KR102259048B1 - 컬러 필터 일체형 편광자 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 컬러 필터 일체형 편광자는 전도성 물질의 구조물로서, 다수의 나란한 전도성 와이어 패턴을 포함하는 편광자 영역, 및 주기성을 가지는 다수 개의 구멍을 포함하는 컬러 필터 영역을 포함한다.

Description

컬러 필터 일체형 편광자 및 이의 제조방법{POLARIZER INTEGRATED WITH COLOR FILTERS AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 컬러 필터 일체형 편광자 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
디스플레이 기기에는 컬러를 표현하기 위하여 컬러 필터가 포함되고, 구동 방식에 따라 편광자가 포함된다.
특히, 액정 디스플레이의 경우, 백라이트 유닛에서 입사하는 빛을 편광자를 통하여 특정 편광 빛으로 변환하여, 이를 투과 및/또는 차단하는 과정을 통하여 화소의 밝기를 조절하고, 각 화소의 컬러 필터를 통하여 컬러를 표현하게 된다.
일반적으로는, 편광판과 컬러 필터가 별도로 구성되어 사용되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 컬러 필터 일체형 편광자 및 이를 제조하는 방법을 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 컬러 필터 일체형 편광자는, 전도성 물질의 구조물로서, 다수의 나란한 전도성 와이어 패턴을 포함하는 편광자 영역, 및 주기성을 가지는 다수 개의 구멍을 포함하는 컬러 필터 영역을 포함할 수 있다.
상기 주기성을 가지는 다수 개의 구멍은 사이즈 및 주기가 동일한 복수의 구멍이 서로 인접하여 하나의 군을 이루고, 서로 다른 사이즈 및 주기를 가지는 복수의 구멍으로 이루어진 복수의 군들이 서로 인접하여 위치할 수 있다.
상기 복수의 군들이 각각 일정한 주기를 가지고 반복적으로 배치될 수 있다.
상기 컬러 필터 영역은, 제1 주기 및 제1 구멍 사이즈를 가지는 복수의 구멍이 서로 인접하여 이루어지는 제1 군, 제2 주기 및 제2 구멍 사이즈를 가지는 복수의 구멍이 서로 인접하여 이루어지는 제2 군, 및 제3 주기 및 제3 구멍 사이즈를 가지는 복수의 구멍이 서로 인접하여 이루어지는 제3 군을 포함하되, 상기 제1 구멍 사이즈, 제2 구멍 사이즈 및 제3 구멍 사이즈는 서로 상이할 수 있다.
상기 전도성 와이어 패턴 사이 공간은 굴절률이 1.0 내지 1.3 범위일 수 있다.
상기 전도성 와이어 패턴 사이 공간은 진공 또는 공기를 포함할 수 있다.
상기 복수의 구멍은 상기 전도성 와이어 패턴의 상부 면에 대응하는 깊이로 형성될 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 컬러 필터 일체형 편광자의 제조 방법은, 기판 상에 레진층을 형성하는 단계, 상기 레진층을 패터닝하는 단계, 상기 패터닝된 레진층 상에 전도성 물질층을 형성하는 단계, 및 상기 전도성 물질층의 상부에 주기성을 가지는 다수 개의 구멍을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 레진층은 굴절률이 1.0 내지 1.3 범위일 수 있다.
상기 구멍을 형성하는 단계는 상기 레진층의 상부면에 대응하는 깊이로 구멍을 형성할 수 있다.
상기 구멍을 형성하는 단계는, 사이즈 및 주기가 동일한 복수의 구멍이 서로 인접하여 하나의 군을 이루고, 서로 다른 사이즈 및 주기를 가지는 복수의 구멍으로 이루어진 복수의 군들이 서로 인접하여 위치하도록 형성할 수 있다.
상기 구멍을 형성하는 단계는, 상기 복수의 구멍 군들이 각각 일정한 주기를 가지고 반복적으로 배치되도록 형성할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 컬러 필터 일체형 편광자의 제조 방법은, 기판 상에 레진층을 형성하는 단계, 상기 레진층을 패터닝하여 레진 패턴을 형성하는 단계, 상기 레진층의 상기 레진 패턴 사이의 잔존층을 제거하는 단계, 상기 기판 및 상기 레진 패턴 상에 전도성 물질층을 형성하는 단계, 및 상기 전도성 물질층의 상부에 주기성을 가지는 다수 개의 구멍을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 레진층은 굴절률이 1.0 내지 1.3 범위일 수 있다.
상기 구멍을 형성하는 단계는 상기 레진층의 상부면에 대응하는 깊이로 구멍을 형성할 수 있다.
상기 구멍을 형성하는 단계는, 사이즈 및 주기가 동일한 복수의 구멍이 서로 인접하여 하나의 군을 이루고, 서로 다른 사이즈 및 주기를 가지는 복수의 구멍으로 이루어진 복수의 군들이 서로 인접하여 위치하도록 형성할 수 있다.
상기 구멍을 형성하는 단계는, 상기 복수의 구멍 군들이 각각 일정한 주기를 가지고 반복적으로 배치되도록 형성할 수 있다.
상기 구멍을 형성하는 단계 이후에, 상기 레진 패턴을 제거하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.
컬러 필터 일체형 편광자를 제공함으로써 디스플레이 장치의 박형화가 가능하고, 컬러 필터 일체형 편광자를 제조함에 있어 공정 효율을 높은 제조 방법을 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 컬러 필터 일체형 편광자의 부분 사시도이다.
도 2는 도 1의 컬러 필터 일체형 편광자의 A-A' 방향 수직 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 컬러 필터 일체형 편광자의 수직 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 컬러 필터 일체형 편광자의 수직 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 하부 패널의 개략적인 단면도이다.
도 6 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 컬러 필터 일체형 편광자의 제조 공정별 단면도이다.
도 11 내지 도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 컬러 필터 일체형 편광자의 제조 공정별 단면도이다.
도 18은 본 발명의 다른 실시예에 따른 컬러 필터 일체형 편광자의 부분 사시도이다.
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 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 컬러 필터 일체형 편광자의 부분 사시도이고, 도 2는 도 1의 컬러 필터 일체형 편광자의 A-A' 방향 수직 단면도이다.
이들 도면들을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 컬러 필터 일체형 편광자는 기판(110) 상에 형성되는 전도성 물질의 구조물로서, 기판(110)과 접하는 하부 영역이 편광자 영역(120a)이고, 상부 영역이 컬러 필터 영역(120b)으로 이루어질 수 있다.
편광자 영역(120a)은 다수의 나란한 전도성 와이어 패턴(121)을 포함하는 와이어 그리드 편광자를 포함할 수 있다.
전도성 와이어 패턴(121)은 전도성 소재이면 제한 없이 사용이 가능하다. 예시적인 실시예에서, 전도성 와이어 패턴(121)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.
전도성 와이어 패턴(121)은 일정한 주기를 가지고 나란하게 배열되어 있을 수 있다. 전도성 와이어 패턴(121)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(121)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.
전도성 와이어 패턴(121) 사이 공간은 우수한 편광 특성을 위하여, 굴절률이 1.0 내지 1.3 범위일 수 있다. 예를 들어, 진공 상태 또는 공기를 포함할 수도 있으나, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
도시하지는 않았지만, 기판(110)과 전도성 와이어 패턴(121) 사이에 버퍼층을 추가로 포함할 수도 있다.
컬러 필터 영역(120b)은 전도성 물질에 주기성을 가지는 복수의 구멍(122)을 포함할 수 있다.
컬러 필터 영역(120b)은 플라즈모닉 컬러 필터(plasmonic color filter)로 형성될 수 있다. 상기 플라즈모닉 컬러 필터는 전도성 물질에 일정한 주기를 가지는 파장 이하(sub-wavelength) 사이즈의 복수의 구멍(122)으로 이루어질 수 있다.
이 때, 구멍의 사이즈(D)와 주기(D+W)에 따라 선택된 적, 녹 및 청색의 특정 파장의 빛만이 투과됨으로써, RGB 색을 구현할 수 있게 되며, 빛의 투과는 구멍 주변의 빛을 끌어들임에 따라 홀 면적보다 많은 양의 빛이 투과될 수 있어, 디스플레이 장치의 휘도를 향상시킬 수 있다.
플라즈몬이란, 입사된 빛의 전기장에 의해 전도성 막 표면에 유도된 자유전자가 집단적으로 진동하는 유사 입자를 의미하는 것으로, 표면 플라즈몬은 플라즈몬이 전도성 막 표면에 국부적으로 존재하는 것을 말하며, 전도성 막과 유전체의 경계면을 따라 진행하는 전자기파에 해당한다.
또한, 표면 플라즈몬 현상이란 나노 수준의 주기적인 구멍(122) 패턴을 갖는 전도성 막 표면에 빛이 입사할 경우 특정 파장의 빛과 전도성 막 표면의 자유전자가 공명을 일으켜 특정 파장의 빛을 형성하는 현상을 말하며, 입사된 빛에 의해 표면 플라즈몬을 형성할 수 있는 특정 파장의 빛만이 구멍을 투과할 수 있으며, 나머지 빛은 모두 금속막 표면에 의해 반사가 이루어진다.
일반적으로 두께가 있는 전도성 막은 입사광에 대해 비투과 성질을 가지며, 전도성 막에 형성된 구멍(122)의 사이즈(D)가 입사광 파장보다 매우 작으면 투과광의 세기는 현저히 작게 된다. 그러나, 파장 이하의 작은 구멍이라도 전도성 막에 주기적으로 배열되면 표면 플라즈몬의 여기(exciting)로 인해 광의 투과도가 크게 증가하게 된다. 일반적으로 빛 또는 광자는 그 분산 곡선이 표면 플라즈몬의 분산 곡선과 교차되지 않는다. 따라서, 광자를 표면 플라즈몬으로 직접 결합시키기 위하여 일정한 주기를 가지는 구멍 패턴의 격자 구조를 전도성 막 표면에 형성하여 운동량 보존을 만족시킴으로써 표면 플라즈몬을 여기시키게 된다.
이러한 플라즈모닉 컬러 필터의 투과광의 중심 피크 파장, 즉 표면 플라즈몬 공명 파장은 구멍(122)의 주기를 바꾸어 주거나 전도성 물질에 인접한 유전체 물질의 유전 상수를 변화시킴으로써 조절할 수 있다.
도면에서는 구멍(122)의 수평 단면이 원형인 것을 예로 도시하였지만, 이것으로 한정되는 것은 아니고, 필요에 따라 타원, 다각형, 슬릿 등 다양한 형태로 변경될 수 있다. 도면에 도시된 원형을 예로 들면, 구멍(122)의 사이즈(D)는 100 nm 내지 300 nm 범위일 수 있고, 구멍(122) 사이의 간격(W)은 200 nm 내지 700 nm 범위일 수 있다. 상기 범위에서 소망하는 파장이 투과될 수 있도록 조절할 수 있다.
구멍(122)은 전도성 와이어 패턴(121)의 상부면에 대응되는 깊이로 형성될 수 있다.
전도성 와이어 패턴(121)과 컬러 필터 영역(120b)의 전도성 물질은 일체형으로 형성될 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 컬러 필터 일체형 편광자의 수직 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 컬러 필터 일체형 편광자는 기판(110) 상에 형성되는 전도성 물질의 구조물로서, 기판(110)과 접하는 하부 영역이 편광자 영역(120a)이고, 상부 영역이 컬러 필터 영역(120b)으로 이루어질 수 있다.
편광자 영역(120a)은 다수의 나란한 전도성 와이어 패턴(121) 및 전도성 와이어 패턴(121) 사이 공간에 형성되는 패터닝된 레진(123)을 포함하는 와이어 그리드 편광자를 포함할 수 있다.
패터닝된 레진(123)은 와이어 그리드 편광자의 우수한 편광 특성을 위하여, 1.0 내지 1.3 범위의 굴절률을 가질 수 있다.
기타 도 3의 다른 구성은 도 2의 구성과 동일하거나 대응되므로, 중복되는 설명은 생략한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 컬러 필터 일체형 편광자의 수직 단면도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 컬러 필터 일체형 편광자는 기판(110) 상에 형성된 패터닝된 레진(123) 상에 형성되는 전도성 물질의 구조물로서, 패터닝된 레진(123)과 접하는 하부 영역이 편광자 영역(120a)이고, 상부 영역이 컬러 필터 영역(120b)으로 이루어질 수 있다.
편광자 영역(120a)은 다수의 나란한 전도성 와이어 패턴(121) 및 전도성 와이어 패턴(121) 사이 공간에 형성되는 패터닝된 레진(123)을 포함하는 와이어 그리드 편광자를 포함할 수 있다.
패터닝된 레진(123)은 와이어 그리드 편광자의 우수한 편광 특성을 위하여, 1.0 내지 1.3 범위의 굴절률을 가질 수 있다.
기타 도 4의 다른 구성은 도 2의 구성과 동일하거나 대응되므로, 중복되는 설명은 생략한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 하부 패널의 개략적인 단면도이다.
도 5를 참조하면, 하부 패널은 TFT 패널일 수 있다. 상기 TFT는 하기와 같이 구성될 수 있다. 컬러 필터 일체형 편광자 상에 형성되는 보호막(130) 상에 게이트 전극(G)이 위치하고, 게이트 전극(G) 및 보호막(130) 상에 게이트 절연막(GI)이 위치한다. 게이트 절연막(GI) 상에서 게이트 전극(G)과 적어도 일부가 중첩하는 영역에 반도체층(ACT)이 위치하고, 반도체층(ACT) 상에 서로 이격하여 소스 전극(S) 및 드레인 전극(D)이 위치한다. 게이트 절연막(GI), 소스 전극(S), 반도체층(ACT) 및 드레인 전극(D) 상에 패시베이션 막(PL)이 위치하고, 패시베이션 막(PL) 상에 픽셀 전극(PE)이 드레인 전극(D)의 적어도 일부를 노출시키는 컨택홀 경유하여 위치하여, 드레인 전극(D)과 전기적으로 접속할 수 있다.
보호막(130)은 이중층 형태로 구성될 수도 있다. 예를 들어, LiF 층을 먼저 형성하고, 이후 절연층을 형성할 수도 있지만, 이것만으로 한정되는 것은 아니다. 플라즈모닉 컬러 필터의 투과 빛의 혼색을 방지하기 위하여, 투과 파장에 영향을 줄 수 있는 물성을 제한한 재료를 선택하여 보호막(130)을 형성할 수 있다.
상기 TFT가 위치하는 영역은 빛이 투과되지 않는 영역으로서 비개구부라고도 한다. 따라서, 상기 비개구부에 대응되는 위치에서는 와이어 그리드 편광자의 전도성 와이어 패턴(121)이 형성되지 않은 반사막(125)이 형성될 수 있다. 이 경우, 반사율이 높은 금속성 물질이 비개구부로 입사하는 빛을 반사하여 이를 다시 개구부에서 활용할 수 있으므로, 디스플레이 장치의 휘도를 향상시킬 수 있다.
하지만, 상기와 같은 구성으로 한정되는 것은 아니고, 따로 도시하지는 않았지만, 상기 비개구부에 대응하는 위치에서 와이어 그리드 편광자의 전도성 와이어 패턴이 형성되어 있는 경우도 가능하다. 또한, 컬러 필터 구멍(122)이 비개구부에도 형성될 수도 있다.
도 5를 도 2와 함께 참조하면, 트랜지스터가 형성되는 비개구부를 기준으로 좌우에 각각 픽셀 전극(PE)이 형성될 수 있다. 이 경우, 각각의 픽셀은 서로 다른 컬러를 표시할 수 있다. 이 경우, 좌우 픽셀의 개구부에 대응하는 영역에서, 구멍(122)은 서로 다른 사이즈(D) 및 주기(D+W)를 가질 수 있다.
구체적인 예에서, 우측 픽셀의 개구부에 대응하는 영역에서는 일정한 사이즈 및 주기를 가지는 복수의 구멍(122)이 서로 인접하여 하나의 군을 형성하고, 좌측 픽셀의 개구부에 대응하는 영역에서는 우측 픽셀의 개구부에 대응하는 영역과 상이하고 일정한 사이즈 및 주기를 가지는 복수의 구멍이 서로 인접하여 다른 하나의 군을 형성할 수 있다.
일반적으로 빛의 삼원색인 RGB가 번갈아가며 반복적으로 배치되는 디스플레이 장치의 경우, 세 종류의 주기 및 사이즈를 가지는 구멍 패턴으로 형성되는 세 개의 군이 일정한 주기를 가지고 반복적으로 배치될 수 있다. 하지만, 이것만으로 한정되는 것은 아니고, 변칙적인 픽셀 배열에 따라 변동적으로 형성될 수도 있다.
이외에도, 디스플레이 장치는 상기 하부 기판의 하단에 위치하고, 빛을 발산하는 백라이트 유닛, 상기 하부 기판, 액정층 및 상부 기판을 포함하는 액정 패널, 및 상기 액정 패널 상부에 위치하는 상부 편광판을 추가로 포함할 수 있다.
이 경우, 상부 편광판과 와이어 그리드 편광자의 투과축은 서로 직교 또는 평행일 수 있다. 경우에 따라서는 상기 상부 편광판은 와이어 그리드 편광자로 구성될 수도 있고, 기존의 PVA계 편광 필름일 수도 있다. 또한, 경우에 따라서는 상기 상부 편광판은 생략될 수도 있다.
백라이트 유닛은 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 측으로 변경하는 부분으로서, 광원부에서 발생되는 빛이 입사되도록 마련된 입광면 및 액정층을 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.
상부 기판은, 예를 들어, 유리 또는 플라스틱 등의 투명한 절연 물질로 이루어진 기재의 아래 면에 빛샘을 방지하기 위한 블랙 매트릭스 및 ITO 또는 IZO 등의 투명 도전성 산화물로 형성되어 있는 전기장 생성 전극인 공통 전극을 포함할 수 있다.
액정층은 입사광의 편광축을 회전시키는 역할을 하는 것으로서, 일정한 방향으로 배향되어 상부 기판 및 하부 기판 사이에 위치한다. 액정층은 양의 유전율 이방성을 가지는 트위스티드 네마틱(twisted nematic; TN) 모드, 수직 배향(VA) 모드 또는 수평 배향(IPS, FFS) 모드 등일 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
도 6 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 컬러 필터 일체형 편광자의 제조 공정별 단면도이다.
먼저 도 6을 참조하면, 기판(110) 상에 레진층(123)을 형성할 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.
레진층(123)은 비전도성 소재이면 어느 것이나 사용이 가능하지만, 편광자의 편광 특성을 위하여 굴절률이 1.0 내지 1.3 범위일 수 있다.
도 7을 참조하면, 레진층(123)을 패터닝할 수 있다.
상기 패터닝은 소망하는 나노 사이즈의 패터닝을 할 수 있는 방법이면 어느 것이나 사용이 가능하다. 예를 들어, 나노 임프린트, 포토 레지스트, DPT, BCP 정렬 패터닝 등이 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
이 때, 패터닝된 레진층(123)의 바닥부는 잔존할 수 있다.
도 8을 참조하면, 패터닝된 레진층(123)의 전면에 전도성 와이어 패턴(121) 및 전도성 물질(124)을 형성할 수 있다. 패터닝된 레진층(123) 사이 공간 내부에 전도성 와이어 패턴(121)을 형성하기 위하여 갭 필링(gap filling) 특성이 우수한 Long throw sputtering, Self ionized sputtering, Electroless plating 등을 이용할 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
비록, 갭 필링 특성이 우수한 공정으로 전도성 물질(124)을 형성하더라도, 상부 표면은 패터닝된 레진층(123)의 영향으로 평탄하지 않을 수 있다. 이 경우, 식각 또는 CMP(Chemical mechanical polishing)을 진행하여 평탄화할 수 있지만, 상기 방법만으로 한정되는 것은 아니다. 비제한적인 예에서, 증착 공정과 식각 공정을 수회 반복하여 평탄화할 수도 있다.
도 9를 참조하면, 전도성 물질(124) 상에 마스크 패턴(140)을 형성할 수 있다. 마스크 패턴(140)은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어, 나노 임프린트, 포토 레지스트 등을 이용하여 형성될 수 있다.
도 10을 참조하면, 마스크 패턴(140)을 통하여 전도성 물질(124)을 식각하여 구멍(122)을 형성할 수 있다. 제1 영역(미도시)에서 일정한 사이즈(D) 및 주기(D+W)의 복수의 구멍이 서로 인접하여 하나의 군을 형성하고, 제2 영역(미도시)에서는 제1 영역과 상이하면서 사이즈(D) 및 주기(D+W)의 복수의 구멍이 서로 인접하여 다른 하나의 군을 형성할 수 있다.
도 11 내지 도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 컬러 필터 일체형 편광자의 제조 공정별 단면도이다.
먼저 도 11을 참조하면, 기판(110) 상에 레진층(123)을 형성할 수 있다.
레진층(123)은 비전도성 소재이면 어느 것이나 사용이 가능하지만, 편광자의 편광 특성을 위하여 굴절률이 1.0 내지 1.3 범위일 수 있다.
도 12를 참조하면, 레진층(123)을 패터닝할 수 있다.
상기 패터닝은 소망하는 나노 사이즈의 패터닝을 할 수 있는 방법이면 어느 것이나 사용이 가능하다. 예를 들어, 나노 임프린트, 포토 레지스트, DPT, BCP 정렬 패터닝 등이 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
도 13을 참조하면, 패터닝된 레진층(123)의 잔존 바닥부를 제거할 수 있다. 이는 식각 등의 방법으로 이루어질 수 있지만, 이것만으로 한정되는 것은 아니다.
도 14를 참조하면, 기판(110) 및 패터닝된 레진층(123)의 전면에 전도성 와이어 패턴(121) 및 전도성 물질(124)을 형성할 수 있다. 패터닝된 레진층(123) 사이 공간 내부에 전도성 와이어 패턴(121)을 형성하기 위하여 갭 필링(gap filling) 특성이 우수한 Long throw sputtering, Self ionized sputtering, Electroless plating 등을 이용할 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
비록, 갭 필링 특성이 우수한 공정으로 전도성 물질(124)을 형성하더라도, 상부 표면은 패터닝된 레진층(123)의 영향으로 평탄하지 않을 수 있다. 이 경우, 식각 또는 CMP(Chemical mechanical polishing)을 진행하여 평탄화할 수 있지만, 상기 방법만으로 한정되는 것은 아니다. 비제한적인 예에서, 증착 공정과 식각 공정을 수회 반복하여 평탄화할 수도 있다.
도 15를 참조하면, 전도성 물질(124) 상에 마스크 패턴(140)을 형성할 수 있다. 마스크 패턴(140)은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어, 나노 임프린트, 포토 레지스트 등을 이용하여 형성될 수 있다.
도 16을 참조하면, 마스크 패턴(140)을 통하여 전도성 물질(124)을 식각하여 구멍(122)을 형성할 수 있다. 제1 영역(미도시)에서 일정한 사이즈(D) 및 주기(D+W)의 복수의 구멍이 서로 인접하여 하나의 군을 형성하고, 제2 영역(미도시)에서는 제1 영역과 상이하면서 사이즈(D) 및 주기(D+W)의 복수의 구멍이 서로 인접하여 다른 하나의 군을 형성할 수 있다.
도 17을 참조하면, 전도성 와이어 패턴(121) 사이 공간에 위치하는 패터닝된 레진층(123)을 제거할 수 있다. 이는 전도성 와이어 패턴(121)과 선택비를 가지는 식각액을 사용하여 습식 식각으로 제거할 수 있고, 또는 가스를 사용하여 애싱(ashing) 공정으로 제거할 수도 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
기타 도 11 내지 도 17의 다른 구성은 도 6 내지 도 10의 구성과 동일하거나 대응되므로, 중복되는 설명은 생략한다.
도 18은 본 발명의 다른 실시예에 따른 컬러 필터 일체형 편광자의 부분 사시도이다.
도 18을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 컬러 필터 일체형 편광자는 제1 사이즈(D1) 및 제1 주기(D1+W1)를 가지는 복수의 구멍(122a)이 서로 인접하여 이루어지는 제1 군(G1), 제2 사이즈(D2) 및 제2 주기(D2+W2)를 가지는 복수의 구멍(122b)이 서로 인접하여 이루어지는 제2 군(G2), 및 제3 사이즈(D3) 및 제3 주기(D3+W3)를 가지는 복수의 구멍(122c)이 서로 인접하여 이루어지는 제3 군(G3)을 포함할 수 있다.
하나의 예에서, 제1 군(G1), 제2 군(G2) 및 제3 군(G3)은 각각 레드, 그린, 블루 색상에 대응하는 파장을 각각 투과시킬 수 있다. 이들 3원색의 조합으로 다양한 컬러를 표현할 수 있다.
제1 군(G1), 제2 군(G2) 및 제3 군(G3) 사이 공간은 이후 패널에서 배선 영역 및 TFT 영역 등의 비개구부 영역에 대응하여 하부 전도성 와이어 패턴이 형성되지 않는 반사막(125)으로 구성될 수 있다. 이로 인하여, 디스플레이 장치의 휘도를 향상시킬 수 있다.
또한, 하나의 방향으로 제1 군(G1), 제2 군(G2) 및 제3 군(G3)이 각각 반복적으로 배열될 수 있다. 이 경우에도, 인접하는 동일한 군 사이 공간도 이후 패널에서 배선 영역 및 TFT 영역 등의 비개구부 영역에 대응하여 하부 전도성 와이어 패턴이 형성되지 않을 수 있다.
제1 군(G1), 제2 군(G2) 및 제3 군(G3) 각각은 디스플레이 장치의 화소 또는 서브화소와 대응되어 형성될 수 있다.
기타 도 18의 다른 구성은 도 1의 구성과 동일하거나 대응되므로, 중복되는 설명은 생략한다.
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
120a: 편광자 영역 120b: 컬러 필터 영역
121: 전도성 와이어 패턴 122: 구멍
123: 레진층 124: 전도성 물질
125: 반사막
130: 보호막

Claims (18)

  1. 전도성 물질의 구조물로서,
    다수의 나란한 전도성 와이어 패턴을 포함하는 편광자 영역; 및
    상기 편광자 영역 바로 위에 위치하고 주기성을 가지는 복수의 구멍을 포함하는 컬러 필터 영역을 포함하고,
    상기 전도성 와이어 패턴과 상기 컬러 필터 영역은 동일한 전도성 물질만으로 이루어지고,
    상기 컬러 필터 영역의 하면은 상기 전도성 와이어 패턴의 상면 바로 위에 위치하는 컬러 필터 일체형 편광자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 주기성을 가지는 복수의 구멍은 사이즈 및 주기가 동일한 복수의 구멍이 서로 인접하여 하나의 군을 이루고,
    서로 다른 사이즈 및 주기를 가지는 복수의 구멍으로 이루어진 복수의 군들이 서로 인접하여 위치하는 컬러 필터 일체형 편광자.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 군들이 각각 일정한 주기를 가지고 반복적으로 배치되는 컬러 필터 일체형 편광자.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 컬러 필터 영역은,
    제1 주기 및 제1 구멍 사이즈를 가지는 복수의 구멍이 서로 인접하여 이루어지는 제1 군;
    제2 주기 및 제2 구멍 사이즈를 가지는 복수의 구멍이 서로 인접하여 이루어지는 제2 군; 및
    제3 주기 및 제3 구멍 사이즈를 가지는 복수의 구멍이 서로 인접하여 이루어지는 제3 군을 포함하되,
    상기 제1 구멍 사이즈, 제2 구멍 사이즈 및 제3 구멍 사이즈는 서로 상이한 컬러 필터 일체형 편광자.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 전도성 와이어 패턴 사이 공간은 굴절률이 1.0 내지 1.3 범위인 컬러 필터 일체형 편광자.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 전도성 와이어 패턴 사이 공간은 진공 또는 공기를 포함하는 컬러 필터 일체형 편광자.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 구멍은 상기 전도성 와이어 패턴의 상부 면에 대응하는 깊이로 형성되는 컬러 필터 일체형 편광자.
  8. 기판 상에 레진층을 형성하는 단계;
    상기 레진층을 패터닝하는 단계;
    상기 패터닝된 레진층 상에 전도성 물질층을 형성하여 다수의 나란한 전도성 와이어 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 전도성 와이어 패턴이 형성된 상기 전도성 물질층의 상부에 주기성을 가지는 다수 개의 구멍을 형성하여 컬러 필터 영역을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 전도성 와이어 패턴과 상기 컬러 필터 영역은 동일한 전도성 물질만으로 이루어지고,
    상기 컬러 필터 영역의 하면은 상기 전도성 와이어 패턴의 상면 바로 위에 위치하는 컬러 필터 일체형 편광자의 제조 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 레진층은 굴절률이 1.0 내지 1.3 범위인 컬러 필터 일체형 편광자의 제조 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 구멍을 형성하는 단계는 상기 레진층의 상부면에 대응하는 깊이로 구멍을 형성하는 컬러 필터 일체형 편광자의 제조 방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 구멍을 형성하는 단계는,
    사이즈 및 주기가 동일한 복수의 구멍이 서로 인접하여 하나의 군을 이루고,
    서로 다른 사이즈 및 주기를 가지는 복수의 구멍으로 이루어진 복수의 군들이 서로 인접하여 위치하도록 형성하는 컬러 필터 일체형 편광자의 제조 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 구멍을 형성하는 단계는,
    상기 복수의 구멍 군들이 각각 일정한 주기를 가지고 반복적으로 배치되도록 형성하는 컬러 필터 일체형 편광자의 제조 방법.
  13. 기판 상에 레진층을 형성하는 단계;
    상기 레진층을 패터닝하여 레진 패턴을 형성하는 단계;
    상기 레진층의 상기 레진 패턴 사이의 잔존층을 제거하는 단계;
    상기 기판 및 상기 레진 패턴 상에 전도성 물질층을 형성하여 다수의 나란한 전도성 와이어 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 전도성 와이어 패턴이 형성된 상기 전도성 물질층의 상부에 주기성을 가지는 다수 개의 구멍을 형성하여 컬러 필터 영역을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 전도성 와이어 패턴과 상기 컬러 필터 영역은 동일한 전도성 물질만으로 이루어지고,
    상기 컬러 필터 영역의 하면은 상기 전도성 와이어 패턴의 상면 바로 위에 위치하는 컬러 필터 일체형 편광자의 제조 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 레진층은 굴절률이 1.0 내지 1.3 범위인 컬러 필터 일체형 편광자의 제조 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 구멍을 형성하는 단계는 상기 레진층의 상부면에 대응하는 깊이로 구멍을 형성하는 컬러 필터 일체형 편광자의 제조 방법.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 구멍을 형성하는 단계는,
    사이즈 및 주기가 동일한 복수의 구멍이 서로 인접하여 하나의 군을 이루고,
    서로 다른 사이즈 및 주기를 가지는 복수의 구멍으로 이루어진 복수의 군들이 서로 인접하여 위치하도록 형성하는 컬러 필터 일체형 편광자의 제조 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 구멍을 형성하는 단계는,
    상기 복수의 구멍 군들이 각각 일정한 주기를 가지고 반복적으로 배치되도록 형성하는 컬러 필터 일체형 편광자의 제조 방법.
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 구멍을 형성하는 단계 이후에,
    상기 레진 패턴을 제거하는 단계를 추가로 포함하는 컬러 필터 일체형 편광자의 제조 방법.
KR1020140162754A 2014-11-20 2014-11-20 컬러 필터 일체형 편광자 및 이의 제조방법 KR102259048B1 (ko)

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