KR20040061498A - 표시 장치용 복합 광학 소자 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 와이어 그리드 편광판에 하나 또는 그 이상의 광학 기능성 소자를 더 구비하여 광학 기능을 향상시킨 표시 장치용 복합 광학 기능 소자에 관한 것으로, 기판 상에 각각 소정 간격을 두고 복수개 형성된 와이어 그리드와, 상기 와이어 그리드를 포함한 기판 상에 광학 기능 소자를 더 구비하여 이루어짐을 특징으로 한다.

Description

표시 장치용 복합 광학 소자{Optical Device for Multiple Function in Display}
본 발명은 광학 기능 소자에 관한 것으로 특히, 와이어 그리드 편광판에 하나 또는 그 이상의 광학 기능성 소자를 더 구비하여 광학 기능을 향상시킨 표시 장치용 복합 광학 기능 소자에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 표시 장치에 대한 요구도 다양한 형태로 점증하고 있으며, 이에 부응하여 근래에는 LCD(Liquid Crystal Display Device), PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electro Luminescent Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display) 등 여러 가지 평판 표시 장치가 연구되어 왔고, 일부는 이미 여러 장비에서 표시 장치로 활용되고 있다.
그 중에, 현재 화질이 우수하고 경량, 박형, 저소비 전력의 특징 및 장점으로 인하여 이동형 화상 표시 장치의 용도로 CRT(Cathode Ray Tube)를 대체하면서 액정 표시 장치(LCD)가 가장 많이 사용되고 있으며, 노트북 컴퓨터의 모니터와 같은 이동형의 용도 이외에도 방송 신호를 수신하여 디스플레이하는 텔레비젼 및 컴퓨터의 모니터 등으로 다양하게 개발되고 있다.
일반적인 액정표시장치는, 화상을 표시하는 액정 패널과 상기 액정 패널에 구동 신호를 인가하기 위한 구동부로 크게 구분될 수 있으며, 상기 액정 패널은 일정 공간을 갖고 합착된 하부 유리 기판, 상부 유리 기판과, 상기 상하부 유리 기판 사이에 주입된 액정층으로 구성된다.
여기서, 상기 하부 유리 기판(TFT 어레이 유리 기판)에는 일정 간격을 갖고 일 방향으로 배열되는 복수개의 게이트 배선과, 상기 각 게이트 배선과 수직한 방향으로 일정한 간격으로 배열되는 복수개의 데이터 배선과, 상기 각 게이트 배선과데이터 배선이 교차되어 정의된 각 화소 영역에 매트릭스 형태로 형성되는 복수개의 화소 전극과 상기 게이트 배선의 신호에 의해 스위칭되어 상기 데이터 배선의 신호를 각 화소 전극에 전달하는 복수개의 박막 트랜지스터가 형성된다.
그리고, 상부 유리 기판(칼라 필터 어레이 유리 기판)에는, 상기 화소 영역을 제외한 부분의 빛을 차단하기 위한 블랙 매트릭스층과, R, G, B의 칼라 색상의 화상을 구현하기 위한 공통 전극이 형성된다.
상기 일반적인 액정 표시 장치의 구동 원리는 액정의 광학적 이방성과 분극 성질을 이용한다. 액정 분자는 구조가 가늘고 길기 때문에 배열에 방향성을 갖고 있으며, 인위적으로 액정에 전기장을 인가하여 배열의 방향을 제어할 수 있다.
이와 같이, 액정 표시 장치에서는 액정의 분자 배열의 상태를 전기장 등의 작용에 의해서 변화시켜, 이것에 수반하는 광학적 특성의 변화를 표시에 이용하고 있다.
일반적인 경우 전압 인가 전 초기 상태의 액정 배열을 정의하기 위해 상하 유리 기판의 내측에 배향 처리가 실시된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래의 편광판을 설명하면 다음과 같다.
도 1은 일반적인 와이어 그리드 편광판을 나타낸 사시도이다.
도 1과 같이, 일반적인 와이어 그리드 편광판은 기판(11) 상에 복수개의 평행한 전도성 전극(12)으로 구성된다.
일반적으로, 편광되지 않은 빛이 매질에 입사하게 되면 어떤 방향의 모든 전기장 벡터는 매질에 흡수되고 나머지 편광 성분은 매질은 투과하게 된다. 이러한원리가 상기 와이어 그리드 편광판에 적용되게 되는데, 편광되지 않은 빛이 와이어 그리드 편광판 입사하는 경우, 금속 와이어에 나란한 전기장 성분의 편광들은 모두 다 흡수되어 버리고, 그리드에 수직한 성분의 편광들만이 투과하게 된다.
이는 금속 와이어에 나란한 전기장 성분에 의해 유도된 전류가 금속 와이어에 흐르게 되고 이는 같은 방향의 편광 에너지를 흩뜨려 버리는 역할을 함으로써 와이어에 나란한 편광 성분은 사라지게 된다. 따라서, 투과된 성분만으로 직선 편광을 생성할 수 있게 되는 것이다.
일반적으로 와이어 그리드 편광판은 그리드의 와이어에 평행한 전기장 벡터를 갖는 빛을 반사하고, 그리드의 와이어에 수직한 전기장 벡터를 갖는 빛을 투과시킬 것이지만, 입사평면은 전술된 바와 같이 그리드의 와이어에 수직할 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다. 여기서 설명된 기하학적인 표시는 분명한 예시를 위한 것이다.
이상적으로 와이어 그리드 편광판은 하나의 빛 편광에 대해 S 편광 빛처럼 완벽한 거울이고, P 편광 빛처럼 다른 편광에 대해 완벽하게 투명일 것이다. 그러나 실제로 거울 같은 가장 반사적인 금속은 소량의 입사각을 흡수하고 90%에서 95%정도만을 반사하고, 평면 유리는 표면 반사 때문에 100% 입사광을 투과시키지 않는다.
상기와 같은 종래의 와이어 그리드 편광판은 다음과 같은 문제점이 있다.
일반적으로 와이어 그리드 편광판은 주로 사용되고 있으나, 실제 원하는 기능을 얻기 위해서는 와이어 그리드 편광판과, 확산자나 리타더, 램프 등을 조합하여야 했다.
그런데, 이렇게 별도로 각각의 광학 기능을 갖는 소자를 구비하게 되면 비용의 상승이라는 문제를 간과할 수 없고, 또한, 각 소자가 각각 별도로 만들어지기 때문에, 크기를 일치시키기가 곤란할 수 있어, 이후, 조합시 구조적인 안정성을 확보하기 힘들게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 와이어 그리드 편광판에 하나 또는 그 이상의 광학 기능성 소자를 더 구비하여 광학 기능을 향상시킨 표시 장치용 복합 광학 기능 소자를 제공하는 데, 그 목적이 있다.
도 1은 일반적인 와이어 그리드 편광판을 나타낸 사시도
도 2a는 본 발명의 표시 장치용 복합 광학 소자의 입체도
도 2b는 도 2a의 도 I~I' 선상의 구조 단면도
도 2c는 도 2a의 상부에서 바라본 평면도
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 표시 장치용 복합 광학 소자의 사시도
도 4a는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 표시 장치용 복합 광학 소자의 평면도
도 4b는 도 4a의 Ⅱ~Ⅱ' 선상의 구조 단면도
*도면의 주요 부분에 대한 부호 설명*
21 : 기판 22 : 와이어 그리드
23 : 광학 기능 소자 230 : 제 1 광학 기능 소자
231 : 제 2 광학 기능 소자 232 : 마이크로 렌즈 어레이
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 표시 장치용 복합 광학 소자는 기판 상에 각각 소정 간격을 두고 복수개 형성된 와이어 그리드와, 상기 와이어 그리드를 포함한 기판 상에 굴절율 이방성을 갖는 물질을 더 구비하여 이루어짐에 그 특징이 있다.
또한, 동일한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 표시 장치용 복합 광학 소자는 기판 상에 각각 소정 간격을 두고 복수개 형성된 와이어 그리드와, 상기 와이어 그리드 사이사이에 광학성 기능을 갖는 물질을 채워 이루어짐에 또 다른 특징이 있다.
상기 광학성 기능을 갖는 물질은 굴절율 이방성을 가짐이 바람직하다.
상기 굴절율 이방성을 갖는 물질은 리타더(retarder)로 기능함이 바라직하다.
상기 굴절율 이방성을 갖는 물질을 포함한 와이어 그리드 전면에 리타더 외의 기능을 하는 광학 기능 소자가 더 구비됨이 바람직하다.
상기 광학성 기능을 갖는 물질은 마이크로 렌즈 어레이로 이루어짐이 바람직하다.
상기 마이크로 렌즈 어레이는 광경로 조절기를 기판의 외측에 구비함이 바람직하다.
상기 마이크로 렌즈 어레이를 포함한 와이어 그리드 전면에 광학 기능 소자가 더 구비됨이 바람직하다.
상기 광학성 기능을 갖는 물질은 확산층으로 이루어짐이 바람직하다.
상기 확산층을 포함한 와이어 그리드 전면에 확산층 외의 기능을 하는 광학 기능 소자가 더 구비됨이 바람직하다.
동일한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 표시 장치용 복합 광학 기능 소자는 기판 상에 각각 소정 간격을 두고 복수개 형성된 와이어 그리드와, 상기 와이어 그리드 사이사이에 형성된 제 1 광학 기능 소자와, 상기 와이어 그리드를 포함한 제 1 광학 기능 소자 전면에 상기 제 1 광학 기능 소자와 다른 굴절율을 갖는 제 2 광학 기능 소자를 더 구비하여 이루어짐에 또 다른 특징이 있다.
상기 제 1 광학 기능 소자는 리타더로 기능함이 바람직하다.
상기 제 2 광학 기능 소자는 상기 제 1 광학 기능 소자와 0.2 내지 0.3의 굴절율 차이를 가짐이 바람직하다.
상기 제 2 광학 기능 소자는 확산판으로 기능하는 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 표시 장치용 복합 광학 소자를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2a는 본 발명의 표시 장치용 복합 광학 소자의 입체도이며, 도 2b는 도 2a의 도 I~I' 선상의 구조 단면도이고, 도 2c는 도 2a의 상부에서 바라본 평면도이다.
도 2a 내지 도 2c와 같이, 본 발명의 표시 장치용 복합 광학 소자는 기판(21) 상에 평행한 복수개의 와이어 그리드(22)와, 상기 와이어 그리드(22)를 포함한 기판 전면에 광학 기능을 갖는 소자(23)를 더 포함하여 이루어진다.
상기 와이어 그리드(22)는 금속으로 이루어진 것으로, Cr, Ta 등의 차광 특성을 갖는 금속으로 하며, 상기 광학 기능을 갖는 소자(23)는, 리타더(retarder), 확산자, 마이크로 렌즈 어레이 등 어느 것이나 가능하다.
도 2a 내지 도 2c에 도시된 바에 따르면, 상기 와이어 그리드(22)를 포함한 기판(21) 전면에 하나의 광학 기능을 갖는 소자(23)가 형성된 것으로 도시되어 있지만, 이에 한정되지 않고, 복수개의 광학 기능 소자를 구비하는 것도 가능하다.
또한, 복수개의 광학 기능 소자가 구비될 때, 제 1 광학 기능 소자는 상기 와이어 그리드의 높이에 맞추어 상기 와이어 그리드 사이에 광학 기능 물질을 채워 형성하며, 제 2 광학 기능 소자는 상기 와이어 그리드를 포함한 전면에 형성함으로써, 이후 상기 표시 장치용 광학 기능 소자 상에 물질을 증착하고 패터닝할 때, 구조적 안정성을 더 할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 표시 장치용 복합 광학 기능 소자의 여러 가지 실시예에 대해 설명한다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 표시 장치용 복합 광학 소자의 사시도이다.
도 3과 같이 본 발명의 제 1 실시예에 따른 표시 장치용 복합 광학 소자는 기판(21) 상에, 평행하게 형성된 복수개의 와이어 그리드(22)와, 상기 와이어 그리드(22) 사이를 채우는 제 1 광학 기능 소자(230), 상기 와이어 그리드(22)와 상기 제 1 광학 기능 소자(230) 전면에 형성된 제 2 광학 기능 소자(231)로 구성된다.
상기 제 1, 제 2 광학 기능 소자(230)는 선택적으로 기능을 가질 수 있는 것이다.
예를 들어, 여기서는 상기 제 1 광학 기능 소자(230)는 굴절율 이방성을 갖는 리타더(retarder)로, 제 2 광학 기능 소자(231)는 상기 제 1 광학 기능 소자(230)와 굴절율 차를 갖게 하여 확산자로 기능하게 한다.
이 때, 제 1, 제 2 광학 기능 소자(230, 231)의 굴절율 차이는 0.2 내지 0.3으로 한다.
또는 제 2 광학 기능 소자(2310)는 특정 방향의 산란을 하기 위한 홀로그래픽 패턴(Holographic pattern)을 형성한 확산층으로 형성할 수도 있다.
이러한 제 1, 제 2 광학 기능 소자(230, 231)의 형성되는 방법은 코팅(coating), 인쇄(print), 특정 물질을 증착한 후 식각(etching) 등의 패터닝 등 여러 가지가 가능하다.
도 4a는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 표시 장치용 복합 광학 소자의 평면도이며, 도 4b는 도 4a의 Ⅱ~Ⅱ' 선상의 구조 단면도이다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 표시 장치용 복합 광학 소자는 기판(21) 상에소정 간격을 갖고 평행하게 형성된 복수개의 와이어 그리드(22)와, 상기 와이어 그리드 사이에 배열된 마이크로 렌즈 어레이(232)로 구성된다.
상기 마이크로 렌즈 어레이(232)는 기판 외측에 광 경로 조절기를 구비하여, 그 방향을 조절하여 광량을 조절할 수 있다.
본 발명의 표시 장치용 복합 광학 소자는 선택적으로 광학 기능을 갖는 소자를 기판 상에 구현하여 복합적인 광 기능을 구현할 수 있다.
또한, 종래 와이어 그리드 편광판의 비해 와이어 그리드 사이사이에 광 기능을 갖는 물질을 채움으로써, 구조적인 안정성을 취할 수 있으며 후속 공정의 편의성을 제공하며, 기판의 오염 문제를 방지할 수도 있다.
상기와 같은 본 발명의 표시 장치용 복합 광학 소자 및 광 배향 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 와이어 그리드 편광판 상에 선택적으로 광학 기능성 물질을 더 구비할 수 있으며, 또한, 복합 기능의 편광판이 제작 가능하다.
둘째, 와이어 그리드 편광판의 각 와이어 그리드 사이에 광학 기능성 물질을 채워넣음으로써 편광판의 구조적 안정성을 확보할 수 있으며, 따라서, 후속 공정을 안정을 주며, 기판의 오염 문제를 방지할 수 있다.

Claims (14)

  1. 기판 상에 각각 소정 간격을 두고 복수개 형성된 와이어 그리드;
    상기 와이어 그리드를 포함한 기판 상에 굴절율 이방성을 갖는 물질을 더 구비하여 이루어짐을 특징으로 하는 표시 장치용 복합 광학 소자.
  2. 기판 상에 각각 소정 간격을 두고 복수개 형성된 와이어 그리드;
    상기 와이어 그리드 사이사이에 광학성 기능을 갖는 물질을 채워 이루어짐을 특징으로 하는 표시 장치용 복합 광학 소자.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 광학성 기능을 갖는 물질은 굴절율 이방성을 가짐을 특징으로 하는 표시 장치용 복합 광학 소자.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 굴절율 이방성을 갖는 물질은 리타더(retarder)로 기능함을 특징으로 하는 표시 장치용 복합 광학 소자.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 굴절율 이방성을 갖는 물질을 포함한 와이어 그리드 전면에 상기 리타더 외의 기능을 하는 광학 기능 소자가 더 구비됨을 특징으로 하는 표시 장치용 복합 광학 소자.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 광학성 기능을 갖는 물질은 마이크로 렌즈 어레이로 이루어짐을 특징으로 하는 표시 장치용 복합 광학 기능 소자.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 마이크로 렌즈 어레이는 광경로 조절기를 기판의 외측에 구비함을 특징으로 하는 표시 장치용 복합 광학 기능 소자.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 마이크로 렌즈 어레이를 포함한 상기 와이어 그리드 전면에 광학 기능 소자가 더 구비됨을 특징으로 하는 복합 광학 기능 소자.
  9. 제 2항에 있어서,
    상기 광학성 기능을 갖는 물질은 확산층으로 이루어짐을 특징으로 하는 표시 장치용 복합 광학 기능 소자.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 확산층을 포함한 와이어 그리드 전면에 확산층 외의 기능을 하는 광학 기능 소자가 더 구비됨을 특징으로 하는 표시 장치용 복합광학 기능 소자.
  11. 기판 상에 각각 소정 간격을 두고 복수개 형성된 와이어 그리드;
    상기 와이어 그리드 사이사이에 형성된 제 1 광학 기능 소자;
    상기 와이어 그리드를 포함한 제 1 광학 기능 소자 전면에 상기 제 1 광학 기능 소자와 다른 굴절율을 갖는 제 2 광학 기능 소자를 더 구비하여 이루어짐을 특징으로 하는 표시 장치용 복합 광학 소자.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 제 1 광학 기능 소자는 리타더로 기능함을 특징으로 하는 표시 장치용 복합 광학 소자.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 제 2 광학 기능 소자는 상기 제 1 광학 기능 소자와 0.2 내지 0.3의 굴절율 차이를 가짐을 특징으로 하는 표시 장치용 복합 광학 소자.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 제 2 광학 기능 소자는 확산판으로 기능함을 특징으로 하는 표시 장치용 복합 광학 소자.
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