KR100802761B1 - 액정 표시장치 - Google Patents

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닛토덴코 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 투명 전극을 한쪽면 이상에 갖는 하측 투명 기판, 상기 하측 투명 전극에 대향하는 투명 전극을 갖는 상측 투명 기판, 상기 하측 기판과 상기 상측 기판의 사이에 고정된 액정을 포함하는 액정 패널을 갖는 액정 표시장치로서, 상기 상측 기판이 상기 하측 기판보다 두꺼운 액정 표시장치에 관한 것이다. 바람직하게는, 박형 경량화를 더욱 효과적으로 달성하기 위해, 하측 기판의 두께는 상측 기판의 두께의 2/3 이하이다.

Description

액정 표시장치{LIQUID-CRYSTAL DISPLAY APPARATUS}
도 1은 본 발명의 양태에 따른 액정 표시장치의 구성예를 도시하는 단면도이다.
도 2는 액정 표시장치의 구성예를 도시하는 단면도이다.
도 3은 외광 모드 및 조명 모드에서 모두 사용될 수 있는 반사형 액정 표시장치의 예를 도시하는 측면 설명도이다.
도 4는 발광부의 예를 도시하는 측면 설명도이다.
도 5는 발광부의 다른 예를 도시하는 측면 설명도이다.
도 6은 발광부의 또다른 예를 도시하는 측면 설명도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 액정 표시장치 2 : 액정 표시장치
10 : 배면측 셀 기판 11 : 지지 기판
12 : 전극 또는 반사층 13 : 배향막
20 : 시인측 셀 기판 21 : 투명 전극
22 : 배향막 23 : 저굴절률 투명 층
24 : 투명 기판 25 : 편광판
26 : 위상차판 30 : 액정 층
31 : 밀봉 물질 40 : 광로 제어층
41 : 광로 제어층의 평탄면 50 : 조명장치
51 : 광원 52 : 반사판
90 : 액정 셀 100 : 액정 표시장치
110, 140 : 하측 투명 기판 111, 121, 141, 151 : 투명 전극
112, 122, 142, 152 : 러빙막(rubbing film)
120, 150 : 상측 투명 기판
130 : 밀봉재 131 : 액정
A : 발광부 A1 : 광로 변환 사면
α, β : 표시 광
본 발명은 압력에 의해 기판이 거의 구부러지지 않고 쉽게 파손되지 않아 표시 화상이 거의 왜곡(disorder)되지 않는 액정 표시장치에 관한 것이다.
액정 표시장치(이하, LCD로 약칭함)는 탁상용 전자 계산기, 전자 시계, 개인용 컴퓨터(PC), 워드 프로세서 등에 사용되고 있으며, 최근 그 수요가 급격히 증가되고 있다. LCD의 용도도 크게 확대되어 왔다. 최근, 휴대폰 또는 PDA 등의 휴대 용 정보 기기의 보급에 따라, 액정 표시 패널의 박형화 및 경량화가 요구되고 있다. 따라서, LCD는 전체적으로 가능한 얇고 경량인 것이 요구된다. 또한, 최근에는 휴대용으로 사용되는 경우가 많아졌기 때문에, 쉽게 파손되지 않는 것이 바람직하다.
상기 액정 표시장치에서는 장치의 구성 부재인 상측 투명 기판과 하측 투명 기판의 두께가 서로 동일하다. 박형화 및 경량화를 달성하고자 한다면, 상측 투명 기판 및 하측 투명 기판의 두께가 너무 얇아서 외력에 대해 충분한 강성을 갖지 못한다. 이런 이유로, 압력이 상측 투명 기판에 가해진 경우, 셀 갭(cell gap)이 변화되어 표시 화상의 왜곡이 초래된다는 문제가 있었다.
한편, 외력에 대해 충분한 강도를 갖고자 한다면, 상측 투명 기판 및 하측 투명 기판을 두껍게 해야 된다. 그러나, 이런 시도는 LCD의 박형화 및 경량화라는 목적과 상반되는 것이었다. 한편, 투명 기판이 얇게 제조되고 이런 LCD상에 충격이 가해졌을 경우, 상기 LCD는 쉽게 파손된다는 또다른 문제가 존재하였다.
한편, 외광 모드 및 조명 모드에서 모두 사용될 수 있는 반사형 LCD(액정 표시장치)로는, 측광형 도광판을 액정 표시 패널의 시인측 표면에 배치하여 상기 도광판을 통해 표시 광이 시인될 수 있는 전광형 시스템을 사용하는 장치가 공지되어 있다(일본국 특허 공개공보 제 2000-147499 호). 그러나, 측광형 도광판에서는 광 전송의 요건 때문에 약 2㎜ 이상의 판 두께가 필요하다. 이로 인해, 액정 표시장치의 두께 또는 중량이 증가한다는 문제점이 있었다. 따라서, 특히 휴대용 PC 또는 휴대폰과 같은 휴대용 반사형 액정 표시장치에서는 그 박형 및 경량화가 중요한 과제가 되고 있다. 액정 표시 패널의 셀 기판을 얇게 하는 박형 경량화 방식에서는 기계적 강도가 떨어지기 때문에 패널이 쉽게 파손된다는 단점이 발생한다.
본 발명의 목적은 박형 경량이며 쉽게 파손되지 않고 시인이 용이한 액정 표시장치를 제공하는 것이다.
본 발명은, LCD의 상측 투명 기판 및 하측 투명 기판 부분이 그 원주에만 접착되어 있기 때문에, 액정 부분의 강성은 상기 상측 투명 기판 및 하측 투명 기판의 강성에 의해 결정되며, 또한 LCD는 대부분의 압력이 거의 전방 표면에 적용되기 때문에, 즉 하측 투명 기판에는 거의 압력이 적용되지 않기 때문에, 하측 투명 기판은 상측 투명 기판보다 얇을 수 있다는 지견에 기초하여 이루어진 것이다.
즉, 본 발명에 따르면, 투명 전극을 한쪽면 이상에 갖는 하측 투명 기판, 상기 하측 투명 전극에 대향하는 투명 전극을 갖는 상측 투명 기판, 상기 하측 기판과 상기 상측 기판의 사이에 고정된 액정을 포함하는 액정 셀을 갖되, 상기 상측 기판이 상기 하측 기판보다 두꺼운 액정 표시장치가 제공된다.
본 발명의 액정 표시장치에서, 박형 경량화를 더욱 효과적으로 달성하기 위해, 하측 기판의 두께가 상측 기판의 두께의 2/3 이하인 것이 바람직하다.
본 발명의 액정 표시장치에서, 쉽게 파손되지 않게 하기 위해, 하측 기판이 가요성 부재로 구성되는 것이 바람직하다.
액정 표시장치에서, 하기와 같은 2가지 경우를 고려할 수 있다. 우선, 제 1 경우는 상측 투명 기판 및 하측 투명 기판의 두께가 서로 동일하며, 예컨대 각각의 두께가 0.6㎜인 경우이다. 제 2 경우는, 상측 투명 기판과 하측 투명 기판의 총 두께가 상기 제 1 경우와 동일하며, 예컨대 상측 투명 기판의 두께가 1.0㎜이고, 하측 투명 기판의 두께가 0.2㎜인 경우이다. 상측 투명 기판 및 하측 투명 기판의 두께가 동일한 경우, 상기 2개의 기판 또한 서로 동일하다. 본 발명에서와 같이, 상측 투명 기판 및 하측 투명 기판의 두께가 서로 다른 경우, 상기 2개의 기판의 강도 또한 서로 상이하다. 또한, 동일한 물질이 상측 투명 기판 및 하측 투명 기판에 사용되면, 두께가 더 두꺼운 쪽은 더욱 강한 강성을 나타내어 표시장치의 변형이 감소될 수 있다.
그러나, 전술된 바와 같이, 상기 LCD는 흔히 압력이 주로 상측 투명 기판에 가해지는 환경에서 사용된다. 따라서, 상측 투명 기판을 1.0㎜의 두께로 제조하는 경우의 강성은, 상측 투명 기판 및 하측 투명 기판의 두께를 서로 동일하게 한 경우보다 강해진다. 이로 인해, 전자의 경우의 변형은 두께를 서로 동일하게 한 후자의 경우보다 적게 된다. 동일한 물질이 사용되는 경우, 더욱 얇은 기판이 가요성 관점에서 더욱 유리하다. 이로 인해, 하측 투명 기판은 그의 두께가 더욱 얇아짐에 따라 그의 가요성이 증가되어, 상측 투명 기판의 구부러짐에 따라 하측 투명기판이 변형되며, 결국 전체 표시장치에 대한 구부러짐의 영향을 더욱 적게 하는 방향으로 작용할 수 있게 된다.
상기 설명으로부터, 액정 표시장치에서, 상측 투명 기판 및 하측 투명 기판의 두께가 서로 동일한 경우, 상측 투명 기판이 1.0㎜인 경우에서와 동일한 강도를 얻고자 하면, 각각의 두께를 1.0㎜로 하여 총 두께를 2.0㎜로 할 필요가 있다. 그러나, 상측 투명 기판의 두께를 하측 투명 기판보다 두껍게 하는 경우, 총 두께를 일정하게 유지한 경우에도 충분한 강도를 얻을 수 있다. 따라서, 액정 표시장치의 총 두께와 비교하여 상측 투명 기판을 가능한 두껍게 하고 하측 투명 기판을 가능한 얇게 하는 경우, 표시의 변형 및 왜곡이 감소될 수 있다.
본 발명에 따르면,
전극을 적어도 갖는 지지 기판으로 구성된 배면측 셀 기판, 상기 배면측 셀 기판에서의 지지 기판보다 두껍고 투명 전극을 적어도 갖는 투명 기판으로 구성된 시인측 셀 기판, 및 각각의 전극을 서로 대향시켜 배치한 상기 배면측 셀 기판과 상기 시인측 셀 기판 사이에 고정되어 있는 액정층을 포함하는 액정 셀; 및 상기 시인측 셀 기판의 외표면에 대한 외부 입사광이 반사되고 상기 액정층을 통해 투과된 표시 광이 시인측 셀 기판으로부터 방출되어 시인되도록 액정 셀내의 액정층의 배면에 구비된 반사층을 포함하는 반사형 액정 표시 패널;
상기 액정 표시 패널의 측면중 하나 이상에 배치된 조명장치; 및
상기 시인측 셀 기판의 외표면측에 발광부를 갖되, 상기 발광부가 상기 조명장치를 통한 측면에 대한 입사광이 상기 배면측 셀 기판을 향해 반사되게 하는 광로 변환 사면을 갖고, 상기 광로 변환 사면이 액정 표시 패널의 반사면에 대해 35 내지 48°의 경사각으로 각각 경사진 10 내지 300㎛ 두께의 광로 제어층을 포함하는
반사형 액정 표시장치가 제공된다.
본 발명에 따르면, 액정 표시 패널의 측면중 하나에 배치된 조명장치로부터의 입사광의 광로는, 시인측에 배치된 광로 제어층의 발광부 및 배면측에 배치된 반사층을 통해 액정 표시 패널의 시인 방향으로 효과적으로 광로 변환하여, 광이 액정 표시에 사용될 수 있고, 또한 입사되는 외광을 사용하는 외광 모드로도 실시될 수 있는 전광형 메커니즘을 형성할 수 있다. 따라서, 충분히 얇은 광로 제어층 및 패널의 측면에 배치된 조명장치 때문에, 박형 경량성이 뛰어나고, 패널이 쉽게 파손되지 않고, 표시 품질이 뛰어나고, 외광 모드 및 조명 모드에서 모두 사용될 수 있는 반사형 액정 표시장치를 수득할 수 있다.
즉, 본 발명에 따르면, 액정 표시 패널의 측면중 하나에 배치된 조명장치로부터의 입사광은, 액정 표시 패널의 셀 기판, 특히 시인측의 투명 기판을 통해 효율적으로 전송하면서 광로 제어층에 공급될 수 있다. 이로 인해, 도광판(light guide plate)에 비해 상당히 얇은 광로 제어층에 의해서도 우수한 발광을 실현할 수 있다. 또한, 시인측의 투명 기판은 배면측의 지지 기판보다 두껍게 제조된다. 이로 인해, 시인측의 투명 기판의 두께가 배면측 지지 기판과 동일한 경우에 비해, 시인측의 투명 기판상의 입사광의 품질이 증가될 수 있다. 이로 인해, 표시 광은 더욱 밝아지고, 압력이 쉽게 가해지는 시인측의 셀 기판은 강화되어 상기 시인측의 셀 기판이 외광에 의한 구부러짐으로 인해 표시 화상이 왜곡되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 기판이 서로 동일한 두께를 갖는 경우에서와 동일한 총 두께의 기판을 갖는 경우에도, 쉽게 파손되지 않는 액정 표시장치를 제공할 수 있다.
또한, 광로 제어층에 제공된 발광부는 소정의 경사각의 광로 변환 사면을 갖는다. 이로 인해, 측면으로부터의 입사광 또는 그의 전송광을 상기 광로 변환 사면을 통해 반사시켜 우수한 지향성으로 광로 변환시킬 수 있다. 또한, 피크를 나타내는 정반사 방향의 광이 제어되어, 유리한 표시를 위한 지향성, 특히 정면 방향의 지향성을 용이하게 제공될 수 있다. 이로 인해, 조명 모드에서 밝은 액정 표시를 성취할 수 있다. 또한, 외광 모드에서, 광로 제어층내의 광로 변환 사면 이외의 평탄한 부분을 사용하여 외광을 효율적으로 입사시킬 수 있다. 이로 인해, 조명 모드 뿐만 아니라 외광 모드에서 밝은 액정 표시를 성취할 수 있다.
본 발명의 특징 및 이점은 첨부된 도면과 결부되어 아래에 설명되는 바람직한 양태의 상세한 설명으로부터 분명해질 것이다.
본 발명에 따른 액정 표시장치는, 투명 전극을 한쪽면 이상에 갖는 하측 투명 기판, 상기 하측 투명 전극에 대향하는 투명 전극을 갖는 상측 투명 기판, 상기 하측 기판과 상기 상측 기판의 사이에 고정된 액정을 포함하는 액정 패널을 갖되, 상기 상측 기판이 상기 하측 기판보다 두꺼운 액정 표시장치에 관한 것이다.
도 1는 본 발명의 양태를 도시하는 종단면도이다. 예를 들면, GH(게스트-호스트)형 액정 표시장치(1)는 도 1에 도시된다. 하측 투명 기판(110)은 상측 투명 기판(120)보다 얇다. 투명 전극(111) 및 러빙막(112)은 하측 투명 기판(110)의 한쪽면에 제공된다. 유사하게, 투명 전극(121) 및 러빙막(122)은 상측 투명 기판(120)상에 제공된다. 이들 기판(110, 120)은 투명 전극(111, 121)이 서로 대향하도록 배치된다. 염료를 첨가물로서 함유하는 액정(131)은 대향성 상측 투명 전극 및 하측 투명 전극(121, 111) 사이의 틈을 밀봉재(130)로 밀봉함으로써 형성된 영역에 주입된다. 이러한 방식으로, 본 발명에 따른 액정 표시장치(1)가 형성된다.
한편, 도 2는 비교용 액정 표시장치(2)를 도시하는 종단면도이다. 하측 투명 기판(140)의 두께는 상측 투명 기판(150)과 동일하다. 투명 전극(141) 및 러빙막(142)은 하측 투명 기판(140)의 한쪽면에 제공된다. 유사하게, 투명 전극(151) 및 러빙막(152)은 상측 투명 기판(150)상에 제공된다. 이들 기판(140, 150)은 투명 전극(141, 151)이 서로 대향하도록 배치된다. 첨가물로서 염료를 함유하는 액정(131)은 대향성 상측 투명 전극 및 하측 투명 전극(151, 141) 사이의 틈을 밀봉재(130)로 밀봉함으로써 형성된 영역에 주입된다. 이러한 방식으로, 액정 표시장치(2)가 형성된다.
본 발명에서, 액정 표시장치를 형성하는데 사용되는 상측 투명 기판 및 하측 투명 기판의 물질 또는 두께는 특별히 한정되지 않는다. 박형 경량이고 쉽게 파손되지 않는 액정 표시장치를 형성하기 위해서, 하측 투명 기판은 상측 투명 기판의 2/3 이하의 두께인 것이 바람직하고, 그 두께가 상측 투명 기판의 1/2 내지 1/10인 것이 특히 바람직하다. 이와 같이, 상측 투명 기판의 두께는 바람직하게는 0.4 내지 1.5㎜, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 1.0㎜이고, 하측 투명 기판의 두께는 바람직하게는 0.1 내지 0.7㎜, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 0.4㎜인 것이 바람직하다.
상측 투명 기판 및 하측 투명 기판의 물질에 관해서, 유리 기판 또는 플라스틱 기판과 같은 적합한 기판을 사용할 수 있다. 기판을 통해 광을 전송시키기 위 해서, 투명성이 높은 물질이 바람직하다. 이러한 관점에서, 유리 기판이 사용되는 경우, 청색판 유리보다 비알칼리 유리와 같은 무색 투명 물질이 바람직하다. 한편, 경량화의 관점에서, 유리 기판보다 플라스틱 기판이 바람직하다.
플라스틱 기판으로는 일반적으로 광학 이방성이 작은 물질이 사용되지만, 액정 표시장치의 제조공정에서 취급이 용이하고, 외력이 가해졌을 때에 쉽게 파손되지 않는 등의 내구성이 요구된다. 따라서, 기판 물질로서 유리전이점이 높고, 가요성이 뛰어난 중합체가 바람직하다. 이러한 중합체의 예로는 에폭시 수지, 폴리에테르-설폰(PES), 폴리알릴레이트(PA), 폴리카보네이트(PC), 폴리노르보르넨 수지 등을 들 수 있다. 특히, 에폭시 수지가 바람직하다. 부수적으로, 투명 기판을 액정 셀을 형성하는데 사용하는 경우, 상측 투명 기판 및 하측 투명 기판은 서로 상이한 중합체로 제조될 수 있다.
본 발명에서, 액정 표시장치는 그 유형에 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 액정 표시장치는 예컨대 박막 트랜지스터를 사용하는 능동형 매트릭스 구동 시스템 또는 수동형 매트릭스 구동 시스템과 같은 임의의 유형의 시스템으로서 형성될 수 있다. 상기 시스템의 구체적인 예로는 비틀림형 네마틱(twisted nematic, TN) 시스템, 초비틀림형 네마틱(super-twisted nematic, STN) 시스템, 수직 배향(VA) 시스템, 면내 스위칭(in-plane switching, IPS) 시스템, 중합체 분산 액정(PDLC) 시스템, 게스트-호스트(GH) 시스템, 강유전성 액정(FLC) 시스템, 복굴절 전자제어(ECB) 시스템 등을 들 수 있다.
본 발명에 따른 액정 표시장치의 실제 사용에 있어서, 액정 셀에 다른 광학 층(광학 부재)을 적층하여 사용할 수 있다. 광학층은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 하나의 적합한 광학층 또는 2개 이상의 적합한 광학층을 사용할 수 있으며, 이는 편광판, 반사판, 반투명 반사판, 위상차판(1/2 파장판, 1/4 파장판과 같은 λ판을 포함함), 시인각 보상용 필름, 휘도 강화용 필름 등과 같은 액정 표시장치를 형성하는데 사용될 수 있다.
다른 광학 부재는 액정 표시장치의 제조과정에서 순차 및 별개 적층 방식에 의해 형성할 수 있다. 편광판, 위상차판 및 반사판은 미리 접착층를 통해 액정 셀과 일체화될 수 있다. 2층 또는 3층 이상의 광학 부재 층의 적층체는 품질의 안정성 또는 조립 작업성이 뛰어나 액정 표시장치의 효율을 개선시킬 수 있다는 이점을 갖는다. 또한, 적층을 위해서 점착층과 같은 적합한 접착 수단을 사용할 수 있다.
점착제로서, 아크릴계 점착제, 실리콘계 점착제, 폴리에스테르계 점착제, 폴리우레탄계 점착제, 폴리에테르계 점착제, 고무계 점착제와 같은 적합한 것을 사용할 수 있다. 특히, 내열성 또는 광학 특성의 관점에서 아크릴계 점착제가 바람직하다.
본 발명에 사용되는 편광판의 예로는, 2색성 물질-함유 폴리비닐 알콜계 편광 필름으로 이루어진 편광판의 한쪽면 또는 양쪽면에 적합한 접착층을 통해 보호층으로서 적층되는 투명 보호 필름을 갖는 편광판을 들 수 있다.
폴리비닐 알콜 또는 부분-포르말화된 폴리비닐 알콜과 같은 친수성 고분자 필름은, 요오딘 또는 2색성 염료를 사용한 염색 처리, 연신 처리, 가교 처리를 적합한 순서 또는 방식으로 실시 건조시켜 편광판을 제조한다. 이후에, 투명성, 기 계적 강도, 열 안정성 또는 수분 차폐성이 뛰어난 중합체 필름으로 이루어진 투명 보호 필름을 편광 요소에 접착시켜 편광판을 형성시킨다. 이렇게 수득된 편광판을 일반적으로 사용한다. 편광판에 사용되는 중합체의 예로는 폴리에스테르계 수지, 아세테이트계 수지, 폴리노르보르넨계 수지, 폴리에테르설폰계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리이미드계 수지, 폴리올레핀계 수지, 아크릴계 수지, 또는 아크릴계, 우레탄계, 에폭시계, 실리콘계와 같은 열경화성 수지 또는 자외선 경화성 수지 등을 들 수 있다.
위상차판은, 직선 편광을 타원 편광 또는 원 편광으로 전환시키거나, 타원 편광 또는 원 편광을 직선 편광으로 전환시키거나, 또는 직선 편광의 편광 방향을 전환시키는 경우에 사용된다. 위상차판의 구체적인 예로는 폴리카보네이트, 폴리비닐 알콜, 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리프로필렌 또는 다른 폴리올레핀, 폴리알릴레이트 또는 폴리아미드 등의 중합체 필름을 연신 처리한 복굴절성 필름; 액정 중합체의 배향 필름, 필름에 의해 지지된 액정 중합체의 배향층을 들 수 있다.
시인각 보상용 필름은 액정 표시장치의 화면에 대해 수직이 아니게 약간 기울어진 방향으로 시인한 경우에도 상기 화면이 비교적 선명하게 확인될 수 있도록 시인각을 확대시키는데 사용되는 필름이다. 이런 시인각 보상용 필름으로서 사용될 수 있는 것은 디스코틱(discoutic) 액정으로 코팅된 트리아세틸 셀룰로즈 필름 또는 위상차판이 있다.
휘도 강화용 필름은 편광판과 접착시키는데 사용되고, 일반적으로 액정 셀의 후방측에 제공된다. 휘도 강화용 필름으로서 적합한 필름이 사용될 수 있다. 이 적합한 필름의 예로는, 유전체의 다층 박막 또는 굴절률 이방성이 상이한 박막 다층 적층체와 같은, 소정 편광축의 직선 편광을 투과하지만 다른 광은 반사하는 특성을 나타내는 필름; 및 콜레스테릭 액정 층, 특히 콜레스테릭 액정 중합체의 배향 필름 또는 상기 배향 액정 층을 필름 기재 물질상에 지지한 필름과 같이, 좌회전 또는 우회전 원형 편광을 반사시키지만 다른 광 성분은 투과시키는 특성을 나타내는 필름이 포함된다.
반사층은 일반적으로 액정 셀의 후방측상에 제공된다. 이로 인해, 시인측(표시측)으로부터의 입사광을 반사시켜 표시하는 유형의 액정 표시장치가 형성될 수 있어, 액정 표시장치내에 백라이트와 같은 광원을 내장시킬 필요성이 생략될 수 있다. 따라서, 액정 표시장치의 박형화를 꾀하기 쉽다는 이점을 갖는다. 통상적인 방법에 따른 적합한 층이 반사층으로서 사용될 수 있다. 반사층의 구체적인 예로는 금속 호일, 금속 분말을 결합제로 유지시킨 코팅층, 또는 상기 코팅층을 지지 기재 물질상에 제공하여 수득된 반사판, 및 금속 증착층 또는 그 증착층을 지지 기재 물질상에 제공한 반사판이 포함된다.
반투명 반사형 편광판은 광을 반사하여 전송하는 반-은도금 거울(half-silvered mirror)과 같이 반투명 반사층으로서 반사층을 제공함으로써 수득될 수 있다. 반투명 반사형 편광판은 액정 셀의 후방측에 제공된다. 이로 인해, 액정 표시장치가 비교적 밝은 분위기에서 사용되는 경우, 시인측(표시측)으로부터의 입사광을 반사시켜 화상을 표시하고, 액정 표시장치가 비교적 어두운 분위기에서 사 용되는 경우, 반투명 편광판의 배면측에 내장되어 있는 백라이트와 같은 내장 광원을 사용하여 화상을 표시하는 유형의 액정 표시장치가 형성될 수 있다. 또한, 반투명 반사판으로는 금속막의 반-은도금 거울 또는 진주 안료-함유 합성 수지판이 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 액정 표시장치는 반투명 반사형 액정 표시장치 또는 반사형 액정 표시장치의 형성에 바람직하게 적용될 수 있다. 또한, 편광판과 같은 광학 부재가 액정 셀의 양측에 제공되는 경우, 본 발명의 요건을 만족하는 한, 상기 광학 부재는 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 또한, 액정 표시장치가 형성되는 경우, 프리즘 정렬 시이트, 렌즈 정렬 시이트, 광 확산판 또는 백라이트와 같은 적합한 부품을 적합한 위치에 1층 또는 2층 이상 배치할 수 있다.
또한, 편광판 또는 광학 부재를 형성하는 광학층 또는 점착층과 같은 각 층은, 예컨대 살리실산 에스테르계 화합물 또는 벤조페논계 화합물, 벤조트리아졸계 화합물 또는 시아노아크릴레이트계 화합물 또는 니켈 착염계 화합물과 같은 자외선 흡수제로 처리하는 방식 등의 적합한 방식에 의해 자외선 흡수능을 가질 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 반사형 액정 표시장치는
전극을 적어도 갖는 지지 기판으로 구성된 배면측 셀 기판, 상기 배면측 셀 기판에서의 지지 기판보다 두껍고 투명 전극을 적어도 갖는 투명 기판으로 구성된 시인측 셀 기판, 및 각각의 전극을 서로 대향시켜 배치한 상기 배면측 셀 기판과 상기 시인측 셀 기판 사이에 고정되어 있는 액정층을 포함하는 액정 셀; 및 상기 시인측 셀 기판의 외표면에 대한 외부 입사광이 반사되고 상기 액정층을 통해 투과된 표시 광이 시인측 셀 기판으로부터 방출되어 시인되도록 액정 셀내의 액정층의 배면에 구비된 반사층을 포함하는 반사형 액정 표시 패널;
상기 액정 표시 패널의 측면중 하나 이상에 배치된 조명장치; 및
상기 시인측 셀 기판의 외표면측에 발광부를 갖되, 상기 발광부가 상기 조명장치를 통한 측면에 대한 입사광이 상기 배면측 셀 기판을 향해 반사되게 하는 광로 변환 사면을 갖고, 상기 광로 변환 사면이 액정 표시 패널의 반사면에 대해 35 내지 48°의 경사각으로 각각 경사진 10 내지 300㎛ 두께의 광로 제어층을 갖는다.
도 3은 반사형 액정 표시장치의 예를 도시한다. 도 3에서, 부호 100은 액정 표시장치를; 부호 90은 액정 셀을; 부호 10은 지지 기판(11)상에 반사층으로서도 제공된 전극(12)을 갖는 지지 기판(11)으로 구성된 배면측 셀 기판을; 부호 20은 투명 전극(21)이 제공된 투명 기판(24)으로 구성된 시인측 셀 기판을; 부호 30은 액정 층을; 부호 40은 광로 변환 사면(A1)이 제공된 발광부(A)를 갖는 광로 제어층을; 부호 50은 조명장치를 지칭한다. 또한, 도 3에서, 부호 13 및 22는 각각 배향막을; 부호 23은 저굴절률 투명 층을; 부호 25는 편광판을; 부호 26은 위상차판을; 부호 31은 셀 기판(10, 20) 사이의 액정(30)을 밀봉하기 위한 밀봉 물질을; 부호 51은 광원을; 부호 52는 반사판을 지칭한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 액정 표시 패널로서, 전극을 적어도 갖는 지지 기판으로 구성된 배면측 셀 기판, 상기 배면측 셀 기판에서의 지지 기판보다 두껍고 투명 전극을 적어도 갖는 투명 기판으로 구성된 시인측 셀 기판, 및 각각의 전극을 서로 대향시켜 배치한 상기 배면측 셀 기판과 상기 시인측 셀 기판 사이에 고정되 어 있는 액정층을 포함하는 액정 셀; 및 상기 시인측 셀 기판의 외표면에 대한 외부 입사광이 반사되고 상기 액정층을 통해 투과된 표시 광이 시인측 셀 기판으로부터 방출되어 시인되도록 액정 셀내의 액정층의 배면에 구비된 반사층을 포함하는 적합한 반사형 패널을 사용할 수 있다. 액정 표시 패널은 특별히 그 종류에 국한되지 않는다.
또한, 상기한 액정 셀의 구체적인 예로는, 액정의 배향 형태에 따라서 TN 액정 셀, STN 액정 셀, 수직 배향 셀, HAN 액정 셀, OCB 액정 셀과 같은 비틀림 또는 비비틀림 액정 셀; 게스트-호스트계 액정 셀 또는 강유전성 액정 셀; 및 광 확산을 사용한 액정 셀 등으로 분류된다. 액정의 구동 시스템도 또한 능동형 매트릭스 시스템 또는 수동형 매트릭스 시스템과 같은 적합한 것일 수 있다. 액정은 통상적으로 도 3에 도시된 바와 같이 한쌍의 셀 기판(10, 20)의 내측에 제공된 전극(12, 21)을 통해 구동된다.
시인측 셀 기판에는 표시 광이 투과될 수 있는 투명 기판을 사용한다. 투명 기판은 유리 또는 수지와 같은 적합한 물질로 형성될 수 있다. 특히, 복굴절을 가능한 억제시켜 광 손실을 감소시키는 관점에서, 기판은 광학 등방성 물질로 이루어지는 것이 바람직하다. 또한, 휘도 또는 표시 품질을 개선시키는 관점에서, 비알칼리 유리판과 같이 청색 유리판보다 무색 투명성이 뛰어난 물질이 바람직하다. 또한, 경량화 관점에서 수지 기판이 바람직하다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 배면측 셀 기판의 지지 기판은, 상기 지지 기판이 반사층으로서도 작용하는 전극(12)을 액정 셀(90)내에 제공하는 경우 광 투 과성일 필요가 없기 때문에, 임의의 기판(11)을 사용할 수 있으며, 상기 기판이 착색 기판일 수도 있다. 이 경우, 액정 셀이 광 산란 또는 투과/흡수차를 기초로 표시하는 유형인 경우, 흑색 표시의 관점에서는 흑색 기판을 사용하는 것이 바람직하다. 한편, 반사층이 액정 셀의 외측에 배치되어 배면측 셀 기판이 광 투과성일 필요가 있는 경우, 또는 액정 셀의 측면에 배치된 조명장치로부터의 광을 배면측 셀 기판, 특히 그의 지지 기판에 입사되는 경우, 투명 기판이 사용될 수 있다. 투명 기판의 물질에 관해서는 상기한 시인측 셀 기판과 유사할 수 있다.
시인측 셀 기판의 투명 기판 및 배면측 셀 기판의 지지 기판의 두께는, 액정의 봉입(enclosure) 강도에 따라 적합하게 결정될 수 있되, 상기 투명 기판이 상기 지지 기판보다 두껍다는 점을 제외하고 특별한 한정은 없다. 일반적으로, 각각의 두께는 측면 입사광의 전송 효율과 박형 경량성의 균형 관점에서, 10㎛ 내지 5㎜, 특히 50㎛ 내지 3㎜, 더욱 특히 100㎛ 내지 2㎜의 범위로 선택된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 시인측 셀 기판(20)이 조명장치(50)로부터의 입사광을 전송하기 위한 기판으로서 사용되는 경우, 광의 입사 효율 또는 전송 효율의 관점에서 투명 기판의 단면적이 클수록 바람직하다.
이 경우, 배면측 셀 기판은 박형 경량화의 관점에서 가능한 얇은 것이 바람직하다. 따라서, 배면측 셀 기판의 지지 기판의 두께는 시인측 셀 기판의 투명 기판의 두께의 2/3 이하, 특히 5 내지 60%, 더욱 특히 10 내지 50%의 범위로 선택되는 것이 바람직하다. 투명 기판은 광로 제어층의 경사 배치에 기초한 광로 변환 사면으로의 전송광의 입사 효율을 개선시킬 일부 목적을 위해 균일한 두께를 갖거 나 단면이 원뿔형일 수 있다. 지지 기판은 동일한 형상을 취할 수 있다.
또한, 시인측 셀 기판 및 배면측 셀 기판은 서로 동일한 평면 치수를 가지거나 서로 상이한 평면 치수를 가질 수 있다. 시인측 셀 기판이 조명장치로부터의 입사광의 전송 기판으로서 사용되는 경우, 도 3에 도시된 바와 같이, 적어도 조명장치(50)를 배치하는 측면에서, 시인측 셀 기판(20)을 형성하는 측면이 배면측 셀 기판(10)을 형성하는 측면보다 돌출되는 것이, 돌출된 측면상에 조명장치를 배치한 경우의 입사 효율 관점에서 바람직하다.
시인측 셀 기판의 투명 기판에 제공된 투명 전극, 또는 필요에 따라 배면측 셀 기판의 지지 기판에 제공된 투명 전극은, 종래 기술에 따라 ITO와 같은 적합한 물질로 형성될 수 있다. 한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 배면측 셀 기판(10)의 지지 기판(11)에 필요에 따라 제공되며 반사층으로서도 작용하는 전극(12)은, 적합한 반사성 금속으로 형성될 수 있다. 전극(12)은 알루미늄과 같은 고반사율의 우수한 전기 전도성의 금속 박막으로서 형성되는 것이 바람직할 수 있다. 이 경우, 조명장치로부터의 입사광을 전송시키기 위한 기판으로서 시인측 셀 기판을 사용하는 경우, 기판내의 전송광이 광로 제어층의 광로 변환 사면에 의해 반사될 때까지는 반사층에 거의 도달하지 않게 하여 산란 반사에 의한 전송광의 교란을 방지할 수 있기 때문에, 시인측 셀 기판은 산란형 반사층으로서 제공될 수 있다.
액정 셀내의 액정 층의 배면, 즉 배면측 셀 기판의 내측 또는 외측에 제공된 반사층은, 조명장치(50)로부터의 입사광 또는 그의 전송광이 도 3에서 꺽인 화살표로 표시된 바와 같이 광로 제어층(40)의 발광부(A)의 광로 변환 사면(A1)에 의해 반사되도록 제공된다. 이로 인해, 배면측 셀 기판측으로 광로 변환하여, 상기 광을 반사층에 의해 반사/반전시킨다. 즉, 반사층은 조명 모드에서 표시 광(α)을 얻기 위해 제공된다. 또한, 광로 변환 사면을 제외한 광로 제어층의 평탄한 부분 또는 약간 경사진 부분을 통과한 입사 외광은, 반사층에 의해 반사/반전된다. 즉, 반사층은 외광 모드에서 표시 광(β)을 얻기 위해 제공된다. 따라서, 외광 모드 및 조명 모드에서 모두 사용될 수 있는 반사형 액정 표시장치가 형성된다.
반사층, 특히 액정 셀의 외측에 제공된 반사층은, 종래 기술에 따라 백색 시이트와 같은 적합한 물질로 형성될 수 있다. 특히, 반사층의 예로는, 알루미늄, 은, 금, 구리 또는 크롬의 고반사율 금속, 또는 이들 합금 분말을 결합제 수지중에 함유시킨 코팅층; 상기 금속, 또는 유전체 다층막을 진공 증착 시스템 또는 스퍼터링 시스템과 같은 적합한 박막 형성 시스템으로 침착시킨 층; 상기 코팅층 또는 침착층을 필름으로 이루어진 기재로 지지한 반사형 시이트; 및 금속 호일의 시이트가 있다.
형성되는 반사층은 상기한 바와 같이 광 산란 기능을 나타낼 수 있다. 반사광을 산란 반사면에 의해 확산시켜 정면 방향으로의 지향성이 개선될 수 있다. 또한, 이러한 광 산란 기능이 조면화(surface roughing)에 기초한 경우, 조밀한 밀착으로 인한 뉴톤의 고리(Newton's ring)의 발생이 방지되어 시인성을 개선시킬 수 있다. 따라서, 셀 외측에 제공되는 반사층은 접착제없이 단순히 위치시키거나, 또는 접착 시스템 또는 증착 시스템에 의해 밀착 배치시킬 수 있다.
예를 들면, 광 산란형 반사층은, 샌드 블래스팅(sand blasting) 처리 또는 매팅 처리를 사용하는 표면 조면화 시스템, 또는 입자 첨가 시스템과 같은 적합한 시스템으로 필름 기재의 표면을 미세 요철 구조로 형성시키고, 미세 요철 구조가 필름 기재상에 반영되도록 반사층을 제공하는 시스템에 의해 형성될 수 있다. 기재 표면의 미세 요철 구조를 반영시킨 미세 요철 구조의 반사층은, 증착 시스템 또는 도금 시스템과 같은 적합한 시스템으로 금속을 필름 기재의 표면에 침착시키는 방법에 의해 형성될 수 있다. 증착 또는 도금 시스템의 예로는 진공 증착 시스템, 이온 플레이팅 시스템 및 스퍼터링 시스템이 있다.
액정 셀을 형성시킬 필요에 따라, 액정을 배향시키기 위해 러빙 처리막으로 이루어진 배향막, 칼라 표시를 위한 칼라 필터, 저굴절률 투명층과 같은 적합한 기능층이 1층 또는 2층 이상 제공될 수 있다. 또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 배향막(12, 22)은 일반적으로 액정(30)과 접촉하도록 전극(12, 21)상에 형성된다. 또한, 칼라 필터는 일반적으로 셀 기판(10, 20)중 하나의 지지 기판(11) 또는 투명 기판(24)과 이들에 상응하는 투명 전극 사이에 제공된다. 따라서, 칼라 필터를 지지 기판측에 배치하는 경우, 전극은 투명 전극으로서 제공된다.
한편, 상기한 저굴절률 투명층은 조명 모드에서 표시 화면 전체의 밝기의 균일성을 개선시키기 위해 제공된다. 또한, 도 3에 도시된 양태에서, 시인측 셀 기판(20)내에 형성되는 투명 기판(24)보다 굴절률이 낮은 층으로서 저굴절률 투명층(23)이 시인측 셀 기판(20)내에 제공된다. 도 3에 도시된 양태에 따르면, 도 3에서 꺾인 화살표(γ)로서 나타낸 바와 같이, 조명장치(50)로부터의 입사광이 시인측 셀 기판(20)의 내측으로 전송되는 경우, 전송광은 투명 기판(24)과 투명층(23)의 굴절률차를 통해 전반사되어 시인측 셀 기판내에 효율적으로 구속된다. 이로 인해, 전송광은 후방으로 효율적으로 전송되어, 상기 전송광이 조명장치로부터 먼 위치에서 광로 제어층의 광로 변환 사면으로 균등하게 공급된다. 즉, 저굴절률 투명층(23)은 광로 변환 사면을 통한 반사를 기초로 광로 변환시킴으로써 표시 화면 전체의 밝기의 균일성을 개선시키기 위해 제공된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 저굴절률 투명층을 시인측 셀 기판에 제공한 경우, 저굴절률 투명층은 전송광이 감소하거나 불균일화되는 것을 방지하는데도 또한 효과적이다. 이러한 감소 또는 불균일화는 전송 상태의 일부 변화에 의해 초래되는데, 이는 전송광이 액정 층(30)내에 도입되는 경우 복굴절 또는 산란되기 때문이다. 이로 인해, 저굴절률 투명층은 표시가 어두어지거나 표시 품질을 저하시키는 것을 방지하는데 효과적인데, 이는 조명장치 주변의 표시가 후방에서 고스트화(ghost)되기 때문이다. 또한, 칼라 필터가 배치되는 경우, 저굴절률 투명층은 전송광이 칼라 필터에 급속하게 흡수되는 것을 방지하여 전송광 강도의 감소를 방지하는데 효과적이다. 조명장치로부터의 입사광이 액정 층의 내측으로 전송되는 반사형 액정 표시장치에서, 전송광은 액정 층에 의해 산란되어 불균일한 전송 상태로 되기 쉽다. 그 결과, 발광의 불균일화 또는 고스트화를 발생시키고, 이로 인해 표시 화상을 시인하기 어렵게 된다. 따라서, 도 3에 도시된 바와 같이, 밝기 또는 표시 품질 관점에서, 저굴절률 투명층을 시인측 셀 기판에 제공하고, 상기 시인측 셀 기판의 측면에 조명장치를 배치하는 것이 바람직하다.
저굴절률 투명층은, 시인측 기판 또는 배면측 기판을 형성하는 투명 기판보 다 굴절률이 낮은 무기계 또는 유기계 저굴절률 유전체와 같은 적합한 물질을 사용하여 진공 증착 시스템 또는 스핀 코팅 시스템과 같은 적합한 방식으로 제조될 수 있다. 저굴절률 투명층을 형성하는 물질 또는 그 형성 방법에 관해서는 특별히 한정되지 않는다.
상기한 전반사로 인해 후방으로의 전송 효과의 관점에서, 투명층과 투명 기판 사이의 굴절률차는 가능한 큰 것이 바람직하다. 굴절률차는 0.05 이상, 특히 0.1 내지 0.5인 것이 바람직하다. 이러한 정도의 굴절률차로는 외광 모드에 의한 표시 품질에 거의 영향을 미치지 않는다. 또한, 상기 굴절률차가 0.1인 경우, 투명층과 투명 기판 사이의 계면에서의 외광의 반사율은 0.1% 이하이다. 즉, 반사 손실로 의한 밝기 또는 콘트라스트의 저하가 극히 적다.
저굴절률 투명층의 배치 위치는 적당히 결정될 수 있다. 저굴절률 투명층은 액정 층으로의 침입 방지의 관점에서 투명 기판과 투명 전극 사이에 위치되는 것이 바람직하다. 또한, 투명 기판과 투명 전극의 사이에 칼라 필터를 배치하는 경우, 칼라 필터에 의한 전송광의 흡수 손실을 방지하는 관점에서, 저굴절률 투명층을 칼라 필터보다 투명 기판에 근접하게 위치시키는 것이 바람직하다. 따라서, 저굴절률 투명층은 투명 기판에 직접 제공되는 것이 일반적이다. 이 경우, 투명층이 제공되는 투명 기판 표면이 가능한 평활한 경우, 즉 투명층이 가능한 평활한 경우가, 전송광의 산란 방지에 바람직하다. 표시 광의 대한 영향 방지의 관점에서도 또한 바람직하다. 구속 효과 및 박형화의 관점에서, 저굴절률 투명층의 두께는 100㎚ 이상, 특히 200㎚ 이상, 더욱 특히 400㎚ 내지 5㎛인 것이 바람직하다.
도 3에 도시된 바와 같이, 액정 표시 패널은 편광판(25) 또는 위상차판(26), 광 확산층과 같은 적합한 광학층의 1층 또는 2층 이상을 액정 셀에 부가할 수 있다. 편광판은 TN형 또는 STN형 액정 표시 패널과 같은 직선 편광을 사용함으로써 표시를 달성하기 위해 제공된다. 위상차판은 액정의 복굴절성에 의해 초래된 위상차의 보상에 의해 표시 품질을 개선시키기 위해 제공된다. 또한, 광 확산층은, 표시 광의 확산에 의한 표시 범위의 확대, 광로 제어층의 광로 변환 사면을 통한 휘선상-발광(bright-line emission)의 평준화에 의한 휘도의 균일화, 및 액정 표시 패널내의 전송광의 확산에 의한 광로 제어층으로의 입사광량의 증대를 위해 제공된다. 따라서, 광 확산층은 일반적으로 광로 제어층과 시인측 셀 기판의 투명 기판 사이에 제공된다.
편광판은 액정 셀의 외측 각각에 배치되거나, 또는 도 3에 도시된 바와 같이 한쪽면에만 배치될 수 있다. 편광판으로서, 특별히 한정하지 않고 적합한 것을 사용하는 것이 바람직하다. 고도한 직선 편광의 입사에 기초한 양호한 콘트라스트비를 갖는 표시를 얻는 관점에서, 고도의 편광을 갖는 편광판이 사용되는 것이 바람직하다. 편광판의 예로는 요오딘 또는 2색성 염료와 같은 2색성 물질이 예컨대 폴리비닐 알콜계 필름, 부분-포르말화된 폴리비닐 알콜계 필름, 부분 비누화된 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체계 필름과 같은 친수성 중합체 필름에 흡수되어 생성된 필름을 배향하는 방식으로 형성된 흡수형 편광 필름; 및 투명 보호층이 상기 흡수형 편광 필름의 한쪽면 또는 양쪽면에 제공된 편광 필름이 있다.
투명 보호층은 투명성 또는 기계적 강도, 열 안정성 또는 수분 차폐성이 뛰 어난 물질을 사용하여 형성시키는 것이 바람직하다. 상기 물질의 예로는 아세테이트계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리에테르설폰계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리이미드계 수지, 폴리올레핀계 수지, 아크릴계 수지, 폴리에테르계 수지, 폴리염화비닐계 수지, 스티렌계 수지, 노르보르넨계 수지와 같은 중합체; 및 또는 아크릴계 수지, 우레탄계 수지, 아크릴우레탄계 수지, 에폭시계 수지 또는 실리콘계 수지와 같은 열경화성 수지 또는 자외선 경화성 수지가 포함된다. 투명 보호층은 막 형태를 사용하는 접착 시스템 또는 중합체 용액 형태를 사용하는 코팅 시스템과 같은 방법에 의해 부착될 수 있다.
한편, 위상차판으로서, 상기 투명 보호층에서 나열된 바와 같이 적합한 중합체로 이루어진 막을, 1축 또는 2축 배향 시스템과 같은 적합한 방식으로 연신 처리되는 복굴절성 필름; 네마틱계 또는 디스코틱계 액정 중합체와 같은 적합한 액정 중합체의 배향 필름; 또는 배향층을 투명 기판으로 지지한 배향 필름과 같은 적합한 물질을 사용하는 것이 바람직하다. 열수축성 필름의 열 수축력의 작용하에서, 두께 방향으로의 위상차판의 굴절률을 제어할 수 있다. 보상용 위상차판은 일반적으로 시인측 편광판과 액정 셀의 사이 및/또는 배면측 편광판과 액정 셀의 사이에 필요에 따라 배치된다. 위상차판으로서, 파장역에 따라 적합한 것을 사용할 수 있다. 또한, 위상차판은 위상차와 같은 광학 특성을 제어하도록 2층 이상을 서로 중첩하여 사용할 수 있다.
액정 표시 패널의 측면에 배치하는 조명장치는, 반사형 액정 표시장치의 조명광으로서 사용되는 광이 액정 표시 패널의 측면에 입사되도록 제공된다. 따라 서, 패널의 시인측에 배치하는 광로 제어층과 조명장치를 조합시킴으로써 반사형 액정 표시장치의 박형 경량화를 꾀할 수 있다. 조명장치로부터의 입사광이 액정 층으로 입사되는 것을 방지하는 관점에서, 조명장치의 바람직한 배치방식은, 상기한 바와 같이 조명장치를 시인측 셀 기판의 측면, 특히 배면측 셀 기판에 의해 형성된 측면보다 돌출된 시인측 셀 기판의 측면에 배치하는 방식이다.
조명장치로서, 적합한 것을 사용할 수 있다. 조명장치의 바람직한 예로는 (냉, 열) 음극관과 같은 선상 광원; 발광 다이오드와 같은 점 광원; 이런 선상 또는 면상에 배열된 어레이(array); 및 점 광원이 선상 광원의 광으로 전환시키는 선상 도광판과 점 광원의 조합체가 포함된다. 도 3에 도시된 양태에서, 조명장치(50)는 광원(51), 및 상기 광원(51)이 내장된 반사판(52)을 포함한다. 조명장치(들)는 액정 표시 패널의 1 또는 2 이상의 측면에 배치될 수 있다. 조명장치를 2 이상의 측면에 배치하는 경우, 그 복수의 측면은 대향하는 측면의 조합, 수직으로 교차 분할되는 측면과 수평으로 교차 분할되는 측면의 조합, 또는 상기 조합 모두에 사용되는 3 이상의 조합에 의해 구성될 수 있다.
조명 모드에서, 조명장치의 점등으로 시인이 가능하게 된다. 외광 모드에서 시인하는 경우, 조명장치를 점등할 필요가 없다. 따라서, 조명장치는 점등과 소등이 가능하게 제조된다. 스위칭 시스템으로서, 임의의 적합한 것이 사용할 수 있다. 종래 기술 시스템도 스위칭 시스템으로서 사용될 수 있다. 또한, 조명장치는 그 자신의 발광색을 바꿀 수 있는 다중 색상 발광 시스템일 수 있다. 다르게는, 상이한 종류의 색을 갖는 광이 상이한 종류의 조명장치를 통해 발광될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 조명장치는 필요에 따라 광원(51)에 의한 발산광을 액정 표시 패널의 측면으로 유도하기 위해서 상기 광원(51)을 포위하는 반사판(52)과 같은 적합한 보조 유닛을 배치한 조합체로서 형성될 수 있다. 반사판으로서, 고반사율 금속 박막이 제공된 수지 시이트, 또는 백색 시이트 또는 금속 호일과 같은 적합한 반사 시이트를 사용하여 적어도 조명장치측에 광이 반사되는 것이 바람직하다. 반사판은 그 단부를 액정 표시 패널의 셀 기판, 특히 시인측 셀 기판의 상면 및 하면의 단부에 접착하는 방식으로 광원을 포위하는 기능도 또한 갖는 보유 유닛으로서 사용될 수 있다.
광로 제어층은, 도 3에 도시된 바와 같이 조명장치(50)로부터의 입사광의 광로가 액정 표시 패널의 측면에 배치되거나, 또는 입사광의 전송된 광의 광로가 발광부(A)의 광로 변환 사면(A1)을 통해 패널의 배면측 셀 기판 방향으로 광로 변환시키고, 반사층(12)에 의한 반사/반전을 통해 조명광(표시 광)으로서 사용하기 위해 제공된다. 광로 제어층은 액정 표시 패널의 시인측 셀 기판(20)의 외측에 배치되고, 일반적으로 도 3에 도시된 바와 같이 시인측 표면부에 배치된다.
상기 목적을 달성하기 위해, 도 3에 도시된 바와 같이, 광로 제어층(40)은, 조명장치로부터의 입사광을 반사시켜 소정 방향으로 광로 변환시키기 위해서, 시인측 셀 기판의 기준 평면(가상 수평면)에 대한 경사각이 35 내지 48°인 광로 변환 사면(A1)을 갖는 발광부(A)를 갖도록 형성된다. 또한, 광로 제어층에서, 일반적으로 박형화를 목적으로 이러한 발광부가 다수 분포된다. 또한, 셀 기판, 특히 시인측 셀 기판에 저굴절률 투명층을 제공한 경우, 저굴절률 투명층보다 높은 굴절률을 갖는 층으로서 광로 제어층을 형성시키는 것이 바람직하다. 광로 제어층의 굴절률이 투명층보다도 낮은 경우, 조명장치로부터의 입사광 또는 그의 전송광은 시인측 셀 기판내에 구성되기 쉽다. 결과적으로, 광로 제어층로의 입사광은 표시 광으로서 사용하기 어렵게 분포되는 경우가 있다.
광로 제어층의 발광부는, 상기한 소정 경사각의 광로 변환 사면을 갖는 점을 제외하고, 적합한 형태로 변형될 수 있다. 광로 변환을 통해 정면 방향으로의 지향성이 뛰어난 표시 광을 얻는다는 관점에서, 조명장치를 배치한 측면(즉, 입사 측면)과 대면하는 광로 변환 사면(A1)이 구비된 발광부(A)를 갖는 광로 제어층, 특히 프리즘 구조로 이루어지는 광로 변환 사면(A1)이 구비된 발광부(A)를 갖는 광로 제어층이 바람직하다.
도 4 내지 6은 광로 변환 사면 또는 프리즘 구조를 갖는 발광부의 예를 도시한다. 도 4에서, 발광부(A)는 각각 2등변 삼각형의 2개의 동일각으로 구성된 2개의 광로 변환 사면(A1)이 제공된다. 도 5에서, 발광부(A)는 각각 광로 변환 사면(A1)과 기준 평면에 비해 상기 사면(A1)보다 큰 경사각을 갖는 급사면(B)의 조합이 제공된다. 도 6에서, 발광부(A)는 각각 광로 변환 사면(A1)과 기준 평면에 비해 상기 사면(A1)보다 작은 경사각을 갖는 완사면(C)의 조합이 제공되되, 상기 발광부(A)는 인접 연속 상태의 반복 구조로서 광로 제어층의 한쪽면 전체에 형성된다.
따라서, 전술된 바와 같이, 발광부는 등변면 또는 동일 경사각을 갖는 사면으로 이루어지는 프리즘상 요철부로 구성되거나, 또는 광로 변환 사면과 급사면 또는 완사면의 조합, 또는 경사각이 상이한 사면으로 이루어지는 프리즘상 요철부로 구성될 수 있다. 사면의 형태는 입사 측면의 수 또는 위치에 따라 적당히 결정될 수 있다. 내마르성(mar-proofness)의 개선에 의한 사면 기능의 유지 또는 전송광의 입사 효율의 관점에서, 도 4 내지 6에 도시된 바와 같이, 광로 제어층의 평탄면(41)보다 함몰된 프리즘상 오목부(홈)의 형태가, 상기 광로 제어층의 평탄면(41)보다 돌출된 프리즘상 볼록부(돌기)의 형태보다 바람직하다. 또한, 도 4 내지 6은 광로 변환 사면(A1)의 횡단면에 기초하여 거의 삼각형을 취하는 발광부(A)를 도시한다. 비록 거의 삼각형인 단면이 형성 용의성 관점에서는 유리하지만, 발광부(A)는 각각 거의 사각형인 단면 또는 거의 오각형인 단면과 같은 적합한 단면 형태를 가질 수도 있다. 또한, 단면 모양의 "거의"라는 용어는 변의 각도가 변하거나, 변의 교점으로 이루어지는 각이 원으로 바뀌는 방식으로 변형을 허용하는 것을 의미한다.
상기한 정면 방향으로의 지향성과 같은 특성을 달성하는 관점에서, 광로 제어층은 도 4 내지 6에 도시된 바와 같이 입사 측면에 대면하는 기준 평면에 대한 경사각이 35 내지 48°인 광로 변환 사면(A1)을 갖는다. 따라서, 액정 표시 패널의 2개 이상의 측면에 조명장치를 배치하여 2 이상의 입사 측면을 갖는 경우, 상기 측면의 수와 위치에 따라 광로 변환 사면(A1)을 갖는 광로 제어층을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 도 4 내지 6의 화살표는 입사 측면으로부터 입사한 광의 전송 방향을 나타낸다.
따라서, 액정 표시 패널의 대향하는 2개의 측면에 조명장치를 배치하여 상기 2개의 측면을 입사 측면으로서 제공하는 경우, 도 4에 도시된 바와 같이, 거의 이 등변 삼각형인 단면으로 이루어지고 2개의 광로 변환 사면(A1)이 구비된 발광부(A)를 갖거나, 또는 거의 사다리꼴인 단면으로 이루어지고 2개의 광로 변환 사면이 구비된 발광부를 가져서, 2개의 광로 변환 사면의 능선이 2개의 입사 측면에 따르는 방향을 갖는 광로 제어층을 사용하는 것이 바람직하다. 한편, 액정 표시 패널의 종횡으로 인접하는 2개 측면에 조명장치를 배치하는 경우, 상기 측면에 따라 능선이 종횡의 양방향에 따르는 상태로 광로 변환 사면을 갖는 광로 제어층을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 대향하는 것 및 인접한 것을 포함하는 3개 이상의 측면에 조명장치를 배치하는 경우, 상기 2개의 측면 조합으로 구성된 광로 변환 사면을 갖는 광로 제어층을 사용하는 것이 바람직하다.
광로 변환 사면(A1)은 상기 사면(A1)에 입사하는 광, 즉 조명장치로부터 입사 측면으로의 입사광 또는 그의 전송광을 반사시켜 광로 변환하여 액정 표시 패널의 배면측에 공급하는 역할을 한다. 이 경우, 광로 변환 사면(A1)의 기준 평면에 대한 경사각을 35 내지 48°로 세팅한다. 따라서, 도 3에서 꺽인 화살표(α)로 도시된 바와 같이, 측면으로의 입사광 또는 그의 전송광은 기준 평면에 정확히 수직이게 변하여 정면 방향으로의 지향성이 뛰어난 표시 광이 효율적으로 얻을 수 있다. 경사각이 35°미만이면, 반사층을 통한 반사광의 광로는 정면 방향에서 30° 이상 어긋나게 된다. 결과적으로, 표시에 효과적인 반사광을 사용하기 어렵고, 또한 이로 인해 표시 품질도 저하된다. 한편, 경사각이 48°를 초과되면, 광로 변환 사면으로부터 빠져 나온 광의 강도가 증가하는데, 이는 측면의 입사광 또는 그의 전송광 전체가 반사되는 조건에 상반되기 때문이다.
정면 방향으로의 지향성이 뛰어난 광로 변환 또는 누광의 억제의 관점에서, 광로 변환 사면(A1)의 경사각은 스넬의 법칙(Snell's law)에 의해 액정 표시 패널 내측으로 전송된 광의 굴절에 기초한 전반사 조건을 고려하면 38 내지 45°, 특히 40 내지 44°이다. 또한, 유리판의 일반적인 전반사 조건은 42°이다. 따라서, 이 경우, 측면 입사광은 ±42°의 범위로 집약된 상태로 전송되면서, 광로 변환 사면에 입사하게 된다.
광로 변환 사면(A1)을 구비하는 발광부(A)는, 일반적으로 상기한 바와 같이 광로 제어층의 박형화를 목적으로 반복 구조로서 형성된다. 이 경우, 도 3에 되시된 바와 같이 입사 측면으로부터의 입사광을 후방으로 반사하여 대향 측면측에 효율적으로 전송하여 액정 표시의 전체으로부터의 광을 가능한 균등하게 발광시키는 관점에서, 도 4 내지 6에 도시된 바와 같이 기준 평면에 대해 거의 0°인 경사각을 갖는 광로 제어층의 평탄면(41)을 포함한 구조, 또는 기준 평면에 대해 10° 이하, 특히 5° 이하, 더욱 특히 3° 이하의 경사각을 갖는 완사면(C)을 포함한 구조로서 형성하는 것이 바람직하다. 따라서, 도 5에 도시된 바와 같이, 급사면(B)을 포함하는 발광부(A)는 상기 급사면의 각도를 35° 이상, 특히 50° 이상, 더욱 특히 60° 이상으로 세팅하여 광로 제어층의 평탄면(41)의 폭이 넓혀질 수 있는 구조로서 제공되는 것이 바람직하다.
광로 제어층의 평탄면(41) 또는 완사면(C)은 도 5에 도시된 바와 같이 조명 모드에 의한 표시 광(α) 및 외광 모드에 의한 외광의 입사 부분, 및 상기 입사광의 반사층(12)에 의해 반사된 표시 광(β)의 투과 부분으로서 기능하는 부분이다. 이로 인해, 외광 모드 및 조명 모드에서 모두 사용될 수 있는 반사형 액정 표시장치가 달성된다. 이 경우, 특히 광로 제어층이 도 6에 도시된 바와 같이 사면(A1) 및 사면(C)에 의해 발광부(A)에 인접한 반복 구조로 이루어지는 경우, 상기 완사면(C)의 기준 평면에 대한 경사각의 각도 차이를 광로 제어층의 전체에 대해 5° 이하, 특히 4° 이하, 더욱 특히 3° 이하로 세팅하는 것이 바람직하다. 또한, 인접한 완사면 사이의 경사각 차이를 1° 이하, 특히 0.3° 이하, 특히 0.1 ° 이하로 세팅하는 것이 바람직하다. 이는 반사형 액정 표시장치의 최적 시인 방향, 특히 정면 방향에 인접한 최적 시인 방향이 완사면(C)을 통한 광 투과에 의해 크게 변화되지 않는 것이며, 특히 최적 시인 방향이 인접한 완사면 사이로 크게 변화되지 않는 것을 목적으로 한다. 또한, 외광 모드에 의한 밝은 표시를 얻는 관점에서, 기준 평면에 대한 완사면(C)의 투영 면적을 광로 변환 사면(A1)의 5배 이상, 특히 10배 이상, 더욱 특히 15배 이상으로 세팅하는 것이 바람직하다. 이는 외광의 입사 효율 및 반사층에 의해 반사된 표시 광의 투과 효율을 개선시키기 위한 것이다.
발광부(A)는 그 능선, 즉 광로 변환 사면이 조명장치를 배치한 액정 표시 패널의 입사 측면에 평행 또는 경사진 상태로 따르도록 제공된다. 이 경우, 프리즘상 오목부로 이루어진 발광부(A)는 광로 제어층의 한쪽 단부로부터 다른쪽 단부에 걸쳐 연속적으로 형성되거나, 또는 단속적 및 불연속으로 형성될 수 있다. 발광부(A)가 불연속적으로 형성되는 경우, 전송광의 입사 효율 또는 광로 변환 효율의 관점에서, 홈 또는 돌기로 이루어진 프리즘 구조의 입사 측면에 따른 방향의 길이, 또는 광로 변환 사면의 장변의 길이는 홈의 깊이 또는 돌기의 높이의 5배 이 상으로 세팅하는 것이 바람직하다. 또한, 패널 표시면의 균일한 발광화의 관점에서, 상기 길이를 500㎛ 이하, 특히 10 내지 480㎛, 더욱 특히 50 내지 450㎛으로 세팅하는 것이 바람직하다.
발광부(A)의 단면 형상 또는 광로 변환 사면(A1)의 배치 간격에 관해서는 특별한 한정은 없다. 광로 변환 사면(A1)은 조명 모드에서의 휘도 결정 요인이다. 따라서, 광로 변환 사면(A1)은 조명 모드 또는 외광 모드에서의 패널 표시면의 발광 균일성에 따라 적당히 결정될 수 있다. 광로 변환 사면(A1)의 분포 밀도에 의해 광로 변환 광량이 제어될 수 있다. 따라서, 광로 변환 사면은 광로 제어층의 전체에 걸쳐 일정한 경사각 형상을 가질 수 있다. 다르게는, 흡수 손실 또는 종래의 광로 변환에 의한 전송광의 감쇠를 고려하여 패널 표시면의 발광의 균일화를 꾀하려는 목적으로, 입사 측면으로부터 먼 위치일수록 발광부(A)를 더욱 크게 제조할 수 있다.
다르게는, 발광부(A)는 일정 피치의 정규 간격으로 배치되도록 제조되거나, 또는 입사 측면으로부터 먼 위치에서 피치의 정규 간격을 점진적으로 좁게 하여 발광부(A)의 분포 밀도를 증가시킬 수 있다. 또한, 발광부(A)는 패널의 표시면상에서 발광의 균일화를 꾀하기 위해 랜덤하게 배치될 수 있다. 또한, 발광부(A)가 불연속 홈 또는 돌기로 이루어진 요철부로 이루어진 경우, 상기 요철부의 크기, 형상, 분포 밀도 또는 능선의 방향을 불규칙하게 하거나, 또는 불규칙한, 규칙적인 또는 표준화된 요철부를 랜덤하게 배치하여 패널 표시면에서의 발광의 균일화를 꾀할 수 있다. 이로 인해, 상기한 예와 같이, 패널 표시면에서의 발광의 균일화는 발광부(A)에 적합한 방식을 적용하여 달성될 수 있다.
또한, 광로 변환 사면(A1)이 액정 셀의 화소와 중첩되는 경우, 표시 광의 투과 부족으로 인해 부자연스런 표시가 나타나게 될 수 있다. 이러한 부자연스런 표시를 방지하려는 관점에서, 상기 중첩 면적을 가능한 작게 하여 광로 제어층의 평탄면(41) 또는 완사면(C)을 통해 충분한 광 투과율을 확보하는 것이 바람직하다. 이러한 관점에서, 액정 셀의 화소 피치가 일반적으로 100 내지 300㎛인 것도 고려하면, 광로 변환 사면(A1)은 그 기준 평면에 대한 투영 폭이 40㎛ 이하, 특히 3 내지 20㎛, 더욱 특히 5 내지 15㎛가 되도록 형성하는 것이 바람직하다. 이러한 투영 폭은, 형광관의 간섭장(coherent length)이 약 20㎛로 세팅되기 때문에, 회절로 인한 표시 품질의 저하를 방지하는 관점에서도 바람직하다.
한편, 상기의 관점에서, 광로 변환 사면(A1)이 긴 거리 간격으로 배치되는 것이 바람직하다. 그런, 광로 변환 사면은 상기 언급된 바와 같이 측면 입사광의 광로를 변환시키는 것에 기초한 실질적인 조명광 형성의 기능 부분이다. 따라서, 상기 간격이 지나치게 넓으면, 점등시 조명이 희미해져 부자연스런 표시를 나타낼 수 있다. 이런 관점을 고려하면, 광로 변환 사면(A1)의 배치 간격은 5㎜ 이하, 특히 20㎛ 내지 3㎜, 더욱 특히 50㎛ 내지 2㎜로 하는 것이 바람직하다. 또한, 발광부의 배치 구조가 액정 셀의 화소와 간섭하여 물결무늬(moire)를 생기게 할 수 있다. 발광부의 배치 간격을 조정하여 물결무늬를 방지할 수 있을지라도, 상기 언급된 바와 같은 발광부의 배치 간격이 바람직하다. 따라서, 상기 바람직한 범위에서 물결무늬가 생기는 경우의 해결책으로서, 하기 시스템이 논의된다. 즉, 본 발명에 서, 발광부를 화소에 대해 교차 상태로 배열하도록 요철부의 능선을 입사 측면에 대해 경사진 상태로 형성시키는 물결무늬 방지 시스템이 바람직하다.
상기 시스템의 경우, 입사 측면의 경사각이 지나치게 크면, 광로 변환 사면(A1)에 의해 반사시켜 편향될 수 있다. 결과적으로, 광로 변환의 방향에 큰 편차가 발생할 수 있다. 이는 표시 품질의 저하를 초래하기 쉽다. 따라서, 요철부의 능선의 입사 측면에 대한 경사각은, ±30° 이하, 특히 ± 25° 이하로 세팅하는 것이 바람직하다. 또한, "±" 부호는 입사 측면을 기준으로 한 능선의 경사 방향을 의미한다. 액정 셀의 해상도가 낮아 물결무늬를 생기지 않거나, 물결무늬가 거의 생성되지 않는다면, 이러한 능선은 가능한 입사 측면에 평행하게 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 물결무늬의 방지책으로서, 상기한 크기로 형성되는 프리즘상 오목부와 같은 미소 홈 또는 프리즘상 볼록부와 같은 미소 돌기로 이루어진 복수개의 발광부를 광로 제어층의 표면에 불연속적이고 불규칙하게 분포시키는 시스템을 사용하는 것도 바람직하다.
광로 제어층은 조명장치의 파장 영역에 상응하는 투명성을 나타내는 적합한 물질로 형성될 수 있다. 또한, 가시광역에서 사용되는 물질의 예로는, 상기 투명 보호층의 설명에서 예시하여 나열된 바와 같이, 중합체, 경화성 수지 또는 유리가 포함될 수 있다. 복굴절을 전혀 또는 거의 나타내지 않는 물질로 제조된 광로 제어층이 바람직하다. 또한, 조명장치로부터의 입사광 또는 그의 전송광을 시인측 셀 기판으로부터 광로 제어층에 효율적으로 입사되어 광로 변환 사면을 통해 밝은 표시를 달성하려는 관점에서, 시인측 셀 기판에서 광로 제어층과 투명 기판의 굴절률차가 0.15 이하, 특히 0.10 이하, 더욱 특히 0.05 이하이도록 광로 제어층을 제공하는 것이 바람직하다. 특히, 투명 기판보다 높은 굴절률의 광로 제어층인 것이 바람직하다.
광로 제어층은 적합한 방법으로 형성할 수 있다. 광로 제어층의 제조방법에 관해서 특별한 한정은 없다. 대량생산의 관점에서, 바람직한 제조방법으로는, 소정의 발광부를 형성할 수 있는 금형에 열가소성 수지를 가열하에서 가압시켜 형상을 전사하는 방법; 가열 용융시킨 열가소성 수지 또는 열 또는 용매를 통해 유동화시킨 수지를 소정의 발광부를 형성할 수 있는 금형에 충전하는 방법; 열, 자외선, 전자선 또는 방사선으로 중합할 수 있는 액상 수지 또는 단량체를 소정의 발광부를 형성할 수 있는 금형내에 주조시키고, 상기 금형을 액상 수지로 충전시키는 조건하에서 중합하는 방법; 액상 수지 또는 단량체를 이들로 충전되거나 주조된 층상에 투명 필름과 밀착시키는 조건하에서 상기 액상 수지 또는 단량체를 상기 투명 필름과 일체화시키는 방법; 및 상기 액상 수지 또는 단량체를 투명 필름에 도포하고, 상기 도포층을 소정의 발광부를 형성할 수 있는 금형에 가압시켜 형상을 전사한 후, 중합하여 필름과 일체화시키는 방법이 있다. 따라서, 광로 제어층은 시인측 셀 기판에 직접 소정의 형태를 부여하여 형성되거나, 소정의 형태를 미리 부여한 투명 시이트로서 형성될 수 있다.
광로 제어층의 두께는 박형화의 관점에서 10 내지 300㎛, 특히 15 내지 200㎛, 더욱 특히 20 내지 100㎛인 것이 바람직하다. 또한, 광로 제어층을 투명 시이트로서 독립적으로 형성하는 경우, 입사광을 시인측 셀 기판으로부터 광로 제어층에 효율적으로 입사하여 밝은 표시를 달성하는 관점에서, 상기 투명 시이트는 시인측 셀 기판의 투명 기판보다 큰 굴절률을 갖는 접착층, 특히 투명 시이트와 가급적 동일한 굴절률의 접착층, 특히 투명 시이트와 시인측 셀 기판의 중간 굴절률의 접착층을 통해 액정 표시 패널에서의 시인측 셀 기판의 외표면측에 접착하는 것이 바람직하다. 따라서, 이러한 접착층의 굴절률은 광로 제어층과 동일한 방식으로 세팅될 수 있다.
접착층은 적합한 투명 접착제로 형성될 수 있다. 접착제는 그 종류에 관해서 특별한 한정은 없다. 접착 처리 작업의 간편성의 관점에서, 점착층에 의한 접착 시스템이 바람직하다. 점착층은 고무계 중합체, 아크릴계 중합체, 비닐-알킬 에테르계 중합체, 실리콘계 중합체, 폴리에스테르계 중합체, 폴리우레탄계 중합체, 폴리에테르계 중합체, 폴리아미드계 중합체 또는 스티렌계 중합체와 같은 적합한 중합체를 기재 중합체로서 사용하는 점착제로 형성되는 것이 바람직하다. 특히, 아크릴산 또는 메타크릴산 알킬 에스테르를 주로 함유하는 중합체를 기재 중합체로서 사용하는 아크릴계 점착제와 같이, 투명성, 내후성 또는 내열성이 뛰어난 점착제를 사용하는 것이 바람직하다.
광로 제어층은 액정 표시 패널의 시인측에 배치된다. 이 경우, 도 3에 도시된 바와 같이, 발광부(A)의 광로 변환 사면(A1)에 의한 반사 효율 관점에서, 발광부(A)를 형성한 표면을 외측(시인측)에 배치하는 것이 바람직하며, 나아가서는 측면 입사광의 효과적인 사용을 기초한 휘도 강화의 관점에서도 바람직하다.
광로 제어층의 외표면은 외광의 표면 반사에 의한 시인성 저해의 방지를 목적으로 비광휘 처리 또는 반사 방지 처리될 수 있다. 비광휘 처리는, 샌드블래스팅 또는 엠보싱 방법을 사용하는 조면화 시스템, 및 실리카의 투명 입자의 배합 시스템과 같은 다양한 시스템에 의해 표면을 미세 프리즘 구조화함으로써 실시될 수 있다. 반사 방지 처리는 간섭성 증착막을 형성하는 시스템에 의해 실시될 수 있다. 또한, 비광휘 처리 또는 반사 방지 처리는 상기 표면 미세 프리즘 구조 또는 간섭막을 부여한 필름의 결합 시스템에 의해 실시될 수 있다. 비광휘 처리 또는 반사 방지 처리는 발광부의 기능을 가능한 저해하지 않도록 제공하는 것이 바람직하다.
상기한 바와 같이, 반사형 액정 표시장치에는 광 확산층을 배치할 수 있다. 비광휘층에 따라, 광 확산층은 표면 미세 프리즘 구조를 갖는 코팅층 또는 확산 시이트를 사용하는 적합한 시스템에 의해 제공될 수 있다. 광 확산층의 배치 위치는 적당히 결정할 수 있지만, 일반적으로는 광 확산층을 광로 제어층과 시인측 셀 기판의 사이에 배치하는 것이 표시 품질의 안정성 관점에서 바람직하다. 이 경우, 광 확산층은 투명 입자를 함유한 광 확산형 접착층으로서 형성하여, 광로 제어층을 형성하는 투명 시이트의 접착층, 또는 편광판과 위상차판의 접착층으로서 작용함으로써 박형화를 꾀할 수 있다. 따라서, 광 확산층은 1층 또는 2층 이상으로 배치될 수 있다.
또한, 접착층에 함유되는 투명 입자로서, 1종 또는 2종 이상의 적합한 투명 입자는 평균 입경 0.5 내지 20㎛의 무기계 입자 또는 유기계 입자일 수 있다. 사용되는 무기계 입자는 전기 전도성이며, 그 예로는 실리카, 알루미나, 티타니아, 지르코니아, 산화주석, 산화인듐, 산화카드뮴 또는 산화안티몬일 수 있다. 유기계 입자는 가교성 또는 비가교성 중합체일 수 있다.
본 발명에 따른 반사형 액정 표시장치에서, 입사 측면의 입사광 대부분이 액정 표시 패널, 특히 그의 시인측 셀 기판의 투명 기판을 통해 굴절의 법칙에 따른 반사에 의해 후방에 전송된다. 이로 인해, 패널 표면으로부터의 방출(누광)이 방지되면서, 광로 제어층의 광로 변환 사면(A1)에 입사한 광이 배면측 셀 기판 방향에 대해 우수한 수직 지향성 광으로 효율적으로 변환된다. 전송광중 다른 부분은 전반사에 의해 후방에 추가로 전송되어 후방에서의 광로 변환 사면(A1)에 입사된다. 이로 인해, 전송광중 다른 부분의 광로는 배면측 셀 기판 방향에 대해 우수한 수직 지향성으로 효율적으로 광로 변환된다. 따라서, 조명장치로부터의 광 또는 외광을 효율적으로 사용하여 밝고 시인이 용이한 탁월한 표시 품질의 외광 모드 및 조명 모드의 반사형 액정 표시장치를 형성할 수 있다.
또한, 본 발명에서, 반사형 액정 표시장치를 형성하는 광로 제어층, 액정 셀, 편광판 또는 위상차판과 같은 광학 소자 또는 부품은, 전체적 또는 부분적으로 서로 적층/고착되고, 분리가능한 상태로 배치될 수 있다. 계면 반사의 억제에 기초한 콘트라스트의 저하 방지의 관점에서, 이러한 광학 소자 또는 부품은 서로 고착 상태로 있는 것이 바람직하다. 고착/접착 처리에는 점착제와 같은 적합한 투명 접착제를 사용할 수 있다. 투명 접착층는 상기한 투명 입자를 함유시켜 확산 기능을 나타내게 할 수 있다. 또한, 광학 소자 또는 부품, 특히 시인측의 광학 소자 또는 부품은, 살리실산 에테르계 화합물, 벤조페논계 화합물, 벤조트리아졸계 화합물, 시아노아크릴레이트계 화합물 또는 니켈 착염계 화합물과 같은 자외선 흡수제 로 처리하는 시스템에 의해 자외선 흡수능을 갖도록 제조될 수 있다.
다음에, 본 발명을 실시예에 의해 구체적으로 설명한다.
실시예 1
두께 1.0㎜의 에폭시 수지판을 상측 투명 기판으로서 사용하고, 투명 전극을 상측 투명 기판의 대향면중 한쪽면에 형성시켰다. 유사하게, 두께 0.2㎜의 투명한 에폭시 수지판을 하측 투명 기판으로서 사용하고, 투명 전극을 하측 투명 기판의 대향면중 한쪽면에 형성시켰다. 한쌍의 기판을 사용하여, 폴리비닐 알콜 용액을 스핀 코팅법에 의해 전극측 표면에 도포하고, 건조시킨 후, 러빙 처리를 하였다. 이로 인해, 기판의 전극측 표면에 러빙막이 형성되었다. 상측 기판의 투명 전극은 에칭에 의해 미리 분할하였다. 이후, 한쌍의 기판의 러빙 방향이 서로 수직으로 교차하도록 상기 한쌍의 기판을 서로 대향되게 배치한 상태로 갭 조정 물질을 배치하였다. 한쌍의 기판 원주를 에폭시 수지로 밀봉한 후, 첨가물로서 염료(BDH 리미티드(BDH Ltd.)에서 제조됨, 상표명: D35)을 함유한 액정을 상기 기판 사이에 주입하였다. 이로써, GH(guest-host)형 액정 셀이 제작되었다.
비교예 1
상측 투명 기판의 두께를 0.6㎜로 변환시키고, 하측 투명 기판의 두께를 0.6㎜로 변환시킨 것 이외는, 실시예 1와 동일한 방식으로 액정 패널을 제작하였다.
평가 시험 1
이렇게 제작된 액정 표시장치를 스테인레스판상에 고정시켰다. 기판은 상태는 10g 중량의 쇠공으로 그 위에 높이를 변화시키면서 낙하시키는 조건하에서 관찰 하였다. 육안으로, 기판이 전혀 파손되지 않는 경우는 "○"으로, 기판이 일부 파손되는 경우는 "×"로 평가하였다. 평과 결과는 하기 표 1에 제시하였다.
쇠공의 낙하 높이(㎝) 실시예 1 비교예 1
10 ○ ○
20 ○ ×
30 ○ ×
40 ○ ×
50 × ×

표 1에서, 실시예 1에서는 높이 40㎝의 낙하 시험에서도 기판의 손상이 전혀 관찰되지 않았지만, 비교예 1에서는 높이 20㎝의 낙하 시험에서 기판의 손상이 관찰되었다. LCD의 1/2만을 ON으로 하고 손가락으로 누른 경우, 실시예 1에서는 화상의 왜곡이 관찰되지 않았지만, 비교예 1에서는 화상의 왜곡이 관찰되었다. 상기 설명으로부터, 본 발명에 따르면, 쉽게 파손되지 않고 표시 화상의 왜곡이 적은 액정 표시장치를 실현할 수 있었다.
상기 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 압력을 받기 쉬운 액정 표시장치의 상측 투명 기판은, 하측 투명 기판보다 두껍게 제조함으로써, 상측 투명 기판의 강성을 높이고 외력으로 인한 상측 투명 기판의 구부러짐에 의해 초래되는 표시 화상의 왜곡을 적게 할 수 있다. 또한, 하측 투명 기판을 얇게 하여 그의 가요성을 개선시킨다. 이로 인해, 액정 표시장치의 총 두께를 변화시키지 않으면서도, 쉽게 파손되지 않고 박형 경량인 액정 표시장치를 실현시킬 수 있다. 따라서, 본 발명은 산업적 이용가치가 크다.
참고예 1
불화마그네슘을 굴절률 1.505의 투명 플라스틱판에 진공 증착하여 상기 투명 플라스틱판상에 두께 600㎚ 및 굴절률 1.38의 저굴절률 투명층을 형성하였다. 상기 저굴절률 투명층상에 ITO 투명 도전층을 형성시켰다. 이후에, 그의 투명 전극을 에칭하여 분할하고, 그 위에 폴리비닐 알콜 용액을 스핀 코팅하였다. 이렇게 수득된 건조막을 러빙 처리하여 시인측 셀 기판을 수득하였다. 한편, 자외선 경화성 수지층을 굴절률 1.505의 투명 플리스틱판에 형성시켰다. 자외선 경화성 수지 층을 조면화 처리하고, 알루미늄을 상기 자외선 경화성 수지 층에 증착시켜 확산 반사형 전극을 형성시켰다. 전술된 바와 동일한 방식으로 상기 전극상에 러빙막을 제공하였다. 이로써, 배면측 셀 기판이 수득되었다.
이후에, 시인측 셀 기판 및 배면측 셀 기판을 이들의 러빙면의 러빙 방향이 서로 수직이도록 배치하였다. 시인측 셀 기판 및 배면측 셀 기판의 주변을 밀봉용 에폭시 수지로 밀봉한 후, 액정(메르크 앤 캄파니 인코포레이티드(Merk & Co., Inc.)에서 제조됨, ZLI-4792)을 상기 기판들 사이에 주입하여 TN계 반사형 액정 셀을 형성시켰다. 반사 방지 처리되고 비광휘 처리된 편광판(니토 일렉트릭 인더스트리얼 캄파니 리미티드(Nitto Electric Industrial Co., Ltd.)에서 제조됨, NPF EGW1225DU)을 액정 셀의 대향면에 접착시켰다. 이로써, 보통의 백색 반사형 액정 표시 패널이 수득되었다. 상기 패널의 크기는 폭 45㎜ 및 길이 34㎜이었다. 시인측 셀 기판의 한 측면이 그의 길이 방향으로 배면측 셀 기판보다 2㎜ 돌출시켰다. 다음에, 냉음극관을 시인측 셀 기판의 돌출된 측면에 배치하고, 은-증착된 폴리에 스테르 필름으로 포위시켰다. 상기 필름의 단부를 시인측 셀 기판의 상면 및 하면에 양면 접착시켜 냉음극관을 유지 고정시켰다.
참고예 2
아크릴계 자외선 경화성 수지(도아고세이 캄파니 리미티드(Toagosei Co., Ltd.)에서 제조됨, ARONIX UV-3701)를 소정 형상으로 미리 가공된 금형에 적하기를 사용하여 적가 충전시켰다. 상기 수지상에 정치하고 있는 두께 70㎛의 비배향된 폴리카보네이트(PC) 필름(굴절률: 1.58)을 고무 롤러로 밀착시켜 과도한 수지 및 기포를 제거하였다. 수지를 메탈 할라이드 램프에 의한 자외선을 조사하였다. 수지를 경화시킨 후, 상기 수지를 갖는 필름을 금형으로부터 박리시켜 소정의 크기로 전달하였다. 이로써, 굴절률 1.51의 광로 제어층을 갖는 투명 시이트가 수득되었다.
또한, 투명 시이트는 폭 40㎜ 및 길이 30㎜이며, 능선이 폭 방향으로 21°의 각도로 경사지도록 서로 평행하고 210㎛의 피치 간격으로 연속적으로 배치된 프리즘상 오목부로 이루어진 발광부를 가졌다(도 6). 프리즘상 오목부는 각각 광로 변환 사면(A1)과 완사면(C)의 조합으로 이루어졌다. 광로 변환 사면(A1) 각각의 경사각은 42°이었다. 완사면(C) 각각의 경사각은 1.8 내지 3.5°이었다. 완사각중 하나에 인접한 경사각의 변화는 0.1° 이하이었다. 광로 변환 사면의 기준 평면에 대한 투영 폭이 10 내지 16㎛이었다. 완사면/광로 변환 사면의 기준 평면에 대한 투영 면적비가 12배 이상이었다.
참고예 3
상이한 모드를 사용하는 것을 제외하고, 상기 참고예 2와 동일한 방식으로 광로 제어층의 투명 시이트를 수득하였다. 투명 시이트는 광로 변환 사면(A1)을 2개의 변으로서 갖는 이등변 삼각형으로 각각 구성된 길이 80㎛의 발광부(도 4)를 가졌다. 광로 변환 사면(A1) 각각의 경사각은 약 42°이었다. 광로 변환 사면(A1)의 기준 평면에 대한 투영 폭이 10㎛이었다. 발광부를 그의 길이 방향이 입사 측면과 평행하도록 규칙적으로 배치하였다. 광로 제어층의 평탄면(41)의 면적은 기준 평면에 대한 광로 변환 사면의 총 투영 면적의 10배 이상이었다.
참고예 4
상이한 모드를 사용하는 것을 제외하고, 상기 참고예 2와 동일한 방식으로 광로 제어층의 투명 시이트를 수득하였다. 투명 시이트는 광로 변환 사면(A1)과 완사면의 조합으로 각각 구성된 길이 80㎛의 발광부(도 5)를 가졌다. 광로 변환 사면(A1) 각각의 경사각은 약 42°이었다. 광로 변환 사면(A1)의 기준 평면에 대한 투영 폭이 10㎛이었다. 완사면 각각의 경사각은 약 65°이었다. 발광부를 그의 길이 방향이 입사 측면과 평행하도록 규칙적으로 배치하였다. 광로 제어층의 평탄면(41)의 면적은 기준 평면에 대한 광로 변환 사면과 완사면의 총 투영 면적의 10배 이상이었다.
참고예 5
상이한 모드를 사용하는 것을 제외하고, 상기 참고예 2와 동일한 방식으로 광로 제어층의 투명 시이트를 수득하였다. 투명 시이트는 광로 변환 사면(A1)을 2개의 변으로서 갖는 이등변 삼각형으로 각각 구성된 길이 80㎛의 발광부(도 4)를 가졌다. 광로 변환 사면(A1) 각각의 경사각은 약 42°이었다. 광로 변환 사면(A1)의 기준 평면에 대한 투영 폭이 10㎛이었다. 발광부를 그의 길이 방향이 입사 측면과 평행하고 발광부가 입사 측면으로부터 먼 위치에서 더욱 조밀해지도록 랜덤하게 배치하였다. 광로 제어층의 평탄면(41)의 면적은 기준 평면에 대한 광로 변환 사면의 총 투영 면적의 10배 이상이었다.
참고예 6
상이한 모드를 사용하는 것을 제외하고, 상기 참고예 2와 동일한 방식으로 광로 제어층의 투명 시이트를 수득하였다. 투명 시이트는 광로 변환 사면(A1)과 급사면의 조합으로 각각 구성된 길이 80㎛의 발광부(도 5)를 가졌다. 광로 변환 사면(A1) 각각의 경사각은 약 42°이었다. 광로 변환 사면(A1)의 기준 평면에 대한 투영 폭이 10㎛이었다. 급사면 각각의 경사각은 약 65°이었다. 발광부를 그의 길이 방향이 입사 측면과 평행하고 발광부가 입사 측면으로부터 먼 위치에서 더욱 조밀해지도록 랜덤하게 배치하였다. 광로 제어층의 평탄면(41)의 면적은 기준 평면에 대한 광로 변환 사면과 급사면의 총 투영 면적의 10배 이상이었다.
실시예 2
참고예 1에서 두께 0.6㎜의 시인측 플라스틱판 및 두께 0.2㎜의 배면측의 플라스틱판을 사용하여 반사형 액정 표시 패널을 수득하면서, 참고예 2에서 수득된 투명 시이트를 굴절률 1.52의 점착층을 통해 반사형 액정 표시 패널의 시인측 표면에 접착시키고, 광로 제어층을 갖지 않는 표면에 제공하였다. 이로써, 외광 모드 및 조명 모드에서 모두 사용될 수 있는 반사형 액정 표시장치가 수득되었다.
비교예 2
참고예 1에서 두께 0.4㎜의 시인측 플라스틱판 및 두께 0.4㎜의 배면측의 플라스틱판을 사용하여 반사형 액정 표시 패널을 수득하면서, 참고예 2에서 수득된 투명 시이트를 굴절률 1.465의 점착층을 통해 반사형 액정 표시 패널의 시인측 표면에 접착시키고, 광로 제어층을 갖지 않는 표면에 제공하였다. 이로써, 외광 모드 및 조명 모드에서 모두 사용될 수 있는 반사형 액정 표시장치가 수득되었다.
실시예 3
참고예 3에서 수득된 투명 시이트를 사용하는 것을 제외하고, 실시예 2에서와 동일한 방식으로 외광 모드 및 조명 모드에서 모두 사용될 수 있는 반사형 액정 표시장치를 수득하였다.
비교예 3
참고예 3에서 수득된 투명 시이트를 사용하는 것을 제외하고, 비교예 2에서와 동일한 방식으로 외광 모드 및 조명 모드에서 모두 사용될 수 있는 반사형 액정 표시장치를 수득하였다.
실시예 4
참고예 4에서 수득된 투명 시이트를 사용하는 것을 제외하고, 실시예 2에서와 동일한 방식으로 외광 모드 및 조명 모드에서 모두 사용될 수 있는 반사형 액정 표시장치를 수득하였다.
비교예 4
참고예 4에서 수득된 투명 시이트를 사용하는 것을 제외하고, 비교예 2에서 와 동일한 방식으로 외광 모드 및 조명 모드에서 모두 사용될 수 있는 반사형 액정 표시장치를 수득하였다.
실시예 5
참고예 5에서 수득된 투명 시이트를 사용하는 것을 제외하고, 실시예 2에서와 동일한 방식으로 외광 모드 및 조명 모드에서 모두 사용될 수 있는 반사형 액정 표시장치를 수득하였다.
비교예 5
참고예 5에서 수득된 투명 시이트를 사용하는 것을 제외하고, 비교예 2에서와 동일한 방식으로 외광 모드 및 조명 모드에서 모두 사용될 수 있는 반사형 액정 표시장치를 수득하였다.
실시예 6
참고예 6에서 수득된 투명 시이트를 사용하는 것을 제외하고, 실시예 2에서와 동일한 방식으로 외광 모드 및 조명 모드에서 모두 사용될 수 있는 반사형 액정 표시장치를 수득하였다.
비교예 6
참고예 6에서 수득된 투명 시이트를 사용하는 것을 제외하고, 비교예 2에서와 동일한 방식으로 외광 모드 및 조명 모드에서 모두 사용될 수 있는 반사형 액정 표시장치를 수득하였다.
평가 시험 2
실시예 2 내지 6 및 비교예 2 내지 6에서 수득된 반사형 액정 표시장치의 반 대면 단부로부터 5㎜ 먼 위치 및 중앙부에서, 액정 셀에 전압을 인가하지 않은 상태로 냉음극관을 점등시키고, 휘도계(톱콘 코포레이티드(Topcon Corp.)에서 제조된 BM-7)를 사용하여 암실에서 입사 측면으로부터 5㎜ 먼 위치의 정면 휘도를 측정하였다.
측정 결과를 하기 표 2에 나타냈다.
정면 휘도(cd/㎡)
입사 측면부 중앙부 반대면 단부
실시예 2 140 90 75
비교예 2 92 58 49
실시예 3 122 84 63
비교예 3 82 52 42
실시예 4 130 75 50
비교예 4 86 51 23
실시예 5 125 123 121
비교예 5 80 79 78
실시예 6 131 131 129
비교예 6 85 84 82

상기 표 2에서, 실시예 2 내지 6에서는 조명 모드에서 밝은 표시가 달성되어 있고, 특히 발광부의 밀도를 광원측으로부터 반대면에 향하면서 서서히 증가시켜 배치한 실시예 5 및 6에서는 패널 전체에서의 밝기의 균일성이 우수한 것으로 나타났다. 한편, 비교예 2 내지 6에서는 모든 조건에 있어서 실시예 2 내지 6에 비해 휘도가 뒤떨어지는 것으로 나타났다.
평가 시험 3
실시예 2 및 비교예 2에서 수득된 반사형 액정 표시장치를 스테인레스판상에 고정시키고, 10g 중량의 쇠공을 소정의 높이에서 반사형 액정 표시장치상에 낙하시 켰다. 패널이 파손되었는지 여부를 육안으로 판단하였다. 패널이 전혀 파손되지 않는 경우는 "○"으로, 패널이 파손되는 경우는 "×"로 평가하였다. 하기 표 3에서, 실시예 2의 기판은 쇠공을 40㎝보다 높은 높이에서 낙하시키지 않는 한 손상되지 않지만, 비교예 2의 기판은 쇠공을 높이 20㎝에서 낙하시킨 경우 손상되는 것으로 나타났다.
낙하 높이(㎝) 10 20 30 40 50
실시예 2 ○ ○ ○ ○ ×
비교예 2 ○ × × × ×

한편, 실시예 2 내지 6에서, 광원을 소등한 외광 모드에서 표시 상태를 관찰하였다. 그 결과, 표시 상태가 밝고, 표시 품질이 뛰어났다. 상기 설명으로부터, 본 발명은, 종래의 측광형 도광판의 사용에 의한 고부피화 및 고중량화를 회피하면서, 조명장치를 액정 표시 패널의 측면에 제공한 단순한 조건하에서 발광이 가능하고, 외광 모드 및 조명 모드에서 모두 사용할 수 있는, 박형이고 쉽게 파손되지 않는 반사형 액정 표시장치를 형성할 수 있음을 알 수 있다.
본 발명이 어느 정도 특정화된 바람직한 형태로 설명되고 있지만, 바람직한 형태의 본 설명이 하기 특허청구범위에 청구된 바와 같은 본 발명의 취지 및 범주로부터 벗어나지 않고 구조의 세부사항 및 부품의 조합과 배열이 변할 수 있음이 이해된다.
본 발명에 따르면, 박형 경량이고 쉽게 파손되지 않고 시인이 용이한 액정 표시장치가 제공된다.

Claims (12)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 반사형 액정 표시 패널, 하나 이상의 조명장치 및 광로 제어층을 포함하는 반사형 액정 표시장치로서,
    상기 액정 표시 패널이, 전극을 적어도 갖는 지지 기판으로 구성된 배면측 셀 기판, 상기 배면측 셀 기판에서의 지지 기판보다 두껍고 투명 전극을 적어도 갖는 투명 기판으로 구성된 시인측 셀 기판, 및 각각의 전극을 서로 대향시켜 배치한 상기 배면측 셀 기판과 상기 시인측 셀 기판 사이에 고정되어 있는 액정층을 포함하는 액정 셀; 및 상기 시인측 셀 기판의 외표면에 대한 외부 입사광이 반사되고 상기 액정층을 통해 투과된 표시 광이 시인측 셀 기판으로부터 방출되어 시인되도록 액정 셀내의 액정층의 배면에 구비된 반사층을 포함하고;
    상기 조명장치가 상기 액정 표시 패널의 측면중 하나 이상에 배치되고;
    상기 광로 제어층이 10 내지 300㎛의 두께를 갖고 상기 시인측 셀 기판의 외표면측에 발광부를 갖되, 상기 발광부가 상기 조명장치를 통한 측면에 대한 입사광이 상기 배면측 셀 기판을 향해 반사되게 하는 광로 변환 사면을 갖고, 상기 광로 변환 사면이 액정 표시 패널의 반사면에 대해 35 내지 48°의 경사각으로 각각 경사진 반사형 액정 표시장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    배면측 셀 기판에서의 지지 기판의 두께가 시인측 셀 기판에서의 투명 기판의 두께의 1/20 내지 2/3인 반사형 액정 표시장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    시인측 셀 기판에서의 투명 기판이 그보다 낮은 굴절률의 투명층을 추가로 갖고, 조명장치가 시인측 셀 기판의 측면상에 배치되는 반사형 액정 표시장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    액정 표시 패널이 액정 셀의 한쪽면 이상에 편광판을 추가로 갖는 반사형 액정 표시장치.
  8. 제 4 항에 있어서,
    광로 제어층내의 발광부가 프리즘상 오목부로 구성되고, 상기 발광부내의 광로 변환 사면이 조명장치를 배치한 측면을 향하는 반사형 액정 표시장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    프리즘상 오목부가 각각 광로 변환 사면의 횡단면에 대하여 삼각형인 반사형 액정 표시장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    프리즘상 오목부가 각각 광로 제어층의 한쪽 단부로부터 다른 쪽 단부까지 이르는 연속 홈으로 구성되고, 상기 홈내의 광로 변환 사면이 각각 조명장치를 배치한 측면에 대해 평행하거나 또는 경사진 반사형 액정 표시장치.
  11. 제 8 항에 있어서,
    프리즘상 오목부가 각각 광로 변환 사면 각각의 횡단면에 기초하여 삼각형 단면인 미소 홈으로 구성되고, 광로 변환 사면 각각의 장변의 길이가 미소 홈의 깊이의 5배 이상이되 500㎛ 이하이고, 발광부가 광로 제어층의 표면에 불연속적이고 불규칙적으로 분포된 복수개의 미소 홈을 함유하는 반사형 액정 표시장치.
  12. 제 4 항에 있어서,
    광로 제어층이 투명 시이트로 이루어지고, 시인측 셀 기판에서의 투명 기판보다 큰 굴절률을 갖는 접착층에 의해 시인측 셀 기판의 외표면측에 접착된 반사형 액정 표시장치.
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