KR101866437B1 - 반사형 편광자 및 그 제조방법 - Google Patents

반사형 편광자 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 와이어 그리드들의 위치 별로 상이한 컬러가 투과되도록 한 반사형 편광자 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 반사형 편광자의 제조방법은 동일한 피치와 폭 및 높이를 갖는 다수의 와이어 그리드가 형성된 반사형 편광자의 적어도 일부를 다른 온도조건으로 열처리하여 적어도 일부의 와이어 그리드 표면에 서로 다른 두께의 산화막이 형성되도록 하는 것을 특징으로 한다. 이와 같이 제조된 반사형 편광자는 산화막의 두께에 따라 와이어 그리드 간의 피치와 폭 및 높이를 다르게 한 것과 동일한 효과를 얻을 수 있으며, 그에 따라 와이어 그리드 간의 위치 별로 상이한 컬러가 투과될 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

Description

반사형 편광자 및 그 제조방법{REFLECTING POLARIZER AND METHOD OF THE SAME}
본 발명은 와이어 그리드들의 위치 별로 상이한 컬러가 투과되도록 한 반사형 편광자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
편광자는 자연광과 같은 비편광된 빛 중에서 특정한 진동 방향을 갖는 직선 편광을 끌어내는 광학소자를 의미한다.
광학소자 중의 한 종류인 와이어 그리드 편광자는 전도성 와이어 그리드(wiregrid)를 이용하여 편광을 만들어낸다. 이는 다른 편광자에 비해 높은 편광분리 성능을 가져 적외선 영역의 파장대에서는 유용한 반사형 편광자로 사용되고 있다.
이러한 와이어 그리드 편광자는 기판 상에 금속증착 공정, 포토레지스트 코팅 공정, 사진 공정(Photolithography), 포토레지스트 현상 공정, 금속층 식각 공정 및 포토레지스트 스트립 공정 등과 같은 다수의 공정을 통하여 형성된다. 상기 편광자는 와이어 그리드 간 피치(P0), 와이어 그리드의 폭(W0) 및 높이가 광학 특성을 결정하는 중요한 요소로 작용하나, 다수의 공정을 수행함에 따라 상기 요소의 조절이 어려운 문제가 있다.
도 1은 종래 일반적으로 제조되는 반사형 편광자를 개략적으로 도시한 도면으로서, 도면에 도시된 바와 같이 종래 일반적인 방법에 의해 제조되는 반사형 편광자는 와이어 그리드 간의 피치와 폭 및 높이가 일정하여 가시광선 영역에서 특정 편광만을 투과함에 따라 다양한 종류의 컬러를 투과하는 것이 곤란하다는 단점이 있다.
따라서 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 와이어 그리드 간의 피치와 폭 및 높이를 다르게 조절할 수 있도록 함으로서 와이어 그리드의 위치별로 상이한 컬러가 투과될 수 있도록 한 반사형 편광자 및 그 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.
본원 발명자들은 와이어 그리드를 열처리하여 표면에 형성되는 산화막의 두께를 조절하는 경우 산화막이 광학특성에는 영향을 주지 않아 와이어 그리드 간의 피치와 폭 및 높이를 다르게 한 것과 동일한 효과를 낼 수 있다는 점을 알아내고 본 발명을 완성하였다.
따라서 본 발명은 지지체 상에 금속막을 형성한 후 동일한 피치와 폭 및 높이를 갖는 다수의 와이어 그리드를 형성하는 단계를 포함하는 반사형 편광자의 제조방법에 있어서, 상기 다수의 와이어 그리드가 형성된 반사형 편광자의 적어도 일부를 다른 온도조건으로 열처리하여 적어도 일부의 와이어 그리드 표면에 다른 두께의 산화막이 형성되도록 하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반사형 편광자의 제조방법을 제공한다.
이때 다른 온도조건으로 열처리하는 상기 반사형 편광자의 적어도 일부는 반사형 편광자의 일측 단부일 수 있다. 또한, 다른 온도조건으로 열처리하는 상기 반사형 편광자의 적어도 일부는 반사형 편광자의 일측 단부 및 상기 일측 단부의 타측 단부일 수 있다. 또한, 다른 온도조건으로 열처리하는 상기 반사형 편광자의 적어도 일부가 반사형 편광자의 일측 단부 및 그 일측 단부의 타측 단부를 기준으로 하여 반사형 편광자를 n개(n은 2 이상의 정수)로 분할 시 분할부위일 수 있다.
상기 열처리는 와이어 그리드 금속부의 반사율 및 굴절률에 따라 상기 산화막이 가시광선 영역에서의 일정 편광을 투과 또는 반사시킬 수 있는 두께가 되도록 하는 온도조건으로 실시하는 것일 수 있다.
또한 본 발명은 상기 제조방법에 의해 제조된 것으로서, 지지체와; 상기 지지체 상에 형성된 다수의 와이어 그리드; 및 상기 다수의 와이어 그리드 중 적어도 일부의 와이어 그리드의 표면에 형성된 산화막;을 포함하여 이루어지며, 상기 산화막을 포함하는 와이어 그리드들 중 적어도 하나는 이웃한 와이어 그리드와 서로 다른 두께의 산화막을 갖는 것을 특징으로 하는 반사형 편광자를 제공한다.
상기 산화막을 포함하는 와이어 그리드들은; n1(여기서 n1은 3 이상의 정수)개의 연속된 와이어 그리드들의 표면에 형성된 산화막의 두께가 점차적으로 감소하는 영역, 및 n2(여기서 n2는 3 이상의 정수)개의 연속된 와이어 그리드들의 표면에 형성된 산화막의 두께가 점차적으로 증가하는 영역 중 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다.
상기한 본 발명에 따라 제조된 반사형 편광자는 동일한 피치와 폭 및 높이를 갖는 와이어 그리드의 표면을 열처리함에 의해 와이어 그리드의 표면에 형성되는 산화막의 두께를 다르게 조절함으로써 와이어 그리드의 피치와 폭 및 높이를 다르게 한 것과 동일한 효과를 얻을 수 있으므로 와이어 그리드의 위치 별로 상이한 컬러가 투과될 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 종래 일반적으로 제조되는 반사형 편광자를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 반사형 편광자의 일 예를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따라 제조된 반사형 편광자의 일 예를 도시한 도면이다.
이하 본 발명을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 반사형 편광자의 일 예를 도시한 도면이다. 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따라 제조된 반사형 편광자의 일 예를 도시한 도면이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 반사형 편광자는 지지체(10)와; 상기 지지체(10) 상에 형성된 다수의 와이어 그리드; 및 상기 다수의 와이어 그리드 중 적어도 일부의 와이어 그리드(20)의 표면에 형성된 산화막(30);을 포함하여 이루어진다.
이때, 본 발명에 따르면 상기 산화막을 포함하는 와이어 그리드들 중 적어도 하나의 와이어 그리드(20) 표면에 형성된 산화막(30)은 이웃한 와이어 그리드(20')의 표면에 형성된 산화막(30')과 서로 다른 두께를 갖는다.
예를 들어, 본 발명에 따른 반사형 편광자는 표면에 산화막(30)을 갖는 다수의 와이어 그리드(20)들을 포함하며, 이때 상기 산화막(30)을 포함하는 와이어 그리드(20)들은 n1(여기서 n1은 3 이상의 정수)개의 연속된 와이어 그리드들의 표면에 형성된 산화막의 두께가 점차적으로 감소하는 영역, 및 n2(여기서 n2는 3 이상의 정수)개의 연속된 와이어 그리드들의 표면에 형성된 산화막의 두께가 점차적으로 증가하는 영역 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
보다 구체적으로 본 발명의 일예에 따른 반사형 편광자는 도 2에 도시된 바와 같이 와이어 그리드(20)들의 표면에 형성된 산화막(30)의 두께가 점차적으로 증가 또는 감소하는 영역을 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 다른 예에 따른 반사형 편광자는 도 3에 도시된 바와 같이 n1(여기서 n1은 3 이상의 정수)개의 연속된 와이어 그리드들의 표면에 형성된 산화막의 두께가 점차적으로 감소하는 영역 및 n2(여기서 n2는 3 이상의 정수)개의 연속된 와이어 그리드들의 표면에 형성된 산화막의 두께가 점차적으로 증가하는 영역을 모두 포함할 수 있다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이 반사형 편광자의 중앙을 기준으로 좌우 양단부 측으로 갈수록 와이어 그리드(20)들의 표면에 형성된 산화막(30)의 두께가 점차적으로 증가하는 형태일 수 있다.
또한 본 발명의 또 다른 예에 따른 반사형 편광자는 도면에 도시하지는 않았으나, 도 3에서 도시된 반사형 편광자의 변형예로서 반사형 편광자의 중앙을 기준으로 좌우 양단부 측으로 갈수록 와이어 그리드들의 표면에 형성된 산화막의 두께가 점차적으로 감소하는 형태일 수 있다.
또한 본 발명의 또 다른 예에 따른 반사형 편광자는 도면에 도시하지는 않았으나, 도 3에서 도시된 반사형 편광자의 변형예로서 반사형 편광자의 일측 단부와 및 그 일측 단부의 타측 단부를 기준으로 하여 반사형 편광자를 n개(n은 2 이상의 정수)로 분할시 분할부위를 중심으로 좌우측으로 갈수록 와이어 그리드들의 표면에 형성된 산화막의 두께가 점차적으로 증가 또는 감소하는 형태일 수 있다.
상기 와이어 그리드(20)의 표면에 형성된 산화막(30)은 광특성에는 영향을 주지 않는다. 따라서 와이어 그리드(20)의 표면에 형성되는 산화막(30)의 두께가 달라지면 와이어 그리드(20) 간의 피치와 폭 및 높이를 다르게 한 것과 동일한 효과를 얻을 수 있게 된다.
결국 본 발명에 따른 반사형 편광자는 와이어 그리드(20)의 표면에 서로 다른 두께를 갖는 금속의 산화막(30)이 형성됨에 따라 와이어 그리드(20)만을 고려하였을 때 와이어 그리드(20) 간의 피치(P1, P2, P3…… )와 폭(W1, W2, W3……) 및 높이가 달라진 형태가 된다. 그에 따라 와이어 그리드(20)의 위치 별로 상이한 컬러가 투과될 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
상기한 구조의 반사형 편광자를 제조하기 위하여 본 발명에서는 지지체(10) 상에 금속막을 형성한 후 동일한 피치와 폭 및 높이를 갖는 다수의 와이어 그리드를 형성하는 단계; 및 상기 다수의 와이어 그리드가 형성된 반사형 편광자의 적어도 일부를 다른 온도조건으로 열처리하여 적어도 일부의 와이어 그리드(20) 표면에 다른 두께의 산화막(30)이 형성되도록 하는 단계를 포함하여 이루어지는 반사형 편광자의 제조방법을 제공한다.
상기에서 지지체(10)는 광투과성이면 그 종류가 특별히 제한되지 않는다. 예컨대, 투명 유리 또는 고분자 필름 등을 들 수 있다. 바람직하게는 유리가 사용될 수 있다.
본 발명에 따르면 상기 지지체(10) 상에 금속막을 형성한 후 동일한 피치와 폭 및 높이를 갖는 다수의 와이어 그리드를 형성하는 단계를 거치게 된다.
상기 금속막은 금속 스퍼터링 증착에 의하여 용이하게 이루어질 수 있다.
금속막은 니켈, 알루미늄, 은, 금, 백금, 크롬 및 구리로 이루어진 군에서 선택된 단일 금속 또는 이들의 합금일 수 있다. 합금은 상기 단일금속이 일정비로 함유된 합금이거나, 상기 단일금속을 주재로 하고 소량의 다른 금속이 함유된 합금일 수 있다.
일례로 니크롬, 구체적으로 니켈-크롬의 합금 또는 니켈-크롬-철의 합금을 들 수 있다. 또한, 일례로 인코넬(inconel), 구체적으로 니켈을 주재로 하여, 크롬, 철, 티탄, 알루미늄, 망간, 규소가 함유된 합금을 들 수 있다.
금속막은 스퍼터링을 통하여 구현 가능하고, 그 두께는 반사형 편광자로서의 역할을 수행할 수 있는 정도로 특별히 한정하지는 않는다. 구체적으로 두께는 0.1 내지 300㎚ 정도일 수 있다.
상기와 같이 금속막을 형성한 후에는 통상의 포토레지스트 공정을 이용하여 동일한 피치와 폭 및 두께를 갖는 와이어 그리드를 형성하게 된다. 예를 들어 포토레지스트 공정을 이용하여 와이어 그리드를 형성하는 과정은 금속막의 표면에 포토레지스트를 도포한 다음 포토마스크를 이용하여 전자선을 조사한 후 현상공정을 통해 비노광 부분을 제거하는 현상과정을 거치고, 이후 금속막을 식각한 다음 노광된 포토레지스트 부분을 제거하게 되면 용이하게 형성할 수 있다. 본 발명이 이를 한정하는 것은 아니다.
지지체(10) 상에 다수의 와이어 그리드를 형성한 다음에는 상기 다수의 와이어 그리드가 형성된 반사형 편광자의 적어도 일부를 다른 온도조건으로 열처리하여 적어도 일부의 와이어 그리드(20) 표면에 다른 두께의 산화막(30)이 형성되도록 하는 단계를 거치게 된다.
본 발명에서는 반사형 편광자의 적어도 일부를 다른 온도조건으로 열처리하게 된다.
예를 들어 도 1에 도시된 형태의 반사형 편광자의 적어도 일부를 다른 온도조건으로 열처리할 수 있다. 이때 열처리 시의 온도 조건에 따라서 와이어 그리드(20)의 표면에 형성되는 산화막(30)의 두께가 다르게 된다.
상기 열처리는 일반적으로 알려진 열처리 방법이 적용될 수 있다. 또한 열처리 온도조건을 다르게 하는 방법으로는 다양한 방법이 적용될 수 있다. 이때 상기 열처리는 와이어 그리드 금속의 반사율 및 굴절률에 따라 상기 산화막(30)이 가시광선 영역에서의 일정 편광을 투과 또는 반사시킬 수 있는 두께가 되도록 하는 온도조건으로 실시하는 것이 바람직하다.
예를 들어 반사형 편광자의 일부에만 열처리를 할 수 있으며, 이 경우 열처리 부위에서 멀어질수록 온도가 낮아지게 된다. 이 경우 온도 편차에 따라서 와이어 그리드(20) 표면에 형성되는 산화막(30)의 두께가 달라지게 된다. 또한 반사형 편광자의 적어도 다른 두 부위에서 서로 다른 온도로 열처리 할 수도 있으며, 이 경우 반사형 편광자의 고온에서 열처리 시와 저온에서 열처리 시의 온도 조건에 따라서 와이어 그리드(20)의 표면에 형성되는 산화막(30)의 두께가 다르게 된다.
일 예로, 열처리되는 반사형 편광자의 적어도 일부는 반사형 편광자의 일측 단부일 수 있다. 이와 같이 반사형 편광자의 일측 단부에만 열처리하는 경우 반사형 편광자의 반대측 단부에서는 자연스럽게 열처리 온도가 낮아지게 되는데, 이 경우 도 2에 도시된 바와 같이 반사형 편광자의 와이어 그리드(20)들의 표면에 형성된 산화막(30)의 두께는 점차적으로 증가 또는 감소하는 형태로 형성된다.
또 다른 예로, 열처리되는 반사형 편광자의 적어도 일부는 반사형 편광자의 일측 단부 및 상기 일측 단부의 타측 단부일 수 있다. 이와 같이 반사형 편광자의 좌우측 단부를 모두 열처리 하는 경우 반사형 편광자의 중앙부위는 반사형 편광자의 좌우측 단부들에 비하여 자연스럽게 열처리온도가 낮아지게 되는데, 이 경우 도 3에 도시된 바와 같이 반사형 편광자의 중앙을 기준으로 좌우 양단부 측으로 갈수록 와이어 그리드(20)들의 표면에 형성된 산화막(30)의 두께는 점차적으로 증가하는 형태로 형성된다.
또 다른 예로, 열처리되는 반사형 편광자의 적어도 일부는 반사형 편광자의 일측 단부와 및 그 일측 단부의 타측 단부를 기준으로 하여 반사형 편광자를 n개(n은 2 이상의 정수)로 분할 시 분할부위일 수 있다. 이 경우 분할부위를 중심으로 좌우측으로 갈수록 와이어 그리드들의 표면에 형성된 산화막의 두께는 점차적으로 증가 또는 감소하는 형태일 수 있다.
이와 같이 반사형 편광자를 n개(n은 2 이상의 정수)로 분할하고, 그 분할부위를 열처리하게 되면 열처리 부위에서 멀어질수록 자연스럽게 열처리 온도가 낮아지게 되며, 그에 따라 분할부위를 중심으로 좌우측으로 갈수록 와이어 그리드들의 표면에 형성된 산화막의 두께가 점차적으로 감소하는 형태로 형성된다.
상기한 본 발명에 따라 제조된 반사형 편광자는 적어도 일부의 와이어 그리드(20)의 표면에 형성된 산화막(30)의 두께가 다르므로, 와이어 그리드(20)의 피치와 폭 및 높이를 다르게 한 것과 동일한 효과를 얻을 수 있다. 따라서 본 발명에 따라 제조된 반사형 편광자는 와이어 그리드(20)의 위치 별로 상이한 컬러가 투과될 수 있는 유용한 효과를 얻을 수 있다.
상기에서 본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 설명되었으나 이는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 예시하는 것일 뿐 첨부된 특허청구범위를 제한하는 것이 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 실시예에 대한 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.

Claims (7)

  1. 지지체 상에 금속막을 형성한 후 동일한 피치와 폭 및 높이를 갖는 다수의 와이어 그리드를 형성하는 단계를 포함하는 반사형 편광자의 제조방법에 있어서,
    상기 다수의 와이어 그리드가 형성된 반사형 편광자의 적어도 일부를 다른 온도조건으로 열처리하여 적어도 일부의 와이어 그리드 표면에 다른 두께의 산화막이 형성되도록 하는 단계;를 포함하여 이루어지며,
    상기 다른 온도조건으로 열처리하는 상기 반사형 편광자의 적어도 일부가 반사형 편광자의 일측 단부인 것을 특징으로 하는 반사형 편광자의 제조방법.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    다른 온도조건으로 열처리하는 상기 반사형 편광자의 적어도 일부가 반사형 편광자의 일측 단부 및 상기 일측 단부의 타측 단부인 것을 특징으로 하는 반사형 편광자의 제조방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    다른 온도조건으로 열처리하는 상기 반사형 편광자의 적어도 일부가 반사형 편광자의 일측 단부 및 그 일측 단부의 타측 단부를 기준으로 하여 반사형 편광자를 n개(n은 2 이상의 정수)로 분할 시 분할부위인 것을 특징으로 하는 반사형 편광자의 제조방법.
  5. 청구항 1, 3, 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열처리는 와이어 그리드 금속부의 반사율 및 굴절률에 따라 상기 산화막이 가시광선 영역에서의 일정 편광을 투과 또는 반사시킬 수 있는 두께가 되도록 하는 온도조건으로 실시하는 것을 특징으로 하는 반사형 편광자의 제조방법.
  6. 지지체와;
    상기 지지체 상에 형성된 다수의 와이어 그리드; 및
    상기 다수의 와이어 그리드 중 적어도 일부의 와이어 그리드의 표면에 형성된 산화막;을 포함하여 이루어지며,
    상기 산화막을 포함하는 와이어 그리드들 중 적어도 하나는 이웃한 와이어 그리드와 서로 다른 두께의 산화막을 갖는 것으로, 와이어 그리드들의 표면에 형성된 산화막의 두께는 점차적으로 증가 또는 감소하는 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 반사형 편광자.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 산화막을 포함하는 와이어 그리드들은; n1(여기서 n1은 3 이상의 정수)개의 연속된 와이어 그리드들의 표면에 형성된 산화막의 두께가 점차적으로 감소하는 영역, 및 n2(여기서 n2는 3 이상의 정수)개의 연속된 와이어 그리드들의 표면에 형성된 산화막의 두께가 점차적으로 증가하는 영역 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 반사형 편광자.
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