KR102077614B1 - 복수 패턴 영역을 가지는 모듈의 제조방법, 그 제조방법에 따른 복수 패턴 영역을 가지는 모듈, 및 회절격자모듈 또는 회절격자모듈용 몰드의 제조방법 - Google Patents

복수 패턴 영역을 가지는 모듈의 제조방법, 그 제조방법에 따른 복수 패턴 영역을 가지는 모듈, 및 회절격자모듈 또는 회절격자모듈용 몰드의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예들은 복수 패턴 영역을 가지는 모듈의 제조방법과, 그 제조방법에 따른 복수 패턴 영역을 가지는 모듈, 및 회절격자모듈 또는 회절격자모듈용 몰드의 제조방법을 제공한다.

Description

복수 패턴 영역을 가지는 모듈의 제조방법, 그 제조방법에 따른 복수 패턴 영역을 가지는 모듈, 및 회절격자모듈 또는 회절격자모듈용 몰드의 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING A MODULE HAVING MULTIPLE PATTERN AREA,THE MODUE, AND METHOD MANUFACTURING DIFFRACTION GRATING MODULE OR MOLD OF DIFFRACTION GRATING MODULE}
본 발명의 실시예들은 복수 패턴 영역을 가지는 모듈의 제조방법과, 그 제조방법에 따른 복수 패턴 영역을 가지는 모듈, 및 회절격자모듈 또는 회절격자모듈용 몰드의 제조방법에 관한 것이다.
헤드 마운트 디스플레이(HMD) 장치 중 일례로서, 외광은 그대로 투과하되 마이크로 광원출력소자를 통해 출력된 광이 복수의 회절격자소자를 통해 광도파로 상에서 전파되다가 다시 사용자의 동공으로 도달될 수 있는 시스루 디스플레이(See-through Display) 내지 증강 현실용(AR) 디스플레이 장치의 연구가 최근 들어 활발하게 진행되고 있다.
이러한 복수의 회절격자소자는 가시광 파장 영역의 빛을 효과적으로 회절시키기 위해 서브 마이크로 주기의 정교한 패턴을 가지며, 각각의 회절격자의 형상, 구조 및 배향각도 등이 정밀하게 설계되고 그에 따라 제조되어야 한다.
이를 위해서 종래에는 복수의 회절격자소자마다의 일련의 복잡한 전자빔 리소그래피 또는 포토리소그래피, 그리고 식각 공정 등이 반복적으로 수반되어야 했으므로, 시간이 오래 걸리고 고난이도 공정을 요하였다.
그리고, 복수의 회절격자소자 중 일부에 대해서만 설계변경을 하고자 하더라도 복잡하고 어려운 난이도의 공정들 때문에 그 시간 및 비용의 소모가 상당하였다.
일본 특개 제2015-049376호
본 발명의 실시예들은 복수 패턴 영역을 가지는 모듈의 제조방법과, 그 제조방법에 따른 복수 패턴 영역을 가지는 모듈, 및 회절격자모듈 또는 회절격자모듈용 몰드의 제조방법을 제공한다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 하기의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면은 서로 다른 회절격자패턴을 가지는 제1회절격자소자 및 제2회절격자소자를 포함하는 회절격자모듈을 제조하기 위해 복수 패턴 영역을 가지는 모듈을 제조하는 방법으로서, (a) 제1패턴이 형성된 제1기재를 베이스 기재에 배치하는 단계; (b) 제1회절격자소자의 레이아웃에 대응하는 레이아웃의 제1재단라인을 상기 제1기재에 형성하는 단계; (c) 제2회절격자소자의 레이아웃에 대응하는 레이아웃의 제2재단라인을 상기 제1기재에 형성하는 단계; (d) 상기 제1재단라인에 의해 정의되는 제1영역 및 상기 제2재단라인에 의해 정의되는 제2영역 중 어느 하나를 상기 제1기재로부터 제거하는 단계; (e) 제1패턴과 다른 제2패턴이 형성되어 있으며 상기 제1기재로부터 제거된 제거영역에 대응하는 레이아웃을 가지는 제2기재를 상기 제거영역에 배치하는 단계; 및 (f) 상기 제1영역 및 제2영역을 남겨두고 상기 제1기재를 상기 베이스 기재로부터 제거하는 단계를 포함하는, 복수 패턴 영역을 가지는 모듈의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면은 상기 회절격자모듈 내에서 상기 제1회절격자소자 및 제2회절격자소자 상호 간에는 정렬관계가 정해져 있으며, 상기 (b) 및 (c) 단계에서는 상기 정렬관계에 대응되도록 제1재단라인 또는 제2재단라인을 형성하는, 복수 패턴 영역을 가지는 모듈의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면은 상기 제1재단라인의 레이아웃은 상기 제1회절격자소자의 레이아웃과 일치하는 상이며, 상기 제2재단라인의 레이아웃은 상기 제2회절격자소자의 레이아웃과 일치하는 상인, 복수 패턴 영역을 가지는 모듈의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면은 상기 제1재단라인의 레이아웃은 상기 제1회절격자소자의 레이아웃에 대해 역상이며, 상기 제2재단라인의 레이아웃은 상기 제2회절격자소자의 레이아웃에 대해 역상인, 복수 패턴 영역을 가지는 모듈의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면은 상기 회절격자모듈은 상기 제1회절격자소자 및 제2회절격자소자 중 적어도 하나와 서로 다른 회절격자패턴을 가지는 제3회절격자소자를 포함하며, 상기 제조 방법은, (g) 제3소자의 레이아웃에 대응하는 레이아웃의 제3재단라인을 상기 제1기재에 형성하는 단계;를 더 포함하며, 상기 제3재단라인에 의해 제3영역이 정의되며, 상기 (f) 단계는, 상기 제1영역, 제2영역 및 제3영역을 남겨두고 상기 제1기재를 상기 베이스 기재로부터 제거하는, 복수 패턴 영역을 가지는 모듈의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면은 상기 회절격자모듈 내에서 상기 제1회절격자소자, 제2회절격자소자 및 제3회절격자소자 상호 간에는 정렬관계가 정해져 있으며, 상기 (b), (c) 및 (g) 단계에서는 상기 정렬관계에 대응되도록 제1재단라인, 제2재단라인 또는 제3재단라인을 형성하는, 복수 패턴 영역을 가지는 모듈의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면은 상기 제1재단라인의 레이아웃은 상기 제1회절격자소자의 레이아웃과 일치하는 상이며, 상기 제2재단라인의 레이아웃은 상기 제2회절격자소자의 레이아웃과 일치하는 상이며, 상기 제3재단라인의 레이아웃은 상기 제3회절격자소자의 레이아웃과 일치하는 상인, 복수 패턴 영역을 가지는 모듈의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면은 상기 제1재단라인의 레이아웃은 상기 제1회절격자소자의 레이아웃에 대해 역상이며, 상기 제2재단라인의 레이아웃은 상기 제2회절격자소자의 레이아웃에 대해 역상이며, 상기 제3재단라인의 레이아웃은 상기 제3회절격자소자의 레이아웃에 대해 역상인, 복수 패턴 영역을 가지는 모듈의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면은 상기 제1재단라인의 레이아웃은 상기 제1회절격자소자의 레이아웃에 대해 역상이며, 상기 제2재단라인의 레이아웃은 상기 제2회절격자소자의 레이아웃에 대해 역상이며, 상기 제3재단라인의 레이아웃은 상기 제3회절격자소자의 레이아웃에 대해 역상인, 복수 패턴 영역을 가지는 모듈의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 측면은 본 발명의 일 측면에 따른 제조방법으로 제조된 복수 패턴 영역을 가지는 모듈을 제공한다.
본 발명의 다른 측면은 상기 복수 패턴 영역을 가지는 모듈은 서로 다른 회절격자패턴을 가지는 제1회절격자소자 및 제2회절격자소자를 포함하는 회절격자모듈을 제조하기 위한 회절격자모듈용 몰드인, 복수 패턴 영역을 가지는 모듈을 제공한다.
본 발명의 또 다른 측면은 복수 패턴 영역을 가지는 모듈을 준비하는 단계; 상기 복수 패턴 영역을 가지는 모듈 상에 수지 조성물을 도포하는 단계; 상기 수지 조성물을 경화하여 상기 복수 패턴 영역에 대응되는 대응패턴 영역을 형성하는 단계; 및 상기 복수 패턴 영역을 가지는 모듈과 상기 대응패턴 영역을 서로 분리하는 계를 포함하는, 회절격자모듈 또는 회절격자모듈용 몰드의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따른 제조 방법에 따르면, 복수의 패턴이 형성된 모듈을 영역 별로 손쉽게 모듈화하여 제조할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 제조 방법에 따라 제조된 복수의 패턴이 형성된 모듈은 임프린팅 공정에 이용될 수 있는 몰드로 사용될 수 있으므로, 몰드에 의해 제조할 수 있는 대상품의 복제가 손쉽고 대량으로 수행될 수 있다.
또한, 제조하고자 하는 회절격자모듈에서의 회절격자소자들의 레이아웃, 정렬관계 및 회절격자패턴의 주기 등 중 적어도 하나를 바꾸어야 하는 상황이라면, 본 발명의 일 측면에 따른 제조방법 이용시 상기 바꿔어야 하는 인자들에 대응되는 재단라인의 레이아웃, 정렬관계 및/또는 기존 기재와 패턴이 다른 기재로의 변경을 수행하기만 하면 기존 인자가 변경된 회절격자모듈을 제조하기 위한 회절격자모듈용 몰드를 손쉽게 제조할 수 있다.
물론, 이러한 효과에 의해 본 발명의 실시예들의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 회절격자모듈을 포함하는 디스플레이 장치 및 광의 이동 경로를 개념적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1측면에 따른 복수 패턴 영역을 가지는 모듈을 개념적으로 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제2측면에 따른 복수 패턴 영역을 가지는 모듈을 제조하는 방법을 개념적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제3측면에 따른 회절격자모듈 또는 회절격자모듈용 몰드의 제조 방법을 개념적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제3측면에 따른 제조 방법을 통해 제조된 회절격자모듈 또는 회절격자모듈용몰드를 개념적으로 도시한 사시도이다.
이하, 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 예시적인 형태를 도시한 것으로, 이는 본 발명을 상세히 설명하기 위해 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적인 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위하여 과장될 수 있다.
본 발명의 설명에서, 어떤 부재가 다른 부재 “상에” 위치하고 있다는 기재는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본 발명의 설명에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 “포함”한다고 하는 기재는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 회절격자모듈을 포함하는 디스플레이 장치 및 광의 이동 경로를 개념적으로 도시한 사시도이다.
회절격자모듈을 포함하는 디스플레이 장치는 헤드 마운트 디스플레이(HMD) 장치일 수 있으며, 그 중에서도 외광은 그대로 투과하되 마이크로 광원출력소자를 통해 출력된 광이 복수의 회절격자소자를 통해 광도파로 상에서 전파되다가 다시 사용자의 동공으로 도달될 수 있는 시스루 디스플레이(See-through Display) 내지 증강 현실용(AR) 디스플레이 장치일 수 있다.
도 1을 참조하면, 회절격자모듈(10)은 서로 다른 주기를 갖는 수백 나노 미터 스케일의 패턴으로 이루어진 회절격자패턴을 가지는 제1회절격자소자(DOE1: 예를 들어, 마이크로 광원출력소자(1)를 통해 출력된 광이 입사되는 소자) 및 제2회절격자소자(예를 들어, 마이크로 광원출력소자(1)를 통해 출력된 광의 집합체인 소형 광이미지가 사용자의 동공에서는 확장된 형태가 될 수 있도록 소위, ‘소위 출사동공의 확장’기능을 수행하는 소자)를 포함할 수 있다. 아울러, 회절격자모듈(10)은 제1회절격자소자(DOE1) 및 제2회절격자소자(DOE2) 중 적어도 하나와 서로 다른 회절격자패턴을 가지는 제3회절격자소자(DOE3: 예를 들어, 광을 출사시켜 그 광이 동공 내로 도달 및 입사시키는 소자)를 더 포함할 수 있다.
회절격자소자가 가지는 회절격자패턴은 회절격자소자에 도달하는 광이 광도파로 상에서 전반사될 수 있도록 회절시키기 위해 마련될 수 있다.
회절격자패턴은 깊이를 가지며 길게 형성된 홈이 그 홈의 길이방향과 직교하는 방향을 따라 반복적으로 나타나는 홈 패턴일 수 있다. 여기서, 하나의 회절격자소자가 가지는 회절격자패턴의 깊이는 회절격자패턴이 반복적으로 나타나는 길이 방향을 따라 일정 또는 변화할 수 있다. 여기서, 하나의 회절격자소자가 가지는 회절격자패턴의 주기는 일정한 값을 가질 수 있다.
제1회절격자소자(DOE1)는 제1회절격자패턴(P1)을 가지며, 제1회절격자패턴(P1)을 통해 마이크로 광원출력소자에서 출력되는 광을 회절시켜 광도파로 상으로 유도시킬 수 있다. 제1회절격자소자(DOE1)의 광도파로 상으로 유도된 광은 전반사되면서 제2회절격자소자(DOE2)로 전파하게 된다.
제2회절격자소자(DOE2)는 제2회절격자패턴(P2)을 가지며, 제2회절격자패턴(P2)을 통해 제1회절격자소자(DOE1)로부터 전파된 광을 회절시켜 광도파로 상으로 유도시킬 수 있다. 제2회절격자소자(DOE2)의 광도파로 상으로 유도된 광은 전반사되면서 제3회절격자소자(DOE3)로 전파하게 된다. 여기서, 제2회절격자패턴(P2)은 제1회절격자소자(DOE1)로부터 전파된 광을 회절시켜 광도파로 상으로 유도시키는 동시에 제3회절격자소자(DOE3) 측으로 광이 전파될 수 있도록 하며 또한 마이크로 광원출력소자(1)를 통해 출력된 광에 의해 형성된 영상이 보다 넓게 형성(출사동공의 확장: exit pupil expansion)될 수 있도록 제1회절격자패턴(P1)과 서로 다른 홈 패턴일 수 있다. 예를 들어, 제2회절격자패턴(P2)은 제1회절격자패턴과는 그 주기 및/또는 홈 패턴의 길이방향이 서로 다를 수 있다.
제3회절격자소자(DOE3)는 제3회절격자패턴(P3)을 가지며, 제3회절격자패턴(P3)을 통해 제2회절격자소자(DOE2)로부터 전파된 광을 회절시켜 광도파로 상으로 유도시킬 수 있다. 제3회절격자소자(DOE3)의 광도파로 상으로 유도된 광은 전반사되면서 사용자의 동공(E) 측으로 전파하게 된다. 여기서, 제3회절격자패턴(P3)은 제2회절격자소자(DOE2)로부터 전파된 광을 회절시켜 광도파로 상으로 유도시키는 동시에 사용자의 동공 측으로 광이 전파될 수 있도록 할 수 있도록 제1회절격자패턴(P1) 및 제2회절격자패턴(P2) 중 적어도 하나와는 서로 다른 홈 패턴일 수 있다. 예를 들어, 제3회절격자패턴(P3)은 제2회절격자패턴(P2)과는 그 주기 및/또는 홈 패턴의 길이방향이 서로 다를 수 있다. 여기서, 제3회절격자패턴(P3)은 제1회절격자패턴(P1)과는 그 주기 및/또는 홈 패턴의 길이방향이 서로 동일할 수 있지만 제1회절격자소자(DOE1)로 입사되는 광의 입사각, 각 회절격자소자의 굴절률 및 회절격자패턴의 패턴 주기, 정렬 각도에 따라 회절격자소자 내로 도파되는 광의 각도 등과 같은 각 인자들 및 각 인자들 사이의 상호작용을 고려한 회절격자소자의 광학 설계에 따라 달라질 수도 있으므로, 반드시 이에 한정되지 아니한다.
도 2는 본 발명의 제1측면에 따른 복수 패턴 영역을 가지는 모듈을 개념적으로 도시한 사시도이다.
본 발명의 제1측면에 따른 복수 패턴 영역을 가지는 모듈은 회절격자모듈(10, 도 1 참조)을 제조하기 위한 회절격자모듈용 몰드일 수 있다.
회절격자모듈(10)은 서로 다른 회절격자패턴을 가지는 제1회절격자소자(DOE1) 및 제2회절격자소자(DOE2)를 포함할 수 있다. 여기서, 회절격자모듈(10) 내에서는 상기 제1회절격자소자(DOE1) 및 제2회절격자소자(DOE2) 상호 간에는 정렬관계가 정해져 있다. 즉, 각 회절격자소자(DOE1, DOE2)의 형상 및 크기뿐 아니라 제1회절격자소자(DOE1)의 레이아웃에 대한 제2회절격자소자(DOE2)의 레이아웃의 이격거리, 배치되는 각도 등이 의도하는 기하/회절 광학 설계 기준을 통해 결정되어 정해져 있다.
아울러, 회절격자모듈(10)은 제1회절격자소자(DOE1) 및 제2회절격자소자(DOE2) 중 적어도 하나와 서로 다른 회절격자패턴을 가지는 제3회절격자소자(DOE3)를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 회절격자모듈(10) 내에서는 제1회절격자소자(DOE1), 제2회절격자소자(DOE2) 및 제3회절격자소자(DOE3) 상호 간에는 정렬관계가 정해져 있다. 즉, 각 회절격자소자(DOE1, DOE2, DOE3)의 형상 및 크기뿐 아니라 제1회절격자소자(DOE1)의 레이아웃에 대한 제2회절격자소자(DOE2), 제3회절격자소자(DOE3) 각각의 레이아웃의 이격거리, 배치되는 각도 등이 의도하는 기하/회절 광학 설계 기준을 통해 결정되어 정해져 있다.
회절격자모듈(10)의 일례로, 제1회절격자소자(DOE1) 및 제3회절격자(DOE3)의 회절격자패턴의 주기는 모두 405nm 이며, 제1회절격자패턴(P1) 및 제2회절격자패턴(P2)는 평행하며, 제3회절격자소자(DOE3)의 회절격자패턴의 주기는 355nm이며, 제1회절격자패턴(P1) 또는 제2회절격자패턴(P2)과 제3 회절격자패턴(P3)이 이루는 각도는 55°일 수 있다.
회절격자모듈용 몰드는 임프린팅 공정을 통해 회절격자모듈의 복수 패턴(예를 들어, 제1회절격자패턴, 제2회절격자패턴)을 패터팅할 수 있는 1차 패턴을 구비하는 회절격자모듈용 1차몰드와, 임프린팅 공정을 통해 회절격자모듈의 복수 패턴의 역상인 복수 역상패턴(예를 들어, 제1회절격자패턴의 역상인 패턴, 제2회절격자패턴의 역상인 패턴)을 패터닝할 수 있는 2차 패턴을 구비하는 회절격자모듈용 2차몰드로 구분될 수 있다.
회절격자모듈용 1차몰드의 1차 패턴은 회절격자모듈의 복수 패턴의 역상일 수 있다. 회절격자모듈용 1차몰드를 이용하여 임프린팅 공정을 수행하면 회절격자모듈의 복수 패턴을 바로 패터닝할 수 있다.
회절격자모듈용 2차몰드의 2차 패턴은 회절격자모듈의 복수 패턴과 일치하는 상일 수 있다. 회절격자모듈용 2차몰드를 이용하여 임프린팅 공정을 수행 또는 임프린팅 공정과 식각 공정을 순자적으로 수행하면 회절격자모듈의 복수 패턴의 역상이 패터닝된 회절격자모듈용 마스터몰드를 제조할 수 있다. 이러한 회절격자모듈용 마스터몰드는 회절격자용 1차몰드 일 수 있다.
회절격자모듈용 2차몰드를 이용하여 임프린팅 공정 또는 임프린팅 공정/식각 공정을 복수 회 수행하면 복수의 회절격자모듈용 1차몰드를 제조할 수 있으며, 이렇게 제조된 복수의 회절격자모듈용 1차몰드를 하나의 기판에 정렬한 뒤 임프린팅 공정을 수행하면 단일의 회절격자모듈용 1차몰드를 이용하여 임프린팅 공정을 수행하는 경우보다 공정 횟수를 줄이면서 대량의 회절격자모듈의 복수 패턴을 패터닝할 수 있는 장점이 있다.
도 2는 본 발명의 제1측면에 따른 복수 패턴 영역을 가지는 모듈의 일 실시예로서, 도 2의 복수 패턴 영역을 가지는 모듈은 설명의 편의상 전술한 바에 따른 회절격자모듈용 2차몰드(200)인 것으로 가정하기로 한다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같은 회절격자모듈(10)의 복수 패턴을 임프린팅 공정을 통해 패터닝하려면 회절격자모듈(10)의 복수 패턴 영역의 역상인 복수 패턴 영역을 가지는 회절격자모듈용 1차몰드(100)가 필요할 것인데, 일 실시예에 따른 회절격자모듈용 2차몰드(200)는 임프린팅 공정 또는 임프린팅 공정/식각 을 통해 이러한 회절격자모듈용 1차몰드(100)의 복수 패턴 영역을 패터닝할 수 있는 회절격자모듈용 몰드일 수 있다.
이러한 회절격자모듈용 몰드는 베이스 기재(210)와, 베이스 기재(210) 상에 각각 배치되는 제1영역부(DOE1’), 제2영역부(DOE2’) 및 제3영역부(DOE3’)를 포함할 수 있다.
제1영역부(DOE1’)는 회절격자모듈(10)의 제1회절격자패턴(P1)과 관련 있는 패턴을 가지는 부분이며, 제2영역부(DOE2’)는 회절격자모듈(10)의 제2회절격자패턴(P2)와 관련 있는 패턴을 가지는 부분이며, 제3영역부(DOE3’)는 회절격자모듈(10)의 제3회절격자패턴(P3)와 관련 있는 패턴을 가지는 부분일 수 있다.
도 3은 본 발명의 제2측면에 따른 복수 패턴 영역을 가지는 모듈을 제조하는 방법을 개념적으로 설명하기 위한 도면이다.
우선, 본 발명의 제2측면에 따른 일 실시예는 서로 다른 회절격자패턴을 가지는 제1회절격자소자(DOE1) 및 제2회절격자소자(DOE2)를 포함하는 회절격자모듈(10)을 제조하기 위한 회절격자모듈용 2차몰드(200)를 제조하는 방법을 기준으로 설명하기로 한다.
본 발명의 제2측면에 따른 일 실시예는 (a) 제1패턴이 형성된 제1기재를 베이스 기재에 배치하는 단계와, (b) 제1회절격자소자의 레이아웃에 대응하는 레이아웃의 제1재단라인을 제1기재에 형성하는 단계와, (c) 제2회절격자소자의 레이아웃에 대응하는 레이아웃의 제2재단라인을 제1기재에 형성하는 단계와, (d) 제1재단라인에 의해 정의되는 제1영역 및 제2재단라인에 의해 정의되는 제2영역 중 어느 하나를 상기 제1기재로부터 제거하는 단계와, (e) 제1패턴과 다른 제2패턴이 형성되어 있으며 제1기재로부터 제거된 제거영역에 대응하는 레이아웃을 가지는 제2기재를 제거영역에 배치하는 단계; 및 (f) 제1영역 및 제2영역을 남겨두고 제1기재를 베이스 기재로부터 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 여기서, 각 단계의 실시순서는 (a), (b), (c) 등의 순서에 한정되지 아니한다.
우선, (a) 제1패턴(P1’)이 형성된 제1기재(220)를 베이스 기재(210)에 배치하는 단계를 설명하기로 한다. (도 3의 (a) 및 (b) 참조)
베이스 기재(210)는 회절격자모듈용 몰드의 제1영역부(DOE1’) 및 제2영역부(DOE2’)가 배치될 수 있도록 하는 구조물일 수 있다. 아울러, 베이스 기재(210)는 회절격자모듈용 몰드의 제3영역부(DOE3’) 또한 배치될 수 있도록 하는 구조물일 수 있다.
여기서, 베이스 기재(210)는 점착특성(tacky)을 갖는 점착성보유층(211)을 포함하는 것이 바람직하다. 본 발명의 실시예에 따른 회절격자모듈용 몰드를 제조하는 방법에 있어 각 회절격자소자에 대응되는 기재의 재단을 통해 재단된 영역을 베이스 기재(210)로부터 선택적으로 제거하는 공정 및/또는 그 재단된 영역을 베이스 기재(210) 상에 배치하는 공정이 수반되는데, 상기 선택적으로 제거하는 공정에 있어서는 베이스 기재(210)로부터의 탈거가 용이해야 하며, 상기 배치하는 공정에 있어서는 베이스 기재(210)과의 고정력이 소정 범위 내에서 필요하기 때문이다. 이로써, 재단된 영역을 선택적으로 제거하는 공정 및/또는 재단된 영역을 배치하는 공정에 있어, 작업자가 의도한 설계안대로 그 재단된 영역의 정렬 정확도를 확보할 수 있게 된다. 이러한 점착성보유층(211)은 실리콘층과 아크릴계 및/또는 우레탄계 점착층을 포함할 수 있다. 점착성보유층(211)은 제조되는 회절격자모듈용 몰드를 이용하는 임프린팅 공정에 있어 임프린팅 영역(예를 들어, 제1영역부(DOE1’), 제2영역부(DOE2’), 제3영역부(DOE3’))마다 작용하는 압력의 균일성을 통한 패턴의 균일도를 확보하기 위해 완충특성을 가지는 PDMS(Polydimethylsiloxane) 층을 포함할 수도 있다.
베이스 기재(210)는 제조되는 회절격자모듈용 몰드를 이용하는 임프린팅 공정에 있어 처짐 또는 형상변형에 따른 임프린팅 공정 불량을 방지하기 위해, 모듈러스가 다소 높은 복수 층이 적층된 구조가 바람직할 수 있다. 즉, 점착성보유층(211)의 처짐 또는 형상변형을 최소화하기 위해 기계적 물성을 부여할 수 있는 PET(Polyethylen Terphthalate), COP(Cyclo olefin polymer), PI(polyimide) 중 적어도 하나를 포함하는 보강층(212)을 포함할 수 있다.
베이스 기재(210)는 제조되는 회절격자모듈용 몰드를 이용하는 임프린팅 공정에 있어 패터닝되는 패턴의 균일도를 추가적으로 확보하기 위해 완충층(213)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 완충층(213)은 발포 폴리우레탄(Polyurethane)과 같은 다공성층일 수 있다.
여기서, 제1기재(220)는 플라스틱 필름일 수 있다. 예를 들어, PC(Polycarbonate) 층(221)과, PC 층 상에 배치되며 패턴이 형성된 우레탄 아크릴레이트(urethane acrylate) 층(222)일 수 있다.
여기서, 제1패턴(P1’)은 임프린팅 공정에 의해 제1기재(220) 상에 배치될 수 있으며, 실시예에 따라, 제1회절격자소자(DOE1)의 제1회절격자패턴(P1)과 일치하는 홈 패턴일 수도 있으며, 제1회절격자패턴(P1)에 대해 역상인 홈 패턴일 수도 있다. 본 발명의 제2측면에 따른 일 실시예는 회절격자모듈용 2차몰드(200)를 제조하는 방법이므로, 여기서의 제1패턴(P1’)은 제1회절격자패턴(P1)과 일치하는 홈 패턴이다. 만약, 본 발명의 제2측면에 따른 실시예가 회절격자모듈용 1차몰드를 제조하는 방법이라면, 여기서의 제1패턴은 제1회절격자패턴에 대해 역상인 홈 패턴이 된다.
다음으로, (b) 제1회절격자소자(DOE1)의 레이아웃에 대응하는 레이아웃의 제1재단라인(C1)을 제1기재(220)에 형성하는 단계를 설명하기로 한다. (도 3의 (c) 참조)
본 발명의 설명에서 재단라인을 형성한다는 의미는 베이스 기재는 절단하지 않고 또는 베이스 기재는 절단하더라도 완전히 절단하는 깊이로 절단하지 않고, 제1기재를 절단하는 하프컷팅을 의미할 수 있다. 그리고 재단라인의 형성수단은 칼날 또는 레이저가 이용될 수 있는데, 폐곡선인 레이아웃에 따라 재단라인을 형성해야 하므로, 레이저를 이용하는 것이 더 바람직하다.
여기서, “제1회절격자소자의 레이아웃에 대응하는 레이아웃”의 의미는 실시예에 따라 “제1회절격자소자의 레이아웃과 일치하는 상의 레이아웃”의 의미일 수도 있으며, “제1회절격자소자의 레이아웃에 대해 역상인 레이아웃”의 의미일 수도 있다. 본 발명의 제2측면에 따른 일 실시예는 회절격자모듈용 2차몰드(200)를 제조하는 방법이므로, 여기서의 제1재단라인(C1)의 레이아웃은 제1회절격자소자(DOE1)의 레이아웃과 일치하는 상이다. 만약, 본 발명의 제2측면에 따른 실시예가 회절격자모듈용 1차몰드를 제조하는 방법이라면, 여기서의 제1재단라인의 레이아웃은 제1회절격자소자의 레이아웃에 대해 역상일 수 있다.
다음으로, (c) 제2회절격자소자(DOE2)의 레이아웃에 대응하는 레이아웃의 제2재단라인(C2)을 제1기재(220)에 형성하는 단계를 설명하기로 한다. (도 3의 (c) 참조)
여기서, “제2회절격자소자의 레이아웃에 대응하는 레이아웃”의 의미는 실시예에 따라 “제2회절격자소자의 레이아웃과 일치하는 상의 레이아웃”의 의미일 수도 있으며, “제2회절격자소자의 레이아웃에 대해 역상인 레이아웃”의 의미일 수도 있다. 본 발명의 제2측면에 따른 일 실시예는 회절격자모듈용 2차몰드(200)를 제조하는 방법이므로, 여기서의 제2재단라인(C2)의 레이아웃은 제2회절격자소자(DOE2)의 레이아웃과 일치하는 상이다. 만약, 본 발명의 제2측면에 따른 실시예가 회절격자모듈용 1차몰드를 제조하는 방법이라면, 여기서의 제2재단라인의 레이아웃은 제2회절격자소자의 레이아웃에 대해 역상일 수 있다.
다음으로, (d) 제1재단라인(C1)에 의해 정의되는 제1영역 및 제2재단라인(C2)에 의해 정의되는 제2영역 중 어느 하나를 제1기재(220)로부터 제거하는 단계를 설명하기로 한다. (도 3의 (d) 참조)
본 발명의 제2측면에 따른 일 실시예에서, 제1패턴(P1’)은 제1회절격자소자(DOE1)의 제1회절격자패턴(P1)과 동일한 주기의 홈 패턴이며, 제2회절격자소자(DOE2)의 제2회절격자패턴(P2)과는 상이한 주기의 홈 패턴일 수 있다.
따라서, 제2재단라인(C2)에 의해 정의되는 제2영역을 제1기재(220)로부터 제거하는 것이 바람직하다.
상기 (b) 및 (c) 단계에서는 회절격자모듈(10) 내에서 제1회절격자소자(DOE1) 및 제2회절격자소자(DOE2) 상호 간에 정해져 있는 정렬관계에 대응되도록 제1재단라인(C1), 제2재단라인(C2)을 형성할 수 있다.
다음으로, (e) 제1패턴(P1’)과 다른 제2패턴(P2’)이 형성되어 있으며 제1기재(220)로부터 제거된 제거영역(R)에 대응하는 레이아웃을 가지는 제2기재(230)를 제거영역(R)에 배치하는 단계를 설명하기로 한다. (도 3의 (e) 참조)
여기서, 제2기재(230)는 제1기재(220)와 마찬가지로 플라스틱 필름일 수 있다. 예를 들어, PC(Polycarbonate) 층(231)과, PC 층 상에 배치되며 패턴이 형성된 우레탄 아크릴레이트(urethane acrylate) 층(232)일 수 있다.
여기서, 제2패턴(P2’)은 임프린팅 공정에 의해 제2기재(230) 상에 배치될 수 있으며 실시예에 따라, 제2회절격자소자의 제2회절격자패턴과 일치하는 홈 패턴일 수도 있으며, 제2회절격자패턴에 대해 역상인 홈 패턴일 수도 있다. 본 발명의 제2측면에 따른 일 실시예는 회절격자모듈용 2차몰드(200)를 제조하는 방법이므로, 여기서의 제2패턴(P2’)은 제2회절격자패턴(P2)과 일치하는 홈 패턴이다. 만약, 본 발명의 제2측면에 따른 실시예가 회절격자모듈용 1차몰드를 제조하는 방법이라면, 여기서의 제2패턴은 제2회절격자패턴에 대해 역상인 홈 패턴이 된다.
여기서, 제2기재를 “제거영역에 배치하는”의 의미는 제거영역의 레이아웃에 삽입시키는 것을 의미할 수 있다. 이러한 제거영역(R)의 레이아웃으로 인해 제2기재(230)의 정렬이 용이한 장점이 있다.
다음으로, (f) 제1영역 및 제2영역을 남겨두고 제1기재를 베이스 기재로부터 제거하는 단계를 설명하기로 한다. (도 3의 (f) 참조)
여기서, “제2영역을 남긴다”는 의미는 “상기 제거영역(R)에 배치된 제2기재(230)”를 남긴다”는 의미일 수 있다.
이로써, 베이스 기재(210) 상에는 제1패턴(P1’)을 가지며 제1영역을 차지하는 제1기재(DOE1’, 이하 ‘제1영역부’라고도 칭함) 및 제2패턴(P2’)을 가지며 제2영역을 차지하는 제2기재(DOE2’, 이하 ‘제2영역부’)가 배치되는 구조의 복수 패턴 영역을 가지는 모듈(본 실시예에서는, 회절격자모듈용 2차몰드)이 제조될 수 있다.
회절격자모듈용 2차몰드(200)에 있어, 제1영역부(DOE1’)는 임프린팅 공정을 또는 임프린팅 공정/식각 공정을 통해 회절격자모듈용 1차몰드(200’)에서의 “제1회절격자패턴의 역상인 패턴”을 형성하기 위한 것이다. 또한, 회절격자모듈용 2차몰드(200)에 있어, 제2영역부(DOE2’)는 임프린팅 공정 또는 임프린팅 공정/식각 공정을 통해 회절격자모듈용 1차몰드(200’)에서의 “제2회절격자패턴의 역상인 패턴”을 형성하기 위한 것이다.
본 발명의 제2측면에 따른 제2실시예는 회절격자모듈(10)이 제1회절격자소자(DOE1) 및 제2회절격자소자(DOE2) 중 적어도 하나와 서로 다른 회절격자패턴을 가지는 제3회절격자소자(DOE3)를 포함하는 경우에, 그 회절격자모듈(10)을 제조하기 위한 회절격자모듈용 2차몰드(200)를 제조하는 방법일 수 있다.
본 발명의 제2측면에 따른 제2실시예는 상기 제2측면에 따른 일 실시예에서보다 (g) 제3회절격자소자(DOE3)의 레이아웃에 대응하는 레이아웃의 제3재단라인(C3)을 제1기재(220)에 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. (도 3의 (c) 참조)
(g) 단계에서의 “제3회절격자소자의 레이아웃에 대응하는 레이아웃”의 의미는 실시예에 따라 “제3회절격자소자의 레이아웃과 일치하는 상의 레이아웃”의 의미일 수도 있으며, “제3회절격자소자의 레이아웃에 대해 역상인 레이아웃”의 의미일 수도 있다. 본 발명의 제2측면에 따른 제2실시예는 회절격자모듈용 2차몰드(200)를 제조하는 방법이므로, 여기서의 제3재단라인(C3)의 레이아웃은 제3회절격자소자(DOE3)의 레이아웃과 일치하는 상이다. 만약, 본 발명의 제2측면에 따른 실시예가 회절격자모듈용 1차몰드를 제조하는 방법이라면, 여기서의 제3재단라인의 레이아웃은 제3회절격자소자의 레이아웃에 대해 역상일 수 있다.
상기 (b), (c) 및 (g) 단계에서는 회절격자모듈(10) 내에서 제1회절격자소자(DOE1), 제2회절격자소자(DOE2) 및 제3회절격자소자(DOE3) 상호 간에 정해져 있는 정렬관계에 대응되도록 제1재단라인(C1), 제2재단라인(C2) 및 제3재단라인(C3)을 형성할 수 있다.
한편, 제3재단라인(C3)에 의해서는 제3영역이 정의될 수 있다.
본 발명의 제2측면에 따른 제2실시예에서, 제1패턴(P1’)은 제3회절격자소자(DOE3)의 제3회절격자패턴(P3)과 동일한 주기의 홈 패턴일 수 있으며, 제2회절격자소자(DOE2)의 제2회절격자패턴(P2)과는 상이한 주기의 홈 패턴일 수 있다.
이 경우, 상기 (f)단계는 제1영역, 제2영역 및 제3영역을 남겨두고 제1기재를 베이스 기재로부터 제거할 수 있다. (도 3의 (f) 참조)
이로써, 베이스 기재(210) 상에는 제1패턴(P1’)을 가지며 제1영역을 차지하는 제1기재(DOE1’, 이하 ‘제1영역부’라고도 칭함), 제2패턴(P2’)을 가지며 제2영역을 차지하는 제2기재(DOE2’, 이하 ‘제2영역부’라고도 칭함) 및 제1패턴을 가지며 제3영역을 차지하는 제1기재(DOE3, 이하 ‘제3영역부’라고도 칭함)가 배치되는 구조의 복수 패턴 영역을 가지는 모듈(본 실시예에서는, 회절격자모듈용 2차몰드)이 제조될 수 있다.
회절격자모듈용 2차몰드(200)에 있어, 제1영역부(DOE1’)는 임프린팅 공정또는 임프린팅 공정/식각 공정을 통해 회절격자모듈용 1차몰드(200’)에서의 “제1회절격자패턴의 역상인 패턴”을 형성하기 위한 것이다. 또한, 회절격자모듈용 2차몰드(200)에 있어, 제2영역부(DOE2’)는 임프린팅 공정 또는 임프린팅 공정/식각 공정을 통해 회절격자모듈용 1차몰드에서의 “제2회절격자패턴의 역상인 패턴”을 형성하기 위한 것이다. 아울러, 회절격자모듈용 2차몰드(200)에 있어, 제3영역부(DOE3’)는 임프린팅 공정 또는 임프린팅 공정/식각 공정을 통해 회절격자모듈용 1차몰드에서의 “제3회절격자패턴의 역상인 패턴”을 형성하기 위한 것이다.
만약, 제조하고자 하는 회절격자모듈에서의 회절격자소자들의 레이아웃, 정렬관계 및 회절격자패턴의 주기 등 중 적어도 하나를 바꾸어야 하는 설계변경이 필요한 상황이라면, 본 발명의 제2측면에 따른 제조방법 이용시 변경이 필요하지 않는 인자들에 대해서는 그대로 두고 상기 바꿔어야 하는 인자들에 대응되는 재단라인의 레이아웃, 정렬관계 및/또는 기존 기재와 패턴이 다른 기재로의 변경을 수행하면 손쉽게 변경되는 회절격자모듈을 제조하기 위한 회절격자모듈용 몰드를 제조할 수 있다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 제3측면에 따른 회절격자모듈 또는 회절격자모듈용 몰드의 제조 방법을 개념적으로 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 제3측면에 따른 제조방법은, 본 발명의 제2측면에 따라 제조된 복수 패턴 영역을 가지는 모듈을 준비하는 단계와, 복수 패턴 영역을 가지는 모듈 상에 수지 조성물을 도포하는 단계와 수지 조성물을 경화하여 복수 패턴 영역에 대응되는 대응패턴 영역을 형성하는 단계 및 복수 패턴 영역을 가지는 모듈과 대응패턴 영역을 서로 분리하는 단계를 포함할 수 있다.
만약 제2측면에 따라 제조된 복수 패턴 영역을 가지는 모듈이 회절격자모듈용 2차몰드인 경우를 가정한다면, 본 발명의 제3측면에 따른 제조방법의 일 실시예는 회절격자모듈용 1차몰드를 제조하기 위한 방법에 해당할 수 있다.
먼저, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 복수 패턴 영역을 가지는 모듈인 회절격자모듈용 2차 몰드를 준비한다. 도 4의 (a)는 설명의 편의를 위하여 제1영역부(DOE1’)의 도시를 생략하였으며, 제2영역부(DOE2’)의 패턴, 제3영역부(DOE3’)의 패턴은 그 주기가 서로 다르며, 각 패턴의 정렬도 평행하지 않을 수 있으나 이에 대한 표현은 생략하였다. 여기서, 회절격자모듈용 2차 몰드의 복수 패턴 영역부(DOE1’, DOE2’, DOE3’)는 회절격자모듈(10)의 회절격자소자(DOE1, DOE2, DOE3)에 대하여 일치하는 상이다.
그리고, 회절격자모듈용 2차 몰드(200) 상에 임프린트용 수지 조성물을 도포한다. 이 경우, 회절격자모듈용 2차 몰드(200)의 복수 패턴 영역부(DOE1’, DOE2’, DOE3’)와 대향되도록 임프린트용 베이스 기재(310)를 배치한 후에 회절격자모듈용 2차 몰드(200)와 임프린트용 수지 조성물을 공급할 수 있다. 이 때, 열 또는 자외선을 가하여 임프린트용 수지 조성물이 회절격자모듈용 2차 몰드(200)의 복수 패턴 영역부(DOE1’, DOE2’, DOE3’) 상의 홈 패턴을 모두 매울 수 있도록 할 수 있다. 임프린트용 수지 조성물은 예를 들어, 지르코니아(ZrO2), 티타니아(TiO2)의 나노 스케일 입자를 DPHA(dipentaerythriol hexa acrylate) 또는 우레탄 아크릴레이트에 소정의 비율로 PGMEA, MEK, MIBK와 같은 용제를 이용하여 희석 및 혼합 분산시켜 제조된 레진일 수 있다. 아울러, 소량의 광개시제가 추가로 함유되어 제조될 수 있다.
이후 임프린트용 수지 조성물을 경화하여 복수 패턴 영역부(DOE1’, DOE2’, DOE3’)에 대응되는 제1 대응 패턴 영역부(DOE1’’, DOE2’’, DOE3’’)를 형성한다. 이로써, 임프린트용 베이스 기재(310) 상에 제1 대응 패턴 영역부(DOE1’’, DOE2’’, DOE3’’)가 형성된 임프린트용 레지스트층(320)이 배치될 수 있다. 여기서, 임프린트용 레지스트층(320)의 제1 대응 패턴 영역부(DOE1’’, DOE2’’, DOE3’’)는 회절격자모듈(10)의 회절격자소자(DOE1, DOE2, DOE3)에 대해 역상이다.
그리고, 회절격자모듈용 2차몰드(200)와, 임프린트용 레지스트층(320)을 서로 분리한다.
이렇게 임프린트용 베이스 기재(310)와 임프린트용 레지스트층(320)을 포함하는 구조물은 바로 회절격자듈용 1차몰드로 바로 이용할 수 있다.(도 4의 (b) 참조)
그 대신에, 내구성 등의 보완을 위해 임프린트용 레지스트층(320)에 형성된 제1 대응 패턴 영역부(DOE1’’, DOE2’’, DOE3’’)를 이용하여 임프린트용 베이스 기재(310)에 식각을 수행함으로써, 제1 대응 패턴 영역부(DOE1’’, DOE2’’, DOE3’’)에 대응되는 제2 대응 패턴 영역부(DOE1’’, DOE’2’’, DOE3’’)가 형성된 베이스 기재(310)를 회절격자모듈용 1차몰드로 이용할 수도 있다. 이 경우, 임프린트용 베이스 기재(310)은 제1 식각 층(311)과 제2 식각 층(312)을 포함할 수 있다. 제1 식각 층(311)은 알루미늄(Al)을 포함하는 층일 수 있으며, 제2 식각 층(312)은 실리콘옥사이드(SiO2)를 포함하는 층일 수 있다. 임프린트용 레지스트층(320)에 형성된 제1 대응 패턴 영역부(DOE1’’, DOE2’’, DOE3’’) 패턴대로 그 하부에 위치하는 제1 식각 층(311)에 식각을 소정 깊이로 수행한 뒤 그리고 임프린트용 레지스트층(320)을 제거한다.(도 4의 (c) 참조) 제1 식각 층(311)에 식각된 패턴대로 그 하부에 위치하는 제2 식각 층(312)에 식각을 소정 깊이로 수행한다.(도 (4)의 (d) 참조) 그리고 제1 식각 층(311)을 제거한다.(도 4의 (e) 참조) 이로써, 임프린트용 베이스기재(310)에는, 상세히 임프린트용 베이스기재(310) 상 제2 식각 층(312)에는 제1 대응 패턴 영역부(DOE1’’, DOE2’’, DOE3’’’)에 대응되는 제2 대응 패턴 영역부(DOE1’’’, DOE2’’’, DOE3’’’)가 형성될 수 있다. 여기서, 제2 대응 패턴 영역부(DOE1’’’, DOE2’’’, DOE3’’’)는 제1 대응 패턴 영역부(DOE1’’, DOE2’’, DOE3’’)의 패턴대로 식각되어 패터닝되는 것이므로, 제1 대응 패턴 영역부(DOE1’’, DOE2’’, DOE3’’)와 마찬가지로 회절격자모듈(10)의 회절격자소자(DOE1, DOE2, DOE3)에 대해 역상이다. 이렇게 제조된 임프린트용 베이스기재(310)의 제2 식각 층(312)는 회절격자용 1차몰드(400)로 이용될 수 있다.
도 6은 도 4의 (c)에 도시된 단계까지 공정을 수행한 결과를 촬영한 이미지이다.
도 7은 도 4의 (e)에 도시된 단계까지 공정을 수행하여 제조된 회절격자모듈용 1차몰드(400)에 광을 조사한 결과를 촬영한 이미지이다.
제조하고자하는 회절격자모듈(10)의 제1회절격자소자(DOE1)에 대응되는 제2 대응패턴 제1영역부(DOE1’’’)에 빛을 조사한 결과 제1영역부(DOE1’’’) 상에서 회절되어 회절격자모듈(10)의 제2회절격자소자(DOE2)에 대응되는 제2 대응패턴 제2영역부(DOE2’’’)를 향하여 빛이 진행하였으며, 제2영역부(DOE’’’) 상에서는 빛이 하방을 향하여 확장된 상태로 회절격자모듈(10)의 제3회절격자소자(DOE3)에 대응되는 제2 대응패턴 제3영역부(DOE3’’’)를 향하여 진행하였으며, 제3영역부(DOE3’’’) 상에서는 빛이 회절되어 최초 입사된 일면의 반대 측으로 진행하는 것을 확인할 수 있었다. 회절격자모듈용 1차몰드(400)를 이용하여 빛을 원하는 경로로 진행되는 것을 확인할 수 있었으므로, 회절격자모듈용 1차몰드(400)을 이용하여 임프린트 공정을 통해 제조되는 회절격자모듈(10) 또한 의도한대로 빛을 회절시킴과 함께 출사동공의 확장도 가능할 것이고 사용자의 동공에 도달시키는 것도 가능할 것이다.
회절격자모듈용 1차몰드(400)를 이용하여 임프린팅 공정을 통해 회절격자모듈(10)을 제조하는 방법에 대해서 설명하기로 한다.
먼저, 회절격자모듈용 1차몰드(400) 상에 임프린트용 수지 조성물을 도포한다. 이 경우, 회절격자모듈용 1차몰드(400)의 제2 대응패턴 영역부(DOE1’’’, DOE2’’’, DOE’’’)와 대향되도록 회절격자모듈 베이스기재(510)를 배치한 후에 회절격자모듈용 1차몰드(400)과 임프린트용 수지 조성물을 공급할 수 있다. 이 때, 열 또는 을 가하여 임프린트용 수지 조성물이 회절격자모듈용 1차몰드(400)의 제2 대응패턴 영역부(DOE1’’’, DOE2’’’, DOE3’’’) 상의 홈 패턴을 모두 매울 수 있도록 할 수 있다.
이후 임프린트용 수지 조성물을 경화하여 제2 대응패턴 영역부(DOE1’’’, DOE2’’’, DOE3’’’)에 대응되는 회절격자패턴(P1, P2, P3)을 형성한다. 이로써, 회절격자모듈 베이스 기재(510) 상에 회절격자패턴(P1, P2, P3)가 형성된 고굴절 레진층(520)이 배치될 수 있다. (도 4의 (f) 참조)
여기서, 임프린트용 수지 조성물은 회절격자모듈(10) 상으로 입사되는 빛이 광도파로 상에서 전반사될 수 있도록 그 입사되는 빛을 회절시키기 위한 회절격자패턴(P1, P2, P3)을 형성하는 층의 소재로 이용되는 것이므로, 시스루(See-through) 광학계를 통해 동공에 입사되는 허상 이미지의 크기 및 시야각을 넓히기 위해 고굴절 특성을 가지는 레진인 거이 바람직하다. 한편, 회절격자패턴을 형성하는 층의 굴절률은 회절격자패턴의 나노 스케일 주기와 함께 마이크로 광원출력소자로부터 출력된 광이 회절격자모듈, 제1회절격자패턴(P1)에 입사될 수 있는 광의 허용입사각과 관계된 값이다. 따라서, 회절격자패턴을 형성하는 층의 높은 굴절률은 상기 광의 허용입사각의 범위가 넓게 형성될 수 있도록 할 뿐 아니라, 그 입사된 광이 회절격자패턴에 의해 의도하는 방향으로 회절 및 굴절하는 광의 비율을 높이는데 기여할 수 있다. 이러한 회절격자패턴을 형성하는 층의 소재로는 예를 들어, 티올(thiol)계 황화합물이 포함된 방향족 그룹이 치환되어 형성하는 경화성 아크릴레이트계 레진, 디아릴이소프탈레이트에 2가 알코올이 부가된 디아릴이소프탈레이트 및 디아틸렌글리콜비스아릴카르보네이트의 공중합체; 크실렌디이소시아네이트와 1, 2-비스메르캅토에틸-3-메르캅토프로판, 폴리메틸메타아크릴레이트 공중합체 중 적어도 하나를 사용한 레진이 바람직할 수 있다. 보다 높은 굴절률을 얻기 위해서는 무기물 기반의 하이브리드 레진을 이용하는 것이 바람직하다. 하이브리드 레진은 경화성 레진을 매트릭스(matrix)로 하여 50 nm 이하의 금속 산화물(지르코늄 산화물, 티타늄 산화물, 텅스텐 산화물, 하프늄 산화물, 알루미늄 산화물) 나노 입자를 일정 비율 혼합하여 얻어질 수 있다. 이로써, 경화성 고분자 매트릭스 특성으로는 임프린트 공정의 가공성을 용이하게 하며 무기물 나노입자 특성으로는 굴절률 조절을 용이하게 할 수 있다. 여기서, 공정에 따라 자외선 또는 열에 의한 경화 반응을 위해 각각 광 반응성(photosensitizer) 물질 또는 열경화를 위한 경화제를 소량 첨가할 수 있다.
여기서, 회절격자모듈 베이스기재(510)는 회절격자모듈(10) 의 회절격자패턴(P1, P2, P3)을 통해 회절되는 빛이 전반사되어 진행하는 광도파로 역할을 하는 부분이므로, 넓은 시야각을 확보하기 위해 회절격자패턴과 동일한 굴절률을 갖는 투명 유리 또는 플라스틱 소재인 것이 바람직하다. 예를 들어, 회절격자모듈 베이스기재에 이용되는 플라스틱 소재로는 티올(thiol)계 황화합물이 포함된 방향족 그룹이 치환되어 형성하는 경화성 아크릴레이트계 레진, 디아릴이소프탈레이트에 2가 알코올이 부가된 디아릴이소프탈레이트 및 디아틸렌글리콜비스아릴카르보네이트의 공중합체; 크실렌디이소시아네이트와 1, 2-비스메르캅토에틸-3-메르캅토프로판, 폴리메틸메타아크릴레이트 공중합체 중 적어도 하나를 사용한 레진을 열경화하고 필름 캐스팅 및 연마를 통해 얻어지는 고굴절 특성 기재가 사용될 수 있다. 보다 높은 굴절률을 얻기 위해서는 TiO2, BaO2, LaO2 및 Bi2O3 로 이루어지는 군에서 선택된 고굴절 산화물; 및 MgO, CaO, ZnO, ZrO2, Al2O3, K2O, Na2O, Li2O 및 SrO로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상의 첨가제가 포함된 고굴절 유리기판이 이용될 수 있으며, 가시광 영역 550nm 파장에서 1.6 이상 2.0 이하의 굴절률인 것이 바람직할 수 있다.
그리고, 회절격자모듈용 1차몰드(400)와, 고굴절 레진층(520) 및 회절격자모듈 베이스 기재(510)을 서로 분리한다.
이렇게 제조된 고굴절 레진층(520) 및 회절격자모듈 베이스 기재(510)를 포함하는 구조물은 회절격자소자(DOE1, DOE2, DOE3)를 포함하는 회절격자모듈(10)일 수 있다.(도 4의 (g) 참조)
한편, 제2측면에 따라 제조된 복수 패턴 영역을 가지는 모듈이 회절격자모듈용 1차몰드인 경우를 가정한다면, 본 발명의 제3측면에 따른 제조방법의 일 실시예는, 회절격자모듈을 제조하기 위한 방법에 해당할 수 있다.
먼저, 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 복수 패턴 영역을 가지는 모듈인 회절격자모듈용 1차 몰드(600)를 준비한다. 도 5의 (a)는 설명의 편의를 위하여 제1영역부(DOE1’)의 도시를 생략하였으며, 제2영역부(DOE2’)의 패턴, 제3영역부(DOE3’)의 패턴은 그 주기가 서로 다르며, 각 패턴의 정렬도 평행하지 않을 수 있으나 이에 대한 표현은 생략하였다. 여기서, 회절격자모듈용 1차 몰드의 복수 패턴 영역부(DOE1’, DOE2’, DOE3’)는 회절격자모듈(10)의 회절격자소자(DOE1, DOE2, DOE3)과는 역상이다.
그리고, 회절격자모듈용 1차 몰드(600) 상에 임프린트용 수지 조성물을 도포한다. 이 경우, 회절격자모듈용 1차 몰드(600)의 복수 패턴 영역부(DOE1’, DOE2’, DOE3’)와 대향되도록 회절격자모듈 베이스기재(710)를 배치한 후에 회절격자모듈용 1차 몰드(600)과 임프린트용 수지 조성물을 공급할 수 있다. 이 때, 열 또는 자외선을 가하여 임프린트용 수지 조성물이 회절격자모듈용 1차 몰드(600)의 복수 패턴 영역부(DOE1’, DOE2’, DOE3’) 상의 홈 패턴을 모두 매울 수 있도록 할 수 있다.
이후 임프린트용 수지 조성물을 경화하여 회절격자모듈용 1차 몰드(600)의 복수 패턴 영역부(DOE1’, DOE2’, DOE3’)에 대응되는 대응패턴 영역인 회절격자패턴(P1, P2, P3)을 형성한다. 이로써, 회절격자모듈 베이스 기재(710) 상에 회절격자패턴(P1, P2, P3)가 형성된 고굴절 레진층(720)이 배치될 수 있다. 여기서, 임프린트용 수지 조성물은 회절격자모듈(10) 상으로 입사되는 빛이 광도파로 상에서 전반사될 수 있도록 그 입사되는 빛을 회절시키기 위한 회절격자패턴(P1, P2, P3)을 형성하는 층의 소재로 이용되는 것이므로, 시스루(See-through) 광학계를 통해 동공에 입사되는 허상 이미지의 크기 및 시야각을 넓히기 위해 고굴절 특성을 가지는 레진인 거이 바람직하다. 한편, 회절격자패턴을 형성하는 층의 굴절률은 회절격자패턴의 나노 스케일 주기와 함께 마이크로 광원출력소자로부터 출력된 광이 회절격자모듈, 제1회절격자패턴(P1)에 입사될 수 있는 광의 허용입사각과 관계된 값이다. 따라서, 회절격자패턴을 형성하는 층의 높은 굴절률은 상기 광의 허용입사각의 범위가 넓게 형성될 수 있도록 할 뿐 아니라, 그 입사된 광이 회절격자패턴에 의해 의도하는 방향으로 회절 및 굴절하는 광의 비율을 높이는데 기여할 수 있다. 이러한 회절격자패턴을 형성하는 층의 소재로는 예를 들어, 티올(thiol)계 황화합물이 포함된 방향족 그룹이 치환되어 형성하는 경화성 아크릴레이트계 레진, 디아릴이소프탈레이트에 2가 알코올이 부가된 디아릴이소프탈레이트 및 디아틸렌글리콜비스아릴카르보네이트의 공중합체; 크실렌디이소시아네이트와 1, 2-비스메르캅토에틸-3-메르캅토프로판, 폴리메틸메타아크릴레이트 공중합체 중 적어도 하나를 사용한 레진이 바람직할 수 있다. 보다 높은 굴절률을 얻기 위해서는 무기물 기반의 하이브리드 레진을 이용하는 것이 바람직하다. 하이브리드 레진은 경화성 레진을 매트릭스(matrix)로 하여 50 nm 이하의 금속 산화물(지르코늄 산화물, 티타늄 산화물, 텅스텐 산화물, 하프늄 산화물, 알루미늄 산화물) 나노 입자를 일정 비율 혼합하여 얻어질 수 있다. 이로써, 경화성 고분자 매트릭스 특성으로는 임프린트 공정의 가공성을 용이하게 하며 무기물 나노입자 특성으로는 굴절률 조절을 용이하게 할 수 있다. 여기서, 공정에 따라 자외선 또는 열에 의한 경화 반응을 위해 각각 광 반응성(photosensitizer) 물질 또는 열경화를 위한 경화제를 소량 첨가할 수 있다.
여기서, 회절격자모듈 베이스기재(710)는 회절격자모듈(10) 의 회절격자패턴(P1, P2, P3)을 통해 회절되는 빛이 전반사되어 진행하는 광도파로 역할을 하는 부분이므로, 넓은 시야각을 확보하기 위해 회절격자패턴과 동일한 굴절률을 갖는 투명 유리 또는 플라스틱 소재인 것이 바람직하다. 예를 들어, 회절격자모듈 베이스기재에 이용되는 플라스틱 소재로는 티올(thiol)계 황화합물이 포함된 방향족 그룹이 치환되어 형성하는 경화성 아크릴레이트계 레진, 디아릴이소프탈레이트에 2가 알코올이 부가된 디아릴이소프탈레이트 및 디아틸렌글리콜비스아릴카르보네이트의 공중합체; 크실렌디이소시아네이트와 1, 2-비스메르캅토에틸-3-메르캅토프로판, 폴리메틸메타아크릴레이트 공중합체 중 적어도 하나를 사용한 레진을 열경화하고 필름 캐스팅 및 연마를 통해 얻어지는 고굴절 특성 기재가 사용될 수 있다. 보다 높은 굴절률을 얻기 위해서는 TiO2, BaO2, LaO2 및 Bi2O3 로 이루어지는 군에서 선택된 고굴절 산화물; 및 MgO, CaO, ZnO, ZrO2, Al2O3, K2O, Na2O, Li2O 및 SrO로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상의 첨가제가 포함된 고굴절 유리기판이 이용될 수 있으며, 가시광 영역 550nm 파장에서 1.6 이상 2.0 이하의 굴절률인 것이 바람직할 수 있다.
그리고, 회절격자모듈용 1차몰드(600)와, 고굴절 레진층(720) 및 회절격자모듈 베이스 기재(710)을 서로 분리한다.
이렇게 제조된 고굴절 레진층(720) 및 회절격자모듈 베이스 기재(710)를 포함하는 구조물은 회절격자소자(DOE1, DOE2, DOE3)를 포함하는 회절격자모듈(10)일 수 있다. (도 5의 (b) 참조)
이상에서 설명된 실시예들은 본 기술 사상의 일부 예를 설명한 것에 불과하고, 본 기술 사상의 범위는 설명된 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 이 분야의 통상의 기술자에 의하여 본 기술 사상의 범위 내에서의 다양한 변경, 변형 또는 치환이 있을 수 있다. 예를 들어, 특정 실시예에서 함께 설명된 구성들 내지는 특징들은 서로 분산되어 실시될 수 있고, 서로 다른 실시예 각각에서 설명된 구성들 내지는 특징들은 서로 결합된 형태로 실시될 수 있다. 마찬가지로, 각 청구항에 기재된 구성들 내지는 특징들도 서로 분산되어 실시되거나 결합되어 실시될 수 있다. 그리고 위와 같은 실시는 모두 본 기술 사상의 범위에 속하는 것으로 보아야 한다.
10: 회절격자모듈 200: 회절격자모듈용 2차몰드
210: 베이스 기재 220: 제1 기재
230: 제2 기재 P1’: 제1 패턴
P2’: 제2 패턴 P3’: 제3 패턴
C1: 제1 재단라인 C2: 제2 재단라인
C3: 제3 재단라인 DOE1: 제1 회절격자소자
DOE2: 제2 회절격자소자 DOE3: 제3 회절격자소자
DOE1’: 제1 영역부 DOE2’: 제2 영역부
DOE3’: 제3 영역부

Claims (11)

  1. 서로 다른 회절격자패턴을 가지는 제1회절격자소자 및 제2회절격자소자를 포함하는 회절격자모듈을 제조하기 위해 복수 패턴 영역을 가지는 모듈을 제조하는 방법으로서,
    (a) 제1패턴이 형성된 제1기재를 베이스 기재에 배치하는 단계;
    (b) 제1회절격자소자의 레이아웃에 대응하는 레이아웃의 제1재단라인을 상기 제1기재에 형성하는 단계;
    (c) 제2회절격자소자의 레이아웃에 대응하는 레이아웃의 제2재단라인을 상기 제1기재에 형성하는 단계;
    (d) 상기 제1재단라인에 의해 정의되는 제1영역 및 상기 제2재단라인에 의해 정의되는 제2영역 중 어느 하나를 상기 제1기재로부터 제거하는 단계;
    (e) 제1패턴과 다른 제2패턴이 형성되어 있으며 상기 제1기재로부터 제거된 제거영역에 대응하는 레이아웃을 가지는 제2기재를 상기 제거영역에 배치하는 단계; 및
    (f) 상기 제1영역 및 제2영역을 남겨두고 상기 제1기재를 상기 베이스 기재로부터 제거하는 단계를 포함하는,
    복수 패턴 영역을 가지는 모듈의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 회절격자모듈 내에서 상기 제1회절격자소자 및 제2회절격자소자 상호 간에는 정렬관계가 정해져 있으며,
    상기 (b) 및 (c) 단계에서는 상기 정렬관계에 대응되도록 제1재단라인 또는 제2재단라인을 형성하는,
    복수 패턴 영역을 가지는 모듈의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1재단라인의 레이아웃은 상기 제1회절격자소자의 레이아웃과 일치하는 상이며,
    상기 제2재단라인의 레이아웃은 상기 제2회절격자소자의 레이아웃과 일치하는 상인,
    복수 패턴 영역을 가지는 모듈의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1재단라인의 레이아웃은 상기 제1회절격자소자의 레이아웃에 대해 역상이며,
    상기 제2재단라인의 레이아웃은 상기 제2회절격자소자의 레이아웃에 대해 역상인,
    복수 패턴 영역을 가지는 모듈의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 회절격자모듈은 상기 제1회절격자소자 및 제2회절격자소자 중 적어도 하나와 서로 다른 회절격자패턴을 가지는 제3회절격자소자를 포함하며,
    상기 제조 방법은,
    (g) 제3소자의 레이아웃에 대응하는 레이아웃의 제3재단라인을 상기 제1기재에 형성하는 단계;를 더 포함하며,
    상기 제3재단라인에 의해 제3영역이 정의되며,
    상기 (f) 단계는, 상기 제1영역, 제2영역 및 제3영역을 남겨두고 상기 제1기재를 상기 베이스 기재로부터 제거하는,
    복수 패턴 영역을 가지는 모듈의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 회절격자모듈 내에서 상기 제1회절격자소자, 제2회절격자소자 및 제3회절격자소자 상호 간에는 정렬관계가 정해져 있으며,
    상기 (b), (c) 및 (g) 단계에서는 상기 정렬관계에 대응되도록 제1재단라인, 제2재단라인 또는 제3재단라인을 형성하는,
    복수 패턴 영역을 가지는 모듈의 제조 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제1재단라인의 레이아웃은 상기 제1회절격자소자의 레이아웃과 일치하는 상이며,
    상기 제2재단라인의 레이아웃은 상기 제2회절격자소자의 레이아웃과 일치하는 상이며,
    상기 제3재단라인의 레이아웃은 상기 제3회절격자소자의 레이아웃과 일치하는 상인,
    복수 패턴 영역을 가지는 모듈의 제조 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제1재단라인의 레이아웃은 상기 제1회절격자소자의 레이아웃에 대해 역상이며,
    상기 제2재단라인의 레이아웃은 상기 제2회절격자소자의 레이아웃에 대해 역상이며,
    상기 제3재단라인의 레이아웃은 상기 제3회절격자소자의 레이아웃에 대해 역상인,
    복수 패턴 영역을 가지는 모듈의 제조 방법.
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  10. 삭제
  11. 삭제
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