KR100300456B1 - 백라이트장치및액정표시장치 - Google Patents

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Abstract

백라이트 장치는 광을 출사시키기 위한 광원과, 광원에서 나온 광을 입사하고 제 1 소정 방향으로 최대 강도를 가지는 지향성 광을 출사시키기 위한 라이트 가이드와, 평면상 다층 구조를 갖는 편광 스플리터와, 그리고 라이트 가이드와 편광 스플리터 사이에 놓이고, 편광 스플리터의 편광 분리 작용이 최대가 되는 방향과 실질적으로 일치하는 제 2 소정 방향으로 편광 스플리터쪽을 향해 라이트 가이드로 부터의 광을 편향시키기 위한 광선 편향기를 포함한다.

Description

백라이트 장치 및 액정 표시 장치
본 발명은 본 명세서에 참고로 삽입된 1997년 2월 18일자로 출원된 일본 특허 출원 제 09-48563호 및 1997년 7월 28일자로 출원된 일본 특허 출원 제 09-215464호의 우선권을 주장한다.
본 발명은 백라이트 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 액정 표시 장치 등에서 사용되는 백라이트 장치에 관한 것이다.
최근, 백라이트 시스템을 가진 액정 표시 장치(LCD)의 보급이 점점 증가되고 있다. LCD는 편광판에 광을 투과시켜 얻은 편광광을 액정층을 통해 변조시킨다.
도 11은 종래의 백라이트 시스템 및 LCD의 대표적인 구성을 나타낸다. 광원(21)에서 출사된 광은 라이트 가이드(22)상에 입사되어 여러번의 내부 전반사를 거쳐서 퍼진다. 라이트 가이드(22)를 통해 진행하는 광의 일부분이 광 산란체(23)에 의해 확산되어 라이트 가이드에서부터 출사된다. 라이트 가이드(22)의 아래로 출사된 광의 일부는 반사 시트(24)에 의해 반사되어 라이트 가이드(22)의 내부로 돌아간다. 라이트 가이드(22)의 위로 출사된 광은 확산 시트(25)에 의해 확산되고, 프리즘 시트(또는 렌즈 시트)(26)에 의해 집광되어 편광판(31, 32) 사이에 놓여있는 액정셀(30)로 들어간다.
도 12와 13은 백라이트 시스템을 가진 종래의 LCD의 다른 형태를 나타낸다.
도 12의 백라이트 장치는 확산 시트(25)와 프리즘 시트(26)의 순서가 도 11과 반대이고 프리즘 시트의 프리즘 표면이 라이트 가이드(22)를 향하고 있는 구성이다.
도 13의 백라이트는 프리즘 시트(26)에서 삼각주 프리즘의 배열 방향과 수직 방향으로 다수의 삼각주 프리즘이 배열되어 있는 추가 프리즘 시트(26a)가 프리즘 시트(26)위에 놓여 있는 구성이다.
하지만, 현재 사용되고 있는 편광판은 입사광의 약 반 정도를 흡수하기 때문에, 광 이용 효율이 낮다. 충분한 휘도를 갖기 위해서는, 보다 많은 광이 편광판에 입사되어야 한다. 하지만, 광원의 빛의 세기를 증가시키는 것은 광원의 전력 소비를 증가시키고, 광원에서 발생된 열 때문에 액정에 악영향을 주어 디스플레이의 품질을 떨어뜨리는 등의 여러 가지 문제를 일으킨다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 다음 기술들이 제안되었다. 광원에서 나온 무편광광을 편광 방향이 서로 직교인 두 개의 직선 편광 광선으로 분리하기 위해 편광 스플리터가 제공된다. 분리된 편광광 중 한 광은 조명으로 직접 이용되고, 다른 편광광은 간접적으로 이용된다. 다시 말하면, 이 기술은 광의 두 개의 직선 편광 성분 중에서, 한 성분은 액정셀에 입사되고, 다른 한 성분은 편광 스플리터에 의해 반사되어 광원측으로 되돌아가고, 다시 반사되어 편광 스플리터로 재도입되는 것으로 광 이용 효율을 향상시킨다. 다음 몇가지는 최근 이 추세를 따라 개발된 것들이다.
(1) 일본 출원 공개 공보 제04-184429호에서, 광원에서 나온 무편광 광선은 편광 스플리터에 의해 편광 방향이 서로 직교하는 두 개의 편광 광선으로 분리된다. 편광 광선 중 하나는 직접 액정셀을 향해 출사된다. 다른 광선은 광원쪽으로 돌아가서 집광된 다음 반사되어 액정셀을 비추기 위한 광으로 재이용된다.
(2) 일본 출원 공개 공보 제06-265892호에 개시된 백라이트 시스템은 평면상의 라이트 가이드에서 출사된 광을 평면상의 라이트 가이드의 표면과 거의 수직인 방향으로 향하도록 하기 위해 평면상의 라이트 가이드 위에 설치된 광선 편향기를 갖는다. 편광 스플리터는 광선 편향기위에 위치된다.
(3) 일본 출원 공개 공보 제07-261122호에 개시된 백라이트 시스템은 평행광 발생 장치(a parallel light generating device)의 광 출사면상에 위치되어 있는 편광 스플리터를 갖고, 평행광 발생 장치는 웨지형 단면을 갖는 부분을 포함하는 광 산란 가이드로 구성된다.
하지만, 이들 종래 기술은 다음과 같은 문제가 있다. (1)번의 백라이트 시스템은 투사형 LCD로 사용하기 위한 것이다. 조명 장치의 구성은 커다란 공간이 요구되기 때문에, 평면상의 얇은 LCD에 적용될 수 없다.
(2)번의 백라이트 시스템은 얇은 장치를 제작하는데 적합하다. 편광 스플리터 층이 다수 삼각형의 구성 요소를 갖는 원주형 프리즘 어래이의 경사진 측면에 형성됨에 따라, 우수한 광 이용 효율을 얻을 수 있게 된다. 하지만, 편광 스플리터의 구조는 복잡하고, 특히, 편광 스플리터 층을 삼각형의 구성 요소의 경사진 측면에 형성하기는 어렵다. 따라서, 상기 장치는 대량 생산에 적합하지 않다.
(3)번 기술에서, 라이트 가이드의 평행광 발생 장치가 웨지형의 단면을 갖는 부분을 포함하는 정교하게 설계된 광 산란 가이드로 구성된다면, 우수한 광 이용 효율을 얻을 수 있게 된다. 하지만, 소정의 기능을 갖는 광 산란 가이드를 설계하고 제조하기는 어렵다. 따라서, 이런 장치는 일반적으로 사용하기에 용이하지 않다.
따라서, 본 발명은 관련 기술분야의 한계와 단점에 따른 문제를 상당히 제거한 백라이트 장치에 관한 것이다.
본 발명의 목적은 비교적 간단하고 얇아 대량 생산에 적합한 구조인 편광 분리 필름을 갖고 광 이용 효율이 높은 백라이트 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 특징과 이점에 대해서는 하기에 설명되어 명확하게 되고, 본 발명의 실시로 알 수 있을 것이다. 본 발명의 목적과 또 다른 이점은 상세한 설명과 특허 청구 범위 그리고 첨부 도면에 상세하게 나타난 구조에 의해 실현되고 달성될 것이다.
본 발명의 목적에 따른 이점을 달성하기 위해, 구체적이고 광범위하게 설명된 것과 같이, 본 발명의 백라이트 장치는 광원과, 일단에서의 광원에서 나온 광을 입사하여 제 1 소정 방향으로 최대 강도를 가지는 지향성 광을 출사시키기 위한 라이트 가이드와, 평면상 다층 구조를 갖는 편광 스플리터와, 그리고 라이트 가이드와 편광 스플리터 사이에 놓이고, 편광 스플리터의 편광 분리 작용이 최대가 되는 제 2 소정 방향으로 편광 스플리터쪽을 향해 라이트 가이드에서 나온 지향성 광을 편향시키기 위한 광선 편향기를 포함한다. 결과적으로, 광원의 광 이용 효율을 향상시킬 수 있게 된다. 또한, 본 발명의 편광 스플리터는 얇고, 작은 백라이트 시스템 및 LCD를 제조하는데 적합한 평면 형태를 갖는다.
판형태를 갖는 라이트 가이드를 사용하는 것이 바람직하다. 광 확산 수단이 라이트 가이드에 제공될 수도 있다. 라이트 가이드의 광 확산 수단은 라이트 가이드의 출사면에 광학적으로 접촉하거나 또는 라이트 가이드의 출사면이나 반대면을 거칠게하여 형성시킨 광 확산층을 포함할 수도 있다. 또 광 산란(확산)성을 가진 라이트 가이드 단독이 광 확산 수단으로 사용될 수도 있다. 또한, 광 편향기는 라이트 가이드를 향해 있는 면의 단면 및/또는 라이트 가이드 쪽과 반대 면의 단면이 다수의 단위 프리즘(또는 단위 렌즈)으로 이루어진 요철 단면을 가진 프리즘 시트인 것이 바람직하다. 더욱이, 편광 스플리터의 평면상 다층 구조는 상이한 굴절율을 가진 세 개 또는 그 이상의 층이 적층된 것이 바람직하다. 또, 편광 스플리터의 평면상 다층 구조는 세 개 또는 그 이상의 층으로 구성되고, 광 진동이 발생하는 평면내에서 서로 직교하는 2방향에 대해, 한쪽 방향으로의 인접한 층의 굴절율차와 다른 한 방향으로의 인접한 층의 굴절율차는 다르게 되도록 하는 것이 바람직하다. 추가로, 편광 스플리터는 콜레스테릭 액정층으로 만든 광학 회전 선택층과 1/4 파장층(λ/4 층)으로 구성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 LCD는 상기한 백라이트 시스템을 액정셀의 배면 광원으로 사용되도록 구성된다.
다른 측면에서, 본 발명은 광을 출사시키기 위한 광원과, 광원에서 나온 광을 입사하여 제 1 소정 방향으로 최대 강도를 갖는 지향성 광을 출사시키기 위한 라이트 가이드와, 평면상 다층 구조를 갖는 편광 스플리터와, 그리고 라이트 가이드와 편광 스플리터 사이에 놓이고, 편광 스플리터의 편광 분리 작용이 최대가 되는 방향과 실질적으로 일치하는 제 2 소정 방향으로 편광 스플리터쪽을 향해 라이트 가이드로부터 나온 광을 편향시키기 위한 광선 편향기를 포함하는 백라이트 장치를 제공한다.
다른 측면에서, 본 발명은 광을 출사시키기 위한 광원과, 광원에서 나온 광을 입사하여 제 1 소정 방향으로 최대 강도를 가지는 지향성 광을 출사시키기 위한 라이트 가이드와, 평면상 다층 구조를 갖는 편광 스플리터와, 라이트 가이드와 편광 스플리터 사이에 놓이고, 편광 스플리터의 편광 분리 작용이 최대가 되는 방향과 실질적으로 일치하는 제 2 소정 방향으로 편광 스플리터쪽을 향해 라이트 가이드로부터 나온 광을 편향시켜 편향된 광이 편광 스플리터에 투과되도록 하는 광선 편향기와; 그리고 편광 스플리터를 투과한 광을 받아 적어도 하나의 영상을 표시하는 액정셀을 포함하는 액정 표시 장치를 제공한다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 광을 출사시키기 위한 광원과, 광원에서 나온 광을 입사하여 제 1 소정 방향을 따라 최대 강도를 가지는 지향성 광을 출사시키기 위한 라이트 가이드와, 라이트 가이드 위에 놓이고, 제 2 소정 방향으로 라이트 가이드의 지향성 광을 편향시키기 위한 광 편향기와, 그리고 광 편향기 위에 놓이고, 광 편향기로부터 편향된 광을 편광 상태가 서로 다른 두 개의 광선으로 분리시키고 두 광선 중 한 광선을 라이트 가이드 쪽으로 반사하고 두 광선 중 다른 한 광선을 투과하고, 입사된 광의 방향에 의존하고 제 2 소정 방향과 실질적으로 일치하는 방향에서 최대가 되는 광 분리 작용을 갖는 편광 스플리터를 포함하는 평평한 액정 표시 장치에 사용되는 백라이트 장치를 제공한다.
상기 전반적인 설명과 하기 상세한 설명은 모두 예시적이고 설명적인 것이며, 청구한 바와 같이 본 발명을 추가 설명하기 위한 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 백라이트 시스템의 단면도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 라이트 가이드의 단면도.
도 3은 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 라이트 가이드의 단면도.
도 4는 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 라이트 가이드의 단면도.
도 5는 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 라이트 가이드의 단면도.
도 6은 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 라이트 가이드의 단면도.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광 편향기의 단면도.
도 8은 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 광 편향기의 단면도.
도 9는 본 발명에 따른 광 편향기의 실시예의 사시도.
도 10은 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 백라이트 시스템의 단면도.
도 11은 액정셀을 가진 종래의 백라이트 시스템의 단면도.
도 12는 액정셀을 가진 종래의 다른 백라이트 시스템의 단면도.
도 13은 액정셀을 가진 종래의 또 다른 백라이트 시스템의 단면도.
도 14는 본 발명의 실시예 1에 따라 콜레스테릭 액정으로 만든 다층 편광 구조를 갖는 백라이트 시스템의 단면도.
도 15는 본 발명의 실시예 3에 따라 브류스터의 각(브류스터의 법칙)을 이용하는 다층 편광 구조를 갖는 백라이트 시스템의 단면도.
도 16은 본 발명에 따라 이방성 굴절율을 갖는 평면상의 다층 구조를 갖는 편광 스플리터 예의 사시도.
이하, 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명할 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 백라이트 시스템의 단면도를 개략적으로 나타낸다. 본 발명의 백라이트 장치는 광원(1) 및 상기 광원(1)으로부터 광을 입사하여 제 1 소정 방향으로 최대 강도를 가지는 지향성 광을 출사시키기 위한 라이트 가이드(2)를 포함한다. 또한 백라이트 장치는 평면상의 다층 구조를 갖는 편광 스플리터(3)와, 그리고 라이트 가이드(2)와 편광 스플리터(3) 사이에 놓여 편광 스플리터(3)의 편광 분리 작용이 최대가 되는 제 2 소정 방향으로 라이트 가이드(2)로부터의 지향성 광을 편향시키기 위한 광선 편향기(4)를 포함한다. 예를 들면, 냉음극관을 광원으로 사용할 수 있다.
라이트 가이드(2)는 일단에서 광원(1)에서 나온 광을 입사하고 상기 광을 출사면(6)으로부터 출사시킨다. 도 1 내지 6에 도시된 바와 같이, 라이트 가이드(2)는 각 도면에서 화살표로 표시된 제 1 소정 방향(5)으로 최대 강도를 가지는 지향성 광을 출사한다. 라이트 가이드의 재료는 그 재료가 효율적으로 광 투과하는 성질이 있으면 특별히 한정되지 않는다. 이러한 재료의 예로는 폴리메틸 메타 아크릴레이트(PMMA) 등의 아크릴 수지, 폴리카보네이트 수지 및 유리가 포함된다. 도 1 내지 5에 도시된 바와 같이, 제 1 소정 방향(5)은 라이트 가이드의 출사면(6)에 대해서 광원(1)과 대체로 반대로 향한다. 제 1 소정 방향(5)으로 최대 강도를 가지는 지향성 광은 확산광(완전 확산광이 아니라, 약간의 지향성이 있는)으로써 광 산란체(또는 광 확산체)를 라이트 가이드(2)에 제공하거나 라이트 가이드가 판형(예를 들면, 광원측과 반대쪽 끝으로 두께가 얇아지는 웨지 형)이 되도록 구성함으로써 발생될 수 있다. 이러한 광 산란체(확산체)를 형성하기 위해, 다음중 어느 한 방법 또는 그 조합을 사용할 수 있다:
(1) 인쇄 등의 방법으로 라이트 가이드의 출사면(6)에서 광 확산층을 형성하여 광학적으로 접촉된다. 이 방법에서, 실리카 등의 광 확산(산란)제를 수지내에 확산시켜 광 확산층을 형성한다.
(2) 인쇄 등의 방법으로 실리카 등의 광 확산(산란)제가 수지내에 확산되어 있는 광 확산층(7)(보통은 도트상)을 라이트 가이드의 출사면과 반대면에 형성한다. 이 방법에서, 광 확산층(7)과 라이트 가이드(2) 사이는 광학적으로 접촉된다(도 2).
(3) 라이트 가이드(2)의 출사면(6)을 거칠게 한다(도 3).
(4) 출사면(6)과 반대측의 라이트 가이드(2)의 면을 거칠게 한다(도 4).
(5) 라이트 가이드내에 라이트 가이드(2)의 재료와 다른 굴절율을 갖는 재료로 만든 다수의 작은 입자(바람직하게 입자의 직경이 약 5 ㎛ 또는 그 이하인 것)를 포함한다(도 5). 예를 들면, 입자는 1.43의 굴절율을 갖는 실리콘 수지로 만들어진 것일 수 있고, 라이트 가이드의 나머지 부분은 1.49의 굴절율을 갖는 PMMA로 만들어진 것일 수 있다. 이런 입자의 농도는 1 중량%보다 작은 것이 바람직하다. 이렇게 하여, 라이트 가이드 자체는 바람직한 광 산란 성질을 가질 수 있게 된다. 만약 입자 직경이 5 ㎛보다 크다면, 라이트 가이드에서 출사된 광은 거의 완전한 산란광이 된다. 만약 입자의 농도가 1 중량%를 초과하면, 라이트 가이드의 출사면에서의 휘도 균일성이 악화된다. 따라서 두가지 경우 모두 바람직하지 않다.
2중 광원 구조가 광원에서 멀어지는 방향으로 점점 얇아지는 라이트 가이드와 같이 사용되는 경우, 라이트 가이드의 중심부는 도 6에 도시된 것처럼 가장 얇아지도록 만들어진다. 이 구성에서, 두 개의 제 1 소정 방향(5, 5a)이 존재한다.
도 7과 8에 도시된 바와 같이, 광선 편향기(4)는 라이트 가이드(2)에서 입사된 광선의 방향을 제 1 소정 방향(5)으로 바꾸고, 그것을 제 2 소정 방향(8)으로 출사한다. 도 7에 도시된 백라이트 시스템에서, 광선 편향기(4)는 다수의 단위 프리즘(또는 단위 렌즈)를 배치시켜 구성된 프리즘(또는 렌즈) 구조를 갖는 프리즘 시트(또는 렌즈 시트)이다. 이들 단위 프리즘은 각각 삼각 단면을 갖는 삼각주이다. 라이트 가이드(2)에 면하고 있는 면에서의 프리즘 시트 단면은 다수의 V자 형을 이루는 울퉁불퉁한 단면을 나타낸다. 이런 경우, 라이트 가이드에서 제 1 소정 방향(5)으로 출사된 광선이 프리즘 시트(4)에 입사될 때, 그 방향은 프리즘 내부에서의 내부 전반사에 의해 제 2 소정 방향(8)으로 변하고 그렇게 된 광선은 프리즘 시트(4)에서 출사된다. 도 7에서, 각 삼각주 프리즘의 단면은 광원을 향하고 있는 쪽이 광원과 떨어져 있는 쪽보다 급경사진 부등변 삼각형이다. 광선 편향기의 구조는 라이트 가이드(2)의 출사면에서 기울게 출사된 지향성 광의 방향을 소정의 방향(도면에서 제 2 소정 방향(8))으로, 예를 들면, 라이트 가이드의 출사면에 수직 또는 대체로 수직인 방향으로 바꾸는데 알맞게 되어 있다.
도 8은 백라이트 시스템에서 광선 편향기(4)의 다른 예를 나타낸다. 도 8의 광선 편향기는 V자 형의 단면을 갖는 다수의 삼각 프리즘이 라이트 가이드 측면과 반대면에 배치되어 있는(도 7의 프리즘 시트(4)를 거꾸로 뒤집는다) 프리즘 시트이다. 라이트 가이드에서 제 1 소정 방향(5)으로 입사된 광선이 광선 편향기(4)내의 프리즘의 입사면과 출사면에서 굴절 작용을 거쳐 제 2 소정 방향(8)으로 편향된다. 도 8에서, 각 삼각주 프리즘의 단면은 광원측이 광원 반대측보다 급경사진 부등변 삼각형이다. 광선 편향기의 구조는 라이트 가이드(2)의 출사면에서 기울게 출사된 지향성 광을 소정의 방향(도면에서 제 2 소정 방향(8))으로, 예를 들면, 수직선의 방향으로 편향시키는데 알맞게 되어 있다. 다르게는, 입사광이 약한 지향성을 가질 때, 이등변 삼각 프리즘을 대신 사용해도 된다.
프리즘 시트는 충분한 광 투과성을 가지고 있는 재료로 구성된다면 적절히 기능한다. 사용가능한 재료의 예로는 플리카보네이트(PC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 등의 폴리에스테르 수지, 폴리메틸 메타 아크릴레이트(PMMA) 등의 아크릴 수지, 그리고 유리가 포함된다. 특히, 미세한 프리즘 모양을 정확하게 형성하기 위해서, 프리즘 시트를 형성하기 위한 PET, 또는 PC 등으로 이루어진 베이스 필름상에 자외선 경화성 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 이 프리즘 시트는 대량 생산성이 우수하기 때문에 특히나 바람직하다. 자외선 경화성 수지로 이루어진 프리즘이 큰 굴절율을 갖게 하는 것이 바람직하다. 굴절율은 약 1.4 또는 그 이상이거나, 더욱 바람직하게는 1.5 또는 그 이상이어야 한다. 베이스 필름상에 자외선 경화성 수지로 프리즘 형상을 형성하기 위해, 일본 특허 공개 공보 제 05-169015호에 개시된 방법을 이용하는 것이 바람직하다. 이 간행물에서, 자외선 경화성 수지는 제조될 프리즘 시트의 요철 단면과 역관계에 있는 오목한 패턴을 갖는 회전하는 롤 요판(a rotating intaglio roll)에 도포되고, 베이스 필름이 판면의 수지액 위에서 롤 요판상에 압착된다. 이어서, 롤 요판상에 자외선이 조사되어 수지를 경화시킨다. 경화된 자외선 경화성 수지는 베이스 필름과 함께 회전하는 롤 요판에서 벗겨진다. 이렇게 해서, 프리즘 시트를 계속 제조할 수 있게 된다.
본 발명의 편광 스플리터(3)는, 평면상 다층 구조인 것이 바람직하다. 도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 평면상 다층 구조를 가진 편광 스플리터(41)를 사용하는 백라이트 시스템을 나타낸다.
편광 스플리터(41)는 인접한 평면상 물질층이 다른 굴절율을 갖는 평면상 다층 구조를 갖는다. 평면상 층의 구조에 사용될 수 있는 재료는 그 재료가 충분한 광 투과성을 가진다면, 특별히 한정되지 않는다. 그러한 재료의 예로는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 등의 폴리에스테르 수지, 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA) 등의 아크릴 수지, TAC(트리아세테이트 셀룰로우스), 유리, 실리카 그리고 ITO(Indium Tin Oxide)가 포함된다. 각 층의 굴절율이 인접한 층(들)의 굴절율과 다른 평면상 다층 구조를 갖는 편광 스플리터를 사용하는 목적은 광선이 다른 굴절율을 갖는 층들 사이의 계면을 통과할 때 투과광과 반사광이 편광되는 현상(편광 분리 작용)을 이용하기 위한 것이다. 이 편광 분리 작용이 최적이 되는 광의 입사각은 브류스터의 각으로 알려져 있다. 만약 광의 입사각이 공기(굴절율 n=1)중에 놓인 굴절율 n'＞1을 갖는 평면상의 층에 대해서 브류스터의 각과 일치한다면, 반사광의 S파와 투과광의 P파 사이의 강도비는 Ts/Tp=2n'/(1+n'2)이 된다. 좀 더 강한 편광 분리 작용을 얻기 위해서, 평면상의 층은 두 개 또는 그 이상의 층을 가진 다층 구조인 것이 바람직하다. 이것은 세 개 또는 그 이상의 층을 가진 다층 구조인 것이 더욱 바람직하다. 다섯 개 또는 그 이상의 층을 갖고 있는 것은 더욱 바람직하다. 여기서, P파는 광 진동면이 입사면과 평행한 광을 의미하고, S파는 광 진동면이 입사면과 수직인 광을 의미한다.
무편광 광선이 이런 형태의 편광 스프리터상에 입사될 때, P파가 더 많이 포함된 광선의 직선 편광 성분을 투과한다. S파 성분이 더 많이 포함된 잔류 광선의 직선 편광 성분은 라이트 가이드 쪽으로 반사된다. 반사된 광은 투과된 광과 직교하는 편광면을 가진 직선 편광광이다. 라이트 가이드로 돌아가는 광선은 산란 또는 반사(이 기능은 라이트 가이드내에서 행해진다)에 의해 편광된 상태에서 무편광된 상태로 변환된 다음, 재사용을 하기 위해 편광 스플리터 쪽으로 출사된다. 결국, 라이트 가이드에서 출사된 광선이 이러한 공정을 거치기 때문에, 소정의 편광광은 광량 손실이 거의 없이 효율적으로 얻어질 수 있다. 여기서, 반사된 편광 광선을 무편광 광선으로 변환시키기 위해, 또한 라이트 가이드의 뒤쪽에 설치된 반사 시트를 사용해도 된다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 편광 스플리터(3)(도 10에서는 (41))의 바람직한 실시예 중 하나는 각 층이 소정의 등방성 굴절율을 갖는 두 개 또는 그 이상의 층으로 구성된 평면상 다층 구조를 갖는다. 다르게는, 도 16에 도시된 바와 같이, 각각 이방성 굴절율을 갖는 다수의 층이 적층되어 이방성의 주축이 서로 바뀌도록 한 다층 구조를 사용할 수 있다.
이방성 굴절율을 갖는 층은 평면내 이방성 굴절율을 나타내는 재료로 형성될 수 있다. 이런 재료의 예로는, 일본 공개 공보 제03-757055호에 개시된 바와 같이, 폴리카보네이트 계 수지, 폴리에스테르 계 수지, 폴리비닐알코올 계 수지, 및 셀루로우스 아세테이트 계 수지가 포함된다. 연신법(a stretch method) 등을 사용하여 해당 층을 형성할 수 있다.
도 16은 편광 스플리터(50)의 다층 구조의 사시도를 나타낸다. 도 16에서, 편광 스플리터(50)의 평면상 다층 구조는 평면내에서 서로 직교하는 두 방향의 광 진동 방향에 대해서, 두 방향 중 한 방향에 대해서의 인접하는 층 사이의 굴절율비와 다른 한 방향에 대해서의 인접하는 층 사이의 굴절율비가 다르도록, 세 개 또는 그 이상의 층으로 구성된다.
도 16은 각각 이방성 굴절율을 가진 4개의 층(51-54)이 적층되어 형성된 평면상 다층 구조를 개략적으로 나타낸다. 예를 들면, X 방향으로 진동하는 광에 대한 층(51, 52, 53, 54)의 굴절율은 실질적으로 동일한 굴절율(=nX)이 되도록 설계된다. 따라서, X 방향으로 인접한 층 사이의 굴절율의 실질적인 차이는 없다. 반면에, Y 방향으로 진동하는 광에 대한 층(51, 53)의 굴절율은 둘 다 nY1이고, Y 방향으로 진동하는 광에 대한 층(52, 54)의 굴절율은 둘 다 nY2(≠nY1)이다. 따라서, Y 방향으로 인접한 층 사이의 굴절율의 차 ΔnY≡│nY1 - nY2│는 실질적으로 제로가 아니다. 결국, 인접한 층간의 X 방향으로의 굴절율의 차 ΔnX와 인접한 층간의 Y 방향으로의 굴절율의 차 ΔnY는 실질적으로 다르다.
광의 편광 성분은 평면상 다층 구조를 갖는 편광 스플리터를 사용하여 분리되고, 이 구조에서 서로 직교하는 2방향의 광 진동 방향 중 한 방향에 대해서의 인접하는 층간의 굴절율차와 다른 방향에 대해 인접하는 층 사이의 굴절율차가 다르다. 이러한 광 성분의 분리는 하기 성질을 이용한다. 굴절율의 차가 큰 방향(도 16의 Y 방향)으로 진동하는 광의 반사 효과는 굴절율의 차가 작은 방향(도 16의 X 방향)으로 진동하는 광의 반사 효과보다도 더 크다. 굴절율의 차가 작은 방향(도 16의 X 방향)으로 진동하는 광의 투과는 굴절율의 차가 큰 방향(도 16의 Y 방향)으로 진동하는 광의 투과보다도 더 크다.
또한, 상기 도 16의 편광 스플리터의 경우에서와 같이(ΔnX), 더 작은 굴절율의 차이가 실질적으로 제로일 때, 해당 방향을 따라 진동하는 광(또는 광 성분)은 반사없이 투과된다. 이런 구성으로, 우수한 광 분리 작용을 달성할 수 있다. 도 16에서, X 방향으로 진동하는 광은 투과되고 Y 방향으로 진동하는 광은 반사된다. 게다가, 더 큰 굴절율의 차이(도 16의 경우에서 ΔnY)가 더 커진다면, 편광 분리 필름의 성능은 더욱 향상될 수 있다.
이러한 특성을 보이는 메카니즘은 도 16의 편광 스플리터의 경우에서 설명될 것이다. X 방향으로 진동하는 광에 대해서, 편광 스플리터(50)의 평면상 다층 구조내의 굴절율은 실질적으로 균일하다. 따라서, 단지 적은 양의 표면 반사만이 평면상 다층 구조의 입사면과 출사면상에서 일어난다. 하지만, Y 방향으로 진동하는 광에 대해서, 평면상 다층 구조내부의 굴절율은 각각 인접한 층과 다르다. 따라서, 표면/계면 반사는 층 사이의 각 계면에서 그리고 평면상 다층 구조의 입사면과 출사면에서 일어난다. 편광 스플리터에서 층의 수가 더 많아질수록 반사가 더 많이 발생하여, Y 방향으로 진동하는 광의 반사 효율을 향상시킨다.
이런 경우에, 최대 편광 분리 작용을 달성하기 위한 광의 최적 입사 방향은 대략 평면상 다층 구조의 평면과 수직 방향이다.
편광 분리 작용을 측정하기 위해, 서로 직교하는 편광 방향을 가진 직선 편광 광선을 사용할 수 있다.
본 발명의 편광 스플리터의 평면상 다층 구조에서 편광 분리 수단을 형성하기 위해 이방성 굴절율을 가진 재료를 사용하는 대신, 또한 액정, 바람직하게는 콜레스테릭 액정 물질이 사용될 수 있다. 콜레스테릭 액정은 나선 분자 구조 때문에 광학 회전 선택성을 나타낸다. 평면상 구조의 나선축과 평행한 각에 입사된 광이 두 개의 원편광 광선: 오른쪽과 왼쪽(시계 방향 또는 반대 방향) 원형 편광 성분으로 분리된다. 성분 중 하나는 투과되고 다른 하나는 반사된다. 이 현상은 원편광 이색성(circular dichroism)으로 알려져 있다. 입사광의 원형 편광 성분의 광학 회전 방향이 적절하게 배향될 때, 콜레스테릭 액정의 나선축과 동일한 방향을 가진 원편광 성분이 선택적으로 산란되고 반사된다. 이들 광학 회전광선의 최대 산란은 하기 식(1)에 의해 주어진 파장(λ0)에서 일어난다.
λ0 = nAVㆍp (1)
여기서, p는 나선 피치를 의미하고, nAV는 나선축에 수직인 평면내의 평균 굴절율을 의미한다. 반사광의 파장 대역폭(Δλ)은 하기 식(2)에 주어진다.
Δλ = Δnㆍp (2)
여기서, Δn = n∥-n⊥, n∥은 나선축에 수직인 면내에서의 최대 굴절율이고, n⊥은 나선축에 평행한 면내에서의 최대 굴절율이다. 또한, 평면상 구조의 나선축에 대해서 기울어지게 입사된 광에서 분리된 선택 반사광의 파장 λΨ은 λ0에 비해 더 짧은 파장쪽으로 이동한다고 알려져 있다.
상기 특성을 이용하여, 특이 파장을 갖는 광을 선택적으로 사용할 수 있다. 다르게는, 콜레스테릭 액정의 나선 피치(p)와 굴절율의 차(Δn)를 조정하여 반사광의 파장 대역폭(Δλ)이 가시광의 전 범위를 커버할 수 있도록 백색광을 사용할 수 있다.
콜레스테릭 액정은 2-메틸부틸 기, 2-메틸부톡시 기 또는 4-메틸헥실 기 등의 광학적 활성 물질이 쉬프 염기, 아조 계, 에스테르 계 또는 바이페닐 계 등의 네마틱 액정 화합물의 말단기에 결합된 카이랄 네마틱 액정인 것이 바람직하다.
또한, 콜레스테릭 액정에 적합한 재료는 고분자 콜레스테릭 액정을 포함한다. 고분자 콜레스테릭 액정은 실온에서 고체상이고, 카이랄 특성을 유지하기 쉽기 때문에 바람직하다. 일반적으로, 고분자 액정은 액정 성질을 나타내는 메소겐 기가 고분자의 주쇄 및/또는 측쇄내에 도입되어 있다. 유사하게, 예를 들면, 고분자 콜레스트테릭 액정은 콜레스테릴 기를 측쇄에 도입함으로써 얻어질 수 있다. 이런 경우에, 폴리실록산, 또는 에틸렌-비닐 아세테이트 코폴리머 등의 비닐 폴리머의 주쇄 폴리머의 측쇄에, 예를 들면, 적당한 거리를 제공하는 스페이서(분자)를 통해서 또는 콜레스테릴 기를 갖는 비닐 모노머를 중합함으로써, 콜레스테릴 기를 도입할 수 있다.
콜레스테릭 액정의 편광 분리 작용은 원편광 성분(우회전 또는 좌회전) 중 한 성분이 투과되고 다른 한 원편광 성분은 콜레스테릭 액정에 반사되도록 하는 것이다. LCD에서, 직선 편광(원편광이 아님)은 통상적으로 입사광으로 사용된다. 따라서, 원편광을 직선 편광으로 변환시키는 1/4 파장판(λ/4 위상차 판)을 사용하는 것이 바람직하다. 콜레스테릭 액정과 1/4 파장판의 기능은 예를 들면, "SID 90 DIGEST, pp.110-110, Polarizing Color Filters Made From Cholesteric LC Siliconer"에 보고되어 있다.
콜레스테릭 액정을 사용할 때, 콜레스테릭 액정층과 1/4 파장층은 서로 밀착되거나 또는 공기나 그 사이에 끼어있는 부가층에 의해 분리될 수도 있다. 하지만, 두 층을 결합시켜서 서로 밀착시키고 적어도 두 층을 갖는 평면상 다층 구조를 만드는 것이 바람직하다. 이는 편광 스플리터가 필름상으로 만들어질 수 있기 때문이다. 1/4 파장층이 액정셀 측에 배열되고 콜레스테릭 액정층은 라이트 가이드 측에 배열된다. 원리적으로는, 콜레스테릭 액정층과 1/4 파장층이 서로 분리되어 배치되어 있을 수 있다. 하지만, 이러한 배치는 고체와 기체 간의 계면에서의 반사로 인한 광량의 손실이 있을 것이고, 그 배치는 더 많은 수의 구성 부품을 필요로 할 것이기 때문에 특히 바람직하지 않다.
콜레스테릭 액정층에서 편광 분리 작용을 최대로 하기 위한 광의 최적 입사각은 콜레스테릭 액정의 배향 방향에 의존적이다. 생각했던 LCD에 대한 응용의 견지에서, 편광광의 최대 강도가 평면상 편광 스플리터의 면에 실질적으로 수직인 방향으로 일어나도록 콜레스테릭 액정의 배향 방향을 정렬시키는 것이 바람직하다. 콜레스테릭 액정의 소정의 배향을 맞추기 위해서는 러빙법을 이용하여 콜레스테릭 액정을 고분자 필름의 러빙된 기판상에 도포시키거나 편광 광선을 이용하는 자외선 배향 기술을 이용할 수 있다.
콜레스테릭 액정의 편광 분리 작용을 사용하는 경우, 상기한 바와 같이, 콜레스테릭 액정층의 계면에서의 브류스터의 각으로 인한 편광 분리 작용 및 콜레스테릭 액정 자체의 편광 분리 작용이 합쳐진다. 각각의 작용은 최적의 방향에서 가장 강하게 된다. 두 방향이 상당히 다를 때, 전체 광 분리 특성은 그저 두 개의 피크만을 갖는다. 하지만, 두 방향이 서로 가까울 때, 전체 광 분리 작용은 강화된다. 통상, 이 방향은 콜레스테릭 구조의 나선축의 방향과 일치한다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 백라이트 시스템은 라이트 가이드에서 출사된 제 1 소정 방향으로 최대 강도를 갖는 지향성 광(예를 들면, 지향성 확산광)을 제 2 소정 방향(상기 편광 스플리터의 편광 분리 작용이 최대에 도달하는 방향)으로 편향시키기 위한 광 편향기를 갖는다. 결과적으로, 편광 스플리터의 최대 편광 분리 능력을 이용하여 광 이용 효율을 상당히 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 편광 스플리터가 평면 구조를 갖기 때문에, 다층 구조가 경사면에 형성된 종래 구조와 비교해서 얇고, 작은 백라이트 시스템을 제조할 수 있게 된다.
본 발명의 백라이트 시스템은 도 11 내지 13의 종래 백라이트 시스템에서와 같이 확산 시트 및/또는 프리즘 시트(또는 렌즈 시트)를 포함해도 된다.
또한, 본 발명의 LCD는 액정셀을 비추기 위한 배면 광원으로써 본 발명의 백라이트 시스템을 포함한다.
본 발명은 하기 실시예 및 비교예로 한층 더 설명된다.
실시예 1
도 14는 본 발명의 실시예 1에 따른 백라이트 시스템을 나타낸다. 백라이트 시스템은 광을 출사하는 광원(1), 그리고 기울어진 방향으로 최대 강도를 가지는 확산광을 출사하기 위해 바닥면에 도트상 광 산란체(7)를 갖는 라이트 가이드(2)를 포함한다. 백라이트 시스템은 입사면측에서부터 PET(폴리에틸렌테레프탈레이트 수지)층(43), 콜레스테릭 액정층(44)(콜레스테릭 구조의 나선축의 방향은 PET 층 표면과 수직이다), 1/4 파장층(45) 그리고 TAC(트리아세테이트 셀룰로우스)층(46)으로 구성된 평면상 다층 편광 스플리터(42)를 추가로 포함한다.
광선 편향기(4)는 라이트 가이드(2)로부터 광을 편향시키기 위해 제공되었다. 광선 편향기(4)는 다수의 프리즘(또는 렌즈) 단위가 놓여진 프리즘 시트이다. 각각의 단위 프리즘은 광원(1)을 향하고 있는 쪽이 광원과 떨어져 있는 쪽보다 급경사진 부등변 삼각 단면을 가진 삼각주 프리즘이다. 프리즘 시트의 울퉁불퉁한 면은 라이트 가이드쪽을 향해 있다.
이런 백라이트 시스템에서, 반사 시트(9)는 백색 폴리에틸렌 테레프탈레이트 시트로 만들어져 라이트 가이드(2)의 바닥면에 인접하게 위치되었다. 확산력이 약한 확산 시트(10)는 광선 편향기(4)와 편광 스플리터(42) 사이에 설치되었다. 액정셀(도면에 도시되지 않았음)의 광 입사측상에 설치된 폴라라이저의 편광 방향은 편광 스플리터(42)를 통해 출사된 광의 편광 방향과 일치되어 편광광이 최대 효율로 이용될 수 있게 했다.
광원(1)에서 나온 광선은 라이트 가이드(2)내부에서 여러번의 내부 전반사를 함으로써 진행되어 라이트 가이드(2) 위로 경사진 방향으로 출광되었다. 이렇게 출사된 광선은 광 편향기(4)의 프리즘에서 내부 전반사를 통해 위쪽으로 편향되어 편광 스플리터(42)를 투과하고, TN(twisted nematic)형 액정이 두 편광판 사이에 끼어있는 액정 패널로 입사되었다.
액정 패널 표면의 편광판에서 출사된 광의 휘도를 액정 패널의 투과 모드로 측정하였다. 그 결과를 도 11의 종래 백라이트 시스템을 가진 액정 패널과 비교하였다. 최대 휘도(최대치를 주는 방향에서의 휘도)가 40% 향상되었다. 백라이트 시스템의 전체 두께는 6 mm로, 종래 직하형(direct-bottom-type) 백라이트 시스템의 전체 두께의 1/10 또는 그 이하이다.
실시예 2
백라이트 시스템에서 90 도 직각을 이루는 이등변 삼각 단면을 갖는 삼각주 프리즘이 광선 편향기의 단위 프리즘으로 사용되고 프리즘 시트의 요철 표면이 액정셀 측과 반대측에 배열된 것을 제외하고는, 실시예 2의 백라이트는 실시예 1과 같은 방법으로 제작되었다. 휘도는 실시예 1에서와 같은 방법으로 평가했다. 최대 휘도는 20 % 향상되었다.
비교예 1
백라이트 시스템은 실시예 2와 같은 편광 스플리터를 사용하여 제작되었지만, 라이트 가이드 쪽에서부터 순서대로 편광 스플리터와 프리즘 시트(프리즘 표면이 액정셀 측을 향하고 있다)를 갖도록 배열되었다. 휘도는 실시예 1에서와 같은 방법으로 평가했다. 최대 휘도는 눈에 띄게 향상되지는 않았다. 즉, 단지 5 %만이 향상되었다.
실시예 3
도 15에 도시된 바와 같이, 실시예 3의 백라이트는 폴리카보네이트 수지층(48)과 폴리메틸메타크릴레이트 수지층(49)이 교대로 적층된 총 50개 층의 평면상 다층 구조를 갖는 편광 스플리터(47)을 사용하여 제작되었다. 다른 부분은 실시예 1과 같았다. 휘도는 실시예 1과 같은 방법으로 평가했다. 최대 휘도는 60 % 향상되었다.
실시예 4
실시예 4에서는, 상기 실시예 1과 2의 편광 스플리터를 사용하는 대신에, 편광 스플리터는 열압착 공정을 통해, 도 16의 편광 스플리터와 같은 방법에서와 같이 소정 방향으로 각각 연신된 총 100층의 폴리에스테르 수지층이 적층되어 구성되었다. 적층된 구조는 인접한 층내의 각 굴절율의 주축이 서로 직교하도록 형성되었다. 측정된 휘도는 상기 실시예 1과 2와 비슷한 휘도 향상 효과를 나타내었다.
비교예 2
상기 실시예 1 내지 4 각각에 대해, 해당하는 편광 스플리터상에 입사된 지향성 광의 최대 강도 방향을 편광 스플리터에서 최대 편광 분리 작용이 일어나는 최적의 방향으로부터 천천히 이동시키는 상황하에서, 휘도를 측정하였다. 측정 결과는 더 많이 이동할수록 더 낮은 휘도를 나타내었다. 특히, 휘도의 급속한 감소는 10 도 이동하는 경우에 관찰되었다. 25 도 이동함에 따라, 색의 변화가 확실히 관찰되었다.
본 발명에 따라, 비교적 간단한 구조로 광 이용 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 편광 스플리터는 얇은 평면 형태이므로, 얇고 작은 액정 장치를 제조하는데 알맞다.
당업자에게는 본 발명의 정신이나 범위에 벗어나지 않고, 본 발명의 백라이트 장치를 여러 가지로 변형시키고 변경시킬 수 있다는 것이 분명할 것이다. 따라서, 본 발명은 첨부된 특허청구범위와 균등 범위에 속하는 본 발명의 변형이나 변경을 커버한다.

Claims (24)

  1. (정정)광을 출사시키기 위한 광원과; 상기 광원으로부터 나온 광을 입사하여 제 1 소정 방향으로 최대 강도를 갖는 지향성 광을 출사시키며, 적어도 일측면에 광확산면을 가지는 라이트 가이드와; 평면상 다층 구조를 갖으며 상기 다층의 각각이 평면 형상인 편광 스플리터와; 그리고 상기 라이트 가이드와 상기 편광 스플리터 사이에 놓이고, 상기 편광 스플리터의 편광 분리 작용이 최대가 되는 방향과 실질적으로 일치하고, 제1 소정 방향에 평행하지 않는 제 2 소정 방향으로 편광 스플리터쪽을 향해 상기 라이트 가이드로 부터 나온 광을 편향시키기 위한 광선 편향기를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 편광 스플리터의 평면상 다층 구조는 각 층의 굴절율과 인접하는 각 층의 굴절율이 다른 적어도 세 개의 층이 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 편광 스플리터는 콜레스테릭 액정층으로 만들어진 광학 회전 선택층과 1/4 파장층을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 편광 스플리터의 평면상 다층 구조는 인접하는 두 층 사이의 소정 평면내에서 서로 직교하는 2방향의 광 진동 방향중 한 방향에 대해서의 굴절율 차이를 나타내는 값과 인접한 두 층 사이의 서로 직교하는 2방향의 광 진동 방향 중 다른 한 방향에 대해서의 굴절율 차이를 나타내는 값이 다르도록 배치된 각각 이방성 굴절율을 갖는 적어도 세 개의 층을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  5. (정정)제 1 항에 있어서, 상기 라이트 가이드는 판형 모양이고 지향성광이 출사되는 출사면을 가지며, 상기 광 가이드의 광확산면은 상기 라이트 가이드의 출사면과 이 출사면의 대향면중의 적어도 어느 한 면과 광학적으로 접촉하는 광 확산층을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  6. (정정)제 1항에 있어서, 상기 라이트 가이드는 판형 모양으로 지향성광이 출사되는 출사면을 가지며, 상기 라이트 가이드의 출사면과 이 출사면의 대향면 중 적어도 한 면은 광 확산면으로 기능하는 요철 단면을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  7. (정정)제 1 항에 있어서, 상기 라이트 가이드는 그 내부에 광 산란제를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  8. (정정)제 1 항에 있어서, 상기 광선 편향기는 적어도 두 측면, 라이트 가이드쪽으로 향해 있는 측면중 한 측면과 라이트 가이드에서 멀리 향해 있는 다른 한 측면을 갖고; 그리고 상기 광선 편향기는 다수의 단위 프리즘을 갖고, 상기 광선 편향기의 측면중 적어도 한 측면에 설치되어, 상기 광선 편향기의 울퉁불퉁한 단면을 형성하는 프리즘 시트를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  9. 제 12 항에 있어서, 상기 편광 스플리터는 콜레스테릭 액정층으로 만든 광학 회전 선택층과 1/4파장층을 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 편광 스플리터의 평면상 다층 구조는 인접한 두 층 사이의 소정 평면내에서 서로 직교하는 2방향의 광 진동 방향 중 한 방향에 대해서의 굴절율 차이를 나타내는 값이 인접한 두 층 사이의 서로 직교하는 2방향의 광 진동 방향 중 다른 한 방향에 대해서의 굴절율 차이를 나타내는 값과 다르도록 배치된 이방성 굴절율을 갖는 적어도 세 개의 층을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  11. 제 8 항에 있어서, 상기 편광 스플리터의 평면상 다층 구조는 각 층의 굴절율과 인접하는 각 층의 굴절율이 다른 적어도 세 개의 층이 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  12. (정정)광을 출사시키기 위한 광원과; 상기 광원에서 나온 광을 입사하여 제 1 소정 방향으로 최대 강도를 갖는 지향성 광을 출사시키며 적어도 일측면상에 광확산면을 가지는 라이트 가이드와; 평면상 다층구조를 가지며, 상기 다층의 각 각이 평면 형상인 편광 스플리터와; 상기 라이트 가이드와 상기 편광 스플리터 사이에 놓이고, 상기 편광 스플리터의 편광 분리 작용이 최대가 되는 방향과 실질적으로 일치하는 제 2 소정 방향으로 상기 편광 스플리터쪽을 향해 상기 라이트 가이드로부터 나온 광을 편향시켜 편향된 광이 상기 편광 스플리터를 투과하도록 하고 2 상기 제 2 소정방향은 상기 제 1소정 방향과 평행이 되지 않도록 형성된 광선 편향기와; 그리고 상기 편광 스플리터를 투과한 광을 받아적어도 하나의 영상을 표시하는 액정셀을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 편광 스플리터의 평면상 다층구조는 각 층의 굴절율과 인접하는 각 층의 굴절율이 다른 적어도 세 개의 층이 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  14. 제 12 항에 있어서, 상기 편광 스플리터는 콜레스테릭 파장층을 포함하는 것을 특징으로 하는 액액정층으로 만든 광학 회전 선택층과 1/4정 표시 장치.
  15. 제 12 항에 있어서, 상기 편광 스플리터의 평면상 다층 구조는 인접한 두 층 사이에서 서로 직교하는 2방향의 광 진동 방향 중 한 방향에 대해서의 굴절율 차이를 나타내는 값과 인접한 두 층 사이의 서로 직교하는 2방향의 광 진동 방향 중 다른 한 방향에 대해서의 굴절율 차이를 나타내는 값이 다르도록 배치된 이방성 굴절율을 갖는 적으도 세 개의 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  16. (정정)평평한 액정 표시 장치에 사용되기 위한 백라이트 장치에 있어서, 광을 출사시키기 위한 광원과; 상기 광원으로부터 나온 광을 입사하여 제 1 소장 방향을 따라 최대 강도를 갖는 지향성 광을 출사시키며 적어도 일측면에 광 확산면을 가지는 라이트 가이드와; 상기 라이트 가이드 위에 놓이고, 상기 제 1 소정 방향과 평행이 아닌 제2 소정 방향으로 상기 라이트 가이드의 지향성 광을 편향시키기 위한 광 편향기와; 그리고 광 편향기로부터 편향된 광을 편광 상태가 서로 다른 두 개의 광선으로 반사하고 두 광선 중 다른 한 광선을 투과하고, 입사된 광의 방향에 따라 제 2 소정 방향과 실질적으로 일치하는 방향에서 최대의 광 분리 작용을 가지며 그 다층의 각각이 평면 형상으로 된 복수개의 층을 포함하는 편광 스플리터를 포함하고 그 다층의 각각이 있는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 편광 스플리터는 각 층의 굴절율과 인접하는 각 층의 굴절율이 다른 다수의 층이 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  18. 제 16 항에 있어서, 상기 편광 스플리터는 콜레스테릭 액정층으로 만든 광학 회전 선택층과 1/4파장층을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  19. 제 16 항에 있어서, 상기 편광 스플리터의 평면상 다층 구조는 인접한 두 층 사이의 소정 평면내에서 서로 직교하는 2방향의 광 진동 방향 중 한 방향에 대해서의 굴절율 차이를 나타내는 값과 인접한 두 층 사이의 서로 직교하는 2방향의 광 진동 방향 중 다른 한 방향에 대해서의 굴절율 차이를 나타내는 값이 다르도록 배치된 이방성 굴절율을 갖는 적으도 세 개의 층을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  20. 제 16 항에 있어서, 상기 라이트 가이드 아래로 출사되는 광을 반사시켜 광이 라이트 가이드로 돌아가게 하기 위해 라이트 가이드 아래에 설치된 반사 시트를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  21. (정정)제 16 항에 있어서, 상기 라이트 가이드는 광 확산체와 광 산란체 중 적어도 하나를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  22. (정정)제 16 항에 있어서, 상기 라이트 가이드는 판형 모양이고, 상기 지향성 광이 출사되는 출사면을 가지며, 상기 라이트 가이드의 광확산면은 라이트 가이드의 출사면과 이에 대향하는 면 중의 적어도 하나와 광학적으로 접촉하는 광 확산층을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  23. (정정)제 21 항에 있어서, 상기 라이트 가이드는 판형 모양이고, 상기 지향성 광이 출사되는 출사면을 가지며 상기 광 확산면으로 기능하는 요철 단면을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  24. (정정)제 21 항에 있어서, 상기 라이트 가이드는 그 낸분에 광 산란제를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
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