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KR102226116B1 - 와이어 그리드 편광자 및 이의 제조방법 - Google Patents

와이어 그리드 편광자 및 이의 제조방법 Download PDF

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KR102226116B1
KR102226116B1 KR1020140121123A KR20140121123A KR102226116B1 KR 102226116 B1 KR102226116 B1 KR 102226116B1 KR 1020140121123 A KR1020140121123 A KR 1020140121123A KR 20140121123 A KR20140121123 A KR 20140121123A KR 102226116 B1 KR102226116 B1 KR 102226116B1
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KR
South Korea
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layer
conductive wire
pattern
grid polarizer
wire grid
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KR1020140121123A
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곽은애
강민혁
이문규
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삼성디스플레이 주식회사
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    • G—PHYSICS
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Abstract

본 발명의 와이어 그리드 편광자의 제조 방법은 전도성 와이어 패턴층 및 상기 전도성 와이어 패턴층 상에서 트렌치를 형성하는 가이드 패턴이 순차적으로 적층된 기판을 준비하는 단계, 상기 전도성 와이어 패턴층 및 상기 가이드 패턴의 표면을 소수성 처리하는 단계, 상기 트렌치의 상기 소수성 처리된 전도성 와이어 패턴층 상에 중성층을 코팅하는 단계, 상기 트렌치의 상기 중성층 상에 식각률이 상이한 두 가지 단량체의 블록 공중합체를 채우는 단계, 상기 블록 공중합체를 정렬하는 단계, 상기 정렬된 공중합체 중 한 가지 단량체 블록을 선택적으로 제거하는 단계, 및 잔존하는 단량체 블록 및 상기 가이드 패턴을 사용하여 전도성 와이어 패턴층을 패터닝하는 단계를 포함한다.

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.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 전체적으로 균일한 와이어 그리드 패턴을 제조하는 방법, 상기 제조 방법으로 제조된 와이어 그리드 편광자 및 이를 포함하는 디스플레이 장치를 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 편광자의 제조 방법은, 전도성 와이어 패턴층 및 상기 전도성 와이어 패턴층 상에서 트렌치를 형성하는 가이드 패턴이 순차적으로 적층된 기판을 준비하는 단계, 상기 전도성 와이어 패턴층 및 상기 가이드 패턴의 표면을 소수성 처리하는 단계, 상기 트렌치의 상기 소수성 처리된 전도성 와이어 패턴층 상에 중성층을 코팅하는 단계, 상기 트렌치의 상기 중성층 상에 식각률이 상이한 두 가지 단량체의 블록 공중합체를 채우는 단계, 상기 블록 공중합체를 정렬하는 단계, 상기 정렬된 공중합체 중 한 가지 단량체 블록을 선택적으로 제거하는 단계, 및 잔존하는 단량체 블록 및 상기 가이드 패턴을 사용하여 전도성 와이어 패턴층을 패터닝하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 중성층 코팅 단계 이후, 상기 중성층을 평탄화하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 평탄화 단계 후 상기 중성층과 상기 소수성 처리된 표면과의 접촉각은 70도 내지 110도 범위일 수 있다.
상기 평탄화 단계 이후, 상기 중성층을 가교시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 가교 단계는 열반응 또는 광반응으로 수행될 수 있다.
상기 블록 공중합체를 정렬하는 단계는, 가열 어닐링 또는 솔벤트 어닐링으로 수행될 수 있다.
상기 소수성 처리는 불소 함유 소수성 막을 형성하는 것일 수 있다.
상기 불소 함유 소수성 막은 단분자층(monolayer)으로 형성될 수 있다.
상기 가이드 패턴을 형성하는 것은, 상기 전도성 와이어 패턴층 상에 포토 레지스트를 코팅하는 단계, 상기 코팅된 포토 레지스트를 현상하여 포토 레지스트 패턴을 형성하는 단계, 및 상기 포토 레지스트 패턴을 트리밍하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 가이드 패턴을 형성하는 것은, 상기 전도성 와이어 패턴층 상에 포토 레지스트를 코팅하는 단계, 상기 코팅된 포토 레지스트를 현상하여 포토 레지스트 패턴을 형성하는 단계, 상기 포토 레지스트 패턴의 측면에 하드 마스크층을 형성하는 단계, 및 상기 포토 레지스트 패턴을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자는, 기판, 상기 기판 상에 돌출하여 위치하는 다수의 나란한 전도성 와이어 패턴, 및 적어도 하나 이상의 상기 전도성 와이어 패턴 상에 위치하는 소수성 막을 포함할 수 있다.
상기 전도성 와이어 패턴은 둘 이상의 층을 포함할 수 있다.
상기 소수성 막을 포함하는 전도성 와이어 패턴은 주기를 가지면서 반복적으로 배치될 수 있다.
상기 소수성 막을 포함하는 전도성 와이어 패턴은 서로 인접하여 다수가 배치되고, 하나의 소수성 막을 포함하지 않는 전도성 와이어 패턴을 사이에 두고 반복적으로 배치될 수 있다.
상기 소수성 막 상에 위치하는 중성층을 더 포함할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는, 빛이 입사되는 하부 기판, 빛이 출사되는 상부 기판, 상기 하부 기판 및 상기 상부 기판 사이에 위치하는 액정층, 및 상기 와이어 그리드 편광자를 포함할 수 있다.
상기 와이어 그리드 편광자는 상기 하부 기판 상에 위치할 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 1 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 제조 공정별 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 수직 단면도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 수직 단면도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 개략적인 수직 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 1 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 제조 공정별 단면도이다.
먼저 도 1을 참조하면, 기판(110) 상에 전도성 와이어 패턴층(120a) 및 전도성 와이어 패턴층(120a) 상에서 트렌치를 형성하는 가이드 패턴(130)이 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.
전도성 와이어 패턴층(120a)은 전도성 소재이면 제한없이 사용이 가능하다. 예시적인 실시예에서, 전도성 와이어 패턴층(120a)은 금속 재질일 수 있고, 보다 구체적으로는 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 은(Ag), 구리(Cu), 니켈(Ni), 티타늄(Ti) 코발트(Co) 및 몰리브덴(Mo)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나의 금속 또는 이들의 합금인 것을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
경우에 따라서는, 전도성 와이어 패턴층(120a)은 둘 이상의 층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 전도성 와이어 패턴층(121a) 및 제2 전도성 와이어 패턴층(122a)을 포함할 수 있다.
구체적인 예에서, 제1 전도성 와이어 패턴층(121a)은 알루미늄으로 구성될 수 있고, 제2 전도성 와이어 패턴층(122a)은 티타늄으로 구성될 수 있지만, 이것만으로 한정되는 것은 아니다. 제1 전도성 와이어 패턴층(121a)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 제1 전도성 와이어 패턴층(121a) 상에 티타늄으로 구성되는 제2 전도성 와이어 패턴층(122a)을 형성하여, 공정 상 발생할 수 있는 힐록을 방지할 수 있다.
전도성 와이어 패턴층(120a)를 형성하는 방법은 일반적인 스퍼터링 방법, 화학기상증착법, 이베포레이션(Evaporation)법 등을 이용할 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
가이드 패턴(130)은 포토 레지스트, 유기물 등의 소프트 패턴이거나, 금속, 무기물 등의 하드 패턴일 수 있다.
가이드 패턴(130)을 형성하는 방법으로는, 예를 들어, 포토 레지스트를 코팅한 다음, 마스크 등을 이용하여 패턴에 맞게 노광하여 현상할 수 있다. 이러한 포토 레지스트의 폭을 줄이기 위하여, 현상한 이후 별도의 트리밍 공정을 추가하여, 가이드 패턴(130)의 폭을 줄일 수 있다.
가이드 패턴(130)을 형성하는 다른 방법으로는, 예를 들어, 포토 레지스트를 코팅한 다음, 마스크 등을 이용하여 노광하여 현상하고, 형성된 포토 레지스트를 포함한 전체 표면에 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물과 같은 무기물층을 형성한 다음, 선택적 식각으로 상기 포토 레지스트의 측벽에 형성된 무기물층을 가이드 패턴(130)으로 형성할 수 있다.
도 2를 참조하면, 전도성 와이어 패턴층(120a) 및 가이드 패턴(130)의 표면을 소수성 처리할 수 있다. 상기 소수성 처리는 소수성 막(131)을 형성하는 것일 수 있다.
소수성 막(131)은 예를 들어, 불소 함유 소수성 막일 수 있지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다. 또한, 소수성 막(131)은 예를 들어 단분자층(monolayer)으로 형성될 수 있지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다.
소수성 막(131)을 형성하는 방법은, 단분자층 형성을 위하여 ALD(Atomic Layer Deposition) 등을 들 수 있지만, 이것만으로 한정되는 것은 아니고, 박막 형성을 위한 기존의 다른 방법들도 사용이 가능하다.
하나의 예에서, 가이드 패턴(130)의 측면에도 동일하게 소수성 막(131)을 형성하기 위해서, 화학적 ALD를 사용할 수도 있다.
도 3을 참조하면, 가이드 패턴(130)과 전도성 와이어 패턴층(120a)으로 형성되는 트렌치 내부에 중성층(132)을 코팅할 수 있다.
중성층(132)은 이후 진행될 블록 공중합체(140)의 정렬을 위하여 블록 공중합체(140)의 단량체들의 랜덤 공중합체(random copolymer)를 포함할 수 있지만, 이것만으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 랜덤 공중합체는 가교 가능한 랜덤 공중합체일 수 있다.
중성층(132)은 코팅되면서 표면 에너지의 영향으로 가이드 패턴(130)의 측벽 부분이 더 높은 반월상을 형성할 수 있다.
도 4를 참조하면, 중성층(132) 평탄화할 수 있다. 상기 평탄화는 온도 등의 공정 조건에 따라 적절하게 조절이 가능하다. 중성층(132)과 소수성 막(131) 사이의 접촉각이 70도 내지 110도 범위가 될 때까지 평탄화를 진행할 수 있다. 상기 접촉각 범위일 때, 반월상으로 인한 패턴의 불균일을 방지할 수 있어, 광학 특성이 우수한 와이어 그리드 편광자를 얻을 수 있다. 중성층(132)과 소수성 막(131) 사이의 접촉각이 70도 내지 110도 범위일 때, 중성층(132)을 가교시켜 평탄화된 중성층(132)을 유지할 수 있다. 상기 가교는 열반응 또는 광반응으로 진행될 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 트렌치 내부의 중성층(132) 상에 서로 식각율이 상이한 두 가지 단량체의 블록 공중합체(140)를 채울 수 있다. 도 4에서와 같이, 중성층(132)을 평탄화 함으로써, 트렌치 내부에 블록 공중합체(140)가 채워질 때 균일한 두께로 형성될 수 있다.
블록 공중합체(140)는 예를 들어, 폴리 스티렌(PS)-폴리 메틸 메타크릴레이트(PMMA) 블록 공중합체일 수 있지만, 이것만으로 한정되는 것은 아니다.
도 6을 참조하면, 블록 공중합체(140)는 각 단량체 블록(141, 142)으로 상분리하여 정렬하게 된다. 블록 공중합체(140)의 각 단량체 블록(141, 142)은 식각율 뿐만 아니라, 친수성 및 소수성도 서로 상이한 물질을 사용할 수 있다. 이로 인하여, 바닥부에 중성층(132)이 형성되고, 양 측면에 소수성 막(131)이 형성되는 선택적 표면 처리를 통하여, 효과적으로 블록 공중합체(140)를 정렬시킬 수 있다.
블록 공중합체(140)를 정렬시키는 방법은, 가열 어닐링 또는 솔벤트 어닐링 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다. 일반적으로 열을 가하는 가열 어닐링에 비하여, 기화된 솔벤트를 포함하는 챔버 내에서 어닐링하는 솔벤트 어닐링이 정렬 시간을 단축시킬 수 있다는 장점이 있지만, 전체 공정 레이아웃에 따라 적절하게 선택하여 진행할 수 있다.
도 7을 참조하면, 상대적으로 식각율이 높은 단량체 블록(142)을 선택적으로 제거할 수 있다. 상대적으로 식각율이 높은 단량체 블록(142)을 선택적으로 제거하기 위하여, 일반적인 식각 공정을 이용할 수 있고, 예를 들어, 건식 식각으로 진행할 수 있지만, 이것만으로 한정되는 것은 아니다. 상기 식각에 사용될 수 있는 가스는 O2, 불화 탄소 기체 및 HF로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다. 상기 불화 탄소 기체는 예를 들어, C4F8, CHF3, CH2F2, CF4 및 C2F6로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
도 8을 참조하면, 상대적으로 식각율이 낮은 단량체 블록(141) 및 가이드 패턴(130)을 마스크로 사용하여, 전도성 와이어 패턴층(120a)을 식각할 수 있다. 이를 통하여, 기판(110) 상에 돌출하여 형성되는 다수의 나란한 전도성 와이어 패턴(120)을 형성할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 수직 단면도이다.
도 9를 참조하면, 와이어 그리드 편광자는, 기판(110), 기판(110) 상에 돌출하여 위치하는 다수의 나란한 제1 전도성 와이어 패턴(121) 및 제2 전도성 와이어 패턴(122)을 포함하는 전도성 와이어 패턴(120), 및 일부 제2 전도성 와이어 패턴(122) 상에 순차적으로 적층되는 소수성 막(131) 및 중성층(132)을 포함한다.
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.
기판(110) 상에는 전도성 와이어 패턴(120)이 일정한 주기를 가지고 나란하게 배열되어 있을 수 있다. 제1 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 제한없이 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), 티타늄(Ti) 코발트(Co) 및 몰리브덴(Mo)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나의 금속 또는 이들의 합금인 것을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
구체적인 예에서, 제1 전도성 와이어 패턴(121)은 알루미늄으로 구성될 수 있고, 제2 전도성 와이어 패턴(122)은 티타늄으로 구성될 수 있지만, 이것만으로 한정되는 것은 아니다. 제1 전도성 와이어 패턴(121)이 알루미늄으로 구성될 경우, 제조 공정에서 공정 온도에 따라 힐록(hillock)이 발생하여 상부 표면이 균일하지 않아, 제품의 광학 특성을 저하시킬 수 있다. 이를 방지하기 위하여 제1 전도성 와이어 패턴(121) 상에 티타늄으로 구성되는 제2 전도성 와이어 패턴(122)을 형성하여, 공정 상 발생할 수 있는 힐록을 방지할 수 있다.
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.
소수성 막(131)은 예를 들어, 불소 함유 소수성 막일 수 있지만, 이것만으로 한정되는 것은 아니다. 소수성 막(131)은 또한, 단분자층(monolayer)일 수 있지만, 이것만으로 한정되는 것은 아니다.
중성층(132)은 블록 공중합체의 단량체들의 랜덤 공중합체일 수 있고, 예를 들어, 가교된 랜덤 공중합체일 수 있지만, 이것만으로 한정되는 것은 아니다.
소수성 막(131) 및 중성층(132)은 제조 과정에서 블록 공중합체를 마스크로 사용한 패턴에서 형성될 수 있다. 이 경우, 가이드 패턴을 마스크로 사용한 패턴에서는 제2 전도성 와이어 패턴(122) 상에 소수성 막(131) 및 중성층(132)이 형성되지 않는다.
즉, 소수성 막(131) 및 중성층(132)이 형성된 패턴들은 주기를 가지면서 반복적으로 형성될 수 있다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 수직 단면도이다.
도 10을 참조하면, 와이어 그리드 편광자는, 기판(110), 기판(110) 상에 돌출하여 위치하는 다수의 나란한 제1 전도성 와이어 패턴(121) 및 제2 전도성 와이어 패턴(122)을 포함하는 전도성 와이어 패턴(120), 및 일부 제2 전도성 와이어 패턴(122) 상에 소수성 막(131)을 포함한다.
도 10의 경우, 중성층(132)을 포함하지 않는 것을 제외하고는 도 9의 구성과 동일하거나 대응되므로, 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 개략적인 수직 단면도이다.
도 11을 참조하면, 액정 표시 장치(10)는 빛을 발산하는 백라이트 유닛(11), 백라이트 유닛(11) 상에 적층되고, 하부 기판(12), 하부 편광판(13) 액정층(14) 및 상부 기판(15)을 포함하는 액정 패널(12, 13, 14, 15), 및 액정 패널(12, 13, 14, 15)의 상부에 배치되는 상부 편광판(16)을 포함할 수 있다.
하부 편광판(13) 및 상부 편광판(16)의 투과축은 직교 또는 평행일 수 있다.
도 11에는 상부 편광판(16) 및 하부 편광판(13)을 포함하는 것으로 도시하였지만, 경우에 따라서는 상부 편광판(16)이 생략될 수도 있다.
백라이트 유닛(11)은 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(14) 측으로 변경하는 부분으로서, 광원부에서 발생되는 빛이 입사되도록 마련된 입광면 및 액정층(14)을 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.
도 8을 함께 참조하면, 하부 편광판(13)은 하부 기판(12) 상에 형성될 수 있다. 예를 들면, 유리 또는 플라스틱 등의 투명한 절연 물질로 이루어진 기재 상에 돌출하여 위치하는 다수의 나란한 전도성 와이어 패턴(120)이 형성되고, 그 위에 절연성 물질로 이루어지는 패시베이션 막을 형성한 다음, 상기 패시베이션 막 상에 게이트 전극, 게이트 절연막, 반도체층, 저항성 접촉층 및 소스/드레인 전극으로 구성되는 박막 트랜지스터, 및 ITO 또는 IZO 등의 투명 도전성 산화물로 형성되어 있는 전기장 생성 전극인 화소 전극을 포함할 수 있다.
상부 기판(15)은 컬러 필터(CF) 기판일 수 있다. 도 8에는 구체적으로 도시하지 않았지만, 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.
하부 기판(12) 및 상부 기판(15)에 사용될 수 있는 플라스틱 기판은 디스플레이에 사용될 수 있는 PET(polyethylene terephthalate), PC(polycarbonate), PI(polyimide), PEN(polyethylene naphthalate), PES(polyether sulfone), PAR(polyarylate) 및 COC(cycloolefin copolymer) 등의 플라스틱 기판일 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 하부 기판(12) 및 상부 기판(15)은 플렉서블(flexible)한 물질로 이루어질 수 있다.
액정층(14)은 입사광의 편광축을 회전시키는 역할을 하는 것으로서, 일정한 방향으로 배향되어 상부 기판(15) 및 하부 기판(12) 사이에 위치한다. 액정층(14)은 양의 유전율 이방성을 가지는 트위스티드 네마틱(twisted nematic; TN) 모드, 수직 배향(VA) 모드 또는 수평 배향(IPS, FFS) 모드 등일 수 있다.
상기에서는 액정표시장치를 예로 들어 설명하였지만, 별도의 광원 및 도광판 등을 포함하지 않는 유기발광표시장치 또는 플라즈마를 이용하는 플라즈마 표시장치에도 적용이 가능함은 물론이다.
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
130: 가이드 패턴
131: 소수성 막
132: 중성층
140: 블록 공중합체

Claims (17)

  1. 전도성 와이어 패턴층 및 상기 전도성 와이어 패턴층 상에서 트렌치를 형성하는 가이드 패턴이 순차적으로 적층된 기판을 준비하는 단계;
    상기 전도성 와이어 패턴층 및 상기 가이드 패턴의 표면을 소수성 처리하는 단계;
    상기 트렌치의 상기 소수성 처리된 전도성 와이어 패턴층 상에 중성층을 코팅하는 단계;
    상기 트렌치의 상기 중성층 상에 식각률이 상이한 두 가지 단량체의 블록 공중합체를 채우는 단계;
    상기 블록 공중합체를 정렬하는 단계;
    상기 정렬된 공중합체 중 한 가지 단량체 블록을 선택적으로 제거하는 단계; 및
    잔존하는 단량체 블록 및 상기 가이드 패턴을 사용하여 전도성 와이어 패턴층을 패터닝하는 단계를 포함하여, 다수의 나란한 전도성 와이어 패턴 및 적어도 하나 이상의 상기 전도성 와이어 패턴 상에 위치하는 소수성 막을 형성하되,
    상기 소수성 막을 포함하는 전도성 와이어 패턴은 주기를 가지면서 반복적으로 배치되되 서로 인접하여 다수가 배치되고, 하나의 소수성 막을 포함하지 않는 전도성 와이어 패턴을 사이에 두고 반복적으로 배치되는 와이어 그리드 편광자의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 중성층 코팅 단계 이후,
    상기 중성층을 평탄화하는 단계를 더 포함하는 와이어 그리드 편광자의 제조 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 평탄화 단계 후 상기 중성층과 상기 소수성 처리된 표면과의 접촉각은 70도 내지 110도 범위인 와이어 그리드 편광자의 제조 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 평탄화 단계 이후, 상기 중성층을 가교시키는 단계를 더 포함하는 와이어 그리드 편광자의 제조 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 가교 단계는 열반응 또는 광반응으로 수행되는 와이어 그리드 편광자의 제조 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 블록 공중합체를 정렬하는 단계는, 가열 어닐링 또는 솔벤트 어닐링으로 수행되는 와이어 그리드 편광자의 제조 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 소수성 처리는 불소 함유 소수성 막을 형성하는 것인 와이어 그리드 편광자의 제조 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 불소 함유 소수성 막은 단분자층(monolayer)으로 형성되는 와이어 그리드 편광자의 제조 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 가이드 패턴을 형성하는 것은,
    상기 전도성 와이어 패턴층 상에 포토 레지스트를 코팅하는 단계;
    상기 코팅된 포토 레지스트를 현상하여 포토 레지스트 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 포토 레지스트 패턴을 트리밍하는 단계를 포함하는 와이어 그리드 편광자의 제조 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 가이드 패턴을 형성하는 것은,
    상기 전도성 와이어 패턴층 상에 포토 레지스트를 코팅하는 단계;
    상기 코팅된 포토 레지스트를 현상하여 포토 레지스트 패턴을 형성하는 단계;
    상기 포토 레지스트 패턴의 측면에 하드 마스크층을 형성하는 단계; 및
    상기 포토 레지스트 패턴을 제거하는 단계를 포함하는 와이어 그리드 편광자의 제조 방법.
  11. 기판;
    상기 기판 상에 돌출하여 위치하는 다수의 나란한 전도성 와이어 패턴; 및
    적어도 하나 이상의 상기 전도성 와이어 패턴 상에 위치하는 소수성 막을 포함하며,
    상기 소수성 막을 포함하는 전도성 와이어 패턴은 주기를 가지면서 반복적으로 배치되되 서로 인접하여 다수가 배치되고, 하나의 소수성 막을 포함하지 않는 전도성 와이어 패턴을 사이에 두고 반복적으로 배치되는 와이어 그리드 편광자.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 전도성 와이어 패턴은 서로 적층된 둘 이상의 층을 포함하는 와이어 그리드 편광자.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 소수성 막 상에 위치하는 중성층을 더 포함하는 와이어 그리드 편광자.
  16. 빛이 입사되는 하부 기판;
    빛이 출사되는 상부 기판;
    상기 하부 기판 및 상기 상부 기판 사이에 위치하는 액정층; 및
    제 11 항의 와이어 그리드 편광자를 포함하는 액정 표시 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 와이어 그리드 편광자는 상기 하부 기판 상에 위치하는 액정 표시 장치.
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