KR100634550B1

KR100634550B1 - 편광변환시스템 및 그 제조 방법 및 이를 적용한액정표시장치

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Publication number: KR100634550B1
Application number: KR1020050078035A
Authority: KR
Inventors: 황성모; 남승호; 이문규; 김영찬; 위동호; 김경엽
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-08-24
Filing date: 2005-08-24
Publication date: 2006-10-16
Anticipated expiration: 2025-08-24
Also published as: US20070046897A1; US8218123B2; US20100316812A1

Abstract

편광 변환시스템 및 그 제조방법이 개시되어 있다. 개시된 편광 변환시스템은, 입사되는 비편광의 광을 편광에 따라 분리하는 편광분리부와; 편광분리부에 대응되게 입사광을 편광변환시키는 정도가 서로 다른 제1 및 제2영역을 구비하여, 입사광을 특정 편광의 광으로 변환시키는 편광변환부;를 포함하는 것을 특징으로 한다. 개시된 편광 변환시스템 제조방법은, 편광 분리 부분과 광로변경부분을 포함하는 편광분리부를 준비하는 단계와; 편광분리부 상에 광반응성 포토폴리머가 도포된 제1액정배향층을 가지는 제1부재를 위치시키는 단계와; 편광분리부의 편광 분리 부분으로 제1편광의 자외선 광을 입사시켜, 제1액정배향층의 편광 분리 부분에 대응하는 영역 또는 광로 변경 부분에 대응하는 영역에 자외선 광이 조사되도록 하여, 제1액정배향층에 배향 상태가 서로 다르게 되는 두 종류의 배향영역을 형성하는 단계와; 광반응성 포토폴리머가 도포된 제2액정배향층을 가지는 제2부재 전면에 제1편광과 직교하는 제2편광의 자외선광을 조사하여 단일 배향영역을 형성하는 단계와; 제1 및 제2부재 사이에 액정을 주입하여, 편광분리부의 편광 분리부분 및 광로변환부분과 자동 정렬되어, 입사광을 편광변환시키는 정도가 서로 다른 제1 및 제2영역을 가지며, 액정 및 액정고분자 중 어느 하나로 된 액정층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

편광변환시스템 및 그 제조 방법 및 이를 적용한 액정표시장치{Polarization converting system and method for manufacturing the same and liquid crystal display apparatus employing it}

도 1은 일본공개특허2004-272106호에 개시된 편광 변환시스템을 개략적으로 보여준다.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 편광 변환시스템을 개략적으로 보여준다.

도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 제1실시예에 따른 편광 변환시스템을 제조하는 과정을 개략적으로 보여준다.

도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 편광 변환시스템을 개략적으로 보여준다.

도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 편광 변환시스템을 개략적으로 보여준다.

도 6은 본 발명에 따른 편광 변환시스템을 적용하는 액정표시장치의 일 실시예를 개략적으로 보여준다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10,50,70,110...편광 변환시스템 20,80...편광분리부

21...제1편광분리기 23...제1반사기

27(27')...반사부재(차광부재) 30...편광변환부

31,32...제1 및 제2영역 33...액정층

34...편광보존영역 35...편광변환영역

36,37...제1 및 제2액정배향층 36a,37a...수평 배향영역

36b...수직 배향영역 55...마이크로 렌즈 어레이

81,83...제1 및 제2분리부재 84...경계면

85...굴절부 100...백라이트 시스템

130...액정 패널

본 발명은 편광 변환시스템 및 그 제조 방법 및 이를 적용한 액정표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 편광분리소자와 편광변환소자의 오정렬에 의한 광손실을 줄일 수 있도록 된 편광변환시스템 및 그 제조 방법 및 이를 적용한 액정표시장치에 관한 것이다.

현재 액정표시장치에서는 광원에서 출사되는 총광량 대비 5% 내외의 광만이 유효광으로 이용되고 있는 실정이다. 이러한 광이용 효율 저하의 가장 큰 원인은 칼라 필터 및 흡수형 편광판에서의 광 흡수이다.

액정표시 패널(LCD panel)에서, 액정층 양편에 배치되는 흡수형 편광판은 기 본적으로 입사하는 비편광 광의 50%를 흡수하기 때문에 이를 대체하거나 혹은 편광판에 입사하는 대부분의 광을 편광판의 투과축과 평행한 편광으로 변환시켜 결과적으로 광이용 효율을 증가시키려는 연구가 활발히 진행되고 있다.

그러한 연구 중의 하나로 홀로그램 소자 또는 편광빔스프리터(PBS:Polarizing Beam Splitter) 등으로 입사하는 비편광빔을 서로 직교하는 두 개의 선편광으로 분리하고, 하나의 선편광 경로상에 선택적으로 1/2 파장판(half wave plate)을 구비하여 편광을 90도 회전시켜, 결과적으로 액정표시 패널에 입사하는 모든 광의 편광을 특정 상태의 선편광으로 변환함으로써, 흡수형 편광판에서의 광흡수 등을 제거하여 광이용 효율을 증가시키려는 시도들이 있다. 이와 같이, 모든 광의 편광을 특정 상태의 선편광으로 변환시키도록 편광빔스프리터와 1/2파장판 등을 구비하는 시스템을 편광 변환시스템이라 한다.

도 1을 참조하면, 종래의 편광 변환시스템은, 직각 삼각형상의 단면 형상을 가지는 경사부(3)(7)의 경사면(3a)(7a)이 동일 방향을 향하도록 소정 간격으로 배열되어 있는 제1 및 제2광투과성 부재(1)(5)와, 상기 경사면(3a)(7a)에 형성된 제1 및 제2편광분리막(2)(6)과, 상기 제1광투과성부재(1)의 반대면의 그 제1광투과성부재(1)의 경사부(3)에 대응하는 위치에 설치된 1/2 파장판(9)과, 제2광투과성부재(5)의 반대면의 그 제2광투과성부재(5)의 경사부(7)에 대응하는 위치에 설치된 차광부(8)를 포함하여 구성된다. 상기 제1 및 제2광투과성부재(1)(5)는, 광투과성 수 지를 이용하여 형성되며, 각 경사부(3)(7)의 경사면(3a)(7a)이 서로 대향하도록 서로 결합된다.

상기와 같은 구성을 갖는 종래의 편광 변환시스템에서, 차광부(8) 사이의 영역으로 입사된 비편광의 광은 제1광투과성부재(1)의 경사부(3)에 마련된 제1편광분리막(2)에서 편광에 따라 분리된다. P 편광의 광은 제1편광분리막(2)을 투과하고 1/2파장판(9)에 의해 S 편광의 광으로 된다. 제1편광분리막(2)에서 반사된 S 편광의 광은 제2광투과성부재(5)의 경사부(7)에 마련된 제2편광분리막(6)에서 다시 반사되어, 상기 제1편광분리막(2)을 투과한 P 편광의 광과 같은 방향으로 진행한다.

상기와 같은 구성을 갖는 종래의 편광 변환시스템을 이용하면, 비편광의 광을 특정 선편광의 광으로 변환할 수 있다.

그런데, 종래의 편광 변환시스템은, 제1광투과성부재(1)의 경사부(3)에 마련된 제1편광분리막(2)에 대응되게 1/2 파장판(9)을 별도의 공정에 의해 설치하여야 하므로, 1/2 파장판(9)과 제1편광분리막(2) 사이에 오정렬이 발생할 수 있으며, 이에 의해 편광변환 효율이 저하된다. 예를 들어, 1/2파장판(9)이 제1편광분리막(2)에 대한 최적 위치에서 벗어나게 위치되는 경우, 제1편광분리막(2)을 투과한 P 편광의 광의 일부는 1/2 파장판(9)을 통과하지 않고, 그대로 진행하고, 제1 및 제2편광분리막(2)(6)에서 반사된 S 편광의 일부는 1/2 파장판(9)을 통과하게 되어 P 편광의 광으로 된다. 이에 의해, 종래의 편광 변환 시스템으로부터 나오는 광에는 원하지 않은 P 편광의 광이 일부 포함되게 되어, 결과적으로 편광 변환 효율이 저하되게 된다.

또한, 이러한 종래의 편광 변환시스템 제작시, 제1편광분리막(2)과 1/2 파장판(9) 사이의 오정렬을 방지하고자 하는 경우에는, 정밀 정렬(aligning)이 필요하므로, 제조 비용 증가가 초래된다.

본 발명은 상기한 바와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 단일 공정에 의해 편광분리 소자와 편광 변환소자를 자동 정렬시킴으로써 오정렬에 의한 광손실을 줄일 수 있고 간단한 제조 공정으로 편광 변환 효율 및 광이용 효율을 대폭적으로 개선할 수 있는 편광 변환시스템 및 그 제조 방법 및 이를 적용한 액정표시장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 편광 변환시스템은, 입사되는 비편광의 광을 편광에 따라 분리하는 편광분리부와; 상기 편광분리부에 대응되게 입사광을 편광변환시키는 정도가 서로 다른 제1 및 제2영역을 구비하여, 입사광을 특정 편광의 광으로 변환시키는 편광변환부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제1 및 제2영역 중 어느 한 영역은, 입사되는 광의 편광상태를 그대로 유지시키는 편광보존영역이고, 다른 영역은 입사되는 광의 편광을 상기 편광보존영역을 통과하는 광과 동일 편광으로 바꾸어주는 편광변환영역일 수 있다.

상기 편광변환부는, 입사광을 편광변환시키는 정도가 서로 다른 상기 제1 및 제2영역을 구비하며, 액정 및 액정고분자 중 어느 하나로 된 액정층;을 포함할 수 있다.

이때, 상기 액정층의 제1 및 제2영역 중 어느 한 영역은 입사되는 광의 편광상태를 그대로 유지시키는 편광보존영역이고, 다른 영역은 입사되는 광의 편광을 상기 편광보존영역을 통과하는 광과 동일 편광으로 바꾸어주는 편광변환영역일 수 있다.

상기 편광변환부는, 그 사이에 상기 액정층이 위치되는 제1 및 제2액정배향층;을 더 포함하며, 상기 액정층의 상기 편광변환영역은 비틀린 네마틱 모드(Twisted Nematic mode)로 형성되고, 상기 액정층의 상기 편광보존영역은 혼성 배향 네마틱(HAN: Hybrid Aligned Nematic) 모드로 형성될 수 있다.

상기 제1액정배향층에는 수평 배향영역과 수직 배향 영역이 형성되고, 상기 제2액정배향층은 전체적으로 수평 배향영역이 형성되어, 상기 제1액정배향층의 수평 배향영역에 대응하는 액정층의 편광변환영역은 비틀린 네마틱 모드가 되고, 상기 제1액정배향층의 수직 배향영역에 대응하는 액정층의 편광보존영역은 혼성 배향 네마틱 모드가 되도록 형성될 수 있다.

상기 제1 및 제2액정배향층은, 포토폴리머를 사용하여 형성될 수 있다.

상기 제1액정배향층의 수평 배향영역 및 수직 배향영역은 제1편광의 자외선광을 선택적으로 조사하여 형성되고, 상기 제2액정배향층의 수평 배향영역은 상기 제1편광에 직교하는 제2편광의 자외선광을 조사하여 형성될 수 있다.

상기 제1 및 제2편광의 자외선광은 서로 직교하는 선편광의 자외선광일 수 있다.

상기 편광변환부에는 상기 제1 및 제2영역이 교대로 형성되어 있다.

본 발명의 일 특징에 따르면, 상기 편광분리부는, 상기 편광변환부의 제1 및 제2영역 중 일 영역에 대응되는 위치에서 입사되는 비편광된 광을 편광에 따라 분리하는 편광분리 부분과; 상기 제1 및 제2영역 중 다른 영역에 대응되는 위치에서 분리된 서로 직교하는 편광을 가지는 두 광이 동일 방향으로 진행되도록 하는 광로변경 부분을 포함한다.

여기서, 상기 편광분리 부분은, 입사되는 비편광된 광을 편광에 따라 투과 및 반사시켜 분리하는 제1편광분리기;를 포함하며, 상기 광로변경 부분은, 상기 제1편광분리기에서 반사된 소정 편광의 광을 반사시켜, 상기 제1편광분리기를 투과한 직교하는 다른 편광의 광과 같은 방향으로 진행하도록 하는 제1반사기;를 포함하며, 상기 제1편광분리기 및 제1반사기가 상기 편광변환부의 제1 및 제2영역의 배열에 대응되게 교대로 배열되고, 상기 제1반사기는, 반사 미러 및 상기 제1편광분리기에서 반사된 소정 편광의 광을 반사시키는 기능을 하는 편광분리기 중 어느 하나일 수 있다.

상기 비편광된 광이 제1편광분리기로만 입사되도록, 상기 편광분리부의 상기 비편광된 광이 입사되는 쪽의 상기 제1반사기에 대응하는 위치에 반사 미러 및 차광부재 중 어느 하나를 구비할 수 있다.

이 대신에, 서로 인접하는 제1편광분리기 및 제1반사기 쌍에 각각 대응되게 상기 편광분리부의 비편광된 광이 입사되는 쪽에 어레이로 배치된 마이크로 렌즈;를 더 구비하여, 입사되는 비편광된 광을 모아 상기 제1편광분리기로 입사되는 광량을 증가시키도록 형성될 수 있다.

상기 편광분리부는 일면에 복수의 경사부가 형성된 플레이트를 포함하며, 소정 경사부의 경사면에 상기 제1편광분리기가 마련되고 인접하는 다른 경사부의 경사면에 상기 제1반사기가 마련되어, 상기 제1편광분리기 및 제1반사기는 상기 복수의 경사부에 교대로 위치되는 구조로 이루어질 수 있다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 편광분리부는, 상기 제1 및 제2영역 중 어느 일 영역에 각각 대응되게 배치된 복수의 제1분리부재와; 일면에 상기 제1분리부재가 각각 삽입 결합되는 복수의 결합홈이 형성되고, 상기 제1 및 제2영역 중 다른 영역에 대응되게 반대면에 상기 광로변경 부분에 해당하는 복수의 굴절부가 형성된 제2분리부재;를 포함하며, 상기 제1 및 제2분리부재 중 어느 하나는 이방성 매질, 다른 하나는 등방성 매질로 이루어지고, 상기 제1분리부재와 상기 제2분리부재의 결합홈은, 상기 제1 및 제2분리부재의 경계면이 경사면을 이루도록 형성되어, 상기 경계면이 상기 편광 분리 부분에 해당하며, 상기 제1분리부재에 입사되는 비편광된 광이 상기 경계면에서 편광에 따라 직진 투과 및 굴절되어 분리되고, 상기 굴절부는, 상기 경계면에서 굴절된 소정 편광의 광을 굴절시켜 상기 경계면을 투과한 광과 나란한 방향으로 진행시키도록 마련될 수 있다.

상기 굴절부는, 상기 다른 영역에 대응되게 상기 제2분리부재의 반대면에 상기 경계면에서 굴절되어 진행하는 광을 굴절시키도록 경사진 면을 가지는 하나 또는 서로 인접하는 복수의 굴절홈을 구비할 수 있다.

상기 적어도 하나 이상의 굴절홈은 그 단면이 삼각형 형상일 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 편광 변환시스템 제조 방법은,

비편광의 광을 편광에 따라 분리시키는 편광 분리 부분과, 분리된 서로 직교하는 편광을 가지는 두 광이 동일 방향으로 진행되도록 하는 광로변경부분을 포함하는 편광분리부를 준비하는 단계와; 상기 편광분리부 상에 광반응성 포토폴리머가 도포된 제1액정배향층을 가지는 제1부재를 위치시키는 단계와; 상기 편광분리부의 편광 분리 부분으로 제1편광의 자외선 광을 입사시켜, 상기 제1액정배향층의 상기 편광 분리 부분에 대응하는 영역 및 상기 광로 변경 부분에 대응하는 영역 중 어느 한 영역에만 자외선 광이 조사되도록 하여, 상기 제1액정배향층에 배향 상태가 서로 다르게 되는 두 종류의 배향영역을 형성하는 단계와; 광 반응성 포토폴리머가 도포된 제2액정배향층을 가지는 제2부재 전면에 상기 제1편광과 직교하는 제2편광의 자외선광을 조사하여 단일 배향영역을 형성하는 단계와; 상기 제1 및 제2부재 사이에 액정을 주입하여, 상기 편광분리부의 편광 분리부분 및 광로변환부분과 자동 정렬되어, 입사광을 편광변환시키는 정도가 서로 다른 제1 및 제2영역을 가지며, 액정 및 액정고분자 중 어느 하나로 된 액정층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 편광분리부의 상기 편광분리 부분과 상기 광로변경 부분은 교대로 배열되고, 상기 편광변환부에는 상기 편광분리부의 편광분리 부분과 광로변경 부분의 배열에 대응되게 상기 제1 및 제2영역이 교대로 배열되게 형성될 수 있다.

상기 편광분리부는 상기 편광 분리부분으로만 광을 입사시키도록 있도록 형 성된다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시장치는, 액정 패널과; 상기 액정 패널에 광을 조사하는 백라이트 시스템과; 상기 백라이트 시스템으로부터 조사된 광을 특정 편광의 광으로 변환시켜 상기 액정 패널로 입사되도록 하는 상기한 특징점 중 적어도 어느 하나를 포함하는 본 발명에 따른 편광 변환시스템;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시장치는, 액정 패널과; 상기 액정 패널에 광을 조사하는 백라이트 시스템과; 상기 백라이트 시스템으로부터 조사된 광을 특정 편광의 광으로 변환시켜 상기 액정 패널로 입사되도록 하는 상기한 방법에 의해 제조된 편광 변환시스템;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 실시예들에 따른 편광 변환시스템 및 그 제조 방법 및 이를 적용한 액정표시장치를 상세히 설명한다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 편광 변환시스템(10)은, 입사되는 비편광의 광을 편광에 따라 분리하는 편광분리부(20)와, 상기 편광분리부(20)에 대응되게 입사광을 편광변환시키는 정도가 서로 다른 제1 및 제2영역(31)(32)을 구비하여 입사광을 특정 편광의 광으로 변환시키는 편광변환부(30)를 포함하여 구성된다. 상기 편광변환부(30)에는 상기 제1 및 제2영역(31)(32)이 교대로 형성되어 있다. 상기 편광분리부(20)는 편광분리소자로서 기능을 한다. 상기 편광변환부(30) 는 편광변환소자에 대응하는 기능을 한다.

상기 편광분리부(20)는, 편광변환부(30)의 제1 및 제2영역(31)(32) 중 일 영역에 대응되는 위치에서 입사되는 비편광된 광을 편광에 따라 분리하는 편광분리 부분과, 상기 제1 및 제2영역(31)(32) 중 다른 영역에 대응되는 위치에서 입사광이 상기 다른 영역으로 진행되도록 하는 광로변경 부분을 포함하며, 상기 편광분리 부분과 상기 광로변경 부분이 상기 편광변환부(30)의 제1 및 제2영역(31)(32)의 배열에 대응되게 교대로 배열된다.

본 발명의 제1실시예에서, 상기 편광분리 부분은 입사되는 비편광된 광을 편광에 따라 투과 및 반사시켜 분리하는 제1편광분리기(21)를 포함한다. 상기 광로 변경 부분은, 상기 제1편광분리기(21)에서 반사된 소정 편광의 광을 반사시켜, 상기 제1편광분리기(21)를 투과한 직교하는 다른 편광의 광과 같은 방향으로 진행하도록 하는 제1반사기(23)를 포함한다.

상기 제1편광분리기(21) 및 제1반사기(23)는 상기 편광변환부(30)의 제1 및 제2영역(31)(32)의 배열에 대응되게 교대로 배열된다.

상기 제1반사기(23)로는 반사 미러를 구비할 수 있다. 또한 상기 제1반사기(23)로는, 상기 제1편광분리기(21)에서 반사된 소정 편광의 광을 반사시키도록, 예컨대, 상기 제1편광분리기(21)와 실질적으로 동일한 기능을 하는 편광분리기를 구비할 수도 있다.

상기 편광분리부(20)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 일면에 복수의 경사부(26)가 형성된 플레이트(25)를 구비하며, 각 경사부(26)의 경사면(26a)에 교대로 제1편광분리기(21) 및 제1반사기(23)가 위치되는 구조로 이루어질 수 있다. 소정 경사부의 경사면에 제1편광분리기(21)가 마련되면, 인접하는 다른 경사부의 경사면에 제1반사기(23)가 마련된다. 상기 경사부(26)는 그 단면이 직각 삼각형 형상을 가지도록 형성될 수 있다.

상기 플레이트(25)의 반대면에는, 비편광된 광이 상기 제1편광분리기(21)로만 입사되도록, 제1반사기(23)에 대응하는 위치에 반사 미러(27)를 구비할 수 있다. 상기 반사 미러(27) 대신에 광의 입사를 차단하는 차광부재(27')를 구비할 수도 있다.

상기와 같은 구성을 가지는 편광분리부(20)에서, 제1편광분리기(21) 및 제1반사기(23)는 경사부(26)의 경사면(26a)에 박막 코팅(thin film coating)을 통해 형성될 수 있다.

한편, 상기 편광변환부(30)는 상기 제1 및 제2영역(31)(32) 중 어느 한 영역 예컨대, 상기 제1편광분리기(21)에 대응하는 제1영역(31)은 입사되는 광의 편광상태를 그대로 유지시키는 편광보존영역, 상기 제1반사기(23)에 대응하는 제2영역(32)은 입사되는 광의 편광을 상기 편광보존영역을 통과하는 광과 동일 편광으로 바꾸어주는 편광변환영역이 되도록 형성될 수 있다.

예를 들어, 상기 편광변환부(30)는, 도 2에 예시적으로 나타낸 바와 같이, 입사광을 편광변환시키는 정도가 서로 다른 상기 제1 및 제2영역(31)(32)이 교대로 배열된 구조의 액정층(33)을 포함하고, 상기 제1영역(31)이 편광보존영역(34), 상기 제2영역(32)이 편광변환영역(35)이 되도록 형성될 수 있다.

도 2에서는 제1편광분리기(21)가 s 편광의 광을 반사시키고 p 편광의 광을 투과시키며, 편광보존영역(34)이 제1편광분리기(21)에 대응되는 위치에 형성되고, 편광변환영역(35)이 제1반사기(23)에 대응되는 위치에 형성된 예를 보여준다. 이는 예시적인 것으로, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1편광분리기(21)는 s 편광의 광을 투과시키고, p 편광의 광을 반사시키도록 마련될 수도 있다. 또한, 편광보존영역(34)이 제1반사기(23)에 대응되는 위치에 형성되고, 편광변환영역(35)이 제1편광분리기(21)에 대응되는 위치에 형성될 수도 있다. 이하에서는, 기술의 편의 및 이해를 돕기 위해, 도 2에 도시된 경우를 기준으로 설명한다.

상기와 같은 편광보존영역(34) 및 편광변환영역(35) 쌍의 어레이를 구비하는 2-도메인(domain) 구조의 액정층(33)을 형성하기 위하여, 편광변환부(30)는 그 사이에 액정층(33)이 위치되며, 상기와 같은 2-도메인 구조의 액정층(33)을 형성하기 위한 제1 및 제2액정배향층(36)(37)을 더 포함한다.

상기 액정층(33)의 편광변환영역(35)은 비틀린 네마틱 모드(Twisted Nematic mode, 이하, TN 모드)로 형성되고, 상기 액정층(33)의 편광보존영역(34)은 혼성 배향 네마틱(HAN: Hybrid Aligned Nematic) 모드로 형성될 수 있다. 여기서, TN 모드는 액정 디렉터와 나란한 방향으로 선편광된 광이 입사되면, 그 입사된 광의 편광 방향을 90도 회전시켜, λ/2 만큼 위상을 지연시키는 1/2 파장판으로서 역할을 하는 모드이다. HAN 모드는 입사광의 편광을 변화시키지 않아, 위상을 지연시키지 않는 모드이다.

액정층(33)을 TN 모드의 편광변환영역(35) 및 HAN 모드의 편광보존영역(34) 이 교대로 배열된 구조로 형성하기 위하여, 편광분리부(20)에 가까운 상기 제1액정배향층(36)에는 수평 배향영역(36a)과 수직 배향영역(36b)을 교대로 배열되게 형성하고, 반대쪽에 위치된 제2액정배향층(37)에는 전체적으로 수평 배향영역(37a)을 형성할 수 있다. 상기 수평 배향영역(36a)은 액정을 수평 배향(homogeneous alignment)시키는 영역이다. 상기 수직 배향영역(36b)은 액정을 수직 배향(homeotropic alignment)시키는 영역이다.

이와 같이 제1 및 제2액정배향층(36)(37)을 형성한 다음, 그 사이로 액정 예컨대, 네마틱 액정을 주입하면, 제1액정배향층(36)의 수평 배향영역(36a)에 대응하는 액정층(33)의 영역은 TN 모드로 배향(align)된 편광변환영역(35)이 되고, 제1액정배향층(36)의 수직 배향영역(36b)에 대응하는 액정층(33)의 영역은 HAN 모드로 배향된 편광보존영역(34)이 된다.

상기 제1 및 제2액정배향층(36)(37)은 포토폴리머로 이루어지며, 소정 편광의 자외선광을 이용하여 상기와 같은 배향 영역을 가지도록 형성된다.

즉, 포토폴리머로 된 제1액정배향층(36)에 제1편광 예컨대, s 편광의 자외선광을 상기 편광분리부(20)를 이용하여 선택적으로 조사하면 수평 배향영역(36a) 및 수직 배향영역(36b)이 교대로 배열되게 형성된다. 포토폴리머로 된 제2액정배향층(37)에 상기 제1편광에 직교하는 제2편광 예컨대, p 편광의 자외선광을 조사하면 상기 제1액정배향층(36)의 수평 배향영역(36a)과는 수직인 방향으로 전체적으로 수평 배향영역(37a)이 형성될 수 있다.

제1액정배향층(36)에서, 제1편광의 자외선광이 조사된 영역은 수평 배향영역 (36a)으로 형성되고, 자외선광이 조사되지 않은 영역은 수직 배향영역(36b)이 된다. 또한, 제2액정배향층(37) 전체에 제2편광의 자외선광을 조사하면, 전체적으로 제1액정배향층(36)의 수평 배향영역(36a)과 직교하는 방향으로 액정을 배향시키는 수평 배향영역(37a)이 형성된다.

도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 제1실시예에 따른 편광 변환시스템(10)을 제조하는 과정을 개략적으로 보여준다. 도 3a 내지 도 3c에서는 본 발명의 제1실시예에 따른 편광 변환시스템(10)의 제조 과정을 예시적으로 보여주는데, 도 3a 내지 도 3c의 제조 과정은 후술하는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 편광 변환시스템 제조시에도 적용될 수 있다.

도 3a를 참조하면, 전술한 바와 같은 편광분리부(20)를 준비하고, 이 편광분리부(20) 상에 광반응성 포토폴리머로 도포된 제1액정배향층(36)을 가지는 제1부재(40)를 위치시킨다. 상기 제1부재(40)는 투명 기판(미도시)에 포토폴리머를 도포하여 제1액정배향층(36)을 형성한 것이다. 도 3a에서는 편의상 투명 기판의 도시는 생략하였다.

도 3b를 참조하면, 상기 제1액정배향층(36)에 수평 배향영역(36a) 및 수직 배향영역(36b)이 교대로 형성되도록 하기 위한, 제1편광의 자외선광의 선택적인 조사는 편광분리부(20)의 제1편광분리기(21)와 제1반사기(23)를 이용하여 이루어진다.

예를 들어, 도 3b에 나타낸 바와 같이, 상기 제1편광분리기(21)가 s 편광의 광은 반사시키고, p 편광의 광은 투과시키도록 마련되고, 상기 제1편광이 s 편광일 때, 입사되는 s 편광의 자외선광은 제1편광분리기(21)에서 반사되어 제1반사기(23)쪽으로 진행하고, 제1반사기(23)에서 반사되어 제1액정배향층(36)에 조사된다. 이에 의해, 제1액정배향층(36)의 제1반사기(23)에 대응하는 영역에는 s 편광의 자외선광이 조사되어 수평 배향영역(36a)이 형성되고, 나머지 영역에는 자외선광이 조사되지 않아 수직 배향영역(36b)으로 남게 된다. 따라서, 상기 제1편광분리기(21) 및 제1반사기(23) 배열에 대응되게, 교대로 수직 배향영역(36b) 및 수평 배향영역(36a)이 형성된다.

다음으로, 도 3c에 도시된 바와 같이, 광반응성 포토폴리머로 도포된 제2액정배향층(37)을 가지는 제2부재(45)에 상기 제1편광과 직교하는 제2편광 예컨대, p 편광의 자외선 광을 전면에 조사한다. 이 경우, 제2액정배향층(37)은 제1액정배향층(36)의 수평 배향영역(36a)의 배향 방향과 90도 회전된 수평 배향 상태가 된다. 여기서, 상기 제2부재(45)는 투명 기판(미도시)에 포토폴리머를 도포하여 제2액정배향층(37)을 형성한 것이다. 도 3c에서도 편의상 투명 기판의 도시는 생략하였다.

상기와 같이 제1 및 제2액정배향층(36)(37)을 형성하고, 이 제1 및 제2액정배향층(36)(37) 사이에 일정 간격 유지를 위한 스페이서(미도시)와 함께 예컨대, 네마틱 액정을 주입하면, 도 2에 도시된 바와 같은, 제1편광분리기(21)와 자동 정렬된 2-도메인 구조의 액정층(33)이 형성된다. 즉, 상기 제1액정배향층(36)의 수직 배향영역(36b) 및 수평 배향영역(36a)에 대응되게 편광보존영역(34) 및 편광변환영역(35)이 교대로 배열된 액정층(33)이 형성된다. 이 때, 상기 액정층(33)은 중합관능기를 갖는 액정과 광개시제를 함께 사용하여 광중합반응을 통해 액정고분자층의 형태로 제조될 수도 있다. 즉, 상기 액정층(33)은 액정 및 액정고분자 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.

상기 편광변환영역(35)은 입사광의 편광을 90도 회전시키고, 편광보존영역(34)은 편광을 보존하여 결과적으로 편광변환부(30)에서 출사하는 모든 광은 동일 선편광을 가지게 된다.

여기서, 제1편광이 p 편광이고, 제1편광분리기(21)가 s 편광의 광은 반사시키고, p 편광의 광은 투과시키도록 마련될 수도 있다. 이 경우, p 편광의 자외선광은 제1편광분리기(21)를 투과하여 제1액정배향층(36)에 조사되므로, 제1편광분리기(21)에 대응하는 제1액정배향층(36) 영역이 수평 배향영역(36a)으로 형성되고, 나머지 영역이 수직 배향영역(36b)으로 남게 된다. 이에 의해, 제1편광분리기(21)에 대응하는 액정층(33)의 제1영역(31)은 편광변환영역(35), 제1반사기(23)에 대응하는 액정층(33)의 제2영역(32)은 편광보존영역(34)이 된다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 제1편광의 자외선광을 편광분리부(20)를 이용하여 제1액정배향층(36)에 선택적으로 조사하므로, 편광분리부(20)의 제1편광분리기(21)와 1/2 파장판으로서 역할을 하는 편광변환영역(35)이 일련의 제조 공정에 의해 자동 정렬되므로, 종래의 편광 변환시스템(10)에서와 같은 오정렬 문제가 생기지 않는다.

도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 편광 변환시스템(50)을 개략적으로 보여준다. 본 실시예에 따른 편광 변환시스템(50)은, 도 2를 참조로 설명한 본 발명의 제1실시예에서의 비편광된 광이 제1편광분리기(21)로만 입사되도록 구비되는 반사 미러(27) 또는 차광부재(27') 대신에, 마이크로 렌즈 어레이(55)를 구비하는 점에 그 특징이 있다. 여기서, 도 2에서와 실질적으로 동일한 부재는 동일 참조부호로 표기하고 그 반복적인 설명을 생략한다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 편광 변환시스템(50)은, 서로 인접하는 제1편광분리기(21) 및 제1반사기(23) 쌍에 각각 대응되게 편광분리부(20)의 비편광된 광이 입사되는 쪽에 마이크로 렌즈 어레이(55)를 더 구비한다. 각 마이크로 렌즈(55a)는 입사되는 비편광된 광을 모아 제1편광분리기(21)로 입사시킨다. 마이크로 렌즈(55a)는 제1편광분리기(21)로 입사되는 광량을 증가시킨다.

도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 편광 변환시스템(70)을 개략적으로 보여준다.

본 발명의 제3실시예에 따른 편광 변환시스템(70)은, 도 2를 참조로 설명한 본 발명의 제1실시예에 따른 편광 변환시스템(10)와 그 편광분리부(80)에 차이가 있으며, 나머지 편광변환부(30)의 실질적인 구성은 본 발명의 제1실시예와 동일하다. 여기서, 도 2에서와 실질적으로 동일한 부재는 동일 참조부호로 표기하고 그 반복적인 설명을 생략한다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 편광 변환시스템(70)에 있어서, 편광분리부(80)는, 편광변환부(30)의 제1 및 제2영역(31)(32) 중 어느 일 영역 예컨대, 편광보존영역(34)에 각각 대응되게 배치된 복수의 제1분리부재(81)와, 일면에 상기 제1분리부재(81)가 각각 삽입 결합되는 복수의 결합홈이 형성되고 상기 편광변환부(30)의 제1 및 제2영역(31)(32) 중 다른 영역 예컨대, 편광변환영역(35) 에 대응되게 반대면에 광로변경 부분에 해당하는 복수의 굴절부(85)가 형성된 제2분리부재(83)를 포함한다. 여기서, 제1분리부재(81)가 편광변환영역(35)에 대응되게 위치되고, 제2분리부재(83)에 형성된 굴절부(85)가 편광보존영역(34)에 대응되게 위치될 수도 있다.

본 발명의 제3실시예에 따른 편광 변환시스템(70)에 입사되는 비편광된 광은 반사부재(27) 또는 차광부재(27')에 의해 제1분리부재(81)로만 입사될 수 있다.

상기 제1 및 제2분리부재(81)(83) 중 어느 하나는 이방성 매질, 다른 하나는 등방성 매질로 이루어진다. 예를 들어, 상기 제1분리부재(81)는 정상 굴절율 no, 이상 굴절율 ne를 가지는 이방성 매질로 이루어지고, 상기 제2분리부재(83)는 굴절율 ni(여기서, ni = no 또는 ne)를 가지는 등방성 매질로 이루어질 수 있다.

상기 제1분리부재(81)와 상기 제2분리부재(83)의 결합홈은, 상기 제1 및 제2분리부재(83)의 경계면(84)이 경사면을 이루도록 형성된다. 이때, 상기 경계면(84)은 거기에서 편광에 따른 광 분리가 이루어지므로, 편광 분리 부분에 해당한다. 제1분리부재(81)에 입사되는 비편광된 광은 이 경계면(84)에서 편광에 따라 직진 투과 및 굴절되어 분리된다.

상기 굴절부(85)는 상기 경계면(84)에서 굴절된 소정 편광의 광을 굴절 투과시켜 상기 경계면(84)을 투과한 직교하는 다른 편광의 광과 나란한 방향으로 진행시키도록 마련된다.

상기 굴절부(85)는 예컨대, 편광변환영역(35)에 대응되게 제2분리부재(83)의 반대면에 형성된 하나 또는 서로 인접하는 복수의 굴절홈(85a)(85b)을 구비할 수 있다. 상기 굴절홈(85a)(85b)은 상기 경계면(84)에서 굴절되어 진행하는 광을 굴절시켜 상기 경계면(84)을 투과한 광과 나란한 방향으로 진행시키도록 경사진 면을 가진다.

상기 굴절홈(85a)(85b)은 그 단면이 삼각형 형상으로 형성될 수 있다. 도 5에서는 각 굴절부(85)에 2개의 굴절홈(85a)(85b)이 인접하여 형성된 예를 보여준다. 굴절홈(85a)(85b)의 경사진 면의 전체 크기는 상기 제1 및 제2분리부재(83)의 경계면(84)에서 굴절되어 굴절부(85)쪽으로 진행하는 광의 범위를 커버할 수 있어야 한다. 하나의 굴절홈만을 이용하는 경우에는, 굴절홈이 보다 깊게 형성되어야 한다. 반면에, 도 5에 도시된 바와 같이, 복수개의 굴절홈(85a)(85b)을 이용하여, 상기 광의 범위를 복수로 분할하여 커버하는 경우에는 그만큼, 굴절홈(85a)(85b)의 깊이를 얕게 형성할 수 있어, 편광 변환시스템(10)의 두께를 줄이는데 기여할 수 있다.

도 6을 참조하면, 액정표시장치는 액정 패널(130)과, 이 액정 패널(130)에 광을 조사하는 백라이트 시스템(100)과, 상기 백라이트 시스템(100)으로부터 조사되는 광을 특정 편광의 광으로 변환시켜 상기 액정 패널(130)로 입사되도록 하는 편광 변환시스템(110)을 포함하여 구성된다. 상기 편광 변환시스템(110)으로는 도 2 내지 도 5를 참조로 설명한 본 발명의 다양한 실시예에 따른 편광 변환시스템 중 어느 하나를 적용한다.

상기 액정 패널(130)은, 제1 및 제2투명 기판(133)(138)과, 제1 및 제2기판(133)(138) 사이의 액정층(33)과, 제2투명 기판(138)의 내측면에 마련된 칼라 필터(137)와, 제1투명 기판(133) 외측에 마련된 편광자(polarizer:131), 제2투명 기판(138) 외측에 마련된 검광자(analyzer:139)를 포함하여 구성된다.

상기 제1 및 제2투명 기판(133)(138) 중 일 기판의 내측면에는 화소 단위로 액정층(135)을 제어하기 위해, 구동 전극(미도시)이 형성되고, 다른 기판의 내측면에는 공통 전극(미도시)이 형성된다. 상기 칼라 필터(137)는 화소 단위로 예컨대, R, G, B 칼라 요소를 포함하도록 구성된다.

상기 백라이트 시스템(100)은, 액정 패널(130) 전면에 조명광을 조사하기 위한 것으로, 도광판(105)과, 이 도광판(105) 양측에 배치된 램프 광원(101), 램프 광원(101)을 감싸는 반사경(102), 도광판(105) 아래에 마련된 반사판(103), 도광판(105) 상방에 마련된 콜리메이터(107)를 포함하여 구성될 수 있다. 램프 광원(101)에서 출사된 광은 도광판(105)으로 입사되고, 도광판(105)에 의해 가이드되어 상방으로 출사된다. 상기 콜리메이터(107)는 도광판(105)에서 출사되는 광을 평행광이 되도록 콜리메이팅한다.

백라이트 시스템(100)에서 출사된 광은 편광 변환시스템(110)에 의해 특정 편광의 광으로 변환되어 액정 패널(130)로 입사된다.

편광 변환시스템(110) 및 액정 패널(130)의 편광자(131)는 편광 변환시스템(110)으로부터 출사되는 광의 편광 방향이 상기 편광자(131)의 투과축이 일치하도록 마련된다.

편광자(131)를 통과한 일 선형 편광의 광은 액정층(135)에 입사된다. 전계 구동에 의해 액정층(135)의 액정 디렉터(director)의 방향을 바꿔줌으로써, 액정층(135)을 통과하는 광의 편광을 변화시키면, 검광자(139)를 통과하는 광량이 달라지고, 이에 의해 화상 정보 등이 표시된다.

액정 패널(130)에 입사되는 광이 단일 편광으로 될수록, 광 이용 효율을 높일 수 있는데, 비편광된 광을 특정 편광의 광으로 변환시키는 효율이 우수한 편광 변환시스템(110)을 사용하기 때문에, 우수한 광효율 특성을 갖는 액정표시장치를 실현할 수 있다.

도 6에서는 본 발명에 따른 편광 변환시스템을 적용하는 장치의 일 예로 액정표시장치를 보인 것으로, 본 발명에 따른 편광 변환시스템을 적용하는 장치가 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 도 6은 본 발명에 따른 편광 변환시스템을 적용하는 액정표시장치의 일 실시예를 보인 것일 뿐, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명에 따른 편광 변환시스템을 적용한 액정표시장치에 있어서, 액정 패널(130) 및 백라이트 시스템(100)은 액정표시장치 분야에서 알려져 있는 다양한 구조로 변형될 수 있다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, 일련의 공정에 의해 편광 변환시스템에서의 편광분리 부분과 편광 변환 부분을 자동 정렬시킬 수 있다. 따라서, 오정렬을 방지할 수 있어, 편광 변환 효율 및 광이용 효율을 대폭적으로 개선할 수 있으며, 간단한 제조 공정으로 제조가 가능하다.

Claims

입사되는 비편광의 광을 편광에 따라 분리하는 편광분리부와;

상기 편광분리부에 대응되게 입사광을 편광변환시키는 정도가 서로 다른 제1 및 제2영역을 구비하여, 입사광을 특정 편광의 광으로 변환시키는 편광변환부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 편광 변환시스템.
제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2영역 중 어느 한 영역은, 입사되는 광의 편광상태를 그대로 유지시키는 편광보존영역이고, 다른 영역은 입사되는 광의 편광을 상기 편광보존영역을 통과하는 광과 동일 편광으로 바꾸어주는 편광변환영역인 것을 특징으로 하는 편광 변환시스템.
제1항에 있어서, 상기 편광변환부는,

입사광을 편광변환시키는 정도가 서로 다른 상기 제1 및 제2영역을 구비하며, 액정 및 액정고분자 중 어느 하나로 된 액정층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 편광 변환시스템.
제3항에 있어서, 상기 액정층의 제1 및 제2영역 중 어느 한 영역은 입사되는 광의 편광상태를 그대로 유지시키는 편광보존영역이고, 다른 영역은 입사되는 광의 편광을 상기 편광보존영역을 통과하는 광과 동일 편광으로 바꾸어주는 편광변환영 역인 것을 특징으로 하는 편광 변환시스템.
제4항에 있어서, 상기 편광변환부는,

그 사이에 상기 액정층이 위치되는 제1 및 제2액정배향층;을 더 포함하며,

상기 액정층의 상기 편광변환영역은 비틀린 네마틱 모드(TN mode)로 형성되고, 상기 액정층의 상기 편광보존영역은 혼성 배향 네마틱(HAN: Hybrid Aligned Nematic) 모드로 형성되는 것을 특징으로 하는 편광 변환시스템.
제5항에 있어서, 상기 제1액정배향층에는 수평 배향영역과 수직 배향 영역이 형성되고, 상기 제2액정배향층은 전체적으로 수평 배향영역이 형성되어, 상기 제1액정배향층의 수평 배향영역에 대응하는 액정층의 편광변환영역은 비틀린 네마틱 모드가 되고, 상기 제1액정배향층의 수직 배향영역에 대응하는 액정층의 편광보존영역은 혼성 배향 네마틱 모드가 되도록 된 것을 특징으로 하는 편광 변환시스템.
제5항에 있어서, 상기 제1 및 제2액정배향층은, 포토폴리머를 사용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 편광 변환시스템.
제7항에 있어서, 상기 제1액정배향층의 수평 배향영역 및 수직 배향영역은 제1편광의 자외선광을 선택적으로 조사하여 형성되고, 상기 제2액정배향층의 수평 배향영역은 상기 제1편광에 직교하는 제2편광의 자외선광을 조사하여 형성되는 것 을 특징으로 하는 편광 변환시스템.
제8항에 있어서, 상기 제1 및 제2편광의 자외선광은 서로 직교하는 선편광의 자외선광인 것을 특징으로 하는 편광 변환시스템.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 편광변환부에는 상기 제1 및 제2영역이 교대로 형성된 것을 특징으로 하는 편광 변환시스템.
제10항에 있어서, 상기 편광분리부는,

상기 편광변환부의 제1 및 제2영역 중 일 영역에 대응되는 위치에서 입사되는 비편광된 광을 편광에 따라 분리하는 편광분리 부분과;

상기 제1 및 제2영역 중 다른 영역에 대응되는 위치에서 분리된 서로 직교하는 편광을 가지는 두 광이 동일 방향으로 진행되도록 하는 광로변경 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 편광 변환시스템.
제11항에 있어서, 상기 편광분리 부분은,

입사되는 비편광된 광을 편광에 따라 투과 및 반사시켜 분리하는 제1편광분리기;를 포함하며,

상기 광로변경 부분은,

상기 제1편광분리기에서 반사된 소정 편광의 광을 반사시켜, 상기 제1편광분 리기를 투과한 직교하는 다른 편광의 광과 같은 방향으로 진행하도록 하는 제1반사기;를 포함하며,

상기 제1편광분리기 및 제1반사기가 상기 편광변환부의 제1 및 제2영역의 배열에 대응되게 교대로 배열되고,

상기 제1반사기는, 반사 미러 및 상기 제1편광분리기에서 반사된 소정 편광의 광을 반사시키는 기능을 하는 편광분리기 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 편광 변환시스템.
제12항에 있어서, 상기 비편광된 광이 제1편광분리기로만 입사되도록, 상기 편광분리부의 상기 비편광된 광이 입사되는 쪽의 상기 제1반사기에 대응하는 위치에 반사 미러 및 차광부재 중 어느 하나를 구비하는 것을 특징으로 하는 편광 변환시스템.
제12항에 있어서, 서로 인접하는 제1편광분리기 및 제1반사기 쌍에 각각 대응되게 상기 편광분리부의 비편광된 광이 입사되는 쪽에 어레이로 배치된 마이크로 렌즈;를 더 구비하여, 입사되는 비편광된 광을 모아 상기 제1편광분리기로 입사되는 광량을 증가시키도록 된 것을 특징으로 하는 편광 변환시스템.
제12항에 있어서, 상기 편광분리부는 일면에 복수의 경사부가 형성된 플레이트를 포함하며, 소정 경사부의 경사면에 상기 제1편광분리기가 마련되고 인접하는 다른 경사부의 경사면에 상기 제1반사기가 마련되어, 상기 제1편광분리기 및 제1반사기는 상기 복수의 경사부에 교대로 위치되는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 편광 변환시스템.
제11항에 있어서, 상기 편광분리부는,

상기 제1 및 제2영역 중 어느 일 영역에 각각 대응되게 배치된 복수의 제1분리부재와;

일면에 상기 제1분리부재가 각각 삽입 결합되는 복수의 결합홈이 형성되고, 상기 제1 및 제2영역 중 다른 영역에 대응되게 반대면에 상기 광로변경 부분에 해당하는 복수의 굴절부가 형성된 제2분리부재;를 포함하며,

상기 제1 및 제2분리부재 중 어느 하나는 이방성 매질, 다른 하나는 등방성 매질로 이루어지고,

상기 제1분리부재와 상기 제2분리부재의 결합홈은, 상기 제1 및 제2분리부재의 경계면이 경사면을 이루도록 형성되어, 상기 경계면이 상기 편광 분리 부분에 해당하며, 상기 제1분리부재에 입사되는 비편광된 광이 상기 경계면에서 편광에 따라 직진 투과 및 굴절되어 분리되고,

상기 굴절부는, 상기 경계면에서 굴절된 소정 편광의 광을 굴절시켜 상기 경계면을 투과한 광과 나란한 방향으로 진행시키도록 마련된 것을 특징으로 하는 편광 변환시스템.
제16항에 있어서, 상기 굴절부는,

상기 다른 영역에 대응되게 상기 제2분리부재의 반대면에 상기 경계면에서 굴절되어 진행하는 광을 굴절시키도록 경사진 면을 가지는 하나 또는 서로 인접하는 복수의 굴절홈을 구비하는 것을 특징으로 하는 편광 변환시스템.
제17항에 있어서, 상기 적어도 하나 이상의 굴절홈은 그 단면이 삼각형 형상인 것을 특징으로 하는 편광 변환시스템.
제16항에 있어서, 상기 편광분리부의 상기 비편광된 광이 입사되는 쪽의 인접하는 상기 제1분리부재들 사이의 영역에 대응하는 위치에 반사 미러 및 차광부재 중 어느 하나를 더 구비하여, 상기 비편광된 광이 상기 제1분리부재로만 입사되도록 된 것을 특징으로 하는 편광 변환시스템.
비편광의 광을 편광에 따라 분리시키는 편광 분리 부분과, 분리된 서로 직교하는 편광을 가지는 두 광이 동일 방향으로 진행되도록 하는 광로변경부분을 포함하는 편광분리부를 준비하는 단계와;

상기 편광분리부 상에 광반응성 포토폴리머가 도포된 제1액정배향층을 가지는 제1부재를 위치시키는 단계와;

상기 편광분리부의 편광 분리 부분으로 제1편광의 자외선 광을 입사시켜, 상기 제1액정배향층의 상기 편광 분리 부분에 대응하는 영역 및 상기 광로 변경 부분 에 대응하는 영역 중 어느 한 영역에만 자외선 광이 조사되도록 하여, 상기 제1액정배향층에 배향 상태가 서로 다르게 되는 두 종류의 배향영역을 형성하는 단계와;

광반응성 포토폴리머가 도포된 제2액정배향층을 가지는 제2부재 전면에 상기 제1편광과 직교하는 제2편광의 자외선광을 조사하여 단일 배향영역을 형성하는 단계와;

상기 제1 및 제2부재 사이에 액정 또는 액정과 결합하여 고분자 형성이 가능한 개시제 등을 함께 주입하여, 상기 편광분리부의 편광 분리부분 및 광로변환부분과 자동 정렬되어, 입사광을 편광변환시키는 정도가 서로 다른 제1 및 제2영역을 가지며, 액정 및 액정고분자 중 어느 하나로 된 액정층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 편광 변환시스템 제조방법.
제20항에 있어서, 상기 액정층의 제1 및 제2영역 중 어느 한 영역은,

입사되는 광의 편광상태를 그대로 유지시키는 편광보존영역이고, 다른 영역은 입사되는 광의 편광을 상기 편광보존영역을 통과하는 광과 동일 편광으로 바꾸어주는 편광변환영역인 것을 특징으로 하는 편광 변환시스템 제조방법.
제21항에 있어서, 상기 액정층의 상기 편광변환영역에 해당하는 부분은 비틀린 네마틱 모드(TN mode)로 형성되고, 상기 액정층의 상기 편광보존영역에 해당하는 부분은 혼성 배향 네마틱(HAN: Hybrid Aligned Nematic) 모드로 형성되는 것을 특징으로 하는 편광 변환시스템 제조방법.
제22항에 있어서, 상기 제1액정배향층에 형성되는 두 종류의 액정배향영역은 수평 배향영역과 수직 배향영역이고, 상기 제2액정배향층의 단일 배향영역은 수평 배향영역인 것을 특징으로 하는 편광 변환시스템 제조방법.
제20항에 있어서, 상기 제1 및 제2편광의 자외선광은 서로 직교하는 선편광의 자외선광인 것을 특징으로 하는 편광 변환시스템 제조방법.
제20항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 편광분리부의 상기 편광분리 부분과 상기 광로변경 부분은 교대로 배열되고,

상기 편광변환부에는 상기 편광분리부의 편광분리 부분과 광로변경 부분의 배열에 대응되게 상기 제1 및 제2영역이 교대로 배열된 것을 특징으로 하는 편광 변환시스템 제조방법.
제25항에 있어서, 상기 편광분리부는 상기 편광 분리부분으로만 광을 입사시키도록 있도록 형성된 것을 특징으로 하는 편광 변환시스템 제조방법.
액정 패널과;

상기 액정 패널에 광을 조사하는 백라이트 시스템과;

상기 백라이트 시스템으로부터 조사된 광을 특정 편광의 광으로 변환시켜 상 기 액정 패널로 입사되도록 하는 청구항 1항 내지 9항 중 어느 한 항의 편광 변환시스템;을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제27항에 있어서, 상기 편광 변환시스템의 편광변환부에는 상기 제1 및 제2영역이 교대로 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제28항에 있어서, 상기 편광 변환시스템의 편광분리부는,

상기 편광변환부의 제1 및 제2영역 중 일 영역에 대응되는 위치에서 입사되는 비편광된 광을 편광에 따라 분리하는 편광분리 부분과;

상기 제1 및 제2영역 중 다른 영역에 대응되는 위치에서 분리된 서로 직교하는 편광을 가지는 두 광이 동일 방향으로 진행되도록 하는 광로변경 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제29항에 있어서, 상기 편광분리 부분은,

입사되는 비편광된 광을 편광에 따라 투과 및 반사시켜 분리하는 제1편광분리기;를 포함하며,

상기 광로변경 부분은,

상기 제1편광분리기에서 반사된 소정 편광의 광을 반사시켜, 상기 제1편광분리기를 투과한 직교하는 다른 편광의 광과 같은 방향으로 진행하도록 하는 제1반사기;를 포함하며,

상기 제1편광분리기 및 제1반사기가 상기 편광변환부의 제1 및 제2영역의 배열에 대응되게 교대로 배열되고,

상기 제1반사기는, 반사 미러 및 상기 제1편광분리기에서 반사된 소정 편광의 광을 반사시키는 기능을 하는 편광분리기 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제30항에 있어서, 상기 비편광된 광이 제1편광분리기로만 입사되도록, 상기 편광분리부의 상기 비편광된 광이 입사되는 쪽의 상기 제1반사기에 대응하는 위치에 반사 미러 및 차광부재 중 어느 하나를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제30항에 있어서, 서로 인접하는 제1편광분리기 및 제1반사기 쌍에 각각 대응되게 상기 편광분리부의 비편광된 광이 입사되는 쪽에 어레이로 배치된 마이크로 렌즈;를 더 구비하여, 입사되는 비편광된 광을 모아 상기 제1편광분리기로 입사되는 광량을 증가시키도록 된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제30항에 있어서, 상기 편광분리부는 일면에 복수의 경사부가 형성된 플레이트를 포함하며, 소정 경사부의 경사면에 상기 제1편광분리기가 마련되고 인접하는 다른 경사부의 경사면에 상기 제1반사기가 마련되어, 상기 제1편광분리기 및 제1반사기는 상기 복수의 경사부에 교대로 위치되는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하 는 액정표시장치.
제29항에 있어서, 상기 편광분리부는,

상기 제1 및 제2영역 중 어느 일 영역에 각각 대응되게 배치된 복수의 제1분리부재와;

일면에 상기 제1분리부재가 각각 삽입 결합되는 복수의 결합홈이 형성되고, 상기 제1 및 제2영역 중 다른 영역에 대응되게 반대면에 상기 광로변경 부분에 해당하는 복수의 굴절부가 형성된 제2분리부재;를 포함하며,

상기 제1 및 제2분리부재 중 어느 하나는 이방성 매질, 다른 하나는 등방성 매질로 이루어지고,

상기 제1분리부재와 상기 제2분리부재의 결합홈은, 상기 제1 및 제2분리부재의 경계면이 경사면을 이루도록 형성되어, 상기 경계면이 상기 편광 분리 부분에 해당하며, 상기 제1분리부재에 입사되는 비편광된 광이 상기 경계면에서 편광에 따라 직진 투과 및 굴절되어 분리되고,

상기 굴절부는, 상기 경계면에서 굴절된 소정 편광의 광을 굴절시켜 상기 경계면을 투과한 광과 나란한 방향으로 진행시키도록 마련된 것을 특징으로 하는 편광 변환시스템.
제34항에 있어서, 상기 굴절부는,

상기 다른 영역에 대응되게 상기 제2분리부재의 반대면에 상기 경계면에서 굴절되어 진행하는 광을 굴절시키도록 경사진 면을 가지는 하나 또는 서로 인접하는 복수의 굴절홈을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제35항에 있어서, 상기 적어도 하나 이상의 굴절홈은 그 단면이 삼각형 형상인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제34항에 있어서, 상기 편광분리부의 상기 비편광된 광이 입사되는 쪽의 인접하는 상기 제1분리부재들 사이의 영역에 대응하는 위치에 반사 미러 및 차광부재 중 어느 하나를 더 구비하여, 상기 비편광된 광이 상기 제1분리부재로만 입사되도록 된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
액정 패널과;

상기 액정 패널에 광을 조사하는 백라이트 시스템과;

상기 백라이트 시스템으로부터 조사된 광을 특정 편광의 광으로 변환시켜 상기 액정 패널로 입사되도록 하는 청구항 20항 내지 24항 중 어느 한 항의 방법에 의해 제조된 편광 변환시스템;을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제38항에 있어서, 상기 편광 변환시스템의 편광분리부의 편광분리 부분과 광로변경 부분은 교대로 배열되고,

상기 편광 변환시스템의 편광변환부에는 상기 편광분리부의 편광분리 부분과 광로변경 부분의 배열에 대응되게 제1 및 제2영역이 교대로 배열된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제38항에 있어서, 상기 편광 변환시스템의 편광분리부는 그 편광 분리부분으로만 광을 입사시키도록 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.