KR101841040B1 - 표시 장치 및 액정 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

표시 장치 및 액정 표시 장치가 제공된다. 상기 표시 장치는 영상을 표시하는 표시 장치와 회절 광학 소자를 구비한다. 상기 회절 광학 소자는 화소 단위 영역들을 포함한다. 각 회소 단위 영역들은 서로 인접하는 긴 화소측과 짧은 화소측을 포함한다. 상기 회절 광학 소자는 상기 표시 장치의 광 출사측 상에 배치되며, 제1 격자 영역들과 제2 격자 영역들을 포함한다. 상기 제1 격자 영역들은 제1 회절 격자를 포함한다. 상기 제2 격자 영역들은 제2 회절 격자를 포함한다. 상기 제1 회절 격자의 방위 각도는 상기 제2 회절 격자의 방위 각도와 다르다.

Description

표시 장치 및 액정 표시 장치{DISPLAY APPARATUS AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
본 발명은 대체로 표시 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 회절 광학 소자(diffractive optical element)를 구비하는 표시 장치에 관한 것이다.
본 출원은 2011년 3월 31일자로 출원된 대만 특허 출원 제100111497호 및 2012년 3월 12일자로 출원된 대만 특허 출원 제101108364호를 우선권들로 하는 출원이다.
현재, 영상 표시 장치는 주로 액정 표시 장치, 플라즈마 표시 장치, 유기 발광 표시(OLED) 장치 및 전자 종이 표시 장치 등을 포함한다. 상기 액정 표시 장치는 비자기 발광(non self-luminous) 표시 장치이며, 이에 따라 통상적으로 영상을 표시하기 위하여 확산 필름, 휘도 강화 필름 등과 같은 광학 필름을 통해 균일한 평면 프로파일로 액정 표시 패널로 진입하는 광을 발생시키도록 백라이트 소스를 필요로 한다.
일본 특허 출원 제2003-302954호(발명의 명칭: "공간 광변조기 및 프로젝터")에는 낮은 비용으로 간단한 구성을 가지면서 높은 콘트라스트(contrast)의 투영 영상을 나타내는 프로젝터가 개시되어 있다. 한 쌍의 대향 기판 및 박막 트랜지스터(TFT) 기판과 상기 대향 기판과 상기 박막 트랜지스터 기판 사이에 개재되고, 상기 박막 트랜지스터 기판으로부터 변조된 광을 방출하는 영상 신호에 따라 상기 대향 기판으로부터 입사되는 광을 변조하는 액정을 포함하는 공간 광변조기는 상기 박막 트랜지스터 기판의 광 출사측에 입사되는 광을 편향시키는 웨지 프리즘(wedge prism)을 가진다.
유럽(EP) 공개 특허 제0567995(A1)(발명의 명칭: "영상 표시 장치")에는 2차원 패턴 내에 배열된 복수의 도트형 화소들과 장치를 지나는 통한 생성되는 광의 화상화된 광선들이 지나는 광학 통로 상에 배열된 회절 격자(diffraction grating)를 구비하는 액정 표시 패널과 같은 영상 표시 장치를 포함하는 영상 표시 장치가 개시되어 있다.
미국 특허 제6,483,612호(발명의 명칭: "홀로그램 광학 소자를 구비하는 프로젝션 스크린 장치")에는 홀로그램 광학 소자와 산광기(diffuser)를 포함하는 스크린 장치가 개시되어 있다. 그 동작에 있어서, 상기 홀로그램 광학 소자는 엔진 또는 프로젝터로부터 영상 광을 수용하고, 상기 영상 광을 산란을 위한 상기 산광기로 다시 보낸다. 상기 홀로그램 광학 소자는 상기 영상 광을 평행(collimate), 집중(converge) 또는 분산(diverge)하도록 설계될 수 있다.
트위스티드 네마틱(TN) 또는 슈퍼 트위스티드 네마틱(STN) 액정 표시 장치는 통상적으로 사용되는 형태의 표시 장치들이다. 비록 이러한 종류의 액정 표시 장치는 가격적인 측면에서 이점이 있지만, 다중 도메인 수직 배향(MVA) 액정 표시 장치, 평면 정렬 스위칭(IPS) 액정 표시 장치, 프린지 필드 스위칭(FFS) 액정 표시 장치 등과 같은 통상적인 넓은 시야각의 액정 표시 장치에 비하여 그 시야각이 작다.
시야각이란 상기 표시 장치가 그 품질의 표준 범위 내에서 영상을 표시할 수 있는 각도 범위를 의미한다. 예를 들면, 일반적인 데스크톱 액정 표시 장치에 있어서, 주요 시야각은 정면도이다. 그러므로 설계자들에 있어서 액정 분자의 정렬로 인해 광학 효과가 영향을 받기 때문에 상기 표시 장치가 주로 정면도에 따라 설계된다. 이에 따라, 관찰자는 액정 표시 장치에 대해 서로 다르게 기울어진 상이한 색상들과 휘도들을 갖는 영상들을 보게 된다. 동시에, 이러한 영상의 차이는 상기 시야각이 증가할수록 감소하게 된다. 일반적으로 사용되는 액정 표시 장치들 중에서, 상기 트위스티드 네마틱(TN) 액정 표시 장치가 가장 나쁜 상태를 보인다. 시야각을 위한 어떠한 보상 부재도 사용하지 않고 트위스티드 네마틱 액정 표시 장치를 위하여, 통상적으로 상기 액정 표시 장치의 측변 시야각으로부터 관찰되는 영상은 심각한 콘트라스트 감소(10 이하까지의), 그레이 레벨 반전(gray level reversion) 저하도 등의 문제점을 가지게 된다.
이에 따라, 콘트라스트, 그레이 레벨 반전 등과 같은 영상의 품질을 향상시키기 위한 표시 장치가 요망된다.
본 발명의 목적은 향상된 특성을 갖는 회절 광학 소자를 구비하는 표시 장치 및 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면 표시 장치가 제공된다. 상기 표시 장치는 액정 표시 장치, 제1 편광자, 제2 편광자 및 회절 광학 소자를 구비한다. 상기 액정 표시 장치는 백라이트 모듈과 액정 패널을 구비한다. 상기 액정 패널은 제1 기판, 제2 기판 및 액정층을 포함한다. 상기 액정층은 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 배치된다. 상기 제1 편광자는 상기 제1 기판 상에 배치된다. 상기 제2 편광자는 상기 제2 기판과 상기 백라이트 모듈 사이에 배치된다. 상기 제1 편광자 및 상기 제2 편광자의 편광 방향들은 상이한 방위 각도들을 가진다. 상기 회절 광학 소자는 상기 제1 편광자의 광 출사측 상에 배치되며, 제1 회절 격자 및 제2 회절 격자를 포함한다. 상기 제1 회절 격자 및 상기 제2 회절 격자의 격자 방향들은 서로 다른 방위 각도들을 가진다.
본 발명에 따르면 표시 장치가 제공된다. 상기 표시 장치는 영상을 표시하는 액정 표시 장치와 회절 광학 소자를 구비한다. 상기 액정 표시 장치는 백라이트 모듈과 액정 패널을 구비한다. 상기 액정 패널은 상기 백라이트 모듈 상에 배치되며, 제1 기판, 제1 배향막, 제2 기판, 제2 배향막 및 액정층을 포함한다. 상기 제1 배향막은 상기 제1 기판 상에 배치된다. 상기 제1 배향막 및 상기 제2 배향막의 배향 방향들은 상이한 방위 각도들을 가진다. 상기 액정층은 상기 제1 배향막과 상기 제2 배향막 사이에 배치된다. 상기 회절 광학 소자는 상기 액정 표시 장치의 광 출사측 상에 배치되며, 제1 회절 격자와 제2 회절 격자를 포함한다. 상기 제1 회절 격자의 격자 방향의 방위 각도는 상기 제2 회절 격자의 격자 방향의 방위 각도와 상이하다.
본 발명에 따르면 영상을 표시하는 액정 표시 장치가 제공된다. 상기 액정 표시 장치는 액정 패널과 회절 광학 격자를 구비한다. 상기 액정 패널은 제1 기판, 제2 기판 및 액정층을 구비한다. 상기 액정층은 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 배치된다. 상기 액정층은 액정 분자들을 포함한다. 상기 제1 기판에 인접하는 상기 액정 분자들의 적어도 하나는 제1 액정 틸트 방향을 가진다. 상기 제2 기판에 인접하는 상기 액정 분자들의 적어도 하나는 제2 액정 틸트 방향을 가진다. 상기 제1 액정 틸트 방향의 방위 각도는 상기 제2 액정 틸트 방향의 방위 각도와 상이하다. 상기 회절 광학 격자는 상기 액정 패널의 광 출사측 상에 배치되며, 제1 회절 격자 및 제2 회절 격자를 포함한다. 상기 제1 회절 격자의 격자 방향의 방위 각도는 상기 제2 회절 격자의 격자 방향의 방위 각도와 다르다.
본 발명에 따르면 표시 장치가 제공된다. 상기 표시 장치는 영상을 표시하는 표시 장치와 회절 광학 소자를 구비한다. 상기 회절 광학 소자는 화소 단위 영역들을 포함한다. 상기 화소 단위 영역들은 각기 서로 인접하는 긴 화소측과 짧은 화소측을 포함한다. 상기 회절 격자 소자는 상기 표시 장치의 광 출사측 상에 배치되며, 제1 격자 영역들 및 제2 격자 영역들을 포함한다. 상기 제1 격자 영역들은 제1 회절 격자를 포함한다. 상기 제2 격자 영역들은 제2 회절 격자를 포함한다. 상기 제1 회절 격자의 방위 각도는 상기 제2 회절 격자의 방위 각도와 상이하다.
상술한 본 발명의 측면들 및 다른 측면들은 후술하는 이에 한정되지 않는 실시예(들)에 대한 설명을 통해 보다 명확하게 이해될 수 있을 것이다. 다음의 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 기술된다.
본 발명에 따른 표시 장치 및 액정 표시 장치는 개선된 시야 각도, 향상된 그레이 레벨 반전, 증가된 휘도 등과 같이 다양하게 개선된 특성들을 구비하여 영상의 품질을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 3차원적인 도면이다.
도 2 내지 도 11 및 도 20 내지 도 32는 실시예들에 따른 회절 광학 소자들을 나타내는 도면들이다.
도 12 내지 도 19는 실시예들에 따른 회절 광학 소자들의 격자 영역들을 나타내는 도면들이다.
도 33은 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 34는 표시 장치의 배향막과 액정층을 나타내는 3차원적인 도면이다.
도 35는 액정층의 액정 분자의 액정 틸트 방위 각도를 나타내는 도면이다.
도 36 내지 도 41은 회절 광학 소자와 편광자의 편광 방향 사이의 관계들을 나타내는 도면들이다.
도 42는 콘트라스트에 대해 방위 각도들의 2가지 종류의 회절 격자들을 구비하는 회절 광학 소자의 작용을 나타내는 도면이다.
도 43은 회절 광학 소자를 사용하지 않는 표시 장치(비교예)의 정면도(0도의 천정 각도) 및 측면 시야 각도들(45도 및 60도의 천정 각도들)로부터 감마 곡선들을 나타내는 도면이다.
도 44는 회절 광학 소자를 사용하는 표시 장치의 정면도(0도의 천정 각도) 및 측면 시야 각도들(45도 및 60도의 천정 각도들)로부터 감마 곡선들을 나타내는 도면이다.
도 45는 콘트라스트와 화이트 상태 휘도에 대해 방위 각도들의 3가지 종류의 회절 격자들을 구비하는 회절 광학 소자의 작용을 나타내는 도면이다.
도 46은 콘트라스트와 블랙 상태 휘도에 대해 방위 각도들의 3가지 종류의 회절 격자들을 구비하는 회절 광학 소자의 작용을 나타내는 도면이다.
도 47은 회절 광학 소자를 사용하지 않는 표시 장치(비교예)의 정면도(0도의 천정 각도) 및 측면 시야 각도들(45도 및 60도의 천정 각도들)로부터 감마 곡선들을 나타내는 도면이다.
도 48은 회절 광학 소자를 사용하는 표시 장치의 정면도(0도의 천정 각도) 및 측면 시야 각도들(45도 및 60도의 천정 각도들)로부터 감마 곡선들을 나타내는 도면이다.
도 49 내지 도 51은 회절 광학 소자와 표시 장치의 화소 사이의 관계들을 나타내는 도면들이다.
도 52 내지 도 59는 격자 영역과 화소 단위 영역의 배열들을 나타내는 도면들이다.
도 60은 콘트라스트, 표시 장치의 화이트 상태에서의 휘도 및 회절 광학 소자의 격자 영역들 사이의 갭 거리의 관계 곡선들을 나타내는 도면이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 3차원적인 도면이다. 도 2내지 도 11 및 도 20 내지 도 32는 실시예들에 따른 회절 광학 소자들을 나타내는 도면들이다. 도 12 내지 도 19는 실시예들에 따른 회절 광학 소자들의 격자 영역들을 나타내는 도면들이다. 도 33은 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다. 도 34는 상기 표시 장치의 배향막과 액정층을 나타내는 3차원적인 도면이다. 도 35는 상기 액정층의 액정 분자의 액정 틸트(tilt) 방위 각도를 나타내는 도면이다. 도 36 내지 도 41은 상기 회절 광학 소자와 상기 편광자의 편광 방향 사이의 관계들을 나타내는 도면들이다. 도 42는 2 종류의 방위 각도들을 갖는 회절 격자들을 구비하는 회절 광학 소자와 상기 표시 장치의 콘트라스트 사이의 관계를 나타내는 도면이다. 도 43은 회절 광학 소자를 사용하지 않는 표시 장치(비교예)의 정면도(천정 각도: 0도) 및 측면 시야 각도(천정 각도: 45도 및 60도)로부터 감마 곡선들을 나타내는 도면이다. 도 44는 회절 광학 소자를 사용하는 표시 장치의 정면도(0도의 천정 각도) 및 측면 시야 각도들(45도 및 60도의 천정 각도들)로부터 감마 곡선들을 나타내는 도면이다. 도 45는 3종류의 방위 각도들을 갖는 회절 격자들을 구비하는 회절 광학 소자와 상기 표시 장치의 화이트 상태의 콘트라스트 및 휘도 사이의 관계를 나타내는 도면이다. 도 46은 세 가지 종류의 방위 각도들을 갖는 회절 격자들을 구비하는 회절 광학 소자와 상기 표시 장치의 블랙 상태의 콘트라스트 및 휘도 사이의 관계를 나타내는 도면이다. 도 47은 회절 광학 소자를 사용하지 않는 표시 장치(비교예)의 정면도(천정 각도: 0도) 및 측면 시야 각도(천정 각도: 45도 및 60도)로부터 감마 곡선들을 나타내는 도면이다. 도 48은 회절 광학 소자를 사용하는 표시 장치의 정면도(천정 각도: 0도) 및 측면 시야 각도(천정 각도: 45도 및 60도)로부터 감마 곡선들을 나타내는 도면이다. 도 49 내지 도 51은 상기 회절 광학 소자와 상기 표시 장치의 화소 사이의 관계들을 나타내는 도면들이다. 도 52 내지 도 59는 상기 격자 영역과 화소 단위 영역의 배열들을 나타내는 도면들이다. 도 60은 콘트라스트, 상기 화이트 상태에서의 휘도 및 상기 표시 장치의 상기 회절 광학 소자의 격자 영역들 사이의 갭 거리 사이의 관계를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 회절 광학 소자(2)는 영상을 표시하는 표시 장치(10)의 광 출사측 상에 배치된다. 상기 표시 장치(10)는 액정 표시 장치, 플라즈마 표시 장치, 유기 발광 표시(OLED) 장치 및 전자 종이 표시 장치 또는 영상을 표시하는 다른 종류의 표시 장치들에 해당될 수 있다. 상기 표시 장치(10)는 터치 채널을 형성하는 터치 소자와 같은 다른 소자들을 포함할 수 있다. 상기 회절 광학 소자(2)는 반사 방지막 또는 터치 패널과 같은 다른 부재들과 함께 사용될 수 있으며, 영상을 표시하는 상기 표시 장치(10)의 광 출사측 상에 배치될 수 있다. 상기 액정 표시 장치는 수직 배향/다중 도메인 수직 배향 액정 표시 장치, 트위스티드 네마틱(TN) 액정 표시 장치, 슈퍼 트위스티드 네마틱(STN) 액정 표시 장치, 또는 광학 보상 벤드(OCB) 액정 표시 장치 혹은 컬러 순차 액정 표시 장치(즉, 컬러 필터가 없는 액정 표시 장치에 해당될 수 있다. 상기 회절 광학 소자(2)는 상기 표시 장치(10)로부터 출사되는 광을 회절시키기 위한 위상 격자 격자를 포함하는 필름에 해당될 수 있다. 상기 액정 표시 장치에 대한 관찰 각도는 구면 좌표계에서 천정 각도(zenith angle)(θ)와 방위 각도(azimuth angle)(Ψ)에 의해 표시된다. 상기 방위 각도(Ψ)는 X-축으로부터 X-Y 평면 상에서 끼인 각도를 가리킨다. 상기 천정 각도(θ)는 상기 X-Y 평면에 직교하는 Z-축으로부터 끼인 각도를 나타낸다. 양(positive)의 끼인 각도는 반-시계 방향의 끼인 각도를 의미하며, 음(negative)의 끼인 각도는 시계 방향의 끼인 각도를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 실시예들에 있어서, 상기 회절 광학 소자(2)는 서로 이격되는 격자 영역(43)과 격자 영역(53)을 포함한다. 상기 회절 광학 소자(2)의 격자 영역(43)과 격자 영역(53) 이외에도 "통상의 영역(비-격자 영역)"이 낮은 정도의 회절 효과를 야기하는 영역에 해당된다. 특히, 상기 격자 영역(43)과 상기 격자 영역(53)은 전체적으로 O이 아닌 차원의 회절 광(입사 방향과 다른 출사 방향을 갖는 광)에 대한 전체적으로 0인 차원의 회절 광(입사 방향과 동일한 출사 방향을 갖는 광)의 강도 비율이 상기 격자 영역(43)과 상기 격자 영역(53)을 특정한 방향으로 통과하는 광에 대해 100：1 보다 낮은 높은 정도의 회절 효과를 발생시킬 수 있다. 상기 "통상의 영역(또는 비-격자 영역)"은, 상기 광의 투과량을 증가시키도록 전체적으로 0이 아닌 회절 광(입사 방향과 다른 출사 방향을 갖는 광)에 대한 전체적으로 O인 차원의 회절 광(입사 방향과 동일한 출사 방향을 갖는 광)의 강도 비율이 상기 "통상의 영역(또는 비-격자 영역)"을 통과하는 광에 대해 100：1 보다 높은 낮은 정도의 회절 효과를 발생시킨다. 선택적으로, 상기 "통상의 영역(또는 비-격자 영역)"을 통해 거의 광이 통과하지 않는다. 즉, 광-불투과 영역은 상기 "통상의 영역(또는 비-격자 영역)"과 유사한 효과를 가질 수 있다. 상기 격자 영역들(43)과 상기 격자 영역들(53)은 열(row)로 배열된다. 상기 격자 영역들(43)과 상기 격자 영역들(53)은 교대로 행(column)들을 구성한다. 상기 격자 영역(43) 및 상기 격자 영역(53)은 각기 회절 격자(44) 및 회절 격자(54)를 포함한다. 상기 회절 격자(44)와 상기 회절 격자(54)는 각기 일정한 주기와 균일한 방향들(방위 각도들)을 가진다. 상기 회절 격자(44)의 파정들(wave crests)(또는 파곡들(wave troughs))의 연결 라인들은 상기 연결 라인들 사이에 실질적으로 일정한 갭 거리(gap distance)를 가진다. 상기 회절 격자(54)의 파정들(또는 파곡들)의 연결 라인들은 상기 연결 라인들 사이에 실질적으로 일정한 갭 거리를 가진다.
실시예들에 있어서, 상기 회절 격자의 방향은 상기 회절 격자 구조의 파정들(또는 파곡들)의 연결 라인들의 방향이다. 실시예들에 있어서, 상기 격자 영역의 회절 격자의 방향은 실선으로 나타난다. 상기 회절 격자의 방향과 상기 X-축 사이의 끼인 각도는 상기 회절 격자의 방위 각도(τ)이다. 일 실시예에 있어서, 상기 회절 격자의 주기는 상기 파정들 사이 및 상기 파정들 사이의 갭 거리를 나타낸다. 예를 들면, 상기 회절 격자(44)의 주기(D1)는 1㎛ 정도이며, 상기 격자 영역(43)의 회절 격자 구조의 파정들 사이의 갭 거리가 1㎛ 정도인 것을 나타낸다. 상기 회절 격자(54)의 주기(D2)는 1㎛ 정도가 될 수 있다. 상기 회절 격자(44)의 방향은 상기 회절 격자(54)의 방향과 상이하다. 상기 회절 격자(44)의 방향은 상기 회절 격자(54)의 방향과 직교할 수 있다. 이 경우에 있어서, 예를 들면, 상기 회절 격자(44)의 방위 각도(τ1)는 90도 정도이다. 상기 회절 격자(54)의 방위 각도는 0도 정도이다. 상기 격자 영역(43)과 상기 격자 영역(53)은 각기 28㎛ 내지 29㎛ 정도와 같은 직경(K1)과 직경(K2)을 갖는 구형의 형상들을 가질 수 있다. 상기 회절 격자의 물질의 굴절률은 약 1.49 정도가 될 수 있다. 상기 회절 격자 구조의 파정과 파곡 사이의 높이는 약 0.4㎛ 정도이다. 예를 들면, 상기 물질의 굴절률, 상기 파정들 사이의 갭 거리 또는 상기 회절 격자의 파정과 파곡 사이의 높이들은, 전체적으로 0이 아닌 차원의 회절 광(입사 방향에 비해 편향 각도가 15도 보다 큰 상이한 출사 방향을 갖는 광)에 대한 전체적으로 0인 차원의 회절 광(입사 방향과 동일한 출사 방향을 갖는 광)의 강도 비율이 특정한 방향을 갖는 상기 회절 격자를 통과하는 광에 대해 100：1 보다 작은 높은 정도의 회절 효과를 발생시키기 위하여 적절하게 설계된다. 상기 비-격자 영역은, 전체적으로 0이 아닌 차원의 회절 광(입사 방향에 비해 편향 각도가 15도 보다 큰 상이한 출사 방향을 갖는 광)에 대한 전체적으로 0인 차원의 회절 광(입사 방향과 동일한 출사 방향을 갖는 광)의 강도 비율이 상기 비-격자 영역을 통과하는 광에 대해 100：1 보다 큰 낮은 정도의 회절 효과를 발생시키기 위하여 적절하게 설계된다. 상기 비-격자 영역의 설계 방법은 여기서 상세하게 설명하지는 않는다.
다른 실시예들에 있어서, 단일 격자 영역이 동일한 방위 각도와 다양한 주기를 갖는 회절 격자들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 단일 격자 영역은, 파정들(또는 파골들)의 연결 라인들 사이의 갭 간격들이 실질적으로 1㎛ 정도와 0.5㎛ 정도의 2 종류의 회절 격자들을 포함한다. 상기 격자 영역의 면적은 상기 회절 광학 소자의 면적의 17.5% 내지 94% 정도를 차지할 수 있다.
도 2를 참조하면, 교대로 배열되는 상기 격자 영역(43)과 상기 격자 영역(53)에 의해 구성되는 라인에 있어서, 상기 격자 영역(43)과 상기 격자 영역(53)의 가장 가까운 갭 거리는 일정할 수 있거나 실제 요구에 따라 변화될 수 있다. 예를 들면, 상기 격자 영역(43) 및 상기 격자 영역(53)의 가장 가까운 갭 거리들(S1, S2)은, 1㎛, 9㎛ 또는 모두 15㎛와 같이 1㎛ 내지 15㎛ 정도가 될 수 있다. 다른 실시예들에 있어서, 상기 갭 거리(S1)가 9㎛ 정도이고, 상기 갭 거리(S2)가 15㎛ 정도이다. 또 다른 실시예에 있어서, 상기 격자 영역(43)과 상기 격자 영역(53)의 가장 가까운 갭 거리는 0이 되거나, 상기 격자 영역(43)과 상기 격자 영역(53)이 이들 사이에 중첩되는 면적을 갖는 음의 값이 될 수 있다.
도 2를 참조하면, 예를 들면, 상기 격자 영역들(43)에 의해 구성되는 라인에 있어서 혹은 상기 격자 영역들(53)에 의해 구성되는 라인에 있어서, 상기 격자 영역들(43) 사이의 가장 가까운 갭 거리 또는 상기 격자 영역들(53) 사이의 가장 가까운 갭 거리는 일정하게 조절될 수 있거나 실제 요구에 따라 변화될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 격자 영역들(43) 사이의 가장 가까운 갭 거리(S4)와 상기 격자 영역들(53) 사이의 가장 가까운 갭 거리(S5)는 각기 1㎛ 내지 13㎛와 같이 1㎛ 내지 15㎛ 정도가 된다. 다른 실시예에 있어서, 상기 격자 영역들(43) 사이의 갭 거리(S4)와 상기 격자 영역들(53) 사이의 갭 거리(S5)는 0이 될 수 있거나, 상기 격자 영역(43) 및 상기 격자 영역(53)이 이들 사이에서 중첩되는 음의 값이 될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 회절 광학 소자의 첫 번째 종류의 회절 격자의 방위 각도는 0±60도, 즉 상기 각도가 -60도 보다 크거나 동일하고 +60도 보다 작거나 동일하며 0도와 동일한 범위에 있게 되며, 이후에는 유사한 개념에 대해서는 반복적으로 설명하지는 않는다. 상기 회절 광학 소자의 첫 번째 종류의 회절 격자의 방위 각도는 바람직하게는 0±20도 정도이다. 또한, 상기 회절 광학 소자의 두 번째 종류의 회절 격자의 방위 각도는 90±60 정도, 바람직하게는 90±20도 정도이다. 다른 실시예에 있어서, 상기 첫 번째 종류의 회절 격자의 방위 각도는 +45도 정도, ±20도 정도, 바람직하게는 +45±10도 정도이며, 상기 두 번째 종류의 회절 격자의 방위 각도는 135±20도 정도, 바람직하게는 135±10도 정도이다. 또 다른 실시예에 있어서, 상기 첫 번째 종류의 회절 격자의 방위 각도는 -45±20도 정도, 바람직하게는 -45±10도 정도이며, 상기 두 번째 종류의 회절 격자의 방위 각도는 45±20도 정도, 바람직하게는 45±10도 정도이다. 상기 첫 번째 종류의 격자 영역의 면적은 상기 회절 광학 소자의 면적의 17.5% 내지 38.5% 정도를 차지하며, 상기 두 번째 종류의 격자 영역의 면적은 상기 회절 광학 소자의 면적의 17.5% 내지 38.5% 정도를 차지한다. 도 3의 회절 광학 소자(62)는, 상기 회절 광학 소자(62)가 일정한 방위 각도의 회절 격자(74)를 포함하는 점에서 도 2의 회절 광학 소자(32)와 상이하다.
도 4의 회절 광학 소자(82)는, 회절 광학 소자(82)가 상이한 방위 각도들의 회절 격자들(94, 104, 114)을 각기 포함하는 격자 영역들(93, 103, 113)을 구비하는 점에서 도 2의 회절 광학 소자(32)와 상이하다. 예를 들면, 상기 회절 격자(94)의 방위 각도(τ2)는 135도 정도이고, 상기 회절 격자(104)의 방위 각도는 0도 정도이며, 상기 회절 격자(114)의 방위 각도(τ3)는 45도 정도이다.
일 실시예에 있어서, 상기 회절 광학 소자들의 첫 번째 종류, 두 번째 종류 및 세 번째 종류의 회절 격자들의 방위 각도들은 각기 90±15도 정도, 135±15도 정도 및 45±15도 정도이다. 다른 실시예에 있어서, 상기 첫 번째, 두 번째 및 세 번째 종류의 회절 격자들의 방위 각도들은 각기 15±10도 정도, 60±10도 정도 및 -30±10도 정도이다. 또 다른 실시예에 있어서, 상기 첫 번째 종류의 회절 격자의 방위 각도는 0±40도 정도, 바람직하게는 0±20도 정도이고, 상기 두 번째 종류의 회절 격자의 방위 각도는 45±40도 정도, 바람직하게는 45±20도 정도이며, 상기 세 번째 종류의 회절 격자의 방위 각도는 135±40도 정도, 바람직하게는 135±20도 정도이다. 상기 첫 번째 종류의 격자 영역의 면적은 상기 회절 광학 소자의 면적의 17.5% 내지 38.5% 정도를 차지한다. 상기 두 번째 종류의 격자 영역의 면적은 상기 회절 광학 소자의 면적의 17.5% 내지 38.5% 정도를 차지한다. 또한, 상기 세 번째 종류의 격자 영역의 면적은 상기 회절 광학 소자의 면적의 17.5% 내지 38.5% 정도를 차지한다.
도 5의 회절 광학 소자(122)는, 격자 영역들(133)과 격자 영역들(143)이 각기 열들로 배열되고, 상기 격자 영역(133)과 상기 격자 영역(143)이 교대로 수직하게 열들로 배열되는 점에서 도 2의 회절 광학 소자(32)와 상이하다.
도 6의 회절 광학 소자(142)는, 격자 영역들(145) 사이의 수평(X 방향) 주기(C1)가 격자 영역들(146) 사이의 수평 주기(C2)와 상이한 점에서 도 5의 회절 광학 소자(132)와 다르다. 일 실시예에 있어서, 상기 주기(C1)는 30㎛ 정도이며, 상기 주기(C2)는 48㎛ 정도이다. 또한, 상기 격자 영역들(145)과 상기 격자 영역들(146) 사이의 수직(Y 방향) 사이클 공간(C1)은 41㎛ 정도이다. 상기 사이클 공간은 또한 각기 상이한 격자 방향을 갖는 상기 격자 영역들 사이에 나타나는 공간을 의미한다.
도 7의 회절 광학 소자(152)는, 모든 격자 영역들(163)과 격자 영역들(173)이 교대로 배열되는 점에서 도 2의 회절 광학 소자(32)와 상이하다.
도 8의 회절 광학 소자(182)는, 격자 영역(193)의 회절 격자(194)와 격자 영역(203)의 회절 격자(204)가 0도 및 90도 이외의 방위 각도들을 가지는 점에서 도 2의 회절 광학 소자(32)와 상이하다. 예를 들면, 상기 회절 격자(194)의 방위 각도(τ4)는 45도 정도이다. 상기 회절 격자(204)의 방위 각도(τ5)는 135도 정도이다.
도 9의 회절 광학 소자(183)는, 격자 영역들(185) 사이의 수평(X 방향) 주기(C4)가 격자 영역들(186) 사이의 수평 주기(C5)와 상이한 점에서 도 8의 회절 광학 소자(182)와 다르다. 일 실시예에 있어서, 상기 주기(C4)는 30㎛ 정도이며, 상기 주기(C5)는 48㎛ 정도이다. 또한, 상기 격자 영역들(185)과 상기 격자 영역들(186) 사이의 수직(Y 방향) 사이클 공간(C6)은 41㎛ 정도이다.
일 실시예에 있어서, 상기 회절 광학 소자는 3 종류 이상의 회절 격자 방향들을 갖는 격자 영역들을 포함할 수 있다.
도 10을 참조하면, 예를 들면, 회절 광학 소자(202)는 격자 영역(205), 격자 영역(206) 및 격자 영역(207)을 포함한다. 상기 격자 영역(205)의 회절 격자(208)의 방위 각도는 135도 정도이다. 상기 격자 영역(206)의 회절 격자(209)의 방위 각도는 0도 정도이다. 상기 격자 영역(207)의 회절 격자(210)의 방위 각도는 90도 정도이다. 실시예들에 있어서, 상기 회절 광학 소자(202)의 배열 공간을 적절하게 활용하도록 높은 량(또는 밀도)을 갖는 상기 격자 영역들(205)은 하나의 열로 배열되고, 낮은 량(또는 밀도)을 갖는 상기 격자 영역들(206)과 격자 영역들(207)은 교대로 다른 열로 배열된다. 상기 회절 광학 소자(202)를 사용하는 트위스티드 네마틱(TN) 패널의 경우에 있어서, 상기 격자 영역(205)은 주로 그레이 레벨 반전 방향을 보장하거나 감소시키기 위해 사용되며, 상기 격자 영역(206)과 상기 격자 영역(207)은 주로 45도 및 -45도 방향을 보상하기 위하여 사용된다. 즉, 상기 회절 격자 소자(202)는 반시계 방향으로 45도(-45도) 회전함에 따라 사용된다. 일 실시예에 있어서, 상기 격자 영역들(205) 사이의 수평(X 방향) 주기(C7)는 상기 격자 영역(206)과 상기 격자 영역(207) 사이의 수평(X 방향) 주기(C8)와 상이하다. 예를 들면, 상기 주기(C7)는 36㎛ 정도이며, 상기 주기(C8)는 32㎛ 정도이다. 다른 실시예에 있어서, 상기 격자 영역(205)과 상기 격자 영역(207)(또는 상기 격자 영역(206)) 사이의 수직(Y 방향) 사이클 공간(C9)은 36㎛ 정도이다.
도 11을 참조하면, 예를 들면, 상기 회절 광학 소자(192)의 회절 격자(174)의 방위 각도는 0도 정도이다. 회절 격자(184)의 방위 각도(τ6)는 45도 정도이다. 회절 격자(214)의 방위 각도(τ7)는 90도 정도이다. 또한, 회절 격자(234)의 방위 각도(τ8)는 135도 정도이다. 다른 실시예에 있어서, 3 종류 이상의 방위 각도들의 회절 격자들을 포함하는 회절 광학 소자에 있어서, 상이한 방위 각도들을 갖는 격자 영역들이 교대로 배열될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 단일 격자 영역의 회절 격자 방향이 단지 하나의 방향에 제한되지 않는다. 상기 단일 격자 영역은 다양한 방위 각도들의 회절 격자를 포함할 수 있다. 또한, 상기 격자 영역이 도 2 내지 도 11에 도시한 구형의 형상에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 실시예들에 있어서, 4 종류의 회절 격자 방향들을 갖는 단일 격자 영역이 정방형의 형상(도 12), 직사각형의 형상(도 13) 또는 다른 사각형의 형상들을 가질 수 있다. 예를 들면, 3 종류의 회절 격자 방향들을 갖는 상기 단일 격자 영역이 정삼각형의 형상(도 4), 이등변 삼각형의 형상(도 15), 비-이등변 삼각형의 형상(도 16) 등을 가질 수 있다. 예를 들면, 여러 종류의 회절 격자 방향들을 갖는 단일 격자 영역이 정오각형의 형상(도 17)이나 다른 오각형의 형상들, 또는 정팔각형의 형상(도 18)이나 다른 팔각형의 형상들, 혹은 구형의 형상(도 19)이나 다른 굴곡진(curved) 형상들, 또는 다른 적절한 형상들을 가질 수 있다. 또한, 다각형 형상의 격자로부터의 효과도 상이한 방향의 격자들의 조합으로 얻어질 수 있고, 이에 따라 본 발명이 다각형 형상의 격자에 한정되는 것은 아니다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 회절 광학 소자(212)는 도 20에 도시한 바와 같이 격자 영역(223)을 포함한다. 도 20을 참조하면, 일 실시예에 있어서, 상기 격자 영역(223)의 주기(T)는 124㎛ 정도이다. 상기 격자 영역(223)의 폭(W)은 116㎛ 내지 118㎛ 정도이다. 회절 격자(224)의 주기(N)는 1㎛ 정도이다. 회절 격자들(224) 사이의 갭 거리(M)는 6㎛ 내지 8㎛ 정도이다. 다른 실시예에 있어서, 상기 격자 영역들(223) 사이의 갭 거리는 0 또는 음의 값이 될 수 있다. 이러한 음의 갭 거리는 인접하는 격자 영역들(223)이 이들 사이에서 중첩되는 영역들 가지는 것을 의미한다.
도 21을 참조하면, 상기 회절 광학 소자(232)는 또한 회절 격자(244)외 회절 격자(254)를 포함할 수 있다. 상기 회절 광학 소자(232)는 또한 상기 회절 격자(244)를 갖는 격자 영역과 상기 회절 격자(254)를 갖는 격자 영역이 서로 중첩되는 결과로서 간주될 수도 있다. 일 실시예에 있어서, 회절 광학 소자(262)는 도 22에 도시한 바와 같이 격자 영역(273)과 격자 영역(283)을 포함한다.
도 23을 참조하면, 회절 광학 소자(263)는 격자 영역(264)과 격자 영역(265)을 포함한다. 상기 격자 영역(264)의 회절 격자(267)의 방위 각도는 45도 정도이다. 상기 격자 영역(265)의 회절 격자(268)와 회절 격자(269)의 방위 각도들은 각기 90도 정도 및 0도 정도이다. 일 실시예에 있어서, 135도의 방위 각도를 따라 측정된 상기 격자 영역(265)의 폭(W1)과 135도의 방위 각도를 따라 측정된 상기 격자 영역(265)의 폭(W2)은 각기 20㎛ 정도이다. 상기 135도의 방위 각도를 따라 상기 격자 영역(264)과 상기 격자 영역(265)의 갭 거리들(C10, C11)은 60㎛ 정도이다.
도 24를 참조하면, 회절 광학 소자(271)는 격자 영역(272) 및 격자 영역(274)을 포함한다. 상기 격자 영역(272)의 회절 격자(275)의 방위 각도는 45도 정도이다. 상기 격자 영역(274)의 회절 격자(276)의 방위 각도는 135도 정도이다. 일 실시예에 있어서, 상기 격자 영역(272)의 수평(X 방향) 폭(W4)과 상기 격자 영역(274) 의 수평(X 방향) 폭(W4)은 각기 20㎛ 정도이다. 상기 격자 영역(272)과 상기 격자 영역(274) 사이의 수평(X 방향) 갭 거리는 36㎛ 정도이다.
도 25를 참조하면, 회절 광학 소자(277)는 격자 영역(278), 격자 영역(279) 및 격자 영역(280)을 포함한다. 상기 격자 영역(278)의 회절 격자(281)의 방위 각도는 90도 정도이다. 상기 격자 영역(279)의 회절 격자(282)의 방위 각도는 45도 정도이다. 상기 격자 영역(279)의 회절 격자(282)의 방위 각도는 135도 정도이다. 일 실시예에 있어서, 상기 격자 영역(278)의 수평(X 방향) 폭(W5), 상기 격자 영역(279)의 수평(X 방향) 폭(W6) 및 상기 격자 영역(280)의 수평(X 방향) 폭(W7)은 모두 28㎛ 정도이다. 인접하는 격자 영역(278)과 격자 영역(279) 사이의 수평(X 방향) 사이클 공간(C12)은 60㎛ 정도이다. 인접하는 격자 영역(278)과 격자 영역(280) 사이의 수평(X 방향) 사이클 공간(C13)은 60㎛ 정도이다.
도 26을 참조하면, 일 실시예에 있어서, 예를 들면, 격자 영역(286)의 수평(X 방향) 폭(W8)은 22㎛ 정도이다. 격자 영역(287)의 수평(X 방향) 폭(W9)과 격자 영역(289)의 수평(X 방향) 폭(W11)은 각기 18㎛ 정도이다. 격자 영역(288)의 수평(X 방향) 폭(W10)은 14㎛ 정도이다. 상기 격자 영역(286)과 상기 격자 영역(287) 사이의 가장 가까운 거리(S12)는 25㎛ 정도이다. 상기 격자 영역(286)과 상기 격자 영역(289) 사이의 가장 가까운 거리(S13)는 15㎛ 정도이다. 다른 실시예들에 있어서, 상기 소자는 도 25에 도시한 바와 같이 2개의 회절 광학 소자들(277)을 중첩하여 구성될 수 있다.
도 27을 참조하면, 회절 광학 소자(290)는 격자 영역(291), 격자 영역(293) 및 격자 영역(294)을 포함한다. 일 실시예에 있어서, 상기 격자 영역(291)의 수평(X 방향) 폭(W12), 상기 격자 영역(293)의 수평(X 방향) 폭(W13) 및 상기 격자 영역(294)의 수평(X 방향) 폭(W14)은 각기 28㎛ 정도이다. 인접하는 격자 영역들(291) 사이의 가장 가까운 거리(S14)는 5㎛ 정도이다.
회절 광학 소자(292)는 또한 도 28에 도시한 바와 같이 격자 영역(303)과 격자 영역(313)을 포함할 수 있다.
상기 회절 광학 소자의 격자 영역들이 순차적인 배열에 한정되는 것은 아니며, 실제 요구에 따라 무질서한 배열로 조절될 수 있다. 도 29를 참조하면, 예를 들면, 상기 회절 광학 소자(322)는 또한 격자 영역(333), 격자 영역(343), 격자 영역(353), 격자 영역(363) 및 격자 영역(373)을 무질서하게 포함할 수도 있다.
일 실시예에 있어서, 많은 회절 광학 소자들이 실제 요구에 따른 사용을 위해 중첩될 수 있다. 상이한 레벨들의 회절 격자 소자들이 동일한 패턴, 즉 동일한 형상 또는 동일한 회절 격자들을 가지며 서로 다른 레벨들을 갖는 격자 영역들을 중첩시키거나, 상이한 패턴들을, 즉 상이한 형상들 또는 상이한 특성들의 회절 격자들을 갖는 격자 영역들을 중첩시킴으로써 배열될 수 있다. 도 2를 참조하면, 예를 들면, 하나의 회절 광학 소자(32)를 다른 하나의 회절 광학 소자(32)와 중첩시키는 경우에 있어서, 상기 하나의 회절 광학 소자(32)의 격자 영역(53)이 상기 다른 하나의 회절 광학 소자(32)의 격자 영역(43)과 중첩되며, 상기 하나의 회절 광학 소자(32)의 격자 영역(43)이 상기 다른 하나의 회절 광학 소자(32)의 격자 영역(53)과 중첩된다. 예를 들면, 레이저 광원이 도 2에 도시한 바와 같은 단일-층 회절 광학 소자(32)에 방출된 후에, 0/180도 또는 90/270도와 같은 2가지 방향들의 회절 광들이 형성된다. 반대로, 레이저 광원이 다층 회절 광학 소자들에 의해 구성되는 적층 구조물에 방출된 후에, 단일-층 회절 광학 소자에 의해 형성되는 회절 방향들을 갖는 투과광뿐만 아니라 사선 방향들과 같이 다른 회절 방향들을 갖는 투과광이 형성된다. 이는 사선 방향을 위한 추가적인 사이클 구조로부터 기인한다. 또한, 광원에 인접하는 상기 격자 영역으로부터 방출되며, 상기 광원에 인접하는 격자 영역에 직교하여 방출되는 광으로부터 생성되는 회절 광이 상기 격자 영역에 의해 보다 상기 광원으로부터 더 회절된다. 따라서 상기 단일-층 회절 광학 소자에 의해 발생되는 0/180도 또는 90/270도와 같은 2가지 방향들의 회절 광들 이외에도 45도, 135도, 225도 또는 315도 혹은 2가지 회절 격자들의 방위 각도의 이등분 각과 같은 사선 방향들의 추가적인 회절 광들이 형성된다.
실시예들에 있어서, 다양한 층들의 회절 광학 소자에 의해 구성되는 상기 적층 구조는 실제 요구에 따라 동일한 패턴의 격자 영역들을 중첩시켜 구성될 수도 있다. 도 2를 참조하면, 일 실시예에 있어서, 예를 들면, 하나의 회절 광학 소자(32)가 다른 하나의 회절 광학 소자(32)와 중첩된다. 상기 하나의 회절 광학 소자(32)의 격자 영역(43)은 상기 다른 하나의 회절 광학 소자(32)의 격자 영역(43)에 중첩된다. 상기 하나의 회절 광학 소자(32)의 격자 영역(53)은 상기 다른 하나의 회절 광학 소자(32)의 격자 영역(53)과 중첩된다. 이에 따라 회절 효과를 증가시킬 수 있다.
도 30을 참조하면, 회절 광학 소자(334)는 2개의 회절 광학 소자들을 중첩시켜 구성될 수도 있다. 예를 들면, 상기 2개의 회절 광학 소자들의 하나는 격자 영역(335A)과 격자 영역(335B)을 구비하며, 상기 2개의 회절 광학 소자들의 다른 하나는 격자 영역(336)을 구비한다. 상기 격자 영역(335A)의 회절 격자(337A)와 상기 격자 영역(335B)의 회절 격자(337B)의 방위 각도들은 모두 135도 정도이다. 상기 격자 영역(336)의 회절 격자(338)의 방위 각도는 45도 정도이다. 제1 열과 제3 열의 격자 영역들(335A) 사이의 수평(X 방향) 주기(C14)는 36㎛ 정도이다. 제2 열과 제4 열의 격자 영역들(336) 사이의 수평(X 방향) 주기(C15)는 41㎛ 정도이다. 또한, 상기 격자 영역들(335B) 사이의 수평(X 방향) 주기(C25)는 41㎛ 정도이다. 상기 격자 영역들(335A) 사이의 수직(Y 방향) 주기(C26)는 72㎛ 정도이다. 상기 격자 영역(335A)과 상기 격자 영역(336) 사이의 수직(Y 방향) 사이클 공간(C16)은 36㎛ 정도이다.
도 31을 참조하면, 회절 광학 소자(339)는 2개의 회절 광학 소자들을 중첩시켜 구성될 수도 있다. 예를 들면, 상기 2개의 회절 광학 소자들의 하나는 격자 영역(340A)과 격자 영역(340B)을 포함하며, 상기 2개의 회절 광학 소자들의 다른 하나는 격자 영역(341)을 포함한다. 상기 격자 영역(340A)의 회절 격자(342A)와 상기 격자 영역(340B)의 회절 격자(342B)의 방위 각도들은 모두 0도 정도이다. 상기 격자 영역(341)의 회절 격자(334)의 방위 각도는 90도 정도이다. 제1 열과 제3 열의 격자 영역들(340A) 사이의 수평(X 방향) 주기(C17)는 36㎛ 정도이다. 제2 열과 제4 열의 격자 영역들(341) 사이의 수평(X 방향) 주기(C18)는 41㎛ 정도이다. 또한, 상기 격자 영역들(340B) 사이의 수평(X 방향) 주기(C27)는 41㎛ 정도이다. 상기 격자 영역들(340A) 사이의 수직(Y 방향) 주기(C28)는 72㎛ 정도이다. 상기 격자 영역(340A)과 상기 격자 영역(341) 사이의 수직(Y 방향) 사이클 공간(C19)은 36㎛ 정도이다.
도 32를 참조하면, 회절 광학 소자(345)는 격자 영역(346), 격자 영역(347) 및 격자 영역(348)을 포함한다. 일 실시예에 있어서, 상기 격자 영역들(346) 사이의 수평(X 방향) 주기(C20)는 26㎛ 정도이다. 상기 격자 영역들(347) 사이의 수평(X 방향) 주기(C21)는 48㎛ 정도이다. 상기 격자 영역들(348) 사이의 수평(X 방향) 주기(C22)는 26㎛ 정도이다. 상기 격자 영역(346)과 상기 격자 영역(347) 사이의 수직(Y 방향) 사이클 공간(C23)은 41㎛ 정도이다. 상기 격자 영역(347)과 상기 격자 영역(348) 사이의 수직(Y 방향) 사이클 공간(C24)은 41㎛ 정도이다.
일 실시예에 있어서, 상기 회절 광학 소자는 상기 표시 장치의 조건과 효과에 따라 조절된다.
도 33을 참조하면, 일 실시예에 있어서, 표시 장치(410)는 액정 표시 장치에 해당된다. 상기 표시 장치(410)는 백라이트 모듈(411), 액정 패널(427), 편광자(415) 및 편광자(425)를 구비한다. 상기 액정 패널(427)은 상기 백라이트 모듈(411) 상에 배치된다. 예를 들면, 상기 액정 패널(427)은 박막 트랜지스터 기판(416), 액정층(418), 컬러 필터 기판(421), 배향막(417) 및 배향막(419)을 구비한다. 상기 배향막(419)은 상기 컬러 필터 기판(421) 상에 배치된다. 상기 배향막(417)은 상기 박막 트랜지스터 기판(416) 상에 배치된다. 상기 액정층(418)은 상기 배향막(417)과 상기 배향막(419) 사이에 배치될 수 있다. 상기 편광자(415)는 상기 박막 트랜지스터 기판(416)과 상기 백라이트 모듈(411)(상기 액정 패널(427)의 광 출사측 상에) 사이에 배치될 수 있다. 상기 편광자(425)는 상기 컬러 필터 기판(421)(상기 액정 패널(427)의 광 출사측) 상에 배치될 수 있다. 상기 회절 광학 소자(402)는 상기 편광자(425)의 광 출사측 상에 배치될 수 있다. 상기 회잘 광학 소자(402)는 상기 편광자(425)와 마주보거나 상기 편광자(425)에 대향하는 파정 구조를 위치시킴으로써 배치된다. 상기 회절 광학 소자(402)는 반사 방지막, 스크래치 저항막 등의 상이한 기능들을 갖는 다른 부재들과 적층되어 사용될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 표시 장치(410)는 트위스티드 네마틱(TN) 액정 표시 장치에 해당된다. 이 경우에 있어서, 도 34를 참조하면, 상기 배향막(417)의 배향 방향(426)의 방위 각도는 상기 배향막(419)의 배향 방향(436)의 방위 각도에 대해 평행하게 정렬되지 않는다. 상기 액정층(418)의 액정 분자들(428)은 상기 배향막(417)과 상기 배향막(419)에 의해 정렬되며, 이에 따라 상기 배향막(419)(즉, 도 33에서 상기 컬러 필터 기판(421)에 인접하는 상층 배향막)에 인접하는 액정 분자들(428a)(즉, 상층 액정 분자들)과 상기 배향막(417)(즉, 도 33에서 상기 박막 트랜지스터 기판(416)에 인접하는 하층 배향막)에 인접하는 액정 분자들(428b)(즉, 하층 액정 분자)이 트위스트된 구조로 정렬되고 프리틸트(pretilt) 각도들을 가진다. 상기 배향막으로부터 떠나 프리틸트 각도를 갖는 액정 분자의 일측 단은 헤드 엔드(head end)로 언급되며, 상기 액정 분자의 타측 단은 테일 엔드(tail end)로 언급된다. 예를 들면, 상기 배향막(419)은 상기 프리틸트 각도를 갖도록 상층 액정 분자들(428a)을 배향하기 위해 사용된다. 예를 들면, 상기 배향막(417)은 상기 프리틸트 각도를 갖도록 하층 액정 분자들(428b)을 배향하기 위해 사용된다. 상기 배향막(417)과 상기 배향막(419)은 이들 사이의 상기 액정 분자들(428)이 트위스트된 구조 내로 계속적으로 트위스트되도록 배열하기 위하여 사로 평행하지 않은 배열 방향들로 배열된다. 상기 트위스트된 구조에 있어서, 상기 액정 분자들(428)의 트위스트 각도는, 상기 하층 액정 분자(428b)의 헤드 엔드로부터 중간층 액정 분자를 통해 상기 상층 액정 분자(428a)의 테일 엔드까지 연속적으로 트위스트되는 각도로 정의될 수 있다.
더욱이, 종래의 트위스티드 네마틱(TN) 액정 표시 장치를 위하여, 계속적으로 트위스트되는 상기 하층 액정 분자(428b)의 헤드 엔드로부터 상기 중간층 액정 분자들을 통해 상기 상층 액정 분자들(428a)의 테일 엔드까지 범위가 정해지는 시야각의 광학적 특성은 좋지 않으며, 이에 따라 통상적으로 사용자의 내려다보는(look-down) 각도로서 정의된다. 좋지 못한 시야각을 위한 상기 범위는 또한 사용자의 일부 시야각 방향들로 정의된다.
상기 기판에 대해 틸트되는 상기 액정 분자의 방위 각도는 틸트 방위 각도로서 정의된다. 예를 들면, 상기 액정 분자가 상기 기판에 대해 특정한 끼인 각도를 갖도록 배향되거나 구동되면서, 상기 틸트된 액정이 상기 기판의 수평면에 대해 방위 각도를 가진다. 다시 말하면, 상기 기판의 수평면 상의 액정 분자의 헤드 엔드의 투영 방향과 상기 기판의 X-축 사이의 끼인 각도가 액정 틸트 방위 각도로 정의된다. 상기 액정 표시 장치가 다중 도메인 수직 배향 액정 표시 장치일 경우를 위하여, 다양한 액정 틸트 방위 각도들이 동시에 생성될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 회절 광학 소자는 상기 표시 장치(410)의 액정 분자들(428)(도 34)의 조건에 따라 설계된다. 도 35를 참조하면, 예를 들면, 상기 액정 분자(428a)는 45도 정도와 같은 액정 틸트 방위 각도(Q1)를 가진다. 상기 액정 분자(428b)는 135도 정도와 같은 액정 틸트 방위 각도(Q2)를 가진다. 이 경우에 있어서, 0도 및 90도 정도의 방위 각도들을 갖는 회절 격자들을 포함하는 회절 광학 소자가 사용될 수 있다. 또한, 0도 정도의 방위 각도를 갖는 격자 방향을 포함하는 회절 격자의 밀도(즉, 상기 회절 광학 소자에서 차지하는 격자의 면적 퍼센트)는 90도의 방위 각도를 갖는 회절 격자의 밀도 보다 크거나 이와 동일하다. 예를 들면, 0도, 45도 및 135도 정도의 방위 각도들을 갖는 회절 격자들을 포함하는 회절 광학 소자가 사용될 수 있다. 또한, 0도 정도의 방위 각도를 갖는 회절 격자의 밀도가 각기 45도 및 135도 정도의 방위 각도들을 갖는 회절 격자들의 밀도들 보다 크거나 이들과 동일하다. 예를 들면, 도 4에 도시한 회절 광학 소자(82)가 사용될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 회절 광학 소자의 첫 번째 종류의 회절 격자의 격자 방향과 상기 상층 액정 분자의 틸트 방향 사이의 끼인 각도는 90±10도 정도 또는 0±10도 정도가 된다. 상기 회절 광학 소자의 두 번째 종류의 회절 격자의 격자 방향과 상기 상층 액정 분자의 틸트 방향 사이의 끼인 각도는 180±10도 정도 또는 90±10도 정도가 된다.
일 실시예에 있어서, 상기 상층 액정 분자와 상기 하층 액정 분자들의 틸트 방향들 사이의 끼인 각도가 90도 정도일 경우, 상기 회절 광학 소자의 첫 번째 종류의 회절 격자의 격자 방향으로부터 상기 상층 액정 분자의 틸트 방향 사이의 끼인 각도는 0±20도 정도, 바람직하게는 0±10도 정도가 되며, 상기 회절 광학 소자의 두 번째 종류의 회절 격자의 격자 방향으로부터 상기 상층 액정 분자의 틸트 방향 사이의 끼인 각도는 -90±20도 정도, 바람직하게는 -90±10도 정도가 된다. 다른 실시예에 있어서, 상기 상층 액정 분자와 상기 하층 액정 분자들의 틸트 방향들 사이의 끼인 각도가 90도 정도일 경우, 상기 회절 광학 소자의 첫 번째 종류의 회절 격자의 격자 방향으로부터 상기 상층 액정 분자의 틸트 방향 사이의 끼인 각도는 90±20도 정도, 바람직하게는 90±10도 정도가 되며, 상기 회절 광학 소자의 두 번째 종류의 회절 격자의 격자 방향으로부터 상기 상층 액정 분자의 틸트 방향 사이의 끼인 각도는 0±20도 정도, 바람직하게는 0±10도 정도가 된다. 또 다른 실시예에 있어서, 상기 상층 액정 분자와 상기 하층 액정 분자들의 틸트 방향들 사이의 끼인 각도가 90도 정도일 경우, 상기 회절 광학 소자의 첫 번째 종류의 회절 격자의 격자 방향으로부터 상기 상층 액정 분자의 틸트 방향 사이의 끼인 각도는 45±60도 정도, 바람직하게는 45±20도 정도, 보다 바람직하게는 45±10 정도가 되며, 상기 회절 광학 소자의 두 번째 종류의 회절 격자의 격자 방향으로부터 상기 상층 액정 분자의 틸트 방향 사이의 끼인 각도는 -45±60도 정도, 바람직하게는 -45±20도 정도, 보다 바람직하게는 -45±10도 정도가 된다.
일 실시예에 있어서, 상기 회절 광학 소자의 첫 번째 종류의 회절 격자의 격자 방향으로부터 상기 상층 액정 분자의 틸트 방향 사이의 끼인 각도는 45±20도 정도, 바람직하게는 45±10도 정도가 되고, 상기 회절 광학 소자의 두 번째 종류의 회절 격자의 격자 방향으로부터 상기 상층 액정 분자의 틸트 방향 사이의 끼인 각도는 0±20도 정도, 바람직하게는 0±10도 정도가 되며, 상기 회절 광학 소자의 세 번째 종류의 회절 격자의 격자 방향으로부터 상기 상층 액정 분자의 틸트 방향 사이의 끼인 각도는 90±20도 정도, 바람직하게는 90±10도 정도가 된다. 다른 실시예에 있어서, 상기 상층 및 상기 하층 액정 분자들의 틸트 방향들 사이의 끼인 각도가 90도 정도일 경우, 상기 회절 광학 소자의 첫 번째 종류의 회절 격자의 격자 방향으로부터 상기 상층 액정 분자의 틸트 방향 사이의 끼인 각도는 -45±20도 정도가 되고, 상기 회절 광학 소자의 두 번째 종류의 회절 격자의 격자 방향으로부터 상기 상층 액정 분자의 틸트 방향 사이의 끼인 각도는 90±15도 정도가 되며, 상기 회절 광학 소자의 세 번째 종류의 회절 격자의 격자 방향으로부터 상기 상층 액정 분자의 틸트 방향 사이의 끼인 각도는 0±5도 정도가 된다. 일 실시예에 있어서, 상기 상층 및 상기 하층 액정 분자들의 틸트 방향들 사이의 끼인 각도가 90도 정도일 경우, 상기 회절 광학 소자의 첫 번째 종류의 회절 격자의 격자 방향으로부터 상기 상층 액정 분자의 틸트 방향 사이의 끼인 각도는 30±10도 정도가 되고, 상기 회절 광학 소자의 두 번째 종류의 회절 격자의 격자 방향으로부터 상기 상층 액정 분자의 틸트 방향 사이의 끼인 각도는 -15±10도 정도가 되며, 상기 회절 광학 소자의 세 번째 종류의 회절 격자의 격자 방향으로부터 상기 상층 액정 분자의 틸트 방향 사이의 끼인 각도는 75±10도 정도가 된다. 일 실시예에 있어서, 상기 상층 및 상기 하층 액정 분자들의 틸트 방향들 사이의 끼인 각도가 90도 정도일 경우, 상기 회절 광학 소자의 첫 번째 종류의 회절 격자의 격자 방향으로부터 상기 상층 액정 분자의 틸트 방향 사이의 끼인 각도는 45±20도 정도가 되고, 상기 회절 광학 소자의 두 번째 종류의 회절 격자의 격자 방향으로부터 상기 상층 액정 분자의 틸트 방향 사이의 끼인 각도는 0±20도 정도가 되며, 상기 회절 광학 소자의 세 번째 종류의 회절 격자의 격자 방향으로부터 상기 상층 액정 분자의 틸트 방향 사이의 끼인 각도는 90±20도 정도가 된다.
일부 실시예들에 있어서, 회절 광학 소자는 상기 표시 장치(410)의 상기 배향막(417)과 상기 배향막(419)에 따라 설계된다. 예를 들면, 일 실시예에 있어서, 상기 배향막(419)의 배향 방향의 방위 각도는 45도 정도이고, 상기 배향막(417)의 배향 방향의 방위 각도는 -45도 정도이다. 이 경우에 있어서, 0도 및 90도 정도의 방위 각도들을 갖는 격자 방향들을 포함하는 회절 격자들을 구비하는 회절 광학 소자가 사용될 수 있다. 또한, 일부 실시예들에 있어서, 0도 정도의 방위 각도를 갖는 격자 방향을 포함하는 회절 격자의 밀도가 90도 정도의 방위 각도를 갖는 격자 방향을 포함하는 회절 격자의 밀도 보다 크거나 이와 동일하다. 예를 들면, 도 2의 회절 광학 소자(32)가 사용될 수 있다. 다른 실시예들에 있어서, 0도, 45도 및 135도 정도의 방위 각도들을 갖는 격자 방향들을 포함하는 회절 격자들을 구비하는 회절 광학 소자가 사용될 수 있다. 또한, 0도 정도의 방위 각도를 갖는 격자 방향을 포함하는 회절 격자의 밀도가 각기 45도 및 135도 정도의 방위 각도들을 갖는 격자 방향들을 포함하는 회절 격자들의 밀도들 보다 크거나 이들과 동일하다. 예를 들면, 도 4의 회절 광학 소자(82)가 사용될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 상부 배향막과 상기 하부 배향막의 배향 방향들 사이의 끼인 각도가 90도 정도일 경우, 상기 회절 광학 소자의 첫 번째 종류의 회절 격자의 격자 방향으로부터 상기 상층 배향막의 배향 방향까지의 끼인 각도는 45±60도 정도, 바람직하게는 45±20도 정도, 보다 바람직하게는 45±10도 정도가 되며, 상기 회절 광학 소자의 두 번째 종류의 회절 격자의 격자 방향으로부터 상기 상층 배향막의 배향 방향까지의 끼인 각도는 -45±60도 정도, 바람직하게는 -45±20 정도, 보다 바람직하게는 -45±10도 정도가 된다. 다른 실시예에 있어서, 상기 회절 광학 소자의 첫 번째 종류의 회절 격자의 격자 방향으로부터 상기 상층 배향막의 배향 방향까지의 끼인 각도는 0±20도 정도, 바람직하게는 0±10도 정도가 되고, 상기 회절 광학 소자의 두 번째 종류의 회절 격자의 격자 방향으로부터 상기 상층 배향막의 배향 방향까지의 끼인 각도는 -90±20도 정도, 바람직하게는 -90±10 정도가 된다. 일 실시예에 있어서, 상기 회절 광학 소자의 첫 번째 종류의 회절 격자의 격자 방향으로부터 상기 상층 배향막의 배향 방향까지의 끼인 각도는 +90±20도 정도, 바람직하게는 +90±10도 정도가 되며, 상기 회절 광학 소자의 두 번째 종류의 회절 격자의 격자 방향으로부터 상기 상층 배향막의 배향 방향까지의 끼인 각도는 0±20도 정도, 바람직하게는 0±10 정도가 된다.
일 실시예에 있어서, 상기 상층 및 상기 하층 액정 분자들의 틸트 방향들 사이의 끼인 각도가 90도 정도일 경우, 상기 회절 광학 소자의 첫 번째 종류의 회절 격자의 격자 방향으로부터 상기 상층 배향막의 배향 방향까지의 끼인 각도는 -45±15도 정도가 되고, 상기 회절 광학 소자의 두 번째 종류의 회절 격자의 격자 방향으로부터 상기 상층 배향막의 배향 방향까지의 끼인 각도는 90±15도 정도가 되며, 상기 회절 광학 소자의 세 번째 종류의 회절 격자의 격자 방향으로부터 상기 상층 배향막의 배향 방향까지의 끼인 각도는 0±15도 정도가 된다. 다른 실시예에 있어서, 상기 상층 및 상기 하층 액정 분자들의 틸트 방향들 사이의 끼인 각도가 90도 정도일 경우, 상기 회절 광학 소자의 첫 번째 종류의 회절 격자의 격자 방향으로부터 상기 상층 배향막의 배향 방향까지의 끼인 각도는 30±10도 정도가 되고, 상기 회절 광학 소자의 두 번째 종류의 회절 격자의 격자 방향으로부터 상기 상층 배향막의 배향 방향까지의 끼인 각도는 -15±10도 정도가 되며, 상기 회절 광학 소자의 세 번째 종류의 회절 격자의 격자 방향으로부터 상기 상층 배향막의 배향 방향까지의 끼인 각도는 75±10도 정도가 된다. 일 실시예에 있어서, 상기 회절 광학 소자의 첫 번째 종류의 회절 격자의 격자 방향으로부터 상기 상층 배향막의 배향 방향까지의 끼인 각도는 45±10도 정도가 되고, 상기 회절 광학 소자의 두 번째 종류의 회절 격자의 격자 방향으로부터 상기 상층 배향막의 배향 방향까지의 끼인 각도는 0±20도 정도가 되며, 상기 회절 광학 소자의 세 번째 종류의 회절 격자의 격자 방향으로부터 상기 상층 배향막의 배향 방향까지의 끼인 각도는 90±20도 정도가 된다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 회절 광학 소자는 상기 편광자의 배열에 따라 설계된다.
도 36을 참조하면, 예를 들면, 상기 광 출사측 상의 도 33의 편광자(425)와 같은 편광자의 편광 방향(445)의 방위 각도(Ψ1)는 135도 정도, 즉 상기 편광자(425)의 투과축의 방위 각도가 135도 정도가 되거나, 상기 편광자(425)의 흡수축의 방위 각도가 45도 정도가 된다. 상기 백라이트 모듈에 인접하는 도 33의 편광자(415)와 같은 편광자의 편광 방향(455)의 방위 각도(Ψ2)는 45도 정도, 즉 상기 편광자(415)의 투과축의 방위 각도가 45도 정도가 되거나, 흡수축의 방위 각도가 135도 정도가 된다. 도 2의 회절 광학 소자(32)와 유사한 회절 광학 소자(462)는, 0도 정도의 방위 각도를 갖는 격자 방향을 가지는 회절 격자(474)와 90도 정도의 방위 각도를 갖는 격자 방향을 가지는 회절 격자(484)를 각기 포함하는 격자 영역(473)과 격자 영역(483)을 구비한다. 이 경우에 있어서, 상기 격자 영역들(473)에 의해 구성되는 열의 장축 방향의 방위 각도와 상기 격자 영역들(483)에 의해 구성되는 열의 장축 방향의 방위 각도는 0도 정도이다. 상기 격자 영역들(473)과 상기 격자 영역들(483)이 교대로 구성되는 행의 장축 방향의 방위 각도는 90도 정도이다.
도 37에 도시한 실시예는, 도 36의 격자 영역(473)과 유사한 격자 영역들(493)과 도 36의 격자 영역(483)과 유사한 격자 영역(503)이 교대로 정렬되는 점에서 도 36에 도시한 실시예와 상이하다. 이 경우에 있어서, 상기 격자 영역들(493)에 의해 구성되는 열의 장축 방향(496)의 방위 각도와 상기 격자 영역들(503)에 의해 구성되는 열의 장축 방향(497)의 방위 각도는 0도 정도이다. 상기 격자 영역들(493)과 상기 격자 영역들(503)이 교대로 구성되는 행의 장축 방향의 방위 각도는 60도 정도이다. 도 38에 도시한 실시예는 도 36의 격자 영역(473)과 유사한 격자 영역들(513)과 도 36의 격자 영역(483)과 유사한 격자 영역(523)이 교대로 정렬되는 점에서 도 36에 도시한 실시예와 상이하다. 이 경우에 있어서, 상기 격자 영역들(513)과 상기 격자 영역들(523)이 교대로 구성되는 열의 장축 방향의 방위 각도는 0도 정도이다. 상기 격자 영역들(513)과 상기 격자 영역들(523)이 교대로 구성되는 행의 장축 방향의 방위 각도는 90도 정도이다.
도 39를 참조하면, 상기 광 출사측 상의 도 33의 편광자(425)와 같은 편광자의 편광 방향(505)의 방위 각도(Ψ3)는 135도 정도, 즉 상기 편광자(425)의 투과축의 방위 각도가 135도 정도이거나, 상기 편광자(425)의 흡수축의 방위 각도가 45도 정도이다. 상기 백라이트 모듈에 인접하는 도 33의 편광자(415)와 같은 편광자의 편광 방향(515)의 방위 각도(Ψ4)는 45도 정도, 즉 상기 편광자(415)의 투과축의 방위 각도가 45도 정도이거나, 상기 편광자(415)의 흡수축의 방위 각도가 135도 정도이다. 도 4의 회절 광학 소자(82)와 유사한 회절 광학 소자(522)는, 예를 들면 135도 정도의 방위 각도를 갖는 격자 방향을 가지는 회절 격자(534), 0도 정도의 방위 각도를 갖는 격자 방향을 가지는 회절 격자(544) 및 45도 정도의 방위 각도를 갖는 격자 방향을 가지는 회절 격자(554)를 각기 포함하는 격자 영역(533), 격자 영역(543) 및 격자 영역(553)을 구비한다. 일 실시예에 있어서, 특히 트위스티드 네마틱(TN) 액정 표시 장치를 위하여, 상기 회절 격자(544)의 밀도가 상기 회절 격자(534)의 밀도 및 상기 회절 격자(554)의 밀도 보다 각기 크거나 이들과 동일하다.
도 40을 참조하면, 상기 광 출사측 상의 도 33의 편광자(425)와 같은 편광자의 편광 방향(545)의 방위 각도(Ψ5)는 135도 정도, 즉 상기 편광자(425)의 투과축의 방위 각도가 135도 정도이거나, 상기 편광자(425)의 흡수축의 방위 각도가 45도 정도이다. 상기 백라이트 모듈에 인접하는 도 33의 편광자(415)와 같은 편광자의 편광 방향(555)의 방위 각도(Ψ6)는 45도 정도, 즉 상기 편광자(415)의 투과축의 방위 각도가 45도 정도이거나, 상기 편광자(415)의 흡수축의 방위 각도가 135도 정도이다. 도 8의 회절 광학 소자(182)와 유사한 회절 광학 소자(562)는, 135도 정도의 방위 각도를 갖는 격자 방향을 가지는 회절 격자(574) 및 45도 정도의 방위 각도를 갖는 격자 방향을 가지는 회절 격자(584)를 각기 포함하는 격자 영역(573)과 격자 영역(583)을 구비한다.
도 41을 참조하면, 상기 광 출사측 상의 도 33의 편광자(425)와 같은 편광자의 편광 방향(605)의 방위 각도(Ψ7)는 135도 정도이다. 상기 백라이트 모듈에 인접하는 도 33의 편광자(415)와 같은 편광자의 편광 방향(615)의 방위 각도(Ψ8)는 45도 정도이다. 도 28의 회절 광학 소자(292)와 유사한 회절 광학 소자(622)는, 다양한 격자 방향들을 갖는 회절 격자(604) 및 90도 정도의 방위 각도를 갖는 격자 방향을 가지는 회절 격자(614)를 각기 포함하는 격자 영역(603)과 격자 영역(613)을 구비한다.
일 실시예에 있어서, 상기 회절 광학 소자의 첫 번째 종류의 회절 격자의 격자 방향의 방위 각도와 상기 광 출사측 상의 상기 편광자의 편광 방향 사이의 끼인 각도는 135±20도 정도이고, 상기 회절 광학 소자의 두 번째 종류의 회절 격자의 격자 방향의 방위 각도와 상기 광 출사측 상의 상기 편광자의 편광 방향 사이의 끼인 각도는 45±20도 정도이다. 다른 실시예에 있어서,
상기 광 출사측 상의 상기 편광자의 편광 방향과 광 입사측 상의 상기 편광자의 편광 방향 사이의 끼인 각도가 90도 정도이고, 상기 광 입사측 상의 상기 편광자의 편광 방향의 방위 각도가 135도 정도일 경우, 상기 회절 광학 소자의 첫 번째 종류의 회절 격자의 격자 방향으로부터 상기 광 출사측 상의 상기 편광자의 편광 방향까지의 끼인 각도는 90±20도 정도, 바람직하게는 90±10도 정도이며, 상기 회절 광학 소자의 두 번째 종류의 회절 격자의 격자 방향으로부터 상기 광 출사측 상의 상기 편광자의 편광 방향까지의 끼인 각도는 0±20도 정도, 바람직하게는 0±10도 정도이다. 다른 실시예에 있어서, 상기 광 출사측 상의 상기 편광자의 편광 방향과 상기 광 입사측 상의 상기 편광자의 편광 방향 사이의 끼인 각도가 90도 정도이고, 상기 광 입사측 상의 상기 편광자의 편광 방향의 방위 각도가 135도 정도일 경우, 상기 회절 광학 소자의 첫 번째 종류의 회절 격자의 격자 방향으로부터 상기 광 출사측 상의 상기 편광자의 편광 방향까지의 끼인 각도는 180±20도 정도, 바람직하게는 180±10도 정도이며, 상기 회절 광학 소자의 두 번째 종류의 회절 격자의 격자 방향으로부터 상기 광 출사측 상의 상기 편광자의 편광 방향까지의 끼인 각도는 90±20도 정도, 바람직하게는 90±10도 정도이다. 일 실시예에 있어서, 상기 회절 광학 소자의 첫 번째 종류의 회절 격자의 격자 방향으로부터 상기 광 출사측 상의 상기 편광자의 편광 방향까지의 끼인 각도는 45±15도 정도이고, 상기 회절 광학 소자의 두 번째 종류의 회절 격자의 격자 방향으로부터 상기 광 출사측 상의 상기 편광자의 편광 방향까지의 끼인 각도는 0±15도 정도이며, 상기 회절 광학 소자의 세 번째 종류의 회절 격자의 격자 방향으로부터 상기 광 출사측 상의 상기 편광자의 편광 방향까지의 끼인 각도는 90±15도 정도이다. 다른 실시예에 있어서, 상기 회절 광학 소자의 첫 번째 종류의 회절 격자의 격자 방향으로부터 상기 광 출사측 상의 상기 편광자의 편광 방향까지의 끼인 각도는 20±10도 정도이고, 상기 회절 광학 소자의 두 번째 종류의 회절 격자의 격자 방향으로부터 상기 광 출사측 상의 상기 편광자의 편광 방향까지의 끼인 각도는 75±10도 정도이며, 상기 회절 광학 소자의 세 번째 종류의 회절 격자의 격자 방향으로부터 상기 광 출사측 상의 상기 편광자의 편광 방향까지의 끼인 각도는 165±10도 정도이다. 일 실시예에 있어서, 상기 회절 광학 소자의 첫 번째 종류의 회절 격자의 격자 방향으로부터 상기 광 출사측 상의 상기 편광자의 편광 방향까지의 끼인 각도는 135±20도 정도이고, 상기 회절 광학 소자의 두 번째 종류의 회절 격자의 격자 방향으로부터 상기 광 출사측 상의 상기 편광자의 편광 방향까지의 끼인 각도는 90±20도 정도이며, 상기 회절 광학 소자의 세 번째 종류의 회절 격자의 격자 방향으로부터 상기 광 출사측 상의 상기 편광자의 편광 방향까지의 끼인 각도는 180±20도 정도이다.
일 실시예에 있어서, 하나의 실험은 도 20에 도시한 회절 광학 소자(212)(T=124㎛, W=117㎛, N=1㎛, M=7㎛)를 구비하는 N101L6-L07 타입의 액정 표시 장치를 측정하기 위해 코니카 미놀타(Konica Minolta) CS-2000을 사용한다. 상기 액정 표시 장치의 화이트 상태와 블랙 상태는 상기 회절 광학 소자(212)를 매 5도마다 반시계 방향으로 회전하여 측정한다. 또한, 콘트라스트 값(화이트 상태(255 그레이 레벨)휘도/블랙 상태(0 그레이 레벨)휘도)과 매 그레이 레벨(각 그레이 레벨의 휘도/화이트 상태(255 그레이 레벨)휘도)의 정규화 휘도(nomalization brightness)를 계산한다. 데이터를 다음 표 1에 나타낸다. 회절 광학 소자를 사용하지 않은 표시 장치를 하나의 비교예로서 든다. 특정한 그레이 레벨을 위한 상기 표시 장치의 정규화 휘도를 위하여 회절 격자의 각도를 조절한 효과를 다음 표 2에 나타낸다. 다음 표 2에 도시한 특성들을 측정하는 방법은 상기 회절 격자의 각도를 조정하고, 특정한 그레이 레벨들(224 그레이 레벨, 232 그레이 레벨) 내에서 0°도 정도의 천정 각도에서의 상기 표시 장치의 정규화 휘도와 45°또는 60°정도의 천정 각도들에서의 상기 표시 장치의 휘도의 차이를 측정하는 것이다. 그레이 레벨 반전을 위한 각 단위는 8 그레이 레벨들이다. 상기 그레이 레벨 반전은 상기 회절 격자가 0도 정도의 방위 각도를 가지는 경우와 상기 회절 격자가 다른 회전 각도들의 방위 각도를 가지는 경우의 조건들의 차이이다.
회절 격자의
방위 각도		 중앙 콘트라스트 회절 격자의
방위 각도		 중앙 콘트라스트
-85 734 5 762
-80 761 10 764
-75 786 15 790
-70 827 20 809
-65 864 25 828
-60 879 30 856
-55 882 35 865
-50 873 40 885
-45 845 45 896
-40 827 50 905
-35 781 55 915
-30 736 60 906
-25 687 65 889
-20 662 70 857
-15 653 75 812
-10 653 80 764
-5 660 85 734
0 681 90 722
회절 격자의
방위 각도		 그레이 레벨 반전을 위한 그레이 레벨 45°및 0°의 θ 사이의 정규화 휘도 차이(그레이 레벨 224) 45°의 θ 에서의 정규화 차이 60°및 0°의 θ 사이의 정규화 휘도 차이(그레이 레벨 232) 60°의 θ 에서의 정규화 차이
비교예 64-152 56.4% - 58.9% -
0 non 18.9% 100% 11.8% 100%
10 non 21.9% 116% 16.6% 140%
20 non 24.0% 127% 20,0% 169%
30 non 28.8% 153% 25.8% 218%
40 non 35.8% 190% 34.5% 292%
45 non 40.3% 214% 39.3% 333%
50 non 43.3% 229% 41.3% 350%
60 non 47.3% 251% 44.6% 378%
측면 시야 각도는 94% 정도의 높은 밀도로 인하여 많이 개선될 수 있다. 그러나, 단일 격자 방향이 사용되기 때문에 그 결과는 회전 각도에 많은 영향을 받는다.
상기 표시 장치의 콘트라스트는 상기 회절 격자 방향과 상기 편광자의 편광 방향 사이의 끼인 각도 조절에 의해 영향을 받는다.
다른 실시예에 있어서, 하나의 실험은 도 36에 도시한 바와 같이 상기 회절 광학 소자(462)(S1=9㎛, S2=15㎛, S4=S5=13㎛, D1=D2=1㎛, K1=K2=28㎛)를 구비하는 상기 N101L6-L07 타입의 액정 표시 장치(그 화소가 800×600이고, 126PPI이며, 상기 화소의 긴 측이 203.2㎛이고, 상기 화소의 짧은 측이 67.73㎛이다)를 측정하기 위해 상기 코니카 미놀타 CS-2000을 사용한다. 도 2를 참조하면, 다른 실시예들에 있어서, 다른 표시 장치(S1=9㎛, S2=15㎛, S3=9㎛, D1=D2=1㎛, S4=S5=41㎛, K1=K2=28㎛)가 사용될 수 있다. 상기 액정 표시 장치의 화이트 상태와 블랙 상태는 상기 회절 광학 소자(462)를 매 5도마다 반시계 방향으로 회전하여 측정한다. 또한, 콘트라스트 값(화이트 상태(255 그레이 레벨)휘도/블랙 상태(0 그레이 레벨)휘도)과 매 그레이 레벨(각 그레이 레벨의 휘도/화이트 상태(255 그레이 레벨)휘도)의 정규화 휘도를 계산한다. 콘트라스트에 대한 회절 격자 각도의 영향을 다음 표 3과 도 42에 나타낸다. 회절 광학 소자를 사용하지 않은 표시 장치를 하나의 비교예로서 든다. 특정한 그레이 레벨을 위한 상기 표시 장치의 정규화 휘도에 대한 회절 격자의 각도를 조절한 효과를 다음 표 4, 도 43 및 도 44에 나타낸다.
회절 격자(474)의 방위 각도 중앙 콘트라스트 회절 격자(474)의 방위 각도 중앙 콘트라스트
-85 776 5 743
-80 763 10 748
-75 777 15 767
-70 802 20 790
-65 829 25 822
-60 863 30 844
-55 894 35 880
-50 913 40 900
-45 923 45 916
-40 916 50 916
-35 898 55 907
-30 867 60 890
-25 837 65 853
-20 814 70 828
-15 786 75 804
-10 772 80 786
-5 757 85 776
0 757 90 770
도 42 및 상기 표 3에 있어서, 0도의 각도는 상기 격자 영역(473)의 회절 격자(474)의 방위 각도가 0도 정도인 것을 나타내며, 상기 격자 영역(483)의 회절 격자(474)의 방위 각도는 도 36의 배열 상태로 나타낸 바와 같이 90도 정도이다. 도 42 및 상기 표 3에 있어서, +5도의 각도는 상기 격자 영역(473)의 회절 격자(474)의 방위 각도가 +5도 정도인 것을 나타내며, 상기 격자 영역(483)의 회절 격자(474)의 방위 각도는 +95도 정도이다. 상기 광 출사측 상의 상기 편광자의 편광 방향(445)의 방위 각도(Ψ1)는 135도 정도로 고정되며, 이에 따라 상기 광 출사측 상의 상기 편광자의 편광 방향으로부터 상기 회절 격자(484)의 격자 방향까지의 끼인 각도는 -130도 정도(또는 +50도 정도)이며, 상기 광 출사측 상의 상기 편광자의 편광 방향으로부터 상기 회절 격자(474)의 격자 방향까지의 끼인 각도는 -40도 정도(또는 +140도 정도)이다. 반시계 방향의 각도는 양의 값을 가지며, 시계 방향의 각도는 음의 값 등을 가진다.
상기 표 3으로부터, 콘트라스트에 대한 영향을 감소시키기 위해 상기 회절 격자(474)의 방위 각도가 약 +45도이고 상기 회절 격자(484)의 방위 각도가 135도 정도라는 원하는 조건이 발견된다. 상기 콘트라스트에 대한 영향을 90% 이하로 유지하기 위하여, 상기 원하는 조건에서 상기 회절 격자(474)의 방위 각도는 45±20도 정도이며, 상기 회절 격자(484)의 방위 각도는 135±20도 정도이다. 상기 콘트라스트에 대한 영향을 95% 이하로 만들기 위하여, 상기 원하는 조건에서 상기 회절 격자(474)의 방위 각도는 45±10도 정도이며, 상기 회절 격자(484)의 방위 각도는 135±10도 정도이다. 상기 상층 액정 분자와 상기 하층 액정 분자의 틸트 방향들 사이의 끼인 각도가 90도 정도인 경우, 상기 원하는 조건에서 상기 회절 광학 소자의 회절 격자(474)의 격자 방향으로부터 상기 상층 액정 분자의 틸트 방향까지의 끼인 각도는 0±20도 정도, 바람직하게는 0±10도 정도이며, 상기 회절 광학 소자의 회절 격자(484)의 격자 방향으로부터 상기 상층 액정 분자의 틸트 방향까지의 끼인 각도는 -90±20도 정도, 바람직하게는 -90±10도 정도이다. 또한, 상기 회절 격자(474)의 격자 방향으로부터 도 34의 배향막(419)과 같은 제1(상층) 배향막의 배향 방향까지의 끼인 각도는 0±10도 정도이고, 상기 회절 격자(484)의 격자 방향으로부터 상기 제1 배향막의 배향 방향까지의 끼인 각도는 -90±10도 정도이다. 상기 광 출사측 상의 상기 편광자의 편광 방향과 상기 광 입사측 상의 상기 편광자의 편광 방향 사이의 끼인 각도가 90도 정도이고, 상기 광 출사측 상의 상기 편광자의 편광 방향이 135도 정도인 경우, 상기 회절 격자(474)의 격자 방향으로부터 상기 광 출사측 상의 상기 편광자의 편광 방향까지의 끼인 각도는 90±10도 정도이며, 상기 회절 격자(484)의 격자 방향으로부터 상기 광 출사측 상의 상기 편광자의 편광 방향까지의 끼인 각도는 0±10도 정도이다.
상기 표 3으로부터, 상기 콘트라스트에 대한 영향을 감소시키기 위해 상기 회절 격자(474)의 방위 각도가 약 -45도이고 상기 회절 격자(484)의 방위 각도가 45도 정도라는 원하는 조건을 알 수 있다. 상기 콘트라스트에 대한 영향을 90% 이하로 유지하기 위하여, 상기 원하는 조건에서 상기 회절 격자(474)의 방위 각도는 -45±20도 정도이며, 상기 회절 격자(484)의 방위 각도는 45±20도 정도이다. 상기 콘트라스트에 대한 영향을 95% 이하로 만들기 위하여, 상기 원하는 조건에서 상기 회절 격자(474)의 방위 각도는 -45±10도 정도이며, 상기 회절 격자(484)의 방위 각도는 45±10도 정도이다. 이러한 실시예에 있어서, 상기 회절 격자(474)의 격자 방향으로부터 도 34의 상층 액정 분자(428a)와 같은 상층 액정 분자의 틸트 방향까지의 끼인 각도는 90±10도 정도이며, 상기 회절 격자(484)의 격자 방향으로부터 상기 상층 액정 분자의 틸트 방향까지의 끼인 각도는 0±10도 정도이다. 상기 회절 격자(474)의 격자 방향으로부터 상기 상층 배향막의 배향 방향까지의 끼인 각도는 -90±10도 정도이고, 상기 회절 격자(484)의 격자 방향으로부터 상기 상층 배향막의 배향 방향까지의 끼인 각도는 0±10도 정도이다. 상기 광 출사측 상의 상기 편광자의 편광 방향과 상기 광 입사측 상의 상기 편광자의 편광 방향 사이의 끼인 각도가 90도 정도이고, 상기 광 출사측 상의 상기 편광자의 편광 방향이 135도 정도인 경우, 상기 광 출사측 상의 상기 편광자의 편광 방향으로부터 상기 회절 격자(474)의 격자 방향까지의 끼인 각도는 180±10도 정도이며, 상기 광 출사측 상의 상기 편광자의 편광 방향으로부터 상기 회절 격자(484)의 격자 방향까지의 끼인 각도는 90±10도 정도이다.
회절 격자(474)의 방위 각도 그레이 레벨 반전을 위한 그레이 레벨 45°및 0°의 θ 사이의 정규화 휘도 차이(그레이 레벨 224) 45°의 θ에서의 정규화 60°및 0°의 θ 사이의 정규화 휘도 차이(그레이 레벨 232) 60°의 θ에서의 정규화
비교예 64-152 56.4% - 58.9% -
0 non 41.3% 100.00% 26.8% 100.00%
10 non 42.9% 103.79% 28.5% 106.40%
20 non 43.8% 105.98% 31.1% 116.26%
30 non 53.2% 128.77% 49.1% 183.48%
40 non 53.2% 128.77% 491.% 183.48%
45 non 45.1% 109.14% 50.0% 186.76%
50 non 44.9% 108.64% 48.7% 182.08%
60 non 42.9% 103.85% 45.3% 169.28%
상기 표 4에 나타낸 바와 같은 특성들을 위한 측정 방법은, 상기 회절 격자의 각도를 조정하고, 특정한 그레이 레벨들(224 그레이 레벨, 232 그레이 레벨) 내에서 0°도 정도의 천정 각도에서의 상기 표시 장치의 정규화 휘도와 45°또는 60°정도의 천정 각도들에서의 상기 표시 장치의 휘도의 차이를 측정하는 것이다. 그레이 레벨 반전을 위한 각 단위는 8 그레이 레벨들이다. 상기 그레이 레벨 반전은 다음의 그레이 레벨의 하나의 단위와 이전의 그레이 레벨의 하나의 단위 사이의 차이가 음의 값으로서 일어난다. 상기 정규화 차이는 상기 회절 격자가 0도 정도의 방위 각도를 갖는 조건과 상기 회절 격자가 다른 회전 각도들의 방위 각도를 갖는 조건 사이의 차이이다.
비교예에 있어서, (θ, Ψ)=(45, 270)의 관찰 각도에서, θ=45의 천정 각도에서의 정규화 휘도와 θ=0의 천정 각도에서의 정규화 휘도 사이의 차이 값은 224 그레이 레벨에서 최대값(56.41%)을 가진다. 따라서, θ=45의 천정 각도에서의 관찰은 상기 224 그레이 레벨을 바탕으로 한다. 상기 회절 광학 소자(462)의 회절 격자(474)의 방위 각도가 0도로부터의 편차가 증가할수록, θ=45 및 θ=0의 224 그레이 레벨에서의 정규화 휘도의 값들 사이의 차이 값이 증가한다. 상기 차이 값은 상기 편차가 약 30-40도 정도에 도달하면 최대(53.2%)가 되며, 이는 비교예(58.9%)의 경우보다 작다. 약 40도 정도의 편차 후의 상기 차이 값은 최대값보다 작아진다.
비교예에 있어서, (θ, Ψ)=(60, 270)의 관찰 각도에서, θ=60의 천정 각도에서의 정규화 휘도와 θ=0의 천정 각도에서의 정규화 휘도 사이의 차이 값은 232 그레이 레벨에서 최대값(58.92%)을 가진다. 상기 회절 광학 소자(462)의 회절 격자(474)의 방위 각도가 0도로부터의 편차가 증가할수록, θ=60 및 θ=0의 232 그레이 레벨에서의 정규화 휘도의 값들 사이의 차이 값이 증가한다. 상기 차이 값은 상기 편차가 약 45도 정도에 도달하면 최대(50.0%)가 되며, 이는 비교예(58.9%)의 경우보다 작다. 상기 표 2와 상기 표 3을 비교할 때, 상기 회절 광학 소자(462)의 회전으로부터의 영향이 상기 회절 광학 소자(212)의 회전으로부터의 영향 보다 작음을 알 수 있다.
전체적으로, 상기 회절 광학 소자(462)의 효과가 약 0-45도 정도로 낮더라도, 여전히 상기 비교예의 경우 보다는 우수하다. 따라서, 상기 회절 광학 소자(462)는 0-60도 정도의 편차 범위 내에서 사용 가능하다.
본 실시예에 있어서, 상기 그레이 레벨 반전을 향상시키기 위하여, 상기 회절 격자(474)의 방위 각도가 0±60도 정도로 설정되며, 상기 회절 격자(484)의 방위 각도가 90±60도 정도로 설정된다. 상기 내려다보는 각도 특성을 보다 향상시키기 위하여, 상기 회절 격자(474)의 방위 각도가 0±20도 정도로 설정되며, 상기 회절 격자(484)의 방위 각도가 90±20도 정도로 설정된다. 상기 회절 격자(474)의 격자 방향으로부터 상기 광 출사측 상의 상기 편광자의 편광 방향까지의 끼인 각도는 135±20도 정도이며, 상기 회절 격자(484)의 격자 방향으로부터 상기 광 출사측 상의 상기 편광자의 편광 방향까지의 끼인 각도는 45±20도 정도이다. 상기 회절 격자(474)의 격자 방향으로부터 상기 상측 액정 분자의 틸트 방향까지의 끼인 각도는 45±10도 정도이며, 상기 회절 격자(484)의 격자 방향으로부터 상기 상측 액정 분자의 틸트 방향까지의 끼인 각도는 -45±10도 정도이다. 상기 회절 격자(474)의 격자 방향으로부터 상기 상측 배향막의 배향 방향까지의 끼인 각도는 45±10도 정도이며, 상기 회절 격자(484)의 격자 방향으로부터 상기 상측 배향막의 배향 방향까지의 끼인 각도는 -45±10도 정도이다.
또 다른 실시예에 있어서, 하나의 실험은 도 39에 도시한 바와 같이 상기 회절 광학 소자(552)(S6=1㎛, S7=1㎛, D3=D4=D5=1㎛, S9=S10=S11=1㎛, K3=K4=K5=28㎛)를 구비하는 상기 N101L6-L07 타입의 액정 표시 장치를 측정하기 위해 상기 코니카 미놀타 CS-2000을 사용한다. 상기 액정 표시 장치의 화이트 상태와 블랙 상태는 상기 회절 광학 소자(552)를 매 5도마다 반시계 방향으로 회전하여 측정한다. 또한, 콘트라스트 값(화이트 상태(255 그레이 레벨)휘도/블랙 상태(0 그레이 레벨)휘도)과 매 그레이 레벨(각 그레이 레벨의 휘도/화이트 상태(255 그레이 레벨)휘도)의 정규화 휘도를 계산한다. 실험 결과들을 도 45 및 도 46에 나타낸다. 도 45 및 도 46에 있어서, 0도의 각도는, 상기 격자 영역(533)의 회절 격자(534)의 방위 각도가 135도 정도이고, 상기 격자 영역(543)의 회절 격자(544)의 방위 각도가 0도 정도이며, 상기 격자 영역(553)의 회절 격자(554)의 방위 각도가 45도 정도인 것을 나타낸다. 상기 회절 광학 소자(552)의 면적의 24.4% 정도를 상기 격자 영역(533)이 차지한다. 상기 회절 광학 소자(552)의 면적의 24.4% 정도를 상기 격자 영역(543)이 차지한다. 또한, 상기 회절 광학 소자(552)의 면적의 24.4% 정도를 상기 격자 영역(553)이 차지한다. +5도의 각도는, 상기 격자 영역(533)의 회절 격자(534)의 방위 각도가 1405도 정도이고, 상기 격자 영역(543)의 회절 격자(544)의 방위 각도가 5도 정도이며, 상기 격자 영역(553)의 회절 격자(554)의 방위 각도가 50도 정도인 것을 나타낸다. 상기 광 출사측 상의 상기 편광자의 편광 방향(505)의 방위 각도(Ψ3)가 135도 정도로 고정되고, 이에 따라 상기 회절 격자(534)의 격자 방향으로부터 상기 광 출사측 상의 상기 편광자의 편광 방향까지의 끼인 각도가 -5도 정도(또는 +175도 정도)가 되고, 상기 회절 격자(544)의 격자 방향으로부터 상기 광 출사측 상의 상기 편광자의 편광 방향(505)까지의 끼인 각도가 -50도 정도(또는 130도 정도)가 되며, 상기 회절 격자(554)의 격자 방향으로부터 상기 광 출사측 상의 상기 편광자의 편광 방향(505)까지의 끼인 각도가 -90도 정도(또는 +85도 정도)가 된다. 상기 반시계 방향의 각도는 양의 값을 가지고, 상기 시계 방향의 각도는 음의 값을 가지는 등이 된다. 상기 표시 장치를 위한 콘트라스트에 대한 회절 격자 각도의 영향을 다음 표 5, 도 45 및 도 46에 나타낸다. 특정한 그레이 레벨을 위한 상기 표시 장치의 정규화 휘도에 대한 상기 회절 격자의 각도의 조절 효과는 다음 표 6, 도 47 및 도 48에 나타낸다.
회절 격자(544)의 방위 각도 중앙 콘트라스트 회절 격자(544)의 방위 각도 중앙 콘트라스트
-85 654 5 630
-80 651 10 634
-75 630 15 634
-70 611 20 633
-65 594 25 628
-60 587 30 617
-55 581 35 613
-50 582 40 608
-45 583 45 604
-40 584 50 596
-35 585 55 598
-30 586 60 607
-25 582 65 617
-20 591 70 624
-15 592 75 638
-10 602 80 642
-5 604 85 645
0 612 90 659
상기 표 5를 참조하면, 실험 결과들로부터, 상기 회절 격자(534)의 방위 각도가 45±15도 정도가 되고, 상기 회절 격자(544)의 방위 각도가 90±15도 정도가 되며, 상기 회절 격자(554)의 방위 각도가 90±15도 정도가 됨에 따라 상기 콘트라스트를 위한 영향이 낮음을 알 수 있다. 이러한 실시예에 있어서, 상기 광 출사측 상의 상기 편광자의 편광 방향(505)과 상기 광 입사측 상의 상기 편광자의 편광 방향(515) 사이의 끼인 각도가 90도 정도이고, 상기 광 입사측 상의 상기 편광자의 편광 방향(505)의 방위 각도(Ψ3)가 135도 정도일 경우, 상기 광 출사측 상의 상기 편광자의 편광 방향(505)으로부터 상기 회절 격자(534)의 격자 방향까지의 끼인 각도는 90±15도 정도가 되고, 상기 회절 격자(544)의 격자 방향으로부터 상기 광 출사측 상의 상기 편광자의 편광 방향(505)까지의 끼인 각도는 45±15도 정도가 되며, 상기 회절 격자(554)의 격자 방향으로부터 상기 광 출사측 상의 상기 편광자의 편광 방향(505)까지의 끼인 각도는 0±15도 정도가 된다. 상기 회절 격자(544)의 격자 방향으로부터 상기 상층 액정 분자의 틸트 방향까지의 끼인 각도는 -45±15도 정도가 되고, 상기 회절 격자(554)의 격자 방향으로부터 상기 상층 액정 분자의 틸트 방향까지의 끼인 각도는 -90±15도 정도가 되며, 상기 회절 격자(534)의 격자 방향으로부터 상기 상층 액정 분자의 틸트 방향까지의 끼인 각도는 0±15도 정도가 된다. 상기 회절 격자(544)의 격자 방향으로부터 상기 상층 배향막의 배향 방향까지의 끼인 각도는 -45±15도 정도가 되고, 상기 회절 격자(554)의 격자 방향으로부터 상기 상층 배향막의 배향 방향까지의 끼인 각도는 -90±15도 정도가 되며, 상기 회절 격자(534)의 격자 방향으로부터 상기 상층 배향막의 배향 방향까지의 끼인 각도는 0±15도 정도가 된다.
일 실시예에 있어서, 상기 회절 격자(534)의 방위 각도가 -30±10도 정도이고, 상기 회절 격자(544)의 방위 각도가 15±10도 정도이며, 상기 회절 격자(554)의 방위 각도가 60±10도 정도일 때는 상기 콘트라스트에 대한 영향은 낮다. 상기 광 출사측 상의 상기 편광자의 편광 방향(505)과 상기 광 입사측 상의 상기 편광자의 편광 방향(515) 사이의 끼인 각도가 90도 정도이고, 상기 광 입사측 상의 상기 편광자의 편광 방향(505)의 방위 각도(Ψ3)가 135도 정도일 경우, 상기 회절 격자(534)의 격자 방향으로부터 상기 광 출사측 상의 상기 편광자의 편광 방향(505)까지의 끼인 각도는 165±10도 정도가 되고, 상기 회절 격자(544)의 격자 방향으로부터 상기 광 출사측 상의 상기 편광자의 편광 방향(505)까지의 끼인 각도는 120±10도 정도가 되며, 상기 회절 격자(554)의 격자 방향으로부터 상기 광 출사측 상의 상기 편광자의 편광 방향(505)까지의 끼인 각도는 75±10도 정도가 된다. 상기 회절 격자(544)의 격자 방향으로부터 상기 상층 액정 분자의 틸트 방향까지의 끼인 각도는 30±10도 정도가 되고, 상기 회절 격자(554)의 격자 방향으로부터 상기 상층 액정 분자의 틸트 방향까지의 끼인 각도는 -15±10도 정도가 되며, 상기 회절 격자(534)의 격자 방향으로부터 상기 상층 액정 분자의 틸트 방향까지의 끼인 각도는 75±10도 정도가 된다. 상기 회절 격자(544)의 격자 방향으로부터 상기 상층 배향막의 배향 방향까지의 끼인 각도는 30±10도 정도가 되고, 상기 회절 격자(554)의 격자 방향으로부터 상기 상층 배향막의 배향 방향까지의 끼인 각도는 -15±10도 정도가 되며, 상기 회절 격자(534)의 격자 방향으로부터 상기 상층 배향막의 배향 방향까지의 끼인 각도는 75±10도 정도가 된다.
회절 격자(544)의 방위 각도 그레이 레벨 반전을 위한 θ=45°의 각도 45°및 0°의 θ 사이의 정규화 휘도 차이(그레이 레벨 224) 45°의 θ 에서의 정규화 차이 60°및 0°의 θ 사이의 정규화 휘도 차이(그레이 레벨 232) 60°의 θ 에서의 정규화 차이
비교예 64-152 56.4% - 58.9% -
0 non 37.68% 100.00% 31.49% 100.00%
10 non 35.98% 95.50% 29.46% 93.57%
20 non 37.44% 99.36% 33.52% 106.47%
30 non 40.10% 106.43% 32.97% 104.69%
40 non 41.50% 110.13% 34.47% 109.47%
45 non 43.46% 115.34% 34.69% 100.65%
50 non 41.85% 111.08% 39.71% 126.11%
60 non 43.58% 115.68% 36.88% 117.12%
상기 표 6을 참조하면, 비교예에 있어서, (θ, Ψ)=(45, 270)의 관찰 각도에서, θ=45의 천정 각도에서의 정규화 휘도와 θ=0의 천정 각도에서의 정규화 휘도 사이의 차이 값은 224 그레이 레벨에서 최대값(56.41%)을 가진다. 따라서, θ=45의 천정 각도에서의 관찰은 224 그레이 레벨을 바탕으로 한다. 상기 회절 광학 소자(552)의 회절 격자(544)의 방위 각도가 0도로부터의 편차가 증가할수록, θ=45 및 θ=0의 224 그레이 레벨에서의 정규화 휘도의 값들 사이의 차이 값이 증가한다. 상기 차이 값은 상기 편차가 약 60도 정도에 도달하면 최대(43.58%)가 되며, 이는 비교예(56.4%)의 경우보다 작다. 상기 표 6과 상기 표 1을 비교할 때, 상기 회절 광학 소자(522)의 회전으로부터의 영향이 상기 회절 광학 소자(212)의 회전으로부터의 영향 보다 작음을 알 수 있다.
비교에에 있어서, (θ, Ψ)=(60, 270)의 관찰 각도에서, θ=60의 천정 각도에서의 정규화 휘도와 θ=0의 천정 각도에서의 정규화 휘도 사이의 차이 값은 232 그레이 레벨에서 최대값(58.92%)을 가진다. (θ, Ψ)=(60, 270)의 관찰 각도에서, 상기 회절 광학 소자(552)의 회절 격자(544)의 방위 각도가 0도로부터의 편차가 증가할수록, θ=60 및 θ=0의 232 그레이 레벨에서의 정규화 휘도의 값들 사이의 차이 값이 증가한다. 상기 차이 값은 상기 편차가 약 50도 정도에 도달하면 최대(39.1%)가 되며, 이는 비교예(58.9.4%)의 경우보다 작다. 약 50도 정도의 편차 후에 상기 차이 값은 상기 최대값 보다 작아진다.
전체적으로, 상기 회절 광학 소자(552)의 효과가 약 60도 정도로 낮더라도, 여전히 상기 비교예의 경우 보다는 우수하다. 따라서, 상기 회절 광학 소자(552)는 0-60도 정도의 편차 범위 내에서 사용 가능하다. 이러한 실시예에 있어서, 상기 그레이 레벨 반전을 향상시키기 위하여, 상기 회절 격자(534)의 방위 각도가 135±40도 정도로 설정되고, 상기 회절 격자(544)의 방위 각도는 0±40도 정도로 설정되며, 상기 회절 격자(554)의 방위 각도는 45±40도 정도로 설정된다. 상기 내려다보는 각도 특성을 보다 향상시키기 위하여, 상기 회절 격자(534)의 방위 각도는 135±20도 정도로 설정되고, 상기 회절 격자(544)의 방위 각도가 0±20도 정도로 설정되며, 상기 회절 격자(554)의 방위 각도는 45±20도 정도로 설정된다.
상기 회절 격자(534)의 격자 방향으로부터 상기 광 출사측 상의 상기 편광자의 편광 방향까지의 끼인 각도는 180±20도 정도이고, 상기 회절 격자(544)의 격자 방향으로부터 상기 광 출사측 상의 상기 편광자의 편광 방향까지의 끼인 각도는 135±20도 정도이며, 상기 회절 격자(554)의 격자 방향으로부터 상기 광 출사측 상의 상기 편광자의 편광 방향까지의 끼인 각도는 90±20도 정도이다. 이와 같은 실시예에 있어서, 상기 회절 격자(544)의 격자 방향으로부터 상기 상측 액정 분자(도 34의 액정 분자(428a)와 같은)의 틸트 방향까지의 끼인 각도는 45±20도 정도이고, 상기 회절 격자(554)의 격자 방향으로부터 상기 상측 액정 분자의 틸트 방향까지의 끼인 각도는 0±20도 정도이며, 상기 회절 격자(534)의 격자 방향으로부터 상기 상측 액정 분자의 틸트 방향까지의 끼인 각도는 90±20도 정도이다. 상기 회절 격자(544)의 격자 방향으로부터 상기 상측 배향막의 배향 방향까지의 끼인 각도는 45±20도 정도이고, 상기 회절 격자(554)의 격자 방향으로부터 상기 상측 배향막의 배향 방향까지의 끼인 각도는 0±20도 정도이며, 상기 회절 격자(534)의 격자 방향으로부터 상기 상측 배향막의 배향 방향까지의 끼인 각도는 90±20도 정도이다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 회절 광학 소자는 상기 표시 장치의 조건에 따라 설계된다.
도 49를 참조하면, 표시 장치는 화소(630)를 구비한다. 상기 화소(630)는 화소 단위 영역(637), 화소 단위 영역(638) 및 화소 단위 영역(639)을 포함한다. 예를 들면, 상기 화소 단위 영역(637), 상기 화소 단위 영역(638) 및 상기 화소 단위 영역(639)은 각기 서로 인접하는 긴 화소측(647)과 짧은 화소측(648)을 포함한다. 상기 화소 단위 영역(637), 상기 화소 단위 영역(638) 및 상기 화소 단위 영역(639)은 적색 화소 영역, 녹색 화소 영역 및 청색 화소 영역에 각기 해당될 수 있다. 다른 실시예들에 있어서, 상기 화소 단위 영역은 3개의 영역들에 제한되지 않을 수 있으며, 다양한 컬러들로 구성될 수 있다. 일반적으로, 상기 짧은 화소측(648)의 길이(J)는 상기 긴 화소측(647)의 길이(L)의 1/3 정도이다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 화소(630)는 블랙 및 화이트 표시 장치를 형성하기 위해 단일 컬러가 될 수 있으며, 이 경우에 있어서는 화소 단위 영역들이 각기 동일한 길이들을 갖는 화소측들(도시되지 않음)을 포함할 수 있다.
도 49를 참조하면, 이러한 실시예에 있어서, 격자 영역들(653)에 의해 구성되는 열의 장축 방향과 격자 영역들(663)에 의해 구성되는 열의 장축 방향은 모두 상기 짧은 화소측(648)의 방향에 대하여 실질적으로 평행하다. 교대로 배열되는 상기 격자 영역들(653) 및 상기 격자 영역들(663)에 의해 구성되는 행의 장축 방향은 상기 긴 화소측(647)의 방향에 대해 실질적으로 평행하다. 또한, 상기 격자 영역들(653)에 의해 구성되는 열에 있어서, 상기 격자 영역들(653) 사이의 주기(Px)는 상기 짧은 화소측(648)의 길이(J)보다 작거나 이와 동일하다. 상기 격자 영역들(663)에 의해 구성되는 열에 있어서, 상기 격자 영역들(663) 사이의 주기(Gx)도 상기 짧은 화소측(648)의 길이(J)보다 작거나 이와 동일하다. 따라서, 각 화소를 위한 광이 적어도 하나의 격자 영역(653)과 적어도 하나의 격자 영역(663)으로부터 영향을 받을 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 특정한 단일 화소 단위 내에 격자 구조 단위와 격자 밀도를 고정하는 조건에 있어서, 상기 격자 영역(653)의 주기(Px) 또는 상기 격자 영역(663)의 주기(Gx)가 상기 짧은 화소측(648)의 길이(J)보다 작거나 동일할 필요는 없으며, 이에 따라 상기 길이(J) 보다 클 수 있다. 예를 들면, 상기 짧은 화소측을 따라 주기적으로 배열되는 적색, 녹색 및 청색 회소 단위 영역들을 포함하는 표시 장치에 있어서, 상기 적색 화소 단위 영역들을 위하여, 격자들을 포함하는 하나의 행 내의 적색 화소들과 가장 인접하는 행 내의 다음의 좌측(우측) 적색 화소들이 격자들을 포함하지 않거나 다른 종류의 배열을 갖는 격자들을 포함한다.
도 49를 참조하면, 일부 실시예들에 따르면, 상기 격자 영역들(653)과 상기 격자 영역들(663)에 의해 구성되는 행에 있어서, 상기 격자 영역들(653)의 주기(Py)는 상기 긴 화소측(647)의 길이(L) 보다 작거나 이와 동일하다. 상기 격자 영역들(663)에 의해 구성되는 행에 있어서, 상기 격자 영역들(663)의 주기(Gy)도 상기 긴 화소측(647)의 길이(L) 보다 작거나 이와 동일하다. 따라서, 각 화소를 위한 광이 적어도 하나의 격자 영역(653)과 적어도 하나의 격자 영역(663)으로부터 영향을 받을 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 특정한 단일 화소 단위 내에 상기 격자 구조 단위와 상기 격자 밀도를 고정하는 조건에 있어서, 상기 격자 영역(653)의 주기(Py) 또는 상기 격자 영역(663)의 주기(Gy)가 상기 긴 화소측(647)의 길이(L) 보다 작거나 동일할 필요는 없으며, 이에 따라 상기 길이(L) 보다 클 수 있다. 예를 들면, 상기 긴 화소측을 따라 하나의 열이 격자들을 포함하고, 가장 인접하는 다음의 좌측(우측) 열이 격자들을 포함하기 않거나 다른 종류의 배열을 갖는 격자들을 포함한다.
도 50에 도시한 실시예는, 격자 영역들(673)과 격자 영역들(683)에 의해 구성되는 라인의 장축이 짧은 화소측(668) 및 긴 화소측(667)에 대해 평행하지 않은 점에서 도 49에 도시한 실시예와는 상이하다. 실시예들에 있어서, 교대로 배열되는 상기 격자 영역들(673) 및 상기 격자 영역들(683)에 의해 구성되는 라인의 장축과 상기 짧은 화소측(668) 사이의 끼인 각도(g)는 0도 보다는 크고 90도 보다는 작다. 또한, 상기 격자 영역들(673) 및 상기 격자 영역들(683)의 격자 축들은 상기 끼인 각도(g)를 따른다. 교대로 배열되는 상기 격자 영역들(673) 및 상기 격자 영역들(683)에 의해 구성되는 라인의 주기에 있어서, 상기 격자 영역(673)과 상기 격자 영역(683) 사이의 주기(F)는 J/cos(g) 보다 작거나 또는 이와 동일하다. J는 상기 짧은 화소측(668)의 길이를 나타낸다. 상기 격자 영역들(673)과 상기 짧은 화소측(668)에 의해 구성되는 라인의 장축은 이들 사이에 90-g의 끼인 각도를 가진다. 상기 격자 영역들(683)과 상기 짧은 화소측(668)에 의해 구성되는 라인의 장축은 이들 사이에 90-g의 끼인 각도를 가진다. 상기 격자 영역들(673)에 의해 구성되는 라인과 상기 격자 영역들(683)에 의해 구성되는 라인에 있어서, 상기 격자 영역들(673) 사이의 주기(V)와 상기 격자 영역들(683) 사이의 주기(Y)는 각기 J/cos(90-g) 보다 작거나 이와 동일하다. 이러한 구조 배열은 모아레 문제(
Figure 112012025832614-pat00001
)를 해결하기 위하여 사용될 수 있거나, 존재하는 전체적인 배열을 변경하지 않고 상기 표시 장치의 방향에 대해 상기 회절 소자의 주요 회절 방향을 조절하기 위해 사용될 수 있다.
도 50을 참조하면, 상기 격자 영역(673)과 상기 격자 영역(683)의 격자 축들이 이동함에 의해 보상 방향이 각도(g)로 이동한다. 이 경우에 있어서, 상기 각도(g)를 회전시키지 않으면서 상기 주요 회절 방향을 유지하기 위하여, 상기 격자 영역(673)과 상기 격자 영역(683)이 도 51에 도시한 격자 축 방향들을 변경시키지 않고 구성될 수 있다.
상기 격자 영역의 배열은 실제 요구에 따라 조절될 수 있다. 도 52 및 도 53을 참조하면, 예를 들면, 상기 격자 영역은 대응되는 화소 단위 영역에 따라 배열된다. 예를 들면, 3가지의 적색, 녹색 및 청색 화소들을 갖는 단일 단위 또는 다중의 적색, 녹색 및 청색 화소들을 갖는 단일 단위와 같은 동일한 컬러 또는 동일한 구조의 화소 단위 영역 내의 상기 격자 영역들은 동일한 정렬 방법을 가진다. 선택적으로는, 3가지의 적색, 녹색 및 청색 화소들을 갖는 단일 단위 또는 다중의 적색, 녹색 및 청색 화소들을 갖는 단일 단위와 같은 상이한 컬러들 또는 상이한 구조들의 화소 단위 영역 내의 격자 영역들은 상이한 배열 방법들을 가진다. 예를 들면, 정면도를 위해서, 화이트 그레이 레벨의 크로메틱(chromatic) 컬러는 청색이 된다. 상기 표시 장치의 정면(θ=0 정도의 관찰 각도)로부터의 화이트 그레이 레벨의 크로메틱 차이를 보상하기 위하여, 청색 화소 단위 영역 내의 격자 밀도는 적색 및 녹색 화소 단위 영역의 격자 밀도 보다 높을 수 있다. 도 54에 도시한 일 실시예에 있어서, 동일한 컬러의 화소 단위 영역들이 동일한 격자 영역에 의해 구성되는 라인을 갖도록 설계된다. 또한, 화소들 내에 배열되는 라인들의 위치는 변경될 수 있다. 이와 같이, 주기적인 구조의 격자에서 일어나기 쉬운 광학적 모아레 문제를 회피할 수 있다. 도 55에 있어서, 격자 영역들에 의해 구성되는 라인과 화소측 사이의 끼인 각도는 이러한 실시예의 동일한 끼인 각도(g1)와 같이 적절하게 조절될 수 있다. 도 56을 참조하면, 이와 같은 실시예에 있어서, 상부 화소들에 대응되는 격자 영역들에 의해 구성되는 라인들과 화소측은 이들 사이에 동일한 끼인 각도(g2)를 가진다. 하부 화소들에 대응되는 상기 격자 영역들에 의해 구성되는 라인들과 상기 화소측은 이들 사이에 다양한 끼인 각도들(g3, g4, g5, g6)을 가진다. 모든 화소는 이러한 방법으로 실질적으로 동일한 면적의 격자 영역들을 포함한다. 도 57을 참조하면, 격자 영역들에 의해 구성되는 라인들과 화소측은 이들 사이에 상이한 각도들을 가질 수 있다. 도 58을 참조하면, 이러한 실시예에 있어서, 상부 화소들에 대응되는 격자 영역들에 의해 구성되는 라인들과 화소측은 이들 사이에 동일한 끼인 각도(g8)를 가진다. 하부 화소들에 대응되는 상기 격자 영역들에 의해 구성되는 라인들과 상기 화소측은 이들 사이에 동일한 끼인 각도(g9)를 가진다. 상기 끼인 각도(g8) 및 상기 끼인 각도(g9)는 각기 90도 보다 작거나 또는 크다. 도 59에 도시한 실시예는 도 59에서 일부 격자 영역들이 라인의 장축으로부터 벗어나는 점에서 도 54에 도시한 실시예와 상이하다. 편차 정도는 상기 라인들 사이의 주기 내의 범위로 제한되어, 동일한 컬러 또는 동일한 액정(LC) 모드 등과 같은 동일한 특성을 갖는 화소들은 각기 동등하게 동일한 면적의 격자 영역들 포함한다. 각 그룹의 적색ㆍ녹색ㆍ청색(RㆍGㆍB) 화소는 이들 사이에 주기들(Λ1,…,Λn)을 갖는 격자 영역들의 격자 배열을 가진다. 일부 실시예들에 있어서, 서로 인접하는 다른 그룹들의 적색ㆍ녹색ㆍ청색(RㆍGㆍB) 화소들은 상이한 격자 배열들을 갖도록 설계될 수 있다. 상기 적색ㆍ녹색ㆍ청색(RㆍGㆍB) 화소들과 상기 격자의 사이클 구조 사이의 주기가 다시 구성될 수 있는 한 이러한 설계가 조절될 수 있다.
상기 격자 영역들에 구성되는 라인과 상기 화소측은 모아레 문제를 감소시키기 위하여 이들 사이에 상이한 끼인 각도들을 갖도록 설계될 수 있다.
실시예들에 있어서, 한 가지 실험은 도 36에 도시한 바와 같이 상기 회절 광학 소자(462)(S1=9㎛, S2=15㎛, S3=9㎛, D1=D2=1㎛, K1=K2=28㎛; 도 2 참조)를 구비하는 상기 N101L6-L07 타입의 액정 표시 장치를 측정하기 위해 상기 코니카 미놀타 CS-2000을 사용한다. 8인치 트위스티드 네마틱(TN) 패널의 화이트 상태와 블랙 상태를 측정한다. 또한, 상기 8인치 트위스티드 네마틱(TN) 패널의 콘트라스트 값들을 계산한다. 이러한 실시예에 있어서, S5=15㎛로 고정하고, 원들의 중심들 사이의 갭 거리=20(S4=8), 23(S4=5), 26(S4=2), 29(S4=1), 32(S4=4), 35(S4=7), 38(S4=10), 41(S4=13), 44㎛(S4=16)로 조절 하는 것과 같이 상기 격자 영역들 사이의 주기를 조절하는 조건이 사용된다. 실험 결과를 다음 표 7에 나타낸다.
격자의 주기 화이트 상태 블랙 상태 콘트라스트 제1 격자의 면적 제2 격자의 면적
20 126 0.24 533 38.5% 18.8%
23 111 0.24 455 33.5% 18.8%
26 116 0.25 475 29.6% 18.8%
29 138 0.23 592 26.5% 18.8%
32 146 0.23 632 24.1% 18.8%
35 172 0.22 785 22.0% 18.8%
38 165 0.22 742 20.3% 18.8%
41 184 0.22 843 18.8% 18.8%
44 202 0.21 975 17.5% 18.8%
상기 회절 광학 소자의 면적에 대한 상기 격자 영역의 면적의 비율은 계산에 의해 얻어질 수 있다. 예를 들면, 일 실시예에 있어서, 상기 격자 영역들 사이의 갭 거리가 26㎛ 내지 41㎛일 경우에 상기 콘트라스트(상기 화이트 상태의 휘도/상기 블랙 상태의 휘도와 동일한) 또는 상기 표시 장치(상기 트위스티드 네마틱(TN) 액정 표시 장치를 포함하는)의 화이트 상태의 휘도는 도 60에 도시한 바와 같이 대체로 선형의 관계를 갖는 상기 격자 영역들 사이의 갭 거리의 변화와 함께 변화될 수 있다. S5+K2=S4+K1=41㎛인 조건에 있어서, 회절 효율이 실질적으로 대칭적인 결과를 나타내고 이에 따라 표준으로 사용될 수 있기 때문에, 회절 효율의 대략적인 증가 또는 감소를 위해 구조 변화가 대응하여 예측될 수 있다. 도 60에 도시한 결과로부터, 도 2에 도시한 바와 같은 구조를 갖는 상기 격자 영역들 사이의 갭 거리가 1㎛ 정도 변화될 경우, 상기 표시 장치의 회절 효율은 약 2.33% 정도 변화될 수 있고, 즉 정규화 휘도가 2.3% 정도 변화될 수 있다. 이에 따라, 전체적인 비스듬한 회절 효과의 증가/감소를 위하여, 상기 격자 영역들 사이의 갭 거리가 41㎛ 정도로부터 선형적으로 증가되거나 감소될 수 있다. 이와 유사하게, 상기 콘트라스트도 유사한 방법으로 도출될 수 있다. 예를 들면, 10% 정도 전체적인 비스듬한 회절 효과를 증가(또는 상기 정규화 휘도를 감소)시키기 위하여, 상기 격자 영역들 사이의 갭 거리는 41㎛로부터 2.1㎛ 정도 감소되어야 한다. 예를 들면, 상기 비스듬한 회절을 10% 정도 증가시키기 위해, 상기 격자 영역들 사이의 갭 거리는 38.9㎛ 정도가 되어야 한다. 상기 비스듬한 회절을 20% 정도 증가시키기 위해서는, 상기 격자 영역들 사이의 갭 거리는 36.7㎛ 정도 등이 되어야 한다. 이와는 달리, 10% 정도 상기 정규화 휘도를 증가(또는 상기 비스듬한 회절 효과를 감소)시키기 위하여, 상기 격자 영역들 사이의 갭 거리는 41㎛로부터 2.1㎛ 정도 증가되어야 한다. 예를 들면, 상기 정규화 휘도를 10% 정도 증가시키기 위하여, 상기 격자 영역들 사이의 갭 거리가 43.1㎛ 정도가 되어야 한다. 예를 들면, 상기 정규화 휘도를 20% 정도를 증가시키기 위하여, 상기 격자 영역들 사이의 갭 거리는 45.3㎛ 정도 등이 되어야 한다.
이상, 본 발명을 예들과 예시적인 실시예(들)를 통해서 설명하였지만, 본 발명에 여기에 제한되는 것은 아님을 이해할 수 있을 것이다. 오히려, 다양한 변형예들과 유사한 배열들 및 과정들을 커버하도록 의도된 것이며, 이에 따라 모든 이러한 변형예들과 유사한 배열들 및 과정들을 포함하도록 첨부된 특허 청구 범위의 범주는 가장 폭넓게 해석되어야 할 것이다.
2, 32, 62, 82, 122, 142, 152, 182, 183, 192, 202, 212, 232, 262, 263, 271, 277, 290, 292, 322, 334, 339, 345, 402, 462, 522, 562：회절 광학 소자
10, 410：표시 장치
43, 53, 93, 103, 113, 133, 143, 145, 146, 163, 173, 185, 186, 193, 203, 205, 206, 207, 223, 264, 265, 273, 283, 272, 274, 278, 279, 280, 286, 287, 288, 291, 293, 294, 303, 313, 333, 335A. 335B, 336, 340A, 340B, 341, 343, 346, 347, 348, 353, 363, 373, 473, 483, 493, 503, 513, 523, 533, 543, 553, 573, 583, 603, 613, 653, 663, 673, 683：격자 영역
44, 54, 74, 94, 104, 114, 174, 184, 194, 204, 208, 209, 210, 214, 224, 234, 244, 254, 267, 268, 269, 275, 276, 281, 282, 334, 337A, 337B, 338, 342A, 342B, 474, 484, 534, 544, 554, 574, 584, 614：회절 격자
411：백라이트 모듈 415, 425：편광자
416：박막 트랜지스터 기판 417, 419：배향막
418：액정층 421：컬러 필터 기판
427：액정 패널 428：액정 분자
428a： 상층 액정 분자 428b：하층 액정 분자
630：화소 637, 638, 639：화소 단위 영역
647：긴 화소측 648：짧은 화소측

Claims (17)

  1. 표시 장치에 있어서,
    상기 표시 장치 상에 배치되고, 편광 방향을 갖는 제1 편광자; 및
    상기 제1 편광자의 광 출사측 상에 배치되고, 제1 회절 격자와 제2 회절 격자를 포함하는 회절 광학 소자를 구비하며, 상기 제1 회절 격자와 상기 제2 회절 격자의 격자 방향들이 다른 방위 각도들을 가지고, 상기 제1 회절 격자의 격자 방향으로부터 상기 제1 편광자의 편광 방향까지의 끼인 각도는 0±20도이며, 상기 제2 회절 격자의 격자 방향으로부터 상기 제1 편광자의 편광 방향까지의 끼인 각도는 90±20도인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 회절 격자의 격자 방향으로부터 상기 제1 편광자의 편광 방향까지의 끼인 각도는 0±15도이며, 상기 제2 회절 격자의 격자 방향으로부터 상기 제1 편광자의 편광 방향까지의 끼인 각도는 90±15도인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 회절 격자의 격자 방향으로부터 상기 제1 편광자의 편광 방향까지의 끼인 각도는 0±10도이며, 상기 제2 회절 격자의 격자 방향으로부터 상기 제1 편광자의 편광 방향까지의 끼인 각도는 90±10도인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 회절 광학 소자는 제3 회절 격자를 더 포함하며, 상기 제3 회절 격자의 방위 각도는 상기 제1 회절 격자 및 상기 제2 회절 격자의 방위 각도들과 상이한 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 제3 회절 격자의 격자 방향으로부터 상기 제1 편광자의 편광 방향까지의 끼인 각도는 135±20도인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 제3 회절 격자의 격자 방향으로부터 상기 제1 편광자의 편광 방향까지의 끼인 각도는 135±15도인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  8. 제 5 항에 있어서, 상기 제1 회절 격자의 격자 방향으로부터 상기 제1 편광자의 편광 방향까지의 끼인 각도는 0±15도이고, 상기 제2 회절 격자의 격자 방향으로부터 상기 제1 편광자의 편광 방향까지의 끼인 각도는 90±15도이며, 상기 제3 회절 격자의 격자 방향으로부터 상기 제1 편광자의 편광 방향까지의 끼인 각도는 135±15도인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 편광자가 배치된 상기 표시 장치의 일측에 대향하는 상기 표시 장치의 타측에 배치되는 제2 편광자를 더 포함하며, 상기 제1 편광자의 편광 방향과 상기 제2 편광자의 편광 방향 사이의 끼인 각도는 90도인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 수평 축으로부터 측정되는 상기 제1 편광자의 편광 방향의 방위 각도는 135도인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  11. 표시 장치에 있어서,
    백라이트 모듈; 및
    상기 백라이트 모듈 상에 배치되는 액정 패널을 포함하며 영상을 표시하는 액정 표시 장치를 구비하며, 상기 액정 패널은,
    제1 기판;
    상기 제1 기판 상에 배치되는 제1 배향막;
    제2 기판;
    상기 제2 기판 상에 배치되는 제2 배향막을 포함하고, 상기 제1 배향막과 상기 제2 배향막의 배향 방향들이 상이한 방위 각도들을 가지며;
    상기 제1 배향막과 상기 제2 배향막 사이에 배치되는 액정층; 및
    상기 액정 표시 장치의 광 출사측 상에 배치되고, 제1 회절 격자와 제2 회절 격자를 포함하는 회절 광학 소자를 구비하며, 상기 제1 회절 격자의 격자 방향의 방위 각도가 상기 제2 회절 격자의 격자 방향의 방위 각도와 상이하고, 상기 제1 회절 격자의 격자 방향으로부터 상기 제1 배향막의 배향 방향까지의 끼인 각도는 90±20도이며, 상기 제2 회절 격자의 격자 방향으로부터 상기 제1 배향막의 배향 방향까지의 끼인 각도는 0±20도인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  12. 영상을 표시하는 액정 표시 장치에 있어서,
    액정 패널을 구비하며, 상기 액정 패널은
    제1 기판;
    제2 기판; 및
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 배치되는 액정층을 구비하고, 상기 액정층은 액정 분자들을 포함하며, 상기 제1 기판에 인접하는 상기 액정 분자들의 적어도 하나가 제1 액정 틸트(tilt) 방향을 가지고, 상기 제2 기판에 인접하는 상기 액정 분자들의 적어도 하나가 제2 액정 틸트 방향을 가지며, 상기 제1 액정 틸트 방향의 방위 각도가 상기 제2 액정 틸트 방향의 방위 각도와 상이하고,
    상기 액정 패널의 광 출사측 상에 배치되고, 제1 회절 격자 및 제2 회절 격자를 포함하는 회절 광학 소자를 구비하며, 상기 제1 회절 격자의 격자 방향의 방위 각도가 상기 제2 회절 격자의 격자 방향의 방위 각도와 상이하고, 상기 제1 회절 격자의 격자 방향으로부터 상기 제1 액정 틸트 방향까지의 끼인 각도는 90±20도이며, 상기 제2 회절 격자의 격자 방향으로부터 상기 제1 액정 틸트 방향까지의 끼인 각도는 0±20도인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
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