KR20140140181A - 편광판 및 이를 포함하는 액정 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 일 방향으로 연장되어 있으며, 일정 간격을 두고 배열되어 있는 복수의 금속선; 및 상기 복수의 금속선의 각각의 상부에 접하며, 상기 복수의 금속선과 동일한 간격 및 폭을 가지는 복수의 저반사층을 포함하며, 상기 복수의 금속선의 간격은 가시광선의 파장보다 작으며, 상기 복수의 저반사층의 위에서 입사되는 빛에 대하여 10% 이하의 반사율로 빛을 반사시키는 편광판 및 이를 상부 편광판으로 가지는 액정 표시 장치에 대한 것이다.

Description

편광판 및 이를 포함하는 액정 표시 장치{POLARIZER, AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY HAVING THE SAME}
본 발명은 편광판 및 액정 표시 장치에 대한 것으로 좀 더 상세하게는 액정 표시 장치의 상부에 사용되는 편광판 및 이를 포함하는 액정 표시 장치에 대한 것이다.
액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 화소 전극과 공통 전극 등 전계 생성 전극이 형성되어 있는 두 장의 표시판과 그 사이에 삽입되어 있는 액정층으로 이루어지며, 전계 생성 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전계를 생성하고 이를 통하여 액정층의 액정 분자들의 배향을 결정하고 입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다.
액정 표시 장치는 광원에 따라서 액정 셀의 배면에 위치한 백라이트를 이용하여 화상을 표시한다. 이 때, 외부가 밝은 경우에는 액정 표시 장치가 표시하는 화상을 사용자가 인식하기 어려운 경우가 생기는데, 이는 액정 표시 장치가 외부 광을 반사키시기 때문이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 저반사 특성을 가지는 편광판 및 액정 표시 장치를 제공하고자 한다.
이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 편광판은 일 방향으로 연장되어 있으며, 일정 간격을 두고 배열되어 있는 복수의 금속선; 및 상기 복수의 금속선의 각각의 상부에 접하며, 상기 복수의 금속선과 동일한 간격 및 폭을 가지는 복수의 저반사층을 포함하며, 상기 복수의 금속선의 간격은 가시광선의 파장보다 작으며, 상기 복수의 저반사층의 위에서 입사되는 빛에 대하여 10% 이하의 반사율로 빛을 반사시킨다.
상기 저반사층은 단일층으로 형성되어 있으며, 상기 단일층은 AlNx, TiNx, SiNx, CuNx, MoNx와 같은 질화 금속을 포함할 수 있다.
상기 금속선은 알루미늄으로 150nm이상 200nm이하의 높이로 형성되어 있으며, 상기 저반사층은 40nm이상 70nm이하의 높이로 형성되어 있을 수 있다.
상기 저반사층은 이중층으로 형성되어 있으며, 상기 금속선의 위에 접하여 형성되어 있는 제1 저반사층과 상기 제1 저반사층위에 접하여 형성되어 있는 제2 저반사층을 포함할 수 있다.
상기 제1 저반사층 및 제2 저반사층은 AlNx, TiNx, SiNx, CuNx, MoNx와 같은 질화 금속으로 형성되어 있으며, 상기 제1 저반사층과 상기 제2 저반사층에 포함되어 있는 질화 금속은 서로 다를 수 있다.
상기 금속선은 알루미늄으로 150nm이상 200nm이하의 높이로 형성되어 있으며, 상기 제1 저반사층은 TiNx를 포함하며, 40nm이상 70nm이하의 높이로 형성되며, 상기 제2 저반사층은 CuNx를 포함하며, 높이는 10nm이상 100nm이하로 형성되어 있을 수 있다.
상기 금속선은 알루미늄으로 150nm이상 200nm이하의 높이로 형성되어 있으며, 상기 제1 저반사층은 MoNx를 포함하며, 10nm이상 100nm이하의 높이로 형성되며, 상기 제2 저반사층은 CuNx를 포함하며, 높이는 80nm이상 100nm이하로 형성되어 있을 수 있다.
상기 제1 저반사층은 GZO, IZO, ITO, ZAO와 같은 투명 전도 물질로 형성되어 있으며, 제2 저반사층은 Ti와 같은 금속으로 형성되어 있을 수 있다.
상기 금속선은 알루미늄으로 150nm이상 200nm이하의 높이로 형성되어 있으며, 상기 제1 저반사층은 50nm이상 100nm이하의 높이로 형성되며, 상기 제2 저반사층은 10nm이상 40nm이하의 높이로 형성되어 있을 수 있다.
상기 제1 저반사층은 AlOx, TiOx, MoOx, CuOx, SiOx와 같은 산화 금속으로 형성되어 있으며, 제2 저반사층은 Ti와 같은 금속으로 형성되어 있을 수 있다.
상기 금속선은 알루미늄으로 150nm이상 200nm이하의 높이로 형성되어 있으며, 상기 제1 저반사층은 40nm이상 80nm이하의 높이로 형성되며, 상기 제2 저반사층은 20nm이상 40nm이하의 높이로 형성되어 있을 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 하부 절연 기판 및 상기 하부 절연 기판의 일측면에 부착되어 있는 하부 편광판을 포함하는 하부 표시판; 상부 절연 기판 및 상기 상부 절연 기판의 일측면에 부착되어 있는 상부 편광판을 포함하는 상부 표시판; 및 상기 상부 표시판과 상기 하부 표시판의 사이에 위치하고 있는 액정층을 포함하며, 상기 상부 편관판은 일 방향으로 연장되어 있으며, 일정 간격을 두고 배열되어 있는 복수의 금속선; 및 상기 복수의 금속선의 각각의 상부에 접하며, 상기 복수의 금속선과 동일한 간격 및 폭을 가지는 복수의 저반사층을 포함하며, 상기 복수의 금속선의 간격은 가시광선의 파장보다 작으며, 상기 복수의 저반사층의 위에서 입사되는 빛에 대하여 10% 이하의 반사율로 빛을 반사시킨다.
상기 저반사층은 단일층으로 형성되어 있으며, 상기 단일층은 AlNx, TiNx, SiNx, CuNx, MoNx와 같은 질화 금속을 포함할 수 있다.
상기 금속선은 알루미늄으로 150nm이상 200nm이하의 높이로 형성되어 있으며, 상기 저반사층은 40nm이상 70nm이하의 높이로 형성되어 있을 수 있다.
상기 저반사층은 이중층으로 형성되어 있으며, 상기 금속선의 위에 접하여 형성되어 있는 제1 저반사층과 상기 제1 저반사층위에 접하여 형성되어 있는 제2 저반사층을 포함할 수 있다.
상기 제1 저반사층 및 제2 저반사층은 AlNx, TiNx, SiNx, CuNx, MoNx와 같은 질화 금속으로 형성되어 있으며, 상기 제1 저반사층과 상기 제2 저반사층에 포함되어 있는 질화 금속은 서로 다를 수 있다.
상기 금속선은 알루미늄으로 150nm이상 200nm이하의 높이로 형성되어 있으며, 상기 제1 저반사층은 TiNx를 포함하며, 40nm이상 70nm이하의 높이로 형성되며, 상기 제2 저반사층은 CuNx를 포함하며, 높이는 10nm이상 100nm이하로 형성되어 있을 수 있다.
상기 금속선은 알루미늄으로 150nm이상 200nm이하의 높이로 형성되어 있으며, 상기 제1 저반사층은 MoNx를 포함하며, 10nm이상 100nm이하의 높이로 형성되며, 상기 제2 저반사층은 CuNx를 포함하며, 높이는 80nm이상 100nm이하로 형성되어 있을 수 있다.
상기 제1 저반사층은 GZO, IZO, ITO, ZAO와 같은 투명 전도 물질로 형성되어 있으며, 제2 저반사층은 Ti와 같은 금속으로 형성되어 있을 수 있다.
상기 금속선은 알루미늄으로 150nm이상 200nm이하의 높이로 형성되어 있으며, 상기 제1 저반사층은 50nm이상 100nm이하의 높이로 형성되며, 상기 제2 저반사층은 10nm이상 40nm이하의 높이로 형성되어 있을 수 있다.
상기 제1 저반사층은 AlOx, TiOx, MoOx, CuOx, SiOx와 같은 산화 금속으로 형성되어 있으며, 제2 저반사층은 Ti와 같은 금속으로 형성되어 있을 수 있다.
상기 금속선은 알루미늄으로 150nm이상 200nm이하의 높이로 형성되어 있으며, 상기 제1 저반사층은 40nm이상 80nm이하의 높이로 형성되며, 상기 제2 저반사층은 20nm이상 40nm이하의 높이로 형성되어 있을 수 있다.
상기 하부 편광판은 일 방향으로 연장되어 있으며, 일정 간격을 두고 배열되어 있는 복수의 금속선을 포함할 수 있다.
이상과 같이 금속선을 포함하는 편광판에서 금속선 중 외부 광이 입사되는 측에 추가적으로 단층 또는 2층 이상의 복층으로 형성되어 있는 저반사층을 더 형성하여 편광판이 저반사 특성을 가지도록 한다. 그 결과 금속선을 통하여 빛을 반사시키면서 편광시켜 빛의 효율을 높게 하며, 저반사 특성을 가져 사용자가 화상을 용이하게 시인할 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 편광판의 확대 단면도이다.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 편광판의 특성을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 편광판의 확대 단면도이다.
도 8 내지 도 26은 본 발명의 실시예에 따른 편광판의 특성을 도시한 도면이다.
도 27 및 도 28은 본 발명의 실시예에 따른 편광판에 사용가능한 물질의 예 및 그 특성을 도시한 도면이다.
도 29는 본 발명의 비교예에 대한 반사율 그래프이다.
도 30은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
이제 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 도 1을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.
본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 백라이트 유닛(500)과 액정 표시 패널을 포함한다.
먼저, 백라이트 유닛(500)은 광원, 도광판, 반사판 및 광학 시트를 포함할 수 있는데, 도 1에서는 이를 일체로만 도시하였다. 광원에서 제공된 빛은 도광판, 반사판 및 광학 시트를 통하여 상부의 액정 표시 패널로 제공된다. 실시예에 따라서는 광학 시트 중 서로 다른 굴절율의 두 층을 반복 적층한 휘도 향상 필름은 포함하지 않을 수도 있다. 휘도 향상 필름은 액정 표시 패널에 사용된 하부 편광판(11)이 흡수형 편광판이 아니고 도 1의 실시예와 같이 반사형 편광판일 때 포함되지 않을 수 있다.
액정 표시 패널은 도 1에서 도시하고 있는 바와 같이 액정층(3), 하부 표시판(100) 및 상부 표시판(200)을 포함한다.
먼저, 하부 표시판(100)을 살펴본다.
투명한 유리 또는 플라스틱 따위로 만들어진 하부 절연 기판(110) 위에 하부 편광판(11)이 형성되어 있다.
하부 편광판(11)은 반사형 편광판이며, 복수의 금속선(111)을 포함한다.
복수의 금속선(111)은 일 방향으로 뻗어 있으며, 일정 간격을 두고 서로 떨어져 있다. 금속선(111)의 간격은 가시광선의 파장보다 작으며, 수십 내지 수백 nm의 폭을 가진다. 금속선(111)의 폭은 다양한 폭을 가질 수 있으며, 본 실시예에서는 금속선(111)간의 간격에 준하는 폭을 가진다. 금속선(111)의 높이는 금속선(111)을 형성하는 물질에 따라서 변할 수 있으며, 수십 내지 수백 nm의 폭을 가질 수 있으며, 본 실시예에서는 금속선(111)의 폭의 3배의 값을 가진다. 또한, 금속선(111)은 알루미늄(Al) 또는 은(Ag)을 포함할 수 있다. 이와 같이 복수의 금속선(111)이 일 방향으로 배열된 경우 배열 방향과 수직한 빛은 투과시킬 수 있으며, 이와 평행한 빛은 반사시킬 수 있다. 본 실시예에서 금속선(111)의 폭은 50nm, 간격은 50nm이고, 높이는 150nm이다. 금속선(111)의 높이는 150nm이상 200nm일 수 있다.
복수의 금속선(111)의 사이의 간격 부분에는 공기가 채워져 있으며, 실시예에 따라서는 굴절율이 공기에 준하는 투명한 물질이 채워져 있을 수 있다.
하부 편광판(11)의 위에는 복수의 금속선(111) 및 간격을 덮는 대향 절연막(115)이 형성되어 있다. 대향 절연막(115)은 그 위에 박막 트랜지스터 및 배선을 형성할 수 있도록 하기 위한 층으로 지지 역할을 포함한다.
복수의 금속선(111)은 별도의 레진을 사용하지 않고, 대향 절연막(115) 및 하부 절연 기판(110)에 부착되어 있다.
도 1에서 도시하고 있는 하부 편광판(11)은 하부 절연 기판(110)의 상부에 형성되어 인셀(in cell) 타입으로 형성된 실시예이다.
실시예에 따라서는 도 1의 하부 편광판(11)과 달리 하부 편광판(11)이 하부 절연 기판(110)의 아래에 온 셀(on cell) 타입으로 형성될 수도 있다. 이 때, 하부 편광판(11)은 하부 절연 기판(110)의 외측에 형성되고, 대향 절연막(115)은 금속선(111)의 아래에 위치하여 하부 편광판(11)의 복수의 금속선(111)을 덮어 보호하는 역할을 할 수 있다.
또한, 실시예에 따라서는 하부 편광판(11)이 일측 편광의 빛은 흡수하고 이에 수직한 편광의 빛만 투과시키는 흡수형 편광판일 수도 있다.
다시 도 1을 참고하면, 하부 표시판(100)의 대향 절연막(115)의 위에는 박막 트랜지스터와 화소 전극이 형성된다. 박막 트랜지스터와 화소 전극은 실시예에 따라서 다양한 구조로 형성될 수 있는데, 간단한 구조를 중심으로 살펴보면 아래와 같다.
대향 절연막(115)의 위에는 게이트선(gate line) 및 게이트선으로부터 게이트 전압을 인가받는 게이트 전극(gate electrode)(124)이 형성되어 있다. 게이트선은 주로 가로 방향으로 뻗어 있으며, 게이트 전극(124)은 게이트선으로부터 돌출되어 있을 수 있다.
게이트선 및 게이트 전극(124) 위에는 질화규소(SiNx) 또는 산화규소(SiOx) 따위로 만들어진 게이트 절연막(gate insulating layer)(140)이 형성되어 있다.
게이트 절연막(140) 위에는 수소화 비정질 규소(hydrogenated amorphous silicon)(비정질 규소는 약칭 a-Si로 씀) 또는 다결정 규소(polysilicon) 등으로 만들어진 반도체(154)가 형성되어 있다. 반도체(154)는 게이트 전극(124)의 위에 형성되어 있으며, 박막 트랜지스터의 채널을 형성한다.
반도체(154) 및 게이트 절연막(140) 위에는 복수의 데이터선(data line)과 복수의 드레인 전극(drain electrode)(175)이 형성되어 있다.
데이터선은 데이터 전압을 전달하며 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선과 교차한다. 각 데이터선은 게이트 전극(124)을 향하여 뻗은 복수의 소스 전극(source electrode)(173)을 포함한다. 드레인 전극(175)은 데이터선과 분리되어 있으며 게이트 전극(124)을 중심으로 소스 전극(173)과 마주한다.
하나의 게이트 전극(124), 하나의 소스 전극(173) 및 하나의 드레인 전극(175)은 반도체(154)와 함께 하나의 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)를 이루며, 박막 트랜지스터의 채널(channel)은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 반도체(154)에 형성된다.
반도체(154) 위이며, 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)의 사이에는 복수의 저항성 접촉 부재(ohmic contact)가 형성되어 있을 수 있다.
데이터선, 드레인 전극(175) 및 노출된 반도체(154) 부분 위에는 보호막(passivation layer)(180)이 형성되어 있다. 보호막(180)은 무기 절연물 또는 유기 절연물 따위로 만들어지며 표면이 평탄할 수 있다. 무기 절연물의 예로는 질화규소와 산화규소를 들 수 있다. 유기 절연물은 감광성(photosensitivity)을 가질 수 있으며 그 유전 상수(dielectric constant)는 약 4.0 이하일 수 있다. 또한, 보호막(180)은 하부 무기막과 상부 유기막의 이중막 구조를 가질 수 있다.
보호막(180)에는 드레인 전극(175)의 일단을 드러내는 접촉 구멍(contact hole)이 형성되어 있다.
보호막(180) 위에는 복수의 화소 전극(pixel electrode)(190)이 형성되어 있다. 화소 전극(190)은 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질로 만들어질 수 있다.
화소 전극(190)은 보호막(180)의 접촉 구멍을 통하여 드레인 전극(175)과 물리적, 전기적으로 연결되어 있으며, 드레인 전극(175)으로부터 데이터 전압을 인가 받는다. 데이터 전압이 인가된 화소 전극(190)은 공통 전압(common voltage)을 인가받는 공통 전극(common electrode)(270)과 함께 전기장을 생성함으로써 두 전극(190, 270) 사이의 액정층(3)의 액정 분자(310)의 방향을 결정한다. 이와 같이 결정된 액정 분자의 방향에 따라 액정층(3)을 통과하는 빛의 편광이 달라진다. 화소 전극(190)과 공통 전극(270)은 축전기[이하 "액정 축전기(liquid crystal capacitor)" 라 함]를 이루어 박막 트랜지스터가 턴 오프된 후에도 인가된 전압을 유지한다.
화소 전극(190)의 위에는 배향막이 형성되어 있을 수 있다.
이하에서는, 상부 표시판(200)에 대하여 살펴본다.
투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 만들어진 상부 절연 기판(210)의 아래에 상부 편광판(21)이 형성되어 있다.
상부 편광판(21)은 반사형 편광판이며, 복수의 금속선(211)과 각 금속선(211)의 상부에 적층되어 위치하고 있는 복수의 저반사층(212)을 포함한다.
상부 편광판(21)은 백라이트 유닛(500)에서 제공되는 빛은 일부 반사시키고, 나머지는 투과시키는 반사형 편광판이다. 한편, 외부에서 상부 절연 기판(210)을 지나 입사되는 빛에 대해서는 반사율을 10%이하로 낮춘다.
복수의 금속선(211)은 일 방향으로 뻗어 있으며, 일정 간격을 두고 서로 떨어져 있다. 금속선(211)의 간격은 가시광선의 파장보다 작으며, 수십 내지 수백 nm의 폭을 가진다. 상부 편광판(21)의 복수의 금속선(211)이 연장되어 있는 방향과 하부 편광판(11)의 복수의 금속선(111)이 연장되어 있는 방향은 도 1의 실시예에서는 서로 동일하다. 하지만, 실시예에 따라서는 90도의 각도를 이루거나 그 외의 각도를 가질 수 있다.
금속선(211)의 폭은 다양한 폭을 가질 수 있으며, 본 실시예에서는 금속선(211)간의 간격에 준하는 폭을 가진다. 금속선(211)의 높이는 금속선(211)을 형성하는 물질에 따라서 변할 수 있으며, 수십 내지 수백 nm의 폭을 가질 수 있으며, 본 실시예에서는 금속선(211)의 폭의 3배의 값을 가진다. 또한, 금속선(211)은 알루미늄(Al)을 포함할 수 있다. 이와 같이 복수의 금속선(211)이 일 방향으로 배열된 경우 배열 방향과 수직한 빛은 투과시킬 수 있으며, 이와 평행한 빛은 반사시킬 수 있다. 하나의 실시예에서 금속선(211)의 폭은 50nm, 간격은 50nm이고, 높이는 150nm일 수 있다. 여기서 금속선(211)의 높이는 150nm이상 200nm일 수 있다. 복수의 금속선(211)이 일 방향으로 배열된 경우 본 방향과 수직한 빛은 투과시킬 수 있으며, 이와 평행한 빛은 반사시킬 수 있다.
복수의 금속선(211)의 위에는 각각 저반사층(212)이 적층되어 있다. 저반사층(212)은 하나의 금속선(211)의 상부에 접하여 있으며, 금속선(211)과 동일한 폭 및 간격을 가진다. 저반사층(212)의 높이는 사용되는 물질에 따라서 다를 수 있으며, 높이에 대해서는 도 5에서 상세하게 살펴본다. 일 실시예에 따른 저반사층(212)의 폭은 50nm, 간격은 50nm일 수 있다. 저반사층(212)은 질화 금속(Metal Nitride)을 포함한다. 질화 금속의 예로는 AlNx, TiNx, SiNx, CuNx, MoNx 등이 있다. 저반사층(212)은 금속선(211)의 상부에만 접하여 형성되며, 금속선(211)의 측면에는 형성되지 않으며, 저반사층(212)이 금속선(211)의 측면 및 상부를 덮는 구조로 형성되지 않는다. 이는 금속선(211)이 수행하는 반사 편광의 효과를 저하시키지 않도록 하기 위함이다.
복수의 금속선(211) 및 복수의 저반사층(212)의 사이의 간격 부분에는 공기가 채워져 있으며, 실시예에 따라서는 굴절율이 공기에 준하는 투명한 물질이 채워져 있을 수 있다.
복수의 금속선(211) 및 복수의 저반사층(212)이 상부 절연 기판(210) 및 그 아래의 층과 직접 접촉하고 있다. 즉, 별도의 레진을 사용하여 복수의 금속선(211) 및 복수의 저반사층(212)이 인접한 기판 또는 층과 접착되도록 하지 않아 광 손실을 줄인다.
도 1에서 도시하고 있는 상부 편광판(21)은 상부 절연 기판(210)의 하부에 형성되어 인셀(in cell) 타입으로 형성된 실시예이다.
실시예에 따라서는 도 1의 상부 편광판(21)과 달리 상부 편광판(21)이 상부 절연 기판(210)의 위에 온 셀(on cell) 타입으로 형성될 수도 있는데, 이에 대해서는 도 30에서 후술한다.
도 1에서는 도시되어 있지 않지만, 복수의 금속선(211)의 하부에는 별도의 대향 절연막이 포함되어 있을 수 있다. 이는 복수의 금속선(211)의 하부의 층(차광 부재(220)나 컬러 필터(230) 등)과 직접 접촉하지 않도록 하여 제조 공정시 복수의 금속선(211)을 보호하는 역할을 할 수 있다.
상부 편광판(21)의 아래에는 차광 부재(220), 컬러 필터(230) 및 공통 전극(270)이 형성된다. 실시예에 따라서는 차광 부재(220), 컬러 필터(230) 및 공통 전극(270) 중 적어도 하나가 하부 표시판(100)에 형성될 수도 있으며, 3개 모두 하부 표시판(100)에 형성되는 실시예도 가능하다. 도 1의 상부 표시판(200)의 상부 편광판(21)의 아래의 구조를 살펴보면 아래와 같다.
상부 편광판(21)의 아래에는 차광 부재(light blocking member)(220)가 형성되어 있다. 차광 부재(220)는 블랙 매트릭스(black matrix)라고도 하며 빛샘을 막아준다. 차광 부재(220)는 화소 전극(190)과 마주보며 차광 부재(220)는 게이트선 및 데이터선에 대응하는 부분과 박막 트랜지스터에 대응하는 부분에 형성되어 있어 화소 전극(190) 사이의 빛샘을 막는다. 차광 부재(220)는 화소 전극(190)에 대응하는 부분에 개구부(도 1에서 TA로 도시됨)를 가진다.
상부 편광판(21) 및 차광 부재(220)의 아래에는 복수의 컬러 필터(230)가 형성되어 있다. 컬러 필터(230)는 차광 부재(220)의 개구부를 덮으며, 세로 방향으로 길게 뻗을 수 있다. 각 컬러 필터(230)는 적색, 녹색 및 청색의 삼원색 등 기본색(primary color) 중 하나를 표시할 수 있다.
컬러 필터(230) 및 차광 부재(220) 아래에는 덮개막(overcoat)(250)이 형성되어 있다. 덮개막(250)은 유기 절연물로 만들어질 수 있으며, 컬러 필터(230)가 노출되는 것을 방지하고 평탄면을 제공한다. 덮개막(250)은 생략할 수 있다.
덮개막(250) 아래에는 공통 전극(270)이 형성되어 있다. 공통 전극(270)은 ITO, IZO 등의 투명한 도전체로 만들어진다.
공통 전극(270)의 아래에는 배향막이 형성되어 있을 수 있다.
상부 표시판(200) 및 하부 표시판(100)의 사이에는 액정층(3)이 형성되어 있다. 액정층(3)은 유전율 이방성을 가지는 액정 분자(310)를 포함한다. 액정 분자(310)는 전기장이 없는 상태에서 그 장축이 두 표시판(100, 200)의 표면에 대하여 수직 또는 수평을 이룰 수 있다. 액정 분자(310)는 화소 전극(190)과 공통 전극(270)에 의하여 생성된 전계에 의하여 배향 방향이 바뀐다.
이하에서는 도 2를 통하여 본 발명의 실시예에 따른 상부 편광판(21)의 구조를 상세하게 살펴본다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 편광판의 확대 단면도이며, 도 2에서는 상부 편광판(21)과 상부 절연 기판(210)을 도시하였다.
외측에 위치하고 있는 상부 절연 기판(210)의 내측에 상부 편광판(21)이 위치한다.
상부 편광판(21)은 복수의 금속선(211)을 포함하며, Al과 같은 금속으로 형성된다. Al로 형성된 복수의 금속선(211)은 외부로부터 입사되는 빛을 약 45%의 반사율로 반사시킨다. (도 29 참고) 이와 같이 반사율이 높은 경우에는 외부의 환경에 의하여 사용자가 표시 장치의 화상을 시인하기 어려운 경우가 발생한다. 이에 본 발명에서는 저반사층(212)을 추가하여 상부 편광판(21)의 반사율을 10% 이하로 낮춘다.
도 1의 실시예에서 저반사층(212)은 질화 금속(Metal Nitride)을 포함한다. 질화 금속의 예로는 AlNx, TiNx, SiNx, CuNx, MoNx 등이 있다.
금속선(211)의 폭과 간격은 저반사층(212)의 폭 및 간격과 동일한 값을 가진다. 금속선(211)의 하부에는 도시하지 않았지만, 별도의 대향 절연막이나 필름이 형성되어 금속선(211)을 보호할 수 있다. 금속선(211)과 대향 절연막은 레진과 같은 별도의 층없이 직접 접촉하여 광 효율을 향상시킨다.
저반사층(212)은 금속선(211)의 상부에 직접 접촉하고 있다. 저반사층(212)의 상부면은 레진과 같은 별도의 층이 없이 상부 절연 기판(210)과 직접 접촉하여 광 효율을 향상시킨다.
이하에서는 도 3 내지 도 6을 통하여 상부 편광판(21)의 반사율이 10% 이하가 되도록 하는 저반사층(212)의 높이를 살펴본다.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 편광판의 특성을 도시한 도면이다.
도 6에서 도시하고 있는 바와 같이 도 3 내지 도 6의 값은 아래와 같은 조건에서 실험된 값이다.
금속선(211)은 Al로 형성되고, 저반사층(212)은 TiNx로 형성되는 실시예에서 금속선(211)과 저반사층(212)의 주기(period; 폭과 간격의 합)는 100nm이고, 금속선(211)의 높이는 150nm일 때, 550nm의 파장에 대하여 실험하였다.
도 3 및 도 4는 각각 금속선(211)과 저반사층(212)의 높이에 따른 ER의 값을 도시하고 있다. ER값은 도 6의 "투과되는 편광 방향의 빛의 투과율/차단되는 편광 방향의 빛의 투과율"의 값이다.
표시 장치가 10,000정도의 CR값을 가지기 위해서는 ER로 100,000 이상의 값을 가지는 것이 바람직하다. 이를 위해서 Al으로 형성된 금속선(211)의 높이는 도 3을 참고할 때 150nm이상 200nm이하의 값을 가질 수 있다.
한편, 도 4에서도 TiNx에 의하여 ER값이 100,000 이상의 값을 가지는 것이 바람직한데, 대부분의 높이에서 ER값이 100,000이상임을 확인할 수 있다.
한편, 도 5는 TiNx의 높이에 따른 반사율을 도시하고 있다.
도 5를 참고하여 반사율이 10%(도 5에서는 0.1) 이하로 하기 위한 TiNx의 높이는 40nm 이상 70nm 이하의 값을 가질 수 있다.
그러므로 저반사층(212)의 높이는 40nm 이상 70nm 이하의 값을 가져 상부 편광판(21)이 저반사 특성을 가지도록 한다.
도 6의 값은 도 3 내지 도 5의 값을 표로 도시한 것이다. 도 6에서 TE는 상부 편광판(21)에 의하여 차단되는 편광 방향에 대한 것이고, TM은 투과되는 편광 방향에 대한 것이며, SumR은 반사율이고, SumT는 투과율이다. 여기서, ER은 TM의 SumT/TE의 SumT의 값이다.
이하에서는 본 발명의 또 다른 실시예의 구조에 대하여 도 7을 기초로 살펴본다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 편광판의 확대 단면도이다.
도 7에서는 도 2의 구조와 달리 두 개의 저반사층(212, 213)을 포함하는 구조이다.
투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 만들어진 상부 절연 기판(210)의 아래에 상부 편광판(21)이 형성되어 있다.
상부 편광판(21)은 반사형 편광판이며, 복수의 금속선(211)과 각 금속선(211)의 상부에 적층되어 위치하고 있는 두 개의 저반사층(212, 213)을 포함하며, 외부에서 상부 절연 기판(210)을 지나 입사되는 빛에 대해서는 반사율을 10%이하로 낮춘다.
복수의 금속선(211)은 일 방향으로 뻗어 있으며, 일정 간격을 두고 서로 떨어져 있다. 금속선(211)의 간격은 가시광선의 파장보다 작으며, 수십 내지 수백 nm의 폭을 가진다. 금속선(211)의 폭은 다양한 폭을 가질 수 있으며, 본 실시예에서는 금속선(211)간의 간격에 준하는 폭을 가진다. 금속선(211)의 높이는 금속선(211)을 형성하는 물질에 따라서 변할 수 있으며, 수십 내지 수백 nm의 폭을 가질 수 있으며, 본 실시예에서는 금속선(211)의 폭의 3배의 값을 가진다. 또한, 금속선(211)은 알루미늄(Al)을 포함할 수 있다. 이와 같이 복수의 금속선(211)이 일 방향으로 배열된 경우 배열 방향과 수직한 빛은 투과시킬 수 있으며, 이와 평행한 빛은 반사시킬 수 있다. 하나의 실시예에서 금속선(211)의 폭은 50nm, 간격은 50nm이고, 높이는 150nm일 수 있다. 금속선(211)의 높이는 150nm이상 200nm일 수 있다. 복수의 금속선(211)이 일 방향으로 배열된 경우 본 방향과 수직한 빛은 투과시킬 수 있으며, 이와 평행한 빛은 반사시킬 수 있다.
복수의 금속선(211)의 위에는 각각 두 개의 저반사층(212, 213)이 적층되어 있다. 두 개의 저반사층(212, 213)은 하나의 금속선(211)의 상부에 접하여 있으며, 금속선(211)과 동일한 폭 및 간격을 가진다. 저반사층(212, 213) 각각의 높이는 사용되는 물질에 따라서 다를 수 있으며, 일 실시예에 따른 저반사층(212, 213)의 폭은 50nm, 간격은 50nm일 수 있다.
두 개의 저반사층(212, 213)은 금속선(211)의 상부에만 접하여 형성되며, 금속선(211)의 측면에는 형성되지 않으며, 두 개의 저반사층(212, 213) 중 적어도 하나가 금속선(211)의 측면 및 상부를 덮는 구조로 형성되지 않는다. 이는 금속선(211)이 수행하는 반사 편광의 효과를 저하시키지 않도록 하기 위함이다.
복수의 금속선(211) 및 복수의 저반사층(212, 213)의 사이의 간격 부분에는 공기가 채워져 있으며, 실시예에 따라서는 굴절율이 공기에 준하는 투명한 물질이 채워져 있을 수 있다.
복수의 금속선(211) 및 복수의 저반사층(212, 213)이 상부 절연 기판(210) 및 그 아래의 층과 직접 접촉하고 있다. 즉, 별도의 레진을 사용하여 복수의 금속선(211) 및 복수의 저반사층(212, 213)이 인접한 기판 또는 층과 접착되도록 하지 않아 광 손실을 줄인다.
제1 저반사층(212)은 복수의 금속선(211)의 상부면과 접하며, 제2 저반사층(213)은 제1 저반사층(212)의 상부면과 접하고 있다.
제1 저반사층(212)과 제2 저반사층(213)은 금속선(211)의 폭 및 간격과 동일한 폭 및 간격을 가진다.
제1 저반사층(212)과 제2 저반사층(213)은 다양한 물질로 형성될 수 있는데, 다양한 물질에 따라서 각 층의 높이가 변할 수 있다. 이 때, 높이는 상부 편광판(21)의 반사율이 10% 이하가 되도록 하는 높이이다.
하나의 실시예에서는 제1 저반사층(212) 및 제2 저반사층(213)은 서로 다른 은 질화 금속(Metal Nitride)을 포함할 수 있다. 질화 금속의 예로는 AlNx, TiNx, SiNx, CuNx, MoNx 등이 있다.
이하에서는 도 8 내지 도 11을 통하여 제1 저반사층(212)으로 TiNx가 사용되고, 제2 저반사층(213)으로 CuNx가 사용된 실시예에서 각 저반사층(213)의 높이를 살펴본다.
상부 편광판(21)에서 Al을 금속선(211)으로 사용하는 경우에는 약 45%의 반사율을 가지는데, (도 29 참고) 두 층의 질화 금속으로 저반사층(212, 213)을 형성하여 상부 편광판(21)의 반사율을 10% 이하로 낮출 수 있다.
먼저, 도 8에서는 CuNx층의 높이에 따른 ER값을 도시하고 있다. ER값이 100,000이상의 값을 가지는 것이 바람직한데, 모든 높이에서 해당 ER값을 가지는 것을 확인할 수 있다.
도 9에서는, CuNx층의 높이에 따른 반사율을 도시하고 있는데, 모든 영역에서 반사율이 10%(도 9의 0.1)이하로 표시되어 모든 높이를 사용할 수 있음을 확인할 수 있다.
이상과 같은 도 8 및 도 9의 데이터는 도 10에서와 동일한 조건으로 실험한 것이며, 해당 조건은 아래와 같다.
금속선(211)은 Al로 형성되고, 제1 저반사층(212)은 TiNx로, 제2 저반사층(213)은 CuNx로 형성되는 실시예에서 금속선(211)과 저반사층(212, 213)의 주기(period; 폭과 간격의 합)는 100nm이고, 금속선(211)의 높이는 150nm이고, TiNx의 제1 저반사층(212)의 높이는 40nm일 때, 550nm의 파장에 대하여 실험하였다.
이와 같이 Al의 금속선(211) 위에 TiNx의 제1 저반사층(212)을 형성한 구조위에 CuNx의 제2 저반사층(213)을 형성하는 경우에는 제2 저반사층으로 사용되는 CuNx는 어떠한 높이로 형성하더라도 10%이하의 반사율을 가질 수 있음을 확인할 수 있다.
이에 이하에서는 도 11을 통하여 CuNx의 제2 저반사층(213)의 높이를 10nm로 정하고, TiNx의 제1 저반사층(212)의 높이에 대하여 살펴본다.
도 11에서 도시하고 있는 바와 같이 반사율이 10%(0.1)이하를 가지는 것은 40nm이상 70nm의 값에 대응함을 알 수 있다. 이 때, 제2 저반사층(213)의 높이는 다양(10nm이상 100nm이하)할 수 있는데, 하나의 실시예에서는 10nm의 값을 가지며, 이 때 금속선(211)의 높이는 150nm이다. 금속선(211)의 높이는 150nm이상 200nm일 수 있다.
한편, 도 12 내지 도 14에서는 질화 금속으로 형성된 두 개의 저반사층(212, 213)으로 제2 저반사층(213)은 CuNx를 사용하지만, 제1 저반사층(212)으로 MoNx를 사용하는 실시예를 살펴본다.
먼저, 도 12에서는 MoNx의 높이에 대한 ER의 그래프가 도시되어 있다. ER의 값이 100,000이상인 것이 바람직한데, MoNx의 모든 높이에 대하여 그 이상의 값을 가지는 것을 알 수 있다.
도 13에서는, CuNx의 높이에 따른 상부 편광판의 반사율이 도시되어 있는데, 10%이하의 반사율을 가지는 CuNx의 높이는 80nm 이상의 값을 가질 때임을 확인할 수 있다.
도 14에서는 MoNx의 높이를 50nm로 고정하고 CuNx의 높이에 따른 값을 도시하고 있다. 즉, 도 14에서의 실험 조건은 아래와 같다.
금속선(211)은 Al로 형성되고, 제1 저반사층(212)은 MoNx로, 제2 저반사층(213)은 CuNx로 형성되는 실시예에서 금속선(211)과 저반사층(212, 213)의 주기(period; 폭과 간격의 합)는 100nm이고, 금속선(211)의 높이는 150nm이고, MoNx의 제1 저반사층(212)의 높이는 50nm일 때, 550nm의 파장에 대하여 실험하였다.
도 14에서 반사율이 10%이하인 경우는 CuNx의 제2 저반사층(213)이 80nm 이상 100nm까지이다. 100nm를 넘는 높이에 대하여도 10%이하의 반사율을 가질 것으로 예상되지만, 실험하지 않아 상한이 100nm로 한정되어 있을 뿐, 실제 100nm이상의 높이로도 형성할 수 있다.
한편, 도 14에서는 CuNx의 제2 저반사층(213)이 80nm일 때 반사율이 10.5% 정도의 값을 가지는 것으로 기술되어 있는데, 이는 10%를 넘기는 하지만, 약간의 오차를 고려하면, 상부 편광판(21)을 형성할 때 10%의 반사율에 맞는 높이로 판단된다.
CuNx의 제2 저반사층(213) 및 MoNx의 제1 저반사층(212)을 사용할 때, 일 실시예에서는 CuNx는 80nm 이상 100nm의 높이를 가질 수 있고, MoNx는 10nm이상 100nm이하의 높이(예를 들어 30nm 또는 50nm)를 가질 수 있으며, Al의 금속선은 150nm이상 200nm이하의 높이를 가질 수 있다.
이하에서는, 도 15 내지 도 20을 통하여 제1 저반사층(212)으로 투명 전도 물질을 사용하고, 제2 저반사층(213)으로 금속을 사용한 경우를 살펴본다.
투명 전도 물질(TCO; transparent conductive oxide)의 예로는 GZO(gallium-doped zinc oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ITO(Indium-Tin Oxide), ZAO(Aluminium doped Zinc Oxide) 등이 있다. 또한, 제2 저반사층(213)으로 사용되는 금속으로는 Ti(티타늄) 등이 있다.
실험에 사용된 실시예에서는 제1 저반사층(212)은 IZO로, 제2 저반사층(213)은 Ti로 사용하였다.
도 15를 참고하면, Ti의 높이의 변화에 따른 ER의 변화를 도시하고 있는데, ER값이 100,000이상인 값은 모든 Ti의 높이에 대응하므로 Ti가 형성되어 있으면 어떠한 높이로 형성하더라도 충분한 CR을 가질 수 있음을 확인할 수 있다.
한편, 도 16 및 도 17에서는 아래와 같은 실험 조건으로 실험한 결과이다. (도 17 참고)
금속선(211)은 Al로 형성되고, 제1 저반사층(212)은 IZO로, 제2 저반사층(213)은 Ti로 형성되는 실시예에서 금속선(211)과 저반사층(212, 213)의 주기(period; 폭과 간격의 합)는 100nm이고, 금속선(211)의 높이는 150nm이고, Ti의 제2 저반사층(213)의 높이는 20nm일 때, 550nm의 파장에 대하여 실험하였다.
이 때, IZO의 높이에 따른 상부 편광판(21)의 반사율이 도 16에서 도시되어 있다.
도 16 및 도 17에 의하면, IZO의 높이가 50nm이상 100nm이하의 값을 가지면 10% 이하의 반사율을 가짐을 확인할 수 있다.
그러므로, 일 실시예에서는 금속선(211)의 Al은 150nm이상 200nm이하의 높이로 형성하고, 제1 저반사층(212)의 IZO는 50nm이상 100nm이하의 높이로 형성하며, 제2 저반사층(213)의 Ti는 10nm 이상 40nm이하의 높이로 형성할 수 있다.
도 15 내지 도 17에서 사용된 IZO는 인듐의 함량이 70%이었다. IZO는 인듐의 함량에 따라서 특성이 변하므로 이하의 도 18 내지 도 20에서는 인듐의 함량이 10%인 IZO를 사용하는 경우를 살펴본다.
도 18을 참고하면, 도 15와는 차이가 있지만, Ti의 다양한 높이에 대하여 전체적으로 100,000이상의 ER을 가지는 것을 확인할 수 있다.
한편, 도 19 및 도 20에서는 아래와 같은 실험 조건으로 실험한 결과이다. (도 20 참고)
금속선(211)은 Al로 형성되고, 제1 저반사층(212)은 IZO로, 제2 저반사층(213)은 Ti로 형성되는 실시예에서 금속선(211)과 저반사층(212, 213)의 주기(period; 폭과 간격의 합)는 100nm이고, 금속선(211)의 높이는 150nm이고, Ti의 제2 저반사층(213)의 높이는 30nm일 때, 550nm의 파장에 대하여 실험하였다.
이 때, IZO의 높이에 따른 상부 편광판(21)의 반사율이 도 19에서 도시되어 있다.
도 19 및 도 20에 의하면, IZO의 높이가 50nm이상 100nm이하의 값을 가지면 10% 이하의 반사율을 가짐을 확인할 수 있다.
도 15 내지 도 20을 참고하면, IZO에서 인듐의 함량에 따라서 특성 변화가 생기기는 하지만, 큰 차이가 없음을 확인할 수 있다.
그러므로, 일 실시예에서는 금속선(211)의 Al은 150nm이상 200nm의 이하의 높이로 형성하고, 제1 저반사층(212)의 IZO는 50nm이상 100nm이하의 높이로 형성하며, 제2 저반사층(213)의 Ti는 10nm 이상 40nm이하의 높이(예를 들면, 30nm)로 형성할 수 있다.
이하에서는, 도 21 내지 도 26을 통하여 제1 저반사층(212)으로 산화 금속을 사용하고, 제2 저반사층(213)으로 금속을 사용한 경우를 살펴본다.
산화 금속의 예로는 AlOx, TiOx, MoOx, CuOx, SiOx 등이 있으며, 제2 저반사층(213)으로 사용되는 금속으로는 Ti(티타늄) 등이 있다.
실험에 사용된 실시예에서는 제1 저반사층(212)은 TiOx로, 제2 저반사층(213)은 Ti로 사용하였다.
도 21를 참고하면, TiOx의 높이의 변화에 따른 ER의 변화를 도시하고 있는데, ER값이 100,000이상인 값은 100nm 이하의 모든 Ti의 높이에 대응하므로 TiOx가 형성되어 있으면 어떠한 높이로 형성하더라도 충분한 CR을 가질 수 있음을 확인할 수 있다.
한편, 도 22 및 도 23에서는 아래와 같은 실험 조건으로 실험한 결과이다. (도 23 참고)
금속선(211)은 Al로 형성되고, 제1 저반사층(212)은 TiOx로, 제2 저반사층(213)은 Ti로 형성되는 실시예에서 금속선(211)과 저반사층(212, 213)의 주기(period; 폭과 간격의 합)는 100nm이고, 금속선(211)의 높이는 150nm이고, Ti의 제2 저반사층(213)의 높이는 20nm일 때, 550nm의 파장에 대하여 실험하였다.
이 때, TiOx의 높이에 따른 상부 편광판(21)의 반사율이 도 22에서 도시되어 있다.
도 22 및 도 23에 의하면, TiOx의 높이가 40nm이상 80nm이하의 값을 가지면 10% 이하의 반사율을 가짐을 확인할 수 있다.
그러므로, 일 실시예에서는 금속선(211)의 Al은 150nm이상 200nm이하의 높이로 형성하고, 제1 저반사층(212)의 TiOx는 40nm이상 80nm이하의 높이로 형성하며, 제2 저반사층(213)의 Ti는 20nm의 높이로 형성할 수 있다.
이하에서는 도 24 내지 도 26을 통하여 Ti의 높이를 30nm로 형성한 실시예에 대하여 살펴본다.
도 24를 참고하면, 도 21과는 차이가 있지만, 거의 유사하게 ER값이 100,000이상인 값은 100nm 이하의 모든 Ti의 높이에 대응하므로 TiOx가 형성되어 있으면 어떠한 높이로 형성하더라도 충분한 CR을 가질 수 있음을 확인할 수 있다.
또한, 도 25 및 도 26에서는 아래와 같은 실험 조건으로 실험한 결과이다. (도 26 참고)
금속선(211)은 Al로 형성되고, 제1 저반사층(212)은 TiOx로, 제2 저반사층(213)은 Ti로 형성되는 실시예에서 금속선(211)과 저반사층(212, 213)의 주기(period; 폭과 간격의 합)는 100nm이고, 금속선(211)의 높이는 150nm이고, Ti의 제2 저반사층(213)의 높이는 30nm일 때, 550nm의 파장에 대하여 실험하였다.
이 때, TiOx의 높이에 따른 상부 편광판(21)의 반사율이 도 25에서 도시되어 있다.
도 25 및 도 26에 의하면, TiOx의 높이가 40nm이상 80nm이하의 값을 가지면 10% 이하의 반사율을 가짐을 확인할 수 있다.
도 21 내지 도 26을 참고하면, Ti의 높이에 무관하게 TiOx의 높이는 40nm 이상 80nm의 값을 가지는 것이 10% 이하의 반사율을 가지도록 상부 편광판(21)을 형성할 수 있음을 확인할 수 있다.
그러므로, 일 실시예에서는 금속선(211)의 Al은 150nm이상 200nm이하의 높이로 형성하고, 제1 저반사층(212)의 TiOx는 40nm이상 80nm이하의 높이로 형성하며, 제2 저반사층(213)의 Ti는 20nm 이상 40nm이하의 높이로 형성할 수 있다.
이상에서는 다양한 저반사층을 사용하는 실시예를 기준으로 실험 결과를 살펴보았다.
도 27 및 도 28에서는 저반사층으로 사용가능한 물질 및 그 특성을 도시하고 있다.
도 27 및 도 28은 본 발명의 실시예에 따른 편광판에 사용가능한 물질의 예 및 그 특성을 도시한 도면이다.
도 27에 의하면, 산화 금속(Metal oxide), 질화 금속(Metal nitride), 투명 전도 물질(TCO) 및 금속(metal)이 저반사층으로 사용될 수 있으며, 각각 대응하는 상세 물질도 도시하고 있다.
또한, 도 28에서는 각 물질별로 파장에 대한 굴절율(n, k)값을 기술하고 있다.
도 27 및 도 28을 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 저반사층으로는 다양한 물질이 사용될 수 있으며, 도 2와 같이 하나의 저반사층을 포함하거나 도 7과 같이 두 개의 저반사층을 포함할 수 있음을 알 수 있다.
또한, 저반사층이 3층 이상이 형성될 수도 있다.
본 발명의 실시예는 이와 같은 저반사층을 포함하는 구조뿐만 아니라 반사율이 10% 이하의 값을 가지는 것도 특징이다.
이는 도 29의 비교예와 비교하여 살펴본다.
도 29는 본 발명의 비교예에 대한 반사율 그래프이다.
도 29의 비교예는 Al로 형성된 금속선위에 Ti의 금속을 포함시킨 구조에서 Ti의 높이에 따른 반사율 그래프이다. Ti의 높이가 0인 부분은 Al의 금속선으로만 형성된 경우이며, 이 때의 반사율은 약 45%이다. 그 위에 Ti를 형성하고 높이를 변경하더라도 10% 중반의 반사율에서 수렴하는 것을 알 수 있어 본 발명의 실시예와 같이 10% 이하의 반사율을 얻을 수는 없다.
이하에서는 도 30을 통하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치를 살펴본다.
도 30은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 30에서는 상부 편광판(21)이 도 1과 달리 상부 절연 기판(210)의 외측에 위치하는 온 셀 타입의 액정 표시 장치를 도시하고 있다.
도 1과 다른 상부 편광판(21)에 대해서만 살펴보면 아래와 같다.
투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 만들어진 상부 절연 기판(210)의 위에 상부 편광판(21)이 형성되어 있다.
상부 편광판(21)은 반사형 편광판이며, 복수의 금속선(211)과 각 금속선(211)의 상부에 적층되어 위치하고 있는 복수의 저반사층(212)을 포함한다.
복수의 금속선(211)은 일 방향으로 뻗어 있으며, 일정 간격을 두고 서로 떨어져 있다. 금속선(211)의 간격은 가시광선의 파장보다 작으며, 수십 내지 수백 nm의 폭을 가진다. 상부 편광판(21)의 복수의 금속선(211)이 연장되어 있는 방향과 하부 편광판(11)의 복수의 금속선(111)이 연장되어 있는 방향은 도 1의 실시예에서는 서로 동일하다. 하지만, 실시예에 따라서는 90도의 각도를 이루거나 그 외의 각도를 가질 수 있다.
금속선(211)의 폭은 다양한 폭을 가질 수 있으며, 본 실시예에서는 금속선(211)간의 간격에 준하는 폭을 가진다. 금속선(211)의 높이는 금속선(211)을 형성하는 물질에 따라서 변할 수 있으며, 수십 내지 수백 nm의 폭을 가질 수 있으며, 본 실시예에서는 금속선(211)의 폭의 3배의 값을 가진다. 또한, 금속선(211)은 알루미늄(Al)을 포함할 수 있다. 이와 같이 복수의 금속선(211)이 일 방향으로 배열된 경우 배열 방향과 수직한 빛은 투과시킬 수 있으며, 이와 평행한 빛은 반사시킬 수 있다. 하나의 실시예에서 금속선(211)의 폭은 50nm, 간격은 50nm이고, 높이는 150nm일 수 있다. 금속선(211)의 높이는 150nm이상 200nm일 수 있다. 복수의 금속선(211)이 일 방향으로 배열된 경우 본 방향과 수직한 빛은 투과시킬 수 있으며, 이와 평행한 빛은 반사시킬 수 있다.
복수의 금속선(211)의 위에는 각각 저반사층(212)이 적층되어 있다. 저반사층(212)은 하나의 금속선(211)의 상부에 접하여 있으며, 금속선(211)과 동일한 폭 및 간격을 가진다. 저반사층(212)의 높이는 사용되는 물질에 따라서 다를 수 있다. 저반사층(212)은 금속선(211)의 상부에만 접하여 형성되며, 금속선(211)의 측면에는 형성되지 않으며, 저반사층(212)이 금속선(211)의 측면 및 상부를 덮는 구조로 형성되지 않는다. 이는 금속선(211)이 수행하는 반사 편광의 효과를 저하시키지 않도록 하기 위함이다.
복수의 저반사층(212)의 위에는 대향 절연막(215)이 형성되어 있다. 대향 절연막(215)은 저반사층(212)을 외부로부터 보호하고 지지되기 위한 층으로 필름으로 형성되어 있을 수도 있다.
복수의 금속선(211) 및 복수의 저반사층(212)의 사이의 간격 부분에는 공기가 채워져 있으며, 실시예에 따라서는 굴절율이 공기에 준하는 투명한 물질이 채워져 있을 수 있다.
복수의 금속선(211) 및 복수의 저반사층(212)이 상부 절연 기판(210) 및 대향 절연막(215)과 직접 접촉하고 있다. 즉, 별도의 레진을 사용하여 복수의 금속선(211) 및 복수의 저반사층(212)이 접착되도록 하지 않아 레진층으로 인한 광 손실을 줄인다.
도 30의 실시예에서 사용되는 상부 편광판(21)에서도 저반사층(212)의 수가 2 이상일 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 하부 표시판 11: 하부 편광판
110: 하부 절연 기판 111: 금속선
115: 대향 절연막 124: 게이트 전극
140: 게이트 절연막 154: 반도체
173: 소스 전극 175: 드레인 전극
180: 보호막 190: 화소 전극
200: 상부 표시판 21: 상부 편광판
210: 상부 절연 기판 211: 금속선
212, 213: 저반사층 215: 대향 절연막
220: 차광 부재 230: 컬러 필터
250: 덮개막 270: 공통 전극
3: 액정층 310: 액정 분자
500: 백라이트 유닛

Claims (23)

  1. 일 방향으로 연장되어 있으며, 일정 간격을 두고 배열되어 있는 복수의 금속선; 및
    상기 복수의 금속선의 각각의 상부에 접하며, 상기 복수의 금속선과 동일한 간격 및 폭을 가지는 복수의 저반사층을 포함하며,
    상기 복수의 금속선의 간격은 가시광선의 파장보다 작으며,
    상기 복수의 저반사층의 위에서 입사되는 빛에 대하여 10% 이하의 반사율로 빛을 반사시키는 편광판.
  2. 제1항에서,
    상기 저반사층은 단일층으로 형성되어 있으며, 상기 단일층은 AlNx, TiNx, SiNx, CuNx, MoNx와 같은 질화 금속을 포함하는 편광판.
  3. 제2항에서,
    상기 금속선은 알루미늄으로 150nm이상 200nm이하의 높이로 형성되어 있으며,
    상기 저반사층은 40nm이상 70nm이하의 높이로 형성되어 있는 편광판.
  4. 제1항에서,
    상기 저반사층은 이중층으로 형성되어 있으며,
    상기 금속선의 위에 접하여 형성되어 있는 제1 저반사층과 상기 제1 저반사층위에 접하여 형성되어 있는 제2 저반사층을 포함하는 편광판.
  5. 제4항에서,
    상기 제1 저반사층 및 제2 저반사층은 AlNx, TiNx, SiNx, CuNx, MoNx와 같은 질화 금속으로 형성되어 있으며,
    상기 제1 저반사층과 상기 제2 저반사층에 포함되어 있는 질화 금속은 서로 다른 편광판.
  6. 제5항에서,
    상기 금속선은 알루미늄으로 150nm이상 200nm이하의 높이로 형성되어 있으며,
    상기 제1 저반사층은 TiNx를 포함하며, 40nm이상 70nm이하의 높이로 형성되며, 상기 제2 저반사층은 CuNx를 포함하며, 높이는 10nm이상 100nm이하로 형성되어 있는 편광판.
  7. 제5항에서,
    상기 금속선은 알루미늄으로 150nm이상 200nm이하의 높이로 형성되어 있으며,
    상기 제1 저반사층은 MoNx를 포함하며, 10nm이상 100nm이하의 높이로 형성되며, 상기 제2 저반사층은 CuNx를 포함하며, 높이는 80nm이상 100nm이하로 형성되어 있는 편광판.
  8. 제4항에서,
    상기 제1 저반사층은 GZO, IZO, ITO, ZAO와 같은 투명 전도 물질로 형성되어 있으며, 제2 저반사층은 Ti와 같은 금속으로 형성되어 있는 편광판.
  9. 제8항에서,
    상기 금속선은 알루미늄으로 150nm이상 200nm이하의 높이로 형성되어 있으며,
    상기 제1 저반사층은 50nm이상 100nm이하의 높이로 형성되며, 상기 제2 저반사층은 10nm이상 40nm이하의 높이로 형성되어 있는 편광판.
  10. 제4항에서,
    상기 제1 저반사층은 AlOx, TiOx, MoOx, CuOx, SiOx와 같은 산화 금속으로 형성되어 있으며, 제2 저반사층은 Ti와 같은 금속으로 형성되어 있는 편광판.
  11. 제10항에서,
    상기 금속선은 알루미늄으로 150nm이상 200nm이하의 높이로 형성되어 있으며,
    상기 제1 저반사층은 40nm이상 80nm이하의 높이로 형성되며, 상기 제2 저반사층은 20nm이상 40nm이하의 높이로 형성되어 있는 편광판.
  12. 하부 절연 기판 및 상기 하부 절연 기판의 일측면에 부착되어 있는 하부 편광판을 포함하는 하부 표시판;
    상부 절연 기판 및 상기 상부 절연 기판의 일측면에 부착되어 있는 상부 편광판을 포함하는 상부 표시판; 및
    상기 상부 표시판과 상기 하부 표시판의 사이에 위치하고 있는 액정층을 포함하며,
    상기 상부 편관판은
    일 방향으로 연장되어 있으며, 일정 간격을 두고 배열되어 있는 복수의 금속선; 및
    상기 복수의 금속선의 각각의 상부에 접하며, 상기 복수의 금속선과 동일한 간격 및 폭을 가지는 복수의 저반사층을 포함하며,
    상기 복수의 금속선의 간격은 가시광선의 파장보다 작으며,
    상기 복수의 저반사층의 위에서 입사되는 빛에 대하여 10% 이하의 반사율로 빛을 반사시키는 액정 표시 장치.
  13. 제12항에서,
    상기 저반사층은 단일층으로 형성되어 있으며, 상기 단일층은 AlNx, TiNx, SiNx, CuNx, MoNx와 같은 질화 금속을 포함하는 액정 표시 장치.
  14. 제13항에서,
    상기 금속선은 알루미늄으로 150nm이상 200nm이하의 높이로 형성되어 있으며,
    상기 저반사층은 40nm이상 70nm이하의 높이로 형성되어 있는 액정 표시 장치.
  15. 제12항에서,
    상기 저반사층은 이중층으로 형성되어 있으며,
    상기 금속선의 위에 접하여 형성되어 있는 제1 저반사층과 상기 제1 저반사층위에 접하여 형성되어 있는 제2 저반사층을 포함하는 액정 표시 장치.
  16. 제15항에서,
    상기 제1 저반사층 및 제2 저반사층은 AlNx, TiNx, SiNx, CuNx, MoNx와 같은 질화 금속으로 형성되어 있으며,
    상기 제1 저반사층과 상기 제2 저반사층에 포함되어 있는 질화 금속은 서로 다른 액정 표시 장치.
  17. 제16항에서,
    상기 금속선은 알루미늄으로 150nm이상 200nm이하의 높이로 형성되어 있으며,
    상기 제1 저반사층은 TiNx를 포함하며, 40nm이상 70nm이하의 높이로 형성되며, 상기 제2 저반사층은 CuNx를 포함하며, 높이는 10nm이상 100nm이하로 형성되어 있는 액정 표시 장치.
  18. 제16항에서,
    상기 금속선은 알루미늄으로 150nm이상 200nm이하의 높이로 형성되어 있으며,
    상기 제1 저반사층은 MoNx를 포함하며, 10nm이상 100nm이하의 높이로 형성되며, 상기 제2 저반사층은 CuNx를 포함하며, 높이는 80nm이상 100nm이하로 형성되어 있는 액정 표시 장치.
  19. 제15항에서,
    상기 제1 저반사층은 GZO, IZO, ITO, ZAO와 같은 투명 전도 물질로 형성되어 있으며, 제2 저반사층은 Ti와 같은 금속으로 형성되어 있는 액정 표시 장치.
  20. 제19항에서,
    상기 금속선은 알루미늄으로 150nm이상 200nm이하의 높이로 형성되어 있으며,
    상기 제1 저반사층은 50nm이상 100nm이하의 높이로 형성되며, 상기 제2 저반사층은 10nm이상 40nm이하의 높이로 형성되어 있는 액정 표시 장치.
  21. 제15항에서,
    상기 제1 저반사층은 AlOx, TiOx, MoOx, CuOx, SiOx와 같은 산화 금속으로 형성되어 있으며, 제2 저반사층은 Ti와 같은 금속으로 형성되어 있는 액정 표시 장치.
  22. 제21항에서,
    상기 금속선은 알루미늄으로 150nm이상 200nm이하의 높이로 형성되어 있으며,
    상기 제1 저반사층은 40nm이상 80nm이하의 높이로 형성되며, 상기 제2 저반사층은 20nm이상 40nm이하의 높이로 형성되어 있는 액정 표시 장치.
  23. 제12항에서,
    상기 하부 편광판은 일 방향으로 연장되어 있으며, 일정 간격을 두고 배열되어 있는 복수의 금속선을 포함하는 액정 표시 장치.
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