KR102114965B1 - 반사형 편광판의 제조방법 및 반사형 편광판을 구비한 표시장치 - Google Patents

반사형 편광판의 제조방법 및 반사형 편광판을 구비한 표시장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예에 의한 반사형 편광판의 제조방법은, 개구영역 및 비개구영역이 정의된 기판 상에 금속층, 제1 격벽층 및 희생층을 순차적으로 형성하는 단계와; 상기 개구영역의 희생층 상에 제1 높이를 가지면서 상호 이격되는 복수의 제1 포토 마스크 패턴들을 형성함과 아울러, 상기 비개구영역의 희생층 상에 상기 제1 높이보다 큰 제2 높이를 갖는 제2 포토 마스크 패턴을 형성하는 단계와; 상기 제1 및 제2 포토 마스크 패턴들을 마스크로 하여 상기 개구영역의 희생층을 선택적으로 식각함에 의해 복수의 희생층 패턴들을 형성하는 단계와; 상기 제1 포토 마스크 패턴들을 제거함과 아울러, 상기 제2 포토 마스크 패턴의 일부만을 제거하는 단계와; 상기 희생층 패턴들이 형성된 기판 상에 제2 격벽층을 형성하고, 이를 이방성 식각함에 의해 상기 희생층 패턴들의 측벽을 따라 형성되는 복수의 제1 격벽들을 형성한 후, 상기 개구영역의 희생층 패턴들만을 선택적으로 제거하는 단계와; 상기 제1 격벽들 사이의 공간에 대응하는 그리드 패턴 영역에 공중합체층을 형성한 후 패터닝함에 의해 상호 이격된 다수의 그리드 패턴들을 형성하는 단계와; 상기 그리드 패턴들을 이용하여 상기 개구영역의 금속층을 패터닝함에 의해, 상기 개구영역에 상호 이격되어 배열되는 다수의 나노 와이어 패턴들과 상기 비개구영역의 금속막으로 구성되는 와이어 그리드 편광자를 형성하는 단계;를 포함한다.

Description

반사형 편광판의 제조방법 및 반사형 편광판을 구비한 표시장치{MANUFACTURING METHOD OF REFLECTIVE POLARIZER PLATE AND DISPLAY DEVICE HAVING REFLECTIVE POLARIZER PLATE}
본 발명의 실시예는 반사형 편광판의 제조방법 및 반사형 편광판을 구비한 표시장치에 관한 것으로, 특히, 반사효율을 향상시키면서 마스크 수를 저감할 수 있는 반사형 편광판의 제조방법 및 반사형 편광판을 구비한 표시장치에 관한 것이다.
일반적으로, 입사되는 전자기파의 파장보다 짧은 주기로 배열된 금속 와이어는 전자기파의 편광을 선택적으로 투과시키거나 반사시킨다. 이 현상을 이용하여 편광 효율이 우수하고, 투과율이 높으며, 시야각이 넓은 편광자를 제조할 수 있다. 이러한 편광자를 와이어 그리드 편광자(Wire Grid Polarizer)라고 한다.
이와 같은 와이어 그리드 편광자를 이용하여 반사형 편광판을 제조할 수 있다. 이러한 반사형 편광판은, 필름 형태의 흡수형 편광판에 비해 열화에 강하고, 인셀(In-Cell) 타입으로 표시패널 등과 일체로 형성될 수 있다. 이에 따라, 반사형 편광판은 액정표시장치를 비롯한 다양한 표시장치에 채용되는 등 그 적용범위가 점차 확장되고 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 와이어 그리드 편광자를 이용한 반사형 편광판의 제조방법 및 반사형 편광판을 구비한 표시장치를 제공하는 것으로서, 특히 반사효율을 향상시키면서 마스크 수를 저감할 수 있는 반사형 편광판의 제조방법 및 반사형 편광판을 구비한 표시장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 의한 반사형 편광판의 제조방법은, 개구영역 및 비개구영역이 정의된 기판 상에 금속층, 제1 격벽층 및 희생층을 순차적으로 형성하는 단계와; 상기 개구영역의 희생층 상에 제1 높이를 가지면서 상호 이격되는 복수의 제1 포토 마스크 패턴들을 형성함과 아울러, 상기 비개구영역의 희생층 상에 상기 제1 높이보다 큰 제2 높이를 갖는 제2 포토 마스크 패턴을 형성하는 단계와; 상기 제1 및 제2 포토 마스크 패턴들을 마스크로 하여 상기 개구영역의 희생층을 선택적으로 식각함에 의해 복수의 희생층 패턴들을 형성하는 단계와; 상기 제1 포토 마스크 패턴들을 제거함과 아울러, 상기 제2 포토 마스크 패턴의 일부만을 제거하는 단계와; 상기 희생층 패턴들이 형성된 기판 상에 제2 격벽층을 형성하고, 이를 이방성 식각함에 의해 상기 희생층 패턴들의 측벽을 따라 형성되는 복수의 제1 격벽들을 형성한 후, 상기 개구영역의 희생층 패턴들만을 선택적으로 제거하는 단계와; 상기 제1 격벽들 사이의 공간에 대응하는 그리드 패턴 영역에 공중합체층을 형성한 후 패터닝함에 의해 상호 이격된 다수의 그리드 패턴들을 형성하는 단계와; 상기 그리드 패턴들을 이용하여 상기 개구영역의 금속층을 패터닝함에 의해, 상기 개구영역에 상호 이격되어 배열되는 다수의 나노 와이어 패턴들과 상기 비개구영역의 금속막으로 구성되는 와이어 그리드 편광자를 형성하는 단계;를 포함한다.
실시예에 따라, 상기 제2 포토 마스크 패턴은 해당 비개구영역에 대응하는 폭을 갖도록 형성될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 금속막은 상기 제2 포토 마스크 패턴에 대응하는 폭을 갖도록 비개방형으로 형성될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제1 및 제2 포토 마스크 패턴들을 형성하는 단계에서, 하프톤 마스크 또는 슬릿 마스크를 이용한 단일의 마스크 공정을 통해 상기 제1 및 제2 포토 마스크 패턴들을 형성할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 금속층, 제1 격벽층 및 희생층을 형성하는 단계는, 상기 제1 격벽층과 상기 희생층 사이에 제1 하드 마스크층을 형성하는 단계와; 상기 희생층 상에 제2 하드 마스크층을 형성하는 단계; 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 희생층 패턴들을 형성하기 이전에, 상기 제1 및 제2 포토 마스크 패턴들을 이용하여 상기 개구영역의 제2 하드 마스크층을 선택적으로 식각함에 의해 제2 하드 마스크 패턴들을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제1 포토 마스크 패턴들을 제거함과 아울러 상기 제2 포토 마스크 패턴의 일부만을 제거하는 단계와 상기 제2 격벽층을 형성하는 단계 사이에, 상기 개구영역의 제2 하드 마스크 패턴들을 제거하는 단계와; 상기 비개구영역에 남은 제2 포토 마스크 패턴을 제거하는 단계;를 더 포함할 수 있고, 상기 제2 격벽층은, 상기 비개구영역의 희생층 패턴 상부에 잔류하는 제2 하드 마스크 패턴과 상기 개구영역의 희생층 패턴들을 덮도록 형성될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 개구영역의 희생층 패턴들만을 선택적으로 제거하는 단계에서, 상기 비개구영역의 희생층 패턴들 상부는 상기 제2 하드 마스크 패턴에 의해 마스킹될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제1 격벽들을 형성하는 단계와 상기 그리드 패턴들을 형성하는 단계 사이에, 상기 제1 격벽들을 마스크로 이용하여 상기 제1 하드 마스크층을 패터닝함에 의해 제2 격벽들을 형성하는 단계와; 상기 제2 격벽들을 마스크로 이용하여 상기 제1 격벽층을 패터닝함에 의해 제3 격벽들을 형성하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 그리드 패턴들을 형성하는 단계는, 상기 제3 격벽들의 사이에 상기 공중합체층을 상기 제3 격벽들보다 낮은 높이로 채우는 단계와; 상기 공중합체층을 열처리함에 의해 상기 공중합체층이 제1 및 제2 폴리머로 상분리되어 교대 배열되도록 정렬하는 단계와; 상기 제1 및 제2 폴리머 중 어느 하나를 제거함에 의해 상기 제3 격벽들의 사이에 소정 간격 이격된 다수의 상기 그리드 패턴들을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 와이어 그리드 편광자를 형성하는 단계에서, 상기 그리드 패턴들과 더불어 상기 제3 격벽들을 마스크로 이용하여 상기 개구영역의 금속층을 패터닝할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 나노 와이어 패턴들은 200nm 이하의 폭을 갖도록 패터닝될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 나노 와이어 패턴들 중 적어도 일부는 50nm 내지 60nm의 폭을 갖도록 패터닝될 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 표시장치는, 개구영역 및 비개구영역이 정의된 제1 기판과; 상기 제1 기판의 일면에 형성된 와이어 그리드 편광자;를 포함하는 반사형 편광판을 구비하며, 상기 와이어 그리드 편광자는, 상기 개구영역에 상호 이격되어 배열된 다수의 나노 와이어 패턴들을 포함하는 편광부와; 상기 비개구영역에 형성된 금속막으로 구성된 반사부;를 포함한다.
실시예에 따라, 상기 반사형 편광판이 형성된 제1 기판 상에 구비된 제2 기판과, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 형성된 다수의 화소들을 더 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판이 각각 표시패널의 하부기판 및 상부기판을 구성하며, 상기 와이어 그리드 편광자가 상기 제1 기판 상에 직접 형성되어 인셀 타입으로 상기 표시패널과 일체화될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 반사부를 구성하는 금속막은 비개방형으로 형성될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 금속막 상에 잔류하는 박막을 더 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 나노 와이어 패턴들은 200nm 이하의 폭을 가질 수 있다.
실시예에 따라, 상기 나노 와이어 패턴들은 50nm 내지 60nm의 간격만큼 상호 이격되어 배열되고, 상기 나노 와이어 패턴들 중 적어도 일부는 50nm 내지 60nm의 폭을 가질 수 있다.
이와 같은 본 발명의 실시예에 의하면, 개구영역 및 비개구영역을 구분하여 각각 편광부 및 반사부를 형성함에 의해 충분한 편광 특성을 제공하면서 반사효율이 향상된 반사형 편광판을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 상기 반사형 편광판을 제조함에 있어, 개구영역 및 비개구영역을 구분하여 상이한 높이의 포토 마스크를 형성함으로써, 단일의 마스크 공정을 통해 상기 개구영역과 비개구영역을 구분하여 와이어 그리드 편광자를 패터닝할 수 있다.
이에 따라, 반사형 편광판의 반사효율을 향상시키면서도 상기 반사형 편광판의 제조공정에 이용되는 마스크 수를 저감할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 반사형 편광판을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 I 부분의 확대도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 반사형 편광판을 구비한 표시장치의 요부 단면도이다.
도 4a 내지 도 4n은 본 발명의 실시예에 의한 반사형 편광판의 제조방법을 순차적으로 도시한 요부 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 특정 실시예들을 예시하여 상세하게 설명하고자 한 것으로, 본 발명이 첨부된 도면에 개시된 형태에 한정되는 것이 아님은 물론이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 반사형 편광판을 개략적으로 도시한 사시도이다. 그리고, 도 2는 도 1에 도시된 I 부분의 확대도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 반사형 편광판(100)은 기판(110) 및 상기 기판(110) 상에 구비된 와이어 그리드 편광자(Wire Grid Polarizer; 120)를 포함한다.
기판(110)은 광이 투과될 수 있는 투명 기판으로 형성된다. 예를 들어, 기판(110)은 투명한 실리콘 또는 유리 기판일 수 있다. 여기서, 투명이라 함은 100% 투명함을 포함하는 것은 물론, 소정의 설계조건에서 제시된 투과도 이상을 만족하는 정도의 반투명함을 포괄적으로 의미할 수 있다.
와이어 그리드 편광자(120)는, 제1 방향(D1)으로 길게 연장되며 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향(D2)을 따라 상호 이격되어 배열되는 다수의 나노 와이어 패턴들(122)을 포함하여 구성된다. 일례로, 제1 방향(D1)과 제2 방향(D2)은 서로 직교하는 방향일 수 있고, 나노 와이어 패턴들(122)은 제2 방향을 따라 소정 간격 이격되면서 서로 평행하게 배열될 수 있다.
나노 와이어 패턴들(122)은 금속 나노 와이어 패턴들일 수 있다. 예컨대, 상기 나노 와이어 패턴들(122)은 알루미늄(Al), 금(Au), 크롬(Cr), 은(Ag), 구리(Cu), 니켈(Ni), 철(Fe), 코발트(Co) 중 선택된 어느 하나의 금속 또는 이들의 합금을 이용하여 형성될 수 있다. 일례로, 나노 와이어 패턴들(122)은 알루미늄(A1) 소재의 금속 나노 와이어 패턴들일 수 있다.
이러한 나노 와이어 패턴들(122)이 빛(Li)의 입사파장, 특히 가시광선의 입사파장보다 짧은 서브마이크론(Submicron) 단위의 배열 주기(Grating Period; GP)를 갖도록 와이어 그리드 편광자(120)를 형성하게 되면, 상기 입사광(Li)이 와이어 그리드 편광자(120)를 통과하면서 편광된다.
이를 위해, 나노 와이어 패턴들(122)은 포토 리소그래피(Photo Lithography), 홀로그램 리소그래피(Hologram Lithography), 전자빔 리소그래피(E-beam Lithography), 리프트-오프(Lift-Off), 스퍼터링(Sputtering), 나노 임프린팅(Nano Imprinting), 또는 블록 공중합체 나노 패터닝(Block Copolymer Nano Patterning; 이하, BCP 패터닝) 방식 등을 이용하여 서브마이크론(Submicron) 단위의 배열 주기(GP)를 갖도록 패터닝될 수 있다.
이중, BCP 패터닝 방식은 블록 공중합체(Block Copolymer)의 자발정렬(Self-assembly) 특성을 이용한 것으로서, 특히 표시패널의 제조에 필요한 대면적 공정에 유리한 장점이 있다.
한편, 도 1 및 도 2에는 도시되지 않았으나, 본 실시예에 의한 반사형 편광판(100)은 나노 와이어 패턴들(122)의 상부를 덮는 보호층을 더 포함할 수 있다.
전술한 바와 같은 반사형 편광판(100)의 편광 특성 및 그 효율은 나노 와이어 패턴들(122)의 폭(W), 높이(H) 및 배열 주기(GP) 등에 따라 달라지게 된다.
보다 구체적으로, 와이어 그리드 편광자(120)를 구성하는 나노 와이어 패턴들(122)을 가시광선의 파장보다 짧은 배열 주기(GP), 예컨대 약 400nm 이하의 배열 주기(GP)를 갖도록 배열하게 되면, 상기 와이어 그리드 편광자(120)는 입사광(Li)을 편광하게 된다. 예컨대, 상기 입사광(Li) 중 P파는 상기 와이어 그리드 편광자(120)를 투과하게 되고, S파는 상기 와이어 그리드 편광자(120)에 의해 반사된다.
특히, 나노 와이어 패턴들(122)을 대략 200nm 이하, 예컨대 100nm 이하의 짧은 배열 주기(GP)를 갖도록 미세하게 패터닝하여 배열하는 경우, 빛의 회절이 효과적으로 방지되면서 우수한 편광 특성을 제공할 수 있다.
이와 같은 편광 원리에 의해 와이어 그리드 편광자(120)를 구비한 반사형 편광판(100)이 필름 형태의 흡수형 편광판 등을 대체하여 액정표시장치 등에 적용될 수 있다.
본 발명의 일 예로, 나노 와이어 패턴들(122) 각각의 폭(W)과 높이(H)의 비는 1:3 이상으로 설정될 수 있다. 예컨대, 나노 와이어 패턴들(122) 각각의 폭(W)은 60nm 이하로 설정되고, 높이(H)는 150nm 이상으로 설정될 수 있다. 다만 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 예컨대 나노 와이어 패턴들(122) 각각의 폭(W)은 대략 200nm 이하의 범위 내에서 자유롭게 설정될 수 있고, 높이(H)는 폭(W)의 대략 3배 이상으로 설정될 수 있다.
또한, 나노 와이어 패턴들(122)의 배열 주기(GP)는 가시광선의 파장 이하인 대략 400nm 이하, 예컨대 200nm 이하로 설정될 수 있다. 특히, 나노 와이어 패턴들(122)이 100nm 이하의 배열 주기(GP)를 갖도록 미세하여 패터닝하여 배열하는 경우, 우수한 편광 특성을 제공할 수 있다.
그리고, 상기 나노 와이어 패턴들(122) 사이의 간격(d)은 각 나노 와이어 패턴들(122)의 폭과 대략 유사한 정도로 설정될 수 있다.
예컨대, 상기 나노 와이어 패턴들(122) 사이의 간격(d)은 50nm 내지 400nm로 설정될 수 있다. 나노 와이어 패턴들(122) 사이의 간격(d)이 50nm 미만으로 좁으면, 주로 UV 영역에서 편광 효과가 발생하며 세심한 제조공정이 필요하여 생산성이 저하되고, 상기 간격(d)이 400nm를 초과하면, 편광특성이 미흡하고 적외선 영역에서 주로 편광효과가 발생하게 된다.
특히, 우수한 편광 특성을 제공하기 위하여 나노 와이어 패턴들(122) 사이의 간격(d)은 60nm 이하, 예컨대 50nm 내지 60nm로 설정될 수 있다. 이 경우, 나노 와이어 패턴들(122) 각각의 폭(W)은 이들 사이의 간격(d)과 대략 유사한 정도, 예컨대 50nm 내지 60nm로 설정될 수 있다.
전술한 바와 같은 반사형 편광판(100)을 채용하는 경우, 흡수형 편광판에 비해 열화에 강하며, 표시패널의 하부기판에 직접 형성할 수도 있어 인셀(In-Cell) 타입으로 표시패널과 일체화함에 의해 박형화에 유리한 장점도 있다.
또한, 반사형 편광판(100)을 채용하는 경우, 상기 반사형 편광판(100)에 의해 반사된 빛을 재순환(Recycling)하여 광 효율을 높일 수 있다.
예컨대, 반사형 편광판(100)에 의해 반사된 S파 성분이 그 하부의 백라이트 유닛(미도시)에 구비된 도광판에 의해 산란되어 편광성이 상쇄된 후, 상기 백라이트 유닛에 구비된 반사판에 의해 재반사되어 상기 반사형 편광판(100)으로 재입사되는 과정이 반복될 수 있고, 이에 의해 광 효율이 향상될 수 있다.
이와 같이 광 효율이 향상되면, 소비전력절감 및/또는 휘도향상의 효과를 얻을 수 있는 장점이 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 반사형 편광판을 구비한 표시장치의 요부 단면도이다. 단, 도 3에서는 인셀 타입으로 표시패널과 일체화된 하부 반사형 편광판을 구비한 액정표시장치를 일 예로 개시하여 본 발명의 실시예를 설명하나, 본 발명에 의한 표시장치가 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 본 발명의 다른 실시예에 의한 반사형 편광판을 구비한 표시장치는, 분리형의 상부 및/또는 하부 반사형 편광판을 구비한 표시장치일 수 있고, 표시장치는 유기전계발광 표시장치와 같은 다른 타입의 표시장치일 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 표시장치는, 개구영역(Opening Area; OA)과 비개구영역(Non-Opening Area; NOA)이 정의된 제1 기판(310)과, 상기 제1 기판(310)의 일면에 형성된 와이어 그리드 편광자(320)를 포함하는 반사형 편광판(301)을 구비한다. 개구영역(OA)은 빛이 투과하는 영역이며, 비개구영역(NOA)은 박막 트랜지스터(340)나 배선(미도시) 등이 형성되는 영역으로서 상부의 블랙 매트릭스(440)에 의해 상기 박막 트랜지스터(340)나 배선 등의 패턴이 가시화되는 것이 방지되는 영역이다.
여기서, 반사형 편광판(301)의 기재가 되는 제1 기판(310)은 표시패널의 하부기판과 일체화되어 구현될 수 있다. 이 경우, 와이어 그리드 편광자(320)가 표시패널의 하부기판(즉, 제1 기판(310)) 상에 직접 형성되어, 인셀 타입으로 표시패널과 일체화될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 별도의 하부기판(미도시)이 구비되고, 상기 하부기판의 하부에 반사형 편광판(301)이 분리형으로 배치될 수도 있다.
반사형 편광판(301)의 실질적인 편광층인 와이어 그리드 편광자(320)는, 제1 기판(310) 상의 개구영역(OA)에 상호 이격되어 배열된 다수의 나노 와이어 패턴들(322)을 포함하는 편광부와, 상기 제1 기판(310) 상의 비개구영역(NOA)에 형성된 금속막(324)으로 구성되는 반사부를 포함한다.
즉, 반사형 편광판(301)의 편광부 및 반사부는 각각 개구영역(OA) 및 비개구영역(NOA)에 대응하여 정의된다.
여기서, 편광부는 도 1에 도시된 바와 같이 제1 방향(D1)으로 연장되는 형상을 가지며, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향(D2)을 따라 나열되는 다수의 개구부(OP)를 포함한다. 그리고, 반사부를 구성하는 금속막(324)은 개구부가 형성되지 않는 비개방형으로 형성된다.
즉, 편광부 및 반사부에 형성되는 금속패턴(나노 와이어 패턴(322) 및 금속막(324))의 폭은 상이하게 설정되는 것으로, 특히 금속막(324)의 폭은 각 나노 와이어 패턴(322)의 폭보다 넓게 형성된다. 일례로, 상기 금속막(324)의 폭은 해당 비개구영역(NOA)의 폭과 대략 동일하게 설정될 수 있다.
한편, 나노 와이어 패턴들(322)의 경우에는 미세한 폭, 특히 편광 특성을 고려하여 대략 200nm 이하의 폭을 갖도록 패터닝될 수 있다. 또한, 후술할 본 발명의 실시예에 의한 반사형 편광판(301)의 제조방법에 의하면, 나노 와이어 패턴들(322)은 50nm 내지 60nm의 조밀한 간격으로 상호 이격되어 형성될 수 있고, 상기 나노 와이어 패턴들(322) 중 적어도 일부는 상기 간격와 유사한 범위의 폭, 즉 50nm 내지 60nm의 미세한 폭을 갖도록 패터닝될 수 있다. 이에 의해 본 발명의 실시예에 의한 반사형 편광판(301)은 우수한 편광 특성을 제공할 수 있다.
이와 같이, 개구영역(OA) 및 비개구영역(NOA)을 구분하여 편광부 및 반사부를 구성하게 되면, 개구영역(OA)에서는 필요한 정도의 충분한 편광 특성을 얻을 수 있고, 비개구영역(NOA)에서는 반사효율을 높여 광 효율을 더욱 높일 수 있는 장점이 있다.
와이어 그리드 편광자(320)가 형성된 제1 기판(310) 상에는, 제1 절연막(330)이 형성된다. 제1 절연막(330)은 베이스 절연막으로서 와이어 그리드 편광자(320)의 상부를 전면적으로 커버하여 보호막으로도 기능할 수 있다.
제1 절연막(330) 상에는, 박막 트랜지스터(340) 및 화소전극(370)을 포함하는 화소 어레이가 형성된다. 여기서, 박막 트랜지스터(340) 및 화소전극(370)은 각각 제1 기판(310) 상의 비개구영역(NOA) 및 개구영역(OA)에 형성된다.
박막 트랜지스터(340)는 게이트 전극(342)과 소스 및 드레인 전극(348)을 포함한다. 또한, 상기 박막 트랜지스터(340)는 상기 게이트 전극(342)에 공급되는 소정의 게이트 전압에 의해 소스 및 드레인 전극(348) 간에 도통 채널을 형성하기 위한 반도체층들(344, 346)을 더 포함한다.
또한, 박막 트랜지스터(340)의 게이트 전극(342)과 반도체층들(344, 346) 사이에는 제2 절연막(게이트 절연막; 350)이 형성되며, 일례로 제2 절연막(350)은 개구영역(OA) 및 비개구영역(NOA)를 포함한 화소영역에 전면적으로 형성될 수 있다.
박막 트랜지스터(340) 상에는 전면적으로 제3 절연막(360)이 형성되고, 상기 제3 절연막(360) 상에는 화소전극(370)이 형성된다.
화소전극(370)은 적어도 개구영역(OA)에 형성되며, 제3 절연막(360)을 관통하는 비아홀(via hole)에 의해 박막 트랜지스터(340)의 소스 또는 드레인 전극(348)과 전기적으로 연결된다.
이러한 화소전극(370) 상에는 하부 배향막(380)이 전면적으로 더 형성될 수도 있다.
전술한 바와 같은, 제1 기판(310)을 포함한 반사형 편광판(301), 상기 반사형 편광판(301) 상에 형성된 박막 트랜지스터(340) 및 화소전극(370) 등은 표시패널의 TFT 어레이 기판(300)을 구성한다.
TFT 어레이 기판(300) 상에는 컬러필터 기판(400)이 배치된다.
컬러필터 기판(400)은, 표시패널의 상부기판을 구성하는 제2 기판(410)과, 상기 제2 기판(410)의 일면에 형성되는 컬러필터(430) 및 블랙 매트릭스(440)와, 상기 컬러필터(430) 및 블랙 매트릭스(440)가 형성된 제2 기판(410) 상에 전면적으로 형성되는 오버 코팅막(450)과, 상기 오버 코팅막(450)이 형성된 제2 기판(410)의 일면에 화소전극(370)과 대향되도록 형성되는 공통전극(460)을 포함한다.
여기서, 컬러필터(430) 및 블랙 매트릭스(440)는 각각 제2 기판(410)의 개구영역(OA) 및 비개구영역(NOA)에 대응하여 형성되고, 공통전극(460)은 일례로 화소영역에 전면적으로 형성될 수 있다.
또한, 컬러필터 기판(400)은, 상부 편광판(420) 및/또는 상부 배향막(470)을 더 포함할 수 있다.
상부 편광판(420)은, 일례로 컬러필터(430) 및 블랙 매트릭스(440)와 제2 기판(410) 사이에 구비될 수 있다. 실시예적으로 상부 편광판(420)은, 하부 편광판으로 기능하는 반사형 편광판(301)과 같이 와이어 그리드 편광자를 포함하여 구성될 수 있다.
TFT 어레이 기판(300) 및 컬러필터 기판(400) 사이의 공간에는 액정층(500)이 주입되며, 이러한 TFT 어레이 기판(300), 컬러필터 기판(400) 및 액정층(500)은 액정표시장치의 표시패널을 구성한다.
한편, 편의상 도 3에서는 화소의 일 영역만을 도시하였으나, 제1 기판(310)과 제2 기판(410) 사이에는 각 화소 영역에 형성된 박막 트랜지스터(340), 화소전극(370) 및 공통전극(460) 등을 포함하는 다수의 화소들이 형성된다.
이와 같은 표시패널의 하부에는 도시되지 않은 백라이트 유닛이 배치되어 상기 표시패널로 광을 공급하게 되며, 상기 백라이트 유닛으로부터의 광은 와이어 그리드 편광자(320)에 의해 편광되어 입사된다. 그리고, 표시패널로부터의 광은 상부 편광판(420)에 의해 편광되어 출사된다.
이때, 본 발명의 실시예에서는 적어도 하나의 반사형 편광판(301)을 포함하므로, 상기 반사형 편광판(301)을 투과하지 못하고 반사되는 빛의 적어도 일부를 재순환시켜 광 효율을 높이게 된다. 특히, 본 발명의 실시예에서는 비개구영역(NOA)에 비개방형의 금속막(324)을 형성함으로써, 반사효율을 더욱 높일 수 있는 장점이 있다.
도 4a 내지 도 4n은 본 발명의 실시예에 의한 반사형 편광판의 제조방법을 순차적으로 도시한 요부 단면도이다.
우선, 도 4a에 도시된 바와 같이, 개구영역(OA) 및 비개구영역(NOA)이 정의된 제1 기판(310)의 일면 상에, 금속층(610), 제1 격벽층(620), 제1 하드 마스크층(630), 희생층(640) 및 제2 하드 마스크층(650)을 순차적으로 형성한 이후, 그 상부에 포토 마스크(660)를 형성한다.
다만, 실시예에 따라 제1 및/또는 제2 하드 마스크층(630, 650)은 생략될 수도 있다. 또한, 실시예에 따라 제1 격벽층(620)을 형성하기 이전에 금속층(610) 상에 미도시된 캡핑층(Capping Layer)을 더 형성할 수도 있다. 이러한 캡핑층은 티타늄(Ti) 또는 몰리브덴(Mo) 물질로 이루어질 수 있다.
금속층(610)은 도 3에 도시된 나노 와이어 패턴들(322) 및 금속막(324)을 형성하기 위한 것으로서, 패터닝 공정을 통해 패터닝된 이후에 와이어 그리드 편광자(320)를 구성하게 된다. 이러한 금속층(610)은 일례로 알루미늄(Al), 금(Au), 크롬(Cr), 은(Ag), 구리(Cu), 니켈(Ni), 철(Fe), 코발트(Co) 중 선택된 어느 하나의 금속 또는 이들의 합금을 이용하여 형성될 수 있다.
제1 격벽층(620), 제1 하드 마스크층(630), 희생층(640), 제2 하드 마스크층(650) 및 포토 마스크(660)는, 금속층(610)을 도 3의 나노 와이어 패턴들(322) 및 금속막(324)으로 패터닝하기 위한 마스크를 형성하기 위한 것이다. 특히, 이들은 개구영역(OA) 내에 서브마이크론 단위의 미세한 폭, 예컨대 200nm 이하의 폭을 갖는 나노 와이어 패턴들(322)을 형성하기 위한 얇고 균일한 격벽이 형성될 수 있도록 다층막으로 구성된다.
단, 본 발명의 실시예에 있어서, 금속층(610)은 이후의 패터닝 공정에서 개구영역(OA)에 대해서는 미세한 폭을 갖는 나노 와이어 패턴들(도 3의 322)로 패터닝되되, 비개구영역(NOA)에 대응해서는 비개방형의 평면 금속막(도 3의 324)으로 존재해야 한다.
이를 위해, 금속층(610)의 패터닝 과정에서 개구영역(OA)과 비개구영역(NOA)이 구분되어야 한다. 특히, 상기 금속층(610)에 대한 패터닝 공정이 수행되는 동안, 비개구영역(NOA)의 금속층(610) 상부에 제1 격벽층(620)이 패터닝되지 않은 상태로 온전히 잔류하여야 상기 비개구영역(NOA)의 금속층(610)이 식각되는 것을 방지할 수 있다.
이를 위해, 본 발명의 실시예에서는 개구영역(OA) 및 비개구영역(NOA) 상에 상이한 두께의 포토 마스크(660)를 형성한다.
보다 구체적으로, 본 발명의 실시예에서는 각 개구영역(OA)의 희생층(640) 상에(혹은, 상기 희생층(640) 및 그 상부의 제2 하드 마스크층(650) 상에) 소정의 폭 및 제1 높이(h1)를 가지면서 상호 이격되어 배열되는 복수의 제1 포토 마스크 패턴들(662)을 형성하고, 비개구영역(NOA)의 희생층(640) 상에(혹은, 상기 희생층(640) 및 그 상부의 제2 하드 마스크층(650) 상에) 상기 제1 높이(h1)보다 큰 제2 높이(h2)를 갖는 제2 포토 마스크 패턴(664)을 형성한다.
여기서, 제2 포토 마스크 패턴(664)은 해당 비개구영역(NOA)에 대응하는 폭을 갖도록 형성될 수 있다. 일례로, 제2 포토 마스크 패턴(664)은 해당 비개구영역(NOA)을 커버하도록 상기 비개구영역(NOA)과 유사 또는 대략 동일한 정도의 폭으로 형성될 수 있다.
이와 같이 제2 포토 마스크 패턴(664)이 해당 비개구영역(NOA)에 대응하는 폭을 갖도록 형성되면, 이후에 수행되는 금속층(610)의 패터닝 공정에서 비개구영역(NOA)의 금속층(610)이 상기 제2 포토 마스크 패턴(664)에 대응하는 폭을 갖도록 형성된다. 이에 따라, 상기 비개구영역(NOA)에는 도 3에 도시된 바와 같은 비개방형의 평면 금속막(324)이 형성된다.
한편, 포토 마스크(660)의 제1 높이(h1) 및 제2 높이(h2)는 개구영역(OA)과 비개구영역(NOA)에 대응하여 금속층(610)을 구분하여 패터닝할 수 있는 정도로 실험적으로 결정될 수 있을 것이다.
보다 구체적으로, 제1 높이(h1)와 제2 높이(h2)의 차는, 상기 제1 높이(h1)의 제1 포토 마스크 패턴들(662)을 식각하여 제거하는 공정 단계를 거친 이후에도 상기 제2 높이(h2)의 제2 포토 마스크 패턴(664)의 적어도 일부가 잔류할 수 있는 정도로 결정될 수 있을 것이다.
상기 제1 및 제2 포토 마스크 패턴들(662, 664)을 상이한 높이로 패터닝함에 있어서는, 일 예로 하프톤 마스크나 슬릿 마스크를 이용한 단일의 마스크 공정이 이용될 수 있다. 이에 의하면, 상기 하프톤 마스크나 슬릿 마스크를 이용한 단일의 마스크 공정을 통해 개구영역(OA)과 비개구영역(NOA)을 구분하여 최종적으로는 금속층(610)을 패터닝할 수 있는 장점이 있다.
이와 같이, 개구영역(OA)과 비개구영역(NOA)을 구분하여 상이한 높이(h1, h2)의 포토 마스크(660)를 형성하게 되면, 비개구영역(NOA)의 금속층(610) 상에 별도의 식각 방지층(Etch Stopper)를 형성하지 않고도 상기 비개구영역(NOA)의 금속층(610)이 식각되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 이에 따라, 마스크 수를 저감하면서도 각 비개구영역(NOA)에 반사효율을 높이기 위한 반사부, 즉 도 3의 평면 금속막(324)을 온전히 형성할 수 있다.
제2 하드 마스크층(650)은 포토 마스크(660)의 공정 편차로 인해 패터닝 과정에서 발생할 수 있는 하부 레이어의 패터닝 오차를 방지하기 위해 포토 마스크(660)의 하부에 배치될 수 있다. 이를 위해, 제2 하드 마스크층(650)은 소프트한 재질의 포토 레지스트보다 상대적으로 단단한 재질로 형성될 수 있다. 다만, 본 발명이 반드시 제2 하드 마스크층(650)을 형성하는 것에 한정되지는 않으며, 이러한 제2 하드 마스크층(650)은 생략될 수도 있다.
이후, 도 4b에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 포토 마스크 패턴들(662, 664)을 마스크로 하여 개구영역(OA)의 희생층(640)을 선택적으로 식각함에 의해 복수의 희생층 패턴들(642, 644)을 형성할 수 있다.
보다 구체적으로, 개구영역(OA) 중 포토 마스크(660)에 의해 마스킹되지 않는 부분의 제2 하드 마스크층(650) 및 희생층(640)을 식각하여 제2 하드 마스크 패턴들(652, 654) 및 희생층 패턴들(642, 644)을 형성할 수 있다. 예컨대, 건식 식각법에 의해 포토 마스크(660)가 형성되지 않은 부분의 제2 하드 마스크층(650) 및 희생층(640)을 제거할 수 있다.
이때, 개구영역(OA)에 남은 제2 하드 마스크 패턴들(652) 및 희생층 패턴들(642)은, 비개구영역(NOA)에 남은 제2 하드 마스크 패턴들(654) 및 희생층 패턴들(644)에 비해 좁은 폭을 갖도록 패터닝될 수 있다.
이후, 도 4c에 도시된 바와 같이, 개구영역(OA) 상의 제1 포토 마스크 패턴들(662)을 제거한다. 이때, 비개구영역(NOA) 상의 제2 포토 마스크 패턴들(664)의 경우에는 상부의 일부만이 제거되어 높이가 낮아진 채로 상기 비개구영역(NOA)에 잔류하게 된다. 즉, 제1 포토 마스크 패턴들(662)이 제거될 때, 제2 포토 마스크 패턴(664)은 그 일부만이 제거된다.
이후, 도 4d에 도시된 바와 같이, 개구영역(OA) 상의 제2 하드 마스크 패턴들(652)을 식각하여 제거한다. 이때, 비개구영역(NOA) 상의 제2 하드 마스크 패턴들(654)의 경우, 그 상부에 잔류하는 제2 포토 마스크 패턴들(664)에 의해 식각이 방지되어 상기 비개구영역(NOA) 상에 잔류하게 된다.
이후, 도 4e에 도시된 바와 같이, 비개구영역(NOA) 상에 남아있던 제2 포토 마스크 패턴들(664)을 식각하여 제거함으로써, 포토 마스크(660)를 완전히 제거하게 된다. 이때, 비개구영역(NOA)의 희생층 패턴(644) 상부는 상기 비개구영역(NOA)에 잔류하는 제2 하드 마스크 패턴들(654)에 의해 마스킹된다. 다만, 제2 하드 마스크(650)를 형성하지 않는 경우, 상기 제2 하드 마스크 패턴(654)을 대신하여 제2 포토 마스크 패턴들(664)의 일부가 잔류하여 비개구영역(NOA)의 희생층 패턴(644) 상부를 마스킹할 수도 있다.
이후, 도 4f에 도시된 바와 같이, 개구영역(OA) 및 비개구영역(NOA)을 전면적으로 커버하도록, 희생층 패턴들(642, 644) 패턴들이 형성된 제1 기판(310) 상에 제2 격벽층(670)을 형성한다.
이때, 제2 격벽층(670)은 개구영역(OA)에서는 희생층 패턴들(642)의 상부 및 측벽을 모두 덮으면서 상기 희생층 패턴들(642) 사이에 노출된 제1 하드 마스크층(630) 상부를 덮도록 형성되고, 비개구영역(NOA)에서는 희생층 패턴들(644) 상부의 제2 하드 마스크 패턴(654)을 덮도록 형성된다. 한편, 제2 하드 마스크층(650)이 생략되는 경우, 제2 격벽층(670)은 비개구영역(NOA)에 잔류하는 제2 포토 마스크 패턴들(664)의 상부를 덮도록 형성될 수도 있을 것이다.
이후, 제2 격벽층(670)을 이방성 식각함에 의해 도 4g에 도시된 바와 같이, 희생층 패턴들(642, 644)의 측벽을 따라 배치되는 제1 격벽들(672, 674)을 형성한다.
즉, 상기 이방성 식각은 제2 격벽층(670) 중 제1 기판(310)의 전면과 평행한 부분은 제거되고, 상기 제2 격벽층(670) 중 상기 전면과 수직한 부분은 잔류하도록 수행될 수 있다.
따라서, 희생층 패턴들(642, 644)의 측벽을 따라 제1 격벽들(672, 674)이 형성될 수 있다.
이러한 이방성 식각에 의해, 개구영역(OA) 및 비개구영역(NOA)의 경계에는 상기 비개구영역(NOA) 상의 희생층 패턴(644)의 측벽을 따라 배치되는 제1 격벽(674)이 형성된다. 그리고, 개구영역(OA)에는 상기 개구영역(OA) 상의 희생층 패턴들(642)의 측벽을 따라 배치되면서 상호 이격된 다수의 제1 격벽들(672)이 형성된다.
이후, 도 4h에 도시된 바와 같이, 개구영역(OA) 상의 희생층 패턴들(642)만을 식각 공정을 통해 선택적으로 제거한다. 그러면, 상기 개구영역(OA)에는 상호 이격되어 배열된 제1 격벽들(672)만이 제1 하드 마스크층(630) 상에 형성될 수 있다.
이러한 제1 격벽들(672)은 희생층 패턴들(642)에 비해 작은 폭을 갖도록 형성될 수 있는 것으로, 일례로 제1 격벽들(672) 각각의 폭은 80nm 내지 200nm로 설정될 수 있다. 이와 같이 제1 격벽들(672)의 폭이 작게 형성되면, 이후의 공정에서 금속층(610)을 패터닝함에 있어, 상기 금속층(610)이 패터닝되는 폭을 미세하게 제어할 수 있는 장점이 있다.
한편, 개구영역(OA) 상의 희생층 패턴들(642)을 제거하는 과정에서 비개구영역(OA) 상의 희생층 패턴들(644)의 경우에는 그 상부의 제2 하드 마스크 패턴(654)(혹은, 제2 포토 마스크 패턴)에 의해 마스킹되어 식각이 방지된다.
이후, 도 4i에 도시된 바와 같이, 제1 격벽들(672)을 마스크로 하여 개구영역(OA) 상의 제1 하드 마스크층(630)을 식각함에 의해 제2 격벽들(632)을 형성한 이후, 비개구영역(NOA) 상의 제2 하드 마스크 패턴(654)을 식각하여 제거한다.
이때, 비개구영역(NOA) 상의 제1 하드 마스크층(630)은 식각되지 않은 평면형태의 패턴(634)으로 남게 된다.
한편, 이와 같은 제1 하드 마스크층(630)을 구비함에 의해 이후의 공정단계에서 제1 격벽층(620)을 보다 균일한 패턴으로 식각할 수 있는 장점이 있으나, 이러한 제1 하드 마스크층(630)을 형성 및 패터닝하는 단계는 설계 조건에 따라 생략될 수도 있다.
이후, 도 4j에 도시된 바와 같이, 개구영역(OA) 및 비개구영역(NOA) 상의 제1 격벽들(672) 및 제2 희생층 패턴들(644)을 제거함과 아울러, 제2 격벽들(632)을 마스크로 하여 제1 격벽층(620)을 식각함에 의해 개구영역(OA) 상에 제3 격벽들(622)을 형성한다. 이러한 제3 격벽들(622)은 제2 격벽들(632)이 형성된 위치에 각각 대응하여 형성된다.
이때, 비개구영역(NOA) 상의 제1 하드 마스크층(630)은 식각되지 않은 평면형태의 패턴(634)으로 남아있으므로, 상기 비개구영역(NOA) 상의 제1 격벽층(620)은 식각되지 않은 평면 형태의 패턴(624)으로 남게 된다.
즉, 개구영역(OA)에는 상호 이격되어 배열되는 얇은 제3 격벽들(622)이 형성되고, 비개구영역(NOA)에는 상기 비개구영역(NOA)의 폭에 대응하는 평면 형태의 제1 격벽패턴(624)이 형성된다.
한편, 제2 및 제3 격벽들(632, 622)은 이전의 공정에서 형성되었던 제1 격벽들(672)에 대응되도록 상기 제1 격벽들(672)의 하부에 형성되는 것으로서, 이러한 제1 내지 제3 격벽들(672, 632, 622) 중 적어도 하나를 형성하기 위한 공정은 생략될 수도 있다.
다만, 본 실시예에서는 단순히 제1 격벽들(672)만을 형성하여 금속층(610)을 패터닝하는 대신, 여러 단계의 격벽 형성공정을 통해 복수의 격벽들(622, 632, 672)을 형성한다. 이에 의해, 건식 식각의 한계 등에 의해 격벽들이 비대칭으로 형성되는 것을 보완하여, 금속층(610)의 패터닝 시 마스크로 이용되는 격벽들, 예컨대 제3 격벽들(622)을 대칭적으로 균일하게 형성할 수 있는 장점이 있다. 다만, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 설계 조건에 따라 제1 내지 제3 격벽들(622, 632, 672)을 형성하기 위한 공정 일부가 생략될 수도 있다.
이후, 도 4k에 도시된 바와 같이, 제3 격벽들(622) 사이의 공간에 공중합체층(680)을 채운 후 열처리함에 의해, 제1 및 제2 폴리머(682, 684)로 상분리한다. 이때, 공중합체층(680)은 나노 사이즈의 미세한 그리드 패턴들을 형성하기 위한 것으로서, 상기 제3 격벽들(622) 사이의 공간은 그리드 패턴 영역으로 정의될 수 있다. 한편, 제3 격벽들(622)이 제1 격벽들(672)을 이용하여 형성되었으므로, 이러한 그리드 패턴 영역은 이전의 공정에서 형성된 제1 격벽들(672) 사이의 공간에 대응된다.
이때, 공중합체층(680)은 상기 그리드 패턴 영역에 제3 격벽들(622) 각각의 높이보다 낮게 형성될 수 있다. 예컨대, 제2 격벽들(632) 및 제3 격벽들(622)의 높이의 합은 공중합체층(680)의 높이보다 2.5배 이상 높게 형성됨으로써, 공중합체층(680)이 넘치는 것을 방지하고 정렬도를 향상시킬 수 있다.
이러한 공중합체층(680)은 열처리 이전에는 복수의 폴리머, 일례로 제1 및 제2 폴리머(682, 684)가 서로 불규칙하게 무질서한 방향으로 정렬되어 있다가, 열처리를 통해 상기 제1 및 제2 폴리머(682, 684)로 상분리된다.
특히, 제1 및 제2 폴리머(682, 684)는 두 개의 제3 격벽들(622) 사이에서 교번적으로 배열되도록 분리되어 정렬된다.
이러한 제1 및 제2 폴리머(682, 684)는 일례로 각각 PS(poly stylrene) 및 PMMA(Poly methylmethacrylate)일 수 있다.
이후, 도 4l에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 폴리머(682, 684) 중 어느 하나를 제거하면, 제3 격벽들(622) 사이에는 이들 중 하나의 폴리머만이 서로 소정 간격 이격되는 형태로 잔류하여 그리드 패턴들(686)을 구성한다. 이때, 제1 및 제2 폴리머(682, 684)는 조밀한 간격을 갖도록 상분리될 수 있으므로, 공중합체층(680)을 이용하면 미세한 폭, 예컨대 50nm 내지 60nm의 폭을 갖는 그리드 패턴들(686)을 형성할 수 있다.
이후, 제2 격벽들(632) 및 제1 하드 마스크 패턴(634)을 제거함과 아울러, 제3 격벽들(622) 및 그리드 패턴(686)을 마스크로 하여 금속층(610)을 식각한다.
그러면, 도 4m에 도시된 바와 같이, 제1 기판(310) 상의 개구영역(OA)에 형성된 나노 와이어 패턴들(322)로 구성된 편광부와 비개구영역(NOA)에 형성된 비개방형의 금속막(324)으로 구성된 반사부를 포함한 와이어 그리드 편광자(320)가 형성된다.
이때, 나노 와이어 패턴들(322)을 패터닝하기 위한 마스크로 이용된 그리드 패턴들(686)의 경우, 예컨대 50nm 내지 60nm의 미세한 폭을 가질 수 있으므로, 이들의 하부에 형성되는 나노 와이어 패턴들(322)은 상기 그리드 패턴들(686)에 대응하는 미세한 폭, 예컨대 50nm 내지 60nm의 폭을 가질 수 있다. 상기 그리드 패턴들(686)은 나노 와이어 패턴들(322)이 패터닝된 이후에 제거될 수 있다.
한편, 제3 격벽들(622)의 경우 격벽 형성공정의 두께 한계 등으로 인하여 그리드 패턴들(686)에 비해 상대적으로는 큰 폭을 가질 수 있는데, 이로 인해 상기 제3 격벽들(622)의 하부에 형성된 나노 와이어 패턴들(322a)의 경우, 상기 제3 격벽들(622) 사이에 형성된 나노 와이어 패턴들(322)과 그 폭이 상이할 수도 있다.
하지만, 본 발명의 실시예에 의하면 이러한 제3 격벽들(622)의 경우에도 일례로 80nm 내지 200nm을 폭을 갖도록 비교적 미세한 패턴들로 형성되었으므로, 상기 제3 격벽들(622) 하부의 나노 와이어 패턴들(322a)의 경우에도 그 폭이 200nm 이하로 형성될 수 있다. 여기서, 폭의 하한치는 공정의 한계 등을 고려한 것이며, 상한치는 편광특성을 고려하여 설정된 것일 수 있다. 다만, 이는 설계 조건에 따라 다양하게 변경 실시될 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 실시예에 의하면, 대략 200nm 이하의 폭을 갖도록 나노 와이어 패턴들(322)을 미세하게 패터닝함에 의하여 우수한 편광 특성을 갖는 반사형 편광판을 제공할 수 있다.
이후, 패터닝이 완료된 와이어 그리드 편광자(320) 상부의 제3 격벽들(622) 및 제1 격벽층 패턴(624)을 식각하여 제거함에 의해, 도 4n에 도시된 바와 같이, 반사형 편광판(301)을 제조할 수 있다.
다만, 상기 제3 격벽들(622) 및 제1 격벽층 패턴(624)을 식각하는 단계에서 와이어 그리드 편광자(320)의 손상이 방지되도록 식각 공정이 제어될 수 있다. 이 경우, 상기 제3 격벽들(622) 및 제1 격벽층 패턴(624)이 완전히 제거되지 않고 그 일부가 와이어 그리드 편광자(320)의 상부에 박막의 형태로 잔류할 수도 있다.
이러한 잔류물은 주로 비개구영역(NOA)의 금속막(324) 상부에 박막의 형태 등으로 존재하게 되며, 개구영역(OA)의 경우 일부의 나노 와이어 패턴들(322a) 상에만 존재할 수 있다.
예컨대, 실리콘 질화물(SiNx)로 제1 격벽층(620)을 형성하고, 상기 제1 격벽층(620)을 패터닝함에 의해 제3 격벽들(622) 및 제1 격벽층 패턴(624)을 형성한 경우, 비개구영역(NOA)의 금속막(324) 및/또는 개구영역(OA)의 일부 나노 와이어 패턴들(322a) 상에는 박막의 실리콘 질화막이 존재할 수 있다.
전술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 의하면, 개구영역(OA) 및 비개구영역(NOA)에 각각 편광부 및 반사부가 형성되도록 와이어 그리드 편광자(320)를 패터닝함에 의해 충분한 편광 특성을 제공하면서 반사효율이 향상된 반사형 편광판(301)을 제공할 수 있다.
특히, 본 발명의 실시예에 의하면, 상기 반사형 편광판(301)을 제조함에 있어 개구영역(OA) 및 비개구영역(NOA)을 구분하여 상이한 두께의 포토 마스크(660)를 형성함으로써, 단일의 마스크 공정을 통해 개구영역(OA)과 비개구영역(NOA)을 구분하여 와이어 그리드 편광자(320)를 패터닝할 수 있다.
이에 따라, 반사형 편광판(301)의 반사효율을 향상시키면서도 상기 반사형 편광판(301)의 제조공정에 이용되는 마스크 수를 저감할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 변형예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
100, 301: 반사형 편광판 110, 310, 410: 기판
120, 320: 와이어 그리드 편광자 122, 322: 나노 와이어 패턴들
300: TFT 어레이 기판 324: 금속막
400: 컬러필터 기판 500: 액정층
610: 금속층 620, 670: 격벽층
630, 650: 하드 마스크층 640: 희생층
660: 포토 마스크 680: 공중합체층

Claims (20)

  1. 개구영역 및 비개구영역이 정의된 기판 상에 금속층, 제1 격벽층 및 희생층을 순차적으로 형성하는 단계와;
    상기 개구영역의 희생층 상에 제1 높이를 가지면서 상호 이격되는 복수의 제1 포토 마스크 패턴들을 형성함과 아울러, 상기 비개구영역의 희생층 상에 상기 제1 높이보다 큰 제2 높이를 갖는 제2 포토 마스크 패턴을 형성하는 단계와;
    상기 제1 및 제2 포토 마스크 패턴들을 마스크로 하여 상기 개구영역의 희생층을 선택적으로 식각함에 의해 복수의 희생층 패턴들을 형성하는 단계와;
    상기 제1 포토 마스크 패턴들을 제거함과 아울러, 상기 제2 포토 마스크 패턴의 일부만을 제거하는 단계와;
    상기 희생층 패턴들이 형성된 기판 상에 제2 격벽층을 형성하고, 이를 이방성 식각함에 의해 상기 희생층 패턴들의 측벽을 따라 형성되는 복수의 제1 격벽들을 형성한 후, 상기 개구영역의 희생층 패턴들만을 선택적으로 제거하는 단계와;
    상기 제1 격벽들 사이의 공간에 대응하는 그리드 패턴 영역에 공중합체층을 형성한 후 패터닝함에 의해 상호 이격된 다수의 그리드 패턴들을 형성하는 단계와;
    상기 그리드 패턴들을 이용하여 상기 개구영역의 금속층을 패터닝함에 의해, 상기 개구영역에 상호 이격되어 배열되는 다수의 나노 와이어 패턴들과 상기 비개구영역의 금속막으로 구성되는 와이어 그리드 편광자를 형성하는 단계;를 포함하는 반사형 편광판의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 포토 마스크 패턴은 해당 비개구영역에 대응하는 폭을 갖도록 형성되는 반사형 편광판의 제조방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 금속막은 상기 제2 포토 마스크 패턴에 대응하는 폭을 갖도록 비개방형으로 형성되는 반사형 편광판의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 포토 마스크 패턴들을 형성하는 단계에서, 하프톤 마스크 또는 슬릿 마스크를 이용한 단일의 마스크 공정을 통해 상기 제1 및 제2 포토 마스크 패턴들을 형성하는 반사형 편광판의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 금속층, 제1 격벽층 및 희생층을 형성하는 단계는,
    상기 제1 격벽층과 상기 희생층 사이에 제1 하드 마스크층을 형성하는 단계와;
    상기 희생층 상에 제2 하드 마스크층을 형성하는 단계; 중 적어도 하나를 더 포함하는 반사형 편광판의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 희생층 패턴들을 형성하기 이전에, 상기 제1 및 제2 포토 마스크 패턴들을 이용하여 상기 개구영역의 제2 하드 마스크층을 선택적으로 식각함에 의해 제2 하드 마스크 패턴들을 형성하는 단계를 더 포함하는 반사형 편광판의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 포토 마스크 패턴들을 제거함과 아울러 상기 제2 포토 마스크 패턴의 일부만을 제거하는 단계와 상기 제2 격벽층을 형성하는 단계 사이에,
    상기 개구영역의 제2 하드 마스크 패턴들을 제거하는 단계와;
    상기 비개구영역에 남은 제2 포토 마스크 패턴을 제거하는 단계;를 더 포함하며,
    상기 제2 격벽층은, 상기 비개구영역의 희생층 패턴 상부에 잔류하는 제2 하드 마스크 패턴과 상기 개구영역의 희생층 패턴들을 덮도록 형성되는 반사형 편광판의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 개구영역의 희생층 패턴들만을 선택적으로 제거하는 단계에서, 상기 비개구영역의 희생층 패턴들 상부는 상기 제2 하드 마스크 패턴에 의해 마스킹되는 반사형 편광판의 제조방법.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 제1 격벽들을 형성하는 단계와 상기 그리드 패턴들을 형성하는 단계 사이에,
    상기 제1 격벽들을 마스크로 이용하여 상기 제1 하드 마스크층을 패터닝함에 의해 제2 격벽들을 형성하는 단계와;
    상기 제2 격벽들을 마스크로 이용하여 상기 제1 격벽층을 패터닝함에 의해 제3 격벽들을 형성하는 단계;를 더 포함하는 반사형 편광판의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 그리드 패턴들을 형성하는 단계는,
    상기 제3 격벽들의 사이에 상기 공중합체층을 상기 제3 격벽들보다 낮은 높이로 채우는 단계와;
    상기 공중합체층을 열처리함에 의해 상기 공중합체층이 제1 및 제2 폴리머로 상분리되어 교대 배열되도록 정렬하는 단계와;
    상기 제1 및 제2 폴리머 중 어느 하나를 제거함에 의해 상기 제3 격벽들의 사이에 소정 간격 이격된 다수의 상기 그리드 패턴들을 형성하는 단계;를 포함하는 반사형 편광판의 제조방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 와이어 그리드 편광자를 형성하는 단계에서, 상기 그리드 패턴들과 더불어 상기 제3 격벽들을 마스크로 이용하여 상기 개구영역의 금속층을 패터닝하는 반사형 편광판의 제조방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 나노 와이어 패턴들은 200nm 이하의 폭을 갖도록 패터닝되는 반사형 편광판의 제조방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 나노 와이어 패턴들 중 적어도 일부는 50nm 내지 60nm의 폭을 갖도록 패터닝되는 반사형 편광판의 제조방법.
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