KR20070109430A

KR20070109430A - 편광된 컬러 광을 제공하는 조명장치 및 이를 채용한디스플레이 장치

Info

Publication number: KR20070109430A
Application number: KR1020060042384A
Authority: KR
Inventors: 황성모; 유재호
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2006-05-11
Filing date: 2006-05-11
Publication date: 2007-11-15
Also published as: EP1855150A3; US20070263139A1; US7808582B2; CN100501524C; KR100861982B1; EP1855150A2; CN101071225A; JP2007305589A; EP1855150B1

Abstract

편광된 컬러 광을 제공하는 조명장치 및 이를 채용한 디스플레이 장치가 개시된다. 개시된 조명장치는 광원과;상기 광원에서 조사된 광을 직선편광의 광으로 바꾸고 콜리메이팅 시키는 편광도광판 유닛;과 상기 편광도광판 유닛의 상부에 배치된 것으로, 광의 편광상태 및 파장 대역에 따라 선택 반사 특성을 갖는 콜레스테릭 액정 컬러필터;를 포함하여 편광된 컬러 광을 제공하는 것을 특징으로 한다.

Description

편광된 컬러 광을 제공하는 조명장치 및 이를 채용한 디스플레이 장치{Illuminating apparatus offering polarized colored light and display device employing the same}

도 1은 종래의 콜레스테릭 액정 컬러필터를 이용한 조명장치의 구조를 보인 단면도이다

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 조명장치를 개략적으로 보인 단면도이다.

도 3a 및 도 3b 각각은 도 2의 조명장치에서 콜리메이팅 부재의 실시예를 보인 사시도이다.

도 4는 도 2의 편광분리층의 구조와 편광이 분리되는 과정을 보인 도면이다.

도 5는 도 2의 실시예에 의한 편광도광판 유닛에서 출사되는 광의 입사각에 따른 투과율을 S 편광과 P 편광으로 나누어 보인 그래프이다.

도 6은 도 2의 실시예에 의한 편광도광판 유닛에서 출사되는 광의 파장에 따른 투과율을 S 편광과 P 편광으로 나누어 보인 그래프이다.

도 7은 본 발명의 제2실시예에 의한 조명장치를 보인 단면도이다.

도 8은 본 발명의 제3실시예에 의한 조명장치를 보인 단면도이다.

도 9는 본 발명의 제4실시예에 의한 조명장치를 보인 단면도이다.

도 10은 본 발명의 도 9의 제4실시예에서 제1 및 제2출광층의 배치를 보인 사시도이다.

도 11은 본 발명의 실시예에 의한 디스플레이 장치를 보인 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

20,40...제1,제2편광전환부재 30...콜레스테릭 액정 컬러필터

50...디스플레이 패널 60...확산판

100...광원 110...콜리메이터

112...반사경 114...삼각프리즘

200,500,600,700...편광도광판 유닛

220,220'...콜리메이팅 부재 223...기판

223a,540a,640a...출사면 226...반사패턴

226a...패턴하부면 240...편광분리층

241~245...제1~제5층 241a~245a...제1~제5 경계면

260...도광판 260a...입광면

260b...출광면 280...접착층

310...반사판 330,350...제3,제4 편광전환부재

510,610...제1층 513...오목부

515,615...볼록부 517,617...출사유닛

519,619...평면부 540,640...제2층

570,670...미세구조층 613,616...제1,제2오목부

710...이방층 720,740...제1,제2출사층

본 발명은 평판 표시 장치용 조명장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 편광 성능이 개선되고 수직 출사광을 제공하는 편광도광판 유닛과 콜레스테릭 액정 컬러필터를 구비하여 광 효율과 색 순도 특성이 개선된 조명장치 및 이를 채용한 디스플레이 장치에 관한 것이다.

평판 표시 장치로 널리 쓰이는 액정 표시 장치는 박막 트랜지스터를 포함하는 어레이 기판과 컬러 필터(color filter) 기판 사이에 액정을 주입하여, 상기 액정의 이방성에 따른 빛의 굴절률의 차이를 이용해 영상효과를 얻는 비발광 소자이므로, 별도의 광원, 예컨대 백라이트 유닛과 같은 조명장치를 필요로 한다.

그런데, 현재의 액정표시장치는 이러한 광원에서 방출되는 총 광량의 약 5% 정도만을 화상을 형성하는 데 이용하고 있다. 이렇게 낮은 광 이용효율은 액정표시장치 내의 편광판 및 컬러 필터에서의 광 흡수에 기인한다. 액정표시장치는 전계 생성 전극이 각각 형성되어 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 차단 하는 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, 비편광 입사광의 약 50%를 흡수하기 때문에, 액정표시장치의 낮은 광 이용 효율의 원인이 된다.

또한, 액정표시장치는 컬러 화면을 구현하기 위해서 R(적 ; Red), G(녹 ; Green), B(청 ; Blue) 삼원색으로 구성된 컬러 필터를 필요로 하며, 상기 컬러필터는 주로 염료 또는 안료를 이용하여 형성된다. 이러한 흡수형 컬러필터는 입사하는 RGB 백색광 중 투과밴드에 해당하는 컬러만 투과시키고 나머지 2/3를 흡수하므로 광이용 효율이 낮은 또 다른 원인이 된다.

이러한 문제를 개선하기 위해, 흡수형 편광판을 대체하거나 또는 편광판에 입사하는 대부분의 광을 액정표시장치의 배면에 배치된 배면 편광판의 편광방향과 동일한 편광방향만을 갖도록 변환시켜 광 이용 효율을 증가시키려는 연구가 활발히 진행되고 있다. 예컨대, 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 고가일 뿐만 아니라, 구체적인 편광 변환 수단의 부재로 광이용 효율 증가에 한계가 있다. 따라서, 자체적으로 편광 분리 및 변환 기능을 하는 편광 도광판에 대한 집중적인 연구가 요구되고 있다.

또한, 흡수형 컬러필터를 대체할 수 있도록, 해당 파장대의 빛만을 선택적으 로 반사시키는 특성을 가지는 콜레스테릭 액정(Cholesteric Liquid Crystal)을 컬러 필터로 이용한 콜레스테릭 액정 컬러필터가 연구되고 있다.

상기 콜레스테릭 액정은 나선형 구조를 이루며, 이 콜레스테릭 액정의 선택반사 파장대는 나선형 피치(pitch)의 조정에 의해 결정되기 때문에, 한 화소에서 피치의 분포에 따라서 반사되는 파장대를 조절할 수 있다.

인간이 눈으로 볼 수 있는 가시광선의 파장영역은 400∼700㎚이며, 이 중 R, G, B 각각의 중심 파장대는 650nm, 550nm, 450nm 부근에 해당한다.

즉, 상술한 콜레스테릭 액정을 R, G, B 컬러 화소 영역별로, 각각의 중심파장에 대해서 좌, 우 피치 편차가 생기도록 조건을 조절하면, 피치 편차에 해당하는 파장영역에서 좌원 편광 또는 우원 편광된 빛을 선택적으로 반사시킴으로써, 콜레스테릭 액정 컬러 필터를 형성할 수 있다.

상기 콜레스테릭 액정 컬러 필터는 광 이용 효율이 높을 뿐만 아니라, 해당 파장대의 빛만을 선택적으로 반사시키므로, 기존의 컬러 필터에 비해 색순도 및 콘트라스트(contrast)비가 향상되는 특성을 가진다.

그러나, 이러한 콜레스테릭 액정 컬러 필터를 사용할 때 가장 큰 문제점은 광이 수직입사되지 않고 경사 입사되는 경우 반사 파장 밴드가 이동하게 되어 원하지 않는 파장 성분이 투과하게 될 수 있다는 것이다. 즉, 콜레스테릭 액정은 액정의 회전 피치에 따라 특정 파장만을 선택적으로 반사시키는데, 입사광의 입사각에 따라 빛이 지나는 콜레스테릭 액정 컬러필터의 두께가 다르기 때문에, 빛이 경험하는 콜레스테릭 액정의 피치 크기가 달라져, 반사되는 빛의 파장이 변하게 된다. 이 는 디스플레이에 적용되었을 때 크로스토크(crosstalk)로 작용하며 이를 줄이기 위해서는 콜레스테릭 액정 컬러필터로 입사하는 광은 수직에 가깝게 콜리메이트 되는 것이 필요하다.

도 1은 종래의 콜레스테릭 액정 컬러필터를 이용한 조명장치의 구조를 보인 단면도이다. 도면을 참조하면, 종래의 콜레스테릭 액정 컬러필터를 이용한 조명장치는 백라이트 광원(12)과, 상기 백라이트 광원(12)의 일측에 마련되는 직선편광판(11)위에 배치되는 것으로, 유리기판(1) 상에 배향막(2), 1/4 파장판(3) 및 콜레스테릭 액정층(4)이 순차적으로 적층된 형태로 되어 있다. 이러한 구조는 백라이트 광원(12)에서 편광 분리 기능이 없어 직선편광판(11)이 요구되는 구조로서, 상기 직선편광판(11)은 백라이트 광원(12)에서의 광 중 직선 편광의 광만을 투과시키고 나머지는 흡수하는 흡수형이어서 광이용효율이 낮다. 또한, 콜레스테릭 액정층(4)에 입사되는 광의 입사각 분포를 작은 범위로 콜리메이트 하는 수단이 구비되어 있지 않다는 단점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 콜레스테릭 액정 컬러필터와 편광 효율이 개선되고 수직 출사광이 증가되는 구조의 편광도광판 유닛을 함께 구비하여, 편광 효율이 높으며 색 순도 특성이 향상된 편광된 컬러 광을 제공하는 조명장치 및 이를 채용한 디스플레이 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 조명장치는 광원과;상기 광원에서 조사된 광을 직선편광의 광으로 바꾸고 콜리메이팅 시키는 편광도광판 유닛;과 상기 편광도광판 유닛의 상부에 배치된 것으로, 광의 편광상태 및 파장 대역에 따라 선택 반사 특성을 갖는 콜레스테릭 액정 컬러필터;를 포함하여 편광된 컬러 광을 제공하는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 조명장치 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 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 조명장치를 개략적으로 보인 단면도이다. 도면을 참조하면, 조명장치(2030)는 광원(100)과, 광원(100)에서 조사된 비편광의 광을 직선 편광시켜 출사시키는 편광도광판 유닛(200)과, 콜레스테릭 액정 컬러필터(30)를 포함한다.

광원(100)으로는, 예를들면, CCFL (cold cathode fluorescent lamp)과 같은 선광원 또는 LED (light emitting diode)와 같은 점광원이 사용될 수 있고, 제1 및 제2편광전환부재로는, 예를들면, 1/4파장판이 사용될 수 있다.

편광도광판 유닛(200)은, 광원(100)에서의 광을 가이드하는 도광판(260)과 상기 도광판(260)의 상부에 마련된 콜리메이팅 부재(220)와, 상기 도광판(260)과 콜리메이팅 부재(220) 사이에 배치되어 상기 도광판(260)에서 출사된 광을 그 편광 성분에 따라 분리하는 편광분리층(240)을 포함한다. 편광분리층(240)은 소정 방향의 직선편광의 광을 분리하여 투과시키며 콜리메이팅 부재(220)는 출사면에 수직인 방향으로 광을 콜리메이팅 하여 출사한다. 이에 대해서는 후술하기로 한다.

콜레스테릭 액정 컬러필터(30)는 편광도광판 유닛(200)의 상부에 배치되어 있다. 콜레스테릭 액정 컬러필터(30)는 콜레스테릭 액정 또는 액정 고분자로 이루어진 것으로, 분자의 구조 특성을 이용하여 광을 그 편광상태 및 파장에 따라 선택적으로 반사 및 투과시키는 컬러필터이다. 예를 들어, 콜레스테릭 액정 분자의 구조는 일종의 나선 구조로서, 그 특징을 나선의 회전 방향과 나선의 반복 주기인 피치(pitch)로 나타낼 수 있다. 콜레스테릭 액정 컬러필터(30)에 입사된 광 중에서 나선의 회전 방향과 동일한 방향으로 원편광되고 또한 그 파장대역이 상기 피치 범위에 해당하는 광이 선택적으로 반사되고 나머지는 투과된다. 콜레스테릭 액정 컬러필터(30)의 영역은 각각 적색(R), 녹색(G), 청색(B)에 대응하는 광이 투과되는 화소영역(30A~30C)으로 구분되며, 각 영역은 피치범위가 R,G,B에 대응하는 파장범위의 광이 투과되도록 피치범위가 결정된 콜레스테릭 액정 물질로 채워진다. 이에 의해, 각 영역에 따라 특정 파장대역의 광이 투과되므로 R, G, B의 컬러 광이 출사된다.

콜레스테릭 액정 컬러필터(30)의 하부 및 상부에는 제1 및 제2편광전환부재(30,40)가 더 마련될 수 있다. 제1편광전환부재(20)는 편광도광판 유닛(200)의 상부에 배치되어 편광도광판 유닛(200)에서 출사된 직선편광의 광을 원편광의 광으 로 바꾼다. 예를 들어 S 편광의 광은 좌원편광으로, P 편광의 광은 우원편광의 광으로 전환된다. 제2편광전환부재(40)는 콜레스테릭 액정 컬러필터(30)를 투과한 원편광의 컬러 광을 직선편광의 광으로 바꾼다. 예를 들어 좌원편광의 광은 P 편광의 광으로, 우원편광의 광은 S 편광의 광으로 전환된다.

이하, 편광도광판 유닛(200)의 구조와 편광도광판 유닛(200)이 입사광을 출사면에 대해 수직이 되게 콜리메이팅 시키고 또한 편광된 광을 제공하는 원리를 상세히 설명하기로 한다. 도광판(260)은 입광면(260a)과 출광면(260b)을 구비하고 있어, 광원(100)에서의 광은 입광면(260a)을 통해 입사되고 출광면(260b)을 통해 출사된다. 도광판(260)은 입사광을 투과시킬 수 있는 투명재질로 구성되며, 예컨대 PMMA(Polymethylmethacrylate) 또는 PC(Poly Carbonate)와 같은 광학적 등방성 재료를 사용할 수 있다.

콜리메이팅 부재(220)는 도광판(260)에서 출사된 광을 상부로 반사시키기 위한 반사패턴(226)을 포함하며, 반사패턴(226)은 경사면(226b)을 가진다. 콜리메이팅 부재(200)는 예를 들면, 기판(223)과, 기판(223) 상에 형성된 복수개의 반사패턴(226)을 구비하며, 반사패턴(226)이 도광판(260)을 마주하도록 배치된다. 기판(223)은 광이 출사되는 출사면(223a)을 가지며, 반사패턴(226)은 출광면(260b)에서 출사된 광이 입사되는 패턴하부면(226a)과 상기 입사된 광을 전반사시켜 출사면(223a)쪽으로 향하게 하는 경사면(226b)을 가지고 있다. 반사패턴(226)은 예를 들면 다면체 형상의 패턴이 될 수 있다. 경사면(226b)은 출사면(223a)으로 출사되는 광을 출사면(223a)에 대해 수직에 가까운 각도 범위로 콜리메이팅 시킨다. 바람 직하게는, 출사광을 출사면(223a)과 수직이 되는 방향으로 콜리메이팅 시키는 역할을 한다. 즉, 경사면(226b)의 기울기를 조절하여 광이 콜리메이팅 되는 방향을 조절할 수 있다. 이 때, 경사면(226b)의 기울기는 경사면(226b)에서 전반사되어 출사면(223a)을 통해 출사되는 광과 출사면(223a)의 법선과 이루는 각이 약 ±10°범위내에 있도록 형성되는 것이 좋다. 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 콜리메이팅 부재(220)는 반사패턴(226)이 1차원 어레이로 배치되거나 또는 2차원 어레이로 배치될 수 있다.

편광분리층(240)은 복수개의 출광면(260b)과 패턴하부면(226a) 사이에 각각 배치되며 굴절률이 다른 재질로 된 복수개의 박막층으로 형성되어 패턴하부면(226a)을 통해 입사되는 광 중 제1편광의 광은 투과시키고 제1편광과 직교하는 제2편광의 광은 반사시키는 역할을 한다. 여기서, 제1편광은 예를 들어, 수평편광(P 편광)이고 제2편광은 수직편광(S 편광) 일 수 있다. 편광분리층(240)이 입사된 광에 대해 편광을 분리하는 원리는 후술하기로 한다.

도광판(260)과 편광분리층(240) 사이에는 접착층(280)이 더 마련될 수 있다. 접착층(280)의 굴절률은 도광판(260)의 굴절률보다 작은 굴절률을 갖는 것이 좋다. 이 경우, 출광면(260b)에서 출사되는 광 중 임계각 보다 작은 입사각을 갖는 광만이 접착층(280)에 투과할 수 있으므로, 경사면(226b)에 입사하는 광의 입사각 분포가 작아지게 된다. 이에 따라, 경사면(226b)에서 반사되어 출사면(223a)으로 출사되는 광의 각 분포가 작아질 수 있다.

입광면(260a)과 마주하는 면 쪽 측부에는 도광판(260)과 접착층(280)과의 경 계에서 전반사된 광 및 편광분리층(240)에서 반사된 편광을 다시 도광판(260)의 내부로 반사시키는 반사판(310)이 더 구비될 수 있다. 반사판(310)에 의해 반사된 광은 광 경로가 일부 변경되어 도광판(260)의 내부를 전파한 후 접착층(280)을 투과할 수 있게 된다. 반사판(310)과 도광판(260) 사이에 제3편광전환부재(330)가 더 구비될 수도 있다. 이 경우 편광분리층(240)을 투과하지 못하고 반사된 S 편광의 광이 P 편광의 광으로 전환되어 편광분리층(240)을 투과하게 된다. 편광 전환을 용이하게 하기 위하여 제4편광전환부재(350)가 출광면(260b)과 마주하는 면에 배치되는 것도 가능하다. 제3 및 제4 편광전환부재(330,350)는 예를 들면 이방성 재질로 된 1/4 파장판일수 있다. 또한, 제3 및 제4 편광전환부재(330,350)는 둘 중 하나만 구비하는 것이 바람직하다.

도 4는 도 2의 실시예에 의한 편광도광판 유닛(200)에서 편광분리층(240)의 구조와 편광분리층(240)에서 광을 편광 방향에 따라 분리되는 과정을 도시한 도면이다. 도면을 참조하면, 편광분리층(240)은 굴절률이 n_i인 도광판(260)과 굴절률 n_a인 접착층(280)이 순차 적층된 위에 굴절률이 각각 n₁~n₅인 제1 내지 제5층(241~245)의 박막이 적층되어 이루어져 있다. 광의 경로를 구체적으로 살펴보자. 먼저, 도광판(260)을 경유하여 접착층(280)으로 진행할 수 있는 광의 입사각(θ_i) 분포를 살펴보면 수학식 1과 같다.

90°-θ_c1= 90°-sin^-1(1/n_i) < θ_i< θ_c2= sin^-1(n_a/n_i)

θ_c1은 굴절률이 ni인 도광판(260)에서 굴절률이 1인 공기층으로 광이 진행할 때 전반사가 일어나는 임계각으로, 광원(100)에서 공기층을 경유하여 굴절률이 n_i인 도광판(260)으로 광이 진행할 때는 도광판(260)에 입사된 각(θ_L)의 최대값이 되며, 따라서, 출광면(260b)에서는 90°-θ_c1이 접착층(280)을 향하는 최소의 입사각이 된다. 또한, θ_c2는 도광판(260)에서 접착층(280)으로 진행할 때 전반사가 일어나는 임계각으로, 접착층(280)으로 진행할 수 있는 입사각의 최대값이 된다. 수학식 1의 입사각 분포와 스넬의 법칙(Snell's law)에 에 근거하여, 제1 내지 제5층의 경계면(241a~245a)에서의 입사각(θ₁~θ₅)이 정해진다. 이러한 입사각(θ₁~θ₅)이 각 층의 경계면(241a~245a)에서의 브루스터 각(θ_B1~θ_B5,Brewster's angle)에 해당하면, S 편광의 광이 반사되고 P 편광의 광은 투과되게 된다. 브루스터 각은 굴절률 n₁인 매질에서 굴절률 n₂인 매질로 진행한다고 할 때 tan^-1(n₂/n₁)으로 정의되며, 각 층의 경계면(241a~245a)에서 편광 분리가 일어나려면 입사각(θ₁~θ₅)의 범위는 브루스터 각 (θ_B1~θ_B5)을 포함하고 있도록 설계되어야 한다.

예를 들어, n₁이 n₂보다 큰 경우로서, 광이 굴절률이 큰 매질(n₁)에서 작은 매질(n₂)로 진행하는 제2층의 경계면(242a)에서 입사각(θ₂)의 범위가 브루스터 각 (θ_B2)을 포함하고 있다고 하자. 제2층의 경계면(242a)을 투과한 각 θ₃은 굴절률 n₃인 제3층(243)으로의 입사각이 되며, 입사각 θ₂ 보다 큰 값이 된다. 한편, 제3층의 경계면(243a)에서도 입사각(θ₃)이 브루스터 각(θ_B3)을 포함하려면, 상기 경계면(243a)에서의 브루스터 각 θ_B3은 제1층의 경계면(242a)에서의 브루스터 각 θ_B2 보다 커지는 것이 바람직하다. 따라서 n₃은 n₂보다 상대적으로 큰 값으로 되는 것이 바람직하다. 이와 같은 원리에 따라 복수개의 박막층으로 구성된 경우 굴절률이 상대적으로 큰 물질과 상대적으로 작은 물질이 교차 적층된 형태로 되는 것이 바람직할 것이다.

편광분리층(240)을 이루는 박막은 가시광 영역에서 투명한 박막이면 사용 가능하며 예를 들면, Al₂O₃, CeO₂, Ta₂O₅, TiO₂, ZnS, ZrO₂, CaF₂, MgF₂와 같은 물질이 사용될 수 있다.

도광판(260)과 접착층(280)의 굴절률이 각각 1.59, 1.45이고, 편광분리층(240)이 굴절률 2.35 및 1.63인 두 재질이 교차 적층된 경우 상기 θ_i의 범위는 수학식 1에 의해 51.03°< θ_i< 65.78°가 된다.

표 1은 상기 θ_i의 범위에 따라 각 경계면(241a~245a)에서 입사각(θ₁~θ₅)의 범위와 브루스터 각(θ_B1~θ_B5)을 계산한 것이다.

	입사각 범위	부루스터 각
제1경계면	58.5<θ₁<90.0	θ_B1=58.3°
제2경계면	31.7<θ₂<38.1	θ_B2=34.8°
제3경계면	49.3<θ₃<62.8	θ_B3=55.3°
제4경계면	31.7<θ₄<38.1	θ_B4=34.8°
제5경계면	49.3<θ₅<62.8	θ_B5=55.3°

표 1을 참조하면, 제2 내지 제5 경계면(242a~245a)에서의 입사각(θ₂~θ₅)의 범위는 브루스터 각(θ_B2~θ_B5)를 포함하고 있다. 제1경계면(241a)에서의 입사각(θ₁)은 브루스터 각 θ_B1을 포함하지 않으나, 예를 들면, 접착층(280)의 굴절률을 1.45보다 조금 크게 하여 입사각(θ₁) 범위에 브루스터 각(θ_B1)을 포함시킬 수 있음을 알 수 있다. 각 경계면(241a~245a)에서의 입사각(θ₁~θ₅)이 브루스터 각 (θ_B1~θ_B5)에 해당하는 경우 수직편광(S 편광)의 투과율은 최소값 0이 되므로, 입사광 중 일정 부분의 S 편광은 투과되지 않고 반사되고 수평편광(P 편광)의 광 만이 투과된다. 또한, 입사각(θ₁~θ₅)이 브루스터 각(θ_B1~θ_B5)에서 벗어남에 따라 S편광의 광의 투과율이 점진적으로 증가하는 것이므로 전체적으로 S편광의 광은 적은 양만이 다음 층으로 진행하게 된다. 이와 같은 과정은 경계면(241a~245a)에서 반복되고 S 편광은 각 층의 경계면에서 계속 반사되어 P 편광 성분의 광이 분리되어 편광분리층(240)을 통과하게 된다. 각 층의 경계면(241a~245a)에서 반사된 광은 주로 S편광의 광이 될것이나, 일부 P 편광의 광도 포함하게 된다. 입사각(θ₁~θ₅)이 브루스터 각에 해당하는 경우 P 편광의 광이 전부 투과하지만 입사각이 브루스터 각(θ_B1~θ_B5)에서 벗어남에 따라 P편광의 광의 투과량도 조금씩 줄어들기 때문이다. 이렇게 반사된 P 편광의 광은 도광판(260)을 진행하며 편광분리층(240)을 투과할 수 있는 입사각으로 바뀌어 편광분리층(240)을 통과하게 된다. S편광의 광은 도광판(260) 내부를 진행하는 동안 편광이 바뀔 수 있다. 도광판(260)은 광학적 등방성 재질로 형성되나, 일반적으로 등방성 재질이라해도 편광 방향에 따라 굴절률이 완전히 같지는 않기 때문이다. 또는, 제3, 제4편광전환부재(330,350)에 의해 P 편광의 광으로 편광이 변하여 다시 편광분리층(240)을 통과할 수 있게 된다.

도 5는 도 2의 실시예에 의한 편광도광판 유닛에서 출사되는 광의 입사각에 따른 투과율을 S 편광과 P 편광으로 나누어 보인 그래프이다. 그래프는 파장 550nm인 광에 대한 것이다. 그래프를 참조하면, 입사각 64도에서 P 편광의 광이 투과율은 최대값 100%를 나타내며 이를 벗어남에 따라 조금씩 감소함을 볼 수 있다. 또한, S 편광의 광의 투과율은 입사각 전 범위에서 약 5% 미만으로 소량으로 나타나고 있어, 전체적으로 볼 때 편광분리효율이 매우 우수함을 볼 수 있다.

도 6은 도 2의 실시예에 의한 편광도광판 유닛에서 출사되는 광의 S 편광 및 P 편광의 광의 투과율을 파장에 따라 보인 그래프이다. 실선으로 된 것은 입사각 64°인 경우이고 점선으로 된 것이 54°,74°인 경우이다. 그래프를 참조하면, P 편광 투과율은 전 범위에서 약 90%이상이며, S 편광 투과율은 파장범위가 450nm에서 700nm 인 가시광 영역 대부분에서 약 20% 이하로 나타나고 있다.

편광분리층(240)을 구성하는 층의 개수가 많을수록 편광분리가 복수개의 경계면에서 반복되어 일어나므로 일반적으로 편광분리효율은 향상된다고 볼 수 있다. 뿐만 아니라, 입사각의 분포를 고려하여 브루스터 각이 최적 설계되도록 각 층의 굴절률을 선택함에 의해서도 편광분리효율을 높일 수 있다.

도 7은 본 발명의 제2실시예에 의한 조명장치(5030)를 개략적으로 보인 단면도이다. 도면을 참조하면, 조명장치(5030)는 광원(100)과, 광원(100)에서 조사된 비편광의 광을 직선 편광시켜 출사시키는 편광도광판 유닛(500)과 콜레스테릭 액정 컬러필터(30)를 포함한다. 콜레스테릭 액정 컬러필터(30)의 하부 및 상부에는 제1 및 제2편광전환부재(20,40)가 더 마련될 수 있다.

제1 및 제2편광전환부재(20,40)와 콜레스테릭 액정 컬러필터(30)의 구조와 동작은 도2의 실시예에서 설명한 것과 동일하므로 여기서는 자세한 설명은 생략한다.

편광도광판 유닛(500)은 광원(100)으로부터의 광을 가이드하는 도광판(260)과 도광판(260)의 상면에 형성되어 도광판(260)에서 출사된 광의 편광을 분리하고 또한 콜리메이팅 시키는 미세구조층(570)을 포함한다. 도광판(260)은 광이 입사되는 입광면(260a)과 상기 광이 출사되는 출광면(260b)을 구비한다. 미세구조층(570)은 오목하게 함몰되어 형성된 오목부(513)와 볼록하게 형성된 볼록부(515)로 이루어진 출사유닛(517)이 반복 배열된 제1층(510) 및 상기 제1층(510)위에 형성되며 입사광의 편광에 따라 다른 굴절률을 갖는 이방성 물질로 형성된 제2층(540)으로 이루어진다. 이방성 물질로는 PET(Poly Ethylene Terephthalate), PBT(Poly Butylene Terephthalate), PEN (Poly Ethylene Naphthalate) 등이 사용될 수 있다. 오목부(513)와 볼록부(515)는 연속적으로 형성되어 있고, 출사유닛(517)과 이웃하는 출사유닛 사이에는 평면부(519)가 형성되어 있다. 오목부(513)는 곡면과 평면으로 이루어지거나 적어도 두 개의 평면으로 이루어질 수 있다. 도광판(260)의 측부에는 반사판(310)이 더 구비될 수 있고, 또한, 도광판(260)과 반사판(310)의 사이에는 제3편광전환부재(330)가 더 구비될 수 있다.

상기한 구조의 편광도광판 유닛(500)의 작용을 설명하면 다음과 같다. 광원(100)에서 조사된 광은 입광면(260a)을 통해 도광판(260)에 입사되어 전 방향으로 방사된다. 이 때, 하방으로 향한 광은 도광판(260)의 하면에서 반사되어 출광면(260b)으로 향하고, 출광면(260b)으로 향한 광은 제1층(510)을 굴절, 투과하여 제2층(540)으로 입사한다. 이 때, 도광판(260) 및 제1층(510)은 광학적 등방성 물질로 이루어져 광의 편광 방향에 영향을 받지 않은 반면, 제2층(540)은 광학적 이방성 물질로 이루어지므로 제2층(540)에 입사된 광은 편광방향에 따라 굴절 특성이 달라져 그 진행경로가 달라진다. 도광판(260)과 제1층(510)은 굴절률이 같거나 비슷한 물질로 이루어지진다. 예를 들면, 도광판(260)은 굴절률이 1.49인 PMMA(Polymethylmethacrylate)로 형성되고, 제1층(260)은 굴절률이 1.5인 레진으로 형성될 수 있다. 한편, 도광판(260)과 제1층(510)은 같은 물질로 일체형으로 형성될 수도 있다. 제2층(540)은 제1편광의 광에 대해서는 제1층(510)의 굴절률과 같거나 비슷하나, 제2편광의 광에 대해서는 제1층(367)의 굴절률보다 큰 굴절률을 갖는 물질로 형성된다. 여기서, 제1편광은 예를 들어, 수평편광(P 편광)이고 제2편광은 수직편광(S 편광) 일 수 있다. 이 경우, 제1편광의 광(Ip)은 제1층(510)을 그대로 투과하여 제2층(540)의 상면에 임계각보다 큰 각으로 입사되어 하방을 향해 전반사된다. 또한, 제2편광의 광(Is)은 제1층(510)의 볼록부(515)에 임계각보다 큰 각으로 입사되므로 제2층(540)을 향하여 전반사되어 출사면(540a)에 수직에 가까운 각도로 출사된다. 출사되지 못한 제1편광 광(Ip)은 도광판(260)의 내부를 전파하는 동안에 또는 제3편광전환부재(330)에 의해 편광이 변환되어 상부로 출사할 수 있게 된다.

도 8은 본 발명의 제3실시예에 의한 조명장치(6030)를 개략적으로 보인 단면도이다. 도면을 참조하면, 조명장치(6030)는 광원(100)과, 광원(100)에서 조사된 비편광의 광을 직선 편광시켜 출사시키는 편광도광판 유닛(600)과, 콜레스테릭 액정 컬러필터(30)를 포함한다. 콜레스테릭 액정 컬러필터(30)의 하부 및 상부에는 제1 및 제2편광전환부재(20,40)가 더 마련될 수 있다. 제3실시예의 조명장치(6030)는 도 7의 구성과 미세구조층(670)을 제외하고는 동일하므로, 이에 대해서만 설명하기로 한다.

미세구조층(670)은 도광판(260) 위에 형성된 것으로, 제1오목부(613)와 볼록부(615)와 볼록부(615)에 연속적으로 형성된 제2오목부(616)로 이루어진 출사유닛(617)이 반복 배열된 제1층(610) 및 상기 제1층(610)위에 형성되며 입사광의 편광에 따라 다른 굴절률을 갖는 이방성 물질로 형성된 제2층(640)으로 이루어진다. 도광판(260) 및 제1층(610)은 광학적 등방성 물질로 이루어지며 굴절률이 갖거나 비슷한 물질로 이루어진다. 제2층(640)은 광학적 이방성 물질로 이루어지며, 예를 들면 제1편광의 광(Ip)에 대해서는 제1층(610)의 굴절률과 같거나 비슷한 굴절률을 가지나, 제2편광의 광(Is)에 대해서는 제1층(610)의 굴절률보다 큰 굴절률을 갖는 물질로 형성된다. 광이 도광판(260), 제1층(610), 제2층(640)을 경유하며 제2편광의 광(Is)이 분리되어 수직 출사되는 원리는 제2실시예에서 설명한 바와 실질적으로 동일하다. 제2오목부(616)는 상부로 출사되는 광량 중 큰 출사각을 가지고 출사되는 광을 줄여 수직 출사광량을 더욱 증대시키기 위한 것이다. 여기서 출사각은 제2층(640)의 상면의 법선과 출사광이 이루는 각을 의미한다. 제2오목부(616)가 상대적으로 큰 출사각을 가지고 출사되는 광을 수직 출사광에 가깝게 만들어 주는 역할을 한다. 다시 말하면, 제2오목부(616)의 제1면(616a)을 통과한 광 중 제2편광의 광(Is)이 제2오목부(616)의 제2면(616b)에서 전반사되어 상방으로 출사된다. 제2오목부(616)의 제2면(616b)에서 반사될 때 출사면(640a)에 대해 수직에 가까운 출사각을 가지고 출사된다. 제1, 제2 오목부(613,616)는 적어도 두 개의 평면으로 이루어지거나 또는 곡면과 평면으로 이루어질 수 있다. 또한 수직 출사 광량이 증가되도록 제1오목부(613), 볼록부(615) 및 제2오목부(616) 각각의 중심각의 크기를 적절히 조절할 수 있다.

도 9 및 도 10 각각은 본 발명의 제4실시예에 의한 조명장치(7030)의 구조를 개략적으로 보인 단면도 및 도 9의 제1,제2출광층(720,740)의 배치를 보인 사시도이다. 도면을 참조하면, 조명장치(7030)는 광원(100)과 광원(100)에서 조사된 광을 콜리메이팅 하는 콜리메이터(110)와, 콜리메이터(110)을 거쳐 입사된 비편광의 광을 직선 편광시켜 출사시키는 편광도광판 유닛(700)과 콜레스테릭 액정 컬러필터(30)를 포함한다. 콜레스테릭 액정 컬러필터(30)의 하부 및 상부에는 제1 및 제2편광전환부재(20,40)가 더 마련될 수 있다.

편광도광판 유닛(700)은, 광원(100)에서 조사되는 광의 입사각 분포를 줄이는 콜리메이터(110)와 콜리메이터(110)를 통해 입사된 광을 가이드하는 도광판(260)과 도광판(260)의 하부에 배치되고 편광 방향에 따라 상이한 굴절률을 갖는 이방성 물질로 이루어진 이방층(710)과 이방층(710)의 하부에 배치되어 이방층(710)을 투과한 광을 상부로 출사시키는 제1출광층(720)을 포함한다.

콜리메이터(110)는 광원(100)과 인접한 도광판(260)의 측부에 배치되어 있다. 콜레메이터(110)는 광원(100) 쪽이 좁고 도광판(260) 쪽이 넓은 사다리꼴 형태로 마주보게 배치된 복수개의 반사경(112)과 상기 마주보는 반사경들(112) 사이에 배치된 것으로, 밑면이 광원(100)을 향하고 상기 밑면과 마주보는 모서리가 도광판(260)을 향하는 삼각프리즘(114)을 포함한다.

도광판(260)은 광이 입사되는 입광면(260a)과 상기 입사된 광이 출사되는 출광면(260b)을 구비하며, 광학적 등방성 물질로 이루어진다.

이방층(710)은 제1편광의 광(Ip)에 대해서는 도광판(260)의 굴절률보다 작은 굴절률을 가지며, 제2편광(Is)에 대해서는 도광판(260)의 굴절률과 같거나 비슷한 굴절률을 갖는 광학적 이방성 물질로 이루어진다.

제1출광층(720)은 등방성 물질로 이루어지며 이방층(710)을 통과한 광을 전반사에 의해 출광면(260b)에 수직인 방향으로 콜리메이팅 시키기 위한 제1출광패턴(720a)을 구비한다. 제1출광패턴(720a)은 예를 들면, 프리즘패턴으로 구성될 수 있으며, 제1방향을 따라 일차원 어레이로 배열되어 있다.

도광판(260)의 측부에는 반사판(310)이 더 구비될 수 있고, 또한, 도광판(260)과 반사판(310) 사이에는 예를 들면 1/4 파장판과 같은 제3편광전환부재(330)가 더 구비될 수 있다. 도광판(260)의 상부에는 제2출광층(740)이 더 구비될 수 있으며, 제2출광층(740)은 출광면(260b)을 통해 출사되는 광을 추가적으로 콜리메이팅 하는 제2출광패턴(740a)을 가진다. 도 9를 참조하면, 제2출광층(740)은 제2출광패턴(740a)이 배열된 방향이 상기 제1방향과 수직인 제2방향이 되도록 배치된다.

상기한 구조의 편광도광판 유닛(700)의 작용을 설명하면 다음과 같다. 콜리메이터(110)는 광원(100)에서 조사된 광이 도광판(260)의 상면 또는 하면에 도달할 때 그 입사각 분포가 임계각 이상의 범위가 되도록 콜리메이팅 하는 것이다. 여기서 입사각은 도광판(260)의 상면 또는 하면의 법선과 광이 이루는 각을 의미한다. 도광판(260)의 하부에 마련된 이방층(710)은 특정 편광의 광에 대해서만 전반사가 일어나도록 하여 편광분리를 하는 것이므로(이에 대해서는 후술함) 이를 효율적으로 하기 위하여 도광판에 입사되는 광의 분포를 1차적으로 콜리메이팅 시킬 필요가 있기 때문이다. 콜리메이터(110)의 구체적인 형상은 도시된 예에 한정되지 않으며, 예를 들어 콜리메이터(100)의 길이나 삼각프리즘(114)의 굴절률 또는 꼭지각 크기등은 콜리메이팅 효과를 고려하여 다양한 형태로 마련될 수 있다. 콜리메이터(110)를 통해 도광판(260)에 입사된 광은 전 방향을 향하며, 상방으로 향한 광은 출광면(260b)에서 전반사되어 하방을 향하며 하방을 향한 광은 이방층(710)에 입사된다. 이 때, 이방층(710)은 제1편광의 광(Ip)에 대해서는 도광판(260)의 굴절률보다 작은 굴절률을 갖고 제2편광의 광(Is)에 대해서는 도광판(260)의 굴절률과 같거나 비슷한 물질로 구성된다. 따라서, 제1편광의 광(Ip)은 이방층(710)의 경계면에서 전반사되어 상방을 향하게 되고, 제2편광(Is)의 광은 이방층(710)을 통과하여 제1출광층(720)에 입사된다. 제1출광층(720)은 등방성 물질로 이방층(710)의 제2편광의 광(Is)에 대한 굴절률과 같거나 비슷한 굴절률을 갖는다. 따라서, 제1출광층(720)에 입사된 광은 이방층(710)과 제1출광층(720)간의 경계면을 투과하며 출광패턴(720a)에 도달한 후 상부로 전반사되며, 이 때 전반사되는 방향은 출광면(260b)과 거의 수직인 방향이 된다. 이방층(710)을 투과하지 못하고 전반사된 제1편광의 광(Ip)은 도광판(260)의 내부를 전파하는 동안에 또는 제3편광전환부재(330)에 의해 편광이 변환되어 이방층(710)에 입사될 수 있고 출광면(260b)에 거의 수직인 방향으로 출사될 수 있게 된다. 도광판(260)의 상부에 제2출광패턴(740a)의 배열방향이 제1출광패턴(720a)의 배열방향과 수직인 제2출광층(740)이 마련되는 경우 수직 출사광량은 더욱 증대되는 구조가 된다.

도 11은 본 발명의 실시예에 의한 디스플레이 장치를 개략적으로 보인 단면도이다. 도면을 참조하면, 디스플레이 장치는 광원(100)과 편광된 컬러 광을 제공하는 조명장치(2030)와 상기 조명장치(2030)에서 출사된 광을 이용하여 영상을 형성하는 디스플레이 패널(50)을 포함한다. 조명장치(2030)는 제1실시예(도2의 2030)의 구조로 도시되었지만 제2 내지 제4실시예에 의한 조명장치(도7의 5030, 도8의 6030, 도9의 7030)가 채용되는 것도 가능하다. 상기 조명장치들이 직선편광되고 출사면에 수직인 방향으로 콜리메이팅 될 뿐만 아니라 색 순도 특성이 개선된 컬러 광을 제공하는 원리는 전술한 바와 같다. 디스플레이 패널(50)은 예를 들면 액정 패널일 수 있다. 디스플레이 패널(50)의 상부에 확산판(60)을 더 구비할 수 있다. 디스플레이 패널(50)은 조명장치(2030)에서 출사된 광을 이용하여 영상을 형성하며, 확산판(60)은 디스플레이 패널(50)을 통해 형성된 영상에 대해 시야각 확보를 위해 광을 확산하기 위해 사용된다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 조명장치는 편광 효율이 개선되고 수직 출사광이 증가되는 구조의 편광도광판 유닛과 콜레스테릭 액정 컬러필터를 함께 구비하여, 편광 효율이 높으며 색 순도 특성이 향상된 편광된 컬러 광을 제공한다.

본 발명의 실시예들에 의한 조명장치는 다음과 같은 장점을 갖는다.

첫째, 편광도광판 유닛이 편광을 분리하여 출사하는 구조는 흡수형 편광판과는 달리, 출사되지 않은 편광을 반사시키고 이러한 편광이 도광판 내에서 재활용 되어 다시 출사될 수 있는 구조이므로 광이용효율이 높다.

둘째, 흡수형 컬러필터를 사용하지 않고 선택 반사 특성을 갖는 콜레스테릭 액정 컬러필터를 사용하며 반사된 광은 도광판 내에서 재활용되어 다시 출사될 수 있는 구조이므로 광이용효율이 높다.

셋째, 콜레스테릭 액정 컬러필터에 입사되는 광은 입사면에 거의 수직인 방향으로 입사되게 되므로 색 순도 특성이 향상된 광이 제공된다.

넷째, 따라서, 디스플레이 장치에 채용되었을 때 전력소모가 적으며 화질특성이 우수하다.

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.

Claims

광원;과

상기 광원에서 조사된 광을 직선편광의 광으로 바꾸고 콜리메이팅 시키는 편광도광판 유닛;과

상기 편광도광판 유닛의 상부에 배치된 것으로, 광의 편광상태 및 파장 대역에 따라 선택 반사 특성을 갖는 콜레스테릭 액정 컬러필터;를 포함하여 편광된 컬러 광을 제공하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
제1항에 있어서,

상기 콜레스테릭 액정 컬러필터와 상기 편광도광판 유닛 사이에 배치된 것으로, 상기 편광도광판 유닛에서 출사된 직선편광의 광을 원편광의 광으로 바꾸는 제1편광전환부재;와

상기 콜레스테릭 액정 컬러필터의 상부에 배치된 것으로 상기 콜레스테릭 액정 컬러필터를 투과한 원편광의 광을 직선편광의 광으로 바꾸는 제2편광전환부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
제1항에 있어서, 상기 편광도광판 유닛은,

상기 광원으로부터의 광을 가이드하는 도광판;과

상기 도광판의 상부에 마련된 것으로, 상기 도광판에서 출사된 광을 상부로 반사시키기 위한 경사면을 가지는 복수개의 반사패턴을 구비하는 콜리메이팅 부재;와

상기 복수개의 반사패턴과 상기 도광판 사이 각각에 마련된 것으로, 상기 도광판으로부터 입사되는 광 중 제1편광의 광은 투과시키고 상기 제1편광과 수직인 제2편광의 광은 반사시키는 편광분리층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
제3항에 있어서,

상기 반사패턴은 다면체패턴인 것을 특징으로 하는 편광도광판 유닛.
제3항에 있어서,

상기 편광분리층은 굴절률이 다른 복수개의 박막층이 적층되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 조명장치.
제3항에 있어서,

상기 편광분리층은 굴절률이 다른 물질로 된 두 박막층이 교차 적층된 복수개의 박막층으로 이루어지는것을 특징으로 하는 조명장치.
제3항에 있어서,

상기 콜리메이팅 부재는, 상기 경사면의 기울기를 조절하여, 상기 경사면에서 전반사되어 상기 콜리메이팅 부재의 상면을 통해 출사되는 광과 상기 상면의 법 선과 이루는 각이 ±10°범위가 되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 조명장치.
제3항에 있어서,

상기 반사패턴은 일차원 또는 이차원 어레이 형태로 배열된 것을 특징으로 하는 조명장치.
제3항에 있어서,

상기 도광판의 측부에 배치된 반사판;을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
제9항에 있어서,

상기 도광판과 상기 반사판 사이에 제3편광전환부재가 더 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 조명장치.
제3항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 도광판의 하면에 제4편광전환부재가 더 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 조명장치.
제3항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 편광분리층을 구성하는 각각의 박막층은 Al₂O₃, CeO₂, Ta₂O₅, TiO₂, ZnS, ZrO₂, CaF₂, MgF₂ 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 조명장치.
제3항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 도광판과 상기 편광분리층 사이에 상기 도광판의 굴절률보다 낮은 굴절률을 갖는 물질로 된 접착층이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 조명장치.
제1항에 있어서, 상기 편광도광판 유닛은,

광원으로부터의 광을 가이드하는 도광판;과

상기 도광판 위에 형성된 것으로, 오목하게 함몰되어 형성된 오목부와 볼록하게 형성된 볼록부로 이루어진 출사유닛이 반복 배열된 제1층 및 상기 제1층 위에 형성되며 입사광의 편광에 따라 다른 굴절률을 갖는 이방성물질로 형성된 제2층을 구비하는 미세구조층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
제13항에 있어서,

상기 출사유닛과 이웃하는 출사유닛 사이에 평면부가 구비되는 것을 특징으로 하는 조명장치.
제14항에 있어서,

상기 오목부는 곡면과 평면으로 이루어진 것을 특징으로 하는 조명장치.
제1항에 있어서, 상기 편광도광판 유닛은,

상기 광원으로부터의 광을 가이드하는 도광판;과

상기 도광판 위에 형성된 것으로, 오목하게 함몰되어 형성된 제1오목부와 볼록하게 형성된 볼록부와 상기 볼록부에 연속적으로 형성된 제2오목부로 이루어진 출사유닛이 반복 배열된 제1층 및 상기 제1층 위에 형성되며 입사광의 편광에 따라 다른 굴절률을 갖는 이방성물질로 형성된 제2층을 구비하는 미세구조층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
제17항에 있어서,

상기 제1, 제2 오목부는 곡면과 평면으로 이루어진 것을 특징으로 하는 조명장치.
제17항에 있어서,

상기 출사유닛과 이웃하는 출사유닛 사이에 평면부가 구비되는 것을 특징으로 하는 조명장치.
제14항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 도광판과 상기 미세구조층이 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제1항에 있어서, 상기 편광도광판 유닛은,

상기 광원으로부터의 광을 가이드하는 도광판;과

상기 광원과 인접한 상기 도광판의 측단에 인접하게 마련되어 광의 입사각 분포를 줄여 상기 도광판에 입사하도록 하는 콜리메이터;와

상기 도광판의 하부에 마련된 것으로 편광 방향에 따라 상이한 굴절률을 갖는 이방성 물질로 이루어진 이방층;과

상기 이방층의 하부에 마련된 것으로, 상기 이방층을 투과한 광을 반사시켜 도광판의 상부로 향하게 하는 복수개의 제1출광패턴이 형성된 제1출광층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
제21항에 있어서, 상기 콜리메이터는,

상기 광원 쪽이 좁고 도광판 쪽이 넓은 사다리꼴 형태로 마주보게 배치된 복수개의 반사경; 및

상기 마주보는 반사경들 사이에 배치된 것으로, 밑면이 상기 광원을 향하고 상기 밑면과 마주보는 모서리가 상기 도광판을 향하는 삼각프리즘;을 포함하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
제21항에 있어서,

상기 제1출광패턴은 프리즘패턴인 것을 특징으로 하는 조명장치.
제21항에 있어서,

상기 출광패턴은 제1방향을 따라 일차원 어레이로 배열된 것을 특징으로 하는 조명장치.
제24항에 있어서,

상기 도광판의 상면에 제2출광패턴이 형성된 제2출광층을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
제25항에 있어서,

상기 제2출광패턴은 상기 제1방향과 수직인 제2방향을 따라 일차원 어레이로 배열된 것을 특징으로 하는 조명장치.
제21항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 도광판의 측부에 배치된 반사판;을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
제27항에 있어서,

상기 도광판과 상기 반사판 사이에 제3편광전환부재가 더 구비되어 있는 것 을 특징으로 하는 조명장치.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 조명장치;와

상기 조명장치에서 출사된 광을 이용하여 영상을 형성하는 디스플레이 패널;을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
제14항 내지 제19항 중 어느 한 항의 조명장치;와

상기 조명장치에서 출사된 광을 이용하여 영상을 형성하는 디스플레이 패널;을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
제21항 내지 제26항 중 어느 한 항의 조명장치;와

상기 조명장치에서 출사된 광을 이용하여 영상을 형성하는 디스플레이 패널;을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.