[发明专利]反射光学超表面膜

说明书

一种光学超表面膜包括：柔性聚合物膜，该柔性聚合物膜具有第一主表面；图案化聚合物层，该图案化聚合物层具有接近柔性聚合物膜的第一主表面的第一表面，并具有与第一表面相对的第二纳米结构化表面；以及折射率对比层，该折射率对比层包括与图案化聚合物层的纳米结构化表面相邻的折射率对比材料，形成具有纳米结构化界面的纳米结构化双层。纳米结构化双层包括设置在柔性聚合物膜上的多个纳米结构。纳米结构化双层赋予根据纳米结构化双层在柔性聚合物膜上的位置而变化的光相移。纳米结构化双层的光相移限定了光学超表面膜的预定工作相位曲线。光反射层与纳米结构化双层光学连通。

背景技术

超材料为在至少一个表面上具有纳米级特征的合成复合材料。当纳米级特征被选择为具有小于入射到表面上的光的波长的至少一个维度时，超材料可表现出使用常规材料和技术不容易获得的特性。超材料可具有简单的表面结构，诸如单个图案化层或少量图案化层，或具有更复杂的表面结构，诸如通常彼此对准的叠堆图案化层，使得各个纳米级特征根据它们的设计与入射辐射电磁地相互作用。具有单个图案化层或少量图案化层的超材料被称为超表面。具有纳米级表面特征的超表面最近已在光学、生物感测、半导体和其他电子器件中得到应用。

例如，已经使用电子束光刻和原子层沉积在刚性表面上形成了超表面。这些材料已经形成在具有有限表面积的基底上。这些材料已经形成在直径为300mm或更小的晶圆基底上。

发明内容

描述了光学超表面聚合物膜。这些光学超表面聚合物膜可形成在柔性基底上，并且包括光反射层，诸如多层光学膜。例如，柔性基底可以是具有大于300mm的横向维度的大型基底。这些光学超表面聚合物膜可利用辊到辊工艺高保真地形成。

一种光学超表面膜包括：柔性聚合物膜，该柔性聚合物膜具有第一主表面；图案化聚合物层，该图案化聚合物层具有接近柔性聚合物膜的第一主表面的第一表面，并具有与第一表面相对的第二纳米结构化表面；以及折射率对比层，该折射率对比层包括与图案化聚合物层的纳米结构化表面相邻的折射率对比材料，形成具有纳米结构化界面的纳米结构化双层。纳米结构化双层包括设置在柔性聚合物膜上的多个纳米结构。纳米结构化双层局部作用于光的振幅、相位或偏振或它们的组合，并且赋予根据纳米结构化双层在柔性聚合物膜上的位置而变化的光相移。纳米结构化双层的光相移限定了光学超表面膜的预定工作相位曲线。光反射层与纳米结构化双层光学连通。

光反射层可将柔性聚合物膜与纳米结构化双层隔开。纳米结构化双层可将光反射层与柔性聚合物膜隔开。

光学超表面膜可还包括第二光反射层。纳米结构化双层可将光反射层与第二光反射层隔开。

从光反射层反射的光可被纳米结构化双层改变。所反射的光具有在380nm至1600nm、或280nm至750nm、或750nm至1600nm范围内的波长值。

通过光反射层透射的光可被纳米结构化双层改变。所透射的光具有在380nm至1600nm、或280nm至750nm、或750nm至1600nm范围内的波长值。

光反射层可包括多层光学膜。光反射层可包括聚合物多层光学膜。光反射层可包括偏振片。

纳米结构化双层可局部作用于光的振幅。纳米结构化双层可局部作用于光的相位。纳米结构化双层可局部作用于光的偏振。

纳米结构化双层可由固体材料限定。纳米结构化双层可由固体材料形成。纳米结构化双层可由聚合物材料形成。

纳米结构化双层可还包括将图案化聚合物层与柔性聚合物膜的第一主表面隔开的蚀刻阻挡层。

折射率对比材料可具有第一折射率值，并且图案化聚合物层具有第二折射率值，第二折射率值与第一折射率值相差至少0.25、或相差0.5、或相差0.75、或相差1.0或相差1.4。