KR20190018917A

KR20190018917A - 회절 격자 도광판용 몰드 기재의 제조방법 및 회절 격자 도광판의 제조방법

Info

Publication number: KR20190018917A
Application number: KR1020170103662A
Authority: KR
Inventors: 허은규; 김충완; 장성호; 신부건; 박정호; 윤정환; 추소영
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2017-08-16
Filing date: 2017-08-16
Publication date: 2019-02-26
Also published as: US11331869B2; CN111033117A; JP2020530591A; US20200368981A1; KR102060551B1; WO2019035661A1; CN111033117B; JP6925691B2

Abstract

본 명세서는 회절 격자 도광판용 몰드 기재의 제조방법 및 회절 격자 도광판의 제조방법을 제공한다.

Description

회절 격자 도광판용 몰드 기재의 제조방법 및 회절 격자 도광판의 제조방법{MANUFACTURING MATHOD OF MOLD SUBSTRATE FOR DIFFRACTION GRATING LIGHT GUIDE PLATE AND MANUFACTURING MATHOD OF MANUFACTURING DIFFRACTION GRATING LIGHT GUIDE PLATE}

본 발명은 회절 격자 도광판용 몰드 기재의 제조방법 및 회절 격자 도광판의 제조방법에 관한 것이다.

디스플레이에 원하는 이미지를 사용자에게 보이도록 하기 위하여, 가시광의 상태를 변경하기 위한 도광판을 사용할 수 있다. 도광판은 반사, 굴절 또는 회절 등을 통하여 입사되는 가시광과 상호작용을 할 수 있으며, 이와 같은 상호작용을 조절하여 사용자에게 원하는 이미지를 보이게 할 수 있다. 도광판에 입사된 광은 도광판에 구비된 구조물과 상호작용을 하며 회절이 일어날 수 있으며, 이는 광의 파동성에 기인한 것으로서 광파들의 간섭으로 표현될 수 있다. 도광판 내에 입사된 광이 주기적인 구조물을 만나는 경우, 광의 회절에 의하여 서로 다른 방향의 빔으로 분할되어 사용자에게 보일 수 있다.

디스플레이를 통하여 사용자에게 원하는 이미지를 왜곡 없이 보이도록 하기 위하여, 도광판에 입사되는 광이 디스플레이 상에서 일정한 세기로 출력되도록 도광판의 미세 구조물을 형성하기 위한 방법의 연구가 필요하다.

국내 등록 공보: KR 10-1131101 B1

본 발명은 회절 격자 도광판용 몰드 기재의 제조방법 및 회절 격자 도광판의 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 실시상태는, 0.5 Ω/□ 이상의 면저항을 가지는 메쉬부가 상면에 구비된 파라데이 상자를 준비하는 단계; 상기 파라데이 상자의 바닥면에 샘플 기재를 구비하고, 평면 플라즈마 식각을 수행하여, 상기 파라데이 상자 내의 고식각 영역을 확인하는 단계; 경사면을 가지는 지지대를 준비하고, 상기 경사면의 하부 영역을 상기 파라데이 상자의 고식각 영역에 위치시키는 지지대 정렬 단계; 상기 지지대의 경사면 상에 몰드용 기재를 구비하는 단계; 및 플라즈마 식각을 이용하여, 상기 몰드용 기재의 일 측에 제1 경사 패턴부 및 상기 몰드용 기재의 타 측에 제2 경사 패턴부를 동시에 형성하는 패터닝 단계;를 포함하고,

상기 패터닝 단계에서의 식각률은 상기 경사면의 상부 영역에서 하부 영역으로 감소하다가 반전하여 증가하며, 상기 제1 경사 패턴부는 깊이 구배를 가지는 경사 홈 패턴을 포함하고, 상기 제2 경사 패턴부는 0 ㎚ 내지 50 ㎚의 깊이 편차를 가지는 경사 홈 패턴을 포함하는 것인 회절 격자 도광판용 몰드 기재의 제조방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시상태는, 상기 회절 격자 도광판용 몰드 기재의 제조방법으로 제조된 회절 격자 도광판용 몰드 기재를 준비하는 단계; 상기 회절 격자 도광판용 몰드 기재 상에 수지 조성물을 도포하는 단계; 상기 회절 격자 패턴이 구비된 면의 반대면 상에 투명 기재를 구비하는 단계; 상기 수지 조성물을 경화하여 회절 격자 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 회절 격자 도광판용 몰드 기재와 상기 회절 패턴을 분리하여 회절 격자 도광판을 형성하는 단계를 포함하는 회절 격자 도광판의 제조방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시상태에 따른 제조방법에 따르면, 한 번의 식각 공정을 통하여, 기재 상에 서로 다른 경사 패턴부를 동시에 형성할 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따른 제조방법에 따르면, 한번의 식각 공정으로 2장의 회절 격자 도광판용 몰드 기재를 동시에 제조할 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따른 제조방법에 따르면, 간단한 공정으로 우수한 정밀도를 가지는 회절 격자 도광판용 몰드 기재를 제조할 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따른 제조방법에 따르면, 기재 상에 균일한 기울기로 경사 패턴을 형성할 수 있으며, 나아가, 경사 패턴이 깊이 구배를 가지도록 조절할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시상태에 따른 회절 격자 도광판용 몰드 기재의 제조방법을 모식화한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시상태에 따른 제조방법에 따라 제조된 회절 격자 도광판의 일 예를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시상태에 따른 제조방법에 따라 제조된 회절 격자 도광판의 일 예를 도시한 것이다.
도 4는 실시예와 비교예에 따른 파라데이 상자의 고식각 영역을 확인하는 단계를 위한 모식도를 나타낸 것이다.
도 5는 비교예 및 실시예에 따른 파라데이 상자의 고식각 영역을 나타낸 것이다.
도 6은 실시예 및 비교예에 따른 파라데이 상자 내에 경사 식각 시의 위치별 수직 방향의 식각 깊이를 나타낸 것이다.
도 7a 및 도 7b는 실시예에 따른 위치별 경사 식각 결과를 주사 전자 현미경(SEM) 이미지를 나타낸 것이다.
도 8은 실시예에 따른 경사 식각 시, 마스크를 구비하여 제1 경사 패턴부 및 제2 경사 패턴부를 형성하는 예시를 도시한 것이다.

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, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

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 기재 표면은 메쉬면에 대하여 경사진 상태로 고정되어 있고, 이온은 메쉬면에 수직한 방향으로 입사하므로 기재 표면에 대하여 경사진 방향으로의 식각이 가능하다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시상태에 따른 파라데이 상자는 상면이 전도성을 가지는 메쉬부로 구성된 전도체 상자일 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 플라즈마 식각의 식각 방향은 상기 파라데이 상자의 메쉬부 표면에 수직한 방향일 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. 기존의 파라데이 상자를 이용한 플라즈마 식각은 기재의 직경이 증가하는 경우, 또는 경사 식각에서 메쉬부와 기재 하단 거리가 지나치게 멀어지는 경우 식각 균일도 문제 때문에 제한적으로 사용될 수 밖에 없었다. 구체적으로, 기존의 파라데이 상자를 이용한 플라즈마 식각 시, 파라데이 상자의 위치별로 고식각 영역과 저식각 영역이 불규칙하게 혼재되어 식각시 정확도를 높이기 곤란하고, 이온의 진행거리가 길어지는 경우 이온 빔의 직경이 커지는 이온빔 분산효과 등의 한계가 존재하였다.

본 발명자들은 파라데이 상자를 이용한 플라즈마 식각에 대한 연구를 지속한 결과, 파라데이 상자의 메쉬부의 면저항을 일정 수준 이상으로 높이게 되면 파라데이 상자의 식각 속도가 일정한 경향성을 나타내어, 기존의 위치별 불규칙한 식각 속도에 따른 문제를 해결할 수 있는 것을 알아내었다. 이를 이용하여, 본 발명자들은 하기와 같은 발명을 도출하게 되었다.

이하, 본 명세서에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.

상기 메쉬부는 플라즈마 식각시, 플라즈마와의 접촉면에서 자유전자를 끌어당겨 쉬스를 형성하게할 수 있다. 나아가, 상기 메쉬부는 음전하를 가지는 자유전자를 가속시키기 위하여는 전도성을 가질 수 있다.

나아가, 상기 메쉬부는 상기 패러데이 상자의 일 면에 평탄하게 구비될 수 있으며, 굴곡부가 있는 경우 굴곡부에서의 식각속도가 국부적으로 달라질 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 0.5 Ω/□ 이상의 면저항을 가지는 메쉬부가 상면에 구비된 파라데이 상자를 준비하는 단계를 포함한다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 메쉬부의 면저항은 0.5 Ω/□ 이상 100 Ω/□ 이하일 수 있다.

상기 메쉬부의 면저항이 0.5 Ω/□ 이상인 경우, 플라즈마 식각시 파라데이 상자 내 고식각 영역과 저식각 영역이 일정하게 형성될 수 있다. 또한, 상기 메쉬부의 면저항이 0.5 Ω/□ 미만인 경우, 플라즈마 식각 시 파라데이 상자의 위치별 식각 속도가 불규칙하게 형성되어, 정밀한 식각을 수행하기 곤란한 문제가 있다. 나아가, 상기 메쉬부의 면저항은 0.5 Ω/□ 이상이면, 파라데이 상자 내 고식각 영역과 저식각 영역이 일정하게 형성될 수 있으며, 면저항이 100 Ω/□ 를 초과하는 경우 효과의 상승은 미미하고, 제조 비용의 증가만 발생할 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 -C₂F_x(x = 1 내지 5의 정수)일 수 있다. 구체적으로, 상기 패러데이 상자의 상기 메쉬부는 플라즈마 식각시 F 라디칼에 의한 식각 및 표면 중합에 의하여 불화탄소 라디칼이 메쉬부에 흡착될 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 메쉬부는 금속과 같은 전도성을 가지는 물질 상에 상기 불화탄소 라디칼이 흡착되어, 상기와 같은 면저항을 나타낼 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 메쉬부는 스테인리스 재질의 메쉬를 사용할 수 있다. 구체적으로, SU304 재질의 #200(피치 125 ㎛, 와이어 직경 50 ㎛, 개구율 36%) 상용 메쉬를 사용할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 메쉬부는 Al, Cu, W, Ni, Fe 및 이들 중 적어도 2종을 포함하는 합금을 재료로 하는 것일 수 있다. 나아가, 상기 메쉬의 공극률 및 격자 크기는 식각의 용도에 따라 자유롭게 조절될 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 파라데이 상자의 바닥면에 샘플 기재를 구비하고, 평면 플라즈마 식각을 수행하여, 상기 파라데이 상자 내의 고식각 영역을 확인하는 단계를 포함한다.

상기 파라데이 상자 내의 고식각 영역을 확인하는 단계는, 상기 파라데이 상자의 바닥 면에 샘플 기재를 구비한 후 플라즈마 식각을 이용한 평면 식각을 수행한 후, 식각된 샘플 기재를 검사하여 파라데이 상자 내의 고식각 영역과 저식각 영역의 분포를 확인하는 것일 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 파라데이 상자는 0.5 Ω/□ 이상의 면저항을 가지는 메쉬부를 구비함으로써, 파라데이 상자 내 고식각 영역과 저식각 영역이 일정하게 형성될 수 있으며, 상기 파라데이 상자 내의 고식각 영역을 확인하는 단계를 통하여, 일정하게 형성되는 고식각 영역을 확인할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 고식각 영역은 상기 샘플 기재 상에 선형으로 나타나는 것일 수 있다. 상기 고식각 영역은 파라데이 상자의 하부 면에 대하여 폭이 좁은 직선 또는 곡선 영역으로 나타나는 것일 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 파라데이 상자 내의 고식각 영역을 확인하는 단계 이후, 상기 샘플 기재를 상기 파라데이 상자에서 제거할 수 있다.

상기 샘플용 기재는 플라즈마 식각 시 영역별 식각 속도를 확인할 수 있는 것이라면 제한 없이 적용할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 경사면을 가지는 지지대를 준비하고, 상기 경사면의 하부 영역을 상기 파라데이 상자의 고식각 영역에 위치시키는 지지대 정렬 단계를 포함한다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 지지대의 경사면 하부 영역을 상기 고식각 영역에 위치시키는 경우, 하기 패터닝 단계에서의 식각률은 상기 경사면의 상부 영역에서 하부 영역으로 감소하다가 반전하여 증가하는 경향성을 나타내게 된다. 구체적으로, 상기 파라데이 상자의 메쉬면과 가까이 위치하는 지지대의 경사면 상부 영역은 높은 식각률을 나타내고, 하부 영역으로 갈수록 식각률은 점차 낮아지게 된다. 나아가, 상기 지지대의 하부 영역은 고식각 영역에 위치하므로, 식각률은 반전하여 점차 증가하는 경향성을 가지게 된다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 지지대의 경사면 상에 몰드용 기재를 구비하는 단계를 포함한다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 몰드용 기재는 상기 지지대의 경사면 상에 구비되어, 전술한 식각률의 경향성을 이용한 식각의 대상이 될 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 몰드용 기재는 유리 또는 실리콘 웨이퍼일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 플라즈마 식각 장치에 적용 가능한 반응성 가스의 종류 및 회절 격자 도광판의 제조시 사용되는 수지의 경화 방식에 따라 몰드용 기재는 적절히 선택될 수 있다. 예를들어, 회절 격자 도광판의 제조시 사용되는 수지가 광경화 수지인 경우, 상기 몰드용 기재는 높은 광투과도를 가지는 것을 사용할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 플라즈마 식각을 이용하여, 상기 몰드용 기재의 일 측에 제1 경사 패턴부 및 상기 몰드용 기재의 타 측에 제2 경사 패턴부를 동시에 형성하는 패터닝 단계를 포함한다.

상기 제1 경사 패턴부는 상기 경사면의 상부 측에 구비된 상기 몰드용 기재의 일면 상에 구비되고, 상기 제2 경사 패턴부는 상기 경사면의 하부 측에 구비된 상기 몰드용 기재의 일면 상에 구비된 것일 수 있다. 또한, 상기 제1 경사 패턴부는 상기 경사면의 하부 측에 구비된 상기 몰드용 기재의 일면 상에 구비되고, 상기 제2 경사 패턴부는 상기 경사면의 상부 측에 구비된 상기 몰드용 기재의 일면 상에 구비된 것일 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 플라즈마 식각은 유도결합 플라즈마 반응성 이온 식각 장비(ICP-RIE)를 이용할 수 있다. 구체적으로, 상기 패터닝 단계는 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

상기 패터닝 단계에서의 식각률은 전술한 바와 같이, 상기 경사면의 상부 영역으로 하부 영역으로 감소하다가 반전하여 증가하는 것일 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 패터닝 단계에서의 식각 방향은 상기 파라데이 상자의 하면에 수직한 방향일 수 있다. 상기 패터닝 단계에서의 식각 방향은 상기 파라데이 상자의 하면에 수직 방향이므로, 상기 경사면을 가지는 지지대를 이용하여 제1 경사 패턴부 및 제2 경사 패턴부를 형성할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 지지대의 경사각은 35 ° 이상 45 ° 이하 일 수 있다. 상기 지지대의 경사각을 조절함으로써, 상기 제1 경사 패턴부 및 상기 제2 경사 패턴부의 경사각을 조절할 수 있다.

상기 지지대의 경사각을 상기 범위로 조절함으로서, 상기 제1 경사 패턴부 및 상기 제2 경사 패턴부의 패턴의 평균 경사각을 30 ° 내지 40 °로 조절할 수 있다. 예를 들어, 상기 지지대의 경사각을 35 °로 조절하는 경우, 상기 제1 경사 패턴부 및 상기 제2 경사 패턴부의 패턴의 최소 경사각은 27 °, 최대 경사각은 36 °, 평균 경사각은 33 °로 조절될 수 있다. 또한, 상기 지지대의 경사각을 40 °로 조절하는 경우, 상기 제1 경사 패턴부 및 상기 제2 경사 패턴부의 패턴의 최소 경사각은 32 °, 최대 경사각은 40 °, 평균 경사각은 36 °로 조절될 수 있다.

본 발명은 파라데이 상자의 메쉬부의 면저항을 조절하여, 상기 파라데이 상자 내의 플라즈마 식각 속도의 경향성을 조절할 수 있으며, 상기 경사면을 가지는 지지대의 위치를 조절하여, 상기 제1 경사 패턴부와 제2 경사 패턴부를 한번의 공정을 통하여 제조할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 몰드용 기재 상에 개구 패턴부를 포함하는 마스크를 구비하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 마스크는 상기 제1 경사 패턴부 및 상기 제2 경사 패턴부를 형성하기 위한 것일 수 있으며, 상기 마스크의 개구 패턴부는 상기 제1 경사 패턴부와 상기 제2 경사 패턴부에 대응되는 영역일 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 경사 패턴부는 깊이 구배를 가지는 경사 홈 패턴을 포함할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 경사 패턴부는 상기 식각률이 반전하여 증가하기 전의 영역, 또는 상기 식각률이 반전한 후 증가하는 영역에서 형성되는 것일 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 경사 패턴부는 홈 패턴의 깊이가 점진적으로 증가 또는 감소하는 영역을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 경사 패턴부가 상기 지지대의 경사면의 상부 측에서 형성되는 경우, 상기 몰드용 기재의 중심 영역으로 갈수록 홈 패턴의 깊이가 점진적으로 감소할 수 있다. 또한, 상기 제1 경사 패턴부가 상기 지지대의 경사면의 하부 측에서 형성되는 경우, 상기 몰드용 기재의 중심 영역으로 갈수록 홈 패턴의 깊이가 점진적으로 감소할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 경사 패턴부의 경사 홈 패턴의 최소 깊이와 최대 깊이의 차이는 100 ㎚ 이상 200 ㎚ 이하일 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제2 경사 패턴부는 0 ㎚ 내지 50 ㎚의 깊이 편차를 가지는 경사 홈 패턴을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 제2 경사 패턴부는 상대적으로 좁은 영역에 형성되어, 홈 패턴의 깊이가 일정할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제2 경사 패턴부의 경사 홈 패턴의 깊이는 상기 제1 경사 패턴부의 경사 홈 패턴 최대 깊이의 70 % 내지 130 % 일 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제2 경사 패턴부의 경사 홈 패턴의 깊이는 상기 제1 경사 패턴부의 경사 홈 패턴 최대 깊이의 80 % 내지 120 % 일 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 경사면 최상부의 식각 속도와 상기 경사면 최하부의 식각 속도의 차이는 30 % 이내일 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 경사면 최상부의 식각 속도와 상기 경사면 최하부의 식각 속도의 차이는 20 % 이내일 수 있다.

구체적으로, 상기 패터닝 단계에서의 식각 속도는 상기 지지대의 경사면 상부 및 하부에 높은 식각 속도를 나타내므로, 상기 제2 경사 패턴부의 경사 홈 패턴의 깊이와 상기 제1 경사 패턴부의 경사 홈 패턴 최대 깊이를 유사하게 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시상태에 따른 회절 격자 도광판용 몰드 기재의 제조방법을 모식화한 것이다. 구체적으로, 도 1은 파라데이 상자 내에 경사면을 가지는 지지대를 구비한 후, 경사면 상에 기재를 구비하고 플라즈마 식각을 이용하여 기재 상에 패터닝하는 것을 도시한 것이다. 도 1에서 나타낸 바와 같이, 지지대의 경사면 상부와 하부는 높은 식각 속도를 가지고 있으며, 경사면의 중간부는 상대적으로 낮은 식각 속도를 가지고 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 지지대는 2개의 경사면을 포함하고, 상기 경사면의 하부 영역은 각각 상기 파라데이 상자의 고식각 영역에 위치하는 것일 수 있다. 본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 지지대는 2개의 경사면을 포함하고, 상기 경사면의 하부 영역은 각각 상기 파라데이 상자의 고식각 영역에 위치할 수 있다. 구체적으로, 상기 파라데이 상자 내의 고식각 영역이 2개가 대향하여 구비된 경우, 2개의 경사면을 가지는 지지대를 이용하여 2개의 회절 격자 도광판용 몰드 기재를 동시에 제조할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시상태에 따른 회절 격자 도광판용 몰드 기재의 제조방법을 모식화한 것이다. 구체적으로, 도 2는 파라데이 상자의 내부에 2개의 경사면을 가지는 지지대를 구비하고, 지지대의 경사면 상에 마스크가 구비된 기재를 구비한 후, 플라즈마 식각을 이용하여 한번의 식각 공정을 통하여 2개의 회절 격자 도광판용 몰드 기재를 동시에 제조하는 것을 도시한 것이다.

도 2에 따르면, 마스크에 의하여 폭이 좁은 영역에 패터닝된 영역은 제2 경사 패턴부로서, 식각 영역이 좁아서 깊이 구배가 거의 없게 구현할 수 있다. 또한, 마스크에 의하여 폭이 넓은 영역에 패터닝된 영역은 제2 경사 패턴부로서, 식각 영역이 넓어서 깊이 구배가 크게 구현할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제2 경사 패턴부는 회절 격자 도광판에서 광이 입사하는 영역에 대응되는 영역일 수 있다. 또한, 상기 제1 경사 패턴부는 회절 격자 도광판에서 광이 추출되는 영역에 대응되는 것일 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시상태에 따른 제조방법에 따라 제조된 회절 격자 도광판의 일 예를 도시한 것이다. 구체적으로, 도 3은 상기 회절 격자 도광판용 몰드를 이용하여 제조된 회절 격자 도광판을 도시한 것으로서 회절 격자 도광판의 제1 경사 홈부 패턴에 대응되는 영역에 광이 입사 한 후, 제2 경사 홈부 패턴에 대응되는 영역으로 광이 추출되어 사용자에게 디스플레이 정보가 제공되는 것을 도시한 것이다. 상기 제2 경사 홈부 패턴에 대응되는 영역은 경사 패턴 구조물이 높이 구배를 가지고 있으므로, 위치에 따라 일정한 광이 추출될 수 있다.

상기 수지 조성물은 당 업계에서 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.

상기 회절 격자 도광판의 제조방법은 전술한 회절 격자 도광판용 몰드 기재를 사용하는 것을 제외하고는, 일반적인 패턴층을 형성하는 방법이 적용될 수 있다.

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 회절 격자 도광판용 몰드를 제조한 후, 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.

[ 실시예 및 비교예 ]

도 4는 실시예와 비교예에 따른 파라데이 상자의 고식각 영역을 확인하는 단계를 위한 모식도를 나타낸 것이다.

구체적으로, 실시예에 따른 파라데이 상자의 메쉬부의 면저항은 0.5605 Ω/□ 로 측정되었으며, 비교예에 따른 파라데이 상자의 메쉬부의 면저항은 0.23 Ω/□ 로 측정되었다. 구체적으로, 실시예 및 비교예에 따른 파라데이 상자의 메쉬부의 면저항 측정 시의 조건 및 면저항 결과는 하기 표 1과 같았다.

	실시예	비교예
V (V)	0.2	0.2
I (A)	0.223	0.54
R (Ω)	0.8969	0.37
Rs (Ω/□)	0.5605	0.23

도 5는 비교예 및 실시예에 따른 파라데이 상자의 고식각 영역을 나타낸 것이다. 구체적으로, 도 5는 유도결합 플라즈마 반응성 이온 식각 장비(ICP-RIE) 내에 실시예 및 비교예에 따른 파라데이 상자를 각각 구비한 후, 평면 식각을 수행하여 파라데이 상자 내의 고식각 영역을 나타낸 것이다. 도 5에서 밝은 영역은 고식각 영역을 의미한다. 낮은 면저항 값을 가지는 메쉬부를 구비한 비교예에 따른 파라데이 상자의 경우, 고식각 영역이 매우 불규칙적이고, 넓은 영역에 분포되어 있는 것을 확인할 수 있다. 이에 반하여, 0.5 Ω/□ 이상의 면저항 값을 가지는 메쉬부를 구비한 실시예에 따른 파라데이 상자의 경우, 폭이 좁은 선형의 고식각 영역이 나타나는 것을 확인할 수 있다.

나아가, 경사면의 방향을 도 5의 왼쪽 방향을 향하게 하여, 도 5의 점선 영역에 경사면을 가지는 지지대를 구비하였다. 그리고, 지지대의 경사면 상에 60 mm 길이의 유리 기재(몰드용 기재)를 구비한 후 플라즈마 식각을 수행하여, 경사면의 상부면으로부터 하부면까지의 식각 깊이를 측정하였다.

구체적으로, 두께 0.8 ㎜ 내지 2 ㎜의 유리 기재 상에 Al을 수십 ㎚ 두께로 증착하여 Al층을 형성하였다. 나아가, Al층 상에 포토레지스트를 스핀 코팅한 후, 405 ㎚의 피치를 가지는 포토 마스크를 사용하여 UV경화로 포토레지스트를 현상한 후, Al층을 선택적으로 식각하여 유리 기재 상에 마스크를 형성하였다. 이를 몰드용 기재로 사용하였다. 나아가, 플라즈마 상자 내에 40 °의 경사를 가지는 지지대를 설치한 후, 상기 제조한 마스크가 형성된 몰드용 기재를 상기 지지대 상에 구비하였다. 나아가, ICP-RIE(Oxford社 plasmaLab system100)을 이용하여 플라즈마 식각을 수행하였으며, 반응성 가스로서, O₂ 및 C₄F₈을 1:9의 비율로 혼합하여 50 sccm의 유속으로 공급하였다. 또한, 식각 조건으로서, RF power 150 W, ICP power 2 KW, 작동 압력 7 내지 10 mTorr로 하여 3분간 식각하였다.

도 6은 실시예 및 비교예에 따른 파라데이 상자 내에 경사 식각 시의 위치별 수직 방향의 식각 깊이를 나타낸 것이다. 도 6의 가로축은 메쉬면에 가까이 위치하는 유리 기재의 일 측으로부터 타 측까지의 거리를 의미하고, 세로축은 위치별로 식각된 수직 깊이를 나타낸 것이다. 도 6에 따르면, 비교예에 따른 파라데이 상자는 불균일한 식각 영역을 나타내며, 일반적인 파라데이 상자와 같이 메쉬면에서 멀어질수록 식각 속도가 점차 낮아지는 것을 확인할 수 있다. 이에 반하여, 실시예에 따른 파라데이 상자는 메쉬부의 면저항을 0.5 Ω/□ 이상으로 조절하고, 지지대의 경사면 하부를 고식각 영역에 위치함으로써, 경사면의 상부 영역으로 하부 영역으로 감소하다가 반전하여 증가하는 식각률을 구현할 수 있음을 알 수 있다.

도 7a 및 도 7b는 실시예에 따른 위치별 경사 식각 결과를 주사 전자 현미경(SEM) 이미지를 나타낸 것이다. 도 7a 및 도 7b의 실선 영역은 5 mm 위치에서의 식각 깊이와 비교하기 쉽도록 하기 위한 것이다. 구체적으로, 도 7a 및 도 7b의 도면은 도 6의 실시예에 따른 그래프 결과를 나타낸 것이다. 즉, 몰드용 기재의 경사면의 상단을 기준점(0)으로 설정하고, 이로부터 5 ㎜ 간격으로 멀어지는 위치별로 단면 SEM을 관찰한 것이다. 도 7a 및 도 7b의 결과에 따르면, 경사면의 상부로부터 경사면의 중심부로 갈수록 점차적으로 식각 깊이가 얕아지다가, 반전하여 식각 깊이가 깊어지는 것을 확인할 수 있다. 나아가, 경사면의 상부 영역에서의 식각률과 경사면의 하부 영역에서의 식각률의 차이가 크지 않은 것을 확인할 수 있다.

상기 실시예에 따른 경사 식각 시의 식각률의 경향성을 이용하여, 몰드용 기재 상에 마스크를 구비하여, 깊이 구배를 가지는 경사 홈 패턴을 포함하는 제1 경사 패턴부 및 깊이 편차가 거의 없는 제2 경사 패턴부를 제조할 수 있다.

도 8은 실시예에 따른 경사 식각 시, 마스크를 구비하여 제1 경사 패턴부 및 제2 경사 패턴부를 형성하는 예시를 도시한 것이다. 나아가, 도 8은 몰드용 기재의 위치별 식각 깊이의 그래프 및 마스크의 개구면에서의 식각 깊이를 알 수 있게 도시한 것이다. 도 8에서, 좁은 영역의 개구부는 제2 경사 패턴부가 형성되는 영역을 나타내고, 넓은 영역의 개구부는 제1 경사 패턴부가 형성되는 영역을 나타낸다.

상기 실시예를 통하여 알 수 있듯이, 본 발명은 메쉬부의 면저항 값을 조절하여 파라데이 상자 내의 고식각 영역을 일정하게 형성할 수 있다. 나아가, 지지대의 경사면의 하부 영역을 고식각 영역에 위치함으로써, 깊이 구배를 가지는 경사 홈 패턴을 포함하는 제1 경사 패턴부 및 깊이 편차가 거의 없는 제2 경사 패턴부를 동시에 제조할 수 있는 이점이 있다.

Claims

0.5 Ω/□ 이상의 면저항을 가지는 메쉬부가 상면에 구비된 파라데이 상자를 준비하는 단계;
상기 파라데이 상자의 바닥면에 샘플 기재를 구비하고, 평면 플라즈마 식각을 수행하여, 상기 파라데이 상자 내의 고식각 영역을 확인하는 단계;
경사면을 가지는 지지대를 준비하고, 상기 경사면의 하부 영역을 상기 파라데이 상자의 고식각 영역에 위치시키는 지지대 정렬 단계;
상기 지지대의 경사면 상에 몰드용 기재를 구비하는 단계; 및
플라즈마 식각을 이용하여, 상기 몰드용 기재의 일 측에 제1 경사 패턴부 및 상기 몰드용 기재의 타 측에 제2 경사 패턴부를 동시에 형성하는 패터닝 단계;를 포함하고,
상기 패터닝 단계에서의 식각률은 상기 경사면의 상부 영역에서 하부 영역으로 감소하다가 반전하여 증가하며,
상기 제1 경사 패턴부는 깊이 구배를 가지는 경사 홈 패턴을 포함하고,
상기 제2 경사 패턴부는 0 ㎚ 내지 50 ㎚의 깊이 편차를 가지는 경사 홈 패턴을 포함하는 것인
회절 격자 도광판용 몰드 기재의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 제2 경사 패턴부의 경사 홈 패턴의 깊이는 상기 제1 경사 패턴부의 경사 홈 패턴 최대 깊이의 70 % 내지 130 % 인 것인 회절 격자 도광판용 몰드 기재의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 경사면 최상부의 식각 속도와 상기 경사면 최하부의 식각 속도의 차이는 30 % 이내인 것인 회절 격자 도광판용 몰드 기재의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 메쉬부는 금속 메쉬 상에 불화탄소 라디칼이 흡착된 것인 회절 격자 도광판용 몰드 기재의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 고식각 영역은 상기 샘플 기재 상에 선형으로 나타나는 것인 회절 격자 도광판용 몰드 기재의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 몰드용 기재 상에 개구 패턴부를 포함하는 마스크를 구비하는 단계를 더 포함하는 것인 회절 격자 도광판용 몰드 기재의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 경사 패턴부의 경사 홈 패턴의 최소 깊이와 최대 깊이의 차이는 100 ㎚ 이상 200 ㎚ 이하인 것인 회절 격자 도광판용 몰드 기재의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 경사 패턴부는 상기 식각률이 반전하여 증가하기 전의 영역, 또는 상기 식각률이 반전한 후 증가하는 영역에서 형성되는 것인 회절 격자 도광판용 몰드 기재의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 패터닝 단계에서의 식각 방향은 상기 파라데이 상자의 하면에 수직한 방향인 것인 회절 격자 도광판용 몰드 기재의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 지지대의 경사각은 35 ° 이상 45 ° 이하인 것인 회절 격자 도광판용 몰드 기재의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 지지대는 2개의 경사면을 포함하고, 상기 경사면의 하부 영역은 각각 상기 파라데이 상자의 고식각 영역에 위치하는 것인 회절 격자 도광판용 몰드 기재의 제조방법.
청구항 1에 따른 제조방법으로 제조된 회절 격자 도광판용 몰드 기재를 준비하는 단계;
상기 회절 격자 도광판용 몰드 기재 상에 수지 조성물을 도포하는 단계;
상기 회절 격자 패턴이 구비된 면의 반대면 상에 투명 기재를 구비하는 단계;
상기 수지 조성물을 경화하여 회절 격자 패턴을 형성하는 단계; 및
상기 회절 격자 도광판용 몰드 기재와 상기 회절 패턴을 분리하여 회절 격자 도광판을 형성하는 단계를 포함하는 회절 격자 도광판의 제조방법.