JP2015528589A

JP2015528589A - 偏光紫外線分離素子

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Publication number: JP2015528589A
Application number: JP2015529680A
Authority: JP
Inventors: スキム、テ; ジンキム、ジェ; ビュンリー、ジョン; ホパク、ジョン; ミジュン、ジン; ゴンシン、ブ
Original assignee: エルジー・ケム・リミテッド
Priority date: 2012-08-29
Filing date: 2013-08-29
Publication date: 2015-09-28
Also published as: CN104755971B; KR20140029305A; JP6402390B2; CN104755971A; EP2891908A4; WO2014035170A1; EP2891908B1; KR101722808B1; EP2891908A1; JP2018022161A; US9442303B2; US20150219918A1

Abstract

本発明は、偏光紫外線分離素子及びその用途に関する。本発明では、広い範囲の紫外線領域で優れた分離効率を示し、耐久性に優れた偏光紫外線分離素子が提供されることができる。上記素子は、例えば、液晶配向膜の光配向工程などに使用されることができる。

Description

本発明は、偏光紫外線分離素子及びその用途に関する。

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（ｐｈｏｔｏｓｅｎｓｉｔｉｖｅｍａｔｅｒｉａｌ）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（ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎａｌｌｙｏｒｄｅｒｉｎｇ）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、多様な種類の偏光紫外線分離素子が利用されることができる。

例えば、上記偏光紫外線分離素子として、特許文献１などには、アルミニウムを利用した偏光紫外線分離素子を開示している。

韓国公開特許第２００２−００３５５８７号公報

本発明は、偏光紫外線分離素子及びその用途を提供する。

本発明は、偏光紫外線分離素子に関する。本明細書で用語「偏光紫外線分離素子」は、上記素子に入射される光のうち偏光された状態の紫外線を抽出することができるように構成されたすべての種類の素子を意味することができる。上記で、偏光は、直線偏光、円編光または楕円偏光でありえ、１つの例示では、直線偏光でありえる。本明細書で、用語「紫外線」は、例えば、約２５０ｎｍ〜約３５０ｎｍ、約２７０ｎｍ〜約３３０ｎｍ、約２９０ｎｍ〜約３１０ｎｍの波長領域の電磁気波を意味することができる。

例示的な分離素子は、基材層と上記基材層上に形成された凸部とを含むことができる。上記凸部は、チタン金属複合酸化物を含んで形成されることができる。上記凸部は、ストライプ形状を有することができ、少なくとも２個以上の基材層上に形成されていてもよい。ストライプ形状に形成された凸部は、実質的に互いに平行に基材層上に配置されていてもよい。基材層上でストライプ形状に形成された凸部の数は、特に制限されず、例えば、分離しようとする紫外線の強さなどを考慮して選択されることができる。通常、上記凸部は、基材層上に５〜２０Ｌｉｎｅ／μｍ程度に存在することができる。

上記分離素子は、広い波長領域の光、例えば広い波長領域の紫外線に対して優れた分離効率を示すことができる。分離素子の分離効率は、偏光消滅比によって規定されることができる。本明細書で用語「偏光消滅比」は、上記分離素子を透過する光のうち上記ストライプ形状の凸部と垂直する偏光の強さと上記凸部と水平である偏光の強さの比率を意味することができる。すなわち、上記分離素子は、上記凸部と直交するベクトルを有する光（いわゆるＰ偏光）を透過させ、上記凸部と水平であるベクトルを有する光（いわゆるＳ偏光）を反射させて、分離特性を示すことができ、このようなＰ及びＳ偏光の比率を通じて効率が規定されることができる。

例えば、上記分離素子は、下記数式１によって計算されるＲが２以上、１５以上、２０以上、２５以上、３０以上、３５以上、４０以上または４５以上でありえる。上記数式１で計算されるＲの上限は、特に制限されない。すなわち上記Ｒが大きいほど優れた効率を示すことを意味する。実用性を考慮して上記Ｒは、例えば、２，０００以下、１，５００以下、１，０００以下、９００以下、８００以下、７００以下、６００以下、５００以下、４００以下、３００以下、２００以下または１５０以下でありえる。

［数式１］
Ｒ＝Ｔｃ／Ｔｐ

数式１で、Ｔｃは、上記ストライプ形状の凸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紫外線分離素子に対する透過度であり、Ｔｐは、上記凸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紫外線分離素子に対する透過度である。上記数式１に適用される光の波長は、他の例示で約２７０ｎｍ〜約３３０ｎｍ、約２９０ｎｍ〜約３１０ｎｍ程度であってもよい。

上記分離素子は、また、優れた透過率を示すことができ、上記で用語「透過率」は、上記分離素子に照射される光、例えば、紫外線のうち上記分離素子を透過した上記凸部と直交するベクトルを有する光（いわゆるＰ偏光）の強さを意味することができる。

例えば、上記分離素子は、下記数式２によって計算されるＰが０．２〜０．５でありえる。

［数式２］
Ｐ＝Ｔｃ／Ｔ

数式２で、Ｔは、上記偏光紫外線分離素子に照射される２５０ｎｍ〜３５０ｎｍの波長の光の強さであり、Ｔｃは、上記照射された光のうち上記偏光紫外線分離素子を透過した上記ストライプ形状の凸部と直交する方向に偏光された２５０ｎｍ〜３５０ｎｍの波長の光の強さである。上記数式２に適用される光の波長は、他の例示で、約２７０ｎｍ〜約３３０ｎｍ、約２９０ｎｍ〜約３１０ｎｍ程度であってもよい。

図１は、例示的な偏光紫外線分離素子の断面を模式的に示す図であり、図２は、例示的な偏光紫外線分離素子の上面を模式的に示す図である。図１及び図２のように、上記偏光紫外線分離素子は、基材層１及び上記基材層上に形成された凹凸２を含むことができる。

凹凸２を形成する凸部２ａは、図２のように、ストライプ形状をもって互いに平行に配列されていてもよい。この場合、上記凸部２ａの間には、上記凸部２ａによって凹部２ｂが形成され、上記凸部２ａのピッチ、幅及び高さは、紫外線に対する分離性能、例えば、上記偏光消滅比と透過率を満足するように調節されることができる。本明細書で用語「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）、用語「高さ」は、上記凸部の高さＨを意味する（図１）。凸部の高さが凸部別に差異がある場合には、上記高さは、最も高い凸部の高さであるか、あるいは凸部の高さの平均値でありえる。

偏光紫外線分離素子において、凸部は、チタン金属複合酸化物を含むことができ、このような複合酸化物には、例えば、金属がドーピングされた酸化チタンなどが含まれることができる。上記複合酸化物は、例えば、３５０ｎｍの波長領域での透過度が１０％未満、５％未満、３％未満、２％未満、１％未満、０．２％未満、または０．１％未満で形成されることができ、その下限は、特に限定されず、０．０１％、または０．００１％でありえる。１つの例示で、上記透過度は、上記分離素子１００ｎｍ厚さを、通常的に使用する透過度測定機器で測定した値でありえる。複合酸化物が上記透過度を示すように構成されれば、通常的なチタン酸化物が使用されるか、またはアルミニウムなどが使用された場合に比べて広い紫外線波長範囲で分離効率が確保されることができる。

上記複合酸化物に含まれる金属の種類や量は、上記複合酸化物が上記範囲の透過度を示すように選択されることができ、このような方式で選択されれば、その種類や量は、特に制限されない。例えば、上記チタン金属複合酸化物は、チタンを含み、また、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｂ、Ｖ、Ｎｂ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｓｉ及びＡｌから選択された１つ以上の第２金属を含むことができる。他の例示で、上記第２金属は、ＮｉまたはＣｒでありえる。

また、上記複合酸化物での上記第２金属の比率は、やはり前述した透過度を考慮して選択されることができ、例えば、１〜２０ｍｏｌ％、２〜１８ｍｏｌ％、または３〜１５ｍｏｌ％でありえる。

他の例示で上記複合酸化物は、下記化学式１で表示されることができる。

［化学式１］
Ｔｉ_ｘＭ_ｙＯ_２

化学式１で、Ｍは、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｂ、Ｖ、Ｎｂ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｓｉ及びＡｌよりなる群から選択される１種以上または１種の金属であり、ｙは、０．０１〜０．２であり、ｘとｙの和（ｘ＋ｙ）は、１でありえる。他の例示で、上記Ｍは、ＮｉまたはＣｒでありえる。また、他の例示で、上記ｙは、０．０５〜０．１５、または０．０７〜１．１３程度でありえる。

上記凸部、すなわちストライプ形状で互いに実質的に平行に配置された凸部のピッチＰは、例えば、５０ｎｍ〜２００ｎｍ、１００ｎｍ〜１８０ｎｍ、１１０ｎｍ〜１５０ｎｍ、１２０ｎｍ〜１５０ｎｍ、１３０ｎｍ〜１５０ｎｍまたは１４０ｎｍ〜１５０ｎｍ程度でありえる。上記ピッチＰが２００ｎｍを超過する場合、適切な分離効率が確保されないことがある。

１つの例示で、上記凸部によって形成される凹部には、誘電物質（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｍａｔｅｒｉａｌ）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、１〜５の物質でありえる。上記誘電物質は、前述した範囲の屈折率を有する場合、特に制限されるものではなく、例えば、シリコンオキシド、マグネシウムフロライド、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の場合には、上記凸部の凹部は、実質的に空いている状態（ｅｍｐｔｙｓｐａｃｅ）でありえる。

１つの例示で、上記紫外線偏光紫外線分離素子は、下記数式３によって計算されるａが０．７４〜１０であり、ｂが０．５〜１０でありえる。

［数式３］
（ａ＋ｂｉ）^２＝ｎ_１ ^２×（１−Ｗ／Ｐ）＋ｎ_２ ^２×Ｗ／Ｐ

数式３で、ｉは、虚数単位であり、ｎ_１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、ｎ_２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。

ピッチＰが上記数式３を満足するように形成される場合、１２０ｎｍ以上のピッチ範囲でも、短波長領域、例えば２５０ｎｍ〜３５０ｎｍの光波場領域で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紫外線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、偏光紫外線分離素子の凸部の縦横比（Ａｓｐｅｃｔｒａｔｉｏ、凸部の幅／高さ）を高めなければならないし、この場合、偏光紫外線分離素子の製造が困難になり、製造工程が複雑になりえる。本明細書で用語「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４のように計算される。

［数式４］
偏光度Ｄ＝（Ｔｃ−Ｔｐ）／（Ｔｃ＋Ｔｐ）

数式４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紫外線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紫外線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、上記紫外線偏光紫外線分離素子は、下記数式５によって計算されるｃが１．３〜１０であり、ｄが０．０１３〜０．１でありえる。

［数式５］
（ｃ＋ｄｉ）^２＝ｎ_１ ^２×ｎ_２ ^２／（（１−Ｗ／Ｐ）×ｎ_２ ^２＋Ｗ×ｎ_１ ^２／Ｐ）

数式５で、ｉは、虚数単位であり、ｎ_１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、ｎ_２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。

ピッチＰと幅Ｗが上記数式３及び／または５を満足する場合、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る。

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でありえる。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、必要な絶対光量が低くなりえる。したがって、上記凸部２ａ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、適合な偏光紫外線分離素子の製造が可能であり、上記偏光紫外線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実現することができる。また、同一のピッチＰで凸部２ａの高さＨが厚くなるによって縦横比が増加するようになり、パターン製造容易性が低下することを防止することができる。

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でありえ、特に凸部２ａのピッチが５０ｎｍ〜１５０ｎｍの場合、例えば、１０ｎｍ〜１２０ｎｍ、３０ｎｍ〜１００ｎｍ、５０ｎｍ〜８０ｎｍでありえる。

凸部２ａの曲線因子（ｆｉｌｌ−ｆａｃｔｏｒ）は、０．２〜０．８でありえ、例えば、０．３〜０．６、０．４〜０．７、０．５〜０．７５または０．４５でありえる。上記凸部の曲線因子が上記数値範囲を満足する場合、円滑な偏光分離性能を実現することができ、吸収される光量が多くないため、偏光紫外線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。本明細書で使用される用語「凸部の曲線因子（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。

例示的な偏光紫外線分離素子は、下記数式６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７によって計算されるｃが１．３〜１０であり、ｄが０．０１３〜０．１でありえる。

［数式６］
（ａ＋ｂｉ）^２＝ｎ_１ ^２×（１−Ｗ／Ｐ）＋ｎ_２ ^２×Ｗ／Ｐ

［数式７］
（ｃ＋ｄｉ）^２＝ｎ_１ ^２×ｎ_２ ^２／（（１−Ｗ／Ｐ）×ｎ_２ ^２＋Ｗ×ｎ_１ ^２／Ｐ）

数式６及び７で、ｉは、虚数単位であり、ｎ_１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、ｎ_２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。数式６及び数式７によってａ、ｂ、ｃ及びｄが上記範囲を満足するように設計すれば、短波長領域でも優れた偏光度及び消光比を実現しえる。

偏光紫外線分離素子に含まれる基材層の種類は、特に制限されず、例えば、石英、紫外線透過ガラス、ＰＶＡ（ＰｏｌｙｖｉｎｙｌＡｌｃｏｈｏｌ）、ポリカーボネート（ＰｏｌｙＣａｒｂｏｎａｔｅ）、ＥＶＡ（ＥｔｈｙｌｅｎｅＶｉｎｙｌＡｃｅｔａｔｅ共重合体）などのような材料から形成されることができる。基材層１の紫外線透過率は、例えば７０％以上、８０％以上、９０％以上でありえ、前述した範囲の透過率を有する場合、偏光紫外線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。

上記分離素子は、例えば、線格子を形成することができるものであって、公知された通常の方式で製造が可能である。例えば、上記分離素子は、基材層上に上記複合酸化物の層を形成し、上記層を選択的に除去することによって、パターン化して製造することができる。この場合、複合酸化物の層は、例えば通常的な共蒸着方式で形成するか、またはゾルゲル法、固相法、水熱法、スパッタリング法、または化学気相蒸着法などの公知の方式で形成することができる。他の方式として、公知されたパターン形状方式、例えば、マスクを用いた蒸着方式などを用いてはじめからパターン化された複合酸化物の層を基材層上に形成してもよい。

例えば、上記偏光紫外線分離素子は、基材層上にチタン金属複合酸化物の層を形成し、上記層をパターニングして製造することができる。

１つの例示で、上記複合酸化物の層は、表面に反射防止層が形成されている上記基材層上に形成されることができる。反射防止層は、上記金属複合酸化物の層に、例えば、レーザー干渉露光で格子を形成する過程でレーザーの内部反射または干渉反射などによる効率低下を防止し、さらに精密な格子が形成されることができるようにする役目をすることができる。反射防止層は、レーザーの内部反射を吸収することができる形態で形成される場合、その素材及び形成方式は制限されない。

基材層上に形成された上記金属複合酸化物の層をパターニングする方法は、特に制限されず、例えば、通常的なフォトリソグラフィ（ｐｈｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）方法を適用するか、またはさらに精密なピッチのパターンの形成のためにレーザー干渉リソグラフィー（Ｌａｓｅｒｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）、電子ビームリソグラフィー（Ｅ−ｂｅａｍｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）、ナノインプリントリソグラフィー（Ｎａｎｏｉｍｐｒｉｎｔｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ、ＮＩＬ）、液浸リソグラフィー（Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）またはゾルゲル法（ｓｏｌ−ｇｅｌ）などの方法などを利用することができる。

上記でナノインプリント方法は、金属層上にレジスト層を形成した後、上記レジスト層が形成された基材層に対して一定の温度と圧力条件で所望の線幅でパターニングされたスタンプをインプリントレジストフィルムに印刻した後、残留する金属層を、プラズマを利用して除去することによって、所定の線幅を有するパターンを形成する方式であり、このような方式は、特に精密なパターンの形成に適切である。

本発明は、また、上記偏光紫外線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、上記偏光紫外線分離素子及び被照射体が保持される装置を含むことができる。

上記で、上記偏光紫外線分離素子は、偏光板として機能することができる。上記素子は、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。

上記装置は、被照射体が保持される装置と偏光紫外線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、装置に保持された被照射体の表面との距離が約５０ｍｍ以下と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以上でありえる。また、上記距離は、４０ｍｍ以下、３０ｍｍ以下、２０ｍｍ以下または１０ｍｍ以下でありえる。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。

被照射体が保持される装置の種類は、特に制限されず、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置が含まれることができる。

また、上記装置は、マスクまたは上記偏光紫外線分離素子に光、例えば、紫外線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、マスクまたは上記素子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しに使用することができる。例えば、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、照射手段の数や配置形態は、特に制限されない。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個以上の列のうちいずれか１つの列に位置する光照射手段と上記いずれか１つの列に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つの列に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、各列と垂直する方向と平行にならない方向（所定角度で傾いた方向）に形成され、光照射手段の照射面積は、各列に垂直する方向で一定部分が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３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３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３の光照射手段のうち１０１で表示される光照射手段を第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列の方向と垂直する方向に形成されている線Ｃと平行になら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３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３のＬの約１／３以上〜２／３以下でありえる。

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し、集光された後に、集光された光が偏光紫外線分離素子及び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４は、光照射装置の１つの例を示す図である。図４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を保持する装置６０を含んでいる。図４の装置では、光源１０に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に入射し、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。

本発明は、光の照射方法に関する。例示的な上記方法は、前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置に被照射体を保持し、上記偏光紫外線分離素子及びマスクを通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、光配向膜でありえる。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りえる。例えば、光配向膜が装置に固定された状態で偏光紫外線分離素子及びマスクを通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いて、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−ｃｉｓｐｈｏｔｏｉｓｏｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ）によって整列される化合物、鎖切断（ｃｈａｉｎｓｃｉｓｓｉｏｎ）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−Ｆｒｉｅｓｒｅａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）によって整列される化合物または開環／閉環（ｒｉｎｇｏｐｅｎｉｎｇ／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（ｓｕｌｆｏｎａｔｅｄｄｉａｚｏｄｙｅ）またはアゾ高分子（ａｚｏｐｏｌｙｍｅｒ）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キシル酸二無水物（ｃｙｃｌｏｂｕｔａｎｅ−１、２、３、４−ｔｅｔｒａｃａｒｂｏｘｙｌｉｃｄｉａｎｈｙｄｒｉｄｅ）、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チァルコニル（ｃｈａｌｃｏｎｙｌ）残基を有する化合物（以下、チァルコン化合物）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（ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｍｉｄｏａｒｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）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−ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓｙｓｔｅｍ）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置、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。

上記方法で偏光紫外線分離素子及びマスクを通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りえる。１次配向処理は、例えば、偏光紫外線分離素子を通じて一定方向に直線偏光された紫外線を、マスクを通して光を照射する前に、光配向膜、例えば、光配向膜の全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通して光を照射し、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、これにより、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、光配向膜に偏光紫外線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、マスクを通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配向方向とは異なる第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互いに異なる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通して行われる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とが成す角度は、垂直でありえる。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、立体映像を実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、特に制限されず、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。このような段階を進行することによって、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、特に制限されず、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実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りえる。用語「λ／４の位相差特性」は、入射する光をその波長の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に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。

本発明では、広い範囲の紫外線領域で優れた分離効率を示し、耐久性に優れた偏光紫外線分離素子が提供されることができる。

例示的な偏光紫外線分離素子の断面を示す断面図である。例示的な偏光紫外線分離素子の上面を示す図である。例示的な光の照射手段の配置を示す図である。例示的な光照射装置を示す図である。

以下、本発明による実施例及び本発明によらない比較例を通じて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明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。

実施例１
石英ガラス層をアセトンとＩＰＡ（Ｉｓｏｐｒｏｐｙｌａｌｃｏｈｏｌ）に２０分ずつ超音波洗浄し、表面の異物を除去した。その後、上記石英ガラス層に電子−ビーム蒸着（Ｅ−ＢｅａｍＥｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）方式を通じて酸素雰囲気下でＴｉ及びＮｉを共蒸着させて下記化学式２で表示される金属複合酸化物の層を約１００ｎｍの厚さで形成した。次いで、で蒸着層上にＭｉｃｒｏＲｅｓｉｓｔ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、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℃で脱着（Ｄｅｍｏｌｄ）した。その後、ＩＣＰＲＩＥ装置を利用して上記金属複合酸化物の層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は、約７０ｎｍであり、ピッチＰは、約１５０ｎｍである偏光分離素子を製造した。

［化学式３］
Ｔｉ_ｘＮｉ_ｙＯ_２

化学式３で、ｘは０．９であり、ｙは０．１である。

実施例２
実施例１と同一の方式で製造を行い、Ｔｉ及びＣｒを共蒸着させて下記化学式４で表示される金属複合酸化物の凸部を含み、高さが約１００ｎｍであり、幅が約７０ｎｍであり、ピッチが約１５０ｎｍである偏光分離素子を製造した。

［化学式４］
Ｔｉ_ｘＣｒ_ｙＯ_２

化学式４で、ｘは０．９であり、ｙは０．１である。

比較例１
実施例１と同一の方式でＴｉＯ_２よりなる凸部によって形成されたパターンを含む偏光分離素子を製造した。

１．数式１によるＲの評価
上記数式１によって計算される各実施例及び比較例のＲは、透過率測定装置を利用して２５０ｎｍから１ｎｍまで偏光度が０．９９の偏光板を製造されたサンプルに重なって配置した後、サンプルの透過率を測定する方式で評価し、その結果を下記表１に記載した。

２．透過度の評価
各実施例及び比較例の物質に対して１００ｎｍの厚さで試験片を作製し、通常的に使用される透過度機器を使用して測定し、透過度の測定結果は、下記表２に記載した。

１基材層
２光吸収層
２ａ凸部
２ｂ凹部
１０、１０１、１０２光照射手段
２０集光板
３０偏光紫外線分離素子
４０マスク
５０被照射体
６０被照射体が保持される装置

Claims

基材層と；チタン金属複合酸化物を含み、前記基材層上に互いに平行に形成されているストライプ形状の凸部と；を含む偏光紫外線分離素子。
下記数式１によって計算されるＲが２以上である、請求項１に記載の偏光紫外線分離素子：
［数式１］
Ｒ＝Ｔｃ／Ｔｐ
前記数式１で、Ｔｃは、前記ストライプ形状の前記凸部と直交する方向に偏光された２５０ｎｍ〜３５０ｎｍの波長の光の上記偏光紫外線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紫外線分離素子に対する透過度である。
下記数式２によって計算されるＰが０．２〜０．５である、請求項１または請求項２に記載の偏光紫外線分離素子：
［数式２］
Ｐ＝Ｔｃ／Ｔ
前記数式２で、Ｔは、前記偏光紫外線分離素子に照射される２５０ｎｍ〜３５０ｎｍの波長の光の強さであり、Ｔｃは、前記照射された光のうち前記偏光紫外線分離素子を透過した前記ストライプ形状の前記凸部と直交する方向に偏光された２５０ｎｍ〜３５０ｎｍの波長の光の強さである。
前記チタン金属複合酸化物は、３５０ｎｍの波長領域での透過度が１０％未満である、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の偏光紫外線分離素子。
前記チタン金属複合酸化物は、チタン及びＮｉ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｂ、Ｖ、Ｎｂ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｓｉ及びＡｌから選択された１つ以上の第２金属を含む酸化物である、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の偏光紫外線分離素子。
前記第２金属の酸化物内での比率は１〜２０ｍｏｌ％である、請求項５に記載の偏光紫外線分離素子。
前記チタン金属複合酸化物は、下記化学式１で表示される、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の偏光紫外線分離素子：
［化学式１］
Ｔｉ_ｘＭ_ｙＯ_２
前記化学式１で、Ｍは、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｂ、Ｖ、Ｎｂ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｓｉ、またはＡｌであり、ｙは０．０１〜０．２であり、ｘとｙの和（ｘ＋ｙ）は１である。
互いに平行に形成された前記ストライプ形状の前記凸部のピッチは、５０ｎｍ〜２００ｎｍである、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の偏光紫外線分離素子。
前記凸部のピッチＰに対する前記凸部の幅Ｗの比率Ｗ／Ｐが０．２〜０．８である、請求項８に記載の偏光紫外線分離素子。
凸部の高さは、２０ｎｍ〜３００ｎｍである、請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の偏光紫外線分離素子。
被照射体が保持される装置と；請求項１に記載の偏光紫外線分離素子と；を含む光照射装置。
前記被照射体が保持される装置と前記偏光紫外線分離素子との間に配向マスクをさらに含む、請求項１１に記載の光照射装置。
前記偏光紫外線分離素子に紫外線を照射することができる紫外線光源をさらに含む、請求項１１または請求項１２に記載の装置。
請求項１１から請求項１３のいずれか一項に記載の装置の前記被照射体が保持される装置に前記被照射体を保持し、前記偏光紫外線分離素子を通して上記被照射体に光を照射する方法。
請求項１１から請求項１３のいずれか一項に記載の装置の前記被照射体が保持される装置に光配向膜を保持し、前記偏光紫外線分離素子を通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。