KR20150039639A - 와이어 그리드 편광자, 이를 포함하는 표시 장치 및 이의 제조방법 - Google Patents

와이어 그리드 편광자, 이를 포함하는 표시 장치 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 와이어 그리드 편광자는 기판, 상기 기판 상에 돌출하여 형성되는 다수의 나란한 전도성 와이어 패턴, 상기 전도성 와이어 패턴의 상부에 형성되는 비전도성 와이어 패턴, 및 상기 전도성 와이어 패턴 및 비전도성 와이어 패턴의 상부에 형성되는 보호층을 포함하되, 상기 보호층은 상기 전도성 와이어 패턴의 주기보다 큰 직경을 가지는 제1 투명 입자를 포함하고, 상기 전도성 와이어 패턴 사이를 빈 공간으로 유지할 수 있다.

Description

와이어 그리드 편광자, 이를 포함하는 표시 장치 및 이의 제조방법{WIRE GRID POLARIZER, DISPLAY DEVICE INCLUDING THE SAME AND METHOD FOR FABRICATING THE SAME}
본 발명은 와이어 그리드 편광자, 이를 포함하는 표시 장치 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
전자기파에서 특정 편광만을 편광시키기 위하여 평행한 도전체 선을 배열시키는 평행 전도 전선 어레이를 일반적으로 와이어 그리드(wire grid)라고 한다.
해당 빛의 파장보다 작은 주기를 가지는 와이어 그리드 구조는 비편광 입사광에 대해 와이어 방향의 편광은 반사하고 와이어 방향에 수직인 편광은 투과하는 편광 특성을 가진다. 이는 흡수형 편광자에 비하여 반사된 편광을 재이용할 수 있다는 장점이 있다.
다만, 도전성 물질로 이루어진 관계로 표시 장치 내부의 전극 등과의 사이에서 상호반응이 일어날 수 있어, 오작동 발생의 소지가 있다. 이에, 내열성을 가지는 물질로 보호층을 도포되어 사용하게 된다.
이 경우, 보호층을 형성하는 과정에서, 와이어 그리드 구조 사이 공간을 내열성을 가지는 물질이 채울 수 있다. 이 경우, 와이어 그리드 구조 사이 공간이 공기로 유지되는 경우보다 투과도 및 편광 특성이 저하된다.
도 1을 참조하면, 와이어 그리드 사이 공간(g)의 굴절률이 보호층의 굴절률(t)과 같이 높아질수록 가시광선 영역에서의 투과율 및 소광비(Extinction Ratio)가 저하되는 것을 확인할 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 와이어 그리드 사이 공간이 공기로 유지되는 와이어 그리드 편광자, 이를 포함하는 표시 장치 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자는, 기판, 상기 기판 상에 돌출하여 형성되는 다수의 나란한 전도성 와이어 패턴, 상기 전도성 와이어 패턴 상에 형성되는 비전도성 와이어 패턴, 및 상기 전도성 와이어 패턴 및 비전도성 와이어 패턴 상에 형성되는 보호층을 포함하되, 상기 보호층은 상기 전도성 와이어 패턴의 주기보다 큰 직경을 가지는 제1 투명 입자를 포함하고, 상기 전도성 와이어 패턴 사이 공간은 공기 또는 진공일 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는, 빛을 발산하는 백라이트 유닛, 상기 백라이트 유닛 상에 적층되고, 하부 기판, 액정층 및 상부 기판을 포함하는 액정 패널, 및 상기 액정 패널의 상부, 하부, 또는 상부 및 하부에 배치되는 청구항 1 내지 10 중 어느 한 항의 와이어 그리드 편광자를 포함할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 제조방법은, 기판 상에 전도성 물질 층 및 비전도성 물질 층을 형성하는 단계, 전도성 물질 층 및 비전도성 물질 층을 와이어 패턴으로 패터닝하는 단계, 와이어 패턴 상에 투명 입자를 포함하는 보호층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.
와이어 그리드 편광자의 투과도와 편광 특성을 저해하지 않으면서 TFT 등의 소자 성능에 영향을 미치지 않을 수 있다.
또한, 상기 와이어 그리드 편광자를 상부 편광자로 사용할 경우, 반사 방지 성능을 향상된 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 와이어 그리드 편광자의 굴절률 구성에 따른 투과율 및 소광비를 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 굴절률 구성에 따른 투과율 및 소광비를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면 모식도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 제조 공정도이다.
도 10a 내지 도 10c는 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 제조 공정별 단면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장된 것일 수 있다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위 뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 굴절률 구성에 따른 투과율 및 소광비를 나타낸 그래프이다.
도 2를 참조하면, 와이어 그리드 사이 공간(g)의 굴절률이 1.0으로 일정할 경우, 보호층의 굴절률(t)이 1.2, 1.4 및 1.6으로 증가하여도, 투과율 및 소광비의 차이가 극히 미미한 것을 확인할 수 있다. 즉, 와이어 그리드 사이 공간을 공기 또는 진공으로 유지하는 것이, 투과율 및 편광 특성에 영향을 미치는 것을 확인할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 단면도이다.
도 3을 참조하면, 와이어 그리드 편광자(100)는 기판(110), 기판(110) 상에 돌출하여 형성되는 다수의 나란한 전도성 와이어 패턴(120), 전도성 와이어 패턴(120) 상에 형성되는 비전도성 와이어 패턴(130), 및 전도성 와이어 패턴(120) 및 비전도성 와이어 패턴(130) 상에 형성되는 보호층(140)을 포함하되, 보호층(140)은 전도성 와이어 패턴(120)의 주기보다 큰 직경을 가지는 제1 투명 입자(141)를 포함하고, 전도성 와이어 패턴(120) 사이 공간(121)이 공기 또는 진공일 수 있다.
기판(110)은 가시광선을 투과시킬 수 있으면 그 재질은 용도나 공정에 맞게 적절하게 선택할 수 있다. 예를 들면, 유리, Quartz, 아크릴, TAC(triacetylcellulose), COP(cyclic olefin copolymer), COC(cyclic olefin polymer), PC(polycarbonate), PET(polyethylenenaphthalate), PES(polyethersulfone) 등의 다양한 폴리머 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다. 기판(110)은 일정 정도의 유연성(flexibility)을 가지는 광학용 필름 기재로 형성할 수 있다.
기판(110) 상에는 전도성 와이어 패턴(120)이 일정한 주기를 가지고 나란하게 배열되어 있을 수 있다. 전도성 와이어 패턴(120)의 주기는 입사광의 파장 대비 짧을수록 높은 편광 소광비를 가질 수 있다. 다만, 주기가 짧을수록 제조가 어려워지는 문제점이 있다. 가시광선 영역은 일반적으로 380 nm 내지 780 nm 범위이고, 와이어 그리드 편광자가 적, 녹, 청(R, G, B)의 빛의 3원색에 대해서 높은 소광비를 가지도록 하기 위해서는, 적어도 200 nm 이하의 주기를 가져야 편광 특성을 기대할 수 있다. 다만, 기존 편광자 대비 동등 이상의 편광 성능을 나타내기 위해서는 120 nm 이하의 주기를 가질 수 있다.
전도성 와이어 패턴(120)은 전도성 소재이면 제한없이 사용이 가능하다. 예시적인 실시예에서, 전도성 와이어 패턴(120)은 금속 재질일 수 있고, 보다 구체적으로는 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 은(Ag), 구리(Cu), 니켈(Ni), 코발트(Co) 및 몰리브덴(Mo)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나의 금속 또는 이들의 합금, 또는 이들의 적층 구조인 것을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
전도성 와이어 패턴(120)의 폭은 편광 선능을 나타낼 수 있는 범위에서, 10 nm 내지 200 nm 범위인 것을 들 수 있지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다. 또한, 전조성 와이어 패턴(120)의 두께는 10 nm 내지 500 nm 범위인 것을 들 수 있지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다.
비전도성 와이어 패턴(130)은 전도성 와이어 패턴(120) 상에 형성될 수 있다. 비전도성 와이어 패턴(130)의 폭은 전도성 와이어 패턴(120)의 폭 대비 작거나 동일할 수 있고, 비전도성 와이어 패턴(130)의 두께는 10 nm 내지 300 nm 범위인 것을 들 수 있지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다.
비전도성 와이어 패턴(130)의 단면상 형상은 사각형, 삼각형, 반원형, 반타원형 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니고, 두께 구간별로 여러 형상이 복합적으로 구성될 수도 있다.
비전도성 와이어 패턴(130)은 비전도성이면서, 투명한 소재일 수 있다. 예시적인 실시예에서, 폴리머, 산화물, 질화물 등을 들 수 있고, 보다 구체적인 실시예에서, 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물을 예로 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
비전도성 와이어 패턴(130)이 전도성 와이어 패턴(120) 상에 형성됨으로써, 보호층(140)의 제1 투명 입자(141)가 측면 방향에서 전도성 와이어 패턴(120)과 중첩되지 않게 할 수 있다. 즉, 전도성 와이어 패턴(120) 사이에서 전도성 와이어 패턴(120)의 상부 끝단을 연결하여 형성되는 공간(121) 이내에 제1 투명 입자(141)가 존재하지 않도록 할 수 있다. 이 경우, 전도성 와이어 패턴(120) 사이 공간(121)은 공기 또는 진공일 수 있어, 상기 도 2에서 본 바와 같이, 투과율 및 소광비가 우수할 수 있다.
보호층(140)의 제1 투명 입자(141)는 전도성 와이어 패턴(120)의 주기보다 큰 직경을 가진다. 이로 인하여, 제1 투명 입자(141)가 전도성 와이어 패턴(120) 및 비전도성 와이어 패턴(130) 상에 형성되어도, 전도성 와이어 패턴(120) 사이 공간(121)을 침범하지 않고, 공기로 채울 수 있다.
다만, 제1 투명 입자(141)의 평균 직경이 너무 클 경우에는 투과율이 저하될 수 있으므로, 필요에 따라 적절하게 선택하여 사용할 수 있다. 제1 투명 입자(141)의 평균 직경은 비전도성 와이어 패턴(130)의 두께와 반비례하여 선택할 수 있다. 예를 들어, 비전도성 와이어 패턴(130)의 두께가 전도성 와이어 패턴(120)의 주기와 동일하거나 그 이상이면, 제1 투명 입자(141)의 직경은 전도성 와이어 패턴(120)의 주기 이상이면 소망하는 구조를 얻을 수 있다. 반면에, 비전도성 와이어 패턴(130)의 두께가 얇을 경우 제1 투명 입자(141)의 직경은 전도성 와이어 패턴(120)의 주기보다 훨씬 커야 상기 설명한 구조를 형성할 수 있다.
제1 투명 입자(141)는 비전도성이면서, 투명한 소재일 수 있다. 예시적인 실시예에서, 폴리머, 산화물, 질화물 등을 들 수 있고, 보다 구체적인 실시예에서, 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물을 예로 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다. 다른 예시적인 실시예에서, 제1 투명 입자(141)의 굴절률은 비전도성 와이어 패턴(130)의 굴절률과 동일할 수 있다.
보호층(140)은 제1 투명 입자(141)를 고정하기 위하여 바인더 등을 추가로 포함할 수 있다.
예시적인 실시예에서, 보호층(140)은 상부 표면이 평탄화되지 않고, 제1 투명 입자의 형태가 드러나는 엠보 구조로 구성될 수 있다. 이 경우, 액정 표시 장치의 상부 편광판으로 사용하여, 외광 반사를 방지하는 효과를 얻을 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 단면도이다.
도 4를 참조하면, 와이어 그리드 편광자(200)의 보호층(240)에 포함되는 제1 투명 입자(241)는 그 내부(243)가 공기 또는 진공 상태인 중공 구조일 수 있다. 중공 구조로 형성할 경우, 투과율이 보다 향상될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 중공 구조의 제1 투명 입자(241)는 일부가 전도성 와이어 패턴(220) 사이 공간으로 함입되어도 투과율 및 소광비의 저하가 두드러지지 않을 수 있다.
제1 투명 입자(241)의 외부층(242)은 도 1의 제1 투명 입자(141)와 마찬가지로, 비전도성이면서 투명한 소재일 수 있고, 폴리머, 산화물, 질화물 등을 들 수 있다. 제1 투명 입자(241)의 외부층(242)은 비전도성 와이어 패턴(230)과 동일한 굴절률을 가질 수 있다.
도 4의 다른 구성은 도 3의 구성과 동일하거나 대응되므로, 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 단면도이다.
도 5를 참조하면, 와이어 그리드 편광자(300)의 보호층(340)에 포함되는 제1 투명 입자(341, 342)는 평균 직경이 전도성 와이어 패턴(320)의 주기보다 큰 입자(341)와 이에 비해 상대적으로 평균 직경이 작은 입자(342)로 구성될 수 있다. 제1 투명 입자(341, 342)의 평균 직경이 너무 클 경우에는 투과율이 저하될 수 있음은 설명한 바 있다. 따라서, 전체 제1 투명 입자(341, 342)의 평균 직경을 작게 하면서, 전도성 와이어 패턴(320) 및 비전도성 와이어 패턴(330)과 접하는 부위에는 전도성 와이어 패턴(320)의 주기보다 큰 직경의 제1 투명 입자(341)를 배치하고, 그 상부에 상대적으로 작은 직경의 제1 투명 입자(342)를 배치할 수 있다.
도 5의 다른 구성은 도 3의 구성과 동일하거나 대응되므로, 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 단면도이다.
도 6을 참조하면, 와이어 그리드 편광자(400)의 보호층(440)에 포함되는 제1 투명 입자(441, 442)는 내부가 채워진 일반 입자(441) 및 내부가 공기 또는 진공 상태인 중공 입자(442)를 포함할 수 있다. 중공 입자(442)는 투명 재질의 외부층(443) 및 공기 또는 진공 상태인 내부(444)로 구성될 수 있다.
일반 입자(441) 및 중공 입자(442)의 외부층(443)의 재료는 도 3 및 도 4에서 설명한 바와 같다.
도시하지는 않았지만, 예시적인 하나의 실시예에서, 일반 입자(441) 및 중공 입자(442)가 혼합되어 사용되며, 전도성 와이어 패턴(420) 및 비전도성 와이어 패턴(430)과 접하는 부위에는 전도성 와이어 패턴(420)의 주기보다 큰 직경의 일반 입자(441) 및 중공 입자(442)를 배치하고, 그 상부에 상대적으로 작은 직경을 가지는 일반 입자(441) 및 중공 입자(442)를 배치할 수 있다.
도 6의 다른 구성은 도 3의 구성과 동일하거나 대응되므로, 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 단면도이다.
도 7을 참조하면, 와이어 그리드 편광자(101)는 기판(110)과 전도성 와이어 패턴(120) 사이에 형성되는 확산층(150)을 추가로 포함할 수 있다. 확산층(150)은 입사하는 광을 균일하게 확산시킬 수 있도록 제2 투명 입자(151) 및 제2 투명 입자를 둘러싸는 충진재(152)를 포함할 수 있다.
제2 투명 입자(151)의 직경이 가시광선의 파장보다 작은 범위에서 구성될 수 있다. 이 경우, 가시광선이 제2 투명 입자를 통과하는 과정에서 보다 균일하게 확산될 수 있다. 즉, 380 nm 미만의 직경을 가질 수 있다.
제2 투명 입자(151)는 비전도성이면서, 투명한 소재일 수 있다. 예시적인 실시예에서, 폴리머, 산화물, 질화물 등을 들 수 있고, 보다 구체적인 실시예에서, 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물을 예로 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다. 다른 예시적인 실시예에서, 제2 투명 입자(151)의 굴절률은 충진재(152)의 굴절률과 동일할 수 있다.
도 7의 다른 구성은 도 3의 구성과 동일하거나 대응되므로, 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면 모식도이다.
도 8을 도 3 내지 도 7과 함께 참조하면, 액정 표시 장치(10)는 빛을 발산하는 백라이트 유닛(11), 백라이트 유닛(11) 상에 적층되고, 하부 기판(13), 액정층(14) 및 상부 기판(15)을 포함하는 액정 패널(13, 14, 15), 및 액정 패널(13, 14, 15)의 상부 및 하부에 배치되는 상부 편광판(16) 및 하부 편광판(12)을 포함한다.
액정 패널(13, 14, 15)의 상하로 두 개의 편광판(12, 16)이 위치하는 경우, 상부 편광판(16) 및 하부 편광판(12)의 투과축은 직교 또는 평행일 수 있다.
도 8에는 액정 패널(13, 14, 15)의 상부 및 하부에 상부 편광판(16) 및 하부 편광판(12)을 포함하는 것으로 도시하였지만, 경우에 따라서는 상부 편광판(16)이 생략될 수도 있다.
백라이트 유닛(11)은 구체적으로 도시하지는 않았지만, 예를 들어 도광판, 광원부, 반사부재, 광학시트 등을 더 포함할 수 있다.
도광판(Light Guide Plate: LGP)은 광원부에서 발생되는 광의 경로를 액정층(14) 측으로 변경하는 부분으로서, 광원부에서 발생되는 빛이 입사되도록 마련된 입광면 및 액정층(14)을 향하는 출광면을 구비할 수 있다. 도광판은 광투과성 재료 중의 하나인 폴리메틸메타크릴레이트(Poly Methyl Methacrylate: PMMA) 재질 또는 폴리카보네이트(Polycarbonate: PC) 재질과 같은 일정한 굴절율을 갖는 재료로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이와 같은 재료로 이루어진 도광판의 일측 또는 양측으로 입사한 광은 도광판의 임계각 이내의 각도를 가지므로, 도광판 내부로 입사되고, 도광판의 상면 또는 하면에 입사되었을 때 광의 각도는 임계각을 벗어나게 되어, 도광판 외부로 출사되지 않고, 도광판 내부에 골고루 전달된다.
도광판의 상면 및 하면 중 어느 하나의 면, 예를 들어 출광면과 대향하는 하면에는 가이드 된 광이 상부로 출사될 수 있도록 산란 패턴이 형성될 수 있다. 즉, 도광판 내부에서 전달된 광이 상부로 출사될 수 있도록 도광판의 일면에 예를 들어 잉크로 산란 패턴을 인쇄할 수 있다. 이러한 산란 패턴은 잉크를 인쇄하여 형성할 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 도광판에 미세한 홈이나 돌기를 형성할 수도 있으며, 다양한 변형이 가능하다.
도광판과 하부 수납부재의 바닥부 사이에는 반사부재가 더 구비될 수 있다. 반사부재는 도광판의 하면, 즉 출광면과 대향하는 반대면으로 출사되는 광을 다시 반사시켜 도광판에 공급하는 역할을 한다. 반사부재는 필름 형태로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
광원부는 도광판의 입광면과 대면하도록 배치될 수 있다. 광원부의 개수는 필요에 따라 적절히 변경 가능하다. 예컨대 광원부는 도광판의 일 측면에만 한 개가 구비될 수도 있으며, 도광판의 4개의 측면 중 3개 이상의 측면과 대응되도록 3개 이상이 구비되는 것도 가능하다. 또한 도광판의 측면 중 어느 하나와 대응되도록 배치된 광원부가 복수개인 경우도 가능하다고 할 것이다. 상기와 같이, 도광판의 측면에 광원이 위치하는 방식인 사이드 라이트 방식을 예로 들어 설명하였지만, 이외에도 백라이트 구성에 따라 직하 방식, 면 형상 광원 방식 등이 있다.
광원은 백색광을 발산하는 백색 LED일 수 있으며, 또는 각각 적(R), 녹(G), 청(B)의 색의 광을 발산하는 복수개의 LED일 수도 있다. 복수개의 광원이 각각 적(R), 녹(G), 청(B)의 색의 광을 발산하는 LED로 구현되는 경우, 이들을 한꺼번에 점등시킴으로써 색섞임에 의한 백색광을 구현할 수도 있다.
하부 기판(13)은 TFT 기판일 수 있다. 도 8에는 구체적으로 도시하지 않았지만, 예를 들면, 유리 또는 플라스틱 등의 투명한 절연 물질로 이루어진 기재 상에 게이트 전극, 게이트 절연막, 반도체층, 저항성 접촉층 및 소스/드레인 전극으로 구성되는 박막 트랜지스터, 및 ITO 또는 IZO 등의 투명 도전성 산화물로 형성되어 있는 전기장 생성 전극인 화소 전극을 포함할 수 있다.
상부 기판(15)은 컬러 필터(CF) 기판일 수 있다. 도 8에는 구체적으로 도시하지 않았지만, 예를 들면, 유리 또는 플라스틱 등의 투명한 절연 물질로 이루어진 기재의 아래 면에 빛샘을 방지하기 위한 블랙 매트릭스와 적, 녹, 청의 컬러 필터 및 ITO 또는 IZO 등의 투명 도전성 산화물로 형성되어 있는 전기장 생성 전극인 공통 전극을 포함할 수 있다.
하부 기판(13) 및 상부 기판(15)에 사용될 수 있는 플라스틱 기판은 디스플레이에 사용될 수 있는 PET(polyethylene terephthalate), PC(polycarbonate), PI(polyimide), PEN(polyethylene naphthalate), PES(polyether sulfone), PAR(polyarylate) 및 COC(cycloolefin copolymer) 등의 플라스틱 기판일 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 하부 기판(13) 및 상부 기판(15)은 플렉서블(flexible)한 물질로 이루어질 수 있다.
액정층(14)은 입사광의 편광축을 회전시키는 역할을 하는 것으로서, 일정한 방향으로 배향되어 상부 기판(15) 및 하부 기판(13) 사이에 위치한다. 액정층(14)은 양의 유전율 이방성을 가지는 트위스티드 네마틱(twisted nematic; TN) 모드, 수직 배향(VA) 모드 또는 수평 배향(IPS, FFS) 모드 등일 수 있다.
하부 편광판(12) 및 상부 편광판(16)은 앞서 도 3 내지 도 7에서 설명한 와이어 그리드 편광판일 수 있다.
예시적인 실시예에서, 상부 편광판(16)에 도 3 내지 도 7의 와이어 그리드 편광판을 사용하는 경우, 상부 표면에서 제1 투명 입자로 인한 엠보 구조로 외광 반사를 감소시킬 수 있다.
상기에서는 액정표시장치를 예로 들어 설명하였지만, 별도의 광원 및 도광판 등을 포함하지 않는 유기발광표시장치 또는 플라즈마를 이용하는 플라즈마 표시장치에도 적용이 가능함은 물론이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 제조 공정도이고, 도 10a 내지 도 10c는 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 제조 공정별 단면도이다.
이들 도면들을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 그리드 편광자의 제조방법은 기판(510) 상에 전도성 물질 층(520) 및 비전도성 물질 층(530)을 형성하는 단계(S10), 전도성 물질 층(520) 및 비전도성 물질 층(530)을 와이어 패턴으로 패터닝하는 단계(S20), 및 와이어 패턴 상에 투명 입자(541)를 포함하는 보호층(540)을 형성하는 단계(S30)를 포함할 수 있다.
전도성 물질 층(520) 및 비전도성 물질 층(530)을 형성하는 단계(S10)는 일반적인 스퍼터링 방법, 화학기상증착법, 이베포레이션(Evaporation)법 등을 이용할 수 있다.
와이어 패턴으로 패터닝하는 단계(S20)는 전도성 물질 층(520) 및 비전도성 물질 층(530)을 각각 패터닝할 수도 있지만, 전도성 물질 층(520) 및 비전도성 물질 층(530)을 형성한 뒤, 하나의 마스크로 에칭하여 와이어 패턴으로 패터닝할 수 있다. 이 경우, 건식 에칭, 습식 에칭 등을 사용할 수 있다.
보호층(540)을 형성하는 단계(S30)는 투명 입자(541), 바인더(미도시) 및 용매(미도시)를 포함하는 혼합 슬러리를 전도성 물질 패턴 및 비전도성 물질 패턴 상에 도포하는 단계, 및 상기 도포된 슬러리를 소성하는 단게를 포함할 수 있다.
상기 슬러리에서 용매는 투명 입자(541)와 바인더를 혼합할 수 있을 정도로 사용하는 것이 필요하다. 또한, 용매는 소성 과정에서 증발할 수 있는 것이면 그 종류에 있어서는 제한되지 않는다. 예시적인 실시예에서, 일반적인 공정에서 사용하는 유기용매 중에서 소성 온도 이하의 끓는점을 가지는 물질을 선택하여 사용할 수 있다.
경우에 따라서는, 소성 공정 이후에 경화 공정을 추가로 실시할 수도 있다. 예를 들어, 실리콘 산화물을 투명 입자로 사용하는 경우, Si-O-Si의 가교 반응이 일어날 수 있어 보호층(540)의 안정성을 도모할 수 있다. 경화 공정은 열경과, 광경화, 또는 열경화 및 광경화 공정으로 진행될 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100, 101, 200, 300, 400: 와이어 그리드 편광자
110, 210, 310, 410, 510: 기판
120, 220, 320, 420: 전도성 와이어 패턴
130, 230, 330, 430: 비전도성 와이어 패턴
140, 240, 340, 440, 540: 보호층
10: 액정 표시 장치
11: 백라이트 유닛 12: 하부 편광판
13: 하부 기판 14: 액정층
15: 상부 기판 16: 상부 편광판

Claims (16)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 돌출하여 형성되는 다수의 나란한 전도성 와이어 패턴;
    상기 전도성 와이어 패턴 상에 형성되는 비전도성 와이어 패턴; 및
    상기 전도성 와이어 패턴 및 비전도성 와이어 패턴 상에 형성되는 보호층을 포함하되,
    상기 보호층은 상기 전도성 와이어 패턴의 주기보다 큰 직경을 가지는 제1 투명 입자를 포함하고, 상기 전도성 와이어 패턴 사이 공간은 공기 또는 진공인 와이어 그리드 편광자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보호층은 측면 방향에서 상기 전도성 와이어 패턴과 중첩되지 않는 와이어 그리드 편광자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 투명 입자는 내부가 비어있는 중공 구조 입자를 포함하는 와이어 그리드 편광자.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 투명 입자는 내부가 비어있는 중공 구조 입자인 와이어 그리드 편광자.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 보호층은 하부에 상기 전도성 와이어 패턴의 주기보다 큰 직경을 가지는 제1 투명 입자를 포함하고, 상부에는 상대적으로 직경이 작은 제1 투명 입자를 포함하는 와이어 그리드 편광자.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 비전도성 와이어 패턴과 상기 제1 투명 입자는 굴절률이 동일한 와이어 그리드 편광자.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전도성 와이어 패턴은 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 은(Ag), 구리(Cu), 니켈(Ni), 코발트(Co) 및 몰리브덴(Mo)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나의 금속 또는 이들의 합금으로 형성되는 와이어 그리드 편광자.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 전도성 와이어 패턴의 주기는 0 nm 초과 내지 120 nm 이하인 와이어 그리드 편광자.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 기판과 전도성 와이어 패턴 사이에 형성되고, 제2 투명 입자를 포함하는 확산층을 추가로 포함하는 와이어 그리드 편광자.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 확산층의 제2 투명 입자의 평균 직경은 가시광선의 파장 범위 보다 작은 와이어 그리드 편광자.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 확산층은 제2 투명 입자와 상기 제2 투명 입자를 둘러싸는 충진재를 포함하고,
    상기 제2 투명 입자와 충진재의 굴절율은 서로 동일한 와이어 그리드 편광자.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 보호층의 상부 표면은 상기 제1 투명 입자로 인한 엠보 구조를 포함하는 와이어 그리드 편광자.
  13. 빛을 발산하는 백라이트 유닛;
    상기 백라이트 유닛 상에 적층되고, 하부 기판, 액정층 및 상부 기판을 포함하는 액정 패널; 및
    상기 액정 패널의 상부, 하부, 또는 상부 및 하부에 배치되는 청구항 1 내지 10 중 어느 한 항의 와이어 그리드 편광자를 포함하는 액정 표시 장치.
  14. 기판 상에 전도성 물질 층 및 비전도성 물질 층을 형성하는 단계;
    전도성 물질 층 및 비전도성 물질 층을 와이어 패턴으로 패터닝하는 단계; 및
    와이어 패턴 상에 투명 입자를 포함하는 보호층을 형성하는 단계를 포함하는 와이어 그리드 편광자의 제조방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 패터닝하는 단계는 마스크를 이용한 식각으로 진행되는 와이어 그리드 편광자의 제조방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 보호층을 형성하는 단계는,
    상기 투명 입자, 바인더 및 용매를 포함하는 혼합 슬러리를 도포하는 단계; 및
    상기 도포된 슬러리를 소성하는 단계를 포함하는 와이어 그리드 편광자의 제조방법.
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