(57)【要約】再使用可能整合テンプレートとの接触を介して液晶ポリマー層をパターン化するためのソフトインプリント整合プロセスが、本明細書に説明される。例示的ソフトインプリント整合プロセスは、液晶ポリマーの液晶分子が、化学、立体、または他の分子間相互作用を介して、表面整合パターンに整合されるように、液晶ポリマー層と所望の表面整合パターンを有する再使用可能整合テンプレートとを接触させることを含む。パターン化された液晶ポリマー層は、次いで、重合化され、再使用可能整合テンプレートから分離されてもよい。プロセスは、複数回、繰り返されることができる。再使用可能整合テンプレートは、表面整合パターンに対応する表面レリーフ構造を備えていない、光整合層と、本光整合層の上方の剥離層とを含んでもよい。再使用可能整合テンプレートおよびそれを加工する方法もまた、開示される。
2020502565.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶ポリマー層をパターン化するためのプロセスであって、
前記液晶ポリマー層の液晶分子が、主に、化学、立体、または他の分子間相互作用を介して、再使用可能整合テンプレートの表面整合パターンに整合されるように、液晶ポリマー層と表面整合パターンを備える再使用可能整合テンプレートとを接触させることと、
前記液晶ポリマー層を重合化することと、
前記パターン化された重合化液晶ポリマー層および前記再使用可能整合テンプレートを分離することと
を含み、
前記再使用可能整合テンプレートは、前記表面整合パターンを備える光整合層を備える、プロセス。
【請求項２】
前記光整合層は、前記表面整合パターンに対応する表面レリーフ構造を備えていない、請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
前記液晶ポリマー層を重合化することは、前記液晶ポリマーの液晶を所望の整合に固定することを含む、請求項１または２に記載のプロセス。
【請求項４】
前記液晶ポリマー層と前記再使用可能整合テンプレートとを接触させることは、前記液晶ポリマー層を前記再使用可能整合テンプレートの表面上に堆積させることを含む、請求項１−３のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項５】
前記液晶ポリマー層を堆積させることは、前記液晶ポリマー層をジェット堆積させることを含む、請求項４に記載のプロセス。
【請求項６】
前記液晶ポリマー層を堆積させることは、前記液晶ポリマー層をスピンコーティングすることを含む、請求項４に記載のプロセス。
【請求項７】
前記パターン化された重合化液晶ポリマー層および前記再使用可能整合テンプレートを分離することは、前記パターン化された重合化液晶ポリマー層を前記再使用可能整合テンプレートから離層することを含む、請求項４−６のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項８】
前記液晶ポリマー層は、前記パターン化された重合化液晶ポリマー層を前記再使用可能整合テンプレートから離層することに先立って、基板に固着される、請求項７に記載のプロセス。
【請求項９】
前記液晶ポリマー層と前記再使用可能整合テンプレートとを接触させることは、前記液晶ポリマー層の表面が前記再使用可能整合テンプレートの表面に接触するように、前記液晶ポリマー層および／または前記再使用可能整合テンプレートを物理的に移動させることを含む、請求項１−３のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項１０】
前記液晶ポリマー層は、前記再使用可能整合テンプレートに接触することに先立って、基板の表面上に配置される、請求項９に記載のプロセス。
【請求項１１】
前記パターン化された重合化液晶ポリマー層および前記再使用可能整合テンプレートを分離することは、前記パターン化された重合化液晶ポリマー層および前記再使用可能整合テンプレートを相互から離れるように物理的に移動させることを含む、請求項９または１０に記載のプロセス。
【請求項１２】
前記基板は、光学的に透過性である、請求項８、１０、または１１のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項１３】
前記再使用可能整合テンプレートはさらに、前記光整合層にわたって配置される、剥離層を備える、請求項１−１２のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項１４】
前記剥離層は、フルオロシランまたはジメチルポリシロキサン（ＰＤＭＳ）を備える、請求項１３に記載のプロセス。
【請求項１５】
前記再使用可能整合テンプレートはさらに、前記光整合層と前記剥離層との間に配置される液晶ポリマー層を備える、請求項１３または１４に記載のプロセス。
【請求項１６】
前記光整合層は、フォトレジストを備える、請求項１−１５のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項１７】
前記パターン化された重合化液晶ポリマー層は、整合層を液晶デバイス内に備える、請求項１−１６のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項１８】
前記パターン化された重合化液晶ポリマー層は、パンチャラトナムベリー位相効果（ＰＢＰＥ）構造を備える、請求項１−１７のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項１９】
前記ＰＢＰＥ構造は、回折格子を備える、請求項１８に記載のプロセス。
【請求項２０】
前記パターン化された重合化液晶ポリマー層は、波状パターンを備え、前記波は、約１ｎｍ〜約１ミクロン離間される、請求項１−１９のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項２１】
前記パターン化された重合化液晶ポリマー層は、約１ｎｍ未満のＲＭＳ表面粗度を備える、請求項１−２０のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項２２】
前記パターン化された重合化液晶ポリマー層は、サブマスタ整合テンプレートを備える、請求項１−２１のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項２３】
液晶ポリマー層をパターン化するためのプロセスであって、
前記液晶ポリマー層の液晶分子が、主に、化学、立体、または他の分子間相互作用を介して、再使用可能整合テンプレートの表面整合パターンに整合されるように、液晶ポリマー層を表面整合パターンを備える再使用可能整合テンプレート上に堆積させることと、
前記液晶ポリマー層を重合化することと、
前記パターン化された重合化液晶ポリマー層を前記再使用可能整合テンプレートから離層することと
を含み、
前記再使用可能整合テンプレートは、前記表面整合パターンを備える光整合層を備える、プロセス。
【請求項２４】
前記光整合層は、前記表面整合パターンに対応する表面レリーフ構造を備えていない、請求項２３に記載のプロセス。
【請求項２５】
前記再使用可能整合テンプレートはさらに、前記光整合層にわたって配置される剥離層を備える、請求項２３または２４に記載のプロセス。
【請求項２６】
前記剥離層は、フルオロシランまたはジメチルポリシロキサン（ＰＤＭＳ）を備える、請求項２５に記載のプロセス。
【請求項２７】
液晶ポリマー層をパターン化するためのプロセスであって、
液晶ポリマー層を基板の表面上に堆積させることと、
前記液晶ポリマー層の液晶分子が、主に、化学、立体、または他の分子間相互作用を介して、再使用可能整合テンプレートの表面整合パターンに整合されるように、前記堆積される液晶ポリマー層と表面整合パターンを備える再使用可能整合テンプレートとを接触させることと、
前記液晶ポリマー層を重合化することと、
前記再使用可能整合テンプレートおよび前記パターン化された重合化液晶ポリマー層を分離することと
を含み、
前記再使用可能整合テンプレートは、前記表面整合パターンを備える光整合層を備える、プロセス。
【請求項２８】
前記光整合層は、前記表面整合パターンに対応する表面レリーフ構造を備えていない、請求項２７に記載のプロセス。
【請求項２９】
前記再使用可能整合テンプレートはさらに、前記光整合層にわたって配置される剥離層を備える、請求項２７または２８に記載のプロセス。
【請求項３０】
前記剥離層は、フルオロシランまたはジメチルポリシロキサン（ＰＤＭＳ）を備える、請求項２９に記載のプロセス。
【請求項３１】
液晶ソフトインプリント整合プロセスにおいて使用するための再使用可能整合テンプレートであって、
基板と、
前記基板を覆う光整合層であって、前記光整合層は、表面整合パターンを備える、光整合層と
を備え、
前記光整合層は、前記表面整合パターンに対応する表面レリーフ構造を備えていない、再使用可能整合テンプレート。
【請求項３２】
前記光整合層を覆う剥離層をさらに備える、請求項３１に記載の再使用可能整合テンプレート。
【請求項３３】
前記剥離層は、フルオロシランまたはジメチルポリシロキサン（ＰＤＭＳ）を備える、請求項３２に記載のプロセス。
【請求項３４】
前記光整合層と前記剥離層との間に配置される液晶ポリマー層をさらに備える、請求項３２または３３に記載の再使用可能整合テンプレート。
【請求項３５】
前記表面整合パターンは、パンチャラトナムベリー位相効果（ＰＢＰＥ）特徴を備える、請求項３１−３４のいずれか１項に記載の再使用可能整合テンプレート。
【請求項３６】
前記表面整合パターンは、パンチャラトナムベリー位相効果（ＰＢＰＥ）特徴の反転を備える、請求項３１−３４のいずれか１項に記載の再使用可能整合テンプレート。
【請求項３７】
前記ＰＢＰＥ特徴は、回折格子パターンを備える、請求項３５または３６に記載の再使用可能整合テンプレート。
【請求項３８】
前記光整合層は、フォトレジストを備える、請求項３１−３７のいずれか１項に記載の再使用可能整合テンプレート。
【請求項３９】
液晶ソフトインプリント整合プロセスにおいて使用するための再使用可能整合テンプレートを加工するためのプロセスであって、
光整合層を基板の表面上に堆積させることと、
前記光整合層を光パターン化し、所望の表面整合パターンをその中に形成することと
を含み、
前記光整合層は、前記表面整合パターンに対応する表面レリーフ構造を備えていない、プロセス。
【請求項４０】
剥離層を前記光パターン化された光整合層にわたって堆積させることをさらに含む、請求項３９に記載のプロセス。
【請求項４１】
前記剥離層は、フルオロシランまたはジメチルポリシロキサン（ＰＤＭＳ）を備える、請求項４０に記載のプロセス。
【請求項４２】
前記剥離層を前記光パターン化された光整合層にわたって堆積させることに先立って、液晶ポリマー層を前記光パターン化された光整合層上に堆積させることをさらに含む、請求項４０または４１に記載のプロセス。
【請求項４３】
前記表面整合パターンは、パンチャラトナムベリー位相効果（ＰＢＰＥ）特徴を備える、請求項３９−４２のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項４４】
前記表面整合パターンは、パンチャラトナムベリー位相効果（ＰＢＰＥ）特徴の反転を備える、請求項３９−４２のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項４５】
前記ＰＢＰＥ特徴は、回折格子パターンを備える、請求項４３または４４に記載のプロセス。
【請求項４６】
前記光整合層は、フォトレジストを備える、請求項３９−４５のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項４７】
前記光整合層は、実質的に光学的に透過性または透明である、前記請求項のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項４８】
前記光整合層は、実質的に光学的に透過性または透明である、前記請求項のいずれか１項に記載のプロセスまたは再使用可能整合テンプレート。
【請求項４９】
前記液晶ポリマー層は、光を前記光整合層を通して通過させることによって重合化される、請求項４８に記載のプロセスまたは再使用可能整合テンプレート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（参照による援用）
本願は、米国出願第１４／５５５，５８５号（出願日２０１４年１１月２７日）；米国出願第１４／６９０，４０１号（出願日２０１５年４月１８日）；米国出願第１４／２１２，９６１号（出願日２０１４年３月１４日）；米国出願第１４／３３１，２１８号（出願日２０１４年７月１４日）；および米国出願第１５／０７２，２９０号（出願日２０１６年３月１６日）の各々の全体を参照により援用する。
【０００２】
本開示は、ディスプレイシステムに関し、より具体的には、液晶のパターン化および整合に関する。
【背景技術】
【０００３】
現代のコンピューティングおよびディスプレイ技術は、いわゆる「仮想現実」または「拡張現実」体験のためのシステムの開発を促進しており、デジタル的に再現された画像またはその一部が、現実であるように見える、またはそのように知覚され得る様式でユーザに提示される。仮想現実、すなわち、「ＶＲ」シナリオは、典型的には、他の実際の実世界の視覚的入力に対する透過性を伴わずに、デジタルまたは仮想画像情報の提示を伴い、拡張現実または「ＡＲ」シナリオは、典型的には、ユーザの周囲の実際の世界の可視化に対する拡張としてのデジタルまたは仮想画像情報の提示を伴う。複合現実または「ＭＲ」シナリオは、一種のＡＲシナリオであって、典型的には、自然世界の中に統合され、それに応答する、仮想オブジェクトを伴う。例えば、ＭＲシナリオでは、ＡＲ画像コンテンツは、実世界内のオブジェクトによってブロックされて見える、または別様にそれと相互作用するように知覚され得る。
【０００４】
図１を参照すると、拡張現実場面１が、描写されており、ＡＲ技術のユーザには、人々、木々、背景における建物、コンクリートプラットフォーム１１２０を特徴とする、実世界公園状設定１１００が見える。これらのアイテムに加え、ＡＲ技術のユーザはまた、これらの要素１１３０、１１１０が実世界内に存在しないにもかかわらず、実世界プラットフォーム１１２０上に立っているロボット像１１１０と、マルハナバチの擬人化のように見える、飛んでいる漫画のようなアバタキャラクタ１１３０等の「仮想コンテンツ」を「見ている」と知覚する。ヒトの視知覚系は、複雑であって、他の仮想または実世界画像要素間における仮想画像要素の快適で、自然のような感覚で、かつ豊かな提示を促進する、ＡＲ技術の生産は、困難である。
【０００５】
本明細書に開示されるシステムおよび方法は、ＡＲまたはＶＲ技術に関連する種々の課題に対処する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
いくつかの実施形態によると、液晶ポリマー層をパターン化するためのプロセスが、本明細書に説明される。いくつかの実施形態では、本プロセスは、液晶ポリマー層の液晶分子が、主に、化学、立体、または他の分子間相互作用を介して、再使用可能整合テンプレートの表面整合パターンに整合されるように、液晶ポリマー層と表面整合パターンを備える再使用可能整合テンプレートを接触させることと、液晶ポリマー層を重合化することと、パターン化された重合化液晶ポリマー層および再使用可能整合テンプレートを分離することとを含んでもよく、再使用可能整合テンプレートは、表面整合パターンを備える光整合層を備える。
【０００７】
いくつかの実施形態では、光整合層は、表面整合パターンに対応する表面レリーフ構造を備えていない。いくつかの実施形態では、液晶ポリマー層を重合化することは、液晶ポリマーの液晶を所望の整合に固定することを含む。いくつかの実施形態では、液晶ポリマー層と再使用可能整合テンプレートを接触させることは、液晶ポリマー層を再使用可能整合テンプレートの表面上に堆積させることを含む。いくつかの実施形態では、液晶ポリマー層を堆積させることは、液晶ポリマー層をジェット堆積させることを含む。いくつかの実施形態では、液晶ポリマー層を堆積させることは、液晶ポリマー層をスピンコーティングすることを含む。いくつかの実施形態では、パターン化された重合化液晶ポリマー層および再使用可能整合テンプレートを分離することは、パターン化された重合化液晶ポリマー層を再使用可能整合テンプレートから離層することを含む。いくつかの実施形態では、液晶ポリマー層は、パターン化された重合化液晶ポリマー層を再使用可能整合テンプレートから離層することに先立って、基板に固着される。いくつかの実施形態では、液晶ポリマー層と再使用可能整合テンプレートを接触させることは、液晶ポリマー層の表面が再使用可能整合テンプレートの表面に接触するように、液晶ポリマー層および／または再使用可能整合テンプレートを物理的に移動させることを含む。いくつかの実施形態では、液晶ポリマー層は、再使用可能整合テンプレートに接触することに先立って、基板の表面上に配置される。いくつかの実施形態では、パターン化された重合化液晶ポリマー層および再使用可能整合テンプレートを分離することは、パターン化された重合化液晶ポリマー層および再使用可能整合テンプレートを相互から離れるように物理的に移動させることを含む。いくつかの実施形態では、基板は、光学的に透過性である。いくつかの実施形態では、再使用可能整合テンプレートはさらに、光整合層にわたって配置される、剥離層を備える。いくつかの実施形態では、剥離層は、フルオロシランまたはジメチルポリシロキサン（ＰＤＭＳ）を備える。いくつかの実施形態では、再使用可能整合テンプレートはさらに、光整合層と剥離層との間に配置される、液晶ポリマー層を備える。いくつかの実施形態では、光整合層は、フォトレジストを備える。いくつかの実施形態では、パターン化された重合化液晶ポリマー層は、整合層を液晶デバイス内に備える。いくつかの実施形態では、パターン化された重合化液晶ポリマー層は、パンチャラトナムベリー位相効果（ＰＢＰＥ）構造を備える。いくつかの実施形態では、ＰＢＰＥ構造は、回折格子を備える。いくつかの実施形態では、パターン化された重合化液晶ポリマー層は、波状パターンを備え、波は、約１ｎｍ〜約１ミクロン離間される。いくつかの実施形態では、パターン化された重合化液晶ポリマー層は、約１ｎｍ未満のＲＭＳ表面粗度を備える。いくつかの実施形態では、パターン化された重合化液晶ポリマー層は、サブマスタ整合テンプレートを備える。
【０００８】
いくつかの実施形態によると、液晶ポリマー層をパターン化するためのプロセスが、本明細書に説明される。いくつかの実施形態では、本プロセスは、液晶ポリマー層の液晶分子が、主に、化学、立体、または他の分子間相互作用を介して、再使用可能整合テンプレートの表面整合パターンに整合されるように、液晶ポリマー層を表面整合パターンを備える再使用可能整合テンプレート上に堆積させることと、液晶ポリマー層を重合化することと、パターン化された重合化液晶ポリマー層を再使用可能整合テンプレートから離層することとを含んでもよく、再使用可能整合テンプレートは、表面整合パターンを備える光整合層を備える。いくつかの実施形態では、光整合層は、表面整合パターンに対応する表面レリーフ構造を備えていない。いくつかの実施形態では、再使用可能整合テンプレートはさらに、光整合層にわたって配置される、剥離層を備える。いくつかの実施形態では、剥離層は、フルオロシランまたはジメチルポリシロキサン（ＰＤＭＳ）を備える。
【０００９】
いくつかの実施形態によると、液晶ポリマー層をパターン化するためのプロセスが、本明細書に説明される。いくつかの実施形態では、本プロセスは、液晶ポリマー層を基板の表面上に堆積させることと、液晶ポリマー層の液晶分子が、主に、化学、立体、または他の分子間相互作用を介して、再使用可能整合テンプレートの表面整合パターンに整合されるように、堆積される液晶ポリマー層と表面整合パターンを備える再使用可能整合テンプレートとを接触させることと、液晶ポリマー層を重合化することと、再使用可能整合テンプレートおよびパターン化された重合化液晶ポリマー層を分離することとを含んでもよく、再使用可能整合テンプレートは、表面整合パターンを備える光整合層を備える。いくつかの実施形態では、光整合層は、表面整合パターンに対応する表面レリーフ構造を備えていない。いくつかの実施形態では、再使用可能整合テンプレートはさらに、光整合層にわたって配置される、剥離層を備える。いくつかの実施形態では、剥離層は、フルオロシランまたはジメチルポリシロキサン（ＰＤＭＳ）を備える。
【００１０】
いくつかの実施形態によると、液晶ソフトインプリント整合プロセスにおいて使用するための再使用可能整合テンプレートが、本明細書に説明される。いくつかの実施形態では、再使用可能整合テンプレートは、基板と、基板を覆う光整合層であって、表面整合パターンを備える、光整合層とを備えてもよく、光整合層は、表面整合パターンに対応する表面レリーフ構造を備えていない。
【００１１】
いくつかの実施形態では、再使用可能整合テンプレートはさらに、光整合層を覆う剥離層を備えてもよい。いくつかの実施形態では、剥離層は、フルオロシランまたはジメチルポリシロキサン（ＰＤＭＳ）を備える。いくつかの実施形態では、再使用可能整合テンプレートはさらに、光整合層と剥離層との間に配置される、液晶ポリマー層を備えてもよい。いくつかの実施形態では、表面整合パターンは、パンチャラトナムベリー位相効果（ＰＢＰＥ）特徴を備える。いくつかの実施形態では、表面整合パターンは、パンチャラトナムベリー位相効果（ＰＢＰＥ）特徴の反転を備える。いくつかの実施形態では、ＰＢＰＥ特徴は、回折格子パターンを備える。いくつかの実施形態では、光整合層は、フォトレジストを備える。
【００１２】
いくつかの実施形態によると、液晶ソフトインプリント整合プロセスにおいて使用するための再使用可能整合テンプレートを加工するためのプロセスが、本明細書に説明される。いくつかの実施形態では、本プロセスは、光整合層を基板の表面上に堆積させることと、光整合層を光パターン化し、所望の表面整合パターンをその中に形成することとを含み、光整合層は、表面整合パターンに対応する表面レリーフ構造を備えていない。いくつかの実施形態では、本プロセスはさらに、剥離層を光パターン化された光整合層にわたって堆積させることを含む。
【００１３】
いくつかの実施形態では、剥離層は、フルオロシランまたはジメチルポリシロキサン（ＰＤＭＳ）を備える。いくつかの実施形態では、本プロセスはさらに、剥離層を光パターン化された光整合層にわたって堆積させることに先立って、液晶ポリマー層を光パターン化された光整合層上に堆積させることを含む。いくつかの実施形態では、表面整合パターンは、パンチャラトナムベリー位相効果（ＰＢＰＥ）特徴を備える。いくつかの実施形態では、表面整合パターンは、パンチャラトナムベリー位相効果（ＰＢＰＥ）特徴の反転を備える。いくつかの実施形態では、ＰＢＰＥ特徴は、回折格子パターンを備える。いくつかの実施形態では、光整合層は、フォトレジストを備える。いくつかの実施形態では、該光整合層は、実質的に光学的に透過性または透明である。いくつかの実施形態では、該光整合層は、実質的に光学的に透過性または透明である。いくつかの実施形態では、液晶ポリマー層は、光を該光整合層を通して通過させることによって重合化される。
【００１４】
本開示のシステム、方法、およびデバイスはそれぞれ、いくつかの革新的側面を有し、そのうちのただ１つのみが、本明細書に開示される望ましい属性に関与するわけではない。
【００１５】
本明細書に説明される主題の実施形態のうちの１つ以上のものの詳細が、付随の図面および下記の説明に記載される。他の特徴、側面、および利点も、説明、図面、および請求項から明白となるであろう。以下の図の相対的寸法は、正確な縮尺で描かれていない場合があることに留意されたい。
【００１６】
故に、種々の例示的プロセスおよび構造が、本明細書に説明される。
【００１７】
（実施例）
１．液晶ポリマー層をパターン化するためのプロセスであって、
液晶ポリマー層の液晶分子が、主に、化学、立体、または他の分子間相互作用を介して、再使用可能整合テンプレートの表面整合パターンに整合されるように、液晶ポリマー層と表面整合パターンを備える再使用可能整合テンプレートとを接触させることと、
液晶ポリマー層を重合化することと、
パターン化された重合化液晶ポリマー層および再使用可能整合テンプレートを分離することと
を含み、再使用可能整合テンプレートは、表面整合パターンを備える光整合層を備える、プロセス。
２．光整合層は、表面整合パターンに対応する表面レリーフ構造を備えていない、実施例１に記載のプロセス。
３．液晶ポリマー層を重合化することは、液晶ポリマーの液晶を所望の整合に固定することを含む、上記の実施例のいずれかに記載のプロセス。
４．液晶ポリマー層と再使用可能整合テンプレートとを接触させることは、液晶ポリマー層を再使用可能整合テンプレートの表面上に堆積させることを含む、上記の実施例のいずれかに記載のプロセス。
５．液晶ポリマー層を堆積させることは、液晶ポリマー層をジェット堆積させることを含む、実施例４に記載のプロセス。
６．液晶ポリマー層を堆積させることは、液晶ポリマー層をスピンコーティングすることを含む、実施例４に記載のプロセス。
７．パターン化された重合化液晶ポリマー層および再使用可能整合テンプレートを分離することは、パターン化された重合化液晶ポリマー層を再使用可能整合テンプレートから離層することを含む、実施例４−６のいずれか１項に記載のプロセス。
８．液晶ポリマー層は、パターン化された重合化液晶ポリマー層を再使用可能整合テンプレートから離層することに先立って、基板に固着される、実施例７に記載のプロセス。
９．液晶ポリマー層と再使用可能整合テンプレートとを接触させることは、液晶ポリマー層の表面が再使用可能整合テンプレートの表面に接触するように、液晶ポリマー層および／または再使用可能整合テンプレートを物理的に移動させることを含む、実施例１−３のいずれか１項に記載のプロセス。
１０．液晶ポリマー層は、再使用可能整合テンプレートに接触することに先立って、基板の表面上に配置される、実施例９に記載のプロセス。
１１．パターン化された重合化液晶ポリマー層および再使用可能整合テンプレートを分離することは、パターン化された重合化液晶ポリマー層および再使用可能整合テンプレートを相互から離れるように物理的に移動させることを含む、実施例９または１０のいずれか１項に記載のプロセス。
１２．基板は、光学的に透過性である、実施例８、１０、または１１のいずれか１項に記載のプロセス。
１３．再使用可能整合テンプレートはさらに、光整合層にわたって配置される剥離層を備える、上記の実施例のいずれかに記載のプロセス。
１４．剥離層は、フルオロシランまたはジメチルポリシロキサン（ＰＤＭＳ）を備える、実施例１３に記載のプロセス。
１５．再使用可能整合テンプレートはさらに、光整合層と剥離層との間に配置される液晶ポリマー層を備える、実施例１３または１４のいずれか１項に記載のプロセス。
１６．光整合層は、フォトレジストを備える、上記の実施例のいずれかに記載のプロセス。
１７．パターン化された重合化液晶ポリマー層は、整合層を液晶デバイス内に備える、上記の実施例のいずれかに記載のプロセス。
１８．パターン化された重合化液晶ポリマー層は、パンチャラトナムベリー位相効果（ＰＢＰＥ）構造を備える、上記の実施例のいずれかに記載のプロセス。
１９．ＰＢＰＥ構造は、回折格子を備える、実施例１８に記載のプロセス。
２０．パターン化された重合化液晶ポリマー層は、波状パターンを備え、波は、約１ｎｍ〜約１ミクロン離間される、上記の実施例のいずれかに記載のプロセス。
２１．パターン化された重合化液晶ポリマー層は、約１ｎｍ未満のＲＭＳ表面粗度を備える、上記の実施例のいずれかに記載のプロセス。
２２．パターン化された重合化液晶ポリマー層は、サブマスタ整合テンプレートを備える、上記の実施例のいずれかに記載のプロセス。
２３．液晶ポリマー層をパターン化するためのプロセスであって、
液晶ポリマー層の液晶分子が、主に、化学、立体、または他の分子間相互作用を介して、再使用可能整合テンプレートの表面整合パターンに整合されるように、液晶ポリマー層を表面整合パターンを備える再使用可能整合テンプレート上に堆積させることと、
液晶ポリマー層を重合化することと、
パターン化された重合化液晶ポリマー層を再使用可能整合テンプレートから離層することと、
を含み、再使用可能整合テンプレートは、表面整合パターンを備える光整合層を備える、プロセス。
２４．光整合層は、表面整合パターンに対応する表面レリーフ構造を備えていない、実施例２３に記載のプロセス。
２５．再使用可能整合テンプレートはさらに、光整合層にわたって配置される剥離層を備える、実施例２３または２４のいずれか１項に記載のプロセス。
２６．剥離層は、フルオロシランまたはジメチルポリシロキサン（ＰＤＭＳ）を備える、実施例２５に記載のプロセス。
２７．液晶ポリマー層をパターン化するためのプロセスであって、
液晶ポリマー層を基板の表面上に堆積させることと、
液晶ポリマー層の液晶分子が、主に、化学、立体、または他の分子間相互作用を介して、再使用可能整合テンプレートの表面整合パターンに整合されるように、堆積される液晶ポリマー層と表面整合パターンを備える再使用可能整合テンプレートとを接触させることと、
液晶ポリマー層を重合化することと、
再使用可能整合テンプレートおよびパターン化された重合化液晶ポリマー層を分離することと、
を含み、再使用可能整合テンプレートは、表面整合パターンを備える光整合層を備える、プロセス。
２８．光整合層は、表面整合パターンに対応する表面レリーフ構造を備えていない、実施例２７に記載のプロセス。
２９．再使用可能整合テンプレートはさらに、光整合層にわたって配置される剥離層を備える、実施例２７または２８のいずれか１項に記載のプロセス。
３０．剥離層は、フルオロシランまたはジメチルポリシロキサン（ＰＤＭＳ）を備える、実施例２９に記載のプロセス。
３１．液晶ソフトインプリント整合プロセスにおいて使用するための再使用可能整合テンプレートであって、
基板と、
基板を覆う光整合層であって、該光整合層は、表面整合パターンを備える、光整合層と
を備え、光整合層は、表面整合パターンに対応する表面レリーフ構造を備えていない、再使用可能整合テンプレート。
３２．光整合層を覆う剥離層をさらに備える、実施例３１に記載の再使用可能整合テンプレート。
３３．剥離層は、フルオロシランまたはジメチルポリシロキサン（ＰＤＭＳ）を備える、実施例３２に記載のプロセス。
３４．光整合層と剥離層との間に配置される液晶ポリマー層をさらに備える、実施例３２または３３のいずれか１項に記載の再使用可能整合テンプレート。
３５．表面整合パターンは、パンチャラトナムベリー位相効果（ＰＢＰＥ）特徴を備える、実施例３１−３４のいずれか１項に記載の再使用可能整合テンプレート。
３６．表面整合パターンは、パンチャラトナムベリー位相効果（ＰＢＰＥ）特徴の反転を備える、実施例３１−３４のいずれか１項に記載の再使用可能整合テンプレート。
３７．ＰＢＰＥ特徴は、回折格子パターンを備える、実施例３５または３６のいずれか１項に記載の再使用可能整合テンプレート。
３８．光整合層は、フォトレジストを備える、実施例３１−３７のいずれか１項に記載の再使用可能整合テンプレート。
３９．液晶ソフトインプリント整合プロセスにおいて使用するための再使用可能整合テンプレートを加工するためのプロセスであって、
光整合層を基板の表面上に堆積させることと、
光整合層を光パターン化し、所望の表面整合パターンをその中に形成することと、
を含み、光整合層は、表面整合パターンに対応する表面レリーフ構造を備えていない、プロセス。
４０．剥離層を光パターン化された光整合層にわたって堆積させることをさらに含む、実施例３９に記載のプロセス。
４１．剥離層は、フルオロシランまたはジメチルポリシロキサン（ＰＤＭＳ）を備える、実施例４０に記載のプロセス。
４２．剥離層を光パターン化された光整合層にわたって堆積させることに先立って、液晶ポリマー層を光パターン化された光整合層上に堆積させることを含む、実施例４０または４１のいずれか１項に記載のプロセス。
４３．表面整合パターンは、パンチャラトナムベリー位相効果（ＰＢＰＥ）特徴を備える、実施例３９−４２のいずれか１項に記載のプロセス。
４４．表面整合パターンは、パンチャラトナムベリー位相効果（ＰＢＰＥ）特徴の反転を備える、実施例３９−４２のいずれか１項に記載のプロセス。
４５．ＰＢＰＥ特徴は、回折格子パターンを備える、実施例４３または４４のいずれか１項に記載のプロセス。
４６．光整合層は、フォトレジストを備える、実施例３９−４５のいずれか１項に記載のプロセス。
４７．該光整合層は、実質的に光学的に透過性または透明である、上記の実施例のいずれかに記載のプロセス。
４８．該光整合層は、実質的に光学的に透過性または透明である、上記の実施例のいずれかに記載のプロセスまたは再使用可能整合テンプレート。
４９．液晶ポリマー層は、光を該光整合層を通して通過させることによって重合化される、実施例４８に記載のプロセスまたは再使用可能整合テンプレート。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、ＡＲデバイスを通した拡張現実（ＡＲ）のユーザのビューを図示する。
【００１９】
【図２】図２は、ウェアラブルディスプレイシステムの実施例を図示する。
【００２０】
【図３】図３は、ユーザのための３次元画像をシミュレートするための従来のディスプレイシステムを図示する。
【００２１】
【図４】図４は、複数の深度平面を使用して３次元画像をシミュレートするためのアプローチの側面を図示する。
【００２２】
【図５】図５Ａ−５Ｃは、曲率半径と焦点半径との間の関係を図示する。
【００２３】
【図６】図６は、画像情報をユーザに出力するための導波管スタックの実施例を図示する。
【００２４】
【図７】図７は、導波管によって出力された出射ビームの実施例を図示する。
【００２５】
【図８】図８は、各深度平面が複数の異なる原色を使用して形成される画像を含む、スタックされた導波管アセンブリの実施例を図示する。
【００２６】
【図９Ａ】図９Ａは、それぞれが内部結合光学要素を含む、スタックされた導波管のセットの実施例の断面側面図を図示する。
【００２７】
【図９Ｂ】図９Ｂは、図９Ａの複数のスタックされた導波管の実施例の斜視図を図示する。
【００２８】
【図９Ｃ】図９Ｃは、図９Ａおよび９Ｂの複数のスタックされた導波管の実施例の上下平面図を図示する。
【００２９】
【図１０】図１０は、いくつかの実施形態による、再使用可能整合テンプレートを使用した液晶ポリマー層のソフトインプリント整合のための例示的プロセスフローを示す、概略図である。
【００３０】
【図１１】図１１は、いくつかの実施形態による、液晶ポリマー層のソフトインプリント整合のための再使用可能整合テンプレートを形成するための例示的プロセスフローを示す、概略図である。
【００３１】
【図１２】図１２は、いくつかの実施形態による、液晶ポリマー層のソフトインプリント整合のための再使用可能整合テンプレートを形成するための別の例示的プロセスフローを示す、概略図である。
【００３２】
【図１３】図１３は、いくつかの実施形態による、再使用可能整合テンプレート上への液晶ポリマー層の直接堆積を使用した液晶表面整合パターンのソフトインプリント複製のための例示的プロセスフローを示す、概略図である。
【００３３】
【図１４】図１４は、いくつかの実施形態による、液晶ポリマー層と再使用可能整合テンプレートとの間の接触を介した液晶表面整合パターンのソフトインプリント複製のための例示的プロセスフローを示す、概略図である。
【００３４】
【図１５】図１５は、いくつかの実施形態による、ソフトインプリント整合プロセスを介して形成されるサブマスタ整合テンプレートの概略図である。
【００３５】
図面は、例示的実施形態を図示するために提供され、本開示の範囲を限定することを意図するものではない。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
いくつかの実施形態では、液晶ポリマー層の液晶分子は、マスタ整合テンプレートとも称される整合テンプレートの表面パターンを液晶ポリマー層に複製し得る、ソフトインプリント複製またはソフトインプリント整合と称される接触複製の形態を介して、所望の整合パターンに整合され得る。そのようなプロセスは、所望の表面整合パターンを有する液晶ポリマー層を生産するために使用されてもよい。整合される液晶ポリマー層は、光学要素、例えば、内部結合要素等の本明細書に説明される光学要素において有用であり得る。いくつかの実施形態では、例えば、所望の整合パターンを備える液晶ポリマー層は、液晶偏光格子、液晶回折格子、および／または他の液晶光学要素を備えてもよい。液晶ポリマー層は、入射光の位相、振幅、および／または偏光を操作するために使用され、液晶メタ表面、液晶メタ材料、および／または液晶ベースのパンチャラトナムベリー位相光学要素（ＰＢＰＥ）を備え得る、液晶材料の空間変形ナノスケールパターンを備えてもよい。
【００３７】
いくつかの実施形態では、整合パターンは、液晶ポリマー層と液晶ポリマー層の所望の整合パターンに対応する所望の表面整合パターンを備える再使用可能整合テンプレートとを接触させることを含む、ソフトインプリントプロセスによって、液晶ポリマー層、例えば、液晶ポリマー層の表面内に形成されてもよい。液晶ポリマーの液晶層は、主に、整合テンプレートとの化学、立体、または他の分子間相互作用を介して、表面整合パターンに整合される。いくつかの実施形態では、液晶ポリマー層は、液晶ポリマー層と再使用可能整合テンプレートとを接触させることに続いて重合化されてもよい。重合化が生じた後、いくつかの実施形態では、液晶ポリマー層および再使用可能整合テンプレートは、分離され、それによって、所望の整合パターンを有する、重合化された液晶ポリマー層を形成し得る。このように、整合テンプレートの表面整合パターンは、重合化された液晶ポリマー層内に複製される。液晶分子整合が、主に、整合テンプレートとの化学、立体、または他の分子間相互作用を介して生じる、そのようなプロセスは、ソフトインプリント整合プロセスまたはソフトインプリント複製プロセスとも称され得る。さらに、整合テンプレートは、再使用可能であるため、そのようなプロセスは、液晶ポリマー層毎に別個の整合層を処理する必要なく、複数回、繰り返され得る。有利には、これは、例えば、パターン化された液晶ポリマー層を備える光学デバイス等のパターン化された液晶ポリマーを備えるデバイスの製造プロセスを簡略化することを可能にする。
【００３８】
いくつかの実施形態では、ソフトインプリント複製プロセスは、堆積された液晶ポリマー層の液晶分子が再使用可能整合テンプレートの整合パターンに整合されるように、液晶ポリマー層を再使用可能整合テンプレートの表面上に形成または堆積させることを含んでもよい。その後、堆積および整合された液晶ポリマー層は、重合化され、再使用可能整合テンプレートから分離または離層されてもよい。パターン化された液晶ポリマー層は、さらなる処理、例えば、その上への付加的液晶ポリマー層の堆積を受け、液晶デバイスを形成してもよい。
【００３９】
いくつかの他の実施形態では、液晶ポリマー層が、基板の表面上に形成または堆積されてもよく、再使用可能整合テンプレートが、堆積された液晶ポリマー層の液晶分子が再使用可能整合テンプレートの整合パターンに整合されるように、堆積された液晶ポリマー層と接触させられてもよい。その後、液晶ポリマー層は、重合化されてもよく、再使用可能整合テンプレートは、基板上に留まる、重合化された液晶ポリマー層から除去されてもよい。パターン化された液晶ポリマー層は、さらなる処理、例えば、その上への付加的液晶ポリマー層の堆積を受け、液晶デバイスを形成してもよい。
【００４０】
いくつかの実施形態では、再使用可能整合テンプレートは、基板上に配置される、光整合層を備える。光整合層は、光パターン化プロセスを介して、所望の表面整合パターンでパターン化されてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、光整合層は、光活性化化学種を備えてもよく、パターン化は、光整合層を所望のパターンにおいて光に暴露することによって遂行されてもよい。一般に、光整合層は、表面整合パターンに対応する表面レリーフ構造を備えていない。すなわち、光整合層は、液晶ポリマー層を表面整合パターンを用いてインプリントする、またはそれと整合させるように構成される、表面レリーフ特徴を備えていない。いくつかの実施形態では、再使用可能整合テンプレートは、表面整合パターンの上部に堆積または形成される、剥離層を備えてもよい。いくつかの実施形態では、剥離層は、再使用可能整合テンプレートの下層整合パターンと接触された液晶ポリマー層との間の強固な整合条件を可能にする。すなわち、剥離層は、光整合層と液晶ポリマーの液晶分子層との間の化学、立体、または他の分子間反応に実質的に干渉し得ない。いくつかの実施形態では、剥離層はまた、液晶ポリマー層または再使用可能整合テンプレートの表面整合パターンへの実質的損傷を伴わずに、再使用可能整合テンプレートからの接触および整合された液晶ポリマー層の分離を可能にする。いくつかの実施形態では、再使用可能整合テンプレートはさらに、光整合層と再使用可能剥離層との間に配置される、液晶ポリマー層を備えてもよい。有利には、本液晶ポリマー層は、整合パターンの光および熱安定性を改良し得、整合条件を改良し、液晶ポリマー層のソフトインプリント整合の間、より強い液晶分子係留を提供し得る。
【００４１】
故に、ソフトインプリント整合プロセスまたはソフトインプリント複製プロセスにおいて使用するための再使用可能整合テンプレートを加工するためのプロセスが、本明細書に説明される。いくつかの実施形態では、再使用可能整合テンプレートを加工するためのプロセスは、光整合層を基板上に堆積させることを含んでもよい。光整合層は、所望の表面整合パターンで光パターン化されてもよい。光整合層の表面整合パターンは、ソフトインプリント整合プロセスを受けることになる液晶ポリマー層の所望の整合パターンに対応する。
【００４２】
剥離層が、上記に説明されるように、次いで、パターン化された光整合層にわたって堆積され、再使用可能整合テンプレートを形成してもよい。いくつかの実施形態では、液晶ポリマー層は、上記に説明されるように、液晶ポリマー層が光整合層と剥離層との間に配置されるように、剥離層に先立って、パターン化された光整合層上に堆積される。
【００４３】
ここで、図面を参照するが、同様の参照番号は、全体を通して同様の部分を指す。
【００４４】
図２は、ウェアラブルディスプレイシステム８０の実施例を図示する。ディスプレイシステム８０は、ディスプレイ６２と、そのディスプレイ６２の機能をサポートするための種々の機械的および電子的モジュールおよびシステムとを含む。ディスプレイ６２は、フレーム６４に結合されてもよく、これは、ディスプレイシステムユーザまたは視認者６０によって装着可能であって、ディスプレイ６２をユーザ６０の眼の正面に位置付けるように構成される。ディスプレイ６２は、いくつかの実施形態では、アイウェアと見なされ得る。いくつかの実施形態では、スピーカ６６が、フレーム６４に結合され、ユーザ６０の外耳道に隣接して位置付けられる（いくつかの実施形態では、示されない別のスピーカが、ユーザの他の外耳道に隣接して位置付けられ、ステレオ／調節可能音制御を提供する）。いくつかの実施形態では、ディスプレイシステムはまた、１つ以上のマイクロホン６７または他のデバイスを含み、音を検出してもよい。いくつかの実施形態では、マイクロホンは、ユーザが、入力またはコマンド（例えば、音声メニューコマンドの選択、自然言語質問等）をシステム８０に提供することを可能にするように構成され、および／または他の人物（例えば、類似ディスプレイシステムの他のユーザ）とのオーディオ通信を可能にしてもよい。マイクロホンはさらに、周辺センサとして構成され、オーディオデータを持続的に収集してもよい（例えば、ユーザおよび／または環境から受動的に収集するため）。そのようなオーディオデータは、荒い息づかい等のユーザ音または近傍イベントを示す大騒動等の環境音を含んでもよい。ディスプレイシステムはまた、周辺センサ３０ａを含んでもよく、これは、フレーム６４と別個であって、ユーザ６０の身体（例えば、ユーザ６０の頭部、胴体、四肢等上）に取り付けられてもよい。周辺センサ３０ａは、本明細書にさらに説明されるように、いくつかの実施形態では、ユーザ６０の生理学的状態を特性評価するデータを入手するように構成されてもよい。例えば、センサ３０ａは、電極であってもよい。
【００４５】
図２を継続して参照すると、ディスプレイ６２は、有線導線または無線コネクティビティ等の通信リンク６８によって、ローカルデータ処理モジュール７０に動作可能に結合され、これは、フレーム６４に固定して取り付けられる、ユーザによって装着されるヘルメットまたは帽子に固定して取り付けられる、ヘッドホン内に内蔵される、または別様に、ユーザ６０に除去可能に取り付けられる（例えば、リュック式構成において、ベルト結合式構成において）等、種々の構成において搭載されてもよい。同様に、センサ３０ａは、通信リンク３０ｂ、例えば、有線導線または無線コネクティビティによって、ローカルプロセッサおよびデータモジュール７０に動作可能に結合されてもよい。ローカル処理およびデータモジュール７０は、ハードウェアプロセッサと、不揮発性メモリ（例えば、フラッシュメモリまたはハードディスクドライブ）等のデジタルメモリとを備えてもよく、両方とも、データの処理、キャッシュ、および記憶を補助するために利用されてもよい。データは、ａ）画像捕捉デバイス（カメラ等）、マイクロホン、慣性測定ユニット、加速度計、コンパス、ＧＰＳユニット、無線デバイス、ジャイロスコープ、および／または本明細書に開示される他のセンサ等のセンサ（例えば、フレーム６４に動作可能に結合される、または別様に、ユーザ６０に取り付けられてもよい）から捕捉されたデータ、および／またはｂ）可能性として、処理または読出後、ディスプレイ６２への通過のために、遠隔処理モジュール７２および／または遠隔データリポジトリ７４（仮想コンテンツに関連するデータを含む）を使用して、入手および／または処理される、データを含む。ローカル処理およびデータモジュール７０は、これらの遠隔モジュール７２、７４が、相互に動作可能に結合され、ローカル処理およびデータモジュール７０へのリソースとして利用可能であるように、有線または無線通信リンク等を介して、通信リンク７６、７８によって、遠隔処理モジュール７２および遠隔データリポジトリ７４に動作可能に結合されてもよい。いくつかの実施形態では、ローカル処理およびデータモジュール７０は、画像捕捉デバイス、マイクロホン、慣性測定ユニット、加速度計、コンパス、ＧＰＳユニット、無線デバイス、および／またはジャイロスコープのうちの１つ以上のものを含んでもよい。いくつかの他の実施形態では、これらのセンサのうちの１つ以上のものは、フレーム６４に取り付けられてもよい、または有線または無線通信経路によってローカル処理およびデータモジュール７０と通信する、独立型構造であってもよい。
【００４６】
図２を継続して参照すると、いくつかの実施形態では、遠隔処理モジュール７２は、データおよび／または画像情報を分析および処理するように構成される、１つ以上のプロセッサを備えてもよい。いくつかの実施形態では、遠隔データリポジトリ７４は、デジタルデータ記憶設備を備え得、これは、インターネットまたは「クラウド」リソース構成における他のネットワーキング構成を通して利用可能であってもよい。いくつかの実施形態では、遠隔データリポジトリ７４は、１つ以上の遠隔サーバを含んでもよく、これは、情報、例えば、拡張現実コンテンツを生成するための情報をローカル処理およびデータモジュール７０および／または遠隔処理モジュール７２に提供する。いくつかの実施形態では、全てのデータは、記憶され、全ての算出は、ローカル処理およびデータモジュール内で実施され、遠隔モジュールからの完全に自律的な使用を可能にする。
【００４７】
「３次元」または「３−Ｄ」であるような画像の知覚は、画像の若干異なる提示を視認者の各眼に提供することによって達成されてもよい。図３は、ユーザのための３次元画像をシミュレートするための従来のディスプレイシステムを図示する。２つの明確に異なる画像５、７（各眼４、６に対して１つ）が、ユーザに出力される。画像５、７は、視認者の視線と平行な光学軸またはｚ−軸に沿って、距離１０だけ眼４、６から離間される。画像５、７は、平坦であって、眼４、６は、単一遠近調節状態をとることによって、画像に合焦させ得る。そのようなシステムは、ヒト視覚系が、画像５、７を組み合わせ、組み合わせられた画像のための深度および／またはスケールの知覚を提供することに依拠する。
【００４８】
しかしながら、ヒト視覚系は、より複雑であって、深度の現実的知覚の提供は、より困難であることを理解されるであろう。例えば、従来の「３−Ｄ」ディスプレイシステムの多くの視認者は、そのようなシステムを不快であると見出す、または深度の感覚を全く知覚しない場合がある。理論によって限定されるわけではないが、オブジェクトの視認者は、輻輳・開散（ｖｅｒｇｅｎｃｅ）と遠近調節（ａｃｃｍｍｏｄａｔｉｏｎ）の組み合わせに起因して、オブジェクトを「３次元」として知覚し得ると考えられる。相互に対する２つの眼の輻輳・開散運動（すなわち、瞳孔が、相互に向かって、またはそこから離れるように移動し、眼の視線を収束させ、オブジェクトを固視するような眼の回転）は、眼のレンズおよび瞳孔の合焦（または「遠近調節」）と緊密に関連付けられる。通常条件下、焦点を１つのオブジェクトから異なる距離における別のオブジェクトに変化させるための眼のレンズの焦点の変化または眼の遠近調節は、「遠近調節−輻輳・開散運動反射」および散瞳または縮瞳として知られる関係下、輻輳・開散運動の整合変化を自動的に同一距離に生じさせるであろう。同様に、輻輳・開散運動の変化は、通常条件下、レンズ形状および瞳孔サイズの遠近調節の整合変化を誘起するであろう。本明細書に記載されるように、多くの立体視、すなわち、「３−Ｄ」ディスプレイシステムは、３次元視点がヒト視覚系によって知覚されるように、若干異なる提示（したがって、若干異なる画像）を使用して、場面を各眼に表示する。しかしながら、そのようなシステムは、それらが、とりわけ、単に、場面の異なる提示を提供するが、眼が全ての画像情報を単一遠近調節状態で視認する状態では、「遠近調節−輻輳・開散運動反射」に反発するため、多くの視認者にとって不快である。遠近調節と輻輳・開散運動との間のより良好な整合を提供する、ディスプレイシステムは、３次元画像のより現実的かつ快適なシミュレーションを形成し、増加された持続時間の装着、ひいては、診断および療法プロトコルへのコンプライアンスに寄与し得る。
【００４９】
図４は、複数の深度平面を使用して３次元画像をシミュレートするためのアプローチの側面を図示する。図４を参照すると、ｚ−軸上の眼４、６から種々の距離におけるオブジェクトは、それらのオブジェクトが合焦するように、眼４、６によって遠近調節される。眼（４および６）は、特定の遠近調節された状態をとり、オブジェクトをｚ−軸に沿った異なる距離に合焦させる。その結果、特定の遠近調節された状態は、眼がその深度平面のための遠近調節状態にあるとき、特定の深度平面におけるオブジェクトまたはオブジェクトの一部が合焦するように、関連付けられた焦点距離を有する、深度平面１４の特定の１つと関連付けられると言え得る。いくつかの実施形態では、３次元画像は、眼４、６毎に、画像の異なる提示を提供することによって、また、深度平面のそれぞれに対応する画像の異なる提示を提供することによって、シミュレートされてもよい。例証を明確にするために、別個であるように示されるが、眼４、６の視野は、例えば、ｚ−軸に沿った距離が増加するにつれて、重複し得ることを理解されたい。加えて、例証を容易にするために、平坦であるように示されるが、深度平面の輪郭は、深度平面内の全ての特徴が特定の遠近調節された状態における眼と合焦するように、物理的空間内で湾曲されてもよいことを理解されるであろう。
【００５０】
オブジェクトと眼４または６との間の距離もまた、その眼によって視認されるように、オブジェクトからの光の発射量を変化させ得る。図５Ａ−５Ｃは、距離と光線の発散との間の関係を図示する。オブジェクトと眼４との間の距離は、減少距離Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３の順序で表される。図５Ａ−５Ｃに示されるように、光線は、オブジェクトまでの距離が減少するにつれてより発散する。距離が増加するにつれて、光線は、よりコリメートされる。換言すると、点（オブジェクトまたはオブジェクトの一部）によって生成されるライトフィールドは、点がユーザの眼から離れている距離の関数である、球状波面曲率を有すると言え得る。曲率が増加すると、オブジェクトと眼４の間の距離が減少する。その結果、異なる深度平面では、光線の発散の程度もまた、異なり、発散の程度は、深度平面と視認者の眼４との間の距離の減少に伴って増加する。単眼４のみが、図５Ａ−５Ｃおよび本明細書における他の図では、例証を明確にするために図示されるが、眼４に関する議論は、視認者の両眼４および６に適用され得ることを理解されるであろう。
【００５１】
理論によって限定されるわけではないが、ヒトの眼は、典型的には、有限数の深度平面を解釈し、深度知覚を提供することができると考えられる。その結果、知覚された深度の高度に真実味のあるシミュレーションが、眼にこれらの限定数の深度平面のそれぞれに対応する画像の異なる提示を提供することによって達成され得る。異なる提示は、視認者の眼によって別個に合焦され、それによって、異なる深度平面上に位置する場面のための異なる画像特徴に合焦させるために要求される眼の遠近調節に基づいて、および／または焦点外にある異なる深度平面上の異なる画像特徴の観察に基づいて、ユーザに深度キューを提供することに役立ち得る。
【００５２】
図６は、画像情報をユーザに出力するための導波管スタックの実施例を図示する。ディスプレイシステム１０００は、複数の導波管１８２、１８４、１８６、１８８、１９０を使用して、３次元知覚を眼／脳に提供するために利用され得る、導波管のスタックまたはスタックされた導波管アセンブリ１７８を含む。いくつかの実施形態では、ディスプレイシステム１０００は、図２のシステム８０であって、図６は、そのシステム８０のいくつかの部分をより詳細に図式的に示す。例えば、導波管アセンブリ１７８は、図２のディスプレイ６２の一部であってもよい。ディスプレイシステム１０００は、いくつかの実施形態では、ライトフィールドディスプレイと見なされ得ることを理解されるであろう。
【００５３】
図６を継続して参照すると、導波管アセンブリ１７８はまた、複数の特徴１９８、１９６、１９４、１９２を導波管の間に含んでもよい。いくつかの実施形態では、特徴１９８、１９６、１９４、１９２は、１つ以上のレンズであってもよい。導波管１８２、１８４、１８６、１８８、１９０および／または複数のレンズ１９８、１９６、１９４、１９２は、種々のレベルの波面曲率または光線発散を用いて画像情報を眼に送信するように構成されてもよい。各導波管レベルは、特定の深度平面と関連付けられてもよく、その深度平面に対応する画像情報を出力するように構成されてもよい。画像投入デバイス２００、２０２、２０４、２０６、２０８は、導波管のための光源として機能してもよく、画像情報を導波管１８２、１８４、１８６、１８８、１９０の中に投入するために利用されてもよく、それぞれ、本明細書に説明されるように、眼４に向かった出力のために各個別の導波管を横断して入射光を分散させるように構成されてもよい。光は、画像投入デバイス２００、２０２、２０４、２０６、２０８の出力表面３００、３０２、３０４、３０６、３０８から出射し、導波管１８２、１８４、１８６、１８８、１９０の対応する入力表面３８２、３８４、３８６、３８８、３９０の中に投入される。いくつかの実施形態では、入力表面３８２、３８４、３８６、３８８、３９０はそれぞれ、対応する導波管の縁であってもよい、または対応する導波管の主要表面の一部（すなわち、世界１４４または視認者の眼４に直接面する導波管表面のうちの１つ）であってもよい。いくつかの実施形態では、光の単一ビーム（例えば、コリメートされたビーム）が、各導波管の中に投入され、クローン化されたコリメートビームの全体場を出力してもよく、これは、特定の導波管と関連付けられた深度平面に対応する特定の角度（および発散量）において眼４に向かって指向される。いくつかの実施形態では、画像投入デバイス２００、２０２、２０４、２０６、２０８のうちの単一の１つは、複数（例えば、３つ）の導波管１８２、１８４、１８６、１８８、１９０と関連付けられ、その中に光を投入してもよい。
【００５４】
いくつかの実施形態では、画像投入デバイス２００、２０２、２０４、２０６、２０８はそれぞれ、それぞれが対応する導波管１８２、１８４、１８６、１８８、１９０の中への投入のための画像情報を生成する、離散ディスプレイである。いくつかの他の実施形態では、画像投入デバイス２００、２０２、２０４、２０６、２０８は、例えば、画像情報を１つ以上の光学導管（光ファイバケーブル等）を介して画像投入デバイス２００、２０２、２０４、２０６、２０８のそれぞれに送り得る、単一の多重化されたディスプレイの出力端である。画像投入デバイス２００、２０２、２０４、２０６、２０８によって提供される画像情報は、異なる波長または色（例えば、本明細書に議論されるように、異なる原色）の光を含んでもよいことを理解されたい。
【００５５】
いくつかの実施形態では、導波管１８２、１８４、１８６、１８８、１９０の中に投入される光は、光プロジェクタシステム２０００によって提供され、これは、光モジュール２０４０を備え、これは、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の光エミッタを含んでもよい。光モジュール２０４０からの光は、ビームスプリッタ２０５０を介して、光変調器２０３０、例えば、空間光変調器によって指向および修正されてもよい。光変調器２０３０は、導波管１８２、１８４、１８６、１８８、１９０の中に投入される光の知覚される強度を変化させるように構成されてもよい。空間光変調器の実施例は、シリコン上液晶（ＬＣＯＳ）ディスプレイを含む、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）を含む。
【００５６】
いくつかの実施形態では、ディスプレイシステム１０００は、光を種々のパターン（例えば、ラスタ走査、螺旋走査、リサジューパターン等）で１つ以上の導波管１８２、１８４、１８６、１８８、１９０の中に、最終的には、視認者の眼４に投影するように構成される、１つ以上の走査ファイバを備える、走査ファイバディスプレイであってもよい。いくつかの実施形態では、図示される画像投入デバイス２００、２０２、２０４、２０６、２０８は、光を１つまたは複数の導波管１８２、１８４、１８６、１８８、１９０の中に投入するように構成される、単一走査ファイバまたは走査ファイバの束を図式的に表し得る。いくつかの他の実施形態では、図示される画像投入デバイス２００、２０２、２０４、２０６、２０８は、複数の走査ファイバまたは走査ファイバの複数の束を図式的に表し得、それぞれ、光を導波管１８２、１８４、１８６、１８８、１９０のうちの関連付けられた１つの中に投入するように構成される。１つ以上の光ファイバは、光を光モジュール２０４０から１つ以上の導波管１８２、１８４、１８６、１８８、１９０に透過するように構成されてもよいことを理解されたい。１つ以上の介在光学構造が、走査ファイバ（１つまたは複数）と、１つ以上の導波管１８２、１８４、１８６、１８８、１９０との間に提供され、例えば、走査ファイバから出射する光を１つ以上の導波管１８２、１８４、１８６、１８８、１９０の中に再指向してもよいことを理解されたい。
【００５７】
コントローラ２１０は、画像投入デバイス２００、２０２、２０４、２０６、２０８、光源２０４０、および光変調器２０３０の動作を含む、スタックされた導波管アセンブリ１７８のうちの１つ以上のものの動作を制御する。いくつかの実施形態では、コントローラ２１０は、ローカルデータ処理モジュール７０の一部である。コントローラ２１０は、例えば、本明細書に開示される種々のスキームのいずれかに従って、導波管１８２、１８４、１８６、１８８、１９０への画像情報のタイミングおよび提供を調整する、プログラミング（例えば、非一過性媒体内の命令）を含む。いくつかの実施形態では、コントローラは、単一の一体型デバイスまたは有線または無線通信チャネルによって接続される分散型システムであってもよい。コントローラ２１０は、いくつかの実施形態では、処理モジュール７０または７２（図１）の一部であってもよい。
【００５８】
図６を継続して参照すると、導波管１８２、１８４、１８６、１８８、１９０は、全内部反射（ＴＩＲ）によって各個別の導波管内で光を伝搬するように構成されてもよい。導波管１８２、１８４、１８６、１８８、１９０はそれぞれ、主要上部表面および主要底部表面およびそれらの主要上部表面と主要底部表面との間に延在する縁を伴う、平面である、または別の形状（例えば、湾曲）を有してもよい。図示される構成では、導波管１８２、１８４、１８６、１８８、１９０はそれぞれ、光を再指向し、各個別の導波管内で伝搬させ、光を導波管から画像情報を眼４に出力することによって、光を導波管から抽出するように構成される、外部結合光学要素２８２、２８４、２８６、２８８、２９０を含んでもよい。抽出された光はまた、外部結合光と称され得、外部結合光学要素光はまた、光抽出光学要素と称され得る。抽出された光のビームは、導波管によって、導波管内で伝搬する光が光抽出光学要素に衝打する場所において出力される。外部結合光学要素２８２、２８４、２８６、２８８、２９０は、例えば、本明細書にさらに議論されるような回折光学特徴を含む、格子であってもよい。説明を容易にし、図面を明確にするために、導波管１８２、１８４、１８６、１８８、１９０の底部主要表面に配置されて図示されるが、いくつかの実施形態では、外部結合光学要素２８２、２８４、２８６、２８８、２９０は、本明細書にさらに議論されるように、上部主要表面および／または底部主要表面に配置されてもよく、および／または導波管１８２、１８４、１８６、１８８、１９０の体積内に直接配置されてもよい。いくつかの実施形態では、外部結合光学要素２８２、２８４、２８６、２８８、２９０は、透明基板に取り付けられ、導波管１８２、１８４、１８６、１８８、１９０を形成する、材料の層内に形成されてもよい。いくつかの他の実施形態では、導波管１８２、１８４、１８６、１８８、１９０は、モノリシック材料部品であってもよく、外部結合光学要素２８２、２８４、２８６、２８８、２９０は、その材料部品の表面上および／または内部に形成されてもよい。
【００５９】
図６を継続して参照すると、本明細書に議論されるように、各導波管１８２、１８４、１８６、１８８、１９０は、光を出力し、特定の深度平面に対応する画像を形成するように構成される。例えば、眼の最近傍の導波管１８２は、眼４にコリメートされた光（そのような導波管１８２の中に投入された）を送達するように構成されてもよい。コリメートされた光は、光学無限遠焦点面を表し得る。次の上方の導波管１８４は、眼４に到達し得る前に、第１のレンズ１９２（例えば、負のレンズ）を通して通過する、コリメートされた光を送出するように構成されてもよい。そのような第１のレンズ１９２は、眼／脳が、その次の上方の導波管１８４から生じる光を光学無限遠から眼４に向かって内向きにより近い第１の焦点面から生じるように解釈するように、若干の凸面波面曲率を生成するように構成されてもよい。同様に、第３の上方の導波管１８６は、眼４に到達する前に、その出力光を第１のレンズ１９２および第２のレンズ１９４の両方を通して通過させる。第１のレンズ１９２および第２のレンズ１９４の組み合わせられた屈折力は、眼／脳が、第３の導波管１８６から生じる光が次の上方の導波管１８４からの光であったよりも光学無限遠から人物に向かって内向きにさらに近い第２の焦点面から生じるように解釈するように、別の漸増量の波面曲率を生成するように構成されてもよい。
【００６０】
他の導波管層１８８、１９０およびレンズ１９６、１９８も同様に構成され、スタック内の最高導波管１９０は、人物に最も近い焦点面を表す集約焦点力のために、その出力をそれと眼との間のレンズの全てを通して送出する。スタックされた導波管アセンブリ１７８の他側の世界１４４から生じる光を視認／解釈するとき、レンズ１９８、１９６、１９４、１９２のスタックを補償するために、補償レンズ層１８０が、スタックの上部に配置され、下方のレンズスタック１９８、１９６、１９４、１９２の集約力を補償してもよい。そのような構成は、利用可能な導波管／レンズ対と同じ数の知覚される焦点面を提供する。導波管の外部結合光学要素およびレンズの集束側面は両方とも、静的であってもよい（すなわち、動的または電気活性ではない）。いくつかの代替実施形態では、一方または両方とも、電気活性特徴を使用して動的であってもよい。
【００６１】
いくつかの実施形態では、導波管１８２、１８４、１８６、１８８、１９０のうちの２つ以上のものは、同一の関連付けられた深度平面を有してもよい。例えば、複数の導波管１８２、１８４、１８６、１８８、１９０が、同一深度平面に設定される画像を出力するように構成されてもよい、または導波管１８２、１８４、１８６、１８８、１９０の複数のサブセットが、深度平面毎に１つのセットを伴う、同一の複数の深度平面に設定される画像を出力するように構成されてもよい。これは、それらの深度平面において拡張された視野を提供するようにタイル化された画像を形成する利点を提供し得る。
【００６２】
図６を継続して参照すると、外部結合光学要素２８２、２８４、２８６、２８８、２９０は、導波管と関連付けられた特定の深度平面のために、光をその個別の導波管から再指向し、かつ本光を適切な量の発散またはコリメーションを伴って出力するように構成されてもよい。その結果、異なる関連付けられた深度平面を有する導波管は、外部結合光学要素２８２、２８４、２８６、２８８、２９０の異なる構成を有してもよく、これは、関連付けられた深度平面に応じて、異なる量の発散を伴う光を出力する。いくつかの実施形態では、光抽出光学要素２８２、２８４、２８６、２８８、２９０は、具体的角度で光を出力するように構成され得る、体積特徴または表面特徴であってもよい。例えば、光抽出光学要素２８２、２８４、２８６、２８８、２９０は、立体ホログラム、表面ホログラム、および／または回折格子であってもよい。いくつかの実施形態では、特徴１９８、１９６、１９４、１９２は、レンズではなくてもよい。むしろ、それらは、単に、スペーサであってもよい（例えば、クラッディング層および／または空隙を形成するための構造）。
【００６３】
いくつかの実施形態では、外部結合光学要素２８２、２８４、２８６、２８８、２９０は、回折パターンまたは「回折光学要素」（また、本明細書では、「ＤＯＥ」とも称される）を形成する、回折特徴である。好ましくは、ＤＯＥは、ビームの光の一部のみがＤＯＥの各交差点で眼４に向かって偏向される一方、残りが全内部反射を介して、導波管を通して移動し続けるように、十分に低回折効率を有する。画像情報を搬送する光は、したがって、様々な場所において導波管から出射する、いくつかの関連出射ビームに分割され、その結果、導波管内でバウンスする本特定のコリメートされたビームに関して、眼４に向かって非常に均一パターンの出射放出となる。
【００６４】
いくつかの実施形態では、１つ以上のＤＯＥは、能動的に回折する「オン」状態と有意に回折しない「オフ」状態との間で切替可能であってもよい。例えば、切替可能なＤＯＥは、ポリマー分散液晶の層を備えてもよく、その中で微小液滴は、ホスト媒体中に回折パターンを備え、微小液滴の屈折率は、ホスト材料の屈折率に実質的に整合するように切り替えられてもよい（その場合、パターンは、入射光を著しく回折させない）、または微小液滴は、ホスト媒体のものに整合しない屈折率に切り替えられてもよい（その場合、パターンは、入射光を能動的に回折させる）。
【００６５】
いくつかの実施形態では、カメラアセンブリ５００（例えば、可視光および赤外線光カメラを含む、デジタルカメラ）が、提供され、眼４および／または眼４の周囲の組織の画像を捕捉し、例えば、ユーザ入力を検出および／またはユーザの生理学的状態を監視してもよい。本明細書で使用されるように、カメラは、任意の画像捕捉デバイスであってもよい。いくつかの実施形態では、カメラアセンブリ５００は、画像捕捉デバイスと、光（例えば、赤外線光）を眼に投影し、次いで、眼によって反射され、画像捕捉デバイスによって検出され得る、光源とを含んでもよい。いくつかの実施形態では、カメラアセンブ５００は、フレーム６４（図２）に取り付けられてもよく、カメラアセンブリ５００からの画像情報を処理し、例えば、本明細書に議論されるように、ユーザの生理学的状態に関する種々の決定を行い得る、処理モジュール７０および／または７２と電気通信してもよい。ユーザの生理学的状態に関する情報は、ユーザの挙動または感情状態を決定するために使用されてもよいことを理解されたい。そのような情報の実施例は、ユーザの移動および／またはユーザの顔の表情を含む。ユーザの挙動または感情状態は、次いで、挙動または感情状態、生理学的状態、および環境または仮想コンテンツデータの間の関係を決定するように、収集された環境および／または仮想コンテンツデータで三角測量されてもよい。いくつかの実施形態では、１つのカメラアセンブリ５００が、各眼に対して利用され、各眼を別個に監視してもよい。
【００６６】
ここで図７を参照すると、導波管によって出力された出射ビームの実施例が、示される。１つの導波管が図示されるが、導波管アセンブリ１７８（図６）内の他の導波管も同様に機能し得、導波管アセンブリ１７８は、複数の導波管を含むことを理解されたい。光４００が、導波管１８２の入力表面３８２において導波管１８２の中に投入され、ＴＩＲによって導波管１８２内を伝搬する。光４００がＤＯＥ２８２上に衝突する点では、光の一部は、導波管から出射ビーム４０２として出射する。出射ビーム４０２は、略平行として図示されるが、本明細書に議論されるように、また、導波管１８２と関連付けられた深度平面に応じて、ある角度（例えば、発散出射ビーム形成）において眼４に伝搬するように再指向されてもよい。略平行出射ビームは、眼４からの遠距離（例えば、光学無限遠）における深度平面に設定されるように現れる画像を形成するように光を外部結合する、外部結合光学要素を伴う導波管を示し得ることを理解されたい。他の導波管または他の外部結合光学要素のセットは、より発散する、出射ビームパターンを出力してもよく、これは、眼４がより近い距離に遠近調節し、網膜に合焦させることを要求し、光学無限遠より眼４に近い距離からの光として脳によって解釈されるであろう。
【００６７】
いくつかの実施形態では、フルカラー画像が、原色、例えば、３つ以上の原色のそれぞれに画像をオーバーレイすることによって、各深度平面において形成されてもよい。図８は、スタックされた導波管アセンブリの実施例を図示し、各深度平面は、複数の異なる原色を使用して形成される画像を含む。図示される実施形態は、深度平面１４ａ−１４ｆを示すが、より多いまたはより少ない深度もまた、検討される。各深度平面は、それと関連付けられた３つの原色画像、すなわち、第１の色Ｇの第１の画像、第２の色Ｒの第２の画像、および第３の色Ｂの第３の画像を有してもよい。異なる深度平面は、文字Ｇ、Ｒ、およびＢに続くジオプタ（ｄｐｔ）に関する異なる数字によって図に示される。単なる実施例として、これらの文字のそれぞれに続く数字は、ジオプタ（１／ｍ）、すなわち、視認者からの深度平面の逆距離を示し、図中の各ボックスは、個々の原色画像を表す。いくつかの実施形態では、異なる波長の光の眼の集束における差異を考慮するために、異なる原色に関する深度平面の正確な場所は、変動してもよい。例えば、所与の深度平面に関する異なる原色画像は、ユーザからの異なる距離に対応する深度平面上に設置されてもよい。そのような配列は、視力およびユーザ快適性を増加させ得、および／または色収差を減少させ得る。
【００６８】
いくつかの実施形態では、各原色の光は、単一専用導波管によって出力されてもよく、その結果、各深度平面は、それと関連付けられた複数の導波管を有してもよい。そのような実施形態では、文字Ｇ、Ｒ、またはＢを含む、図中の各ボックスは、個々の導波管を表すものと理解され得、３つの導波管は、深度平面毎に提供されてもよく、３つの原色画像が、深度平面毎に提供される。各深度平面と関連付けられた導波管は、本図面では、説明を容易にするために相互に隣接して示されるが、物理的デバイスでは、導波管は全て、レベル毎に１つの導波管を伴うスタックで配列されてもよいことを理解されたい。いくつかの他の実施形態では、複数の原色が、例えば、単一導波管のみが深度平面毎に提供され得るように、同一導波管によって出力されてもよい。
【００６９】
図８を継続して参照すると、いくつかの実施形態では、Ｇは、緑色であって、Ｒは、赤色であって、Ｂは、青色である。いくつかの他の実施形態では、マゼンタ色およびシアン色を含む、光の他の波長と関連付けられた他の色も、赤色、緑色、または青色のうちの１つ以上のものに加えて使用されてもよい、またはそれらに取って代わってもよい。いくつかの実施形態では、特徴１９８、１９６、１９４、および１９２は、視認者の眼への周囲環境からの光を遮断または選択するように構成される、能動または受動光学フィルタであってもよい。
【００７０】
本開示全体を通した所与の光の色の言及は、視認者によってその所与の色であるように知覚される、光の波長の範囲内の１つ以上の波長の光を包含するものと理解されるであろうことを認識されたい。例えば、赤色光は、約６２０〜７８０ｎｍの範囲内の１つ以上の波長の光を含んでもよく、緑色光は、約４９２〜５７７ｎｍの範囲内の１つ以上の波長の光を含んでもよく、青色光は、約４３５〜４９３ｎｍの範囲内の１つ以上の波長の光を含んでもよい。
【００７１】
いくつかの実施形態では、光源２０４０（図６）は、視認者の視覚的知覚範囲外の１つ以上の波長、例えば、赤外線および／または紫外線波長の光を放出するように構成されてもよい。加えて、ディスプレイ１０００の導波管の内部結合、外部結合、および他の光再指向構造は、例えば、結像および／またはユーザ刺激用途のために、本光をディスプレイからユーザの眼４に向かって指向および放出するように構成されてもよい。
【００７２】
ここで図９Ａを参照すると、いくつかの実施形態では、導波管に衝突する光は、その光を導波管の中に内部結合するために再指向される必要があり得る。内部結合光学要素が、光をその対応する導波管の中に再指向および内部結合するために使用されてもよい。図９Ａは、それぞれ、内部結合光学要素を含む、複数またはセット１２００のスタックされた導波管の実施例の断面側面図を図示する。導波管はそれぞれ、１つ以上の異なる波長または１つ以上の異なる波長範囲の光を出力するように構成されてもよい。スタック１２００は、スタック１７８（図６）に対応してもよく、スタック１２００の図示される導波管は、複数の導波管１８２、１８４、１８６、１８８、１９０の一部に対応してもよいが、画像投入デバイス２００、２０２、２０４、２０６、２０８のうちの１つ以上のものからの光が、光が内部結合のために再指向されることを要求する位置から導波管の中に投入されることを理解されたい。
【００７３】
スタックされた導波管の図示されるセット１２００は、導波管１２１０、１２２０、および１２３０を含む。各導波管は、関連付けられた内部結合光学要素（導波管上の光入力面積とも称され得る）を含み、例えば、内部結合光学要素１２１２は、導波管１２１０の主要表面（例えば、上側主要表面）上に配置され、内部結合光学要素１２２４は、導波管１２２０の主要表面（例えば、上側主要表面）上に配置され、内部結合光学要素１２３２は、導波管１２３０の主要表面（例えば、上側主要表面）上に配置される。いくつかの実施形態では、内部結合光学要素１２１２、１２２２、１２３２のうちの１つ以上のものは、個別の導波管１２１０、１２２０、１２３０の底部主要表面上に配置されてもよい（特に、１つ以上の内部結合光学要素は、反射性偏向光学要素である）。図示されるように、内部結合光学要素１２１２、１２２２、１２３２は、その個別の導波管１２１０、１２２０、１２３０の上側主要表面（または次の下側導波管の上部）上に配置されてもよく、特に、それらの内部結合光学要素は、透過性偏向光学要素である。いくつかの実施形態では、内部結合光学要素１２１２、１２２２、１２３２は、個別の導波管１２１０、１２２０、１２３０の本体内に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、本明細書に議論されるように、内部結合光学要素１２１２、１２２２、１２３２は、他の光の波長を透過しながら、１つ以上の光の波長を選択的に再指向するような波長選択的である。その個別の導波管１２１０、１２２０、１２３０の片側または角に図示されるが、内部結合光学要素１２１２、１２２２、１２３２は、いくつかの実施形態では、その個別の導波管１２１０、１２２０、１２３０の他の面積内に配置されてもよいことを理解されたい。
【００７４】
図示されるように、内部結合光学要素１２１２、１２２２、１２３２は、相互から側方にオフセットされてもよい。いくつかの実施形態では、各内部結合光学要素は、その光が別の内部結合光学要素を通して通過せずに、光を受け取るようにオフセットされてもよい。例えば、各内部結合光学要素１２１２、１２２２、１２３２は、図６に示されるように、光を異なる画像投入デバイス２００、２０２、２０４、２０６、および２０８から受け取るように構成されてもよく、光を内部結合光学要素１２１２、１２２２、１２３２の他のものから実質的に受け取らないように、他の内部結合光学要素１２１２、１２２２、１２３２から分離されてもよい（例えば、側方に離間される）。
【００７５】
各導波管はまた、関連付けられた光分散要素を含み、例えば、光分散要素１２１４は、導波管１２１０の主要表面（例えば、上部主要表面）上に配置され、光分散要素１２２４は、導波管１２２０の主要表面（例えば、上部主要表面）上に配置され、光分散要素１２３４は、導波管１２３０の主要表面（例えば、上部主要表面）上に配置される。いくつかの他の実施形態では、光分散要素１２１４、１２２４、１２３４は、それぞれ、関連付けられた導波管１２１０、１２２０、１２３０の底部主要表面上に配置されてもよい。いくつかの他の実施形態では、光分散要素１２１４、１２２４、１２３４は、それぞれ、関連付けられた導波管１２１０、１２２０、１２３０の上部主要表面および底部主要表面の両方の上に配置されてもよい、または光分散要素１２１４、１２２４、１２３４は、それぞれ、異なる関連付けられた導波管１２１０、１２２０、１２３０内の上部主要表面および底部主要表面の異なるもの上に配置されてもよい。
【００７６】
導波管１２１０、１２２０、１２３０は、例えば、材料のガス、液体、および／または固体層によって離間および分離されてもよい。例えば、図示されるように、層１２１８ａは、導波管１２１０および１２２０を分離してもよく、層１２１８ｂは、導波管１２２０および１２３０を分離してもよい。いくつかの実施形態では、層１２１８ａおよび１２１８ｂは、低屈折率材料（すなわち、導波管１２１０、１２２０、１２３０の直近のものを形成する材料より低い屈折率を有する材料）から形成される。好ましくは、層１２１８ａ、１２１８ｂを形成する材料の屈折率は、導波管１２１０、１２２０、１２３０を形成する材料の屈折率と比較して０．０５以上または０．１０以上だけ下回る。有利には、より低い屈折率層１２１８ａ、１２１８ｂは、導波管１２１０、１２２０、１２３０を通して光の全内部反射（ＴＩＲ）（例えば、各導波管の上部主要表面および底部主要表面の間のＴＩＲ）を促進する、クラッディング層として機能してもよい。いくつかの実施形態では、層１２１８ａ、１２１８ｂは、空気から形成される。図示されないが、導波管の図示されるセット１２００の上部および底部は、直近クラッディング層を含んでもよいことを理解されたい。
【００７７】
好ましくは、製造および他の考慮点を容易にするために、導波管１２１０、１２２０、１２３０を形成する材料は、類似または同一であって、層１２１８ａ、１２１８ｂを形成する材料は、類似または同一である。いくつかの実施形態では、導波管１２１０、１２２０、１２３０を形成する材料は、１つ以上の導波管間で異なってもよい、および／または層１２１８ａ、１２１８ｂを形成する材料は、依然として、前述の種々の屈折率関係を保持しながら、異なってもよい。
【００７８】
図９Ａを継続して参照すると、光線１２４０、１２４２、１２４４が、導波管のセット１２００に入射する。光線１２４０、１２４２、１２４４は、１つ以上の画像投入デバイス２００、２０２、２０４、２０６、２０８（図６）によって導波管１２１０、１２２０、１２３０の中に投入されてもよいことを理解されたい。
【００７９】
いくつかの実施形態では、光線１２４０、１２４２、１２４４は、異なる色に対応し得る、異なる性質、例えば、異なる波長または異なる波長範囲を有する。内部結合光学要素１２１２、１２２、１２３２はそれぞれ、光がＴＩＲによって導波管１２１０、１２２０、１２３０のうちの個別の１つを通して伝搬するように、入射光を偏向させる。
【００８０】
例えば、内部結合光学要素１２１２は、第１の波長または波長範囲を有する、光線１２４０を偏向させるように構成されてもよい。同様に、伝送される光線１２４２は、第２の波長または波長範囲の光を偏向させるように構成される、内部結合光学要素１２２２に衝突し、それによって偏向される。同様に、光線１２４４は、第３の波長または波長の範囲の光を選択的に偏向させるように構成される、内部結合光学要素１２３２によって偏向される。
【００８１】
図９Ａを継続して参照すると、偏向された光線１２４０、１２４２、１２４４は、対応する導波管１２１０、１２２０、１２３０を通して伝搬するように偏向される。すなわち、各導波管の内部結合光学要素１２１２、１２２２、１２３２は、光をその対応する導波管１２１０、１２２０、１２３０の中に偏向させ、光を対応する導波管の中に内部結合する。光線１２４０、１２４２、１２４４は、光をＴＩＲによって個別の導波管１２１０、１２２０、１２３０を通して伝搬させる角度で偏向される。光線１２４０、１２４２、１２４４は、導波管の対応する光分散要素１２１４、１２２４、１２３４に衝突するまで、ＴＩＲによって個別の導波管１２１０、１２２０、１２３０を通して伝搬する。
【００８２】
ここで図９Ｂを参照すると、図９Ａの複数のスタックされた導波管の実施例の斜視図が、図示される。前述のように、内部結合された光線１２４０、１２４２、１２４４は、それぞれ、内部結合光学要素１２１２、１２２２、１２３２によって偏向され、次いで、それぞれ、導波管１２１０、１２２０、１２３０内でＴＩＲによって伝搬する。光線１２４０、１２４２、１２４４は、次いで、それぞれ、光分散要素１２１４、１２２４、１２３４に衝突する。光分散要素１２１４、１２２４、１２３４は、それぞれ、外部結合光学要素１２５０、１２５２、１２５４に向かって伝搬するように、光線１２４０、１２４２、１２４４を偏向させる。
【００８３】
いくつかの実施形態では、光分散要素１２１４、１２２４、１２３４は、直交瞳エクスパンダ（ＯＰＥ）である。いくつかの実施形態では、ＯＰＥは、光を外部結合光学要素１２５０、１２５２、１２５４に偏向または分散させることと、そしてまた、外部結合光学要素に伝搬するにつれて、本光のビームまたはスポットサイズを増加させることの両方を行う。いくつかの実施形態では、例えば、ビームサイズがすでに所望のサイズである場合、光分散要素１２１４、１２２４、１２３４は、省略されてもよく、内部結合光学要素１２１２、１２２２、１２３２は、光を直接外部結合光学要素１２５０、１２５２、１２５４に偏向させるように構成されてもよい。例えば、図９Ａを参照すると、光分散要素１２１４、１２２４、１２３４は、それぞれ、外部結合光学要素１２５０、１２５２、１２５４と置換されてもよい。いくつかの実施形態では、外部結合光学要素１２５０、１２５２、１２５４は、光を視認者の眼４（図７）内に指向する、射出瞳（ＥＰ）または射出瞳エクスパンダ（ＥＰＥ）である。
【００８４】
故に、図９Ａおよび９Ｂを参照すると、いくつかの実施形態では、導波管のセット１２００は、原色毎に、導波管１２１０、１２２０、１２３０と、内部結合光学要素１２１２、１２２２、１２３２と、光分散要素（例えば、ＯＰＥ）１２１４、１２２４、１２３４と、外部結合光学要素（例えば、ＥＰ）１２５０、１２５２、１２５４とを含む。導波管１２１０、１２２０、１２３０は、各１つの間に空隙／クラッディング層を伴ってスタックされてもよい。内部結合光学要素１２１２、１２２２、１２３２は、入射光をその導波管の中に再指向または偏向させる（異なる内部結合光学要素は、異なる波長の光を受け取る）。光は、次いで、個別の導波管１２１０、１２２０、１２３０内でＴＩＲをもたらすであろう、角度で伝搬する。示される実施例では、光線１２４０（例えば、青色光）は、先に説明された様式において、第１の内部結合光学要素１２１２によって偏向され、次いで、導波管を辿ってバウンスし続け、光分散要素（例えば、ＯＰＥ）１２１４、次いで、外部結合光学要素（例えば、ＥＰ）１２５０と相互作用する。光線１２４２および１２４４（例えば、それぞれ、緑色光および赤色光）は、導波管１２１０を通して通過し、光線１２４２は、内部結合光学要素１２２２に衝突し、それによって偏向されるであろう。光線１２４２は、次いで、ＴＩＲを介して、導波管１２２０を辿ってバウンスし、その光分散要素（例えば、ＯＰＥ）１２２４、次いで、外部結合光学要素（例えば、ＥＰ）１２５２に進む。最後に、光線１２４４（例えば、赤色光）は、導波管１２２０を通して通過し、導波管１２３０の光内部結合光学要素１２３２に衝突する。光内部結合光学要素１２３２は、光線が、ＴＩＲによって、光分散要素（例えば、ＯＰＥ）１２３４に、次いで、ＴＩＲによって、外部結合光学要素（例えば、ＥＰ）１２５４に伝搬するように、光線１２４４を偏向させる。外部結合光学要素１２５４は、次いで、最後に、光線１２４４を視認者に外部結合し、視認者はまた、他の導波管１２１０、１２２０から外部結合された光も受け取る。
【００８５】
図９Ｃは、図９Ａおよび９Ｂの複数のスタックされた導波管の実施例の上下平面図を図示する。図示されるように、導波管１２１０、１２２０、１２３０は、各導波管の関連付けられた光分散要素１２１４、１２２４、１２３４および関連付けられた外部結合光学要素１２５０、１２５２、１２５４とともに、垂直に整合されてもよい。しかしながら、本明細書に議論されるように、内部結合光学要素１２１２、１２２２、１２３２は、垂直に整合されない。むしろ、内部結合光学要素は、好ましくは、非重複する（例えば、上下図に見られるように、側方に離間される）。本明細書でさらに議論されるように、本非重複空間配列は、１対１ベースで異なるリソースから異なる導波管の中への光の投入を促進し、それによって、具体的光源が具体的導波管に一意に結合されることを可能にする。いくつかの実施形態では、非重複の空間的に分離される内部結合光学要素を含む、配列は、偏移瞳システムと称され得、これらの配列内の内部結合光学要素は、サブ瞳に対応し得る。
【００８６】
図１０を参照すると、再使用可能整合テンプレートを使用した液晶ポリマー層のソフトインプリント整合のための例示的プロセスフローを示す、概略図が、いくつかの実施形態に従って図示される。最初に、液晶ポリマー層１３２０が、基板１３１０の表面上に形成または堆積される。いくつかの実施形態では、基板１３１０は、光学的に透過性であってもよい。いくつかの実施形態では、基板１３１０は、１つ以上の導波管を備えてもよい。基板１３１０のための好適な材料の実施例として、限定ではないが、ガラス、石英、サファイア、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、またはポリカーボネート、ポリアセテート、およびアクリルを含む、ポリマー材料が挙げられる。いくつかの実施形態では、基板１３１０は、可視波長の光に透過性であってもよい。
【００８７】
液晶ポリマー層１３２０は、当技術分野において公知のまたは将来的に開発される、任意の堆積技法を介して、堆積されてもよい。いくつかの実施形態では、液晶ポリマー層１３２０は、例えば、ジェット堆積プロセス（例えば、インクジェット技術）によって、または液晶材料を基板１３１０上にスピンコーティングすることによって、堆積されてもよい。ジェット堆積が使用される、いくつかの実施形態では、液晶材料のジェットまたはストリームが、基板１３１０上にノズル１３０１によって指向され、比較的に均一液晶ポリマー層を形成する。堆積される液晶ポリマー層は、例えば、約１０ｎｍ〜１ミクロンまたは約１０ｎｍ〜約１０ミクロンの厚さを有してもよい。
【００８８】
いくつかの実施形態では、液晶材料は、ネマチック液晶またはコレステリック液晶を備えてもよい。いくつかの実施形態では、液晶材料は、アゾ含有ポリマーを備えてもよい。いくつかの実施形態では、液晶材料は、重合化可能液晶材料を備えてもよい。いくつかの実施形態では、液晶材料は、反応性メソゲンを備えてもよい。
【００８９】
いくつかの実施形態では、堆積される液晶ポリマー層１３２０は、本明細書に説明されるように、再使用可能整合テンプレート１３３０と接触される。いくつかの実施形態では、再使用可能整合テンプレート１３３０は、基板１３２０上の液晶ポリマー層１３２０と接触するように降下されてもよい。再使用可能整合テンプレート１３３０が、液晶ポリマー層１３２０に接触するにつれて、液晶分子は、必然的に、自ら再使用可能整合テンプレート１３３０の表面整合パターンに整合し、それによって、再使用可能整合テンプレート１３３０の表面整合パターンを複製する。いくつかの実施形態では、本整合は、整合が、主に、物理的インプリントを介して、例えば、整合パターンに対応する表面レリーフ構造を備える整合テンプレートでインプリントすることによって生じ得る、プロセスとは対照的に、主に、液晶ポリマーの液晶分子と光整合層との間の化学、立体、または他の分子間相互作用に起因して生じる。すなわち、いくつかの実施形態では、光整合層は、整合パターンに対応する表面レリーフ特徴を備えておらず、液晶分子が自ら光整合層の整合パターンに整合するように、分子間力を液晶ポリマーの液晶分子層上に付与し得る。液晶ポリマー１３２０の液晶分子層は、次いで、液晶ポリマー層１３２０を重合化し、それによって、パターン化された液晶ポリマー層１３２１を形成することによって、所望の整合条件に固定されてもよい。いくつかの実施形態では、主に、再使用可能整合テンプレート１３３０の表面整合パターンとの化学、立体、または他の分子間相互作用を介してパターン化された重合化液晶ポリマー層１３２１内に形成される整合パターンは、回折格子、メタ表面、またはＰＢＰＥ構造を備えてもよい。
【００９０】
いくつかの実施形態では、液晶ポリマー層１３２０は、当技術分野において公知のまたは将来的に開発される任意のプロセスによって重合化されてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、液晶ポリマー層１３２０は、ＵＶ光、熱、または両方への暴露を含む、硬化プロセスによって重合化されてもよい。重合化された液晶ポリマー層１３２１は、その後、再使用可能整合テンプレート１３３０の表面整合パターンに対応する表面整合パターンを備える。いくつかの実施形態では、パターン化された重合化液晶ポリマー層１３２１は、可視光の波長未満サイズを有する、液晶特徴および／またはパターンを備えてもよく、パンチャラトナムベリー位相効果（ＰＢＰＥ）構造と称されるもの、メタ表面、またはメタ材料を備えてもよい。いくつかの実施形態では、パターン化された重合化液晶ポリマー層１３２１は、液晶パターンまたは整合された液晶分子を備えてもよい。ある場合には、これらの特徴内の液晶パターンは、整合パターンに対応する表面レリーフ構造を伴わない、完全に連続したものであってもよい。いくつかの実施形態では、表面整合パターンは、例えば、整合された液晶分子の形態でパターン化された重合化液晶ポリマー層１３２１内に記録され、パターン化された重合化液晶ポリマー層１３２１の表面は、略平坦であってもよい。いくつかの実施形態では、パターン化された液晶ポリマー層１３２１のＲＭＳ粗度は、約０．１ｎｍ〜約１ｎｍ、約０．５ｎｍ〜約１ｎｍ、約１ｎｍ〜約３ｎｍ、約２ｎｍ〜約５ｎｍ、または約３ｎｍ〜約１０ｎｍであってもよい。ある場合には、パターン化された重合化液晶ポリマー層１３２１の小パターン化された特徴は、約１ｎｍ〜約１００ｎｍ寸法を有してもよい。いくつかの実施形態では、パターン化された重合化液晶ポリマー層１３２１は、約１ｎｍ〜約１００ｎｍまたは約１ｎｍ〜約１ミクロンの周期を伴って周期的である、液晶特徴を備えてもよい。いくつかの実施形態では、パターン化された重合化液晶ポリマー層１３２１は、波状または波様整合パターンを備えてもよく、波は、約１ｎｍ〜約１００ｎｍまたは約１ｎｍ〜約１ミクロン離間される。ある場合には、パターン化された重合化液晶ポリマー層１３２１の小パターン化された特徴は、約１ｎｍ〜約１ミクロンの寸法を有してもよい。故に、パターン化された重合化液晶ポリマー層１３２１は、入射光の位相、振幅、および／または偏光を操作するために使用され得る、液晶材料の空間変形ナノスケールパターンを備えてもよく、液晶メタ表面、液晶メタ材料、および／または液晶ベースのパンチャラトナムベリー位相光学要素（ＰＢＰＥ）を備えてもよい。
【００９１】
したがって、いくつかの実施形態では、パターン化された液晶ポリマー層１３２１は、光を操作するための液晶格子または他の構造を備えてもよい。ビーム操向、波面成形、波長および／または偏光の分離、および異なる波長および／または偏光の組み合わせ等のための光を操作するための構造は、メタ表面、メタ材料を伴う液晶格子、またはパンチャラトナムベリー位相効果（ＰＢＰＥ）構造または特徴を伴う液晶格子を含んでもよい。ＰＢＰＥ構造および他のメタ表面およびメタ材料を伴う液晶格子は、高回折効率および液晶格子の入射角に対する低感度を組み合わせてもよい。種々の実施形態では、液晶ポリマー層は、入射光の位相、振幅、および／または偏光を操作するために使用され得る、液晶材料の空間変形ナノスケールパターンを備える。
【００９２】
液晶ポリマー層１３２０を重合化することに続き、重合化されたパターン化液晶ポリマー層１３２１を形成するために、再使用可能整合テンプレート１３３０は、液晶ポリマー層１３２１から分離されてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、再使用可能整合テンプレート１３３０は、基板１３１０上に留まる、液晶ポリマー層１３２１との接触から外れるように移動されてもよい。パターン化された液晶ポリマー層１３２１は、次いで、さらなる処理を受け、例えば、本明細書に説明されるように、内部結合光学要素等の光学要素を形成してもよい。いくつかの実施形態では、パターン化された液晶ポリマー層１３２１は、米国仮特許出願第６２／４２４，３０５号、第６２／４２４，３１０号、第６２／４２４，２９３号、および米国特許出願第１５／１８２５１１号（参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる）に説明されるように、その上に堆積される、付加的液晶ポリマー層のための整合層としての役割を果たし、液晶デバイスを形成してもよい。他の液晶層も、その上に形成され、付加的整合層を使用して、付加的再使用可能整合テンプレート等上に異なるように整合されてもよい。
【００９３】
ここで図１１を参照すると、ソフトインプリント整合またはソフトインプリント複製プロセスにおける液晶ポリマー層の整合のための再使用可能整合テンプレート１４０１を形成するための例示的プロセスフローを示す、概略図が、いくつかの実施形態に従って図示される。いくつかの実施形態では、光整合層１４２０が、基板１４１０上に形成または堆積される。いくつかの実施形態では、基板１４１０は、光学的に透過性である。基板１４１０のための好適な材料の実施例として、限定ではないが、ガラス、石英、サファイア、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、またはポリカーボネート、ポリアセテート、およびアクリルを含む、ポリマー材料が挙げられる。いくつかの実施形態では、基板１４１０は、可視波長の光に対して透過性であってもよい。
【００９４】
いくつかの実施形態では、光整合層１４２０は、ポリマー材料を備えてもよい。いくつかの実施形態では、光整合層１４２０は、光パターン化されることが可能な任意の材料を備えてもよい。いくつかの実施形態では、光整合層１４２０は、主に、物理的相互作用を介して、液晶分子を整合させ得る、整合パターンに対応する表面レリーフ構造を備える整合層とは対照的に、主に、液晶分子との立体相互作用、液晶分子との化学相互作用、および／または光整合層１４２０によって液晶分子上に付与される係留エネルギーに起因して、液晶分子に特定の配向またはパターンをとらせる、層であってもよい。光整合層１４２０のための材料の実施例は、レジスト（例えば、フォトレジスト）、ポリマー、および樹脂を含む。実施例として、光整合層１４２０は、ポリイミド、線形偏光重合性ポリマー（ＬＰＰ）、アゾ含有ポリマー、クマリン含有ポリマー、およびケイ皮酸含有ポリマーを含んでもよい。
【００９５】
光整合層１４２０は、当技術分野において公知のまたは将来的に開発される任意の堆積技法を介して堆積されてもよい。いくつかの実施形態では、光整合層１４２０は、例えば、ジェット堆積プロセス（例えば、インクジェット技術）によって、または材料を基板１４１０上にスピンコーティングすることによって、堆積されてもよい。ジェット堆積が使用される、いくつかの実施形態では、材料のジェットまたはストリームが、基板１４１０上にノズルによって指向され、比較的に均一光整合層を形成する。堆積される光整合層１４２０は、例えば、約１０ｎｍ〜約１００ｎｍまたは約１０ｎｍ〜約３００ｎｍの厚さを有してもよい。
【００９６】
光整合層１４２０は、パターン化され、パターン化された光整合層１４２１を形成してもよい。いくつかの実施形態では、光パターン化プロセスは、当技術分野において公知のまたは将来的に開発される任意の光パターン化プロセスであってもよい。パターンは、複製されることになる、液晶偏光格子の所望の格子または整合パターンに対応してもよい（例えば、パターンは、所望のパターンと同じであってもよい、または所望の格子パターンの反転であってもよい）。いくつかの実施形態では、光整合層１４２０は、光活性化化学種を含有してもよく、パターン化は、光整合層１４２０をそれらの化学種を活性化するために適切な波長を有する光に暴露することによって遂行さてもよい。例えば、偏光干渉パターンは、２つの直交円偏光ビーム（例えば、左円偏光ビームおよび右円偏光ビーム）を生成し、線形偏光重合化可能ポリマー材料によって形成され得る、光整合層１４２０にそれらの光ビームを指向することによって、光整合層１４２０内に記録されてもよい。いくつかの実施形態では、パターン化された光整合層１４２１は、表面整合パターンに対応する表面レリーフ構造を備えていなくてもよい。いくつかの実施形態では、パターン化された光整合層１４２１は、完全または実質的に連続してもよく、整合パターンに対応する表面レリーフ構造を備えていなくてもよい。いくつかの実施形態では、光整合層１４２１は、約０．１ｎｍ〜約１ｎｍ、約０．５ｎｍ〜約１ｎｍ、約１ｎｍ〜約３ｎｍ、約２ｎｍ〜約５ｎｍ、または約３ｎｍ〜約１０ｎｍのＲＭＳ表面粗度を有してもよい。
【００９７】
剥離層１４３０が、パターン化された光整合層１４２１にわたって堆積され、再使用可能整合テンプレート１４０１を形成してもよい。いくつかの実施形態では、本明細書に説明されるように、剥離層１４３０は、再使用可能整合テンプレート１４０１の使用の間、パターン化された光整合層１４２１の下層整合パターンと接触される液晶ポリマー層との間の強固な整合条件を可能にする。いくつかの実施形態では、剥離層１４３０はまた、液晶ポリマー層または再使用可能整合テンプレート１４０１の整合パターンへの実質的損傷を伴わずに、再使用可能整合テンプレート１４０１からの接触された液晶ポリマー層の分離を可能にする。いくつかの実施形態では、剥離層１４３０は、シリコン含有材料を備えてもよい。いくつかの実施形態では、剥離層は、フルオロシランを備えてもよい。いくつかの実施形態では、剥離層１４３０は、シロキサンを備えてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、剥離層１４３０は、ジメチルポリシロキサン（ＰＤＭＳ）を備えてもよい。いくつかの実施形態では、剥離層１４３０は、約１０ｎｍ未満の厚さを有してもよい。いくつかの実施形態では、ソフトインプリント整合プロセスの間、本剥離層１４３０は、液晶ポリマー層とパターン化された光整合層１４２１との間の空間を占有し、したがって、ソフトインプリント整合プロセスにおいてパターン化された光整合層１４２１の表面整合パターンを複製する再使用可能整合テンプレート１４０１の能力に干渉しない、またはそれを実質的に劣化させ得ない。すなわち、剥離層１４３０は、液晶ポリマーの液晶層とパターン化された光整合層１４２１との間の立体、化学、または他の分子間相互作用を可能にする。
【００９８】
ここで図１２を参照すると、ソフトインプリント整合またはソフトインプリント複製プロセスにおける液晶ポリマー層の整合のための再使用可能整合テンプレート１５０１を形成するための例示的プロセスフローを示す、概略図が、いくつかの他の実施形態に従って図示される。最初に、光整合層１５２０が、図１１に関して上記に説明されるように、基板１５１０上に形成または堆積される。光整合層１５２０は、次いで、再び、図１１に関して上記に説明されるように、パターン化され、パターン化された光整合層１５２１を形成する。
【００９９】
いくつかの実施形態では、液晶ポリマー層１５４０は、剥離層１５３０の堆積に先立って、パターン化された光整合層１５２１にわたって堆積されてもよい。いくつかの実施形態では、液晶ポリマー層１５４０は、ネマチック液晶またはコレステリック液晶を備えてもよい。いくつかの実施形態では、液晶ポリマー層１５４０は、アゾ含有ポリマーを備えてもよい。いくつかの実施形態では、液晶ポリマー層１５４０は、重合化可能液晶材料を備えてもよい。いくつかの実施形態では、液晶ポリマー層１５４０は、反応性メソゲンを備えてもよい。本明細書に説明されるように、いくつかの実施形態では、液晶ポリマー層１５４０は、表面整合パターンの光および熱安定性を改良し得、整合条件を改良し、液晶ポリマー層のソフトインプリント整合の間、より強い液晶分子係留を提供し得る。いくつかの実施形態では、液晶ポリマーの液晶分子層１５４０は、主に、光整合層１５２１との立体、化学、または他の分子間相互作用を介して、パターン化された光整合層１５２１の表面整合パターンに自ら整合し得る。したがって、液晶ポリマー層１５４０は、ソフトインプリント整合プロセスにおいて表面整合パターンを複製する再使用可能整合テンプレート１５０１の能力に干渉しない、またはそれを実質的に劣化させ得ない。いくつかの実施形態では、剥離層１５３０は、図１１の剥離層１４３０に関して上記に説明されるように、液晶ポリマー層１５４０にわたって堆積されてもよい。
【０１００】
ここで図１３を参照すると、再使用可能整合テンプレート１６０１上への液晶ポリマー層１６４０の直接堆積を使用した液晶表面整合パターンの複製のための例示的プロセスフローを示す、概略図が、いくつかの実施形態に従って図示される。本プロセスは、ソフトインプリント複製プロセスまたはソフトインプリント整合プロセスと称され得る。いくつかの実施形態では、再使用可能整合テンプレート１６０１は、例えば、図１１に関して本明細書に説明されるように、基板１６１０と、パターン化された整合層１６２１と、剥離層１６３０とを備えてもよい。いくつかの実施形態では、再使用可能整合テンプレート１６０１は、例えば、図１２に関して本明細書に説明されるように、基板１６１０と、パターン化された整合層１６２１と、液晶ポリマー層（図示せず）と、剥離層１６３０とを備えてもよい。
【０１０１】
いくつかの実施形態では、液晶ポリマー層１６４０は、例えば、図１０に関して本明細書に説明されるように、再使用可能整合テンプレート１６０１上に堆積されてもよい。液晶ポリマー層１６４０が、再使用可能整合テンプレート１６０１上に堆積され、それと接触するようになるにつれて、液晶ポリマー１６４０の液晶分子は、主に、化学、立体、または他の分子間相互作用を介して、再使用可能整合テンプレート１６０１の表面整合パターンと自ら整合する。いくつかの実施形態では、液晶ポリマー１６４０の液晶は、再使用可能整合テンプレートの剥離層１６３０および／または液晶ポリマー層下、主に、化学、立体、または他の分子間相互作用を介して、再使用可能整合テンプレート１６０１の光整合層１６２１と整合されてもよい。
【０１０２】
液晶ポリマー層１６４０は、次いで、所望の整合パターンを固定するために重合化され、それによって、本明細書に説明されるように、パターン化された液晶ポリマー層１６４１を形成する。重合化に続いて、パターン化された液晶ポリマー層１６４１は、例えば、離層によって、再使用可能整合テンプレート１６０１から除去されてもよい。いくつかの実施形態では、パターン化された液晶ポリマー層１６４１は、基板１６５０に固着または接着されてもよく、これは、次いで、例えば、液晶ポリマー層１６４１および基板１６５０を再使用可能整合テンプレート１６４０から離れるように物理的に移動させることによって、パターン化された液晶ポリマー層１６４１を再使用可能整合テンプレート１６０１から分離するために、再使用可能整合テンプレート１６０１から空間的に分離される。本明細書に説明されるように、結果として生じるパターン化された液晶ポリマー層１６４１および基板１６５０は、さらなる処理を受け、例えば、液晶デバイスを形成することができる。いくつかの実施形態では、パターン化された液晶ポリマー層１６４１は、例えば、液晶デバイス内の付加的液晶ポリマー層のための整合層としての役割を果たすことができる。
【０１０３】
上記に説明されるソフトインプリント複製または整合プロセスは、複数のパターン化された液晶ポリマー層を生産するために、複数回、繰り返されてもよい。有利には、これは、複雑な空間整合パターンで液晶ポリマー層をパターン化するための他の既知のプロセスと比較して、パターン化された液晶ポリマー層を含む、デバイスのための製造プロセスを簡略化し得る。上記に説明されるいくつかの実施形態では、ソフトインプリント複製プロセスは、所望に応じた回数だけ繰り返されてもよい。いくつかの実施形態では、ソフトインプリント複製プロセスは、同一の再使用可能整合テンプレート１６０１を使用して、約１００〜約１，０００回または約１，０００〜約１０，０００回繰り返されてもよい。
【０１０４】
ここで図１４を参照すると、いくつかの実施形態による、再使用可能整合テンプレートとの接触を使用した表面整合パターンのソフトインプリント複製のための例示的プロセスフローを示す、概略図が、図示される。液晶ポリマー層１７４０が、例えば、図１０に関して本明細書に説明されるように、基板１７５０上に形成または堆積される。基板１７５０上の液晶ポリマー層１７４０は、再使用可能整合テンプレート１７０１と物理的に接触される。いくつかの実施形態では、パターン化されることになる液晶ポリマー層１７４０の表面の実質的に全てが、表面整合パターンを備える再使用可能整合テンプレート１６０１の表面に接触する。いくつかの実施形態では、再使用可能整合テンプレート１６０１の表面は、実質的に連続し、表面整合パターンに対応する表面レリーフ構造を備えていない。
【０１０５】
いくつかの実施形態では、液晶ポリマー層１７４０および基板１７４０は、再使用可能整合テンプレート１７０１と接触するように物理的に降下されてもよい、または再使用可能整合テンプレート１７０１は、液晶ポリマー層１７４０と接触するように物理的に上昇されてもよい。再使用可能整合テンプレート１７０１は、液晶ポリマー層１７４０の下方にあるように図示されるが、いくつかの他の実施形態では、再使用可能整合テンプレート１７０１は、液晶ポリマー層１７４０の上方に提供されてもよい。いくつかの実施形態では、液晶ポリマー層１７４０および再使用可能整合テンプレート１７０１は、再使用可能整合テンプレート１７０１の表面整合パターンが液晶ポリマー層１７４０上に複製されるように、液晶ポリマー層１７４０および再使用可能整合テンプレート１７０１が相互に接触可能である限り、任意の配向に提供されてもよい。再使用可能整合テンプレート１７０１は、例えば、図１１および／または１２に関して本明細書に説明されるように、再使用可能整合テンプレートであってもよい。
【０１０６】
液晶ポリマー層１７４０が、再使用可能整合テンプレート１７０１と接触するようになるにつれて、液晶ポリマー１７４０の液晶分子層は、表面整合パターンとの化学、立体、または他の分子間相互作用を介して、再使用可能整合テンプレート１７０１の表面整合パターンに整合する。いくつかの実施形態では、液晶ポリマー１７４０の液晶層は、剥離層１７３０下で再使用可能整合テンプレート１７０１の光整合層１７２１または液晶ポリマー層との化学、立体、または他の分子間相互作用を介して、整合されてもよい。
【０１０７】
液晶ポリマー層１７４０は、次いで、所望の整合パターンを固定するために重合化され、それによって、本明細書に説明されるように、パターン化された液晶ポリマー層１７４１を形成する。重合化に続いて、パターン化された液晶ポリマー層１７４１は、パターン化された液晶ポリマー層１７４１およびそれが固着または接着されている基板１７５０を物理的に分離することによって、再使用可能整合テンプレート１７０１から除去されてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、基板１７５０およびパターン化された液晶ポリマー層１７４１は、再使用可能整合テンプレート１７０１から物理的に除去されてもよい。本明細書に説明されるように、結果として生じるパターン化された液晶ポリマー層１７４１および基板１７５０は、さらなる処理を受け、例えば、液晶デバイスを形成することができる。
【０１０８】
上記に説明されるソフトインプリント複製プロセスは、複数のパターン化された液晶ポリマー層を生産するために、複数回、繰り返されてもよい。有利には、これは、複雑な空間整合パターンで液晶ポリマー層をパターン化するための他の既知のプロセスと比較して、パターン化された液晶ポリマー層を含む、デバイスのための製造プロセスを簡略化し得る。上記に説明されるいくつかの実施形態では、ソフトインプリント複製プロセスは、所望に応じた回数だけ繰り返されてもよい。いくつかの実施形態では、ソフトインプリント複製プロセスは、同一の再使用可能整合テンプレート１７０１を使用して、約１００〜約１，０００回または約１，０００〜約１０，０００回繰り返されてもよい。
【０１０９】
ここで図１５を参照すると、いくつかの実施形態に従って形成されるサブマスタ整合テンプレートの概略図が、図示される。いくつかの実施形態では、例えば、図１０、１３、および／または１４に関して本明細書に説明される、ソフトインプリント整合プロセスに従って形成される基板１８１０上のパターン化された液晶ポリマー層１８２１が、サブマスタ整合テンプレートとして使用されてもよい。すなわち、パターン化された液晶ポリマー層１８２１は、本明細書に説明されるように、再使用可能整合テンプレートを使用して、ソフトインプリント複製処理によって形成された後、整合テンプレート１８０１として使用されることができる。
【０１１０】
いくつかの実施形態では、サブマスタ整合テンプレート１８０１は、例えば、図１０、１３、および／または１４に関して本明細書に説明されるように、パターン化された液晶ポリマー層１８２１を基板１８１０の上部に形成することによって加工される。剥離層１８３０は、続いて、図１１および／または１２の剥離層１４３０、１５３０に関して上記に説明されるものに類似する様式で、パターン化された液晶ポリマー層１８２１にわたって堆積されてもよい。いくつかの実施形態では、本剥離層１８３０は、ソフトインプリント整合プロセスにおいて表面整合パターンを複製するサブマスタ整合テンプレート１８０１の能力に干渉しない、またはそれを実質的に劣化させない。いくつかの実施形態では、サブマスタ整合テンプレート１８０１は、本明細書に説明されるように、ソフトインプリント整合プロセスにおいて再使用可能整合テンプレートと実質的に類似機能を果たし得る。いくつかの実施形態では、サブマスタ整合テンプレート１８０１は、再使用可能整合テンプレートであってもよい。
【０１１１】
前述の明細書では、種々の具体的な実施形態が説明された。しかしながら、種々の修正および変更が、本発明のより広義の精神および範囲から逸脱することなくそこに行われ得ることが明白となるであろう。明細書および図面は、故に、限定的意味ではなく、例証的と見なされるべきである。
【０１１２】
実際、本開示のシステムおよび方法は、それぞれ、いくつかの革新的側面を有し、そのうちのいかなるものも、本明細書に開示される望ましい属性に単独で関与しない、またはそのために要求されないことを理解されたい。上記に説明される種々の特徴およびプロセスは、相互に独立して使用され得る、または種々の方法で組み合わせられ得る。全ての可能な組み合わせおよび副次的組み合わせが、本開示の範囲内に該当することが意図される。
【０１１３】
別個の実施形態の文脈において本明細書に説明されるある特徴はまた、単一の実施形態における組み合わせにおいて実装されてもよい。逆に、単一の実施形態の文脈において説明される種々の特徴もまた、複数の実施形態において別個に、または任意の好適な副次的組み合わせにおいて実装されてもよい。さらに、特徴がある組み合わせにおいて作用するものとして上記に説明され、さらに、そのようなものとして最初に請求され得るが、請求される組み合わせからの１つ以上の特徴は、いくつかの場合では、組み合わせから削除されてもよく、請求される組み合わせは、副次的組み合わせまたは副次的組み合わせの変形例を対象とし得る。いかなる単一の特徴または特徴のグループも、あらゆる実施形態に必要または必須ではない。
【０１１４】
とりわけ、「〜できる（ｃａｎ）」、「〜し得る（ｃｏｕｌｄ）」、「〜し得る（ｍｉｇｈｔ）」、「〜し得る（ｍａｙ）」、「例えば（ｅ．ｇ．）」、および同等物等、本明細書で使用される条件文は、別様に具体的に記載されない限り、または使用されるような文脈内で別様に理解されない限り、概して、ある実施形態がある特徴、要素、および／またはステップを含む一方、他の実施形態がそれらを含まないことを伝えることが意図されることを理解されたい。したがって、そのような条件文は、概して、特徴、要素、および／またはステップが、１つ以上の実施形態に対していかようにも要求されること、または１つ以上の実施形態が、著者の入力または促しの有無を問わず、これらの特徴、要素、および／またはステップが任意の特定の実施形態において含まれる、または実施されるべきかどうかを決定するための論理を必然的に含むことを示唆することを意図されない。用語「〜を備える」、「〜を含む」、「〜を有する」、および同等物は、同義語であり、非限定的方式で包括的に使用され、付加的要素、特徴、行為、動作等を除外しない。また、用語「または」は、その包括的意味において使用され（およびその排他的意味において使用されず）、したがって、例えば、要素のリストを接続するために使用されると、用語「または」は、リスト内の要素のうちの１つ、いくつか、または全てを意味する。加えて、本願および添付される請求項で使用されるような冠詞「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、別様に規定されない限り、「１つ以上の」または「少なくとも１つ」を意味するように解釈されるべきである。同様に、動作は、特定の順序で図面に描写され得るが、これは、望ましい結果を達成するために、そのような動作が示される特定の順序で実施されること、または連続的順序で実施されること、または全ての図示される動作が実施されることの必要はないと認識されるべきである。さらに、図面は、フローチャートの形態で１つ以上の例示的プロセスを図式的に描写し得る。しかしながら、描写されない他の動作も、図式的に図示される例示的方法およびプロセス内に組み込まれることができる。例えば、１つ以上の付加的動作が、図示される動作のいずれかの前に、その後に、それと同時に、またはその間に実施されることができる。加えて、動作は、他の実施形態において再配列される、または再順序付けられ得る。ある状況では、マルチタスクおよび並列処理が、有利であり得る。さらに、上記に説明される実施形態における種々のシステムコンポーネントの分離は、全ての実施形態におけるそのような分離を要求するものとして理解されるべきではなく、説明されるプログラムコンポーネントおよびシステムは、概して、単一のソフトウェア製品においてともに統合される、または複数のソフトウェア製品にパッケージ化され得ることを理解されたい。加えて、他の実装も、以下の請求項の範囲内である。いくつかの場合では、請求項に列挙されるアクションは、異なる順序で実施され、依然として、望ましい結果を達成することができる。
【０１１５】
故に、請求項は、本明細書に示される実施形態に限定されることを意図するものではなく、本明細書に開示される本開示、原理、および新規の特徴と一貫する最も広い範囲を与えられるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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