KR100707083B1 - 선 격자 편광자 및 그 제조방법 - Google Patents

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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 선 격자 편광자 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 선 격자 편광자의 격자들의 양 측면에 금속 박막을 경사 증착하여 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 선 격자 편광자에 있어서 주기를 격자 주기의 절반으로 줄일 수 있어 높은 편광 소멸비 및 투과율을 얻을 수 있으며, 그로 인해 LCD의 휘도를 증가시킬 수 있고, 전자빔 리소그래피 공정 없이도 110 ~ 135㎚의 주기를 가지는 선 격자 편광자를 대면적(20인치 이상) 상에서 구현할 수 있다.
선 격자 편광자, 휘도, LCD, 편광 소멸비, 투과율, 주기

Description

선 격자 편광자 및 그 제조방법{ Wire grid polarizer and fabricating method thereof }
도 1은 일반적인 선 격자 편광자를 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명의 선 격자 편광자의 실시예를 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명의 선 격자 편광자를 사용하는 경우 LCD의 휘도가 향상되는 원리를 나타낸 도면.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 선 격자 편광자의 제조방법의 실시예를 나타낸 단면도.
도 5a 내지 도5c는 본 발명의 선 격자 편광자의 제조방법에 있어서, 격자들의 양 측면에 금속 박막을 경사 증착하는 공정을 나타낸 단면도.
도 6a는 격자의 상부 면에 금속 박막이 증착되는 것을 방지하기 위한 선 격자 편광자용 스탬프의 단면도.
도 6b는 도 6a에 도시된 스탬프를 이용하여 임프린팅된 선 격자 편광자의 단면도.
도 7은 125㎚의 주기를 갖는 격자의 한 쪽 측면에만 금속 박막을 증착한 경우와 250㎚의 주기를 갖는 격자의 양 측면에 금속 박막을 증착한 경우의 휘도를 비교한 그래프.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 기판 110 : 격자
120 : 금속 박막
본 발명은 액정 디스플레이에 관한 것으로서, 특히 선 격자 편광자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
액정 디스플레이(Liquid Crystal Display : LCD)는 두 개의 편광판 사이에 위치하는 액정 패널에서 각 픽셀(pixel)에 전기 신호를 인가하여 액정의 배열을 변경시킴으로써 빛을 투과시키거나 차단하는 소자이다. LCD는 현재 휴대전화, 노트북, 모니터 및 TV에 이르기까지 광범위하게 사용되고 있다.
상기 LCD를 동작시키기 위해서는 일정한 광원이 필요하며 광원의 사용 방식에 따라 반사형, 투과형, 반투과형으로 구분할 수 있다.
상기 LCD에 있어서 광원으로는 일반적으로 백라이트 유닛이 사용되는데, 백라이트 유닛은 형광등, 발광 다이오드(Light Emitting Diode : LED) 등의 램프와, 상기 램프에서 나온 빛을 LCD패널 전면에 고르게 보내주기 위한 도광판, 확산 쉬트, 프리즘 쉬트 등으로 구성된다.
백라이트 유닛에 있어서, 상기 램프로부터 출발한 빛은 도광판, 확산 쉬트, 프리즘 쉬트 등을 거치는 동안 상당한 부분이 손실된다.
더구나 LCD패널의 전면과 후면에 위치한 편광판은 흡수형이므로 LCD패널로 향하는 빛의 50%를 흡수한다. 따라서, 실제 디스플레이에서 사용자가 보게 되는 빛은 램프로부터 나온 빛의 10%이하의 빛만을 보게 되는 것이다.
이것은 LCD의 광 이용 효율이 상당히 낮다는 것을 말하는데, 이러한 낮은 광 이용 효율을 향상시키면 휴대용 기기에서의 배터리 사용 시간의 증가와 LCD TV에서 전력 소모를 감소시킬 수 있다.
LCD의 광 이용 효율을 향상시켜 휘도를 증가시키기 위한 기술로 3M사의 DBEF(Dual Brightness Enhancement Film)가 있다. 상기 DBEF는 다층의 고분자 박막 형태의 반사형 편광판으로서, 투과형 LCD의 경우 백라이트 유닛과 LCD패널 사이에 위치하여 휘도를 60%까지 증가시킬 수 있다.
일반적으로 광원에서 나온 빛 중에서 일정 편광의 빛은 LCD패널을 투과하나, 또 다른 편광의 빛은 LCD패널의 후면 편광판에서 흡수된다. 여기서, LCD패널을 투과하는 편광의 빛을 P1 편광의 빛이라 하고, LCD패널의 후면 편광판에서 흡수되는 편광의 빛을 P2 편광의 빛이라 한다.
그런데, DBEF를 사용하게 되면 상기 P2 편광의 빛이 DBEF에서 반사되어 다시 백라이트 유닛으로 돌아가게 되고 백라이트 유닛으로 들어간 빛은 다시 반사되어 LCD패널로 향하게 되는데, 이때 반사된 빛은 무작위의 편광 성분을 갖게 된다.
따라서, 상기 반사된 빛 중에서 P1 편광의 빛은 LCD패널을 투과하고, P2 편광의 빛은 다시 백라이트 유닛으로 돌아가게 되며, 이러한 과정이 반복되면서 많은 양의 빛이 LCD패널을 투과하게 된다.
그러나, 상기 DBEF는 광학적으로 이방성인 고분자막과 등방성인 고분자막을 교차하여 다층으로 제작하기 때문에 가격이 비싸고, 제조 공정이 복잡하다는 문제점이 있다.
이에 따라 LCD의 광 이용 효율을 높이기 위해 선 격자 편광자(Wire Grid Polarizer)를 사용하여 LCD 휘도를 증가시키려는 연구가 진행되고 있다.
도 1은 일반적인 선 격자 편광자를 나타낸 단면도이다. 이에 도시된 바와 같이, 투명한 기판(10) 상부에 금속 격자(20)들이 일정한 주기를 가지고 평행하게 배열되어 있다.
이와 같이 구성된 선 격자 편광자에 있어서, 상기 금속 격자(20)들의 주기가 입사되는 전자기파의 반 파장보다 짧을 경우, 상기 선 격자 편광자에 입사하는 빛 중 상기 금속 격자(20)와 평행한 편광을 가지는 S 편광의 빛은 반사되고, 상기 금속 격자(20)에 수직한 편광을 가지는 P 편광의 빛은 투과한다.
이상적인 선 격자 편광자는 상기 금속 격자(20)에 평행한 S 편광의 빛에 대해서는 완벽한 거울이고, 상기 금속 격자(20)에 수직한 P 편광의 빛에 대해서는 완벽하게 투명일 것이다.
그러나, 반사율이 좋은 금속이라고 하더라도 입사하는 빛 중에서 90 ~ 95%만을 반사시킬 수 있으며, 평면 유리라 해도 표면 반사 때문에 입사광을 100% 투과시키지는 못한다.
일반적으로 선 격자 편광자의 성능은 편광 소멸비(polarization extinction ratio)와 투과율로써 나타낼 수 있는데, 편광 소멸비는 S 편광의 빛이 입사할 경우에 입사되는 S 파(Si)와 투과되는 S 파(St)의 광 출력(optical power)비를 나타내고, 투과율은 P 편광의 빛이 입사할 경우에 투과되는 P 파(Pt)와 입사되는 P 파(Pi)의 광 출력비를 나타낸다.
즉, 상기 편광 소멸비와 투과율이 높을수록 선 격자 편광자는 상기 금속 격자(20)에 평행한 편광을 가지는 S 편광의 빛은 더 잘 반사하고, 상기 금속 격자(20)에 수직한 편광을 가지는 P 편광의 빛은 더 잘 투과시키게 된다.
선 격자 편광자가 높은 편광 소멸비와 투과율을 가지기 위해서는 상기 금속 격자(20)의 주기가 입사하는 광의 파장에 비해 상당히 짧아야 한다는 전제 조건이 있다.
그런데, 상기 금속 격자(20)의 주기를 짧게 할수록 선 격자 편광자의 제작이 어려워지기 때문에 선 격자 편광자는 주로 마이크로파 또는 적외선 영역에서 제작되어 사용되어 왔다.
그러나, 반도체 제조 장비와 노광 기술의 발달로 미세 패턴 제작이 가능해짐에 따라 가시광선에서 동작하는 선 격자 편광자의 제작이 가능해지고 있다.
사람이 눈으로 감지할 수 있는 가시광선 영역은 보통 400㎚ 에서 700㎚ 까지의 파장대를 말한다. 따라서, 가시광선 영역에서 동작하기 위해 선 격자 편광자의 금속 격자의 주기는 적어도 250㎚ 이하는 되어야 하며, 보다 우수한 성능을 내기 위해서는 100㎚ 대의 주기를 갖는 것이 바람직하다.
100㎚ 이하의 주기는 기존의 광 리소그래피(Optical Lithography) 공정으로는 구현하기 어려우며, 전자빔 리소그래피(E-beam Lithography) 공정을 통하여 구현할 수 있다.
그러나, 상기 전자빔 리소그래피 공정을 통하여 금속 격자의 주기를 100㎚ 이하로 감소시킨다 하더라도 이를 대면적(20인치 이상)상에 구현하는 것은 한계가 있는데, 너무 많은 시간과 제조 비용이 들기 때문이다.
일반적으로 대면적(20인치 이상)상에서 구현가능한 선 격자 편광자의 금속 격자의 주기는 250㎚ 정도이며, 250㎚의 주기를 갖는 선 격자 편광자를 이용하여 LCD의 휘도를 증가시키기 위한 필요성이 요구되고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 선 격자 편광자의 격자들의 양 측면에 금속 박막을 경사 증착함으로써, 선 격자 편광자의 주기를 줄여 편광 소멸비와 투과율을 높일 수 있는 선 격자 편광자 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 선 격자 편광자의 실시예는, 기판과, 상기 기판 상부에 형성되며, 일정한 주기를 가지고 평행하게 배열되어 있는 격자들과, 상기 격자들의 양 측면에 형성된 금속 박막을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 선 격자 편광자의 제조방법의 실시예는, 일정한 주기를 가지며 상 호 이격되어 있는 복수개의 돌출부가 형성된 스탬프로 스탬핑(Stamping)하여 기판 상에 상호 이격되어 있으며 평행하게 배열되어 있는 격자들을 형성하는 단계와, 상기 격자들의 양 측면에 금속 박막을 증착하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 금속 박막은 상기 격자들의 양 측면으로부터 일정한 각도의 경사진 선상에서 증착하여 형성하며, 상기 금속 박막을 형성하는 단계는,
상기 격자들의 한 쪽 측 상부면과 상기 격자들의 상부면에 금속 박막을 증착하는 단계와, 상기 격자들의 다른 쪽 측 상부면과 상기 격자들의 상부면에 금속 박막을 증착하는 단계와, 상기 격자들의 상부면이 노출되도록 상기 상부면에 증착된 금속 박막을 제거하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하, 도 2 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 선 격자 편광자 및 그 제조방법에 대해 상세히 설명한다. 도 2는 본 발명의 선 격자 편광자의 실시예를 나타낸 단면도이다.
이에 도시된 바와 같이, 기판(100)과, 상기 기판(100) 상부에 일정한 주기를 가지고 평행하게 배열되어 있는 격자(110)들과, 상기 격자(110)들의 양 측상부면에 형성된 금속 박막(120)으로 이루어져 있다.
여기서, 상기 기판(100)은 유리, 쿼츠(Quartz), 폴리머 등 투명한 물질로 이루어지며, 상기 격자(110)는 폴리머 또는 쿼츠(Quartz)와 같이 광을 투과시킬 수 있는 고분자 물질로 이루어진다.
그리고, 상기 금속 박막(120)은 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au), 백금(Pt), 코발트(Co), 탄탈늄(Ta) 중에서 선택된 어느 하나의 물질로 이루어지며, 상기 금속 박막(120)을 보호하기 위해 상기 금속 박막(120) 상에 보호막을 형성할 수도 있다.
상기 격자(110)의 주기를 P 라 하고, 상기 격자(110)의 폭을 W, 상기 금속 박막(120)의 두께를 T 라고 했을 때, 상기 격자(110)의 주기 P = 2(W + T)와 같게 된다. 즉, 격자의 폭(W)는 격자와 격자 사이에 형성된 금속 박막들 사이의 폭과 동일하게 형성된다.
여기서, 상기 격자(110)의 주기는 220 ~ 270㎚ 로 형성하고, 상기 금속 박막(120)의 두께는 10 ~ 60㎚ 로 형성한다.
상기 격자(110)의 양 측상부면에 상기 금속 박막(120)을 경사 증착에 의해 형성하는 경우, 본 발명의 선 격자 편광자에 있어서 주기 Q = (W + T)와 같으며, 이는 상기 격자(110)의 주기인 P의 절반에 해당된다.
이와 같이, 격자(110)의 양 측상부면에 상기 금속 박막(120)을 경사 증착에 의해 형성하면, 선 격자 편광자에 있어서 주기가 상기 격자(110)의 주기의 절반인 110 ~ 135㎚ 로 형성되므로 높은 편광 소멸비 및 투과율을 얻을 수 있어 LCD의 휘도를 증가시킬 수 있다.
그리고, 전자빔 리소그래피 공정 없이도 110 ~ 135㎚의 주기를 가지는 선 격자 편광자를 대면적(20인치 이상) 상에서 구현할 수 있다는 장점이 있다.
도 3은 본 발명의 선 격자 편광자를 사용하는 경우 LCD의 휘도가 향상되는 원리를 나타낸 도면이다. 일반적으로 백라이트 유닛의 광원에서 나온 빛 중에서 P1 편광의 빛은 LCD패널을 투과하지만, P2 편광의 빛은 LCD패널의 후면 편광판에 흡수된다.
그러나, 선 격자 편광자를 상기 백라이트 유닛과 상기 LCD패널 사이에 위치시키는 경우는 도 3에 도시된 바와 같이, 백라이트 유닛(200)에서 나온 빛 중 P1 편광의 빛은 선 격자 편광자(210)와 LCD패널(220)을 투과하지만, P2 편광의 빛은 선 격자 편광자(210)에 의해 반사되어 다시 백라이트 유닛(200)으로 돌아가게 된다.
백라이트 유닛(200)으로 들어간 빛은 백라이트 유닛(200)의 최하부에 위치한 반사판(미도시)에서 반사되어 다시 전면을 향하여 나오게 되는데, 여러 산란 과정을 거치면서 다시 무작위의 편광 성분을 갖게 된다. 즉, 반사판, 도광판, 확산 쉬트, 프리즘 쉬트 등을 거치면서 랜덤(random)한 편광 성분을 갖게 된다.
그리고, 이 중에서 P1 편광의 빛은 다시 선 격자 편광자(210)와 LCD패널(220)을 투과하고, P2 편광의 빛은 상기 선 격자 편광자(210)에서 반사되어 다시 백라이트 유닛(200)으로 돌아가게 되는데, 이러한 과정이 반복되면서 많은 양의 빛이 LCD패널을 투과하게 된다.
이와 같이, 선 격자 편광자를 백 라이트 유닛과 LCD패널 사이에 위치시키면 LCD의 휘도를 향상시킬 수 있게 된다.
즉, 백라이트 유닛의 광원에서 나온 빛 중 P2 편광의 빛은 기존의 LCD에서는 버려지는 빛이었으나, 선 격자 편광자(210)를 도입함으로써 P2 편광의 빛을 재활용할 수 있으며, 그로 인해 LCD의 휘도를 향상시킬 수 있는 것이다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 선 격자 편광자의 제조방법의 실시예를 나타낸 단면도이다. 이에 도시된 바와 같이, 먼저 기판(303) 상부에 스탬핑(Stamping)하기 위한 돌출부(305)들이 일정한 주기(P)를 가지고 평행하게 배열되어 있는 스탬프(300)를 준비한다(도 4a).
여기서, 상기 기판(303)으로는 쿼츠 글래스(Quartz Glass), 실리콘(Si), 다이아몬드, SiO2, 니켈(Ni), 플래티늄(Pt), 크롬(Cr), 고분자 재료 등이 사용될 수 있다.
그리고, 상기 물질 중 쿼츠 글래스와 투명 고분자 재료는 자외선 경화 방식의 나노 임프린트 기술에 이용될 수 있으며, 그 이외의 물질은 열 경화 방식의 나노 임프린트 기술에 이용될 수 있다.
상기 돌출부(305)는 니켈(Ni), 쿼츠 글래스, 폴리머, 실리콘(Si) 등으로 이루어지며, 상기 돌출부(305)는 대면적(20인치 이상) 상에 220 ~ 270㎚의 주기를 가지고 형성되어야 하므로 레이저 간섭 리소그래피(Laser Interference Lithography) 방식으로 형성하는 것이 바람직하다.
다음으로, 선 격자 편광자의 기판(310) 상부에 폴리머와 같은 고분자 물질(320)을 도포한다(도 4b). 여기서, 상기 폴리머는 임프린트 기술에 따라 열 경화 폴리머 또는 자외선 경화 폴리머를 사용할 수 있다.
이어서, 나노 임프린트 기술을 이용하여 상기 스탬프(300)를 상기 고분자 물질(320)에 접촉시켜 상기 기판(310) 상부에 일정한 주기(P)를 가지며 평행하게 배열되어 있는 격자(325)들을 형성한다(도 4c).
여기서, 상기 격자(325)들은 상기 스탬프(300)의 돌출부(305)의 주기와 마찬가지로 220 ~ 270㎚의 주기를 갖는다.
그 후, 상기 격자(325)들의 양 측상부면에 금속 박막(330)을 경사 증착한다(도 4d).
여기서, 상기 금속 박막(330)은 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au), 백금(Pt), 코발트(Co), 탄탈늄(Ta) 중에서 선택된 어느 하나의 물질로 이루어지며, 증착되는 금속 박막(330)의 두께는 10 ~ 60㎚ 로 하는 것이 바람직하다.
상기 격자(325)들의 양 측상부면에 금속 박막(330)을 형성한 결과, 선 격자 편광자의 주기는 상기 격자(325)들의 주기의 절반인 Q로 줄어드는 효과를 볼 수 있게 된다.
도 5a 내지 도5c는 본 발명의 선 격자 편광자의 제조방법에 있어서, 격자들의 양 측면에 금속 박막을 경사 증착하는 공정을 나타낸 단면도이다.
박막의 경사 증착 방법은 모토로라에서 FED(Field Emission Display) 소자 제조시에 사용했던 방식으로 샘플이 장착되는 스테이지(Stage)의 각도를 조절하여 증착되는 샘플의 형태를 조절하거나 원하는 부분에 금속 박막을 증착하는 방법이 다.
이때에 사용되는 장비는 증착되는 입자의 직진성이 가장 우수한 전자빔 증착기(E-beam Evaporator) 또는 열 증착기(Thermal Evaporator)가 사용될 수 있다.
이에 도시된 바와 같이, 먼저 기판(400) 상부에 일정한 주기를 가지고 평행하게 배열되어 있는 격자(410)들의 한 쪽 측상부면과 상기 격자(410)들의 상부면에 경사 증착을 통하여 금속 박막(420)을 증착한다(도 5a).
다음으로, 상기 격자(410)들의 다른 쪽 측상부면과 상기 격자(410)들의 상부면에 경사 증착을 통하여 금속 박막(420)을 증착한다(도 5b).
여기서, 상기 기판(400)이 장착된 스테이지의 각도 변화가 중요한 인자로 작용하는데, 상기 격자(410)의 상부 면에 금속 박막(420)이 증착되는 것을 최대한 방지하기 위하여 스테이지의 각도를 상기 격자(410)의 측면 즉, 수직선상을 기준으로 65°이상이 되게 한다.
상기 금속 박막(420)을 상기 격자(410)의 측면에 경사 증착할때, 상기 격자(410)의 상부 면에도 금속 박막(420)이 증착되는데, 이는 건식 식각 공정을 통하여 제거하게 된다.
이때, 상기 격자(410)의 상부 면에 증착되는 금속 박막(420)의 두께가 20㎚ 이상이 되면 이를 제거할 때, 상기 격자(410)의 양 측면에 증착된 금속 박막(420)에도 손상을 주게 되어 원하는 휘도 특성을 얻기 어렵게 된다.
그런데, 상기 기판(400)이 장착된 스테이지의 각도를 수직선상을 기준으로 65°이상으로 하여 경사 증착을 하게 되면, 상기 격자(410)의 상부 면에 증착되는 금속 박막(420)의 두께가 약 10㎚ 정도가 됨이 실험을 통해 밝혀졌다.
따라서, 기판(400)이 장착된 스테이지의 각도를 수직선상을 기준으로 65°이상으로 한 후, 경사 증착을 하여 상기 격자(410)의 상부 면에 금속 박막(420)이 증착되더라도 이를 제거함에 있어 상기 격자(410)의 양 측면에 증착된 금속 박막(420)이 손상되지 않도록 한다.
바람직하게는, 상기 기판(400)이 장착된 스테이지의 각도를 상기 격자(410)의 측면을 기준으로 65° ~ 85°경사를 가지도록 하여 증착한다.
그 후, 상기 격자(410)의 상부면에 증착된 금속 박막(420)을 방향성 건식 식각 공정 등을 통하여 제거함으로써, 상기 격자(410)의 상부면을 노출시킨다(도 5c).
이와 같이, 선 격자 편광자에 있어서 상기 격자(410)의 양 측면에 금속 박막(420)을 형성하게 되면, 선 격자 편광자의 격자 주기를 줄일 수 있으므로 LCD의 휘도를 향상시킬 수 있어 에너지를 절감하는 효과를 얻을 수 있다.
그리고, 임프린트 공정을 통하여 선 격자 편광자를 제조함으로써 제조 공정이 단순해지고, 대량으로 생산이 가능하여 제조 단가를 크게 낮출 수 있게 된다.
선 격자 편광자의 격자들의 양 측면에 금속 박막을 경사 증착하여 형성하는 경우, 격자들의 상부 면에도 금속 박막이 증착되며, 이를 제거하기 위해 건식 식각 공정이 필요하게 된다.
그러나, 건식 식각 공정을 도입하지 않고도 상기 격자들의 상부 면에 금속 박막이 증착되는 것을 방지할 수 있는 방법이 있다.
즉, 선 격자 편광자의 격자들을 형성하기 위한 스탬프를 제조하는 경우에 있어서, 스탬핑하기 위한 돌출부들의 배열 방향을 따라 돌출부들의 각 밑 부분에 홈을 형성한 후 임프린팅하게 되면, 임프린트된 선 격자 편광자의 격자들의 상부의 가장자리 부분이 약간 돌출되게 되어 금속 박막을 경사 증착하는 경우 상기 격자들의 상부 면에 금속 박막이 증착되는 것을 막을 수 있게 된다.
도 6a는 격자의 상부 면에 금속 박막이 증착되는 것을 방지하기 위한 선 격자 편광자용 스탬프의 단면도이다.
이에 도시된 바와 같이, 기판(500) 상부에 스탬핑을 하기 위한 돌출부(510)들이 일정한 주기를 가지고 상호 이격되어 배열되어 있으며, 상기 돌출부(510)들의 각 밑 부분에 있는 기판(500)에는 상기 돌출부(510)들을 따라 홈(505)이 형성되어 있다.
여기서, 상기 홈(505)은 상기 돌출부(510)를 형성하기 위한 건식 식각 공정 중에 형성되게 되는데, 이는 바텀 바우잉(Bottom Bowing) 현상을 이용한 것이다.
즉, RIE(Reactive Ion Etching) 방식의 식각 공정에 있어서, 식각 이온은 기판(500)에 수직한 방향으로 향하게 되나, 식각면에 도달하게 되면 활 처럼 약간의 휘어짐이 발생하는데 그 결과 상기 돌출부(510)들의 각 밑 부분에 있는 기판(500)에 상기 홈(505)이 형성되게 된다.
상기 홈(505)의 깊이는 10 ~ 20㎚ 정도로 형성하는 것이 바람직하며, 이는 RF 파워나 압력, 플라즈마의 바이어스(Bias) 또는 밀도(Density) 등을 통해 조절할 수 있다.
도 6b는 도 6a에 도시된 스탬프를 이용하여 임프린팅된 선 격자 편광자의 단면도이다. 이에 도시된 바와 같이, 도 6a에 도시된 스탬프를 이용하여 임프린팅하는 경우, 기판(520) 상부에 주기적으로 평행하게 배열되어 있는 격자(530)는 금속 박막이 증착되는 측면 방향을 따라 가장자리 부분이 돌출되어 있는 형상을 가지게 된다.
여기서, 상기 돌출된 부분의 높이(h)는 10 ~ 20㎚ 정도로 형성되며, 금속 박막이 상기 격자(530)들의 양 측면에 경사 증착되는 경우 상기 돌출된 에지 부분으로 인하여 상기 격자(530)들의 상부 면에 금속 박막이 증착되는 것을 막을 수 있게 된다.
도 7은 125㎚의 주기를 갖는 격자의 한 쪽 측면에만 금속 박막을 증착한 경우와 250㎚의 주기를 갖는 격자의 양 측면에 금속 박막을 증착한 경우의 휘도를 비교한 그래프이다.
이에 도시된 바와 같이, 250㎚의 주기를 갖는 격자의 양 측면에 금속 박막을 증착한 경우, 125㎚의 주기를 갖는 격자의 한 쪽 측면에만 금속 박막을 증착한 경우와 비슷한 휘도 특성을 보이는 것을 알 수 있다.
한편, 상기에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있다.
본 발명에 의하면, 선 격자 편광자의 격자들의 양 측면에 금속 박막을 경사 증착에 의해 형성함으로써, 선 격자 편광자에 있어서 주기를 격자 주기의 절반으로 줄일 수 있어 높은 편광 소멸비 및 투과율을 얻을 수 있으며, 그로 인해 LCD의 휘도를 증가시킬 수 있다.
그리고, 전자빔 리소그래피 공정 없이도 110 ~ 135㎚의 주기를 가지는 선 격자 편광자를 대면적(20인치 이상) 상에서 구현할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 선 격자 편광자를 백 라이트 유닛과 LCD패널 사이에 위치시키면 기존의 LCD에서 버려졌던 P2 편광의 빛을 재활용할 수 있으며, 그로 인해 LCD의 휘도를 향상시킬 수 있다.

Claims (13)

  1. 기판;
    상기 기판 상부에 형성되며, 일정한 주기를 가지고 평행하게 배열되어 있는 격자들; 및
    상기 격자들의 양 측면에 형성된 금속 박막을 포함하여 이루어지는 선 격자 편광자.
  2. 제1항에 있어서, 상기 격자는 광을 투과시킬 수 있는 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 선 격자 편광자.
  3. 제1항에 있어서, 상기 격자는 상기 금속 박막이 증착되는 측면 방향을 따라 가장자리 부분이 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 선 격자 편광자.
  4. 제1항에 있어서, 상기 격자의 폭은 격자와 격자 사이에 형성된 금속 박막들 사이의 폭과 동일한 것을 특징으로 하는 선 격자 편광자.
  5. 제1항에 있어서, 상기 격자들의 주기는 220 ~ 270㎚인 것을 특징으로 하는 선 격자 편광자.
  6. 제1항에 있어서, 상기 금속 박막은 Al, Ag, Au, Pt, Co, Ta 중에서 선택된 어느 하나의 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 선 격자 편광자.
  7. 제1항에 있어서, 상기 금속 박막의 두께는 10 ~ 60㎚인 것을 특징으로 하는 선 격자 편광자.
  8. 제1항에 있어서, 상기 금속 박막은 상기 격자들의 측상부면에 형성되는 것을 특징으로 하는 선 격자 편광자.
  9. 일정한 주기를 가지며 상호 이격되어 있는 복수개의 돌출부가 형성된 스탬프로 스탬핑(Stamping)하여 기판 상에 상호 이격되어 있으며 평행하게 배열되어 있는 격자들을 형성하는 단계;
    상기 격자들의 양 측면에 금속 박막을 증착하는 단계를 포함하여 이루어지는 선 격자 편광자의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 금속 박막은 상기 격자들의 양 측면을 기준으로 일정한 각도의 경사진 선상에서 증착하여 형성하며, 상기 금속 박막을 형성하는 단계는,
    상기 격자들의 한 쪽 측 상부면과 상기 격자들의 상부면에 금속 박막을 증착하는 단계;
    상기 격자들의 다른 쪽 측 상부면과 상기 격자들의 상부면에 금속 박막을 증착하는 단계; 및
    상기 격자들의 상부면이 노출되도록 상기 상부면에 증착된 금속 박막을 제거하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 선 격자 편광자의 제조방법.
  11. 제9항에 있어서, 상기 격자는 상기 금속 박막이 증착되는 측면 방향을 따라 가장자리 부분이 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 선 격자 편광자의 제조방법.
  12. 제9항에 있어서, 상기 금속 박막은 상기 격자들의 측상부면에 형성되는 것을 특징으로 하는 선 격자 편광자의 제조방법.
  13. 제10항에 있어서, 상기 금속 박막은 상기 격자들의 양 측면을 기준으로 65 ~ 85°의 경사진 선상에서 증착하는 것을 특징으로 하는 선 격자 편광자의 제조방법.
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