KR20150102132A - 표시장치용 복합 기판, 이를 갖는 표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents

표시장치용 복합 기판, 이를 갖는 표시장치 및 그 제조방법 Download PDF

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KR20150102132A
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Abstract

표시장치용 복합기판 상에는 광조절부재가 형성된다. 표시장치용 복함기판은 하부 베이스 기판, 평탄화막 및 와이어그리드 패턴을 포함한다. 상기 하부 베이스 기판은 상부에 요철 패턴이 일체로 형성된다. 상기 평탄화막은 상기 하부 베이스 기판 상에 배치되고 상기 요철 패턴과 일체로 형성되며 상기 하부 베이스 기판과 서로 다른 굴절율을 갖는다. 상기 와이어그리드 패턴은 상기 평탄화막 상에 배치되고 마이크로미터 이하의 나노 와이어 금속패턴들을 포함한다. 따라서 두께가 감소하고 화질이 향상된다.

Description

표시장치용 복합 기판, 이를 갖는 표시장치 및 그 제조방법{COMPLEX SUBSTRATE FOR DISPLAY APPARATUS, DISPLAY APPARATUS HAVING THE SAME AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 표시장치용 복합기판, 이를 갖는 표시장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 두께가 감소하고 화질이 향상되는 표시장치용 복합기판, 이를 갖는 표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
표시장치는 스스로 광을 발생시키는 능동소자를 이용하여 영상을 표시하는 능동형 표시장치(active-typed display apparatus), 광원에서 생성된 광의 투과도를 조절하여 영상을 표시하는 수동형 표시장치(passive-typed display apparatus) 등을 포함한다.
수동형 표시장치는 액정소자, 전기영동소자 등을 포함하는 표시패널과 상기 표시패널에 광을 공급하는 백라이트 어셈블리를 포함한다.
표시패널은 편광판, 확산판, 프리즘 시트, 도광판, 보호필름, 등 다양한 광학 부재들을 포함한다.
그러나 광학 부재들은 내열성이 충분하지 않고, 자외선에 의해 쉽게 열화된다. 또한 편광판, 확산판 등의 광학부재들은 투과하는 광의 절반가량을 흡수하여 광효율이 저하된다. 더욱이 광학시트들의 수가 증가하여 표시장치의 두께가 증가하고 조립공정이 복잡해진다.
따라서, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 일 목적은 두께가 감소하고 화질이 향상되는 표시장치용 복합기판을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 복합기판을 갖는 표시장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 복합기판의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 일 목적을 달성하기 위한 표시장치용 복합기판 상에는 광조절부재가 형성된다. 표시장치용 복함기판은 하부 베이스 기판, 평탄화막 및 와이어그리드 패턴을 포함한다. 상기 하부 베이스 기판은 상부에 요철 패턴이 일체로 형성된다. 상기 평탄화막은 상기 하부 베이스 기판 상에 배치되고 상기 요철 패턴과 일체로 형성되며 상기 하부 베이스 기판과 서로 다른 굴절율을 갖는다. 상기 와이어그리드 패턴은 상기 평탄화막 상에 배치되고 마이크로미터 이하의 나노 와이어 금속패턴들을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 요철 패턴은 삼각기둥이 반복되는 프리즘 패턴일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 프리즘 패턴은 상기 하부 베이스 기판의 상면에 직접 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 하부 베이스 기판, 상기 평탄화막 및 상기 와이어그리드 패턴은 순서대로 적층되어 일체로 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 요철 패턴은 반구형상이 반복되는 어레이를 갖는 마이크로 렌즈 어레이를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 마이크로 렌즈 어레이는 상기 하부 베이스 기판 상에 배치되고 상기 하부 베이스 기판과 다른 물질을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 마이크로 렌즈 어레이는 상기 하부 베이스 기판과 다른 굴절율을 가질 수 있다.
일 실시예에서, 상기 하부 베이스 기판, 상기 마이크로렌즈 어레이, 상기 평탄화막 및 상기 와이어그리드 패턴은 순서대로 적층되어 일체로 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 나노 와이어 금속패턴은 3 이상의 단차비를 가질 수 있다.
일 실시예에서, 상기 나노 와이어 금속패턴은 알루미늄을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 와이어그리드 패턴은 P 편광은 투과시키고 S 편광은 반사시킬 수 있다.
상기한 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 표시장치는 광원, 확산판, 복합기판, 광조절부재 및 상부기판을 포함한다. 상기 광원은 광을 발생시킨다. 상기 확산판은 상기 광원 상에 배치되고 상기 광원에서 발생된 광의 휘도균일성을 향상시킨다. 상기 복합기판은 상부에 요철 패턴이 일체로 형성되는 하부 베이스 기판과, 상기 하부 베이스 기판 상에 배치되고 상기 요철 패턴과 일체로 형성되며 상기 하부 베이스 기판과 서로 다른 굴절율을 갖는 평탄화막과, 상기 평탄화막 상에 배치되고 마이크로미터 이하의 나노 와이어 금속패턴들을 포함하는 와이어그리드 패턴을 포함하고, 상기 확산판 상에 배치된다. 상기 광조절부재는 상기 복합기판 상에 배치되고 영상신호에 따라 투과율이 변경된다. 상기 상부기판은 상기 광조절부재 상에 배치된다.
일 실시예에서, 상기 요철 패턴은 상기 하부 베이스 기판의 상면에 직접 형성되고 삼각기둥이 반복되는 프리즘 패턴일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 요철 패턴은 반구형상이 반복되는 어레이를 갖는 마이크로 렌즈 어레이를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 마이크로 렌즈 어레이는 상기 하부 베이스 기판 상에 배치되고 상기 하부 베이스 기판과 다른 굴절율을 가질 수 있다.
상기한 본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위한 표시장치용 복합기판의 제조방법에 있어서, 먼저 베이스 기판 상에 균일한 간격으로 이격되며 줄무늬 형상을 갖는 포토레지스트 패턴을 형성한다. 이어서, 상기 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 이용하여 상기 베이스 기판을 식각하여 상기 베이스 기판의 상면에 프리즘 패턴을 형성한다. 이후에, 상기 프리즘 패턴으로부터 상기 포토레지스트 패턴을 제거한다. 계속해서, 상기 프리즘 패턴 상에 투명한 물질을 도포하여 평탄화막을 형성한다. 이어서, 상기 평탄화막 상에 와이어그리드 패턴을 형성한다.
일 실시예에서, 상기 프리즘 패턴을 형성하는 단계는, 상기 베이스 기판을 식각하여 상기 포토레지스트 패턴의 양측 하부에 언더컷들을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 와이어그리드 패턴을 형성하는 단계는, 상기 평탄화막 상에 와이어금속막을 형성하는 단계, 상기 와이어금속막 상에 와이어그리드 포토레지스트를 프린팅하는 단계, 및 상기 와이어그리드 포토레지스트를 식각마스크로 이용하여 상기 와이어금속막을 식각하는 단계를 포함할 수 있다.
상기한 본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위한 표시장치용 복합기판의 제조방법에 있어서, 먼저 하부 베이스 기판 상에 반구형상이 반복되는 어레이를 갖는 마이크로 렌즈 어레이를 형성한다. 이어서, 상기 마이크로 렌즈 어레이 상에 투명한 물질을 도포하여 평탄화막을 형성한다. 이후에, 상기 평탄화막 상에 와이어그리드 패턴을 형성한다.
일 실시예에서, 상기 마이크로 렌즈 어레이를 형성하는 단계는, 오목한 반구형상이 반복되는 어레이를 갖는 프린팅 캐스트 내로 포토레지스트 물질을 충진하는 단계, 상기 충진된 포토레지스트 물질을 상기 하부 베이스 기판 상에 부착하는 단계, 상기 하부 베이스 기판 상에 부착된 상기 포토레지스트 물질을 경화시키는 단계, 및 상기 경화된 포토레지스트 물질로부터 상기 프린팅 캐스트를 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 복합기판이 프리즘 패턴을 포함하여 별도의 프리즘 시트가 불필요하다. 또한 복합기판이 와이어그리드 패턴을 포함하여 별도의 편광판이 불필요하다. 따라서 표시장치의 두께가 감소한다.
특히, 와이어그리드 패턴이 프리즘 패턴의 외측에 배치되는 경우, 광이 와이어그리드 패턴과 프리즘 패턴을 순차적으로 통과하는 과정에서 휘도가 저하될 수 있다. 그러나 본 발명에서는 와이어그리드 패턴이 프리즘 패턴 또는 마이크로렌즈 어레이의 내측에 배치되어, 광이 프리즘 패턴을 통과한 이후에 와이어그리드 패턴을 통과하기 때문에 휘도가 저하되지 않는다.
또한 S 편광이 와이어그리드 패턴에 흡수되지 않고 반사를 반복하여 재사용되기 때문에 광효율이 증가한다.
더욱이, 복합기판이 마이크로렌즈 어레이를 포함하여 별도의 프리즘 시트가 불필요하다. 또한 마이크로렌즈 어레이가 반구형상을 가져서 정면휘도 및 휘도균일성이 동시에 향상된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시장치를 나타내는 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 표시장치의 일부를 나타내는 단면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 표시장치의 광학특성을 나타내는 단면도이다.
도 5, 6a, 7a, 8a, 9 내지 13a, 14 내지 16은 도 2에 도시된 표시장치의 제조방법을 나타내는 단면도들이다.
도 6b, 7b, 8b, 8c, 13b는 도 2에 도시된 표시장치의 제조방법을 나타내는 이미지들이다.
도 17은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시장치를 나타내는 단면도이다.
도 18은 도 17에 도시된 표시장치의 일부를 나타내는 단면도이다.
도 19는 도 17에 도시된 표시장치의 광학특성을 나타내는 단면도이다.
도 20 내지 24a, 25 내지 28은 도 17에 도시된 표시장치의 제조방법을 나타내는 단면도들이다.
도 24b는 도 24a에 도시된 표시장치의 제조방법을 나타내는 이미지이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치를 나타내는 단면도이다.
도 1을 참조하면 표시장치는 광원(10), 측면 반사판(12), 도광판(20), 배면 반사판(22), 확산판(30), 프리즘 시트(40), 보호필름(50), 편광판(60) 및 표시패널(70)을 포함한다.
광원(10)은 광을 생성한다.
측면 반사판(12)은 광원(10)의 일 측면을 포위한다. 측면 반사판(12)은 광원(10)에서 생성된 광의 일부를 반사시켜서 도광판(20)쪽으로 가이드한다.
도광판(20)은 광원(10)의 타 측면 상에 배치되어 광원(10)에서 발생된 광을 표시패널(70) 쪽으로 가이드한다.
배면 반사판(22)은 도광판(20)의 배면 상에 배치되어 도광판(20)으로부터 누출된 광을 도광판(20) 쪽으로 반사시킨다.
확산판(30)은 도광판(20) 상에 배치되어 도광판(20)을 통과한 광의 휘도를 균일하게 한다.
프리즘 시트(40)는 확산판(30) 상에 배치되어 확산판(30)을 통과한 광을 굴절시켜서 표시패널(70) 쪽으로 가이드한다.
보호필름(50)은 프리즘 시트(40) 상에 배치되어 프리즘 시트(40)를 보호한다. 예를 들어, 보호필름(50)은 프리즘 시트(40)의 피크 부분이 변형되는 것을 방지한다.
편광판(60)은 보호필름(50)과 표시패널(70) 사이에 배치되어 보호필름(50)을 통과한 광을 편광시킨다. 본 실시예에서, 편광판(60)은 와이어그리드 패턴(wire grid pattern)을 포함한다. 와이어그리드 패턴은 마이크로미터 이하의 폭을 갖는 패턴들을 포함한다. 광이 마이크로미터 이하의 폭을 갖는 패턴들을 통과하면 회절, 간섭 등의 작용에 의해 편광현상이 발생한다. 와이어그리드 패턴을 이용한 편광은 통상의 광학 이방성을 이용한 합성수지 편광판에 비하여 광투과율이 우수하다. 예를 들어, 광학 이방성을 이용한 합성수지 편광판은 광투과율이 50%를 넘지 않지만, 와이어그리드 패턴을 이용한 편광판은 60% 또는 그 이상의 투과율이 가능하다.
특히, 광학 이방성을 이용한 합성수지 편광판은 광의 상당부분을 흡수하지만, 와이어그리드 패턴을 이용한 편광판은 광을 반사하기 때문에 수명이 길고 반사된 광을 재이용하는 것이 가능하다.
표시패널(70)은 편광필름(60) 상에 배치되어 편광판(60)을 통과한 광의 투과율을 조절하여 영상을 표시한다. 본 실시예에서, 표시패널(70)은 액정표시패널을 포함한다.
표시패널(70)은 하부기판(76), 광조절부재(74) 및 상부기판(72)을 포함한다. 본 실시예에서, 광조절부재(74)는 액정소자를 포함한다. 액정소자 내에 배치된 액정은 편광판(60)을 통과한 광의 편광상태를 조절한다.
예를 들어, 액정의 편광상태와 편광판(60)을 통과한 광의 편광상태가 서로 반대되는 경우, 편광판(60)을 통과한 광은 액정소자를 통과하지 못한다. 반면에 액정의 편광상태와 편광판(60)을 통과한 광의 편광상태가 일치하는 경우, 편광판(60)을 통과한 광은 액정소자를 통과하여 영상이 표시된다. 다른 실시예에서, 표시패널(70) 상에 추가적인 편광필름(도시되지 않음)이 배치될 수도 있다.
상기와 같은 본 실시예에 따르면, 표시장치의 편광판(60)이 와이어그리드 패턴을 포함하여, 수명이 연장되고 휘도가 향상된다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시장치를 나타내는 단면도이다.
도 2를 참조하면, 표시장치는 광원(10), 측면 반사판(12), 도광판(20), 배면 반사판(22), 확산판(30), 복합기판(100), 광조절부재(74) 및 상부기판(72)을 포함한다.
광원(10)은 광을 생성한다. 본 실시예에서 광원(10)은 발광다이오드(Light Emitting Diode; LED), 냉음극선관형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp; CCFL), 등을 포함할 수 있다.
측면 반사판(12)은 광원(10)의 일 측면을 포위한다. 측면 반사판(12)은 광원(10)에서 생성된 광의 일부를 반사시켜서 도광판(20)쪽으로 가이드한다.
도광판(20)은 광원(10)의 타 측면 상에 배치되어 광원(10)에서 발생된 광을 표시패널(70) 쪽으로 가이드한다. 본 실시예에서, 도광판(20)은 쐐기형상을 갖는다. 다른 실시예에서, 도광판(20)은 직육면체 형상, 톱니형상 등 다양한 형상을 가질 수도 있다.
다른 실시예에서, 광원(10)이 면형광을 포함하고, 도광판(20)이 생략될 수도 있다.
배면 반사판(22)은 도광판(20)의 배면 상에 배치되어 도광판(20)으로부터 누출된 광을 도광판(20) 쪽으로 반사시킨다.
본 실시예에서, 측면 반사판(12) 및 배면 반사판(22)은 누설되는 광을 도광판(20) 쪽으로 다시 반사시켜서 표시장치의 휘도를 향상시킨다.
확산판(30)은 도광판(20) 상에 배치되어 도광판(20)을 통과한 광의 휘도를 균일하게 한다. 예를 들어, 확산판(30)은 내부에 배치된 버블(bubble), 불순물, 표면 상에 형성된 마이크로 패턴들 등 다양한 방식으로 광을 산란시킨다.
복합기판(100)은 확산판(30) 상에 배치된다. 복합기판(100)은 확산판(30)을 통과한 광의 광학특성을 향상시키고, 광조절부재(74)를 지지한다.
복합기판(100)은 하부 베이스 기판(176), 프리즘 패턴(140), 평탄화막(150) 및 와이어그리드 패턴(160)을 포함한다.
하부 베이스 기판(176)은 강화유리, 글라스(Glass), 합성수지, 등의 투명한 물질을 포함한다.
하부 베이스 기판(176)의 상부에는 프리즘 패턴(140)이 형성된다. 프리즘 패턴(140)은 삼각기둥이 반복되는 형상을 갖는다. 본 실시예에서, 프리즘 패턴(140)은 하부 베이스 기판(176)과 일체로 형성된다.
복합기판(100)의 하부로부터 입사된 광은 프리즘 패턴(140)에 출사하는 과정에서 표시장치의 정면 방향으로 굴절된다. 따라서 표시장치의 정면휘도가 향상된다.
예를 들어, 프리즘 패턴(140)의 단차는 10μm 내지 200μm의 크기를 가질 수 있다. 또한 프리즘 패턴(140)의 상부 꼭지점은 10˚ 내지 70˚의 각도를 가질 수도 있다.
평탄화막(150)은 하부 베이스 기판(176) 상에 배치되고 프리즘 패턴(140)과 일체로 형성된다. 평탄화막(150)은 산화실리콘, 질화실리콘, 등과 같은 금속산화물, 고내열 플라스틱, 세라믹 등과 같이 투명하고 내열성이 높은 물질을 포함한다. 본 실시예에서, 평탄화막(150)은 폴리이미드(polyimide), 실록산(Siloxane) 등을 포함한다. 평탄화막(150)은 하부 베이스 기판(176)과 서로 다른 굴절율을 갖는다.
와이어그리드 패턴(160)은 평탄화막(150) 상에 배치되어 평탄화막(150)을 통과한 광을 편광시킨다.
와이어그리드 패턴(160)은 마이크로 미터 이하의 나노 와이어 금속패턴들을 포함한다. 와이어그리드 패턴(160)은 가시광선에 대하여 편광특성을 나타내야 하기 때문에, 수십 나노미터 내지 수백 나노미터 수준의 폭을 가져야 한다. 예를 들어, 와이어그리드 패턴(160)은 수십 나노미터 크기의 폭을 갖는 알루미늄 패턴들을 포함한다. 본 실시예에서 와이어그리드 패턴(160)의 단차비(Aspect ratio)는 3 이상이다. 단차비(Aspact ratio)는 나노 와이어 금속패턴 자체의 폭과 인접하는 나노 와이어 금속패턴들 사이의 폭을 나타내는 비율이다.
본 실시예에서, 와이어그리드 패턴(160)은 반사형 편광판으로 작용한다. 즉 입사된 광 중 P 편광은 투과시키고, S 편광은 반사시킨다. 반사된 S 편광은 표시장치의 배면쪽으로 재반사되어 평탄화막(150), 하부 베이스 기판(176), 확산판(30), 도광판(20)을 순차적으로 통과한 후에 배면 반사판(22)에서 반사되어 다시 역순으로 와이어그리드 패턴(160) 쪽으로 가이드된다. S 편광의 일부는 상기 과정을 거치는 과정에서 위상이 변경되어 P 편광이 된다. 위상이 변경된 P 편광이 와이어그리드 패턴(160)을 통과하면 표시장치의 휘도가 향상된다.
도 3은 도 2에 도시된 표시장치의 일부를 나타내는 단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 광조절부재(74)는 복합기판(100) 상에 배치되고, 박막 트랜지스터(74a), 화소전극(74b), 공통전극(74c), 스토리지 전극(74d), 스페이서(74e) 및 블랙 매트릭스(74f)를 포함한다.
본 실시예에서 광조절부재(74)는 복합기판(100) 상에 직접 형성된다. 예를 들어, 복합기판(100)의 와이어그리드 패턴(160) 상에 절연막, 도전막 등과 같은 증착공정이 직접 수행된다.
스토리지 전극(74d)은 절연막을 사이에 두고 와이어그리드 패턴(160) 상에 배치된다. 스토리지 전극(74d)은 화소전극(17b), 도전라인(도시되지 않음) 등과 중접되어 스토리지 캐패시터를 형성한다. 스토리지 캐패시터는 1프레임동안 데이터 전압을 유지시킨다.
박막 트랜지스터(74a)는 게이트 전압 및 데이터 전압을 인가받아 화소전극(74b)에 데이터 전압을 인가한다.
화소전극(74b)은 화소영역(도 4의 PA) 내에 배치되고, 박막 트랜지스터(74a)에 전기적으로 연결된다.
공통전극(74c)은 화소전극(74b)에 이격되어 배치되고 공통전압이 인가된다. 화소전극(74b)에 데이터 전압이 인가되면, 화소전극(74b)와 공통전극(74c)의 사이에 전압차가 발생한다.
액정층(75)은 화소전극(74b)과 공통전극(74c)의 사이에 배치되어, 화소전극(74b)과 공통전극(74c) 사이에 인가된 전압차에 따라 액정층(75) 내의 액정분자들의 배열이 변경된다. 액정층(75) 내의 액정분자들의 배열이 변경되면 액정층(75)의 광학특성이 변경되어 광투과도가 조절된다.
스페이서(74e)는 액정층(75) 내에 배치되어 액정층(75)의 두께, 즉, 셀갭을 조절한다. 본 실시예에서, 스페이서(74e)는 원기둥 형상을 가지며 상부기판(72)과 박막트랜지스터(74a) 사이에 배치된다.
블랙 매트릭스(74)는 차광영역(도 4의 BA) 내에 배치된다. 차광영역(도 4의 BA)은 박막트랜지스터(74a), 스페이서(74e) 등과 같이 영상이 표시되지 않는 영역에 대응된다. 영상이 표시되지 않는 영역은 화소전극(74b)이 배치되지 않기 때문에 액정분자들을 조절할 수 없다. 블랙매트릭스(74)는 차광영역(도 4의 BA)으로 입사된 광을 차단하여 표시장치에서 표시되는 영상의 콘트라스트비(Contrast ratio)를 향상시킨다.
도 4는 도 2에 도시된 표시장치의 광학특성을 나타내는 단면도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 광원(10)으로부터 발생된 광은 도광판(20)으로 입사된다.
도광판(20)으로 입사된 광(P, S)은 도광판(20)의 배면 자체에서 또는 배면 반사판(22)에서 반사되어 확산판(30) 쪽으로 가이드된다.
도광판(20)의 전면을 출사한 광(P, S)은 확산판(30)으로 입사된다.
확산판(30)으로 입사된 광(P, S)은 확산판(30) 내부에서 산란되어 휘도균일성이 향상된다.
확산판(30)을 출사한 광(P, S)은 복합기판(100)의 하부 베이스 기판(176) 내로 입사된다.
하부 베이스 기판(176) 내로 입사된 광(P, S)은 프리즘 패턴(140)에서 정면방향으로 굴절된다. 본 실시예에서, 하부 베이스 기판(176)과 평탄화막(150)은 굴절율이 달라서 하부 베이스 기판(176) 내로 입사된 광(P, S)은 프리즘 패턴(140)을 지나면서 정면방향으로 가이드된다.
평탄화막(150)으로 입사된 광(P, S) 중에서 P 편광은 와이어그리드 패턴(160)을 통과하여 광조절부재(74)로 입사된다.
평탄화막(150)으로 입사된 광(P, S) 중에서 S 편광은 와이어그리드 패턴(160)에서 반사되어 도광판(20) 쪽으로 출사된다.
와이어그리드 패턴(160)에서 반사된 S 편광은 평탄화막(150), 하부 베이스 기판(176), 확산판(30), 도광판(20)을 순서대로 거쳐서 배면 반사판(22)에서 재반사된다.
배면 반사판(22)에서 재반사된 S 편광은 다시 도광판(20), 확산판(30), 하부 베이스 기판(176) 및 평탄화막(150)을 거쳐서 와이어그리드 패턴(160)으로 입사된다.
본 실시예에서, S 편광은 평탄화막(150), 하부 베이스 기판(176), 확산판(30) 및 도광판(20)을 각각 2회씩 통과하는 과정에서 S 편광과 P 편광이 혼합된 광으로 편광특성이 변경된다.
상기 광학특성이 변경된 광 중에서 P 편광은 와이어그리드 패턴(160)을 통과하여 광조절부재(74)로 입사된다.
상기 광학특성이 변경된 광 중에서 S 편광은 와이어그리드 패턴(160)에서 다시 반사되어 도광판(20) 쪽으로 되돌아간다.
상기와 같이 S 편광이 와이어그리드 패턴(160)에 흡수되지 않고 반사를 반복하여 광효율이 증가한다.
광조절부재(74)는 액정층(75)의 광학특성을 이용하여 입사된 광(P)의 투과율을 조절한다.
광조절부재(74)를 통과한 광(P)은 상부기판(72)을 통과하여 영상을 표시한다.
도 5, 6a, 7a, 8a, 9 내지 13a, 14 내지 16은 도 2에 도시된 표시장치의 제조방법을 나타내는 단면도들이고, 도 6b, 7b, 8b, 8c, 13b는 도 2에 도시된 표시장치의 제조방법을 나타내는 이미지들이다.
도 5는 베이스 기판 상에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계를 나타내는 단면도이다.
도 5를 참조하면, 베이스 기판(176p) 상에 포토레지스트(도시되지 않음)를 도포한다.
이어서 베이스 기판(176p) 상에 도포된 포토레지스트(도시되지 않음)를 노광하고 현상하여 포토레지스트 패턴(141a)을 형성한다. 본 실시예에서, 포토레지스트 패턴(141a)은 균일한 간격으로 이격되는 줄무늬 형상을 갖는다.
도 6a는 도 5에 도시된 베이스 기판을 식각하여 식각패턴을 형성하는 단계를 나타내는 단면도이고, 도 6b는 도 6a에 도시된 식각패턴 및 포토레지스트 패턴을 나타내는 이미지이다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 포토레지스트 패턴(도 5의 141a)을 식각마스크로 이용하여 베이스 기판(176p)을 식각하여 식각패턴(140b)을 형성한다. 본 실시예에서, 식각패턴(140b)은 건식식각, 습식식각 등 다양한 방식을 이용하여 형성되며 포토레지스트 패턴(141b)의 양측 하부에 언더컷들이 형성된다.
본 실시예에서, 포토레지스트 패턴(141b)은 식각과정을 거치면서 최초의 포토레지스트 패턴(도 5의 141a) 보다 작아진다. 식각과정 중 상기 언더컷들의 크기가 점차 증가한다.
도 7a는 도 6a에 도시된 식각패턴을 식각하여 프리즘 패턴을 형성하는 단계를 나타내는 단면도이고, 도 7b는 도 7a에 도시된 프리즘 패턴 및 포토레지스트 패턴을 나타내는 이미지이다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 포토레지스트 패턴(도 6a의 141b)을 식각마스크로 이용하여 베이스 기판(도 6a의 176p)을 식각하여 프리즘 패턴(140)을 형성한다. 본 실시예에서, 프리즘 패턴(140)은 건식식각, 습식식각 등 다양한 방식을 이용하여 형성되며 도 6a의 인접하는 언더컷들이 성장하여 형성된다.
본 실시예에서, 포토레지스트 패턴(141c)은 식각과정을 거치면서 도 6a의 포토레지스트 패턴(141b) 보다 작아진다.
도 8a는 도 7a에 도시된 하부 베이스 기판에서 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계를 나타내는 단면도이고, 도 8b 및 도 8c는 도 8a에 도시된 하부 베이스 기판을 나타내는 이미지들이다.
도 8a 내지 도 8c를 참조하면, 프리즘 패턴(140) 상부에 배치된 포토레지스트 패턴(도 7a의 140c)을 제거하여 하부 베이스 기판(176)을 생성한다. 예를 들어, 포토레지스트 패턴(도 7a의 140c)은 스트리핑(stripping)공정을 통하여 제거될 수 있다.
도 9는 도 8a에 도시된 하부 베이스 기판 상에 평탄화막을 형성하는 단계를 나타내는 단면도이다.
도 9를 참조하면, 하부 베이스 기판(176) 상에 내열성이 높고 투명한 물질을 도포하여 평탄화막(150)을 형성한다. 평탄화막(150)은 프리즘 패턴(140)을 매립한다. 평탄화막(150)의 하면은 프리즘 패턴(140)에 밀착되고, 상면은 평면 형상을 갖는다. 본 실시예에서, 내열성이 높고 투명한 물질은 폴리이미드, 실록산 등을 포함한다.
도 10은 도 9에 도시된 평탄화막 상에 와이어금속막을 형성하는 단계를 나타내는 단면도이다.
도 10을 참조하면, 평탄화막(150) 상에 금속을 증착하여 와이어금속막(160a)을 형성한다. 예를 들어 와이어금속막(160a)은 알루미늄, 은, 크롬 등의 금속 또는 이들의 합금을 포함한다.
이어서 프린팅 패턴(160c)이 형성된 프린팅 기판(160d)에 포토레지스트를 코팅한다. 본 실시예에서 포토레지스트는 프린팅 패턴(160c)의 하부에 코팅되어 와이어그리드 포토레지스트(160b)를 형성한다.
도 11은 도 10의 와이어금속막 상에 와이어그리드 포토레지스트를 프린트하는 단계를 나타내는 단면도이다.
도 11을 참조하면, 와이어금속막(160a) 상에 와이어그리드 포토레지스트(160b)를 프린트한다. 본 실시예에서, 와이어그리드 포토레지스트(160b)가 프린트된 프린팅 패턴(160c)을 와이어금속막(160a) 상에 접촉시켜서 와이어그리드 포토레지스트(160b)를 와이어금속막(160a) 상에 프린트한다.
도 12는 도 11에 도시된 와이어금속막을 패터닝하여 와이어그리드 패턴을 형성하는 단계를 나타내는 단면도이다.
도 12를 참조하면, 와이어그리드 포토레지스트(160b)를 식각마스크로 이용하여 와이어금속막(도 11의 160a)을 식각하여 와이어그리드 패턴(160)을 형성한다.
도 13a는 도 12에 도시된 와이어그리드 패턴으로부터 와이어그리드 포토레지스트를 제거하는 단계를 나타내는 단면도이고, 도 13b는 도 13a에 도시된 와이어그리드 패턴을 나타내는 이미지이다.
도 13a 및 도 13b를 참조하면, 와이어그리드 패턴(160)으로부터 와이어그리드 포토레지스트(160b)를 제거한다. 예를 들어, 와이어그리드 패턴(160)으로부터 와이어그리드 포토레지스트(160b)를 스트리핑한다. 따라서 복합기판(100)이 완성된다.
도 14는 도 13에 도시된 복합기판 상에 스토리지 전극, 박막 트랜지스터 및 화소전극을 형성하는 단계를 나타내는 단면도이다.
도 14를 참조하면, 복합기판(100) 상에 절연막 및 스토리지 전극(74d)을 형성한다. 예를 들어, 복합기판(100) 상에 산화실리콘, 질화실리콘 등을 증착하여 절연막을 형성한다. 이어서 절연막 상에 금속막을 증착하고, 사진식각공정을 통하여 증착된 금속막을 패터닝하여 스토리지 전극(74d)을 형성한다.
이후에 스토리지 전극(74d)이 형성된 절연막 상에 층간절연막 및 박막 트랜지스터(74a)를 순서대로 형성한다. 층간절연막 및 박막 트랜지스터(74a)는 일반적인 박막공정을 통하여 형성한다.
계속해서 박막 트랜지스터(74a)가 형성된 층간절연막 상에 화소전극(74b)을 형성한다. 화소전극(74b)은 박막 트랜지스터(74a)의 드레인 전극에 전기적으로 연결된다.
도 15는 도 14에 도시된 구조물 상에 액정층, 스페이서, 공통전극, 블랙매트릭스 및 상부기판을 형성하는 단계를 나타내는 단면도이다.
도 15를 참조하면, 상부기판(72) 상에 블랙 매트릭스(74f)를 형성한다. 예를 들어 크롬 산화물 등의 불투명한 물질을 상부기판(72) 상에 증착하고, 사진식각공정을 통하여 증착된 불투명한 물질을 패턴하여 블랙 매트릭스(74f)를 형성한다.
이어서 블랙 매트릭스(74f)가 형성된 상부기판(72) 상에 공통전극(74c)을 형성한다. 이때 상부기판(72) 상에 컬러필터(도시되지 않음)를 형성하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
이후에 공통전극(74c)이 형성된 상부기판(72) 상에 스페이서(74e)를 형성한다.
계속해서 상부기판(72)을 화소전극(74b)이 형성된 복합기판(100)과 결합시킨다.
이어서 공통전극(74c)과 화소전극(74b) 사이에 액정층(75)을 형성한다. 따라서 광조절부재(74)를 포함하는 표시패널을 완성한다.
도 16은 도 15에 도시된 표시패널의 하부에 확산판, 도광판, 배면 반사판, 광원 및 측면반사판을 형성하는 단계를 나타내는 단면도이다.
도 16을 참조하면, 광조절부재(74)를 포함하는 표시패널의 하부에 확산판(30)을 배치한다.
이어서 확산판(30)의 하부에 도광판(20) 및 배면 반사판(22)을 배치하고, 도광판(20)의 측면에 광원(10) 및 측면 반사판(12)을 배치한다.
상기와 같은 본 실시예에 따르면, 복합기판(100)이 프리즘 패턴(140)을 포함하여 별도의 프리즘 시트가 불필요하다. 또한 복합기판(100)이 와이어그리드 패턴(160)을 포함하여 별도의 편광판이 불필요하다. 따라서 표시장치의 두께가 감소한다.
특히, 와이어그리드 패턴이 프리즘 패턴의 외측에 배치되는 경우, 광이 와이어그리드 패턴과 프리즘 패턴을 순차적으로 통과하는 과정에서 휘도가 저하될 수 있다.
그러나 본 실시예에서는 와이어그리드 패턴(160)이 프리즘 패턴(140)의 내측에 배치되어, 광(P)이 프리즘 패턴(140)을 통과한 이후에 와이어그리드 패턴(160)을 통과하기 때문에 휘도가 저하되지 않는다.
또한 S 편광이 와이어그리드 패턴(160)에 흡수되지 않고 반사를 반복하여 재사용되기 때문에 광효율이 증가한다.
도 17은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시장치를 나타내는 단면도이다. 본 실시예에서, 복합기판을 제외한 나머지 구성요소들은 도 2 내지 도 16에 도시된 실시예와 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다.
도 17을 참조하면, 표시장치는 광원(10), 측면 반사판(12), 도광판(20), 배면 반사판(22), 확산판(30), 복합기판(1100), 광조절부재(74) 및 상부기판(72)을 포함한다.
복합기판(1100)은 확산판(30) 상에 배치된다. 복합기판(1100)은 확산판(30)을 통과한 광의 광학특성을 향상시키고, 광조절부재(74)를 지지한다.
복합기판(1100)은 하부 베이스 기판(1176), 마이크로렌즈 어레이(1140), 평탄화막(1150) 및 와이어그리드 패턴(160)을 포함한다.
하부 베이스 기판(1176)은 강화유리, 글라스(Glass), 합성수지, 등의 투명한 물질을 포함하고 평판형상을 갖는다.
하부 베이스 기판(1176)의 상부에는 마이크로렌즈 어레이(1140)가 형성된다. 마이크로렌즈 어레이(1140)는 반구형상이 반복되는 어레이를 갖는다. 본 실시예에서, 마이크로렌즈 어레이(1140)는 하부 베이스 기판(1176)과 다른 물질을 포함하며, 일체로 형성된다. 본 실시예에서, 마이크로렌즈 어레이(1140)는 합성수지와 같은 투명한 물질을 포함한다.
예를 들어, 마이크로렌즈 어레이(1140)의 단차는 10μm 내지 200μm의 크기를 가질 수 있다.
복합기판(1100)의 하부로부터 입사된 광은 마이크로렌즈 어레이(1140)에 출사하는 과정에서 표시장치의 정면 방향으로 굴절되고 휘도가 균일해진다. 따라서 표시장치의 정면휘도 및 휘도균일성이 향상된다.
평탄화막(1150)은 마이크로렌즈 어레이(1176) 상에 배치되고 마이크로렌즈 어레이(1140)와 일체로 형성된다. 평탄화막(1150)은 산화실리콘, 질화실리콘, 등과 같은 금속산화물, 고내열 플라스틱, 세라믹 등과 같이 투명하고 내열성이 높은 물질을 포함한다. 본 실시예에서, 평탄화막(1150)은 폴리이미드(polyimide), 실록산(Siloxane) 등을 포함한다. 평탄화막(1150)은 마이크로렌즈 어레이(1176)와 서로 다른 굴절율을 갖는다.
와이어그리드 패턴(160)은 평탄화막(1150) 상에 배치되어 평탄화막(1150)을 통과한 광을 편광시킨다.
본 실시예에서, 와이어그리드 패턴(160)은 반사형 편광판으로 작용한다. 즉 입사된 광 중 P 편광은 투과시키고, S 편광은 반사시킨다. 반사된 S 편광은 표시장치의 배면쪽으로 재반사되어 평탄화막(1150), 마이크로렌즈 어레이(1176), 하부 베이스 기판(1176), 확산판(30), 도광판(20)을 순차적으로 통과한 후에 배면 반사판(22)에서 반사되어 다시 역순으로 와이어그리드 패턴(160) 쪽으로 가이드된다. S 편광의 일부는 상기 과정을 거치는 과정에서 위상이 변경되어 P 편광이 된다. 위상이 변경된 P 편광이 와이어그리드 패턴(160)을 통과하면 표시장치의 휘도가 향상된다.
도 18은 도 17에 도시된 표시장치의 일부를 나타내는 단면도이다.
도 17 및 도 18을 참조하면, 광조절부재(74)는 복합기판(1100) 상에 배치되고, 박막 트랜지스터(74a), 화소전극(74b), 공통전극(74c), 스토리지 전극(74d), 스페이서(74e) 및 블랙 매트릭스(74f)를 포함한다.
본 실시예에서 광조절부재(74)는 복합기판(1100) 상에 직접 형성된다. 예를 들어, 복합기판(1100)의 와이어그리드 패턴(160) 상에 절연막, 도전막 등과 같은 증착공정이 직접 수행된다.
도 19는 도 17에 도시된 표시장치의 광학특성을 나타내는 단면도이다.
도 17 내지 도 19를 참조하면, 광원(10)으로부터 발생된 광은 도광판(20)으로 입사된다.
도광판(20)으로 입사된 광(P, S)은 도광판(20)의 배면 자체에서 또는 배면 반사판(22)에서 반사되어 확산판(30) 쪽으로 가이드된다.
도광판(20)의 전면을 출사한 광(P, S)은 확산판(30)으로 입사된다.
확산판(30)으로 입사된 광(P, S)은 확산판(30) 내부에서 산란되어 휘도균일성이 향상된다.
확산판(30)을 출사한 광(P, S)은 복합기판(1100)의 하부 베이스 기판(1176) 내로 입사된다.
하부 베이스 기판(1176) 내로 입사된 광(P, S)은 마이크로렌즈 어레이(1140) 내로 입사된다. 본 실시예에서, 하부 베이스 기판(1176)과 마이크로렌즈 어레이(1140)는 굴절율이 서로 다르므로 하부 베이스 기판(1176)으로 입사된 광은 하부 베이스 기판(1176)과 마이크로렌즈 어레이(1140)의 경계에서 정면방향으로 굴절된다.
마이크로렌즈 어레이(1140) 내로 입사된 광(P, S)은 마이크로렌즈 어레이(1140)에서 정면방향으로 굴절된다. 본 실시예에서, 마이크로렌즈 어레이(1140)와 평탄화막(1150)은 굴절율이 달라서 마이크로렌즈 어레이(1140) 내로 입사된 광(P, S)은 마이크로렌즈 어레이(1140)와 평탕화막(1150) 사이의 경계를 지나면서 정면방향으로 가이드된다.
본 실시예에서, 마이크로렌즈 어레이(1140)는 반구형상을 갖기 때문에 마이크로렌즈 어레이(1140) 내로 입사된 광(P, S)은 정면방향으로 굴절되면서 확산된다.
평탄화막(1150)으로 입사된 광(P, S) 중에서 P 편광은 와이어그리드 패턴(160)을 통과하여 광조절부재(74)로 입사된다.
평탄화막(1150)으로 입사된 광(P, S) 중에서 S 편광은 와이어그리드 패턴(160)에서 반사되어 도광판(20) 쪽으로 출사된다.
와이어그리드 패턴(160)에서 반사된 S 편광은 평탄화막(1150), 마이크로렌즈 어레이(1140), 하부 베이스 기판(1176), 확산판(30) 및 도광판(20)을 순서대로 거쳐서 배면 반사판(22)에서 재반사된다.
배면 반사판(22)에서 재반사된 S 편광은 다시 도광판(20), 확산판(30), 하부 베이스 기판(1176), 마이크로렌즈 어레이(1140) 및 평탄화막(1150)을 거쳐서 와이어그리드 패턴(160)으로 입사된다.
본 실시예에서, S 편광은 평탄화막(1150), 마이크로렌즈 어레이(1140), 하부 베이스 기판(1176), 확산판(30) 및 도광판(20)을 각각 2회씩 통과하는 과정에서 S 편광과 P 편광이 혼합된 광으로 편광특성이 변경된다.
상기 광학특성이 변경된 광 중에서 P 편광은 와이어그리드 패턴(160)을 통과하여 광조절부재(74)로 입사된다.
상기 광학특성이 변경된 광 중에서 S 편광은 와이어그리드 패턴(160)에서 다시 반사되어 도광판(20) 쪽으로 되돌아간다.
상기와 같이 S 편광이 와이어그리드 패턴(160)에 흡수되지 않고 반사를 반복하여 광효율이 증가한다.
광조절부재(74)는 액정층(75)의 광학특성을 이용하여 입사된 광(P)의 투과율을 조절한다.
광조절부재(74)를 통과한 광(P)은 상부기판(72)을 통과하여 영상을 표시한다.
도 20 내지 24a, 25 내지 28은 도 17에 도시된 표시장치의 제조방법을 나타내는 단면도들이고, 도 24b는 도 24a에 도시된 표시장치의 제조방법을 나타내는 이미지이다.
도 20은 프린팅 기판 상에 포토레지스트막을 형성하는 단계를 나타내는 단면도이다.
도 20을 참조하면, 프린팅 기판(1142) 상에 포토레지스트(도시되지 않음)를 도포하여 포토레지스트막(1141)을 형성한다.
이어서 프린팅 기판(1142) 상에 도포된 포토레지스트막(1141) 상에 프린팅 캐스트(1151)를 배열한다. 본 실시예에서, 프린팅 캐스트(1151)는 오목한 반구형상이 반복되는 어레이를 갖는다.
도 21은 도 20에 도시된 프린팅 캐스트를 이용하여 포토레지스트막을 성형하는 단계를 나타내는 단면도이다.
도 21을 참조하면, 포토레지스트막(도 20의 1141)에 프린팅 캐스트(1151)를 가압하여 포토레지스트막(도 20의 1141)의 포토레지스트 물질(1141b)이 프린팅 캐스트(1151) 내로 충진된다.
도 22는 도 21에 도시된 포토레지스트 물질을 프린팅 기판으로부터 이탈시키는 단계를 나타내는 단면도이다.
도 22를 참조하면, 프린팅 캐스트(1151)를 프린팅 기판(1142)으로부터 이격시킨다. 프린팅 캐스트(1151) 내에 배치된 포토레지스트 물질(1141b)은 프린팅 캐스트(1151)와 함께 프린팅 기판(1142)으로부터 이탈된다.
도 23은 도 22에 도시된 프린팅 캐스트 내에 배치된 포토레지스트 물질을 하부 베이스 기판에 부착시키는 단계를 나타내는 단면도이다.
도 23을 참조하면, 포토레지스트 물질(1141b)을 포함하는 프린팅 캐스트(1151)를 하부 베이스 기판(1176)에 부착시킨다.
도 24a는 도 23에 도시된 포토레지스트 물질로부터 마이크로렌즈 어레이를 형성하는 단계를 나타내는 단면도이고, 도 24b는 도 24a에 도시된 마이크로렌즈 어레이를 나타내는 이미지이다.
도 24를 참조하면, 하부 베이스 기판(1176) 상에 부착된 포토레지스트 물질(도 23의 1141b)에 자외선을 노광하여 경화시킨다. 포토레지스트 물질(도 23의 1141b)이 경화되어 마이크로렌즈 어레이(1140)가 형성된다.
이어서 프린팅 캐스트(1151)를 마이크로렌즈 어레이(1140)로부터 이탈시킨다.
도 25는 도 24a에 도시된 마이크로렌즈 어레이 상에 평탄화막을 형성하는 단계를 나타내는 단면도이다.
도 25를 참조하면, 마이크로렌즈 어레이(1140) 상에 내열성이 높고 투명한 물질을 도포하여 평탄화막(1150)을 형성한다. 평탄화막(1150)은 마이크로렌즈 어레이(1140)를 매립한다. 평탄화막(1150)의 하면은 마이크로렌즈 어레이(1140)에 밀착되고, 상면은 평면 형상을 갖는다. 본 실시예에서, 내열성이 높고 투명한 물질은 폴리이미드, 실록산 등을 포함한다.
도 26은 도 25에 도시된 평탄화막 상에 와이어그리드 패턴을 형성하는 단계를 나타내는 단면도이다.
도 26을 참조하면, 평탄화막(1150) 상에 와이어그리드 패턴(160)을 형성한다. 따라서 복합기판(1100)이 완성된다.
도 27은 도 26에 도시된 복합기판 상에 스토리지 전극, 박막 트랜지스터 및 화소전극을 형성하는 단계를 나타내는 단면도이다.
도 27을 참조하면, 복합기판(1100) 상에 스토리지 전극(74d), 박막 트랜지스터(74a) 및 화소전극(74b)을 형성한다.
이어서, 상부기판(72) 상에 블랙 매트릭스(74f), 공통전극(74c) 및 스페이서(74e)를 형성한다.
이후에, 상부기판(72)을 화소전극(74b)이 형성된 복합기판(1100)과 결합시키고, 공통전극(74c)과 화소전극(74b) 사이에 액정층(75)을 형성한다. 따라서 광조절부재(74)를 포함하는 표시패널을 완성한다.
도 28은 도 27에 도시된 표시패널의 하부에 확산판, 도광판, 배면 반사판, 광원 및 측면반사판을 형성하는 단계를 나타내는 단면도이다.
도 28을 참조하면, 광조절부재(74)를 포함하는 표시패널의 하부에 확산판(30)을 배치한다.
이어서 확산판(30)의 하부에 도광판(20) 및 배면 반사판(22)을 배치하고, 도광판(20)의 측면에 광원(10) 및 측면 반사판(12)을 배치한다.
상기와 같은 본 실시예에 따르면, 복합기판(1100)이 마이크로렌즈 어레이(1140)를 포함하여 별도의 프리즘 시트가 불필요하다. 또한 마이크로렌즈 어레이(1140)가 반구형상을 가져서 정면휘도 및 휘도균일성이 동시에 향상된다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 복합기판이 프리즘 패턴을 포함하여 별도의 프리즘 시트가 불필요하다. 또한 복합기판이 와이어그리드 패턴을 포함하여 별도의 편광판이 불필요하다. 따라서 표시장치의 두께가 감소한다.
특히, 와이어그리드 패턴이 프리즘 패턴의 외측에 배치되는 경우, 광이 와이어그리드 패턴과 프리즘 패턴을 순차적으로 통과하는 과정에서 휘도가 저하될 수 있다. 그러나 본 발명에서는 와이어그리드 패턴이 프리즘 패턴 또는 마이크로렌즈 어레이의 내측에 배치되어, 광이 프리즘 패턴을 통과한 이후에 와이어그리드 패턴을 통과하기 때문에 휘도가 저하되지 않는다.
또한 S 편광이 와이어그리드 패턴에 흡수되지 않고 반사를 반복하여 재사용되기 때문에 광효율이 증가한다.
더욱이, 복합기판이 마이크로렌즈 어레이를 포함하여 별도의 프리즘 시트가 불필요하다. 또한 마이크로렌즈 어레이가 반구형상을 가져서 정면휘도 및 휘도균일성이 동시에 향상된다.
상기의 실시예들에서는 프리즘 형상 또는 반구형상의 요철 패턴들이 사용되었다. 그러나 당업자라면 본 발명의 기술적 사상이 비구면, 사다리꼴, 피라미드 형상, 등 다양한 형성의 요철패턴에도 적용될 수 있음을 알 수 있을 것이다.
상기의 실시예들에서는 측면 도광형 백라이트 어셈블리가 개시되었다. 그러나 당업자라면 본 발명의 기술적 사상이 배면 도광형 백라이트 어셈블리에도 동일하게 적용될 수 있음을 알 수 있을 것이다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 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.
10 : 광원 12 : 측면 반사판
20 : 도광판 22 : 배면 반사판
30 : 확산판 40 : 프리즘시트
50 : 보호필름 60 : 편광판
70 : 표시패널 72 : 상부기판
74 : 광조절부재 74a : 스위칭 소자
74b : 화소전극 74c : 공통전극
74d : 스토리지 전극 74e : 스페이서
74f : 블랙 매트릭스 75 : 액정층
76 : 하부기판 100 : 복합기판
140 : 프리즘패턴 140b : 식각패턴
141a, 141b, 140c : 포토레지스트 패턴
1140 : 마이크로 렌즈 어레이 1141 : 포토레지스트막
1141b : 포토레지스트 물질 1142 : 프린팅 기판
150, 1150 : 평탄화막 1151 : 프린팅 캐스트
160 : 와이어그리드패턴 160a : 와이어 금속막
160b : 와이어 그리드 포토레지스트
160c : 프린팅 패턴 160d : 프린팅 기판
176 : 하부 베이스 기판 176p : 베이스 기판
DA : 화소영역 BA : 차광영역
P : P파 S : S파

Claims (20)

  1. 표시장치용 광조절부재가 형성되는 복합기판에 있어서,
    상부에 요철 패턴이 일체로 형성되는 하부 베이스 기판;
    상기 하부 베이스 기판 상에 배치되고 상기 요철 패턴과 일체로 형성되며 상기 하부 베이스 기판과 서로 다른 굴절율을 갖는 평탄화막; 및
    상기 평탄화막 상에 배치되고 마이크로미터 이하의 나노 와이어 금속패턴들을 포함하는 와이어그리드 패턴을 포함하는 표시장치용 복합기판.
  2. 제1항에 있어서, 상기 요철 패턴은 삼각기둥이 반복되는 프리즘 패턴인 것을 특징으로 하는 표시장치용 복합기판.
  3. 제2항에 있어서, 상기 프리즘 패턴은 상기 하부 베이스 기판의 상면에 직접 형성되는 것을 특징으로 하는 표시장치용 복합기판.
  4. 제3항에 있어서, 상기 하부 베이스 기판, 상기 평탄화막 및 상기 와이어그리드 패턴은 순서대로 적층되어 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 표시장치용 복합기판.
  5. 제1항에 있어서, 상기 요철 패턴은 반구형상이 반복되는 어레이를 갖는 마이크로 렌즈 어레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치용 복합기판.
  6. 제5항에 있어서, 상기 마이크로 렌즈 어레이는 상기 하부 베이스 기판 상에 배치되고 상기 하부 베이스 기판과 다른 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치용 복합기판.
  7. 제6항에 있어서, 상기 마이크로 렌즈 어레이는 상기 하부 베이스 기판과 다른 굴절율을 갖는 것을 특징으로 하는 표시장치용 복합기판.
  8. 제7항에 있어서, 상기 하부 베이스 기판, 상기 마이크로렌즈 어레이, 상기 평탄화막 및 상기 와이어그리드 패턴은 순서대로 적층되어 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 표시장치용 복합기판.
  9. 제1항에 있어서, 상기 나노 와이어 금속패턴은 3 이상의 단차비를 갖는 것을 특징으로 하는 표시장치용 복합기판.
  10. 제9항에 있어서, 상기 나노 와이어 금속패턴은 알루미늄을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치용 복합기판.
  11. 제10항에 있어서, 상기 와이어그리드 패턴은 P 편광은 투과시키고 S 편광은 반사시키는 것을 특징으로 하는 표시장치용 복합기판.
  12. 광을 발생시키는 광원;
    상기 광원 상에 배치되고 상기 광원에서 발생된 광의 휘도균일성을 향상시키는 확산판;
    상부에 요철 패턴이 일체로 형성되는 하부 베이스 기판과, 상기 하부 베이스 기판 상에 배치되고 상기 요철 패턴과 일체로 형성되며 상기 하부 베이스 기판과 서로 다른 굴절율을 갖는 평탄화막과, 상기 평탄화막 상에 배치되고 마이크로미터 이하의 나노 와이어 금속패턴들을 포함하는 와이어그리드 패턴을 포함하고, 상기 확산판 상에 배치되는 복합기판;
    상기 복합기판 상에 배치되고 영상신호에 따라 투과율이 변경되는 광조절부재; 및
    상기 광조절부재 상에 배치되는 상부기판을 포함하는 표시장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 요철 패턴은 상기 하부 베이스 기판의 상면에 직접 형성되고 삼각기둥이 반복되는 프리즘 패턴인 것을 특징으로 하는 표시장치.
  14. 제12항에 있어서, 상기 요철 패턴은 반구형상이 반복되는 어레이를 갖는 마이크로 렌즈 어레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 마이크로 렌즈 어레이는 상기 하부 베이스 기판 상에 배치되고 상기 하부 베이스 기판과 다른 굴절율을 갖는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  16. 베이스 기판 상에 균일한 간격으로 이격되며 줄무늬 형상을 갖는 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;
    상기 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 이용하여 상기 베이스 기판을 식각하여 상기 베이스 기판의 상면에 프리즘 패턴을 형성하는 단계;
    상기 프리즘 패턴으로부터 상기 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계;
    상기 프리즘 패턴 상에 투명한 물질을 도포하여 평탄화막을 형성하는 단계; 및
    상기 평탄화막 상에 와이어그리드 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 표시장치용 복합기판의 제조방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 프리즘 패턴을 형성하는 단계는,
    상기 베이스 기판을 식각하여 상기 포토레지스트 패턴의 양측 하부에 언더컷들을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치용 복합기판의 제조방법.
  18. 제16항에 있어서, 상기 와이어그리드 패턴을 형성하는 단계는,
    상기 평탄화막 상에 와이어금속막을 형성하는 단계;
    상기 와이어금속막 상에 와이어그리드 포토레지스트를 프린팅하는 단계; 및
    상기 와이어그리드 포토레지스트를 식각마스크로 이용하여 상기 와이어금속막을 식각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치용 복합기판의 제조방법.
  19. 하부 베이스 기판 상에 반구형상이 반복되는 어레이를 갖는 마이크로 렌즈 어레이를 형성하는 단계;
    상기 마이크로 렌즈 어레이 상에 투명한 물질을 도포하여 평탄화막을 형성하는 단계; 및
    상기 평탄화막 상에 와이어그리드 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 표시장치용 복합기판의 제조방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 마이크로 렌즈 어레이를 형성하는 단계는,
    오목한 반구형상이 반복되는 어레이를 갖는 프린팅 캐스트 내로 포토레지스트 물질을 충진하는 단계;
    상기 충진된 포토레지스트 물질을 상기 하부 베이스 기판 상에 부착하는 단계;
    상기 하부 베이스 기판 상에 부착된 상기 포토레지스트 물질을 경화시키는 단계; 및
    상기 경화된 포토레지스트 물질로부터 상기 프린팅 캐스트를 제거하는 단계를 포함하는 표시장치용 복합기판의 제조방법.
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