KR200366780Y1 - 액정 디스플레이 장치 - Google Patents

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KR200366780Y1
KR200366780Y1 KR20-2004-0024070U KR20040024070U KR200366780Y1 KR 200366780 Y1 KR200366780 Y1 KR 200366780Y1 KR 20040024070 U KR20040024070 U KR 20040024070U KR 200366780 Y1 KR200366780 Y1 KR 200366780Y1
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leds
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color
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KR20-2004-0024070U
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타카하시유지
마츠무라카나에
카토히데아키
카가코이치
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도요다 고세이 가부시키가이샤
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Abstract

백라이트부의 광원은 적색 LED, 녹색 LED, 및 청색 LED로 구성된다. 청색 LED의 갯수는 적색 LED의 갯수 이상이고, 청색 LED의 갯수는 녹색 LED의 갯수 이상이다.

Description

액정 디스플레이 장치{LIQUID-CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
고안의 배경
고안의 분야
본 고안은 액정 디스플레이 장치에 관한 것으로, 특히, 색필터가 없는 액정 디스플레이 장치 백라이트부의 개량에 관한 것이다.
종래의 기술
종래의 필드 순차 액정 디스플레이 장치는 색필터가 없는 액정 표시 장치(JP-A-2000-241811)로서 알려져 있다. JP-A-2000-241811에 따르면, 필드 순차 액정 디스플레이 장치는 다음과 같이 기재되어 있다.
즉, 필드 순차 액정 디스플레이 장치는 삼원색(R, G, B)의 광선으로부터 선택된 광을 방사하기 위한 백라이트 및 액정 셔터 디스플레이 패널로 구성된다. 액정 셔터 디스플레이 패널은 한 쌍의 편광판 및 한 쌍의 편광판 사이에 삽입된 액정 셀을 포함한다. 액정 셀의 특정 영역은 백라이트로부터 방사된 광과 동기하여 선택적으로 반투명 영역으로서 개구되어, 백라이트로부터 방사된 광은 소정의 디스플레이 패턴의 형태로 표시된다. 백라이트로부터 선택적으로 방사된 삼원색의 광선 및 액정 셔터 디스플레이 패널 상의 디스플레이 패턴은 빠른 속도로 연속적으로 전환하여 고속의 시분할 모드에서 연속적으로 R, G, B 각각의 디스플레이 패턴을 오버레이함에 의해 컬러 디스플레이를 수행한다. 예를 들어, R, G, B 중 단 하나의 색이 특정 영역에 표시되면, 상기 영역에는 그 색상이 표시될 수 있다. R, G, B 중 두가지 색상이 다른 특정 영역에서 연속적으로 표시되어 고속으로 전환하며 오버레이되면, 가색 혼합에 의해 두 색상의 혼합색이 상기 영역에 표시된다. 또한, 다른 특정 영역에서 삼원색(R, G, B)이 연속적으로 표시되어 고속으로 전환하며 오버레이되면, 상기 영역에서는 가색 혼합에 의해 세가지 색상의 혼합색이 표시된다.
JP-A-2000-241811에 기재된 본 고안에서, 필드 순차 액정 디스플레이 장치의 백라이트로서 전자발광(EL)이 사용된다. 본 고안자가 백라이트로서 사용되는 LED에 관해 연구한 결과, 다음과 같은 해결해야 할 문제가 발견되었다.
현재, 적색 LED, 녹색 LED, 및 청색 LED는 시판되어 있다. 상기 LED의 발광 효율은 각 발광색에 따라 서로 상이하다. 따라서, LED가 풀 컬러 백라이트를 형성할 때 색상에 따라 각 색의 LED에 인가하는 파워(부하)를 조정해야한다. (예를 들어, 청색 LED가 1의 밝기를 갖는다고 하면, 녹색 LED 및 적색 LED의 밝기는 각각 6 및 3이다.) 이러한 경우에, 큰 부하로 인한 LED의 열화가 가속된다. 시간이 지남에 따라 백라이트로부터 방사된 색상의 밸런스가 깨지게 된다.
고안자의 연구에 따르면, 푸른빛을 띤 백색이 컬러 디스플레이의 배경색(백색)으로서 선택되는 경향이 있다는 것을 발견하였다.
트위스트 네마틱(TN) 액정이나 슈퍼 트위스트 네마틱(STN) 액정 등은 필드 순차 액정 디스플레이 장치 등의 색필터가 없는 액정 패널에서 액정 재료로서 사용되고, 셀의 색상은 녹색이 선택된다. 따라서, 백라이트가 삼원색을 균일한 강도로 포함한다면, 상대적으로 녹색이 시각적으로 인식된다.
본 고안은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 고안된 것이다. 본 고안의 제 1의 양상에 따른 구성은 TN 액정 또는 STN 액정을 포함하는 액정 셔터부 및 적색 LED, 녹색 LED, 및 청색 LED를 포함하는 백라이트부를 포함하는 색필터가 없는 풀 컬러 액정 디스플레이 장치이고, 청색 LED의 갯수는 적색 LED 및 녹색 LED의 갯수 이상이다.
상기와 같이 구성된 액정 디스플레이 장치에 따르면, 청색 LED의 갯수는 다른 색상의 LED의 갯수 이상이다. 백라이트의 광원색은 푸른색을 띠게 되어, 청색 LED에 인가된 파워 부하를 작게 설정할 수 있게 된다. 따라서, TN 또는 STN 액정으로 이루어진 녹색을 띤 액정 셀을 투과한 경우에도, 백라이트 전체로서 필요한 푸른색을 유지할 수 있으므로 이러한 백라이트는 사용자의 필요에 맞출 수 있게 된다.
본 고안의 다른 양상에 따르면, 사용되는 각각의 LED의 갯수가 규정되므로, 녹색 LED의 갯수는 적색 LED의 갯수 이하이고, 녹색 LED의 갯수는 청색 LED의 갯수 이하이다.
백라이트의 광원이 상기와 같이 구성되면, 백라이트에 포함된 녹색 성분은 상대적으로 약해진다. 또한, 액정 셔터부의 액정 재료는 녹색을 띤다. 따라서, 액정 재료를 통해 투과된 백라이트의 녹색 요소의 감쇠가 가장 작게 되어, 최종적으로 녹색 성분의 밸런스가 맞게 된다.
이하, 본 고안의 구성 요소에 관해 설명한다.
서터 기능을 갖는 액정 셀이 한 쌍의 편광판 사이에 삽입되어있는 구성이 액정 셔터부로서 사용될 수 있다. 이러한 경우에, 액정 셀은 한 쌍의 투명 기판, 서로 대면하는 투명 기판의 표면상에 형성된 한 쌍의 투명 전극, 각각의 투명 전극 상에 형성된 한 쌍의 얼라인먼트막, 투명 기판사이에 일정한 거리를 유지하며 투명 기판의 외주 테두리를 접합 및 밀봉하는 밀봉 재료, 및 투명 기판 사이에 형성된 밀봉 공간에 밀봉된 액정을 갖는다.
각각의 편광판은 서로 수직으로 교차하는 선형 편광축을 갖는 편광층을 마련할 수 있다. 유리 기판 또는 플라스틱 기판은 각각의 투명 기판으로서 사용될 수 있다. 액정 셀에 밀봉된 액정은 녹색을 띠는 TN 액정 또는 STN 액정과 같은 액정 재료로 이루어진다.
각각의 얼라인먼트막은 액정 분자를 표면상에서 소정의 방향으로 배향시키기 위한 것으로, 폴리이미드와 같은 내열성 수지의 막의 표면을 나일론과 같은 천으로 소정의 방향으로 마찰함으로써 형성될 수 있다.
각각의 투명 전극은 ITO, AZO(Al-첨가 ZnO), SnO2등으로 이루어질 수 있다. 각각의 투명 전극은 줄무늬 등의 소정의 패턴으로 구성된다. 도트 유닛에의 전압 인가에 의해 도트 유닛으로 구성된 특정 영역에서만 액정의 분자 배열을 변화시키므로, 한 쌍의 편광층 사이의 관계에 의해 상기 영역에서만 광-투과율을 변경할 수 있다.
필드 순차형 액정 디스플레이 장치에서, 특정 영역은 백라이트로부터 방사된광과 동기하는 반투명 영역으로서 선택적으로 개구되어, 백라이트로부터 방사된 광을 소정의 디스플레이 패턴의 형태로 표시한다. 백라이트로부터 선택적으로 방사된 삼원색의 광선 및 액정 셔터 디스플레이 패널 상의 디스플레이 패턴은 고속으로 연속적으로 전환되어, 시분할 모드에서 연속적으로 R, G, B의 디스플레이 패턴을 나타내므로, 컬러 디스플레이가 가능하게 된다.
백라이트부의 광원은 적색 LED, 녹색 LED, 및 청색 LED에 의해 구성된다. 따라서, 각각의 적색 LED는 600 내지 620nm의 파장의 광을 방사하고, 예를 들어, GaP형 화합물 반도체로 이루어진다. 각각의 녹색 LED는 510 내지 550nm의 파장의 광을 방사하고, 예를 들어, GaN형 화합물 반도체로 이루어진다. 각각의 청색 LED는 460 내지 480nm의 파장의 광을 방사하고, 예를 들어, GaN형 화합물 반도체로 이루어진다.
LED를 광원으로서 사용하는 것은 냉음극관등을 광원으로서 사용하는 것에 비해 발광 효율이 향상되고 소비 전력을 절약할 수 있게 된다. 또한, LED에서 생성되는 열이 적으므로, 도광체 상에 미치는 열의 영향을 줄일 수 있게 된다. 또한, LED의 수명이 길어지므로, 광원의 수명도 더 길어질 수 있게 된다.
본 고안에서, 광원에 사용되는 각각의 LED의 갯수는 규정되어 있으므로, 청색 LED의 갯수는 적색 LED의 갯수 이상이고, 청색 LED의 갯수는 녹색 LED의 갯수 이상이다.
상기 구성에서는, 백라이트에서의 청색 성분이 증강된다. 각각의 LED가 동시에 온되면, 푸른빛의 백색 발광이 얻어진다. 또한, 각각의 LED가 필드 순차 제어에서 시분할 모드로 온되면, 청색 발광의 증강으로 인해 광은 푸른빛을 띠게된다. 따라서, 액정 셔터부의 녹색빛의 셀을 통해 백라이트가 투과되면, 청색 밸런스가 조정된 자연스러운 백색이 얻어진다.
셀의 녹색을 고려하여, 각각의 LED의 갯수가 더욱 바람직하게 결정되므로, 청색 LED의 갯수는 적색 LED의 갯수 이상이고; 청색 LED의 갯수는 녹색 LED의 갯수 이상이다.
본 고안의 다른 양상에 따르면, 각각의 LED의 갯수도 결정되므로, 녹색 LED의 갯수는 적색 LED의 갯수 이하이고, 녹색 LED의 갯수는 청색 LED의 갯수 이하이다.
백라이트부는 액정 셔터부에 대향하는 면을 갖는 도광체를 포함한다. 광은 상기 각각의 LED로부터 도광체로 도입된다. 이후 기재된 실시예에서는, 평형상의 도광체가 액정 셔터부 상에 적층되어, 각각의 LED로부터의 광은 도광체의 측면을 통해 도광체로 도입되는 구조를 사용한다. 도광체를 구성하는 반투명 재료는 폴리카보네이트, 아크릴 수지, 에폭시 수지 등과 같은 합성 수지; 및 유리 등과 같은 무기 재료를 포함한다. 반사층은 액정 셔터부에 대향하는 표면을 제외한 도광체의 다른 표면상에 형성되는 것이 바람직하다. 반사층은 광 반사성 잉크(예를 들면, 백색 잉크)를 사용한 인쇄, 증착, 스퍼터링에 의해 형성될 수도 있다. 또한, 광반사율이 높은 테이프(백색 테이프)를 표면상에 부착할 수도 있다. 또한, 에칭, 샌드블라스트(sandblast), 방전 가공 등의 조면화 처리에 의해 반사면을 형성할 수도 있다.
또한, 도광체 및 액정 셔터부 사이에 광-확산층이 삽입된다. 도광체, 필요에 따라 삽입되는 광-확산층, 및 액정 셔터부는 서로 밀착하는 것이 바람직하다.
백라이트부는 각각의 LED에 전류가 인가되어 LED의 최대 광-방사 효율을 얻는 발광 제어기를 포함한다. 즉, LED는 정격 상태(rate condition)로 작동된다. 그 결과, 각각의 LED의 열화의 진행이 실질적으로 균등하게 이루어지므로, 시간이 경과하더라도 컬러 밸런스를 잃게 되지 않는다.
발광 제어기는 액정 셔터부에서 셀의 온/오프에 동기하여, 색에 따라 LED를 전환하므로, 필드 순차 액정 디스플레이 모드를 수행하게 된다.
도 1은 본 고안의 실시예에 따른 액정 디스플레이 장치의 구성을 도시하는 도면.
도 2는 본 실시예의 백라이트 광원을 도시하는 정면도.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 취해지는 단면도.
도 4는 LED의 배선도.
도 5는 도광체의 정면도.
도 6은 도광체의 평면도.
♠도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명♠
1 : 액정 디스플레이 장치 10 : 액정 셔터부
11 및 15 : 유리 기판 12 및 14 : 투명 도전막
13 : 액정(TN) 16 : 반사층
20 : 백라이트부 30 : 광-확산층
40 : 제어부 41 : 이미지 입력 회로
43 : 제어 회로 44 : 동기 회로
45 : 액정 구동 회로 46 : 발광 제어 회로
101 : 광원 유닛 120 : 도광체
이하, 본 고안의 실시예를 설명한다.
도 1은 본 실시예에 따른 필드 순차 액정 디스플레이 장치(1)의 구성을 도시한다. 본 실시예에서, 액정 디스플레이 장치(1)는 액정 셔터부(10), 백라이트부(20), 광-확산층(30), 및 제어부(40)로 구성된다.
액정 셔터부(10)는 범용적인 구성을 갖는다. 제 1의 유리 기판(11), ITO막으로 이루어진 제 1의 투명 도전막(12), TN 재료로 이루어진 액정(13), ITO 막으로 이루어진 제 2의 투명 도전막(14), 및 제 2의 유리 기판(15)은 연속적으로 적층되어 액정 셔터부(10)을 형성한다. 제 1 및 제 2의 투명 도전막(12 및 14) 각각은 매트릭스 형이다. 전압이 제 1 및 제 2의 투명 도전막(12 및 14) 각각에 인가되어, 액정 셀의 대응 영역을 반투명성/비투명성으로 제어한다.
백라이트부(10)는 광원 유닛(101) 및 도광체(120)를 포함한다. 광원유닛(101)중 하나는 도 2에 도시되어 있다. 도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 취해지는 단면도이다.
녹색 LED(G1)는 광원 유닛(101)의 중앙에 배치된다. 두개의 청색 LED(B1 및 B2)는 녹색 LED(G1)의 대향측 상에 배치된다. 두개의 적색 LED(R1 및 R2)는 청색 LED의 대향측 상에 배치된다. 상기 다섯 개의 LED는 일렬로 배치된다. 각각의 LED용 배선은 도 4에 도시되어 있다. 도 4의 배선으로부터 제 1 및 제 2의 청색 LED(B1 및 B2)는 동시에 온 또는 오프 되는 것을 알 수 있다. 또한, 제 1 및 제 2의 적색 LED(R1 및 R2)는 동시에 온/오프로 전환된다.
GaN형 다이오드는 각각 청색 및 녹색 LED로서 사용된다. AlInGaP형 다이오드는 각각의 적색 LED로서 사용된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 각각의 LED는 컵모양의 윈도우(105)에서 공통 애노드(p-형 전극; 103)상에 바로 장착된다. 각각의 청색 및 녹색 LED는 절연 기판을 사용하므로, 공통 애노드(103) 및 공통 애노드(103)의 p-형 층 사이에 도전성 배선이 삽입된다. 윈도우(105)는 반사면으로서 기능하는 벽으로 둘러싸여있다. 윈도우(105)는 투명 수지로 채워진다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 도광체(120)는 판(막)과 같은 형태이다. 도광체(120)의 좌측단은 도 5에 도시된 다른 부분보다 조금 두껍다. 노치(광원 유닛 장착부; 121)는 도광체(120)의 좌측단에 형성된다. 광원 유닛(101)은 각각의 노치(121)에 장착되어, 윈도우(105)는 도광체(120)에 대면한다. 도광체(120)는 투명 수지(에폭시 수지)로 이루어진다. 도광체(120)의 하면상에서, 도 1에 도시된 바와같이, 반사층(16)은 그루브된 표면으로 되어있고, 도광체(120)의 상면(액정 셔터부의 측면)은 미세 홀로그램 가공면으로 되어있다.
도광체(120)의 측면을 흰색으로 도색하거나, 흰색 부재를 도광체(120)의 측면 상에 마련하여, 측면도 반사층으로서 사용한다.
상기와 같이 구성된 백라이트부(20)에서, LED(G, R1, R2, B1 및 B2)로부터 방사된 광선은 도광체(120)의 측면을 통해 도광체(120)로 도입된다. 광선은 도광체(120)의 하면(그르부면)에 의해 위쪽으로 반사되어, 도광체(120)의 상면으로부터 액정 셔터부(10) 쪽으로 방사된다.
광-확산층(30)은 도광체(120) 및 액정 셔터부(10) 사이에 삽입된다. 광-확산층(30)은 투명 수지(에폭시 수지)에 광-확산제(마이카 등)를 균일하게 분산하여 이루어진다. 액정 셔터부(10)상에서 광선의 입사 강도는 광-확산층(30)에 의해 균일하게 이루어진다.
제어부(40)에서, 제어 회로(43)는 이미지 입력 회로(41)에 의해 형성된 이미지(캐릭터, 그래픽 등)에 따라 액정 구동 회로(45)로 이미지 신호를 전송한다. 액정 구동 회로(45)는 입력 이미지 신호에 따라 투명 도전막(12 및 14)을 온/오프 하여, 이미지에 대응하는 액정 셀의 영역을 구동한다. 액정 구동 회로(45)는 동기 회로(44)에 의해 발광 제어 회로(46)와 동기된다. 그 결과, 각 색의 LED는 시분할 모드에서 온으로 전환되어, 액정 셀의 영역은 시분할 스위칭에 동기하여 온/오프로 전환되도록 제어된다. 주지의 구성은 제어부(60)로서 사용될 수 있다.
발광 제어 회로(46)는 각각의 LED에 전류를 인가하여 발광 효율을 최대화하므로, LED를 정격 상태로 작동한다.
본 실시예에 따라 구성된 액정 디스플레이 장치(1)에 따르면, 네 개의 청색 LED, 네 개의 적색 LED, 및 두개의 녹색 LED는 백라이트부의 광원으로서 모두 사용되고, 각각 정격 상태로 작동된다. 녹색 LED의 갯수가 가장 적기 때문에, 백라이트로서 녹색이 부족하게 될 수 있다. 그러나, 액정(13)에 녹색 TN이 사용되므로, 광이 액정(13)을 통과할 때 광의 녹색 성분의 감쇠가 가장 작아진다. 따라서, 최종적으로 보여질때는 녹색이 밸런스를 유지한다. 청색 LED의 갯수가 가장 많기 때문에, 백색이 생성될 때, 수요가 많은 푸른빛을 띤 백색을 용이하게 나타낼 수 있다.
본 고안은 고안의 수행 모드 및 실시예의 설명에 한정되는 것이 아니라, 청구 범위를 벗어나지지 않으면서 당업자가 용이하게 고안할 수 있는 다양한 변형예를 포함한다.

Claims (14)

  1. 액정을 포함하는 액정 셔터부; 및
    광원 유닛과 판형상 도광체를 포함하는 백라이트부를 포함하고,
    상기 광원 유닛은 적어도 한 개의 적색 LED, 적어도 한 개의 녹색 LED, 및 적어도 한 개의 청색 LED를 포함하고,
    상기 청색 LED의 갯수는 상기 적색 LED의 갯수 이상이고, 상기 청색 LED의 갯수는 상기 녹색 LED의 갯수 이상이며,
    상기 광원 유닛은 상기 판형상 도광체의 에지상에 배치되며,
    상기 광원 유닛의 각 색의 LED가 시분할적으로 점등하고, 상기 점등에 동기하여 액정셀의 ON/OFF를 제어하는 것을 특징으로 하는 색필터가 없는 풀 컬러 액정 디스플레이 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 청색 LED와 상기 적색 LED 갯수는 두개이며;
    상기 녹색 LED의 갯수는 한개인 것을 특징으로 하는 색필터가 없는 풀 컬러 액정 디스플레이 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 두개의 적색 LED, 한개의 녹색 LED, 및 두개의 청색 LED는 기판상에 장착되는 것을 특징으로 하는 색필터가 없는 풀 컬러 액정 디스플레이 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 백라이트부는 상기 액정 셔터부 상에 적층된 판형상의 도광체를 포함하고, 상기 LED는 상기 판형상의 도광체의 측면에 대면하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 색필터가 없는 풀 컬러 액정 디스플레이 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    반사층이 상기 도광체의 표면상에 형성되는 것을 특징으로 하는 색필터가 없는 풀 컬러 액정 디스플레이 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 백라이트부는 상기 LED 각각의 발광을 제어하기 위한 발광 제어기를 포함하고, 상기 발광 제어기는 상기 LED에 전류를 인가하여 상기 LED의 최대 발광 효율을 얻는 것을 특징으로 하는 색필터가 없는 풀 컬러 액정 디스플레이 장치.
  7. 액정을 포함하는 액정 셔터부; 및
    광원 유닛과 판형상 도광체를 포함하는 백라이트부를 포함하고,
    상기 광원 유닛은 적어도 한 개의 적색 LED, 적어도 한 개의 녹색 LED, 및 적어도 한 개의 청색 LED를 포함하고,
    상기 녹색 LED의 갯수는 상기 적색 LED의 갯수 이하이며, 상기 녹색 LED의 갯수는 상기 청색 LED의 갯수 이하이며,
    상기 광원 유닛은 상기 판형상 도광체의 에지상에 배치되며,
    상기 광원 유닛의 각 색의 LED가 시분할적으로 점등되고, 상기 점등에 동기하여 액정셀의 ON/OFF를 제어하는 것을 특징으로 하는 색필터가 없는 풀 컬러 액정 디스플레이 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 백라이트부는 상기 액정 셔터부 상에 적층된 판형상의 도광체를 포함하고, 상기 LED는 상기 판형상의 도광체의 측면에 대면하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 색필터가 없는 풀 컬러 액정 디스플레이 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    반사층은 상기 도광체의 표면상에 형성되는 것을 특징으로 하는 색필터가 없는 풀 컬러 액정 디스플레이 장치.
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 백라이트부는 상기 LED 각각의 발광을 제어하기 위한 발광 제어기를 포함하고, 상기 발광 제어기는 상기 LED에 전류를 인가하여 상기 LED의 최대 발광 효율을 얻는 것을 특징으로 하는 색필터가 없는 풀 컬러 액정 디스플레이 장치.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 액정은 TN 액정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 색필터가 없는 풀 컬러 액정 디스플레이 장치.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 액정은 STN 액정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 색필터가 없는 풀 컬러 액정 디스플레이 장치.
  13. 제 7항에 있어서,
    상기 액정은 TN 액정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 색필터가 없는 풀 컬러 액정 디스플레이 장치.
  14. 제 7항에 있어서,
    상기 액정은 STN 액정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 색필터가 없는 풀 컬러 액정 디스플레이 장치.
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