KR101748003B1

KR101748003B1 - 그리드 편광 소자 및 광배향 장치

Info

Publication number: KR101748003B1
Application number: KR1020140036600A
Authority: KR
Inventors: 가즈유키 츠루오카; 요시오 가게바야시
Original assignee: 우시오덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2013-03-29
Filing date: 2014-03-28
Publication date: 2017-06-15
Also published as: TWI561863B; CN104076428A; CN104076428B; JP5867439B2; JP2014199362A; KR20140118915A; TW201502604A

Abstract

가시 단파장역으로부터 자외역의 편광광을 어느 정도 넓은 영역에 조사할 수 있으며, 소광비나 투과율과 같은 기본 성능에 있어서 우수한 특성을 가지는 편광 소자를 제공한다.
투명 기판(1) 상에 설치된 줄무늬형상의 격자(2)는 아몰퍼스상의 산화티탄으로 형성되어 있으며, 격자(2)를 구성하는 각 선상부(21)의 폭의 평균치를 w, 각 선상부(21)에 있어서 일방측의 옆의 선상부(21)와의 거리를 t, 타방측의 옆의 선상부(21)와의 거리를 T로 했을 때, t/T＞0.0149w+0.0644의 관계로 되어 있다.

Description

그리드 편광 소자 및 광배향 장치{GRID POLARIZATION DEVICE AND LIGHT ORIENTATION APPARATUS}

본원의 발명은, 그리드 편광 소자에 관한 것이다.

편광광을 얻는 편광 소자는, 편광 선글래스와 같은 친밀한 제품을 비롯하여 편광 필터나 편광 필름 등의 광학 소자로서 각종의 것이 알려져 있으며, 액정 디스플레이 등의 디스플레이 디바이스에서도 다용되고 있다. 편광 소자에는, 편광광을 취출하는 방식으로 몇가지로 분류되지만, 그 하나로 그리드 편광자가 있다.

그리드 편광 소자는, 투명 기판 상에 금속(도전체)로 이루어지는 미세한 줄무늬형상의 격자를 설치한 구조의 것이다. 격자의 간격을 편광시키는 광의 파장보다 좁게 함으로써 편광자로서 기능한다. 직선 편광광 중, 격자의 길이 방향으로 전계 성분을 가지는 편광광에 있어서는 플랫한 금속과 등가이므로 반사하는 한편, 길이 방향에 수직인 방향으로 전계 성분을 가지는 편광광에 있어서는 투명 기판 만이 있는 것과 등가이므로, 투명 기판을 투과하여 출사한다. 이 때문에, 편광자로부터는 격자의 길이 방향에 수직인 방향의 직선 편광광이 오로지 출사된다. 편광 소자의 자세를 제어하여, 격자의 길이 방향이 원하는 방향으로 향하도록 함으로써 편광광의 축(전계 성분의 방향)이 원하는 방향으로 향한 편광광을 얻을 수 있게 된다.

이하, 설명의 형편 상, 격자의 길이 방향으로 전계 성분을 가지는 편광광을 s편광광이라고 부르고, 길이 방향에 수직인 방향으로 전계 성분을 가지는 편광광을 p편광광이라고 부른다. 통상, 입사면(반사면에 수직이며 입사 광선과 반사광선을 포함하는 면)에 대해 전계가 수직인 것을 s파, 평행한 것을 p파라고 부르지만, 격자의 길이 방향이 입사면과 평행한 것을 전제로 하여, 이와 같이 구별한다.

이러한 편광 소자의 성능을 나타내는 기본적인 지표는, 소광비 ER과 투과율 TR이다. 소광비 ER은, 편광 소자를 투과한 편광광의 강도 중, s편광광의 강도(Is)에 대한 p편광광의 강도(Ip)의 비이다(Ip/Is). 또, 투과율 TR은, 통상, 입사하는 s편광광과 p편광광의 전체 에너지에 대한 출사 p편광광의 에너지이다(TR=Ip/(Ip+Is)). 이상적인 편광 소자는, 소광비 ER=∞, 투과율 TR=50%와 같은 것이 된다.

일본국 특허공개 2011-8172호 공보

광의 이용에 대해서는, 디스플레이 기술로 대표되는 바와 같이 가시역의 광을 이용하는 경우가 많지만, 광통신 등의 분야에서는 적외역의 광이 이용된다. 한편, 광을 에너지로서 이용하는 경우도 많아, 이 경우에는 자외역의 광이 이용되는 경우가 많다. 예를 들면, 포토리소그래피에 있어서의 레지스트의 노광(감광 처리)이나 자외선 경화형 수지의 경화 처리 등이다. 따라서, 편광광의 이용 분야에 있어도, 편광광을 에너지로서 이용하는 경우, 자외역의 파장의 편광광이 필요하게 된다.

보다 구체적인 일례를 나타내면, 액정 디스플레이의 제조 프로세스에 있어서, 최근, 광배향으로 불리는 기술이 채용되게 되었다. 이 기술은, 액정 디스플레이에 있어서 필요한 배향막을 광조사에 의해 얻는 기술이다. 폴리이미드와 같은 수지제의 막에 자외역의 편광광을 조사하면, 막 중의 분자가 편광광의 방향으로 배열되어, 배향막이 얻어진다. 러빙으로 불리는 기계적인 배향 처리에 비해, 고성능의 배향막을 얻을 수 있기 때문에, 고화질의 액정 디스플레이의 제조 프로세스로서 많이 채용되게 되었다.

이와 같이, 어떤 종류의 용도에서는, 보다 짧은 파장역의 편광광을 얻는 것이 필요하게 되었고, 이를 위한 편광 소자가 필요하게 되었다. 그러나, 이러한 단파장역의 광을 편광시키는 편광 소자에 대해서는, 그다지 연구되어 있지 않아, 제품으로서도 실용적인 것은 거의 출시되어 있지 않다. 단파장역이란, 가시의 단파장측(예를 들면 450nm 이하)으로부터 자외역의 파장역이다.

가시광용으로서는, 수지층의 흡수축을 맞춘 편광 필름이 자주 사용된다. 그러나, 자외선용으로서는, 수지가 자외선에 의해 단기간에 열화되므로, 사용 불가하다.

자외역의 광을 편광시키는 경우, 방해석을 이용한 프리즘 편광자를 사용할 수 있다. 그러나, 프리즘 편광자는, 레이저와 같이 좁은 영역에 편광광을 조사하는 용도에는 적합하지만, 광배향과 같이 어느 정도 넓은 영역에 편광광을 조사하는 용도에는 적합하지 않다.

어느 정도 넓은 영역에 편광광을 조사할 수 있는 것이, 상기 서술한 와이어 그리드 편광 소자이다. 복수의 와이어 그리드 편광 소자를 늘어놓아 보다 넓은 영역에 편광광을 조사하는 것도 가능하다.

와이어 그리드 편광 소자에 있어서, 줄무늬형상 격자의 재료에는, 텅스텐, 구리, 알루미늄 등이 사용된다. 자외선용의 와이어 그리드 편광 소자의 경우, 자외역에 있어서도 높은 반사율을 가지는 알루미늄이 사용되는 경우가 많다. 그러나, 와이어 그리드 편광 소자는, 500nm 정도보다 긴 가시역의 광에 대해서는 어느 정도의 높은 소광비 및 투과율을 나타내지만, 파장이 짧아짐에 따라 400nm 부근으로부터 급격하게 소광비나 투과율이 저하되어 간다. 이 이유는, 완전하게는 해명되고 있지 않지만, 알루미늄의 광학적 성질에 기인한다고 추측된다.

이와 같이, 광배향과 같은 광프로세스의 용도에서는, 가시 단파장역으로부터 자외역의 편광광을 어느 정도 넓은 영역에 조사할 수 있는 실용적인 편광 소자가 요망되고 있지만, 소광비나 투과율과 같은 기본 성능에 있어서 우수한 편광 소자는 아직도 개발되어 있지 않다. 즉, 배향 처리의 품질을 높이려면, 원하는 방향으로 향한 편광광 만이 조사되도록 할 필요가 있으며(소광비의 향상), 생산성(처리 효율)을 높이려면, 보다 투과율이 높은 편광 소자가 필요하게 된다.

본원의 발명은, 이러한 과제를 고려하여 이루어진 것이며, 가시 단파장역으로부터 자외역의 편광광을 어느 정도 넓은 영역에 조사할 수 있어, 소광비나 투과율과 같은 기본 성능에 있어서 우수한 특성을 가지는 편광 소자를 제공하는 의의를 가지는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본원의 청구항 1에 기재된 발명은, 투명 기판과, 상기 투명 기판상에 설치된 줄무늬형상의 격자로 이루어지는 그리드 편광 소자로서, 상기 격자를 구성하는 각 선상부(線狀部)는 파장 240 nm 이상 400 nm 이하에서 굴절률 실수부 n이 소쇠 계수 k보다 큰 아몰퍼스상(狀)의 산화티탄막(단, k가 1.5 이상인 것을 제외함)으로 이루어진 것이며, 상기 격자를 구성하는 각 선상부의 폭의 평균치를 w, 각 선상부에 있어서 일방측의 옆의 선상부와의 거리를 t, 타방측의 옆의 선상부와의 거리를 T로 했을 때, 상기 격자는, 실질적으로 t＜T인 부분을 주기적으로 가지고 있음과 함께, t＜T인 부분에 있어서는, t/T＞0.0149w+0.0644 (단, t, T, w의 단위는 나노미터임)의 관계인 것을 특징으로 하는 그리드 편광 소자를 제공한다.

삭제

또, 상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 2에 기재된 발명은, 상기 청구항 1의 구성에 있어서, 상기 격자는, 상기 투명 기판의 표면을 따른 방향이며 상기 선상부의 길이 방향에 수직인 방향에서 보았을 때, 넓은 거리 T를 두고 두 개의 상기 선상부가 늘어서 있는 부분이 연속되어 있는 개소를 가지지 않는다.

또, 상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 3에 기재된 발명은, 광원과, 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 그리드 편광 소자를 구비하고 있으며, 상기 그리드 편광 소자는, 광배향용의 막재가 배치되는 조사 영역과 상기 광원 사이의 위치에 설치되어 있으며, 상기 광원으로부터의 광을 상기 그리드 편광 소자를 통하여 광배향의 막재에 조사하는 것이 가능하다는 구성을 가진다.

이하에 설명하는 대로, 본원의 청구항 1에 기재된 발명에 의하면, 격자는 아몰퍼스상의 산화티탄으로 형성되어, 격자폭 w에 대해 격자의 편재비 t/T가 t/T＞0.0149w+0.0644의 관계를 가지고 있으므로, 투과율을 크게 저하시키지 않고 소광비를 향상시킬 수 있다. 이 때문에, 보다 질이 좋은 편광광을 조사할 수 있다.

또, 청구항 2에 기재된 발명에 의하면, 상기 효과에 더하여, 넓은 이격 간격 T로 선상부가 늘어서 있는 부분이 연속되어 있는 개소를 가지지 않기 때문에, 소광비가 저하되어 버리지 않는다.

또, 청구항 3에 기재된 발명에 의하면, 상기 효과에 더하여, 질이 좋은 편광광을 높은 에너지로 조사하면서 광배향을 행할 수 있으므로, 양질의 광배향막을 높은 생산성으로 얻을 수 있게 된다.

도 1은 본원 발명의 실시 형태에 관련된 그리드 편광 소자를 모식적으로 나타낸 개략도이며, (1)은 정면 단면 개략도, (2)는 사시도이다.
도 2는 발명자들이 행한 실험에 있어서 작성된 산화티탄막의 광학 상수에 대해서 나타낸 개략도이다.
도 3은 알루미늄의 광학 상수에 대해서 나타낸 도이다.
도 4는 도 2의 광학 상수를 나타내는 산화티탄막을 이용한 실시 형태의 그리드 소자에 있어서, 편재비(t/T)에 수반하는 투과율·소광비의 변화를 시뮬레이션한 결과를 나타내는 도이다.
도 5는 도 3에 광학 상수를 나타내는 알루미늄을 격자(2)의 재질로서 채용한 경우에 편재비 t/T를 변화시키면 투과율 및 소광비가 어떻게 되는지를 시뮬레이션한 결과를 나타내는 도이다.
도 6은 실시 형태의 그리드 편광 소자에 있어서 소광비가 향상되는 이유에 대해서 나타낸 모식적으로 나타낸 사시 개략도이다.
도 7은 x방향 자계 성분의 웨이브를 확인한 시뮬레이션의 결과를 나타내는 도이다.
도 8은 자계 성분 Hx의 웨이브(회전)에 의해 새롭게 전계 Ey가 발생하는 모습을 모식적으로 나타낸 정면 단면 개략도이다.
도 9는 300℃ 성막의 산화티탄 박막의 광학 상수를 나타낸 도이다.
도 10은 도 9에 광학 상수를 나타내는 산화티탄 박막에 대해서 동일하게 편재비 t/T를 변화시켰을 때의 투과율과 소광비에 대해서 시뮬레이션한 결과를 나타낸 도이다.
도 11은 산화티탄제의 격자(2)를 사용한 그리드 편광 소자의 최적의 구조에 대해서 검토한 결과의 도이다.
도 12는 루틸형 결정의 산화티탄의 광학 상수에 대해서 나타낸 도이다.
도 13은 루틸형 결정의 산화티탄을 격자(2)의 재질로서 채용한 경우, 편재비 t/T에 대해 투과율이나 소광비가 어떻게 되는지를 시뮬레이션한 결과를 나타내는 도이다.
도 14는 실시 형태의 그리드 편광 소자의 제조 방법에 대해서 나타낸 개략도이다.
도 15는 실시 형태의 그리드 편광 소자의 사용예를 나타낸 것이며, 그리드 편광 소자를 탑재한 광배향 장치의 단면 개략도이다.

다음에, 본원 발명을 실시하기 위한 형태(실시 형태)에 대해서 설명한다.

도 1은, 본원 발명의 실시 형태에 관련된 그리드 편광 소자를 모식적으로 나타낸 개략도이며, (1)은 정면 단면 개략도, (2)는 사시도이다. 도 1에 나타내는 그리드 편광 소자는, 투명한 재질로 형성된 투명 기판(1)과, 투명 기판(1) 상에 설치된 격자(2)로 주로 구성되어 있다. 실시 형태의 편광 소자는, 와이어 그리드 편광 소자에 유사한 구조를 가지지만, 후술하는 바와 같이 격자(2)는 도전체(와이어)는 아니기 때문에, 간단히 그리드 편광 소자라고 부른다.

투명 기판(1)은, 사용 파장(편광 소자를 사용하여 편광시키는 광의 파장)에 대해 충분한 투과성을 가진다는 의미로 「투명」이라고 하는 것이다. 이 실시 형태에서는, 자외역의 광을 사용 파장으로서 상정하고 있으므로, 투명 기판(1)의 재질로서는 석영 유리(예를 들면 합성 석영)가 채용되어 있다.

격자(2)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 평행으로 연장되는 다수의 선상부(21)로 이루어지는 줄무늬형상의 것이다. 각 선상부(21)는, 아몰퍼스상의 산화티탄으로 형성되어 있다. 각 선상부(21)의 폭의 평균치를 w, 각 선상부(21)에 있어서 일방측의 옆의 선상부(21)와의 거리를 t, 타방측의 옆의 선상부(21)와의 거리를 T로 했을 때, 실질적으로 t＜T인 부분을 주기적으로 가지고 있음과 함께, t＜T인 부분에 있어서는, t/T＞0.0149w+0.0644의 관계가 되어 있다. 이하, 설명의 형편 상, t/T를 편재비라고 부르고, 폭 w를 격자폭으로 약칭한다.

상기 설명에 있어서, 「실질적으로 t＜T인 부분」이란, 일방측의 이격 거리 t가 타방측의 이격 거리 T와 실질적으로 상이하다는 의미이다. 「실질적으로」란, 제조 상의 편차로 발생하는 거리의 상이는 포함하지 않는 취지이며, 후술하는 작용이 발휘되도록 의도적으로 t≠T로 한다는 취지이다.

또, 「주기적」이라는 것은, 랜덤은 아니라는 정도의 의미이다. t≠T가 제조 상의 편차에 의해 발생하는 경우는 랜덤이라는 것이 되지만, 후술하는 작용이 발휘되도록 의도적으로 t≠T로 하는 것으로, 따라서, 주기적이 된다. 또한, 이 경우의 주기적이란, 투명 기판(1)의 표면을 따라 격자(2)의 길이 방향에 수직인 방향에서 보았을 때에 t≠T의 부분이 주기적으로 존재하고 있다는 것이다.

이러한 실시 형태의 그리드 편광 소자의 구성은, 가시 단파장역으로부터 자외역에 걸친 영역(이하, 단파장 영역으로 총칭한다)에 있어서 보다 높은 소광비와 투과율을 얻을 수 있는 그리드 편광 소자의 구성은 어떠한 것인지에 대해서 발명자들이 예의 연구를 행한 성과이다.

발명자들은, 단파장 영역에 있어서 소광비와 투과율을 얻을 수 있는 그리드 편광 소자, 특히 격자(2)의 구조나 재료에 대해서 예의 연구를 행한 결과, 종래의 와이어 그리드 편광 소자와는 상이한 방식에 의거하여 격자(2)의 재료나 구조를 선정하는 것이 유효하다는 것을 알 수 있었다.

종래의 와이어 그리드 편광 소자는, 반사형 그리드 편광 소자라고도 부를 수 있는 것으로, 격자(2)에 반사율이 높은 금속을 사용하여, 격자(2)의 길이 방향으로 전계 성분을 가지는 직선 편광광을 반사시킴으로써 투명 기판(1)을 투과시키지 않게 하는 것이다. 이러한 방식의 그리드 편광 소자에서는, 상기 서술한 바와 같이, 보다 짧은 파장 영역에서는 소광비나 투과율과 같은 기본 성능의 향상에 한계가 발생하고 있다.

본원의 발명자들은, 이러한 종래의 그리드 편광 소자의 방식과는 상이하게, 흡수형 그리드 편광 소자라고도 해야 할 방식에 상도하기에 이르렀다. 흡수형이라고는 해도, 가시광용의 편광 필름 등에서 볼 수 있는 고분자에 의한 광의 흡수를 이용한다는 것이 아니라, 전자 유도 현상에 의한 광의 감쇠를 이용하는 것이다.

주지하는 바와 같이, 금속과 같은 도전성의 매질에 있어서의 광의 전파에 있어서는, 굴절률은 복소 굴절률로서 취급된다. 복소 굴절률을 통상의 굴절률과 구별하기 위해, n＇로 하면, 복소 굴절률 n＇는, 이하의 식 1로 표시된다.

식 1에 있어서, n은 복소 굴절률의 실부, k는 이른바 감쇠 계수이다. 발명자들이 상도하기에 이른 전자 유도 현상에 의한 광의 감쇠를 이용한 그리드 편광 소자는, 감쇠 계수 k에 비해 굴절률 실부 n이 크고, 불균등한 그리드 구조를 채용한 경우에 얻어진다.

우선, 실시 형태의 그리드 편광 소자로 격자 재질로서 사용되어 있는 산화티탄의 복소 굴절률과, 비교예로서의 알루미늄의 복소 굴절률에 대해서 설명한다. 도 2는, 발명자들이 행한 실험에 있어서 작성된 산화티탄막의 광학 상수(굴절률 실부 n, 소쇠 계수 k)에 대해서 나타낸 개략도이다. 도 3은, 알루미늄의 광학 상수에 대해서 나타낸 도이며,

Algorithm for the determination of intrinsic optical constants of metal films: application to aluminum, Appl. Opt. 34, 4755-4767(1995)에 나타낸 데이터에 의거하여 작성한 것이다.

도 2에 나타내는 광학 상수의 산화티탄막은, 후술하는 ALD법에 의해 석영제의 투명 기판(1) 상에 작성된 것으로, 성막 시의 온도는 100℃ 정도이다. 따라서, 막의 상태는 아몰퍼스인 것으로 추측된다. 막 두께는, 20nm 정도이다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 240nm~400nm 정도의 자외역의 파장에 있어서, 굴절률 실부 n은 소쇠 계수 k에 비해 크다. 한편, 도 3에 나타내는 바와 같이, 알루미늄의 경우, 동일한 단파장 영역에 있어서 굴절률 실부 n은 소쇠 계수 k에 대해 항상 작다.

도 4는, 실시 형태의 그리드 소자에 있어서의 전자파의 전파 상황을 시뮬레이션한 결과의 도이다. 도 4에서는, 도 2에 나타내는 산화티탄 박막에 의해 도 1에 나타내는 그리드 편광 소자를 구성한 경우를 가상한 것이며, 편재비 t/T를 다양하게 바꾼 경우에 투과율 TR 및 소광비 ER이 어떻게 변화하는지가 시뮬레이션되어 있다. 도 4 중의 (1)은 투과율을 나타내고, (2)는 소광비를 나타낸다. 도 2의 시뮬레이션에서는, RCWA(Rigorous Coupled-Wave Analysis)법이 이용되어 있으며, 미국 국립 표준 기술 연구소(NIST)가 배포하고 있는 소프트웨어(http://physics. nist.gov/Divisions/Div844/facilities/scatmech/html/grating.htm)가 사용되어, 각 t/T에 있어서의 투과율 TR 및 소광비 ER이 산출되었다.

도 2에 나타내는 바와 같이 굴절률 실부 n이나 감쇠 계수 k는 파장에 따라 상이한 값이 되지만, 일례로서, 254nm의 자외선을 사용하는 것을 상정하고, 이 파장에서의 n 및 k로 했다. 구체적은, n=2.35, k=1.33으로 했다. 유전율에 대해서는, 이 n 및 k로부터 미리 계산하여 대입했다. 또, 격자(2)의 폭 W는 10~30nm의 사이에서 5nm 간격으로 변화시켰지만, 높이는 170nm로 일정하게 했다. 10~30nm의 각각의 격자폭 W에 있어서, 편재비 t/T를 변화시켰다. 또한, 편재비 t/T=1일 때에 t=T=90nm인 것을 기점으로 하여, t+T=180nm를 항상 만족하도록, t를 작고, T를 크게 함으로써, t/T를 변화시켰다.

도 4(1)에서는, t/T=1일 때(편재하고 있지 않는 경우)의 투과율을 1로 하고, 이것에 대한 상대치로서, t/T를 1 미만으로 한 경우의 투과율이 나타나 있다. 도 4(2)의 소광비도 동일하며, t/T=1일 때의 값을 1로 한 경우의 상대치로 나타내고 있다.

도 4(1)에 나타내는 바와 같이, t/T=1의 경우에 비해 1 미만으로 하면 투과율은 약간 저하되지만, 10~20nm의 격자폭 W에서 그다지 큰 저하를 보이지 않는다. 또, 20~30nm의 격자폭에서도, t/T=1~0.7 정도의 범위이면, 투과율의 큰 저하는 없다.

한편, 도 4(2)에 나타내는 바와 같이, 소광비에 대해서는, t/T를 1 미만으로 함으로써 t/T=1의 경우에 비해 향상되는 것이 확인된다. 특히, 격자폭 W가 15~25nm인 경우에 현저한 향상이 확인된다.

다음에, 비교예로서, 도 3에 나타내는 알루미늄을 격자(2)의 재질로 한 경우에 대해서 동일하게 시뮬레이션한 결과를 설명한다. 도 5는, 도 3에 광학 상수를 나타내는 알루미늄을 격자(2)의 재질로서 채용한 경우에 편재비 t/T를 변화시키면 투과율 및 소광비가 어떻게 되는지를 시뮬레이션한 결과를 나타내는 도이다. 마찬가지로 도 5(1)에 투과율 TR이 나타나고, (2)에는 소광비 ER이 나타나 있다. 동일하게 사용 파장은 254nm가 상정되어 있으며, 이 파장에 있어서 얻어지는 것으로서, 굴절률 실부 n=0.183, 소쇠 계수 k=2.93으로 했다. 격자(2)의 폭과 마찬가지로 10~30nm에서 5nm 간격으로 변화시키고, 높이는 170nm로 일정하게 했다.

도 5(1)에 나타내는 바와 같이, 알루미늄으로 이루어지는 격자(2)의 경우, 10~20nm의 격자폭 W에 있어서 투과율 TR이 약간 향상되는 것이 확인된다. 투과율 TR은, 편재비 t/T가 보다 작은 경우에 있어서 보다 높으며, 최대 40% 정도이다. 그러나, 도 5(2)에 나타내는 바와 같이, 소광비에 대해서는, 어느 격자폭 W인 경우에도, t/T를 1보다 작게 하면 격감되어 간다. 소광비의 저하는, 투과율의 향상이 일부 확인된 편재비 t/T가 작은 영역에서 현저하다. 즉, 알루미늄으로 이루어지는 격자(2)의 경우, 격자(2)를 편재시켜도 중요한 소광비가 저하되어 버려, 투과율의 향상과 소광비의 향상이 양립되지 않는 것이 확인되었다. 또한, 도시는 생략하지만, 알루미늄에 대해서는, 파장 365nm의 경우도 마찬가지로, 편재비 t/T를 1 미만으로 해도 소광비는 향상되지 않을 뿐만 아니라 격감되어 버리는 것이 확인되어 있다.

이와 같이, 종래 일반적인 알루미늄제 격자(2)의 그리드 편광 소자의 경우, 격자(2)를 편재시켜도 소광비가 향상되지 않을 뿐만 아니라 오히려 저하되어 버리는데 반해, 산화티탄제의 격자(2)를 채용한 실시 형태의 그리드 편광 소자에서는, 어느 조건에서 격자(2)를 편재시킨 구조로 함으로써, 소광비를 큰폭으로 향상시킬 수 있으며, 그 경우에도 투과율은 크게 저하되지 않는다.

산화티탄으로 이루어지는 격자(2)를 가지는 실시 형태의 그리드 편광 소자에 있어서, 소광비의 향상을 볼 수 있는 이유에 대해서, 추측할 수 있는 사항을 이하에 설명한다. 도 6은, 실시 형태의 그리드 편광 소자에 있어서 소광비가 향상되는 이유에 대해서 나타낸 모식적으로 나타낸 사시 개략도이다.

상기 서술한 바와 같이, 소광비는, s편광광의 강도(Is)에 대한 p편광광의 강도(Ip)의 비이기 때문에, 소광비를 높게 하려면, s편광광이 편광 소자를 투과할 수 없게 하면 되며, 여기에서는 주로 s편광광의 거동에 대해서 생각한다.

도 6에 있어서, 편의상, 광은 종이면 상의 위로부터 아래로 전파되는 것으로 하고, 이 방향을 z방향으로 한다. 또, 격자(2)가 연장되는 방향을 y방향으로 하고, 따라서 s편광광(도 6에 Ls로 나타낸다)은, 전계 성분 Ey를 가진다. 이 s편광광의 자계 성분(도시하지 않음)은 x방향이 된다(Hx).

이러한 s편광광이 그리드 편광 소자의 격자(2)에 다다르면, s편광광의 전계 Ey는, 격자(2)의 유전율에 의해 약해진다. 한편, 격자(2) 간의 매질은, 공기인 경우가 많지만, 일반적으로 격자(2)보다 유전율이 작기 때문에, 격자(2) 간의 공간에서는 전계 Ey는 격자(2) 내만큼은 약해지지 않는다.

이 결과, x-y 평면 내에 있어서 전계 Ey의 회전 성분이 발생한다. 그리고, 패러데이의 전자 유도에 대응하는 이하의 맥스웰 방정식(식 2)에 의해, 이 x-y 평면에서의 회전 Re의 강도에 따라, 2개의 서로 역방향의 z방향으로 자계 Hz가 야기된다.

즉, 격자(2) 간의 중앙의 전계 Ey가 가장 높은 곳을 경계로, 일방측에서는 Hz는 광의 전파 방향 전방으로 향하고, 타방측에서는 Hz는 후방을 향한다. 여기서, 도 6에서는 생략되어 있지만, x방향의 자계 Hx는 Ey와 동위상으로, x축 음의 측을 향해 존재하고 있다. 이 x방향 자계 성분 Hx는, 생성된 z방향 성분 Hz에 끌어당겨져, 물결치도록 변형된다.

도 7은, 이 x방향 자계 성분 Hx의 웨이브를 확인한 시뮬레이션의 결과를 나타내는 도이다. 도 7에서는, 격자 재질로서 실리콘을 이용한 예의 시뮬레이션으로 되어 있다. 실리콘도, 예를 들면 파장 365nm의 자외선으로 굴절률 실부 n=4.03, 소쇠 계수 3.04이며, n＞k인 재료이다. 도 7에서는, 선상부의 폭은 15nm, 각 선상부의 간격은 90nm로 일정, 각 선상부의 높이는 170nm로 했다. 시뮬레이션은 FDTD(Finite-Difference Time-Domain)법에 의거하고 있으며, 사용한 소프트웨어는, Mathworks사(미국 매사추세츠주)의 MATLAB(동일사의 등록상표)를 이용했다.

도 7 중, 상측의 진한 흑색의 부분은 전계 Ez의 마이너스 성분, 중간 정도의 옅은 회색의 부분은 전장 Ez의 플러스 성분을 나타내고 있다. 자계는, 벡터(화살표)로 나타내고 있다.

도 7에 나타내는 바와 같이, 격자(2)에 다다르기 전의 s편광광에는 Hz성분이 없기 때문에 Hx성분 만으로 되지만, 격자(2)에 다다르는 상기 서술한 Hz성분의 생성에 의해, 자계가 x-y면 내에서 물결형상이 되는 것을 확인할 수 있다. 도 7에 나타내는 바와 같이, 자계의 웨이브는, 시계 방향의 자계의 회전이라고도 할 수 있는 상황이다. 또한, 도 7에서는, y방향이 광의 전파 방향이며, z방향이 격자(2)의 길이 방향으로 되어 있어, 도 6과는 상이하다.

이러한 자계 성분 Hz의 웨이브(회전)가 발생하면, 앙페르·맥스웰의 법칙에 대응하는 맥스웰 방정식(식 3)에 의해, y방향으로 전계가 더 발생한다.

이 모습을 도 8에 있어서 모식적으로 나타낸다. 도 8은, 자계 성분 Hx의 웨이브(회전)에 의해 새롭게 전계 Ey가 발생하는 모습을 모식적으로 나타낸 정면 단면 개략도이다.

도 8에 나타내는 바와 같이, x-z면 내에서의 자계 성분 Hx의 웨이브(회전)에 의해, 격자(2) 내에서는 도 8의 종이면 앞측으로 향한 전계 Ey가 발생하고, 격자(2)와 격자(2) 사이에 있어서는 종이면 안쪽측으로 향한 전계 Ey가 발생한다. 이 경우, 입사한 s편광광의 원래의 전계 Ey는 종이면 앞측으로 향하고 있기 때문에, 격자(2) 간의 전계는, 상기 자계의 회전에 의해 없어져, 파동이 분단되도록 작용한다. 결과적으로, 전계 Ey가 격자(2) 내에 국재하고, 격자(2)의 재질에 따른 흡수에 의해 s편광광의 에너지가 격자(2) 내를 전파되면서 소실되어 간다.

한편, p편광광에 대해서는, 전계 성분은 x방향으로 향하고 있지만(Ex), y방향에서 보았을 때, 유전율의 분포는 일정하기 때문에, 상기 서술한 바와 같은 전계의 회전 성분은 실질적으로 발생하지 않는다. 따라서, s편광광과 같은 전계의 격자(2) 내의 국재화, 격자(2) 내에서의 감쇠는, p편광광에 발생하지 않는다. 즉, 자계 성분 Hx의 웨이브(회전)를 발생시킴으로써 전계 Ey를 격자(2) 내에 국재시켜, 격자(2) 내에서의 흡수에 의해 s편광광을 선택적으로 감쇠시켜 가는 것이, 이 실시 형태의 그리드 편광 소자의 동작 원리이다. 이러한 전계 Ey의 국재화는, 격자(2)를 편재화시켜, 격자(2) 간의 간격을 부분적으로 좁게 함으로써 효율적으로 달성할 수 있으며, 이것에 의해 소광비를 높일 수 있는 것이라고 추측된다. 도 4에 나타내는 소광비의 향상은, 이러한 메카니즘에 의한 것이라고 생각할 수 있다.

또, 상기와 같은 전계 Ey의 국재화는, 알루미늄과 같이 굴절률 실부 n이 소쇠 계수 k보다 작은 경우에는, 실질적으로 발생하지 않는다. 굴절률 실부 n과 소쇠 계수 k는, 물리 상수 ε나 μ를 사용하여 나타내면, 이하의 식 4와 같이 된다.

식 4로부터, n＜k라는 것은, 음의 유전율을 갖는다는 것이 된다. 이것은, 파동이 내부에 들어갈 수 없는 것을 의미하며, 상기의 경우에는 격자(2) 내에 전계가 형성되지 않는 것을 의미한다. 따라서, 상기와 같은 전계의 국재화는 실질적으로 발생하지 않는다. 그 한편, 격자(2)를 편재화시킴으로써 격자 간격이 넓은 장소가 생기면, s편광광이 그 장소를 빠져 나가도록 하여 전파되기 쉬워지고, 결과적으로 소광비가 크게 저하되어 버린다. 도 5에 나타내는 소광비의 격감은, 이러한 상황을 나타내고 있는 것이라고 추측된다.

다음에, 실시 형태의 그리드 편광 소자의 더 바람직한 구조에 대해서 설명한다.

우선, 도 4에 나타내는 시뮬레이션 결과는, 도 2에 나타내는 100℃로 작성한 산화티탄 박막의 데이터에 의거한 것이었다. 발명자들은, 동일한 산화티탄 박막을 300℃의 온도로 작성하여 시뮬레이션을 행했다. 도 9는, 이 300℃ 성막의 산화티탄 박막의 광학 상수를 나타낸 도이며, 도 10은, 도 9에 광학 상수를 나타내는 산화티탄 박막에 대해서 동일하게 편재비 t/T를 변화시켰을 때의 투과율과 소광비에 대해서 시뮬레이션한 결과를 나타낸 도이다.

도 9에 나타내는 바와 같이, 300℃ 성막인 경우에도, 240~400nm 정도의 파장 범위에 있어서, 굴절률 실부 n은 소쇠 계수 k보다 크다. 또, 도 10(1)에 나타내는 바와 같이 10~20nm의 격자폭 W에서 투과율은 그다지 저하되지 않고, 20~30nm의 격자폭 W에서도, 1~0.7의 편재비 t/T의 범위에서는 투과율은 큰 저하를 보이지 않는다. 그리고, 도 10(2)에 나타내는 바와 같이, 소광비에 대해서는 10nm를 제외한 격자폭에 있어서 큰 향상이 확인된다.

도 11은, 이러한 산화티탄제의 격자(2)를 사용한 그리드 편광 소자의 최적의 구조에 대해서 검토한 결과의 도이다. 도 4(2)나 도 10(2)에 나타내고 있는 바와 같이, 편재비 t/T를 1로부터 작게 해 가면(편재시켜 가면), 대부분의 경우, 곧 바로 소광비가 향상된다. 소광비는 어느 t/T에서 피크가 되고, 그 후에는 하강한다. 그리고, 어느 t/T를 경계로 소광비는 상대치 1보다 작아진다. 즉, 편재시키지 않는 경우에 비해 소광비가 작아진다. 따라서, 소광비가 상대치 1을 밑돌 때의 t/T의 값(이하, 임계 편재비라고 부른다) 이상의 편재비가 되어 있으면 바람직하다.

도 11은, 이 임계 편재비를 플롯한 도이다. ● 마커가 도 4(2)에 나타내는 100℃ 성막인 경우, ▲ 마커가 도 10(2)에 나타내는 300℃ 성막인 경우이다. 도 11에 나타내는 직선은, 각 마커에 대해서 최소 이승법을 적용하여 그린 직선이다. 여기에 나타내는 바와 같이, 100℃ 성막의 경우에는, t/T＞0.0147w-0.1134로 해두면, 소광비의 향상을 예상할 수 있게 된다. 또, 300℃ 성막의 경우에는, t/T＞0.0149w+0.0644로 해두면, 소광비의 향상을 예상할 수 있게 된다.

산화티탄 박막은, 후술하는 ALD와 같은 CVD(화학적 기상 성장)에 의해 작성되는 경우가 많으며, 성막 온도는 100~300℃ 정도가 일반적이다. 100℃를 밑도는 온도에서는, 실용에 견딜 수 있는 막을 얻는 것이 어렵다. 또, 300℃를 넘는 온도로 성막하면, 결정화의 정도가 진행되어 버려, 아몰퍼스 상태가 아니게 되어 버리는 경우가 많다. 300℃ 성막인 경우에도, t/T＞0.0149w+0.0644이면 소광비 향상을 예상할 수 있는 것은 변함없기 때문에, 결국, t/T＞0.0149w+0.0644이면, 아몰퍼스 상태의 산화티탄 박막으로 이루어지는 격자(2)를 구비한 그리드 편광 소자 전반에 대해서, 소광비 향상의 효과를 예상할 수 있게 된다.

투과율의 저하 회피에 대해서 언급하면, 도 4(1)에 있어서, 투과율이 예를 들면 10% 이상 저하되어 있는 조건은, 격자폭이 25nm 이상이며 또한 t/T가 0.4 정도보다 작은 경우이다. 또, 도 10(1)에 있어서, 투과율이 10% 이상 저하되어 있는 조건은, 역시 격자폭이 25nm 이상이며 t/T가 0.4 정도보다 작은 경우이다. 이 조건을 도 11의 그래프에 적용시켜 보면, t/T=0.0149w+0.0644의 직선보다 하측인 것이 확인된다. 즉, t/T＞0.0149w+0.0644이면, 어느 격자폭을 채용하는 경우에도 투과율을 크게 저하시키지 않고 소광비 향상을 예상할 수 있는 것이다.

다음에, 비교예로서, 결정화된 산화티탄을 격자(2)의 재질로서 채용한 경우에 대해서 설명한다. 도 12는, 일례로서 루틸형 결정의 산화티탄의 광학 상수에 대해서 나타낸 도이다. 이 산화티탄 박막은, CVD로 성막한 후, 600℃ 정도로 열처리하여 결정화시킨 것이다. 도 12에 나타내는 바와 같이, 루틸형 결정의 산화티탄의 경우, 280nm 부근을 경계로 n과 k가 역전하고 있으며, 280nm 부근보다 긴 파장에 있어서 n＞k가 되어 있다.

도 13은, 이러한 루틸형 결정의 산화티탄을 격자(2)의 재질로서 채용한 경우, 편재비 t/T에 대해 투과율이나 소광비가 어떻게 되는지를 시뮬레이션한 결과를 나타내는 도이다. 이 시뮬레이션에서는, 사용 파장을 254nm로 하고, 이 파장에서 얻어지는 n=1.55, k=3.09를 전제로 하여 동일하게 RCWA법에 의해 시뮬레이션을 행했다.

도 13에 나타내는 바와 같이, 루틸형 결정의 산화티탄의 경우, 투과율에 대해서는 일부 향상이 보여지지만, 소광비는 어느 편재비 t/T에 있어서도 격감하고 있으며, 편재비 t/T를 1 미만으로 하는 것에 의한 소광비 향상의 효과는 전혀 얻을 수 없는 것을 알 수 있다. 즉, 소광비 향상을 위해서는, 산화티탄의 상태는 아몰퍼스상인 것이 중요하다.

루틸형 결정의 경우에 상기와 같이 소광비 향상의 효과를 얻을 수 없는 이유가, n＞k의 관계가 아니기 때문인지, 아몰퍼스가 아니기 때문인지는, 반드시 분명하지 않다. 양쪽이 원인이라고도 추측된다. 어느 쪽이든, 편재비 t/T의 최적화에 의한 소광비 향상의 효과는, n＞k이며 아몰퍼스상인 격자를 채용한 경우에 가능해진다.

또한, 「아몰퍼스」, 「결정」과 같은 각 용어의 의미가 물리적으로 명확하지만, 실제의 그리드 편광 소자에서는, 격자의 구조에 있어서, 아몰퍼스 구조와 결정 구조의 부분이 혼재되어 있는 경우가 있다. 이러한 경우, 격자의 절반 이상의 영역에서 아몰퍼스 구조가 되어 있으면, 「아몰퍼스상」이라고 할 수 있다. 결정성의 평가에 대해서는, X선 회절법이나 라더포드 후방 산란 분석법(RBS) 등이 사용되지만, 이러한 분석에 있어서 완전한 결정 상태를 나타내는 피크의 절반 이하의 피크이면, 아몰퍼스상이라고 할 수 있다. 또한, 결정 상태에는, 이른바 미세결정이 포함된다.

다음에, 상기 실시 형태의 그리드 편광 소자의 제조 방법에 대해서 설명한다.

도 14는, 실시 형태의 그리드 편광 소자의 제조 방법에 대해서 나타낸 개략도이다. 실시 형태의 제조 방법에서는, 우선, 도 14(1)에 나타내는 바와 같이, 투명 기판(1) 상에 중간 박막(3)을 작성한다. 중간 박막(3)은, 격자용의 박막을 작성할 때의 베이스가 되는 박막이다. 중간 박막(3)은, 최종적으로는 제거되는 것이기 때문에, 특히 재료에 대해서는 제한이 없다. 형상 안정성이 좋고, 에칭 시에 신속히 제거 가능하면 된다. 예를 들면, 포토레지스트 등의 유기 재료, 실리콘, 카본 등이 중간 박막(3)의 재질로서 선정된다.

다음에, 도 14(2)에 나타내는 바와 같이, 포토리소그래피를 행하여 중간 박막(3)을 패터닝한다. 즉, 포토레지스트의 전체면 도포와, 노광, 현상, 에칭을 행하여 중간 박막을 패터닝한다. 패터닝은, 중간 박막(3)이 종이면 수직 방향으로 연장된 줄무의 형상이 되도록 하는 것이다. 이 때, 중간 박막(3)의 줄무늬의 폭 L1이나 간격 L2는, 최종적으로 작성되는 격자(2)의 간격 tT를 결정하는 것이다.

다음에, 도 14(3)에 나타내는 바와 같이, 패터닝된 중간 박막(3)의 전체면을 덮도록 하여 격자용 박막(4)이 작성된다. 격자용 박막(4)은, 격자의 재료 즉 산화티탄으로 이루어지는 박막이다. 격자용 박막(4)은, 열 CVD의 일종인 ALD(Atomic Layer Deposition)에 의해 작성된다. ALD는, 반응 용기 내에 배치한 기판 상에 프리커서의 기상 분자를 조금씩 공급하여 1원자층마다 흡착, 성막하는 기술이다. 프리커서의 반응이 포화된 후, 기상 분자를 퍼지하여 다시 프리커서 기상 분자를 공급한다. 이것을 반복하여, 소정의 두께의 박막을 작성한다. 성막 온도의 저감이나 성막 속도의 향상을 위해, 플라즈마 펄스를 인가하는 경우도 있다.

이와 같이 하여 격자용 박막(4)을 작성한 후, 격자용 박막(4)의 이방성 에칭을 행한다. 이방성 에칭은, 투명 기판(1)의 두께 방향의 에칭이다. 이 에칭에 의해, 도 14(4)에 나타내는 바와 같이 중간 박막(3)의 패턴의 양측벽에 격자용 박막(4)이 잔류한 상태가 된다. 그 후, 중간 박막(3)의 재료만 에칭할 수 있는 에천트를 사용하여 에칭을 행하여, 중간 박막(3)의 패턴을 모두 제거한다. 이것에 의해, 산화티탄제의 각 선상부(21)로 이루어지는 격자(2)가 투명 기판(1) 상에 형성된 상태가 되어, 실시 형태의 그리드 편광 소자를 얻을 수 있다. 얻어진 그리드 편광 소자는, 소정의 편재비 t/T를 가지며, 이 값이 되도록 격자폭 W를 따라 중간 박막(3)의 패턴 치수 L1, L2가 결정된다.

다음에, 이러한 그리드 편광 소자의 사용예에 대해서 설명한다. 도 15는, 실시 형태의 그리드 편광 소자의 사용예를 나타낸 것이며, 그리드 편광 소자를 탑재한 광배향 장치의 단면 개략도이다.

도 15에 나타내는 장치는, 상기 서술한 액정 디스플레이용의 광배향막을 얻기 위한 광배향 장치이며, 대상물(워크)(10)에 편광광을 조사함으로써, 워크(10)의 분자 구조가 일정한 방향으로 맞춰진 상태로 하는 것이다. 따라서, 워크(10)는 광배향막용의 막(막재)이며, 예를 들면 폴리이미드제의 시트이다. 워크(10)가 시트형상인 경우, 롤 투 롤의 반송 방식이 채용되어, 반송의 도중에 편광광이 조사된다. 광배향용의 막재로 피복된 액정 기판이 워크가 되는 경우도 있으며, 이 경우에는, 액정 기판을 스테이지에 실고 반송하거나, 또는 컨베이어로 반송하는 구성이 채용된다.

도 15에 나타내는 장치는, 광원(5)과, 광원(5)의 배후를 덮는 미러(6)와, 광원(5)과 워크(6) 사이에 배치된 그리드 편광 소자(7)를 구비한다. 그리드 편광 소자(7)는, 상기 서술한 실시 형태의 것이다.

대부분의 경우, 광배향에는 자외선의 조사가 필요하기 때문에, 광원(5)에는 고압 수은 램프와 같은 자외선 램프가 사용된다. 광원(5)은, 워크(10)의 반송 방향에 대해 수직인 방향(여기에서는 종이면 수직 방향)으로 긴 것이 사용된다.

그리드 편광 소자(7)는, 상기 서술한 바와 같이, 격자(2)의 길이를 기준으로 하여 p편광광을 선택적으로 투과시키는 것이다. 따라서, 광배향을 행하는 방향으로 p편광광의 편광축이 향하도록, 워크(10)에 대해 그리드 편광 소자(7)의 자세가 정밀도 있게 배치된다.

또한, 그리드 편광 소자는, 대형의 것을 제조하는 것이 어렵기 때문에, 큰 영역에 편광광을 조사할 필요가 있는 경우, 복수의 그리드 편광 소자를 동일 평면상에 늘어놓은 구성이 채용된다. 이 경우, 복수의 그리드 편광 소자를 늘어놓은 면은, 워크(10)의 표면과 병행이 되어, 각 그리드 편광 소자에 있어서의 격자의 길이 방향이 워크에 대해 소정의 방향이 되도록 각 그리드 편광 소자가 배치된다.

상기 서술한 실시 형태의 그리드 편광 소자에 의하면, 격자(2)는 아몰퍼스상의 산화티탄으로 형성되어, 격자폭 w에 대해 격자(2)의 편재비 t/T가 t/T＞0.0149w+0.0644인 관계를 가지고 있으므로, 투과율을 크게 저하시키지 않고 소광비를 향상시킬 수 있다. 이 때문에, 보다 질이 좋은 편광광을 조사할 수 있다. 또한, 격자폭 w는, 제조 상의 편차 그 외의 이유에 의해 각 선상부(21)에 따라 상이한 것이 되는 경우, 상기 식에 적용할 때, 각 선상부(21)의 폭의 평균치를 적용하게 된다.

그리고, 이러한 그리드 편광 소자를 탑재한 광배향 장치는, 소광비가 높은 그리드 편광 소자를 사용하고 있으므로, 고품질의 광배향 처리를 행하는 것이 가능해져, 고품질의 광배향막을 얻을 수 있다. 이 때문에, 고화질의 디스플레이의 제조에 크게 공헌할 수 있다.

또한, 실시 형태의 그리드 편광 소자의 구조에 있어서, t≠T로 되어 있는 부분이 주기적으로 존재한다고 설명했지만, 거리 t의 부분과 거리 T의 부분이 교호로 존재하고 있는 구조(도 1에 나타내는 구조)는, 그 일례이다. 주기적인 격자의 편재 구조는, 이외에도 다양하게 생각할 수 있다. 단, 넓은 이격 간격 T로 선상부(21)가 늘어서 있는 부분이 연속되는 것은 바람직하지 않다. p편광광이 그 부분에서 투과하기 쉬워져, 소광비가 저하되어 버리기 때문이다. 격자 간격의 패턴을 t(좁다), T(넓다)로 나타내면, 바람직한 다른 일례로서, ttTttTttT…나, ttTtTttTtT… 등을 들 수 있다. 이 예도 포함하여, 본원 발명은, t=T로 되어 있는 부분을 포함하는 것을 배제하는 것은 아니다. 즉, 모든 개소에 있어서 t≠T로 하는 것은 필수 요건은 아니다. 단, 소광비 향상의 효과를 얻는 관점에서, 격자의 전체 영역 중 절반 이상의 영역에 있어서 t≠T로 되어 있는 것이 바람직하다.

또, 본원 발명의 그리드 편광 소자가 적합하게 사용할 수 있는 파장역은, 가시역 중 단파장측과 자외역이었지만, 자외역에 있어서만 오로지 사용되는 것이어도 된다.

1 투명 기판 2 격자
21 선상부 3 중간 박막
4 격자용 박막 5 광원
6 미러 7 그리드 편광 소자
10 워크

Claims

투명 기판과, 상기 투명 기판상에 설치된 줄무늬형상의 격자로 이루어지는 그리드 편광 소자로서,
상기 격자를 구성하는 각 선상부(線狀部)는, 파장 240 nm 이상 400 nm 이하에서 굴절률 실수부 n이 소쇠 계수 k보다 큰 아몰퍼스상(狀)의 산화티탄막(단, k가 1.5 이상인 것을 제외함)으로 이루어진 것이며,
상기 격자를 구성하는 각 선상부의 폭의 평균치를 w, 각 선상부에 있어서 일방측의 옆의 선상부와의 거리를 t, 타방측의 옆의 선상부와의 거리를 T로 했을 때, 상기 격자는, 실질적으로 t＜T인 부분을 주기적으로 가지고 있음과 함께, t＜T인 부분에 있어서는, t/T＞0.0149w+0.0644 (단, t, T, w의 단위는 나노미터임)의 관계인 것을 특징으로 하는 그리드 편광 소자.
청구항 1에 있어서,
상기 격자는, 상기 투명 기판의 표면을 따른 방향이며 상기 선상부의 길이 방향에 수직인 방향에서 보았을 때, 넓은 거리 T를 두고 두 개의 상기 선상부가 늘어서 있는 부분이 연속되어 있는 개소를 가지지 않는 것을 특징으로 하는 그리드 편광 소자.
광원과, 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 그리드 편광 소자를 구비하고 있으며, 상기 그리드 편광 소자는, 광배향용의 막재가 배치되는 조사 영역과 상기 광원 사이의 위치에 설치되어 있으며, 상기 광원으로부터의 광을 상기 그리드 편광 소자를 통하여 광배향의 막재에 조사하는 것이 가능한 것을 특징으로 하는 광배향 장치.