KR100630222B1 - 선 격자 편광자 및 그 제조방법 - Google Patents

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KR100630222B1 KR1020050082793A KR20050082793A KR100630222B1 KR 100630222 B1 KR100630222 B1 KR 100630222B1 KR 1020050082793 A KR1020050082793 A KR 1020050082793A KR 20050082793 A KR20050082793 A KR 20050082793A KR 100630222 B1 KR100630222 B1 KR 100630222B1
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Abstract

본 발명은 선 격자 편광자 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 입사되는 빛의 편광에 따라 선택적으로 빛을 산란시키는 산란형 이방성 편광 기판을 사용함으로써, 기존에 LCD패널의 편광판에서 흡수되었던 P2 편광의 빛을 상기 산란형 이방성 편광 기판을 통하여 백라이트 유닛으로 다시 반사시켜 이를 재활용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 기존의 LCD에서는 버려지는 P2 편광의 빛을 재활용하여 LCD의 휘도를 향상시킬 수 있으며, 전력 소모를 크게 줄일 수 있는 효과가 있다.
그리고, LCD패널의 편광판에서 흡수되지 않고 투과하는 P1 편광의 빛의 경우 상기 산란형 이방성 편광 기판을 투과할 때, 상기 산란형 이방성 편광 기판을 이루는 물질 중 분산제에 의해 여러 방향의 각도를 가지고 분산되어 투과되는데 이로 인하여 시야각이 넓게 확보되는 효과가 있다.
DBEF, 선 격자 편광자, 연신(stretching), 편광, LCD패널

Description

선 격자 편광자 및 그 제조방법{ Wire grid polarizer and fabricating method thereof }
도 1은 본 발명의 선 격자 편광자의 일 실시예를 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명의 선 격자 편광자의 다른 실시예를 나타낸 단면도.
도 3은 산란형 이방성 편광 기판이 입사하는 빛의 편광에 따라 선택적으로 빛을 투과 또는 반사하는 상태를 나타낸 도면.
도 4는 산란형 이방성 편광 기판을 나타낸 평면도.
도 5는 본 발명의 선 격자 편광자가 포함된 LCD의 배치 구조를 개략적으로 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 선 격자 편광자를 사용하는 경우 LCD의 휘도가 향상되는 원리를 나타낸 도면.
도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 선 격자 편광자의 제조방법의 일 실시예를 나타낸 단면도.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 선 격자 편광자의 제조방법의 다른 실시예를 나타낸 단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 산란형 이방성 편광 기판 11 : 광학적 이방성을 가지는 고분자 물질
12 : 분산제 20 : 지지층
21 : 격자 22 : 금속
본 발명은 액정 디스플레이에 관한 것으로서, 특히 산란형 편광 기판을 갖는 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 의미하며, 이에 따라 LCD의 광 이용 효율을 높이기 위한 연구가 진행 중에 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 문제 점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 선 격자 편광자의 기판으로 입사되는 빛의 편광에 따라 선택적으로 빛을 산란시키는 산란형 이방성 편광 기판을 사용함으로써, LCD의 휘도를 향상시키는 선 격자 편광자 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 선 격자 편광자의 일 실시예는, 입사되는 빛의 편광에 따라 선택적으로 빛을 산란시키는 산란형 이방성 편광 기판과, 상기 기판 상에 형성되며 일정한 주기를 가지고 배열되는 금속 격자 패턴을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 선 격자 편광자의 다른 실시예는, 입사되는 빛의 편광에 따라 선택적으로 빛을 산란시키는 산란형 이방성 편광 기판과, 상기 기판 상에 형성되며, 상부에 그 단면이 하부가 넓고 상부가 좁은 형상을 가지는 복수개의 격자들이 일정한 주기를 가지고 배열되어 있는 지지층과, 상기 격자들 각각의 일 측면에 형성되는 금속을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 산란형 이방성 편광 기판은, 광학적 이방성을 가지는 고분자 물질과, 상기 고분자 물질에 골고루 분산되어 있으며 입사되는 광을 산란시키는 분산제로 이루어져 있으며;
상기 고분자 물질의 굴절율의 차이가 나도록 일정한 방향으로 연신(streching)되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 선 격자 편광자의 제조방법의 일 실시예는, 광학적 이방성을 가지는 고분자 물질과, 상기 고분자 물질에 골고루 분산되어 있으며 입사되는 광을 산란시키는 분산제로 이루어져 있으며, 일정한 방향으로 연신(streching)되어 있는 산란형 편광 기판을 준비하는 단계와, 상부에 그 단면이 하부가 넓고 상부가 좁은 형상을 가지는 복수개의 격자들이 일정한 주기를 가지고 배열되어 있는 지지층을 준비하는 단계와, 상기 산란형 편광 기판과 상기 지지층을 접착시키는 단계와, 상기 격자들 각각의 일 측면에 금속을 증착하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 선 격자 편광자의 제조방법의 다른 실시예는, 광학적 이방성을 가지는 고분자 물질과, 상기 고분자 물질에 골고루 분산되어 있으며 입사되는 광을 산란시키는 분산제로 이루어져 있으며, 일정한 방향으로 연신(streching)되어 있는 산란형 편광 기판을 준비하는 단계와, 스탬프에 주기적인 격자 패턴을 형성한 후, 상기 격자 패턴 상부에 금속을 증착하는 단계와, 상기 금속이 증착된 스탬프를 상기 산란형 편광 기판에 가압시켜 상기 산란형 편광 기판에 금속 격자 패턴을 전사시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 고분자 물질은 PEN{Poly(ethylene 2,6-naphthalate)} 또는 PET{Poly(ethylene terephthalate)}인 것을 특징으로 하며, 상기 분산제는 PS-co-PMMA{Polystyrene-co-poly(methyl methacrylate)}, St-co-AN{styrene-co-acrylonitrile}, Rubbery core shell particle 중 어느 하나인 것을 특징으로 하고, 상기 금속은 알루미늄(Al) 또는 은(Ag)인 것을 특징으로 한다.
이하, 도 1 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 선 격자 편광자 및 그 제조방법에 대해 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명의 선 격자 편광자의 일 실시예를 나타낸 단면도이다.
이에 도시된 바와 같이, 본 발명의 선 격자 편광자의 일 실시예는 입사되는 빛의 편광에 따라 선택적으로 빛을 산란시키는 산란형 이방성 편광(Scattering Birefringence Polarization) 기판(10)과, 상기 기판(10) 상에 형성되며, 상부에 그 단면이 하부가 넓고 상부가 좁은 형상을 가지는 복수개의 격자(21)들이 일정한 주기를 가지고 배열되어 있는 지지층(20)과, 상기 격자(21)들 각각의 일 측면에 형성되는 금속(22)을 포함하여 이루어져 있다.
여기서, 산란형 이방성 편광 기판(10)은 광학적 이방성(Optically Anisotropic)을 지니는 고분자 물질(11)에 빛의 산란 효과를 줄 수 있는 고분자나 무기물 등의 분산제(12)가 분산되어 있는 구조를 가지고 있으며, 상기 복수개의 격자(21)들이 배열되어 있는 방향으로 연신(stretching)되어 있다.
상기 기판(10) 상에는 상부에 그 단면이 하부가 넓고 상부가 좁은 형상을 가지는 복수개의 격자(21)들이 일정한 주기를 가지고 배열되어 있는 지지층(20)이 형성되는데, 상기 격자(21)들은 단면이 예를 들면, 삼각형이거나 사다리꼴 모양으로 이루어진다.
그리고, 상기 지지층(20)은 광이 투과할 수 있는 물질로 이루어지되, 고분자 물질로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 격자(21)들 각각의 일 측면에는 금속(22)이 증착되며, 상기 금속(22)으로는 가시 광선에서 반사율이 좋은 알루미늄(Al)이나 은(Ag) 등이 주로 사용된다.
여기서, 상기 금속(22)을 보호하기 위해 상기 금속(22) 상에 보호막을 형성할 수도 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 선 격자 편광자에 있어서, 상기 선 격자 편광자에 입사하는 빛 중, 상기 금속(22)이 증착된 격자(21)에 평행한 편광을 가지는 S 편광의 빛은 반사되고, 상기 격자 패턴(21)에 수직한 편광을 가지는 P 편광의 빛은 투과한다.
이상적인 선 격자 편광자는 상기 격자(21)에 평행한 S 편광의 빛에 대해서는 완벽한 거울이고, 상기 격자(21)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.
선 격자 편광자가 높은 편광 소멸비를 가지기 위해서는 상기 격자(21)의 주기가 입사하는 광의 파장에 비해 상당히 짧아야 한다는 전제 조건이 있다.
사람의 눈으로 감지할 수 있는 가시광선 영역은 보통 400 ㎚에서 700 ㎚까지의 파장대를 말하며, 격자의 주기는 사용하는 빛의 파장의 절반 이하가 되어야 하므로, 가시광선 영역에서 사용하기 위해서 상기 격자(21)의 주기는 220 ㎚이하가 되어야 하며, 특히 100 ~ 220 ㎚ 인 것이 바람직하다.
도 2는 본 발명의 선 격자 편광자의 다른 실시예를 나타낸 단면도이다. 이에 도시된 바와 같이, 본 발명의 선 격자 편광자의 다른 실시예는 입사되는 빛의 편광에 따라 선택적으로 빛을 산란시키는 산란형 이방성 편광 기판(30)과, 상기 기판(30) 상에 형성되며 일정 주기를 가지고 배열되는 금속 격자 패턴(40)을 포함하여 이루어진다.
여기서, 산란형 이방성 편광 기판(30)은 광학적 이방성(Optically Anisotropic)을 지니는 고분자 물질(31)에 빛의 산란 효과를 줄 수 있는 고분자나 무기물 등의 분산제(32)가 분산되어 있는 구조를 가지고 있으며, 상기 금속 격자 패턴(40)이 배열되어 있는 방향으로 연신(stretching)되어 있다.
상기 금속 격자 패턴(40)은 상기 산란형 이방성 편광 기판(30) 상에 직접 형성되며, 가시광선 영역에서 사용되기 위해서 100 ~ 220 ㎚의 주기를 갖는 것이 바람직하다.
상기 금속 격자 패턴(40)은 가시 광선에서 반사율이 좋은 알루미늄(Al)이나 은(Ag) 등이 주로 사용되며, 상기 금속 격자 패턴(40)을 보호하기 위해 상기 금속 격자 패턴(40)을 감싸며 보호막을 더 형성할 수도 있다.
도 1과 도 2에서 상기 산란형 이방성 편광 기판은 앞에서 언급한 바와 같이, 광학적 이방성(Optically Anisotropic)을 지니는 고분자 물질에 빛의 산란 효과를 줄 수 있는 분산제가 골고루 분산되어 있는 구조를 가진다.
이와 같이, 광학적 이방성을 지니는 고분자 물질에 빛의 산란 효과를 줄 수 있는 분산제를 분산시키고 이를 일정한 방향으로 연신(stretching)하는 경우, 연신한 방향으로는 상기 고분자 물질의 굴절율이 변하게 된다.
이때, 상기 산란형 이방성 편광자에 입사하는 빛 중 편광의 방향이 상기 고분자 물질의 굴절율과 같은 방향에서는 빛의 투과가 이루어지고, 굴절율의 차이가 나는 방향에서는 빛의 산란 효과에 의하여 반사가 이루어지게 된다.
따라서, 상기 산란형 이방성 편광 기판은 입사되는 빛의 편광에 따라 선택적으로 빛을 투과 또는 반사시킬 수 있게 된다.
즉, 도 3에 도시된 바와 같이, y 방향으로 연신(stretching)된 광학적 이방성을 지니는 고분자 물질(50)에 있어서, 상기 연신된 방향으로의 굴절율이 ne 라고 하고, 연신되지 않은 방향으로의 굴절율이 no 라고 하며, 상기 고분자 물질(50)에 분산되어 있는 분산제(55)의 굴절율을 nd 라고 한다.
일반적으로 광학적 이방성을 지니는 고분자 물질(50)을 일정한 방향으로 연신하면 연신된 방향으로의 굴절율과 연신되지 않은 방향으로의 굴절율이 달라지게 된다. 즉, ne ≠ no 가 된다.
여기서, 상기 분산제(55)의 굴절율 nd 는 상기 연신되지 않은 방향으로의 굴절율 no 와 같다고 하였을 때, 상기 분산제(55)에 입사하는 빛의 편광 중 상기 nd 와 같은 굴절율을 가지는 no 방향의 편광을 가지는 빛은 투과를 하게 되고, 상기 nd 와 굴절율이 다른 ne 방향의 편광을 가지는 빛은 산란을 하게 됨으로써 선택적으로 빛이 투과 또는 반사를 하게 된다.
도 4는 산란형 이방성 편광 기판을 나타낸 평면도이다. 이에 도시된 바와 같이, 광학적 이방성을 지니는 고분자 물질(60)에 분산제(65)가 분산되어 있으며, 상기 고분자 물질(60)은 일정한 방향으로 연신되어 있다.
상기 고분자 물질(60)로는 PEN{Poly(ethylene 2,6-naphthalate)} 또는 PET{Poly(ethylene terephthalate)} 등이 사용되는데, 상기 고분자 물질(60)은 일정한 방향으로 연신을 하는 경우 연신된 방향으로 굴절율이 변하게 됨으로써 광학적 이방성을 갖게 되는 특징이 있다.
그리고, 상기 분산제(65)로는 PS-co-PMMA{Polystyrene-co-poly(methyl methacrylate)}, St-co-AN{styrene-co-acrylonitrile}, Rubbery core shell particle 등의 고분자를 사용한다.
여기서, 상기 분산제(65)를 분산시키는 방법은 서로 다른 고분자 사이에서의 상분리를 이용하여 고르게 분산시키거나, 나노 파티클 입자들을 이용하여 광학적 이방성을 가지는 고분자 물질(60) 사이에 분산시킨다.
도 5는 본 발명의 선 격자 편광자가 포함된 LCD의 배치 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다. 이에 도시된 바와 같이, 광을 발생시키는 램프(70)와, 상기 램프(70)에서 나온 빛을 전면으로 향하게 하는 도광판(71) 및 반사판(72)과, 상기 도광판(71) 및 반사판(72)에서 나온 빛을 균일하게 해주는 확산 쉬트(73)와, 상기 확산 쉬트(73)를 통과한 빛을 굴절 및 집광시켜 휘도를 높여주는 프리즘 쉬트(74)로 이루어지는 백라이트 유닛(75)이 위치하고 있고,
상기 백라이트 유닛(75) 상부에 입사되는 빛의 편광에 따라 선택적으로 반사 또는 투과시키는 선 격자 편광자(80)가 위치하고 있으며, 상기 선 격자 편광자(80) 상부에는 전면과 후면에 흡수형 편광판(91)(92)이 부착된 LCD패널(90)이 위치하고 있다.
이와 같이, 본 발명의 선 격자 편광자는 상기 백라이트 유닛(75)과 상기 LCD패널(90) 사이에 위치하여 상기 백라이트 유닛(75)으로부터 나온 빛 중 일정 편광을 가지는 빛을 상기 LCD패널(90)에 전달한다.
도 6은 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, 본 발명의 선 격자 편광자가 있는 경우는 도 6에 도시된 바와 같이, 백라이트 유닛(100)에서 나온 빛 중 P1 편광의 빛은 선 격자 편광자(110)와 LCD패 널(120)을 투과하지만, P2 편광의 빛은 선 격자 편광자(110)에 의해 반사되어 다시 백라이트 유닛(100)으로 돌아가게 된다.
여기서, 상기 P2 편광의 빛은 선 격자 편광자(110)의 금속 격자 패턴(113)과 평행한 방향이므로 투과되지 못하고 반사되며, 또한 산란형 이방성 편광 기판(116)에서도 반사가 이루어지게 된다.
즉, 상기 산란형 이방성 편광 기판(116)를 이루는 고분자 물질을 상기 금속 격자 패턴(113)과 평행한 방향으로 연신하게 되면 연신한 방향으로 굴절율의 차이가 생기게 된다.
그리고, 상기 P2 편광의 빛은 상기 선 격자 편광자(110)의 금속 격자 패턴(113)과 평행한 편광 방향을 가지는데, 이는 상기 굴절율의 차이가 나는 방향의 편광 방향이므로 P2 편광의 빛이 상기 산란형 이방성 편광 기판(116)에 입사하는 경우 반사가 일어나게 된다.
이와 같이, 상기 금속 격자 패턴(113)과 상기 산란형 이방성 편광 기판(116)을 통하여 이중으로 P2 편광의 빛에 대해 반사가 일어나게 된다.
백라이트 유닛(100)으로 들어간 빛은 백라이트 유닛(100)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(110)와 LCD패널(120)을 투과하고, P2 편광의 빛은 상기 선 격자 편광자(110)에서 반사되어 다시 백라이트 유닛(100)으로 돌아가게 되는데, 이러한 과정이 반복되면서 많은 양의 빛이 LCD패널을 투과하게 된다.
이와 같이, 상기 금속 격자 패턴(113)을 지지하는 기판을 입사하는 빛의 편광에 따라 선택적으로 빛을 산란시키는 산란형 이방성 편광 기판(116)을 사용함으로써 더 효율적으로 빛을 투과 또는 반사시킬 수 있으며, 이로 인해 LCD의 휘도를 향상시킬 수 있다.
즉, P2 편광의 빛은 기존의 LCD에서는 버려지는 빛이었으나, 선 격자 편광자(110)를 도입함으로써 P2 편광의 빛을 재활용할 수 있으며, 산란형 이방성 편광 기판(116)을 사용하여 P2 편광의 재활용하는 효율을 향상시킴으로써 LCD의 휘도를 향상시킬 수 있는 것이다.
그리고, P1 편광의 빛의 경우 상기 산란형 이방성 편광 기판(116)을 투과할 때, 상기 산란형 이방성 편광 기판(116)을 이루는 물질 중 분산제(미도시)에 의해 여러 방향의 각도를 가지고 분산되어 투과되는데 이로 인하여 시야각이 넓게 확보되는 장점이 있다.
도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 선 격자 편광자의 제조방법의 일 실시예를 나타낸 단면도이다. 이에 도시된 바와 같이, 먼저 일정한 방향으로 연신된 산란형 이방성 편광 기판(200)을 준비한다(도 7a).
여기서, 상기 산란형 이방성 편광 기판(200)은 광학적 이방성을 가지는 고분자 물질(210)과 상기 고분자 물질(210)에 분산되어 있으며 입사되는 빛을 산란시키는 분산제(220)로 이루어져 있다.
그리고, 상기 고분자 물질(210)로는 PEN{Poly(ethylene 2,6-naphthalate)} 또는 PET{Poly(ethylene terephthalate)} 를 사용하며, 상기 분산제(220)로는 PS-co-PMMA{Polystyrene-co-poly(methyl methacrylate)}, St-co-AN{styrene-co-acrylonitrile}, Rubbery core shell particle 등의 물질을 사용하는 것이 바람직하다.
다음으로, 상부에 그 단면이 하부가 넓고 상부가 좁은 형상을 가지는 복수개의 격자(235)들이 일정한 주기를 가지고 배열되어 있는 지지층(230)을 준비한다(도 7b).
여기서, 상기 지지층(230)은 광을 투과시킬 수 있는 고분자 물질로 이루어지며, 상기 격자(235)의 주기는 100 ~ 220 ㎚가 되게 하는 것이 바람직하다.
그 후, 상기 지지층(230)을 상기 산란형 이방성 편광 기판(200)에 부착한다(도 7c). 이때, 상기 지지층(230)과 상기 산란형 이방성 편광 기판(200) 사이에 접착력을 가지는 필름을 게재하여 상기 지지층(230)과 상기 산란형 이방성 편광 기판(200)을 접착시킨다.
이어서, 상기 격자(235)들의 각각의 일 측면에 금속(240)을 경사 증착한다(도 7d). 여기서, 상기 금속(240)으로는 반사율이 좋은 알루미늄이나 은 등을 사용하는 것이 바람직하다.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 선 격자 편광자의 제조방법의 다른 실시예를 나타낸 단면도이다. 이에 도시된 바와 같이, 먼저 일정한 방향으로 연신된 산란형 이방성 편광 기판(300)을 준비한다(도 8a).
여기서, 상기 산란형 이방성 편광 기판(300)은 광학적 이방성을 가지는 고분자 물질(310)과 상기 고분자 물질(310)에 분산되어 있으며 입사되는 빛을 산란시키는 분산제(320)로 이루어져 있다.
그리고, 상기 고분자 물질(310)로는 PEN{Poly(ethylene 2,6-naphthalate)} 또는 PET{Poly(ethylene terephthalate)} 를 사용하며, 상기 분산제(320)로는 PS-co-PMMA{Polystyrene-co-poly(methyl methacrylate)}, St-co-AN{styrene-co-acrylonitrile}, Rubbery core shell particle 등의 물질을 사용하는 것이 바람직하다.
다음으로, 스탬프(330)에 일정한 주기를 가지는 격자 패턴(340)을 형성한 후, 상기 격자 패턴(340) 상에 금속(350)을 증착한다(도 8b). 여기서, 상기 스탬프(330)는 Si 또는 Quartz 등의 무기물을 사용할 수도 있고, PU(Polyurethane) 또는 PDMS(Polydimethylsiloxane) 등의 고분자 물질을 사용할 수 도 있다.
그리고, 상기 격자 패턴(340)의 주기는 100 ~ 220 ㎚가 되게 하는 것이 바람직하며, 상기 금속(350)으로는 반사율이 좋은 알루미늄이나 은 등을 사용한다.
이때, 상기 스탬프(330)와 증착된 금속(350) 사이에 분리가 쉽게 되도록 하기 위해서 상기 스탬프(330) 상에 Fluoro-silne 계열의 SAM(Self-Assembled Monolayer) 이나 Fluorine 계열의 얇은 필름을 코팅할 수 있다.
이어서, 상기 금속(350)이 증착된 스탬프(330)와 상기 산란형 이방성 편광 기판(300)을 일정한 압력과 열을 이용하여 접촉시킨 후 분리시킨다(도 8c). 그러면, 상기 산란형 이방성 편광 기판(300) 상에 상기 금속 격자 패턴(360)이 전사된 다.
이때, 상기 산란형 이방성 편광 기판(300) 상에 상기 금속 격자 패턴(360)이 잘 전사되도록 상기 산란형 이방성 편광 기판(300) 상에 아크릴 계열 등의 접착제를 형성할 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 당업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있다.
본 발명에 의하면, 주기적으로 배열되어 있는 금속 격자 패턴을 지지하는 기판으로 입사되는 빛의 편광에 따라 선택적으로 빛을 산란시키는 산란형 이방성 편광 기판을 사용함으로써, 기존의 LCD에서는 LCD패널의 편광판에 흡수되어 버려지는 P2 편광의 빛을 재활용할 수 있으며, 이로 인해 LCD의 휘도를 향상시킬 수 있으며, 전력 소모를 크게 줄일 수 있는 효과가 있다.
그리고, P1 편광의 빛의 경우 상기 산란형 이방성 편광 기판을 투과할 때, 상기 산란형 이방성 편광 기판을 이루는 물질 중 분산제에 의해 여러 방향의 각도를 가지고 분산되어 투과되는데 이로 인하여 시야각이 넓게 확보되는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 선 격자 편광자는 산란형 이방성 편광 기판과 주기적으로 배열되어 있는 금속 격자 패턴을 준비한 후, 이들을 접착함으로써 제조되기 때문에 제조 공정이 간단하여 생산 원가가 절감되는 효과가 있다.

Claims (17)

  1. 입사되는 빛의 편광에 따라 선택적으로 빛을 산란시키는 산란형 이방성 편광 기판과;
    상기 기판 상에 형성되며 일정한 주기를 가지고 배열되는 금속 격자 패턴;을 포함하여 이루어지는 선 격자 편광자.
  2. 입사되는 빛의 편광에 따라 선택적으로 빛을 산란시키는 산란형 이방성 편광 기판;
    상기 기판 상에 형성되며, 상부에 그 단면이 하부가 넓고 상부가 좁은 형상을 가지는 복수개의 격자들이 일정한 주기를 가지고 배열되어 있는 지지층; 및
    상기 격자들 각각의 일 측면에 형성되는 금속;을 포함하여 이루어지는 선 격자 편광자.
  3. 제1 또는 제2항에 있어서, 상기 산란형 이방성 편광 기판은,
    광학적 이방성을 가지는 고분자 물질과, 상기 고분자 물질에 골고루 분산되어 있으며 입사되는 광을 산란시키는 분산제로 이루어져 있으며;
    상기 고분자 물질의 굴절율의 차이가 나도록 일정한 방향으로 연신(streching)되어 있는 것을 특징으로 하는 선 격자 편광자.
  4. 제1항에 있어서, 상기 금속 격자 패턴의 주기는 100 ~ 220 ㎚ 인 것을 특징으로 하는 선 격자 편광자.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 금속은 알루미늄(Al) 또는 은(Ag)인 것을 특징으로 하는 선 격자 편광자.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 고분자 물질은 PEN{Poly(ethylene 2,6-naphthalate)} 또는 PET{Poly(ethylene terephthalate)}인 것을 특징으로 하는 선 격자 편광자.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 분산제는 PS-co-PMMA{Polystyrene-co-poly(methyl methacrylate)}, St-co-AN{styrene-co-acrylonitrile}, Rubbery core shell particle 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 선 격자 편광자.
  8. 광학적 이방성을 가지는 고분자 물질과, 상기 고분자 물질에 골고루 분산되어 있으며 입사되는 광을 산란시키는 분산제로 이루어져 있으며, 일정한 방향으로 연신(streching)되어 있는 산란형 편광 기판을 준비하는 단계;
    상부에 그 단면이 하부가 넓고 상부가 좁은 형상을 가지는 복수개의 격자들이 일정한 주기를 가지고 배열되어 있는 지지층을 준비하는 단계;
    상기 산란형 편광 기판과 상기 지지층을 접착시키는 단계; 및
    상기 격자들 각각의 일 측면에 금속을 증착하는 단계;를 포함하여 이루어지는 선 격자 편광자 제조방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 격자의 주기는 100 ~ 220 ㎚ 인 것을 특징으로 하는 선 격자 편광자 제조방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 산란형 편광 기판과 상기 지지층을 접착시키는 단계는;
    상기 산란형 편광 기판과 상기 지지층 사이에 접착력을 가지는 필름을 게재하여 접착하는 것을 특징으로 하는 선 격자 편광자 제조방법.
  11. 광학적 이방성을 가지는 고분자 물질과, 상기 고분자 물질에 골고루 분산되어 있으며 입사되는 광을 산란시키는 분산제로 이루어져 있으며, 일정한 방향으로 연신(streching)되어 있는 산란형 편광 기판을 준비하는 단계;
    스탬프에 주기적인 격자 패턴을 형성한 후, 상기 격자 패턴 상부에 금속을 증착하는 단계; 및
    상기 금속이 증착된 스탬프를 상기 산란형 편광 기판에 가압시켜 상기 산란형 편광 기판에 금속 격자 패턴을 전사시키는 단계;를 포함하여 이루어지는 선 격자 편광자 제조방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 스탬프는 실리콘(Si), 석영(Quartz), PU(Polyurethane), PDMS(Polydimethylsiloxane) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 선 격자 편광자 제조방법.
  13. 제11항에 있어서, 상기 격자 패턴의 주기는 100 ~ 220 ㎚ 인 것을 특징으로 하는 선 격자 편광자 제조방법.
  14. 제11항에 있어서, 스탬프에 주기적인 격자 패턴을 형성한 후,
    상기 스탬프와 금속의 분리가 쉽도록 하기 위해 상기 스탬프 상에 Fluoro-silne 계열의 SAM(Self-Assembled Monolayer) 또는 Fluorine 계열의 필름을 코팅하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선 격자 편광자 제조방법.
  15. 제8항 또는 제11항에 있어서, 상기 고분자 물질은 PEN{Poly(ethylene 2,6-naphthalate)} 또는 PET{Poly(ethylene terephthalate)}인 것을 특징으로 하는 선 격자 편광자 제조방법.
  16. 제8항 또는 제11항에 있어서, 상기 분산제는 PS-co-PMMA{Polystyrene-co-poly(methyl methacrylate)}, St-co-AN{styrene-co-acrylonitrile}, Rubbery core shell particle 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 선 격자 편광자 제조방법.
  17. 제8항 또는 제11항에 있어서, 상기 금속은 알루미늄(Al) 또는 은(Ag)인 것을 특징으로 하는 선 격자 편광자 제조방법.
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