KR20170079670A - 와이어 그리드 편광판 및 이를 포함한 액정표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일면에 격자형 볼록부에 의한 요철 패턴을 포함하는 수지층; 상기 수지층의 요철 패턴 상에 형성된 금속 격자 패턴층; 및 상기 수지층의 또 다른 일면에 면내 광학적 등방성인 제 1 박막과 광학적 비등방성인 제 2 박막이 교대로 적층된 다층 박막층을 포함하는 와이어 그리드 편광판 및 이를 포함하는 액정표시장치에 관한 것이다.

Description

와이어 그리드 편광판 및 이를 포함한 액정표시장치{Wire Grid Polarizer And Liquid Crystal Display Device Including The Same}

본 발명은 와이어 그리드 편광판 및 이를 포함한 액정 표시장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 편광효율이 우수한 나노 와이어 그리드 편광판에 관한 것이다.

편광판은 전자기파 중 특정 방향의 빛을 투과시키거나 반사시키는 역할을 하며 일반적으로 액정표시장치(LCD)에서는 두 장의 편광판이 사용되어 액정셀 내의 액정이 광학적인 상호작용을 일으켜 이미지를 구현하게 된다.

현재 액정표시장치(LCD)에 주로 사용되고 있는 편광판에는 흡수형 편광 필름을 이용한 편광판이 채용되며, 흡수형 편광 필름의 경우 주로 폴리비닐알코올(PVA) 필름에 요오드나 이색성 염료를 흡착시키고 이를 일정방향으로 연신하여 제조한다. 그러나 이러한 경우 그 자체가 투과축의 방향에 대한 기계적 강도가 약하고, 열이나 수분에 의해 수축하여 편광기능이 현저히 저하되며, 특정 방향으로 진동하는 빛만을 통과시켜 선편광을 만들기 때문에 광이용 효율이 이론적으로 50%를 넘을 수 없다.

반면, 와이어 그리드 편광판(이하, WGP)은 금속 와이어가 평행하게 배열된 어레이를 말하며, 금속 격자(Metal Grid)와 평행한 편광 성분은 반사되고 수직한 편광 성분은 투과시키며, 반사된 광을 재이용할 수 있어서 높은 휘도 특성을 갖는 LCD를 제조할 수 있다. WGP에서는 금속 격자의 배열주기 즉, 와이어 간격이 입사되는 전자기파의 파장과 근사하거나 클 경우에는 흡광 현상이 나타나며, 금속 격자의 배열 주기가 충분히 작아야만 흡광에 의한 빛의 손실을 최소화 할 수 있다.

WGP와 관련된 종래기술로는, 대한민국 특허출원 제 2010-0102358 호에서 기판상에 적어도 1 이상의 제1격자 패턴을 구비한 제1격자층과 상기 제1격자 패턴의 상부에 금속재질로 형성되는 제2격자 패턴을 적어도 1 이상 구비하는 제2격자층, 그리고 상기 제2격자층상에 적층되어 외부에서 유입되는 빛을 흡수하는 광흡수층을 포함함으로써 명암대조비(C.R, contrast ratio)의 저하없이 휘도 향상을 구현할 수 있는 WGP를 개시하고 있고, 대한민국 등록특허 제 10-1336097 호에서 패턴의 형상이 영역별로 서로 다르며, 패턴의 주기(P), 높이(H), 폭(W) 및 듀티 사이클(DC; duty cycle) 중 적어도 하나가 영역별로 서로 다른 와이어 그리드 편광판을 포함함으로써 편광성능 및 광효율을 향상시킬 수 있는 액정디스플레이 장치를 개시하고 있는 바이다.

한편, WGP에 비편광 빛(Unpolarized Light)을 조사하였을 경우, 금속 격자와 직교하는 방향으로 진동하며 투과하는 빛은 'P 편광', 평행한 방향으로 진동하며 반사되는 광은 'S 편광' 이라고 한다. 이론상으로는 P 편광은 100% 투과되고, S 편광은 100% 흡수 또는 반사가 되어야 하나, 실제로는 그렇지 못한 경우가 발생한다. 그렇기 때문에 디스플레이의 명암대조비(C.R, contrast ratio)를 결정하는 편광효율은 S 편광 투과율(T_S)이 가능한 낮을수록 우수해질 수 있으며, 디스플레이의 휘도 즉, 밝기는 P 편광 투과율(T_P)이 높을수록 향상될 수 있다.

다만, P 편광 투과율(T_P)을 향상시키기 위해 금속 격자의 선폭(width)과 높이를 줄일 경우, S 편광 투과율(T_S)도 함께 높아질 수 있어 편광효율은 오히려 낮아지게 되고, 편광효율을 높이기 위해 선폭을 넓히면 P 편광 투과율이 떨어지게 되는 현상이 발생하게 된다. 이와 같이 P 편광 투과율과 편광효율은 서로 트레이드 오프(Trade-off)관계 임에 따라 이들을 동시에 향상시키기 위한 기술 개발이 끊임 없이 요구되고 있는 실정이다.

이에 본 발명은 굴절률 차이에 의해 S 편광을 효과적으로 반사시키되, P 편광 투과율 저하 없이 편광효율을 향상시킬 수 있는 와이어 그리드 편광판을 제공하고자 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 바람직한 제 1 구현예는 일면에 격자형 볼록부에 의한 요철 패턴을 포함하는 수지층; 상기 수지층의 요철 패턴 상에 형성된 금속 격자 패턴층; 및 상기 수지층의 또 다른 일면에 면내 광학적 등방성인 제 1 박막과 광학적 비등방성인 제 2 박막이 교대로 적층된 다층 박막층을 포함하는 와이어 그리드 편광판이다.

상기 제 1 구현예에 따른 금속 격자 패턴층은 단위 격자의 높이가 1 내지 1000nm이고, 선폭이 1 내지 500nm이며, 임의의 격자가 시작되는 지점에서 다음 격자가 시작되는 지점까지의 거리로 정의되는 피치(Pitch)가 10 내지 500nm일 수 있다.

상기 제 1 구현예에 따른 다층 박막층의 제 1 박막 및 제 2 박막은 금속 격자와 평행한 방향으로 연신된 1축 연신 필름일 수 있다.

이때, 제 1 박막과 제 2 박막은 연신 방향 굴절율차 (△n = |n_x2 - n_x1|, 여기서 상기 n_x2는 제 2 박막의 연신 방향 굴절율이고, 상기 n_x1는 제 1 박막의 연신 방향 굴절율이다.)가 0.03 초과일 수 있고, 제 2 박막은 연신 방향으로의 굴절율(n_x2)이 1.60 이상 2.0 이하일 수 있다

상기 제 1 구현예에 따른 상기 다층 박막층의 제 1 박막과 제 2 박막은 각각의 굴절율이 <관계식 1>: n_x1 = n_y1 = n_y2 < n_x2 (상기 관계식 1에서, n_x1 및 n_x2 는 각각 제 1 박막 및 제 2 박막의 x축 방향 굴절율이고, 상기 n_y1 및 n_y2 는 각각 제 1 박막 및 제 2 박막의 y 축 방향 굴절율이며, 등호 "="는 굴절율 차이가 0.03 이하인 관계를 나타냄. 이때, x 축은 금속 격자 방향과 평행한 방향이고, y 축은 금속 격자 방향과 수직한 방향임)을 만족하는 것일 수 있다.

또한, 상기 제 1 구현예에 따른 상기 다층 박막층은 적층된 각 박막의 광학적 두께가 λ/4(380nm≤λ≤780nm)인 것이 바람직하다

그리하여, 상기 제 1 구현예의 와이어 그리드 편광판은 P 편광 투과율이 50% 내지 99% 이고, S 편광 투과율이 1% 미만이며, 편광효율이 95% 내지 100%일 수 있다. 이에 따라 본 발명은 상기 와이어 그리드 편광판을 포함하는 액정 표시 장치를 제 2 구현예로 하며, 상기 제 2 구현예의 액정 표시 장치는 명암대조비(C.R, contrast ratio)가 500 내지 1,000,000일 수 있다.

본 발명의 와이어 그리드 편광판은 S 편광에 대한 반사 효율이 우수하며 특히, P편광 투과율의 큰 저하 없이 편광효율을 향상시킬 수 있다.

도 1 은 본 발명의 제조 방법 와이어 그리드 편광판의 구조 개략도를 나타낸 그림이다.

본 발명은 일면에 격자형 볼록부에 의한 요철 패턴을 포함하는 수지층; 상기 수지층의 요철 패턴 상에 형성된 금속 격자 패턴층; 및 상기 수지층의 또 다른 일면에 면내 광학적 등방성인 제 1 박막과 광학적 비등방성인 제 2 박막이 교대로 적층된 다층 박막층을 포함하는 와이어 그리드 편광판을 제공하며, 이를 포함한 액정표시 장치를 제공한다.

본 발명에서 상기 수지층은 아크릴계 수지, 메타아크릴계 수지, 폴리비닐계 수지, 폴리에스테르계 수지, 스티렌계 수지, 알키드계 수지, 아미노계 수지, 폴리우레탄계 수지 및 실리콘계 수지를 포함하는 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 경화성 수지로 형성되는 것이 바람직하다.

이때, 보다 구체적인 경화성 수지의 종류로는 불포화폴리에스테르, 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 이소부틸메타크릴레이트, 노말부틸메타크릴레이트, 노말부틸메틸메타크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산, 히드록시에틸메타크릴레이트, 히드록시프로필메타크릴레이트, 히드록시에틸아크릴레이트, 아크릴아미드, 메티롤아크릴아미드, 글리시딜메타크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 이소부틸아크릴레이트, 노말부틸아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트의 단독중합체, 이들의 공중합체 또는 삼원 공중합체 등이 있을 수 있다.

본 발명은 수지층의 패턴이 형성된 반대면, 즉 다층 박막층과 수지층 사이 또는 다층 박막층 배면에 트리아세틸 셀룰로오스(TAC) 필름, 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA) 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 폴리카보네이트 필름, 폴리프로필렌 필름, 폴리에틸렌 필름, 폴리스티렌 필름, 폴리에폭시 필름, 고리형 올레핀계 중합체(COP) 필름, 고리형 올레핀계 공중합체(COC) 필름, 폴리카보네이트계 수지와 고리형 올레핀계 중합체의 공중합체 필름 및 폴리카보네이트계 수지와 고리형 올레핀계 공중합체의 공중합체 필름을 포함하는 그룹으로부터 선택된 어느 하나의 투명 필름 또는 유리로 구성된 기재층을 더 포함할 수 있다.

상기 기재층의 두께는 반드시 이에 제한되는 것은 아니나 기계적 강도 및 유연성에 있어서 유리하도록 5㎛ 내지 250㎛일 수 있으며, 보다 바람직하게는 38㎛ 내지 125㎛일 수 있다.

본 발명의 바람직한 양태에 따르면, 상기 금속 격자 패턴층의 격자 선폭 및 높이는 증가할수록 편광효율이 향상될 수 있으나, P 편광 투과율은 감소할 수 있으므로, 이를 고려하여 본 발명에서 금속 격자 패턴층은 높이가 1 내지 1000nm이고, 선폭이 1 내지 500nm일 수 있다. 편광 특성을 고려할 경우 단위 격자당의 보다 바람직한 높이는 10 내지 500nm 및 선폭은 5 내지 300nm 일 수 있으며, 더욱 바람직한 높이는 40 내지 250 nm 및 선폭은 10 내지 150nm일 수 있다.

또한, 상기 금속 격자 패턴층의 격자는 임의의 격자가 시작되는 지점에서 다음 격자가 시작되는 지점까지의 거리로 정의되는 피치(Pitch)가 10 내지 500nm인 일 수 있다. 피치 값이 커지게 되면 편광특성이 나타나지 않으며, 피치는 작아질수록 높은 P편광 투과율을 유지하면서 편광효율을 증대시킬 수 있으나, 제조기술의 한계를 고려하여 보다 바람직하게는 50 내지 300nm일 수 있고, 더욱 바람직하게는 80 내지 200nm를 만족하는 것일 수 있다.

본 발명에서 상기 금속 격자 패턴은 알루미늄, 구리, 크롬, 백금, 금, 은, 니켈 및 이들의 합금을 포함하는 그룹으로부터 선택된 어느 하나의 금속 또는 도전체로부터 형성될 수 있으며, 반사율 및 경제성을 고려하였을 때 알루미늄 및 이의 합금을 사용하는 것이 보다 바람직할 수 있다. 경화성 수지 상부에 금속도선을 적층시키는 방법은 스퍼터링, 진공열증착을 이용하는 방법 또는 고분자와 금속을 동시에 식각하여 금속 도선층을 형성하는 건식 에칭방법 등이 있으며, 이를 제조하는 방법에는 제한을 두지 않는다.

이때, 상기 금속 격자는 프리즘 및 렌티큘러 등과 같은 선격자 형상을 가지며, 단면 형상은 반원, 타원, 다각형, 모서리가 둥근 다각형, 'ㄱ'자형, 부채꼴 형, 부메랑 형, 돔 형 등의 형상일 수 있으나 이에 제한되지 않고 다양한 형상을 나타낼 수 있다. 본 발명에서 상기 금속 격자 패턴층은 수지층의 일면에 형성될 수도 있으나 양면에 형성될 수도 있고, 만약, 기재층이 포함된다면, 기재층을 중심으로 수지층 및 금속 격자 패턴층이 양면 대칭되어 형성될 수도 있다. 다만, 금속 격자 패턴층의 형성 방향에 따라 적용 위치가 결정될 수 있고, 경우에 따라 반드시 등방성에 한하여 기재층을 선택해야 할 경우가 발생할 수 있음을 주의하는 것이 좋다.

한편, 이방성 굴절률을 갖는 평판상의 광학층과, 등방성 굴절률을 갖는 평판상의 광학층이 상호 교호 적층된 경우, 각 광학층간의 굴절율 차이와 적층된 광학층의 신장 처리에 따라 입사광에 대한 S편광의 선택적 반사와 P편광의 투과 작용이 이루어 질 수 있다. 즉 굴절률 차이를 갖는 각 광학층을 거치면서 입사된 빛은 S편광의 반사와 P편광의 투과 작용을 반복하여 결국에는 입사편광 중 P편광만 액정어셈블리로 전달되고, 반사된 S편광은 전술한 바와 같이, 광학 캐비티의 확산 반사면으로 보내진 후, 편광상태가 무작위화 된 상태로 반사되어 상기 광학층으로 다시 전달된다. 종래 이러한 원리를 이용하여 휘도 강화 필름이 디스플레이에 적용되어 왔으며, 휘도 강화 필름에 의해 광원으로부터 발생된 빛의 휘도 향상은 물론 광 손실에 의한 전력 낭비를 줄일 수 있었다.

이러한 휘도 강화 필름의 원리를 이용하여 본 발명은 와이어 그리드 편광판의 편광효율을 향상시킬 수 있다. 즉, 본 발명의 와이어 그리드 편광판은 금속 격자가 형성된 수지층의 반대면에 광학적 등방성인 제 1 박막과 광학적 비등방성인 제 2 박막이 교대로 적층된 다층 박막층을 형성함으로써, 편광판을 향해 들어오는 빛 중 S 편광을 최대한 반사시킴으로써, 금속 격자만으로는 부족한 S 편광 투과율을 저하시킬 수 있는 것이다.

본 발명에서 '광학적 등방성'이라 함은 박막의 평면 내에 있는 모든 축과 연관된 굴절율이 실질적으로 동일한 것을 의미하고, '광학적 비등방성'이라 함은 박막의 평면 내에 있는 축에 따라 연관된 굴절율이 실질적으로 차이가 있는 것을 의미할 수 있다.

상기 광학적 등방성인 제 1 박막을 형성할 수 있는 고분자 수지는 알킬렌 나프탈렌과 알킬렌 테레프탈레이트의 공중합체로 구성된 수지를 포함하는 것일 수 있다. 보다 바람직하게는 에틸렌 나프탈레이트 반복단위의 함량이 40몰% 이상 90몰% 이하이고, 에틸렌 테레프탈레이트 반복단위의 함량이 10몰% 이상 60몰% 이하인 수지를 포함할 수 있고, 보다 바람직하게는, 에틸렌 나프탈레이트 반복단위의 함량이 50몰% 이상 70몰% 이하이고, 에틸렌 테레프탈레이트 반복단위의 함량이 30몰% 이상 50몰% 이하인 수지를 포함할 수 있다.

본 발명에서 반드시 이에 제한되는 것은 아니나, 광학적 등방성인 상기 제 1 박막은 디메틸카르복실 나프탈레이트(Dimethylcarboxylic Naphthalate, NDC), 에틸렌 글리콜(Ethylene glycol, EG) 및 디메틸 테레프탈레이트(dimethyl terephthalate, DMTP)의 축합 중합에 의해 제조된 수지로부터 형성되는 것일 수 있다.

또한, 광학적 비등방성인 상기 제 2 박막을 형성할 수 있는 고분자 수지는 디메틸카르복실 나프탈레이트(Dimethylcarboxylic Naphthalate, NDC) 및 에틸렌 글리콜(Ethylene glycol, EG)의 축합 중합에 의해 제조된 수지일 수 있으나 반드시 이에 제한되지는 않는다.

본 발명에서 상기 다층 박막층은 상기 제 1 박막 및 상기 제 2 박막이 하나의 반복 단위를 구성하여 2층 이상 적층된 형태, 즉, 교호(교대로 적층된) 다층 박막의 형태일 수 있으나, 이에 국한되는 것은 아니다. 일 예로, 상기 반복 단위 내 임의의 위치에 상기 제 1 박막 및 상기 제 2 박막과 다른 적어도 하나의 박막이 개재되어 상기 반복 단위를 구성할 수 있다. 다른 예로, 상기 제 1 박막 및 상기 제 2 박막으로 이루어진 반복 단위, 및 상기 반복 단위와 다른 적층 형태를 갖는 적어도 하나의 반복 단위가 규칙성 또는 불규칙성으로 적층될 수 있다.

보다 바람직하게 본 발명의 상기 다층 박막층을 구성하는 제 1 박막 및 제 2 박막은 금속 격자와 평행한 방향으로 연신된 1축 연신 필름일 수 있다. 연신 배율은 굴절율 차를 고려하여 4 내지 7배로 제어하는 것이 바람직한데, 연신 배율이 4배에 미치지 못할 경우, 제 2 박막의 연신 방향 굴절율 상승이 적어 제 1 박막과 2 박막간의 연신 방향으로의 굴절율 차가 거의 발생하지 않게 되고, 이에 따라 연신 방향으로 진동하는 빛의 반사가 효과적으로 이루어지지 않을 수 있다. 또, 7배를 초과하여 연신하는 경우, 연신에 필요한 에너지가 증가할 뿐만 아니라, 연신된 다층필름의 정밀한 두께 제어가 어려우며, 연신 공정 중 다층 필름의 파단이 발생 할 가능성이 증대된다.

다만, 상기와 같이 연신을 수행하더라도 제 1 박막과 제 2 박막간의 y축 방향 굴절율 차(△n = |n_y2 - n_y1|, 여기서 상기 n_y2는 제 2 박막의 연신 방향의 수직한 방향 굴절율이고, 상기 n_y1는 제 1박막의 연신 방향의 수직한 방향 굴절율이다.)는 0.03를 넘지 않는다. 이에 따라 제 1 박막층과 제 2 박막층의 연신 방향(x 방향)으로만 굴절율 차이가 발생하게 되고, 광학층간의 굴절율 차로부터 전체 와이어 그리드 편광판의 S편광 반사효율이 개선될 수 있다.

본 발명에서 상기 제 1 박막 및 2 박막의 연신 방향 굴절율 차(△n = |n_x2 - n_x1|, 여기서 상기 n_x2는 제 2 박막의 연신 방향 굴절율이고, 상기 n_x1는 제 1 박막의 연신 방향 굴절율이다.)는 0.03를 초과하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.05 이상, 가장 바람직하게는 0.10 이상일수록 S편광 반사효율이 향상될 수 있다. 굴절률 차가 0.03 미만일 경우 빛의 비 편광화나 역 산란의 문제가 생길 수 있으며, 이로 인해 편광효율 향상의 효과가 미미해 질 수 있다. 이때, 상기 제 2 박막은 연신 방향으로 굴절율(n_x2)이 1.60 이상 2.0 이하, 보다 바람직하게는 1.65 이상 2.0 이하인 것이 반사 특성 향상 측면에서 바람직할 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 다층 박막층의 제 1 박막과 제 2 박막은 각각의 굴절율이 하기 관계식 1을 만족하는 것일 수 있다.

<관계식 1> n_x1 = n_y1 = n_y2 < n_x2

여기서, 상기 n_x1 및 n_x2 는 각각 제 1 박막 및 제 2 박막의 x축 방향 굴절율이고, 상기 n_y1 및 n_y2 는 각각 제 1 박막 및 제 2 박막의 y 축 방향 굴절율이다. 이때, x 축은 금속 격자 방향과 평행한 방향이고, y 축은 금속 격자 방향과 수직한 방향이다.

본 발명에서 상기 굴절율이 같음 즉,"="관계의 굴절율은 굴절율이 동일한 것을 의미할 수도 있으나, 보다 바람직하게는 그 차이가 0.03 이내인 것까지 포함하는 것일 수 있다. 일반적으로 굴절율 차이가 0.03 이하이면, 굴절율 차이를 거의 무시할 수 있는 수준으로 계면에서 반사 또는 산랑되는 광량이 작다. 이에, 금속 격자 방향과 평행한 방향으로의 연신 필름 즉, 제 2 박막의 연신 방향의 굴절율은 상술한 바와 같이 제 1 박막의 연신 방향 굴절율(n_x1) 보다 0.03초과하여 큰 것이 S 편광의 반사를 효과적으로 증가시킬 수 있다는 점에서 바람직하다.

본 발명의 상기 다층 박막층은 다층 박막 전체 두께가 10 내지 150um인 것이 경제적인 측면에서 바람직하고, 적층된 각각의 박막은 특정 파장대의 광에 대해 선택적 투과성 및 반사성을 갖기 위해, 파장의 4로 나눈 값 즉, λ/4(380nm≤λ≤780nm)의 광학적 두께를 갖는 것이 바람직하다. 일 예로, 500nm 영역의 파장대의 빛을 보다 효과적으로 편광(반사)시키기 위해서 상기 제 1 및 제 2 박막을 광학적 두께를 125nm로 설계할 수 있는 것이다.

이로써, S 편광의 반사율이 향상된 본 발명의 와이어 그리드 편광필름은 50% 내지 95%의 P 편광 투과율을 유지하면서, 동시에 99% 내지 100%의 높은 편광효율을 달성할 수 있다. 이에 따라 액정표시장치에 적용되었을 경우, 휘도와 C.R특성이 우수한 디스플레이를 제공할 수 있게 된다.

실시예

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 이에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

두께 75㎛의 트리아세틸 셀룰로오스(TAC) 필름의 한 면에는 아크릴계 감광성 조성물을 도포한 후, 볼록부의 평균 높이가 100nm, 너비(width)가 70nm, 패턴의 주기(Pitch)가 100nm인 니켈 전주 스템프를 밀착시키고 자외선(고압수은등, 20 W/cm2)을 기재층 쪽에서 조사하여 아크릴계 감광 수지를 경화시키는 과정으로 격자형 볼록부가 형성된 수지층을 제조하였다, 이후, 격자형 볼록 부가 형성된 수지층 위에 스퍼터링을 통해 알루미늄을 부분적으로 증착하여 평균 높이 100nm, 너비(width) 30nm, 금속간 간격(Pitch) 100nm인 금속 격자를 형성하였다.

또, 제 1 고분자 수지(제 1 박막 형성)로서 고유점도가 0.48 dL/g인 폴리에틸렌 나프탈레이트와, 제 2 고분자 수지(제 2 박막 형성, 고유점도는 0.48 dL/g)로서 40몰%의 에틸렌 나프탈레이트를 포함하는 에틸렌 나프탈레이트-에틸렌 테레프탈레이트 공중합체를 각각 30 kg/hr의 같은 속도로 공압출하고 256배 다층 피드블럭을 통하여 최종적으로 1,024층으로 교호로 형성시켜, 다층 박막을 제조하였다. 상기 다층 박막은 125℃에서 5배 연신비로 연신(x축)한 후, 상기 금속 격자가 형성된 수지의 반대면에 금속 격자와 연신 방향이 평행을 이루도록 다층박막을 접합하여 실시예 1의 WGP를 완성하였다. 이때, 박막의 굴절율을 측정한 결과, 제 1 박막은 n_x1=1.64, n_y1=1.65 이었으며, 제 2 박막은 n_x2 =1.86, n_y2=1.63으로, 제 1 박막과 제 2 박막의 x축 방향 굴절율 차(△n = |n_x2 - n_x1| )는 0.22로 측정되었다.

실시예 2

격자형 볼록 부가 형성된 수지층 위에 스퍼터링을 통해 알루미늄을 부분적으로 증착하여 평균 높이 100nm, 너비(width) 40nm, 금속간 간격(Pitch) 100nm인 금속 격자를 형성한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시예 2를 제조하였다.

실시예 3

실시예1과 동일한 방법으로 금속 격자를 형다층 박막층 제조시 연신비를 4배로 조건을 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시예 3을 제조하였다. 이때, 박막의 굴절율을 측정한 결과, 제 1박막 n_x1=1.64, n_y1=1.65 이었으며, 제 2 박막은 n_x2 =1.83, n_y2=1.63으로, 제 1 박막과 제 2 박막의 x축 방향 굴절율 차(△n = |n_x2 - n_x1| )는 0.19로 측정되었다.

비교예 1

실시예 1과 동일한 방법으로 격자형 볼록 부가 형성된 수지층 위에 스퍼터링을 통해 알루미늄을 부분적으로 증착하여 평균 높이 100nm, 너비(width) 30nm, 금속간 간격(Pitch) 100nm인 금속 격자를 형성하여 WGP를 제조하였다. 단, 비교예 1에서는 다층 박막층을 붙이지 않았다.

비교예 2

실시예 2와 동일한 방법으로 격자형 볼록 부가 형성된 수지층 위에 스퍼터링을 통해 알루미늄을 부분적으로 증착하여 평균 높이 100nm, 너비(width) 40nm, 금속간 간격(Pitch) 100nm인 금속 격자를 형성하여 WGP를 제조하였다. 단, 비교예 2에서는 다층 박막층을 붙이지 않았다.

비교예 3

실시예1과 동일한 방법으로 금속 격자를 형다층 박막층 제조시 연신비를 1.7배로 조건을 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시예 4을 제조하였다. 이때, 박막의 굴절율을 측정한 결과, 제 1 박막 n_x1=1.65, n_y1=1.64 이었으며, 제 2 박막은 n_x2 =1.68, n_y2=1.64으로, 제 1 박막과 제 2 박막간 x축 방향 굴절율 차(△n = |n_x2 - n_x1| )는 0.03으로 측정되었다.

이어서, 상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3에 대한 물성 평가를 하기와 같이 실시하여 그 결과를 하기 표 1에 반영하였다.

< 측정예 >

상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3의 WGP를 다음과 같은 방법으로 RETS-100 장비(OTSUKA ELECTRONICS사)를 이용하여 P 편광 투과율(T_P) 및 S 편광 투과율(T_S)를 측정하였으며, 이로부터 측정된 값을 이용하여 하기 식 1로 편광효율(PE)을 계산하여 그 결과를 하기 표 1에 반영하였다.

식 1)

	WGP층(금속격자)			다층 박막층		편광특성
	높이 (nm)	너비 (nm)	Pitch (nm)	nx2	△n	P 편광 투과 율(%)	S 편광 투과 율(%)	편광효율 (%)
실시예 1	100	30	100	1.86	0.22	82.8	0.003	99.996
실시예 2	100	40	100	1.86	0.22	80.6	0.002	99.998
실시예 3	100	30	100	1.83	0.19	83.0	0.006	99.993
비교예 1	100	30	100	없음		83.2	0.078	99.906
비교예 2	100	40	100	없음		81.1	0.052	99.936
비교예 3	100	30	100	1.68	0.03	83.1	0.076	99.909

상기 표 1의 결과를 통해 확인할 있듯이, 실시예 1 내지 3와 같이 다층 박막층을 구비한 와이어 그리드 편광판의 경우, S편광 투과율이 현저히 감소되므로 결과적으로 편광효율이 더욱 향상될 수 있음을 확인할 수 있었다. 또한, 비교예 3의 결과를 토대로, △n차가 0.03인 경우 S편광 투과율에 미치는 영향은 미비하여 편광효율이 증가되는 효과가 없음을 확인할 수 있었다.

Claims (10)

1. 일면에 격자형 볼록부에 의한 요철 패턴을 포함하는 수지층;
   상기 수지층의 요철 패턴 상에 형성된 금속 격자 패턴층; 및
   상기 수지층의 또 다른 일면에 광학적 등방성인 제 1 박막과 광학적 비등방성인 제 2 박막이 교대로 적층된 다층 박막층을 포함하는 와이어 그리드 편광판.
   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 수지층의 요철 패턴 상에 형성된 금속 격자 패턴층은 단위 격자의 높이가 1 내지 1000nm이고, 선폭이 1 내지 500nm이며, 임의의 격자가 시작되는 지점에서 다음 격자가 시작되는 지점까지의 거리로 정의되는 피치(Pitch)가 10 내지 500nm인 것임을 특징으로 하는 와이어 그리드 편광판.
   
3. 제 1 항에 있어서, 다층 박막층의 제 1 박막 및 제 2 박막은 금속 격자와 평행한 방향으로 연신된 1축 연신 필름인 것을 특징으로 하는 와이어 그리드 편광판.
   
4. 제 3 항에 있어서, 상기 제 1 박막 및 2 박막은 연신 방향 굴절율 차(△n = |n_x2 - n_x1|, 여기서 상기 n_x2는 제 2 박막의 연신 방향 굴절율이고, 상기 n_x1는 제 1 박막의 연신 방향 굴절율이다.)가 0.03 초과인 것임을 특징으로 하는 와이어 그리드 편광판.
   
5. 제 3 항에 있어서, 상기 제 2 박막은 연신 방향으로의 굴절율(n_x2)이 1.60 이상 2.0이하인 것임을 특징으로 하는 와이어 그리드 편광판.
   
6. 제 1 항에 있어서, 상기 다층 박막층의 제 1 박막과 제 2 박막은 각각의 굴절율이 하기 관계식 1을 만족하는 것임을 특징으로 하는 와이어 그리드 편광판.
   <관계식 1> n_x1 = n_y1 = n_y2 < n_x2
   상기 관계식 1에서, n_x1 및 n_x2 는 각각 제 1 박막 및 제 2 박막의 x축 방향 굴절율이고, 상기 n_y1 및 n_y2 는 각각 제 1 박막 및 제 2 박막의 y 축 방향 굴절율이며, 등호 "="는 굴절율 차이가 0.03 이하인 관계를 나타냄. 이때, x 축은 금속 격자 방향과 평행한 방향이고, y 축은 금속 격자 방향과 수직한 방향임.
   
7. 제 1 항에 있어서, 상기 다층 박막층은 적층된 각 박막의 광학적 두께가 λ/4(380nm≤λ≤780nm)인 것임을 특징으로 하는 와이어 그리드 편광판.
   
8. 제 1 항에 있어서, 상기 와이어 그리드 편광판은 P 편광 투과율이 50% 내지 95% 이고, S 편광 투과율이 1% 미만이며, 편광효율이 99% 내지 100%인 것을 특징으로 하는 와이어 그리드 편광판.
   
9. 상기 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항의 와이어 그리드 편광판을 포함하는 액정표시장치.
   
10. 제 9 항에 있어서, 상기 액정표시장치는 명암대조비(C.R, contrast ratio)가 500내지 1,000,000인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
    

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