KR19980085149A - 대면적 편광판 및 편광장치 - Google Patents

Abstract

그물 구조의 차단막과 상기 차단막 사이에 형성된 유리 기판부로 구성된 그물형 편광판이 제공된다. 상기 차단막은 광흡수성이 우수한 물질로 이루어지고, 상기 유리 기판부는 1 또는 2 이상의 적층 석영기판으로 형성될 수 있다.

Description

대면적 편광판 및 편광장치

본 발명은 편광판 및 편광장치에 관한 것으로서 특히, 액정표시소자에 사용되는 편광판 및 편광장치에 관한 것이다.

일반적으로, 액정표시소자는 스페이서에 의해 소정 간격 이격하여 대향배치된 상하 기판과, 상기 상하 기판 사이에 형성된 액정층으로 이루어진다. 상하 기판은 각각 그 대향면에 소정 패턴의 전극을 보유하고 있으며, 이들 전극의 상부에는 액정의 프리틸트각을 결정하는 배향막이 부착되어 있다.

이때, 배향막의 배향처리 방법으로는 러빙법 또는 광배향법 등이 일반적으로 채용되고 있다.

러빙법은 기판에 폴리이미드 등의 배향물질을 도포한 후, 러빙포로 기계적 마찰을 일으켜 액정의 프리틸트를 유발하는 방법으로서, 마찰강도에 따라 배향막에 형성되는 미세홈의 형태가 달라지게 되어 액정분자의 배열이 일정하지 않은 문제점이 있다. 따라서, 불규칙한 위상 왜곡(random phase distortion)과 광산란(light scattering)이 발생되어 액정표시소자의 성능을 저하시킬 우려가 있다. 또한, 러빙 처리시에 먼지 및 정전기가 발생하여 수율이 나빠진다.

한편, 광배향 공정은 광배향막이 도포된 기판 상에 자외선을 조사하여 액정의 프리틸트를 유발하는 것으로서, 러빙법과 달리 정전기나 먼지가 발생할 우려가 없어 그로 인한 수율 감소가 없다.

또한, 배향막 전면에 걸쳐 동시에 프리틸트를 제어하는 것이 가능하여 액정분자를 균일하게 배열시킬 수 있으므로 위상 왜곡이나 광산란 현상이 유발되는 것을 방지할 수 있는 등 여러 가지 장점이 있다.

이때, 선편광 또는 부분 편광된 자외선을 얻기 위해서는 외부에서 입사되는 빛을 선광시켜 주는 편광판이 사용되는데 특히, 광배향 공정에 사용되는 편광판은 ① 대면적에 걸쳐 사용이 가능하고, ② UV영역에서 사용할 수 있으며, ③ 내열성 및 내온성을 갖고, ④ 높은 광투과도를 가질 것이 요구된다.

그러나, 종래의 편광판은 크기가 작아서 대면적 LCD의 광배향 공정에 사용하기 어려울 뿐 아니라, 고분자 물질 등이 도포된 흡수성 모드를 채택한 편광판의 경우에는 내구성 및 내열성이 약하고 입사광의 파장이 제한되는 문제가 있다.

본 발명의 기술적 과제는 대면적 LCD 제조에 사용가능한 대면적 펀광판을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 기술적 과제는 대면적 편광판을 채용한 편광장치를 제공하는 것이다.

도 1a는, 1개의 석영 기판으로 형성된 편광판의 편광 특성을 도시하는 도면이다.

도 1b 및 도 1c는, 도 1a에 도시된 편광판의 편광 특성을 도시하는 그래프들이다.

도 2a는, 적층 유리 기판으로 형성된 편광판의 편광 특성을 도시하는 도면이다.

도 2b 및 도 2c는, 도 2a에 도시된 편광판의 편광 특성을 도시하는 그래프들이다.

도 3a 및 도 3b는, 본 발명에 따른 편광판을 도시하는 평면도이다.

도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 편광장치를 도시하는 단면도이다.

도 5a 및 도 5b는, 도 4에 도시된 편광장치의 광특성을 도시하는 단면도이다.

도 6은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 편광장치를 도시하는 단면도이다.

도 7은, 도 6에 도시된 편광장치의 광조도 분포를 설명하기 위한 도면이다.

도 8은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 편광장치를 도시하는 도면이다.

본 발명의 기술적 과제를 달성하기 위해서, 그물 구조로 형성된 차단막과 상기 차단막 사이에 형성된 유리 기판부를 포함하는 그물형 편광판이 제공된다. 이때, 상기 차단막은 광흡수성이 우수한 물질로 이루어지는 것이 바람직하다. 또한, 상기 유리 기판부는 1 또는 2 이상의 석영기판으로 형성될 수 있으며, 상기 1 또는 2 이상의 석영기판은 입사광에 대해서 브레스트각을 이루도록 형성되어 있다.

본 발명의 또 다른 기술적 과제를 달성하기 위해서, 입사광을 평행 광선으로 바꾸는 조준 렌즈와, 차단막 및 유리 기판부로 구성된 그물형 편광판을 포함하는 편광장치가 제공된다. 또한, 상기 그물형 편광판을 통과한 광의 조도 균일성을 확보하기 위하여 상기 그물형 편광판을 이동시키기 위한 이동 제어 수단을 더 포함하는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1a와 같이, 비편광된 평행 광원이 조사되는 영역에 브레스트각(brewster angle, θ_B)을 갖도록 1개의 석영 기판(10)을 위치시키면, 상기 석영 기판(10)을 투과한 광은 부분편광이 되고 반사된 광은 선편광이 된다.

도 1b는 상기 석영 기판(10)으로부터 투과된 광의 편광도를 나타내는 그래프이며, 도 1c는 상기 석영 기판(10)을 반사한 광의 편광도를 나타내는 그래프이다. 이때, 참조 기호 ⊙는 P편광을 나타내며, θ는 석영기판(10)의 법선과 입사광이 이루는 각을 나타낸다.

도 1b에서 보여지듯이, 상기 석영 기판(10)을 투과한 광은 브레스트각(θ_B)에서 S편광(I_S)이 우세한 부분 편광이 됨을 알 수 있다.

또, 도 1c에서 보여지듯이, 상기 석영 기판(10)에 의해 반사된 광은 브레스트각(θ_B)에서 P편광(I_P)만이 존재하는 선편광이 됨을 알 수 있다.

한편, 도 2a에 보여진 바와 같이, 비편광된 평행 광원이 조사되는 영역에 브레스트각(θ_B)을 이루도록 일정수 이상의 석영기판이 적층된 적층 석영 기판(20)을 위치시키면, 상기 적층 석영 기판(20)에 의해 투과된 광과 반사된 광은 모두 선편광이 된다. 이때, 참조 기호 ↕와 ⊙는 각각 S편광(I_S) 및 P편광(I_P)을 나타내며, θ는 상기 적층 석영기판(20)의 법선과 입사광이 이루는 각을 나타낸다.

즉, 도 2b에 보여진 바와 같이, 상기 적층 석영 기판(20)을 투과한 광은 브레스트각(θ_B)에서 S편광(I_S)만이 존재하는 선편광이 된다. 반면에, 도 2c에서 보여진 바와 같이, 상기 적층 석영 기판(20)에 의해 반사된 광은 브레스트각(θ_B)에서 P편광(I_P)만이 존재하는 선편광이 된다.

이와 같이, 석영 기판의 개수가 일정수 이상이 되면 투과광은 선편광이 됨을 알 수 있다. 따라서, 석영 기판의 개수를 조절함으로써 선편광 또는 부분 편광을 자유롭게 얻을 수 있다.

도 3a는 본 발명에 따른 그물 구조 편광판의 평면도이다.

여기서, 참조 번호 110은 그물 구조의 격자틀을 이루는 차단막을 나타내며, 참조 번호 100은 유리 기판부을 나타낸다. 이때, 상기 유리 기판부(100)는 1 또는 2 이상의 석영기판으로 형성될 수 있다.

이러한 격자형 편광판은 종래의 편광판과 달리 다수의 석영 기판이 차단막(110)에 의해 그물 구조로 연결되어 있으므로, 대면적 LCD에 사용 가능한 장점이 있다.

도 3b는 도 3a의 I-II선을 따라 절단한 단면도로서, 도 3a와 동일한 참조 번호는 동일한 요소를 나타낸다. 이때, 참조 기호 ↓는 입사광의 방향을 나타낸다.

상기 유리 기판부(100)는 입사되는 비편광 평행 광선에 대하여 브레스트각(θ_B)을 갖도록 각 차단막(110) 사이에 형성된다.

입사된 비편광 평행 광선중 상기 유리 기판부(100)에 의해 반사된 광은 상기 차단막(110)에 의해 흡수되고, 상기 유리 기판부(100)를 투과한 광은 하부에 위치한 배향막(미도시) 상에 조사된다.

이때, 상기 차단막(110)은 광흡수성이 뛰어난 물질 이상적으로는, 광흡수성이 거의 100%인 물질로 형성되는 것이 바람직하다.

상기에서 언급한 바와 같이, 이러한 격자형 편광판은 상기 유리 기판부(100)를 구성하는 석영 기판의 개수를 조절함으로써 원하는 편광도를 얻을 수 있으므로, 광배향의 특성에 따라 선편광을 얻고자 하는 경우에는 일정수 이상의 석영기판이 적층된 적층 석영기판을 사용하여 상기 유리 기판부(100)를 형성하고, 부분 편광을 얻고자 하는 경우에는 1개 또는 소수개의 석영 기판을 사용하여 상기 유리 기판부(100)를 형성할 수 있다.

한편, 본 발명의 편광판은 종래의 편광판과 달리 흡수 모드를 채택하고 있지 않으므로 반영구적으로 사용할 수 있어 내구성이 뛰어나며, 파장에 의한 의존성이 거의 없다.

도 4는 본 발명에 따른 격자형 편광판을 채용하는 편광장치의 일실시예를 도시하는 단면도이다.

여기서, 참조 번호 210 및 212는 각각 기판 및 배향막을 나타낸다. 또, 참조 번호 200 및 220은 각각 본 발명에 따른 격자형 편광판 및 조준 렌즈를 나타낸다.

외부로부터 입사된 비편광은 상기 조준 렌즈(220)를 통과하면서 평행 광선이 된다. 상기 조준 렌즈(220)를 통과한 비편광 평행 광선은 상기 그물형 편광판(200)의 유리기판부에 브래스트각으로 입사된 후, 일부는 반사되고 일부만 투과되어 상기 배향막(212) 상에 조사된다.

한편, 상기 배향막(212)에 조사되는 광의 조도 균일성을 확보하기 위해서 상기 편광판(200)은 상기 배향막(212)으로부터 일정 거리 이상 이격되어 위치하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 상기 그물형 편광판(200)을 구성하는 차단막의 존재로 인해 상기 배향막(212) 상에 도달되는 투과광의 조도는 도 5a 및 도 5b에 보여지는 바와 같이 위치에 따라 불균일해질 수 있기 때문이다.

도 5a는 차단막(304)과 유리 기판부(302)로 구성된 그물형 편광판(300)의 평면도를 나타내며, 참조 부호 a 및 b는 각각 x축 및 y축에 있어서 차단막(304) 간의 간격을 나타낸다. 도 5b는 도 5a에 보여진 그물형 편광판(300)의 x축 단면도를 도시한다.

도 5b에서 보여지듯이, 상기 격자형 편광판(300)을 통과한 광의 조도는 차단막(302)으로 인해 상기 배향막(322) 상에서 위치에 따라 불균일해지는 현상이 나타난다. 즉, 유리 기판부(302)의 하부에서는 상대적으로 조도가 높은 반면에 차단막(304)의 하부에서는 상대적으로 조도가 낮아진다.

도 5b는 도 5a의 x축 단면도만을 나타내고 있으나, y축 단면의 경우에도 동일한 현상을 관찰할 수 있다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 편광장치를 도시하는 단면도이다.

여기서, 참조 번호 400 및 430은 각각 본 발명에 따른 격자형 편광판 및 이동 제어부를 나타내며, 참조 번호 410, 420 및 422는 각각 조준 렌즈, 기판 및 배향막을 나타낸다.

외부로부터 입사된 비편광은 상기 조준 렌즈(410)를 통과하면서 평행 광선이 된다. 이어서, 상기 조준 렌즈(410)를 통과한 광은 상기 격자형 편광판(400)을 지나면서 선편광 또는 부분 편광되어 배향막(422)에 조사된다.

상기 이동 제어부(430)는 상기 그물형 편광판(400)에 연결되어 광배향 공정이 진행되는 동안 상기 그물형 편광판(400)을 이동시킨다.

예를 들어, 상기 이동 제어부(430)가 광배향 공정이 진행되는 동안 상기 그물형 편광판(400)을 특정 방향 예를 들어, 도 5a에 도시된 x축 방향으로 일정 거리만큼 이동시키면 도 7에서 보여진 바와 같이, 상기 배향막(400) 상의 광조도는 x축상의 모든 위치에서 균일하게 할 수 있다. 여기서, 실선은 광배향 공정이 수행되는 특정 시점에서의 광조도 분포를 나타내며, 점선은 광배향 공정이 완료된 결과 나타나는 평균 광조도 분포를 나타낸다. 이때, 참조 부호 a는 x축에 있어서, 이웃한 차단막 간의 거리를 나타낸다.

상기 그물형 편광판(400)은 광조사 공정이 진행되는 동안 x축 상에서 이웃한 격자간의 거리 a 또는 a±δ(단, δ≪a)를 진폭으로 1회 또는 2회 이상 왕복운동 하도록 제어될 수도 있다. 또, x축 뿐만 아니라 y축 이동도 가능하도록 제어될 수 있다.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 편광장치로서, 상기 그물형 편광판(400)을 도 5a에 도시된 x방향으로 이동시키는 제1이동 제어부(430a) 및 y방향으로 이동시키는 제2이동 제어부(430b)를 구비하고 있다. 여기서, 도 6과 동일한 참조 번호는 동일한 요소를 나타낸다.

이때, x축에 있어서 이웃한 차단막간의 거리를 a라 하면, 상기 제1이동 제어부(430a)는 광배향 공정이 진행되는 동안 상기 그물형 편광판(400)을 a±δ(단, δ≪a)거리만큼 편도 이동시킬 수도 있으며, a±δ(단, δ≪a)를 진폭으로 하여 1회 또는 2회 이상 왕복 운동시킬 수도 있다. 마찬가지로, y축에 있어서 이웃한 차단막간의 거리를 b라 하면, 상기 제2이동 제어부(430b)는 b±δ(단, δ≪b)만큼 상기 그물형 편광판(400)을 편도 이동시키거나, b±δ(단, δ≪b)를 진폭으로 상기 그물형 편광판(400)을 y축 방향으로 왕복 운동시킬 수 있다.

본 발명에 따르면, 대면적 LCD소자에 이용 가능하고 내구성이 뛰어난 대면적용 편광판을 얻을 수 있다.

또한, 이동제어부를 구비함으로써 광조도 균일성이 우수한 편광장치를 얻을 수 있다.

Claims (9)

1. 그물구조로 형성된 차단막;

   상기 차단막 사이에 형성된 유리 기판부를 포함하는 것을 특징으로 하는 그물형 편광판.
2. 제1항에 있어서, 상기 차단막을 광흡수성이 우수한 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 그물형 편광판.
3. 제1항에 있어서, 상기 유리 기판부는 1 또는 2 이상의 석영기판으로 형성되는 것을 특징으로 하는 그물형 편광판.
4. 제1항에 있어서, 상기 유리 기판부는 입사광에 대해서 브래스트각을 이루도록 형성된 것을 특징으로 하는 그물형 편광판.
5. 조준 렌즈; 및

   그물구조로 이루어진 차단막과, 상기 차단막 사이에 형성된 유리 기판부로 이루어진 그물형 편광판을 포함하는 것을 특징으로 하는 편광장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 조준 렌즈는 입사광을 평행 광선으로 바꾸는 것을 특징으로 하는 편광장치.
7. 제5항에 있어서, 상기 그물형 편광판을 이동시키기 위한 이동 제어 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 편광장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 이동 제어 수단은 상기 그물형 편광판을 평면상에서 편도 또는 왕복 운동시키는 것을 특징으로 하는 편광장치.
9. 제7항에 있어서, 상기 이동 제어 수단은

   상기 그물형 편광판이 위치한 평면상의 소정방향으로 상기 그물형 편광판을 이동시키기 위한 제1이동 제어부; 및

   상기 평면상에 있어서 상기 소정 방향과 수직 방향으로 상기 그물형 편광판을 이동시키기 위한 제2이동 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 편광장치.