的接近して、又は表面２２５の上方に更に高く設置されてもよい。表面の上方の高い位置にマスクを設置すると、結果として生じる表面２２５のエッチングされた領域と、隣接するエッチングされていない領域との間の遷移領域が狭くなり、２つの領域間に比較的急峻な境界が得られる。表面２２５から更に離してマスクを設置すると、結果として生じるエッチングされた領域とエッチングされていない領域との間の遷移領域は比較的広くなり、エッチングされた領域とエッチングされていない領域との間の境界は、より緩やかになる。
【００７１】
初期ＲＩＥ工程２０２の後、マスク２５０、２５２によって覆われていない表面２２５の領域２５５は、マスク２５０、２５２によって覆われた部分の物理的厚さよりも小さい物理的厚さｔ１を有する。領域２５５は、層２２４の元のリターダンスδよりも小さいリターダンス差θを有し、ここで、θは所定の波長λ０の少なくとも０．０１倍、又は、０．０２λ０、０．０３λ０、０．０４λ０、０．０５λ０、０．０６λ０、０．０７λ０、０．０８λ０、０．０９λ０、０．１λ０、０．１５λ０、０．２λ０、０．２５λ０、０．３λ０、０．３５λ０、０．４λ０、０．４５λ０、０．５λ０、０．５５λ０、０．６λ０、０．６５λ０、０．７λ０、０．７５λ０、０．８λ０、０．８５λ０、０．９λ０、０．９５λ０、又はλ０に等しい。
【００７２】
【００７３】
図４Ｂでは、表面２２５の上に第２のマスク２５４を設置して、元はマスク２５０、２５２によって覆われていた表面２２５の部分と、領域２２５の一部分とに重ね、工程２０４で、再びＲＩＥを使用してリターダ層の表面をエッチングする。工程２０４では、領域２５５の、図４Ａの最初のエッチング２０２でエッチングされた部分には２回目のエッチングが行われ、一方、元はマスクされていた領域２５１、２５３は、マスクされたままでエッチングされない。
【００７４】
図４Ｃに示す工程２０６では、第２のマスク２５４を除去し、パターン化された光学リターダ層２６０を得る。２回目のエッチング工程２０４では、領域２５５から追加の材料を除去して領域２５７、２５９を形成する。２回エッチングされた領域２５７、２５９は、マスク２５０、２５２によって覆われた部分２５１、２５３の物理的厚さｔ０より小さい物理的厚さｔ２、及び第２のマスク２５４によって覆われた領域２５５の部分の物理的厚さｔ１より小さい光学的厚さを有する。よって、領域２５１、２５３では、物理的厚さが最も大きくなり、また、光学リターダンスが最も大きくなる。領域２５５では、厚さ及び光学リターダンスが、領域２５７、２５９の厚さ及び光学リターダンスよりも大きくなる。
【００７５】
マスク２５４の除去（図４Ｃ）に続いて、パターン化された光学リターダ層２６０を、光学部品の表面に適用しても、又はその表面に適合させてもよい。
【００７６】
コーティング工程、マスキング、及びエッチング工程の組み合わせを使用して、多種多様なパターン化されたポリマーリターダを形成し、光学要素の表面上に適用しても、又は更には、下にある光学要素の表面に適用しながら、多種多様なパターン化されたポリマーリターダを形成してもよい。
【００７７】
一例では、図５Ａは、領域４４１及び４４６を含むリターダ層４４５の概略正面平面図である。いくつかの実施形態では、リターダ層４４５の領域４４１は、実質的に空間的に一定のリターダンスを有し、領域４４６は、空間的に変化するリターダンスを有する。例えば、領域４４１にわたるリターダンスの最大差は、領域４４６にわたるリターダンスの最大差の１０％未満（又は５％未満、又は３％未満）であってもよい。図５Ａでは、領域４４１は、リターダ層４４５の中心に近い内部領域である。リターダ層４４５を含む光学システム（図５Ａには示さず）の光軸４４０は、領域４４１内でリターダ層４４５と交差する。領域４４６は、領域４４１を取り囲み、リターダ層４４５の縁部４４３まで延びる周辺領域である。
【００７８】
いくつかの事例では、リターダ層４４５の配向は、第１の偏光状態に対して指定されてもよい（例えば、速光軸と第１の偏光状態の軸（例えば、遮断軸）との間の角度）。いくつかの実施形態では、リターダ層４４５は、第１の偏光状態に対して、リターダ層全体にわたって実質的に非一様なリターダンスを有する。この第１のリターダ層は、更に任意選択で、第１及び第２のリターダ層を光線が通過するときに所望の光学効果を提供するために、別の第２のリターダ層に対して配向されてもよい。
【００７９】
いくつかの事例では、リターダ層は、例えば、異なる速軸及び遅軸を有する複数の層を有する複数の積層リターダ層を含んでもよい。この場合、リターダ層の実効リターダンス並びに実効速軸及び実効遅軸は、リターダに入射する偏光及びリターダを透過した偏光に対して、入射光の偏光状態を透過光の偏光状態に変換することになる従来の単一層リターダのリターダンス並びに速軸配向及び遅軸配向として、定義することができる。そのようなリターダ層のリターダンスは、この実効リターダンスを指す。単一層を有するリターダに関して、実効速光軸及び実効遅光軸は、単一層の速光軸及び遅光軸であり、実効リターダンスは、単一層のリターダンスである。各層がリターダの実効速軸及び遅軸に対して平行又は９０度回転した速軸及び遅軸を有する、複数の層を有するリターダに関して、垂直入射光に対する実効リターダンスは、リターダの実効速軸及び実効遅軸に平行な対応する速軸及び遅軸を有する層のリターダンスの合計から、リターダの実効速軸及び実効遅軸に対して９０度回転した対応する速軸及び遅軸を有する層のリターダンスの合計を引いたものである。
【００８０】
指定された実効速光軸又は実効遅光軸に対するリターダの光学的厚さは、指定された実効速光軸又は実効遅光軸に沿った層の屈折率に層の厚さをかけたものの、リターダの各層にわたる合計を指す。例えば、いくつかの実施形態では、第１のリターダ層は、第１のリターダ層の実効速光軸又は第１のリターダ層の実効遅光軸のうちの１つに対して、原点における第１の光学的厚さ、及び少なくとも１つの他の位置における異なる第２の光学的厚さを有する。第１の光学的厚さは、実効速光軸及び実効遅光軸のうちの１つに沿った屈折率に局所物理的厚さをかけたものであり、第２の光学的厚さは、実効速光軸及び実効遅光軸のうちの同じ１つに沿った屈折率に局所物理的厚さをかけたものである。リターダのリターダンスは、実効速光軸又は実効遅光軸に対してリターダの光学的厚さを空間的に変化させることによって空間的に変化させることができ、これは、リターダの層の配向の好適な選択によって、実効速軸又は実効遅軸に沿った厚さ及び／又は屈折率を空間的に変化させることによって行うことができる。
【００８１】
図５Ｂは、リターダ層４４５の別の実施形態におけるリターダンス等高線４４２を示す。いくつかの実施形態では、リターダンスが空間的に実質的に一定である領域は、図５Ｂに示すように、リターダ層４４５の縁部４４３まで延びる部分を含む。いくつかの実施形態では、リターダンスは、リターダ層４４５の中心から＋ｘ＋ｙ方向及び−ｘ−ｙ方向に沿ってリターダ層の縁部４４３まで漸減せず、リターダ層４４５の中心から＋ｘ−ｙ及び−ｘ＋ｙ方向に沿ってリターダ層の縁部４４３まで漸増しない。いくつかの実施形態では、リターダンスは、リターダ層４４５の中心から＋ｘ＋ｙ方向及び−ｘ−ｙ方向に沿ってリターダ層の縁部４４３まで漸増せず、リターダ層４４５の中心から＋ｘ−ｙ及び−ｘ＋ｙ方向に沿ってリターダ層の縁部４４３まで漸減しない。
【００８２】
いくつかの実施形態では、リターダ層４４５は、ｚ軸周りの１８０度回転について対称である。いくつかの実施形態では、リターダンスと光軸４４０におけるリターダンスとの間の差は、ｚ軸周りの９０度回転について反対称である。いくつかの実施形態では、図５Ｃに示すように、第２の領域４４６は、領域４４６ａ〜４４６ｄを含む。いくつかの実施形態では、領域４４６ａ及び４４６ｃは、領域４４１よりも低い平均リターダンスを有し、領域４４６ｂ及び４４６ｄは、領域４４１よりも高い平均リターダンスを有する。いくつかの実施形態では、領域４４６ａ及び４４６ｃは、領域４４１よりも高い平均リターダンスを有し、領域４４６ｂ及び４４６ｄは、領域４４１よりも低い平均リターダンスを有する。
【００８３】
領域の相対的なサイズは、その領域の表面積によって、又は、光軸に直交する平面から見た平面視で決定される面積によって表現されてもよい。いくつかの実施形態では、平面視で、リターダ層４４５は、面積Ａを有し、領域４４１は、約Ａ／１０〜約２Ａ／３の範囲の面積を有し、第１〜第４の領域４４６ａ〜４４６ｄのそれぞれは、約Ａ／１２〜約Ａ／３の範囲の面積を有する。いくつかの実施形態では、リターダは、第１の領域（例えば、領域４４１）、及び重なり合わない第２の領域（例えば、領域４４６）を含み、第２の領域は、リターダの残りの部分である。いくつかの実施形態では、第１の領域は、中央領域であり、第２の領域は、中央領域を取り囲むことができる周辺領域（すなわち、リターダの周囲又は縁部の少なくとも一部分を含む領域）である。いくつかの実施形態では、領域４４１は、リターダ層４４５の全表面の少なくとも１０パーセントの表面積を有する。表面積及び総表面積は、リターダの１つの主表面の表面積を指すことが理解されるであろう。
【００８４】
また図５Ｄを参照すると、いくつかの実施形態では、リターダ層４４５は、重なり合わない、中央領域並びに第１及び第２の縁部領域を含む。例えば、中央領域は、領域４４１に対応してもよく、第１及び第２の縁部領域は、リターダのそれぞれの第１及び第２の縁部（例えば、縁部１４７３及び１４７７）に又はその付近に配置された、領域４４６ａ及び４４６ｂに対応してもよい。中央領域（例えば、領域４４１）は、第１の原点（例えば、光軸４４０がリターダ層４４５と交差する箇所に対応する）を含む。
【００８５】
所定の波長範囲内の少なくとも１つの第１の波長λ０について、中央領域が実質的にδに等しい平均リターダンスを有する場合に、第１の縁部領域は、実質的にδ−ξに等しい平均リターダンスを有し、第２の縁部領域は、実質的にδ＋ξに等しい平均リターダンスを有する。いくつかの実施形態では、整数ｎについて、λ０（ｎ＋１／８）≦δ≦λ０（ｎ＋１／２）かつδ／５０≦ξ≦δ／２である。いくつかの実施形態では、δは、λ０（ｎ＋１／４）又はλ０／４に実質的に等しい。いくつかの実施形態では、ξは、δ／２０以上、又はδ／１０以上である。いくつかの実施形態では、ξは、δ／４以下、又はδ／５以下である。例えば、いくつかの実施形態では、δ／２０≦ξ≦δ／５である。
【００８６】
整数ｎは、任意の負ではない整数であってもよい。例えば、ｎは、ゼロであってもよい。四分の一波長リターダは、例えば、ｎ＝０の場合、不等式λ０（ｎ＋１／８）≦δ≦λ０（ｎ＋１／２）を満たす、δ＝λ０／４を有する。正のｎについてリターダンスが（ｎ＋１）λ０／４となるように、四分の一波長リターダの厚さを増加させることにより、リターダを透過する垂直入射光の偏光状態に同じ変化が生じる。いくつかの実施形態では、実質的に四分の一波長リターダンスを有するとして本明細書に記載されるリターダ層は、正のｎについて（ｎ＋１）λｏ／４のリターダンスを有するリターダ層で置き換えられる。いくつかの実施形態では、ｎは０であり、いくつかの実施形態では、ｎは１である。
【００８７】
いくつかの実施形態では、リターダは、第３の縁部領域４４６ｃ及び第４の縁部領域４４６ｄを更に含み、中央領域は、第１の縁部領域と第３の縁部領域の間、かつ、第２の縁部領域と第４の縁部領域の間にある。
【００８８】
いくつかの実施形態では、所定の波長範囲内の少なくとも１つの第１の波長λ０について、第３の縁部領域は、δ−ξに実質的に等しい平均リターダンスを有し、第４の縁部領域は、δ＋ξに実質的に等しい平均リターダンスを有する。
【００８９】
いくつかの実施形態では、リターダは、所定の波長範囲内の少なくとも１つの第１の波長λ０について、δ０の第１の原点において、あるリターダンスを有する。いくつかの実施形態では、δ０は、δに等しいか、又は実質的に等しい。いくつかの実施形態では、所定の波長範囲内の少なくとも１つの第１の波長λ０について、第１及び第２の縁部領域はそれぞれ、実質的に一様なリターダンスを有する。いくつかの実施形態では、所定の波長範囲内の少なくとも１つの第１の波長λ０について、第１及び第２の縁部領域のうちの少なくとも１つは、変動するリターダンスを有する。いくつかの実施形態では、リターダは、第３及び第４の縁部領域を更に含む。いくつかの実施形態では、所定の波長範囲内の少なくとも１つの第１の波長λ０について、第１〜第４の縁部領域のうちの少なくとも１つは、実質的に一様なリターダンスを有する。いくつかの実施形態では、所定の波長範囲内の少なくとも１つの第１の波長λ０について、第１〜第４の縁部領域はそれぞれ、実質的に一様なリターダンスを有する。
【００９０】
図５Ｄは、リターダ層４４５に対応し得る、リターダ１４４５の平面図である。平面１４０１、１４０２、１４０３、及び１４０４が示されている。これらの平面は、点１４４０においてリターダ１４４５と交差する線（ｚ軸に平行な）に沿って互いに交差する。各平面は、点１４４０を通過する対応する曲線に沿ってリターダ１４４５と交差する。いくつかの実施形態では、第１のリターダのリターダンスは、点１４４０であってもよい中心から離れてリターダ１４４５の縁部１４７３まで第１の方向１４８７に増加し、リターダ１４４５の中心から離れて縁部１４７７まで第２の方向１４８９に減少する。いくつかの実施形態では、第１の方向１４８７及び第２の方向１４８９は、平面１４０２とリターダ１４４５との第１の交線及び平面１４０１とリターダ１４４５との第２の交線にそれぞれ沿っている。光学システムに使用される場合、この線は、光学システムの光軸であってもよく、点１４４０は、光軸と交差するリターダ層の第１の原点であってもよい。この場合、平面１４０１、１４０２、１４０３、及び１４０４のそれぞれは、光軸を含む。リターダ１４４５は、領域４４１に対応する中央領域、及び領域４４６ａ〜４４６ｄに対応する第１〜第４の縁部領域を含んでもよく、これらは、図５Ｄでは図示を容易にするためにラベル付けされていない。いくつかの実施形態では、平面１４０１は、中央領域及び第１の縁部領域内でリターダ１４４５と交差し、平面１４０２は、中央領域及び第２の縁部領域内でリターダ１４４５と交差する。いくつかの実施形態では、平面１４０１と１４０２との間の角度θ１は、約６０度〜約１２０度の範囲、又は約７０度〜約１１０度の範囲である。いくつかの実施形態では、角度θ１は、約９０度である。いくつかの実施形態では、平面１４０３と１４０４との間の角度θ２は、約６０度〜約１２０度の範囲、又は約７０度〜約１１０度の範囲である。いくつかの実施形態では、角度θ２は、約９０度である。いくつかの実施形態では、平面１４０１と１４０４との間の角度θ３は、約３０度〜約６０度の範囲、又は約３５度〜約５５度の範囲である。いくつかの実施形態では、角度θ３は、約４５度である。
【００９１】
いくつかの実施形態では、所定の波長範囲内の少なくとも１つの第１の波長λ０について、リターダ１４４５は、平面１４０１の周囲の反射について実質的に対称で、平面１４０２の周囲の反射について実質的に対称である、リターダンスを有する。リターダの表面積の少なくとも８０パーセント内の各点におけるリターダンスが、リターダのリターダンスの最大変動の１０パーセント以下だけ、平面周りに点を反射することによって決定される対応する点におけるリターダンスとは異なる場合、リターダンスは、この平面周りの反射下で実質的に対称であるものとして説明することができる。いくつかの実施形態では、リターダの表面積の少なくとも９０パーセント、又は少なくとも９５パーセント内の各点におけるリターダンスは、リターダのリターダンスの最大変動の１０パーセント以下、又は５パーセント以下だけ、平面周りに点を反射することによって決定される対応する点におけるリターダンスとは異なる。
【００９２】
いくつかの実施形態では、所定の波長範囲内の少なくとも１つの第１の波長λ０について、リターダ１４４５が有するリターダンスは、そのリターダンスと点１４４０におけるリターダンスとの差が、平面１４０３の周囲の反射について実質的に反対称であり、かつ平面１４０４の周囲の反射について実質的に反対称であるようになっている。リターダの表面積の少なくとも８０パーセント内の各点におけるリターダンスの差が、リターダのリターダンスの最大変動の１０パーセント以下だけ、平面周りに点を反射することによって決定される対応する点におけるリターダンスの差の負数とは異なる場合、リターダンスの差は、この平面周りの反射下で実質的に反対称であるものとして説明することができる。いくつかの実施形態では、リターダの表面積の少なくとも９０パーセント、又は少なくとも９５パーセント内の各点におけるリターダンスの差は、リターダのリターダンスの最大変動の１０パーセント以下、又は５パーセント以下だけ、平面周りに点を反射することによって決定される対応する点におけるリターダンスの差の負数とは異なる。
【００９３】
いくつかの実施形態では、所定の波長範囲内の少なくとも１つの第１の波長λ０について、第１の縁部領域のリターダンスは、第１の原点から離れて第１の縁部１４７７に向かう方向で減少し、第２の縁部領域のリターダンスは、第１の原点１４４０から離れて第２の縁部１４７３に向かう方向で増加する。例えば、このリターダンスは、第１の原点１４４０から縁部１４７７への方向（例えば、＋ｘ＋ｙ方向）で減少してもよく、第１の原点１４４０から縁部１４７３への方向（例えば、−ｘ＋ｙ方向）で増加してもよい。
【００９４】
図６Ａに示す、パターン化された光学リターダ６００の別の実施形態を参照すると、光学面６３０は、垂直軸６３２及び水平軸６３４によって画定されてもよい。垂直軸６３２及び水平軸６３４は、４つのデカルト四分円（Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ）を画定してもよい。図６Ａの例では、デカルト四分円は、時計回り方向に通し番号が付けられている。
【００９５】
光学面６３０は、実質的に垂直軸６３２上を中心とする第１の長細い領域６３６と、水平軸６３４を実質的に中心とする第２の長細い領域６３８とを含んでもよい。第１の長細い領域６３６及び第２の長細い領域６３８はそれぞれ、光学面の対向する縁部間に延びてもよい。
【００９６】
第１の長細い領域６３６及び第２の長細い領域６３８は、実質的な垂直入射光に対して同一の実質的に一様なリターダンス（δ）を有してもよい。実質的に一様なリターダンスとは、第１の長細い領域６３６及び第２の長細い領域６３８のそれぞれにおけるリターダンスの最大変動（領域内の最大リターダンスから最小リターダンスを減算したもの）が、それぞれの長細い領域におけるリターダンスの最大変動の１０％以下であり得ることを意味すると理解することができる。光学面６３０が光学レンズの表面である例では、実質的に一様なリターダンスはゼロであり得る。いくつかの実施例では、第１の長細い領域６３６及び第２の長細い領域６３８は、光学面６３０の表面積の少なくとも１０％を覆う。
【００９７】
第３のリターダ層６２０は、複数の個別のリターダ領域を含んでもよい。いくつかの実施例では、複数の個別のリターダ部分は、２つのリターダセクションが物理的に接触しないように、物理的に離散していてもよい。いくつかの例では、複数の個別のリターダセクションのうち２つ以上が物理的に接触又は接合していても、光学面６３０の個別の部分を覆っていることがある。
【００９８】
図６Ａの例では、第３のリターダ層６２０は、第１のリターダ領域６２０Ａ、第２のリターダ領域６２０Ｂ、第３のリターダ領域６２０Ｃ及び第４のリターダ領域６２０Ｄを含む４つの個別のリターダ領域を含む。個別のリターダ領域６２０Ａ、６２０Ｂ、６２０Ｃ、６２０Ｄはそれぞれ、光学面６３０のそれぞれのデカルト四分円Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ上に配置されてもよい。
【００９９】
図６Ａの個別のリターダ領域はそれぞれ、ゼロよりも大きい、第１の長細い領域６２６及び第２の長細い領域６２８の実質的に一様なリターダンスδからのリターダンス差θを有してもよい。いくつかの例では、個別のリターダ領域６２０Ｂ、６２０Ｃ、６２０Ｄはそれぞれ、第１の長細い領域６２６及び第２の長細い領域６２８の実質的に一様なリターダンスとの、実質的に一様なリターダンス差を有する。例えば、個別のリターダ領域６２０Ｂ、６２０Ｃ、６２０Ｄはそれぞれ、第１の長細い領域６２６及び第２の長細い領域６２８のリターダンスから少なくとも約０．２λの、リターダンス差を有してもよい。
【０１００】
図６Ｂ〜図６Ｄは、様々な形状を有する個別の光学リターダ領域の概略図である。図６Ｂは、直角及び正方状の辺を含む直角三角形の形状を有する個別のリターダセクション６２２を示す。個別のリターダ領域６２２は、例えば、正方形の画像を受け取る光学面に使用されてもよい。図６Ｃは、直角及び長方形の辺を含む直角三角形の形状を有する個別のリターダ領域６２４を示す。個別のリターダ領域６２４は、例えば、広角画像を受け取る光学面に使用されてもよい。いくつかの実施形態では、リターダセクション６２２、６２４の斜辺は湾曲していてもよい。図６Ｄは、直角、正方形の辺、及び円形の斜辺を含む四分円の形状を有する個別のリターダ領域６２６を示す。個別のリターダ領域６２６は、例えば湾曲した光学面に使用されてもよい。使用され得る他の形状として、円、正方形、三角形などが挙げられるが、これらに限定されない。
【０１０１】
図７は、本開示のパターン化されたリターダが特に有用であり得る、小型の屈曲光学システム１０００の非限定的な例の概略断面図である。光学システム１０００は、光学レンズ１２１０、１１４１０、３１０、１１５１０、及び１６１０と、反射型偏光子層１２２０（「反射型偏光子」とも呼ばれる）と、部分反射体層１３２０（「部分反射体」とも呼ばれる）と、第１のリターダ層１４２０、第２のリターダ層１５２０、及び第３のリターダ層１６２０（それぞれ、「第１のリターダ」、「第２のリターダ」、及び「第３のリターダ」とも呼ばれる）とを含む。
【０１０２】
図７の例で、物体１１００が、偏光状態１１４０を有する光線１１３６を放射する。第３のリターダ層１６２０を通過した後、光線１１３６は偏光状態１１４１を有し、次いで、第２のリターダ層１５２０及び部分反射体層１３２０を通過した後、光線１１３６は偏光状態１１４２を有し、次いで、第１のリターダ層１４２０を通過した後、光線１１３６は最初に反射型偏光子層１２２０に入射するときに偏光状態１１４３を有し、次いで、第１のリターダ層１４２０を通過して戻り、部分反射体層１３２０で反射した後、光線１１３６は偏光状態１１４４を有し、次いで、光線１１３６は再び第１のリターダ層１４２０を通過して偏光状態１１４５となり、反射型偏光子層１２２０への２回目の入射となる。
【０１０３】
図７は、更に、光線１１３８も概略的に示す。光線１１３８は、光軸１１１２１に沿って伝播し、原点１５２２でリターダ層１５２０を通過し、原点１４２２でリターダ層１４２０を通過し、原点１２２１で反射型偏光子１２２０を通過する。偏光状態１１４０及び１１４３は、図７では、図７に示したｘ−ｙ−ｚ座標系によれば、ｘ方向に偏光された電界を有するものとして概略的に示されている。ただし、これらの偏光状態のいずれか又は両方は、ｘ方向に沿って直線偏光された状態以外のなんらかの状態であってもよい。例えば、偏光状態１１４１が直線偏光されている場合、偏光状態１１４３は、リターダ層１４２０、１５２０及び１６２０のリターダンスに応じて楕円偏光されていてもよい。
【０１０４】
光学システム１０００の部品は、光学レンズ１２１０、１３１０、１４１０、１５１０及び１６１０のうち１つ以上の主表面上に配置されてもよい。他の実施形態では、反射型偏光子１２２０、部分反射体１３２０、並びにリターダ層１４２０、１５２０及び１６２０のうちの１つ以上は、図７に示す実施形態に示すものとは異なる主表面上に配置される。例えば、反射型偏光子１２２０、部分反射体層１３２０、並びにリターダ層１４２０、１５２０及び１６２０のうちの１つ以上は、それぞれのレンズの反対側の主表面上に配置することができる。別の例として、これらの層のうちの１つ以上は、これらの層のうちの別の層上に配置されてもよい。光学レンズ１２１０は対向する第１の主表面１２１２及び第２の主表面１２１４を有し、光学レンズ１３１０は対向する第１の主表面１３１２及び第２の主表面１３１４を有し、光学レンズ１４１０は対向する第１の主表面１４１２及び第２の主表面１４１４を有し、光学レンズ１５１０は対向する第１の主表面１５１２及び第２の主表面１５１４を有し、光学レンズ１６１０は対向する第１の主表面１６１２及び第２の主表面１６１４を有する。
【０１０５】
光学システム１０００は、光軸１１２１を有する。光学システム、ディスプレイシステム、又は光学システム内の光学レンズ若しくは光学要素の光軸は、そのシステム、レンズ、又は光学要素の中心付近の軸として理解することができ、この場合、その光軸に沿って伝播する光線は、それらのレンズ（単数又は複数）及び／又は光学要素（単数又は複数）を最小屈折度で通過し、そのため、その光軸に近接しているが、その光軸とは異なる軸に沿って伝播する光の屈折度は、より大きくなる。いくつかの実施形態では、１つ以上の光学レンズ１２１０、１３１０、１４１０、１５１０、１６１０はそれぞれ、１つ以上の光学レンズ１２１０、１３１０、１４１０、１５１０、１６１０のそれぞれの頂点を通る光軸１１２１を中心にして設置される。光軸１１２１に沿った光線は、光学レンズ（単数又は複数）及び／又は光学要素（単数又は複数）を、屈折せずに、又は実質的に屈折せずに通過することができ、よって、表面に入射する光線と表面を透過する光線との間の角度は、光学システムのどの主表面においても１５度以下である。
【０１０６】
いくつかの実施形態では、光学システム１０００は、観察者１１１０に対して物体１１００を表示する。物体１１００は、例えば、ディスプレイ又はディスプレイ上の画像であってもよい。好適なディスプレイとしては、例えば、液晶ディスプレイ（liquid crystal displays）（ＬＣＤ）及び有機発光ダイオード（organic light emitting diode）（ＯＬＥＤ）ディスプレイが挙げられる。あるいは、物体１１００は、観察者１１１０の環境内の物体などのディスプレイ以外のなんらかの物体であってもよい。物体１１００がディスプレイである実施形態では、光学システム１０００は、ディスプレイと合わせてディスプレイシステムと呼ばれてもよく、あるいは、光学システム１０００は、ディスプレイを含んでいるとして説明することができる。いくつかの実施形態では、物体１１００は、偏光出力を生成するディスプレイパネルである。いくつかの実施形態では、光がリターダ層１６２０に入射するときに偏光状態１１４０を有するように、物体１１００からの光を偏光するプレ偏光子が設けられる。いくつかの実施形態では、物体１１００は、周辺光を光学システム１０００に向けて反射することによって光１１３６を放射する、観察者１１１０の環境内の物体である。
【０１０７】
反射型偏光子層１２２０及び部分反射体層１３２０によって、屈曲光学キャビティ１７００が画定されてもよい。屈曲光学キャビティ１７００は、反射型偏光子層１２２０又は部分反射体層１３２０のいずれかで第１の偏光状態の光を受光し、反射型偏光子層１２２０及び部分反射体層１３２０のそれぞれの表面で光を反射し、反射偏光子層１２２０又は部分反射体層１３２０のうち光が受光された層の他方の層から第１の偏光状態の光を透過するように構成されてもよい。反射型偏光子層１２２０及び部分反射体層１３２０の両方から光を反射することによって、光を、第１の方向に圧縮（すなわち、「屈曲」）させる、又は、反対の第２の方向に伸長させることができる。いくつかの例では、観察者及び物体１１００に対する反射型偏光子層１２２０及び部分反射体層１３２０の相対的な位置が、図７の例示的な光学システム１０００から反転されるように、屈曲光学キャビティを反転させてもよい。
【０１０８】
本開示の装置は、以下の非限定的な実施例に、更に記載される。
［実施例］
実施例１
【０１０９】
約３インチ（７．６ｃｍ）の直径を有するガラスウェハを、ＲＯＬＩＣ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  Ｌｔｄ．（Ａｌｌｓｃｈｗｉｌ，Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ）から入手可能な液晶ポリマー（ＬＣＰ）材料ＲＯＦ−５１８５  ＥＸＰ  ４１０  ＬＣＰの１．２５μｍ層でコーティングした。５５０ｎｍの波長では、コーティングは１２１ｎｍの平均リターダンスを有した。
【０１１０】
ＰＥＴフィルム製の第１のマスクを、コーティング上の第１の領域の上に設置し、マスキングされたコーティング済みガラスウェハを反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）装置内に設置し、約５．５ｎｍ／秒のエッチング速度で酸素含有エッチングガスを用いて３０秒間エッチングした。
【０１１１】
ＲＩＥ装置は、Ｐｌａｓｍａ−Ｔｈｅｒｍ（Ｓｔ．Ｐｅｔｅｒｓｂｕｒｇ，Ｆｌｏｒｉｄａ）により製造され、１３．５６ＭＨＺ及び２０００ワットのＲＦ電力で動作する、容量結合平行平板型プラズマリアクタ、モデルタイプＰＤ２４８０であった。第１のマスクを用いた第１のエッチング工程は、酸素（５００ｓｃｃｍのガス流）プラズマ中で、８０ｍＴｏｒｒのプラズマ圧力で行った。次いで、表面の、第１の領域とは異なる第２の領域上に第２のマスクを設置し、マスキングされたコーティング済みガラスウェハを、５．５ｎｍ／秒のエッチング速度で酸素含有エッチングガスを用いて６０秒間、再度エッチングした。
【０１１２】
第２のマスクを用いた第２のエッチング工程は、アルゴン（３００ｓｃｃｍのガス流）プラズマ中で、５０ｍＴｏｒｒのプラズマ圧力で行った。
【０１１３】
結果を下記の表１に示す。
【表１】
2021500630.tif 000003
【０１１４】
垂直入射角の５５０ｎｍ光源を使用して測定した、２回エッチングされたＬＣＰ層の表面のリターダンスのプロットを図８に示す。図８で、最も明るい領域はコントロール領域、灰色の領域は領域１、黒色の領域は領域２である。
【０１１５】
２回エッチングされたＬＣＰ層のエッチングされた領域の表面を、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を使用して特徴付けた。その結果を図９Ａ〜図９Ｂに示す。図９Ａ〜図９Ｂは、１μｍ２及び２μｍ２の両方のサンプル領域で、平均表面粗さ（Ｒａ）及び二乗平均平方根粗さ（ＲＭＳ）の両方がエッチング時間と共に増加したことを示す。３０秒間のエッチングの後、領域１の平均表面粗さは約１．５０〜２．２５ｎｍ、ＲＭＳ表面粗さは１．７５〜２．２５ｎｍであった。領域２のエッチング時間を６０秒まで増加させると、平均表面粗さは２．２５〜３．００ｎｍに増加し、同様に、ＲＭＳ表面粗さは２．５０〜３．５０ｎｍに増加した。
【０１１６】
図１０Ａ〜図１０ＣのＡＦＭ画像を参照すると、エッチング時間が長くなるにつれて、ＬＣＰ層の表面が含む突出部が、更に稜線状の隆起になっていった。図１１Ａ〜図１１Ｃのラインプロファイルに示されるように、エッチング時間を長くすると、隆起の高さ及び隆起間の谷部の深さが増大した。
【０１１７】
サンプルの裏面には、黒色テープを貼付した。エッチングされていない表面のコントロール領域、領域１、及び領域２の全反射率及び拡散反射率を測定した。その結果を図１１Ｄに示す。エッチングされていない表面のコントロール領域、領域１及び領域２は、実質的に同じ表面反射率を示した。
実施例２
【０１１８】
エッチングされていない実施例１のガラスウェハを、コーティング上の第１の領域の上に設置した第１のＰＥＴフィルムでマスキングし、マスキングされたコーティング済みガラスウェハを、実施例１のＲＩＥ装置内に設置し、約５．５ｎｍ／秒のエッチング速度でアルゴン含有エッチングガスを用いて３０秒間エッチングした。
【０１１９】
次いで、表面の、第１の領域とは異なる第２の領域上に第２のマスクを設置し、マスクされたコーティング済みガラスウェハを、５．５ｎｍ／秒のエッチング速度でアルゴン含有エッチングガスを用いて６０秒間、再度エッチングした。
【０１２０】
図１２Ａ〜図１２ＣのＡＦＭ画像を参照すると、エッチング時間が長くなるにつれて、ＬＣＰ層の表面が含む突出部は、より隆起が際立つようになった。
【０１２１】
図１３Ａに示すように、コーティングの表面内の、細孔と呼ばれる構造体の直径は、エッチング時間が３０秒の第１の領域では、おおよその平均直径は約５０ｎｍであり、エッチング時間が６０秒の第２の領域では、おおよその平均直径は約６０ｎｍであった。ここで直径は、その形状の輪郭（外周）によって囲まれた面積に等しい面積を有する円の直径として定義される。図１４Ａに、エッチング時間が３０秒の第１の領域の、直径に対する面積和のプロットを示し、図１５Ａに、エッチング時間が６０秒の第２の領域の、直径に対する面積和のプロットを示す。
【０１２２】
図１３Ｂを参照すると、コーティングの表面内の、ここでも細孔と呼ばれる隆起状の構造体の高さ又は深さはｚ範囲を有し、その範囲を、ここでは、形状の輪郭の内側のすべての点の高さ及び深さの値のうち、最高値と最低値の間の差と称し、エッチング時間が３０秒の第１の領域では、約５〜７ｎｍであり、エッチング時間が６０秒の第２の領域では、約１５〜２０ｎｍであった。図１４Ｂに、エッチング時間が３０秒の第１の領域の、ｚ範囲に対する面積和のプロットを示し、図１５Ｂに、エッチング時間が６０秒の第２の領域の、ｚ範囲に対する面積和のプロットを示す。
【０１２３】
２回エッチングされたＬＣＰ層のエッチングされた領域の表面を、更にＡＦＭを使用して特徴付けた。その結果を図１６に示す。図１６は、２μｍ２のサンプル領域で、平均表面粗さ（Ｒａ）及び二乗平均平方根粗さ（ＲＭＳ）の両方がエッチング時間と共に増加したことを示す。エッチングされていない表面の平均表面粗さは約０．５ｎｍ、ＲＭＳ表面粗さは約０．６ｎｍであった。３０秒間のエッチングの後、領域１の平均表面粗さは約４ｎｍ、ＲＭＳ表面粗さは約５ｎｍであった。領域２のエッチング時間を６０秒まで増加させると、平均表面粗さは約７ｎｍに増加し、同様に、ＲＭＳ表面粗さは約８ｎｍに増加した。
【０１２４】
以下は、本開示の実施形態のリストである。
【０１２５】
実施形態１は、異なるＲＭＳ表面粗さを有するそれぞれの第１及び第２の主表面を含む重なり合わない第１及び第２の領域を含む、パターン化された光学リターダであって、約４００ｎｍ〜約１０００ｎｍの波長（λ）範囲にわたる実質的な垂直入射光に対して、光学リターダは、第１及び第２の領域のそれぞれにおいて異なるリターダンスを有する、パターン化された光学リターダである。
【０１２６】
実施形態２は、リターダが複数の光学リターダ層を備え、第１及び第２の領域が、複数の光学リターダ層内の単一の光学リターダ層に制限される、実施形態１のパターン化された光学リターダである。
【０１２７】
実施形態３は、別の光学リターダ層上に配置された実施形態１のパターン化された光学リターダ層を備える、多層光学リターダである。
【０１２８】
実施形態４は、約０．２μｍ〜約２μｍの範囲の厚さを有し、第１の領域はリターダ層の厚さよりも約５０〜約５００ｎｍ小さい厚さを有し、第２の領域は第１の領域の厚さよりも約２０〜約５００ｎｍ小さい厚さを有する、実施形態１のパターンされた光学リターダである。
【０１２９】
実施形態５は、第１の主表面のＲＭＳ表面粗さが約２〜約２．５ｎｍ、第２の主表面のＲＭＳ表面粗さが約３〜約３．５ｎｍである、実施形態１のパターン化された光学リターダである。
【０１３０】
実施形態６は、第１の領域と第２の領域とが離間している、実施形態１のパターン化された光学リターダである。
【０１３１】
実施形態７は、第１の領域と第２の領域とが少なくとも５００ｎｍ離間している、実施形態１のパターン化された光学リターダである。
【０１３２】
実施形態８は、第１の領域と第２の領域とが互いに横方向に隣接している、実施形態１のパターン化された光学リターダである。
【０１３３】
実施形態９は、第１の領域と第２の領域との間に遷移領域を更に備え、遷移領域が約５μｍ〜約１０ｍｍの幅を有する、実施形態１のパターン化された光学リターダである。
【０１３４】
実施形態１０は、遷移領域が約１ｍｍ〜約５ｍｍの幅を有する、実施形態９のパターン化された光学リターダである。
【０１３５】
実施形態１１は、約４００ｎｍ〜約１０００ｎｍの波長（λ）範囲内の垂直入射光の所定の波長λ０について、第１の領域と第２の領域との間の光学リターダンスの差が、約０．５λ０未満である、実施形態１のパターン化された光学リターダである。
【０１３６】
実施形態１２は、第１の領域と第２の領域との間の光学リターダンスの差が、約０．２λ０未満である、実施形態１１のパターン化された光学リターダである。
【０１３７】
実施形態１３は、第１の領域と第２の領域との間のリターダンスの差が、２０％より大きい、実施形態１のパターン化された光学リターダである。
【０１３８】
実施形態１４は、第１の領域と第２の領域との間のリターダンスの差が、１０％より大きい、実施形態１のパターン化された光学リターダである。
【０１３９】
実施形態１５は、光学リターダが単一の層を含む、実施形態１のパターン化された光学リターダである。
【０１４０】
実施形態１６は、第１及び第２の領域がそれぞれ、２μｍ四方のテスト領域にわたって約２０％未満だけ変動する平均表面粗さを有する、実施形態１のパターン化された光学リターダである。
【０１４１】
実施形態１７は、第１及び第２の領域がそれぞれ、２μｍ四方のテスト領域にわたって約５％未満だけ変動する平均表面粗さを有する、実施形態１のパターン化された光学リターダである。
【０１４２】
実施形態１８は、パターン化された光学リターダをその上に有する光学部品を備える光学要素であって、光学リターダは、異なるＲＭＳ表面粗さを有するそれぞれの第１及び第２の主表面を含む重なり合わない第１及び第２の領域を含み、光学リターダは、約４００ｎｍ〜約１０００ｎｍの波長（λ）範囲にわたる実質的な垂直入射光に対して、第１及び第２の領域のそれぞれにおいて異なるリターダンスを有する、光学要素である。
【０１４３】
実施形態１９は、光学部品がゼロでない光学的パワーを有する、実施形態１８の光学要素である。
【０１４４】
実施形態２０は、光学部品が第２の光学リターダである、実施形態１８の光学要素である。
【０１４５】
実施形態２１は、第２の光学リターダが、異なるＲＭＳ表面粗さを有するそれぞれの第１及び第２の主表面を含む重なり合わない第１及び第２の領域を含み、第２の光学リターダが、約４００ｎｍ〜約１０００ｎｍの波長（λ）範囲にわたる実質的な垂直入射光に対して、第１及び第２の領域のそれぞれにおいて異なるリターダンスを有する、実施形態２０の光学要素である。
【０１４６】
実施形態２２は、光学部品が偏光子である、実施形態１８の光学要素である。
【０１４７】
実施形態２３は、偏光子が直線偏光子及び円形偏光子から選択される、実施形態２２の光学要素である。
【０１４８】
実施形態２４は、光学部品がレンズである、実施形態１８の光学要素である。
【０１４９】
実施形態２５は、光学要素を製造する方法であって、約４００ｎｍ〜約１０００ｎｍの所定の波長λにわたる実質的な垂直入射光に対して実質的に一様なリターダンスδを有し、１つの表面を備えるポリマー光学リターダ層において、表面の少なくとも１つの第１の領域で、ポリマー光学リターダ層が有するδとのリターダンス差θがゼロ以外になるように、表面の少なくとも１つの第１の領域をエッチングすることと、ポリマー光学リターダ層を光学部品の表面に適合させることと、を含む方法である。
【０１５０】
実施形態２６は、光学部品の表面が、ゼロでない光学的パワーを有する、実施形態２５の方法である。
【０１５１】
実施形態２７は、光学部品が、偏光子、レンズ、及び第２の光学リターダから選択される、実施形態２５の方法である。
【０１５２】
実施形態２８は、偏光子が、円形偏光子と直線偏光子から選択される、実施形態２７の方法である。
【０１５３】
実施形態２９は、第２の光学リターダが、非一様な光学リターダンスを有する、実施形態２７の方法である。
【０１５４】
実施形態３０は、θが約０．２λ未満である、実施形態２５の方法である。
【０１５５】
実施形態３１は、光学リターダ層の表面が、実質的に一様な、δとのリターダンス差θを有する複数の領域を含む、実施形態２５の方法である。
【０１５６】
実施形態３２は、第１の領域が、光学リターダ層の表面積の少なくとも２０％を覆う、実施形態２５の方法である。
【０１５７】
実施形態３３は、光学リターダ層の表面が、δより大きいリターダンス差θ＋を有する第１の領域と、δより小さいリターダンス差θ−を有する第２の領域とを含む、実施形態２５の方法である。
【０１５８】
実施形態３４は、光学リターダ層の表面が、実質的に一様な物理的厚さΛを有し、その領域が、ゼロより大きい、Λとの物理的厚さの差εを有する、実施形態２５の方法である。
【０１５９】
実施形態３５は、光学リターダの表面が、第１の厚さを有する少なくとも１つの第１の領域と、第１の物理的厚さとは異なる第２の物理的厚さを有する少なくとも１つの第２の領域とを含む、実施形態２５の方法である。
【０１６０】
実施形態３７は、第１の領域が正三角形である、実施形態２５の方法である。
【０１６１】
実施形態３８は、第１の領域が四分円である、実施形態２５の方法である。
【０１６２】
実施形態３９は、リターダが、四分の一波長リターダである、実施形態２５の方法である。
【０１６３】
実施形態４０は、エッチングがウェットエッチングとドライエッチングから選択される、実施形態２５の方法である。
【０１６４】
実施形態４１は、ドライエッチングが、プラズマエッチング、反応性イオンエッチング、及びこれらの組み合わせから選択される、実施形態４０の方法である。
【０１６５】
実施形態４２は、エッチングが、荷電部分及び中性部分から選択されるプラズマ源を用いた反応性イオンエッチングである、実施形態２５の方法である。
【０１６６】
実施形態４３は、プラズマ源が荷電部分である、実施形態４２の方法である。
【０１６７】
実施形態４４は、プラズマ源が酸素を含む、実施形態４２の方法である。
【０１６８】
実施形態４５は、プラズマ源が中性部分である、実施形態４２の方法である。
【０１６９】
実施形態４６は、中性部分がアルゴンを含む、実施形態４５の方法である。
【０１７０】
実施形態４７は、エッチングすることが、複数のエッチング工程を含む、実施形態２５の方法である。
【０１７１】
実施形態４８は、エッチングすることが、マスクを通して表面をエッチングすることを含む、実施形態２５の方法である。
【０１７２】
実施形態４９は、エッチングすることが、マスクを通して表面をエッチングすることを含む、実施形態４７の方法である。
【０１７３】
実施形態５０は、光学部品の表面が、５ｍｍより大きく、１０００ｍｍより小さい曲率半径を有する、実施形態２５の方法である。
【０１７４】
実施形態５１は、ポリマー光学リターダ層がポリマーフィルムを含む、実施形態２５の方法である。
【０１７５】
実施形態５２は、ポリマーフィルムが複屈折性である、実施形態５１の方法である。
【０１７６】
実施形態５３は、ポリマーフィルムが複数の層を備える、実施形態５１の方法である。
【０１７７】
実施形態５４は、ポリマー光学リターダ層が、光重合性ポリマー（ＬＰＰ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、及びこれらの組み合わせから選択される、実施形態２５の方法である。
【０１７８】
実施形態５５は、光学部品がレンズである、実施形態２５の方法である。
【０１７９】
実施形態５６は、レンズが、平凸状、平凹状、両凸状、正メニスカス、負メニスカス、屈折率分布型、フレネル、及びこれらの組み合わせから選択される、実施形態５５の方法である。
【０１８０】
実施形態５７は、光学要素を製造する方法であって、約４００ｎｍ〜約１０００ｎｍの範囲の所定の波長λにわたる実質的な垂直入射光に対して実質的に一様なリターダンスδを有するポリマー光学リターダ層の第１の領域を覆うように第１のマスクを適用することと、マスクによって覆われていない第２の領域が、第１の領域の光学厚さとは異なる光学厚さ、及び第１の領域のリターダンスδよりも小さいリターダンス差θを有するように、ポリマー光学リターダ層の表面を反応性イオンエッチングすることと、ポリマー光学リターダ層を光学部品の表面に適合させることと、を含む、方法である。
【０１８１】
実施形態５８は、光学部品の表面が、ゼロでない光学的パワーを有する、実施形態５７の方法である。
【０１８２】
実施形態５９は、第１の領域と第２の領域の一部分を含む第３の領域とを覆うように、第２のマスクを適用することと、第２のマスクによって覆われていない第３の領域がエッチングされて第１の領域及び第２の領域の光学厚さとは異なる光学厚さを有し、第３の領域が第２の領域のリターダンスよりも小さいリターダンスを有するように、表面を更に反応性イオンエッチングすることとを含む、実施形態５７の方法である。
【０１８３】
実施形態６０は、θが約０．２λより小さい、実施形態５７の方法である。
【０１８４】
実施形態６１は、第１の領域が内部領域であり、第２の領域が、その内部領域を実質的に取り囲む周辺領域である、実施形態５７の方法である。
【０１８５】
実施形態６２は、第１の領域が第１の物理的厚さを有し、第２の領域が第１の物理的厚さとは異なる第２の物理的厚さを有する、実施形態５７の方法である。
【０１８６】
実施形態６３は、光学要素を製造する方法であって、約４００ｎｍ〜約１０００ｎｍの範囲の所定の波長λの光を受光するように構成された光学面を備えるポリマーフィルムを提供することであって、光学面は、時計回り方向に通し番号を付けられた４つのデカルト四分円を画定する垂直軸及び水平軸、垂直軸を実質的に中心とする第１の長手方向セクション、及び水平軸を実質的に中心とする第２の長手方向セクションによって画定され、第１及び第２の長手方向セクションはそれぞれ、光学面の対向する縁部間に延び、第１及び第２の長手方向セクションはそれぞれ、実質的な垂直入射光に対して同一の実質的に一様なリターダンスδを有する、提供することと、４つの個別のリターダセクションを形成するためにポリマーフィルムの表面を反応性イオンエッチングすることであって、各リターダセクションは光学面のそれぞれのデカルト四分円上に配置され、各個別のリターダセクションは、第１と第２の長手方向セクションの光学厚さとは異なる光学厚さ、及びゼロより大きいδとのリターダンス差θを有する、反応性イオンエッチングすることとを含む、方法である。
【０１８７】
実施形態６４は、光学要素の表面にポリマーフィルムを適合させることを更に含み、光学要素がゼロでない光学的パワーを有する、実施形態６３の方法である。
【０１８８】
実施形態６５は、光学要素を製造する方法であって、約４００ｎｍ〜約１０００ｎｍの範囲の所定の波長λの光を受光するように構成された光学面を備えるポリマーフィルムを提供することであって、光学面は、重なり合わない、中央領域、並びにそれぞれの第１及び第２の縁部に又はその付近に配置された第１及び第２の縁部領域を含む、提供することと、波長範囲の少なくとも１つの波長λ０に対して、中央領域は、実質的な垂直入射光に対してδに実質的に等しい平均リターダンスを有し、第１の縁部領域は、δ＋ξに実質的に等しい平均リターダンスを有し、第２の縁部領域は、δ−ξに実質的に等しい平均リターダンスを有するように表面を反応性イオンエッチングすることであって、整数ｎについて、λ０（ｎ＋１／８）≦δ≦（ｎ＋１／２）かつδ／５０≦ξ≦δ／２である、反応性イオンエッチングすることとを含む、方法である。
【０１８９】
実施形態６６は、光学要素の表面にエッチングされたポリマーフィルムを適合させることを更に含み、光学要素がゼロでない光学的パワーを有する、実施形態６５の方法である。
【０１９０】
実施形態６７は、ｎが０である、実施形態６５の方法である。
【０１９１】
実施形態６８は、所定の波長範囲内の少なくとも１つの第１の波長λ０について、中央領域が、実質的に一様なリターダンスを有する、実施形態６５の方法である。
【０１９２】
【０１９３】
実施形態６９は、所定の波長範囲内の少なくとも１つの第１の波長λ０について、第１及び第２の縁部領域のそれぞれが、実質的に一様なリターダンスを有する、実施形態６５の方法である。
【０１９４】
【０１９５】
実施形態７０は、所定の波長範囲内の少なくとも１つの第１の波長λ０について、第１及び第２の縁部領域のうちの少なくとも１つが、実質的に一様なリターダンスを有する、実施形態６５の方法である。
【０１９６】
実施形態７１は、δがλ０／４に実質的に等しく、δ／２０≦ξ≦δ／５である、実施形態６５の方法である。
【０１９７】
実施形態７２は、δがλ０（ｎ＋１／４）に実質的に等しく、δ／２０≦ξ≦δ／５である、実施形態６５の方法である。
【０１９８】
実施形態７３は、所定の波長範囲内の少なくとも１つの第１の波長λ０について、第１の縁部領域のリターダンスが、第１の原点から離れて第１の縁部に向かう方向で減少し、第２の縁部領域のリターダンスは、第１の原点から離れて第２の縁部に向かう方向で増加する、実施形態６５の方法である。
【０１９９】
実施形態７４は、光学面が、第３及び第４の縁部領域を更に含み、中央領域が、第１の縁部領域と第３の縁部領域との間で、かつ、第２の縁部領域と第４の縁部領域との間にあり、所定の波長範囲内の少なくとも１つの第１の波長λ０について、第３の縁部領域がδ−ξに実質的に等しい平均リターダンスを有し、第４の縁部領域がδ＋ξに実質的に等しい平均リターダンスを有する、実施形態６５の方法である。
【０２００】
実施形態７５は、平面視で、光学面が面積Ａを有し、中央領域が約Ａ／１０〜約２Ａ／３の範囲の面積を有し、第１〜第４の縁部領域がそれぞれ約Ａ／１２〜約Ａ／３の範囲の面積を有する、実施形態７３の方法である。
【０２０１】
実施形態７６は、所定の波長範囲内の少なくとも１つの第１の波長λ０について、中央領域が実質的に一様なリターダンスを有する、実施形態７４の方法である。
【０２０２】
【０２０３】
実施形態７７は、所定の波長範囲内の少なくとも１つの第１の波長λ０について、第１〜第４の縁部領域のうちの少なくとも１つが、実質的に一様なリターダンスを有する、実施形態７４の方法である。
【０２０４】
実施形態７８は、所定の波長範囲内の少なくとも１つの第１の波長λ０について、第１〜第４の縁部領域のそれぞれが、実質的に一様なリターダンスを有する、実施形態７４の方法である。
【０２０５】
実施形態７９は、光学要素を製造する方法であって、ポリマー光学リターダ層の表面の第１の領域にわたってコーティングを適用することであって、ポリマー光学リターダ層は、約４００ｎｍ〜約１０００ｎｍの範囲の所定の波長λにわたる実質的な垂直入射光に対して実質的に一様なリターダンスδを有する、適用することと、第１の領域がコーティングに覆われていない第２の領域のリターダンスより大きいリターダンスを所定の波長範囲にわたって有するように第１の領域を反応性イオンエッチングすることと、ポリマー光学リターダ層を光学部品の表面に適合させることであって、光学部品の表面がゼロでない光学的パワーを有する、適合させることとを含む、方法である。
【０２０６】
実施形態８０は、マスクが、第１及び第２の領域のうちの１つの少なくとも一部分を覆うように適用される、実施形態７９の方法である。
【０２０７】
本発明の様々な実施形態を説明した。これらの実施形態及び他の実施形態は、以下の特許請求の範囲に含まれる。
【図１】
2021500630.tif 000004
【図２Ａ】
2021500630.tif 000005
【図２Ｂ】
2021500630.tif 000006
【図３】
2021500630.tif 000007
【図４Ａ】
2021500630.tif 000008
【図４Ｂ】
2021500630.tif 000009
【図４Ｃ】
2021500630.tif 000010
【図５Ａ】
2021500630.tif 000011
【図５Ｂ】
2021500630.tif 000012
【図５Ｃ】
2021500630.tif 000013
【図５Ｄ】
2021500630.tif 000014
【図６Ａ】
2021500630.tif 000015
【図６Ｂ】
2021500630.tif 000016
【図６Ｃ】
2021500630.tif 000017
【図６Ｄ】
2021500630.tif 000018
【図７】
2021500630.tif 000019
【図８】
2021500630.tif 000020
【図９Ａ】
2021500630.tif 000021
【図９Ｂ】
2021500630.tif 000022
【図１０Ａ】
2021500630.tif 000023
【図１０Ｂ】
2021500630.tif 000024
【図１０Ｃ】
2021500630.tif 000025
【図１１Ａ】
2021500630.tif 000026
【図１１Ｂ】
2021500630.tif 000027
【図１１Ｃ】
2021500630.tif 000028
【図１１Ｄ】
2021500630.tif 000029
【図１２Ａ】
2021500630.tif 000030
【図１２Ｂ】
2021500630.tif 000031
【図１２Ｃ】
2021500630.tif 000032
【図１３Ａ】
2021500630.tif 000033
【図１３Ｂ】
2021500630.tif 000034
【図１４Ａ】
2021500630.tif 000035
【図１４Ｂ】
2021500630.tif 000036
【図１５Ａ】
2021500630.tif 000037
【図１５Ｂ】
2021500630.tif 000038
【図１６】
2021500630.tif 000039
【国際調査報告】
2021500630.tif 000040
2021500630.tif 000041
2021500630.tif 000042