KR20020028847A - 유리 기판 및 액정 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

유리 기판은 투명 유리판, 상기 투명 유리판 보다 낮은 굴절률을 갖는 투명층, 및 상기 투명 유리판에 상기 저굴절률 투명층을 사이에 두고 배치된 전도층으로 이루어져 있다. 액정 표시 패널은 시인측 셀 기판, 배면측 셀 기판, 시인측 셀 기판에 제공된 전극, 배면측 셀 기판에 제공된 전극, 및 상기 두 개의 셀 기판의 전극측이 서로 대향하도록 배치된 상기 시인측 셀 기판과 상기 배면측 셀 기판 사이에 보유된 액정을 갖는 액정 셀을 포함한다. 액정 표시 장치는 시인측 및 배면측 셀 기판 중 하나 이상이 유리 기판으로 이루어지는 방식으로 구성된다.

Description

유리 기판 및 액정 표시 장치{GLASS SUBSTRATE AND LIQUID-CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
본 발명은, 측면상의 입사광을 후방으로 효율적으로 전송할 수 있는 유리 기판, 및 셀 기판으로서 유리 기판을 사용하고 표시 품질이 우수한 투과형 또는 투과·반사형 액정 표시 장치에 관한 것이다.
본 출원은 본원에 참고로 인용된 일본 특허출원 제 2000-309989에 기초한다.
TV 및 PC 표시 화면의 대형화에 따른 중량 증가화를 억제하기 위한 목적, 휴대용 PC 및 휴대 전화 등을 소형·경량화하기 위한 목적으로, 액정 표시 장치의 박형, 소형화 및 경량화가 더욱 요청되고 있다. 그러나, 도 5 내지 도 7에서 나타낸 바와 같이, 액정 표시 장치에 측면 도광판(83)을 포함하는 종래 기술분야의 프론트 라이트(8) 또는 백라이트(8)를 제공하는 것으로는 상기 액정 표시 장치의 박형, 소형화 및 경량화가 어렵게 되었다. 또한, 측면 도광판은 광전송의 필수요건을 충족시키기 위해서 1㎜ 이상의 두께를 갖도록 설정된다. 광 확산판, 반사판, 프리즘 시트 등을 상기 측면 도광판에 배치한 경우, 통상적으로 총 두께가 3㎜ 이상이 된다. 또한, 참조 번호 (81)은 광원, (82)는 광원 홀더를 나타낸다.
상기에 비추어, 광원을 액정 표시 패널의 한 측면에 배치하여, 상기 측면 상으로 입사되는 조명광을 패널 전체로 전송하면서 시인측 셀 기판으로 전반사시키고, 상기 반사광을 조면형 반사판으로 산란시켜 표시에 사용되는 반사형 액정 표시 장치가 제안되었다(일본 특허공개공보 제 93-158033 호). 이러한 제안은, 측면 도광판의 역할을 액정 표시 패널에 겸용시켜 도광판을 생략함으로써 액정 표시 장치의 박형 및 경량화를 달성하는데 그 목적을 두고 있다. 또한, 광은 액정 표시 패널의 전체에 전송되지만, 특히 주로 액정 셀의 셀 기판에 전송된다.
그러나, 투명성, 내열성, 내약품성, 표면 평활성, 기체 차단성 특성 등의 성능 필수요건을 충족시키는 종래 기술분야의 유리 기판은, 광전송 효율이 떨어져서, 표시 위치가 광원으로부터 멀리 떨어질수록 표시가 어둡게 되기 때문에 패널면에서의 명암차가 크다는 문제점을 가졌다.
본 발명의 목적은, 박형 및 경량성의 이점을 완전히 이용하면서 측면상의 입사광을 후방으로 효율적으로 전송할 수 있는 유리 기판을 제공하고, 휘도 및 상기 휘도의 균일성이 우수하고 표시 품질이 양호한 투과형 또는 투과·반사형 액정 표시 장치를 개발하는 것이다.
본 발명에 따라, 투명 유리판, 상기 투명 유리판 보다 낮은 굴절률을 갖는 투명층, 및 상기 투명 유리판에 상기 저굴절률 투명층을 사이에 두고 배치된 전도층으로 이루어진 유리 기판이 제공된다. 또한, 시인측 셀 기판, 배면측 셀 기판, 시인측 셀 기판에 제공된 전극, 배면측 셀 기판에 제공된 전극, 및 상기 두 개의 셀 기판의 전극측이 서로 대향하도록 배치된 상기 시인측 셀 기판과 상기 배면측 셀 기판 사이에 보유된 액정을 포함하는 액정 셀을 구비한 액정 표시 패널을 포함하되, 상기 시인측 및 배면측 셀 기판 중 하나 이상이 유리 기판으로 이루어진 액정 표시 장치가 제공된다.
측면상의 입사광은 저굴절률 투명층에 의해 전반사되므로 광을 본 발명에 따른 유리 기판에 가두어, 상기 입사광을 효율적으로 입사 측면의 대향 측면으로(후방) 전송시킬 수 있다. 또한, 유리 기판의 중량은 저굴절률 투명층의 첨가에 의해서만 증가하기 때문에 상기 유리 기판은 두께가 얇고 중량이 가볍다. 따라서, 액정 셀이 셀 기판으로서 유리 기판을 사용하여 형성된 경우, 액정 표시 패널의 한 측면에 배치된 광원으로부터의 입사광은 상기 기판을 통해서 효율적으로 후방으로 전송될 수 있다. 전송광의 광로가 적합한 광로 변환 수단을 통해서 시야 방향으로 변환되는 경우, 우수한 표시 품질이 달성되어 전체 표시 화면이 밝게 되고, 밝기의 우수한 균일성이 수득될 수 있다. 또한, 광원이 측면에 배치된 경우, 두께가 얇은 액정 표시 장치가 형성될 수 있다.
전술한 바와 같이, 저굴절률 투명층이 제공된 경우, 패널의 전송광은 액정층, 또는 통상적으로 액정층에 인접하게 배치된 색 필터층으로 입사된다. 따라서, 광이 편광판에 입사된 경우 액정층의 복굴절로 인해 액정층으로 흡수된 광 성분이 증가할 수 있거나, 색 필터층으로 흡수된 광으로 인해 후방으로 전송되는 효율이급격히 저하될 수 있다. 따라서, 표시 위치가 광원으로부터 멀리 떨어질수록 표시 화면이 어둡게 되어 휘도의 균일성이 매우 불량해서 표시가 안좋게 보이게 된다.
본 발명의 특징 및 이점은 첨부된 도면과 함께 기술된 바람직한 실시태양의 상세한 설명으로부터 자명할 것이다.
도 1은 유리 기판의 예의 단면도이다.
도 2는 액정 표시 장치의 예의 단면도이다.
도 3은 액정 표시 장치의 다른 예의 단면도이다.
도 4는 액정 표시 장치의 또다른 예의 단면도이다.
도 5는 종래 기술분야의 액정 표시 장치의 예의 단면도이다.
도 6은 종래 기술분야의 액정 표시 장치의 다른 예의 단면도이다.
도 7은 종래 기술분야의 액정 표시 장치의 또다른 예의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시태양에 따른 광로의 설명도이다.
도 9는 종래 기술분야의 실시예에 따른 광로의 설명도이다.
부호의 설명
10: 액정 표시 패널 1, 2: 유리 기판
11, 21: 투명 유리판 12: 저굴절률 투명층
13, 23: 전도막(투명 전극) 23': 반사층 겸용 전극
l4, 24: 배향막 15: 색 필터층
16, 26: 기체 차단층 17, 27: 하드 코팅층
3: 액정층 4: 편광판
5: 광로 변환 수단 6: 광 반사층
7: 광원
본 발명에 따른 유리 기판은, 투명 유리판, 상기 투명 유리판 보다 낮은 굴절률을 갖는 투명층, 및 상기 투명 유리판에 상기 저굴절률 투명층을 사이에 두고 배치된 전도층으로 이루어져 있다. 도 l은 유리 기판(1)의 예를 나타낸다. 유리 기판(1)은 투명 유리판(11), 저굴절률 투명층(12), 전도층(13), 배향막(14), 색 필터층(15), 기체 차단층(l6), 및 하드 코팅층(17)으로 이루어져 있다.
투명 유리판으로서 종래 기술분야의 셀 기판 등에 적용되는 적합한 재료를 사용할 수 있고, 특별한 제한은 없다. 특히, 조명 광전송성, 표시광의 투과성 등의 점에서 청색 유리에 비해서 투과성인 백색 유리와 같은 투명성이 우수한 재료가 바람직하다. 한편, 투명 유리판의 광전송 방향 및 두께 방향으로의 복굴절을 가능한 많이 억제하여 광손실을 감소시킨다는 점에서 광학적 등방성, 표면 평활성 등이 우수한 재료가 바람직하다.
투명 유리판의 두께는 특별히 한정되지 않고, 사용 목적을 충족시키는 강도 등에 따라 적절히 결정될 수 있다. 셀 기판으로서 투명 유리판을 사용한 경우, 두께는, 액정의 봉입 강도, 광전송 효율 및 박형 경량 사이에서 균형을 이루는 점에서, 20㎛ 내지 5㎜, 바람직하게는 50㎛ 내지 2㎜, 더욱 바람직하게는 100㎛ 내지 1㎜의 범위로 결정된다. 특히, 광원으로부터 입사광을 전송하기 위한 기판으로서 투명 유리판을 사용한 경우, 투명 유리판의 단면적은, 입사광 효율, 전송 효율 등의 점에서 가능한 큰 것이 유리하다. 따라서, 투명 유리판은 바람직하게 가능한 두꺼운 것으로 선택된다.
한편, 투명 유리판은 박형 및 경량화라는 점에서 가능한 얇은 것이 유리한다. 또한, 투명 유리판은 균일한 두께의 판일 수 있거나, 위치에 따라 부부적으로 상이한 두께를 갖는 판일 수도 있다. 전술한 전송 기판으로서 투명 유리판을 사용한 경우, 위치에 따라 부분적으로 상이한 두께를 갖는 판, 예를 들어 광전송 방향으로 단면이 쐐기 형태인 판이, 광로 변환 수단의 경사 배치를 통해서 상기 판에 전송광의 입사 효율을 향상시키는 점에서 유리하게 사용될 수 있다.
투명 유리판의 적어도 한 쪽에 제공된 저굴절률 투명층은, 상기 투명 유리판 보다 낮은 굴절률을 갖는 층으로서 제공된다. 도 8에서 파선 화살표(α0')로 나타낸 바와 같이, 광원(7) 등으로부터의 투명 유리판(l1)의 한 측면상의 입사광이 투명 유리판(셀 기판)(11)으로 전송된 경우, 상기 입사광은, 투명 유리판(11) 및 투명층(12) 사이의 굴절률 차를 기준으로 한 전반사에 의해 투명 유리판(11)에 효율적으로 갖힌다. 따라서, 저굴절률 투명층은, 투명 유리판에 전송광을 가두어, 전술한 투명 유리판의 입사 측면에 대해서 대향 측면으로(후방) 전송광을 효율적으로 전송하는 위해서 제공된다.
셀 기판으로서 투명 유리판을 저굴절률 투명층과 함께 사용한 경우, 저굴절률 투명층은, 상기 전송광이 액정층에 입사되어 복굴절 또는 산란하는 것을 방지하고, 전송 상태의 부분적인 변환으로 인해 전송광이 감소되거나 불균일하게 되는 것을 방지하기 위해서 제공된다. 따라서, 저굴절률 투명층은 표시가 어둡게 되는 것을 방지하고, 광원 근처에서의 표시가 후방으로 고스팅(ghosting)되어 표시 품질이 저하되는 것을 방지한다.
또한, 색 필터 등이 셀 기판에 추가로 배치된 경우, 저굴절률 투명층은, 전송광이 색 필터에 급속하게 흡수되는 것을 방지함으로써, 전송광의 감소를 막기 위해서 제공된다. 일본 특허공개공보 제 93-158033 호에 개시된 바와 같이 광원으로부터 입사광이 액정 표시 장치의 액정층에 전송된 경우, 전송광은 액정층에 산란되어 불균일한 전송 상태가 되고, 방출광의 불균일화 또는 고스팅을 발생시켜 표시상을 보기 어렵게 한다.
저굴절률 투명층은, 투명 유리판 보다 낮은 굴절률을 갖는, 예를 들어 무기계 또는 유기계 저굴절률 유전체와 같은 적합한 재료를 사용하여 진공 증착 방식, 스핀 코팅 방식 등의 적합한 방식으로 형성될 수 있다. 저굴절률 투명층을 형성하기 위한 재료 및 형성 방식에 대해서는 특별히 한정되지 않는다. 셀 기판으로서 저굴절률 투명층을 갖는 투명 유리판을 사용한 경우, 전극 형성시 안정성 등의 점에서 무기계 유전체의 저굴절률 투명층을 사용하는 것이 바람직하다.
전반사의 각도 범위의 확대로 인해, 후방으로의 전송 효율 등의 점에서, 투명층 및 투명 유리판 사이의 굴절률 차는 클수록 유리하다. 굴절률 차는 바람직하게는 0.05 이상, 더욱 바람직하게는 0.1. 이상, 더욱더 바람직하게는 0.12 내지0.5의 범위이다. 셀 기판으로서 투명층을 갖는 투명 유리판을 사용한 경우, 전술한 투명 유리판 및 투명층 사이의 굴절률 차는 외광을 이용한 반사 모드에서 표시 품질에 거의 영향을 미치지 못한다. 또한, 상기 굴절률 차가 0.1인 경우, 투명 유리판 및 투명층 사이의 경계면에서의 외광의 반사율은 0.1% 이하이다. 따라서, 외광의 반사 손실로 인한 밝기 또는 콘트라스트의 저하가 매우 미세하다.
도 1에서 예시한 바와 같이, 저굴절률 투명층(12)은, 투명 유리판(11)에의 전송광의 가둠 효과, 셀 기판으로서 투명 유리판(11)을 사용한 경우 액정층으로의 전송광의 입사 방지 등의 점에서, 투명 유리판(11) 및 전도층(13) 사이에 배치된다. 도 1에서 예시한 바와 같이, 색 필터층(15)을 투명 유리판(11) 및 전도층(13) 사이에 배치한 경우, 저굴절률 투명층(12)을, 색 필터층에 의한 전송광의 흡수 손실의 방지 면에서, 색 필터층(15) 보다 상기 유리판(11)에 가까이 배치하는 것이 바람직하다. 따라서, 저굴절률 투명층(12)은 일반적으로 투명 유리판(1l)에 직접 제공된다. 이러한 경우, 투명층이 제공된 투명 유리판의 표면은 매끈할수록, 즉, 투명층이 매끈할수록 전송광의 산란을 방지하는데 유리하다. 또한, 셀 기판으로서 투명층을 갖는 투명 유리판을 사용한 경우, 표시광에 미치는 영향을 방지하는 점에서 바람직하다.
저굴절률 투명층의 두께가 너무 얇으면, 파동의 유출 현상으로 상기 가둠 효과가 감소될 수 있다. 따라서, 저굴절률 투명층은, 전반사 효과를 유지하기 위해서, 가능한 두껍게 선택되는 것이 바람직하다. 상기 두께는 전반사 효과 등의 점에서 적합하게 결정될 수 있다. 일반적으로, 두께는, 380 내지 780㎚ 범위의 파장을 갖는 가시광, 특히 단파장측 380㎚ 파장을 갖는 광에 미치는 전반사 효과 등의 점에서, 저굴절률 투명층의 굴절률과 상기 층의 두께를 곱함으로써 계산된 광로 길이를 기준으로 하여, 바람직하게는 1/4파장(100㎚) 이상, 더욱 바람직하게는 1/2파장(190㎚) 이상, 더욱더 바람직하게는 1파장(380 ㎚) 이상, 특히 600㎚ 이상이 되도록 선택된다.
저굴절률 투명층을 통해서 투명 유리판 상에 제공된 전도층은, 대전방지, 전자파 차폐 등의 방지와 같은 유리 기판의 사용 목적에 따라 적합한 재료로부터 제조될 수 있다. 예를 들어, 셀 기판으로서 유리판을 사용한 경우, 전도층으로서 전극, 광 반사층 또는 광 반사층 겸용 전극을 사용할 수 있다. 따라서 전도층은, ITO(인듐·주석 산화물) 등의 투명층 또는 금속 박막 등의 광 반사층과 같은 불투명층으로서 종래 기술분야에 따른 적합한 재료로부터 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 유리 기판은, 종래 기술분야에 따른 다양한 종류의 목적을 위해서 사용될 수 있다. 특히, 유리 기판은, 전술한 바와 같이 측면상의 입사광의 후방으로의 전송 효율이 우수하다. 따라서, 측면의 입사광을 후방으로 전송하기 위해서, 셀 기판으로서 유리 기판을 액정 셀에서 바람직하게 사용할 수 있다. 상기 유리 기판을 실제로 사용하기 위해서는, 도 1에서 예시한 바와 같이, 색 필터층(15), 기체 차단층(16) 또는 하드 코팅층(17)과 같은 하나 이상의 적합한 기능층을 필요에 따라 적당한 위치에 제공할 수 있다.
색 필터층(15)은 액정 표시 등의 색채화 등을 위해 제공된다. 색 필터층(15)은 일반적으로 전술한 바와 같이 저굴절률 투명층(12) 및 전도막(13) 사이에 배치된다. 액정 셀 기판의 경우, 액정을 배향시키기 위한 러빙(rubbing) 처리된 막 등의 배향막(14) 등을 제공할 수도 있다. 상기 배향막은 일반적으로 도 1에서 예시한 바와 같이, 전극으로서 형성된 전도막(13) 위에 형성된다. 또한, 셀 기판의 경우, 기체 차단층은 일반적으로 셀의 외측 위치에 제공되고, 하드 코팅층은 일반적으로 도 2에서 나타낸 바와 같이 셀 보다 외측인 표면에 제공된다.
본 발명에 따른 액정 표시 장치는, 시인측 셀 기판, 배면측 셀 기판, 시인측 셀 기판에 제공된 전극, 배면측 셀 기판에 제공된 전극, 및 상기 두 개의 셀 기판의 전극측이 서로 대향하도록 배치된 상기 시인측 셀 기판과 배면측 셀 기판 사이에 보유된 액정을 포함하는 액정 셀을 적어도 구비한 액정 표시 패널을 포함한다. 또한, 본 발명에 따른 액정 표시 장치에 있어서, 하나 이상의 시인측 및 배면측 셀 기판으로서 저굴절률 투명층을 함유한 유리 기판을 사용한다. 도 2 내지 도 4는 상기 액정 표시 장치의 예를 도시하였다. 참조 번호(10)는 액정 표시 패널; (1)은 저굴절률 투명층을 함유한 유리 기판으로 구성된 시인측 기판; (2)는 시인측 기판과 반대 방향인 배면측 기판; 및 (3)은 액정층을 나타낸다. 또한, 참조 번호 (21)은 셀 기판을 나타내고; (23)은 전극을 나타내고; (24)는 배향막을 나타내고; (26)은 기체 차단층을 나타내고; 및 (27)은 하드 코팅층을 나타낸다.
액정 표시 패널(10)의 종류는, 액정 표시 패널이 하나 이상의 셀 기판으로서 저굴절률 투명층을 함유한 전술한 유리 기판을 사용한 액정 셀을 포함한 것을 제외하고는 특별히 한정되지 않는다. 액정 표시 패널(10)로서 적합한 패널을 사용할 수 있다. 또한, 액정의 배향 형태를 기준으로 하여 액정 표시 패널의 구체적인 예로는, TN형 액정 표시 패널, STN형 액정 표시 패널, 수직 배향형 액정 표시 패널, HAN형 액정 표시 패널 또는 OCB형 액정 표시 패널과 같은 트위스트계 또는 비트위스트계 액정 표시 패널; 게스트 호스트계 또는 강유전성 액정 표시 패널; 광 확산 액정 표시 패널 등이 있다. 또한, 액정의 구동 방식은 액티브 매트릭스 방식(active matrix system), 패시브 매트릭스 방식(passive matrix system) 등과 같이 적당한 것일 수 있다. 상기 액정은, 도 2에서 예시한 바와 같이, 한쌍의 셀 기판 (1) 및 (2)의 내측에 제공한 전극(13) 및 (23)을 통해서 전형적으로 구동된다.
또한, 시인측 또는 배면측 셀 기판으로서 본 발명에 따른 유리 기판을 사용하지 않고, 다른 기판을 사용한 경우, 다른 기판은 유리, 수지 등의 적합한 재료로 제조될 수 있다. 경량성의 점에서 수지 기판을 사용하는 것이 유리하다. 또한, 상기 수지의 예로는 아세테이트계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리에테르 설폰계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리이미드계 수지, 폴리올레핀계 수지, 아크릴계 수지, 폴리에테르계 수지, 폴리염화비닐계 수지, 스티렌계 수지 또는 노보난계 수지; 아크릴계 수지, 우레탄계 수지, 아크릴우레탄계 수지, 에폭시계 수지, 실리콘계 수지 등의 열경화형 또는 자외선경화형 수지 등을 들 수 있다.
또한, 조명광, 표시광 등을 투과시킬 필요가 있는 경우, 다른 셀 기판은 투명한 기판일 필요가 있다. 그러나, 다른 셀 기판이 광을 투과시킬 필요가 없는 경우, 예를 들어 반사층 겸용 전극을 함유한 반사형 액정 셀에서는, 다른 셀 기판은 불투명한 기판일 수도 있다. 또한, 도 2에서 예시한 액정 표시 패널은, 시인측 및배면측의 셀 기판(11) 및 (21), 및 이들 셀 기판 (11) 및 (21) 각각의 내측에 제공된 투명층의 전극(13) 및 (23)을 포함하는 투과형 액정 셀로 이루어진다. 또한, 도 2에서 예시한 액정 표시 패널은, 시인측 기판으로서 본 발명에 따른 유리 기판(1)을 사용하여 액정 셀의 배면측에 반사층(6)이 배치된 프론트 라이트식 투과·반사형 액정 패널이다.
도 3에서 예시한 액정 표시 패널은 배면측 기판의 내측에 제공된 전극(23')이 광 반사층 겸용 금속 박막으로 이루어진 반사형 액정 셀을 포함한다. 도 3의 액정 표시 패널은 프론트 라이트식 투과·반사형 액정 표시 패널이다. 따라서, 도 3에서 나타낸 투과·반사형 액정 표시 패널에 있어서, 배면측 기판은 광을 투과시킬 필요가 없기 때문에 전술한 바와 같이 불투명한 기판일 수 있다. 그러나, 도 3은 배면측 기판으로서 투명 기판(21)을 사용한 경우를 나타낸다. 또한, 배면측 기판으로서 기체 차폐성 기판 또는 내찰성 기판을 사용한 경우, 도 3에서 예시한 기체 차단층(26) 및 하드 코팅층(27)을 생략함으로써, 액정 표시 장치의 두께 등을 더욱 감소시킬 수 있다.
한편, 도 4에서 예시한 액정 표시 패널은, 시인측 및 배면측 셀 기판(21 및 11), 및 이들 셀 기판 (21 및 11) 각각의 내측에 제공된 투명층의 전극(23 및 13)을 포함하는 투과형 액정 셀로 이루어진다. 배면측 기판으로서 본 발명에 따른 유리 기판(1)을 사용한다. 도 4는 액정 셀의 배면측에 반사층(6)이 배치되어 백 라이트식 투과·반사형 액정 표시 패널을 형성하는 경우를 나타내지만, 본 발명은 반사층이 제공되지 않은 투과형 액정 표시 패널에 적용시킬 수도 있다.
액정 표시 장치의 형성시, 필요에 따라, 액정 셀의 한 측면에 편광판, 위상차판, 광 확산층, 광로 변환 수단 등과 같은 하나 이상의 적합한 광학층을 제공할 수 있다. 또한, 액정 표시 패널의 한 측면 상에 하나 이상의 광원을 제공할 수도 있다. 또한, 본 발명에 따른 유리 기판 이외의 다른 셀 기판에 색 필터층을 제공할 수도 있다. 이러한 경우, 색 필터층은 전형적으로 셀 기판의 기판 및 전극 사이에 제공된다. 색 필터층은 전형적으로 시인측 기판에 제공되지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 또한, 도 4에서, 참조 번호 (4)는 편광판을 나타내고; (5)는 광로 변환 수단을 나타내고, (7)은 광원을 나타낸다.
상기 편광판은 직선 편광을 이용한 표시의 달성을 위해서 제공된다. 위상차판은, 액정의 복굴절성에 의한 위상차의 보상 등으로 인한 표시 품질을 향상시키기 위해서 제공된다. 또한, 광 확산층은, 표시광의 확산에 의한 표시 범위의 확대, 광로 변환 수단을 통한 휘선 형태의 발광의 평준화에 의한 휘도의 균일화, 액정 표시 패널 내로 전송된 광의 확산에 의한 광로 변환 수단에서의 입사광의 양의 증대 등의 목적을 위해서 제공된다. 한편, 광로 변환 수단은, 액정 표시 패널의 한 측면에 배치된 광원으로부터의 입사광의 광로, 및 액정 표시 패널로 전송된 광의 광로를 조절하여 상기 패널의 두께 방향으로 이러한 광로를 변환시킴으써, 표시광으로서 광을 이용하기 위해서 제공된다.
편광판으로서 특별한 한정없이 적합한 판을 사용할 수 있다. 고도의 직선 편광의 입사로 인해 양호한 콘트라스트 비의 표시를 수득하는 점에서, 편광 정도가 높은 판을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 바람직한 편광판의 예로는, 폴리비닐알콜계 필름, 부분 포르말화 폴리비닐 알콜계 필름 또는 부분 비누화 에틸렌-비닐 아세테이트계 공중합체 필름과 같은 친수성 거대분자 필름에 요오드 또는 이색성 염료와 같은 이색성 물질이 흡착된 배향막으로 구성된 흡착형 편광 필름이나 투명 보호층이 전술한 흡수형 편광 필름의 한측 또는 양측에 설치된다.
투명 보호층의 형성을 위해서, 수지 기판의 설명시 전술한 수지와 같은 적합한 재료를 사용할 수 있다. 투명성, 기계적 강도, 열안정성, 수분 차폐성 등이 우수한 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 투명 보호층은, 필름의 접착 방식, 수지 용액의 도포 방식 등에 의해 제공될 수 있다. 사용된 편광판, 특히 시인측 편광판은, 외광의 표면 반사에 의한 시인 저해를 방지하기 위해서 눈부심 방지 처리 또는 반사 방지 처리될 수 있다.
상기 눈부심 방지 처리에 있어서, 미세 요철 구조와 같은 편광판의 표면을 형성하기 위해서 다양한 방식을 사용할 수 있다. 상기 방식의 예로는 샌드블라스팅(sandblasting) 방식, 엠보싱(embossing) 방식 등의 조면화 방식; 실리카 입자와 같은 투명 입자의 배합 방식 등이 있다. 반사 방지 처리는, 간섭성의 증착막 등을 형성하는 방식 등에 의해 실시될 수 있다. 또한, 눈부심 방지 처리 및 반사 방지 처리는, 상기 표면 미세 요철 구조상에 또는 간섭막을 갖는 필름의 접착 방식에 의해 실시될 수 있다. 또한, 2개의 편광판은, 도 2 및 도 4 각각에서 나타낸 바와 같이 액정 패널의 양쪽 대향 측면에 제공될 수 있거나, 도 3에서 나타낸 바와 같이 1개의 편광판이 액정 패널의 한 측면에만 제공될 수 있다.
한편, 위상차판은, 전술한 수지 기판의 경우 상기 기술한 임의의 적합한 수지로 구성된 필름이 1축 또는 2축의 배향 방식 등과 같은 적합한 방식으로 배향되는 방법으로 수득된 복굴절성 필름; 적합한 네마틱계 또는 디스코틱계 액정 중합체 등의 배향막; 배향층이 투명 기재로 지지된 배향막 등과 같은 적합한 판을 사용하여 형성될 수 있다. 또한, 상기 위상차판은, 열수축성 필름의 두께 방향 굴절률이 가열에 의해 수축력의 작용하에 제어되는 열수축성 필름일 수 있다. 보상용 위상차판은 필요에 따라 일반적으로 시인측 및/또는 배면측의 편광판, 및 액정 셀 사이에 배치된다. 위상차판으로서, 파장 범위 등에 따라 적합한 판을 사용할 수 있다. 또한, 위상차판은, 위상차 등과 같은 광학 특성을 제어하기 위해서 2 이상의 층의 형태로 서로 중첩되어 사용될 수 있다.
광 확산층은 눈부심 방지 층의 표면 미세 요철 구조와 유사한 표면 구조를 갖는 코팅층, 확산 시트 등을 이용하여 적합한 방식으로 제공될 수 있다. 광 확산층은, 투명 입자를 함유한 접착층으로서 형성될 수 있다. 광 확산층은 편광판, 위상차판 등과 같은 광학층의 접착을 겸하는 층으로서 형성될 수 있으므로 박형화를 달성할 수 있다. 접착층의 형성을 위해서 적합한 접착제를 사용할 수 있다. 접착제는 베이스 중합체로서, 고무계 중합체, 아크릴계, 비닐 알킬 에테르계 중합체, 실리콘계 중합체, 폴리에스테르계 중합체, 폴리우레탄계 중합체, 폴리에테르계 중합체, 폴리아미드계 중합체, 스티렌계 중합체 등과 같은 적합한 중합체를 함유한다.
특히, 아크릴산 또는 메타크릴산의 알킬 에테르를 주로 함유한 중합체를 베이스 중합체로서 함유한 아크릴계 중합체 접착제와 같은 투명성, 내후성, 내열성등이 우수한 접착제를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 접착층과 배합될 수 있는 투명 입자로서, 평균 입경이 0.5 내지 20㎛이고 전도성이 있을 수 있는 실리카, 알루미나, 티타니아, 지르코니아, 산화주석, 산화인듐, 산화카드뮴, 산화안티몬 등의 무기계 입자; 및 가교 또는 비가교 중합체 등의 유기계 입자로 이루어진 군으로부터 적당하게 선택된 1종 또는 2종을 사용할 수 있다.
전술한 바와 같이, 광로 변환 수단은 액정 표시 패널(10)의 한 측면에 배치된 광원(7)으로부터의 입사광 또는 상기 입사광의 전송광이 도 8에서 파선 화살표 (α0) 및 (α1)로 표시된 바와 같이 반사됨으로써, 상기 패널의 두께 방향으로 상기 광의 광로를 변환시키고, 조명광(표시광)으로서 상기 광을 사용하도록 제공된다. 따라서, 광로 변환 수단은, 도 2 내지 도 4에서 예시한 바와 같이 액정 표시 패널(10)에서 시인측 기판 또는 배면측 기판의 외측에 배치되어, 프론트 라이트 또는 백 라이트가 형성된다.
광로 변환 수단(5)은, 광원(7)으로부터의 입사광을 반사시켜 임의의 적합한 형태를 갖는 층으로서 형성되어, 도 8에서 예시한 바와 같이 소정 방향으로 상기 광의 광로를 변환시킬 수 있다. 광로 변환 등을 통해서 정면 방향으로의 지향성이 우수한 표시광을 수득하는 점에서, 광로 변환 수단은, 바람직하게는 광원이 배치된 측면, 즉, 입사 측면과 대면하는 광로 변환 사면을 갖는 광로 변환 수단, 더욱 바람직하게는 단면이 삼각형, 사각형 또는 오각형과 유사한 형태의 요철 구조로 이루어진 광로 변환 사면을 갖는 광로 변환 수단으로서 설치된다.
전술한 정면 방향으로의 지향성 등의 점에서, 상기 액정 표시 패널의 평면에대한 상기 광로 변환 사면 각각의 경사각은 바람직하게는 35 내지 48도, 더욱 바람직하게는 38 내지 45도, 더욱더 바람직하게는 40 내지 44도의 범위로 선택된다. 또한, 액정 표시 장치의 박형화 면에서, 광로 변환 수단은 상기 광로 변환 사면의 반복 구조로서 형성되어 있는 것이 바람직하다. 광로 변환 사면이 각각 돌출(볼록) 형태로 제공될 수 있지만, 내찰성의 향상으로 인한 사면 기능의 유지 면에서는 홈(오목) 형태로 제공되는 것이 바람직한데, 사면의 내찰성에서 돌출 형태 보다 홈 형태가 유리하기 때문이다. 광원이, 2 이상의 입자 측면이 제공되도록 액정 표시 패널의 2 이상의 측면에 배치된 경우, 예를 들어 단면이 이등변 삼각형인 2개의 표면으로 각각 이루어진 광로 변환 사면을 갖는 광로 변환 수단으로서, 광로 변환 수단을 상기 입사 측면의 수 및 위치에 따라 제공하는 것이 바람직할 수 있다.
도 2 내지 도 4 중 하나에서 나타낸 투과·반사형 액정 표시 장치에 있어서, 도 8에서 파선 화살표(α2)에 의해 표시된 바와 같은 광로 변환 수단층(5)을 통해서 표시광(α3)을 볼 필요가 있는 경우가 있을 수 있다. 이러한 경우, 표시광의 양호한 시인성 등의 점에서, 도 8에서 나타낸 바와 같이 상기 광로 변환 사면 사이의 완사면 또는 평탄면을 갖는 구조로서 광로 변환 수단을 제공하는 것이 바람직하다. 따라서, 예를 들어 광로 변환 수단이, 단면이 광로 변환 사면 및 완사면인 삼각형 유사 형태의 요철 구조가 반복해서 제공되어 서로 인접한 구조를 가질 경우, 완사면 각각의 패널 평면에 대한 경사각은 바람직하게는 10도 이하, 더욱 바람직하게는 5도 이하, 더욱더 바람직하게는 3도 이하이다. 또한, 인접 완사면 사이의 경사각의 차는 바람직하게는 1도 이하, 더욱 바람직하게는 0.3도 이하이다.
전술한 광로 변환 사면을 갖는 구조의 광로 변환 수단인 경우, 상기 광로 변환 사면에 의해서 측면상의 입사광 또는 상기 입사광의 전송광을 반사시켜, 상기 광의 광로를 정면 방향으로의 지향성이 우수하도록 변환시킬 수 있다. 따라서, 투과 모드에서의 밝기 및 반사 모드에서의 밝기의 균형을 상기 모드에서 서로 유리하도록 맞출 수 있다. 그러나, 일본 특허공개공보 제 93-158033 호에 개시된 바와 같이 조면상의 산란 반사 방식의 경우, 표시에 이용될 수 있는 광은 전반사 조건에서 벗어나 산란에 의해 패널로부터 방출되고, 정면 방향에 대해서 크게 경사진 광이다. 따라서, 산란된 반사 방식에 있어서, 상기 광은 표시에 유효하게 이용될 수 없다. 따라서, 정면 방향으로의 표시가 어둡게 된다. 조면형 반사판 상의 산란을 강화시킨 경우, 반사 모드에서의 정면 방향으로의 광량은 감소되어 표시에 불리하게 된다. 따라서, 이러한 조면 산란 반사 방식에 있어서, 투과 모드에서의 밝기 및 반사 모드에서의 밝기의 균형을 서로 맞추기 어렵게 된다.
광로 변환 수단은, 광원의 파장 범위에 따라, 상기 파장 범위에 대해서 투명성을 나타내는 적합한 재료로부터 형성될 수 있다. 또한, 가시광 범위에서 상기 재료의 예로는 수지 기판의 설명시 예시한 수지, 유리 등이다. 복굴절을 전혀 나타내지 않거나 약간 나타내는 재료로부터 제조된 광로 변환 수단이 바람직하다. 계면 반사에 의해 광을 패널 내부에 가둠으로써, 손실 광량이 방출하지 않도록 억제한다는 점, 및 측면 입사광 또는 상기 입사광의 전송광을 광로 변환 수단의 광로 변환 사면에 효율적으로 공급한다는 점에서, 유리 기판에서 저굴절률 투명층의 굴절률 보다 높은 굴절률을 갖는 광로 변환 수단으로서 광로 변환 수단을 제공하는것이 바람직하다. 특히, 상기 광로 변환 수단의 굴절률은 상기 저굴절률 투명층의 굴절률 보다 0.05 이상, 특히 0.1 이상 높게 선택된다.
광로 변환 수단은, 절삭법 또는 임의의 적합한 방법으로 형성될 수 있다. 양산성 등의 점에서, 광로 변환 수단의 제조방법의 바람직한 예로는, 열가소성 수지를 가열하에 소정의 형상을 형성할 수 있는 금형에 대해 가압함으로써 상기 형태로 전사하는 방법; 소정의 형상을 성형할 수 있는 금형을 고온-용융된 열가소성 수지, 또는 열에 의해 또는 용매를 통해서 유동화된 수지로 충전시키는 방법; 소정의 형상을 형성할 수 있는 금형으로 액상 수지를 주조하거나, 상기 금형을 상기 액상 수지로 충전시키는 조건에서, 중합가능한 액상 수지가 열, 자외선 또는 방사선 등에 의해 중합되는 방법 등이 있다. 따라서, 광로 변환 수단은, 셀 기판 등에 직접 상기 소정의 형태를 첨가하여 형성될 수 있거나, 미리 셀 기판에 첨가된 소정의 형태를 갖는 투명 시트 등으로서 형성될 수 있다. 광로 변환 수단의 두께는 적합하게 결정될 수 있지만, 액정 표시 장치의 박형화 면에서, 일반적으로는 300㎛ 이하, 바람직하게는 5 내지 200㎛, 더욱 바람직하게는 10 내지 100㎛의 범위로 설정된다.
광로 변환 사면을 통한 광반사 효율, 나아가서는 측면 입사광의 유용성으로 인한 휘도 향상 면에서, 광로 변환 수단을 도 2 내지 도 4에서 예시한 바와 같이 광로 변환 수단이 형성된 면이 외측을 향하도록 배치하는 것이 바람직하다. 투명 시트 등으로서 전술한 바와 같은 광로 변환 수단을 독립적으로 형성한 경우, 투명 시트 등을 유리 기판에서 저굴절률 투명층의 굴절률 보다 높은 굴절률을 갖는 접착층, 특히 상기 투명 시트가 갖는 굴절률과 동일한 굴절률을 갖는 접착층을 통해서액정 표시 패널에 접착시키는 것이 전술한 점에서 비춰볼 때 바람직하다.
따라서, 상기 접착층의 굴절률은 광로 변환 수단의 굴절률과 유사하게 선택될 수 있다. 상기 접착층은, 적합한 투명 접착제로부터 제조될 수 있다. 상기 접착제의 종류에 대해서는 특별히 한정되지 않는다. 접착 처리의 간편성 등의 점에서, 접착층을 이용한 접착 방식이 바람직하다. 상기 접착층은 전술한 바와 같이 형성될 수 있고, 전술한 광 확산형 접착층으로서 제공될 수 있다.
액정 표시 패널의 한 측면에 배치된 광원은, 액정 표시 장치의 조명광으로서 사용된 광이 액정 표시 패널의 측면상에 입사하도록 제공된다. 따라서, 상기 광원과 패널에 배치된 광로 변환 수단을 조합함으로써, 액정 표시 장치의 박형 및 경량화를 도모할 수 있다. 또한, 도 2 내지 도 4에서 나타낸 액정 표시 패널, 및 도 5 내지 도 7에서 나타낸 바와 같이 사이드 라이트식 도광판(83)을 사용한 것을 제외하고는 전술한 바와 동일한 방법으로 형성된 투과·반사형 액정 표시 패널을 비교함으로써 자명한 바와 같이, 광로 변환 수단(5)과 사이드 라이트식 도광판(83)의 두께 차는, 그대로 도 2 내지 도 4에서 나타낸 액정 표시 장치와 도 5 내지 도 7에서 나타낸 액정 표시 장치의 두께 차로서 나타난다. 또한, 도 5 내지 도 7에 있어서, 참조 번호 (25)는 색 필터층을 나타내고; (8)은 광원을 나타내고; (81)은 광원을 나타내고; (82)는 상기 광원의 홀더를 나타내고, 다른 참조 번호는 도 2 내지 도 4에서 나타낸 바와 동일하다.
입사광을 광원으로부터 후방으로 전송하는 효율 면에서, 광원의 바람직한 배치 위치는, 도 2 내지 도 4에서 예시한 바와 같이, 본 발명에 따른 유리 기판(1)으로 구성되고, 광로 변환 수단이 제공된 측에 있는 셀 기판의 한 측면이다. 또한, 이러한 경우, 광원으로부터 입사광이 액정층으로 입사되는 것을 방지하는 점에서, 광원의 바람직한 배치 방식은, 광원이 배치된 셀 기판(1)의 측면이 셀 기판(2)의 측면 밖으로 돌출된 방식이다. 따라서, 시인측 셀 기판의 평면 크기는 배면측 셀 기판의 크기와 상이할 수 있다. 시인측 셀 기판의 평면 크기가 배면측 셀 기판의 크기와 동일할 필요는 없다. 또한, 전술한 바와 같이, 시인측 셀 기판의 두께는 배면측 셀 기판의 두께와 상이할 수 있다. 시인측 셀 기판의 두께가 배면측 셀 기판의 두께와 동일할 필요는 없다.
도 8에서 파선 화살표(β0) 및 (α0')에 의해 표시된 바와 같이, 광원(7)으로부터 측면상의 입사광(β0)이 유리 기판(l)에 제공된 저굴절률 투명층(12)을 통해서 투명 유리판(11)의 내부로 전송된 경우, 상기 입사광의 전송광은 유리판(11) 및 투명층(12) 사이의 굴절률 차를 기준으로 하여 전반사된다. 따라서, 투명 유리판 내에 전송광을 효율적으로 가두게 된다. 따라서, 상기 전송광(α0')을 대향 측면측(후방)으로 효율적으로 전송시켜, 광원으로부터 먼 위치에 있는 광로 변환 수단(5)의 광로 변환 사면에도 전송광을 균일하게 공급하게 된다. 따라서, 상기 사면은 상기 광을 반사시켜 파선 화살표(α1), (α2) 및 (α3)로 표시된 광의 광로를 변환시켜, 전체 표시 화면의 밝기의 균일성을 향상시킬 수 있다.
결과적으로, 광원으로부터의 입사광 또는 상기 입사광의 전송광을 후방으로 효율적으로 전송하면서, 상기 전송광의 광로를 광로 변환 수단에 의해 액정 표시 패널의 시인 방향으로 효율적으로 변환시켜, 상기 광을 액정 표시에 이용할 수 있다. 따라서, 광원의 측면 배치 및 박형인 광로 변환 수단을 조합함으로서, 프론트 라이트 기구 또는 백 라이트 기구를 형성할 수 있다. 따라서, 박형이고, 경량이고, 밝고, 표시 품질이 우수한 투과형 또는 투과·반사형 액정 표시 장치를 형성할 수 있다.
광원이 배치된 셀 기판이 저굴절률 투명층을 갖지 않는다면, 광원(7)으로부터 측면상의 입사광(β0)이 기판(21)의 내부로 전송된 경우, 도 9에서 파선 화살표 (β0), (β1), (β2) 및 (α0")에 의해 표시된 바와 같이, 상기 전송광은 색 필터층(25), 액정층(3) 등에 입사한다. 또한, 반사층 겸용 전극(23')에 반사된 광(β2)은 액정층(3), 색 필터층(25) 등을 통해서 재전송된다. 따라서, 전술한 바와 같이 후방으로 전송되는 광(α0")은 크게 저하된다. 따라서, 위치가 광원으로부터 멀리 떨어질수록 밝기가 저하되고, 전체 표시 화면의 휘도의 불균일이 커지게 된다.
광원으로서 적합한 재료를 사용할 수 있다. 광원의 바람직한 예로는 (냉, 고온) 음극선관 등의 선상 광원; 발광 다이오드 등의 점 광원; 상기 점 광원이 선상 또는 면상 등으로 배열된 어레이; 점 광원으로부터의 입사광을 통해서 선상 광원으로 변환시킨 점 광원 및 선상 도광판의 조합체 등을 들 수 있다. 광원을 액정 표시 패널의 하나 이상의 측면에 배치시킬 수 있다. 광원을 2 이상의 측면에 배치한 경우, 측면은, 대향 측면의 조합, 종방향과 횡방향으로 교차하는 측면의 조합, 또는 전술한 두가지의 조합을 병용시킨 3개 이상의 측면의 조합으로서 사용될 수 있다.
광원는, 점등 모드에서의 표시의 시인을 가능하게 한다. 투과·반사 이중형 액정 표시 장치의 경우 외광을 이용한 반사 모드로 시인될 때, 광원을 점등할 필요가 없다. 따라서, 상기 광원은 점등·소등될 수 있다. 전환 방식으로서, 임의의 적합한 방식을 적용할 수 있거나, 종래 기술분야의 방식을 적용할 수 있다. 또한, 광원은 발광 색을 바꿀 수 있는 다색 발광 방식일 수 있다. 또한, 상이한 광원으로부터 이색 발광시킬 수도 있다.
도 2 내지 도 4에서 예시한 바와 같이, 필요시, 광원(7)은 광원(7)을 포위하기 위해서 광원 홀더(7l) 등과 같은 적합한 보조 수단이 제공된 조합체 내에 형성되어, 발산광을 액정 표시 패널의 측면으로 유도할 수 있다. 광원 홀더로서, 광원으로부터 적어도 광을 반사시킬 수 있는 적합한 반사 시트를 사용할 수 있다. 반사 시트로서, 고반사율의 금속박막이 제공된 수지 시트, 백색 시트, 금속박 시트 등을 사용할 수 있다. 광원 홀더는, 광원 홀더의 단부가 액정 표시 패널의 셀 기판의 상하면의 단부에 접착되는 방식으로 광원의 포위의 기능을 갖는 유지 수단으로서 이용될 수 있다.
도 2 및 도 4에서 예시한 바와 같이, 필요에 따라 액정 표시 장치의 적합한 위치에 광 반사층(6)을 배치할 수 있다. 도 2에서, 상기 광 반사층은, 프론트 라이트의 반사 및 반전을 위해서 제공된다. 도 4에서, 광 반사층은, 광로 변환 수단으로부터 새어나온 광을 반사 및 반전시켜 셀 기판 내부로 재입사시킴으로써 광 이용 효율을 향상시키고, 액정 셀 측으로부터의 광을 반사시킴으로써 투과·반사형 액정 표시 장치를 형성하기 위해서 제공된다. 광 반사층은 종래 기술분야와 유사하게 백색 시트 등과 같은 적합한 재로로부터 형성될 수 있다.
반사층은 바람직하게는 고반사율 반사층이다. 특히, 상기 바람직한 반사층의 예로는 알루미늄, 은, 금, 구리, 크롬 등의 고반사율 금속 분말 또는 이러한 고반사율 금속의 합금 분말을 바인더 수지중에 함유시킨 코팅층; 전술한 금속 또는 유전체 다층막을 진공 증착 방식, 스퍼터링 방식 등의 적합한 박막 형성 방식으로 증착시키는 금속 박막층; 상기 코팅층 또는 필름으로 제조된 기재로 지지된 증착층을 갖는 반사 시트; 금속박 시트 등을 들 수 있다. 상기 반사층은 투과·반사형 액정 표시 장치를 형성하는데 특히 바람직하다.
제공된 반사층은 광 확산 기능을 나타낼 수 있다. 반사층은 반사광을 확산시키는 확산 반사면을 가짐으로써 정면 방향으로의 지향성의 향상을 도모할 수 있다. 조면화에 의해 확산 반사면을 형성하는 경우, 반사층은 광로 변환 수단과의 밀착으로 인해 뉴톤 링의 발생을 방지하여 시인성을 향상시킬 수 있다. 따라서, 상기 반사층은 광로 변환 수단의 외측에 단순히 겹쳐진 상태일 수도 있고, 접착 방식, 증착 방식 등으로 밀착 배치될 수도 있다. 광로 변환 수단의 사면에 반사층을 밀착 배치한 경우, 반사 효과는 향상되어, 새어나온 광을 거의 완전히 방지할 수 있고, 시각 특성 및 휘도를 보다 향상시킬 수 있다.
광 확산형 반사층의 형성은, 예를 들어 샌드블라스팅, 매팅 등을 이용한 조면화 방식 또는 입자 첨가 방식 등의 적합한 방식에 의해 미세 요철 구조로서 필름 기재의 구조를 형성하고; 상기 미세 요철 구조에 반사층이 반영되도록 상기 필름 기재 상에 반사층을 제공하는 단계를 포함하는 방식에 의해 실시될 수 있다. 상기필름 기재의 표면에서 미세 요철 구조를 반영한, 미세 요철 구조를 갖는 반사층은, 진공 증착 방식, 이온 플래팅 방식, 스퍼터링 방식 등과 같은 적합한 증착 방식 또는 플래팅 방식으로 금속을 필름 기재의 표면에 증착시킴으로써 형성될 수 있다.
액정 표시 장치에 있어서, 입사 측면상의 입사광의 대부분은 액정 표시 패널, 특히 액정 표시 패널의 셀 기판에서 굴절 법칙에 따라 반사를 거쳐 후방으로 전송된다. 따라서, 광이 패널의 표면으로부터 나오는(새어나옴) 것을 방지하면서, 광로 변환 수단의 광로 변환 사면 상의 입사광의 광로를 수직 지향성이 양호하면서 시인 방향으로 효율적으로 변환시킨다. 전송광의 다른 부분은 전반사에 의해 후방으로 추가로 전송되어, 후방인 광로 변환 사면 상에 입사된다. 따라서, 전송광의 다른 부분의 광로를 수직 지향성이 양호하면서 효율적으로 시인 방향으로 변환시킨다. 결과적으로, 패널의 전체 표시면에 밝기의 균일성이 우수한 표시를 달성시킬 수 있다. 따라서, 광원으로부터의 광을 효율적으로 이용할 수 있고, 밝고, 보기 좋고, 표시 품질이 우수한 투과형 또는 투과·반사형 액정 표시 장치를 형성할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 액정 표시 장치를 형성하기 위해서 광로 변환 수단, 액정 셀, 편광판, 위상차판 등과 같은 광학 장치 또는 부품을, 전체적 또는 부분적으로 서로 적층 일체화/고정시킬 수 있거나, 서로 용이하게 분리가능한 상태에 배치시킬 수 있다. 계면 반사의 억제를 기준을 하는 콘트라스트의 저하 방지 등의 점에서, 광학 장치 또는 부품을 서로 고정시키는 것이 바람직하다.
접착제 등으로 제조된 적합한 투명 접착층을 고정/접착 처리를 위해서 사용할 수 있다. 투명 접착층은 전술한 투명 입자를 함유하여 확산 기능을 나타낼 수 있다. 또한, 전술한 광학 장치 또는 부품, 특히 시인측의 광학 장치 또는 부품은, 예를 들어 살리실산 에스테르계 화합물, 벤조페논계 화합물, 벤조트리아졸계 화합물, 시아노아크릴레이트계 화합물, 니켈 착염계 화합물 등과 같은 자외선 흡수제로 처리하는 방식 등에 의해 자외선 흡수 기능을 갖도록 제조될 수 있다.
실시예
참고예 1
미리 소정 형상으로 가공된 금형을 자외선 경화형 아크릴계 수지로 적하관에 의해 적하 충전시켰다. 상기 아크릴계 수지 위에 두께 60㎛의 폴리카보네이트 필름을 조심스럽게 놓고, 고무 롤러로 밀착시켜 여분의 수지 및 거품을 제거하였다. 아크릴계 수지에 금속 할라이드 램프로 자외선을 조사하여 경화시켰다. 이어서, 금형으로부터 폴리카보네이트 필름이 제공된 아크릴계 수지를 박리하고, 소정의 크기로 절단하였다. 이어서, 폴리카보네이트 필름으로부터 상기 아크릴계 수지를 박리하였다. 따라서, 굴절률이 1.51인 광로 변환 수단 시트를 수득하였다. 상기 광로 변환 수단이 형성되지 않은 광로 변환 수단 시트의 표면에 굴절률이 1.51인 접착층을 부착시켰다. 따라서, 투명 시트가 수득되었다. 투명 시트는 폭이 40㎜이고, 길이가 30㎜이었다. 투명 시트는 능선이 각각 폭 방향에 걸쳐 21도의 각도로 경사지도록 형성되고, 210㎛ 피치의 간격으로 연속해서 배치된 프리즘상 오목부를 가졌다. 각각의 프리즘상 오목부는 광로 변환 사면 및 급사면을 가졌다. 각각의광로 변환 사면의 경사각은 약 42도였다. 각각의 광로 변환 사면 및 상응하는 급사면 사이의 꼭지각은 70도였다. 기준 평면에 대한 광로 변환 사면의 투영 폭은 10 내지 16㎛의 범위였다. 투명 시트에서 평탄부의 면적은, 기준 평면에 대한 광로 변환 사면 및 급사면의 투영 합계 면적의 10배 이상이었다.
참고예 2
다른 금형으로 대치시킨 것을 제외하고는 참고예 1과 동일한 방법으로 광로 변환 수단 자체로 이루어진 접착층 함유 투명 시트를 수득하였다. 상기 투명 시트는, 폭이 40㎜이고, 길이가 30㎜이었다. 투명 시트는 능선이 각각 폭 방향에 걸쳐 21도의 각도로 경사지고, 210㎛의 피치 간격으로 연속해서 배치된 프리즘상 오목부를 가졌다. 각각의 프리즘상 오목부는 광로 변환 사면 및 급사면을 가졌다. 각각의 광로 변환 사면의 경사각은 약 42도였다. 각각의 광로 변환 사면 및 상응하는 급사면 사이의 꼭지각은 70도였다. 기준 평면에 대한 광로 변환 사면의 투영 폭은 13 내지 17㎛의 범위였다. 투명 시트에서 평탄부의 면적은, 기준 평면에 대한 광로 변환 사면 및 급사면의 투영 합계 면적의 10배 이상이었다.
실시예 1
두께 1.2㎜이고, 굴절률 l.52인 투명 백색 유리판의 표면을 중성 세제 및 순수한 물로 순차적으로 세척하였다. 스핀 코팅기(spin coater)에 의해 유리판의 표면에서 물을 제거한 후, 유리판을 아르곤 기체 속에서 플라즈마 처리하고, 상기 표면의 한 표면에 전자-빔 가열에 의해 불화마그네슘을 진공 증착시켰다. 따라서, 두께가 600㎚이고, 굴절률이 1.38인 저굴절률 투명층을 상기 유리판의 한 표면에형성시켰다. 상기 저굴절률 투명층 위에 적색, 청색, 녹색의 스트라이프형 색 필터층, 및 스퍼터링에 의해 형성된 ITO 투명 전도층(전극)을 순차적으로 형성시켰다. 따라서, 유리 기판을 수득하였다.
실시예 2
저굴절률 투명층의 두께를 300㎚로 변화시킨 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유리 기판을 수득하였다.
실시예 3
저굴절률 투명층의 두께를 100㎚로 변화시킨 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유리 기판을 수득하였다..
실시예 4
불화마그네슘 대신에 산화규소를 사용하여 굴절률이 1.46인 저굴절률 투명층을 형성시킨 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유리 기판을 수득하였다.
참고예 3
저굴절률 투명층을 제공하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유리 기판을 수득하였다.
참고예 4
저굴절률 투명층 및 색 필터층을 제공하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 두께가 0.2㎜인 유리 기판을 수득하였다.
실시예 5
실시예 1에 따른 유리 기판으로 이루어진 시인측 기판의 투명 전극 및 참고예 4에 따른 유리 기판으로 이루어진 배면측 기판의 투명 전극을 폴리비닐 알콜 용액으로 스핀-코팅하였다. 상기 폴리비닐 알콜 용액의 건조막을 러빙 처리하였다. 건조막의 러빙 처리된 면을 러빙(rubbing) 방향이 서로 직교하도록 대향 배치시켰다. 구형 유리 비드로 이루어진 간격 조절제를 배치하고, 간격 조절제의 주위를 밀봉재로 고정시켰다. 이어서, 액정(메르크 앤드 캄파니 인코포레이티드(Merck & Co., Inc)에 의해 제조된 제품, ZLI-4792)을 건조막 사이에 주입하여 TN형 액정 셀을 형성하였다. 반사 방지 처리 및 눈부심 방지 처리한 편광판(닛토 일렉트릭 인더스트리얼 캄파니 리미티드(Nitto Electric Industrial Co., Ltd.)에 의해 제조된 제품, NPF EGW1145DU)을 상기 TN형 액정 셀의 시인측에 접착시키고, 반사형 편광판(닛토 덴코 코포레이션(Nitto Denko Corporation)에 의해 제조된 제품, NPF EG3228GR)을 상기 TN형 액정 셀의 배면측에 접착시켰다. 따라서, 통상적인 백색 반사형 액정 표시 패널이 수득되었다. 패널은 폭이 45㎜, 길이가 34㎜이었다. 길이 방향의 시인측 기판의 한 측면이 배면측 기판보다 외측으로 2㎜ 돌출되었다. 또한, 배면측 기판에서 투명 전극은 러빙 처리 전에 에칭(etching)되어 2개로 분할되었다.
이어서, 상기 패널의 시인측 기판의 돌출된 측면에 냉 음극관을 배치하고, 은증착 폴리에스테르 필름으로 포위하였다. 상기 필름의 단부를 시인측 기판의 상하면에 감압 접착 이중 코팅 테이프로 접착시켜 냉 음극관을 유지 고정시켰다. 상기 패널의 시인측 상면에 참고예 1에서 수득된 투명 시트를 상기 투명 시트의 접착층을 통해서 접착시켜 광로 변환 수단을 배치하였다. 따라서, 투과·반사형 액정 표시 장치를 수득하였다.
실시예 6
실시예 1의 유리 기판 대신에 실시예 2의 유리 기판을 시인측 기판으로서 사용한 것을 제외하고는 실시예 5와 동일한 방법으로 투과·반사형 액정 표시 장치를 수득하였다.
실시예 7
실시예 1의 유리 기판 대신에 실시예 3의 유리 기판을 시인측 기판으로서 사용한 것을 제외하고는 실시예 5와 동일한 방법으로 투과·반사형 액정 표시 장치를 수득하였다.
실시예 8
실시예 1의 유리 기판 대신에 실시예 4의 유리 기판을 시인측 기판으로서 사용한 것을 제외하고는 실시예 5와 동일한 방법으로 투과·반사형 액정 표시 장치를 수득하였다.
비교예 1
실시예 1의 유리 기판 대신에 참고예 3의 유리 기판을 시인측 기판으로서 사용한 것을 제외하고는 실시예 5와 동일한 방법으로 투과·반사형 액정 표시 장치를 수득하였다.
실시예 9
참고예 4의 유리 기판을 시인측 기판으로서 사용하고 실시예 1의 유리 기판을 배면측 기판으로서 사용한 것을 제외하고는 실시예 5와 동일한 방법으로 TN형 액정 셀을 형성하였다. 편광판(닛토 덴코 코포레이션에 의해 제조된 제품, NPF EGW1145DU)을 TN형 액정 셀의 대향 측면에 접착시켰다. 따라서, 통상적인 백색 투과형 액정 표시 패널을 수득하였다. 또한, 패널에서, 배면측 기판의 한 측면은 시인측 기판 보다 외측으로 2㎜ 돌출되고, 시인측 기판의 투명 전극을 에칭에 의해 2개로 분할되었다. 이어서, 상기 패널의 배면 기판의 돌출된 측면에 냉 음극관을 배치하고, 은-증착 폴리에스테르 필름으로 포위하였다. 필름의 단부를 배면측 기판의 상하면에 감압 접착 이중 코팅 테이프로 접착시켜 냉 음극관을 유지 고정시켰다. 패널의 배면측 하면에 참고예 2에서 수득된 투명 시트를 상기 투명 시트의 접착층을 통해서 접착시켜, 광로 변환 수단을 배치하였다. 따라서, 투과형 액정 표시 장치를 수득하였다.
비교예 2
실시예 1의 유리 기판 대신에 참고예 3의 유리 기판을 배면측 기판으로서 사용한 것을 제외하고는 실시예 9와 동일한 방법으로 투과형 액정 표시 장치를 수득하였다.
평가 시험
각각의 실시예 5 내지 9 및 비교예 1 및 2에서 수득된 액정 표시 장치에 대해 입사 측면에서 10㎜ 떨어진 위치, 중심, 및 대향 측면으로부터 10㎜ 떨어진 위치에서의 정면 휘도를, 휘도계(톱콘 코포레이션(Topcon Corp.)에 의해 제조된 제품, BM7)를 사용하여 암실에서, 액정 셀에 전압을 가하지 않은 상태로 냉 음극관을점등시키고, 점등 모드에서 시야 1도인 조건에서 측정하였다. 또한, 각각의 실시예 5 내지 8 및 비교예 1에서 수득된 투과·반사형 액정 표시 장치의 중심에서의 정면 휘도는, 암실에서, 냉 음극관을 소등하고, 20도의 방위각으로 배치된 고리-상 광원을 이용하여 외광 모드에서 측정하였다.
상기 측정 결과들은 하기 표 1에 나타내었다.
정면 휘도(cd/㎡)
점등 모드 외광 모드
입사 측면 중심 대향 측면 중심
실시예 5 45 41 38 153
실시예 6 42 36 31 161
실시예 7 41 34 30 160
실시예 8 42 34 31 168
비교예 1 40 22 11 172
실시예 9 327 346 319 -
비교예 2 237 121 63 -
실시예 5 내지 9 각각의 표시는 점등 모드에서 밝고, 밝기의 불균일은 적지만, 비교예 1 및 2 각각의 표시는 점등 모드에서 어둡고 밝기의 불균일도 크다는 사실은 상기 표 1로부터 자명하다. 또한, 저굴절률 투명층의 두께가 증가할수록 입사 측면부에서의 특성은 향상되어 밝기의 균일성이 높아졌고, 저굴절률 투명층 및 기판 사이의 굴절률 차가 증가할수록 우수한 밝기가 수득된다는 사실은 실시예 5 내지 8로부터 자명하다. 또한, 각각의 실시예 5 내지 8 및 비교예 1 사이의 차가 반사 모드에서 너무 작아서 저굴절률 투명층의 부가가 반사 모드에 거의 영향을 미치지 못한다는 사실도 자명하다.
한편, 액정 셀에 전압을 가하여 표시 화면의 절반이 표시 상태로 진행되는조건하에 각각의 표시 장치를 관찰하였다. 실시예 5 내지 9 각각의 점등 모드, 및 실시예 5 내지 8 각각의 반사 모드에서, 특별한 문제 없이 우수한 표시가 수득되었다. 그러나, 비교예 1 및 2 각각의 점등 모드에서, 표시는 매우 어둡고, 밝기의 불균일은 매우 커서, 표시가 안좋게 보였다. 전술한 바와 같이, 본 발명에 따라, 저굴절률 투명층을 함유한 유리 기판을 사용하여 광이 색 필터에 흡수되는 것을 방지하였다. 따라서, 균일한 휘도 분포를 갖는 투과형 또는 투과·반사형 액정 표시 장치를 형성할 수 있다. 광로 변환 수단이 측면상에 배치된 광원과 조합하는 방식에 의해 수득된 도광판을 사용하여 부피 및 중량의 증가화를 피하면서, 액정 표시 장치의 박형 및 경량화를 달성할 수 있으므로, 표시 품질이 양호한 액정 표시 장치를 형성할 수 있음이 자명하다.
본 발명은 바람직한 형태로 어느 정도 상세하게 기술하였지만, 바람직한 양태의 본 발명의 개시내용은, 이후에 청구된 본 발명의 진의 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 세부적인 구성 및 일부 부품의 조합 및 배열을 변화시킬 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에 따른 유리 기판에 의해서, 측면상의 입사광을, 저굴절률 투명층의 전반사에 의해 기판 내에 가두어 대향하는 측면 방향(후방)에 효율적으로 전송할 수 있고, 박형 및 경량성에서 우수한 액정 표시 장치를 제공할 수 있다. 따라서, 상기 유리 기판을 셀 기판에 사용하여 액정 셀을 형성함으로써, 상기 액정 표시 패널 측면에 배치된 광원으로부터 입사광을 상기 기판을 통해서 후방으로 효율적으로 전송할 수 있고, 상기 전송광을 적당한 광로 변환 수단을 통해서 시인 방향으로 광로를 변환시킴으로써 화면전체가 밝고, 밝기의 균일성이 양호한 표시 품질이 달성될 수 있다. 또한, 광원의 측면 배치로 박형화가 우수한 액정 표시 장치를 형성할 수 있다.

Claims (8)

  1. 투명 유리판;
    상기 투명 유리판 보다 낮은 굴절률을 갖는 투명층; 및
    상기 투명 유리판에 상기 저굴절률 투명층을 사이에 두고 배치된 전도층
    을 포함하는 유리 기판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 저굴절률 투명층의 두께 및 굴절률을 갖는 제품을 기준으로 하여 광로 길이가 100㎚ 이상인 유리 기판.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 저굴절률 투명층이 무기계 유전체로 제조된 유리 기판.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전도층이 투명한 유리 기판
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 저굴절률 투명층 및 전도층 사이에 제공된 색 필터층을 추가로 포함하는 유리 기판.
  6. 시인측 셀 기판, 배면측 셀 기판, 상기 시인측 셀 기판에 제공된 전극, 상기 배면측 셀 기판에 제공된 전극, 및 상기 두 개의 셀 기판의 전극측이 서로 대향하도록 배치된 상기 시인측 셀 기판과 상기 배면측 셀 기판 사이에 보유된 액정을 포함하는 액정 셀을 구비한 액정 표시 패널을 포함하되, 상기 시인측 및 배면측 셀 기판 중 하나 이상이 제 1 항에 따른 유리 기판으로 이루어진 액정 표시 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 액정 표시 패널이 상기 액정 셀의 한 측면에 제공된 하나 이상의 편광판을 추가로 포함하는 액정 표시 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 액정 표시 패널이 상기 액정 표시 패널의 한 측면에 제공된 하나 이상의 광원, 및 제 1 항에 따른 유리 기판으로 각각 이루어진 상기 시인측 셀 기판 및 배면측 셀 기판 중 하나의 외측에 제공되고, 상기 광원으로부터 상기 셀 기판으로 입사되는 조명광을 반사시켜 상기 광의 광로를 다른 셀 기판을 향하도록 변환시키는 광로 변환 수단을 추가로 포함하는 액정 표시 장치.
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