1.本技术要求于2020年9月14日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2020-0117902号的申请日的权益，其全部内容通过引用并入本文。本发明涉及全息光学元件及用于制造其的方法，特别地，涉及这样的全息光学元件及用于制造其的方法，其中所述全息光学元件使用延迟层制造以防止在光聚合物树脂层中记录干涉图案的过程中形成不希望的干涉图案。
背景技术：2.通常，全息术是指这样的技术：其通过使用相干光源在光敏材料中记录物体波与参考波之间的包含图像信息的干涉图案，并用与用于记录的相同的参考波照射其中记录有干涉图案的光敏材料，从而重建记录在光敏材料中的图像信息。由于其中记录有干涉图案的光敏材料通过衍射而不是反射或折射来重建图像信息，因此这种光敏材料也被分类为衍射光学元件(diffraction optical element，doe)类型。
3.图1是示出根据常规技术记录干涉图案以制造全息光学元件的过程的示意图。如其中所示，全息光学元件通常通过用为第一平行激光束l1的参考光束和为第二平行激光束l2的物体光束照射光敏材料，从而记录由参考光束与物体光束之间的干涉产生的干涉图案p来制造。然而，优选将光束转换成线偏振光束以增强参考光束与物体光束之间的干涉。
4.具体地，当参考光束和物体光束中的每一者被转换为p波(水平线偏振光束)时，或者当参考光束和物体光束中的每一者被转换为s波(垂直线偏振光束)时，两个光束之间的相长干涉变得更强，而其间的相消干涉变得更弱，从而产生清晰的干涉图案。
5.然而，当参考光束或物体光束从具有高折射率的光聚合物树脂层行进到具有低折射率的空气层时，会出现这样的问题：发生全反射以及在全反射的光束与另外的光束之间再次发生干涉，导致不希望的干涉图案，这降低了全息光学元件的衍射效率。此外，存在当用被衍射的重建光束照射不希望的干涉图案时，以未被记录的角度重建的问题。
6.图2是示出根据常规技术，不希望的干涉图案p'被记录在全息光学元件中的过程的示意图。参照图2，用参考光束(其是偏振为s波的第一平行激光束l1)通过折射率为1.5的棱镜13照射全息光学元件，并且参考光束进入折射率为1.5的光聚合物树脂层11。同时，用物体光束(其是偏振为s波的第二平行激光束l2)照射全息光学元件，从而记录参考光束与物体光束之间的干涉图案p。然而，当参考光束(其是偏振为s波的第一平行激光束l1)从折射率为1.5的光聚合物树脂层11行进到折射率为1的空气层时，在光聚合物树脂层11与空气层之间的界面处发生全反射，并且全反射的参考光束与物体光束再次发生干涉，从而形成不希望的干涉图案p'。
7.如上所述，不希望的干涉图案p'具有这样的问题：它降低了全息光学元件的衍射效率，并且当用重建光束照射它时，它还以未被记录的角度重建。因此，迫切需要开发解决该问题的技术。
技术实现要素：8.技术问题
9.本发明的目的是提供全息光学元件及用于制造其的方法，其中所述全息光学元件使用延迟层来制造，以消除不希望的干涉图案的出现。
10.然而，本发明的目的不限于上述目的，并且本领域技术人员根据以下描述将清楚地理解本文中未提及的其他目的。
11.技术方案
12.本发明的一个实施方案提供了用于制造全息光学元件的方法，所述方法包括以下步骤：在包含光聚合物树脂的光聚合物树脂层的一个表面上设置延迟层；和通过用第一平行激光束照射光聚合物树脂层的另一个表面，以及用第二平行激光束照射光聚合物树脂层的所述一个表面而将由第一平行激光束与第二平行激光束之间的干涉产生的干涉图案记录在光聚合物树脂层中，所述光聚合物树脂层的另一个表面为未设置延迟层的表面。
13.根据本发明的一个实施方案，照射光聚合物树脂层的第一平行激光束入射在光聚合物树脂层上的入射角可以大于42
°
且小于90
°
。
14.根据本发明的一个实施方案，第一平行激光束可以为线偏振光束，以及第二平行激光束可以为圆偏振光束或椭圆偏振光束。
15.根据本发明的一个实施方案，延迟层可以具有λ/4波长相位延迟特性。
16.根据本发明的一个实施方案，可以在光聚合物树脂层的另一个表面上进一步设置棱镜。
17.根据本发明的一个实施方案，延迟层的透光率可以大于90％且小于或等于100％，以及延迟层的雾度可以大于0％且小于1％。
18.根据本发明的一个实施方案，延迟层可以将圆偏振光束或椭圆偏振光束转换成线偏振光束。
19.根据本发明的一个实施方案，所述方法还可以包括从其中记录有干涉图案的光聚合物树脂层上移除延迟层的步骤。
20.根据本发明的一个实施方案，所述方法还可以包括通过用波长在紫外-可见波长区域中的光照射来对其中记录有干涉图案的光聚合物树脂层进行脱色的步骤。
21.本发明的另一个实施方案提供了包括以下的全息光学元件：包含光聚合物树脂的光聚合物树脂层；和设置在光聚合物树脂层的一个表面上的延迟层，其中由光束之间的干涉产生的干涉图案被记录在光聚合物树脂层中，以及光聚合物树脂层的对波长为400nm至1600nm并且在与光聚合物树脂层的另一个表面垂直的方向上照射光聚合物树脂层的光的透光率大于0％且小于或等于70％、或者大于90％且小于或等于100％，所述光聚合物树脂层的另一个表面为未设置延迟层的表面。
22.根据本发明的一个实施方案，延迟层可以具有λ/4波长相位延迟特性。
23.根据本发明的一个实施方案，延迟层的透光率可以大于90％且小于或等于100％，以及延迟层的雾度可以大于0％且小于1％。
24.根据本发明的一个实施方案，干涉图案可以是通过用第一平行激光束照射光聚合物树脂层的另一个表面以及用第二平行激光束照射光聚合物树脂层的所述一个表面而由第一平行激光束与第二平行激光束之间的干涉产生的干涉图案，所述光聚合物树脂层的另
一个表面为未设置延迟层的表面。
25.发明效果
26.根据作为本发明的一个实施方案的用于制造全息光学元件的方法，可以通过简单的方法消除不希望的干涉图案的出现。
27.根据作为本发明的另一个实施方案的全息光学元件，可以使不希望的干涉图案的出现最小化，并且在使记录的干涉图案清晰的同时提高全息光学元件的衍射效率。
28.本发明的效果不限于上述效果，并且本领域技术人员将从本说明书和附图中清楚地理解本文未提及的效果。
附图说明
29.图1是示出根据常规技术记录干涉图案以制造全息光学元件的过程的示意图。
30.图2是示出根据常规技术，不希望的干涉图案被记录在全息光学元件中的过程的示意图。
31.图3是示出根据本发明的一个实施方案记录干涉图案以制造全息光学元件的过程的示意图。
32.图4是示出根据本发明的一个实施方案消除在全息光学元件中不希望的干涉图案的出现的过程的示意图。
33.图5是示出参照例1和参照例2的每一者对波长为400nm至1600nm的光的透光率的图。
具体实施方式
34.在整个本说明书中，应理解，当任何部分被称为“包含”任何组分时，除非另有说明，否则其不排除其他组分，而是还可以包含其他组分。
35.在整个本说明书中，当任何构件被称为在另一构件“上”时，其不仅是指任何构件与另一构件接触的情况，而且还指在这两个构件之间存在第三构件的情况。
36.在整个本说明书中，单位“重量份”可以指组分之间的重量比。
37.在整个本说明书中，术语“(甲基)丙烯酸酯”用于包括丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯两者。
38.在整个本说明书中，“a和/或b”意指“a和b”或者“a或b”。
39.在整个本说明书中，术语“单体单元”可以指反应的单体在其聚合物中的形式。具体地，该术语可以指单体通过聚合反应形成聚合物的骨架(例如主链或侧链)的形式。
40.在整个本说明书中，术语“干涉图案”是指由两个或更多个光束之间的干涉形成的图案。
41.在整个本说明书中，术语“入射角”是指光入射的平面的假想垂直线与光入射在该平面上时光行进方向上的假想直线之间形成的角。具体地，该术语是指入射平面的法线与光入射在入射平面上时光行进方向上的假想直线之间形成的角。
42.在整个本说明书中，术语“照射角”意指在光照射和行进的方向上的假想直线与垂直于被照射平面的假想垂直线之间形成的角。
43.在下文中，将更详细地描述本发明。
44.本发明的一个实施方案提供了用于制造全息光学元件的方法，所述方法包括以下步骤：在包含光聚合物树脂的光聚合物树脂层的一个表面上设置延迟层；和通过用第一平行激光束照射光聚合物树脂层的另一个表面，以及用第二平行激光束照射光聚合物树脂层的所述一个表面而将由第一平行激光束与第二平行激光束之间的干涉产生的干涉图案记录在光聚合物树脂层中，所述光聚合物树脂层的另一个表面为未设置延迟层的表面。
45.根据作为本发明的一个实施方案的用于制造全息光学元件的方法，可以通过简单的方法消除不希望的干涉图案的出现。
46.根据本发明的一个实施方案，所述方法包括在包含光聚合物树脂的光聚合物树脂层的一个表面上设置延迟层的步骤。由于如上所述在包含光聚合物树脂的光聚合物树脂层的一个表面上设置了延迟层，因此在记录干涉图案的过程中可以使不希望的干涉图案的出现最小化，并提高全息光学元件的衍射效率。
47.根据本发明的一个实施方案，光聚合物树脂层包含光聚合物树脂。由于如上所述光聚合物树脂层包含光聚合物树脂，因此由第一平行激光束与第二平行激光束之间的干涉产生的干涉图案可以有效地记录在光聚合物树脂层中。
48.根据本发明的一个实施方案，光聚合物树脂可以包含由包含光反应性单体和光引发剂的光聚合物组合物获得的聚合物。由于使用如上所述的包含光反应性单体和光引发剂的光聚合物组合物，因此可以在实现光聚合物树脂的基本物理特性的同时，通过用光束照射光聚合物树脂层而在光聚合物树脂层上形成图案。
49.根据本发明的一个实施方案，光反应性单体可以包括多官能(甲基)丙烯酸酯单体或单官能(甲基)丙烯酸酯单体。单体在如上所述的光聚合物组合物的光聚合期间聚合。因此，光聚合物树脂层的折射率在存在相对大量的聚合物的部分中增大，并且折射率在其他部分中相对减小，引起折射率调制。通过这种折射率调制可以产生衍射光栅，即干涉图案。
50.根据本发明的一个实施方案，光反应性单体可以为基于(甲基)丙烯酸酯的α,β-不饱和羧酸衍生物。更具体地，光反应性单体可以为(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯腈、(甲基)丙烯酸、或包含乙烯基或硫醇基的化合物。
51.根据本发明的一个实施方案，光反应性单体的实例包括折射率为1.5或更大的多官能(甲基)丙烯酸酯单体。折射率为1.5或更大的这些多官能(甲基)丙烯酸酯单体可以包含卤素原子(溴、碘等)、硫(s)、磷(p)或芳族环。
52.根据本发明的一个实施方案，折射率为1.5或更大的多官能(甲基)丙烯酸酯单体的实例包括双酚a改性的二丙烯酸酯系列、芴丙烯酸酯系列、双酚芴环氧丙烯酸酯系列(由miwon specialty chemical co.,ltd.制造的hr6100、hr6060、hr6042等)、和卤化环氧丙烯酸酯系列(由miwon specialty chemical co.,ltd.制造的hr1139、hr3362等)。
53.根据本发明的一个实施方案，光反应性单体的实例包括单官能(甲基)丙烯酸酯单体。单官能(甲基)丙烯酸酯单体可以在分子中包含醚键和芴官能团。这种单官能(甲基)丙烯酸酯单体的具体实例包括(甲基)丙烯酸苯氧基苄酯、邻苯基苯酚环氧乙烷(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸2-(苯硫基)乙酯、或(甲基)丙烯酸联苯基甲酯。
54.根据本发明的一个实施方案，光反应性单体的分子量可以为50g/mol至1000g/mol、或200g/mol至600g/mol。
55.根据本发明的一个实施方案，光聚合物组合物包含光引发剂。由于如上所述包含
作为通过光或光化辐射而活化的化合物的光引发剂，因此其引发包含光反应性官能团的化合物例如光反应性单体的聚合。
56.根据本发明的一个实施方案，光引发剂的实例包括光自由基聚合引发剂和光阳离子聚合引发剂。
57.根据本发明的一个实施方案，光自由基聚合引发剂的实例包括咪唑衍生物、双咪唑衍生物、n-芳基甘氨酸衍生物、有机叠氮化合物、二茂钛、铝酸盐配合物、有机过氧化物、n-烷氧基吡啶盐、噻吨酮衍生物等。具体地，光自由基聚合引发剂的实例包括1,3-二(叔丁基二氧羰基)二苯甲酮、3,3',4,4
”‑
四(叔丁基二氧羰基)二苯甲酮、3-苯基-5-异唑酮、2-巯基苯并咪唑、双(2,4,5-三苯基)咪唑、2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙烷-1-酮(产品名称：irgacure 651；制造商：basf)、1-羟基-环己基-苯基-酮(产品名称：irgacure184；制造商：basf)、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉代苯基)-丁酮-1(产品名称：irgacure 369/制造商：basf)、双(η5-2,4-环戊二烯-1-基)-双(2,6-二氟-3-(1h-吡咯-1-基)-苯基)钛(产品名称：irgacure 784；制造商：basf)等。
58.根据本发明的一个实施方案，光阳离子聚合引发剂的实例包括重氮盐、锍盐或碘盐，并且其实例包括磺酸酯、亚氨基磺酸酯/盐、二烷基-4-羟基锍盐、芳基磺酸对硝基苄酯、硅烷醇-铝配合物、(η6-苯)(η5-环戊二烯基)铁(ii)等。此外，也可以提及苯偶姻甲苯磺酸酯/盐、2,5-二硝基苄基甲苯磺酸酯/盐、n-甲苯磺酰基邻苯二甲酸酰亚胺等。光阳离子聚合引发剂的更具体的实例包括市售产品，例如cyracure uvi-6970、cyracure uvi-6974和cyracure uvi-6990(制造商：美国dow chemical co.)，irgacure264和irgacure 250(制造商：basf)，或者cit-1682(制造商：nippon soda)。
59.根据本发明的一个实施方案，光聚合物组合物可以包含单分子(i型)引发剂或双分子(ii型)引发剂。用于自由基光聚合的单分子(i型)引发剂的实例包括与叔胺组合的芳族酮化合物，例如二苯甲酮、烷基二苯甲酮、4,4'-双(二甲基氨基)二苯甲酮(米蚩酮(michler’s ketone))、蒽酮和卤代二苯甲酮、或其混合物。双分子(ii型)引发剂的实例包括苯偶姻及其衍生物、苄基缩酮、酰基氧化膦(例如，2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦、双酰基氧化膦)、苯基乙醛酰基酯、樟脑醌、α-氨基烷基苯基酮、α-二烷氧基苯乙酮、1-[4-(苯硫基)苯基]辛烷-1,2-二酮2-(o-苯甲酰基肟)、α-羟基烷基苯基酮等。
[0060]
根据本发明的一个实施方案，光聚合物组合物可以包含10重量％至70重量％的光反应性单体和0.1重量％至15重量％的光引发剂，或者包含20重量％至60重量％的光反应性单体和0.1重量％至10重量％的光引发剂。当光聚合物组合物还包含如下所述的有机溶剂时，上述组分的含量基于上述组分的总重量(除去有机溶剂的组分的总重量)。
[0061]
根据本发明的一个实施方案，光聚合物组合物还可以包含光敏染料。光敏染料用作光敏颜料以使光引发剂敏化。具体地，光敏染料可以被照射光聚合物组合物的光激发，并且也可以充当引发剂以引发单体和交联单体的聚合。光聚合物组合物可以包含0.01重量％至30重量％、或0.05重量％至20重量％的光敏染料。
[0062]
根据本发明的一个实施方案，光敏染料的实例包括ceramidonine的锍衍生物、新亚甲基蓝、硫代赤藓红三乙基铵、6-乙酰基氨基-2-甲基ceramidonin(6-acetylamino-2-methylceramidonin)、曙红、赤藓红、玫瑰红、硫堇、碱性黄、氯化频哪氰醇、罗丹明6g、棓花青、乙基紫、维多利亚蓝r(victoria blue r)、天青石蓝、喹哪啶红(quinaldine red)、结晶
紫、亮绿、碱性橙g(astrazon orange g)、达罗红(darrow red)、派若宁y(pyronin y)、碱性红29、吡喃碘化物、番红o(safranin o)、花青、亚甲基蓝、天青a(azure a)、及其两者或更多者的组合。
[0063]
根据本发明的一个实施方案，光聚合物组合物还可以包含有机溶剂。有机溶剂的非限制性实例包括酮、醇、乙酸酯、醚、及其两者或更多者的混合物。
[0064]
根据本发明的一个实施方案，有机溶剂的实例包括酮，例如甲基乙基酮、甲基异丁基酮、乙酰丙酮或异丁基酮；醇，例如甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇或叔丁醇；乙酸酯，例如乙酸乙酯、乙酸异丙酯或聚乙二醇单甲醚乙酸酯；醚，例如四氢呋喃或丙二醇单甲醚；或者其两者或更多者的混合物。
[0065]
根据本发明的一个实施方案，有机溶剂可以在将包含在光聚合物组合物中的各组分混合时添加，或者可以通过添加分散或混合在有机溶剂中的各组分而包含在光聚合物组合物中。当光聚合物组合物中的有机溶剂的含量过低时，光聚合物组合物的流动性可能降低，导致在最终制造的膜上出现缺陷，例如条纹图案。此外，如果添加过大量的有机溶剂，则固体含量降低，并且涂覆和成膜不充分，使得膜的物理特性和表面特性可能劣化并且在干燥和固化过程期间可能出现缺陷。因此，光聚合物组合物可以包含有机溶剂使得包含在其中的组分的总固体含量为1重量％至70重量％、或者2重量％至50重量％。
[0066]
根据本发明的一个实施方案，光聚合物组合物还可以包含其他添加剂、催化剂等。光聚合物组合物可以包含用于促进光反应性单体的聚合的公知的催化剂。催化剂的实例包括辛酸锡、辛酸锌、二月桂酸二丁基锡、二甲基双[(1-氧代新癸基)氧基]锡烷、二羧酸二甲基锡、双(乙基己酸)锆、乙酰丙酮锆或叔胺、例如1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷、二氮杂双环壬烷、二氮杂双环十一烷、1,1,3,3-四甲基胍、1,3,4,6,7,8-六氢-1-甲基-2h-嘧啶并(1,2-a)嘧啶等。
[0067]
根据本发明的一个实施方案，用于制造全息光学元件的方法使用延迟层来执行。通过使用如上所述的延迟层，可以改变第一平行激光束和/或第二平行激光束的相位。
[0068]
根据本发明的一个实施方案，延迟层可以具有单层结构或者其中层合两个或更多个层的多层结构。当延迟层具有多层结构时，多层结构的层可以通过粘着剂或粘合剂附接在一起，或者可以通过直接涂覆层合在一起。如上所述，由于延迟层可以具有单层结构或者其中层合两个或更多个层的多层结构，因此它可以有效地改变第一平行激光束和/或第二平行激光束的相位。
[0069]
根据本发明的一个实施方案，延迟层可以为液晶膜或聚合物膜。具体地，可以使用通过以适当的方式拉伸透光聚合物膜(其可以通过拉伸而被赋予光学各向异性)而获得的膜，或者使用通过使液晶化合物取向而形成的液晶膜。此外，也可以使用未拉伸的聚合物膜，只要其具有光学各向异性即可。由于如上所述使用液晶膜和/或聚合物膜作为延迟层，因此延迟层可以有效地改变第一平行激光束和/或第二平行激光束的相位。
[0070]
根据本发明的一个实施方案，所述方法包括以下步骤：通过用第一平行激光束照射光聚合物树脂层的另一个表面以及用第二平行激光束照射光聚合物树脂层的所述一个表面而将由第一平行激光束与第二平行激光束之间的干涉产生的干涉图案记录在光聚合物树脂层中，所述光聚合物树脂层的另一个表面为未设置延迟层的表面。由于如上所述通过用第一平行激光束照射光聚合物树脂层的另一个表面(其为未设置延迟层的表面)以及
用第二平行激光束照射光聚合物树脂层的所述一个表面而将由第一平行激光束与第二平行激光束之间的干涉产生的干涉图案记录在光聚合物树脂层中，因此可以消除光聚合物树脂层上不希望的干涉图案的出现。
[0071]
根据本发明的一个实施方案，可以通过使第一平行激光束以预定的入射角入射在光聚合物树脂层的一侧上以及使第二平行激光束入射在光聚合物树脂层的另一侧上而将干涉图案记录在光聚合物树脂层中。由于使第一平行激光束和第二平行激光束入射在光聚合物树脂层上，因此可以有效地增强光聚合物树脂层中的干涉图案。
[0072]
根据本发明的一个实施方案，全息光学元件包括通过以预定入射角入射在光聚合物树脂层的一侧上的第一平行激光束与入射在光聚合物树脂层的另一侧上的第二平行激光束之间的干涉而记录在光聚合物树脂层中的干涉图案。在本说明书中，将由第一平行激光束与第二平行激光束之间的干涉形成的图案定义为干涉图案。具体地，当使第一平行激光束入射在光聚合物树脂层的一侧上，然后使第二平行激光束入射在与所述一侧形成一定角度的另一侧时，在光聚合物树脂层中的平行激光束之间发生干涉。其后，在光聚合物树脂层中形成的干涉图案中的重叠部分中，即在发生相长干涉的部分中，光聚合物树脂层中的组分经历另外的聚合反应，并因此该部分的折射率发生变化。此外，在干涉图案中的非重叠部分(发生相消干涉的部分)中，发生弱的另外的聚合反应，并因此该部分的折射率变弱。因此，其中相长干涉部分和相消干涉部分重复的干涉图案通过两个光束之间的干涉而被记录。因此，当使光入射在光聚合物树脂层上时，光被记录在光聚合物树脂层中的具有不同折射率的图案部分均匀地折射。
[0073]
根据本发明的一个实施方案，第一平行激光束和第二平行激光束的波长没有特别限制，并且可以考虑所制造的全息光学元件的预期用途来适当地选择。具体地，作为平行激光束，可以使用具有任意一种波长的单一激光，或者两种或更多种具有不同波长的激光。更具体地，为了产生全色全息图，可以组合使用具有对应于红色(r)、绿色(g)和蓝色(b)区域的三种波长的激光。
[0074]
根据本发明的一个实施方案，第一平行激光束和/或第二平行激光束均可以是连续波(continuous wave，cw)激光。由于连续波激光与脉冲激光相比具有稳定的输出，因此可以在光敏材料的曝光区域中记录具有均匀光学特性的干涉图案。
[0075]
根据本发明的一个实施方案，第一平行激光束和/或第二平行激光束二者可以是单纵模激光。这是因为，当使用多模激光时，穿过延迟层的光与衍射的光之间的相干性可能降低。
[0076]
根据本发明的一个实施方案，平行激光束可以被控制成在用平行激光束照射的光聚合物树脂层的整个区域中具有相同的强度。如上所述，可以控制在光聚合物树脂层中产生的光学特性。
[0077]
根据本发明的一个实施方案，用第一平行激光束和第二平行激光束以预定照射角照射光聚合物树脂层。具体地，用第一平行激光束和第二平行激光束以预定照射角照射光聚合物树脂层，然后第一平行激光束和第二平行激光束以预定入射角入射在光聚合物树脂层上。第一平行激光束和第二平行激光束的照射角没有特别限制，并且可以考虑待制造的全息光学元件和待记录在光聚合物树脂层中的全息图的特性来确定。
[0078]
根据本发明的一个实施方案，照射光聚合物树脂层的第一平行激光束入射在光聚
合物树脂层上的入射角可以大于42
°
且小于90
°
。具体地，第一平行激光束的照射角可以为43
°
至小于90
°
、44
°
至小于90
°
、小于45
°
、小于90
°
、46
°
至小于90
°
、47
°
至小于90
°
、48
°
至小于90
°
、49
°
至小于90
°
、50
°
至小于90
°
、55
°
至小于90
°
、60
°
至小于90
°
、65
°
至小于90
°
、70
°
至小于90
°
、75
°
至小于90
°
、或80
°
至小于90
°
。更具体地，第一平行激光束的入射角可以是在光聚合物层与空气层之间的界面处发生全反射时的入射角。由于将第一平行激光束的入射角控制在上述范围内，因此由在光聚合物层与空气层之间的界面处的全反射引起的不希望的干涉图案通过延迟层被转换成发生相消干涉的光，并因此可以防止不希望的干涉图案的出现。
[0079]
根据本发明的一个实施方案，用第一平行激光束和第二平行激光束照射光聚合物树脂层，使得在光聚合物树脂层内发生干涉。在制造全息光学元件的领域中，为了在光敏材料中记录全息图，应使用相干的物体光束和参考光束，并且应用物体光束和参考光束照射光聚合物树脂，使得通过在光聚合物树脂内部物体光束与参考光束之间的干涉而将干涉光束记录在光聚合物树脂中。
[0080]
根据本发明的一个实施方案，可以用两个平行激光束照射光聚合物树脂层，使得光聚合物树脂层的分别用两个光束照射的线性区域在相同的表面或相对的表面上彼此一致。
[0081]
根据本发明的一个实施方案，当用第一平行激光束照射光聚合物树脂层的任一个表面并且用第二平行激光束照射与所述一个表面相反的表面时，用第一平行激光束照射的区域和用第二平行激光束照射的区域在彼此相反的各个表面上的彼此对应的位置处。因此，第一平行激光束和第二平行激光束在光聚合物树脂层中包含的光聚合物树脂内行进的光路可能彼此重叠，并且可能发生光束之间的干涉。
[0082]
根据本发明的一个实施方案，当用第一平行激光束和第二平行激光束照射光聚合物树脂层的同一个表面时，用第一平行激光束和第二平行激光束照射光聚合物树脂层的同一个表面上的相同区域。因此，第一平行激光束和第二平行激光束在光聚合物树脂层中包含的光聚合物树脂内行进的光路可能彼此重叠，并且可能发生光束之间的干涉。
[0083]
根据本发明的一个实施方案，第一平行激光束可以为线偏振光束。具体地，第一平行激光束可以为s波或p波。由于选择s波或p波作为第一平行激光束，因此可以产生清晰的干涉图案。
[0084]
根据本发明的一个实施方案，第二平行激光束可以为圆偏振光束或椭圆偏振光束。具体地，在第一平行激光束为s波的情况下，第二平行激光束优选在第二平行激光束穿过延迟层时变为s波。此外，在第一平行激光束为p波的情况下，第二平行激光束优选在第二平行激光束穿过延迟层时变为p波。由于如上所述第二平行激光束为圆偏振光束或椭圆偏振光束并且被控制为在穿过延迟层时变化，因此可以消除光聚合物树脂层中不希望的干涉图案的出现。
[0085]
根据本发明的一个实施方案，延迟层可以具有λ/4波长相位延迟特性。如本文所使用的，术语“λ/n波长相位延迟特性”是指能够在至少部分波长范围内将入射光束延迟n倍入射光束的波长的特性。λ/n波长相位延迟特性可以是将入射线偏振光束转换成椭圆偏振光束或圆偏振光束的特性，或者将入射椭圆偏振光束或圆偏振光束转换成线偏振光束的特性。由于如上所述将延迟层控制为具有λ/4波长相位延迟特性，因此可以消除光聚合物树脂
层中不希望的干涉图案的出现。
[0086]
根据本发明的一个实施方案，可以在光聚合物树脂层的另一个表面上进一步设置棱镜。具体地，由于在光聚合物树脂层的另一个表面上进一步设置有棱镜，因此可以使第一平行激光束通过棱镜照射光聚合物树脂层，从而防止不发生全反射。因此，由于在光聚合物树脂层的另一个表面上进一步设置有棱镜，可以制造这样的全息光学元件，其中以特定波长照射光聚合物树脂层的激光可以以预定角度或预定波长操作。
[0087]
根据本发明的一个实施方案，延迟层的透光率可以大于90％且小于或等于100％。具体地，延迟层的透光率可以为91％至99％、92％至98％、93％至97％、或94％至96％。由于将延迟层的透光率控制在上述范围内，因此可以提高平行激光束的光学效率。
[0088]
根据本发明的一个实施方案，延迟层的雾度可以大于0％且小于1％。由于将延迟层的雾度控制在以上范围内，因此可以防止穿过延迟层的平行激光束的散射。
[0089]
根据本发明的一个实施方案，延迟层可以将圆偏振光束或椭圆偏振光束转换成线偏振光束。由于如上所述选择将圆偏振光束或椭圆偏振光转换成线偏振光束的延迟层作为延迟层，因此可以消除光聚合物树脂层中不希望的干涉图案的出现。
[0090]
根据本发明的一个实施方案，所述方法还可以包括从其中记录有干涉图案的光聚合物树脂层上移除延迟层的步骤。由于所述方法还包括如上所述的移除延迟层的步骤，因此可以使全息光学元件小型化。
[0091]
根据本发明的一个实施方案，所述方法还可以包括通过用波长在紫外-可见波长区域中的光照射来对其中记录有干涉图案的光聚合物树脂层进行脱色的步骤。由于所述方法还包括如上所述对其中记录有干涉图案的光聚合物树脂层进行脱色的步骤，因此可以完成光聚合物树脂层中包含的光敏聚合物树脂中未反应的光反应性单体的反应。
[0092]
根据本发明的一个实施方案，脱色步骤中使用的光的波长可以在可见波长区域或紫外波长区域中。由于如上所述控制在脱色步骤中使用的光的波长，因此可以有效地完成光聚合物树脂中未反应的光反应性单体的反应。
[0093]
根据本发明的一个实施方案，所述方法可以包括在脱色步骤之后使光聚合物树脂层另外固化的步骤。固化可以为热固化或光固化。由于如上所述使光聚合树脂另外固化，因此可以进一步固定记录在光聚合树脂层中的干涉图案，从而提高其高温耐久性。
[0094]
本发明的另一个实施方案提供了包括以下的全息光学元件：包含光聚合物树脂的光聚合物树脂层；和设置在所述光聚合物树脂层的一个表面上的延迟层，其中由光束之间的干涉产生的干涉图案被记录在光聚合物树脂层中，以及光聚合物树脂层的对波长为400nm至1600nm并且在与光聚合物树脂层的另一个表面(其为未设置延迟层的表面)垂直的方向上照射光聚合物树脂层的光的透光率大于0％且小于或等于70％、或者大于90％且小于或等于100％。
[0095]
根据为本发明的另一个实施方案的全息光学元件，可以使不希望的干涉图案的出现最小化，并在使记录的干涉图案清晰化的同时提高全息光学元件的衍射效率。
[0096]
在整个本发明中，省略了与用于制造全息光学元件的方法重复的内容。
[0097]
根据本发明的一个实施方案，全息光学元件的对波长为400nm至1600nm并且在与光聚合物树脂层的另一个表面(其为未设置延迟层的表面)垂直的方向上照射光聚合物树脂层的光的透光率大于0％且小于或等于70％，或者大于90％且小于或等于100％。在整个
本说明书中，术语“透光率”可以指透过特定物体的光量与照射特定物体的光量的比率。具体地，全息光学元件的对波长为400nm至1600nm并且在与光聚合物树脂层的另一个表面(其为未设置延迟层的表面)垂直的方向上照射光聚合物树脂层的光的透光率可以不属于大于70％至小于或等于90％的范围。更具体地，全息光学元件可以包括对波长为400nm至1600nm并且在与光聚合物树脂层的另一个表面(其为未设置延迟层的表面)垂直的方向上照射光聚合物树脂层的光的透光率大于90％至小于或等于100％的部分，剩余部分的透光率大于0％且小于或等于70％。由于对于全息光学元件对特定波长的光的透光率是否在上述范围内进行检查，因此可以确定存在或不存在不希望的干涉图案，并且可以提高全息光学元件的衍射效率。
[0098]
根据本发明的一个实施方案，为了检查透光率而照射全息光学元件的光的波长可以为400nm至1600nm。具体地，为了检查透光率而照射全息光学元件的光的波长可以为450nm至1550nm、500nm至1500nm、550nm至1450nm、600nm至1400nm、650nm至1350nm、700nm至1300nm、750nm至1250nm、800nm至1200nm、850nm至1150nm、900nm至1100nm、或950nm至1050nm。由于将为了检查透光率而照射全息光学元件的光的波长控制在上述范围内，因此可以提高确定存在或不存在不希望的干涉图案的准确性。
[0099]
根据本发明的一个实施方案，延迟层可以具有λ/4波长相位延迟特性。由于如上所述将延迟层控制为具有λ/4波长相位延迟特性，因此可以消除光聚合物树脂层中不希望的干涉图案的出现。
[0100]
根据本发明的一个实施方案，延迟层的透光率可以大于90％且小于或等于100％。具体地，延迟层的透光率可以为91％至99％、92％至98％、93％至97％或94％至96％。由于将延迟层的透光率控制在上述范围内，因此可以提高平行激光束的光学效率。
[0101]
根据本发明的一个实施方案，延迟层的雾度可以大于0％且小于1％。由于将延迟层的雾度控制在以上范围内，因此可以防止穿过延迟层的平行激光束的散射。
[0102]
根据本发明的一个实施方案，干涉图案可以是通过用第一平行激光束照射光聚合物树脂层的另一个表面(其为未设置延迟层的表面)以及用第二平行激光束照射光聚合物树脂层的所述一个表面而由第一平行激光束与第二平行激光束之间的干涉产生的干涉图案。由于如上所述形成干涉图案，因此可以形成待产生的干涉图案。
[0103]
发明实施方式
[0104]
在下文中，将参照实施例详细地描述本发明。然而，根据本发明的实施例可以被修改成各种不同的形式，并且本发明的范围不被解释为限于以下描述的实施例。提供本说明书的实施例以向本领域技术人员更完整地说明本发明。
[0105]
图3是示出根据本发明的一个实施方案记录干涉图案p以制造全息光学元件的过程的示意图。全息光学元件通常通过用第一平行激光束l1和第二平行激光束l2照射光敏材料来制造，从而记录由第一平行激光束l1与第二平行激光束l2之间的干涉产生的干涉图案p。
[0106]
具体地，优选将光束转换成线偏振光束以增强第一平行激光束l1与第二平行激光束l2之间的干涉。更具体地，当将第一平行激光束l1转换成s波(垂直线偏振光束)以及通过穿过延迟层将第二平行激光束l2(其为圆偏振光束或椭圆偏振光束)转换成s波(垂直线偏振光束)时，两个光束之间的相长干涉变得更强，而其间的相消干涉变得更弱，使得产生清
晰的干涉图案。
[0107]
另一方面，当将第一平行激光束l1转换成p波(水平线偏振光束)以及通过穿过延迟层将第二平行激光束l2(其为圆偏振光束或椭圆偏振光束)转换成p波(水平线偏振光束)时，两个光束之间的相长干涉变得更强，而其间的相消干涉变得更弱，使得产生清晰的干涉图案。
[0108]
图4是示出根据本发明的一个实施方案消除在全息光学元件中出现不希望的干涉图案的过程的示意图。具体地，图4是示出根据本发明的一个实施方案使全息光学元件中不希望的干涉图案的出现最小化的过程的示意图。参照图4，当如上所述将第一平行激光束l1变成s波(垂直线偏振光束)时，在延迟层与空气层之间的界面处发生全反射，并因此第一平行激光束l1从s波变成p波。同时，p波(其为第一平行激光束l1)通过与s波(其为通过穿过延迟层而改变的第二平行激光束l2)发生相消干涉而不形成干涉图案，这使得可以不形成不希望的干涉图案。
[0109]
同样地，当第一平行激光束l1如上所述改变为p波(水平线偏振光束)时，在延迟层与空气层之间的界面处发生全反射，并因此第一平行激光束l1由p波变为s波。同时，s波(其为第一平行激光束l1)通过与p波(其为通过穿过延迟层而改变的第二平行激光束l2)发生相消干涉而不形成干涉图案，这使得可以不形成不希望的干涉图案。
[0110]
＜参照例1＞
[0111]
用波长为400nm至1600nm的光垂直照射仅包括光聚合物树脂层的全息光学元件的一个表面，并测量全息光学元件的透光率。测量结果示于图5中。
[0112]
＜参照例2＞
[0113]
在仅包括光聚合物树脂层的全息光学元件的一个表面上未设置延迟层，并且通过用第二平行激光束照射光聚合物树脂层的一个表面并用第一平行激光束照射光聚合物树脂层的另一个表面将由第一平行激光束与第二平行激光束之间的干涉产生的干涉图案记录在光聚合物树脂层中。其后，用波长为400nm至1600nm的光垂直照射全息光学元件的一个表面，并测量全息光学元件的透光率。测量结果示于图5中。
[0114]
图5是示出参照例1和参照例2的每一者对波长为400nm至1600nm的光的透光率的图。参照图5，确定在参照例1中，不存在干涉图案，并因此在整个波长区域(400nm至1600nm)中出现了对应于透光率高于90％的峰。另一方面，确定了在参照例2中，在未设置延迟层的状态下记录了干涉图案，使得不希望的干涉图案被记录，并因此在透光率大于0％且小于或等于70％，或大于90％且小于或等于100％时出现峰。具体地，确定了在参照例2中，在对应于透光率大于70％且小于或等于90％的区域中出现峰，表明不希望的干涉图案被记录。
[0115]
因此，根据本发明，通过在记录干涉图案的过程中使用延迟层，可以消除不希望的干涉图案的出现并提高全息光学元件的衍射效率。
[0116]
虽然已经参照有限的实施方案描述了本发明，但本发明不限于这些实施方案，并且本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的技术精神和所附权利要求的等同方案的情况下，各种修改和改变是可能的。
[0117]
[附图标记说明]
[0118]
101：光聚合物树脂层
[0119]
103：棱镜
[0120]
105：延迟层
[0121]
l1：第一平行激光束
[0122]
l2：第二平行激光束
[0123]
p：干涉图案
[0124]
p'：不希望的干涉图案
技术特征：1.一种用于制造全息光学元件的方法，所述方法包括以下步骤：在包含光聚合物树脂的光聚合物树脂层的一个表面上设置延迟层；和通过用第一平行激光束照射所述光聚合物树脂层的另一个表面以及用第二平行激光束照射所述光聚合物树脂层的所述一个表面而将由所述第一平行激光束与所述第二平行激光束之间的干涉产生的干涉图案记录在所述光聚合物树脂层中，所述光聚合物树脂层的所述另一个表面为未设置所述延迟层的表面。2.根据权利要求1所述的方法，其中照射所述光聚合物树脂层的所述第一平行激光束入射在所述光聚合物树脂层上的入射角大于42
°
且小于90
°
。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一平行激光束为线偏振光束，以及所述第二平行激光束为圆偏振光束或椭圆偏振光束。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述延迟层具有λ/4波长相位延迟特性。5.根据权利要求1所述的方法，其中在所述光聚合物树脂层的所述另一个表面上进一步设置棱镜。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述延迟层的透光率大于90％且小于或等于100％，以及所述延迟层的雾度大于0％且小于1％。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述延迟层将圆偏振光束或椭圆偏振光束转换成线偏振光束。8.根据权利要求1所述的方法，还包括从其中记录有所述干涉图案的所述光聚合物树脂层上移除所述延迟层的步骤。9.根据权利要求1所述的方法，还包括通过用波长在紫外-可见波长区域中的光照射来对其中记录有所述干涉图案的所述光聚合物树脂层进行脱色的步骤。10.一种全息光学元件，包括：包含光聚合物树脂的光聚合物树脂层；和设置在所述光聚合物树脂层的一个表面上的延迟层，其中所述光聚合物树脂层具有由光束之间的干涉产生并记录在所述光聚合物树脂层中的干涉图案，以及所述光聚合物树脂层的对波长为400nm至1600nm并且在与所述光聚合物树脂层的另一个表面垂直的方向上照射所述光聚合物树脂层的光的透光率大于0％且小于或等于70％、或者大于90％且小于或等于100％，所述光聚合物树脂层的所述另一个表面为未设置所述延迟层的表面。11.根据权利要求10所述的全息光学元件，其中所述延迟层能够具有λ/4波长相位延迟特性。12.根据权利要求10所述的全息光学元件，其中所述延迟层的透光率大于90％且小于或等于100％，以及所述延迟层的雾度大于0％且小于1％。13.根据权利要求10所述的全息光学元件，其中所述干涉图案是通过用第一平行激光束照射所述光聚合物树脂层的所述另一个表面以及用第二平行激光束照射所述光聚合物树脂层的所述一个表面而由所述第一平行激光束与所述第二平行激光束之间的干涉产生的干涉图案，所述光聚合物树脂层的所述另一个表面为未设置所述延迟层的表面。
技术总结本发明涉及全息光学元件及用于制造其的方法，特别地，涉及这样的全息光学元件及用于制造其的方法，其中所述全息光学元件使用延迟层制造以防止在光聚合物树脂层中记录干涉图案的过程中形成不希望的干涉图案。案的过程中形成不希望的干涉图案。案的过程中形成不希望的干涉图案。
技术研发人员：秋素英 徐大韩 林枪润 孙贤周 文裁泳
受保护的技术使用者：株式会社LG化学
技术研发日：2021.09.13
技术公布日：2022/11/1
