JP3851582B2 - 導光板、これを利用した液晶表示装置及び画像ディスプレー方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は導光板、これを利用した液晶表示装置及び画像ディスプレー方法に関するものであり、より詳細には、有効ディスプレー領域での輝度バランスが最適化されるようにし、ディスプレー性能を大きく向上させた導光板、これを利用した液晶表示装置及び画像ディスプレー方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、液晶表示装置は液晶の光透過度を精密に制御し、情報処理装置で処理された情報を使用者が認識することができるようにする平板表示装置の一つと定義される。
【０００３】
このような液晶表示装置は、反射型液晶表示装置と透過型液晶表示装置に大きく区分される。これらのうち、反射型液晶表示装置は中、小型表示装置に主に使用され、透過型液晶表示装置は中、大型表示装置に主に使用される。
【０００４】
ここで、反射型液晶表示装置は構造が相当に単純であるという長所を有する。このような反射型液晶表示装置の長所は、ディスプレーに必要である光の供給を反射型液晶表示装置の外部から受け、情報をディスプレーするためである。
【０００５】
その他に、反射型液晶表示装置はディスプレーに関し相当に低い消費電力を有する。このような長所は、液晶を制御するための電力だけでもディスプレーを実施することができるためである。
【０００６】
しかし、このように構造が単純であり、低消費電力を有する反射型液晶表示装置はディスプレーに必要である光量が足りなく、また暗い夜には情報を正確にディスプレーできない致命的な問題点を有する。
【０００７】
このような問題点は、透過型液晶表示装置により克服可能である。透過型液晶表示装置は反射型液晶表示装置と異なり、外部から供給された電気エネルギーを消費し光を発生する。そして、この光によりディスプレーを実施する。この結果、透過型液晶表示装置は外部環境に依存せず、どんな所でも自由に情報をディスプレーできる。
【０００８】
しかし、このような透過型液晶表示装置は液晶を制御するに必要である電力の他に、付加的にディスプレーに必要である光を生産しなければならないので、反射型液晶表示装置に比べて消費電力量が相当に大きいという短所を有する。
【０００９】
また、透過型液晶表示装置はディスプレーのために生成された光の光学分布を均一にするために、多数の部材をさらに必要とする。これにより、透過型液晶表示装置は構造的に相当に複雑である構成、製作工程数増加、製作時間増加、製作コストが増加されるなど多数の問題点を有する。
【００１０】
最近、このような反射型液晶表示装置の問題点及び透過型液晶表示装置が有する問題点を克服し、反射型液晶表示装置の長所及び透過型液晶表示装置の長所を生かした所為、“フロント照明方式液晶表示装置”が開発された。
【００１１】
このフロント照明方式液晶表示装置は、外部光が豊富な環境では外部光を利用しディスプレーを実施する。一方、このようなフロント照明方式液晶表示装置は、外部光量が足りない環境では電気エネルギーを消費し生成した人工光を利用し、ディスプレーを実施する。この結果、フロント照明方式液晶表示装置は、最小の消費電力でどんな所でもディスプレーを実施することができる長所を有する。
【００１２】
また、このフロント照明方式液晶表示装置は、生成した人工光を均一にするために、導光板のみを必要とすることにより、相当に単純であるという長所を有する。
【００１３】
図１には従来のフロント照明方式液晶表示装置（以下、液晶表示装置１０と称する）が図示されている。
【００１４】
添付された図面を参照すると、従来液晶表示装置１０は全体的面で光源１及び導光板２により構成されたフロントライトアセンブリ３及び液晶表示パネルアセンブリ９により構成される。
【００１５】
液晶表示パネルアセンブリ９は、画素電極、ＴＦＴ、信号線を有するＴＦＴ基板５、液晶６、画素電極と対向する共通電極及びＲＧＢ色画素を有するカラーフィルタ基板４により構成された液晶表示パネル７及び液晶表示パネル７を駆動させるための駆動モジュール８により構成される。
【００１６】
このような液晶表示パネルアセンブリ９は、液晶の配列を微小面積単位に精密に制御するに適合する。しかし、光が足りなく、又は、光が存在しない所では液晶表示パネルアセンブリ９の液晶を精密に制御することだけでは、液晶表示装置１０からどんな情報もディスプレーされることができない。これは液晶６は、自発的にディスプレーに必要である光を生成する能力がないためである。
【００１７】
従って、液晶表示装置１０でディスプレーを実施するためには、図１に示すように光源１と導光板２により構成されたフロントライトアセンブリ３を必要とする。
【００１８】
ここで、液晶表示パネルアセンブリ９に光を供給する光源１は、太陽光と同様に所定面積内で輝度偏差が殆どないようにすることが最も理想的である。しかし、太陽光と類似する輝度分布を有する光源１を製作することは困難であるので、仕方なく、製作が容易であり、輝度が高い線光源又は点光源を使用するしかない。
【００１９】
しかし、線光源又は点光源は製作が容易であり、局部的な輝度が高い長所を有する反面、距離による輝度偏差が相当に激しい。このような理由で、線光源又は点光源から発生した光をそのまま液晶表示パネルアセンブリ９に供給する場合、激しい輝度偏差により画面に分離、斑などのディスプレー品質不良が発生される。
【００２０】
このような理由で、線光源又は点光源から発生した光から太陽光と類似する面光源効果を得るために、図１又は図２に図に示すように“導光板２”を必要とする。
【００２１】
この導光板２は液晶表示装置１０の有効ディスプレー面積と相似である形及び対等な形状を有する厚さが薄い直六面体プレート形状を有する。
【００２２】
このような導光板２は、光の光学分布を変更する役割を有する。具体的に、導光板２は狭い面積に密集された光の光学分布を広い面積に均一に広がった光学分布を有するように変更する。また、導光板２は光学分布が変更された光を前述した液晶表示パネルアセンブリ９に向かうように方向を変更させる役割も共に実施する。
【００２３】
一方、光源１から発生した光を加工し液晶表示パネルアセンブリ９に伝達する役割を有する導光板２から光が漏洩される場合、液晶表示パネルアセンブリ９に供給される光量が減少され、光効率が低下されることがある。このように、光利用効率が低下されることを防止するために導光板２の上面には複数個の光反射パターン２ａが連続的に形成される。この光反射パターン２ａは図２に示すように、断面が“Ｖ”字形状を有する溝形状を有する。
【００２４】
この光反射パターン２ａが“Ｖ”字形状を有し連続的に形成されることにより、光反射パターン２ａは反射面２ｃと非反射面２ｂが交代に形成される。このとき、全ての光反射パターン２ａの反射面２ｃと導光板２の下面２ｄから成る角度βは４２°と一定にし、βを一定にするにともない非反射面２ｂと下面２ｄからなる角度αもまた一定となる。
【００２５】
一方、光利用効率を最大化させるためには、導光板２の上面に形成された光反射パターン２ａとＴＦＴ基板５に形成される画素電極の方向に注意しなければならない。これは光反射パターン２ａと画素電極の方向により光干渉現象であるモアレを発生するためである。
【００２６】
このようなモアレ現象は激しいディスプレー特性低下を発生させる。このような理由で、最近では図３に示すように光反射パターン２ｆが伸びた方向と画素電極５ａの形成方向が相互に２２．５°交差するようにする。これにより、モアレ現象は最小化される。
【００２７】
しかし、このように導光板２に光反射パターン２ｆを形成し、モアレ現象が発生されないようにしても、導光板２には依然輝度不均一によるディスプレー特性低下が発生される。この輝度不均一の原因は光源１と導光板２が近いほど輝度が高く、光源１と導光板２が遠ざかるほど輝度が低くなるためである。
【００２８】
これを図４又は図５を参照して説明すると、次のとおりである。光反射パターン２ｆが形成された導光板２の一側面に光源１を位置させ、導光板２の下部に液晶表示パネルアセンブリ９が組立てられるまでの工程を終えた液晶表示装置１０を用意する。
【００２９】
このように、液晶表示装置１０の光源１を点灯した状態で、液晶表示装置１０の有効ディスプレー領域の輝度偏差を測定する。このとき、測定位置は一例として、全部で９箇所で測定される。このとき、測定位置がいずれか一部に集中されたり、又は離れないように注意する。
【００３０】
添付された図５には、測定結果グラフが図示されている。この測定結果グラフを参照すると、有効ディスプレー領域のうち、光源１に近いほど輝度が高く、光源１から遠ざかるほど輝度が低くなることに示された。
【００３１】
具体的に、測定位置１、測定位置４、測定位置７は最も高い輝度分布を有し、測定位置３、測定位置６、測定位置９は相対的に低い輝度分布を有する。これは光源１から距離が遠ざかるほど即ち、測定位置３、測定位置６、測定位置９では光源１から光の供給が十分でないことを意味する。
【００３２】
一方、測定位置１、測定位置４、測定位置７では多くの光が供給され、過度に高い輝度を有する。
【００３３】
即ち、これは液晶表示装置１０での輝度バランスが不良であることにより、ディスプレー特定が大きく低下され得ることを意味する。
【００３４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の第１目的は、有効ディスプレー領域での輝度バランスが最適化されるようにする導光板を提供することにある。
【００３５】
また、本発明の第２目的は、輝度バランスが最適化されディスプレー輝度偏差が最小化された高品質ディスプレーを実施する液晶表示装置を提供することにある。
【００３６】
また、本発明の第３目的は、輝度バランスが最適化されディスプレー輝度偏差が最小化された高品質ディスプレーを実施できるようにする画像ディスプレー方法を提供することにある。
【００３７】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１目的を達成するための導光板は、光が入射される光入射面を含む複数個の側面と、前記側面に隣接した第１面であって、前記光入射面に入射された光が到達し反射されるように、前記光入射面に面するよう複数個が並べて配列されかつ傾斜角が前記入射面から離れるほど３２度から３９度まで連続的に増加される光反射面と、該光反射面と隣接する非反射面とにより構成された光反射パターンが形成される前記第１面と、前記第１面の各光反射面から反射され、相異する反射角を有する各々の光が、前記光入射面に近い前記光反射面で反射された光の方が前記光入射面から遠い前記光反射面で反射された光に比べて透過し難く、且つ前記光入射面から離れる方向へ反射しやすくなるように、前記反射角によって異なる率で反射／透過される第２面とを含む。
【００３８】
本発明の第２目的を達成するための液晶表示装置は、光を発生させ一定方向に供給するランプアセンブリと、導光板と、液晶表示パネルアセンブリとを含み、前記導光板は、前記光が入射される光入射面を含む複数個の側面と；前記側面に隣接した第１面であって、前記光入射面に入射された光が到達し反射されるように前記光入射面に面するように複数個が並べて配列されかつ傾斜角が前記入射面から離れるほど３２度から３９度まで連続的に増加される光反射面と、該光反射面と隣接する非反射面とにより構成された光反射パターンが形成される前記第１面と；前記第１面の各反射面から反射され、相異する反射角を有する各々の光が、前記光入射面に近い前記光反射面で反射された光の方が前記光入射面から遠い前記光反射面で反射された光に比べて透過し難く、且つ前記光入射面から離れる方向へ反射しやすくなるように、前記反射角によって異なる率で反射／透過される第２面とを含む。前記液晶表示アセンブリは、前記導光板の第２面に射出された前記光を光変調させ、ディスプレー情報が含まれた光を形成するようになっている。
【００３９】
本発明の第３目的を達成するための画像ディスプレー方法は、第１光学分布を有する第１光が光入射面から入射されるようにする段階と、前記第１光が入射される方向に進行する過程で連続的に反射され、反射角度が連続的に変更された第２光学分布を有する第２光を生成する段階と、前記光入射面に近い光反射面で反射されて得られた第２光の方が、前記光入射面から遠い光反射面で反射されて得られた第２光に比べて透過し難く、且つ前記光入射面から離れる方向へ反射しやすくなるように、前記反射角度に応じて前記第２光の一部はそのまま射出され、前記第２光の残りは少なくとも１回以上再反射され射出位置がシフトされた状態で射出されるようにすることにより、第３光学分布を有する第３光を生成する段階と、及び前記第３光が液晶を通過し、光変調により情報を含むようにして第４光を生成する段階とを含み、前記第１光は導光板に入射するようになっており、該導光板から前記第３光が射出される面と前記反射角度から成る角度は、前記第１光が入射される所から反対側に行くほど３２度から３９度まで増加される。
【００４０】
本発明によると、光量が足りない暗い所では自体に保有されたエネルギーを消費しディスプレーを実施し、光量が豊富な所では外部光を利用しディスプレーを実施することができ、自体に保有されたエネルギーを消費してディスプレーを実施するとき、ディスプレー輝度均一性を一層向上させ、高品質ディスプレーが可能であるようにする。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の望ましい実施形態をより詳細に説明する。
【００４２】
本発明の一実施形態による液晶表示装置は“フロント照明方式液晶表示装置”である。このフロント照明方式液晶表示装置は“外部光”の豊富な所では外部光を利用しディスプレーを実施し、暗い所では内部で電気エネルギーを消費し生成した“人工光”でディスプレーを実施する。これにより、体積及び重さの面で相当に有利であり、低い消費電力によりディスプレーを実施することができる。
【００４３】
このようなフロント照明方式液晶表示装置５００は図６に示すように反射型液晶表示パネルアセンブリ１００、導光板２００、電気エネルギーを消費し光を発生させるランプアセンブリ３００などを必要とする。
【００４４】
このとき、反射型液晶表示パネルアセンブリ１００は“外部光”又は“人工光”の透過度を調節しディスプレーを実施するに適合した構成を有する。
【００４５】
図６に示すように、これを具現するための反射型液晶表示パネルアセンブリ１００は、カラーフィルタ基板１１０、液晶層１２０、ＴＦＴ基板１３０及び駆動モジュール１４０により構成される。
【００４６】
より具体的に、図７に示すように、ＴＦＴ基板１３０は一実施形態で直六面体形状を有するベース基板１３１、薄膜トランジスター１３２、反射電極１３３、信号線１３４により構成される。
【００４７】
より具体的に、直六面体形状を有するベース基板１３１の上面には、半導体製造工程によりマトリックス形態に薄膜トランジスター１３２が形成される。このとき、薄膜トランジスター１３２は、ゲート電極（Ｇ）、ソース電極（Ｓ）ドレーン電極（Ｄ）及び選択的に導体又は不導体の特性を有するチャンネル層（Ｃ）により構成される。
【００４８】
このとき、薄膜トランジスター１３２のゲート電極（Ｇ）及びソース電極（Ｓ）には信号線１３４が連結される。具体的に、マトリックス形態に配列された薄膜トランジスター１３２のうち、各列に属する薄膜トランジスターのゲート電極（Ｇ）には、共通的に導電性ゲートライン１３４ａが連結される。一方、マトリックス形態に配列された薄膜トランジスター１３２のうち、各行に属する薄膜トランジスターのソース電極（Ｓ）には共通的に導電性データライン１３４ｂが連結される。
【００４９】
このとき、全ての薄膜トランジスター１３２のドレーン電極（Ｄ）には光反射率が高い導電性金属の反射電極１３３が形成される。一方、図６に示すようにゲートライン１３４ａ及びデータライン１３４ｂには駆動信号を生成する駆動モジュール１４０が設けられる。
【００５０】
これにより、各データライン１３４ｂに所望の電圧が順次に印加された状態で所望のゲートライン１３４ａにターンオン電圧が印加される過程を反覆することにより、全ての反射電極１３３には所望の電圧が印加される。
【００５１】
このような構成を有するＴＦＴ基板１３０の上面には、図６に示すようにカラーフィルタ基板１１０が設けられる。カラーフィルタ基板１１０は透明で、直六面体形状を有する基板１１２にパターニングされたＲＧＢ色画素（図示せず）及び透明な導電性物質で製作された共通電極により構成される。このとき、ＲＧＢ色画素はＴＦＴ基板１３０に形成された各々の反射電極１３３に対向するように製作される。
【００５２】
一方、カラーフィルタ基板１１０とＴＦＴ基板１３０との間には、電界の強さにより光透過度が異なるようにする液晶層１２０が形成される。
【００５３】
このような構成を有する本発明の一実施形態による反射型液晶表示パネルアセンブリ１００に光が供給された状態で、信号線１３４に駆動信号が印加されることにより、使用者が所望のディスプレーをすることができる。
【００５４】
このように、反射型液晶表示パネルアセンブリ１００が駆動されるに必要である光は、前述したように太陽光のような“外部光”又は貯蔵された電気エネルギーを消費し生成された“人工光”が使用される。
【００５５】
図６に示すように、本発明では暗い所でもディスプレーが可能であるようにランプアセンブリ３００が使用される。ランプアセンブリ３００はランプカバー３１０とランプ３２０により構成される。また、ランプ３２０は一実施形態で冷陰極線管方式ランプが使用される。
【００５６】
このとき、冷陰極線管方式ランプ３２０で生成された光は、一般照明光としては適合するが、ディスプレー光としてはそのままでは不適合である。
【００５７】
より詳しくは、冷陰極線管方式ランプ３２０から発生した光が一般照明光として適合する理由は、使用時間が長く、製作が容易であるためである。一方、冷陰極線管方式ランプ３２０から発生した光がディスプレー光に不適合である理由は、距離による輝度偏差が非常に激しいので、均一な明るさの画面構成が困難であるためである。
【００５８】
本発明ではこのような短所にもかかわらず、冷陰極線管方式ランプ３２０が使用される。勿論、冷陰極線管方式ランプ３２０を使用するためには冷陰極線管方式ランプ３２０の短所を克服することができる“導光板２００”と称する光学分布変更装置が共に使用される。このような導光板２００を使用することにより、冷陰極線管方式ランプ３２０の短所を克服し、冷陰極線管方式ランプ３２０が有する多様な長所を備えたままディスプレーを実施することができる。
【００５９】
具体的に、フロント照明方式液晶表示装置５００で導光板２００は、前述した反射型液晶表示パネルアセンブリ１００の上面に位置する。これは、外部光に依存したディスプレー及び人工光に依存したディスプレーを共に可能であるようにするためである。
【００６０】
このような導光板２００は線光源光学分布のように狭い面積に密集された光学分布を有する光を広い面積にわたって均一な光学分布を有するようにコンバーティングする役割を有する。
【００６１】
以下、フロント照明方式液晶表示装置５００に使用される導光板２００の構成をより具体的に説明する。
【００６２】
図６又は図８に示すように、導光板２００は一実施形態で光の光学分布を変更するために一定光学屈折率を有する立体でなければならない。
【００６３】
一実施形態として、導光板２００は複数個の側面と、側面の縁部に形成され向き合う２個の面により、立体を形成する。
【００６４】
このような導光板２００は、具体的な形状は前述した反射型液晶表示パネルアセンブリ１００の平面形状に依存する。
【００６５】
具体的に、導光板２００の形状は反射型液晶表示パネルアセンブリ１００の平面形状と相似である形状を有するように製作される。一実施形態で、前述した反射型液晶表示パネルアセンブリ１００が直六面体形状に製作される場合、導光板２００も相応する直六面体プレート形状を有する。
【００６６】
従って、本発明で一実施形態として反射型液晶表示パネルアセンブリ１００が直六面体形状により製作されたので、導光板２００もプレート形状に製作される。
【００６７】
これにより導光板２００は４個の側面２１０、２２０、２３０、２４０を有し、それに加え１個の第１面２６０、第１面２６０と向き合う関係を有する第２面２５０により構成される。
【００６８】
このとき、導光板２００の４個の側面２１０、２２０、２３０、２４０のうちには、前述したランプアセンブリ３００が直接的に向き合う側面が存在する。以下、４個の側面２１０、２２０、２３０、２４０のうち、ランプアセンブリ３００と対向し光束が密集した光が入射される側面を特別に“光入射面２１０”と称する。
【００６９】
導光板２００の光入射面２１０を通じて供給された光は多様な経路を通じて光入射面２１０と隣接する第１面２６０に到達する。このとき、光入射面２１０を通過した光が第１面２６０に到達する経路は大きく、二つの経路に分けることができる。
【００７０】
第一の経路は、光入射面２１０を通過した光がどんな反射もなしに直接第１面２６０に到達する経路であり、第二の経路は光入射面２１０を通過した光が第２面２５０で少なくとも一度以上反射された後、第１面２６０に到達する経路である。
【００７１】
この二つ経路全てにおいて、どんな経路であっても第１面２６０に到達した光は反射型液晶表示パネルアセンブリ１００側に反射される。このとき、第１面２６０から光が反射される過程で密集された光学分布を有する光の光学分布が変更される。
【００７２】
これに関して、第１面２６０からの光の反射をより効率的に実施するために第１面２６０には図９に示すように“光反射パターン２７０”が形成される。
【００７３】
図６に示すように、光反射パターン２７０は望ましい一実施形態で、モアレ現象を防止するために光入射面２１０と第１面２６０とが接する境界線２１２に対し、時計方向に約２２．５°傾斜した角度で第１面２６０全体にわたって複数個が連続的に平行して形成された“単位光反射部２７６（図９参照）”より成る。
【００７４】
具体的に、光反射パターン２７０を形成する単位光反射部２７６の形状を図８により詳しく示す。具体的に、単位光反射部２７６は第１面２６０の上面に一実施形態として“Ｖ”字形の長い溝を並列方式に連続的に形成したとき、任意の“Ｖ”字形溝と隣接する“Ｖ”字形溝との間に残留するプリズム状の形状を有する。
【００７５】
このように、単位光反射部２７６がプリズム形状に似た形状を有することにより、単位光反射部２７６は２個の傾斜面２７２、２７４を有する。
【００７６】
ここで、２個の傾斜面２７２、２７４のうちには、前述した光入射面２１０を通じて入射された光が到達する傾斜面が存在する。光が到達される傾斜面は光入射面２１０と向き合う関係を有する。
【００７７】
以下、このように光入射面２１０を通じて入射された光が到達する傾斜面を光反射面２７４と称する。残りの傾斜面２７２は以下、非反射面２７２と称する。
【００７８】
このとき、光反射面２７４と第２面２５０から成る角度により前述したように、フロント照明方式液晶表示装置５００の有効ディスプレー領域では輝度不均一が発生する可能性がある。
【００７９】
本発明ではこれを克服するための一実施形態として、図８又は図９に示すように光反射面２７４と第２面２５０からなる角度を調整する。これにより、実際のディスプレーが行われる“有効ディスプレー領域”のうち、光量が豊富に供給される所から光量が足りない所に光のシフトが起るようにし、輝度不均一問題、モアレ現象が同時に克服されるようにする。
【００８０】
これに関しては、光量が多い所から光量が足りない所への光シフトは光入射面２１０を経て供給された光が光反射面２７４に反射された後、第２面２５０を透過するか又は反射されるか否かによって決定される。
【００８１】
より具体的には、光シフトにより光バランスを調節するためには、光量が豊富な所では光反射面２７４に反射された光が第２面２５０を通過する透過率を低下し、逆に反射率は高める。これらはトレードオフ（相殺）関係を有する。このとき、第２面２５０で反射された光の方向は光量が足りない所に向かうようにしなければならない。
【００８２】
第２面２５０での光透過率又は光反射率は光反射面２７４と第２面２５０から成る角度に依存する。このように光透過率又は光反射率が調節されるようにする複数個の光反射面２７４の各々の角度は相互に異るように設定される。
【００８３】
具体的に、冷陰極線管方式ランプ３２０を基準に冷陰極線管方式ランプ３２０に近づくに従って光反射面２７４と第２面２５０のなす傾斜角は連続的に小さくなる。逆に、冷陰極線管方式ランプ３２０から遠ざかるに従って光反射面２７４と第２面２５０のなす傾斜角は連続的に大きくなる。
【００８４】
光反射面２７４と第２面２５０のなす角度が小さいほど光反射面２７４に反射された光は第２面２５０を通過し難しい。逆に、光反射面２７４と第２面２５０のなす角度が大きいほど光反射面２７４に反射された光は、より容易に第２面２５０を通過する。
【００８５】
図８又は図９に示すように、具体的に、これを具現するために第１面２６０に形成された複数個の光反射面２７４のうち、冷陰極線管方式ランプ３２０と最も近い所に位置した光反射面は、第２面２５０と３５°±３°程度の傾斜角度（β１）を有する。一方、第１面２６０に形成された複数個の光反射面２７４のうち、冷陰極線管方式ランプ３２０と最も遠い所に位置した光反射面は、第２面２５０と４２°±４°程度の傾斜角度（β４）を有する。
【００８６】
この効果を検証するために、図１０乃至図１２に示すように導光板２００と反射型液晶表示パネルアセンブリ１００を組立てた状態で、導光板２００の光反射面の傾斜角が冷陰極線管方式ランプ３２０を基準にし、冷陰極線管方式ランプ３２０から遠ざかるほど増加されるようにした状態で、図１０に示すようにデテクター（検出器）４００により正面輝度を測定する。
【００８７】
このとき、図１１に示すように、デテクター４００は反射型液晶表示パネルアセンブリ１００の有効ディスプレー領域内のの９箇所で測定する。
【００８８】
図１２には、９箇所での輝度測定結果データがグラフに図示されている。添付された図面を参照すると、測定結果は有効ディスプレー領域全体にわたって輝度偏差が図４に比べて相当に小さいということを明らかにした。
【００８９】
ここで示されるように、従来では冷陰極線管方式ランプ３２０から近いほど輝度が高く、冷陰極線管方式ランプ３２０から遠ざかるほど輝度が低くなるが、図１１又は図１２に示すように、冷陰極線管方式ランプ３２０との距離に相関なしに、相当に均一な輝度分布を有する。
【００９０】
一方、図１３には本発明の一実施形態による液晶表示装置で画像をディスプレーする方法が説明されている。
【００９１】
まず、ランプアセンブリ３００では第１光学分布を有する第１光３２１が発生される。この第１光学分布を有する第１光３２１は線光源であって、平面についての輝度分布を考えると、相当に不均一な輝度分布を有する。
【００９２】
このような第１光３２１は再び、導光板２００に入射される過程を経る。このとき、導光板２００に入射された第１光３２１は第１光学分布より均一な第２光学分布を有する第２光３２２に変更された後、反射型液晶表示パネルアセンブリ１００に向かう方向に反射される。
【００９３】
このとき、反射型液晶表示パネルアセンブリ１００に向かう方向に反射された第２光３２２は、反射された角度により反射率及び透過率が異なる。
【００９４】
このとき、第２光３２２はランプアセンブリ３００に近いほど反射率が高く、これとは逆に透過率は減少される。逆に、第２光３２２はランプアセンブリ３００から遠ざかるほど反射率は低下し、透過率は増加される。
【００９５】
これにより、ランプアセンブリ３００から近い所で反射された第２光３２２の一部は、導光板２００の上面に反射される。以後、導光板２００の上面に反射された第２光３２２は、反射型液晶表示パネルアセンブリ１００側に反射される過程を少なくとも１回以上反覆する光シフト過程を経た後に導光板２００から射出される。以下、導光板２００から射出された光を第３光３２３と称する。
【００９６】
次いで、第３光３２３は反射型液晶表示パネルアセンブリ１００に入射された後、反射型液晶表示パネルアセンブリ１００による光変調過程を受け映像が含まれた第４光３２４が生成される。以後、第４光３２４は導光板２００を経た後、使用者の目に入射される。
【００９７】
以上、本発明の実施例によって詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明が属する技術分野において通常の知識を有するものであれば本発明の思想と精神を離れることなく、本発明を修正または変更できるであろう。
【００９８】
【発明の効果】
上述した本発明によると、光量が足りない暗い所では、自体に保有したエネルギーを消費しディスプレーを実施し、光量が豊富な所では、外部光を利用しディスプレーを実施することができ、自体に保有したエネルギーを消費しディスプレーを実施するとき、ディスプレー輝度均一性を一層向上させ、高品質ディスプレーを可能であるようにする効果する有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来の液晶表示装置の概念図である。
【図２】 従来の液晶表示装置の導光板の上面に形成された光反射パターンの断面図である。
【図３】 従来技術において液晶表示装置の画素電極と光反射パターンが相互に傾斜していることを示した概念図である。
【図４】 図３の従来技術において液晶表示装置の有効ディスプレー領域の複数個の地点で輝度を測定することを示す概念図である。
【図５】 図４の各地点での輝度測定結果のグラフである。
【図６】 本発明の一実施形態によるフロント照明方式液晶表示装置の分解斜視図である。
【図７】 図６のＴＦＴ基板の一部を拡大図示した概念図である。
【図８】 本発明の一実施形態による導光板の断面図である。
【図９】 本発明の一実施形態による導光板での光シフトを説明するための説明図である。
【図１０】 本発明の一実施形態による液晶表示装置での輝度を測定する方法を示した概念図である。
【図１１】 本発明の一実施形態による液晶表示装置での輝度測定ポイントを示した平面図である。
【図１２】 本発明の一実施形態による液晶表示装置で測定された輝度のグラフである。
【図１３】 本発明の一実施形態による液晶表示装置での画像ディスプレー方法を示した概念図である。
【符号の説明】
１ 光源
２、２００ 導光板
３ フロントライトアセンブリ
９ 液晶表示パネルアセンブリ
１０ 液晶表示装置
１００ 反射型液晶表示パネルアセンブリ
１１０ カラーフィルタ基板
１２０ 液晶層
１３０ ＴＦＴ基板
１３１ ベース基板
１３２ 薄膜トランジスター
１３３ 反射電極
１３４ 信号線
１３４ａ ゲートライン
１３４ｂ データライン
１４０ 駆動モジュール
３００ ランプアセンブリ
５００ フロント照明方式液晶表示装置
【発明の属する技術分野】
本発明は導光板、これを利用した液晶表示装置及び画像ディスプレー方法に関するものであり、より詳細には、有効ディスプレー領域での輝度バランスが最適化されるようにし、ディスプレー性能を大きく向上させた導光板、これを利用した液晶表示装置及び画像ディスプレー方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、液晶表示装置は液晶の光透過度を精密に制御し、情報処理装置で処理された情報を使用者が認識することができるようにする平板表示装置の一つと定義される。
【０００３】
このような液晶表示装置は、反射型液晶表示装置と透過型液晶表示装置に大きく区分される。これらのうち、反射型液晶表示装置は中、小型表示装置に主に使用され、透過型液晶表示装置は中、大型表示装置に主に使用される。
【０００４】
ここで、反射型液晶表示装置は構造が相当に単純であるという長所を有する。このような反射型液晶表示装置の長所は、ディスプレーに必要である光の供給を反射型液晶表示装置の外部から受け、情報をディスプレーするためである。
【０００５】
その他に、反射型液晶表示装置はディスプレーに関し相当に低い消費電力を有する。このような長所は、液晶を制御するための電力だけでもディスプレーを実施することができるためである。
【０００６】
しかし、このように構造が単純であり、低消費電力を有する反射型液晶表示装置はディスプレーに必要である光量が足りなく、また暗い夜には情報を正確にディスプレーできない致命的な問題点を有する。
【０００７】
このような問題点は、透過型液晶表示装置により克服可能である。透過型液晶表示装置は反射型液晶表示装置と異なり、外部から供給された電気エネルギーを消費し光を発生する。そして、この光によりディスプレーを実施する。この結果、透過型液晶表示装置は外部環境に依存せず、どんな所でも自由に情報をディスプレーできる。
【０００８】
しかし、このような透過型液晶表示装置は液晶を制御するに必要である電力の他に、付加的にディスプレーに必要である光を生産しなければならないので、反射型液晶表示装置に比べて消費電力量が相当に大きいという短所を有する。
【０００９】
また、透過型液晶表示装置はディスプレーのために生成された光の光学分布を均一にするために、多数の部材をさらに必要とする。これにより、透過型液晶表示装置は構造的に相当に複雑である構成、製作工程数増加、製作時間増加、製作コストが増加されるなど多数の問題点を有する。
【００１０】
最近、このような反射型液晶表示装置の問題点及び透過型液晶表示装置が有する問題点を克服し、反射型液晶表示装置の長所及び透過型液晶表示装置の長所を生かした所為、“フロント照明方式液晶表示装置”が開発された。
【００１１】
このフロント照明方式液晶表示装置は、外部光が豊富な環境では外部光を利用しディスプレーを実施する。一方、このようなフロント照明方式液晶表示装置は、外部光量が足りない環境では電気エネルギーを消費し生成した人工光を利用し、ディスプレーを実施する。この結果、フロント照明方式液晶表示装置は、最小の消費電力でどんな所でもディスプレーを実施することができる長所を有する。
【００１２】
また、このフロント照明方式液晶表示装置は、生成した人工光を均一にするために、導光板のみを必要とすることにより、相当に単純であるという長所を有する。
【００１３】
図１には従来のフロント照明方式液晶表示装置（以下、液晶表示装置１０と称する）が図示されている。
【００１４】
添付された図面を参照すると、従来液晶表示装置１０は全体的面で光源１及び導光板２により構成されたフロントライトアセンブリ３及び液晶表示パネルアセンブリ９により構成される。
【００１５】
液晶表示パネルアセンブリ９は、画素電極、ＴＦＴ、信号線を有するＴＦＴ基板５、液晶６、画素電極と対向する共通電極及びＲＧＢ色画素を有するカラーフィルタ基板４により構成された液晶表示パネル７及び液晶表示パネル７を駆動させるための駆動モジュール８により構成される。
【００１６】
このような液晶表示パネルアセンブリ９は、液晶の配列を微小面積単位に精密に制御するに適合する。しかし、光が足りなく、又は、光が存在しない所では液晶表示パネルアセンブリ９の液晶を精密に制御することだけでは、液晶表示装置１０からどんな情報もディスプレーされることができない。これは液晶６は、自発的にディスプレーに必要である光を生成する能力がないためである。
【００１７】
従って、液晶表示装置１０でディスプレーを実施するためには、図１に示すように光源１と導光板２により構成されたフロントライトアセンブリ３を必要とする。
【００１８】
ここで、液晶表示パネルアセンブリ９に光を供給する光源１は、太陽光と同様に所定面積内で輝度偏差が殆どないようにすることが最も理想的である。しかし、太陽光と類似する輝度分布を有する光源１を製作することは困難であるので、仕方なく、製作が容易であり、輝度が高い線光源又は点光源を使用するしかない。
【００１９】
しかし、線光源又は点光源は製作が容易であり、局部的な輝度が高い長所を有する反面、距離による輝度偏差が相当に激しい。このような理由で、線光源又は点光源から発生した光をそのまま液晶表示パネルアセンブリ９に供給する場合、激しい輝度偏差により画面に分離、斑などのディスプレー品質不良が発生される。
【００２０】
このような理由で、線光源又は点光源から発生した光から太陽光と類似する面光源効果を得るために、図１又は図２に図に示すように“導光板２”を必要とする。
【００２１】
この導光板２は液晶表示装置１０の有効ディスプレー面積と相似である形及び対等な形状を有する厚さが薄い直六面体プレート形状を有する。
【００２２】
このような導光板２は、光の光学分布を変更する役割を有する。具体的に、導光板２は狭い面積に密集された光の光学分布を広い面積に均一に広がった光学分布を有するように変更する。また、導光板２は光学分布が変更された光を前述した液晶表示パネルアセンブリ９に向かうように方向を変更させる役割も共に実施する。
【００２３】
一方、光源１から発生した光を加工し液晶表示パネルアセンブリ９に伝達する役割を有する導光板２から光が漏洩される場合、液晶表示パネルアセンブリ９に供給される光量が減少され、光効率が低下されることがある。このように、光利用効率が低下されることを防止するために導光板２の上面には複数個の光反射パターン２ａが連続的に形成される。この光反射パターン２ａは図２に示すように、断面が“Ｖ”字形状を有する溝形状を有する。
【００２４】
この光反射パターン２ａが“Ｖ”字形状を有し連続的に形成されることにより、光反射パターン２ａは反射面２ｃと非反射面２ｂが交代に形成される。このとき、全ての光反射パターン２ａの反射面２ｃと導光板２の下面２ｄから成る角度βは４２°と一定にし、βを一定にするにともない非反射面２ｂと下面２ｄからなる角度αもまた一定となる。
【００２５】
一方、光利用効率を最大化させるためには、導光板２の上面に形成された光反射パターン２ａとＴＦＴ基板５に形成される画素電極の方向に注意しなければならない。これは光反射パターン２ａと画素電極の方向により光干渉現象であるモアレを発生するためである。
【００２６】
このようなモアレ現象は激しいディスプレー特性低下を発生させる。このような理由で、最近では図３に示すように光反射パターン２ｆが伸びた方向と画素電極５ａの形成方向が相互に２２．５°交差するようにする。これにより、モアレ現象は最小化される。
【００２７】
しかし、このように導光板２に光反射パターン２ｆを形成し、モアレ現象が発生されないようにしても、導光板２には依然輝度不均一によるディスプレー特性低下が発生される。この輝度不均一の原因は光源１と導光板２が近いほど輝度が高く、光源１と導光板２が遠ざかるほど輝度が低くなるためである。
【００２８】
これを図４又は図５を参照して説明すると、次のとおりである。光反射パターン２ｆが形成された導光板２の一側面に光源１を位置させ、導光板２の下部に液晶表示パネルアセンブリ９が組立てられるまでの工程を終えた液晶表示装置１０を用意する。
【００２９】
このように、液晶表示装置１０の光源１を点灯した状態で、液晶表示装置１０の有効ディスプレー領域の輝度偏差を測定する。このとき、測定位置は一例として、全部で９箇所で測定される。このとき、測定位置がいずれか一部に集中されたり、又は離れないように注意する。
【００３０】
添付された図５には、測定結果グラフが図示されている。この測定結果グラフを参照すると、有効ディスプレー領域のうち、光源１に近いほど輝度が高く、光源１から遠ざかるほど輝度が低くなることに示された。
【００３１】
具体的に、測定位置１、測定位置４、測定位置７は最も高い輝度分布を有し、測定位置３、測定位置６、測定位置９は相対的に低い輝度分布を有する。これは光源１から距離が遠ざかるほど即ち、測定位置３、測定位置６、測定位置９では光源１から光の供給が十分でないことを意味する。
【００３２】
一方、測定位置１、測定位置４、測定位置７では多くの光が供給され、過度に高い輝度を有する。
【００３３】
即ち、これは液晶表示装置１０での輝度バランスが不良であることにより、ディスプレー特定が大きく低下され得ることを意味する。
【００３４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の第１目的は、有効ディスプレー領域での輝度バランスが最適化されるようにする導光板を提供することにある。
【００３５】
また、本発明の第２目的は、輝度バランスが最適化されディスプレー輝度偏差が最小化された高品質ディスプレーを実施する液晶表示装置を提供することにある。
【００３６】
また、本発明の第３目的は、輝度バランスが最適化されディスプレー輝度偏差が最小化された高品質ディスプレーを実施できるようにする画像ディスプレー方法を提供することにある。
【００３７】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１目的を達成するための導光板は、光が入射される光入射面を含む複数個の側面と、前記側面に隣接した第１面であって、前記光入射面に入射された光が到達し反射されるように、前記光入射面に面するよう複数個が並べて配列されかつ傾斜角が前記入射面から離れるほど３２度から３９度まで連続的に増加される光反射面と、該光反射面と隣接する非反射面とにより構成された光反射パターンが形成される前記第１面と、前記第１面の各光反射面から反射され、相異する反射角を有する各々の光が、前記光入射面に近い前記光反射面で反射された光の方が前記光入射面から遠い前記光反射面で反射された光に比べて透過し難く、且つ前記光入射面から離れる方向へ反射しやすくなるように、前記反射角によって異なる率で反射／透過される第２面とを含む。
【００３８】
本発明の第２目的を達成するための液晶表示装置は、光を発生させ一定方向に供給するランプアセンブリと、導光板と、液晶表示パネルアセンブリとを含み、前記導光板は、前記光が入射される光入射面を含む複数個の側面と；前記側面に隣接した第１面であって、前記光入射面に入射された光が到達し反射されるように前記光入射面に面するように複数個が並べて配列されかつ傾斜角が前記入射面から離れるほど３２度から３９度まで連続的に増加される光反射面と、該光反射面と隣接する非反射面とにより構成された光反射パターンが形成される前記第１面と；前記第１面の各反射面から反射され、相異する反射角を有する各々の光が、前記光入射面に近い前記光反射面で反射された光の方が前記光入射面から遠い前記光反射面で反射された光に比べて透過し難く、且つ前記光入射面から離れる方向へ反射しやすくなるように、前記反射角によって異なる率で反射／透過される第２面とを含む。前記液晶表示アセンブリは、前記導光板の第２面に射出された前記光を光変調させ、ディスプレー情報が含まれた光を形成するようになっている。
【００３９】
本発明の第３目的を達成するための画像ディスプレー方法は、第１光学分布を有する第１光が光入射面から入射されるようにする段階と、前記第１光が入射される方向に進行する過程で連続的に反射され、反射角度が連続的に変更された第２光学分布を有する第２光を生成する段階と、前記光入射面に近い光反射面で反射されて得られた第２光の方が、前記光入射面から遠い光反射面で反射されて得られた第２光に比べて透過し難く、且つ前記光入射面から離れる方向へ反射しやすくなるように、前記反射角度に応じて前記第２光の一部はそのまま射出され、前記第２光の残りは少なくとも１回以上再反射され射出位置がシフトされた状態で射出されるようにすることにより、第３光学分布を有する第３光を生成する段階と、及び前記第３光が液晶を通過し、光変調により情報を含むようにして第４光を生成する段階とを含み、前記第１光は導光板に入射するようになっており、該導光板から前記第３光が射出される面と前記反射角度から成る角度は、前記第１光が入射される所から反対側に行くほど３２度から３９度まで増加される。
【００４０】
本発明によると、光量が足りない暗い所では自体に保有されたエネルギーを消費しディスプレーを実施し、光量が豊富な所では外部光を利用しディスプレーを実施することができ、自体に保有されたエネルギーを消費してディスプレーを実施するとき、ディスプレー輝度均一性を一層向上させ、高品質ディスプレーが可能であるようにする。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の望ましい実施形態をより詳細に説明する。
【００４２】
本発明の一実施形態による液晶表示装置は“フロント照明方式液晶表示装置”である。このフロント照明方式液晶表示装置は“外部光”の豊富な所では外部光を利用しディスプレーを実施し、暗い所では内部で電気エネルギーを消費し生成した“人工光”でディスプレーを実施する。これにより、体積及び重さの面で相当に有利であり、低い消費電力によりディスプレーを実施することができる。
【００４３】
このようなフロント照明方式液晶表示装置５００は図６に示すように反射型液晶表示パネルアセンブリ１００、導光板２００、電気エネルギーを消費し光を発生させるランプアセンブリ３００などを必要とする。
【００４４】
このとき、反射型液晶表示パネルアセンブリ１００は“外部光”又は“人工光”の透過度を調節しディスプレーを実施するに適合した構成を有する。
【００４５】
図６に示すように、これを具現するための反射型液晶表示パネルアセンブリ１００は、カラーフィルタ基板１１０、液晶層１２０、ＴＦＴ基板１３０及び駆動モジュール１４０により構成される。
【００４６】
より具体的に、図７に示すように、ＴＦＴ基板１３０は一実施形態で直六面体形状を有するベース基板１３１、薄膜トランジスター１３２、反射電極１３３、信号線１３４により構成される。
【００４７】
より具体的に、直六面体形状を有するベース基板１３１の上面には、半導体製造工程によりマトリックス形態に薄膜トランジスター１３２が形成される。このとき、薄膜トランジスター１３２は、ゲート電極（Ｇ）、ソース電極（Ｓ）ドレーン電極（Ｄ）及び選択的に導体又は不導体の特性を有するチャンネル層（Ｃ）により構成される。
【００４８】
このとき、薄膜トランジスター１３２のゲート電極（Ｇ）及びソース電極（Ｓ）には信号線１３４が連結される。具体的に、マトリックス形態に配列された薄膜トランジスター１３２のうち、各列に属する薄膜トランジスターのゲート電極（Ｇ）には、共通的に導電性ゲートライン１３４ａが連結される。一方、マトリックス形態に配列された薄膜トランジスター１３２のうち、各行に属する薄膜トランジスターのソース電極（Ｓ）には共通的に導電性データライン１３４ｂが連結される。
【００４９】
このとき、全ての薄膜トランジスター１３２のドレーン電極（Ｄ）には光反射率が高い導電性金属の反射電極１３３が形成される。一方、図６に示すようにゲートライン１３４ａ及びデータライン１３４ｂには駆動信号を生成する駆動モジュール１４０が設けられる。
【００５０】
これにより、各データライン１３４ｂに所望の電圧が順次に印加された状態で所望のゲートライン１３４ａにターンオン電圧が印加される過程を反覆することにより、全ての反射電極１３３には所望の電圧が印加される。
【００５１】
このような構成を有するＴＦＴ基板１３０の上面には、図６に示すようにカラーフィルタ基板１１０が設けられる。カラーフィルタ基板１１０は透明で、直六面体形状を有する基板１１２にパターニングされたＲＧＢ色画素（図示せず）及び透明な導電性物質で製作された共通電極により構成される。このとき、ＲＧＢ色画素はＴＦＴ基板１３０に形成された各々の反射電極１３３に対向するように製作される。
【００５２】
一方、カラーフィルタ基板１１０とＴＦＴ基板１３０との間には、電界の強さにより光透過度が異なるようにする液晶層１２０が形成される。
【００５３】
このような構成を有する本発明の一実施形態による反射型液晶表示パネルアセンブリ１００に光が供給された状態で、信号線１３４に駆動信号が印加されることにより、使用者が所望のディスプレーをすることができる。
【００５４】
このように、反射型液晶表示パネルアセンブリ１００が駆動されるに必要である光は、前述したように太陽光のような“外部光”又は貯蔵された電気エネルギーを消費し生成された“人工光”が使用される。
【００５５】
図６に示すように、本発明では暗い所でもディスプレーが可能であるようにランプアセンブリ３００が使用される。ランプアセンブリ３００はランプカバー３１０とランプ３２０により構成される。また、ランプ３２０は一実施形態で冷陰極線管方式ランプが使用される。
【００５６】
このとき、冷陰極線管方式ランプ３２０で生成された光は、一般照明光としては適合するが、ディスプレー光としてはそのままでは不適合である。
【００５７】
より詳しくは、冷陰極線管方式ランプ３２０から発生した光が一般照明光として適合する理由は、使用時間が長く、製作が容易であるためである。一方、冷陰極線管方式ランプ３２０から発生した光がディスプレー光に不適合である理由は、距離による輝度偏差が非常に激しいので、均一な明るさの画面構成が困難であるためである。
【００５８】
本発明ではこのような短所にもかかわらず、冷陰極線管方式ランプ３２０が使用される。勿論、冷陰極線管方式ランプ３２０を使用するためには冷陰極線管方式ランプ３２０の短所を克服することができる“導光板２００”と称する光学分布変更装置が共に使用される。このような導光板２００を使用することにより、冷陰極線管方式ランプ３２０の短所を克服し、冷陰極線管方式ランプ３２０が有する多様な長所を備えたままディスプレーを実施することができる。
【００５９】
具体的に、フロント照明方式液晶表示装置５００で導光板２００は、前述した反射型液晶表示パネルアセンブリ１００の上面に位置する。これは、外部光に依存したディスプレー及び人工光に依存したディスプレーを共に可能であるようにするためである。
【００６０】
このような導光板２００は線光源光学分布のように狭い面積に密集された光学分布を有する光を広い面積にわたって均一な光学分布を有するようにコンバーティングする役割を有する。
【００６１】
以下、フロント照明方式液晶表示装置５００に使用される導光板２００の構成をより具体的に説明する。
【００６２】
図６又は図８に示すように、導光板２００は一実施形態で光の光学分布を変更するために一定光学屈折率を有する立体でなければならない。
【００６３】
一実施形態として、導光板２００は複数個の側面と、側面の縁部に形成され向き合う２個の面により、立体を形成する。
【００６４】
このような導光板２００は、具体的な形状は前述した反射型液晶表示パネルアセンブリ１００の平面形状に依存する。
【００６５】
具体的に、導光板２００の形状は反射型液晶表示パネルアセンブリ１００の平面形状と相似である形状を有するように製作される。一実施形態で、前述した反射型液晶表示パネルアセンブリ１００が直六面体形状に製作される場合、導光板２００も相応する直六面体プレート形状を有する。
【００６６】
従って、本発明で一実施形態として反射型液晶表示パネルアセンブリ１００が直六面体形状により製作されたので、導光板２００もプレート形状に製作される。
【００６７】
これにより導光板２００は４個の側面２１０、２２０、２３０、２４０を有し、それに加え１個の第１面２６０、第１面２６０と向き合う関係を有する第２面２５０により構成される。
【００６８】
このとき、導光板２００の４個の側面２１０、２２０、２３０、２４０のうちには、前述したランプアセンブリ３００が直接的に向き合う側面が存在する。以下、４個の側面２１０、２２０、２３０、２４０のうち、ランプアセンブリ３００と対向し光束が密集した光が入射される側面を特別に“光入射面２１０”と称する。
【００６９】
導光板２００の光入射面２１０を通じて供給された光は多様な経路を通じて光入射面２１０と隣接する第１面２６０に到達する。このとき、光入射面２１０を通過した光が第１面２６０に到達する経路は大きく、二つの経路に分けることができる。
【００７０】
第一の経路は、光入射面２１０を通過した光がどんな反射もなしに直接第１面２６０に到達する経路であり、第二の経路は光入射面２１０を通過した光が第２面２５０で少なくとも一度以上反射された後、第１面２６０に到達する経路である。
【００７１】
この二つ経路全てにおいて、どんな経路であっても第１面２６０に到達した光は反射型液晶表示パネルアセンブリ１００側に反射される。このとき、第１面２６０から光が反射される過程で密集された光学分布を有する光の光学分布が変更される。
【００７２】
これに関して、第１面２６０からの光の反射をより効率的に実施するために第１面２６０には図９に示すように“光反射パターン２７０”が形成される。
【００７３】
図６に示すように、光反射パターン２７０は望ましい一実施形態で、モアレ現象を防止するために光入射面２１０と第１面２６０とが接する境界線２１２に対し、時計方向に約２２．５°傾斜した角度で第１面２６０全体にわたって複数個が連続的に平行して形成された“単位光反射部２７６（図９参照）”より成る。
【００７４】
具体的に、光反射パターン２７０を形成する単位光反射部２７６の形状を図８により詳しく示す。具体的に、単位光反射部２７６は第１面２６０の上面に一実施形態として“Ｖ”字形の長い溝を並列方式に連続的に形成したとき、任意の“Ｖ”字形溝と隣接する“Ｖ”字形溝との間に残留するプリズム状の形状を有する。
【００７５】
このように、単位光反射部２７６がプリズム形状に似た形状を有することにより、単位光反射部２７６は２個の傾斜面２７２、２７４を有する。
【００７６】
ここで、２個の傾斜面２７２、２７４のうちには、前述した光入射面２１０を通じて入射された光が到達する傾斜面が存在する。光が到達される傾斜面は光入射面２１０と向き合う関係を有する。
【００７７】
以下、このように光入射面２１０を通じて入射された光が到達する傾斜面を光反射面２７４と称する。残りの傾斜面２７２は以下、非反射面２７２と称する。
【００７８】
このとき、光反射面２７４と第２面２５０から成る角度により前述したように、フロント照明方式液晶表示装置５００の有効ディスプレー領域では輝度不均一が発生する可能性がある。
【００７９】
本発明ではこれを克服するための一実施形態として、図８又は図９に示すように光反射面２７４と第２面２５０からなる角度を調整する。これにより、実際のディスプレーが行われる“有効ディスプレー領域”のうち、光量が豊富に供給される所から光量が足りない所に光のシフトが起るようにし、輝度不均一問題、モアレ現象が同時に克服されるようにする。
【００８０】
これに関しては、光量が多い所から光量が足りない所への光シフトは光入射面２１０を経て供給された光が光反射面２７４に反射された後、第２面２５０を透過するか又は反射されるか否かによって決定される。
【００８１】
より具体的には、光シフトにより光バランスを調節するためには、光量が豊富な所では光反射面２７４に反射された光が第２面２５０を通過する透過率を低下し、逆に反射率は高める。これらはトレードオフ（相殺）関係を有する。このとき、第２面２５０で反射された光の方向は光量が足りない所に向かうようにしなければならない。
【００８２】
第２面２５０での光透過率又は光反射率は光反射面２７４と第２面２５０から成る角度に依存する。このように光透過率又は光反射率が調節されるようにする複数個の光反射面２７４の各々の角度は相互に異るように設定される。
【００８３】
具体的に、冷陰極線管方式ランプ３２０を基準に冷陰極線管方式ランプ３２０に近づくに従って光反射面２７４と第２面２５０のなす傾斜角は連続的に小さくなる。逆に、冷陰極線管方式ランプ３２０から遠ざかるに従って光反射面２７４と第２面２５０のなす傾斜角は連続的に大きくなる。
【００８４】
光反射面２７４と第２面２５０のなす角度が小さいほど光反射面２７４に反射された光は第２面２５０を通過し難しい。逆に、光反射面２７４と第２面２５０のなす角度が大きいほど光反射面２７４に反射された光は、より容易に第２面２５０を通過する。
【００８５】
図８又は図９に示すように、具体的に、これを具現するために第１面２６０に形成された複数個の光反射面２７４のうち、冷陰極線管方式ランプ３２０と最も近い所に位置した光反射面は、第２面２５０と３５°±３°程度の傾斜角度（β１）を有する。一方、第１面２６０に形成された複数個の光反射面２７４のうち、冷陰極線管方式ランプ３２０と最も遠い所に位置した光反射面は、第２面２５０と４２°±４°程度の傾斜角度（β４）を有する。
【００８６】
この効果を検証するために、図１０乃至図１２に示すように導光板２００と反射型液晶表示パネルアセンブリ１００を組立てた状態で、導光板２００の光反射面の傾斜角が冷陰極線管方式ランプ３２０を基準にし、冷陰極線管方式ランプ３２０から遠ざかるほど増加されるようにした状態で、図１０に示すようにデテクター（検出器）４００により正面輝度を測定する。
【００８７】
このとき、図１１に示すように、デテクター４００は反射型液晶表示パネルアセンブリ１００の有効ディスプレー領域内のの９箇所で測定する。
【００８８】
図１２には、９箇所での輝度測定結果データがグラフに図示されている。添付された図面を参照すると、測定結果は有効ディスプレー領域全体にわたって輝度偏差が図４に比べて相当に小さいということを明らかにした。
【００８９】
ここで示されるように、従来では冷陰極線管方式ランプ３２０から近いほど輝度が高く、冷陰極線管方式ランプ３２０から遠ざかるほど輝度が低くなるが、図１１又は図１２に示すように、冷陰極線管方式ランプ３２０との距離に相関なしに、相当に均一な輝度分布を有する。
【００９０】
一方、図１３には本発明の一実施形態による液晶表示装置で画像をディスプレーする方法が説明されている。
【００９１】
まず、ランプアセンブリ３００では第１光学分布を有する第１光３２１が発生される。この第１光学分布を有する第１光３２１は線光源であって、平面についての輝度分布を考えると、相当に不均一な輝度分布を有する。
【００９２】
このような第１光３２１は再び、導光板２００に入射される過程を経る。このとき、導光板２００に入射された第１光３２１は第１光学分布より均一な第２光学分布を有する第２光３２２に変更された後、反射型液晶表示パネルアセンブリ１００に向かう方向に反射される。
【００９３】
このとき、反射型液晶表示パネルアセンブリ１００に向かう方向に反射された第２光３２２は、反射された角度により反射率及び透過率が異なる。
【００９４】
このとき、第２光３２２はランプアセンブリ３００に近いほど反射率が高く、これとは逆に透過率は減少される。逆に、第２光３２２はランプアセンブリ３００から遠ざかるほど反射率は低下し、透過率は増加される。
【００９５】
これにより、ランプアセンブリ３００から近い所で反射された第２光３２２の一部は、導光板２００の上面に反射される。以後、導光板２００の上面に反射された第２光３２２は、反射型液晶表示パネルアセンブリ１００側に反射される過程を少なくとも１回以上反覆する光シフト過程を経た後に導光板２００から射出される。以下、導光板２００から射出された光を第３光３２３と称する。
【００９６】
次いで、第３光３２３は反射型液晶表示パネルアセンブリ１００に入射された後、反射型液晶表示パネルアセンブリ１００による光変調過程を受け映像が含まれた第４光３２４が生成される。以後、第４光３２４は導光板２００を経た後、使用者の目に入射される。
【００９７】
以上、本発明の実施例によって詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明が属する技術分野において通常の知識を有するものであれば本発明の思想と精神を離れることなく、本発明を修正または変更できるであろう。
【００９８】
【発明の効果】
上述した本発明によると、光量が足りない暗い所では、自体に保有したエネルギーを消費しディスプレーを実施し、光量が豊富な所では、外部光を利用しディスプレーを実施することができ、自体に保有したエネルギーを消費しディスプレーを実施するとき、ディスプレー輝度均一性を一層向上させ、高品質ディスプレーを可能であるようにする効果する有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来の液晶表示装置の概念図である。
【図２】 従来の液晶表示装置の導光板の上面に形成された光反射パターンの断面図である。
【図３】 従来技術において液晶表示装置の画素電極と光反射パターンが相互に傾斜していることを示した概念図である。
【図４】 図３の従来技術において液晶表示装置の有効ディスプレー領域の複数個の地点で輝度を測定することを示す概念図である。
【図５】 図４の各地点での輝度測定結果のグラフである。
【図６】 本発明の一実施形態によるフロント照明方式液晶表示装置の分解斜視図である。
【図７】 図６のＴＦＴ基板の一部を拡大図示した概念図である。
【図８】 本発明の一実施形態による導光板の断面図である。
【図９】 本発明の一実施形態による導光板での光シフトを説明するための説明図である。
【図１０】 本発明の一実施形態による液晶表示装置での輝度を測定する方法を示した概念図である。
【図１１】 本発明の一実施形態による液晶表示装置での輝度測定ポイントを示した平面図である。
【図１２】 本発明の一実施形態による液晶表示装置で測定された輝度のグラフである。
【図１３】 本発明の一実施形態による液晶表示装置での画像ディスプレー方法を示した概念図である。
【符号の説明】
１ 光源
２、２００ 導光板
３ フロントライトアセンブリ
９ 液晶表示パネルアセンブリ
１０ 液晶表示装置
１００ 反射型液晶表示パネルアセンブリ
１１０ カラーフィルタ基板
１２０ 液晶層
１３０ ＴＦＴ基板
１３１ ベース基板
１３２ 薄膜トランジスター
１３３ 反射電極
１３４ 信号線
１３４ａ ゲートライン
１３４ｂ データライン
１４０ 駆動モジュール
３００ ランプアセンブリ
５００ フロント照明方式液晶表示装置
Claims (4)
- 光が入射される光入射面を含む複数個の側面と、
前記側面に隣接した第１面であって、前記光入射面に入射された光が到達し反射されるように、前記光入射面に面するよう複数個が並べて配列されかつ傾斜角が前記入射面から離れるほど３２度から３９度まで連続的に増加される光反射面と、該光反射面と隣接する非反射面とにより構成された光反射パターンが形成される前記第１面と、
前記第１面の各光反射面から反射され、相異する反射角を有する各々の光が、前記光入射面に近い前記光反射面で反射された光の方が前記光入射面から遠い前記光反射面で反射された光に比べて透過し難く、且つ前記光入射面から離れる方向へ反射しやすくなるように、前記反射角によって異なる率で反射／透過される第２面とを含むことを特徴とする導光板。 - 前記第１面に形成された光反射パターンは、前記光入射面と前記第１面とが接する境界線を基準にして２２．５°傾斜するように形成されたことを特徴とする請求項２に記載の導光板。
- 光を発生させ一定方向に供給するランプアセンブリと、導光板と、液晶表示パネルアセンブリとを含み、
前記導光板は、前記光が入射される光入射面を含む複数個の側面と；前記側面に隣接した第１面であって、前記光入射面に入射された光が到達し反射されるように前記光入射面に面するように複数個が並べて配列されかつ傾斜角が前記入射面から離れるほど３２度から３９度まで連続的に増加される光反射面と、該光反射面と隣接する非反射面とにより構成された光反射パターンが形成される前記第１面と；前記第１面の各反射面から反射され、相異する反射角を有する各々の光が、前記光入射面に近い前記光反射面で反射された光の方が前記光入射面から遠い前記光反射面で反射された光に比べて透過し難く、且つ前記光入射面から離れる方向へ反射しやすくなるように、前記反射角によって異なる率で反射／透過される第２面とを含み、
前記液晶表示アセンブリは、前記導光板の第２面に射出された前記光を光変調させ、ディスプレー情報が含まれた光を形成するようになされている、ことを特徴とする液晶表示装置。 - 第１光学分布を有する第１光が光入射面から入射されるようにする段階と、
前記第１光が入射される方向に進行する過程で連続的に反射され、反射角度が連続的に変更された第２光学分布を有する第２光を生成する段階と、
前記光入射面に近い光反射面で反射されて得られた第２光の方が、前記光入射面から遠い光反射面で反射されて得られた第２光に比べて透過し難く、且つ前記光入射面から離れる方向へ反射しやすくなるように、前記反射角度に応じて前記第２光の一部はそのまま射出され、前記第２光の残りは少なくとも１回以上再反射され射出位置がシフトされた状態で射出されるようにすることにより、第３光学分布を有する第３光を生成する段階と、及び
前記第３光が液晶を通過し、光変調により情報を含むようにして第４光を生成する段階とを含み、
前記第１光は導光板に入射するようになっており、該導光板から前記第３光が射出される面と前記反射角度から成る角度は、前記第１光が入射される所から反対側に行くほど３２度から３９度まで増加されることを特徴とする液晶表示装置での画像ディスプレー方法。
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