WO2011037323A2 - 광배향막 제조용 자외선 고투과 이중 선 격자 편광판 및 이의 제조방법 - Google Patents

광배향막 제조용 자외선 고투과 이중 선 격자 편광판 및 이의 제조방법 Download PDF

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WO2011037323A2
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김신영
신부건
김태수
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주식회사 엘지화학
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    • G02—OPTICS
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    • G02B5/30—Polarising elements
    • G02B5/3025—Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state
    • G02B5/3058—Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state comprising electrically conductive elements, e.g. wire grids, conductive particles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • Y10T428/2457—Parallel ribs and/or grooves

Definitions

  • the present invention relates to a UV high-transmission double line lattice polarizing plate for producing an optical alignment film and a method of manufacturing the same.
  • the liquid crystal In the TN mode using the TFT-LCD horizontal alignment, the liquid crystal should be properly aligned in a certain direction, and 0 ⁇ is obtained by the surface treated alignment film. Since the performance of the TFT-LCD is greatly influenced by the alignment state of the liquid crystal, the development of an excellent alignment film is very important in the manufacture of the TFT-LCD.
  • the alignment layer is manufactured by obtaining a fine pattern in a constant direction.
  • an SiO film, a rubbing method, a photoalignment method, and the like are used.
  • an inorganic material such as a metal, an oxide, or a fluoride is deposited obliquely with respect to a substrate, and SiO is generally used as a deposition material.
  • SiO is generally used as a deposition material.
  • the vacuum equipment since the vacuum equipment must be used for the deposition, a high cost problem occurs, and it is difficult to obtain a uniform evaporat ion angle over a wide range.
  • an organic polymer such as a polyimide-based thin film is formed on a substrate by a printing coating method and cured, followed by rubbing with a cloth having uniform strength over the entire substrate to apply liquid crystal. It is a way to set the direction of the hour.
  • the rubbing method is suitable for mass production due to its easy orientation, but rubbing may occur due to rubbing. Especially, in large areas, rubbing is not uniform so that alignment of liquid crystal molecules is performed. The problem arises that the degree is not constant. As a result, it may have different optical properties locally, resulting in poor uniformity. In order to replace the rubbing method, an optical alignment method without physical contact has been studied.
  • the photo-alignment method is a method of manufacturing an alignment layer by irradiating polarized UV to a polymer film.
  • the production speed of the alignment film using the photo-alignment method is determined by factors such as the alignment speed of the optical functional polymer and the intensity of ultraviolet rays.
  • a polarizing plate is required. By using an ultraviolet polarizing plate having high transmittance at the absorption wavelength of the optical functional polymer, the production speed of the alignment film can be improved even when using the same optical functional polymer and an ultraviolet lamp. have . As shown in FIG.
  • the conventional ultraviolet polarizer is composed of an aluminum line lattice having a pitch of 150 nm and a height of 200 nm, and has a good degree of polarization in the ultraviolet region, but ultraviolet rays are absorbed by the polarizer.
  • the inventors of the present invention used the optical alignment method to manufacture a double line lattice polarizing plate, when the antireflection layer is used, the line lattice is smoothly formed, and when the thin double metal thin film layer is used, the polarizing plate manufactured has a transmittance in the ultraviolet region. It was confirmed that the improved, and completed the present invention.
  • one aspect of the present invention is to provide an ultraviolet ray-transmissive double-line lattice polarizing plate for manufacturing an optical alignment film for improving the optical alignment film production efficiency.
  • Yet another aspect of the present invention is to provide a method for manufacturing an ultraviolet high-transmission double line grating polarizing plate for producing such an optical alignment film.
  • an ultraviolet ray for manufacturing an optical alignment film comprising a substrate, an antireflection layer formed on the substrate, a patterned photoresist layer formed on the antireflection layer, and a metal thin film layer formed on the photoresist layer and the antireflection layer, respectively.
  • a high transmissive double grating polarizer is provided.
  • an anti-reflection layer on the substrate forming a photosensitive material layer by applying a photosensitive liquid on the anti-reflection layer, selectively expose the photosensitive material layer according to the pattern formed by laser interference light Thereafter, a development is provided to form a line lattice pattern, and a method of manufacturing a UV-transparent double line lattice polarizer comprising the step of depositing a metal on the line lattice pattern.
  • the depositing step is preferably performed by electron-beam evaporation or sputtering.
  • the substrate is preferably a quartz substrate or UV transmitting glass.
  • the antireflection layer preferably has a thickness of 50 to 500 nm.
  • the thickness of the said photosensitive material layer is 50-200 nm.
  • the metal thin film layer is preferably selected from Al, Ag, Pt, Au, Cu, Cr, and alloys of two or more thereof. It is preferable that the thickness of the said metal thin film layer is 10 nm or more and 30 nm or less. It is preferable that the pitch of the said grating pattern is 100 nm or more and 200 nm or less.
  • a line grating can be smoothly formed by using an antireflection layer in the manufacture of a double line grating polarizing plate, and by depositing a metal after forming the line grating of the photosensitive material layer.
  • a dry etching process for conventional line grating formation.
  • the metal layer is formed by using a reaction by gas plasma to form a pattern, and the production cost is high.
  • the production cost can be reduced by not using the metal layer.
  • FIG. 1 is a cross-sectional schematic diagram of a conventional ultraviolet ray grid polarizer.
  • 2 is a diagram schematically showing a laser device used for interference exposure in the photosensitive material pattern formation of the present invention.
  • Figure 3 shows the structure of ultraviolet high-transmission double line lattice polarizer according to the present invention.
  • Figure 4 shows a scanning electron microscope (SEM) photograph of the UV high-transmission double line lattice polarizer according to the present invention.
  • an UV high-permeability double layer for manufacturing an optical alignment film comprising a substrate, an antireflection layer formed on the substrate, a patterned photoresist layer formed on the antireflection layer, and a metal thin film layer formed on the photoresist layer and the antireflection layer, respectively.
  • a grid polarizer is provided.
  • the term “substrate” used in the present invention is a basic component of a polarizing plate, and is not limited as long as it is a material capable of transmitting ultraviolet rays.
  • a quartz substrate and an ultraviolet transmitting glass (UV) are used. transmitting glass), a plastic substrate, and the like can be used.
  • the term "anti-reflective layer” is a layer that is first coated on a substrate before the photoresist layer is coated, and the internal reflection or interference reflection of the laser in the process of forming a line grating by laser interference exposure to the photoresist layer. This prevents the grid from forming smoothly.
  • the laser is not formed smoothly when the line lattice is formed by internal reflection of the photosensitive material layer, but when the antireflection layer is present, the line lattice can be smoothly formed because it absorbs the internal reflection.
  • the antireflection layer used in the present invention is not limited as long as it can absorb the internal reflection of the laser, but the wavelength of the laser used for the interference exposure, the angle between the two beams to be exposed, the refractive index of the antireflection material, etc. should be considered.
  • i-con DUV 42p from Brewer Science, AZ BARLi from Clariant, etc. may be used.
  • the thickness of the antireflective layer may vary depending on the refraction of the antireflective material, the type of laser used, the angle between the two edges during interference exposure, and the like, and 50 to 500 nm is preferable for producing a uniform antireflection layer by spin coating. .
  • photosensitive material layer used in the present invention is a layer capable of forming a wire grid in response to laser interference exposure. After the laser exposure of the photosensitive material layer, the photosensitive material layer is developed on a developer containing K0H. Pattern can be formed depending on whether the photosensitive.
  • the photosensitive material layer used in the present invention is not particularly limited as long as it is a UV photosensitive material suitable for the laser wavelength.
  • SEPR 701 from Shin-Etsu, ULTRA i-123 from Rohm and Hass, AZ 1512 from Clariant, etc. may be used. have.
  • the thickness of the photosensitive material layer is preferably 50 to 200 nm. The smaller the pitch, the better the polarization degree of the grating polarizer.
  • the pitch of the line lattice is adjusted to 100 nm or more and 200 nm or less, since patterns with pitch less than 100 nm are difficult to be produced by interference exposure. It is desirable to.
  • the metal is deposited on the photoresist layer having the line lattice pattern formed by the laser interference exposure and development, the metal is disposed on the antireflection layer exposed between the photoresist layer of the wire lattice pattern and the wire lattice pattern after development of the photoresist layer.
  • the thin film layer may be formed in duplicate. If the metal layer is formed too thick, UV transmittance may be reduced, in order to maximize ultraviolet transmittance, the thickness of the metal layer is preferably 30 nm or less.
  • the thickness of the metal layer is preferably 10 nm or more and 30 nm or less.
  • the metal used in the present invention may be selected from Al, Ag, Pt, Au, Cu, Cr or alloys of two or more of these metals, and aluminum is preferably used in consideration of ultraviolet polarization.
  • the UV high-transmission double line lattice polarizing plate according to the present invention may improve transmittance and polarization degree than the conventional UV polarizing plate, thereby improving efficiency of the photoalignment film manufacturing process.
  • the step of forming an anti-reflection layer on the substrate step 1); by applying a photosensitive liquid on the anti-reflection layer to form a photosensitive material layer (step 2); Selectively exposing and developing the photosensitive material layer according to a pattern formed by laser interference light to form a line grid pattern (step 3); Depositing metal (step Provided is a method for producing a UV-transmissive double-lattice polarizing plate for producing an optical alignment film comprising 4).
  • Step 1 is a step of coating the anti-reflection layer on the substrate, the substrate is a basic component of the polarizing plate, if the material that can transmit ultraviolet light is not limited, preferably quartz (quartz) substrate, UV transmitting substrate (UV) transmitting glass) may be used.
  • the anti-reflection layer is a layer that is first coated on the substrate before the photoresist layer is coated, and the lattice is not smoothly formed due to the internal reflection of the laser or the interference reflection in the process of forming the line lattice by laser interference exposure to the photosensitive material layer. It serves to prevent.
  • the laser In the absence of the antireflection layer, the laser is not formed smoothly when the line lattice is formed by internal reflection of the photosensitive material layer, but when the antireflection layer is present, the line lattice can be smoothly formed because it absorbs the internal reflection.
  • the anti-reflection layer used in the present invention is not limited as long as it can absorb the internal reflection of the laser.
  • i-con, DUV 42p, and L BARLi from Clariant may be used.
  • the thickness of the antireflective layer may vary depending on the refractive index of the antireflective material, the type of laser used, the angle between the two edges during interference exposure, and the like.
  • Step 2 is a step of coating a photosensitive material layer on the anti-reflection layer, the photosensitive material layer is a layer capable of forming a grid grating by reacting with laser interference exposure, if developed after laser exposure of the photosensitive material layer does not react with the laser Only the remaining portions can be left to form a line grid.
  • the present invention has the advantage of lowering the production cost by not using a dry etching process when forming a pattern.
  • the photosensitive material layer used in the present invention is not limited as long as it can react with the laser.
  • SEPR 701 from Shin-Etsu, ULTRA i-123 from Rohm and Hass, AZ 1512 from Clariant, etc. may be used.
  • Step 3 is a step of forming a line grid pattern on the coated photosensitive material layer by laser interference exposure, and using the optical path difference (phase difference) of the laser, so that the laser reinforcement and extinction at regular intervals, This can form a line grid of regular intervals.
  • the spacing of the line grating can be adjusted by adjusting the wavelength of the laser. For the purpose of polarizing the ultraviolet region, it is preferable to adjust the pitch of the line grating to 200 nm or less.
  • Step 4 is a step of depositing a metal on the line grating pattern, the line grating pattern is formed by the step 3, if the metal is deposited on the pattern as shown in Figure 3 between the top of the grating and the grating
  • the metal layer is formed by dividing the exposed antireflective layer. Can be made.
  • the metal may be deposited using an electron-beam evaporation method or a sputtering method. In view of the efficiency of vapor deposition and the directivity of vapor deposition, the electron vapor deposition method is preferable.
  • the thickness of the metal layer is preferably 30 nm or less in order to maximize UV transmission.
  • the metal used in the present invention is preferably aluminum in consideration of ultraviolet polarization.
  • preferred embodiments of the present invention are provided to aid in understanding the present invention.
  • the following examples are merely provided to more easily understand the present invention, and the contents of the present invention are not limited by the examples.
  • a substrate of 10 cm ⁇ 10 cm quartz was used, the antireflective layer was made of DUV 42p (Brewer Science), and the photosensitive material was Ultra i-123 (Rohm and Hass). It was.
  • the anti-layer DUV 42p was coated with a thickness of 60 nm on the quartz substrate. After coating the antireflection layer, Ultra i-123 was coated with 60 nm to form a photoresist layer.
  • the interference exposure system divides the 266 nm laser beam into two bumps using a beam splitter, and exposes the photoresist layer by magnifying each beam with an objective lens. .
  • the optical path difference (phase difference) of two ranges due to the external environment change was read with a photodiode, and the optical path difference was kept constant by using a PID circuit and a PZT mirror. After interference exposure and development, a line grating pattern having a pitch of 150 nm shorter than the laser wavelength could be formed.
  • the transmittance was measured by using the UV high-transmission double line lattice polarizer prepared in Example 1 above.
  • the transmittance was 40 3 ⁇ 4 when the light of the random polarized light was incident, and the transmittance was 60 3 ⁇ 4> in the case of the polarizing plate according to the present invention.
  • the line lattice polarizer according to the present invention was used, it was confirmed that the transmittance was improved 1.5 times from 40% to 60%.
  • Experimental Example 2 Measurement of the orientation of the liquid crystal
  • the alignment film was formed on the COCCcycloolefin copolymer) film using the ultraviolet-high-permeability double-line lattice polarizer prepared in Example 1, and the liquid crystal.
  • the orientation was measured. As a result of observing the orientation of the produced liquid crystal, it was confirmed that an alignment film having a level equivalent to that of an alignment film made using a single layer polarizing plate could be produced. Accordingly, it can be seen that an alignment film having an equivalent level can be manufactured despite a partial decrease in the degree of polarization.
  • the transmittance is improved in the UV high-transmission double line lattice polarizing plate of the present invention, it is possible to improve the production speed of the alignment layer, thereby improving the efficiency of the alignment layer manufacturing process using the photoalignment method.

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Abstract

본 발명은 광배향막 제조 효율 향상을 위한 광배향막 제조용 자외선 고투과 이중 선 격자 편광판 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로 기판, 상기 기판 위에 형성된 반사방지층, 상기 반사방지층 위에 형성되는 패턴화된 감광재층, 미 상기 감광재층 및 반사방지층 상에 각각 형성된 이중 금속 박막층을 포함하는 광배향막 제조용 자외선 고투과 이중 선격자 편광판, 및 기판 위에 반사방지층을 형성하는 단계, 상기 반사방지층 위에 감광액을 도포하여 감광재층을 형성하는 단계, 레이저 간섭광에 의하여 형성되는 패턴에 따라 상기 감광재층을 선택적으로 노광한 후 현상하여 선 격자 패턴을 형성하는 단계, 상기 선 격자 패턴 위에 금속을 증착하는 단계를 포함하는 자외선 고투과 이중 선 격자 편광판의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 이중 선 격자 편광판 제조 시 반사방지층을 이용하여 선격자를 매끄럽게 형성하고, 감광재층의 선 격자 형성 후 금속을 증착하여 건식 식각 공정을 필요로 하지 않고 생산 단가를 낮출 수 있다. 또한, 종래 단일 선격자 편광판보다 자외선 영역의 투과도 및 편광도를 향상시켜 광배향막 제조공정의 효율을 향상시킬 수 있다.

Description

【명세서】
【발명의 명 칭】
광배향막 제조용 자외선 고투과 이중 선 격자 편광판 및 이의 제조방법
【기술분야】
본 발명은 광배향막 제조용 자외선 고투과 이중 선 격자 편광판 및 이의 제조방법 에 관한 것이다.
【배경기술】
TFT-LCD 수평 배향을 이용한 TN 모드에서는， 액정을 일정 방향으로 적절히 배향시 켜야 하며 0ᅵ는 표면처리된 배향막에 의해 얻어진다. 액정의 배향상태에 의해 TFT- LCD의 성능이 크게 좌우되므로 , 우수한 배향막의 개발은 TFT-LCD의 제조에 있어 매 우 중요하다.
TFT-LCD는 액정 물질을 유리기판 사이에 도포하는 공정에서 , 단순히 액정을 도포하 는 것만으로는 액정에 방향성을 부여하기 힘들기 때문에 , 액정과 접하는 기판 내벽 에 배향막을 형성하는 것이 필수적 이다. 배향막은 일정한 방향으로 미세한 패턴을 얻는 방식으로 제조하게 되는데， 일반적으로 SiO 사방 증착법 (Obl ique evaporat ion of si l icon monoxide) , 러빙 (rubbing)법， 광배향법 등이 이용되고 있다.
SiO 사방 증착법 (Obl ique evaporat ion of si l icon monoxide)은， 금속이나 산화물 및 불화물 등의 무기물질을 기판에 대해 경사로 증착하는 것으로， 증착물질로 SiO 가 일반적으로 사용된다. 다만， 증착을 위하여 진공장비를 사용하여야 하므로 고비 용 문제가 발생하고， 또한 넓은 범위에 걸친 균일한 증착각 (evaporat ion angle)을 얻기가 어 렵다는 단점 이 있다. 러빙 (rubbing)법은， 인쇄도포법에 의해 기판상에 유기 고분자， 예컨대 폴리 이미드 (Polyimide)계의 박막을 형성하고 경화한 후 기판 전체에 균일한 강도로 이루어진 포로 러빙 (rubbing)하여 액정 도포시 방향을 정해주는 방법 이다. 러빙 (rubbing)법 은 배향처 리가 용이하여 대량 생산에 적합하지만 러빙 (rubbing)으로 인하여 스크래 치 (scratch)가 발생할 수 있으며 , 특히 대면적에서는 러빙 (rubbing)이 균일하지 않 아 액정 분자의 정 렬도가 일정하지 않게 된다는 문제점 이 발생된다. 이에 의하여， 국소적으로는 다른 광학 특성을 가지게 되어 균일성 (uni formi ty)의 불량이 생기기 도 한다. 상기 러빙 (rubbing)법을 대체하기 위하여 물리적 접촉을 수반하지 않는 광배향법 이 연구되고 있다. 광배향법은， 편광된 UV를 고분자 필름에 조사하여 배향막을 제조하 는 방법으로서 , 편광된 UV에 대한 고분자 재료가 반웅하여 생성된 방향성에 의해
대 체 용지 (규칙 제 26조) 배향막이 형성되는 방법을 말한다 . 대표적 인 광 기능성 고분자인 폴리 이미드
(Polyimide)에 편광 UV를 조사하면， 편광된 UV에 의해 편광방향으로 배향되어 있는 광 반웅기들이 선택적으로 반응하여 방향성을 가진 배향막이 제조된다. 광배향법을 이용한 배향막의 생산속도는， 광 기능성 고분자의 배향 속도 및 자외선 의 세기 등의 요소에 의해 결정된다 . 특히 편광된 자외선을 사용하기 위해서는 편 광판이 필요한데， 광 기능성 고분자의 흡수 파장에서 투과율이 높은 자외선 편광판 을 사용함으로써 동일한 광 기능성 고분자와 자외선 램프를 사용하는 경우에도 배 향막의 생산속도를 향상시칼 수 있다 . 종래 자외선 편광판은 도 1에 도시된 바와 같이， 피치 (pi tch) 150 nm, 높이 (height ) 200 nm의 알루미늄 선 격자로 구성되어 있으며， 자외선 영 역에서 편광도 는 양호한 편이나 자외선이 편광판에 흡수되어 전체 투과율이 떨어지는 단점 이 있 다. 이에 본 발명자는 광배향법을 사용하여 이중 선 격자 편광판 제조 시， 반사방지층 을 이용하게 되면 선 격자가 매끄럽 게 형성되고， 두께가 얇은 이중 금속 박막층을 이용하는 경우 제조된 편광판이 자외선 영 역에서 투과도가 향상되는 것을 확인하고 본 발명을 완성하였다 .
【발명의 상세한 설명】
【기술적 과제】
이에 본 발명의 한 측면은 광배향막 제조 효율 향상을 위한 광배향막 제조용 자외 선 고투과 이중 선 격자 편광판을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 측면은 이러한 광배향막 제조용 자외선 고투과 이중 선 격자 편 광판을 제조하기 위한 방법을 제공하는 것이다.
【기술적 해결방법】
본 발명의 일 견지에 의하면， 기판， 상기 기판 위에 형성된 반사방지층, 상기 반사 방지층 위에 형성되는 패턴화된 감광재층， 및 상기 감광재층 및 반사방지층 상에 각각 형성된 금속 박막층을 포함하는， 광배향막 제조용 자외선 고투과 이중 선격자 편광판이 제공된다. 본 발명의 다른 견지에 의하면， 기판 위에 반사방지층을 형성하는 단계， 상기 반사 방지층 위에 감광액을 도포하여 감광재층을 형성하는 단계， 레이저 간섭광에 의하 여 형성되는 패턴에 따라 상기 감광재층을 선택적으로 노광한 후 현상하여 선 격자 패턴을 형성하는 단계， 및 상기 선 격자 패턴 위에 금속을 증착하는 단계를 포함하 는 자외선 고투과 이중 선 격자 편광판의 제조방법이 제공된다. 상기 증착하는 단계는 전자빔 증착법 (electron-beam evaporation) 또는 스퍼터링법 (sputtering)에 의해 수행되는 것이 바람직하다. 상기 기판은 석영 (quartz) 기판 또는 자외선 투과 유리 (UV transmitting glass)인 것이 바람직하다. 상기 반사방지층의 두께는 50 내지 500 nm 인 것이 바람직하다. 상기 감광재층의 두께는 50 내지 200 nm 인 것이 바람직하다. 상기 금속 박막층은 Al, Ag, Pt, Au, Cu, Cr 및 이들 중 2 이상의 조합에 의한 합 금으로부터 선택되는 것이 바람직하다. 상기 금속 박막층의 두께가 10 nm 이상 30nm 이하인 것이 바람직하다. 상기 격자 패턴의 피치 (pitch)는 100 nm 이상 200nm 이하인 것이 바람직하다. 【유리한 효과】
본 발명은 이중 선 격자 편광판의 제조 시 반사방지층을 이용함으로써 선 격자를 매끄럽게 형성할 수 있고, 감광재층의 선 격자를 형성한 후 금속을 증착함으로써 종래 선 격자 형성을 위한 건식 식각 공정을 필요로 하지 않는다. 건식 식각 공정 은 금속층을 기체 플라즈마에 의한 반웅을 이용하여 패턴을 형성하는 방법으로 생 산 단가가 높은데， 본 발명에서는 이를 사용하지 않음으로써 생산 단가를 낮출 수 있다. 또한， 본 발명에서는 얇은 이중 선 격자 편광판을 제조함으로서 종래 단일 선 격자 편광판보다 자외선 영역에서 투과도를 향상시키고 이와 동시에 편광도를 향상시켜， 광배향막 제조공정의 효율을 향상시킬 수 있다.
【도면의 간단한 설명】
도 1은 종래 자외선 선 격자 편광판의 단면 개략도이다. 도 2는 본 발명의 감광재 패턴 형성에서 간섭 노광에 사용되는 레이저 장치를 모식 적으로 도시한 도면이다. 도 3은 본 발명에 따른 자외선 고투과 이중 선 격자 편광판 구조를 도시한 것이다. 도 4는 본 발명에 따른 자외선 고투과 이중 선 격자 편광판의 주사전자현미경 (SEM) 사진을 나타낸 것이다.
【발명의 실시를 위한 최선의 형태】
본 발명의 일 견지에 의하면 기판， 상기 기판 위에 형성된 반사방지층, 상기 반사 방지층 위에 형성되는 패턴화된 감광재층， 및 상기 감광재층 및 반사방지층 상에 각각 형성된 금속 박막층을 포함하는 광배향막 제조용 자외선 고투과 이중 선격자 편광판이 제공된다. 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에서 사용되는 용어 "기판 "은 편광판의 기본 구성 요소로서， 자외선을 투과할 수 있는 물질이면 제한되지 않으나， 바람직하게는 석영 (quartz) 기판， 자외선 투과 유리 (UV transmitting glass), 플라스틱 기판 등이 사 용될 수 있다. 본 발명에서 사용되는 용어 "반사방지층 "은, 감광재층이 코팅되기 전에 기판 상에 먼저 코팅되는 층으로서， 감광재층에 레이저 간섭 노광으로 선 격자를 형성하는 과 정에서 레이저의 내부 반사 또는 간섭 반사 등으로 격자가 매끄럽게 형성되지 못하 는 것을 방지하는 역할올 한다. 반사방지층이 없는 경우에는 레이저가 감광재층의 내부반사 등으로 선 격자 형성시 매끄럽게 형성되지 못하지만， 반사방지층이 있는 경우에는 내부반사를 흡수하므로 선 격자를 매끄럽게 형성할 수 있다. 본 발명에 사용되는 반사방지층은， 레이저의 내부반사를 흡수할 수 있는 것이면 제 한되지 않으나， 간섭 노광에 사용되는 레이저의 파장， 노광하는 두 빔 사이의 각도， 반사방지 물질의 굴절률 등을 고려해야 하며， 바람직하게는 Brewer Science 사의 i-con, DUV 42p, Clariant 사의 AZ BARLi 등이 사용될수 있다. 반사방지층의 두께는 반사방지 물질의 굴절를, 사용하는 레이저의 종류, 간섭 노광 시 두 범 사이의 각도 등에 따라 달라질 수 있으나， 50 ~ 500 nm가 스핀 코팅으로 균일한 방사방지층을 제조하는 데 있어서 바람직하다. 본 발명에서 사용되는 용어 "감광재층"은， 레이저 간섭 노광과 반응하여 선격자를 형성할 수 있는 층으로서, 상기 감광재층을 레이저 노광한 후 K0H를 포함하는 현상 액 (developer)에 현상함으로써 레이저에 의한 감광 여부에 따라 패턴을 형성할 수 있다. 본 발명에 사용되는 감광재층은， 레이저 파장에 맞는 UV용 감광재이면 크게 제한되지 않으나， 바람직하게는 Shin-Etsu 사의 SEPR 701， Rohm and Hass 사의 ULTRA i-123, Clariant 사의 AZ 1512 등이 사용될 수 있다. 상기 감광재층의 두께 는 50 내지 200 nm 인 것이 바람직하다. 선격자 편광판의 편광도를 높이기 위해서는 피치 (pitch)가 작을수록 유리하지만， 피치가 lOOnm 이하의 패턴은 간섭 노광으로 제조하기 어렵기 때문에 선 격자의 간 격 (pitch)은 100 nm 이상 200 nm 이하로 조절하는 것이 바람직하며다. 상기 레이저 간섭 노광 및 현상에 의해 선 격자 패턴이 형성된 감광재층 위에 금속 을 증착하게 되면， 상기 선격자 패턴의 감광재층 상부 및 상기 감광재층의 현상 후 선격자 패턴 사이에 노출된 반사방지층 상에 각각 금속 박막층이 이중으로 형성될 수 있다. 상기 금속층이 너무 두껍게 형성되면 자외선 투과도가 감소될 수 있기 때문에， 자 외선 투과율을 극대화하기 위하여 금속층의 두께는 30 nm 이하인 것이 바람직하며， 두께가 10 nm 이하인 경우에는 편광도가 떨어져서 원하는 방향으로 관배향이 형성 되기 힘든 문제가 있으므로， 상기 금속층의 두께는 10 nm이상 30 nm 이하인 것인 바람직하다. 본 발명에 사용되는 금속은 Al, Ag, Pt, Au, Cu, Cr 또는 이들 2 이상의 금속에 의 한 합금으로부터 선택될 수 있으며， 자외선 편광을 고려하여 알루미늄을 이용하는 것이 바람직하다. 상기와 같이 본 발명에 따른 자외선 고투과 이중 선 격자 편광판은 종래 자외선 편 광판 보다 투과율 및 편광도가 개선되어 광배향막 제조공정의 효율을 향상시킬 수 있다. 또한， 본 발명의 다른 견지에 의하면， 기판 위에 반사방지층을 형성하는 단계 (단계 1)； 상기 반사방지층 위에 감광액을 도포하여 감광재층을 형성하는 단계 (단계 2); 레이저 간섭광에 의하여 형성되는 패턴에 따라 상기 감광재층을 선택적으로 노광한 후 현상하여 선 격자 패턴을 형성하는 단계 (단계 3); 금속을 증착하는 단계 (단계 4)를 포함하는 광배향막 제조용 자외선 고투과 이중 선격자 편광판의 제조방법이 제공된다. 상기 단계 1은， 기판 위에 반사방지층을 코팅하는 단계이며, 기판은 편광판의 기본 구성요소로서, 자외선을 투과할 수 있는 물질이면 제한되지 않으나， 바람직하게는 석영 (quartz) 기판， 자외선 투과 기판 (UV transmitting glass)이 사용될 수 있다. 반사방지층은， 감광재층이 코팅되기 전에 기판 상에 먼저 코팅되는 층으로서， 감광 재층에 레이저 간섭 노광으로 선 격자를 형성하는 과정에서 레이저의 내부 반사 또 는 간섭 반사 등으로 격자가 매끄럽게 형성되지 못하는 것을 방지하는 역할을 한다. 반사방지층이 없는 경우에는 레이저가 감광재층의 내부반사 등으로 선 격자 형성시 매끄럽게 형성되지 못하지만， 반사방지층이 있는 경우에는 내부반사를 흡수하므로 선 격자를 매끄럽게 형성할 수 있다. 본 발명에 사용되는 반사방지층은， 레이저의 내부반사를 흡수할 수 있는 것이면 제한되지 않으나, 바람직하게는 Brewer Science 사의 i-con, DUV 42p, Clariant 사의 L BARLi 등이 사용될 수 있다. 반사방지층의 두께는 반사방지 물질의 굴절률， 사용하는 레이저의 종류， 간섭 노광 시 두 범 사이의 각도 등에 따라 달라질 수 있으나， 50 ~ 500 nm가 바람직하다. 상기 단계 2는 상기 반사방지층 위에 감광재층을 코팅하는 단계이며， 상기 감광재 층은 레이저 간섭 노광과 반웅하여 선격자를 형성할 수 있는 층으로서， 감광재층을 레이저 노광시킨 후 현상하면 레이저와 반웅하지 않은 부분만 남게 되어 선 격자를 형성할 수 있다. 본 발명은 패턴을 형성 시 건식 식각 공정을 사용하지 않음으로써， 생산 단가를 낮출 수 있는 이점이 있다. 본 발명에 사용되는 감광재층은， 레이저와 반웅할 수 있는 것이면 제한되지 않으나， 바람직하게는 Shin-Etsu 사의 SEPR 701， Rohm and Hass 사의 ULTRA i-123, Clariant 사의 AZ 1512 등이 사용될 수 있다. 상기 단계 3은， 상기 코팅된 감광재층에 레이저 간섭 노광으로 선 격자 패턴을 형 성하는 단계이며, 레이저의 광 경로차 (위상차)를 이용하면 일정한 간격으로 레이저 의 보강 및 소멸이 생기므로， 이를 이용하여 일정한 간격의 선 격자를 형성할 수 있다. 레이저의 파장을 조절하여 선 격자의 간격을 조정할 수 있다. 자외선 영역을 편광시키는 목적에서 선 격자의 간격 (pitch)올 200 nm 이하로 조절 하는 것이 바람직하다. 상기 단계 4는， 상기 선 격자 패턴 위에 금속을 증착하는 단계이며， 상기 단계 3에 의하여 선 격자 패턴이 형성되고， 이 패턴 위에 금속올 증착하게 되면 도 3에 도시 된 바와 같이 격자의 상부와 격자 사이 노출된 반사방지층에 이증으로 금속층이 형 성될 수 있다. 금속은 전자빔 증착법 (electron-beam evaporation) 흑은 스퍼터링 (sputtering) 방법을 이용하여 증착할 수 있다. 증착의 효율 및 증착의 방향성의 관점에서， 전자범 증착법이 바람직하다. 상기 금속층이 너무 두껍게 형성되면 자외선 투과에 영향을 받기 때문에， 자외선 투과율을 극대화하기 위하여 금속층의 두께는 30 nm 이하가 바람직하다. 본 발명에 사용되는 금속은 자외선 편광을 고려하여 알루미늄이 바람직하다. 이하， 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 더욱 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의하 여 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
【발명의 실시를 위한 형태】
<실시예 > 실시예 1: 본 발명에 의한자외선 고투과 이중 선 격자 편광판의 제조
1. 반사방지층과 감광재층의 형성
본 실시예에서 기판은 10 cm X 10 cm 의 석영 (quartz) 기판을 사용하였고， 반사방 지층은 DUV 42p(Brewer Science 사)를 사용하였고， 감광재는 Ultra i -123 (Rohm and Hass 사)을사용하였다. 상기 석영 (quartz) 기판 위에 받사방지층 DUV 42p를 두께 60 nm로 코팅하였다. 반 사방지층을 코팅한후 Ultra i-123을 60 nm로 코팅하여 감광재층을 형성하였다.
2. 레이저 간섭 노광으로 선 격자 패턴 형성
상기 1.에서 제조된 기판에 선 격자 패턴을 형성하기 위하여， 간섭 노광 시스템을 사용하였다. 도 2에 도시된 바와 같이 , 간섭 노광 시스템은 266 nm 레이저 범을 빔 스프리터 (beam splitter)를 이용하여 두 개의 범으로 나누고， 오브젝티브 렌즈 (objective lens)로 각각의 빔을 확대시켜 감광재층을 노광하였다. 이 때 외부 환 경 변화에 의한 두 범의 광 경로차 (위상차) 변화를 포토다이오드로 읽고 PID 회로 와 PZT mirror를 이용하여 광 경로차를 일정하게 유지하였다. 간섭 노광， 현상 후, 레이저 파장 보다 짧은 피치 (pitch)가 150 nm인 선 격자 패턴을 형성할 수 있었다.
3. 선 격자 패턴에 금속 증착
다음으로 상기 2.에서 제조된 감광재 선 격자 패턴에 알루미늄 15 nm 를 전자범 (e- beam) 증착하여 도 3과 같은 자외선 고투과 이중 선 격자 편광판을 제조하였다. 상기 제조된 자외선 고투과 이중 선 격자 편광판의 격자 및 금속 증착 정도를 확인 하기 위하여 주사전자현미경 (SEM) 사진을 촬영하여 도 4에 나타내었다. 도 4를 참 고하면， 반사방지층을 이용함으로써 선 격자가 매끄럽게 형성되어 있고， 알루미늄 의 증착 또한 균일한 모양으로 형성되어 있음을 확인할 수 있다. 실험예 1 ： 투과도 측정
상기 실시예 1에서 제조된 자외선 고투과 이중 선 격자 편광판을 사용하여 투과도 를 측정하였다. 310 nm 파장에서 대조군으로 도 1에 도시된 종래 단층 편광판의 경 우 비편광 광원 (random polarized light)의 빛이 입사 했을 때 투과율 40 ¾였으며， 본 발명에 의한 편광판의 경우 투과율 60 ¾>임을 확인하였다. 상기와 같이 본 발명 에 의한 선 격자 편광판을 사용하는 경우 투과율이 40 %에서 60 %로 1.5배 향상되 었음을 확인하였다. 실험예 2 ： 액정의 방향성 측정
COCCcycloolefin copolymer) 필름에 실시예 1에서 제조된 자외선 고투과 이중 선 격자 편광판을 사용하여 배향막을 형성하고 액정의. 방향성을 측정하였다. 제조된 액정의 방향성을 관찰한 결과， 단층 편광판을 이용하여 만든 배향막과 동등 수준의 배향막이 제조될 수 있음을 확인하였다. 따라서, 편광도의 일부 감소에도 불구하고 동등수준의 배향막이 제조될 수 있음을 확인할 수 있다. 나아가, 본 발명의 자외선 고투과 이중 선 격자 편광판은 투과율 이 개선되었는바， 배향막의 생산속도를 향상시킬 수 있으므로， 광배향법을 이용한 배향막 제조공정의 효율을 향상시킬 수 있다.

Claims

【특허청구범위】
【청구항 1]
기판，
상기 기판 위에 형성된 반사방지층，
상기 반사방지층 위에 형성되는 패턴화된 감광재층， 및
상기 감광재충 및 반사방지층 상에 각각 형성된 금속 박막층올 포함하는，
광배향막 제조용 자외선 고투과 이중 선격자 편광판.
【청구항 2】
제 1항에 있어서, 상기 기판은 석영 (quartz) 기판 또는 자외선 투과 유리 (UV transmitting glass)인 광배향막 제조용 자외선 고투과 이중 선격자 편광판.
【청구항 3]
제 1항에 있어서， 상기 반사방지층의 두께는 50 내지 500 nm 인 광배향막 제조용 자 외선 고투과 이중 선격자 편광판.
【청구항 4】
제 1항에 있어서， 상기 감광재층의 두께는 50 내지 200 nm 인 광배향막 제조용 자외 선 고투과 이중 선격자 편광판. .
【청구항 5]
제 1항에 있어서， 상기 금속 박막층은 Al, Ag, Pt, Au, Cu, Cr 및 이들 중 2 이상의 조합에 의한 합금으로부터 선택되는 광배향막 제조용 자외선 고투과 이중 선격자 편광판.
【청구항 6】
제 1항에 있어서， 상기 금속 박막층의 두께가 10 nm 이상 30nm 이하인 광배향막 제 조용 자외선 고투과 이중 선격자 편광판.
【청구항 7】
제 1항에 있어서， 상기 격자 패턴의 피치 (pitch)가 100 nm 이상 200nm 이하인 광배 향막 제조용 자외선 고투과 이중 선격자 편광판.
【청구항 8】
기판 위에 반사방지층을 형성하는 단계;
상기 반사방지층 위에 감광액을 도포하여 감광재층을 형성하는 단계;
레이저 간섭광에 의하여 형성되는 패턴에 따라 상기 감광재층을 선택적으로 노광한 후 현상하여 선 격자 패턴을 형성하는 단계;
금속을 증착하는 단계를 포함하는 광배향막 제조용 자외선 고투과 이중 선격자 편 광판의 제조방법 .
【청구항 9]
제 8항에 있어서, 상기 증착하는 단계는 전자범 증착법 (electron-beam evaporation) 또는 스퍼터링법 (sputtering)에 의해 수행되는 광배향막 제조용 자외선 고투과 이 중 선격자 편광판의 제조방법.
【청구항 10]
제 8항에 있어서, 상기 기판은 석영 (quartz) 기판 또는 자외선 투과 기판 (UV transmitting glass)인 광배향막 제조용 자외선 고투과 이중 선격자 편광판의 제조 방법.
【청구항 111
제 8항에 있어서， 상기 반사방지층의 두께는 50 내지 500 nm 인 광배향막 제조용 자 외선 고투과 이중 선격자 편광판의 제조방법.
【청구항 12]
제 8항에 있어서， 상기 감광재층의 두께는 50 내지 200 nm 인 광배향막 제조용 자외 선 고투과 이중 선격자 편광판의 제조방법 .
【청구항 13]
제 8항에 있어서， 상기 금속 박막충은 Al, Ag, Pt, Au, Cu, Cr 및 이들 중 2 이상의 조합에 의한 합금으로부터 선택되는 광배향막 제조용 자외선 고투과 이중 선격자 편광판의 제조방법 .
【청구항 14]
제 8항에 있어서， 상기 금속 박막층의 두께가 10 nm 이상 30nm 이하인 광배향막 제 조용 자외선 고투과 이중 선격자 편광판의 제조방법 .
【청구항 15】
계 8항에 있어서, 상기 격자 패턴의 피치 (pitch)가 100 nm 이상 200nm 이하인 광배 향막 제조용 자외선 고투과 이중 선격자 편광판의 제조방법 .
【청구항 16]
제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항의 자외선 고투과 이중 선격자 편광판을 이용하여 제조되는 광배향막.
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