KR100235393B1 - 광학적 저역 필터 및 그것을 이용한 도트 매트릭스 표시 장치 - Google Patents

광학적 저역 필터 및 그것을 이용한 도트 매트릭스 표시 장치 Download PDF

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KR100235393B1
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오사무 니시자키
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타테이시 요시오
오므론 가부시키가이샤
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Abstract

무지개 형태의 간섭 줄무니의 방지, 소형화, 부품 점수의 감소 및 제작 정밀도의 등가적인 향상을 도모한다.
표시면상에 광학적 저역 필터(10)가 설치된 액정 표시 장치에 있어서, 광학적 저역 필터(10)의 과학적 기능을 가진 면을 액정 패널(20)또는 편광판(24)을 향한 상태로 광학적 저역 필터의 굴절율과 다른 굴절율을 갖는 접척층(11)을 통하여 광학적 저역 필터를 액정 패널 또는 편광판에 고정하였다. 또한, 위상차판(26)을 구비한 액정 표시 장치에 있어서, 위상차판(26)에 일체적으로 광학적 저역 필터(10)을 형성하였다.

Description

광학적 저역 필터 및 그것을 이용한 도트 매트릭스 표시 장치
제1도는 정현파상 광학적 저역 필터의 사시도.
제2도는 정현파상 광학적 저역 필터의 단면도.
제3도는 광학적 저역 필터의 다른 예를 도시하는 단면도.
제4도는 광학적 저역 필터의 또 다른 예를 도시하는 단면도.
제5도는 광학적 저역 필터의 또 다른 예를 도시하는 단면도.
제6도는 광학적 저역 필터의 또 다른 예를 도시하는 단면도.
제7도는 과학적 저역 필터의 또 다른 예를 도시하는 단면도.
제8도는 광학적 저역 필터의 또 다른 예를 도시하는 단면도.
제9도는 액정 표시 장치의 구성예를 모식적으로 도시한 단면도.
제10도는 액정 표시 장치의 확대 단면도.
제11도는 액정 표시 장치의 확대 단면도.
제12도는 액정 표시 장치의 유리 기판상의 배선 패턴의 등가 회로도.
제13도는 액정 표시 장치의 다른 구성을 도시한 확대 단면도.
제14도는 액정 패널에 광학적 저역 필터를 설치한 예를 도시하는 단면도.
제15도는 액정 패널에 광학적 저역 필터를 설치한 다른 예를 도시하는 단면도.
제16도는 액정 패널에 광학적 저역 필터를 설치한 또 다른 예를 도시하는 단면도.
제17도는 액정 패널에 광학적 저역 필터를 설치한 또 다른 예를 도시하는 단면도.
제18a도 내지 제18c도는 광학적 저역 필터의 실장 공정을 도시한 도면.
제19도는 편광판에 형성된 광학적 저역 필터를 도시한 단면도.
제20도는 액정 패널에 광학적 저역 필터를 점착층을 통하여 설치한 예를 도시하는 단면도.
제21도는 액정 패널에 학적 저역 필터를 점착층을 통하여 설치한 다른 예를 도시하는 단면도.
제22도는 액정 패널에 광학적 저역 필터를 점착층을 통하여 설치한 다른 예를 도시하는 단면도.
제23도는 액정 패널에 광학적 저역 필터를 점착층을 통하여 설치한 다른 예를 도시하는 단면도.
제24도는 광학적 저역 필터를 도시한 단면도.
제25도는 광학적 저역 필터를 구비한 액정 표시 장치를 도시한 단면도.
제26도는 편광판에 형성된 광학적 저역 필터를 도시한 단면도.
제27도는 편광판에 형성된 광학적 저역 필터를 도시한 단면도.
제28도는 광학적 저역 필터가 일체적으로 형성된 편광판의 제조 공정을 도시한 흐름도.
제29도는 반사 코팅이 형성된 액정 표시 장치를 도시한 단면도.
제30도는 반사 코팅이 형성된 액정 표시 장치를 도시한 단면도.
제31도는 다층 반사 방지막을 확대하여 도시한 단면도.
제32도는 다층 반사 방지막의 기능을 설명하기 위한 도면,
제33도는 안티글레어 처리가 실시된 액정 표시 장치를 도시한 단면도.
제34도는 안티글레어 처리가 실시된 액정 표시 장치를 도시한 단면도.
제35도는 광학적 저역 필터가 일체화된 편광판을 도시한 단면도.
제36도는 광학적 저역 필터가 일체화된 편광판을 도시한 단면도.
제37도는 광학적 저역 필터가 일체화된 편광판을 도시한 단면도.
제38도는 광학적 저역 필터가 일체화된 편광판을 도시한 단면도.
제39도는 광학적 저역 필터의 다른 예를 도시하는 사시도.
제40도는 광학적 저역 필터의 다른 예를 도시하는 사시도.
제41도는 뷰 파인더의 구성을 도시한 단면도.
제42도는 TV 프로젝터의 구성도.
제43도는 촬상 장치의 구성도.
제44도는 헤드 마운트 디스플레이 장치의 광학적 구성을 도시한 단면도.
제45도는 위상차 판을 구비한 액정 표시 장치의 단면도.
제46도는 광학적 저역 필터가 일체적으로 형성된 위상차 판을 도시한 단면도.
제47도는 광학적 저역 필터가 일체적으로 형성된 위상차 판을 도시한 단면도.
제48도는 위상차 판을 구비한 액정 표시 장치의 일부를 도시한 단면도.
제49도는 위상차 판을 구비한 액정 표시 장치의 일부를 도시한 단면도.
제50도는 위상차 판을 구비한 액정 표시 장치의 일부를 도시한 단면도.
제51도는 위상차 판을 구비한 액정 표시 장치의 일부를 도시한 단면도.
제52도는 위상차 판을 구비한 액정 표시 장치의 일부를 도시한 단면도.
제53도는 위상차 판을 구비한 액정 표시 장치의 일부를 도시한 단면도.
제54도는 위상차 판을 구비한 액정 표시 장치의 일부를 도시한 단면도.
제55도는 위상차 판을 구비한 액정 표시 장치의 일부를 도시한 단면도.
제56도는 위상차 판을 구비한 액정 표시 장치의 일부를 도시한 단면도.
제57도는 위상차 판을 구비한 액정 표시 장치의 일부를 도시한 단면도.
제58도는 위상차 판을 구비한 액정 표시 장치의 일부를 도시한 단면도.
제59도는 위상차 판을 구비한 액정 표시 장치의 일부를 도시한 단면도.
제60도는 위상차 판을 구비한 액정 표시 장치의 일부를 도시한 단면도.
제61도는 위상차 판을 구비한 액정 표시 장치의 일부를 도시한 단면도.
제62도는 광학적 저역 필터가 일체적으로 형성된 위상차 판의 단면도.
제63도는 광학적 저역 필터가 일체적으로 형성된 위상차 판의 단면도.
제64도는 광학적 저역 필터가 일체적으로 형성된 위상차 판의 단면도.
제65도는 광학적 저역 필터가 일체적으로 형성된 위상차 판의 단면도.
제66도는 광학적 저역 필터가 일체적으로 형성된 위상차 판의 단면도.
제67도는 휴대용 텔레비전의 표시 장치 부분을 도시한 단면도.
제68도는 뷰 파인더의 구성을 도시한 단면도.
제69도는 TV 프로젝터의 구성을 도시한 단면도.
제70도는 헤드 마운트 디스플레이 장치의 광학적 구성을 도시한 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10, 10A, 10B, 10C : 광학적 저역 필터 10a : 측홈
10b : 측벽 11, 11A , 11B : 접착층
11a : 스페이서(spacer) 12, 12A : 점착층
14, 14A, 14B : 보호막 15, 15a, 15b, 15c : 반사 방지막
16 : 안티글레어 처리층 20 : 액정 패널
21, 22 : 유리 기판 23, 24 :편광판
24a : 편광자 26, 26A : 위상차 판
본 발명은 광학적 저역 필터, 그것을 이용한 도트 매트릭스 화상 표시 장치, 광학적 저역 필터의 다른 이용 장치 및 표시 장치에서 이용하는 광학 부품에 관한 것이다.
2차원적으로 배열된 다수의 화소에 의해서 화상을 표현하는 도트 매트릭스 화상 표시 장치, 예를들어 액정 패널에 있어서는 화소의 주기적 배열 구조에 기인한 소위 샘플링 노이즈가 발생하고, 화질이 열화되는 현상을 볼 수 있다.
상기 샘플링 노이즈를 감소하거나 제거하기 위해서 광학적 저역 필터로서의 기능을 갖춘 위상형 회절 격자를 도트 매트릭스 화상 표시 장치의 표시면에 배치하는 것이 제안되어 있다. (예를 들어, 일본 특허 공개 공보 소63-114475). 광학적 저역 필터는 도트 매트릭스 화상 표시 장치에 있어서의 화소의 피치(도트 피치)에 의해서 규정되는 주파수보다도 낮은 공간 주파수 성분을 통과 시키는 것이다.
도트 매트릭스 화상 표시 장치의 표시면이나 광학적 저역 필터에 왜곡이 있거나, 양자간에 티끌, 먼지나 이물질이 끼워진 상태로 표시면과 광학적 저역 필터가 압착됨으로써 양쪽에 기울기가 생기면 (평행 상태가 바르게 유지되지 않게 되면), 무지개상의 간섭 줄무늬가 발생하여 화상의 재현성이 저하된다.
도트 매트릭스 화상 표시 장치의 대표적인 예인 액정 패널은 비디오 카메라의 뷰 파인더, 휴대용 텔레비전 등에 응용되고 있다. 이들 전자 기기는 운반하기 쉽도록 소형화가 요구되고, 또한 저렴화가 요청되고 있다. 소형화, 조립 공정의 간소화를 도보하기 위해 액정 패널과 광학적 저역 필터를 밀착하여 일체화하는 것이 요망되고 있다. 이 경우에 전술한 간섭 줄무늬의 발생을 억제하는 것이 필수적인 기술적 과제의 하나이다.
한편, 광학적 저역 필터의 격자 두께는 0. 01㎛ 주문의 제조 정밀도가 요구되므로, 그 제작이 곤란하여 수율이 나빴다.
또한, 슈퍼·트위스티드·네마틱(STN) 액정을 이용한 액정 표시 장치에서는 타원 편광을 직선 편광으로 변환하여 콘트라스트의 향상을 도모하기 위해서 위상차 판이 필요하다. 위상차 판이나 광학적 저역 필터를 액정 표시 장치에 또 실장하면 그 구조가 복잡하게 된다.
본 발명은 도트 매트릭스 화상 표시 장치에 광학적 저역 필터와 일체화된 도트 매트릭스 화상 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 또 광학적 저역 필터의 제작 정밀도를 등가적으로 향상시키는 것을 목적으로 한다.
또 본 발명은 보다 간소한 구조를 갖는 액정 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 광학적 저역 필터를 갖는 도트 매트릭스 표시 장치를 제공한다.
이 도트 매트릭스 표시 장치는 광학적 저역 필터의 광학적 기능을 가진 면을 표시 장치의 구성 부재를 향한 상태로 광학적 저역 필터의 굴절률과 다른 굴절률을 갖는 접착층을 통하여 광학적 저역 필터를 구성 부재에 고정한 것이다.
표시 장치의 구성 부재는 예를 들어 액정 표시 장치에 있어서의 액정 패널의 유리 기판 또는 편광판이다.
접착층은 점착층을 포함하는 개념이다.
본 발명에 의하면, 광학적 저역 필터와 표시 장치의 구성 부재의 사이에는 접착층이 설치되기 때문에, 이 사이에 티끌과 먼지, 이물질 등이 혼입하는 일이 없고, 광학적 저역 필터와 표시 장치의 구성 부재를 평행하게 유지할 수 있으며, 무지개상의 간섭 줄무늬의 발생을 방지할 수 있다.
또한, 광학적 저역 필터의 광학적 기능면, 즉 오목 볼록 패턴면이 접착층으로 씌워져 있으므로, 이 오목 볼록면으로의 티끌, 먼지의 부착을 방지할 수 있는 동시에 조립시에 있어서 오목 볼록면을 손상시키는 일이 없다.
또, 광학적 저역 필터는 표시 장치의 구성 부재에 접착층에 의해 일체화되어 있기 때문에, 소형화, 부품 갯수의 삭감이 가능하다. 조립 공정에서의 조정 등의 작업수를 감소할 수 있고, 높은 수율을 기대할 수 있다.
접착층의 굴절률은 공기보다 크기 때문에, 광학적 저역 필터와 접착층 사이의 굴절률차는 광학적 저역 필터와 공기 사이의 굴절률차보다도 작아진다. 이 때문에, 광학적 저역 필터의 격자 두께를 크게 할 수 있으며, 요구되는 정밀도가 완화된다. 이것에 의해 광학적 저역 필터의 제조 정밀도를 등가적으로 향상시킬 수 있다.
광학적 저역 필터의 외형을 표시 장치 또는 그 구성 부재의 외형보다도 작게 해 둠으로써, 표시 장치에 있어서 상기 구성 부재를 지지하는 기구를 설치하면 충분하고, 광학적 저역 필터의 지지 기구는 불필요하다. 또한, 접착층의 일부가 구성 부재의 외측으로 비어져 나오는 것을 방지할 수 있다.
광학적 저역 필터의 두께를 표시 장치 또는 그 구성 부재의 두께보다도 얇게 해 둠으로써, 표시 장치의 구성 부재의 휘어짐이나 광학적 저역 필터의 벗겨짐을 방지할 수 있다.
광학적 저역 필터의 광학적 기능을 가진 면의 외주부에 측홈을 형성해 둠으로써, 접착 수지가 외측에 비어져 나오는 것을 방지할 수 있다.
광학적 필터와 표시 장치의 구성 부재 사이의 간격을 일정하게 유지하기 위해서, 광학적 저역 필터의 광학적 기능을 가진 면의 외주부에 측벽을 형성하거나 또는 광학적 저역 필터의 광학적 기능을 가진 면과 표시 장치의 구성 부재와의 사이에 접착층과 거의 같은 굴절률을 갖는 재료로 이루어진 스페이서를 설치해 두면 좋다.
본 발명은 위상차 판을 구비한 도트 매트릭스 표시 장치를 제공한다.
상기 도트 매트릭스 표시 장치는 상기 위상차 판에 광학적 저역 필터가 일체적으로 형성되어 있다.
일실시 양태에서는 상기 위상차 판의 한 면에 상기 광학적 저역 필터로서의 광학적 기능을 가진 회절 격자가 형성되어 있다. 다른 실시 양태에서는 상기 위상차 판의 한 면상에 수지 성형에 의해 상기 광학적 저역 필터가 형성된다.
상기 도트 매트릭스 표시 장치는 구체적으로는 액정 표시 장치이고, 이 액정 표시 장치는 액정 패널과, 액정 패널의 양면측에 배치된 편광판을 구비하고, 상기 광학적 저역 필터가 일체적으로 형성된 상기 위상차 판이 상기 액정 패널과 다른 쪽의 편광판과의 사이에 설치되어 있다.
본 발명에 의하면, 위상차 판에 광학적 저역 필터가 일체적으로 형성되어 있기 때문에, 조립해야 할 부품이 감소하여 구성이 간소해진다.
바람직한 실시 양태에서는 상기 광학적 저역 필터가 일체적으로 형성된 상기 위상차 판이, 상기 표시 장치의 구성 부재(예를 들어 액정 패널이나 편광판)에 접착층을 통하여 고정되어 있다. 이것에 의해, 프레임등에 설체되어야 할 부품의 수가 감소하므로, 조립이 한층 더 용이해진다.
상기의 도트 매트릭스 표시 장치의 어느것에 있어서도 표시 장치의 표시면 부근에서의 광의 반사를 방지하기 위해서 여러 가지 방법이 실현된다.
그 하나는 광학적 저역 필터의 광학적 기능을 가진 면과 표시 장치의 구성 부재 사이에 설치된 접착층의 굴절률과 상기 구성 부재의 굴절률을 거의 동일하게 하는 것이다.
또는, 광학적 저역 필터의 광학적 기능을 가진 면과는 반대측의 면을 접착층을 통하여 표시 장치의 구성 부재에 고정할 때에 이 접착층의 굴절률을 광학적 저역 필터의 굴절률과 거의 동일하게 해두는 것이다.
이것을 총괄하여 말하자면, 서로 접착되는 계면에서의 굴절률차를 작게 하는 것이다.
그 두 번째는 표시 장치의 구성 부재 또는 상기 광학적 저역 필터의 평탄면에 반사 방지막을 형성하는 것이다. 이 반사 방지막은 단층막 또는 복수층의 박막으로 구성할 수 있다.
그 세 번째는 표시 장치의 구성 부재 또는 광학적 저역 필터의 평탄면에 안티글레어(antiglare) 처리를 실시하는 것이다.
그 네번째는 광학적 저역 필터의 단면을 광 산란면으로 해 두는 것이다.
그 다섯번째는 광학적 저역 필터의 단면을 광 흡수면으로 해 두는 것이다.
본 발명은 또 전술한 특징을 갖는 광학적 저역 필터를 제공하고 있다.
그 중에서도 특징적인 광학적 저역 필터는 그 광학적 기능을 가진 면에 점착층이 형성되고, 이 점착층의 외면이 세퍼레이터로 씌워져 있는 구성이다.
광학적 기능을 가진 면과는 반대측의 면에도 점착층을 형성하고, 이 점착층의 외면을 세퍼레이터로 씌우도록 해도 좋다.
상기 광학적 저역 필터는 세퍼레이터를 떼어서 표시 장치의 구성 부재에 고정할 수 있으므로, 조립이 용이하다.
본 발명은 또, 편광판의 한 면상에 일체화되어 형성된 광학적 저역 필터를 제공한다.
분 발명은 또, 편광자와 그 양면에 형성된 보호층으로 구성되며, 어느 한쪽의 보호층에 광학적 저역 필터가 일체적으로 형성되어 있는 편광판을 제공한다.
다른쪽의 보호층에 광학적 저역 필터를 일체적으로 형성하기 위해서, 구체적으로는 이 보호층의 외측면에 광학적 저역 필터로서의 광학적 기능을 가진 회절 격자를 형성하거나 또는 보호층의 외측면에 수지 형성에 의해 광학적 저역 필터를 형성한다. 바람직하게는 편광판의 적어도 한 면에 점착층을 형성하고, 이 점착층의 외면을 세퍼레이터로 외면을 세퍼레이터로 씌워 둔다. 세퍼레이터를 떼어내고, 표시 장치의 구성 부재에 편광판을 용이하게 고정할 수 있다.
본 발명은 상기의 편광판의 제조 방법을 제공하고 있다. 이 제조 방법은 보호층의 한 면에 광학적 저역 필터를 일체적으로 형성하고, 이 보호층을 편광자에 맞추어 붙이는 것이다.
실시 양태에서는 보호층의 한 면에 엠보스 가공에 의해 상기 광학적 저역 필터를 형성한다.
다른 실시 양태에서는 보호층의 한 면에 수지 성형에 의해 상기 광학적 저역 필터를 형성한다.
편광판의 적어도 한 면에 점착 수지를 도포하고, 그 외측면에 세퍼레이터를 붙이면 좋다.
본 발명은 편광자와, 이 편광자의 한 면에 접착층을 통하여 접착된 광학적 저역 필터로 구성되는 광학 소자를 제공한다. 바람직하게는 편광자의 적어도 한 면에 점착층이 형성되고, 이 점착층의 외면이 세퍼레이터로 씌워진다.
또, 본 발명은 위상차 판에 광학적 저역 필터가 일체적으로 형성되어 이루어지는 광학 소자를 제공한다. 이 광학 소자는 액정 표시 장치로 적합하게 이용된다.
상기 광학 소자에 있어서, 구체적으로는 위상차 판의 한 면에 광학적 저역 필터로서의 광학적 기능을 가진 회절 격자가 형성되거나 위상차 판의 한 면상에 수지 성형에 의해 광학적 저역 필터가 형성된다.
상기 광학 소자의 한 면에 접착층을 통하여 편광판을 접착해 두면, 액정 표시 장치의 조립이 한층 더 용이해진다.
광반사를 방지하기 위해서, 상기 광학 소자의 한 면에 반사 방지막을 형성해 두거나 또는 한 면에 안티글레어 처리를 실시해 두면 좋다.
또, 바람직한 실시 양태로서는 상기 과학 소자의 적어도 한 면에 접착층이 형성되고, 이 점착층의 외면이 세퍼레이터로 씌워진다.
전술한 광학적 저역 필터나 위상차 판의 응용예로서는 휴대 텔레비전, 액정표시 장치, 뷰 파인더, TV 프로젝터, 화상 표시 시스템, 헤드 마운트 디스플레이 장치 등이 있다.
광학적 저역 필터를 촬상 소자의 촬상면에 고정할 수 도 있다.
[실시예]
제1도는 정현파상 광학적 저역 필터의 일부를 확대하여 도시한 것이며, 그 단면이 제2도에 도시되어 있다.
광학적 저역 필터(10)는 위상형 회절 격자의 일종이고, 일표면상에 정현파상의 오목 볼록이 일정한 주기로 이차원적이고 연속적으로 형성되어 있다. 정현파상 광학적 저역 필터(10)의 단면 형상은 어떤 방향에 있어서도 정현파 현상을 나타낸다. 한 방향의 정현파 주기(피치)와 이것과 직교하는 방향의 정현파 주기는 동일해도 좋고 달라도 좋다. 광학적 저역 필터(10)의 차단 공간 주파수는 그 피치 A와 격자 두께 d에 의해 규정된다. 정현파상 광학적 저역 필터는 뛰어난 광학적 저역 필터 특성을 갖는 것으로 공지되어 있다.
제3도 내지 제 8도는 광학적 저역 필터의 다른 예를 도시하고 있다.
제3도에 도시한 광학적 저역 필터(10A)는 한 면에 사각 송곳형의 볼록부(단면이 삼각형)가 이차원적이고 연속적으로 형성된 것이다.
제4도에 도시한 광학적 저역 필터(10B)는 소위 스탭 타입이고, 직방체(입방체)형의 볼록부(단면이 직사각형)가 이차원적이고 연속적으로 형성된 것이다.
제5도에 도시한 광학적 저역 필터(10C)는 프리즘판으로, 한 면상에 사각 송곳형의 프리즘이 직교하는 두방향으로 간격을 두고 형성되어 있다.
제6도에 도시한 광학적 저역 필터(10D)는 한 면상에 구( )면의 일부로 이루어진 볼록면이 직교하는 두방향에 일정 주기로 형성된 것이다.
제7도에 도시한 광학적 저역 필터(10E)는 제6도의 광학적 저역 필터(D)의 오목 볼록이 반전된 형성을 가진 것으로, 한 면상에 구면의 일부로 이루어진 오목면이 직교하는 두방향에 일정 주기로 배열된 형으로 형성된 것이다.
제8도에 도시한 광학적 저역 필터(10F)는 제5도에 도시한 광학적 저역 필터(10C)의 사각 송곳형 프리즘의 꼭대기부를 재단한 형상을 갖는다.
이들 광학적 저역 필터는 절삭 가공, 사출 성형, 스탬퍼를 이용한 성헝, 시트 성형한 것에 오목 불록 패턴을 엠보스 가공 등에 의해 제조할 수 있다. 광학적 저역 필터의 재료로서는 유리나 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate) (이하, PMMA 라 한다) (일반적으로 아크릴 수지), 자와선 경화 수지, 폴리카보네이트(이하 PC라 한다) 등의 투명 수지가 이용 된다.
이하의 설명에서는 광학적 저역 필터의 대표로서 정현파상 광학적 저역 필터가 이용되고 또한 도시된다.
제9도는 액정 표시 장치의 구조를 모식적으로 도시한 것이다. 이 도면에 있어서 작도의 편의상 및 이해의 용이함을 위해, 액정 패널, 그 외의 구성 요소의 두께 방향이 확대되어 그려지고, 길이(또는 폭) 방향이 꽤 축소되어(화소 또는 도트의 수가 극히 적게 ) 그려져 있다. 이것은 다른 도면에도 적용된다.
액정 패널(20)은 2매의 유리 기판(21, 22)을 가지고, 이들 유리 기판(21, 22 )사이의 약간의 간극에 액정이 충전되어 있다. 2매의 유리 기판(21, 22) 사이에 그려진 점선은 블랙 매트릭스(32)를 나타내고 있다. (상세에 관해서는 후술한다)
액정 패널(20)의 한쪽의 유리 기판(22)의 외면에 광학적 저역 필터(10)가 그 정현파상 오목 볼록면(광학적 기능을 가진 면)을 유리 기판(22)쪽을 항하여 접착층(11)에 의해 접착되어 있다. 유리 기판(22)과 광학적 저역 필터(10)는 바르고 평행하게 배치된다.
접착층(11)은 자외선 경화 수지, 에폭시 수지등의 접착 수지에 의해 구성된다. 이러한 광학적 저역 필터(10)가 한 면에 접착된 액정 패널(20)의 양면측에 편광판(23, 24)이 배치되고, 또 그 한 면측에 광원(dack liht)(30)이 배치됨으로써, 액정 표시 장치가 구성된다.
제11도는 액정 패널(20) 및 이것에 접착된 광학적 저역 필터(10)의 개략적인 확대 단면의 일부를 도시하고 있다. 여기서는 절연막이나 스위칭 소자의 내부 구조는 도시가 생락되어 있다. 제 12도는 액정 패널 (20)을 구성하는 2매의 유리 기판(21, 22)중의 한쪽의 면상에 형성된 화소 전극, 스위칭 소자 및 도체 배선 패턴의 등가 회로를 도시하고 있다.
이들의 도면을 참조하여 액정 패널(20)은 기본적으로는 약간의 간격(예를 들어, 5㎛ 정도)를 두고 배치된 2매의 유리 기판(21, 22)과, 이들 유리 기판(21, 22) 사이의 공극에 충전된 액정(29)으로 구성되어 있다.
한쪽의 유리 기판(21)의 내면에는 다수개의 주사 전극(25A)과 신호 전극(25B)이 각각 일정한 간격으로 세로, 가로로 배열되어 형성되어 있다. 이들 주사전극(25A)과 신호 전극(25B)은 서로 절연되어 있다.(제11도에 있어서는 신호 전극(25B)의 도시가 생략되어 있다).
유리 기판(21)의 내면에 있어서, 주사 전극(25A)과 신호 전극(25B)에 의해 둘러싸인 영역에 화소 전극(26)이 서로 절연된 상태에서 매트릭스형으로 형성되어 있다. 화소 전극(26)은 각각 인접하는 신호 전극(25B)에 3 단자 스위칭 소자(예를 들어 FET로 이루어진 막박 트랜지스트)(27)의 제어 단자(예를 들어 게이트 단자)는 인접하는 주사 전극(25A)에 각각 접속되어 있다. 또, 이들 전극(25A, 25B, 26)을 씌우도록 배향막(28)이 유리 기판(21) 내면의 전면에 형성되어 있다.
다른쪽 유리 기판(22)의 내면에는 각 화소 전극(26)에 대향하는 위치에 R, G 및 B의 컬러 필터(31)가 형성되어 있는 동시에, 주사 전극(25A) 및 신호전극 (25B)에 대응하는 위치에 차광막(블랙 매트릭스)(32)이 형성되어 있다. 컬러 필터(31)의 배열에는 트라이앵글 배열, 모자이크 배열, 스트라이프 배열 등이 있음은 잘 알려져 있다.
유리 기판(22)의 내면에는 컬러 필터(31)를 씌우도록 그 전면에 공통 전극(33)이 형성되고 또, 그 위에 배향막이(34)이 형성되어 있다.
화소 전극(26) 및 공통 전극(33)은 투명 도전체막(예를 들어, ITO 막)에 의해 형성되어 있다. 이것에 대하여, 주사 전극(25A), 신호 전극(25B) 및 차광막(32)은 금속 등의 불투명 막이다. 따라서 입사광이 투과할 수 있는 것은 주사 전극(25A)과 신호 전극(25B)에 의해 둘러싸인 화소 전극(26)이 있는 영역(이것은 차광막(32)에 의해서 씌워져 있지 않은 영역과 일치한다)만이다. 이 광의 투과가 가능한 영역이 개구이다. 1 화소는 주사 전극(25A)의 중심선과 신호 전극(25B)의 중심선에 의해서 구획된 영역(이것은 차관막(32)의중심에 의해서 구획된 영역과 일치한다)이다.
액정 패널(20)에 있어서의 화상의 표시는 다음과 같이 행해진다
주사 전극(25A)에 순차적으로 주사 전압이 인가된다. 각 주사마다 주사 전극(25A)에 인가된 주사 전압에 의해서 대응 화소의 스위칭 소자(27)가 온이 된다.
이것에 의해, 신호 전극(25B)과 호소 전극(26)이 접속된다. 각 주사에 있어서, 신호 전극(25B)과 공통 전극(33)과의 사이에 표시해야 할 화상을 나타내는 영상 신호에 상당한 전압이 순차적으로 인가된다. 따라서 각 화소에 있어서, 화소 전극(26)과 공통 전극(33)과의 사이에는 영상 신호에 따른 전압이 인가된다.
액정 패널(20)내의 액정(29)은 화소 전극(26)과 공통 전극(33)과의 사이에 전압을 인가하지 않은 상태에서는 한 방향으로 배향되어 있다. 이 배향 방향은 입사측에 배치된 편광판(23)의 편광 방향과 일치하고 있다. 광원(30)으로부터의 랜덤 편광의 입사광은 편광판(23)에 의해서 직선 편광의 광으로 변환된다. 이 직선 편광의 광은 그 편광 방향을 보존한 상태로 액정 패널(20)을 통과한다. 출사측의 편광판(24)의 편광 방향은 입사측의 편광판(23)의 편광 방향과 직교하고 있으므로, 액정 패널(20)을 통과한 광은 출사측의 편광판(24)을 투과하지 않는다.
액정 패널(20)의 화소 전극(26)과 공통 전극(33)과의 사이에 적당한 전압(영상 신호의 백색 레벨에 상당)을 인가하면, 액정(29)의 배향 방향이 나선형으로90°회전한다. 입사측의 편광판(23)에 의해서 변환된 직선 편광의 광은 액정 패널(20)을 통과할 때에 그 편광 방향이 90°회전되어 진다 90°회전한 액정 패널(20)의 출사광의 편광 방향은 출사측이 편광판(24)의 편광 방향과 일치하므로, 이 광은 편광판(24)을 투과한다.
액정(29)의 배향 방향의 화전각은 액정 패널(20)의 화소 전극(26)과 공통 전극(33)과의 사이에 인가되는 전압에 의존한다.
따라서, 전술한 액정 패널(20)의 주사에 있어서, 각 화소마다 전극(26, 33) 사이에 인가되는 영상 신호에 대응하는 전압에 따라서 투과하는 광의 광량이 변화하고, 액정 패널(20) 및 편광판(23, 24)에 의해서 영상 신호에 의해 나타나는 화상이 출현하게 된다.
전술한 바와 같은 액정 패널(20)에 각 화소에 있어서, 입사광이 투과하는 것은 개구 부분만이다. 각 개구를 될 수 있는 한 많은 입사광측이 통과하도록 제13도에 도시된 바와 같이 액정 패널(20)의 입사광 측에 마이크로 렌즈 어레이(40)가 배치된다.
마이크로 렌즈 어레이(40)는 기판과 이 기판상에 이차원적으로 배열된 다수의 마이크로 렌즈(볼록 렌즈)로 구성된다. 각 마이크로 렌즈는 액정 패널(20)의 각 개구에 대응하는 위치에 배열되어 있다. 마이크로 렌즈는 입사광을 집광함으로써, 대응하는 개구에 광을 모은다. 마이크로 렌즈 어레이(40)는 접착층(40A)에 의해 유리 기판(21)에 접착되어 있다. 액정 패널을 더 밝게 하기 위해서, 일본 특허 공개 공보 평성 제4-366917호에 개시된 바와 같이 송곳형 광학 소자에 의해 마이크로 렌즈 어레이의 각 마이크로 렌즈에 대응시켜서 가상 광원을 형성하도록 해도 좋다.
어느 쪽이든 전술한 액정 패널(20)의 블랙 매트릭스의 주기 구조에 기인하는 샘플링 노이즈를 제거하기 위해서, 이 블랙 매트릭스에 의한 공간 주파수보다도 낮은 주파수 성분의 통과를 허용하는 광학적 저역 필터(10)가 설치된다. 일반적으로 광학적 저역 필터(10)의 피치는 블랙 매트릭스의 피치보다도 작다
제10도는 액정표시 장치의 다른 구성예를 도시한다.
제10도에서는 편광판(24)이 액정 패널(20)의 유리 기판(22)에 접합(접착 또는 발착한 상태로 유지)되어 있다. 이 편광판(24)과 광학적 저역 필터(10)는 접착층(11)에 의해 서로 접착되어 있다. 다른 구성은 제9도에 도시한 것과 동일하다.
제14도는 또 다른 구성 예를 도시한 것이다. 여기서는 액정 패널과 광학적 저역 필터만이 도시되어 있다.
광학적 저역 필터(10)는 그 외형이 액정 패널(20)보다도 작게 만들어져있다. 따라서 광학적 저역 필터(10)를 액정 패널(20)에 접착하는 접착 수지(11)가 광학적 저역 필터(10)의 외측으로 악간 밀려나왔다고 해도이 접착 수지(11)는 액정 패널(20)의 외측에까지 밀려나오지는 않는다. 이것에 의해, 광학적 저역 필터(10)가 아닌 액정 패널(20)을 지지하면 충분하므로 조립이 용이해진다
광학적 저역의 작업이 용이해진다 또한, 표시 장치를 조립할 때에 광학적 저역 필터(10)가 아닌 액정 패널(20)을 지지하면, 충분하므로 조립이 용이해진다.
광학적 저역 필터(10)의 두께를 액정 패널(20)의 유리 기판(22) (또는 편광판(24)보다도 얇게 하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 광학적 저역 필터(10)와 유리 기판(22)과의 열팽창률의 차등에 기초하는 액정 패널의 휘어짐을 완화할 수 있고, 또한 광학적 저역 필터의 벗겨짐을 방지할 수 있으며, 일반적으로 내환경성이 향상된다.
제15도는 광학적 저역 필터(10)의 접착면측의 외주부에 홈(10a)을 형성한 예를 도시하고 있다. 홈(10a)은 광학적 저역 필터(10)의 전 둘레에 걸쳐서 연속하여 있는 것이 바람직하다. 이러한 홈(10a)을 형성함으로써, 만일 광학적 저역 필터(10)의 사이즈가 액정 패널(20)과 동일하더라도 접착 수지(11)가 외부로 비져 나오는 것을 방지할 수 있다.
제16도는 광학적 저역 필터(10)의 접착면측의 외주에 돌출벽(10b)을 형성한 예를 도시하고 있다. 돌출벽(10b)은 전 둘레에 걸쳐서 설치하여도 좋고, 일부가 절제되어 있는 것이라도 좋다. 돌출벽(10b)의 높이를 모든 장소에서 동일하게 해 둠으로써, 광학적 저역 필터(10)와 액정 패널(20)(유리 기판(22))사이의 간극을 장소에 상관없이 동일하게 하여, 이들을 서로 평행되게 유지할 수 있다. 또한 접착 수지(11)의 외부로의 초과도 방지할 수 있다.
제17도는 광학적 저역 필터(10)와 액정 패널(20)의 유리 기판(22) 사이에 스페이서(spacer)(11a)를 설치한 것이다. 이 구성에 의해서도 광학적 저역 필터(10)와 유리 기판(22)을 서로 평행하게 유지하는 것이 가능하다.
접착층(11)의 굴절률과 스페이서(11a)의 굴절률을 동일하게 또는 거의 동일하게 해 둘 필요가 있다. 예를 들어 스페이서(11a)로서 일본 전기 유리 주식회사 제품의 볼렌즈 K-3(또는 원주형 렌즈; 어느 것이나 유리제품으로 굴절률은 1.52)을 이용한 경우에는 접착 수지(11)로서 도요 잉크 제조 주식회사 제품의 자외선 경화수지 LE-3629(굴절률은 1.52)을 이용하면 좋다. 일반적으로는 여러 가지의 굴절률의 접착 수지를 입수할 수 있으므로, 스페이서의 굴절률에 알맞은 굴절률을 갖는 접착 수지를 선택할 수 있다. 광학적 저역 필터(10)는 예를 들어, PC(굴절률1.584)를 이용하여 사출 성형에 의해 제작된다.
이상과 같이 광학적 저역 필터를 액정 패널의 유리 기판 또는 편광판에 접착 수지를 이용하여 접착함으로써, 광학적 저역 필터를 액정 표시 장치의 구성 부재에 일체화할 수 있다. 이것에 의해, 소형화와 부품 개수의 감소가 가능하다. 또한, 조립 공정에서의 조정 등의 작업수를 적게 할 수 있고, 높은 수율을 기대할 수 있다.
또한, 광학적 저역 필터와 표시 장치의 구성 부재(요소) 사이에 티끌과 먼지, 이물질 등이 부착하지 않으며. 광학적 저역 필터와 표시 장치의 구성 부재(유리 기판이나 편광판)을 평행하게 유지할 수 있으므로, 무지개상의 간섭 줄무늬의 발생을 방지할 수 있다.
또, 광학적 저역 필터의 오목 볼록면을 접착층으로 씌울 수 있으므로, 이 오목 볼록면의 티끌과 먼지의 부착을 방지할 수 있는 동시에, 조립시 등에 있어서 오목 볼록면에 손상을 입히는 일이 없다.
제18도는 액정 패널에 광학적 저역 필터를 실장하는 공정의 일예를 도시하고 있다.
액정 패널(20)의 유리 기판(22) 상에 자외선 경화 수지(11)를 적하(滴下)한다 (제18a도).
외주부에 홈(10a)을 갖는 광학적 저역 필터(10)를 그 오목 볼록 패턴면을 수지(11)측을 향하여 수지(11) 상에 싣고, 광학적 저역 필터(10)를 유리 기판(22)과 평행하게 유지하면서 광학적 저역 필터(10)를 유리 기판(22)에 압박한다. (제18b도).
광학적 저역 필터(10)를 통하여 자외선을 조사하여 수지(11)를 경화시킨다(제18c도).
이와 같이 홈(10a)이 형성된 광학적 저역 필터를 이용하면 수지(11)가 외부로 비어져 나오지 않으므로, 실장 공정이 용이하다. 물론, 홈을 갖지 않은 광학적 저역 필터를 이용할 수 있음은 물론이다. 접착 수지가 액정 패널의 외부로 비어져 나오지 않으면, 전술한 바와 같이 액정 패널의 측면(단면)을 이용하여 액정 패널을 표시 장치의 프레임에 고정할 수 있으므로 조립이 용이하다.
제19도에 도시한 예는 편광판(24)을 기판으로서 이 기판상에 광학적 저역 필터(10)를 자외선 경화 수지를 이용하여 형성한 예를 도시하고 있다. 즉, 광학적 저역 필터의 스탬퍼와 편광판(24) 사이에 자외선 경화 수지를 충전하고, 자외선을 조사함으로써 수지를 경화시킨다. 이후, 스탬퍼를 제거하면 편광판(24)과 일체화된 광학적 저역 필터(10)가 제작된다.
광학적 저역 필터(10)와 액정 패널(20)의 유리 기판(22) 사이에 자외선 경화 수지(11)를 충전하고, 제18도에 도시한 방법에 의해 수지(11)를 경화시킨다.
광학적 저역 필터(10)의 재료인 자외선 경호 수지와 접착 수지의 재료인 자외선 경화 수지와는 굴절률이 다른 것을 이용한다. 여러 가지 굴절률의 자외선 경화 수지가 시판되고 있으므로 입수 가능하다. 자외선 경화 수지의 대표 예로서 도요 잉크 제조(주) 제품 LE-3629(굴절률 n=1.52), 다이닛뽄 잉크 화학 공업(주) 제품 GRANDIC RC 시리즈(굴절률 n=1.52∼1.53), DEFENSA HNA-101(굴절률n=1.37)등을 들 수 있다.
전술한 모든 실시 예에 있어서, 광학적 저역 필터의 오목 볼록 패턴에 있어서의 볼록부의 꼭대기부와 액정 패널의 유리 기판 또는 편광판과는 접하고 있어도 좋음은 물론이다.
접착 수지로서 자외선 경화 수지를 이용하면 높은 수율을 기대할 수 있다.
광학적 저역 필터를 접착층을 통하여 표시 장치의 구성 부재에 접착했을 경우에는(케이스 1), 광학적 저역 필터와 표시 장치의 구성 부재 사이에 공기층이 있는 경우(케이스 2)에 비하여 모든 쪽에 있어서도 광학적 저역 필터의 오목 볼록 패턴이 표시 장치의 구성 부재에 대향하고 있다. 제작 정밀도가 등가적으로 향상되는 것에 대해서 설명한다.
일반적으로 광학적 저역 필터에 입사한 광은 광학적 저역 필터에 의해서 회절되고, 0차 광,1차 회절광 및 고차의 회절광이 생긴다. 1차 회절광은 8개 형성되지만, 격자 형상이 정현파인 정현파상 광학적 저역 필터의 경우에는 이들의 1차회절광의 광강도는 같아진다
그래서, 0차 광의 광 강도를 P0,1차 회절광의 광 강도를 P1로 한다.
1차 회절광과 0 차광과의 비(이것을 분할비, 또는 분기비라 한다) P1/P0는 광학적 저역 필터의 특성에 있어서 중요한 요인이고, 이것은 일반적으로 1 또는 그 부근이 바람직하다고 되어 있다.
0 차광 및 1차 회절광의 강도 P0 ,P1는 각각 다음식으로 표시된다.
[식 1]
[식 2]
J0,J1는 각각 벳셀(Bessel)함수이다. 또한, Ø는 위상차(격자의 산 부분을 통과하는 광과 계곡 부분을 통과하는 광과의 위상차)이다.
광학적 저역 필터 특성의 가장 좋은 정현파상 광학적 저역 필터의 경우에는 위상차 Ø는 다음식으로 부여된다.
[식 3]
여기서 d는 격자의 두께(격자 두께), n1은 광학적 저역 필터를 형성하는 재료의 굴절률이다. n2는 접착층을 형성하는 재료의 굴절률(광학적 저역 필터를 접착측에 의해 표시 장치의 구성 부재에 접착한 경우; 케이스 1), 또는 공기의 굴절률(n2=1)(광학적 저역 필터의 오목 블록면이 공기에 접하고 있는 경우; 케이스 2)이다. λ는 입사광의 파장이다.
식 3은 광학적 저역 필터의 굴절률 n1과 접착층의 굴절률 n2가 달랴야 함을 나타내고 있다.
상기 케이스 1 로서 다음 2 종류의 접착 수지 1, 2를 사용한다.(어느것이나 자외선 경화 수지).
접착 수지 1 : 다이닛뽄 잉크 화학 공업 주식회사 제품
DEFENSA HNA-101
n2= 1.37
접착 수지 2 :산요 화성 공업 주식회사 제품 UV-040
n2=1.57
이들 식 1∼3을 이용하여 산출된 격자 두께 d는다음과 같다. (입사광의 파장λ=587.6nm, n1= 1, 491).
케이스 1(접착 수지 1)
분할비가 0.9, 1.0 및 1.1인 경우에 격자 두께 d는 각각 2.00μ㎛ ,2. 06㎛ 및 2.11㎛이다.
케이스 1(접착 수지 2)
분할비가 0.9, 1.0 및 1.1에 대하여 격자 두께 d는 각각 3.06㎛, 3.15㎛ 및 3.23㎛이다.
케이스 2(접착 수지 없고, 공기의 경우; n2= 1)
분할비가 0.9, 1.0 및 1.1에 대하여 격자 두께d는 각각 0.49㎛, 0.51㎛ 및 0.52㎛이다.
이상에 의해 접착층을 이용한 경우에는 격자 두께의 제작 정밀도가 꽤 완화 됨을 알을 수 있다. 이것은 다음에 기술하는 실시예, 즉 접착층을 대신해서 점착층을 이용한예에 있어 서도 완전히 동일하게 적용된다.
제20도는 접착층을 대신하여 점착층(12)에 의해서 광학적 저역 필터(10)와 액정 패널(20)의 유리 기판(22)을 접합한 예를 도시하며, 제9도에 대응하는 구조를 갖는다,
제21도는 제10도에 대응하는 구조를 나타내며, 접착층을 대신하여 점착층(12)이 이용되고 있다.
제22도는 제14도에 대응하며, 광학적 저역 필터(10)의 사이즈가 액정 패널(20)보다도 작다. 접착층을 대신하여 점착층(12)이 이용되고 있다.
제23도는 점착층(12)의 사이즈를 액정 패널(20)로부터 비어져 나오지 않도록 작게 한 것이다.
점착층(12)은 점착제 또는 점착 수지에 의해 형성되고, 그 예로서는 아크릴계, 고무계 점착 수지가있다. 구체적으로 점착제의 예로서 닛토 전공 주식회사 제품의 양면 점착 테이프N0. 532, NO. 5915(굴절률은 1.487)등이 있다. 양면 점착 테이프(부틸아크릴레이트(butylacryate)를 주성분으로 하는 점착제)를 광학적 저역 필터, 또는 유리 기판이나 편광판에 붙임으로써 점착층(12)을 형성할 수 도있다. 점착층(12)의 굴절률은 광학적 저역 필터의 굴절률과 다른 것이 필요하다.
점착층(점착제, 점착 수지)은 접착층(접착제, 접착 수지)의 일종으로 생각할 수 있다.
제24도는 광학적 저역 필터(10)에 점착층(12)을 형성한 제품을 도시하고 있다. 점착층(12)의 표면은 세퍼레이터(13)에 의해서 씌어져 있다. 이러한 광학적 저역 필터 제품은 세퍼레이터(13)를 떼어내어 액정 패널의 유리 기판 또는 편광판에 붙일 수 있으므로 대단히 간편하다.
광학적 저역 필터(10)의 오목 볼록 패턴면(광학적 기능면)뿐만 아니라, 그 반대측의 평탄면에도 점착층을 형성하고 세퍼레이터를 붙여 둠으로써, 후술하는 표시 장치를 용이하게 제작할 수 있다.
제25도에 있어서, 광학적 저역 필터(10)는 접착층(11) 또는 점착층(12)에 의해 액정 패널(20)의 유리 기판(22)에 고정되어 있다. 광학적 저역 필터(10)의 오목 볼록 패턴이 형성되어 있지 않은 평탄면에 접착층(11A)또는 점착층(12A)을 통하여 편광판(24)이 고정되어 있다. 이와 같이 하여, 편광판(24), 광학적 저역 필터(10) 및 액정 패널(20)이 일체화된다.
바람직하게는 접착층(11) 또는 점착층(12)의 굴절률과 유리 기판(22)의 굴절률을 동일하게 또는 근사치로 하면 좋다. 이것에 의해, 이들의 계면(접착층(11)또는 점착층(12)과 유리 기판(22) 사이의 계면)에서 발생하는 프레넬(Fresnel) 반사를 적게 할 수 있다. 예를 들어, 유리 기판(코닝(corninf) 7059)(22)의 굴절률이 1.52라고 하면, 접착층(11)으로서 에폭시 수지(굴절률 1.46∼1.54)를 이용하면 좋다.
동일하게 광학적 저역 필터(10)의 굴절률과 점착층(11A) 또는 점착층(12A)의 굴절률을 동일하게 또는 근사치로 함으로써, 이들의 계면(광학적 저역 필터(10)와 접착층(11A) 또는 점착층(12A)과의 사이의 계면)에서 발생하는 프레넬 반사를 적게 할 수 있다. 예를 들어, 광학적 저역 필터(10)가 PMMA(굴절률 1.491)로 형성되어 있을 때에는 접착층(11A)으로서 에폭시 수지(굴절률 1.46∼1.54)를, 점착층(12A)으로서 상기의 닛토 전공 주식회사 제품의 양면 점착 테이프NO. 532(굴절률 1.487)을 각각 이용할 수 있다.
제26도 및 제27도는 광학적 저역 필터를 구비한 편광판을 도시하고 있다.
제19도에 도시된 구성에있어서, 편광판(24) 상에 광학적 저역 필터(10)가 스탬퍼를 이용하여 자외선 경화 수지에 의해 성형되어 편광판(24)과 일체화되어 있다.
이것과 동일하게 편광판에 광학적 저역 필터를 일체적으로 형성해 둠으로써, 취급 및 조립이 용이하다.
제26도에 있어서 편광자(24a)의 양면에 보호층 (상측의 보호층을 부호 14로 나타낸다)이 형성되어 있다. 이들의 보호층은 예를 들어 트리아세틸셀룰로스(TAC)의 층 또는 막이다. 하측의 보호층이 정한파상 저역 필터의 암형 패턴을 이용하여 엠보스 가공됨으로써 ,광학적 저역 필터(10)가 형성된다.
제27도에 있어서, 편광자(24a)의 양면에 TAC로 이루어진 보호층(14A, 14B)이 형성되어 있다. (시트 가공 또는 롤 압연). 한쪽의 보호층(14B) 상에 스템퍼를 이용하여 자외선 경화 수지에 의해 광학적 저역 필터(10)가 형성 되어 있다. 제28도는 제26도 또는 27도에 도시된 바와 같은 광학적 저역 필터가 부착된 편광판의 제작 공정을 도시하고 있다.
편광자(24a) 그 자체는 폴리비닐알콜(PVA)을 일축 연신한 것에 요오드 소착체나 염료를 흡착시킴으로써 제조된다.
보호막(층)으로서는 일반적으로 TAC, 폴리에스테르, 아크릴 등이 이용된다.
내환경성(자와선 투과성, 내습성 등)이 우수하므로, TAC가 일반적으로 이용된다.
이러한 고분자 재료가 합성되어 시트 가공된다.
제26도에 도시한 광학적 저역 필터(10)는 보호층의 시트를 가열하고, 형(정현파상으 오목 볼록 패턴을 갖는다)을 시트에 프레스(엠보스 가공)함으로써 제조된다
제27도에 도시한 광학적 저역 필터(10)는 보호층의 시트(14B)를 기판으로서 이 기판과 스탬퍼(정현파상의 오목 볼록 패턴을 갖는다) 사이에 자외선 경화 수지를 충전하고, 그 후 자외선을 조사함으로써 수지를 경화시키고, 최후에 스탬퍼를 제거함으로써 제조된다.
이들의 편광자(24a)와, 엠보스 가공에 의해 제조된 보호층겸 광학적 저역 필터(10)(제26도) 또는 자외선 경화수지에 의해 제조되어 보호층(14B)과 일체화된 광학적 저역 필터(10)(제27도)와, 또 1매의 보호층(14)(제27도)와, 또 1매의 보호층(14)(제26도) 또는 보호층(14A)(제27도)이 편광자(24a)를 중심으로 끼우도록 하여 맞추어 붙여지고, 적당한 크기로 절단된다. 이것에 의해, 제26도 또는 제27도에 도시한 광학적 저역 필터가 부착된 편광판이 완성된다. 제26도 및 제27도에 도시한 구성에 있어서, 쇄선으로 도시된 바와 같이, 광학적 저역 필터(10)의 오목 볼록면측에 점착층(12)을 형성하고, 그 표면에 세퍼레이터(13)를 설치해두면, 광학적 저역 필터가 부착된 편광판 제품(또는 편광판이 부착된 광학적 저역 필터 제품)을 얻을수 있다. 이 제품도 액정 표시 장치의 조립을 쉽게 하기 위해서 적합하게 이용된다.
일반적으로 편공판은 편광자의 양면에 보호층이 접착됨으로써 구성된다. 제9도, 제10도, 제19도 내지 제21도, 제25도 및 이후에 나타낸 도면에 도시된 편광판(23, 24)은 이러한 편광판을 포함하는 것으로 간주한다.
제29도 및 제30도는 반사 방지막(AR 코팅, 안티리플렉션)을 설치한 예를 도시하고 있다. 제29도는 제10도에 도시한 접착층(11)을 이용한 구성, 제30도는 제21도에 도시난 점착층(12)을 이용한 구성이다. 광학적 저역 필터(10)의 외측의 평탄면에 반사 방지막(15)이 형성되어 있다. 제9도나 제20도에 도시한 구성에 있어서, 편광판(24)의 외면에 반사 방지막을 형성할 수 있다. 반사 방지막에 의해 외부에서의 광의 반사량이 적어지므로, 표시 화면이 보기 쉽다. 이것은 예를 들어, 액정 텔레비전에 이용한 경우에 유효하다. 반사 방지막은 관찰자측의 면, 즉 표시장치의 가장 외측의 면에 형성된다.
반사 방지막(15)은 유전체 박막(증착막), 유기막 등에 의해 실현된다. 도전체 박막의 예로서는 풀루오르화 마그네슘(MgF2)막 (굴절률 1,38), 지르코니아(Zr02),사파이어(A1203) 등이 있다. 이것은 진공 증착법에 의해 형성된다. 유기막의 예로서는 아사히 가라스 주식회사 제품 사이톱(불소 수지) (굴절룰 1.34)이 있다.
반사 방지막(15)은 그것이 형성되는 기판(제29도, 제30도의 예에서는 광학적 저역 필터, 제9도, 제20도의 예에서는 편광판)의 굴절률보다도 낮은 굴절률을 갖는 것이다.
반사 방지막(15)을 제31도에 도시된 바 와 같이 다층막(15a, 15b, 15c, …)으로 형성할 수 있다. 이것에 의해 반사율이 크게 감소된다.
제32도에 도시된 바와 같이, 굴절률 ns의 기판상에 굴절률 n1,n2,…, nm의 박막 (반사 방지막)이 m 층에 걸쳐서 형성되어 있는 것으로 한다. 이들 박막의 막두께를 각각 d1, d2, … dm,으로 한다. 이러한 다층막의 반사율 R은 다음식에서 부여된다. 이 반사율 R은 0에 가까운 것이 바람직하다.
[식 4]
식 4의 m11,m22,m12,m21다음 특성 매트릭스 M를 이용하여 구할 수 있다.
[식 5]
[식 6]
[식 7]
λ는 입사광의 파장이다.
광학적 저역 필터가 PMMA(굴절률 ns= 1.491)로 형성되어 있는 경우에 는 광학적 저역 필터의 반사율은 다음과 같다(반사 방지막이 형성되어 있지 않은 경우)(λ = 587.6nm).
[식 8]
이 광학적 저역 필터의 평탄면상에 플루오르화 마긋네슘 MgF2(n1 = 1.38)로 이루어진 단층의 반사 방지막을 형성한 경우의 반사율은 식 4∼식 7 로부터 다음과 같다.다만, d1= λ/4(cosδ=0 이된다)로서 계산하였다(λ =587.6nm).
[식 9]
반사율이 감소하고 있음을 알을 수 있다.
광학적 저역 필터상에 3 층의 반사 방지막을 형성한 경우의 반사율의 계산결과를 다음에 나타낸다. 제1층은 사파이어(A1203)(n1=1.62, d1=λ/4), 제2 층은 지르코니아(Zr02)(n2=2.0 d2=λ/2), 제 3층은 풀루오르화 마그네슘(MgF2)(n3=1.38, d3=λ/4)(λ=587.6nm)이다.
[식 10]
반사율은 매우 낮은 것을 알 수 있다. 이러한 다층 반사막은 진공 증착법 등에 의해 제조할 수 있다.
제33도 및 제34도는 반사 방지막(15)을 대신하여 광학적 저역 필터(10)의 외면에 안티글레어 처리(또는 넌글레어(non-glare)처리)(16)를 실시한 예를 도시하고 있다. 제33도 및 제34도는 제29도 및 제30도에 각각 대응하고 있다. 제9도나 제20도에 도시한 구성에 있어서, 편광판(24)의 외면에 안티글레어 처리를 실시하더라도 좋음은 물론이다.
안티글레어 처리는 기판 표면에 에칭 또는 샌드브러스트(sand=blast) 가공을 실시함에 따라 조면화하는 처리이다. 평탄한 기판, 표시면 등의 표면(표시 장치의 표면)에 외란광이 비스듬하게 입사하고, 그것이 정반사하면 표시 화상이 보기 어려워진다(예를 들어 천정등, 형광등의 광이 표시 화면에 입사한 경우, 형광등의 상기 표시 화면에 비치므로 표시 화면을 보기 어렵다). 표시 화면 표면에 안티글레어 처리가 실시되어 있으면, 그 면에 입사하는 외란광은 산란하므로 외란광에 의한 상이 비치는 일이없다.
기판, 표시면 등의 표면에 과도한 안티글레어 처리를 실시하면, 표시 화상을 나타내는 광도 또한 과도하게 산란하므로 알맞은 안티글레어 처리가 필요하다. 제 33도에 있어서, 다음식을 총족시키는 각도 θ 이하의 산란이 생기도록 하는 안티글레어 처리가 바람직하다.
θ = tan-1(P/L) (식 11)
여기서 θ는 산란각, P는 액정 패널에 있어서의 화소 배열 주기, L은 액정 패널의 개구로부터 안티글레어 처리된 면까지의 광학 거리이다.
또, 제35도 내지 제38도를 참조하여 액정 표시 장치, 또는 액정 표시 장치의 구성 부품으로서의 편광판이 부착된 광학적 저역 필터(또는 광학적 저역 필터가 부착된 편광판) 제품의 예를 설명한다.
제35도에 있어서, 보호층(14B) 상에 광학적 저역 필터(10)가 형성된다.
이것은 제28도를 참조하여 설명한 바와 같이, 보호층(14B)의 시트와 스탬퍼 사이에 자외선 경화 수지를 충전하고, 이 수지를 자외선 조사에 의해 경화시키고, 스탬퍼를 제거함으로써 제조할 수 있다. 광학적 저역 필터(10)는 그 오목 볼록면을 편광자(24a)에 대향시키는 배치로 편광자(24a)의 내측면에 접착층(수지층)(11)을 통하여 접착되어 있다. 광학적 저역 필터(10)를 구성하는 수지와 접착층(11)을 구성하는 수지의 굴절률은 다르다, 편광자(24a)의 외측면에 보호층(14A)이 점착되고, 이 보호층(14A)의 외표면에 반사 방지막(15) 또는 안티글레어 처리(16)가 실시되고 있다. 내측의 보호층(14B)의 내표면에는 점착층(12)이 형성되고, 이 점착층(12)이 세퍼레이터(13)로 씌워져있다.(제28도에 점선으로 도시한 공정).
세퍼레이터(13)를 떼어내고, 점착층(12)을 통하여 이 제품을 액정 패널의 유리 기판 또는 후술하는 위상차 판에 고정할 수 있다.
'제36도는 광학적 저역 필터(10)를 편광자(24a) 외측에 설치한 것이다. 광학적 저역 필터(10)는 보호층(14A) 상에 형성되어 있고, 접착층(11)에 의해서 편광자(24a)의 외측면에 접착되어 있다. 이 도면에 있어서, 제35도에 도시한 것과 동일한 것에는 동일 부호를 붙이고 중복 설명을 한다.
제37도에 있어서는 광학적 저역 필터(10)는 TAC, PC 또는 PMMA 등으로 이루어진 투명기판(25)의 한 면상에 형성되어 있다. 기판(25)과 스탬퍼 사이에 자외선 경화 수지를 충전하고, 이 수지를 경화시킨 후 스탬퍼를 제거하는 전술한 방법에 의해 광학적 저역 필터(10)가 기판(25)과 일체로 제조된다. 편광자(24a)와 그 양면에 보호층(14A, 14B)이 접합되어 편광판(24)이 구성되어 있다. 이 편광판(24)의 외측면에 광학적 저역 필터(10)가 그 오목 볼록면을 편광판(24)을 향하여 접착층(11)에 의해 접착되어 있다. 광학적 저역 필터(10)와 일체화된 기판(25)은 광학적 저역 필터(10)의 외측에 위치하고, 이기판(25)의 외측면에 반사 방지막(15)이 형성되고, 또는 안티글레어 처리가 (16)가 실시된다. 편광판(24)의 재측면(보호층(14B)의 내측면)에 접착층(12)이 설치되고, 그 표면이 세퍼레이터(13)에 의해서 씌워진다.
제38도의 구성에 있어서는 광학적 저역 필터(10)가 편광판(24)의 내측면에 접착층(11)을 통하여 접착되어 있다. 외측의 보호층(14A)의 외표면에 반사 방지막(15)이 형성되고, 또는 안티글레어 처리가(16)가 실시된다. 광학적 저역 필터(10)와 일체화된 기판(25)의 내측면에 점착층(12)이 형성되며, 그 내측면에 세퍼레이터(13)가 설치된다.
제37도 및 제38도에 도시한 제품도 세퍼레이터(13)를 떼어내고 점착층(12)에 의해서 액정 패널의 유리 기판 또는 위상차 판에 접합함으로써. 액정 표시 장치에 용이하게 조립된다.
제39도는 광학적 저역 필터의 단면(측면)에 산란면을 형성한 예를 도시하고 있다. 산란면은 조면(粗面)이고 광을 난반사 시킨다.
제40도는 광학적 저역 필터의 단면(측면)에 과 흡수면(예를 들어, 검게 칠한다)를 형성한 예를 도시하고 있다.
이들의 산란면 및 광 흡수면은 다음 2가지의 역할을 한다. 그 첫째는 광학적 저역 필터의 외면(평탄면)으로부터 (경우에 따라서는 반사 방지막을 통하여 ) 광학적 저역 필터에 입사한 외란광이 그 단면으로 정반사하여 액정 패널에 입사하는 것을 방지한다. 그 두 번째는 액정 패널을 통과한 광원의 광이 광학적 저역 필터내로 들어가고, 그 단면에서 정반사하고 광학적 저역 필터로부터 밖으로 출사하여, 사람의 눈으로 들어가는 것을 방지한다. 이것에의해, 표시된 화상이 보기 쉬워진다 전술한 광학적 저역 필터, 또는 그것을 구비한 화상 표시장치(액정 표시 장치)의 응용예에 관해서 설명한다.
제41도는 전자 스틸 카메라를 포함하는 비디오 카메라에 설치된 뷰 파인더의 광학계를 도시하고 있다. 광원(30), 과 확산판(53), 편광판(23), 액정 패널(20), 광학적 저역 필터(10) 및 편광판(24)이 실린더 또는 각통(55) 내에 이 순서로 삽입되고, 캡(56)이 그 전면에 부착되어 있다. 광학적 저역 필터(10)는 접착층(11) 또는 점착층(12)을 통하여 액정 패널(20)의 전면에 고정되어 있다.
비디오 카메라의 촬상 소자로부터 얻어지는 영상 신호가 적당한 신호 처리후 액정 패널(20)에 부여된다. 촬상되어 있는 화상이 액정 패널(20)에 표시된다. 필요하면 액정 패널(20)의 전방에 렌즈(57)가 설치된다.
제42도는 액정 TV(텔레비전) 프로젝터의 전체적인 광학적 구성을 도시한 것이다.
광원(61)에 의해서 발생된 광은 광원(61)의 후방에 배치된 포물면 거울(62)에서 반사하여 거의 편행화되고, 콘덴서·렌즈(63)에 의해서 집광된다. 이 콘덴서·렌즈(63)에 의해서 집광되는 광의 광로상에 액정 패널(20)이 배치되어 있다. 액정 패널(20)의 전, 후에는 편광 방향이 서로 직교하는 2매의 편광판(24, 23)이 설치되어 있다.
액정 패널(20)의 전면에는 광학적 저역 필터(10)가 접착층(11) 또는 점착층(12)을 통하여 고정되어 있다.
액정 패널(20)은 전술한 바와 같이 외부에서 부여되는 영상 신호에 의해서 제어된다. 이것에 의해서 영상 신호에 나타나는 화상이 액정 패널(20)의 면상에 나타난다. 액정 패널(20) 및 편광판(23, 24)투과한 광에 의해 나타나는 화상이 결상 렌즈(66)를 통하여 먼 곳의 스크린(67) 상에 결상된다.
제43도는 비디오 카메라의 촬상 광학계를 도시하고 있다. 광학적 저역 필터(10)는 접착층(11) 또는 점착층(12)을 통하여 고체 전자 촬상 소자(예를 들어 CCD)(72)의 전면에 고정되어 있다. 촬상 렌즈(71)에 의해서 형성된 복사체상은 광학적 저역 필터(10)를 통하여 촬상 소자(72) 상에 결상한다.
광학적 저역 필터(10)의 차단 공간 주파수는 촬상 소자(72) 상에 배열되어 있는 다수의 광전 변환소자의 배열 주기의 2배의 역수 정도로 선정되는 것이 바람직 하다. 이것에 의해서 촬상에 있어서 발생하는 샘플링 노이즈가 감소한다. 제44도는 인간의 두부에 직접 장착하여 이용하는 헤드마운트 디스플레이장치의 응용예를 도시하고 있다. 이 장치의 내부에는 프레임(58)에 고장된 액정표시 장치가 내장되어 있다. 이 액정 표시 장치는 광원(30), 액정 패널(20), 편광판(23, 24) 및 광학적 저역 필터(10)를 포함하고 있다. 광학적 저역 필터(10)는 접착층 또는 점착층에 의해서 편광판(24)(또는 액정 패널(20))에 고정되어 있다.
이용자는 접안 렌즈(57)를 통하여 액정 표시 장치에 표시된 화상의 렌즈(57)에 의해서 형성된 허상을 보게 된다.
전술한 광학적 저역 필터를 가진 액정 표시 장치는 물론 휴대용 텔레비전에도 적용할 수 있다.
전술한바와 같이 액정 패널의 전후에는 편광판이 비치되어 있다. 광원측의 편광판은 광원으로터 의 랜덤 편광의 광을 직선 편광으로 변환하는 것이다. 이들 편광판의 편광 방향은 서로 직교하고 있다. 액정 패널을 통과하는 광은 직선편광의 광인 것이 전제이다. 그러나 ,액정의 종류에 따라서 는 액정내를 직선 편광의 광이 통과할 때 에 그 광을 타원 편광으로 변환하는 것이 있다. 예를 들어. 슈퍼 트위스티드 네마틱(STN) 액정이다. 이러한 액정 표시 장치에서는 표시 화상의 콘트라스트를 향상시키기 위해 액정 패널과 외측의 편광판 사이에 위상차 판이 배치된다. 이 위상차 판에 의해서 타원 현광의 광이 직선 편광으로 변환된다. 액티브 방식의 액정 패널(Thin Folm Transostor(TFT) 방식이나 Metal Insulator Metal(MIM) 방식)에 있어서도 콘트라스트의 향상을 위해 위상차 판의 이용이 검토되고 있다.
전술한 실시예 에서는 광학적 저역 필터가 액정 패널의 유리 기판이나 편광판등에 접착층 또는 점착층을 통하여 고정되어 있다.
다음에 도시한 실시예에서는 광학적 저역 필터가 전술한 위상차 판을 이용하여 형성된다.
제45도는 위상차 판을 포함하는 액정 표시장치의 구성예를 도시하고 있다.
이 도면에 있어서도 이미 설명한 것과 동일물에는 동일 부호를 붙여 중복 설명을 피한다.
광원(30), 편광판(23), 액정 패널(20), 위상차 판(26) 및 편광판(24)이 내측에서 외측을 항하여 이 순서로 프레임(58)에 고정됨으로써, 액정 표시 장치가 구성되어 있다. 필요하면 전술한 마이크로 렌즈 어레이가 액정 패널(20)의 입사광 측에 배치된다.
위상차 판은 폴리카보네이트(PC), 폴리비닐알콜(PVA)등의 복굴절 특성을 갖는 투명 수지를 하나의 축방향으로 연신하고, 이것을 적당한 크기로 절단함으로써 제조된다.
위상차 판(26) 상에 광학적 저역 필터(10)가 일체적으로 형성되어 있다.
위상차 판과 스탬퍼(광학적 저역 필터의 오목 볼록면을 갖는다) 사이에 자외선 경화 수지를 충전하고 자외선을 조사함으로써 이 수지를 경화시키고, 최후에 스탬퍼를 제거함으로써 위상차 판과 일체화된 광학적 저역 필터를 제조할 수 있다.
제45도에 도시되어 있는 바와 같이, 위상차 판(26)의 주위를 제외하고 광학적 저역 필터(광학적 저역 필터(10)를 위상차 판(26)상에 장치해도 좋고, 제47도에 도시된 바와 같이 광학적 저역 필터(10)의 부변부가 위상차 판(26)의 주위로 악간 비져나와 도 좋다. 어쨌든, 광학적 저역 필터(자외선 경화 수지)(10)의 크기(면의 넓이)는 위상차 판(26)과 같은 정도 또는 그 보다도 약간 작은 정도가 좋다. 액정 패널(20)과 비교한 경우에도 광학적 저역 필터(10)의 크기는 액정 패널(20)과 같은 정도 또는 그보다도 약간 작은 정도가 좋다.
또한, 광학적 저역 필터(10)의 두께는 위상차 판(26)의 두께보다도 얇은 쪽이 바람직하다. 광학적 저역 필터를 너무 두껍게 하면, 자외선 경화 수지를 경화할 때에 수축하여 위상차 판(260으로부터 분리되기 쉽게 된다.
제46도는 위상차 판(26A)의 한 면에 광학적 저역 필터기능을 하는 오목 볼록(회절 격자) 패턴을 직접 형성한 것이다. 이것은 위상차 판을 가열해 두고 그 한면에 광학적 저역 필터의 오목 볼록을 갖는 형을 프레스(압박)함으로써 제조할 수 있다(엠보스 가공 또는 열전사).
이와 같이, 위상차 판을 구비한 액정 표시 장치에 있어서 광학적 저역 필터를 위상차 판과 일체로 하였으므로, 광학적 저역 필터를 설치하더라도 부품 점수가 증대하지 않으며, 장치의 구성을 간소하게 유지할 수 있다.
이어서 ,위상차 판과 일체화된 광학적 저역 필터(광학적 저역 필터와 일체화된 위상차 판)의 액정 표시 장치에 있어서의 여러 가지의 고정 구조에 관해서 설명한다.
제48도는 광학적 저역 필터(10)와 일체화된 위상차 판(26)이 액정 패널(20)의 한 면(유리 기판)에 접착층(11)을 통하여 고정된 구조를 도시하고 있다.
제48도 및 이하에 설명하는 도면에 있어서, 액정 표시 장치로부터 설명에 필요한 구성 요소만을 취출하여 도시하며, 다른 구성 요소의 도시가 생략되어 있다.
제49도에 있어서는 위상차 판(26)과 일체화된 광학적 저역 필터(10)가 그 오목 볼록면을 액정 패널(20)로 향하여, 접착층(11)을 통하여 고정되어 있다. 광학적 저역 필터(10)를 구성하는 수지의 굴절률과 접착층(11)을 구성하는 수지의 굴절률은 물론 다르다. 접착층(11)을 구성하는 수지는 전술한바와 같이 자외선 경화 수지, 에폭시 수지 등이다.
어느 쪽의 구성에 있어서도 액정 패널(20)의 면과 위상차 판(26)과는 평행하게 유지된다.
이와 같이 위상차 판 및 광학적 저역 필터가 액정 패널과 일체화되어 있으므로, 표시 장치의 소형화, 조립 작업의 용이화를 도모할 수 있다.
제50도 및 제51도는 위상차 판 및 광학적 저역 필터가 외측의 편광판과 일체화된 구조를 도시하고 있다. 이 구조에 의해서 도표시 장치의 소형화, 조립의 용이화를 달성할 수 있다.
제50도에 있어서, 위상차 판(26)이 편광판(24)에 접착층(11)을 통하여 고정되어 있다. 제51도에 있어서 ,광학적 저역 필터(10)가 그 오목 볼록면을 편광판(24)을 편광판(24)에 접착층(11)을 통하여 고종되어 있다. 광학적 저역 필터(10)와 접착층(11)의 굴절률은 다르다. 어느 쪽의 구조에 있어서 도, 편광판(24)과 위상차 판(26)은 평행하다.
제52도 및 제 53도는 또 일체화를 진행시킨 구성을 도시하고 있다.
제52도에 있어서 액정 패널(20)의 한 면에 접착층(11B)를 통하여 위상차 판(26)이 고정되어 있다. 이 위상차 판(26)에는 광학적 저역 필터(10)가 일체적으로 형성되어 있다. 광학적 저역 필터(10)에 접착층(11A)를 통하여 편광판(24)이 고정되어 있다. 광학적 저역 필터(10)와 접착층(11A)의 굴절률은 다르다. 액정 패널(20)의 한 면(유리 기판), 위상차 판(26) 및 편광판(24)은 서로 평행하다.
제53도에 도시한 구조는 제52도에 도시한 것과 비교하면, 광학적 저역 필터(10)가 액정 패널(20)의 면을 향하고 있는 점에서 다르다. 광학적 저역 필터(10)와 접착층(11B)은 굴절률이 다르다.
제54도는 접착층을 대신하여 점착층을 이용한 구성예를 도시하고 있다. 광학적 저역 필터(10)와 일체화된 위상차 판(26)이 점착층(12)을 통하여 액정 패널(20)의 한 면에 고정되어 있다. 전술한 모든 구조에 있어서 접착층을 대신하여 점착층을 이용할 수 있다.
제55도에 있어서는 위상차 판(26)의 광학적 저역 필터(10)가 장치된 면과 반대측의 면의 주위에 홈(26a)이 형성되어 있다. 이것에 의해, 접착 수지(11)가 비어져 나오는 것이 억제된다. 다른 구성은 제48도에 도시한 것과 동일하다.
제56도 및 제57도는 접착층의 두께를 일정하게 유지하기 위해서 스페이서(11a)를 접착층(11) 내에 배치한 예를 도시한 것이다. 스페이서(11a)의 굴절률과 접착층(11)의 굴절률은 동일하거나 또는 근사한 것이 바람직하다.
제58도는 광학적 저역 필터(10)를 형성할 때에 광학적 저역 필터(10)와 일체적으로 그 주위에 돌출벽(10b)을 형성한 구조를 도시하고 있다. 이 돌출벽(11b)이 액정 패널(20)의 면에 당접하여 위상차 판(26)과 액정 패널(20)의 면이 평행하게 유지된다. 돌출벽(11b)의 내부에 형성된 공간에 접착 수지(11)가 충전된다. 이러한 돌출벽(11b)은 광학적 저역 필터를 형성하기 위한 스탬퍼에 대응하는 오목 홈을 미리 제조하여 둠으로써 형성할 수 있다.
제59도에 있어서, 위상차 판(26)의 광학적 저역 필터(10)가 형성되어 있지 않은 면의 주위에 돌출벽(26b)이 형성되고, 그 내측에 홈(26a)이 형성되어 있다. 돌출벽(26b)이 액정 패널(20)의 면에 접함으로써, 위상차 판(26)이 액정 패널(20)과 평행하게 유지된다. 돌출벽(26b)내의 공간에 접착 수지(11)가 충전된다. 홈(26a)은 여분인 수지를 흡수하는데 도움이 된다. 돌출벽(26b)과 홈(26a)을 갖는 위상차 판은 엠보스 가공 등에 의해 제조된다.
제60도는 제51도에 도시한 구조에 있어서, 편광판(24)의 외측면에 안티글레어 처리를(16)를 실시한 구성을 도시하고 있다. 이러한 반사 방지막(15) 또는 안티글레어 처리는 전술한 모든 구조에 적용할 수 있다.
제62도에 도시한 제품은 제46도에 도시한 광학적 저역 필터(10)가 일체화된 위상차 판(26A)의 광학적 저역 필터(10)가 형성되어 있지 않은 면에 점착층(12)을 설치하며, 그 표면을 세퍼레이터(13)로 씌운 구성을 갖는다.
제63도는 제47도에 도시한 광학적 저역 필터(10)가 일체적으로 형성된 위상차 판(26)에 있어서 ,광학적 저역 필터(10)가 설치되어 있지 않은 면에 점착층(12)과 세퍼레이터(13)를 설치한 제품의 구조를 도시하고 있다.
제64도는 제63도의 구성에 있어서, 광학적 저역 필터(10)의 오목 볼록면에서도 점착층(12)과 세퍼레이터(13)를 설치한 구조를 갖는 제품을 도시하고 있다. 이 제품은 제52도 및 제53도에 도시한 구성을 갖는 표시 장치에 이용할 수 있다. (접착층을 대신하여 점착층을 이용한다).
제65도 제66도는 제50도 및 각각 도시한 구조(위상차 판이 편광판과 일체화된 구조)에 있어서 .점착층과 세퍼레이터를 설치한 것이다.
제65도에 있어서, 광학적 저역 필터(10)의 오목 볼록면을 씌우도록 점착층(12)과 세퍼레이터(13)가 설치되어 있다. 제66도에 있어서, 위상차 판(26)의 광학적 저역 필터(10)가 설치되어 있지 않은 면에 점착층(12)과 세퍼레이터(13)가 설치되어 있다. 이들 제품도 제52도 또는 제53도에 도시한 구조의 표시 장치를 제조할 때 에 적합하게 이용된다.
이러한 위상차 판을 포함하는 액정 표시 장치에 있어서도, 서로 접하는 2개의 구성 요소의 굴절률을 같은 값 또는 근사치로 함으로써 계면에서 발생하는 프레넬 반사를 적게할 수 있다. 또한. 광학적 저역 필터의 단면(측면)에 제39도에 도시한 바와 같은 산란면, 제40도에 도시한 바와 같은 광 흡수면을 형성할 수 있다.
마지막으로, 위상차 판을 구비한 액정 표시 장치의 응용예에 관해서설명한다.
제67도는 휴대형 텔레비전의 표시 장치의 부분을 도시하고 있다. 프레임(58A)에 광원(30), 편광판(23) 및 액정 패널(20)이 설치되어 고정되어 있다. 액정 패널(20)에는 제52도에 도시된 바와 같은 구조로 위상차 판(26), 광학적 저역 필터(10) 및 편광판(23)이 고정되어 있다. 이와 같이, 프레임(58A)에 조립하는 구성 요소의 수가 적어지고, 조립이 간단해 진다. 요컨대, 광원(30)과 액정 패널(20) 사이에 마이크로 렌즈 어레이가 설치된다. 또한, 편광판(24)의 외측면에 반사 방지막이 형성되거나 안티글레어 처리가 실시된다.
제68도는 비디오 카메라에 구비되는 뷰 파인더의 구성을 도시하고 있다. 거울통(59)에 렌즈(57)와 표시 장치가 설치된다. 표시 장치는 프레임(58B)을 포함하고, 이 프레임(58B)에 광원(30), 편광판(23) 및 액정 패널(20)이 부착된다. 액정 패널(20)에는 제52도에 도시한 구조로 위상차 판(26), 광학적 저역 필터(10) 및 편광판(24)이 고정된다.
제69도는 액정 TV 프로젝터의 광학적 구성을 도시한 것으로, 제42도에 도시한 것과 기본적으로 동일한 구성을 갖는다. 다른 점은 액정 표시 장치의 액정 패널(20)에 제53도에 도시된 구조의 각 요소가 고정되어 있는 것이다.
제70도는 헤드 마운트 디스플FP이 장치의 광확계를 도시한 것으로, 제52도에 도시한 표시 장치 부분의 구조가 이용되어 있는 점을 제외하고 제44도에 도시한 것과 동일한 구성이다.
본 발명은 액정 패널뿐만 아니라, 다른 모든 도트 매트릭스 타입의 표시 장치에 적용할 수 있음은 물론 이다.

Claims (60)

  1. 표시면상에 광학적 저역 필터가 설치된 도트 매트릭스 표시 장치에 있어서, 상기 광학적 저역 필터는 주기적 오목 볼록 패턴이 향상된 광학적 기능면을 갖는 투명한 위상형 회절 격자이고, 상기 광학적 저역 필터의 상기 광학적 기능면을 상기 표시장치의 구성 부재를 향한 상태로, 상기 광학적 저역 필터를 상기 광학적 저역 필터의 굴절률과 다른 굴절률을 갖는 접착층을 통하여 상기 구성 부재에 고정한 것을 특징으로 하는 도트 매트릭스 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 표시 장치의 구성 부재가 액정 표시 장치에 있어서의 액정 패널의 유리 기판인 것을 특징으로 하는 도트 매트릭스 표시 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 표시 장치의 구성 부재가 액정 표시 장치에 있어서 의편광판인 것을 특징으로 하는 도트 매트릭스 표시 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 광학적 저역 필터의 외형이 상기 표시 장치 또는 그 구성 부재의 외형보다도 작은 것을 개선으로 하는 도트매트릭스 표시 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 광학적 저역 필터의 두께가 상기 표시 장치 또는 그 구성 부재의 두께 보다도 얇은 것을 특징으로 하는 도트 매트릭스 표시 장치.
  6. 제1항 내지 제5항중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학적 저역 필터의 광학적 기능면의 외주부에 측홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 도트 매트릭스표시 장치.
  7. 제1항 내지 제5항중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학적 저역 필터의 과학적 기능면의 오주부에 측벽이 형성되어 있는 것을특징으로 하는 도트매트릭스 표시 장치.
  8. 제1항 내지 제5항중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학적 저역 필터의 과학적 기능면과 상기 표시 장치의 구성 부재와의 사이에, 상기 접착층과 거의 동일한 굴절률을 갖는 재료로 이루어지는 스페이서가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 도트 매트릭스 표시 장치.
  9. 제1항 내지 제5항중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학적 저역 필터의 광학적 기능면과 상기 표시 장치의 구성 부재와의 사이에 설치된 접착층의 굴절률과 상기 구성 부재의 굴절률이 거의 동일한 것을 특징으로 하는 도트 매트릭스표시 장치.
  10. 제1항 내지 제5항중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학적 저역 필터의 광학적 기능면과는 반대측의 면이 접착층을 통하여 표시 장치의 구성 부재에 고정되고, 이 접착층의 굴절률이 광학적 저역 필터의 굴절률과 거의 동일한 것을 특징으로 하는 도트 매트릭스 표시 장치.
  11. 제1항 내지 제5항중 어느 한 항에 있어서, 상기 접착층은 점착층인 것을 특징으로 하는 도트 매트릭스 표시 장치.
  12. 제1항 내지 제5항중 어느 한 항에 있어서, 상기 표시 장치의 구성 부재 또는 광학적 저역 필터의 평탄면에 반사 방지막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 도트 매트릭스 표시 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 반사 방지막은 복수층의 박막으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 도트 매트릭스 표시 장치.
  14. 제1항 내지 제5항중 어느 한 항에 있어서, 상기 표시 장치의 구성 부재 또는 상기 광학적 저역 필터의 평탄면에 안티글레어 처리가 실시되어 있는 것을 특징으로 하는 도트 매트릭스 표시 장치.
  15. 제1항 내지 제5항중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학적 저역 필터의 단면은 광 산란면인 것을 특징으로 하는 도트 매트릭스 표시 장치.
  16. 제1항 내지 제5항중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학적 저역 필터의 단면은 광 흡수면인 것을 특징으로 하는 도트 매트릭스 표시 장치.
  17. 위상차 판을 구비한 도트 매트릭스 표시 장치에 있어서, 상기 위상차 판에 광학적 저역 필터가 일체적으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 도트 매트릭스 표시 장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 위상차 판의 한 면에 상기 광학적 저역 필터로서의 광학적 기능을 갖는 회절 격자가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 도트 매트릭스 표시 장치.
  19. 제17항에 있어서, 상기 위상차 판의 한 면상에 수지 성형에 의해 상기 광학적 저역 필터가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 도트 매트릭스 표시 장치.
  20. 제17항에 있어서, 액정 패널과, 액정 패널의 양면측에 배치된 편광판을 구비하고, 상기 액정 패널과 한쪽의 편광판과의 사이에 설치되고 있는 것을 특징으로 하는 도트 매트릭스의 표시 장치.
  21. 제17항에 있어서, 상기 광학적 저역 필터가 일체적으로 형성된 상기 위상차 판은 상기 표시 장치의 구성 부재에 접착층을 통하여 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 도트매트릭스 표시 장치.
  22. 제21항에 있어서, 상기 광학적 저역 필터의 광학적 기능을 가진 면을 상기 표시 장치의 상기 구성 부재를 향한 상태로 ,상기 광학적 저역 필터를 상기 광학적 저역 필터의 굴절률과 다른 굴절률을 갖는 접착층을 통하여 상기 구성 부재에 고정한 것을 특징으로 하는 도트 매트릭스 표시 장치.
  23. 제21항에 있어서, 상기 표시 장치의 구성 부재의 액정 표시 장치에 있어서의 액정 패널의 유리 기판인 것을 특징으로 하는 도트 매트릭스 표시 장치.
  24. 제21항에 있어서, 상기 표시 장치의 구성 부재는 액정 표시 장치에 있어서의 편광판인 것을 특징으로 하는 도트 매트릭스 표시 장치.
  25. 주기적 오목 볼록 패턴이 형성된 광학적 기능면을 갖는 투명한 위상형 회절격자인 광학적 저역 필터에 있어서, 상기 광학적 기능면의 외주부에 측홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 광학적 저역 필터.
  26. 주기적 오목 볼록 패턴이 형성된 광학적 기능면을 갖는 투명한 투명한 위상형 회절격자인 광학적 저역 필터에 있어서. 상기 광학적 기능면의 외주부에 측벽이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광학적 저역 필터.
  27. 주기적 오목 볼록 패턴이 형성된 광학적 기능면을 갖는 투명한 투명한 위상형 회절격자인 광학적 저역 필터에 있어서. 상기 광학적 기능면에 점착층이 형성되고, 이 점착층의 외면이 세퍼레이터로 씌워져있는 것을 특징으로 하는 광학적 저역 필터.
  28. 제27항에 있어서, 상기 과학적 기능면과는 반대측의 면에도 점착층이 형성되고, 이 점착층의 외면이 세퍼레이터로 씌워져 있는 것을특징으로 하는 광학적 저역 필터.
  29. 한 면에 주기적 오목 볼록 패턴이 형성된 광학적 저역 필터에 있어서, 편광한의 한 면상에 일체화되어 형성된 것을 특징으로 하는 광학적 저역 필터.
  30. 한 면에 주기적 오목 볼록 패턴이 형성된 광학적 저역 필터에 있어서, 단면이 광 산란면인 것을 특징으로 하는 광학적 저역 필터.
  31. 한 면에 주기적 오목 볼록 패턴이 형성된 광학적 저역 필터에 있어서, 단면이 광 흡수면인 것을 개선으로 하는 광학적 저역 필터.
  32. 주기적 오목 불록 패톤이 형성된 광학적 기능면을 갖는 투명한 위상형 회절격자인 광학적 저역 필터에 있어서, 상기 광학적 기능면과는 반대측의 면에 반사 방지막이 형성된 것을 특징으로 하는 광학적 저역 필터.
  33. 편광자와 그 양면에 형성된 보호층으로 구성되며, 어느 한쪽의 보호층에 주기적 오목 블록 패턴이 형성된 광학적 기능면을 갖는 투명한 위상형 회절 격자인 광학적 저역 필터가 일체적으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 편광판.
  34. 제33항에 있어서, 상기 한쪽의 보호층의 외측면에 상기 광학적 저역 필터로서의 과학적 기능을 갖는 회절 격자가 형성되어 있는 것을특징으로 하는 편광판.
  35. 제33항에 있어서, 상기 한쪽의 보호층의 외측면에 수지 성형에 의해 상기 광학적 저역 필터가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 편광판.
  36. 제33항 내지 제35항 중 어느 한항에 있어서, 적어도 한 면에 점착층이 형성되고, 이 점착층의 외면이 세퍼레이터로 씌워져있는 것을특징으로 하는 편광판.
  37. 보호층의 한 면에 주기적 오목 볼록 패턴이 형성된 광학적 기능면을 갖는 투명한 위상형 회절 격자인 광학적 저역 필터를 일체적으로 형성하고 ,이 보호 층을 편광자에 맞추어 붙인 것을 특징으로 하는 편광판의 제조 방법.
  38. 제37항에 있어서, 상기 보호층의 한 면에 엠보스 가공에 의해 상기 광학적 저역 필터를 형성하는 것을 특징으로 하는 편광판의 제조 방법.
  39. 제37항에 있어서, 상기 보호층의 한 면에 수지 성형에 의해 상기 광학적 저역 필터를 형성하는 것을 특징으로 하는 편광판의 제조 방법.
  40. 제37항 내지 제39항중 어느 한 항에 있어서, 상기 편광판의 적어도 한 면에 점착 수지를 도포하고, 그 외측면에 세퍼레이터를 붙인 것을 특징으로 하는 편광판의 제조 방법.
  41. 편광자와, 이 편광자의 한 면에 접착층을 통하여 접착되고 주기적 오목 볼록패턴이 형성된 광학적 기능면을 갖는 투명한 위상형 회절 격자인 광학적 저역 필터로 구성되는 것을 특징으로 하는 과학 소자.
  42. 제41항에 있어서, 적어도 한 면에 점착층이 형성되고, 이 점착층의 외면이 세퍼레이터로 씌워져있는 것을 특징으로 하는 과학 소자.
  43. 위상차 판에 주기적 오목 볼록 패턴이 형성된 과학적 기능면을 갖는 투명한 위상형 회절 격자인 광학적 저역 필터가 일체적으로 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 광학 소자.
  44. 43항에 있어서, 상기 위상차 판의 한 면에 상기 광학적 저역 필터로서의 광학적 기능을 갖는 회절 격자가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 과학 소자.
  45. 제43항에 있어서, 상기 위상차 판의 한 면상에 수지 성형에 의해 상기 광학적 저역 필터가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 과학 소자.
  46. 제43항 내지 제45항 중 어느 한 항에 있어서, 한 면에 편광판이 접착층을 통하여 접착되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 소자.
  47. 제43항 내지 제45항 중 어느 한 항에 있어서, 한 면에 반사 방지막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 소자.
  48. 제43항 내지 재45항 중 어느 한 항에 있어서, 한 면에 안티글레어 처리가 실시되어 있는 것을 특징으로 하는 과학 소자.
  49. 제43항 내지 제45항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 한 면에 점착층이 형성되고, 이 점착층의 외면이 세퍼레이터로 씌워져 있는 것을 특징으로 하는 광학 소자.
  50. 제1항에 기재된 도트 매트릭스 표시 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 휴대용 텔레비전.
  51. 제1항에 기재된 도트 매트릭스 표시 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 뷰 파인더.
  52. 제1항에 기재된 도트 매트릭스 표시 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 TV 프로젝터.
  53. 제1항에 기재된 도트 매트릭스 표시 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 화상표시 시스템.
  54. 제1항에 기재된 도트 매트릭스 표시 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 헤드 마운트 디스플레이 장치.
  55. 다수의 광전 변환 소자가 이차원적으로 배열되고, 이들 광전 변환 소자 상에 접착층 또는 점착층을 통하여, 주기적 오목 볼록 패턴이 형성된 광학적 기능면을 갖는 투명한 위상형 회절 격자인 광학적 저역 필터가 설치된 것을 특징으로 하는 촬상 소자.
  56. 액정 패널과, 상기 액정 패널의 한 면에 접착층 또는 점착층을 통하여 고정되고 주기적 오목 볼록 패턴이 형성된 광학적 기능면을 갖는 투명한 위상형 회절 격자인 광학적 저역 필터와, 상기 액정 패널과 광학적 저역 필터를 사이에 두도록 배치되고 편광 방향이 서로 직교하는 2매의 편광판을 구비한 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  57. 액정 패널과, 상기 액정 패널을 사이에 두도록 배치되고 편광 방향이 서로 직교하는 2매의 편광판과, 표시면측의 편광판에 접착층 또는 점착층을 통하여 고정되고 주기적 오목 볼록 패턴이 형성된 광학적 기능면을 갖는 투명한 위상형 회절 격자인 광학적 저역 필터를 구비한 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  58. 제56항에 있어서, 광학적 저역 필터의 광학적 기능면에 접착층 또는 점착층이 설치되고, 광학적 저역 필터의 굴절률과 접착층 또는 점착층의 굴절률이 다른 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  59. 액정 패널과, 상기 액정 패널을 사이에 두도록 배치되고, 편광 방향이 서로 직교하는 2매의 편광판과, 표시면측의 상기 편광판과 상기 액정 패널과의 사이에 배치된 위상차 판을 구비하고, 상기 위상차 판에 주기적 오목 볼록 패턴이 형성된 광학적 기능면을 갖는 투명한 위상형 회절 격자인 광학적 저역 필터가 일체적으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  60. 제59항에 있어서, 상기 표시면측의 편광판과 상기 위상차 판과 상기 액정 패널이 접착층 또는 점착층을 통하여 서로 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
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