KR20130079216A - 편광 분리 소자의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 출원은 편광 분리 소자의 제조방법, 편광 분리 소자, 광조사 장치, 광 조사 방법 및 정렬된 광배향막의 제조 방법에 관한 것이다. 본 출원의 편광 분리 소자의 제조방법은 제조 공정이 단순하고, 제조 비용이 저렴할 뿐 아니라, 대면적으로 자외선 편광 분리 소자를 제조하는 것이 용이할 수 있다. 또한, 본 출원의 편광 분리 소자는 자외선 및 열에 대한 내구성이 우수하며, 편광 특성의 피치 의존성이 낮아 제조공정이 용이할 뿐만 아니라 단파장 영역에서도 우수한 편광도를 구현할 수 있다

Description

편광 분리 소자의 제조방법{THE METHOD OF POLARIZED LIGHT SPLITTING ELEMENT}
본 출원은 편광 분리 소자의 제조방법, 편광 분리 소자, 광조사 장치, 광 조사 방법 및 정렬된 광배향막의 제조 방법에 관한 것이다.
액정 분자를 일정 방향으로 배열하기 위해 사용되는 액정 배향막은 다양한 분야에 적용되고 있다. 액정 배향막으로는 광의 조사에 의해 처리된 표면으로서 인접하는 액정 분자를 배열시킬 수 있는 광배향막이 있다. 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 있다.
상기 광배향막막에 직선 편광된 광을 조사하기 위하여, 다양한 종류의 편광 분리 소자가 이용될 수 있으며, 상기 편광 분리 소자는 다양한 방법에 의하여 제조될 수 있다.
예를 들어, 상기 편광 분리 소자로서 특허문헌 1 등에는 기판 상에 반사 방지층을 형성하고, 반사 방지층 위에 감광제층을 형성한 다음, 레이저로 감광제층을 선택적으로 노광한 후 현상하여 선격자 패턴을 형성하고, 상기 선격자 패턴 상에 금속을 증착하여 자외선 편광 분리 소자를 제조하는 방법이 개시되어 있다.
한국 공개 특허 제2011-0033025호
본 출원은, 편광 분리 소자의 제조방법, 편광 분리 소자, 광조사 장치, 광 조사 방법 및 정렬된 광배향막의 제조 방법을 제공한다.
예시적인 편광 분리 소자의 제조방법은, 기판 위에 요철을 용액 공정에 의하여 형성하는 것을 포함할 수 있으며, 이에 의해 제조된 편광 분리 소자는 자외선 영역 파장대역의 선편광된 광을 생성할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 용어 「자외선 영역」은 예를 들면, 250 내지 350 nm, 270 내지 330 nm, 290 내지 310 nm의 파장을 가지는 빛의 영역을 의미 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여, 상기 편광 분리 소자에 대하여 자세히 설명한다.
하나의 예시에서, 상기 자외선 편광 분리 소자의 제조방법은 광흡수성 물질을 포함하는 철부를 용액 공정에 의하여 형성하는 것을 포함할 수 있다. 상기 용액 공정은 용액(solution)을 사용하는 코팅 공정을 의미하며, 하나의 예시적인 형태에서, 상기 용액 공정은 졸-겔 공정(Sol-Gel process)을 포함할 수 있다. 상기에서 졸-겔 공정은, 졸(Sol) 상태의 용액 즉, 유기 금속 전구체를 출발 물질로 하는 가수분해 및 중/축합 반응을 통하여 생성된 미세 콜로이드 입자가 유기 분산제 상에 분산되어 있는 상태의 용액에, 추가적으로 물을 첨가하고 가수분해 및 축합 반응을 일으켜 상기 졸이 일정 농도 이상으로 진해짐으로써 견고한 그물상 조직이 형성되어 굳어진 상태의 겔(Gel)로 겔화시켜 코팅하는 공정을 의미하며, 보다 구체적으로는 광흡수성 나노 입자 또는 상기 광흡수성 물질의 전구체를 포함하는 졸 상태의 코팅 용액을 도포하고, 물을 첨가하여 겔화시켜 실리콘 코팅층을 형성하는 코팅 공정을 의미할 수 있다. 상기와 같이 광흡수성 물질을 기판 위에 진공 증착하지 않고도 용액 공정에 의하여 광흡수성 물질을 포함하는 철부를 형성할 수 있으므로, 고가의 진공 증착 장비가 필요 없어 공정의 경제성이 향상되고, 공정의 대면적화를 보다 효율적으로 구현할 수 있다.
도 1은 예시적인 자외선 편광 분리 소자의 제조방법을 순차적으로 나타낸 도면이며, 도 2는 예시적인 자외선 편광 분리 소자의 제조방법의 또 다른 구현예를 순차적으로 나타낸 도면이다.
도 1에 예시적으로 나타나듯이, 본 출원의 제조방법에서 상기 철부(141)는, 기판(110) 위에 일정한 간극을 가지는 격자 형태로 레지스트(120)를 형성하고, 상기 격자의 간극에 상기 코팅 용액(130)을 전술한 용액 공정에 의해 도포함으로써, 형성할 수 있다. 상기와 같이, 레지스트(120)를 먼저 형성하고, 용액 공정을 통하여 철부(141)를 형성할 경우, 철부(141)에 의해 형성된 요부(142)에 철부(141)의 높이를 넘지 않는 두께로 코팅할 수 있으므로, 원하는 피치나 높이를 가지는 요철(140)의 형성이 용이하며, 식각 공정이 추가적으로 필요하지 않으므로, 공정의 경제적인 측면에서 효율성을 높일 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 용어 「격자」는 평면상에 일정 간격으로 2개 이상의 홈이 파여져 있으며, 이에 따라 복수의 요부(142)와 철부(141)가 형성된 스트라이프 형상의 패턴이 서로 평행하게 배열된 요철(140) 구조를 의미한다.
상기 제조방법의 또 다른 구현예로서, 도 2에 예시적으로 보여지듯이, 상기 철부(241)는 기판(210) 위에 코팅 용액(220)을 전술한 용액 공정에 의해 도포하여 광흡수성 물질을 포함하는 코팅 용액의 층(220)을 형성하고, 상기 코팅 용액의 층(220) 위에 레지스트(230)를 형성한 후 식각을 통해 형성할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 용어 「레지스트」는 원하는 부위에만 식각을 하기 위하여 식각을 원하지 않는 부분에 피복되는 유기 고분자 물질 또는 금속 박막 등을 의미한다.
하나의 예시에서, 상기 코팅 용액(130,220)은 광흡수성 입자 또는 광흡수성 물질의 전구체를 포함할 수 있으며, 바람직하게는 광흡수성 입자 및 광흡수성 물질의 전구체를 모두 포함할 수 있다.
하나의 예시에서, 상기에서 광흡수성 입자의 평균 입경은 목적하고자 하는 자외선 편광 분리 소자(100,200)의 철부(141,241) 및 요부(142,242)의 피치, 폭 또는 높이에 따라 다를 수 있으며, 특별히 제한되는 것은 아니나, 예를 들면, 평균 입경이 100 nm 이하인 입자일 수 있다. 상기 입자의 평균 입경이 100 nm를 초과할 경우, 입자의 평균 입경의 크기가 레지스트(120,230)의 요부 및 철부의 폭과 크기가 비슷하거나 오히려 더 크므로 바람직한 패턴을 형성할 수 없을 뿐 아니라, 제조된 편광 분리 소자(100,200)에서 자외선 파장에 대한 빛의 산란 현상이 심해지므로, 효과적인 자외선 분리 특성을 기대할 수 없다. 상기 입자의 평균 입경의 하한은 제조된 편광 분리 소자(100,200)의 철부(141,241)의 폭에 비하여 작은 입경의 입자 사용이 바람직하므로, 특별히 제한되는 것은 아니나, 제조 가능성의 측면에서 고려하였을 때, 예를 들면, 3 nm일 수 있다.
또한, 상기 광흡수성 입자는 자외선 영역의 빛을 흡수할 수 있는 입자, 예를 들면, 300 nm의 파장에 대한 굴절률이 1 내지 10이고 흡광계수가 0.5 내지 10의 범위를 만족하는 입자라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들면, 산화 티탄 입자, 산화 아연 입자, 산화 지르코디움 입자, 산화 텅스텐 입자, 산화 주석 입자, 산화 세슘 입자, 스트론튬 산화 티탄 입자, 실리콘카바이드 입자, 이리듐 입자, 산화 이리듐 입자 및 실리콘 입자로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 합금을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 이산화 티탄(TiO2) 입자를 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 이산화 티탄 입자를 사용한 편광 분리 소자(100,200)의 경우 자외선 영역에서 흡광 계수가 1 이상으로 우수하여 자외선 영역에서 편광도가 우수하게 구현될 수 있으며, 알루미늄에 비해 산화에 의한 편광 특성의 저하가 감소되므로 내구성도 향상될 수 있다.
예시적인 상기 입자의 형상은 구 형상 또는 피라미드(사면체), 큐브(육면체) 또는 그 이상의 구에 가까운 다면체일 수 있으며, 또 다른 예시적인 형태로서, 원판 형상, 타원 형상, 로드(rod) 형상일 수 있으나, 특별히 제한되는 것은 아니다.
상기에서 코팅 용액(130,220) 내에 상기 광흡수성 입자는, 예를 들면, 코팅 용액 100 중량부에 대하여, 1 내지 30 중량부, 5 내지 20 중량부, 15 내지 25 중량부, 10 내지 18 중량부로 포함될 수 있다. 상기 광흡수성 입자가 1 중량부 미만으로 포함되면 광 흡수성 입자의 밀도가 상대적으로 낮아 균일한 막 또는 격자의 간극의 하부를 균일하게 채울 수 없으며, 30 중량부를 초과하여 포함되면 상대적으로 높은 고형분의 함량으로 인해 상기 격자의 간극 내부에 채워 넣거나 균일한 박막을 얻는데 있어서 공정 상 제어가 어려울 수 있다.
상기 코팅 용액(130,220)에서, 광흡수성 입자를 분산하는데 사용되는 용매는 광흡수성 입자의 종류에 따라 다양한 용매가 사용될 수 있으며, 특별히 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 극성 용매로 증류수, 메탄올, 에탄올, 부탄올, 이소프로필 알코올 등의 알코올계 용매, 에톡시 아세테이트 등이 이용될 수 있고, 비극성 용매로 톨루엔, 자일렌, 헥산, 옥탄 등이 이용될 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 광흡수성 물질의 전구체는 가수분해 및 축합 반응에 의하여 작은 입경의 크기를 가지는 미세 입자를 형성할 수 있으며, 상기와 같이 광흡수성 물질의 전구체에 의하여 형성된 미세 입자를 이용하여 미세한 패턴을 형성하기 위하여 상기 광흡수성 물질의 전구체는 상기 졸-겔 공정에서 이용될 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 광흡수성 물질의 전구체는 상기 졸-겔 공정 중 가수 분해 및 축합 반응에 의해, 전술한 범위의 굴절률 및 흡광계수 범위를 만족하는 광흡수성 물질의 막 또는 전술한 광흡수성 입자를 형성할 수 있는 전구체이면, 특별히 제한되는 것은 아니나, 예를 들면, 티타늄 알콕사이드, 지르코디움 알콕사이드, 텅스텐 알콕사이드, 주석 알콕사이드, 아연 알콕사이드, 세슘 알콕사이드, 이리듐 알콕사이드 및 실리콘 알콕사이드로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 티타늄 알콕사이드 또는 실리콘 알콕사이드를 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 코팅 용액(130,220) 내에서 상기 광흡수성 물질의 전구체는, 예를 들면, 코팅 용액 100 중량부에 대하여 1 내지 40 중량부, 5 내지 30 중량부, 20 내지 35 중량부, 10 내지 25 중량부로 포함될 수 있다. 상기 광흡수성 물질의 전구체가 1 중량부 미만으로 포함되면 상대적으로 코팅 용액 내의 유기 화합물의 양이 많아져, 상기 전구체를 이용한 용액 공정 중 코팅 용액 내의 유기 화합물을 제거하기 위한 소결 공정에서 부피 수축이 매우 크게 발생하여 균일한 필름 또는 격자의 구현이 어려우며, 40 중량부를 초과하여 포함되면 질소가 충진된 글로브 박스 내에서 공정이 진행된다고 하더라도 극소량의 수분에 의해 수화반응이 급격하게 진행되어, 원하는 형상을 갖는 필름 혹은 격자가 형성되기 전에 굳어 버리는 문제가 발생하는 등 반응 속도의 제어가 어려울 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 코팅 용액(130,220)은 전술한 광흡수성 물질의 전구체 이외에도, 알코올계 용매 및 산 또는 염기 촉매 등을 포함하는 졸-겔 용액일 수 있다.
상기에서 알코올계 용매는 이소프로판올, 메탄올, 에탄올 및 부탄올 등으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 알코올을 포함할 수 있다. 상기 알코올계 용매는 졸-겔(sol-gel) 코팅 용액 100 중량부에 대해 예를 들면, 50 내지 90 중량부, 60 내지 80 중량부, 70 내지 75 중량부로 포함될 수 있다. 상기 알코올계 용매가 50 중량부 미만으로 포함되면 침전물의 발생 및 균일한 막을 갖는 필름 또는 격자의 구현이 어려우며, 90 중량부를 초과하여 포함되면 최종 형성된 흡수 물질, 즉, 고형분의 함량이 작아 연속된 패턴 또는 격자의 형성이 어려울 수 있다.
상기에서 산 또는 염기 촉매는 특별히 제한되는 것은 아니나, 예를 들면, 염산, 질산, 아세트산, 암모니아, 수산화 칼륨, 아민계 화합물 등으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다. 하나의 예시에서, 금속 산화물 전구체는 산성 조건에서 산화물 유도체의 안정성을 증가시켜 침전을 방지하고 균일한 겔화(gelation)를 유도할 수 있기 때문에 산 촉매를 사용할 수 있으며, 이 경우 상기에서 졸-겔 용액의 pH는 상기 광흡수성 물질의 전구체의 종류에 따라 적절한 pH 값이 달라질 수 있다. 예를 들어 pH 2 내지 5에서 전구체 용액의 안정성을 얻을 수 있다.
상기 산 또는 염기 촉매는 상기 졸-겔(sol-gel) 코팅 용액에 100 중량부에 대하여 예를 들면, 1 내지 30 중량부, 5 내지 20 중량부, 10 내지 15 중량부로 포함될 수 있다. 1 중량부 미만으로 포함되면 용액이 공기 중의 수분과 빠른 수화 및 축합 반응으로 점도가 급격히 증가하는 문제가 발생하며, 30 중량부를 초과하여 포함되면 수화 반응 및 축합 반응에 의한 겔화가 늦어져 원하는 두께의 박막을 얻을 수 없거나 코팅 용액에서 차지하는 유기 화합물의 함량이 상대적으로 커져, 소결 공정 후 큰 부피 수축으로 인해 원하는 필름 및 격자 형상을 얻기 어려울 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 코팅 용액(130,220)은 또한, 후술할 소결 공정에서 광흡수성 물질의 전구체 또는 광흡수성 물질의 유기 화합물의 제거로 인한 부피 수축을 상대적으로 완화 시키기 위하여, 광흡수성 물질의 전구체 및 광흡수성 입자를 모두 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 코팅 용액(130,220)으로는, 상기 광흡수성 물질의 전구체와 상기 광흡수성 물질의 전구체가 탈수 및 축합 반응에 의해 형성하는 광흡수성 물질과 동일하거나 또는 상이한 물질을 포함하는 광흡수성 입자가 혼합된 혼합 용액을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 상기 광흡수성 입자는 상기 광흡수성 물질의 전구체가 형성하는 광흡수성 물질과 동일한 물질을 포함할 수 있다. 상기와 같이, 광흡수성 입자가 상기 광흡수성 물질의 전구체가 형성하는 광흡수성 물질과 동종의 물질을 포함할 경우, 고온의 소결 공정에서 이종의 광흡수성 입자와 상기 광흡수성 전구체 혼합물 사이의 상분리 현상에 의하여 조성이 불균일 해지는 것을 최소화할 수 있다.
상기에서 광흡수성 물질의 전구체에 대한 광흡수성 입자의 중량비는 상기 광흡수성 물질의 전구체 0.1 내지 50 중량부에 대해, 예를 들면 0.1 내지 50 중량부, 1 내지 30 중량부, 바람직하게는 5 내지 20 중량부로 포함될 수 있다. 상기 광흡수성 입자가 50 중량부를 초과하여 포함되면 최종 형성된 광흡수성 물질 내의 고형분의 함량이 상대적으로 커지므로 레지스트 격자의 간극에 상기 입자를 효과적으로 충전하기 어려울 수 있으며, 균일한 박막 및 신뢰도가 높은 미세 패턴의 형성이 어려울 수 있다. 또한, 상기 입자가 0.1 중량부 미만으로 포함되면 부피 수축의 완화에 의한 효과를 얻기 어려울 수 있다.
상기와 같이, 코팅 용액(130,220)이 광흡수성 물질의 전구체와 광흡수성 입자를 모두 포함할 경우, 하나의 예시에서, 상기 입자는, 코어쉘 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 입자는 금속 또는 금속 합금을 포함하는 코어 및 상기 코어의 외측에 존재하고, 유기 화합물, 금속 산화물 또는 코어의 금속 또는 금속 합금과는 상이한 금속 또는 금속 합금을 포함하는 쉘을 포함할 수 있다. 상기와 같이 코어쉘 구조의 입자의 경우, 큰 비표면적을 가질 수 있어 입자 간의 응집 또는 응결이 일어나지 않는 효과가 있고 상기 입자의 분산성을 높일 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 유기 화합물은 상기 코어의 외측에 결합된 리간드 또는 고분자 화합물일 수 있다.
상기에서 리간드는, 올레산(oleic acid), 스테아르산(stearic acid), 팔마산(palmic acid), 2-헥사데카논(2-hexadecanone), 1-옥탄올(1-octanol), 스판 80(Span 80), 도데실알데하이드(dodecylaldehyde), 1,2-에폭시도데칸(1,2-epoxydodecane), 1,2-에폭시헥산(1,2-epoxyhexane), 아라키딜 도데카노에이트(arachidyl dodecanoate), 옥타데실아민(octadecylamine), 실란(silanes), 알카네티올(alkanethiols, (HS(CH2) n X, X= CH3, -OH, -COOH임)), 디알킬 디설파이드(dialkyl disulfides, (X(CH2) m S-S(CH2) n X)) 및 디알킬 설파이드(dialkyl sulfides, (X(CH2) m S(CH2) n X)) 중에서 선택된 적어도 1종 이상이 예시될 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 고분자 화합물로는 플루오로 폴리머(fluoropolymer), 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycol), 폴리메틸메타크릴레이트(polymetylmethacrylate), 폴리락트산(polylactic acid), 폴리아크릴산(polyacrylic acid), 폴리설파이드(polysulfide), 폴리에틸렌옥사이드(polyethylene oxide), 1종 이상의 관능기를 포함하는 블록공중합체 및 니트로셀룰로오스(nitrocellulose) 중에서 선택된 적어도 1종 이상이 예시될 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 코팅 용액(130,220)은 예를 들면, 스핀 코팅법, 딥 코팅법, 스프레이 코팅법, 바 코팅법 등의 기술 분야에서 널리 알려진 코팅법을 이용하여, 상기 격자의 간극에 도포되거나, 기판(110,210) 위에 도포될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
하나의 예시에서, 상기 용액 공정은 코팅 용액(130,220) 내의 용매를 제거하기 위한 소결 공정을 추가로 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 코팅 용액(130,220)을 레지스트(120)의 격자의 간극에 도포하거나, 기판(110,210) 위에 도포한 후에 소정의 온도 조건에서 가열함으로써, 수행될 수 있다. 상기에서 코팅 용액(130,220)을 가열하는 온도 조건은, 상기 용액을 조성하는 용매의 종류에 따라 달라질 수 있으며, 60℃ 내지 300℃의 온도 범위 예를 들면, 80℃ 내지 250℃, 100℃ 내지 200℃, 80℃ 내지 300℃, 100℃ 내지 250℃, 150℃ 내지 300℃의 온도에서 가열될 수 있다. 상기 온도가 60℃ 미만인 경우 전구체의 겔화에 의해 형성된 격자 또는 필름 내부의 용매가 완벽히 제거되지 않아 소결 공정에서 균일한 형상을 갖는 격자 또는 필름을 형성하기 어려우며, 300℃를 초과하는 경우 급작스런 용매의 증발로 인해 형성된 필름 또는 격자에 국소적인 기공이 형성되는 등의 결함이 발생할 수 있다. 상기 소결 공정을 통하여 상기 코팅 용액(130,220)의 용매를 완전히 제거함으로써, 광흡수성 입자 사이의 간극을 좁히고, 상기 철부(141,241) 내의 광흡수성 물질의 밀도를 높일 수 있으며, 광 흡수성 입자 간의 결합도를 높여 물리적 안정성을 높일 수 있다. 또한, 상기 소결 공정에 의하여 상기 광흡수성 물질의 전구체 또는 상기 광흡수성 입자에 결합된 유기물을 완전히 제거할 수 있으며, 자외선 파장 대역에서 흡광도가 우수한 결정 구조를 형성할 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 레지스트(120,230)는, 기술분야에서 공지된 다양한 방법에 의하여 형성될 수 있으며, 예를 들면, 포토 리소그래피(Photo lithography), 나노 임프린트 리소그래피(Nano imprint lithography), 소프트 리소그래피(Soft lithography) 또는 간섭 리소그래피(Interference lithography) 등의 방법이 이용될 수 있으며, 예를 들면, 기판(110,220) 또는 광흡수성 물질을 포함하는 코팅 용액의층(220) 상에 레지스트 물질을 도포한 후, 마스크를 이용하여 원하는 패턴으로 노광한 후 현상하는 방법으로 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 2에 예시적으로 보여지듯이, 상기 철부(241)는 상기와 같은 방법으로 코팅 용액의 층(220) 위에 형성된 레지스트(230)를 마스크로 이용하여, 건식 또는 습식 식각 등의 식각 공정에 의하여 형성할 수 있다.
상기 습식 식각은, 식각 용액을 사용하여, 상기 코팅 용액의 층(220)을 식각하는 방법을 의미하며, 예를 들어, 수산화 칼륨(KOH), TMAH(Tetramethylammonium hydroxide)와 같은 강 염기성 용액, HF와 같은 강 산성 용액 또는 불산(HF), 질산(HNO3) 및 초산(CH3COOH)의 혼합물 등을 사용한 식각 용액에 상기 코팅 용액의 층(220)을 침지시키는 방법에 의하여 수행할 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 식각 용액에, IPA(Isopropylalcohol) 또는 계면활성제 등의 첨가물을 추가할 수 있다.
일반적으로 습식 식각의 경우 수직방향과 수평방향의 식각 속도가 같은 식각, 이른바, 등방 식각이 이루어지기 때문에 높은 종횡비를 갖는 패턴을 형성하기에는 적합하지 않음에도 불구하고, 상기 편광 분리 소자(100,200)는 편광도를 얻기 위해 요구되는 전술한 굴절률 및 흡광계수를 가지는 광흡수성 물질을 포함하기 때문에 종횡비가 높지 않아, 습식 식각을 이용하여 요철(140,240)을 형성할 수 있다. 이 경우, 건식 식각 보다 공정 비용이 현격하게 줄어들게 되며 공정 속도 또한 빨라질 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 코팅 용액의 층(220)은 그 결정방향에 따라 등방성 식각 또는 이방성 식각을 선택적으로 이용할 수 있다. 예를 들어, 결정방향이 100 방향인 코팅 용액의 층(220)에 습식 식각을 수행할 경우, 모든 방향에서 동일한 식각 속도를 갖는 등방 식각이 이루어지게 된다. 그러나, 코팅 용액의 층(220)의 결정방향이 110 방향인 경우에는 수산화 칼륨(KOH) 등의 강염기를 사용하면 111 방향은 사실상 식각이 되지 않게 되고, 그 결과 한 방향으로만 식각이 진행되는 이방성 식각을 구현할 수 있다. 따라서 이와 같은 특성을 이용하면 습식 식각을 통해서도, 높은 종횡비를 갖는 이방성 식각을 구현할 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 건식 식각은 기체 상태의 가스를 사용하여, 상기 코팅 용액의 층(220)을 식각하는 방법이며, 예를 들어, 이온빔 식각, RF 스퍼터 식각, 반응이온 식각 또는 플라즈마 식각 등의 공지된 건식 식각법을 이용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 코팅 용액의 층(220)을 건식 식각 방법에 의하는 식각하는 경우, 식각의 용이성을 높이기 위해서 상기 코팅 용액의 층(220)을 형성하고, 상기 레지스트(230)를 형성하기 전에, 상기 레지스트(230)와 코팅 용액의 층(220) 사이에 추가로 하드 마스크층을 형성할 수 있다. 상기 하드 마스크층은 레지스트에(230)는 식각이 잘 되나 상기 코팅 용액의 층(220)보다는 식각이 잘 안되는 물질이라면, 특별히 제한되지는 않으며, 예를 들면 Cr, Ni, SiN, SiO2 등을 사용할 수 있다. 상기에서, 하드 마스크층을 추가로 삽입할 경우, 레지스트(230)만 에칭 마스크로 사용할 경우보다 식각 비율이 현저하게 높아지므로 높은 종횡비를 갖는 패턴을 용이하게 제작할 수 있다.
상기 레지스트(230)를 이용하여, 요철이 형성되면, 상기 레지스트(230)는 제거될 수 있으며, 건식 식각의 경우, 상기 하드 마스크 층 또한, 요철(240)이 형성된 후 제거될 수 있다. 상기 레지스트(230) 또는 하드 마스크층은 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들면, 가열을 통한 레지스트 버닝 공정 또는 건식 식각 공정을 통하여 제거될 수 있다.
상기에서 레지스트 버닝 공정 시, 가열 온도는 사용하고자 하는 광흡수성 물질 또는 광흡수성 물질의 전구체의 종류에 따라 달라질 수 있으며, 예를 들면, 250℃ 내지 900℃, 300℃ 내지 800℃, 350℃ 내지 700℃, 300℃ 내지 500℃, 350℃ 내지 600℃, 400℃ 내지 800℃, 또는 450℃ 내지 900℃의 온도 범위에서 수행될 수 있다. 가열 온도가 250℃ 미만인 경우 유기물의 제거가 완료되지 않아 내구성의 저하가 발생할 수 있으며, 900℃ 초과하는 경우 금속 산화물 결정 상의 변화로 자외선 영역에서의 광흡수 특성이 저하될 수 있고, 특히 가열 온도가 350 ℃ 내지 700 ℃인 경우 졸-겔 코팅 용액(130,220)에서 광흡수성 물질의 전구체 및 광흡수성 나노 입자에 결합된 유기 화합물을 효과적으로 제거할 수 있고, 이에 따라 자외선 영역에서의 광흡수를 활성화할 수 있다. 상기 레지스트 버닝 공정을 통해 레지스트(230)가 제거될 경우, 상기 광흡수성 물질 또는 광흡수성 물질의 전구체의 분산을 위해 도입된 표면처리 물질을 레지스트(230)와 함께 제거할 수 있다.
예시적인 상기 제조방법에서, 상기 철부는 철부에 의해 형성되는 요부에 유전 물질이 존재하도록 형성할 수 있다. 상기에서, 철부와 요부에 존재하는 유전 물질은, 하기 수식 1의 a가 0.74 내지 10이며, b가 0.5 내지 10이 되도록 형성할 수 있다.
[수식 1]
(a + bi)2 = n1 2×(1-W/P) + n2 2×W/P
상기 수식 1에서, i는 허수 단위이고, n1은 상기 유전 물질의 250 nm 내지 350 nm의 자외선 영역의 파장 중 어느 한 길이의 파장, 예를 들면, 300 nm 파장의 광에 대한 굴절률이며, n2는 상기 철부(141,241)의 250 nm 내지 350 nm의 자외선 영역의 파장 중 어느 한 길이의 파장, 예를 들면, 300 nm의 파장의 광에 대한 굴절률이고, W는 상기 철부(141,241)의 폭이며, P는 상기 철부(141,241)의 피치이다.
상기 요철(140,240)의 철부(141,241)의 피치(P)가 상기 수식 1을 만족하도록 형성될 경우, 120 nm 이상의 피치 범위에서도, 단파장 영역, 예를 들면 250 nm 내지 350 nm의 광파장 영역에서 0.5 이상, 0.6 이상, 0.7 이상, 0.9 이상의 높은 편광도를 가지는 편광 분리 소자(100,200)를 얻을 수 있다. 상기 편광도 값의 상한은 특별히 제한되는 것은 아니나, 제조 공정의 경제성을 고려하여 0.98 이하, 0.95 이하, 0.93 이하의 값을 가질 수 있다. 즉, 상기 편광도가 0.98을 초과할 경우, 편광 분리 소자(100,200)의 요철(140,240)의 종횡비(Aspect ratio, 철부의 폭/높이)를 높여야 하며, 이 경우 편광 분리 소자(100,200)의 제작이 어려워 지고, 제작 공정이 복잡해질 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 용어 「편광도」는 조사되는 빛의 강도에 대한 편광의 강도를 의미하며, 하기 수식 3과 같이 계산된다.
[수식 3]
편광도 D= (Tc-Tp)/(Tc+Tp)
상기에서, Tc는 상기 철부(141,241)와 직교하는 방향으로 편광된 250 nm 내지 350 nm의 파장의 광의 상기 편광 분리 소자(100,200)에 대한 투과도이고, Tp는 상기 철부(141,241)와 평행한 방향으로 편광된 250 nm 내지 350 nm의 파장의 광의 상기 편광 분리 소자(100,200)에 대한 투과도이다. 상기에서 평행이란 실질적인 평행을 의미하며, 수직이란 실질적인 수직을 의미한다.
또한, 하나의 예시에서, 상기 요철(140,240)은 하기 수식 2의 c가 1.3 내지 10이며, d가 0.013 내지 0.1이 되도록 형성할 수 있다.
[수식 2]
(c+di)2 = n1 2×n2 2 / ((1-W/P)×n2 2+W×n1 2/P)
상기 수식 2에서, i는 허수 단위이고, n1은 상기 유전 물질의 250 nm 내지 350 nm의 자외선 영역의 파장 중 어느 한 길이의 파장, 예를 들면, 300 nm 파장의 광에 대한 굴절률이며, n2는 상기 철부(141,241)의 250 nm 내지 350 nm의 자외선 영역의 파장 중 어느 한 길이의 파장, 예를 들면, 300 nm 파장의 광에 대한 굴절률이고, W는 상기 철부(141,241)의 폭이며, P는 상기 철부(141,241)의 피치이다.
상기 요철(140,240)의 철부(141,241)의 피치(P)가 상기 식 2를 만족하도록 형성될 경우, 우수한 편광 분리 특성을 가지기 위한 적절한 투과율을 가질 수 있으며, 반면, 흡수율이 낮아져, 철부(141,241)의 높이를 낮게 제조할 수 있다.
또한, 예시적인 상기 편광 분리 소자(100,200)의 제조방법에서, 상기 요철(140,240)은 하기 수식 1의 a가 0.74 내지 10이며, b가 0.5 내지 10이고, 하기 수식 2의 c가 1.3 내지 10이며, d가 0.013 내지 0.1이 되도록 형성할 수 있다.
[수식 1]
(a + bi)2 = n1 2×(1-W/P) + n2 2×W/P
[수식 2]
(c+di)2 = n1 2×n2 2 / ((1-W/P)×n2 2+W×n1 2/P)
상기 수식 1 및 2에서, i는 허수 단위이고, n1은 상기 유전 물질의 250 nm 내지 350 nm의 자외선 영역의 파장 중 어느 한 길이의 파장, 예를 들면, 300 nm 파장의 광에 대한 굴절률이며, n2는 상기 철부(141,241)의 250 nm 내지 350 nm의 자외선 영역의 파장 중 어느 한 길이의 파장, 예를 들면, 300 nm 파장의 광에 대한 굴절률이고, W는 상기 철부(141,241)의 폭이며, P는 상기 철부(141,241)의 피치이다.
상기 수식 1 및 수식 2에 의하여 a, b, c 및 d가 상기 범위를 모두 만족할 경우, 상기 편광 분리 소자(100,200)의 피치(P)에 따른 편광 특성에 의존성이 낮아, 편광 분리 소자(100,200)에 120 nm 이상의 피치 값을 가지는 요철(140,240)을 형성하더라도 단파장 영역에서도 우수한 편광도를 구현할 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 철부(141,241)의 피치(P)는, 특별히 제한되는 것은 아니나, 예를 들면, 50 nm 내지 200 nm, 100 nm 내지 180 nm, 110 nm 내지 150 nm, 120 nm 내지 150 nm, 130 nm 내지 150 nm 또는 140 nm 내지 150 nm로 형성될 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 철부(141,241)의 피치(P)에 대한 상기 철부(141,241)의 높이(H)의 비율(H/P)은 자외선 영역에서 구현되는 편광 분리 소자(100,200)의 격자의 피치와 선폭을 고려할 때, 예를 들면, 0.3 내지 1.5, 0.4 내지 1, 0.5 내지 1.2, 0.6 내지 1.3 또는 0.8 내지 1.5로 형성할 수 있다. 상기 철부(141,241)의 피치(P)에 대한 상기 철부의 높이(H)의 비율(H/P)이 0.6 미만이면 충분한 광흡수를 얻을 수 없는 문제가 발생하고, 1.5를 초과이면 공정상 구현이 어려울 뿐 아니라, 실제로 제작한다 하더라도 편광도는 우수한 반면에 광배향 공정 속도에 가장 큰 영향을 미치는 광 투과도가 대폭 감소할 수 있다.
상기 철부(141,241)의 높이(H)는 특별히 제한되는 것은 아니나, 예를 들면, 20 nm 내지 300 nm, 50 nm 내지 200 nm, 100 nm 내지 150 nm, 150 nm 내지 250 nm 또는 200 nm 내지 280 nm로 형성될 수 있다. 상기 철부(141,241)의 높이(H)가 300 nm를 초과할 경우, 흡수되는 광량이 증가하여, 광배향시 필요한 절대 광량이 낮아질 수 있다. 따라서 상기 철부(141,241)의 높이(H)가 전술한 범위 내에서 형성될 경우, 흡수되는 광량이 많지 않아 적합한 편광 분리 소자(100,200)의 제작이 가능하며, 상기 편광 분리 소자(100,200)가 우수한 자외선 투과율을 유지하면서도, 원활한 편광 분리성능을 구현할 수 있다. 또한, 동일한 피치(P)에서 철부(141,241)의 높이(H)가 두꺼워짐에 따라 종횡비가 증가하게 되어 패턴 제작 용이성이 떨어지게 되는 것을 방지할 수 있다.
상기 철부(141,241)의 폭(W)은 특별히 제한되는 것은 아니나, 예를 들면, 10 nm 내지 160 nm로 형성될 수 있으며, 특히 철부(141,241)의 피치가 50 nm 내지 150 nm일 경우, 예를 들면, 10 nm 내지 120 nm, 30 nm 내지 100 nm, 50 nm 내지 80 nm로 형성될 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 요철(140,240)은 필-펙터(fill-factor)가 0.2 내지 0.8를 만족하도록 형성할 수 있으며, 예를 들어, 0.3 내지 0.6, 0.4 내지 0.7, 0.5 내지 0.75 또는 0.45를 만족하도록 형성할 수 있다. 상기 요철(140,240)의 필-펙터가 상기 수치 범위를 만족하는 경우 원활한 편광 분리성능을 구현할 수 있고, 흡수되는 광량이 많지 않아 편광 분리 소자(100,200)의 편광 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 용어 요철(140,240)의 「필-펙터(fill-factor)」는 철부(141,241)의 피치(P)에 대한 상기 철부(141,241)의 폭(W)의 비율(W/P)를 의미한다. 또한, 상기 「편광 특성」이란, 편광 분리 소자(100,200)로 조사되는 빛의 성분 중 P 편광은 투과되고, S 편광은 편광 분리 소자(100,200)에 의해 흡수 또는 반사되는 특성을 의미한다. 본 명세서에서 사용되는 용어 「S 편광」은, 흡수형 편광판으로 입사되는 입사광 중에서 상기 격자와 평행한 전기장 벡터를 갖는 성분을 의미하며, 「P 편광」은, 입사광 중에서 격자에 직교하는 전기장 벡터를 갖는 성분을 의미한다.
본 출원은 또한, 편광 분리 소자에 관한 것이다.
도 3은 예시적인 편광 분리 소자(100)의 단면을 모식적으로 나타낸 도면이며, 도 4는 예시적인 편광 분리 소자(100)의 상면을 모식적으로 나타낸 도면이다. 도 3 및 도 4에서 나타나듯이, 상기 편광 분리 소자(100)는 광흡수성 물질을 포함하는 철부(141)와 유전 물질이 존재하는 요부(142)를 가지는 요철(140)을 포함할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 용어 「요철」은 복수의 요부(142)와 철부(141)가 형성된 스트라이프 형상의 패턴이 서로 평행하게 배열된 구조(도 4를 참조)를 의미하며, 본 명세서에서 사용되는 용어 「피치(P)」는, 상기 철부(141)의 폭(W)과 요부(142)의 폭을 더한 거리를 의미하고(도 4를 참조), 본 명세서에서 사용되는 용어 「높이」는, 상기 철부(141)의 높이(H)를 의미한다(도 3을 참조).
도 3과 같이, 예시적인 상기 편광 분리 소자(100)는 요철(140)을 포함할 수 있으며, 상기 요철(140)은 요부(142)와 철부(141)를 가질 수 있다. 상기에서, 철부(141)는 광흡수성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 광흡수성 물질은 250 nm 내지 350 nm의 자외선 영역의 파장 중 어느 한 길이의 파장, 예를 들면, 300 nm의 파장의 광에 대한 굴절률이 1 내지 10, 예를 들면, 1.3 내지 8, 1.5 내지 9, 2 내지 7 또는 3 내지 4일 수 있다. 굴절률이 1 미만인 광흡수성 물질로 형성된 편광 분리 소자(100)는 우수한 소광비를 가질 수 없다. 본 명세서에서 사용되는 용어 「소광비(Extinction Ratio)」는 Tc/Tp를 의미하며, 소광비가 높을수록 편광 성능이 우수한 편광판으로 볼 수 있다. 여기에서, Tc는 상기 철부(141)와 직교하는 방향으로 편광된 파장의 광의 상기 편광 분리 소자(100)에 대한 투과도이고, Tp는 상기 철부(141)와 평행한 방향으로 편광된 광의 상기 편광 분리 소자(100)에 대한 투과도를 의미한다. 또한, 상기 광흡수성 물질은 250 nm 내지 310 nm의 광파장 영역, 예를 들면, 300 nm의 파장의 광에 대한 흡광계수가 0.5 내지 10, 예를 들면, 1 내지 5, 1.2 내지 7, 1.3 내지 5, 또는 1.5 내지 3 일 수 있다. 상기 흡광계수가 상기 수치 범위를 만족하는 재료를 사용하여 철부(141)를 형성할 경우, 편광 분리 소자(100)의 소광비가 높아지고 전체 투과율도 우수하게 나타날 수 있다.
특히, 250 nm 내지 310 nm의 광파장 영역, 예를 들면, 300 nm의 광에 대한 굴절률이 1 내지 10이고 동시에 흡광계수가 0.5 내지 10의 범위를 만족하는 광흡수성 물질이 철부(141)에 포함될 경우, 상기 철부(141)의 피치에 제한 받지 않으면서, 자외선 영역의 빛을 편광시킬 수 있다. 즉, 상기 철부(141)가 상기 광흡수성 물질을 포함하여, 250 nm 내지 350 nm의 광파장 영역, 예를 들면, 300 nm의 광에 대한 굴절률이 1 내지 10이고, 흡광계수가 0.5 내지 10이기 때문에, 자외선 영역의 빛을 편광시킬 경우의 피치(P)에 대한 의존성이 알루미늄과 같은 반사성 소재보다 낮을 수 있다. 또한, 단파장인 자외선 영역의 빛을 편광시키기 위해 상기 광흡수성 물질로 형성된 철부(141)의 피치는, 예를 들면, 50 nm 내지 200 nm, 100 nm 내지 180 nm, 110 nm 내지 150 nm, 120 nm 내지 150 nm, 130 nm 내지 150 nm 또는 140 nm 내지 150 nm로 형성될 수 있다. 상기 피치(P)가 400 nm의 광파장 영역의 약 1/2 정도인 200 nm를 초과할 경우, 자외선 영역에서의 편광 분리가 일어나지 않을 수 있다. 상기 철부(141)는 또한, 전술한 범위의 굴절률 및 흡광계수를 가지므로 자외선 흡수능이 우수하고, 알루미늄에 비해 단파장에서도 우수한 소광비를 가지므로 상기 광흡수성 물질을 이용하여 자외선 편광도가 우수한 편광 분리 소자(100)를 제조할 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 광흡수성 물질의 산화 온도는 400℃ 이상일 수 있으며, 예를 들면, 500℃ 이상, 600℃ 이상, 700℃ 이상, 800℃ 이상일 수 있다. 상기와 같은 산화 온도를 가지는 광흡수성 물질로 상기 철부(141)를 형성할 경우, 상기 광흡수성 물질의 산화 온도가 높기 때문에, 열적 안정성 및 내구성이 우수한 편광 분리 소자(100)를 얻을 수 있다. 이에 따라, 백라이트 또는 광원에서 발생하는 열, 특히, 자외선 영역의 빛을 편광시킬 경우 자외선에 의한 열로 인한 산화를 막을 수 있고, 따라서 편광 분리 소자(100)가 변형되지 않고 우수한 편광도를 유지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기 광흡수성 물질은 전술한 범위의 굴절률 및 흡광계수를 가지는 것이라면, 기술분야에서 공지된 다양한 물질을 사용할 수 있으며, 예를 들면, 실리콘, 산화 티탄, 산화 아연, 산화 지르코디움, 텅스텐, 산화 텅스텐, 갈륨비소, 갈륨 안티모나이드, 알루미늄갈륨비소, 카드뮴 텔룰라이드, 크롬, 몰리브덴, 니켈, 갈륨 포스파이드, 인듐갈륨비소, 인듐포스파이드, 인듐 안티모나이드, 카드뮴아연 텔룰라이드, 산화 주석, 산화 세슘, 스트론튬산화 티탄, 실리콘카바이드, 이리듐, 산화 이리듐 또는 아연셀레늄 텔룰라이드 등이 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
하나의 예시에서, 상기 요철(140)의 요부(142)에는 유전 물질(dielectric material)이 존재할 수 있다. 예시적인 상기 유전 물질의 250 nm 내지 350 nm 파장의 광에 대한 굴절률은 1 내지 3일 수 있다. 상기 유전 물질은, 전술한 범위의 굴절률을 가진다면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들면, 실리콘 옥사이드, 마그네슘 플로라이드, 실리콘 나이트라이드 또는 공기 등이 예시될 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 유전 물질이 공기일 경우에는, 상기 요철(140)의 요부(142)는 실질적으로 비어있는 상태(empty space)일 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 편광 분리 소자(100)에 포함되며, 요철(140)을 지지하기 위한 상기 기판(110)은, 예를 들면, 석영, 자외선 투과 유리, 폴리비닐 알코올(Polyvinyl Alcohol, PVA), 폴리 카보네이트(Poly Carbonate), 에틸 비닐 아세테이트(Ethylene Vinyl Acetate, EVA) 등과 같은 재료로부터 형성된 기판일 수 있다. 예시적인 상기 기판(110)의 자외선 투과율은, 예를 들어 70% 이상, 80% 이상, 90% 이상일 수 있으며, 전술한 범위의 투과율을 가질 경우, 편광 분리 소자의 자외선 투과율도 향상되어 광배향 속도가 우수한 광배향막의 제조가 가능하다. 예를 들어, 가시광선뿐 아니라 200 nm 영역의 자외선 파장 대까지 광 투과도가 85% 내지 90% 이상으로 우수하며, 장시간의 자외선의 조사와 램프에서 발산하는 열에 강한 석영(Quartz)이 상기 기판(110)으로 사용될 수 있다.
예시적인 상기 편광 분리 소자(100)의 소광비는 2 이상일 수 있으며, 예를 들면, 5 이상, 10 이상, 50 이상, 100 이상 또는 500 이상의 값을 가질 수 있다. 상기 소광비의 상한은 특별히 제한되는 것은 아니나, 제조공정 및 경제적인 측면을 고려할 때, 예를 들면, 2000 이하, 1500 이하 또는 1000 이하 일 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 편광 분리 소자(100)는 단파장인 250nm 내지 350nm의 광 파장 역역에서의 소광비가 2 내지 2000, 예를 들면, 5 내지 1500, 10 내지 1500, 50 내지 2000 500 내지 1500 또는 100 내지 2000일 수 있다. 전술한 범위 내의 소광비를 가짐으로서, 상기 편광 분리 소자(100)는 가시광선 영역은 물론 자외선 영역에도 우수한 편광성능을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 상기 편광 분리 소자(100)를 구성하는 격자의 높이를 증가시킬 경우 소광비를 2000을 초과하여 향상시킬 수 있으나, 현실적으로 2000 이상의 소광비를 가지는 편광 분리 소자는 실용적인 면에서 의미가 없으며, 동일한 피치에서 높이를 크게 하는 경우 종횡비가 증가하기 때문에 공정적인 측면에서도 생산성이 현저히 떨어질 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.
상기에서, 상기 편광 분리 소자는 편광판일 수 있다. 편광판은, 예를 들면, 광원으로부터 조사된 광으로부터 직선으로 편광된 광을 생성하기 위하여 사용될 수 있다. 편광판은 예를 들면, 광원으로부터 조사된 광이 편광판으로 입사되어, 편광판을 투과한 광이 다시 마스크로 조사될 수 있도록 장치 내에 포함될 수 있다. 또한, 예를 들어, 장치가 집광판을 포함하는 경우에는, 편광판은, 광원으로부터 조사된 광이 집광판으로 집광된 후에 편광판에 입사될 수 있는 위치에 존재할 수 있다.
편광판으로는, 광원으로부터 조사된 광으로부터 직선 편광된 광을 생성할 수 있는 것이라면, 특별한 제한 없이 사용될 수 있다. 이러한 편광판으로는, 브루스터 각으로 배치된 유리판 또는 와이어 그리드 편광판 등이 예시될 수 있다.
또한, 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 mm 이하가 되도록 설치될 수 있다. 상기 거리는, 예를 들면, 0 mm를 초과하거나, 0.001 mm 이상, 0.01 mm 이상, 0.1 mm 이상 또는 1 mm 이상일 수 있다. 또한, 상기 거리는 40 mm 이하, 30 mm 이하, 20 mm 이하 또는 10 mm 이하일 수 있다. 피조사체의 표면과 마스크의 거리는 상기한 상한 및 하한의 다양한 조합으로 설계될 수 있다.
상기에서, 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, 마스크로 광을 조사할 수 있는 광원을 추가로 포함할 수 있다. 광원으로는, 마스크의 방향으로 광을 조사할 수 있는 것이라면, 목적에 따라서 특별한 제한 없이 사용할 수 있다. 예를 들면, 마스크의 개구부로 가이드되는 광을 통하여 광배향막의 배향이나, 포토레지스트의 노광 등을 수행하고자 하는 경우에는, 광원으로는, 자외선의 조사가 가능한 광원으로서, 고압 수은 자외선 램프, 메탈 할라이드 램프 또는 갈륨 자외선 램프 등이 사용될 수 있다.
광원은 하나 또는 복수개의 광조사 수단을 포함할 수 있다. 복수의 광조사 수단이 포함되는 경우에 조사 수단의 수나 배치 형태는 특별히 제한되지 않는다. 광원이 복수의 광조사 수단을 포함하는 경우에, 광조사 수단은, 2개 이상의 열을 형성하고 있으며, 2개 이상의 열 중 어느 하나의 열에 위치하는 광조사 수단과 상기 어느 하나의 열과 인접하는 다른 열에 위치되어 있는 광조사 수단은 서로 엇갈려서 중첩되도록 배치될 수 있다.
광조사 수단이 서로 엇갈려서 중첩되어 있다는 것은, 어느 하나의 열에 존재하는 광조사 수단과 어느 하나의 열과 인접하는 다른 열에 존재하는 광조사 수단의 중심을 연결하는 선은 각 열과 수직한 방향과 평행하지 않은 방향(소정 각도로 경사진 방향)으로 형성되면서, 광조사 수단의 조사 면적은 각 열과 수직한 방향에서 일정 부분 서로 겹쳐져서 존재하는 경우를 의미할 수 있다.
도 5는, 상기와 같은 광조사 수단의 배치를 예시적으로 설명하고 있는 도면이다. 도 5에서는 복수의 광조사 수단(10)이 2개의 열, 즉 A열과 B열을 형성하면서 배치되어 있다. 도 5의 광조사 수단 중에서 101로 표시되는 광조사 수단을 제 1 광조사 수단으로 하고, 102로 표시되는 광조사 수단을 제 2 광조사 수단으로 하면, 제 1 및 제 2 광조사 수단의 중심을 연결하는 선(P)은, A열 및 B열의 방향과 수직하는 방향으로 형성되어 있는 선(C)과 평행하지 않게 형성되어 있다. 또한, 제 1 광조사 수단의 조사 면적과 제 2 광조사 수단의 조사 면적은, A열 및 B열의 방향과 수직하는 방향으로 Q의 범위만큼 중첩되어 있다.
상기와 같은 배치에 의하면, 광원에 의해 조사되는 광의 광량을 균일하게 유지할 수 있다. 상기에서 어느 하나의 광조사 수단과 다른 광조사 수단이 중첩되는 정도, 예를 들면, 도 5에서 Q의 길이는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 중첩되는 정도는, 광조사 수단의 직경, 예를 들면, 도 5의 L의 약 1/3 이상 내지 2/3 이하일 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.
도 6은, 광조사 장치의 하나의 예를 나타내는 도면이다. 도 8의 장치는, 순차로 배치된 광원(10), 집광판(20), 편광판(30), 마스크(40) 및 피조사체(50)를 거치하는 장비(60)를 포함하고 있다. 도 6의 장치에서는, 광원(10)에서 조사된 광이 우선 집광판(20)에 입사하여 집광되고, 다시 편광판(30)으로 입사한다. 편광판(30)에 입사한 광은 직선으로 편광된 광으로 생성되고, 다시 마스크(40)로 입사되어 개구부에 의해 가이드되어 피조사체(50)의 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 잔기(residue)를 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 출원의 편광 분리 소자의 제조방법은 제조 공정이 단순하고, 제조 비용이 저렴할 뿐 아니라, 대면적으로 자외선 편광 분리 소자를 제조하는 것이 용이할 수 있다. 또한, 본 출원의 편광 분리 소자는 자외선 및 열에 대한 내구성이 우수하며, 편광 특성의 피치 의존성이 낮아 제조공정이 용이할 뿐만 아니라 단파장 .영역에서도 우수한 편광도 및 소광비를 구현할 수 있다
도 1은 예시적인 자외선 편광 분리 소자의 제조방법을 순차적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 예시적인 자외선 편광 분리 소자의 제조방법의 또 다른 구현예를 순차적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 예시적인 편광 분리 소자를 단면을 보여주는 단면도이다.
도 4는 예시적인 편광 분리 소자의 상면을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 예시적인 광 조사 수단의 배치를 나타내는 도면이다.
도 6은 예시적인 광조사 장치를 보여주는 도면이다.
도 7 및 도 8은 실시예 1 및 실시예 2에 따라 제조된 예시적인 편광 분리 소자를 촬영한 SEM 사진이다.
도 9는 실시예 1, 2 및 비교예에 따라 제조된 예시적인 편광 분리 소자의 편광 특성을 비교한 그래프이다.
이하 실시예 및 비교예를 통하여 상기 기술한 내용을 보다 상세히 설명하나, 본 출원의 편광 분리 소자 등의 범위가 하기 제시된 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
제조예 - 졸-겔 코팅 용액의 제조
질소가 충진된 글로브 박스에서 용매인 이소프로필 알코올 (isopropyl alcohol) 50mL에 이산화 티탄의 전구체인 티탄 이소프로프옥사이드(Ti-isopropoxide) 1.25mL와 촉매인 염산 2mL를 혼합하고 약 10분간 교반하여 졸-겔(sol-gel) 코팅 용액을 제조하였다.
실시예 -자외선 흡수형 편광 분리 소자의 제조
실시예 1
5mm 두께의 석영 기판 상에 아크릴계 레지스트(Microresist사의 MR8010R)를 도포하여 100 nm 두께의 레지스트층을 형성하였다. 상기 레지스트층 상에 미리 제작된 75 nm의 간극을 갖는 격자가 형성된 스템퍼를 접촉시킨 후 20분 동안 160℃ 온도로 가열하고, 40 bar의 압력으로 가압하여 상기 레지스트층에 스템퍼의 격자를 전이하였다. 그 후, 임프린트된 패턴의 요부에 존재하는 레지스트층의 잔막을 제거하여 150 nm 피치의 격자를 가지는 레지스트를 제조하였다. 상기 제조예 1에서 제조된 졸-겔(sol-gel) 코팅 용액을 2000 rpm으로 스핀 코팅하여 레지스트 격자의 간극에 졸-겔(sol-gel) 코팅 용액을 균일하게 충전하였다. 이 후 공기 중의 수분과 반응을 통해 가수 분해 및 축합 반응으로 티타늄 산화물(이산화 티탄, TiO2)이 형성될 수 있도록 상온 및 65%의 상대 습도의 조건 하에서 방치하여 겔화 시켰다. 이 후 기판을 400℃에서 열처리하여 레지스트의 격자의 간극에 충진된 티탄 이소프로프옥사이드를 아나타제 결정 구조의 이산화 티탄으로 만듦과 동시에, 레지스트를 제거하여, 철부에 이산화 티탄을 포함하고, 철부의 높이(H)는 50 nm, 폭(W)이 75 nm, 피치(P)가 150 nm인 자외선 편광 분리 소자를 제조하였다. 도 7은 실시예 1에 따라 제조된 흡수형 편광 분리 소자의 형상을 보여주는 SEM 사진이다.
실시예 2
5mm 두께의 석영 기판 상에 상기 제조예 1에서 제조된 졸-겔 코팅 용액을 2000rpm으로 스핀 코팅한 후, 공기 중의 수분과 반응을 통해 가수 분해 및 축합 반응으로 티타늄 산화물(이산화 티탄, TiO2)이 형성될 수 있도록 상온 및 65%의 상대 습도의 조건 하에서 방치하여 겔화 시켰다. 이러한 공정을 2회 반복하여 60 nm 두께의 티타늄 산화층을 형성하였다. 그 후, 티타늄 산화층 상에 아크릴계 레지스트(Microresist사의 MR8010R)를 도포하여 100 nm 두께의 레지스트층을 형성하였다. 상기 레지스트층 상에 미리 제작된 75 nm의 간극을 갖는 격자가 형성된 스템퍼를 접촉시킨 후 20분 동안 160 ℃ 온도로 가열하고, 40 bar의 압력으로 가압하여 상기 레지스트층에 스템퍼의 격자를 전이하였다. 이 후 임프린트된 패턴의 요부에 존재하는 레지스트층의 잔막을 제거하여 150 nm 피치의 격자를 가지는 레지스트를 제조하였다. 상기 레지스트를 식각 마스크로 이용하여 에치백(etch back) 공정을 수행함으로써, 티타늄 산화층을 패터닝하여, 철부에 이산화 티탄을 포함하고, 철부의 높이(H)는 50 nm, 폭(W)이 75 nm, 피치(P)가 150 nm인 자외선 편광 분리 소자를 제조하였다. 도 8은 실시예 2에 따라 제조된 흡수형 편광 분리 소자의 형상을 보여주는 SEM 사진이다.
비교예
5 mm 두께의 석영 기판 상에 알루미늄 층을 스퍼터링 방법을 통해 150 nm 두께로 진공 증착하였다. 그 후 알루미늄층 상부에 아크릴계 레지스트(Microresist사의 MR8010R)를 도포하여 100 nm두께의 레지스트층을 형성하였다. 상기 레지스트 층 상에 미리 제작된 75 nm의 간극을 갖는 격자가 형성된 스템퍼로 접촉시킨 후 20분 동안 160℃로 가열하고, 40bar의 압력을 가하여 상기 레지스트층에 스템퍼의 격자를 전이하였다. 이 후 임프린트된 패턴의 요부에 존재하는 레지스트층의 잔막을 제거하여 150 nm 피치의 격자를 가지는 레지스트를 제조하였다. 상기 레지스트를 식각 마스크로 이용하여 에치백(etch back) 공정을 수행함으로써, 패터닝하여, 철부에 알루미늄을 포함하고, 철부의 높이(H)는 50 nm, 폭(W)이 75 nm, 피치(P)가 150 nm인 자외선 편광 분리 소자를 제조하였다.
실험예
실시예 1 내지 2 및 비교예에서 제조된 편광 분리 소자에 대하여 하기 방식으로 그 물성을 평가하였다.
측정방법 1. 철부의 굴절률 및 흡광계수의 측정
Spectroscopic ellipsometry 장비 및 Oscillation modeling을 이용해서 실시예 및 비교예에서 제조된 편광 분리 소자에 300 nm의 파장의 빛을 조사하여 상기 편광 분리 소자의 철부의 굴절률 및 흡광계수를 측정 하였으며, 그 결과는 하기 표 1과 같다.
파장(nm) 광흡수성 물질 Real Optical constant
굴절률 흡광계수
250 TiO2 2.21 1.65
Al 0.20 3.0
275 TiO2 2.96 1.68
Al 0.23 3.3
300 TiO2 3.51 1.07
Al 0.28 3.64
325 TiO2 3.45 0.44
Al 0.33 3.95
350 TiO2 3.19 0.14
Al 0.39 4.3
측정방법 2. 투과도의 측정
Axo-scan 편광 투과 반사 스펙트럼 측정장치를 이용하여 200 내지 400nm의 파장 대역에서 실시예 1 내지 3 및 비교예에 따른 자외선 편광 분리 소자의 P 편광과 S 편광의 투과도를 측정하였다. 그 측정 결과는 도 9에 그래프로 나타내었다. 도 9에서, x축은 빛의 파장(200 nm 내지 400 nm)을 y축은 광투과도를 나타낸다.
표 1에서 나타나듯이, 비교예의 알루미늄을 증착하여 형성된 편광 분리 소자의 철부는 300 nm의 파장의 광에 대한 굴절률이 0.28이고 흡광계수가 3.64이므로 굴절률이 1 미만으로 나타났으나, 실시예의 경우 용액 공정에 의하여 형성된 이산화 티탄을 포함하는 철부는, 300 nm의 파장의 광에 대한 굴절률이 3.51이고, 흡광계수가 1.07이므로, 300 nm의 파장의 광에 대한 굴절률이 1 내지 10이고 흡광계수가 0.5 내지 10의 범위를 만족하는 것을 나타났다.
또한, 도 9를 보면, 실험예 1 및 2에 따라 제조된 편광 분리 소자가 비교예에 따라 제조된 편광 분리 소자에 비해서 자외선 영역 대에서 편광 특성이 우수함을 확인할 수 있다. 특히, 250nm 이하의 영역에서, 비교예에 따른 편광 분리 소자는 편광 특성이 나타나지 않으나, 실험예 1 및 2에 따라 제조된 편광 분리 소자는 편광 특성이 우수함을 확인할 수 있다.
100, 200: 편광 분리 소자
110, 210: 기판
120, 230: 레지스트
130, 220: 코팅 용액
140: 요철
141: 철부
142: 요부
10, 101, 102: 광 조사 수단
20: 집광판
30: 편광판
40: 마스크
50: 피조사체
60: 피조사체가 거치되는 장비

Claims (18)

  1. 기판 위에 300 nm의 파장의 광에 대한 굴절률이 1 내지 10이고 흡광계수가 0.5 내지 10인 철(凸)부를 용액 공정으로 형성하는 자외선 편광 분리 소자의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 용액 공정은 졸-겔 공정을 포함하는 자외선 편광 분리 소자의 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 기판 위에 일정한 간극을 가지는 격자 형태로 레지스트를 형성하고, 상기 격자의 간극에 코팅 용액을 도포하여 철부를 형성하는 자외선 편광 분리 소자의 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 기판 위에 광흡수성 물질을 포함하는 코팅 용액의 층을 형성하고, 상기 코팅 용액의 층 상에 레지스트를 형성한 후, 식각을 통해 철부를 형성하는 자외선 편광 분리 소자의 제조방법.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 코팅 용액은 평균 입경이 3 내지 100 nm인 광흡수성 입자 또는 광흡수성 물질의 전구체를 포함하는 자외선 편광 분리 소자의 제조방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 광흡수성 입자는 산화 티탄 입자, 산화 아연 입자, 산화 지르코디움 입자, 산화 텅스텐 입자, 산화 주석 입자, 산화 세슘 입자, 스트론튬 산화 티탄 입자, 실리콘카바이드 입자, 이리듐 입자, 산화 이리듐 입자 및 실리콘 입자로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 자외선 편광 분리 소자의 제조방법.
  7. 제 5 항에 있어서, 코팅 용액의 광흡수성 입자의 함량이 1 내지 30 중량부인 자외선 편광 분리 소자의 제조방법.
  8. 제 5 항에 있어서, 광흡수성 물질의 전구체는 티타늄 알콕사이드, 지르코디움 알콕사이드, 텅스텐 알콕사이드, 주석 알콕사이드, 아연 알콕사이드, 세슘 알콕사이드, 이리듐 알콕사이드 및 실리콘 알콕사이드로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 자외선 편광 분리 소자의 제조방법.
  9. 제 5 항에 있어서, 코팅 용액의 광흡수성 물질의 전구체의 함량이 1 내지 40 중량부인 자외선 편광 분리 소자의 제조방법.
  10. 제 5 항에 있어서, 코팅 용액은, 광흡수성 물질의 전구체 및 광흡수성 입자를 포함하며, 상기 광흡수성 입자는 상기 광흡수성 물질의 전구체가 형성하는 광흡수성 물질과 동일한 물질을 포함하는 자외선 편광 분리 소자의 제조방법.
  11. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 도포된 코팅 용액을 60℃ 내지 300℃의 온도에서 유지 하는 것을 추가로 포함하는 자외선 편광 분리 소자의 제조방법.
  12. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 레지스트는 포토 리소그래피, 나노 임프린트 리소그래피, 소프트 리소그래피 또는 간섭리소그래피에 의하여 형성하는 자외선 편광 분리 소자의 제조방법
  13. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 철부를 형성한 후 레지스트를 제거하는 것을 추가로 포함하는 자외선 편광 분리 소자의 제조방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 레지스트를 250℃ 내지 900℃의 온도에서 유지하여 제거하는 자외선 편광 분리 소자의 제조방법.
  15. 제 1 항에 있어서, 철부의 피치가 50 nm 내지 200 nm로 형성하는 자외선 편광 분리 소자의 제조방법.
  16. 제 15 항에 있어서, 철부의 피치(P)에 대한 상기 철부의 폭(W)의 비율(W/P)이 0.2 내지 0.8로 형성하는 자외선 편광 분리 소자의 제조방법.
  17. 제 15 항에 있어서, 철부의 피치(P)에 대한 상기 철부의 높이(H)의 비율(H/P)이 0.3 내지 1.5로 형성하는 자외선 편광 분리 소자의 제조방법.
  18. 300 nm의 파장의 광에 대한 굴절률이 1 내지 10이고 흡광계수가 0.5 내지 10인 철부가 일정한 간극으로 이격되어 형성된 격자를 포함하는 자외선 편광 분리 소자.
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