KR20140060058A - 편광판, 편광판의 제조방법 및 이를 포함하는 표시장치 - Google Patents

편광판, 편광판의 제조방법 및 이를 포함하는 표시장치 Download PDF

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Abstract

편광판은 제1 베이스층의 일면에 배치되고, 일정한 간격으로 이격된 다수의 선격자 패턴을 포함하는 다층 구조의 편광부 및 상기 제1 베이스층의 일면에 배치되고, 상기 편광부와 이격되어 배치된 차단부를 포함한다. 이에 따라, 표시장치의 휘도를 향상시키고, 패널의 휨 현상을 방지할 수 있는 편광판을 제공한다.

Description

편광판, 편광판의 제조방법 및 이를 포함하는 표시장치 {POLARIZING PLATE, MANUFACTURING METHOD FOR THE POLARIZING PLATE AND DISPLAY DEVICE HAVING THE SAME}
본 발명은 편광판, 편광판의 제조방법 및 이를 포함하는 표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 표시장치의 휘도를 향상시키고, 패널의 휨 현상을 방지할 수 있는 편광판, 편광판의 제조방법 및 이를 포함하는 표시장치에 관한 것이다.
일반적으로, 액정표시장치는 광원에서 들어오는 빛을 편광 시키기 위한 편광판을 포함한다. 일반적인 편광판은 두 가지 특성의 요오드를 PVA(Poly Vinyl alcohol) film에 흡착시킨 후 일 방향으로 연장해서 분자의 배향을 일정하게 갖추는 것에 의해 형성되며, 투과 축에 평행한 방향의 편광성분을 투과하고 투과 축으로 직교하는 방향의 편광성분을 흡수한다. 하지만, 기존 편광판은 내열성이 충분하지 않고, 자외선에 열화 되기 쉬우며, 백라이트 유닛에서 출사한 빛 가운데 거의 반은 흡수되어 사용되지 않아 효율성 측면에서 떨어진다.
한편, 와이어 그리드를 가진 편광판은 빛을 흡수하지 않고 반사하는 형태의 편광판이며, 와이어 그리드의 방향에 따라 투과되는 빛인 P파와 반사되는 빛인S파가 있다. 와이어 그리드를 가진 편광판은 백라이트 유닛의 반사판을 통해 원편광 된 빛이 와이어 그리드 편광판에 재입사 되는 원리를 이용해 빛의 효율성 측면에서 높은 효율을 가지며, 또한, 기존의 PVA편광판 대비 우수한 내열성을 가지고 있다. 액정표시장치에 이용하는 와이어 그리드 편광소자는 가시광의 파장보다도 짧은 간격으로 금속 와이어가 배열되어야 하므로 나노임프린트공정을 사용한다.
하지만, 기존의 와이어 그리드 편광판을 그대로 적용하는 경우 S편광에 대한 재활용 효과에 의해 휘도 향상 효과를 얻을 수 있으나 비 개구부의 경우 와이어 그리드 효과로 인해 재활용 효과가 존재하나 반사율 측면에서 휘도의 향상을 높일 수 있는데 한계가 있다.
이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 표시장치의 휘도를 향상시키고, 패널의 휨 현상을 방지할 수 있는 편광판을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 편광판의 제조 공정을 단순화 할 수 있는 편광판의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 편광판을 포함하는 표시장치를 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위하여, 일 실시예에 따른 편광판은 제1 베이스층의 일면에 배치되고, 일정한 간격으로 이격된 다수의 선격자 패턴을 포함하는 다층 구조의 편광부 및 상기 제1 베이스층의 일면에 배치되고, 상기 편광부와 이격되어 배치된 다층 구조의 차단부를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 차단부는 상기 편광부와 동일 평면에 배치 될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 차단부의 폭은 각각의 상기 선격자 패턴의 폭보다 클 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 이격된 다수의 선격자 패턴 사이의 피치는 100nm이하이고, 상기 선격자 패턴의 폭과 동일할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 편광부와 상기 차단부는 이중층 구조이며, 반사층과 상기 반사층위에 형성되는 반사방지층을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 반사층은 금속층을 포함하고, 상기 반사방지층은 금속산화물층을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 금속층은 알루미늄, 금, 구리, 크롬, 철, 니켈 등을 포함하고, 상기 금속산화물층은 크롬옥사이드, 아이언옥사이드 등을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 반사층은 금속층을 포함하고, 상기 반사방지층은 유기층을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 금속층은 알루미늄, 금, 구리, 크롬, 철, 니켈 등을 포함하고, 상기 유기층은 유기물을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 반사층은 금속층을 포함하고, 상기 반사방지층은 저반사 금속층을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 금속층은 알루미늄, 금, 구리, 크롬, 철, 니켈 등을 포함하고, 상기 저반사 금속층은 텅스텐 등을 포함할 수 있다.
상기한 본 발명의 또 다른 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 편광판 제조방법은 베이스층의 일면에 반사층 및 반사방지층을 순차적으로 형성하는 단계 및 상기 반사층 및 반사방지층을 패터닝하여 일정한 간격으로 이격된 다수의 선격자 패턴을 포함하는 편광부 및 상기 편광부와 이격된 차단부를 형성 하는 단계를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 반사층은 금속을 포함하며, 상기 반사방지층은 저반사 금속, 유기물 또는 금속산화물 등을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 다층구조를 패터닝하는 단계는, 상기 반사방지층위에 나노 임프린트 레지스트층을 형성하는 단계, 상기 나노 임프린트 레지스트 층을 스탬프로 가압하는 단계, 상기 스탬프를 상기 나노 임프린트 레지스트층으로부터 제거하는 단계, 상기 반사방지층 및 나노 임프린트 레지스트를 건식 식각하는 단계, 상기 식각된 반사방지층 상에 포토레지스트 코팅층을 형성하는 단계, 상기 포토레지스트 코팅층을 경화하여 차단부 패턴 영역을 형성하는 단계, 상기 차단부 패턴 영역을 제외한 포토레지스트 코팅층을 제거하는 단계, 상기 차단부 패턴 영역을 제외한 영역의 상기 반사층을 건식 식각하는 단계 및 상기 차단부 패턴 영역의 포토레지스트 코팅층을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 반사층은 금속층을 포함하고, 상기 반사방지층은 저반사 금속층, 금속산화물층 또는 유기층을 포함할 수 있다.
상기한 본 발명의 또 다른 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 표시장치는 제1 베이스기판의 하부에 배치되는 제1 편광부 및 상기 제1 베이스기판의 상 형성되는 박막트랜지스터를 포함하는 어레이 기판 및 상기 제1 베이스기판과 대향하는 제2 베이스 기판, 상기 제2 베이스기판의 하면에 배치되고 일정한 간격으로 이격된 다수의 선격자 패턴을 포함하는 다층 구조의 제2 편광부 및 상기 제2 베이스기판의 하면에 배치되고 상기 제2 편광부와 이격되어 배치된 다층 구조의 차단부를 포함하는 대향기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
일 실시예에 있어서, 상기 차단부는 상기 제2 편광부와 동일 평면에 배치될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제2 편광부와 상기 차단부는 이중층 구조이며, 반사층과 상기 반사층 위에 형성되는 반사방지층을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 차단부의 폭은 각각의 상기 선격자 패턴의 폭보다 클 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 이격된 다수의 선격자 패턴 사이의 피치는 100nm이하이고, 상기 선격자 패턴의 폭과 동일할 수 있다.
이와 같은 실시예들에 따르면, 편광판은 반사층과 반사방지층을 포함하므로, 비개구부에서 반사된 광을 재활용 하고, 외부광의 반사를 방지하여 표시장치의 휘도가 향상 될 수 있다.
또한, 상하판의 In-cell 편광판 적용으로 표시장치의 휨 현상을 줄일 수 있으므로, 표시장치의 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 비개구부의 차단부 공정 및 오버코팅층 공정을 생략할 수 있다. 따라서, 제조 공정을 단순화 할 수 있고, 편광판의 성능을 향상시킬 수 있으며, 제조 비용을 감소시킬 수 있다.
또한, 상기 편광판은 종래의 반사방지필름을 대체할 수 있으므로, 표시장치의 제조 비용을 감소시킬 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 편광판을 나타내는 단면도이다.
도2a 내지 도 2b는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 편광판의 단면도이다.
도 3a 내지 3j는 도 1의 편광판의 제조 방법을 나타내는 단면도들이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시장치를 나타내는 단면도이다.
도 5a는 상기 도 4에서 설명한 표시장치의 A부분의 확대도이다.
도 5b는 상기 도 4에서 설명한 표시장치의 B부분의 확대도이다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 편광판을 나타내는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 상기 편광판(100)은 베이스층(10), 편광부(20) 및 차단부(30)를 포함한다.
상기 베이스층(10)은 투명할 수 있다. 예를 들어, 유리, 쿼츠, 고분자 수지 등을 포함할 수 있다.
상기 편광부(20)은 일정한 간격으로 이격되어 제1방향으로 연장된 다수의 선격자 패턴(22)들을 포함한다. 상기 편광부(20)은 다층구조이며, 예를 들어, 이중층 구조일 수 있다.
상기 편광부(20)의 상기 선격자 패턴(22)들은 서로 일정한 간격으로 이격되어 있으며, 그 간격은 약 100nm이하일 수 있다. 각각의 상기 선격자 패턴(22)의 폭은 인접하는 선격자 패턴(22)들 사이의 간격과 실질적으로 동일 할 수 있다.
상기 차단부(30)는 상기 편광부(20)과 이격되어 배치되어 있다. 상기 차단부(30)의 폭은 상기 선격자 패턴(22)의 폭 보다 넓으며 약 500nm 이하일 수 있다. 또한, 상기 편광부(20) 및 상기 차단부(30)의 높이는 약 150nm 이상 약 200nm이하 일 수 있다. 또한, 상기 차단부(30)는 다층구조일 수 있으며, 예를 들어, 이중층 구조일 수 있다.
이하에서는, 상기 편광부(20)의 적층구조에 대해 보다 상세하게 설명한다.
도 1을 참조하면, 상기 편광부(20)는 적어도 둘 이상의 층이 적층된 다층 구조를 갖는다. 구체적으로, 상기 편광부(20)는 반사층(40) 및 반사방지층(51)을 포함하며, 이들이 적층된 형상을 가질 수 있다. 상기 편광부(20)에서 외부에 노출되는 최상부층은 반사방지층(51)일 수 있다.
또한, 도1을 참조하면, 상기 차단부(30)는 적어도 둘 이상의 층이 적층된 다층 구조를 갖을 수 있다. 구체적으로, 상기 차단부(30)는 반사층(40) 및 반사방지층(51)을 포함하며, 이들이 적층된 형상을 가질 수 있다. 상기 차단부(30)에서 외부에 노출되는 최상부층은 반사방지층(51)일 수 있다.
상기 반사층(40)은 상기 베이스층 위에 형성될 수 있다. 상기 반사층(40)은 상기 베이스층 하부에서 입사하는 빛을 반사시킨다. 상기 반사층(40)은 금속층으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 금속층은 알루미늄, 금, 구리, 크롬, 철, 니켈 등이 포함될 수 있다.
상기 반사방지층(51)은 상기 반사층(40) 상에 형성 될 수 있다. 상기 반사방지층(51)은 베이스층 상부에서 입사하는 빛을 흡수한다. 상기 반사방지층(51)은 금속산화물층으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 금속산화물층은 크롬옥사이드, 아이언옥사이드 등이 포함 될 수 있다. 상기 금속산화물층은 상기 반사층의 상기 금속층에 비해 반사율이 낮다.
그러나 상기 반사방지층(51)은 위에서 설명한 것에 한정되지 않고 다양한 물질로 형성 될 수 있다. 따라서, 상기 편광부(20) 및 상기 차단부(30)는 다양한 실시예를 가질 수 있으며, 이에 따라 상기 편광부(20) 및 상기 차단부(30)의 적층 물질이 다른 다양한 실시예들이 제시 될 수 있다.
도2a 내지 도 2b는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 편광판의 단면도이다.
도 2a에 따르면 상기 편광판(100)은 베이스층(10), 편광부(20) 및 차단부(30)를 포함한다. 상기 편광판(100)의 상기 베이스층(10), 상기 편광부(20) 및 상기 차단부(30)의 관계는 위에서 설명한 일 실시예와 실질적으로 동일하므로 반복되는 설명은 생략하고, 상기 편광부(20) 및 상기 차단부(30)의 적층구조에 대해서만 주로 설명한다.
도 2a에서 도시된 것과 같이, 상기 편광부(20) 및 상기 차단부(30)는 한층으로 형성되지 않고 복수의 층이 적층된 형상을 갖는다. 즉, 상기 편광부(20) 및 상기 차단부(30)는 반사층(40) 및 반사방지층(52)을 포함하며, 이들이 적층된 형상을 가질 수 있다. 상기 편광부(20) 및 상기 차단부(30)에서 외부에 노출되는 최상부층은 반사방지층(52)일 수 있다.
상기 반사층(40)은 상기 베이스층 위에 형성될 수 있다. 상기 반사층(40)은 상기 베이스층 하부에서 입사하는 빛을 반사시킨다. 상기 반사층(40)은 금속층으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 금속층은 알루미늄, 금, 구리, 크롬, 철, 니켈 등이 포함될 수 있다.
상기 반사방지층(52)은 상기 반사층(40) 상에 형성 될 수 있다. 상기 반사방지층(52)은 베이스층 상부에서 입사하는 빛을 흡수한다. 상기 반사방지층(52)은 유기층으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 유기층은 유기물이 포함 될 수 있다. 상기 유기물은 상기 반사층의 상기 금속층에 비해 반사율이 낮다.
도 2b에 따르면 상기 편광판(100)은 베이스층(10), 편광부(20) 및 차단부(30)를 포함한다. 상기 편광판(100)의 상기 베이스층(10), 상기 편광부(20) 및 상기 차단부(30)의 관계는 위에서 설명한 일 실시예와 실질적으로 동일하므로 반복되는 설명은 생략하고, 상기 편광부(20) 및 상기 차단부(30)의 적층구조에 대해서만 주로 설명한다.
도 2b에서 도시된 것과 같이, 상기 편광부(20) 및 상기 차단부(30)는 한층으로 형성되지 않고 복수의 층이 적층된 형상을 갖는다. 즉, 상기 편광부(20) 및 상기 차단부(30)는 반사층(40) 및 반사방지층(53)을 포함하며, 이들이 적층된 형상을 가질 수 있다. 상기 편광부(20) 및 상기 차단부(30)에서 외부에 노출되는 최상부층은 반사방지층(53)일 수 있다.
상기 반사층(40)은 상기 베이스층(10) 위에 형성될 수 있다. 상기 반사층(40)은 상기 베이스층(10) 하부에서 입사하는 빛을 반사시킨다. 상기 반사층(40)은 금속층으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 금속층은 알루미늄, 금, 구리, 크롬, 철, 니켈 등이 포함될 수 있다.
상기 반사방지층(53)은 상기 반사층(40) 상에 형성될 수 있다. 상기 반사방지층(53)은 베이스층 상부에서 입사하는 빛을 흡수한다. 상기 반사방지층(53)은 저반사 금속층으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 저반사 금속층은 텅스텐 등이 포함 될 수 있다. 상기 저반사 금속층은 상기 반사층의 상기 금속층에 비해 반사율이 낮다.
이하에서는, 상기 편광판의 제조 방법에 대해 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 3a 내지 3j 도 1의 편광판의 제조 방법을 나타내는 단면도들이다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 상기 베이스층(10) 상에 상기 반사층(40) 및 상기 반사방지층(50)을 순차적으로 형성한다.
도3a를 참조하면, 상기 베이스층(10) 상에 상기 반사층(40)을 배치한다. 상기 반사층(40)은 금속층을 포함 할 수 있다.
도 3b를 참조하면, 상기 반사층(40) 상에 상기 반사방지층(50)을 배치한다. 상기 반사방지층(50)은 금속산화물층, 유기층 또는 저반사 금속층을 포함 할 수 있다.
도3c를 참조하면, 상기 반사방지층(50) 상에 나노임프린트레지스트층(60)을 배치한다. 상기 나노임프린트레지스트층(60)은 폴리머 물질을 포함할 수 있다.
도 3d를 참조하면, 상기 나노임프린트레지스트층(60)을 스탬프(70)로 가압하여 레지스트패턴(61)을 형성한다.
상기 스탬프(70)는 상기 레지스트패턴(61)과 대응하는 형상을 갖는다. 예를 들어, 상기 스탬프(70)는 상기 레지스트패턴(61)의 상기 돌출부에 대응하는 형상의 함몰부를 갖는다.
상기 스탬프(70)의 사이즈는 상기 베이스층(10)의 사이즈에 대응할 수 있다. 이때, 상기 레지스트패턴(61)을 상기 베이스층(10)의 전 면적에 걸쳐 형성하기 위해 상기 스탬프(70)로 1회 가압할 수 있다.
상기 스탬프(70)의 사이즈는 상기 베이스층(10)의 사이즈 보다 작을 수 있다. 이때, 상기 레지스트패턴(61)을 상기 베이스층(10)의 전 면적에 걸쳐 형성하기 위해 상기 스탬프(70)로 가압하는 공정을 수회 반복할 수 있다.
도 3e를 참조하면, 상기 스탬프(70)를 상기 레지스트패턴(61)으로부터 제거하고, 상기 베이스층(10)에 대응하는 전면을 건식 식각한다. 이때, 건식 식각 공정은 상기 레지스트패턴(61)부를 제외한 영역의 상기 반사층(40)이 노출되는 시점에서 멈춘다. 상기 건식 식각 공정 이후, 남아있는 상기 레지스트패턴(61)을 추가로 건식 식각하여 반사방지층(50)의 상면을 노출시킨다.
도 3f를 참조하면, 패터닝된 반사방지층(50) 상에 포토레지스트 코팅층(80)을 형성한다. 상기 포토레지스트 코팅층(80)은 폴리머를 포함할 수 있다.
도 3g를 참조하면, 차단부 영역(G)에 대응하는 개구부를 포함하는 포토마스크(90)를 상기 포토레지스트 코팅층(80) 상에 배치한다. 자외선을 가하여 상기 차단부 영역(G)의 상기 포토레지스트 코팅층(80)을 경화한다. 상기 차단부 영역(G)은 상기 차단부(30)의 폭만큼 개구되어 있다. 구체적으로, 차단부 영역(G)의 폭은 상기 레지스트패턴(70)의 간격보다 크다.
도 3h를 참조하면, 경화된 상기 차단부 영역(G)을 제외한 영역의 상기 포토레지스트 코팅층(80)을 제거한다.
도 3i를 참조하면, 상기 포토레지스트 코팅층(80)이 남아있는 상기 차단부 영역(G)을 제외한 부분을 건식 식각한다. 이때, 패터닝된 상기 반사방지층(50) 및 상기 차단부 영역(G)의 포토레지스트 코팅층(80)은 하드 마스크의 역할을 하여, 상기 차단부 영역(G)을 제외한 부분의 상기 반사층(40)이 식각된다. 이에 따라, 상기 돌출부 부분의 상기 반사방지층(50) 및 상기 반사층(40)은 남아있다. 건식 식각 공정은 상기 베이스층(10)이 드러나는 시점에서 멈춘다.
도 3j를 참조하면, 상기 차단부 영역(G)에 남아있는 상기 포토레지스트 코팅층(80)을 제거한다.
이하에서는, 상기 편광판을 포함한 표시장치를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시장치를 나타내는 단면도이다.
상기 표시장치(1000)는 백라이트 유닛(미도시), 어레이 기판(200), 액정층(400) 및 대향 기판(300)을 포함한다.
상기 백라이트 유닛(미도시)은 반사판(미도시)을 포함한다. 상기 반사판은 상기 백라이트 유닛(미도시)에서 출사된 빛이 표시장치에서 반사되어 상기 백라이트 유닛(미도시)으로 재입사하는 빛을 다시 반사시킨다.
상기 어레이 기판(200)은 상기 백라이트 유닛(미도시)의 상부에 배치된다. 상기 백라이트 유닛(미도시)는 상기 어레이 기판(200)의 하부 이외의 다른 위치에 배치될 수 있다. 상기 어레이 기판(200)은 제1 베이스 기판(210), 제1 베이스 기판(210) 상부에 배치되는 제1 편광부(220), 상기 제1 편광부(220) 상부에 형성되는 평탄화층(230), 상기 평탄화층(230)상에 표시소자를 포함한다.
상기 표시소자는 스위칭 소자, 예를 들어, 박막트랜지스터(Thin Film Transistor;TFT)를 포함한다. 구체적으로, 상기 스위칭 소자(TFT)는 게이트 전극(GE), 게이트 절연층(240), 반도체층(C), 소스 전극(SE)및 드레인 전극(DE)을 포함한다. 상기 평탄화층(230)의 상면에는 다수의 게이트 배선들이 형성되며, 상기 게이트 전극(GE)은 각 상기 게이트 배선들로부터 연장된다. 게이트 절연층(240)은 게이트 배선들 및 게이트 전극(GE)을 커버한다. 상기 반도체층(C)은 상기 게이트 전극(GE)에 대응하는 상기 게이트 절연층(250) 상에 형성된다. 상기 게이트 절연층(250) 상에 상기 게이트 배선들과 교차하는 소스 배선들이 형성되며, 상기 소스 전극 (SE)는 상기 소스 배선들로부터 연장된다. 상기 소스 전극(SE) 및 상기 드레인 전극(DE)는 반도체층(C)상에서 서로 이격되어 대향한다.
상기 어레이 기판(200)은 패시베이션층(250)을 더 포함할 수 있다. 상기 패시베이션층(250)은 상기 스위칭 소자(TFT)를 커버하여 보호한다. 화소전극(260)은 각 화소영역에 대응하여 형성되며, 상기 스위칭 소자(TFT)의 상기 드레인 전극(DE)과 전기적으로 연결된다.
다른 실시예에서, 상기 스위칭 소자(TFT)는 탑 게이트 구조의 박막 트랜지스터일 수 있다.
상기 제1편광부(220)은 상기 제1 베이스 기판(210)의 상부에 배치되고 일정한 간격으로 이격된 다수의 선격자 패턴(221)들을 포함한다. 도 4에 따르면, 본 발명의 실시예에서, 상기 제1편광부(220)는 일정한 간격으로 이격된 다수의 선격자 패턴(221)을 포함하고 있지만, 다른 형태의 편광부 일 수 있다.
상기 액정층(400)은 상기 어레이 기판(200) 상부에 배치된다. 상기 표시장치는 배향막(미도시)을 더 포함한다. 상기 배향막(미도시)은 상기 액정층(400)에 접촉한다. 상기 배향막은 상기 어레이 기판(200) 및 상기 대항 기판(300) 각각에 형성될 수 있다.
상기 대향기판(300)은 액정층(400)의 상부에 배치된다. 상기 대향기판(300)은 상기 제1 베이스 기판과 대향하는 제2 베이스 기판(310), 상기 제2 베이스 기판(310) 하부에 배치되는 제2 편광부(320), 상기 제2 베이스층의 하면에 배치되고 상기 편광부(320)과 이격되어 배치된 다층 구조의 차단부(330) 및 상기 제2편광부(320)와 상기 차단부(330) 하부에 배치되는 컬러필터층(340)을 포함한다.
상기 제2편광부(320)는 상기 제2 베이스 기판의 하면에 배치되고 일정한 간격으로 이격된 다수의 선격자 패턴(321)을 포함하는 다층구조의 일정한 간격으로 이격되어 제1방향으로 연장된 다수의 선격자 패턴들을 포함한다. 상기 선격자 패턴(321)들은 도 1에 도시된 선격자 패턴(22)들과 실질적으로 동일하다. 또한, 상기 제2 편광부(320)은 다층구조이며, 이중층 구조일 수 있다.
상기 제2편광부(320)의 선격자 패턴(321)들은 서로 일정한 간격으로 이격되어 있으며, 그 간격은 약100nm이하이고, 높이는 약 150nm 이상 약 200nm 이하이다. 각각의 상기 선격자 패턴(321)의 폭은 상기 선격자 패턴들 사이의 간격과 실질적으로 동일 할 수 있다.
상기 차단부(330)는 상기 제2 편광부(320)과 이격되어 배치되어 있다. 상기 차단부(330)는 다층구조이며, 이중층 구조일 수 있다. 상기 차단부(330)의 폭은 상기 선격자 패턴의 폭 보다 넓으며 약 500nm 이하일 수 있다.
상기 제2편광부(320) 및 상기 차단부(330)는 한층으로 형성되지 않고 복수의 층이 적층된 형상을 갖는다. 즉 상기 제2편광부(320) 및 상기 차단부(330)는 반사층(40) 및 반사방지층(50)을 포함하며, 이들이 적층된 형상을 가질 수 있다. 상기 제2 편광부(320) 및 상기 차단부(330)에서 외부에 노출되는 최상부층은 반사방지층(50)일 수 있다.
상기 반사층(40)은 상기 베이스 기판 하부에 형성될 수 있다. 상기 반사층(40)은 상기 백라이트 유닛(미도시)에서 입사하는 빛을 반사시켜 휘도를 향상시킨다. 상기 반사층(40)은 고반사 금속층으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 고반사 금속층은 알루미늄, 금, 구리, 크롬, 철, 니켈 등이 포함될 수 있다.
또한, 상기 고반사 금속층은 상기 표시장치에서 상부전극의 역할을 할 수 있다.
상기 반사방지층(50)은 상기 반사층(40) 하부에 형성 될 수 있다. 상기 반사방지층(50)은 외부에서 입사하는 빛을 흡수하여 외부광을 차단함으로써 휘도를 향상시키고, 반사방지필름을 대체하는 역할을 한다. 상기 반사방지층(50)은 저반사 금속산화물층으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 저반사 금속산화물층은 크롬옥사이드, 아이언옥사이드 등이 포함 될 수 있다. 상기 반사방지층(50)은 저반사 유기층으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 저반사 유기층은 유기물이 포함 될 수 있다. 상기 반사층(40)은 고반사 금속층으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 고반사 금속층은 알루미늄, 금, 구리, 크롬, 철, 니켈 등이 포함될 수 있다.
상기 제2편광부(320)의 선격자 패턴(321)들 사이의 갭(322) 및 상기 차단부(330)의 갭(332)은 투명물질로 충진 될 수 있고, 또는, 빈공간 일 수 있다.
상기 컬러필터층(340)은 상기 제2 편광부(320) 및 상기 차단부(330) 하부에 배치된다. 하지만, 컬러필터층(340)은 상기 어레이 필터 상에 배치될 수 있다. 도 4에 따르면, 컬러필터층(340)은 제1 컬러필터, 제2 컬러필터(1,2)들을 포함한다. 상기 각 컬러필터(1,2)들은 적색, 녹색 및 청색을 포함한다.
상기 어레이 기판(200) 또는 상기 대향 기판(300)에 포함된 편광부들은 반사층과 반사방지층을 포함하므로, 비개구부에서 반사된 광을 재활용 하고, 외부광의 반사를 방지하여 표시장치의 휘도가 향상 될 수 있다.
또한, 상하판의 In-cell 편광판 적용으로 표시장치의 휨 현상을 줄일 수 있으므로, 표시장치의 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 비개구부의 차단부 공정 및 오버코팅층 공정을 생략할 수 있다. 따라서, 제조 공정을 단순화 할 수 있고, 편광판의 성능을 향상시킬 수 있으며, 제조 비용을 감소시킬 수 있다.
또한, 상기 편광부는 종래의 반사방지필름을 대체할 수 있으므로, 제조 비용을 감소시킬 수 있다.
이하에서는, 도 4에서 설명한 표시장치를 표시장치의 휘도가 향상 됨을 도5a 및 5b을 참조하여 설명한다.
도 5a는 상기 도 4에서 설명한 표시장치의 A부분의 확대도이다.
도 5a를 참고하면, 상기 백라이트 유닛(미도시)으로부터 상기 표시장치로 출사된 빛이 일부는 상기 제2 편광부(320)을 투과하고 일부는 반사되어 다시 상기 백라이트 유닛(미도시)으로 향한다. 상기 제2 편광부(320)으로부터 반사되어 상기 백라이트 유닛(미도시)에 입사된 빛은 다시 상기 백라이트 유닛(미도시)의 상기 반사판(미도시)을 통해 원편광 되어 상기 표시장치로 재입사한다.
상기 백라이트 유닛(미도시)에서 입사된 빛이 상기 표시장치를 투과 할 때 S편광의 반사가 전부 일어나 발생하는 투과율은 총투과율 Ttotal로 나타낼 수 있다. S편광의 반사율을 R, P편광의 투과율을 T, 상기 백라이트 유닛(미도시)의 재활용 효율을 a라고 할 때, 상기 백라이트 유닛(미도시)의 총 투과율 Ttotal은 P편광의 1차투과율 T, S편광이 상기 제2편광부(320)을 통과하지 못하고 반사된 후 다시 상기 백라이트 유닛(미도시)에 의해 재활용되어 상기 제2편광부(320)을 투과할 P편광의 2차 투과율 aRT 및 S편광이 n차 이상 반사되고 상기 백라이트 유닛(미도시)에 의해 n차 이상 재활용되어 상기 제2편광부(320)을 투과할 P편광의 n차 이상 투과율의 총 합이다. (단, n은 1 이상의 자연수)
즉, 무한급수를 이용하면 Ttotal=T+aRT+a2R2T+=T/(1-aR).
이에 대해, 기존 편광판의 투과율과 본 발명의 상기 대향기판(300)을 비교하였을 때 휘도의 효율은 Ewgp=Ttotal/T=1/(1-aR)로 나타낼 수 있다.
즉, 본 발명의 표시장치는 기존의 표시장치와 달리 상하판에 일정한 간격으로 이격된 다수의 선격자 패턴을 포함하는 편광부를 포함하여 더 높은 휘도를 얻을 수 있다.
도 5b는 상기 도 4에서 설명한 표시장치의 B부분의 확대도이다.
도 5b를 참고하면, 상기 표시장치는 상기 대향기판(300)의 개구부(G2)의 개구율과 반사층(40)의 비개구부(G1)의 전반사를 이용한다. 상기 백라이트 유닛(미도시)으로부터 상기 표시장치의 상기 개구부(G2)로 출사된 빛은 상기 제2편광부(320)을 투과하고 일부는 반사되어 다시 상기 백라이트 유닛(미도시)으로 향한다. 상기 백라이트 유닛(미도시)으로부터 상기 표시장치의 상기 비개구부(G1)로 출사된 빛은 상기 비개구부(G1)의 차단부의 반사층(40)을 통해 반사되어 상기 백라이트 유닛(미도시)으로 향한다. 상기 백라이트 유닛(미도시)으로 입사된 상기 빛들은 상기 반사판(미도시)을 통해 다시 원편광되어 상기 표시장치로 재입사한다. 즉, 상기 표시장치의 휘도는 상기 비개구부(G1)에서의 반사율, 상기 백라이트 유닛(미도시)의 빛 재활용 효율과 도 5a에서 설명한 상기 대향기판(300) 투과율 효과의 합이다.
이하에서, 이해를 쉽게 돕기 위하여 상기 대향기판(300) 투과율, 상기 제2편광부(320) 및 상기 비개구부(G1)의 상기 차단부(330)의 반사율 및 백라이트 유닛(미도시)의 재활용 효율을 각각 식으로 나타낸다.
상기 개구부(G2)의 개구율을 A, P편광의 투과율을 T, S편광의 반사율을 R, 상기 비개구부(G1)의 반사율을 R', 상기 백라이트 유닛(미도시)의 재활용 효율을 a라고 할 때, 상기 백라이트 유닛(미도시)에서 입사되는 빛이 1차로 상기 표시기판을 투과하였을 때의 1차 투과값은 AT이다. 이때, 상기 개구부(G2)의 상기 제2 편광부(320)에 의해 반사된 S편광의 반사값은 AR이고 상기 비개구부(G1)의 차단부(330)의 반사층(40)에 의해 반사된 빛의 1차 반사값은 (1-A)R'이므로 이 빛이 다시 상기 백라이트 유닛(미도시)에 의해 재활용되는 반사값은 aAR+a(1-A)R'이다. 즉, 1차에 투과되지 못한 빛들이 반사 및 재활용 되어 2차 투과될 확률은 aA2RT+aA(1-A)R'T이다. 이것이 n차 이상 반복되므로, 1차 투과율, 2차 투과율 및 n차 이상의 투과율을 모두 합한다면,
즉, 무한급수를 이용하여 Ttotal=AT/1-[aAR+a(1-A)R'].
이에 대해, 기존 편광판의 투과율과 본 발명의 편광판을 비교하였을 때 휘도의 효율은 Ewgp=Ttotal/AT=1-[aAR+a(1-A)R']로 나타낼 수 있다. (단, n은 1 이상의 자연수)
즉, 본 발명의 표시장치는 기존의 표시장치와 달리 상하판에 일정한 간격으로 이격된 다수의 선격자 패턴을 포함하는 편광부 및 상판에 반사층을 포함하여 더 높은 휘도를 얻을 수 있다.
본 발명에서는 실시예를 액정표시장치를 들어 설명하였지만, 반사방지필름을 사용하는 유기전계발광표시장치에서 본 발명의 반사층을 포함한 편광판을 다양하게 수정 및 변경하여 사용할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명은 액정표시장치와 같은 편광을 이용하는 표시장치에 사용될 수 있다.
100: 편광판 200: 어레이 기판
300: 편광판 400: 액정층
1000: 표시장치

Claims (20)

  1. 제1 베이스층의 일면에 배치되고, 일정한 간격으로 이격된 다수의 선격자 패턴을 포함하는 다층 구조의 편광부; 및
    상기 제1 베이스층의 일면에 배치되고, 상기 편광부와 이격되어 배치된 차단부를 포함하는 편광판.
  2. 제1항에 있어서, 상기 차단부는 상기 편광부와 동일 평면에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 편광판.
  3. 제2항에 있어서, 상기 차단부의 폭은 각각의 상기 선격자 패턴의 폭보다 큰 것을 특징으로 하는 편광판.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 이격된 다수의 선격자 패턴 사이의 피치는 100nm이하이고, 상기 선격자 패턴의 폭과 동일한 것을 특징으로 하는 편광판.
  5. 제3 항에 있어서, 상기 편광부와 상기 차단부는 반사층과 상기 반사층 위에 형성되는 반사방지층을 포함하는 것을 특징으로 하는 편광판.
  6. 제3항에 있어서, 상기 반사층은 금속층을 포함하고, 상기 반사방지층은 금속산화물층을 포함하는 것을 특징으로 하는 편광판.
  7. 제6항에 있어서, 상기 금속층은 알루미늄, 금, 구리, 크롬, 철 및 니켈로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하고, 상기 금속산화물층은 크롬옥사이드, 아이언옥사이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 편광판.
  8. 제3항에 있어서, 상기 반사층은 금속층을 포함하고, 상기 반사방지층은 유기층을 포함하는 것을 특징으로 하는 편광판.
  9. 제8항에 있어서, 상기 금속층은 알루미늄, 금, 구리, 크롬, 철 및 니켈로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하고, 상기 유기층은 유기물을 포함하는 것을 특징으로 하는 편광판.
  10. 제3항에 있어서, 상기 반사층은 고반사 금속층을 포함하고, 상기 반사방지층은 저반사 금속층을 포함하는 것을 특징으로 하는 편광판.
  11. 제10항에 있어서, 상기 고반사 금속층은 알루미늄, 금, 구리, 크롬, 철 및 니켈로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하고, 상기 저반사 금속층은 텅스텐을 포함하는 것을 특징으로 하는 편광판.
  12. 베이스층의 일면에 반사층 및 반사방지층을 순차적으로 형성하는 단계;
    상기 반사층 및 반사방지층을 패터닝하여 일정한 간격으로 이격된 다수의 선격자 패턴을 포함하는 편광부 및 상기 편광부와 이격된 차단부를 형성하는 단계를 포함하는 편광판의 제조방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 반사층은 금속을 포함하며, 상기 반사방지층은 금속, 유기물 및 금속산화물로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 편광판의 제조방법.
  14. 제 12항에 있어서, 상기 차단부의 폭은 각각의 상기 선격자 패턴의 폭보다 큰 것을 특징으로하는 편광판의 제조방법.
  15. 제12항에 있어서, 상기 다층구조를 패터닝하는 단계는,
    상기 반사방지층위에 나노 임프린트 레지스트 층을 형성하는 단계;
    상기 나노 임프린트 레지스트 층을 스탬프로 가압하여 레지스트 패턴을 형성하는 단계;
    상기 스탬프를 상기 레지스트 패턴으로부터 제거하는 단계;
    상기 반사방지층 및 상기 레지스트 패턴을 건식 식각하는 단계;
    패터닝된 상기 반사방지층 상에 포토레지스트 코팅층을 형성하는 단계;
    상기 포토레지스트 코팅층을 경화하여 차단부 패턴 영역을 형성하는 단계;
    상기 차단부 패턴 영역을 제외한 포토레지스트 코팅층을 제거하는 단계;
    상기 차단부 패턴 영역을 제외한 영역의 상기 반사층을 건식 식각하는 단계; 및
    상기 차단부 패턴 영역의 포토레지스트 코팅층을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 편광판의 제조방법.
  16. 제1편광부, 상기 제1편광부 상에 배치되는 제1 베이스기판, 상기 제1 베이스기판 상에 형성되는 박막트랜지스터를 포함하는 어레이 기판; 및
    상기 제1 베이스기판과 대향하는 제2 베이스기판, 상기 제2 베이스 기판의 하면에 배치되고, 일정한 간격으로 이격된 다수의 선격자 패턴을 포함하는 다층 구조의 제2 편광부 및 상기 제2 베이스기판의 하면에 배치되고 상기 제2 편광부와 이격되어 배치된 차단부를 포함하는 대향기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 차단부는 상기 제2 편광부와 동일 평면에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  18. 제16 항에 있어서, 상기 제2 편광부와 상기 차단부는 이중층 구조이며, 반사층과 상기 반사층 위에 형성되는 반사방지층을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  19. 제 16항에 있어서, 상기 차단부의 폭은 각각의 상기 선격자 패턴의 폭보다 큰 것을 특징으로 하는 표시장치.
  20. 제19항에 있어서, 상기 이격된 다수의 선격자 패턴 사이의 피치는 100nm이하이고, 상기 선격자 패턴의 폭과 동일한 것을 특징으로 하는 표시장치.
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