KR100466642B1 - 광학필터,그것을사용한화상표시장치및액정표시소자 - Google Patents

광학필터,그것을사용한화상표시장치및액정표시소자 Download PDF

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Abstract

모아레발생을 억제하면서 최적한 화소확산설계를 가능하게 한다.
LCD(11)의 관찰측에, 회절격자(26)와 복굴절판(27)을 조합하여 이루는 디퓨저(광학필터)(13)를 배치한다. LCD(11)의 각 화소를 회절격자(26)에서, POy/3(POy:수직방향의 동색화소피치)의 시프트량에서 수직방향으로 3점확산한다.
확산후의 각 화소를 다시 복굴절판(27)에서, POx2(POx : 수평방향의 동색화소피치)의 시프트량으로 수평방향으로 2점확산한다. 이것에 의해 LCD(11)의 각 화소를 디퓨저(13)로 6화소로 확산하고, 그물코형의 화소패턴을 광학적으로 소거한다. 시프트량이 큰 화소확산을 회절격자(26)에서 행하는 것으로, 복굴절판만을 사용하여 화소확산을 하는 것과 비교하여, 복굴절판의 종합두께를 억제할 수 있다. 회절격자(26)에서 시프트량의 큰 화소확산을 받아 가지는 것으로, 격자피치를 작게할 수 있고, 모아레의 발생을 억제할 수 있다.

Description

광학필터, 그것을 사용한 화상표시장치 및 액정표시소자
본 발명은, 예를들면 액정표시소자(LCD) 등의 그물코형의 화소패턴 등을 화소확산에 의해 광학적으로 소거하여 화질을 향상시키기 위한 광학필터, 그것을 사용한 화상표시장치 및 액정표시소자에 관한 것이다. 상세하게는 회절격자와 복굴절판을 조합하여 구성함으로써, 모아레발생을 억제하면서 최적한 화소확산설계를 가능하게 한 광학필터 등에 관계되는 것이다.
액정표시소자 등의 그물코형으로 복수개의 화소가 배열된 표시디바이스를 사용하는 화소표시장치는, 해상도를 올리고자 하면 화소수를 많게할 필요가 있으나, 생산수율의 관계에서, 무리하게 화소수를 올린다든지, 화소의 간극을 작게할 수는 없다.
이 때문에, 이런 종류의 화소표시장치에서 대화면을 구성하고자 하면, 관찰자에 있어서는 화소간의 간극(예를들면 LCD블랙스트라이프부분)에 의한 그물코형의 화소패턴이 눈에 띄어 보기 흉하게 된다. 또, 이런 종류의 컬러화상 표시장치에서는, 각 화소에 대응하여 3원색(R, G, B)의 색의 컬러필터를 소정의 반복주기로 배치하는바, 대화면으로 하면 동색의 컬러필터가 배치되는 주기, 즉 동색도트주기가 눈에 띄어 보기 흉한 것이 된다.
CCD카메라에서는 색위신호제거를 위해, 복굴절에 의한 광학로패스필터를 채용하고 있는바, 화소간의 간극은 로패스필터에 의한 전기적 처리로 눈에 띄지 않게 하고 있다.
이것에 대해서, 상술의 복수개의 화소가 배열된 표시디바이스를 사용하는 화상표시장치에서는, 빛으로 된 후에 화소간의 간극을 묻을 필요가 있기 때문에, 전기적 처리에 의해 그물코형의 화소패턴이나 동색도트주기를 눈에 띄지 않게 하는 것은 실현이 곤란하였다. 편의적인 방법으로서 보는 측의 렌즈초점을 흐리게 하는 방법이 있으나, 신호도 함께 흐리게되기 때문에 바람직하지 않다.
그래서 종래, 액정표시소자 등의 표시디바이스의 전면에, 회절격자 또는 복굴절판으로 되는 광학필터를 설치하고, 표시디바이스의 각 화소를 복수개로 확산하고, 그물코형의 화소패턴이나 동색도트주기를 화소확산에 의해 광학적으로 소거하여 화질을 향상시키는 것이 제안되고 있다.
그러나, 광학필터로서 회절격자를 사용하는 경우, 그 실장위치가 결정되면, 회절격자의 격자피치를 자유로히 선택되지 않기 때문에 모아레의 경감이 어렵다. 이 문제는 모아레와 화상면의 핀트위치의 틀림으로 회피하는 것이 가능한바, 예를들면 배율이 작고, 초점심도가 얕은 렌즈로 보는 경우나 핀트고정의 안경모니터 등의 화상표시장치에서는 핀 흐림으로 되었을 경우는 모아레가 보이기 쉽게 된다.
또, 회절격자는 확산수가 최저라도 3점으로 되기 때문에, 화상표시장치의 표시디바이스의 화소수가 많고, 확산수를 많게 하고싶지 않을 때에는 바람직하지 않다. 또, 시프트량(인접확산 점간거리)이 적을 때, 회절격자의 격자피치가 넓게되고, 주기간극의 화상의 왜곡(격자얼룩)이 보이게 된다는 문제가 있었다.
또, 광학필터로서 복굴절판을 사용하는 경우, 시프트량이 클 때는 그 복굴절판의 두께가 커지고, 고가로 된다는 문제가 있었다. 특히 상술한 CCD카메라에 채용되는 광학로패스필터를 구성하는 수정은 굴절율 이방성이 작다. 그 때문에, 복굴절판을 구성하는 복굴절재가 수정일 때는, 그 복굴절의 두께가 지나치게 크게되어 실용적이 아니었다.
또, 복굴절판은 확산수가 2점이기 때문에, 확산수를 늘리고자 하면 매수가 많아지고, 이것 또한 두께가 많아져서 고가가 된다.
그래서, 본 발명은 모아레발생을 억제하면서 최적한 화소확산설계를 가능하게 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 관계되는 광학필터는 그물코형의 화소패턴을 가지는 표시디바이스의 관찰측에 배치하여 사용하는 광학필터이며, 1개 또는 복수개의 회절격자와 1개 또는 복수개의 복굴절판과를 조합하여 구성하는 것이다.
또, 본 발명에 관계되는 화상표시장치는, 그물코형의 화소패턴을 가지는 표시디바이스와 이 표시디바이스의 관찰측에 배치되고, 1개 또는 복수개의 회절격자와 1개 또는 복수개의 복굴절판과를 조합하여 구성되는 광학필터와를 구비하는 것이다.
표시디바이스의 각 화소는, 1개 또는 복수개의 회절격자로 수직방향이나 수평방향으로 확산되는 동시에, 1개 또는 복수개의 복굴절판으로 수직방향이나 수평방향으로 확산된다. 즉, 표시디바이스의 각 화소는 광학필터에서 수직방향이나 수평방향으로 소정확산수로 확산된다. 이것에 의해 표시디바이스의 그물코형의 화소패턴이 화소확산에 의해 광학적으로 소거된다.
또, 별도의 방법으로서 본 발명에 관계되는 액정표시소자는, 액정층을 끼우는 것같이 한쌍의 기판이 배치되어서 이루는 액정표시소자에 있어서, 한쌍의 기판중 관찰측의 투명기판내에 화소를 확산하기 위한 회절격자를 일체적으로 형성하는 것이다.
액정표시소자의 각 화소는, 관찰측의 투명기판내에 형성된 회절격자에 의해 수직방향 및 수평방향으로 확산되고, 그물코형의 화소패턴이 화소확산에 의해 광학적으로 소거된다.
이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시의 형태에 대해서 설명한다.
도 1은 제 1실시의 형태로서의 전자뷰파인더(EVF: Electronic View Finder)(10)를 나타내고 있다.
이 전자뷰파인더(10)는, 그물코형의 화소패턴을 가지는 표시디바이스로서의 액정표시소자(LCD: liquid crystal display)(11)와, 이 액정표시소자(11)의 후편에서 빛을 부여하여 액정표시소자(11)의 표시를 밝게 하기 위한 백라이트(12)와, 액정표시소자(11)의 관찰측에 배치되고, 그 액정표시소자(11)의 각 화소를 확산하기 위한 광학필터로서의 디퓨저(13)와, 이 디퓨저(13)의 관찰측에 배치되는 접안렌즈(확대렌즈)(14)와를 가지고 있다.
여기서 액정표시소자(11)는, 종래 주지와 같이 액정층을 끼우는 것같이 공통전극과 화소전극이 설치되고, 또한 각 화소전극에 대응하여 R, G, B(적, 녹, 청)의 컬러필터가 소정의 반복주기로 배치되어서 이루는 액정층부(21)와, 이 액정층부(21)를 끼우는 것같이 설치된 기판(22, 23)과, 유리기판(22)의 백라이트(12)측의 면에 피착된 편광판(24)과, 유리기판(23)의 디퓨저(13)측의 면에 피착된 편광판(25)과를 가지고 구성되어 있다.
또 디퓨저(13)는, 유리기판(26a)의 액정표시소자(11)측의 면에 예를들면 감광성수지에 의해 격자면(26b)이 형성되어서 이루는 회절격자(26)와, 이 회절격자(26)의 접안렌즈(14)측에 배치된 복굴절판(27)과의 조합으로 구성된다. 복굴절판(27)은 굴절율 이방성이 높은 복굴절재, 예를들면 니오브산 리튬(LN)을 사용하여 형성된다. 또한 회절격자(26)를 구성하는 유리기판(26a)과 격자면(26b)과는 일체적으로 형성되어 있어도 좋다.
표 1은, 복굴절재로서의 수정, 루틸, 니오브산 리튬의 성분, 상광선의 굴절율(no), 이상광선의 굴절율(ne) 등을 나타내고 있다. 이 표 1에서 명백한 바와같이, 같은 시프트량(인접확산 점간거리)를 얻는데 수정의 두께에 대하여 니오브산 리튬의 두께는 1/6. 6으로 좋고, 루틸의 두께는 1/18. 4로 좋게 된다. 또한 표 1에서 종합뚜께는 후술하는 제 2실시의 형태에 있어서의 3개의 복굴절판에 관계되는 종합뚜께를 나타내고 있다.
Figure pat00001
도 2a는, 액정표시소자(11)의 화소패턴(물떼새형 패턴)을 나타내고 있다. 수평방향(x)에 관하여 화소사이즈는 Px, 동색화소피치는 POx, 동색화소주기는 Pgx가 된다. 동일하게 수직방향(y)에 관하여 화소사이즈는 Py, 동색화소피치는 POy, 동색화소주기는 Pgy가 된다. 경사방향의 동색화소피치는 Pgs가 된다. 여기서 도 2b에 나타내는 바와같이 액정표시소자(11)가 있는 화소가 화소(Q1, Q2)에 확산되는 경우, 시프트량(인접확산 점간거리)는 d, 시프트방향은 θ가 된다.
또 본 실시의 형태에 있어서, 액정표시소자(11)는 표 2에 나타내는 바와같이 편광판(25)의 편광방향이 45°로 되고 있다. 또 액정표시소자(11)는 화소사이즈에 관하여는 Px=18μm, Py=47.5μm이며, 동색화소피치에 관하여는 POx=54μm, POy=95μm이며, 동색화소주기에 관하여는 Pgx=27.5μm, Pgy=47.5μm이다.
Figure pat00002
그리고 본 실시의 형태에 있어서, 디퓨저(13)를 구성하는 회절격자(26) 및 복굴절판(27)은, 표 3에 나타내는 바와같이 구성된다. 즉 회절격자(26)에 관하여는 시프트방향이 82°, 격자피치(Pd)가 18μm가 되도록 격자면(26b)이 형성되는 동시에, 화소면에서 회절격자면까지의 광학거리(b)가 1.00mm가 되도록 배치된다.
이것에 의해 회절격자(26)에서는, 시프트량이 31.7μm(수직방향(y)의 동색화소피치 POy의 1/3)의 확산이 되도록, 화소를 거의 수직방향(82°)에 3점확산할 수 있게 된다. 또한 시프트방향(82°)의 방향으로써 수직방향(y)보다 8°만 회전하고 있는 것은, 모아레를 방지하기 위해서이다.
또 복굴절판(27)에 관하여는, 복굴절재로써 니오브산 리튬이 사용되고, 액정표시소자(11)의 각 화소로부터의 출력광(직선편광)에 대하여, 시프트방향이 0°가 되도록 광축각이 설정되는 동시에, 0.699mm의 두께로 형성된다. 이것에 의해 복굴절판(27)에서는, 시프트량이 27μm(수평방향(x)의 동색화소피치 POx의 1/2)의 확산이 되도록, 화소를 수평방향(x)으로 2점확산할 수 있게 된다.
Figure pat00003
다음에 도 1에 나타내는 전자뷰파인더(10)의 동작을 설명한다. 백라이트(12)로부터의 출력광이 액정표시장치(11)의 배면에서 입사된다. 이 경우 백라이트(12)로부터의 출력광은 편광판(24)에서 직선편광이 되고, 이 직선편광의 각 화소부분은 액정층부(21)에서 각각 영상신호를 구성하는 화소신호의 레벨에 대응한 크기로 편광면이 회전된다. 그 때문에 액정표시소자(11)의 편광판으로 부터는 화소마다 강도변조된 직선편광(편광방향은 45°)이 출사되고, 이 액정표시소자(11)에 의해 영상신호에 대응한 화상이 표시된다.
그리고 도 1에 나타내는 전자뷰파인더(10)에 있어서는, 액정표시소자(11)의 각 화소가 디퓨저(13)를 구성하는 회절격자(26)에 의해, 수직방향(y)의 동색화소피치 POy의 1/3의 시프트량(인접확산 점간거리)가 되도록 거의 수직방향(82°의 방향)으로 3화소에 확산된다. 다시 확산 후의 각 화소가 디퓨저(13)를 구성하는 복굴절판(27)에 의해, 수평방향(x)의 동색화소피치 POx의 1/2의 시프트량이 되도록 수평방향(x)으로 2화소로 확산된다. 시프트방향과 입사편파의 각이 45°로 되어 있음으로, 원편파변환의 λ/4위상차 필름은 불필요하게 되어 있다. 이것에 의해 액정표시소자(11)의 각 화소는 디퓨저(13)에 의해 6화소로 확산되고, 관찰자(15)는 이것을 접안렌즈(14)를 통해서 관찰하게 된다.
도 3a∼c는, 디퓨저(13)에 의한 화소의 확산원리를 나타내고 있다. 도 3a에 나타내는 바와같은 입력광점(액정표시소자(11)의 화소)의 점상출력은, 도 3b에 나타내는 바와같이 회절격자(26)에 의해 거의 수직방향(82°의 방향)으로 시프트량(P1)(=POy/3)에서 3점 확산된다. 이 경우 점상출력의 화살표는 편광방향을 나타내고 있으나, 회절격자(26)의 점상출력의 편광방향은 입력광점의 점상출력의 편광방향과 같게 45°의 방향이 된다. 그 때문에 도 3c에 나타내는 바와같이, 복굴절판(27)에서는 회절격자(26)의 점상출력중, 수평방향(x)의 직선편광성분만이 수평방향(x)으로 시프트량(P2)(=POx/2)만 시프트된다. 이것에 의해 디퓨저(13)에서는 액정표시소자(11)의 각 화소가 각각 6화소로 확산된다.
이와같이 도 1에 나타내는 전자뷰파인더(10)에 있어서는, 액정표시소자(11)의 각 화소는 디퓨저(13)에 의해 6화소로 확산되기 때문에, 그물코형의 화소패턴이나 동색도트주기가 화소확산에 의해 광학적으로 소거되고 화질이 향상한다. 이 경우 시프트량이 큰 화소확산은 회절격자(26)에 의해 행하도록 하였으므로, 복굴절판만을 사용하여 화소확산을 하는 것과 비하여, 복굴절판의 종합 두께를 억제할 수 있고, 안가로 구성할 수 있다.
또 회절격자(26)는 시프트량이 큰 수직방향(y)의 화소확산을 맡으므로, 격자피치(Pd)를 작게할 수 있고 모아레의 발생을 억제할 수 있다.
일반적으로, 액정표시소자(LCD)의 화소주기(동색화소주기)(Pg)와 회절격자의 격자피치(주기)(Pd)에서 발생하는 모아레주기(Pm)는 수학식 1에 표시된다.
[수학식 1]
Figure pat00004
(단, n, m은 자연수)
그물코소거의 목적으로 디퓨저를 배치하므로, 모아레가 나왔다고 하드라도 모아레주기는 화소주기(Pg)보다도 작게할 필요가 있다. 즉 Pm<Pg이다. 따라서 수학식 2 및 수학식 3이 성립한다.
[수학식 2]
Figure pat00005
[수학식 3]
Figure pat00006
여기서, 회절격자의 요철이 정현파형태라면 m=1이 된다. 또 격자피치(Pd)가 직접 눈에 띄지 않도록, 이 격자피치(Pd)는 화소주기(Pg)보다 작은 것이 소망스럽다. 즉 Pd<Pg이다. 따라서 수학식 4가 성립한다.
[수학식 4]
Figure pat00007
그리고 특히, n=1의 기본 모드가 모아레강도도 강함으로, 회절격자의 주기로써는 피하고 싶은 조건이며, 수학식 5가 얻어진다.
[수학식 5]
Figure pat00008
또한 일반적으로, 회절격자에 의한 시프트량(P)은 광파장(λ), 격자피치(Pd), 광학거리(b)에서 수학식 6식으로 산출된다.
[수학식 6]
Figure pat00009
이 수학식 6에서 명백한 바와같이, 시프트량(P)이 적은 경우 격자피치(Pd)가 커진다. 모아레가 나오지 않도록 격자피치(Pd)를 작게하고자 하면, 회절격자의 실장위치를 액정표시소자에 접근하고 광학거리(d)를 작게할 필요가 있다.
도 1에 나타내는 전자뷰파인더(10)에 있어서는, 회절격자의 격자피치(Pd)가 18μm이고, 수직방향(y)의 동색화소주기 Pgy=47.5μm의 1/2이하임으로, 상술한 (5)식을 만족하고 모아레의 발생을 양호하게 억제할 수 있는 것을 알 수 있다.
또, 복굴절판(27)을 굴절율 이방성이 높은 니오브산 리튬을 사용하여 형성하고 있음으로, 복굴절판(27)의 종합 두께를 더욱 억제할 수 있는 이익이 있다. 단, 수정에 비하여 표면반사가 큰데서 투과율열화, 내면반사에 의한 콘트라스트열화, 파장특성이 나쁘므로써 물드는 것이 발생한다. 그 때문에 상술하지 않아도, 복굴절판(27)의 공기에 접하는 면에는 표면반사방지 박막처리(AR코트)를 시행하는 동시에, 물드는 것에 대해서는 AR코트의 파장특성을 조정하여 가사광 대역내에서 투과율을 평탄하게하여 색을 지우고 있다.
다음에 도 4는, 본 발명의 제 2실시형태로써의 전자뷰파인더(EVF)(10A)를 나타내고 있다. 이 도 4에 있어서, 도 1과 대응하는 부분에는 동일부호를 붙이고, 그 상세한 설명은 생략한다.
이 전자뷰파인더(10A)는, 그물코형의 화소패턴을 가지는 표시디바이스로써의 액정표시소자(LCD)(11A)와, 이 액정표시소자(11A)의 후편에서 빛을 부여하여 액정표시소자(11A)의 표시를 밝게하기 위한 백라이트(12)와, 액정표시소자(11A)의 관찰측에 배치되고, 그 액정표시소자(11A)의 각 화소를 확산하기 위한 광학필터로써의 디퓨저(13A)와, 이 디퓨저(13A)의 관찰측에 배치되는 접안렌즈(확대렌즈)(14)와를 가지고 있다.
여기서 액정표시소자(11A)는, 도 1에 나타내는 전자뷰파인더(10)에 있어서의 액정표시소자(11)와 동일하게, 액정층부(21A)와 유리기판(22A, 23A)과, 편광판(24A, 25A)과를 가지고 구성된다. 그리고 이 액정표시소자(11A)는 표 4에 나타내는 바와같이 편광판(25A)의 편광방향이 90°로 되어 있다. 또 액정표시소자(11A)는, 화소사이즈에 관하여는 Px=28μm, Py=35μm이고, 동색화소피치에 관하여는 POx=84μm, POy=70μm이고, 동색화소주기에 관하여는 Pgx=42μm, Pgy=35μm이다.
Figure pat00010
또 디퓨저(13A)는, 유리기판(31a)의 액정표시소자(11A)측의 면에 예를들면 감광성수지에 의해 격자면(31b)이 형성되어서 이루는 회절격자(31)와, 이 회절격자(31)의 접안렌즈(14)측의 면에 피착되고, 직선편광(직선편파)을 원편광(원편파)으로 변환하기 위한 λ/4위상차 필름(1/4파장판)(32)과, 이 λ/4위상차 필름(32)의 접안렌즈(14)측에 배치된 복굴절판(33)의 접안렌즈(14)측에 피착되고, 직선편광을 원편광으로 변환하기 위한 λ/4위상차 필름(34)과, 이 λ/4위상차 필름(34)의 접안렌즈(14)측에 배치된 복굴절판(35)과, 이 복굴절판(35)의 접안렌즈(14)측에 피착되고, 직선편광을 원편광으로 변환하기 위한 λ/4위상차 필름(36)과, 이 λ/4위상차 필름(36)의 접안렌즈(14)측에 배치된 복굴절판(37)과를 조합하여 구성된다.
복굴절판(33, 35, 37)은 굴절율 이방성이 높은 복굴절재, 예를들면 니오브산 리튬(LN)을 사용하여 형성된다. 그리고 복굴절판(33, 35, 37)의 공기에 접하는 면에는 표면반사방지 박막처리(AR코트)를 시행하는 동시에, λ/4위상차 필름과 접하는 면에는 필름의 굴절율(예를들면 n+1.5)에 맞춰서 동일하게 AR코트를 행하여, 표면반사가 크므로써 투과율열화 등을 방지하고 있다. 또한 AR코트의 파장특성을 조정하여 가시광 대역내에서 투과율을 평탄하게하여 색을 지우고 있다.
또 본 실시의 형태에 있어서, 디퓨저(13A)를 구성하는 회절격자(31), λ/4위상차 필름(32, 34, 36), 복굴절판(33, 35, 37)은, 표 5에 나타내는 바와같이 구성된다. 즉, 회절격자(31)에 관하여는 시프트방향이 0°, 격자피치(Pd)가 19.8μm가 되도록 격자면(31b)이 형성되는 동시에, 화소면에서 회절격자면까지의 광학거리(b)가 1.00μm가 되도록 배치된다. 이것에 의해 회절격자(31)에서는, 시프트량이 28μm(수평방향(x)의 동색화소피치 POx의 1/3)의 확산이 되도록, 화소를 수평방향(x)으로 3점확산할 수 있게 된다.
또 복굴절판(33)에 관하여는, 복굴절재로써 니오브산 리튬이 사용되고, 지상축이 45°의 λ/4위상차 필름(32)의 출력광(원편광)중 수직방향(y)의 직선편광성분에 대하여, 시프트방향이 90°가 되도록 광축각이 설정되는 동시에, 0.453mm의 두께로 형성된다. 이것에 의해 복굴절판(33)에서는 시프트량이 17.5μm(수직방향(y)의 동색화소피치 POy의 1/4)의 확산이 되도록, 화소를 수직방향(y)으로 2점확산할 수 있게 된다.
또 복굴절판(35)에 관하여는, 복굴절재로써 니오브산 리튬이 사용되고, 지상축이 45°의 λ/4위상차 필름(34)의 출력광(원편광)중 수직방향(y)의 직선편광성분에 대하여, 시프트방향이 90°가 되도록 광축각이 설정되는 동시에, 0.905mm의 두께로 형성된다. 이것에 의해 복굴절판(35)에서는 시프트량이 35μm(수직방향(y)의 동색화소피치 POy의 1/2)의 확산이 되도록, 화소를 수직방향(y)으로 2점확산할 수 있게 된다.
또한 복굴절판(37)에 관하여는, 복굴절재로써 니오브산 리튬이 사용되고, 지상축이 -45°의 λ/4위상차 필름(36)의 출력광(원편광)중 수평방향(x)의 직선편광성분에 대하여, 시프트방향이 0°가 되도록 광축각이 설정되는 동시에, 0.362mm의 두께로 형성된다. 이것에 의해 복굴절판(37)에서는 시프트량이 14μm(수평방향(x)의 동색화소피치 POx의 1/6)의 확산이 되도록, 화소를 수평방향(x)으로 2점확산할 수 있게 된다.
Figure pat00011
다음에, 도 4에 나타내는 전자뷰파인더(10A)의 동작을 설명한다.
백라이트(12)로부터의 출력광이 액정표시장치(11A)의 배면에서 입사된다. 이 경우 백라이트(12)로부터의 출력광은 편광판(24A)에서 직선편광으로 되고, 이 직선편광의 각 화소부분은 액정층부(21A)에서 각각 영상신호를 구성하는 화소신호의 레벨에 대응한 크기로 편광면이 회전된다. 그 때문에 액정표시장치(11A)의 편광판(25A)으로 부터는 화소마다 강도가 변조된 직선편광(편광방향은 90°)이 출사되고, 이 액정표시소자(11A)에 의해 영상신호에 대응한 화상이 표시된다.
그리고, 도 4에 나타내는 전자뷰파인더(10A)에 있어서는, 액정표시소자(11A)의 각 화소가 디퓨저(13A)를 구성하는 회절격자(31)에 의해, 수평방향(x)의 동색화소피치 POx의 1/3의 시프트량(인접확산 점간거리)이 되도록 수평방향(x)으로 3화소로 확산된다.
또 회절격자(31)에서 확산 후의 각 화소가, 복굴절판(33)에 의해 수직방향(y)의 동색화소피치 POx의 1/4의 시프트량이 되도록 수직방향(y)으로 2화소로 확산된다. 또 복굴절판(33)에서 확산 후의 각 화소가 복굴절판(35)에 의해, 수직방향(y)의 동색화소피치 POy의 1/2의 시프트량이 되도록 수직방향(y)으로 2화소로 확산된다. 따라서 회절격자(31)에서 확산 후의 각 화소가 2개의 복굴절판(33, 35)에 의해, 수직방향(y)의 동색화소피치 POy의 1/4의 시프트량이 되도록 수직방향(y)으로 4화소로 확산된다.
또한 복굴절판(33, 35)에서 확산 후의 각 화소가 복굴절판(37)에 의해, 수평방향(x)의 동색화소피치 POx의 1/6의 시프트량이 되도록 수평방향(x)으로 2화소로 확산된다. 이것에 의해 액정표시소자(11A)의 각 화소는 디퓨저(13A)에 의해 24화소로 확산되고, 관찰자(15)는 이것을 접안렌즈(14)를 통해서 관찰하게 된다.
도 5a∼h는 디퓨저(13A)에 의한 화소의 확산원리를 나타내고 있다. 도 5a에 나타내는 바와같은 입력광점(액정표시소자(11A)의 화소)의 점상출력은, 도 5b에 나타내는 바와같이 회절격자(31)에 의해 수평방향(x)으로 시프트량(=POx/3)으로 3점 확산된다. 이 경우 점상출력의 화살표는 편광방향을 나타내고 있으나, 회절격자(31)의 점상출력의 편광방향은, 입력광점의 점상출력의 편광방향과 같으게 90°의 방향이 된다. 그리고 회절격자(31)에서 출력되는 직선편광은 도 5c에 나타내는 바와같이, 그 편광방향에 대하여 45°경사진 지상축을 가지고 있는 λ/4위상차 필름(32)에 의해 원편광으로 변환된다.
또 도 6d에 나타내는 바와같이, 복굴절판(33)에서는 λ/4위상차 필름(32)의 점상출력중 수직방향(y)의 직선편광 성분만이 수직방향(y)으로 시프트량(P12)(=POy/4)만 시프트되고, 결과적으로 λ/4위상차 필름(32)의 점상출력은 2점 확산된다. 그리고 복굴절판(33)에서 출력되는 직선편광은 또 도 5e에 나타내는 바와같이, 편광방향에 대하여 45°경사진 지상축을 가지고 있는 λ/4위상차 필름(32)에 의해 원편광으로 변환된다.
또 도 5f에 나타내는 바와같이, 복굴절판(33)에서는 λ/4위상차 필름(34)의 점상출력중 수직방향(y)의 직선편광 성분만이 수직방향(y)으로 시프트량(P13)(=POy/2)만 시프트되고, 결과적으로 λ/4위상차 필름(34)의 점상출력은 2점 확산된다. 그리고 복굴절판(35)에서 출력되는 직선편광은 또 도 5g에 나타내는 바와같이, 편광방향에 대하여 45°경사진 지상축을 가지고 있는 λ/4위상차 필름(36)에 의해 원편광으로 변환된다.
또한 도 5h에 나타내는 바와같이, 복굴절판(37)에서는 λ/4위상차 필름(36)의 점상출력중 수평방향(x)의 직선편광 성분만이 수평방향(x)으로 시프트량(P14)(=POy/6)만 시프트되고, 결과적으로 λ/4위상차 필름(36)의 점상출력은 2점 확산된다. 이것에 의해 디퓨저(13A)에서는, 액정표시소자(11A)의 각 화소가 각각 24화소로 확산된다.
이와같이 도 4에 나타내는 전자뷰파인더(10A)에 있어서는, 액정표시소자(11A)의 각 화소가 디퓨저(13A)에 의해 24화소로 확산되기 때문에, 그물코형의 화소패턴이나 동색도트주기가 화소확산에 의해 광학적으로 소거되고 화질이 향상한다. 이 경우 도 1에 나타내는 전자뷰파인더(10A)와 동일하게, 시프트량이 큰 수평방향의 화소확산은 회절격자(31)에 의해 행하도록 하였으므로, 복굴절판만을 사용하여 화소확산을 하는 것에 비하여, 복굴절판의 종합 두께를 억제할 수 있고 안가로 구성할 수 있다.
또 회절격자(31)는 시프트량이 큰 화소확산을 맡으므로, 격자피치(Pd)를 작게할 수 있고, 모아레의 발생을 억제할 수 있다. 이 경우 회절격자(31)의 격자피치(Pd)가 19.8μm이며, 수평방향(x)의 동색화소주기 Pgx=42μm의 1/2 이하임으로, 상술한 (5)식을 만족하고 모아레의 발생을 양호하게 억제할 수 있는 것을 알 수 있다. 또 복굴절판(33, 35, 37)을 굴절율 이방성이 높은 니오브산 리튬을 사용하여 형성하고 있으므로, 복굴절판의 종합 두께를 더욱 억제할 수 있는 이익이 있다.
또한 도 4에 나타내는 전자뷰파인더(10A)에 있어서의 디퓨저(13A)에서는, 복굴절판(33, 35)에서 확산 후의 각 화소를 다시 복굴절판(37)에서 수평방향(x)으로 2화소로 확산하도록 하고 있으나, 접안렌즈(14)의 확대율이 작으면 이 복굴절판(37)에 의한 화소확산을 생략하여도 좋다.
다음에, 도 6은 본 발명의 제 3실시의 형태로서의 전자뷰파인더(EVF)(10B)를 나타내고 있다. 이 도 6에 있어서 도 4와 대응하는 부분에는 동일부호를 붙이고, 그 상세설명은 생략한다.
이 전자뷰파인더(10B)는, 그물코형의 화소패턴을 가지는 표시디바이스로서의 액정표시소자(LCD)(11A)와, 이 액정표시소자(11A)의 후편에서 빛을 부여하여서 액정표시소자(11A)의 표시를 밝게하기 위한 백라이트(12)와 액정표시소자(11A)의 관찰측에 배치되고, 그 액정표시소자(11A)의 각 화소를 확산하기 위한 광학필터로서의 디퓨저(13B)와, 이 디퓨저(13B)의 관찰측에 배치되는 접안렌즈(확대렌즈)(14)와를 가지고 있다.
디퓨저(13B)는, 유리기판(41a)의 액정표시소자(11A)측의 면에 예를들면 감광성수지에 의해 격자면(41b)이 형성되어서 이루는 회절격자(41)와, 이 회절격자(41)의 접안렌즈(14)측의 면에 피착되고, 직선편광(직선편파)을 원편광(원편파)로 변환하기 위한 λ/4위상차 필름(1/4파장판)(42)과, 이 λ/4위상차 필름(42)의 접안렌즈(14)측에 배치된 복굴절판(43)과, 이 복굴절판(43)의 접안렌즈(14)측에 피착된 복굴절판(44. 45, 46)과의 조합으로 구성된다.
복굴절판(43∼46)은 굴절율 이방성이 높은 복굴절재, 예를들면 니오브산 리튬(LN)을 사용하여 형성된다. 그리고 복굴절판(43, 46)의 공기에 접하는 면에는 표면반사방지 박막처리(AR코트)를 실시하여 표면반사가 크므로써 투과율열화 등을 방지하고 있다. 또한 AR코트의 파장특성을 조정하여 가시광 대역내에서 투과율을 평탄하게하여 색을 지우고 있다.
또 본 실시의 형태에 있어서는, 디퓨저(13B)를 구성하는 회절격자(41), λ/4위상차 필름(42), 복굴절판(43∼46)은, 표 6에 나타내는 바와같이 구성된다. 즉 회절격자(41)에 관하여는 시프트방향이 0°, 격자피치(Pd)가 19.8μm가 되도록 격자면(41b)이 형성되는 동시에, 화소면에서 회절격자면까지의 광학거리(b)가 1.00mm가 되도록 배치된다. 이것에 의해 회절격자(41)에서는, 시프트량이 28μm(수평방향(x)의 동색화소피치 POx의 1/3)의 확산이 되도록, 화소를 수평방향(x)으로 3점확산할 수 있게 된다.
또 복굴절판(43)에 관하여는, 복굴절재로써 니오브산 리튬이 사용되고, 지상축이 45°의 λ/4위상차 필름(42)의 출력광(원편광)중 수직방향(y)의 직선편광성분에 대하여, 시프트방향이 90°가 되도록 광축각이 설정되는 동시에, 0.453mm의 두께로 형성된다. 이것에 의해 복굴절판(43)에서는, 시프트량이 17.5μm(수직방향(y)의 동색화소피치 POy의 1/4)의 확산이 되도록, 화소를 수평방향(y)으로 2점확산할 수 있게 된다.
또 복굴절판(44)에 관하여는, 복굴절재로써 니오브산 리튬이 사용되고, 복굴절판(43)의 출력광중 45°방향의 직선편광성분에 대하여, 시프트방향이 45°가 되도록 광축각이 설정되는 동시에, 0.64mm의 두께로 형성된다. 이것에 의해 복굴절판(44)에서는, 시프트량이 24.7μm(수직방향(y)의 동색화소피치 POy의
Figure pat00012
)의 확산이 되도록, 화소를 45°방향(y)으로 2점확산할 수 있게 된다.
또 복굴절판(45)에 관하여는, 복굴절재로써 니오브산 리튬이 사용되고, 복굴절판(44)의 출력광중 -45°방향의 직선편광성분에 대하여, 시프트방향이 -45°가 되도록 광축각이 설정되는 동시에, 0.64mm의 두께로 형성된다. 이것에 의해 복굴절판(45)에서는, 시프트량이 24.7μm(수직방향(y)의 동색화소피치 POy의
Figure pat00013
)의 확산이 되도록, 화소를 -45°방향으로 2점확산할 수 있게 된다.
또한 복굴절판(46)에 관하여는, 복굴절재로써 니오브산 리튬이 사용되고, 복굴절판(45)의 출력광중 수평방향(x)의 직선편광성분에 대하여, 시프트방향이 0°가 되도록 광축각이 설정되는 동시에, 0.362mm의 두께로 형성된다. 이것에 의해 복굴절판(46)에서는, 시프트량이 14μm(수평방향(x)의 동색화소피치 POx의 1/6)의 확산이 되도록, 화소를 수평방향(x)으로 2점확산할 수 있게 된다.
Figure pat00014
다음에, 도 6에 나타내는 전자뷰파인더(10B)의 동작을 설명한다.
백라이트(12)로부터의 출력광이 액정표시장치(11A)의 배면에서 입사된다. 이 경우 백라이트(12)로부터의 출력광은 편광판(24A)에서 직선편광으로 되고, 이 직선편광의 각 화소부분은 액정층부(21A)에서 각각 영상신호를 구성하는 화소신호의 레벨에 대응한 크기로 편광면이 회전된다. 그 때문에 액정표시소자(11A)의 편광판(25A)으로부터는 화소마다 강도가 변조된 직선편광(편광방향은 90°)이 출사되고, 이 액정표시소자(11A)에 의해 영상신호에 대응한 화상이 표시된다.
그리고, 도 6에 나타내는 전자뷰파인더(10B)에 있어서는, 액정표시소자(11A)의 각 화소가 디퓨저(13B)를 구성하는 회절격자(41)에 의해, 수평방향(x)의 동색화소피치 POx의 1/3의 시프트량(인접확산 점간거리)이 되도록 수평방향(x)으로 3화소로 확산된다.
또, 회절격자(41)에서 확산 후의 각 화소가 복굴절판(43)에 의해, 수직방향(y)의 동색화소피치 POy의 1/4의 시프트량이 되도록 수직방향(y)으로 2화소로 확산된다. 또 복굴절판(43)에서 확산 후의 각 화소가, 복굴절판(44)에 의해 45°방향으로 수직방향(y)의 동색화소피치 POy의
Figure pat00015
)의 시프트량이 되도록, 45°방향으로 2화소로 확산된다. 또 복굴절판(44)에서 확산 후의 각 화소중 -45°방향의 직선 편광성분으로 되는 것이, 복굴절판(45)에 의해 -45°방향으로 수직방향(y)의 동색화소피치 POy의
Figure pat00016
)의 시프트량이 되도록 시프트된다. 따라서 회절격자(41)에서 확산 후의 각 화소가 3개의 복굴절판(43∼45)에 의해 수직방향(y)의 동색화소피치 POy의 1/4)의 시프트량이 되도록 수직방향(y)으로 4화소로 확산된다.
또한 복굴절판(43∼45)에서 확산 후의 각 화소가 복굴절판(46)에 의해, 수평방향(x)의 동색화소피치 POx의 1/6의 시프트량이 되도록 수평방향(x)으로 2화소로 확산된다. 이것에 의해 액정표시소자(11A)의 각 화소는 디퓨저(13B)에 의해 24화소로 확산되고, 관찰자(15)는 이것을 접안렌즈(14)를 통해서 관찰하게 된다.
도 7a∼g는 디퓨저(13B)에 의한 화소의 확산원리를 나타내고 있다. 도 7a에 나타내는 바와같은 입력광점(액정표시소자(11A)의 화소)의 점상출력은, 도 7b에 나타내는 바와같이 회절격자(41)에 의해 수평방향(x)으로 시프트량(P21)(=POx/3)에서 3점 확산된다. 이 경우 점상출력의 편광방향은 입력광점의 점상출력의 편광방향과 같으게, 90°방향이 된다. 그리고 회절격자(41)에서 출력되는 직선편광은, 도 7c에 나타내는 바와같이 그 편광방향에 대하여 45°경사진 지상축을 가지고 있는 λ/4위상차 필름(42)에 의해 원편광으로 변환된다.
또, 도 7d에 나타내는 바와같이, 복굴절판(46)에서는 λ/4위상차 필름(42)의 점상출력중 수직방향(y)의 직선 편광성분만이 수직방향(y)으로 시프트량(P22)(=POy/4)만 시프트되고, 결과적으로 λ/4위상차 필름(42)의 점상출력은 2점 확산된다.
또, 도 7e에 나타내는 바와같이, 복굴절판(44)에서는 복굴절판(43)의 점상출력중 45°의 직선 편광성분만이 45°방향으로 시프트량(P23)(=POy·
Figure pat00017
)만 시프트되고, 결과적으로 복굴절판(43)의 점상출력은 2점 확산된다. 그리고 복굴절판(44)에서 출력되는 점상출력중 -45°의 직선 편광성분으로 이루는 것이, 도 7f에 나타내는 바와같이 복굴절판(45)에 의해 -45°방향으로 시프트량(P23)(=POy·
Figure pat00018
)만 시프트된다. 즉 복굴절판(45)에 의해 화소확산은 행하여지지 않는다.
또한, 도 7g에 나타내는 바와같이, 복굴절판(46)에서는 복굴절판(45)의 점상출력중 수평방향(x)의 직선 편광성분만이 수평방향(x)으로 시프트량(P24)(=POy/6)만 시프트되고, 결과적으로 복굴절판(45)의 점상출력은 2점 확산된다. 이것에 의해 디퓨저(13B)에서는 액정표시소자(11A)의 각 화소가 각각 24화소로 확산된다.
이와같이 도 6에 나타내는 전자뷰파인더(10B)에 있어서는, 액정표시소자(11A)의 각 화소가 디퓨저(13B)에 의해 24화소로 확산되기 때문에, 그물코형의 화소패턴이나 동색도트주기가 화소확산에 의해 광학적으로 소거되고 화질이 향상한다. 이 경우 도 4에 나타내는 전자뷰파인더(10A)와 동일하게, 디퓨저(13B)를 회절격자와 복굴절판을 조합하여 구성하는 것이며, 모아레발생을 억제하면서 최적한 화소확산 설계를 행할 수 있다. 또 도 6에 나타내는 전자뷰파인더(10B)에 있어서의 디퓨저(13B)에서는, 회절격자(41)의 접안렌즈(14)측에만 λ/4위상차 필름(42)을 피착하면 좋고, 도 4에 나타내는 전자뷰파인더(10A)에 있어서의 디퓨저(13A)와 비교하여, 사용하는 λ/4위상차 필름이 적어도 되고 안가로 구성할 수 있는 이익이 있다.
또한 도 6에 나타내는 전자뷰파인더(10B)에 있어서의 디퓨저(13B)에서는, 복굴절판(43∼45)에서 확산 후의 각 화소를 다시 복굴절판(46)에서 수평방향(x)으로 2화소로 확산하도록 하고 있으나, 접안렌즈(14)의 확대율이 작으면 이 복굴절판(46)에 의한 화소확산을 생략하여도 좋다.
다음에, 도 8은 본 발명의 제 4실시형태로서의 전자뷰파인더(EVF)(10C)를 나타내고 있다. 이 도 8에 있어서 도 6과 대응하는 부분에는 동일부호를 붙이고, 그 상세한 설명은 생략한다.
이 전자뷰파인더(10C)는, 그물형의 화소패턴을 가지는 표시디바이스로서의 액정표시소자(LCD)(11A)와, 이 액정표시소자(11A)의 후편에서 빛을 부여하여 액정표시소자(11A)의 표시를 밝게하기 위한 백라이트(12)와 액정표시소자(11A)의 관찰측에 배치되고, 그 액정표시소자(11A)의 각 화소를 확산하기 위한 광학필터로서의 디퓨저(13C)와, 이 디퓨저(13C)의 관찰측에 배치되는 접안렌즈(확대렌즈)(14)와를 가지고 있다.
디퓨저(13C)는, 액정표시소자(11A)의 편광판(25A)의 접안렌즈(14)측에 피착된 λ/4위상차 필름(42)과, 이 λ/4위상차 필름(42)의 접안렌즈(14)측에 배치된 복굴절판(43)과, 이 복굴절판(43)의 접안렌즈(14)측에 순서로 피착된 복굴절판(44, 45, 46)과의 조합으로 구성된다. 그리고 복굴절판(43)의 λ/4위상차 필름(42)측에 회절격자(41)를 구성하는 격자면(41b)이 예를들면 감광성수지에 의해 형성되어 있다. 이 디퓨저(13C)는 도 6에 나타내는 전자뷰파인더(10B)에 있어서의 디퓨저(13B)의 회절격자(41)와 λ/4위상차 필름(42)의 위치를 역으로 한 것이며, 각 구성요소의 기능은 디퓨저(13B)에 있어서와 동일하다.
다음에, 도 8에 나타내는 전자뷰파인더(10C)의 동작을 설명한다.
백라이트(12)로부터의 출력광이 액정표시장치(11A)의 배면에서 입사된다. 이 경우 백라이트(12)로부터의 출력광은 편광판(24A)에서 직선편광으로 되고, 이 직선편광의 각 화소부분은 액정층부(21A)에서 각각 영상신호를 구성하는 화소신호의 레벨에 대응한 크기로 편광면이 회전된다. 그 때문에 액정표시소자(11A)의 편광판(25A)으로부터는 화소마다 강도가 변조된 직선편광(편광방향은 90°)이 출사되고, 이 액정표시소자(11A)에 의해 영상신호에 대응한 화상이 표시된다.
그리고, 도 8에 나타내는 전자뷰파인더(10C)에 있어서는, 액정표시소자(11A)의 각 화소가 디퓨저(13C)에 의해 24화소로 확산되고, 관찰자(15)는 이것을 접안렌즈(14)를 통해서 관찰하게 된다.
도 7a∼7g는, 디퓨저(13B)에 의한 화소의 확산원리를 나타내고 있다. 도 7a에 나타내는 바와같은 입력광점(액정표시소자(11A)의 화소)의 점상출력(직선편광)은, 도 9b에 나타내는 바와같이 그 편광방향에 대하여 45°경사진 지상축을 가지고 있는 λ/4위상차 필름(42)에 의해 원편광으로 변환된다. 그리고 회절격자(41)에서는 도 9c에 나타내는 바와같이 λ/4위상차 필름(42)의 점상출력이 수평방향(x)으로 시프트량(P21)(=POx/3)에서 3점 확산된다.
또 도 9d에 나타내는 바와같이, 복굴절판(43)에서는 회절격자(41)의 점상출력중 수직방향(y)의 직선 편광성분만이 수직방향(y)으로 시프트량(P22)(=POy/4)만 시프트되고, 결과적으로 회절격자(41)의 점상출력은 2점 확산된다.
또 도 9e에 나타내는 바와같이, 복굴절판(43)의 점상출력중 45°방향의 직선 편광성분만이 45°방향(y)으로 시프트량(P23)(=POy·
Figure pat00019
)만 시프트되고, 결과적으로 복굴절판(43)의 점상출력은 2점 확산된다. 그리고 복굴절판(43)에서 출력되는 점상출력중 -45°방향의 직선 편광성분으로 이루는 것이, 도 9f에 나타내는 바와같이 복굴절판(45)에 의해 -45°방향으로 시프트량(P23)(=POy·
Figure pat00020
)만 시프트된다. 즉 복굴절판(45)에 의해 화소확산은 행하여지지 않는다.
또한 도 9g에 나타내는 바와같이, 복굴절판(46)에서는 복굴절판(45)의 점상출력중 수평방향(x)의 직선 편광성분만이 수평방향(x)으로 시프트량(P24)(=POy/6)만 시프트되고, 결과적으로 복굴절판(45)의 점상출력은 2점 확산된다. 이것에 의해 디퓨저(13C)에서는 액정표시소자(11A)의 각 화소가 각각 24화소로 확산된다.
이와같이, 도 8에 나타내는 전자뷰파인더(10C)에 있어서는, 액정표시소자(11A)의 각 화소는 디퓨저(13B)에 의해 24화소로 확산되기 때문에, 그물코형의 화소패턴이나 동색도트주기가 화소확산에 의해 광학적으로 소거되어 화질이 향상한다. 이 경우 도 6에 나타내는 전자뷰파인더(10B)와 동일하게, 디퓨저(13C)를 회절격자와 복굴절판을 조합하여 구성하는 것이며, 도 6에 나타내는 전자뷰파인더(10B)와 동일한 작용효과를 얻을 수 있다.
도 10은, 디퓨저로써 회절격자를 사용한 종래의 전자뷰파인더(70)를 나타내고 있다. 이 도 10에 있어서는, 도 1과 대응하는 부분에는 동일부호를 붙이고 있다.
이 전자뷰파인더(70)는, 그물코형의 화소패턴을 가지는 표시디바이스로서의 액정표시소자(11)와, 이 액정표시소자(11)의 후편에서 빛을 부여하여 액정표시소자(11)의 표시를 밝게하기 위한 백라이트(12)와, 액정표시소자(11)의 관찰측에 배치되고, 그 액정표시소자(11)의 각 화소를 확산하기 위한 광학필터로서의 디퓨저를 구성하는 회절격자(26)와, 이 회절격자(26)의 관찰측에 배치되는 접안렌즈(확대렌즈)(14)와를 가지고 있다.
여기서 액정표시소자(11)는, 종래의 주지와 같이 액정층을 끼우는 것같이 공통전극과 화소전극이 설치되고, 다시 각 화소전극에 대응하여 R, G, B(적, 녹, 청)의 컬러필터가 소정의 반복주기로 배치되어서 이루는 액정층부(21)와, 이 액정층부(21)를 끼우는 것같이 설치된 유리기판(22, 23)과, 유리기판(22)의 백라이트(12)측면에 피착된 편광판(24)과, 유리기판(23)의 회절격자(26)측에 피착된 편광판(25)과를 가지고 있다. 그리고 회절격자(26)는 유리기판(26a)의 액정표시소자(11)측면에 예를들면 감광성수지에 의해 격자면(26b)이 형성되어서 구성되어 있다.
다음에, 도 10에 나타내는 전자뷰파인더(10)의 동작을 설명한다. 백라이트(12)로부터의 출력광이 액정표시장치(11)의 배면에서 입사된다. 이 경우 백라이트(12)로부터의 출력광은 편광판(24)에서 직선편광으로 되고, 이 직선편광의 각 화소부분은 액정층부(21)에서 각각 영상신호를 구성하는 화소신호의 레벨에 대응한 크기로 편광면이 회전된다. 그 때문에 액정표시소자(11)의 편광판(25)으로부터는 화소마다 강도가 변조된 직선편광(편광방향은 45°)이 출사되고, 이 액정표시소자(11)에 의해 영상신호에 대응한 화상이 표시된다.
그리고, 이 액정표시소자(11)의 각 화소가 회절격자(26)에 의해, 얘를들면 수평방향(x)의 동색화소피치 POx의 1/3의 시프트량(인접확산 점간거리)이 되도록 수평방향(x)으로 3화소로 확산된다. 관찰자(15)는 이 확산된 화소를 접안렌즈(14)를 통해서 관찰하게 된다. 그물코형의 화소패턴이나 동색도트주기가 화소확산에 의해 광학적으로 소거되기 때문에 화질이 향상한다.
그런데, 회절격자의 시프트량(P)은 상술한 바와같이 (6)식에서 산출되고, 시프트량(P)이 적은 경우, 격자피치(Pd)가 커진다. 모아레가 나오지 않도록 격자피치(Pd)를 작게 하고자하면, 회절격자의 실장위치를 액정표시소자에 접근시켜 광학거리(b)를 작게할 필요가 있다. 그러나 도 10에 나타내는 전자뷰파인더(70)에서는, 액정표시소자(11)를 구성하는 관찰측의 유리기판(23)의 두께보다 광학거리(b)를 작게할 수 없다.
도 11은, 본 발명의 제 5실시의 형태로서의 전자뷰파인더(EVF)(10D)를 나타내고 있다. 이 도 11에 있어서, 도 1과 대응하는 부분에는 동일부호를 붙이고, 그 상세한 설명은 생략한다.
이 전자뷰파인더(10D)는, 그물코형의 화소패턴을 가지는 표시디바이스로서의 액정표시소자(11D)와, 이 액정표시소자(11D)의 후편에서 빛을 부여하여 액정표시소자(11D의 표시를 밝게하기 위한 백라이트(12)와, 액정표시소자(11D)의 관찰측에 배치되는 접안렌즈(확대렌즈)(14)와를 가지고 있다.
여기서 액정표시소자(11)는, 액정층을 끼우는 것같이 공통전극과 화소전극이 설치되고, 다시 각 화소전극에 대응하여 R, G, B(적, 녹, 청)의 컬러필터가 소정의 반복주기로 배치되어서 이루는 액정층부(21)와, 이 액정층부(21)를 끼우는 것같이 설치된 유리기판(22, 23D)과, 유리기판(22)의 백라이트(12)측면에 피착된 편광판(24)과, 유리기판(23D)의 접안렌즈(14)측면에 피착된 편광판(25)과를 가지고 구성되어 있다.
또한, 유리기판(CF유리:컬러필터유리)(23D)에는, 회절격자(51)가 일체적으로 형성된다. 즉 유리기판(23D)은, 먼저 유리판(52)에 감광성수지 등에 의해 회절격자(51)를 구성하는 격자면(51a)을 형성하고, 다음에 격자면(51a)과 굴절율이 다른 접착용 투명수지(53)를 사용하여 그 격자면(51a)에 박판유리(54)를 접착하는 것으로 형성된다.
다음에, 도 11에 나타내는 전자뷰파인더(10D)의 동작을 설명한다. 백라이트(12)로부터의 출력광이 액정표시소자(11D)의 배면에서 입사된다. 이 경우 백라이트(12)로부터의 출력광은 편광판(24)에서 직선편광으로 되고, 이 직선편광의 각 화소부분은 액정층부(21)에서 각각 영상신호를 구성하는 화소신호의 레벨에 대응한 크기로 편광면이 회전되는 동시에, 회절격자(51)에 의해 예를들면 수평방향(x)의 동색화소피치 POx의 1/3의 시프트량(인접확산 점간거리)이 되도록 수평방향(x)으로 3점 확산된다.
그 때문에, 액정표시소자(11D)의 편광판(25)으로부터는 화소마다 강도가 변조되고, 다시 확산된 직선편광이 출사되고, 이 액정표시소자(11D)에 의해 영상신호에 대응한 화상이 표시된다. 따라서 도 11에 나타내는 전자뷰파인더(10D) 에 의해서도, 그물코형의 화소패턴이나 동색도트주기가 화소확산에 의해 광학적으로 소거되어 화질이 향상한다.
도 11에 나타내는 전자뷰파인더(10D)에 의하면, 액정표시소자(11D)를 구성하는 유리기판(CF유리)(23D)에, 회절격자(51)가 일체적으로 형성되어 있고, 도 10에 나타내는 전자뷰파인더(70)에 비하여 광학거리(b)를 작게할 수 있다. 따라서 시프트량(P)이 적은 경우라도 격자피치(Pd)를 작게할 수 있고, 모아레의 발생을 효과적으로 억제할 수 있는 이익이 있다.
또한 상술의 실시의 형태에 있어서는, 1개의 회절격자와 1개 또는 복수개의 회절격자를 조합하여 광학필터(디퓨저)를 구성한 것이나, 모아레가 눈에 띄지 않는 범위에서 회절격자도 복수개 사용하도록 하여도 좋다. 또 상술의 실시의 형태에 있어서는, 회절격자로 3점 확산을 하고 있으나 확산수는 이것에 한정되지 않고, 예를들면 5점 확산을 하도록 하여도 좋다. 또 상술의 실시의 형태에 있어서는, 그물코형의 화소패턴을 가지는 표시디바이스가 액정표시소자였으나, 기타에 그물코형의 화소패턴을 가지는 표시디바이스로서는 플래즈머 디스플레이 등의 플랫패널 디스플레이가 고려된다.
또 상술의 제 1실시의 형태에 있어서는, 모아레를 경감하기 위한 회절격자(26)의 격자축을 수평방향(x)보다 8°만 회전시키고 있으나, 기타에도 ±1차 회절광의 강도를 내린다든지, 시프트량을 수정하는 것으로 모아레를 경감할 수 있다.
본 발명에 관계되는 광학필터 및 화소표시장치에 의하면, 회절격자와 복굴절판을 조합하여 광학필터(디퓨저)를 구성하는 것이며, 모아레발생을 억제하면서 최적한 화소확산 설계를 행할 수 있다. 즉 시프트량이 큰 화소확산은 회절격자에 의해 행하는 것으로, 복굴절판만을 사용하여 화소확산을 하는 것과 비하여, 복굴절판의 종합 두께를 억제할 수 있고, 안가로 구성할 수 있다. 또 회절격자가 시프트량이 큰 화소확산을 맡도록 함으로써, 격자피치를 작게할 수 있고 모아레의 발생을 억제할 수 있다.
또 회절격자의 격자피치를, 각 화소에 대응하여 3원색의 컬러필터를 소정의 반복주기로 배치한 단일판 컬러표시디바이스의 동색화소주기의 1/2보다 작게함으로써, 모아레의 발생을 양호하게 억제할 수 있다.
또, 본 발명에 관계되는 액정표시소자에 의하면, 액정층부를 끼우는 것같이 배치된 한쌍의 기판중 관찰측의 투명기판내에 화소를 확산하기 위한 회절격자를 일체적으로 형성하는 것이며, 화소면과 회절격자면과의 광학거리를 작게할 수 있다. 그 때문에 시프트량이 적은 경우라도 격자피치를 작게할 수 있고, 모아레의 발생을 효과적으로 억제할 수 있다.
도 1은 제 1실시의 형태로서의 전자뷰파인더를 나타내는 도면이다.
도 2는 액정표시소자의 물떼새형화소패턴을 나타내는 도면이다.
도 3은 제 1실시의 형태에 있어서의 화소확산의 원리를 나타내는 도면이다.
도 4는 제 2실시의 형태로서의 전자뷰파인더를 나타내는 도면이다.
도 5는 제 2실시의 형태에 있어서의 화소확산의 원리를 나타내는 도면이다.
도 6은 제 3실시의 형태로서의 단자뷰파인더를 나타내는 도면이다.
도 7은 제 3실시의 형태에 있어서의 화소확산의 원리를 나타내는 도면이다.
도 8은 제 4실시의 형태로서의 전자뷰파인더를 나타내는 도면이다.
도 9는 제 4실시의 형태에 있어서의 화소확산의 원리를 나타내는 도면이다.
도 10은 디퓨저로서 회절격자를 사용한 종래의 전자뷰파인더의 일예를 나타내는 도면이다.
도 11은 제 5실시의 형태로서의 전자뷰파인더를 나타내는 도면이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10,10A∼10D. 전자뷰파인더(EVF) 11,11A,11D. 액정표시장치(LCD)
12. 백라이트 13,13A,13B,13C. 디퓨저
14. 접안렌즈 21,22A. 액정층부
22,22A,23,23A,23D. 유리기판 24,24A,25,25A. 편광판
26,31,41,51. 회절격자 26b,31b,41b,51b. 격자면
27,33,35,37,43∼46. 복굴절판 32,34,36,42. λ/4위상차필름
52. 유리판 53. 접착용 투명수지
54. 박판유리

Claims (10)

  1. 매트릭스형의 화소패턴을 가지는 표시장치에 관찰자측과 마주보는 관계로 배치되는 광학필터에 있어서,
    적어도 하나의 회절격자,
    상기 표시장치의 화소를 확산하기 위해 서로 조합되는 적어도 하나의 복굴절판을 구비하고,
    상기 표시장치는 3원색의 칼라필터가 각 화소에 대응하여 소정의 반복주기로 배열된 단일칩 컬러표시장치이며,
    상기 회절격자의 격자피치가 상기 표시장치의 칼라화소주기의 1/2보다 작게 만들어지는 것을 특징으로 하는 광학필터.
  2. 매트릭스형의 화소패턴을 가지는 표시장치에 관찰자측과 마주보는 관계로 배치되는 광학필터에 있어서,
    적어도 하나의 회절격자,
    상기 표시장치의 화소를 확산하기 위해 서로 조합되는 적어도 하나의 복굴절판을 구비하고,
    상기 표시장치는 3원색의 칼라필터가 각 화소에 대응하여 소정의 반복주기로 배열된 단일칩 컬러표시장치이며,
    상기 광학필터는 1개의 회절격자와 1개의 복굴절판을 조합하여 구성되고,
    상기 1개의 회절격자는 제 1인접확산 점간거리가 상기 표시장치의 수직방향의 동색화소피치의 1/3이 되도록 상기 표시장치의 각 화소를 수직방향으로 3화소로 확산하고,
    상기 1개의 복굴절판은 제 2인접확산 점간거리가 상기 표시장치의 수평방향의 동색화소피치의 1/2의 되도록 각 확산된 화소를 수평방향으로 2화소로 확산하는 것을 특징으로 하는 광학필터.
  3. 매트릭스형의 화소패턴을 가지는 표시장치에 관찰자측과 마주보는 관계로 배치되는 광학필터에 있어서,
    적어도 하나의 회절격자,
    상기 표시장치의 화소를 확산하기 위해 서로 조합되는 적어도 하나의 복굴절판을 구비하고,
    상기 표시장치는 3원색의 칼라필터가 상기 표시장치의 각 화소에 대응하여 소정의 주기로 배열된 단일칩 컬러표시장치이며,
    상기 광학필터는 1개의 회절격자와 적어도 2개의 복굴절판을 더 포함하고,
    상기 1개의 회절격자는 제 1인접확산 점간거리가 상기 표시장치의 수평방향의 동색화소피치의 1/3이 되도록 상기 표시장치의 각 화소를 수평방향으로 3화소로 확산하고,
    상기 적어도 2개의 복굴절판은 제 2인접확산 점간거리가 상기 표시장치의 수직방향의 동색화소피치의 1/4의 되도록 각 확산된 화소를 수직방향으로 4화소로 확산하는 것을 특징으로 하는 광학필터.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 광학필터는, 상기 수직방향으로 4화소로 확산한 각각의 화소를 제 3인접확산 점간길이가 상기 제 1인접확산 점간길이의 1/2이 되도록 수평방향으로 2화소로 확산하는 부가적인 복굴절판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학필터.
  5. 매트릭스형의 화소패턴을 가지는 표시장치,
    상기 표시장치의 관찰자측과 마주보는 관계로 배치되고, 적어도 하나의 회절격자, 상기 표시장치의 화소를 확산하기 위해 서로 조합되는 적어도 하나의 복굴절판을 갖는 광학필터를 포함하고,
    상기 표시장치는 3원색의 칼라필터가 각 화소에 대응하여 소정의 반복 칼라화소 주기로 배열된 단일칩 컬러표시장치이며,
    상기 회절격자의 격자피치가 상기 표시장치의 동색화소주기의 1/2보다 작게 만들어진 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 표시장치는 액정표시소자인 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
  7. 매트릭스형의 화소패턴을 가지는 표시장치,
    상기 표시장치의 관찰자측과 마주보는 관계로 배치되고, 적어도 하나의 회절격자, 상기 표시장치의 화소를 확산하기 위해 서로 조합되는 적어도 하나의 복굴절판을 갖는 광학필터를 포함하고,
    상기 표시장치는 3원색의 칼라필터가 상기 표시장치의 각 화소에 대응하여 소정의 반복주기로 배열된 단일칩 컬러표시장치이며,
    상기 광학필터는 1개의 회절격자와 1개의 복굴절판을 포함하고,
    상기 1개의 회절격자는 제 1인접확산 점간거리가 상기 표시장치의 수직방향의 동색화소피치의 1/3이 되도록 상기 표시장치의 각 화소를 수직방향으로 3화소로 확산하고,
    상기 1개의 복굴절판은 제 2인접확산 점간거리가 상기 표시장치의 수평방향의 동색화소피치의 1/2의 되도록 각 확산된 화소를 수평방향으로 2화소로 확산하는 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
  8. 매트릭스형의 화소패턴을 가지는 표시장치,
    상기 표시장치의 관찰자측과 마주보는 관계로 배치되고, 적어도 하나의 회절격자, 상기 표시장치의 화소를 확산하기 위해 서로 조합되는 적어도 하나의 복굴절판을 갖는 광학필터를 포함하고,
    상기 표시장치는 3원색의 칼라필터가 상기 표시장치의 각 화소에 대응하여 소정의 반복주기로 배열된 단일칩 컬러표시장치이며,
    상기 광학필터는 1개의 회절격자와 적어도 2개의 복굴절판을 포함하고,
    상기 1개의 회절격자는 제 1인접확산 점간거리가 상기 표시장치의 수평방향의 동색화소피치의 1/3이 되도록 상기 표시장치의 각 화소를 수평방향으로 3화소로 확산하고,
    상기 적어도 2개의 복굴절판은 제 2인접확산 점간거리가 상기 표시장치의 수직방향의 동색화소피치의 1/4의 되도록 각 확산된 화소를 수직방향으로 4화소로 확산하는 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 광학필터는, 상기 수직방향으로 4화소로 확산한 각각의 화소를 인접확산 점간길이가 상기 제 1인접확산 점간길이의 1/2이 되도록 수평방향으로 2화소로 확산하는 부가적인 복굴절판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
  10. 액정층부,
    상기 액정층부의 일측에 배치된 제 1투명기판,
    상기 액정층부의 타측에 배치되고, 상기 제 1투명기판의 두께보다 적은 두께를 갖는 유리기판,
    제 2투명기판,
    화소를 확산하기 위해 액정 표시장치의 관찰자측에 대향하는 관계로 상기 제 2투명기판의 일면에 일체적으로 형성된 회절격자 및
    상기 회절격자와 상기 제 2투명기판을 상기 유리기판에 접합하기 위해 상기 유리기판의 표면에 붙인 투명접착층을 포함하는 액정 표시장치.
KR1019970021518A 1996-05-31 1997-05-29 광학필터,그것을사용한화상표시장치및액정표시소자 KR100466642B1 (ko)

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