KR20150029817A - 편광판, 이를 갖는 표시장치 및 이의 제조방법 - Google Patents

편광판, 이를 갖는 표시장치 및 이의 제조방법 Download PDF

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KR20150029817A
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    • G02B5/3058—Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state comprising electrically conductive elements, e.g. wire grids, conductive particles

Abstract

편광판, 이를 갖는 표시장치 및 이의 제조방법이 개시된다. 편광판은 베이스 기판, 상기 베이스 기판 상에 구비된 금속 와이어층, 및 상기 베이스 기판 및 금속 와이어층 중 어느 하나의 위에 구비된 복수의 와이어 그리드 패턴을 포함한다. 따라서, 상기 편광판의 반사 효율 및 광 이용 효율을 향상킬 수 있다.

Description

편광판, 이를 갖는 표시장치 및 이의 제조방법{POLARIZER PLATE, DISPLAY APPARATUS HAVING THE SAME AND METHOD OF MANUFACTURING POLARIZER PLATE}
본 발명은 편광판, 이를 갖는 표시장치 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반사 효율을 향상시킬 수 있는 편광판, 및 상기 편광판을 갖는 표시장치 및 상기 편광판의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 상호 이격되어 어레이된 금속 와이어는 전자기파의 편광을 선택적으로 투과시키거나 반사시킨다. 즉, 입사되는 전자기파의 파장보다 금속 와이어 배열의 주기가 짧은 경우, 금속 와이어와 평행한 편광 성분은 반사되고, 수직한 평광 성분은 투과된다.
이 현상을 이용하여 편광 효율이 우수하고, 투과율이 높으며, 시야각이 넓은 편광자를 제조할 수 있는데, 이러한 소자를 선 격자 편광자(Wire Grid Polarizer)라고 한다.
최근, 선 격자 편광자는 표시 장치에 채용되고 있다.
본 발명의 목적은 반사 효율을 향상시킬 수 있는 편광판을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기한 편광판을 갖는 표시장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기한 편광판의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 편광판은 베이스 기판; 상기 베이스 기판 상에 구비된 금속 와이어층; 및 상기 베이스 기판 및 금속 와이어층 중 어느 하나의 위에 구비된 복수의 와이어 그리드 패턴을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는 제1 기판 및 상기 제1 기판과 대향하여 결합하는 제2 기판을 포함하고, 광을 이용하여 영상을 표시하는 표시패널; 및 상기 표시패널의 후면에 배치되어 상기 광을 상기 표시패널로 공급하는 백라이트 유닛을 포함한다. 상기 제1 기판은 베이스 기판; 상기 베이스 기판에 구비된 인셀 편광판; 및 상기 인셀 편광판과 전기적으로 절연된 화소 어레이층을 포함한다.
상기 인셀 편광판은, 금속 와이어층; 및 상기 베이스 기판 및 금속 와이어층 중 어느 하나의 위에 구비된 복수의 와이어 그리드 패턴을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 제조방법은 베이스 기판의 전면 상에 제1 및 제2 금속층을 순차적으로 형성하는 단계; 상기 제2 금속층 상에 포토레지스트 패턴들을 형성하는 단계; 상기 포토레지스트 패턴들 사이에 제1 및 제2 폴리머로 이루어진 공중합체층를 제공하는 단계; 상기 공중합체층을 열처리하여 제1 및 제2 폴리머를 교대로 배열시키는 단계; 상기 제1 및 제2 폴리머 중 제1 폴리머를 제거하여 제2 폴리머로 이루어지고, 상기 포토레지스트 패턴들 사이에서 서로 소정 간격 이격된 다수의 그리드 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 포토레지스트 패턴들 및 상기 그리드 패턴들을 마스크로하여 상기 제2 금속층을 식각하여 와이어 그리드 패턴들을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 편광판에 실버 나노 와이어를 포함하는 금속 와이어층을 형성함으로써, 편광판의 반사 효율 및 광 이용 효율을 향상킬 수 있다.
또한, 편광판에 에어 갭을 형성할 수 있음으로써, 편광판을 채용하는 표시장치의 전체적인 투과율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 편광판을 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 I 부분의 확대도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 편광판을 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 편광판을 나타낸 단면도이다.
도 5는 인셀 편광판을 구비하는 표시장치를 나타낸 단면도이다.
도 6은 도 5에 도시된 인셀 편광판의 확대 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 인셀 편광판을 나타낸 단면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 인셀 편광판을 나타낸 단면도이다.
도 9는 금속 물질의 파장에 따른 반사율을 나타낸 그래프이다.
도 10은 금속 와이어층을 구비하는 인셀 편광판을 채용한 경우 휘도 상승을 나타낸 그래프이다.
도 11은 도 10은 A1 및 A2에 따른 각도에 따른 휘도 분포를 나타낸 그래프들이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시장치를 나타낸 단면도이다.
도 13은 도 12에 도시된 Ⅱ 부분의 확대 단면도이다.
도 14는 에어 갭에 의한 투과율 향상을 나타낸 그래프들이다.
도 15a 내지 도 15g는 본 발명의 일 실시예에 따른 인셀 편광판의 제조 과정을 나타낸 단면도들이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 편광판을 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 I 부분의 확대도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 편광판(101)은 베이스 기판(110), 상기 베이스 기판(110) 상에 구비된 금속 와이어층(121) 및 상기 금속 와이어층(121) 상에 구비된 복수의 와이어 그리드 패턴(130)을 포함한다.
상기 베이스 기판(110)은 광이 투과되는 물질, 예를 들어 실리콘 기판일 수 있다. 또한, 상기 베이스 기판(110)은 사각 형상의 기판일 수 있다. 상기 금속 와이어층(121)은 상기 베이스 기판(110)의 일면 상에 전면적으로 형성될 수 있다. 본 발명의 일 예로, 상기 금속 와이어층(121)은 실버 나노 와이어를 포함하고, 상기 실버 나노 와이어의 라만 산란(Raman scattering) 현상에 의해서 입사되는 광을 여러 방향으로 난반사시킨다.
한편, 상기 와이어 그리드 패턴들(130) 각각은 제1 방향(D1)으로 길게 연장된다. 상기 제1 방향(D1)은 상기 베이스 기판(110)의 네 변 중 서로 평행한 두 개의 변과 나란한 방향일 수 있다. 또한, 상기 와이어 그리드 패턴들(130)은 상기 제1 방향(D1)과 직교하는 제2 방향(D2)으로 소정 간격 이격되어 서로 평행하게 배열된다.
상기 편광판(101)은 입사되는 광(Li)을 상기 와이어 그리드 패턴들(130)을 통해 편광한다. 구체적으로, 상기 입사광(Li) 중 상기 와이어 그리드 패턴들(130)의 연장 방향(즉, 상기 제1 방향(D1))과 평행한 편광 성분인 S파는 상기 와이어 그리드 패턴들(130)의 금속 성질에 의해서 반사되고, 상기 와이어 그리드 패턴들(130)의 연장 방향과 직교하는 방향(즉, 상기 제2 방향(D2))과 평행한 편광 성분인 P파는 유효 굴절 매질로 인식되어 투과된다.
즉, 상기 와이어 그리드 패턴들(130)의 배열 주기를 "T"라고 할 때, 상기 입사광(Li)의 파장이 상기 배열 주기(T)가 짧을 경우, 편광 성분에 따라 반사 및 투과가 일어난다.
상기 금속 와이어층(121)은 상기 와이어 그리드 패턴들(130)에 의해서 투과되지 못하고 반사된 광을 난반사시켜 상기 와이어 그리드 패턴들(130)로 재입사시킨다. 상기 와이어 그리드 패턴들(130)로 재입사된 광 중 일부는 다시 투과되고 일부는 다시 반사될 수 있다. 이러한 과정이 반복됨으로써, 상기 금속 와이어층(121)에 의해서 상기 편광판(101)의 반사 효율을 향상시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 편광판을 나타낸 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 편광판(103)은 베이스 기판(110), 상기 베이스 기판(110) 상에 구비된 복수의 금속 와이어 패턴(123) 및 상기 금속 와이어 패턴들(123) 상에 구비된 복수의 와이어 그리드 패턴(130)을 포함한다.
본 발명의 일 예로, 상기 금속 와이어 패턴들(123)은 상기 와이어 그리드 패턴들(130)과 대응되는 위치에만 구비될 수 있다. 즉, 상기 금속 와이어 패턴들(123)은 상기 와이어 그리드 패턴들(130)과 일대일 대응하도록 구비되어 상기 와이어 그리드 패턴들(130)과 상기 베이스 기판(110) 사이에 개재될 수 있다.
상기 금속 와이어 패턴들(120)이 상기 와이어 그리드 패턴(130)과 대응하는 위치에만 구비된다는 측면을 제외하고 도 1 및 도 2의 구성과 기능이 동일하므로, 도 3의 편광판(103)에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 편광판을 나타낸 단면도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 편광판(105)은 베이스 기판(110), 상기 베이스 기판(110)의 제1 면(110a)상에 구비된 금속 와이어층(120) 및 상기 베이스 기판(110)의 제2 면(110b)상에 구비된 복수의 와이어 그리드 패턴(130)을 포함한다.
여기서, 상기 제1 면(110a)은 상기 베이스 기판(110)의 하면일 수 있고, 상기 제2 면(110b)은 상기 하면과 반대하는 상기 베이스 기판(110)의 상면일 수 있다.
상기 금속 와이어층(120)이 상기 와이어 그리드 패턴(130)과 상기 베이스 기판(110)의 다른 면에 구비된다는 측면을 제외하고 도 1 및 도 2의 구성과 기능이 동일하므로, 도 4의 편광판(105)에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
도 5는 인셀 편광판을 구비하는 표시장치를 나타낸 단면도이고, 도 6은 도 5에 도시된 인셀 편광판의 확대 단면도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치(600)는 광을 발생하는 백라이트 유닛(500) 및 상기 광을 이용하여 영상을 표시하는 표시패널(300)을 포함한다.
상기 백라이트 유닛(500)은 광을 발생하는 광원(미도시), 상기 광원으로부터 상기 광을 수신하여 상기 표시패널(300) 측으로 가이드하는 도광판(510) 및 상기 도광판(510)으로부터 누설된 광을 반사하여 상기 도광판(510)으로 재입사시키는 반사판(520)을 포함한다.
상기 백라이트 유닛(500)은 상기 표시패널(300)의 배면에 인접하여 구비되며, 상기 도광판(510)은 상기 표시패널(300)에 대응하는 크기로 형성되어 상기 광을 전면으로 출력한다. 상기 반사판(520)은 상기 도광판(510)의 하면에 대응하는 크기로 구비되고, 반사율이 높은 물질로 이루어져 상기 하면을 통해 누설된 광을 반사한다.
상기 표시패널(300)은 제1 기판(350), 상기 제1 기판(350)과 마주하는 제2 기판(380) 및 상기 제1 기판(350)과 상기 제2 기판(380)과의 사이에 개재된 액정층(390)을 포함한다.
상기 제1 기판(350)은 제1 베이스 기판(310), 상기 제1 베이스 기판(310) 상에 구비된 인셀 편광판(320), 상기 인셀 편광판(320)을 커버하는 베이스 절연막(330), 및 상기 베이스 절연막(330) 상에 구비된 화소 어레이층(340)을 포함한다.
상기 표시패널(300)은 표시 영역(DA) 및 비표시 영역(NDA)으로 구분된다. 상기 인셀 편광판(320)은 상기 제1 베이스 기판(310) 상에 구비된 금속 와이어층(321)을 포함한다. 상기 금속 와이어층(321)은 상기 제1 베이스 기판(310)의 일면 상에 전면적으로 형성된다. 상기 인셀 편광판(320)은 상기 표시 영역(DA)에 대응하여 상기 금속 와이어층(321) 상에 구비된 복수의 와이어 그리드 패턴(323) 및 상기 비표시 영역(NDA)에 대응하여 상기 금속 와이어층(321) 상에 구비된 제1 반사 패턴(324)을 더 포함한다.
상기 와이어 그리드 패턴들(323)은 상기 백라이트 유닛(500)으로부터 제공된 상기 광 중 상기 와이어 그리드 패턴들(323)의 연장 방향과 평행한 편광 성분인 S파는 상기 와이어 그리드 패턴들(323)의 금속(예를 들어, 알루미늄) 성질에 의해서 반사되고, 상기 와이어 그리드 패턴들(323)의 연장 방향과 직교하는 방향과 평행한 편광 성분인 P파는 유효 굴절 매질로 인식되어 투과된다.
상기 제1 반사 패턴(324)은 알루미늄과 같은 반사율이 높은 물질로 이루어져 상기 백라이트 유닛(500)으로부터 제공된 상기 광을 반사한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제1 반사 패턴(324)을 통해 반사된 광은 상기 백라이트 유닛(500)의 상기 반사판(520)에 의해서 반사되어 상기 표시패널(300) 측으로 재입사된다. 따라서, 상기 인셀 편광판(320)의 상기 반사 패턴(324)에 의해서 광 이용 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 제1 반사 패턴(324)을 통해 반사된 광은 상기 금속 와이어층(321)에 의해서 난반사되어 상기 와이어 그리드 패턴(323) 측으로 재입사될 수 있다. 상기 와이어 그리드 패턴들(130)로 재입사된 광 중 일부는 다시 투과되고 일부는 다시 반사될 수 있다. 이러한 과정이 반복됨으로써, 상기 금속 와이어층(321)에 의해서 상기 인셀 편광판(320)의 반사 효율을 향상시킬 수 있다.
다시 도 5를 참조하면, 상기 제1 반사 패턴(324)은 상기 비표시 영역(NDA)에 대응하는 크기로 형성되어, 상기 비표시 영역(NDA)으로 입사된 광을 재사용할 수 있도록 반사시킨다. 즉, 상기 제1 반사 패턴(324)에 의해서 상기 표시 영역(DA) 측으로 재입사되는 광량이 증가한다. 따라서, 상기 인셀 편광판(320)의 광 이용 효율이 상기 제1 반사 패턴(324)에 의해서 향상될 수 있다.
한편, 상기 인셀 편광판(320)의 상면에는 상기 베이스 절연막(330)이 형성된다. 상기 베이스 절연막(330)은 상기 제1 반사 패턴(324) 및 상기 와이어 그리드 패턴들(323)을 전체적으로 커버한다. 이 경우, 상기 와이어 그리드 패턴들(323) 사이의 이격 공간은 상기 베이스 절연막(330)에 의해서 채워질 수 있다. 상기 인셀 편광판(320) 바로 위에 상기 화소 어레이층(340)을 형성하면, 상기 와이어 그리드 패턴들(323) 사이의 이격 공간에 의해서 공정 불량이 유발될 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 예로, 상기 베이스 절연막(330)이 상기 화소 어레이층(340)과 상기 인셀 편광판(320) 사이에 개재될 수 있다.
또한, 상기 베이스 절연막(330)은 상기 제1 반사 패턴(324) 및 상기 와이어 그리드 패턴들(323)을 상기 화소 어레이층(340)과 전기적으로 절연시키기 위하여 절연성 물질로 이루어진다.
상기 화소 어레이층(340)은 박막 트랜지스터(TR), 층간 절연막(346) 및 화소 전극(347)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 박막 트랜지스터(TR)는 게이트 전극(341), 소오스 전극(344) 및 드레인 전극(345)을 포함한다. 구체적으로, 상기 베이스 절연막(330) 상에는 상기 게이트 전극(341)이 형성되고, 상기 게이트 전극(341)은 게이트 절연막(342)에 의해서 커버된다. 상기 게이트 전극(341)에 대응하여 상기 게이트 절연막(342) 상에는 반도체층(343)이 형성되고, 상기 반도체층(343) 상에서 상기 소오스 전극(344) 및 상기 드레인 전극(345)은 소정 간격 이격하여 배치된다.
상기 층간 절연막(346)은 상기 박막 트랜지스터(TR)를 커버하도록 상기 게이트 절연막(342) 상에 형성되고, 상기 층간 절연막(346) 위로 상기 화소 전극(347)이 형성된다. 상기 층간 절연막(346)에는 상기 박막 트랜지스터(TR)의 상기 드레인 전극(345)을 노출시키는 콘택홀(346a)이 형성되고, 상기 콘택홀(346a)을 통해 상기 화소 전극(247)은 상기 드레인 전극(345)과 전기적으로 연결될 수 있다.
도 5에 도시된 제1 기판(350)의 구조는 본 발명의 일 실시예로 제시된 것이며, 본 발명은 도 5에 도시된 제1 기판(350)의 구조에 한정되지 않는다.
상기 제2 기판(380)은 제2 베이스 기판(360), 컬러 필터층(371) 및 블랙 매트릭스(372)를 포함한다. 상기 제2 베이스 기판(360)은 상기 제1 베이스 기판(310)과 대향하여 배치되고, 상기 블랙 매트릭스(372)는 상기 비표시 영역(NDA)에 대응하여 상기 제2 베이스 기판(360) 상에 구비된다. 상기 컬러 필터층(371)은 레드, 그린 및 블루 색화소를 포함하고, 각 색화소들은 적어도 상기 표시 영역(DA)에 대응하고, 상기 블랙 매트릭스(372)와 중첩할 수 있다.
상기 제1 기판(350)과 상기 제2 기판(380) 사이에는 상기 액정층(390)이 구비되고, 상기 표시 패널(300)은 상기 제1 및 제2 기판(350, 380) 사이에 상기 액정층(390)이 형성될 공간을 제공하기 위하여 상기 제1 기판(350)과 상기 제2 기판(380)을 소정 간격 이격시키는 스페이서(375)를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 표시 패널(300) 상에는 이색성 편광판(dichroic polarizer)(400)이 구비된다. 상기 이색성 편광판(400)은 시트 형태로 이루어져 상기 표시 패널(300) 상에 부착될 수 있다. 상기 이색성 편광판(400)의 편광축은 상기 인셀 편광판(320)의 상기 와이어 그리드 패턴들(323)의 연장 방향과 수직 또는 평행할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 인셀 편광판을 나타낸 단면도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 인셀 편광판(320)은 상기 표시영역(DA)에 대응하여 제1 베이스 기판(310) 상에 구비된 복수의 금속 와이어 패턴(322a), 상기 비표시 영역(NDA)에 대응하여 상기 제1 베이스 기판(310) 상에 구비된 제2 반사 패턴(322b)을 포함한다.
또한, 상기 인셀 편광판(320)은 상기 표시영역(DA)에 대응하여 상기 금속 와이어 패턴들(322a) 상에 구비된 복수의 와이어 그리드 패턴(323), 및 상기 비표시 영역(NDA)에 대응하여 상기 제2 반사 패턴(322b) 상에 구비된 제1 반사 패턴(324)을 포함한다.
상기 금속 와이어 패턴들(322a)은 상기 와이어 그리드 패턴들(323)과 대응되는 위치에만 구비되며, 상기 제2 반사 패턴(322b)은 상기 제1 반사 패턴(324)과 대응하는 위치에만 구비될 수 있다. 즉, 상기 금속 와이어 패턴들(322a)은 상기 와이어 그리드 패턴들(323)과 일대일 대응하도록 구비되어 상기 와이어 그리드 패턴들(323)과 상기 제1 베이스 기판(110) 사이에 개재될 수 있다.
상기 금속 와이어 패턴들(322a)이 상기 와이어 그리드 패턴(323)과 대응하는 위치에 구비된다는 측면을 제외하고 도 5 및 도 6의 구성과 기능이 동일하므로, 도 7의 인셀 편광판(320)에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 인셀 편광판을 나타낸 단면도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 인셀 편광판(320)은 제1 베이스 기판(310)의 제1 면(310a)상에 구비된 금속 와이어층(321), 상기 제1 베이스 기판(310)의 제2 면(310b)상에 상기 표시 영역(DA)에 대응하여 구비된 복수의 와이어 그리드 패턴(323) 및 상기 제1 베이스 기판(310)의 제2 면(310b)상에 상기 비표시 영역(NDA)에 대응하여 구비된 제1 반사 패턴(324)을 포함한다.
여기서, 상기 제1 면(310a)은 상기 제1 베이스 기판(310)의 하면일 수 있고, 상기 제2 면(310b)은 상기 하면과 반대하는 상기 제1 베이스 기판(310)의 상면일 수 있다.
상기 금속 와이어층(321)이 상기 와이어 그리드 패턴들(323) 및 상기 제1 반사 패턴(324)과 상기 제1 베이스 기판(310)의 다른 면에 구비된다는 측면을 제외하고 도 5 및 도 6의 구성과 기능이 동일하므로, 도 8의 인셀 편광판(320)에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
도 9는 금속 물질의 파장에 따른 반사율을 나타낸 그래프이다.
도 9를 참조하면, 금속 물질의 종류에 따라서 파당의 크기에 따른 반사율이 다르게 나타났다. 예를 들어, 알루미늄(Al)의 경우 200nm 내지 5㎛의 파장대에서 대략 90%에 근접한 반사율을 갖는다. 한편, 은(Ag)의 경우 대략 200nm 내지 500nm의 파장대에서는 알루미늄(Al)보다 낮은 반사율을 갖지만, 500nm 내지 5㎛의 파장대에서는 상기 알루미늄(Al)보다 높은 반사율을 갖는다.
따라서, 상기 인셀 편광판(320)이 알루미늄(Al)으로 이루어진 상기 와이어 그리드 패턴(323)을 구비하고, 은(Ag)으로 이루어진 금속 와이어층(321)을 구비하면, 하나의 금속 물질로 이루어진 상기 인셀 편광판에 비하여 전체적인 반사율이 향상될 수 있다.
도 10은 금속 와이어층을 구비하는 인셀 편광판을 채용한 경우 휘도 상승을 나타낸 그래프이고, 도 11은 도 10은 A1 및 A2에 따른 각도에 따른 휘도 분포를 나타낸 그래프들이다.
도 10 및 도 11에서, 'A1'은 백라이트 유닛에 확산판이 구비되고 인셀 편광판에 금속 와이어층이 생략된 제1 경우를 나타내고, 'A2'는 상기 백라이트 유닛에 확산판이 생략되고, 상기 인셀 편광판(320)에 금속 와이어층(321)(예를 들어 상기 실버 나노 와이어를 포함함)이 구비된 제2 경우를 나타낸다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 제1 경우(A1)보다 제2 경우(A2)에 전체적인 휘도가 높게 나타났다. 즉, 제1 경우(A1)의 전체 휘도가 1109.44로 나타난 반면, 제2 경우(A2)의 전체 휘도가 1429.22로 대략 28.82% 높게 나타났다. 뿐만 아니라, 도 11에 도시된 바와 같이, 제1 경우(A1)와 제2 경우(A2)의 측면 휘도는 거의 유사한 값을 갖는 반면, 제2 경우(A2)가 제1 경우(A1)보다 정면 휘도가 크게 높은 것으로 나타났다.
즉, 제2 경우(A2)가 제1 경우(A1)보다 표시장치(600)의 전체 휘도 및 정면 휘도가 전체적으로 높게 나타나는 것을 알 수 있다.
이처럼 상기 금속 와이어층(321)을 상기 인셀 편광판(320)에 채용하면, 상기 백라이트 유닛(500)에 확산판(또는 확산 시트)를 사용하지 않고서도 더 높은 휘도를 달성할 수 있다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시장치를 나타낸 단면도이고, 도 13은 도 12에 도시된 Ⅱ 부분의 확대 단면도이다. 단, 도 12에 도시된 구성요소 중 도 5에 도시된 구성요소와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 병기하고, 그에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
도 12 및 도 13을 참조하면, 상기 제1 기판(350)은 제1 베이스 기판(310), 상기 제1 베이스 기판(310)의 제1 면(310a) 상에 구비된 인셀 편광판(320) 및 상기 제1 베이스 기판(310)의 제2 면(310b) 상에 구비된 화소 어레이층(340)을 포함한다.
상기 표시패널(300)은 표시 영역(DA) 및 비표시 영역(NDA)으로 구분된다. 상기 인셀 편광판(320)은 상기 표시 영역(DA)에 대응하여 상기 제1 베이스 기판(310) 상에 구비된 복수의 와이어 그리드 패턴(323) 및 상기 비표시 영역(NDA)에 대응하여 상기 제1 베이스 기판(310) 상에 구비된 제1 반사 패턴(324)을 더 포함한다. 상기 인셀 편광판(320)은 상기 와이어 그리드 패턴들(323) 및 상기 반사 패턴(324)을 커버하는 금속 와이어층(321)을 포함한다.
본 발명의 일 예로, 상기 금속 와이어층(321)은 실버 나노 와이어를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 와이어 그리드 패턴들(323) 사이의 이격 공간은 상기 금속 나놔 와이어층(321)에 의해서 채워지지 않는다. 따라서, 상기 인셀 편광판(320)은 상기 와이어 그리드 패턴들(323) 사이 영역에서 상기 제1 베이스 기판(310)과 상기 금속 와이어층(321)이 이격되어 형성된 에어갭(323a)을 포함할 수 있다.
도 14는 에어 갭에 의한 투과율 향상을 나타낸 그래프들이다. 도 14에서 제1 그래프(G1)는 인셀 편광판(320)에 에어 갭(323a)이 없는 경우의 투과율을 나타내고, 제2 그래프(G2)는 인셀 편광판(323)에 에어 갭(323a)이 있는 경우의 투과율을 나타낸다. 도 14에서 x축은 상기 에어 갭이 존재하지 않는 경우, 상기 와이어 그리드 패턴들 사이의 이격 공간에 채워지는 물질의 굴절률을 나타낸다.
상기 인셀 편광판(320)의 상기 와이어 그리드 패턴들(323) 사이의 이격 공간이 상기 베이스 절연막(330, 도 5에 도시됨) 등으로 채워진 경우, 그 베이스 절연막(330)의 굴절률에 무관하게, 상기 에어 갭(323a)으로 존재하는 경우가 투과율이 높게 나타났다. 즉, 상기 인셀 편광판(320)에 상기 에어 갭(323a)이 형성되면, 상기 표시장치(600)의 전체적인 투과율을 향상시킬 수 있다.
도 15a 내지 도 15g는 본 발명의 일 실시예에 따른 인셀 편광판의 제조 과정을 나타낸 단면도들이다.
도 15a를 참조하면, 제1 베이스 기판(310)의 전면 상에는 제1 금속층(311) 및 제2 금속층(312)이 순차적으로 형성된다. 상기 제1 및 제2 금속층(311)은 서로 다른 금속 물질로 이루어질 수 있다. 본 발명의 일 예로, 상기 제1 금속층(311)은 실버 나노 와이어를 포함할 수 있고, 상기 제2 금속층(312)은 알루미늄(Al)으로 이루어질 수 있다.
도 15b에 도시된 바와 같이, 상기 제2 금속층(312) 상에는 포토 레지스트 패턴들(313)이 형성된다. 본 발명의 일 예로, 상기 포토 레지스트 패턴들(313)은 비표시 영역(NDA) 대응하여 구비되고, 표시 영역(DA)에는 상기 포토 레지스트 패턴들(313)이 구비되지 않는다.
도 15c를 참조하면, 상기 포토 레지스트 패턴들(313) 사이의 공간은 공중합체층(314)으로 채워진다. 여기서, 상기 공중합체층(314)은 상기 포토 레지스트 패턴들(313) 각각의 높이보다 작은 높이로 형성된다. 본 발명의 일 예로, 상기 공중합체층(314)은 제1 폴리머 및 제2 폴리머가 서로 불규칙하게 무질서한 방향으로 정렬되어 있다. 상기 제1 및 제2 폴리머는 각각 PMMA(Poly methylmethacrylate) 및 PS(poly stylrene)일 수 있다.
상기 공중합체층(314)을 열처리하면, 도 15d와 같이 상기 공중합체층(314)는 제1 및 제2 폴리머(315, 316)로 상분리된다. 특히, 상기 제1 및 제2 폴리머(315, 316)는 두 개의 포토 레지스트 패턴들(313) 사이에서 교번적으로 배열될 수 있다.
이후, 상기 제1 및 제2 폴리머(315, 316) 중 어느 하나를 제거하면, 도 15e에 도시된 바와 같이 두 개의 포토 레지스트 패턴들(313) 사이에는 서로 소정 간격 이격된 이들 중 하나의 폴리머만이 잔류하여 나노 그리드 패턴(317)을 형성한다. 본 발명의 일 예로, PMMA로 이루어진 제1 폴리머(315)가 제거되고, 잔류하는 상기 제2 폴리머(316)가 상기 나노 그리드 패턴(317)을 형성할 수 있다.
이후, 상기 나노 그리드 패턴(317) 및 상기 포토 레지스트 패턴들(313)을 마스크로 하여 상기 제2 금속층(312)을 식각한다. 그러면, 도 15f에 도시된 바와 같이 상기 제1 금속층(311) 상에는 와이어 그리드 패턴들(323) 및 제1 반사 패턴(324)이 형성된다.
상기 와이어 그리드 패턴들(323) 및 제1 반사 패턴(324)을 마스크로 하여 상기 제1 금속층(311)을 식각하면, 도 15g와 같이 상기 제1 베이스 기판(310) 상에는 상기 와이어 그리드 패턴들(323)과 대응하는 금속 와이어 패턴들(322a) 및 상기 제1 반사 패턴(324)에 대응하는 제2 반사 패턴(322b)이 형성된다. 구체적으로, 상기 금속 와이어 패턴들(322a)은 상기 표시 영역(DA)에 대응하여 구비되고, 상기 제2 반사 패턴(322b)은 상기 비표시 영역(NDA)에 대응하여 구비된다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
101, 103, 105 : 편광판 110 : 베이스 기판
121 : 금속 와이어층 123 : 금속 와이어 패턴
130 : 와이어 그리드 패턴 300 : 표시패널
500 : 백라이트 유닛 600 : 표시장치
320 : 인셀 편광판 400 : 이색성 편광판
321 : 금속 와이어층 323 : 와이어 그리드 패턴
324 : 제1 반사패턴 330 : 베이스 절연막
340 : 화소 어레이층 350 : 제1 기판
310 : 제1 베이스 기판 360 : 제2 베이스 기판
380 : 제2 기판 390 : 액정층
375 : 스페이서

Claims (20)

  1. 베이스 기판;
    상기 베이스 기판 상에 구비된 금속 와이어층; 및
    상기 베이스 기판 및 금속 와이어층 중 어느 하나의 위에 구비된 복수의 와이어 그리드 패턴을 포함하는 편광판.
  2. 제1항에 있어서, 상기 금속 와이어층은 금속 나노 와이어를 포함하고, 상기 와이어 그리드 패턴들은 상기 금속 나노 와이어와 파장대별 반사율이 다른 금속 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 편광판.
  3. 제2항에 있어서, 상기 금속 나노 와이어는 실버 나노 와이어이고, 상기 금속 물질은 알루미늄인 것을 특징으로 하는 편광판.
  4. 제1항에 있어서, 상기 금속 와이어층은 상기 베이스 기판과 상기 와이어 그리드 패턴 사이에 위치하고,
    상기 금속 와이어층은 상기 와이어 그리드 패턴들에 일대일 대응하여 위치하는 금속 와이어 패턴들을 포함하는 것을 특징으로 하는 편광판.
  5. 제1항에 있어서, 상기 금속 와이어층은 상기 베이스 기판의 제1 면 상에 구비되고, 상기 와이어 그리드 패턴은 상기 베이스 기판의 제2 면 상에 구비되는 것을 특징으로 하는 편광판.
  6. 제1 기판 및 상기 제1 기판과 대향하여 결합하는 제2 기판을 포함하고, 광을 이용하여 영상을 표시하는 표시패널; 및
    상기 표시패널의 후면에 배치되어 상기 광을 상기 표시패널로 공급하는 백라이트 유닛을 포함하고,
    상기 제1 기판은,
    베이스 기판;
    상기 베이스 기판에 구비된 인셀 편광판; 및
    상기 인셀 편광판과 전기적으로 절연된 화소 어레이층을 포함하며,
    상기 인셀 편광판은,
    금속 와이어층; 및
    상기 베이스 기판 및 금속 와이어층 중 어느 하나의 위에 구비된 복수의 와이어 그리드 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 금속 와이어층은 제1 금속 물질로 이루어지고, 상기 와이어 그리드 패턴들은 상기 제1 금속 물질과 파장대별 반사율이 다른 제2 금속 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 표시장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제1 금속 물질은 은(Ag)이고, 상기 제2 금속 물질은 알루미늄인 것을 특징으로 하는 표시장치.
  9. 제6항에 있어서, 상기 금속 와이어층은 상기 베이스 기판과 상기 와이어 그리드 패턴 사이에 위치하고, 상기 베이스 기판의 전면(全面)에 형성되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  10. 제6항에 있어서, 상기 금속 와이어층은 상기 베이스 기판과 상기 와이어 그리드 패턴 사이에 위치하고,
    상기 금속 와이어층은 상기 와이어 그리드 패턴들에 일대일 대응하여 위치하는 금속 와이어 패턴들을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  11. 제6항에 있어서, 상기 금속 와이어층은 상기 베이스 기판의 제1 면 상에 구비되고, 상기 와이어 그리드 패턴은 상기 베이스 기판의 제2 면 상에 구비되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  12. 제9 내지 11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 기판은 상기 와이어 그리드 패턴들과 상기 화소 어레이층 사이에 개재된 베이스 절연막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  13. 제6항에 있어서, 상기 인셀 편광판은 상기 베이스 기판의 제1 면 상에 구비되고, 상기 화소 어레이층은 상기 베이스 기판의 제2 면 상에 구비되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 와이어 그리드 패턴은 상기 베이스 기판의 상기 제1 면 상에 구비되고, 상기 금속 와이어층은 상기 와이어 그리드 패턴 상에 구비되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 인셀 편광판은 상기 와이어 그리드 패턴들 사이 영역에서 상기 베이스 기판과 상기 금속 와이어층이 이격되어 형성된 에어갭을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  16. 제6항에 있어서, 상기 표시패널은 표시 영역 및 비표시 영역으로 구분되고,
    상기 와이어 그리드 패턴은 상기 표시 영역에 대응하여 구비되고,
    상기 인셀 편광판은 상기 비표시 영역에 대응하여 구비된 제1 반사 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 금속 와이어층은 상기 표시 영역에서 상기 와이어 그리드 패턴과 일대일 대응하여 구비된 금속 와이어 패턴 및 상기 비표시 영역에서 상기 제1 반사 패턴에 대응하여 구비된 제2 반사 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  18. 베이스 기판의 전면 상에 제1 및 제2 금속층을 순차적으로 형성하는 단계;
    상기 제2 금속층 상에 포토레지스트 패턴들을 형성하는 단계;
    상기 포토레지스트 패턴들 사이에 제1 및 제2 폴리머로 이루어진 공중합체층를 제공하는 단계;
    상기 공중합체층을 열처리하여 제1 및 제2 폴리머를 교대로 배열시키는 단계;
    상기 제1 및 제2 폴리머 중 제1 폴리머를 제거하여 제2 폴리머로 이루어지고, 상기 포토레지스트 패턴들 사이에서 서로 소정 간격 이격된 다수의 그리드 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 포토레지스트 패턴들 및 상기 그리드 패턴들을 마스크로하여 상기 제2 금속층을 식각하여 와이어 그리드 패턴들을 형성하는 단계를 포함하는 편광판 제조방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 와이어 그리드 패턴들을 마스크로하여 상기 제1 금속층을 식각하여 상기 와이어 그리드 패턴에 일대일 대응하는 금속 와이어 패턴을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 편광판 제조방법.
  20. 제18항에 있어서, 상기 제1 금속층은 실버 나노 와이어를 포함하고, 상기 제2 금속층은 알루미늄으로 이루어진 것을 특징으로 하는 편광판 제조방법.
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