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KR102089661B1 - 와이어 그리드 편광판 및 이를 구비하는 액정 표시패널 및 액정 표시장치 - Google Patents

와이어 그리드 편광판 및 이를 구비하는 액정 표시패널 및 액정 표시장치 Download PDF

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KR102089661B1
KR102089661B1 KR1020130101996A KR20130101996A KR102089661B1 KR 102089661 B1 KR102089661 B1 KR 102089661B1 KR 1020130101996 A KR1020130101996 A KR 1020130101996A KR 20130101996 A KR20130101996 A KR 20130101996A KR 102089661 B1 KR102089661 B1 KR 102089661B1
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South Korea
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wire grid
liquid crystal
layer
crystal display
protective layer
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박준용
남중건
김병훈
이대영
이성훈
조국래
아츠시 타카쿠와
함석규
Original Assignee
삼성전자주식회사
삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

와이어 그리드 편광판 및 이를 구비하는 액정 표시패널 및 액정 표시장치가 개시된다. 개시딘 와이어 그리드 편광판은 기판과, 상기 기판 상에 마련되는 것으로 일정한 간격으로 배치되는 다수의 와이어 패턴들을 포함하는 와이어 그리드층과, 상기 기판 상에 상기 와이어 그리드층을 매립하도록 마련되는 것으로 1.4 보다 작은 굴절률을 가지는 물질을 포함하는 보호층을 포함한다.

Description

와이어 그리드 편광판 및 이를 구비하는 액정 표시패널 및 액정 표시장치{Wire grid polarizer and liquid crystal display panel and liquid crystal display device having the same}
와이어 그리드 편광판 및 이를 구비하는 액정 표시패널 및 액정 표시장치에 관한 것이다.
일반적으로, 액정 표시장치는 액정의 광투과를 이용하여 화상을 표시하는 액정 표시패널과 상기 액정 표시패널에 광을 제공하는 백라이트 유닛을 포함한다. 상기 액정 표시패널은 액정층을 광셔터로 사용하여 화상을 표시하기 때문에 액정층에는 편광된 빛(polarized light)이 입사될 필요가 있다. 이를 위해, 상기 액정 표시패널에는 백라이트 유닛으로부터 출사된 비편광된 빛을 편광된 빛으로 변경시키는 편광판(polarizer)이 마련되어 있다. 최근에는 와이어 그리드 편광판을 액정 표시패널의 편광판으로 사용하는 기술이 개발되고 있다.
와이어 그리드 편광판은 투명 기판 상에 다수의 와이어 패턴들이 일정한 간격으로 주기적으로 배치되는 구조를 가지고 있다. 반사형 와이어 그리드 편광판은 와이어 패턴 방향과 나란한 편광(polarized light)은 반사시키고, 와이어 패턴 방향과 수직인 편광은 투과시키는 편광 분리(splitting) 특성을 가진다. 따라서, 반사형 와이어 그리드 편광판을 액정 표시패널의 편광판으로 사용하게 되면 와이어 그리드 편광판으로부터 반사된 편광이 백라이트 유닛으로 입사/반사되어 재활용 될 수 있기 때문에 기존의 흡수형 편광 필름에 비하여 광효율이 향상될 수 있다.
와이어 그리드 편광판 및 이를 구비하는 액정 표시패널 및 액정 표시장치를 제공한다.
일 측면에 있어서,
기판;
상기 기판 상에 마련되는 것으로, 일정한 간격으로 배치되는 다수의 와이어 패턴들을 포함하는 와이어 그리드층; 및
상기 기판 상에 상기 와이어 그리드층을 매립하도록 마련되는 것으로, 1.4 보다 작은 굴절률(refractive index)을 가지는 물질을 포함하는 보호층;을 포함하는 와이어 그리드 편광판이 제공된다.
상기 보호층은 가시광에 대해 95% 이상의 투과도를 가지는 물질을 포함할 수 있다. 상기 보호층은 다수의 기공(porosities)을 가지는 산화물을 포함할 수 있다. 구체적으로는, 상기 보호층은 다수의 나노 기공(nano porosities)을 포함하는 산화물을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 보호층에서 상기 나노 기공들이 차지하는 상기 나노 기공의 부피분율은 10% 이상이 될 수 있다. 상기 보호층은 실리콘을 더 포함할 수 있다.
상기 보호층은 SOG(Spin On Glass)공정 또는 증착(deposition) 공정에 의해 형성될 수 있다. 상기 보호층 상에는 평탄층이 더 마련될 수 있다. 상기 기판은 투명기판을 포함할 수 있다.
상기 와이어 그리드층의 와이어 패턴들은 입사광 파장의 1/4 이하의 피치(pitch)를 가지도록 배치될 수 있다. 그리고, 상기 와이어 그리드층은 0.3 이상의 충진율(fill factor)을 가질 수 있다. 상기 와이어 그리드층의 와이어 패턴들은 1 이상의 종횡비(aspect ratio)를 가지는 단면들을 포함할 수 있다. 상기 와이어 그리드 편광판은 반사형 편광판 또는 흡수형 편광판을 포함할 수 있다.
다른 측면에 있어서,
백라이트 유닛으로부터 방출된 빛을 이용하여 화상을 형성하는 액정 표시패널에 있어서,
상기 액정 표시패널은, 백라이트 유닛으로부터 방출된 빛의 편광(polarization)을 변경하는 와이어 그리드 편광판; 상기 와이어 그리드 편광판 상에 마련되는 박막 트랜지스터층; 상기 박막 트랜지스터층 상에 마련되는 액정층; 및 상기 액정층 상에 마련되는 편광판(polarizer);을 포함하고,
상기 와이어 그리드 편광판은, 투명한 제1 기판; 상기 제1 기판 상에 마련되는 것으로, 일정한 간격으로 배치되는 다수의 와이어 패턴들을 포함하는 와이어 그리드층; 및 상기 제1 기판 상에 상기 와이어 그리드층을 매립하도록 마련되는 것으로, 1.4 보다 작은 굴절률을 가지는 물질을 포함하는 보호층;을 포함하는 액정 표시패널이 제공된다.
상기 박막 트랜지스터층은 비정질 실리콘(amorphous silicon)을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 편광판 상에 마련되는 투명한 제2 기판을 포함할 수 있다.
다른 측면에 있어서,
백라이트 유닛 및 상기 백라이트 유닛의 상부에 마련되어 상기 백라이트 유닛으로부터 방출된 빛을 이용하여 화상을 형성하는 액정 표시패널을 포함하는 액정 표시장치에 있어서,
상기 액정 표시패널은, 상기 백라이트 유닛으로부터 방출된 빛의 편광을 변경하는 와이어 그리드 편광판; 상기 와이어 그리드 편광판 상에 마련되는 박막 트랜지스터층; 상기 박막 트랜지스터층 상에 마련되는 액정층; 및 상기 액정층 상에 마련되는 편광판;을 포함하고,
상기 와이어 그리드 편광판은, 투명한 제1 기판; 상기 제1 기판 상에 마련되는 것으로, 일정한 간격으로 배치되는 다수의 와이어 패턴들을 포함하는 와이어 그리드층; 및 상기 제1 기판 상에 상기 와이어 그리드층을 매립하도록 마련되는 것으로, 1.4 보다 작은 굴절률을 가지는 물질을 포함하는 보호층;을 포함하는 액정 표시장치가 제공된다. 상기 백라이트 유닛의 하부에는 반사판이 더 마련될 수 있다.
실시예에 따른 와이어 그리드 편광판은 기판 상의 와이어 그리드층을 매립하도록 마련된 보호층 물질로서 투명한 저굴절 물질을 사용함으로써 광학 특성을 향상시킬 수 있다. 그리고, 이러한 와이어 그리드 편광판은 고온 공정, 진공 공정 등이 포함된 박막 트랜지스터의 제작 공정에 대한 적합성을 가질 수 있다. 또한, 이러한 광학 특성이 향상된 와이어 그리드 편광판(530)을 채용한 액정 표시장치에서는 휘도 및 광효율을 향상이 향상될 수 있으며, 와이어 그리드 편광판으로부터 반사된 편광이 백라이트 유닛으로 입사되어 재활용 될 수 있기 때문에 광효율이 보다 향상될 수 있다.
도 1은 예시적인 실시예에 따른 와이어 그리드 편광판을 도시한 것이다.
도 2는 다른 예시적인 실시예에 따른 와이어 그리드 편광판을 도시한 것이다.
도 3은 가시광의 파장에 따른 와이어 그리드 편광판의 투과도(transmittance)를 도시한 것으로, 보호층 물질의 굴절률에 따라 투과도가 변화하는 모습을 보여준다.
도 4는 가시광의 파장에 따른 와이어 그리드 편광판의 소광비(extinction ratio)를 도시한 것으로, 보호층 물질의 굴절률에 따라 투과도가 변화하는 모습을 보여준다.
도 5는 550nm의 가시광이 와이어 그리드 편광판에 입사하는 경우 보호층 물질의 굴절률에 따른 투과도를 도시한 것이다.
도 6는 550nm의 가시광이 와이어 그리드 편광판에 입사하는 경우 보호층 물질의 굴절률에 따른 소광비를 도시한 것이다.
도 7은 550nm의 가시광이 와이어 그리드 편광판에 입사하는 경우 보호층 물질의 굴절률에 따른 흡수형 편광판 대비 휘도 이득(luminance gain)을 도시한 것이다.
도 8은 450nm의 가시광이 와이어 그리드 편광판에 입사하는 경우 보호층 물질의 굴절률에 따른 흡수형 편광판 대비 휘도 이득(luminance gain)을 도시한 것이다.
도 9는 다른 예시적인 실시예에 따른 액정 표시장치를 도시한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세히 설명한다. 아래에 예시되는 실시예는 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니며, 본 발명을 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다. 또한, 소정의 물질층이 기판이나 다른 층 상에 존재한다고 설명될 때, 그 물질층은 기판이나 다른 층에 직접 접하면서 존재할 수도 있고, 그 사이에 다른 제3의 층이 존재할 수도 있다. 그리고, 아래의 실시예에서 각 층을 이루는 물질은 예시적인 것이므로, 이외에 다른 물질이 사용될 수도 있다.
도 1은 예시적인 실시예에 따른 와이어 그리드 편광판(100)을 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 와이어 그리드 편광판(100)은 기판(110)과, 상기 기판(110) 상에 마련되는 와이어 그리드층(wire grid layer,150)과, 상기 기판 상에 와이어 그리드층(150)을 매립하도록 마련되는 보호층(passivation layer,122)을 포함한다. 상기 기판(110)은 투명 기판이 될 수 있다. 예를 들면, 상기 기판(110)으로는 유리 기판이 사용될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 기판(110) 상에는 편광 특성을 나타내는 와이어 그리드층(150)이 마련되어 있다. 상기 와이어 그리드층(150)은 기판(110)의 상면에 일정한 간격으로 주기적으로 배치되는 다수의 와이어 패턴들(151)을 포함한다. 이에 따라, 상기 와이어 패턴들(151) 사이에는 갭들(155)이 소정 폭(G)을 가지고 와이어 패턴들(151)과 나란하게 형성될 수 있다.
상기 와이어 그리드 편광판(100)은 반사형 와이어 그리드 편광판이 될 수 있다. 이 경우, 상기 와이어 그리드 편광판(100)은 와이어 패턴(151) 방향과 나란한 편광(polarized light)은 반사시키고, 와이어 패턴(151) 방향과 수직인 편광은 투과시킬 수 있다. 상기 와이어 패턴들(151)은 예를 들면, Al, Ti, Cr, Ag, Au, Ni, Mo 등과 같은 금속 물질을 포함할 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 한편, 상기 와이어 그리드 편광판(100)은 흡수형 와이어 그리드 편광판이 될 수도 있다. 이 경우, 상기 와이어 그리드 편광판(100)은 와이어 패턴(151) 방향과 나란한 편광은 흡수하고, 와이어 패턴(151) 방향과 수직인 편광은 투과시킬 수 있다. 여기서, 상기 와이어 패턴들(151)은 상기한 금속 물질의 합금이나 또는 예를 들면 크롬 산화물 등과 같은 흡수형 비금속 물질을 포함할 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 와이어 패턴들(151)은 소정의 피치(P) 및 종횡비(aspect ratio)를 가지고 기판(110) 상에 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 기판(110) 상에 배열되는 와이어 패턴들(151)의 피치(pitch, P)는 입사되는 빛(예를 들면, 가시광)의 파장의 대략 1/4 이하가 될 수 있으며, 상기 와이어 패턴들(151) 각각의 단면은 대략 1 이상의 종횡비(aspect ratio)를 가질 수 있다. 그리고, 이러한 와이어 패턴들(151)을 포함하는 와이어 그리드층(150)은 예를 들면, 대략 0.3 이상의 충진율(fill factor)를 가질 수 있다. 하지만, 이는 단지 예시적인 것으로 상기한 피치(P), 종횡비 및 충진율은 다양하게 변형될 수 있다.
상기 보호층(122)은 기판(110) 상에 와이어 그리드층(150)을 매립하도록 마련되어 있다. 이러한 보호층(122)은 와이어 그리드층(150)의 구조를 보호하고, 와이어 그리드층(150)이 상기 보호층(122) 상에 형성되는 박막 트랜지스터(TFT)에 미칠 수 있는 전기적 영향을 배제하는 역할을 할 수 있다. 이러한 보호층(122)은 가시광에 대해 투과성이 있는 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 보호층(122)은 가시광에 대해 대략 95% 이상의 투과도를 가지는 물질을 포함할 수 있다. 하지만 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 보호층(122) 상에 실리콘 박막 트랜지스터가 마련되는 경우에는 상기 보호층(122)은 고온 공정에 견딜 수 있는 내열 물질 및 진공 공정이 가능하도록 탈가스(out gassing)가 억제된 물질을 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 보호층(122)은 저굴절률(low refractive index)을 가지는 물질을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 보호층(122)은 1.4 보다 작은 굴절률을 가지는 물질을 포함할 수 있다. 이러한 저굴절률을 가지는 보호층(122)은 다수의 기공(porosities,미도시)을 포함하는 산화물로 이루어질 수 있다. 구체적으로는 상기 보호층(122)은 다수의 나노 기공(nano porosities, 미도시)을 포함하는 산화물로 이루어질 수 있다. 이러한 나노 기공들은 대략 수 nm 정도의 크기를 가질 수 있지만, 이에 한정되지는 않는다. 상기 나노 기공들에는 예를 들면, 공기가 채워질 수 있다. 상기 보호층(122) 내에서 나노 기공들이 차지하는 부피가 증가할수록 보호층(122)의 굴절률은 더 낮아질 수 있다. 본 실시예에서, 상기 보호층(122) 내에서 상기 나노 기공들이 차지하는 나노 기공의 부피분율은 예를 들면, 대략 10% 이상의 될 수 있지만, 이에 한정되지는 않는다.
보호층(122)의 굴절률과 나노 기공의 부피분율 사이의 관계는 다음과 같다.
Figure 112013078255634-pat00001
---------- (1)
여기서, n_보호층, n_Matrix 및 n_나노기공은 각각 보호층(122)의 굴절률, 보호층(122)을 이루는 물질(예를 들면, 산화물)의 굴절률 및 나노 기공의 굴절률을 나타낸다. 그리고, Vf_나노기공은 나노 기공의 부피분율을 나타낸다. 식 (1)을 참고하면, 나노 기공의 부피분율이 증가할수록 보호층(122)의 굴절률이 낮아짐을 알 수 있다.
상기 보호층(122)은 실리콘을 포함하는 산화물로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 상기 보호층(122)은 SiO2, SiOC 등을 포함할 수 있다. 하지만, 이에 한정되지는 않는다. 이러한 보호층(122)은 SOG(Spin On Glass) 공정 또는 CVD 등과 같은 증착 공정을 통해 기판(110) 상에 와이어 그리드층(150)을 덮도록 형성될 수 있다.
한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 보호층(122) 상에 평탄층(130)이 더 마련될 수도 있다. 상기 평탄층(130)은 보호층(122)의 표면 조도가 커서 보호층(122) 위에 박막 트랜지스터층(도 9의 540)을 형성하기 곤란한 경우에 마련될 수 있다. 즉, 상기 보호층(122)은 기공들을 포함하는 저굴절률 물질로 이루어지기 때문에 상기 보호층(122)의 표면이 박막 트랜지스터층(도 9의 540)을 형성하기 어려울 정도로 큰 표면 조도를 가지는 경우가 있다. 이 경우, 보호층(122) 상에 평탄층(130)을 마련하고, 상기 평탄층(130) 상에 박막 트랜지스터층(도 9의 540)을 용이하게 형성할 수 있다. 이러한 평탄층(130)은 예를 들면, 실리콘 질화물 등으로 이루어질 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 평탄층(130)은 보호층(122)과 마찬가지로, 광투과성 및 박막 트랜지스터의 고온 공정에 대한 적합성 등을 가지는 물질을 포함할 수 있다.
본 실시예에서는, 상기 와이어 그리드층(150)을 매립하는 보호층(122)이 다수의 기공을 포함하는 저굴절률 물질로 이루어짐으로써 투과도, 소광비 및 휘도 이득 등과 같은 광학 특성이 향상될 수 있다.
도 3 내지 도 8은 보호층 물질의 굴절률이 낮아질수록 광학 특성이 향상되었음을 보여주는 실험결과들이다. 도 3 내지 도 8에서는, 보호층 물질로는 실리콘 산화물을 사용하였으며, 실리콘 산화물 내의 기공들이 차지하는 부피를 조절함으로써 굴절률을 변화시켰다. 그리고, 와이어 그리드 편광판으로는 반사형 와이어 그리드 편광판이 사용되었다.
도 3은 가시광의 파장에 따른 와이어 그리드 편광판의 투과도(transmittance)을 도시한 것으로, 보호층 물질의 굴절률(n)에 따라 투과도가 변화하는 모습을 도시한 것이다. 도 3을 참조하면, 대략 600nm 이하의 가시광 파장 범위에서 굴절률이 감소할수록 투과도가 증가함을 알 수 있다. 도 4는 가시광의 파장에 따른 와이어 그리드 편광판의 소광비(extinction ratio)를 도시한 것으로, 보호층 물질의 굴절률에 따라 투과도가 변화하는 모습을 보여준다. 도 4를 참조하면, 굴절률이 감소할수록 소광비가 증가함을 알 수 있다.
도 5는 550nm의 가시광이 와이어 그리드 편광판에 입사하는 경우 보호층 물질의 굴절률에 따른 투과도를 도시한 것이다. 그리고, 도 6는 550nm의 가시광이 와이어 그리드 편광판에 입사하는 경우 보호층 물질의 굴절률에 따른 소광비를 도시한 것이다. 도 5 및 도 6을 참조하면, 550nm의 가시광 입사에 대해서, 보호층 물질의 굴절률이 증가할수록 투과도 및 소광비가 감소함을 알 수 있다.
도 7은 550nm의 가시광이 와이어 그리드 편광판에 입사하는 경우 보호층 물질의 굴절률에 따른 흡수형 편광판 대비 휘도 이득(luminance gain)을 도시한 것이다. 그리고, 도 8은 450nm의 가시광이 와이어 그리드 편광판에 입사하는 경우 보호층 물질의 굴절률에 따른 흡수형 편광판 대비 휘도 이득(luminance gain)을 도시한 것이다. 도 7 및 도 8에서 비교 대상인 흡수형 편광판으로는 PVA 편광 필름이 사용되었다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 보호층 물질의 굴절률이 증가함에 따라 흡수형 편광판 대비 휘도 이득이 감소하는 것을 알 수 있으며, 특히 450nm의 가시광 영역에서 보호층 물질의 굴절률이 증가함에 따라 흡수형 편광판 대비 휘도 이득은 급격히 감소함을 알 수 있다. 이상과 같이, 보호층 물질의 굴절률이 낮아질수록 투과도, 소광비 및 흡수형 편광판 대비 휘도 이득이 향상되는 것을 알 수 있다.
<표 1>은 와이어 그리드 편광판에서 보호층 물질의 굴절률에 따른 광학 특성 결과를 보여준다. 여기서, 상기 보호층 물질로는 실리콘 산화물을 사용하였으며, 실리콘 산화물 내의 기공들이 차지하는 부피를 조절함으로써 굴절률을 변화시켰다. <표 1>에서 Bare WGP는 투명 기판 상에 와이어 그리드층만 형성된 와이이 그피드 편광판을 나타낸다. 이러한 Bare WGP는 선폭이 70nm이고, 높이가 200nm 인 와이어 패턴들이 70nm의 간격으로 투명 기판 상에 배열됨으로써 제작될 수 있다. WGP(n=1.4) 및 WGP(n=1.45)는 기존 와이어 그리드 편광판으로서, 보호물 물질의 굴절률이 각각 1.4 및 1.45인 와이어 그리드 편광판들을 나탄낸다. 그리고, WGP(n=1.23) 및 WGP(n=1.28)은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 와이어 그리드 편광판으로서, 보호층 물질의 굴절률이 각각 1.23 및 1.28인 와이어 그리드 편광판들을 나타낸다.
Bare WGP WGP(n=1,4) WGP(n=1,45) WGP(n=1,23) WGP(n=1,28)
Transmittance
Efficiency(%)
100
97.29
87.06
97.88
97.96
Polarization Degree Efficiency(%)
100
98.70
99.11
99.98
99.90
<표 1>을 참조하면, Bare WGP의 투과율 및 편광도 효율을 각각 100%, 100%로 했을 때, 본 발명의 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 와이어 그리드 편광판인 WGP(n=1,23) 및 WGP(n=1.28)이 기존 와이어 그리드 편광판인 WGP(n=1.4) 및 WGP(n=1.45)에 비하여 투과율 및 편광도 효율이 향상되었음을 알 수 있다. 이에 따라, 보호층 물질로서 1.4 보다 작은 굴절률을 가지는 물질을 사용하면 와이어 그리드 편광판의 투과율 및 편광도 효율을 향상시킬 수 있음을 알 수 있다.
이와 같은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 와이어 그리드 편광판(100)은 액정 표시장치에 적용될 수 있다. 도 9는 다른 예시적인 실시예에 따른 액정 표시장치(500)를 도시한 것이다. 이하에서는 전술한 실시예와 다른 점을 중심으로 설명하기로 한다.
도 9를 참조하면, 액정 표시장치(500)는 백라이트 유닛(520)과, 상기 백라이트 유닛(520)의 상부에 마련되는 액정 표시패널을 포함한다. 상기 백라이트 유닛(520)은 소정 파장 영역의 빛(예를 들면, 가시광)을 방출할 수 있다. 상기 액정 표시패널은 백라이트 유닛(520)으로부터 방출된 빛을 이용하여 화상을 형성한다.
상기 액정 표시패널은 백라이트 유닛(520) 상에 순차적으로 배치된 와이어 그리드 편광판(530), 박막 트랜지스터층(540), 액정층(550) 및 편광판(570)을 포함할 수 있다. 상기 와이어 그리드 편광판(530)은 백라이트 유닛(520)으로부터 방출된 빛(L)의 편광(polarization)을 변경하는 역할을 한다. 상기 와이어 그리드 편광판(530)은 투명한 제1 기판(531)과, 상기 제1 기판(531) 상에 마련되는 와이어 그리드층(535)과, 상기 제1 기판 상에 와이어 그리드층(535)을 매립하도록 마련되는 보호층(532)을 포함한다. 상기 와이어 그리드층(535)은 제1 기판(531) 상에 다수의 와이어 패턴들(535')을 일정한 간격으로 배치시킴으로써 형성될 수 있다.
상기 와이어 그리드 편광판(530)은 반사형 와이어 그리드 편광판이 될 수 있다. 상기 와이어 그리드 편광판(530)은 와이어 패턴(535') 방향과 나란한 편광(polarized light)은 반사시키고, 와이어 패턴(535') 방향과 수직인 편광은 투과시킬 수 있다. 이러한 와이어 패턴들(535')은 소정의 피치 및 종횡비를 가지고 제1 기판(531) 상에 형성될 수 있다.
상기 보호층(532)은 제1 기판(531) 상에 와이어 그리드층(535)을 매립하도록 마련되어 있다. 본 실시예에서, 상기 보호층(532)은 저굴절률을 가지는 물질을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 보호층(532)은 1.4 보다 작은 굴절률을 가지는 물질을 포함할 수 있다. 이러한 저굴절률을 가지는 보호층(532)은 다수의 기공을 포함하는 산화물로 이루어질 수 있다. 구체적으로는 상기 보호층(532)은 다수의 나노 기공(미도시)을 포함하는 산화물로 이루어질 수 있다. 이러한 나노 기공들은 대략 수 nm 정도의 크기를 가질 수 있지만, 이에 한정되지는 않는다. 상기 나노 기공들에는 예를 들면, 공기가 채워질 수 있다. 본 실시예에서, 상기 보호층(532) 내에서 상기 나노 기공들이 차지하는 나노 기공의 부피분율은 예를 들면, 대략 10% 이상의 될 수 있지만, 이에 한정되지는 않는다. 이러한 보호층(532)은 실리콘을 포함하는 산화물로 이루어질 수 있다. 한편, 도 9에는 도시되어 있지 않으나, 상기 보호층(532) 상에 평탄층(도 2의 130)이 더 마련될 수도 있다. 이러한 평탄층은 보호층(532)과 마찬가지로, 광투과성 및 박막 트랜지스터의 고온 공정에 대한 적합성 등을 가지는 물질을 포함할 수 있다.
상기 와이어 그리드 편광판(530)의 보호층(532) 상에는 박막 트랜지스터층(540)이 마련되어 있다. 상기 박막 트랜지스터층(540)은 액정층(550)을 구동하기 위한 것으로, 박막 트랜지스터 및 구동부를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 박막 트랜지스터는 예를 들면 비정질 실리콘 박막 트랜지스터가 될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 박막 트랜지스터층(540) 상에는 액정층(550)이 마련되어 있다. 상기 액정층(550)은 광셔터 역할을 하는 것으로, 박막 트랜지스터의 구동에 의해 와이어 그리드 편광판(530)을 투과한 편광된 빛을 투과시키거나 차단시킨다.
상기 액정층(550)의 상부에는 투명한 제2 기판(560)이 마련될 수 있으며, 상기 제2 기판(560) 상에는 편광판(570)이 마련될 수 있다. 여기서, 상기 편광판(570)은 흡수형 편광필름이 될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 한편, 도 9에는 상기 편광판(570)이 제2 기판(560)의 상부에 마련되는 경우가 예시적으로 도시되어 있으나, 상기 편광판(570)은 제2 기판(560)의 하부에 마련되는 것도 가능하다. 그리고, 상기 백라이트 유닛(520)의 하부에는 입사광을 반사키는 반사판(510)이 마련될 수 있다.
상기와 같은 구조의 액정 표시장치(500)에서, 백라이트 유닛(520)으로부터 방출된 빛(L)은 와이어 그리드 편광판(530)에 의해 편광된 후, 예를 들면 S편광(S-polarized light)은 백라이트 유닛(520) 쪽으로 반사되고, P-편광(P-polarized light)은 와이어 그리드 편광판(530)을 투과하게 된다. 그리고, 반사된 S-편광은 백라이트 유닛(520)을 투과하여 반사판(510)에 의해 다시 반사된 후, 백라이트 유닛(520)으로부터 방출되는 빛과 혼합되어 와이어 그리드 편광판(530)에 재입사된다.
이상과 같이, 본 실시예에 따른 액정 표시장치(500)는 투과도 및 편광 특성 등과 같은 광학 특성이 향상된 와이어 그리드 편광판(530)을 채용함으로써 휘도 및 광효율이 향상될 수 있다. 또한, 와이어 그리드 편광판(530)으로부터 반사된 편광이 백라이트 유닛(520)으로 입사되어 재활용 될 수 있기 때문에 광효율이 보다 향상될 수 있다. 한편, 이상에서는 와이어 그리드 편광판(530)이 반사형 와이어 그리드 편광판인 경우를 예시적으로 설명하였으며, 상기 와이어 그리드 편광판(530)은 흡수형 와이어 그리드 편광판이 되는 것도 가능하다. 이상에서 예시적인 실시예들을 통하여 기술적 내용을 설명하였으나, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
100,100'... 와이어 그리드 편광판
110... 기판 122... 보호층
130... 평탄층 150... 와이어 그리드층
151...와이어 패턴 155... 와이어 패턴들 사이의 갭
500... 액정 표시장치 510... 반사판
520... 백라이트 유닛 530... 와이어 그리드 편광판
531... 제1 기판 532... 보호층
535... 와이어 그리드층 535'... 와이어 패턴
540... 박막 트랜지스터층 550... 액정층
560... 제2 기판 570... 편광판

Claims (28)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 마련되는 것으로, 일정한 간격으로 배치되는 다수의 와이어 패턴들을 포함하는 와이어 그리드층; 및
    상기 기판 상에 상기 와이어 그리드층을 매립하도록 마련되는 것으로, 1.4 보다 작은 굴절률(refractive index)을 가지는 물질을 포함하는 보호층;을 포함하며,
    상기 보호층은 다수의 나노 기공(nano porosities)을 포함하는 산화물을 포함하는 와이어 그리드 편광판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호층은 가시광에 대해 95% 이상의 투과도를 가지는 물질을 포함하는 와이어 그리드 편광판.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호층에서 상기 나노 기공들이 차지하는 상기 나노 기공의 부피분율이 10% 이상인 와이어 그리드 편광판.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호층은 SOG(Spin On Glass)공정 또는 증착(deposition) 공정에 의해 형성되는 와이어 그리드 편광판.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호층 상에는 평탄층이 더 마련되는 와이어 그리드 편광판.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 투명기판을 포함하는 와이어 그리드 편광판.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 와이어 그리드층의 와이어 패턴들은 입사광 파장의 1/4 이하의 피치(pitch)를 가지도록 배치되는 와이어 그리드 편광판.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 와이어 그리드층은 0.3 이상의 충진율(fill factor)을 가지는 와이어 그리드 편광판.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 와이어 그리드층의 와이어 패턴들은 1 이상의 종횡비(aspect ratio)를 가지는 단면들을 포함하는 와이어 그리드 편광판.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 와이어 그리드 편광판은 반사형 편광판 또는 흡수형 편광판을 포함하는 와이어 그리드 편광판.
  14. 백라이트 유닛으로부터 방출된 빛을 이용하여 화상을 형성하는 액정 표시패널에 있어서,
    상기 액정 표시패널은, 백라이트 유닛으로부터 방출된 빛의 편광(polarization)을 변경하는 와이어 그리드 편광판; 상기 와이어 그리드 편광판 상에 마련되는 박막 트랜지스터층; 상기 박막 트랜지스터층 상에 마련되는 액정층; 및 상기 액정층 상에 마련되는 편광판(polarizer);을 포함하고,
    상기 와이어 그리드 편광판은, 투명한 제1 기판; 상기 제1 기판 상에 마련되는 것으로, 일정한 간격으로 배치되는 다수의 와이어 패턴들을 포함하는 와이어 그리드층; 및 상기 제1 기판 상에 상기 와이어 그리드층을 매립하도록 마련되는 것으로, 1.4 보다 작은 굴절률을 가지는 물질을 포함하는 보호층;을 포함하며, 상기 보호층은 다수의 나노 기공을 포함하는 산화물을 포함하는 액정 표시패널.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 보호층 상에는 평탄층이 더 마련되는 액정 표시패널.
  16. 삭제
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 보호층에서 상기 나노 기공들이 차지하는 상기 나노 기공의 부피분율이 10% 이상인 액정 표시패널.
  18. 삭제
  19. 제 14 항에 있어서,
    상기 와이어 그리드 편광판은 반사형 편광판 또는 흡수형 편광판을 포함하는 액정 표시패널.
  20. 제 14 항에 있어서,
    상기 박막 트랜지스터층은 비정질 실리콘(amorphous silicon)을 포함하는 액정 표시패널.
  21. 제 14 항에 있어서,
    상기 편광판 상에 마련되는 투명한 제2 기판을 포함하는 액정 표시패널.
  22. 백라이트 유닛 및 상기 백라이트 유닛의 상부에 마련되어 상기 백라이트 유닛으로부터 방출된 빛을 이용하여 화상을 형성하는 액정 표시패널을 포함하는 액정 표시장치에 있어서,
    상기 액정 표시패널은, 상기 백라이트 유닛으로부터 방출된 빛의 편광을 변경하는 와이어 그리드 편광판; 상기 와이어 그리드 편광판 상에 마련되는 박막 트랜지스터층; 상기 박막 트랜지스터층 상에 마련되는 액정층; 및 상기 액정층 상에 마련되는 편광판;을 포함하고,
    상기 와이어 그리드 편광판은, 투명한 제1 기판; 상기 제1 기판 상에 마련되는 것으로, 일정한 간격으로 배치되는 다수의 와이어 패턴들을 포함하는 와이어 그리드층; 및 상기 제1 기판 상에 상기 와이어 그리드층을 매립하도록 마련되는 것으로, 1.4 보다 작은 굴절률을 가지는 물질을 포함하는 보호층;을 포함하며, 상기 보호층은 다수의 나노 기공을 포함하는 산화물을 포함하는 액정 표시장치.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 편광판 상에 마련되는 투명한 제2 기판을 포함하는 액정 표시장치.
  24. 제 22 항에 있어서,
    상기 보호층 상에는 평탄층이 더 마련되는 액정 표시장치.
  25. 제 22 항에 있어서,
    상기 보호층은 가시광에 대해 투과성을 가지는 액정 표시장치.
  26. 제 22 항에 있어서,
    상기 보호층에서 상기 나노 기공들이 차지하는 상기 나노 기공의 부피분율이 10% 이상인 액정 표시장치.
  27. 삭제
  28. 제 22 항에 있어서,
    상기 백라이트 유닛의 하부에 마련되는 반사판을 더 포함하는 액정 표시장치.
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