KR102157961B1 - Multi-domain nano-pattern forming apparatus and method for color filter - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 도메인 나노 패턴 형성 장치 및 방법에 관한 것으로, 컬러 필터를 제조하기 위한 멀티 도메인 나노 패턴 형성 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for forming a domain nanopattern, and to an apparatus and method for forming a multi-domain nanopattern for manufacturing a color filter.
금(Au), 은(Ag) 또는 알루미늄(Al)과 같은 금속이 주기적으로 반복되는 나노 패턴은 표면 플라즈몬 공명(surface plasmon resonance: SPR)에 의하여 광의 색상을 제어할 수 있다. 나노 패턴의 금속에서 박막 표면의 전자들은 입사되는 광에 대해 나노 구조에 따라 공명하여 특정 파장의 광을 선택적으로 추출하여 발할 수 있다. 따라서 주기성을 지닌 나노 패턴의 금속에 의하여 입사되는 광에서 특정 파장 광이 강하게 발하게 할 수 있다. 이는 서로 다른 서브 파장(sub wavelength)의 주기성을 갖는 나노 패턴의 금속을 이용하여 컬러 필터에 요구되는 RGB 색상의 광을 출력할 수 있음을 의미한다. 즉 금속 나노 패턴은 RGB 컬러 필터로 이용될 수 있다.Nanopatterns in which metals such as gold (Au), silver (Ag), or aluminum (Al) are periodically repeated can control the color of light by surface plasmon resonance (SPR). In the nano-patterned metal, electrons on the surface of the thin film resonate with the incident light according to the nano structure, so that light of a specific wavelength may be selectively extracted and emitted. Therefore, a specific wavelength light can be strongly emitted from the light incident by the nano-patterned metal having periodicity. This means that it is possible to output RGB color light required for a color filter by using a nano-patterned metal having a periodicity of different sub wavelengths. That is, the metal nano pattern can be used as an RGB color filter.
기존에 금속 나노 패턴은 레이저 또는 전자 빔 리소그래피(e-beam Lithography)와 같이 직접 기록 리소그래피(direct writing lithography) 방식으로 제작된다. 그러나 직접 기록 리소그래피 방식은 나노 패턴을 제작하는데 많은 비용과 시간이 요구된다. 또한 RGB 컬러 필터를 구현하기 위해서는 서로 다른 주기성을 갖는 멀티 도메인(multi domain)의 나노 패턴이 필요하다. 직접 기록 리소그래피 방식에서는 각각의 도메인에 서로 다른 나노 패턴을 형성하기 위해, 각 도메인에 대해 다수의 제조 공정을 반복적으로 수행해야 하며, 이로 인해 RGB 컬러 필터를 금속 나노 패턴을 이용하여 구현하고자 하는 경우, 제조 비용 및 시간이 크게 증가하는 문제가 있다.Conventionally, metal nanopatterns are produced by direct writing lithography, such as laser or e-beam lithography. However, the direct recording lithography method requires a lot of cost and time to fabricate a nano pattern. In addition, in order to implement the RGB color filter, multi-domain nano-patterns having different periodicities are required. In the direct recording lithography method, in order to form different nanopatterns in each domain, a number of manufacturing processes must be repeatedly performed for each domain. For this reason, when an RGB color filter is to be implemented using a metal nanopattern, There is a problem that manufacturing cost and time are greatly increased.
본 발명의 목적은 멀티 도메인 나노 패턴의 제조 시간 및 비용을 저감할 수 있는 멀티 도메인 나노 패턴 형성 장치 및 방법을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide an apparatus and method for forming a multi-domain nano pattern that can reduce the manufacturing time and cost of the multi-domain nano pattern.
본 발명의 다른 목적은 유연 소재에 이온 빔을 서로 다른 시간 조사하여 서로 다른 주기성을 갖는 다수의 나노 주름 패턴을 형성하고, 다수의 나노 주름 패턴이 형성된 유연 소재를 전사한 후 금속을 식각함으로써 컬러 필터를 위한 멀티 도메인 나노 패턴을 용이하게 형성할 수 있는 멀티 도메인 나노 패턴 형성 장치 및 방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to form a plurality of nano pleat patterns having different periodicities by irradiating ion beams on a flexible material for different times, transfer the flexible material having a plurality of nano pleats patterns, and then etching the metal to color filter It is to provide a multi-domain nano-pattern forming apparatus and method capable of easily forming a multi-domain nano pattern for.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 도메인 나노 패턴 형성 장치는 각각 서로 다른 파장의 주기성을 갖는 나노 주름 패턴이 형성되어야 하는 다수의 도메인 영역이 지정된 유연 소재에 이온 빔을 조사하여 나노 주름 패턴을 형성하는 이온 빔 조사부; 상기 다수의 도메인 영역 각각에 대응하는 패턴으로 형성되어 상기 이온 빔을 차단하는 다수의 도메인 마스크를 포함하는 마스크 조절부; 및 상기 다수의 도메인 영역 각각에 형성되어야 하는 나노 주름 패턴의 파장에 따라 상기 이온 빔의 세기 및 조사 시간을 설정하고, 상기 다수의 도메인 영역에 순차적으로 나노 패턴이 형성되도록 상기 마스크 조절부를 제어하여 대응하는 도메인 마스크를 순차적으로 선택하여 상기 이온 빔이 조사되는 방향에 배치하며, 상기 이온 빔이 도메인 영역에 대응하여 설정된 세기 및 조사 시간에 따라 상기 유연 소재에 조사되도록 상기 이온 빔 조사부를 제어하는 제어부; 를 포함한다.The apparatus for forming a multi-domain nanopattern according to an embodiment of the present invention for achieving the above object irradiates an ion beam onto a flexible material in which a plurality of domain regions in which a nano-corrugated pattern having a periodicity of different wavelengths should be formed, is designated. An ion beam irradiation unit forming a nano wrinkle pattern; A mask adjusting unit including a plurality of domain masks formed in a pattern corresponding to each of the plurality of domain regions to block the ion beam; And setting the intensity and irradiation time of the ion beam according to the wavelength of the nano wrinkle pattern to be formed in each of the plurality of domain regions, and controlling the mask control unit to sequentially form the nano patterns in the plurality of domain regions. A control unit configured to sequentially select a domain mask to be disposed in a direction in which the ion beam is irradiated, and to control the ion beam irradiation unit to irradiate the ion beam to the flexible material according to an intensity and irradiation time set corresponding to the domain region; Includes.
상기 유연 소재는 상기 이온 빔에 의해 가속된 이온 플라즈마의 충돌에 의해 표면에 주름 패턴이 형성되는 폴리디메틸실록산 또는 스티렌 계열의 폴리머로 구현될 수 있다.The flexible material may be implemented as a polydimethylsiloxane or styrene-based polymer in which a wrinkle pattern is formed on a surface by collision of ion plasma accelerated by the ion beam.
상기 멀티 도메인 나노 패턴 형성 장치는 상기 다수의 도메인에 서로 다른 파장의 주기성을 갖는 나노 주름 패턴이 형성된 유연 소재를 금속층 상에 형성된 패턴 전사층에 전사하는 패턴 전사부; 및 상기 패턴 전사층에 형성된 멀티 도메인 나노 주름 패턴에 따라 상기 금속층을 식각하여 멀티 도메인 금속 나노 패턴을 형성하는 에칭부; 를 더 포함할 수 있다.The multi-domain nano-pattern forming apparatus includes: a pattern transfer unit for transferring a flexible material having nano-corrugated patterns having periodicities of different wavelengths in the plurality of domains to a pattern transfer layer formed on a metal layer; And an etching part configured to form a multi-domain metal nano pattern by etching the metal layer according to the multi-domain nano wrinkle pattern formed on the pattern transfer layer. It may further include.
상기 다수의 도메인 마스크 각각은 디스플레이의 컬러 필터의 다수의 픽셀의 색상별 서브 픽셀 배치구조에 대응하는 패턴을 갖고, 상기 유연 소재의 다수의 도메인 영역 각각은 대응하는 서브 픽셀의 색상에 따른 파장의 주기성을 갖는 나노 주름 패턴이 형성될 수 있다.Each of the plurality of domain masks has a pattern corresponding to a sub-pixel arrangement structure for each color of a plurality of pixels of a color filter of a display, and each of the plurality of domain regions of the flexible material has a periodicity of wavelength according to the color of the corresponding sub-pixel. A nano wrinkle pattern may be formed.
상기 제어부는 상기 나노 주름 패턴이 일 방향으로 정렬되어 형성되도록 상기 이온 빔이 조사되는 각도를 제어할 수 있다.The control unit may control an angle to which the ion beam is irradiated so that the nano wrinkle pattern is aligned in one direction and formed.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티 도메인 나노 패턴 형성 방법은 유연 소재의 다수의 도메인 영역 각각에 서로 다른 파장의 주기성을 갖는 나노 주름 패턴이 형성하기 위한 이온 빔의 세기 및 조사 시간을 설정하는 단계; 상기 다수의 도메인 영역 각각에 대응하는 패턴으로 형성되어 상기 이온 빔을 차단하는 다수의 도메인 마스크 중 나노 주름 패턴이 형성될 도메인 영역에 대응하는 도메인 마스크를 순차적으로 교대하여 상기 이온 빔이 조사되는 방향에 배치하는 단계; 및 순차적으로 교대하여 배치되는 상기 도메인 마스크에 따른 상기 도메인 영역에 대응하여 설정된 세기 및 조사 시간으로 이온 빔을 조사하는 단계; 를 포함한다.The method for forming a multi-domain nanopattern according to another embodiment of the present invention for achieving the above object is the intensity and irradiation of an ion beam for forming a nano-corrugated pattern having a periodicity of a different wavelength in each of a plurality of domain regions of a flexible material. Setting a time; Among the plurality of domain masks formed in a pattern corresponding to each of the plurality of domain regions, among the plurality of domain masks that block the ion beam, domain masks corresponding to the domain region in which the nano-wrinkle pattern is to be formed are sequentially alternated in the direction in which the ion beam is irradiated. Placing; And irradiating the ion beam with an intensity and irradiation time set corresponding to the domain regions according to the domain masks that are sequentially alternately arranged. Includes.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 멀티 도메인 나노 패턴 형성 장치 및 방법은 유연 소재에 이온 빔을 서로 다른 시간 조사하여 서로 다른 주기성을 갖는 다수의 나노 주름 패턴을 형성하고, 다수의 나노 주름 패턴이 형성된 유연 소재를 전사한 후 금속을 식각함으로써 컬러 필터를 위한 멀티 도메인 나노 패턴을 용이하게 형성할 수 있으므로, 멀티 도메인 나노 패턴의 제조 시간 및 비용을 저감할 수 있다.Therefore, in the apparatus and method for forming a multi-domain nano pattern according to an embodiment of the present invention, an ion beam is irradiated on a flexible material at different times to form a plurality of nano wrinkle patterns having different periodicities, and a plurality of nano wrinkle patterns are formed. Since the metal is etched after the flexible material is transferred, the multi-domain nano pattern for the color filter can be easily formed, and thus the manufacturing time and cost of the multi-domain nano pattern can be reduced.
도 1은 금속 나노 패턴을 이용한 컬러 필터의 일예를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 도메인 나노 패턴 형성 장치의 개략적 구조를 나타낸다.
도 3은 이온 빔 조사 시간과 주름 패턴의 주기성 사이의 관계를 나타낸다.
도 4는 도 2의 멀티 도메인 나노 패턴 형성 장치의 멀티 도메인 나노 패턴 형성 과정을 나타낸다.
도 5는 이온 빔 조사에 의해 형성된 멀티 도메인 나노 패턴의 일예를 나타낸다.
도 6은 멀티 도메인 나노 패턴을 이용하여 멀티 도메인 금속 나노 패턴을 형성하는 과정을 나타낸다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 도메인 나노 패턴 형성 방법을 나타낸다.1 shows an example of a color filter using a metal nano pattern.
2 shows a schematic structure of an apparatus for forming a multi-domain nano pattern according to an embodiment of the present invention.
3 shows the relationship between the ion beam irradiation time and the periodicity of the wrinkle pattern.
4 shows a process of forming a multi-domain nano pattern of the multi-domain nano pattern forming apparatus of FIG. 2.
5 shows an example of a multi-domain nano pattern formed by ion beam irradiation.
6 shows a process of forming a multi-domain metal nanopattern using a multi-domain nanopattern.
7 shows a method of forming a multi-domain nano pattern according to an embodiment of the present invention.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다. In order to fully understand the present invention, operational advantages of the present invention, and objects achieved by the implementation of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings illustrating preferred embodiments of the present invention and the contents described in the accompanying drawings.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다. Hereinafter, the present invention will be described in detail by describing a preferred embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be implemented in various different forms, and is not limited to the described embodiments. In addition, in order to clearly describe the present invention, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals in the drawings indicate the same members.
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 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "...기", "모듈", "블록" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. Throughout the specification, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included, rather than excluding other components unless specifically stated to the contrary. In addition, terms such as "... unit", "... group", "module", and "block" described in the specification mean units that process at least one function or operation, which is hardware, software, or hardware. And software.
도 1은 금속 나노 패턴을 이용한 컬러 필터의 일예를 나타낸다.1 shows an example of a color filter using a metal nano pattern.
도 1을 참조하면, 금속 나노 패턴을 이용한 컬러 필터는 유리 기판(110)의 일면에 도파관 레이어(Waveguide layer)(120) 및 버퍼 레이어(130)가 순차적으로 적층된다. 그리고 버퍼 레이어(130)의 일면에는 멀티 도메인 패턴층(140)이 형성된다.Referring to FIG. 1, in the color filter using a metal nano pattern, a
도파관 레이어(120)는 고 굴절률의 물질로 형성되며, 일예로 질화규소(Silicon Nitride, Si3N4)로 형성될 수 있다. 그리고 버퍼 레이어(130)는 도파관 레이어(120)와 달리 저 굴절율 물질로 형성되며, 일예로 이산화 규소(Silicon Di- Oxide, SiO2)로 형성될 수 있다.The
버퍼 레이어(130)는 금속 나노 패턴(141 ~ 143)을 통해 전달되는 광의 대역폭을 조절하는 역할을 수행하며, 도파관 레이어(120)는 버퍼 레이어(130)에서 대역폭이 조절된 광을 전달하는 도파관로의 역할을 수행한다.The
멀티 도메인 나노 패턴층(140)에는 서로 다른 주기성(λb, λg, λr)을 갖는 다수의 금속 나노 패턴(141 ~ 143)이 형성된다. 다수의 금속 나토 패턴(141 ~ 143) 각각은 입사된 광(W)과 표면 플라즈몬 공명하여 나노 패턴에 대응하는 파장을 갖는 특정 색상(예를 들면, 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B))의 광을 방출한다.A plurality of
일반적으로 TV나 스마트폰과 같은 디스플레이 기기의 컬러 필터에 적용하기 위해서 멀티 도메인 나노 패턴층(140)의 다수의 금속 나노 패턴(141 ~ 143) 각각은 약 20um의 서브 픽셀 사이즈를 갖고, 200~500nm 수준에서 서로 다른 파장(λb, λg, λr)의 광에 대응하는 주기성을 갖도록 형성되어야 한다.In general, in order to apply to a color filter of a display device such as a TV or a smartphone, each of the plurality of
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 도메인 나노 패턴 형성 장치의 개략적 구조를 나타내고, 도 3은 이온 빔 조사 시간과 주름 패턴의 주기성 사이의 관계를 나타낸다.2 shows a schematic structure of an apparatus for forming a multi-domain nano pattern according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 shows a relationship between an ion beam irradiation time and a periodicity of a wrinkle pattern.
도 2를 참조하면, 멀티 도메인 나노 패턴 형성 장치는 이온 빔 조사부(210), 마스크 조절부(220), 제어부(230), 패턴 전사부(240) 및 에칭부(250)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the apparatus for forming a multi-domain nano pattern may include an ion
이온 빔 조사부(210)는 제어부(230)의 제어에 따라 유연 소재에 이온 빔을 조사한다. 여기서 유연 소재로는 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane: 이하 PDMS) 또는 스티렌(styrene) 계열의 폴리머 등이 이용될 수 있다.The ion
이온 빔 조사부(210)에서 유연 소재로 이온 빔이 조사되면, 가속된 이온 플라즈마가 유연 소재에 충돌하여 표면 층을 형성하고 이로 인해, 유연 소재의 표면에는 주름 패턴(wrinkle pattern)을 형성된다. 이때 주름 패턴은 조사되는 이온 빔의 세기 및 조사 시간에 따라 서로 다른 주기성을 갖는 패턴으로 형성된다.When the ion beam is irradiated with the flexible material in the ion
도 3에서 (a)와 (b)는 각각 서로 다른 2 종의 스티렌 계열의 폴리머에 동일한 세기의 이온 빔을 조사하는 경우, 이온 빔 조사 시간에 따라 유연 소재에 형성되는 주름 패턴의 주기성 변화를 나타낸다. 도 3에 도시된 바와 같이, 유연 소재의 재료와 이온 빔이 조사된 시간(30, 60, 90, ... 초)에 따라 동일한 이온 빔의 세기에서도 주름 패턴이 서로 다른 주기성을 갖도록 형성될 수 있다.In FIG. 3, (a) and (b) show the change in the periodicity of the wrinkle pattern formed on the flexible material according to the ion beam irradiation time when the ion beam of the same intensity is irradiated to two different styrene-based polymers, respectively. . As shown in FIG. 3, the corrugation pattern may be formed to have different periodicities even in the same intensity of the ion beam according to the material of the flexible material and the irradiation time (30, 60, 90, ... seconds) of the ion beam. have.
따라서 이온 빔의 세기 및 조사 시간을 조절함으로써 작게는 100nm에서 수 ㎛ 크기의 주기성을 갖는 나노 주름 패턴이 형성될 수 있다. 즉 이온 빔 조사부(210)는 이온 빔의 세기 및 조사 시간을 조절하여 컬러 필터에서 요구되는 200~500nm 수준의 파장(λb, λg, λr)의 주기성을 갖는 나노 주름 패턴을 유연 소재에 형성할 수 있다.Therefore, by controlling the intensity and irradiation time of the ion beam, a nano-corrugated pattern having a periodicity of a size of 100 nm to several μm can be formed. That is, the ion
또한 이온 빔의 조사 방향 및 각도에 따라 한 방향으로 정렬된 나노 주름 패턴을 형성할 수 있다.In addition, it is possible to form a nano-corrugated pattern aligned in one direction according to the irradiation direction and angle of the ion beam.
마스크 조절부(220)는 이온 빔 조사부(210)가 유연 소재로 이온 빔을 조사하는 동안, 제어부(230)의 제어에 따라 이온 빔이 유연 소재의 미리 지정된 도메인 영역별로 선택적으로 조사되도록 도메인 마스크를 제공한다. 마스크 조절부(220)는 도메인 영역 별로 미리 지정된 다수의 마스크 중 적어도 하나를 선택하여 이온 빔 조사부(210)와 유연 소재 사이에 배치함으로써, 이온 빔 조사부(210)에서 조사된 이온 빔의 일부가 유연 소재에 도달하는 것을 차단한다.While the ion
마스크 조절부(220)는 컬러 필터의 다수의 픽셀의 색상별 서브 픽셀 배치구조에 대응하는 다수의 도메인 마스크를 포함한다. 그리고 유연 소재에 지정된 도메인 영역에 특정 색상에 대응하는 파장(λb, λg, λr)의 광에 대응하는 주기성을 갖는 나노 주름 패턴을 생성하고자 할 때, 대응하는 색상의 도메인 마스크를 제공하여 해당 영역에만 이온 빔이 조사될 수 있도록 한다.The
제어부(230)는 유연 소재의 다수의 도메인 영역을 확인하고, 확인된 다수의 도메인 영역 각각에 형성되어야 하는 나노 패턴의 주기성에 따른 파장(λb, λg, λr)을 판별한다. 그리고 판별된 파장(λb, λg, λr)에 대응하는 나노 주름 패턴을 유연 소재에 형성하기 위한 이온 빔의 세기 및 조사 시간을 결정한다. 또한 다수의 도메인 마스크 중 판별된 색상에 대응하는 도메인 마스크를 확인한다.The
제어부(230)는 유연 소재의 다수의 도메인 영역 중 현재 나노 주름 패턴을 형성할 도메인 영역을 선택하고, 마스크 조절부(220)를 제어하여 선택된 도메인 영역에 대응하는 도메인 마스크가 이온 빔 조사부(210)와 유연 소재 사이에 배치되도록 한다. 그리고 이온 빔 조사부(210)를 제어하여 선택된 도메인 영역에 결정된 세기 및 조사 시간에 따라 이온 빔이 조사되도록 한다.The
제어부(230)는 또한 유연 소재에 대한 이온 빔의 조사 각도를 결정하고, 결정된 조사 각도에서 이온 빔이 조사되도록 이온 빔 조사부(210)를 제어할 수 있다.The
제어부(230)는 컬러 필터에 요구되는 색상 수에 따라 이온 빔 조사부(210)와 마스크 조절부(220)를 반복적으로 제어하여, 유연 소재의 다수의 도메인 영역에 서로 다른 파장(λb, λg, λr)의 주기성을 갖는 나노 주름 패턴이 형성될 수 있도록 한다.The
그리고 제어부(230)는 유연 소재의 각 도메인 영역에 서로 다른 파장(λb, λg, λr)의 주기성을 갖는 나노 주름 패턴이 형성되면, 패턴 전사부(240)를 제어하여 유연 소재에 형성된 나노 주름 패턴이 멀티 도메인 금속 나노 패턴이 형성되어야 하는 금속층(미도시)의 상부에 미리 폴리머 또는 산화막 등으로 형성된 패턴 전사층(미도시)에 전사되도록 한다.In addition, when a nano-corrugated pattern having a periodicity of different wavelengths (λ b , λ g , λ r ) is formed in each domain region of the flexible material, the
또한 제어부(230)는 에칭부(250)를 제어하여 패턴 전사층에 전사된 나노 패턴에 따라 멀티 도메인 패턴층(140)이 식각되도록 함으로써, 금속층에 서로 다른 파장(λb, λg, λr)의 주기성을 갖는 멀티 도메인 금속 나노 패턴이 형성될 수 있도록 한다.In addition, the
패턴 전사부(240)는 제어부(230)의 제어에 따라 금속층의 상부에 폴리머 레이어 또는 산화막 레이어로 패턴 전사층을 형성하고, 나노 주름 패턴이 형성된 유연 소재를 패턴 전사층에 배치하여 유연 소재의 나노 주름 패턴을 패턴 전사층에 전사한다.The
에칭부(250)는 패턴 전사층에 전사된 나노 패턴에 따라 멀티 도메인 패턴층(140)이 식각한다.In the
도 4는 도 2의 멀티 도메인 나노 패턴 형성 장치가 유연 소재에 멀티 도메인 나노 패턴 형성하는 과정을 나타내고, 도 5는 이온 빔 조사에 의해 형성된 멀티 도메인 나노 패턴의 일예를 나타낸다.4 shows a process of forming a multi-domain nano pattern on a flexible material by the multi-domain nano pattern forming apparatus of FIG. 2, and FIG. 5 shows an example of a multi-domain nano pattern formed by ion beam irradiation.
도 4에서는 일예로 멀티 도메인 나노 패턴 형성 장치가 컬러 필터를 구현하기 위해 R, G 및 B의 3가지 색상에 대응하는 도메인 영역에 서로 다른 나노 패턴을 형성하는 과정을 도시하였다. 도 4에서 (a)는 R 색상에 대응하는 나노 패턴을 형성하는 과정을 나타내고, (b)는 G 색상에 대응하는 나노 패턴을 형성하는 과정을 나타내며, (c)는 B 색상에 대응하는 나노 패턴을 형성하는 과정을 나타낸다. 그리고 (d)는 (a) 내지 (c) 과정을 통해 R, G, B의 3가지 색상에 대응하는 멀티 도메인 나노 패턴이 형성된 유연 소재(320)를 나타낸다.In FIG. 4, as an example, a process in which the multi-domain nano pattern forming apparatus forms different nano patterns in domain regions corresponding to three colors of R, G, and B in order to implement a color filter. In FIG. 4, (a) shows a process of forming a nano pattern corresponding to color R, (b) shows a process of forming a nano pattern corresponding to color G, and (c) is a nano pattern corresponding to color B Represents the process of forming. And (d) shows a
이때 유연 소재(320)는 나노 패턴 형성 시에 안정적으로 배치되고 이동 가능하도록 지지 기판(310) 상에 배치되어 형성될 수 있으며, 지지 기판(310)은 일예로 유리로 구현될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.In this case, the
도 4의 (a) 내지 (c)에 도시된 바와 같이, 제어부(330)는 유연 소재의 각 도메인 영역에 지정된 색상에 대응하는 파장(λb, λg, λr)의 광에 대응하는 주기성을 갖는 나노 주름 패턴이 순차적으로 생성되도록, 마스크 조절부(220)를 제어하여 각 색상에 대응하는 도메인 마스크(331 ~ 233)를 이온 빔이 조사되는 방향에 정렬하여 배치한다. 도 4에서는 마스크 조절부(220)가 R, G 및 B의 3가지 색상 중 우선 R 색상에 대응하는 R 도메인 마스크(331)를 배치하고, R 도메인 영역에 나노 패턴이 형성되면, G 도메인 마스크(332)를 배치하며, 이후, B 도메인 마스크(333)를 배치하는 경우를 도시하였다.As shown in (a) to (c) of Figure 4, the control unit 330 is a periodicity corresponding to light of the wavelength (λ b , λ g , λ r ) corresponding to the color specified in each domain region of the flexible material The domain masks 331 to 233 corresponding to each color are arranged and arranged in a direction in which the ion beam is irradiated by controlling the
그리고 이온 빔 조사부(210)는 각 도메인 마스크(331 ~ 233)가 배치되면, 배치된 도메인 마스크(331 ~ 233)에 대응하는 세기 및 조사 시간으로 이온 빔을 유연 소재(320)에 조사한다.In addition, when each of the domain masks 331 to 233 is disposed, the ion
그 결과 (d)에 도시된 바와 같이 유연 소재(321)에 각 도메인 영역별로 서로 다른 파장(λb, λg, λr)의 광에 대응하는 주기성을 갖는 나노 주름 패턴이 생성될 수 있다.As a result, as shown in (d), nano wrinkle patterns having periodicity corresponding to light of different wavelengths (λ b , λ g , λ r ) for each domain region may be generated in the
이때 이온 빔 조사 방향에 따라 형성되는 나노 패턴의 정렬 방향은 조절 될 수 있다. 도 5에서 멀티 도메인 나노 패턴(421 ~ 423)은 도 4에서와 동일한 과정을 통해 형성되었으나, 이온 빔의 조사 방향의 차이로 인해, 도 4의 (d)와 나노 패턴의 정렬 방향이 상이하게 형성되었음을 알 수 있다. 즉 이온 빔의 세기 및 조사 시간은 나노 패턴의 주기성을 조절할 수 있으며, 이온 빔의 조사 방향은 나노 패턴의 정렬 방향을 조절할 수 있음을 알 수 있다.At this time, the alignment direction of the nano-patterns formed according to the irradiation direction of the ion beam may be adjusted. In FIG. 5, the multi-domain nano-
도 6은 멀티 도메인 나노 패턴을 이용하여 멀티 도메인 금속 나노 패턴을 형성하는 과정을 나타낸다.6 shows a process of forming a multi-domain metal nanopattern using a multi-domain nanopattern.
(a)에서 멀티 도메인 금속 나노 패턴을 형성하는 과정은 우선 폴리머 레이어 또는 산화막 레이어로 형성되는 패턴 전사층(530)의 상부에 도 4의 과정을 통해 멀티 도메인 나노 패턴이 형성된 유연 소재(540)를 정렬한다. 여기서 패턴 전사층(530)은 금속 나노 패턴이 형성되어야 하는 금속층(520) 상에 배치된다. 그리고 금속층(520)은 유리 기판(510) 상에 배치될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 일예로 도 1에 도시된 바와 같이 유리 기판(510)과 금속층(520) 사이에는 도파관 레이어(120) 및 버퍼 레이어(130)가 더 형성될 수 있다.In the process of forming the multi-domain metal nano pattern in (a), first, a
그리고 (b)에서 정렬된 유연 소재(540)를 패턴 전사층(530)의 상부면에 배치하여, 유연 소재(540)에 형성된 멀티 도메인 나노 패턴이 패턴 전사층(530)으로 전사되도록 한다. 이때, 패턴 전사층(530)에 전사된 멀티 도메인 나노 패턴이 경화되도록 패턴 전사층(530)의 재질에 따라 자외선(UV)을 조사하거나 가열할 수 있다.And the
패턴 전사층(530)에 멀티 도메인 나노 패턴이 전사되면, (c)와 같이 유연 소재(540)를 제거한다. 이후 (d) 및 (e)와 같이, 패턴 전사층(530)에 형성된 멀티 도메인 나노 패턴에 따라 금속층(520)을 식각하여 금속층(520)에 멀티 도메인 금속 나노 패턴을 형성한다. When the multi-domain nano pattern is transferred to the
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 도메인 나노 패턴 형성 방법을 나타낸다.7 shows a method of forming a multi-domain nano pattern according to an embodiment of the present invention.
도 1 내지 도 6을 참조하여, 도 7의 멀티 도메인 나노 패턴 형성 방법을 설명하면, 우선 멀티 도메인 나노 패턴 형성 장치는 유연 소재를 다수의 도메인 영역으로 구분하고, 구분된 다수의 도메인 영역 각각에 형성되어야 하는 나노 패턴의 주기성에 따른 파장(λb, λg, λr)을 결정하고, 결정된 파장(λb, λg, λr)에 대응하는 나노 주름 패턴을 유연 소재에 형성하기 위한 이온 빔의 세기 및 조사 시간을 설정한다(S10).Referring to Figs. 1 to 6, the multi-domain nano pattern forming method of Fig. 7 will be described. First, the multi-domain nano pattern forming apparatus divides the flexible material into a plurality of domain regions, and is formed in each of the divided plurality of domain regions. ion beam to determine the wavelength (λ b, λ g, λ r) in accordance with the periodicity of the nano patterns that should be to form a nano-wrinkle pattern corresponding to a predetermined wavelength (λ b, λ g, λ r) in the flexible material Set the intensity and irradiation time of (S10).
그리고 다수의 도메인 영역 중 나노 패턴을 형성할 도메인 영역을 결정하여 대응하는 도메인 마스크를 이온 빔이 유연 소재로 조사되는 위치에 배치한다(S20).In addition, a domain region in which a nano pattern is to be formed is determined among the plurality of domain regions, and a corresponding domain mask is disposed at a position where the ion beam is irradiated with the flexible material (S20).
도메인 영역에 대응하는 도메인 마스크가 배치되면, 도메인 영역에 대응하여 이온 빔을 설정된 세기 및 조사 시간으로 유연 소재로 조사하여, 유연 소재의 표면에 결정된 파장(λb, λg, λr)의 주기성을 갖는 나노 주름 패턴이 형성되도록 한다(S30).When the domain mask corresponding to the domain region is arranged, the ion beam is irradiated with the flexible material at a set intensity and irradiation time corresponding to the domain region, and the periodicity of the determined wavelengths (λ b , λ g , λ r ) on the surface of the flexible material The nano wrinkle pattern is formed to have (S30).
그리고 모든 도메인 영역에 나노 주름 패턴이 형성되었는지 판별한다(S40). 만일 나노 주름 패턴이 형성되지 않은 도메인 영역이 존재하면, 해당 도메인 영역에 대응하는 도메인 마스크를 다시 이온 빔이 조사되는 위치에 배치하고(S20), 도메인 영역에 대응하여 설정된 세기 및 조사 시간으로 이온 빔을 조사한다(S30).And it is determined whether the nano wrinkle pattern is formed in all domain regions (S40). If there is a domain region in which the nano-wrinkle pattern is not formed, a domain mask corresponding to the domain region is again placed at the position to which the ion beam is irradiated (S20), and the ion beam with the intensity and irradiation time set corresponding to the domain region. To investigate (S30).
그러나 모든 도메인 영역에 나노 주름 패턴이 형성된 것으로 판별되면, 금속층 상에 형성된 패턴 전사층에 유연 소재를 배치하여, 유연 소재에 형성된 멀티 도메인 나노 패턴을 패턴 전사층에 전사한다(S50).However, if it is determined that the nano-wrinkle pattern is formed in all domain regions, the flexible material is disposed on the pattern transfer layer formed on the metal layer, and the multi-domain nano pattern formed on the flexible material is transferred to the pattern transfer layer (S50).
그리고 패턴 전사층에 전사된 멀티 도메인 나노 패턴에 따라 금속층을 식각하여 금속층에 멀티 도메인 금속 나노 패턴을 형성한다(S60).Then, the metal layer is etched according to the multi-domain nano pattern transferred to the pattern transfer layer to form a multi-domain metal nano pattern on the metal layer (S60).
결과적으로 PDMS 또는 스티렌 계열의 폴리머 등으로 구현되는 유연 소재에 다수의 도메인 영역 각각에 대응하는 다수의 도메인 마스크를 교대로 배치하면서 이온 빔을 각 도메인 영역에 따라 설정된 세기 및 시간으로 조사하여, 유연 소재에 각각 서로 다른 파장의 광에 대응하는 주기성을 갖는 나노 패턴을 형성할 수 있다. 그리고 유연 소재에 형성된 멀티 도메인 나노 패턴을 금속층 상의 패턴 전사층에 전사 및 식각하여 금속층에 멀티 도메인 금속 나노 패턴을 용이하게 형성할 수 있다.As a result, while alternately disposing a plurality of domain masks corresponding to each of the plurality of domain regions on a flexible material implemented with PDMS or styrene-based polymer, the ion beam is irradiated with the intensity and time set according to each domain region, It is possible to form a nano pattern having periodicity corresponding to light of different wavelengths. In addition, by transferring and etching the multi-domain nano pattern formed on the flexible material to the pattern transfer layer on the metal layer, the multi-domain metal nano pattern can be easily formed on the metal layer.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.The present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but these are merely exemplary, and those of ordinary skill in the art will appreciate that various modifications and other equivalent embodiments are possible therefrom.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.
110: 유리 기판 120: 도파관 레이어
130: 버퍼 레이어 140: 멀티 도메인 나노 패턴층
141 ~ 143: 금속 나노 패턴 210: 이온 빔 조사부
220: 마스크 조절부 230: 제어부
240: 패턴 조사부 250: 에칭부110: glass substrate 120: waveguide layer
130: buffer layer 140: multi-domain nano pattern layer
141 to 143: metal nano pattern 210: ion beam irradiation unit
220: mask control unit 230: control unit
240: pattern irradiation unit 250: etching unit
Claims (10)
상기 다수의 도메인 영역 각각에 대응하는 패턴으로 형성되어 상기 이온 빔을 차단하는 다수의 도메인 마스크를 포함하는 마스크 조절부; 및
상기 다수의 도메인 영역 각각에 형성되어야 하는 나노 주름 패턴의 파장에 따라 상기 이온 빔의 세기 및 조사 시간을 설정하고, 상기 다수의 도메인 영역에 순차적으로 나노 패턴이 형성되도록 상기 마스크 조절부를 제어하여 대응하는 도메인 마스크를 순차적으로 선택하여 상기 이온 빔이 조사되는 방향에 배치하며, 상기 이온 빔이 도메인 영역에 대응하여 설정된 세기 및 조사 시간에 따라 상기 유연 소재에 조사되도록 상기 이온 빔 조사부를 제어하는 제어부; 를 포함하는 멀티 도메인 나노 패턴 형성 장치.An ion beam irradiation unit configured to form a nano-corrugated pattern by irradiating an ion beam onto a flexible material in which a plurality of domain regions in which a nano-corrugated pattern should be formed having a periodicity corresponding to light of different wavelengths is designated;
A mask adjusting unit including a plurality of domain masks formed in a pattern corresponding to each of the plurality of domain regions to block the ion beam; And
Set the intensity and irradiation time of the ion beam according to the wavelength of the nano wrinkle pattern to be formed in each of the plurality of domain regions, and control the mask control unit so that nano patterns are sequentially formed in the plurality of domain regions A control unit that sequentially selects a domain mask and arranges it in a direction in which the ion beam is irradiated, and controls the ion beam irradiation unit to irradiate the ion beam to the flexible material according to a set intensity and irradiation time corresponding to the domain region; Multi-domain nano pattern forming apparatus comprising a.
상기 이온 빔에 의해 가속된 이온 플라즈마의 충돌에 의해 표면에 주름 패턴이 형성되는 폴리디메틸실록산 또는 스티렌 계열의 폴리머로 구현되는 멀티 도메인 나노 패턴 형성 장치.The method of claim 1, wherein the flexible material
Multi-domain nano-pattern forming apparatus implemented with polydimethylsiloxane or styrene-based polymer in which a wrinkle pattern is formed on a surface by collision of ion plasma accelerated by the ion beam.
상기 다수의 도메인에 서로 다른 파장의 광에 대응하는 주기성을 갖는 나노 주름 패턴이 형성된 유연 소재를 금속층 상에 형성된 패턴 전사층에 배치하여, 나노 주름 패턴을 상기 패턴 전사층에 전사하는 패턴 전사부; 및
상기 패턴 전사층에 형성된 멀티 도메인 나노 주름 패턴에 따라 상기 금속층을 식각하여 멀티 도메인 금속 나노 패턴을 형성하는 에칭부; 를 더 포함하는 멀티 도메인 나노 패턴 형성 장치.The method of claim 1, wherein the multi-domain nano pattern forming apparatus
A pattern transfer unit configured to transfer a nano-corrugated pattern to the pattern transfer layer by disposing a flexible material in which a nano-corrugated pattern having periodicity corresponding to light of different wavelengths is formed in the plurality of domains on the pattern transfer layer formed on the metal layer; And
An etching part for forming a multi-domain metal nano pattern by etching the metal layer according to the multi-domain nano wrinkle pattern formed on the pattern transfer layer; Multi-domain nano-pattern forming apparatus comprising a further.
디스플레이의 컬러 필터의 다수의 픽셀의 색상별 서브 픽셀 배치구조에 대응하는 패턴을 갖고,
상기 유연 소재의 다수의 도메인 영역 각각은 대응하는 서브 픽셀의 색상에 따른 파장의 주기성을 갖는 나노 주름 패턴이 형성되는 멀티 도메인 나노 패턴 형성 장치.The method of claim 3, wherein each of the plurality of domain masks
Has a pattern corresponding to the sub-pixel arrangement structure for each color of a plurality of pixels of the color filter of the display,
Each of the plurality of domain regions of the flexible material is a multi-domain nano pattern forming apparatus in which a nano wrinkle pattern having a periodicity of a wavelength according to a color of a corresponding sub-pixel is formed.
상기 나노 주름 패턴이 일 방향으로 정렬되어 형성되도록 상기 이온 빔이 조사되는 각도를 제어하는 멀티 도메인 나노 패턴 형성 장치.The method of claim 1, wherein the control unit
Multi-domain nano-pattern forming apparatus for controlling an angle to which the ion beam is irradiated so that the nano-wrinkle pattern is aligned in one direction and formed.
상기 다수의 도메인 영역 각각에 대응하는 패턴으로 형성되어 상기 이온 빔을 차단하는 다수의 도메인 마스크 중 나노 주름 패턴이 형성될 도메인 영역에 대응하는 도메인 마스크를 순차적으로 교대하여 상기 이온 빔이 조사되는 방향에 배치하는 단계; 및
순차적으로 교대하여 배치되는 상기 도메인 마스크에 따른 상기 도메인 영역에 대응하여 설정된 세기 및 조사 시간으로 이온 빔을 조사하는 단계; 를 포함하는 멀티 도메인 나노 패턴 형성 방법.Setting an intensity and irradiation time of an ion beam for forming a nano-corrugated pattern having periodicity corresponding to light of different wavelengths in each of the plurality of domain regions of the flexible material;
Among the plurality of domain masks formed in a pattern corresponding to each of the plurality of domain regions, among the plurality of domain masks that block the ion beam, domain masks corresponding to the domain region in which the nano wrinkle pattern is to be formed are sequentially alternated in the direction in which the ion beam is irradiated. Placing; And
Irradiating an ion beam with an intensity and irradiation time set corresponding to the domain regions according to the domain masks that are sequentially alternately arranged; Multi-domain nano-pattern formation method comprising a.
상기 이온 빔에 의해 가속된 이온 플라즈마의 충돌에 의해 표면에 주름 패턴이 형성되는 폴리디메틸실록산 또는 스티렌 계열의 폴리머로 구현되는 멀티 도메인 나노 패턴 형성 방법.The method of claim 6, wherein the flexible material
A method of forming a multi-domain nanopattern, which is implemented with a polydimethylsiloxane or styrene-based polymer in which a wrinkle pattern is formed on a surface by collision of ion plasma accelerated by the ion beam.
상기 다수의 도메인에 서로 다른 파장의 광에 대응하는 주기성을 갖는 나노 주름 패턴이 형성된 유연 소재를 금속층 상에 형성된 패턴 전사층에 배치하여, 상기 유연 소재에 형성된 나노 주름 패턴을 상기 패턴 전사층에 전사하는 단계; 및
상기 패턴 전사층에 형성된 멀티 도메인 나노 주름 패턴에 따라 상기 금속층을 식각하여 멀티 도메인 금속 나노 패턴을 형성하는 단계; 를 더 포함하는 멀티 도메인 나노 패턴 형성 방법.The method of claim 6, wherein the method of forming the multi-domain nano pattern
A flexible material in which a nano-corrugated pattern having periodicity corresponding to light of different wavelengths is formed in the plurality of domains is disposed on the pattern transfer layer formed on the metal layer, and the nano-corrugated pattern formed on the flexible material is transferred to the pattern transfer layer. Step to do; And
Forming a multi-domain metal nano pattern by etching the metal layer according to the multi-domain nano wrinkle pattern formed on the pattern transfer layer; Method for forming a multi-domain nano-pattern further comprising a.
디스플레이의 컬러 필터의 다수의 픽셀의 색상별 서브 픽셀 배치구조에 대응하는 패턴을 갖고,
상기 유연 소재의 다수의 도메인 영역 각각은 대응하는 서브 픽셀의 색상에 따른 파장의 주기성을 갖는 나노 주름 패턴이 형성되는 멀티 도메인 나노 패턴 형성 방법.The method of claim 8, wherein each of the plurality of domain masks
Has a pattern corresponding to the sub-pixel arrangement structure for each color of a plurality of pixels of the color filter of the display,
A method of forming a multi-domain nano-pattern in which each of the plurality of domain regions of the flexible material is formed with a nano wrinkle pattern having a periodicity of a wavelength according to a color of a corresponding sub-pixel.
상기 나노 주름 패턴이 일 방향으로 정렬되어 형성되도록 상기 이온 빔이 조사되는 각도를 제어하는 멀티 도메인 나노 패턴 형성 방법.The method of claim 6, wherein irradiating the ion beam
A method of forming a multi-domain nano pattern for controlling an angle at which the ion beam is irradiated so that the nano wrinkle pattern is aligned in one direction and formed.
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