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KR20120052627A - 액정표시장치 - Google Patents

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Publication number
KR20120052627A
KR20120052627A KR1020100113877A KR20100113877A KR20120052627A KR 20120052627 A KR20120052627 A KR 20120052627A KR 1020100113877 A KR1020100113877 A KR 1020100113877A KR 20100113877 A KR20100113877 A KR 20100113877A KR 20120052627 A KR20120052627 A KR 20120052627A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
guide plate
light guide
liquid crystal
light
crystal display
Prior art date
Application number
KR1020100113877A
Other languages
English (en)
Inventor
이소정
양승수
Original Assignee
엘지디스플레이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지디스플레이 주식회사 filed Critical 엘지디스플레이 주식회사
Priority to KR1020100113877A priority Critical patent/KR20120052627A/ko
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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 액정표시장치는 일면에 복수의 도광판 패턴이 형성된 도광판, 상기 도광판의 일측에 구비된 광원, 상기 도광판 상에 위치한 제 1 광학부재, 상기 제 1 광학부재 상에 위치한 제 1 액정패널, 상기 도광판 하부에 위치한 제 2 광학부재, 상기 제 2 광학부재 하부에 위치한 제 2 액정패널 및 상기 도광판의 타면에 위치하며 복수의 홀을 포함하는 반사시트를 포함할 수 있다.

Description

액정표시장치{Liquid Crystal Display}
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 광효율을 향상시키고 제조비용을 절감할 수 있는 액정표시장치에 관한 것이다.
최근, 핸드폰, PDA, 노트북과 같은 각종 휴대용 전자기기가 발전함에 따라 이에 적용할 수 있는 경량박형의 평판표시장치(Flat Panel Display Device)에 대한 요구가 점차 증대되고 있다. 이러한 평판표시장치로는 액정표시장치(Liquid Crystal Display : LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel : PDP), 유기전계발광소자(Organic Light Emitting Diode : OLED) 등이 활발히 연구되고 있으며, 양산화 기술, 구동수단의 용이성, 고화질의 구현이 용이한 액정표시장치가 각광을 받고 있다.
수광형 표시장치로 분류되는 액정표시장치는 화상을 표시하는 액정패널 이외에 상기 액정패널 하부에 배치되어 상기 액정패널에 광을 제공하는 백라이트 유닛을 포함할 수 있다.
최근에는 일 방향에서만 광을 구현하는 단면형 액정표시장치 외에 양면에서 화상을 구현하는 양면형 액정표시장치가 개발되고 있다. 양면형 액정표시장치는 광원으로부터 제공된 광을 가이드하는 도광판의 양면에 액정패널이 각각 위치하여 양면에서 화상을 구현한다.
도 1은 종래 양면형 액정표시장치를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래 양면형 액정표시장치(10)는 광을 제공하는 광원(11), 광을 가이드하는 도광판(12), 도광판(12)의 상부 및 하부에 각각 위치하는 광학부재(13a, 13b), 광학부재(13a, 13b) 상부 또는 하부에 각각 위치하는 액정패널(14a, 14b)들로 구성된다.
액정표시장치(10)는 광원(11)으로부터 제공된 광을 도광판(12)에서 면광원으로 변환하여 액정패널(14a, 14b)들에 제공하여 화상을 구현하게 된다. 여기서, 도광판(12)의 상면 및 하면에는 도광판 패턴(15a, 15b)들이 형성되어, 도광판(12) 내에서 전반사하는 광을 효율적으로 출사하게 된다.
상기와 같이 구성된 종래 액정표시장치는 도광판에 형성된 도광판 패턴들의 수가 많으면 많을수록 광이 도광판 패턴들에 여러 번에 걸쳐 반사되어 나가기 때문에 광 효율이 감소하는 문제점이 있다. 또한, 도광판 패턴들을 형성하는 공정으로 인해 제조비용이 증가하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 광 효율을 향상시키고, 제조비용을 절감할 수 있는 액정표시장치를 제공한다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시 예에 따른 액정표시장치는 일면에 복수의 도광판 패턴이 형성된 도광판, 상기 도광판의 일측에 구비된 광원, 상기 도광판 상에 위치한 제 1 광학부재, 상기 제 1 광학부재 상에 위치한 제 1 액정패널, 상기 도광판 하부에 위치한 제 2 광학부재, 상기 제 2 광학부재 하부에 위치한 제 2 액정패널 및 상기 도광판의 타면에 위치하며 복수의 홀을 포함하는 반사시트를 포함할 수 있다.
상기 반사시트는 상기 도광판의 타면에 부착될 수 있다.
상기 복수의 홀의 직경은 200 내지 400㎛일 수 있다.
상기 복수의 홀의 직경은 상기 광원으로부터 멀어질수록 증가될 수 있다.
상기 복수의 홀의 간격은 상기 광원으로부터 멀어질수록 감소할 수 있다.
상기 복수의 홀은 원형 또는 사각형 이상의 다각형 형상일 수 있다.
상기 반사시트는 수지에 백색 안료 또는 기포를 포함할 수 있다.
상기 도광판 패턴의 크기는 상기 광원으로부터 멀어질수록 증가될 수 있다.
상기 도광판 패턴의 간격은 상기 광원으로부터 멀어질수록 감소할 수 있다.
상기 제 1 액정패널 및 상기 제 2 액정패널이 각각 화상을 구현하는 양면형일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 액정표시장치는 도광판의 일면에 복수의 홀이 형성된 반사시트를 형성함으로써, 광원으로부터 입사된 광이 도광판 내에서 도광판의 상부 및 하부로 효율적으로 출사될 수 있는 이점이 있다. 또한, 복수의 홀이 형성된 반사시트를 부착함으로써, 도광판 패턴의 인쇄 공정을 저감하여 제조비용을 절감할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 종래 양면형 액정표시장치를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 액정표시장치를 나타낸 분해 사시도.
도 3은 도 2의 I-I'에 따른 단면도.
도 4는 도 3의 도광판을 위에서 내려다 본 평면도.
도 5는 도 3의 도광판을 아래에서 올려다 본 평면도.
도 6a는 종래 액정표시장치의 전면의 화상을 나타낸 도면이고, 도 6b는 본 발명의 액정표시장치의 전면의 화상을 나타낸 도면.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 예들을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 액정표시장치를 나타낸 분해 사시도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 액정표시장치(100)는 도광판(120), 도광판(120)의 적어도 일측에 구비된 광원(130), 도광판(120) 상에 위치한 제 1 광학부재(140), 제 1 광학부재(140) 상에 위치한 제 1 액정패널(160)을 포함한다. 도광판(120)의 하부에 위치한 제 2 광학부재(150), 제 2 광학부재(150) 하부에 위치한 제 2 액정패널(170)을 포함한다.
그리고, 제 1 광학부재(140) 및 제 1 액정패널(160)을 고정하는 상부 패널 가이드(180a)가 위치하고, 제 2 광학부재(150) 및 제 2 액정패널(170)을 고정하는 하부 패널 가이드(180b)가 위치한다.
보다 자세하게는, 상부커버(110a)과 하부커버(110b)가 액정표시장치(100)의 케이스의 역할을 하여, 도광판(120), 광원(130), 제 1 및 제 2 광학부재(140, 150), 제 1 및 제 2 액정패널(160) 및 상부 및 하부 패널 가이드(180a, 180b)를 수납한다.
상부커버(110a) 및 하부커버(110b)는 사각틀 형상으로 이루어져 이들이 서로 결합될 수 있다.
상기 도광판(120)은 광원(130)으로부터 입사되는 광을 가이드하여, 선광원을 면광원으로 바꿔주는 역할을 한다. 도광판(120)은 전반사율이 우수한 PMMA(PolyMethylMethAcrylate) 등으로 이루어진다. 그리고, 도광판(120)은 광원의 광을 상부 또는 하부로 제공하게 된다.
광원(130)은 예를 들어, 도광판(120)의 장축 방향을 따라 도광판(120)의 일측에 적어도 1개 이상으로 형성되거나, 도광판(120)의 양측 각각에 1개 이상씩 형성될 수 있다. 광원(130)으로부터 출사된 광은 도광판(120) 내부로 직접 입사될 수 있다.
광원(130)으로부터 출사된 광은 도광판(120) 내부로 직접 입사될 수 있다. 광원(130)은 LED 어셈블리일 수 있으며, LED 어셈블리는 LED PCB(131) 상에 복수의 LED 광원(132)이 배열된 것일 수 있다. LED PCB(131) 상에는 반사판(미도시)이 위치하여 LED 광원(132)에서 발광되는 광을 반사할 수 있다.
본 실시 예에서 광원(130)을 LED 어셈블리로 예를 들어 설명하였으나, 이에 한정되지 않으며, 예를 들어, 냉음극관 형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp: CCFL), 열음극관 형광램프(Hot Cathode Fluorescent Lamp: HCFL) 및 외부전극 형광램프(External Electrode Fluorescent Lamp: EEFL) 중 어느 하나일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
도광판(120)의 상부 및 하부에 각각 위치하는 제 1 광학부재(140) 및 제 2 광학부재(150)는 도광판(120)으로부터 방출된 광을 확산 또는 집광하는 역할을 한다.
제 1 광학부재(140) 및 제 2 광학부재(150)는 각각 확산시트(141, 151) 및 집광시트(142, 152)로 이루어진다. 확산시트(141, 151)는 도광판(120)으로부터 입사되는 광을 확산시키는 것으로, 광의 휘도를 균일하게 하는 역할을 한다. 그리고, 집광시트(142, 152)는 적어도 프리즘 시트, 마이크로 렌즈 시트, 렌티큘러 렌즈 시트 등일 수 있으며, 광을 집광시켜 휘도를 향상시킨다.
따라서, 도광판(120), 광원(130), 제 1 및 제 2 광학부재(140, 150)를 포함하는 백라이트 유닛(200)을 구성한다.
제 1 광학부재(140) 및 제 2 광학부재(150) 상에 각각 위치하는 제 1 액정패널(160) 및 제 2 액정패널(170)은 화상이 구현되는 부분으로, 액정층을 사이에 두고 서로 대향하여 합착된 제 1 기판(161, 171) 및 제 2 기판(162, 172)을 포함할 수 있다.
도면에 도시되지 않았지만, TFT 어레이 기판으로 불리는 제 1 기판(161, 171)에는 다수의 스캔 라인과 데이터 라인이 매트릭스 형상으로 교차하여 복수의 화소가 정의될 수 있다. 각각의 화소에는 신호를 온/오프할 수 있는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor : TFT)가 구비되고, 박막 트랜지스터에 각각 연결된 화소전극이 위치할 수 있다.
그리고, 컬러필터 기판으로 불리는 제 2 기판(162, 172)에는 복수의 화소에 각각 대응되는 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 컬러필터 및 이들을 각각 둘러싸며 스캔 라인과 데이터 라인 및 박막 트랜지스터 등의 비표시소자를 가리는 블랙 매트릭스(black matrix)가 구비될 수 있다. 또한, 이들을 덮는 투명한 공통전극이 구비될 수 있다.
또한, 제 1 및 제 2 액정패널(160, 170)의 적어도 일 측에는 연성회로기판 또는 테이프캐리어패키지(Tape Carrier Package : TCP)와 같은 연결부재(164, 174)를 매개로 인쇄회로기판(163, 173)이 연결되어 모듈화 과정에서 상부 패널 가이드(180a) 및 하부 패널 가이드(180b)에 각각 배치될 수 있다.
상기와 같은 구조의 제 1 액정패널(160) 및 제 2 액정패널(170)은 각각 스캔 라인으로부터 전달되는 게이트 구동회로의 온/오프 신호에 의해 각 스캔 라인 별로 선택된 박막 트랜지스터가 온(On)되면 데이터구동회로의 데이터 전압이 데이터 라인을 통해서 해당 화소전극으로 전달되고, 이에 따라 화소전극과 공통전극 사이의 전기장에 의해 액정분자의 배열방향이 변화되어 투과율 차이를 나타낼 수 있다.
상부 패널 가이드(180a) 및 하부 패널 가이드(180b)는 각각 제 1 광학부재(140)와 제 1 액정패널(160) 및 제 2 광학부재(150)와 제 2 액정패널(170)을 수납하여 지지하는 역할을 한다.
따라서, 본 발명의 액정표시장치(100)는 백라이트 유닛(200), 제 1 액정패널(160) 및 제 2 액정패널(170)을 수납하여 구성될 수 있다. 이와 같이 구성된 액정표시장치(100)는 제 1 액정패널(160) 및 제 2 액정패널(170)에서 동시에 화상을 구현할 수 있는 양면형 액정표시장치일 수 있다.
한편, 전술한 도광판(120)의 일면에 복수의 도광판 패턴(121)들이 위치하고, 도광판(120)의 타면에 복수의 홀이 형성된 반사시트(125)가 위치한다.
도 3은 도 2의 I-I'에 따른 단면도이다. 도 3에서는 본 발명의 도광판(120)과 반사시트(125)의 특징을 부각시켜 도시한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
도 3을 참조하면, 도광판(120)의 일면에 복수의 도광판 패턴(121)들이 위치한다. 도광판 패턴(121)들은 원, 타원, 사각형, 마름모 등의 다양한 평면 형상으로 이루어질 수 있고, 도광판(120)의 일면에 음각 또는 양각의 형태로 형성될 수 있다.
상기 도광판 패턴(121)들은 입사된 광을 반사 및 확산한다. 즉, 상기 도광판 패턴(121)들은 상기 도광판(120)과 외부 공기층의 경계면에서의 내부 전반사 조건을 파괴함으로써, 상기 도광판 패턴(121)들에서 반사 및 확산된 광이 도광판(120)의 상면을 투과 후 굴절하도록 한다.
도 4는 도 3의 도광판을 위에서 내려다 본 평면도이다.
도 4를 참조하면, 상기 도광판(120) 내의 광은 상기 광원(130)으로부터 점점 멀어지면서 감쇠되어, 도광판(120) 상에 나타나는 휘도 분포는 광원(130)으로부터 멀어질수록 점차 감소하는 것으로 나타난다.
이러한 휘도 불균일을 해소하기 위해, 도광판 패턴(121)들의 밀도는 광원(130)으로부터 멀어질수록 점점 증가될 수 있다. 여기서, 도광판 패턴(121)들의 밀도 변화는 도광판 패턴(121)의 개수를 변화시키거나 크기를 변화시킴으로써 구현될 수 있으며, 도광판 패턴(121)의 밀도는 단위 면적당 상기 도광판 패턴(121)이 차지하는 면적으로 정의될 수 있다.
일 예로 도 4에 도시된 바와 같이, 도광판 패턴(121)의 밀도 변화는 도광판 패턴(121)들 간의 간격(P1)과 도광판 패턴(121)의 크기를 동시에 변화시킬 수 있다.
즉, 도광판 패턴(121)은 광원(130)으로부터 멀어질수록 그 간격(P1)이 감소하고 크기가 증가될 수 있다. 이에 따라, 도광판 패턴(121)의 단위 면적당 개수가 점차 증가하는 것을 알 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 도광판(120)의 하부에는 복수의 홀(127)이 형성된 반사시트(125)가 위치한다. 상기 반사시트(125)는 그 상면이 도광판(120)의 하면과 대면하도록 배치되며, 도광판(120)의 하면을 투과한 광을 되반사시켜서, 다시 상기 도광판(120)의 내부로 입사되도록 한다.
상기 반사시트(125)는 수지 중에 산화티탄(TiO2) 등의 백색의 안료가 분산되거나 수지 중에 광을 산란시키기 위한 기포가 분산된 것으로 이루어진다.
여기서, 상기 수지는 백색의 합성수지로, 예를 들면 PET(polyethylene terephthalate), PC(poly carbonate), PS(poly stylene), 아크릴, 셀룰로오스아세테이트, 내후성 염화비닐 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 내열성이 우수한 PET가 바람직하다.
또한, 상기 안료로는 예를 들면 산화티탄(TiO2), 산화아연(ZnO), 탄산납(PbCO3), 황산바륨(BaSO4) , 탄산칼슘(CaCO3) 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 은폐성 향상효과가 큰 산화티탄이 바람직하다.
또한, 수지 중에 기포가 분산된 것으로는 예를 들어 MCPET(micro cellular foaming poly ethylene terephthalate)일 수 있다. MCPET의 경우, 초미세 발포 공정(Microcellular foaming process, 이하 "MCPs"라 한다) 을 활용하여, 수지 내부에 마이크론 스케일(micron scale)의 미세 기포가 형성된다. 이러한 미세 기포가 반사체 역할을 함으로써 반사 특성을 나타낼 수 있다.
상기 반사시트(125)는 광이 출사될 수 있는 복수의 홀(127)이 위치한다. 복수의 홀(127)들은 원, 타원, 사각형, 마름모 등의 다양한 평면 형상으로 이루어질 수 있고, 반사시트(125)의 일면에 관통공(through hole)의 형태로 형성될 수 있다.
상기 복수의 홀(127)들은 입사된 광을 확산한다. 즉, 상기 복수의 홀(127)들은 상기 도광판(120)과 외부 공기층의 경계면에서의 내부 전반사 조건을 파괴함으로써, 상기 복수의 홀(127)들에서 확산된 광이 도광판(120)의 하면을 투과 후 굴절하도록 한다.
도 5는 도 3의 도광판을 아래에서 올려다 본 평면도이다.
도 5를 참조하면, 전술한 바와 같이, 도광판(120) 내의 광은 상기 광원(130)으로부터 점점 멀어지면서 감쇠되어, 도광판(120) 하부에 나타나는 휘도 분포도 광원(130)으로부터 멀어질수록 점차 감소하는 것으로 나타나게 된다.
이러한 휘도 불균일을 해소하기 위해, 반사시트(125)에 형성된 복수의 홀(127)들의 밀도는 광원(130)으로부터 멀어질수록 점점 증가될 수 있다. 여기서, 홀(127)들의 밀도 변화는 홀(127)의 개수를 변화시키거나 크기를 변화시킴으로써 구현될 수 있으며, 홀(127)의 밀도는 단위 면적당 상기 홀(127)이 차지하는 면적으로 정의될 수 있다.
일 예로 도 5에 도시된 바와 같이, 홀(127)의 밀도 변화는 홀(127)들 간의 간격(P2)과 홀(127)의 크기를 동시에 변화시킬 수 있다. 여기서 홀(127)의 크기란 홀(127)의 직경(d)을 의미한다.
즉, 홀(127)은 광원(130)으로부터 멀어질수록 그 간격(P2)이 감소하고 직경(d)이 증가될 수 있다. 이에 따라, 홀(127)의 단위 면적당 개수가 점차 증가하는 것을 알 수 있다.
여기서, 홀(127)의 직경(d)은 200 내지 400㎛로 이루어질 수 있다. 홀(127)의 직경(d)이 200㎛ 이상이면, 반사시트(125)가 위치한 도광판(120)의 하부로 광이 효율적으로 출사될 수 있는 이점이 있고, 홀(127)의 직경(d)이 400㎛ 이하이면, 도광판(120)의 상부로 반사되는 광이 감소하여 도광판(120)의 상부로 출사되는 광이 감소하는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.
다시 도 3을 참조하면, 상기와 같이, 도광판(120)의 상부에는 복수의 도광판 패턴(121)들을 형성하고, 도광판(125)의 하부에는 복수의 홀(127)이 형성된 반사시트(125)를 형성된다. 이에 따라, 광원(130)으로부터 입사된 광이 도광판(120) 내에서 도광판(120)의 상부 및 하부로 효율적으로 출사될 수 있는 이점이 있다.
하기 표 1은 종래 액정표시장치와 본 발명의 액정표시장치의 도광판의 출광면에서 광량과 광효율을 측정하여 나타낸 것이다. 또한, 도 6a는 종래 액정표시장치의 전면의 화상을 나타낸 도면이고, 도 6b는 본 발명의 액정표시장치의 전면의 화상을 나타낸 도면이다.
종래 도광판의 출광면 본발명의 도광판의 출광면
광량 (lm) 576.55 663.03
광효율(%) 100 115
상기 표 1과 도 6a 및 6b를 참조하면, 도광판의 양면에 도광판 패턴이 형성된 종래 액정표시장치에 비해, 본 발명에 따라 도광판의 일면에 홀을 포함하는 반사시트를 형성한 액정표시장치는 도광판의 출광면에 있어서 광량과 광효율이 우수하게 나타나는 것을 알 수 있다.
상기와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 액정표시장치는 도광판의 일면에 복수의 홀이 형성된 반사시트를 형성함으로써, 광원으로부터 입사된 광이 도광판 내에서 도광판의 상부 및 하부로 효율적으로 출사될 수 있는 이점이 있다. 또한, 복수의 홀이 형성된 반사시트를 부착함으로써, 도광판 패턴의 인쇄 공정을 저감하여 제조비용을 절감할 수 있는 이점이 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 한다. 아울러, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어진다. 또한, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (10)

  1. 일면에 복수의 도광판 패턴이 형성된 도광판;
    상기 도광판의 일측에 구비된 광원;
    상기 도광판 상에 위치한 제 1 광학부재;
    상기 제 1 광학부재 상에 위치한 제 1 액정패널;
    상기 도광판 하부에 위치한 제 2 광학부재;
    상기 제 2 광학부재 하부에 위치한 제 2 액정패널; 및
    상기 도광판의 타면에 위치하며 복수의 홀을 포함하는 반사시트를 포함하는 액정표시장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 반사시트는 상기 도광판의 타면에 부착된 액정표시장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 홀의 직경은 200 내지 400㎛인 액정표시장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 홀의 직경은 상기 광원으로부터 멀어질수록 증가되는 액정표시장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 홀의 간격은 상기 광원으로부터 멀어질수록 감소하는 액정표시장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 홀은 원형 또는 사각형 이상의 다각형 형상인 액정표시장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 반사시트는 수지에 백색 안료 또는 기포를 포함하는 액정표시장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 도광판 패턴의 크기는 상기 광원으로부터 멀어질수록 증가되는 액정표시장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 도광판 패턴의 간격은 상기 광원으로부터 멀어질수록 감소하는 액정표시장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 액정패널 및 상기 제 2 액정패널이 각각 화상을 구현하는 양면형인 액정표시장치.
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