KR20160110583A - 와이어 그리드 편광자 및 이의 제조방법 - Google Patents

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KR20160110583A
KR20160110583A KR1020150032344A KR20150032344A KR20160110583A KR 20160110583 A KR20160110583 A KR 20160110583A KR 1020150032344 A KR1020150032344 A KR 1020150032344A KR 20150032344 A KR20150032344 A KR 20150032344A KR 20160110583 A KR20160110583 A KR 20160110583A
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wire pattern
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KR1020150032344A
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윤대호
레이 시에
박승원
이문규
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삼성디스플레이 주식회사
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    • 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
    • G02B5/3058—Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state comprising electrically conductive elements, e.g. wire grids, conductive particles

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Abstract

와이어 그리드 편광자 및 이의 제조방법이 제공된다. 본 발명의 와이어 그리드 편광자는 기판, 및 기판의 일 면에 돌출하여 형성되고, 일 방향으로 실질적으로 평행하게 배열된 다수의 전도성 와이어 패턴, 전도성 와이어 패턴의 적어도 일부에 형성되고 평행한 일 방향에 어긋난 결점, 및 결점을 차단하는 차광부를 포함할 수 있다.

Description

와이어 그리드 편광자 및 이의 제조방법{WIRE GRID POLARIZER AND METHOD FOR FABRICATING THE SAME}
본 발명은 와이어 그리드 편광자 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, 평행한 도전체 선을 배열시키는 과정에서 일부 원하지 않게 결점이 발생할 수 있으며, 이러한 결점에 의해 투과되지 않아야 하는 빛이 투과될 수 있다. 결국, 와이어 그리드의 결점은 표시장치에서 휘점 불량을 야기할 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 휘점 불량을 최소화할 수 있는 와이어 그리드 편광자를 제공하는 것이다.
또한, 와이어 그리드 편광자의 제조과정에서 발생하는 결점을 리페어할 수 있는 와이어 그리드 편광자 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 기판의 일 면에 돌출하여 형성되고, 일 방향으로 실질적으로 평행하게 배열된 다수의 전도성 와이어 패턴, 전도성 와이어 패턴의 적어도 일부에 형성되고 평행한 일 방향에 어긋난 결점, 및 결점을 차단하는 차광부를 포함할 수 있다.
차광부는 전도성 와이어 패턴과 일체로 형성될 수 있다.
차광부의 폭은 전도성 와이어 패턴의 폭보다 클 수 있다.
차광부와, 차광부가 형성된 전도성 와이어 패턴과 양 측면에 인접하는 전도성 와이어 패턴과의 거리 모두는, 차광부가 형성되지 않은 전도성 와이어 패턴들 간의 거리와 같거나 작을 수 있다.
차광부는 전도성 와이어 패턴과 동일한 재료로 형성될 수 있다.
차광부는 결점이 형성된 전도성 와이어 패턴 상에 위치할 수 있다.
차광부는 결점이 형성된 전도성 와이어 패턴 및 이와 인접하는 전도성 와이어 패턴의 상부에 위치할 수 있다.
차광부는 가시광선 파장 범위의 빛을 차단할 수 있다.
차광부는 네거티브(Nagative)형 감광성 수지 조성물을 포함할 수 있다.
기판 상에서 전도성 와이어 패턴 사이 영역에 위치하는 반사막을 추가로 포함할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자 제조방법은 기판 상에 패턴층을 형성하는 단계, 패턴층을 패터닝하여 전도성 와이어 패턴을 형성하는 단계, 및 전도성 와이어 패턴 상의 적어도 일부에 형성된 결점을 녹이는 단계를 포함할 수 있다.
녹이는 단계는 상결점에 레이저를 조사함으로써 수행될 수 있다.
레이저는 기판의 일면에서 전도성 와이어 패턴을 향하여 조사함으로써 수행될 수 있다.
녹이는 단계 전 상기 결점을 검출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자 제조방법은 기판의 일면에 패턴층을 형성하는 단계, 패턴층을 패터닝하여 전도성 와이어 패턴을 형성하는 단계, 전도성 와이어 패턴 상에 감광성 수지 조성물을 포함하는 감광층을 도포하는 단계, 감광층에 빛을 노광하여 차광부를 형성하는 단계, 및 차광부를 제외한 나머지 감광층을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
감광성 수지 조성물은 네거티브(Nagative)형 감광성 수지 조성물을 포함할 수 있다.
차광부는 가시광선 파장 범위의 빛을 차단할 수 있다.
차광부를 형성하는 단계는 기판의 타면에서 감광층을 향하여 빛을 노광함으로써 수행될 수 있다.
전도성 와이어 패턴은 일 방향으로 실질적으로 평행하게 배열되고, 노광되는 빛은 일 방향과 실질적으로 평행한 제 1편광의 빛일 수 있다.
차광부를 형성하는 단계는 제 1편광의 빛이 전도성 와이어 패턴을 투과하고, 투과된 빛이 조사된 감광층이 경화됨으로써 수행될 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.
와이어 그리드 편광자에서의 결점을 차단함으로써, 휘점 불량을 방지할 수 있다.
또한, 와이어 그리드 편광자의 제조과정에서 발생하는 결점을 리페어할 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 와이어 그리드 편광자의 평면도이다.
도 3은 도 1의 와이어 그리드 편광자의 A-A'에 따른 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 사시도이다.
도 5 내지 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 제조방법을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 단면도이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 단면도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 하부 패널의 개략적인 단면도이다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치의 하부 패널의 개략적인 단면도이다.
도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 사시도이다.
도 17은 도 16의 와이어 그리드 편광자의 C-C'에 따른 단면도이다.
도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 단면도이다.
도 19는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치의 하부 패널의 개략적인 단면도이다.
도 20은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치의 하부 패널의 개략적인 단면도이다.
도 21 내지 25은 도 16의 와이어 그리드 편광자를 제조하는 과정을 개략적으로 나타낸 도면이다.
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 위뿐만 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 와이어 그리드 편광자의 평면도이며, 도 3은 도 1의 와이어 그리드에서 A-A'에 따른 단면도이다.
도 1 내지 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자는 기판(110), 기판(110)의 일 면에 돌출하여 형성되고, 일 방향으로 실질적으로 평행하게 배열된 다수의 전도성 와이어 패턴(120), 전도성 와이어 패턴(120)의 적어도 일부에 형성되고, 상기 평행한 일 방향에 어긋난 결점 및 상기 결점을 차단하는 차광부(122a, 122b)를 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.
기판(110) 상에는 기판(110)의 일 면에 돌출하여 형성되는 전도성 와이어 패턴(120)이 일정한 주기를 가지고 나란하게 배열되어 있을 수 있다. 즉, 전도성 와이어 패턴(120)은 실질적으로 일 방향에 평행하게 배열될 수 있다. 전도성 와이어 패턴(120)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.
전도성 와이어 패턴(120)은 전도성 소재이면 제한 없이 사용이 가능하다. 예시적인 실시예에서, 전도성 와이어 패턴(120)은 금속 재질일 수 있고, 보다 구체적으로는 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 은(Ag), 구리(Cu), 니켈(Ni), 코발트(Co) 및 몰리브덴(Mo)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나의 금속 또는 이들의 합금인 것을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
전도성 와이어 패턴(120)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(120)의 두께는 10 nm 내지 500 nm 범위인 것을 들 수 있지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다.
일 방향으로 배열되는 전도성 와이어 패턴(120)의 적어도 일부는 전도성 와이어 패턴(120)이 형성되는 상기 일 방향에 대해 일부 어긋나는 결점을 포함할 수 있다. 상기 결점은 수평 단면 상에서 전도성 와이어 패턴(120)의 배열 방향에 대해 측면으로 굴곡되어 있을 수 있다. 이에 의해 결점을 포함하는 전도성 와이어 패턴의 경우, 인접하는 전도성 와이어 패턴 간의 간격이 넓어질 수 있으며, 원하지 않는 편광의 빛이 투과될 수 있다.
본 발명은 상기 결점을 차단하는 차광부(122a, 122b)를 포함함으로써, 원하지 않는 편광의 빛이 투과되는 것을 방지할 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 전도성 와이어 패턴(120)은 상기에서 설명한 바와 같이 일정한 주기를 가짐으로써 편광 특성을 나타낼 수 있는데, 전도성 와이어 패턴(120)의 배열 방향에 대해 측면으로 굴곡된 결점의 경우, 그러한 주기에 영향을 줄 수 있다. 즉, 결점의 굴곡에 의해 인접하는 전도성 와이어 패턴과 거리가 멀어질 수 있고, 편광 특성이 저하될 수 있다. 따라서, 이러한 결점이 있는 부분에 빛이 통과하지 못하도록 차광부를 형성함으로써, 빛이 투과되는 것을 방지할 수 있다.
일반적으로 휘점, 즉, 원하지 않는 빛이 투과됨에 의한 영상은 시청자가 시인하기 쉽다. 반면에 암점, 즉, 빛이 투과되지 않는 부분은 상대적으로 시청자가 시인하지 못할 가능성이 많다. 따라서, 상기와 같이, 결점이 발생한 전도성 와이어 패턴에 차광부를 형성함으로써, 그 부분을 암점으로 만들 수 있고, 이에 의해 휘점에 의한 불량을 방지할 수 있다.
한편, 차광부(122a, 122b)는 전도성 와이어 패턴(120)과 일체로 형성될 수 있다. 도 1 내지 3을 참고하면, 결점이 형성된 전도성 와이어 패턴(121a, 121b)에서 차광부(122a, 122b)는 전도성 와이어 패턴(121a, 121b)과 일체로 형성될 수 있다. 따라서, 차광부(122a, 122b)는 전도성 와이어 패턴(121a, 121b)의 측면으로 일부 돌출하여 형성될 수 있다.
즉, 차광부(122a, 122b)는 전도성 와이어 패턴(120)의 일부가 녹아서 형성된 것일 수 있고, 차광부(122a, 122b)는 전도성 와이어 패턴(120)과 동일한 재료로 형성될 수 있다. 한편, 이에 대해서는 후에 보다 상세히 설명하기로 한다.
차광부(122a, 122b)의 폭은 전도성 와이어 패턴(121a, 121b)의 폭보다 큰 폭을 가질 수 있다. 이에 의해 인접하는 전도성 와이어 패턴과의 거리가 원하지 않게 커지는 것을 방지함으로써, 휘점이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
보다 구체적으로, 차광부(122a, 122b)와, 차광부(122a, 122b)가 형성된 전도성 와이어 패턴(121a, 121b)과 양 측면에 인접하는 전도성 와이어 패턴과의 거리 모두는, 차광부가 형성되지 않은 전도성 와이어 패턴들(121) 간의 거리와 같거나 작을 수 있다. 즉, 차광부(122a, 122b)를 기준으로 양 측면에 위치하는 전도성 와이어 패턴 사이의 거리 모두는 차광부(122a, 122b)가 형성되지 않는 전도성 와이어 패턴(121)들 간의 거리와 같거나 작을 수 있다. 도 1 내지 3을 기준으로 설명하면, 결점의 형성된 전도성 와이어 패턴(121a)에 형성된 차광부(122a)와 좌측의 전도성 와이어 패턴과의 거리는 결점이 형성되지 않은 전도성 와이어 패턴(121)들간의 거리에 비해 작다. 또한, 차광부(122a)와 우측의 전도성 와이어 패턴과의 거리는 결점이 형성되지 않은 전도성 와이어 패턴(121)들 간의 거리와 같다.
도 4에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 사시도가 도시되어 있으며, 도 4를 참조하면, 차광부(124a, 124b)는 차광부(124a, 124b)가 형성된 전도성 와이어 패턴(123a, 123b)의 양 측면으로 돌출되어 형성될 수 있다. 상기에서 설명한 바와 같이, 차광부(124a, 124b)는 전도성 와이어 패턴(123a, 123b)의 일부가 녹아서 형성될 수 있으며, 이에 의해 전도성 와이어 패턴(123a, 123b)의 양측면으로 돌출될 수 있다. 한편, 다른 구성들에 대해서는 상기에서 설명한 내용과 중복되는바, 생략하기로 한다.
한편, 도 5 내지 11에서는 상기에서 설명한 바와 같은 와이어 그리드 편광자의 제조방법을 개략적으로 나타낸 도면이 도시되어 있으며, 이하에서는 도 5 내지 11을 참고하여, 일 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 제조방법에 대해 설명하기로 한다.
와이어 그리드 편광자의 제조방법은 기판(110) 상에 패턴층(140)을 형성하는 단계,
패턴층(140)을 패터닝하여 전도성 와이어 패턴(120)을 형성하는 단계, 및 전도성 와이어 패턴(120) 상의 적어도 일부에 형성된 결점을 녹이는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 상기 결점을 녹이는 단계는 상기 결점에 레이저를 조사함으로써 수행될 수 있다.
우선, 도 5와 같이, 기판 상에 전도성 와이어 패턴을 구성하는 전도성 층(125)을 형성한 뒤, 그 상부에 패턴층(140)을 형성할 수 있다. 전도성 층(125)으로는 금속 재질, 예를 들어, 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 은(Ag), 구리(Cu), 니켈(Ni), 코발트(Co) 및 몰리브덴(Mo)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나의 금속 또는 이들의 합금을 포함하는 층을 스퍼터링 방법, 화학기상증착법, 이베포레이션(Evaporation)법 등을 이용할 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
패턴층(140)을 형성하는 방법으로는 나노 임프린트(Imprint)법, 포토 레지스트, 더블 패터닝, 블록 공중합체 정렬 패터닝 등의 방식을 사용할 수 있으며, 어느 것에 한정하지 않는다.
다음으로, 도 8과 같이, 식각 공정을 통해 패턴층(140)의 하부에 위치하는 전도성 층(125)을 패터닝함으로써, 전도성 와이어 패턴(120)을 형성할 수 있다. 이후, 전도성 와이어 패턴(120) 상부에 위치하는 패턴층(140)을 제거함으로써, 기판(110) 상에 전도성 와이어 패턴(120)을 형성할 수 있다. 상기 식각 공정과 패턴층을 제거하는 방법으로는 당해 기술분야에 널리 알려져 있는바, 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
한편, 도 6에는 도 5의 과정에서의 평면도가 도시되어 있고, 도 7에는 도 5의 과정에서 B-B'에 따른 단면도가 도시되어 있다. 또한, 도 8에는 식각 공정을 거친 후의 사시도가 도시되어 있고, 도 9에는 패턴층(140)을 제거한 후의 사시도가 도시되어 있으며, 도 10에는 도 9의 단면도가 도시되어 있다.
패턴층(140)을 형성하는 과정에서는 도 5 내지 7과 같이, 패턴층(140)의 일부가 어긋나 형성될 수 있다. 이는 패턴층(140)을 형성하는 과정에서 발생한 결점으로, 미세한 나노 사이즈의 패턴을 형성하는 과정에서 패턴층(140)의 일부에 원하지 않게 패턴이 일부 어긋남에 의해 발생될 수 있다. 이렇게 패턴층(140)에 어긋난 부분이 발생하는 것은 제조 공정상 오차에 의한 것일 수 있다.
패턴층(140)의 어긋난 부분에서는 인접하는 패턴과의 거리가 길어질 수 있다. 즉, 도 5 내지 7에서 의도하였던 패턴 간의 거리(PA)에 비해 어긋난 부분에서의 인접하는 패턴 간의 거리(PB, PC)는 더 길어질 수 있다. 이는 도 9 및 10에서와 같이 패턴층(140)이 제거된 이후에도 전도성 와이어 패턴(120) 상에 그대로 전사되어 남아있게 될 수 있다. 따라서, 상기의 패턴층(140)에서의 어긋난 부분은 전도성 와이어 패턴(120)에서 결점으로 작용하게 된다.
상기 결점과 인접하는 전도성 와이어 패턴간의 거리가 의도한 거리보다 멀어지게 됨으로써, 편광 기능이 저하될 수 있고, 원치 않는 편광의 빛이 그대로 와이어 그리드 편광자를 통과하게 되어 결국 휘점이 발생할 수 있다.
한편, 본 발명은 도 11에서와 같이, 레이저(500)를 상기한 결점에 조사함으로써, 결점이 형성된 부분을 녹여 차광부를 형성할 수 있다. 이에 의해 전도성 와이어 패턴(120) 상에서 결점이 위치하던 부분의 좌우 폭을 넓혀, 인접하는 전도성 와이어 패턴과의 거리를 줄일 수 있다. 따라서, 휘점이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 레이저는 기판(110)의 일면에서 전도성 와이어 패턴(120)을 향하여 조사함으로써 수행될 수 있다. 즉, 기판(110)의 전도성 와이어 패턴(120)이 형성된 면의 상부에서 전도성 와이어 패턴(120)을 향하여 레이저를 조사함으로써, 수행될 수 있다. 다만, 이에 한정하는 것은 아니며, 필요에 따라, 기판(110)의 타면에서 전도성 와이어 패턴(120)을 향하여 레이저를 조사하여 수행할 수도 있다.
별도로 도시하진 않았으나, 본 발명의 와이어 그리드 편광자 제조방법은 상기한 녹이는 단계 전에 상기 결점을 검출하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 상기 결점을 검출하는 단계는 현미경 등의 육안에 의한 검출, 카메라 촬영에 의한 영상 신호를 모니터 함에 의한 검출 등의 방식을 이용할 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니며, 이에 대해서는 당해 기술분야에 널리 알려져 있는바, 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
한편, 와이어 그리드 편광자는 도 12와 같이, 전도성 와이어 패턴(120) 상에 위치하는 보호막(130)을 더 포함할 수 있다. 이는 후술할 표시 장치의 하부 패털의 TFT를 형성하기 위한 것으로 상세한 것은 후술하기로 한다.
한편, 도 13에는 또 다른 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자가 도시되어 있으며, 도 13을 참조하면, 기판(110) 상에서 전도성 와이어 패턴(121) 사이 영역에 위치하는 반사막(128)을 추가로 포함할 수 있다. 반사막(128)은 후술할 디스플레이 장치의 비개구에 대응되는 영역에 형성될 수 있다. 예를 들어, 배선 영역, 트랜지스터 영역 등에 형성될 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
도 14에는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 하부 패널의 개략적인 단면도이다.
도 14를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 하부 패널은 TFT 패널일 수 있고, 기판(110), 기판(110) 상에 돌출하여 형성되고, 일 방향으로 실질적으로 평행하게 배열된 다수의 전도성 와이어 패턴(121), 전도성 와이어 패턴(121) 상에 형성되는 보호막(130), 보호막(130) 상에 위치하는 게이트 전극(G), 게이트 전극(G) 및 보호막(131) 상에 위치하는 게이트 절연막(GI), 게이트 절연막(GI) 상에서 게이트 전극(G)과 적어도 일부가 중첩하는 영역에 위치하는 반도체층(ACT), 반도체층(ACT) 상에서 서로 이격하여 위치하는 소스 전극(S) 및 드레인 전극(D), 게이트 절연막(GI), 소스 전극(S), 반도체층(ACT) 및 드레인 전극(D) 상에 위치하는 패시베이션 막(PL), 패시베이션 막(PL) 상에 드레인 전극(D)의 적어도 일부를 노출시키는 컨택홀 경유하여 위치하여 드레인 전극(D)과 전기적으로 접속하는 픽셀 전극(PE)을 포함할 수 있다.
보호막(130)은 와이어 그리드 편광자의 상부 표면을 비전도성으로 처리하고, 표면 평탄화를 위하여 형성될 수 있다. 보호막(130)에 사용되는 물질로는 비전도성이면서 투명한 물질이면 어느 것이나 사용이 가능하다.
예를 들어, SiOx, SiNx 및 SiOC로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다. 하나의 예에서, SiOx 층 위에 순차적으로 SiOC 층이 적층되는 구조로 이루어질 수도 있다. 이 경우, 동일한 챔버 및 조건에서 원료 가스의 변경만으로 증착이 가능하고, SiOC 층의 증착 속도가 상대적으로 빨라 공정 효율성 면에서 이점이 있다.
다른 예에서, 투명 레진을 사용할 수 있다. 이 경우, 스핀 코팅 후 광경화 및/또는 열경화를 통하여 보호막(130)을 형성할 수도 있어, 공정 효율성을 향상시킬 수 있다.
이외에도, 디스플레이 장치는 상기 하부 기판의 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.
별도로 도시하진 않았으나, 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 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 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치의 하부 패널의 개략적인 단면도이다.
도 15를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치의 하부 패널은 TFT 패널일 수 있고, 기판(110), 기판(110) 상에 돌출하여 형성되는 다수의 나란한 전도성 와이어 패턴(121), 기판(110) 상에서 전도성 와이어 패턴(121) 사이에 형성되는 반사막(128), 전도성 와이어 패턴(121) 및 반사막(128) 상에 형성되는 보호막(130), 보호막(130) 상에 위치하는 게이트 전극(G), 게이트 전극(G) 및 보호막(131) 상에 위치하는 게이트 절연막(GI), 게이트 절연막(GI) 상에서 게이트 전극(G)과 적어도 일부가 중첩하는 영역에 위치하는 반도체층(ACT), 반도체층(ACT) 상에서 서로 이격하여 위치하는 소스 전극(S) 및 드레인 전극(D), 게이트 절연막(GI), 소스 전극(S), 반도체층(ACT) 및 드레인 전극(D) 상에 위치하는 패시베이션 막(PL), 패시베이션 막(PL) 상에 드레인 전극(D)의 적어도 일부를 노출시키는 컨택홀 경유하여 위치하여 드레인 전극(D)과 전기적으로 접속하는 픽셀 전극(PE)을 포함할 수 있다.
게이트 전극(G), 반도체층(ACT), 소스 전극(S) 및 드레인 전극(D)를 포함하는 TFT가 위치하는 영역은 빛이 투과되지 않는 영역으로서 비개구부라고도 한다. 따라서, 상기 비개구부에 대응되는 위치에서는 와이어 그리드 편광자의 전도성 와이어 패턴(121)이 형성되지 않은 반사막(128)이 형성될 수 있다. 이 경우, 반사율이 높은 금속성 물질이 비개구부로 입사하는 빛을 반사하여 이를 다시 개구부에서 활용할 수 있으므로, 디스플레이 장치의 휘도를 향상시킬 수 있다.
도 16에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 사시도가 도시되어 있으며, 도 17에는 도 16의 C-C'에 따른 단면도가 도시되어 있다.
도 16 및 17을 참조하면, 차광부(150a, 150b)는 결점(127a, 127b)이 형성된 전도성 와이어 패턴(126a, 126b) 상에 위치할 수 있다. 또한, 차광부(150a, 150b)는 결점(127a, 127b)이 형성된 전도성 와이어 패턴(126a, 126b) 및 이와 인접하는 전도성 와이어 패턴의 상부에 위치할 수 있다.
다시 설명하면, 차광부(150a, 150b)는 결점(127a, 127b)과 이와 인접하는 전도성 와이어 패턴에 걸쳐서 위치할 수 있다. 차광부(150a, 150b)를 상기와 같이 형성함으로써, 결점(127a, 127b)에 의해 인접하는 전도성 와이어 패턴간의 거리가 길어진 부분으로 빛이 통과하는 것을 차단할 수 있다. 구체적으로는 차광부(150a, 150b)에 의해 가시광선 범위의 빛을 차단할 수 있다. 즉, 시청자의 시인 가능한 범위의 빛을 차단함으로써, 시청자가 휘점을 인식하는 것을 방지할 수 있다.
상기에서 설명한 차광부(150a, 150b)는 감광성 수지 조성물을 포함하는 재료로 형성될 수 있고, 예를 들어, 네거티브(Nagative)형 감광성 수지 조성물을 포함할 수 있다. 여기서 네거티브(Nagative)형 감광성 수지 조성물이라 함은, 수지 조성물에 광을 조사할 경우, 조사된 부분이 경화되는 수지 조성물을 의미한다. 차광부(150a, 150b)가 감광성 수지 조성물을 포함하는 재료로 형성됨에 의한 효과는 후술할 제조과정상에서 결점 검출의 용이성, 제조과정상의 용이성에 의한 것일 수 있으며, 이에 대해서는 후술하기로 한다.
도 18에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 단면도가 도시되어 있으며, 도 18을 참조하면, 보호막(120)은 차광부(150a, 150b)와 전도성 와이어 패턴(120)의 상부를 덮으면서, 평탄화할 수 있다. 보호막(120)에 대해서는 상기에서 설명하였는바, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 19에는 도 18의 와이어 그리드 편광자를 적용한 하부 패널의 단면도가 도시되어 있으며, 도 19를 참조하면, 차광부(150a, 150b)는 개구 영역에 위치할 수 있다. 다만 이에 한정하는 것은 아니다.
도 20에는 또 다른 실시예에 따른 하부 패널의 단면도가 도시되어 있으며, 도 20을 참조하면, 전도성 와이어 패턴(121) 사이에 형성되는 반사막(128)을 더 포함할 수 있으며, 반사막(128)은 비개구부에 대응되는 위치에 형성될 수 있다. 이 경우, 차광부(150a, 150b)는 개구 영역에만 위치할 수 있다.
도 21 내지 25에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 제조방법을 개략적으로 나타낸 도면이 도시되어 있다.
도 21 내지 25를 참조하면, 와이어 그리드 편광자 제조방법은 기판(110)의 일면에 패턴층을 형성하는 단계, 패턴층을 패터닝하여 전도성 와이어 패턴(120)을 형성하는 단계, 전도성 와이어 패턴(120) 상에 감광성 수지 조성물을 포함하는 감광층(150)을 도포하는 단계, 감광층(150)에 빛을 노광하여 차광부(150a, 150b)를 형성하는 단계, 및 차광부(150a, 150b)를 제외한 나머지 감광층을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
우선 도 21과 같이, 기판(110) 상에 전도성 와이어 패턴(120)을 형성할 수 있다. 전도성 와이어 패턴(120)을 형성하는 방법으로는 상기에서 이미 설명하였는바, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 21과 같이, 패터닝된 전도성 와이어 패턴(120) 상에는 원치 않게 결점이 형성된 전도성 와이어 패턴(127a, 127b)이 형성될 수 있다. 이러한 결점에 의해 인접하는 전도성 와이어 패턴(121)과의 거리가 길어질 수 있으며, 이는 상기에서 설명한 바와 같이, 원하지 않는 편광된 빛이 투과될 수 있다.
다음으로, 도 22와 같이, 전도성 와이어 패턴(120) 상에 감광성 수지 조성물을 포함하는 감광층(150)을 도포할 수 있다. 감광층(150)은 상기에서 설명한 바와 같이, 네거티브형 감광성 수지 조성물을 포함할 수 있다.
다음으로 도 23과 같이, 감광층(150)에 빛을 노광함으로써, 차광부(150a, 150b)를 형성할 수 있다. 차광부를 형성하는 단계는 기판(110)의 타면, 즉, 전도성 와이어 패턴(120)이 형성되지 않는 면에서 감광층(150)을 향하여 빛(λA)을 노광함으로써 수행될 수 있다. 즉, 노광되는 빛(λA)은 기판(100)과 전도성 와이어 패턴(120)을 투과하여 감광층(150)에 도달하도록 할 수 있다.
또한, 실질적으로 일 방향으로 평행하게 배열되는 전도성 와이어 패턴(120)에서 상기 노광되는 빛(λA)은 상기 일 방향과 실질적으로 평행한 제 1편광의 빛일 수 있다.
한편, 전도성 와이어 패턴이 일 방향으로 일정한 주기를 가지며 배열되는 경우, 상기 일 방향에 수직한 방향으로 편광된 대부분의 빛은 전도성 와이어 패턴을 실질적으로 투과하고, 상기 일 방향에 평행한 방향으로의 편광된 대부분의 빛은 전도성 와이어 패턴을 투과하지 못한다.
따라서, 본 발명과 같이 일 방향에 실질적으로 평행한 제 1편광의 빛(λA)을 노광함으로써, 전도성 와이어 패턴이 원하게 형성된, 즉, 결점이 형성되지 않은 위치에서는 제 1편광의 빛(λA)이 투과되지 못하고, 결점이 형성된 위치에서는 제 1편광의 빛(λA)이 투과될 수 있다.
이에 의해 결점이 형성된 전도성 와이어 패턴(127a, 127b)과 그와 인접하는 전도성 와이어 패턴의 상부에 위치하는 감광층(150)에만 빛이 노광될 수 있고, 도 24와 같이, 차광부(150a, 150b)가 형성되는 위치만 경화될 수 있다. 즉, 차광부를 형성하는 단계는 상기 제 1편광의 빛(λA)이 전도성 와이어 패턴(120)을 투과하고, 상기 투과된 빛(λA)이 조사된 감광층(150)의 일부 영역만이 경화됨으로써 수행될 수 있다.
다음으로, 차광부(150a, 150b)가 형성된 영역을 제외한 다른 영역의 감광층(150)을 제거함으로써, 결점이 형성된 전도성 와이어 패턴과, 그와 인접하는 전도성 와이어 패턴의 상부에만 차광부(150a, 150b)가 형성될 수 있다.
차광부(150a, 150b)는 상기에서 설명한 바와 같이, 가시광성 파장 범위의 빛을 차단함으로써, 휘점이 시청자에게 시인되는 것을 방지할 수 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
120: 전도성 와이어 패턴
121: 전도성 와이어 패턴
122a, 122b, 150a, 150b: 차광부
128: 반사막
130: 보호막
140: 패턴층
150: 감광층

Claims (20)

  1. 기판; 및
    상기 기판의 일 면에 돌출하여 형성되고, 일 방향으로 실질적으로 평행하게 배열된 다수의 전도성 와이어 패턴;
    상기 전도성 와이어 패턴의 적어도 일부에 형성되고 상기 일 방향과 평행한 방향과 어긋난 결점; 및
    상기 결점을 차단하는 차광부를 포함하는 와이어 그리드 편광자.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 차광부는 상기 전도성 와이어 패턴과 일체로 형성된 와이어 그리드 편광자.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 차광부의 폭은 전도성 와이어 패턴의 폭보다 큰 와이어 그리드 편광자.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 차광부와, 상기 차광부가 형성된 전도성 와이어 패턴과 양 측면에 인접하는 전도성 와이어 패턴과의 거리 모두는,
    차광부가 형성되지 않은 전도성 와이어 패턴들 간의 거리와 같거나 작은 와이어 그리드 편광자.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 차광부는 상기 전도성 와이어 패턴과 동일한 재료로 형성된 와이어 그리드 편광자.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 차광부는 상기 결점이 형성된 전도성 와이어 패턴 상에 위치하는 와이어 그리드 편광자.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 차광부는 상기 결점이 형성된 전도성 와이어 패턴 및 이와 인접하는 전도성 와이어 패턴의 상부에 위치하는 와이어 그리드 편광자.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 차광부는 가시광선 파장 범위의 빛을 차단하는 와이어 그리드 편광자.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 차광부는 네거티브(Nagative)형 감광성 수지 조성물을 포함하는 와이어 그리드 편광자.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 상에서 상기 전도성 와이어 패턴 사이 영역에 위치하는 반사막을 추가로 포함하는 와이어 그리드 편광자.
  11. 기판 상에 패턴층을 형성하는 단계;
    상기 패턴층을 패터닝하여 전도성 와이어 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 전도성 와이어 패턴 상의 적어도 일부에 형성된 결점을 녹이는 단계를 포함하는 와이어 그리드 편광자의 제조방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 녹이는 단계는 상기 결점에 레이저를 조사함으로써 수행되는 와이어 그리드 편광자의 제조방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 레이저는 상기 기판의 일면에서 전도성 와이어 패턴을 향하여 조사함으로써 수행되는 와이어 그리드 편광자의 제조방법.
  14. 제 11항에 있어서,
    상기 녹이는 단계 전 상기 결점을 검출하는 단계를 포함하는 와이어 그리드 편광자의 제조방법.
  15. 기판의 일면에 패턴층을 형성하는 단계;
    상기 패턴층을 패터닝하여 전도성 와이어 패턴을 형성하는 단계;
    상기 전도성 와이어 패턴 상에 감광성 수지 조성물을 포함하는 감광층을 도포하는 단계;
    상기 감광층에 빛을 노광하여 차광부를 형성하는 단계; 및
    상기 차광부를 제외한 나머지 감광층을 제거하는 단계를 포함하는 와이어 그리드 편광자 제조방법.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 감광성 수지 조성물은 네거티브(Nagative)형 감광성 수지 조성물을 포함하는 와이어 그리드 편광자 제조방법.
  17. 제 15항에 있어서,
    상기 차광부는 가시광선 파장 범위의 빛을 차단하는 와이어 그리드 편광자 제조방법.
  18. 제 15항에 있어서,
    상기 차광부를 형성하는 단계는 상기 기판의 타면에서 상기 감광층을 향하여 빛을 노광함으로써 수행되는 와이어 그리드 편광자 제조방법.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 전도성 와이어 패턴은 일 방향으로 실질적으로 평행하게 배열되고,
    상기 빛은 상기 일 방향과 실질적으로 평행한 제 1편광의 빛인 와이어 그리드 편광자 제조방법.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 차광부를 형성하는 단계는 상기 제 1편광의 빛이 상기 전도성 와이어 패턴을 투과하고,
    상기 투과된 빛이 조사된 상기 감광층이 경화됨으로써 수행되는 와이어 그리드 편광자 제조방법.
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