KR100490816B1

KR100490816B1 - 마이크로 코너 큐브 어레이, 마이크로 큐브 어레이의 제조방법 및 반사형 표시 장치

Info

Publication number: KR100490816B1
Application number: KR10-2002-0033483A
Authority: KR
Inventors: 미노우라기요시; 우에끼순; 이또야스히사; 이하라이찌로; 사와야마유따까; 다니구찌고지
Original assignee: 샤프 가부시키가이샤
Priority date: 2001-06-15
Filing date: 2002-06-15
Publication date: 2005-05-24
Anticipated expiration: 2022-06-15
Also published as: US20030053015A1; KR20020096934A; CN1392451A; US7098976B2; US20060146237A1; US7518676B2; CN100406921C

Abstract

마이크로 코너 큐브 어레이를 제조하는 방법은 적어도 그 표면부가 입방체의 단결정으로 구성되고 결정의 {111}면들에 거의 평행인 표면을 가지는 기판을 준비하는 공정; 및 기판의 표면을 이방성으로 에칭하여, 마이크로 코너 큐브 어레이에 대한 복수의 단위 요소 - 각 단위 요소는 결정의 {111}면들보다 낮은 에칭 레이트로 형성된 다수의 결정면으로 구성됨 -를 기판의 표면 상에 형성하는 공정을 포함한다.

Description

마이크로 코너 큐브 어레이, 마이크로 큐브 어레이의 제조 방법 및 반사형 표시 장치{MICRO CORNER CUBE ARRAY, METHOD OF MAKING THE MICRO CORNER CUBE ARRAY AND REFLECTIVE TYPE DISPLAY DEVICE}

본 발명은 마이크로 코너 큐브 어레이, 마이크로 코너 큐브 어레이 제조 방법, 및 마이크로 코너 큐브 어레이를 포함하는 반사형 표시 장치에 관한 것이다.

최근, 마이크로 렌즈, 마이크로 거울 및 마이크로 프리즘을 포함하는, 매우 작은 크기(즉, 소위 "마이크로 광학 소자")를 가지는 다양한 형태의 광학 소자들이 개발되었고, 광 통신 및 표시 장치의 분야에 더욱 더 폭넓게 적용되고 있다. 이러한 마이크로 광학 소자들을 실현함으로써 광학 기술 및 표시 기술이 더 발전할 것으로 기대된다.

그러한 광학 소자들의 예들은 복수의 코너 큐브를 규칙적인 패턴으로 배열함으로써 형성되는 코너 큐브 반사판(reflector)를 포함한다. 이들 코너 큐브 각각은 입방체의 한 코너에 대응하는 형태와 3개의 직교하는 반사면을 가지고 있다. 코너 큐브 반사판은 반사면들 각각에 의해 광선을 반사되게 함으로써 입사 광선을 그 소스로 되돌려 반사하기 위한 재귀성 반사판(retroreflector)의 일종이다. 코너 큐브 반사판은 입사 광선을 그 입사각에 상관없이 그 소스로 항상 반사할 수 있다. 이하에서는, 종래의 코너 큐브의 제조 방법을 설명한다.

플레이트 방법

플레이트 방법에서, 각각이 2개의 서로 평행한 면을 가지는 다수의 평판들이 다른 하나 위에 하나가 스택된다. 이들 스택된 평판들의 측단면에서, V-홈들이 평행면에 대해 동일한 피치로 수직으로 절단됨으로써, 각각이 거의 90도의 정상 각도를 가지는 지붕형 돌출부 열을 형성한다. 다음으로, 이들 평판들 각각은 그들과 인접하는 하나에 대해 수평으로 시프팅되어, 전자의 판 상에 형성된 지붕형 돌출부 열이 후자의 판 상에 형성된 V-홈의 기저부와 정렬된다. 이와 같이, 코너 큐브 어레이를 만드는데 이용하기 위한 다이가 얻어진다. 플레이트 방법에서, 코너 큐브 어레이는 이러한 다이를 이용함으로써 제작된다. 그러나, 이러한 방법에 따르면, 이들 2개의 플레이트들이 요구되는 위치 관계를 충족시키도록, 지붕형 돌출부를 가지는 평판을 인접 평판에 대해 정확하게 시프팅하고 고정하는 것이 필요하다. 그러므로, 이러한 방법에 의해 약 100㎛ 이하 정도의 작은 크기의 코너 큐브를 제작하기는 어렵다.

핀 번들링 방법

핀 번들링 방법에서는, 육각 원주 금속 핀의 단부에 서로 거의 직교하는 3개의 정사각형 면을 가지는 프리즘이 제공되고, 다수의 이러한 핀들이 함께 번들링되어 프리즘의 집합체를 제작한다. 이러한 방법에서, 코너 큐브는 3개의 인접 핀들의 각 단부에 형성되는 3개의 프리즘들의 3개의 면들로 구성된다. 그러나, 이러한 방법에 따르면, 서로 다른 핀들에 대해 분리되어 형성된 다중 프리즘을 집합시킴으로써 코너 큐브가 형성되어야 된다. 그러므로, 작은 크기의 코너 큐브를 제작하는 것이 실제로는 어렵다. 이러한 방법에 의해 형성될 수 있는 코너 큐브의 최소 가능 크기는 약 1mm이다.

삼각 프리즘 방법

삼각 프리즘 방법에서, V-홈들이 금속 평판의 표면 상에서 예를 들면 3개의 방향으로 커팅되어, 복수의 삼각 피라미드형 돌출부를 형성하고 프리즘의 집합체를 얻는다. 그러나, 이러한 방법에 의해 형성된 프리즘은 삼각 피라미드 형태 이외의 형태를 가질 수 없다.

또한, 일본 공개 공보 제7-205322호는 광화학 기술에 의해 마이크로 코너 큐브 어레이를 제작하는 방법을 개시하고 있다. 이러한 방법에서, 복수의 등변 삼각형 투명(또는 불투명) 영역을 가지는 마스크가 이용된다. 이러한 마스크의 이들 각 투명(또는 불투명) 영역은 그 중심으로부터 주변으로 점차 감소하는 가변 투과율(또는 불투명도)을 가지고 있다. 그러한 마스크를 이용하여 노출 및 현상 처리 공정을 수행함으로써, 다수의 삼각 피라미드 포토레지스트 패턴 소자가 기판 상에 형성된다. 그리고 나서, 이들 포토레지스트 패턴 소자로 부분적으로 덮인 기판이 포토레지스트 패턴 소자와 동일한 형태의 복수의 돌출부를 가지도록 이방성으로 에칭(예를 들면, 드라이 에칭)된다. 이와 같이, 각각이 서로 거의 직교하는 3개의 이등변 삼각형 면을 가지는 다중 삼각 피라미드 돌출부가 기판상에 형성된다.

또한, 일본 특허공개 공보 제9-76245호는 광 빔으로 소정의 영역을 선택적으로 조사하는 것을 특징으로 하는 마이크로렌즈 어레이의 제조 방법을 개시하고 있다.

광 통신 및 표시 장치의 분야에서, 이들 마이크로 광학 소자들은 컬러 표시 패널로서 비교적 얇고 경량일 필요가 있는 액정 표시 장치와 종종 조합된다. 컬러 액정 표시 장치로서, 액정 패널 뒤의 백라이트를 포함하는 투과형 액정 표시 장치는 여러 어플리케이션 분야에 점점 더 광범위하게 이용되고 있다. 한편, 셀룰러 폰과 같은 이동 전화 통신 유닛의 분야에서는, 주위광을 이용함으로써 표시 동작을 수행하기 위한 반사형 액정 표시 장치가 매우 자주 이용된다. 투과형 액정 표시 장치와 달리, 반사형 액정 표시 장치는 백라이트를 필요로 하지 않고, 따라서 전체 전력 소실을 감소시키고 배터리 크기를 줄일 수 있다. 그 때문에, 반사형 액정 표시 장치는 가능한 한 경량이고 얇아야 하는 여러 가지 이동 전자 유닛에 효과적으로 적용 가능할 뿐만 아니라, 반사형 액정 표시 장치를 포함하는 유닛이 종래와 동일한 크기와 무게를 가지도록 설계된 경우에 더 큰 배터리를 이용할 수 있게 한다. 이것은 반사형 표시 장치에서 백라이트용으로 남겨진 공간이 다른 목적에 이용될 수 있기 때문이다. 그러므로, 반사형 액정 표시 장치는 이들 유닛의 최장 동작 시간을 크게 증가시킬 것으로 예상된다.

또한, 반사형 액정 표시 장치에 의해 표시된 이미지는 표시 장치가 태양이 있는 외부에서 이용되는 경우라도 다른 타입의 표시 장치에 의해 표시된 이미지보다 더 나은 컨트러스트를 가지고 있다. 예를 들어, CRT, 즉 자기 발광 표시 장치가 태양 하의 외부에서 이용되는 경우, 그 위에 표시되는 이미지의 컨트러스트 비는 상당히 감소된다. 마찬가지로, 낮은 반사 처리를 받는 투과형 액정 표시 장치는 주위광이 표시 광보다 더 강한 환경(예를 들면, 직사광선의 경우)에서 장치가 동작되는 경우에, 상당히 감소된 컨트러스트 비를 갖는 이미지를 표시한다. 한편, 반사형 액정 표시 장치는 그 위에 표시되는 이미지의 휘도를 주위광의 광량에 비례하여 증가시키므로, 컨트러스트 비가 원하지 않게 감소하지 않는다. 그러한 이유로 인해, 반사형 액정 표시 장치는 실외에서 자주 이용되는 이동 전자 유닛, 예를 들면 셀룰러 폰, 노트북 컴퓨터, 디지털 카메라 및 캠코더에 특히 적합하다.

반사형 액정 표시 장치가 여러 가지 어플리케이션에서 매우 유용한 바람직한 특성을 가지고 있지만, 현재 가용한 반사형 장치는 예를 들면 어두운 장소에서의 컨트러스트 비, 해상도, 및 전체 컬러 및 동화상 표시 성능의 측면에서 완전히 만족할 만하지는 않다. 그러므로, 더 실제적으로 유용한 반사형 액정 표시 장치의 개발이 요구된다.

오늘날 광범위하게 이용되는 반사형 액정 표시 장치는 하나 또는 2개의 편광판을 포함하고, 통상 이하의 3개 모드 중 하나로 동작한다.

전계에 의해 액정층의 광 회전력을 제어함으로써 표시 동작이 수행되는 트위스트 네마틱(TN) 모드;

전계에 의해 액정층의 복굴절율을 제어함으로써 표시 동작이 수행되는 전기적으로 제어되는 복굴절(ECB) 모드;

TN 및 ECB 모드의 조합으로서의 혼합 모드.

한편, 액정 재료에 염료가 첨가되는 게스트 호스트 액정 표시 장치가 편광판을 이용하지 않은 장치로서 이용되어 왔다. 그러나, 이러한 타입의 액정 표시 장치는 액정 재료에 이색성 염료가 이용되고 염료의 이색비가 낮아 충분히 높은 컨트러스트 비를 얻을 수 없으므로 그렇게 신뢰할 만하지 않다. 특히 컨트러스트 비가 불충분한 경우, 컬러 필터를 이용하는 컬러 표시 장치는 상당히 감소된 컬러 순도를 나타낸다. 그 경우에, 표시 장치는 높은 컬러 순도를 가지는 컬러 필터와 조합될 필요가 있다. 그러나 높은 컬러 순도를 가지는 컬러 필터를 이용하면, 휘도가 감소되게 되어, 편광판을 이용하지 않음으로써 기대되는 장점들이 없어지게 된다.

이러한 것들을 고려하여, 고분자-분산형 액정 재료 또는 콜레스테릭 액정 재료를 이용하는 액정 표시 장치가 고명도, 고 컨트러스트 표시를 편광판이나 염료를 이용하지 않고 실현하는 장치로서 개발되었다. 이러한 타입의 액정 표시 장치는 고분자-분산형 또는 콜레스테릭 액정층의 고유한 특성을 이용한다. 구체적으로는, 액정층에 인가되는 전압을 제어함으로써, 액정층은 광학적으로 투과 상태와 분산 상태간 또는 투과 상태와 반사 상태간의 전환을 나타낸다. 임의의 이러한 전이를 나타내는 액정층을 여기에서는 "산란형 액정층"으로서 집합적으로 지칭한다. 이러한 타입의 액정 표시 장치는 편광판을 이용하지 않으며, 광학 효율을 높일 수 있다. 뿐만 아니라, 이러한 액정 표시 장치를 컬러 순도의 측면에서 평가했을 때, 이러한 타입의 장치는 TN 또는 ECB 모드에서 동작하는 장치보다 더 낮은 파장 의존성을 가지고 있다. 또한, 편광판이 이용되는 경우, 편광판은 비이상적인 흡수 프로파일(즉, 청색 파장 범위에 드는 광의 일부가 편광판으로 흡수되므로, 입사광이 황색을 띄게 된다)을 가지게 될 것이다. 그러나, 이러한 타입의 장치는 편광판의 그러한 문제와 전혀 관계가 없다. 그러므로, 상기 장치는 화이트 컬러의 양호한 표시를 실현할 것으로 기대된다.

고분자 분산형 액정 재료를 이용하는 표시 장치는 예를 들면 일본 특허 공보 제3-186816호에 기재되어 있다. 상기 공보에 개시된 액정 표시 장치에서, 고분자 분산형 액정층이 블랙 기판 상에 제공된다. 고분자 분산형 액정층에 전압이 인가되지 않은 경우, 액정층은 산란 및 비투명 상태를 나타내므로, 화이트 컬러를 나타낸다. 반면에, 고분자 분산형 액정층에 전압이 인가된 경우, 액정층은 투과 상태를 나타내고, 관찰자가 기저 블랙 기판을 볼 수 있도록 함으로써 블랙 컬러를 표시한다.

그러나, 일본 특허 공개 공보 제3-186816호에 개시된 액정 표시 장치에서, 화이트 컬러가 표시되는 경우에, 고분자 분산형 액정층에 의해 후방 산란된 입사광의 일부만이 화이트 컬러의 표시에 기여하고, 전방 산란된 광의 다른 일부는 블랙 기판에 모두 흡수된다. 따라서, 그 광학 효율이 실제로는 상당히 감소된다.

광 산란 액정 재료로 구성되는 광 변조층 및 재귀성 반사판을 포함하는 액정 표시 장치는 예를 들면, 미국 특허 제3,905,682호 및 제5,182,663호에 개시되어 있다. 이들 특허에 개시된 액정 표시 장치에서, 블랙 컬러가 표시되어야 되는 경우, 그 액정층은 투과 상태를 나타내도록 제어된다. 따라서, 그러한 상태에서, 액정층을 투과한 광은 재귀성 반사판에 의해 그 소스로 다시 반사된다(즉, 재귀 반사됨).

상기 설명한 코너 큐브 반사판이 그러한 재귀성 반사판으로서 이용될 수 있다. 이하에서는, 코너 큐브 반사판을 포함하는 종래 액정 표시 장치를 도 40을 참조하여 설명한다.

도 40에 도시된 액정 표시 장치(900)에서, 산란형 액정층(6)은 관찰자(도시되지 않음)에 각각 더 가깝고 더 먼 "관찰자측 기판" 및 "비관찰자측 기판"으로서 이하에 지칭되는 2개의 투명 기판(8, 9) 사이에 개재된다. 액정층(6)에 대향하는 비관찰자측 기판(9)의 한 표면 상에는, 코너 큐브 반사판(90)이 재귀성 반사판으로서 제공된다. 코너 큐브 반사판(90)의 반사면(90a, 즉 거친면)은 평탄하게 되도록 투명 평탄화 부재(95)로 피복된다. 투명 전극(12)은 투명 평탄화 부재(95) 상에 추가로 형성된다. 한편, 액정층(6)에 대향하는 관찰자측 기판(8)의 한 표면 상에는, 컬러 필터(7) 및 다른 투명 전극(12)이 이 순서대로 제공된다.

그들 사이에 산란형 액정층(6)을 개재하는 투명 전극(12) 쌍에 인가된 전압을 제어함으로써, 액정층(6)은 산란 상태 또는 투과 상태 중 하나를 나타낼 수 있다. 화이트 컬러가 표시되어야 되는 경우, 산란형 액정층(6)은 산란 상태로 들어가도록 제어된다. 이러한 모드에서, 외부 광원(예를 들면, 태양)으로부터 산란형 액정층(6)에 입사되는 입사광의 일부는 액정층(6)에 의해 산란된다. 입사광의 다른 일부는 코너 큐브 반사판(90)으로부터 반사되어 액정층(6)에 의해 산란된다. 한편, 블랙 컬러가 표시되어야 되는 경우, 산란형 액정층(6)이 투과 상태에 들어가도록 제어된다. 이 모드에서, 산란형 액정층(6)을 투과한 입사광의 일부는 코너 큐브 반사판(90)에 의해 그 소스로 다시 반사된다. 따라서, 관찰자 근처의 광원으로부터 발광된 광의 부분만이 관찰자의 눈에 도달하므로, 블랙 컬러의 양호한 표시를 실현한다. 뿐만 아니라, 입사광이 재귀 반사되므로, 주위광의 규칙적 반사 부분이 관찰자의 눈에 전혀 도달하지 않는다. 그 결과, 주위 광의 원하지 않은 후방 반사를 피할 수 있다.

코너 큐브 반사판(90)을 포함하는 종래 반사형 액정 표시 장치(900)에서, 투명 전극(12) 및 액정층(6)은 도 40에 도시된 바와 같이 재귀성 반사판(90)의 반사면(90a)과 접촉하지 않고 있다. 즉, 재귀성 반사판(90)의 반사면(90a)이 도 40에 도시된 바와 같이 평탄화 부재(95)로 피복되어 있는 경우, 입사광이 평탄화 부재(95)에 흡수되거나 평탄화 부재(95)와 액정층(6)간의 경계로부터 비 재귀 반사될 수 있다. 그 결과, 원하는 높은 명도가 얻어질 수 없거나 컨트러스트 비가 감소될 수 있다.

또한, 이러한 액정 표시 장치(900)에서, 코너 큐브 반사판(90)의 각 단위 부재의 크기 L1은 각 화소 영역의 크기 L2보다 작거나 같아야 된다. 각 단위 부재의 크기 L1이 각 화소 영역의 크기 L2보다 크면, 소정의 화소 영역을 통해 투과되어 커너 큐브 반사판으로부터 재귀 반사된 광선이 되돌아오는 중에 다른 화소 영역을 통과한다. 그 경우에, 표시는 의도한 대로 수행되지 않을 수 있다.

최소 표시 영역 단위로서 하나의 "픽셀"의 구성원이고 관련 컬러의 표시에 기여하는 소정의 다수의 소자의 각각을 "화소(도트)"라 지칭한다는 점에 유의해야 한다. 풀-컬러 표시 장치에서, 통상 하나의 "픽셀"은 각각 적(R), 녹(G), 청(B)의 삼원색을 나타내는 3개의 "화소"로 구성된다. 또한, 관련 화소에 의해 표시되는 컬러를 표시할 목적으로 제공되는 표시 장치의 각 영역은 "화소 영역"으로서 지칭된다.

상기 설명한 바와 같이, 예를 들면 액정 표시 장치에 이용되는 코너 큐브는 매우 작은 크기(예를 들면, 100㎛ 이하)를 가질 필요가 있다. 그러나, 코너 큐브를 제작하는 상기 설명한 기계적 방법들에 따르면, 실제 제조 프로세스에서 발생되는 일부 변동으로 인해 의도한 정도의 작은 크기의 코너 큐브를 만드는 것이 어렵다. 또한, 매우 작은 크기의 코너 큐브가 상기 설명한 하나의 방법에 의해 만들어지더라도, 각 반사면은 낮은 경면성을 가지게 되고 2개의 반사면간의 각 교차점에서의 곡률 반경 R이 크게 된다. 그 결과, 바람직하지 않게도 재귀 반사 효율이 감소될 수 있다.

또한, 일본 특허 공개 공보 제7-205322호에 개기된 광화학 방법에 의해 만들어진 마이크로 코너 큐브에 대해서는, 그 각 측면(또는 반사면)에 대한 높은 면 정밀도(즉, 평면성)를 보장하기 어렵다. 그 방법에서, 마이크로 코너 큐브의 각 측면의 면 정밀도는 기판 상에 형성된 삼각 피라미드 포토레지스트 패턴 소자에 좌우된다. 그러나, 포토레지스트 패턴 소자의 면 정밀도를 증가시키기 위해서는, 포토레지스트 층을 노출하고 현상하는 처리 공정이 예를 들면 마스크의 투과율이나 차광율의 변동을 일정하게 하도록 아주 엄밀하게 제어되어야 된다. 그러나, 실제로는 그러한 엄밀한 프로세스 제어를 실현하기 어렵다. 또한, 이러한 기술에 따르면, 각 코너 큐브는 3개의 직각 이등변 삼각형 면으로 구성되어야 된다.

또한, 일본 특허 공개 공보 제9-76245호에 개시된 마이크로렌즈를 만드는 광화학 방법은 광 빔을 이용한다. 그러나, 이러한 기술이 마이크로 코너 큐브 어레이를 만드는데 적용되더라도, 코너 큐브의 각 면에 대한 충분한 면 정밀도(또는 평면성)를 보장하기는 아직 어렵다.

상기 설명한 문제를 해결하기 위해, 본 발명의 목적은 매우 작은 크기를 가지며 충분히 큰 형태 정밀도를 가지는 마이크로 코너 큐브 어레이를 만드는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 그러한 마이크로 코너 큐브 어레이를 이용하는 표시 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 화이트 컬러를 표시하는 경우에 높은 명도 및 높은 컨트러스트 비를 나타내는 반사형 표시 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 양호한 실시예에 따른 마이크로 코너 큐브 어레이를 제조하는 방법은 a) 적어도 그 표면부가 입방체의 단결정으로 구성되고 결정의 {111}면들에 거의 평행인 표면을 가지는 기판을 준비하는 공정; 및 b) 기판의 표면을 이방성으로 에칭하여, 마이크로 코너 큐브 어레이에 대한 복수의 단위 요소를 상기 기판의 표면 상에 형성하는 공정을 포함한다. 각 단위 요소는 결정의 {111}면들보다 낮은 에칭 레이트로 형성된 다수의 결정면으로 구성된다.

본 발명의 하나의 양호한 실시예에서, 공정 b)는 결정들의 {111} 면들보다 낮은 에칭 레이트로 결정들의 {100} 면들을 형성하는 공정을 포함하는 것이 바람직하다.

이러한 특히 양호한 실시예에서, 공정 b)는 각 단위 부재가 서로 거의 직교하여 대향하는 3개의 {100}면들로 구성되도록 상기 단위 부재를 형성하는 공정을 포함하는 것이 바람직하다.

특히, 공정 a)에서 준비된 기판의 적어도 상기 표면부는 섬아연광 구조를 가지는 화합물 반도체로 만들어질 수 있다.

그 경우에, 화합물 반도체는 갈륨 비소가 바람직하고, 기판은 비소 원자에 의해 형성된 {111}B면에 거의 평행한 표면을 가지는 것이 바람직하다.

다르게는, 단계 a)에서 준비된 기판의 적어도 표면부는 다이아몬드 구조를 가지는 재료로 만들어지는 것이 바람직하다.

그 경우에, 적어도 기판의 표면부는 갈륨 비소로 구성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 양호한 실시예에서, 공정 b)는 액정면의 낮은 에칭 레이트에 대한 {111}면의 에칭 레이트의 비율이 1.73보다 크도록 기판의 표면을 이방성으로 에칭하는 공정을 포함하는 것이 바람직하다.

또 다른 양호한 실시예에서, 방법은 공정 a)와 공정 b)의 사이에, 소정의 패턴을 형성하도록 배열된 적어도 하나의 마스킹 부재 및 적어도 하나의 개구를 포함하는 에칭 마스크 층으로 상기 기판의 상기 표면을 덮는 공정 c)를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 특히 양호한 실시예에서, 공정 b)는 각 단위 부재의 크기가 공정 c)에서 정의된 에칭 마스크의 패턴에 따라 제어되도록 마이크로 코너 큐브 어레이에 대한 단위 부재를 형성하는 공정을 포함하는 것이 바람직하다.

다르게는, 공정 c)는 복수의 마스킹 부재를 포함하는 에칭 마스크 층을 정의하는 단계를 포함할 수 있다. 각 마스킹 부재는 벌집모양 격자점에 거의 배치되는 중간점을 가지는 것이 바람직하다.

그 경우에, 마스킹 부재는 서로 이격되어 있는 것이 바람직하다.

또 다른 양호한 실시예에서, 마스킹 부재는 결정의 (100), (010), 및 (001) 면에 각각 평행한 적어도 3개의 변에 의해 정의되는 평면형 형태를 가지는 것이 바람직하다.

특히, 마스킹 부재는 상기 3개의 변에 의해 정의되는 삼각형 평면 형태를 가지는 것이 바람직하다.

다른 방법으로는, 마스킹 부재는 결정의 (11-1), (1-11), 및 (-111) 면들에 각각 평행한 적어도 3개의 변에 의해 정의되는 평면형 형태를 가지는 것이 바람직하다.

그 경우에, 마스킹 부재는 3개의 변에 의해 정의되는 삼각형 평면 형태를 가지는 것이 바람직하다.

다른 대안으로서, 마스킹 부재는 3회 회전축에 대해 대칭인 평면 형태를 가지는 것이 바람직하다.

그 경우에, 마스킹 부재는 6각형, 9각형, 또는 12각형 평면 형태를 가지는 것이 바람직하다.

또 다른 양호한 실시예에서, 에칭 마스크 층은 각 개구가 벌집모양 격자점에 거의 배치되는 중간점을 가지는 복수의 개구들을 포함하는 것이 바람직하다.

또 다른 양호한 실시예에서, 적어도 하나의 마스킹 부재는 에칭 마스크 층의 전체 면적의 50% 이상에 해당하는 것이 바람직하다.

또 다른 양호한 실시예에서, 공정 b)는 기판의 표면과 마스킹 부재간의 접촉 면적이 거의 최소화되는 경우에 기판 표면을 에칭하는 것을 중지하는 공정을 포함하는 것이 바람직하다.

또 다른 양호한 실시예에서, 공정 b)는 기판 표면에 습식 에칭 프로세스를 수행하는 공정을 포함하는 것이 바람직하다.

그 경우에, 공정 b)는 기판 표면에 적어도 한번 건식 에칭 프로세스를 수행하는 공정을 더 포함하는 것이 바람직하다.

또 다른 양호한 실시예에서, 기판의 표면 상에 형성된 단위 부재의 형태를 수지 재료에 전사하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또 다른 양호한 실시예에서, 공정 b)는 각 단위 부재가 서로 거의 직교하는 3개의 거의 정사각형인 면으로 구성되도록 상기 단위 부재를 형성하는 공정을 포함하는 것이 바람직하다.

또 다른 양호한 실시예에서, 공정 a)에서 준비된 상기 기판의 표면이 0도보다 큰 각도를 정의하고 결정의 {111}면에 대해 10도보다 작거나 같은 것이 바람직하다.

본 특히 양호한 실시예에서, 기판 표면 및 결정의 {111}면간의 교차부가 기판의 쪼개진 면(cleaved facet)에 거의 수직인 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 양호한 실시예는 마이크로 코너 큐브 어레이 - 상기 각 코너 큐브는 규정된 구조를 가지는 소정의 결정면에 의해 정의됨 -를 제조하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 기판 - 상기 기판의 적어도 표면부는 상기 규정된 구조를 가지는 결정들로 구성됨 -을 준비하는 공정; 및 상기 기판을 이방성으로 에칭하여, 상기 소정의 결정면을 의도적으로 노출하는 단계를 포함한다.

본 발명의 또 다른 양호한 실시예는 적어도 그 표면부가 입방체의 단결정으로 구성되는 기판으로부터 만들어지는 마이크로 코너 큐브 어레이를 제공한다. 마이크로 코너 큐브 어레이는, 상기 결정의 소정 결정면으로부터 형성되는 에칭된 표면을 포함하는 울퉁불퉁함을 가진다.

본 발명의 양호한 실시예에서, 소정의 결정면은 {100}면인 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 양호한 실시예는 마이크로 코너 큐브 어레이에 대한 몰드를 제공한다. 상기 몰드는 적어도 그 표면부가 입방체의 단결정으로 구성되는 기판으로 만들어지는 것이 바람직하다. 상기 몰드는 상기 결정의 소정 결정 면으로부터 형성된 에칭된 표면을 포함하는 울퉁불퉁함을 가지는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 양호한 실시예에 따른 표시 장치는, 적어도 그 표면부가 입방체의 단결정으로 구성되는 기판으로 만들어지는 마이크로 코너 큐브 어레이를 포함한다. 어레이는 상기 결정의 소정 결정면으로부터 형성되는 에칭된 표면을 포함하는 울퉁불퉁함을 가지는 것이 바람직하다. 표시 장치는 마이크로 코너 큐브 어레이 상에 제공되는 광 변조층을 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 양호한 실시예에서, 마이크로 코너 큐브 어레이는 복수의 단위 부재를 포함한다. 각 단위 부재는 상기 표시 장치의 각 화소 영역의 크기보다 작은 크기를 가지는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 양호한 실시예는 마이크로 코너 큐브 어레이를 제조하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 마이크로 코너 큐브 어레이 패턴이 정의된 베이스 부재를 준비하는 공정; 및 상기 베이스 부재를 몰드로서 이용하여 상기 마이크로 코너 큐브 어레이에 대한 재료에 상기 패턴을 전사하는 공정을 포함하는 것이 바람직하다. 본 방법에서, 재료가 상기 몰드로부터 박리되는 경우에, 상기 마이크로 코너 큐브 어레이 패턴의 다중 면들 중 하나의 법선 및 상기 재료가 상기 몰드로부터 박리되는 방향이 단일 면에 존재하는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 양호한 실시예에 따른 반사형 표시 장치는, 기판; 재귀성 반사판; 및 상기 기판과 상기 재귀성 반사판 사이에 개재되고, 산란 상태와 투과 상태 사이에서 스위칭하는 광 변조층을 포함하는 것이 바람직하다. 광 변조층은 상기 재귀성 반사판의 반사면에 인접하는 것이 바람직하다.

본 발명의 양호한 실시예에서, 광 변조층은 산란형 액정층인 것이 바람직하다.

특히, 투과 상태에서, 상기 액정층은 상기 액정층의 두께 방향 및 면내 방향 모두에 연속적으로 배향되는 액정 분자를 가지고 있는 것이 바람직하다. 면내 방향은 상기 두께 방향에 수직인 것이 바람직하다.

다르게는, 투과 상태에서, 상기 액정층은 상기 액정층의 두께 방향으로 진행하는 광 및 상기 액정층의 면내 방향으로 진행하는 광에 대해 굴절율 연속성을 나타내는 것이 바람직하다. 면내 방향은 상기 두께 방향에 수직인 것이 바람직하다.

본 특히 양호한 실시예에서, 상기 액정층은 외부적으로 인가된 전계에 응답하지 않는 제1 상; 및 상기 전계에 응답하는 액정 분자를 포함하는 제2 상을 포함하는 것이 바람직하다. 액정층이 투과 상태인 동안에, 상기 제1 및 제2 상이 상기 두께 방향으로 진행하는 광 및 상기 면내 방향으로 진행하는 광 모두에 대해 거의 동일한 굴절율을 나타내는 것이 바람직하다.

더 구체적으로는, 제1 상은 약 100nm 내지 약 20,000nm의 크기를 가지는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 양호한 실시예에서, 액정층이 상기 투과 상태인 동안에, 상기 제2 상이 상기 두께 방향이나 상기 면내 방향으로 진행하는 광에 대해 나타내는 굴절율에 대한 상기 제1 상이 동일한 광에 대해 나타내는 굴절율의 비율이 약 0.95 내지 약 1.05인 것이 바람직하다.

또 다른 양호한 실시예에서, 제1 상은 액정 골격을 가지는 모너머를 중합함으로써 얻어지는 고분자를 포함하는 것이 바람직하다.

또 다른 양호한 실시예에서, 액정층에 전압이 인가되지 않은 경우, 상기 재귀성 반사판의 상기 반사면 또는 기판 상에 배치된 액정 분자는 그 장축이 상기 두께 방향으로 거의 배향되는 것이 바람직하다.

본 특히 양호한 실시예에서, 액정 분자는 음의 유전율 이방성을 나타내는 것이 바람직하다.

또 다른 양호한 실시예에서, 산란형 액정층의 산란 상태는 각각이 소정의 크기를 가지는 복수의 액정 도메인을 상기 액정층에 형성함으로써 생성되는 것이 바람직하다. 액정층이 투과 상태인 동안에, 상기 액정 분자는 전체 액정층에 걸쳐 거의 균일하게 배향되는 것이 바람직하다.

본 특히 양호한 실시예에서, 소정의 크기는 약 100nm 내지 약 20,000nm인 것이 바람직하다.

다르게는, 산란형 액정층은 상기 소정의 크기보다 작은 크기를 갖는 분산 상을 포함하는 것이 바람직하다. 액정 도메인은 상기 분산 상에 의해 야기되는 상기 액정 분자의 배향 교란으로 인해 형성되는 것이 바람직하다.

또 다른 양호한 실시예에서, 재귀성 반사판은 각각이 서로 거의 수직으로 대향되고 입사광을 소스로 다시 반사하는 3개의 반사면을 가지는 복수의 재귀 반사 부재를 포함하는 것이 바람직하다. 광 변조층은 상기 3개의 반사면에 인접한 것이 바람직하다.

본 특히 양호한 실시예에서, 재귀 반사 부재는 약 1㎛ 내지 약 1,000㎛의 피치로 배열되는 것이 바람직하다.

또 다른 양호한 실시예에서, 재귀성 반사판은 마이크로 코너 큐브 어레이를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 특징, 소자, 프로세스, 공정, 특징 및 장점들은 첨부된 도면을 참조한 본 발명의 양호한 실시예에 대한 이하의 상세한 설명으로부터 더 명백하게 될 것이다.

본 발명의 양호한 실시예에 따른 마이크로 큐브 어레이를 만드는 방법에서, 마이크로 큐브 어레이는 입방정계 결정으로 구성되는 단결정 기판(이하에서는, 입방체의 단결정 기판이라고 지칭되기도 함)을 이용함으로써 제조된다. 입방체의 단결정 기판은 섬아연광 구조를 가지는 화합물 반도체 또는 다이아몬드 구조를 가지는 재료로 구성될 수 있다. 더 구체적으로는, 결정의 {111} 면에 거의 평행하게 배치되는 표면을 가지는 입방체의 단결정 구조가 준비되어, 이방성 에칭 프로세스를 받음으로써 그 표면이 패터닝된다.

유의할 점은, "결정의 {111}면에 거의 평행한 표면을 가지는 기판"은 결정의 {111}면에 평행한 표면을 가지는 기판뿐만 아니라, 결정의 {111}면에 대해 약 0도 내지 약 10도의 각도를 정의하는 표면을 가지는 기판을 지칭한다는 점이다.

본 발명의 방법은 한 결정면의 에칭 레이트가 다른 결정면의 에칭 레이트와 다르도록 이방성 에칭 프로세스에 의해 기판 표면을 패터닝하는 것을 일부 특징으로 하고 있다. 예를 들면, 기판이 도 41에 도시된 바와 같은 섬아연광 구조를 가지는 GaAs 결정으로 구성된 경우, 결정의 {111}B 면(즉, 비소에 의해 형성되는 {111}면)의 에칭 레이트는 비교적 높은데 대해, 그 {100}면(즉, (100), (010), 및 (001)면을 포함하는 결정면)의 에칭 레이트는 비교적 낮다. 따라서, 이방성 에칭 프로세스는 결정의 {100} 면을 남겨두도록 진행된다. 그 결과, 각각이 결정의 {100}면으로 구성되는 다중 단위 부재에 의해 기판의 표면 상에 요철부가 정의된다. 여기에 사용된 바와 같이, 면의 {100} 패밀리에 의해 정의된 각 "단위 부재"는 소자가 이방성 에칭 프로세스에 의해 형성되므로 "오목부"로서 지칭될 것이다. 이와 같이 형성된 이들 단위 부재들 각각은 3개의 직교하는 면(예를 들면, (100), (010) 및 (001) 면)을 가지고 있고, 따라서 코너 큐브를 형성한다.

그러한 방법에 의해 형성된 코너 큐브 어레이에서, 각 코너 큐브의 3개의 반사면이 입방정계 결정의 {100} 결정면에 매칭되고, 매우 높은 형태 정밀도를 나타낸다. 또한, 각 코너 큐브를 구성하는 3개의 반사면은 양호한 평면성을 가지고 있고, 2개 또는 3개의 반사면이 서로 교차하는 각 코너 또는 에지는 충분한 예리함을 가지고 있다. 또한, 코너 큐브 어레이는 복수의 단위 요소 또는 코너 큐브가 규칙적인 패턴으로 배열되는 입체형상을 가지고 있다. 이러한 어레이에서, 코너 큐브의 각 정점(vertices)는 거의 동일한 레벨(또는 거의 동일한 면내에서)에 배치된다. 그러므로, 이와 같은 코너 큐브 어레이는 입사광선을 그 소스로 되돌아 반사하기 위한 재귀성 반사판으로서 효율적으로 이용될 수 있다.

또한, 본 발명의 방법에 의해 형성된 코너 큐브 어레이의 각 단위 부재(즉, 각 코너 큐브)의 크기는 에칭 프로세스에 이용되는 포토레지스트 패턴(또는 레지스트 마스크)의 특징적 크기를 조정함으로써 수십 ㎛ 이하가 될 수 있다. 따라서, 예를 들면 액정 표시 장치의 재귀성 반사판으로서 적절하게 이용될 수 있는 매우 작은 크기의 코너 큐브 어레이가 얻어질 수 있다.

유의할 점은, 본 발명의 양호한 실시예에 이용되는 "입방체의 단결정 기판"은 비정질 또는 복결정 재료의 지지 기재 상에 단결정층을 형성함으로써 얻어지는 기판을 포함한다. 또한, 기판을 평판을 가질 필요는 없지만, 기판이 편평한 표면을 가지는 한 임의의 다른 입체 형상을 가질 수 있다.

이하, 거의 동일한 기능을 가지는 각 부재는 동일한 참조 부호로 식별되는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 양호한 실시예를 설명한다.

실시예 1

도 1a 내지 1f는 본 발명의 제1 양호한 실시예에 따른 마이크로 코너 큐브 어레이를 만들기 위한 각 프로세스 공정을 도시하고 있다. 본 양호한 실시예에서, 섬아연광 구조를 가지는 화합물 반도체 예인 GaAs의 단결정 기판은 마이크로 큐브 어레이가 형성되어야 되는 입방체의 단결정 기판으로서 이용된다.

우선, 도 1a에 도시된 바와 같이, GaAs 단결정으로 구성되고 표면이 {111}B 면들 중 하나인 기판(1)이 준비되고, 그 표면이 경면으로 폴리싱(mirror-polished)된다. 유의할 점은, {111}A 면은 갈륨 원자로 형성되고, {111}B 면은 비소 원자에 의해 형성된다는 점이다. 도 41은 기판(1) 위에서 봤을 때 GaAs 단결정의 {111}B 면들 중 하나를 도시하고 있다. 도 41에서, GaAs 결정 단위 셀의 구조는 일점 쇄선에 의해 표시된다.

다음으로, 도 1b에 도시된 바와 같이, 기판(1)의 표면이 약 1㎛의 두께로 양의 포토레지스트 층(2)으로 스핀 코팅된다. 포토레지스트 층(2)은 예를 들면 OFPR-800(Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.에 의해 제조됨)으로 만들어질 수 있다.

이어서, 포토레지스트 층(2)이 약 100℃에서 약 30분 동안 프리베이킹된 후에, 포토 마스크(3)가 포토레지스트 층(2) 상에 배치되고 포토레지스트 층(2)을 도 1c에 도시된 마스크(3)를 통해 노광한다. 본 양호한 실시예에서, 도 3에 도시된 바와 같은 포토마스크가 이용될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 이러한 포토 마스크(3)에서, 정삼각형 차광 영역과 역정삼각형 투과 영역이 삼각형의 3변에 의해 정의되는 3개의 방향들 각각으로 교대로 배열된다. 포토마스크(3)는 기판(1) 상에 배치되어, 마스크(3)의 각 정삼각형 패턴 요소의 3변 중 하나가 도 41에 도시된 바와 같이 GaAs 결정의 <01-1> 방향에 평행하다. 유의할 점은, 여기에서 방향에 선행하는 음의 표시는 방향 인덱스가 음이라는 것을 나타낸다는 점이다. 본 양호한 실시예에서, 마스크(3)의 각 정삼각형 패턴 요소는 각 변에서 약 10㎛의 길이를 가지고 있다.

그 후, 노출된 포토 레지스트 층(2)은 도 1d에 도시된 바와 같이 현상된다. 현상액으로서, NMD-32.38%(Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.에 의해 제조됨)이 이용될 수 있다. 이와 같이, 포토레지스트 패턴(2', 이방성 에칭 프로세스를 위한 마스킹 부재로 구성됨)은 도 2a에 도시된 바와 같이 정의된다. 유의할 점은, 도 1d는 도 2a에 도시된 ID-ID 라인에 따른 단면도라는 점이다.

본 양호한 실시예에서, 형성될 코너 큐브의 크기는 포토레지스트 패턴(2', 또는 마스크(3)의 패턴)의 특징적 크기에 따라 제어된다. 더 구체적으로는, 형성될 코너 큐브의 크기는 포토 레지스트 패턴(2')의 2개의 마스킹 부재들간의 각 개구 R0의 피치 Pr에 거의 동일하게 된다. 본 양호한 실시예에서, 피치 Pr이 약 10㎛이다. 유의할 점은, 여기에서 포토 레지스트(2')는 종종 "마스킹 부재"로서 지칭되고, 이들 마스킹 부재 및 개구 R0은 여기에서 집합적으로 "에칭 마스크 층"으로서 지칭될 것이라는 점이다. 즉, "에칭 마스크 층"은 패터닝된 포토 레지스트 층(2)이다.

포토 레지스트 패턴(2')은 도 2a에 도시된 것으로 제한되지 않는다. 다르게는, 포토 레지스트 패턴은 3개의 정삼각형 개구 R0의 중심이 가상 정삼각형 T의 3개의 정점에 배치되는 도 4a에 도시된 패턴 또는 3개의 정사각형 개구 R0의 중심이 가상 정삼각형 T의 3개의 정점에 배치되는 도 4b에 도시된 패턴일 수 있다. 어느 경우든, 이들 3개의 정삼각형 또는 정사각형이 서로 이격될 수 있다. 이들 레지스트 패턴 중 어느 것이 이용되든지, 형성될 코너 큐브의 크기는 개구 R0의 피치 Pr에 거의 동일하도록 제어된다. 유의할 점은, 가상 삼각형 T의 한변이 GaAs 결정의 <01-1> 방향에 평행하도록 이들 포토 레지스트 패턴의 각각이 정의되는 것이 바람직하다는 점이다.

다음으로, 도 1e 및 1f에 도시된 바와 같이, 기판(1)은 자석 교반기로 에칭액을 교반하면서 습식 에칭된다. 본 양호한 실시예에서, 습식 에칭 프로세스는 에칭액으로서 NH₄OH:H₂O₂:H₂O=4:1:20의 혼합액을 이용하여 약 0℃의 온도에서 약 30분 동안 수행될 수 있다.

기판(1)이 도 1e에 도시된 바와 같이 절반 에칭되는 경우(예를 들면, 에칭 프로세스가 시작된 후 약 15분이 경과된 경우)에, 기판(1)이 도 2b 및 2c에 도시된 바와 같이 포토레지스트 패턴(2')로 덮여있지 않은 영역 R1에서 깊게 에칭될 것이다. 또한, 기판(1)은 포토 레지스트 패턴(2')으로 덮여진 그 영역 R2에도 사이드 에칭될 것이다. 이러한 에칭 프로세스에서, (100), (010), 및 (001) 면을 포함하는 GaAs 단결정의 {100}면이 다른 면을 에칭하는 것보다 용이하지 않다. 그러므로, 에칭 프로세스는 {100}면을 형성하도록 이방성으로 진행된다.

그 후, 기판(1)이 도 1f에 도시된 바와 같이 의도된 깊이로 에칭된 경우, GaAs 단결정의 {100}면 S로 구성되는 요철부가 도 2d 및 2e에 도시된 바와 같이 형성된다. 그 결과, 마이크로 코너 큐브 어레이가 얻어진다. 유의할 점은, 포토 레지스트 패턴(2')이 에칭 프로세스가 도 1f에 도시된 단계에 도달한 경우에 박리될 것이라는 점이다.

도 2e로부터 알 수 있는 바와 같이, 이런 방식으로 얻어진 마이크로 코너 큐브 어레이는 다수의 오목부(10a) 및 다수의 볼록부(10b)가 서로 조합되는 입체 형태를 가지고 있다. 또한, 각 단위 부재(즉, 어레이의 각 코너 큐브)는 서로 거의 직교하는 3개의 거의 정사각형인 면으로 구성된다. 도 2d에 도시된 바와 같이, 각 단위 부재 또는 코너 큐브는 기판(1) 상에서 볼 때 거의 육각형 형태를 가지고 있다. 이와 같이, 본 양호한 실시예의 방법에 의해 형성된 코너 큐브는 3개의 직각 이등변 삼각형으로 구성되는 종래 코너 큐브보다 더 복잡한 형태를 가지고 있다. 그러나, 본 양호한 실시예의 코너 큐브는 약 10+ ㎛의 매우 작은 크기를 가지고 있다. 뿐만 아니라, 그 형태 정밀도(예를 들면, 3개의 거의 정사각형인 면들 각각의 평면성)도 또한 매우 크다.

이러한 마이크로 코너 큐브 어레이는 재귀성 반사판의 일부로서 이용되는 경우, 반사성 재료(예를 들면, 알루미늄 또는 주석)의 박막은 예를 들면 증착 프로세스에 의해 GaAs 기판의 거친 표면 상에 거의 균일한 두께(예를 들면, 약 200nm)로 피착된다. 이와 같이, 서로 거의 직교하는 3개의 거의 정사각형인 반사성 면을 포함하는 재귀성 반사판을 얻을 수 있다.

다르게는, 거친 표면을 가지는 이러한 기판으로부터 전기주조된 몰드가 형성된 후, 이와 같이 얻어진 몰드의 표면 형태(또는 불균일도)가 수지 재료 상으로 전사되어 수지로 된 마이크로 코너 큐브 어레이를 얻는다.

상기 설명한 양호한 실시예에서, 기판(1)은 GaAs 단결정으로 구성된다. 다르게는, 기판(1)은 섬아연광 구조를 가지는 다른 화합물, 예를 들면 InP, InAs, ZnS, 또는 GaP의 단결정으로 구성될 수도 있다.

실시예 2

도 5a 내지 5i는 본 발명의 제2 양호한 실시예에 따른 마이크로 코너 큐브 어레이를 만드는 각 프로세스 공정을 도시하고 있다. 본 양호한 실시예에서, 다이아몬드 구조를 가지는 게르마늄 단결정으로 구성되는 기판이 마이크로 코너 큐브 어레이가 형성될 입방체의 단결정 기판으로서 이용된다.

우선, 도 5a에 도시된 프로세스 공정에서, 게르마늄 단결정으로 구성되고 표면이 게르마늄 결정의 (111)면에 평행인 기판(4)이 준비되고, 그 표면이 경면-폴리싱된다. 다음으로, 예를 들면 CVD 프로세스에 의해, 기판(4)의 경면-폴리싱된 표면 상에 약 200nm의 두께로 SiO₂ 층(5)이 피착된다. 그리고 나서, SiO₂ 층(5)의 표면은 약 1㎛의 두께로 양의 포토레지스트 층(2)으로 스핀 코팅된다. 포토 레지스트 층(2)은 예를 들면 OFPR-800(Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.에 의해 제조됨)으로 제조된다.

이어서, 도 5b에 도시된 프로세스 공정에서, 포토 레지스트 층(2)이 약 30분 동안 약 100℃에서 프리베이킹된 후, 도 8a에 도시된 바와 같은 비교적 작은 크기의 복수의 정삼각형 투과 영역을 포함하는 포토 마스크(3a)가 기판 상에 배치되어, 포토 마스크(3a)를 통해 포토레지스트 층(2)을 노광한 후 현상한다. 이와 같이, 제1 포토 레지스트 패턴(2a)이 정의된다. 그 후, SiO₂ 층(5)은 마스크로서 제1 포토 마스크 패턴(2a)을 이용하여 에칭됨으로써, 도 8a에 도시된 포토 마스크(8a)의 대응 부분과 동일한 형태의 복수의 개구를 가지는 제1 SiO₂ 마스크(5a)를 형성한다.

다음으로, 도 5c에 도시된 프로세스 공정에서, 에칭 마스크로서 제1 포토 레지스트 패턴(2a) 및 제1 SiO₂마스크(5a)를 이용함으로써, 기판(4)이 건식 에칭된다. 그 결과, 도 6a 및 6b에 도시된 바와 같이 기판(4)의 표면의 소정의 영역에 다수의 오목부 C1이 형성된다.

이어서, 도 5d에 도시된 프로세스 공정에서, 제2 포토 레지스트 패턴(2a)이 도 8a에 도시된 포토 마스크(3a)보다 더 큰 면적을 가지는 투과 영역을 가지는 도 8b에 도시된 포토 마스크(3b)를 이용하여 노광되고 재차 현상된다. 이와 같이, 제2 포토 레지스트 패턴(2b)이 정의된다. 그리고 나서, 제1 SiO₂ 마스크(5a)가 마스크로서 제2 포토 레지스트 패턴(2b)을 이용하여 추가 에칭되어 포토 마스크(3b)의 대응 부분과 동일한 형태의 개구를 가지는 제2 SiO₂ 마스크(5b)를 형성한다.

그 후, 도 5e에 도시된 프로세스 공정에서, 기판(4)은 제2 포토 레지스트 패턴(2b) 및 제2 SiO₂ 마스크(5b)를 에칭 마스크로서 이용함으로써 추가 건식 에칭된다. 그 결과, 2개의 깊이 레벨을 가지는 2단계의 오목부 C2는 도 6c 및 6d에 도시된 바와 같이 기판(4)의 소정의 영역에 형성된다. 특히, 각 오목부 C2에서, 그 중앙 영역은 주변 영역보다 더 깊다.

다음으로, 도 5f에 도시된 프로세스 공정에서, 제2 포토 레지스트 패턴(2b)은 도 8b에 도시된 포토 마스크(3b)보다 훨씬 큰 면적을 가지는 투과 영역을 가지는 도 8c에 도시된 포토 마스크(3c)를 이용함으로써 노광되고 재차 현상된다. 이와 같이, 제3 포토 레지스트 패턴(2c)이 정의된다. 그리고 나서, 제2 SiO₂ 마스크(5b)가 마스크로서 제3 포토 레지스트 패턴(2c)을 이용함으로써 추가 에칭됨으로써, 포토 마스크(3c)의 대응 부분과 동일한 형태의 개구를 가지는 제3 SiO₂ 마스크(5c)를 형성한다.

그 후, 도 5g에 도시된 프로세스 공정에서, 기판(4)이 제3 포토 레지스트 패턴(2c) 및 제3 SiO₂ 마스크(5c)를 에칭 마스크로서 이용하여 추가 건식 에칭된다. 그 결과, 3개의 깊이 레벨을 가지는 3단계의 오목부 C3이 도 7a 및 7b에 도시된 바와 같이 기판(4)의 소정의 영역에 형성된다.

도 5b, 5d, 및 5f에 도시된 각 노출 프로세스 공정에서, 각 포토 마스크(3a, 3b, 3c)는 정삼각형 마스킹 부재(비마스킹 부재)의 3변 중 하나가 게르마늄 결정의 <01-1> 방향에 평행이 되도록 기판 상에 배치된다. 상기 설명한 제1 양호한 실시예와 같이, 포토 마스크(3a, 3b, 3c)의 패턴들 각각은 본 양호한 실시예에서도 약 10㎛의 피치 Pr을 가지고 있다. 또한, 도 5c, 5e, 및 5g에 도시된 각 건식 에칭 프로세스에서, CF₄ 및 O₂의 혼합 가스가 에칭 가스로서 이용된다.

그런 다음, 제3 포토 레지스트 패턴(2c) 및 제3 SiO₂ 마스크(5c)가 도 5h에 도시된 프로세스 공정에서 박리된다.

마지막으로, 도 5i에 도시된 프로세스 공정에서, 기판(4)이 수동으로 흔들리면서 습식 에칭된다. 본 양호한 실시예에서, 습식 에칭 프로세스는 에칭액으로서 HF:H₂O₂:H₂O=1:1:4의 혼합액을 이용하여 약 5분 동안 약 0℃의 온도에서 수행될 수 있다. 이러한 습식 에칭 프로세스에서, 게르마늄 결정의 {100}면((100),(010),(001)면을 포함함)은 다른 면보다 더 낮은 레이트로 에칭된다. 그러므로, 습식 에칭 프로세스는 이들 {100}면들을 남기도록 이방성으로 진행된다. 그 결과, 게르마늄 결정의 {100}면들에 의해 정의되는 다중 코너 큐브가 도 7c 및 7d에 도시된 바와 같이 기판의 표면 상에 형성된다.

상기 설명한 바와 같이, 본 양호한 실시예에 따르면, 서로 다른 개구 크기를 가지는 다중 에칭 마스크를 이용하여 복수 번 표면을 건식 에칭함으로써 형태상 코너 큐브와 유사한 단차형 요철부가 기판의 표면 상에 미리 형성된 후, 단차부를 가지는 기판이 습식 에칭됨으로써, 게르마늄 결정의 {100}면에 의해 정의되는 코너 큐브를 형성한다.

이와 같이 얻어진 마이크로 코너 큐브 어레이가 재귀성 반사판의 일부로서 이용되는 경우, 반사성 재료(예를 들면, 은 또는 알루미늄)의 박막이 예를 들면 증착 프로세스에 의해 게르마늄 기판의 거친 표면 상에 거의 균일한 두께(예를 들면, 약 200nm)로 피착될 수 있다. 그 경우에, 박막은 거친 표면과 밀접하게 접촉하도록 피착될 필요가 있다. 이와 같이, 서로 거의 직교하는 3개의 거의 정사각형인 반사면을 포함하는 재귀성 반사판이 얻어질 수 있다.

선택적으로는, 전기주조된 몰드가 거친 표면을 갖는 이러한 기판으로 만들어지고, 이와 같이 얻어진 몰드의 표면 형태(또는 불균일도)가 수지 재료 상으로 전사되어 수지로 된 마이크로 코너 큐브 어레이를 얻는다.

실시예 3

이하에서는, 본 발명의 제3 양호한 실시예에 따라 마이크로 코너 큐브 어레이를 제조하는 방법을 설명한다. 제3 양호한 실시예에서, 상기 설명한 제1 및 제2 양호한 실시예와 같이 기판에 이방성 에칭 프로세스를 가함으로써 마이크로 코너 큐브 어레이를 단결정 기판의 표면에 형성하였다. 그러나, 본 양호한 실시예에서는, 다수의 다른 형태의 용액이 이방성 에칭 프로세스용 에칭액으로서 이용된다.

도 19a에 도시된 바와 같이, GaAs 기판(101)이 단결정 기판으로서 이용되고, 에칭 마스크(12, 에칭 마스크 층의 마스킹 부재)를 통해 선택적으로 피복된다. 그리고 나서, 기판(101)은 마스크(102)를 통해 이방성으로 에칭되어 마이크로 코너 큐브 어레이를 형성한다.

양호한 실시예에서, 결과적인 마이크로 코너 큐브 어레이의 형태가 이방성 에칭 프로세스에 이용되는 에칭액 형태에 따라 어떻게 변경되는지를 정확하게 관찰하기 위해, 암모니아수, 과산화수소수, 물의 혼합(NH4OH:H2O2:H2O=15:15:70) 및 농축 황산, 과산화수소수, 물의 혼합(H2SO4:H2O2:H2O=80:5:15)이 에칭액 A 및 B로서 각각 이용된다. 이들 에칭액 A 및 B를 이용하여, 이방성 에칭 프로세스가 약 20℃에서 약 3분 동안 수행된다. 본 양호한 실시예에서, 마이크로 코너 큐브 어레이는 이들 에칭 조건을 제외하고 제1 양호한 실시예와 같이 형성된다.

도 19a는 에칭액 A 및 B를 각각 이용하여 형성된 마이크로 코너 큐브 a1 및 a2의 형태를 도시하고 있다. 도 19a에서, 마이크로 코너 큐브 a1 및 a2는 편의상 동일한 기판 상에 형성된 것으로 도시된다. 그렇지만, 실제로는 이들 마이크로 코너 큐브 a1 및 a2는 2개의 다른 기판 상에 형성된다.

도 19a로부터 알 수 있는 바와 같이, 마이크로 코너 큐브 a1은 기저 부분이 예리하지만(즉, 기저 부분에서 예리한 각도를 정의함), 마이크로 코너 큐브 a2는 평탄한 기저 부분을 가지고 있다.

이들 결과는, 마이크로 코너 큐브 어레이를 원하는 형태로 만드는데 에칭액 B보다 에칭액 A가 더 낫다는 것을 나타낸다. 이하에서는, 도 19b를 참조하여, 사용되는 에칭액이 만들어지는 마이크로 코너 큐브의 형태를 어떻게 변형시키는지를 설명한다.

도 19b는 (100) 면에 대한 GaAs 단결정 기판(101)의 (111)B 면의 에칭 레이트의 비율이 각각 1.73보다 크거나, 같거나 작은 3가지 상황에서 형성된 3개의 마이크로 코너 큐브의 형태를 도시하고 있다. 도 19b에서, (111)B 면의 에칭 레이트는 화살표(103)의 길이로 표시되고, (100)면의 에칭 레이트는 화살표(104)의 길이로 표시된다. 그러므로, 이하의 설명에서는, 화살표(103, 104)는 에칭 반응의 방향 및 크기를 나타내는 벡터이므로, "에칭 레이트(103, 104)"로서도 지칭될 것이다. 유의할 점은, 여기에서 "결정면의 에칭 레이트"는 재료가 결정면에 수직인 방향으로 단위 시간당 얼마나(얼마의 깊이로) 에칭되는지를 의미한다.

도 19b에 도시된 바와 같이, 코너 큐브 b1에서, (111)B 면의 에칭 레이트(103)는 (100)면의 에칭 레이트(104)보다 더 높고, 그러므로 결과적인 오목부(101a)는 예리한 기저 부분(101b)을 가지고 있다. 한편, 코너 큐브 b3에서, (111)B 면의 에칭 레이트(103)는 (100)면의 에칭 레이트(104)보다 그렇게 높은 것은 아니고, 결과적인 오목부(101a)는 평면형 기저 부분(101b)을 가지고 있다. 코너 큐브 b2도 또한 평면형 기저 부분(101b)을 가지고 있지만, 기저 부분(101b)의 크기 및 형태는 에칭 마스크(102)의 개구부(105)와 동일하다.

다음으로, 이들 에칭 레이트(103, 104)의 비율들이 정량적으로 고려된다. (111)B의 법선 및 (100)면의 법선은 도 20a 및 20b에 도시된 바와 같이 약 54.7도의 각도를 정의한다. 이 경우에, (100)면의 에칭 레이트(104)에 대한 (111)B면의 에칭 레이트(103)의 비율이 약 1.73과 동일한 경우, 에칭 마스크 층의 개구(105)와 거의 동일한 크기의 기저 부분을 형성하면서 에칭 프로세스가 진행된다. 즉, 기저 부분의 크기를 개구(105)와 거의 동일하게 유지하면서 에칭 프로세스가 진행된다.

한편, (100)면의 에칭 레이트(104)에 대한 (111)B면의 에칭 레이트(103)의 비율이 약 1.73보다 큰 경우, 에칭 프로세스가 도 20b에 도시된 바와 같이 진행됨에 따라, 오목부(101a)의 평면형 기저 부분(101b)의 그 크기가 점차 감소된다. 그 결과, 더 예리해진 기저 부분을 가지는 마이크로 코너 큐브가 형성될 수 있다. 그러한 더 예리한 기저 부분을 가지는 코너 큐브로 구성되는 마이크로 코너 큐브 어레이를 이용하여 재귀성 반사판이 형성되는 경우, 재귀성 반사판은 입사광을 그 소스로 더 확실하게 되돌려 반사할 수 있다.

상기 설명한 바와 같이, 더 예리한 기저 부분을 가지는 마이크로 코너 큐브를 만들기 위해서는, (100) 면에 대한 (111)B면의 에칭 레이트의 비율(여기에서는 "(111)B/(100) 에칭 속도비라 지칭됨)이 약 1.73보다 클 필요가 있다. (111)B/(100) 에칭 속도비는 바람직하게는 약 1.8보다 크거나 같고, 더 바람직하게는 약 3.0보다 크거나 같다.

따라서, 높은 형태 정밀도를 가지는 마이크로 코너 큐브 어레이를 만들기 위해서는, 적어도 약 1.73보다 큰 (111)B/(100) 에칭 속도비를 실현하는 에칭액을 이용하는 것이 바람직하다. 그러한 에칭액의 예는 상기 설명한 에칭액 A 뿐만 아니라 수산화나트륨, 과산화수소수, 및 물(NaOH:H₂O₂:H₂O =5g:5g:90g)의 혼합액을 포함한다.

이와 같이, 2가지 형태의 결정면간의 에칭 속도비를 적절하게 제어함으로써, 더 높은 형태 정밀도를 가지는 마이크로 코너 큐브 어레이가 형성될 수 있다. 상기 설명한 양호한 실시예에서, 마이크로 코너 큐브 어레이는 그 반사면으로서 입방체의 단결정의 {100}면을 가지도록 형성될 것으로 예상된다. 그러한 마이크로 코너 큐브 어레이를 얻기 위해서는, {100}면이 의도한 대로 용이하게 노출되므로, 이방성 에칭 프로세스가 상기 설명한 바와 같이 적절하게 수행될 필요가 있다. 이와 같이 얻어진 마이크로 코너 큐브 어레이에서, 그 면들(즉, 입방체의 단결정의 {100}면)은 충분히 높은 면 정밀도(또는 평면성)를 가지고 있다.

상기 설명한 제1, 제2 및 제3 양호한 실시예는 기판의 표면을 이방성으로 에칭함으로써 마이크로 코너 큐브 어레이를 제조하는 여러 가지 방법에 관한 것이다. 다른 방법으로는, 유사한 마이크로 코너 큐브 어레이는 이방성 에칭 프로세스가 아닌, 결정의 선택적 성장 프로세스에 의해 형성될 수도 있다. 그 경우에, 결정이 소정의 결정면을 의도적으로 노출하는 방식으로 성장되는 경우, 마이크로 코너 큐브 어레이는 높은 형태 정밀도로 형성될 수도 있다.

실시예 4

이하에서는, 본 발명의 제4 양호한 실시예를 설명한다. 제4 양호한 실시예는 GaAs 기판(101) 상에 마스킹 부재(102) 및 개구(105)로 구성되는 에칭 마스크 층(110)을 정의한 후 예를 들면 도 21에 도시된 바와 같이 기판(101)을 이방성으로 에칭함으로써 마이크로 코너 큐브 어레이를 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 양호한 실시예에서, 형성된 마이크로 코너 큐브 어레이의 형태가 마스킹 부재(102) 및 개구(105)로 구성되는 에칭 마스크 층(110)의 패턴에 따라 변경되는 방법을 알기 위해, 도 21 내지 도 29에 도시된 다양한 형태의 에칭 마스크 층(110)을 이용하여 에칭 프로세스가 수행된다.

유의할 점은, 이하에 설명되는 이들 에칭 마스크 층(110) 각각은 제1 양호한 실시예에서 이미 설명한 포토마스크를 이용하여 기판(101) 상에 피착되는 포토 레지스트 막을 패터닝함으로써 정의될 수 있다는 점이다. 그 경우에, 막이 패터닝된 후에 남아있는 포토레지스트 막의 부분(즉, 포토 레지스트 패턴(2'))은 에칭 마스크 층(110)의 마스킹 부재(102)에 대응하는데 대해, 포토 레지스트 막의 나머지 제거 부분은 에칭 마스크 층(110)의 개구(105)에 대응한다.

본 양호한 실시예에서, 에칭 마스크 층(110)의 단위 부재(즉, 마스킹 부재(102))는 소정의 방향으로 규칙적으로 배열된다. 더 구체적으로는, 도 21에 도시된 바와 같이 기판 표면에 평행한 면에서 서로 약 60도의 각도를 정의하도록 서로 교차하는 3개의 방향(106A, 106B, 106C) 각각에서, 마스킹 부재(102)는 단위 부재로서 규칙적으로 배열된다. 이 경우에, 2개의 인접한 마스킹 부재(102)의 중간점 또는 중심간의 거리로서 정의되는 피치(106)는 이들 3개의 방향(106A, 106B, 106C)의 각각에서 약 13㎛이다.

유의할 점은, "단위 부재"는 통상 동일한 평면형 형태를 가지고 있고 서로 공간적으로 이격된 각 마스킹 부재(102)를 지칭한다는 점이다. 그러나, 각 "단위 부재"는 단지 하나의 마스킹 부재(102)로 구성될 필요는 없다. 또한, "다중 마스킹 부재"는 항상 서로 이격되어 있지는 않지만, 서로 거의 연결되지 않는다.

상기 설명한 바와 같이, 임의의 여러 가지 패턴의 에칭 마스크 층(110)이 단결정 기판(101) 상에 정의된 후, 기판(101)이 이방성 에칭 프로세스를 받는다. 본 양호한 실시예에서, 에칭 프로세스는 에칭액으로서 암모니아수, 과산화수소수, 및 물(NH₄OH₄:H₂O₂:H₂O=15:15:70)의 혼합액을 이용하여 약 20℃에서 약 3분 또는 약 5분 동안 수행될 수 있다.

이하에서는, 에칭 마스크 층(110)의 여러 가지 패턴 각각을 도 21 내지 도 29를 참조하여 설명한다.

도 21에 도시된 에칭 마스크 층(110)은 제1 양호한 실시예에 이용된 것과 동일한 패턴을 가지고 있다. 이러한 마스크 층(110)의 마스킹 부재(102)의 각각은 단결정 기판(101)의 (100), (010), 및 (001) 면에 평행한 3변을 가지는 정삼각형의 평면형 형태를 가지고 있다. 즉, 각 마스킹 부재(102)의 3변이 (100), (010), (001) 면에 평행하다.

다음으로, 결정의 [111] 방향이 기판의 표면의 법선이 되도록, 즉 {111}B면이 도 33에 도시된 바와 같이, 법선 방향에 대해 [111] 방향으로 정의되도록 결정의 a, b, 및 c축이 정의된다는 가정하에서, 마스킹 부재(102)의 형태를 더 상세하게 설명한다. 도 33에 도시된 결정 구조에서, 결정의 {111}B 면은 기판의 표면에 대응하고, 마스킹 부재(102)는 {111}B면 상에 정의된다. 여기에 사용되는 바와 같이, "(100) 면에 평행한" 마스킹 부재(102)의 에지는 도 33에 도시된 라인 세그먼트(a1)로 표시된다. 즉, 우각으로 에지(또는 라인 세그먼트(a1))를 교차하고 마스킹 부재(102)의 내부로부터 그 외부로 지향되는 벡터 A1(도 21에도 도시됨)이 결정의 [-211] 방향에 거의 대응하는 방향을 가지는 경우, 에지는 "(100)면에 평행한" 것으로서 간주된다. 또한, "(010)면에 평행한" 마스킹 부재(102)의 에지는 도 33에 도시된 라인 세그먼트(a2)로 표시된다. 즉, 우각으로 에지(또는 라인 세그먼트(a2))를 교차하고 마스킹 부재(102)의 내부로부터 그 외부로 지향되는 벡터 A2(도 21에도 도시됨)가 결정의 [1-21] 방향에 거의 대응하는 방향을 가지는 경우, 에지는 "(010)면에 평행한" 것으로서 간주된다. 또한, "(001)면에 평행한" 마스킹 부재(102)의 에지는 도 33에 도시된 라인 세그먼트(a3)로 표시된다. 즉, 우각으로 에지(또는 라인 세그먼트(a3))를 교차하고 마스킹 부재(102)의 내부로부터 그 외부로 지향되는 벡터 A3(도 21에도 도시됨)이 결정의 [11-2] 방향에 거의 대응하는 방향을 가지는 경우, 에지는 "(001)면에 평행한" 것으로서 간주된다.

도 21을 다시 참조하면, 2개의 인접한 마스킹 부재(102)들은 중첩부(107)에서 서로 약간 중첩한다. 즉, 마스킹 부재(102)의 전체 면적은 에칭 마스크 층(110)의 50% 이상에 해당한다. 환언하면, 마스킹 부재(102)의 전체 면적은 개구(105)보다 더 크다.

각 마스킹 부재(102)의 중간점(또는 중앙)은 벌집모양 격자점에 거의 배치된다. 여기에 사용되는 바와 같이, "벌집모양 격자점"은 소정의 면이 그 사이에 전혀 갭이 없이 완전히 동일한 형태의 육각형으로 밀집되어 패킹되는 경우 각 직육각형의 정점 및 중간점을 지칭한다. "벌집모양 격자점"은 또한 소정의 면에 정의되는 제1 및 제2 평행선 그룹 간의 교차점에도 대응한다. 이 경우에, 제1 평행선 그룹은 제1 방향으로 연장되고 규칙적인 간격으로 서로 이격되는데 대해, 제2 평행선 그룹은 제1 평행선 그룹에 대해 60도의 각도를 정의하도록 제2 방향으로 연장되고 제1 평행선 그룹과 동일한 규칙적인 간격으로 서로 이격되어 있다.

도 22에 도시된 에칭 마스크 층(110)은 제1 양호한 실시예 또는 도 21에 되된 것과 유사한 패턴을 가지고 있다. 그러나, 단결정 기판(101)의 표면 상의 각 삼각형 마스킹 부재(102)의 방향이 상이하다. 따라서, 도 22에 도시된 마스크 층(110)의 마스킹 부재(102) 및 개구(105)는 예를 들면 도 21에 도시된 마스크 층(110)의 음의 부분을 형성한다.

도 22에 도시된 마스크 층(110)에서, 각 마스킹 부재(102)는 단결정 기판(101)의 (11-1), (1-11) 및 (-111) 면에 평행한 3개의 에지를 가지는 정삼각형의 평면형 형태를 가지고 있다. 즉, 각 마스킹 부재(102)의 3개의 에지는 (11-1), (1-11), 및 (-111)면에 평행하다.

여기에 사용되는 바와 같이, "(11-1) 면에 평행한" 마스킹 부재(102)의 에지는 도 33에 도시된 라인 세그먼트(b1)로 표시된다. 즉, 우각으로 에지(또는 라인 세그먼트(b1))를 교차하고 마스킹 부재(102)의 내부로부터 그 외부로 지향되는 벡터 B1(도 22에도 도시됨)이 결정의 [-1-12] 방향에 거의 대응하는 방향을 가지는 경우, 에지는 "(11-1)면에 평행한" 것으로서 간주된다. 또한, "(1-11)면에 평행한" 마스킹 부재(102)의 에지는 도 33에 도시된 라인 세그먼트(b2)로 표시된다. 즉, 우각으로 에지(또는 라인 세그먼트(b2))를 교차하고 마스킹 부재(102)의 내부로부터 그 외부로 지향되는 벡터 B2(도 22에도 도시됨)가 결정의 [-12-1] 방향에 거의 대응하는 방향을 가지는 경우, 에지는 "(1-11)면에 평행한" 것으로서 간주된다. 또한, "(-111)면에 평행한" 마스킹 부재(102)의 에지는 도 33에 도시된 라인 세그먼트(b3)로 표시된다. 즉, 우각으로 에지(또는 라인 세그먼트(b3))를 교차하고 마스킹 부재(102)의 내부로부터 그 외부로 지향되는 벡터 B3(도 22에도 도시됨)이 결정의 [2-1-1] 방향에 거의 대응하는 방향을 가지는 경우, 에지는 "(-111)면에 평행한" 것으로서 간주된다.

도 22를 다시 참조하면, 2개의 인접한 마스킹 부재(102)들은 중첩부(107)에서 서로 약간 중첩한다. 즉, 마스킹 부재(102)의 전체 면적은 에칭 마스크 층(110)의 50% 이상에 해당한다. 환언하면, 마스킹 부재(102)의 전체 면적은 개구(105)보다 더 크다. 또한, 각 마스킹 부재(102)의 중간점(또는 중앙)은 벌집모양 격자점에 거의 배치된다.

도 23, 24 및 25에 도시된 에칭 마스크 층(110)에서, 그 마스킹 부재(102)는 직육각형 평면 형태를 가지고 있고 서로 이격되어 있다. 또한, 도 23, 24, 및 25에 도시된 예에서, 마스킹 부재(102)의 전체 면적은 에칭 마스크 층(110)의 면적에 각각 약 75%, 약 60%, 및 약 50%에 해당한다. 또한, 도 23, 24, 및 25에 도시된 에칭 마스크 층(110) 각각에서, 각 마스킹 부재(102)의 중간점(또는 중심)이 벌집모양 격자점에 거의 배치된다.

마스크 층(110)의 전체 면적은 마스킹 부재(102)의 전체 면적 및 개구(105)의 전체 면적의 합과 동일하다. 더 정확하게는, 여기에서 "마스크 층(110)의 전체 면적"은 마스킹 부재(102)와 개구(105)가 규칙적인 패턴을 형성하는 영역에서 마스킹 부재(102) 및 개구(105)의 전체 면적의 합을 의미한다. 또한, 에칭 마스크 층(110)에 대한 마스킹 부재(102)의 전체 면적의 비율은 4개의 인접하는 마스킹 부재(102)의 각 중앙을 서로 접속함으로써 얻어지는 직사각형 영역(예를 들면, 도 23의 점선 106D로 표시됨)의 면적에 대한 마스킹 부재(102)의 전체 면적의 비율로서 표시될 수 있다.

도 26에 도시된 마스크 층(110)에서, 각 마스킹 부재(102)는 단결정 기판(101)의 (100), (010), (001), (11-1), (1-11) 및 (-111) 면에 평행한 6개의 에지를 가지는 직육각형의 평면형 형태를 가지고 있다. 마스킹 부재(102)는 서로 이격되어 있다. 또한, 각 마스킹 부재(102)의 중간점(또는 중앙)은 벌집모양 격자점에 거의 배치된다. 유의할 점은, 도 26에 도시된 직육각형 마스킹 부재(102)는 도 23, 24 또는 25에 도시된 직육각형 마스킹 부재(102)를 기판의 표면에 평행한 방향으로 90도만큼 회전함으로써 얻어지는 것과 유사하다는 점이다. 또한, 도 26에 도시된 예에서, 마스킹 부재(102)의 전체 면적은 에칭 마스크 층(110)의 약 60%에 해당한다.

도 27에 도시된 마스크 층(110)에서, 각 마스킹 부재(102)는 단결정 기판(101)의 (100), (010), 및 (001) 면에 평행한 에지를 포함하는 9각형의 평면 형태를 가지고 있다. 마스킹 부재(102)는 서로 이격되어 있다. 또한, 각 마스킹 부재(102)의 중간점(또는 중앙)은 벌집모양 격자점에 거의 배치된다.

도 28에 도시된 마스크 층(110)에서, 각 마스킹 부재(102)는 단결정 기판(101)의 (100), (010), (11-1), (1-11), 및 (-111) 면에 평행한 에지를 포함하는 12각형의 평면 형태를 가지고 있다. 마스킹 부재(102)는 서로 이격되어 있다. 또한, 각 마스킹 부재(102)의 중간점(또는 중앙)은 벌집모양 격자점에 거의 배치된다.

도 29에 도시된 마스크 층(110)에서, 각 마스킹 부재(102)는 정사각형 평면 형태를 가지고 있다. 각 마스킹 부재(102)의 중간점(또는 중앙)은 벌집모양 격자점에 거의 배치된다.

기판(101)이 도 21 내지 도 29에 도시된 각 패턴을 갖는 마스크 층(110)을 이용함으로써 이방성으로 에칭된 경우, 이하의 결과들이 얻어졌다.

도 21 내지 도 29에 도시된 에칭 마스크 층(110) 중 어느 것이 이용되든지 간에, 마이크로 코너 큐브 어레이의 볼록부(즉, 가장 높은 레벨 점)의 각 정점은 관련 마스킹 부재(102)의 중앙에 형성된다. 상기 설명한 바와 같이, 이들 각 마스크 층(110)내의 각 마스킹 부재(102)의 중앙은 벌집모양 격자점에 거의 배치된다. 그러므로, 마이크로 코너 큐브 어레이의 각 최상 레벨 점은 벌집모양 격자점 상에 형성된다. 따라서, 각 마스크 층(110)의 각 마스킹 부재(102)의 중앙은 바람직하게는 형성되는 마이크로 코너 큐브 어레이의 정점(즉, 벌집모양 격자점)에 대응한다는 것을 알 수 있다. 또한, 마이크로 코너 큐브의 크기는 2개의 인접 마스킹 부재(102)의 중앙간 거리로서 정의되는 피치(106)에 따라 제어된다. 결과적으로, 에칭 마스크 층(100)에 대해 적절한 패턴이 선택된 경우, 원하는 크기의 마이크로 코너 큐브가 얻어질 수 있다는 것을 알 수 있다.

도 30 및 31은 도 21 및 22에 도시된 에칭 마스크 층(110)을 각각 이용함으로써 형성되는 2개의 마이크로 코너 큐브 어레이를 도시하고 있다. 도 30 및 31에서, 빈 원 ○은 마이크로 코너 큐브의 최상위 레벨 점(즉, 볼록부의 정점)을 나타내고, 채워진 원 ●은 마이크로 코너 큐브의 최하위 레벨 점(즉, 오목부의 정점)을 나타내며, 삼각형 △은 중간 레벨 점을 나타낸다. 도 30 및 31에서 알 수 있는 바와 같이, 도 21 및 22에 도시된 에칭 마스크 층(110) 중 어느 것이 이용되든지 간에, 각 마이크로 코너 큐브의 최상위 레벨 점 ○은 관련 마스킹 부재(102)의 중간점에 배치된다. 그러나, 각 마이크로 코너 큐브는 (100), (010), 및 (001) 면으로 구성된다. 그러므로, 도 21에 도시된 마스크 층(110)이 이용되는 경우, 각 개구(105)의 중앙이 관련 코너 큐브의 최하위 레벨 점 ●에 대응한다. 한편, 도 22에 도시된 마스크 층(110)이 이용되는 경우, 각 개구(105)의 중앙은 관련 코너 큐브의 중간 레벨 점 △에 대응한다.

또한, 에칭 마스크 층(110) 중 어느 것이 이용되든지 간에, 3분 동안 에칭 프로세스가 수행되는 경우, 결과적인 마이크로 코너 큐브 어레이의 각 정점이 도 32a에 도시된 바와 같이 예리해진다. 그러나, 에칭 프로세스가 약 5분동안 수행된 경우, 결과적인 마이크로 코너 큐브 어레이의 각 정점이 도 32b에 도시된 바와 같이 둥글어진다. 그 이유는 다음과 같다. 에칭 프로세스가 진행됨에 따라, GaAs 단결정 기판(101)의 {111}B면들과 마스킹 부재(102)간의 접촉 영역(즉, 기판의 표면)이 점차 감소된다. 또한, 마스킹 부재(102)가 기판 표면과 더 이상 접촉하지 않는 경우, {111}B 면이 정점으로부터 에칭되기 시작한다. 그 결과, 코너 큐브의 정점이 둥글어진다.

그러므로, 본 발명자들은, 마스킹 부재(102)가 GaAs 단결정 기판(101)의 {111}B 면과 더 이상 접촉되지 않은 경우에(즉, 이들간 접촉 영역이 최소화되는 경우에), 에칭 프로세스가 중지되는 것이 바람직하다는 것을 발견하였다. {111}B 면과 마스킹 부재간의 접촉 영역이 최소화되는 경우에 에칭 프로세스를 중지하기 위해서는, 예를 들면 실험을 통해 최적 에칭 시간을 미리 얻을 필요가 있다. 에칭 시간이 이와 같이 최적화되는 경우, 원하는 예리해진 정점을 가지는 마이크로 코너 큐브 어레이를 얻을 수 있다.

본 발명자들은 또한, 이용되는 에칭액 종류에 따라, 종종 에칭 마스크 층(110)의 개구(105)의 면적을 줄이는 것이 바람직하다는 것을 발견하였다. 이것은, {100} 면에 대한 {111}B 면의 에칭 레이트의 비율(즉, 상기 기술한 (111)B/(100) 에칭 속도비)이 충분히 높지 않은 경우, 에칭 프로세스는 각 개구(105) 내부에 평면형 기저부분을 남기도록 진행될 수 있기 때문이다. 즉, 원하는 형태의 마이크로 코너 큐브 어레이를 얻기 위해서는, 에칭 마스크 층(110)의 각 개구(105)의 면적이 커질수록, 에칭 속도비가 더 높게 된다. 환언하면, 에칭 마스크 층(110)의 각 개구(105)의 면적이 더 작을수록, 에칭 속도비가 더 낮아질 수 있다. 따라서, 에칭 마스크 층(110)의 각 개구(105)의 면적이 작은 경우, 에칭 조건이 덜 엄격해진다.

예를 들면, 도 23, 24, 및 25에 도시된 에칭 마스크 층(110)이 각각 이용된 3가지 상황을 고려해 보자. 특히, 마스킹 부재(102)의 전체 면적이 전체의 50% 이상에 해당하는 도 23 또는 도 24에 도시된 에칭 마스크 층(110)이 이용된 경우, 원하는 형태를 가지는 마이크로 코너 큐브 어레이를 얻을 수 있다. 그러나, 마스킹 부재(102)의 전체 면적이 전체의 약 50%에 해당하는 도 25에 도시된 에칭 마스크 층(110)이 이용된 경우, 원하는 형태를 가지는 마이크로 코너 큐브 어레이가 얻어지지 않고 평면형 기저 부분을 가지고 있다. 그러므로, 본 발명자들은, 마스킹 부재(102)의 전체 면적이 전체 에칭 마스크 층(110)의 50% 이상에 해당하는 것이 바람직하다, 즉 마스킹 부재(102)의 전체 면적이 개구(105)보다 큰 것이 바람직하다는 것을 발견했다.

다음으로, 도 21 및 도 29에 도시된 에칭 마스크 층(110)이 각각 이용된 경우의 2가지 상황간에 결과적인 마이크로 코너 큐브 어레이의 형태가 어떻게 다른지를 설명한다. 본 발명자들은, 이들 마스크 층(110) 중 어느 것이 이용되든지 간에 양호한 마이크로 코너 큐브 어레이가 형성될 수 있다는 것을 발견하였다. 그러나, 본 발명자들이 전자 현미경으로 이들 2개 형태의 어레이에서 코너 큐브의 면 정밀도(또는 평면성)를 측정한 경우, 도 21에 도시된 마스크 층(110)을 이용하여 얻어진 어레이는 도 29에 도시된 마스크 층(110)을 이용하여 얻어진 어레이보다 더 높은 면 정밀도를 보여준다는 것을 발견하였다. 형성되는 마이크로 코너 큐브 어레이는 3회 회전축에 대해 대칭인 평면 형태를 가지고 있다. 따라서, 이용되는 마스크 층(110)의 마스킹 부재(102, 또는 개구(105))의 각각은 3회 회전축에 대해 대칭인 평면 형태를 가지고 있는 것이 바람직하다.

다음으로, 도 21 및 도 22에 도시된 에칭 마스크 층(110)이 각각 이용된 경우의 2가지 상황간에 결과적인 마이크로 코너 큐브 어레이의 형태가 어떻게 다른지를 설명한다. 본 발명자들은, 이들 마스크 층(110) 중 어느 것이 이용되든지 간에 양호한 마이크로 코너 큐브 어레이가 형성될 수 있다는 것을 발견하였다. 그러나, 본 발명자들이 전자 현미경으로 이들 2개 형태의 어레이에서 코너 큐브의 면 정밀도(또는 평면성)를 측정한 경우, 도 21에 도시된 마스크 층(110)을 이용하여 얻어진 어레이는 도 22에 도시된 마스크 층(110)을 이용하여 얻어진 어레이보다 더 높은 면 정밀도를 보여준다는 것을 발견하였다. 그러나, 도 21에 도시된 마스크 층(110)이 이용되는 경우, 마스킹 부재(102)간의 중첩부(107) 아래의 기판 표면 상의 여기 저기에 불필요한 정점(돌출부의)이 형성되었다. 따라서, 도 21에 도시된 패턴을 가지는 에칭 마스크 층(110)이 이용되는 경우에, 넓은 영역에 걸쳐 원하는 형태의 다수의 코너 큐브를 균일하게 만들기 위해서는, 도 22에 도시된 패턴을 가지는 에칭 마스크 층(110)을 이용하는 것에 비해, 마스크 층(110)이 더 높은 형태 정밀도를 가져야 한다.

한편, 마스킹 부재(102)간에 중첩부(107)가 없는, 도 23 내지 29에 도시된 마스크 층(110)이 이용된 경우, 기판의 표면 상에 불필요한 볼록부가 전혀 형성되지 않았다. 그러므로, 이들 불필요한 볼록부는 마스킹 부재(102)간에 중첩부(107)의 존재로 인해 형성되었다는 것을 발견하였다. 환언하면, 본 발명자들은, 마스킹 부재(102)가 에칭 마스크 층(110)에서 서로 이격되는 것이 바람직하다는 것을 발견하였다.

상기 설명한 바와 같이, 에칭 프로세스를 위한 적절한 패턴을 가지는 에칭 마스크 층을 선택함으로써, 결과적인 마이크로 코너 큐브 어레이의 형태 정밀도가 증가될 수 있다. 또한, 에칭 마스크 층에서 각 마스킹 부재의 중간점을 적절하게 정의함으로써, 결과적인 마이크로 코너 큐브 어레이의 정점 위치 및 크기는 의도한 대로 결정될 수 있다.

실시예 5

이하에서는, 본 발명의 제5 양호한 실시예를 설명한다. 제5 양호한 실시예는 본 발명의 제1 내지 제4 양호한 실시예에 대해 설명된 방법들 중 하나에 의해 제조된 마이크로 코너 큐브 어레이를 재귀성 반사판으로서 이용하는 반사형 액정 표시 장치에 관한 것이다.

도 9는 제5 양호한 실시예에 따른 반사형 액정 표시 장치(100)의 구성을 도시하고 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 이러한 액정 표시 장치(100)는 한쌍의 기판(8, 9), 및 기판(8,9)간의 광 변조 층으로서 제공된 산란형 액정층(6)을 포함한다. 기판(8)은 관찰자에 인접하여 배치되고, 기판(9)은 기판(8)에 대향하도록 제공된다. 이들 2개의 기판(8, 9)은 투명 재료로 이루어지고, 예를 들면 유리판 또는 고분자 막일 수 있다.

액정층(6)에 대향되는 기판(8)의 표면상에는, R, G, B 컬러 필터를 포함하는 컬러 필터층(7) 및 투명 전극(12)이 순서대로 스택된다. 한편, 액정층(6)에 대향되는 기판(9)의 한 표면 상에는, 마이크로 코너 큐브 어레이(10)가 제공된다. 이러한 마이크로 코너 큐브 어레이(10)는 높은 표면 반사율을 가지는 재료(예를 들면, 은 또는 알루미늄)로 만들어지고 거의 균일한 두께를 가지는 반사 전극(11)으로 피복된다. 반사 전극(11)은 예를 들면 증착 프로세스에 의해 약 200nm의 두께로 은을 피착함으로써 마이크로 코너 큐브 어레이의 거친 표면과 밀접하게 접촉하도록 형성될 수 있다. 반사 전극(11)은 입사광을 그 소스로 되돌려 반사하기 위한 반사면으로써 뿐만 아니라 전압을 액정층(6)에 인가하기 위한 전극으로서도 기능한다.

그러한 구성을 가지는 액정 표시 장치(100)는 투명 전극(12) 및 반사 전극(11)으로부터 액정층(6)에 인가된 전압으로 픽셀 단위로 액정층(6)의 광 변조 상태를 제어함으로써 이미지를 그 위에 표시한다. 전극(11, 12)에 인가된 전압은 박막 트랜지스터와 같은 주지의 액티브 구성요소나 임의의 다른 장치에 의해 제어될 수 있다.

도 9에 도시된 양호한 실시예에서, 마이크로 코너 큐브 어레이(10)는 기판(9) 상에 형성된다. 다르게는, 마이크로 코너 큐브 어레이(10) 자체는 기판(9)을 제공하지 않고 기판으로서 이용될 수도 있다. 제1 양호한 실시예에서 이미 설명한 바와 같이, 마이크로 코너 큐브 어레이(10)는 GaAs 기판으로 형성될 수도 있다. GaAs 기판이 이용되는 경우, 액티브 구성요소를 구동하기 위한 회로 및 다른 회로는 예를 들면 그 표시 영역 주위의 동일한 기판 상에 형성될 수 있다. 구동 회로 및 다른 회로가 동일한 기판 상에 형성될 수 있는 경우, 표시 장치의 전체 크기가 감소될 수 있다. 그러므로, 이러한 표시 장치가 예를 들면 셀룰러 폰에 효과적으로 적용 가능하다.

본 양호한 실시예에서, 산란형 액정층(6)은 고분자 분산형 액정 재료로 만들어진다. 그러나, 액정층(6)의 재료는 이것으로 한정되지 않고, 네마틱-콜레스테릭 상 변이형 액정 재료 또는 액정 젤과 같은 임의의 다른 산란형 액정 재료가 될 수 있다. 또한, 재료가 입사광을 투과하는 모드와 광을 산란하는 모드 사이에서 적어도 액정층이 스위칭할 수만 있다면, 액정층(6)은 여러 가지 다른 액정 재료 중 임의의 것이 될 수 있다. 특히, 다른 이용 가능한 액정 재료의 예는 투과 및 반사 상태 사이에서 스위칭할 수 있고 액정 재료의 도메인 크기를 제어함으로써 확산 특성이 부여되는 콜레스테릭 액정 재료, 및 투과 및 반사 상태 사이에서 스위칭하고 재료를 확산 노광함으로써 확산 특성이 부여되는 홀로그래픽 기능을 가지는 고분자 분산형 액정 재료를 포함한다.

본 양호한 실시예에 이용되는 고분자 분산형 액정 재료는 저분자 액정 조성물 및 미중합 프리폴리머의 혼합물을 혼화하기 쉬운 상태로 준비하고, 혼합물을 기판간의 갭에 주입한 후 프리폴리머를 중합함으로써 얻어진다. 프리폴리머를 중화함으로써 재료가 얻어지는 한, 임의의 형태의 고분자 분산형 액정 재료가 이용될 수 있다. 본 양호한 실시예에서, 액정 특성을 가지는 UV-처리 프리폴리머 및 액정 조성물의 혼합물이 자외선과 같은 활성화 광에 노출됨으로써 포토-처리되고, 처리된 혼합물(즉, UV-처리된 액정 재료)은 폴리머 분산형 액정 재료로서 이용된다. 그러한 UV-처리된 액정 재료가 고분자 분산형 액정 재료로서 이용되는 경우, 중합가능한 액정 재료는 가열되지 않고 중합될 수 있다. 그러므로, 액정 표시 장치의 다른 부재는 생성되는 열에 의해 영향을 받지 않는다.

예를 들면 약 20:80의 중량비로 혼합되는 UV-처리 재료 및 액정 조성물의 혼합에 소량의 중합 개시제(예를 들면, Ciba-Geigy Corporation에 의해 제조됨)를 첨가함으로써, 프리폴리머 액정 혼합물이 얻어질 수 있다. 이와 같이 얻어진 프리폴리머 액정 혼합물은 실온에서 네마틱 액정 위상을 나타낸다. 입사광이 그러한 재료로 만들어지는 액정 재료에 들어갈 때, 거기에 인가된 전압으로 변경되는 액정층의 모드(즉, 산란 또는 투과 모드)에 따라 변조된다. 본 양호한 실시예에서, 액정층은 전압이 인가되지 않을 때는 산란 상태를 나타내고, 전압이 인가되는 상태에서는 투과 상태를 나타낸다.

이하, 반사형 액정 표시 장치(100)가 동작되는 방법을 구체적으로 설명한다.

우선, 화이트 표시 모드의 표시 장치(100)의 동작을 설명한다. 화이트 표시 모드에서, 액정층(6)이 산란 상태를 나타내도록 제어된다. 그러므로, 외부적으로 입사된 광은 기판(8) 및 컬러 필터층(7)을 통해 투과한 후에 액정층(6)에 의해 산란된다. 이 경우에, 액정층(6)에 의해 후방 산란된 입사광 부분이 관찰자에게 되돌아온다. 또한, 본 양호한 실시예의 표시 장치에서, 액정층(6)을 통해 직접 투과된 입사광의 다른 부분 및 액정층(6)에 의해 전방으로 분산된 입사광의 또 다른 부분이 마이크로 코너 큐브 어레이(10) 상의 반사 전극(11)에 의해 반사된다. 광의 반사된 부분은 액정층(6)을 통과하면서 산란 상태에서 액정층(6)에 의해 재차 산란된다. 그 결과, 산란된 광의 일부가 관찰자에게 되돌아온다. 이와 같이, 화이트 표시 모드에서, 후방 산란된 광뿐만 아니라 전방 산란된 광의 일부가 관찰자에게 되돌아오므로, 매우 밝은 이미지의 표시를 실현한다.

다음으로, 블랙 표시 모드의 표시 장치(100)의 동작을 설명한다. 블랙 표시 모드에서, 액정층(6)은 전압이 공급됨으로써 투과상태를 나타내도록 제어된다. 그러한 상황에서, 외부에서 입사된 광은 기판(8), 컬러 필터층(7), 및 액정층(6)을 통해 투과된다. 액정층(6)을 통해 투과된 광은 마이크로 코너 큐브 어레이(10) 상의 반사 전극(10)에 의해 재귀 반사된다. 즉, 표시 상의 이미지를 보고 있는 관찰자의 눈에 들어가기 전에, 입사광이 기판(8) 및 액정층(6)에 의해 굴절되고, 마이크로 코너 큐브 어레이(10)로부터 재귀 반사되며, 그런 후 액정층(6) 및 기판(8)에 의해 다시 굴절된다. 그러므로, 관찰자의 눈의 주위로부터 오는 광만이 표시 장치(100)로부터 관찰자로 나간다. 이 경우에, 관찰자의 눈의 주위가 너무 좁은 영역이므로 임의의 광원이 거기에 존재하도록 허용하는 경우(즉, 그 영역이 관찰자의 눈동자보다 면적이 더 작은 경우), 양호한 블랙 표시가 실현된다.

상기 설명한 바와 같이, 마이크로 코너 큐브 어레이(10) 상으로 입사되는 광은 입사광이 진행되는 방향과 정확하게 반대인 방향으로 되돌려 반사된다. 그러나, 재귀 반사된 출사 광선이 입사 광선으로부터 수평으로 약간 시프팅(또는 변환)된다. 시프트는 마이크로 코너 큐브 어레이(10)의 각 단위 부재의 크기(또는 피치)와 거의 동일하다. 따라서, 마이크로 코너 큐브 어레이(10)의 크기 L1이 도 10a에 도시된 바와 같이 각 화소 영역의 크기 L2보다 큰 경우에, 입사광선이 통과하는 컬러 필터의 컬러(예를 들면, 도 10a에 도시된 예에서 녹색(G))이 출사 광선이 통과하는 컬러 필터의 컬러(예를 들면, 도 10a에 도시된 예에서의 청색(B))와 상이하므로, 의도하지 않게 컬러 혼합을 야기한다.

한편, 도 10b에 도시된 바와 같이, 마이크로 코너 큐브 어레이(10)의 각 단위 부재의 크기 L1이 각 화소 영역의 크기 L2보다 작은 경우, 입사광선이 통과하는 컬러 필터의 컬러(예를 들면, 도 10b에 도시된 예에서 녹색(G))가 출사 광선이 통과하는 컬러 필터의 컬러와 동일하므로, 컬러 혼합이 전혀 발생하지 않는다. 따라서, 이미지를 원하는 컬러로 표시하기 위해서는, 마이크로 코너 큐브 어레이(10)의 각 단위 부재의 크기 L1이 각 화소 영역의 크기 L2보다 작을 필요가 있다. 본 양호한 실시예에 이용하기 위한 마이크로 코너 큐브 어레이(10)에서, 각 단위 부재의 크기(예를 들면, 약 10㎛)는 제1 및 제2 양호한 실시예에 이미 설명한 바와 같이 화소 영역의 정상 크기(예를 들면, 약 수십 ㎛)보다 충분히 작게 정의된다. 그러므로, 이미지는 원하는 컬러로 적절하게 표시될 수 있다.

다음으로, 3개의 직각 이등변 삼각형 면으로 구성되는 코너 큐브 상으로 곧바로 입사된 광선의 재귀 반사율이 3개의 정사각형 면으로 구성되는 코너 큐브 상으로 곧바로 입사된 광선의 재귀 반사율이 비교될 것이다. 유의할 점은, 광선이 코너 큐브의 한 점에 입사된 경우에, 코너 큐브의 중앙에 대해 입사점에 대칭인 점으로부터 반대 방향으로 광선이 다시 반사된다는 점이다. 이것은 코너 큐브에 대한 필요 충분 조건이다.

도 11a 내지 11c는 각 코너 큐브가 3개의 직각 이등변 삼각형 면으로 구성되는 상황을 도시하고 있다. 특히, 도 11a는 코너 큐브를 도시하고 있고, 도 11b 및 11c는 코너 큐브 어레이를 도시하고 있다. 각 코너 큐브가 3개의 직각 이등변 삼각형 면으로 구성되는 상황에서, 이들 3개의 구성 면들이 기준 면 상으로 투영된 경우에, 도 11c에 도시된 바와 같이 투영은 정삼각형 형태를 가진다. 그 경우에, 광선이 정삼각형의 정점들 중 하나에 인접한 코너 큐브의 점 상으로 입사된 경우, 코너 큐브 내에서 코너 큐브의 중앙에 대한 입사점에 대칭인 점이 없으므로, 광선이 재귀 반사되지 않는다. 따라서, 재귀 반사율은 많아야 약 66%이다.

한편, 도 12a 내지 12c는 각 코너 큐브는 3개의 정사각형 면으로 구성되는 상황을 도시하고 있다. 특히, 도 12a는 코너 큐브를 도시하고 있고, 도 12b 및 12c는 코너 큐브의 어레이를 도시하고 있다. 각 코너 큐브가 3개의 정사각형 면으로 구성되는 상황에서, 이들 3개의 구성면들이 기준 면에 투영된 경우, 투영은 도 12c에 도시된 바와 같이 정육각형 형태를 가진다. 그 경우에, 광선이 어디에 입사되든지간에, 입사의 각 및 모든 점은 코너 큐브의 중앙에 대해 대칭인 점을 가지고 있다. 따라서, 정육각형의 임의의 점에 입사되는 광성은 항상 재귀 반사된다. 그러므로, 입사 광선이 의도된 대로 재귀 반사되도록 하기 위해서는, 어레이내의 각 마이크로 코너 큐브는 정사각형 면으로 구성되는 것이 바람직하고, 기준 면 상의 구성 면의 투영이 정육각형을 가지고 있다는 것이 바람직하다는 것을 알 수 있다.

본 양호한 실시예에서 이용하기 위한 마이크로 코너 큐브 어레이에서, 제1 및 제2 양호한 실시예에 의해 이미 설명한 바와 같이, 각 단위 요소는 입방체의 단결정의 {100}면에 의해 정의되는 3개의 거의 정사각형인 면을 포함한다. 그러므로, 마이크로 코너 큐브 어레이는 입사광을 의도된 대로 재귀 반사할 수 있다. 즉, 블랙 표시 모드에서, 관찰자는 원하지 않은 광을 전혀 느끼지 못한다. 그 결과, 적절한 어두운 표시가 실현되고, 컨트러스트 비가 증가한다.

본 발명자들은 도 13에 도시된 바와 같이 본 양호한 실시예의 마이크로 코너 큐브 어레이(10)를 포함하는 반사형 액정 표시 장치(100) 및 마이크로 코너 큐브 어레이를 전혀 포함하지 않은 비교 반사형 액정 표시 장치(800)의 반사율 및 컨트러스트 비를 측정했다. 특히, 비교예인 반사형 액정 표시 장치(800)는 마이크로 코너 큐브 어레이(10) 대신에 산란형 반사판(11)을 이용한다. 따라서, 액정층(6)이 투과 상태인 경우, 관찰자로부터 먼 광원으로부터 출사된 광이 관찰자쪽으로 반사될 것이다. 그러므로, 이러한 표시 장치(800)는 기판(8) 앞에 편광판(13) 및 위상판(14)을 더 포함하여 원하지 않은 반사광을 흡수하고 블랙 컬러의 양호한 표시를 실현한다. 유의할 점은, 표시 장치(800)의 다른 부재(예를 들면, 액정층(6) 및 컬러 필터층(7))가 표시 장치(100)의 대응 부분과 동일하다는 점이다.

이들 표시 장치(100, 800) 각각의 반사율 및 컨트러스트 비는 도 14에 도시된 것과 같은 장치를 이용하여 측정되었다. 도 14에 도시된 바와 같이, 확산된 광이 샘플(16, 즉 표시 장치(100 또는 800))로 향하는 적분구(15)로 출사되고 샘플(16)로부터 반사된 광이 샘플(16) 전방에 배치된 광 검출기(17)에 수신되도록 본 장치가 구축된다. 그 결과는 이하의 표 1에 도시되어 있다.

	화이트 표시의 반사율(%)	컨트러스트 비
표시 장치(100)	28	23
표시 장치(800)	15	25

이들 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 편광판(13)이나 위상판(14) 대신에 마이크로 코너 큐브 어레이를 이용하는 본 양호한 실시예의 액정 표시 장치(100)는 비교적 높은 컨트러스트 비 및 양호한 가시성으로 밝은 이미지를 표시할 수 있다.

실시예 6

이하에서는, 본 발명의 제6 양호한 실시예를 설명한다. 제6 양호한 실시예는 상기 설명한 본 발명의 제1 또는 제2 양호한 실시예에 따른 마이크로 코너 큐브 어레이를 포함하는 유기 전자발광(EL) 표시 장치(즉, 자기 발광 표시 장치)에 관한 것이다.

도 15는 본 양호한 실시예에 따른 유기 EL 표시 장치의 구성을 도시하고 있다. 도 15에 도시된 바와 같이, 유기 EL 표시 장치(200)는 상부 및 하부 기판(30, 34) 및 기판(30, 34) 사이에 제공된 유기 EL층(42)을 포함한다. 상부 기판(30)은 유리 또는 고분자 막과 같은 투명 재료로 만들어질 수 있다. 하부 기판(34)은 상부 기판(30)을 대향하도록 배치된다. 유기 EL 층(42)은 홀 주입층, 홀 전송층, 발광층, 전자 전송층, 및 전자 주입층을 포함하는 복수의 박막으로 구성된다. 또한, 인듐 주석 산화물(ITO)와 같은 투명 도전성 재료로 만들어지는 음극(또는 투명 전극, 32)은 유기 EL 층(42)과 상부 기판(30)의 사이에 개재된다. 또한, 양극(40)은 유기 EL 층(42)과 하부 기판(34)의 사이에 제공된다. 양극은 예를 들면 약 30nm의 두께의 알루미늄 막으로 만들어질 수 있다. 양극(40)이 그러한 박막으로 만들어지는 경우, 양극(40)이 광을 투과할 수 있다.

제1 또는 제2 양호한 실시예에 대해 설명한 방법에 의해 얻어진 마이크로 코너 큐브 어레이 반사판(36)이 유기 EL 층(42)에 대향된 하부 기판(34)의 한 표면 상에 제공된다. 도 15에 도시되지 않았지만, 이러한 마이크로 코너 큐브 어레이의 표면은 예를 들면 알루미늄의 반사막으로 피복된다. 그러므로, 광선이 이러한 마이크로 코너 큐브 어레이 반사판(36) 상으로 입사된 경우, 광선이 그 소스로 되돌아 반사된다. 반사막으로 피복된 마이크로 코너 큐브 어레이 반사판(36)의 거친 표면이 투명 평탄화 부재(38)에 의해 평탄화된다. 또한, 양극(40)은 이러한 평탄화된 표면 상에 배치된다.

이러한 유기 EL 표시 장치(200)에서, 소정의 전압이 양극(32)과 음극(40) 간의 유기 EL 층(42)에 인가된 경우, 음극(32) 및 양극(40)으로부터 각각 이동된 전자 및 홀이 유기 EL 층(42)에서 서로 재결합됨으로써, 유기 EL 층(42)이 발광하도록 하고, 의도한 대로 표시 동작을 수행시킨다. 이러한 유기 EL 층(42)은 임의의 다양한 주지의 기술에 의해 임의의 다양한 주지의 재료로 만들어질 수 있다.

이러한 유기 EL 표시 장치(200)에서, 유기 EL 층(42)이 발광하지 않은 경우(즉, 표시 장치(200)가 블랙 표시 모드인 동안에), 관찰자의 주위로부터(예를 들면 전기 램프 또는 태양으로부터) 이러한 표시 장치(200) 상으로 외부적으로 입사된 입사 광선은 마이크로 코너 큐브 어레이 반사판(36)에 의해 외부 광원으로 반사되어 관찰자의 눈에 도달하지 않는다. 그러므로, 외부 광의 원하지 않은 후방 반사는 방지될 수 있고, 블랙 컬러는 의도된대로 표시될 수 있다.

한편, 유기 EL 층(42)이 발광하는 경우(즉, 표시 장치(200)가 화이트 표시 모드인 동안에), 유기 EL 층(42)으로부터 관찰자측으로 출사된 광의 일부뿐만 아니라 하부 기판(34)을 향하여 진행하는 광의 다른 부분도 관찰자의 눈으로 도달한다. 이것은, 광의 후자 부분이 마이크로 코너 큐브 어레이 반사판(36)에 의해 관찰자로 향하여 재귀 반사된다. 따라서, 유기 EL 층(42)으로부터 출사된 광은 더 효율적으로 이용될 수 있고, 높은 명도를 가지는 화이트 컬러가 의도된 대로 표시될 수 있다. 뿐만 아니라, 화이트 표시 모드에서도, 관찰자 주위의 일부 광원에서 발광된 외부 광의 원하지 않은 후방 반사를 피할 수도 있다.

이러한 유기 EL 표시 장치(200)에서, 마이크로 코너 큐브 어레이 반사판(36)의 각 단위 부재의 크기는 제5 양호한 실시예의 액정 표시 장치와 같이 각 화소 영역의 크기보다 더 작은 것이 바람직하다. 이러한 유기 EL 표시 장치(200)의 유기 EL 층(42)은 도 15에 도시된 바와 같이 적색(R), 녹색(G), B(청색)의 3원색 컬러로 발광하는 복수의 발광 영역을 포함한다. 즉, 이들 발광 영역은 상기 설명한 제5 양호한 실시예의 표시 장치(100)의 화소 영역에 대응한다. 마이크로 코너 큐브 어레이 반사판(36)의 각 단위 부재의 크기가 각 화소 영역보다 작은 경우, 소정의 컬러의 발광 영역으로부터 발광된 후 마이크로 코너 큐브 어레이 반사판(36)으로부터 반사되는 광원은 다른 컬러의 인접 발광 영역을 통과하지 않는다. 그러므로, 어떠한 컬러 혼합도 생성되지 않으며, 휘도 또는 색도의 저하를 피할 수 있다.

실시예 7

이하에서는, 본 발명의 제7 양호한 실시예를 설명한다. 제7 양호한 실시예는 베이스 재료의 기준면의 법선으로부터 경사진 광축을 가지는 마이크로 코너 큐브 어레이를 제조하는 방법에 관한 것이다. 마이크로 코너 큐브 어레이를 포함하는 표시 장치는 Jones of Raychem Corporation에 의한 미국 특허 제5,182,663호에 개시된다.

우선, GaAs 결정의 (111)B 면으로부터 약 5도만큼 경사진 표면을 가지는 GaAs 기판이 준비된다. 본 양호한 실시예에서, GaAs 기판이 제1 양호한 실시예와 같이 이용된다. 다른 방법으로는, 결정의 {111}면으로부터 소정 각도(예를 들면, 약 0도 내지 약 10도)만큼 경사진 표면을 기판이 가지는 한, 임의의 다른 재료로 만들어지는 입방체의 단결정 기판(예를 들면, 제2 양호한 실시예에 따른 게르마늄 단결정으로 구성되는 기판)이 이용될 수도 있다.

다음으로, 준비된 GaAs 기판에 제1 양호한 실시예와 같이 경면 폴리싱, 포토 레지스트 패턴 정의 및 습식 에칭 프로세스 공정이 수행됨으로써, 복수의 코너 큐브를 형성하고, 각 코너 큐브는 기판의 표면 상에서 서로 거의 직교하는 결정의 3개의 {100}면(예를 들면, (100), (010), (001) 면)으로 구성된다. 이와 같이, 코너 큐브 어레이가 얻어진다. 그러나, 본 양호한 실시예에서, GaAs 기판은 제1 양호한 실시예와는 달리 결정의 {111}B 면으로부터 약 5도만큼 경사진 표면을 가지고 있다. 따라서, 기판의 기준면(즉, 에칭될 기판의 원래 표면)에 대해 각 코너 큐브의 3개 면의 각각에 의해 정의된 각도는 제1 양호한 실시예와 상이하다. 또한, 이와 같이 형성된 코너 큐브의 3개의 면들 각각은 직사각형 형태를 가질 수 있다.

결정의 {111}면으로부터 경사진 표면을 가지는 단결정 기판이 이용되는 경우, 에칭 마스크 층의 각 마스킹 부재(즉, 에칭 마스크 층의 패턴)의 어스펙트 비는 경사각에 따라 변경되는 것이 바람직하다. 이것은, 본 양호한 실시예에서, 얻어진 코너 큐브를 기판 상으로부터 봤을 때 제1 양호한 실시예(예를 들면 도 2d 참조)와는 달리 완전한 정육각형을 가지지 않고, 경사각에 따라 수평 또는 수직으로 약간 연장되어 있기 때문이다. 또한, 코너 큐브가 본 양호한 실시예에 의해 형성되는 곳에서는, 각 마스킹 부재의 중간점은 관련된 벌집모양 격자점과 완전하게 매칭될 필요는 없으며 대략 매칭된다. 즉, 일부 마스킹 부재의 중간점은 관련 벌집모양 격자점으로부터 약간 시프팅될 수 있다.

GaAs 기판의 표면 상에 이와 같이 형성된 코너 큐브 어레이가 제1 또는 제2 양호한 실시예에서 이미 설명한 바와 같이 반사막으로 코팅되는 경우, 코너 큐브 어레이는 재귀 반사판으로서 이용될 수 있다.

그러나, 본 양호한 실시예에서, GaAs 기판의 표면에 형성된 마이크로 코너 큐브 어레이의 패턴이 도 16에 도시된 바와 같이 수지(20) 상에 전사되어, 수지(20)의 마이크로 코너 큐브 어레이를 만든다. 더 구체적으로는, 우선 전자주조 몰드(18)가 주지의 기술에 의해 GaAs 기판으로 만들어진다. 다음으로, 이러한 전자주조 몰드(18)는 롤러(19)에 부착된다. 또한, 그리고 나서 전자주조 몰드(18)가 롤러(19)에 의해 회전되고 수지(20)에 압착됨으로써, 마이크로 코너 큐브 어레이의 패턴을 수지(20) 상으로 전사한다.

도 16은 롤로(19)가 회전하는 방향(21)과, 수지(20)가 전송되는 방향(22)을 도시하고 있다. 도 16에서, 라인 A-B는 수지(20)가 전송되는 방향(22)에 평행하다. 롤로(19)가 방향(21)으로 회전되고 수지(20)가 방향(22)으로 전송됨에 따라, 전자주조 몰드(19)의 거친 표면이 수지(20)에 압착되어 수지(20)가 전자주조 몰드(18)로부터 박리된다. 수지(20)가 몰드(18)로부터 박리되는 방향은 라인 A-B에 평행하다.

도 17a 및 17b는 상기 설명한 기술에 의해 수지(20)의 표면 상에 형성된(또는 전사된) 마이크로 코너 큐브 어레이를 도시하고 있다. 도 17a 및 17b에서, 라인 A-B는 도 16에 도시한 것과 동일한 방향을 나타낸다. 상기 설명한 바와 같이, 마이크로 코너 큐브 어레이의 패턴이 전사된 수지(20)가 라인 A-B를 따라 박리된다. 본 양호한 실시예에서, 수지(20)가 박리되는 라인 A-B 및 각 코너 큐브의 3개의 정사각형면 중 하나(24)의 법선 방향(23)이 동일한 면내에 존재하도록 수지(20)가 박리된다. 즉, 도 17b로부터 알 수 있는 바와 같이, 수지(20)의 표면을 나타내는 면 상으로 법선 방향(23)의 투영은 수지(20)가 박리되는 라인 A-B에 평행하다. 그 경우에, 수지 표면을 나타내는 면으로의 법선 방향(23)의 투영에 평행하지 않게 수지(20)가 박리되는 상황과 비교할 때, 수지(20)는 더 용이하게 박리되어 제거될 수 있다.

이와 같이 수지(20)를 제거하기 위해서는, 수지(20)가 도 16에 도시된 바와 같이 전송되는 라인 A-B(즉, 방향(22)) 및 전자주조 몰드(18) 상의 각 마이크로 코너 큐브의 3개의 면들 중 하나의 법선 방향이 동일한 면내에 항상 존재(예를 도 16의 종이 상에서)하도록, 전자주조 몰드(18)의 패턴이 수지(20)상에 전사될 필요가 있다. 이러한 위치 관계는 롤러(19)의 표면상에 부착된 전자주조 몰드(18)가 면하는 방향을 조정함으로써 용이하게 실현가능하다.

또한, (111)B 면으로부터 약 5도 경사진 표면을 가지는 GaAs 기판으로 만들어지는 전자주조 몰드(18)가 본 양호한 실시예에 이용되는 경우, 제1 양호한 실시예에서와 같이 (111)B 면에 평행한 표면을 가지는 GaAs 기판으로부터 만들어지는 전자주조 몰드를 이용하는 것에 비해, 수지(20)가 더 용이하게 박리되어 제거될 수 있다.

이와같이 얻어진 마이크로 코너 큐브는 기판의 기준면의 법선으로부터 경사진 광축을 가지고 있다. 그러므로, 이러한 마이크로 코너 큐브 어레이로부터 얻어진 재귀성 반사판에 대해서는, 입사광이 재귀성 반사판으로부터 적절하게 재귀 반사될 수 있는 범위(여기에서는 "입사광선 범위"로 지칭됨)는 경사진 광축 주위에 정의된다. 이 경우에, 이러한 입사광선 범위로부터 재귀성 반사판으로 진행하는 임의의 광선은 적절하게 재귀 반사되는데 반해, 재귀성 반사판으로부터 이러한 입사광선 범위의 외부로부터 진행하는 광선은 적절하지 않게 재귀 반사될 수 있다. 따라서, 광원이 표시 장치 상에 배치된 곳에서, 광축이 표시 장치의 패널면의 법선 방향으로부터 광원쪽으로(즉, 위로) 경사지도록 재귀성 반사판이 배치되는 경우, 재귀성 반사판은 광원으로부터 입사되는 임의의 광선을 재귀 반사할 수 있다. 그 결과, 표시 장치는 훨씬 더 만족하게 블랙 컬러를 표시할 수 있다.

상기 설명한 양호한 실시예에서, 기판은 결정의 {111}면으로부터 약 5도 만큼 경사진 표면을 가질 것이다. 그러나, 기판 표면의 경사각은 이것으로 한정되지는 않고, 약 0도보다 크거나 같고 약 10도보다 작거나 같을 수 있다. 기판 표면과 {111}면 사이에 정의되는 각도는 기판 표면의 법선 방향으로 형성되는 각 마이크로 코너 큐브의 광축에 의해 정의되는 각도와 동일하다. 이 경우에, 각 마이크로 코너 큐브의 광축은 코너 큐브를 형성하는 3개의 직교하는 면으로부터 동일하게 떨어진 라인으로서 정의된다. 일반적으로 말하면, 마이크로 코너 큐브는 그 광축을 따라 최대 재귀 반사율을 나타낸다. 환언하면, 마이크로 코너 큐브의 광축이 광원쪽으로 지향되면, 광원으로부터 마이크로 코너 큐브 상으로 들어오는 임의의 광선이 마이크로 코너 큐브로부터 광원으로 곧바로 반사된다. 그 결과, 블랙 컬러가 의도된 대로 표시될 수 있다. 그러나, 마이크로 코너 큐브의 광축이 기판 표면의 법선으로부터 과도하게 경사진 경우, 기판 표면의 법선 방향에 따라 표시를 보고 있는 관찰자에게는 마이크로 코너 큐브의 재귀 반사율이 그렇게 양호한 것은 아니다. 그러면, 블랙 표시 모드에서, 관찰자는 그의 눈(또는 눈동자)로부터 먼 광원으로부터 출사된 후 마이크로 코너 큐브로부터 관찰자에게로 반사되는 불필요한 광선을 느끼게 된다. 그 경우에, 블랙 컬러가 적절하지 않게 표시될 수 있다. 이러한 점들을 감안하여, 본 발명자들은 코너 큐브의 광축에 대한 적절한 경사각 범위를 정의하기 위해 실험을 수행하였다. 실험 결과에 따르면, 코너 큐브의 광축은 약 0도보다 크거나 같고 약 10도보다 작거나 같은 경사각을 가지는 것이 바람직하다. 따라서, 그러한 광축을 가지는 코너 큐브를 만들기 위해서는, {111}면으로부터 약 0도 내지 약 10도만큼 경사진 표면을 가지는 기판이 이용되는 것이 바람직하다.

또한, 도 18에 도시된 바와 같이, 결정의 {111}면으로부터 각도 θ만큼 경사진 표면 S0을 가지는 단결정 기판이 이용되는 경우, {111}면과 표면 S0간의 교차선 L3은 단결정 기판의 소정 쪼개진 면(cleaved facet)을 우각으로 교차하는 것이 바람직하다. 기판이 GaAs 단결정으로 만들어지는 경우, 소정 쪼개진 면은 (01-1)면이다. 환언하면, {111}면의 법선 L4 및 기판 표면 S0의 법선을 포함하는 면이 기판의 소정 쪼개진 면에 평행한 것이 바람직하다. 그 경우에, 코너 큐브를 구성하는 각 면들은 그 대칭성이 증가될 수 있다. 예를 들면, 도 17b에 도시한 바와 같이, 각 코너 큐브는 라인에 대해 수직으로 대칭인 형태를 가질 수 있다. 또한, 이와 같이 얻어진 코너 큐브의 어레이가 다이로서 이용되는 경우, 재료가 다이로부터 용이하게 제거될 수 있다.

실시예 8

상기 설명한 바와 같이, 본 발명의 제5 양호한 실시예는 도 9에 도시된 바와 같이 마이크로 코너 큐브 어레이(10)로부터 만들어진 재귀성 반사판을 포함하는 반사형 액정 표시 장치(100)에 관한 것이다. 이하에서는, 본 발명의 제8 양호한 실시예로서 그러한 타입의 반사형 액정 표시 장치를 더 상세하게 설명한다.

본 발명자들은 광 변조 층 및 재귀성 반사판으로서 산란형 액정층을 포함하는 반사형 표시 장치의 표시 성능을 개선하기 위해 집중적인 연구를 수행했다. 그 결과, 본 발명자들은, 산란형 액정층이 재귀성 반사판의 반사면에 인접하여 배치되는 경우, 산란형 액정층의 투과 및 산란 상태를 각각 이용함으로써 원하는 블랙 및 화이트 표시 모드를 모두 실현할 수 있다는 것을 발견하였다. 그러한 배열에서, 도 40에 도시된 종래 반사형 액정 표시 장치(900)에서 관찰되는 전극(12) 또는 평탄화 부재(95)로의 원하지 않은 광 흡수를 피할 수 있다. 그러므로, 입사광을 더 효율적으로 이용할 수 있다. 또한, 본 발명의 반사형 표시 장치(100)에 평탄화 부재(95)가 전혀 제공되지 않으므로, 표시 장치를 제조하는데 필요한 프로세스 부하가 경감될 수 있고, 제조 비용이 줄어들 수 있다.

유의할 점은, 재귀성 반사판의 반사면과 광 변조층이 실제 서로 접촉하고 있는 경우뿐만 아니라, 배향막과 같은 일부 추가 부재가 재귀성 반사판의 반사면과 광 변조층 사이에 개재되는 경우에도, 광 변조층(본 실시예에서는 산란형 액정층)과 재귀성 반사판의 반사면은 "서로 인접한"것으로 간주된다는 점이다. 그러나, 후자의 경우에, 광 변조층의 하부 표면은 재귀성 반사판의 반사면과 정렬되는 표면으로서 정의될 필요가 있다.

또한, 이러한 배열은 광 변조층으로서 산란형 액정층을 이용하는 표시 장치뿐만 아니라, 투과 및 산란 상태 사이에서 스위칭할 수 있는 광 변조층을 포함하는 임의의 다른 타입의 반사형 표시 장치에도 이용이 가능하다.

그러나, 유의할 점은, 코너 큐브 반사판이 산란형 액정층에 인접하는 반사면을 가지는 재귀성 반사판으로서 이용되는 경우, 투과 상태로 산란형 액정층(6)을 투과한 입사 광선은 그 소스로 반사하면서 도 34에 도시된 바와 같이 액정층(6)의 면내 방향(즉, x 및 y 방향)으로 비교적 긴 거리를 진행한다는 점이다. 그러한 상황에서, 의도한 대로 입사광을 소스로 반사하기 위해서는, 투과 상태의 산란형 액정층은 액정층의 면내(x 및 y) 방향으로 가능한 한 소량의 광을 산란하거나 반사하는 것이 바람직하다. 이것은, 산란형 액정층(6)을 통과하는 입사광의 광학 경로에서 임의의 산란 인자가 존재하는 경우에, 재귀-반사율이 감소하고 원하는 어두운 표시를 실현할 수 없다. 이와 같은 문제는 도 40에 도시된 종래 반사형 액정 표시 장치(400)에서는 관찰되지 않았다.

그러므로, 본 발명의 반사형 표시 장치에서, 투과 상태인 산란형 액정층(또는 광 변조층)은 그 두께(z) 방향뿐만 아니라 면내(x 및 y) 방향으로도 액정 분자의 배향 벡터에서 양호한 연속성을 나타내는 것이 바람직하다. 환언하면, 본 발명에 따르면, 액정층이 양호한 배향 연속성을 유지하는 것이 바람직하다. 유의할 점은, 액정 분자들이 이들 소정의 방향 중 하나로 연속적으로 배향된 경우에, 공기에 대해 소정의 방향으로 진행하는 광선의 투과율은 통상 약 70% 이상이라는 점이다.

다른 방법으로는, 투과 상태의 산란형 액정층은 두께(z) 방향으로 진행하는 광뿐만 아니라 면내(x 및 y) 방향으로 진행하는 광에 대한 양호한 굴절율 연속성을 나타내는 것이 바람직하다. 유의할 점은, 액정층이 이들 소정의 방향 중 하나에서 양호한 굴절율 연속성을 나타내는 경우, 공기에 대한 소정의 방향으로 진행하는 광선의 투과율은 통상 약 70% 이상이라는 점이다.

그러한 산란형 액정층으로서, 액정상 및 고분자상으로 실질적으로 구성되는 고분자 분산형 액정층이 이용될 수 있다. 고분자상은 액정 골격을 가지는 모노머(monomer)를 중합함으로써 형성된다. 고분자 분산형 액정층에서, 액정 및 고분자상의 굴절율은 두께 및 면내 방향(즉, x, y, z 방향) 중 임의의 하나에서 서로 거의 동일한 것이 바람직하다.

다른 방법으로는, 산란 상태에서 약 100nm 내지 약 20,000nm의 크기를 가지는 액정 도메인을 생성하고, 액정 도메인간의 굴절율 차이를 활용함으로써 입사광을 산란시키는 산란형 액정층이 또한 이용될 수 있다. 이와 같은 산란형 액정층은 액정 재료를 젤링 에이전트로 혼합함으로써 얻어지는 액정 젤층이 될 수 있다. 한편 산란형 액정층이 투과 상태인 경우, 액정 분자는 전체 액정층에 걸쳐 거의 균일하게 배향된다. 여기에 이용되는 바와 같이, "액정 도메인"은 액정 분자가 불연속적으로 배향되는 경계(또는 디스클리네이션)에 의해 액정층에서 정의되는 구역을 지칭한다.

이와 같은 산란형 액정층은 액정층의 면내(x 및 y) 방향으로 비교적 큰 피치로(또는 비교적 큰 크기를 가짐) 코너 큐브가 배열되는 표시 장치에 특히 효율적으로 적용 가능하다. 코너 큐브가 비교적 큰 피치로 배열된 경우, 면내(x 및 y) 방향으로 진행하는 광선은 더 긴 광 경로를 가질 것이다. 그러한 경우에, 면내(x 및 y) 방향으로 진행하는 광선의 산란도는 액정 분자가 그 방향으로 양호한 배향 또는 굴절율 연속성을 유지하고 있는지 여부에 따라 크게 가변될 수 있다. 이러한 의존성은, 면내(x 및 y) 방향으로 진행하는 광선의 광 경로 길이가 두께(z) 방향으로 진행하는 광선보다 큰 경우에 특히 눈에 띄게 나타난다. z 방향으로 진행하는 광선의 광 경로 길이는 예를 들면 약 1㎛ 내지 약 50㎛인 액정층의 최대 두께에 의해 정의될 수 있다.

액정 분자가 상기 설명한 바와 같이 면내(x 및 y) 방향으로 양호한 배향 또는 굴절율 연속성을 유지할 수 있는 경우에, 코너 큐브가 비교적 큰 피치로 배열되는 경우에도, 원하지 않는 광의 산란이 최소화될 수 있다. 그러므로, 재귀 반사율이 증가될 수 있고, 원하는 어두운 표시가 실현되며, 높은 컨트러스트 비로 이미지를 표시할 수 있다.

본 발명자들은 실험을 통해, 재귀 반사율을 증가시키기 위해서는 이와같은 산란형 액정층이 코너 큐브가 약 1㎛ 이상의 피치로 배열되는 표시 장치에 이용하는데 유효하게 적용가능하다는 것을 발견하고 확인하였다. 그러나, 코너 큐브가 너무 큰 크기를 가지는 경우, 블랙 표시 모드에서 원하지 않은 광이 관찰자의 눈에 도달할 가능성이 더욱 더 크다. 그러한 이유로 인해, 코너 큐브의 배열 피치는 약 1,000㎛ 이하인 것이 바람직하다.

따라서, 액정 분자가 면내(x 및 y) 방향으로 양호한 배향 또는 굴절율 연속성을 유지하는 산란형 액정층을, 약 1㎛ 내지 약 1,000㎛의 피치로 배열되는 코너 큐브를 포함하는 표시 장치에 적용함으로써, 표시 장치는 의도한 대로 이미지를 표시할 수 있다.

이하에서는, 본 발명의 제8 양호한 실시예에 따른 반사형 액정 표시 장치를 더 상세하게 설명한다.

도 34는 도 9에 도시된 반사형 액정 표시 장치(100)의 일부의 구성을 확대하여 도시한 단면도이다. 도 9 및 도 34에 도시된 바와 같이, 이러한 액정 표시 장치(100)는 기판 쌍(8, 9) 및 기판(8,9)간의 광 변조층으로서 제공되는 산란형 액정층(6)을 포함한다. 기판(8)은 관찰자에게 더 인접하여 배치되는데 반해, 기판(9)은 기판(8)에 대향하도록 배치된다. 이들 기판(8, 9) 모두는 투명 재료로 만들어지고, 유리판이나 고분자막일 수 있다.

액정층(6)에 대향하는 기판(8)의 한 표면 상에, R, G 및 B 컬러 필터를 포함하는 컬러 필터층(7), 및 투명 전극이 이 순서대로 스택된다. 한편, 액정층(6)에 대향하는 기판(9)의 한 표면상에는, 마이크로 코너 큐브 어레이(10)가 제공된다. 이러한 마이크로 코너 큐브 어레이(10)는 높은 표면 반사율을 가지는 재료(예를 들면, 은 또는 알루미늄)로 만들어지고 거의 균일한 두께를 가지는 반사 전극(11)으로 피복된다. 반사 전극(11)은 예를 들면 증착 프로세스에 의해 약 200nm의 두께로 은을 피착함으로써 마이크로 코너 큐브 어레이(10)의 거친 표면과 밀접하게 접촉되도록 형성될 수 있다. 반사 전극(11)은 입사광을 소스에 반사하기 위한 반사면으로서 뿐만 아니라 전압을 액정층(6)에 인가하기 위한 전극으로서도 기능한다.이러한 반사형 액정 표시 장치(100)에서, 마이크로 코너 큐브 어레이(10) 및 반사 전극(11)이 조합되어 재귀성 반사판으로서 기능하는 코너 큐브 반사판(28)을 구성한다.

본 반사형 액정 표시 장치(100)에서, 산란형 액정층(6)은 코너 큐브 반사판(28)의 반사면(11a, 즉, 반사 전극(11)의 표면)에 인접하고 있다. 그러나, 유의할 점은, 산란형 액정층(6)이 반사면(11a)에 반드시 접촉할 필요는 없다는 점이다. 선택적으로는, 산란형 액정층(6)에 배향 제어 성능을 제공하기 위한 배향막(도시되지 않음)은 반사면(11a) 상에 추가적으로 형성될 수 있다.

그러한 구성을 가지는 액정 표시 장치(100)는 투명 전극(12) 및 반사 전극(12)으로부터 액정층(6)에 인가된 전압으로 픽셀 단위로 액정층(6)의 광 변조 상태를 제어함으로써 이미지를 그 위에 표시한다. 도 34에 도시된 바와 같이, 반사 전극(11)은 콘택트 홀(26)을 통해 반사 전극(11)에 전기적으로 접속된 주지의 액티브 구성요소(25, 예를 들면 박막 트랜지스터)에 의해 구동될 수 있다. 다르게는, 반사 전극(11)이 임의의 다른 구동 수단에 의해 구동될 수도 있다.

제5 양호한 실시예에서 이미 설명한 바와 같이, 산란형 액정층(6)은 고분자 분산형 액정 재료로 만들어질 수 있다. 그러나, 액정층(6)의 재료는 이것으로 한정되지 않는다. 산란형 액정층(6)에 대한 다른 양호한 재료의 예를 이하에 상세하게 설명하다.

이하에서는, 반사형 액정 표시 장치(100)가 제조되는 방법을 도 35a 내지 35e를 참조하여 설명한다.

우선, 도 35a에 도시한 바와 같이, 액티브 구성요소(25) 및 다른 부재들이 기판(9) 상에 형성된다.

다음으로, 도 35b에 도시된 바와 같이, 코너 큐브 어레이(10)가 기판(9) 상에 형성된다. 코너 큐브 어레이(10)는 예를 들면 기판(9) 상에 약 10㎛의 두께로 수지막을 피착한 후 수행된 코너 큐브 어레이 몰드를 수지막에 압착함으로써 형성될 수 있다.

제1 내지 제4 양호한 실시예에서 이미 설명한 바와 같이, 입방체의 단결정으로 구성되는 기판이 결정 면들의 2개 그룹간의 에칭 레이트 차이를 활용함으로써 이방성으로 에칭된다면, 도 39에 도시된 바와 같이 각각이 3개의 거의 정사각형이고 거의 직교하는 면 S1, S2, S3인 코너 큐브 어레이가 얻어질 수 있다. 또한, 이와 같이 얻어진 후 기판(9) 상에 피착된 수지막에 압착된 코너 큐브 어레이로부터 몰드가 만들어지는 경우, 코너 큐브 어레이(10)는 도 39에 도시된 것과 동일한 형태로 수지 재료로 만들어질 수 있다. 도 34로부터 알 수 있는 바와 같이, 코너 큐브 어레이(10)는 거친 표면을 가지고 있다. 따라서, 액정층(6)의 두께가 위치에 따라 변경가능하므로, 액정층(6)의 전자-광학 특성에 너무 많이 영향을 미칠 수 있다. 그러므로, 코너 큐브의 크기가 너무 크지 않은 것이 바람직하다. 그러므로, 코너 큐브의 배열 피치 P는 양호하게는 50㎛ 이하이다. 도 39에 도시된 바와 같은 형태를 가지는 코너 큐브 어레이(10)에서, 코너 큐브 어레이(10)의 최상점 및 최하점간의 레벨 차이는 코너 큐브의 배열 피치 P에 의해 정의될 수 있다. 따라서, 본 양호한 실시예에서, 코너 큐브의 양호한 크기는 코너 큐브의 배열 피치 P에 의해 정의된다.

다음으로, 도 35c에 도시된 바와 같이, 코너 큐브 어레이(10)는 소정의 레지스트 막(도시되지 않음)을 이용하여 플라즈마 애싱 프로세스와 같은 일부 처리를 받아, 코너 큐브 어레이(10)의 소정의 위치에, 액티브 구성요소(25)와 전기적 접속을 확립하는데 이용될 콘택트 홀(26)을 형성한다.

이어서, 도 35d에 도시된 바와 같이, 은과 같은 도전성 재료가 예를 들면 증착 프로세스에 의해 코너 큐브 어레이(10)의 표면 상에 약 200nm의 두께로 수직으로 피착함으로써, 그 콘택트 홀(26)은 도전성 재료로 채워진다. 그리고 나서, 피착된 도전성 재료는 패터닝되어, 액티브 구성요소(25) 및 다른 부재에 전기적으로 접속되는 반사 전극(11)을 코너 큐브 어레이(10) 상에 형성한다. 이와 같이, 코너 큐브 어레이(10) 및 반사 전극(11)으로 구성되고 재귀성 반사판으로서 기능하는 코너 큐브 반사판(28)이 얻어진다.

그런 다음, 도 35e에 도시된 바와 같이, 컬러 필터층(7) 및 투명 전극(12)이 주지의 기술에 의해 투명 기판(8) 상에 형성되어 대향 기판을 얻는다. 그리고 나서, 코너 큐브 반사판(28)을 포함하는 기판(9) 및 대향 기판이 그들 사이에 남겨진 소정의 갭으로 함께 본딩된다. 최종적으로, 액정 재료가 갭에 주입되고, 주입 홀이 밀봉되어 산란형 액정층(6)을 형성한다. 이와 같이, 재귀성 반사판을 포함하는 반사형 액정 표시 장치가 완성된다.

이하, 반사형 액정 표시 장치(100)가 동작하는 방법을 도 36을 참조하여 설명한다. 우선, 화이트 표시 모드 동작을 설명한다. 화이트 표시 모드에서, 액정층(6)은 도 36의 우측 절반에 도시된 바와 같이 산란 상태를 나타내도록 제어된다. 액정층(6)은 산란 상태인 동안에, 외부 입사광은 기판(8), 컬러 필터층(7) 및 투명 전극(12)을 통과한 후 액정층(6)에 의해 산란된다. 이 경우에, 액정층(6)에 의해 후방 산란된 입사광 일부는 관찰자에게 되돌아온다. 뿐만 아니라, 본 양호한 실시예의 표시 장치(100)에서, 액정층(6)을 바로 투과한 입사광의 다른 일부 및 액정층(6)에 의해 전방 산란된 입사광의 또 다른 부분이 마이크로 코너 큐브 어레이(10) 상의 반사 전극(11)에 의해 반사된다. 반사된 광은 액정층(6)을 통과하면서 산란 상태인 액정층(6)에 의해 다시 산란된다. 그 결과, 산란된 광의 일부가 관찰자에게 되돌아온다. 이와 같이, 화이트 표시 모드에서, 후방 산란된 광뿐만 아니라 전방 산란된 광의 일부가 관찰자에게 되돌아가므로, 매우 높은 이미지의 표시를 실현한다.

다음으로, 블랙 표시 모드의 표시 장치(100)의 동작을 설명한다. 블랙 표시 모드에서, 액정층(6)은 도 36의 좌측 절반에 도시된 바와 같이 전압이 인가됨으로써 투과 상태를 나타내도록 제어된다. 그러한 상황에서, 외부 입사광은 기판(8), 컬러 필터층(7), 투명 전극(12) 및 액정층(6)을 통해 투과된다. 액정층(6)을 투과한 광은 마이크로 코너 큐브 어레이(10) 상의 반사 전극(11)에 의해 재귀 반사된다. 즉, 표시 상의 이미지를 보는 관찰자의 눈에 들어오기 전에, 입사광은 기판(8) 및 액정층(6)에 의해 굴절되고, 마이크로 코너 큐브 어레이(10)로부터 재귀 반사된 후, 액정층(6) 및 기판(8)에 의해 다시 굴절된다. 그러므로, 관찰자의 눈 주위로부터 들어오는 광만이 이 표시 장치(100)로부터 관찰자에게 진행된다. 이 경우에, 관찰자의 눈 주위가 너무 좁은 영역이어서 임의의 광원이 거기에 존재하도록 허용할 수 없는 경우(즉, 그 영역이 관찰자의 눈동자보다 면적이 더 작은 경우), 블랙 컬러는 의도한 대로 표시될 수 있다.

도 36에 도시된 바와 같이, 액정층(6)이 투과 상태인 동안에(즉, 장치(100)가 블랙 표시 모드인 동안에), 액정층(6)을 통해 통과한 광의 적어도 일부가 액정층(6)의 두께(z) 및 면내(x 및 y) 방향 중 하나로 진행할 수 있다. 따라서, 이 광을 적절하게 재귀 반사하기 위해서는, 투과 상태의 액정층(6)은 각 x, y, 및 z 방향으로 가능한 한 소량의 입사광 일부를 산란하는 것이 바람직하다. 특히, 코너 큐브(10)의 배열 피치(또는 크기)가 액정층(6)의 두께(예를 들면, 약 1㎛ 내지 약 50㎛)에 비해 비교적 큰(예를 들면, 약 1㎛ 내지 약 50㎛) 경우, 면내(즉, x 및 y) 방향으로 진행하는 광으로의 액정층(6)의 투명도는 고려해야 할 큰 요소이다.

본 양호한 실시예에서, 산란형 액정층(6)은 상기 설명한 바와 같이 고분자 분산형 액정 재료로 이루어진다. 이 경우에, 액정층(6)은 인가된 전계에 응답하지 않는 고분자상(즉, 액정층(6)의 매트릭스 부) 및 인가된 전계에 응답하는 액정 분자로 구성되는 액정상을 포함한다. 고분자상이 광을 산란시킬 만큼 충분히 큰 크기(예를 들면, 약 100nm 내지 20,000nm)를 가지고 있는 경우, 광이 산란되는지 여부는 액정 및 고분자 상들 간의 굴절율 차이에 크게 좌우된다. 유의할 점은, 고분자 상의 "크기"는 액정상들 사이에 배치된 고분자 상의 크기를 의미하고, 전형적으로는 액정 상들간의 평균 거리에 대응하는 크기를 지칭한다는 점이다.

따라서, 액정 및 고분자 상간 굴절율 차이로 인한 광의 산란을 최소화하기 위해서는, 투과 상태의 액정층의 고분자 및 액정상은 거의 동일한 굴절율을 가지는 것이 바람직하다. 이들 2가지 상들의 굴절율은 서로 거의 매칭되는 것이 바람직하다. 특히 본 양호한 실시예와 같이, 입사광이 두께(z) 방향뿐만 아니라 면내(x 및 y) 방향으로 비교적 긴 거리를 진행하는 경우에, 투과 상태인 산란형 액정층의 2가지 종류의 상들이 두께 방향으로 진행하는 광 또는 x 및 y 방향으로 진행하는 광에 대해 거의 동일한 굴절율을 가질 것이다. 고분자 및 액정상이 거의 동일한 굴절율을 가지는 경우(즉, 굴절율이 이들 2개의 상들 사이의 인터페이스에서는 심각하게 변경되지 않는 경우), 액정층은 각 x, y 및 z 방향(즉, 두께 방향 또는 면내 방향으로)으로 양호한 굴절율 연속성을 나타낼 수 있다. 그러한 이상적인 상황에서, 액정층은 입사광을 적절하게 재귀 반사할 수 있다.

다음으로, 투과 상태인 2가지 타입의 액정층의 상이 두께(z) 방향으로만 대략 동일한 굴절율을 가지고, 면내(x 및 y) 방향으로는 거의 다른 굴절율을 가지는 비이상적인 상황을 가정하자. 그러한 산란형 액정층의 예는 굴절율 이방성을 가지지 않는 모노머를 중합함으로써 얻어지고 고분자 상으로 만들어지는 고분자 분산형 액정층, 및 액정 재료로 이방성 굴절율을 가지는 재료의 매트릭스를 침투시킴으로써 얻어지는 산란형 액정층을 포함한다.

액정층이 임의의 이들 재료로 만들어지는 경우, 액정층에 굴절율 이방성을 가지지 않는 투명 재료(예를 들면, 고분자 상)에 의해 네트워크가 형성된다. 정상적으로는, 투명 재료의 굴절율 n_p가 액정 재료의 상광 굴절율 n_oLC과 동일하도록 재료의 적절한 조합이 선택된다. 그러나, 액정 재료의 상광 굴절율 n_oLC는 통상 이상광 굴절율 n_eLC보다 더 작다(즉, n_oLC<n_eLC). 따라서, 액정 재료의 이상광 굴절율은 투명 재료의 굴절율과 동일하지는 않다. 그 경우에, 그러한 산란형 액정층은 전압 인가시 투명 상태를 나타낸다. 투명 상태에서, 입사광은 액정층 상부로부터 거의 수직으로 액정층에 들어간다. 투명 재료의 굴절율 n_p가 두께(z) 방향으로 액정 재료의 상광 굴절율 n_oLC와 동일하므로, 입사광은 산란되지 않고 액정층을 곧바로 통과한다.

그런 후, 입사광은 코너 큐브 반사판의 제1 반사면에 의해 반사된 후, 도 36에 도시된 바와 같이 액정층 내부에서 수평적으로 병진 이동된다. 이 경우에, 투명 재료의 굴절율 n_p는 액정층의 면내(x 및 y) 방향으로 액정 재료의 이상광 굴절율 n_eLC가 동일하지 않다. 그러므로, 굴절율 차이로 인해, 광이 산란되어 적절하게 재귀 반사될 수 없다. 결과적으로, 원하는 어두운 표시가 실현되지 않는다.

이들을 감안하여, 액정층이 투과 상태에 있는 동안에, 고분자 상(제1 상) 및 액정 상(제2 상) 간의 굴절율 차이는 두께 방향으로 진행하는 광 또는 면내 방향으로 진행하는 광에 대해 가능한 한 작은 것이 바람직하다. 더 구체적으로는, 그 차이는 바람직하게는 5%이내이다. 환언하면, 이들 2개 상들의 비는 양호하게는 약 0.95 내지 약 1.05이다. 투과 상태인 산란형 액정층이 두께 방향으로 진행하는 광 및 면내 방향으로 진행하는 광 모두에 대해 양호한 굴절율 연속성을 나타낼 수 있다면, 원하지 않은 광의 산란이 최소화될 수 있고, 의도한 대로 이미지가 표시될 수 있다.

상기 설명한 굴절율을 제어하는 기술은 액정층이 투과 상태인 동안에 입사광이 산란될 수 있도록 하는 고분자 상을 포함하는 산란형 액정층에 적용된다. 그러나, 본 양호한 실시예의 액정 표시 장치는 고분자 상과 같은 산란형 인자를 전혀 포함하지 않고 전압 제어의 결과로서 생성되는 액정 도메인간의 굴절율 차이로 인해 입사광이 여전히 산란될 수 있는 산란형 액정층을 포함할 수도 있다. 유의할 점은, 입사광을 산란시키는 너무 작은 크기의 일부 분산 상(예를 들면, 입자)이 액정층에 존재하는 경우라도, 이러한 액정층은 "산란형 인자를 포함하지 않은"것으로서 간주된다.

전압 인가시 그 내부에 소정의 크기(예를 들면, 약 100nm 내지 약 20,000nm)의 복수의 액정 도메인이 형성된 경우에, 그러한 타입의 산란형 액정층은 산란 상태를 나타낼 수 있다. 한편, 액정층의 액정 분자가 그 내부에 액정 도메인을 형성하지 않도록 배향된 경우, 액정층은 투과 상태를 나타낸다. 그러한 산란형 액정층의 예들은 액정 젤, 약 5nm 내지 약 100nm의 직경을 가지는 미셀(micelle)이 형성되어 액정 재료에 분산된 미셀 분산형 액정층, 약 5nm 내지 약 100nm의 직경을 가지는 고체 입자가 액정 재료에 분산되는 액정 서스펜션(suspension) 층(또는 초미립자 분산형 액정층), 비정질 네마틱 액정층, 및 콜레스테릭-네마틱 상 전이형 액정층을 포함한다.

원하는 투과 상태를 얻기 위해서는, 투과 상태인 그러한 산란형 액정층은 두께(z) 방향으로뿐만 아니라 면내(x 및 y) 방향으로도 액정 분자의 배향 벡터의 양호한 연속성을 나타내는 것이 바람직하다. 즉, 액정층은 각 x, y, 및 z 방향에서 양호한 배향 연속성을 유지하는 것이 바람직하다. 환언하면, 액정 분자는 투과 상태인 전체 산란형 액정층에서 거의 균일하게 배향되는 것이 바람직하다. 투과 상태인 액정층이 또한 면내(x 및 y) 방향으로도 양호한 배향 연속성을 유지할 수 있다면, 이들 방향으로 진행하는 광이 산란되지 않는다. 그 결과, 광이 의도한 대로 재귀 반사될 수도 있다.

유의할 점은, 광을 산란하기에 너무 작은 소정의 크기(예를 들면, 약 100nm 이하)를 가지는 일부 분산 상(예를 들면 상기 설명한 미셀)을 산란형 액정층이 포함할 수 있고, 이들 분산 상의 존재로 인한 액정 분자의 오류 배향을 통해 형성된 복수의 액정 도메인을 포함할 수 있다. 이들 분산 상은 입사광의 산란에 영향을 미치지 않는다. 그러므로, 이들 분산 상의 굴절율은 상기 설명한 고분자 상과는 달리, 액정 상의 굴절율과 동일할 필요는 없다.

상기 설명한 바와 같이, 본 양호한 실시예의 액정 표시 장치의 산란형 액정층은, 액정층이 산란 및 투과 상태 사이에서 스위칭할 수 있다면, 여러 가지 액정 재료 중 임의의 것으로 만들어질 수 있다. 투과 상태에서, 산란형 액정층은 두께 방향 및 두께 방향에 수직인 면내 방향에서 모두 양호한 연속성을 나타내는 것이 바람직하다. 다른 방법으로는, 투과 상태인 산란형 액정층은 두께 방향으로 진행하는 광 및 면내 방향으로 진행하는 광에 대해 굴절율의 양호한 연속성을 나타낼 수 있다.

이하에서는, 본 제8 양호한 실시예의 반사형 액정 표시 장치의 구체 예들을 설명한다. 이하의 도시된 예에서, 산란형 액정층에 대한 여러 가지 액정 재료가 언급될 것이다.

예 1

제8 양호한 실시예의 반사형 액정 표시 장치의 제1 구체예를 도 37를 참조하여 설명한다. 제1 구체예에서, UV-처리된, 고분자 분산형 액정층은 산란형 액정층으로서 이용된다.

제1 예의 고분자 분산형 액정층은 저분자 액정 조성물과 액정 골격을 가지는 미중합 프리폴리머의 혼합물을 상용 상태로 준비하고, 혼합물을 기판 사이의 갭에 주입한 후 프리폴리머를 중합함으로써 얻어진다. 프리폴리머가 액정 골격을 가지는 한 임의의 타입의 프리폴리머가 이용될 수 있고, 액정 조성물과 배향될 수 있다. 이러한 예에서, UV 처리 프리폴리머 및 액정 조성물의 혼합은 자외선과 같은 액티브 광선에 노출시킴으로써 포토 처리되고, 처리된 혼합물(즉, UV-처리된 액정 재료)은 고분자 분산형 액정 재료로서 이용된다. 그러한 UV-처리된 액정 재료가 고분자 분산형 액정 재료로 이용되는 경우, 중합 전의 원래의 액정 배향을 유지하면서 불필요하게 가열되지 않고서도 중합성 액정 재료가 중합될 수 있다.

이러한 특정 예의 프리폴리머 액정 재료는 UV-처리 재료(예를 들면, DIC Corporation에 의해 제조되는 Mix C) 및 예를 들면 약 10:90의 중량비로 혼합되는 음의 유전율 이방성을 가지는 액정 재료(예를 들면, Merck & Co., Inc.에 의해 제조되는 ZLI-4318)희 혼합물에 소량의 중합 개시제(Ciba-Geigy Corporation에 의해 제조됨)를 첨가함으로써 얻어질 수 있다.

이러한 구체적인 예에서, 액정 분자를 거의 수직으로 배향시킬 수 있는 수직 배향막은 액정층을 개재하는 각 전극 상에 제공된다. 또한, 이러한 액정층의 액정 분자는 음의 유전율 이방성을 가지고 있다. 따라서, 액정층에 전압이 인가되지 않은 경우에, 코너 큐브 반사판의 반사면 또는 대향 기판상에 존재하는 액정 분자는 그 장축이 액정층의 두께 방향으로 거의 배향되도록 배향 상태가 제어된다. 유의할 점은, "액정 분자의 장축이 액정층의 두께 방향에 거의 배향되는"경우, 액정 분자의 장축과 액정층의 두께 방향과의 사이에 정의되는 각도는 약 45도 이하인 것으로 간주한다는 점이다.

높은 컨트러스트 비로 이미지를 표시하기 위해서는, 액정층에 전압이 인가되지 않은 동안에 액정 표시 장치의 액정층이 가능한 한 투명해야 한다. 그 목적을 위해, UV-처리 재료 Mix C는 액정 재료의 굴절율과 매칭되는 굴절율을 가질 필요가 있다. 이들 재료의 굴절률은 이들 재료간의 굴절율 차이 △n을 조절하거나 재료의 적절한 조합을 선택함으로써 매칭될 수 있다. 예를 들면, 중합되기 전에, Mix C는 실온에서 약 1.66의 이상광 굴절율을, 약 1.51의 상광 굴절율을 가지고 있다. 한편, 중합된 후, Mix C는 실온에서 약 1.64의 이상광 굴절율을, 약 1.52의 상광 굴절율을 가지고 있다. 따라서, Mix C와 조합되는 액정 재료는 중합 전후에 Mix C에 의해 정의되는 범위 내에 드는 이상광 및 상광 굴절율을 가지고 있는 것이 바람직하다. 즉, 액정 재료는 이상광 굴절율이 약 1.64 내지 약 1.66이고, 상광 굴절율이 약 1.51 내지 약 1.52인 것이 바람직하다.

이들 재료들의 굴절율은 프리폴리머와 혼합된 첨가물로 고분자의 굴절율을 제어함으로써 서로 매칭될 수 있다. 첨가물의 타입 및 양을 적절하게 정의함으로써, 고분자의 굴절율은 사용된 액정 재료와 거의 동일하게 될 수 있다. 그러므로, 충분한 투명도를 유지하면서 액정층에 대한 임의의 굴절율을 가지는 액정 재료를 이용할 수 있다.

본 구체예에서, 음의 유전율 이방성을 가지는 액정 재료는 액정층에 이용되고, 수직 배향막이 이용된다. 그러나, 액정 재료 및 배향막의 타입은 이것으로 제한되지 않는다. 예를 들면, 양의 유전율 이방성을 가지는 액정 재료 및 수평 배향막이 이용될 수도 있다. 다른 방법으로는, 하이브리드 배향 상태 또는 벤트(bent) 배향 상태는 재료의 적절한 조합을 선택함으로써 생성될 수도 있다.

그러나, 액정 분자가 수평으로 배향되는 경우, 투명 상태의 액정 층의 액정 분자는 코너 큐브 어레이의 거침으로 인해 그 배향이 영향을 받거나 혼란되게 되므로, 디스클리네이션을 발생시키고 입사광을 의도하지 않은 대로 산란시킨다. 그 결과, 블랙 컬러는 의도한 대로 표시될 수 없다. 본 발명은 실험을 통해, 음의 유전율 이방성을 가지는 액정 재료 및 수직 배향막이 조합하여 이용되는 경우에, 액정층은 액정 분자의 배향 벡터에서 양호한 연속성을 나타내고 디스클리네이션이 없는 높은 투명도를 보여줄 수 있으므로, 의도한 대로 블랙 컬러를 표시한다는 것을 발견하고 확인하였다. 그 때문에, 음의 유전율 이방성을 가지는 액정 재료 및 수직 배향막은 본 특정예에 이용된다.

다음으로, 산란형 액정층과 같은 고분자 분산형 액정층을 포함한 반사형 액정 표시 장치가 표시 동작을 수행하는 방법을 정확하게 설명한다. 우선, 화이트 표시 모드 동작을 설명한다. 화이트 표시 모드에서, 고분자 분산형 액정층(6)에 전압이 인가된 경우, 고분자 상이 중합되어 도 37의 우측 절반에 도시한 바와 같이 전계에 응답하지 않은 동안에, 셀(또는 액정층)의 두께 방향으로 인가된 전계에 응답하여 액정 상의 액정 분자는 그 배향 상태가 변경된다. 그러므로 그러한 상태에서, 액정 및 고분자 상의 굴절율은 액정층의 두께 방향 및 면내 방향 모두에서 서로 동일하지 않다. 그 결과, 액정층(6)은 산란 상태를 나타낸다. 따라서 액정층(6)에 입사하는 광의 일부는 액정층(6)에 의해 전방 산란되고, 재귀성 반사판(28)에 의해 반사된 후 산란 상태인 액정층(6)에 의해 재차 산란된다. 결과적으로, 후방 산란된 광뿐만 아니라 많은 다른 광이 관찰자에게 되돌아간다.

즉, 본 구체예의 반사형 액정 표시 장치는 불충분한 후방 산란된 광뿐만 아니라 액정층(6)을 통과한 전방 산란된 광도 활용함으로써, 밝은 이미지를 표시한다. 본 구체예에서, 평탄화 부재 또는 투명 전극이 기판(9) 상에 존재하지 않는다. 그러므로, 어떠한 광도 이들 부재에 헛되이 흡수되지 않아, 매우 밝은 이미지를 표시할 수 있다.

다음으로, 블랙 표시 모드 동작을 설명한다. 블랙 표시 모드에서, 액정층(6)에 전압이 인가되지 않은 동안에, 액정 분자의 배향을 유지하는 액정 분자 및 고분자 상은 각 x, y, 및 z 방향으로 그 굴절율이 서로 거의 매칭되도록 한다. 따라서, 액정층(6)에 입사한 광은 광이 어느 방향을 취하든지 간에 산란되지 않고, 적절하게 재귀 반사된다. 결과적으로, 블랙 컬러가 의도한 대로 표시될 수 있다.

예 2

다음으로, 산란형 액정층으로서 액정 젤 층을 포함하는 반사형 액정 표시 장치의 제2 구체예를 도 38을 참조하여 설명한다.

본 구체예에서, 액정 젤 층은 이하의 화학식 1에 의해 표시되는 수소 결합 저분자 젤화제를 네마틱 액정 재료에 첨가함으로써 얻어진다.

더 구체적으로는, 산란 상태인 액정 젤 층은 젤화제의 약 0.5mol/L를 네마틱 액정 재료(예를 들면, Merck Ltd에 의해 제조된 TL-204)에 첨가함으로써 얻어진다.

이러한 젤화제는 액정 용매에서 랜덤 수소결합 네트워크를 형성하여, 액정 도메인의 생성을 가속시키고 전압이 인가되지 않은 동안에 액정층이 산란 상태를 나타나도록 한다. 유의할 점은, 생성되는 액정 도메인은 약 100nm 내지 약 20,000nm의 크기를 가질 수 있고, 입사광을 산란시킬 수 있다. 또한, 인가된 전계에 응답하여, 이러한 액정 젤층의 액정 분자는 거의 배향되고 액정 젤 층이 투명하게 된다. 이 경우에, 액정 젤 층은 두께 방향 및 면내 방향 모두에서 액정 분자의 배향 벡터에서 양호한 연속성을 나타낸다. 따라서, 입사광은 액정 젤층으로부터 적절하게 재귀 반사될 수 있다.

이러한 액정 젤 층을 포함하는 반사형 액정 표시 장치에 의해 이미지가 표시된 경우, 표시된 이미지는 뛰어난 시야각 특성을 보여주었다. 이것은, 투명 상태의 액정 젤 층에서, 굴절율이 고분자 분산형 액정층에서 더 완벽하게 매칭될 수 있기 때문이다.

예 3

다음으로, 액정 도메인이 생성된 경우에 산란 상태를 나타내는 산란형 액정층으로서 액정 에멀션(emulsion) 층을 포함하는 반사형 액정 표시 장치의 제3 구체예를 도 38을 참조하여 설명한다.

제3 구체예의 액정 에멀션 층은, 액정 재료와 비상용인 액체와 계면 활성제로서 기능하는 분자로 액정 재료를 혼합함으로써 얻어진다. 그 경우에, 혼합물에 유화 작용이 발생하여, 액상이 액정 재료에 분산되는 마이크로-에멀션을 분산상으로서 형성한다.

이러한 마이크로 에멀션의 드롭렛(droplet) 직경을 정확하게 제어함으로써, 마이크로 에멀션은 생성되는 전계에 응답하는 산란 매체로서 이용될 수 있다. 그러므로, 인버팅된 미셀 W/LC는 디도데실(didodecyl) 암모늄염의 수용액 약 5wt%를 액정 재료(예를 들면, Merck & Co., Inc.에 의해 제조되는 TL-204)에 첨가함으로써 형성되고, 반사형 액정 표시 장치의 산란 상태에서 마이크로 에멀션으로서 이용될 수 있다.

형성되는 미셀 콜로이드는 전계가 인가된 경우에 산란 인자를 홀로 구성하지 않도록 약 100nm 이하의 크기를 가지는 것이 바람직하다. 그러나, 그 크기가 너무 작으면, 미셀 콜로이드는 액정 분자의 배향 상태에 영향을 전혀 주지 못한다. 그 때문에, 미셀 콜로이드는 적어도 약 5nm의 크기를 가지는 것이 바람직하다. 미셀 콜로이드의 농도 및 크기를 제어함으로써, 투명 상태의 액정 에멀션 층은 그 투명도를 증가시킬 수 있고, 이미지는 증가된 컨트러스트 비로 표시될 수 있다.

본 구체예에서, 에멀션(즉, 분산 상)에 분사된 드롭렛은 약 5nm 내지 약 100nm의 크기를 가지는 것이 바람직하다. 그 이유는 다음과 같다. 우선, 액정 에멀션 층이 투명 상태인 동안에, 드롭렛은 입사광을 산란하지 않도록 입사광의 파장(즉, 약 300nm 내지 약 800nm)보다 충분히 작은 크기를 가져야 하기 때문에, 약 100nm의 상한이 정의된다. 한편, 약 5nm의 하한은 이하의 이유로 인해 정의된다. 구체적으로는, 액정 분자의 배향 상태에 중요한 영향을 미치고 원하는 랜덤 배향 및 산란 상태를 실현하기 위해서는, 분산된 입자는 대략 2nm의 치수보다 0.5nm만큼 충분히 커져야 된다. 그러므로, 여기에서는 액정 분자의 배향 상태를 제어하기 위한 최소 요구 크기는 약 5nm로 정의된다.

예 4

다음으로, 산란형 액정층으로서 미셀 분산형 액정 콜로이드 층을 포함하는 반사형 액정 표시 장치의 제4 구체예를 설명한다.

상기 설명한 제3 구체예의 마이크로-에멀션은 물 및 액정 재료의 혼합물로 특히 제한되지는 않는다. 액정 혼합물의 신뢰성을 증가시키기 위해서는, 플루오르카본 및 액정 재료의 혼합물이 더 바람직하다. 그러므로 다른 마이크로 에멀션 예로서, 플루오르카본의 미셀이 액정 재료에 분산된 산란 매체는 이하의 화학식 2에 의해 표시되는 바와 같은 소량의 퍼플루오로(perfluoro) 기를 포함하는 유기 조성물로 액정 재료를 혼합함으로써 만들어진다.

제3 구체예에서와 같이, 본 구체예에서 형성되는 미셀 콜로이드는 전계가 인가된 경우에, 산란 인자를 구성하지 않도록 약 100nm 이하의 크기를 가지는 것이 바람직하다. 그러나, 그 크기가 너무 작으면, 미셀 콜로이드는 액정 분자의 배향 상태에 전혀 영향을 미치지 못할 것이다. 따라서, 미셀 콜로이드는 적어도 약 5nm의 크기를 가지는 것이 바람직하다. 본 구체예의 산란형 액정층이 이용된 경우, 표시된 액정층은 전하 유지 능력을 증가시켰고, 액정 표시 장치는 의도된 바와 같이 액티브 구성요소에 의해 구동될 수 있다.

예 5

다음으로, 산란형 액정층으로서 액정 서스펜션 층을 포함하는 반사형 액정 표시 장치의 제5 구체예를 설명한다.

본 구체예의 액정 서스펜션 층은 부탄올, 스테아릭 산(stearic acid) 또는 다른 적절한 물질로 표면 처리를 받은 티타늄 산화물의 미립자를 콜로이드로서 액정 재료에 분산시킴으로써 얻어질 수 있다. 표면 처리가 수행되어 액정 분자를 티타늄 산화물 미립자의 표면에 수직으로 배향시킨다. 이들 미립자들은 액정 도메인의 생성을 가속시킨다. 이들 액정 도메인들이 한번 생성되면, 액정 서스펜션 층은 산란 상태를 나타낸다. 더 구체적으로는, 그 표면이 부탄올로 처리된 약 50nm의 평균 직경을 가지는 티타늄 산화물의 미립자들이 액정 재료(예를 들면, Merck & Co., Inc.)에 약 5wt%의 농도로 균일하게 분산되어, 액정 서스펜션 층을 얻는다.

이들 미립자들을 더 안정되게 분산시키기 위해서는, 고분자 재료가 혼합물에 첨가되었다. 제3 구체예에 이미 설명한 동일한 이유로 인해, 초미립자는 본 구체예에서도 약 5nm 내지 약 100nm의 크기를 가지고 있는 것이 바람직하다. 그러나, 첨가 초미립자의 타입 및 크기의 적절한 조합을 선택함으로써, 도시된 투과 상태의 액정층은 투명도를 증가시켰고, 액정 표시 장치는 높은 신뢰성있는 표시를 실현했다.

예 6

다음으로, 산란형 액정층으로서 비정질 네마틱 액정층을 포함하는 반사형 액정 표시 장치의 제6 구체예를 설명한다.

상기 설명한 구체예들에서, 액정 분자의 배향 상태를 제어하는 불순물이 액정 재료와 혼합되어, 액정 분자의 배향을 랜덤화한다. 그러나, 이용되는 배향막이 러빙 처리와 같은 임의의 배향 처리를 받지 않거나 액정 분자가 액정 분자의 배향 벡터의 양호한 연속성을 유지하기 어려운 콜레스테릭 배향 상태인 경우, 액정 재료에 의도적으로 불순물이 혼합될 필요는 없다. 이것은, 그러한 상황에서 액정 도메인이 생성될 수 있고, 산란 상태가 어떠한 불순물을 첨가하지 않고서도 실현되기 때문이다.

본 구체예에서, 액정층을 개재하는 기판쌍에 어떠한 배향막이 제공되지 않았고, 표시 동작은 양의 유전율 이방성을 나타내는 네마틱 액정 재료(예를 들면, Merck & Co., Inc.에 의해 제조된 TL-204)를 이용하여 수행되었다. 그 결과, 높은 컨트러스트 비로 이미지를 표시할 수 있고, 도시된 액정층은 전하 보유 능력을 증가시켰으며, 액정 표시 장치는 액티브 구성요소에 의해 의도된 대로 구동될 수 있다. 본 구체예에서, 양의 유전율 이방성을 나타내는 재료가 액정층에 이용되었다. 다르게는, 음의 유전율 이방성을 가지는 액정 재료가 대신에 이용될 수도 있다.

예 7

다음으로, 산란형 액정층으로서 콜레스테릭-네마틱 상 전이형 액정층을 포함하는 반사형 액정 표시 장치의 제7 구체예를 설명한다.

적외선 파장 길이와 거의 동일한 피치를 가지는 콜레스테릭 액정 재료는 전계가 인가되지 않은 경우에, 평면형 배향 상태 및 투과 상태를 나타내지만, 전계가 인가된 경우에 그 스큐류 축이 한 도메인으로부터 다른 도메인으로 랜덤하게 배향되는 포컬 코닉(focal conic) 배향 상태 및 산란 상태를 나타낸다. 이러한 산란 매체는 어떠한 배향막을 이용하지 않고서도 제조될 수 있으므로, 제조 비용을 감소시키는 데 유익하다. 뿐만 아니라, 그 산란 상태가 기억되므로, 이러한 매체를 이용하는 장치는 더 낮은 전력 소비로 구동될 수 있다. 그러므로, 본 구체예에서, 적절한 카이럴(chiral) 에이전트(예를 들면, Merck & Co., Inc.에 의해 제조되는 S1011)가 액정 재료(예를 들면, Merck & Co., Inc.에 의해 제조되는 TL-204)와 혼합되어, 액정 분자가 약 1.0㎛의 카이럴 피치를 가지고 있으므로, 콜레스테릭-네마틱 상 전이형 액정층을 형성한다. 이와 같이 얻어진 콜레스테릭-네마틱 상 전이형 액정층이 이용되는 경우라도, 높은 컨트러스트 비로 이미지를 표시할 수 있다.

상기 설명한 바와 같이, 광 변조층으로서의 산란형 액정층이 적절한 재료로 만들어지는 경우, 액정층이 투과 상태인 동안에, 액정층의 두께 방향 및 그 면내 방향 모두에서 입사광의 원하지 않은 산란이 최소화될 수 있다. 그 결과, 블랙 컬러가 의도한 대로 표시될 수 있고, 높은 컨트러스트 비로 이미지를 표시할 수 있다. 유의할 점은, 액정층(6)이 산란 및 투과 상태 사이에서 스위칭할 수 있는 한, 액정층(6)은 반드시 산란형 액정층일 필요는 없으며, 임의의 다른 타입의 광 변조층일 수 있다. 구체적으로는, 다른 사용가능한 액정층의 예들은, 투과 상태 및 반사 상태 사이에서 스위칭할 수 있고 액정 도메인의 크기를 제어함으로써 확산 특성이 부여되는 콜레스테릭 액정층, 투과 및 반사 상태에서 스위칭할 수 있고 확산 노광됨으로써 확산 특성이 부여되는 홀로그래픽 기능을 구비한 고분자 분산형 액정층, 및 흡수 및 산란 모드 사이에서 스위칭하는 고분자 분산형 액정층(예를 들면, 염료가 추가된 고분자 분산형 액정층)을 포함한다.

상기 설명한 반사형 액정 표시 장치의 코너 큐브 어레이는 입방정 결정으로 구성되는 단결정 기판(즉, 입방체의 단결정 기판)을 이용하여 제작된다. 입방체의 단결정 기판은 섬아연광 구조를 가지는 화합물 반도체나 다이아몬드 구조를 가지는 재료로 만들어질 수 있다. 더 구체적으로는, 그 표면이 액정의 {111} 면에 거의 평행하게 배치되는 입방체의 단결정 기판이 준비되어 이방성 에칭 프로세스를 통해 그 표면이 패터닝된다.

이러한 방법에서, 기판의 표면이 이방성 에칭 프로세스에 의해 패터닝되므로, 하나의 결정면의 에칭 레이트가 다른 하나와 상이하다. 예를 들면, 기판이 섬아연광 구조를 가지는 GaAs 결정으로 만들어지는 경우, 결정의 {111}B 면(즉, 비소의 {111}면)의 에칭 레이트는 비교적 높은데 대해, {100} 면들((100), (010), 및 (001) 면들을 포함하는 결정 면들)의 에칭 레이트는 비교적 낮다. 따라서, 에칭 프로세스는 결정의 {100}면들을 남겨두는 방식으로 이방성으로 진행된다. 그 결과, 각각이 결정의 {100}면들로 구성되는 복수의 단위 부재에 의해 요철부가 기판의 표면 상에 정의된다. 이와 같이 형성된 이들 각 단위 부재들은 3개의 직교하는 면들(예를 들면, (100), (010) 및 (001) 면들)을 가지고 있으므로, 코너 큐브를 형성한다.

그러한 방법에 의해 형성된 코너 큐브 어레이에서, 각 코너 큐브의 3개의 반사면은 입방정 결정의 {100} 결정면에 매칭된다. 또한, 각 코너 큐브를 구성하는 3개의 반사면들은 양호한 평면성을 가지고 있고, 이들 2개 또는 3개가 서로 교차하는 각 코너 또는 에지는 충분한 예리함을 가지고 있다. 또한, 코너 큐브 어레이는 다수의 코너 큐브가 규칙적인 패턴으로 배열되는 입체 형태를 가지고 있다. 이러한 어레이에서, 코너 큐브의 각 정점은 거의 동일한 레벨(또는 거의 동일한 면내에)에 배치된다. 그러므로, 이와같은 코너 큐브 어레이는 입사광선을 그 소스로 다시 반사하기 위한 재귀성 반사판으로서 유효하게 이용될 수 있다.

또한, 본 발명의 방법에 의해 형성되는 어레이의 각 단위 부재(즉, 각 코너 큐브)의 크기는 에칭 프로세스에 이용되는 포토레지스트 패턴(또는 마스크)의 특징 크기를 제어함으로써, 수십 ㎛ 이하가 될 수 있다. 따라서, 예를 들면 액정 표시 장치의 재귀성 반사판으로서 이용하는데 적합한 매우 작은 크기의 코너 큐브 어레이를 얻을 수 있다.

이와같이 얻어진 마이크로 코너 큐브 어레이에서, 각 단위 요소는 입방체의 단결정의 {100} 면에 의해 정의되는 3개의 거의 정사각형인 면을 가지고 있고, 입사광선을 그 소스로 다시 반사할 수 있다. 따라서, 블랙 표시 모드에서, 코너 큐브 반사판과 같은 마이크로 코너 큐브 어레이를 포함하는 액정 표시 장치는 원하지 않은 광을 관찰자에게 다시 반사하지 않고 원하는 어두운 표시를 실현한다. 결과적으로, 컨트러스트 비가 증가된다.

본 발명에 따르면, 마이크로 코너 큐브 어레이는, 입방체의 단결정 기판의 {111}면을 이방성으로 에칭하고, 비교적 낮은 에칭 레이트로 에칭된 결정면(예를 들면 {100}면들)으로 각각이 구성되는 복수의 단위 요소를 형성함으로써 만들어진다. 그러므로, 표시 장치의 화소 영역보다 크기가 작은 매우 작은 단위 요소(예를 들면, 약 수십 ㎛)로 구성되고 매우 높은 형태 정밀도를 나타내는 마이크로 코너 큐브 어레이를 비교적 간단한 프로세스 공정들을 통해 만들 수 있다.

그러한 마이크로 코너 큐브 어레이를 포함하는 표시 장치는 편광판을 이용하지 않고서도 의도한 대로 블랙 컬러를 표시할 수 있고, 높은 컨트러스트 비, 높은 컬러 순도 및 높은 가시성으로 밝은 이미지를 표시할 수 있다.

또한, 재귀성 반사판과 산란 및 투과 상태 사이에서 스위칭할 수 있는 광 변조층을 포함하는 본 발명에 따른 반사형 액정 표시 장치에서, 광 변조층은 재귀성 반사판의 반사면에 인접하여 배치된다. 그러므로, 반사형 표시 장치는 높은 명도 및 높은 컨트러스트 비로 화이트 컬러를 표시할 수 있다.

본 발명을 양호한 실시예를 참조하여 설명했지만, 본 기술 분야의 숙련자라면, 개시된 발명이 여러 가지 방식으로 변형될 수 있고 상기 구체적으로 설명된 다른 많은 실시예를 취할 수 있다는 것을 잘 알고 있을 것이다. 따라서, 이하의 첨부된 특허청구범위는 본 발명의 사상과 범주내에 드는 발명의 모든 변경을 포함한다.

도 1a 내지 1f는 본 발명의 제1 양호한 실시예에 따른 마이크로 코너 큐브 어레이를 제조하는 각 프로세스 공정을 도시한 단면도.

도 2b 내지 2e는 제1 양호한 실시예의 마이크로 코너 큐브 어레이를 제조하기 위한 프로세스 공정의 일부를 도시한 도면으로서, 도 2a는 도 1d에 도시된 구조의 평면성이고, 도 2a 및 2c는 각각 도 1e에 도시된 구조의 평면성 및 투시도이며, 도 2d 및 2e는 각각 도 1f에 도시된 구조의 평면성 및 투시도를 도시한 도면.

도 3은 제1 양호한 실시예의 마이크로 코너 큐브 어레이를 만드는데 이용하기 위한 포토마스크를 도시하기 위한 평면성.

도 4a 및 4b는 도 3에 도시된 포토마스크와 다른 2개의 다른 포토마스크를 각각의 형태로 도시한 평면성.

도 5a 내지 5i는 본 발명의 제2 양호한 실시예에 따른 마이크로 코너 큐브 어레이를 제조하기 위한 각 프로세스 공정을 도시한 단면도.

도 6a 내지 6d는 제2 양호한 실시예의 마이크로 코너 큐브 어레이를 제조하기 위한 프로세스 공정 일부를 도시한 도면으로서, 도 6a 및 6b는 각각 도 5c 또는 5d에 도시된 구조의 평면성 및 투시도이고, 도 6c 및 6d는 각각 도 5e 또는 5f에 도시된 구조의 평면성 및 투시도를 도시한 도면.

도 7a 내지 7d는 제2 양호한 실시예의 마이크로 큐브 어레이를 제조하기 위한 프로세스 공정의 일부를 도시한 도면으로서, 도 7a 및 7b는 각각 도 5g 또는 5h에 도시된 구조의 평면성 및 투시도이고, 도 7c 및 7d는 도 5i에 도시된 구조의 평면성 및 투시도를 도시한 도면.

도 8a 내지 8c는 제2 실시예의 마이크로 코너 큐브 어레이를 제조하는데 이용되는 3개의 포토마스크를 도시한 평면성.

도 9는 본 발명의 제5 양호한 실시예에 따른 반사형 액정 표시 장치의 구성을 도시한 단면도.

도 10a 및 10b는 제5 양호한 실시예의 반사형 액정 표시 장치에서 마이크로 코너 큐브 어레이의 단위 부재의 피치에 따라 컬러 혼합이 발생하는 방법을 도시한 단면도로서, 도 10a는 마이크로 코너 큐브 어레이의 단위 부재의 피치가 각 화소 영역의 크기보다 큰 경우의 상황을 도시한 도면이고, 도 10b는 마이크로 코너 큐브 어레이의 단위 부재의 피치가 각 화소 영역의 크기보다 작은 상황을 도시한 도면.

도 11a는 3개의 직각 이등변 삼각형 면을 구성하는 코너 큐브의 투시도이고, 도 11b 및 11c는 각각 상기 코너 큐브의 어레이를 도시한 투시도 및 평면성.

도 12a는 3개의 정사각형 면으로 구성되는 코너 큐브를 도시한 투시도이고, 도 12b 및 12c는 각각 상기 코너 큐브의 어레이를 도시한 투시도 및 평면성.

도 13은 종래 반사형 액정 표시 장치의 구성을 비교예로서 도시한 단면도.

도 14는 반사형 액정 표시 장치의 반사율을 측정하기 위한 장치의 배열을 도시한 도면.

도 15는 본 발명의 제6 양호한 실시예에 따른 유기 EL 표시 장치의 구성을 도시한 단면도.

도 16은 본 발명의 제7 양호한 실시예에 따라 몰드로부터의 패턴을 수지 상으로 전사함으로써 마이크로 코너 큐브를 만드는 프로세스를 개략적으로 도시한 도면.

도 17a 및 17b는 제7 양호한 실시예에서 패턴을 수지상으로 전사함으로써 얻어지는 마이크로 코너 큐브 어레이를 각각 도시한 투시도 및 평면성.

도 18은 {111} 면으로부터 경사진 표면을 가지는 기판을 도시한 투시도.

도 19a 및 19b는 본 발명의 제3 양호한 실시예에서 오목부의 단면 형상이 (111)B/(100) 에칭 속도비에 따라 변경되는 방법을 도시한 도면으로서, 도 19a는 서로 다른 에칭액을 이용함으로써 형성되는 2개의 오목부를 도시한 단면도이고, 도 19b는 서로 다른 (111)B/(100) 에칭 속도비에 형성되는 3개의 오목부의 단면을 도시한 도면.

도 20a 및 20b는 제3 실시예에서 오목부의 단면 형태가 (111)B/(100) 에칭 속도비에 따라 변경되는 방법을 도시한 도면으로서, 도 20a는 에칭 속도비가 그렇게 높지 않은 상황을 도시한 단면도이고, 도 20b는 에칭 속도비가 충분히 높은 상황을 도시한 단면도.

도 21은 본 발명의 제4 양호한 실시예에 따라, 삼각형 마스킹 부재를 포함하는 에칭 마스크층을 도시한 평면성.

도 22는 제4 양호한 실시예에 따라, 도 21에 도시된 것과 다른 방향에 면하는 삼각형 마스킹 부재를 포함하는 에칭 마스크층을 도시한 평면성.

도 23은 제4 양호한 실시예에 따라 비교적 큰 전체 면적을 가지는 6각형 마스킹 부재를 포함하는 에칭 마스크층을 도시한 평면성.

도 24는 제4 양호한 실시예에 따라, 도 23에 도시된 것보다 더 작은 전체 면적을 가지는 6각형 마스킹 부재를 포함하는 에칭 마스크층을 도시한 평면성.

도 25는 제4 양호한 실시예에 따라, 도 24에 도시된 것보다 훨씬 더 작은 전체 면적을 가지는 6각형 마스킹 부재를 포함하는 에칭 마스크층을 도시한 평면성.

도 26은 제4 양호한 실시예에 따라 도 23, 24 또는 25에 도시된 것과 다른 형태의 6각형 마스킹 부재를 포함하는 에칭 마스크층을 도시한 평면성.

도 27은 제4 양호한 실시예에 따라 9각형 마스킹 부재를 포함하는 에칭 마스크 층을 도시한 평면성.

도 28은 제4 양호한 실시예에 따라 12각형 마스킹 부재를 포함하는 에칭 마스크 층을 도시한 평면성.

도 29는 제4 양호한 실시예에 따라 정사각형 마스킹 부재를 포함하는 에칭 마스크 층을 도시한 평면성.

도 30은 도 21에 도시된 마스크 층을 이용함으로써 형성된 마이크로 코너 큐브 어레이를 도시한 평면성.

도 31은 도 22에 도시된 마스크 층을 이용함으로써 형성된 마이크로 코너 큐브 어레이를 도시한 평면성.

도 32a 및 32b는 제4 양호한 실시예에서 오목부의 형태가 에칭 시간에 따라 변경되는 방법을 도시한 도면으로서, 도 32a는 에칭 프로세스가 적절한 시간(예를 들면, 3분)동안에 수행되었던 경우를 도시한 단면도이고, 도 32b는 에칭 프로세스가 더 긴 시간에 수행되었던 경우의 상황을 도시한 단면도.

도 33은 제4 양호한 실시예에 이용하기 위한 에칭 마스크 층의 형태를 도시한 도면.

도 34는 도 9에 도시된 반사형 액정 표시 장치의 일부를 확대하여 도시한 단면도.

도 35a 내지 35e는 도 9 및 34에 도시된 반사형 액정 표시 장치를 제조하기 위한 각 프로세스 공정을 도시한 단면도.

도 36은 액정층이 각각 투과 상태 및 산란 상태인 동안에 입사 및 출사 광선이 도 34에 도시된 반사형 액정 표시 장치를 통과하는 경우를 도시한 단면도.

도 37은 본 발명의 제8 양호한 실시예의 제1 구체예에 따른 반사형 액정 표시 장치에서 산란형 액정층이 그 상태를 스위칭하는 방법을 도시한 단면도.

도 38은 제8 양호한 실시예의 제2 내지 제6 구체예에 따른 반사형 액정 표시 장치에서 산란형 액정층이 그 상태를 스위칭하는 방법을 도시한 단면도.

도 39는 제8 양호한 실시예의 반사형 액정 표시 장치에 이용하기 위한 코너 큐브 어레이를 도시한 투시도.

도 40은 마이크로 코너 큐브 어레이를 포함하는 종래 반사형 액정 표시 장치에 대한 구성을 도시한 단면도.

도 41은 GaAs 결정의 (111)B 면을 도시한 평면성.

<도면의 주요 부분에 대한 간단한 설명>

1 : 기판

2 : 포토레지스트 층

3 : 포토마스크

2' :포토레지스트 패턴

Claims

마이크로 코너 큐브 어레이를 제조하는 방법에 있어서,

a) 적어도 그 표면부가 입방체의 단결정으로 구성되고 결정의 {111}면들에 거의 평행인 표면을 가지는 기판을 준비하는 공정; 및

b) 상기 기판의 표면을 이방성으로 에칭하여, 상기 마이크로 코너 큐브 어레이에 대한 복수의 단위 요소 - 상기 각 단위 요소는 상기 결정의 {111}면들보다 더 낮은 에칭 레이트로 형성된 다수의 결정면으로 구성됨 -를 상기 기판의 표면 상에 형성하는 공정

을 포함하는 마이크로 코너 큐브 어레이 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 공정 b)는 상기 결정의 {111} 면보다 낮은 에칭 레이트로 상기 결정의 {100} 면을 형성하는 공정을 포함하는 마이크로 코너 큐브 어레이 제조 방법.
제2항에 있어서, 상기 공정 b)는 상기 각 단위 부재가 서로 거의 직교하여 대향하는 3개의 {100}면으로 구성되도록 상기 단위 부재를 형성하는 공정을 포함하는 마이크로 코너 큐브 어레이 제조 방법.
제3항에 있어서, 상기 공정 a)에서 준비된 기판의 적어도 표면부는 섬아연광 구조를 가지는 화합물 반도체로 만들어지는 마이크로 코너 큐브 어레이 제조 방법.
제4항에 있어서, 상기 화합물 반도체는 갈륨 비소이고, 상기 기판은 비소 원자에 의해 형성된 {111}B면에 거의 평행한 표면을 가지는 마이크로 코너 큐브 어레이 제조 방법.
제3항에 있어서, 상기 공정 a)에서 준비된 상기 기판의 적어도 표면부는 다이아몬드 구조를 가지는 재료로 만들어지는 마이크로 코너 큐브 어레이 제조 방법.
제6항에 있어서, 적어도 상기 기판의 상기 표면부는 게르마늄 단결정으로 이루어진 마이크로 코너 큐브 어레이 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 공정 b)는 결정면의 낮은 에칭 레이트에 대한 {111}면의 에칭 레이트의 비율이 1.73보다 크도록 상기 기판의 표면을 이방성으로 에칭하는 공정을 포함하는 마이크로 코너 큐브 어레이 제조 방법.
제1항에 있어서, 공정 a)와 공정 b)의 사이에, 소정의 패턴을 형성하도록 배열된 적어도 하나의 마스킹 부재 및 적어도 하나의 개구를 포함하는 에칭 마스크 층으로 상기 기판의 상기 표면을 덮는 공정 c)를 더 포함하는 마이크로 코너 큐브 어레이 제조 방법.
제9항에 있어서, 상기 공정 b)는 상기 각 단위 부재의 크기가 상기 공정 c)에서 정의된 에칭 마스크의 패턴에 따라 제어되도록 상기 마이크로 코너 큐브 어레이에 대한 상기 단위 부재를 형성하는 공정을 포함하는 마이크로 코너 큐브 어레이 제조 방법.
제9항에 있어서, 상기 공정 c)는 각각이 벌집모양 격자점에 거의 배치되는 중간점을 가지는 복수의 마스킹 부재를 포함하는 상기 에칭 마스크 층을 정의하는 공정을 포함하는 마이크로 코너 큐브 어레이 제조 방법.
제11항에 있어서, 상기 마스킹 부재는 서로 이격되어 있는 마이크로 코너 큐브 어레이 제조 방법.
제9항에 있어서, 상기 마스킹 부재는 결정의 (100), (010), 및 (001) 면에 각각 평행한 적어도 3개의 변에 의해 정의되는 평면 형태를 가지는 마이크로 코너 큐브 어레이 제조 방법.
제13항에 있어서, 상기 마스킹 부재는 상기 3개의 변에 의해 정의되는 삼각형 평면 형태를 가지는 마이크로 코너 큐브 어레이 제조 방법.
제9항에 있어서, 상기 마스킹 부재는 결정의 (11-1), (1-11), 및 (-111) 면들에 각각 평행한 적어도 3개의 변에 의해 정의되는 평면 형태를 가지는 마이크로 코너 큐브 어레이 제조 방법.
제15항에 있어서, 상기 마스킹 부재는 상기 3개의 변에 의해 정의되는 삼각형 평면 형태를 가지는 마이크로 코너 큐브 어레이 제조 방법.
제9항에 있어서, 상기 마스킹 부재는 3회 회전축에 대해 대칭인 평면 형태를 가지는 마이크로 코너 큐브 어레이 제조 방법.
제17항에 있어서, 상기 마스킹 부재는 6각형, 9각형, 또는 12각형 평면 형태를 가지는 마이크로 코너 큐브 어레이 제조 방법.
제9항에 있어서, 상기 에칭 마스크 층은 각 개구가 벌집모양 격자점에 거의 배치되는 중간점을 가지는 복수의 개구를 포함하는 마이크로 코너 큐브 어레이 제조 방법.
제9항에 있어서, 상기 적어도 하나의 마스킹 부재는 상기 에칭 마스크 층의 전체 면적의 50% 이상에 해당하는 마이크로 코너 큐브 어레이 제조 방법.
제9항에 있어서, 상기 공정 b)는 상기 기판의 표면과 상기 마스킹 부재간의 접촉 면적이 거의 최소화되는 경우에 상기 기판 표면을 에칭하는 것을 중지하는 공정을 포함하는 마이크로 코너 큐브 어레이 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 공정 b)는 상기 기판 표면에 습식 에칭 프로세스를 수행하는 공정을 포함하는 마이크로 코너 큐브 어레이 제조 방법.
제22항에 있어서, 상기 공정 b)는 상기 기판 표면에 적어도 한번 건식 에칭 프로세스를 수행하는 공정을 더 포함하는 마이크로 코너 큐브 어레이 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 기판의 표면 상에 형성된 상기 단위 부재의 형태를 수지 재료에 전사하는 단계를 더 포함하는 마이크로 코너 큐브 어레이 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 공정 b)는 상기 각 단위 부재가 서로 거의 직교하여 대향하는 3개의 거의 정사각형인 면으로 구성되도록 상기 단위 부재를 형성하는 공정을 포함하는 마이크로 코너 큐브 어레이 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 공정 a)에서 준비된 상기 기판의 표면이 결정의 {111}면에 대해 0도보다 크고 10도 이하인 각도를 정의하는 마이크로 코너 큐브 어레이 제조 방법.
제26항에 있어서, 상기 기판 표면 및 상기 결정의 {111}면간의 교차부가 기판의 쪼개진 면(cleaved facet)에 거의 수직인 마이크로 코너 큐브 어레이 제조 방법.
마이크로 코너 큐브 어레이 - 상기 각 코너 큐브는 규정된 구조를 가지는 소정 결정면들에 의해 정의됨 -를 제조하는 방법에 있어서,

기판 - 상기 기판의 적어도 표면부는 상기 규정된 구조를 가지는 결정들로 구성됨 -을 준비하는 공정; 및

상기 소정 결정면들은 상기 결정의 {111}면들보다 더 낮은 레이트로 에칭되는 방식으로 상기 기판을 이방성으로 에칭하여, 상기 소정 결정면들을 의도적으로 노출하는 단계

를 포함하는 마이크로 코너 큐브 어레이 제조 방법.
적어도 그 표면부가 입방체의 단결정으로 구성되는 기판으로부터 만들어지는 마이크로 코너 큐브 어레이에 있어서,

상기 결정의 소정 결정면들로부터 형성되는 에칭된 표면을 포함하는 울퉁불퉁함을 가지며, 상기 소정 결정면들은 {100}면들인 마이크로 코너 큐브 어레이.
제29항에 있어서, 상기 {100}면들은 실질적으로 서로 수직하게 대향하는 세개의 면들을 포함하는 마이크로 코너 큐브 어레이.
마이크로 코너 큐브 어레이에 대한 몰드에 있어서,

적어도 그 표면부가 입방체의 단결정으로 구성되는 기판으로 만들어지고,

상기 결정의 소정 결정면들로부터 형성된 에칭된 표면을 포함하는 울퉁불퉁함을 가지며, 상기 소정 결정면들은 {100}면들인 마이크로 코너 큐브 어레이.
제31항에 있어서, 상기 {100}면들은 실질적으로 서로 수직하게 대향하는 세개의 면들을 포함하는 마이크로 코너 큐브 어레이.
표시 장치에 있어서,

적어도 그 표면부가 입방체의 단결정으로 구성되는 기판으로 만들어지는 마이크로 코너 큐브 어레이 - 상기 어레이는 상기 결정의 소정 결정면들로부터 형성되는 에칭된 표면을 포함하는 울퉁불퉁함을 가짐 -; 및

상기 마이크로 코너 큐브 어레이 상에 제공되는 광 변조층을 포함하며,

상기 소정 결정면들은 {100}면들인 표시 장치.
제33항에 있어서, 상기 마이크로 코너 큐브 어레이는 복수의 단위 부재를 포함하고, 상기 각 단위 부재는 상기 표시 장치의 각 화소 영역의 크기보다 작은 크기를 가지는 표시 장치.
마이크로 코너 큐브 어레이를 제조하는 방법에 있어서,

마이크로 코너 큐브 어레이 패턴이 정의된 기재(base member)를 준비하는 공정; 및

상기 기재를 몰드로서 이용하여 상기 마이크로 코너 큐브 어레이에 대한 재료에 상기 패턴을 전사하는 공정

을 포함하고,

상기 재료가 상기 몰드로부터 박리되는 경우에, 상기 마이크로 코너 큐브 어레이 패턴의 다중 면들 중 하나의 법선 및 상기 재료가 상기 몰드로부터 박리되는 방향이 단일 면에 존재하는 마이크로 코너 큐브 어레이 제조 방법.
반사형 표시 장치에 있어서,

기판;

재귀성 반사판; 및

상기 기판과 상기 재귀성 반사판 사이에 개재되고, 산란 상태와 투과 상태 사이에서 스위칭하는 광 변조층

을 포함하고,

상기 광 변조층은 상기 재귀성 반사판의 반사면에 인접하며, 상기 재귀성 반사판은 적어도 그 표면부가 입방체의 단결정으로 구성되는 기판으로부터 만들어진 코너 큐브 어레이를 포함하며, 울퉁불퉁함을 갖는 상기 어레이는 상기 결정의 {100} 결정면들로부터 형성되는 에칭된 표면을 포함하는 반사형 표시 장치.
제36항에 있어서, 상기 광 변조층은 산란형 액정층인 반사형 표시 장치.
제37항에 있어서, 상기 투과 상태에서, 상기 액정층은 상기 액정층의 두께 방향 및 면내 방향 모두에 연속적으로 배향되는 액정 분자를 가지고 있고, 상기 면내 방향은 상기 두께 방향에 수직인 반사형 표시 장치.
제37항에 있어서, 상기 투과 상태에서, 상기 액정층은 상기 액정층의 두께 방향으로 진행하는 광 및 상기 액정층의 면내 방향으로 진행하는 광에 대해 굴절율 연속성을 나타내고, 상기 면내 방향은 상기 두께 방향에 수직인 반사형 표시 장치.
제38항 또는 제39항에 있어서, 상기 액정층은,

외부적으로 인가된 전계에 응답하지 않는 제1 상; 및

상기 전계에 응답하는 액정 분자를 포함하는 제2 상

을 포함하고,

상기 액정층이 투과 상태인 동안에, 상기 제1 및 제2 상이 상기 두께 방향으로 진행하는 광 및 상기 면내 방향으로 진행하는 광 모두에 대해 거의 동일한 굴절율을 나타내는 반사형 표시 장치.
제40항에 있어서, 상기 제1 상은 약 100nm 내지 약 20,000nm의 크기를 가지는 반사형 표시 장치.
제40항에 있어서, 상기 액정층이 상기 투과 상태인 동안에, 상기 제2 상이 상기 두께 방향이나 상기 면내 방향으로 진행하는 광에 대해 나타내는 굴절율에 대한 상기 제1 상이 동일한 광에 대해 나타내는 굴절율의 비율이 약 0.95 내지 약 1.05인 반사형 표시 장치.
제40항에 있어서, 상기 제1 상은 액정 골격(liquid crystal skeleton)을 가지는 모너머(monomer)를 중합함으로써 얻어지는 고분자를 포함하는 반사형 표시 장치.
제40항에 있어서, 상기 액정층에 전압이 인가되지 않은 경우, 상기 재귀성 반사판의 상기 반사면 또는 기판 상에 배치된 액정 분자는 그 장축이 상기 두께 방향으로 거의 배향되는 반사형 표시 장치.
제44항에 있어서, 상기 액정 분자는 음의 유전율 이방성을 나타내는 반사형 표시 장치.
제38항 또는 제39항에 있어서, 상기 산란형 액정층의 산란 상태는 각각이 소정의 크기를 가지는 복수의 액정 도메인을 상기 액정층에 형성함으로써 생성되고,

상기 액정층이 투과 상태인 동안에, 상기 액정 분자는 전체 액정층에 걸쳐 거의 균일하게 배향되는 반사형 표시 장치.
제46항에 있어서, 상기 소정의 크기는 약 100nm 내지 약 20,000nm인 반사형 표시 장치.
제46항에 있어서, 상기 산란형 액정층은 상기 소정의 크기보다 작은 크기를 갖는 분산 상을 포함하고,

상기 액정 도메인은 상기 분산 상에 의해 야기되는 상기 액정 분자의 배향 교란으로 인해 형성되는 반사형 표시 장치.
제36항에 있어서, 상기 재귀성 반사판은 각각이 서로 거의 수직으로 대향되고 입사광을 소스로 다시 반사하는 3개의 반사면을 가지는 복수의 재귀 반사 부재를 포함하고,

상기 광 변조층은 상기 3개의 반사면에 인접한 반사형 표시 장치.
제49항에 있어서, 상기 재귀 반사 부재는 약 1㎛ 내지 약 1,000㎛의 피치로 배열되는 반사형 표시 장치.
제36항에 있어서, 상기 재귀성 반사판은 마이크로 코너 큐브 어레이를 포함하는 반사형 표시 장치.
제28항에 있어서, 상기 소정 결정면들은 실질적으로 서로 수직하게 대향하는 세개의 {100}면들을 갖는 마이크로 코너 큐브 어레이 제조 방법.
제33항에 있어서, 상기 {100}면들은 실질적으로 서로 수직하게 대향하는 세개의 면들을 포함하는 표시 장치.