KR101221213B1 - 광 조사 장치 - Google Patents

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KR101221213B1
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Abstract

본 발명은 광 조사 장치에 관한 것으로, 특히 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display device)의 배향막(alignment layer)을 광 배향 처리하기 위한 광 조사 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 광 조사 장치의 구조를 변경함으로써 부분 편광되고 이방성 조도 분포를 가지는 광을 편광 소자로 입사시킴으로써 편광 효율을 향상시키고 전력 효율을 향상시킬 수 있다.
이를 위하여, 본 발명에 따른 광 조사 장치는, 광원과, 상기 광원의 빛을 집광시키는 집광 미러와, 상기 빛을 확산, 집광, 평행광으로 투과시키는 미러(mirror)와 렌즈(lens)의 집합체인 광학 소자와, 상기 광학 소자로부터 부분 편광된 광이 입사되는 편광 소자를 포함하며, 상기 광원과 집광 미러와 광학 소자에서 적어도 하나 이상은 부분 편광된 광을 형성하는 이방적 구조를 구비한다.
편광도, 편광 효율, 조도 분포, 편광 소자, 이방적 구조

Description

광 조사 장치{light irradiating equipment}
도 1은 종래의 광 조사 장치를 나타낸 개략적인 도면.
도 2는 도 1의 종래 편광자의 일부를 보여주는 단면도.
도 3은 도 1에 도시한 종래의 광 조사 장치에서 Ⅰ-Ⅰ' 지점의 평면에서 조도 분포 및 광성분 분포를 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 광 조사 장치를 보여주는 개략적인 도면.
도 5a는 도 4에서 Ⅱ-Ⅱ', Ⅲ-Ⅲ', Ⅳ-Ⅳ'지점의 평면에서의 조도 분포를 나타내는 도면.
도 5b는 도 4에서 Ⅱ-Ⅱ', Ⅲ-Ⅲ', Ⅳ-Ⅳ'지점의 평면에서의 광성분 분포를 나타내는 도면.
도 6은 본 발명에 따른 광 조사 장치의 편광 소자의 일부분을 보여주는 단면도.
도 7a는 종래 기술에 따른 광 조사 장치의 편광 소자에서, 석영 기판의 개수에 따른 편광도와 전력 효율을 나타내는 도면.
도 7b는 본 발명에 따른 광 조사 장치의 편광 소자에서, 석영기판의 개수에 따른 전력 효율을 보여주는 도면.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 광 조사 장치를 보여주는 개략적인 도면.
도 9a 및 9b는 본 발명에 따른 광 조사 장치의 집광 미러의 실시예들.
도 10a는 도 8에서 Ⅱ-Ⅱ', Ⅲ-Ⅲ', Ⅳ-Ⅳ'지점의 평면에서의 조도 분포를 나타내는 도면.
도 10b는 도 8에서 Ⅱ-Ⅱ', Ⅲ-Ⅲ', Ⅳ-Ⅳ'지점의 평면에서의 광성분 분포를 나타내는 도면.
도 11은 본 발명에 따른 제 3 실시예로서, 광 조사 장치를 보여주는 개략적인 도면.
도 12a 및 도 12b는 본 발명에 따른 광 조사 장치의 시준 렌즈의 실시예들.
도 13a는 도 11에서 Ⅱ-Ⅱ', Ⅲ-Ⅲ', Ⅳ-Ⅳ'지점의 평면에서의 조도 분포를 나타내는 도면.
도 13b는 도 11에서 Ⅱ-Ⅱ', Ⅲ-Ⅲ', Ⅳ-Ⅳ'지점의 평면에서의 광성분 분포를 나타내는 도면.
도 14는 본 발명에 따른 제 4 실시예로서, 광 조사 장치를 보여주는 개략적인 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>
200 : 광 조사 장치 201 : 광원
203 : 집광 미러 205 : 제 1 반사 미러
207 : 플라이아이 렌즈 208 : 시준 렌즈
209 : 제 2 반사 미러 210 : 지지대
211 : 편광 소자 213 : 배향막
215 : 기판 221 : 석영 기판
본 발명은 광 조사 장치에 관한 것으로, 특히 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display device)의 배향막(alignment layer)을 광 배향 처리하기 위한 광 조사 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 액정 표시 장치는 일측에 전극이 각각 형성되어 있는 두 기판을, 두 전극이 형성되어 있는 면이 마주 대하도록 배치하고 두 기판 사이에 액정 물질을 주입한 다음, 두 전극에 전압을 인가하여 생성되는 전기장에 의해 액정 분자를 움직이게 함으로써, 이에 따라 달라지는 빛의 투과율에 의해 화상을 표현하는 장치이다.
이와 같은 액정 표시 장치는, 화상을 표시하는 액정 패널과 상기 액정 패널에 구동신호를 인가하기 위한 구동부로 크게 구분될 수 있으며, 상기 액정 패널은 일정 공간을 가지고 합착된 제 1, 제 2 기판과, 상기 두 기판 사이에 주입된 액정층으로 구성된다.
여기서, 여러 가지 모드의 액정 표시 장치 중에서 횡전계 방식 액정 표시 장치는, 제 1 기판에는 일정 간격을 갖고 일 방향으로 배열되는 복수개의 게이트 배 선과, 상기 각 게이트 배선과 수직한 방향으로 일정한 간격으로 배열되는 복수개의 데이터 배선과, 상기 각 게이트 배선과 데이터 배선이 교차되어 정의된 각 화소영역에 다수 개의 빗살로 형성된 화소 전극 및 상기 화소 전극과 엇갈려 형성된 공통 전극과 상기 게이트 배선의 신호에 의해 스위칭되어 상기 데이터 배선의 신호를 상기 각 화소 전극에 전달하는 복수개의 박막 트랜지스터가 형성된다.
그리고, 상기 제 2 기판에는, 상기 화소 영역을 제외한 부분의 빛을 차단하기 위한 블랙 매트릭스층과, 컬러 색상을 표현하기 위한 컬러 필터층이 형성된다.
또한, 상기 제 1, 2 기판 상에는 배향막이 형성되어 있다.
상기 배향막을 처리하기 위한 배향 방법으로는 러빙 법 등이 사용되고 있다.
상기한 러빙 법은 기판 상에 폴리이미드(PI;polyimide)같은 배향 물질을 도포한 후, 러빙포로 기계적 마찰을 일으켜 배향 방향을 유발하는 방법으로서, 대면적화와 고속처리가 가능하여 공업적으로 널리 이용되고 있는 방법이다.
그러나, 마찰 강도에 따라 배향막에 형성되는 미세홈의 형태가 달라지게 되어 액정 분자의 배열이 일정하지 않은 문제점이 있으며, 이로 인한 불규칙한 위상 왜곡과 광 산란에 의해 액정표시장치의 성능을 저하시킬 우려가 있다.
또한, 러빙 처리시에 발생하는 먼지 및 정전기는 수율을 감소시키는 원인이 된다.
최근에는 이러한 러빙 법의 문제점을 해결하기 위하여 물리적인 접촉이 포함되지 않는 액정 배향막의 제조 방법이 다각적으로 연구되고 있다. 그 중에서도 편광된 UV를 고분자 필름에 조사함으로써 액정배향막을 제조하는 광배향 기술이 각광 을 받고 있다.
이와 같은 광 배향법은 상기 러빙 법과 달리 먼지 및 정전기를 발생시킬 우려가 없고 그로 인한 수율 감소 문제점도 해결할 수 있다. 또한, 배향막 전면에 걸쳐 액정 분자를 균일하게 배열시키고 배향 정렬도를 향상시킬 수 있으므로, 위상 왜곡이나 광산란 현상이 발생되는 문제도 방지할 수 있다.
이와 같은 광 배향법을 이용하여 액정 표시 장치의 배향막을 배향 처리하기 위해서는 상기 배향막 상에 소정 파장의 편광을 조사할 수 있는 광 조사 장치를 이용한다.
도 1은 종래의 광 조사 장치를 나타낸 개략적인 도면이고, 도 2는 도 1의 종래 편광자의 일부를 보여주는 단면도이고, 도 3은 도 1에 도시한 종래의 광 조사 장치에서 Ⅰ-Ⅰ' 지점의 평면에서 조도 분포 및 광성분 분포를 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 광원(101)에서 방사되는 자외선을 포함하는 비편광된 광은 집광 미러(103)에서 집광되고, 제 1 반사 미러(105)에서 반사되어 플라이아이 렌즈(107,fly eye lens)로 입사된다.
그리고, 상기 플라이 아이 렌즈(107)에서 넓게 퍼져서 나온 광은 제 2 반사 미러(109)에서 반사되고, 시준 렌즈(108, collimator)로 입사되어 집광된 후 편광 소자(111)로 입사된다.
일반적으로, 상기 편광 소자(111)는 석영 기판부(100)와, 상기 석영 기판부(100)를 유지하는 지지대(110)로 이루어진다. 여기서, 상기 석영 기판부는 단층 또는 다층으로 적층될 수 있다.
상기 편광 소자(111)는 예를 들어, 6개의 적층된 석영 기판(100)으로 이루어지며 비편광된 광은 상기 편광 소자(111)로부터 출사하여 편광된 광이 된다.
상기 비편광된 광은 브루스터 각(B;Brewster's angle)을 갖고 편광 소자(111)로 입사되는데, 빛의 일부는 반사되고, 다른 일부는 투과되어 기판(115) 상에 형성된 배향막(113)으로 편광된 광이 조사된다.
여기서, 상기 브루스터 각은 수평선(horizontal line)과 석영 기판(100)의 기울인 각도를 말한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 광원에서 방사된 비편광된 빛은 상기 집광 미러, 제 1 반사 미러, 플라이아이렌즈, 제 2 반사미러, 시준렌즈를 통과한 후에도 그 광학적 특성은 변화지 않으므로 등방성의 조도 분포를 가지며, 비편광된 빛 즉, 편광도가 0이다.
여기서, 편광도는 비편광된 빛과 편광된 빛의 전체 광에서 편광된 빛의 비율을 나타낸다.
따라서, 편광도(P)는 다음 식을 만족한다.
Figure 112005077894239-pat00001
------(식 1) 또는,
Figure 112005077894239-pat00002
(여기서, P는 편광도, Ip는 편광된 빛, Iu는 비편광된 빛)
(여기서, Ip는 p파의 세기, Is는 s파의 세기)
따라서, P가 0이면 완전 비편광된 빛을 말하며, 1이면 완전 선편광을 말한다.
이와 같은 종래의 광 조사 장치는 광원에서 생성된 비편광된 광이 편광 소자의 여러 개의 석영 기판부를 통과하는 동안 상당량 흡수되어 광손실이 발생된다.
또한, 종래 광 조사 장치는 편광도가 0인 비편광된 광에서 원하는 편광도를 가지는 광, 예를 들어 편광도가 0.5인 광을 얻기 위하여 적어도 6개 이상의 적층된 석영 기판부가 필요하며, 광의 손실 및 전력 효율(power efficiency)이 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명은 편광 시스템의 구조를 변경함으로써 부분 편광되고 이방성 조도 분포를 가지는 광을 편광 소자로 입사시킴으로써 편광 효율을 향상시키고 전력 효율을 향상시킬 수 있는 광 조사 장치를 제공하는 데 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 광 조사 장치는, 광원과, 상기 광원의 빛을 집광시키는 집광 미러와, 상기 빛을 확산, 집광, 평행광으로 투과시키는 미러(mirror)와 렌즈(lens)의 집합체인 광학 소자와, 상기 광학 소자로부터 부분 편광된 광이 입사되는 편광 소자를 포함하는 광 조사 장치에서, 상기 광원과 집광 미러와 광학 소자에서 적어도 하나 이상은 부분 편광된 광을 형성하는 이방적 구조를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 집광 미러의 평면 구조는 타원형인 것을 특징으로 한다.
상기 집광 미러의 평면 구조는 직사각형인 것을 특징으로 한다.
상기 집광 미러는 등방성 조도 분포를 가지는 빛을 이방성의 조도 분포를 가 지는 빛으로 반사시키는 것을 특징으로 한다.
상기 집광 미러는 광원에서 입사된 빛의 p파의 세기와 s파의 세기를 이방적으로 반사시키는 것을 특징으로 한다.
상기 광원은 상기 집광 미러와 경사지게 배치된 것을 특징으로 한다.
상기 광원은 상기 집광 미러에 이방성 조도 분포를 가지는 빛을 제공하는 것을 특징으로 한다.
상기 광학 소자의 미러는 입사되는 빛을 이방성의 조도 분포를 가지는 빛으로 반사시키는 것을 특징으로 한다.
상기 광학 소자의 렌즈는 입사되는 빛을 이방성 조도 분포를 가지는 빛으로 투과시키는 것을 특징으로 한다.
상기 광학 소자의 렌즈는 평면 구조가 타원형인 것을 특징으로 한다.
상기 광학 소자의 렌즈는 평면 구조가 직사각형인 것을 특징으로 한다.
상기 광학 소자의 렌즈는 입사되는 빛의 p파의 세기와 s파의 세기를 이방적으로 투과시키는 것을 특징으로 한다.
상기 광학 소자의 렌즈는 입사되는 광축에 대하여 경사지게 배치된 것을 특징으로 한다.
상기 편광 소자는 석영 기판이 단층 또는 다층으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 광 조사 장치에 대해서 구체적으로 설명한다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 광 조사 장치를 보여주는 개략적인 도면이고, 도 5a는 도 4에서 Ⅱ-Ⅱ', Ⅲ-Ⅲ', Ⅳ-Ⅳ'지점의 평면에서의 조도 분포를 나타내는 도면이고, 도 5b는 도 4에서 Ⅱ-Ⅱ', Ⅲ-Ⅲ', Ⅳ-Ⅳ'지점의 평면에서의 광성분 분포를 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 광 조사 장치의 광원(201)에서 방사되는 자외선을 포함하는 비편광된 광은 집광 미러(203)에서 집광되고, 제 1 반사 미러(205)에서 반사되어 플라이아이 렌즈(207,fly eye lens)로 입사된다.
이때, 상기 광원(201)은 경사진 배치 구조를 가지며, 상기 경사진 광원(201)에 의해서 집광 미러(203)에서 반사된 광은 그 조도 분포가 이방적인 분포를 가지며, 이방적인 구조로 인하여 p파와 s파의 세기가 다른 부분 편광된 광의 특성을 가진다.
그리고, 상기 플라이 아이 렌즈(207)에서 넓게 퍼져서 나온 광은 제 2 반사 미러(209)에서 반사되고, 시준 렌즈(208, collimator)로 입사되어 집광된 후 편광 소자(211)로 입사된다.
이때, 상기 편광 소자(211)로 입사되는 광은 부분 편광된 광이며, 그 조도 분포도 이방적인 분포를 가진다.
상기 편광 소자(211)는 석영 기판(221)과, 상기 석영 기판(221)을 유지하는 지지대(210)로 이루어진다. 여기서, 상기 석영 기판(221)은 단층 또는 다층으로 적층될 수 있다.
상기 편광 소자(211)는 예를 들어, 4개의 적층된 석영 기판(221)으로 이루어 지며 상기 소정 부분 편광된 광은 상기 편광 소자(211)로부터 출사하여 편광된 광이 된다.
상기 부분 편광된 광은 p파와 s파의 세기가 다른 상태에서, 예를 들어, p파의 세기가 s파의 세기보다 큰 상태에서 편광 소자(211)로 브루스터 각으로 입사되며, 상기 편광 소자(211)의 석영 기판(221)을 투과하면서 s파의 일부는 반사되고, p파는 투과되어 기판(215) 상에 형성된 배향막(213)으로 p파의 세기가 s파의 세기보다 큰 편광된 광이 조사된다.
여기서, 상기 브루스터 각(B)은 수평선(horizontal line)과 석영 기판(221)의 기울인 각도를 말한다.
따라서, 도 5a에 도시된 바와 같이, 상기 광원(201)에서 방사된 비편광된 광은 상기 광원(201)이 경사지게 배치되어 있어 상기 집광 미러(203)에 의해 반사된 광의 특성은 조도 분포가 이방적인 분포를 가지며, 제 1 반사 미러(205), 플라이아이렌즈(207), 제 2 반사미러(209), 시준렌즈(208) 등으로 이루어진 광학소자를 통과한 후에는 상기 그 조도 분포가 이방적인 분포를 가진다. 또한, 상기 광학소자를 통과한 광은 편광 소자를 통과한 후에도 이방적인 분포를 가지고 기판으로 조사된다.
이때, 상기 조도 분포가 이방적인 분포를 가지는 광은 상기 광학 소자, 편광 소자(211)를 통과한 후의 이방적인 분포를 가지는 광과 그 광학적 특성과 조도분포가 동일할 수도 있고 동일하지 않을 수도 있다.
도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 광원(201)에서 방사된 비편광된 광은 상기 광원(201)이 경사지게 배치되어 있어 이방적인 조도 분포를 가지며 상기 집광 미러(203)에 의해 반사된 광의 광성분 특성은 s파의 세기와 p파의 세기가 서로 달라져 부분 편광된 광을 가지며, 상기 광학 소자를 통과한 후에도 부분 편광된 광을 가진다. 이후, 상기 편광도가 0이 아닌 부분 편광된 광은 상기 편광 소자(211)를 통과하여 원하는 편광도를 가지는 편광된 광을 얻을 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 광 조사 장치의 편광 소자의 일부분을 보여주는 단면도이고, 도 7a는 종래 기술에 따른 광 조사 장치의 편광 소자에서, 석영기판의 개수에 따른 전력 효율을 보여주는 도면이고, 도 7b는 본 발명에 따른 광 조사 장치의 편광 소자에서, 석영기판의 개수에 따른 전력 효율을 보여주는 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 광 조사 장치(200)의 편광 소자(211)는 4개의 적층된 석영 기판(221)으로 이루어지며, 상기 석영 기판(221)의 개수에 따라 상기 편광 소자(211)에서 출사되는 광의 편광도가 달라진다.
여기서, 상기 편광 소자(211)로 입사되는 광은 부분 편광된 광으로서 p파의 세기가 s파의 세기보다 크다. 또한, 상기 편광 소자(211)의 석영 기판(221) 통과시에 상기 s파는 반사되고 p파는 투과되므로 상기 편광 소자(211)의 편광 효율은 더욱 향상된다.
도 7a를 참조하면, 상기 편광 소자(211)에 비편광된 광(편광도가 0)이 입사되어 편광도 0.5의 부분 편광된 광을 얻기 위하여 석영 기판(221)이 6장이 적층되어야 한다.
도 7b를 참조하면, 편광 소자(211)에 편광도가 0.08인 부분 편광된 광이 입 사되면 편광도 0.5의 부분 편광된 광을 얻기 위하여 석영 기판(221)이 4장만 적층되어도 원하는 편광도를 얻을 수 있다.
이때, 상기 편광 소자(211)의 전력 효율(power efficiency)을 살펴보면, 비편광된 광이 편광 소자(211)로 입사되어 편광도 0.5의 부분 편광된 광으로 출사될 때 편광 소자(211)의 전력 효율은 51%이며, 편광도가 0.08인 부분 편광된 광이 편광 소자로 입사되어 편광도 0.5의 부분 편광된 광으로 출사될 때 편광 소자(211)의 전력 효율은 63%로서 더 효율적이다.
여기서, 상기 전력 효율은 편광 소자(211)를 사용하지 않은 경우의 전력을 100%라고 하며, 상기 전력 효율은 석영 기판(221)의 개수가 증가할수록 저하된다.
따라서, 본 발명은 광 조사 장치(200)에서 광원(201)의 배치를 다르게 하여 이방적인 조도 분포를 가지는 부분 편광된 광을 이용하여 편광 소자(211)에 입사시킴으로써 편광 효율과 함께 전력 효율을 향상시킬 수 있다.
한편, 편광 소자(211)에 부분 편광된 광을 입사시키기 위하여, 본 발명의 제 1 실시예에서는 광원(201)을 경사지게 배치하였으나, 광원(201)의 모양을 변경하였을 경우에도 이방적인 조도 분포를 가지는 광을 얻을 수 있으며, 상기 편광 소자(211)에 부분 편광된 광을 입사시킬 수 있다.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 광 조사 장치를 보여주는 개략적인 도면이고, 도 9a 및 9b는 본 발명에 따른 광 조사 장치의 집광 미러의 실시예들이다. 그리고, 도 10a는 도 8에서 Ⅱ-Ⅱ', Ⅲ-Ⅲ', Ⅳ-Ⅳ'지점의 평면에서의 조도 분포를 나타내는 도면이고, 도 10b는 도 8에서 Ⅱ-Ⅱ', Ⅲ-Ⅲ', Ⅳ-Ⅳ'지점의 평면에서의 광성분 분포를 나타내는 도면이다.
여기서, 도 8은 도 4와 동일한 부분에 대하여 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 광 조사 장치(200)는 광원(201)의 비편광된 빛을 제 1 반사 미러(205)로 이방적인 분포로 집광시키는 이방적인 구조의 집광 미러(203)를 구비한다.
여기서, 이방적인 구조의 집광 미러(203)란 등방성의 빛을 이방성의 빛으로 조도 분포를 변경시킬 수 있는 구조를 가지는 집광 미러(203)를 말하며, 예를 들어, 그 평면도가 타원형, 직사각형 등이 있다.
따라서, 도 10a에 도시된 바와 같이, 상기 광원(201)에서 방사된 비편광된 광은 타원형 또는 직사각형의 이방적 구조를 가지는 집광 미러(203)에 의해 조도 분포가 이방적인 분포를 가지며 제 1 반사 미러(205), 플라이아이렌즈(207), 제 2 반사미러(209), 시준렌즈(208) 등으로 이루어진 광학 소자를 통과한다. 상기 광학 소자를 통과한 광은 조도 분포가 이방적인 분포를 가지며, 상기 광학 소자를 통과한 광은 편광 소자를 통과한 후에도 이방적인 분포를 가지며 기판으로 조사된다.
이때, 상기 조도 분포가 이방적인 분포를 가지는 광은 상기 광학 소자, 편광 소자를 통과한 후의 이방적인 분포를 가지는 광과 그 광학적 특성과 조도분포가 동일할 수도 있고 동일하지 않을 수도 있다.
도 10b에 도시된 바와 같이, 상기 광원에서 방사된 비편광된 광은 상기 집광 미러(203)에 의해 반사되어 s파의 세기와 p파의 세기가 서로 달라져 부분 편광된 광으로 제 1 반사 미러에 입사되고, 상기 광학 소자를 통과한 후에도 부분 편광된 광을 가진다. 이후, 상기 편광도가 0이 아닌 부분 편광된 광은 상기 편광 소자(211)를 통과하여 원하는 편광도를 가지는 편광된 광을 얻을 수 있다.
이때, 상기 부분 편광된 광은 상기 광학 소자, 편광 소자(211)를 통과한 후의 부분 편광된 광과 동일할 수도 있고 동일하지 않을 수도 있다.
도 11은 본 발명에 따른 제 3 실시예로서, 광 조사 장치를 보여주는 개략적인 도면이고, 도 12a 및 도 12b는 본 발명에 따른 광 조사 장치의 시준 렌즈의 실시예들이다. 그리고, 도 13a는 도 11에서 Ⅱ-Ⅱ', Ⅲ-Ⅲ', Ⅳ-Ⅳ'지점의 평면에서의 조도 분포를 나타내는 도면이고, 도 13b는 도 11에서 Ⅱ-Ⅱ', Ⅲ-Ⅲ', Ⅳ-Ⅳ'지점의 평면에서의 광성분 분포를 나타내는 도면이다.
여기서, 도 11은 도 4와 동일한 부분에 대하여 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명은 편광 소자(211)에 부분 편광되고 이방적인 조도 분포를 가지는 광을 입사시키기 위하여 시준 렌즈(208)를 이방적인 구조로 형성한다.
상기 이방적인 구조를 가지는 시준 렌즈(208)는, 도 12a 및 도 12b에 도시된 평면도와 같이, 타원형 또는 직사각형 등의 렌즈 형태를 가진다.
여기서, 상기 시준 렌즈(208)로 입사되는 광은 비편광된 광으로 등방성의 조도 분포를 가지는 광이며, 상기 시준 렌즈(208)에서 출사되는 광은 소정 부분 편광된 광이다.
도 13a 및 도 13b에 도시된 바와 같이, 상기 시준 렌즈(208)에서 출사된 부분 편광된 광은 이방성 조도 분포를 가지며 p파의 세기가 s파의 세기보다 큰 부분 편광된 광이 된다. 상기 부분 편광된 광은 상기 편광 소자(211)를 통과하면서 s파는 소정 반사되고 p파는 투과하여 편광도가 더욱 커지게 된다.
이때, 상기 부분 편광된 광은 통과되는 석영 기판(221)의 수가 증가될수록 조도량과 조도 분포는 감소하게 된다.
따라서, 본 발명에 따른 광 조사 장치(200)의 편광 소자(211)에서 편광을 유도하는 석영 기판(221)의 개수를 저감시킬 수 있으며, 이에 따라 전력 효율이 더욱 향상될 수 있다.
도 14는 본 발명에 따른 제 4 실시예로서, 광 조사 장치를 보여주는 개략적인 도면이다.
여기서, 도 14는 도 4와 동일한 부분에 대하여 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 14에 도시된 바와 같이, 입사되는 광축에 대하여 경사지게 배치된 시준 렌즈(208)로 입사되는 광은 비편광된 광으로 등방성의 조도 분포를 가지는 광이며, 경사지게 배치된 시준 렌즈(208)에서 출사되는 광은 소정 부분 편광된 광이다.
따라서, 본 발명에 따른 광 조사 장치(200)의 편광 소자(211)에 부분 편광된 광이 입사되며, 상기 부분 편광된 광은 편광 소자(211)의 석영 기판(221)을 통과하면서 편광도가 큰 부분 편광된 광으로 출사된다. 그러므로, 상기 편광 소자(211)에서 편광을 유도하는 석영 기판(221)의 개수를 저감시킬 수 있으며, 이에 따라 전력 효율이 더욱 향상될 수 있다.
본 발명에서 예시하여 설명한 제 1 내지 제 4 실시예는 편광소자에 부분 편광된 광을 입사시키기 위하여 광원, 집광 미러, 광학 소자 등의 구조를 이방적으로 구성하는 것이며, 이로써 광의 조도 분포가 이방적인 특성을 가지게 되며 부분 편광된 광이 상기 편광 소자로 입사된다. 이를 위하여 본 발명은 상기 제 1 내지 제 4 실시예를 적어도 하나 이상 선택하여 구성할 수 있다.
또한, 상기 제 1 내지 제 4 실시예뿐만 아니라, 본 발명은 편광 소자에 입사되기 전에 광의 조도 분포가 이방적이 될 수 있도록 광원, 광학 소자 등의 배치 및 모양을 변경할 수도 있다. 예를 들어, 상기 반사 미러의 평평한 구조를 이방성 조도 분포를 가지는 빛으로 반사시킬 수 있는 구조로 변경할 수도 있다.
이상 전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 광 조사 장치는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.
본 발명은 광 조사 장치에서 광원의 배치를 다르게 하여 이방적인 조도 분포를 가지는 부분 편광된 광을 이용하여 편광 소자에 입사시킴으로써 편광 효율과 함께 전력 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (15)

  1. 광원과, 상기 광원의 빛을 집광시키는 집광 미러와, 상기 빛을 확산, 집광, 평행광으로 투과시키는 광학 소자와, 상기 광학 소자로부터 부분 편광된 광이 입사되는 편광 소자를 포함하는 광 조사 장치에서,
    상기 광학 소자는 상기 집광 미러에서 출사된 빛을 상기 편광 소자로 입사시키는 미러(mirror)와 렌즈를 포함하고,
    상기 광원과 집광 미러와 광학 소자에서 적어도 하나 이상은 부분 편광된 광을 형성하는 이방적 구조를 구비하며,
    상기 광원과 집광 미러와 광학 소자에서 적어도 하나 이상은 부분 편광되며, P파의 세기와 S파의 세기에 있어서 이방적인 조도 분포를 갖는 광을 형성하는 것을 특징으로 하는 광 조사 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 집광 미러의 평면 구조는 타원형인 것을 특징으로 하는 광 조사 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 집광 미러의 평면 구조는 직사각형인 것을 특징으로 하는 광 조사 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 집광 미러는 등방성 조도 분포를 가지는 빛을 P파의 세기와 S파의 세기에 있어서 이방성 조도 분포를 가지는 빛으로 반사시키는 것을 특징으로 하는 광 조사 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 광원은 상기 집광 미러와 경사지게 배치된 것을 특징으로 하는 광 조사 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 광원은 상기 집광 미러에 P파의 세기와 S파의 세기에 있어서 이방성 조도 분포를 가지는 빛을 제공하는 것을 특징으로 하는 광 조사 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 광학 소자의 미러는 입사되는 빛을 P파의 세기와 S파의 세기에 있어서 이방성 조도 분포를 가지는 빛으로 반사시키는 것을 특징으로 하는 광 조사 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 광학 소자의 미러는 입사되는 빛을 편광시키는 것을 특징으로 하는 광 조사 장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 광학 소자의 렌즈는 입사되는 빛을 P파의 세기와 S파의 세기에 있어서 이방성 조도 분포를 가지는 빛으로 투과시키는 것을 특징으로 하는 광 조사 장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 광학 소자의 렌즈는 비편광된 빛을 부분 편광된 빛으로 투과시키는 것을 특징으로 하는 광 조사 장치.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 광학 소자의 렌즈는 평면 구조가 타원형인 것을 특징으로 하는 광 조사 장치.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 광학 소자의 렌즈는 평면 구조가 직사각형인 것을 특징으로 하는 광 조사 장치.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 광학 소자의 렌즈는 입사되는 빛의 p파의 세기와 s파의 세기를 이방적으로 투과시키는 것을 특징으로 하는 광 조사 장치.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 광학 소자의 렌즈는 입사되는 광축에 대하여 경사지게 배치된 것을 특징으로 하는 광 조사 장치.
  15. 제 1항에 있어서,
    상기 편광 소자는 석영 기판이 단층 또는 다층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 광 조사 장치.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001117102A (ja) * 1999-10-22 2001-04-27 Hayashi Telempu Co Ltd 液晶配向膜およびその製造方法
KR20050022265A (ko) * 2003-08-25 2005-03-07 엘지.필립스 엘시디 주식회사 액정표시소자의 제조방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001117102A (ja) * 1999-10-22 2001-04-27 Hayashi Telempu Co Ltd 液晶配向膜およびその製造方法
KR20050022265A (ko) * 2003-08-25 2005-03-07 엘지.필립스 엘시디 주식회사 액정표시소자의 제조방법

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