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KR100837398B1 - 편광분리박막 및 이를 채용한 백라이트 유닛 - Google Patents

편광분리박막 및 이를 채용한 백라이트 유닛 Download PDF

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KR100837398B1
KR100837398B1 KR1020060053553A KR20060053553A KR100837398B1 KR 100837398 B1 KR100837398 B1 KR 100837398B1 KR 1020060053553 A KR1020060053553 A KR 1020060053553A KR 20060053553 A KR20060053553 A KR 20060053553A KR 100837398 B1 KR100837398 B1 KR 100837398B1
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light
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thin film
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민지홍
황성모
김영찬
남승호
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삼성전자주식회사
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Abstract

편광분리박막 및 이를 채용한 백라이트 유닛이 개시된다. 개시된 편광분리박막은 광이 입사되는 입사면을 가지는 것으로, 광학적 등방성 재질로 이루어진 제1층과; 상기 제1층위에 형성된 것으로 광학적 이방성 재질로 이루어진 제2층과; 상기 제1층과 제2층 사이의 계면에 형성된 미세패턴;을 포함하여, 상기 입사된 광 중 제1편광의 광은 투과시키고 상기 제1편광과 수직인 제2편광의 광은 반사시키는 것을 특징으로 한다.

Description

편광분리박막 및 이를 채용한 백라이트 유닛{Polarization separating film and backlight unit employing the same}
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 편광분리박막을 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예와 비교하기 위한 비교예의 편광분리박막을 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예와 비교예의 편광분리박막의 편광분리효율을 입사각 및 프리즘 각도에 따라 도시한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 의한 편광분리박막을 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제1실시에에 의한 백라이트 유닛을 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 의한 백라이트 유닛을 도시한 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10,30...편광분리박막 12,32...제1층
15,35...제2층 18...미세패턴
38,48...제1, 제2미세패턴 42...제3층
45...제4층 15a,45a...출사면
100,300...백라이트 유닛 110,310...광원
120,320..반사판 130...도광판
140...산란판 360...확산판
본 발명은 광을 편광에 따라 분리하는 편광분리박막 및 이를 채용함으로써 광효율이 증대된 백라이트 유닛에 관한 것이다.
평판 디스플레이 장치에는 그 자체가 발광하여 화상을 형성하는 발광형 장치와 외부로부터 빛을 받아 화상을 형성하는 수광형 장치가 있다. 예컨대, 액정표시장치(liquid crystal display;LCD)는 수광형 평판 디스플레이 장치이다. 따라서, 액정표시장치는 별도의 광원, 예컨대, 백라이트 유닛과 같은 조명장치를 필요로 한다.
이러한 백라이트 유닛은 광원을 액정 표시 장치의 밑면에 두어 기판 전면을 직접 조광하는 직하형과 기판의 일 측면 또는 양 측면에 광원을 두어 도광판 및 반사판 등에 의해 빛을 반사하여 확산하는 에지형이 있다. 직하형은 광원을 넓은 면적에 자유롭고 효과적으로 배치할 수 있기 때문에 LCD TV와 같은 대형 디스플레이에, 에지형은 광원이 도광판의 측면이라는 제한된 위치에 배치되고 부피를 감소시킬 수 있으므로 모니터나 휴대폰에 채용되는 중소형 디스플레이에 주로 사용된다.
현재의 액정표시장치는 광원에서 방출되는 총 광량의 약 5% 정도만을 화상을 형성하는 데 이용하고 있다. 이러한 낮은 광 이용효율은 액정표시장치 내의 편광판 및 컬러 필터에서의 광흡수에 기인한다. 액정표시장치는 전계 생성 전극이 각각 형 성되어 있는 두 기판을 두 전극이 형성되어 있는 면이 마주 대하도록 배치하고 두 기판 사이에 액정 물질을 주입하여 제작되며, 두 전극에 전압을 인가하여 생성되는 전기장에 의해 액정 분자를 움직이게 함으로써, 액정 분자의 상태에 따라 달라지는 빛의 투과율에 의해 화상을 표현하는 장치이다. 즉, 액정표시장치는 통과하는 직선편광의 편광방향을 변화시킴으로써 빛을 통과시키거나 차단하는 셔터 기능을 수행하는 것이므로 일 방향으로 직선 편광된 광만을 사용하게 되며, 이를 위하여 액정표시장치의 양면에 편광판이 구비된다. 이렇게 액정표시장치의 양면에 배치되는 편광판은 일 방향으로 편광된 광은 투과시키고 다른 방향으로 편광된 광은 흡수하는 흡수형 편광판으로서, 입사광의 약 50%를 흡수하기 때문에, 액정표시장치의 낮은 광 이용 효율의 최대 원인이 된다.
이러한 문제를 개선하기 위해, 흡수형 편광판을 대체하거나 혹은 편광판에 입사하는 대부분의 광을 액정표시장치의 배면에 배치된 배면 편광판의 편광방향과 동일한 편광방향만을 갖도록 변환시켜 광 이용 효율을 증가시키려는 연구가 활발히 진행되고 있다. 예컨대, 에지형 백라이트 유닛의 경우, 도광판의 상면에 DBEF(dual brightness enhancement film)와 같은 다층 구조의 반사형 편광필름을 부착하여 액정표시장치의 광이용 효율을 증가시킬 수 있다. 그러나, 상기 별도의 반사형 편광필름은 고비용이라는 문제가 있다. 따라서, 편광분리 기능을 수행하여 광이용효율이 높으면서도, 저비용으로 제조할 수 있는 백라이트 유닛에 대한 연구가 요구되고 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 간단한 구조를 가지면서도 편광분리를 효율적으로 수행할 수 있는 편광분리박막 및 이를 채용한 백라이트 유닛을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 편광분리박막은 광이 입사되는 입사면을 가지는 것으로, 광학적 등방성 재질로 이루어진 제1층과; 상기 제1층위에 형성된 것으로 광학적 이방성 재질로 이루어진 제2층과; 상기 제1층과 제2층 사이의 계면에 형성된 미세패턴;을 포함하여, 상기 입사된 광 중 제1편광의 광은 투과시키고 상기 제1편광과 수직인 제2편광의 광은 반사시키는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 다른 실시예에 따른 편광분리박막은 광이 입사되는 입사면을 가지는 것으로, 광학적 등방성 재질로 이루어진 제1층과; 상기 제1층위에 형성된 것으로 광학적 이방성 재질로 이루어진 제2층과; 상기 제1층과 제2층 사이의 계면에 형성된 제1미세패턴;과 상기 제2층위에 형성된 것으로 광학적 등방성 재질로 이루어진 제3층과; 상기 제3층 위에 형성된 것으로 광학적 이방성 재질로 이루어진 제4층과; 상기 제3층과 제4층 사이의 계면에 형성된 제2미세패턴;을 포함하여, 상기 입사된 광 중 제1편광의 광은 투과시키고 상기 제1편광과 수직인 제2편광의 광은 반사시키는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛은, 광원과; 상기 광원에서의 광을 가이드하는 도광판과; 상기 도광판의 상부에 마련된 것으로, 광학적 등방성 재질로 이루어진 제1층과, 상기 제1층위에 형성된 것으로 광학적 이방성 재질로 이 루어진 제2층과, 상기 제1층과 제2층 사이의 계면에 형성된 미세패턴을 구비하는 편광분리박막;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 다른 실시예에 따른 백라이트 유닛은, 광원;과 상기 광원으로부터의 광을 확산하는 확산판과; 상기 확산판의 상부에 마련된 것으로, 광학적 등방성 재질로 이루어진 제1층과, 상기 제1층위에 형성된 것으로 광학적 이방성 재질로 이루어진 제2층과, 상기 제1층과 제2층 사이의 계면에 형성된 제1미세패턴과, 상기 제2층위에 형성된 것으로 광학적 등방성 재질로 이루어진 제3층과, 상기 제3층 위에 형성된 것으로 광학적 이방성 재질로 이루어진 제4층과, 상기 제3층과 제4층 사이의 계면에 형성된 제2미세패턴을 구비하는 편광분리박막;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 백라이트 유닛 및 이를 채용한 디스플레이 장치를 상세히 설명하기로 한다. 그러나 아래에 예시되는 실시예는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니며, 본 발명을 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 충분히 설명하기 위해 제공되는 것이다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 편광분리박막(10)을 도시한 단면도이다. 도면을 참조하면, 편광분리박막(10)은 광학적 등방성 재질로 이루어진 제1층(12)과, 상기 제1층(12) 위에 마련된 것으로 광학적 이방성 물질로 이루어진 제2층(15)을 포함하며, 제1층(12)과 제2층(15) 사이에는 미세패턴(18)이 형성되어 있다. 제1 층(12)의 하면(12a)이 광이 입사되는 입사면이 되며, 제1층(12)은 입사광의 편광 방향 여하에 상관없이 일정한 굴절률을 갖는 재질로 이루어진다. 예컨대 PC(Poly Carbonate)가 사용될 수 있다. 제2층(15)은 광이 출사되는 출사면(15a)을 가지며,광의 편광 방향에 따라 다른 굴절률을 갖는 광학적 이방성 재질로 이루어진다. 예를 들면, 제1편광의 광(I1)에 대한 굴절률은 제1층(12)의 굴절률과 거의 같으며, 제2편광의 광(I2)에 대해서는 제1층(12)의 굴절률보다 큰 굴절률을 가질 수 있다. 제1편광은 P편광이고, 제2편광은 S편광으로 구성될 수 있다. 이방성 재질로는 PEN(PolyEthyleneNaphthalate)이 사용될 수 있다. 제1층(12)과 제2층(15)의 계면에는 미세패턴(18)이 형성되어 있다. 상기 미세패턴(18)은, 출사면(15a)에서 제1편광의 광(I1)은 출사되고 제2편광의 광(I2)은 전반사되도록, 제1편광의 광(I1)과 제2편광의 광(I2)의 경로를 분리하기 위한 것으로, 예를 들면 프리즘패턴으로 구성될 수 있다.
상기한 구조의 편광분리박막(10)이 광을 편광 방향에 따라 분리하는 원리를 설명하면 다음과 같다. 제1층(12)의 하면(12a)을 통해 입사된 광이 미세패턴(18)에 도달하면, 제1편광의 광(I1)에 대해서 제1층(12)과 제2층(15)의 굴절률이 동일하므로 제1편광의 광(I1)은 미세패턴(18)을 느끼지 못하고 그대로 투과되고 제2층(15)의 출사면(15a)에 입사하게 된다. 한편, 제2편광의 광(I2)은, 제2층(15)의 제2편광의 광(I2)에 대한 굴절률이 제1층(12)의 굴절률보다 크므로, 미세패턴(18)의 제1 면(18a)의 법선과 이루는 각이 작아지는 방향으로 굴절되어 제2층(15)에 입사된다. 제2층(15)에 입사된 제2편광의 광(I2)은 제2층(15)의 출사면(15a)에 상기 출사면(15a)의 법선과 θ2의 각을 이루며 입사되는데, 이 때, θ2는 θ1보다 큰 각이 된다. 이렇게 제2층(15)의 출사면(15a)에 입사된 광의 입사각이 임계각 보다 큰 경우 전반사되고, 임계각 보다 작은 경우 출사면(15a)에서 굴절 투과되어 출사되게 된다. 한편, 제2층(15)의 출사면(15a)에서, 제1편광의 광(I1) 및 제2편광의 광(I2)의 임계각(θc1,θc2)를 살펴보면, 제2층(15)은 이방성 재질로서, 제2편광의 광(I2)에 대해서는 제1층(12)의 굴절률보다 더 큰 굴절률을 가지므로, θc1이 θc2보다 더 크다. 또한, 상술한 바와 같이, 출사면(15a)에서, 제1편광의 광(I1)의 입사각(θ1)은 제2편광의 광(I2)의 입사각(θ2)보다 작게 형성된다. 따라서, 제1편광의 광(I1)은 제2층(15)의 출사면(15a)을 대부분 굴절 투과하며, 제2편광의 광(I2)은 대부분 출사면(15a)에서 전반사된다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 제1실시예와 비교하기 위한 제1 내지 제3비교예의 편광분리박막을 도시한 단면도이다. 도 2a의 제1비교예는 광학적 이방성 재질로 형성된 제1층(2)과 광학적 등방성 재질로 형성된 제2층(4)과 제1층(2)과 제2층(4) 사이의 계면에 형성된 프리즘패턴(3)을 포함한다. 도 2b의 제2비교예는 광학적 이방성 재질로 형성된 제1층(5)과 광학적 등방성 재질로 형성된 제2층(6)을 포함하며 제1층(5)과 제2층(6) 사이의 계면은 미세패턴이 없는 평면구조로 되어 있 다. 도 3c의 제3비교예는 광학적 이방성 재질로 형성된 제1층(7)과 광학적 등방성 재질로 형성된 제2층(9)과 제1층(7)과 제2층(9) 사이의 계면에 형성된 반구형상의 렌즈패턴(8)을 포함한다.
도 3은 본 발명의 실시예와 비교예의 편광분리효율을 입사각에 따라 도시한 그래프이다. 프리즘패턴의 꼭지각 크기는 각각 50°, 70°인 두가지 경우에 대해서 도시한 것이다. 편광분리효율은 S편광의 광의 반사율로 나타내었다. 그래프를 참조하면, 비교예들의 경우, 입사각의 거의 전 범위에서 50% 미만의 반사율을 보이고 있는 반면, 제1실시예의 경우, 입사각이 큰 범위에서 반사율이 60% 이상을 나타내고 있다. 특히, 프리즘패턴의 꼭지각 크기가 70°인 경우는 입사각 60°이상인 범위에서 90%이상의 반사율을 나타내고 있다. 이러한 결과로부터 본 발명의 제1실시예에 의한 편광분리박막은 출사각 분포가 60°~ 80°의 범위가 되는 에지형 백라이트 유닛에 유용한 편광분리수단으로 응용될 수 있음을 예측할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 의한 편광분리박막을 도시한 단면도이다. 도면을 참조하면, 제2실시예에 의한 편광분리박막(30)은 제1편광분리박막(39)과 제2편광분리박막(49)을 포함한다. 제1편광분리박막(39)은 광학적 등방성 재질로 이루어진 제1층(32)과, 제1층(32) 위에 형성되고 광학적 이방성 재질로 이루어진 제2층(35)과, 제1층(32)과 제2층(35)의 계면에 형성된 제1미세패턴(38)을 포함한다. 제2편광분리박막(49)은, 제2층(35) 위에 형성되고 광학적 등방성 재질로 이루어진 제3층(42)과, 제3층(42) 위에 형성되고 광학적 이방성 재질로 이루어진 제4층(45)과 제3층(42)과 제4층(45) 사이의 계면에 형성된 제2미세패턴(48)을 포함한다. 제1 층(32)은 하면(32a)이 광이 입사되는 입사면이 된다. 제1층(32)과 제3층(42)은 입사광의 편광 방향 여하에 상관없이 일정한 굴절률을 갖는 재질로 이루어지며, 예컨대 PC(Poly Carbonate)가 사용될 수 있다. 제2층(35)과 제4층(45)은 광의 편광 방향에 따라 다른 굴절률을 갖는 광학적 이방성 재질로 이루어진다. 예를 들면, 제2층(35)/제4층(45)의 제1편광의 광(I1)에 대한 굴절률은 제1층(32)/제3층(42)의 굴절률과 거의 같으며, 제2편광의 광(I2)에 대해서는 제1층(32)/제3층(42)의 굴절률보다 큰 굴절률을 가진다. 제1편광은 P편광이고, 제2편광은 S편광으로 구성될 수 있다. 이방성 재질로는 PEN(PolyEthyleneNaphthalate)이 사용될 수 있다. 제1미세패턴(38)과 제2미세패턴(48)은 제1층(32)과 제2층(35)의 계면 및 제3층(42)과 제4층(45)의 계면에서 광의 경로를 분리하기 위한 것으로, 예를 들면 프리즘패턴으로 구성될 수 있다.
상기한 구조의 편광분리박막(30)이 광을 편광 방향에 따라 분리하는 원리를 설명하면 다음과 같다. 제2층(35)의 상면(35a)에 제1편광의 광(I1)과 제2편광의 광(I2)이 분리되어 각각 다른 입사각 θ1, θ2를 가지고 도달하는 것은 도 1의 제1실시예에서 설명한 것과 같다. 제2편광의 광(I2)은 제2층(35)의 상면(35a)에서 대부분 전반사 되지만, 일부, θ2가 θc2보다 작은 경우 제2층(35)의 상면(35a)을 굴절 투과하게 된다. 이 때, 제2층(35)의 상면(35a)을 굴절 투과한 제2편광의 광(I2)은 제2미세패턴(48)의 제2면(48a)에서 굴절 투과된 후 제4층(45)의 출사면(45a)에 입 사각 θ2'를 가지고 입사된다. 이 때, θ2'는 θ2보다 큰 각이 되며, 이 각이 임계각 보다 큰 각이 되면 전반사될 수 있다. 즉, 제1편광분리박막(39)은 제2편광분리박막(49)에 의해 분리되지 않은 편광을 재차 분리하는 역할을 하여 편광분리효율을 높이게 된다. 또한, 이를 위하여 세 개 이상의 편광분리박막을 포함하는 구조를 선택할 수 도 있으며, 프리즘패턴의 꼭지각 크기등 미세패턴의 구체적인 형상을 적절히 결정할 수 있다.
표 1은 본 발명의 제2실시예에 의한 편광분리박막의 편광분리효율을 계산한 결과로서, 제1미세패턴(38)의 프리즘 각도(α)와 제2미세패턴(48)의 프리즘 각도(β)를 변수로 하여 나타낸 것이다. 편광분리효율은 S편광의 광의 반사율과 투과율로 나타내었다. 제1층(32) 및 제3층(35)은 굴절률 1.59인 등방성 재질 PC(Poly Carbonate)인 경우이고, 제2층(42) 및 제4층(45)은 제1편광의 광(I1)에 대한 굴절률은 1.59, 제2편광의 광(I2)에 대한 굴절률은 1.82인 PEN(Poly Ethylene Naphthalate)인 경우이다.
β=50° β=70° β=90°
투과율(%) 반사율(%) 투과율(%) 반사율(%) 투과율(%) 반사율(%)
α=50° 48.9 47.2 41.7 54.7 49.4 46.7
α=70° 53.5 42.5 50.7 45.8 53.2 42.9
α=90° 57.6 38.1 56.5 39.5 60.6 34.8
표 1을 참조하면, 프리즘 각도에 따라 구체적인 반사율이 다소 다르게 나타난다. 제1미세패턴(38)의 프리즘 꼭지각 α는 작을수록 반사율이 높으며, 제2미세패턴(48)의 프리즘 꼭지각 β는 70°인 경우가 반사율이 높다. 특히, α=50°이고 =70°인 조합에서 반사율이 54.7%로 가장 높게 나타나는 것을 볼 수 있다.
제1실시예와 제2실시예에서 예시한 편광분리박막은 모두 백라이트 유닛에 응용될 수 있는 것으로, 이 경우, 편광분리박막에 의해 분리 출사되지 않은 나머지 편광, 예를 들면 제2편광의 광(I2)은 리사이클링 수단에 의해 편광 전환되어 다시 편광분리박막에 입사될 수 있다. 이러한 구조는 제1 및 제2실시예에 의한 백라이트 유닛을 설명하는 도 5 및 도 6과 함께 후술하기로 한다. 즉, 백라이트 유닛에 응용될 때는 표 1에 나타난 것보다 높은 반사율을 갖게 된다.
표 2는 S 편광 반사율과 리사이클 회수에 따른 P편광의 총 투과량과 조도 게인(gain)의 증가량을 리사이클 수단의 흡수율을 고려하여 예시적으로 계산한 것이다. 이는 후술하는 실시예들에 의한 백라이트 유닛이 개선된 휘도 특성을 가지는 것을 뒷받침한다.
S편광 반사율(%) 흡수율(%) P 편광 총 투과량 % (조도 게인 증가율)
리사이클 0회 리사이클 1회 리사이클 2회 리사이클 3회
30% 10% 50.0(1.00) 56.8(1.14) 57.7(1.15) 57.7(1.15)
20% 50.0(1.00) 56.0(1.12) 56.7(1.13) 56.8(1.14)
30% 50.0(1.00) 55.3(1.11) 55.8(1.12) 55.8(1.12)
50% 10% 50.0(1.00) 61.3(1.23) 63.8(1.26) 64.0(1.28)
20% 50.0(1.00) 60.0(1.20) 62.0(1.24) 62.2(1.24)
30% 50.0(1.00) 58.8(1.18) 60.3(1.21) 60.4(1.21)
95% 10% 50.0(1.00) 71.4(1.43) 80.5(1.61) 80.7(1.61)
20% 50.0(1.00) 69.0(1.38) 76.2(1.52) 76.4(1.53)
30% 50.0(1.00) 66.0(1.33) 72.2(1.44) 72.2(1.44)
표 2는 리사이클이 없는 경우를 기준으로 하여, 편광분리박막의 반사율이 30%, 50%, 95%일 때 리사이클 회수에 따른 P편광의 총 투과량과 조도 게인의 증가율을 나타낸 것이다. 리사이클 시 있을 수 있는 흡수율은 각각 10%, 20%, 30%로 고려하여 나타낸 것이다. 예를 들어, 흡수율이 20%이고 S 편광 반사율이 50%일 때, P 편광 투과량은 62.2% 이고, 조도 게인은 1.24가 된다. 제1 및 제2 실시예의 편광분리박막에서 설명한 것처럼, S 편광 반사율이 이보다 더 커질 수 있고, 이 경우, P편광의 총 투과량이나 조도 게인은 더 증가하게 된다. S 편광 반사율이 95%인 경우는 DBEF(dual brightness enhancement film) 수준의 반사율과 비교하기 위해 함께 나타낸 것이다. 예를 들어, S편광 반사율이 50%이고 흡수율을 20%라고 하면, 휘도 면에서 볼 때 DBEF를 채용하는 것보다 절반 수준의 휘도 증가가 예상된다.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 의한 백라이트 유닛을 도시한 단면도이다. 도면을 참조하면, 제1실시예의 백라이트 유닛(100)은 에지형 백라이트 유닛으로서, 광원(110)과, 광원(110)에서의 광을 가이드하는 도광판(130)과, 도광판(130)의 상부에 배치된 편광분리박막(10)을 포함한다.
광원(110)으로는, 예를들면, CCFL (cold cathode flurescent lamp)과 같은 선광원 또는 LED (light emitting diode)와 같은 점광원이 사용될 수 있다.
도광판(130)은 광원(110)에서의 광이 도광판(130)의 상면(130a)으로 출사되도록 가이드하는 것으로, 예를 들면 PMMA(Polymethylmethacrylate)와 같은 등방성 재질로 이루어진다. 도광판(130)은 광원(110)에서 멀어질수록 상면(130a)과 하면(130b) 사이의 거리가 가까워지는 웨지형으로 되어 있다. 또는, 상기 거리가 일정한 플랫형으로 구성되는 것도 가능하다.
광원(110)에서의 광은 도광판(130)의 상면(130a)으로 바로 출사되거나 또는 도광판(130)의 하면(130b)에서 상면(130a)을 향해 반사된 후 출사된다. 하면(130b)에서의 반사효율을 높이기 위해 도광판(130)의 하면(130b)에는 광이 상면(130a)을 향하도록 반사시키는 반사판(120)이 더 구비될 수 있다.
도광판(130)의 상면(130a)에서 출사된 광은 편광분리박막(10)에 입사하게 된다. 편광분리박막(10)의 구조와 작용은 제1실시예의 편광분리박막(도 1의 10)에서 설명한 것과 실질적으로 같으므로, 여기서는 자세한 설명은 생략한다. 도광판(130)의 상면에서 출사되는 광은 대략 60°~80°의 입사각 분포를 가지며 편광분리박막(10)에 입사된다. 편광분리박막(10)은 도 3의 그래프에서 설명한 바와 같이 90% 이상의 S 편광반사율을 가질 수 있다. 편광분리박막(10)에 의해 제1편광의 광(I1)은 분리되어 상부로 출사되고 제2편광의 광(I2)은 다시 도광판(130)을 향한다. 제2편광의 광(I2)은 도광판(130)의 내부를 진행하는 동안 편광 방향이 바뀌거나 또는 편광되지 않은 광으로 바뀌어 도광판(130)의 상면(130a)으로 출사된 후 다시 편광분리박막(10)에 입사하는 방법으로 리사이클 된다. 이러한 편광 전환 효율을 높이기 위해 도광판(130)의 상면(130a)에는 산란판(140)이 더 구비될 수 있다.
편광분리박막(10)의 상부에는 편광 분리되어 출사된 광을 출사면(15a)과 수직인 방향으로 콜리메이팅 하는 프리즘시트(150)가 더 구비될 수 있다.
상기한 구조의 백라이트 유닛은, 편광분리박막(10)의 S 편광 반사율이 90%이상이 되므로, 리사이클 효과를 고려한 표 2의 계산 결과를 참조할 때, DBEF를 채용한 경우에 근접하는 휘도 개선효과를 가짐을 알 수 있다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 의한 백라이트 유닛을 도시한 단면도이다. 도면을 참조하면, 제2실시예에 의한 백라이트 유닛(300)은 직하형 백라이트 유닛으로서, 반사판(320)과, 반사판(320) 위에 배치된 복수개의 광원(310)과, 광원(310)에서의 광을 확산하는 확산판(360)과, 확산판(360)의 상부에 배치된 편광분리박막(30)을 포함한다.
광원(310)으로는, 예를들면, CCFL (cold cathode fluorescent lamp)과 같은 선광원 또는 LED (light emitting diode)와 같은 점광원이 사용될 수 있다.
반사판(320)은 광원(310)에서의 광이 확산판(360)을 향하도록 반사시키며, 확산판(360)은 광의 휘도 분포가 균일하도록 확산하여 출사한다.
편광분리박막(30)의 구조와 작용은 제2실시예에 의한 편광분리박막(도 4의 30)에서 설명한 것과 실질적으로 같으므로, 여기서는 자세한 설명은 생략한다. 확산판(360)에서 확산 출사되는 광은 0°~90°의 입사각 분포를 가지며 편광분리박막(30)에 입사된다. 편광분리박막(30)에서 제1편광의 광(I1)은 분리되어 상부로 출사되고 제2편광의 광(I2)은 하부를 향한다. 제2편광의 광(I2)은 확산판(360), 반사판(320)을 경유하는 동안 편광 방향이 바뀌어 다시 편광분리박막(30)에 입사하는 방법으로 리사이클 된다.
상기한 구조의 백라이트 유닛(300)은, 편광분리박막(30)의 S편광 반사율에 대한 보인 표 1의 결과와 리사이클을 고려한 표 2의 계산결과를 참조할 때, 개선된 휘도 특성을 가짐을 알 수 있다.
상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 편광분리박막은 이방성 재질과 미세패턴을 이용하여 편광을 분리하는 구조로서 간단하고 저비용으로 편광을 분리할 수 있다는 장점이 있다. 즉, 이방성 막의 표면에 미세패턴을 엠보싱하는 단순한 공정만으로 편광분리가 가능하므로, 예를 들면, DBEF의 다층막보다 큰 원가절감 효과가 있다. 또한, 복수개의 층으로 등방성 재질과 이방성 재질을 복수개의 층으로 구성하여 사용함으로써 편광분리효율을 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 편광분리박막은 에지형이나 직하형 백라이트 유닛에 모두 적용 가능하며, 이러한 백라이트 유닛은 광효율이 높아 고휘도의 광을 제공할 수 있다.
상기한 실시예들은 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위 내에서 정해져야만 할 것이다.

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  11. 광원과;
    상기 광원에서의 광을 가이드하는 도광판과;
    상기 도광판의 상부에 마련된 것으로, 광학적 등방성 재질로 이루어진 제1층과, 상기 제1층위에 형성된 것으로 광학적 이방성 재질로 이루어진 제2층과, 상기 제1층과 제2층 사이의 계면에 형성된 미세패턴을 구비하는 편광분리박막;을 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1층의 굴절률은, 상기 제1편광에 대한 상기 제2층의 굴절률과 같은 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 도광판의 상면에 산란판을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  14. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 미세패턴은 프리즘패턴인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 프리즘패턴의 꼭지각 크기는 50°이상인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  16. 광원;과
    상기 광원으로부터의 광을 확산하는 확산판과;
    상기 확산판의 상부에 마련된 것으로,
    광학적 등방성 재질로 이루어진 제1층과, 상기 제1층위에 형성된 것으로 광학적 이방성 재질로 이루어진 제2층과, 상기 제1층과 제2층 사이의 계면에 형성된 제1미세패턴과, 상기 제2층위에 형성된 것으로 광학적 등방성 재질로 이루어진 제3층과, 상기 제3층 위에 형성된 것으로 광학적 이방성 재질로 이루어진 제4층과, 상 기 제3층과 제4층 사이의 계면에 형성된 제2미세패턴을 구비하는 편광분리박막;을 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제1층의 굴절률은 상기 제1편광에 대한 상기 제2층의 굴절률과 같은 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 제3층의 굴절률은 상기 제1편광에 대한 상기 제4층의 굴절률과 같은 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 제1층의 굴절률은 상기 제1편광에 대한 상기 제2층의 굴절률과 같고,
    상기 제3층의 굴절률은 상기 제1편광에 대한 상기 제4층의 굴절률과 같은 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  20. 제16항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2미세패턴은 프리즘 패턴인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 제1 및 제2미세패턴을 이루는 프리즘의 꼭지각 크기는 90°이하인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5344539B2 (ja) * 2008-05-28 2013-11-20 キヤノン株式会社 光学素子及び光学機器

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR970707459A (ko) * 1995-08-23 1997-12-01 제이.지.에이. 롤페스 평면 패널 화상 디스플레이 장치용 조사시스템(lllumintion system for a flat-panel picture display device)
JP2000221324A (ja) * 1999-02-03 2000-08-11 Nec Corp 偏光素子、および該偏光素子を有する液晶表示装置
JP2003075613A (ja) * 2001-09-04 2003-03-12 Samsung Electronics Co Ltd 光特性補償フィルム、これの製造方法、これを適用した液晶表示装置での照明方法及び表示装置
JP2004361505A (ja) * 2003-06-02 2004-12-24 Sony Corp 偏光反射素子及びその製造方法、投射型表示装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6025897A (en) * 1993-12-21 2000-02-15 3M Innovative Properties Co. Display with reflective polarizer and randomizing cavity
TW507104B (en) * 1998-09-16 2002-10-21 Teijin Ltd Application of light source including light guide for emanating linearly polarized light to liquid crystal display
US6278552B1 (en) * 1999-05-12 2001-08-21 Minolta Co., Ltd. Polarization separation device and projection-type display apparatus
WO2001053745A1 (en) * 2000-01-19 2001-07-26 Omlidon Technologies Llc Polarizing device
EP1287288A1 (en) * 2000-05-19 2003-03-05 Stichting Dutch Polymer Institute Polarized light-emitting waveguide plate
JP2003015133A (ja) * 2001-04-27 2003-01-15 Citizen Watch Co Ltd 液晶表示装置
WO2003027568A1 (en) * 2001-09-26 2003-04-03 Stichting Dutch Polymer Institute Micro-structured illumination system for providing polarized light
US20080198293A1 (en) * 2005-05-27 2008-08-21 Koninklijke Philips Electronics, N.V. Illumination Device For a Display, and Method of Manufacturing the Same
US7502091B2 (en) * 2005-08-05 2009-03-10 Toshiba Matsushita Display Technology Co., Ltd. Optical sheet, electric-field-controlled panel, lighting apparatus, liquid crystal display, and method of manufacturing an optical sheet

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR970707459A (ko) * 1995-08-23 1997-12-01 제이.지.에이. 롤페스 평면 패널 화상 디스플레이 장치용 조사시스템(lllumintion system for a flat-panel picture display device)
JP2000221324A (ja) * 1999-02-03 2000-08-11 Nec Corp 偏光素子、および該偏光素子を有する液晶表示装置
JP2003075613A (ja) * 2001-09-04 2003-03-12 Samsung Electronics Co Ltd 光特性補償フィルム、これの製造方法、これを適用した液晶表示装置での照明方法及び表示装置
JP2004361505A (ja) * 2003-06-02 2004-12-24 Sony Corp 偏光反射素子及びその製造方法、投射型表示装置

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