KR101846741B1

KR101846741B1 - 나노 전사 프린팅을 이용하는 선 격자 편광판 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR101846741B1
Application number: KR1020160155884A
Authority: KR
Inventors: 정연식; 이정혜; 박재홍; 유승희; 한혁진; 장현익; 윤해수
Original assignee: 한국과학기술원
Priority date: 2016-11-22
Filing date: 2016-11-22
Publication date: 2018-04-09

Abstract

일실시예에 따르면, 선 격자 편광판 제조 방법은 제1 요철 패턴을 갖는 마스터 템플릿 기판을 준비하는 단계; 상기 마스터 템플릿 기판의 상기 제1 요철 패턴 상에 고분자 박막을 도포하고 분리하여, 상기 제1 요철 패턴에 대한 역상 구조의 제2 요철 패턴을 갖는 고분자 복제 박막 몰드를 형성하는 단계; 상기 고분자 복제 박막 몰드의 상기 제2 요철 패턴 중 돌출부 위에 기능성 물질을 증착하여 기능성 나노 구조체를 형성하는 단계; 상기 기능성 나노 구조체를 편광 기판 위에 프린팅하고 에칭하여 나노 격자 기판을 제작하는 단계; 상기 나노 격자 기판에 전도성 물질을 증착하는 단계; 및 상기 전도성 물질의 상부를 선택적으로 제거하여, 선 격자 편광판을 제조하는 단계를 포함한다.

Description

나노 전사 프린팅을 이용하는 선 격자 편광판 및 그 제조 방법{WIRE GRID POLAZIZER USING NANO-TRANSFER PRINTING AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

아래의 실시예들은 20 나노 이하 분해능의 나노 전사 프린팅(Nano-Transfer Printing)을 이용하여 선 격자 편광판을 제조하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 고분자 박막을 이용해 마스터 템플릿을 복제하고, 그 위에 기능성 물질을 증착하여 기능성 나노 구조체를 형성하며, 이를 편광 기판 위에 프린팅 후, 에칭 마스크로 이용해 편광 기판을 에칭하여 나노 격자 기판(Nano-grating Substrate)을 제작하고, 전도성 물질을 증착함으로써, 전도성 물질이 내장되는 선 격자 편광판을 제조하는 기술에 대한 것이다.

평판 디스플레이의 구동방식에 따른 분류에서 액정(Liquid Crystal; LC)을 이용한 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display; TFT-LCD)는 TFT 기술을 이용하여 화질을 향상시킨 LCD로 현재 컴퓨터 모니터, 텔레비전 등에서 가장 널리 사용하고 있다. 이 때, 사용한 액정은 전압이 켜지고 꺼짐에 따라 배열 방향이 바뀌는 성질이 있고 바뀌는 배열 방향에 따라 빛을 차단하거나 투과시킬 수 있다. 하지만, 액정은 스스로 빛을 내지 못하기 때문에 액정 뒤에 백 라이트 유닛(Back light unit; BLU)을 배치하여 발광하는 역할을 수행하게 한다. 하나의 화소는 두 개의 투명 전극이 연결된 액정으로 구성되어 있고, 앞뒤에 서로 수직인 편광필터를 넣어 한 쪽 방향으로만 진동하는 빛만 진행하게 하여 LC 배열을 바꾸어 준다. 여기서, 화소를 독립적으로 제어하기 위해 각 화소마다 트랜지스터 스위치를 배치하고, 액정의 편광 정도를 조절하여 화면의 밝기를 조정한다.

편광판(Polarizer)의 경우 빛을 흡수하거나 투과시키는 고분자를 이용한 흡습형 편광 필름을 주로 사용한다. 그러나, BLU에서 나오는 100%의 빛 중에서 최대 효율인 45%까지 투과할 수 있기 때문에, 50% 이상 빛 손실이 일어나게 되고 이는 직접적으로 전력 손실로 이어진다. 따라서, 고휘도의 저전력 디스플레이를 제작하기 위해서는 빛 손실을 최소화하고 투과 효율을 높이는 노력이 필요하다. 이에, 휘도 향상 필름(Brightness Enhancement Film; BEF)을 흡습형 편광판 앞에 위치하여 미리 원하는 편광 방향을 가진 빛은 투과시키고, 원치 않는 빛은 다시 BLU으로 반사시켜 빛을 재활용할 수 있게 도와준다.

상술한 흡습형 편광판에 비해, 반사형 평관판의 한 종류인 선 격자 편광판(Wire Grid Polarizer; WGP)은 빛을 반사 혹은 투과시킬 수 있으며, 흡습형 편광판 보다 높은 투과도를 보이기 때문에, BEF와 흡습형 편광판의 역할을 동시에 수행하는 대체제로서 주목 받고 있다. 이러한, 선 격자 편광판은 투명한 기판 위에 선 형태의 전도성 물질이 방향성을 가지고 주기적으로 배열되어 있는 구조로 구성되어 있다. 전도성 물질의 경우, 사용하는 파장 영역 대에서 투과 효율이 높은 물질을 사용하는데, 가시광선 영역에서는 알루미늄 금속을 주로 이용한다. 모든 방향으로 진동하는 빛이 선 격자 편광판으로 입사될 때, 전자기파의 진동방향이 격자 방향과 수직인 성분(Transverse Magnetic; TM)은 WGP를 투과하며 전자기파의 진동방향이 격자 방향과 평행인 성분(Transverse Electric; TE)은 반사가 일어난다. 또한, 금속 선 구조체가 격자를 이루어, 격자의 선폭(Line-width), 높이(Height), 간격(Space), 주기(Period) 등에 따라 편광이 일어나는 파장 대, 편광 성능 등이 결정되기 때문에, 고성능의 선 격자 편광판 제작을 위해서는 금속 격자 구조를 정밀하게 제어하는 기술을 확보하는 것이 매우 중요하다.

앞선 많은 연구를 통해, 고 성능 편광 효과를 지닌 선 격자 편광판을 제작하기 위해서는 금속 격자의 주기는 작동하는 파장의 1/4 이하이어야 하며, 금속 선폭이 작을수록 투과도는 높아진다. 작동하는 파장 영역에서, 선 격자 편광판의 투과도(Transmittance)와 대비도(Extinction Ratio; ER = TM/TE)를 동시에 높이는 것이 주 목적이다. 따라서, 가시광선 영역에서 작동하는 고성능 선 격자 편광판을 위해서는 100nm 이하 주기를 갖는 금속 나노 선 격자를 대면적에 균일하게 제작하는 기술이 필요하다.

이미 보고된 선 격자 편광판은 주로 광학 리소그래피(Photolithography) 방법과 나노 임프린트 리소그래피(Nano Imprint Lithography) 방법을 이용하여 제작되었다. 두 방법 모두 나노 구조체를 대면적으로 제작할 수는 있지만, 공정 비용이 많이 들고 공정 시간 또한 길다는 단점이 있다. 또한, 광원을 이용한 리소그래피 방법의 경우, 회절 한계로 인해 고 해상도 패턴을 얻기 힘들며, 나노 임프린트 리소그래피 방법의 경우, 몰드 붕괴 혹은 변형이 되기 쉬운 문제점이 있다. 이렇듯 기존 기술로는 패터닝 기술의 한계로 인해 금속 나노 구조체의 선폭 제어에 한계가 있고, 이로 인해 성능이 제한되고 있다. 이에, 저비용 고효율 선 격자 편광판을 제작하기 위한 새로운 기술이 요구된다.

일실시예들은 나노 전사 프린팅을 이용하여 광학 리소그래피의 회절 한계를 극복하는 100nm 이하 선 격자 편광판을 제작하는 방법을 제공한다.

구체적으로, 일실시예들은 고분자 박막을 이용해 마스터 템플릿을 복제하고, 그 위에 기능성 물질을 증착하여 기능성 나노 구조체를 형성하며, 이를 편광 기판 위에 전사 프린팅 후, 에칭 마스크로 이용해 편광 기판을 에칭하여 나노 격자 기판을 제작하고, 전도성 물질을 증착함으로써, 전도성 물질이 내장되는 선 격자 편광판을 제조하는 방법을 제공한다.

상기 제1 요철 패턴을 갖는 마스터 템플릿 기판을 준비하는 단계는 상기 마스터 템플릿 기판을 제작하는 단계를 포함하고, 상기 마스터 템플릿 기판을 제작하는 단계는 패터닝 공정을 이용하여, 상기 마스터 템플릿 기판 상에 미리 설정된 크기 및 모양을 갖는 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 패턴이 형성된 상기 마스터 템플릿 기판의 표면을 에칭하여 상기 제1 요철 패턴을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 패턴이 형성된 상기 마스터 템플릿 기판의 표면을 에칭하여 상기 제1 요철 패턴을 생성하는 단계는 상기 마스터 템플릿 기판의 표면 중 상기 제1 요철 패턴의 표면 에너지가 30

이하의 표면 에너지를 갖도록 HDMS(Hexadimethylsilazane) 또는 PDMS(Polydimethylsiloxane) 고분자 브러쉬를 포함하는 소수성 물질을 이용하여 상기 제1 요철 패턴의 표면에 대해 SAM(Self-Assembled Monolayer) 코팅 처리를 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 고분자 박막은 14 내지 50

의 용해도 파라미터(Solubility Parameter)를 가질 수 있다.

상기 고분자 박막은 상온에서 고체 상태를 유지하도록 미리 설정된 온도보다 높은 유리 전이 온도를 가질 수 있다.

상기 제2 요철 패턴을 갖는 고분자 복제 박막 몰드를 형성하는 단계는 스핀 코팅, 드롭 캐스팅, 딥 코팅, 스프레이 코팅 또는 담금법 중 적어도 어느 하나의 코팅 기법을 이용하여, 상기 제1 요철 패턴 상에 상기 고분자 박막을 단층으로 도포하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 제2 요철 패턴을 갖는 고분자 복제 박막 몰드를 형성하는 단계는 접착 테이프 또는 필름을 이용하여, 상기 마스터 템플릿 기판으로부터 상기 도포된 고분자 박막을 분리하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 제2 요철 패턴 중 돌출부 위에 기능성 물질을 증착하여 기능성 나노 구조체를 형성하는 단계는 상기 제2 요철 패턴의 표면과 증착 방향이 미리 설정된 각도를 갖도록 하는 기울임 증착법을 이용하여, 상기 제2 요철 패턴 중 상기 돌출부 위에 상기 기능성 물질을 증착하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 기능성 나노 구조체를 편광 기판 위에 프린팅하고 에칭하여 나노 격자 기판을 제작하는 단계는 상기 기능성 나노 구조체를 상기 편광 기판 위에 프린팅하는 단계; 및 상기 프린팅된 기능성 나노 구조체를 에칭 마스크로 이용하여, 상기 편광 기판을 에칭하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 기능성 나노 구조체를 상기 편광 기판 위에 프린팅하는 단계는 열, 압력 또는 용매를 이용하여, 상기 기능성 나노 구조체를 상기 편광 기판 위에 전사 프린팅하는 단계일 수 있다.

상기 열, 압력 또는 용매를 이용하여, 상기 기능성 나노 구조체를 상기 편광 기판 위에 전사 프린팅하는 단계는 핫 플레이트, 용매에 팽윤된 PDMS 젤 패드 또는 용매 증기 중 적어도 어느 하나를 이용하거나, 용매 담금법을 이용하여, 상기 기능성 나노 구조체를 상기 편광 기판 위에 전사 프린팅하는 단계일 수 있다.

상기 프린팅된 기능성 나노 구조체를 에칭 마스크로 이용하여, 상기 편광 기판을 에칭하는 단계는 에천트(Etchant) 또는 촉매를 이용한 습식 에칭, 건식 에칭 또는 플라즈마 에칭 중 적어도 어느 하나를 이용하여, 상기 편광 기판을 에칭하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 나노 격자 기판에 전도성 물질을 증착하는 단계는 상기 나노 격자 기판의 표면-상기 표면은 상기 기능성 나노 구조체를 이용하여 에칭된 제3 요철 패턴을 가짐-과 증착 방향이 미리 설정된 각도를 갖도록 하는 기울임 증착법을 이용하여, 상기 나노 격자 기판의 표면에 상기 전도성 물질을 증착하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 미리 설정된 각도는 상기 증착 방향을 기준으로 상기 나노 격자 기판의 표면이 형성하는 0°에서 좌우측 90° 사이에서 조절되고, 상기 나노 격자 기판에 증착된 상기 전도성 물질의 형태는 상기 미리 설정된 각도에 기초하여 결정될 수 있다.

상기 미리 설정된 각도가 0°인 경우, 상기 나노 격자 기판에 증착된 상기 전도성 물질의 형태는 상기 나노 격자 기판의 상기 제3 요철 패턴 중 돌출부 및 만입부를 덮는 형상을 가질 수 있다.

상기 미리 설정된 각도가 0°에서 좌측 90° 사이 또는 0°에서 우측 90° 사이에서 조절되는 경우, 상기 나노 격자 기판에 증착된 상기 전도성 물질의 형태는 상기 나노 격자 기판의 상기 제3 요철 패턴 중 돌출부를 덮고, 만입부의 가장자리 중 좌우 어느 한 부분을 채우는 형상을 가질 수 있다.

상기 미리 설정된 각도가 0°에서 좌우측 90° 사이에서 조절되는 경우, 상기 나노 격자 기판에 증착된 상기 전도성 물질의 형태는 상기 나노 격자 기판의 상기 제3 요철 패턴 중 돌출부를 덮고, 만입부의 가장자리 중 좌우 모두를 채우는 형상을 가질 수 있다.

상기 전도성 물질의 상부를 선택적으로 제거하여, 선 격자 편광판을 제조하는 단계는 상기 선 격자 편광판의 종횡비가 미리 설정된 종횡비를 갖도록, 상기 나노 격자 기판에 증착된 상기 전도성 물질의 상부-상기 전도성 물질의 상부는 상기 나노 격자 기판의 표면 중 상기 기능성 나노 구조체를 이용하여 에칭된 제3 요철 패턴의 돌출부에 증착된 상기 전도성 물질의 일부분 또는 상기 제3 요철 패턴의 만입부에 증착된 상기 전도성 물질의 일부분 중 적어도 어느 하나를 포함함-를 선택적으로 제거하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 나노 격자 기판에 증착된 상기 전도성 물질의 상부를 선택적으로 제거하는 단계는 건식 에칭, 습식 에칭, 리프트-오프, 촉매 에칭, 워싱 기법, 소니케이션 또는 접착 테이프 기반의 분리 방식 중 적어도 어느 하나를 이용하여, 상기 나노 격자 기판에 증착된 상기 전도성 물질의 상부를 선택적으로 제거하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 전도성 물질의 상부를 선택적으로 제거하여, 선 격자 편광판을 제조하는 단계는 상기 나노 격자 기판의 표면 중 상기 기능성 나노 구조체를 이용하여 에칭된 제3 요철 패턴과 상기 전도성 물질 사이의 간격에 따라, 내장형 편광판 또는 부분 내장형 편광판 중 어느 하나를 제조하는 단계일 수 있다.

상기 내장형 편광판 또는 부분 내장형 편광판 중 어느 하나를 제조하는 단계는 상기 부분 내장형 편광판을 제조하는 경우, 상기 나노 격자 기판의 나노 구조체의 안정성을 위하여, 상기 나노 격자 기판 위에 투명 고분자 용액 또는 액체 유리 중 적어도 어느 하나를 도포하여 캡슐화하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 나노 격자 기판 위에 투명 고분자 용액 또는 액체 유리 중 적어도 어느 하나를 도포하여 캡슐화하는 단계는 스핀 코팅, 드롭 캐스팅, 딥 코팅, 스프레이 코팅 또는 담금법 중 적어도 어느 하나의 코팅 기법을 이용하여, 상기 나노 격자 기판 위에 투명 고분자 용액 또는 액체 유리 중 적어도 어느 하나를 도포하여 캡슐화하는 단계를 포함할 수 있다.

일실시예에 따르면, 선 격자 편광판은 나노 격자 기판; 및 상기 나노 격자 기판의 표면 중 에칭된 요철 패턴에 증착된 전도성 물질을 포함하고, 상기 나노 격자 기판은 마스터 템플릿 기판의 제1 요철 패턴 상에 도포된 고분자 박막이 분리되어 형성되는 고분자 복제 박막 몰드-상기 고분자 복제 박막 몰드는 상기 제1 요철 패턴에 대한 역상 구조의 제2 요철 패턴을 가짐-의 상기 제2 요철 패턴 중 돌출부 위에 기능성 물질이 증착되어 형성되는 기능성 나노 구조체가 편광 기판 위에 프린팅되고 에칭되어 제작되며, 상기 전도성 물질은 상기 나노 격자 기판의 표면 중 상기 기능성 나노 구조체를 이용하여 에칭된 요철 패턴에 증착된 전도성 물질의 상부가 선택적으로 제거되어 상기 나노 격자 기판의 표면 중 에칭된 요철 패턴에 잔여한다.

상기 나노 격자 기판은 상기 선 격자 편광판이 상기 나노 격자 기판의 표면 중 에칭된 요철 패턴과 상기 전도성 물질 사이의 간격에 따라, 부분 내장형 편광판으로 제조되는 경우, 상기 나노 격자 기판의 나노 구조체의 안정성을 위하여 투명 고분자 용액 또는 액체 유리 중 적어도 어느 하나가 도포되어 캡슐화될 수 있다.

일실시예들은 나노 전사 프린팅을 이용하여 광학 리소그래피의 회절 한계를 극복하는 100nm 이하 선 격자 편광판을 제작하는 방법을 제공할 수 있다.

구체적으로, 일실시예들은 고분자 박막을 이용해 마스터 템플릿을 복제하고, 그 위에 기능성 물질을 증착하여 기능성 나노 구조체를 형성하며, 이를 편광 기판 위에 전사 프린팅 후, 에칭 마스크로 이용해 편광 기판을 에칭하여 나노 격자 기판을 제작하고, 전도성 물질을 증착함으로써, 전도성 물질이 내장되는 선 격자 편광판을 제조하는 방법을 제공할 수 있다.

따라서, 일실시예들은 구조적 안정성과 내구성을 확보한 내장형 선 격자 편광판을 제조하는 방법을 제공할 수 있다.

이 때, 일실시예들은 기능성 나노 구조체의 주기가 마스터 템플릿 기판에 따라 5 내지 100 m 이하로 제어 가능하도록 하며, 기능성 나노 구조체의 선폭이 기능성 물질과 전도성 물질이 증착될 때 10nm 오차범위 내에서 조절 가능하도록 할 수 있다.

또한, 일실시예들은 선 격자 편광판 제조 방법에서 이용되는 마스터 템플릿 기판을 소수성 처리 이후에 사용하기 때문에, 영구적으로 재사용이 가능하며, 저비용으로 대면적에 균일한 기능성 나노 구조체를 형성하도록 할 수 있다.

도 1은 일실시예에 따른 선 격자 편광판 제조 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 2는 일실시예에 따른 선 격자 편광판 제조 방법에서 이용되는 마스터 템플릿 기판을 나타낸 도면이다.
도 3은 일실시예에 따른 선 격자 편광판 제조 방법에서, 고분자 박막 몰드를 형성하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일실시예에 따른 선 격자 편광판 제조 방법에서, 기능성 나노 구조체를 형성하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 일실시예에 따른 선 격자 편광판 제조 방법에서, 나노 격자 기판을 제작하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6a 내지 6c는 일실시예에 따른 선 격자 편광판 제조 방법에서, 전도성 물질을 증착하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 일실시예에 따른 전도성 물질의 상부를 선택적으로 제거하는 과정을 거쳐 제조된 선 격자 편광판을 나타낸 도면이다.
도 8은 일실시예에 따른 마스터 템플릿 기판의 SEM(Scanning Electron Microscope) 이미지이다.
도 9는 일실시예에 따른 편광 기판 위에 나노 전사 프린팅된 기능성 나노 구조체의 SEM 이미지이다.
도 10은 일실시예에 따른 편광 기판 위에 나노 전사 프린팅된 기능성 나노 구조체를 에칭 마스크로 이용하여 에칭되어 제작된 나노 격자 기판의 SEM 이미지이다.
도 11은 일실시예에 따른 전도성 물질의 상부가 선택적으로 제거되어 제조된 선 격자 편광판의 SEM 이미지이다.

이하, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 시청자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 발명은 나노 전사 프린팅을 이용하여 광학 리소그래피의 회절 한계를 극복하는 주기 100nm 이하 선 격자 편광판을 제작하는 방법에 관한 것이다. 이에, 아래의 실시예들은 제1 요철 패턴을 갖는 마스터 템플릿 기판을 준비하는 단계; 마스터 템플릿 기판의 제1 요철 패턴 상에 고분자 박막을 도포하고 분리하여, 제1 요철 패턴에 대한 역상 구조의 제2 요철 패턴을 갖는 고분자 복제 박막 몰드를 형성하는 단계; 고분자 복제 박막 몰드의 제2 요철 패턴 중 돌출부 위에 기능성 물질을 증착하여 기능성 나노 구조체를 형성하는 단계; 기능성 나노 구조체를 편광 기판 위에 프린팅하고 에칭하여 나노 격자 기판을 제작하는 단계; 나노 격자 기판에 전도성 물질을 증착하는 단계; 및 전도성 물질의 상부를 선택적으로 제거하여, 선 격자 편광판을 제조하는 단계를 포함한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여, 선 격자 편광판을 제조하는 각 단계들에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1은 일실시예에 따른 선 격자 편광판 제조 방법을 나타낸 플로우 차트이고, 도 2 는 일실시예에 따른 선 격자 편광판 제조 방법에서 이용되는 마스터 템플릿 기판을 나타낸 도면이며, 도 3은 일실시예에 따른 선 격자 편광판 제조 방법에서, 고분자 박막 몰드를 형성하는 과정을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 일실시예에 따른 선 격자 편광판 제조 방법에서, 기능성 나노 구조체를 형성하는 과정을 설명하기 위한 도면이며, 도 5는 일실시예에 따른 선 격자 편광판 제조 방법에서, 나노 격자 기판을 제작하는 과정을 설명하기 위한 도면이고, 도 6a 내지 6c는 일실시예에 따른 선 격자 편광판 제조 방법에서, 전도성 물질을 증착하는 과정을 설명하기 위한 도면이며, 도 7은 일실시예에 따른 전도성 물질의 상부를 선택적으로 제거하는 과정을 거쳐 제조된 선 격자 편광판을 나타낸 도면이고, 도 8은 일실시예에 따른 마스터 템플릿 기판의 SEM(Scanning Electron Microscope) 이미지이며, 도 9는 일실시예에 따른 편광 기판 위에 나노 전사 프린팅된 기능성 나노 구조체의 SEM 이미지이고, 도 10은 일실시예에 따른 편광 기판 위에 나노 전사 프린팅된 기능성 나노 구조체를 에칭 마스크로 이용하여 에칭되어 제작된 나노 격자 기판의 SEM 이미지이며, 도 11은 일실시예에 따른 전도성 물질의 상부가 선택적으로 제거되어 제조된 선 격자 편광판의 SEM 이미지이다.

도 1 내지 11을 참조하면, 일실시예에 따른 선 격자 편광판 제조 시스템(이하, 선 격자 편광판 제조 시스템은 후술되는 선 격자 편광판 제조 공정을 수행하는 컴퓨터 장치를 의미하며, 간략하게 제조 시스템으로 기재함)은 우선, 도 2와 같이 제1 요철 패턴을 갖는 마스터 템플릿 기판(210)을 준비한다(110). 이 때, 제조 시스템은 마스터 템플릿 기판(210)을 이 패터닝 공정을 통하여 미리 설정된 크기 및 모양의 선형 격자를 갖는 주기적인 제1 요철 패턴(211)을 갖도록 미리 제작할 수 있다.

예를 들어, 제조 시스템은 패터닝 공정을 이용하여, 마스터 템플릿 기판(210) 상에 미리 설정된 크기 및 모양을 갖는 패턴을 형성한 뒤, 패턴이 형성된 마스터 템플릿 기판(210)의 표면을 에칭하여 제1 요철 패턴(211)을 생성할 수 있다. 더 구체적인 예를 들면, 제조 시스템은 광학 리소그래피(Photolithography), 전자 빔 리소그래피(E-beam Lithography), 나노 임프린트 리소그래피(Nano-Imprint Lithography), 블록 공중합체 자기조립 기반 리소그래피(Block Copolymer Lithography, or Directed Self-Assembly of Block Copolymer) 등의 패터닝 공정을 이용하여, 마스터 템플릿 기판(210)에 미리 설정된 크기 및 모양(선폭, 주기 및 높이)를 갖는 패턴을 형성한 뒤, RIE(Reactive Ion Etching) 장비를 이용하여 표면 에칭을 수행하여 제1 요철 패턴(211)을 형성할 수 있다. 이하, 마스터 템플릿 기판(210)의 제1 요철 패턴(211)의 선폭이 1nm 내지 1cm이고, 높이가 1nm 내지 1cm인 경우로 설명하나, 이에 제한되거나 한정되지 않고, 후술되는 형성하고자 하는 기능성 나노 구조체의 선폭에 따라, 다양하게 조절될 수 있다.

여기서, 제조 시스템은 마스터 템플릿 기판(210)의 표면 에너지(특히, 제1 요철 패턴(211)의 표면 에너지)가 30

이하의 표면 에너지를 갖도록 HDMS(Hexadimethylsilazane) 또는 PDMS(Polydimethylsiloxane) 고분자 브러쉬를 포함하는 소수성 물질을 이용하여, 제1 요철 패턴(211)의 표면에 대해 SAM(Self-Assembled Monolayer) 코팅 처리를 수행할 수 있다. 따라서, 상술한 바와 같이 제작되는 마스터 템플릿 기판(210)은 영구적으로 재사용이 가능할 수 있다.

상술한 바와 같이 제작되어 100nm 주기, 50nm 선폭의 제1 요철 패턴(211)을 갖는 마스터 템플릿 기판(210)은 도 8의 SEM 이미지를 통하여 확인 가능하다.

마스터 템플릿 기판(210)이 준비되면, 제조 시스템은 도 3과 같이, 마스터 템플릿 기판(210)의 제1 요철 패턴(211) 상에 고분자 박막을 도포하고 분리하여, 제1 요철 패턴(211)에 대한 역상 구조의 제2 요철 패턴(311)을 갖는 고분자 복제 박막 몰드(310)를 형성한다(120).

이 때, 제조 시스템은 14 내지 50

의 용해도 파라미터(Solubility Parameter)를 갖는 고분자 박막을 이용할 수 있다. 또한, 제조 시스템은 상온에서 고체 상태를 유지하도록 미리 설정된 온도(예컨대, 25

)보다 높은 유리 전이 온도를 갖는 고분자 박막을 이용할 수 있다.

구체적으로, 120 단계에서, 제조 시스템은 스핀 코팅, 드롭 캐스팅, 딥 코팅, 스프레이 코팅 또는 담금법 중 적어도 어느 하나의 코팅 기법을 이용하여, 제1 요철 패턴(211) 상에 고분자 박막을 단층으로 도포한 이후, 접착 테이프 또는 필름을 이용하여, 마스터 템플릿 기판(210)으로부터 도포된 고분자 박막을 분리함으로써, 고분자 복제 박막 몰드(310)를 형성할 수 있다.

고분자 복제 박막 몰드(310)가 형성되면, 제조 시스템은 고분자 복제 박막 몰드(310)의 제2 요철 패턴(311) 중 돌출부(312) 위에 기능성 물질을 증착하여 기능성 나노 구조체(410)를 형성한다(130).

이 때, 제조 시스템은 도 4와 같이, 제2 요철 패턴(311)의 표면과 증착 방향(420)이 미리 설정된 각도를 갖도록 하는 기울임 증착법을 이용하여, 제2 요철 패턴(311) 중 돌출부(312) 위에 기능성 물질을 증착함으로써, 기능성 나노 구조체(410)를 형성할 수 있다. 예를 들어, 제조 시스템은 제2 요철 패턴(311)의 표면과 증착 방향(420)이 형성하는 각도를 0°에서 좌측 90° 사이 또는 0°에서 우측 90° 사이에서 유지되도록 조절하며(도면에는 도시되지 않았지만, 고분자 복제 박막 몰드(310)를 고정시키는 샘플 홀더와 제2 요철 패턴(311)의 표면이 형성하는 각도를 0°에서 90° 사이에서 유지되도록 조절하며), 제2 요철 패턴(311) 위에 기능성 물질을 연속적으로 증착함으로써, 제2 요철 패턴(311) 중 돌출부(312)에만 기능성 물질이 잔여하도록 할 수 있다. 따라서, 제조 시스템은 별도의 리프트-오프(lift-off) 공정 없이도 필름 형태가 아닌 기능성 나노 구조체(410)를 형성할 수 있다.

이와 같은, 기능성 나노 구조체(410)의 선폭은 제2 요철 패턴(311)의 선폭과 동일하기 때문에, 마스터 템플릿 기판(210)의 제1 요철 패턴(211) 중 만입부의 폭과 동일할 수 있고, 기능성 나노 구조체(410)의 주기는 제2 요철 패턴(311)의 주기(만입부의 폭)과 동일하기 때문에, 마스터 템플릿 기판(210)의 제1 요철 패턴(211) 중 돌출부의 선폭과 동일할 수 있다. 즉, 기능성 나노 구조체(410)는 마스터 템플릿 기판(210)의 선폭 및 주기에 따라 조절되는 선폭과 주기를 갖게 된다.

여기서, 기능성 나노 구조체(410)는 증착 공장에서 사용하는 소스(Source) 재료에 따라, Al, Cr, Ti 또는 Ir 등의 금속과 a-Si 등의 반도체로 형성될 수 있다.

기능성 나노 구조체(410)가 형성되면, 제조 시스템은 도 5와 같이, 기능성 나노 구조체(410)를 편광 기판(510) 위에 프린팅하고 에칭하여 나노 격자 기판(520)을 제작한다(140).

구체적으로, 140 단계에서 제조 시스템은 기능성 나노 구조체(410)를 편광 기판(510) 위에 프린팅한 뒤, 프린팅된 기능성 나노 구조체(511)를 에칭 마스크로 이용하여, 편광 기판(510)을 에칭함으로써, 나노 격자 기판(520)을 제작할 수 있다.

예를 들어, 제조 시스템은 열, 압력 또는 용매를 이용하여, 기능성 나노 구조체(410)를 편광 기판(510) 위에 전사 프린팅한 뒤, 프린팅된 기능성 나노 구조체(511)를 에칭 마스크로, 에천트(Etchant) 또는 촉매를 이용한 습식 에칭, 건식 에칭 또는 플라즈마 에칭 중 적어도 어느 하나를 이용하여, 편광 기판(510)을 에칭함으로써, 제3 요철 패턴(521)을 갖는 나노 격자 기판(520)을 제작할 수 있다.

이 때, 제조 시스템은 핫 플레이트, 용매에 팽윤(Swelling)된 PDMS 젤 패드 또는 용매 증기(Solvent vapor) 중 적어도 어느 하나를 이용하거나, 용매 담금법(Immersion)을 이용하여, 기능성 나노 구조체(410)를 편광 기판(510) 위에 전사 프린팅할 수 있다.

상술한 바와 같이 편광 기판(510) 위에 프린팅되는, 200nm 주기, 50nm 선폭의 기능성 나노 구조체(511)는 도 9의 SEM 이미지를 통하여 확인 가능하다.

더 구체적인 예를 들면, 제조 시스템은 선형 알루미늄 기능성 나노 구조체(410)를 석영 기판인 편광 기판(510) 위에 전사한 후, RIE를 이용하여 건식 에칭을 진행하여 200nm의 주기와 50nm의 선폭을 갖는 나노 격자 기판(520)을 제작할 수 있다.

이와 같은 나노 전사 프린팅 기술은 전사 대상인 기판 표면에 대한 전처리가 필요 없기 때문에, 편광 기판(510)은 유리, 사파이어, 석영, ITO 등 다양한 투명한 기판이 사용될 수 있다. 이상, 일실시예는 편광 기판(510)으로 석영 기판을 Bosch process를 이용하여 에칭하고 나노 격자 기판(520)을 제작하는 것으로 설명하나, 이에 제한되거나 한정되지 않는다.

상술한 바와 같이 편광 기판(510) 위에 나노 전사 프린팅된 기능성 나노 구조체(511)를 에칭 마스크로 이용하여 에칭되어 제작된 나노 격자 기판(520)은 도 10의 SEM 이미지를 통하여 확인 가능하다.

나노 격자 기판(520)이 제작되면, 제조 시스템은 나노 격자 기판(520)에 전도성 물질(610)을 증착한다(150).

150 단계에서, 제조 시스템은 나노 격자 기판(520)의 표면과 증착 방향(620)이 미리 설정된 각도를 갖도록 하는 기울임 증착법을 이용하여, 나노 격자 기판(520)의 표면에 전도성 물질(610)을 증착할 수 있다. 이하, 나노 격자 기판(520)의 표면은 기능성 나노 구조체(511)를 이용하여 에칭된 제3 요철 패턴(521)이 위치하는 표면을 의미한다.

이 때, 나노 격자 기판(520)의 표면과 증착 방향(620)이 형성하는 미리 설정된 각도는 증착 방향(620)을 기준으로 나노 격자 기판(520)의 표면이 형성하는 0°에서 좌우측 90° 사이(도면에는 도시되지 않았지만, 나노 격자 기판(520)을 고정시키는 샘플 홀더와 제3 요철 패턴(521)의 표면이 형성하는 각도가 0°에서 180° 사이)에서 조절될 수 있고, 나노 격자 기판(520)에 증착된 전도성 물질(610)의 형태는 미리 설정된 각도에 기초하여 결정될 수 있다.

예를 들어, 제조 시스템은 도 6a와 같이, 제3 요철 패턴(521)의 표면과 증착 방향(620)이 형성하는 각도를 90°가 유지되도록 조절하며(도면에는 도시되지 않았지만, 나노 격자 기판(520)을 고정시키는 샘플 홀더와 제3 요철 패턴(521)의 표면이 형성하는 각도를 0°가 유지되도록 조절하며), 제3 요철 패턴(521) 위에 전도성 물질(610)을 연속적으로 증착함으로써, 증착된 전도성 물질(610)의 형태가 제3 요철 패턴(521) 중 돌출부(522) 및 만입부(523)을 덮는 형상(돌출부(522) 및 만입부(523) 모두를 가득 채우는 형상)을 갖도록 할 수 있다.

다른 예를 들면, 제조 시스템은 도 6b와 같이, 제3 요철 패턴(521)의 표면과 증착 방향(620)이 형성하는 각도를 0°에서 좌측 90° 사이 또는 0°에서 우측 90° 사이에서 유지되도록 조절하며(도면에는 도시되지 않았지만, 나노 격자 기판(520)을 고정시키는 샘플 홀더와 제3 요철 패턴(521)의 표면이 형성하는 각도를 0°에서 90° 사이에서 유지되도록 조절하며), 돌출부(522)의 증착 두께를 특정 두께보다 많이 하여 제3 요철 패턴(521) 위에 전도성 물질(610)을 연속적으로 증착함으로써, 증착된 전도성 물질(610)의 형태가 제3 요철 패턴(521) 중 돌출부(522)를 덮고, 만입부(523)의 가장자리 중 좌우 어느 한 부분을 채우는 형상('ㄴ'자 형상)을 갖도록 할 수 있다.

또 다른 예를 들면, 제조 시스템은 도 6c와 같이, 제3 요철 패턴(521)의 표면과 증착 방향(620)이 형성하는 각도를 0°에서 좌우측 90° 사이에서 유지되도록 조절하며(도면에는 도시되지 않았지만, 나노 격자 기판(520)을 고정시키는 샘플 홀더와 제3 요철 패턴(521)의 표면이 형성하는 각도를 0°에서 180° 사이에서 유지되도록 조절하며), 제3 요철 패턴(521) 위에 전도성 물질(610)을 연속적으로 증착함으로써, 증착된 전도성 물질(610)의 형태가 제3 요철 패턴(521) 중 돌출부(522)를 덮고, 만입부(523)의 가장자리 중 좌우 모두를 채우는 형상('U'자 형상)을 갖도록 할 수 있다.

그러나, 나노 격자 기판(520)에 증착된 전도성 물질(610)의 형태는 상술한 바에 제한되거나 한정되지 않고, 기울임 증착법을 통하여 야기되는 다양한 형상을 가질 수 있다.

나노 격자 기판(520)에 전도성 물질(610)이 증착되고 나면, 제조 시스템은 전도성 물질(610)의 상부를 선택적으로 제거하여, 선 격자 편광판(710, 720, 730)을 제조한다(160).

구체적으로, 제조 시스템은 선 격자 편광판(710, 720, 730)의 종횡비가 미리 설정된 종횡비를 갖도록, 나노 격자 기판(520)에 증착된 전도성 물질(610)의 상부를 선택적으로 제거할 수 있다. 여기서, 선택적으로 제거되는 전도성 물질(610)의 상부는 나노 격자 기판(520)의 표면 중 기능성 나노 구조체(410)를 이용하여 에칭된 제3 요철 패턴(521)의 돌출부(522)에 증착된 전도성 물질(610)의 일부분 또는 제3 요철 패턴(521)의 만입부(523)에 증착된 전도성 물질(610)의 일부분 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

예를 들어, 제조 시스템은 건식 에칭, 습식 에칭, 리프트-오프, 촉매 에칭, 워싱 기법, 소니케이션 또는 접착 테이프 기반의 분리 방식 중 적어도 어느 하나를 이용하여, 나노 격자 기판(520)에 증착된 전도성 물질(610)의 상부를 선택적으로 제거할 수 있다.

여기서, 선 격자 편광판(710, 720, 730)은 도 7과 같이, 나노 격자 기판(520)의 표면 중 기능성 나노 구조체(410)를 이용하여 에칭된 제3 요철 패턴(521)(이 때, 제3 요철 패턴(521)은 선 격자 편광판(710, 720, 730)이 갖는 요철 패턴을 의미함)과 전도성 물질(610) 사이의 간격에 따라, 내장형 편광판(710)(Embedded Wire Grid Polarizer; Embedded WGP) 또는 부분 내장형 편광판(720, 730)(Half-embedded Wire Grid Polarizer; Half-embedded WGP)로 제조될 수 있다.

즉, 제조 시스템이 도 6a를 참조하여 설명한 방식으로 나노 격자 기판(520)의 제3 요철 패턴(521) 위에 전도성 물질(610)을 증착하는 경우, 160 단계에서 내장형 편광판(710)이 제조될 수 있고, 도 6b 또는 6c를 참조하여 설명한 방식으로 나노 격자 기판(520)의 제3 요철 패턴(521) 위에 전도성 물질(610)을 증착하는 경우, 160 단계에서는 부분 내장형 편광판(720, 730)이 제조될 수 있다.

이 때, 부분 내장형 편광판을 제조하는 경우, 제조 시스템은 나노 격자 기판(520)의 나노 구조체의 안정성을 위하여, 나노 격자 기판(520)(부분 내장형 편광판(720, 730)) 위에 투명 고분자 용액(예컨대, PDMS, PMMA, PS, P4VP 등) 또는 액체 유리 중 적어도 어느 하나를 도포하여, 부분 내장형 편광판(720, 730)을 캡슐화할 수 있다.

예를 들어, 제조 시스템은 스핀 코팅, 드롭 캐스팅, 딥 코팅, 스프레이 코팅 또는 담금법 중 적어도 어느 하나의 코팅 기법을 이용하여, 부분 내장형 편광판(720, 730) 위에 투명 고분자 용액 또는 액체 유리 중 적어도 어느 하나를 도포하여 캡슐화할 수 있다.

전도성 물질(610)의 상부가 습식 에칭을 통해 선택적으로 제거되어 제조된 선 격자 편광판(710, 720, 730)은 도 11의 SEM 이미지를 통하여 확인 가능하다.

따라서, 도 1 내지 7을 참조하여 설명된 바와 같이 제조되는 선 격자 편광판은 나노 격자 기판 및 나노 격자 기판의 표면 중 에칭된 요철 패턴에 증착된 전도성 물질을 포함한다. 이 때, 나노 격자 기판의 표면 중 에칭된 요철 패턴은 상술된 제3 요철 패턴(521)을 의미한다.

이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 어플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims

제1 요철 패턴을 갖는 마스터 템플릿 기판을 준비하는 단계;
상기 마스터 템플릿 기판의 상기 제1 요철 패턴 상에 고분자 박막을 도포하고 분리하여, 상기 제1 요철 패턴에 대한 역상 구조의 제2 요철 패턴을 갖는 고분자 복제 박막 몰드를 형성하는 단계;
상기 고분자 복제 박막 몰드의 상기 제2 요철 패턴 중 돌출부 위에 기능성 물질을 증착하여 기능성 나노 구조체를 형성하는 단계;
상기 기능성 나노 구조체를 편광 기판 위에 프린팅하고 에칭하여 나노 격자 기판을 제작하는 단계;
상기 나노 격자 기판의 표면-상기 표면은 상기 기능성 나노 구조체를 이용하여 에칭된 제3 요철 패턴을 가짐-과 증착 방향이 미리 설정된 각도를 갖도록 하는 기울임 증착법을 이용하여, 상기 나노 격자 기판의 표면에 전도성 물질을 증착하는 단계; 및
상기 전도성 물질의 상부를 선택적으로 제거하여, 선 격자 편광판을 제조하는 단계
를 포함하고,
상기 미리 설정된 각도는
상기 증착 방향을 기준으로 상기 나노 격자 기판의 표면이 형성하는 0°에서 좌우측 90°사이에서 조절되며,
상기 나노 격자 기판에 증착된 상기 전도성 물질의 형태는
상기 미리 설정된 각도가 0°인 경우 상기 나노 격자 기판의 상기 제3 요철 패턴 중 돌출부 및 만입부를 덮는 형상을 갖고,
상기 미리 설정된 각도가 0°에서 좌측 90° 사이 또는 0°에서 우측 90° 사이에서 조절되는 경우 상기 나노 격자 기판의 상기 제3 요철 패턴 중 돌출부를 덮고 만입부의 가장자리 중 좌우 어느 한 부분을 채우는 형상을 가지며,
상기 미리 설정된 각도가 0°에서 좌우측 90° 사이에서 조절되는 경우 상기 나노 격자 기판의 상기 제3 요철 패턴 중 돌출부를 덮고 만입부의 가장자리 중 좌우 모두를 채우는 형상을 갖는 선 격자 편광판 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 요철 패턴을 갖는 마스터 템플릿 기판을 준비하는 단계는
상기 마스터 템플릿 기판을 제작하는 단계
를 포함하고,
상기 마스터 템플릿 기판을 제작하는 단계는
패터닝 공정을 이용하여, 상기 마스터 템플릿 기판 상에 미리 설정된 크기 및 모양을 갖는 패턴을 형성하는 단계; 및
상기 패턴이 형성된 상기 마스터 템플릿 기판의 표면을 에칭하여 상기 제1 요철 패턴을 생성하는 단계
를 포함하는 선 격자 편광판 제조 방법.
제2항에 있어서,
상기 패턴이 형성된 상기 마스터 템플릿 기판의 표면을 에칭하여 상기 제1 요철 패턴을 생성하는 단계는
상기 마스터 템플릿 기판의 표면 중 상기 제1 요철 패턴의 표면 에너지가 30
이하의 표면 에너지를 갖도록 HDMS(Hexadimethylsilazane) 또는 PDMS(Polydimethylsiloxane) 고분자 브러쉬를 포함하는 소수성 물질을 이용하여 상기 제1 요철 패턴의 표면에 대해 SAM(Self-Assembled Monolayer) 코팅 처리를 수행하는 단계
를 더 포함하는 선 격자 편광판 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 고분자 박막은
14 내지 50
의 용해도 파라미터(Solubility Parameter)를 갖는, 선 격자 편광판 제조 방법.
제4항에 있어서,
상기 고분자 박막은
상온에서 고체 상태를 유지하도록 25℃보다 높은 유리 전이 온도를 갖는, 선 격자 편광판 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 제2 요철 패턴을 갖는 고분자 복제 박막 몰드를 형성하는 단계는
스핀 코팅, 드롭 캐스팅, 딥 코팅, 스프레이 코팅 또는 담금법 중 적어도 어느 하나의 코팅 기법을 이용하여, 상기 제1 요철 패턴 상에 상기 고분자 박막을 단층으로 도포하는 단계
를 포함하는 선 격자 편광판 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 제2 요철 패턴을 갖는 고분자 복제 박막 몰드를 형성하는 단계는
접착 테이프 또는 필름을 이용하여, 상기 마스터 템플릿 기판으로부터 상기 도포된 고분자 박막을 분리하는 단계
를 포함하는 선 격자 편광판 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 제2 요철 패턴 중 돌출부 위에 기능성 물질을 증착하여 기능성 나노 구조체를 형성하는 단계는
상기 제2 요철 패턴의 표면과 증착 방향이 미리 설정된 각도를 갖도록 하는 기울임 증착법을 이용하여, 상기 제2 요철 패턴 중 상기 돌출부 위에 상기 기능성 물질을 증착하는 단계
를 포함하는 선 격자 편광판 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 기능성 나노 구조체를 편광 기판 위에 프린팅하고 에칭하여 나노 격자 기판을 제작하는 단계는
상기 기능성 나노 구조체를 상기 편광 기판 위에 프린팅하는 단계; 및
상기 프린팅된 기능성 나노 구조체를 에칭 마스크로 이용하여, 상기 편광 기판을 에칭하는 단계
를 포함하는 선 격자 편광판 제조 방법.
제9항에 있어서,
상기 기능성 나노 구조체를 상기 편광 기판 위에 프린팅하는 단계는
열, 압력 또는 용매를 이용하여, 상기 기능성 나노 구조체를 상기 편광 기판 위에 전사 프린팅하는 단계인, 선 격자 편광판 제조 방법.
제10항에 있어서,
상기 열, 압력 또는 용매를 이용하여, 상기 기능성 나노 구조체를 상기 편광 기판 위에 전사 프린팅하는 단계는
핫 플레이트, 용매에 팽윤된 PDMS 젤 패드 또는 용매 증기 중 적어도 어느 하나를 이용하거나, 용매 담금법을 이용하여, 상기 기능성 나노 구조체를 상기 편광 기판 위에 전사 프린팅하는 단계인, 선 격자 편광판 제조 방법.
제9항에 있어서,
상기 프린팅된 기능성 나노 구조체를 에칭 마스크로 이용하여, 상기 편광 기판을 에칭하는 단계는
에천트(Etchant) 또는 촉매를 이용한 습식 에칭, 건식 에칭 또는 플라즈마 에칭 중 적어도 어느 하나를 이용하여, 상기 편광 기판을 에칭하는 단계
를 포함하는 선 격자 편광판 제조 방법.
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
제1항에 있어서,
상기 전도성 물질의 상부를 선택적으로 제거하여, 선 격자 편광판을 제조하는 단계는
상기 선 격자 편광판의 종횡비가 미리 설정된 종횡비를 갖도록, 상기 나노 격자 기판에 증착된 상기 전도성 물질의 상부-상기 전도성 물질의 상부는 상기 나노 격자 기판의 표면 중 상기 기능성 나노 구조체를 이용하여 에칭된 제3 요철 패턴의 돌출부에 증착된 상기 전도성 물질의 일부분 또는 상기 제3 요철 패턴의 만입부에 증착된 상기 전도성 물질의 일부분 중 적어도 어느 하나를 포함함-를 선택적으로 제거하는 단계
를 포함하는 선 격자 편광판 제조 방법.
제18항에 있어서,
상기 나노 격자 기판에 증착된 상기 전도성 물질의 상부를 선택적으로 제거하는 단계는
건식 에칭, 습식 에칭, 리프트-오프, 촉매 에칭, 워싱 기법, 소니케이션 또는 접착 테이프 기반의 분리 방식 중 적어도 어느 하나를 이용하여, 상기 나노 격자 기판에 증착된 상기 전도성 물질의 상부를 선택적으로 제거하는 단계
를 포함하는 선 격자 편광판 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 전도성 물질의 상부를 선택적으로 제거하여, 선 격자 편광판을 제조하는 단계는
상기 나노 격자 기판의 표면 중 상기 기능성 나노 구조체를 이용하여 에칭된 제3 요철 패턴과 상기 전도성 물질 사이의 간격에 따라, 내장형 편광판 또는 부분 내장형 편광판 중 어느 하나를 제조하는 단계인, 선 격자 편광판 제조 방법.
제20항에 있어서,
상기 내장형 편광판 또는 부분 내장형 편광판 중 어느 하나를 제조하는 단계는
상기 부분 내장형 편광판을 제조하는 경우, 상기 나노 격자 기판의 나노 구조체의 안정성을 위하여, 상기 나노 격자 기판 위에 투명 고분자 용액 또는 액체 유리 중 적어도 어느 하나를 도포하여 캡슐화하는 단계
를 더 포함하는 선 격자 편광판 제조 방법.
제21항에 있어서,
상기 나노 격자 기판 위에 투명 고분자 용액 또는 액체 유리 중 적어도 어느 하나를 도포하여 캡슐화하는 단계는
스핀 코팅, 드롭 캐스팅, 딥 코팅, 스프레이 코팅 또는 담금법 중 적어도 어느 하나의 코팅 기법을 이용하여, 상기 나노 격자 기판 위에 투명 고분자 용액 또는 액체 유리 중 적어도 어느 하나를 도포하여 캡슐화하는 단계
를 포함하는 선 격자 편광판 제조 방법.
나노 격자 기판; 및
상기 나노 격자 기판의 표면 중 에칭된 요철 패턴에 증착된 전도성 물질
을 포함하고,
상기 나노 격자 기판은
마스터 템플릿 기판의 제1 요철 패턴 상에 도포된 고분자 박막이 분리되어 형성되는 고분자 복제 박막 몰드-상기 고분자 복제 박막 몰드는 상기 제1 요철 패턴에 대한 역상 구조의 제2 요철 패턴을 가짐-의 상기 제2 요철 패턴 중 돌출부 위에 기능성 물질이 증착되어 형성되는 기능성 나노 구조체가 편광 기판 위에 프린팅되고 에칭되어 제작되며,
상기 전도성 물질은
상기 나노 격자 기판의 표면 중 상기 기능성 나노 구조체를 이용하여 에칭된 요철 패턴에 기울임 증착법을 기초로 증착된 전도성 물질-상기 전도성 물질은 상기 나노 격자 기판의 표면과 증착 방향이 형성하는 미리 설정된 각도가, 0°인 경우 상기 나노 격자 기판의 요철 패턴 중 돌출부 및 만입부를 덮는 형상을 갖고, 0°에서 좌측 90° 사이 또는 0°에서 우측 90° 사이에서 조절되는 경우 상기 나노 격자 기판의 상기 요철 패턴 중 돌출부를 덮고 만입부의 가장자리 중 좌우 어느 한 부분을 채우는 형상을 가지며, 0°에서 좌우측 90° 사이에서 조절되는 경우 상기 나노 격자 기판의 상기 요철 패턴 중 돌출부를 덮고 만입부의 가장자리 중 좌우 모두를 채우는 형상을 가짐-의 상부가 선택적으로 제거되어 상기 나노 격자 기판의 표면 중 에칭된 요철 패턴에 잔여하는, 선 격자 편광판.
제23항에 있어서,
상기 나노 격자 기판은
상기 선 격자 편광판이 상기 나노 격자 기판의 표면 중 에칭된 요철 패턴과 상기 전도성 물질 사이의 간격에 따라, 부분 내장형 편광판으로 제조되는 경우, 상기 나노 격자 기판의 나노 구조체의 안정성을 위하여 투명 고분자 용액 또는 액체 유리 중 적어도 어느 하나가 도포되어 캡슐화되는, 선 격자 편광판.