KR20010082170A - 반사판 및 액정 표시 장치 - Google Patents

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가마이 고로
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Abstract

본 발명은 투명 필름; 투명 필름의 한쪽 면에 배치된 접착제 층; 투명 필름의 평면에 대해 35 내지 48°의 경사각으로 실질적으로 일정한 방향으로 배향된 광로 변환 사면을 포함하는 다수의 홈을 갖는, 투명 필름의 다른쪽 면에 제공된 홈 구조; 홈 구조의 외면을 덮기 위해 형성된 투명 커버 필름; 및 커버 필름의 외면에 배치된 광 확산형 반사 층을 갖는 반사판에 관한 것이다. 본 발명은 또한 반사판이 그의 접착제 층을 통해 투과형 액정 패널의 배면(시인면 반대쪽)에 결합된, 상기 반사판과 투과형 액정 패널을 포함하는 점등 모드-외광 모드 겸용 액정 표시 장치에 관한 것이다.

Description

반사판 및 액정 표시 장치{REFLECTOR AND LIQUID-CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
본 발명은 액정 표시 장치의 한쪽 측면에 입사하는 광의 광로를 시인방향으로 효과적으로 변환시키고, 두께가 얇고 중량이 가벼우며 밝고 시인하기 용이한 점등 모드-외광 모드 겸용 액정 표시 장치를 제조할 수 있는 반사판에 관한 것이다.
휴대용 퍼스널 컴퓨터 및 휴대용 전화기 등의 크기 및 중량을 감소시키기 위해, 두께, 크기 및 중량이 보다 더 감소된 점등 모드-외광 모드 겸용 액정 표시 장치가 요구되어 왔다. 그러나, 종래 기술의 측면-점등형 도광판을 사용하는 전방-점등 시스템이 제공된 액정 표시 장치의 두께, 크기 및 중량을 감소시키기는 어려운데, 이는 도광판이 광 전송의 필요상 1mm 이상의 두께를 가져야 하기 때문이다. 이와 같은 어려움은 반투과형 반사판을 사용하는 후방-점등 시스템이 제공된 액정 표시 장치의 경우에도 마찬가지인데, 이는 상기 장치도 상당한 두께를 필요로 하는 측면-점등형 도광판을 사용하기 때문이다.
또한, 반투과형 반사판을 사용하는 후방-점등형 시스템의 경우, 반투과형 반사판의 첨가로 인해 액정 표시 장치의 부피 및 중량이 더 커지게 된다. 뿐만 아니라, 반투과형 반사판에 의해 광이 투과광과 반사광으로 나뉘어진다. 따라서, 점등 모드에서의 시인뿐만 아니라 외광 모드에서의 시인도 어둡게 하여, 반투과형 반사판을 사용하는 표시 장치의 밝기가 고반사율의 반사 층을 갖는 반사 전용의 액정 표시 장치보다 불량하다고 하는 문제점이 있다. 더욱이, 도광판과 액정 패널 사이에 간격을 두어야 할 필요도 있다. 이는, 간격 유지 기계의 부가 뿐만 아니라 액정 표시 장치의 부피 및 중량을 더 커지게 만든다.
본 발명의 목적은, 액정 표시 장치의 한쪽 측면에 입사하는 광의 광로를 효율적으로 시인 방향으로 변환시키고, 두께가 얇고 중량이 가벼우며 밝고 시인하기 용이한 점등 모드-외광 모드 겸용 액정 표시 장치를 제조할 수 있는 반사판을 개발하는 것이다.
도 1a 내지 도 1c는 반사판(광로 변환 사면)의 예를 보여주는 예시적인 측면도이다.
도 2는 점등 모드-외광 모드 겸용 액정 표시 장치의 예를 나타내는 예시적인 측면도이다.
본 발명에 따라, 투명 필름; 투명 필름의 한쪽 면에 배치된 접착제 층; 투명 필름의 평면에 대해 35 내지 48°의 경사각으로 실질적으로 일정한 방향으로 배향된 광로 변환 사면을 포함하는 다수의 홈을 갖는, 투명 필름의 다른쪽 면에 제공된 홈 구조; 홈 구조의 외면을 덮기 위해 형성된 투명 커버 필름; 및 커버 필름의 외면에 배치된 광 확산형 반사 층을 포함하는 반사판이 제공된다. 또한, 반사판 및 투과형 액정 패널을 포함하는 액정 표시 장치로서, 반사판이 그의 접착제 층을 통해 투과형 액정 패널의 배면(시인면의 반대쪽)에 결합된 점등 모드-외광 모드 겸용 액정 표시 장치가 제공된다.
본 발명에 따른 반사판은 패널의 한쪽 측면에 광원을 갖는 액정 패널의 배면(시인면의 반대쪽)에 배치된다. 따라서, 한쪽 측면에 입사하는 광 또는 입사광의 전송광의 광로는 반사판에 형성된 광로 변환 사면에 의해 액정 패널의 시인방향으로 효율적으로 변환된다. 그러므로, 광은 액정 표시를 위해 사용될 수 있다. 뿐만 아니라, 광로 변환 사면 사이에 평탄면 부분이 배치되기 때문에, 외광이 이 평탄면 부분을 통해 효율적으로 입사하도록 할 수 있다. 따라서, 입사하는 외광은 반사 층에 의해 확산 반사되고 액정 표시에 사용될 수 있다. 이에 따라, 두께가 얇고 중량이 가벼우며 밝고 표시 품질이 우수한 점등 모드-외광 모드 겸용 액정 표시 장치를 제조할 수 있다.
전술한 효과는, 주로 광의 광로를 조절하는 사면 반사를 이용하는 광로 조절형 반사판에 의해 달성된다. 즉, 액정 패널의 한쪽 측면에 입사하는 광 또는 입사광의 전송광은 광로 변환 사면에 의해 반사되어, 광의 광로가 양호한 지향성을 갖도록 변환될 수 있다. 이에 따라, 점등 모드에서의 양호한 시인성이 달성될 수 있다. 더욱이, 평탄면이 광로 변환 사면 사이에 용이하게 배치될 수 있어, 외광이 평탄면을 통해 투과됨으로써 외광의 입사가 충분히 보장될 수 있다. 그러므로, 외광 모드에서의 양호한 시인성 또한 달성될 수 있다. 산란 시이트 등의 거친 표면에 의한 산란 반사 방법에서는, 전술한 효과를 달성하기 힘들다. 일본 특허 공개 제 93-158033 호는 조명광이 액정 패널의 한쪽 측면으로 입사하여 시인측 셀 기판에 의해 완전히 반사되며, 반사광이 거친 표면형의 반사판에 의해 산란되어 산란광이 표시에 사용되는 반사형 액정 표시 장치를 개시하고 있다.
그러나, 전술한 경우, 표시에 사용되는 광은 전체 반사 조건이 아닌 산란에 의해 패널로부터 출사되는 광이다. 일반적으로, 산란광은 우치다(Uchida) 등의 문헌[Extended Abstracts, the 20th Liquid-Crystal Discussion Lecture, 3 G510, Tohoku University]에 기재된 바와 같이 정반사 방향을 피크로서 갖는 정규분포를 나타낸다. 따라서, 전술한 액정 표시광은 정면(수직) 방향에 대해 크게 경사를 이루어 광이 표시에 효율적으로 이용되기 힘들며, 표시가 정면 방향에서 어두워진다. 그럼에도 불구하고, 외광 모드에서의 시인을 고려할 때 거친 표면형 반사판에 의해 산란을 강화하는 것은 표시에 바람직하지 못하다. 이는, 패널로부터 출사하지 못하도록 패널에 의해 봉쇄된 광의 양을 증가시켜 외광 모드에서의 정면 방향에서의 광량을 감소시키기 때문이다. 따라서, 거친 표면 산란 반사 방법에 있어서는, 점등 모드에서 요구되는 산란 강도가 외광 모드에서 요구되는 산란 강도와 모순되기때문에, 점등 모드 및 외광 모드 둘 다에 바람직한 산란 강도를 얻기가 힘들다.
반면, 본 발명에 따르면, 사면 반사를 이용하여 광의 광로를 조절하는 광로 조절형 반사판은 주로 정반사 방향에서 피크를 나타내는 광을 이용하고 반사광의 광로를 조절한다. 따라서, 표시에 바람직한 지향성, 특히 정면 지향성을 용이하게 제공할 수 있으며, 밝은 점등 모드가 달성될 수 있다. 또한, 외광 모드에서도, 광로 변환 사면을 제외한 반사판의 평탄부가 이용될 수 있고, 외광의 효율적인 입사, 반사 및 투과가 보장될 수 있다. 따라서, 광의 상태는 점등 모드 및 외광 모드 둘 다에 바람직하도록 용이하게 균형을 이룰 수 있다. 뿐만 아니라, 광로 변환 사면은 커버 필름에 의해 보호되어 광로 변환 사면에 의해 형성된 홈이 먼지로 메워지는 일이 거의 없다. 이에 따라, 전술한 광로 변환 기능은 장기간 보장될 수 있다.
본 발명의 특징 및 이점은 첨부된 도면과 함께 기재된 바람직한 실시형태에 대한 하기 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
본 발명에 따른 반사판은 투명 필름; 투명 필름의 한쪽 면에 배치된 접착제 층; 투명 필름의 평면에 대해 35 내지 48°의 경사각으로 실질적으로 일정하게 배향된 광로 변환 사면을 포함하는 다수의 홈을 갖는, 투명 필름의 다른쪽 면에 제공된 홈 구조; 홈 구조의 외면을 덮기 위해 형성된 투명 커버 필름; 및 커버 필름의 외면에 배치된 광 확산형 반사 층을 갖는다. 도 1a 내지 도 1c는 반사판의 예를 도시한다. 반사판(1)은 투명 필름(11); 접착제 층(12); 광로 변환 사면(A1)을 갖는 홈 구조(A)의 층(13), 즉 다수의 광로 변환 수단(A)의 반복 구조의 층(13); 커버 필름(14); 광 확산형 반사 층(16); 미세하게 거친 표면을 갖는 수지 층(15); 보호 층(17); 및 박리 라이너(18)로 구성된다. 도 1c에 도시된 바와 같이, 광로 변환 수단(A)의 반복 구조는 투명 필름(11)과 일체형이 되도록 형성될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 반사판(1)은 한 측면상에 광원(5)을 갖는 액정 패널(2)의 배면(시인면의 반대쪽)에 배치된다. 즉, 점등 모드에서는, 광원으로부터 측면에 입사하는 광 또는 입사광의 전송광이 도 2에서 화살표로 표시된 바와 같이 광로 변환 사면(A1)에 의해 반사된다. 반사광의 광로는 투명 필름(11)의 사면을 형성하지 않는 표면을 향해, 즉 액정 패널의 시인 방향을 향해 변환되어, 광이 투명 필름(11)으로부터 출사되도록 한다. 반사판(1)은 출사광이 액정 패널용 조명광(표시광)으로 이용될 수 있도록 하기 위해 제공된다. 외광 모드에서는, 패널의 표면에 입사하는 외광이 광 확산형 반사 층에 의해 반사된다. 따라서, 반사판(1)은 반사광을 액정 패널용 조명광으로서 이용하기 위한 다른 목적으로 제공된다.
투명 필름(11)은 투명성을 나타내고 광원으로부터 필름으로 입사하는 광의 파장 범위에 상응하는 적합한 물질로 제조될 수 있다. 가시광 범위에 사용되는 적합한 물질의 예는 다음과 같은 물질을 포함한다: 아크릴 수지, 폴리카보네이트 수지, 셀룰로즈 수지, 노보르넨 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리에테르-설폰 수지, 폴리아미드 수지, 폴리이미드 수지, 폴리올레핀 수지, 폴리에테르 수지, 폴리비닐 클로라이드 수지, 스티렌 수지 등으로 대표되는 투명 수지; 열, 자외선, 또는 전자선 같은 방사선에 의해 중합될 수 있는 아크릴 수지, 우레탄 수지, 아크릴 우레탄 수지, 에폭시 수지, 실리콘 수지 등과 같은 경화성 수지 등. 특히, 복굴절을 나타내지 않거나 복굴절율이 작은 물질이 바람직하게 사용된다. 또한, 결합 공정에서 투명 필름내에 내부 응력이 발생할 수 있다. 내부 응력으로 인해 발생되는 위상차(retardation)를 방지하고자 하는 관점에서, 투명 필름은 작은 광탄성계수를 갖는 물질로부터 바람직하게 제조된다.
표시 불균일성이 낮은 액정 표시 장치를 수득하기 위하여 휘도 불균일성 또는 색조 변화를 제한하고자 하는 관점에서는, 평면내 평균 위상차가 40nm 이하인 전술한 투명 필름을 사용하는 것이 바람직하다. 즉, 투명 필름(11)이 도 2에 도시된 바와 같이 작은 위상차를 갖도록 제조되고, 직선 편광이 편광판(31 또는 34)을 통해 투명 필름(11)에 입사하는 경우, 광의 편광 상태는 표시 품질이 열화되지 않도록 유리하게 방지되기에 충분한 상태로 유지될 수 있다. 폴리에스테르 필름 같은 통상적인 필름은 약 2000nm의 위상차를 나타낸다. 그러나, 직선 편광이 편광판 등을 통해 큰 위상차를 갖는 필름에 입사하는 경우, 필름은 위상차에 의해 영향을 받아, 필름이 입사각 및 반사각에 따른 색상 변화에 기인하여 무지개색을 나타낼 수 있거나 또는 광의 편광 상태가 변화되어 투과 효율 또는 출사 효율을 저하시킬 수도 있다. 그 결과, 휘도 불균일성 및 색조 변화 같은 표시 불균일성이 용이하게 발생한다. 표시 불균일성을 방지하고자 하는 관점에서는, 투명 필름의 평면내 평균 위상차가 30nm 이하, 특히 20nm 이하, 더욱 특히 10nm 이하인 것이 바람직하고, 투명 필름의 위치에 따른 위상차 변화가 가능한한 적은 것이 더욱 바람직하다.
또한, 전송광의 투명 필름으로의 입사각이 45°를 넘기 쉬운 점을 고려할 때, 투명 필름의 두께방향 평균 위상차는 평면내 평균 위상차에서와 동일한 방식으로 입사각에 영향을 끼치기 쉽다. 따라서, 두께방향 평균 위상차는 표시 불균일성을 방지하는 관점에서 바람직하게는 50nm 이하, 더욱 바람직하게는 30nm 이하, 더더욱 바람직하게는 20nm 이하이다. 그러한 작은 위상차를 나타내는 투명 필름은 적합한 방법, 예를 들어 필름을 어닐링시키기 위한 기존의 수단에 의해 내부 광 왜곡을 제거하는 방법에 의해 제조될 수 있다.
캐스팅은 그러한 작은 위상차를 나타내는 투명 필름을 제조하기에 바람직한 방법이다. 투명 필름의 전술한 위상차 조건이 표시에 사용되는 반사판 영역에서 만족될 수 있으면 된다. 반사판의 전체 표면에서 위상차 조건이 만족될 필요는 없다. 위상차는 가시영역의 광, 특히 550nm의 파장을 갖는 광에 기초한다. 투명 필름(11)은 한 종류의 수지 또는 상이한 종류의 수지로 이루어진 둘 이상의 층의 적층체로서 형성되어 위상차를 조절할 수 있다. 즉, 투명 필름(11)은 도 2에 도시된 바와 같이 한 종류의 물질로 이루어진 단편 단일층으로서 형성될 필요는 없다. 투명 필름의 두께는 적절히 결정될 수 있다. 일반적으로, 투명 필름의 두께는 반사판의 두께를 감소시키기 위한 관점에서 바람직하게는 300㎛ 이하, 특히 5 내지 200㎛, 더욱 특히 10 내지 100㎛이도록 선택된다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 투명 필름(11)에는 도 1a 내지 1c에 도시된 바와 같은 사면(A1)이 제공된다. 사면(A1)은 투명 필름(11)의 한쪽 면에 제공되고, 한쪽 측면에 입사하는 광 또는 입사광의 전송광을 소정 방향으로 반사시킴으로써 광의 광로를 변환시킨다. 이 경우, 광로 변환을 통해 정면 지향성이 탁월한 조명광을 수득하고자 하는 관점에서, 투명 필름(11)은 도 1a 내지 1c에 도시된 바와같은 형상을 갖는다. 즉, 본 발명에 따라, 투명 필름(11)은 필름 평면(A4)에 대해 35 내지 48°의 경사각(θ)으로 경사지도록 대략 일정한 방향으로 배향된 광로 변환 사면(A1)을 함유하는 홈(오목부) 구조로 구성된 다수의 광로 변환 수단(A)의 반복 구조를 갖도록 형성된다.
도 1a 내지 1c는 다수의 광로 변환 수단(A) 각각의 다양한 예를 도시하고 있다. 도 1a 및 1b에서는, 광로 변환 수단(A) 각각이 실질적으로 삼각형과 유사한 단면을 갖도록 형성된다. 도 1c에서는, 광로 변환 수단(A) 각각이 실질적으로 사각형과 유사한 단면을 갖도록 형성된다. 더욱 구체적으로는, 도 1a에서, 광로 변환 수단(A)은 각각 2개의 광로 변환 사면(A1)을 갖고 이등변삼각형과 유사한 단면을 갖도록 형성된다. 도 1b에서, 광로 변환 수단(A) 각각은 광로 변환 사면(A1) 및 사면(A1)보다 큰 경사각을 갖는 급사면(A2)을 갖는다. 한편, 도 1c에서, 광로 변환 수단(A) 각각은 2개의 광로 변환 사면(A1) 및 평탄면(A3)을 갖는다.
다수의 광로 변환 수단은 전술한 예에 도시된 바와 같이 동일한 경사각을 갖는 동일한 측면 또는 사면으로 구성된 오목부로 형성될 수 있다. 다르게는, 다수의 광로 변환 수단은 광로 변환 사면과 급사면 또는 완사면, 또는 경사각이 상이한 사면의 조합으로 구성되는 오목부로 형성될 수 있다. 광로 변환 수단의 사면 형상은 입사 측면의 수 및 광이 입사하는 각 입사 측면의 위치에 상응하도록 적절하게 결정될 수 있다. 따라서, 다수의 광로 변환 수단(A)은 서로 인접하여 연속되고, 반복 단위로서 단측 광로 변환 사면(A1) 및 장측 완사면, 특히 필름 평면에 대해 10° 이하의 경사각을 갖는 사면을 갖는 광로 변환 수단(A)의 반복 구조로서 형성될 수 있다.
정면 지향성 같은 전술한 특징을 달성하고자 하는 관점에서 바람직한 반사판은 광이 입사하는 입사 측면에 대면하도록 실질적으로 일정한 방향으로 배향된 광로 변환 사면(A1)을 갖는다. 따라서, 광이 반사판의 둘 이상의 측면으로 입사하는 경우, 입사 측면의 수 및 위치에 상응하는 광로 변환 사면(A1)을 갖는 반사판을 사용하는 것이 바람직하다.
반사판의 대향하는 측면이 광이 입사하는 입사 측면으로서 사용되는 경우, 2종류 이상의 광로 변환 사면을 함유하는 다수의 광로 변환 수단으로 구성된 반사판(1)을 바람직하게 사용할 수 있다. 두 종류 이상의 광로 변환 사면 중에서, 대략 일정한 방향으로 배향된 한 종류의 광로 변환 사면은 기준 사면으로서 작용하는 반면, 다른 종류의 광로 변환 사면은 기준 광로 변환 사면에 대해 반대쪽으로 배향된다. 바람직하게 사용되는 반사판의 예는 다음과 같은 것을 포함한다: 각각 도 1a에 도시된 바와 같이 2개의 광로 변환 사면(A1)에 의해 단면이 실질적으로 이등변삼각형과 유사한 형상을 갖는 다수의 광로 변환 수단(A)으로 구성된 반사판(1); 및 각각 2개의 광로 변환 사면(A1)을 함유하고 도 1c에 도시된 바와 같이 단면이 실질적으로 사다리꼴 또는 사각형과 유사한 형상을 가져서 광로 변환 사면(A1)의 능선이 각각 입사 측면에 평행한 다수의 광로 변환 수단(A)으로 구성된 반사판(1). 또한, 광로 변환 사면(A1)은 그의 능선이 수직으로 인접하게 연장되는 반사판의 두 입사 측면에 평행하도록, 또는 그의 능선이 수직으로 인접하게 연장되는 3개 이상의 입사 측면에 평행하도록 형성될 수 있다.
전술한 바와 같이, 광로 변환 사면(A1)은 측면에 입사하는 광 및 입사광의 전송광 중에서 사면(A1)에 입사하는 광을 반사함으로써 광의 광로를 변환시키는 기능을 한다. 이 경우, 필름 평면에 대한 각 광로 변환 사면(A1)의 입사각(θ)이 도 1a에 도시된 바와 같이 35 내지 48°이도록 선택되는 경우, 측면에 입사하는 광 또는 입사광의 전송광의 광로는 필름 평면에 충분히 수직이 되도록 변환될 수 있다. 따라서, 정면 지향성이 탁월한 조명광이 효율적으로 수득될 수 있다.
경사각(θ)이 35°미만인 경우, 반사광의 광로는 정면 방향으로부터 30°이상 크게 이동된다. 따라서, 반사광을 표시에 효과적으로 이용하기가 어려워, 정면 휘도가 부족할 수 있다. 반면, 경사각(θ)이 48°보다 큰 경우, 측면에 입사하는 광 또는 입사광의 전송광을 전체 반사시키는 조건을 충족할 수 없다. 따라서, 광로 변환 사면으로부터 누출되는 광이 증가하고, 측면에 입사하는 광의 이용 효율이 부족해질 수 있다. 정면 지향성이 탁월한 광로 변환, 광 누출 억제 등의 관점에서, 스넬의 법칙(Snell's law)에 따른 굴절을 기준으로 한 전송광의 전체 반사 조건 등을 고려할 때 광로 변환 사면(A1)의 경사각(θ)은 바람직하게는 38 내지 45°, 더욱 바람직하게는 40 내지 44°이도록 선택된다.
광로 변환 사면(A1)을 갖는 다수의 광로 변환 수단(A)은 반사판의 두께를 감소시킬 목적으로 반복 구조로서 형성된다. 이러한 경우, 측면에 입사하는 광을 후방으로 반사시키고, 반사광을 대향 측면으로 효율적으로 전송시켜 반사판의 전체 면으로 가능한 균일하게 발광시킬 필요가 있다. 이러한 관점에서, 광로 변환 수단(A)이 필름 평면에 대해 5°이하, 바람직하게는 4°이하, 더욱 바람직하게는 3°이하의 경사각으로 경사진 완사면, 또는 도 1a 내지 1c에 도시된 바와 같이 필름 평면에 대해 약 0°의 경사각으로 경사진 표면(A3) 또는 필름면(A4)으로 이루어진 평탄면을 포함하는 구조로 형성되는 것이 바람직하다. 따라서, 도 1b에 도시된 바와 같이 급사면(A2)을 포함하는 광로 변환 수단(A)은, 급사면(A2)의 각을 35°이상, 특히 50°이상, 더욱 특히 60°이상으로 하여 필름면(A4)의 나비가 커지게 할 수 있는 구조로 형성되는 것이 바람직하다.
반사판(1)이 도 2에 도시된 바와 같이 투과형 액정 패널(2)의 배면(시인면에 반대쪽)에 배치될 때, 평탄면은 외광이 입사되는 입사 부분 및 광 확산형 반사 층(16)에 의해 상기 입사광의 반사광이 투과되는 투과 부분으로서 작용할 수 있다. 따라서, 광원을 이용한 점등 모드 및 외광을 이용한 외광 모드 둘다에서 표시가 가능할 수 있다. 따라서, 점등 모드-외광 모드 겸용 액정 표시 장치를 형성시킬 수 있다.
상기 설명에 있어 밝은 표시를 수득하기 위한 관점에서, 필름 평면에 대해 각각 5°이하의 경사각을 갖는 평탄면(A3) 또는 필름면(A4)의 필름 평면에서의 투영 면적 또는 나비는, 광로 변환 수단(A)이 형성된 필름 평면에 대해 각각 35°이상의 경사각을 갖는 사면(A1 또는 A2)의 필름 평면에서의 투영 면적 또는 나비보다 바람직하게는 5배 이상, 더욱 바람직하게는 8배 이상, 더더욱 바람직하게는 10배 이상이 되도록 선택된다. 투영 면적 또는 나비를 상기와 같이 선택하면 외광의 입사 효율 및 반사 층에 의한 반사광의 투과 효율이 개선된다.
다수의 광로 변환 수단(A)은 그의 능선이 광이 입사되는 측면에 평행하거나경사지도록 제공된다. 이러한 경우, 광로 변환 수단(A)은 투명 필름의 한쪽 말단으로부터 다른쪽 말단으로 연속하도록 형성되거나, 또는 간헐적으로 그리고 불연속적으로 형성될 수 있다. 다수의 광로 변환 수단(A)이 불연속적으로 형성되는 경우, 전송광의 입사 효율, 광로 변환 효율 등의 관점에서 입사 측면 방향을 따른 홈 구조의 길이가 깊이의 5배 이상이 되도록 선택하는 것이 바람직하다. 또한, 반사판에서의 균일한 발광의 관점에서 상기 길이가 500㎛ 이하, 특히 10 내지 480㎛, 더욱 특히 50 내지 450㎛이도록 선택되는 것이 바람직하다.
직선면, 굴곡면, 곡선면 등과 같은 임의의 적합한 표면 형상이 광로 변환 수단(A)을 구성하는 각각의 사면의 형상으로서 형성될 수 있다. 광로 변환 수단(A)의 단면 형상 및 광로 변환 사면(A1)의 반복 피치(pitch)는 특별히 제한되지 않는다. 이들은 점등 모드에서 반사판상에서의 발광의 균일성에 따라 적절히 결정할 수 있는데, 그 이유는 광로 변환 사면(A1)이 점등 모드에서 휘도를 결정하는 인자이기 때문이다. 또한, 외광 모드에서의 발광의 균일성에 따라 적절히 결정할 수 있다. 따라서, 변환 광로의 광량을 사면의 분포 밀도를 기준으로 하여 조절할 수 있다.
따라서, 사면(A1, A2)의 경사각은 시이트의 전체 면에서 균일하거나, 또는 흡수 손실, 및 광로 변환으로 인한 전송광의 감쇠에 대처하고 반사판에서 광을 균일하게 발광시킬 목적으로 광이 입사되는 측면으로부터 위치가 멀어질수록 광로 변환 수단(A)이 커지도록 변할 수 있다. 광로 변환 수단(A)은 규칙적인 소정의 피치 간격으로 배치될 수 있다.
다르게는, 광로 변환 수단(A)은 위치가 광이 입사되는 측면으로부터 멀어질수록 상기 피치가 줄어들도록 하는 불규칙적인 간격으로 배치될 수 있다. 따라서, 광로 변환 수단(A)의 분포 밀도는 점점 더 커진다. 달리, 광로 변환 수단(A)은 반사판에서의 발광이 균일할 수 있도록 하는 랜덤한 피치로 배치될 수 있다. 랜덤한 피치는 화소와의 간섭에 의해 유발되는 물결 무늬(moire)를 방지시키는데 유리하다. 따라서, 광로 변환 수단(A)은 피치 뿐만 아니라 형상 등이 상이한 홈 구조의 조합에 의해 구성될 수 있다.
광로 변환 사면(A1)이 액정 패널의 화소와 중첩하는 경우 표시 광의 투과 부족으로 인해 부자연스러운 표시가 유발될 수 있다. 부자연스러운 표시가 유발되는 것 등을 방지하기 위한 관점에서, 화소와 사면(A1) 사이의 중첩 영역을 가능한 많이 감소시켜 평탄면(A3 또는 A4)을 통한 충분한 광 투과율을 보장하는 것이 바람직하다. 이러한 관점에서 액정 패널의 화소 피치가 일반적으로 100 내지 300㎛인 것을 고려할 때, 광로 변환 사면(A1)은 각각 필름 평면에서의 투영 나비가 바람직하게는 40㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 3 내지 20㎛, 더더욱 바람직하게는 5 내지 15㎛이도록 선택된다. 또한, 형광관의 간섭성 길이가 일반적으로 약 20㎛인 것을 고려할 때 회절에 의해 표시 품질이 저하되지 않도록 하는 관점에서, 상기 투영 나비는 바람직하다.
한편, 상기 관점에서 인접한 광로 변환 사면(A1)들 간의 간격이 클수록 바람직하다. 그러나 전술한 바와 같이, 광로 변환 사면은 측면에 입사하는 광의 광로 변환에 의해 실질적으로 조명광을 발생시키기 위한 기능성 부분으로서 작용한다.따라서, 상기 간격이 너무 큰 경우, 점등 모드에서의 조명이 부족하여 표시가 부자연스러울 수 있다. 이러한 사실을 고려해 볼 때, 광로 변환 사면(A1)의 반복 피치는 바람직하게는 5㎜ 이하, 더욱 바람직하게는 20㎛ 내지 3㎜, 더더욱 바람직하게는 50㎛ 내지 2㎜이도록 선택된다.
또한, 다수의 광로 변환 수단의 반복 구조와 액정 패널의 화소 사이의 간섭으로 인해 물결 무늬가 생길 수 있다. 이러한 물결 무늬는 광로 변환 수단의 반복 구조의 피치 조정에 의해 방지될 수 있지만, 광로 변환 수단의 반복 구조의 피치는 전술한 바람직한 범위로 제한된다. 따라서, 피치가 전술한 범위로 존재함에도 불구하고 여전히 물결 무늬가 생기는 경우의 해결책이 문제가 되고 있다. 본 발명에 따라, 홈 구조를 화소에 대해 교차상태로 배열시킬 수 있도록 상기 홈 구조의 능선을 입사 측면에 대해 경사지도록 형성시켜 물결 무늬를 방지할 수 있는 방법을 사용하는 것이 바람직하다.
이러한 경우, 입사 측면에 대한 경사각이 너무 크면, 광로 변환 사면(A1)에 의한 반사에 편향이 생긴다. 그 결과, 광로 변환 방향에 큰 편향이 생긴다. 이러한 큰 편향은 표시 품질 저하의 원인이 되기 쉽다. 그러므로, 입사 측면에 대한 능선의 경사각은 바람직하게는 ±30°, 더욱 바람직하게는 ±25°, 더더욱 바람직하게는 ±20°이도록 선택된다. 또한, "±" 부호는 입사 측면을 기준으로 한 능선의 경사 방향을 의미한다. 액정 표시 패널의 해상도가 너무 낮아서 물결 무늬가 생기지 않는 경우나, 또는 물결 무늬가 무시될 수 있는 경우, 능선을 가능한 입사 측면에 평행하게 배향하는 것이 바람직하다.
광로 변환 수단을 갖는 투명 필름은 적합한 방법에 의해 형성시킬 수 있다. 적합한 방법의 예로는, 소정의 형상을 형성시킬 수 있는 금형에서 열가소성 수지를 가압하에 가열하여 형상을 전사하는 방법, 소정의 형상을 형성시킬 수 있는 금형을 고온 용융된 열가소성 수지, 또는 가열 또는 용매에 의해 유동화된 수지로 충전시키는 방법, 가열, 자외선, 또는 전자선과 같은 방사선으로 중합시킬 수 있는 유체 수지를 소정의 형상을 형성시킬 수 있는 금형에 충전 또는 캐스팅하여 중합시키는 방법 등이 있다.
다수의 광로 변환 수단을 갖는 투명 필름을 형성시키는 방법의 바람직한 예는 소정의 홈 구조를 갖는 금형에 의해 광로 변환 사면을 갖는 반복 홈 구조를 투명 필름의 한쪽 면에 제공하는 방법이다. 바람직한 방법의 구체적인 예는, 자외선, 방사선 등에 의해 중합시킬 수 있는 경화성 수지를 투명 필름의 한쪽 면에 적용시키는 단계, 상기 경화성 수지의 코팅 층을 소정의 홈 구조가 형성된 금형의 한쪽 면과 밀착시키면서 자외선, 방사선 등의 조사에 의해 상기 코팅 층을 경화시키는 단계, 및 상기 금형으로부터 투명 필름을 박리시켜 수집하는 단계를 포함한다.
광로 변환 수단을 갖는 투명 필름은 전술한 바와 같이 광로 변환 수단과 함께 일체형이 되도록 하는 일체형 성형에 의해 수득될 수 있다. 달리, 광로 변환 수단을 갖는 투명 필름은, 도 1a 및 1b에 도시된 바와 같이 광로 변환 수단이 형성되는 층(13)을 투명 필름(11)의 한쪽 면에 부가시키는 방법에 의해 수득될 수 있다. 후자의 경우, 광로 변환 수단의 부가된 층(13)과 투명 필름(11) 사이의 굴절률 차이가 크다면, 계면 반사 등으로 인해 광 출사 효율이 크게 감소될 수 있다.광 출사 효율의 저하를 방지하는 관점에서, 투명 필름과 광로 변환 수단의 층 사이의 굴절률 차이를 가능한 작게 하는 것이 바람직하다.
굴절률 차이는 0.10 이하, 특히 0.05 이하로 하는 것이 특히 바람직하다. 또한, 이러한 경우, 광 출사 효율의 관점에서 광로 변환 수단의 부가된 층의 굴절률을 투명 필름의 굴절률 보다 크게 하는 것이 바람직하다. 또한, 광원 등으로부터의 입사광의 파장 범위에 상응하는 적합한 투명 물질을 사용하여 투명 필름의 경우와 유사하게 광로 변환 수단의 층을 형성시킬 수 있다.
도 1a 내지 1c에 도시된 바와 같이, 홈 구조(A)가 형성되지 않은 투명 필름(11)의 표면상에 접착제 층(12)을 갖도록 반사판을 설계한다. 이러한 접착제 층은 액정 패널 등과 같은 지지 부재에 반사판을 결합시키기 위한 것이다. 접착제 층을 통한 이러한 결합 방법은, 다수의 광로 변환 수단(A)의 광로 변환 사면(A1)에 의해 반사 효율을 개선시키고, 따라서 측면에 입사하는 광의 유효 효율에 의해 휘도를 개선시킬 목적으로 수행된다.
접착제 층을 형성시키는데 적합한 점착제를 사용할 수 있다. 이러한 적합한 점착제는 기재 중합체로서 고무 중합체, 아크릴성 중합체, 비닐-알킬-에테르 중합체, 실리콘 중합체, 폴리에스테르 중합체, 폴리우레탄 중합체, 폴리에테르 중합체, 폴리아미드 중합체, 스티렌 중합체 등의 적합한 중합체를 함유한다. 특히, 아크릴산 또는 메타크릴산의 알킬 에스테르를 주로 함유한 중합체를 기재 중합체로서 함유하는 아크릴성 점착제와 같이 투명성, 내후성, 내열성 등이 탁월한 점착제를 접착제 층을 형성시키는데 바람직하게 사용할 수 있다.
본 발명에 따라, 굴절률 차이를 기준으로 한 계면 반사 때문에 광이 반사판에 의해 봉쇄되어 출사할 수 없게 되는 것을 방지하고, 전술한 바와 같은 광 출사의 불가능으로 인한 광 손실량을 억제시킨다는 관점에서, 투명 필름의 굴절률과의 굴절률 차이가 0.12 이하, 특히 0.10 이하, 더욱 특히 0.05 이하인 접착제 층을 사용하는 것이 바람직하다. 접착제 층이 광 확산형 접착제 층으로서 제공될 수 있도록 상기 접착제 층을 적합한 투명 입자와 혼합할 수 있다. 투명 입자로서, 전기 전도성일 수 있는 실리카, 알루미나, 티타니아, 지르코니아, 주석 산화물, 인듐 산화물, 카드뮴 산화물, 안티모니 산화물 등의 무기 입자 및 가교결합되거나 가교결합되지 않은 중합체의 유기 입자 등으로 이루어진 군으로부터 적합하게 1종 이상을 선택하여 사용할 수 있다.
또한, 접착제 층을 실제로 사용하기 전에 외부 물질의 침착에 대한 오염을 방지할 목적으로, 도 1a 내지 1c에 도시된 바와 같이 박리 라이너(18)를 접착제 층에 임시로 결합시켜 상기 접착제 층이 박리 라이너(18)로 커버되도록 하는 것이 바람직할 수 있다. 전술한 바와 같은 이유에서, 접착제 층과 그에 결합된 액정 패널과 같은 지지 부재 사이의 굴절률 차이가 0.15 이하, 특히 0.10 이하, 더욱 특히 0.05 이하이도록 하는 것이 바람직하다.
도 1a 및 1b에 도시된 바와 같이, 광로 변환 사면을 특히 오염 물질로부터 보호하기 위한 목적으로 투명 필름(11)의 홈 구조 형성면(13)이 투명 커버 필름(14)으로 커버되도록 반사판을 형성시킨다. 홈 구조가 먼지로 메워지는 경우, 전술한 광로 변환 기능이 열화되어, 오염 물질을 닦아낼 때에도 상기 홈은 먼지로메워지기 쉽다. 커버 필름은 광원 등으로부터 입사되는 광의 파장 범위에 상응하고 광에 대해 투명성을 나타내는 적합한 물질로 투명 필름에서와 동일한 방식으로 형성될 수 있다.
도 1a 내지 1c에 도시된 바와 같이, 광 확산형 반사 층(16)은 커버 필름(14)의 외측에 적어도 제공된다. 입사 외광의 반사광은 광 확산형 반사 층(16)의 확산형 반사면에 의해 확산되어, 외광 모드에서의 시인성이 개선될 수 있다. 또한, 거울 반사에서, 광원 등으로부터의 외광에 기인된 이미지가 직접 시인되어, 정반사 광에 기인된 이미지는 액정 표시 장치의 표면 반사광과 중첩하여, 표시 이미지는 시인되기가 어려울 수 있다.
예컨대, 광 확산형 반사 층은, 샌드블라스팅(sandblasting), 매트 처리, 화학적 에칭 등을 이용한 표면을 거칠게 하는 방법, 또는 수지 층이 확산형 접착제 층에서 예시한 바와 같은 미립자 부가 방법 등의 적합한 방법에 의해 미세 프리즘 구조 표면을 갖도록 형성되고, 상기 미세 프리즘 구조에 따라 반사 층이 상기 수지 층에 제공되는 방법 등에 의해 형성될 수 있다. 미세 프리즘 구조내로의 반사 층의 형성은, 금속과 같은 반사 물질을, 예를들어 진공 증착 방법, 이온 플레이팅 방법 또는 스퍼터링 방법 등과 같은 증착 방법, 또는 플레이팅 방법과 같은 적합한 박막 형성 방법에 의해 미세 프리즘 표면에 침착시키는 방법에 의해 수행될 수 있다.
반사 물질로서 적합한 물질을 사용할 수 있다. 특히, 반사 물질로서 알루미늄, 은, 금, 구리, 크롬 등의 고반사율 금속, 이들의 합금, 유전성 다층 필름 등을사용할 수 있다. 또한, 광 확산형 반사 층을 형성하기 위한 미세 프리즘 표면은 도 1a 및 1b에 도시된 바와 같이 커버 필름(14)에 부가되는 층(15)으로서 형성될 수 있거나, 또는 커버 필름의 한쪽 면에 전술한 표면을 거칠게 하는 방법을 적용하는 방법 또는 도 1c에 도시된 바와 같이 거친 표면을 갖는 금형을 이용하여 거친 표면을 전사하는 방법과 같은 적합한 방법에 의해 커버 필름에 직접 형성될 수 있다.
광 확산형 반사 층의 반사면에서의 미세 프리즘 구조의 밀도는 반사 특성 등에 따라 적절히 결정될 수 있다. 일반적으로, 조밀하고 부드러운 반사면을 제공한다는 관점에서 프리즘 구조 피치는 미세한 것이 바람직하다. 특히, 물결 무늬 등을 억제시킨다는 관점에서, 평균 피치는 액정 패널의 화소 크기의 1/3 이하, 특히 1/4 이하로 하는 것이 바람직하다. 따라서, 프리즘 구조는 50㎛ 이하의 평균 피치를 갖는 미세 구조일 수 있다. 또한, 프리즘 구조 각각의 형상은 적절히 결정될 수 있다. 일반적으로, 시인 방향에서의 반사 강도, 반사각의 분포 등의 관점에서 프리즘 구조의 평균 경사각은 4 내지 12°로 하는 것이 바람직하다(SID 96 다이제스트(Digest) pp. 149-152).
상기 설명에 있어서, 투명 필름의 홈 구조에 직접 반사 층을 제공하는 방법은 자국(scar)에 의한 방출 지점 또는 방출 라인이 쉽게 생기는 문제를 갖는다. 더욱이, 홈 구조가 미세하기 때문에 홈 구조 형성면을 미세 프리즘 구조로 형성시키는 것이 어렵게 된다. 따라서, 투명 필름의 홈 구조를 또한 광 확산형 반사 층으로서 형성시키는 것이 어려울 수 있다. 따라서, 별도의 확산 층을 제공할 필요가 있다. 한편, 별도의 반사판을 제공하는 방법은 반사면을 안정화시키는 지지 기계를 필요로한다. 따라서, 상기 이유로 부피 및 중량이 증가되고, 반사판과 이미지를 형성시키는 액정 층 사이의 거리가 커져서 패럴랙스(parallax)가 커지게 된다. 더욱이, 홈 구조가 보호되지 않아 오목부가 오염 물질로 메워질 수 있다. 따라서, 광로 변환 기능을 저해시키기 쉽고, 자국이 생기기 쉽다. 그러므로, 본 발명에 따른 커버 필름 방법으로 상기와 같은 문제를 방지한다.
또한, 광 확산형 반사 층은, 홈 구조가 형성된 표면에 결합된 커버 필름에 반사 층을 부가하는 후-부가 방법에 의해 제공될 수 있다. 달리, 반사 층은, 홈 구조가 형성되는 표면에 커버 필름을 결합시키기 전에 커버 필름에 제공될 수 있다. 도 1a 및 1b에 도시된 바와 같이, 광 확산형 반사 층(16)은 이 층을 보호할 목적으로 보호 필름(17)으로 커버될 수 있다. 보호 층은 필름 결합 방법, 수지 코팅을 이용한 코팅 방법 등과 같은 적합한 방법에 의해 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 반사판은 광원 등으로부터 측면에 입사하는 광의 광로, 또는 상기 입사광의 전송광이 시인에 유리한 수직성에 있어 탁월한 방향으로 광로 변환 사면에 의해 변환되도록 작용한다. 따라서, 광은 우수한 광 이용 효율로 출사될 수 있다. 더욱이, 반사판은 외광에 대해 우수한 투과 특성 및 광 확산형 반사 층으로 인한 우수한 확산 반사 특성을 나타낸다. 도 2에 도시된 바와 같이, 반사판(1)은 접착제 층(12)을 통해 투과형 액정 패널(2)의 배면(시인면에 반대쪽)에 결합되고, 이때 하나 이상의 광원(5)은 패널(2)의 한쪽 면 이상에 배치된다. 즉, 반사판(1)은 투과형 액정 패널(2)에 결합되어 반사판(1)의 광로 변환 사면(A1)은 하나 이상의 광원(5)이 배치된 측면에 대면한다. 따라서, 밝고, 시인이 용이하며 전력 소비에 있어 탁월한 점등 모드-외광 모드 겸용 액정 표시 장치와 같은 다양한 장치가 제공될 수 있다.
또한, 액정 표시 장치에 따라, 광원(5)으로부터 측면에 입사하는 광의 대부분은 액정 패널(2)의 각 층의 두께 비율을 근거로 하여 상부 및 하부 투명 셀 기판(21) 및(28)을 통해 굴절 법칙에 따른 반사에 의해 후방으로 전송된다. 따라서, 패널 표면으로부터 광이 출사(누출)되는 것을 방지하면서, 반사판(1)의 광로 변환 사면(A1)에 입사하는 광의 광로가 시인 방향으로, 특히 정면 방향으로 효과적으로 변환된다. 광의 나머지 부분은 전체 반사에 의해 후방으로 전송되고, 배면의 광로 변환 사면(A1)에 입사된다. 따라서, 광의 광로는 시인 방향으로 효과적으로 변환된다. 그러므로, 패널 표시 스크린의 전면에 대한 밝기의 균일성에 있어 탁월한 표시를 점등 모드에서 달성할 수 있다.
상기 설명에 있어서, 적합한 투과형 패널을 액정 패널(2)로서 사용할 수 있다. 이러한 패널의 종류는 특별히 제한되지 않는다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 투명 셀 기판(21 및 28) 사이의 밀봉 물질(25)을 통해 봉쇄되는 액정(24)을 적어도 갖고, 반사판(1)이 배치된 한 측면에 입사하는 광이 액정의 조절을 통해 표시 광으로서 다른 측면으로부터 출사되도록 하는 패널을 사용할 수 있다.
또한, 액정 패널의 구체적인 예는, TN 액정 패널, STN 액정 패널, IPS 액정 패널, HAN 액정 패널, OCB 액정 패널 또는 VA 액정 패널과 같은 비틀려진 또는 비틀려지지 않은 액정 패널, 게스트-호스트(guest-host) 또는 강유전성 액정 패널,광 확산형 액정 패널 등을 포함한다. 또한, 능동(active) 매트릭스 방법 또는 수동(passive) 매트릭스 방법과 같은 적합한 구동 방법을 액정 구동을 위한 방법으로서 사용할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 액정은 일반적으로 셀 기판(21 및 28) 쌍의 내면에 제공된 투명 전극(22 및 27)을 통해 구동된다.
각각의 셀 기판으로서 유리 기판 또는 수지 기판과 같은 적합한 투명 기판을 사용할 수 있다. 특히, 표시 품질의 관점에서 광학 등방성(isotropic) 물질로 제조된 투명 기판을 사용하는 것이 바람직하다. 휘도 및 표시 품질 등을 개선시킨다는 관점에서 청색 유리판에 대해 우수한 무색 투명성을 나타내는 비알칼리성 유리판과 같은 기판을 사용하는 것이 바람직하다. 중량을 감소시킨다는 관점에서 수지 기판을 사용하는 것이 바람직하다. 셀 기판의 두께는 특별히 제한되지 않으면서 액정의 봉쇄 강도 등에 따라 적절히 결정될 수 있다. 셀 기판의 두께는 광 투과율과 두께 및 중량의 감소 사이에 균형을 이루게 한다는 관점에서 일반적으로 10㎛ 내지 5㎜, 특히 50㎛ 내지 2㎜, 더욱 특히 100㎛ 내지 1㎜의 범위로 선택된다.
액정 패널이 형성될 때, 필요에 따라 하나 이상의 적합한 기능성 층이 제공될 수 있다. 이러한 기능성 층의 예는 액정의 배향을 위한 연마처리된(rubbed) 필름으로 제조된 배향된 필름, 칼라 표시를 위한 색상 필터 등을 포함한다. 또한, 배향된 필름(23 및 26)은 일반적으로 도 2에 도시된 바와 같이 투명 전극(22 및 27)에 형성된다. 도시되지 않은 색상 필터는 일반적으로 셀 기판(21 및 28)의 한쪽과 투명 전극(22 및 27)의 상응하는 한쪽 사이에 제공된다.
편광판(3l 및 34), 위상 차이판(32 및 33), 광 확산 층 등과 같은 하나 이상의 적합한 광학 층이 도 2에 도시된 바와 같이 액정 패널에 부가될 수 있다. 편광판은 직선 편광을 이용한 표시 달성의 목적으로 제공된다. 위상 차이판은 액정의 복굴절로 인한 위상차이의 보상 등에 의한 액정의 품질 개선 목적으로 제공된다. 광 확산 층은 표시 광의 확산에 의한 표시 범위의 확대, 반사판의 사면을 통한 선형 발광의 평준화에 의한 휘도의 균일화, 액정 패널내의 전송광의 확산에 의한 반사판에 입사되는 광의 양을 증가시키는 등의 목적으로 제공된다.
임의의 특별한 제한 없이 편광판으로서 적합한 물질이 사용될 수 있다. 고도의 직선 편광의 입사로 인한 우수한 대조율의 표시를 수득한다는 관점에서 편광 정도가 높은 필름을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 바람직한 필름의 예는, 친수성 거대 분자 필름, 예를 들어 폴리비닐 알콜 필름, 부분적으로 형식화된 폴리비닐 알콜 필름 또는 부분적으로 비누화된 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체 필름에 흡착된 요오드 또는 2색성 염료와 같은 2색성 물질을 갖는 연신된(drawn) 필름으로 제조된 흡수형 편광 필름; 투명 보호 층이 상기 흡수형 편광 필름의 한쪽 측면 또는 각 측면에 제공된 필름 등을 포함한다. 투명 보호 층의 형성을 위해 투명성, 기계적 강도, 열안정성, 수분 차폐 특성 등이 탁월한 물질을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 물질의 예는 투명 필름에 대한 설명에서 예시한 수지를 포함한다. 투명 보호 층은 결합 방법에 의해 필름으로서 결합되거나 코팅 방법에 의해 중합체 액체로서 적용될 수 있다.
사용되는 편광판, 특히 시인측 편광판을, 시인이 외광의 표면 반사에 의해 교란되는 것을 방지하기 위한 비섬광 처리 또는 반사방지 처리하에 둘 수 있다.미세 홈 구조로서 편광판의 표면을 형성하는데 비섬광 처리를 수행할 수 있다. 비섬광 처리에서, 편광판의 표면을 미세 홈 구조로 형성하기 위한 다양한 방법이 사용될 수 있다. 이러한 방법의 예는 표면을 거칠게 하는 방법, 예를 들어 샌드블라스팅 방법, 엠보싱 방법 등; 투명 입자(예: 실리카 입자) 혼합 방법 등을 포함한다. 반사 방지 처리는 간섭성 증착 필름 등을 형성시키는 방법에 의해 수행될 수 있다. 달리, 비섬광 처리 및 반사 방지 처리는 표면 미세 홈 구조 또는 간섭 필름을 갖는 필름을 결합시키는 방법에 의해 수행될 수 있다. 또한, 도 2에 도시된 바와 같이 2개의 편광판이 액정 패널의 양쪽 면에 제공될 수 있거나 하나의 편광판이 액정 패널의 한쪽 면에만 제공될 수 있다.
비섬광 처리 및 반사 방지 처리가 둘다 편광판에 제공될 때, 비섬광 처리 위치를 반사 방지 처리 내부로 설정하는 것은 시인 등을 개선시킨다는 관점에서 유리하다. 이러한 경우, 비섬광 처리를 우레탄 아크릴성 자외선 경화 수지와 같은 경질 수지로 수행하여 경질 코팅 특성이 제공되어 반사 방지 처리에 있어서 접착성이 개선될 수 있다. 더욱이, 비섬광 처리를 고굴절률 수지, 특히 1.55 이상의 굴절률을 갖는 수지로 수행하여 반사 방지 처리 효과를 개선시킬 수 있다.
한편, 위상 차이판은 각각 적합한 물질로 형성될 수 있다. 적합한 물질의 예는, 투명 필름의 설명에서 예시한 바와 같은 적합한 중합체의 필름을 1축 또는 2축 연신과 같은 적합한 방법으로 연신시킴으로써 수득된 복굴절 필름; 적합한 액정 중합체, 예를 들어 네마틱 액정 중합체 또는 디스코틱(discotic) 액정 중합체의 배향된 필름; 및 투명 기재 물질에 의해 지지된 배향된 필름의 배향된 층을 포함한다. 열수축성 필름의 열수축력의 작동하에서 두께 방향으로 조절된 굴절률을 갖는 물질을 또한 사용하여 위상차이판을 형성할 수 있다.
도 2에 도시된 보상성 위상 차이판(32 및 33)은 각각 필요에 따라 배면측 편광판(31)과 액정 패널(2) 사이에 그리고 시인측 편광판(34)과 액정 패널(2) 사이에 일반적으로 배치된다. 파장 범위 등에 따라 상기 각각의 위상 차이판으로서 적합한 물질을 사용할 수 있다. 위상 차이판은 각각 위상차이 등의 광학 특성을 조절할 목적으로 2층 이상의 적층체로 형성될 수 있다.
광 확산형 반사 층 또는 비섬광 층의 표면 구조와 유사한 표면 미세 프리즘 구조를 갖는 코팅 층, 확산 시이트 등을 이용한 적합한 방법에 의해 광 확산 층을 형성시킬 수 있다. 광 확산 층은 투명 입자 함유 접착제 층(12)에서와 동일한 방식으로 제조된 접착제 층(35)으로서 배치될 수 있다. 이러한 경우, 광 확산 층은 또한 도 2에 도시된 바와 같이 편광판(34)과 위상차이판(33)을 서로 결합시키기 위한 층으로서 작용한다. 따라서, 액정 표시 장치의 두께를 감소시킬 수 있다. 광 확산 층은 시인측 편광판(34)보다 외측에 배치될 수 있지만, 도 2에 도시된 바와 같이 시인측 편광판(34)과 반사판(1) 사이에 광 확산 층을 배치하는 것이 시인측 편광판(34)의 외측에 광 확산 층을 배열하는 것보다 유리하다. 이는, 외광이 편광판에 의해 흡수된 후 광 확산 층으로 입사되어 광 확산 층을 통한 후방 산란에 의해 유발된 반사 손실을 억제시킬 수 있기 때문이다.
한편, 액정 패널의 한쪽 측면에 배치된 광원 또는 조명 장치는 액정 표시 장치를 조명하는 광으로서 이용되는 광이 액정 패널의 한쪽 측면에 입사되도록 제공된다. 따라서, 액정 표시 장치의 두께 및 중량의 감소는 광원 또는 조명 장치가 상기 패널의 후방측에 배치된 반사판과의 조합으로 사용될 때 이루어질 수 있다. 광원으로서 적합한 물질을 사용할 수 있다. 바람직하게 사용되는 광원의 예는 (냉 또는 열) 음극관과 같은 선형 광원, 발광 다이오드와 같은 점 광원, 선형 또는 평면으로 배열된 점 광원의 어레이, 및 점 광원으로부터 선형 도광판을 통한 선형 광원의 광으로 입사광을 전환시키기 위한 점 광원과 선형 도광판의 조합을 포함한다.
도 2에 도시된 바와 같이 액정 패널(2)의 한쪽 측면에 하나의 광원(5)을 배치시킬 수 있거나, 또는 액정 패널(2)의 둘 이상의 측면에 광원을 배치시킬 수 있다. 광원이 다수의 측면에 배치되는 경우, 다수의 측면은 서로 대향하는 측면의 조합으로 제공될 수 있거나, 또는 서로 교차하는 측면의 조합으로 제공될 수 있다. 또한, 다수의 측면이 전술한 조합과 함께 사용되어 셋 이상의 측면의 조합으로 제공될 수 있다.
광원은 점등할 때 점등 모드에서 액정 표시 장치의 시인을 가능하게 한다. 액정 표시 장치가 점등 모드-외광 모드 겸용 액정 표시 장치로서 제공되는 경우, 표시 장치가 외광에 의해 외광 모드에서 시인될 때 광원을 점등할 필요가 없으므로, 광원은 점등/소등될 수 있다. 광원을 점등/소등하기 위한 임의의 적합한 방법이 사용될 수 있다. 종래의 방법중 임의의 방법이 사용될 수 있다. 또한, 광원은 발광 색이 바뀔 수 있는 다색 발광형일 수 있다. 또는, 상이한 형태의 광원이 제공되어 이를 통해 다색 발광이 만들어 질 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 광원(5)은 반사판(51)과 같은 적합한 보조 수단과의 조합으로 사용될 수 있다. 반사판(51)은 필요에 따라 액정 패널(2)의 측면에 산란광을 유발시키기 위해 광원(5)을 봉쇄하도록 제공된다. 고반사율의 금속 박막을 갖는 수지 시이트, 백색 시이트, 금속박의 시이트 등과 같은 적합한 반사 시이트를 반사판으로서 사용할 수 있다. 반사판은 또한 그의 말단부를 액정 패널의 셀 기판의 말단부에 상응하게 결합시키는 방법에 의해 광원을 봉쇄하기 위한 고정 수단으로서 사용될 수도 있다.
본 발명에 있어서, 액정 표시 장치를 형성시키기 위한 액정 패널, 편광판, 위상차이판 등의 광학 소자 또는 부품을 서로 전체적으로 또는 부분적으로 일체형으로 적층/고정시키거나 또는 별도로 배치할 수 있다. 계면 반사 등을 억제하여 대조율이 낮아지는 것을 방지하는 관점에서, 상기 광학 소자 또는 부품을 서로 밀착 고정시키는 것이 바람직하다. 이러한 광학 소자 또는 부품을 밀착 고정시키기 위해 점착제와 같은 적합한 투명 접착제를 사용할 수 있다. 투명 접착제 층은 상기 기술된 바와 같은 투명 입자를 함유하여 확산 기능을 나타낼 수 있다. 광학 소자 또는 부품, 특히 시인측 광학 소자 또는 부품은, 살리실산 에스테르 화합물, 벤조페논 화합물, 벤조트리아졸 화합물, 시아노아크릴레이트 화합물, 니켈 착체 염 화합물 등과 같은 자외선 흡수제로 처리하는 방법에 의해서 자외선 흡수능을 갖도록 형성될 수 있다.
실시예
실시예 1
소정의 형상으로 가공된 금형에 자외선 경화성 아크릴 수지(아로닉스(ARONIX) UV-3701, 토아고우세이 캄파니, 리미티드(TOAGOUSEI Co., Ltd.) 제품)를 적하기로 적하 충전하였다. 80㎛ 두께의 트리아세틸셀룰로즈(TAC; triacetylcellulose) 필름(표면-비누화 물질)을 상기 수지위에 고정시키고 고무 롤러로 밀착시켜 과량의 수지 및 기포를 제거하였다. 상기 수지를 금속 할라이드 램프에 의해 자외선으로 조사하여 경화시켰다. 이어서, 상기 수지를 금형으로부터 박리시켜 소정의 크기로 절단하였다. 1.533의 굴절률을 갖는 다수의 광로 변환 수단의 반복 층이 1.49의 굴절률을 갖는 TCA 필름의 한쪽 면에 형성된 투명 필름을 수득하였다.
그 다음, 샌드블라스팅에 의한 거친 표면을 갖는 금형을 사용하여 표면 미세 프리즘 구조를 갖는 수지 층을 전술한 바와 동일한 방식으로 40㎛ 두께 TAC 필름의 비누화 표면에 제공하였다. 수지 층을 갖는 TAC 필름을 소정의 크기로 절단하였다. 광 확산형 반사 층을 형성시키기 위한 진공 증착 방법에 의해 은 필름을 상기 미세 프리즘 표면에 제공하였다. 이어서, 광 확산형 반사 층을 갖는 커버 필름을 형성하였다. 폴리비닐 알콜 접착제를 통해 커버 필름을 상기 투명 필름의 홈 구조로 이루어진 광로 변환 수단 형성면에 결합시켜 커버 필름의 반사 층을 외측에 배치시켰다. 1.47의 굴절률을 갖는 접착제 층을 광로 변환 수단이 제공되지 않은 투명 필름면에 부착시켰다. 반사판을 수득하였다.
반사판은 나비가 60㎜이고 깊이가 45㎜이며, 210㎛의 피치 간격으로 연속적인 홈을 형성하는 다수의 광로 변환 수단(도 1b)을 가졌다. 상기 홈의 능선은 나비 방향으로 서로 평행하였다. 홈은 광로 변환 사면(A1) 및 급사면(A2)을 가졌다. 광로 변환 사면(A1)은 각각 42.5 내지 43°의 경사각으로 경사지고, 8 내지 13㎛의 나비를 가졌다. 급사면(A2)은 각각 67 내지 67.5°의 경사각으로 경사졌다. 필름 평면에서의 평탄부(A4)의 투영 면적은 필름 평면에서의 광로 변환 사면(A1)과 급사면(A2)의 총 투영 면적보다 9.8배 이상이었다(도 1b).
다음으로, 시중에서 판매되고 있는 투과형 TN 액정 패널의 정면 및 배면에 편광판을 고착시켰다. 상기 반사판을 그의 접착제 층을 통해 편광판의 배면(시인면에 반대쪽)의 외측에 결합시켰다. 통상적인 백색의 투과형 TN 액정 표시 패널의 한쪽 측면에 냉음극관을 배치시키고, 은 증착 반사 시이트로 제조된 반사판으로 봉쇄하였다. 반사판의 마주보는 말단부를 패널의 상부면 및 하부면에 결합시켜 냉음극관을 고정시켰다. 이어서, 점등 모드-외광 모드 겸용 액정 표시 장치를 수득하였다. 또한, 반사판의 광로 변환 사면이 냉음극관에 대면하고 이에 평행하도록 반사판을 배치시켰다.
실시예 2
폴리에스테르 아크릴레이트 90부(중량부, 동일한 법칙이 그 이후에 적용됨), 폴리우레탄 아크릴레이트 10부 함유 자외선 경화성 수지 100부, 평균 입경이 1.5㎛인 실리카 10부, 유기 점토 3부 및 아세토페논 중합 개시제 5부의 혼합물을 톨루엔 125부와 혼합하여 제조하였다. 50㎛ 두께 TAC 필름을 그라비어(gravure) 코팅에 의해 실리카 분산액으로 코팅시켜 TAC 필름상의 실리카 분산액의 두께가 10㎛이 되도록 하였다. 80℃에서 2초 동안 상기 실리카 분산액으로부터 용매를 제거하였다.이어서, 실리카 분산액을 자외선으로 조사하여 경화시켰다. 이어서, 표면 미세 프리즘 구조를 갖는 수지 층을 형성하였다. 수지 층을 갖는 TAC 필름을 소정의 크기로 절단하였다. 이어서, 미세 프리즘 표면상으로 은 증착시켜 광 확산형 반사 층을 형성하였다. 광 확산형 반사 층을 갖는 커버 필름을 수득하였다. 본 실시예에서 커버 필름을 사용하는 것을 제외하고 실시예 1과 유사한 방식으로 반사판 및 점등 모드-외광 모드 겸용 액정 표시 장치를 수득하였다.
비교예 1
실시예 1의 반사판을 광 확산형 반사 층을 갖는 커버 필름으로 대체하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 유사한 방식으로 점등 모드-외광 모드 겸용 액정 표시 장치를 수득하였다.
비교예 2
실시예 1의 반사판을 투명 필름의 광로 변환 수단 형성면에 직접 형성된 반사 층으로 대체하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 유사한 방식으로 점등 모드-외광 모드 겸용 액정 표시 장치를 수득하였다.
비교예 3
하기를 제외하고 실시예 1과 유사한 방식으로 반사판을 수득하였다. 반사판은 210㎛의 규칙적인 피치 간격으로 배치된 다수의 광로 변환 수단을 가졌다. 다수의 광로 변환 수단은 약 30°의 각으로 경사지고 7 내지 11㎛의 나비를 갖는 광로 변환 사면(A1) 및 약 70°의 각으로 경사진 급사면(A2)을 가졌다. 필름 평면에서의 평탄부의 투영 면적은 광로 변환 사면(A1) 및 급사면(A2)의 총 투영면적의8.1배 이상이었다. 반사판을 사용하여 점등 모드-외광 모드 겸용 액정 표시 장치를 수득하였다.
비교예 4
하기를 제외하고 실시예 1과 유사한 방식으로 반사판을 수득하였다. 반사판은 210㎛의 규칙적인 피치 간격으로 배치된 다수의 광로 변환 수단을 가졌다. 다수의 광로 변환 수단은 약 50°의 각으로 경사지고 10 내지 16㎛의 나비를 갖는 광로 변환 사면(A1) 및 약 70°의 각으로 경사진 급사면(A2)을 가졌다. 필름 평면에서의 평탄부의 투영 면적은 광로 변환 사면(A1) 및 급사면(A2)의 총 투영면적의 9.9배 이상이었다. 반사판을 사용하여 점등 모드-외광 모드 겸용 액정 표시 장치를 수득하였다.
비교예 5
본 실시예에서 임의의 광 확산형 반사 층이 제공되지 않은 커버 필름을 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 유사한 방식으로 점등 모드-외광 모드 겸용 액정 표시 장치를 수득하였다.
비교예 6
본 실시예에서 표면 미세 프리즘 구조를 갖는 임의의 수지 층이 제공되지 않고서 그 위에 직접 거울 반사 층이 형성된 커버 필름을 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 유사한 방식으로 점등 모드-외광 모드 겸용 액정 표시 장치를 수득하였다.
평가 시험
실시예 1 및 2와 비교예 1 내지 6에서 각각 수득한 점등 모드-외광 모드 겸용 액정 표시 장치의 중앙부의 정면 휘도를, 액정 패널에 전압을 공급하지 않으면서 냉음극관을 점등시킨 점등 모드에서 휘도계(탑콘 코포레이션(TOPCON Corp.)에서 제조된 BM-7)를 사용하여 암실에서 측정하였다.
상기 측정 결과를 하기 표 1에 나타냈다.
정면 휘도(cd/㎡)
실시예 비교예
1 2 1 2 3 4 5 6
24 22 2 26 8 4 26 24
실시예 1 및 2와 비교예 2, 5 및 6의 정면 휘도는 각각 비교예 1, 3 및 4의 정면 휘도보다 우수하였다. 비교예 1, 3 및 4에서는, 광이 광원에 대해 반대 방향으로 큰 각도로 출사하여, 정면 휘도의 불량으로 인해 출사광이 표시에 거의 기여하지 못한다. 특히 비교예 1에 있어서, 출사광의 양이 너무 작아 매우 어두운 표시가 수득되었다. 또한, 액정 패널에 전압을 공급한 상태의 점등 모드에서의 시인에 있어서, 실시예 1 및 2와 비교예 2, 5 및 6중 임의의 예에서 어떠한 문제 없이 우수한 품질의 표시를 수득하였다.
한편, 냉음극관이 소등되고 고리형 조명을 이용한 외광이 액정 패널에 입사되는 외광 모드에 있어서, 액정 패널에 전압을 공급한 상태에서 실시예 1 및 2와 비교예 1, 3 및 4에서는 이미지가 흐트러지지 않은 밝고 우수한 표시가 수득되었다. 그러나, 비교예 5에서는 표시 이미지를 형성하기에 충분한 반사광이 존재하지 않았다. 비교예 2 또는 6에서는 거울 반사에 의해 고리형 조명이 너무 선명하여 밝기가 크게 변하였다. 그 결과, 패널의 표면에 의해 반사된 광으로 인해 액정 패널을 시인하는 것이 매우 어려웠다. 시인점이 정반사 방향으로 이동되어 표면 반사가 방지되는 경우, 표시가 너무 어두워 시인하기가 어려워진다.
상기로부터 실시예 1 및 2의 점등 모드 및 외광 모드에서 둘다 우수한 표시가 성취됨이 입증된다. 따라서, 필름 방법에 의해 두께 및 중량을 감소시켜 도광판으로 인한 부피 및 중량 증가를 방지하면서, 표시 품질이 우수한 점광 모드-외광 모드 겸용 액정 표시 장치를 본 발명에 따라 형성할 수 있음이 입증되었다.
본 발명의 바람직한 양태가 상세히 기술되었지만, 하기 첨부된 특허청구범위에서 기술된 바와 같은 본 발명의 취지 및 범주에서 벗어나지 않으면서, 본 발명의 바람직한 양태에 대한 설명은 구조상의 상세한 설명 및 부품의 조합 및 배열에 있어서 변경될 수 있음을 이해해야 한다.
본 발명에 따라, 액정 표시 장치의 한쪽 측면에 입사하는 광의 광로를 효율적으로 시인 방향으로 변환시키는 반사판, 및 이 반사판을 사용함으로써 두께가 얇고 중량이 가벼우며 밝고 시인하기 용이할 뿐만 아니라 점등 모드-외광 모드 겸용으로 사용할 수 있는 액정 표시 장치를 수득할 수 있다.

Claims (10)

  1. 투명 필름;
    상기 투명 필름의 한쪽 면에 배치된 접착제 층;
    상기 투명 필름의 평면에 대해 35 내지 48°의 경사각으로 실질적으로 일정한 방향으로 배향된 광로 변환 사면을 포함하는 다수의 홈을 갖는, 상기 투명 필름의 다른쪽 면에 제공된 홈 구조;
    상기 홈 구조의 외면을 덮기 위해 형성된 투명 커버 필름; 및
    상기 커버 필름의 외면에 배치된 광 확산형 반사 층을 포함하는,
    반사판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광로 변환 사면이 두 종류 이상의 사면으로 구성되고, 이 때 실질적으로 일정한 방향으로 배향된 한 종류의 사면이 기준 사면으로서 작용하고 다른 종류의 사면이 상기 한 종류의 사면에 실질적으로 반대쪽 방향으로 배향되며,
    접착제 층이 박리 라이너로 덮이고;
    상기 광 확산형 반사 층이 미세한 프리즘형 표면상에 제공된 금속 박막 또는 유전성 다층 필름으로 이루어지는 반사판.
  3. 제 1 항에 있어서,
    필름 평면에 대한 상기 광로 변환 사면 각각의 경사각이 38 내지 45°인 반사판.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 각각의 홈이 실질적으로 이등변 삼각형 또는 이등변 삼각형 외의 삼각형, 또는 사각형 단면과 유사한 형상을 갖는 반사판.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 홈 구조가 각각 상기 필름 평면에 대해 5° 이하의 경사각으로 경사진 평탄면을 추가로 포함하고,
    상기 평탄면의 필름 평면에서의 투영 면적이 각각 35°이상의 경사각을 갖는 사면의 필름 평면에서의 투영 면적보다 5배 이상 큰 반사판.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 홈 구조가 필름의 한쪽 말단에서 다른쪽 말단으로 연장되는 연속 홈, 또는 각각의 깊이의 5배 이상의 길이 및 불연속 홈의 길이 방향으로 형성된 광로 변환 사면을 갖는 불연속 홈으로 구성되는 반사판.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 광로 변환 사면의 능선이 상기 투명 필름의 한쪽 면에 대해 평행하거나 또는 ±30° 내에서 경사진 반사판.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 접착제 층이 광 확산형인 반사판.
  9. 제 1 항에 따른 반사판; 및 투과형 액정 패널을 포함하는 액정 표시 장치로서, 상기 반사판이 그의 접착제 층을 통해 상기 투과형 액정 패널의 배면(시인면 반대쪽)에 결합되는, 점등 모드-외광 모드 겸용 액정 표시 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    투과형 액정 패널의 하나 이상의 측면에 배치된 광원을 추가로 포함하며, 상기 측면이 상기 반사판의 상기 광로 변환 사면에 대면하는 액정 표시 장치.
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