KR20160069022A - 와이어 그리드 편광자, 이를 포함하는 표시 장치 및 이의 제조방법 - Google Patents

와이어 그리드 편광자, 이를 포함하는 표시 장치 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 와이어 그리드 편광자는 기판, 상기 기판 상에 돌출하여 형성되는 다수의 나란한 전도성 와이어 패턴, 및 상기 전도성 와이어 패턴의 상부면을 따라 형성되는 산화 방지층을 포함하되, 상기 산화 방지층은 알루미늄 및 불소를 원소로서 포함하는 화합물이다.

Description

와이어 그리드 편광자, 이를 포함하는 표시 장치 및 이의 제조방법{WIRE GRID POLARIZER, DISPLAY DEVICE INCLUDING THE SAME AND METHOD FOR FABRICATING THE SAME}
본 발명은 와이어 그리드 편광자, 이를 포함하는 표시 장치 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
전자기파에서 특정 편광만을 편광시키기 위하여 평행한 도전체 선을 배열시키는 평행 전도 전선 어레이를 일반적으로 와이어 그리드(wire grid)라고 한다.
해당 빛의 파장보다 작은 주기를 가지는 와이어 그리드 구조는 비편광 입사광에 대해 와이어 방향의 편광은 반사하고 와이어 방향에 수직인 편광은 투과하는 편광 특성을 가진다. 이는 흡수형 편광자에 비하여 반사된 편광을 재이용할 수 있다는 장점이 있다.
다만, 도전성 물질로 이루어진 관계로, 도전성 물질이 자연 산화될 경우, 도전성 물질 표면에 산화층이 형성되고, 이러한 산화층은 일반적으로 보다 높은 굴절률을 가지고, 굴절률이 높아질수록 가시광선 영역에서의 투과율 및 소광비(Extinction Ratio)가 저하된다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 광학 특성이 우수한 와이어 그리드 편광자, 이를 포함하는 표시 장치 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자는 기판, 및 상기 기판 상에 돌출하여 형성되는 다수의 나란한 전도성 와이어 패턴을 포함하되, 상기 전도성 와이어 패턴은 제1 전도성 와이어 패턴, 절연층 및 제2 전도성 와이어 패턴을 포함하고, 상기 제1 전도성 와이어 패턴 및 상기 제2 전도성 와이어 패턴은 서로 전기적으로 절연이고, 적어도 일부가 서로 다른 패턴으로 이루어질 수 있다.
상기 제1 전도성 와이어 패턴 및 상기 제2 전도성 와이어 패턴 중 적어도 하나는 공통 전극과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제1 전도성 와이어 패턴 및 상기 제2 전도성 와이어 패턴 중 적어도 하나는 다수의 와이어 패턴이 전기적으로 연결되어 있는 와이어 패턴 블록을 포함할 수 있다.
상기 와이어 패턴 블록 각각은 서로 전기적으로 절연일 수 있다.
상기 제1 전도성 와이어 패턴 및 상기 제2 전도성 와이어 패턴은 디스플레이 장치의 비표시 영역에 대응하는 영역에서 서로 다른 패턴으로 이루어질 수 있다.
상기 절연층의 굴절율은 1.0 내지 2.0 범위일 수 있다.
상기 기판 상에서 상기 전도성 와이어 패턴 사이 영역에 위치하는 반사막을 추가로 포함할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자는 기판, 및 상기 기판 상에 돌출하여 형성되는 다수의 나란한 전도성 와이어 패턴을 포함하되, 상기 전도성 와이어 패턴은 복수의 층을 포함하고, 상기 복수의 전도성 와이어 패턴 층 사이에 위치하는 하나 이상의 절연층을 포함하며, 상기 복수의 전도성 와이어 패턴 층은 적어도 일부가 서로 다른 패턴으로 이루어질 수 있다.
상기 복수의 전도성 와이어 패턴 층 중 적어도 하나는 다수의 와이어 패턴이 전기적으로 연결되어 있는 와이어 패턴 블록을 포함할 수 있다.
상기 와이어 패턴 블록 각각은 서로 전기적으로 절연일 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 제조 방법은 기판 상에 제1 전도성 와이어 패턴층, 절연층, 제2 전도성 와이어 패턴층, 하드 마스크층 및 마스크층을 형성하는 제1 단계, 상기 마스크층을 복수의 높이로 패터닝하는 제2 단계, 상기 제2 단계에서 상기 마스크층이 완전히 제거된 부위의 하드 마스크층 및 잔존하는 마스크층의 일부를 제거하는 제3 단계, 상기 제3 단계에서 상기 하드 마스크층이 제거된 부위의 제2 전도성 와이어 패턴층을 제거하는 제4 단계, 상기 제4 단계에서 상기 제2 전도성 와이어 패턴층이 제거된 부위의 절연층 및 상기 제3 단계에서 상기 잔존하는 마스크층의 일부가 제거된 부위의 하드 마스크층을 제거하는 제5 단계, 및 상기 제5 단계에서 상기 절연층이 제거된 부위의 제1 전도성 와이어 패턴층 및 상기 하드 마스크층이 제거된 부위의 제2 전도성 와이어 패턴층을 제거하는 제6 단계를 포함할 수 있다.
상기 제2 단계는 멀티-톤(multi-tone) 마스크를 사용하는 포토 레지스트법으로 패터닝할 수 있다.
상기 제2 단계는 복수 단계의 깊이를 가지는 몰드를 스탬프하여 나노 임프린트법으로 패터닝할 수 있다.
상기 상기 스탬프 이후 잔존층을 제거하는 공정을 추가로 포함할 수 있다.
상기 제6 단계에서 제2 전도성 와이어 패턴층이 제거된 부위의 절연층 및 잔존하는 하드 마스크를 제거하는 제7 단계를 추가로 포함할 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.
광학 특성이 우수한 와이어 그리드 편광자를 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 사시도이다.
도 2는 도 1의 A-A' 구간의 단면도이다.
도 3은 도 1의 B-B' 구간의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 사시도이다.
도 5는 도 4의 A-A' 구간의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 하부 패널의 모식도이다.
도 8은 도 7의 C-C' 구간의 단면도이다.
도 9 내지 도 15b는 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 제조 공정별 단면도이다.
도 16a 내지 도 17b는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 패턴의 제조 공정별 단면도이다.
도 18a 및 도 18b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 마스크 패턴의 제조 공정별 단면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장된 것일 수 있다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위 뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 사시도이고, 도 2는 도 1의 A-A' 구간의 단면도이며, 도 3은 도 1의 B-B' 구간의 단면도이다.
이들 도면들을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자는 기판(110), 기판 상에 돌출하여 형성되는 다수의 나란한 제1 전도성 와이어 패턴(121a), 제1 전도성 와이어 패턴(121a) 상에 위치하는 절연성 와이어 패턴(122a) 및 절연성 와이어 패턴(122a) 상에 위치하는 제2 전도성 와이어 패턴(123a)을 포함하는 와이어 패턴 영역(B-B')을 포함하고, 제1 전도성 패턴(121b), 제1 전도성 패턴(121b) 상에 위치하는 절연성 패턴(122b) 및 절연성 패턴(122b) 상에 위치하는 제2 전도성 패턴(123b)을 포함하는 비와이어 패턴 영역(A-A')을 포함할 수 있다.
기판(110)은 가시광선을 투과시킬 수 있으면 그 재질은 용도나 공정에 맞게 적절하게 선택할 수 있다. 예를 들면, 유리, Quartz, 아크릴, TAC(triacetylcellulose), COP(cyclic olefin copolymer), COC(cyclic olefin polymer), PC(polycarbonate), PET(polyethylenenaphthalate), PES(polyethersulfone) 등의 다양한 폴리머 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다. 기판(110)은 일정 정도의 유연성(flexibility)을 가지는 광학용 필름 기재로 형성할 수 있다.
와이어 패턴 영역(B-B')에서 기판(110) 상에는 제1 전도성 와이어 패턴(121a), 절연성 와이어 패턴(122a) 및 제2 전도성 와이어 패턴(123a)이 순차적으로, 일정한 주기를 가지고 나란하게 배열되어 있을 수 있다. 제1 전도성 와이어 패턴(121a), 절연성 와이어 패턴(122a) 및 제2 전도성 와이어 패턴(123a)의 주기는 입사광의 파장 대비 짧을수록 높은 편광 소광비를 가질 수 있다. 다만, 주기가 짧을수록 제조가 어려워지는 문제점이 있다. 가시광선 영역은 일반적으로 380 nm 내지 780 nm 범위이고, 와이어 그리드 편광자가 적, 녹, 청(R, G, B)의 빛의 3원색에 대해서 높은 소광비를 가지도록 하기 위해서는, 적어도 200 nm 이하의 주기를 가져야 편광 특성을 기대할 수 있다. 다만, 기존 편광자 대비 동등 이상의 편광 성능을 나타내기 위해서는 120 nm 이하의 주기를 가질 수 있다.
제1 전도성 와이어 패턴(121a) 및 제2 전도성 와이어 패턴(123a)은 전도성 소재이면 제한없이 사용이 가능하다. 예시적인 실시예에서, 제1 전도성 와이어 패턴(121a) 및 제2 전도성 와이어 패턴(123a)은 금속 재질일 수 있고, 보다 구체적으로는 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 니켈(Ni), 철(Fe), 텅스텐(W), 코발트(Co) 및 몰리브덴(Mo)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나의 금속, 이들의 합금, 또는 이들의 산화물 또는 질화물인 것을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
하나의 예에서, 제1 전도성 와이어 패턴(121a) 및 제1 전도성 패턴(121b)과 제2 전도성 와이어 패턴(123a) 및 제2 전도성 와이어 패턴(123b) 각각은 알루미늄으로 구성될 수 있고, 경우에 따라서는 상부에 티타늄 또는 몰리브덴을 추가로 포함할 수도 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다. 제1 전도성 와이어 패턴(121a) 및 제1 전도성 패턴(121b)과 제2 전도성 와이어 패턴(123a) 및 제2 전도성 와이어 패턴(123b)이 알루미늄으로 구성될 경우, 이후 공정에서 공정 온도에 따라 힐록(hillock)이 발생하여 상부 표면이 균일하지 않아, 제품의 광학 특성을 저하시킬 수 있다. 이를 방지하기 위하여 상부에 티타늄 또는 몰리브덴을 추가로 형성하여, 공정 상 발생할 수 있는 힐록을 방지할 수 있다.
절연성 와이어 패턴(122a)은 절연성 물질이면 어느 것이나 사용이 가능하다. 예시적인 실시예에서, 유기물 또는 무기물로 이루어질 수 있고, 상기 무기물의 비제한적인 예로, SiOx, SiNx, SiOC 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
하나의 예에서, 절연성 와이어 패턴(122a)의 굴절율은 1.0 내지 2.0 범위일 수 있지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다. 상기 범위에서 편광도 등의 우수한 광학 특성을 기대할 수 있다.
제1 전도성 와이어 패턴(121a), 절연성 와이어 패턴(122a) 및 제2 전도성 와이어 패턴(123a)의 폭은 편광 성능을 나타낼 수 있는 범위에서, 10 nm 내지 200 nm 범위인 것을 들 수 있지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다. 또한, 전도성 와이어 패턴(121)의 두께는 10 nm 내지 500 nm 범위인 것을 들 수 있지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다.
비와이어 패턴 영역(A-A')에서, 제1 전도성 패턴(121b)와 제2 전도성 패턴(123b)은 서로 다른 형태로 패터닝될 수 있다.
이 경우, 절연성 패턴(122b)은 제2 전도성 패턴(123b)와 동일한 패턴을 가질 수 있지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다. 도시하지는 않았지만, 절연성 패턴(122b)이 제2 전도성 패턴(123b)과 상이한 패턴을 가질 수도 있다.
비와이어 패턴 영역(A-A') 및 와이어 패턴 영역(B-B') 전체에서, 절연성 와이어 패턴(122a) 및 절연성 패턴(122b)은 제1 전도성 와이어 패턴(121a) 및 제1 전도성 패턴(122b)과 제2 전도성 와이어 패턴(123a) 및 제2 전도성 와이어 패턴(123b) 사이에 위치하면서, 제1 전도성 와이어 패턴(121a) 및 제1 전도성 패턴(121b)과 제2 전도성 와이어 패턴(123a) 및 제2 전도성 와이어 패턴(123b)을 서로 전기적으로 절연시킬 수 있다.
상기 설명한 구조를 통하여, 제1 전도성 와이어 패턴(121a) 및 제1 전도성 패턴(121b)과 제2 전도성 와이어 패턴(123a) 및 제2 전도성 와이어 패턴(123b)은 전체적으로 와이어 그리드 편광자로서 역할을 하면서, 각각이 서로 다른 추가적인 용도를 가질 수 있다.
상기 추가적인 용도의 예로는 전도성 패턴을 이용한 배선, 스토리지 전극, 전자기파 차폐막 등으로 사용될 수 있다. 보다 구체적으로, 배선의 경우 디스플레이 장치의 상부 기판에 사용되면서 제1 전도성 와이어 패턴(121a) 및 제1 전도성 패턴(121b)이 터치스크린의 배선, 공통 전극 등으로 사용될 수 있으나, 이것으로 한정되는 것은 아니다. 상기 스토리지 전극으로 사용되는 경우, 디스플레이 장치의 하부 기판에 사용되면서, 제2 전도성 와이어 패턴(123a) 및 제2 전도성 패턴(123b)에 공통 전극과 동일한 전압이 인가될 수 있지만, 이것만으로 한정되는 것은 아니다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 사시도이고, 도 5는 도 4의 A-A' 구간의 단면도이다.
도 4에서 와이어 패턴 영역은 도 1의 와이어 패턴 영역(B-B')과 동일하므로 별도의 도면으로 도시하지 않는다.
이들 도면들을 도 3과 함께 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자는 기판(110), 기판 상에 돌출하여 형성되는 다수의 나란한 제1 전도성 와이어 패턴(121a), 제1 전도성 와이어 패턴(121a) 상에 위치하는 절연성 와이어 패턴(122a) 및 절연성 와이어 패턴(122a) 상에 위치하는 제2 전도성 와이어 패턴(123a)을 포함하는 와이어 패턴 영역(B-B')을 포함하고, 제1 전도성 패턴(121b), 제1 전도성 패턴(121b) 상에 위치하는 절연성 패턴(122b) 및 절연성 패턴(122b) 상에 위치하는 제2 전도성 패턴(123b)을 포함하는 비와이어 패턴 영역(A-A')을 포함할 수 있다.
와이어 패턴 영역(B-B')은 다수의 제1 전도성 와이어 패턴(121a), 절연성 와이어 패턴(122a) 및 제2 전도성 와이어 패턴(123a)을 포함하는 와이어 패턴 블록을 포함할 수 있다.
와이어 패턴 블록의 다수의 제1 전도성 와이어 패턴(121a), 절연성 와이어 패턴(122a) 및 제2 전도성 와이어 패턴(123a)은 비와이어 패턴 영역(A-A')에서 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
하나의 예에서, 와이어 패턴 블록의 제2 전도성 와이어 패턴(123a) 및 제2 전도성 패턴(123b)은 서로 전기적으로 절연일 수 있지만, 이것으로 한정되는 것은 아니고, 와이어 패턴 블록의 제1 전도성 와이어 패턴(121a) 및 제1 전도성 패턴(121b)까지 서로 전기적으로 절연일 수도 있다.
기타 도 4 및 도 5의 다른 구성은 도 1 내지 도 3의 구성과 동일하거나 대응되므로, 중복되는 설명은 생략한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 단면도이다.
도 6을 도 1 내지 도 3과 함께 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자는, 와이어 패턴 영역(B-B')에서, 기판(110), 기판 상에 돌출하여 형성되는 다수의 나란한 제1 전도성 와이어 패턴(121a), 제1 전도성 와이어 패턴(121a) 상에 위치하는 절연성 와이어 패턴(122a) 및 절연성 와이어 패턴(122a) 상에 위치하는 제2 전도성 와이어 패턴(123a)을 포함하는 와이어 패턴, 및 기판 상에 돌출하여 형성되는 제1 전도성 반사막 패턴(121c), 제1 전도성 반사막 패턴(121c) 상에 위치하는 절연성 반사막 패턴(122c) 및 절연성 반사막 패턴(122c) 상에 위치하는 제2 전도성 반사막 패턴(123c)을 포함하는 반사막을 포함할 수 있다.
반사막(121c, 122c, 123c)은 와이어 패턴(121a, 122a, 123a)의 나노 패턴이 패터닝되지 않은 영역일 수 있으며, 와이어 그리드 편광자가 포함되는 디스플레이 장치의 비개구부에 대응되는 영역에 형성될 수 있다. 예를 들어, 배선 영역, 트랜지스터 영역 등에 형성될 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
기타, 도 6의 다른 구성은 도 1 내지 도 3의 구성과 동일하거나 대응되므로, 중복되는 설명은 생략한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 하부 패널의 모식도이고, 도 8은 도 7의 C-C' 구간의 단면도이다.
이들 도면들을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 하부 패널은 TFT 패널일 수 있다. 보호막(170) 상에 게이트 전극(G) 및 게이트 배선(Gj-1, Gj)이 위치하고, 게이트 전극(G), 게이트 배선(Gj-1, Gj) 및 보호막(170) 상에 게이트 절연막(GI)이 위치한다. 게이트 절연막(GI) 상에서 게이트 전극(G)과 적어도 일부가 중첩하는 영역에 반도체층(ACT)이 위치하고, 반도체층(ACT) 상에 서로 이격하여 소스 전극(S) 및 드레인 전극(D)이 위치한다. 게이트 절연막(GI), 소스 전극(S), 반도체층(ACT) 및 드레인 전극(D) 상에 패시베이션 막(PL)이 위치하고, 패시베이션 막(PL) 상에 픽셀 전극(PE)이, 드레인 전극(D)의 적어도 일부를 노출시키는 컨택홀을 경유하여 위치하여, 드레인 전극(D)과 전기적으로 접속할 수 있다.
도 7에서는 게이트 배선(Gj-1, Gj)에 대응되는 영역에만 반사막(120c)이 형성되는 것으로 도시하였고, 와이어 패턴(120a)은 게이트 라인(Gj-1, Gj)과 나란한 방향으로 전체 표시 영역에 걸쳐 연속적으로 형성되는 것을 도시하였지만, 이는 하나의 예일 뿐이고, 데이터 배선 영역 및 TFT 영역에도 반사막(120c)이 형성될 수 있다. 이 경우, 와이어 패턴(120a)은 게이트 라인(Gj-1, Gj) 및 데이터 라인(Di, Di+1)으로 정의되는 공간인 화소 영역 내에 형성될 수 있다.
또한, 제2 전도성 반사막 패턴(123c)과 제2 전도성 와이어 패턴(123a)이 서로 분리되어 있는 것을 예로 들어 도시하였지만, 이것으로 한정되는 것은 아니고, 비와이어 패턴 영역에서 제2 전도성 패턴(123b)에 의하여 제2 전도성 반사막 패턴(123c)과 제2 전도성 와이어 패턴(123a)이 서로 연결되어 있을 수도 있다. 추가적인 예에서, 데이터 배선(Dj, Dj+1)과 대응하는 영역에 제2 전도성 반사막 패턴(미도시)이 형성되어 제2 전도성 와이어 패턴(123a)이 전체적으로 전기적으로 연결될 수도 있다.
비와이어 패턴 영역에서 제1 전도성 패턴(121b) 및 제2 전도성 패턴(123b)는 서로 다른 패턴을 가질 수 있다. 이로 인하여, 제1 전도성 패턴(121b)과 제2 전도성 패턴(123b) 각각은 서로 다른 전압이 인가될 수 있고, 특정 층에만 전압을 인가하여 전극으로 사용할 수도 있다.
보호막(170)은 전기 절연성 소재이면 어느 것이나 사용이 가능하다. 예를 들어, SiOx, SiNx 및 SiOC 등을 사용할 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
디스플레이 장치의 경우, 도면에 도시하지는 않았지만, 상기 하부 패널 이외에 상기 하부 패널의 하단에 위치하고, 빛을 발산하는 백라이트 유닛, 상기 하부 기판, 액정층 및 상부 기판을 포함하는 액정 패널, 및 상기 액정 패널 상부에 위치하는 상부 편광판을 추가로 포함할 수 있다.
이 경우, 상부 편광판과 와이어 그리드 편광자의 투과축은 서로 직교 또는 평행일 수 있다. 경우에 따라서는 상기 상부 편광판은 와이어 그리드 편광자로 구성될 수도 있고, 기존의 PVA계 편광 필름일 수도 있다. 또한, 경우에 따라서는 상기 상부 편광판은 생략될 수도 있다.
백라이트 유닛은 구체적으로 도시하지는 않았지만, 예를 들어 도광판, 광원부, 반사부재, 광학시트 등을 더 포함할 수 있다.
도광판(Light Guide Plate : LGP)은 광원부에서 발생되는 광의 경로를 액정층 측으로 변경하는 부분으로서, 광원부에서 발생되는 빛이 입사되도록 마련된 입광면 및 액정층을 향하는 출광면을 구비할 수 있다. 도광판은 광투과성 재료 중의 하나인 폴리메틸메타크릴레이트(Poly Methyl Methacrylate : PMMA) 재질 또는 폴리카보네이트(Polycarbonate : PC) 재질과 같은 일정한 굴절율을 갖는 재료로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이와 같은 재료로 이루어진 도광판의 일측 또는 양측으로 입사한 광은 도광판의 임계각 이내의 각도를 가지므로, 도광판 내부로 입사되고, 도광판의 상면 또는 하면에 입사되었을 때 광의 각도는 임계각을 벗어나게 되어, 도광판 외부로 출사되지 않고, 도광판 내부에 골고루 전달된다.
도광판의 상면 및 하면 중 어느 하나의 면, 예를 들어 출광면과 대향하는 하면에는 가이드 된 광이 상부로 출사될 수 있도록 산란 패턴이 형성될 수 있다. 즉, 도광판 내부에서 전달된 광이 상부로 출사될 수 있도록 도광판의 일면에 예를 들어 잉크로 산란 패턴을 인쇄할 수 있다. 이러한 산란 패턴은 잉크를 인쇄하여 형성할 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 도광판에 미세한 홈이나 돌기를 형성할 수도 있으며, 다양한 변형이 가능하다.
도광판과 하부 수납부재의 바닥부 사이에는 반사부재가 더 구비될 수 있다. 반사부재는 도광판의 하면, 즉 출광면과 대향하는 반대면으로 출사되는 광을 다시 반사시켜 도광판에 공급하는 역할을 한다. 반사부재는 필름 형태로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
광원부는 도광판의 입광면과 대면하도록 배치될 수 있다. 광원부의 개수는 필요에 따라 적절히 변경 가능하다. 예컨대 광원부는 도광판의 일 측면에만 한 개가 구비될 수도 있으며, 도광판의 4개의 측면 중 3개 이상의 측면과 대응되도록 3개 이상이 구비되는 것도 가능하다. 또한 도광판의 측면 중 어느 하나와 대응되도록 배치된 광원부가 복수개인 경우도 가능하다고 할 것이다. 상기와 같이, 도광판의 측면에 광원이 위치하는 방식인 사이드 라이트 방식을 예로 들어 설명하였지만, 이외에도 백라이트 구성에 따라 직하 방식, 면 형상 광원 방식 등이 있다.
광원은 백색광을 발산하는 백색 LED일 수 있으며, 또는 각각 적(R), 녹(G), 청(B)의 색의 광을 발산하는 복수개의 LED일 수도 있다. 복수개의 광원이 각각 적(R), 녹(G), 청(B)의 색의 광을 발산하는 LED로 구현되는 경우, 이들을 한꺼번에 점등시킴으로써 색섞임에 의한 백색광을 구현할 수도 있다.
상부 기판은 컬러 필터(CF) 기판일 수 있다. 예를 들면, 유리 또는 플라스틱 등의 투명한 절연 물질로 이루어진 기재의 아래 면에 빛샘을 방지하기 위한 블랙 매트릭스와 적, 녹, 청의 컬러 필터 및 ITO 또는 IZO 등의 투명 도전성 산화물로 형성되어 있는 전기장 생성 전극인 공통 전극을 포함할 수 있지만, 이것으로 한정되는 것은 아니고, 컬러 필터가 하부 기판에 위치할 수도 있고, 공통 전극이 하부 패널에서 화소 전극과 함께 배치될 수도 있다. 또한, 블랙 매트릭스도 하부 패널에 형성될 수 있고, 이 경우, 스페이서와 일체형으로 형성될 수도 있다.
액정층은 입사광의 편광축을 회전시키는 역할을 하는 것으로서, 일정한 방향으로 배향되어 상부 기판 및 하부 기판 사이에 위치한다. 액정층은 양의 유전율 이방성을 가지는 트위스티드 네마틱(twisted nematic; TN) 모드, 수직 배향(VA) 모드 또는 수평 배향(IPS, FFS) 모드 등일 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
도 9 내지 도 15b는 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 제조 공정별 단면도이다.
먼저 도 9를 참조하면, 기판(110) 상에 제1 전도성 와이어 패턴층(121), 절연층(122), 제2 전도성 와이어 패턴층(123), 하드 마스크층(130) 및 마스크층(140)을 순차적으로 적층할 수 있다.
기판(110)은 가시광선을 투과시킬 수 있으면 그 재질은 용도나 공정에 맞게 적절하게 선택할 수 있다. 예를 들면, 유리, Quartz, 아크릴, TAC(triacetylcellulose), COP(cyclic olefin copolymer), COC(cyclic olefin polymer), PC(polycarbonate), PET(polyethylene naphthalate), PI(polyimide), PEN(polyethylene naphthalate), PES(polyether sulfone), PAR(polyarylate) 등의 다양한 폴리머 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다. 기판(110)은 일정 정도의 유연성(flexibility)을 가지는 광학용 필름 기재로 형성할 수 있다.
제1 전도성 와이어 패턴층(121) 및 제2 전도성 와이어 패턴층(123)은 금속 재질일 수 있고, 보다 구체적으로는 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 니켈(Ni), 철(Fe), 텅스텐(W), 코발트(Co) 및 몰리브덴(Mo)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나의 금속, 이들의 합금, 또는 이들의 산화물 또는 질화물인 것을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
하나의 예에서, 제1 전도성 와이어 패턴층(121) 및 제2 전도성 와이어 패턴층(123)은 알루미늄으로 구성될 수 있고, 경우에 따라서는 상부에 티타늄 또는 몰리브덴을 추가로 포함할 수도 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다. 제1 전도성 와이어 패턴층(121) 및 제2 전도성 와이어 패턴층(123)이 알루미늄으로 구성될 경우, 이후 공정에서 공정 온도에 따라 힐록(hillock)이 발생하여 상부 표면이 균일하지 않아, 제품의 광학 특성을 저하시킬 수 있다. 이를 방지하기 위하여 상부에 티타늄 또는 몰리브덴을 추가로 형성하여, 공정 상 발생할 수 있는 힐록을 방지할 수 있다.
절연층(122)은 절연성 물질이면 어느 것이나 사용이 가능하다. 예시적인 실시예에서, 유기물 또는 무기물로 이루어질 수 있고, 상기 무기물의 비제한적인 예로, SiOx, SiNx, SiOC 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
하드 마스크층(130)은 제1 전도성 와이어 패턴층(121) 및 제2 전도성 와이어 패턴층(123) 대비 식각율이 상이한 물질이면 어느 것이나 사용이 가능하다. 또한, 절연층(122)와 동일한 물질로 구성될 수도 있지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다.
마스크층(140)은 패터닝이 가능한 물질이면 어느 것이나 제한 없이 사용이 가능하다. 예를 들어, 임프린트 레진, 포토 레지스트 등을 사용할 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
제1 전도성 와이어 패턴층(121), 절연층(122), 제2 전도성 와이어 패턴층(123), 하드 마스크층(130) 및 마스크층(140)은 일반적인 스퍼터링 방법, 화학기상증착법, 이베포레이션(Evaporation)법, 코팅법 등을 이용할 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
도 10a 내지 도 15b의 경우, 도 1의 A-A' 영역 및 B-B' 영역의 동일 공정별 단면도이다.
먼저, 도 10a 및 도 10b를 참조하면, 마스크층(140)을 다단 패터닝하여 와이어 마스크 패턴(140a), 비와이어 마스크 패턴(140b)를 형성할 수 있다.
마스크층(140)을 다단 패터닝하는 방법의 하나의 예로는 복수 단계의 깊이를 가지는 몰드를 스탬프하여 나노 임프린트법을 들 수 있다.
도 16a 내지 도 17b는 나노 임프린트법에 따른 와이어 마스크 패턴(140a) 및 비와이어 마스크 패턴(140b)의 제조 공정별 단면도이다.
이들 도면들을 참조하여 마스크층(140)을 다단 패터닝하는 방법에 대하여 설명하도록 한다.
도 16a 및 도 16b를 참조하면, 기판(110) 상에 제1 전도성 와이어 패턴층(121), 절연층(122), 제2 전도성 와이어 패턴층(123), 하드 마스크층(130) 및 마스크층(140)을 형성하고, 와이어 패턴 영역과 비와이어 패턴 영역의 깊이가 상이한 몰드(150)를 마스크층(140) 상에 가압하여 스탬프할 수 있다. 따로 도시하지는 않았지만, 마스크층(140)은 유동성일 수 있고, 스탬프 후, 몰드(150)가 마스크층(140)에 가압된 상태에서 광조사 또는 가열 등으로 마스크층(140)을 경화시킨 후 몰드(150)를 제거할 수 있다.
도 17a 및 도 17b를 참조하면, 와이어 마스크 패턴(140a) 및 비와이어 마스크 패턴(140b)이 형성되고, 와이어 마스크 패턴(140a)의 바닥부에는 잔존 마스크층(141)이 남아있을 수 있다. 이후, 잔존 마스크층(141)을 제거하여 도 10a 및 도 10b의 와이어 마스크 패턴(140a) 및 비와이어 마스크 패턴(140b)을 얻을 수 있다. 잔존 마스크층(141)을 제거하는 공정은 일반적인 식각을 이용할 수 있고, 바닥부를 선택적으로 제거하기 위해서는 이방성 식각을 사용하여 수평 부분의 식각을 선택적으로 진행할 수 있지만, 이것만으로 한정되는 것은 아니다.
마스크층(140)을 다단 패터닝하는 방법의 다른 하나의 예로는 멀티-톤(multi-tone) 마스크를 사용하는 포토 레지스트법을 들 수 있다. 공지의 패터닝 방법 중 어느 것이나 사용이 가능하다. 하나의 예에서,
도 18a 및 도 18b는 포토 레지스트법에 따른 와이어 마스크 패턴(140a) 및 비와이어 마스크 패턴(140b)의 제조 공정별 단면도이다.
이들 도면들을 참조하여 마스크층(140)을 다단 패터닝하는 방법에 대하여 설명하도록 한다.
기판(110) 상에 제1 전도성 와이어 패턴층(121), 절연층(122), 제2 전도성 와이어 패턴층(123), 하드 마스크층(130) 및 마스크층(140)을 형성하고, 마스크층(140)에 멀티-톤(multi-tone) 마스크(160)를 사용하여 선택적인 광조사를 실시할 수 있다. 하나의 예에서, 마스크층(140)의 하부에 제1 전도성 와이어 패턴층(121) 및 제2 전도성 와이어 패턴층(123)이 불투광성일 경우, 마스크층(140)의 상부에서 빛을 조사하여야 하고, 마스크층(140)의 상부면 높이를 다르게 하기 위해서는 빛이 조사되는 부위를 제거할 수 있는 네거티브 포토 레지스트를 사용할 수 있지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다.
이를 통하여, 도 10a 및 도 10b의 와이어 마스크 패턴(140a) 및 비와이어 마스크 패턴(140b)을 얻을 수 있다.
도 11a 및 도 11b를 참조하면, 와이어 패턴 영역(B-B')에서 와이어 마스크 패턴(140a)을 마스크로 사용하여 하드 마스크층(130)을 식각하여 하드 마스크 와이어 패턴(130a)을 형성할 수 있다. 동시에, 비와이어 패턴 영역(A-A')에서는 비와이어 마스크 패턴(140b)의 일부가 식각되어 하드 마스크층(130)의 일부가 노출될 수 있다.
도 12a 및 도 12b를 참조하면, 와이어 패턴 영역(B-B')에서 와이어 마스크 패턴(140a) 및 하드 마스크 와이어 패턴(130a)을 마스크로 사용하여 제2 전도성 와이어 패턴층(123)을 식각하여 제2 전도성 와이어 패턴(123a)을 형성할 수 있다. 동시에, 비와이어 패턴 영역(A-A')에서는 비와이어 마스크 패턴(140a) 및 하드 마스크층(130)의 일부가 식각될 수 있다. 이 때, 제2 전도성 와이어 패턴층(123)과 하드 마스크층(130)의 식각 선택비가 큰 조건을 사용할 수 있다. 하나의 예에서, 제2 전도성 와이어 패턴층(123)으로 알루미늄을 사용하고, 하드 마스크층(130)으로 SiOx를 사용하는 경우에, 염소 가스 분위기에서 알루미늄 식각하는 경우에 알루미늄과 SiOx의 식각 선택비는 7:1 이상일 수 있지만, 이것만으로 한정되는 것은 아니다.
상기와 같이 제2 전도성 와이어 패턴층(123)과 하드 마스크층(130)의 식각 선택비가 큰 조건을 사용함으로써, 와이어 패턴 영역(A-A')에서 제2 전도성 와이어 패턴층(123)이 식각되는 동안 비와이어 패턴 영역(B-B')에서 하드 마스크층(130)의 소비를 낮출 수 있다.
도 13a 및 도 13b를 참조하면, 와이어 패턴 영역(B-B')에서 와이어 마스크 패턴(140a), 하드 마스크 와이어 패턴(130a) 및 제2 전도성 와이어 패턴(123a)을 마스크로 사용하여 절연층(122)을 식각하여 절연성 와이어 패턴(122a)을 형성할 수 있다. 동시에, 비와이어 패턴 영역(A-A')에서는 노출되어 있던 하드 마스크층(130)을 식각하여 제거할 수 있다.
절연층(122) 및 하드 마스크층(130)은 동일한 물질로 이루어질 수도 있지만, 이것으로 한정되는 것은 아니고, 상이한 물질로 이루어지더라도 적어도 특정 공정 조건에서 유사한 식각 선택비를 가지는 물질로 이루어질 수 있다.
도 14a 및 도 14b를 참조하면, 와이어 패턴 영역(B-B')에서 와이어 마스크 패턴(140a), 하드 마스크 와이어 패턴(130a), 제2 전도성 와이어 패턴(123a) 및 절연성 와이어 패턴(122a)을 마스크로 사용하여 제1 전도성 와이어 패턴층(121)을 식각하여 제1 전도성 와이어 패턴(121a)을 형성할 수 있다. 동시에, 비와이어 패턴 영역(A-A')에서는 비와이어 마스크 패턴(140b) 및 하드 마스크 비와이어 패턴(130b)을 마스크로 사용하여 제2 전도성 와이어 패턴층(123)을 식각하여 제2 전도성 패턴(123b)을 형성할 수 있다.
도 14a 및 도 14b에 도시된 상태로 와이어 그리드 편광자로 사용이 가능하지만, 경우에 따라, 비와이어 패턴 영역(A-A')에서 절연층(122)을 패터닝하고, 와이어 패턴 영역(B-B')에서 하드 마스크 와이어 패턴(130a)을 제거하는 공정을 추가적으로 진행할 수도 있다. 그 결과가 도 15a 및 도 15b에 도시되어 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
110: 기판
121: 제1 전도성 와이어 패턴층
122: 절연층
123: 제2 전도성 와이어 패턴
130: 하드 마스크층
140: 마스크층
150: 몰드
160: 멀티-톤 마스크
170: 보호막

Claims (15)

  1. 기판; 및
    상기 기판 상에 돌출하여 형성되는 다수의 나란한 전도성 와이어 패턴을 포함하되,
    상기 전도성 와이어 패턴은 제1 전도성 와이어 패턴, 절연층 및 제2 전도성 와이어 패턴을 포함하고,
    상기 제1 전도성 와이어 패턴 및 상기 제2 전도성 와이어 패턴은 서로 전기적으로 절연이고, 적어도 일부가 서로 다른 패턴으로 이루어지는 와이어 그리드 편광자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 전도성 와이어 패턴 및 상기 제2 전도성 와이어 패턴 중 적어도 하나는 공통 전극과 전기적으로 연결되는 와이어 그리드 편광자.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 전도성 와이어 패턴 및 상기 제2 전도성 와이어 패턴 중 적어도 하나는 다수의 와이어 패턴이 전기적으로 연결되어 있는 와이어 패턴 블록을 포함하는 와이어 그리드 편광자.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 와이어 패턴 블록 각각은 서로 전기적으로 절연인 와이어 그리드 편광자.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 전도성 와이어 패턴 및 상기 제2 전도성 와이어 패턴은 디스플레이 장치의 비표시 영역에 대응하는 영역에서 서로 다른 패턴으로 이루어지는 와이어 그리드 편광자.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연층의 굴절율은 1.0 내지 2.0 범위인 와이어 그리드 편광자.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 상에서 상기 전도성 와이어 패턴 사이 영역에 위치하는 반사막을 추가로 포함하는 와이어 그리드 편광자.
  8. 기판; 및
    상기 기판 상에 돌출하여 형성되는 다수의 나란한 전도성 와이어 패턴을 포함하되,
    상기 전도성 와이어 패턴은 복수의 층을 포함하고,
    상기 복수의 전도성 와이어 패턴 층 사이에 위치하는 하나 이상의 절연층을 포함하며,
    상기 복수의 전도성 와이어 패턴 층은 적어도 일부가 서로 다른 패턴으로 이루어지는 와이어 그리드 편광자.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 복수의 전도성 와이어 패턴 층 중 적어도 하나는 다수의 와이어 패턴이 전기적으로 연결되어 있는 와이어 패턴 블록을 포함하는 와이어 그리드 편광자.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 와이어 패턴 블록 각각은 서로 전기적으로 절연인 와이어 그리드 편광자.
  11. 기판 상에 제1 전도성 와이어 패턴층, 절연층, 제2 전도성 와이어 패턴층, 하드 마스크층 및 마스크층을 형성하는 제1 단계;
    상기 마스크층을 복수의 높이로 패터닝하는 제2 단계;
    상기 제2 단계에서 상기 마스크층이 완전히 제거된 부위의 하드 마스크층 및 잔존하는 마스크층의 일부를 제거하는 제3 단계;
    상기 제3 단계에서 상기 하드 마스크층이 제거된 부위의 제2 전도성 와이어 패턴층을 제거하는 제4 단계;
    상기 제4 단계에서 상기 제2 전도성 와이어 패턴층이 제거된 부위의 절연층 및 상기 제3 단계에서 상기 잔존하는 마스크층의 일부가 제거된 부위의 하드 마스크층을 제거하는 제5 단계; 및
    상기 제5 단계에서 상기 절연층이 제거된 부위의 제1 전도성 와이어 패턴층 및 상기 하드 마스크층이 제거된 부위의 제2 전도성 와이어 패턴층을 제거하는 제6 단계를 포함하는 와이어 그리드 편광자의 제조 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제2 단계는 멀티-톤(multi-tone) 마스크를 사용하는 포토 레지스트법으로 패터닝하는 와이어 그리드 편광자의 제조 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 제2 단계는 복수 단계의 깊이를 가지는 몰드를 스탬프하여 나노 임프린트법으로 패터닝하는 와이어 그리드 편광자의 제조 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 상기 스탬프 이후 잔존층을 제거하는 공정을 추가로 포함하는 와이어 그리드 편광자의 제조 방법.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 제6 단계에서 제2 전도성 와이어 패턴층이 제거된 부위의 절연층 및 잔존하는 하드 마스크를 제거하는 제7 단계를 추가로 포함하는 와이어 그리드 편광자의 제조 방법.
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