KR102133279B1 - 회절 격자 도광판용 몰드의 제조방법 및 회절 격자 도광판의 제조방법 - Google Patents

회절 격자 도광판용 몰드의 제조방법 및 회절 격자 도광판의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 2 개의 마스크 필름을 이용하여, 일면 상에 제1 패턴부 내지 제4 패턴부가 구비된 회절 격자 도광판용 몰드를 제조하는 방법 및 회절 격자 도광판의 제조방법에 관한 것이다.

Description

회절 격자 도광판용 몰드의 제조방법 및 회절 격자 도광판의 제조방법{MANUFACTURING METHOD OF MOLD FOR DIFFRACTION GRATING LIGHT GUIDE PLATE AND MANUFACTURING METHOD OF DIFFRACTION GRATING LIGHT GUIDE PLATE}
본 발명은 회절 격자 도광판용 몰드를 효율적으로 제조하는 방법 및 회절 격자 도광판의 제조방법에 관한 것이다.
최근 증강현실(AR: Augmented Reality), 혼합현실(MR: Mixed Reality), 또는 가상현실(VR: Virtual Reality)을 구현하는 디스플레이 유닛에 관심이 커지면서, 이를 구현하는 디스플레이 유닛에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있는 추세이다. 증강현실, 혼합현실, 또는 가상현실을 구현하는 디스플레이 유닛은 광의 파동적 성질에 기초한 회절 현상을 이용하는 회절 격자 도광판을 포함하고 있다. 회절 격자 도광판은 입사되는 광을 내부 반사 또는 내부 전반사시켜, 회절 격자 도광판에 입사된 광을 일 지점으로 가이드할 수 있는 회절 격자 패턴을 포함하고 있다.
이러한 회절 격자 도광판은, 회절 격자 도광판에 광이 입사되는 제1 영역, 회절 격자 도광판에 입사된 광이 추출되는 제2 영역을 포함하고 있으며, 제1 영역 및 제2 영역 각각에는 회절 격자 패턴이 구비되어 있다. 나아가, 제1 영역에서 제2 영역으로 광을 유도하는 제3 영역, 및 제3 영역에서 제2 영역으로 보다 광을 효과적으로 유도할 수 있는 제4 영역을 포함하는 회절 격자 도광판이 개발되고 있다. 이 때, 제3 영역 및 제4 영역 각각에는 회절 격자 패턴이 구비된다.
상기와 같은 회절 격자 도광판을 제조하기 위해서 다양한 방법이 이용되고 있으며, 일반적으로 몰드를 이용한 임프린팅 방법을 통해 회절 격자 도광판을 제조하고 있다. 회절 격자 도광판용 몰드를 제조하기 위하여, 마스크 식각 공정을 이용할 수 있다. 이 때, 목적하는 회절 격자 패턴이 구비된 회절 격자 도광판을 제조하기 위하여 사용되는 몰드 기재에는 형태가 다른 회절 격자 패턴들이 구비된다. 다만, 형태가 다른 회절 격자 패턴을 형성하는 마스크 식각 조건은 상이하며, 각각의 회절 격자 패턴을 형성할 때마다 마스크 필름을 교체해야 되는 문제가 있다.
또한, 마스크 식각 공정 중에, 몰드 기재에 구비된 마스크 필름이 열변형되거나, 마스크 필름과 몰드 기재의 부착력이 적절하지 않은 경우, 몰드 기재에 데미지가 발생되는 문제가 있다.
이에, 몰드 기재 상에 회절 격자 패턴을 효과적으로 형성할 수 있는 기술이 필요한 실정이다.
본 발명은 회절 격자 도광판용 몰드를 효율적으로 제조하는 방법 및 회절 격자 도광판의 제조방법을 제공하고자 한다.
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 실시상태는, 각각 독립된 영역에 형성된 제1 개구 및 제2 개구를 포함하는 제1 마스크 필름을 준비하는 단계; 몰드용 기재 일면 상에 상기 제1 마스크 필름을 부착하고 상기 제1 개구만을 개방한 후, 상기 제1 마스크 필름이 부착된 몰드용 기재를 메쉬부가 상면에 구비된 파라데이 상자 내에 위치시키고, 플라즈마 식각을 이용하여 상기 제1 개구에 의해 노출된 상기 몰드용 기재 일면의 제1 영역 상에 제1 패턴부를 형성하는 단계; 및 상기 제2 개구 만을 개방한 후, 플라즈마 식각을 이용하여 상기 제2 개구에 의해 노출된 상기 몰드용 기재 일면의 제2 영역 상에 제2 패턴부를 형성하는 단계;를 포함하고, 상기 제1 마스크 필름은 제1 기재 및 상기 제1 기재의 일면 상에 구비되는 제1 점착층을 포함하고, 상기 제1 기재의 유리전이온도는 70 ℃ 이상 100 ℃ 이하이고, 상기 제1 점착층의 점착력은 30 gf/in 이상 50 gf/in 이하인 회절 격자 도광판용 몰드의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 실시상태는, 상기 회절 격자 도광판용 몰드의 제조방법에 따른 방법으로 제조된 회절 격자 도광판용 몰드를 준비하는 단계; 상기 회절 격자 도광판용 몰드의 패턴부가 형성된 일면 상에 수지 조성물을 도포하는 단계; 및 상기 수지 조성물을 경화시키는 단계;를 포함하는 회절 격자 도광판의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시상태에 따른 회절 격자 도광판용 몰드의 제조방법은, 일면 상에 다양한 형태의 패턴부를 포함하는 회절 격자 도광판용 몰드를 효율적으로 제조할 수 있다.
본 발명의 효과는 상술한 효과로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본원 명세서 및 첨부된 도면으로부터 당업자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1a는 본 발명의 일 실시상태에 따른 제1 개구 및 제2 개구가 구비된 제1 마스크 필름을 나타낸 것이고, 도 1b는 제3 개구가 구비된 제2 마스크 필름을 나타낸 것이고. 도 1c는 제1 개구, 제2 개구 및 제4 개구가 구비된 제1 마스크 필름을 나타낸 것이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시상태에 따른 제1 패턴부를 형성하는 단계를 나타낸 것이고, 도 2b는 제2 패턴부를 형성하는 단계를 나타낸 것이고, 도 2c는 제3 패턴부를 형성하는 단계를 나타낸 것이고, 도 2d는 제4 패턴부를 형성하는 단계를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시상태에 따른 파라데이 상자를 촬영한 사진이다.
도 4는 본 발명의 일 실시상태에 따른 회절 격자 도광판용 몰드의 제조방법에 의해 제조된 회절 격자 도광판용 몰드의 일면을 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예 1에서 제조된 마스크 필름을 플라즈마 식각 처리 후의 찰영한 사진이다.
도 6은 비교예 3에서 제조된 마스크 필름을 플라즈마 식각 처리 후의 찰영한 사진이다.
도 7은 비교예 5에서 제조된 마스크 필름을 플라즈마 식각 처리 후의 찰영한 사진이다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 사용되는 정도의 용어 "~(하는) 단계" 또는 "~의 단계"는 "~를 위한 단계"를 의미하지 않는다.
본 발명에서의 파라데이 상자는 도체로 이루어진 밀폐공간을 의미하며, 플라즈마 내에 파라데이 상자를 설치하면 상자의 겉표면에 쉬스(sheath)가 형성되어 내부는 전기장이 일정한 상태로 유지된다. 이 때, 파라데이 상자의 윗면을 메쉬부로 형성하면 쉬스가 메쉬부의 표면을 따라서 형성된다. 그러므로, 파라데이 상자를 이용한 플라즈마 식각을 수행하는 경우, 메쉬부 표면에 수평으로 형성된 쉬스와 수직한 방향으로 가속된 이온은 파라데이 상자의 내부로 입사한 후, 입사할 때의 방향성을 유지하며 기재까지 도달하게 되어 기재를 식각하게 된다. 나아가, 본 발명에서의 파라데이 상자 내부의 몰드용 기재 표면은 메쉬면에 대하여 수평 또는 경사진 상태로 고정될 수 있고, 이온은 메쉬면에 수직한 방향으로 입사하므로 몰드용 기재 표면에 대하여 수직 또는 경사진 방향으로의 식각이 가능하다. 또한, 파라데이 상자는 상면이 전도성을 가지는 메쉬부로 구성된 전도체 상자일 수 있다.
파라데이 상자를 이용한 플라즈마 식각의 경우, 메쉬부를 통과한 이온은 기재를 향하여 이동하는 동안 파라데이 상자의 내부에 존재하는 중성 입자들과 충돌하여 운동 에너지를 상실하게 되며, 이에 따라 이온의 밀도는 메쉬부의 거리에 반비례하는 경향을 가지게 된다. 즉, 이온이 입사되는 메쉬부에 가까울수록 높은 식각 속도를 나타내고, 메쉬부와 멀어질수록 낮은 식각 속도를 나타낸다.
본 발명자들은 전술한 특성을 가지는 파라데이 상자를 이용하여 회절 격자 도광판용 몰드를 제조하는 방법을 연구하였고, 독립된 4 개의 영역 상에 패턴부가 구비된 회절 격자 도광판용 몰드를 효과적으로 제조할 수 있는 방법을 구체적으로 연구하여, 하기와 같은 발명을 개발하게 되었다.
이하, 본 명세서에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명의 일 실시상태는, 각각 독립된 영역에 형성된 제1 개구 및 제2 개구를 포함하는 제1 마스크 필름을 준비하는 단계; 몰드용 기재 일면 상에 상기 제1 마스크 필름을 부착하고 상기 제1 개구만을 개방한 후, 상기 제1 마스크 필름이 부착된 몰드용 기재를 메쉬부가 상면에 구비된 파라데이 상자 내에 위치시키고, 플라즈마 식각을 이용하여 상기 제1 개구에 의해 노출된 상기 몰드용 기재 일면의 제1 영역 상에 제1 패턴부를 형성하는 단계; 및 상기 제2 개구 만을 개방한 후, 플라즈마 식각을 이용하여 상기 제2 개구에 의해 노출된 상기 몰드용 기재 일면의 제2 영역 상에 제2 패턴부를 형성하는 단계;를 포함하고, 상기 제1 마스크 필름은 제1 기재 및 상기 제1 기재의 일면 상에 구비되는 제1 점착층을 포함하고, 상기 제1 기재의 유리전이온도는 70 ℃ 이상 100 ℃ 이하이고, 상기 제1 점착층의 점착력은 30 gf/in 이상 50 gf/in 이하인 회절 격자 도광판용 몰드의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시상태에 따른 회절 격자 도광판용 몰드의 제조방법은, 일면 상에 다양한 형태의 패턴부를 포함하는 회절 격자 도광판용 몰드를 효율적으로 제조할 수 있다.
도 1a는 본 발명의 일 실시상태에 따른 제1 개구 및 제2 개구가 구비된 제1 마스크 필름을 나타낸 것이고, 도 1b는 제3 개구가 구비된 제2 마스크 필름을 나타낸 것이고. 도 1c는 제1 개구, 제2 개구 및 추가로 제4 개구가 구비된 제1 마스크 필름을 나타낸 것이다. 구체적으로, 도 1a는 독립된 영역 상에 제1 개구(H1) 및 제2 개구(H2)가 형성된 제1 마스크 필름(200)을 나타낸 것이고, 도 1c는 독립된 영역 상에 제1 개구(H1), 제2 개구(H2) 및 제4 개구(H4)가 형성된 제1 마스크 필름(200')을 나타낸 것이다. 또한, 도 1b는 일 영역 상에 제3 개구(H3)가 형성된 제2 마스크 필름(300)을 나타낸 것이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 마스크 필름의 영역 상에 제1 개구 및 제2 개구를 형성하는 방법으로, 당업계에서 사용되는 부재의 재단 방법을 제한없이 이용할 수 있다. 예를 들면, 목적하는 제1 개구 및 제2 개구의 형상을 따라 상기 제1 마스크 필름을 나이프로 재단하거나, 또는 레이저를 이용하여 재단할 수 있다. 구체적으로, 재단 효율 및 재단 정확성을 향상시키기 위하여, 본 발명에서는 레이저 재단을 이용하여 상기 제1 마스크 필름 상에 제1 개구 및 제2 개구를 형성할 수 있다. 또한, 전술한 방법과 동일한 방법으로, 상기 제2 마스크 필름에 제3 개구를 형성할 수 있고, 상기 제1 마스크 필름에 제4 개구를 추가적으로 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 몰드용 기재는 석영 기판 또는 실리콘 웨이퍼일 수 있다. 플라즈마 식각, 구체적으로 유도결합 플라즈마 반응성 이온 식각 장비(ICP-RIE)를 이용한 식각 공정시, 자가 마스킹 현상(self-masking mechanism)에 의하여 식각 영역 내에 낮은 반사율을 가지는 침상 구조물이 형성되는 문제가 발생될 수 있다. 다만, 본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 몰드용 기재로 석영 기판 또는 실리콘 웨이퍼를 사용함으로써, 몰드용 기재의 일면 상에 제1 패턴부 내지 제4 패턴부를 식각하는 공정 시에 침상 구조물이 발생되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 메쉬부가 상면에 구비된 파라데이 상자를 이용하여, 상기 몰드용 기재의 일면을 플라즈마 식각함으로써, 제1 패턴부 및 제2 패턴부를 상기 몰드용 기재 상에 형성할 수 있고, 추가적으로 제3 패턴부 및 제4 패턴부를 상기 몰드용 기재 상에 형성할 수 있다. 상기 메쉬부는 플라즈마 식각시, 플라즈마와의 접촉면에서 자유전자를 끌어당겨 쉬스를 형성하게할 수 있다. 또한, 상기 메쉬부는 전도성을 가질 수 있으며, 이를 통해 양전하를 가지는 이온을 끌어당겨 가속시킬 수 있다. 나아가, 상기 메쉬부는 상기 파라데이 상자의 일 면에 평탄하게 구비될 수 있으며, 굴곡부가 있는 경우 굴곡부에서의 식각속도가 국부적으로 달라질 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 메쉬부는 0.5 Ω/□ 이상의 면저항을 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 메쉬부의 면저항은 0.5 Ω/□ 이상 100 Ω/□ 이하일 수 있다. 기존의 파라데이 상자를 이용하여 상기 몰드용 기재를 플라즈마 식각하는 경우, 파라데이 상자의 위치별로 고식각 영역과 저식각 영역이 불규칙하게 혼재되어, 플라즈마 식각의 정확도가 저하되는 문제가 있었다. 반면, 본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 메쉬부의 면저항을 전술한 범위로 조절함으로써, 플라즈마 식각시 파라데이 상자 내에 고식각 영역과 저식각 영역을 일정하게 형성할 수 있다. 즉, 상기 몰드용 기재 상에 제1 패턴부 내지 제4 패턴부를 정밀하게 식각할 수 있다. 또한, 상기 메쉬부의 면저항이 전술한 범위 내인 경우, 파라데이 상자의 제작 비용을 절감하면서도, 식각 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 메쉬부는 금속 메쉬 상에 불화탄소 라디칼이 흡착된 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 불화탄소 라디칼은 -CF, -CF2, -CF3 또는 -C2Fx(x는 1 내지 5의 정수)일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 파라데이 상자의 상기 메쉬부는 플라즈마 식각 시, F 라디칼에 의한 식각 및 표면 중합에 의하여 불화탄소 라디칼이 메쉬부에 흡착될 수 있다. 또한, 상기 메쉬부는 금속과 같은 전도성을 가지는 물질 상에 상기 불화탄소 라디칼이 흡착됨에 따라, 상기 메쉬부는 전술한 범위의 면저항을 보유할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 메쉬부는 스테인리스 재질의 메쉬를 사용할 수 있다. 구체적으로, SUS304 재질의 #200(피치 125 ㎛, 와이어 직경 50 ㎛, 개구율 36%) 상용 메쉬를 사용할 수 있다. 다만, 메쉬부의 재질을 한정하는 것은 아니며, 상기 메쉬부는 Al, Cu, W, Ni, Fe 및 이들 중 적어도 2종을 포함하는 합금을 재료로 하는 것일 수 있다. 또한, 상기 메쉬의 공극률 및 격자 크기는 식각의 용도에 따라 자유롭게 조절될 수 있다.
도 2a는 본 발명의 일 실시상태에 따른 제1 패턴부를 형성하는 단계를 나타낸 것이고, 도 2b는 제2 패턴부를 형성하는 단계를 나타낸 것이고, 도 2c는 제3 패턴부를 형성하는 단계를 나타낸 것이고, 도 2d는 제4 패턴부를 형성하는 단계를 나타낸 것이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 패턴부를 형성하는 단계는 제1 마스크 필름의 제1 개구 만을 개방하여, 상기 제1 개구에 의해 노출된 몰드용 기재의 표면 상에 제1 패턴부를 형성할 수 있다. 제1 개구 및 제2 개구가 형성된 상기 제1 마스크 필름에서 제1 개구 만을 개방시키기 위하여, 제2 개구를 차폐시킬 수 있다. 구체적으로, 제2 개구 상에 덧붙임 필름을 부착하여, 제2 개구를 차폐시킬 수 있다. 상기 덧붙임 필름으로, 상기 제1 마스크 필름 또는 제2 마스크 필름과 동일한 것을 적절한 크기로 재단하여 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 패턴부를 형성하는 단계는, 상기 몰드용 기재의 일면을 상기 파라데이 상자의 바닥면에 경사지게 위치시키고, 플라즈마 식각을 수행하여 경사 패턴부를 형성하는 것을 포함할 수 있다. 도 2a를 참고하면, 상기 제1 패턴부를 형성하는 단계는 경사면을 가지는 지지대(430) 상에 상기 몰드용 기재(100)를 위치시켜, 상기 몰드용 기재(100)의 제2 영역에 대하여 플라즈마 경사 식각을 수행할 수 있다. 이를 통해, 상기 몰드용 기재의 제1 영역 상에 경사를 가지는 제1 패턴부를 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 파라데이 상자의 바닥면에 대한 상기 지지대의 경사각은 0 ° 이상 60 ° 이하, 또는 35 ° 이상 45 ° 이하일 수 있다. 상기 지지대의 경사각을 조절함으로써, 상기 제1 패턴부의 경사각을 조절할 수 있다.
상기 지지대의 경사각을 전술한 범위로 조절함으로서, 상기 제1 패턴부의 평균 경사각을 0 °내지 55 °, 또는 30 ° 내지 40 °로 조절할 수 있다. 예를 들어, 상기 지지대의 경사각을 35 °로 조절하는 경우, 상기 제1 패턴부의 최소 경사각은 27 °, 최대 경사각은 36 °, 평균 경사각은 33 °로 조절될 수 있다. 또한, 상기 지지대의 경사각을 40 °로 조절하는 경우, 상기 제1 패턴부의 최소 경사각은 32 °, 최대 경사각은 40 °, 평균 경사각은 36 °로 조절될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제2 패턴부를 형성하는 단계는, 상기 몰드용 기재의 일면을 상기 파라데이 상자의 바닥면에 경사지게 위치시키고, 상기 메쉬부의 적어도 일부를 셔터를 이용하여 차폐한 후, 플라즈마 식각을 수행하여 깊이 구배를 가지는 경사 패턴부를 형성하는 것을 포함할 수 있다.
종래의 셔터가 구비되지 않은 파라데이 상자를 이용하여 플라즈마 식각을 실시하는 경우, 파라데이 상자의 메쉬부에서 몰드용 기재까지의 거리에 따라 식각률이 결정되어, 식각률의 변화폭을 원하는 수준으로 조절할 수 없었다. 반면, 본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 파라데이 상자의 매쉬부 일부를 셔터를 이용하여 차폐함으로써, 셔터로 차폐된 영역에 인접한 식각 영역에서, 메쉬부로부터 몰드용 기재까지의 거리 증가에 따른 식각률 변화폭을 크게 조절할 수 있다. 즉, 메쉬부의 일부를 셔터로 차폐하여 식각률 변화폭을 크게 조절함으로써, 깊이 구배를 가지는 제2 패턴부를 상기 몰드용 기재의 제2 영역 상에 용이하게 형성할 수 있다.
구체적으로, 상기 제2 패턴부를 형성하는 단계는, 셔터 없이 플라즈마 식각을 수행하여 제2 영역 전체에 패턴을 형성하고, 매쉬부 일부를 셔터로 차폐하고 플라즈마 식각을 수행하는 방법을 통해, 목적하는 수준의 깊이 구배를 가지는 제2 패턴부를 형성할 수 있다. 도 2b를 참고하면, 제2 패턴부를 형성하는 단계는, 경사면을 가지는 지지대(430) 상에 상기 몰드용 기재(100)를 위치시키고, 매쉬부(410)의 일부를 셔터(420)로 차폐한 후, 플라즈마 경사 식각을 수행하는 공정을 포함할 수 있다. 이를 통해, 상기 몰드용 기재의 제2 영역 상에 깊이 구배를 가지는 경사 패턴 형태의 제2 패턴부를 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 회절 격자 도광판용 몰드의 제조방법은 일 영역에 제3 개구가 형성된 제2 마스크 필름을 준비하고, 상기 몰드용 기재의 일면 상에서 상기 제1 마스크 필름을 제거하는 단계; 및 상기 몰드용 기재의 일면 상에 상기 제2 마스크 필름을 부착하고, 플라즈마 식각을 이용하여 상기 제3 개구에 의해 노출된 상기 몰드용 기재 일면의 제3 영역 상에 제3 패턴부를 형성하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
즉, 제1 개구 및 제2 개구가 구비된 제1 마스크 필름을 이용하여, 상기 몰드용 기재의 일면 상에 제1 패턴부 및 제2 패턴부를 형성한 후, 제1 마스크 필름을 상기 몰드용 기재의 일면 상에서 제거할 수 있다. 이후, 제1 패턴부 및 제2 패턴부가 구비된 상기 몰드용 기재의 일면 상에 제2 마스크 필름을 부착하고, 플라즈마 식각을 수행하여 상기 몰드용 기재의 일면 상에 제3 패턴부를 형성할 수 있다. 또한, 제1 개구, 제2 개구 및 제4 개구가 구비된 제1 마스크 필름을 이용하여, 상기 몰드용 기재의 일면 상에 제1 패턴부, 제2 패턴부 및 제4 패턴부를 형성한 후, 상기 제2 마스크 필름을 이용하여 상기 몰드용 기재의 일면 상에 제3 패턴부를 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제3 패턴부를 형성하는 단계는, 상기 몰드용 기재의 일면을 상기 파라데이 상자의 바닥면에 평행하게 위치시키고, 상기 메쉬부의 적어도 일부를 셔터를 이용하여 차폐한 후, 플라즈마 식각을 수행하여 깊이 구배를 가지는 패턴부를 형성하는 것을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 제3 패턴부를 형성하는 단계는, 셔터 없이 플라즈마 식각을 수행하여 제3 영역 전체에 패턴을 형성하고, 매쉬부 일부를 셔터로 차폐하고 플라즈마 식각을 수행하는 방법을 통해, 목적하는 수준의 깊이 구배를 가지는 제3 패턴부를 형성할 수 있다. 도 2c를 참고하면, 제3 패턴부를 형성하는 단계는, 파라데이 상자(400)의 바닥면에 평행하게 상기 몰드용 기재(100)를 위치시키고, 매쉬부(410)의 일부를 셔터(420)로 차폐한 후, 플라즈마 경사 식각을 수행하는 공정을 포함할 수 있다. 이를 통해, 상기 몰드용 기재의 제3 영역 상에 깊이 구배를 가지는 경사 패턴 형태의 제3 패턴부를 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 셔터는 상기 메쉬부의 20 % 이상 80 % 이하의 영역을 차폐하는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 셔터는 상기 매쉬부의 30 % 이상 60 % 이하의 영역, 또는 40 % 이상 60 % 이하의 영역을 차폐하는 것일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 셔터는 상기 메쉬부의 50 % 영역을 차폐하는 것일 수 있다. 또한, 상기 셔터는 상기 메쉬부의 일정 영역을 연속적으로 차폐하는 것일 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시상태에 따른 파라데이 상자를 촬영한 사진이다. 구체적으로, 도 3의 (a)는 셔터가 구비되지 않은 파라데이 상자의 메쉬부 면을 촬영한 이미지이고, 도 3의 (b)는 셔터가 구비된 파라데이 상자의 메쉬부 면을 촬영한 이미지이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 셔터는 알루미늄 산화물 재질일 수 있으나, 셔터의 재질을 한정하는 것은 아니며, 상기 플라즈마에 의해 식각되지 않는 다양한 재질의 셔터를 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 마스크 필름은 제4 개구를 추가적으로 포함하며, 상기 회절 격자 도광판용 몰드의 제조방법은 상기 제4 개구만을 개방한 후, 플라즈마 식각을 이용하여 상기 제4 개구에 의해 노출된 상기 몰드용 기재 일면의 제4 영역 상에 제4 패턴부를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제4 패턴부를 형성하는 단계는, 상기 몰드용 기재의 일면을 상기 파라데이 상자의 바닥면에 평행하게 위치시키고, 플라즈마 식각을 수행하는 것을 포함할 수 있다. 도 2d를 참고하면, 상기 제4 패턴부를 형성하는 단계는 상기 파라데이 상자(400)의 바닥면 상에 상기 몰드용 기재(100)를 위치시키고, 플라즈마 식각하여 실질적으로 깊이 구배가 없는 제3 패턴부를 형성하는 공정을 포함할 수 있다. 본 발명에서 실질적으로 깊이 구배가 없다는 것은, 패턴부의 깊이(높이)가 완전히 동일하거나, 또는 패턴부가 길이 5 mm 당 20 nm 이하의 깊이 구배를 가져 패턴부 전체에서 실질적으로 광학적 물성이 동일한 것을 의미할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시상태에 따른 회절 격자 도광판용 몰드의 제조방법에 의해 제조된 회절 격자 도광판용 몰드의 일면을 나타낸 것이다. 도 4를 참고하면, 회절 격자 도광판용 몰드(1000) 일면의 제1 영역 상에는 깊이 구배를 가지지 않으나 경사진 헝태의 제1 패턴부(P1)가 구비되고, 제2 영역 상에는 깊이 구비를 가지며 경사진 형태의 제2 패턴부(P2)가 구비될 수 있다. 또한, 제3 영역 상에는 깊이 구배를 가지나 경사지지 않은 제3 패턴부(P3)가 구비되고, 제4 영역 상에는 깊이 구배를 가지지 않으며 경사지지 않은 형태의 제4 패턴부(P4)가 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 패턴부의 경사 방향과 상기 제2 패턴부의 경사방향은 반대일 수 있다. 상기 제1 패턴부와 상기 제2 패턴부를 형성하는 공정에서, 상기 몰드용 기재의 일측과 타측이 위치하는 방향을 조절하여, 상기 패턴부의 경사 방향을 변경할 수 있다. 또한, 상기 제1 패턴부와 상기 제2 패턴부를 형성하는 공정에서, 상기 몰드용 기재와 파라데이 상자의 바닥면의 경사 방향을 조절하여, 상기 패턴부의 경사 방향을 변경할 수 있다. 도 2a 및 도 2b를 참고하면, 파라데이 상자의 매쉬부에 인접하는 위치에 몰드용 기재(100)의 일측 및 타측을 달리 위치시켜, 제1 패턴부와 제2 패턴부의 경사 패턴의 경사 방향이 서로 반대가 되도록 할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제3 패턴부의 깊이 구배는, 패턴부의 길이 5 mm 당 20 nm 초과 40 nm 이하일 수 있다. 다만, 상기 제3 패턴부의 깊이 구배를 전술한 범위로 한정하는 것은 아니고, 회절 격자 도광판용 몰드의 설계 사항에 따라 상기 깊이 구배를 변경할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제2 패턴부는 패턴이 시작되는 일측에 위치한 패턴의 깊이가 약 40 nm이고, 패턴이 끝나는 타측에 위치한 패턴의 깊이가 약 350 nm인 깊이 구배를 가질 수 있다. 다만, 상기 제2 패턴부의 깊이 구배를 전술한 범위로 한정하는 것은 아니고, 회절 격자 도광판용 몰드의 설계 사항에 따라 상기 깊이 구배를 변경할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 플라즈마 식각은 유도결합 플라즈마 반응성 이온 식각 장비(ICP-RIE)를 이용할 수 있다. 구체적으로, 상기 플라즈마 식각 공정은 유도결합 플라즈마 반응성 이온 식각 장비 내부에, 상기 파라데이 상자를 구비하여 수행되는 것일 수 있다. 또한, 상기 플라즈마 식각은 헬리콘 플라즈마 방식, 헬리칼 공명 플라즈마 방식, 전자공명 플라즈마 방식들도 적용 가능하다.
본 발명의 일 실시상태에 때르면, 상기 플라즈마 식각은 플라즈마 식각 장치의 출력을 0.75 kW 이상 4 kW 이하로 조절하는 것을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 플라즈마 식각 장치의 출력은 0.75 kW 이상 3 kW 이하, 0.75 kW 이상 1.5 kW 이하, 또는 0.75 kW 이상 1 kW 이하로 조절될 수 있다. 상기 플라즈마 식각 장치의 출력을 전술한 범위로 조절함으로써, 상기 몰드용 기재 상에 제1 패턴부 내지 제4 패턴부를 보다 정밀하게 형성할 수 있다. 또한, 상기 플라즈마 식각 장치의 출력이 전술한 범위 내인 경우, 상기 몰드용 기재의 식각 시에 발생하는 침상 구조물의 형성을 보다 억제하고, 발생되는 침상 구조물의 크기를 현저히 감소시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 플라즈마 식각은 플라즈마 식각 장치에 반응성 가스 및 산소 가스를 포함하는 혼합 가스를 10 sccm 이상 75 sccm 이하로 공급하는 것을 포함할 수 있다. 구체적으로, 플라즈마 식각 장치에 상기 혼합 가스를 15 sccm 이상 75 sccm 이하, 25 sccm 이상 70 sccm 이하, 30 sccm 이상 70 sccm 이하, 40 sccm 이상 60 sccm 이하, 또는 45 sccm 이상 55 sccm 이하로 공급할 수 있다. 상기 혼합 가스의 공급 유량을 전술한 범위로 조절하는 경우, 상기 몰드용 기재 상에 제1 패턴부 내지 제4 패턴부를 안정적으로 형성할 수 있다. 또한, 상기 혼합 가스의 공급 유량을 전술한 범위로 조절함으로써, 상기 몰드용 기재의 식각 시에 발생하는 침상 구조물의 형성을 보다 억제하고, 발생되는 침상 구조물의 크기를 현저히 감소시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 반응성 가스는 플라즈마 식각시 사용하는 일반적인 반응성 가스를 사용할 수 있다. 예를 들어, SF6, CHF3, C4F8, CF4, 및 Cl2 등의 가스를 이용할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 혼합 가스의 총 유량 중 산소 가스 유량의 함량은 1 % 이상 20 % 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 혼합 가스의 총 유량 중 산소 가스 유량의 함량은 1 % 이상 15 % 이하, 1 % 이상 10 % 이하, 또는 1 % 이상 5 % 이하일 수 있다. 상기 혼합 가스 유량 중의 산소 유량의 함량이 상기 범위 내인 경우, 상기 몰드용 기재의 식각 시에 발생하는 침상 구조물의 형성을 보다 억제하고, 발생되는 침상 구조물의 크기를 현저히 감소시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 몰드용 기재 상에 제1 패턴부를 형성한 후에 제2 패턴부 내지 제4 패턴부를 형성하거나, 또는 상기 몰드용 기재 상에 제2 패턴부 내지 제4 패턴부를 형성한 후에 제1 패턴부를 형성할 수 있다.
이하에서는 제1 개구, 제2 개구 및 제4 개구가 구비된 제1 마스크 필름을 중점으로 설명한다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 마스크 필름은 제1 기재 및 상기 제1 기재의 일면 상에 구비되는 제1 점착층을 포함하고, 상기 제1 기재의 유리전이온도는 70 ℃ 이상 100 ℃ 이하이고, 상기 제1 점착층의 점착력은 30 gf/in 이상 50 gf/in 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 기재의 유리전이온도는 80 ℃ 이상 90 ℃ 이하일 수 있다. 또한, 상기 제1 기재의 녹는점은 250 ℃ 이상 300 ℃ 이하, 또는 265 ℃ 이상 290 ℃ 이하일 수 있다. 또한, 상기 제1 점착층의 점착력은 25 ℃에서, 스테인리스스틸 304 기재에 대하여, 30 gf/in 이상 50 gf/in 이하, 35 gf/in 이상 40 gf/in 이하, 30 gf/in 이상 37 gf/in 이하, 또는 38 gf/in 이상 45 gf/in 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 기재로서 전술한 유리전이온도 및/또는 녹는점을 보유하는 폴리에틸렌테레프탈레이트 기재를 사용할 수 있다. 또한, 상기 제1 점착층으로서 전술한 점착력을 보유하는 실리콘계 점착층을 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 패턴부를 형성하는 단계에서 상기 몰드용 기재의 표면 온도는 155 ℃ 이상 165 ℃ 이하일 수 있다. 또한, 상기 제4 패턴부를 형성하는 단계에서 상기 몰드용 기재의 표면 온도는 150 ℃ 이상 160 ℃ 이하일 수 있다.
또한, 상기 제2 패턴부를 형성하는 단계에서 상기 몰드용 기재의 표면 온도는 100 ℃ 이상 150 ℃ 이하일 수 있다. 상기 제2 패턴부를 형성하는 단계는 2번의 플라즈마 식각을 통해 수행될 수 있다. 셔터가 구비되지 않은 상태로 상기 제2 영역 전체에 패턴부를 형성할 수 있으며, 이 때의 몰드용 기재의 표면 온도는 100 ℃ 이상 115 ℃ 이하일 수 있다. 또한, 제2 영역 전체에 패턴을 형성한 후, 매쉬부의 일부를 셔터로 차폐하여 플라즈마 식각을 수행할 수 있으며, 이 때 셔터에 의해 차폐되지 않은 몰드용 기재의 표면 온도는 130 ℃ 이상 150 ℃ 이하일 수 있다.
따라서, 전술한 유리전이온도 및/또는 녹는점을 보유하는 제1 기재를 포함하는 제1 마스크 필름은, 제1 패턴부, 제2 패턴부 및 제4 패턴부를 형성하는 플라즈마 식각 과정에서의 열충격을 효과적으로 견딜 수 있다. 또한, 상기 제1 점착층의 점착력을 전술한 범위로 조절함으로써, 제1 패턴부, 제2 패턴부 및 제4 패턴부를 형성하는 플라즈마 식각 과정에서, 상기 제1 마스크 필름이 몰드용 기재의 일면에서 박리되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 제1 점착층의 점착력이 전술한 범위 내인 경우, 제1 패턴부, 제2 패턴부 및 제4 패턴부를 형성하는 과정에서 제1 점착층과 몰드용 기재 사이에 반응성 가스가 침투되는 것을 효과적으로 억제할 수 있고, 제1 점착층과 몰드용 기재 사이에 기포가 발생되는 것을 억제할 수 있다. 이를 통해, 상기 몰드용 기재의 일면에 데미지가 발생되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, 상기 제1 점착층의 점착력이 전술한 범위 내인 경우, 제1 패턴부, 제2 패턴부 및 제4 패턴부를 형성하는 과정의 완료 후, 제1 마스크 필름을 박리하기가 용이하고, 열 충격을 받은 제1 마스크 필름의 박리 후에도 몰드용 기재의 일면 상에 점착층의 잔류물이 남는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 기재의 두께는 30 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하이고, 상기 제1 점착층의 두께는 5 ㎛ 이상 20 ㎛ 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 기재의 두께는 35 ㎛ 이상 40 ㎛ 이하, 상기 제1 점착층의 두께는 10 ㎛ 이상 15 ㎛ 이하일 수 있다. 상기 제2 기재의 두께를 전술한 범위로 조절함으로써, 제1 마스크 필름의 핸들링을 용이하게 할 수 있다. 또한, 상기 제1 기재의 두께가 전술한 범위인 경우, 제1 패턴부, 제2 패턴부 및 제4 패턴부를 형성하는 과정에서 상기 제1 마스크 필름은 우수한 열 충격성을 유지할 수 있다.
또한, 상기 제1 점착층의 두께를 전술한 범위로 조절함으로써, 제1 마스크 필름의 박리 후에도 몰드용 기재의 일면 상에 점착층의 잔류물이 남는 것을 효과적으로 억제할 수 있다. 나아가, 상기 제1 기재 및 제1 점착층의 두께를 전술한 범위로 조절함으로써, 제1 마스크 필름의 내구성을 향상시킬 수 있고, 제1 마스크 필름의 두께에 따른 쉐도잉 현상이 발생되는 정도를 효과적으로 억제할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제2 마스크 필름은 제2 기재 및 상기 제2 기재의 일면 상에 구비되는 제2 점착층을 포함하고, 상기 제2 기재의 유리전이온도는 230 ℃ 이상 350 ℃ 이하이고, 상기 제2 점착층의 점착력은 30 gf/in 이상 80 gf/in 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 제2 기재의 유리전이온도는 250 ℃ 이상 320 ℃ 이하, 또는 285 ℃ 이상 300 ℃ 이하일 수 있다. 또한, 상기 제2 기재의 녹는점은 350 ℃ 이상 450 ℃ 이하일 수 있으며, 구체적으로, 상기 제2 기재의 녹는점은 370 ℃ 이상 430 ℃ 이하, 또는 390 ℃ 이상 410 ℃ 이하일 수 있다. 또한, 상기 제2 점착층의 점착력은 25 ℃에서, 스테인리스스틸 304 기재에 대하여, 30 gf/in 이상 80 gf/in 이하, 55 gf/in 이상 65 gf/in 이하, 50 gf/in 이상 60 gf/in 이하, 또는 65 gf/in 이상 70 gf/in 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제2 기재로서 전술한 유리전이온도를 보유하는 폴리이미드 기재를 사용할 수 있다. 또한, 상기 제2 점착층으로서 전술한 점착력을 보유하는 실리콘계 점착층을 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 기재 및 제2 기재의 유리전이온도는 당업계에서 일반적으로 사용되는 방법 및 장치를 이용하여 측정할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제3 패턴부를 형성하는 단계에서, 상기 몰드용 기재의 표면 온도는 110 ℃ 이상 200 ℃ 이하일 수 있다. 상기 제3 패턴부를 형성하는 단계는 2번의 플라즈마 식각을 통해 수행될 수 있다. 셔터가 구비되지 않은 상태로 상기 제3 영역 전체에 패턴부를 형성할 수 있으며, 이 때의 몰드용 기재의 표면 온도는 110 ℃ 이상 130 ℃ 이하일 수 있다. 또한, 제3 영역 전체에 패턴을 형성한 후, 매쉬부의 일부를 셔터로 차폐하여 플라즈마 식각을 수행할 수 있으며, 이 때 셔터에 의해 차폐되지 않은 몰드용 기재의 표면 온도는 180 ℃ 이상 190 ℃ 이하일 수 있다.
따라서, 전술한 유리전이온도 및/또는 녹는점을 가지는 제2 기재를 포함하는 제2 마스크 필름은, 제2 패턴부를 형성하는 플라즈마 식각 과정에서의 열충격을 견딜 수 있다. 구체적으로, 상기 제2 기재의 유리전이온도 및/또는 녹는점이 전술한 범위 내인 경우, 제2 마스크 필름에 의해 보호되는 영역, 즉 제3 영역 이외의 영역에서 상기 몰드용 기재가 플라즈마 식각에 의해 데미지 받는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.
또한, 상기 제2 점착층의 점착력을 전술한 범위로 조절함으로써, 제3 패턴부를 형성하는 플라즈마 식각 과정에서, 상기 제2 마스크 필름이 몰드용 기재의 일면에서 박리되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 제2 점착층의 점착력이 전술한 범위 내인 경우, 제3 패턴부를 형성하는 과정에서 제2 점착층과 몰드용 기재 사이에 반응성 가스가 침투되는 것을 효과적으로 억제할 수 있고, 제2 점착층과 몰드용 기재 사이에 기포가 발생되는 것을 억제할 수 있다. 이를 통해, 상기 몰드용 기재의 일면에 데미지가 발생되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, 상기 제2 점착층의 점착력이 전술한 범위 내인 경우, 제3 패턴부를 형성하는 과정의 완료 후, 제2 마스크 필름을 박리하기가 용이하고, 열 충격을 받은 제2 마스크 필름의 박리 후에도 몰드용 기재의 일면 상에 점착층의 잔류물이 남는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제2 기재의 두께는 30 ㎛ 이상 70 ㎛ 이하이고, 상기 제2 점착층의 두께는 5 ㎛ 이상 20 ㎛ 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 제2 기재의 두께는 45 ㎛ 이상 55 ㎛ 이하, 상기 제2 점착층의 두께는 5 ㎛ 이상 8 ㎛ 이하일 수 있다. 상기 제2 기재의 두께를 전술한 범위로 조절함으로써, 제2 마스크 필름의 핸들링을 용이하게 할 수 있다. 또한, 상기 제2 기재의 두께가 전술한 범위인 경우, 제3 패턴부 형성과정에서 상기 제2 마스크 필름은 우수한 열 충격성을 유지할 수 있다.
또한, 상기 제2 점착층의 두께를 전술한 범위로 조절함으로써, 제2 마스크 필름의 박리 후에도 몰드용 기재의 일면 상에 점착층의 잔류물이 남는 것을 효과적으로 억제할 수 있다. 나아가, 상기 제2 기재 및 제2 점착층의 두께를 전술한 범위로 조절함으로써, 제2 마스크 필름의 내구성을 향상시킬 수 있고, 제2 마스크 필름의 두께에 따른 쉐도잉 현상이 발생되는 정도를 효과적으로 억제할 수 있다.
본 발명에서 플라즈마 식각 공정에서의 몰드용 기재의 표면 온도는, 온도 감지 테이프를 이용하여 측정할 수 있다. 예를 들면, 몰드용 기재의 표면에 온도 감지 테이프를 부착한 후, 제1 패턴부 내지 제4 패턴부를 형성하는 플라즈마 식각 공정 조건에서의 몰드용 기재의 표면 온도를 측정할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따른 회절 격자 도광판용 몰드의 제조방법은, 패턴부의 형성 효율을 향상시킬 수 있는 최적의 제1 마스크 필름 및 제2 마스크 필름을 이용하여, 회절 격자 도광판용 몰드의 제작 시간 및 비용을 효과적으로 절감할 수 있다. 또한, 상기 회절 격자 도광판용 몰드의 제조방법은 제1 마스크 필름 및 제2 마스크 필름인 2 개의 마스크 필름을 사용하고, 단 한번의 교체 과정을 통해 회절 격자 도광판용 몰드를 제조할 수 있다는 공정 상의 이점이 있다.
또한, 본 발명의 일 실시상태에 따르면, 제2 개구와 제3 개구가 각각 독립된 영역에 형성된 제3 마스크 필름, 및 제1 개구와 제4 개구가 각각 독립된 영역에 형성된 제4 마스크 필름을 이용하여, 상기 회절 격자 도광판용 몰드를 제조할 수도 있다.
이 때, 제3 마스크 필름의 제2 개구 및 제3 개구와 제4 마스크 필름의 제1 개구 및 제4 개구는, 상기 제1 마스크 필름 및 제2 마스크 필름의 제1 개구 내지 제4 개구가 형성된 위치와 대응되는 위치에 형성되는 것일 수 있다. 또한, 상기 제3 마스크 필름은 상기 제1 마스크 필름과 동일한 종류를 사용할 수 있고, 상기 제4 마스크 필름은 상기 제2 마스크 필름과 동일한 종류를 사용할 수 있다.
본 발명의 다른 실시상태는, 상기 회절 격자 도광판용 몰드의 제조방법에 따른 방법으로 제조된 회절 격자 도광판용 몰드를 준비하는 단계; 상기 회절 격자 도광판용 몰드의 패턴부가 형성된 일면 상에 수지 조성물을 도포하는 단계; 및 상기 수지 조성물을 경화시키는 단계;를 포함하는 회절 격자 도광판의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 수지 조성물은 당업계에서 일반적으로 사용되는 수지 조성물이라면 제한 없이 사용할 수 있다. 나아가, 상기 수지 조성물을 도포하는 단계는 스핀 코팅, 딥 코팅, 드롭 캐스팅 등 당업계에서 일반적으로 사용되는 코팅 방법을 이용하여 수행될 수 있다. 또한, 상기 수지 조성물을 경화시키는 방법은 당 업계에서 일반적으로 사용되는 경화 방법을 제한없이 사용할 수 있다. 일 예로, 광경화성 수지 조성물을 사용하는 경우에는 광경화 방법을 이용할 수 있고, 열경화성 수지 조성물을 사용하는 경우에는 열경화 방법을 이용할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제조된 회절 격자 도광판은 광이 입사되는 제1 영역(DOE 1) 상에 구비된 패턴부, 입사된 광이 확산하며 이동하는 제2 영역(DOE 2) 상에 구비된 패턴부, 이동된 광이 추출되는 제3 영역(DOE 3) 상에 구비된 패턴부, 및 상기 제2 영역으로부터 이동되는 광을 제3 영역으로 유도하는 제4 영역(DOE 2-2) 상에 구비된 패턴부를 포함할 수 있다. 도 4를 참고하면, 상기 제조된 회절 격자 도광판의 DOE 1 상에 구비된 패턴부는 상기 회절 격자 도광판용 몰드(1000)의 제1 패턴부(P1)와 대응될 수 있다. 또한, 상기 회절 격자 도광판의 DOE 2 상에 구비된 패턴부는 상기 회절 격자 도광판용 몰드(1000)의 제3 패턴부(P3)와 대응될 수 있고, 상기 회절 격자 도광판의 DOE 2-2 상에 구비된 패턴부는 상기 회절 격자 도광판용 몰드(1000)의 제4 패턴부(P4)와 대응될 수 있다. 또한, 상기 회절 격자 도광판의 DOE 3 상에 구비된 패턴부는 상기 회절 격자 도광판용 몰드(1000)의 제2 패턴부(P2)와 대응될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 회절 격자 도광판은 직접 회절 격자 도광판으로 사용될 수 있다. 또한, 상기 회절 격자 도광판을 중간 몰드로 이용하여, 이를 복제하는 방법으로 최종 생산품을 제조할 수도 있다. 구체적으로, 상기 제조된 회절 격자 도광판을 중간 몰드로 하여 다시 회절 격자 도광판을 제조하는 경우, 중간 몰드로 사용된 회절 격자 도광판의 격자 패턴의 기울기가 반전된 것을 얻을 수 있다. 나아가, 격자 패턴의 기울기가 반전된 회절 격자 도광판을 중간 몰드로 이용하여 회절 격자 도광판용 몰드를 제조한 후, 회절 격자 도광판을 제조하는 경우, 최초의 회절 격자 도광판과 동일한 방향의 격자 패턴을 구현할 수 있다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 기술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
마스크 필름의 준비
실시예 1
기재로 유리전이온도가 약 280 ℃ 이고, 녹는점이 약 390 ℃ 이고, 두께가 약 50 ㎛인 폴리이미드(polyimide, PI) 필름을 준비하였다. 또한, 점착층으로 두께가 약 6 ㎛인 실리콘계 점착 필름을 준비하였다. 이후, PI 필름의 일면에 점착 필름을 부착하여, 마스크 필름을 제조하였다. 제조된 마스크 필름을 가로 2.54 cm, 세로 30 cm로 재단하여 샘플을 제조하고, 샘플을 스테인리스스틸 304의 일면에 부착하였다. 이후, 샘플을 ASTM D3330의 평가 방법에 의거하여 스테인리스스틸 304로부터 박리할 때의 힘을 측정하였으며, 약 60 gf/in이었다.
실시예 2
기재로 유리전이온도가 약 85 ℃ 이고, 녹는점이 약 280 ℃ 이고, 두께가 약 38 ㎛인 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate, PET) 필름을 준비하였다. 또한, 점착층으로 두께가 약 10 ㎛인 실리콘계 점착 필름을 준비하였다. 이후, PET 필름의 일면에 점착 필름을 부착하여, 마스크 필름을 제조하였다. 이후, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 점착층의 점착력을 측정하였으며, 점착층의 점착력은 약 40 gf/in이었다.
비교예 1
기재로 두께가 약 25 ㎛인 상기 실시예 2의 PET 필름을 준비하였고, 점착층으로 두께가 약 8 ㎛인 실리콘계 점착 필름을 준비하였다. 이후, PET 필름의 일면에 점착 필름을 부착하여, 마스크 필름을 제조하였다. 이후, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 점착층의 점착력을 측정하였으며, 점착층의 점착력은 약 25 gf/in이었다.
비교예 2
기재로 두께가 약 25 ㎛인 상기 실시예 1의 PI 필름을 준비하였고, 점착층으로 두께가 약 25 ㎛인 아크릴레이트계 점착 필름을 준비하였다. 이후, PI 필름의 일면에 점착 필름을 부착하여, 마스크 필름을 제조하였다. 이후, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 점착층의 점착력을 측정하였으며, 점착층의 점착력은 약 70 gf/in이었다.
비교예 3
기재로 두께가 약 25 ㎛인 상기 실시예 1의 PI 필름을 준비하였고, 점착층으로 두께가 약 10 ㎛인 실리콘계 점착 필름을 준비하였다. 이후, PI 필름의 일면에 점착 필름을 부착하여, 마스크 필름을 제조하였다. 이후, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 점착층의 점착력을 측정하였으며, 점착층의 점착력은 약 10 gf/in이었다.
비교예 4
기재로 두께가 약 25 ㎛인 상기 실시예 1의 PI 필름을 준비하였고, 점착층으로 두께가 약 10 ㎛인 실리콘계 점착 필름을 준비하였다. 이후, PI 필름의 일면에 점착 필름을 부착하여, 마스크 필름을 제조하였다. 이후, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 점착층의 점착력을 측정하였으며, 점착층의 점착력은 약 80 gf/in이었다.
비교예 5
기재로 두께가 약 50 ㎛인 상기 실시예 1의 PI 필름을 준비하였고, 점착층으로 두께가 약 10 ㎛인 실리콘계 점착 필름을 준비하였다. 이후, PI 필름의 일면에 점착 필름을 부착하여, 마스크 필름을 제조하였다. 이후, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 점착층의 점착력을 측정하였으며, 점착층의 점착력은 약 10 gf/in이었다.
플라즈마 식각 공정에서의 기재용 몰드의 표면 온도 측정
메쉬부의 면저항이 0.5605 Ω/□이고, 바닥면이 스테인리스(SUS304) 플레이트인 파라데이 상자를 준비하였다. 그리고, 유도결합 플라즈마 반응성 이온 식각 장비(ICP-RIE)(Oxford社 plasmaLab system100) 내에 상기 파라데이 상자를 구비하였다.
몰드용 기재로 석영 기판을 준비하였고, 석영 기판의 일면에 온도 감지 테이프를 부착하였다.
제1 패턴부 형성 단계
파라데이 상자 내에 40 °의 경사를 가지는 알루미늄 재질의 지지대를 설치한 후, 지지대 상에 온도 감지 테이프가 부착된 석영 기판을 위치시켰다. 이 때, 별도의 셔터를 이용한 메쉬부의 차단은 없었다.
이후, ICP-RIE(Oxford社 plasmaLab system 100)을 이용하여 플라즈마 식각을 수행하였으며, 반응성 가스로서, O2 및 C4F8을 5:45의 비율로 혼합하여 50 sccm의 유속으로 공급하였다. 또한, 식각 조건으로서, ICP power 2 kW, RF power 150W, 작동 압력 7 내지 10 mTorr로 하여 4 분간 식각하였다. 이 때, 온도 감지 테이프로 측정한 석영 기판의 표면 온도 중 최고 온도는 약 160 ℃이었다.
제2 패턴부 형성 단계
파라데이 상자 내에 40 °의 경사를 가지는 알루미늄 재질의 지지대를 설치한 후, 지지대 상에 온도 감지 테이프가 부착된 석영 기판을 위치시켰다. 이 때, 별도의 셔터를 이용한 메쉬부의 차단은 없었다.
이후, 상기 제1 패턴부 형성 단계와 동일한 조건으로 반응성 가스를 공급하였고, ICP power 2 kW, RF power 150W, 작동 압력 7 내지 10 mTorr로 하여 4 분간 식각하였다. 이 때, 온도 감지 테이프로 측정한 석영 기판의 표면 온도 중 최고 온도는 약 110 ℃이었다.
이후, 석영 기재의 절반 영역이 셔터로 차폐되도록, 셔터를 매쉬부에 위치시켰다. 상기 제1 패턴부 형성 단계와 동일한 조건으로 반응성 가스를 공급하였고, ICP power 2 kW, RF power 150W, 작동 압력 7 내지 10 mTorr로 하여 5 분간 식각하였다. 이 때, 셔터에 의해 차폐되지 않은 석영 기재의 영역의 표면 온도 중 최고 온도는 약 140 ℃이었다.
제3 패턴부 형성 단계
파라데이 상자 내에 온도 감지 테이프가 부착된 석영 기판을 파라데이 상자의 바닥면에 위치시키고, 별도의 셔터를 이용한 메쉬부의 차단은 없었다.
이후, 상기 제1 패턴부 형성 단계와 동일한 조건으로 반응성 가스를 공급하였고, ICP power 2 kW, RF power 150W, 작동 압력 7 내지 10 mTorr로 하여 3 분간 식각하였다. 이 때, 온도 감지 테이프로 측정한 석영 기판의 표면 온도 중 최고 온도는 약 125 ℃이었다.
이후, 석영 기재의 절반 영역이 셔터로 차폐되도록, 셔터를 매쉬부에 위치시켰다. 전술한 조건과 동일하게 반응성 가스를 공급하였고, ICP power 2 kW, RF power 150W, 작동 압력 7 내지 10 mTorr로 하여 7 분간 식각하였다. 이 때, 셔터에 의해 차폐되지 않은 석영 기재의 영역의 표면 온도 중 최고 온도는 약 190 ℃이었다.
제4 패턴부 형성 단계
파라데이 상자 내에 온도 감지 테이프가 부착된 석영 기판을 파라데이 상자의 바닥면에 위치시키고, 별도의 셔터를 이용한 메쉬부의 차단은 없었다.
이후, 상기 제1 패턴부 형성 단계와 동일한 조건으로 반응성 가스를 공급하였고, ICP power 2 kW, RF power 150W, 작동 압력 7 내지 10 mTorr로 하여 4 분간 식각하였다. 이 때, 온도 감지 테이프로 측정한 석영 기판의 표면 온도 중 최고 온도는 약 155 ℃이었다.
마스크 필름 테스트(일반 ICP- RIE )
유도결합 플라즈마 반응성 이온 식각 장비(ICP-RIE)(Oxford社 plasmaLab system100) 내에, 온도 감지 테이프가 부착된 석영 기재를 위치시켰다. 이후, 반응성 가스로서, O2 및 C4F8을 5:45의 비율로 혼합하여 50 sccm의 유속으로 공급하였다. 또한, 식각 조건으로서, ICP power 2 kW, RF power 150W, 작동 압력 7 내지 10 mTorr로 하여 4 분간 식각하였다. 이 때, 온도 감지 테이프로 측정한 석영 기판의 평균 표면 온도는 약 235 ℃인 것을 확인하였다.
실시예 1 내지 실시예 2 및 비교예 1 내지 비교예 5의 마스크 필름을 준비하고, 마스크 필름의 소정 영역에 개구를 형성하였다. 이후, 상기 실시예 1 내지 실시예 2 및 비교예 1 내지 비교예 5의 마스크 필름이 각각 부착된 석영 기재 샘플을 유도결합 플라즈마 반응성 이온 식각 장비 내에 위치시키고, 전술한 조건과 동일하게 플라즈마 식각 처리하였다.
도 5는 본 발명의 실시예 1에서 제조된 마스크 필름을 플라즈마 식각 처리 후의 찰영한 사진이다. 구체적으로, 도 5의 (a)는 플라즈마 식각 처리 후에 실시예 1에서 제조된 마스크 필름을 촬영한 사진이고, 도 5의 (b)는 마스크 필름을 박리한 후의 석영 기재를 촬영한 사진이다. 도 5의 (a)를 참고하면, 실시예 1에서 제조된 마스크 필름의 경우, 플라즈마 식각에 따른 기재의 열변형이 없으며, 개구에 의해 노출된 석영 기재 부근에 찐 현상이 발생되지 않은 것을 확인하였다. 또한, 도 5의 (b)를 참고하면, 플라즈마 식각 처리 후, 실시예 1의 마스크 필름이 박리된 석역 기재의 표면에 점착층의 잔류물이 남지 않는 것을 확인하였다.
도 6은 비교예 3에서 제조된 마스크 필름을 플라즈마 식각 처리 후의 찰영한 사진이다. 도 6을 참고하면, PI 기재의 두께가 약 25 ㎛이고, 점착층의 점착력이 약 10 gf/in인 비교예 2에서 제조된 마스크 필름의 경우, 기재에 열변형이 일어나 주름 및 기포가 발생된 것을 확인하였으며, 개구에 의해 노출된 석영 기재 표면에 찐 현상이 발생된 것을 확인하였다.
도 7은 비교예 5에서 제조된 마스크 필름을 플라즈마 식각 처리 후의 찰영한 사진이다. 구체적으로, 도 7의 (a)는 플라즈마 식각 처리 후에 비교예 5에서 제조된 마스크 필름을 촬영한 사진이고, 도 7의 (b)는 마스크 필름을 박리한 후의 석영 기재를 촬영한 사진이다. 도 7을 참고하면, 점착층의 점착력이 약 10 gf/in인 비교예 5에서 제조된 마스크 필름의 경우, 점착층의 점착력이 열등하여, 점착층과 석영 기재 사이에 가스가 침투되어 석영 기재에 데미지가 발생된 것을 확인하였으며, 마스크 필름의 모서리 부분에서 찐 현상이 발생된 것을 확인하였다.
또한, 본 발명의 실시예 2, 비교예 1, 비교예 3 및 비교예 4에서 제조된 마스크 필름의 경우, 마스크 필름에 열변형이 발생된 것을 확인하였다. 특히 아크릴레이트계 점착 필름을 사용한 비교예 2의 경우에는 점착층이 변성되어, 찐 현상이 다수 발생된 것을 확인하였다.
마스크 필름 테스트( 파라데이 상자가 구비된 ICP- RIE )
메쉬부의 면저항이 0.5605 Ω/□이고, 바닥면이 스테인리스(SUS304) 플레이트인 파라데이 상자를 준비하였다. 그리고, 유도결합 플라즈마 반응성 이온 식각 장비(ICP-RIE)(Oxford社 plasmaLab system100) 내에 상기 파라데이 상자를 구비하였다.
실시예 1의 마스크 필름 테스트
실시예 1의 마스크 필름을 준비하고, 마스크 필름의 소정 영역에 개구를 형성하였다. 이후, 상기 실시예 1의 마스크 필름을 석영 기재에 부착하고, 도 2a와 같이 파라데이 상자 내에 위치시켰다.
이후, 석영 기재의 절반 영역이 셔터로 차폐되도록, 셔터를 매쉬부에 위치시켰다. 반응성 가스로서 O2 및 C4F8을 5:45의 비율로 혼합하여 50 sccm의 유속으로 공급하였고, ICP power 2 kW, RF power 150W, 작동 압력 7 내지 10 mTorr로 하여 7 분간 식각하였다.
실시예 1에서 제조된 마스크 필름은 플라즈마 식각에 따른 기재의 열변형이 없으며, 개구에 의해 노출된 석영 기재 부근에 찐 현상이 발생되지 않은 것을 확인하였다. 또한, 플라즈마 식각 처리 후, 실시예 1의 마스크 필름이 박리된 석역 기재의 표면에 점착층의 잔류물이 남지 않는 것을 확인하였다.
실시예 2의 마스크 필름 테스트
실시예 2의 마스크 필름을 준비하고, 마스크 필름의 소정 영역에 개구를 형성하였다. 이후, 상기 실시예 2의 마스크 필름을 석영 기재에 부착하고, 도 2d와 같이 파라데이 상자 내에 위치시켰다.
이후, 석영 기재의 절반 영역이 셔터로 차폐되도록, 셔터를 매쉬부에 위치시켰다. 반응성 가스로서 O2 및 C4F8을 5:45의 비율로 혼합하여 50 sccm의 유속으로 공급하였고, ICP power 2 kW, RF power 150W, 작동 압력 7 내지 10 mTorr로 하여 5 분간 식각하였다.
실시예 2에서 제조된 마스크 필름은 플라즈마 식각에 따른 기재의 열변형이 거의 없으며, 개구에 의해 노출된 석영 기재 부근에 찐 현상이 발생되지 않은 것을 확인하였다. 또한, 플라즈마 식각 처리 후, 실시예 2의 마스크 필름이 박리된 석역 기재의 표면에 점착층의 잔류물이 남지 않는 것을 확인하였다.
따라서, 실시예 1의 마스크 필름을 본 발명의 일 실시상태에 따른 제2 마스크 필름으로 사용하고, 실시예 2의 마스크 필름을 본 발명의 일 실시상태에 따른 제1 마스크 필름으로 사용하여, 몰드용 기재 상에 제1 패턴부 내지 제4 패턴부를 용이하게 형성할 수 있음을 알 수 있다.
100: 몰드용 기재
200, 200': 제1 마스크 필름
300: 제2 마스크 필름
H1: 제1 개구
H2: 제2 개구
H3: 제3 개구
H4: 제4 개구
400: 파라데이 상자
410: 메쉬부
420: 셔터
430: 지지대
P1: 제1 패턴부
P2: 제2 패턴부
P3: 제3 패턴부
P4: 제4 패턴부
1000: 회절 격자 도광판용 몰드

Claims (13)

  1. 각각 독립된 영역에 형성된 제1 개구 및 제2 개구를 포함하는 제1 마스크 필름을 준비하는 단계;
    몰드용 기재 일면 상에 상기 제1 마스크 필름을 부착하고 상기 제1 개구만을 개방한 후, 상기 제1 마스크 필름이 부착된 몰드용 기재를 메쉬부가 상면에 구비된 파라데이 상자 내에 위치시키고, 플라즈마 식각을 이용하여 상기 제1 개구에 의해 노출된 상기 몰드용 기재 일면의 제1 영역 상에 제1 패턴부를 형성하는 단계; 및
    상기 제2 개구만을 개방한 후, 플라즈마 식각을 이용하여 상기 제2 개구에 의해 노출된 상기 몰드용 기재 일면의 제2 영역 상에 제2 패턴부를 형성하는 단계;를 포함하고,
    상기 제1 마스크 필름은 제1 기재 및 상기 제1 기재의 일면 상에 구비되는 제1 점착층을 포함하고, 상기 제1 기재의 유리전이온도는 70 ℃ 이상 100 ℃ 이하이고, 상기 제1 점착층의 점착력은 30 gf/in 이상 50 gf/in 이하인 회절 격자 도광판용 몰드의 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    일 영역에 제3 개구가 형성된 제2 마스크 필름을 준비하고, 상기 몰드용 기재의 일면 상에서 상기 제1 마스크 필름을 제거하는 단계; 및
    상기 몰드용 기재의 일면 상에 상기 제2 마스크 필름을 부착하고, 플라즈마 식각을 이용하여 상기 제3 개구에 의해 노출된 상기 몰드용 기재 일면의 제3 영역 상에 제3 패턴부를 형성하는 단계;를 더 포함하는 회절 격자 도광판용 몰드의 제조방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 마스크 필름은 제4 개구를 추가적으로 포함하며,
    상기 제4 개구만을 개방한 후, 플라즈마 식각을 이용하여 상기 제4 개구에 의해 노출된 상기 몰드용 기재 일면의 제4 영역 상에 제4 패턴부를 형성하는 단계를 더 포함하는 회절 격자 도광판용 몰드의 제조방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 패턴부를 형성하는 단계는,
    상기 몰드용 기재의 일면을 상기 파라데이 상자의 바닥면에 경사지게 위치시키고, 플라즈마 식각을 수행하여 경사 패턴부를 형성하는 것을 포함하는 회절 격자 도광판용 몰드의 제조방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 패턴부를 형성하는 단계는,
    상기 몰드용 기재의 일면을 상기 파라데이 상자의 바닥면에 경사지게 위치시키고, 상기 메쉬부의 적어도 일부를 셔터를 이용하여 차폐한 후, 플라즈마 식각을 수행하여 깊이 구배를 가지는 경사 패턴부를 형성하는 것을 포함하는 회절 격자 도광판용 몰드의 제조방법.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 제3 패턴부를 형성하는 단계는,
    상기 몰드용 기재의 일면을 상기 파라데이 상자의 바닥면에 평행하게 위치시키고, 상기 메쉬부의 적어도 일부를 셔터를 이용하여 차폐한 후, 플라즈마 식각을 수행하여 깊이 구배를 가지는 패턴부를 형성하는 것을 포함하는 회절 격자 도광판용 몰드의 제조방법.
  7. 청구항 3에 있어서,
    상기 제4 패턴부를 형성하는 단계는,
    상기 몰드용 기재의 일면을 상기 파라데이 상자의 바닥면에 평행하게 위치시키고, 플라즈마 식각을 수행하는 것을 포함하는 회절 격자 도광판용 몰드의 제조방법.
  8. 청구항 5 또는 청구항 6에 있어서,
    상기 셔터는 상기 메쉬부의 20% 이상 80% 이하의 영역을 차폐하는 회절 격자 도광판용 몰드의 제조방법.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 기재의 두께는 30 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하이고,
    상기 제1 점착층의 두께는 5 ㎛ 이상 20 ㎛ 이하인 회절 격자 도광판용 몰드의 제조방법.
  10. 청구항 2에 있어서,
    상기 제2 마스크 필름은 제2 기재 및 상기 제2 기재의 일면 상에 구비되는 제2 점착층을 포함하고, 상기 제2 기재의 유리전이온도는 230 ℃ 이상 350 ℃ 이하이고, 상기 제2 점착층의 점착력은 30 gf/in 이상 80 gf/in 이하인 회절 격자 도광판용 몰드의 제조방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 제2 기재의 두께는 30 ㎛ 이상 70 ㎛ 이하이고,
    상기 제2 점착층의 두께는 5 ㎛ 이상 20 ㎛ 이하인 회절 격자 도광판용 몰드의 제조방법.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 메쉬부는 0.5 Ω/□ 이상의 면저항을 가지는 회절 격자 도광판용 몰드의 제조방법.
  13. 청구항 1에 따른 방법으로 제조된 회절 격자 도광판용 몰드를 준비하는 단계;
    상기 회절 격자 도광판용 몰드의 패턴부가 형성된 일면 상에 수지 조성물을 도포하는 단계; 및
    상기 수지 조성물을 경화시키는 단계;를 포함하는 회절 격자 도광판의 제조방법.
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