KR20100041524A - 와이어 그리드 편광판 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 가시광선 영역에서 투과율이 높은 와이어 그리드 편광판에 관한 것이다.
Description
본 발명은 가시광선 영역에서 투과율이 높은 와이어 그리드 편광판에 관한 것이다.
와이어 그리드(wire grid) 편광판은 금속 와이어가 평행하게 배열된 어레이를 말하며, 전자기파 중 특정 편광만을 투과시키거나 반사시키는 역할을 한다.
통상적으로 금속 와이어와 평행한 편광 성분은 반사되고 수직한 편광 성분은 투과시키며, 반사된 광을 재이용할 수 있어 편광 효율이 우수하고 투과율이 높으며 시야각이 넓은 편광판을 제작할 수 있다.
와이어 그리드 편광판은 금속 와이어의 주기가 입사광의 파장에 비하여 상당히 짧아야 편광 소멸비가 높아지는데, 금속 와이어의 주기가 짧을수록 제작이 어려워 지금까지의 와이어 그리드 편광판은 주로 마이크로파 또는 적외선 영역에서 사용되어 왔다.
최근 반도체 제조 장비와 노광 기술의 발달로 미세 패턴의 제작이 가능해짐에 따라 가시광선에서 동작하는 와이어 그리드 편광판의 제조가 가능해지고 있다.
본 발명은 전자기파중 특정 편광된 빛만을 투과 및 반사하여 편광효율을 높이는 와이어 그리드 편광판을 제공하고자 한다.
본 발명은 바람직한 제1구현예로서 격자형 볼록부를 포함하는 기재층; 및 상기 기재층의 격자형 볼록부 상에 형성된 금속 격자 패턴을 포함하며, 상기 기재층은 복굴절률이 50nm 이하인 와이어 그리드 편광판을 제공한다.
상기 구현예에서, 상기 기재층은 굴절률이 1.60 이하인 것일 수 있다.
상기 구현예에서, 상기 기재층은 폴리카보네이트계 수지, 고리형 올레핀계 중합체(COP) 및 고리형 올레핀계 공중합체(COC) 중 선택된 1종 또는 2종 이상으로 형성된 것일 수 있다.
상기 구현예에서, 상기 기재층은 기재층을 형성하는 수지가 패턴몰드를 통과하면서 압출 또는 공압출되어 형성되거나 1차로 압출된 필름으로부터 나노 격자가 구현되어 있는 몰드로부터 핫 엠보싱(Hot Embossing)에 의해 나노 격자가 전사되는 것을 특징으로 한다.
상기 구현예에서, 금속 격자 패턴은 알루미늄, 구리, 크롬, 백금, 금 및 니켈 중 선택된 금속 또는 그 합금으로 형성된 것일 수 있다.
본 발명은 바람직한 제2구현예로서 상기의 와이어 그리드 편광판을 포함하는 액정 표시 장치를 제공한다.
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 구현예에 의한 와이어 그리드 편광판의 단면도이다.
본 발명의 와이어 그리드 편광판은 격자형 볼록부(15)를 포함하는 기재층(10); 및 상기 기재층(10)의 격자형 볼록부(15) 상에 금속 격자 패턴(20)을 포함하고 있다.
이 때 상기 기재층(10)의 복굴절률이 50nm 이하인 와이어 그리드 편광판을 제공한다.
BLU에서 발생한 빛이 통과하여 영상을 표현하므로 이때 이 빛이 통과하는 경로에 있는 필름은 투명할수록 밝은 영상(밝기효율) 및 선명한 영상을 줄 수 있으며, 따라서 굴절률, 특히 복굴절이 작아야 상의 겹침이나 실상의 크기, 색깔 등의 왜곡 등이 없이 본래의 영상을 재현할 수 있다.
즉, 첫째, 무색투명하고 굴절률이 낮은 필름일수록 화면의 색대비율(contrast ratio)이 높아져, 밝은 화면과 어두운 화면간의 비율이 커지면서 선명도가 상승하게 된다.
둘째, 무색투명한 필름일수록 흡수되는 빛을 최소화하면서 본래의 빛의 양에 가까운 양이 투과할 수 있으므로 색의 재현성이 상승하게 된다.
셋째, 굴절률이 낮은 필름일수록 외부의 빛과 내부 광원에 대한 빛의 산란이 작아지므로 화면이 선명해진다. 종래 빛의 산란을 줄이기 위하여 여러 가지 광학필 름을 사용하거나 코팅처리를 하고 있으나 이 경우 난반사를 일으켜 선명도는 오히려 감소하는 단점이 있었는데, 굴절률이 낮은 필름을 사용함으로써 이러한 점을 보완할 수 있다.
넷째, 굴절률이 낮은 필름일수록 기존의 필름 대비 빛의 반사량이 작아 화면의 선명도가 상승하게 된다. 즉, 굴절률이 클수록 빛이 매질을 통과하는 양이 감소하여 실제 필름에 제공된 빛보다 어두워지게 되므로 화면상의 선명도가 낮아진다.
다섯째, 굴절률, 특히 복굴절률이 낮은 필름일수록 상의 왜곡현상, 즉, 상이 겹치거나 크기가 다르게 인지되는 현상이 줄어든다.
따라서 LCD에 적용하기 위해서는 필름의 복굴절률이 0에 가까울수록 좋으며, 굴절률은 유리의 굴절률(1.54)에 가깝도록 낮을수록 좋다. 이러한 측면에서 본 발명의 기재층(10)은 복굴절률은 50nm 이하인 것일 수 있다. 한편 상기 기재층(10)은 상기한 점을 고려하여 굴절률이 1.60 이하인 것일 수 있다.
본 발명의 와이어 그리드 편광판은 상술한 복굴절률을 고려하여 상기 기재층(10)이 폴리카보네이트계 수지, 고리형 올레핀계 중합체(COP) 및 고리형 올레핀계 공중합체(COC) 중 선택된 1종 또는 2종 이상을 적용한 것일 수 있다.
상기 고리형 올레핀계 중합체 또는 공중합체로는 비시클로[2,2,1]헵트-2-엔(관용명: 노보넨), 5-메틸비시클로[2,2,1]-헵트-2-엔, 5,5-디메틸-비시클로[2,2,1]-헵트-2-엔, 5-에틸-비시클로[2,2,1]-헵트-2-엔, 5-부틸-비시클로[2,2,1]헵트-2-엔, 5-에틸리덴-비시클로[2,2,1]헵트-2-엔, 5-헥실-비시클로[2,2,1]헵트-2-엔, 5-옥틸-비시클로[2,2,1]헵트-2-엔, 5-옥타데실-비시클로[2,2,1]헵트-2-엔, 5- 메틸리덴-비시클로[2,2,1]헵트-2-엔, 5-비닐-비시클로[2,2,1]헵트-2-엔 및 5-프로페닐-비시클로[2,2,1]헵트-2-엔 중 선택된 고리형 올레핀계 단량체를 포함하는 것일 수 있다.
이와 같은 본 발명의 와이어 그리드 편광판은 압출 또는 공압출되어 제조된 것일 수 있다. 즉, 기재층(10)을 구성하는 용융된 수지가 패턴몰드를 통과하면서 압출 또는 공압출되어 형성된 것일 수 있다. 격자형 볼록부(15)를 포함하는 기재층(10)이 한 종류의 수지로 간단하게 제조될 수 있다. 압출시 온도는 수지에 따라 다르나, 200 ~ 300℃에서 압출되는 것이 바람직하다.
또한 1차로 압출된 필름을 롤 형태의 패턴 몰드를 통과하면서 열을 가하여 전사하는 핫 엠보싱(Hot Embossing)으로 격자형 볼록부를 포함하는 기재층(10)의 형성 시킬 수 있다. 핫 엠보싱의 온도는 수지에 따라 다르나, 130 ~ 200℃에서 진행하는 것이 바람직하다.
상기의 공정에 의해 생성되는 격자형을 가지는 기재층(10)의 두께는 최소 50㎛이상이고 격자형의 볼록부(15)의 높이는 50nm이상인 것이 바람직하다. 격자형의 볼록부를 형성한 후 증착을 통해서 금속층을 형성하고 격자형의 볼록부위에만 선택적으로 금속층이 남아 있게 하기 위해 에칭공정을 진행하게 된다. 금속층을 형성한 후 에칭공정을 원활하게 하기 위해서는 가능한 높은 격자형의 볼록부가 필요하며 최소 50nm이상으로 형성되어야 안정적인 에칭공정이 가능하다.
가시광선은 보통 400nm ~ 700nm의 파장대를 말하므로, 파장이 400nm인 가시광선에 대해서는 기재층(10)의 격자형 볼록부(15)의 주기가 200nm 미만, 파장이 700nm인 가시광선 영역에 대해서는 격자형의 볼록부(15)의 주기가 320nm 미만일 때 편광특성을 기대할 수 있다. 우수한 편광특성을 위해서는 격자형의 볼록부(15)의 주기가 작을수록 좋다.
이런 일련의 방법으로 제조된 와이어 그리드 편광판은 고분자 필름 기재위에 UV 경화수지를 도포하여 격자형 볼록부(15)를 형성하지 않고 기재층(10) 자체에 격자형 볼록부(15)를 형성시킴으로 하여 기재층(10)과 격자형의 볼록부(15)가 같은 물질로 구성될 수 있다. 따라서 기재층(10)과 격자형 볼록부(15)가 형성되는 수지층의 굴절률의 상이함으로 발생되는 편광효율 및 휘도 감소를 해소할 수 있다.
본 발명의 와이어 그리드 편광판은 기재층(10)의 격자형 볼록부(15)상에 바로 금속 격자 패턴(30)을 형성할 수 있는데, 상기 금속 격자 패턴(30)은 알루미늄, 구리, 크롬, 백금, 금 및 니켈 중 선택된 금속 또는 그 합금으로 형성된 것일 수 있다. 상기 금속 격자 패턴(20)의 형성방법은 특별히 제한되지 않으나 스퍼터링이나 열증착 혹은 전자선 증착 등의 방법을 이용하여 형성할 수 있다. 형성되는 금속 격자 패턴의 두께는 50~300nm인 것일 수 있는데, 50nm 미만이면 이후 공정인 에칭공정에서 격자형 볼록부(15)에만 선택적으로 금속 격자 패턴(20)을 형성시키기에는 공정상의 어려움이 따르며, 300nm 초과하는 경우 후막으로 인하여 금속 격자 패턴(20)이 산화되거나 공정상 유연성이 저하될 수 있다.
이상 도면을 참조하여 설명하였지만, 이로써 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 당업자는 본 발명의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 변경하여 실시할 수 있음은 자명하다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 상세히 설명하나, 본 발명의 범위가 하기 실시예로 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
고리형 환형 올레핀 고분자(COP)중 하나인 비시클로[2,2,1]헵트-2-엔 고분자 칩을 온도 250 ~ 280℃로 가열하여 압출시키면서 볼록부의 높이가 각각 100nm 이고 패턴의 폭은 100nm이고 패턴의 주기가 200nm인 롤 형태의 스템프를 밀착시켜 격자형의 볼록부를 기재층에 전사시켰다. 이때 기재층의 두께는 188㎛이고 복굴절률은 7nm로 나타났다.
형성된 격자 모양의 기재층위에 스퍼터링을 통해 200nm의 두께의 Al층을 도포한 후 일련의 에칭공정을 통하여 볼록부에만 150nm의 높이의 Al층을 가지는 와이어 그리드 편광판을 제조하였다.
[실시예 2]
고리형 환형 올레핀 고분자(COP)중 하나인 5-메틸비시클로[2,2,1]-헵트-2-엔 중합체고분자 칩을 온도 250 ~ 280℃로 가열하여 압출시키면서 볼록부의 높이가 각 각 100nm 이고 패턴의 폭은 100nm이고 패턴의 주기가 200nm인 롤 형태의 스템프를 밀착시켜 격자형의 볼록부를 기재층에 전사시켰다. 이때 기재층의 두께는 188㎛이고 복굴절률은 3nm로 나타났다. 이후의 공정은 상기 실시예 1과 같은 공정을 거쳐 와이어 그리드 편광판을 제조하였다.
[실시예 3]
고리형 환형 올레핀 고분자(COP)중 하나인 5-헥실-비시클로[2,2,1]헵트-2-엔 중합체고분자 칩을 온도 250 ~ 280℃로 가열하여 압출시키면서 볼록부의 높이가 각각 100nm 이고 패턴의 폭은 100nm이고 패턴의 주기가 200nm인 롤 형태의 스템프를 밀착시켜 격자형의 볼록부를 기재층에 전사시켰다. 이때 기재층의 두께는 188㎛이고 복굴절률은 15nm로 나타났다. 이후의 공정은 상기 실시예 1과 같은 공정을 거쳐 와이어 그리드 편광판을 제조하였다.
[실시예 4]
고리형 환형 올레핀 고분자(COP)중 하나인 비시클로[2,2,1]헵트-2-엔 고분자 칩으로부터 제조된, 두께 188㎛이고 복굴절률은 20nm인 압출 필름을 통과시키면서 롤 형태의 몰드를 밀착시키고 온도는 160℃로 가열하고 압력은 10 bar로 가하여 격자형의 볼록부를 기재층에 전사시켰다.
이때 패턴 몰드의 격자형 볼록부의 높이가 각각 100nm 이고 패턴의 폭은 100nm이고 패턴의 주기가 200nm인 것을 사용하였다. 이후의 공정은 상기 실시예 1 에 따라 진행하여 와이어 그리드 편광판을 제조하였다.
[실시예 5]
고리형 환형 올레핀 고분자(COP)중 하나인 5-헥실-비시클로[2,2,1]헵트-2-엔 중합체고분자 칩으로부터 제조된, 두께 188㎛이고 복굴절률은 25nm인 압출 필름을 통과시키면서 롤 형태의 몰드를 밀착시키고 온도는 160℃로 가열하고 압력은 10 bar로 가하여 격자형의 볼록부를 기재층에 전사시켰다.
이때 패턴 몰드의 격자형 볼록부의 높이가 각각 100nm 이고 패턴의 폭은 100nm이고 패턴의 주기가 200nm인 것을 사용하였다. 이후의 공정은 상기 실시예 1과 같은 공정을 거쳐 와이어 그리드 편광판을 제조하였다.
[비교예 1]
굴절률이 1.66이고 복굴절률이 68nm(두께 188㎛)인 폴리에틸렌테레프탈레이트 기재층위에 퍼플루오로옥틸에틸 아크릴레이트를 포함하는 아크릴계 감광성 조성물을 도포한 후, 볼록부의 높이가 각각 100nm 이고 패턴의 폭은 100nm이고 패턴의 주기가 200nm인 니켈 전주 스템프를 밀착시키고 자외선(Fusion社 , 300 Watt/inch2)을 기재층 쪽에서 조사하여 아크릴계 감광 수지를 경화시켜 볼록 선형 격자를 수지층에 형성하였다. 이때 수지층의 굴절율은 1.35이다.
형성된 격자 모양의 수지층위에 스퍼터링을 통해 200nm의 두께의 Al층을 도 포한 후 일련의 에칭공정을 통하여 볼록부에만 150nm의 높이의 Al층을 가지는 와이어 그리드 편광판을 제조하였다.
[비교예 2]
굴절률이 1.66이고 복굴절률이 80nm(두께 188㎛)인 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름을 기재층으로 사용하고 상기 비교예 1과 같은 공정을 거쳐 와이어 그리드 편광판을 제조하였다.
[비교예 3]
굴절률이 1.59이고 복굴절률이 30nm(두께 188㎛)인 폴리카보네이트 필름을 기재층으로 사용하고 상기 비교예 1과 같은 공정을 거쳐 와이어 그리드 편광판을 제조하였다.
[비교예 4]
굴절률이 1.59이고 복굴절률이 80nm(두께 188㎛)인 폴리스티렌 필름을 기재층으로 사용하고 상기 비교예 1과 같은 공정을 거쳐 와이어 그리드 편광판을 제조하였다.
[비교예 5]
굴절률이 1.70이고 복굴절률이 80nm(두께 188㎛)인 폴리에틸렌나프탈레이트 필름을 기재층으로 사용하고 상기 비교예 1과 같은 공정을 거쳐 와이어 그리드 편광판을 제조하였다.
상기 실시예 및 비교예의 물성평가는 후술하는 바와 같이 실시하였으며, 그 평가 결과는 하기 표 1과 같다.
<휘도평가>
6인치 액정디스플레이 패널용 백라이트 유닛에 상기 제조된 실시예 및 비교예의 와이어 그리드 편광판을 적층하여 고정하고(하부 적층된 광학필름의 조합은 확산필름 1매, 프리즘 시트 1매, 보호필름 1매로 구성하였다), 액정 모듈을 장착한 후 휘도계(모델명 : BM-7, 일본 TOPCON사)를 사용하여 임의의 13지점의 휘도를 측정하여 그 평균값을 구하여 다음과 같이 평가하였다.
◎ : 휘도가 250 cd/㎡ 이상인 경우
○ : 휘도가 220 cd/㎡ 이상 250 cd/㎡ 미만인 경우
△ : 휘도가 180 cd/㎡ 이상 220 cd/㎡ 미만인 경우
× : 휘도가 180 cd/㎡ 미만인 경우
<편광 효율>
제조된 와이어 그리드 편광판을 50mm X 50mm 로 절단하여 편광자와 검광자 사이에 놓고 편광도 측정기(모델명 : RETS-100, 일본 Otsuka사)로 기준 파장을 550nm로 α angle과 θ angle을 0도로 고정하여 편광 효율을 측정하였다.
| 구분 | 기재층 | 수지층 | 휘도 | 편광 효율 | |
| 굴절률 | 복굴절률 | 굴절률 | |||
| 실시예1 | 1.52 | 7nm | - | ◎ | 94% |
| 실시예2 | 1.54 | 3nm | - | ◎ | 95% |
| 실시예3 | 1.51 | 15nm | - | ◎ | 94% |
| 실시예4 | 1.53 | 20nm | - | ◎ | 93% |
| 실시예5 | 1.50 | 25nm | - | ◎ | 92% |
| 비교예1 | 1.66 | 68nm | 1.35 | × | 38% |
| 비교예2 | 1.66 | 80nm | 1.35 | × | 35% |
| 비교예3 | 1.59 | 30nm | 1.35 | △ | 32% |
| 비교예4 | 1.59 | 80nm | 1.35 | × | 35% |
| 비교예5 | 1.70 | 80nm | 1.35 | × | 25% |
도 1은 본 발명의 바람직한 일 구현예에 의한 와이어 그리드 편광판의 단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 설명
10 : 기재층 15 : 격자형 볼록부
20 : 금속 격자 패턴
Claims (7)
- 격자형 볼록부를 포함하는 기재층; 및상기 기재층의 격자형 볼록부 상에 형성된 금속 격자 패턴을 포함하며,상기 기재층은 복굴절률이 50nm 이하인 와이어 그리드 편광판.
- 제 1 항에 있어서,기재층은 굴절률이 1.60 이하인 것임을 특징으로 하는 와이어 그리드 편광판.
- 제 1 항에 있어서,기재층은 폴리카보네이트계 수지, 고리형 올레핀계 중합체(COP) 및 고리형 올레핀계 공중합체(COC) 중 선택된 1종 또는 2종 이상으로 형성된 것임을 특징으로 하는 와이어 그리드 편광판.
- 제 1 항에 있어서,기재층은 기재층을 형성하는 수지가 패턴몰드를 통과하면서 압출 또는 공압출되어 형성되는 것을 특징으로 하는 와이어 그리드 편광판.
- 제 1 항에 있어서,기재층은 1차로 압출된 필름상에 핫 엠보싱(Hot Embossing)에 의해 나노 격자가 전사되는 것을 특징으로 하는 와이어 그리드 편광판.
- 제 1 항에 있어서,금속 격자 패턴은 알루미늄, 구리, 크롬, 백금, 금 및 니켈 중 선택된 금속 또는 그 합금으로 형성된 것임을 특징으로 하는 와이어 그리드 편광판.
- 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항의 와이어 그리드 편광판을 포함하는 액정 표시 장치.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020080100755A KR20100041524A (ko) | 2008-10-14 | 2008-10-14 | 와이어 그리드 편광판 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020080100755A KR20100041524A (ko) | 2008-10-14 | 2008-10-14 | 와이어 그리드 편광판 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20100041524A true KR20100041524A (ko) | 2010-04-22 |
Family
ID=42217239
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020080100755A KR20100041524A (ko) | 2008-10-14 | 2008-10-14 | 와이어 그리드 편광판 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20100041524A (ko) |
-
2008
- 2008-10-14 KR KR1020080100755A patent/KR20100041524A/ko not_active Application Discontinuation
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