KR101640818B1 - Polarizing color filter using surface plasmon and liquid crystal display device having the same - Google Patents

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Abstract

본 발명의 표면 플라즈몬(surface plasmon)을 이용한 편광 컬러필터와 액정표시장치 및 그 제조방법은 금속막에 주기성을 갖는 파장이하(sub-wavelength)의 다수개의 홀(hole)로 이루어진 투과막 패턴을 형성하고 표면 플라즈몬 현상을 이용하여 특정 파장의 빛만을 선택 투과시켜 원하는 컬러를 구현함으로써 패널의 투과율을 향상시키는 한편, 종횡 비(aspect ratio)가 매우 큰 슬릿 형태의 홀을 적용하여 투과 광을 선편광시킴으로써 편광자의 기능을 하는 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 본 발명의 표면 플라즈몬을 이용한 편광 컬러필터와 액정표시장치 및 그 제조방법은 상기 다수개의 슬릿 형태의 홀을 둘러싸는 영역에 주기성을 가진 다수개의 슬릿 형태의 홈(groove)을 형성하여 매우 좁은 발산각을 갖는 빔 형태를 만들어 줌으로써 투과광의 중심 피크 파장의 시야각 의존성을 개선하고 투과율 및 집광성을 동시에 향상시킬 수 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 본 발명의 표면 플라즈몬을 이용한 편광 컬러필터와 액정표시장치 및 그 제조방법은 백라이트 광원 아래에 1차원 격자 배열을 가지는 반사판을 설치하여 선택 투과되지 못한 특정 파장대역의 입사광을 적합한 컬러필터 영역으로 재반사시키거나 S편광 성분의 입사광을 P편광으로 변환하여 재입사시킴으로써 백라이트를 재활용할 수 있는 것을 특징으로 한다.
A polarizing color filter, a liquid crystal display, and a method of manufacturing the same using a surface plasmon of the present invention form a transmissive film pattern composed of a plurality of sub-wavelength holes having a periodicity in a metal film By selectively transmitting only a specific wavelength of light using a surface plasmon phenomenon, the transmittance of the panel can be improved by realizing a desired color, and a slit-shaped hole having a very large aspect ratio can be applied to linearly polarize the transmitted light, And the like.
Particularly, the polarizing color filter and the liquid crystal display using the surface plasmon of the present invention, and the method of manufacturing the same, can form a plurality of slit-shaped grooves having periodicity in a region surrounding the plurality of slit- It is possible to improve the viewing angle dependency of the center peak wavelength of the transmitted light and improve the transmittance and the light condensing property simultaneously by forming a beam shape having a narrow divergence angle.
In addition, the polarizing color filter and the liquid crystal display using the surface plasmon according to the present invention and the method of manufacturing the same can be realized by providing a reflector having a one-dimensional lattice arrangement under a backlight light source to reflect incident light of a specific wavelength band, Or the incident light of the S polarized light component is converted into the P polarized light and re-entered, whereby the backlight can be recycled.

Figure R1020100040262
Figure R1020100040262

Description

표면 플라즈몬을 이용한 편광 컬러필터 및 이를 구비한 액정표시장치{POLARIZING COLOR FILTER USING SURFACE PLASMON AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE HAVING THE SAME}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a polarizing color filter using a surface plasmon, and a liquid crystal display device having the polarizing color filter. [0002]

본 발명은 표면 플라즈몬을 이용한 편광 컬러필터 및 이를 구비한 액정표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 특정 파장의 빛만을 선택 투과시키는 슬릿 형태의 투과막 패턴을 갖는 표면 플라즈몬을 이용한 편광 컬러필터 및 이를 구비한 액정표시장치에 관한 것이다.The present invention relates to a polarizing color filter using a surface plasmon and a liquid crystal display having the same, and more particularly to a polarizing color filter using a surface plasmon having a slit-shaped transmission film pattern selectively transmitting only light of a specific wavelength, To a liquid crystal display device.

최근 정보 디스플레이에 관한 관심이 고조되고 휴대가 가능한 정보매체를 이용하려는 요구가 높아지면서 기존의 표시장치인 브라운관(Cathode Ray Tube; CRT)을 대체하는 경량 박막형 평판표시장치(Flat Panel Display; FPD)에 대한 연구 및 상업화가 중점적으로 이루어지고 있다. 특히, 이러한 평판표시장치 중 액정표시장치(Liquid Crystal Display; LCD)는 액정의 광학적 이방성을 이용하여 이미지를 표현하는 장치로서, 해상도와 컬러표시 및 화질 등에서 우수하여 노트북이나 데스크탑 모니터 등에 활발하게 적용되고 있다.Recently, interest in information display has increased, and a demand for using portable information media has increased, and a light-weight flat panel display (FPD) that replaces a cathode ray tube (CRT) And research and commercialization are being carried out. Particularly, among such flat panel display devices, a liquid crystal display (LCD) is an apparatus for displaying an image using the optical anisotropy of a liquid crystal, and is excellent in resolution, color display and picture quality and is actively applied to a notebook or a desktop monitor have.

상기 액정표시장치는 크게 컬러필터(color filter) 기판과 어레이(array) 기판 및 상기 컬러필터 기판과 어레이 기판 사이에 형성된 액정층(liquid crystal layer)으로 구성된다.The liquid crystal display comprises a color filter substrate, an array substrate, and a liquid crystal layer formed between the color filter substrate and the array substrate.

상기 액정표시장치의 제조공정은 기본적으로 다수의 마스크공정 즉, 포토리소그래피(photolithography)공정을 필요로 하므로 생산성 면에서 상기 마스크수를 줄이는 방법이 요구되어지고 있다.Since the manufacturing process of the liquid crystal display device basically requires a number of mask processes, that is, a photolithography process, a method of reducing the number of masks in terms of productivity is required.

이하, 도 1을 참조하여 일반적인 액정표시장치의 구조에 대해서 상세히 설명한다.Hereinafter, the structure of a typical liquid crystal display device will be described in detail with reference to FIG.

도 1은 일반적인 액정표시장치를 개략적으로 나타내는 분해사시도이다.1 is an exploded perspective view schematically showing a general liquid crystal display device.

도면에 도시된 바와 같이, 상기 액정표시장치는 크게 컬러필터 기판(5)과 어레이 기판(10) 및 상기 컬러필터 기판(5)과 어레이 기판(10) 사이에 형성된 액정층(liquid crystal layer)(30)으로 구성된다.As shown in the figure, the liquid crystal display comprises a color filter substrate 5, an array substrate 10, and a liquid crystal layer (not shown) formed between the color filter substrate 5 and the array substrate 10 30).

상기 컬러필터 기판(5)은 적(Red; R), 녹(Green; G) 및 청(Blue; B)의 색상을 구현하는 다수의 서브-컬러필터(sub-pixel)(7)로 구성된 컬러필터(C)와 상기 서브-컬러필터(7) 사이를 구분하고 액정층(30)을 투과하는 광을 차단하는 블랙매트릭스(black matrix)(6), 그리고 상기 액정층(30)에 전압을 인가하는 투명한 공통전극(8)으로 이루어져 있다.The color filter substrate 5 is a color filter substrate composed of a plurality of sub-pixels 7 that implement the colors of red (R), green (G) and blue (B) A black matrix 6 for separating the filter C and the sub-color filter 7 from each other and shielding light transmitted through the liquid crystal layer 30, and a black matrix 6 for applying a voltage to the liquid crystal layer 30 And a transparent common electrode (8).

또한, 상기 어레이 기판(10)은 종횡으로 배열되어 다수개의 화소영역(P)을 정의하는 다수개의 게이트라인(16)과 데이터라인(17), 상기 게이트라인(16)과 데이터라인(17)의 교차영역에 형성된 스위칭소자인 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT)(T) 및 상기 화소영역(P) 위에 형성된 화소전극(18)으로 이루어져 있다.The array substrate 10 includes a plurality of gate lines 16 and data lines 17 arranged vertically and horizontally to define a plurality of pixel regions P and a plurality of gate lines 16 and data lines 17, A thin film transistor (TFT) T which is a switching device formed in the intersection region and a pixel electrode 18 formed on the pixel region P.

이와 같이 구성된 상기 컬러필터 기판(5)과 어레이 기판(10)은 화상표시 영역의 외곽에 형성된 실런트(sealant)(미도시)에 의해 대향하도록 합착되어 액정표시패널을 구성하며, 상기 컬러필터 기판(5)과 어레이 기판(10)의 합착은 상기 컬러필터 기판(5) 또는 어레이 기판(10)에 형성된 합착키(미도시)를 통해 이루어진다.The color filter substrate 5 and the array substrate 10 constituted as described above are adhered to each other so as to oppose each other by a sealant (not shown) formed on the periphery of the image display area to constitute a liquid crystal display panel, 5 and the array substrate 10 are bonded together through a cemented key (not shown) formed on the color filter substrate 5 or the array substrate 10.

이때, 합착시 정렬(align) 오차에 의한 빛샘불량을 방지하기 위해 블랙매트릭스의 선폭을 넓게 함으로써 정렬 마진(margin)을 확보하게 되는데, 그에 따라 패널의 개구율이 감소하게 된다.At this time, in order to prevent the defects of the light leakage due to the alignment error during the cementation, an alignment margin is secured by enlarging the line width of the black matrix, thereby decreasing the aperture ratio of the panel.

상기 액정표시장치에 사용되는 기존의 컬러필터는 염료 또는 안료를 이용하여 불필요한 색의 빛은 흡수하여 소멸시키고 구현하고자 하는 색의 빛만 투과시켜 컬러를 구현함에 따라 하나의 서브-화소를 기준으로 입사된 백색광에서 RGB 삼원색 중 한가지색만 투과시킴으로써 투과율이 30%이상 되기 어렵다. 이러한 이유로 패널의 투과효율이 매우 낮아 백라이트에 의한 전력 소비가 증가하게 된다.Conventional color filters used in the liquid crystal display use only dyes or pigments to absorb and dissipate unnecessary color light and transmit only the color light to be realized, By transmitting only one of the RGB three primary colors in white light, the transmittance is not more than 30%. For this reason, the transmission efficiency of the panel is so low that the power consumption by the backlight is increased.

도 2는 일반적인 안료분산법을 이용한 컬러필터를 사용할 경우의 패널의 투과효율을 개략적으로 나타내는 예시도이다.Fig. 2 is an exemplary diagram schematically showing the transmission efficiency of a panel when a color filter using a general pigment dispersion method is used.

도면을 참조하면, 백라이트로부터 입사된 빛은 편광판, TFT 어레이, 액정 및 컬러필터를 거치면서 광량이 줄어들게 됨에 따라 투과효율이 5%미만으로 감소하게 됨을 알 수 있다.Referring to FIG. 5, it can be seen that the light incident from the backlight is reduced in light amount through the polarizer, the TFT array, the liquid crystal, and the color filter, thereby reducing the transmission efficiency to less than 5%.

이때, 상기 편광판, TFT 어레이 및 컬러필터는 각각 투과율이 40%, 45% ~ 55% 및 25%정도인 경우를 예를 들고 있다.In this case, the polarizing plate, the TFT array, and the color filter each have a transmittance of 40%, 45% to 55%, and 25%, respectively.

특히, 상기의 컬러필터를 액정표시장치에 적용할 경우 높은 대조비(contrast ratio)를 얻기 위해 선편광된 빛을 사용하게 되는데, 무편광(無偏光)된 백라이트 광원으로부터 선편광된 빛을 만들기 위해 서로 수직으로 배열된 2개의 동종 선편광자가 사용되게 되어 입사광의 40%이상이 상기 편광자들의 배치에 의해 손실되게 된다. 즉, 액정표시장치는 기본적으로 자발광 소자가 아니기 때문에 별도의 광원인 백라이트 유닛을 필요로 한다. 이때, 인가되는 신호 전압에 따른 액정분자의 움직임으로 투과되는 광량이 조절되는데, 투과되는 빛이 간섭되거나 상쇄되지 않도록 디스플레이 소자 내에는 한 성분으로 선편광된 빛만 통과시키는 편광판이 반드시 필요하다. 이와 같이 편광판은 일 방향으로 편광된 빛은 투과시키고 다른 방향으로 편광된 빛은 흡수하게 되는데, 이때 무편광된 입사광의 약 45%가 흡수되기 때문에 액정표시장치의 휘도를 낮추는 문제점이 있어왔다.Particularly, when the above color filter is applied to a liquid crystal display device, linearly polarized light is used to obtain a high contrast ratio. In order to make linearly polarized light from a non-polarized backlight source, Two aligned linear prisms are used so that more than 40% of the incident light is lost due to the arrangement of the polarizers. That is, since the liquid crystal display device is basically not a self-luminous element, a backlight unit which is a separate light source is required. At this time, the amount of light transmitted through the movement of the liquid crystal molecules according to the applied signal voltage is adjusted. In order to prevent the transmitted light from being interfered with or canceled, a polarizing plate which passes only linearly polarized light as a component is necessarily required. In this way, the polarizing plate transmits light polarized in one direction and absorbs polarized light in the other direction. In this case, since about 45% of the unpolarized incident light is absorbed, there has been a problem of lowering the luminance of the liquid crystal display device.

또한, 기존의 컬러필터는 각 원색별로 컬러 레지스트 도포, 노광, 현상 및 경화공정을 반복, 진행하여야 하기 때문에 공정이 복잡하고, 컬러필터 기판에 컬러필터를 제조하기 위해 TFT 공정라인과 별도로 컬러필터 공정라인을 운영해야 하므로 라인 투자비용이 증가하게 된다.In addition, since the conventional color filter must repeat the color resist coating, exposure, development and curing processes for each primary color, the process is complicated. In order to manufacture a color filter on a color filter substrate, a color filter process Line investment, which leads to an increase in line investment costs.

본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 기존의 염료 또는 안료를 이용하지 않고, 표면 플라즈몬 현상을 이용하여 투과효율이 향상된 컬러필터를 형성함으로써 개구율 및 패널의 투과율을 향상시킨 표면 플라즈몬을 이용한 편광 컬러필터 및 이를 구비한 액정표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.Disclosure of the Invention The present invention has been made to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a color filter having improved transmission efficiency by using surface plasmon phenomenon without using a conventional dye or pigment, A color filter, and a liquid crystal display device having the same.

본 발명의 다른 목적은 중심 피크 파장의 시야각 의존성을 개선하고, 투과율 및 집광성을 향상시킨 표면 플라즈몬을 이용한 편광 컬러필터 및 이를 구비한 액정표시장치를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a polarizing color filter using a surface plasmon which improves the viewing angle dependence of the center peak wavelength and improves the transmittance and the light condensing property, and a liquid crystal display device having the polarizing color filter.

본 발명의 다른 목적은 상기 컬러필터를 편광자로 사용하는 동시에 공통전극 또는 배면 ITO로 사용하거나 하부 어레이 기판에 스위칭소자와 함께 형성하도록 함으로써 공정을 단순화하는 한편, 투자비용을 감소시킨 액정표시장치를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a liquid crystal display device in which the color filter is used as a polarizer and simultaneously used as a common electrode or rear ITO, or formed with a switching element on a lower array substrate, thereby simplifying the process and reducing investment cost .

본 발명의 다른 목적은 백라이트 광원을 재활용할 수 있는 액정표시장치를 제공하는데 있다.It is another object of the present invention to provide a liquid crystal display device capable of reusing a backlight source.

본 발명의 다른 목적 및 특징들은 후술되는 발명의 구성 및 특허청구범위에서 설명될 것이다.Other objects and features of the present invention will be described in the following description of the invention and claims.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 표면 플라즈몬을 이용한 편광 컬러필터는 금속막 내에 일정한 주기(a)의 파장이하의 다수개의 슬릿 형태의 홀로 이루어진 투과막 패턴 및 상기 금속막 표면의 상기 다수개의 슬릿 형태의 홀을 둘러싸는 영역에 구비된 다수개의 슬릿 형태의 홈을 포함하여 구성될 수 있다.
이때, 상기 금속막 표면에서 유도된 표면 플라즈몬을 이용하여 상기 슬릿 형태의 홀들 간의 주기(a)에 따라 특정 파장의 빛만을 선택 투과시켜 원하는 컬러를 구현하고, 각각의 파장에 대응하는 상기 금속막의 두께를 서로 다르게 하는 것을 특징으로 한다.
In order to achieve the above object, the polarizing color filter using the surface plasmon of the present invention comprises a transparent film pattern formed of a plurality of slit-shaped holes having a wavelength of a certain period or less in the metal film, And may include a plurality of slit-shaped grooves provided in an area surrounding the slit-shaped holes.
At this time, only the light of a specific wavelength is selectively transmitted according to the period (a) between the slit-shaped holes by using surface plasmons derived from the surface of the metal film to realize a desired color, and the thickness of the metal film corresponding to each wavelength Are different from each other.

본 발명의 액정표시장치는 제 1 기판 위에 구비되며, 금속막 내에 일정한 주기(a)의 파장이하의 다수개의 슬릿 형태의 홀로 이루어진 투과막 패턴이 구비되고 상기 금속막 표면의 상기 다수개의 슬릿 형태의 홀을 둘러싸는 영역에 다수개의 슬릿 형태의 홈이 구비된 편광 컬러필터 및 상기 제 1 기판과 대향하여 합착되는 제 2 기판을 포함하여 구성될 수 있다.The liquid crystal display device of the present invention is provided on a first substrate and includes a transparent film pattern formed of a plurality of slit-shaped holes having a wavelength of a predetermined period (a) or less in the metal film, and the plurality of slit- A polarizing color filter having a plurality of slit-shaped grooves in an area surrounding the hole, and a second substrate bonded to be opposite to the first substrate.

본 발명의 다른 액정표시장치는 제 1 기판의 외부 면에 구비되며, 금속막 내에 일정한 주기(a)의 파장이하의 다수개의 슬릿 형태의 홀로 이루어진 투과막 패턴이 구비되고 상기 금속막 표면의 상기 다수개의 슬릿 형태의 홀을 둘러싸는 영역에 다수개의 슬릿 형태의 홈이 구비된 편광 컬러필터 및 상기 제 1 기판과 대향하여 합착되는 제 2 기판을 포함하여 구성될 수 있다.Another liquid crystal display device of the present invention is a liquid crystal display device provided on an outer surface of a first substrate and having a transmissive film pattern made of a plurality of slit-shaped holes having a wavelength of a certain period or less in a metal film, A polarizing color filter having a plurality of slit-shaped grooves in an area surrounding the slits, and a second substrate facing the first substrate.

본 발명의 또 다른 액정표시장치는 제 1 기판 위에 구비된 박막 트랜지스터와, 제 2 기판 위에 구비되며, 금속막 내에 일정한 주기(a)의 파장이하의 다수개의 슬릿 형태의 홀로 이루어진 투과막 패턴이 구비되고 상기 금속막 표면의 상기 다수개의 슬릿 형태의 홀을 둘러싸는 영역에 다수개의 슬릿 형태의 홈이 구비된 편광 컬러필터를 포함하며, 상기 제 1 기판은 상기 제 2 기판과 대향하여 합착되고, 상기 편광 컬러필터는 공통전극 또는 배면 ITO를 대신할 수 있다.Another liquid crystal display device of the present invention includes a thin film transistor provided on a first substrate, and a transmissive film pattern formed on a second substrate, the transmissive film pattern including a plurality of slit-shaped holes having a wavelength of a certain period (a) And a polarizing color filter having a plurality of slit-shaped grooves in an area surrounding the plurality of slit-shaped holes on a surface of the metal film, wherein the first substrate is adhered to and opposed to the second substrate, The polarizing color filter may replace the common electrode or the back ITO.

이때, 상기 편광 컬러필터는 상기 금속막 표면에서 유도된 표면 플라즈몬을 이용하여 상기 슬릿 형태의 홀들 간의 주기(a)에 따라 특정 파장의 빛만을 선택 투과시켜 원하는 컬러를 구현하며, 각각의 파장에 대응하는 상기 금속막의 두께를 서로 다르게 할 수 있다.
이때, 상기 다수개의 홈은 상기 표면 플라즈몬에 의한 파수 벡터가 격자 벡터(2π/P)보다 작거나 같도록 일정한 주기(P)를 가질 수 있다.
이때, 상기 제 1, 제 2 기판은 유리기판으로 이루어지며, 상기 투과막 패턴을 포함하는 상기 금속막 위에 구비되며, 상기 유리기판과 동일한 유전체 물질로 이루어진 절연층을 추가로 포함할 수 있다.
At this time, the polarizing color filter selectively transmits only light of a specific wavelength according to the period (a) between the slit-shaped holes using the surface plasmon derived from the surface of the metal film to realize a desired color, and corresponds to each wavelength The thickness of the metal film can be made different from each other.
At this time, the plurality of grooves may have a constant period P such that the wavefront vector by the surface plasmons is less than or equal to the lattice vector (2? / P).
The first and second substrates may be formed of a glass substrate. The first and second substrates may further include an insulating layer formed on the metal film including the transparent film pattern and made of the same dielectric material as the glass substrate.

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상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 표면 플라즈몬을 이용한 편광 컬러필터 및 이를 구비한 액정표시장치는 기존의 염료 또는 안료를 이용하지 않고, 표면 플라즈몬 현상을 이용하여 구조가 간단한 컬러필터를 형성함으로써 제조공정을 단순화시킬 수 있고, 제조원가를 낮출 수 있는 효과를 제공한다.As described above, the polarizing color filter using the surface plasmon according to the present invention and the liquid crystal display device having the same can be fabricated by forming a color filter having a simple structure using surface plasmon phenomenon without using a conventional dye or pigment, Can be simplified, and the manufacturing cost can be lowered.

본 발명에 따른 표면 플라즈몬을 이용한 편광 컬러필터 및 이를 구비한 액정표시장치는 상, 하부 기판의 정렬이 불필요하여 정렬 마진 확보를 위한 개구율 감소문제를 해결할 수 있는 한편, 패널의 투과효율이 기존대비 약 3배정도 증가함에 따라 백라이트에 대한 전력 소비가 감소하게 되는 효과를 제공한다. 또한, 상기 본 발명에 따른 액정표시장치는 백라이트 아래에 1차원 격자 배열을 가지는 반사판을 설치하여 백라이트 광원을 재활용함으로써 백라이트에 대한 전력 소비를 최소화할 수 있게 된다.The polarizing color filter using the surface plasmon according to the present invention and the liquid crystal display device having the same can solve the problem of decreasing the aperture ratio for ensuring the alignment margin since alignment of the upper and lower substrates is unnecessary, And the power consumption for the backlight is reduced as the number of triple increases. In addition, the liquid crystal display device according to the present invention can minimize the power consumption for the backlight by providing a reflection plate having a one-dimensional lattice arrangement under the backlight and recycling the backlight light source.

본 발명에 따른 표면 플라즈몬을 이용한 편광 컬러필터 및 이를 구비한 액정표시장치는 백라이트의 전력 소비가 감소함에 따라 다원색 화소를 구현할 수 있게 되어 고색재현의 화질을 얻을 수 있는 효과를 제공한다.The polarizing color filter using the surface plasmon according to the present invention and the liquid crystal display device having the same can realize a multi-primary pixel as the power consumption of the backlight is reduced, thereby providing an image of high color reproduction.

본 발명에 따른 표면 플라즈몬을 이용한 편광 컬러필터 및 이를 구비한 액정표시장치는 투과막 패턴 내부를 포함하는 금속막 상부에 기판의 굴절률과 동일하거나 실질적으로 동일한 유전체 물질로 절연층을 형성함으로써 표면 플라즈몬에 의한 투과광의 효율 및 색재현성을 향상시킬 수 있게 된다.The polarizing color filter using the surface plasmon according to the present invention and the liquid crystal display device having the same can be manufactured by forming an insulating layer on the metal film including the transmissive film pattern with the same or substantially the same refractive index as the substrate, The efficiency and the color reproducibility of the transmitted light can be improved.

본 발명에 따른 표면 플라즈몬을 이용한 편광 컬러필터 및 이를 구비한 액정표시장치는 상기 투과막 패턴의 다수개의 슬릿 형태의 홀을 둘러싸는 영역에 주기성을 가진 다수개의 슬릿 형태의 홈을 형성하여 ±3°의 좁은 발산각을 갖는 빔 형태를 만들어 줌으로써 투과광의 중심 피크 파장의 시야각 의존성을 개선하고 투과율 및 집광성을 향상시킬 수 있게 된다. 이때, 상기 홈의 개수를 조절함으로써 투과율 제어가 가능하고, 투과율 향상 효과를 얻을 수 있다. 또한, 상기 투과광의 중심 피크 파장은 시야각 변화에 대해 독립적이기 때문에 본 발명에 따른 표면 플라즈몬을 이용한 편광 컬러필터는 입사광의 수직 입사 조건, 즉 집광 광원을 사용하여야 하는 제한으로부터 자유로울 수 있다.A polarizing color filter using a surface plasmon according to the present invention and a liquid crystal display device having the same have a plurality of slit-shaped grooves having periodicity in a region surrounding a plurality of slit- It is possible to improve the viewing angle dependency of the center peak wavelength of the transmitted light and improve the transmittance and the light condensing property. At this time, the transmittance can be controlled by adjusting the number of the grooves, and the transmittance improving effect can be obtained. In addition, since the center peak wavelength of the transmitted light is independent of the viewing angle change, the polarizing color filter using the surface plasmon according to the present invention can be free from the condition of vertical incidence of incident light, that is, restriction to use a condensed light source.

본 발명에 따른 표면 플라즈몬을 이용한 편광 컬러필터 및 이를 구비한 액정표시장치는 종횡비가 매우 큰 슬릿 형태의 홀을 적용하여 투과광을 선편광시킴으로써 컬러필터가 편광자의 기능을 함에 따라 기존의 편광판 하나를 제거할 수 있어 제조비용이 절감되는 동시에 디스플레이 장치의 두께를 슬림(slim)화 할 수 있는 효과를 제공한다.The polarizing color filter using the surface plasmon according to the present invention and the liquid crystal display device having the same have a slit-shaped hole having a very high aspect ratio to linearly polarize the transmitted light, thereby removing a conventional polarizer as the color filter functions as a polarizer So that the manufacturing cost can be reduced and the thickness of the display device can be made slim.

도 1은 일반적인 액정표시장치의 구조를 개략적으로 나타내는 분해사시도.
도 2는 일반적인 안료분산법을 이용한 컬러필터를 사용할 경우의 패널의 투과효율을 개략적으로 나타내는 예시도.
도 3a 및 도 3b는 표면 플라즈몬 현상을 이용하여 제작한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 컬러필터의 구조를 개략적으로 나타내는 평면도 및 단면도.
도 4는 입사각에 따른 투과광의 중심 피크 파장의 변화를 나타내는 그래프.
도 5a 및 도 5b는 시야각 차이에 의한 홀들이 만드는 홀 간격의 변화를 보여주는 예시도.
도 6a 및 도 6b는 표면 플라즈몬을 이용한 컬러필터의 출구면에서 빛을 집속시키는 개념과 발산시키는 개념을 보여주는 단면도.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 표면 플라즈몬을 이용한 편광 컬러필터를 개략적으로 나타내는 평면도 및 일부 단면도.
도 8a 내지 도 8f는 공기에 노출된 알루미늄 금속막에 형성된 홈의 깊이 변화에 따른 표면 플라즈몬 공명의 세기의 특성을 나타내는 그래프.
도 9는 상기 도 8a 내지 도 8f의 결과로부터 얻어진 홈 깊이와 표면 플라즈몬 공명의 세기 사이의 관계를 보여주는 그래프.
도 10a 내지 도 10f는 홈의 수에 따른 표면 플라즈몬 공명의 세기를 나타내는 그래프.
도 11은 상기 도 10a 내지 도 10f에 도시된 홈의 수의 변화에 따른 0° 시야각에서 표면 플라즈몬 공명의 세기를 나타내는 그래프.
도 12a 내지 도 12f는 홈의 형성위치에 따른 표면 플라즈몬 공명의 세기를 나타내는 그래프.
도 13은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치의 구조를 개략적으로 나타내는 단면도.
도 14는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치의 다른 구조를 개략적으로 나타내는 단면도.
도 15는 상기 도 14에 도시된 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치의 어레이 기판 일부를 개략적으로 나타내는 평면도.
도 16a 내지 도 16g는 상기 도 14에 도시된 액정표시장치의 제조공정을 순차적으로 나타내는 단면도.
도 17a 내지 도 17e는 상기 도 15에 도시된 어레이 기판의 제조공정을 순차적으로 나타내는 평면도.
도 18은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 액정표시장치의 구조를 개략적으로 나타내는 단면도.
1 is an exploded perspective view schematically showing a structure of a general liquid crystal display device.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a color filter.
FIGS. 3A and 3B are a plan view and a sectional view schematically showing a structure of a color filter according to a first embodiment of the present invention, which is manufactured using surface plasmon phenomenon. FIG.
4 is a graph showing a change in the center peak wavelength of transmitted light according to an incident angle.
Figs. 5A and 5B are views showing an example of a change in a hole interval formed by holes due to a viewing angle difference; Fig.
FIGS. 6A and 6B are cross-sectional views illustrating the concept of focusing light at the exit surface of a color filter using surface plasmon and the concept of diverging light. FIG.
7 is a plan view and a partial cross-sectional view schematically showing a polarizing color filter using a surface plasmon according to a second embodiment of the present invention.
8A to 8F are graphs showing the characteristics of the intensity of surface plasmon resonance according to a change in depth of a groove formed in an aluminum metal film exposed to air.
FIG. 9 is a graph showing the relationship between the groove depth and the intensity of surface plasmon resonance obtained from the results of FIGS. 8A to 8F. FIG.
10A to 10F are graphs showing the intensity of surface plasmon resonance according to the number of grooves.
11 is a graph showing the intensity of surface plasmon resonance at a viewing angle of 0 ° according to the change in the number of grooves shown in Figs. 10A to 10F.
12A to 12F are graphs showing the intensity of surface plasmon resonance according to the formation position of the groove.
13 is a sectional view schematically showing a structure of a liquid crystal display device according to a second embodiment of the present invention.
14 is a cross-sectional view schematically showing another structure of a liquid crystal display device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a plan view schematically showing a part of an array substrate of a liquid crystal display device according to a second embodiment of the present invention shown in FIG. 14; FIG.
16A to 16G are cross-sectional views sequentially showing a manufacturing process of the liquid crystal display device shown in FIG. 14;
Figs. 17A to 17E are plan views sequentially showing the manufacturing steps of the array substrate shown in Fig. 15; Fig.
18 is a cross-sectional view schematically showing a structure of a liquid crystal display device according to a third embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 표면 플라즈몬을 이용한 편광 컬러필터와 액정표시장치 및 그 제조방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of a polarizing color filter, a liquid crystal display, and a manufacturing method thereof using the surface plasmon according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

기존의 어레이 기판의 개구율 개선을 통한 투과율 향상은 물리적 한계에 직면하고 있으며, 이에 따라 개구율 개선보다는 컬러필터의 제거를 통한 투과율 향상으로 패러다임(paradigm)의 이동이 필요하다.The improvement of the transmissivity through the improvement of the aperture ratio of the existing array substrate is faced with the physical limitations, and therefore, it is necessary to shift the paradigm by improving the transmissivity by removing the color filter rather than improving the aperture ratio.

이를 위해 소정의 금속막에 특정 파장의 빛만이 선택적으로 투과되도록 투과막 패턴을 형성하여 빛을 필터링(filter)하는 방식이 제안되고 있으며, 이와 같은 표면 플라즈몬 현상을 이용한 컬러필터를 형성하여 적, 녹 및 청색의 빛을 투과시키는 컬러필터를 구현하고자 한다.For this purpose, a method of filtering light by forming a transparent film pattern so that only a specific wavelength of light is selectively transmitted through a predetermined metal film is proposed. A color filter using the surface plasmon phenomenon is formed, And a color filter transmitting blue light.

도 3a 및 도 3b는 표면 플라즈몬 현상을 이용하여 제작한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 컬러필터의 구조를 개략적으로 나타내는 평면도 및 단면도이다.3A and 3B are a plan view and a cross-sectional view schematically showing a structure of a color filter according to a first embodiment of the present invention manufactured using a surface plasmon phenomenon.

도면을 참조하면, 소정의 금속막(152) 내에 일정한 주기(a)를 갖는 파장이하(sub-wavelength)의 다수개의 홀로 이루어진 투과막 패턴(153)을 형성하게 되면, 가시광선에서 근적외선 대역을 가진 입사광의 전기장과 플라즈몬이 커플링(coupling)되면서 특정 파장의 빛만이 투과되고 나머지 파장은 모두 반사됨으로써 선택되어진 적, 녹 및 청색을 얻을 수 있게 된다.Referring to FIG. 6, when a transmissive film pattern 153 having a plurality of sub-wavelength holes having a predetermined period (a) is formed in a predetermined metal film 152, the transmissive film pattern 153 having a near- As the electric field of the incident light and the plasmon are coupled, only light of a specific wavelength is transmitted, and all the remaining wavelengths are reflected, thereby obtaining selected red, green and blue colors.

예를 들어, 은 필름(silver film)에 일정한 주기(a)를 갖는 파장이하의 홀 패턴을 형성하게 되면 홀의 직경(d)과 주기(a)에 따라 선택된 적, 녹 및 청색의 특정 파장의 빛만이 투과됨으로써 RGB 색을 구현할 수 있게 되며, 빛의 투과는 홀 주변의 빛을 끌어들임에 따라 홀 면적보다 많은 양의 빛이 투과될 수 있게 된다.For example, when a hole pattern of a wavelength shorter than a predetermined period (a) is formed in a silver film, only light of a specific wavelength of red, green, and blue selected according to the diameter (d) So that the RGB color can be realized and the light transmission can transmit a larger amount of light than the hole area as the light around the hole is drawn.

그리고, 순도가 높은 색을 구현하기 위해서, 도시된 바와 같이, 각각의 파장에 대응하는 금속막(152)의 두께를 다르게 조절할 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.In order to realize a high-purity color, the thickness of the metal film 152 corresponding to each wavelength may be adjusted as shown in the figure, but the present invention is not limited thereto.

참고로, 상기 플라즈몬이란 입사된 빛의 전기장에 의해 금속막 표면에 유도된 자유전자가 집단적으로 진동하는 유사 입자를 말하는 것으로, 표면 플라즈몬은 플라즈몬이 금속막 표면에 국부적으로 존재하는 것을 말하며, 금속막과 유전체의 경계면을 따라 진행하는 전자기파에 해당한다.For reference, the plasmon refers to a pseudoparticle in which free electrons induced in the surface of a metal film are collectively vibrated by an electric field of incident light. The surface plasmon refers to a plasmon locally present on the surface of a metal film, And the electromagnetic wave propagating along the interface between the dielectric and the dielectric.

또한, 표면 플라즈몬 현상이란 나노 수준의 주기적인 홀 패턴을 갖는 금속막 표면에 빛이 입사할 경우 특정 파장의 빛과 금속막 표면의 자유전자가 공명을 일으켜 특정 파장의 빛을 형성하는 현상을 말하며, 입사된 빛에 의해 표면 플라즈몬을 형성할 수 있는 특정 파장의 빛만이 홀을 투과할 수 있으며 나머지 빛은 모두 금속막 표면에 의해 반사가 이루어진다.The surface plasmon phenomenon refers to a phenomenon in which light of a specific wavelength and free electrons on a metal film resonate to form light of a specific wavelength when light is incident on a metal film surface having a periodic hole pattern at a nano level, Only light of a specific wavelength capable of forming a surface plasmon by the incident light can pass through the hole, and all the remaining light is reflected by the metal film surface.

일반적으로 두꺼운 금속막은 입사광에 대해 비투과 성질을 가지며, 금속막에 형성된 홀의 크기가 입사광 파장보다 매우 작으면 투과광의 세기는 현저히 작게 된다. 그러나, 파장이하의 작은 홀이라도 금속막에 주기적으로 배열되면 표면 플라즈몬의 여기로 인해 광의 투과도가 크게 증폭되게 된다. 일반적으로 빛 또는 광자는 그 분산 곡선이 표면 플라즈몬의 분산 곡선과 교차되지 않는다. 따라서 광자를 표면 플라즈몬으로 직접 결합시키기 위해 일정한 주기를 가진 홀 패턴의 격자 구조를 금속막 표면에 형성하여 운동량 보존을 만족시킴으로써 표면 플라즈몬을 여기시키게 된다.In general, a thick metal film has a non-transmissive property with respect to incident light. If the size of the hole formed in the metal film is much smaller than the incident light wavelength, the intensity of transmitted light is remarkably small. However, even if a small hole having a wavelength or less is periodically arranged in the metal film, the transmittance of light is greatly amplified due to the excitation of the surface plasmon. In general, the light or photon does not have its dispersion curve intersecting the dispersion curve of the surface plasmon. Therefore, in order to directly couple the photons to the surface plasmons, a lattice structure of a hole pattern with a certain period is formed on the surface of the metal film to excite the surface plasmons by satisfying the momentum conservation.

이와 같은 특성을 이용하여 투과막 패턴, 구체적으로 홀의 크기와 홀들 간의 간격, 인접 매질의 유전율, 그리고 금속막의 두께 등을 조절함으로써 원하는 파장의 빛을 투과시키는 것이 가능하게 되는데, 격자의 주기가 a인 홀들에 의한 정사각형 배열 구조를 가진 금속막이 있을 때, 여기에 수직 입사하는 광에 의한 투과광의 중심 피크 파장, 즉 표면 플라즈몬 공명 파장은 다음의 수학식 1로부터 주어진다.By using such characteristics, it becomes possible to transmit light of a desired wavelength by adjusting the transmissive film pattern, specifically, the size of the holes, the spacing between the holes, the permittivity of the adjacent medium, and the thickness of the metal film. When there is a metal film having a square arrangement structure by holes, the center peak wavelength of transmitted light due to the light incident perpendicularly thereto, that is, the surface plasmon resonance wavelength, is given by the following equation.

수학식 1

Figure 112010027937452-pat00001
Equation 1
Figure 112010027937452-pat00001

여기서,

Figure 112010027937452-pat00002
은 금속의 유전 상수이고,
Figure 112010027937452-pat00003
는 금속에 인접한 유전체 물질의 유전 상수이다. 즉, 투과막 패턴의 주기를 바꾸어 주거나 유전체 물질을 변화시킴으로써 표면 플라즈몬 현상에 의해 투과되는 피크 파장을 조절할 수 있다.here,
Figure 112010027937452-pat00002
Is the dielectric constant of the metal,
Figure 112010027937452-pat00003
Is the dielectric constant of the dielectric material adjacent to the metal. That is, it is possible to control the peak wavelength transmitted by the surface plasmon phenomenon by changing the period of the transmissive film pattern or changing the dielectric material.

이때, 상기 투과막 패턴의 홀은 단순한 원형뿐만 아니라 필요에 따라 타원, 사각형, 삼각형, 슬릿 등 다양한 형태로 변경할 수 있으며, 원형의 경우 원 크기, 즉 원의 지름은 50nm ~ 10㎛이고 원들이 만드는 주기는 50nm ~ 10㎛의 범위를 가질 수 있다.At this time, the hole of the transparent film pattern can be changed into various shapes such as an ellipse, a square, a triangle, and a slit as well as a simple circular shape. In case of a circle, the circle size is 50 nm to 10 탆, The period may have a range of 50 nm to 10 탆.

한편, 상기 본 발명의 제 1 실시예에 따른 표면 플라즈몬을 이용한 컬러필터는 투과광의 중심 피크 파장 대역의 폭 및 중심 피크 파장의 위치가 관측 각도에 크게 의존하게 된다.Meanwhile, in the color filter using the surface plasmon according to the first embodiment of the present invention, the width of the center peak wavelength band of the transmitted light and the position of the center peak wavelength greatly depend on the observation angle.

도 4는 입사각에 따른 투과광의 중심 피크 파장의 변화를 나타내는 그래프로써, 입사각(θ)을 0 ~ 24°로 변화시키며 측정한 투과광의 투과세기를 나타내고 있다.FIG. 4 is a graph showing the change of the center peak wavelength of transmitted light according to the incident angle. FIG. 4 shows the transmittance intensity of the transmitted light measured by varying the incident angle θ from 0 to 24 °.

도면에 도시된 바와 같이, 투과광의 중심 피크 파장 대역의 폭 및 중심 피크 파장의 위치가 관측 각도에 크게 의존하는 것을 알 수 있으며, 시야각 또는 입사각에 따라 표면 플라즈몬 공명에 의한 투과광의 중심 피크 파장의 변화율은 8.3nm/°degree로 나타난다.As shown in the figure, it can be seen that the width of the center peak wavelength band of the transmitted light and the position of the center peak wavelength largely depend on the observation angle, and the rate of change of the center peak wavelength of the transmitted light due to the surface plasmon resonance Is shown as 8.3 nm / degree.

또한, 컬러필터에 수직으로 입사된 광의 투과율이 최대가 되고 입사각(θ)이 증가할수록 투과율은 빠르게 감소하는 것을 알 수 있다.Also, it can be seen that the transmittance of light vertically incident on the color filter becomes maximum, and the transmittance decreases rapidly as the incident angle [theta] increases.

따라서, 좁은 각으로 입사시킬 수 있는 특수 광원을 사용하여야만 원하는 파장 대역의 컬러 구현이 가능하게 되는 문제점이 있다.Therefore, if a special light source capable of entering at a narrow angle is used, it is possible to realize a color of a desired wavelength band.

도 5a 및 도 5b는 시야각 차이에 의한 홀들이 만드는 홀 간격의 변화를 보여주는 예시도로써, 각각 정면 입사 및 θ의 각도로 입사한 경우의 홀 간격의 변화를 보여주고 있다.FIGS. 5A and 5B are diagrams illustrating changes in the hole spacing formed by the holes due to the viewing angle difference, respectively. FIG. 5A and FIG. 5B show changes in the hole spacing in the case of incidence at the front incidence and angle θ.

도면을 참조하면, 이웃한 두 홀(H)들 사이의 간격을 P라고 할 때, 입사각 θ가 변함에 따라 유효 격자 주기는 Pⅹcosθ로 변하고, 각 홀(H)이 만드는 면적을 A라고 할 때, 유효 단면적은 Aⅹcosθ로 변하게 된다. 따라서, 입사각(θ)이 커짐에 따라 입사광이 통과할 수 있는 홀(H)의 유효 단면적이 감소하기 때문에 투과율 감소 현상이 나타난다. 또한, 시야각이 증가할수록 유효 격자 주기와 홀(H)의 직경 이 감소하기 때문에, 표면 플라즈몬 공명에 의한 투과광의 중심 피크 파장의 위치가 이동하게 된다.Referring to the drawing, assuming that a distance between adjacent two holes H is P, the effective grating period changes to P x cos? According to the change of the incident angle?, And when the area formed by each hole H is A, The effective cross-sectional area is changed to A × cos θ. Therefore, as the incident angle? Increases, the effective cross-sectional area of the hole H through which the incident light can pass through decreases, and thus the transmittance decreases. Further, as the viewing angle increases, the effective grating period and the diameter of the hole H decrease, so that the position of the center peak wavelength of the transmitted light due to the surface plasmon resonance is shifted.

이에 본 발명의 제 2 실시예는 전술한 투과율 상승 효과와 더불어 집광성(collimation)과 방향성이 우수한 빔 형태로 표면 방출되는 표면 플라즈몬을 이용한 컬러필터를 제작하는 것을 목적으로 하고 있다.Therefore, the second embodiment of the present invention aims to manufacture a color filter using a surface plasmon which is emitted in a beam form having excellent collimation and directionality, in addition to the above-mentioned transmittance increasing effect.

또한, 본 발명의 제 2 실시예는 가로세로의 비, 즉 종횡비가 매우 큰 슬릿 형태의 홀을 적용하여 투과광을 선편광시킴으로써 편광자의 기능을 하도록 한 표면 플라즈몬을 이용한 편광 컬러필터를 제작하는 것을 목적으로 하고 있다.The second embodiment of the present invention aims to fabricate a polarizing color filter using a surface plasmon that functions as a polarizer by applying a slit-shaped hole having a very large ratio of aspect ratio, that is, an aspect ratio, .

즉, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 표면 플라즈몬을 이용한 편광 컬러필터는 상기 투과막 패턴의 홀에 종횡비가 매우 큰 슬릿 형태의 홀을 적용하여 투과광을 선편광시킴으로써 컬러필터가 편광자의 기능을 함에 따라 고가인 하부 편광판을 제거할 수 있게 된다. 그 결과 제조단가를 낮출 수 있는 한편, 디스플레이 장치의 두께를 슬림화 할 수 있게 된다.That is, in the polarizing color filter using the surface plasmon according to the second embodiment of the present invention, a slit-shaped hole having a very large aspect ratio is applied to the hole of the transmissive film pattern to linearly polarize the transmitted light so that the color filter functions as a polarizer It becomes possible to remove the expensive lower polarizing plate. As a result, the manufacturing cost can be reduced, and the thickness of the display device can be reduced.

이때, 상기 본 발명의 제 2 실시예에 따른 표면 플라즈몬을 이용한 편광 컬러필터는 상기 다수개의 슬릿 형태의 홀을 둘러싸는 영역에 주기성을 가진 다수개의 슬릿 형태의 홈을 형성하여 ±3°이내의 좁은 발산각을 갖는 빔 형태를 만들어 줌으로써 투과광의 중심 피크 파장의 시야각 의존성을 개선하고 투과율 및 집광성을 향상시킬 수 있게 된다.At this time, the polarizing color filter using the surface plasmon according to the second embodiment of the present invention has a plurality of slit-shaped grooves having periodicity in the area surrounding the plurality of slit- By making a beam shape having a divergent angle, it is possible to improve the viewing angle dependency of the center peak wavelength of the transmitted light, and to improve the transmittance and the light condensing property.

구체적으로 금속막의 입사면 쪽에 홈을 형성하게 되면, 슬릿 형태의 홀 주변에서 입사광의 깔때기(funneling)효과를 강화시켜 투과율을 더욱 높여주는 효과를 나타낼 수 있다. 금속막 표면에 추가적으로 형성된 주기적 홈에 의해 표면 플라즈몬 파들간의 보강 간섭 효과가 나타나기 때문에 투광광의 증폭 효과가 발생한다. 또한, 금속막의 출구면 쪽에 홈을 형성하게 되면, 금속막 표면에서 투과되는 빛을 집광시켜 빛의 발산을 억제하여 줌으로써 마이크로 렌즈 어레이(micro-lens array)와 같은 별도의 집광용 렌즈 어레이가 형성된 시트(sheet)를 삽입할 필요가 없게 된다.Specifically, when the grooves are formed on the incident surface of the metal film, the funneling effect of the incident light around the slit-shaped holes is enhanced to further increase the transmittance. The amplifying effect of the floodlight occurs because the effect of the reinforcing interference between the surface plasmon waves is generated by the periodic groove formed additionally on the surface of the metal film. When grooves are formed on the exit surface of the metal film, the light transmitted through the surface of the metal film is condensed to suppress the divergence of light, thereby forming a sheet having a separate light-collecting lens array, such as a micro- there is no need to insert a sheet.

또한, 본 발명의 제 2 실시예가 제시한 구조는 시야각 또는 측정각의 변화에 따른 투과광의 중심 피크 파장의 의존성을 억제시키는 기능을 가지고 있다. 특히, 서브-화소(sub pixel) 사이의 경계영역으로 발산되는 광을 억제시킬 수 있어 투과광의 손실을 줄일 수 있는 이점을 가지고 있다. 또한, 이웃한 서브-화소 사이의 색 섞임 현상이 없기 때문에 블랙매트릭스와 같은 격벽 구조를 별도로 형성할 필요가 없으며, 화소 크기를 수백 나노미터 크기 수준까지 작게 만들 수 있는데, 이를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.The structure proposed by the second embodiment of the present invention has a function of suppressing the dependency of the center peak wavelength of the transmitted light according to the viewing angle or the change of the measuring angle. Particularly, it is possible to suppress light emitted to a boundary region between sub-pixels, thereby reducing the loss of transmitted light. In addition, since there is no color mixing phenomenon between neighboring sub-pixels, it is not necessary to separately form a barrier structure such as a black matrix, and the pixel size can be made small to the level of several hundred nanometers. do.

도 6a 및 도 6b는 표면 플라즈몬을 이용한 컬러필터의 출구면에서 빛을 집속시키는 개념과 발산시키는 개념을 보여주는 단면도이다.6A and 6B are cross-sectional views illustrating the concept of focusing light at the exit surface of a color filter using surface plasmons and the concept of diverging light.

도면에 도시된 바와 같이, 금속막(152')의 출구면 쪽에 홈(h)을 형성하면, 방출되는 빛의 방향성 및 투과광의 형태를 결정할 수 있게 된다.As shown in the figure, when the groove h is formed on the outlet side of the metal film 152 ', the directionality of the emitted light and the shape of the transmitted light can be determined.

이때, 전술한 바와 같이 금속막(152')의 출구면 쪽에 홈(h)을 형성하게 되면, 금속막(152') 표면에서 투과되는 빛을 집광시켜 빛의 발산을 억제할 수 있게 된다. 또한, 도면에 도시하지는 않았지만, 금속막의 입사면 쪽에 홈을 형성하게 되면, 슬릿 형태의 홀 주변에서 입사광의 깔때기 효과를 강화시켜 투과율을 더욱 높여주는 효과를 나타낼 수 있다. 그리고, 금속막(152') 표면에 주기적인 홈(h)을 패터닝하는 방법으로 에칭, 밀링, 금속 증착 등이 있다.At this time, if the groove h is formed on the outlet side of the metal film 152 'as described above, the light transmitted through the surface of the metal film 152' can be condensed to suppress the divergence of light. Further, although not shown in the drawing, when the grooves are formed on the incident surface of the metal film, the funnel effect of the incident light around the slit-shaped holes can be enhanced to further increase the transmittance. A method of patterning the periodic grooves h on the surface of the metal film 152 'is etching, milling, or metal deposition.

구체적으로, 컬러필터(150')에 입사한 빛은 나노 크기의 홀(H) 영역을 표면 플라즈몬과 결합된 방식으로 투과되게 된다. 출구면 쪽에서 표면 방출광은 표면 플라즈몬으로부터 분리되어 금속막(152')의 영역을 벗어나게 된다. 이때, 방출 표면에 주기 P의 일정한 홈(h)들이 형성되어 있으면, 각 홈(h) 영역에서 표면 플라즈몬들이 유도되고, 이들로부터 분리되는 표면 방출광들은 서로 간섭을 일으킨다. 표면 플라즈몬에 의한 파수 벡터(wave vector)(ksp)가 격자 벡터(grating vector)(2π/P)보다 작게 되는 조건하에서, 방출되는 빛은 상기 도 6a처럼 두 빔이 수렴하는 형태로 진행하게 된다. 특히, 파수 벡터가 격자 벡터와 같게 되면, 투과광은 평행하게 집광된 빔의 형태로 발진하게 된다.Specifically, the light incident on the color filter 150 'is transmitted through the nano-sized hole (H) region in a manner coupled with the surface plasmon. At the exit side, the surface-emitting light is separated from the surface plasmon and deviates from the region of the metal film 152 '. At this time, if constant grooves (h) of the period P are formed on the emission surface, surface plasmons are induced in the respective groove (h) regions, and the surface emission lights separated from them cause interference with each other. Under the condition that the wave vector (k sp ) by the surface plasmon becomes smaller than the grating vector (2? / P), the emitted light proceeds in such a manner that the two beams converge as shown in FIG. 6A . In particular, when the wave number vector is equal to the lattice vector, the transmitted light oscillates in the form of a collimated beam.

도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 표면 플라즈몬을 이용한 편광 컬러필터를 개략적으로 나타내는 평면도 및 일부 단면도로써, 슬릿 형태의 홀을 둘러싸는 영역에 주기성을 가진 다수개의 슬릿 형태의 홈이 형성된 경우를 예를 들어 나타내고 있다.7 is a plan view and a partial cross-sectional view schematically showing a polarizing color filter using a surface plasmon according to a second embodiment of the present invention. When a plurality of slit-shaped grooves having periodicity are formed in a region surrounding a slit- For example.

이때, 도면에는 설명의 편의를 위해 좌측으로부터 적, 녹색 및 청색에 해당하는 서브-컬러필터로 구성되는 하나의 화소에 대한 편광 컬러필터를 예를 들어 나타내고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명은 삼원색 이상의 다원색을 구현하는 경우에도 적용할 수 있다.In this case, for the sake of convenience, the polarizing color filter for one pixel composed of sub-color filters corresponding to red, green, and blue from the left is shown as an example, but the present invention is not limited thereto, The present invention is also applicable to the case of implementing multi-primary colors of three or more primary colors.

또한, 도면에는 금속막의 출구면 쪽에 다수개의 슬릿 형태의 홈을 형성한 경우를 예를 들어 나타내고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 다수개의 슬릿 형태의 홈은 금속막의 입사면 쪽에 형성하거나 상기 금속막의 출구면과 입사면 양쪽 모두에 형성할 수 있다.Although a plurality of slit-shaped grooves are formed on the exit surface of the metal film, the present invention is not limited thereto. The plurality of slit-shaped grooves may be formed on the incident surface side of the metal film It can be formed on both the exit face and the incidence face of the metal film.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 편광 컬러필터(250)는 금속막(252)에 행 또는 열 방향으로 일정한 주기를 가진 파장이하의 다수개의 슬릿 형태의 홀(H)로 이루어진 투과막 패턴(253)이 형성되어 특정 파장의 빛만을 선택 투과시킴에 따라 원하는 컬러를 구현하게 된다.As shown in the figure, the polarizing color filter 250 according to the second embodiment of the present invention includes a plurality of slit-shaped holes H having a predetermined period in the row or column direction, So that only the light of a specific wavelength is selectively transmitted therethrough, thereby realizing a desired color.

이때, 상기 선택 투과되는 특정 파장의 빛은 상기 슬릿 형태의 홀(H)들 간의 주기에 의해 결정되며, 상기 슬릿 형태의 홀(H)들의 주기는 50nm ~ 1000nm의 범위를 가질 수 있다.At this time, the light of the specific wavelength to be selectively transmitted is determined by the period between the slits-shaped holes H, and the period of the slits-shaped holes H may range from 50 nm to 1000 nm.

그리고, 상기 다수개의 슬릿 형태의 홀(H)을 둘러싸는 영역에 주기성을 가진 다수개의 슬릿 형태의 홈(h)이 형성됨에 따라 투과광의 중심 피크 파장의 시야각 의존성을 개선하고 투과율 및 집광성을 향상시킬 수 있게 된다.Since a plurality of slit-shaped grooves h having a periodicity are formed in the region surrounding the plurality of slit-shaped holes H, the viewing angle dependency of the center peak wavelength of the transmitted light is improved, and the transmittance and the light- .

이때, 상기 투과막 패턴(253)은 게이트라인과 데이터라인 및 박막 트랜지스터가 위치하는 영역을 제외한 화소영역 내에 형성되게 되며, 상기 화소영역들 간의 경계영역에 슬릿 형태의 주기적인 홈(h) 패턴이 형성될 수 있다.At this time, the transmissive film pattern 253 is formed in the pixel region except the region where the gate line, the data line, and the thin film transistor are located, and a slit-shaped periodic groove (h) pattern is formed in the boundary region between the pixel regions .

그리고, 상기 투과막 패턴(253)을 구성하는 홀(H)의 횡단면 모양은 종횡비가 매우 큰 슬릿 형태를 가지는 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 종횡비는 주어진 도형이 형성하는 장축의 길이와 단축의 길이의 비로 정의되며, 예를 들어 2이상의 값을 가질 수 있다. 또한, 상기 홈(h)의 횡단면 모양은 상기 홀(H)의 횡단면 모양과 동일하게 종횡비가 매우 큰 슬릿 형태를 가지는 것을 특징으로 한다.The cross-sectional shape of the hole H constituting the transmissive film pattern 253 is characterized by having a slit shape with a very large aspect ratio. In this case, the aspect ratio is defined as a ratio of the length of the major axis to the length of the minor axis formed by a given graphic form, and may have a value of 2 or more, for example. The cross-sectional shape of the groove (h) has a slit shape having a very large aspect ratio, like the cross-sectional shape of the hole (H).

또한, 상기 금속막(252)의 재료는 가시광선의 전 영역에서 표면 플라즈몬 공명을 일으킬 수 있는 알루미늄(Al)을 채용하는 것이 바람직하다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 금속막(252)은 알루미늄 이외에 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 구리(Cu), 니켈(Ni), 팔라듐(Pd), 아연(Zn), 철(Fe), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 도핑된 반도체, 탄소 나노튜브(carbon nanotube), 풀러린(fullerene), 전도성 플라스틱 및 전기전도성 복합재료 등으로 구성된 그룹 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 도전물질로 이루어질 수 있다.The material of the metal film 252 is preferably aluminum (Al) which can cause surface plasmon resonance in the entire region of the visible light. However, the present invention is not limited thereto. The metal film 252 may be formed of a metal such as Au, Ag, Pt, Cu, Ni, Pd, Selected from the group consisting of Zn, Fe, Cr, Mo, doped semiconductors, carbon nanotubes, fullerene, And a conductive material selected from the group consisting of or a mixture thereof.

그리고, 순도가 높은 색을 구현하기 위해서, 각각의 파장에 대응하는 금속막(252)의 두께를 다르게 조절할 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.In order to realize a high-purity color, the thickness of the metal film 252 corresponding to each wavelength can be adjusted differently, but the present invention is not limited thereto.

그리고, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 비관통 홈(h)들 주변에 주기성을 갖지 않는 형태의 다른 비관통 홈들이 형성될 수도 있다.Though not shown in the figure, other non-through grooves having no periodicity around the non-through grooves h may be formed.

이와 같이 종횡비가 매우 큰 슬릿 형태의 홀(H)은 매우 강한 편광 특성을 가지게 되는데, 슬릿의 장축과 평행한 선편광을 가진 입사광이 만드는 투과율은 영이 되며, 슬릿의 장축에 수직된 선편광을 가진 입사광에 의해서 최대 투과율을 가진다. 따라서, 상기 본 발명의 제 2 실시예에 따른 표면 플라즈몬을 이용한 편광 컬러필터(250)의 경우 상기 편광 컬러필터(250)에서 투과된 빛은 선편광 특성을 가지기 때문에 종래의 편광판을 제거할 수 있게 된다.The slit-shaped hole H having a very high aspect ratio has a very strong polarization characteristic. The transmittance of the incident light having linearly polarized light parallel to the long axis of the slit becomes zero, and the incident light having linearly polarized light perpendicular to the long axis of the slit And has a maximum transmittance. Therefore, in the case of the polarizing color filter 250 using the surface plasmon according to the second embodiment of the present invention, since the light transmitted through the polarizing color filter 250 has the linear polarization characteristic, the conventional polarizing plate can be removed .

이때, 입사광의 투과율은 홀(H) 주변에 있는 비관통 홈(h)의 수에 비례하는데, 비관통 홈(h)이 홀(H)의 양쪽에 형성되는 것을 고려하여 약 5ⅹ2개 정도에서 포화된다. 또한, 절대 투과율은 관통 홀(H)의 수에 비례하고, 투과광의 피크 파장은 주기 P에 선형적으로 비례하며, 금속막(252)에 인접한 매질의 유전율에 의존한다.At this time, the transmittance of the incident light is proportional to the number of the non-through grooves h around the hole H, and in consideration of the fact that the non-through grooves h are formed on both sides of the hole H, do. The absolute transmittance is proportional to the number of the through holes H, the peak wavelength of the transmitted light is linearly proportional to the period P, and depends on the dielectric constant of the medium adjacent to the metal film 252.

도 8a 내지 도 8f는 공기에 노출된 알루미늄 금속막에 형성된 홈의 깊이 변화에 따른 표면 플라즈몬 공명의 세기(intensity)의 특성을 나타내는 그래프이다, 즉, 알루미늄으로 이루어진 금속막의 출구면 쪽에 홈이 형성된 편광 컬러필터에 있어 홈 깊이에 따른 표면 플라즈몬 공명의 세기를 시뮬레이션(simulation)한 결과를 나타내고 있다.8A to 8F are graphs showing the characteristics of the intensity of surface plasmon resonance according to the depth change of the groove formed in the aluminum metal film exposed to the air. And the intensity of surface plasmon resonance according to the groove depth in the color filter is simulated.

또한, 도 9는 상기 도 8a 내지 도 8f의 결과로부터 얻어진 홈 깊이와 표면 플라즈몬 공명의 세기 사이의 관계를 보여주는 그래프이다.9 is a graph showing the relationship between the groove depth and the intensity of surface plasmon resonance obtained from the results of FIGS. 8A to 8F.

이때, 상기 시뮬레이션에 사용된 편광 컬러필터의 슬릿 형태의 홀 및 홈은 각각 7개 및 4×2개의 개수로 40nm의 폭을 가지고, 상기 홈의 주기는 600nm인 경우를 예를 들고 있으며, 상기 도 8a, 도 8b, 도 8c, 도 8d, 도 8e 및 도 8f는 각각 홈의 깊이가 30nm, 50nm, 70nm, 90nm, 110nm 및 130nm인 경우의 표면 플라즈몬 공명의 세기를 나타내고 있다.In this case, the slit-shaped holes and grooves of the polarizing color filter used in the simulation have a width of 40 nm and a pitch of 7 nm and 4 × 2, respectively, and the period of the grooves is 600 nm. 8a, 8b, 8c, 8d, 8e and 8f show the intensity of the surface plasmon resonance when the depth of the groove is 30 nm, 50 nm, 70 nm, 90 nm, 110 nm and 130 nm, respectively.

도면에 도시된 바와 같이, 알루미늄으로 이루어진 금속막의 출구면 쪽에 30nm ~ 130nm 깊이의 홈을 형성한 경우에 있어 표면 플라즈몬 공명의 세기는 홈의 깊이가 50nm인 경우에 투과율에서 최적화가 되는 것을 알 수 있다.As shown in the figure, when grooves having a depth of 30 nm to 130 nm are formed on the outlet side of a metal film made of aluminum, it is found that the intensity of surface plasmon resonance is optimized in the transmittance when the groove depth is 50 nm .

참고로, 상기 도 8a 내지 도 8f는 0°, 4°, 8° 및 12°의 다양한 관측 각도에서 측정한 투과율의 세기를 나타내고 있다.8A to 8F show transmittance intensities measured at various viewing angles of 0 DEG, 4 DEG, 8 DEG and 12 DEG.

도 10a 내지 도 10f는 홈의 수에 따른 표면 플라즈몬 공명의 세기를 나타내는 그래프로써, 알루미늄으로 이루어진 금속막 위에 유리기판의 굴절률과 유사한 유전체 물질이 증착된 편광 컬러필터에 있어 홈의 수에 따른 표면 플라즈몬 공명의 세기를 시뮬레이션한 결과를 나타내고 있다. 참고로, 상기 도 10a 내지 도 10f는 0°, 4°, 8° 및 12°의 다양한 관측 각도에서 측정한 투과율의 세기를 나타내고 있다.10A to 10F are graphs showing the intensity of surface plasmon resonance according to the number of grooves. In a polarizing color filter in which a dielectric material similar to the refractive index of a glass substrate is deposited on a metal film made of aluminum, And the result of simulation of the resonance intensity is shown. For reference, FIGS. 10A to 10F show transmittance intensities measured at various viewing angles of 0 DEG, 4 DEG, 8 DEG and 12 DEG.

또한, 도 11은 상기 도 10a 내지 도 10f에 도시된 홈의 수의 변화에 따른 0° 시야각에서 표면 플라즈몬 공명의 세기를 나타내는 그래프이다.11 is a graph showing the intensity of surface plasmon resonance at a viewing angle of 0 ° according to the change of the number of grooves shown in FIGS. 10A to 10F.

이때, 상기 시뮬레이션에 사용된 편광 컬러필터의 슬릿 형태의 홀과 홈은 40nm의 폭을 가지고, 상기 홈의 깊이 및 주기는 각각 50nm 및 600nm인 경우를 예를 들고 있으며, 상기 도 10a, 도 10b, 도 10c, 도 10d, 도 10e 및 도 10f는 홀의 수가 7개로 일정한 상태에서 각각 홈의 수가 1×2개, 2×2개, 3×2개, 4×2개, 5×2개 및 6×2개인 경우의 표면 플라즈몬 공명의 세기를 나타내고 있다.In this case, the slit-shaped holes and grooves of the polarizing color filter used in the simulation have a width of 40 nm, and the depth and period of the grooves are 50 nm and 600 nm, respectively. FIGS. 10A, 10B, 10C, 10D, 10E, and 10F show that the number of grooves is 1 x 2, 2 x 2, 3 x 2, 4 x 2, 5 x 2, and 6 x 2 shows the intensity of surface plasmon resonance.

도 10에 도시된 바와 같이, 알루미늄으로 이루어진 금속막의 출구면 쪽에 1×2개 ~ 6×2개의 홈을 형성한 경우에 있어 표면 플라즈몬 공명의 세기는 홈의 수가 증가할수록 표면 플라즈몬 효과에 의한 투과율도 증가하며, 도 11에 도시된 바와 같이 홈의 수가 3×2개 이상에서 투과율은 일정한 값으로 수렴하는 것을 알 수 있다.As shown in Fig. 10, in the case where 1x2 to 6x2 grooves are formed on the outlet side of the metal film made of aluminum, the intensity of the surface plasmon resonance increases as the number of grooves increases and the transmittance due to the surface plasmon effect As shown in FIG. 11, when the number of grooves is 3 × 2 or more, the transmittance converges to a constant value.

도 12a 내지 도 12f는 홈의 형성위치에 따른 표면 플라즈몬 공명의 세기를 나타내는 그래프로써, 알루미늄으로 이루어진 금속막 위에 유리기판의 굴절률과 유사한 유전체 물질이 증착된 편광 컬러필터에 있어 홈의 형성위치에 따른 표면 플라즈몬 공명의 세기를 시뮬레이션한 결과를 나타내고 있다.12A to 12F are graphs showing the intensity of surface plasmon resonance according to the positions of grooves. In a polarizing color filter in which a dielectric material similar to the refractive index of a glass substrate is deposited on a metal film made of aluminum, And the intensity of the surface plasmon resonance is simulated.

이때, 상기 시뮬레이션에 사용된 편광 컬러필터의 슬릿 형태의 홀 및 홈은 40nm의 폭을 가지고 각각 7개 및 5×2개로 일정하며, 상기 홈의 깊이 및 주기는 각각 60nm 및 600nm인 경우를 예를 들고 있으며, 상기 도 12a와 도 12b, 도 12c와 12d 및 도 12e와 도 12f는 각각 금속막의 출구면, 입사면 및 출구면과 입사면 양쪽 모두에 홈을 형성한 경우의 표면 플라즈몬 공명의 세기를 나타내고 있다.In this case, the slit-shaped holes and grooves of the polarizing color filter used in the simulation are 40 nm wide and 7 and 5 × 2, respectively, and the depth and period of the grooves are 60 nm and 600 nm, respectively 12A, 12B, 12C and 12D, and 12E and 12F show the intensity of the surface plasmon resonance in the case where grooves are formed on both the exit surface, the incident surface, and the exit surface and the incident surface of the metal film, respectively Respectively.

또한, 상기 도 12a, 도 12c 및 도 12e는 입사광의 편광 방향이 슬릿의 장축에 수직한 방향인 P편광인 경우의 표면 플라즈몬 공명의 세기를 나타내고 있고, 상기 도 12b, 도 12d 및 도 12f는 입사광의 편광 방향이 슬릿의 장축에 평행한 방향인 S편광인 경우의 표면 플라즈몬 공명의 세기를 나타내고 있다.12A, 12C and 12E show the intensity of the surface plasmon resonance in the case where the polarization direction of the incident light is P-polarized light in a direction perpendicular to the long axis of the slit. FIGS. 12B, 12D and 12F show the intensity of the surface plasmon resonance Is the S polarized light in the direction parallel to the long axis of the slit.

도면에 도시된 바와 같이, 알루미늄으로 이루어진 금속막의 출구면 쪽에 홈을 형성한 경우에는 각각 대략 620nm 및 625nm의 파장에서 P편광 및 S편광의 투과율의 세기는 각각 4.87×10-11 및 2.12×10-15로 P편광, S편광으로 입사된 광에 대한 투과광의 세기 비(extinction ratio)는 약 2.29×104임을 알 수 있으며, 상기 금속막의 입사면 쪽에 홈을 형성한 경우에는 각각 대략 620nm 및 605nm의 파장에서 P편광 및 S편광의 투과율의 세기는 각각 1.06×10-10 및 3.74×10-15로 P편광, S편광으로 입사된 광에 대한 투과광의 세기 비는 약 2.83×104임을 알 수 있다As shown in the figure, the case of forming a groove on the side of the metal film exit plane of aluminum, the intensity of the transmittance of the P polarized light and S polarized light at the wavelength of approximately 620nm and 625nm respectively, is 4.87 × 10 -11 and 2.12 × 10 respectively 15 shows that the extinction ratio of the transmitted light to the P-polarized light and the S-polarized light is about 2.29 × 10 4. When grooves are formed on the incident surface of the metal film, the extinction ratio of about 620 nm and 605 nm It can be seen that the intensities of the transmittances of the P polarized light and the S polarized light at the wavelengths are 1.06 × 10 -10 and 3.74 × 10 -15 , respectively, and the intensity ratio of the transmitted light to the P polarized light and the S polarized light is about 2.83 × 10 4

또한, 상기 금속막의 출구면과 입사면 양쪽 모두에 홈을 형성한 경우에는 각각 대략 620nm 및 605nm의 파장에서 P편광 및 S편광의 투과율의 세기는 각각 1.43×10-10 및 4.31×10-15로 P편광, S편광으로 입사된 광에 대한 투과광의 세기 비는 약 3.32×104(~ 30,000:1)임을 알 수 있다.When grooves are formed on both the exit face and the incident face of the metal film, the transmittance intensities of the P polarized light and the S polarized light at the wavelengths of approximately 620 nm and 605 nm are respectively 1.43 x 10 -10 and 4.31 x 10 -15 The intensity ratio of the transmitted light to the P-polarized light and the S-polarized light is about 3.32 × 10 4 (~30,000: 1).

이와 같이 P편광, S편광으로 입사된 광에 대한 투과광의 세기 비는 금속막의 출구면과 입사면 양쪽 모두에 홈을 형성한 경우에 가장 크고, P편광을 가진 입사광에서 강한 표면 플라즈몬 공명 유도가 투과율을 증폭시키는 동시에 S편광을 가진 입사광에 대한 투과율을 강하게 억제하는 것을 알 수 있다.The intensity ratio of the transmitted light to the P-polarized light and the S-polarized light is largest when grooves are formed on both the exit surface and the incident surface of the metal film, and strong surface plasmon resonance induction in the incident light having P- And at the same time, the transmittance of the incident light having S-polarized light is strongly suppressed.

이때, 금속막의 입사면 쪽에만 슬릿 형태의 홈을 형성하는 것으로도 충분히 투과율 향상 및 편광 컬러필터의 특성을 얻을 수 있다.At this time, even if a slit-shaped groove is formed only on the incident surface of the metal film, the transmittance can be improved and the characteristics of the polarizing color filter can be obtained.

그리고, 주변에 슬릿 형태의 홈을 가진 슬릿 형태의 홈에서 나오는 방출광의 휘도 반치폭(Full Width at Half Maximum; FWHM)은 6° 이내로 투과광의 강한 집광성을 나타내고 있다.The full width at half maximum (FWHM) of the emitted light from the slit-shaped groove having a slit-shaped groove in the periphery shows a strong light condensing property of transmitted light within 6 °.

또한, 시야각 변화(0° ~ 20°)에 대한 중심 피크 파장의 변화는 0.5nm/degree 이내로 시야각 의존성이 획기적으로 개선된 것을 알 수 있다. 참고로, 480nm 대역에서 방출되는 2차 피크를 억제시킴으로써 색순도를 개선할 수 있으며, 입사면 쪽에 홈을 형성한 경우에 있어 1차 피크와 2차 피크의 투과율 비는 1.74배에서 3.13배로 증가한 것을 알 수 있다.In addition, it can be seen that the change of the central peak wavelength with respect to the viewing angle change (0 ° to 20 °) is remarkably improved in the viewing angle dependency within 0.5 nm / degree. For reference, the color purity can be improved by suppressing the second peak emitted in the 480 nm band, and when the groove is formed on the incident side, the transmittance ratio of the first peak and the second peak increases from 1.74 times to 3.13 times .

상기의 구조로 형성된 편광 컬러필터에서 기판의 하부 쪽에서 빛이 입사되면, 상기 투과막 패턴의 격자 주기에 의해 결정되는 특정한 파장의 빛만이 상기 컬러필터를 투과하게 된다. 또한, 동일 금속막에서 상기 투과막 패턴의 주기가 다른 다수개의 영역들로 분할시킬 수 있으며, 각 분할된 영역에서 각기 다른 파장의 빛을 선택적으로 투과시킬 수 있다.In the polarizing color filter having the above structure, when light is incident from the lower side of the substrate, only light of a specific wavelength determined by the lattice period of the transmissive film pattern is transmitted through the color filter. In addition, it is possible to divide the same metal film into a plurality of regions having different periods of the transmissive film pattern, and selectively transmit light of different wavelengths in the divided regions.

이와 같이 특정한 주기 및 폭을 갖는 다수개의 슬릿 형태의 홀로 이루어진 투과막 패턴을 금속막 내에 형성하여, 금속막에서 발생하는 표면 플라즈몬 현상을 이용하여 컬러필터로 사용하고, 이를 액정표시장치에 적용함으로써 컬러를 구현하게 된다.Thus, a transmissive film pattern composed of a plurality of slit-shaped holes having a specific period and a width is formed in a metal film and used as a color filter by using a surface plasmon phenomenon occurring in a metal film. By applying this to a liquid crystal display device, .

또한, 종횡비가 매우 큰 슬릿 형태의 홀을 적용하여 투과광을 선편광시킴으로써 컬러필터가 편광자의 기능을 함께 할 수 있게 된다.In addition, by applying a slit-shaped hole having a very large aspect ratio to linearly polarize the transmitted light, the color filter can function as a polarizer.

이때, 기존의 컬러필터는 상부 컬러필터 기판에 형성되었으나, 본 발명에서 제안하는 표면 플라즈몬을 이용한 편광 컬러필터는 상부 컬러필터 기판에 국한되지 않고, 하부 어레이 기판 또는 기판 외부에 형성할 수 있다.At this time, the conventional color filter is formed on the upper color filter substrate. However, the polarizing color filter using the surface plasmon suggested in the present invention is not limited to the upper color filter substrate, but may be formed on the lower array substrate or the substrate.

또한, 기존의 안료 또는 염료 형태의 컬러필터가 고온 공정이 불가능했던 것과 달리 금속막이 컬러필터 기능을 하기 때문에 금속막 위에 고온 공정을 통해 박막 트랜지스터를 제작하는 것이 가능하며, 본 발명의 편광 컬러필터를 하부 어레이 기판에 형성함으로써 기존의 액정표시장치가 상부 컬러필터 기판과 하부 어레이 기판을 합착하기 위한 정렬 마진을 확보하기 위해 개구율을 감소시킬 수밖에 없었던 문제를 해결할 수 있다.In addition, it is possible to fabricate a thin film transistor through a high-temperature process on a metal film because the metal film functions as a color filter, unlike the conventional pigment or dye type color filter, which can not be processed at high temperature. It is possible to solve the problem that the conventional liquid crystal display device has to reduce the aperture ratio in order to secure alignment margins for attaching the upper color filter substrate and the lower array substrate.

도 13 및 도 14는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치의 구조를 개략적으로 나타내는 단면도로써, 설명의 편의를 위해 실질적으로 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 적용한다.13 and 14 are cross-sectional views schematically showing the structure of a liquid crystal display device according to a second embodiment of the present invention. For convenience of explanation, the same reference numerals are applied to substantially the same constituent elements.

이때, 전술한 바와 같이 상기 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치의 편광 컬러필터는 금속막에 행 또는 열 방향으로 일정한 주기를 가진 파장이하의 다수개의 슬릿 형태의 홀로 이루어진 투과막 패턴이 형성되어 특정 파장의 빛만을 선택 투과시킴에 따라 원하는 컬러를 구현하게 된다.As described above, in the polarizing color filter of the liquid crystal display according to the second embodiment of the present invention, a transmissive film pattern composed of a plurality of slit-shaped holes having a predetermined period in a row or column direction and having a wavelength or less So that only a specific wavelength of light is selectively transmitted to realize a desired color.

특히, 상기 본 발명의 제 2 실시예에 따른 편광 컬러필터는 상기 다수개의 슬릿 형태의 홀을 둘러싸는 영역에 주기성을 가진 다수개의 슬릿 형태의 홈이 형성됨에 따라 투과광의 중심 피크 파장의 시야각 의존성을 개선하고 투과율 및 집광성을 향상시킬 수 있는 것을 특징으로 한다.Particularly, since the polarizing color filter according to the second embodiment of the present invention has a plurality of slit-shaped grooves having periodicity in the area surrounding the plurality of slit-shaped holes, the viewing angle dependency of the center peak wavelength of the transmitted light And the transmittance and the light condensing property can be improved.

이때, 도면에는 금속막의 입사면 쪽에 다수개의 슬릿 형태의 홈을 형성한 경우를 예를 들어 나타내고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 다수개의 슬릿 형태의 홈은 금속막의 출구면 쪽에 형성하거나 상기 금속막의 출구면과 입사면 양쪽 모두에 형성할 수 있다.In this case, a plurality of slit-shaped grooves are formed on the incident surface of the metal film, but the present invention is not limited thereto. The plurality of slit-shaped grooves may be formed on the exit surface side of the metal film It can be formed on both the exit face and the incidence face of the metal film.

또한, 상기 본 발명의 제 2 실시예에 따른 편광 컬러필터는 투과막 패턴의 홀에 종횡비가 매우 큰 슬릿 형태의 홀을 적용하여 투과광을 선편광시킴으로써 컬러필터가 편광자의 기능을 함에 따라 고가인 상부 또는 하부 편광판을 제거할 수 있는 것을 특징으로 한다.In the polarizing color filter according to the second embodiment of the present invention, a slit-shaped hole having a very large aspect ratio is applied to the hole of the transmission film pattern to linearly polarize the transmitted light so that the color filter functions as a polarizer, And the lower polarizer can be removed.

이러한 표면 플라즈몬을 이용한 편광 컬러필터를 액정표시장치에 구현하는 방법은 도 13에 도시된 바와 같이, 상부 컬러필터 기판(205)에 본 발명의 제 2 실시예에 따른 편광 컬러필터(250)를 형성하는 방법이 있다.13, a polarizing color filter 250 according to the second embodiment of the present invention is formed on the upper color filter substrate 205. In the polarizing color filter 250, There is a way.

이때, 얻을 수 있는 장점은 단일 금속막에 1-스텝(step) 공정으로 투과막 패턴을 형성하여 RGB를 구현하는 한편, 이를 상부 ITO 공통전극이나 배면 ITO로 대신 사용하도록 함으로써 공정이 간단하여 제조 비용을 절감할 수 있다는 것이다.At this time, the advantage that can be obtained is that a transmissive film pattern is formed by a one-step process on a single metal film to realize RGB, and it is used instead of the upper ITO common electrode or the rear ITO, Can be saved.

이때, 전술한 바와 같이 표면 플라즈몬을 이용한 편광 컬러필터(250)는 금속막(252) 주변의 유전체 물질들 사이에 굴절률 맞춤 조건이 이루어 질 경우 색순도 및 투과율에 유리하기 때문에 유리기판 위에 편광 컬러필터(250)를 형성하는 경우 투과막 패턴(253)을 포함하는 금속막(252) 상부에 SiO2와 같은 상기 유리기판과 실질적으로 동일한 유전체 물질로 이루어진 절연층(206)을 형성하는 것이 적절하다.As described above, since the polarizing color filter 250 using the surface plasmon is advantageous in terms of color purity and transmittance when the refractive index matching condition is established between the dielectric materials around the metal film 252, a polarizing color filter It is appropriate to form an insulating layer 206 made of a dielectric material substantially the same as the glass substrate such as SiO 2 on the metal film 252 including the transmissive film pattern 253.

이와 같이 형성된 컬러필터 기판(205)은 컬럼 스페이서(260)에 의해 일정한 셀갭이 유지된 상태에서 화상표시 영역의 외곽에 형성된 실런트(미도시)에 의해 어레이 기판(210)과 대향하여 합착되게 되는데, 이때 상기 어레이 기판(210)에는 종횡으로 배열되어 다수개의 화소영역을 정의하는 다수개의 게이트라인(미도시)과 데이터라인(미도시), 상기 게이트라인과 데이터라인의 교차영역에 형성된 스위칭소자인 박막 트랜지스터 및 상기 화소영역 위에 형성된 화소전극(218)이 형성되어 있다.The color filter substrate 205 thus formed is fixed to the array substrate 210 by a sealant (not shown) formed on the outer periphery of the image display region in a state where a certain cell gap is maintained by the column spacer 260, In this case, the array substrate 210 is provided with a plurality of gate lines (not shown) and data lines (not shown) arranged vertically and horizontally to define a plurality of pixel regions, And a pixel electrode 218 formed on the pixel region.

이때, 상기 박막 트랜지스터는 상기 게이트라인에 연결된 게이트전극(221), 상기 데이터라인에 연결된 소오스전극(222) 및 상기 화소전극(218)에 연결된 드레인전극(223)으로 구성된다. 또한, 상기 박막 트랜지스터는 상기 게이트전극(221)과 소오스/드레인전극(222, 223) 사이의 절연을 위한 제 1 절연막(215a) 및 상기 게이트전극(221)에 공급되는 게이트전압에 의해 상기 소오스전극(222)과 드레인전극(223) 사이에 전도채널(conductive channel)을 형성하는 액티브층(224)을 포함한다. 참고로, 도면부호 215b 및 225n은 각각 제 2 절연막 및 상기 액티브층(224)의 소오스/드레인영역과 상기 소오스/드레인전극(222, 223) 사이를 오믹-콘택(ohmic contact)시키는 오믹-콘택층을 나타낸다.The thin film transistor includes a gate electrode 221 connected to the gate line, a source electrode 222 connected to the data line, and a drain electrode 223 connected to the pixel electrode 218. The thin film transistor includes a first insulating layer 215a for insulating between the gate electrode 221 and the source and drain electrodes 222 and 223 and a first insulating layer 215b for insulating between the source and drain electrodes 222 and 223 by a gate voltage supplied to the gate electrode 221. [ And an active layer 224 forming a conductive channel between the drain electrode 222 and the drain electrode 223. Reference numerals 215b and 225n denote an ohmic contact layer for making ohmic contact between the second insulating layer and the source / drain region of the active layer 224 and the source / drain electrodes 222 and 223, respectively. .

한편, 표면 플라즈몬을 이용한 편광 컬러필터는 금속막을 사용하기 때문에 고온 공정에도 손상을 입지 않는다는 장점이 있다. 이를 착안하여 어레이 기판에 컬러필터를 형성하는 방법을 생각할 수 있다.On the other hand, polarizing color filters using surface plasmons have advantages in that they are not damaged by a high-temperature process because they use a metal film. And a color filter is formed on the array substrate by drawing attention to this.

이때, 상기 표면 플라즈몬을 이용한 편광 컬러필터(250)는 도 14에 도시된 바와 같이 셀 내부, 즉 박막 트랜지스터 어레이 하부에 위치시킬 수 있으며, 도면에는 도시하지 않았지만, 셀 외부 즉, 어레이 기판(210)의 외부 면에 형성하는 것도 가능하다.In this case, the polarizing color filter 250 using the surface plasmon can be positioned inside the cell, that is, under the thin film transistor array. As shown in FIG. 14, As shown in Fig.

이 경우 상부 컬러필터 기판(205)에는 컬러필터와 블랙매트릭스를 제외한 공통전극(208)이 형성될 수 있으며, 상기 어레이 기판(210)에 형성된 표면 플라즈몬을 이용한 편광 컬러필터(250)는 플로팅(floating)되거나 접지(ground)될 수 있다.In this case, a common electrode 208 except for the color filter and the black matrix may be formed on the upper color filter substrate 205, and the polarizing color filter 250 using the surface plasmon formed on the array substrate 210 may be a floating ) Or grounded.

이와 같이 어레이 기판(210)에 편광 컬러필터(250)를 형성할 경우 상부 컬러필터 기판(205)과 하부 어레이 기판(210)의 정렬을 위한 마진 확보가 불필요하여 패널 설계시 개구율을 추가로 확보할 수 있다는 장점이 있으며, 이로 인해 패널의 투과율을 향상시킬 수 있다. 패널 투과율이 향상되면 백라이트의 밝기를 감소시킬 수 있으므로 백라이트에 대한 전력 소비가 감소하게 되는 효과를 제공한다.When the polarizing color filter 250 is formed on the array substrate 210 as described above, it is not necessary to secure a margin for aligning the upper color filter substrate 205 and the lower array substrate 210, It is possible to improve the transmittance of the panel. As the panel transmittance is improved, the brightness of the backlight can be reduced, thereby reducing the power consumption for the backlight.

이와 같이 백라이트의 전력 소비가 감소함에 따라 다원색 화소를 구현할 수 있게 되어 고색재현의 화질을 얻을 수 있는 효과를 제공한다.As the power consumption of the backlight is reduced as described above, it is possible to realize a multi-primary-color pixel, thereby providing an effect of obtaining a high-quality color reproduction image.

또한, 어레이 기판(210)에 편광 컬러필터(250)를 형성하여 컬러필터 공정라인을 제거하는 경우 시설투자비와 건설비를 약 50%정도 절감할 수 있는 효과를 제공한다.Further, when the polarizing color filter 250 is formed on the array substrate 210 to remove the color filter process line, the facility investment cost and the construction cost can be reduced by about 50%.

특히, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 표면 플라즈몬을 이용한 편광 컬러필터(250)는 편광자의 기능을 함에 따라 상부 편광판 또는 하부 편광판을 제거할 수 있게 되어 제조단가를 낮출 수 있는 한편, 디스플레이 장치의 두께를 슬림화 할 수 있게 된다.In particular, the polarizing color filter 250 using the surface plasmon according to the second embodiment of the present invention can remove the upper polarizer or the lower polarizer due to the function of the polarizer, The thickness can be made slim.

참고로, 도면부호 201 및 211은 각각 상부 편광판 및 하부 편광판을 나타낸다.Reference numerals 201 and 211 denote an upper polarizer and a lower polarizer, respectively.

이하, 예를 들어 상기와 같은 표면 플라즈몬을 이용한 편광 컬러필터를 어레이 기판에 형성한 경우의 액정표시장치 구조 및 그 제조방법을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a structure of a liquid crystal display device and a manufacturing method thereof when a polarizing color filter using the surface plasmon as described above is formed on an array substrate will be described in detail with reference to the drawings.

도 15는 상기 도 14에 도시된 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치의 어레이 기판 일부를 개략적으로 나타내는 평면도이다.15 is a plan view schematically showing a part of an array substrate of a liquid crystal display device according to a second embodiment of the present invention shown in FIG.

이때, 설명의 편의를 위해 좌측으로부터 적, 녹 및 청색에 해당하는 서브-컬러필터로 구성되는 하나의 화소를 예를 들어 나타내고 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명은 삼원색 이상의 다원색을 구현하는 경우에도 적용할 수 있다.Here, for convenience of explanation, one pixel composed of sub-color filters corresponding to red, green, and blue colors is shown as an example from the left. However, the present invention is not limited thereto, and the present invention can also be applied to a case of implementing multi-primary colors of three or more colors.

그리고, 상기 적, 녹 및 청색에 해당하는 서브-화소는 투과막 패턴의 구조, 즉 슬릿 형태의 홀의 폭 및 간격을 제외하고는 실질적으로 동일한 구성요소로 이루어져 있다.The sub-pixels corresponding to the red, green and blue colors have substantially the same constituents except for the structure of the transmissive film pattern, that is, the width and the interval of the slit-shaped holes.

또한, 상기 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치는 네마틱상의 액정분자를 기판에 대해 수직 방향으로 구동시키는 트위스티드 네마틱(Twisted Nematic; TN)방식의 액정표시장치를 예를 들고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.In addition, the liquid crystal display according to the second embodiment of the present invention is exemplified by a twisted nematic (TN) liquid crystal display device in which nematic liquid crystal molecules are driven in a direction perpendicular to a substrate, The present invention is not limited thereto.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 어레이 기판(210)에는 상기 어레이 기판(210) 위에 종횡으로 배열되어 화소영역을 정의하는 게이트라인(216)과 데이터라인(217)이 형성되어 있다. 또한, 상기 게이트라인(216)과 데이터라인(217)의 교차영역에는 스위칭소자인 박막 트랜지스터가 형성되어 있으며, 상기 화소영역 내에는 상기 박막 트랜지스터에 연결되어 컬러필터 기판(205)의 공통전극(208)과 함께 액정층을 구동시키는 화소전극(218)이 형성되어 있다.As shown in the drawing, a gate line 216 and a data line 217, which are vertically and horizontally arranged on the array substrate 210 to define a pixel region, are formed on the array substrate 210 according to the second embodiment of the present invention. Respectively. A thin film transistor, which is a switching device, is formed in the intersection region of the gate line 216 and the data line 217. The thin film transistor is connected to the thin film transistor, And a pixel electrode 218 for driving the liquid crystal layer are formed.

상기 박막 트랜지스터는 상기 게이트라인(216)의 일부를 구성하는 게이트전극(221), 상기 데이터라인(217)에 연결된 소오스전극(222) 및 상기 화소전극(218)에 연결된 드레인전극(223)으로 구성된다. 또한, 상기 박막 트랜지스터는 상기 게이트전극(221)과 소오스/드레인전극(222, 223)의 절연을 위한 제 1 절연막(미도시) 및 상기 게이트전극(221)에 공급되는 게이트전압에 의해 상기 소오스전극(222)과 드레인전극(223) 간에 전도채널을 형성하는 액티브층(미도시)을 포함한다.The thin film transistor includes a gate electrode 221 constituting a part of the gate line 216, a source electrode 222 connected to the data line 217 and a drain electrode 223 connected to the pixel electrode 218 do. The thin film transistor includes a first insulating layer (not shown) for insulating the gate electrode 221 from the source / drain electrodes 222 and 223 and a second insulating layer (Not shown) that forms a conduction channel between the drain electrode 222 and the drain electrode 223.

이때, 상기 소오스전극(222)의 일부는 일 방향으로 연장되어 상기 데이터라인(217)의 일부를 구성하며, 상기 드레인전극(223)의 일부는 화소영역 쪽으로 연장되어 제 2 절연막(미도시)에 형성된 콘택홀(240)을 통해 상기 화소전극(218)에 전기적으로 접속하게 된다.A part of the source electrode 222 extends in one direction to constitute a part of the data line 217. A part of the drain electrode 223 extends toward the pixel region and is connected to a second insulating film (not shown) And is electrically connected to the pixel electrode 218 through the contact hole 240 formed therein.

특히, 상기 어레이 기판(210) 위에는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 표면 플라즈몬을 이용한 편광 컬러필터(250)가 위치하게 되는데, 상기 편광 컬러필터(250)는 소정의 금속막(252) 내에 일정한 주기를 갖는 파장이하의 다수개의 슬릿 형태의 홀(H)로 이루어진 투과막 패턴(253)이 형성되어 있어 가시광선에서 근적외선 대역을 가진 입사광의 전기장과 플라즈몬이 커플링 되면서 각각 적, 녹 및 청색에 해당하는 파장의 빛만이 투과되고 나머지 파장은 모두 반사됨으로써 RGB 색을 얻을 수 있게 된다.Particularly, the polarizing color filter 250 using the surface plasmon according to the second embodiment of the present invention is disposed on the array substrate 210. The polarizing color filter 250 is formed on the array substrate 210, And a plurality of slit-shaped holes (H) having a period of less than or equal to the wavelength of the incident light having a wavelength of about 300 nm or less. The field of the incident light having a near-infrared band from the visible light and the plasmon are coupled, Only the light of the corresponding wavelength is transmitted and all the remaining wavelengths are reflected, thereby obtaining RGB colors.

이때, 상기 투과막 패턴(253)은 게이트라인(216)과 데이터라인(217) 및 박막 트랜지스터가 위치하는 영역을 제외한 화소영역 내에 형성되게 된다.At this time, the transmissive film pattern 253 is formed in the pixel region except the region where the gate line 216, the data line 217, and the thin film transistor are located.

전술한 바와 같이 상기 본 발명의 제 2 실시예에 따른 편광 컬러필터(250)는 상기 다수개의 슬릿 형태의 홀(H)을 둘러싸는 영역에 주기성을 가진 다수개의 슬릿 형태의 홈(h)이 형성됨에 따라 투과광의 중심 피크 파장의 시야각 의존성을 개선하고 투과율 및 집광성을 향상시킬 수 있는 것을 특징으로 한다.As described above, the polarizing color filter 250 according to the second embodiment of the present invention has a plurality of slit-shaped grooves h having a periodicity in an area surrounding the plurality of slit-shaped holes H It is possible to improve the viewing angle dependency of the center peak wavelength of the transmitted light and to improve the transmittance and the light condensing property.

또한, 상기 투과막 패턴(253)을 구성하는 슬릿 형태의 홀(H)은 종횡비가 매우 큰 슬릿 형태를 적용하여 투과광을 선편광시킴으로써 상기 편광 컬러필터(250)가 편광자의 기능을 함에 따라 하부 편광판을 제거할 수 있는 것을 특징으로 한다.The slit-shaped holes H constituting the transmissive film pattern 253 are formed in a slit shape having a very high aspect ratio to linearly polarize the transmitted light so that the polarizing color filter 250 functions as a polarizer, Can be removed.

또한, 상기 금속막(252)의 재료는 알루미늄, 금, 은, 백금, 구리, 니켈, 팔라듐, 아연, 철, 크롬, 몰리브덴, 도핑된 반도체, 탄소 나노튜브, 풀러린, 전도성 플라스틱 및 전기전도성 복합재료 등으로 구성된 그룹 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 도전물질로 이루어질 수 있다.The material of the metal film 252 may be selected from the group consisting of aluminum, gold, silver, platinum, copper, nickel, palladium, zinc, iron, chromium, molybdenum, doped semiconductors, carbon nanotubes, fullerenes, And the like, or a mixture thereof. The conductive material may be selected from the group consisting of, for example,

그리고, 순도가 높은 색을 구현하기 위해서, 각각의 파장에 대응하는 금속막(252)의 두께를 다르게 조절할 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.In order to realize a high-purity color, the thickness of the metal film 252 corresponding to each wavelength can be adjusted differently, but the present invention is not limited thereto.

이때, 상기 선택 투과되는 특정 파장의 빛은 상기 슬릿 형태의 홀(H)들 간의 주기에 의해 결정되며, 상기 슬릿 형태의 홀(H)들의 주기는 10nm ~ 1000nm의 범위를 가질 수 있다.At this time, the light of the specific wavelength to be selectively transmitted is determined by the period between the slits-shaped holes H, and the period of the slits-shaped holes H may have a range of 10 nm to 1000 nm.

그리고, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 비관통 홈(h)들 주변에 주기성을 갖지 않는 형태의 다른 비관통 홈들이 형성될 수도 있다.Though not shown in the figure, other non-through grooves having no periodicity around the non-through grooves h may be formed.

도 16a 내지 도 16g는 상기 도 14에 도시된 액정표시장치의 제조공정을 순차적으로 나타내는 단면도이며, 도 17a 내지 도 17e는 상기 도 15에 도시된 어레이 기판의 제조공정을 순차적으로 나타내는 평면도이다.FIGS. 16A to 16G are sectional views sequentially showing the manufacturing process of the liquid crystal display device shown in FIG. 14, and FIGS. 17A to 17E are plan views sequentially showing the manufacturing steps of the array substrate shown in FIG.

도 16a 및 도 17a에 도시된 바와 같이, 유리와 같은 투명한 절연물질로 이루어진 어레이 기판(210) 위에 본 발명의 제 2 실시예에 따른 표면 플라즈몬을 이용한 편광 컬러필터(250)를 형성한다.16A and 17A, a polarizing color filter 250 using a surface plasmon according to the second embodiment of the present invention is formed on an array substrate 210 made of a transparent insulating material such as glass.

이때, 상기 편광 컬러필터(250)는 소정의 금속막(252) 내에 일정한 주기를 갖는 파장이하의 다수개의 슬릿 형태의 홀(H)로 이루어진 투과막 패턴(253)이 형성되어 있어 가시광선에서 근적외선 대역을 가진 입사광의 전기장과 플라즈몬이 커플링 되면서 각각 적, 녹 및 청색에 해당하는 파장의 빛만이 투과되고 나머지 파장은 모두 반사됨으로써 RGB 색을 얻을 수 있게 된다.At this time, the polarizing color filter 250 has a transmissive film pattern 253 formed of a plurality of slit-shaped holes H having a predetermined period or less in a predetermined metal film 252, As the plasmon is coupled with the electric field of the incident light having the band, only the light of wavelength corresponding to red, green and blue is transmitted, and all the remaining wavelengths are reflected, thereby obtaining RGB color.

여기서, 상기 슬릿 형태의 홀(H)은 슬릿의 장축이 데이터라인(217)의 방향과 실질적으로 동일한 방향을 가지도록 형성된 경우를 예를 들고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 슬릿 형태의 홀(H)은 슬릿의 장축이 게이트라인(216)의 방향과 동일한 방향을 가지도록 형성될 수 있다.Here, the slit-shaped hole H is formed such that the major axis of the slit is substantially the same as the direction of the data line 217. However, the present invention is not limited thereto, The hole H of the gate line 216 may be formed such that the long axis of the slit has the same direction as the direction of the gate line 216. [

특히, 상기 다수개의 슬릿 형태의 홀(H)을 둘러싸는 영역에 주기성을 가진 다수개의 슬릿 형태의 홈(h)이 형성됨에 따라 투과광의 중심 피크 파장의 시야각 의존성을 개선하고 투과율 및 집광성을 향상시킬 수 있게 된다.In particular, since a plurality of slit-shaped grooves h having a periodicity are formed in the region surrounding the plurality of slit-shaped holes H, the viewing angle dependence of the center peak wavelength of transmitted light is improved and the transmittance and the light- .

이때, 도면에는 금속막(252)의 입사면 쪽에 다수개의 슬릿 형태의 홈(h)을 형성한 경우를 예를 들어 나타내고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 다수개의 슬릿 형태의 홈(h)은 금속막(252)의 출구면 쪽에 형성하거나 상기 금속막(252)의 출구면과 입사면 양쪽 모두에 형성할 수 있다.Although a plurality of slit-shaped grooves h are formed on the incident surface of the metal film 252, the present invention is not limited thereto, and a plurality of slit- h may be formed on the exit face of the metal film 252 or on both the exit face and the incident face of the metal film 252.

또한, 상기 투과막 패턴(253)을 구성하는 슬릿 형태의 홀(H)은 종횡비가 매우 큰 슬릿 형태를 적용하여 투과광을 선편광시킴으로써 상기 편광 컬러필터(250)가 편광자의 기능을 함에 따라 하부 편광판을 제거할 수 있는 것을 특징으로 한다.The slit-shaped holes H constituting the transmissive film pattern 253 are formed in a slit shape having a very high aspect ratio to linearly polarize the transmitted light so that the polarizing color filter 250 functions as a polarizer, Can be removed.

이와 같이 종횡비가 매우 큰 슬릿 형태의 홀(H)은 매우 강한 편광 특성을 가지게 되는데, 슬릿의 장축과 평행한 선편광을 가진 입사광이 만드는 투과율은 영이 되며, 슬릿의 장축에 수직된 선편광을 가진 입사광에 의해서 최대 투과율을 가진다. 따라서, 상기 본 발명의 제 2 실시예에 따른 표면 플라즈몬을 이용한 편광 컬러필터(250)의 경우 상기 편광 컬러필터(250)에서 투과된 빛은 선편광 특성을 가지기 때문에 종래의 편광판을 제거할 수 있게 된다.The slit-shaped hole H having a very high aspect ratio has a very strong polarization characteristic. The transmittance of the incident light having linearly polarized light parallel to the long axis of the slit becomes zero, and the incident light having linearly polarized light perpendicular to the long axis of the slit And has a maximum transmittance. Therefore, in the case of the polarizing color filter 250 using the surface plasmon according to the second embodiment of the present invention, since the light transmitted through the polarizing color filter 250 has the linear polarization characteristic, the conventional polarizing plate can be removed .

이때, 입사광의 투과율은 홀(H) 주변에 있는 비관통 홈(h)의 수에 비례하는데, 비관통 홈(h)이 홀(H)의 양쪽에 형성되는 것을 고려할 때 약 5ⅹ2개 정도에서 포화된다. 또한, 절대 투과율은 관통 홀(H)의 수에 비례하고, 투과광의 피크 파장은 주기 P에 선형적으로 비례하며, 금속막(252)에 인접한 매질의 유전율에 의존한다.At this time, the transmittance of the incident light is proportional to the number of the non-through grooves h around the hole H. Considering that the non-through grooves h are formed on both sides of the hole H, do. The absolute transmittance is proportional to the number of the through holes H, the peak wavelength of the transmitted light is linearly proportional to the period P, and depends on the dielectric constant of the medium adjacent to the metal film 252.

이때, 상기 금속막(252)의 재료는 알루미늄, 금, 은, 백금, 구리, 니켈, 팔라듐, 아연, 철, 크롬, 몰리브덴, 도핑된 반도체, 탄소 나노튜브, 풀러린, 전도성 플라스틱 및 전기전도성 복합재료 등으로 구성된 그룹 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 도전물질로 이루어질 수 있다. 이때, 상기 금속막(252)은 기상법, 액상법, 고상법 및 나노졸(nano-sol) 도포법 중 어느 하나의 방법으로 형성할 수 있으며, 상기 투과막 패턴(253)은 전자빔 리소그래피(e-beam lithography), 이온빔 밀링(ion beam milling), 나노구(nanosphere) 리소그래피, 나노 임프린팅(nano imprinting), 포토리소그래피(photolithography) 및 레이저 간섭법(laser interference lithography) 중 어느 하나의 방법을 이용하여 형성할 수 있다.The material of the metal film 252 may be selected from the group consisting of aluminum, gold, silver, platinum, copper, nickel, palladium, zinc, iron, chromium, molybdenum, doped semiconductors, carbon nanotubes, fullerenes, And the like, or a mixture thereof. The conductive material may be selected from the group consisting of, for example, The metal film 252 may be formed by any one of a vapor deposition method, a liquid phase method, a solid phase method and a nano-sol coating method. The transmissive film pattern 253 may be formed by electron beam lithography the laser beam may be formed by any one of lithography, ion beam milling, nanosphere lithography, nano imprinting, photolithography, and laser interference lithography. .

그리고, 순도가 높은 색을 구현하기 위해서, 각각의 파장에 대응하는 금속막(252)의 두께를 다르게 조절할 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.In order to realize a high-purity color, the thickness of the metal film 252 corresponding to each wavelength can be adjusted differently, but the present invention is not limited thereto.

또한, 상기 선택 투과되는 특정 파장의 빛은 상기 슬릿 형태의 홀(H)들 간의 주기에 의해 결정되며, 상기 슬릿 형태의 홀(H)들의 주기는 10nm ~ 1000nm의 범위를 가질 수 있다.In addition, the light having the specific wavelength to be selectively transmitted is determined by the period between the slits (H), and the period of the slits (H) may range from 10 nm to 1000 nm.

그리고, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 비관통 홈(h)들 주변에 주기성을 갖지 않는 형태의 다른 비관통 홈들이 형성될 수도 있다.Though not shown in the figure, other non-through grooves having no periodicity around the non-through grooves h may be formed.

이후, 상기 투과막 패턴(253)을 포함하는 금속막(252) 상부에 상기 어레이 기판(210)의 굴절률과 동일하거나 실질적으로 동일한 유전체 물질을 증착하여 그 표면을 평탄화시키는 소정의 절연층(206)을 형성한다.A predetermined insulating layer 206 is formed on the metal film 252 including the transmissive film pattern 253 to deposit a dielectric material having the same or substantially the same refractive index as that of the array substrate 210 and planarize the surface thereof. .

이때, 상기 유전체 물질은 상기 다수개의 슬릿 형태의 홀(H) 및 홈(h) 내부에 채워질 수 있다.At this time, the dielectric material may be filled in the plurality of slit-shaped holes H and the grooves h.

상기 구조를 갖는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 편광 컬러필터(250)에서는 적색 컬러영역 내 적색 컬러용 투과막 패턴을 통해 적색 컬러가 선택 투과되고, 녹색 컬러영역 내 녹색 컬러용 투과막 패턴을 통해 녹색 컬러가 선택 투과되며, 청색 컬러영역 내 청색 컬러용 투과막 패턴을 통해 청색 컬러가 선택 투과됨으로써, RGB 컬러를 구현하게 된다.In the polarizing color filter 250 according to the second embodiment of the present invention having the above structure, the red color is selectively transmitted through the transmissive film pattern for red color in the red color area, and the transmissive film pattern for green color in the green color area is And the blue color is selectively transmitted through the transmissive film pattern for the blue color in the blue color area, thereby realizing the RGB color.

다음으로, 도 16b 및 도 17b에 도시된 바와 같이, 상기 절연층(206)이 형성된 어레이 기판(210) 위에 게이트전극(221)과 게이트라인(216)을 형성한다.Next, as shown in FIGS. 16B and 17B, a gate electrode 221 and a gate line 216 are formed on the array substrate 210 on which the insulating layer 206 is formed.

이때, 상기 게이트전극(221)과 게이트라인(216)은 제 1 도전막을 상기 어레이 기판(210) 전면에 증착한 후 포토리소그래피공정을 통해 선택적으로 패터닝하여 형성하게 된다.At this time, the gate electrode 221 and the gate line 216 are formed by selectively depositing a first conductive film on the entire surface of the array substrate 210 and then performing a photolithography process.

여기서, 상기 제 1 도전막으로 알루미늄, 알루미늄 합금, 텅스텐, 구리, 크롬, 몰리브덴, 몰리브덴 합금 등과 같은 저저항 불투명 도전물질을 사용할 수 있다. 또한, 상기 제 1 도전막은 상기 저저항 도전물질이 2가지 이상 적층된 다층구조로 형성할 수도 있다.Here, as the first conductive film, a low resistance opaque conductive material such as aluminum, aluminum alloy, tungsten, copper, chromium, molybdenum, or molybdenum alloy may be used. Also, the first conductive layer may be formed in a multi-layered structure in which two or more low-resistance conductive materials are stacked.

다음으로, 도 16c 및 도 17c에 도시된 바와 같이, 상기 게이트전극(221)과 게이트라인(216)이 형성된 어레이 기판(210) 전면에 제 1 절연막(215a), 비정질 실리콘 박막, n+ 비정질 실리콘 박막 및 제 2 도전막을 증착한 후, 포토리소그래피공정을 통해 선택적으로 제거함으로써 상기 어레이 기판(210)에 상기 비정질 실리콘 박막으로 이루어진 액티브층(224)을 형성하는 한편, 상기 제 2 도전막으로 이루어지며 상기 액티브층(224)의 소오스/드레인영역과 전기적으로 접속하는 소오스/드레인전극(222, 223)을 형성한다.Next, as shown in FIGS. 16C and 17C, a first insulating layer 215a, an amorphous silicon thin film, an n + amorphous silicon thin film (not shown) are formed on the entire surface of the array substrate 210 on which the gate electrode 221 and the gate line 216 are formed. And an active layer 224 made of the amorphous silicon thin film is formed on the array substrate 210 by selectively removing the second conductive layer through a photolithography process, Source / drain electrodes 222 and 223 which are electrically connected to the source / drain regions of the active layer 224 are formed.

또한, 상기 포토리소그래피공정을 통해 상기 제 2 도전막으로 이루어지며, 상기 게이트라인(216)과 교차하여 화소영역을 정의하는 데이터라인(217)을 형성하게 된다.The data line 217 is formed of the second conductive film through the photolithography process and crosses the gate line 216 to define a pixel region.

이때, 상기 액티브층(224) 상부에는 상기 n+ 비정질 실리콘 박막으로 이루어지며 상기 소오스/드레인전극(222, 223)과 동일한 형태로 패터닝된 오믹-콘택층(225n)이 형성되게 된다.At this time, on the active layer 224, an ohmic-contact layer 225n is formed of the n + amorphous silicon thin film and is patterned in the same manner as the source / drain electrodes 222 and 223.

또한, 상기 데이터라인(217) 하부에는 각각 상기 비정질 실리콘 박막 및 n+ 비정질 실리콘 박막으로 이루어지며 상기 데이터라인(217)과 실질적으로 동일한 형태로 패터닝된 비정질 실리콘 박막패턴(미도시) 및 n+ 비정질 실리콘 박막패턴(미도시)이 형성되게 된다.In addition, an amorphous silicon thin film pattern (not shown) and an n + amorphous silicon thin film (not shown) formed of the amorphous silicon thin film and the n + amorphous silicon thin film and substantially patterned in the same manner as the data line 217 are formed under the data line 217, A pattern (not shown) is formed.

여기서, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 상기 액티브층(224)과 소오스/드레인전극(222, 223) 및 데이터라인(217)은 하프-톤 마스크 또는 회절마스크를 이용하여 한번의 마스크공정으로 동시에 형성할 수 있게 된다.Here, the active layer 224 and the source / drain electrodes 222 and 223 and the data line 217 according to the second embodiment of the present invention can be formed simultaneously with a single mask process using a half-tone mask or a diffraction mask .

이때, 상기 제 2 도전막은 소오스전극과 드레인전극 및 데이터라인을 구성하기 위해 알루미늄, 알루미늄 합금, 텅스텐, 구리, 크롬, 몰리브덴 및 몰리브덴 합금 등과 같은 저저항 불투명 도전물질로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 제 2 도전막은 상기 저저항 도전물질이 2가지 이상 적층된 다층구조로 형성할 수도 있다.At this time, the second conductive layer may be formed of a low-resistance opaque conductive material such as aluminum, aluminum alloy, tungsten, copper, chromium, molybdenum and molybdenum alloy to form a source electrode, a drain electrode and a data line. The second conductive layer may be formed in a multi-layered structure in which two or more low-resistance conductive materials are stacked.

다음으로, 도 16d 및 도 17d에 도시된 바와 같이, 상기 액티브층(224)과 소오스/드레인전극(222, 223) 및 데이터라인(217)이 형성된 어레이 기판(210) 전면에 제 2 절연막(215b)을 형성한 후, 포토리소그래피공정을 통해 상기 제 2 절연막(215b)을 선택적으로 제거함으로써 상기 어레이 기판(210)에 상기 드레인전극(223)의 일부를 노출시키는 콘택홀(240)을 형성한다.16D and 17D, a second insulating layer 215b (not shown) is formed on the entire surface of the array substrate 210 on which the active layer 224, the source / drain electrodes 222 and 223 and the data line 217 are formed, The second insulating layer 215b is selectively removed through a photolithography process to form a contact hole 240 exposing a part of the drain electrode 223 on the array substrate 210. [

여기서, 상기 제 2 절연막(215b)은 실리콘질화막이나 실리콘산화막과 같은 무기절연막으로 이루어질 수 있으며, 포토아크릴(photo acrylic)이나 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene; BCB)과 같은 유기절연막으로 이루어질 수도 있다.Here, the second insulating layer 215b may be an inorganic insulating layer such as a silicon nitride layer or a silicon oxide layer, or may be an organic insulating layer such as photo acrylic or benzocyclobutene (BCB).

다음으로, 도 16e 및 도 17e에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 절연막(215b)이 형성된 어레이 기판(210) 전면에 제 3 도전막을 형성한 후, 포토리소그래피공정을 통해 선택적으로 제거함으로써 상기 콘택홀(240)을 통해 상기 드레인전극(223)과 전기적으로 접속하는 화소전극(218)을 형성한다.Next, as shown in FIGS. 16E and 17E, a third conductive layer is formed on the entire surface of the array substrate 210 on which the second insulating layer 215b is formed, and then selectively removed through a photolithography process, And a pixel electrode 218 electrically connected to the drain electrode 223 through the through hole 240 is formed.

이때, 상기 제 3 도전막은 화소전극을 구성하기 위해 인듐-틴-옥사이드(Indium Tin Oxide; ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(Indium Zinc Oxide; IZO)와 같은 투과율이 뛰어난 투명한 도전물질을 포함한다.Here, the third conductive layer may include a transparent conductive material having a high transmittance such as indium tin oxide (ITO) or indium zinc oxide (IZO) to form a pixel electrode.

이와 같이 제작된 상기 본 발명의 제 2 실시예에 따른 어레이 기판은 도 16f에 도시된 바와 같이 컬럼 스페이서(260)에 의해 일정한 셀갭이 유지된 상태에서 화상표시 영역의 외곽에 형성된 실런트(미도시)에 의해 컬러필터 기판(205)과 대향하여 합착되게 된다.16F, the array substrate according to the second embodiment of the present invention has a sealant (not shown) formed on the periphery of the image display region in a state where a certain cell gap is maintained by the column spacer 260, The color filter substrate 205 and the color filter substrate 205 are bonded together.

이때, 상기 컬러필터 기판(205)에는 컬러필터와 블랙매트릭스를 제외한 공통전극(208)이 형성될 수 있다.At this time, a common electrode 208 may be formed on the color filter substrate 205 except for a color filter and a black matrix.

그리고, 도 16g에 도시된 바와 같이, 상기 합착된 컬러필터 기판(205)의 외부 면에 상부 편광판(201)을 부착하게 된다.16G, the upper polarizer 201 is attached to the outer surface of the color filter substrate 205. [

이때, 상기 상부 편광판(201)은 TN방식에서 노멀리 화이트 모드(normally white mode)로 구동하는 경우 상기 편광 컬러필터(250)의 슬릿의 장축방향과 실질적으로 동일한 방향으로 연신(延伸)되어 있게 되며, 전술한 바와 같이 상기 편광 컬러필터(250)가 편광자의 기능을 하게 되므로 하부 편광판을 제거할 수 있게된다.At this time, when the TN polarizer 201 is driven in a normally white mode in the TN mode, the upper polarizer 201 is stretched in the substantially same direction as the longitudinal direction of the slit of the polarizing color filter 250 , The polarizing color filter 250 functions as a polarizer, as described above, so that the lower polarizer can be removed.

한편, 상기 액정표시장치는 액정표시패널 하부에 백라이트 광원이 위치하여 상기 액정표시패널로 백라이트를 조사하게 되며, 상기 백라이트 광원 아래에 1차원 격자(one dimensional grating) 배열을 가지는 반사판을 설치하여 선택 투과되지 못한 특정 파장대역의 입사광을 적합한 컬러필터 영역으로 재반사시키거나 S편광 성분의 입사광을 P편광으로 변환하여 재입사시킴으로써 백라이트 광원을 재활용할 수 있게 되는데, 이를 본 발명의 제 3 실시예에 따른 액정표시장치를 통해 상세히 설명한다.In the liquid crystal display device, a backlight light source is positioned below the liquid crystal display panel, and the backlight is irradiated to the liquid crystal display panel. A reflection plate having a one dimensional grating array is disposed under the backlight light source, It is possible to re-reflect the incident light of a specific wavelength band that is not suitable for the color filter region into the appropriate color filter region or to convert the incident light of the S polarized component into the P polarized light and re-enter the back light source. The liquid crystal display device will be described in detail.

도 18은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 액정표시장치의 구조를 개략적으로 나타내는 단면도로써, 백라이트 광원 아래에 1차원 격자 배열을 가지는 반사판을 설치한 것을 제외하고는 실질적으로 상기 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치와 동일한 구성으로 이루어져 있다.18 is a cross-sectional view schematically showing a structure of a liquid crystal display device according to a third embodiment of the present invention, except that a reflection plate having a one-dimensional lattice arrangement is provided below a backlight light source, And has the same structure as the liquid crystal display device according to the embodiment.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 어레이 기판(310)에는 상기 어레이 기판(310) 위에 종횡으로 배열되어 화소영역을 정의하는 게이트라인(316)과 데이터라인(미도시)이 형성되어 있다. 또한, 상기 게이트라인(316)과 데이터라인의 교차영역에는 스위칭소자인 박막 트랜지스터가 형성되어 있으며, 상기 화소영역 내에는 상기 박막 트랜지스터에 연결되어 컬러필터 기판(305)의 공통전극(308)과 함께 액정층을 구동시키는 화소전극(318)이 형성되어 있다.As shown in the figure, the array substrate 310 according to the third embodiment of the present invention includes a gate line 316 arranged vertically and horizontally on the array substrate 310 to define a pixel region, a data line (not shown) Respectively. In addition, a thin film transistor, which is a switching device, is formed in the intersection region of the gate line 316 and the data line, and is connected to the thin film transistor in the pixel region to be connected to the common electrode 308 of the color filter substrate 305 And a pixel electrode 318 for driving the liquid crystal layer is formed.

상기 박막 트랜지스터는 상기 게이트라인(316)의 일부를 구성하는 게이트전극(321), 상기 데이터라인에 연결된 소오스전극(322) 및 상기 화소전극(318)에 연결된 드레인전극(323)으로 구성된다. 또한, 상기 박막 트랜지스터는 상기 게이트전극(321)과 소오스/드레인전극(322, 323)의 절연을 위한 제 1 절연막(315a) 및 상기 게이트전극(321)에 공급되는 게이트전압에 의해 상기 소오스전극(322)과 드레인전극(323) 간에 전도채널을 형성하는 액티브층(324)을 포함한다.The thin film transistor includes a gate electrode 321 constituting a part of the gate line 316, a source electrode 322 connected to the data line and a drain electrode 323 connected to the pixel electrode 318. The thin film transistor includes a first insulating layer 315a for insulating the gate electrode 321 from the source and drain electrodes 322 and 323 and a source electrode And an active layer 324 that forms a conduction channel between the drain electrode 322 and the drain electrode 323.

이때, 상기 소오스전극(322)의 일부는 일 방향으로 연장되어 상기 데이터라인의 일부를 구성하며, 상기 드레인전극(323)의 일부는 화소영역 쪽으로 연장되어 제 2 절연막(315b)에 형성된 콘택홀을 통해 상기 화소전극(318)에 전기적으로 접속하게 된다.At this time, a part of the source electrode 322 extends in one direction to form a part of the data line, and a part of the drain electrode 323 extends toward the pixel region to form a contact hole formed in the second insulating layer 315b The pixel electrode 318 is electrically connected to the pixel electrode 318. [

특히, 상기 어레이 기판(310) 위에는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 표면 플라즈몬을 이용한 편광 컬러필터(350)가 위치하게 되는데, 상기 편광 컬러필터(350)는 소정의 금속막(352) 내에 일정한 주기를 갖는 파장이하의 다수개의 슬릿 형태의 홀(H)로 이루어진 투과막 패턴(353)이 형성되어 있어 가시광선에서 근적외선 대역을 가진 입사광의 전기장과 플라즈몬이 커플링 되면서 각각 적, 녹 및 청색에 해당하는 파장의 빛만이 투과되고 나머지 파장은 모두 반사됨으로써 RGB 색을 얻을 수 있게 된다.Particularly, on the array substrate 310, a polarizing color filter 350 using surface plasmon according to the third embodiment of the present invention is positioned. The polarizing color filter 350 has a predetermined A transmission film pattern 353 composed of a plurality of slit-shaped holes H having a period of not more than a wavelength is formed so that an electric field of an incident light having a near infrared ray band in a visible ray and a plasmon are coupled to each other, Only the light of the corresponding wavelength is transmitted and all the remaining wavelengths are reflected, thereby obtaining RGB colors.

전술한 바와 같이 상기 본 발명의 제 3 실시예에 따른 편광 컬러필터(350)는 상기 다수개의 슬릿 형태의 홀(H)을 둘러싸는 영역에 주기성을 가진 다수개의 슬릿 형태의 홈(h)이 형성됨에 따라 투과광의 중심 피크 파장의 시야각 의존성을 개선하고 투과율 및 집광성을 향상시킬 수 있는 것을 특징으로 한다.As described above, the polarizing color filter 350 according to the third embodiment of the present invention has a plurality of slit-shaped grooves h having a periodicity in an area surrounding the plurality of slit-shaped holes H It is possible to improve the viewing angle dependency of the center peak wavelength of the transmitted light and to improve the transmittance and the light condensing property.

이때, 상기 투과막 패턴(353)은 게이트라인(316)과 데이터라인 및 박막 트랜지스터가 위치하는 영역을 제외한 화소영역 내에 형성되게 되며, 상기 화소영역들 간의 경계영역에 상기 슬릿 형태의 주기적인 홈(h) 패턴이 형성될 수 있다.At this time, the transmissive film pattern 353 is formed in the pixel region except the region where the gate line 316, the data line and the thin film transistor are located, and the transmissive film pattern 353 is formed in the boundary region between the pixel regions, h) pattern can be formed.

또한, 상기 투과막 패턴(353)을 구성하는 슬릿 형태의 홀(H)은 종횡비가 매우 큰 슬릿 형태를 적용하여 투과광을 선편광시킴으로써 상기 편광 컬러필터(350)가 편광자의 기능을 함에 따라 하부 편광판을 제거할 수 있는 것을 특징으로 한다.The slit-shaped holes H constituting the transmissive film pattern 353 are formed in a slit shape having a very high aspect ratio to linearly polarize the transmitted light so that the polarizing color filter 350 functions as a polarizer, Can be removed.

또한, 상기 금속막(352)의 재료는 알루미늄, 금, 은, 백금, 구리, 니켈, 팔라듐, 아연, 철, 크롬, 몰리브덴, 도핑된 반도체, 탄소 나노튜브, 풀러린, 전도성 플라스틱 및 전기전도성 복합재료 등으로 구성된 그룹 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 도전물질로 이루어질 수 있다.The material of the metal film 352 may be selected from the group consisting of aluminum, gold, silver, platinum, copper, nickel, palladium, zinc, iron, chromium, molybdenum, doped semiconductors, carbon nanotubes, fullerenes, And the like, or a mixture thereof. The conductive material may be selected from the group consisting of, for example,

그리고, 순도가 높은 색을 구현하기 위해서, 각각의 파장에 대응하는 금속막(352)의 두께를 다르게 조절할 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.In order to realize high color purity, the thickness of the metal film 352 corresponding to each wavelength can be adjusted differently, but the present invention is not limited thereto.

이때, 상기 선택 투과되는 특정 파장의 빛은 상기 슬릿 형태의 홀(H)들 간의 주기에 의해 결정되며, 상기 슬릿 형태의 홀(H)들의 주기는 10nm ~ 1000nm의 범위를 가질 수 있다.At this time, the light of the specific wavelength to be selectively transmitted is determined by the period between the slits-shaped holes H, and the period of the slits-shaped holes H may have a range of 10 nm to 1000 nm.

그리고, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 비관통 홈(h)들 주변에 주기성을 갖지 않는 형태의 다른 비관통 홈들이 형성될 수도 있다.Though not shown in the figure, other non-through grooves having no periodicity around the non-through grooves h may be formed.

이와 같이 구성된 상기 본 발명의 제 3 실시예에 따른 어레이 기판(310)은 컬럼 스페이서(360)에 의해 일정한 셀갭이 유지된 상태에서 화상표시 영역의 외곽에 형성된 실런트(미도시)에 의해 컬러필터 기판(305)과 대향하여 합착되게 되며, 상기 합착된 컬러필터 기판(305)의 외부 면에 상부 편광판(301)이 부착될 수 있다.In the array substrate 310 according to the third embodiment of the present invention, a sealant (not shown) formed on the outer periphery of the image display region maintains a certain cell gap by the column spacer 360, And the upper polarizer 301 may be attached to the outer surface of the color filter substrate 305.

이때, 상기 상부 편광판(301)은 TN방식에서 노멀리 화이트 모드로 구동하는 경우 상기 편광 컬러필터(350)의 슬릿의 장축방향과 실질적으로 동일한 방향으로 연신되어 있게 되며, 전술한 바와 같이 상기 편광 컬러필터(350)가 편광자의 기능을 하게 되므로 하부 편광판을 제거할 수 있게된다.In this case, when the upper polarizer 301 is driven in the normally white mode in the TN mode, the upper polarizer 301 is stretched in the substantially same direction as the long axis direction of the slit of the polarizing color filter 350. As described above, The lower polarizer can be removed because the filter 350 functions as a polarizer.

그리고, 상기 컬러필터 기판(305)과 어레이 기판(310)이 합착된 액정표시패널 하부에는 백라이트 광원(370)이 위치하여 상기 액정표시패널로 백라이트를 조사하게 되며, 상기 백라이트 광원(370) 아래에 1차원 격자(385) 배열을 가지는 반사판(380)이 설치되어 선택 투과되지 못한 특정 파장대역의 입사광을 적합한 컬러필터 영역으로 재반사시키거나 S편광 성분의 입사광을 P편광으로 변환하여 재입사시킴으로써 백라이트를 재활용할 수 있게 된다.A backlight light source 370 is disposed under the liquid crystal display panel in which the color filter substrate 305 and the array substrate 310 are bonded together to irradiate the backlight with the liquid crystal display panel. A reflection plate 380 having a one-dimensional grating 385 array is provided to reflect incident light of a specific wavelength band which can not be selectively transmitted to an appropriate color filter region or to convert incident light of S polarization component into P polarized light and re- Can be recycled.

이때, 상기 백라이트 광원(370)은 액정표시패널의 하부 측면에 위치하게 되며, 상기 액정표시패널 하부에는 상기 백라이트 광원(370)에서 출사된 빛을 상기 액정표시패널 방향으로 안내하는 도광판(375)이 위치하게 된다.At this time, the backlight light source 370 is positioned on the lower side of the liquid crystal display panel, and a light guide plate 375 for guiding the light emitted from the backlight light source 370 toward the liquid crystal display panel is provided below the liquid crystal display panel .

그리고, 상기 도광판(375)의 하부에는 전술한 1차원 격자(385) 배열을 가지는 반사판(380)이 설치되어 있다.A reflection plate 380 having an array of the one-dimensional gratings 385 described above is provided below the light guide plate 375.

이와 같이 다수개의 슬릿 형태의 홀(H)을 포함하는 편광 컬러필터(350)는 슬릿의 장축과 평행하게 편광된 빛(S편광) 성분을 강하게 도광판(375) 쪽으로 반사시키는 반면에, 슬릿의 장축에 수직된 폭 방향과 나란하게 선형 편광된 빛(P편광) 성분이 입사하면 소정의 파장대역을 가진 빛을 선택적으로 투과시킴으로써 입사광에 대한 편광자 또는 파장 분리자로서의 기능을 가진다. 또한, 상기 1차원 격자(385) 배열을 가지는 반사판(380)은 우수한 반사 성질을 가지는 동시에 S편광 성분의 빛을 P편광 성분의 빛으로 변화시켜 도광판(375) 쪽으로 재입사하는 편광 컨버터(converter)로서의 역할을 하기 때문에, 상기 편광 컬러필터(350)와 함께 사용하게 되면, 백라이트의 재활용에 의한 휘도 향상에 기여할 수 있을 뿐만 아니라 종래의 반사판을 대체할 수 있다. 즉, 주어진 편광 컬러필터(350)로 입사한 빛 중에서 공명 투과가 되지 않아서 반사가 일어나면, 반사된 빛은 반사판(380)을 거친 후에 적합한 투과 파장을 갖춘 이웃한 컬러필터 영역으로 이동되어 투과되거나 적합한 편광 상태를 갖춘 빛으로 변환되어 재입사되고 결국 투과되어지기 때문에 백라이트를 재활용(recycling)할 수 있는 기능을 가지고 있어서 소비전력을 절감할 수 있는 이점이 있다.The polarizing color filter 350 including the plurality of slit-shaped holes H reflects the light (S polarized light) polarized parallel to the long axis of the slit strongly toward the light guide plate 375, (P polarized light) component in a direction perpendicular to the width direction perpendicular to the direction perpendicular to the direction of the incident light, the polarized light has a function as a polarizer or a wavelength separator for incident light by selectively transmitting light having a predetermined wavelength band. The reflector 380 having the one-dimensional grating 385 array has a polarizing converter that has a good reflection property and changes the light of the S polarized light component into the light of the P polarized light component and re-enters the light guide plate 375, The use of the polarizing color filter 350 together with the polarizing color filter 350 can contribute to the improvement of the brightness by recycling the backlight and can replace the conventional reflector. That is, when resonance is not transmitted through the light incident on a given polarizing color filter 350 and reflection occurs, the reflected light is transmitted through the reflection plate 380 to a neighboring color filter region having a suitable transmission wavelength, It is converted into light having a polarized state, is re-incident and eventually transmitted, and thus has a function of recycling the backlight, which has an advantage that power consumption can be reduced.

이때, 상기 반사판(380)은 금속성 박막으로 만들어지거나, 상기 반사판(380)의 표면층을 도전성 유전체 재료, 또는 알루미늄, 금, 은, 구리, 팔라듐 등과 같은 금속으로 코팅된 것을 특징으로 한다.The reflection plate 380 is made of a metallic thin film or the surface layer of the reflection plate 380 is coated with a conductive dielectric material or a metal such as aluminum, gold, silver, copper, palladium or the like.

그리고, 상기 반사판(380) 상에 형성된 1차원 격자(385)의 배열 방향은 상기 편광 컬러필터(350)의 격자 배열 방향, 즉 슬릿의 장축 방향과 평행하지 않을 수 있다. 상기 반사판(380)의 1차원 격자(385)는 편광 변환(polarization conversion)을 위한 최적 각도를 45° ~ 50°로 둔다. 상기 반사판(380)의 1차원 격자(385)의 장축 방향은 상기 편광 컬러필터(350)의 슬릿의 장축 방향에 대해 47.5°를 중심각으로 ±30°의 범위를 가질 수 있다.The arrangement direction of the one-dimensional grating 385 formed on the reflection plate 380 may not be parallel to the grating arrangement direction of the polarizing color filter 350, that is, the major axis direction of the slit. The one-dimensional grating 385 of the reflection plate 380 has an optimum angle for polarization conversion of 45 ° to 50 °. The long axis direction of the one-dimensional grating 385 of the reflection plate 380 may have a range of +/- 45 degrees with respect to the major axis direction of the slit of the polarizing color filter 350 and +/- 30 degrees with a central angle.

또한, 상기 1차원 격자(3850)는 그 단면이 삼각형, 반원, 직사각형 및 사다리꼴 형태를 가질 수 있으며, 스트라이프(stripe) 형태로 주기성을 가지도록 형성될 수 있다.In addition, the one-dimensional grating 3850 may have a triangular, semicircular, rectangular, and trapezoidal shape in cross section and may have a periodicity in a stripe shape.

상기 본 발명의 제 1 실시예 내지 제 3 실시예는 액티브층으로 비정질 실리콘 박막을 이용한 비정질 실리콘 박막 트랜지스터를 예를 들어 설명하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 본 발명은 상기 액티브층으로 다결정 실리콘 박막을 이용한 다결정 실리콘 박막 트랜지스터 및 산화물 반도체를 이용한 산화물 박막 트랜지스터에도 적용된다.Although the amorphous silicon thin film transistor using the amorphous silicon thin film as the active layer is described as an example of the first to third embodiments of the present invention, the present invention is not limited to this, A polycrystalline silicon thin film transistor using a silicon thin film, and an oxide thin film transistor using an oxide semiconductor.

또한, 본 발명은 액정표시장치뿐만 아니라 박막 트랜지스터를 이용하여 제작하는 다른 표시장치, 예를 들면 구동 트랜지스터에 유기전계발광소자(Organic Light Emitting Diodes; OLED)가 연결된 유기전계발광 디스플레이장치에도 이용될 수 있다.In addition, the present invention can be applied not only to a liquid crystal display device but also to other display devices manufactured using thin film transistors, for example, organic electroluminescent display devices in which organic light emitting diodes (OLEDs) have.

상기한 설명에 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나 이것은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 따라서 발명은 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위에 균등한 것에 의하여 정하여져야 한다.While a great many are described in the foregoing description, it should be construed as an example of preferred embodiments rather than limiting the scope of the invention. Therefore, the invention should not be construed as limited to the embodiments described, but should be determined by equivalents to the appended claims and the claims.

150,150a~150c,250,350 : 컬러필터 152,152a~152c,252,352 : 금속막
153,153a~153c,253,353 : 투과막 패턴 205,305 : 컬러필터 기판
206,306 : 절연층 210,310 : 어레이 기판
370 : 백라이트 광원 375 : 도광판
380 : 반사판 385 : 1차원 격자
h : 홈 H : 홀
150, 150a to 150c, 250, 350: Color filters 152, 152a to 152c, 252, 352:
153, 153a to 153c, 253, 353: transmission film patterns 205, 305: color filter substrate
206, 306: insulating layer 210, 310:
370: Backlight source 375: Light guide plate
380: reflector 385: one-dimensional grating
h: groove H: hole

Claims (26)

금속막;
상기 금속막 내에 일정한 주기(a)의 파장이하의 다수개의 슬릿 형태의 홀로 이루어진 투과막 패턴; 및
상기 금속막 표면의 상기 다수개의 슬릿 형태의 홀을 둘러싸는 영역에 구비된 다수개의 슬릿 형태의 홈을 포함하며,
상기 금속막 표면에서 유도된 표면 플라즈몬을 이용하여 상기 슬릿 형태의 홀들 간의 주기(a)에 따라 특정 파장의 빛만을 선택 투과시켜 원하는 컬러를 구현하고,
각각의 파장에 대응하는 상기 금속막의 두께를 서로 다르게 하는 표면 플라즈몬을 이용한 편광 컬러필터.
Metal film;
A transmissive film pattern formed of a plurality of slit-shaped holes each having a wavelength of a certain period (a) or less in the metal film; And
And a plurality of slit-shaped grooves provided in an area surrounding the plurality of slit-shaped holes on the surface of the metal film,
A surface plasmon derived from the surface of the metal film is used to selectively transmit light of a specific wavelength according to the period (a) between the slit-shaped holes to realize a desired color,
Wherein a thickness of the metal film corresponding to each wavelength is made different from that of the surface plasmon.
제 1 항에 있어서, 상기 다수개의 홈은 상기 표면 플라즈몬에 의한 파수 벡터가 격자 벡터(2π/P)보다 작거나 같도록 일정한 주기(P)를 가지는 표면 플라즈몬을 이용한 편광 컬러필터.The polarized color filter according to claim 1, wherein the plurality of grooves have a constant period (P) such that the wavefront vector by the surface plasmon is less than or equal to a grid vector (2? / P). 제 1 항에 있어서, 상기 슬릿 형태의 홀과 홈의 횡단면 모양은 종횡비가 2이상인 슬릿 형태를 가지는 표면 플라즈몬을 이용한 편광 컬러필터.The polarized color filter according to claim 1, wherein the cross-sectional shape of the slit-shaped holes and the grooves is a slit-shaped aspect ratio of 2 or more. 제 1 항에 있어서, 상기 금속막은 알루미늄, 금, 은, 백금, 구리, 니켈, 팔라듐, 아연, 철, 크롬, 몰리브덴, 도핑된 반도체, 탄소 나노튜브, 풀러린, 전도성 플라스틱 및 전기전도성 복합재료로 구성된 그룹 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 도전물질, 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 도전물질로 이루어진 표면 플라즈몬을 이용한 편광 컬러필터.The method according to claim 1, wherein the metal film is made of aluminum, gold, silver, platinum, copper, nickel, palladium, zinc, iron, chromium, molybdenum, doped semiconductors, carbon nanotubes, fullerenes, conductive plastics and electrically conductive composites And a conductive material selected from the group consisting of a conductive material including at least one selected from the group consisting of a conductive material, a conductive material, and a mixture thereof. 제 3 항에 있어서, 상기 다수개의 슬릿 형태의 홀을 구비한 상기 금속막은 특정 방향으로 선편광된 빛을 선택적으로 투과시키는 표면 플라즈몬을 이용한 편광 컬러필터.The polarized color filter according to claim 3, wherein the metal film having a plurality of slit-shaped holes is made of a surface plasmon that selectively transmits linearly polarized light in a specific direction. 제 1 항에 있어서, 상기 투과막 패턴은 상기 홀들의 주기(a)가 각각 다른 다수개의 영역으로 분할되어 있는 표면 플라즈몬을 이용한 편광 컬러필터.The polarizing color filter according to claim 1, wherein the transmissive film pattern is divided into a plurality of regions having different periods (a) of the holes. 제 1 항에 있어서, 상기 슬릿 형태의 홈은 상기 금속막의 입사면 또는 출구면 쪽에 구비되거나, 상기 입사면과 상기 출구면 양쪽 모두에 구비되는 표면 플라즈몬을 이용한 편광 컬러필터.The polarized color filter according to claim 1, wherein the slit-shaped groove is provided on an incident surface or an exit surface of the metal film, or a surface plasmon provided on both the incident surface and the exit surface. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 기판은 유리기판으로 이루어지며, 상기 투과막 패턴을 포함하는 상기 금속막 위에 구비되며, 상기 유리기판과 동일한 유전체 물질로 이루어진 절연층을 추가로 포함하는 표면 플라즈몬을 이용한 편광 컬러필터.The surface plasmon resonator according to claim 1, wherein the first substrate comprises a glass substrate, a surface plasmon provided on the metal film including the transparent film pattern, and further comprising an insulating layer made of the same dielectric material as the glass substrate, Used polarized color filter. 제 1 기판 위에 구비되며, 금속막 내에 일정한 주기(a)의 파장이하의 다수개의 슬릿 형태의 홀로 이루어진 투과막 패턴이 구비되고 상기 금속막 표면의 상기 다수개의 슬릿 형태의 홀을 둘러싸는 영역에 다수개의 슬릿 형태의 홈이 구비되어 상기 금속막 표면에서 유도된 표면 플라즈몬을 이용하여 상기 슬릿 형태의 홀들 간의 주기(a)에 따라 특정 파장의 빛만을 선택 투과시켜 원하는 컬러를 구현하는 편광 컬러필터;
상기 편광 컬러필터 위에 구비된 박막 트랜지스터;
상기 제 1 기판과 대향하여 합착되는 제 2 기판; 및
상기 제 2 기판의 외부 면에 부착된 편광판을 포함하며,
각각의 파장에 대응하는 상기 금속막의 두께를 서로 다르게 하는 액정표시장치.
A plurality of slit-shaped holes are formed in the metal film, the metal film having a plurality of slit-shaped holes each having a wavelength of a predetermined period (a) or less, and a plurality of slit- A polarizing color filter having a plurality of slit-shaped grooves for selectively transmitting light of a specific wavelength according to a period (a) between the slit-shaped holes using a surface plasmon derived from the surface of the metal film to realize a desired color;
A thin film transistor provided on the polarizing color filter;
A second substrate bonded to and facing the first substrate; And
And a polarizer attached to an outer surface of the second substrate,
And the thickness of the metal film corresponding to each wavelength is made different from each other.
제 1 기판의 외부 면에 구비되며, 금속막 내에 일정한 주기(a)의 파장이하의 다수개의 슬릿 형태의 홀로 이루어진 투과막 패턴이 구비되고 상기 금속막 표면의 상기 다수개의 슬릿 형태의 홀을 둘러싸는 영역에 다수개의 슬릿 형태의 홈이 구비되어 상기 금속막 표면에서 유도된 표면 플라즈몬을 이용하여 상기 슬릿 형태의 홀들 간의 주기(a)에 따라 특정 파장의 빛만을 선택 투과시켜 원하는 컬러를 구현하는 편광 컬러필터;
상기 제 1 기판의 내부 면에 구비된 박막 트랜지스터;
상기 제 1 기판과 대향하여 합착되는 제 2 기판; 및
상기 제 2 기판의 외부 면에 부착된 편광판을 포함하며,
각각의 파장에 대응하는 상기 금속막의 두께를 서로 다르게 하는 액정표시장치.
A plurality of slit-shaped holes formed in a surface of the first substrate and having a plurality of slit-shaped holes each having a wavelength of a predetermined period (a) Wherein a plurality of slit-shaped grooves are provided on the surface of the metal film to selectively transmit light of a specific wavelength according to a period (a) between the slit-shaped holes using a surface plasmon derived from the surface of the metal film, filter;
A thin film transistor provided on an inner surface of the first substrate;
A second substrate bonded to and facing the first substrate; And
And a polarizer attached to an outer surface of the second substrate,
And the thickness of the metal film corresponding to each wavelength is made different from each other.
제 1 기판 위에 구비된 박막 트랜지스터;
상기 제 1 기판의 외부 면에 부착된 편광판; 및
제 2 기판 위에 구비되며, 금속막 내에 일정한 주기(a)의 파장이하의 다수개의 슬릿 형태의 홀로 이루어진 투과막 패턴이 구비되고 상기 금속막 표면의 상기 다수개의 슬릿 형태의 홀을 둘러싸는 영역에 다수개의 슬릿 형태의 홈이 구비되어 상기 금속막 표면에서 유도된 표면 플라즈몬을 이용하여 상기 슬릿 형태의 홀들 간의 주기(a)에 따라 특정 파장의 빛만을 선택 투과시켜 원하는 컬러를 구현하는 편광 컬러필터를 포함하며,
상기 제 1 기판은 상기 제 2 기판과 대향하여 합착되고, 상기 편광 컬러필터는 공통전극 또는 배면 ITO를 대신하며,
각각의 파장에 대응하는 상기 금속막의 두께를 서로 다르게 하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
A thin film transistor provided on the first substrate;
A polarizer attached to an outer surface of the first substrate; And
And a plurality of slit-shaped holes in the metal film, the slit-shaped holes being formed in the metal film at a predetermined wavelength (a) or less, and a plurality of slit- A slit-shaped groove is provided, and a polarizing color filter is used to selectively transmit light of a specific wavelength according to a period (a) between the slit-shaped holes using a surface plasmon derived from the surface of the metal film to realize a desired color In addition,
Wherein the first substrate is bonded to the second substrate opposite to the first substrate, the polarizing color filter is a common electrode or a rear ITO,
And the thickness of the metal film corresponding to each wavelength is made different from each other.
삭제delete 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 슬릿 형태의 홀과 홈의 횡단면 모양은 종횡비가 2이상인 슬릿 형태를 가지는 액정표시장치.The liquid crystal display device according to any one of claims 9 to 11, wherein the cross-sectional shape of the slit-shaped hole and the groove has a slit shape having an aspect ratio of 2 or more. 제 13 항에 있어서, 상기 금속막은 알루미늄, 금, 은, 백금, 구리, 니켈, 팔라듐, 아연, 철, 크롬, 몰리브덴, 도핑된 반도체, 탄소 나노튜브, 풀러린, 전도성 플라스틱 및 전기전도성 복합재료로 구성된 그룹 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 도전물질, 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 도전물질로 이루어진 액정표시장치.14. The method of claim 13, wherein the metal film is made of aluminum, gold, silver, platinum, copper, nickel, palladium, zinc, iron, chromium, molybdenum, doped semiconductors, carbon nanotubes, fullerenes, conductive plastics and electrically conductive composites And a conductive material including at least one selected from the group consisting of a conductive material selected from the group consisting of a conductive material and a conductive material. 제 13 항에 있어서, 상기 다수개의 홈은 상기 표면 플라즈몬에 의한 파수 벡터가 격자 벡터(2π/P)보다 작거나 같도록 일정한 주기(P)를 가지는 액정표시장치.14. The liquid crystal display of claim 13, wherein the plurality of grooves have a constant period (P) such that a wavenumber vector by the surface plasmon is less than or equal to a lattice vector (2? / P). 제 13 항에 있어서, 상기 투과막 패턴은 상기 홀들의 주기(a)가 각각 다른 다수개의 영역으로 분할되어 있는 액정표시장치.14. The liquid crystal display of claim 13, wherein the transmissive film pattern is divided into a plurality of regions having different periods (a) of the holes. 제 13 항에 있어서, 상기 슬릿 형태의 홈은 상기 금속막의 입사면 또는 출구면 쪽에 구비되거나, 상기 입사면과 상기 출구면 양쪽 모두에 구비되는 액정표시장치.14. The liquid crystal display of claim 13, wherein the slit-shaped groove is provided on an incident surface or an exit surface of the metal film, or on both the incident surface and the exit surface. 제 13 항에 있어서, 상기 제 1, 제 2 기판은 유리기판으로 이루어지며, 상기 투과막 패턴을 포함하는 상기 금속막 위에 구비되며, 상기 유리기판과 동일한 유전체 물질로 이루어진 절연층을 추가로 포함하는 액정표시장치.14. The method of claim 13, wherein the first and second substrates are formed of a glass substrate and further include an insulating layer provided on the metal film including the transparent film pattern and made of the same dielectric material as the glass substrate Liquid crystal display device. 제 13 항에 있어서, 상기 투과막 패턴은 게이트라인과 데이터라인 및 상기 박막 트랜지스터가 위치하는 영역을 제외한 화소영역 내에 구비되는 액정표시장치.14. The liquid crystal display of claim 13, wherein the transmissive film pattern is provided in a pixel region excluding a gate line, a data line, and a region where the thin film transistor is located. 제 19 항에 있어서, 상기 슬릿 형태의 홈은 상기 화소영역들 간의 경계영역에 구비되어 블랙매트릭스를 대신하는 액정표시장치.20. The liquid crystal display of claim 19, wherein the slit-shaped grooves are provided in a boundary region between the pixel regions to replace the black matrix. 제 13 항에 있어서, 상기 편광 컬러필터는 상기 슬릿의 장축과 평행하게 편광된 S편광 성분의 빛을 반사시키고, 상기 슬릿의 장축에 수직하게 선형 편광된 P편광 성분의 빛을 선택적으로 투과시키는 액정표시장치.14. The liquid crystal display device according to claim 13, wherein the polarizing color filter reflects light of an S polarized component polarized in parallel with a long axis of the slit, and transmits a linearly polarized P polarized light component selectively passing through the slit, Display device. 제 21 항에 있어서, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판이 합착된 액정표시패널 하부 측면에 위치하는 백라이트 광원 및 상기 액정표시패널 하부에 위치하여 상기 백라이트 광원에서 출사된 빛을 상기 액정표시패널 방향으로 안내하는 도광판을 추가로 포함하는 액정표시장치.The liquid crystal display device according to claim 21, further comprising: a backlight light source positioned on a lower side of the liquid crystal display panel in which the first substrate and the second substrate are bonded together; and a light source disposed under the liquid crystal display panel, To the light guide plate. 제 22 항에 있어서, 상기 도광판 하부에 설치되어 상기 편광 컬러필터에 선택 투과되지 못한 상기 S편광 성분의 빛을 P편광으로 변환하여 재입사시키는 1차원 격자 배열을 가지는 반사판을 추가로 포함하는 액정표시장치.The liquid crystal display according to claim 22, further comprising a reflector having a one-dimensional lattice array disposed under the light guide plate and converting the light of the S polarized component, which has not been selectively transmitted to the polarizing color filter, Device. 제 23 항에 있어서, 상기 반사판은 금속성 박막으로 구성되거나, 상기 반사판의 표면층을 도전성 유전체 재료, 또는 금속으로 코팅한 액정표시장치.The liquid crystal display device according to claim 23, wherein the reflection plate is made of a metallic thin film, or the surface layer of the reflection plate is coated with a conductive dielectric material or a metal. 제 23 항에 있어서, 상기 반사판의 1차원 격자는 편광 변환을 위해 상기 편광 컬러필터의 상기 슬릿의 장축 방향에 대해 47.5°를 중심으로 ±30°의 범위 안의 각도로 기울어진 액정표시장치.24. The liquid crystal display according to claim 23, wherein the one-dimensional grating of the reflector is inclined at an angle within a range of +/- 30 DEG about 47.5 DEG with respect to the major axis direction of the slit of the polarizing color filter for polarization conversion. 제 25 항에 있어서, 상기 1차원 격자는 그 단면이 삼각형, 반원, 직사각형 또는 사다리꼴 형태를 가지는 액정표시장치.The liquid crystal display of claim 25, wherein the one-dimensional lattice has a triangular, semicircular, rectangular, or trapezoidal shape in cross section.
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