(57)【要約】  本発明は、偏光分離素子、偏光分離素子の製造方法、光照射装置、光照射方法及び整列された光配向膜の製造方法に関する。 本発明の偏光分離素子は、紫外線及び熱に対する耐久性が優秀であり、偏光特性のピッチ依存性が低くて製造工程が容易である。また、本発明の偏光分離素子は、短波長領域でも優れた偏光度及び消光比を具現することができる。【選択図】図１
2015500508.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に形成されており、３００ｎｍの波長の光に対する屈折率が１〜１０であり、吸光係数が０.５〜１０である光吸収性物質とを含む凸部と、誘電物質が存在する凹部を有する凹凸を含むことを特徴とする紫外線偏光分離素子。
【請求項２】
下記数式１により計算されるａが０.７４〜１０であり、ｂが０.５〜１０であることを特徴とする請求項１に記載の紫外線偏光分離素子。
［数１］
(ａ＋ｂｉ)２ ＝ ｎ１２×(１−Ｗ/Ｐ) ＋ ｎ２２×Ｗ/Ｐ
前記数式１で、ｉは、虚数単位であり、ｎ１は、前記誘電物質の３００ｎｍ波長の光に対する屈折率であり、ｎ２は、前記凸部の３００ｎｍの波長の光に対する屈折率であり、Ｗは、前記凸部の幅であり、Ｐは、前記凸部のピッチである。
【請求項３】
下記数式２により計算されるｃが１.３〜１０であり、ｄが０.０１３〜０.１であることを特徴とする請求項１に記載の紫外線偏光分離素子。
［数２］
(ｃ＋ｄｉ)２ ＝ ｎ１２×ｎ２２ / ((１−Ｗ/Ｐ)×ｎ２２＋Ｗ×ｎ１２/Ｐ)
前記数式２で、ｉは、虚数単位であり、ｎ１は、 前記誘電物質の３００ｎｍ波長の光に対する屈折率であり、ｎ２は、前記凸部の３００ｎｍ波長の光に対する屈折率であり、Ｗは、前記凸部の幅であり、Ｐは、前記凸部のピッチである。
【請求項４】
下記数式１により計算されるａが０.７４〜１０であり、ｂが０.５〜１０であり、下記数式２により計算されるｃが１.３〜１０であり、ｄが０.０１３〜０.１であることを特徴とする請求項１に記載の紫外線偏光分離素子。
［数１］
(ａ＋ｂｉ)２ ＝ ｎ１２×(１−Ｗ/Ｐ) ＋ ｎ２２×Ｗ/Ｐ
［数２］
(ｃ＋ｄｉ)２ ＝ ｎ１２×ｎ２２ / ((１−Ｗ/Ｐ)×ｎ２２＋Ｗ×ｎ１２/Ｐ)
前記数式１及び数式２で、ｉは、虚数単位であり、ｎ１は、 前記誘電物質の３００ｎｍ波長の光に対する屈折率であり、ｎ２は、前記凸部の３００ｎｍの波長の光に対する屈折率であり、Ｗは、前記凸部の幅であり、Ｐは、前記凸部のピッチである。
【請求項５】
誘電物質の２５０ｎｍ〜３５０ｎｍ波長の光に対する屈折率は、１〜３であることを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれか一項に記載の紫外線偏光分離素子。
【請求項６】
凸部の２５０ｎｍ〜３５０ｎｍ波長の光に対する屈折率は、１〜１０であることを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれか一項に記載の紫外線偏光分離素子。
【請求項７】
凸部は、０.５〜１０の吸光係数を有する吸光性であることを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれか一項に記載の紫外線偏光分離素子。
【請求項８】
光吸収性物質は、シリコン、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、タングステン、酸化タングステン、ガリウムヒ素、アンチモン化ガリウム、アルミニウムガリウムヒ素、テルル化カドミウム、クロム、モリブデン、ニッケル、ガリウムホスファイド、インジウムガリウムヒ素、インジウムホスファイド、アンチモン化インジウム、テルル化カドミウム亜鉛、酸化スズ、酸化セシウム、チタン酸ストロンチウム、シリコンカーバイド、イリジウム、酸化イリジウムまたはセレン化テルル化亜鉛からなった群より選択された１種以上であることを特徴とする請求項１に記載の偏光分離素子。
【請求項９】
下記数式３で計算されるＤが０.６７〜０.９８であることを特徴とする請求項１に記載の紫外線偏光分離素子。
［数３］
偏光度Ｄ＝(Ｔｃ−Ｔｐ)/(Ｔｃ＋Ｔｐ)
前記数式３で、Ｔｃは、前記凸部と直交する方向に偏光された２５０ｎｍ〜３５０ｎｍの波長の光の前記偏光分離素子に対する透過度であり、Ｔｐは、前記凸部と平行な方向に偏光された２５０ｎｍ〜３５０ｎｍの波長の光の前記偏光分離素子に対する透過度である。
【請求項１０】
凸部のピッチは、５０ｎｍ〜２００ｎｍであることを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれか一項に記載の紫外線偏光分離素子。
【請求項１１】
凸部のピッチに対する前記凸部の幅Ｗの割合(Ｗ/Ｐ)は、０２〜０.８であることを特徴とする請求項１０に記載の紫外線偏光分離素子。
【請求項１２】
凸部の高さは、２０ｎｍ〜３００ｎｍであることを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれか一項に記載の紫外線偏光分離素子。
【請求項１３】
下記数式４で計算されるＲが２〜２０００であることを特徴とする請求項１に記載の 紫外線偏光分離素子。
［数４］
Ｒ = Ｔｃ/Ｔｐ
前記数式４で、Ｔｃは、前記凸部と直交する方向に偏光された２５０ｎｍ〜３５０ｎｍの波長の光の前記偏光分離素子に対する透過度であり、Ｔｐは、前記凸部と平行な方向に偏光された２５０ｎｍ〜３５０ｎｍの波長の光の前記偏光分離素子に対する透過度である。
【請求項１４】
基板上に光吸収性物質を使用して凸部を形成し、前記凸部によって形成された凹部に誘電物質を導入して凹凸を形成する方法を含む請求項１に記載の紫外線偏光分離素子の製造方法。
【請求項１５】
被照射体が据え置かれる装備と、
請求項１に記載の偏光分離素子と、を含むことを特徴とする光照射装置。
【請求項１６】
被照射体が据え置かれる装備と偏光分離素子との間に光配向マスクをさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の光照射装置。
【請求項１７】
マスクに向いて直線偏光された光を照射することができる光源をさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載の光照射装置。
【請求項１８】
請求項１６に記載の光照射装置の被照射体が据え置かれる装備に被照射体を据え置き、偏光分離素子及びマスクを媒介で前記被照射体に光を照射することを特徴とする方法。
【請求項１９】
請求項１６に記載の光照射装置の被照射体が据え置かれる装備に光配向膜を据え置き、偏光分離素子及びマスクを媒介で前記光配向膜に直線偏光された光を照射することを特徴とする整列された光配向膜の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偏光分離素子、偏光分離素子の製造方法、光照射装置、光照射方法及び整列された光配向膜の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶分子を一定方向に配列するために使用される液晶配向膜は多様な分野に適用されている。液晶配向膜では、光の照射により処理された表面として隣接する液晶分子を配列させることができる光配向膜がある。通常的に、光配向膜は、感光性物質(ｐｈｏｔｏｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｍａｔｅｒｉａｌ)の層に光、例えば、直線偏光された光を照射することにより、前記感光性物質を一定方向に整列(ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎａｌｌｙ ｏｒｄｅｒｉｎｇ)させて製造することができる。
【０００３】
前記光配向膜に直線偏光された光を照射するために、多様な種類の偏光分離素子を利用することができる。
【０００４】
例えば、前記偏光分離素子として、特許文献１などには、アルミニウムを利用した偏光分離素子が開示されている。
【０００５】
また、一般的に、紫外線領域の光を偏光させるための偏光分離素子には、１２０ｎｍ以下のピッチを有するようにワイヤグリッドパターンを形成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】大韓民国公開特許第２００２−００３５５８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、偏光分離素子、偏光分離素子の製造方法、光照射装置、光照射方法及び整列された光配向膜の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
例示的な偏光分離素子は、基板と、前記基板上に形成された凹凸と、を含むことができ、紫外線領域波長帯域の線偏光された光を生成することができる。本明細書で使用される用語「紫外線領域」は、例えば、２５０〜３５０ｎｍ、２７０〜３３０ｎｍ、２９０〜３１０ｎｍの波長を有する光の領域を意味する。以下、添付図面を参照して前記偏光分離素子に対して詳しく説明する。
【０００９】
図１は、例示的な偏光分離素子の断面を模式的に示した図であり、図２は、例示的な偏光分離素子の上面を模式的に示した図であり、図３は、例示的な偏光分離素子を上部から撮影した写真である。図１及び図２に示したように、前記偏光分離素子は、基板１及び前記基板上に形成された凹凸２を含むことができる。
【００１０】
本明細書で使用される用語「凹凸」は、複数の凸部２ａと凹部２ｂが形成されたストライプ形状のパターンがお互いに平行に配列された構造(図２を参照)を意味し、本明細書で使用される用語「ピッチＰ」は、前記凸部２ａの幅Ｗと凹部２ｂの幅を加えた距離を意味し(図２を参照)、本明細書で使用される用語「高さ」は、前記凸部の高さＨを意味する(図１を参照)。
【００１１】
図１に示したように、例示的な前記偏光分離素子は、凹凸２を含むことができ、前記凹凸２は、凸部２ａと凹部２ｂとを有することができる。前記凸部２ａは、光吸収性物質を含むことができる。例えば、前記光吸収性物質は、２５０ｎｍ〜３５０ｎｍの紫外線領域の波長のいずれか一つの長さの波長、例えば、３００ｎｍの波長の光に対する屈折率が、１〜１０、例えば、１.３〜８、１.５〜９または２〜７である。前記屈折率が１未満の光吸収性物質で形成された偏光分離素子は、優れた消光比を有することができない。本明細書で使用される用語「消光比(Ｅｘｔｉｎｃｔｉｏｎ Ｒａｔｉｏ)」は、Ｔｃ/Ｔｐを意味し、消光比が高いほど偏光性能が優秀な偏光板で見られる。ここで、Ｔｃは、前記凸部２ａと直交する方向に偏光された波長の光の前記偏光分離素子に対する透過度であり、Ｔｐは、前記凸部２ａと平行な方向に偏光された光の前記偏光分離素子に対する透過度を意味する。また、前記光吸収性物質は、２５０ｎｍ〜３１０ｎｍの光波長領域での吸光係数が、０.５〜１０、例えば、１〜５、１.５〜７、２〜６または５〜１０である。前記吸光係数が前記数値範囲を満足する材料を使用して凸部２ａを形成する場合、偏光分離素子の消光比が高くなって全体透過率も優秀になる。
【００１２】
特に、２５０ｎｍ〜３１０ｎｍの光波長領域での屈折率が１〜１０であると共に、吸光係数が０.５〜１０の範囲を満足する光吸収性物質が凸部２ａに含まれる場合、前記凸部２ａのピッチに制限を受けないながら紫外線領域の光を偏光させることができる。すなわち、前記凸部２ａが前記光吸収性物質を含み、２５０ｎｍ〜３５０ｎｍの光波長領域での屈折率が１〜１０であり、吸光係数が０.５〜１０であるので、紫外線領域の光を偏光させる場合のピッチＰに対する依存性が、アルミニウムのような反射性素材より低い。また、短波長である紫外線領域の光を偏光させるために前記光吸収性物質で形成された凸部２ａのピッチは、例えば、５０ｎｍ〜２００ｎｍ、１００ｎｍ〜１８０ｎｍ、１１０ｎｍ〜１５０ｎｍ、１２０ｎｍ〜１５０ｎｍ、１３０ｎｍ〜１５０ｎｍまたは１４０ｎｍ〜１５０ｎｍで形成することができる。前記ピッチＰが４００ｎｍの光波長領域の約１/２程度である２００ｎｍを超過する場合、紫外線領域での偏光分離が行われない。また、前記凸部２ａは、上述の範囲の屈折率及び吸光係数を有するので、紫外線吸収能が優秀であり、アルミニウムに比べて短波長でも優れた消光比を有すので、前記光吸収性物質を利用して紫外線偏光度が優れた偏光分離素子を製造することができる。一つの例示で、前記光吸収性物質の酸化温度は、４００℃以上であり、例えば、５００℃以上、６００℃以上、７００℃以上、８００℃以上であってもよい前記のような酸化温度を有する光吸収性物質で前記凸部２ａを形成する場合、前記光吸収性物質の酸化温度が高いので、熱的安全性及び耐久性が優秀な偏光分離素子を得ることができる。これによって、バックライトまたは光源から発生する熱、特に、紫外線領域の光を偏光させる場合、紫外線の熱による酸化を阻むことができる。したがって、偏光分離素子が変形されないで優秀な偏光度を維持することができる効果がある。
【００１３】
また、前記光吸収性物質は、上述の範囲の屈折率及び吸光係数を有するものであれば、技術分野で公知された多様な物質を使用することができる。例えば、シリコン、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、タングステン、酸化タングステン、ガリウムヒ素、アンチモン化ガリウム、アルミニウムガリウムヒ素、テルル化カドミウム、クロム、モリブデン、ニッケル、ガリウムホスファイド、インジウムガリウムヒ素、インジウムホスファイド、アンチモン化インジウム、テルル化カドミウム亜鉛、酸化スズ、酸化セシウム、チタン酸ストロンチウム、シリコンカーバイド、イリジウム、酸化イリジウムまたはセレン化テルル化亜鉛などを使用することができるが、これに限定されるものではない。
【００１４】
一つの例示で、前記凹凸の凹部には、誘電物質(ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌ)が存在する。例示的な前記誘電物質の２５０ｎｍ〜３５０ｎｍ波長の光に対する屈折率は、１〜３である。前記誘電物質は、上述の範囲の屈折率を有するものであれば、特別に限定されるものではないで、例えば、シリコンオキサイド、フッ化マグネシウム、シリコンナイトライドまたは空気などを例示することができる。一つの例示で、前記移転物質が空気の場合には、前記凹凸の凹部は、実質的に空いている状態(ｅｍｐｔｙ ｓｐａｃｅ)である。
【００１５】
一つの例示で、前記紫外線偏光分離素子は、下記数式１により計算されるａが０.７４〜１０であり、ｂが０.５〜１０である。
【００１６】
［数１］
(ａ＋ｂｉ)２ ＝ ｎ１２×(１−Ｗ/Ｐ) ＋ ｎ２２×Ｗ/Ｐ
【００１７】
前記数式１で、ｉは、虚数単位であり、ｎ１は、前記誘電物質の２５０ｎｍ〜３５０ｎｍの紫外線領域の波長のいずれか一つの長さの波長、例えば、３００ｎｍ波長の光に対する屈折率であり、ｎ２は、前記凸部２ａの２５０ｎｍ〜３５０ｎｍの紫外線領域の波長のいずれか一つの長さの波長、例えば、３００ｎｍの波長の光に対する屈折率であり、Ｗは、前記凸部２ａの幅であり、Ｐは、前記凸部２ａのピッチである。
【００１８】
前記凹凸１の凸部２ａのピッチＰが前記数式１を満足する場合、１２０ｎｍ以上のピッチ範囲でも、短波長領域、例えば、２５０ｎｍ〜３５０ｎｍの光波長領域で、０.５以上、０.６以上、０.７以上、０.９以上の高い偏光度を有する偏光分離素子を得ることができる。前記偏光度値の上限は、特別に限定されるものではないが、製造工程の経済性を考慮して、０.９８以下、０.９５以下、０.９３以下の値を有することができる。すなわち、前記偏光度が０.９８を超過する場合、偏光分離素子の凹凸の縦横比(Ａｓｐｅｃｔ ｒａｔｉｏ、 凸部の幅/高さ)を高める必要があり、この場合、偏光分離素子の製作が難しくなり、且つ製作工程が複雑になる。本明細書で使用される用語「偏光度」は、照射される光の強度に対する偏光の強度を意味し、下記数式３のように計算される。
【００１９】
［数３］
偏光度Ｄ＝(Ｔｃ−Ｔｐ)/(Ｔｃ＋Ｔｐ)
【００２０】
前記Ｔｃは、前記凸部２ａと直交する方向に偏光された２５０ｎｍ〜３５０ｎｍの波長の光の前記偏光分離素子に対する透過度であり、Ｔｐは、前記凸部２ａと平行な方向に偏光された２５０ｎｍ〜３５０ｎｍの波長の光の前記偏光分離素子に対する透過度である。前記平行とは、実質的な平行を意味し、垂直とは、実質的な垂直を意味する。
【００２１】
また、一つの例示で、前記紫外線偏光分離素子は、下記数式２により計算されるｃが１.３〜１０であり、ｄが０.０１３〜０.１である。
【００２２】
［数２］
(ｃ＋ｄｉ)２ ＝ ｎ１２×ｎ２２ / ((１−Ｗ/Ｐ)×ｎ２２＋Ｗ×ｎ１２/Ｐ)
【００２３】
前記数式２で、ｉは、虚数単位であり、ｎ１は、前記誘電物質の２５０ｎｍ〜３５０ｎｍ紫外線領域の波長のいずれか一つの長さの波長、例えば、３００ｎｍ波長の光に対する屈折率であり、ｎ２は、前記凸部２ａの２５０ｎｍ〜３５０ｎｍの紫外線領域の波長のいずれか一つの長さの波長、例えば、３００ｎｍ波長の光に対する屈折率であり、Ｗは、前記凸部２ａの幅であり、Ｐは、前記凸部２ａのピッチである。
【００２４】
前記凹凸２の凸部２ａのピッチＰが前記数式２を満足する場合、優秀な偏光分離特性を有するための適切な透過率を有することができ、一方、吸収率が低くなって、凸部２ａの高さを低く製造することができる。
【００２５】
前記凸部２ａの高さＨは、特別に限定されるものではないが、例えば、２０ｎｍ〜３００ｎｍ、５０ｎｍ〜２００ｎｍ、１００ｎｍ〜１５０ｎｍ、１５０ｎｍ〜２５０ｎｍまたは２００ｎｍ〜２８０ｎｍである。前記凸部２ａの高さＨが３００ｎｍを超過する場合、吸収される光量が増加して光配向時に必要な絶対光量が低くなることができる。したがって、前記凸部２ａの高さＨが上述の範囲内で形成される場合、吸収される光量が多くなくて適切な偏光分離素子の製作が可能であり、前記偏光分離素子が優秀な紫外線透過率を維持すると共に、円滑な偏光分離性能を具現することができる。また、同一なピッチＰで凸部２ａの高さＨが厚くなることによって縦横比が増加するようになって、パターン製作の容易性が落ちることを防止することができる。
【００２６】
前記凸部２ａの幅Ｗは、特別に限定されるものではないが、例えば、１０ｎｍ〜１６０ｎｍであり、特に、 凸部２ａのピッチが５０ｎｍ〜１５０ｎｍの場合、例えば、１０ｎｍ〜１２０ｎｍ、３０ｎｍ〜１００ｎｍ、５０ｎｍ〜８０ｎｍである。
【００２７】
一つの例示で、前記凹凸２の曲線因子(ｆｉｌｌ−ｆａｃｔｏｒ)は、０.２〜０.８であり、例えば、０.３〜０.６、０.４〜０.７、０.５〜０.７５または０.４５である。前記凹凸２の曲線因子が前記数値範囲を満足する場合、円滑な偏光分離性能を具現することができ、吸収される光量が多くなくて偏光分離素子の偏光特性が低下されることを防止することができる。本明細書で使用される用語、凹凸の「曲線因子(ｆｉｌｌ−ｆａｃｔｏｒ)」は、凸部のピッチＰに対する前記凸部の幅Ｗの割合(Ｗ/Ｐ)を意味する。
【００２８】
また、例示的な前記偏光分離素子は、下記数式１により計算されるａが０.７４〜１０であり、ｂが０.５〜１０であり、下記数式２により計算されるｃが１.３〜１０であり、ｄが０.０１３〜０.１である。
【００２９】
［数１］
(ａ＋ｂｉ)２ ＝ ｎ１２×(１−Ｗ/Ｐ) ＋ ｎ２２×Ｗ/Ｐ
【００３０】
［数２］
(ｃ＋ｄｉ)２ ＝ ｎ１２×ｎ２２ / ((１−Ｗ/Ｐ)×ｎ２２＋Ｗ×ｎ１２/Ｐ)
【００３１】
前記数式１及び数式２で、ｉは、虚数単位であり、ｎ１は、前記誘電物質の２５０ｎｍ〜３５０ｎｍの紫外線領域の波長のいずれか一つの長さの波長、例えば、３００ｎｍ波長の光に対する屈折率であり、ｎ２は、前記凸部２ａの２５０ｎｍ〜３５０ｎｍの紫外線領域の波長のいずれか一つの長さの波長、例えば、３００ｎｍの波長の光に対する屈折率であり、Ｗは、前記凸部２ａの幅であり、Ｐは、前記凸部２ａのピッチである。前記数式１及び数式２によりａ、ｂ、ｃ及びｄが前記範囲を全て満足する場合、前記偏光分離素子のピッチＰによる偏光特性に依存性が低くて、偏光分離素子に１２０ｎｍ以上のピッチ値を有する凹凸を平成しても短波長領域でも優秀な偏光度及び消光比を具現することができる。
【００３２】
一つの例示で、前記偏光分離素子に含まれ、凹凸２を支持するための前記基板１は、例えば、石英、紫外線透過ガラス、ＰＶＡ(Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ Ａｌｃｏｈｏｌ)、ポリカーボネート(Ｐｏｌｙ Ｃａｒｂｏｎａｔｅ)、ＥＶＡ(Ｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｖｉｎｙｌ Ａｃｅｔａｔｅ)共重合体などのような材料から形成された基板１である。例示的な前記基板１の紫外線透過率は、例えば、７０％以上、８０％以上、９０％以上であり、上述の範囲の透過率を有する場合、偏光分離素子の紫外線透過率も向上されて光配向速度が優秀な光配向膜の製造が可能である。
【００３３】
例示的な前記偏光分離素子は、消光比が２以上の値を有することができ、例えば、５以上、１０以上、５０以上、１００以上または５００以上の値を有することができる。前記消光比の上限は、特別に限定されるものではないが、製造工程及び経済的な側面を考慮する時、例えば、２０００以下、１５００以下または１０００以下である。一つの例示で、前記偏光分離素子は、短波長である２５０ｎｍ〜３５０ｎｍの光波長帯域での消光比が、２〜２０００、例えば、５〜１５００、１０〜１５００、５０〜２０００、５００〜１５００または１００〜２０００である。上述の範囲内の消光比を有することにより、前記偏光分離素子は、可視光線領域はもちろん紫外線領域でも優秀な偏光性能を示すことができる。例えば、前記偏光分離素子を構成するパターンの高さを増加させる場合、消光比を２０００を超過して向上させることができるが、現実的に、２０００以上の消光比を有する偏光分離素子は実用的な面で意味がないで、同一なピッチで高さを大きくする場合、縦横比が増加するから、工程的な側面でも生産性が顕著に落ちる。
【００３４】
また、本発明は、上述の紫外線偏光分離素子の製造方法を含み、例示的な前記紫外線偏光分離素子の製造方法は、基板上に光吸収性物質を使用して凸部２ａを形成し、前記凸部２ａにより形成された凹部２ｂに誘電物質を導入して凹凸を形成する方法を含むことができる。
【００３５】
また、例示的な前記偏光分離素子の製造方法は、基板上に光吸収性を蒸着して凸部２ａを形成することができる。例えば、前記光吸収性物質を透光性基板上に、スパッタリング(Ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ)、化学気相蒸着(ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ)、低圧化学気相蒸着(ＬＰＣＶＤ：Ｌｏｗ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ ＣＶＤ)、プラズマ強化化学気相蒸着(ＰＥＣＶＤ：Ｐｌａｓｍａ Ｅｎｈａｎｃｅｄ ＣＶＤ)、大気圧化学気相蒸着(ＡＰＣＶＤ：Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ ＣＶＤ)、物理気相蒸着(ＰＶＤ：Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ)、熱蒸発蒸着(Ｔｈｅｒｍａｌ Ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ Ｄｅｐｏｓｉｔｏｎ)、誘導熱蒸発蒸着(Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ)、電子ビーム蒸発蒸着(Ｅｌｅｃｒｏｎ−ｂｅａｍ Ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ)、原子層蒸着(Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｏｐｏｓｉｔｉｏｎ)などの技術分野で公知された多様な真空蒸着(Ｖａｃｕｕｍ Ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ Ｃｏａｔｉｎｇ)法を通じて蒸着させることができ、これに限定されるものではない。
【００３６】
また他の例示的な形態の製造方法は、基板上に光吸収性ナノ粒子または前記光吸収性物質の前駆体を含むコーティング溶液を利用して溶液工程により凸部２ａを形成することができる。前記溶液工程は、溶液を使用するコーティング工程を意味し、一つの例示的な形態で、前記溶液工程は、ゾル−ゲル工程(Ｓｏｌ−Ｇｅｌ ｐｒｏｃｅｓｓ)を含むことができる。
【００３７】
一つの例示で、前記凸部２ａは、基板上に蒸着された光吸収層上にレジストパターンを形成し、前記レジストパターンを利用して形成することができる。
【００３８】
前記レジストパターンは、技術分野で公知された多様な方法により形成することができる。例えば、フォトリソグラフィー(Ｐｈｏｔｏ ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ)、ナノインプリントリソグラフィー(Ｎａｎｏ ｉｍｐｒｉｎｔ ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ)、ソフトリソグラフィー(Ｓｏｆｔ ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ)または干渉リソグラフィー(Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ)などの方法を利用することができ、前記光吸収層上にレジスト物質を塗布した後、マスクを利用して希望するパターンに露光した後に現像する方法で形成することができるが、これに限定されるものではない。
【００３９】
また、前記凸部２ａは、予め形成されたレジストパターンをマスクで利用し、乾式または湿式蝕刻方法により形成することができる。
【００４０】
一つの例示で、前記湿式蝕刻は、蝕刻溶液を使用して前記光吸収層を蝕刻する方法を意味し、例えば、水酸化カリウム(ＫＯＨ)、ＴＭＡＨ(Ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌａｍｍｏｎｉｕｍ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ)のような強塩基性溶液、ＨＦのような強酸性溶液またはフッ酸(ＨＦ)、窒酸(ＨＮＯ３)及び酢酸(ＣＨ３ＣＯＯＨ)の混合物などを使用した蝕刻溶液に、前記光吸収層を浸漬させる方法により実行することができる。一つの例示で、前記蝕刻溶液に、ＩＰＡ(Ｉｓｏｐｒｏｐｙｌａｌｃｏｈｏｌ)または界面活性剤などの添加物を追加することができる。
【００４１】
一般的に、湿式蝕刻の場合、垂直方向と水平方向の蝕刻速度が同一な蝕刻、いわゆる等方蝕刻が行われるので、高い縦横比を有するパターンを形成するには適切ではないが、前記偏光分離素子は、偏光度を得るために要求される縦横比が高くないから、湿式蝕刻を利用して凸部２ａを形成することができる。この場合、乾式蝕刻より工程費用が格段に減るようになり、且つ工程速度も速くなる。
【００４２】
一方、一つの例示で、前記光吸収層は、その結晶方向によって等方性蝕刻または異方性蝕刻を選択的に利用することができる。例えば、結晶方向が１００方向である光吸収層に湿式蝕刻を実行する場合、全ての方向で同一な蝕刻速度を有する等方蝕刻が行われるようになる。しかし、光吸収層結晶方向が１１０方向の場合には、水酸化カリウム(ＫＯＨ)などの強塩基を使用すれば、１１１方向は事実上蝕刻されなくて、その結果、一方向へのみ蝕刻が進行される異方性蝕刻を具現することができる。したがって、このような特性を利用すれば、湿式蝕刻を通じても高い縦横比を有する異方性蝕刻を具現することができる。
【００４３】
一つの例示で、前記乾式蝕刻は、気体状態のガスを使用して前記光吸収層を蝕刻する方法である。例えば、イオンビーム蝕刻、ＲＦスパッタリング蝕刻、反応イオン蝕刻またはプラズマ蝕刻などの公知された乾式蝕刻法を利用することができるが、これに限定されるものではない。
【００４４】
また、前記光吸収層を乾式蝕刻方法により蝕刻する場合、蝕刻の容易性を高めるために前記光吸収層を形成し、前記レジストパターンを形成する前に、前記レジストと光吸収層との間に追加でハードマスク層を形成することができる。前記ハードマスク層は、レジストには蝕刻がよく行われるが前記光吸収層よりは蝕刻がよく行われない物質であれば、特別に限定されるものではないで、例えば、Ｃｒ、Ｎｉ、ＳｉＮ、ＳｉＯ２などを使用することができる。前記ハードマスク層を追加で挿入する場合、レジストだけをエッチングマスクで使用する場合より蝕刻の割合が著しく高くなるので、高い縦横比を有するパターンを容易に製作することができる。
【００４５】
前記レジストパターンを利用して凸部２ａが形成されると、前記レジストパターンは除去することができ、乾式蝕刻の場合、前記ハードマスク層も凸部２ａが形成された後に除去することができる。前記レジストパターンまたはハードマスク層は、特別に限定されるものではないで、例えば、約３００℃〜４００℃の温度でフォトレジストバーニング工程を通じて除去することができる。
【００４６】
また、本発明は、前記偏光分離素子を含む装置、例えば、光照射置に関するものである。例示的な装置は、前記偏光分離素子及び被照射体が据え置かれる装備を含む。
【００４７】
前記偏光分離素子は、偏光板である。偏光板は、例えば、光源から照射された光から直線に偏光された光を生成するために使用することができる。偏光板は、例えば、光源から照射された光が偏光板に入射され、偏光板を透過した光が更にマスクに照射されるように装置内に含まれることができる。また、例えば、装置が集光板を含む場合には、偏光板は、光源から照射された光が集光板で集光された後に偏光板に入射される位置に存在することができる。
【００４８】
偏光板では、光源から照射された光から直線偏光された光を生成することができるものであれば、特別な限定なしに使用することができる。このような偏光板では、ブルースター角で配置されたガラス板またはワイヤグリッド偏光板などを例示することができる。
【００４９】
また、前記装置は、被照射体が据え置かれる装備と偏光分離素子との間に光配向マスクを追加で含むことができる。
【００５０】
前記マスクは、例えば、装備に据え置かれた被照射体の表面との距離が約５０ｍｍ以下になるように設置することができる。前記距離は、例えば、０ｍｍを超過するか、０.００１ｍｍ以上、０.０１ｍｍ以上、０.１ｍｍ以上または１ｍｍ以上である。また、前記距離は、４０ｍｍ以下、３０ｍｍ以下、２０ｍｍ以下または１０ｍｍ以下である。被照射体の表面とマスクとの距離は、上述した上限及び下限の多様な組合せにより設計することができる。
【００５１】
前記被照射体が据え置かれる装備の種類は、特別に限定されないで、光が照射される間被照射体が安定的に維持されるように設計されている全ての種類の装備を含むことができる。
【００５２】
また、前記装置は、マスクに光を照射することができる光源を追加で含むことができる。光源では、マスク方向に光を照射することができるものであれば、目的によって特別な制限なしに使用することができる。例えば、マスクの開口部にガイドされる光を通じて光配向膜の配向やフォトレジストの露光などを実行しようとする場合には、光源では、紫外線の照射が可能な光源として、高圧水銀紫外線ランプ、メタルハライドランプまたはガリウム紫外線ランプなどを使用することができる。
【００５３】
光源は、一つまたは複数個の光照射手段を含むことができる。複数の光照射手段が含まれる場合に、照射手段の数や配置形態は、特別に限定されない。光源が複数の光照射手段を含む場合に、光照射手段は、２個以上の列を形成しており、２個以上の列の中でいずれの一つの列に位置する光照射手段と前記いずれの一つの列と隣接する他の列に位置されている光照射手段は、お互いに交差重畳するように配置することができる。
【００５４】
光照射手段がお互いに交差重畳されている場合は、いずれの一つの列に存在する光照射手段といずれの一つの列と隣接する他の列に存在する光照射手段の中心を連結する線は、各列と垂直した方向と平行しない方向(所定角度で傾いた方向)で形成されながら、光照射手段の照射面積は、各列と垂直した方向で一定部分がお互いに重なって存在する場合を意味する。
【００５５】
図４は、前記光照射手段の配置を例示的に説明している図である。図４では、複数の光照射手段１０が２個の列、すなわち、Ａ列とＢ列を形成しながら配置されている。図４の光照射手段の中で１０１で表示される光照射手段を第１の光照射手段とし、１０２で表示される光照射手段を第２の光照射手段とすれば、第１及び第２の光照射手段の中心を連結する線Ｐは、Ａ列及びＢ列の方向と垂直する方向に形成されている線Ｃと平行ではないように形成されている。また、第１の光照射手段の照射面積と第２の光照射手段の照射面積は、Ａ列及びＢ列の方向と垂直する方向にＱの範囲ほど重畳されている。
【００５６】
このように配置すれば、光源により照射される光の光量を均一に維持することができる。前記いずれの一つの光照射手段と他の光照射手段が重畳される程度、例えば、図４でＱの長さは、特別に限定されない。例えば、重畳される程度は、光照射手段の直径、例えば、図４のＬの約１/３以上〜２/３以下である。
【００５７】
また、装置は、光源から照射される光の光量を調節するために、一つ以上の集光板を追加で含むことができる。集光板は、例えば、光源から照射された光が集光板に入射されて集光された後に、集光された光がマスクに照射されるように装置内に含まれることができる。集光板では、光源から照射された光を集光できるように形成されているものであれば、この分野で通常的に使われる構成を使用することができる。集光板では、レンチキュラーレンズ層などを例示することができる。
【００５８】
図５は、光照射装置１の一つの例を示した図である。図５の装置１は、順に配置された光源１０、集光板２０、偏光板３０、マスク４０及び被照射体５０を据え置く装備６０を含んでいる。図５の装置１では、光源１０から照射された光が、まず集光板２０に入射して集光され、更に偏光板３０に入射される。偏光板３０に入射された光は、直線に偏光された光で生成され、更にマスク４０に入射されて開口部によってガイドされて被照射体５０の表面に照射される。
【００５９】
本発明は、光照射方法に対するのもである。例示的な前記方法は、上述した光照射装置を使用して実行することができる。例えば、前記方法は、前記被照射体を据え置くことができる装備に被照射体を据え置いて、前記偏光分離素子及びマスクを媒介で前記被照射体に光を照射する方法を含む。
【００６０】
一つの例示で、前記被照射体は、光配向膜である。このような場合、前記光照射方法は、整列された光配向膜を製造する方法である。例えば、光配向膜が装備に固定された状態で、偏光分離素子及びマスクを媒介で直線偏光された光などを照射して光配向膜に含まれている光感性物質を所定方向に整列させて配向性が発現された光配向膜を製造することができる。
【００６１】
前記方法に適用できる光配向膜の種類は、特別に限定されない。該当分野では、光感性残基を含む化合物として、光配向膜の形成に使用できる多様な種類の光配向性化合物が公知されており、このような公知の物質は、全て光配向膜の形成に使用することができる。光配向性化合物では、例えば、トランス−シス光異性化(ｔｒａｎｓ−ｃｉｓ ｐｈｏｔｏｉｓｏｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ)によって整列される化合物；鎖の切断(ｃｈａｉｎ ｓｃｉｓｓｉｏｎ)または光酸化(ｐｈｏｔｏ−ｏｘｉｄａｔｉｏｎ)などのような光分解(ｐｈｏｔｏ−ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｏｎ)によって整列される化合物；[２＋２]付加環化([２＋２]ｃｙｃｌｏａｄｄｉｔｉｏｎ)、[４＋４]付加環化または光二量化(ｐｈｏｔｏｄｉｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ)などのような光架橋または光重合によって整列される化合物；光フリース転位(ｐｈｏｔｏ−Ｆｒｉｅｓ ｒｅａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ)によって整列される化合物または開環/閉環(ｒｉｎｇ ｏｐｅｎｉｎｇ/ｃｌｏｓｕｒｅ)反応によって整列される化合物などを使用することができる。トランス−シス光異性化によって整列される化合物では、例えば、スルホン酸化ジアゾ色素(ｓｕｌｆｏｎａｔｅｄ ｄｉａｚｏ ｄｙｅ)またはアゾポリマー(ａｚｏ ｐｏｌｙｍｅｒ)などのアゾ化合物やスチルベン化合物(ｓｔｉｌｂｅｎｅｓ)などを例示することができ、光分解によって整列される化合物では、シクロブタンテトラカルボン酸二無水物(ｃｙｃｌｏｂｕｔａｎｅ−１,２,３,４−ｔｅｔｒａｃａｒｂｏｘｙｌｉｃ ｄｉａｎｈｙｄｒｉｄｅ)、芳香族ポリシランまたはポリエステル、ポリスチレンまたはポリイミドなどを例示することができる。また、光架橋または光重合によって整列される化合物では、シンナメート(ｃｉｎｎａｍａｔｅ)化合物、クマリン(ｃｏｕｍａｒｉｎ)化合物、シンナムアミド(ｃｉｎｎａｍａｍｉｄｅ)化合物、テトラヒドロフタルイミド(ｔｅｔｒａｈｙｄｒｏｐｈｔｈａｌｉｍｉｄｅ)化合物、マレイミド(ｍａｌｅｉｍｉｄｅ)化合物、ベンゾフェノン化合物またはジフェニルアセチレン(ｄｉｐｈｅｎｙｌａｃｅｔｙｌｅｎｅ)化合物や光感応性残基としてカルコニル(ｃｈａｌｃｏｎｙｌ)残基を有する化合物(以下、カルコン化合物)またはアントラセニル(ａｎｔｈｒａｃｅｎｙｌ)残基を有する化合物(以下、アントラセニル化合物)などを例示することができ、光フリース転位によって整列される化合物では、ベンゾエート(ｂｅｎｚｏａｔｅ)化合物、ベンゾアミド(ｂｅｎｚｏａｍｉｄｅ)化合物、メタアクリルアミドアリール(メタ)アクリレート(ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｍｉｄｏａｒｙｌ ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ)化合物などの芳香族化合物を例示することができ、開環/閉環反応によって整列する化合物では、スピロピラン化合物などのように[４＋２]π電子システム([４＋２]π ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｓｙｓｔｅｍ)の開環/閉環反応によって整列する化合物などを例示することができるが、これに限定されるものではない。このような光配向性化合物を使用した公知の方式を通じて前記光配向膜を形成することができる。例えば、光配向膜は、前記化合物を使用して適切な支持基材上に形成することができ、このような光配向膜は、被照射体を据え置くことができる装備、例えば、ロールにより移送されな���ら前記方法に適用されることができる。
【００６２】
前記方法で、偏光分離素子及びマスクを媒介で光が照射される光配向膜は、１次配向処理された光配向膜である。１次配向処理は、例えば、偏光分離素子を通じて一定方向に直線偏光された紫外線をマスクを媒介で光を照射する前に光配向膜、例えば、光配向膜の全体面に照射することにより実行することができる。１次配向処理された光配向膜にマスクを媒介で光照射する際に、前記１次配向処理時とは異なる方向に偏光された光を照射すれば、開口部に対応する光配向膜の領域にのみ光が照射されて光配向性化合物が再整列され、これを通じて光配向性化合物の整列方向がパターン化されている光配向膜を製造することができる。
【００６３】
光配向膜の配向のために、例えば、直線偏光された紫外線を１回以上照射すると、配向層の配向は最終的に照射される光の偏光方向により決定される。したがって、光配向膜に偏光分離素子を通じて一定方向に直線偏光された紫外線を照射して１次配向させた後に、マスクを媒介で所定部位にのみ１次配向処理時に使用した方向とは異なる方向に直線偏光された光に露出させると、光が照射される所定部位でばかり配向層の方向が１次配向処理時の方向とは異なる方向に変更される。これによって、第１の配向方向を有する第１の配向領域と第１の配向方向とは異なる第２の配向方向を有する第２の配向領域を少なくとも含むパターンまたは配向方向が相違である２種類以上の配向領域を光配向膜に形成することができる。
【００６４】
一つの例示で、１次配向時に照射される直線偏光された紫外線の偏光軸と１次配向後にマスクを媒介で実行される２次配向時に照射される直線偏光された紫外線の偏光軸が成す角度は、垂直である。前記垂直は、実質的な垂直を意味する。このような方式で、１次及び２次配向時に照射される光の偏光軸を制御して製造された光配向膜は、例えば、立体映像を具現することができる光学フィルタに使用することができる。
【００６５】
例えば、前記のように形成された光配向膜上に液晶層を形成して光学フィルタを製造することができる。液晶層を形成する方法は、特別に限定されないで、例えば、光配向膜上に光による架橋または重合が可能な液晶化合物を塗布及び配向した後に液晶化合物の層に光を照射して架橋または重合させて形成することができる。このような段階を経れば、液晶化合物の層は、光配向膜の配向によって配向及び固定され、配向方向が相異なっている２種類以上の領域を含む液晶フィルムを製造することができる。
【００６６】
光配向膜に塗布される液晶化合物の種類は、特別に限定されないで、光学フィルタの用途によって適切に選択することができる。例えば、光学フィルタが立体映像の具現のためのフィルタの場合には、液晶化合物は、下部に存在する配向層の配向パターンによって配向することができ、光架橋または光重合によってλ/４の位相差特性を示す液晶高分子層を形成できる液晶化合物である。用語「λ/４の位相差特性」は、入射される光をその波長の１/４倍ほど位相遅延させることができる特性を意味する。このような液晶化合物を使用すると、例えば、入射光を左円偏光された光及び右円偏光された光に分割できる光学フィルタを製造することができる。
【００６７】
また、液晶化合物を塗布して配向処理、すなわち、下部の配向層の配向パターンによって整列させる方式や、整列された液晶化合物を架橋または重合させる方式は、特別に限定されない。例えば、配向は、液晶化合物の種類によって化合物が液晶性を示すことができる適切な温度で液晶層を維持する方式などで進行することができる。また、架橋または重合は、液晶化合物の種類によって適切な架橋または重合が誘導できる水準の光を液晶層に照射して実行することができる。
【発明の効果】
【００６８】
本発明の偏光分離素子は、紫外線及び熱に対する耐久性が優秀であり、偏光特性のピッチ依存性が低くて製造工程が容易である。また、本発明の偏光分離素子は、短波長領域でも優れた偏光度及び消光比を具現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】例示的な偏光分離素子の断面を示した断面図である。
【図２】例示的な偏光分離素子の上面を模式的に示した図である。
【図３】例示的な偏光分離素子を上部から撮影した写真である。
【図４】例示的な光照射手段の配置を示した図である。
【図５】例示的な光照射装置を示した図である。
【図６】実施例３のシリコンからなった凹凸を含む偏光分離素子の吸光係数が一定である時、紫外線領域での屈折率が増加することによる偏光分離素子のＴｃ値を示したグラフである。
【図７】実施例３のシリコンからなった凹凸を含む偏光分離素子の吸光係数が一定である時、紫外線領域での屈折率が増加することによる偏光分離素子のＴｐ値を示したグラフである。
【図８】実施例３及び比較例により製造された偏光分離素子のＴｃ及びＴｐを測定したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００７０】
以下、実施例及び比較例を通じて上述した内容をより詳しく説明するが、本発明の偏光分離素子などの範囲は、下記提示された実施例により限定されるものではない。
【００７１】
＜偏光分離素子の製作＞
［実施例１］
石英ガラスを６０℃のアセトンとＩＰＡ(Ｉｓｏ−Ｐｒｏｐｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ)に２０分ずつ超音波で洗浄して表面の異物を除去した。以後、前記石英ガラスに電子ビーム蒸着(Ｅ−Ｂｅａｍ Ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ)を通じて１Å/ｓｅｃの速度でＧａＡｓ(３００ｎｍの光波長に対する屈折率３.６９、吸光係数１.９７)薄膜を５０ｎｍの厚さで蒸着した。蒸着されたＧａＡｓ薄膜上に、Ｍｉｃｒｏ Ｒｅｓｉｓｔ社のｍｒ−８０１０ｒを１００ｎｍ厚さでスピンコーティングした後、９５度で１分間ベーキングした。次に、１５０ｎｍピッチのインプリンティングマスターを利用してインプリント工程を実行した。インプリント時のプレス(Ｐｒｅｓｓ)の温度は、１６０℃であり、４０Ｂａｒで３分間維持した後、２分間クーリング(ｃｏｏｌｉｎｇ)して、１００℃で脱型(Ｄｅｍｏｌｄ)した。以後、ＩＣＰ ＲＩＥ装備を利用してＧａＡｓを乾式蝕刻した。その後、有機溶媒でアセトンを利用してインプリント用レジストを除去して、凸部の幅Ｗは７５ｎｍ、ピッチＰが１５０ｎｍである偏光分離素子を製作した。
【００７２】
［実施例２］
石英ガラスに電子ビーム蒸着(Ｅ−Ｂｅａｍ Ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ)を通じてＩｎＰ(３００ｎｍの光波長に対する屈折率３.２、吸光係数１.７４)薄膜を５０ｎｍの厚さで蒸着させたことの以外は、実施例１と同一な方法で、凸部の幅Ｗは７５ｎｍ、ピッチＰが１５０ｎｍであるＩｎＰ偏光分離素子を製作した。
【００７３】
［実施例３］
石英ガラスに電子ビーム蒸着(Ｅ−Ｂｅａｍ Ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ)を通じてシリコン(３００ｎｍの光波長に対する屈折率５、吸光係数４.０９)薄膜を５０ｎｍの厚さで蒸着させたことの以外は、実施例１と同一な方法で、凸部の幅Ｗは７５ｎｍ、ピッチＰが１５０ｎｍであるシリコン偏光分離素子を製作した。
【００７４】
［比較例］
石英ガラスを６０℃のアセトンとＩＰＡに２０分ずつ超音波で洗浄して表面の異物を除去した。以後、前記石英ガラスに電子ビーム蒸着(Ｅ−Ｂｅａｍ Ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ)を通じて１Å/ｓｅｃの速度でアルミニウム(３００ｎｍの光波長に対する屈折率０.２８、吸光係数３.６４)薄膜を２００ｎｍの厚さで蒸着した。蒸着されたアルミニウム薄膜上に、Ｍｉｃｒｏ Ｒｅｓｉｓｔ社のｍｒ−８０１０ｒを１００ｎｍ厚さでスピンコーティングした後、９５℃で１分間ベーキングした。その後、１５０ｎｍピッチのインプリンティングマスターを利用してインプリント工程を実行した。インプリント時のプレス(Ｐｒｅｓｓ)の温度は、１６０℃であり、４０Ｂａｒで３分間維持した後、２分間クーリング(ｃｏｏｌｉｎｇ)して、１００℃で脱型(Ｄｅｍｏｌｄ)した。以後、ＩＣＰ ＲＩＥ装備を利用してアルミニウムを乾式蝕刻した。その後、有機溶媒でアセトンを利用してインプリント用レジストを除去して、凸部の幅Ｗは７５ｎｍ、ピッチＰが１５０ｎｍである偏光分離素子を製作した。
【００７５】
［実験例］
実施例１〜実施例３、及び比較例で製造された偏光分離素子に対して、下記方式でその物性を評価した。
【００７６】
［測定方法１．透過率の測定］
使用しなかったアルミニウム偏光分離素子２枚を重ねて透過率測定装備に挿入して偏光された光源を作った後、製作された偏光分離素子の方向を偏光方向と垂直水平で位置させた後、Ｔｐ及びＴｃを測定した。ここで、Ｔｐは、凸部と平行な方向の偏光透過度を意味し、Ｔｃは、凸部と垂直である方向の偏光透過度を意味する。
【００７７】
［測定方法２．屈折率及び吸光係数の測定］
Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｉｃ ｅｌｌｉｐｓｏｍｅｔｒｙ装備及びＯｓｃｉｌｌａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌｉｎｇを利用して、実施例及び比較例で製造された偏光分離素子に３００ｎｍの波長の光を照射して、前記偏光分離素子の凸部の屈折率及び吸光係数を測定した。その結果は、下記表１のようである。
【００７８】
【表１】
2015500508.tif 000003
【００７９】
［偏光分離素子の有効屈折率の計算］
実施例１〜実施例３の偏光分離素子と比較例の偏光分離素子各々のＷ、Ｐ値、誘電物質(空気)の屈折率(ｎ１)値１と、前記測定された偏光分離素子の凸部の光学定数(ｎ２)を、数式１及び数式２に代入して計算した。その結果は、下記表２のようである。
【００８０】
【表２】
2015500508.tif 000004
【００８１】
［消光比の計算］
各々の波長帯域によって測定された透過率に基づいて消光比(Ｔｃ/Ｔｐ)を計算した。実施例１〜実施例３及び比較例の波長帯別消光比を比較すれば、表３のようである。
【００８２】
＜Ａｌと光吸収性物質からなった偏光分離素子の物質別消光比＞
【表３】
2015500508.tif 000005
【００８３】
前記表１のように、凸部に含まれるＧａＡｓ、ＩｎＰ、Ｓｉの場合、３００ｎｍの波長の光に対する屈折率が、１〜１０であり、吸光係数が、０.５〜１０を満足する。Ａｌの場合、３００ｎｍの波長の光に対する吸光係数は、３.６４であるが、屈折率は、０.２８であるので、本願の光吸収性物質には含まれない。
【００８４】
前記表２から分かるように、実施例１〜実施例３のように、ＧａＡｓ、ＩｎＰまたはシリコンを使用して凸部を製造した場合、ｎ//を見れば、比較例であるＡｌのａは、全て０.７４未満であるが、実施例であるＳｉの場合、全て０.７４以上で、Ａｌより高く現われており、ｂは、ＳｉがＡｌより高い値を有することが分かる。
【００８５】
また、前記表３のように、紫外線波長帯域で、比較例で製作した偏光分離素子に比べて実施例１〜実施例３で製作した偏光分離素子は、比較例と１５０ｎｍの同一なピッチを有するように製造しても消光比が著しく高い。
【００８６】
また、図６を参照すれば、実施例１のシリコンで凸部を形成した偏光分離素子は、紫外線領域、特に、２５０ｎｍ〜３１０ｎｍ波長帯域で、吸光係数が一定な場合、屈折率の増加に従ってＴｃ値は概して高くなり、この場合、短波長領域に行くほど透過率の増加幅が大きくなり、図７のように、紫外線領域で、屈折率の増加に従ってＴｐ値は低くなることで測定された。すなわち、シリコンで凸部を形成した偏光分離素子の場合、短波長領域で消光比が優秀であると測定された。
【００８７】
また、実施例３及び比較例によって１５０ｎｍの同一なピッチを有するように製造された偏光分離素子のＴｃ及びＴｐをＮ＆Ｋ社のスペクトロメーターを利用して測定し、その結果を図８に示した。図８を参照すれば、シリコンで凸部が形成された偏光分離素子の場合、アルミニウムで凸部が形成された偏光分離素子より短波長領域(約２５０〜２７０ｎｍ)でも偏光分離特性が非常に優秀であった。また、シリコンで凸部を形成した偏光分離素子の凸部の高さ(５０ｎｍ)を、アルミニウムで凸部を形成した偏光分離素子の凸部の高さ(１５０ｎｍ)より低く形成することができるので、製造が容易であった。
【符号の説明】
【００８８】
１：基板
２：凹凸
２ａ：凸部
２ｂ：凹部
１０、１０１、１０２：光照射手段
２０：集光板
３０：偏光板
４０：マスク
５０：被照射体
６０：被照射体が据え置かれる装備
【図１】
2015500508.tif 000006
【図２】
2015500508.tif 000007
【図３】
2015500508.tif 000008
【図４】
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【図５】
2015500508.tif 000010
【図６】
2015500508.tif 000011
【図７】
2015500508.tif 000012
【図８】
2015500508.tif 000013
【国際調査報告】
2015500508.tif 000014
2015500508.tif 000015
2015500508.tif 000016
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