KR20180025330A - 편광 소자, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 표시 장치 - Google Patents
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Abstract
편광 소자는 베이스 기판, 상기 베이스 기판 상에 배치되고, 와이어 그리드(wire grid)를 이루는 일정한 간격으로 형성되고 동일한 형상을 갖는 복수의 돌출부들을 갖는 와이어 그리드 패턴층, 상기 와이어 그리드 패턴층 상에 배치되고 실리콘 산화물(SiOx)을 포함하는 제1 캡핑층, 및 상기 제1 캡핑층 상에 배치되고 실리콘 질화물(SiNx)을 포함하는 제2 캡핑층을 포함한다. 상기 와이어 그리드 패턴층의 상기 복수의 돌출부들 사이에는 에어갭이 형성된다.
Description
본 발명은 편광 소자, 상기 편광 소자의 제조 방법, 및 상기 편광 소자를 포함하는 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 표시 장치 등에 내재되는 인셀(in cell) 방식의 편광 소자, 상기 편광 소자의 제조 방법, 및 상기 편광 소자를 포함하는 표시 장치에 관한 것에 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 표시 장치, 예를 들면 플라즈마 표시 장치, 액정 표시 장치 및 유기 발광 표시 장치 등이 주목을 받고 있다.
상기 표시 장치는 광학적인 필요성에 따라 편광소자를 포함할 수 있다. 일반적으로, 상기 편광소자는 상기 표시 장치에 부착되는 필름 형태의 편광 필름이 사용되는데, 최근들어 광 효율이 향상되고, 제조 공정이 단순화된 인셀(in cell) 방식의 와이어 그리드 편광 소자가 상기 표시 장치의 상기 편광소자로 사용되고 있다.
그러나, 상기 와이어 그리드 편광 소자 및 이를 캡핑하는 캡핑층의 제조 공정 상의 이유로, 아웃 개스에 의한 AUA(active unfilled area) 불량, 고온 공정에 따른 구조물 손상, 상기 캡핑층에 의한 투과율 저하 등의 문제가 있었다.
이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로, 본 발명의 목적은 광학 성능이 개선되고 아웃 개스 문제를 개선한 편광 소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 저온 공정을 통한 상기 편광 소자의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 편광 소자를 포함하는 표시 장치를 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 편광 소자는 베이스 기판, 상기 베이스 기판 상에 배치되고, 와이어 그리드(wire grid)를 이루는 일정한 간격으로 형성되고 동일한 형상을 갖는 복수의 돌출부들을 갖는 와이어 그리드 패턴층, 상기 와이어 그리드 패턴층 상에 배치되고 실리콘 산화물(SiOx)을 포함하는 제1 캡핑층, 및 상기 제1 캡핑층 상에 배치되고 실리콘 질화물(SiNx)을 포함하는 제2 캡핑층을 포함한다. 상기 와이어 그리드 패턴층의 상기 복수의 돌출부들 사이에는 에어갭이 형성된다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 캡핑층을 구성하는 물질인 상기 실리콘 산화물이 상기 돌출부들 사이에 일부 유입되어 상기 에어갭을 둘러쌀 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 캡핑층의 두께는 4000Å 내지 10000Å 일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 캡핑층의 두께는 2000Å 이상일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 편광 소자는 상기 제1 캡핑층과 상기 제2 캡핑층 사이에 배치되고, 실리콘 산질화물(SiON)을 포함하는 제1 중간층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 편광 소자는상기 제2 캡핑층 상에 배치되는 오버 코팅층, 및 상기 제2 캡핑층과 상기 오버 코팅층 사이에 배치되고, 실리콘 산질화물(SiON)을 포함하는 제2 중간층을 더 포함할 수 있다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 편광 소자는 베이스 기판, 상기 베이스 기판 상에 배치되고, 와이어 그리드(wire grid)를 이루는 일정한 간격으로 형성되고 동일한 형상을 갖는 복수의 돌출부들을 갖는 와이어 그리드 패턴층, 상기 와이어 그리드 패턴층 상에 배치되고 실리콘 산화물(SiOx) 및 실리콘 질화물(SiNx)을 포함하는 점진적 캡핑을 포함한다. 상기 점진적 캡핑층은 두께 방향의 위치에 따라 상기 실리콘 산화물(SiOx) 및 상기 실리콘 질화물(SiNx)의 구성비가 다르다. 상기 와이어 그리드 패턴층의 상기 복수의 돌출부들 사이에는 에어갭이 형성된다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 점진적 캡핑층은 하부층, 중간층 및 상부층을 포함하고, 상기 상부층 및 상기 하부층은 상기 중간층에 비해 실리콘 산화물(SiOx)의 함유량이 많고, 상기 중간층은 상기 상부층 및 상기 하부층에 비해 실리콘 질화물(SiNx)함유량이 많을 수 있다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 편광 소자의 제조 방법은 기판 상에 와이어 그리드 패턴층을 형성하는 단계, 상기 와이어 그리드 패터층 상에 실리콘 산화물(SiOx)을 포함하는 제1 캡핑층을 형성하는 단계, 및 상기 제1 캡핑층 상에 실리콘 질화물(SiNx)을 포함하는 제2 캡핑층을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 와이어 그리드 패턴층의 상기 복수의 돌출부들 사이에는 에어갭이 형성되고, 상기 제1 캡핑층을 구성하는 물질인 상기 실리콘 산화물이 상기 돌출부들 사이에 일부 유입되어 상기 에어갭을 둘러싼다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 캡핑층 및 상기 제2 캡핑층은 230 ℃(섭씨온도)이하의 온도의 공정을 통해 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 캡핑층의 두께는 4000Å 내지 10000Å 일 수 있다. 상기 제1 캡핑층의 두께는 2000Å 이상일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 편광 소자의 제조 방법은 상기 제1 캡핑층을 형성한 후, 상기 제2 캡핑층을 형성하기 전에, 상기 제1 캡핑층 상에 실리콘 산질화물(SiON)을 포함하는 제1 중간층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 편광 소자의 제조 방법은 상기 제2 캡핑층을 형성한 후, 상기 제2 캡핑층 상에 실리콘 산질화물(SiON)을 포함하는 제2 중간층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 편광 소자의 제조 방법은 기판 상에 와이어 그리드 패턴층을 형성하는 단계, 및 상기 와이어 그리드 패터층 상에 실리콘 산화물(SiOx)을 및 실리콘 질화물(SiNx)을 포함하는 점진적 캡핑층을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 와이어 그리드 패턴층의 상기 복수의 돌출부들 사이에는 에어갭이 형성된다. 상기 점진적 캡핑층은 두께 방향의 위치에 따라 상기 실리콘 산화물 및 상기 실리콘 질화물의 구성비가 다르다. 상기 점진적 캡핑층을 구성하는 물질인 상기 실리콘 산화물이 상기 돌출부들 사이에 일부 유입되어 상기 에어갭을 둘러싼다. 상기 점진적 캡핑층은 초기, 중기 및 말기 공정 조건을 달리 하여 형성된다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 점진적 캡핑층은 하부층, 중간층 및 상부층을 포함할 수 있다. 상기 상부층 및 상기 하부층은 상기 중간층에 비해 실리콘 산화물(SiOx)의 함유량이 많고, 상기 중간층은 상기 상부층 및 상기 하부층에 비해 실리콘 질화물(SiNx)함유량이 많도록, 상기 초기, 중기 및 말기 공정 조건이 설정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 점진적 캡핑층은 화학 기상 증착 방법에 의해 형성될 수 있다. 상기 초기, 중기 및 말기 공정 조건은 각각, 초기 가스를 SiH4+N2O 으로 제공하고, 이후, NH3, N2 의 량을 단계적으로 증가시킨 후, SiH4+N2O+NH3+N2 가스를 제공하고, 이후, NH3, N2 의 량을 단계적으로 감소시킨 후, 다시 SiH4+N2O 가스를 제공할 수 있다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 표시 장치는 TFT 기판, 상기 TFT 기판과 대향하는 대향 기판 및 상기 TFT 기판과 상기 대향 기판 사이에 배치된 액정층을 포함한다. 상기 상기 대향 기판은
베이스 기판, 상기 베이스 기판 상에 배치되고 와이어 그리드(wire grid)를 이루는 일정한 간격으로 형성되고 동일한 형상을 갖는 복수의 돌출부들을 갖는 와이어 그리드 패턴층, 상기 와이어 그리드 패턴층 상에 배치되고 실리콘 산화물(SiOx)을 포함하는 제1 캡핑층; 및 상기 제1 캡핑층 상에 배치되고 실리콘 질화물(SiNx)을 포함하는 제2 캡핑층을 포함한다. 상기 와이어 그리드 패턴층의 상기 복수의 돌출부들 사이에는 에어갭이 형성되고, 상기 제1 캡핑층을 구성하는 물질인 상기 실리콘 산화물이 상기 돌출부들 사이에 일부 유입되어 상기 에어갭을 둘러싼다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 표시 장치는 상기 제2 캡핑층 상에 배치되는 블랙 매트릭스, 및 상기 블랙 매트릭스가 배치된 상기 제2 캡핑층 상에 배치되는 오버 코팅층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 표시 장치는 상기 베이스 기판 상에 배치되고 광의 색상을 변환하는 색변환층을 더 포함할 수 있다. 상기 색변환층은 형광체 또는 퀀텀닷(Quantum Dot)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 색변환층은 상기 베이스 기판과 상기 와이어 그리드 패턴 사이에 배치될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 편광 소자는 와이어 그리드 패턴 상에 배치되는 제1 캡핑층 및 제2 캡핑층을 포함한다. 상기 제1 캡핑층을 구성하는 물질이 굴절율이 상대적으로 낮은 실리콘 산화물(SiOx)이므로, 상기 와이어 그리드 패턴의 돌출부들 사이의 에어갭 주변에 실리콘 산화물(SiOx)이 일부 유입되더라도, 상기 편광 소자의 광학 성능의 저하가 크지 않을 수 있다.
상기 제1 캡핑층은 실리콘 산화물(SiOx)을 포함하고, 상기 제2 캡핑층은 실리콘 질화물(SiNx)을 포함하므로, 상기 제1 캡핑층의 굴절율이 상기 제2 캡핑층의 굴절율보다 상대적으로 낮을 수 있다. 이에 따라, 상대적으로 굴절율이 높은 실리콘 질화물(SiNx)을 포함하는 상기 제2 캡핑층의 계면에서 반사를 감소시켜 투과율을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 제2 캡핑층은 충분한 두께를 가지므로, 상기 에어갭 또는 상기 실리콘 산화물(SiOx)을 포함하는 제1 캡핑층으로부터 발생할 수 있는 아웃 개스에 의한 AUA(active unfilled area) 불량을 방지할 수 있다.
또한, 상기 제1 캡핑층 및 상기 제2 캡핑층은 약 230℃(섭씨온도)이하의 비교적 저온의 공정을 통해 형성되므로, 하부의 유기 구조물 등의 손상 문제가 없으며, 또한, 상기 제1 및 제2 캡핑층의 멀티 캡핑층 구조에 의해 아웃 개스에 의한 불량 문제도 감소시킬 수 있다.
다만, 본 발명의 효과는 상기 효과들로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 편광 소자의 단면도이다.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 편광 소자의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 편광 소자의 단면도이다.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 편광 소자의 단면도이다.
도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 실시예들에 따른 편광 소자의 개선된 광학 성능을 설명하기 위한 그래프들이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 8a 내지 도 8d는 도 1의 편광 소자의 제조 방법을 나타낸 단면도들이다.
도 9a 내지 도 9c는 도 2의 편광 소자의 제조 방법을 나타낸 단면도들이다.
도 10a 내지 도 10c는 도 3의 편광 소자의 제조 방법을 나타낸 단면도들이다.
도 11a 내지 도 11c는 도 4의 편광 소자의 제조 방법을 나타낸 단면도들이다.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 편광 소자의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 편광 소자의 단면도이다.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 편광 소자의 단면도이다.
도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 실시예들에 따른 편광 소자의 개선된 광학 성능을 설명하기 위한 그래프들이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 8a 내지 도 8d는 도 1의 편광 소자의 제조 방법을 나타낸 단면도들이다.
도 9a 내지 도 9c는 도 2의 편광 소자의 제조 방법을 나타낸 단면도들이다.
도 10a 내지 도 10c는 도 3의 편광 소자의 제조 방법을 나타낸 단면도들이다.
도 11a 내지 도 11c는 도 4의 편광 소자의 제조 방법을 나타낸 단면도들이다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 편광 소자의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 상기 편광 소자는 베이스 기판(100), 와이어 그리드 패턴층(110), 캡핑층(CAP) 및 오버 코팅층(160)을 포함한다. 상기 캡핑층(CAP)은 제1 캡핑층(120) 및 제2 캡핑층(140)을 포함한다.
상기 베이스 기판(100)은 상기 와이어 그리드 패턴층(110)이 형성될 베이스 층이다. 예를 들면, 상기 베이스 기판(100)은 TFT 기판, 대향 기판 및 액정층을 포함하는 표시 장치의 대향 기판의 베이스 기판일 수 있다.
상기 베이스 기판(100)은 광투과성, 내열성, 내화학성 등이 우수한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 베이스 기판(100)은 유리 기판, 석영 기판, 투명 수지 기판 등으로 구성될 수 있다. 이 경우, 상기 투명 수지 기판은 폴리이미드계(polyimide-based) 수지, 아크릴계(acryl-based) 수지, 폴리아크릴레이트계(polyacrylate-based) 수지, 폴리카보네이트계(polycarbonate-based) 수지, 폴리에테르계(polyether-based) 수지, 술폰산계(sulfonic acid-based) 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트계(polyethyleneterephthalate-based) 수지 등을 포함할 수 있다.
상기 와이어 그리드 패턴층(110)은 상기 베이스 기판(100) 상에 배치된다. 상기 와이어 그리드 패턴층(110)은 와이어 그리드(wire grid)를 이루는 일정한 간격으로 형성되고 동일한 형상을 갖는 복수의 돌출부들을 포함할 수 있다. 상기 돌출부들은 약 50nm(나노미터) 내지 150nm의 피치(pitch)를 가질 수 있다. 상기 피치는 상기 돌출부의 폭과 서로 이웃하는 돌출부들 사이의 거리의 합을 말한다.
상기 와이어 그리드 패턴층(110)은 금속을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 와이어 그리드 패턴층(110)은 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 금(Au), 크롬(Cr), 은(Ag), 구리(Cu), 니켈(Ni), 철(Fe), 코발트(Co)등을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 또는 서로 조합되어 사용될 수 있다.
상기 와이어 그리드 패턴층(110)의 인접하는 돌출부들 사이에는 에어갭(AG)이 형성된다. 상기 에어갭(AG) 내에는 공기가 차 있을 수 있다.
상기 제1 캡핑층(120)은 상기 와이어 그리드 패턴층(110) 상에 배치된다. 상기 제1 캡핑층(120)은 실리콘 산화물(SiOx)를 포함한다. 상기 제1 캡핑층(120)을 이루는 상기 실리콘 산화물은 제조 공정 중 일부가 상기 와이어 그리드 패턴층(110)의 상기 돌출부들 사이에 유입될 수 있다. 이에 따라 상기 에어갭(AG) 주변에는 상기 제1 캡핑층(120)의 일부가 유입되어 상기 에어갭(AG)을 감싸는 형상을 만들 수 있다.
상기 제1 캡핑층(120)의 두께는 상기 와이어 그리드 패턴층(110)이 캡핑 되기 위한 최소 두께 이상일 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 캡핑층(120)은 약 2000Å(옹스트롬) 이상의 두께를 가질 수 있다.
상기 편광 소자의 광학 성능을 향상시키기 위해서는, 상기 와이어 그리드 패턴층(110)의 상기 돌출부들 사이는 완전히 비어 있는 것, 즉 상기 에어갭(AG)과 상기 돌출부가 직접 접촉하는 구조가 바람직하다. 그런데, 상기 제1 캡핑층(120)을 형성하는 과정에서 상기 제1 캡핑층(120)을 구성하는 물질이 상기 돌출부들 사이에 일부 유입되기 쉽다. 그러나, 상기 제1 캡핑층(120)을 구성하는 물질이 굴절율이 상대적으로 낮은 실리콘 산화물(SiOx)이므로, 상기 에어갭(AG) 주변에 실리콘 산화물(SiOx)이 일부 유입되더라도, 상기 편광 소자의 광학 성능의 저하가 크지 않을 수 있다.
상기 제2 캡핑층(140)은 상기 제1 캡핑층(120) 상에 배치된다. 상기 제2 캡핑층(140)은 실리콘 질화물(SiNx)을 포함한다. 상기 제2 캡핑층(140)은 약 4000Å 내지 약 10000 Å의 두께를 가질 수 있다.
상기 제2 캡핑층(140)은 충분한 두께를 가지므로, 상기 에어갭(AG) 또는 상기 실리콘 산화물(SiOx)을 포함하는 제1 캡핑층(110)으로부터 발생할 수 있는 아웃 개스에 의한 AUA(active unfilled area) 불량을 방지할 수 있다.
상기 오버 코팅층(160)은 상기 제2 캡핑층(140) 상에 배치된다. 상기 오버 코팅층(160)은 상기 표시 장치의 상기 대향 기판의 오버 코팅층일 수 있다. (도 5 참조)
상기 제1 캡핑층(120)은 실리콘 산화물(SiOx)을 포함하고, 상기 제2 캡핑층(140)은 실리콘 질화물(SiNx)을 포함하므로, 상기 제1 캡핑층(120)의 굴절율이 상기 제2 캡핑층(140)의 굴절율보다 상대적으로 낮을 수 있다. 이에 따라, 상대적으로 굴절율이 높은 실리콘 질화물(SiNx)을 포함하는 상기 제2 캡핑층(140)의 계면에서 반사를 감소시켜 투과율을 향상시킬 수 있다.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 편광 소자의 단면도이다.
도 2을 참조하면, 상기 편광 소자는 기판(100), 와이어 그리드 패턴층(110), 캡핑층(CAP) 및 오버 코팅층(160)을 포함한다. 상기 캡핑층(CAP)은 제1 캡핑층(120), 제1 중간층(130) 및 제2 캡핑층(140)을 포함한다. 상기 편광 소자는 제1 중간층(130)을 더 포함하는 것을 제외하고, 도 1의 편광 소자와 실질적으로 동일할 수 있다. 따라서 중복되는 설명은 생략한다.
상기 편광 소자는 상기 제1 캡핑층(120)과 상기 제2 캡핑층(140) 사이에 상기 제1 중간층(130)을 더 포함한다.
상기 제1 중간층(130)은 상기 제1 캡핑층(120)의 굴절율과 상기 제2 캡핑층(140)의 굴절율의 사이의 굴절율을 갖는 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 중간층(130)은 실리콘 산질화물(SiON)을 포함할 수 있다.
상기 제1 중간층(130)은 두꺼울 필요가 없으며, 바람직하게는, 제조 공정을 고려하여 최소의 두께를 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 중간층(130)은 50Å 이상의 두께를 가지면 충분하다.
상기 제1 캡핑층(120)은 실리콘 산화물(SiOx)을 포함하고, 상기 제2 캡핑층(140)은 실리콘 질화물(SiNx)을 포함하고, 상기 제1 캡핑층(120)과 상기 제2 캡핑층(140) 사이에 위치하는 제1 중간층(130)은 실리콘 산질화물(SiON)을 포함하므로, 실리콘 질화물(SiNx)을 포함하는 상기 제2 캡핑층(140)의 계면에서 반사를 감소시켜 투과율을 향상시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 편광 소자의 단면도이다.
도 3을 참조하면, 상기 편광 소자는 기판(100), 와이어 그리드 패턴층(110), 캡핑층(CAP) 및 오버 코팅층(160)을 포함한다. 상기 캡핑층(CAP)은 제1 캡핑층(120), 제1 중간층(130), 제2 캡핑층(140) 및 제2 중간층(150)을 포함한다. 상기 편광 소자는 제2 중간층(150)을 더 포함하는 것을 제외하고, 도 2의 편광 소자와 실질적으로 동일할 수 있다. 따라서 중복되는 설명은 생략한다.
상기 편광 소자는 상기 제2 캡핑층(140)과 상기 오버 코팅층(160) 사이에 상기 제2 중간층(150)을 더 포함한다.
상기 제2 중간층(150)은 상기 제2 캡핑층(140)의 굴절율과 상기 오버 코팅층(160)의 굴절율의 사이의 굴절율을 갖는 물질을 포함할 수 있다. 상기 오버 코팅층(160)의 굴절율은 상기 제2 캡핑층(140)의 굴절율 보다 작을 수 있다. 예를 들면, 상기 제2 캡핑층(140)은 실리콘 질화물(SiNx)을 포함하고, 상기 오버 코팅층(160)은 아크릴계 에폭시 화합물을 포함하고, 상기 제2 중간층(150)은 실리콘 산질화물(SiON)을 포함할 수 있다.
상기 제2 중간층(150)은 두꺼울 필요가 없으며, 바람직하게는, 제조 공정을 고려하여 최소의 두께를 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 제2 중간층(150)은 50Å 이상의 두께를 가지면 충분하다.
상기 제2 캡핑층(140)은 실리콘 질화물(SiNx)을 포함하고, 상기 오버 코팅층(160)은 아크릴계 에폭시 화합물을 포함하고, 상기 제2 캡핑층(140)과 상기 오버 코팅층(160) 사이에 배치되는 상기 제2 중간층(150)은 실리콘 산질화물(SiON)을 포함하므로, 실리콘 질화물(SiNx)을 포함하는 상기 제2 캡핑층(140)의 계면에서 반사를 감소시켜 투과율을 향상시킬 수 있다.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 편광 소자의 단면도이다.
도 4를 참조하면, 상기 편광 소자는 기판(100), 와이어 그리드 패턴층(110), 캡핑층(CAP) 및 오버 코팅층(160)을 포함한다. 상기 캡핑층(CAP)은 점진적 캡핑층(gradual capping layer; 170)을 포함한다. 상기 편광 소자는 상기 제1 및 제2 캡핑층(120, 140) 대신 상기 점진적 캡핑층(170)을 포함하는 것을 제외하고, 도 1의 편광 소자와 실질적으로 동일할 수 있다. 따라서 중복되는 설명은 생략한다.
상기 점진적 캡핑층(170)은 서로 경계가 불분명한 하부층(172), 중간층(174) 및 상부층(176)을 포함한다. 상기 하부층(172)은 상기 와이어 그리드 패턴층(110) 상에 배치되고, 상기 중간층(174)은 상기 하부층(172) 상에 배치되고, 상기 상부층(176)은 상기 중간층(174) 상에 배치된다. 상기 하부층(172), 상기 중간층(174) 및 상기 상부층(176)들 사이의 경계는 불분명하게 형성된다.
상기 하부층(172)과 상기 상부층(176)은 상기 중간층(174)에 비해, 실리콘 산화물(SiOx)의 함유량이 많다. 상기 중간층(174)은 상기 하부층(172)과 상기 상부층(176)에 비해, 실리콘 질화물(SiNx)의 함유량이 많다. 즉, 상기 점진적 캡핑층(170)은 두께 방향의 위치에 따라 상기 실리콘 산화물(SiOx) 및 상기 실리콘 질화물(SiNx)의 구성비가 다를 수 있다. 이에 따라, 상기 점진적 캡핑층(170)굴절율이 상기 하부층(172)에서 상기 중간층(174)으로 갈수록, 점진적으로 커지고, 상기 중간층(174)에서 상기 상부층(176)으로 갈수록, 다시 점진적으로 작아질 수 있다.
상기 점진적 캡핑층(170)은 약 4000Å 이상의 두께를 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 상기 점진적 캡핑층(170)의 실리콘 질화물(SiNx)의 함유량이 높은 상기 중간층(174)은 약 4000Å 이상의 두께를 가질 수 있다.
상기 점진적 캡핑층(170)은 하나의 공정으로 형성될 수 있는데, 초기 조건, 중기 조건, 말기 조건을 달리하여 서로 경계가 불분명한 상기 하부층(172), 상기 중간층(174) 및 상기 상부층(176)을 형성할 수 있다. 자세한 설명은 도 11a 및 도 11b에서 후술한다.
도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 5를 참조하면, 상기 표시 장치는 TFT 기판(SB1), 상기 TFT 기판(SB1)과 대향하는 대향 기판(SB2) 및 상기 TFT 기판(SB1)과 상기 대향 기판(SB2) 사이에 배치되는 액정층(LC)을 포함한다.
상기 TFT 기판(SB1)은 TFT 베이스 기판(10), 게이트 절연층(12), 박막 트랜지스터(TFT), 컬러 필터(CF), 화소 전극(PE)을 포함할 수 있다.
상기 TFT 베이스 기판(10)은 광투과성, 내열성, 내화학성 등이 우수한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 베이스 기판(100)은 유리 기판, 석영 기판, 투명 수지 기판 등으로 구성될 수 있다.
게이트 패턴이 상기 TFT 베이스 기판(10) 상에 배치된다. 상기 게이트 패턴은 금속, 합금, 금속 질화물, 도전성 금속 산화물, 투명 도전성 물질 등을 사용하여 형성될 수 있다. 상기 게이트 패턴은 게이트 전극(GE) 및 화소를 구동하기 위한 신호를 전달하는 게이트 라인과 같은 신호 라인을 포함할 수 있다.
상기 게이트 절연층(12)은 상기 게이트 패턴이 형성된 상기 TFT 베이스 기판(10) 상에 배치될 수 있다. 상기 게이트 절연층(12)은 상기 게이트 패턴을 절연시키며, 실리콘 산화물, 금속 산화물 등을 사용하여 형성될 수 있다.
액티브 패턴(ACT)이 상기 게이트 절연층(12) 상에 상기 게이트 전극(GE)과 중첩하게 배치될 수 있다. 상기 액티브 패턴(ACT)은 불순물들이 각기 도핑된 소스 영역과 드레인 영역을 포함할 수 있으며, 상기 소스 및 드레인 영역들 사이에 제공되는 채널 영역을 포함할 수 있다.
상기 액티브 패턴(ACT) 상에 상기 소스 영역과 접하는 소스 전극(SE) 및 상기 드레인 영역과 접하는 드레인 전극(DE)을 포함하는 데이터 패턴이 배치될 수 있다. 상기 데이터 패턴은 데이터 패턴은 금속, 합금, 금속 질화물, 도전성 금속 산화물, 투명 도전성 물질 등을 사용하여 형성될 수 있다. 상기 데이터 패턴은 상기 화소를 구동하기 위한 신호를 전달하는 데이터 라인과 같은 신호 라인을 더 포함할 수 있다.
상기 박막 트랜지스터(TFT)는 상기 게이트 전극(GE), 상기 액티브 패턴(ACT), 상기 소스 전극(SE) 및 상기 드레인 전극(DE)을 포함할 수 있다.
상기 컬러 필터(CF)는 상기 박막 트랜지스터(TFT)가 배치된 상기 게이트 절연층(12) 상에 배치된다. 상기 컬러 필터(CF)는 상기 액정층(LC)을 투과하는 광에 색을 제공하기 위한 것이다. 상기 컬러 필터(CF)는 적색 컬러 필터(red), 녹색 컬러 필터(green), 및 청색 컬러 필터(blue)일 수 있다. 상기 컬러 필터(CF)는 상기 각 화소에 대응하여 제공되며, 서로 인접한 화소 사이에서 서로 다른 색을 갖도록 배치될 수 있다. 상기 컬러 필터(CF)는 서로 인접한 화소 영역의 경계에서 일부가 인접한 컬러 필터(CF)에 의해 중첩되거나, 또는 상기 컬러 필터(CF)는 서로 인접한 화소 영역의 경계에서 이격될 수 있다.
상기 화소 전극(PE)은 상기 컬러 필터(CF) 상에 배치된다. 상기 화소 전극(PE)은 상기 컬러 필터(CF)를 통해 형성된 콘택홀을 통해 상기 박막 트랜지스터(TFT)의 상기 드레인 전극(DE)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 화소 전극(PE)은 투명 도전 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 화소 전극(PE)은 산화 인듐 주석(indium tin oxide: ITO) 또는 산화 아연 주석(indium zinc oxide: IZO)를 포함할 수 있다.
상기 대향 기판(SB2)은 베이스 기판(100), 와이어 그리드 패턴층(110), 캡핑층(CAP), 블랙 매트릭스(BM), 오버 코팅층(160), 공통 전극(CE)을 포함할 수 있다.
상기 베이스 기판(100)은 광투과성, 내열성, 내화학성 등이 우수한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 베이스 기판(100)은 유리 기판, 석영 기판, 투명 수지 기판 등으로 구성될 수 있다.
상기 와이어 그리드 패턴층(110)은 상기 베이스 기판(100) 상에 배치될 수 있다. 상기 와이어 그리드 패턴층(110)은 와이어 그리드(wire grid)를 이루는 일정한 간격으로 형성되고 동일한 형상을 갖는 복수의 돌출부들을 포함할 수 있다. 상기 돌출부들은 약 50nm(나노미터) 내지 150nm의 피치(pitch)를 가질 수 있다. 상기 와이어 그리드 패턴층(110)은 금속을 포함할 수 있다. 상기 와이어 그리드 패턴층(110)의 인접하는 돌출부들 사이에는 에어갭(도 1의 AG 참조)이 형성된다. 상기 에어갭 내에는 공기가 차 있을 수 있다.
상기 캡핑층(CAP)은 상기 와이어 그리드 패턴층 상에 배치된다. 상기 캡핑층(CAP)은 도 1, 도 2, 도 3 또는 도 4의 편광 소자의 캡핑층(CAP)과 실질적으로 동일할 수 있다.
상기 블랙 매트릭스(BM)는 상기 캡핑층(CAP) 상에 배치될 수 있다. 상기 블랙 매트릭스(BM)는 영상이 표시되는 화소 영역 외의 영역에 대응되어 배치되고, 광을 차단한다. 즉, 상기 블랙 매트릭스(BM)는 상기 데이터 라인, 상기 게이트 라인 및 상기 박막 트랜지스터(TFT) 등과 중첩하게 배치될 수 있다.
상기 오버 코팅층(160)은 상기 블랙 매트릭스(BM) 상에 형성될 수 있다. 상기 오버 코팅층(160)은 상기 블랙 매트릭스(BM) 및 상기 캡핑층(CAP)을 평탄화하면서, 보호하는 역할과 상기 공통 전극(CE)을 절연하는 역할을 하며 아크릴계 에폭시 재료를 이용하여 형성될 수 있다.
상기 공통 전극(CE)은 상기 오버 코팅층(160) 상에 배치될 수 있다. 상기 공통 전극(CE)은 투명 도전 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 공통 전극(CE)은 산화 인듐 주석(indium tin oxide: ITO) 또는 산화 아연 주석(indium zinc oxide: IZO)을 포함할 수 있다.
상기 액정층(LC)은 상기 TFT 기판(SB1) 및 상기 대향 기판(SB2) 사이에 배치된다. 상기 액정층(LC)은 광학적 이방성을 갖는 액정 분자들을 포함한다. 상기 액정 분자들은 전계에 의해 구동되어 상기 액정층(LC)을 지나는 광을 투과시키거나 차단시켜 영상을 표시할 수 있다. 도시하지 않았으나, 상기 액정층(LC)과 상기 TFT기판(SB1) 사이 및 상기 액정층(LC)과 상기 대향 기판(SB2) 사이에는 상기 액정층(LC)의 상기 액정 분자들의 초기 배향 방향을 설정하기 위한 배향막이 더 배치될 수 있다.
상기 표시 장치의 각각의 구성들은 필요에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 예를 들면, 상기 컬러필터는 상기 TFT 기판에 포함되는 것으로 설명되어 있으나, 상기 대향 기판에 포함될 수도 있다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 실시예들에 따른 편광 소자의 개선된 광학 성능을 설명하기 위한 그래프들이다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 비교예는 캡핑층이 실리콘 질화물(SiNx)로 형성되고 두께가 4000Å인 구조를 갖는 편광 소자를 나타낸다.
제1 실시예는 도 1의 편광 소자, 제2 실시예는 도2의 편광 소자, 제3 실시예는 도3의 편광 소자, 제4 실시예는 도 4의 편광 소자를 각각 나타낸다.
구체적으로, 상기 제1 실시예에서는, 캡핑층이 제1 캡핑층 및 제2 캡핑층을 포함한다. 상기 제1 캡핑층은 실리콘 산화물(SiOx)로 형성되고, 2000Å의 두께를 갖는다. 상기 제2 캡핑층은 실리콘 실리콘 질화물(SiNx)로 형성되고, 4000Å의 두께를 갖는다.
상기 제2 실시예에서는, 캡핑층이 제1 캡핑층, 제1 중간층 및 제2 캡핑층을 포함한다. 상기 제1 캡핑층은 실리콘 산화물(SiOx)로 형성되고, 2000Å의 두께를 갖는다. 상기 제1 중간층은 실리콘 산질화물(SiON)로 형성되고, 2000Å의 두께를 갖는다. 상기 제2 캡핑층은 실리콘 실리콘 질화물(SiNx)로 형성되고, 4000Å의 두께를 갖는다.
상기 제3 실시예에서는, 캡핑층이 제1 캡핑층, 제1 중간층, 제2 캡핑층 및 제2 중간층을 포함한다. 상기 제1 캡핑층은 실리콘 산화물(SiOx)로 형성되고, 2000Å의 두께를 갖는다. 상기 제1 중간층은 실리콘 산질화물(SiON)로 형성되고, 2000Å의 두께를 갖는다. 상기 제2 캡핑층은 실리콘 실리콘 질화물(SiNx)로 형성되고, 4000Å의 두께를 갖는다. 상기 제2 중간층은 실리콘 산질화물(SiON)로 형성되고, 2000Å의 두께를 갖는다.
상기 제4 실시예에서는, 캡핑층이 점진적 캡핑층(gradual capping layer)을 포함한다. 상기 점진적 캡핑층은 서로 경계가 불분명한 하부층, 중간층 및 상부층을 포함한다. 상기 하부층과 상기 상부층은 상기 중간층에 비해, 실리콘 산화물(SiOx)의 함유량이 많다. 상기 중간층은 상기 하부층과 상기 상부층에 비해, 실리콘 질화물(SiNx)의 함유량이 많다. 즉 상기 점진적 캡핑층은 두께 방향의 위치에 따라 상기 실리콘 산화물(SiOx) 및 상기 실리콘 질화물(SiNx)의 구성비가 다를 수 있다. 상기 점진적 캡핑층은 4000Å의 두께를 갖는다.
도 6a는 상기 비교예와 상기 제1 내지 제4 실시예들의 투과율을 나타낸 그래프이다. 이로부터 상기 비교예 대비 상기 제1 내지 제4 실시예들의 편광 소자가 투과율이 높은 것을 알 수 있다.
도 6b는 상기 비교예와 상기 제1 내지 제4 실시예들의 소광비(extinction ratio)를 나타낸 그래프이다. 이로부터 상기 비교예 대비 상기 제1 내지 제4 실시예들의 편광 소자가 소광비가 우수한 것을 알 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 7을 참조하면, 상기 표시 장치는 TFT 기판(SB1), 대향 기판(SB2) 및 상기 TFT 기판(SB1)과 상기 대향 기판(SB2) 사이에 배치되는 액정층(LC)을 포함한다.
상기 TFT 기판(SB1)은 TFT 베이스 기판(10), 게이트 절연층(12), 박막 트랜지스터(TFT), 데이터 절연층(14), 및 화소 전극(PE)을 포함할 수 있다.
상기 TFT 베이스 기판(10)은 광투과성, 내열성, 내화학성 등이 우수한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 베이스 기판(100)은 유리 기판, 석영 기판, 투명 수지 기판 등으로 구성될 수 있다.
게이트 패턴이 상기 TFT 베이스 기판(10) 상에 배치된다. 상기 게이트 패턴은 게이트 전극(GE) 및 화소를 구동하기 위한 신호를 전달하는 게이트 라인과 같은 신호 라인을 포함할 수 있다.
상기 게이트 절연층(12)은 상기 게이트 패턴이 형성된 상기 TFT 베이스 기판(10) 상에 배치될 수 있다.
액티브 패턴(ACT)이 상기 게이트 절연층(12) 상에 상기 게이트 전극(GE)과 중첩하게 배치될 수 있다. 상기 액티브 패턴(ACT) 상에 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)을 포함하는 데이터 패턴이 배치될 수 있다. 상기 박막 트랜지스터(TFT)는 상기 게이트 전극(GE), 상기 액티브 패턴(ACT), 상기 소스 전극(SE) 및 상기 드레인 전극(DE)을 포함할 수 있다.
상기 데이터 절연층(14)은 상기 데이터 패턴이 형성된 상기 게이트 절연층(12) 상에 형성될 수 있다. 상기 데이터 절연층(14)은 유기 절연 물질 또는 무기 절연 물질을 사용하여 형성될 수 있다.
상기 화소 전극(PE)은 상기 데이터 절연층(14) 상에 배치된다. 상기 화소 전극(PE)은 상기 데이터 절연층(14)를 통해 형성된 콘택홀을 통해 상기 박막 트랜지스터(TFT)의 상기 드레인 전극(DE)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 화소 전극(PE)은 투명 도전 물질을 포함할 수 있다.
상기 대향 기판(SB2)은 베이스 기판(100), 블랙 매트릭스(BM), 색변환층(180), 평탄화층(190), 와이어 그리드 패턴층(110), 캡핑층(CAP), 및 공통 전극(CE)을 포함할 수 있다.
상기 베이스 기판(100)은 광투과성, 내열성, 내화학성 등이 우수한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 베이스 기판(100)은 유리 기판, 석영 기판, 투명 수지 기판 등으로 구성될 수 있다.
상기 블랙 매트릭스(BM)는 상기 베이스 기판(100) 상에 배치될 수 있다. 상기 블랙 매트릭스(BM)는 영상이 표시되는 화소 영역 외의 영역에 대응되어 배치되고, 광을 차단한다. 즉, 상기 블랙 매트릭스(BM)는 상기 데이터 라인, 상기 게이트 라인 및 상기 박막 트랜지스터(TFT) 등과 중첩하게 배치될 수 있다.
상기 색변환층(180)은 백라이트 어셈블리 등의 광원으로부터 공급된 광의 색상을 변환할 수 있다. 예를 들면, 상기 색변환층(180) 녹색 또는 적색 형광체를 포함하고, 상기 광원으로부터 공급되는 청색광을 상기 색변환층(180)이 녹색광 또는 적색광으로 변환할 수 있다.
또한, 상기 색변환층(180)은 크기에 따라 색이 변화하는 퀀텀닷(Quantum Dot)으로 이루어질 수 있다.
상기 퀀텀닷은 코어(core)와 코어를 둘러싸는 쉘(shell)로 이루어지며, 코어는 ZnS, ZnSe, ZnTe, CdS, CdSe, CdTe, HgS, HgSe, 그리고 HgTe을 포함하는 Ⅱ-Ⅳ족 반도체, PbS, PbSe, PbTe을 포함하는 Ⅳ-Ⅵ족 반도체, AlN, AlP, AlAs, AlSb, GaN, GaP, GaAs, GaSb, InN, InP, InAs, 그리고 InSb를 포함하는 Ⅲ-Ⅴ족 반도체 중 적어도 어느하나의 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 쉘은 CdS, ZnS, CdSe, CdSeS, ZnSe, ZnSeS, CdTe, ZnTe, PbS 중 적어도 하나의 물질을 사용할 수 있다.
상기 평탄화층(190)이 상기 색변환층(180) 상에 배치될 수 있다. 상기 평탄화층(190)은 상기 블랙 매트릭스(BM) 및 상기 색변환층(180)의 단차를 보상하여 평탄한 표면을 제공할 수 있다. 상기 평탄화층(190)은 아크릴 수지, 폴리아미드 수지 또는 폴리카보네이트 수지 등을 포함할 수 있다.
상기 와이어 그리드 패턴층(110)은 상기 평탄화층(190) 상에 배치된다. 상기 와이어 그리드 패턴층(110)은 와이어 그리드(wire grid)를 이루는 일정한 간격으로 형성되고 동일한 형상을 갖는 복수의 돌출부들을 포함할 수 있다. 상기 돌출부들은 약 50nm(나노미터) 내지 150nm의 피치(pitch)를 가질 수 있다. 상기 와이어 그리드 패턴층(110)은 금속을 포함할 수 있다. 상기 와이어 그리드 패턴층(110)의 인접하는 돌출부들 사이에는 에어갭(도 1의 AG 참조)이 형성된다. 상기 에어갭 내에는 공기가 차 있을 수 있다.
상기 캡핑층(CAP)은 상기 와이어 그리드 패턴층 상에 배치된다. 상기 캡핑층(CAP)은 도 1, 도 2, 도 3 또는 도 4의 편광 소자의 캡핑층(CAP)과 실질적으로 동일할 수 있다.
상기 공통 전극(CE)은 상기 캡핑층(CAP) 상에 배치될 수 있다. 상기 공통 전극(CE)은 투명 도전 물질을 포함할 수 있다.
상기 액정층(LC)은 상기 TFT 기판(SB1) 및 상기 대향 기판(SB2) 사이에 배치된다. 상기 액정층(LC)은 광학적 이방성을 갖는 액정 분자들을 포함한다. 상기 액정 분자들은 전계에 의해 구동되어 상기 액정층(LC)을 지나는 광을 투과시키거나 차단시켜 영상을 표시할 수 있다. 도시하지 않았으나, 상기 액정층(LC)과 상기 TFT기판(SB1) 사이 및 상기 액정층(LC)과 상기 대향 기판(SB2) 사이에는 상기 액정층(LC)의 상기 액정 분자들의 초기 배향 방향을 설정하기 위한 배향막이 더 배치될 수 있다.
도 8a 내지 도 8d는 도 1의 편광 소자의 제조 방법을 나타낸 단면도들이다.
도 8a를 참조하면, 베이스 기판(110) 상에 와이어 그리드 패턴(110)을 형성한다. 상기 와이어 그리드 패턴(110)은 임프린트 리소그래피 공정등을 통해 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 베이스 기판(110) 상에 금속층을 형성한 후, 상기 금속층 상에 레진층을 형성할 수 있다. 임프린트 몰드를 이용하여 상기 레진층으로부터 임프린트 레진 패턴을 수득할 수 있다. 상기 임프린트 레진 패턴을 이용하여 상기 금속층을 패터닝하여 상기 와이어 그리드 패턴을 수득할 수 있다.
도 8b를 참조하면, 상기 와이어 그리드 패턴(110)이 형성된 상기 베이스 기판(100) 상에 제1 캡핑층(120)을 형성한다. 상기 제1 캡핑층(120)은 실리콘 산화물(SiOx)를 포함한다. 상기 제1 캡핑층(120)은 화학 기상 증착(chemical vapor deposition) 등의 방법에 의해 형성될 수 있다. 이때, 상기 제1 캡핑층(120)은 약 230 ℃(섭씨온도)이하의 온도의 공정을 통해 형성될 수 있다.
도 8c를 참조하면, 상기 제1 캡핑층(120) 상에 제2 캡핑층(140)을 형성한다. 상기 제2 캡핑층(140)은 실리콘 질화물(SiNx)을 포함한다. 상기 제2 캡핑층(140)은 화학 기상 증착(chemical vapor deposition) 등의 방법에 의해 형성될 수 있다. 이때, 상기 제2 캡핑층(140)은 약 230 ℃(섭씨온도)이하의 온도의 공정을 통해 형성될 수 있다.
상기 제1 캡핑층(120) 및 상기 제2 캡핑층(130)은 약 370℃(섭씨온도) 이상의 고온 공정에 의해 형성되는 것이 아웃 개스 문제 등에 있어서 유리할 수 있으나, 상기 와이어 그리드 패턴층(110) 하부에 유기 구조물 등이 존재하는 경우, 예를 들면, 도 7의 실시예에서와 같이 색변환층이 존재하는 경우, 상기 고온 공정에 의해 손상이 발생할 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따르면, 상기 제1 캡핑층(120) 및 상기 제2 캡핑층(140)은 약 230℃(섭씨온도)이하의 비교적 저온의 공정을 통해 형성되므로, 하부의 유기 구조물 등의 손상 문제가 없으며, 또한, 상기 제1 및 제2 캡핑층(120, 140)의 멀티 캡핑층 구조에 의해 아웃 개스에 의한 불량 문제도 감소시킬 수 있다.
도 8d를 참조하면, 상기 제2 캡핑층(140) 상에 오버 코팅층(160)을 형성한다. 상기 편광 소자의 제조 방법은 필요에 따라 여러가지 공정을 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 제2 캡핑층(140)을 형성한 후, 상기 오버 코팅층(160)을 형성하기 전에 블랙 매트릭스 등 필요한 구조물을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
도 9a 내지 도 9c는 도 2의 편광 소자의 제조 방법을 나타낸 단면도들이다. 상기 제조 방법은 제1 중간층(130)을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 제외하고 도 8a 내지 도 8d의 제조 방법과 실질적으로 동일할 수 있다. 따라서 반복되는 설명은 생략한다.
도 9a를 참조하면, 베이스 기판(110) 상에 와이어 그리드 패턴(110)을 형성한다. 상기 와이어 그리드 패턴(110)이 형성된 상기 베이스 기판(100) 상에 제1 캡핑층(120)을 형성한다.
상기 제1 캡핑층(120) 상에 제1 중간층(130)을 형성한다. 상기 제1 중간층(130)은 실리콘 산질화물(SiON)을 포함할 수 있다. 상기 제1 중간층(130)은 화학 기상 증착(chemical vapor deposition) 등의 방법에 의해 형성될 수 있다. 이때, 상기 제1 중간층(130)은 약 230 ℃(섭씨온도)이하의 온도의 공정을 통해 형성될 수 있다.
도 9b를 참조하면, 상기 제1 중간층(130) 상에 제2 캡핑층(140)을 형성한다. 상기 제2 캡핑층(140)은 실리콘 질화물(SiNx)을 포함한다. 상기 제2 캡핑층(140)은 화학 기상 증착(chemical vapor deposition) 등의 방법에 의해 형성될 수 있다. 이때, 상기 제2 캡핑층(140)은 약 230 ℃(섭씨온도)이하의 온도의 공정을 통해 형성될 수 있다.
도 9c를 참조하면, 상기 제2 캡핑층(140) 상에 오버 코팅층(160)을 형성한다. 상기 편광 소자의 제조 방법은 필요에 따라 여러가지 공정을 더 포함할 수 있다.
도 10a 내지 도 10c는 도 3의 편광 소자의 제조 방법을 나타낸 단면도들이다. 상기 제조 방법은 제2 중간층(150)을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 제외하고 도 9a 내지 도 9c의 제조 방법과 실질적으로 동일할 수 있다. 따라서 반복되는 설명은 생략한다.
도 10a를 참조하면, 베이스 기판(110) 상에 와이어 그리드 패턴(110)을 형성한다. 상기 와이어 그리드 패턴(110)이 형성된 상기 베이스 기판(100) 상에 제1 캡핑층(120)을 형성한다. 상기 제1 캡핑층(120) 상에 제1 중간층(130)을 형성한다.
도 10b를 참조하면, 상기 제1 중간층(130) 상에 제2 캡핑층(140)을 형성한다. 상기 제2 캡핑층(140) 상에 제2 중간층(150)을 형성한다. 상기 제2 중간층(150)은 실리콘 산질화물(SiON)을 포함할 수 있다. 상기 제2 중간층(150)은 화학 기상 증착(chemical vapor deposition) 등의 방법에 의해 형성될 수 있다. 이때, 상기 제2 중간층(150)은 약 230 ℃(섭씨온도)이하의 온도의 공정을 통해 형성될 수 있다.
도 10c를 참조하면, 상기 제2 중간층(150) 상에 오버 코팅층(160)을 형성한다. 상기 편광 소자의 제조 방법은 필요에 따라 여러가지 공정을 더 포함할 수 있다.
도 11a 내지 도 11c는 도 4의 편광 소자의 제조 방법을 나타낸 단면도들이다. 상기 제조 방법은 점진적 캡핑층을 형성하는 단계를 제외하고 도 8a 내지 도 8d의 제조 방법과 실질적으로 동일할 수 있다. 따라서 반복되는 설명은 생략한다.
도 11a를 참조하면, 베이스 기판(110) 상에 와이어 그리드 패턴(110)을 형성한다. 상기 와이어 그리드 패턴(110)이 형성된 상기 베이스 기판(100) 상에 점진적 캡핑층(170)을 형성한다. 상기 점진적 캡핑층(170)은 화학 기상 증착(chemical vapor deposition) 등의 방법에 의해 형성될 수 있다.
상기 점진적 캡핑층(170)은 상기 화학 기상 증착 공정의 초기, 중기 및 말기 공정 조건을 달리 하여 형성할 수 있다. 즉, 하부층(172)은 실리콘 산화물(SiOx)의 함유량이 많도록 하고, 중간층(174)은 실리콘 질화물(SiNx)의 함유량이 많도록 하고, 상부층(176)은 다시 실리콘 산화물(SiOx)의 함유량이 많도록 공정조건을 변화시키면서 상기 점진적 캡핑층(170)을 형성할 수 있다.
예를 들면, 상기 점진적 캡핑층(170)을 형성하기 위한 화학 기상 증착 공정에서, 초기 가스를 SiH4+N2O 으로 제공하고, 이후, NH3, N2 의 량을 단계적으로 증가시킨 후, SiH4+N2O+NH3+N2 가스를 제공하고, 이후, NH3, N2 의 량을 단계적으로 감소시킨 후, 다시 SiH4+N2O 가스를 제공할 수 있다. 이에 따라, 실리콘 산화물(SiOx)의 함유량이 많은 상기 하부층(172), 실리콘 질화물(SiNx)의 함유량이 많은 상기 중간층(174) 및 실리콘 산화물(SiOx)의 함유량이 많은 상기 상부층(176)이 형성될 수 있다. 이때, 상기 점진적 캡핑층(150)은 약 230 ℃(섭씨온도)이하의 온도의 공정을 통해 형성될 수 있다.
도 11b를 참조하면, 상기 점진적 캡핑층(150) 상에 오버 코팅층(160)을 형성한다. 상기 편광 소자의 제조 방법은 필요에 따라 여러가지 공정을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 편광 소자는 와이어 그리드 패턴 상에 배치되는 제1 캡핑층 및 제2 캡핑층을 포함한다. 상기 제1 캡핑층을 구성하는 물질이 굴절율이 상대적으로 낮은 실리콘 산화물(SiOx)이므로, 상기 와이어 그리드 패턴의 돌출부들 사이의 에어갭 주변에 실리콘 산화물(SiOx)이 일부 유입되더라도, 상기 편광 소자의 광학 성능의 저하가 크지 않을 수 있다.
상기 제1 캡핑층은 실리콘 산화물(SiOx)을 포함하고, 상기 제2 캡핑층은 실리콘 질화물(SiNx)을 포함하므로, 상기 제1 캡핑층의 굴절율이 상기 제2 캡핑층의 굴절율보다 상대적으로 낮을 수 있다. 이에 따라, 상대적으로 굴절율이 높은 실리콘 질화물(SiNx)을 포함하는 상기 제2 캡핑층의 계면에서 반사를 감소시켜 투과율을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 제2 캡핑층은 충분한 두께를 가지므로, 상기 에어갭 또는 상기 실리콘 산화물(SiOx)을 포함하는 제1 캡핑층으로부터 발생할 수 있는 아웃 개스에 의한 AUA(active unfilled area) 불량을 방지할 수 있다.
또한, 상기 제1 캡핑층 및 상기 제2 캡핑층은 약 230℃(섭씨온도)이하의 비교적 저온의 공정을 통해 형성되므로, 하부의 유기 구조물 등의 손상 문제가 없으며, 또한, 상기 제1 및 제2 캡핑층의 멀티 캡핑층 구조에 의해 아웃 개스에 의한 불량 문제도 감소시킬 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: 베이스 기판
110: 와이어 그리드 패턴
120: 제1 캡핑층 130: 제1 중간층
140: 제2 캡핑층 150: 제2 중간층
160: 오버 코팅층 AG: 에어갭
120: 제1 캡핑층 130: 제1 중간층
140: 제2 캡핑층 150: 제2 중간층
160: 오버 코팅층 AG: 에어갭
Claims (21)
- 베이스 기판;
상기 베이스 기판 상에 배치되고, 와이어 그리드(wire grid)를 이루는 일정한 간격으로 형성되고 동일한 형상을 갖는 복수의 돌출부들을 갖는 와이어 그리드 패턴층;
상기 와이어 그리드 패턴층 상에 배치되고 실리콘 산화물(SiOx)을 포함하는 제1 캡핑층; 및
상기 제1 캡핑층 상에 배치되고 실리콘 질화물(SiNx)을 포함하는 제2 캡핑층을 포함하고,
상기 와이어 그리드 패턴층의 상기 복수의 돌출부들 사이에는 에어갭이 형성되는 편광 소자. - 제1 항에 있어서,
상기 제1 캡핑층을 구성하는 물질인 상기 실리콘 산화물이 상기 돌출부들 사이에 일부 유입되어 상기 에어갭을 둘러싸는 것을 특징으로 하는 편광 소자. - 제2 항에 있어서,
상기 제2 캡핑층의 두께는 4000Å 내지 10000Å 인 것을 특징으로 하는 편광 소자. - 제3 항에 있어서,
상기 제1 캡핑층의 두께는 2000Å 이상인 것을 특징으로 하는 편광 소자. - 제1 항에 있어서,
상기 제1 캡핑층과 상기 제2 캡핑층 사이에 배치되고, 실리콘 산질화물(SiON)을 포함하는 제1 중간층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 편광 소자. - 제5 항에 있어서,
상기 제2 캡핑층 상에 배치되는 오버 코팅층; 및
상기 제2 캡핑층과 상기 오버 코팅층 사이에 배치되고, 실리콘 산질화물(SiON)을 포함하는 제2 중간층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 편광 소자. - 베이스 기판;
상기 베이스 기판 상에 배치되고, 와이어 그리드(wire grid)를 이루는 일정한 간격으로 형성되고 동일한 형상을 갖는 복수의 돌출부들을 갖는 와이어 그리드 패턴층;
상기 와이어 그리드 패턴층 상에 배치되고 실리콘 산화물(SiOx) 및 실리콘 질화물(SiNx)을 포함하는 점진적 캡핑층을 포함하고,
상기 점진적 캡핑층은 두께 방향의 위치에 따라 상기 실리콘 산화물(SiOx) 및 상기 실리콘 질화물(SiNx)의 구성비가 다르고,
상기 와이어 그리드 패턴층의 상기 복수의 돌출부들 사이에는 에어갭이 형성되는 편광 소자. - 제7 항에 있어서,
상기 점진적 캡핑층은 하부층, 중간층 및 상부층을 포함하고, 상기 상부층 및 상기 하부층은 상기 중간층에 비해 실리콘 산화물(SiOx)의 함유량이 많고,
상기 중간층은 상기 상부층 및 상기 하부층에 비해 실리콘 질화물(SiNx)함유량이 많은 것을 특징으로 하는 편광 소자. - 기판 상에 와이어 그리드 패턴층을 형성하는 단계;
상기 와이어 그리드 패터층 상에 실리콘 산화물(SiOx)을 포함하는 제1 캡핑층을 형성하는 단계; 및
상기 제1 캡핑층 상에 실리콘 질화물(SiNx)을 포함하는 제2 캡핑층을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 와이어 그리드 패턴층의 상기 복수의 돌출부들 사이에는 에어갭이 형성되고, 상기 제1 캡핑층을 구성하는 물질인 상기 실리콘 산화물이 상기 돌출부들 사이에 일부 유입되어 상기 에어갭을 둘러싸는 것을 특징으로 하는 편광 소자의 제조 방법. - 제9 항에 있어서,
상기 제1 캡핑층 및 상기 제2 캡핑층은 230 ℃(섭씨온도)이하의 온도의 공정을 통해 형성되는 것을 특징으로 하는 편광 소자의 제조 방법. - 제9 항에 있어서,
상기 제2 캡핑층의 두께는 4000Å 내지 10000Å 이고,
상기 제1 캡핑층의 두께는 2000Å 이상인 것을 특징으로 하는 편광 소자의 제조 방법. - 제9 항에 있어서,
상기 제1 캡핑층을 형성한 후, 상기 제2 캡핑층을 형성하기 전에, 상기 제1 캡핑층 상에 실리콘 산질화물(SiON)을 포함하는 제1 중간층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 편광 소자의 제조 방법. - 제9 항에 있어서,
상기 제2 캡핑층을 형성한 후, 상기 제2 캡핑층 상에 실리콘 산질화물(SiON)을 포함하는 제2 중간층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 편광 소자의 제조 방법. - 기판 상에 와이어 그리드 패턴층을 형성하는 단계; 및
상기 와이어 그리드 패터층 상에 실리콘 산화물(SiOx)을 및 실리콘 질화물(SiNx)을 포함하는 점진적 캡핑층을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 와이어 그리드 패턴층의 상기 복수의 돌출부들 사이에는 에어갭이 형성되고,
상기 점진적 캡핑층은 두께 방향의 위치에 따라 상기 실리콘 산화물 및 상기 실리콘 질화물의 구성비가 다르고,
상기 점진적 캡핑층을 구성하는 물질인 상기 실리콘 산화물이 상기 돌출부들 사이에 일부 유입되어 상기 에어갭을 둘러싸고,
상기 점진적 캡핑층은 초기, 중기 및 말기 공정 조건을 달리 하여 형성하는 것을 특징으로 하는 편광 소자의 제조 방법. - 제14 항에 있어서,
상기 점진적 캡핑층은 하부층, 중간층 및 상부층을 포함하고,
상기 상부층 및 상기 하부층은 상기 중간층에 비해 실리콘 산화물(SiOx)의 함유량이 많고, 상기 중간층은 상기 상부층 및 상기 하부층에 비해 실리콘 질화물(SiNx)함유량이 많도록, 상기 초기, 중기 및 말기 공정 조건이 설정되는 것을 특징으로 하는 편광 소자의 제조 방법. - 제15 항에 있어서,
상기 점진적 캡핑층은 화학 기상 증착 방법에 의해 형성되고, 상기 초기, 중기 및 말기 공정 조건은, 초기 가스를 SiH4+N2O 으로 제공하고, 이후, NH3, N2 의 량을 단계적으로 증가시킨 후, SiH4+N2O+NH3+N2 가스를 제공하고, 이후, NH3, N2 의 량을 단계적으로 감소시킨 후, 다시 SiH4+N2O 가스를 제공하는 것을 특징으로 하는 편광 소자의 제조 방법. - TFT 기판, 상기 TFT 기판과 대향하는 대향 기판 및 상기 TFT 기판과 상기 대향 기판 사이에 배치된 액정층을 포함하고,
상기 대향 기판은
베이스 기판;
상기 베이스 기판 상에 배치되고 와이어 그리드(wire grid)를 이루는 일정한 간격으로 형성되고 동일한 형상을 갖는 복수의 돌출부들을 갖는 와이어 그리드 패턴층;
상기 와이어 그리드 패턴층 상에 배치되고 실리콘 산화물(SiOx)을 포함하는 제1 캡핑층; 및
상기 제1 캡핑층 상에 배치되고 실리콘 질화물(SiNx)을 포함하는 제2 캡핑층을 포함하고,
상기 와이어 그리드 패턴층의 상기 복수의 돌출부들 사이에는 에어갭이 형성되고, 상기 제1 캡핑층을 구성하는 물질인 상기 실리콘 산화물이 상기 돌출부들 사이에 일부 유입되어 상기 에어갭을 둘러싸는 것을 특징으로 하는 표시 장치. - 제17 항에 있어서,
상기 제2 캡핑층 상에 배치되는 블랙 매트릭스; 및
상기 블랙 매트릭스가 배치된 상기 제2 캡핑층 상에 배치되는 오버 코팅층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치. - 제17 항에 있어서,
상기 베이스 기판 상에 배치되고 광의 색상을 변환하는 색변환층을 더 포함하고,
상기 색변환층은 형광체 또는 퀀텀닷(Quantum Dot)을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치. - 제19 항에 있어서,
상기 베이스 기판 상에 배치되고 광을 차단하는 블랙 매트릭스;
상기 색변환층 상에 배치되는 평탄화층을 더 포함하고,
상기 색변환층은 상기 블랙 매트릭스가 배치된 상기 기판 상에 배치되고, 상기 평탄화층은 상기 색변환층과 상기 상기 와이어 그리드 패턴층 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 표시 장치. - 제19 항에 있어서,
상기 색변환층은 상기 베이스 기판과 상기 와이어 그리드 패턴 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
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