KR20090081794A - Wire Grid Polarizer - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 외력에 의한 금속세선의 손상이 방지되는 와이어 그리드 편광판(Wire Grid Polarizer)에 관한 것이며, 보다 상세하게는 금속세선의 손상방지로 인하여 내구성, 작업성, 생산성 및 가공성이 개선된 와이어 그리드 편광판에 관한 것이다. The present invention relates to a wire grid polarizer that prevents damage of fine metal wires due to external force, and more particularly, to a wire grid polarizer having improved durability, workability, productivity, and processability due to damage prevention of fine metal wires. It is about.
와이어 그리드 편광판(Wire Grid Polarizer)은 금속등으로 구성된 도전체 선이 특정한 피치의 선격자형으로 배열되어 이루어지는데, 이때 피치가 입사광(예를들어, 가시광의 파장 400nm 내지 800nm)에 비해 매우 작은 피치(예를들어, 1/2이하)이면, 와이어 그리드(금속세선)와 평행한 편광(S파)성분은 반사하고, 와이어 그리드에 수직인 편광(P파)성분은 투과되어 단일 편광을 만들어내는 광학소자로 휴대전화, 노트북, 모니터 및 TV에 이르기까지 광범위하게 사용되는 액정 디스플레이등 광학분야에 사용될 수 있다. A wire grid polarizer is formed by arranging conductor lines made of metal or the like in a lattice shape having a specific pitch, where pitch is very small compared to incident light (for example, wavelength 400 nm to 800 nm of visible light). For example, less than 1/2), the polarization (S wave) component parallel to the wire grid (fine metal wire) is reflected, and the polarization (P wave) component perpendicular to the wire grid is transmitted to generate a single polarization. The device can be used in optical fields such as liquid crystal displays, which are widely used in mobile phones, laptops, monitors, and TVs.
이러한 와이어 그리드 편광판은 우수한 편광도가 요구되며 편광판의 편광도는 주로 금속세선의 피치를 좁게하여 향상시키는 방안이 고려되어 왔다. 그러나, 미세한 금속세선은 외력에 의해 쉽게 손상되어 편광판으로서의 기능을 상실할 뿐만 아니라 와이어 그리드 편광판의 작업성, 생산성 및 가공성등이 저하되는 문제가 있다. Such a wire grid polarizer is required to have an excellent degree of polarization, and a method of improving the polarization degree of the polarizing plate by narrowing the pitch of the metal thin wire has been considered. However, fine metal fine wires are easily damaged by external force and thus lose their function as polarizers, and workability, productivity, and workability of wire grid polarizers are deteriorated.
이에 본 발명의 목적은 외력에 의한 금속세선의 손상이 방지되는 와이어 그리드 편광판(Wire Grid Polarizer)을 제공하는 것이다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a wire grid polarizer that prevents damage of fine metal wires due to external force.
본 발명의 다른 목적은 외력에 의한 금속세선의 손상이 방지되어 내구성, 작업성, 생산성, 가공성뿐만 아니라, 편광성이 개선된 와이어 그리드 편광판을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a wire grid polarizing plate which is prevented from damaging metal thin wires by external force, thereby improving polarization as well as durability, workability, productivity, and workability.
본 발명에 의하면, According to the invention,
수지기재의 최소 일면의 오목한 부분에 금속세선이 형성된 와이어 그리드 편광판이 제공된다. There is provided a wire grid polarizer having fine metal wires formed in the concave portion of at least one surface of the resin substrate.
본 발명에 의한 와이어 그리드 편광판은 요철을 갖는 수지기재의 오목한 부분에 금속세선이 형성된 것으로서 수지기재의 볼록한 부분에 의해 금속세선이 지지되고 금속세선과 수지기재의 볼록한 부분이 동일한 평면을 이루므로 종래 와이어 그리드 편광판에서 발생하는 외력에 의한 금속세선의 손상이 방지된다. 따라서, 와이어 그리드 편광판은 개선된 작업성, 생산성, 가공성 및 내구성을 나타낸다. 또 한, 우수한 편광성을 나타낸다. In the wire grid polarizer according to the present invention, since the fine metal wire is formed in the concave portion of the resin substrate having irregularities, the fine metal wire is supported by the convex portion of the resin substrate, and the fine wire and the convex portion of the resin substrate form the same plane. Damage to the fine metal wires due to external force generated in the grid polarizer is prevented. Thus, wire grid polarizers exhibit improved workability, productivity, processability and durability. Moreover, excellent polarization is shown.
이하, 본 발명에 대하여 보다 상세하게 설명한다. 종래 와이어 그리드 편광판은 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 요철을 갖는 수지기재의 볼록한 부분 혹은 평평한 수지기재에 형성된 금속세선을 포함하여 이루어진다. 그러나, 폭 100nm이하, 높이 150nm이상인 금속세선은 금속세선에 외력이 가해지는 경우에 쉽게 무너져서 편광판으로서의 기능을 상실한다. 본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위해 제안된 것으로 요철을 갖는 수지기재의 오목한 부분에 금속세선이 형성됨을 특징으로 한다. 본 발명의 와이어 그리드 편광판을 도 3(a) 및 도 3(b)에 도시하였으며, 이를 예로하여 본 발명에 대하여 구체적으로 설명한다. EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, this invention is demonstrated in detail. Conventional wire grid polarizers include metal thin wires formed on convex portions or flat resin substrates having irregularities as shown in FIGS. 1 and 2. However, a thin metal wire having a width of 100 nm or less and a height of 150 nm or more easily collapses when an external force is applied to the thin metal wire, and loses its function as a polarizing plate. The present invention has been proposed to solve this problem, characterized in that the thin metal wire is formed in the concave portion of the resin substrate having the unevenness. The wire grid polarizer of the present invention is illustrated in FIGS. 3 (a) and 3 (b), and the present invention will be described in detail with reference to this example.
본 발명의 와이어 그리드 편광판에서 수지기재로는 가시광선 영역에서 실질적으로 투명한 이 기술분야에 알려져 있는 어떠한 수지 기재가 사용될 수 있으며, 이로써 한정하는 것은 아니지만, 예를들어, 폴리 메타크릴레이트 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리스틸렌수지, 시클로올레핀 수지(COP), 폴리염화비닐 수지, 폴리아크릴레이트 수지, 폴리페닐렌에테르 수지, 변성 폴리페닐렌에테르 수지, 폴리부틸렌테레프탈레이트 수지, 방향족 폴리에스테르 수지, 폴리아세탈 수지, 폴리아미드 수지, 폴리에테르이미드 수지, 폴리에틸렌수지, 폴리프로필렌수지, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지, 폴리아세탈수지, 폴리아미드 수지, 폴리 에테르 에테르 케톤수지, 아크릴 수지, 에폭시 수지 또는 우레탄 수지기재등이 사용될 수 있다. As the resin substrate in the wire grid polarizer of the present invention, any resin substrate known in the art that is substantially transparent in the visible light region may be used, but is not limited thereto. For example, polymethacrylate resin, polycarbonate Resin, polystyrene resin, cycloolefin resin (COP), polyvinyl chloride resin, polyacrylate resin, polyphenylene ether resin, modified polyphenylene ether resin, polybutylene terephthalate resin, aromatic polyester resin, polyacetal resin , Polyamide resin, polyetherimide resin, polyethylene resin, polypropylene resin, polyethylene terephthalate resin, polybutylene terephthalate resin, polyacetal resin, polyamide resin, polyether ether ketone resin, acrylic resin, epoxy resin or urethane Resin materials can be used have.
본 발명의 와이어 그리드 편광판에서는 수지기재가 사용되므로 종래 유리와 같은 무기기재가 사용되는 경우에 비하여 우수한 편광도를 나타낸다. 또한, 유리와 같은 무기기재에는 E-비임(E-beam)을 사용하여 금속세선을 형성하기 위한 요철을 형성하여야 하므로 공정효율이 저조할 뿐만 아니라, 유리기재를 사용한 와이어 그리드 편광판은 LCD 백라이트로는 사용할 수 없다. 이와 달리, 본 발명에서는 수지기재가 사용되므로 몰드 성형 또는 롤-투-롤 방식등으로 수지기재에 요철을 용이하게 형성할 수 있다. Since the resin base material is used in the wire grid polarizer of the present invention, it exhibits excellent polarization degree as compared with the case where an inorganic base material such as glass is conventionally used. In addition, since inorganic substrates such as glass have to form irregularities for forming fine metal wires using E-beams, process efficiency is low, and wire grid polarizers using glass substrates are used as LCD backlights. Can not use it. On the other hand, since the resin base material is used in the present invention, irregularities can be easily formed in the resin base material by mold molding or a roll-to-roll method.
와이어 그리드 편광판은 수지기재와 금속의 굴절률 차이가 클수록 우수한 편광도를 나타내므로 수지는 그리드(grid) 형성에 사용되는 금속의 굴절률을 고려하여 선택될 수 있다. 요철을 갖는 수지기재(1)는 이 기술분야에 일반적으로 알려져 있는 어떠한 방법으로 제조될 수 있으며, 이로써 한정하는 것은 아니지만, 예를들어, 몰드를 이용한 성형, 롤투롤 방식등으로 요철을 수지에 전사하여 제조할 수 있다. Since the wire grid polarizer exhibits excellent polarization degree as the refractive index difference between the resin material and the metal is larger, the resin may be selected in consideration of the refractive index of the metal used for forming the grid. The
금속세선(2)은 예를들어, 알루미늄, 은, 금, 구리, 크롬, 이들의 합금등 가시광선 전영역에서 반사율이 좋은 금속으로 형성될 수 있다. 금속세선(2)은 이 기 술분야에 일반적으로 알려져 있는 어떠한 방법으로 형성될 수 있으며, 일예로서, 상기 요철을 갖는 수지기재의 오목한 부분에 금속을 증착 (구체적으로는, 열증착 혹은 스퍼터링 증착등)하여 금속세선을 형성할 수 있다. 이때 금속은 수지기재의 요철이 드러나지 않을 정도로 두껍게 증착된다.The
금속세선을 형성한 후에, 금속세선 상단면과 수지기재의 볼록한 부분이 대략 동일한 면이 되도록 에칭하여 본 발명의 와이어 그리드 편광판을 제조할 수 있다. After the fine metal wire is formed, the wire grid polarizer of the present invention can be manufactured by etching the fine metal wire upper surface and the convex portion of the resin base material to be substantially the same surface.
본 발명의 와이어 그리드 편광판에서 금속세선의 높이는 약 100nm이상, 바람직하게는 100~200nm일 수 있다. 금속세선의 높이가100nm 미만이면 편광도 면에서 바람직하지 않으며, 금속세선의 높이가 200nm을 초과하면 수지에 오목한 형상을 만들기 어려울 뿐만 아니라, 오목한 부위에 금속을 채우기 어려워질 수 있다. 금속세선의 주기는 200nm이하, 바람직하게는 100~200nm이다. 금속세선의 주기가 200nm를 초과하면 단파장에서의 편광기능이 충분하지 않으므로 바람직하지 않으며, 100nm미만이면 편광도는 좋아지지만 몰드제작이 용이하지 않다는 점에서 바람직하지 않다. 금속세선 폭은 편광도 및 투과도 면에서 주기의 30~70%인 것이 바람직하다. 금속세선 폭이 주기의 30% 미만이면 편광도 측면에서 바람직하지 않을 수 있고, 70%를 초과하면 투과도가 낮아져서 바람직하지 않을 수 있다. The height of the metal thin wire in the wire grid polarizer of the present invention may be about 100 nm or more, preferably 100 to 200 nm. If the height of the fine metal wire is less than 100 nm is not preferable in terms of polarization degree, if the height of the fine metal wire exceeds 200 nm, it is difficult to form a concave shape in the resin, it may be difficult to fill the metal in the concave portion. The period of the fine metal wire is 200 nm or less, preferably 100 to 200 nm. If the period of the metal thin wire exceeds 200 nm, it is not preferable because the polarization function in the short wavelength is not sufficient. The thin metal wire width is preferably 30 to 70% of the period in terms of polarization degree and transmittance. If the thin metal wire width is less than 30% of the period, it may not be preferable in terms of polarization degree, and if it exceeds 70%, the transmittance may be lowered and not preferable.
본 발명의 와이어 그리드 편광판은 도 3(a)에 도시한 바와 같이, 수지기재의 일면에 금속세선이 형성될 수 있다. 이 경우에 금속세선이 형성되지 않은 수지 기 재의 하부면에 기재필름등을 추가로 접착시켜 와이어 그리드 편광판의 편광도가 보다 증대되도록 할 수 있다. 또한, 도 3(b)에 도시한 바와 같이 수지기재의 양면에 금속세선을 갖도록 형성하여 편광도를 보다 개선시킬 수 있다. 본 발명의 와이어 그리드 편광판은 기타 이 기술분야에 일반적으로 알려져 있는 와이어 그리드 편광판을 구성하는 작용성 필름 혹은 성분등 어떠한 구성요소를 포함할 수 있다. In the wire grid polarizer of the present invention, as shown in FIG. 3 (a), fine metal wires may be formed on one surface of the resin substrate. In this case, the base film or the like may be further adhered to the lower surface of the resin substrate on which the metal thin wire is not formed, so that the polarization degree of the wire grid polarizer may be further increased. In addition, as shown in FIG. 3B, the polarization degree may be further improved by forming metal thin wires on both surfaces of the resin substrate. The wire grid polarizer of the present invention may include any component such as a functional film or a component constituting the wire grid polarizer generally known in the art.
이하, 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다. 다만, 하기 실시예로 본 발명을 한정하는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in detail through examples. However, the following Examples do not limit the present invention.
실시예 1: 단면 매몰된 와이어 그리드 편광판 Example 1 Cross-section Buried Wire Grid Polarizer
주기가 150nm이고 립(rib)의 높이는 150nm, 폭은 75nm인 석영몰드에 우레탄아크릴레이트 UV수지를 도포한 후에 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET)필름으로 덮은 상태에서 UV를 조사하였다. 그 후, 몰드에서 경화된 수지를 분리하여 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름위에 우레탄 아크릴레이트 수지로된 요철이 형성된 필름을 얻었다. 이 필름의 요철이 형성된 면에 진공하에서 40nm/min의 속도로 알루미늄을 300nm 두께로 증착하였다. 얻어진 필름을 인산(H3PO4), 질산(HNO3), 초산(CH3COOH) 및 물 (H2O)이 3:3:1:1 중량비로 혼합된 에칭액을 이용하여 약 2분30초 동안 증착된 알루미늄을 에칭하여 수지 립(rib)의 상단에는 알루미늄이 없고 립(rib)사이의 오목한 부분에만 알루미늄이 존재하도록 하였다. 이렇게 얻어진 와이어 그리드 편광 판의 편광도는 98.44%이었고, 3H의 경도테스트를 한 후에도 편광도의 저하가 없었다. The urethane acrylate UV resin was applied to a quartz mold having a cycle of 150 nm and a rib height of 150 nm and a width of 75 nm, and then irradiated with UV in a state covered with a polyethylene terephthalate (PET) film. Thereafter, the cured resin was separated from the mold to obtain a film having irregularities made of urethane acrylate resin on the polyethylene terephthalate film. Aluminum was deposited to a thickness of 300 nm at a rate of 40 nm / min under vacuum on the surface on which the unevenness was formed. The resulting film was used for about 2 minutes using an etching solution in which phosphoric acid (H 3 PO 4 ), nitric acid (HNO 3 ), acetic acid (CH 3 COOH), and water (H 2 O) were mixed at a 3: 3: 1: 1 weight ratio. The deposited aluminum was etched for a second so that the top of the resin ribs had no aluminum and only aluminum was present in the recesses between the ribs. The polarization degree of the wire grid polarizing plate thus obtained was 98.44%, and there was no decrease in the degree of polarization even after the hardness test of 3H.
경도테스트 후의 편광도는 경도 측정기를 이용하여 해당 경도테스트를 실시한 후에 다른 편광판과 편광방향이 직각이 되도록 한 후에 LCD용 백라이트판에 놓고 빛이 새는지 여부로 관찰하였다. 새는 빛이 관찰되지 않으면 편광도에 이상이 없는 것으로 판단하였고, 경도테스트한 곳을 따라서 밝게 보이면 알루미늄 세선의 붕괴로 편광 기능이 없어진 것으로 판단하였다.After the hardness test, the degree of polarization after the hardness test was carried out using a hardness tester and the polarizing direction was perpendicular to the other polarizing plate, and then placed on an LCD backlight plate and observed for light leakage. If no leaking light was observed, it was judged that there was no problem in the degree of polarization, and if it looked bright along the hardness test site, it was judged that the polarization function was lost due to the collapse of the fine aluminum wire.
실시예 2: 양면 매몰된 와이어 그리드 편광판Example 2: Double-sided Buried Wire Grid Polarizer
폴리에틸렌테레프탈레이트 필름대신 광학이방성이 없는 폴리카보네이트 필름을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 우레탄아크릴레이트 UV 수지 일면에 요철을 형성하였다. 그 후, 상기 석영몰드에 다시 우레탄 아크릴레이트 UV 수지를 도포하고 상기 일면에 요철이 형성된 UV 수지층을 갖는 폴리카보네이트 필름을 덮은 상태에서 UV를 조사하여 양면에 요철이 형성된 수지기재를 준비하였다. 이때, 석영몰드에 도포된 우레탄 아크릴레이트 UV 수지에 폴리카보네이트 필름의 평평한 면이 마주보도록 하여 덮는다. 상기 양면에 요철이 형성된 필름의 한쪽면에 실시예 1과 같은 방법으로 알루미늄을 300nm로 증착한 후에 다른 한쪽면에도 동일한 두께로 알루미늄을 증착하였다. 얻어진 필름의 양면을 실시예 1과 동일한 방법으로 에칭하여 양면에 기판의 알루미늄 세선이 형성된 와이어 그리드 편광판을 얻을 수 있었다. 얻어진 와이어 그리드 편광판의 편광도는 99.98%이었고, 편광판의 양면에 3H의 경도테스트를 한 후에도 편광도의 저하가 없었다.Unevenness was formed on one surface of the urethane acrylate UV resin in the same manner as in Example 1 except that a polycarbonate film without optical anisotropy was used instead of the polyethylene terephthalate film. Thereafter, urethane acrylate UV resin was applied to the quartz mold again, and UV was irradiated in a state of covering a polycarbonate film having a UV resin layer having irregularities formed on one surface thereof, thereby preparing a resin substrate having irregularities formed on both surfaces thereof. At this time, the urethane acrylate UV resin applied to the quartz mold is covered with the flat surface of the polycarbonate film facing each other. Aluminum was deposited at 300 nm on the one side of the film on which the irregularities were formed on both sides in the same manner as in Example 1, and then aluminum was also deposited on the other side at the same thickness. Both surfaces of the obtained film were etched in the same manner as in Example 1 to obtain a wire grid polarizer on which aluminum thin wires of the substrate were formed on both surfaces. The polarization degree of the obtained wire grid polarizing plate was 99.98%, and there was no fall of polarization degree even after the hardness test of 3H was performed on both surfaces of the polarizing plate.
비교예 1: 단면 돌출된 와이어 그리드 편광판Comparative Example 1: Wire Grid Polarizer with Extruded Section
실시예 1과 동일한 방법으로 필름의 일면에 요철 패턴이 형성된 필름을 만든 후, 진공하에서 40nm/min의 속도로 상기 필름의 립 상단에 알루미늄을 200nm 두께로 증착시켰다. 알루미늄 증착시, 립이 존재하는 필름표면의 법선방향에 대해 40도 각도를 유지하면서 증착되도록 함으로써 립사이에 알루미늄이 증착되는 것을 방지하였다. 얻어진 필름을 실시예 1에서 사용한 에칭액을 이용하여 45초 동안 에칭하여 립의 상단에 알루미늄 세선이 형성되어 있는 와이어 그리드 편광판을 얻었다. 얻어진 와이어 그리드 편광판의 알루미늄 세선 두께는 140nm 이었으며 폭은 70nm이었다. 편광도는 99.90%로서 실시예1의 와이어 그리드 편광판에 비해서 우수하지만 2B의 경도테스트를 실시한 후에는 알루미늄 세선이 무너지며, 편광이 거의 없었다.After the film having the uneven pattern formed on one surface of the film in the same manner as in Example 1, aluminum was deposited to a thickness of 200 nm on the lip top of the film at a speed of 40 nm / min under vacuum. During aluminum deposition, aluminum was prevented from being deposited between the ribs by being deposited while maintaining a 40 degree angle with respect to the normal direction of the film surface where the ribs are present. The obtained film was etched for 45 seconds using the etching liquid used in Example 1, and the wire grid polarizing plate in which the aluminum fine wire was formed in the upper end of a lip was obtained. The thin aluminum wire thickness of the obtained wire grid polarizer was 140 nm and the width was 70 nm. The degree of polarization was 99.90%, which was superior to that of the wire grid polarizer of Example 1, but after the hardness test of 2B, the thin aluminum wire collapsed and there was almost no polarization.
상기 실시예 및 비교예의 결과에서 알 수 있듯이 본 발명에 의한 방법으로 제조된 와이어 그리드 편광판은 외력에 의한 금속세선의 손상이 방지되며, 따라서, 우수한 편광도가 유지됨을 나타내었다. As can be seen from the results of the examples and comparative examples, the wire grid polarizer produced by the method according to the present invention showed that the damage of the fine metal wires due to external force was prevented, and thus, the excellent polarization degree was maintained.
도 1 (a) 및 (b)는 종래 요철을 갖는 수지기재에 금속세선이 형성된 와이어 그리드 편광판의 측단면을 나타내는 도면이다. 1 (a) and (b) are diagrams showing side cross-sections of a wire grid polarizer in which fine metal wires are formed in a conventional resin substrate having irregularities.
도 2 (a) 및 (b)는 종래 평평한 수지기재에 금속세선이 형성된 와이어 그리드 편광판의 측단면을 나타내는 도면이다. 2 (a) and 2 (b) are side views of a wire grid polarizer in which metal thin wires are formed on a conventional flat resin substrate.
도 3(a)는 수지기재 일면의 오목한 부분에 금속세선이 형성된 와이어 그리드 편광판의 측단면을 나타내는 도면이다. FIG. 3 (a) is a diagram showing a side cross-section of a wire grid polarizer in which fine metal wires are formed in a concave portion of one surface of a resin substrate.
도 3(b)는 수지기재 양면의 오목한 부분에 금속세선이 형성된 와이어 그리드 편광판의 측단면을 나타내는 도면이다. FIG. 3 (b) is a diagram showing a side cross-section of a wire grid polarizer in which fine metal wires are formed in concave portions on both sides of the resin substrate.
* 도면의 부호에 대한 간단한 설명 *Brief description of symbols in the drawings
1.... 수지 기재 2 ....금속세선1 ....
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Cited By (2)
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WO2017026677A1 (en) * | 2015-08-07 | 2017-02-16 | 코오롱인더스트리 주식회사 | Double-sided wire grid polarizing plate, and optical component comprising same |
WO2017026734A1 (en) * | 2015-08-07 | 2017-02-16 | 코오롱인더스트리 주식회사 | Wire grid polarizing plate and optical component comprising same |
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2008
- 2008-01-25 KR KR1020080007858A patent/KR20090081794A/en not_active Application Discontinuation
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WO2017026677A1 (en) * | 2015-08-07 | 2017-02-16 | 코오롱인더스트리 주식회사 | Double-sided wire grid polarizing plate, and optical component comprising same |
WO2017026734A1 (en) * | 2015-08-07 | 2017-02-16 | 코오롱인더스트리 주식회사 | Wire grid polarizing plate and optical component comprising same |
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