KR20160014201A - 편광자 및 이를 포함하는 표시 패널 - Google Patents
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Abstract
개시된 편광자는, 베이스 기판, 상기 베이스 기판 상에 배치되고, 서로 이격된 복수의 제1선형 패턴을 포함하는 편광층 및 서로 이격되며, 상기 제1 선형패턴과 교차하는 복수의 제2선형 패턴을 포함하는 자외선 차단층을 포함한다. 상기 편광자는 외부 자외선을 차단할 수 있다.
Description
본 발명은 편광자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액정 표시 장치에 사용될 수 있는 와이어 그리드 편광자 및 이를 포함하는 표시 패널에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 액정의 특정한 분자 배열에 전압을 인가하여 분자 배열을 변환시키고, 이러한 분자 배열의 변환에 의해 발광하는 액정셀의 복굴절성, 선광성, 2색성 및 광산란 특성 등의 광학적 성질의 변화를 시각 변화로 변환하여 영상을 표시하는 디스플레이 장치이다.
일반적으로, 액정 표시 장치는 광의 투과를 조절하기 위해 편광판을 포함한다. 일반적인 편광판은 투과축에 평행한 방향의 편광 성분을 투과시키고, 투과축과 직교하는 방향의 편광 성분을 흡수한다.
상기 편광판으로는 흡수형 편광판과 반사형 편광판이 사용되고 있는데, 상기 반사형 편광판은, 특정 편광 성분을 반사함으로써 편광 기능을 수행하는데, 반사된 편광 성분은 백라이트 어셈블리의 반사판 등에 의해 다시 재활용되어 표시 장치의 휘도를 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라, 표시 패널에 결합되어 인셀(in-cell) 구조를 형성하는 와이어 그리드 편광자로 형성될 수 있다.
그러나, 상기 와이어 그리드 편광자의 경우, 흡수형 편광자에 비하여자외선 투과율이 높다. 이러한 자외선은, 액정 표시 패널 안의 액정층, 박막 트랜지스터 등에 영향을 줄 수 있으므로, 차단되는 것이 바람직하다.
이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로, 본 발명의 목적은 광 효율을 향상시키면서도 외부 자외선으로부터 표시 패널을 보호할 수 있는 편광자를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 편광자를 포함하는 표시 패널을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 편광자는, 베이스 기판, 상기 베이스 기판 상에 배치되고, 서로 이격된 복수의 제1선형 패턴을 포함하는 편광층 및 서로 이격되며, 상기 제1 선형패턴과 교차하는 복수의 제2선형 패턴을 포함하는 자외선 차단층을 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 편광자는, 상기 편광층과 상기 자외선 차단층 사이에 배치되는 제1 패시베이션층을 더 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1 패시베이션층은 실리콘 옥사이드(SiOx), 실리콘 옥시카바이드(SiOC) 및 실리콘 니트라이드(SiNx)로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 편광자는, 상기 제1 패시베이션층과 이격되어, 상기 편광층 또는 상기 자외선 차단층을 커버하는 제2 패시베이션층을 더 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1 선형패턴은 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 크롬(Cr), 철(Fe) 및 니켈(Ni)로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 제2선형 패턴은 금속 산화물을 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 금속 산화물은 티타늄 옥사이드 또는 징크 옥사이드를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 편광층은 상기 베이스 기판과 상기 자외선 차단층 사이에 배치된다.
일 실시예에 따르면, 상기 자외선 차단층은 상기 베이스 기판과 상기 편광층 사이에 배치된다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1 선형패턴들 및 상기 제2 선형패턴들의 피치는 200nm 이하이다.
일 실시예에 따르면, 상기 편광자는, 상기 제1 선형 패턴들 사이에 배치된 에어 갭을 포함한다.
일 실시에에 따르면, 상기 편광자는, 상기 편광층과 동일한 층 내에 배치되며, 상기 제1 선형패턴보다 큰 폭을 갖는 반사패턴을 더 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 패널은, 제1기판, 상기 제1기판과 마주보는 제2기판 및 상기 제1 및 제2기판 사이에 배치된 액정층을 포함한다. 상기 제1기판은, 제1 베이스 기판, 상기 제1베이스 기판 상에 배치되고, 서로 이격된 복수의 제1 선형패턴을 갖는 편광층 및 상기 제2 선형패턴과 교차하는 복수의 제2선형 패턴을 포함하는 자외선 차단층을 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 제2기판은, 제2 베이스 기판, 상기 제2베이스 기판 상에 배치되고, 서로 이격된 복수의 제3 선형패턴을 갖는 편광층 및 상기 제3 선형패턴과 교차하는 복수의 제4선형 패턴을 포함하는 자외선 차단층을 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 제2 기판은 상기 제1 선형패턴보다 큰 폭을 가지며, 상기 편광층과 동일한 층에 배치되는 반사패턴을 더 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 제2기판은, 박막 트랜지스터 및 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결된 화소 전극을 포함하고, 상기 반사패턴은 상기 박막 트랜지스터와 중첩하고, 상기 제1 선형패턴은 상기 화소 전극과 중첩한다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 편광자는 와이어 그리드 편광층과 상기 와이어 그리드 편광층과 교차하는 방향으로 연장되는 와이어 그리드 자외선 차단층을 포함하여, 자외선 차단율을 증가시킬 수 있다. 또한, 상기 편광자는 반사 패턴을 포함하여, 표시 패널의 비투과 영역에서의 광재생 효율을 증가시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 편광자의 사시도이다.
도 2는 도 1의 편광자를 제1 방향에 따라 도시한 측면도이다.
도 3은 도 1의 편광자를 제2 방향에 따라 도시한 측면도이다.
도 4 내지 도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 편광자들의 사시도들이다.
도 8a 내지 도 8f는 본 발명의 일 실시예에 따른 편광자의 제조방법을 도시한 단면도들이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 패널의 평면도이다.
도 10은 본 발명의 도 9의 표시 패널을 I-I 선에 따라 자른 단면도이다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 실시예들에 따른 표시 패널의 단면도들이다.
도 2는 도 1의 편광자를 제1 방향에 따라 도시한 측면도이다.
도 3은 도 1의 편광자를 제2 방향에 따라 도시한 측면도이다.
도 4 내지 도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 편광자들의 사시도들이다.
도 8a 내지 도 8f는 본 발명의 일 실시예에 따른 편광자의 제조방법을 도시한 단면도들이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 패널의 평면도이다.
도 10은 본 발명의 도 9의 표시 패널을 I-I 선에 따라 자른 단면도이다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 실시예들에 따른 표시 패널의 단면도들이다.
이하, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 편광자 및 표시 패널에 대하여 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 본 발명은 본 명세서에 기재된 예시적인 실시예들에 의해 제한되는 것은 아니며, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양한 다른 형태로 구현할 수 있을 것이다.
본 명세서에 있어서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것이고, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접촉되어"있다고 기재된 경우, 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접촉되어 있을 수도 있지만, 중간에 또 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 또한, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접촉되어"있다고 기재된 경우에는, 중간에 또 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 예를 들면, "~사이에"와 "직접 ~사이에" 또는 "~에 인접하는"과 "~에 직접 인접하는" 등도 마찬가지로 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 예시적인 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지는 않는다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이러한 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 벗어나지 않고, 제1 구성 요소가 제2 구성 요소로 명명될 수 있으며, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 편광자의 사시도이다. 도 2는 도 1의 편광자를 제1 방향(D1)에 따라 도시한 측면도이다. 도 3은 도 1의 편광자를 제2 방향(D2)에 따라 도시한 측면도이다. 도 4 내지 7은 본 발명의 실시예들에 따른 편광자들의 사시도들이다.
도 1, 도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 편광자는 베이스 기판(100), 서로 이격된 복수의 제1 선형패턴(110)을 포함하는 편광층, 패시베이션층(115) 및 서로 이격된 복수의 제2 선형패턴(120)을 포함하는 자외선 차단층을 포함한다.
상기 베이스 기판(100)은 투과성, 내열성, 내화학성 등이 우수한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 베이스 기판(100)으로는 유리 기판, 쿼츠 기판, 사파이어 기판, 플라스틱 기판 등이 사용될 수 있다. 상기 플라스틱 기판은 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지, 아크릴 수지 등을 포함할 수 있다.
상기 편광층은, 상기 베이스 기판(100) 상에 배치된다. 상기 제1 선형패턴(110)들은 제1 방향(D1)을 따라 연장되며 상기 제1 방향(D1)과 수직하는 제2 방향(D2)을 따라 서로 이격되어 와이어 그리드 어레이를 형성한다. 상기 편광층은, 편광 기능을 수행한다. 예를 들어, 상기 편광층에 광이 입사되면, 상기 편광층의 투과축과 평행한 방향의 P파 편광 성분은 투과되고, 편광층의 투과축과 직교하는 방향의 S파 편광 성분은 반사될 수 있다.
상기 제1 선형패턴(110)은 금속을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 선형패턴(110)은 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 크롬(Cr), 철(Fe), 니켈(Ni) 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 조합으로 사용될 수 있다. 바람직하게, 상기 제1 선형 패턴(110)은 반사율 및 가시광에 대한 굴절율이 높은 알루미늄을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 선형패턴(110)은 단일층 구조 또는 다층 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 선형패턴(110)은 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 크롬(Cr), 철(Fe), 니켈(Ni) 또는 이들의 합금을 포함하는 제1 층 및 몰리브덴(Mo) 또는 티타늄(Ti)을 포함하는 제2층을 포함할 수 있다. 상기 몰리브덴 또는 티타늄을 포함하는 제2층은 상기 제1층 위에 배치되어, 상기 제1 선형패턴(110)의 에칭 과정에서 상기 제1층을 보호하여, 패턴 균일성을 증가시킬 수 있다.
다른 실시예에서, 상기 제1 선형패턴(110)은 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 크롬(Cr), 철(Fe), 니켈(Ni) 또는 이들의 합금을 포함하는 제1 층 및 무기 절연 물질을 포함하는 제2 층을 포함할 수 있다. 상기 무기 절연 물질을 포함하는 제2 층은 상기 제1 층 위에 배치되어, 상기 제1 층의 에칭 과정에서, 하드 마스크로 이용될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 층은 실리콘 옥사이드(SiOx), 실리콘 옥시카바이드(SiOC) 또는 실리콘 니트라이드(SiNx) 등을 포함할 수 있다.
상기 제1 선형패턴(110)들의 피치(P1)는, 상기 제1 선형패턴(110)의 선폭(L1)과 인접하는 선형패턴(110) 들의 이격 거리(S1)의 합으로 정의될 수 있다.
상기 편광층은, 편광기능을 수행하기 위하여, 피치(P1)가 입사광의 파장보다 짧은 것이 바람직하다. 예를 들어, 입사되는 광이 가시광선인 경우, 상기 가시광선의 파장은 약 400 내지 700nm이므로, 상기 피치(P1)가 약 400nm인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게, 상기 피치(P1)는 약 200nm 이하 일 수 있으며, 예를 들어, 약 50nm 내지 200nm일 수 있다.
상기 편광층의 투과율 또는 굴절율은 상기 피치(P1)에 대한 상기 선폭(S1)의 비율에 의해 조절될 수 있다. 바람직하게, 상기 선폭(S1)은 100nm 이하일 수 있으며, 예를 들어 약 20nm 내지 100nm일 수 있다.
또한, 상기 제1 선형패턴(110)의 두께는 100nm 이상일 수 있으며, 바람직하게는 100nm 내지 300nm일 수 있다
상기 패시베이션층(115)은 상기 편광층 상에 배치된다. 상기 패시베이션층(115)은 연속적인 필름 형태일 수 있다. 상기 패시베이션층(115)은, 상기 제1 선형패턴(110)들을 보호한다. 상기 패시베이션층(115)은, 상기 베이스 기판(100)과 전체적으로 이격되도록 플랫한 박막 형상을 가짐으로써, 인접하는 제1 선형패턴(110)들 사이에 에어 갭이 형성될 수 있다. 상기 에어 갭은, 상기 편광자의 굴절율 차이를 증가시켜, 상기 편광자의 편광 특성을 증가시킬 수 있다.
상기 패시베이션층(115)은 실리콘 옥사이드(SiOx), 실리콘 옥시카바이드(SiOC) 또는 실리콘 니트라이드(SiNx)등의 무기물질을 포함할 수 있으며, 약 100nm 내지 1um의 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 패시베이션층(115)은 화학 기상 증착(chemical vapor deposition)에 의해 형성될 수 있다.
상기 제2 선형패턴(120)들은 상기 패시베이션층(115) 상에 배치된다. 상기 제2 선형패턴(120)들은 상기 제1 선형패턴(110)들과 교차하는 방향으로 연장된다. 예를 들어, 상기 제2 선형패턴(120)들은 상기 제2 방향(D2)을 따라 연장되며 상기 제2 방향(D2)과 수직하는 상기 제1 방향(D1)을 따라 서로 이격되어 와이어 그리드 어레이를 형성한다.
상기 제2 선형패턴(120)들은 상기 편광자에 입사되는 자외선을 차단할 수 있다. 상기 제2 선형패턴(120)들은 상기 편광층의 제1 선형패턴(110)들과 교차하는 방향으로 연장되므로, 상기 편광층에 의해 투과될 수 있는 S파 성분의 자외선을 반사 또는 차단할 수 있다. 결과적으로, 상기 편광층과 상기 자외선 차단층에 의해 P파 성분의 자외선 및 S파 성분의 자외선이 모두 차단될 수 있다. 따라서, 상기 편광자는, 상기 편광자를 포함하는 표시 패널을 외부의 자외선으로부터 보호할 수 있다.
상기 제2 선형패턴(120)들의 피치(P2)는, 상기 제2 선형패턴(120)의 선폭(L2)과 인접하는 제2 선형패턴(120)들의 이격 거리(S2)의 합으로 정의될 수 있다.
상기 자외선 차단층이 자외선 차단 기능을 수행하기 위해서는, 피치(P2)가 자외선의 파장보다 짧은 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 제2 선형패턴(120)들의 피치(P2)는 약 200nm 이하, 예를 들어 약 50nm 내지 200nm 일 수 있다. 또한, 상기 제2 선형패턴(120)들의 선폭(S1)은 100nm 이하, 예를 들어 약 20nm 내지 100nm일 수 있다. 상기 제2 선형패턴(120)들의 두께는 100nm 이상일 수 있으며, 바람직하게는 100nm 내지 300nm일 수 있다.
예를 들어, 상기 제2 선형패턴(120)의 선폭은 상기 제1 선형패턴(110)과 실질적으로 동일할 수 있으나, 도 4에 도시된 것과 같이, 상기 제2 선형패턴(120)의 선폭은 상기 제1 선형패턴(110) 보다 클 수 있다.
상기 제2 선형패턴(120)은 가시광에 대한 투과율이 높으면서, 자외선 차단 효율이 높은 물질을 포함하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 제2 선형패턴(120)은 금속산화물을 포함할 수 있으며, 구체적으로 티타늄 옥사이드(TiO2) 또는 징크 옥사이드(ZnO)을 포함할 수 있다. 바람직하게, 상기 제2 선형패턴(120)은 티타늄 옥사이드를 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 제1 선형패턴(110)은 상기 베이스 기판(100) 위에 배치되고, 상기 제2 선형패턴(120)은 상기 패시베이션층(115) 위에 배치되나, 상기 제1 선형패턴(110)과 상기 제2 선형패턴(120)의 배치는 변경될 수도 있다. 예를 들어, 도 5에 도시된 것과 같이, 제2 선형패턴(120)을 포함하는 자외선 차광층이 베이스 기판(100) 위에 배치되고, 제1 선형패턴(110)을 포함하는 편광층이 패시베이션층(115) 위에 배치될 수도 있다.
또한, 다른 실시예에서, 상기 제1 선형패턴(110) 및 상기 제2 선형패턴(120)은 베이스 기판(100)의 양면에 각각 배치될 수도 있다.
또한, 도 6에 도시된 것과 같이, 편광자는, 베이스 기판(100), 서로 이격된 복수의 제1 선형패턴(110)을 포함하는 편광층, 상기 편광층을 커버하는 제1 패시베이션층(115), 서로 이격된 복수의 제2 선형패턴(120)을 포함하는 자외선 차단층 및 상기 제2 선형패턴(120)을 커버하는 제2 패시베이션층(130)을 포함할 수 있다.
상기 제2 패시베이션층(130)은 상기 제2 선형패턴(120)들을 보호한다. 상기 제2 패시베이션층(130)은 상기 제1 패시베이션층(115)와 동일한 물질, 예를 들어, 실리콘 옥사이드, 실리콘 옥시카바이드, 실리콘 니트라이드 등의 무기 절연 물질을 포함할 수 있다.
또한, 상기 편광자가 제2 패시베이션층(130)을 포함하는 경우, 상기 제2 패시베이션층(130)은, 상기 제1 패시베이션층(115)과 전체적으로 이격되도록 플랫한 박막 형상을 가짐으로써, 인접하는 제2 선형패턴(120)들 사이에 에어 갭이 형성될 수 있다.
본 실시예에서, 상기 제1 선형패턴(110)의 연장 방향과, 상기 제2 선형패턴(120)의 연장 방향은 실질적으로 수직하나, 다른 실시예에서, 상기 제1 선형패턴(110)의 연장 방향과, 상기 제2 선형패턴(120)의 연장 방향은 수직하지 않을 수 있다.
예를 들어, 도 7에 도시된 것과 같이, 제1 선형패턴(110)과 제2 선형패턴(120)은 서로 교차하여 0도 보다 크고 90도 이하(0<θ≤90)인 교차각 θ를 형성할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 편광자는 편광층 및 자외선 차단층을 포함하여, 가시광의 투과율을 유지하면서, 자외선 차단율을 증가시킬 수 있다.
상기 편광자는, 단독으로 사용되거나, 표시 패널에 포함될 수 있다. 예를 들어, 상기 편광자는 표시 패널과 베이스 기판을 공유할 수 있다.
도 8a 내지 도 8f는 본 발명의 일 실시예에 따른 편광자의 제조방법을 도시한 단면도들이다. 도 8a를 참조하면, 베이스 기판(100) 상에 금속층(MTL)을 형성하고,상기 금속층(MTL) 위에 고분자층(PLL)을 형성한다.
예를 들어, 상기 금속층(MTL)은 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 크롬(Cr), 철(Fe), 니켈(Ni) 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 상기 금속층(MTL)은 반사율이 높은 알루미늄을 포함한다.
또한, 상기 금속층(MTL)은 단일층 구조 또는 다층 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 금속층(MTL)은 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 크롬(Cr), 철(Fe), 니켈(Ni) 또는 이들의 합금을 포함하는 제1 층 및 상기 제1 층 위에 배치되며, 몰리브덴(Mo) 또는 티타늄(Ti)을 포함하는 제2층을 포함할 수 있다. 또한, 상기 금속층(MTL) 위에, 이후의 패터닝 공정에서 하드 마스크로 이용하기 위한 무기 절연층을 더 형성할 수도 있다.
상기 고분자층(PLL)은 상기 금속층(MTL) 위에 광경화성 조성물을 코팅하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 광경화성 조성물은 바인더 수지, 모노머, 광중합 개시제 및 용매 등을 포함할 수 있다.
도 8b를 참조하면, 와이어 그리드 패턴을 포함하는 마스터 몰드(MM)를 상기 고분자층(PLL)에 임프린트하여 상기 와이어 그리드 패턴을 상기 고분자층(PLL)에 전사시킨다. 경화되기 전의 상기 고분자층(PLL)은 유동성을 가지므로, 가압에 의해 상기 마스터 몰드(MM)의 형상이 전사될 수 있다. 예를 들어, 상기 마스터 몰드(MM)를, 상기 고분자층(PLL)에 가압한 상태에서, 상기 고분자층(PLL)을 노광하여, 상기 고분자층(PLL)을 경화한 후, 상기 마스터 몰드(MM)를 분리시킬 수 있다. 상기 경화된 고분자층(PLL)은, 상기 마스터 몰드(MM)의 형상에 따라 요철 형상을 갖는다.
도 8c를 참조하면, 플라즈마 등을 이용하여, 상기 경화된 고분자층(PLL)의 일부를 제거한다. 상기 고분자층(PLL)의 두께가 감소하면서, 서로 이격된 복수의 고분자 패턴(PP)을 포함하는 와이어 그리드 패턴이 형성된다.
상기 와이어 그리드 패턴이 형성됨에 따라, 상기 고분자 패턴(PP)에의해 커버되지 않는 상기 금속층(MTL)의 상면은 노출된다.
도 8d를 참조하면, 상기 고분자 패턴(PP)을 마스크로 이용하여, 상기 금속층(MTL)을 식각하여, 서로 이격된 복수의 제1 선형 패턴(110)을 포함하는 편광층을 형성한다
도 8e를 참조하면, 상기 편광층상에 제1 패시베이션층을 형성한다. 상기 제1 패시베이션층(115)은 화학 기상 증착(chemical vapor deposition)에 의해 형성될 수 있다. 상기 패시베이션층(115)은 실리콘 옥사이드(SiOx), 실리콘 옥시카바이드(SiOC) 또는 실리콘 니트라이드(SiNx)등의 무기물질을 포함할 수 있다. 상기 패시베이션층(115)은, 상기 베이스 기판(100)과 전체적으로 이격되도록 플랫한 박막 형상을 가짐으로써, 인접하는 제1 선형패턴(110)들 사이에 에어 갭이 형성될 수 있다.
도 8f를 참조하면, 상기 제1 패시베이션층(115) 상에 서로 이격된 복수의 제2 선형패턴(120)을 포함하는 자외선 차단층을 형성한다. 상기 자외선 차단층은 금속 산화물을 포함하며, 바람직하게 티타늄 옥사이드으 포함할 수 있다. 상기 제2 선형패턴(120)은 상기 제1 선형패턴(110)과 교차하는 방향으로 연장된다. 예를 들어, 상기 제2 선형패턴(120)은 상기 제1 선형패턴(110)과 수직하는 방향으로 연장될 수 있다.
상기 자외선 차단층은, 포토리소그라피 또는 나노 임프린팅에 의해 형성될 수 있다.
도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 패널의 평면도이다. 도 10은 도 9의 I-I선을 따라 절단한 표시 패널의 단면도이다. 도 11 및 도 12는 본 발명의 실시예들에 따른 표시 패널의 단면도들이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 표시 패널은 제1 기판, 상기 제1 기판과 대향하는 제2 기판 및 상기 제1 및 제2 기판 사이에 배치된 액정층(400)을 포함한다. 상기 표시 패널은, 하부에 배치된 백라이트 유닛으로부터 광을 제공받아 이미지를 표시한다.
상기 제1 기판은 제1 베이스 기판(200), 제1 편광자, 블랙 매트리스(BM), 컬러 필터(CF), 오버 코팅층(240) 및 대향 전극(EL2)을 포함한다.
상기 제1 베이스 기판(200)은 투과성, 내열성, 내화학성 등이 우수한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 베이스 기판(200)으로는 유리 기판, 쿼츠 기판, 사파이어 기판, 플라스틱 기판 등이 사용될 수 있다. 상기 플라스틱 기판은 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지, 아크릴 수지 등을 포함할 수 있다.
상기 제1 편광자는, 상기 제1 베이스 기판(200)과 상기 컬러 필터(CF) 사이에 배치된다. 상기 제1 편광자는 서로 이격된 복수의 제1 선형패턴(210)을 포함하는 편광층, 상기 편광층을 커버하는 제1 패시베이션층(215), 서로 이격된 복수의 제2 선형패턴(220)을 포함하는 자외선 차단층 및 상기 제2 선형패턴(220)을 커버하는 제2 패시베이션층(230)을 포함한다.
상기 제1 선형패턴(210)들은 제1 방향을 따라 연장되며 상기 제1 방향과 수직하는 제2 방향을 따라 서로 이격되어 와이어 그리드 어레이를 형성한다. 상기 제1 선형패턴(210)은 금속의 단일층 구조 또는 다층 구조를 가질 수 있다.
상기 제1 패시베이션층(215)은 상기 편광층과 상기 자외선 차단층 사이에 배치되며, 연속적인 필름 형태를 갖는다. 상기 제1 패시베이션층(215)은, 상기 제1 베이스 기판(200)과 전체적으로 이격되도록 플랫한 박막 형상을 가짐으로써, 인접하는 제1 선형패턴(210)들 사이에 에어 갭이 형성될 수 있다. 상기 패시베이션층(115)은 실리콘 옥사이드(SiOx), 실리콘 옥시카바이드(SiOC) 또는 실리콘 니트라이드(SiNx)등의 무기물질을 포함할 수 있다.
상기 제2 선형패턴(220)들은 상기 제1 패시베이션층(215)과 상기 제2 패시베이션층(230) 사이에 배치된다. 상기 제2 선형패턴(220)들은 상기 제1 선형패턴(210)들과 교차하는 방향으로 연장된다. 예를 들어, 상기 제2 선형패턴(220)들은 상기 제2 방향을 따라 연장되며 상기 제1 방향(D1)을 따라 서로 이격되어 와이어 그리드 어레이를 형성한다.
상기 제2 선형패턴(220)들은 상기 편광자에 입사되는 자외선을 차단할 수 있다. 상기 제2 선형패턴(220)들은 자외선 차단율이 높은 금속 산화물, 예를 들어, 티타늄 옥사이드 또는 징크 옥사이드 등을 포함하며, 상기 편광층의 제1 선형패턴(210)들과 교차하는 방향으로 연장되므로, 상기 편광층에 의해 투과될 수 있는 S파 성분의 자외선을 반사 또는 차단할 수 있다. 결과적으로, 상기 편광층과 상기 자외선 차단층에 의해 P파 성분의 자외선 및 S파 성분의 자외선이 모두 차단될 수 있다. 따라서, 상기 편광자는, 표시 패널을 외부의 자외선으로부터 보호할 수 있다.
상기 블랙 매트릭스(BM)는 상기 제2 패시베이션층(230) 하부에 배치된다. 상기 블랙 매트릭스(BM)와 중첩하는 부분은 차광 영역(BA)으로 정의될 수 있다. 상기 블랙 매트릭스(BM)는 제2 기판의 데이터 라인(DL), 게이트 라인(GL) 및 박막 트랜지스터(TFT) 중에서 적어도 하나와 중첩할 수 있다.
상기 컬러 필터(CF)는 상기 제2 패시베이션층(230)의 하부에 배치된다. 상기 컬러 필터(CF)와 중첩하는 영역은 투과 영역(TA)으로 정의될 수 있다. 상기 컬러 필터(CF)와 상기 블랙 매트릭스(BM)은 부분적으로 중첩할 수 있다.
상기 컬러 필터(CF)는 적색 컬러 필터(red), 녹색 컬러 필터(green), 및 청색 컬러 필터(blue)를 포함할 수 있다. 상기 컬러 필터(CF)는 각 화소에 대응하여 제공되며, 서로 인접한 화소들이 서로 다른 색을 갖도록 배치될 수 있다. 인접한 컬러 필터(CF)들은 서로 중첩하거나 서로 이격될 수 있다.
상기 오버 코팅층(240)은, 상기 컬러 필터(CF) 및 상기 블랙 매트릭스(BM)를 커버하여 기판을 평탄화 한다.
상기 대향 전극(EL2)은 상기 오버 코팅층(240) 하부에 배치된다. 상기 대향 전극(EL2)은 상기 투과 영역(TA) 및 상기 주변 영역(PA) 전체를 커버하는 연속적인 형상을 가질 수 있으며, 부분적으로 절개부를 가질 수도 있다. 상기 대향 전극(EL2)은 투명 도전 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 대향 전극(EL2)은 산화 인듐 주석(indium tin oxide: ITO) 또는 산화 아연 주석(indium zinc oxide: IZO)을 포함할 수 있다.
상기 대향 전극(EL2), 상기 컬러 필터(CF) 및 상기 블랙 매트릭스(BM) 중 적어도 하나는, 박막 트랜지스터 어레이를 포함하는 상기 제2 기판에 형성될 수도 있다.
상기 제2 기판은 제2 베이스 기판(200), 제2 편광자, 박막 트랜지스터(TFT), 제1 절연층(340), 제2 절연층(350) 및 화소 전극(EL1)을 포함한다.
상기 제2 편광자는, 상기 제2 베이스 기판(300)과 상기 제1 절연층(340) 사이에 배치된다. 상기 제2 편광자는 상기 제1 편광자와 실질적으로 동일한 구성을 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 제2 편광자는 서로 이격된 복수의 제3 선형패턴(310)을 포함하는 편광층, 상기 편광층을 커버하는 제3 패시베이션층(315), 서로 이격된 복수의 제4 선형패턴(320)을 포함하는 자외선 차단층 및 상기 제4 선형패턴(320)을 커버하는 제4 패시베이션층(330)을 포함한다.
상기 제3 선형패턴(310)들의 연장 방향은, 액정층의 배향 모드에 따라 상기 제1 선형패턴(210)들의 연장 방향과 동일하거나 교차할 수 있다. 상기 제4 선형패턴(320)들은 상기 제3 선형패턴(310)과 교차하는 방향으로, 예를 들어, 수직하는 방향으로 연장된다.
상기 제2 편광자의 구성은, 실질적으로 상기 제1 편광자와 동일하므로, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
상기 제2 기판은 박막 트랜지스터 어레이를 포함한다. 박막 트랜지스터(TFT)는 소스 전극(SE), 게이트 전극(GE), 채널층(CH), 드레인 전극(DE), 게이트 라인(GL) 및 드레인 라인(DL)을 포함한다.
상기 게이트 라인(GL) 및 상기 게이트 전극(GE)은 상기 제4 패시베이션층(330) 상에 배치된다. 상기 게이트 전극(GE)은 상기 게이트 라인(GL)에 전기적으로 연결된다.
상기 게이트 라인(GL) 및 상기 게이트 전극(GE)은 제1 절연층(340)에 의해 커버된다. 상기 제1 절연층(340)은 실리콘 니트라이드(SiNx) 또는 실리콘 옥사이드(SiOx)등의 무기 절연 물질을 포함할 수 있다.
상기 채널층(CH)이 상기 제1 절연층(340) 상에 상기 게이트 전극(GE)과 중첩하게 배치된다. 상기 채널층(CH)은 비정질 실리콘(a-Si:H), 다결정 실리콘, 산화물 반도체 등을 포함할 수 있다.
상기 제1 절연층(340) 상에 상기 게이트 라인(GL)과 교차하는 데이터 라인(DL)이 배치된다.
상기 채널층(CH) 상에 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)이 배치된다. 상기 소스 전극(SE)은 상기 데이터 라인(DL)과 전기적으로 연결되고, 상기 드레인 전극(DE)과 이격된다. 상기 드레인 전극(DE)은, 제2 절연층(350)을 관통하여 상기 화소 전극(EL1)과 전기적으로 연결된다.
상기 제2 절연층(350)은 상기 제1 절연층(340) 상에 배치되며, 상기 박막 트랜지스터(TFT)를 커버한다. 상기 제2 절연층(350)은 실리콘 니트라이드(SiNx) 또는 실리콘 옥사이드(SiOx)등의 무기 절연 물질로 형성될 수도 있고, 저유전율 유기 절연막으로 형성될 수도 있다. 또한, 무기 절연막과 유기 절연막의 이중막으로 형성될 수도 있다. 상기 제2 절연층(350)을 관통하는 콘택홀(H)을 통하여, 상기 드레인 전극(DE)과 상기 화소 전극(EL1)이 전기적으로 연결된다.
상기 화소 전극(EL1)은 상기 제2 절연층(350) 상에 배치된다상기 화소 전극(EL1)은 투명 도전 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 화소 전극(EL1)은 산화 인듐 주석(indium tin oxide: ITO) 또는 산화 인듐 아연 (indium zinc oxide: IZO)을 포함할 수 있다.
상기 액정층(400)은 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 배치된다. 상기 액정층(400)은 광학적 이방성을 갖는 액정 분자들을 포함한다. 상기 액정 분자들은 전계에 의해 배향되어 상기 액정층(400)을 지나는 광을 투과시키거나 차단시켜 이미지를 표시한다.
상기 제2 편광자는, 백라이트 유닛으로부터 제공되는 자외선을 차단할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 표시 패널은, 와이어 그리드 편광층 및 편광층과 교차하는 방향으로 연장되는 와이어 그리드 자외선 차단층을 포함함으로써, 외부 자외선을 효과적으로 차단할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 제1 편광자는 상기 제1 베이스 기판(200)의 내면에 배치되고, 상기 제2 편광자는 상기 제2 베이스 기판(300)의 내면에 배치된다. 그러나, 도 11에 도시된 것과 같이, 상기 제1 편광자 및 상기 제2 편광자는 각각 상기 제1 베이스 기판(200)의 외면 및 상기 제2 베이스 기판(300)의 외면에 배치될 수도 있다.
도 12를 참조하면, 제2 편광자는 반사 패턴(312)을 더 포함할 수 있다. 상기 반사 패턴(312)은 제2 선형패턴(310)을 포함하는 차광층과 동일한 층에 배치될 수 있다.
상기 반사 패턴(312)은 상기 제2 선형패턴(310)보다 큰 폭을 갖는다. 상기 반사 패턴(312)은 상기 박막 트랜지스터(TFT) 하부에 배치되어, 상기 박막 트랜지스터(TFT)와 중첩할 수 있다. 또한, 상기 반사 패턴(312)는 상기 블랙 매트릭스(BM)와 전체적으로 중첩할 수 있다.
상기 반사 패턴(312)은 상기 편광층과 동일한 층으로부터 형성되어, 동일한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 반사 패턴(312)은 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 크롬(Cr), 철(Fe), 니켈(Ni) 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다.
상기 반사 패턴(312)은, 백라이트 유닛으로부터 상기 차광 영역(BA)으로 제공되는 광을 반사한다. 상기 반사된 광은, 백라이트 유닛의 반사 부재에 의해 다시 반사되어 상기 표시 패널로 제공되며, 상기 투과 영역(TA)을 통하여 투과될 수 있다. 결과적으로, 광을 재활용하여 상기 표시 패널의 휘도를 증가시킬 수 있다.
또한, 상기 반사 패턴(312)은 상기 박막 트랜지스터(TFT)의 채널에 입사된 광에 의해 상기 박막 트랜지스터(TFT) 전기적 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
본 실시예에서는, 편광자를 갖는 액정 표시 패널에 대하여 설명되었으나, 본 발명에 따른 편광자는 유기 전계 발광 패널과 같은, 편광 부재를 포함할 수 있는 다양한 표시 장치 및 광학 장치에 적용이 가능하다.
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.
본 발명은, 액정 표시 장치, 유기 전계 발광 장치와 같은 표시 장치 또는 광학 장치 등에 사용될 수 있다.
100 : 베이스 기판
110 : 제1 선형패턴
115 : 제1 패시베이션층 120 : 제2 선형패턴
130 : 제2 패시베이션층
115 : 제1 패시베이션층 120 : 제2 선형패턴
130 : 제2 패시베이션층
Claims (20)
- 베이스 기판;
상기 베이스 기판 상에 배치되고, 서로 이격된 복수의 제1선형 패턴을 포함하는 편광층; 및
서로 이격되며, 상기 제1 선형패턴과 교차하는 복수의 제2선형 패턴을 포함하는 자외선 차단층을 포함하는 편광자. - 제1항에 있어서, 상기 편광층과 상기 자외선 차단층 사이에 배치되는 제1 패시베이션층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 편광자.
- 제2항에 있어서, 상기 제1 패시베이션층은 실리콘 옥사이드(SiOx), 실리콘 옥시카바이드(SiOC) 및 실리콘 니트라이드(SiNx)로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 편광자.
- 제2항에 있어서, 상기 제1 패시베이션층과 이격되어, 상기 편광층 또는 상기 자외선 차단층을 커버하는 제2 패시베이션층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 편광자.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 선형패턴은 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 크롬(Cr), 철(Fe) 및 니켈(Ni)로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 편광자.
- 제1항에 있어서, 상기 제2선형 패턴은 금속 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 편광자.
- 제 6항에 있어서, 상기 금속 산화물은 티타늄 옥사이드 또는 징크 옥사이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 편광자.
- 제1항에 있어서, 상기 편광층은 상기 베이스 기판과 상기 자외선 차단층 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 편광자.
- 제1항에 있어서, 상기 자외선 차단층은 상기 베이스 기판과 상기 편광층 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 편광자.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 선형패턴들 및 상기 제2 선형패턴들의 피치는 200nm 이하인 것을 특징으로 하는 편광자.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 선형 패턴들 사이에 에어 갭을 포함하는 것을 특징으로 하는 편광자.
- 제1항에 있어서, 상기 편광층과 동일한 층 내에 배치되며, 상기 제1 선형패턴보다 큰 폭을 갖는 반사패턴을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 편광자.
- 제1기판, 상기 제1기판과 마주보는 제2기판 및 상기 제1 및 제2기판 사이에 배치된 액정층을 포함하고, 상기 제1기판은
제1 베이스 기판;
상기 제1베이스 기판 상에 배치되고, 서로 이격된 복수의 제1 선형패턴을 갖는 편광층; 및
상기 제2 선형패턴과 교차하는 복수의 제2선형 패턴을 포함하는 자외선 차단층을 포함하는 표시 패널. - 제13항에 있어서, 상기 제2기판은,
제2 베이스 기판;
상기 제2베이스 기판 상에 배치되고, 서로 이격된 복수의 제3 선형패턴을 갖는 편광층; 및
상기 제3 선형패턴과 교차하는 복수의 제4선형 패턴을 포함하는 자외선 차단층을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 패널. - 제14항에 있어서, 상기 제2 기판은 상기 제1 선형패턴보다 큰 폭을 가지며, 상기 편광층과 동일한 층에 배치되는 반사패턴을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 패널.
- 제15항에 있어서, 상기 제2기판은, 박막 트랜지스터 및 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결된 화소 전극을 포함하고,
상기 반사패턴은 상기 박막 트랜지스터와 중첩하고, 상기 제1 선형패턴은 상기 화소 전극과 중첩하는 것을 특징으로 하는 표시 패널. - 제13항에 있어서, 상기 제1기판은 상기 편광층과 상기 자외선 차단층 사이에 배치된 패시베이션층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 패널.
- 제13항에 있어서, 상기 제1 선형패턴은 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 크롬(Cr), 철(Fe) 및 니켈(Ni)로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 패널.
- 제13항에 있어서, 상기 제2선형 패턴은 티타늄 옥사이드 또는 징크 옥사이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 패널.
- 제13항에 있어서, 상기 제1 기판은, 상기 제1 선형 패턴들 사이에 에어 갭을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 패널.
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