KR100671174B1 - 반사형 액정 표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 도광판이, 굴절률이 1.40 내지 1.55의 범위이고 전광선 투과율이 90% 이상인 접착층을 통하여, 반사층을 갖는 액정 표시소자와 밀착되어 있는 반사형 액정 장치에 관한 것이며, 이러한 도광판은 입사면으로부터의 입사광이 상면에 형성된 프리즘상 요철을 통하여 하면으로부터 방출되고, 하면으로부터의 방출광이 하면의 기준 평면에 대한 법선에 대하여 30도 이하의 각도 방향에서 최대 강도를 나타내는 한편, 상기 언급된 30도 이하 각도 방향의 상면으로부터의 누출광의 최대 강도가 상기 언급된 하면으로부터의 방출광의 최대 강도의 1/5 이하이고 하면으로부터의 입사광이 상면으로부터 투과된다.
반사형 액정 표시장치, 액정 표시소자, 프리즘상 요철, 도광판, 전광선 투과율.

Description

반사형 액정 표시장치 {Reflection type liquid-crystal display unit}
도 1은 반사형 액정 표시장치의 측면도이다.
도 2는 또다른 반사형 액정 표시장치의 측면도이다.
도 3은 특정 양태에 따르는 표시상에 관한 설명도이다.
도 4는 도광판을 설명하는 투시도이다.
도 5a 내지 도 5c는 다른 도광판을 도시한 측면도이다.
도 6a 및 도 6b는 프리즘상 요철을 도시한 측면도이다.
도 7은 특정 양태에 따르는 도광판의 발광 특성에 관한 설명도이다.
도 8은 평면 광원 장치의 측면도이다.
도 9는 통상적인 기술 분야에 따르는 발광 특성에 관한 설명도이다.
도 10은 통상적인 기술 분야에 따르는 표시상에 관한 설명도이다.
본 발명은 광 이용 효율이 탁월하고 표시상이 선명하며 용이하게 표시되는 반사형 액정 표시장치에 관한 것이다.
본원은 본원에 참조문헌으로 인용되는 일본 특허원 제(평)10-146510호를 기초로 한다.
도광판을 공기 층을 통하여 액정 표시소자의 시인측에 배치시켜 이러한 도광판의 측면으로부터의 입사광이 발광 수단을 통하여 상면과 하면 중의 어느 하나로부터 방출되도록 하는 프론트 라이트 시스템(front light system)이 개발된 바 있다. 이러한 프론트 라이트 시스템에 적합한 다양한 도광판이 논의되어 왔다.
그러나, 도광판과 액정 표시소자 사이에 개재된 공기 층에서 상당한 반사 손실이 발생하여, 그 결과 명도가 저하되거나 반사광에 의한 시인이 차단되어 시인성(視認性)이 크게 저하된다는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 프론트 라이트 시스템에 적합한 도광판을 수득함으로써 광 이용 효율이 탁월하고 표시상이 선명하며 용이하게 표시되는 반사형 액정 표시장치를 수득하는 것이다.
본 발명의 한 국면에 따르면, 상면, 하면 및 광 입사면을 갖고, 상면에 형성된 프리즘상 요철(prismatic irregularity)로 이루어진 발광 수단이 장착되어 있어, 입사면으로부터의 입사광이 발광 수단을 통하여 하면으로부터 방출되고, 이러한 하면으로부터의 방출광이 하면의 기준 평면에 대한 법선에 대하여 30도 이하의 각도 방향에서 최대 강도를 나타내는 한편, 30도 이하의 각도 방향의 상면으로부터의 누출광의 최대 강도가 하면에서의 최대 강도의 1/5 이하인 도광판과,
반사층이 구비되어 있고, 당해 반사층이, 굴절률이 1.40 내지 1.55의 범위이고 전광선 투과율(whole light transmittivity)이 90% 이상의 범위인 접착층을 통하여 도광판의 하면과 밀착되도록 배치된 액정 표시소자를 포함하는, 반사형 액정 표시장치가 제공된다.
본 발명의 양태 및 이점은 첨부된 도면과 연계해서 기재된 다음의 바람직한 양태의 상세한 설명으로부터 명백할 것이다.
본 발명에 따르는 반사형 액정 표시장치에서는, 반사층이 구비된 액정 표시소자가 굴절률이 1.40 내지 1.55의 범위이고 전광선 투과율이 90% 이상인 접착층을 통하여 도광판의 하면과 밀착되도록 배치되며 이러한 도광판은 도광판의 하면으로부터의 입사광이 이의 상면으로부터 투과되도록 배열된다. 본원에서 사용된 도광판에서는, 이러한 도광판의 입사면으로부터의 입사광이 상면에 형성된 프리즘상 요철로 이루어진 발광 수단을 통하여 하면으로부터 방출되고, 이러한 하면으로부터의 방출광이 하면의 기준 평면에 대한 법선에 대하여 30도 이하 범위의 각도 방향에서 최대 강도를 나타내는 한편, 상기 언급된 30도 이하 각도 방향의 상면으로부터의 누출광의 최대 강도는 상기 언급된 하면으로부터의 방출광의 최대 강도의 1/5 이하이다.
본 발명에 따르는 반사형 액정 표시장치의 한 예가 도 1 및 2에 도시되어 있다. 도면 부호 1은 도광판을 나타내고; 2는 접착층을 나타내며; 6은 액정 표시소자를 나타낸다. 한편, 상기 도광판의 한 예가 도 4 및 도 5a 내지 5c에 도시되어 있다. 도면 부호 11, 16 및 17은 각각 프리즘상 요철로 이루어진 발광 수단이 장착된 상면을 나타내고; 13은 입사면을 나타내며; 14는 횡측면을 나타내고; 15는 입사면과 반대편에 위치한 말단부를 나타낸다.
도광판은 입사면으로부터 입사되는 광을, 상면에 형성되고 프리즘상 요철로 이루어진 발광 수단을 통하여 하면을 벗어나 방출하는 작용을 한다. 일반적으로, 도광판은 상면, 이와 반대편에 위치한 하면 및 이러한 상면과 하면 사이의 측면에 의해 형성된 입사면을 갖는 판상체로 구성된다. 이러한 판상체는 균일한 두께 등을 갖는 판일 수 있지만, 도면에 도시된 바와 같이, 입사면(13)과 반대편에 위치한 반대편 말단부(15)의 두께는 바람직하게는 입사면의 두께보다 더 작으며, 보다 바람직하게는 입사면의 50% 이하이다.
이러한 반대편 말단부의 두께가 더 감소되는 경우, 도 6a, 6b 또는 7에서 굵은 화살표로 나타낸 바와 같이, 입사면으로부터의 입사광이, 입사 항로가 반대편 말단부에 도달할 때까지 상면에 형성된 발광 수단에 효율적으로 입사되면서 입사광이 반사 등에 의해 하면으로부터 방출되어, 입사광이 표적 평면에 효율적으로 공급될 수 있다는 이점이 있다. 또한, 도광판의 중량을 감소시킬 수 있다는 또 다른 이점이 있다. 예를 들면, 도광판의 상면이 도 5a에 도시된 바와 같이 직선면을 따라 형성되는 경우, 도광판의 중량은 두께가 균일한 도광판의 중량보다 약 75% 정도 감소시킬 수 있다.
발광 수단을 구성하는 프리즘상 요철들은 등변면으로 이루어진 돌출부 또는 오목부에 의해 형성될 수 있지만, 광 이용 효율 관점에서 장변면 및 단변면으로 이루어진 돌출부 또는 오목부에 의해 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 프리즘상 요철들의 예가 도 6a 및 6b에 도시되어 있다. 도면 부호 2a는 돌출부를 나타내고; 2b는 오목부를 나타내며; 21 및 23은 단변면을 나타내며; 22 및 24는 장변면을 나타낸다. 특정 부분이 돌출부인지 오목부인지의 여부는, 단변면과 장변면의 교차점(정점)이 이러한 단변면과 장변면의 교차점을 연결하고 있는 직선으로부터 바깥쪽으로 돌출되었는지 아니면 직선 안으로 들어갔는지에 따라서 규정된다.
즉, 도 6a 및 6b에 도시된 예를 기본으로 하는 경우, 특정 부분이 돌출부인지 오목부인지의 여부는 돌출부(2a) 또는 오목부(2b)을 구성하는 단변면과 장변면(21 및 22 또는 23 및 24)의 교차점(정점)이 이러한 단변면과 장변면의 교차점을 연결하고 있는 가상의 직선(20)으로부터 바깥쪽으로 돌출되었는지 아니면 안쪽으로 들어갔는지에 따라서 결정된다.
도 7에 도시된 바와 같은 본 발명에 따르는 도광판에서는, 입사면(13)을 통하여 입사광(굵은 화살표로 나타냄)으로부터 유도되는, 하면(12)으로부터의 출사광의 최대 강도 A의 방향 θ3은 하면의 기준 평면에 대한 법선 H(정면 방향)에 대하여 30도 이하의 각도 방향으로 존재하며, 상기 언급된 30도 이하 각도 방향의 상면으로부터의 누출광의 최대 강도는 상기 언급된 하면으로부터의 방출광의 최대 강도 A의 1/5 이하이다.
상기 언급된 상면으로부터의 누출광은 최대 강도 A를 나타내어 반사 층 상에서 반사되는 빛인 반사광과 중첩되는 경향이 있다. 하면 출사광에 대한 상면 누출광의 최대 강도 비율이 클 경우, 누출광이 표시상의 강도를 상당히 소멸시켜 콘트라스트를 저하시키는 경향이 있다.
즉, 도 9 및 10에 도시된 바와 같이, 발광 수단으로서 확산된 도트를 지니거나 극히 작은 요철들을 나타내는 통상적인 도광판에서는, 특정 측면으로부터 입사된 투과광이 도광판(18)의 발광 수단에 의한 산란에 의해 실질적으로 전 방향적으로 갈라지게 된다. 이러한 산란 특징에 의해, 하면으로부터의 출사광 α1 뿐만 아니라 상면으로부터의 누출광 β3은 하면에 대한 법선 H에 대하여 약 60도 각도의 방향 θ4에서 최대 강도 B 및 b를 나타내고, 이들 강도 모두는 실질적으로 서로 동등하다. 따라서, 광량은, 특히 상기 언급된 법선에 대하여 위로 약 15도에서부터 아래로 약 30도까지의 범위 내에서 수직으로 연장되어 있고 좌측 약 30도에서부터 우측 약 30도까지의 범위 내에서 횡적으로 연장되어 있는 시각 내의 시인성에 있어서 효과적인 방향으로 감소되어, 표시의 명도가 불량해진다. 표시상을 형성하는 하면으로부터의 출사광 α2가 상면으로부터의 누출광 β4와 중첩되어 표시의 콘트라스트가 불량해질 뿐만 아니라, 이러한 광을 끈 경우에는, 산란광 γ2로 인해 표시상이 하얗게 희미해지기 때문에 표시의 콘트라스트가 불량하다. 따라서, 표시상을 눈에 띄게 혼란시키도록 도광판에서 광을 산란시킴으로써 표시 광 γ1 및 γ3을 혼합한다.
한편, 일본 공개특허공보 제(소) 62-73206호에 따르는 45도 경사면과 수평면에 의해 구성된 프리즘상 발광 수단을 갖는 도광판은 표시 화질을 저하시키는 다음과 같은 문제점을 야기시킨다. 즉, 상면으로부터의 누출광량이 많고 이러한 누출광이 상기 언급된 바와 동일한 방식으로 표시상을 형성하는 하면으로부터의 출사광과 중첩되어 콘트라스트를 저하시킨다. 또한, 출사각이 큰 출사광량은 많고 시인성에 있어서 효과적인 방향의 광량은 적기 때문에, 표시의 명도가 저하된다.
따라서, 선명하고 명료한 표시상을 형성하기 위해서는, 본 발명에서 앞서 나타낸 바와 같이, 측면으로부터의 입사광이, 특히 상기 언급된 시각 범위 내에서 도 7에 도시된 바와 같은 하면에 대한 법선 H의 방향과 가능한 한 근접한 각 θ3에서 고 지향성 및 고 압축성으로 하면으로부터 광 A로서 방출되도록 해주는 도광판이 요구된다.
또한, 반사형 액정 표시장치에서는, 통상적으로, 평균 산란각이 약 5 내지 약 15도의 범위인 조면 반사층을 통하여 균일하고도 명료하게 특정 화상을 표시하고자 한다. 따라서, 다음 문제점이 발생되는 경향이 있다. 즉, 큰 각도에서 반사층에 입사하는 광량이 상기 언급된 선행 기술 분야의 도광판(도 9: B, 및 도 10: α1)에서와 같이 클 경우에는, 시인성에 있어서 효과적인 방향에서의 광량이 감소되어 특정 화상을 선명하게 표시하는 것이 어려워지게 된다. 또한, 이러한 표시는 큰 각도에서는 시각적으로 상하 전도되기 쉽기 때문에, 전기장 복굴절 유형의 표시에서의 색상 변화가 증가하게 된다.
추가로, 반사형 액정 표시장치는 콘트라스트비가 통상적으로 1:5 내지 1:20의 범위이기 때문에, 누출광과 표시상의 중첩은 이러한 콘트라스트비에 상당한 영향을 미친다. 콘트라스트를 개선시키기 위해서는, 상면으로부터의 누출광 a가 도 7에 도시된 바와 같이 가능한 한 많이 표시상을 형성하는 하면으로부터의 출사광 A와 중첩되지 못하게 할 필요가 있고, 특히 상기 언급된 시각 내에서의 광의 중첩이 가능한 한 상당히 감소되는 것이 요구된다.
상기 언급된 반사형 액정 표시장치의 경우에 있어서는, 도 7에 도시된 바와 같이 입사면(13)과 하면(12)의 양 기준 평면에 대한 수직면(vertical plane)(예시된 절단면)에 대하여 상기 언급된 최대 강도 A의 방향 θ3이 28도 이하, 바람직하게는 25도 이하, 더욱 바람직하게는 20도 이하가 되도록 고안된 도광판이 명도, 콘트라스트 등의 표시 화질을 개선시킨다는 관점에서 바람직하다.
또한, 입사면(13) 측을 상기 언급된 법선 H에 대하여 네가티브 방향으로 간주하는 경우에는, 최대 강도 A의 방향과 동일한 각 θ3에서 상면(11)으로부터의 누출광 a의 강도는 최대 강도 A의 1/10 이하, 바람직하게는 1/15 이하, 더욱 바람직하게는 1/20 이하가 되도록 가능한 한 작은 값을 취하는 도광판이 요구된다. 이러한 누출광 a가 최대 강도 A를 나타내는 광의 포지티브 반사 방향과 중첩되기 때문에, 누출광 a는 표시상의 강도를 상당히 소멸시켜, a/A 비가 클 경우에만 상기 언급된 바와 같이 콘트라스트를 저하시킨다.
최대 강도 방향, 최대 강도 대 누출광 강도 비율 등의 상기 언급된 특징을 달성하기 위한 관점에서 바람직한 발광 수단은 도 6a 및 6b에 도시된 바와 같이, 하면(12)의 기준 평면에 대하여 30 내지 45도 범위의 각도로 경사진 단변면(θ1)과 0도 초과 10도 이하 범위의 각도로 경사진 장변면(θ2)에 의해 구성된 프리즘상 요철(2a 또는 2b)의 반복 구조를 지니고 있다.
이러한 구조에서는, 입사면(13) 측으로부터 반대편 말단부(15) 쪽으로 경사진 사면으로서 형성된 단변면(21 및 23)이 상기 입사면으로부터의 입사광의 일부분이고 단변면에 입사되는 광을 반사하여, 이와 같이 반사된 광이 하면(발광 표면)에 공급되도록 한다. 이러한 경우, 단변면의 경사각 θ1이 30 내지 45도 범위로 설정되면, 투과광이 도 6a 및 6b에서 다각형 화살표로 도시한 바와 같이 하면과 직각을 이루게 반사될 수 있기 때문에, 도 7에 도시된 바와 같이 하면의 법선 H에 대하여 30도 각도 내에서 최대 강도 A의 방향 θ3을 나타내는 하면 출사광을 효율적으로 수득하는 것이 가능하다.
누출광의 억제, 시인 혼란 억제 등과 같은 상기 언급된 성능 관점에서는, 단변면의 경사각 θ1이 32 내지 43도, 바람직하게는 35 내지 42도 범위로 설정되어야 한다. 단변면의 경사각 θ1이 30도 보다 작을 경우에는, 하면 출사광의 최대 강도의 방향이 상기 법선에 대하여 큰 각을 취할 것이기 때문에, 시인성에 효과적으로 이용될 수 있는 광량이 감소되고 광의 명도가 불량해지는 경향이 있다. 경사각 θ1이 45도를 초과하는 경우에는, 상면으로부터의 누출광량이 증가하는 경향이 생길 것이다.
한편, 장변면은 이에 입사된 투과광을 반사시켜 이와 같이 반사된 광을 단변면에 공급할 뿐만 아니라, 반사형 액정 표시장치의 경우에는 액정 표시소자로부터 표시상을 전송시킬 수 있다. 따라서, 하면의 기준 평면(12)에 대한 장변면의 경사각 θ2는 0도 초과 10도 이하 범위로 설정되는 것이 바람직하다.
그 결과, 경사각 θ2 보다 큰 각도로 투과된 광은 도 6a 및 6b에서 다각형 화살표로 도시한 바와 같이 장변면(22 및 24)에 입사되어 이 위에서 반사된다. 이러한 경우, 장변면의 경사각에 따라서 하면(12)와 평행하여 위치된 각도에서 반사된 광이 단변면(21 및 23)에 입사하여 이 위에서 반사되고, 상기 언급된 평행화를 기준으로 하여 잘 수렴시켜, 하면(12)으로부터 방출된다.
그 결과, 단변면에 직접적으로 입사된 투과광 뿐만 아니라 장변면에 입사된 광이 이 위에서 반사된 후에 단변면에 입사된 투과광을 단변면 상에서의 반사를 통하여 하면에 공급할 수 있다. 따라서, 그 만큼 광 이용 효율을 개선시키는 것이 가능하다. 또한, 장변면에 반사된 다음, 단변면에 입사된 광의 경사각을 고정시키는 것이 가능하고, 반사각이 산란되지 못하게 할 수 있기 때문에, 출사광의 평행 집광화가 수득될 수 있다.
따라서, 단변면과 장변면의 경사각을 조정함으로써 출사광에 방향성을 부여할 수 있다. 따라서, 광을 하면과 수직 방향 또는 수직 방향과 근접한 각도로 방출시킬 수 있다.
장변면의 경사각 θ2가 0도인 경우에는, 투과광을 평행화시키는 효과가 떨어지게 된다. 경사각 θ2가 10도를 초과하게 되면, 장변면에 대한 광의 입사비가 감소되고 광을 반대편 말단부에 공급하는 것이 불충분해지기 때문에, 발광이 균일하지 못하게 되는 경향이 있다. 또한, 도광판의 절단면 형태에 대해서는, 반대편 말단부 측 두께를 감소시키는 것이 어렵고, 프리즘상 요철에 입사하는 광량이 감소되어 발광의 효율이 저하되는 경향이 있다. 투과광의 평행화에 근거한 출사광의 집광, 누출광에 대한 억제 등과 같은 상기 언급된 성능 관점에서는, 장변면의 경사각 θ2가 8도 이하, 바람직하게는 5도 이하로 설정되어야 한다.
상기 언급된 도광판의 장변면을 통한 표시상의 시인성 관점에서는, 장변면 사이의 경사각 θ2 차이가 5도 이하, 바람직하게는 4도 이하, 더욱 바람직하게는 3도 이하가 되도록 장변면을 설계한다. 한편, 서로 인접한 장변면 사이의 경사각 θ2 차이가 1도 이하, 바람직하게는 0.3도 이하, 더욱 바람직하게는 0.1도 이하가 되도록 설정한다.
따라서, 표시상을 투과하는 장변면 사이의 경사각 θ2 차이로 인한 표시상에 대한 영향을 억제시키는 것이 가능하다. 장변면에서의 전송 각의 편향이 위치에 따라 상당히 다양한 경우에는, 표시 화질이 부자연스럽다. 특히, 서로 인접한 화소(picture element) 간에 전송된 화상의 편향차가 클 경우에는, 표시상이 극도로 부자연스럽게 되기 쉽다.
장변면 사이의 경사각 θ2는 상기한 0도 초과 10도 이하 범위인 것으로 간주된다. 즉, 광이 장변면을 통하여 투과되는 경우에 굴절에 의해 야기된 표시상의 편향이 상기 허용가능한 수치 이내가 되도록 억제될 수 있도록, 경사각 θ2을 작은 값으로 설정하는 것으로 간주된다. 이러한 목적이 수직 방향 근처의 관찰점을 설정함으로써 최적화된 액정 표시장치의 시인 방향을 변화시키는 것은 아니다.
표시상이 편향되는 경우에는, 최적의 시인 방향이 수직 방향 근처로부터 이동된다. 또한, 표시상의 편향이 클 경우에는, 최적의 시인 방향이, 누출광이 도광판의 상면으로부터 방출되는 방향으로 접근하기 때문에, 표시상이 이의 콘트라스트를 저하시키는 영향을 받기 쉽다. 장변면의 경사각 θ2가 0도 초과 10도 이하의 범위로 설정되는 조건에는 또한, 투과광의 산란 영향 등이 무시될 수 있는 조건이 포함된다.
표시상이 상기 언급된 바와 같이 혼란스러워지는 것을 방지하기 위해서는, 상면으로부터 하면으로 투과된 광과 하면으로부터 상면으로 투과된 광이 가능한 한 많이 산란되어지는 것을 방지시켜야 한다. 반사형 액정 표시장치에 제공된 프론트 라이트는 암실에서도 시각적으로 인식할 수 있도록 해주는 보조 광원이다. 시각적 인식은 통상적으로, 전력 소모를 감소시킬 목적으로 실내 광 또는 자연광 등의 외부 광을 이용함으로써 실행되기 때문에, 정면광이 꺼지게 되는 본래 상태의 도광판에 의해 외부광의 입사가 차단되는 경우에는, 표시가 어두어지게 된다. 또한, 광이 도광판에 의해 산란되는 경우에는, 표면이 하얗게 변하여, 콘트라스트가 저하되거나 표시상의 혼합으로 인해 장애를 일으킨다.
밝은 표시상을 수득하기 위해서는, 도광판의 외부광 입사 효율이 우수하고, 액정 표시소자에서의 표시상의 광 전송 효율이나 발광 효율이 탁월한 것이 바람직하다. 따라서, 발광 수단이, 하면의 기준 평면에 대하여 장변면의 투영된 영역이 단변면의 것의 5배 이상, 바람직하게는 10배 이상, 더욱 바람직하게는 15배 이상인 프리즘상 요철로 구성되는 것이 바람직하다. 그 결과, 액정 표시소자로부터 방출된 대부분의 표시상이 장변면을 통하여 전송될 수 있다.
액정 표시소자로부터 방출된 표시상이 전송되면, 단변면으로 입사된 표시상이 상면으로부터 방출되지 않도록 입사면쪽으로 반사되거나, 또는 이것이 편향되어 하면에 대한 법선에 대하여 장변면을 통하여 전송된 표시상과는 매우 상이하고 이와는 반대편 방향으로 방출된다. 따라서, 단변면에 입사된 표시상은 장변면을 통하여 전송된 표시상에 대해서는 거의 영향을 미치지 않는다. 따라서, 이러한 관점에서 보면, 단변면이 액정 표시소자의 어떠한 화소에 대해서도 편재화되지 않는 것이 바람직하다. 이를 강력하게 설정하기 위해서는, 단변면이 화소 전체에 대해 중첩되는 경우, 장변면을 통한 수직 방향 근처의 표시상의 시인성이 거의 수득될 수 없다.
따라서, 표시가 표시 투과광의 결핍으로 인해 부자연스러워지는 것을 방지하기 위해서는, 단변면이 화소와 중첩되는 영역을 감소시켜 장변면을 통한 충분한 광 전송이 보장되도록 하는 것이 바람직하다. 액정 표시소자의 화소 피치가 100 내지 300㎛의 범위로 설정되는 경우, 상기 언급된 관점에서, 하면의 기준 평면에 대한 투영 폭에 대해 40㎛ 이하, 바람직하게는 1 내지 20㎛, 더욱 바람직하게는 5 내지 15㎛의 범위의 단변면을 형성시키는 것이 바람직하다.
또한, 상기 언급된 관점에서 보면, 단변면 간의 거리가 긴 것이 바람직하다. 한편, 이러한 단변면은 상기 언급된 바와 같이 입사면 입사광을 방출시키는 기능을 갖고 있는 필수 부분이기 때문에, 단변면 간의 거리가 너무 긴 경우에는, 점등시의 조명이 불량해져서 부자연스러운 표시가 발생될 수 있다. 상기 언급된 현상들을 고려하면, 프리즘상 요철 2a 및 2b의 반복 피치 P가 도 6a 및 6b에 도시된 바와 같이 50㎛ 내지 1.5mm의 범위로 설정되는 것이 바람직하다. 이어서, 상기 피치를 고정시킬 수 있거나, 불규칙적일 수 있는데, 예를 들면, 랜덤한 피치를 지니거나, 예정된 수의 피치 단위의 랜덤하거나 규칙적인 조합을 지닐 수 있다.
프리즘상 요철로 이루어진 발광 수단의 경우에는, 액정 셀의 화소와의 간섭으로 인해 모아레(moier)가 발생될 수 있다. 액정 표시장치의 화소 피치가 통상적으로 약 50 내지 약 500㎛의 범위내이기 때문에, 약 50㎛의 피치를 갖는 정보가 시각적으로 선명하게 인식될 수 있도록 투과광에 대한 도광판의 영향이 가능한 한 많이 제한되어야 한다. 이러한 경우, 화소와의 간섭으로 인해 야기된 모아레를 제한시키는 탁월한 표시 화질이 또한 요구된다.
발광 수단을 형성하는 프리즘상 요철들의 피치를 조정함으로써 모아레를 방지할 수 있긴 하지만, 상기 언급된 바와 같이 프리즘상 요철들의 피치의 바람직한 범위가 있다. 따라서, 바람직한 피치 범위 내에서 모아레가 나타나는 경우를 해결하기 위한 방법이 고려된다.
본 발명에서는, 프리즘상 요철들이 화소들을 가로질러 배열되도록 입사면의 기준 평면에 대하여 경사지도록 하여, 모아레의 발생을 방지시키는 시스템을 제공하는 것이 바람직하다. 이러한 경우, 경사각이 너무 클 경우에는, 단변면을 통하여 반사된 광이 편향되어, 출사광 방향으로 큰 편차가 발생된다. 그 결과, 도광판의 광 전송 방향의 발광 강도의 이방성이 너무 커지게 되어 광 이용 효율이 또한 저하된다. 상기 언급된 사실은 표시 화질의 저하를 유발시키기 쉽다.
이러한 관점으로부터, 입사면의 기준 평면에 대하여 프리즘상 요철의 배열 방향의 경사각, 즉 프리즘상 요철들의 능선 방향의 경사각이 ±30도, 바람직하게는 ±25도, 더욱 바람직하게는 ±20도 내로 설정되는 것이 바람직하다. 부호 ±는 입사면에 대한 경사 방향을 의미한다. 부호가 무시할 만한 수준이면, 가능한 한 많이 입사면과 평행하여 프리즘상 요철들의 배열 방향을 만드는 것이 바람직하다.
도광판을 상기 언급된 바와 같이 목적하는 형태로 성형시킬 수 있다. 도광판이 쐐기형(wedge shape)으로 성형된 경우일지라도, 면 형태는 예를 들면, 도 5a에 도시된 바와 같은 직선(11) 또는 도 5b 또는 5c에 도시된 바와 같은 곡선(16 또는 17)으로 한정적이고도 목적하는 바대로 성형시킬 수 있다.
또한, 발광 수단을 형성하는 프리즘상 요철들이 항상 도 6a 및 6b에 도시된 직선들(21, 22, 23 및 24)로 구성되도록 요구되는 것은 아니지만, 이들은 굴곡면, 곡선 등을 포함한 목적하는 면 형태로 구성될 수 있다. 프리즘상 요철들은 상이한 형태 등 뿐만 아니라 상이한 피치를 갖는 요철들을 조합함으로써 형성될 수 있다. 추가로, 이러한 프리즘상 요철들은 연속되는 모서리를 갖는 일련의 돌출부 또는 오목부로서 형성될 수 있거나, 또는 예정된 간격으로 모서리 방향에서 불연속적이고도 간헐적으로 배열되는 돌출부 또는 오목부로서 형성될 수 있다.
도광판의 하면과 입사면의 형태는 특정하게 제한되는 것은 아니지만, 바람직하게 결정될 수 있다. 일반적으로, 하면은 평평한 선으로 구성되고 입사면으로 하면과 직각을 이루게 한다. 그러나, 입사광 효율을 개선시키기 위해서는 입사면을, 예를 들면, 광원의 바깥쪽 원주에 상응한, 굴곡진 오목한 형태 등으로 만들 수 있다. 추가로, 입사면을 입사면과 광원 사이에 놓여진 도입 부분을 갖도록 배열될 수 있다. 이러한 도입 부분은 광원 등의 형태와 상응하게 바람직한 형태를 갖도록 만들 수 있다.
발광 수단이 스크래치되거나 와이퍼에 의해 닳아지는 것 등을 방지시키기 위해서는 필요에 따라 도광판의 상면에 경질 피복층을 제공할 수 있기 때문에, 상기 언급된 발광 특징이 장기간 동안 유지된다. 이러한 경질 피복층은 유리 물질, 특히 경질 유리 물질, 예를 들면, 이산화규소, 지르코니아 등으로 만든 진공-침착 필름, 경질 중합체, 예를 들면, 규소 중합체, 플루오로 중합체 등으로 만든 피복 필름 등과 같이 적합한 선행 기술 형성방법에 의해 만든 투명한 경질 필름으로서 성형될 수 있다.
또한, 도광판을 이의 상면에서 바라본 경우의 시야각에 따라 발광 수단은 도광판의 하면 상 또는 액정 셀의 반사 표면 상에 반사된 발광 수단의 패턴으로 간섭되어 간섭 무늬를 형성하는 모아레 현상을 일으킨다. 이러한 모아레 현상은 표시 화질을 떨어뜨린다. 따라서 모아레 현상으로 인해 표시 화질이 떨어지는 것을 방지하기 위해서는 필요에 따라 도광판의 하면에 미세하고 거친 구조를 제공할 수 있다. 이와 같이 미세한 조도는 도광판의 하면을 거칠게 만드는 방법 또는 도광판의 하면에 수지층이나 투명한 미립자를 함유하는 확산 시트를 제공하는 방법 등과 같이, 통상적인 확산층에 적용된 통상적인 적합한 방법에 의해 형성될 수 있다.
추가로, 하면으로부터의 반사광에 의해 야기된 상면에 대한 누출광으로 인한 표시상의 콘트라스트 저하를 방지하도록 하면에 대한 반사를 억제하기 위해서는 필요에 따라 반사 방지층을 도광판의 하면에 제공할 수 있다. 이러한 반사 방지층은 광학 다층 필름 또는 저굴절률 층을, 예를 들면, 투명한 유전 물질, 불소 함유 중합체, 저밀도 물질 등으로부터 제조하는 방법과 같은 통상적인 기술에 따르는 적합한 방법에 의해 형성될 수 있는데, 이러한 광학 다층 필름이나 저굴절률 층을 어떠한 시트 등에도 부착시킬 수 있다.
이러한 관점에서, 광 산란에 의해 야기된 표시상 장애로 인한 시인 특성 저하를 방지하고 선명한 표시상을 수득하기 위해서는, 수직으로 입사하는, 특히 하면으로부터 상면의 방향으로 입사하는 광의 전광선 투과율이 90% 이상, 바람직하게는 92% 이상, 더욱 바람직하게는 95% 이상이 되고, 헤이즈(Hayes)가 45% 이하, 바람직하게는 30% 이하, 더욱 바람직하게는 20% 이하가 되도록 도광판을 고안하는 것이 바람직하다.
도광판은 광원의 파장 밴드에 상응하는 투명도를 나타내는 바람직한 물질로부터 형성시킬 수 있다. 가시광선 밴드에서는, 이러한 물질의 예에 아크릴계 수지, 폴리카보네이트 수지, 에폭시 수지 등으로 나타낸 투명한 수지 및 유리가 포함된다. 복굴절을 전혀 나타내지 않거나 적게 나타내는 물질로 만든 도광판이 바람직하게 사용된다.
이러한 도광판은 절단법과 같은 적합한 모든 방법에 의해 형성될 수 있다. 대량 생산 차원에서 바람직한 도광판 제작 방법으로는 가열하에 소정의 형태를 수지에 부여할 수 있는 주형에서 열가소성 수지를 압착시키는 방법; 주형에 열가소성 수지를 충전시키고 이를 가열하고 용융시키거나, 또는 가열 또는 특정 용매를 통하여 유동화되는 수지를 충전시켜, 상기 주형에 의해 수지를 소정의 형태로 성형시키는 방법; 가열, 자외선, 방사선 등에 의해 중합될 수 있는 액체 수지를 주형에 충전시키거나 이에 주조함으로써, 상기 수지가 중합되도록 하고 상기 주형으로부터 소정의 형태를 부여할 수 있게 하는 방법 등이 있다.
본 발명에서의 도광판은 동일한 종류의 물질이나 상이한 종류의 물질로 이루어진 부품들의 적층물, 예를 들면, 프리즘상 요철들의 발광 수단이 구비된 시트 등이, 광 전송 기능을 지니고 있는 광 유도 부분과 결합되는 적층물로서 성형될 수 있다. 이러한 도광판이 한 가지 종류의 물질로 형성된 집적 단층체로서 성형될 필요는 없다. 도광판의 두께는 도광판이 적용되는 액정 표시소자의 크기, 광원의 용적 등에 따라서 바람직하게 결정될 수 있다. 일반적으로, 이러한 두께는 입사면에 대해 20mm 이하, 바람직하게는 0.1 내지 10mm, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 8mm의 범위이다.
본 발명에 따르는 반사형 액정 표시장치에서는, 반사층이 제공된 액정 표시소자가 굴절률이 1.40 내지 1.55의 범위이고 전광선 투과율이 90% 이상인 접착층을 통하여 도광판의 하면과 단단하게 접촉되도록 배치된다. 이러한 도광판을 사용함으로써, 선명하고 용이하게 표시되며 전력 소모가 낮다는 점에서 탁월한 반사형 액정 표시장치를 제조할 수 있다. 이러한 경우, 도광판은 예로써 도 8에 도시된 바와 같이, 광원(31)이 이의 입사면(13) 위에 배치된 측광형 평면 광원 장치(3)로서 또한 사용될 수 있다.
본 발명에 따르는 도광판에서는, 상면 또는 하면으로부터의 입사광이 하면 또는 상면을 통하여 잘 투과되고, 정확하게 평행화된 광이 수직성이 탁월하고 시인성이 유리한 방향으로 방출되며, 광원으로부터의 광이 효율적으로 사용되어 탁월한 명도를 제공해주는 평면 광원 장치를 형성할 수 있다. 따라서, 이러한 탁월한 성능을 지니고 있는 반사형 액정 표시장치를 수득할 수 있다.
이러한 평면 광원 장치에서 도광판의 입사면에 배치된 광원으로서, 바람직한 광원을 사용할 수 있다. 일반적으로, (냉 또는 온) 음극관 등의 선형 광원; 발광성 이극 진공관 등의 점광원; 점광원이 일렬로, 평면으로 배열되어 있는 어레이 바디(array body); 점광원을 고정되거나 고정되지 않은 간격으로 선형 발광점으로 전환시키기 위한 장치를 사용하는 광원이 바람직하게 사용될 수 있다. 낮은 전력 소모, 내구성 등의 관점에서 보면, 냉음극관이 특히 바람직하다.
적합한 보조 수단, 예를 들면, 도 8에 도시된 바와 같이 광원(31)으로부터 방출된 광을 도광판의 입사면으로 도입하기 위하여 광원을 둘러싸고 있는 광원 홀더(32); 균일한 평면 광 방출을 수득하기 위해서 도광판의 하면 위에 배치된 확산층(4) 등 필요에 따라 배치된 조합체로서 형성된다.
고 반사율 금속 박막, 금속 호일 등이 장착된 수지 시트가 일반적으로 광원 홀더에 사용된다. 이러한 광원 홀더가 결합제 등을 통하여 도광판의 말단부와 결합되는 경우에는, 이러한 결합 부분에서 발광 수단의 형성을 생략할 수 있다.
균일한 명도가 만들어 지도록 음영이 생기는 것을 방지시키거나 인접한 광선의 혼합으로 인한 모아레를 감소시키기 위해서 필요에 따라 미리 평면 광원 장치의 발광 표면, 즉 도광판(1)의 하면(12) 위에 확산층을 배치시킨다. 본 발명에서는, 도광판으로부터 방사된 광의 지향성을 유지하거나 광 이용 효율을 유지하는 관점에서, 협소한 확산 범위를 갖는 확산층을 사용하는 것이 바람직할 수 있다.
상기 언급된 하면의 미세한 조도를 기준으로 하여, 굴절률이 높은 투명한 입자를 하면 상에서 도포하여 경화되도록 굴절률이 낮은 투명한 수지 내로 확산시키는 방법; 버블이 분산되어 있는 투명한 수지를 도포하여 경화시키는 방법; 잔금이 생성되도록 기저 표면을 용매를 통하여 팽윤시키는 방법; 불규칙하고 거친 표면을 갖는 투명한 수지층을 형성하는 방법; 상기 언급된 방법을 기준으로 하여 형성된 확산 시트를 이용한 방법 등의 적합한 방법에 의해 확산층을 형성시킬 수 있다. 확산층의 형성방법이 특정하게 한정되지는 않는다. 불규칙하고 거친 표면은 표면을 거칠게 만든 거친 형태의 롤, 주형 등을 기판 재료의 표면이나 이 위에 제공된 투명한 수지 피복층에 전사시키는 기계적 및/또는 화학적 가공 방법과 같은 적합한 방법에 의해 형성시킬 수 있다.
도 1 및 2에 도시된 반사형 액정 표시장치에서는, 도광판(1)을 평면 광원(3)으로서 프론트 라이트 시스템에 사용한다. 도면 부호 5/51은 편광판을 나타내고; 61/63은 셀 기판을 나타내며; 62는 액정층을 나타내고; 7/64는 반사층을 나타낸다. 이러한 반사형 액정 표시장치는 반사층(7 및 64)을 갖는 액정 표시소자를 접착층(2)을 통하여 평면 광원 장치의 발광 측면, 즉 상기 도면에 도시된 바와 같이 평면 광원에서 도광판(1)의 하면 상에 단단하게 배치시킴으로써 형성시킬 수 있다.
당해 반사형 액정 표시장치는 일반적으로, 액정 셔터로서 기능하는 투명한 전극을 갖는 액정 셀과 이러한 액정 셀을 수반하는 드라이브로 구성된 액정 표시소자; 편광판; 정면광; 반사층; 경우에 따라 위상차 보정판 등의 구성 부품들의 적절 하게 어셈블리함으로써 형성시킬 수 있다.
본 발명에서는, 반사형 액정 표시장치가, 상기 언급된 도광판 또는 평면 광원 장치가 사용되고 반사층이 제공된 액정 표시소자가 굴절률이 1.40 내지 1.55의 범위이고 전광선 투과율이 90% 이상의 범위인 접착층을 통하여 도광판의 하면과 단단하게 접촉되도록 배치된다는 점을 제외하고는 특별한 제한 없이 본 도면에 예시된 바와 같이 선행 기술을 근거로 하여 형성시킬 수 있다. 도 1의 예에서는 투명한 전극이 도시되지 않았다.
따라서, 본원에서 사용된 액정 표시소자에 관한 특별한 제한은 없다. 예를 들면, 액정의 배향 모드를 기준으로 하여, 적합한 액정 표시소자, 예를 들면, 트위스트(twist) 시스템이나 비-트위스트 시스템, 예를 들면, TN형 또는 STN형, 수직 배향 셀 유형 또는 HAN 셀 유형, 또는 OCB 셀 유형; 게스트-호스트(guest-host) 시스템; 또는 강유전 액정 시스템을 사용할 수 있다. 또한, 액정에 대한 구동 시스템에 관한 특별한 제한도 없기 때문에, 능동 매트릭스 시스템, 수동 매트릭스 시스템 등과 같은 적합한 어떠한 구동 시스템이라도 사용할 수 있다.
반사층(7/64)을 제공하기 위해 반사형 액정 표시장치에서 필수적이긴 하지만, 이를 도 1에 도시된 바와 같이 액정 표시소자(6) 외부에 배치시킬 수 있거나, 또는 도 2에 도시된 바와 같이 액정 표시소자(6) 내부에 배치시킬 수 있다. 이러한 반사층은 선행 기술을 근거로 하여 적합한 반사층, 예를 들면, 결합제 수지에서 알루미늄, 은, 금, 구리, 크롬 등의 고 굴절률 금속 분말로 만든 피복층; 진공 침착에 의해 성형된 금속 박막의 부가층; 이러한 피복층 또는 부가층이 기판 위에 지 지되는 반사성 시트; 금속 호일 등으로서 형성될 수 있다.
반사층(64)이 도 2에 도시된 바와 같이 액정 표시소자(6) 내부에 제공되는 경우에는, 상기 언급된 고 굴절률 금속 등의 고 전도성 물질의 전극 패턴을 형성하는 방법; 투명한 전극 패턴 상에, 예를 들면, 투명한 전극 형성용 물질의 투명한 전도성 필름을 형성하는 방법 등에 의해 반사층을 형성시키는 것이 바람직하다.
편광판으로서, 바람직한 어떠한 것도 사용할 수 있다. 그러나, 콘트라스트비가 우수한 고도의 직선 편광의 입사가 아니라, 예를 들면, 요오드 시스템 또는 염료 시스템의 흡수형 직선 편광기 등의 고도의 편광을 갖는 편광판을 사용하는 것이 바람직하다.
반사형 액정 표시장치가 형성되면, 적합한 광학 소자, 예를 들면, 확산판, 운막이 층(antiglare layer), 가시 측면에서 편광판 상에 제공된 반사 방지 필름 또는 보호층, 또는 액정 표시소자와 편광판 사이에 제공된 위상차 보정판을 목적하는 바 대로 배치시킬 수 있다.
상기 언급된 위상차 보정판의 목적은 시인성을 개선시키도록 복굴절의 파장 의존성 등을 보정하는 것이다. 본 발명에서는, 이러한 위상차 보정판을 필요에 따라, 예를 들면, 가시 측면 및/또는 이면 상의 편광판과 액정 표시소자 사이에 배치시킨다. 위상차 보정판에 대해서는, 파장 밴드에 따라서 바람직한 것을 사용할 수 있다. 이러한 위상차 보정판은 1개의 위상차 층이나 2개 이상의 위상차 층으로 겹쳐진 층으로서 형성될 수 있다.
액정 표시소자를 접착층을 통하여 도광판의 하면 위에 단단하게 배열시키는 목적은 계면에서의 반사 손실을 억제하는 것이다. 이러한 점에서, 굴절률이 1.40 내지 1.55의 범위이고 전광선 투과율이 90% 이상의 범위인 접착층이 당해 접착층으로서 사용된다. 전광선 투과율이 우수한 접착층을 사용하는 것이 바람직하고, 특히 전광선 투과율이 95% 이상인 것이 바람직하다.
접착층의 두께는 목적하는 바 대로 결정할 수 있다. 그러나, 일반적으로, 상기 언급된 전광선 투과율, 결합력 등의 관점에서 5 내지 800㎛, 바람직하게는 10 내지 600㎛, 더욱 바람직하게는 15 내지 500㎛의 범위로 설정된다. 굴절률은 결합될 대상물의 굴절률에 따라서 상기 언급된 1.40 내지 1.55의 범위 내에서 목적하는 바 대로 결정할 수 있다. 반사 손실 억제 등의 관점에서는, 접착층의 굴절률이 이러한 접착층의 양 측면 상에 인접한 층들의 굴절률에 대해 중간 정도의 값을 지니는 것이 바람직하다.
이러한 접착층은 상기 언급된 굴절률과 전광선 투과율을 충족시키는 적합한 접착성 물질로부터 형성될 수 있다. 결합 작업의 용이성 관점에서 점착성 물질 또는 겔 시트의 점착제를 사용하는 것이 바람직하다. 점착성 물질에 관해서는, 고무 중합체, 아크릴계 중합체, 비닐알킬 에테르 중합체, 규소 중합체 등의 임의 물질의 공지된 바람직한 점착제를 사용할 수 있다. 특히, 투명도, 내열성 등의 관점에서 한 성분으로서 아크릴계 또는 메타크릴계 알킬 에스테르를 사용하는 아크릴계 중합체를 함유하는 점착제를 사용하는 것이 바람직하다.
이러한 아크릴계 중합체의 예로는 탄소수 1 내지 20의 직쇄 또는 측쇄 알킬 그룹, 예를 들면, 메틸 그룹, 에틸 그룹, 프로필 그룹, 부틸 그룹, 이소부틸 그룹, 아밀 그룹, 이소아밀 그룹, 헥실 그룹, 헵틸 그룹, 사이클로헥실 그룹, 2-에틸헥실 그룹, 옥틸 그룹, 이소옥틸 그룹, 노닐 그룹, 이소노닐 그룹, 데실 그룹, 운데실 그룹, 라우릴 그룹, 트리데실 그룹, 테트라데실 그룹, 스테아릴 그룹 또는 옥타데실 그룹을 함유하는 아크릴계 또는 메타크릴계 에스테르로 이루어진 1종 또는 2종 이상의 아크릴계 알킬 에스테르가 있다.
관능 그룹 또는 극성 그룹을 도입함으로써 접착성을 개선시키거나, 발생된 공중합체의 유리 전이 온도를 조절함으로써 응집력이나 내열성을 개선시키거나, 또는 점착 특징을 개선시키기 위해서, 예를 들면, 필요에 따라 가교결합 반응성을 부여함으로써 분자량을 증가시키기 위해서, 상기 언급된 아크릴계 알킬 에스테르 이외의 상기 언급된 아크릴계 중합체는 목표로 삼은 개선에 적절한 1종 또는 2종 이상의 공중합된 단량체일 수 있다.
화질 개선용 단량체의 예로는 카복실 그룹 함유 단량체, 예를 들면, 상기 언급된 것 이외의 아크릴계 알킬 에스테르, 아크릴산, 메타크릴산, 카복실 에틸 아크릴레이트, 카복실 페닐 아크릴레이트, 이타콘산, 말레산, 푸마르산, 크로톤산; 산 무수물 단량체, 예를 들면, 말레산 무수물, 이타콘산 무수물; 하이드록실 그룹 함유 단량체, 예를 들면, 2-하이드록실 에틸 (메타)아크릴레이트, 2-하이드록실 프로필 (메타)아크릴레이트, 4-하이드록실 부틸 (메타)아크릴레이트, 6-하이드록실 헥실 (메타)아크릴레이트, 8-하이드록실 옥틸 (메타)아크릴레이트, 10-하이드록실 데실 (메타)아크릴레이트, 12-하이드록실 라우릴 (메타)아크릴레이트, (4-하이드록실 메틸 사이클로헥실)-메틸 아크릴레이트; 설폰산 함유 단량체, 예를 들면, 스티렌 설폰산, 알릴 설폰산, 2-(메타)아크릴아미드-2-메틸프로판 설폰산, (메타)아크릴아미드 프로판 설폰산, 설포프로필 (메타)아크릴레이트, (메타)아크릴로일 옥시나프탈렌 설폰산; 및 인산 그룹 함유 단량체, 예를 들면, 2-하이드록실 에틸 아크릴로일 포스페이트가 있다.
화질 개선용 단량체의 기타 예로는 (메타)아크릴아미드, N,N-디메틸 (메타)아크릴아미드, N-부틸 (메타)아크릴아미드, N-메틸올 (메타)아크릴아미드, N-메틸올프로판 (메타)아크릴아미드 등의 (N-치환된) 아미드 단량체; 아미노 에틸 (메타)아크릴레이트, N,N-디메틸 아미노 에틸 (메타)아크릴레이트, t-부틸 아미노 에틸 (메타)아크릴레이트 등의 (메타)아크릴 알킬아미노 알킬 단량체; 메톡시에틸 (메타)아크릴레이트, 에톡시에틸 (메타)아크릴레이트 등의 (메타)아크릴 알콕시알킬 단량체; N-사이클로헥실 말레이미드, N-이소프로필 말레이미드, N-라우릴 말레이미드, N-페닐 말레이미드 등의 말레이미드 단량체; N-메틸 아타콘이미드, N-에틸 이타콘이미드, N-부틸 이타콘이미드, N-옥틸 이타콘이미드, N-2-에틸 헥실 이타콘이미드, N-사이클로헥실 이타콘이미드, N-라우릴 이타콘이미드 등의 이타콘이미드 단량체; 및 N-(메타)아크릴로일 옥시메틸렌 석신이미드, N-(메타)아크릴로일-6-옥시헥사메틸렌 석신이미드, N-(메타)아크릴로일-8-옥시옥타메틸렌 석신이미드 등의 석신이미드 단량체가 있다.
추가로, 화질 개선용 단량체의 기타 예로는 비닐 아세테이트, 비닐 프로피오네이트, N-비닐 피롤리돈, 메틸 비닐 피롤리돈, 비닐 피리딘, 비닐 피페리돈, 비닐 피리미딘, 비닐 피페라진, 비닐 피라진, 비닐 피롤, 비닐 이미다졸, 비닐 옥사졸, 비닐 모르폴린, N-비닐 카복실 아미드, 스티렌, α-메틸 스티렌, N-비닐 카프롤락탐 등의 비닐 단량체; 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴 등의 시아노아크릴레이트 단량체; 글리시딜 (메타)아크릴레이트 등의 에폭시 그룹 함유 아크릴계 단량체; 폴리에틸렌 글리콜 (메타)아크릴레이트, 폴리프로필렌 글리콜 (메타)아크릴레이트, 메톡시에틸렌 글리콜 (메타)아크릴레이트, 메톡시폴리프로필렌 글리콜 (메타)아크릴레이트 등의 글리콜 아크릴레이트 단량체; 테트라하이드로푸르푸릴, (메타)아크릴레이트, 플루오로 (메타)아크릴레이트, 규소 (메타)아크릴레이트, 2-메톡시에틸 아크릴레이트 등의 아크릴레이트 단량체 등이 있다.
한편, 다관능성 아크릴레이트 단량체를 필요에 따라 화질 개선용 단량체로서 사용할 수 있다. 이러한 다관능성 아크릴레이트 단량체는 전자 광선과 같은 광선의 조사에 의한 가교결합 후-작동을 통한 부가의 가교결합제를 사용하지 않고서도 가교결합시킬 수 있다. 다관능성 아크릴레이트 단량체의 예로는 헥산 디올 디(메타)아크릴레이트, (폴리)에틸렌 글리콜 디(메타)아크릴레이트, (폴리)프로필렌 글리콜 디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸 글리콜 디(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨 디(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨 트리(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 헥사(메타)아크릴레이트, 에폭시아크릴레이트, 폴리에스테르 아크릴레이트, 우레탄 아크릴레이트 등이 있다.
예를 들면, 아크릴계 중합체는 용액 중합 방법, 에멀젼 중합 방법, 광선을 통한 자가 중합 방법, 현탁 중합 방법 등의 적합한 방법을 한 가지 종류의 단량체 또는 두 가지 종류 이상의 단량체 혼합물에 적용함으로써 제조할 수 있다. 접착층 은 내부 가교결합 방법, 외부 가교결합 방법 등의 적합한 방법에 의해 형성된 가교접착층으로서 형성될 수 있다.
상기 접착층은 상기 언급된 중합체 등을 이용한 접착 조성물을 필요에 따라 용매 등을 사용하여 용액으로 만든 다음, 적합한 방법으로 분리기 상에서 현상시키고 또다른 분리기를 상기와 같이 현상된 층 위에 배치시켜 시트로 성형되도록 하는 방법과 같은 바람직한 방법에 의해 수득된 접착 시트로 형성될 수 있다.
본 발명에 따르는 반사형 액정 표시장치에는, 도광판의 장변면을 통하여 주로 투과된 광이 관찰된다. 도 3은 반사층(64)이 액정 표시소자의 내부에 제공되는 경우의 시각적 인식 상태를 도시한 것이다. 이러한 경우에 따르면, 평면 광원이 작동되면, 도광판(1)의 하면으로부터 방사된 광 α가 접착층(2), 편광판(5), 액정 층(62) 등을 통과한 다음, 반사층(64) 상에서 반사된다. 이어서, 이와 같이 반사된 광은 역 방향으로 액정 층, 편광판, 접착층 등을 통하여 도광판(1)에 도달하게 된다. 그 결과, 장변면(22)을 통하여 전송된 표시상(α)이 시각적으로 인식된다.
상기 언급된 경우에 있어서, 본 발명에 따르면, 강렬한 누출광 β1이 액정 표시소자와 직각을 이루는 정면 방향으로부터 큰 각으로 이동된 방향으로 송출되지만, 미약한 누출광 β2는 정면 방향으로 송출된다. 따라서, 장변면을 통하여 정면 방향 근처의 표시 화질이 탁월한 표시상을 시각적으로 인식하는 것이 가능하다.
한편, 평면 광원 장치가 꺼진 상태의 외부 광을 이용하는 경우에도, 도광판의 상면의 장변면(22)으로부터 입사된 광 γ이 상기 언급된 바와 같이 접착층, 편광판, 액정 층, 반사층 등을 투과한 다음, 상기 언급된 층들을 역 방향으로 투과하여 도광판(1)에 도달하게 된다. 그 결과, 장변면을 통하여 투과된 표시상(γ)이 표시 화질이 우수한 상태의 정면 방향 근처에서 시각적으로 인식되어 표시상이 도광판에 의해 전혀 방해를 받지 않는다.
본 발명에서는, 콘트라스트 저하를 방지하기 위해 계면 상에서의 간섭을 억제시키는 관점에서, 도광판과 액정 표시소자 이외에 반사형 액정 표시장치를 형성하고 있는 상기 언급된 광학 소자 또는 부품들, 예를 들면, 확산층, 편광층 등을 서로 단단하고도 통합적으로 적층시키는 것이 바람직하다. 이러한 광학 소자 또는 부품을 결합시키기 위해, 상기 언급된 접착층 등의 바람직한 것을 사용할 수 있다. 접착층은 확산 기능을 나타내도록 상기 언급된 투명한 입자 등을 함유할 수 있다.
실시예 1:
폴리메틸 메타크릴레이트의 투명한 판의 상면을 다이아몬드 비트로 절단하여 너비가 80mm이고, 깊이가 130mm이며 입사면에서의 두께가 2mm이고 반대편 말단부에서의 두께가 0.8mm인 도광판을 제조하였다. 이러한 도광판의 하면(발광 표면)은 평평한 반면, 상면은 실질적으로 입사면으로부터 반대편 말단부까지 연장된 평면으로 형성된 위쪽으로 돌출된 곡선형 표면(도 5b)이었다. 이러한 상면에 입사면과 평행하여 위치되고 390㎛의 피치로 배열된 프리즘상 요철들이 제공된다. 단변면의 경사각은 36.5 내지 39도의 범위 내에서 변화되는 반면, 장변면의 경사각은 1.1 내지 1.5도의 범위 내에서 변화되었다. 인접한 장변면들 간의 경사각 차이는 0.1도의 범위였다. 하면에 대한 단변면의 투영 폭은 10 내지 21㎛의 범위이고, 단변면에 대한 장변면의 투영 면적비는 17/1 이상이었다. 프리즘상 요철의 형성은 입사면으로부터 2mm 떨어진 위치에서 시작되었다.
이어서, 직경이 2.4mm인 냉음극관을 도광판의 입사면에 배치시키고, 은을 이용하여 진공 증발시킨 폴리에스테르 필름의 광원 홀더로 둘러싸서 이러한 광원 홀더의 모서리들이 도광판의 상단 및 하단 말단부 표면과 단단하게 접촉되도록 하였다. 인버터와 DC 전원 장치를 냉음극관에 연결함으로써 평면 광원 장치를 수득하였다. 이면에 광원 홀더에 상응하는 반사 시트를 갖는 블랙 앤드 화이트 반사형 TN 액정 표시소자를 두께가 300㎛이고 굴절률이 1.47이며 전광선 투과율이 91%인 아크릴계 접착 시트를 통하여 평면 광원 장치의 발광 측면(도광판의 하면) 위에 단단하게 배치시켰다.
비교 실시예:
TN 액정 표시소자를 아크릴계 접착 시트의 중재 없이도 평면 광원 장치의 발광 측면 상의 표면에 직접적으로 배치시키는 것을 제외하고는 실시예 1을 기준으로 한 반사형 액정 표시장치를 수득하였다.
평가 시험
실시예 및 비교 실시예에서 수득된 반사형 액정 표시장치와 평면 광원 장치를 대상으로 하여 다음 특징들을 시험하였다.
발광 강도
도광판의 중심 부분의 상단 및 하면에서의 발광 강도의 각도 특징을 평면 광원 장치를 작동시킨 상태에서 휘도 계측기(Thompson Co. Ltd., BM7)로 측정하였다. 하면과 입사면과 직각을 이루는 선에서 하면에 대한 법선 방향에 대한 각도를 변화시키는 조건하에서 상기 측정을 수행하였다. 수득된 측정값에 상응하는 측정 각 θ의 코사인을 곱하여 측정 면적을 고정시켜, 각 θ에서의 발광 강도를 수득하고 최대 강도를 나타내는 발광 방향을 함께 수득하였다. 다음 표 1은 하단 측면에서의 최대 강도와 방향, 및 법선과 하면에 대해 하면 상의 최대 방향과 관련한 거울상 대칭 방향에서의 상단 측면상의 발광 강도를 나타낸 것이다.
입체각 30도 내의 광량
직경 10mm의 구멍이 있고 내부 표면 매트-블랙 피복된 실린더형 지그를 상기 구멍과 휘도 계측기의 광 수용 표면에 의해 형성된 입체각이 30도가 되도록 휘도 계측기와 반대편 측면에 배치시켰다. 입체각 30도 내에서 작동되는 평면 광원 장치의 상단 및 하면으로부터 방사된 광량을 상기 지그와 휘도 계측기를 사용하여 측정하였다. 그 결과는 다음 표 1에 제시되어 있다.
정면 휘도 및 시인성
반사형 액정 표시장치가 구동되는 상태에서는, 평면 광원 장치가 작동된 상태하에서 화이트 상태의 정면 휘도와 가시도를 측정하였다. 그 결과가 또한 다음 표 1에 제시되어 있다. 평면 광원 장치가 배치되지 않은 경우의 정면 휘도를, 참조를 위해 상기 언급된 바와 동일한 방식으로 측정하면, 이는 28cd/㎡였다.
실시예 1 비교 실시예
하면에서의 최대 강도 각(도) 16 좌측과 동일
하면에서의 최대 강도(cd/㎡) 680 좌측과 동일
상면에서의 상응하는 방출 강도(cd/㎡) 34 좌측과 동일
하면에 대한 상면의 상응하는 최대 방출 강도비 0.050 좌측과 동일
하면에서의 입체각 30도 내의 광량(LX) 14.5 좌측과 동일
상면에서의 입체각 30도 내의 광량 1.3 좌측과 동일
정면 휘도(cd/㎡) 50 45
시인성 우수함 하얗게 희미해짐
본 발명에 따라서, 상기 도광판의 하면으로부터의 출사광이 수직 방향으로의 지향성이 탁월하고, 상면으로부터의 누출광이 표시상과는 거의 중첩되지 않는 반사형 액정 표시장치를 수득할 수 있다. 그 결과, 광 이용 효율이 탁월하고, 조명되고 있지 않는 시간과 조명되고 있는 시간 간의 가시 콘트라스트가 우수하며, 표시에 대한 명도가 탁월하며, 도광판을 통한 표시상이 거의 장애를 일으키지 않기 때문에 선명도가 우수한 반사형 액정 표시장치를 수득할 수 있다.

Claims (9)

  1. 상면, 하면 및 광 입사면을 갖고, 상면에 형성된 프리즘상 요철로 이루어진 발광 수단이 장착되어 있어, 입사면으로부터의 입사광이 발광 수단의 반사에 의해 하면으로부터 방출되고, 이러한 하면으로부터의 방출광이 하면에 의해 경계지어지는 기준 평면에 대한 법선에 대하여 30도 이하의 각도 방향에서 최대 강도를 나타내는 한편, 30도 이하의 각도 방향의 상면으로부터의 누출광의 최대 강도가 하면으로부터의 방출광의 최대 강도의 1/5 이하이고, 하면으로부터의 입사광이 상면으로부터 투과되는 도광판과,
    반사층이 구비되어 있고, 당해 반사층이, 굴절률이 1.40 내지 1.55의 범위이고 전광선 투과율(whole light transmittivity)이 90% 이상의 범위인 접착층을 통하여 도광판의 하면과 접촉하도록 배치된 액정 표시소자를 포함하는, 반사형 액정 표시장치.
  2. 제1항에 있어서, 발광 수단이, 단변면과 장변면으로 구성된 연속적이거나 불연속적인 프리즘상 요철이 50㎛ 내지 1.5mm 범위의 피치로 반복되는 구조를 갖고, 이러한 각각의 단변면이 하면에 의해 경계지어지는 기준 평면에 대하여 경사각 30 내지 40도, 투영폭이 40㎛ 이하의 범위에서 입사면으로부터 반대편 말단부로 기울어지도록 경사진 사면으로 구성되고, 각각의 장변면이 기준 평면에 대하여 0도 초과 10도 이하 범위의 경사각으로 경사진 사면으로 구성되는 한편, 장변면의 모든 사면 간의 경사각의 차이는 5도 이하이고 인접한 2개의 장변면 간의 경사각 차이는 1도 이하이며 기준 평면에 대한 장변면들 중의 어느 하나의 투영 면적이 기준 평면에 대한 단변면들 중의 어느 하나의 투영 면적의 5배 이상 큰 반사형 액정 표시장치.
  3. 제1항에 있어서, 프리즘상 요철의 융기 방향이 입사면에 의해 경계지어지는 기준 평면에 대하여 ±30도 범위 내인 반사형 액정 표시장치.
  4. 제2항에 있어서, 프리즘상 요철의 융기 방향이 입사면에 의해 경계지어지는 기준 평면에 대하여 ±30도 범위 내인 반사형 액정 표시장치.
  5. 제1항에 있어서, 입사면에 배치된 광원이 장착된 도광판이 평면 광원 장치로서 사용되는 반사형 액정 표시장치.
  6. 제2항에 있어서, 입사면에 배치된 광원이 장착된 도광판이 평면 광원 장치로서 사용되는 반사형 액정 표시장치.
  7. 제3항에 있어서, 입사면에 배치된 광원이 장착된 도광판이 평면 광원 장치로서 사용되는 반사형 액정 표시장치.
  8. 제4항에 있어서, 입사면에 배치된 광원이 장착된 도광판이 평면 광원 장치로서 사용되는 반사형 액정 표시장치.
  9. 제1항에 있어서, 도광판과 반사층 사이에 배치된 액정층을 추가로 포함하는 반사형 액정 표시장치.
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