KR20110024079A - 와이어 그리드 편광판 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 시야각에 따라 색 변화가 없는 와이어 그리드 편광판에 관한 것이다.

Description

와이어 그리드 편광판{Wire Grid Polarizer}
본 발명은 시야각에 따라 색 변화가 없는 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 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.
그러나 시야각이 커질수록 색변화가 발생되어 정면에서 보는 화면과 색상이 다른 문제가 있었다.
본 발명은 시야각에 따라 색 변화가 없는 와이어 그리드 편광판을 제공하고자 한다.
본 발명은 바람직한 제1구현예로서 기재층; 기재층상에 형성되며 격자형 볼록부를 포함하는 수지층; 및 상기 수지층의 격자형 볼록부 상에 형성된 금속 격자 패턴을 포함하는 와이어 그리드 편광판에 있어서, 색보상층을 포함하는 와이어 그리드 편광판을 제공한다.
상기 구현예에서, 색보상층은 기재층의 수지층이 형성되지 않은 면에 형성된 것일 수 있다.
상기 구현예에서, 색보상층은 수지층 및 금속 격자 패턴 전체를 덮도록 형성되며, 수직 단면상에서 표층은 기재층과 평행한 것일 수 있다.
상기 구현예에서, 색보상층은 네마틱 액정인 것일 수 있다.
상기 구현예에서, 기재층은 폴리카보네이트계 수지, 고리형 올레핀계 중합체(COP), 고리형 올레핀계 공중합체(COC) 및 폴리카보네이트계 수지와 고리형 올레핀계 중합체 또는 공중합체와의 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 제조되는 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 폴리카보네이트 필름, 폴리프로필렌 필름, 폴리에틸렌 필름, 폴리스티렌 필름 및 폴리에폭시 필름 중 선택된 것일 수 있다.
상기 구현예에서, 수지층은 자외선 경화형 수지인 것일 수 있다.
상기 구현예에서, 금속 격자 패턴은 알루미늄 또는 그 합금, 구리, 크롬, 백금, 금 및 니켈 중 선택된 금속으로 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 단면도이며, 도 2는 본 발명의 바람직한 다른 구현예에 의한 와이어 그리드 편광판의 단면도이다. 한편, 편의상 동일 구성부분에 대해서는 동일한 부호를 사용하였나, 이들은 조성 및 형태까지 동일한 것을 의미하는 것은 아니다.
본 발명의 와이어 그리드 편광판은 기재층(10) 일면에 격자형 볼록부(25)를 포함하는 수지층(20); 및 상기 수지층(20)의 격자형 볼록부(25) 상에 금속 격자 패턴(30)을 포함하며, 색보상층(40)을 포함하고 있다.
이 때 상기 색보상층(40)은 기재층(10)의 수지층(20)이 형성되지 않은 면에 형성(도 1)될 수 있으며, 수지층(20)과 금속 격자 패턴(30) 전체를 덮도록 형성되며, 표층 단면은 기재층(10)과 평행하도록 형성(도 2)될 수도 있다.
상기 색보상층(40)은 기재층(10)에 대하여 수직 배향인 호메오트로픽 정렬을 갖는 네마틱 액정인 것일 수 있다. 이는 액정폴리머로 구성되며, 자외선 조사에 의 하여 경화된 것일 수 있다. 호메오트로픽 정렬을 갖는 액정 물질에 대해서는 머크사의 반응성 메소젠 물질(Reactive Mesogen)를 사용하며 특성에 대한 것은 EP 05012560에 기술되어 있다. 반응성 메소젠은 색보상층(40)으로 사용되기 위해서 호메오트로픽 정렬이 필요하고 이를 위해서 막대형 분자 형상을 갖는 극성 첨가제인 셀룰로스에스터와 중합이 가능한 액정 물질 전구체, 광개시제, 표면-활성 화합물 그리고 극성 첨가제를 용해하기 위해 용매로 혼합되어 있다.
일반적인 와이어 그리드 편광판은 시야각이 커질수록 금속 격자 패턴의 너비와 수지층(20)의 격자형 볼록부(25)의 주기의 비율이 커져 보이게 된다. 이에 따라 Red, Green 영역의 파장대의 세기는 유지되는 반면, Blue 영역의 파장대의 세기는 감소하게 되어 시야각이 커질수록 황색을 띄는 경우가 발생하게 된다. 상기와 같은 색보상층(40)을 형성할 경우 Red, Green 영역의 파장대의 세기를 낮춤으로써 시야각이 커지더라도 정면에서와 같은 색좌표를 얻을 수 있다.
이 때 상기 색보상층(40)은 상기한 사항들을 고려하여 도 1과 같이 형성되는 경우에는 0.1 내지 5㎛의 두께로 형성된 것이 바람직하고, 도 2와 같이 형성되는 경우에는 색보상층(40)이 수지층(20)과 금속 격자 패턴(30) 전체를 덮을 수 있도록 금속 격자 패턴(30) 상부에서부터의 두께가 0.1 내지 5㎛인 것이 바람직하다.
한편 도 2의 형태로 색보상층(40)을 형성하는 경우 프리즘 시트나 편광시트가 맞닿게 되는 와이어 그리드 편광판의 요철부분의 손상을 방지해줄 수 있는 부수적인 효과도 있을 수 있다. 따라서 이 경우엔 보호필름을 추가로 장착할 필요가 없게 된다.
본 발명의 와이어 그리드 편광판은 수지층(20)으로써 투명하고 자외선 경화형 수지이면 특별히 제한되지 않고 사용할 수 있다.
한편, 상기 금속 격자 패턴(30)은 알루미늄 또는 그 합금, 구리, 크롬, 백금, 금, 니켈 중 선택된 금속으로 형성된 것일 수 있다.
수지층(20)의 격자형 볼록부(25)의 형성방법은 플라스틱 고분자 필름을 기재층(10)으로 하여 그 한면에 수지층(20)을 도포한 후 격자모양이 형성되어 있는 스템프 또는 패턴 몰드로 전사하여 수지를 경화시켜 볼록부(25)를 가지는 수지층(20)을 형성할 수 있다.
기재층(10)이 되는 고분자 필름으로는 폴리카보네이트계 수지, 고리형 올레핀계 중합체(COP), 고리형 올레핀계 공중합체(COC) 및 폴리카보네이트계 수지와 고리형 올레핀계 중합체 또는 공중합체와의 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 제조되는 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 폴리카보네이트 필름, 폴리프로필렌 필름, 폴리에틸렌 필름, 폴리스티렌 필름 및 폴리에폭시 필름 중 선택된 것일 수 있다.
상기 기재층(10)의 두께는 기계적 강도 및 열안정성, 그리고 유연성에 있어서 유리하도록 하고 투과광의 손실을 방지할 수 있도록 10~1000㎛일 수 있으며, 보다 바람직하게는 15~400㎛이 좋다.
상기 수지층(20)을 형성하는 고분자 수지는 UV 경화 반응에 의해 격자형 볼 록부(25)를 형성할 수 있는 종류의 수지를 사용할 수 있으며, 사용 가능한 수지로는 불포화폴리에스테르, 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 이소부틸메타크릴레이트, 노말부틸메타크릴레이트, 노말부틸메틸메타크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산, 히드록시에틸메타크릴레이트, 히드록시프로필메타크릴레이트, 히드록시에틸아크릴레이트, 아크릴아미드, 메티롤아크릴아미드, 글리시딜메타크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 이소부틸아크릴레이트, 노말부틸아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트의 단독중합체, 이들의 공중합체 또는 삼원 공중합체 등의 아크릴계 수지와, 우레탄계 수지, 에폭시계 수지, 멜라민계 수지 등이 있다.
격자형 볼록부(25)를 형성하기 위해서는 스탬프 또는 마스터 패턴 몰드를 사용할 수 있으며, 스템프는 니켈 전주 도금으로 제작된 것일 수 있고, 마스터 패턴 몰드는 용융실리카 혹은 실리콘 웨이퍼 위에 간섭 리쏘그래피 법으로 격자 모양의 패턴을 형성한 후 제작을 할 수 있다.
상기 격자형 볼록부(25)는 에칭공정성과 편광 효율을 감안하여 높이는 50 내지 200nm, 폭은 50 내지 300nm인 것일 수 있다.
금속 격자 패턴(30)을 형성하는 방법은 특별히 제한되지 않으나 스퍼터링이나 열증착 혹은 전자선 증착 등의 방법을 이용하여 형성 할 수 있다. 수지층(20)에 증착되는 금속 격자 패턴(30)의 두께는 50nm 내지 300nm가 바람직한데, 50nm 미만이면 이후 공정인 에칭 공정에서 격자형 볼록부(25)에만 선택적으로 금속 격자 패턴(30)을 형성을 시키기에 공정상 어려움이 따르며, 300nm 초과인 경우 후막으로 인하여 금속 격자 패턴(30)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]
188㎛의 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름위에 반응성 메소겐(머크社, RMS03-015)을 코팅하고 상온에서 1분간 건조한 후 자외선 (고압수은등, 20mW/cm2)을 조사하여 호메오트로픽 배향을 시켜 2㎛ 두께의 색보상층을 형성하였다. 그 반대면에 아크릴계 감광성 조성물을 도포한 후, 볼록부의 높이를 100nm, 패턴의 폭은 100nm, 패턴의 주기가 200nm인 니켈 전주 스템프를 밀착시키고 자외선(고압수은등, 20 W/cm2)을 기재층 쪽에서 조사하여 아크릴계 감광 수지를 경화시켜 격자형 볼록부를 형성한 수지층을 제조하였다.
형성된 수지층 위에 스퍼터링을 통해 200nm의 두께의 Al층을 도포한 후 일련의 에칭공정을 통하여 볼록부에만 150nm의 높이의 Al층을 남겨 금속 격자 패턴을 형성함으로써 와이어 그리드 편광판을 제조하였다. (도 1)
[실시예 2]
188㎛의 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름위에 아크릴계 감광성 조성물을 도포한 후, 볼록부의 높이를 100nm, 패턴의 폭은 100nm, 패턴의 주기가 200nm인 니켈 전주 스템프를 밀착시키고 자외선(고압수은등, 20 W/cm2)을 기재층 쪽에서 조사하여 아크릴계 감광 수지를 경화시켜 격자형 볼록부를 형성한 수지층을 제조하였다.
형성된 수지층 위에 스퍼터링을 통해 200nm의 두께의 Al층을 도포한 후 일련의 에칭공정을 통하여 볼록부에만 150nm의 높이의 Al층을 남겨 금속 격자 패턴을 형성함으로써 와이어 그리드 편광판을 제조하였다.
제조된 와이어 그리드 편광판의 금속 격자 패턴 방향의 상부면에 반응성 메소겐(머크社, RMS03-015)을 코팅하고 상온에서 1분간 건조한 후 자외선 (고압수은등, 20 W/cm2)을 조사하여 호메오트로픽 배향을 시켜 금속 격자 패턴의 상부에서부터의 두께가 0.3㎛인 색보상층을 가지는 와이어 그리드 편광판을 제조하였다.(도 2)
[비교예 1]
상기 실시예 2에서 제시된 대로 와이어 그리드 편광판을 제조하고 별도의 색보상층을 형성시키지 않고 휘도와 색좌표를 측정하였다.
상기 실시예 및 비교예의 물성평가는 후술하는 바와 같이 실시하였으며, 그 평가 결과는 하기 표 1과 같다.
<휘도 평가>
6인치 액정디스플레이 패널용 백라이트 유닛에 상기 제조된 실시예 및 비교예의 와이어 그리드 편광판을 적층하여 고정하고(하부 적층된 광학필름의 조합은 확산필름 1매(코오롱社, XC210), 프리즘 시트 1매(코오롱社로, LC210)으로 구성하였다), 액정 모듈을 장착한 후 휘도계(모델명 : BM-7, 일본 TOPCON사)를 사용하여 임의의 13지점의 휘도를 측정하여 그 평균값을 구하여 다음과 같이 평가하였다.
◎ : 휘도가 230 cd/㎡ 이상인 경우
○ : 휘도가 200 cd/㎡ 이상 230 cd/㎡ 미만인 경우
△ : 휘도가 150 cd/㎡ 이상 200 cd/㎡ 미만인 경우
× : 휘도가 150 cd/㎡ 미만인 경우
<색좌표 평가>
앞서의 휘도 측정과 마찬가지로 6인치 액정디스플레이 패널용 백라이트 유닛에 상기 제조된 실시예 및 비교예의 와이어 그리드 편광판을 적층하여 고정하고(하부 적층된 광학필름의 조합은 확산필름 1매(코오롱社, XC210), 프리즘 시트 1매(코오롱社로, LC210)으로 구성하였다), 휘도계(모델명 : BM-7, 일본 TOPCON사)를 사용하여 정면 기준으로 시야각에 따른 색좌표 값을 평가하였다. 색좌표는 정면 기준으 로 45도일 때 값을 기준으로 비교하였다.
구분 색보상층 형성방법 휘도 색좌표 (YI)
실시예 1 도 1 ◎ 2.53
실시예 2 도 2 ◎ 2.36
비교예 1 - ◎ 4.67
실시예 1, 2에서 제시된 방법으로 제조한 와이어 그리드는 정면에서 45도 시야각에서 YI 값이 색보상층을 형성시키지 않은 와이어 그리드의 YI 값보다 현저하게 낮아 황색을 띄지 않아 시야각에 따라 색좌표가 달라지지 않는 와이어 그리드 편광판을 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 구현예에 의한 와이어 그리드 편광판의 단면도,
도 2는 본 발명의 바람직한 다른 구현예에 의한 와이어 그리드 편광판의 단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 설명
10 : 기재층 20 : 수지층
25 : 격자형 볼록부 30 : 금속 격자 패턴
40 : 색보상층

Claims (8)

  1. 기재층; 기재층상에 형성되며 격자형 볼록부를 포함하는 수지층; 및 상기 수지층의 격자형 볼록부 상에 형성된 금속 격자 패턴을 포함하는 와이어 그리드 편광판에 있어서,
    색보상층을 포함하는 와이어 그리드 편광판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    색보상층은 기재층의 수지층이 형성되지 않은 면에 형성된 것임을 특징으로 하는 와이어 그리드 편광판.
  3. 제 1 항에 있어서,
    색보상층은 수지층 및 금속 격자 패턴 전체를 덮도록 형성되며, 수직 단면상에서 표층은 기재층과 평행한 것임을 특징으로 하는 와이어 그리드 편광판.
  4. 제 1 항에 있어서,
    색보상층은 네마틱 액정인 것임을 특징으로 하는 와이어 그리드 편광판.
  5. 제 1 항에 있어서,
    기재층은 폴리카보네이트계 수지, 고리형 올레핀계 중합체(COP), 고리형 올 레핀계 공중합체(COC) 및 폴리카보네이트계 수지와 고리형 올레핀계 중합체 또는 공중합체와의 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 제조되는 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 폴리카보네이트 필름, 폴리프로필렌 필름, 폴리에틸렌 필름, 폴리스티렌 필름 및 폴리에폭시 필름 중 선택된 것임을 특징으로 하는 와이어 그리드 편광판.
  6. 제 1 항에 있어서,
    수지층은 자외선 경화형 수지인 것임을 특징으로 하는 와이어 그리드 편광판.
  7. 제 1 항에 있어서,
    금속 격자 패턴은 알루미늄 또는 그 합금, 구리, 크롬, 백금, 금 및 니켈 중 선택된 금속으로 형성된 것임을 특징으로 하는 와이어 그리드 편광판.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항의 와이어 그리드 편광판을 포함하는 액정 표시 장치.
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