KR20120069462A - 광 편향장치 및 그의 제조방법과, 광 편향장치를 제조하기 위한 마스터 및 복제몰드의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광빔의 편향각도를 조절할 수 있는 광 편향장치 및 그의 제조방법과 광 편향장치를 제조하기 위한 마스터 및 복제몰드의 제조방법에 관한 것으로, 광 편향장치는 제 1 기판 상에 형성되고, m 개를 일주기로 설정하는 n 개의 제 1 전극; 상기 제 1 기판과 대향하는 제 2 기판 상에 형성되는 제 2 전극; 및 상기 제 1 및 제 2 기판 사이에 개재되고, 상기 제 1 및 제 2 전극의 전위차에 의해 배열방향이 변하는 액정층; 및 상기 제 1 및 제 2 전극에 전압을 인가하는 전원장치;를 포함하고, 상기 전원장치는 상기 일주기로 설정되는 상기 m 개의 상기 제 1 전극 각각에 서로 다른 전압을 인가하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 광빔의 편향각도를 조절할 수 있는 광 편향장치 및 그의 제조방법과 광 편향장치를 제조하기 위한 마스터 및 복제몰드의 제조방법에 관한 것이다.
광 편향장치는 광원으로부터 출사되는 광빔의 각도를 조절하는 기능을 하는 것으로, 영상장치 등에 널리 이용된다. 광 편향장치는 투명매질의 굴절률을 이용하는 프리즘의 형태로 제작되어 사용되지만, 편향각도를 조절하여 사용할 수 없는 문제가 있다.
상기와 같은 문제를 해결하기 위해, 본 발명은 다수의 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 액정층을 개재하고, 일주기를 구성하는 제 1 전극의 개수를 조절하여 광빔의 편향각도를 변화시키는 광 편향장치 및 그의 제조방법과, 광 편향장치를 제조하기 위한 마스터 및 복제몰드의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 제 1 기판 상에 형성되고, m 개를 일주기로 설정하는 n 개의 제 1 전극; 상기 제 1 기판과 대향하는 제 2 기판 상에 형성되는 제 2 전극; 상기 제 1 및 제 2 기판 사이에 개재되고, 상기 제 1 및 제 2 전극의 전위차에 의해 배열방향이 변하는 액정층; 및 상기 제 1 및 제 2 전극에 전압을 인가하는 전원장치;를 포함하고, 상기 전원장치는 상기 일주기로 설정되는 상기 m 개의 상기 제 1 전극 각각에 서로 다른 전압을 인가하는 광 편향장치를 제공한다.
상기 m은 2보다 크고 상기 n보다 작은 광 편향장치를 제공한다.
상기 일주기를 구성하는 상기 제 1 전극의 개수에 따라 입사광에 대한 광빔의 편향각도가 변하는 광 편향장치를 제공한다.
상기 일주기를 구성하는 제 1 전극의 개수가 감소하면 입사광에 대한 광빔의 편향각도가 증가하고, 상기 일주기를 구성하는 상기 제 1 전극의 개수가 증가하면 입사광에 대한 광빔의 편향각도가 감소하는 광 편향장치를 제공한다.
상기 m 개의 상기 제 1 전극 각각에 순방향으로 증가하는 전압을 인가하면, 상기 제 1 기판에 수직한 직선을 기준으로 좌측으로 광빔이 편향되는 광 편향장치를 제공한다.
상기 m 개의 상기 제 1 전극 각각에 순방향으로 증가하는 전압을 인가하면, 출사광은 좌측에서 우측으로 증가하는 경사면을 가지는 톱니형태의 위상분포를 가지는 광 편향장치를 제공한다.
상기 m 개의 상기 제 1 전극 각각에 역방향으로 증가하는 전압을 인가하면, 상기 제 1 기판에 수직한 직선을 기준으로 우측으로 광빔이 편향되는 광 편향장치를 제공한다.
상기 m 개의 상기 제 1 전극 각각에 역방향으로 증가하는 전압을 인가하면, 출사광은 우측에서 좌측으로 증가하는 경사면을 가지는 톱니형태의 위상분포를 가지는 광 편향장치를 제공한다.
상기 제 1 및 제 2 전극은 투명금속 산화물질인 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide)으로 형성하는 광 편향장치를 제공한다.
상기 제 1 전극을 포함한 상기 제 1 기판 상의 제 1 유전층과 상기 제 2 전극을 포함하는 상기 제 2 기판 상의 제 2 유전층을 더욱 포함하는 광 편향장치를 제공한다.
상기 제 1 전극의 너비는 0.5 내지 2㎛이고, 상기 제 1 전극과 상기 제 1 전극 사이의 너비는 1 내지 4㎛인 광 편향장치를 제공한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 제 1 기판 상에 m 개를 일주기로 설정하는 n 개의 제 1 전극을 형성하는 단계; 제 2 기판 상에 제 2 전극을 형성하는 단계; 및 상기 제 1 및 제 2 기판을 합착하고 상기 제 1 및 제 2 기판 사이에 상기 제 1 및 제 2 전극의 전위차에 의해 배열방향이 변하는 액정층을 주입하는 단계;를 포함하고, 상기 일주기로 설정되는 상기 m 개의 상기 제 1 전극 각각에 서로 다른 전압을 인가하는 광 편향장치의 제조방법을 제공한다.
상기 제 1 전극을 형성하는 단계는, 상기 제 1 기판 상에 투명금속 산화물질층을 형성하는 단계; 상기 투명금속 산화물질층 상에 감광층을 형성하는 단계; 임프린팅 몰드의 전사패턴을 상기 감광층에 접촉하고 가압하는 단계; 상기 임프린팅 몰드를 상기 제 1 기판으로부터 분리하여, 감광층 패턴을 형성하는 단계; 상기 감광층 패턴을 식각 마스크로 상기 투명금속 산화물질층을 패터닝하는 단계; 및 상기 감광층 패턴을 제거하는 단계;를 포함하는 광 편향장치의 제조방법을 제공한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 지지기판 상에 패턴 물질층을 형성하는 단계; 상기 패턴 물질층 상에 감광층을 형성하는 단계; 상기 감광층을 패터닝하여 감광층 패턴을 형성하는 단계; 상기 감광층 패턴을 식각 마스크로 상기 패턴 물질층을 패터닝하여, 전사패턴을 형성하는 단계; 및 상기 감광층 패턴을 제거하는 단계;를 포함하는 마스터 몰드의 제조방법을 제공한다.
상기 감광층 패턴은, 2 개의 레이저 광을 이용한 간섭현상 또는 위상변이 마스크를 사용하여 형성하는 마스터 몰드의 제조방법을 제공한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 제 1 지지기판 상에 제 1 전사패턴을 형성하여 마스터 몰드를 제조하는 단계; 제 2 지지기판 상에 제 1 패턴 물질층을 형성하는 단계; 상기 제 1 패턴 물질층 상에 감광층을 형성하는 단계; 상기 마스터 몰드의 상기 제 1 전사패턴을 상기 감광층을 통과하여 상기 제 1 패턴 물질층에 접촉하도록 가압 및 경화하는 단계; 및 상기 마스터 몰드를 상기 제 2 지지기판으로부터 분리하여, 제 2 전사패턴을 형성하는 단계;를 포함하는 임프린팅 몰드를 제작하기 위한 복제몰드의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 광 편향장치는 다수의 제 1 전극, 제 2 전극 및 액정층으로 구성되고, 일주기를 구성하는 제 1 전극의 개수를 조절하여 광빔의 편향각도를 제어할 수 있다.
다수의 제 1 전극이 형성되는 제 1 기판은 임프린팅 기판을 사용하여 제작되고, 임프린팅 기판은 마스터 몰드과 복제몰드를 사용하여, 최초 설계된 다수의 제 1 전극의 치수 및 형상을 변화시키지 않고 유지할 수 있다. 마스터 몰드의 전사패턴은 레이저 간섭현상 및 위상변이 마스크를 이용하여 형성하므로 미세선폭을 가지는 패턴의 형성이 가능하다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광 편향장치의 개략도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 제 1 기판의 평면도
도 3a 내지 도 3d는 본 발명에 따른 광 편향장치에서 입사광의 편향각도를 도시한 단면도
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 광 편향장치에서 출사광의 위상분포를 도시한 그래프
도 5a 내지 도 5g는 본 발명의 실시예에 따른 광 편향장치의 제조방법을 단계적으로 도시한 공정 단면도
도 6a 내지 6d는 본 발명의 실시예에 따른 마스터 몰드의 제조방법을 단계적으로 도시한 공정 단면도
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 위상변이 마스크를 사용한 감광층의 노광방법을 도시한 공정 단면도
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 실시예에 따른 복제몰드의 제조방법을 단계적으로 도시한 공정 단면도]
도 9a 내지 9c는 본 발명의 실시예에 따른 임프린팅 몰드의 제조방법을 단계적으로 도시한 공정 단면도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 제 1 기판의 평면도
도 3a 내지 도 3d는 본 발명에 따른 광 편향장치에서 입사광의 편향각도를 도시한 단면도
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 광 편향장치에서 출사광의 위상분포를 도시한 그래프
도 5a 내지 도 5g는 본 발명의 실시예에 따른 광 편향장치의 제조방법을 단계적으로 도시한 공정 단면도
도 6a 내지 6d는 본 발명의 실시예에 따른 마스터 몰드의 제조방법을 단계적으로 도시한 공정 단면도
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 위상변이 마스크를 사용한 감광층의 노광방법을 도시한 공정 단면도
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 실시예에 따른 복제몰드의 제조방법을 단계적으로 도시한 공정 단면도]
도 9a 내지 9c는 본 발명의 실시예에 따른 임프린팅 몰드의 제조방법을 단계적으로 도시한 공정 단면도
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광 편향장치의 개략도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 제 1 기판의 평면도이다.
도 1과 같이, 본 발명에 따른 광 편향장치(100)는 제 1 기판(110), 다수의 제 1 전극(120), 제 2 기판(130), 제 2 전극(140), 제 1 및 제 2 기판(110, 130) 사이의 액정층(150)을 포함하여 구성된다.
도 1과 같이, 제 1 기판(110) 상에는 다수의 제 1 전극(120)이 형성되고, 다수의 제 1 기판(110)을 포함한 제 1 기판(110) 상에 제 1 유전층(160)이 형성된다. 제 1 유전층(160)은 다수의 제 1 전극(120)이 액정층(150)과 직접 접촉하는 것을 방지하는 완충 역활을 한다. 광 편향장치(100)는 본질적으로 광원(도시하지 않음)의 출사광을 투과시켜야 하므로, 광투과도가 양호하고 전기적 전도성을 가진 물질로 형성한다. 이러한 성질을 만족시키기 위해, 제 1 전극(120)은 투명금속 산화막(transparent metal oxide)인 ITO(indium tin oxide) 및 IZO(indium zinc oxide) 등으로 형성한다. 제 1 유전층(160)는 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물과 같은 무기절연물질을 사용하거나, 또는 폴리머 계통의 유기절연물질을 사용할 수 있다.
도 2와 같이, 다수의 제 1 전극(120)은 서로 평행한 라인패턴(line pattern)으로 형성된다. 다수의 제 1 전극(120) 각각의 제 1 너비(D1)는 0.5 내지 2㎛이고, 다수의 제 1 전극(120) 사이의 제 2 너비(D2)는 1 내지 4㎛이다.
도 1과 같이, 제 2 기판(130) 상에는 제 2 전극(140)이 형성되고, 제 2 전극(140)을 포함한 제 2 기판(130) 상에 제 2 유전층(162)이 형성된다. 제 2 전극(140)은 다수의 제 1 전극(120)과 동일하게, 광원의 출사광을 투과시켜야 하므로, 광투과도가 양호하고 전기적 전도성을 가진 투명금속 산화막(transparent metal oxide)인 ITO(indium tin oxide) 및 IZO(indium zinc oxide) 등으로 형성한다. 제 2 유전층(162)은 제 2 전극(140)이 액정층(150)과 직접 접촉하는 것을 방지하는 완충 역활을 하고, 유기 또는 무기절연물질로 형성한다.
제 1 및 제 2 유전층(160, 162) 상에 액정층(150)이 단일방향으로 배향될 수 있도록 제 1 및 제 2 배향막(도시하지 않음)을 형성할 수 있다. 제 1 및 제 2 기판(110, 130) 사이에 액정층(150)이 개재된다. 광 편향장치(100)는 다수의 제 1 전극(120) 및 제 2 전극(140)에 전원을 인가하는 전원장치(170)를 더욱 포함한다. 전원장치(170)에 의해 다수의 제 1 전극(120) 및 제 2 전극(140)에 전압이 인가되면, 액정층(150)은 다수의 제 1 전극(120)과 제 2 전극(140)의 전위차에 따라 배열상태가 변하고, 액정층(150)을 통과하는 광원의 출사광을 편향시킨다.
다수의 제 1 전극(120) 각각에는 다수의 제 1 전극 패드부(도시하지 않음)가 형성되고, 다수의 제 1 전극 패드부와 전원장치(170) 사이에는 다수의 박막 트랜지스터(도시하지 않음)가 형성되어, 다수의 제 2 전극(120) 각각에 전압을 인가하거나 또는 인가되는 전압레벨을 조절한다. 그리고, 제 2 전극(140)는 전원장치(170)에 연결된다.
다수의 제 1 전극(120)은 m 개로 구성되는 제 1 전극(120)을 일주기(one period)(OP)로 하여 n 개가 서로 평행하게 배열된다. m은 2보다 크고 n보다 작다. 일주기(OP)를 구성하는 m 개의 제 1 전극(120)은 서로 연속하여 배열된다. 일주기(OP)를 구성하는 m 개의 제 1 전극(120)에는 서로 다른 레벨의 전압이 인가되고, 다수의 제 1 전극(120)에는 다수의 일주기(OP)가 반복된다. 광 편향장치(100)에 있어서, 출사광의 편향각도는 일주기(OP)를 구성하고 있는 제 1 전극(120)의 개수와 인가되는 전압에 따라 다르게 설정된다. 일주기(OP)는 2 내지 6 개의 제 1 전극(120)으로 구성될 수 있다. 그러나, 일주기(OP)를 구성하는 제 1 전극(120)은 특별히 한정되지 않고, 필요에 따라 조절할 수 있다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 실시예에 따른 광 편향장치에서 입사광의 편향각도를 도시한 단면도이다.
도 3a와 같이, 광 편향장치(100)에서, 일주기(OP)를 6 개의 제 1 전극(120)으로 구성하고, 설명의 편의를 위하여 6 개의 제 1 전극(120) 각각에 좌측에서 우측으로 1차 전극(120-1), 2차 전극(120-2), 3차 전극(120-3), 4차 전극(120-4), 5차 전극(120-5) 및 6차 전극(120-6)으로 명명한다. 1차 내지 6차 전극(120-1,..120-6) 각각에 예를 들어 1V, 2V, 3V, 4V, 5V 및 6V을 인가하고, 제 2 전극(140)에 0V을 인가하면, 다수의 제 1 전극(120)과 제 2 전극(140) 사이에 전위차가 발생되고 전위차에 의해 액정층(150)의 배향방향이 변하게 된다.
액정층(150)은 제 1 및 제 2 전극(120, 140) 사이의 전위차가 증가하면 배향 변화도가 증가하고, 제 1 및 제 2 전극(120, 140) 사이의 전위차가 감소하면 배향 변화도가 감소한다. 따라서, 제 1 및 제 2 전극(120, 140)에 전압을 인가하면, 일주기(OP)에 대응되는 액정층(150)의 배향 변화도는 순방향인 1차 전극(120-1)에서 6차 전극(120-6)으로 배향 변화도가 증가하고, 광원(도시하지 않음)의 입사광은 광 편향장치(100)를 통하여 제 1 편향각도(θ1)를 가지고 출사된다. 좌측에서 우측방향으로 진행하는 것을 순방향으로 정의한다. 제 1 편향각도(θ1)는 제 1 기판(110)과 수직한 직선을 기준으로 좌측으로 편향된다.
그러나, 도 3b와 같이, 일주기(OP)를 구성하는 1차 전극(120-1), 2차 전극(120-2), 3차 전극(120-3), 4차 전극(120-4), 5차 전극(120-5) 및 6차 전극(120-6) 각각에 예를 들어 6V, 5V, 4V, 3V, 2V 및 1V을 인가하고, 제 2 전극(140)에 0V을 인가하면, 6차 전극(120-6)에서 1차 전극(120-1)의 방향인 역방향으로 액정층(150)의 배향 변화도가 증가하고, 광원(도시하지 않음)의 입사광은 광 편향장치(100)를 통하여 우측방향으로 편향된 제 1 편향각도(θ1)를 가지고 출사된다. 우측에서 좌측방향으로 진행하는 것을 역방향으로 정의한다.
도 3c와 같이, 광 편향장치(100)에서, 일주기(OP)를 2 개의 제 1 전극(120)으로 구성하고, 설명의 편의를 위하여 2 개의 제 1 전극(120) 각각을 기수전극(120-o)와 우수전극(120-e)으로 명명한다. 기수전극(120-o) 및 우수전극(120-e) 각각에 예를 들어 1V 및 6V을 인가하고, 제 2 전극(140)에 0V을 인가하면, 다수의 제 1 전극(120)과 제 2 전극(140) 사이에 전위차가 발생되고 전위차에 의해 액정층(150)의 배향방향이 변하게 된다. 일주기(OP)에서 기수전극(120-o)에 대응되는 액정층(150)의 배향 변화도는 우수전극(120-e)에 대응되는 액정층(150)의 배향 변화도보다 낮고, 광원(도시하지 않음)의 입사광은 광 편향장치(100)를 통하여 좌측방향으로 편향된 제 2 편향각도(θ1)를 가지고 출사된다.
그러나, 도 3d와 같이, 일주기(OP)를 구성하는 기수전극(120-o) 및 우수전극(120-e) 각각에 예를 들어 6V 및 1V을 인가하고, 제 2 전극(140)에 0V을 인가하면, 기수전극(120-o)에 대응되는 액정층(150)의 배향 변화도는 우수전극(120-e)에 대응되는 액정층(150)의 배향 변화도보다 높고, 광원(도시하지 않음)의 입사광은 광 편향장치(100)를 통하여 우측방향으로 편향된 제 2 편향각도(θ1)를 가지고 출사된다.
도 3a 내지 도 3d에서 보여지는 바와 같이, 일주기(OP)를 구성하는 제 1 전극(120)의 개수에 따라, 편향각도가 다르게 된다. 도 3a 및 도 3b와 같이, 일주기(OP)를 6 개의 제 1 전극(120)으로 구성한 광 편향장치(100)의 제 1 편향각도(θ1)는 도 3c 및 도 3d와 같이, 일주기(OP)를 2 개의 제 1 전극(120)으로 구성한 광 편향장치(100)의 제 2 편향각도(θ2)보다 작다.
다수의 제 1 전극(120) 각각의 제 1 너비(D1)는 0.5㎛이고, 다수의 제 1 전극(120) 사이의 제 2 너비(D2)는 0.5㎛로 설정한 경우, 도 3a 및 도 3b의 제 1 편향각도(θ1)은 대략적으로 5도 정도로 나타나고, 도 3c 및 도 3d의 제 2 편향각도(θ2)는 대략적으로 15도 정도로 나타난다. 도 3a 내지 도 3d의 제 1 및 제 2 편향각도(θ1,θ2)는 일주기(OP)를 구성하는 제 1 전극(120)의 개수만이 아니라, 제 1 너비(D1) 및 제 2 너비(D2)와, 제 1 전극(120)과 제 2 전극(140) 사이의 전위차에 의해서 영향을 받을 수 있기 때문에, 이러한 요소를 고려하면 제 1 및 제 2 편향각도(θ1,θ2) 각각은 다르게 나타날 수 있다. 그러나, 일주기(OP)를 구성하는 제 1 전극(120)의 개수가 감소함에 따라 편향각도가 증가하고, 일주기(OP)를 구성하는 제 1 전극(120)의 개수가 증가함에 따라 편향각도가 감소하는 것은 명백하다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 실시예에 따른 광 편향장치에서 출사광의 위상분포를 도시한 그래프이다.
도 4a는 일주기(OP)를 6 개의 제 1 전극(120)으로 구성하고, 1차 전극(120-1), 2차 전극(120-2), 3차 전극(120-3), 4차 전극(120-4), 5차 전극(120-5) 및 6차 전극(120-6) 각각에 순방향으로 전압레벨이 증가도록, 예를 들어 1V, 2V, 3V, 4V, 5V 및 6V을 인가하고, 도 1의 제 2 전극(140)에 0V을 인가했을 때, 출사광의 위상분포를 도시한다. 출사광의 위상분포는 좌측에서 우측인 순방향으로 완만하게 증가하는 제 1 좌경사를 가지는 톱니형태를 나타낸다.
도 4b는 일주기(OP)를 6 개의 제 1 전극(120)으로 구성하고, 1차 전극(120-1), 2차 전극(120-2), 3차 전극(120-3), 4차 전극(120-4), 5차 전극(120-5) 및 6차 전극(120-6) 각각에 역방향으로 전압레벨이 증가하도록, 예를 들어 6V, 5V, 4V, 3V, 2V 및 1V을 인가하고, 제 2 전극(140)에 0V을 인가했을 때, 출사광의 위상분포를 도시한다. 출사광의 위상분포는 도 4a와 반대인 좌측에서 우측으로 완만하게 증가하는 제 1 우경사를 가지는 톱니형태를 나타낸다.
도 4c는 광 편향장치(100)에서, 일주기(OP)를 2 개의 제 1 전극(120)으로 구성하고, 기수전극(120-o) 및 우수전극(120-e) 각각에 1V 및 6V을 인가하고, 제 2 전극(140)에 0V을 인가했을 때, 출사광의 위상분포를 도시한다. 출사광의 위상분포는 좌측에서 우측으로 급격하게 증가하는 제 2 좌경사를 가지는 톱니형태를 나타낸다.
도 4d는 광 편향장치(100)에서, 일주기(OP)를 2 개의 제 1 전극(120)으로 구성하고, 기수전극(120-o) 및 우수전극(120-e) 각각에 6V 및 1V을 인가하고, 제 2 전극(140)에 0V을 인가했을 때, 출사광의 위상분포를 도시한다. 출사광의 위상분포는 우측에서 좌측으로 급격하게 증가하는 제 2 우경사를 가지는 톱니형태를 나타낸다.
도 4a 내지 도 4d에서 보여지는 바와 같이, 일주기(OP)를 구성하는 제 1 전극(120)의 개수에 따라, 위상분포의 경사정도가 다르게 되고, 일주기(OP)를 구성하는 제 1 전극(120) 각각에 인가하는 전압레벨이 순방향 또는 역방향으로 변화됨에 따라, 위상분포의 경사방향이 다르게 된다. 도 4a 및 도 4b와 같이, 일주기(OP)를 6 개의 제 1 전극(120)으로 구성한 경우, 출사광 위상의 제 1 좌경사 및 제 1 우경사는, 도 4c 및 도 4d와 같이, 일주기(OP)를 2 개의 제 1 전극(120)으로 구성한 경우, 출사광 위상의 제 2 좌경사 및 제 2 우경사보다 매우 완만한 것을 알 수 있다.
도 5a 내지 도 5g는 본 발명의 실시예에 따른 광 편향장치의 제조방법을 단계적으로 도시한 공정 단면도이다.
도 5a와 같이, 제 1 기판(110)을 준비하고, 제 1 기판(110) 상에 제 1 투명금속 산화층(132)과 제 1 투명금속 산화층(132) 상에 제 1 감광층(134)을 형성한다. 제 1 기판(110)은 투명재질의 유리기판을 사용하고, 제 1 투명금속 산화층(132)은 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide)으로 형성한다. 그리고, 제 1 기판(110) 상부에 임프린팅 몰드(imprinting mold)(136)를 위치시킨다. 임프린팅 몰드(136)는 지지판(136a)과 지지판(136a) 상에 형성된 제 1 전사패턴(136b)을 포함한다.
도 5b와 같이, 임프린팅 몰드(136)의 제 1 전사패턴(136b)이 제 1 감광층(134)을 통과하여 투명금속 산화층(132)에 접촉할 때까지 가압한다. 그리고, 도 5c와 같이, 임프린팅 몰드(136)을 제 1 기판(110)으로부터 분리하면, 제 1 기판(130) 상에는 전사패턴(136b)의 형상이 도 5a의 제 1 감광층(134)에 인쇄되어 제 1 감광층 패턴(138)이 형성된다. 도 5d와 같이, 제 1 감광층 패턴(138)을 식각 마스크로 제 1 투명금속 산화층(132)을 습식 또는 건식식각 방법을 이용하여 패터닝하고, 제 1 감광층 패턴(138)을 제거하여, 도 5e와 같이, 제 1 기판(110) 상에 다수의 제 1 전극(120)을 형성한다. 다수의 제 1 전극(120)은 m 개로 구성되는 제 1 전극(120)을 일주기로 하여 n 개가 서로 평행하게 배열된다. m은 2보다 크고 n보다 작다.
도 5f와 같이, 제 2 기판(130) 전체에 걸쳐 제 2 전극(140)을 형성한다. 제 2 기판(130)은 투명재질의 유리기판을 사용하고, 제 2 전극(140)은 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide)으로 형성한다. 도 5g와 같이, 다수의 제 1 전극(120)이 형성된 제 1 기판(110)과 제 2 전극(140)이 형성된 제 2 기판(130)을 액정층(150)을 개재하여 합착하고, 도 1의 전원장치(170)를 설치한다.
도 5a 내지 도 5g에 있어서, 임프린팅 몰드(136)을 사용하여 제 1 기판(110) 상에 다수의 제 1 전극(120)을 형성한다. 그런데, 임프린팅 몰드(136)의 사용회수가 증가함에 따라, 제 1 전사패턴(136b)이 마모되어, 다수의 제 1 전극(120)의 치수 및 형상이 설계의 사양과 다르게 될 수 있다. 다시 말하면, 임프린팅 몰드(136b)의 제 1 전사패턴(136b)이 마모되면, 다수의 제 1 전극(120)의 너비가 증가하는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 임프린팅 몰드(136)는 일정회수를 사용한 후에, 다른 임프린팅 몰드(136)으로 교체하여 제 1 기판(110) 상에 다수의 제 1 전극(120)을 형성해야 한다.
본 발명에서는 마스터 몰드을 마련하고, 마스터 몰드로부터 복제되는 복제몰드을 제조하고, 복제몰드를 이용하여 반복적으로 동일한 임프린팅 몰드(136)을 제조하는 방법을 제안한다. 임프린팅 몰드(136)는 복제몰드를 사용하여 제조되고, 복제몰드의 전사패턴이 마모되어, 설계의 사양과 다르게 되면, 다시 마스터 몰드로부터 복제몰드를 제조한다. 마스터 몰드는 사용회수가 극히 제한되어 설계의 사양을 그대로 유지할 수 있기 때문에, 설계의 사양이 유지되는 임프린팅 기판(136)을 반복적으로 재생산할 수 있다.
도 6a 내지 6d는 본 발명의 실시예에 따른 마스터 몰드의 제조방법을 단계적으로 도시한 공정 단면도이다.
도 6a와 같이, 제 1 지지기판(180) 상에 제 1 패턴 물질층(182)을 형성하고, 제 1 패턴 물질층(182) 상에 제 2 감광층(184)을 형성한다. 제 1 패턴 물질층(182)은 실리콘 산화물 및 실리콘 질화물과 같은 무기절연물질 또는 실리콘물질을 사용할 수 있다. 그리고, 제 1 지지기판(180) 상에 제 1 및 제 2 레이저 장치(186a, 186b)를 위치시키고, 제 1 및 제 2 레이저 장치(186a, 186b)으로 부터 입사되는 제 1 및 제 2 레이저 광의 간섭현상에 의해서 제 2 감광층(184)을 노광한다.
제 1 및 제 2 레이저 장치(186a, 186b) 각각의 제 1 및 제 2 레이저 광은 제 1 지지기판(180)과 수직한 직선을 기준으로 동일한 입사각(θ)으로 입사되고, 보강 및 소멸간섭에 의해 노광 파형도(188)을 형성한다. 노광 파형도(188)는 "P=λ/2sinθ"의 공식에 의해 결정된다. P는 제 1 및 제 2 레이저 광의 간섭에 의한 주기(periode)이고, λ는 제 1 및 제 2 레이저 광의 파장을 나타내며, θ는 제 1 및 제 2 레이저 광의 입사각을 나타낸다. 그리고, 주기는 제 1 및 제 2 레이저 광의 입사각에 따라 변한다.
제 1 및 제 2 레이저 광의 간섭현상에 의해 제 2 감광층(184)이 선택적으로 노광되고 이를 현상하면, 도 6b와 같이, 제 1 패턴 물질층(182) 상에 제 2 감광층 패턴(187)이 형성된다. 제 2 감광층 패턴(187)의 피치는 도 6a의 노광 파형도(188)에 따라 결정된다. 다시 말하면, 제 2 감광층 패턴(187)의 피치는 도 6a의 제 1 및 제 2 레이저 광의 입사각이 커지면 제 2 감광층 패턴(187)의 피치가 감소하고, 제 1 및 제 2 레이저 광의 입사각이 작아지면 제 2 감광층 패턴(187)의 피치가 증가한다.
도 6c와 같이, 제 2 감광층 패턴(187)을 식각 마스크로 제 1 패턴 물질층(182)을 습식 또는 건식식각 방법으로 패터닝하고, 제 2 감광층 패턴(187)을 제거하면, 도 6d와 같이 제 2 전사패턴(190)의 형성이 완료된다.
도 6a 내지 도 6d와 같이, 제 1 및 제 2 레이저 광의 간섭현상에 의해 제 2 감광층(182)을 노광하여 제 2 전사패턴(190)을 형성하는 방법 대신에, 위상변이 마스크를 사용하여 제 2 감광층(182)을 선택적으로 노광할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 위상변이 마스크를 사용한 감광층의 노광방법을 도시한 공정 단면도이다.
도 7과 같이, 제 1 지지기판(180) 상에 제 1 패턴 물질층(182)을 형성하고, 제 1 패턴 물질층(182) 상에 제 2 감광층(184)을 형성한다. 그리고, 제 1 지지기판(180) 상에 위상변이 마스크(194)를 위치시킨다. 위상변이 마스크(194)는 마스크 기판(194a) 상에 다수의 차폐패턴(194b)과 다수의 차폐패턴(194c) 사이에 위치한 위상반전 패턴(194b)으로 구성되고, 위상변이 마스크(194)를 통하여, 제 2 감광층(184)에 광을 조사하면, 해상도가 우수하고 미세한 패턴으로 제 2 감광층(184)을 선택적으로 노광할 수 있다. 제 2 감광층(184)의 노광한 후의 공정은 도 6b 내지 도 6d의 공정단계와 동일하게 진행한다.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 실시예에 따른 복제몰드의 제조방법을 단계적으로 도시한 공정 단면도이다.
도 8a와 같이, 제 2 지지기판(192)을 준비하고, 제 2 지지기판(192) 상에 제 3 감광층(194)을 형성한다. 그리고, 제 2 지지기판(192) 상에 마스터 몰드(181)를 위치시킨다. 마스터 몰드(181)는 제 1 지지기판(180)과 제 2 전사패턴(190)으로 구성된다.
도 8b와 같이, 마스터 몰드(181)의 제 2 전사패턴(190)을 제 3 감광층(194)을 통과하여 제 2 지지기판(192)에 접촉할 때까지 가압하고, 제 3 감광층(194)을 경화시키는 경화공정을 실시한다. 그리고, 도 8c와 같이, 도 8a의 마스터 몰드(181)을 제 2 지지기판(192)으로부터 분리하면, 제 2 지지기판(192) 상에는 제 2 전사패턴(190)의 형상이 도 8a의 제 3 감광층(194)에 인쇄되는 제 3 전사패턴(196)이 형성된다. 따라서, 제 2 지지기판(192)과 제 2 지지기판(192) 상에 형성되는 제 3 전사패턴(196)으로 구성되는 복제몰드(191)가 제조된다.
도 9a 내지 9c는 본 발명의 실시예에 따른 임프린팅 몰드의 제조방법을 단계적으로 도시한 공정 단면도이다.
도 9a와 같이, 지지판(136a)을 준비하고, 지지판(136a) 상에 제 4 감광층(195)을 형성한다. 그리고, 지지판(136a) 상에 복제몰드(191)를 위치시킨다. 복제몰드(181)는 제 1 지지기판(180)과 제 2 전사패턴(190)으로 구성된다.
도 9b와 같이, 복제몰드(191)의 제 2 전사패턴(190)을 제 4 감광층(195)을 통과하여 지지판(193)에 접촉할 때까지 가압하고, 제 4 감광층(195)을 경화시키는 경화공정을 실시한다. 그리고, 도 9c와 같이, 도 9a의 복제몰드(191)을 지지판(136a)으로부터 분리하면, 지지판(136a) 상에는 제 2 전사패턴(190)의 형상이 도 9a의 제 4 감광층(195)에 인쇄되는 제 1 전사패턴(136b)이 형성된다. 따라서, 지지판(136a)과 지지판(136a) 상에 형성되는 제 1 전사패턴(136b)을 포함하는 임프린팅 몰드(136)가 제조된다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
Claims (16)
- 제 1 기판 상에 형성되고, m 개를 일주기로 설정하는 n 개의 제 1 전극;
상기 제 1 기판과 대향하는 제 2 기판 상에 형성되는 제 2 전극;
상기 제 1 및 제 2 기판 사이에 개재되고, 상기 제 1 및 제 2 전극의 전위차에 의해 배열방향이 변하는 액정층; 및
상기 제 1 및 제 2 전극에 전압을 인가하는 전원장치;
를 포함하고,
상기 전원장치는 상기 일주기로 설정되는 상기 m 개의 상기 제 1 전극 각각에 서로 다른 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 광 편향장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 m은 2보다 크고 상기 n보다 작은 것을 특징으로 하는 광 편향장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 일주기를 구성하는 상기 제 1 전극의 개수에 따라 입사광에 대한 광빔의 편향각도가 변하는 것을 특징으로 하는 광 편향장치.
- 제 3 항에 있어서,
상기 일주기를 구성하는 제 1 전극의 개수가 감소하면 입사광에 대한 광빔의 편향각도가 증가하고, 상기 일주기를 구성하는 상기 제 1 전극의 개수가 증가하면 입사광에 대한 광빔의 편향각도가 감소하는 것을 특징으로 하는 광 편향장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 m 개의 상기 제 1 전극 각각에 순방향으로 증가하는 전압을 인가하면, 상기 제 1 기판에 수직한 직선을 기준으로 좌측으로 광빔이 편향되는 것을 특징으로 하는 광 편향장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 m 개의 상기 제 1 전극 각각에 순방향으로 증가하는 전압을 인가하면, 출사광은 좌측에서 우측으로 증가하는 경사면을 가지는 톱니형태의 위상분포를 가지는 것을 특징으로 하는 광 편향장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 m 개의 상기 제 1 전극 각각에 역방향으로 증가하는 전압을 인가하면, 상기 제 1 기판에 수직한 직선을 기준으로 우측으로 광빔이 편향되는 것을 특징으로 하는 광 편향장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 m 개의 상기 제 1 전극 각각에 역방향으로 증가하는 전압을 인가하면, 출사광은 우측에서 좌측으로 증가하는 경사면을 가지는 톱니형태의 위상분포를 가지는 것을 특징으로 하는 광 편향장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 전극은 투명금속 산화물질인 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide)으로 형성하는 것을 특징으로 광 편향장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 전극을 포함한 상기 제 1 기판 상의 제 1 유전층과 상기 제 2 전극을 포함하는 상기 제 2 기판 상의 제 2 유전층을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 광 편향장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 전극의 너비는 0.5 내지 2㎛이고, 상기 제 1 전극과 상기 제 1 전극 사이의 너비는 1 내지 4㎛인 것을 특징으로 하는 광 편향장치.
- 제 1 기판 상에 m 개를 일주기로 설정하는 n 개의 제 1 전극을 형성하는 단계;
제 2 기판 상에 제 2 전극을 형성하는 단계; 및
상기 제 1 및 제 2 기판을 합착하고 상기 제 1 및 제 2 기판 사이에 상기 제 1 및 제 2 전극의 전위차에 의해 배열방향이 변하는 액정층을 주입하는 단계;
를 포함하고,
상기 일주기로 설정되는 상기 m 개의 상기 제 1 전극 각각에 서로 다른 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 광 편향장치의 제조방법.
- 제 12 항에 있어서,
상기 제 1 전극을 형성하는 단계는,
상기 제 1 기판 상에 투명금속 산화물질층을 형성하는 단계;
상기 투명금속 산화물질층 상에 감광층을 형성하는 단계;
임프린팅 몰드의 전사패턴을 상기 감광층에 접촉하고 가압하는 단계;
상기 임프린팅 몰드를 상기 제 1 기판으로부터 분리하여, 감광층 패턴을 형성하는 단계;
상기 감광층 패턴을 식각 마스크로 상기 투명금속 산화물질층을 패터닝하는 단계; 및
상기 감광층 패턴을 제거하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 편향장치의 제조방법.
- 지지기판 상에 패턴 물질층을 형성하는 단계;
상기 패턴 물질층 상에 감광층을 형성하는 단계;
상기 감광층을 패터닝하여 감광층 패턴을 형성하는 단계;
상기 감광층 패턴을 식각 마스크로 상기 패턴 물질층을 패터닝하여, 전사패턴을 형성하는 단계; 및
상기 감광층 패턴을 제거하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 마스터 몰드의 제조방법.
- 제 14 항에 있어서,
상기 감광층 패턴은, 2 개의 레이저 광을 이용한 간섭현상 또는 위상변이 마스크를 사용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 마스터 몰드의 제조방법.
- 제 1 지지기판 상에 제 1 전사패턴을 형성하여 마스터 몰드를 제조하는 단계;
제 2 지지기판 상에 제 1 패턴 물질층을 형성하는 단계;
상기 제 1 패턴 물질층 상에 감광층을 형성하는 단계;
상기 마스터 몰드의 상기 제 1 전사패턴을 상기 감광층을 통과하여 상기 제 1 패턴 물질층에 접촉하도록 가압 및 경화하는 단계; 및
상기 마스터 몰드를 상기 제 2 지지기판으로부터 분리하여, 제 2 전사패턴을 형성하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 임프린팅 몰드를 제작하기 위한 복제몰드의 제조방법.
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