KR101236578B1 - 마스크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마스크에 관한 것이다. 본 발명은 롤투롤(Roll to Roll) 공정에 적용이 가능하도록 마스크에 다수개의 가이드슬릿을 형성한 것이다. 이와 같이 마스크에 가이드슬릿이 형성됨으로써 기재 필름과 마스크가 소정 간격으로 이격된 상태에서도 광의 직진도가 향상되어 패턴의 균일도가 향상될 수 있다. 또한, 마스크에 가이드슬릿을 형성하는 간단한 공정을 통해 생산성 및 공정효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

마스크{Mask}

본 발명은 마스크에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소정의 가이드슬릿이 형성된 마스크를 UV램프 앞에 장착함으로써 마스크와 기재 필름의 거리에 상관없이 패턴 정확도가 높고 롤투롤(Roll to Roll) 공정에 적용이 가능한 마스크에 관한 것이다.

종래에는 패터닝된 위상차 필름을 제조하는 방법으로, 위상지연층을 형성한 다음, 레이저 또는 그라인더 등으로 위상지연층을 일부 제거하여 좌안용과 우안용 표시영역을 제조하는 방법이 있다. 그러나 이와 같은 방법의 경우 위상차 층을 두층 이상 코팅해야 하는 어려움이 있고, 정밀한 패터닝이 어려울 뿐만 아니라, 레이저 식각 시에 위상 지연층에 손상이 발생하여 불량이 발생하기 쉽다는 문제점이 있었다.

또한, 대한민국 특허출원 제2000-0087186호에는 투명기판 위에 위상지연성 물질을 코팅하고 마스크를 통해 상기 위상지연성 물질을 광에 부분적으로 노출시키므로써 카이럴 특성이 변조된 부분과 원래 특성이 유지되는 부분이 서로 교대로 배열된 광학필터(광학필름)를 형성하는 입체영상 표시장치의 제조방법이 제시되어 있다. 그러나, 지연성 물질의 카이럴 특성을 광의 세기로 조절하는 것이 실질적으로 어려워 수율이 낮고, 온도에 따른 불안정성등 실용화에 많은 문제점이 있다. 또한 마스크가 기재 필름에 밀착되지 못할 경우 패턴 형성이 제대로 되지 않아, 좌안과 우안 광학 필터로서의 역할 구현이 제대로 되지 않는 단점이 있다.

특히, 롤투롤(Roll to Roll) 공정의 경우에는 패턴 형성시에 마스크가 기재 필름에 밀착되지 못할 경우에는 패턴 형성에 어렵고 선폭 균일도가 현저히 떨어지는 문제가 있었다.

따라서, 롤투롤 공정에서도 우수한 공정효율 및 생산성으로 미소영역에 따라 배향방향이 다른 광학필터를 제조할 수 있는 방법이 요구된다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 고속의 롤투롤 공정에서 간단한 구성을 통하여 패턴의 균일도를 향상시키고 직진도를 높일 수 있는 마스크를 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명에 의한 기재 필름에 패턴을 형성하는 롤투롤(Roll to Roll) 공정에 사용되는 마스크에 있어서, 상기 마스크에는 소정의 두께 및 폭을 갖도록 개구된 다수개의 가이드슬릿이 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 가이드슬릿은 하기 수학식을 만족하도록 설계되는 것을 특징으로 한다.

[수학식]

(t: 가이드슬릿의 두께, 0<a≤50mm)

상기 가이드슬릿은 하기 수학식을 만족하도록 설계되는 것을 특징으로 한다.

[수학식]

(t: 가이드슬릿의 두께, a: 마스크와 기재 필름 사이의 간격)

상기 가이드슬릿의 내벽은 하부로 갈수록 폭이 좁게 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 가이드슬릿의 내벽에는 광의 직진도를 높이기 위한 전반사 코팅이 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 가이드슬릿은 일정한 간격을 가지고 다수열로 배치되는 것을 특징으로 한다.

서로 다른 열에 위치한 가이드슬릿은 서로 엇갈리게 배치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서는 마스크에 다수개의 가이드슬릿이 형성되어 있어 기재필름과 마스크가 소정의 간격으로 이격된 상태에서도 광의 직진도가 향상되기 때문에 패턴 균일도가 양호하고, 제조공정이 단순화됨으로써 생산성 및 공정효율이 향상되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 마스크의 형상을 개략적으로 보인 사시도.
도 2는 본 발명에 의한 마스크의 다른 예의 형상을 개략적으로 보인 사시도.
도 3은 본 발명에 의한 마스크의 가이드슬릿의 두께와 폭, 및 가이드슬릿과 기재필름의 간격 사이의 관계를 보인 구성도.
도 4a 및 도 4b는 마스크에 가이드슬릿을 형성하지 않은 경우와 형성한 경우의 패턴 형상을 비교한 사진.
도 5a 내지 도 5d는 가이드슬릿이 형성된 마스크와 기재 필름의 간격에 따른 패턴 형상을 비교한 사진.
도 6은 본 발명에 따른 입체영상 표시 장치의 표시 패널의 화소 배치를 예시적으로 나타낸 모식도.

이하에서는 본 발명에 의한 마스크의 일 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 마스크의 형상을 개략적으로 보인 사시도이다.

이들 도면에 도시된 바에 따르면, 본 발명에 의한 마스크는 소정의 두께로 개구된 다수개의 가이드슬릿(12)이 형성된다. 상기 가이드슬릿(12)은 상기 마스크(10)의 일방을 따라 다수개가 평행하게 형성되는 것으로서, 광의 직진도를 높여 패턴의 균일도를 향상시킨다.

구체적으로 설명하면, 롤투롤 공정에서는 패턴형성을 위한 노광시에 기재 필름(20)이 이동하는 벨트를 따라 이송된다. 실질적으로 롤투롤 공정에서 패턴 형성시에 기재 필름(20)과 패턴 형성을 위한 마스크(10)는 소정의 간격을 가지고 진행하게 되는데 마스크(10)와 기재 필름(20) 사이의 간격에 의해 편광이 원하는 위치에 정확하게 조사되지 않고, 그에 따라 패턴의 정확도가 떨어진다는 문제가 있다.

또한, 마스크를 사용하는 광학필터를 제조하는 경우, 마스크(10)가 배향막이 형성된 기재 필름(20)으로부터 일정한 거리를 두고 위치하게 되는데, 이 경우 조사되는 편광이 마스크(10)와 기재 필름(20) 사이를 진행하면서 확산될 수 있다. 따라서, 원하는 영역 전부에 균일한 세기의 편광을 조사하는 것이 어렵고, 그 결과 배향막 패턴의 경계부가 불명확해지고, 제1 광 배향 영역과 제2 광 배향 영역 사이의 경계면에 배향이 형성되지 않는 미배향 영역이 발생한다는 문제가 있다.

이를 해결하기 위해 본 실시예에서는 마스크(10)에 소정의 가이드슬릿(12)을 형성한 것이다. 이와 같이 가이드슬릿(12)이 형성되어 있고 이를 따라 광이 조사됨으로써 광의 직진도가 향상되어 기재 필름(20)에 형성되는 패턴의 균일도가 높아진다. 다시 말해, 마스크(10)와 기재 필름(20)이 소정 간격으로 이격된 상태에서도 광의 직진도가 향상될 수 있는 이점이 있다.

한편, 도 1에 도시된 가이드슬릿(12)은 1열로만 배치되는 것은 아니고, 다수의 열로 배치될 수 있다. 그리고, 다양한 패턴의 형성을 위해 다수의 열로 배치된 가이드슬릿(12)은 서로 엇갈리게 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 2에서와 같이 1열의 가이드슬릿(12)이 형성된 부분은 2열의 가이드슬릿(12)이 형성되지 않은 부분과 연장선 상에 놓이도록 형성될 수 있다.

여기에서 광의 직진도를 향상시켜 패턴을 균일하게 형성하려면 상술한 가이드슬릿(12)의 두께(t), 폭(w) 및 마스크(10)와 기재 필름(20)의 간격(a)(이하 '간격(a)'이라 한다)을 적절하게 설계하는 것이 중요하다. 구체적으로 설명하면, 마스크(10)를 기재 필름(20)에 부착시킨 상태로 노광이 이루어진다면 가이드슬릿(12)의 두께(t)가 작아져도 관계없지만, 롤투롤 공정에서 패턴을 형성하려면 간격(a)이 있을 수 밖에 없고 가이드슬릿(12)의 두께(t)가 증가하면 간격(a)이 어느 정도 있어도 패턴 형성이 가능하다.

이와 같이 가이드슬릿(12)의 두께(t)를 두껍게 하면 간격(a)을 다소 크게 하여도 패턴 형성이 가능한 장점이 있다. 하지만, 무조건 가이드슬릿(12)의 두께(t)를 크게 하다 보면 광의 투과도가 떨어져 광량 저하로 배향이 잘 되지 않는 단점이 있으므로 적절하게 가이드슬릿(12)의 두께(t)를 설계하는 것이 필요하다.

한편, 도 3에는 본 발명에 의한 마스크의 가이드슬릿의 두께와 폭, 및 가이드슬릿과 기재필름의 간격 사이의 관계를 보인 구성도가 도시되어 있다.

이를 참조하면, 가이드슬릿(12)의 두께(t)와 폭(w), 및 가이드슬릿(12)과 기재필름(20)의 간격(a)이 표시되어 있다. 그리고, 가이드슬릿(12)의 상단 일측에서 대각 방향으로 하단 일측에 연결하여 연장한 선을 제1 기준선(L1)이라 정의한다. 구체적으로, 제1 기준선(L1)은 가이드슬릿(12)의 좌측 상단에서 우측 하단을 연결하도록 연장한 선이다. 또한, 가이드슬릿(12)의 일측면을 따라 연장한 선을 제2 기준선(L2)이라 정의한다.

이상에서 정의한 제1 기준선(L1)과 제2 기준선(L2)이 기재 필름(20)과 만나는 지점 사이의 거리를 최대 이탈거리(b)라고 정의하고 도 3에 표시하였다. 즉, 최대 이탈거리(b)라 함은 가이드슬릿(12)을 통과하는 광이 직진경로를 벗어나서 기재 필름(20)에 조사되는 최대 거리라고 볼 수 있다. 모든 광이 가이드슬릿(12)의 측면과 평행하게 통과하여 기재 필름(20)의 패턴 영역(S)에 조사되는 것이 바람직하나, 롤투롤 공정의 특성 상 도 3의 제1 기준선(L1)과 같이 패턴 영역(S) 바깥으로 조사되는 경우도 고려하여야 한다.

따라서, 본 실시예에서는 이와 같이 정상적으로 패턴이 형성되는 부분을 벗어나서 조사되는 광의 범위를 최소화하여 패턴을 균일하게 구현하고자 한다. 이를 위해 설계 사양을 도출한 결과, 최대 이탈거리(b)가 입체영상 표시 장치의 단위 화소(pixel) 폭의 1/5 이하인 것이 바람직하다. 이는 최대 이탈거리(b) 값이 단위 화소 폭의 1/5 을 초과하게 되면 크로스토크(crosstalk: 다른 채널의 전기 신호에 의해서 생기는 한 채널의 원하지 않는 신호의 발생)가 크게 형성되는 문제가 있기 때문이다. 이상에서 설명한 설계 조건을 수식으로 표현하면 다음과 같다.

먼저, 도 3의 위치 관계를 통해 비례식을 세우면 하기 [수학식 1]과 같다.

[수학식 1]

상기 [수학식 1]을 최대 이탈거리(b)에 대해 정리하면 하기 [수학식 2]와 같다.

[수학식 2]

상기 [수학식 2]로부터 최대 이탈거리(b)와 단위 화소 폭의 관계를 수학식으로 표현하면 다음과 같다.

[수학식 3]

이상과 같이 도출된 [수학식 3]에 따라 가이드슬릿(12)의 두께(t), 폭(w) 및 간격(a)을 설정하고 [수학식 3]에 대입하여 계산된 최대 이탈거리(b)가 단위 화소 폭의 1/5 이하라면 기재 필름(20)에 패턴을 특성 저하없이 구현하는 것이 가능하다고 볼 수 있다.

여기에서, 단위 화소 폭은 실제로 가이드슬릿(12)의 폭(w)과 동일하기 때문에 상기 [수학식 3]은 다음과 같이 정리될 수 있다.

[수학식 4]

[수학식 4]를 t에 대해서 최종적으로 정리하면 다음과 같다.

[수학식 5]

여기에서 간격(a)은 0<a≤50mm 범위 내에서 설계되는 것이 바람직하다. 이는 상기한 범위를 벗어나도록 간격(a)이 설계되는 경우에는 정상적인 패턴을 구현하기 어렵기 때문이다. 상기 간격(a)은 예를 들어, 0.001mm, 0.01mm, 0.1mm 또는 1mm 이상으로 설계되거나, 40mm, 30mm, 20mm 이하 등으로 설계될 수 있고, 예시한 상한선 및 하한선의 다양한 조합으로 이루어질 수 있다.

한편, 도 4a 및 도 4b에는 마스크에 가이드슬릿을 형성하지 않은 경우와 형성한 경우의 패턴 형상을 비교한 사진이 도시되어 있다. 도 4a는 마스크에 가이드슬릿을 형성하지 않은 경우이고, 도 4b는 가이드슬릿을 형성한 경우이다.

이를 참조하면, 동일한 조건(마스크와 기재 필름 사이의 간격 동일) 하에서 마스크에 가이드슬릿을 형성한 경우(도 4b)가 가이드슬릿을 형성하지 않은 경우(도 4a)에 비하여 패턴이 뚜렷하고 균일하게 형성된 것을 확인할 수 있다. 따라서, 롤투롤 공정에 사용되는 마스크에 가이드슬릿을 형성한 것은 패턴의 균일도 향상에 크게 기여한다는 점은 도 4a 및 도 4b를 통해 뒷받침된다.

다음으로, 도 5a 내지 도 5d에는 가이드슬릿이 마스크와 기재 필름의 간격에 따른 패턴 형상을 비교한 사진이 도시되어 있다. 도 5a 에서 도 5d로 갈수록 마스크(10)와 기재 필름(20)의 간격이 커진 것을 순차적으로 도시한 것이다.

이를 참조하면, 마스크(10)와 기재 필름(20)의 간격이 작아질수록 패턴이 뚜렷하고 균일하게 형성되고 간격이 커질수록 패턴이 정상적으로 형성되지 못한 것을 확인할 수 있다. 또한, 간격이 심하게 커진 경우(도 5d)는 패턴이 거의 사라지는 것을 확인할 수 있다.

상기 [수학식 2]에 의하면 간격(a)이 커질수록 최대 이탈거리(b)가 커지기 때문에 최대한 간격(a)을 줄임으로써 최대 이탈거리(b)를 작게 하여 균일한 패턴 형성이 가능하다.

또한, 가이드슬릿(12)의 폭(w)은 입체영상 필터의 패턴 폭과 동일하게 설계될 수 있다. 예를 들어, 마스크(10)를 통해 패턴이 형성된 광학필터가 입체영상 표시 장치의 광학필터라면, 가이드슬릿(12)이 이루는 피치는, 상기 입체영상 표시 장치의 표시 패널에서 좌안용 영상 또는 우안용 영상을 생성하는 단위 화소(pixel)의 폭의 2배일 수 있다. 상술한 바와 같이 입체영상 표시 장치는, 예를 들면 도 6에 도시된 바와 같이, 좌안용 영상을 생성하기 위한 단위 화소(도 6의 UL) 및 우안용 영상을 생성하기 위한 단위 화소(도 6의 UR)가 스트라이프 상으로 교대로 배치되어 있는 표시 패널을 포함할 수 있는데, 본 발명의 필름이 상기와 같은 입체영상 표시 장치에 적용되는 광학필터에 사용되는 경우, 상술한 피치(P)는 상기 단위 화소(UL 또는 UR)의 폭(도 6의 W1 또는 W2)의 2배의 값과 동일한 수치를 가지는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기한 「동일」은 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위에서의 실질적 동일을 의미하는 것으로, 예를 들면, 제조 오차(error) 또는 편차(variation) 등을 감안한 오차를 포함하는 것이다. 즉, 상기 피치가 단위 화소의 폭의 2배와 동일하다는 것은, 약 ±60㎛ 이내의 오차, 바람직하게는 약 ±40㎛ 이내의 오차, 보다 바람직하게는 약 ±20㎛ 이내의 오차를 포함하는 것이다.

상기에서 또한 가이드슬릿(12) 간의 간격은 입체영상 표시 장치의 표시 패널에서 좌안용 영상 또는 우안용 영상을 생성하는 단위 화소의 폭(예를 들면, 도 6의 W1 또는 W2)과 동일한 수치를 가지는 것이 바람직하다. 상기에서 단위 화소의 폭과 동일한 수치는, 상술한 실질적인 동일을 의미하고, 예를 들면, 약 ±30㎛ 이내의 오차, 바람직하게는 약 ±20㎛ 이내의 오차, 보다 바람직하게는 약 ±10㎛ 이내의 오차를 포함하는 것이다. 본 발명의 마스크(10)는 상기 간격을 이와 같이 조절하여 보다 고정밀도의 배향 패턴을 가지며, 미배향 영역이 최소화되는 광학필터를 형성할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 마스크(10)는 롤투롤 공정에 사용되는 롤의 곡률반경에 맞추어 마스크(10) 자체가 평면이 아닌 곡면 형상을 가질 수도 있다. 이와 같이 마스크(10)가 롤과 마주보는 면이 곡면으로 형성되면 마스크(10)와 롤 사이의 간격이 일정하게 유지되고 기재 필름(20)에 균일한 패턴을 형성할 수 있게 된다. 또한, 상기 마스크(10)에서 롤과 마주보는 면은 롤과 동일한 곡률을 가지는 곡면이 형성되는 것이 바람직하다.

그리고, 본 발명에 의한 마스크(10)는 광의 직진도를 향상시키기 위해 가이드슬릿(12)의 형상을 변경할 수도 있다. 즉, 도 1에서는 가이드슬릿(12)의 마주보는 내벽이 서로 평행하게 형성되었지만, 하부로 갈수록 그 폭이 좁아지게 형성할 수도 있다.

또한, 본 발명에 의한 마스크(10)는 가이드슬릿(12)의 내벽에 광의 전반사를 위한 물질이 코팅되어 광의 직진도를 향상시키도록 구성될 수도 있다.

한편, 이상에서 설명한 마스크는 3D 광학필터의 제조에 사용될 수 있고, 더 나아가 3D 장치(입체영상 표시 장치)에 사용될 수 있다.

본 발명의 권리범위는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

10 : 마스크 12 : 가이드슬릿
20 : 기재 필름

Claims (7)

1. 곡면을 따라 이동하는 기재 필름에 패턴을 형성하는 롤투롤(Roll to Roll) 공정에 사용되는 마스크에 있어서,
   상기 마스크에는 소정의 두께 및 폭을 갖도록 개구된 다수개의 가이드슬릿이 형성되고,
   상기 가이드슬릿은 하기 수학식을 만족하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 마스크.
   [수학식]
   

   

   
   (t: 가이드슬릿의 두께, 0<a≤50mm)
2. 곡면을 따라 이동하는 기재 필름에 패턴을 형성하는 롤투롤(Roll to Roll) 공정에 사용되는 마스크에 있어서,
   상기 마스크에는 소정의 두께 및 폭을 갖도록 개구된 다수개의 가이드슬릿이 형성되고,
   상기 가이드슬릿은 하기 수학식을 만족하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 마스크.
   [수학식]
   

   

   
   (b: 최대 이탈거리, w: 가이드슬릿의 폭, t: 가이드슬릿의 두께, a: 마스크와 기재 필름 사이의 간격)
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 가이드슬릿의 내벽은 하부로 갈수록 폭이 좁게 형성되는 것을 특징으로 하는 마스크.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 가이드슬릿의 내벽에는 광의 직진도를 높이기 위한 전반사 코팅이 이루어지는 것을 특징으로 하는 마스크.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 가이드슬릿은 일정한 간격을 가지고 다수열로 배치되는 것을 특징으로 하는 마스크.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   서로 다른 열에 위치한 가이드슬릿은 서로 엇갈리게 배치되는 것을 특징으로 하는 마스크.
7. 삭제

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