KR101737668B1 - 편광 분리 소자의 제조 방법 및 편광 분리 소자 - Google Patents

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Abstract

본 출원은 편광 분리 소자의 제조 방법 및 편광 분리 소자에 관한 것이다. 본 출원에서는 간단하고 효율적인 공정으로 우수한 편광 분리능과 광투과능을 가지는 편광 분리 소자를 제조할 수 있는 방법과 우수한 편광 분리능과 광투과능을 가지는 편광 분리 소자가 제공될 수 있다.

Description

편광 분리 소자의 제조 방법 및 편광 분리 소자{METHOD FOR PREPARING POLARIZED LIGHT SPLITTER AND POLARIZED LIGHT SPLITTER}
본 출원은 용액 공정을 이용한 편광 분리 소자의 제조 방법 및 그에 의하여 제조된 편광 분리 소자에 관한 것이다.
편광 분리 소자, 즉 상기 소자로 입사되는 광 중에서 어느 하나의 편광을 투과시키고, 다른 편광은 흡수하거나 혹은 반사하는 소자는 다양한 용도에 사용될 수 있다.
예를 들면, 편광 분리 소자는 액정 배향막의 형성에 사용될 수 있다. 즉, 액정 배향막으로는 광의 조사에 의해 처리된 표면으로서 인접하는 액정 분자를 배열시킬 수 있는 광배향막이 있는데, 통상적으로 광배향막은 광감응성 물질(photosensitive material)의 층에 광, 예를 들면, 직선 편광된 광을 조사함으로써, 상기 광감응성 물질을 일정 방향으로 정렬(orientationally ordering)시켜서 제조할 수 있고, 상기 직선 편광된 광의 형성에 상기 편광 분리 소자가 사용될 수 있다. 예를 들어, 특허문헌 1은 상기와 같은 편광 분리 소자의 예로서 알루미늄을 이용하여 제조한 소자를 개시하고 있다.
한편, 입사광 중에서 어느 한 편광은 투과시키고, 다른 편광은 반사시키는 유형의 편광 분리 소자는, 예를 들면, 휘도 향상을 위한 필름으로서도 사용될 수 있다.
[선행기술문헌]
[특허문헌] 대한민국공개특허공보 제2002-0035587호
본 출원은 편광 분리 소자의 제조 방법 및 편광 분리 소자를 제공한다.
본 출원은 편광 분리 소자의 제조 방법에 대한 것이다. 본 명세서에서 용어 「편광 분리 소자」는, 상기 소자로 입사되는 광 중에서 편광된 상태의 광을 추출할 수 있는 모든 종류의 소자를 의미할 수 있다. 상기에서 편광된 상태의 광은, 선편광, 원편광 또는 타원 편광된 광일 수 있고, 하나의 예시에서는 선 편광된 광일 수 있다. 상기에서 편광된 상태의 광은 또한 자외선 또는 가시 광선일 수 있다. 본 명세서에서 용어 「자외선」은, 예를 들면, 약 250㎚ 내지 약 350㎚, 약 270㎚ 내지 약 330㎚, 약 290㎚ 내지 약 310㎚의 파장 영역의 전자기파를 의미할 수 있고, 용어 「가시 광선」은 약 360㎚ 내지 700㎚ 또는 약 400㎚ 내지 700㎚의 파장 영역의 전자기파를 의미할 수 있다.
예시적인 분리 소자는 기재층과 상기 기재층상에 형성된 볼록부를 포함할 수 있다. 상기 볼록부는, 금속 볼록부일 수 있다. 본 명세서에서 용어 「금속 볼록부」는, 금속만으로 형성되거나 혹은 금속을 주성분으로 하여 형성된 볼록부를 의미하고, 상기에서 「금속을 주성분으로 포함한다」는 것은 볼록부의 70 중량％, 75 중량％, 80 중량％, 85 중량％ 또는 90 중량％ 이상이 금속인 경우를 의미할 수 있다. 상기 볼록부는 스트라이프 형상을 가질 수 있고, 적어도 2개 이상 기재층상에 형성되어 있을 수 있다. 스트라이프 형상으로 형성된 볼록부는 실질적으로 서로 평행하게 기재층상에 배치되어 있을 수 있다. 기재층상에서 스트라이프 형상으로 형성된 볼록부의 수는 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 분리하고자 하는 광의 세기 등을 고려하여 선택될 수 있다. 통상적으로 상기 볼록부는 기재층상에 1m2당 약 200만 내지 1,000만 정도로 존재할 수 있다.
상기 분리 소자는 넓은 파장 영역의 광, 예를 들면 넓은 파장 영역의 자외선 또는 가시 광선에 대하여 우수한 분리 효율을 나타낼 수 있다. 분리 소자의 분리 효율은 편광 소멸비에 의해 규정될 수 있다. 본 명세서에서 용어 「편광 소멸비」는 상기 분리 소자를 투과하는 광 중에서 상기 스트라이프 형상의 볼록부와 수직한 편광의 세기와 상기 볼록부와 수평한 편광의 세기의 비율을 의미할 수 있다. 즉, 상기 분리 소자는 상기 볼록부와 직교하는 벡터를 가지는 광(소위 P 편광)은 투과시키고, 상기 볼록부와 수평하는 벡터를 가지는 광(소위 S 편광)은 반사시켜서 분리 특성을 나타낼 수 있는데, 이러한 P 및 S 편광의 비율을 통해 효율이 규정될 수 있다.
예를 들면, 상기 분리 소자는, 하기 수식 1에 의해 계산되는 R이 15 이상, 20 이상, 25 이상, 30 이상, 35 이상, 40 이상 또는 45 이상일 수 있다. 상기 수식 1로 계산되는 R의 상한은 특별히 제한되지 않는다. 즉 상기 R이 클수록 우수한 효율을 나타내는 것을 의미한다. 실용성을 고려하여 상기 R은, 예를 들면, 2,000 이하, 1,500 이하, 1,000 이하, 900 이하, 800 이하, 700 이하, 600 이하, 500 이하, 400 이하, 300 이하, 200 이하 또는 150 이하일 수 있다.
[수식 1]
R = Tc/Tp
수식 1에서 Tc는 상기 스트라이프 형상의 볼록부와 직교하는 방향으로 편광된 250㎚ 내지 350㎚의 파장 범위 또는 360㎚ 내지 700㎚의 파장 범위 중 어느 한 파장의 광의 상기 편광 분리 소자에 대한 투과도이고, Tp는 상기 볼록부와 평행한 방향으로 편광된 250㎚ 내지 350㎚의 파장 범위 또는 360㎚ 내지 700㎚의 파장 범위 중 어느 한 파장의 광의 상기 편광 분리 소자에 대한 투과도이다. 상기 수식 1에 적용되는 광의 파장은 다른 예시에서 약 270㎚ 내지 약 330㎚, 약 290㎚ 내지 약 310㎚ 정도일 수도 있다.
도 1은 예시적인 편광 분리 소자의 단면을 모식적으로 나타낸 도면이며, 도 2는 예시적인 편광 분리 소자의 상면을 모식적으로 나타낸 도면이다. 도 1 및 도 2와 같이 상기 편광 분리 소자는 기재층(1) 및 상기 기재층 상에 형성된 요철(2)를 포함할 수 있다.
요철(2)을 형성하는 볼록부(2a)는, 도 2와 같이 스트라이프 형상을 가지면서 서로 평행하게 배열되어 있을 수 있다. 이 경우, 상기 볼록부(2a)의 사이에는 상기 볼록부(2a)에 의해 오목부(2b)가 형성되고, 상기 볼록부(2a)의 피치, 폭 및 높이는 분리하고자 하는 광의 종류가 자외선 또는 가시 광선 중 어느 것인지 여부와 분리 성능, 예를 들면, 상기 수식 1에 따른 R 등을 고려하여 조절될 수 있다. 본 명세서에서 용어 「피치(P)」는, 상기 볼록부(2a)의 폭(W)과 오목부(2b)의 폭을 더한 거리를 의미하고(도 2를 참조), 용어 「높이(H)」는, 상기 볼록부의 높이(H)를 의미한다(도 1). 볼록부의 높이가 볼록부별로 차이가 나는 경우에는 상기 높이는 가장 높은 볼록부의 높이이거나, 혹은 볼록부 높이의 평균치일 수 있다.
예를 들어, 분리하고자 하는 광이 자외선인 경우에 상기 볼록부의 피치(P)는, 예를 들면, 약 80㎚ 내지 400㎚, 약 100㎚ 내지 300㎚ 또는 약 150㎚ 내지 250㎚ 정도일 수 있다. 또한, 상기 볼록부의 폭(W)과 상기 피치(P)의 비율(W/P)은 약 0.1 내지 0.9 또는 약 0.15 내지 0.8 정도일 수 있다. 또한, 상기 볼록부의 높이(H)와 상기 피치(P)의 비율(H/P)은 약 0.3 내지 1.5, 0.5 내지 1.4 또는 약 0.6 내지 1.3 정도일 수 있다. 상기 높이는 예를 들면, 약 20㎚ 내지 450㎚, 약 20㎚ 내지 400㎚ 또는 약 50㎚ 내지 350㎚ 정도일 수 있다. 이러한 피치 및 높이의 범위에서 분리 소자가 적절한 자외선 및 가시 광선 분리능을 나타낼 수 있다.
본 출원의 예시적인 상기 편광 분리 소자의 제조 방법은 금속의 전구체를 포함하는 용액을 사용하여 상기 금속 볼록부를 형성하는 것을 포함할 수 있다. 이와 같이, 금속 전구체를 포함하는 용액을 사용하는 용액 공정을 통해 금속 볼록부를 형성함에 의해 고가의 장비를 사용하지 않고도, 상대적으로 온화한 조건에서의 단순한 공정으로 편광 분리 소자를 제조할 수 있고, 특히 편광 분리 소자를 대면적으로 형성하여야 하는 경우에도 용이하게 편광 분리 소자를 제조할 수 있다.
용액 공정, 즉 상기 금속 전구체를 포함하는 용액을 사용하여 상기 금속 볼록부를 형성하는 방법은 특별히 제한되지 않는다.
예를 들면, 상기 방법은, 요철층의 요부에 충전된 상기 금속의 전구체를 포함하는 용액(이하, 단순히 「금속 전구체 용액」으로 호칭할 수 있다.)의 상기 금속의 전구체를 금속으로 전환시키는 것을 포함할 수 있다. 이러한 공정은, 예를 들면, 일면에 요철(凹凸)층이 형성된 기판의 상기 요철층의 요(凹)부에 상기 금속 전구체 용액을 충진한 후에 상기 용액에 포함된 금속 전구체를 금속으로 전환시키는 것을 포함할 수 있다.
도 3 또는 도 4는 상기와 같은 방식을 예시적으로 보여주는 도면이다. 즉, 도 3 또는 도 4와 같이, 일면에 요철(凹凸)층이 형성된 기판(100)을 사용하여 상기 방법이 진행될 수 있다. 상기에서 기판(100)으로는 특별한 제한 없이 공지된 광투과성의 기판을 사용할 수 있다. 예를 들면, 자외선 또는 가시 광선의 파장 대역에 속하는 어느 파장 범위의 광에 대하여 투과도가 70％ 이상인 기판을 상기에 적용할 수 있다.
예를 들면, 기판(100)으로는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate, PET), 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC), 폴리메틸메타크릴레이트(Poly(methyl methacrylate), P㎜A), 폴리비닐알코올(Polyvinyl alcohol, PVA), 폴리에스테르설폰(polyether sulfone, PES) 또는 에틸렌 비닐 아세테이트(Ethylene vinyl acetate, EVA) 등의 플라스틱 기판; 또는 유리 기판; 또는 석영(Quartz) 기판 등이 사용될 수 있다. 예를 들면, 가시 광선 및 자외선 파장 영역의 광에 대하여 높은 투과도를 나타내고, 자외선과 열 등에 대한 내성이 좋은 석영 기판이 적용될 수 있다.
기판(100)은 일면에는 요철층이 형성되어 있을 수 있다. 상기 요철층은 금속 볼록부(25)를 형성하기 위한 마스터의 역할을 하는 것일 수 있다. 따라서, 상기 요철층의 피치(pitch), 요(凹)부와 철(凸)부의 높이 차이 등은 목적하는 금속 볼록부의 피치 및 높이 등을 고려하여 조절할 수 있다. 예를 들어, 상기한 바와 같이 분리 소자를 자외선에 대하여 적용할 경우에 금속 볼록부는 그 피치가 80㎚ 내지 400㎚가 되도록 형성하고, 또한, 그 높이는 피치의 0.2배 내지 1.5배가 되도록 형성할 수 있는데, 이를 위하여 상기 요철층의 피치도 약 80㎚ 내지 400㎚, 100㎚ 내지 300㎚ 또는 150㎚ 내지 250㎚ 정도로 형성될 수 있고, 상기 금속 볼록부의 높이에 대응되는 상기 요철층의 요(凹)부와 철(凸)부의 높이 차이는 상기 피치의 0.3배 내지 1.5배, 0.5배 내지 1.4배 또는 0.7배 내지 1.3배 정도일 수 있다. 이와 같은 조절을 통해 자외선에 대하여 우수한 분리 효율을 보이면서 광투과도 등도 우수하게 유지되는 편광 분리 소자를 형성할 수 있다.
요철층은 공지의 방식으로 기판의 일면을 식각하는 방법 등으로 형성할 수 있고, 다른 방식으로는 기판 상에 고분자 재료 등을 사용하여 형성할 수 있다. 즉, 예를 들어, 상기 요철층이 형성된 기판(100)은, 광 투과성 기판(10); 및 상기 광 투과성 기판 상에 형성된 요철층인 수지층(15)을 포함할 수 있다. 상기 요철층인 수지층(15)은, 예를 들면, e빔 리소그래피, 인터피어런스 리소그래피 또는 나노 임프린트 공정 등과 같은 공지의 요철 형상의 형성 방식으로 형성할 수 있다. 수지층(15)의 재료도 특별히 제한되지 않으며 공지의 재료, 예를 들면, 광 경화성의 폴리올레핀, (메트)아크릴레이트 수지, 우레탄 수지, 에폭시 수지 또는 이미드 수지 등을 사용하여 형성될 수 있다.
요철층의 요(凹)부로의 금속 전구체 용액(20)의 충진 방식은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 상기 충진은, 스핀 코팅법, 딥 코팅법, 스프레이 코팅법 또는 바 코팅법 등을 적용하여 수행할 수 있다. 또는, 딥 코팅법과 유사하게 전구체 용액에 기판을 담근 상태에서 반응시키는 방식으로 금속을 충진시킬 수 있다.
금속 전구체 용액의 충진 후에 용액 내의 금속 전구체의 금속으로의 전환은 사용한 금속 전구체의 종류를 고려하여 적절한 방식으로 수행할 수 있다. 예를 들면, 상기 금속 전구체를 열처리함으로써 금속으로 전환할 수 있다. 용액이 용매 등을 포함하는 경우에 상기 열처리를 통해 용액 내의 용매 등의 성분이 제거됨과 동시에 금속 전구체의 금속으로 전환이 일어나고, 이 과정에서 금속의 결합도 등이 증가하여 금속 볼록부가 형성될 수 있다.
열처리의 조건은, 금속 전구체 용액(20)의 조성, 예를 들면, 전구체의 함량이나, 용매의 종류 등을 고려하여 조절할 수 있다. 예를 들면, 상기 금속 전구체가 알루미늄의 전구체 등인 경우에 상기 열처리는 20℃ 내지 300℃, 60℃ 내지 300℃ 또는 80℃ 내지 250℃ 정도의 온도에서 수행될 수 있다. 이러한 범위에서 금속 전구체의 금속으로의 전환 및 소결을 충분히 유도하면서 금속 볼록부 내의 기공 등의 발생을 방지할 수 있다. 열처리의 시간은 특별히 제한되지 않고, 금속 전구체의 전환 효율 등을 고려하여 열처리 온도에 따라 조절될 수 있다.
이 과정에 의해 금속 볼록부(25)는, 기판(100)의 일면에 형성된 요철층의 요(凹)부에 대응하는 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 금속 볼록부(25)는 80㎚ 내지 400㎚, 100㎚ 내지 300㎚ 또는 150㎚ 내지 250㎚ 정도의 피치를 가지고, 20㎚ 내지 450㎚, 20㎚ 내지 400㎚ 또는 50㎚ 내지 350㎚의 높이를 가지도록 형성될 수 있다.
필요한 경우, 도 4에 나타난 바와 같이, 금속 볼록부의 형성 후에 상기 요철층을 기판으로부터 제거하는 공정을 추가로 수행할 수 있다. 상기 요철층은 상기 열처리 과정에서 금속 전구체의 금속으로의 전환과 함께 제거될 수도 있고, 필요한 경우에 열처리 후에 추가적인 처리를 통해 잔존하는 요철층을 제거할 수 있다. 또한, 필요하다면 도 3과 같이 요철층을 제거하지 않고, 그 상태로 편광 분리 소자로서 적용하는 것도 가능하다.
요철층(15)의 제거는 열처리 또는 건식 또는 습식 식각 등의 식각 방식으로 제거할 수 있다. 열처리를 통한 수지층(15)의 제거의 경우, 열처리 온도는 수지층(15)의 재료, 형성된 금속 볼록부(25)의 물성, 예를 들면, 결정상 등을 고려하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 상기 열처리는, 약 250℃ 내지 900℃ 또는 약 300℃ 내지 800℃의 온도에서 수행될 수 있다. 또한, 열처리의 진행 시간은 열처리 온도나 수지층의 제거 효율 등을 고려하여 적절한 범위에서 조절될 수 있다.
다른 예시에서 상기 방법에서 금속 볼록부의 형성 과정은 일면에 금속의 전구체를 포함하는 용액의 층이 형성되어 있는 제 1 기판과 일면에 요철층이 형성되어 있는 제 2 기판을 상기 금속의 전구체를 포함하는 용액의 층과 상기 요철층이 마주하도록 적층한 상태에서 상기 금속의 전구체를 금속으로 전환시키는 것을 포함할 수 있다.
이러한 공정은, 예를 들면, 도 5에 나타난 바와 같이 일면에 금속 전구체 용액의 층(20)이 형성된 제 1 기판(11) 및 일면에 요철(凹凸)층이 형성된 제 2 기판(200)을 준비하고, 상기 제 1 기판의 층(20)과 제 2 기판의 요철층이 마주하도록 양 기판(11, 200)을 적층한 후에 상기 적층된 기판에서 상기 용액의 층의 금속 전구체를 금속으로 전환시켜 상기 금속 볼록부(25)를 형성하는 것을 포함할 수 있다. 상기 공정은 상기 과정에 이어서 상기 제 1 기판(11)을 제 2 기판(200)으로부터 제거하는 단계를 추가로 수행할 수 있다.
상기 방식에서 상기 제 1 또는 제 2 기판으로는 특별한 제한 없이 공지의 소재가 사용될 수 있으며, 예를 들면, 상기 도 3 및 도 4에 나타난 구현예에서 기판(10)으로 적용된 것과 같은 종류의 기판이 선택될 수 있다. 다만, 제 1 기판(11)은 임시적 용도의 기판으로서, 반드시 투광성 기판일 필요는 없다.
일면에 금속 전구체 용액의 층(20)이 형성된 제 1 기판(11)은 금속 전구체 용액을 제 1 기판(11) 상에 도포하여 형성할 수 있다. 상기 도포 방법은 특별히 제한되지 않고, 스핀 코팅법, 딥 코팅법, 스프레이 코팅법 또는 바 코팅법 등이 적용될 수 있다. 제 1 기판(11)상의 층(20)의 두께는 특별히 제한되지 않고, 제 2 기판(200)의 요부 상에 적절한 금속 볼록부를 전이 및 성장시킬 수 있는 정도도 조절될 수 있다.
일면에 요철층이 형성되 제 2 기판(200)은, 예를 들면, 상기 도 3 또는 도 4의 구현예에서 기판(100)상에 요철층을 형성하는 것으로 기술한 것과 동등한 방식으로 형성할 수 있다. 즉, 하나의 예시에서 상기 제 2 기판(200)은, 광 투과성 기판(12); 및 상기 광 투과성 기판 상에 형성된 요철층인 수지층(15)을 포함하는 것일 수 있다. 상기에서 요철층인 수지층(15)을 형성하는 방식이나 그 재료, 그리고 피치 등의 수치는 전술한 내용이 동일하게 적용될 수 있다.
제 1 기판(11)과 제 2 기판(200)을 형성하고, 제 1 기판의 층(20)과 제 2 기판의 요철층이 마주하도록, 상기 제 1 기판(11)을 제 2 기판(200) 상에 적층할 수 있다. 이 경우 적층 방식은 특별히 제한되지 않지만, 상기 용액으로서 후술하는 졸겔 용액 등이 사용된다면, 상기 과정에서 제 1 기판(11) 상에 형성된 층(20)이 공기 중의 수분과 수화 및 축합 반응에 의해 굳을 수 있으므로, 상기 적층은 수분이 최소화된 조건에서 가급적 신속하게 수행될 수 있다.
상기 적층 상태에서 금속 전구체를 금속으로 전환시켜서 제 2 기판(200) 상에 금속 볼록부(25)를 형성할 수 있다. 상기 전환은, 예를 들면, 이미 기술한 열처리에 의해 수행될 수 있다. 이와 같이 기판이 적층된 상태에서 열처리함으로써, 제 2 기판(200)에 형성된 요철층의 요부에 금속 볼록부(25)를 형성할 수 있다. 상기 열처리를 수행하는 조건은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 상기 도 3 및/또는 도 4의 구현예에서 기술한 사항이 동등하게 적용될 수 있고, 이에 따라 제 2 기판(200)의 요철층의 요(凹)부에 대응하는 형상으로 상기 금속 볼록부가 형성될 수 있다.
도 5에 나타난 바와 같이, 제 2 기판(200) 상에 금속 볼록부(25)를 형성하고, 제 1 기판(11)을 제 2 기판(200)으로부터 제거할 수 있다. 필요한 경우 도 4의 구현예에서 설명한 것과 같은 방식으로 금속 볼록부의 형성 후에 제 2 기판에 형성되어 있는 요철층인 수지층을 열처리, 건식 또는 습식 식각 등의 식각 방식으로 제거하는 과정을 추가로 수행할 수 있다.
이상 기술한 구현예에서 요철층, 예를 들면, 도 3 또는 도 4의 구현예에서 금속 전구체 용액이 충전되는 요철층의 요부 또는 도 5의 구현예의 제 2 기판상의 요철층의 요부에는 촉매가 코팅되어 있을 수 있다. 이와 같은 촉매에 의해 금속 볼록부가 효율적으로 형성될 수 있다. 도 3과 도 5는 요부에 촉매(30)가 코팅되어 있는 것을 보여주고 있다.
촉매로는 사용되는 금속 전구체의 종류를 고려하여 그 금속 전구체의 금속으로의 전환을 효과적으로 보조할 수 있는 것이라면 어느 것이나 사용할 수 있다. 대표적으로는, 티탄 알콕시드, 티탄 할라이드 또는 그 킬레이트 화합물, 철 알콕시드, 규소 할라이드, 바나듐 옥시 할라이드, 티탄 붕소 수소화물 또는 그 킬레이트 화합물, 금속 또는 금속 복합물 등이 예시될 수 있고, 이러한 촉매는 예를 들면 알루미늄 전구체의 사용 시에 적합할 수 있다. 상기에서 티탄 알콕시드, 티탄 할라이드 또는 그 킬레이트 화합물 또는 티탄 붕소 수소화물 또는 그 킬레이트 화합물 등과 같은 티탄 계열의 촉매로는, Ti{OCH(CH3)2}4, TiCl3, TiCl4, Ti(O-n-C4H9)4, TiBr4, Ti(O-C2H5)4, TiCl4·2(O(C2H5)2), TiCl2·(O(C2H5)2)2, TiCl2·(OC3H7)2, 또는 Ti(BH4)2·2(O(C2H5)2) 등이 예시될 수 있고, 철 알콕시드로는 Fe(OC2H5)2 등이 예시될 수 있으며, 규소 할라이드로는 SiCl4 등이 예시될 수 있으며, 바나듐 옥시 할라이드로는 VOCl3 또는 VOCl2 등이 예시될 수 있다. 또한, 상기 금속 또는 금속 복합물로는 Ti, Pd, Pt, Al, Cu, Si, Au 또는 Fe 등의 전이 금속으로 되는 금속 막 또는 입자 등이나, Al3Ti 등과 같이 상기 금속 중 2개 이상으로 되는 복합 금속의 막 또는 입자 등이 예시될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
이러한 촉매층은, 예를 들어 열처리에 의해 요철층의 요부에 금속 전구체가 충분히 전이되고, 성장될 수 있도록 할 수 있다. 촉매층을 형성하는 방식은 특별히 제한되지 않고, 공지된 코팅 기법을 사용하여 수행할 수 있다.
이상 설명한 방식에서 적용되는 금속 전구체 용액에 포함되는 금속 전구체의 종류는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 상기 금속 전구체는 Al 전구체, Pt 전구체, Ag 전구체, Cu 전구체, Au 전구체, Ni 전구체, Pb 전구체, W 전구체, Ir 전구체, Mo 전구체, Fe 전구체, Ti 전구체, Cr 전구체 또는 Co 전구체일 수 있으며, 예를 들면, Al 전구체, Pt 전구체 또는 Ag 전구체 또는 Al 전구체일 수 있다. 또한, 상기 전구체의 2종 이상이 혼합된 것일 수 있다. 또한, 상기 금속 전구체로는 예를 들면, 전술한 열처리 등에 의해 금속으로 전환될 수 있는 것이라면 특별한 제한 없이 공지의 소재가 사용될 수 있다.
하나의 예시에서 상기 금속 전구체는, 예를 들면, 금속 수소화물일 수 있다. 즉, 상기 언급한 각 금속의 수소화물이 상기 공정의 금속 전구체로 사용될 수 있다.
예를 들어, 상기 금속 수소화물은 하기 화학식 1로 표시되는 것일 수 있다.
[화학식 1]
RnQ[X(A)m]p
화학식 1에서 R은 수소 또는 알킬기이고, Q는 Al, Pt 또는 Ag이며, X는 제15족 또는 제16족 원소이거나, 존재하지 않으며, A는 할로겐 원자, 알킬기 또는 질소 원자와 탄소 원자를 고리 구성 원자로 가지는 헤테로고리 잔기이고, n은 1 내지 4의 수이고, m은 1 내지 8의 수이며, p는 1 내지 2이다.
화학식 1에서 R이 1개 존재할 경우에 R은 수소이며, R이 복수 존재하는 경우에 각각의 R은 서로 동일하거나 상이할 수 있지만, 적어도 하나의 R은 수소이다.
또한, 화학식 1에서 [X(A)m]가 복수 존재하는 경우에 각각의 [X(A)m]는 동일하거나 상이할 수 있다.
또한, 화학식 1에서 X가 존재하지 않는 경우는 알킬기, 할로겐 원자 또는 헤테로고리 잔기일 수 있는 A가 직접 알루미늄에 연결되어 있음을 의미할 수 있다.
또한, 화학식 1에서 헤테로고리 잔기는 질소 및 탄소 원자를 고리 구성 원자로 가지되, 하나의 질소 원자만을 포함하는 3개 내지 6개의 고리 구성 원자를 가지는 헤테로고리 잔기일 수 있다.
또한, 화학식 1에서 X로는 질소 원자 또는 산소 원자 등이 예시될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 화학식 1에서 알킬기는, 예를 들면, 탄소수 1 내지 20, 탄소수 1 내지 16, 탄소수 1 내지 12, 탄소수 1 내지 8 또는 탄소수 1 내지 4의 직쇄형, 분지쇄형 또는 고리형 알킬기일 수 있다.
상기 금속 전구체로는, H3AlO(C4H9)2, C5H14NAl(Methylpyrrolidine alane), H3AlC2H5N(CH3)2 또는 H2PtCl6(hexachloroplatinic acid) 등이 예시될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
상기와 같은 금속 수소화물은, 예를 들면, 염화 알루미늄과 같은 금속 할라이드와 과수소화 알루미늄 리튬과 같은 금속 수소화물 등을 반응시켜서 제조할 수 있다.
상기 금속 전구체의 금속 전구체 용액 내에서의 비율은 특별히 제한되지 않고, 목적하는 공정 효율을 고려하여 적정 범위로 선택될 수 있다. 예를 들면, 상기 금속 수소화물은 용액 내에 0.1 내지 30 중량％, 0.5 내지 25중량％ 또는 1 내지 20 중량％ 정도의 농도로 존재할 수 있다.
금속 전구체 용액의 용매로는, 예를 들면, 에테르 또는 알코올을 사용할 수 있고, 상기 에테르는 디메틸 에테르(dimethyl ether), 디에틸 에테르(diethyl ether), 디프로필 에테르(diprophyl ether), 디부틸 에테르(dibutyl ether), 디펜틸 에테르(dipantyl ether) 등이 예시될 수 있다. 또한, 상기 알코올은 탄소수 1 내지 20, 탄소수 1 내지 16, 탄소수 1 내지 12, 탄소수 1 내지 8 또는 탄소수 1 내지 4의 알코올로서, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올 또는 부탄올 등을 사용할 수 있다.
필요한 경우에 금속 전구체 용액은, 촉매를 추가로 포함할 수 있다. 촉매로는, 예를 들면 산 촉매 또는 금속 입자 등이 예시될 수 있고, 상기 산 촉매로는 구체적으로는 염산, 질산, 아세트산, 암모니아, 수산화칼륨 또는 아민계 화합물 등이 사용될 수 있다. 또한, 상기 금속 입자로는, 백금 입자 또는 은 입자 등이 사용될 수 있다.
촉매의 양은, 특별히 제한되지 않으며, 적정 범위로 조절하면 된다.
또한, 상기 촉매는 용액 내에서 반응을 촉진시키면서 도포된 자리에서 금속 결정이 성장할 수 있도록 하는 단결정조각, 즉 씨드(seed)로 변화할 수 있다. 본 명세서에서 용어 「씨드(seed)」란, 용액 내에서 결정을 성장시킬 경우 핵이 되는 작은 단결정조각을 의미할 수 있고, 본 출원에서는 구체적으로 알루미늄 씨드, 백금 씨드, 은 씨드 등의 물질일 수 있다.
본 출원은 또한 편광 분리 소자에 대한 것이다. 예시적인 편광 분리 소자는, 기재층; 및 상기 기재층상에 형성되어 있는 금속 볼록부를 포함할 수 있다. 이와 같은 편광 분리 소자의 구체적인 구조는 전술한 내용이 동일하게 적용될 수 있다. 예를 들어, 상기 편광 분리 소자의 금속 볼록부는 2개 이상 존재하고, 각각 스트라이프 형상을 가지면서 서로 평행하게 배치되어 있을 수 있다. 상기 금속 볼록부의 피치 및 높이 등에 대하여도 이미 기술한 사항이 동일하게 적용될 수 있다.
상기 편광 분리 소자는, 우수한 편광도를 나타낼 수 있는데, 예를 들면, 하기 수식 2에 의한 편광도(D)가 0.8 이상, 0.82 이상, 0.85 이상, 0.87 이상 또는 0.9 이상일 수 있다. 상기 편광도(D)의 상한은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 1 미만일 수 있다.
[수식 2]
D = (TP-TC)/(TP+TC)
수식 2에서, TP는 상기 스트라이프 형상의 금속 볼록부와 평행하게 편광된 400㎚, 550㎚ 또는 800㎚의 파장의 광의 상기 편광 분리 소자에 대한 투과도이고, TC는 상기 스트라이프 형상의 금속 볼록부와 직교하는 방향으로 편광된 400㎚, 550㎚ 또는 800㎚ 파장의 광의 상기 편광 분리 소자에 대한 투과도이다.
상기 편광 분리 소자에서 금속 볼록부는 금속의 전구체, 예를 들면 상기 기술한 금속 전구체로부터 형성된 것일 수 있다.
상기와 같이 우수한 편광 분리능을 편광 분리 소자는, 금속의 전구체를 포함하는 용액을 사용한 용액 공정, 예를 들면, 상기 기술한 편광 분리 소자의 제조 방법에 의해 제조된 것일 수 있다.
상기와 같은 편광 분리 소자는, 예를 들면, 액정용 광배향막의 배향 공정에 적용되거나 휘도 향상 필름 등으로서 적용될 수 있다.
본 출원은 또한 상기 편광 분리 소자를 포함하는 장치, 예를 들면, 광조사 장치에 관한 것이다. 예시적인 장치는, 상기 편광 분리 소자 및 피조사체가 거치되는 장비를 포함할 수 있다.
상기 편광 분리 소자는 편광판으로서 기능할 수 있다. 상기 소자는, 예를 들면, 광원으로부터 조사된 광으로부터 직선으로 편광된 광을 생성하기 위하여 사용될 수 있다.
상기 장치는 피조사체가 거치되는 장비와 편광 분리 소자 사이에 광배향 마스크를 추가로 포함할 수 있다.
상기에서 마스크는, 예를 들면, 장비에 거치된 피조사체의 표면과의 거리가 약 50㎜ 이하가 되도록 설치될 수 있다. 상기 거리는, 예를 들면, 0㎜를 초과하거나, 0.001㎜ 이상, 0.01㎜ 이상, 0.1㎜ 이상 또는 1㎜ 이상일 수 있다. 또한, 상기 거리는 40㎜ 이하, 30㎜ 이하, 20㎜ 이하 또는 10㎜ 이하일 수 있다. 피조사체의 표면과 마스크의 거리는 상기한 상한 및 하한의 다양한 조합으로 설계될 수 있다.
피조사체가 거치되는 장비의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 광이 조사되는 동안 피조사체가 안정적으로 유지될 수 있도록 설계되어 있는 모든 종류의 장비가 포함될 수 있다.
또한, 상기 장치는, 마스크 또는 상기 편광 분리 소자로 광, 예를 들면, 자외선을 조사할 수 있는 광원을 추가로 포함할 수 있다. 광원으로는, 마스크 또는 상기 소자의 방향으로 광을 조사할 수 있는 것이라면, 목적에 따라서 특별한 제한 없이 사용할 수 있다. 예를 들면, 광원으로는, 자외선의 조사가 가능한 광원으로서, 고압 수은 자외선 램프, 메탈 할라이드 램프 또는 갈륨 자외선 램프 등이 사용될 수 있다.
장치는, 또한 광원으로부터 조사되는 광의 광량의 조절을 위하여, 하나 이상의 집광판을 추가로 포함할 수 있다. 집광판은 예를 들면, 광원으로부터 조사된 광이 집광판으로 입사되어 집광된 후에, 집광된 광이 편광 분리 소자 및 마스크로 조사될 수 있도록 장치 내에 포함될 수 있다. 집광판으로는, 광원으로부터 조사된 광을 집광할 수 있도록 형성되어 있다면, 이 분야에서 통상 사용되는 구성을 사용할 수 있다. 집광판으로는, 렌티큘러 렌즈층 등이 예시될 수 있다.
예를 들면, 광조사 장치는, 순차로 배치된 광원, 집광판, 편광 분리 소자, 마스크 및 피조사체를 거치하는 장비를 포함하고 있다. 광원에서 조사된 광이 우선 집광판에 입사하여 집광되고, 다시 편광판으로 입사한다. 편광판에 입사한 광은 직선으로 편광된 광으로 생성되고, 다시 마스크로 입사되어 개구부에 의해 가이드되어 피조사체의 표면에 조사될 수 있다.
본 출원은 광 조사 방법에 대한 것이다. 예시적인 상기 방법은, 상기 기술한 광조사 장치를 사용하여 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 방법은, 상기 피조사체가 거치될 수 있는 장비에 피조사체를 거치하고, 상기 편광 분리 소자 및 마스크를 매개로 상기 피조사체로 광을 조사하는 것을 포함할 수 있다.
하나의 예시에서 상기 피조사체는 광배향막일 수 있다. 이러한 경우 상기 광조사 방법은, 정렬된 광배향막을 제조하는 방법일 수 있다. 예를 들어, 광배향막이 장비에 고정된 상태로 편광 분리 소자 및 마스크를 매개로 직선 편광된 광 등을 조사하여 광배향막에 포함되어 있는 광감응성 물질을 소정 방향으로 정렬시켜서 배향성이 발현된 광배향막을 제조할 수 있다.
상기 방법에 적용될 수 있는 광배향막의 종류는 특별히 제한되지 않는다. 해당 분야에서는 광감응성 잔기를 포함하는 화합물로서 광배향막의 형성에 사용할 수 있는 다양한 종류의 광배향성 화합물이 공지되어 있고, 이러한 공지의 물질은 모두 광배향막의 형성에 사용될 수 있다. 광배향성 화합물로는, 예를 들면, 트랜스-시스 광이성화(trans-cis photoisomerization)에 의해 정렬되는 화합물; 사슬 절단(chain scission) 또는 광산화(photo-oxidation) 등과 같은 광분해(photo-destruction)에 의해 정렬되는 화합물; [2+2] 첨가 환화([2+2] cycloaddition), [4+4] 첨가 환화 또는 광이량화(photodimerization) 등과 같은 광가교 또는 광중합에 의해 정렬되는 화합물; 광 프리즈 재배열(photo-Fries rearrangement)에 의해 정렬되는 화합물 또는 개환/폐환(ring opening/closure) 반응에 의해 정렬되는 화합물 등을 사용할 수 있다. 트랜스-시스 광이성화에 의해 정렬되는 화합물로는, 예를 들면, 술포화 디아조 염료(sulfonated diazo dye) 또는 아조고분자(azo polymer) 등의 아조 화합물이나 스틸벤 화합물(stilbenes) 등이 예시될 수 있고, 광분해에 의해 정렬되는 화합물로는, 시클로부탄 테트라카복실산 이무수물(cyclobutane-1,2,3,4-tetracarboxylic dianhydride), 방향족 폴리실란 또는 폴리에스테르, 폴리스티렌 또는 폴리이미드 등이 예시될 수 있다. 또한, 광가교 또는 광중합에 의해 정렬되는 화합물로는, 신나메이트(cinnamate) 화합물, 쿠마린(coumarin) 화합물, 신남아미드(cinnamamide) 화합물, 테트라히드로프탈이미드(tetrahydrophthalimide) 화합물, 말레이미드(maleimide) 화합물, 벤조페논 화합물 또는 디페닐아세틸렌(diphenylacetylene) 화합물이나 광감응성 잔기로서 찰코닐(chalconyl) 잔기를 가지는 화합물(이하, 찰콘 화합물) 또는 안트라세닐(anthracenyl) 잔기를 가지는 화합물(이하, 안트라세닐 화합물) 등이 예시될 수 있고, 광 프리즈 재배열에 의해 정렬되는 화합물로는 벤조에이트(benzoate) 화합물, 벤조아미드(benzoamide) 화합물, 메타아크릴아미도아릴 (메타)아크릴레이트(methacrylamidoaryl methacrylate) 화합물 등의 방향족 화합물이 예시될 수 있으며, 개환/폐환 반응에 의해 정렬하는 화합물로는 스피로피란 화합물 등과 같이 [4+2] π-전자 시스템([4+2] π-electronic system)의 개환/폐환 반응에 의해 정렬하는 화합물 등이 예시될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이러한 광배향성 화합물을 사용한 공지의 방식을 통해서 상기 광배향막을 형성할 수 있다. 예를 들면, 광배향막은 상기 화합물을 사용하여 적절한 지지 기재상에 형성될 수 있고, 이러한 광배향막은 피조사체를 거치할 수 있는 장비, 예를 들면, 롤에 의해 이송되면서 상기 방법에 적용될 수 있다.
상기 방법에서 편광 분리 소자 및 마스크를 매개로 광이 조사되는 광배향막은, 1차 배향 처리된 광배향막일 수 있다. 1차 배향 처리는, 예를 들면, 편광 분리 소자를 통하여 일정 방향으로 직선 편광된 자외선을 마스크를 매개로 광을 조사하기 전에 광배향막, 예를 들면, 광배향막의 전체 면에 조사함으로써 수행할 수 있다. 1차 배향 처리된 광배향막에 마스크를 매개로 광을 조사하되, 상기 1차 배향 처리 시와는 상이한 방향으로 편광된 광을 조사하게 되면, 개구부에 대응되는 광배향막의 영역에만 광이 조사되어, 광배향성 화합물이 재정렬되고, 이를 통하여 광배향성 화합물의 정렬 방향이 패턴화되어 있는 광배향막을 제조할 수 있다.
광배향막의 배향을 위하여, 예를 들어, 직선 편광된 자외선을 1회 이상 조사하면, 배향층의 배향은 최종적으로 조사되는 광의 편광 방향에 의해 결정된다. 따라서, 광배향막에 편광 분리 소자를 통해 일정 방향으로 직선 편광된 자외선을 조사하여 1차 배향시킨 후에, 마스크를 매개로 소정 부위에만 1차 배향 처리 시에 사용한 것과는 다른 방향으로 직선 편광된 광에 노출시키면, 광이 조사되는 소정 부위에서만 배향층의 방향이 1차 배향 처리 시의 방향과는 상이한 방향으로 변경될 수 있다. 이에 따라서 제 1 배향 방향을 가지는 제 1 배향 영역과 제 1 배향 방향과는 상이한 제 2 배향 방향을 가지는 제 2 배향 영역을 적어도 포함하는 패턴 또는 배향 방향이 서로 다른 2종류 이상의 배향 영역이 광배향막에 형성될 수 있다.
하나의 예시에서 1차 배향 시에 조사되는 직선 편광된 자외선의 편광축과 1차 배향 후에 마스크를 매개로 수행되는 2차 배향 시에 조사되는 직선 편광된 자외선의 편광축이 이루는 각도는 수직일 수 있다. 상기에서 수직은, 실질적인 수직을 의미할 수 있다. 이러한 방식으로 1차 및 2차 배향 시에 조사되는 광의 편광축을 제어하여 제조된 광배향막은, 예를 들면, 입체 영상을 구현할 수 있는 광학 필터에 사용될 수 있다.
예를 들어 상기와 같이 형성된 광배향막 상에 액정층을 형성하여 광학 필터를 제조할 수 있다. 액정층을 형성하는 방법은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 광배향막 상에 광에 의한 가교 또는 중합이 가능한 액정 화합물을 도포 및 배향한 후에 액정 화합물의 층에 광을 조사하여 가교 또는 중합시켜서 형성할 수 있다. 이와 같은 단계를 거치면, 액정 화합물의 층은, 광배향막의 배향에 따라서 배향 및 고정되어서, 배향 방향이 상이한 2종류 이상의 영역을 포함하는 액정 필름이 제조될 수 있다.
광배향막에 도포되는 액정 화합물의 종류는 특별히 제한되지 않고, 광학 필터의 용도에 따라서 적절히 선택될 수 있다. 예를 들어, 광학 필터가 입체 영상의 구현을 위한 필터인 경우에는, 액정 화합물은, 하부에 존재하는 배향층의 배향 패턴에 따라서 배향할 수 있고, 광가교 또는 광중합에 의하여 λ/4의 위상차 특성을 나타내는 액정 고분자층을 형성할 수 있는 액정 화합물일 수 있다. 용어 「λ/4의 위상차 특성」은 입사되는 광을 그 파장의 1/4배만큼 위상 지연시킬 수 있는 특성을 의미할 수 있다. 이러한 액정 화합물을 사용하면, 예를 들면, 입사광을 좌원 편광된 광 및 우원 편광된 광으로 분할할 수 있는 광학 필터를 제조할 수 있다.
액정 화합물을 도포하고, 또한 배향 처리, 즉 하부의 배향층의 배향 패턴에 따라서 정렬시키는 방식이나, 정렬된 액정 화합물을 가교 또는 중합시키는 방식은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 배향은, 액정 화합물의 종류에 따라서 화합물이 액정성을 나타낼 수 있는 적절한 온도에서 액정층을 유지하는 방식 등으로 진행될 수 있다. 또한, 가교 또는 중합은, 액정 화합물의 종류에 따라서 적절한 가교 또는 중합이 유도될 수 있는 수준의 광을 액정층으로 조사하여 수행할 수 있다.
본 출원은 또한 상기 편광 분리 소자를 포함하는 디스플레이 장치에 대한 것이다. 이러한 장치에서 상기 분리 소자는, 예를 들면, 휘도 향상을 위한 반사형 편광판으로 적용될 수 있다. 예를 들어, 액정 디스플레이 장치에서 휘도 향상을 위해 반사형 편광판을 적용하는 구조는 공지되어 있고, 이러한 공지의 구조에서 상기 편광 분리 소자는 상기 반사형 편광판으로 적용될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 상기 디스플레이 장치는, 상부 및 하부에 흡수형 편광판이 배치되어 있는 액정 패널 및 상기 하부에 배치된 흡수형 편광판의 하부에 배치된 백라이트 등과 같은 광원을 포함할 수 있고, 상기 편광 분리 소자는 상기 하부에 배치된 흡수형 편광판과 상기 광원의 사이에 배치될 수 있다.
본 출원에서는 간단하고 효율적인 공정으로 우수한 편광 분리능과 광투과능을 가지는 편광 분리 소자를 제조할 수 있는 방법과 우수한 편광 분리능과 광투과능을 가지는 편광 분리 소자가 제공될 수 있다.
도 1 및 도 2는 예시적인 편광 분리 소자를 나타내는 도면이다.
도 3 내지 도 5는 예시적인 편광 분리 소자의 제조 과정을 보여주는 도면이다.
이하, 본 출원에 따른 실시예 등을 통하여 본 출원의 내용을 추가로 설명하지만, 본 출원의 범위가 하지 제시된 실시예 등에 의해 제한되는 것은 아니다.
제조예 1
금속 전구체 용액의 제조
금속 전구체로서 알루미늄 전구체인 H3AlO(C4H9)2를 포함하는 용액을 제조하였다. 염화알루미늄(AlCl3) 0.266g 및 과수소화알루미늄리튬(LiAlH4) 0.224g을 플라스크에 넣고 디부틸에테르(dibutyl ether) 100㎖를 용매로 사용하여 아르곤 존재하에서 1시간 동안 70℃의 온도로 가열하는 동시에 교반하여 반응시키고, 반응 후 침전된 LiCl을 여과 제거하고, 알루미늄 전구체로서, H3AlO(C4H9)2를 포함하는 투명한 용액을 제조하였다.
실시예 1
편광 분리 소자(A)의 제조
5㎜ 두께의 석영 기판 상에 아크릴 레지스트(제조사: Microresist사, 제품명: MR8010R)를 도포하여 약 100㎚ 두께의 레지스트층을 형성하였다. 상기 레지스트층 상에 미리 제작된 소정의 패턴이 형성된 스템퍼를 접촉시킨 상태로 약 20분 동안 160℃ 온도로 가열하면서 40bar의 압력으로 가압하여, 상기 레지스트층에 스템퍼의 패턴을 전이하였다. 이후 임프린트된 패턴의 요부에 존재하는 레지스트층의 잔막을 제거하였다. 이렇게 제조된 수지층은, 도 1 및 도 2에 나타난 볼록부(2)의 형상이 전사된 오목부를 가지는 요철 형상을 가지고, 그 피치(도 2의 P에 대응)는, 약 150㎚, 오목부의 폭(도 2의 W에 대응)은 약 75㎚, 오목부의 깊이(도 1의 H에 대응)는 약 150㎚ 정도였다.
이어서 상기 요철층에 티타늄-이소프로폭사이드(Ti-isopropoxide)를 에탄올에 약 0.001 중량％로 희석시킨 용액을 약 2,000rpm으로 스핀 코팅하고, 60℃의 온도에서 약 3분 동안 건조시킨다. 그 후, 상기 기판을 80℃로 가열된 알루미늄 전구체 용액에 약 1분 동안 담가 알루미늄이 촉매층을 따라 균일하게 성장하도록 하였다. 상기 과정을 통하여 폭이 약 75㎚이고, 피치가 약 150㎚이며, 높이가 약 150㎚인 알루미늄 볼록부가 형성되어 있는 편광 분리 소자(A)를 제조하였다.
실시예 2
편광 분리 소자(B)의 제조
제조된 알루미늄 전구체 용액을 바 코터(bar coater)를 이용하여 약 3 내지 4㎛ 두께로 제 1 기판에 코팅한 후 용매를 건조시킨다. 그 후, 실시예 1과 동일한 방식으로 요철층을 형성한 제 2 기판에 티타늄-이소프로폭사이드(Ti-isopropoxide)를 에탄올에 약 0.001 중량％로 희석시킨 용액을 약 2,000rpm으로 스핀 코팅하고, 60℃의 온도에서 약 3분 동안 건조시킨다. 그 후, 알루미늄 전구체 용액이 코팅된 제 1 기판을 미리 100℃로 가열된 촉매 코팅된 상기 제 2 기판과 마주보도록 올려놓고 3분 동안 반응시켜 알루미늄이 촉매층을 따라 균일하게 성장하도록 하여 편광 분리 소자(B)를 제조하였다.
비교예
평균 직경 60㎚의 크기를 갖는 알루미늄 나노 입자를 3 중량％의 함량으로 용매 에탄올에 분산시키고, 코팅 향상제인 Glide 410을 0.05 중량％ 첨가하여 알루미늄 나노 입자가 분산된 코팅 용액을 제조하였다. 이 용액을 요철층이 형성된 기판에 1,000rpm에서 코팅하고 상온에서 건조하였다. 요철층 상부에 돌출된 나노 입자는 러빙(rubbing) 공정을 통해 제거한 후, 알루미늄 나노 입자가 채워진 편광 분리 소자를 제조하였다.
실험예 : 실시예 및 비교예의 편광 분리 소자의 성능 측정
Axo-scan 편광 투과 반사 스펙트럼 측정 장치를 이용하여, 400㎚, 550㎚ 및 800㎚의 파장의 광에 대하여 실시예 및 비교예의 편광 분리 소자의 Tp(s 편광의 투과도) 및 Tc(p 편광의 투과도)를 측정하고, 그 결과를 상기 수식 2에 대입하여 편광도(D)를 측정한 후에 그 결과를 하기 표 1에 기재하였다.
파장( ㎚ ) 실시예 1 실시예 2 비교예
400 0.91 0.91 0.69
550 0.92 0.92 0.76
800 0.95 0.95 0.57
2, 2a: 금속 볼록부
2b: 오목부
1, 10, 11, 12, 100, 200: 기판, 기재층
15: 수지층
20: 금속 전구체 용액의 층
25: 금속 볼록부
30: 촉매층

Claims (19)

  1. 금속의 전구체로서 알루미늄 전구체인 H3AlO(C4H9)2를 포함하는 용액의 층이 형성되어 있는 제 1 기판과 일면에 요철층이 형성되어 있는 제 2 기판을 상기 알루미늄 전구체를 포함하는 용액의 층과 상기 요철층이 마주하도록 적층한 상태에서 상기 알루미늄 전구체를 금속으로 전환시켜 스트라이프 형상을 가지면서 서로 평행하게 배치되어 있는 2개 이상의 금속 볼록부를 80nm 내지 250nm의 피치를 갖도록 제 2 기판 상에 형성하여, 하기 수식 2에 의한 편광도(D)가 0.8 이상인 편광 분리 소자를 제조하는 것을 포함하는 편광 분리 소자의 제조 방법:
    [수식 2]
    D = (TP-TC)/(TP+TC)
    상기 수식 2에서, TP는 상기 스트라이프 형상의 금속 볼록부와 평행하게 편광된 400㎚의 파장의 광의 상기 편광 분리 소자에 대한 투과도이고, TC는 상기 스트라이프 형상의 금속 볼록부와 직교하는 방향으로 편광된 400㎚ 파장의 광의 상기 편광 분리 소자에 대한 투과도이다.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 금속 전구체를 포함하는 용액 내의 금속 전구체의 농도가 0.1 내지 30 중량％인 편광 분리 소자의 제조 방법.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서, 금속 전구체 용액은 에테르 또는 알코올을 포함하는 편광 분리 소자의 제조 방법.
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서, 금속 볼록부는 그 높이(H)와 피치(P)의 비율(H/P)이 0.2 내지 1.5가 되도록 형성하는 편광 분리 소자의 제조 방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제 1 항에 있어서, 금속의 전구체의 금속으로의 전환은 금속의 전구체를 열처리하여 수행하는 편광 분리 소자의 제조 방법.
  12. 제 1 항에 있어서, 요철층의 요부에는 촉매가 코팅되어 있는 편광 분리 소자의 제조 방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 촉매가 티탄 알콕시드, 티탄 할라이드, 티탄 할라이드의 킬레이트 화합물, 철 알콕시드, 규소 할라이드, 바나듐 옥시 할라이드, 티탄 붕소 수소화물 또는 티탄 붕소 수소화물의 킬레이트 화합물인 편광 분리 소자의 제조 방법.
  14. 제 12 항에 있어서, 촉매는 금속 또는 금속 복합물인 편광 분리 소자의 제조 방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 금속 또는 금속 복합물은 Ti, Pd, Pt, Al, Cu, Si, Au 및 Fe로부터 선택된 하나 이상의 금속을 포함하는 편광 분리 소자의 제조 방법.
  16. 제 1 항에 있어서, 금속 볼록부의 형성 후에 요철층을 제거하는 것을 추가로 수행하는 편광 분리 소자의 제조 방법.
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
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