JP2015500507A - 偏光分離素子 - Google Patents
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Abstract
本出願は、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。本出願の紫外線偏光分離素子は、紫外線及び熱に対する耐久性に優れており、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、本出願の偏光分離素子は、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
Description
本出願は、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。
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。液晶配向膜としては、光の照射によって処理された表面であって、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、光配向膜は、光感応性物質（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って、上記光感応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。
上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が利用されることができる。
例えば、上記偏光分離素子として、特許文献１の大韓民国特許公開第２００２−００３５５８７号公報 などには、アルミニウムを利用した偏光分離素子を開示している。
また、一般的に紫外線領域の光を偏光させるための紫外線偏光分離素子には、１２０ｎｍ以下のピッチを有するように線格子パターンを形成することができる。
本出願は、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。
例示的な偏光分離素子は、基板と；上記基板の上に形成された凹凸を含むことができ、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。本明細書において使用される用語「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、添付の図面を参照して、上記偏光分離素子について詳しく説明する。
図１は、例示的な偏光分離素子の断面を模式的に示す図であり、図２は、例示的な偏光分離素子の上面を模式的に示す図であり、図３は、例示的な偏光分離素子を上部で撮影した写真である。図１及び図２に示されたように、上記偏光分離素子は、基板１と、上記基板の上に形成された凹凸２とを含むことができる。
本明細書において使用される用語「凹凸」は、複数の凹部２ａと溝部２ｂが形成されたストライプ形状のパターンが互いに平行に配列された構造（図２を参照）を意味し、本明細書において使用される用語「ピッチＰ」は、上記凹部２ａの幅Ｗと溝部２ｂの幅を加えた距離を意味し（図２を参照）、本明細書において使用される用語「高さ」は、上記凹部の高さＨを意味する（図１を参照）。
図１のように、例示的な上記偏光分離素子は、凹凸２を含むことができ、上記凹凸２は、凹部２ａと溝部２ｂを有することができる。上記で、凹部２ａは、シリコンを含むことができる。上記シリコンは、反射性素材であるアルミニウムと異なって、光吸収性を有している。したがって、上記シリコンが凹部２ａの材料として使用される場合、上記凹部２ａのピッチに制限されることなく、紫外線領域の光を偏光させることができる。すなわち、上記凹部２ａがシリコンを含み、２５０ｎｍ〜３５０ｎｍの光波長領域で屈折率が１〜１０であり、吸光係数が０．５〜１０であるため、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ことがある。また、短波長である紫外線領域の光を偏光させるために、上記シリコン材料で形成された凹部２ａのピッチＰは、例えば、５０ｎｍ〜２００ｎｍ、１００ｎｍ〜１８０ｎｍ、１１０ｎｍ〜１５０ｎｍ、１２０ｎｍ〜１５０ｎｍ、１３０ｎｍ〜１５０ｎｍまたは１４０ｎｍ〜１５０ｎｍで形成されることができる。上記ピッチ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起きないこともある。また、上記シリコン材料で上記凹部２ａを形成する場合、上記シリコン材料の酸化温度が約８００℃程度に高いため、熱的安定性及び耐久性に優れた偏光分離素子を得ることができる。これにより、バックライトまたは光源で発生する熱、特に、紫外線領域の光を偏光させる場合、紫外線による熱に起因する酸化を防止することができ、したがって、偏光分離素子が変形せずに、優れた偏光度を維持することができる効果がある。上記凹部２ａは、また、前述した範囲の屈折率及び吸光係数を有するので、紫外線吸収能に優れており、アルミニウムに比べて短波長でも優れた消光比を有するので、上記シリコン材料を利用して紫外線偏光度に優れた偏光分離素子を製造することができる。
また、上記凹部２ａに含まれるシリコン材料は、シリコン（Ｓｉ）であることができるが、例えば、ホウ素（Ｂｏｒｏｎ）、炭素（Ｃａｒｂｏｎ）、窒素（Ｎｉｔｒｏｇｅｎ）、アルミニウム（Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ）、リン（Ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ）、ガリウム（Ｇａｌｌｉｕｍ）、ゲルマニウム（Ｇｅｒｍａｉｕｍ）、砒素（Ａｒｓｅｎｉｃ）、クロム（Ｃｈｒｏｍｅ）またはニッケル（Ｎｉｃｋｅｌ）などをドーピングしたシリコン（Ｓｉ）であることができ、これに制限されるものではない。
１つの例示で、上記凹凸の溝部には、誘電物質（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌ）が存在することができる。例示的な上記誘電物質の２５０ｎｍ〜３５０ｎｍ波長の光に対する屈折率は、１〜３であることができる。上記誘電物質は、前述した範囲の屈折率を有すれば、特に制限されるものではなく、例えば、シリコンオキシド、マグネシウムフルオライド、シリコンナイトライドまたは空気などが例示されることができる。１つの例示で、上記誘電物質が空気である場合には、上記凹凸の溝部は、実質的に空いている状態（ｅｍｐｔｙ ｓｐａｃｅ）であることができる。
１つの例示で、上記紫外線偏光分離素子は、下記数式１によって計算されるａが０．７４〜１０であり、ｂが０．５〜１０であることができる。
［数式１］
（ａ＋ｂｉ）２＝ｎ１ ２×（１−Ｗ／Ｐ）＋ｎ２ ２×Ｗ／Ｐ
（ａ＋ｂｉ）２＝ｎ１ ２×（１−Ｗ／Ｐ）＋ｎ２ ２×Ｗ／Ｐ
上記数式１で、ｉは、虚数単位であり、ｎ１は、上記誘電物質の２５０ｎｍ〜３５０ｎｍの紫外線領域の波長のうちいずれか１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、上記凹部２ａの２５０ｎｍ〜３５０ｎｍの紫外線領域の波長のうちいずれか１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、上記凹部２ａの幅であり、Ｐは、上記凹部２ａのピッチである。
上記凹凸２の凹部２ａのピッチＰが上記数式１を満たす場合、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。上記偏光度値の上限は、特に制限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、上記偏光度が０．９８を超過する場合、偏光分離素子の凹凸の縦横比（Ａｓｐｅｃｔ ｒａｔｉｏ、凹部の幅／高さ）を高めなければならないし、この場合、偏光分離素子の製作が困難になり、製作工程が複雑になることができる。本明細書において使用される用語「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。
［数式３］
偏光度Ｄ＝（Ｔｃ−Ｔｐ）／（Ｔｃ＋Ｔｐ）
偏光度Ｄ＝（Ｔｃ−Ｔｐ）／（Ｔｃ＋Ｔｐ）
上記で、Ｔｃは、上記凹部２ａと直交する方向に偏光された２５０ｎｍ〜３５０ｎｍの波長の光の上記偏光分離素子に対する透過度であり、Ｔｐは、上記凹部２ａと平行な方向に偏光された２５０ｎｍ〜３５０ｎｍの波長の光の上記偏光分離素子に対する透過度である。上記で平行というのは、実質的な平行を意味し、垂直というのは、実質的な垂直を意味する。
また、１つの例示で、上記紫外線偏光分離素子は、下記数式２によって計算されるｃが１．３〜１０であり、ｄが０．０１３〜０．１であることができる。
［数式２］
（ｃ＋ｄｉ）２＝ｎ１ ２×ｎ２ ２／（（１−Ｗ／Ｐ）×ｎ２ ２＋Ｗ×ｎ１ ２／Ｐ）
（ｃ＋ｄｉ）２＝ｎ１ ２×ｎ２ ２／（（１−Ｗ／Ｐ）×ｎ２ ２＋Ｗ×ｎ１ ２／Ｐ）
上記数式２で、ｉは、虚数単位であり、ｎ１は、上記誘電物質の２５０ｎｍ〜３５０ｎｍの紫外線領域の波長のうちいずれか１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、上記凹部２ａの２５０ｎｍ〜３５０ｎｍの紫外線領域の波長のうちいずれか１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、上記凹部２ａの幅であり、Ｐは、上記凹部２ａのピッチである。
上記凹凸２の凹部２ａのピッチＰが上記式２を満たす場合、優れた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、凹部２ａの高さを低く製造することができる。
上記凹部２ａの高さＨは、特に制限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であることができる。上記凹凸２の高さＨが３００ｎｍを超過する場合、吸収される光量が増加し、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、上記凹凸２の高さＨが前述した範囲内で形成される場合、吸収される光量が多くないため、好適な偏光分離素子の製作が可能であり、上記偏光分離素子が優れた紫外線透過率を維持しながらも、円滑な偏光分離性能を具現することができる。また、同一のピッチＰで凹凸２の高さＨが厚くなるにつれて、縦横比が増加するようになり、パターン製作容易性が低下することを防止することができる。
上記凹部２ａの幅Ｗは、特に制限されるものではないが、例えば、１０ｎｍ〜１６０ｎｍであることができ、特に凹部２ａのピッチが５０ｎｍ〜１５０ｎｍである場合、例えば、１０ｎｍ〜１２０ｎｍ、３０ｎｍ〜１００ｎｍ、５０ｎｍ〜８０ｎｍであることができる。
１つの例示で、上記凹凸２のフィルファクター（ｆｉｌｌ−ｆａｃｔｏｒ）は、０．２〜０．８であることができ、例えば、０．３〜０．６、０．４〜０．７、０．５〜０．７５または０．４５であることができる。上記凹凸のフィルファクターが上記数値範囲を満たす場合、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いため、偏光分離素子の偏光特性が低下することを防止することができる。本明細書において使用される用語凹凸の「フィルファクター（ｆｉｌｌ−ｆａｃｔｏｒ）」は、凹部のピッチＰに対する上記凹部の幅Ｗの比率Ｗ／Ｐを意味する。
また、例示的な上記偏光分離素子は、下記数式１によって計算されるａが０．７４〜１０であり、ｂが０．５〜１０であり、下記数式２によって計算されるｃが１．３〜１０であり、ｄが０．０１３〜０．１であることができる。
［数式１］
（ａ＋ｂｉ）２＝ｎ１ ２×（１−Ｗ／Ｐ）＋ｎ２ ２×Ｗ／Ｐ
（ａ＋ｂｉ）２＝ｎ１ ２×（１−Ｗ／Ｐ）＋ｎ２ ２×Ｗ／Ｐ
［数式２］
（ｃ＋ｄｉ）２＝ｎ１ ２×ｎ２ ２／（（１−Ｗ／Ｐ）×ｎ２ ２＋Ｗ×ｎ１ ２／Ｐ）
（ｃ＋ｄｉ）２＝ｎ１ ２×ｎ２ ２／（（１−Ｗ／Ｐ）×ｎ２ ２＋Ｗ×ｎ１ ２／Ｐ）
上記数式１及び２で、ｉは、虚数単位であり、ｎ１は、上記誘電物質の２５０ｎｍ〜３５０ｎｍの紫外線領域の波長のうちいずれか１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、上記凹部２ａの２５０ｎｍ〜３５０ｎｍの紫外線領域の波長のうちいずれか１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、上記凹部２ａの幅であり、Ｐは、上記凹部２ａのピッチである。上記数式１及び数式２によってａ、ｂ、ｃ及びｄが上記範囲をすべて満たす場合、上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形成しても、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。
１つの例示で、上記偏光分離素子に含まれ、凹凸を支持するための上記基板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であることができる。例示的な上記基板１の紫外線透過率は、例えば７０％以上、８０％以上、９０％以上であることができ、前述した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が向上し、光配向速度に優れた光配向膜の製造が可能である。
例示的な上記偏光分離素子は、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。上記消光比の上限は、特に制限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とき、例えば、２０００以下、１５００以下または１０００以下であることができる。１つの例示で、上記偏光分離素子は、短波長である２５０ｎｍ〜３５０ｎｍの光波長領域での消光比が２〜２０００、例えば、５〜１５００、１０〜１５００、５０〜２０００５００〜１５００または１００〜２０００であることができる。前述した範囲内の消光比を有することによって、上記偏光分離素子は、可視光線領域はもちろん、紫外線領域にも優れた偏光性能を示すことができる。例えば、上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く、同一のピッチで高さを大きくする場合、縦横比が増加するので、工程的な側面でも生産性が顕著に低下することができる。本明細書において使用される用語「消光比（Ｅｘｔｉｎｃｔｉｏｎ Ｒａｔｉｏ）」は、Ｔｃ／Ｔｐを意味し、消光比が高いほど偏光性能に優れた偏光板として見られる。前述したように、上記でＴｃは、凹部２ａと垂直な方向に偏光された光の透過度を意味し、Ｔｐは、凹部２ａと平行な方向に偏光された光の透過度を意味する。
本出願は、また、前述した上記紫外線偏光分離素子の製造方法を含み、例示的な上記紫外線偏光分離素子の製造方法は、基板の上にケイ素を使用して凹部２ａを形成し、上記凹部２ａによって形成された溝部２ｂに誘電物質を導入し、凹凸を形成することを含むことができる。
例示的な上記偏光分離素子の製造方法は、また、基板の上にシリコンを蒸着し、凹部２ａを形成することができる。例えば、上記シリコンを透光性基板の上に、スパッタリング（Ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）、化学気相蒸着（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＣＶＤ）、低圧化学気相蒸着（Ｌｏｗ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ ＣＶＤ、ＬＰ ＣＶＤ）、プラズマ向上化学気相蒸着（Ｐｌａｓｍａ Ｅｎｈａｎｃｅｄ ＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ）、大気圧化学気相蒸着（Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ ＣＶＤ、ＡＰ ＣＶＤ）、物理気相蒸着（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＰＶＤ）、熱蒸発蒸着（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ Ｄｅｐｏｓｉｔｏｎ）、誘導蒸発蒸着（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、これに制限されるものではない。
さらに他の例示的な形態の製造方法は、基板の上にシリコンナノ粒子を含むコーティング溶液を利用して溶液工程によってシリコン層を形成することができる。上記溶液工程は、溶液を使用するコーティング工程を意味し、１つの例示的な形態で、上記溶液工程は、ゾル−ゲル工程（Ｓｏｌ−Ｇｅｌ ｐｒｏｃｅｓｓ）を含むことができる。
１つの例示で、上記凹部２ａは、基板の上に蒸着されたシリコン層上にレジストパターンを形成し、上記レジストパターンを利用して形成することができる。
上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って形成されることができ、例えば、フォトリソグラフィ（Ｐｈｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）、ナノインプリントリソグラフィ（Ｎａｎｏ ｉｍｐｒｉｎｔ ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）、ソフトリソグラフィ（Ｓｏｆｔ ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）または干渉リソグラフィ（Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）などの方法が利用されることができ、上記シリコン層上にレジスト物質を塗布した後、マスクを利用して所望のパターンで露光した後、現像する方法で形成されることができるが、これに制限されるものではない。
上記凹部２ａは、また、既に形成されたレジストパターンをマスクとして利用し、乾式または湿式エッチング方法によって形成することができる。
１つの例示で、上記湿式エッチングは、エッチング溶液を使用して、上記シリコン層をエッチングする方法を意味し、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）、硝酸（ＨＮＯ３）及び酢酸（ＣＨ３ＣＯＯＨ）の混合物などを使用したエッチング溶液に上記シリコン層を浸漬させる方法によって行うことができる。１つの例示で、上記エッチング溶液に、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。
一般的に、湿式エッチングの場合、垂直方向と水平方向のエッチング速度が同じエッチング、いわゆる、等方エッチングが行われるので、高い縦横比を有するパターンを形成するに適していないにもかかわらず、上記偏光分離素子は、偏光度を得るために要求される縦横比が高くないため、湿式エッチングを利用して凹部２ａを形成することができる。この場合、乾式エッチングより工程費用が顕著に減少するようになり、工程速度も速くなることができる。
一方、１つの例示で、上記シリコン層は、その結晶方向によって等方性エッチングまたは異方性エッチングを選択的に利用することができる。例えば、結晶方向が１００方向であるシリコン層に湿式エッチングを行う場合、すべての方向で同一のエッチング速度を有する等方エッチングが行われるようになる。しかし、シリコン層結晶方向が１１０方向である場合には、水酸化カリウム（ＫＯＨ）などの強塩基を使用すれば、１１１方向は、事実上エッチングが行われず、その結果、一方向にのみエッチングが進行される異方性エッチング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、湿式エッチングを進行しても、高い縦横比を有する異方性エッチングを具現することができる。
１つの例示で、上記乾式エッチングは、気体状態のガスを使用して、上記シリコン層をエッチングする方法であり、例えば、イオンビームエッチング、ＲＦスパッタエッチング、反応イオンエッチングまたはプラズマエッチングなどの公知された乾式エッチング法を利用することができるが、これに制限されるものではない。
また、上記シリコン層を乾式エッチング方法によりエッチングする場合、エッチングの容易性を高めるために上記シリコン層を形成し、上記レジストパターンを形成する前に、上記レジストとシリコン層との間に追加にハードマスク層を形成することができる。上記ハードマスク層は、レジストにはエッチングが良好に行われるが、上記シリコン層よりはエッチングが良好に進行されない物質なら、特に制限されるものではなく、例えばＣｒ、Ｎｉ、ＳｉＮ、ＳｉＯ２などを使用することができる。上記で、ハードマスク層を追加に挿入する場合、レジストだけをエッチングマスクとして使用する場合よりもエッチングの比率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。
上記レジストパターンを利用して、凹部２ａが形成されれば、上記レジストパターンは除去されることができ、乾式エッチングの場合、上記ハードマスク層も、凹部２ａが形成された後に除去されることができる。上記レジストパターンまたはハードマスク層は、特に制限されるものではなく、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されることができる。
本出願は、また、上記偏光分離素子を含む装置、例えば、光照射装置に関する。例示的な装置は、上記偏光分離素子及び被照射体が保持される装備を含むことができる。
上記で、上記偏光分離素子は、偏光板であることができる。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されることができる。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さらにマスクに照射され得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に集光された後、偏光板に入射され得る位置に存在することができる。
偏光板としては、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なら、特別な制限なしに使用されることができる。このような偏光板としては、ブリュ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が例示されることができる。
また、上記装置は、被照射体が保持さ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ができる。
上記でマスクは、例えば、装備に保持さ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されることができる。上記距離は、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以上であることができる。また、上記距離は、４０ｍｍ以下、３０ｍｍ以下、２０ｍｍ以下または１０ｍｍ以下であることができる。被照射体の表面とマスクの距離は、前述した上限及び下限の多様な組合で設計されることができる。
上記で、被照射体が保持される装備の種類は、特に制限されるものではなく、光が照射される間に被照射体が安定的に維持され得るように設計されているすべての種類の装備が含まれることができる。
また、上記装置は、マスクに光を照射することができる光源をさらに含むことができる。光源としては、マスクの方向に光を照射することができるものなら、目的によって特別な制限なく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行う場合には、光源としては、紫外線の照射が可能な光源であって、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が使用されることができる。
光源は、１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個以上の熱のうちいずれか１つの熱に位置する光照射手段と上記いずれか１つの列と隣接する他の列に位置している光照射手段は、互いにずれて重畳されるように配置されることができる。
光照射手段が互いにずれて重畳されているというのは、いずれか１つの列に存在する光照射手段といずれか１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、各列に垂直な方向と平行しない方向（所定角度で傾いた方向）に形成され、且つ、光照射手段の照射面積は、各列に垂直な方向で一定部分互いに重なって存在する場合を意味することができる。
図４は、上記のような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の光照射手段のうち１０１で表示される光の照射手段を第１光照射手段とし、１０２で表示される光照射手段を第２光照射手段とすれば、第１及び第２光照射手段の中心を連結する線Ｐは、Ａ列及びＢ列の方向に垂直な方向に形成されている線Ｃと平行しないように形成されている。また、第１光照射手段の照射面積と第２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の範囲だけ重畳されている。
上記のような配置によれば、光源によって照射される光の光量を均一に維持することができる。上記でいずれか１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、特に制限されない。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以下であることができる。
装置は、また、光源から照射される光の光量の調節のために、１つ以上の集光板をさらに含むことができる。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、集光された後に、集光された光がマスクに照射され得るように装置内に含まれることができる。集光板としては、光源から照射された光を集光することができるように形成されていたら、この分野で通常使用される構成を使用することができる。集光板としては、レンチキュラーレンズ層などが例示されることができる。
図５は、光照射装置の１つの例を示す図である。図５の装置は、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を保持する装備６０を含んでいる。５の装置では、光源１０で照射された光がまず集光板２０に入射して集光され、さらに偏光板３０に入射する。偏光板３０に入射した光は、直線に偏光された光として生成され、さらにマスク４０に入射され、開口部によってガイドされ、被照射体５０の表面に照射されることができる。
本出願は、光照射方法に関する。例示的な上記方法は、上記記述した光照射装置を使用して行うことができる。例えば、上記方法は、上記被照射体が保持されることができる装備に被照射体を保持し、上記偏光分離素子及びマスクを介して上記被照射体に光を照射することを含むことができる。
１つの例示で上記被照射体は、光配向膜であることができる。このような場合、上記光照射方法は、整列された光配向膜を製造する方法であることができる。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介して直線偏光された光などを照射し、光配向膜に含まれている光感応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。
上記方法に適用されることができる光配向膜の種類は、特に制限されない。当該分野では、光感応性残基を含む化合物として光配向膜の形成に使用することが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、いずれも光配向膜の形成に使用されることができる。光配向性化合物としては、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］添加環化（［２＋２］ｃｙｃｌｏａｄｄｉｔｉｏｎ）、［４＋４］添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；光フリース再配列（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としては、例えば、スルホ化ジアゾ染料（ｓｕｌｆｏｎａｔｅｄ ｄｉａｚｏ ｄｙｅ）またはアゾ高分子（ａｚｏ ｐｏｌｙｍｅｒ）などのアゾ化合物やスチルベン化合物（ｓｔｉｌｂｅｎｅｓ）などが例示されることができ、光分解によって整列される化合物としては、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が例示されることができる。また、光架橋または光重合によって整列される化合物としては、シンナマート（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）などが例示されることができ、光フリース再配列によって整列される化合物としては、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が例示されることができ、開環／閉環反応によって整列する化合物としては、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が例示されることができるが、これに制限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上記光配向膜を形成することができる。例えば、光配向膜は、上記化合物を使用して適切な支持基材上に形成されることができ、このような光配向膜は、被照射体を保持することができる装備、例えば、ロールによって移送されながら上記方法に適用されることができる。
上記方法において偏光分離素子及びマスクを介して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ことができる。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、マスクを介して光を照射する前に、光配向膜、例えば光配向膜の全体面に照射することによって行うことができる。１次配向処理された光配向膜にマスクを介して光を照射し、且つ、上記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るようになれば、開口部に対応する光配向膜の領域にのみ光が照射され、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。
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って決定される。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、１次配向させた後に、マスクを介して所定部位にのみ１次配向処理時に使用したものとは異なる方向に直線偏光された光に露出させれば、光が照射される所定部位だけで配向層の方向が１次配向処理時の方向とは異なる方向に変更されることができる。これにより、第１配向方向を有する第１配向領域と第１配向方向と異なる第２配向方向を有する第２配向領域を少なくとも含むパターンまたは配向方向が異なる２種類以上の配向領域が光配向膜に形成されることができる。
１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介して行われる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の成す角度は、垂直であることができる。上記で、垂直は、実質的な垂直を意味することができる。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されることができる。
例えば、上記のように形成された光配向膜上に液晶層を形成し、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、特に制限されるものではなく、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、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、配向方向が異なる２種類以上の領域を含む液晶フィルムが製造されることができる。
光配向膜に塗布される液晶化合物の種類は、特に制限されるものではなく、光学フィルタの用途によって適切に選択されることができる。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である場合には、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することができる液晶化合物であることができる。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倍だけ位相遅延させることができる特性を意味することができる。このような液晶化合物を使用する場合、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することができる光学フィルタを製造することができる。
液晶化合物を塗布し、また、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、特に制限されない。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されることができる。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されることができる水準の光を液晶層に照射して行うことができる。
本出願の偏光分離素子は、紫外線及び熱に対する耐久性に優れており、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、本出願の偏光分離素子は、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。
以下、実施例及び比較例を通じて上記記述した内容をさらに詳しく説明するが、本出願の偏光分離素子などの範囲が下記提示された実施例によって制限されるものではない。
［偏光分離素子の製作］
実施例
石英ガラスを６０℃のアセトンとＩＰＡ（ＩＳＯ−Ｐｒｏｐｙｌ Ａｌｃｏｈｏｌ）に２０分ずつ超音波洗浄下で表面の異物を除去した。その後、上記石英ガラスに電子−ビーム蒸着（Ｅ−Ｂｅａｍ Ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）を通じて１Å／ｓｅｃの速度でシリコン薄膜を５０ｎｍの厚さで蒸着した。蒸着されたシリコン薄膜の上に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分間ベークした。次に、１５０ｎｍピッチのインプリンティングマスタを利用してインプリント工程を行った。インプリント時にプレス（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、１００℃で脱型（Ｄｅｍｏｌｄ）した。その後、ＩＣＰ ＲＩＥ装備を利用してシリコンを乾式エッチングした。その後、有機溶媒としてアセトンを利用してインプリント用レジストを除去し、凹部の幅Ｗが７５ｎｍ、ピッチＰが１５０ｎｍであるシリコン偏光分離素子を製造した。
実施例
石英ガラスを６０℃のアセトンとＩＰＡ（ＩＳＯ−Ｐｒｏｐｙｌ Ａｌｃｏｈｏｌ）に２０分ずつ超音波洗浄下で表面の異物を除去した。その後、上記石英ガラスに電子−ビーム蒸着（Ｅ−Ｂｅａｍ Ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）を通じて１Å／ｓｅｃの速度でシリコン薄膜を５０ｎｍの厚さで蒸着した。蒸着されたシリコン薄膜の上に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分間ベークした。次に、１５０ｎｍピッチのインプリンティングマスタを利用してインプリント工程を行った。インプリント時にプレス（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、１００℃で脱型（Ｄｅｍｏｌｄ）した。その後、ＩＣＰ ＲＩＥ装備を利用してシリコンを乾式エッチングした。その後、有機溶媒としてアセトンを利用してインプリント用レジストを除去し、凹部の幅Ｗが７５ｎｍ、ピッチＰが１５０ｎｍであるシリコン偏光分離素子を製造した。
比較例
石英ガラスを６０℃のアセトンとＩＰＡに２０分ずつ超音波洗浄下で表面の異物を除去した。その後、上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薄膜を１５０ｎｍの厚さで蒸着した。蒸着されたアルミニウム薄膜の上に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分間ベークした。次に、１２０ｎｍピッチのインプリンティングマスタを利用してインプリント工程を行った。インプリント時にプレス（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、１００℃で脱型（Ｄｅｍｏｌｄ）した。その後、ＩＣＰ ＲＩＥ装備を利用してアルミニウムを乾式エッチングした。その後、有機溶媒としてアセトンを利用してインプリント用レジストを除去し、凹部の幅Ｗが６０ｎｍ、ピッチＰが１２０ｎｍであるアルミニウム偏光分離素子を製造した。
石英ガラスを６０℃のアセトンとＩＰＡに２０分ずつ超音波洗浄下で表面の異物を除去した。その後、上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薄膜を１５０ｎｍの厚さで蒸着した。蒸着されたアルミニウム薄膜の上に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分間ベークした。次に、１２０ｎｍピッチのインプリンティングマスタを利用してインプリント工程を行った。インプリント時にプレス（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、１００℃で脱型（Ｄｅｍｏｌｄ）した。その後、ＩＣＰ ＲＩＥ装備を利用してアルミニウムを乾式エッチングした。その後、有機溶媒としてアセトンを利用してインプリント用レジストを除去し、凹部の幅Ｗが６０ｎｍ、ピッチＰが１２０ｎｍであるアルミニウム偏光分離素子を製造した。
試験例
実施例及び比較例で製造された偏光分離素子について下記方式でその物性を評価した。
実施例及び比較例で製造された偏光分離素子について下記方式でその物性を評価した。
測定方法１．凹部の光学定数の測定
Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｉｃ ｅｌｌｉｐｓｏｍｅｔｒｙ装備及びＯｓｃｉｌｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｉｎｇ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、上記偏光分離素子の凹部の光学定数を測定した。
Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｉｃ ｅｌｌｉｐｓｏｍｅｔｒｙ装備及びＯｓｃｉｌｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｉｎｇ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、上記偏光分離素子の凹部の光学定数を測定した。
偏光分離素子の有效屈折率の計算
実施例の偏光分離素子と比較例の偏光分離素子それぞれのＷ、Ｐ値、誘電物質（空気）の屈折率ｎ１の値１及び上記で測定された偏光分離素子の凹部の光学定数ｎ２を数式１及び数式２に代入して計算し、その結果は、下記表１の通りである。
実施例の偏光分離素子と比較例の偏光分離素子それぞれのＷ、Ｐ値、誘電物質（空気）の屈折率ｎ１の値１及び上記で測定された偏光分離素子の凹部の光学定数ｎ２を数式１及び数式２に代入して計算し、その結果は、下記表１の通りである。
消光比の計算
それぞれ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。実施例及び比較例の波長帯別の消光比を比較すれば、表２の通りである。
それぞれ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。実施例及び比較例の波長帯別の消光比を比較すれば、表２の通りである。
Alと光吸収性物質よりなる偏光分離素子の物質別の消光比
［耐久性の評価］
（１）実験例１
実施例で製作したシリコン偏光分離素子を加速実験のために水に浸漬した後、６０℃でそれぞれ２０分、６０分、１２０分間加熱した。次に、使用しない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、偏光された光源を作った後、上記シリコン偏光分離素子の方向を偏光方向と垂直水平に配置した後、Ｔｐ及びＴｃを測定した。ここで、Ｔｐは、凹部と平行な方向の偏光の透過度を意味し、Ｔｃは、凹部と垂直な方向の偏光の透過度を意味する。測定結果は、図６に示した。
（１）実験例１
実施例で製作したシリコン偏光分離素子を加速実験のために水に浸漬した後、６０℃でそれぞれ２０分、６０分、１２０分間加熱した。次に、使用しない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、偏光された光源を作った後、上記シリコン偏光分離素子の方向を偏光方向と垂直水平に配置した後、Ｔｐ及びＴｃを測定した。ここで、Ｔｐは、凹部と平行な方向の偏光の透過度を意味し、Ｔｃは、凹部と垂直な方向の偏光の透過度を意味する。測定結果は、図６に示した。
（２）実験例２
比較例で製作したアルミニウム偏光分離素子に紫外線ランプを５００時間照射した後、実験例１と同様の方法で、照射前後のＴｐ及びＴｃを測定した。測定結果は、図７に示した。
比較例で製作したアルミニウム偏光分離素子に紫外線ランプを５００時間照射した後、実験例１と同様の方法で、照射前後のＴｐ及びＴｃを測定した。測定結果は、図７に示した。
（３）実験例３
比較例で製作したアルミニウム偏光分離素子を水に浸漬した後、６０℃で３０分間加熱し、アルミニウムがすべて酸化されて透明に変わって、そのため、偏光分離素子の機能が消えることを確認した。結果は、図８に示す。
比較例で製作したアルミニウム偏光分離素子を水に浸漬した後、６０℃で３０分間加熱し、アルミニウムがすべて酸化されて透明に変わって、そのため、偏光分離素子の機能が消えることを確認した。結果は、図８に示す。
［ピッチによる偏光特性の評価］
実施例で製作したシリコン偏光分離素子及び比較例で製作したアルミニウム偏光分離素子の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、結果を図９に示した。
実施例で製作したシリコン偏光分離素子及び比較例で製作したアルミニウム偏光分離素子の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、結果を図９に示した。
上記表１から分かるように、実施例のように、シリコンを使用して、凹部を製造した場合、ｎ//を見れば、比較例であるＡｌのａは、いずれも０．７４未満であるが、実施例であるＳｉの場合、いずれも０．７４以上とＡｌより高く現われており、ｂは、ＳｉがＡｌよりも高い値を有するものと現われている。また、Ｓｉの場合、屈折率が１〜１０の範囲であると同時に、吸光係数も１〜１０の範囲を満たすものと現われている。
また、上記表２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で製作した偏光分離素子は、比較例（ピッチ１２０ｎｍ）よりも大きい１５０ｎｍのピッチを有するように製造されても、消光比が著しく高く現われている。
また、上記実験例１〜３及び図６〜図８によれば、紫外線領域で長時間使用する場合、シリコン偏光分離素子は、Ｔｐ及びＴｃが追加的な変化なしに維持されるが、アルミニウム偏光分離素子の場合には、Ｔｐが多く増加するか、アルミニウムがすべて酸化されるものと現われている。
また、図９によれば、ピッチが１５０ｎｍを有するようにシリコンで凹部が形成された偏光分離素子の場合、ピッチが１２０ｎｍであるアルミニウムで凹部が形成された偏光分離素子と比較したとき、さらに大きいピッチを有するように製造したにもかかわらず、偏光分離特性がほぼ類似な水準に維持されている。また、シリコンで凹部を形成した偏光分離素子の凹部の高さ（５０ｎｍ）がアルミニウムで凹部を形成した偏光分離素子の凹部の高さ（１５０ｎｍ）よりも低く形成することができ、製造が容易であった。
１ 基板
２ 凹凸
２ａ 凹部
２ｂ 溝部
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 被照射体が保持される装備
２ 凹凸
２ａ 凹部
２ｂ 溝部
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 被照射体が保持される装備
本明細書において使用される用語「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、本明細書において使用される用語「ピッチＰ」は、上記凸部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）、本明細書において使用される用語「高さ」は、上記凸部の高さＨを意味する（図１を参照）。
図１のように、例示的な上記偏光分離素子は、凹凸２を含むことができ、上記凹凸２は、凸部２ａと凹部２ｂを有することができる。上記で、凸部２ａは、シリコンを含むことができる。上記シリコンは、反射性素材であるアルミニウムと異なって、光吸収性を有している。したがって、上記シリコンが凸部２ａの材料として使用される場合、上記凸部２ａのピッチに制限されることなく、紫外線領域の光を偏光させることができる。すなわち、上記凸部２ａがシリコンを含み、２５０ｎｍ〜３５０ｎｍの光波長領域で屈折率が１〜１０であり、吸光係数が０．５〜１０であるため、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ことがある。また、短波長である紫外線領域の光を偏光させるために、上記シリコン材料で形成された凸部２ａのピッチＰは、例えば、５０ｎｍ〜２００ｎｍ、１００ｎｍ〜１８０ｎｍ、１１０ｎｍ〜１５０ｎｍ、１２０ｎｍ〜１５０ｎｍ、１３０ｎｍ〜１５０ｎｍまたは１４０ｎｍ〜１５０ｎｍで形成されることができる。上記ピッチ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起きないこともある。また、上記シリコン材料で上記凸部２ａを形成する場合、上記シリコン材料の酸化温度が約８００℃程度に高いため、熱的安定性及び耐久性に優れた偏光分離素子を得ることができる。これにより、バックライトまたは光源で発生する熱、特に、紫外線領域の光を偏光させる場合、紫外線による熱に起因する酸化を防止することができ、したがって、偏光分離素子が変形せずに、優れた偏光度を維持することができる効果がある。上記凸部２ａは、また、前述した範囲の屈折率及び吸光係数を有するので、紫外線吸収能に優れており、アルミニウムに比べて短波長でも優れた消光比を有するので、上記シリコン材料を利用して紫外線偏光度に優れた偏光分離素子を製造することができる。
また、上記凸部２ａに含まれるシリコン材料は、シリコン（Ｓｉ）であることができるが、例えば、ホウ素（Ｂｏｒｏｎ）、炭素（Ｃａｒｂｏｎ）、窒素（Ｎｉｔｒｏｇｅｎ）、アルミニウム（Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ）、リン（Ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ）、ガリウム（Ｇａｌｌｉｕｍ）、ゲルマニウム（Ｇｅｒｍａｉｕｍ）、砒素（Ａｒｓｅｎｉｃ）、クロム（Ｃｈｒｏｍｅ）またはニッケル（Ｎｉｃｋｅｌ）などをドーピングしたシリコン（Ｓｉ）であることができ、これに制限されるものではない。
１つの例示で、上記凹凸の凹部には、誘電物質（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌ）が存在することができる。例示的な上記誘電物質の２５０ｎｍ〜３５０ｎｍ波長の光に対する屈折率は、１〜３であることができる。上記誘電物質は、前述した範囲の屈折率を有すれば、特に制限されるものではなく、例えば、シリコンオキシド、マグネシウムフルオライド、シリコンナイトライドまたは空気などが例示されることができる。１つの例示で、上記誘電物質が空気である場合には、上記凹凸の凹部は、実質的に空いている状態（ｅｍｐｔｙ ｓｐａｃｅ）であることができる。
上記数式１で、ｉは、虚数単位であり、ｎ１は、上記誘電物質の２５０ｎｍ〜３５０ｎｍの紫外線領域の波長のうちいずれか１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、上記凸部２ａの２５０ｎｍ〜３５０ｎｍの紫外線領域の波長のうちいずれか１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、上記凸部２ａの幅であり、Ｐは、上記凸部２ａのピッチである。
上記凹凸２の凸部２ａのピッチＰが上記数式１を満たす場合、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。上記偏光度値の上限は、特に制限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、上記偏光度が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）を高めなければならないし、この場合、偏光分離素子の製作が困難になり、製作工程が複雑になることができる。本明細書において使用される用語「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。
上記で、Ｔｃは、上記凸部２ａと直交する方向に偏光された２５０ｎｍ〜３５０ｎｍの波長の光の上記偏光分離素子に対する透過度であり、Ｔｐは、上記凸部２ａと平行な方向に偏光された２５０ｎｍ〜３５０ｎｍの波長の光の上記偏光分離素子に対する透過度である。上記で平行というのは、実質的な平行を意味し、垂直というのは、実質的な垂直を意味する。
上記数式２で、ｉは、虚数単位であり、ｎ１は、上記誘電物質の２５０ｎｍ〜３５０ｎｍの紫外線領域の波長のうちいずれか１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、上記凸部２ａの２５０ｎｍ〜３５０ｎｍの紫外線領域の波長のうちいずれか１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、上記凸部２ａの幅であり、Ｐは、上記凸部２ａのピッチである。
上記凹凸２の凸部２ａのピッチＰが上記式２を満たす場合、優れた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。
上記凸部２ａの高さＨは、特に制限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であることができる。上記凹凸２の高さＨが３００ｎｍを超過する場合、吸収される光量が増加し、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、上記凹凸２の高さＨが前述した範囲内で形成される場合、吸収される光量が多くないため、好適な偏光分離素子の製作が可能であり、上記偏光分離素子が優れた紫外線透過率を維持しながらも、円滑な偏光分離性能を具現することができる。また、同一のピッチＰで凹凸２の高さＨが厚くなるにつれて、縦横比が増加するようになり、パターン製作容易性が低下することを防止することができる。
上記凸部２ａの幅Ｗは、特に制限されるものではないが、例えば、１０ｎｍ〜１６０ｎｍであることができ、特に凸部２ａのピッチが５０ｎｍ〜１５０ｎｍである場合、例えば、１０ｎｍ〜１２０ｎｍ、３０ｎｍ〜１００ｎｍ、５０ｎｍ〜８０ｎｍであることができる
１つの例示で、上記凹凸２のフィルファクター（ｆｉｌｌ−ｆａｃｔｏｒ）は、０．２〜０．８であることができ、例えば、０．３〜０．６、０．４〜０．７、０．５〜０．７５または０．４５であることができる。上記凹凸のフィルファクターが上記数値範囲を満たす場合、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いため、偏光分離素子の偏光特性が低下することを防止することができる。本明細書において使用される用語凹凸の「フィルファクター（ｆｉｌｌ−ｆａｃｔｏｒ）」は、凸部のピッチＰに対する上記凸部の幅Ｗの比率Ｗ／Ｐを意味する。
上記数式１及び２で、ｉは、虚数単位であり、ｎ１は、上記誘電物質の２５０ｎｍ〜３５０ｎｍの紫外線領域の波長のうちいずれか１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、上記凸部２ａの２５０ｎｍ〜３５０ｎｍの紫外線領域の波長のうちいずれか１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、上記凸部２ａの幅であり、Ｐは、上記凸部２ａのピッチである。上記数式１及び数式２によってａ、ｂ、ｃ及びｄが上記範囲をすべて満たす場合、上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形成しても、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。
例示的な上記偏光分離素子は、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。上記消光比の上限は、特に制限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とき、例えば、２０００以下、１５００以下または１０００以下であることができる。１つの例示で、上記偏光分離素子は、短波長である２５０ｎｍ〜３５０ｎｍの光波長領域での消光比が２〜２０００、例えば、５〜１５００、１０〜１５００、５０〜２０００５００〜１５００または１００〜２０００であることができる。前述した範囲内の消光比を有することによって、上記偏光分離素子は、可視光線領域はもちろん、紫外線領域にも優れた偏光性能を示すことができる。例えば、上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く、同一のピッチで高さを大きくする場合、縦横比が増加するので、工程的な側面でも生産性が顕著に低下することができる。本明細書において使用される用語「消光比（Ｅｘｔｉｎｃｔｉｏｎ Ｒａｔｉｏ）」は、Ｔｃ／Ｔｐを意味し、消光比が高いほど偏光性能に優れた偏光板として見られる。前述したように、上記でＴｃは、凸部２ａと垂直な方向に偏光された光の透過度を意味し、Ｔｐは、凸部２ａと平行な方向に偏光された光の透過度を意味する。
本出願は、また、前述した上記紫外線偏光分離素子の製造方法を含み、例示的な上記紫外線偏光分離素子の製造方法は、基板の上にケイ素を使用して凸部２ａを形成し、上記凸部２ａによって形成された凹部２ｂに誘電物質を導入し、凹凸を形成することを含むことができる。
例示的な上記偏光分離素子の製造方法は、また、基板の上にシリコンを蒸着し、凸部２ａを形成することができる。例えば、上記シリコンを透光性基板の上に、スパッタリング（Ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）、化学気相蒸着（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＣＶＤ）、低圧化学気相蒸着（Ｌｏｗ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ ＣＶＤ、ＬＰ ＣＶＤ）、プラズマ向上化学気相蒸着（Ｐｌａｓｍａ Ｅｎｈａｎｃｅｄ ＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ）、大気圧化学気相蒸着（Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ ＣＶＤ、ＡＰ ＣＶＤ）、物理気相蒸着（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＰＶＤ）、熱蒸発蒸着（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ Ｄｅｐｏｓｉｔｏｎ）、誘導蒸発蒸着（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、これに制限されるものではない。
１つの例示で、上記凸部２ａは、基板の上に蒸着されたシリコン層上にレジストパターンを形成し、上記レジストパターンを利用して形成することができる。
上記凸部２ａは、また、既に形成されたレジストパターンをマスクとして利用し、乾式または湿式エッチング方法によって形成することができる。
一般的に、湿式エッチングの場合、垂直方向と水平方向のエッチング速度が同じエッチング、いわゆる、等方エッチングが行われるので、高い縦横比を有するパターンを形成するに適していないにもかかわらず、上記偏光分離素子は、偏光度を得るために要求される縦横比が高くないため、湿式エッチングを利用して凸部２ａを形成することができる。この場合、乾式エッチングより工程費用が顕著に減少するようになり、工程速度も速くなることができる。
上記レジストパターンを利用して、凸部２ａが形成されれば、上記レジストパターンは除去されることができ、乾式エッチングの場合、上記ハードマスク層も、凸部２ａが形成された後に除去されることができる。上記レジストパターンまたはハードマスク層は、特に制限されるものではなく、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されることができる。
［偏光分離素子の製作］
実施例
石英ガラスを６０℃のアセトンとＩＰＡ（ＩＳＯ−Ｐｒｏｐｙｌ Ａｌｃｏｈｏｌ）に２０分ずつ超音波洗浄下で表面の異物を除去した。その後、上記石英ガラスに電子−ビーム蒸着（Ｅ−Ｂｅａｍ Ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）を通じて１Å／ｓｅｃの速度でシリコン薄膜を５０ｎｍの厚さで蒸着した。蒸着されたシリコン薄膜の上に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分間ベークした。次に、１５０ｎｍピッチのインプリンティングマスタを利用してインプリント工程を行った。インプリント時にプレス（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、１００℃で脱型（Ｄｅｍｏｌｄ）した。その後、ＩＣＰ ＲＩＥ装備を利用してシリコンを乾式エッチングした。その後、有機溶媒としてアセトンを利用してインプリント用レジストを除去し、凸部の幅Ｗが７５ｎｍ、ピッチＰが１５０ｎｍであるシリコン偏光分離素子を製造した。
実施例
石英ガラスを６０℃のアセトンとＩＰＡ（ＩＳＯ−Ｐｒｏｐｙｌ Ａｌｃｏｈｏｌ）に２０分ずつ超音波洗浄下で表面の異物を除去した。その後、上記石英ガラスに電子−ビーム蒸着（Ｅ−Ｂｅａｍ Ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）を通じて１Å／ｓｅｃの速度でシリコン薄膜を５０ｎｍの厚さで蒸着した。蒸着されたシリコン薄膜の上に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分間ベークした。次に、１５０ｎｍピッチのインプリンティングマスタを利用してインプリント工程を行った。インプリント時にプレス（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、１００℃で脱型（Ｄｅｍｏｌｄ）した。その後、ＩＣＰ ＲＩＥ装備を利用してシリコンを乾式エッチングした。その後、有機溶媒としてアセトンを利用してインプリント用レジストを除去し、凸部の幅Ｗが７５ｎｍ、ピッチＰが１５０ｎｍであるシリコン偏光分離素子を製造した。
比較例
石英ガラスを６０℃のアセトンとＩＰＡに２０分ずつ超音波洗浄下で表面の異物を除去した。その後、上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薄膜を１５０ｎｍの厚さで蒸着した。蒸着されたアルミニウム薄膜の上に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分間ベークした。次に、１２０ｎｍピッチのインプリンティングマスタを利用してインプリント工程を行った。インプリント時にプレス（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、１００℃で脱型（Ｄｅｍｏｌｄ）した。その後、ＩＣＰ ＲＩＥ装備を利用してアルミニウムを乾式エッチングした。その後、有機溶媒としてアセトンを利用してインプリント用レジストを除去し、凸部の幅Ｗが６０ｎｍ、ピッチＰが１２０ｎｍであるアルミニウム偏光分離素子を製造した。
石英ガラスを６０℃のアセトンとＩＰＡに２０分ずつ超音波洗浄下で表面の異物を除去した。その後、上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薄膜を１５０ｎｍの厚さで蒸着した。蒸着されたアルミニウム薄膜の上に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分間ベークした。次に、１２０ｎｍピッチのインプリンティングマスタを利用してインプリント工程を行った。インプリント時にプレス（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、１００℃で脱型（Ｄｅｍｏｌｄ）した。その後、ＩＣＰ ＲＩＥ装備を利用してアルミニウムを乾式エッチングした。その後、有機溶媒としてアセトンを利用してインプリント用レジストを除去し、凸部の幅Ｗが６０ｎｍ、ピッチＰが１２０ｎｍであるアルミニウム偏光分離素子を製造した。
測定方法１．凸部の光学定数の測定
Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｉｃ ｅｌｌｉｐｓｏｍｅｔｒｙ装備及びＯｓｃｉｌｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｉｎｇ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、上記偏光分離素子の凸部の光学定数を測定した。
Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｉｃ ｅｌｌｉｐｓｏｍｅｔｒｙ装備及びＯｓｃｉｌｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｉｎｇ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、上記偏光分離素子の凸部の光学定数を測定した。
偏光分離素子の有效屈折率の計算
実施例の偏光分離素子と比較例の偏光分離素子それぞれのＷ、Ｐ値、誘電物質（空気）の屈折率ｎ１の値１及び上記で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、その結果は、下記表１の通りである。
実施例の偏光分離素子と比較例の偏光分離素子それぞれのＷ、Ｐ値、誘電物質（空気）の屈折率ｎ１の値１及び上記で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、その結果は、下記表１の通りである。
［耐久性の評価］
（１）実験例１
実施例で製作したシリコン偏光分離素子を加速実験のために水に浸漬した後、６０℃でそれぞれ２０分、６０分、１２０分間加熱した。次に、使用しない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、偏光された光源を作った後、上記シリコン偏光分離素子の方向を偏光方向と垂直水平に配置した後、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の透過度を意味し、Ｔｃは、凸部と垂直な方向の偏光の透過度を意味する。測定結果は、図６に示した。
（１）実験例１
実施例で製作したシリコン偏光分離素子を加速実験のために水に浸漬した後、６０℃でそれぞれ２０分、６０分、１２０分間加熱した。次に、使用しない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、偏光された光源を作った後、上記シリコン偏光分離素子の方向を偏光方向と垂直水平に配置した後、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の透過度を意味し、Ｔｃは、凸部と垂直な方向の偏光の透過度を意味する。測定結果は、図６に示した。
上記表１から分かるように、実施例のように、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、いずれも０．７４未満であるが、実施例であるＳｉの場合、いずれも０．７４以上とＡｌより高く現われており、ｂは、ＳｉがＡｌよりも高い値を有するものと現われている。また、Ｓｉの場合、屈折率が１〜１０の範囲であると同時に、吸光係数も１〜１０の範囲を満たすものと現われている。
また、図９によれば、ピッチが１５０ｎｍを有するようにシリコンで凸部が形成された偏光分離素子の場合、ピッチが１２０ｎｍであるアルミニウムで凸部が形成された偏光分離素子と比較したとき、さらに大きいピッチを有するように製造したにもかかわらず、偏光分離特性がほぼ類似な水準に維持されている。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）が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）よりも低く形成することができ、製造が容易であった。
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 被照射体が保持される装備
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 被照射体が保持される装備
Claims (19)
- 基板と；上記基板の上に形成されており、シリコンを含む凹部と誘電物質が存在する溝部を有する凹凸と；を含み、下記数式１によって計算されるａが０．７４〜１０であり、ｂが０．５〜１０である紫外線偏光分離素子：
［数式１］
（ａ＋ｂｉ）２＝ｎ１ ２×（１−Ｗ／Ｐ）＋ｎ２ ２×Ｗ／Ｐ
上記数式１で、ｉは、虚数単位であり、ｎ１は、上記誘電物質の３００ｎｍ波長の光に対する屈折率であり、ｎ２は、上記凹部の３００ｎｍの波長の光に対する屈折率であり、Ｗは、上記凹部の幅であり、Ｐは、上記凹部のピッチである。 - 基板と；上記基板の上に形成されており、シリコンを含む凹部と誘電物質が存在する溝部を有する凹凸と；を含み、下記数式２によって計算されるｃが１．３〜１０であり、ｄが０．０１３〜０．１である紫外線偏光分離素子：
［数式２］
（ｃ＋ｄｉ）２＝ｎ１ ２×ｎ２ ２／（（１−Ｗ／Ｐ）×ｎ２ ２＋Ｗ×ｎ１ ２／Ｐ）
上記数式２で、ｉは、虚数単位であり、ｎ１は、上記誘電物質の３００ｎｍ波長の光に対する屈折率であり、ｎ２は、上記凹部の３００ｎｍ波長の光に対する屈折率であり、Ｗは、上記凹部の幅であり、Ｐは、上記凹部のピッチである。 - 基板と；上記基板の上に形成されており、シリコンを含む凹部と誘電物質が存在する溝部を有する凹凸と；を含み、下記数式１によって計算されるａが０．７４〜１０であり、ｂが０．５〜１０であり、下記数式２によって計算されるｃが１．３〜１０であり、ｄが０．０１３〜０．１である紫外線偏光分離素子：
［数式１］
（ａ＋ｂｉ）２＝ｎ１ ２×（１−Ｗ／Ｐ）＋ｎ２ ２×Ｗ／Ｐ
［数式２］
（ｃ＋ｄｉ）２＝ｎ１ ２×ｎ２ ２／（（１−Ｗ／Ｐ）×ｎ２ ２＋Ｗ×ｎ１ ２／Ｐ）
上記数式１及び２で、ｉは、虚数単位であり、ｎ１は、上記誘電物質の３００ｎｍ波長の光に対する屈折率であり、ｎ２は、上記凹部の３００ｎｍ波長の光に対する屈折率であり、Ｗは、上記凹部の幅であり、Ｐは、上記凹部のピッチである。 - 誘電物質の２５０ｎｍ〜３５０ｎｍ波長の光に対する屈折率が１〜３である、請求項１〜３のいずれかに記載の紫外線偏光分離素子。
- 凹部の２５０ｎｍ〜３５０ｎｍ波長の光に対する屈折率が１〜１０である、請求項１〜３のいずれかに記載の紫外線偏光分離素子。
- 凹部は、０．５〜１０の吸光係数を有する吸光性である、請求項１〜３のいずれかに記載の紫外線偏光分離素子。
- 凹部には、ホウ素、炭素、窒素、アルミニウム、リン、ガリウム、ゲルマニウム、砒素、クロム及びニッケルよりなる群から選択される１つ以上がドーピングされている、 請求項１〜３のいずれかに記載の紫外線偏光分離素子。
- 下記数式３で計算されるＤが０．６７〜０．９８である、 請求項１〜３のいずれかに記載の紫外線偏光分離素子：
［数式３］
Ｄ＝（Ｔｃ−Ｔｐ）／（Ｔｃ＋Ｔｐ）
上記数式３で、Ｔｃは、上記凹部と直交する方向に偏光された２５０ｎｍ〜３５０ｎｍの波長の光の上記偏光分離素子に対する透過度であり、Ｔｐは、上記凹部と平行な方向に偏光された２５０ｎｍ〜３５０ｎｍの波長の光の上記偏光分離素子に対する透過度である。 - 凹部のピッチは、５０ｎｍ〜２００ｎｍである、 請求項１〜３のいずれかに記載の紫外線偏光分離素子。
- 凹部のピッチＰに対する上記凹部の幅Ｗの比率Ｗ／Ｐが０．２〜０．８である、 請求項９に記載の紫外線偏光分離素子。
- 凹部の高さは、２０ｎｍ〜３００ｎｍである、請求項１〜３のいずれかに記載の紫外線偏光分離素子。
- 下記数式４で計算されるＲが２〜２０００である、 請求項１〜３のいずれかに記載の紫外線偏光分離素子：
［数式４］
Ｒ＝Ｔｃ／Ｔｐ
上記数式４で、Ｔｃは、上記凹部と直交する方向に偏光された２５０ｎｍ〜３５０ｎｍの波長の光の上記偏光分離素子に対する透過度であり、Ｔｐは、上記凹部と平行な方向に偏光された２５０ｎｍ〜３５０ｎｍの波長の光の上記偏光分離素子に対する透過度である。 - 基板の上にケイ素を使用して凹部を形成し、上記凹部によって形成された溝部に誘電物質を導入し、凹凸を形成することを含む、請求項１〜３のいずれかに記載の紫外線偏光分離素子の製造方法。
- 基板の上にシリコンを蒸着して凹部を形成する、請求項１３に記載の紫外線偏光分離素子の製造方法。
- 被照射体が保持される装備と；請求項１〜３のいずれかに記載の紫外線偏光分離素子と；を含む光の照射装置。
- 被照射体が保持さ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、請求項１５に記載の光照射装置。
- マスクに向け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、請求項１６に記載の装置。
- 請求項１６に記載の装置の被照射体が保持される装備に被照射体を保持し、偏光分離素子及びマスクを介して上記被照射体に光を照射する方法。
- 請求項１６に記載の装置の被照射体が保持される装備に光配向膜を保持し、偏光分離素子及びマスクを介して上記光配向膜に直線偏光された光を照射する整列された光配向膜の製造方法。
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