KR102064210B1 - 편광 소자, 이를 포함하는 편광광 조사 장치 및 이의 제조 방법 - Google Patents

편광 소자, 이를 포함하는 편광광 조사 장치 및 이의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

편광 소자는 베이스 기판 및 금속 패턴을 포함한다. 상기 금속 패턴은 상기 베이스 기판 상에 배치되어 와이어 그리드를 형성한다. 상기 와이어 그리드는 폭 및 높이를 갖고 이웃하는 와이어 그리드와 간격만큼 떨어져 배치된다. 피치는 상기 폭 및 상기 간격의 합이고, 필 팩터(fill factor)는 상기 폭을 상기 피치로 나눈 값으로 정의된다. 상기 필 팩터의 수치 범위는 편파소광비와 투과율을 고려하여 결정된다. 상기 편광 소자는 편파소광비와 투과율을 최적화 할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 편광광 조사 장치는 액정 표시 패널의 제조에 이용될 수 있다.

Description

편광 소자, 이를 포함하는 편광광 조사 장치 및 이의 제조 방법{POLARIZER, POLARIZED LIGHT ILLUMINATING APPARATUS HAVING THE SAME AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 편광 소자, 이를 포함하는 편광광 조사 장치 및 상기 편광 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액정 표시 장치 제조용 편광광 조사 장치에 사용되는 편광 소자, 상기 편광 소자를 포함하는 편광광 조사 장치, 및 상기 편광 소자의 제조 방법에 관한 것이다.
최근 들어, 기술의 발전에 힘입어 소형, 경량화 되면서 성능은 더욱 뛰어난 디스플레이 제품들이 생산되고 있다. 지금까지 디스플레이 장치에는 기존 브라운관 텔레비전(cathode ray tube: CRT)이 성능이나 가격 면에서 많은 장점을 가지고 널리 사용되었으나, 소형화 또는 휴대성의 측면에서 CRT의 단점을 극복하고, 소형화, 경량화 및 저전력 소비 등의 장점을 갖는 액정 표시 장치가 주목을 받고 있다.
상기 액정 표시 장치는 액정의 특정한 분자 배열에 전압을 인가하여 분자 배열을 변환시키고, 이러한 분자 배열의 변환에 의해 발광하는 액정셀의 복굴절성, 선광성, 2색성 및 광산란 특성 등의 광학적 성질의 변화를 시각 변화로 변환하여 영상을 표시하는 디스플레이 장치이다.
상기 액정 표시 장치는 상기 액정 분자들을 배향하는 배향막을 포함한다. 상기 배향막에 소정의 파장의 편광광을 조사함으로써 상기 액정 분자들을 배향하는 광배향 기술이 사용될 수 있다. 상기 배향막에 소정의 파장의 편광광을 조사하는데는 편광 소자를 포함하는 편광광 조사 장치가 사용될 수 있다. 그러나 종래의 편광광 조사 장치의 상기 편광 소자는 적절한 편파소광비(extinction ratio of polarization)를 얻기 위해 투과율(transmittance)저하되어, 공정시간이 길어지고, 제조 비용이 상승하는 문제가 있었다.
이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로, 본 발명의 목적은 투과율이 향상된 편광 소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 편광 소자를 포함하는 편광광 조사 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 편광 소자의 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 편광 소자는 베이스 기판 및 금속 패턴을 포함한다. 상기 금속 패턴은 상기 베이스 기판 상에 배치되어 와이어 그리드를 형성한다. 상기 와이어 그리드는 폭 및 높이를 갖고 이웃하는 와이어 그리드와 간격만큼 떨어져 배치된다. 피치는 상기 폭 및 상기 간격의 합이고, 필 팩터(fill factor)는 상기 폭을 상기 피치로 나눈 값으로 정의된다. 상기 필 팩터의 수치 범위는 편파소광비와 투과율을 고려하여 결정된다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 금속 패턴은 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo) 및 텅스텐(W) 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 편광 소자는 파장이 300nm 이하 자외선을 조사 받을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 와이어 그리드의 상기 피치는 90nm 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 금속 패턴은 알루미늄(Al)을 포함하고, 상기 필 팩터는 0.2 내지0.4 일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 와이어 그리드의 상기 높이는 130nm 내지 200nm일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 금속 패턴은 몰리브덴(Mo)을 포함하고, 상기 필 팩터는 0.1 내지 0.2일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 와이어 그리드의 상기 높이는 100nm 내지 200nm일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 금속 패턴은 텅스텐(W)을 포함하고, 상기 필 팩터는 0.05 내지 0.15일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 와이어 그리드의 상기 높이는 70nm 내지 200nm일 수 있다.
상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 편광광 조사 장치는 300nm 이하의 파장을 갖는 광을 발생하는 광원, 상기 광원의 하부를 제외하고 상기 광원을 둘러싸고, 상기 광원에서 발생한 광을 반사시키는 광원 커버, 상기 광원의 하부에 배치되는 워크 스테이지, 및 상기 광원과 상기 워크 스테이지 사이에 배치되는 편광 소자를 포함한다. 상기 워크 스테이지 상에는 광배향을 위한 배향막을 포함하는 표시 기판이 배치된다. 상기 편광 소자는 베이스 기판, 및 상기 베이스 기판 상에 배치되어 와이어 그리드를 형성하는 금속 패턴을 포함한다. 상기 와이어 그리드는 폭 및 높이를 갖고 이웃하는 와이어 그리드와 간격만큼 떨어져 배치된다. 피치는 상기 폭 및 상기 간격의 합이고, 필 팩터(fill factor)는 상기 폭을 상기 피치로 나눈 값으로 정의된다. 상기 필 팩터의 수치 범위는 편파소광비와 투과율을 고려하여 결정된다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 편광 소자의 상기 금속 패턴은 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo) 및 텅스텐(W) 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 와이어 그리드의 상기 피치는 90nm 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 금속 패턴은 알루미늄(Al)을 포함하고, 상기 필 팩터는 0.2 내지 0.4 이고, 상기 와이어 그리드의 상기 높이는 130nm 내지 200nm일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 금속 패턴은 몰리브덴(Mo)을 포함하고, 상기 필 팩터는 0.1 내지 0.2 이고, 상기 와이어 그리드의 상기 높이는 100nm 내지 200nm 일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 금속 패턴은 텅스텐(W)을 포함하고, 상기 필 팩터는 0.05 내지 0.15 이고, 상기 와이어 그리드의 상기 높이는 70nm 내지 200nm일 수 있다.
상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 편광 소자의 제조 방법은 베이스 기판 상에 높이를 갖는 금속층을 형성하는 단계, 상기 금속층 상에 폭, 간격 및 피치를 갖는 그리드를 포함하는 레지스트층을 형성하는 단계, 상기 레지스트층을 일부 제거하여, 상기 금속층을 일부 노출하는 레지스트 패턴을 형성하는 단계, 상기 레지스트 패턴을 마스크로 이용하여 상기 금속층의 노출된 부분을 제거하여 금속 패턴을 형성하는 단계, 상기 레지스트 패턴을 제거하여 상기 금속 패턴이 와이어 그리드를 형성하는 단계를 포함한다. 상기 피치는 상기 폭 및 상기 간격의 합이고, 필 팩터(fill factor)는 상기 폭을 상기 피치로 나눈 값으로 정의되며, 상기 필 팩터의 수치 범위는 편파소광비와 투과율을 고려하여 결정된다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 금속층을 형성하는 단계에서 상기 금속층은 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo) 및 텅스텐(W) 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 피치는 편광 소자에 조사되는 광의 파장의 1/3일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 금속 패턴이 알루미늄(Al)을 포함하는 경우, 상기 필 팩터는 0.2 내지 0.4 이고, 상기 금속층의 상기 높이는 130nm 내지 200nm일 수 있다. 상기 금속 패턴은 몰리브덴(Mo)을 포함하는 경우, 상기 필 팩터는 0.1 내지 0.2 이고, 상기 금속층의 상기 높이는 100nm 내지 200nm 일 수 있다. 상기 금속 패턴은 텅스텐(W)을 포함하는 경우, 상기 필 팩터는 0.05 내지 0.15 이고, 상기 금속층의 상기 높이는 70nm 내지 200nm일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 편광 소자는 편파소광비와 투과율을 최적화 할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 편광광 조사 장치는 액정 표시 패널의 제조에 이용될 수 있다. 상기 편광광 조사 장치는 투과율이 향상된 편광 소자를 사용하므로, 상기 액정 표시 패널의 제조 시간을 단축하고 소비 전력을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 편광광 조사 장치의 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1의 편광광 조사 장치의 편광 소자의 단면도이다.
도 3a 내지 3e는 도 2의 편광 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도 들이다.
도 4a 및 4b는 도 2의 편광 소자의 와이어 그리드가 알루미늄(Al)으로 형성된 경우의 편파소광비(extinction ratio of polarization)와 투과율(transmittance)이 최적이 되는 필 팩터(fill factor) 및 높이의 최적 범위에 대한 그래프들이다.
도 5a 및 5b는 도 2의 편광 소자의 와이어 그리드가 몰리브덴(Mo)으로 형성된 경우의 편파소광비와 투과율이 최적이 되는 필 팩터(fill factor) 및 높이의 최적 범위에 대한 그래프들이다.
도 6a 및 6b는 도 2의 편광 소자의 와이어 그리드가 텅스텐(W)으로 형성된 경우의 편파소광비와 투과율이 최적이 되는 필 팩터(fill factor) 및 높이의 최적 범위에 대한 그래프들이다.
도 7a 및 7b는 편광 소자의 와이어 그리드의 물질에 따른 편파소광비 및 투과율을 비교한 그래프들이다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 편광광 조사 장치의 개략적인 사시도이다.
도 1을 참조하면, 편광광 조사 장치는 편광 소자(100), 광원 커버(200), 광원(300), 워크 스테이지(400)을 포함한다.
상기 광원(300)은 광을 발생한다. 상기 광은 상기 편광 소자(100)를 거쳐, 상기 워크 스테이지(400) 상의 배향막을 포함하는 표시 패널(또는 표시 기판)(10)에 공급된다. 상기 광원(300)은 선형 광원일 수 있다. 상기 광원(300)은 표시 장치의 액정 분자들의 광배향을 위해, 상기 표시 패널(10)의 상기 배향막에 자외선(ultraviolet ray)을 조사할 수 있다. 즉, 상기 광원(300)은 300nm 이하의 파장의 광을 발생할 수 있다. 예를 들면, 상기 광원(300)은 255nm의 파장의 광을 발생할 수 있다. 예를 들면, 상기 광원(300)은 자외선을 발생하는 원통형의 고압 수은 램프나 메탈할라이드 램프, 또는 선형으로 배치되고 자외선을 발생하는 복수의 LED(light emitting diode)들이나 LD(laser diode)들 등일 수 있다.
상기 편광 소자(100)는 상기 광원(300) 하부에 배치된다. 상기 편광 소자(100)는 상기 광원(300)에서 발생한 광을 편광광으로 변경시킨다. 상기 편광 소자(100)는 와이어 그리드 편광 소자일 수 있다. 상기 편광 소자에 관한 자세한 내용은 도 2 에서 후술한다.
상기 광원 커버(200)는 상기 광원(300)을 둘러 싼다. 상기 광원 커버(200)는 상기 광원(300)에서 발생한 상기 광이 상기 워크 스테이지(400) 상의 상기 표시 패널(10)의 상기 배향막에 도달 할 수 있도록, 상기 광원(300)의 하부를 제외한 나머지 부분을 둘러 싼다. 상기 광원 커버(200)의 내측 표면은 반사율이 높은 물질로 형성될 수 있으며, 상기 광원(300)에서 발생한 상기 광을 반사 시켜 상기 워크 스테이지(400) 상의 상기 표시 패널(10)의 방향으로 진행하도록 한다. 따라서, 상기 광원(300)에서 발생한 광은 직접 상기 편광 소자(100)를 통과하여 상기 워크 스테이지(400) 상의 상기 표시 패널(10)의 상기 배향막에 도달하거나, 상기 광원 커버(200)의 내측 표면에서 반사되어 상기 편광 소자(100)를 통과하여, 상기 워크 스테이지(400) 상의 상기 표시 패널(10)의 상기 배향막에 도달할 수 있다.
상기 워크 스테이지(400) 는 상기 광원(300) 및 상기 편광 소자(100)의 하부에 배치된다. 상기 워크 스테이지(400) 상에 편광광을 조사할 대상이 배치된다. 예를 들면, 광배향을 위한 상기 배향막을 포함하는 상기 표시 패널(10)이 상기 워크 스테이지(400) 상에 배치될 수 있다. 상기 워크 스테이지(400)는 상기 표시 패널(10)을 도면의 화살표 방향으로 반송 시키므로, 선광원 인 상기 광원(300)에 의해 상기 표시 패널(10) 전체에 상기 광이 조사될 수 있다.
도 2는 도 1의 편광광 조사 장치의 편광 소자의 단면도이다.
도 2를 참조하면, 상기 편광 소자(100)는 베이스 기판(110) 및 금속 패턴(120)을 포함한다.
상기 베이스 기판(100)은 투과성, 내열성, 내화학성 등이 우수한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 베이스 기판(100)은 광 투과력이 우수한 유리, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트층 및 폴리아크릴 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 금속 패턴(120)은 일방향으로 연장된 복수의 와이어 그리드(wire grid)를 형성한다. 상기 와이어 그리드는 높이(H) 및 폭(L)을 갖는다. 이웃하는 상기 그리드들은 간격(S)만큼 이격되어 배치된다. 따라서, 상기 금속 패턴(120)은 상기 높이(H), 상기 폭(L) 및 피치(P; L+S)를 갖는 와이어 그리드를 형성한다.
상기 금속 패턴(120)은 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W) 중 어느 하나로 이루어 질 수 있다.
상기 피치(P)는 상기 폭(L) 및 상기 간격(S)의 합이다. 필 팩터(FF; fill factor)는 상기 폭(L)을 상기 피치(P)로 나눈 값(FF=L/P)이다. 상기 와이어 그리드의 상기 높이(H), 상기 필 팩터는 상기 금속 패턴(120)의 재질에 따라 최적 범위를 가질 수 있다. 상기 최적 범위는 상기 편광 소자(100)의 편파소광비(extinction ratio of polarization)와 투과율(transmittance)을 고려하여 결정된다.
상기 금속 패턴(120)이 알루미늄(Al)으로 형성된 경우, 상기 와이어 그리드의 상기 높이(H)는 약 130nm 내지 200nm일 수 있다. 상기 와이어 그리드의 상기 필 팩터는 약 0.2 내지 0.4 일 수 있다. 이때, 상기 피치(P)는 상기 편광 소자에 공급되는 광의 파장을 고려하여 결정될 수 있다. 상기 피치(P)는 상기 광의 상기 파장의 약 1/3 인 것이 바람직하다. 예를 들면, 상기 편광 소자에 공급되는 광이 255nm 의 파장을 갖는 경우, 상기 피치(P)는 90nm 일 수 있다.
상기 금속 패턴(120)이 몰리브덴(Mo)으로 형성된 경우, 상기 와이어 그리드의 상기 높이(H)는 약 100nm 내지 200nm일 수 있다. 상기 와이어 그리드의 상기 필 팩터는 약 0.1 내지 0.2 일 수 있다. 이때, 상기 피치(P)는 상기 편광 소자에 공급되는 광의 파장을 고려하여 결정될 수 있다. 상기 피치(P)는 상기 광의 상기 파장의 약 1/3 인 것이 바람직하다. 예를 들면, 상기 편광 소자에 공급되는 광이 255nm 의 파장을 갖는 경우, 상기 피치(P)는 90nm 일 수 있다.
상기 금속 패턴(120)이 텅스텐(W)으로 형성된 경우, 상기 와이어 그리드의 상기 높이(H)는 약 70nm 내지 200nm일 수 있다. 상기 와이어 그리드의 상기 필 팩터는 약 0.05 내지 0.15 일 수 있다. 이때, 상기 피치(P)는 상기 편광 소자에 공급되는 광의 파장을 고려하여 결정될 수 있다. 상기 피치(P)는 상기 광의 상기 파장의 약 1/3 인 것이 바람직하다. 예를 들면, 상기 편광 소자에 공급되는 광이 255nm 의 파장을 갖는 경우, 상기 피치(P)는 90nm 일 수 있다,
도 3a 내지 3e는 도 2의 편광 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도 들이다.
도 3a를 참조하면, 베이스 기판(100) 상에 금속층(120a)을 형성한다. 상기 베이스 기판(100)은 투과성, 내열성, 내화학성 우수한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 베이스 기판(100)은 광 투과력이 우수한 유리, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트층 및 폴리아크릴 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 금속층(120a)은 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W) 중 어느 하나로 이루어 질 수 있다. 상기 금속층(120a)은 상기 베이스 기판(100) 상에 증착되어 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 금속층(120a)은 상기 베이스 기판(100) 상에 스퍼터링(sputtering) 공정에 의해 형성될 수 있다.
상기 금속층(120a)의 두께는 상기 금속층(120a)의 재질에 따라 최적 범위를 가질 수 있다. 상기 최적 범위는 상기 편광 소자(100)의 편파소광비(extinction ratio of polarization)와 투과율(transmittance)을 고려하여 결정된다.
상기 금속층(120a)이 알루미늄(Al)으로 형성된 경우, 상기 금속층(120a)의 상기 두께는 약 130nm 내지 200nm 일 수 있다.
상기 금속층(120a)이 몰리브덴(Mo)으로 형성된 경우, 상기 금속층(120a)의 상기 두께는 약 100nm 내지 200nm 일 수 있다.
상기 금속층(120a)이 텅스텐(W)으로 형성된 경우, 상기 금속층(120a)의 상기 두께는 약 70nm 내지 200nm 일 수 있다.
도 3b를 참조하면, 상기 금속층(120a) 상에 폭(L), 간격(S) 및 피치(P)를 갖는 그리드(grid)를 포함하는 레지스트층(130a)을 형성한다. 상기 그리드는 상기 폭(L)을 갖는다. 이웃하는 상기 그리드들은 상기 간격(S)만큼 이격되어 배치된다. 따라서 상기 레지스트층(130a)은 상기 그리드를 구성하는 돌출부와 상기 돌출부들 사이의 낮은 부분을 포함한다.
상기 피치(P)는 상기 폭(L) 및 상기 간격(S)의 합이다. 필 팩터(FF; fill factor)는 상기 폭(L)을 상기 피치(P)로 나눈 값(FF=L/P)이다. 상기 필 팩터는 상기 금속층(120a)의 재질에 따라 최적 범위를 가질 수 있다. 상기 최적 범위는 상기 편광 소자(100)의 편파소광비(extinction ratio of polarization)와 투과율(transmittance)을 고려하여 결정된다.
상기 금속층(120a)이 알루미늄(Al)으로 형성된 경우, 상기 필 팩터는 약 0.2 내지 0.4 일 수 있다. 이때, 상기 피치(P)는 상기 편광 소자에 공급되는 광의 파장을 고려하여 결정될 수 있다. 상기 피치(P)는 상기 광의 상기 파장의 약 1/3 인 것이 바람직하다. 예를 들면, 상기 편광 소자에 공급되는 광이 255nm 의 파장을 갖는 경우, 상기 피치(P)는 90nm 일 수 있다.
상기 금속층(120a)이 몰리브덴(Mo)으로 형성된 경우, 상기 필 팩터는 약 0.1 내지 0.2 일 수 있다. 이때, 상기 피치(P)는 상기 편광 소자에 공급되는 광의 파장을 고려하여 결정될 수 있다. 상기 피치(P)는 상기 광의 상기 파장의 약 1/3 인 것이 바람직하다. 예를 들면, 상기 편광 소자에 공급되는 광이 255nm 의 파장을 갖는 경우, 상기 피치(P)는 90nm 일 수 있다.
상기 금속층(120a)이 텅스텐(W)으로 형성된 경우, 상기 필 팩터는 약 0.05 내지 0.15 일 수 있다. 이때, 상기 피치(P)는 상기 편광 소자에 공급되는 광의 파장을 고려하여 결정될 수 있다. 상기 피치(P)는 상기 광의 상기 파장의 약 1/3 인 것이 바람직하다. 예를 들면, 상기 편광 소자에 공급되는 광이 255nm 의 파장을 갖는 경우, 상기 피치(P)는 90nm 일 수 있다.
도 3c를 참조하면, 상기 레지스트층(130a)을 일부 제거하여, 상기 그리드를 형성하는 상기 돌출부만 남겨, 레지스트 패턴(130)을 형성할 수 있다. 따라서 상기 레지스트 패턴(130)은 상기 금속층(120a)을 일부 외부로 노출시킨다. 상기 레지스트층(130a)은 건식 식각(dry etching) 되어 상기 레지스트 패턴(130)으로 형성될 수 있다. 상기 레지스트층(130a) 및 상기 레지스트 패턴(130)은 식각 또는 나노 임프린트 방식 등, 다양한 방법을 이용하여 형성할 수 있다.
상기 레지스트 패턴(130)을 마스크로 하여 상기 금속층(120a)의 노출된 부분을 제거한다. 예를 들어, 상기 금속층(120a)은 식각되어 상기 레지스트 패턴(130) 에 대응되는 와이어 그리드를 형성할 수 있다.
도 3d를 참조하면, 상기 금속층(120a)은 식각되어 금속 패턴(120)으로 형성된다. 상기 금속 패턴(120)은 상기 금속층(120a)의 상기 두께와 동일한 두께를 갖고, 상기 레지스트층(130a)의 상기 그리드의 상기 폭(L), 상기 간격(S) 및 상기 피치(P)와 동일한 폭, 간격 및 피치를 갖는다.
도 3e를 참조하면, 상기 금속 패턴(120) 상의 상기 레지스트 패턴(130)을 제거하여 상기 베이스 기판(110) 상에 상기 금속 패턴(120)이 형성된 편광 소자를 완성할 수 있다.
상기 금속 패턴(120)은 일방향으로 연장된 복수의 그리드(grid)를 형성한다. 상기 그리드는 높이(H) 및 폭(L)을 갖는다. 이웃하는 상기 그리드들은 간격(S)만큼 이격되어 배치된다. 따라서, 상기 금속 패턴(120)은 상기 높이(H), 상기 폭(L) 및 피치(P; P=L+S)를 갖는 와이어 그리드를 형성한다.
도 4a 및 4b는 도 2의 편광 소자의 와이어 그리드가 알루미늄(Al)으로 형성된 경우의 편파소광비(extinction ratio of polarization)와 투과율(transmittance)이 최적이 되는 필 팩터(fill factor) 및 높이의 최적 범위(도면 상의 빗금 친 부분)에 대한 그래프들이다. 본 실시예에서는 상기 편광 소자에 공급되는 광은 255nm의 파장을 갖는 경우를 예로 한다.
도 4a를 참조하면, 도 4a의 그래프는 필 팩터와 높이에 따른 편파소광비를 나타낸다.
상기 편광 소자의 금속 패턴(도 2의 120 참조)은 일방향으로 연장된 복수의 와이어 그리드(wire grid)를 형성한다. 상기 와이어 그리드는 높이(도 2의 H 참조) 및 폭(도 2의 L 참조)을 갖는다. 이웃하는 상기 그리드들은 간격(도 2의 S 참조)만큼 이격되어 배치된다. 따라서, 상기 금속 패턴(120)은 상기 높이(H), 상기 폭(L) 및 피치(P; L+S)를 갖는 와이어 그리드를 형성한다. 상기 금속 패턴(120)은 알루미늄(Al)으로 형성된다.
상기 피치(P)는 상기 폭(L) 및 상기 간격(S)의 합이다. 필 팩터(FF; fill factor)는 상기 폭(L)을 상기 피치(P)로 나눈 값(FF=L/P)이다. 상기 피치(P)는 상기 편광 소자에 공급되는 광의 파장을 고려하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 상기 광의 파장이 300nm 이하인 경우, 상기 피치(P)는 약 90nm이하 일 수 있다.
상기 그래프의 x축은 상기 금속 패턴(120)의 상기 높이(H)를 나타내고, 상기 그래프의 y축은 상기 필 팩터를 나타낸다.
상기 편파소광비의 값은 상기 그래프 상의 영역에 서로 다른 색깔로 표현되며, 대략적으로 상기 그래프의 우측 위로 향할수록 높아지는 것을 알 수 있다.
도 4b를 참조하면, 도 4b의 그래프는 필 팩터와 높이에 따른 투과율을 나타낸다. 상기 그래프의 x축은 상기 금속 패턴(120)의 상기 높이(H)를 나타내고, 상기 그래프의 y축은 상기 필 팩터를 나타낸다.
상기 투과율의 값은 상기 그래프 상의 영역에 서로 다른 색깔로 표현되며, 대략적으로 상기 그래프의 아래 좌측으로 향할수록 높아지는 것을 알 수 있다. 도 4a에 나타난 편파소광비의 값과, 도 4b에 나타난 투과율의 값을 고려하여, 충분한 소광비와 충분한 투과율을 갖는 구간을 결정할 수 있다. (도면 상의 빗금 친 부분)
따라서, 상기 와이어 그리드의 상기 높이(H)는 약 130nm 내지 200nm일 수 있다. 상기 와이어 그리드의 상기 필 팩터는 약 0.2 내지 0.4 일 수 있다.
도 5a 및 5b는 도 2의 편광 소자의 와이어 그리드가 몰리브덴(Mo)으로 형성된 경우의 편파소광비와 투과율이 최적이 되는 필 팩터(fill factor) 및 높이의 최적 범위(도면 상의 빗금 친 부분)에 대한 그래프들이다. 본 실시예에서는 상기 편광 소자에 공급되는 광은 255nm의 파장을 갖는 경우를 예로 한다.
도 5a를 참조하면, 도 5a의 그래프는 필 팩터와 높이에 따른 편파소광비를 나타낸다.
상기 편광 소자의 금속 패턴(도 2의 120 참조)은 일방향으로 연장된 복수의 와이어 그리드(wire grid)를 형성한다. 상기 와이어 그리드는 높이(도 2의 H 참조) 및 폭(도 2의 L 참조)을 갖는다. 이웃하는 상기 그리드들은 간격(도 2의 S 참조)만큼 이격되어 배치된다. 따라서, 상기 금속 패턴(120)은 상기 높이(H), 상기 폭(L) 및 피치(P; L+S)를 갖는 와이어 그리드를 형성한다. 상기 금속 패턴(120)은 몰리브덴(Mo)으로 형성된다.
상기 피치(P)는 상기 폭(L) 및 상기 간격(S)의 합이다. 필 팩터(FF; fill factor)는 상기 폭(L)을 상기 피치(P)로 나눈 값(FF=L/P)이다. 상기 피치(P)는 상기 편광 소자에 공급되는 광의 파장을 고려하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 상기 광의 파장이 300nm 이하인 경우, 상기 피치(P)는 약 90nm이하 일 수 있다.
상기 그래프의 x축은 상기 금속 패턴(120)의 상기 높이(H)를 나타내고, 상기 그래프의 y축은 상기 필 팩터를 나타낸다.
상기 편파소광비의 값은 상기 그래프 상의 영역에 서로 다른 색깔로 표현되며, 주로 상기 그래프의 우측 위로 향할수록 높아지는 것을 알 수 있다.
도 5b를 참조하면, 도 5b의 그래프는 필 팩터와 높이에 따른 투과율을 나타낸다. 상기 그래프의 x축은 상기 금속 패턴(120)의 상기 높이(H)를 나타내고, 상기 그래프의 y축은 상기 필 팩터를 나타낸다.
상기 투과율의 값은 상기 그래프 상의 영역에 서로 다른 색깔로 표현되며, 대략적으로 상기 그래프의 아래 좌측으로 향할수록 높아지는 것을 알 수 있다. 도 5a에 나타난 상기 편파소광비의 값과, 도 5b에 나타난 상기 투과율의 값을 고려하여, 충분한 소광비와 충분한 투과율을 갖는 구간을 결정할 수 있다. (도면 상의 빗금 친 부분)
따라서, 상기 와이어 그리드의 상기 높이(H)는 약 100nm 내지 200nm일 수 있다. 상기 와이어 그리드의 상기 필 팩터는 약 0.1 내지 0.2 일 수 있다.
도 6a 및 6b는 도 2의 편광 소자의 와이어 그리드가 텅스텐(W)으로 형성된 경우의 편파소광비와 투과율이 최적이 되는 필 팩터(fill factor) 및 높이의 최적 범위(도면 상의 빗금 친 부분)에 대한 그래프들이다. 본 실시예에서는 상기 편광 소자에 공급되는 광은 255nm의 파장을 갖는 경우를 예로 한다.
도 6a를 참조하면, 도 6a의 그래프는 필 팩터와 높이에 따른 편파소광비를 나타낸다.
상기 편광 소자의 금속 패턴(도 2의 120 참조)은 일방향으로 연장된 복수의 와이어 그리드(wire grid)를 형성한다. 상기 와이어 그리드는 높이(도 2의 H 참조) 및 폭(도 2의 L 참조)을 갖는다. 이웃하는 상기 그리드들은 간격(도 2의 S 참조)만큼 이격되어 배치된다. 따라서, 상기 금속 패턴(120)은 상기 높이(H), 상기 폭(L) 및 피치(P; L+S)를 갖는 와이어 그리드를 형성한다. 상기 금속 패턴(120)은 텅스텐(W)으로 형성된다.
상기 피치(P)는 상기 폭(L) 및 상기 간격(S)의 합이다. 필 팩터(FF; fill factor)는 상기 폭(L)을 상기 피치(P)로 나눈 값(FF=L/P)이다. 상기 피치(P)는 상기 편광 소자에 공급되는 광의 파장을 고려하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 상기 광의 파장이 300nm 이하인 경우, 상기 피치(P)는 약 90nm이하 일 수 있다.
상기 그래프의 x축은 상기 금속 패턴(120)의 상기 높이(H)를 나타내고, 상기 그래프의 y축은 상기 필 팩터를 나타낸다.
상기 편파소광비의 값은 상기 그래프 상의 영역에 서로 다른 색깔로 표현되며, 주로 상기 그래프의 우측 위로 향할수록 높아지는 것을 알 수 있다.
도 6b를 참조하면, 도 6b의 그래프는 필 팩터와 높이에 따른 투과율을 나타낸다. 상기 그래프의 x축은 상기 금속 패턴(120)의 상기 높이(H)를 나타내고, 상기 그래프의 y축은 상기 필 팩터를 나타낸다.
상기 투과율의 값은 상기 그래프 상의 영역에 서로 다른 색깔로 표현되며, 대략적으로 상기 그래프의 아래 좌측으로 향할수록 높아지는 것을 알 수 있다. 도 6a에 나타난 상기 편파소광비의 값과, 도 6b에 나타난 상기 투과율의 값을 고려하여, 충분한 소광비와 충분한 투과율을 갖는 구간을 결정할 수 있다. (도면 상의 빗금 친 부분)
따라서, 상기 와이어 그리드의 상기 높이(H)는 약 70nm 내지 200nm일 수 있다. 상기 와이어 그리드의 상기 필 팩터는 약 0.05 내지 0.15 일 수 있다.
도 7a 및 7b는 편광 소자의 와이어 그리드의 물질에 따른 편파소광비 및 투과율을 비교한 그래프들이다.
도 7a를 참조하면, 도 7a의 그래프는 파장에 따른 편파소광비의 값을 나타낸다. 상기 그래프의 x축은 편광 소자에 공급되는 광의 파장을 나타낸다. 상기 그래프의 y축은 편파소광비를 나타낸다.
상기 편광 소자의 와이어 그리드가 알루미늄(Al)으로 형성된 경우, 상기 편광 소자에 입사하는 광의 파장에 따른 편파소광비의 값이 도시되어 있다. 또한, 편광 소자의 와이어 그리드가 몰리브덴(Mo)으로 형성된 경우, 상기 편광 소자에 입사하는 광의 파장에 따른 편파소광비의 값이 도시되어 있다. 또한, 편광 소자의 와이어 그리드가 텅스텐(W)으로 형성된 경우, 상기 편광 소자에 입사하는 광의 파장에 따른 편파소광비의 값이 도시되어 있다. 또한, 본 발명의 실시예와 비교하기위해, 종래 사용되는 편광 소자의 와이어 그리드가 산화 티타늄(TiOx)으로 형성된 경우, 편광 소자에 입사하는 광의 파장에 따른 편파소광비의 값이 도시되어 있다.
액정 표시 장치는 액정층의 액정 분자가 선경사(pre-tilt)를 갖도록 하는 배향막을 포함한다. 상기 배향막에 편광광 조사장치를 사용하여 자외선(ultraviolet ray)을 조사하여, 상기 액정 분자의 선경사각을 형성할 수 있다.
상기 편광광 조사 장치는 300nm 이하의 파장의 광을 사용할 수 있다. 파장이 300nm 이하인 영역에서는, 상기 편광 소자의 상기 와이어 그리드가 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo) 또는 텅스텐(W)으로 형성된 경우가 상기 와이어 그리드가 산화 티타늄(TiOx)으로 형성된 경우보다 높은 편파소광비를 갖는 것을 알 수 있다.
도 7b를 참조하면, 도 7b의 그래프는 파장에 따른 투과율의 값을 나타낸다. 상기 그래프의 x축은 편광 소자에 공급되는 광의 파장을 파장을 나타낸다. 상기 그래프의 y축은 투과율을 나타낸다.
상기 편광 소자의 와이어 그리드가 알루미늄(Al)으로 형성된 경우, 상기 편광 소자에 입사하는 광의 파장에 따른 투과율의 값이 도시되어 있다. 또한, 편광 소자의 와이어 그리드가 몰리브덴(Mo)으로 형성된 경우, 상기 편광 소자에 입사하는 광의 파장에 따른 투과율의 값이 도시되어 있다. 또한, 편광 소자의 와이어 그리드가 텅스텐(W)으로 형성된 경우, 상기 편광 소자에 입사하는 광의 파장에 따른 투과율의 값이 도시되어 있다. 또한, 본 발명의 실시예와 비교하기위해, 종래 사용되는 편광 소자의 와이어 그리드가 산화 티타늄(TiOx)으로 형성된 경우, 편광 소자에 입사하는 광의 파장에 따른 투과율의 값이 도시되어 있다.
액정 표시 장치는 액정층의 액정 분자가 선경사(pre-tilt)를 갖도록 하는 배향막을 포함한다. 상기 배향막에 편광광 조사장치를 사용하여 자외선(ultraviolet ray)을 조사하여, 상기 액정 분자의 선경사각을 형성할 수 있다.
상기 편광광 조사 장치는 300nm 이하의 파장의 광을 사용할 수 있다. 파장이 300nm 이하인 영역에서는 일반적으로, 상기 편광 소자의 상기 와이어 그리드가 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo) 또는 텅스텐(W)으로 형성된 경우가 상기 와이어 그리드가 산화 티타늄(TiOx)으로 형성된 경우보다 높은 투과율를 갖는 것을 알 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 편광 소자는 편파소광비와 투과율을 최적화 할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 편광광 조사 장치는 액정 표시 패널의 제조에 이용될 수 있다. 상기 편광광 조사 장치는 투과율이 향상된 편광 소자를 사용하므로, 상기 액정 표시 패널의 제조 시간을 단축하고 소비 전력을 줄일 수 있다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 편광 소자 200: 광원 커버
300: 광원 400: 워크 스테이지
10: 표시 패널

Claims (20)

  1. 베이스 기판; 및
    상기 베이스 기판 상에 배치되어 와이어 그리드를 형성하는 금속 패턴을 포함하고,
    상기 와이어 그리드는 폭 및 높이를 갖고 이웃하는 와이어 그리드와 간격만큼 떨어져 배치되며,
    피치는 상기 폭 및 상기 간격의 합이고, 필 팩터(fill factor)는 상기 폭을 상기 피치로 나눈 값으로 정의되며,
    상기 와이어 그리드의 상기 피치는 90nm 이하이고,
    상기 금속 패턴이 알루미늄(Al)을 포함하는 경우, 상기 필 팩터는 0.2 내지 0.4 이고, 상기 와이어 그리드의 상기 높이는 130nm 내지 200nm 이고,
    상기 금속 패턴이 몰리브덴(Mo)을 포함하는 경우, 상기 필 팩터는 0.1 내지 0.2 이고, 상기 와이어 그리드의 상기 높이는 100nm 내지 200nm 이고,
    상기 금속 패턴이 텅스텐(W)을 포함하는 경우, 상기 필 팩터는 0.05 내지 0.15이고, 상기 와이어 그리드의 상기 높이는 70nm 내지 200nm 인 것을 특징으로 하는 편광 소자.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 편광 소자는 파장이 300nm 이하 자외선을 조사 받는 것을 특징으로 하는 편광 소자.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 300nm 이하의 파장을 갖는 광을 발생하는 광원;
    상기 광원의 하부를 제외하고 상기 광원을 둘러싸고, 상기 광원에서 발생한 광을 반사시키는 광원 커버;
    상기 광원의 하부에 배치되는 워크 스테이지; 및
    상기 광원과 상기 워크 스테이지 사이에 배치되는 편광 소자를 포함하고, 상기 워크 스테이지 상에는 광배향을 위한 배향막을 포함하는 표시 기판이 배치되고,
    상기 편광 소자는
    베이스 기판; 및
    상기 베이스 기판 상에 배치되어 와이어 그리드를 형성하는 금속 패턴을 포함하고, 상기 와이어 그리드는 폭 및 높이를 갖고 이웃하는 와이어 그리드와 간격만큼 떨어져 배치되며, 피치는 상기 폭 및 상기 간격의 합이고, 필 팩터(fill factor)는 상기 폭을 상기 피치로 나눈 값으로 정의되며,
    상기 와이어 그리드의 상기 피치는 90nm 이하이고,
    상기 금속 패턴이 알루미늄(Al)을 포함하는 경우, 상기 필 팩터는 0.2 내지 0.4 이고, 상기 와이어 그리드의 상기 높이는 130nm 내지 200nm 이고,
    상기 금속 패턴이 몰리브덴(Mo)을 포함하는 경우, 상기 필 팩터는 0.1 내지 0.2 이고, 상기 와이어 그리드의 상기 높이는 100nm 내지 200nm 이고,
    상기 금속 패턴이 텅스텐(W)을 포함하는 경우, 상기 필 팩터는 0.05 내지 0.15이고, 상기 와이어 그리드의 상기 높이는 70nm 내지 200nm 인 것을 특징으로 하는 편광광 조사 장치.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
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