KR101386374B1

KR101386374B1 - 액정 표시 장치 및 액정 렌즈

Info

Publication number: KR101386374B1
Application number: KR1020120104348A
Authority: KR
Inventors: 히로유끼 야마자끼; 사까에 이시이; 세쯔오 고바야시
Original assignee: 가부시키가이샤 재팬 디스프레이
Priority date: 2011-09-22
Filing date: 2012-09-20
Publication date: 2014-04-16
Also published as: TW201316087A; CN103018942B; JP5813434B2; TWI495931B; US8908118B2; CN103018942A; US20130077013A1; JP2013068758A; KR20130032256A

Abstract

액정 렌즈를 이용한 3차원 표시 가능한 액정 표시 장치에 있어서, 기계적인 강도와 액정 렌즈 효과를 양립시킨다. 액정 표시 패널(1000)의 상부 편광판(111) 상에 액정 렌즈(10)가 접착재(70)에 의해 접착되어 있다. 액정 렌즈(10)는, 상부 기판(20)과 하부 기판(30)과 그 사이에 협지된 액정층(40)을 포함한다. 액정 렌즈(10)의 상부 기판(20)의 두께는 0.2mm보다도 크고, 1.5mm 이하이며, 또한, 액정 렌즈(10)의 하부 기판(30)의 두께보다도 크다. 바람직하게는, 액정 렌즈(10)의 상부 기판(20)의 두께는, 액정 렌즈(10)의 하부 기판(30)의 두께와 액정 표시 패널(1000)의 두께의 합계보다도 크다. 이에 의해, 기계적 강도와 액정 렌즈 효과를 양립시킨 액정 표시 장치를 실현할 수 있다.

Description

액정 표시 장치 및 액정 렌즈{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND LIQUID CRYSTAL LENS}

본 발명은 표시 장치에 관한 것으로, 액정 렌즈를 이용함으로써 3차원 표시를 가능하게 하는 액정 표시 장치에 관한 것이다.

액정 표시 패널에서는 화소 전극 및 박막 트랜지스터(TFT) 등이 매트릭스 형상으로 형성된 TFT 기판과, TFT 기판에 대향하여, TFT 기판의 화소 전극과 대응하는 장소에 컬러 필터 등이 형성된 대향 기판이 설치되고, TFT 기판과 대향 기판의 사이에 액정이 협지되어서 표시 영역을 형성하고 있다. 그리고 액정 분자에 의한 광의 투과율을 화소마다 제어함으로써 화상을 형성하고 있다. 액정은 편광광만 제어할 수 있으므로, 백라이트로부터의 광은 TFT 기판에 입사하기 전에 하부 편광판에 의해 편광되고, 액정층에 의해 제어를 받은 후, 상부 편광판에 있어서 다시 편광을 받아 외부로 출사한다. 따라서, 액정 표시 패널로부터의 출사광은 편광광이다.

액정 표시 패널에 있어서 형성되는 화상을 3차원화하는 방법은 여러 가지 제안되어 있다. 그 중에서도 특히, 액정 표시 패널 상에 액정 렌즈를 배치하는 방법은, 3차원 화상을 시인하기 위해서, 특수한 안경을 필요로 하지 않는, 2차원 화상과 3차원 화상을 절환할 수 있는 등으로부터, 특히, 소형의 표시 장치에 있어서 주목받고 있다.

한편, 액정 표시 장치에서는, 전체의 두께를 작게하는 요청이 있어서, 그것에 수반하여, 액정 표시 패널의 두께를 작게 하고 있다. 액정 표시 패널을 얇게 하기 위해서, TFT 기판과 대향 기판을 연마함으로써 얇게 하고 있다. 그렇게 하면, 액정 표시 패널의 기계적 강도가 문제가 된다. 「특허 문헌 1」에는, 적층된 액정 표시 패널의 강도를 유지하기 위해서, TFT 기판과 대향 기판 중, 대향 기판의 기판의 두께를 크게 하는 구성이 기재되어 있다.

한편, 「특허 문헌 2」에는, 액정층이 3층 이상 있는 적층형 액정 표시 장치에 있어서, 가장 외측의 2매의 기판의 두께를 크게 유지하고, 중간에 액정층을 끼고 있는 기판의 두께를 작게함으로써, 시차 어긋남을 작게 하는 구성이 기재되어 있다.

일본 특허 출원 공개 평9-146078호 일본 특허 출원 공개 평11-15012호

액정 렌즈를 이용한 3차원 표시의 액정 표시 장치에 있어서도, 액정 표시 장치의 전체의 두께를 작게 하고자 하는 요청이 있다. 따라서, 화상을 표시하는 액정 표시 패널의 두께를 작게 하는 것 외에, 액정 렌즈의 두께도 작게 할 필요가 있다. 액정 표시 패널과 액정 렌즈의 두께를 작게 하면, 이들의 층을 적층해도, 충분한 기계적인 강도를 확보하는 것이 어렵다.

액정 렌즈를 이용한 액정 표시 장치에서는, 기계적인 강도가 약하면, 액정 표시 패널에 있어서의 갭의 변화와 액정 렌즈에 있어서의 갭의 변화의 양방에 영향이 나타나므로 기계적인 강도의 영향이 특히 나타나기 쉽다. 특히, 액정 렌즈는 외측에 존재하고 있고, 또한, 액정층의 두께가 크므로, 외부로부터의 스트레스의 영향을 받기 쉽다.

본 발명의 과제는, 액정 렌즈를 이용한 표시 장치에 있어서, 화질의 성능을 저하시키지 않고, 기계적인 강도를 유지하며, 표시 장치 전체로서의 두께를 작게 하는 것이다.

제1 수단은 다음과 같다. 즉, 액정 렌즈, 액정 표시 패널, 백라이트를 포함하는 액정 표시 장치로서, 상기 액정 렌즈는, 상부 기판과 하부 기판과 상기 상부 기판과 상기 하부 기판의 사이에 협지된 액정층을 포함하고, 상기 액정 표시 패널은, TFT 기판, 대향 기판, 상기 TFT 기판에 접착된 하부 편광판, 상기 대향 전극에 접착된 상부 편광판, 상기 TFT 기판과 상기 대향 기판의 사이에 협지된 액정층을 포함하고, 상기 액정 렌즈는, 상기 액정 표시 패널의 상기 상부 편광판에 접착재 또는 점착재에 의해 접착되고, 상기 액정 렌즈의 상기 상부 기판은 0.2mm 보다도 크고, 1.5mm 이하이며, 또한, 상기 액정 렌즈의 상기 하부 기판보다도 두꺼운 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치이다.

보다 바람직한 구성은, 상기 액정 렌즈의 상기 상부 기판의 두께는, 상기 액정 렌즈의 하부 기판, 액정 표시 패널의 상부 기판, 상부 편광판의 합계의 두께보다도 큰 것을 특징으로 하는 상기 액정 표시 장치이다.

보다 바람직한 구성은, 상기 액정 렌즈의 상기 상부 기판의 두께는, 상기 액정 렌즈의 하부 기판, 상기 액정 표시 패널 전체의 두께의 합계보다도 큰 것을 특징으로 하는 상기 액정 표시 장치이다.

본 발명의 다른 바람직한 수단은, 액정 렌즈, 액정 표시 패널, 백라이트를 포함하는 액정 표시 장치로서, 상기 액정 렌즈는, 상부 기판과 하부 기판과 상기 상부 기판과 상기 하부 기판의 사이에 협지된 액정층을 포함하고, 상기 상부 기판에는, 보호 필름용 접착재를 개재해서 보호 필름이 접착되어 있고, 상기 보호 필름은, 파장이 340㎚ 이하의 자외선 차단의 기능을 갖고, 상기 액정 표시 패널은, TFT 기판, 대향 기판, 상기 TFT 기판에 접착된 하부 편광판, 상기 대향 전극에 접착된 상부 편광판, 상기 TFT 기판과 상기 대향 기판의 사이에 협지된 액정층을 포함하고, 상기 액정 렌즈는, 상기 액정 표시 패널의 상기 상부 편광판에 접착재 또는 점착재에 의해 접착되고, 상기 액정 렌즈의 상기 보호 필름을 포함하는 상기 상부 기판은 0.2mm보다도 크고, 1.5mm 이하이며, 또한, 상기 액정 렌즈의 상기 하부 기판보다도 두꺼운 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치이다.

이 구성의 보다 바람직한 양태는, 상기 액정 렌즈의 상기 보호 필름을 포함하는 상기 상부 기판의 두께는, 상기 액정 렌즈의 하부 기판, 액정 표시 패널의 상부 기판, 상부 편광판의 합계의 두께보다도 큰 것을 특징으로 하는 상기 액정 표시 장치이다.

이 구성의 보다 바람직한 양태는, 상기 액정 렌즈의 상기 보호 필름을 포함하는 상기 상부 기판의 두께는, 상기 액정 렌즈의 하부 기판, 상기 액정 표시 패널 전체의 두께의 합계보다도 큰 것을 특징으로 하는 상기 액정 표시 장치이다.

본 발명의 액정 렌즈는, 상부 기판과, 하부 기판과, 상기 상부 기판과 상기 하부 기판의 사이에 협지된 액정층을 포함하고, 상기 액정 렌즈의 상기 상부 기판은 0.2mm보다도 크고, 1.5mm 이하이며, 또한, 상기 액정 렌즈의 상기 하부 기판보다도 두꺼운 것을 특징으로 한다. 보다 바람직하게는, 액정 렌즈는, 상기 상부 기판에 보호 필름용 접착재를 개재하여 보호 필름이 접착되어 있고, 상기 보호 필름은 파장 340㎚ 이하의 자외선을 차단하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 액정 렌즈의 상부 기판의 두께를 하부 기판의 두께보다도 크게 하고 있으므로, 액정 표시 장치의 기계적 강도를 높일 수 있음과 함께, 액정 렌즈의 효과를 안정되게 유지할 수 있다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 상기 효과 외에 상부 기판 위에 접착재를 개재하여 340㎚ 이하의 파장의 자외선을 차단하는 보호 필름을 접착하고 있으므로, 액정 렌즈의 액정층을 외부로부터의 자외선으로부터 보호할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예 1의 액정 표시 장치의 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예 2의 액정 표시 장치의 단면도.
도 3은 액정 렌즈에 있어서의 하부 기판과 상부 기판의 전극의 구성을 도시하는 평면도.
도 4는 액정 렌즈에 있어서, 상부 기판과 하부 기판의 사이에 전압이 인가되어 있지 않은 상태에 있어서의 액정 분자의 배향을 나타내는 모식도.
도 5는 액정 렌즈에 있어서, 상부 기판과 하부 기판의 사이에 전압이 인가되고, 액정 렌즈가 형성되어 있는 상태에 있어서의 액정 분자의 배향을 나타내는 모식도.

도 3, 4 및 5는, 액정 렌즈(10) 및, 액정 렌즈(10)를 이용한 3D 표시의 개요이다. 또한, 본 명세서에서는, 2D 표시란 2차원 표시를 말하고, 3D 표시란 3차원 표시를 말한다. 또한, 도 3에 나타내는 전극 구성은, 액정 렌즈의 일예이며, 다른 전극 구성의 경우에도 본 발명을 적용할 수 있다. 액정 렌즈(10)는 전극을 형성한 2매의 기판 사이에 액정을 끼운 구성으로, 액정 표시 소자와 동일한 구성이다. 단, 소위 표시용 액정 디스플레이와 같이 편광 방향을 제어하는 용도는 아니므로, 편광판은 사용하지 않는다.

도 3은 액정을 사이에 끼운 2매의 기판에 형성되는 전극의 개요를 나타낸 도면이다. 실선으로 가로 방향으로 긴 사각형으로 그려진 패턴이 하부 기판(30)의 전극이다. 점선으로 그려진 직사각형이 상부 기판(20)의 전극이다. A, B의 문자가 그려진 직사각형은 외부로부터 전압을 인가하는 전극 단자를 나타내고, 전극 단자와 전술한 기판의 전극을 연결하는 선은 배선을 나타낸다. 또한, 본 명세서에서는 전극 단자 A와 접속한 전극을 전극 A, 전극 단자 B와 접속한 전극을 전극 B라고 부르는 경우도 있다. 여기서, 상하 기판(30)의 패턴은 본질적인 제한은 없으므로 반대이어도 된다. 광을 투과시킬 필요가 있기 때문에, 적어도 표시부 전체를 덮는 점선의 전극은 ITO 등의 투명 전극으로 형성한다.

도 3중 P로 나타낸 화살표는 상하 기판(30)의 러빙 방향이며, 끼워지는 액정은 전압이 인가되지 않은 상태에서 이 화살표 방향으로 장축(長軸)측이 향하도록 배향한다. 도 4는 도 11 중의 Y-Y 단면도이다. 하부 기판(30)측의 전극은, 액정 렌즈(10) 아래에 배치되는 LCD의 2화소가 2개의 전극 A와 전극 A 사이에 배치되도록 설정된다. 실제로는 2 화소의 피치와 전극 피치는 동일하지 않게 상정하는 시점 위치에 의해 적절하게 설계된다.

도 4는 상하의 전극을 동일 전압으로 했을 경우, 즉 액정에 전압을 인가하지 않고 있는 상태이며, 액정 렌즈(10)가 OFF의 상태를 나타낸다. 이 때 액정 분자(50)는 전부 러빙으로 규제된 배향 방향을 향하고 있으므로, 액정 렌즈(10)는 투과광에 관해서 광학적으로 균일 매체이며, 어떤 작용도 하지 않는다. 즉 표시용 LCD의 2차원 화상이 그대로 출력된다.

도 5는 액정 렌즈(10)의 상하의 전극에 전압을 인가하여, 액정의 배향 방향을 변화시킨 상태이며, 액정 렌즈(10)가 ON인 상태이다. 이때는 통상적인 LCD와 마찬가지로 액정의 열화를 방지하기 위해서 교류 전압을 인가한다. 상부 기판(20)의 전극은 베타 전극이며, 하부 전극은 한정된 장소에 존재하는 전극이기 때문에, 액정에 걸리는 전계는 도면 중 종횡 방향으로 균일하지 않고, 하부의 한정된 장소에 존재하는 전극으로부터 상부의 베타 전극을 향한 방사형(포물선 형상)의 전계에 따라, 액정 이분자(異分子)도 도면에 도시한 바와 같은 방사형의 배향으로 된다.

액정 분자(50)는 복굴절성을 갖고 있고, 통과광의 편광 중 분자의 길이 방향(장축 방향)의 성분은 이상광으로 되어 굴절률이 높고, 그것에 직교하는 성분은 상광으로 되어 굴절률이 이상광보다도 낮아진다. 사이의 각도는 벡터 분해의 요령으로 이상광 성분과 상광 성분으로 분해하여 생각하면 된다. 이 복굴절성에 의해, 도 5과 같이 액정으로 배향된다.

입사광 즉 액정 표시 패널(1000)로부터의 출사광의 편광 방향(40)이, 액정 렌즈(10)의 러빙 방향과 거의 평행한 경우, 입사광이 액정 렌즈(10)를 통과할 때의 고굴절률 부분(이상광 부분)과 저굴절율 부분의 비율이 장소에 따라 서로 달라진다. 여기서, 도 4에 도시한 바와 같이, 액정 분자(50)의 장축 방향이 액정의 초기 배향을 결정하는 러빙 방향과 일치하고 있다.

도 5 중의 볼록 렌즈(11)의 계면을 나타내는 점선은, 이 고굴절률 부분과 저굴절율 부분의 계면을 모식적으로 나타낸 것이다. 이렇게 액정 내에 볼록형 렌즈와 같은 효과가 발생한다. 이 볼록형 렌즈 효과 하에 도 5에 도시한 바와 같이 액정 표시 패널(1000)의 2화소를 배치하면, 제1 화소(200)의 광은 주로 도면 위 우측으로, 제2 화소(300)의 광은 주로 도면 위 좌측으로 진로를 바꾼다. 도 5에 있어서, 제1 화소(200) 및 제2 화소(300)에 있어서의 r, g, b는, 각각, 적색 서브 화소, 녹색 서브 화소, 청색 서브 화소를 나타낸다. 이후 동일하다. 이 액정 렌즈(10) 및 액정 표시 패널(1000)을 적절하게 설계하고, 제1 화소(200), 제2 화소 (300)에는 각각 우안용, 좌안용의 신호를 표시함으로써, 제1 화소(200)의 광을 관측자의 오른쪽 눈으로, 제2 화소(300)의 광을 관측자의 왼쪽 눈으로 유도함으로써, 관측자에게 3D 화상으로서 인식시킬 수 있다.

도 4 및 도 5에 있어서, 액정 렌즈에 있어서의 액정층(40)의 층 두께는 예를 들면, 20∼50㎛이며, 이 경우의 A 전극 간의 거리 q는 예를 들면, 150∼200㎛이다. 액정 렌즈(10)에 있어서의 액정층(40)의 층 두께는, 액정 표시 패널(1000)의 액정층(40)의 층 두께보다도 크게 되어 있다. 액정 렌즈(10)의 기판이 변형되면, 렌즈 효과의 저하, 액정 렌즈에 있어서의 기판 간의 간격을 유지하기 위한 비즈 혹은 주상 스페이서의 주변의 배향 흐트러짐에 의한 렌즈 효과의 저하가 발생한다.

액정 렌즈(10)가 화상을 형성하는 액정 표시 패널(1000)에 접착에 의해 접착된다. 또한, 도 4 및 도 5는, 액정 렌즈(10)의 원리를 나타내는 것으로, 기판간의 두께, 갭 등의 상대적인 관계를 정확하게 나타내는 것은 아니다. 이하의 실시예에 의해, 본 발명에 있어서의 액정 렌즈(10)를 갖는 액정 표시 장치의 내용을 상세하게 설명한다.

도 1은 실시예 1의 액정 렌즈(10)를 포함하는 액정 표시 장치의 단면도이다. 본 명세서에서는, 액정 렌즈(10), 액정 표시 패널(1000), 백라이트(150)를 포함하는 장치를 액정 표시 장치라고 한다. 도 1에 있어서, 백 라이트(150) 상에 액정 표시 패널(1000)이 배치되고, 액정 표시 패널(1000) 상에 액정 렌즈(10)가 접착재(70)로 접착되어 있다. 도 1에 있어서의 백라이트(150)는, 예를 들면, LED 광원, 도광판, 도광판의 아래에 접착되는 반사 시트, 도광판과 액정 표시 패널의 사이에 배치되는 확산 시트, 프리즘 시트 등의 광학 시트 등으로 구성된다.

액정 표시 패널(1000)은, 화소 전극을 포함하는 화소가 매트릭스 형상으로 형성된 TFT 기판(100), 컬러 필터가 형성된 대향 기판(110)의 사이에 액정층(40)이 협지되어 있는 구성이다. TFT 기판(100)의 하측에는 하부 편광판(101)이 접착되고, 대향 기판(110)의 상측에는 상부 편광판(111)이 접착되어 있다.

액정 표시 패널(1000)에 있어서의 TFT 기판(100) 및 대향 기판(110)은, 액정 표시 패널(1000)의 두께를 작게 하기 위해서, 외측을 연마함으로써 얇게하고 있다. 즉, 당초, 0.5mm 정도이었던 TFT 기판(100) 및 대향 기판(110)을 0.2mm 정도로까지 얇게하고 있다. TFT 기판(100)에 접착되는 하부 편광판(101)의 두께 및 대향 기판(110)에 접착되는 상부 편광판(111)의 두께는 0.13mm 정도이다. 액정 표시 패널(1000)에 있어서의 액정층(10)의 층 두께는 수 ㎛이다. 따라서, 액정 표시 패널(1000) 전체의 두께는, 0.66mm 정도이며, 기계적인 강도가 약하다.

이러한 액정 표시 패널(1000)에 대하여, 액정 렌즈(10)를 접착한다. 액정 렌즈(10)는, 액정 표시 패널(1000)의 상부 편광판(111)에 대하여 자외선 경화 수지(70)에 의해 접착한다. 자외선 경화 수지는, 당초는 액체 형상이며, 예를 들면, 아크릴올리고머를 27％∼30％ 포함하고, 그 외에 UV 반응성 모노머, 광중합을 위한 첨가재 등을 포함한 아크릴계의 수지를 사용할 수 있다. 이 경우, 접착의 두께는 수 ㎛∼30㎛ 정도로 할 수 있다. 한편, 정밀한 접합 장치에 의해 접합 정밀도를 충분히 높힐 수 있으면, 점착재를 이용할 수도 있다. 점착재를 이용한 경우에는, 그 두께는 30㎛ 정도로 된다.

상기와 같은 접착재(70)에 의해 액정 렌즈(10)가 액정 표시 패널(1000)에 접착된다. 본 발명의 특징은, 액정 표시 패널(1000)에 접착되는 액정 렌즈(10)의 구조이다. 액정 렌즈(10)는 상부 기판(20)과 하부 기판(30) 사이에 액정층(40)을 협지한 구성이다. 상부 기판(20)과 하부 기판(30) 사이에 협지되는 액정의 층 두께는, 액정 표시 패널(1000)의 경우보다도 크서 30㎛ 정도이다. 본 발명의 특징은, 액정 렌즈에 있어서의 상부 기판(20)의 두께가 하부 기판(30)의 두께보다도 크다. 예를 들면, 하부 기판(30)의 두께가 0.2mm인 것에 대해, 상부 기판(20)의 두께는 1mm이다. 이러한 구성으로 함으로써, 액정 렌즈(10)의 기계적인 강도를 크게 할 수 있다.

글래스판의 강도는, 판 두께의 3제곱에 비례하므로, 합계의 판 두께가 동일하면, 기판의 두께가 균등한 경우보다도 한쪽의 기판의 두께가 큰 쪽이 기계적인 강도는 커진다. 이에 의해, 액정 렌즈(10)에 있어서, 하부 기판(30)이 아니라, 상부 기판(20)의 판 두께를 크게함으로써, 액정 표시 장치의 기계적인 강도를 향상시키고 있다.

도 5에 도시한 바와 같이, 액정에 의해 형성되는 렌즈는, 액정 표시 패널(1000)로부터의 광이 액정 렌즈(10)에 대하여 수직으로 입사하는 것으로서 설계된다. 액정 표시 패널(1000)로부터의 광은, 액정 표시 패널(1000)의 대향 기판(110)에 있어서의 컬러 필터로부터의 출사하는 광이라고 생각할 수 있다. 따라서, 컬러 필터의 위치로부터 액정 렌즈(10)에 있어서의 액정층(40)의 하부, 혹은, 하부 기판(30)의 상측까지의 거리는 될 수 있는 한 작은 쪽이 좋다.

본 발명에서는, 액정 렌즈(10)의 하부 기판(30)의 두께를 될 수 있는 한 작게 하고, 상부 기판(20)의 두께를 될 수 있는 한 두껍게 하고 있다. 이에 의해, 액정 렌즈(10)의 효과를 유지하면서, 액정 렌즈(10)의 기계적인 강도를 유지할 수 있다.

구체적인 치수를 비교하면 다음과 같다. 즉, 액정층(40)의 두께를 무시하면, 액정 표시 패널(1000)의 편광판(101, 111)을 포함한 두께는 0.66mm, 액정 렌즈(10)의 하부 기판의 두께는 0.2mm이므로, 합계는, 0.86mm인 것에 대해, 액정 렌즈(10)의 상부 기판은 1.0mm이다. 즉, 도 1의 구성에서는, 상부 기판(10)만의 두께가, 액정 표시 패널(1000) 및 액정 렌즈(10)의 하부 기판(30)의 두께의 합계보다도 크다. 이 구성에 따르면, 기계적인 강도를 충분히 유지하면서, 액정 렌즈(10)의 성능을 유지할 수 있다.

또한, 액정 렌즈(10)의 하부 기판(30), 액정 표시 패널(1000)의 대향 기판(110), 상부 편광판(111)의 합계의 두께보다도 액정 렌즈(10)의 상부 기판(20)의 두께의 쪽을 크게함으로써, 액정 렌즈(10)의 성능의 유지와, 액정 표시 장치 전체의 기계적인 강도의 유지를 행할 수 있다. 또한, 액정 표시 장치의 기계적인 강도의 관점으로부터는, 액정 렌즈(10)의 상부 기판(20)의 판 두께는 0.2mm보다도 큰 것이 바람직하다. 한편, 액정 표시 장치를 될 수 있는 한 얇게 하고자 하는 요청으로부터, 상부 기판(20)의 판 두께는 1.5mm 이하인 것이 바람직하다.

도 2는 본 발명의 제2 실시예를 나타내는 액정 표시 장치의 단면도이다. 도 2에 있어서, 백라이트(150), 액정 표시 패널(1000), 액정 렌즈(10)의 상부 기판(20)까지는 실시예 1의 도 1과 동일하다. 본 실시예가 도 1에 나타내는 실시예 1과 다른 점은, 액정 렌즈(10)의 상부 기판(20)의 상측에 보호용 필름(120)이 필름용 접착재(130)를 개재해서 접착되어 있는 점이다. 보호용 필름(120)의 두께는0.1mm, 접착재(130)의 두께는 0.025mm 정도이다. 이렇게, 보호 필름용 접착재(130)를 개재해서 보호용 필름(120)을 액정 렌즈(10)의 상부 기판(20)에 접착함으로써, 접착재(130)의 효과에 의해, 만약, 상부 기판(20)이 파괴된 경우라도, 글래스 등이 비산하는 일은 없다.

액정 표시 패널(1000)의 경우, TFT 기판(100)에는 하부 편광판(101)이, 대향 기판(110)에는 상부 편광판(111)이 접착되어 있다. 편광판(101, 111)은, 자외선을 차단하는 기능을 갖고 있다. 따라서, 액정 표시 패널(1000)의 경우, 백라이트(150)로부터의 자외선은, 하부 편광판(101)에 의해 차단되고, 외부로부터의 자외선은, 상부 편광판(111)에 의해 차단된다. 이렇게, 액정 표시 패널(100)에 있어서의 액정층(40)은 자외선으로부터 보호되고 있다.

그러나, 액정 렌즈(10)에는, 상부 편광판(111) 혹은 하부 편광판(101)은 형성되어 있지 않다. 따라서, 액정 렌즈(10)에 있어서의 액정층(40)은, 자외선에 의한 열화의 위험을 갖고 있다. 본 실시예에서는, 액정 렌즈(10)의 상부 기판(20)에 보호용 필름(120)을 접착하고, 이 보호용 필름(120)에 파장 340㎚ 이하의 자외선을 차단하는 기능을 부가하고 있다. 보호용 필름(120)용 재료로서는, PET, PMMA, 폴리카보네이트 등의 재료가 사용되고, 이들의 재료에 자외선을 차단하는 기능을 부가하고 있다.

액정 렌즈(10)의 경우, 하측에는 액정 표시 패널(1000)이 존재하고, 백라이트(150)로부터의 자외선은 액정 표시 패널(1000)에 배치되는 편광판(101, 111)에 의해 차단된다. 따라서, 액정 렌즈(10)의 경우에는, 상부 기판(20)측에 자외선 차단 기능을 부가하면, 액정 렌즈(10) 중의 액정층(40)을 자외선으로부터 보호할 수 있다.

또한, 액정 렌즈(10)에 있어서도, 굴절률 이방성을 △n, 액정의 층 두께를 d라고 했을 때의, △nㆍd의 값은 소정의 값으로 규정할 필요가 있다. 액정 렌즈에서는, 액정층의 층 두께는 20∼50㎛이다. 이에 대하여, 액정 표시 패널(1000)의 경우의 액정층(40)의 층 두께는 수 ㎛이다. 따라서, △nㆍd를 소정의 값으로 한 경우, 액정 렌즈(10)에 있어서의 △n은 액정 표시 패널(1000)의 경우의 △n에 비해서 작다. 일반적으로, △n이 작으면, 자외선에 의한 열화를 받기 쉽다. 따라서, 본 실시예와 같이, 액정 렌즈(10)의 상부 기판(20)에 자외선 차단 기능을 갖는 보호 필름(120)을 배치하는 것은, 액정 표시 장치의 수명의 관점에서 매우 중요하다.

보호 필름용 접착재(130)의 재료는, 액정 표시 패널(1000)과 액정 렌즈(10)를 접착하는 접착재(120)와 동일한, 자외선 경화 수지이다. 이 자외선 경화 수지의 재료에 대해서는, 앞에 설명했으므로, 반복 설명은 생략한다. 도 2에 도시한 바와 같은, 액정 렌즈(10) 부착의 액정 표시 장치를 형성하기 위해서는, 자외선 경화 수지로서, 파장 340㎚ 이상의 파장의 자외선에 의해 경화하는 수지를 사용함으로써, 보호 필름(120)을 형성한 액정 렌즈(10)를 액정 표시 패널(1000)에 접착할 수 있다. 한편, 자외선 경화 수지에 의해 액정 표시 패널(1000)과 액정 렌즈(10)를 접착한 후, 340nm 이상의 파장의 자외선에 의해 보호 필름(120)을 접착해도 된다.

도 2에 있어서, 액정 렌즈(10)의 액정층(40)까지는, 실시예 1에 있어서의 도 1과 동일하다. 도 2의 상부 기판(20)과 상부 기판(20)에 접착된 보호 필름(120)의 합계를 T라고 했을 경우, T는 예를 들면, 1mm이다. 이 경우, 필름 두께가 0.1mm, 보호 필름용 접착재가 0.025mm라고 하면, 글래스로 형성된 상부 기판의 두께는 0.875mm이다. 즉, 상부 기판과 보호 필름을 합친 두께가 실시예 1에 있어서의 보호 기판과 같은 두께로 되어 있다.

따라서, 본 실시예에서는, 보호 필름(120)을 포함하는 상부 기판(20)의 두께가 하부 기판(30)보다도 크다. 또한, 보호 필름(120)을 포함하는 상부 기판(20)의 두께는, 액정 표시 패널(1000) 및 액정 렌즈(10)의 하부 기판(30)의 두께의 합계보다도 크다. 이 구성에 따르면, 기계적인 강도를 충분히 유지하면서, 액정 렌즈(10)의 성능을 유지할 수 있다.

또한, 액정 렌즈(10)의 하부 기판(30), 액정 표시 패널의 대향 기판(110, 111)의 합계의 두께보다도 액정 렌즈(10)의 보호 필름(120)을 포함하는 상부 기판(20)의 두께의 쪽을 크게함으로써, 액정 렌즈(10)의 성능의 유지와, 액정 표시 장치 전체의 기계적인 강도의 유지를 행할 수 있다. 또한, 액정 표시 장치의 기계적인 강도의 관점으로부터는, 액정 렌즈(10)의 보호 필름(120)을 포함하는 상부 기판(20)의 판 두께는 0.2mm보다도 큰 것이 바람직하다. 한편, 액정 표시 장치를 될 수 있는 한 얇게 하고자 하는 요청으로부터, 보호 필름(120)을 포함하는 상부 기판(20)의 판 두께는 1.5mm 이하인 것이 바람직하다.

실시예 1 및 실시예 2에 있어서, 액정 렌즈(10)의 상부 기판(20)은 글래스인 것으로 설명했지만, 상부 기판(20)은 글래스인 것이 필수적이지는 않으며, PET, PMMA, 폴리카보네이트 등의 재료를 사용할 수도 있다. 또한, 액정 렌즈(10)의 하부 기판(30)도 마찬가지로, 글래스 이외의 재료를 사용할 수 있다.

또한, 실시예 1에 있어서, 상부 기판(20)은 글래스인 것으로 설명했지만, 이 글래스에 340㎚ 이하의 자외선 차단의 효과를 부가함으로써, 액정 렌즈(10)의 액정층(40)을 자외선으로부터 보호할 수 있다. 상부 기판(20)에 PET, PMMA, 폴리카보네이트 등의 재료를 사용하는 경우도, 이들의 재료에 자외선 차단의 효과를 부가함으로써, 마찬가지로, 액정 렌즈(10)의 액정층(40)을 자외선으로부터 보호할 수 있다.

전술한 실시예 1, 2에 있어서 표시 장치는 액정 표시 장치인 것으로 설명했지만, 유기 LE 표시 장치에 본 발명의 액정 렌즈를 적용하는 것도 가능하다. 화상 표시 장치로서 유기 EL 표시 패널을 사용했을 경우, 백라이트는 불필요하여, 전체의 두께를 얇게 할 수 있다.

10 : 액정 렌즈
11 : 볼록 렌즈
20 : 상부 기판
21 : 상부 기판 전극 패턴
30 : 하부 기판
31 : 하부 기판 전극 패턴
40 : 액정층
50 : 액정 분자
60 : 전기력선
70 : 접착재
100 : FFT 기판
101 : 하부 편광판
110 : 대향 기판
111 : 상부 편광판
150 : 백 라이트
110 : 대향 기판
120 : 보호 필름
130 : 보호 필름용 접착재
200 : 제1 화소
300 : 제2 화소
1000 : 액정 표시 패널
A : A전극, A단자
B : B전극, B단자
C : C전극, C단자
D : D전극, D단자
r : 적색 서브 화소
g : 녹색 서브 화소
b : 청색 서브 화소
P : 기판 러빙 방향

Claims

액정 렌즈, 액정 표시 패널, 백라이트를 포함하는 액정 표시 장치로서,
상기 액정 렌즈는, 상부 기판과, 하부 기판과, 상기 상부 기판과 상기 하부 기판 사이에 협지된 액정층을 포함하고, 상기 상부 기판의 상기 액정층측에는 제1 전극이 배치되고, 상기 하부 기판의 상기 액정층측에는 제2 전극이 배치되고,
상기 액정 표시 패널은, TFT 기판, 대향 기판, 상기 TFT 기판에 접착된 하부 편광판, 상기 대향 기판에 접착된 상부 편광판, 상기 TFT 기판과 상기 대향 기판 사이에 협지된 액정층을 포함하고,
상기 액정 렌즈는, 상기 액정 표시 패널의 상기 상부 편광판에 접착재 또는 점착재에 의해 접착되고,
상기 액정 렌즈의 상기 상부 기판은 0.2mm보다도 크고, 1.5mm 이하이며, 또한, 상기 액정 렌즈의 상기 하부 기판보다도 두꺼운 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제1항에 있어서,
상기 액정 렌즈의 상기 상부 기판의 두께는, 상기 액정 렌즈의 하부 기판, 액정 표시 패널의 상부 기판, 상부 편광판의 합계의 두께보다도 큰 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제1항에 있어서,
상기 액정 렌즈의 상기 상부 기판의 두께는, 상기 액정 렌즈의 하부 기판, 상기 액정 표시 패널 전체의 두께의 합계보다도 큰 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제1항에 있어서,
상기 액정 표시 패널의 상기 상부 편광판과 상기 액정 렌즈는 자외선 경화 수지에 의해 접착하고 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
액정 렌즈, 액정 표시 패널, 백라이트를 포함하는 액정 표시 장치로서,
상기 액정 렌즈는, 상부 기판과, 하부 기판과, 상기 상부 기판과 상기 하부 기판 사이에 협지된 액정층을 포함하고, 상기 상부 기판의 상기 액정층측에는 제1 전극이 배치되고, 상기 하부 기판의 상기 액정층측에는 제2 전극이 배치되고,
상기 상부 기판에는, 보호 필름용 접착재를 개재하여 보호 필름이 접착되어 있고,
상기 보호 필름은, 파장이 340㎚ 이하인 자외선 차단의 기능을 갖고,
상기 액정 표시 패널은, TFT 기판, 대향 기판, 상기 TFT 기판에 접착된 하부 편광판, 상기 대향 기판에 접착된 상부 편광판, 상기 TFT 기판과 상기 대향 기판 사이에 협지된 액정층을 포함하고,
상기 액정 렌즈는, 상기 액정 표시 패널의 상기 상부 편광판에 접착재 또는 점착재에 의해 접착되고,
상기 액정 렌즈의 상기 보호 필름을 포함하는 상기 상부 기판은 0.2mm 보다도 크고, 1.5mm 이하이며, 또한, 상기 액정 렌즈의 상기 하부 기판보다도 두꺼운 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제5항에 있어서,
상기 액정 렌즈의 상기 보호 필름을 포함하는 상기 상부 기판의 두께는, 상기 액정 렌즈의 하부 기판, 액정 표시 패널의 상부 기판, 상부 편광판의 합계의 두께보다도 큰 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제5항에 있어서,
상기 액정 렌즈의 상기 보호 필름을 포함하는 상기 상부 기판의 두께는, 상기 액정 렌즈의 하부 기판, 상기 액정 표시 패널 전체의 두께의 합계보다도 큰 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제5항에 있어서,
상기 액정 표시 패널의 상기 상부 편광판과 상기 액정 렌즈는 자외선 경화 수지에 의해 접착하고 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
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