KR20180024075A - 편광소자, 편광소자 제조방법 및 표시 장치 - Google Patents

편광소자, 편광소자 제조방법 및 표시 장치 Download PDF

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Abstract

편광소자, 편광소자 제조방법 및 표시 장치가 제공된다. 편광소자는 베이스부 및 상기 베이스부 상에 위치하고 제1방향을 따라 연장되고 상기 제1방향과 교차하는 제2방향을 따라 서로 이격된 복수의 와이어 금속패턴을 포함하는 와이어 그리드층을 포함하고, 상기 와이어 그리드층은, Ni 및 La를 포함하는 Al 합금으로 이루어진다.

Description

편광소자, 편광소자 제조방법 및 표시 장치{POLARIZER, METHOD OF MANUFACTURING THE SAME, AND DISPLAY DEVICE}
본 발명은 편광소자, 편광소자 제조방법 및 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치 등과 같은 디스플레이 장치는 제조 과정에서 마더 기판의 형태로 만들어지게 된다. 마더 기판은 다수의 셀을 포함하고, 마더 기판에 포함된 다수의 셀이 절단되어 하나의 액정 표시 장치가 만들어지게 된다. 이때, 액정 표시 장치에는 빛의 편광 상태를 제어하는 편광자가 많이 사용된다. 편광자는 자연 상태의 빛을 단일의 직진 상태의 편광된 빛으로 바꾸는 역할을 한다.
액정 표시 장치에서 편광된 빛을 만들기 위해서는 일반적으로 필름 방식의 편광자를 이용하였으나 최근에는 나노 사이즈의 금속 와이어 패턴을 포함한 와이어 그리드 편광자(wire grid polarizer)를 그 대안으로 많이 사용하고 있다.
와이어 그리드 편광자는 기판 상에 금속을 증착하여 금속층을 형성하고 금속층 상에 마스크를 형성하고 상기 마스크를 이용하여 상기 금속층을 패터닝하여 제조될 수 있으며, 일반적으로 상기 금속으로서 가공이 용이하고 반사율이 우수한 알루미늄 등이 사용될 수 있다.
그러나, 와이어 그리드 편광자 제조과정, 예시적으로 상기 마스크 형성과정에서 알루미늄으로 이루어진 상기 금속층은 고온 환경에 노출될 수 있으며, 이에 따라 상기 금속층에는 반구상 돌기물인 힐록(hillock)이 발생할 수 있다.
이에 따라 와이어 그리드 편광자의 금속 와이어 금속패턴이 균일하게 형성되지 못하는 단점 및 와이어 그리드 편광자의 신뢰도가 저하되는 단점이 존재한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 신뢰도가 향상된 편광소자 및 이를 포함하는 표시 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 편광소자는, 베이스부 및 상기 베이스부 상에 위치하고 제1방향을 따라 연장되고, 상기 제1방향과 교차하는 제2방향을 따라 서로 이격된 복수의 와이어 금속패턴을 포함하는 와이어 그리드층을 포함하고, 상기 와이어 그리드층은, Ni 및 La를 포함하는 Al 합금으로 이루어질 수 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 편광소자에 있어서, 상기 Al 합금에 포함된 상기 Ni의 양은, 0.01 at% 이상 0.08 at% 이하이고, 상기 Al 합금에 포함된 상기 La의 양은, 0.01 at% 이상 0.08 at% 이하일 수 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 편광소자에 있어서, 상기 Al 합금에 포함된 상기 Ni의 양과 상기 La의 양의 합은, 0.1 at% 이하일 수 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 편광소자에 있어서, 상기 Al 합금에 포함된 상기 Ni의 양은 0.02 at%이고, 상기 Al 합금에 포함된 상기 La의 양은 0.04 at%일 수 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 편광소자에 있어서, 상기 Al 합금의 굴절률(refractive index)은 0.9 이상 1.1 이하이고, 상기 Al 합금의 소광계수(extinction coefficient)는 6.4 이상일 수 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 편광소자에 있어서, 상기 와이어 그리드층은 상기 와이어 금속패턴 표면에 형성된 산화막을 더 포함하고, 상기 산화막은 상기 Al 합금의 산화물로 이루어질 수 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 편광소자에 있어서, 상기 와이어 그리드층은, 상기 복수의 와이어 금속패턴 각각 위에 위치하는 하드마스크 패턴을 더 포함할 수 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 편광소자에 있어서, 상기 하드마스크 패턴은, 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물을 포함할 수 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 편광소자에 있어서, 상기 와이어 그리드층은, 상기 와이어 금속패턴의 측면에 형성된 산화막을 더 포함하고, 상기 산화막은 상기 Al 합금의 산화물로 이루어질 수 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 편광소자 제조 방법은, 베이스부 상에 금속층을 형성하고, 상기 금속층 상에 화학기상증착법을 이용하여 하드마스크층을 형성하고, 상기 하드마스크층 상에 레지스트층을 형성하고, 몰드로 상기 레지스트층을 가압하여 레지스트 패턴을 형성하고, 상기 레지스트 패턴을 마스크로 이용하여 상기 하드마스크층을 식각하고, 식각된 상기 하드마스크층을 마스크로 이용하여 상기 금속층을 식각하는 것을 포함하고, 상기 금속층은, Ni 및 La를 포함한 Al 합금으로 이루어질 수 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 편광소자 제조 방법에 있어서, 상기 Al 합금에 포함된 상기 Ni의 양은, 0.01 at% 이상 0.08 at% 이하이고, 상기 Al 합금에 포함된 상기 La의 양은, 0.01 at% 이상 0.08 at% 이하일 수 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는, 제1베이스부와, 상기 제1베이스부 상에 위치하고 제1방향을 따라 연장되고 상기 제1방향과 교차하는 제2방향을 따라 서로 이격된 복수의 제1와이어 금속패턴을 포함하는 제1와이어 그리드층을 포함하는 제1기판; 상기 제1기판과 대향하는 제2기판; 및 상기 제1기판과 제2기판 사이에 배치된 액정층; 을 포함하고, 상기 제1와이어 그리드층은, Ni 및 La를 포함한 Al 합금으로 이루어질 수 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에 있어서, 상기 Al 합금에 포함된 상기 Ni의 양은, 0.01 at% 이상 0.08 at% 이하이고, 상기 Al 합금에 포함된 상기 La의 양은, 0.01 at% 이상 0.08 at% 이하일 수 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에 있어서, 상기 Al 합금에 포함된 상기 Ni의 양과 상기 La의 양의 합은, 0.1 at% 이하일 수 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에 있어서, 상기 Al 합금에 포함된 상기 Ni의 양은 0.02 at%이고, 상기 Al 합금에 포함된 상기 La의 양은 0.04 at%일 수 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에 있어서, 상기 제1와이어 그리드층은, 상기 제1와이어 금속패턴 표면에 형성된 산화막을 더 포함하고, 상기 산화막은 상기 Al 합금의 산화물로 이루어질 수 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에 있어서, 상기 제1와이어 그리드층은, 상기 복수의 제1와이어 금속패턴 각각 위에 위치하는 제1하드마스크 패턴을 더 포함할 수 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에 있어서, 상기 제1기판은, 상기 제1와이어 그리드층 상에 위치하는 제1와이어 금속패턴 보호층, 상기 제1보호층 상에 위치하는 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터 상에 위치하는 절연층, 및 상기 절연층 상에 위치하고 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결된 화소 전극을 더 포함할 수 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에 있어서, 상기 제2기판은, 제2베이스부와, 상기 제1기판과 대향하는 상기 제2베이스부의 일면 상에 위치하고 일 방향을 따라 연장되고 상기 일 방향과 교차하는 타 방향을 따라 서로 이격된 복수의 제2와이어 금속패턴을 포함하는 제2와이어 그리드층을 포함할 수 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에 있어서, 상기 일 방향은 상기 제1방향과 직교하는 방향일 수 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에 있어서, 상기 제2와이어 그리드층은, Ni 및 La를 포함한 Al 합금으로 이루어질 수 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에 있어서, 상기 제2기판은, 상기 제2와이어 그리드층 상에 위치하는 제2와이어 금속패턴 보호층 및 상기 제2와이어 금속패턴 보호층 상에 위치하는 차광부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면 신뢰도가 향상된 편광소자 및 이를 포함하는 표시장치와, 신뢰도가 향상된 편광소자를 제조할 수 있는 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 편광 소자의 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 편광 소자를 도 1의 X1-X1'을 따라 절단한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 편광 소자를 도 1의 X1-X1'을 따라 절단한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 편광 소자를 도 1의 X1-X1'을 따라 절단한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 편광 소자를 도 1의 X1-X1'을 따라 절단한 단면도이다.
도 6 내지 도 16은 도 1 내지 도 5에 도시된 편광 소자의 제조 과정을 도시한 단면도이다.
도 17은 비교예에 따른 금속층 표면의 전자 현미경 사진, 도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속층 표면의 전자 현미경 사진이다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 편광소자의 투과율과 비교예에 따른 투과율을 도시한 그래프이다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 한 화소의 예시적 평면도이다.
도 21은 도 20에 도시된 표시 장치를 도 20의 X2-X2'을 따라 절단한 단면도이다.
도 22는 도 21에 도시된 와이어 그리드층의 평면도이다.
도 23은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치를 도 20의 X2-X2'를 따라 절단한 단면도이다.
도 24는 도 23에 도시된 상부 와이어 그리드층의 평면도이다.
도 25는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치를 도 20의 X2-X2'를 따라 절단한 단면도이다.
도 26은 도 25에 도시된 와이어 그리드층 및 상부 와이어 그리드층의 평면도이다.
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.
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)", "위(on)", "상(on)", "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. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있으며, 이 경우 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
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. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는다.
명세서 전체를 통하여 동일하거나 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 편광 소자의 평면도, 도 2는 도 1에 도시된 편광 소자를 도 1의 X1-X1'을 따라 절단한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 편광 소자(PL)는, 베이스부(110) 및 베이스부(110) 상에 위치하는 와이어 그리드층(WG)을 포함한다.
베이스부(110)는 투명한 절연 기판을 포함할 수 있다. 여기서 투명이라 함은 100% 투명함을 포함하는 것은 물론, 소정의 설계조건에서 제시된 투과도 이상을 만족하는 정도의 반투명함을 포괄적으로 의미할 수 있다. 예를 들면, 베이스부(110)는 유리 기판, 석영 기판, 투명 수지 기판 등을 포함할 수 있다. 또한, 베이스부(110)는 고내열성을 갖는 고분자 또는 플라스틱을 포함할 수도 있다. 몇몇 실시예에서 베이스부(110)는 가요성을 가질 수도 있다. 즉, 베이스부(10)는 롤링(rolling), 폴딩(folding), 벤딩(bending) 등으로 형태 변형이 가능한 기판일 수 있다.
베이스부(110) 상에는 와이어 그리드층(WG)이 위치할 수 있다.
와이어 그리드층(WG)은 베이스부(110)를 투과하는 광을 편광시킬 수 있으며, 소정 간격으로 이격된 복수의 와이어 금속패턴(811)을 포함할 수 있다.
와이어 금속패턴(811)은 제1폭(W1)을 갖고 제2방향(D2)을 따라 연장될 수 있으며, 제2폭(W2)을 갖는 갭(813)을 사이에 두고 제1방향(D1)을 따라 서로 이격되어 서로 나란하게 규칙적으로 배열 될 수 있다. 와이어 금속패턴(811)은 가시광선의 파장보다 짧은 주기로 배열될 수 있다. 와이어 그리드층(WG)이 우수한 편광기능을 수행하기 위해서는 갭(813)의 제2폭(W2)이 입사광의 파장보다 짧아야 한다. 예를 들어, 입사되는 광이 가시광선인 경우, 상기 가시광선의 파장은 약 400 내지 700nm이므로, 제2폭(W2)은 약 400nm 이하여야 편광 특성을 기대할 수 있다. 따라서 우수한 편광 기능을 내기 위해서 제2폭(W2)은 약 100nm이하일 수 있다. 광이 통과하지 못하는 부분인 와이어 금속패턴(811)의 제1폭(W1)도 약 100nm이하로 형성될 수 있다. 몇몇 실시예에서 제1폭(W1)과 제2 폭(W2)의 비는 약 1:1 일 수 있다. 예를 들면 제1폭(W1)은 약 30nm 내지 60nm 이고, 제2폭(W2)은 약 30nm 내지 60nm일 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니며, 와이어 금속패턴(811)의 제1폭(W1), 갭(813)의 제2폭(W2) 및 와이어 금속패턴(811)의 주기, 예컨대 제1폭(W1)과 제2폭(W2)의 합은 편광 대상이 되는 광의 파장에 따라 적절히 선택될 수 있다.
각 와이어 금속패턴(811) 간 높이(TH) 차이는 20nm 이하일 수 있다. 바꾸어 말하면 각 와이어 금속패턴(811)의 높이가 일부 상이한 경우, 와이어 금속패턴(811)의 최대 높이값과 최소 높이값 간의 차이는 20nm 이하일 수 있다. 몇몇 실시예에서 각 와이어 금속패턴(811) 간 높이(TH)는 실질적으로 동일할 수 있다.
광은 진행 방향에 대하여 수평 및 수직 방향으로 무질서하게 진동하면서 진행한다. 따라서 와이어 금속패턴(811)에 광이 입사되면 와이어 금속패턴(811)의 연장 방향과 수직 방향으로 진동하는 광만 와이어 그리드층(WG)를 통과한다. 그리고 와이어 그리드층(WG)을 통과하지 못한 나머지 광은 와이어 금속패턴(811)에 의해 반사된다. 즉, P 편광된 광만 와이어 그리드층(WG)를 투과하며, S 편광된 광은 와이어 그리드층(WG)을 투과하지 못하고 반사된다. 그 결과, 와이어 그리드층(WG)의 상측 방향으로는 P 편광된 광만 진행한다.
아울러 와이어 금속패턴(811)에 의해 반사된 S 편광돤 광은 표시 장치에서 와이어 그리드층(WG)의 하부의 백라이트 유닛(미도시)에 구비된 도광판에 의해 산란되어 편광성이 상쇄된 후, 상기 백라이트 유닛에 구비된 반사판에 의해 재반사되어 와이어 그리드층(WG) 로 재입사할 수 있으며, 이와 같은 과정은 반복될 수 있다. 따라서 광이 재활용될 수 있는 바, 광 효율이 더욱 향상될 수 있으며, 광 효율 향상에 따라 표시 장치의 소비전력절감 및/또는 휘도 향상의 효과를 얻을 수 있는 이점이 발생한다.
와이어 그리드층(WG) 또는 와이어 금속패턴(811)은 불순물 원소로서 Ni와 La를 포함하는 Al 합금으로 이루어질 수 있다.
Al의 경우 융점이 낮아서 내열성이 작다. 따라서 200℃ 이상, 또는 400℃ 이상의 고온에 노출되는 경우 반구상 돌기물인 힐록(hillock)이 발생할 수 있으며, 이에 따라 와이어 그리드층(WG)의 와이어 금속패턴(811)에 불량이 발생할 가능성이 존재한다.
본 발명의 실시예에 따른 와이어 그리드층(WG)은 Al 합금으로 이루어질 수 있으며, 상기 Al 합금은 내열성 및 양호한 반사성을 고려하여 불순물 원소로서 Ni와 La를 소정 범위 내에서 함유할 수 있다.
상기 Al 합금에 포함된 La의 함유량은 0.01 at% 이상 0.08 at% 이하일 수 있다. 여기서 at%는 원자%를 의미한다. 내열성을 향상시키고 힐록 발생을 억제하는 측면에서 상기 Al 합금에 포함된 La의 함유량은 0.01 at% 이상일 수 있다. 또한 내열성 향상 측면에서 La의 함유량이 높을 수록 유리하나, La의 함유량이 너무 많은 경우 와이어 그리드층(WG)의 반사율이 저하될 수 있다. 따라서 La의 함유량의 상한은 0.08 at%일 수 있다. 몇몇 실시예에서 상기 Al 합금에 포함된 La의 함유량은, 400℃이상의 고온 환경에서 내열성을 향상시키기 위해, 0.04 at%일 수 있다.
상기 Al 합금에 포함된 Ni의 함유량은 0.01 at% 이상 0.08 at% 이하일 수 있다. Ni는 상기 Al 합금의 내열성 및 결정립 증가에 기여할 수 있다. 내열성을 향상시키는 측면에서 상기 Al 합금에 포함된 Ni의 함유량은 0.01 at% 이상일 수 있다. 또한 내열성 향상 측면에서 Ni의 함유량이 높을 수록 유리하나, Ni의 함유량이 너무 많은 경우 상기 Al 합금의 결정립(예컨대 Al 결정립)이 너무 커져 요철이 증가할 수 있다. 따라서 Ni의 함유량의 상한은 0.08 at%일 수 있다. 몇몇 실시예에서 상기 Al 합금에 포함된 Ni의 함유량은, 400℃이상의 고온 환경에서 내열성을 향상시키기 위해, 0.02 at%일 수 있다.
상기 Al 합금에 포함된 상기 불순물 원소의 합계, 예시적으로 Ni와 La의 합은, 0.1 at% 이하일 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이 상기 Al 합금이 포함하는 불순물 원소 양이 많은 경우 내열성 측면에서는 유리하나, 상기 불순물 원소 양이 너무 많은 경우 반사율이 감소하거나, 요철이 증가할 가능성이 존재한다. 따라서 상기 Al 합금에 포함된 불순물 원소의 양은 0.1 at% 이하일 수 있다.
또는 본 발명의 실시예에 따른 와이어 그리드층(WG)은 Al 합금으로 이루어질 수 있으며, 상기 Al 합금은 불순물 원소로서 Ni와 La를 포함할 수 있다. 그리고 상기 Al 합금은 'n+ik'로 표시되는 광학 상수(또는 복소 굴절률)을 가질 수 있다. 여기서 n은 굴절률(refractive index)을 의미하며 k는 소광계수(extinction coefficient)를 의미한다. 그리고 i는 복소수에서 허수(imaginary number)를 의미한다. 와이어 그리드층(WG)을 이루는 금속은 소광계수 k가 큰 재료가 좋다. 소광계수 k의 가시역 평균치(평균소광계수)가 큰 경우는 굴절률 n은 일반적인 금속이 가지는 어떠한 수치여도 P편광 투과율이 높아지며, 이에 따라 우수한 와이어 그리드 편광판을 구성할 수 있다. 특히 와이어 그리드 편광판의 경우 소광계수 k가 4 이상의 조건하에서, k가 증가하고 n이 감소할수록 P편광 투과율이 높아진다. 한편, 소광계수 k가 증가하는 경우 또는 소광계수 k와 굴절률 n이 모두 증가하는 경우 S편광의 투과율은 감소될 수 있다. 따라서 와이어 그리드 편광판의 소광비(P편광 투과율/S편광 투과율)는 향상될 수 있다. 본 발명에 따른 와이어 그리드층(WG)은 굴절률 n은 0.9 이상 1.1 이하이고 소광계수 k는 6.4 이상인 Al 합금을 포함할 수 있으며, 이에 따라 편광소자(PL)의 투과율과 반사율은 향상될 수 있다.
그리고 상기 Al 합금에 포함된 Ni와 La의 함량은 상술한 굴절률 n과 소광계수 k의 범위를 만족하는 한도 내에서 적절히 조절될 수 있다.
상술한 편광소자(PL)는 앞서 설명한 바와 같이, 내열성 및/또는 광학특성이 우수한 Al 합금을 포함하는 바, 신뢰도가 높은 이점 및 광학특성이 우수한 이점을 갖는다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 편광 소자를 도 1의 X1-X1'을 따라 절단한 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 편광 소자(PLa)는 베이스층(110) 및 베이스층(110) 상에 위치하는 와이어 그리드층(WGa)을 포함한다.
본 실시예에 따른 편광 소자(PLb)는 와이어 그리드층(WGb)이 산화막(815)을 더 포함하는 점에서 도 2의 설명에서 상술한 와이어 그리드층(도 2의 WG)와 차이점이 존재하며, 이외의 구성은 실질적으로 동일하거나 유사하다. 따라서 이하에서는 차이점을 위주로 설명한다.
각 와이어 금속패턴(811)의 표면에는 산화막(815)이 위치할 수 있으며, 산화막(815)은 각 와이어 금속패턴(811)의 측부 뿐만 아니라 상부도 커버할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이 와이어 금속패턴(811)은 Ni와 La를 포함하는 Al 합금으로 이루어질 수 있다. 이에 따라 와이어 금속패턴(811)은 자연 산화될 수 있으며, 이에 따라 와이어 금속패턴(811)의 표면에는 산화막(815)이 형성될 수 있다. 산화막(815)은 와이어 금속패턴(811)의 산화에 의해 형성될 수 있는 바, Ni와 La를 포함하는 Al 합금의 산화물, 예컨대 (Al)a(Ni)b(La)c(O)d 물질로 이루어질 수 있다. 여기서 a, b, c, d 각각은 양의 값을 갖는 실수(real number)일 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 편광 소자를 도 1의 X1-X1'을 따라 절단한 단면도이다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 편광 소자(PLb)는 베이스층(110) 및 베이스층(110) 상에 위치하는 와이어 그리드층(WGb)을 포함한다.
본 실시예에 따른 편광 소자(PLb)는 와이어 그리드층(WGb)이 하드마스크 패턴(850)을 더 포함하는 점에서 도 2의 설명에서 상술한 와이어 그리드층(도 2의 WG)와 차이점이 존재하며, 이외의 구성은 실질적으로 동일하거나 유사하다. 따라서 이하에서는 차이점을 위주로 설명한다.
각 와이어 금속패턴(811) 상에는 하드마스크 패턴(830)이 위치할 수 있다. 하드마스크 패턴(850)은 와이어 금속패턴(811)의 형성 과정에서 마스크로 이용되는 부분이다. 하드마스크 패턴(830)은 무기 절연물질, 예를 들어 실리콘 질화물(SiNx)이나 실리콘 산화물(SiOx)을 포함할 수 있다. 예시적으로 하드마스크 패턴(830)은 이산화 규소(SiO2)를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서 하드마스크 패턴(830)은 와이어 금속패턴(811) 형성 이후 제거되지 않고 잔존할 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 편광 소자를 도 1의 X1-X1'을 따라 절단한 단면도이다.
도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 편광 소자(PLc)는 베이스층(110) 및 베이스층(110) 상에 위치하는 와이어 그리드층(WGc)을 포함한다.
본 실시예에 따른 편광 소자(PLc)는 와이어 그리드층(WGc)이 산화막(815a, 815b)을 더 포함하는 점에서 도 4의 설명에서 상술한 와이어 그리드층(도 4의 WGb)와 차이점이 존재하며, 이외의 구성은 실질적으로 동일하거나 유사하다. 따라서 이하에서는 차이점을 위주로 설명한다.
하드마스크 패턴(830)에 의해 가려지지 않은 와이어 금속패턴(811)의 각 측면에는 산화막(815a, 815b)이 위치할 수 있으며, 하드마스크 패턴(830)에 의해 가려진 와이어 금속패턴(811)의 상면(811a)에는 산화막이 형성되지 않을 수 있다.
앞서 도 3의 설명에서 상술한 바와 같이 와이어 금속패턴(811)은 Ni와 La를 포함하는 Al 합금으로 이루어질 수 있다. 그리고 하드마스크 패턴(830)에 의해 가려진 와이어 금속패턴(811)의 상면(811a)은 공기 등에 노출되지 않음에 반해, 하드마스크 패턴(830)에 의해 가려지지 않은 와이어 금속패턴(811)의 측면은 공기 등에 노출될 수 있다. 따라서, 와이어 금속패턴(811)의 측면에는 산화막(815a, 815b)이 형성될 수 있다. 산화막(815a, 815b)은 Ni와 La를 포함하는 Al 합금의 산화물, 예컨대 (Al)a(Ni)b(La)c(O)d 물질로 이루어질 수 있음은 상술한 바와 같다.
도 6 내지 도 16은 도 1 내지 도 5에 도시된 편광 소자의 제조 과정을 도시한 단면도이다.
도 6 내지 도 16을 참조하면, 우선 도 6에 도시된 바와 같이 베이스부(110) 상에 금속층(810)을 형성한다. 금속층(810)은 Ni와 La를 포함하는 Al 합금으로 이루어질 수 있다. 그리고 상기 Al 합금 내 La의 함유량은 0.01 at% 이상 0.08 at% 이하일 수 있으며, Ni의 함유량은 0.01 at% 이상 0.08 at% 이하일 수 있다. 몇몇 실시예에서 La의 함유량은 0.04 at%일 수 있으며, Ni의 함유량은 0.02 at%일 수 있다. 또는 금속층(810)은 Ni와 La를 포함하는 Al 합금으로 이루어질 수 있으며, Al 합금의 소광계수 k는 6.4 이상이고 굴절률 n은 0.9 이상 1.1 이하일 수 있다. 이외 보다 구체적 설명은 도 1 및 도 2의 설명에서 상술한 바와 같은 바, 생략한다. 몇몇 실시예에서 금속층(810)은 스퍼터링 등을 통해 베이스부(110) 상에 형성될 수 있다.
이후 도 7에 도시된 바와 같이 금속층(810) 상에 하드마스크층(830a)을 형성한다. 하드마스크층(830a)은 무기 절연물질, 예를 들어 실리콘 질화물(SiNx)이나 실리콘 산화물(SiOx)을 포함할 수 있다.
하드마스크층(830a)은 화학 기상 증착(chemical vapor deposition) 공정 등에 의해 금속층(810) 상에 형성될 수 있으며, 화학 기상 증착 공정은 200℃ 이상 또는 400℃ 이상의 고온 환경에서 진행될 수 있다. 이에 따라 하드마스크층(830a) 형성 과정에서 금속층(810)도 고온에 노출될 수 있다. 따라서 금속층(810)을 통상의 Al을 이용하여 형성하는 경우, 융점이 낮은 Al의 특성상 내열성이 낮아 금속층(810)에 힐락 등의 불량 발생 가능성이 높다. 반면 본 발명의 실시예에 의하는 경우, 내열성이 높은 Ni와 La를 포함한 Al 합금으로 금속층(810)을 형성함에 따라, 힐락 등의 불량 발생 가능성을 낮출 수 있는 이점을 갖는다.
이후 도 8에 도시된 바와 같이 하드마스크층(830a) 상에 레지스트층(850)을 형성한다. 레지스트층(850)은 당해 기술 분야에서 사용되는 일반적인 열경화성 수지(thermosetting resin) 또는 광경화성 수지(photocurable resin)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 열경화성 수지는 요소수지, 멜라민수지 및 페놀수지 등을 포함할 수 있다. 또한 상기 광경화성 수지는 중합성 관능기를 갖는 중합성 화합물, 광조사에 의해 상기 중합성 화합물의 중합 반응을 개시시키는 광중합 개시제, 계면 활성제 및 산화 방지제 등을 포함할 수 있으며 이에 한정되는 것은 아니다. 이하에서는 레지스트층(850)이 광경화성 수지를 포함하는 경우를 예시로 설명한다.
이후 요부(NT)와 철부(PT)가 반복 배치된 패턴(NT, PT)을 포함하는 몰드(MD)를 레지스트층(850) 상에 배치시킨다. 몇몇 실시예에서 몰드(MD)는 유연성을 가질 수 있으며, 광투과율이 높은 고분자 물질을 포함할 수 있다.
이후 도 9에 도시된 바와 같이 레지스트층(850) 상에 몰드(MD)를 접촉시키고 몰드(MD)로 레지스트층(850)을 가압하여 몰드(MD)의 패턴(NT, PT)을 레지스트층(850)에 전사한다. 즉, 나노 임프린트 공정을 통해 몰드(MD)의 패턴(NT, PT)을 레지스트층(850)에 전사할 수 있다.
이후 레지스트층(850)에 광을 조사하여 레지스트층(850)을 경화한다. 몇몇 실시예에서 몰드(MD)는 광투과율이 높은 물질을 포함할 수 있는 바, 상기 광은 몰드(MD)를 투과하여 레지스트층(850)에 제공될 수 있다.
이후 경화된 레지스트층(850)으로부터 몰드(MD)를 제거하면, 도 10에 도시된 바와 같이 잔여부(851) 및 잔여부(851) 상에 위치하고 갭(855)을 사이에 두고 서로 이격된 복수의 레지스트 패턴(853)을 형성할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 본원의 경우 금속층(810)이 내열성이 우수한 Al 합금으로 이루어지는 바, 고온 환경에 금속층(810)이 노출되더라도 힐락이 발생 할 가능성이 낮다. 이에 따라 상대적으로 금속층(810)의 표면은 평탄하게 유지되는 바, 잔여부(851) 또한 균일한 두께로 형성될 수 있다.
이후 애싱 공정(ashing prosess) 등을 이용하여 잔여부(851)를 제거한다. 잔여부(851)의 제거과정에서 레지스트 패턴(853)의 두께는 얇아질 수 있으며, 이에 따라 도 11에 도시된 바와 같이 서브 레지스트 패턴(853a)이 형성될 수 있다. 그리고 제1잔여부(851)가 제거됨에 따라 하드마스크층(830) 중 서브 레지스트 패턴(853a) 사이에 위치하는 부분은 노출될 수 있다.
서브 레지스트 패턴(853a)을 식각 마스크로 하여 하드마스크층(830a)을 식각한다. 하드마스크층(830a) 중 서브 레지스트 패턴(853a)에 의해 가려진 부분에는 도 12에 도시된 바와 같이 하드마스크 패턴(830)이 형성된다. 하드마스크층(830a) 중 서브 레지스트 패턴(853a) 제2서브패턴(833a)에 의해 가려지지 않은 부분은 제거되며, 이에 따라 금속층(810a) 중 일부는 노출될 수 있다.
이후 하드마스크 패턴(830)을 마스크로 이용하여 금속층(810a)을 식각한다. 이에 따라 금속층(810a) 중 하드마스크 패턴(830)에 의해 가려진 부분에는 도 13에 도시된 바와 같이 와이어 금속패턴(811)이 형성될 수 있다. 그리고 금속층(810a) 중 하드마스크 패턴(830)에 의해 가려지지 않은 부분은 제거될 수 있으며, 이에 따라 서로 이웃하는 와이어 금속패턴(811) 사이에는 갭(813)이 형성될 수 있다.
서브 레지스트 패턴(853a)은 금속층(810a)의 식각 과정에서 함께 제거될 수도 있다. 또는 금속층(810a)을 식각하여 와이어 금속패턴(811)을 형성한 이후에도 서브 레지스트 패턴(853a)의 일부는 하드마스크 패턴(830) 상에 잔존할 수도 있다. 이러한 경우 서브 레지스트 패턴(853a)을 제거하는 추가공정(예컨대 애싱공정 등)이 더 진행될 수도 있다.
상술한 과정을 통해 도 4의 설명에서 상술한 편광 소자(도 4의 PLb)을 제조할 수 있다.
또는 도 14에 도시된 바와 같이 하드마스크 패턴(830)이 와이어 금속패턴(811) 상에 위치하는 상태에서 자연 산화 등에 의해 와이어 금속패턴(811)의 측면에 산화막(815a, 815b)이 형성된 경우 도 5의 설명에서 상술한 편광 소자(도 5의 PLc)가 제조될 수 있다.
또는 도 15에 도시된 바와 같이 와이어 금속패턴(811) 상에 위치하는 하드마스크 패턴(830)을 추가공정을 통해 제거한 경우, 도 1 및 도 2의 설명에서 상술한 편광 소자(도 2의 PL)를 제조할 수 있다.
또는 도 16에 도시된 바와 같이 하드마스크 패턴(830)을 제거한 상태에서 자연 산화 등에 의해 와이어 금속패턴(811)의 표면에 산화막(811)이 형성된 경우, 도 3의 설명에서 상술한 편광 소자(도 3의 PLa)가 제조될 수 있다.
도 17은 비교예에 따른 금속층 표면의 전자 현미경 사진이고 도 18은 본 발명의 실시예에 따른 금속층 표면의 전자 현미경 사진이다.
도 17 및 도 18의 경우 모두 주사형 전자현미경(SEM:Scanning Electron Microscope)으로 금속층 표면을 관찰하여 힐록의 유무를 조사했다. 배율은20000배이다.
도 17의 경우 비교예로서 와이어 그리드층을 형성하기 위한 금속층에 Al을 적용하였으며, 도 18의 경우 본 발명의 실시예에 따라 금속층에 Ni 0.02 at%와 La 0.04 at%를 포함하는 Al 합금을 적용하였다.
도 17 및 도 18의 (a)는 금속층 형성 후 별도 열처리를 하지 않은 경우의 금속층 표면 이미지, 도 17 및 도 18의 (b)는 30분간 400℃ 환경에 노출시킨 경우의 금속층 표면 이미지, 도 17 및 도 18의 (c)는 30분간 450℃ 환경에 노출시킨 경우의 금속층 표면 이미지이다.
도 17의 (a)를 참조하면, 비교예에 따른 금속층의 경우 표면이 거칠게 형성됨을 확인할 수 있으며, 도 17의 (b) 및 (c)를 참조하면, 비교예에 따른 금속층의 경우 고온 환경에 노출되면 힐락(HL)이 발생함을 확인할 수 있다.
반면, 도 18의 (a)를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 금속층은 표면이 도 17비교예에 비해 상대적으로 균일하에 형성됨을 확인할 수 있으며, 도 18의 (b) 및 (c)를 참조하면, 고온 환경에 노출되었음에도 불구하고 힐락이 발생하지 않음을 확인할 수 있다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 편광소자의 투과율과 비교예에 따른 투과율을 도시한 그래프이다.
도 19에서, A는 비교예를 의미하며, 2000Å 두께의 Al 금속층으로 와이어 그리드층을 형성한 편광소자이다. 그리고 B는 본 발명의 일 실시예에 따른 편광소자로서, 2000Å 두께의 Al 합금 금속층(Ni 0.02 at% 포함, La 0.04 at% 포함)으로 와이어 그리드층을 형성한 편광소자이다.
도 19를 참조하면, 비교예(A)에 따른 편광소자의 투과율은 약 43% 내지 44%의 범위 내에 있음에 반해, 본 발명의 일 실시예(B)에 따른 편광소자의 투과율은 약 44% 내지 45%의 범위 내에 있음을 확인할 수 있으며, 비교예(A)에 비해 투과율이 더 우수함을 확인할 수 있다.
상술한 본 발명의 실시예들에 따른 편광소자는 앞서 설명한 바와 같이 내열성 및 광학특성이 우수한 Al 합금을 이용함에 따라 힐락 등의 불량 발생 가능성을 낮출 수 있는 이점, Al을 이용한 경우에 비해 투과율을 향상시킬 수 있는 이점을 갖는다. 이에 따라 편광소자의 신뢰도 및 광학특성이 향상되는 이점을 갖는다.
상술한 편광소자는 표시 장치에 적용될 수 있으며, 표시 장치의 종류에는 제한이 없다. 예시적으로 표시 장치는 TN(Twisted Nematic) 방식의 표시 장치, VA(Vertical Alignment) 방식의 표시 장치, PVA(Patterned Vertical Alignment) 방식의 표시 장치, IPS(in-plane switching) 방식의 표시 장치, FFS(fringe-field switching) 방식의 표시 장치 및 PLS(Plane to Line Switching) 방식의 표시 장치 중 어느 하나일 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 표시 장치가 VA(Vertical Alignment) 방식의 표시 장치인 경우를 예시로 설명하나 이에 한정되는 것은 아니다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 한 화소의 예시적 평면도, 도 21은 도 20에 도시된 표시 장치를 도 20의 X2-X2'을 따라 절단한 단면도, 도 22는 도 21에 도시된 와이어 그리드층의 평면도이다.
도 20 내지 도 22를 참조하면, 본 실시예에 따른 표시 장치(1)는 제1기판(100), 제1기판(100)과 대향 배치된 제2기판(200) 및 제1기판(100)과 제2기판(200) 사이에 개재된 액정층(300)을 포함한다.
이하 제1기판(100)에 대해 설명한다.
제1베이스부(110)는 투명한 절연 기판을 포함할 수 있다. 제1베이스부(110)는 도 1 내지 도 4의 설명에서 상술한 베이스부(도 3의 10)과 실질적으로 동일할 수 있다.
제1베이스부(110) 상에는 와이어 그리드층(WG)이 위치할 수 있으며, 와이어 그리드층(WG)은 일 방향(예시적으로 제2방향, D2)으로 연장된 복수의 와이어 금속패턴(811)을 포함할 수 있다. 그리고 복수의 와이어 금속패턴(811) 각각은 갭(813)을 사이에 두고 상기 일 방향(예시적으로 제2방향, D2)과 교차하는 방향(예시적으로 제1방향, D1)을 따라 서로 이격될 수 있다. 도면에는 와이어 금속패턴(811)의 연장방향과 후술할 데이터선(171)의 연장방향이 제2방향(D2)으로 동일하게 도시되어 있으나, 이는 하나의 예시일 뿐이며, 이에 한정되는 것은 아니다.
와이어 그리드층(WG)은 불순물 원소인 Ni와 La를 포함하는 Al 합금으로 이루어질 수 있다. 이외 와이어 그리드층(WG)에 대한 구체적 설명은 도 1 및 도 2의 설명에서 상술한 바와 동일한 바, 생략한다.
와이어 그리드층(WG) 상에는 와이어 금속패턴 보호층(111)이 위치할 수 있다. 와이어 금속패턴 보호층(111)은 와이어 그리드층(WG)을 보호할 수 있으며, 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물로 이루어질 수 있다.
와이어 금속패턴 보호층(111) 상에는 게이트 배선(121, 124)이 위치할 수 있다. 게이트 배선(121, 124)은 제1방향(D1) 또는 가로 방향으로 뻗어 있는 게이트선(121) 및 게이트선(121)에 연결되어 있는 박막 트랜지스터(TFT)의 게이트 전극(124)을 포함할 수 있다.
와이어 금속패턴 보호층(111) 및 게이트 배선(121, 124) 상에는 게이트 절연막(130)이 위치할 수 있다. 게이트 절연막(130)은 절연물질로 이루어질 수 있으며, 예시적으로 실리콘 질화물, 실리콘 산화물, 실리콘 산질화물 등의 무기절연물질로 이루어질 수 있다.
게이트 절연막(130) 위에는 박막 트랜지스터(TFT)의 반도체층(154)이 위치할 수 있으며, 게이트 전극(124)과 적어도 일부가 중첩할 수 있다. 반도체층(154)은 비정질 규소, 다결정 규소, 또는 산화물 반도체를 포함할 수 있다.
게이트 절연막(130) 위에는 데이터 배선(171, 173, 175)이 형성되어 있다. 데이터 배선(171, 173, 175)은 주로 제2방향(D2) 또는 세로방향으로 뻗어 게이트선(121)과 교차하는 데이터선(171), 데이터선(171)과 연결되고 반도체층(154) 상부까지 연장된 소스 전극(173) 및 소스전극(173)과 분리되어 있으며 게이트 전극(124)을 중심으로 소스전극(173)의 반대쪽에 형성되고 반도체층(154)과 중첩하는 드레인 전극(175)을 포함할 수 있다.
게이트 전극(124), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)은 반도체층(154)과 함께 스위칭 소자로서 하나의 박막 트랜지스터(TFT)를 이룰 수 있다.
박막 트랜지스터(TFT) 상에는 패시베이션층(181)이 배치된다. 패시베이션층(181)은 박막 트랜지스터(TFT)를 커버하여 박막 트랜지스터(TFT)를 보호할 수 있다. 패시베이션층(181)은 유기 절연물질을 포함하거나, 또는 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물 등의 무기 절연물질을 포함할 수 있다.
패시베이션층(181) 위에는 평탄화층(183)이 위치할 수 있다. 편탄화층(183)은 패시베이션층(181)의 상부를 평탄화하는 기능을 가질 수 있다. 몇몇 실시예에서 평탄화층(183)은 유기막일 수 있으며, 몇몇 실시예에서 평탄화층(183)은 감광성 유기절연물질로 이루어질 수 있다.
도면에는 미도시하였으나, 몇몇 다른 실시예에서 평탄화층(183)은 특정 색 파장의 광을 통과시키는 색안료를 포함할 수 있다. 즉, 평탄화층(183)은 복수의 색필터 (color filter)를 포함할 수 있다. 이러한 경우 후술할 제2기판(200)의 색필터(230)는 생략될 수도 있다.
패시베이션층(181) 및 평탄화층(183)에는 드레인 전극(175)의 일부를 노출하는 컨택홀(CH)이 형성될 수 있다.
평탄화층(183) 상에는 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide), AZO(Al-doped zinc oxide) 등의 투명한 도전성 물질로 이루어져 있는 화소전극(190)이 위치할 수 있다. 화소 전극(190)은 컨택홀(CH)을 통해 박막 트랜지스터(TFT)의 드레인 전극(175)과 연결될 수 있다.
이하 제2기판(200)에 대해 설명한다.
제2베이스부(210)는 제1베이스부(110)과 유사하게 투명 절연 기판일 수 있다. 몇몇 실시예에서 제2베이스부(210)은 가요성을 가질 수도 있다.
제2베이스부(210)과 액정층(300) 사이, 보다 구체적으로 제1기판(100)을 향하는 제2베이스부(210)의 일면에는 차광부재(220)가 위치할 수 있다. 차광부재(220)는 빛샘을 방지하는 구성으로서 블랙 매트릭스라고도 한다. 차광부재(220)는 게이트선(121), 데이터선(171) 및 박막 트랜지스터(TFT)와 중첩하도록 배치될 수 있다. 차광부재(220)는 크롬 산화물이나, 검은색 안료를 포함하는 유기물로 이루어질 수 있다.
색필터(230)는 제1베이스부(110)의 화소 전극(1900과 중첩하도록 제2베이스부(210)의 일면 상에 배치될 수 있다. 색필터(230)는 적색, 녹색 및 청색의 삼원색 등 기본색(primary color) 중 하나를 표시할 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니며 적색, 녹색, 및 청색의 삼원색에 제한되지 않고, 청록색(cyan), 자홍색(magenta), 옐로(yellow), 화이트 계열의 색 중 어느 하나를 표시할 수도 있다. 몇몇 실시예에서 색필터(230)는 화소전극(190)의 일부 또는 전부와 중첩할 수 있다.
차광부재(220) 및 색필터(230) 상에는 오버코트층(250)이 형성되어 있다. 오버코트층(250)은 색필터(230) 또는 차광부재(220)에 의해 발생한 단차를 완화시키고 제2베이스부(210)의 일면을 평탄화시키는 역할을 한다. 몇몇 다른 실시예에서 오버코트층(250)은 생략될 수도 있다.
오버코트층(250) 상에는 공통전극(270)이 위치할 수 있다. 공통전극(270)은 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide)등의 투명한 전도물질로 이루어져 있으며 화소전극(190)과 함께 액정층(300)에 전압을 인가하여 액정층(300)의 배열상태를 조절한다.
제2베이스부(210)의 일면과 반대면인 타면 상에는 편광판(Ph)가 위치할 수 있다. 편광판(Ph)은 연신형 편광필름일 수 있다.
액정층(300)은 제1기판(100) 및 제2기판(200) 사이에 개재될 수 있다. 액정층(300)은 복수의 액정 분자들을 포함하고, 상기 액정 분자들은 상기 액정층(300)에 형성된 전계 또는 화소전극(190)과 공통전극(270)의 전압차에 따라 배열 상태를 변경하여 입사된 광의 투과도를 결정한다.
도 23은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치를 도 20의 X2-X2'를 따라 절단한 단면도, 도 24는 도 23에 도시된 상부 와이어 그리드층의 평면도이다.
도 23 및 도 24를 참조하면, 본 실시예에 따른 표시 장치(1a)는 제1기판(100a), 제1기판(100a)과 대향 배치된 제2기판(200a) 및 제1기판(100a)과 제2기판(200a) 사이에 개재된 액정층(300)을 포함한다. 이하에서는 앞서 설명한 내용과 중복되는 내용은 생략하며 차이점을 위주로 설명한다.
제1기판(100a)은 도 20 내지 도 22의 설명에서 상술한 제1기판(도 21의 100)과는 달리, 제1베이스부(110) 상에 와이어 그리드층(도 21의 WG) 및 와이어 금속패턴 보호층(111)이 위치하지 않는 점에서 차이점이 존재하며, 이외의 구성은 실질적으로 동일하다.
제1기판(100a)의 하측에는 편광판(Pl)이 위치할 수 있으며, 편광판(Pl)은 연신형 편광필름일 수 있다.
이하 제2기판(200a)에 대해 설명한다.
제2베이스부(210)의 일면 상에는 상부 와이어 그리드층(WGh)이 위치할 수 있다.
상부 와이어 그리드층(WGh)은 일 방향(예시적으로 제1방향, D1)으로 연장된 복수의 상부 와이어 금속패턴(811h)을 포함할 수 있다. 그리고 복수의 상부 와이어 금속패턴(811h) 각각은 갭(813h)을 사이에 두고 상기 일 방향(예시적으로 제1방향, D1)과 교차하는 방향(예시적으로 제2방향, D2)을 따라 서로 이격될 수 있다. 도면에는 상부 와이어 금속패턴(811h)의 연장방향과 게이트선(171)의 연장방향이 제1방향(D1)으로 동일하게 도시되어 있으나, 이는 하나의 예시일 뿐이며, 이에 한정되는 것은 아니다.
상부 와이어 그리드층(WGh)은 불순물 원소인 Ni와 La를 포함하는 Al 합금으로 이루어질 수 있다. 이외 상부 와이어 그리드층(WGh)에 대한 구체적 설명은 도 1 및 도 2의 설명에서 상술한 와이어 그리드층(도 2의 WG)와 실질적으로 동일한 바, 생략한다.
상부 와이어 그리드층(WGh) 상에는 상부 와이어 금속패턴 보호층(211)이 위치할 수 있다. 상부 와이어 금속패턴 보호층(211)은 상부 와이어 그리드층(WGh)을 보호할 수 있으며, 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물로 이루어질 수 있다.
상부 와이어 금속패턴 보호층(211) 상에는 차광부재(220), 색필터(230), 오버코트층(250) 및 공통전극(270)이 위치할 수 있다.
도 25는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치를 도 20의 X2-X2'를 따라 절단한 단면도, 도 26은 도 25에 도시된 와이어 그리드층 및 상부 와이어 그리드층의 평면도이다.
도 25 및 도 26을 참조하면, 본 실시예에 따른 표시 장치(1b)는 제1기판(100), 제1기판(100)과 대향하는 제2기판(200a) 및 제1기판(100)과 제2기판(200a) 사이에 위치하는 액정층(300)을 포함할 수 있다.
와이어 그리드층(WG)의 와이어 금속패턴(811)이 연장된 방향과, 상부 와이어 그리드층(WGh)의 상부 와이어 금속패턴(811h)이 연장된 방향은 서로 교차할 수 있다. 예컨대 와이어 금속패턴(811)은 제2방향(D2)을 따라 연장되고, 상부 와이어 금속패턴(811h)은 제2방향(D2)과 교차하는 제1방향(D1)을 따라 연장될 수 있으며, 제1방향(D1)과 제2방향(D2)은 서로 직교할 수 있다. 즉, 액정층(300)의 하측에 위치하는 와이어 그리드층(WG)와 액정층(300)의 상측에 위치하는 상부 와이어 그리드층(WGh)은 그 편광축이 서로 직교할 수 있다. 이는 액정층(300)의 하측 및 상측에 채용되는 통상적인 편광판의 편광축이 서로 직교하는 것과 동일한 이치이다. 다만 이에 한정되는 것은 아니며, 상부 와이어 금속패턴(811h)의 연장방향과 와이어 금속패턴(811)의 연장 방향 간의 관계는 필요에 따라 다양하게 변경될 수도 있다.
상술한 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치는, 신뢰도 및 광학특성이 향상된 와이어 그리드층을 포함함에 따라, 표시 장치의 신뢰도가 향상되는 이점을 갖는다.
한편, 상술한 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치(1, 1a, 1b)는, 도 1 및 도 2의 설명에서 상술한 구조와 실질적으로 동일한 와이어 그리드층(도 1 및 도 2의 WG)을 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 도 3 내지 도 5의 설명에서 상술한 구조의 와이어 그리드층(도 3의 WGa, 도 4의 WGb, 도 5의 WGc) 또한 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치에 적용될 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (22)

  1. 베이스부; 및
    상기 베이스부 상에 위치하고 제1방향을 따라 연장되고, 상기 제1방향과 교차하는 제2방향을 따라 서로 이격된 복수의 와이어 금속패턴을 포함하는 와이어 그리드층; 을 포함하고,
    상기 와이어 그리드층은, Ni 및 La를 포함하는 Al 합금으로 이루어진 편광소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 Al 합금에 포함된 상기 Ni의 양은, 0.01 at% 이상 0.08 at% 이하이고,
    상기 Al 합금에 포함된 상기 La의 양은, 0.01 at% 이상 0.08 at% 이하인 편광소자.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 Al 합금에 포함된 상기 Ni의 양과 상기 La의 양의 합은, 0.1 at% 이하인 편광소자.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 Al 합금에 포함된 상기 Ni의 양은 0.02 at%이고,
    상기 Al 합금에 포함된 상기 La의 양은 0.04 at%인 편광소자.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 Al 합금의 굴절률(refractive index)은 0.9 이상 1.1 이하이고,
    상기 Al 합금의 소광계수(extinction coefficient)는 6.4 이상인 편광소자.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 와이어 그리드층은 상기 와이어 금속패턴 표면에 형성된 산화막을 더 포함하고,
    상기 산화막은 상기 Al 합금의 산화물로 이루어진 편광소자.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 와이어 그리드층은,
    상기 복수의 와이어 금속패턴 각각 위에 위치하는 하드마스크 패턴을 더 포함하는 편광소자.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 하드마스크 패턴은, 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물을 포함하는 편광소자.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 와이어 그리드층은,
    상기 와이어 금속패턴의 측면에 형성된 산화막을 더 포함하고,
    상기 산화막은 상기 Al 합금의 산화물로 이루어진 편광소자.
  10. 베이스부 상에 금속층을 형성하고,
    상기 금속층 상에 화학기상증착법을 이용하여 하드마스크층을 형성하고,
    상기 하드마스크층 상에 레지스트층을 형성하고,
    몰드로 상기 레지스트층을 가압하여 레지스트 패턴을 형성하고,
    상기 레지스트 패턴을 마스크로 이용하여 상기 하드마스크층을 식각하고,
    식각된 상기 하드마스크층을 마스크로 이용하여 상기 금속층을 식각하는 것을 포함하고,
    상기 금속층은, Ni 및 La를 포함한 Al 합금으로 이루어진 편광소자 제조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 Al 합금에 포함된 상기 Ni의 양은, 0.01 at% 이상 0.08 at% 이하이고,
    상기 Al 합금에 포함된 상기 La의 양은, 0.01 at% 이상 0.08 at% 이하인 편광소자 제조방법.
  12. 제1베이스부와, 상기 제1베이스부 상에 위치하고 제1방향을 따라 연장되고 상기 제1방향과 교차하는 제2방향을 따라 서로 이격된 복수의 제1와이어 금속패턴을 포함하는 제1와이어 그리드층을 포함하는 제1기판;
    상기 제1기판과 대향하는 제2기판; 및
    상기 제1기판과 제2기판 사이에 배치된 액정층; 을 포함하고,
    상기 제1와이어 그리드층은, Ni 및 La를 포함한 Al 합금으로 이루어진 표시 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 Al 합금에 포함된 상기 Ni의 양은, 0.01 at% 이상 0.08 at% 이하이고,
    상기 Al 합금에 포함된 상기 La의 양은, 0.01 at% 이상 0.08 at% 이하인 편광소자.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 Al 합금에 포함된 상기 Ni의 양과 상기 La의 양의 합은, 0.1 at% 이하인 편광소자.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 Al 합금에 포함된 상기 Ni의 양은 0.02 at%이고,
    상기 Al 합금에 포함된 상기 La의 양은 0.04 at%인 편광소자.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 제1와이어 그리드층은,
    상기 제1와이어 금속패턴 표면에 형성된 산화막을 더 포함하고, 상기 산화막은 상기 Al 합금의 산화물로 이루어진 편광소자.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 제1와이어 그리드층은,
    상기 복수의 제1와이어 금속패턴 각각 위에 위치하는 제1하드마스크 패턴을 더 포함하는 편광소자.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 제1기판은,
    상기 제1와이어 그리드층 상에 위치하는 제1와이어 금속패턴 보호층,
    상기 제1보호층 상에 위치하는 박막 트랜지스터,
    상기 박막 트랜지스터 상에 위치하는 절연층, 및
    상기 절연층 상에 위치하고 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결된 화소 전극을 더 포함하는 표시 장치.
  19. 제12항에 있어서,
    상기 제2기판은,
    제2베이스부와, 상기 제1기판과 대향하는 상기 제2베이스부의 일면 상에 위치하고 일 방향을 따라 연장되고 상기 일 방향과 교차하는 타 방향을 따라 서로 이격된 복수의 제2와이어 금속패턴을 포함하는 제2와이어 그리드층을 포함하는 표시 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 일 방향은 상기 제1방향과 직교하는 방향인 표시 장치.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 제2와이어 그리드층은, Ni 및 La를 포함한 Al 합금으로 이루어진 표시 장치.
  22. 제19항에 있어서,
    상기 제2기판은,
    상기 제2와이어 그리드층 상에 위치하는 제2와이어 금속패턴 보호층 및 상기 제2와이어 금속패턴 보호층 상에 위치하는 차광부재를 더 포함하는 표시 장치.
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