偏振分離元件的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N偏振光分離元件、其制備方法、光照射裝置、照射光的方法和制備有序光控取向膜的方法。所述偏振光分離元件相對(duì)于紫外線(xiàn)和熱具有優(yōu)異的耐久性，以及低間距依賴(lài)性的偏振特性，使得其易于制備。此外，該偏振光分離元件即使在短波長(zhǎng)區(qū)內(nèi)也可以實(shí)現(xiàn)高偏振度和消光比。
【專(zhuān)利說(shuō)明】偏振分離元件

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本申請(qǐng)涉及偏振光分離元件、其制備方法、光照射裝置、照射光的方法和制備有序 光控取向膜的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 使液晶分子在某一方向取向的液晶取向膜應(yīng)用于多種領(lǐng)域。作為液晶取向膜，使 用用作經(jīng)光照射處理的表面并能夠使相鄰液晶分子取向的光控取向膜。常規(guī)上，光控取向 膜可以通過(guò)向光敏材料層照射光例如線(xiàn)性偏振光來(lái)使光敏材料有序取向而制備。
[0003] 為將線(xiàn)性偏振光照射至光控取向膜，可以使用多種偏振光分離元件。
[0004] 例如，作為偏振光分離元件，使用鋁的偏振光分離元件在韓國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公布 No. 2002-0035587(參考文件1)中公開(kāi)。
[0005] 另外，一般來(lái)講，用于使紫外區(qū)的光偏振的偏振光分離元件可以具有間距為120nm 以下的線(xiàn)性柵格圖案。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 技術(shù)問(wèn)題
[0007] 本申請(qǐng)涉及提供偏振光分離元件、制備偏振光分離元件的方法、光照射裝置、照射 光的方法、制備有序光控取向膜的方法。
[0008] 技術(shù)方案
[0009] 本申請(qǐng)的一方面提供偏振光分離元件，所述偏振光分離元件包括基板和形成于所 述基板上的凹凸結(jié)構(gòu)，并產(chǎn)生波長(zhǎng)范圍在紫外區(qū)的線(xiàn)性偏振光。本發(fā)明所用術(shù)語(yǔ)"紫外區(qū)" 指波長(zhǎng)為250至350nm、270至330nm和290至310nm的光的區(qū)域。下文中，將參照附圖詳 細(xì)說(shuō)明所述偏振光分離元件。
[0010] 圖1為示例性偏振光分離元件的示意性剖視圖，圖2為示例性偏振光分離元件的 頂表面的示意圖，圖3為從上方拍攝的示例性偏振光分離元件的圖像。如圖1和圖2所示， 偏振光分離元件可以包括基板1和形成于所述基板上的凹凸結(jié)構(gòu)。
[0011] 本發(fā)明所用術(shù)語(yǔ)"凹凸結(jié)構(gòu)"指其中具有多個(gè)凸出部2a和凹入部2b的條形圖案彼 此平行排列的結(jié)構(gòu)（參見(jiàn)圖2)，本發(fā)明所用術(shù)語(yǔ)"間距P"指通過(guò)將凸出部2a的寬度W和 凹入部2b的寬度（參見(jiàn)圖2)結(jié)合而獲得的距離，本發(fā)明所用術(shù)語(yǔ)"高度"指凸出部的高度 H(參見(jiàn)圖1)。
[0012] 如圖1所示，示例性偏振光分離元件可以包括凹凸結(jié)構(gòu)2,其可以具有凸出部2a和 凹入部2b。此處，凸出部2a可以包含吸光材料。例如，相對(duì)于具有在250至350nm的紫外 范圍內(nèi)任何波長(zhǎng)（例如300nm的波長(zhǎng)）的光，吸光材料可以具有1至10,例如1.3至8、1.5 至9或2至7的折射率。由折射率小于1的吸光材料形成的偏振光分離元件可以具有優(yōu)異 的消光比。本發(fā)明所用術(shù)語(yǔ)"消光比"指Tc/Tp，并且消光比越大，偏振片表現(xiàn)的偏振性能可 能越高。此處，Tc表示相對(duì)于偏振光分離元件，具有在垂直于凸出部2a的方向上偏振的波 長(zhǎng)的光的透射率，Tp表不相對(duì)于偏振光分離兀件，在平行于凸出部2a的方向上偏振的光的 透射率。此外，吸光材料在250至310nm的光波長(zhǎng)范圍內(nèi)可以具有0. 5至10,例如1至5、 1. 5至7、2至6或5至10的消光比。當(dāng)凸出部2a使用消光系數(shù)在上述范圍內(nèi)的材料形成 時(shí)，偏振光分離元件的消光比提高，總透射率也表現(xiàn)優(yōu)異。
[0013] 具體而言，當(dāng)具有在250至310nm光波長(zhǎng)范圍內(nèi)1至10的折射率和0. 5至10的消 光系數(shù)的吸光材料包含在凸出部2a中時(shí)，凸出部2a的間距無(wú)限制，在紫外范圍內(nèi)的光可能 發(fā)生偏振。即，由于凸出部2a包含吸光材料，并因此在250至350nm的光波長(zhǎng)范圍內(nèi)具有1 至10的折射率和〇. 5至10的消光系數(shù)，當(dāng)紫外范圍內(nèi)的光發(fā)生偏振時(shí)對(duì)間距P的依賴(lài)性可 能低于反光材料例如鋁。此外，由吸光材料形成以使紫外范圍內(nèi)具有短波長(zhǎng)的光發(fā)生偏振 的凸出部2a的間距可以為例如50至200nm、100至180nm、110至150nm、120至150nm、130 至150nm或140至150nm。當(dāng)間距P大于200nm(為400nm光波長(zhǎng)范圍的大約1/2)時(shí)，在紫 外范圍內(nèi)可能不會(huì)發(fā)生偏振分離。由于凸出部2a具有在上述范圍內(nèi)的折射率和消光系數(shù)， 紫外吸收能力優(yōu)異，消光比即使在短波長(zhǎng)下也非常優(yōu)異，并因此使用吸光材料可以制備具 有優(yōu)異紫外偏振度的偏振光分離元件。在一個(gè)實(shí)施例中，吸光材料的氧化溫度可以為400°C 以上，例如500°C以上、600°C以上、700°C以上或800°C以上。當(dāng)凸出部2a由具有上述氧化 溫度的吸光材料形成時(shí)，由于吸光材料的高氧化溫度，可以獲得具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和耐 久性的偏振光分離元件。因此，當(dāng)背光源或光源產(chǎn)生熱時(shí)，紫外范圍內(nèi)的光發(fā)生偏振，可以 防止紫外線(xiàn)產(chǎn)生的熱導(dǎo)致的氧化，并因此偏振光分離元件不變形并保持優(yōu)異的偏振度。
[0014] 此外，吸光材料可以為相關(guān)領(lǐng)域中已知的具有上述范圍內(nèi)的折射率和消光率的 各種材料中的任意一種，并且可以為但不限于硅、氧化鈦、氧化鋅、鋯、鎢、氧化鎢、砷化鎵、 鋪化鎵、砷化錯(cuò)鎵、締化鎘、鉻、鑰、鎳、磷化鎵、砷化銦鎵（indium gallium arsenide)、磷 化銦、鋪化銦、締化鎘鋅（cadmium zinc telluride)、氧化錫、氧化銫、鈦酸銀（strontium titanium oxide)、碳化娃、銥、氧化銥或締化硒鋅（zinc selenium telluride)。
[0015] 在一個(gè)實(shí)施例中，介電材料可以存在于所述凹凸結(jié)構(gòu)中的凹入部中。相對(duì)于波長(zhǎng) 為250至350nm的光，介電材料可以具有1至3的折射率。只要具有在上述范圍內(nèi)的折射 率，介電材料無(wú)特別限制，并且可以為例如氧化硅、氟化鎂、氮化硅或空氣。在一個(gè)實(shí)施例 中，當(dāng)介電材料為空氣時(shí)，凹凸結(jié)構(gòu)的凹入部可以是基本上空的空間。
[0016] 在一個(gè)實(shí)施例中，紫外偏振光分離元件可以具有0. 74至10的a和0. 5至10的b， 其由以下公式1計(jì)算。
[0017] [公式 1]
[0018] (a+bi)2 = n/X (1-ff/P)+n22 Xff/P
[0019] 在公式1中，i為虛數(shù)，表示介電材料相對(duì)于具有在紫外范圍內(nèi)從250至350nm 的任意波長(zhǎng)在（例如300nm的波長(zhǎng)）的光的折射率，n2表不凸出部2a相對(duì)于具有在250至 350nm的紫外范圍內(nèi)的波長(zhǎng)（例如300nm的波長(zhǎng)）的光的折射率，W表示凸出部2a的寬度， P表示凸出部2a的間距。
[0020] 當(dāng)凹凸結(jié)構(gòu)2的凸出部2a的間距P滿(mǎn)足公式1時(shí)，即使在120nm以上的間距范圍 內(nèi)，也可以獲得在短波長(zhǎng)范圍內(nèi)例如在250至350nm的光波長(zhǎng)范圍內(nèi)具有0. 5以上、0. 6以 上、0. 7以上或0. 9以上的高偏振度的偏振光分離元件?？紤]制備方法的經(jīng)濟(jì)可行性，偏振 度數(shù)值的上限可以為但不特別限于0.98以下、0.95以下或0.93以下。即，當(dāng)偏振度大于 0.98時(shí)，偏振光分離元件的凹凸結(jié)構(gòu)的寬高比（凸出部的寬度/高度）必然提高。因此，難 以制備偏振光分離元件，并且制備方法可能變得復(fù)雜。本發(fā)明所用術(shù)語(yǔ)"偏振度"指相對(duì)于 待發(fā)射的光的偏振強(qiáng)度，并且如公式3所示計(jì)算。
[0021] [公式 3]
[0022] 偏振度 D = (Tc_Tp)/(Tc+Tp)
[0023] 此處，Tc表不相對(duì)于偏振光分離兀件，在垂直于凸出部2a的方向上偏振的具有 250至350nm波長(zhǎng)的光的透射率，Tp表示相對(duì)于偏振光分離元件，在平行于凸出部2a的方 向上偏振的具有250至350nm波長(zhǎng)的光的偏振光分離元件的透射率。此處，"平行"是指基 本上平行，"垂直"是指基本上垂直。
[0024] 此外，在一個(gè)實(shí)施例中，紫外偏振光分離元件可以具有1. 3至10的c，0. 013至0. 1 的d,其由公式2計(jì)算。
[0025] [公式 2]
[0026] (c+di)2 = n^Xn/Aa-W/P) Χη^+ΙΧη^/Ρ)
[0027] 在公式1中，i為虛數(shù)，表示在250至350nm的紫外范圍內(nèi)的任意一波長(zhǎng)，例如 相對(duì)于波長(zhǎng)為300nm的光的折射率，n 2表示凸出部2a在250至350nm的紫外范圍內(nèi)的任意 一波長(zhǎng)，例如相對(duì)于波長(zhǎng)為300nm的光的折射率，W表示凸出部2a的寬度，P表示凸出部2a 的間距。
[0028] 當(dāng)凹凸結(jié)構(gòu)的凸出部2a的間距P滿(mǎn)足公式2時(shí)，偏振光分離元件可以具有適當(dāng)?shù)?透射率以具有優(yōu)異的偏振分離性能，但其可能具有較低的吸收率。鑒于這些原因，可以制備 偏振光分離元件以具有較小的凸出部2a的高度。
[0029] 凸出部2a的高度Η可以為但不特別限于例如20至300nm、50至200nm、100至 150nm、150至250nm或200至280nm。當(dāng)凹凸結(jié)構(gòu)2的高度Η大于300nm時(shí)，所吸收的光的 強(qiáng)度提高，光控取向所需的光的絕對(duì)強(qiáng)度可能降低。因此，當(dāng)凹凸結(jié)構(gòu)2的高度Η在上述范 圍內(nèi)時(shí)，所吸收的光的強(qiáng)度可能不高，從而制備合適的偏振光分離元件，并且所述偏振光分 離元件可以保持優(yōu)異的紫外透射率并表現(xiàn)優(yōu)異的偏振分離性能。此外，在相同間距Ρ下由 于凹凸結(jié)構(gòu)2的高度Η升高，寬高比可能升高，從而防止制備某種圖案的便利性降低。
[0030] 凸出部2a的寬度W可以為但不限于例如10至160nm，并且具體而言，當(dāng)凸出部2a 的間距為50至150nm時(shí)，凸出部2a的寬度W可以為10至120nm、30至100nm或50至80nm。
[0031] 例如，凹凸結(jié)構(gòu)2的填充因子可以為0. 2至0. 8,例如0. 3至0. 6、0. 4至0. 7、0. 5 或0. 75或0. 45。當(dāng)凹凸結(jié)構(gòu)的填充因子滿(mǎn)足上述范圍時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的偏振分離性能， 并且可以防止由于所吸收的光的低強(qiáng)度偏振光分離元件的偏振性能下降。本發(fā)明所用術(shù)語(yǔ) 凹凸結(jié)構(gòu)的"填充因子"指凸出部的寬度W與凸出部的間距P之比（W/P)。
[0032] 此外，偏振光分離元件可以具有0. 74至10的a，0. 5至10的b，其由公式1計(jì)算， 以及1. 3至10的C和0. 013至0. 1的d，其由公式2計(jì)算。
[0033] [公式 1]
[0034] (a+bi)2 = n/X (1-ff/P)+n22 Xff/P
[0035] [公式 2]
[0036] (c+di)2 = n^Xn/Aa-W/P) Χη^+ΙΧη^/Ρ)
[0037] 在公式1和公式2中，i為虛數(shù)，ni表示介電材料相對(duì)于具有在250至350nm的紫 外范圍內(nèi)的任意波長(zhǎng)（例如300nm的波長(zhǎng)）的光的折射率，n2凸出部2a相對(duì)于具有在250 至350nm的紫外范圍內(nèi)的任意波長(zhǎng)（例如300nm的波長(zhǎng)）的光的折射率，W表示凸出部2a 的寬度，P表示凸出部2a的間距。在公式1和公式2中，當(dāng)a、b、c和d滿(mǎn)足上述范圍時(shí)，偏 振光分離元件的偏振性能對(duì)間距P的依賴(lài)性降低。因此，即使當(dāng)間距值為120nm以上的凹 凸結(jié)構(gòu)形成于偏振光分離元件中時(shí)，即使在短波長(zhǎng)范圍內(nèi)，也可以實(shí)現(xiàn)高偏振度和消光比。
[0038] 在一個(gè)實(shí)施例中，偏振光分離元件包括的起支撐凹凸結(jié)構(gòu)2作用的基板1可以由 諸如石英、紫外透明玻璃、聚乙烯醇（PVA)、聚碳酸酯或乙烯-乙酸乙烯酯（EVA)共聚物的材 料形成?；?的紫外透射率可以為例如70%以上、80%以上或90%以上，并且當(dāng)所述透 射率在上述范圍內(nèi)時(shí)，偏振光分離元件的紫外透射率可能提高，從而制備具有高光控取向 速度的光控取向膜。
[0039] 偏振光分離元件可以具有2以上，例如5以上、10以上、50以上、100以上或500以 上的消光比。消光比的上限未特別限定，考慮制備方法和經(jīng)濟(jì)方面可以為例如2000以下、 1500以下或1000以下。在一個(gè)實(shí)施例中，偏振光分離元件在250至350nm的光波長(zhǎng)范圍 內(nèi)（為短波長(zhǎng)范圍）可以具有2至2000的消光比，例如5至1500、50至2000、500至1500 或100至2000的消光比。由于偏振光分離元件具有在上述范圍內(nèi)的消光比，其在紫外范圍 以及可見(jiàn)范圍內(nèi)可以具有優(yōu)異的偏振性能。例如，當(dāng)構(gòu)成偏振光分離元件的圖案的高度提 高時(shí)，消光比可能提高至2000以上。然而，具有2000以上的消光比的偏振光分離元件不實(shí) 用，并且由于在相同間距下當(dāng)高度提高時(shí)寬高比提高，就該方法而言，生產(chǎn)率顯著下降。
[0040] 本申請(qǐng)的另一方面提供上述紫外偏振光分離元件的制備方法，所述方法包括使用 吸光材料在基板上形成凸出部2a而形成凹凸結(jié)構(gòu)，以及將介電材料引入由凸出部2a形成 的凹入部2b中。
[0041] 此外，在偏振光分離元件的制備方法中，可以通過(guò)在基板上沉積吸光材料而形成 凸出部2a。例如，吸光材料可以通過(guò)多種本領(lǐng)域已知的真空蒸發(fā)涂布的方法沉積在透明基 板上，例如濺射、化學(xué)氣相沉積（CVD)、低壓CVD (LPCVD)、等離子體增強(qiáng)CVD (PECVD)、大氣壓 CVD(APCVD)、物理氣相沉積（PVD)、熱蒸發(fā)沉積、感應(yīng)熱蒸發(fā)、電子束蒸發(fā)沉積和原子層沉 積，但本申請(qǐng)并不限于此。
[0042] 在根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案的制備方法中，可以通過(guò)溶液法使用包含吸光納米粒子或 吸光材料前體的涂層溶液在基板上形成凸出部2a。溶液法指使用溶液涂覆的方法，并且在 一個(gè)示例性實(shí)施方案中，溶液法可以包括溶膠-凝膠法。
[0043] 在一個(gè)實(shí)施例中，凸出部2a可以如下形成：通過(guò)使用抗蝕劑圖案在沉積于基板上 的吸光層上形成抗蝕劑圖案。
[0044] 抗蝕劑圖案可以通過(guò)本領(lǐng)域已知的多種方法形成，例如，光刻法、納米壓印光刻 法、軟光刻法或干涉光刻法?？梢酝ㄟ^(guò)在吸光層上涂覆抗蝕材料，使用掩模以期望的圖案將 涂層曝光，并使曝光的圖案顯影而形成抗蝕劑圖案，但本申請(qǐng)并不限于此。
[0045] 還可以使用之前形成的抗蝕劑圖案作為掩模通過(guò)干法或濕法蝕刻形成凸出部2a。
[0046] 在一個(gè)實(shí)施例中，濕法蝕刻可以指使用蝕刻溶液蝕刻吸光層的方法，例如，在使用 強(qiáng)堿溶液例如氫氧化鉀（Κ0Η)或四甲基氫氧化銨（TMAH)，強(qiáng)酸溶液例如氫氟酸（HF)或氫氟 酸（HF)、硝酸（ΗΝ0 3)和檸檬酸（CH3C00H)的混合物的蝕刻溶液中使吸光層沉淀的方法。在 一個(gè)實(shí)施例中，可以向蝕刻溶液中添加例如異丙醇（IPA)或表面活性劑的添加劑。
[0047] 一般來(lái)講，就濕法蝕刻而言，由于進(jìn)行在垂直方向和水平方向上具有相同速度的 蝕刻，例如各向同性蝕刻，濕法蝕刻不適于形成具有高寬高比的圖案。然而，由于偏振光分 離元件不具有獲得偏振度所需的高寬高比，可以使用濕法蝕刻形成凸出部2a。在此情況下， 濕法蝕刻具有比干法蝕刻顯著地低的生產(chǎn)成本和快的加工速度。
[0048] 同時(shí)，在一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)晶體方向，吸光層可以選擇性地使用各向同性或各向 異性蝕刻。例如，當(dāng)在100方向上結(jié)晶的吸光層上進(jìn)行濕法蝕刻時(shí)，可以進(jìn)行在每個(gè)方向上 具有相同蝕刻速度的各向同性蝕刻。然而，當(dāng)在110方向上結(jié)晶的吸光層上使用諸如Κ0Η 的強(qiáng)堿進(jìn)行蝕刻時(shí)，在111方向上基本上不進(jìn)行蝕刻，從而實(shí)現(xiàn)在一個(gè)方向上進(jìn)行的各向 異性蝕刻。因此，利用上述特性，即使通過(guò)濕法蝕刻，也可以實(shí)現(xiàn)具有高寬高比的各向異性 蝕刻。
[0049] 在一個(gè)實(shí)施例中，干法蝕刻為使用氣體蝕刻吸光層的方法，并且可以為但不限于 已知的干法蝕刻方法，例如離子束蝕刻、RF濺射蝕刻、反應(yīng)離子蝕刻或等離子蝕刻。
[0050] 此外，當(dāng)通過(guò)干法蝕刻方法對(duì)吸光層進(jìn)行蝕刻時(shí)，可以形成吸光層以提高蝕刻的 便利性，并且在形成抗蝕劑圖案之前可以在抗蝕劑和吸光層之間進(jìn)一步形成硬質(zhì)掩模層。 硬質(zhì)掩模層可以由在抗蝕劑上易于蝕刻而在吸光層上不被蝕刻的任何材料形成，而無(wú)特別 限制，例如Cr、Ni、SiN或Si0 2。此處，當(dāng)進(jìn)一步插入硬質(zhì)掩模層時(shí)，與僅使用抗蝕劑作為蝕 刻掩模時(shí)相比，蝕刻速率明顯提高，使得可以易于形成具有高寬高比的圖案。
[0051] 當(dāng)凸出部2a利用抗蝕劑圖案形成時(shí)，抗蝕劑圖案可以被去除，就干法蝕刻而言， 硬質(zhì)掩模層還可以在凸出部2a形成后去除?？刮g劑圖案或硬質(zhì)掩模層無(wú)特別限制，并且可 以在大約300至400°C下通過(guò)灼燒光致抗蝕劑的方法去除。
[0052] 本申請(qǐng)的另一方面提供包括偏振光分離元件的裝置，例如光照射裝置。示例性裝 置可以包括偏振光分離元件和目標(biāo)物體安置于其上的設(shè)備。
[0053] 此處，偏振光分離元件可以為偏振片。例如，可以使用偏振片以從光源發(fā)射的光產(chǎn) 生線(xiàn)性偏振光。偏振片可以包括在裝置中，使得從光源發(fā)出的光入射在偏振片上然后照射 至掩模。另外，例如，當(dāng)所述裝置包括集光片時(shí)，偏振片可存在于如下位置：其中從光源發(fā)出 的光集中到集光片然后入射在偏振片上。
[0054] 作為偏振片，可以使用任何能夠從光源發(fā)出的光中產(chǎn)生線(xiàn)性偏振光的偏振片而無(wú) 特別限制。以Brewster角設(shè)置的玻璃片或線(xiàn)柵偏振片可以為此類(lèi)偏振片的例子。
[0055] 此外，所述裝置還可以包括目標(biāo)物體安裝于其上的設(shè)備和偏振光分離元件之間的 光控取向掩模。
[0056] 此處，例如可以安裝掩模以具有距所述裝置上安裝的目標(biāo)物體的表面大約50mm 以下的距離。所述距離可以為例如大于〇mm、〇. 001mm以上、0. 01mm以上、0. 1mm以上或1mm 以上。此外，所述距離可以為40mm以下、30mm以下、20mm以下或10mm以下。在目標(biāo)物體表 面和掩模之間的距離可以根據(jù)上述上限和下限的多種組合而設(shè)計(jì)。
[0057] 此處，目標(biāo)物體安裝其上的設(shè)備的種類(lèi)未特別限定，可以包括設(shè)計(jì)以在光照期間 穩(wěn)定保持目標(biāo)物體的所有種類(lèi)的設(shè)備。
[0058] 此外，所述裝置還可以包括能夠?qū)⒐庹丈渲裂谀５墓庠础Ｗ鳛楣庠?，取決于目的， 可以使用任何能夠在掩模方向上照射光的光源而無(wú)特別限制。例如，當(dāng)光控取向膜的取向 或光致抗蝕劑的曝光通過(guò)導(dǎo)向掩模的開(kāi)口的光進(jìn)行時(shí)，使用能夠發(fā)射紫外線(xiàn)的光源作為光 源，并且可以為高壓汞紫外燈、金屬鹵化物燈或鎵紫外燈。
[0059] 光源可以包括一個(gè)或多個(gè)光照射器件。當(dāng)包括多個(gè)光照射器件時(shí)，光照射器件的 數(shù)目或排列方式未特別限定。當(dāng)光源包括多個(gè)光照射器件時(shí)，光照射器件以至少兩列排列， 其中位于所述至少兩列中的任一列上的光照射器件可以與位于先前選定的列相鄰的另一 列的光照射器件交叉。
[0060] 句子"光照射器件可以彼此重疊"可以指連接位于所述列中任一列上的光照射器 件與位于先前選定的列相鄰的另一列上的光照射器件的中心的線(xiàn)在與垂直于各列的方向 不平行的方向（以預(yù)定角度傾斜的方向）上形成，光照射器件的照射區(qū)域在與各列垂直的 方向上在特定部分相互重疊。
[0061] 圖4為上述光照射器件的排列方式的圖。在圖4中，多個(gè)光照射器件10可以配置 為兩列，即列A與列B。在圖4的光照射器件中，當(dāng)表示為101的光照射器件被設(shè)定為第一 光照射器件，表示為102的光照射器件被設(shè)定為第二光照射器件時(shí)，連接第一光照射器件 和第二光照射器件的中心的線(xiàn)P與在列A和列B的方向垂直的方向上形成的線(xiàn)C不平行。 此外，第一光照射器件的照射區(qū)域和第二光照射器件的照射區(qū)域可以在垂直于列A和列B 的方向上的范圍Q內(nèi)相互重疊。
[0062] 根據(jù)上述排列方式，可以均勻保持從光源發(fā)出的光的強(qiáng)度。此處，一個(gè)光照射器件 與另一個(gè)光照射器件重疊的程度，例如圖4中Q的長(zhǎng)度未特別限定。例如，重疊程度可以為 例如大約光照射器件直徑（例如圖4的L)的1/3至2/3。
[0063] 此外，所述裝置還可以包括至少一個(gè)集光片以控制由光源發(fā)出的光的強(qiáng)度。例如， 在所述裝置中可以包括集光片，使得在由光源發(fā)出的光入射在集光片上并集中之后，集中 的光照射至偏振光分離元件和掩模。本領(lǐng)域中常規(guī)使用的任何集光片均可以作為集光片使 用，只要其形成以集中從光源發(fā)出的光?？梢允褂弥鶢钔哥R層作為集光片。
[0064] 圖5為光照射裝置的一個(gè)實(shí)例的圖。圖5的裝置包括按順序設(shè)置的光源10、集光 片20、偏振片30、掩模40、目標(biāo)物體50安裝于其上的設(shè)備。在圖5的裝置中，由光源10發(fā) 出的光首先入射到并集中在集光片20上，然后入射到偏振片30上。入射在偏振片30上的 光作為線(xiàn)性偏振光產(chǎn)生，再入射到掩模40上，由開(kāi)口引導(dǎo)以照射至目標(biāo)物體50的表面上。 [0065] 本申請(qǐng)的另一方面提供發(fā)射光的方法。一個(gè)示例性方法可以使用上述光照射裝置 實(shí)施。例如，所述方法可以包括將目標(biāo)物體安裝至其將被安裝的設(shè)備上，以及使用偏振光分 離元件和掩模將光照射至目標(biāo)物體上。
[0066] 在一個(gè)實(shí)施例中，目標(biāo)物體可以為光控取向膜。在此情況下，照射光的方法可以為 制備有序光控取向膜的方法。例如，可以通過(guò)在光控取向膜用設(shè)備固定的狀態(tài)下，通過(guò)借助 偏振光分離7Π 件和掩模照射線(xiàn)性偏振光，使光控取向膜中包含的光敏材料在預(yù)定的方向有 序化制備表現(xiàn)可取向性的光控取向膜。
[0067] 能夠應(yīng)用于所述方法的光控取向膜的種類(lèi)未特別限定。在相應(yīng)的領(lǐng)域中，作為包 含光敏殘基的化合物，已知多種能夠用于形成光控取向膜的光控取向化合物，并且所有所 述已知的材料可以用于形成光控取向膜?？梢允褂靡韵禄衔镒鳛楣饪厝∠蚧衔?，例如， 通過(guò)反式-順式光致異構(gòu)化有序化的化合物；通過(guò)諸如斷鏈或光氧化的光裂解有序化的化 合物；通過(guò)諸如[2+2]環(huán)加成、[4+4]環(huán)加成或光二聚合作用的光交聯(lián)或光聚合有序化的化 合物；通過(guò)光弗里斯重排有序化的化合物或通過(guò)開(kāi)環(huán)/閉環(huán)有序化的化合物。例如，可以使 用諸如磺化重氮染料或偶氮聚合物或二苯乙烯化合物的偶氮化合物作為通過(guò)反式-順式 光致異構(gòu)化有序化的化合物，可以使用環(huán)丁烷-1，2, 3, 4-四甲酸二酐、芳族聚硅烷或聚醚、 聚苯乙烯或聚酰亞胺作為通過(guò)光裂解有序化的化合物。此外，可以使用肉桂酸酯化合物、香 豆素化合物、肉桂酰胺化合物、四氫鄰苯二甲酰亞胺化合物、馬來(lái)酰亞胺化合物、二苯甲酮 化合物、二苯乙炔化合物、含有查耳酮?dú)埢幕衔铮ㄏ挛姆Q(chēng)為查耳酮化合物）、含有蒽基 殘基作為光敏殘基的化合物（下文稱(chēng)為蒽基化合物）作為通過(guò)光交聯(lián)或光聚合有序化的化 合物?？梢允褂弥T如苯甲酸酯化合物、苯并酰胺化合物或甲基丙烯酰胺基芳基甲基丙烯酸 酯（methacrylamidoaryl methacrylate)化合物的芳族化合物作為通過(guò)光弗里斯重排有序 化的化合物，可以使用諸如螺吡喃化合物的[4+2] π電子體系作為通過(guò)開(kāi)環(huán)/閉環(huán)有序化 的化合物，但本申請(qǐng)并不限于此。根據(jù)使用此類(lèi)光控取向化合物的已知方法，可以形成光控 取向膜。例如，光控取向膜可以使用所述化合物在適當(dāng)?shù)闹位咨闲纬桑⑶铱梢杂赡繕?biāo) 物體將安裝至其上的設(shè)備（例如輥）轉(zhuǎn)移，并應(yīng)用于所述方法。
[0068] 在所述方法中，借助偏振光分離元件和掩模將光照射至其上的光控取向膜可以為 通過(guò)第一取向處理的光控取向膜。第一取向可以，在使用掩模發(fā)射光之前，向光控取向膜 (例如，光控取向膜的整個(gè)表面）照射通過(guò)偏振光分離兀件在某一方向上線(xiàn)性偏振的紫外 線(xiàn)來(lái)進(jìn)行。在光照射至用掩模通過(guò)第一取向處理的光控取向膜的同時(shí)，當(dāng)照射與第一取向 在不同方向的偏振光時(shí)，光只照射至光控取向膜與開(kāi)口對(duì)應(yīng)的區(qū)域，并且光控取向化合物 可能重新有序化，從而制備其中光控取向化合物的有序方向圖案化的光控取向膜。
[0069] 當(dāng)照射一次或多次線(xiàn)性偏振紫外線(xiàn)以使光控取向膜發(fā)生取向時(shí)，例如，取向?qū)拥?取向由最后照射的偏振光的方向決定。因此，當(dāng)通過(guò)使用偏振光分離元件照射在某一方向 上線(xiàn)性偏振的紫外線(xiàn)來(lái)進(jìn)行第一取向時(shí)，光控取向膜的預(yù)定部分曝光于與第一取向中使用 的光不同的方向的線(xiàn)性偏振光，僅在照射光的預(yù)定部分，取向?qū)拥姆较蚩梢愿淖冎僚c第一 取向的方向不同的方向。因此，在光控取向膜中可以形成包括至少具有第一取向方向的第 一取向區(qū)和具有與第一取向方向不同的第二取向方向的第二取向區(qū)的圖案，或至少兩種具 有不同取向方向的取向區(qū)的圖案。
[0070] 在一個(gè)實(shí)施例中，在第一取向中照射的線(xiàn)性偏振紫外線(xiàn)的偏振軸可以垂直于在第 二取向中照射的線(xiàn)性偏振紫外線(xiàn)的偏振軸。本發(fā)明所使用術(shù)語(yǔ)"垂直"可以指基本上垂直。 通過(guò)控制第一取向和第二取向中照射的光的偏振軸（通過(guò)上述方法）而制備的光控取向膜 可以用于例如能夠?qū)崿F(xiàn)三維圖像的濾光器。
[0071] 例如，濾光器可以通過(guò)在如上所述形成的光控取向膜上形成液晶層而制備。形成 液晶層的方法未特別限定，可以通過(guò)例如涂覆并使液晶化合物（可以通過(guò)在光控取向膜上 的光使之發(fā)生交聯(lián)或聚合）取向，并通過(guò)光照液晶化合物層使所述液晶化合物交聯(lián)或聚合 而形成。通過(guò)上述操作，液晶化合物層可以發(fā)生取向并根據(jù)光控取向膜的取向而固定，從而 制備包括至少兩種具有不同取向方向的區(qū)域的液晶膜。
[0072] 涂覆于光控取向膜的液晶化合物的種類(lèi)未特別限定，可以根據(jù)濾光器的用途適當(dāng) 選擇。例如，當(dāng)濾光器為用于實(shí)現(xiàn)三維圖像的濾光器時(shí)，液晶化合物可以為根據(jù)下面取向?qū)?的取向圖案而取向的液晶化合物，并且能夠形成通過(guò)光交聯(lián)或光聚合表現(xiàn)λ/4延遲特性 的液晶聚合物層。本發(fā)明所用術(shù)語(yǔ)" λ /4延遲特性"可以指能夠以入射光的1/4倍波長(zhǎng)延 遲入射光的特性。當(dāng)使用此類(lèi)液晶化合物時(shí)，例如，可以制備能夠?qū)⑷肷涔夥殖勺笮龍A偏振 光和右旋圓偏振光的濾光器。
[0073] 涂覆液晶化合物并通過(guò)取向使液晶化合物有序化（即根據(jù)下面取向?qū)拥娜∠驁D 案）或使有序化的液晶化合物發(fā)生交聯(lián)或聚合的方法未特別限定。例如，取向可以通過(guò)使 液晶層保持在適當(dāng)?shù)臏囟认聛?lái)進(jìn)行，其中所述化合物根據(jù)液晶化合物的種類(lèi)表現(xiàn)液晶性。 此外，可以根據(jù)液晶層上液晶化合物的種類(lèi)通過(guò)照射可誘導(dǎo)適當(dāng)交聯(lián)或聚合的水平的光來(lái) 進(jìn)行交聯(lián)或聚合。
[0074] 有益效果
[0075] 本申請(qǐng)的偏振光分離元件對(duì)紫外線(xiàn)和熱具有優(yōu)異的耐久性和偏振特性的低間距 依賴(lài)性，使得其易于制備。此外，本申請(qǐng)的偏振光分離元件即使在短波長(zhǎng)范圍內(nèi)也可以實(shí)現(xiàn) 高偏振度和消光比。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0076] 圖1為示例性偏振光分離元件的剖面圖；
[0077] 圖2為示例性偏振光分離元件的示意性俯視圖；
[0078] 圖3為從上方拍攝的示例性偏振光分離元件的圖像；
[0079] 圖4為示例性光照射器件的排列的圖；
[0080] 圖5為示例性光照射裝置的圖；
[0081] 圖6為示出當(dāng)偏振光分離元件的消光系數(shù)固定時(shí)，隨著紫外區(qū)折射率的提高，實(shí) 施例3的包括由硅形成的凹凸結(jié)構(gòu)的偏振光分離元件的Tc值的圖；
[0082] 圖7為示出當(dāng)偏振光分離元件的消光系數(shù)固定時(shí)，隨著紫外區(qū)折射率的提高，實(shí) 施例3的包括由硅形成的凹凸結(jié)構(gòu)的偏振光分離元件的Tp值的圖；
[0083] 圖8為示出實(shí)施例3和對(duì)比實(shí)施例中制備的振光分離元件的Tc和Tp的圖。

【具體實(shí)施方式】
[0084] 盡管將參照下面的實(shí)施例和對(duì)比實(shí)施例更詳細(xì)說(shuō)明本申請(qǐng)，但本申請(qǐng)的偏振光分 離元件的范圍并不僅限于以下實(shí)施例。
[0085] 偏振光分離元件的制各
[0086] 實(shí)施例1
[0087] 在60°C下通過(guò)在丙酮和異丙醇（IPA)中各自超聲清洗20分鐘，去除石英玻璃表面 的雜質(zhì)。隨后，以丨A/sec的速率通過(guò)電子束蒸發(fā)，在石英玻璃上沉積厚度為50nm的GaAs薄 膜（相對(duì)于具有300nm波長(zhǎng)的光的折射率：3. 69,消光系數(shù)：1. 97)。在沉積的GaAs薄膜上 旋轉(zhuǎn)涂覆Micro Resist生產(chǎn)的Mr-8010r至100nm的厚度，然后在95°C下烘烤1分鐘。之 后，使用間距為150nm的壓印母版進(jìn)行壓印。在壓印中，壓機(jī)設(shè)定在160°C下，在40Bar下保 持3分鐘，冷卻2分鐘，在100°C下脫模。然后使用ICP RIE設(shè)備干法蝕刻GaAs。之后，使 用作為有機(jī)溶劑的丙酮去除壓印的抗蝕劑，從而制備凸出部寬度（W)為75nm，間距（P)為 150nm的偏振光分離兀件。
[0088] 實(shí)施例2
[0089] 通過(guò)與實(shí)施例1中描述的相同方法制備凸出部寬度（W)為75nm，間距（P)為150nm 的InP偏振光分離元件，不同之處在于通過(guò)電子束蒸發(fā)將InP薄膜（相對(duì)于具有300nm波 長(zhǎng)的光的折射率：3. 2,消光系數(shù)：1. 74)沉積在石英玻璃上至50nm的厚度。
[0090] 實(shí)施例3
[0091] 通過(guò)與實(shí)施例1中描述的相同方法制備凸出部寬度（W)為75nm，間距（P)為150nm 的娃偏振光分離兀件，不同之處在于通過(guò)電子束蒸發(fā)將娃薄膜（相對(duì)于具有300nm波長(zhǎng)的 光的折射率：5,消光系數(shù)：4. 09)沉積在石英玻璃上至50nm的厚度。
[0092] 對(duì)比實(shí)施例
[0093] 在60°C下通過(guò)在丙酮和異丙醇（IPA)中各自超聲清洗20分鐘，去除石英玻璃表面 的雜質(zhì)。隨后，以丨A/see的速率通過(guò)電子束蒸發(fā)，在石英玻璃上沉積厚度為2〇〇nm的鋁薄膜 (相對(duì)于具有300nm波長(zhǎng)的光的折射率：0. 28,消光系數(shù)：3. 64)。在沉積的鋁薄膜上旋轉(zhuǎn)涂 覆Micro Resist生產(chǎn)的Mr-8010r至100nm的厚度，然后在95°C下烘烤1分鐘。之后，使用 間距為150nm的壓印母版進(jìn)行壓印。在壓印中，壓機(jī)設(shè)定在160°C下，在40Bar下保持3分 鐘，冷卻2分鐘，在10(TC下脫模。然后，使用ICP RIE設(shè)備干法蝕刻鋁。之后，使用作為有 機(jī)溶劑的丙酮去除用于壓印的抗蝕劑，從而制備凸出部寬度（W)為75nm，間距（P)為150nm 的錯(cuò)偏振光分尚兀件。
[0094] 實(shí)驗(yàn)實(shí)施例
[0095] 通過(guò)以下方法評(píng)價(jià)實(shí)施例1至3和對(duì)比實(shí)施例中制備的偏振光分離元件的物理性 能：
[0096] 測(cè)量方法1 :透射率的測(cè)量
[0097] 在通過(guò)將兩片未使用的偏振光分離元件插入透射率測(cè)量設(shè)備中而形成偏振光源 之后，將所制備的偏振光分離元件與偏振方向垂直放置，并測(cè)量Tp和Tc。此處，Tp表示平 行于凸出部的偏振的透射率，Tc表示垂直于凸出部的偏振的透射率。
[0098] 測(cè)量方法2 :折射率和消光系數(shù)的測(cè)量
[0099] 使用光譜式橢偏儀和振蕩建模，通過(guò)將波長(zhǎng)為300nm的光照射至偏振光分離元 件，測(cè)量各個(gè)實(shí)施例和對(duì)比實(shí)施例中制備的偏振光分離元件的凸出部的折射率和消光系 數(shù)。
[0100] [表 1]
[0101]

【權(quán)利要求】
1. 一種紫外偏振光分離兀件，包括： 基板；和 凹凸結(jié)構(gòu)，所述凹凸結(jié)構(gòu)具有包含吸光材料的凸出部和包含介電材料的凹入部，所述 吸光材料相對(duì)于波長(zhǎng)為300nm的光的折射率為1至10,消光系數(shù)為0. 5至10,所述凹凸結(jié) 構(gòu)形成于所述基板上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的紫外偏振光分離元件，其中，在以下公式1中，a為0.74至 10, b 為 0· 5 至 10 : [公式1] (a+bi)2 = n/X (1-ff/P)+n22Xff/P, 其中，i為虛數(shù)，表示所述介電材料相對(duì)于波長(zhǎng)為300nm的光的折射率，n2表示所述 凸出部相對(duì)于波長(zhǎng)為300nm的光的折射率，W表示所述凸出部的寬度，P表示所述凸出部的 間距。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的紫外偏振光分離元件，其中，在以下公式2中，c為1. 3至10， d 為 0· 013 至 0· 1 : [公式2] (c+di)2 = n/Xr^VUl-W/P) XnJ+WXnJ/P)， 其中，i為虛數(shù)，表示所述介電材料相對(duì)于波長(zhǎng)為300nm的光的折射率，n2表示所述 凸出部相對(duì)于波長(zhǎng)為300nm的光的折射率，W表示所述凸出部的寬度，P表示所述凸出部的 間距。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的紫外偏振光分離元件，其中，在以下公式1中，a為0.74至 10, b為0. 5至10,在以下公式2中，c為1. 3至10, d為0. 013至0. 1 : [公式1] (a+bi)2 = n/X (1-ff/P)+n22Xff/P, [公式2] (c+di)2 = n/Xr^VUl-W/P) XnJ+WXnJ/P)， 其中，i為虛數(shù)，h表示所述介電材料相對(duì)于波長(zhǎng)為300nm的光的折射率，n2表示所述 凸出部相對(duì)于波長(zhǎng)為300nm的光的折射率，W表示所述凸出部的寬度，P表示所述凸出部的 間距。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一項(xiàng)所述的紫外偏振光分離元件，其中，所述介電材料相對(duì) 于波長(zhǎng)為250nm至350nm的光的折射率為1至3。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一項(xiàng)所述的紫外偏振光分離元件，其中，所述凸出部相對(duì)于 波長(zhǎng)為250nm至350nm的光的折射率為1至10。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一項(xiàng)所述的元件，其中，所述凸出部相對(duì)于波長(zhǎng)在紫外區(qū)的 光的消光系數(shù)為0.5至10。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的紫外偏振光分離元件，其中，所述吸光材料為選自硅、氧化 鈦、氧化鋅、氧化鋯、鎢、氧化鎢、砷化鎵、銻化鎵、砷化鋁鎵、碲化鎘、鉻、鑰、鎳、磷化鎵、砷化 銦鎵、磷化銦、鋪化銦、締化鎘鋅、氧化錫、氧化銫、鈦酸銀、碳化娃、銥、氧化銥或締化硒鋅中 的至少一種。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的紫外偏振光分離元件，由公式3計(jì)算的D為0. 67至0. 98 : [公式3] D = (Tc-Tp)/(Tc+Tp), 其中，Tc表不在垂直于所述凸出部的方向上偏振的波長(zhǎng)為250nm至350nm的光相對(duì)于 所述偏振光分離元件的透射率，Tp表示在平行于所述凸出部的方向上偏振的波長(zhǎng)為250nm 至350nm的光相對(duì)于所述偏振光分離元件的透射率。
10. 根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一項(xiàng)所述的紫外偏振光分離元件，其中，所述凸出部的間 距為 50nm 至 200nm。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的紫外偏振光分離元件，其中，所述凸出部的寬度（W)與該凸 出部的間距（P)之比（W/P)為0. 2至0. 8。
12. 根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一項(xiàng)所述的紫外偏振光分離元件，其中，所述凸出部的高 度為 20nm 至 300nm。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的紫外偏振光分離元件，其中，由公式4計(jì)算的R為2至2000 : [公式4] R = Tc/Tp, 其中，Tc表不在垂直于所述凸出部的方向上偏振的波長(zhǎng)為250nm至350nm的光相對(duì)于 所述偏振光分離元件的透射率，Tp表示在平行于所述凸出部的方向上偏振的波長(zhǎng)為250nm 至350nm的光相對(duì)于所述偏振光分離元件的透射率。
14. 一種制備權(quán)利要求1所述的紫外偏振光分離元件的方法，包括： 使用吸光材料在基板上形成凸出部；以及 通過(guò)將介電材料引入由凸出部形成的凹入部而形成凹凸結(jié)構(gòu)。
15. -種光照射裝置，包括： 目標(biāo)物體裝載至其上的設(shè)備；和 權(quán)利要求1所述的偏振光分離元件。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，還包括： 介于目標(biāo)物體裝載至其上的設(shè)備和偏振光分離元件之間的光控取向掩模。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，還包括： 能夠向掩模照射線(xiàn)性偏振光的光源。
18. -種照射光的方法，包括： 將目標(biāo)物體裝載至權(quán)利要求16所述的裝置的目標(biāo)物體裝載至其上的設(shè)備上；以及 通過(guò)偏振光分離元件和掩模將光照射至目標(biāo)物體上。
19. 一種形成排列的光控取向膜的方法，包括： 將目標(biāo)物體裝載至權(quán)利要求16所述的裝置的目標(biāo)物體裝載至其上的設(shè)備上；以及 通過(guò)偏振光分離元件和掩模將線(xiàn)性偏振光照射至光控取向膜上。
【文檔編號(hào)】G02B5/30GK104105987SQ201280069066
【公開(kāi)日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2012年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月5日
【發(fā)明者】金臺(tái)洙, 樸正岵, 辛富建, 金在鎮(zhèn), 李鐘炳, 鄭鎮(zhèn)美 申請(qǐng)人:Lg化學(xué)株式會(huì)社