KR102168744B1 - 와이어 그리드 편광자 - Google Patents

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KR102168744B1
KR102168744B1 KR1020190060917A KR20190060917A KR102168744B1 KR 102168744 B1 KR102168744 B1 KR 102168744B1 KR 1020190060917 A KR1020190060917 A KR 1020190060917A KR 20190060917 A KR20190060917 A KR 20190060917A KR 102168744 B1 KR102168744 B1 KR 102168744B1
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KR
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wire grid
metal wire
grid pattern
pattern
dielectric layer
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KR1020190060917A
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이종권
강일석
박종철
오재섭
윤석오
박재홍
나예은
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한국과학기술원
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/30—Polarising elements
    • G02B5/3025—Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자는, 투명 기판; 상기 투명 기판의 일면에 배치되어 나란히 연장되고 제1 높이를 가지는 제1 금속 와이어 그리드 패턴; 상기 투명 기판의 일면에 배치되어 나란히 연장되고 상기 제1 높이보다 낮은 제2 높이를 가지고 상기 제1 금속 와이어 그리드 패턴과 교번하여 배치되는 제2 금속 와이어 그리드 패턴; 및 상기 제1 금속 와이어 그리드 패턴과 상기 제2 금속 와이어 패턴 사이의 공간을 채우고 상기 제2 와이어 그리드 패턴 상에 배치되는 층간 절연막을 포함한다.

Description

와이어 그리드 편광자{Wire Grid Polarizer}
본 발명은 와이어 그리드 편광자에 관한 것으로, 더 구체적으로 S 파의 반사를 억제하는 와이어 그리드 편광자에 관한 것이다. 또한, 와이어 그리드 편광자의 편광효율 증가를 위해 기존 포토장비를 이용해서 편광패턴 폭을 줄일 수 있는 기술에 관한 것이다.
와이어 그리드 편광자는 유리와 같은 기판의 표면에 배치된 평행한 와이어 어레이이다. 통상적으로, 와이어 그리드의 주기가 빛의 파장보다 작으면 편광자로 동작한다.
편광영상 장치에서 사용되는 금속 와이어 그리드 편광자의 경우, 반사되어 나온 S-파가 영상 장치 내 주변 광학부 및 기구부에서 재반사 및 산란 되어 편광 영상을 저해하는 요인이 된다. 따라서, 금속 와이어 그리드 기반 편광자의 s-파 반사를 감소시키고 더불어 p-파의 투과도를 향상시키는 방안을 요구된다.
본 발명의 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 s-파 반사를 감소시키고 p-파의 투과도를 향상시키는 와이어 그리드 편광자를 제공하는 것이다. 또한, 와이어 그리드 편광자의 편광효율 증가를 위해 기존 포토장비를 이용해서 편광패턴 폭을 줄일 수 있는 기술에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자는, 투명 기판; 상기 투명 기판의 일면에 배치되어 나란히 연장되고 제1 높이를 가지는 제1 금속 와이어 그리드 패턴; 상기 투명 기판의 일면에 배치되어 나란히 연장되고 상기 제1 높이보다 낮은 제2 높이를 가지고 상기 제1 금속 와이어 그리드 패턴과 교번하여 배치되는 제2 금속 와이어 그리드 패턴; 및 상기 제1 금속 와이어 그리드 패턴과 상기 제2 금속 와이어 패턴 사이의 공간을 채우고 상기 제2 와이어 그리드 패턴 상에 배치되는 층간 절연막을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 금속 와이어 그리드 패턴 및 상기 제2 금속 와이어 그리드 패턴 상에 배치되는 모스 아이 패턴을 포함한다. 상기 모스 아이 패턴은 상기 제1 금속 와이어 그리드 패턴 상에서 최소 두께를 가지고 상기 제2 금속 와이어 그리프 패턴 상에서 최대 두께를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 모스 아이 패턴의 굴절율은 상기 층간 절연막의 굴절률과 동일하가나 작을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 높이는 상기 제1 높이의 1/2 일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자는, 투명 기판; 상기 투명 기판의 일면에 배치되어 나란히 연장되고 제1 높이를 가지는 하부 금속 와이어 그리드 패턴; 상기 제1 와이어 그리드 패턴 사이의 공간을 채우는 하부 절연막; 상기 하부 절연막 상에 배치되어 나란히 연장되고 제2 높이를 가지고 상기 하부 금속 와이어 그리드 패턴과 교번하여 배치되는 상부 금속 와이어 그리드 패턴; 및 상기 상부 금속 와이어 그리드 패턴 사이의 공간을 채우는 상부 절연막;을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 상부 금속 와이어 그리드 패턴 및 상기 상부 절연막 상에 배치되고 제1 굴절율을 가지는 복수의 제1 유전층과 상기 제1 유전층과 교번하여 배치되고 제1 굴절율보다 작은 제2 굴절율을 가지는 제2 유전층을 포함하는 무반사 다층박막을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 유전층의 두께는 이웃한 제2 유전층의 두께보다 크고, 상기 제1 유전층의 두께는 상기 기판에 교번하여 적층됨에 따라 증가하고, 상기 제2 유전층의 두께는 상기 기판에 교번하여 적층됨에 따라 증가할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 유전층은 Al2O3이고, 상기 제2 유전층은 SiO2이고, 상기 무반사 다층박막의 두께는 150 nm이고, 상기 제1 유전층과 상기 제2 유전층의 적층 회수는 6 개이고, 상기 제1 유전층의 두께는 10nm 내지 24 nm이고, 상기 제2 유전층의 두께는 5nm 내지 12 nm일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 상부 금속 와이어 그리드 패턴 및 상기 상부 절연막 상에 배치되는 모스 아이 패턴을 더 포함할 수 있다. 상기 모스 아이 패턴은 상기 상부 금속 와이어 그리드 패턴 상에서 최소 두께를 가지고 상기 하부 금속 와이어 그리드 패턴 상에서 최대 두께를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자는 s파의 반사를 감소시키고, 금속 그리드 기반 편광자의 콘트라스트비(C/R)를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자는 와이어 그리드 편광자의 편광효율 증가를 위해 기존 포토 장비를 이용해서 더욱 미세한 편광패턴으로 제작될 수 있다.
도 1은 와이어 그리드 편광 필터의 선폭과 높이에 따른 콘트라스트 비(Contrast Ratio; C/R)를 나타내는 시뮬레이션 결과이다.
도 2a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 평면도이다.
도 2b는 도 2a의 와이어 그리드 편광자의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 S 파의 반사도를 설명하는 시뮬레이션 결과이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자를 설명하는 단면도이다.
도 5a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자를 설명하는 단면도이다.
도 5b는 도 5a의 다층 박막을 확대한 도면이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자를 설명하는 단면도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 도면들에 있어서, 구성요소는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 와이어 그리드 편광 필터의 선폭과 높이에 따른 콘트라스트 비(Contrast Ratio; C/R)를 나타내는 시뮬레이션 결과이다.
도 1을 참조하면, 와이어 그리드 편광 필터에서, s-파의 투과도(Ts)에 대한 p-파의 투과도(Tp)의 비(Tp/Ts)인 콘트라스트 비(C/R)가 중요하다. 도전체만으로 구성된 와이어 그리드 편광 필터에서, 상기 콘트라스트 비(C/R)는 와이어 그리드의 선폭이 감소할수록, 와이어 그리드의 높이가 높을수록 증가한다. 동일한 선폭과 스페이스 폭을 가진 라인/스페이스 구조에서, 524nm의 파장에서 선폭과 높이에 따라 콘트라스트 비(C/R)가 표시된다. 524nm 파장에서, 150nm의 선폭과 150 nm의 높이를 가지는 경우, 콘트라스트 비(C/R)는 약 100배 정도이다. 따라서, 콘트라스트 비(C/R)를 증가시키기 위하여, 선폭(LW)의 감소 또는 높이의 증가가 요구된다.
그러나, KrF 노광 장비를 이용하여 150nm 이하의 와이어 그리드 선폭을 구현하면서, 150 nm 수준의 높이를 구현하기 어렵다. 포토레지스트의 선폭이 감소할수록 포토레지스트의 높이가 감소한다. 식각 선택성의 한계로 인하여, 식각하고자 하는 도전 패턴의 높이가 제한된다. 따라서, 150 nm 수준의 높은 높이를 가지며 150 nm 이하의 작은 선폭을 가진 와이어 그리드 필터의 제작이 어렵다.
도 2a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 평면도이다.
도 2b는 도 2a의 와이어 그리드 편광자의 단면도이다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 와이어 그리드 편광자(200)는, 투명 기판(110); 상기 투명 기판의 일면에 배치되어 나란히 연장되고 제1 높이(h1)를 가지는 제1 금속 와이어 그리드 패턴(222a); 상기 투명 기판의 일면에 배치되어 나란히 연장되고 상기 제1 높이보다 낮은 제2 높이(h2)를 가지고 상기 제1 금속 와이어 그리드 패턴(222a)과 교번하여 배치되는 제2 금속 와이어 그리드 패턴(222b); 및 상기 제1 금속 와이어 그리드 패턴(222a)과 상기 제2 금속 와이어 패턴(222b) 사이의 공간을 채우고 상기 제2 와이어 그리드 패턴(222b) 상에 배치되는 층간 절연막(224)을 포함한다. 모스 아이 패턴(240)은 상기 제1 금속 와이어 그리드 패턴(222a) 및 상기 제2 금속 와이어 그리드 패턴(222b) 상에 배치될 수 있다. 상기 모스 아이 패턴(240)은 상기 제1 금속 와이어 그리드 패턴(222a) 상에서 최소 두께를 가지고 상기 제2 금속 와이어 그리드 패턴(222b) 상에서 최대 두께를 가질 수 있다.
상기 제1 금속 와이어 그리드 패턴(222a)의 제1 높이는 상기 제2 금속 와이어 그리드 패턴(222b)의 제2 높이보다 클 수 있다. 구체적으로, 상기 제2 금속 와이어 그리드 패턴(222b)의 제2 높이는 상기 제1 금속 와이어 그리드 패턴(222a)의 높이의 1/2 일 수 있다.
상기 모스 아이 패턴(240)은 투명한 유전체 재질이고, 나노 반구 어레이 또는 나노 콘 어레이일 수 있다. 상기 모스 아이 패턴(240)은 그레이드 인덱스(graded index)를 제공할 수 있다. 상기 모스 아이 패턴(240)은 상기 제1 금속 와이어 그리드 패턴(222a) 상에서 최소 두께를 가지고 상기 제2 금속 와이어 그리드 패턴(222b) 상에서 최대 두께를 가질 수 있다. 또한, 상기 제2 금속 와이어 패턴(222b) 상에 존재하는 상기 모스 아이 패턴(240)의 두께는 파장/4 조건을 만족하도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 상기 모스 아이 패턴의 최대 높이는 150nm 내지 200nm 일 수 있다. 상기 모스 아이 패턴(240)의 직경은 상기 제1 금속 와이어 그리드 패턴(122a)의 주기와 실질적으로 동일할 수 있다.
상기 층간 절연막(224)는 투명한 재질로 실리콘 산화막 또는 플라스틱일 수 있다. 상기 모스 아이 패턴(240)은 실리콘 산화막 또는 플라스틱일 수 있다. 상기 모스 아이 패턴의 굴절율은 상기 층간 절연막의 굴절률과 동일하가나 작을 수 있다.
상기 모스 아이 패턴(240)에 입사한 s파는 상쇄간섭에 의하여 무반사 특성을 보일 수 있다. 한편, 상기 모스 아이 패턴(240)에 입사한 p파는 금속 와이어 그리드 패턴(222a,222b)을 투과할 수 있다. 이에 따라, p파의 투과도는 증가하고, s파의 투과도는 감소하여, 콘트라스트비가 향상될 수 있다. 또한, s파의 반사는 상쇄간섭에 의하여 감소될 수 있다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 S 파의 반사도를 설명하는 시뮬레이션 결과이다.
도 2a, 도 2b, 및 도 3을 참조하면, 와이어 그리드 편광자(200)의 S파 반사도가 파장에 따라 표시된다. 와이어 그리드 편광자(200)는 제1 높이(h1)를 가지는 제1 금속 와이어 그리드 패턴(222a)과 상기 제1 금속 와이어 그리드 패턴과 교번하여 배치되고 제2 높이(h2)를 가지는제2 금속 와이어 그리드 패턴(222b)을 포함한다.
제1 실시예(a)에 따르면, 와이어 그리드(200)의 선폭(L)은 140 nm이고, 제1 와어어 그리드 패턴의 높이(h1)은 280 nm이고, 제2 와이어 그리드 패턴의 높이(h2)는 140nm이고, 제1 와이어 그리드 패턴 및 제2 와이어 그리드 패턴은 실리콘 산화막(SiO2)에 매몰되어 있다. 실리콘 산화막(SiO2)은 모스 아이 패턴을 대신하여 배치되었다. 이 경우, S파 반사도는 0.52 um 근처에서 감소하여 딥을 가진다. 이는, 제1 와이어 그리드 패턴높이와 제2 그리드 패턴높이가 같은 경우(a')에 비하여 모든 가시 광선 파장 대역에 대하여 낮은 S파 반사도를 가진다.
제2 실시예(a')에 따르면, 와이어 그리드의 선폭(L)은 140 nm이고, 제1 와어어 그리드 패턴의 높이(h1)은 280 nm이고, 제2 와이어 그리드 패턴의 높이(h2)는 2800nm이고, 제1 와이어 그리드 패턴 및 제2 와이어 그리드 패턴은 실리콘 산화막(SiO2)에 매몰되어 있다. 이 경우, S파 반사도는 0.47 nm 이하에서 급격한 감소를 보인다.
제3 실시예(b)에 따르면, 와이어 그리드의 선폭(L)은 140 nm이고, 제1 와어어 그리드 패턴의 높이(h1)은 280 nm이고, 제2 와이어 그리드 패턴의 높이(h2)는 140nm이고, 제1 와이어 그리드 패턴 및 제2 와이어 그리드 패턴은 공기 중에 노출되어 있다. 이 경우, S파 반사도는 모든 가시 광선 파장 대역에 대하여 0.7 이상의 높은 S파 반사도를 가진다. 이는, 제1 와이어 그리드 패턴높이와 제2 그리드 패턴높이가 같은 경우(b')에 비하여 모든 가시 광선 파장 대역에 대하여 낮은 S파 반사도를 가진다.
제4 실시예(b')에 따르면, 와이어 그리드의 선폭(L)은 140 nm이고, 제1 와어어 그리드 패턴의 높이(h1)은 280 nm이고, 제2 와이어 그리드 패턴의 높이(h2)는 280nm이고, 제1 와이어 그리드 패턴 및 제2 와이어 그리드 패턴은 공기 중에 노출되어 있다. 이 경우, S파 반사도는 모든 가시 광선 파장 대역에 대하여 0.8 이상의 높은 S파 반사도를 가진다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자를 설명하는 단면도이다.
도 4를 참조하면, 와이어 그리드 편광자(300)는, 투명 기판(110); 상기 투명 기판의 일면에 배치되어 나란히 연장되고 제1 높이(h1)를 가지는 하부 금속 와이어 그리드 패턴(322a); 상기 하부 와이어 그리드 패턴(322a) 사이의 공간을 채우는 하부 절연막(324a); 상기 하부 절연막(324a) 상에 배치되어 나란히 연장되고 상기 제2 높이(h2)를 가지고 상기 하부 금속 와이어 그리드 패턴(322a)과 교번하여 배치되는 상부 금속 와이어 그리드 패턴(322b); 및 상기 상부 금속 와이어 그리드 패턴(322b) 사이의 공간을 채우는 상부 절연막(324b);을 포함한다.
기존의 KrF 노광 장비를 이용하여 150nm 이하의 와이어 그리드 선폭을 구현하면서, 150 nm 수준의 높이를 구현하기 어렵다. 포토레지스트의 선폭이 감소할수록 포토레지스트의 높이가 감소한다. 식각 선택성의 한계로 인하여, 식각하고자 하는 도전 패턴의 높이가 제한된다. 따라서, 150 nm 수준의 높은 높이를 가지며 150 nm 이하의 작은 선폭을 가진 와이어 그리드 필터의 제작이 어렵다. 이러한 어려움을 극복하고, 와이어 그리드 편광자의 편광효율을 증가시키기 위해서 기존 포토장비를 이용해서 편광패턴 폭을 줄일 수 있는 기술을 제시한다. 하부 금속 와이어 그리드 패턴(322a)과 상부 금속 와이어 그리드 패턴(322b)은 동일한 재질 및 구조를 가질 수 있다. 상기 하부 금속 와이어 그리드 패턴(322a)의 주기는 300 nm 이하이고, 상기 상부 금속 와이어 그리드 패턴(322b)의 주기는 300 nm 이하일 수 있다. 이에 따라, 상기 하부 금속 와이어 그리드 패턴과 상기 하부 금속 와이어 그리드 패턴은 150 nm 이하의 일정한 주기를 제공할 수 있다. 하부 금속 와이어 그리드 패턴과 상부 금속 와이어 그리드 패턴의 두께는 150nm 이상일 수 있다.
상기 하부 금속 와이어 그리드 패턴(322a)은 일정한 선폭(L) 및 제1 높이(h1)을 가지고 일정한 주기로 나란히 배열된다. 상기 하부 금속 와이어 그리드 패턴과 상부 금속 와이어 그리드 패턴 사이의 간격은 W이다. 상기 하부 금속 와이어 그리드 패턴(322a)의 주기는 2W+L 일 수 있다. 또한, 상기 상부 금속 와이어 그리드 패턴(322b)의 주기는 2W+L 일 수 있다. 상기 상부 금속 와이어 그리드 패턴(322b)의 제2 높이(h2)는 입사 파장의 1/4로 선택될 수 있다.
상기 상부 금속 와이어 그리드 패턴(322b)은 일정한 선폭(L) 및 제2 높이(h2)을 가지고 일정한 주기로 나란히 배열된다.
상기 하부 절연막(324a)과 상기 상부 절연막(324b)은 투명한 유전체이고 동일한 물질이고, 실리콘 산화막일 수 있다. 상기 하부 절연막(324a)과 상기 상부 절연막(324b)의 두께는 150nm 내지 300 nm일 수 있다.
상기 하부 금속 와이어 그리드 패턴(322a)에서 반사한 s파와 상기 상부 금속 와이어 그리드 패턴(322b)에서 반사한 s파는 상쇄간섭에 의하여 무반사 특성을 보일 수 있다. 한편, p파는 상기 하부 금속 와이어 그리드 패턴(322a) 및 상기 상부 금속 와이어 그리드 패턴(322b)을 투과할 수 있다. 이에 따라, p파의 투과도는 증가하고, s파의 투과도는 감소하여, 콘트라스트비가 향상될 수 있다. 또한, s파의 반사는 상쇄간섭에 의하여 감소될 수 있다.
도 5a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자를 설명하는 단면도이다.
도 5b는 도 5a의 다층 박막을 확대한 도면이다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 와이어 그리드 편광자(300a)는, 투명 기판(110); 상기 투명 기판의 일면에 배치되어 나란히 연장되고 제1 높이를 가지는 하부 금속 와이어 그리드 패턴(322a); 상기 하부 와이어 그리드 패턴 사이의 공간을 채우는 하부 절연막(324a); 상기 하부 절연막 상에 배치되어 나란히 연장되고 제2 높이를 가지고 상기 하부 금속 와이어 그리드 패턴(322a)과 교번하여 배치되는 상부 금속 와이어 그리드 패턴(322b); 및 상기 상부 금속 와이어 그리드 패턴(322b) 사이의 공간을 채우는 상부 절연막(324b);을 포함한다.
무반사 다층박막(130)은 상기 상부 금속 와이어 그리드 패턴 및 상기 상부 절연막 상에 배치되고 제1 굴절율(n1)을 가지는 복수의 제1 유전층(132)과 상기 제1 유전층과 교번하여 배치되고 제1 굴절율보다 작은 제2 굴절율(n2)을 가지는 제2 유전층(134)을 포함한다. 무반사 다층박막(130)은 s파와 p파에 대하여 무반사 특성을 추가적으로 제공할 수 있다. 또한, s파의 반사는 상쇄간섭에 의하여 감소될 수 있다.
가시광이 상기 금속 와이어 그리드 패턴(322a,322b)에 입사하는 경우, s-편광파는 반사되고, p-편광파는 투명 기판(110) 내로 굴절되어 투과할 수 있다.
하부 절연막(324a)은 투명하고 상기 하부 금속 와이어 그리드 패턴(322a) 사이의 공간을 채울 수 있다. 상기 하부 절연막(324a)의 상부면은 상기 하부 금속 와이어 그리드 패턴(322a)의 상부면과 동일할 수 있다.
상부 절연막(324b)은 투명하고 상기 상부 금속 와이어 그리드 패턴(322b) 사이의 공간을 채울 수 있다. 상기 상부 절연막(324b)의 상부면은 상기 상부 금속 와이어 그리드 패턴(322b)의 상부면과 동일할 수 있다. 상부 절연막(324b)는 무반사 다층박막(130)의 제2 유전층(134)과 동일한 재질일 수 있다.
무반사 다층박막(130)은 상기 상부 절연막(324b) 상에 굴절률이 다른 두 가지 물질 Al2O3/SiO2, Ti02/Si02 혹은 Ta205/Si02 같은 물질들을 교대로 증착된 구조를 가지며, 반사를 감소시키면서 가시광선 영역을 투과시킨다.
무반사 다층박막(130)은 차례로 교번하여 적층되는 제1 굴절율(n1)의 제1 유전층(132)과 제2 굴절율(n2)의 제2 유전층(134)을 포함한다. 공기와 접촉하는 최상부층는 제2 유전층(134)일 수 있다. 상기 제1 유전층(132)의 두께는 이웃한 제2 유전층(134)의 두께보다 클 수 있다. 상기 제1 유전층(132)의 두께는 상기 투명 기판에 교번하여 적층됨에 따라 증가할 수 있다. 상기 제2 유전층(134)의 두께는 상기 투명 기판에 교번하여 적층됨에 따라 증가할 수 있다. 상기 무반사 다층박막(130)의 총 두께는 가시 광선 영역의 중심 파장(예를 들어, 524 nm)에서 파장/4일 수 있다. 상기 무반사 다층박막(130)의 총 두께는 120 nm 내지 200 nm일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 유전층은 Al2O3이고, 상기 제2 유전층은 SiO2이고, 상기 제1 유전층(132)과 상기 제2 유전층(134)의 적층 회수는 6 개이고, 상기 제1 유전층(132)의 두께는 10nm 내지 24 nm이고, 상기 제2 유전층(134)의 두께는 5nm 내지 12 nm일 수 있다. 상기 무반사 다층박막은 Al2O3(10nm)/SiO2(5m)/Al2O3(10nm)/SiO2(5m)/Al2O3(16nm)/SiO2(6m)/Al2O3(16nm)/SiO2(6m)/Al2O3(24nm)/SiO2(12m)/Al2O3(24nm)/SiO2(12m) 구조일 수 있다. 상기 무반사 다층박막(130)에 입사한 s파는 상쇄간섭에 의하여 무반사 특성을 보일 수 있다. 한편, 상기 무반사 다층박막에 입사한 p파는 상기 상부 금속 와이어 그리드 패턴 및 상기 하부 금속 와이어 그리드 패턴을 투과할 수 있다. 이에 따라, p파의 투과도는 증가하고, s파의 투과도는 감소하여, 콘트라스트비가 향상될 수 있다. 또한, s파의 반사는 상쇄간섭에 의하여 감소될 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자를 설명하는 단면도이다.
도 6을 참조하면, 와이어 그리드 편광자(300b)는, 투명 기판(110); 상기 투명 기판의 일면에 배치되어 나란히 연장되고 제1 높이를 가지는 하부 금속 와이어 그리드 패턴(322a); 상기 하부 와이어 그리드 패턴 사이의 공간을 채우는 하부 절연막(324a); 상기 하부 절연막 상에 배치되어 나란히 연장되고 제2 높이를 가지고 상기 하부 금속 와이어 그리드 패턴과 교번하여 배치되는 상부 금속 와이어 그리드 패턴(322b); 및 상기 상부 금속 와이어 그리드 패턴(322b) 사이의 공간을 채우는 상부 절연막(324b);을 포함한다.
상기 모스 아이 패턴(140)은 투명한 유전체 재질이고, 나노 반구 어레이 또는 나노 콘 어레이일 수 있다. 상기 모스 아이 패턴(140)은 그레이드 인덱스(graded index)를 제공할 수 있다. 상기 모스 아이 패턴(140)의 굴절율은 상기 상부 절연막(324b)의 굴절률과 동일하가나 작을 수 있다. 모스 아이 패턴(140)은 상기 상부 금속 와이어 그리드 패턴(322b) 및 상기 상부 절연막(324b) 상에 배치된다. 상기 모스 아이 패턴(140)은 상기 상부 금속 와이어 그리드 패턴(322b) 상에서 최소 두께를 가지고 상기 하부 금속 와이어 그리드 패턴(322a) 상에서 최대 두께를 가질 수 있다. 또한, 상기 상부 금속 와이어 패턴(322b) 상에 존재하는 상기 모스 아이 패턴(140)의 두께는 파장/4 조건을 만족하도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 상기 모스 아이 패턴(140)의 최대 높이는 150nm 내지 200nm 일 수 있다. 상기 모스 아이 패턴(140)의 직경은 상기 제1 금속 와이어 그리드 패턴(122a)의 주기와 실질적으로 동일할 수 있다.
모스 아이 패턴(140)은 s파와 p파에 대하여 무반사 특성을 추가적으로 제공할 수 있다. 또한, s파의 반사는 상쇄간섭에 의하여 감소될 수 있다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.
110: 투명 기판
222a: 제1 금속 와이어 그리드 패턴
222b: 제2 금속 와이어 그리드 패턴
224a: 하부 절연막
224b: 상부 절연막
2400: 모스 아이 패턴

Claims (9)

  1. 투명 기판;
    상기 투명 기판의 일면에 배치되어 나란히 연장되고 제1 높이를 가지는 제1 금속 와이어 그리드 패턴;
    상기 투명 기판의 일면에 배치되어 나란히 연장되고 상기 제1 높이보다 낮은 제2 높이를 가지고 상기 제1 금속 와이어 그리드 패턴과 교번하여 배치되는 제2 금속 와이어 그리드 패턴; 및
    상기 제1 금속 와이어 그리드 패턴과 상기 제2 금속 와이어 그리드 패턴 사이의 공간을 채우고 상기 제2 금속 와이어 그리드 패턴 상에 배치되는 층간 절연막을 포함하고,
    상기 제1 금속 와이어 그리드 패턴과 상기 제2 금속 와이어 그리드 패턴은 동일 평면에 배치되는 것을 특징으로 하는 와이어 그리드 편광자.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 금속 와이어 그리드 패턴 및 상기 제2 금속 와이어 그리드 패턴 상에 배치되는 모스 아이 패턴을 포함하고,
    상기 모스 아이 패턴은 상기 제1 금속 와이어 그리드 패턴 상에서 최소 두께를 가지고 상기 제2 금속 와이어 그리프 패턴 상에서 최대 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 와이어 그리드 편광자.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 모스 아이 패턴의 굴절율은 상기 층간 절연막의 굴절률과 동일하거나 작은 것을 특징으로 하는 와이어 그리드 편광자.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 제2 높이는 상기 제1 높이의 1/2 인 것을 특징으로 하는 와이어 그리드 편광자.
  5. 투명 기판;
    상기 투명 기판의 일면에 배치되어 나란히 연장되고 제1 높이를 가지는 하부 금속 와이어 그리드 패턴;
    상기 하부 금속 와이어 그리드 패턴 사이의 공간을 채우는 하부 절연막;
    상기 하부 절연막 상에 배치되어 나란히 연장되고 제2 높이를 가지고 상기 하부 금속 와이어 그리드 패턴과 교번하여 배치되는 상부 금속 와이어 그리드 패턴; 및
    상기 상부 금속 와이어 그리드 패턴 사이의 공간을 채우는 상부 절연막;을 포함하고,
    상기 하부 금속 와이어 그리드 패턴은 상기 상부 금속 와이어 그리드 패턴과 일정한 간격을 가지는 것을 특징으로 하는 와이어 그리드 편광자.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 상부 금속 와이어 그리드 패턴 및 상기 상부 절연막 상에 배치되고 제1 굴절율을 가지는 복수의 제1 유전층과 상기 제1 유전층과 교번하여 배치되고 제1 굴절율보다 작은 제2 굴절율을 가지는 제2 유전층을 포함하는 무반사 다층박막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 와이어 그리드 편광자.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제1 유전층의 두께는 이웃한 제2 유전층의 두께보다 크고,
    상기 제1 유전층의 두께는 상기 기판에 교번하여 적층됨에 따라 증가하고,
    상기 제2 유전층의 두께는 상기 기판에 교번하여 적층됨에 따라 증가하는 것을 특징으로 하는 와이어 그리드 편광자.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 제1 유전층은 Al2O3이고,
    상기 제2 유전층은 SiO2이고,
    상기 무반사 다층박막의 두께는 150 nm이고,
    상기 제1 유전층과 상기 제2 유전층의 적층 회수는 6 개이고,
    상기 제1 유전층의 두께는 10nm 내지 24 nm이고,
    상기 제2 유전층의 두께는 5nm 내지 12 nm인 것을 특징으로 하는 와이어 그리드 편광자.
  9. 제6 항에 있어서,
    상기 상부 금속 와이어 그리드 패턴 및 상기 상부 절연막 상에 배치되는 모스 아이 패턴을 더 포함하고,
    상기 모스 아이 패턴은 상기 상부 금속 와이어 그리드 패턴 상에서 최소 두께를 가지고 상기 하부 금속 와이어 그리드 패턴 상에서 최대 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 와이어 그리드 편광자.
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