KR0157641B1 - 액정 디스플레이 - Google Patents

액정 디스플레이

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KR0157641B1
KR0157641B1 KR1019930009649A KR930009649A KR0157641B1 KR 0157641 B1 KR0157641 B1 KR 0157641B1 KR 1019930009649 A KR1019930009649 A KR 1019930009649A KR 930009649 A KR930009649 A KR 930009649A KR 0157641 B1 KR0157641 B1 KR 0157641B1
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미찌하루 니시하라
유끼가즈 사또
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쯔지 하루오
샤프 가부시끼가이샤
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Abstract

후면 발광 장치에 사용하기 위해 채택되는 프리즘 렌즈를 사용하는 광 수렴 장치는 장치가 더 얇은 크기와 저렴한 비용으로 제조될 수 있게 한다.
액정 디스플레이는 적어도 하나의 액정 패널을 포함하는 디스플레이부를 포함하고 문자와 그래픽을 디스플레이하기 위한 디스플레이 수단, 액정 패널의 디스플레이부를 조명하기 위한 조명 수단, 액정 패널의 디스플레이부에 조명 수단으로부터의 광선을 수렴하기 위한 수렴 수단을 포함한다.
프리즘 렌즈는 평면부가 형성되어 있는 다수의 프리즘부를 포함하고, 이 평면부는 2개의 인접한 프리즘부 사이에 형성된다. 프리즘부 사이 및 그 위에 형성되는 상부 및 저부 평면부의 결합이 또한 가능하다.

Description

액정 디스플레이
제1도는 종래 기술의 프리즘 렌즈의 수렴 동작을 설명하기 위한 도면.
제2도는 종래 기술로부터 프리즘 렌즈의 광 굴절 법칙을 설명하기 위한 도면.
제3도는 종래 기술로부터 프리즘 렌즈에 대한 광의 임계 반사각을 설명하기 위한 도면.
제4도는 종래 기술의 프리즘 렌즈의 굴절 상태를 설명하기 위한 도면.
제5도는 종래 기술의 프리즘 렌즈의 다른 굴절 상태를 설명하기 위한 도면.
제6도는 투과 후면 발광형의 전형적인 종래의 액정 디스플레이.
제7a도는 종래의 액정 디스플레이의 실시예의 정면도.
제7b도는 제7a도의 라인 ⅦB-ⅦB에 따른 단면도.
제8a도는 종래의 액정 디스플레이의 다른 실시예의 정면도.
제8b도는 제8a도의 라인 ⅧB-ⅧB에 따른 단면도.
제9도는 광 유도형의 종래의 후면 발광 장치의 개략도.
제10도는 직접 저부 반사형의 종래의 후면 발광 장치의 개략도.
제11a도는 본 발명에서 구현되는 프리즘 렌즈를 도시한 도면.
제11b도는 제11a도에 도시된 프리즘 렌즈의 가시 특성을 도시한 도면.
제12도는 평면부의 표면 영역 및 프리즘부의 양에 의해 가시 특성을 조정할 수 있는 본 발명에 따른 프리즘 렌즈의 다른 실시예를 도시한 도면.
제13a도는 본 발명에 따른 프리즘 렌즈의 다른 실시예를 도시한 도면.
제13b도는 정점각, 평면부의 표면 영역 및 프리즘부의 양에 의해 가시 특성을 도시한 도면.
제13c도는 프리즘 렌즈의 다른 실시예를 도시한 도면.
제13d도는 프리즘 렌즈의 다른 실시예를 도시한 도면.
제14a도는 본 발명에 따른 프리즘 렌즈의 또다른 실시예를 도시한 도면.
제14b도는 프리즘의 비 광량 각에 의해 표시될 수 있는 프리즘 렌즈를 도시한 도면.
제15a도는 제14a도의 프리즘 렌즈의 다른 실시예를 도시한 도면.
제15b도는 제15a도에 도시된 36.5°의 시각에서 디스플레이 스크린을 도시한 도면.
제15c도는 제15a도에 도시된 38.6°의 시각에서 디스플레이 스크린을 도시한 도면.
제16도는 본 발명을 구현하는 액정 디스플레이를 도시한 도면.
제17도는 제16도의 A부분을 확대한 도면.
제18a도는 본 발명에서 구현되는 액정 디스플레이의 정면도.
제18b도는 제18a도의 라인 XVIIIB-XVIIIB에 따른 단면도.
제19a도는 액정 디스플레이의 실시예에 사용된 램프 유니트의 정면도.
제19b도는 제19a도의 라인 XIXB-XIXB에 따른 단면도.
제20도는 본 발명에서 구현되는 후면 발광 장치의 구성을 설명하는 도면.
제21도는 제20도의 A 부분을 확대한 도면.
제22도는 본 발명에 따른 후면 발광 장치의 다른 실시예를 도시한 도면.
제23a도는 본 발명에 따른 후면 발광 장치의 또다른 실시예를 도시한 도면.
제23b도는 제23a도의 XXIIIB-XXIIIB도에 따른 단면도.
제24도는 제23b도의 B부분을 확대한 도면.
제25a도는 본 발명에 따른 후면 발광 장치의 다른 실시예를 도시한 도면.
제25b도는 제25a도에 도시된 후면 발광 장치의 다른 실시예를 도시한 도면.
제26도는 본 발명에 따른 후면 발광 장치의 광도에 대한 시각을 도시한 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 시트 2,5,11,31 : 액정 패널
3 : 후면 광 6 : 공기 갭층
7 : 전면 투명 평판 12 : 유리 평판
13 : 램프 유니트 14,15 : IC 칩
16 : 구동기 기판 17 : 액정 디스플레이 홀더
18 : U형 형광 램프 19,35,37 : 반사 평판
20,33 : 확산 평판 21 : 인버터 유니트
34 : 광 유도 평판 36 : 형광 램프
본 발명은 액정 디스플레이에 관한 것으로, 특히, 후면 광선을 수렴하기 위해 프리즘 렌즈를 사용하고, 액정 디스플레이용 후면 발광 장치에 사용하기 위한 발광 장치와 휴대용 개인용 컴퓨터, 워드 프로세서 등에 사용하기 위한 투과형 액정 디스플레이와 휴대형 개인용 컴퓨터, 워드 프로세서 및 액정 텔레비젼 등과 같은 투과형 액정 디스플레이에 사용하기 위해 적합한 후면 발광 장치에 관한 것이고, 또한 특히 광 유도 평판을 사용하는 후면 발광 장치에 관한 것이다.
액정 디스플레이(LCD)는 발광하지 않고, 사용될 때 조명될 필요가 있다. 따라서, 액정 디스플레이는 필요한 광도를 보장하기 위해 후면 광이 각각 제공된다. 후면 광은 광원 및 발광 소자로 구성된다. 백열 램프(점광원), 형광 램프(선광원) 등과 같은 광원으로부터의 발광은 후면에서 액정 디스플레이를 조명하기 위한 발광 소자로 구성된다. 백열 램프(점광원), 형광 램프(선광원) 등과 같은 광원으로부터의 발광은 후면에서 액정 디스플레이를 조명하기 위해 발광 소자로부터 표면광으로 전환된다. 후면광이 제공된 다수 종류의 액정 디스플레이가 제안되어 있다.
예를 들어, 심사되지 않은 일본국 특허 공개 공보 평2-77726호에는 점 광원과 액정 패널 사이에 배치된 구형 집광 렌즈 및 구형 프레즈넬 렌즈를 갖는 액정 디스플레이를 개시하고 있다.
심사되지 않은 일본국 특허 공개 공보 소61-15104호에는 선광원과 3각 즉 프리즘을 갖는 확산 평판 사이에 계단식으로 배치된 다수의 광도체로 구성되는 광 확산체를 갖는 액정 디스플레이를 개시하고 있다.
심사되지 않은 일본국 실용신안 공개 공보 평2-62417호에는 광원과 확산 평판 사이에 있고 광원에 대향하는 프리즘의 기능을 하도록 배치되는 다수의 홈을 갖는 투명 평판을 갖는 액정 디스플레이를 개시하고 있다.
디스플레이 광의 광도를 증가시키기 위한 수단 중 하나로서 프리즘 렌즈를 사용하여 후면 발광 장치의 확산광을 수렴함으로써 특정 방향으로 디스플레이 광의 광도를 증가시키기 위한 방법이 제안되어 있다.
상기 언급된 바와 같이, 종래의 프리즘 렌즈를 응용하면 특정 방향으로 액정(LC) 디스플레이의 광도를 증가시키지만 광량이 없는 시각을 발생한다. 이것은 LC 디스플레이상의 이미지의 품질을 손상시킨다. 따라서, 확산 시트가 프리즘 렌즈와 액정(LC) 패널 사이에 사용된다. 이것은 광선이 다시 수렴 및 확산되는 것을 의미한다. 그러므로, 프리즘 렌즈를 사용함으로써 얻어지는 예상 효과는 얻어질 수 없다. 비광량 각의 영향이 무시될 수 있는 레벨로 프리즘 렌즈의 정점각을 증가시킴으로써 확산 시트를 생략하는 것이 가능하다. 그러나 이것은, 프리즘이 감소된 수렴 에너지를 갖는 증가된 정점각을 가지므로, 프리즘 렌즈상에 거의 영향을 미치지 않는다.
종래의 액정 디스플레이는 외부 광이 투명 보호 평판의 전·후면 및 액정 패널의 전면에 의해 반사되어 이미지의 가시성을 손상시킬 수 있다는 문제점을 발생시킨다.
종래의 액정 디스플레이는 두께를 감축시키는데에 한계가 있으며, 동시에 디스플레이 스크린의 밝기를 증가시키는 데에도 한계를 갖는다. 즉, 저부에서 직접 반사되는 형의 후면 광을 사용하는 액정 디스플레이의 두께를 감축시키는 것은 곤란하다. 전류를 증가시킴으로써 램프의 휘도를 증가시키려고 하면 디스플레이 스크린의 주변에 배치되는 수평 및 수직 구동기용 IC칩의 손상을 일으키는 램프 가열을 수반한다. 그러므로 동시에 상기 언급된 2가지 요건을 충족시키는 것은 어렵다.
종래의 광 유도형 후면 발광 장치의 단점 중 하나는 분산된 구성 요소가 팽창하여 그 사이에 불균일한 공간을 발생하거나, 제조 중에 불균일하게 배치되어 장치의 동작 중에 후면 광선에 의한 불균일한 광도를 발생한다는 것이다. 특히, 상당히 얇은 구성 요소, 즉, 0.2mm 두께의 수렴, 확산 및 반사 평판을 제조할 경우에 팽창 및 변위를 방지하고, 또한 구성요소의 오배치와 액정 패널의 디스플레이 스크린상의 이미지에 어둡고 밝은 점을 발생시키는 표면상의 오점의 발생을 방지하기 위해 세심한 주의가 있어야 있다. 또한, 소정의 종래의 후면 발광 장치는 램프와 광 유도 평판과 장치와 홀더 사이의 갭을 통해 광선을 누설시켜 액정 패널상의 이미지 광도를 약하게 한다.
종래 기술의 다른 단점은 다음과 같다. 액정 패널은 수직 방향으로 특히 협소한 시각 특성을 갖는다. 그러므로, 후면 광선이 액정 디스플레이 패널에 모든 시각에서 균일하게 인가될지라도, 디스플레이의 이미지의 품질은 수직 방향으로 패널의 상당히 협소한 시각 때문에 거의 개선될 수 없다.
본 발명은 광도를 향상시키고, 에지 조명형 후면 발광 장치가 설치된 액정 디스플레이의 반사를 감소시키려는 것이다.
기술적 요지는 (1) 후면 발광 장치의 광도를 증가시키는 것과 (2) 액정 패널의 반사를 감소시키려는 것이다.
요지(1)에 관하여, 본 발명은 램프(광원) 광 유도 평판, 확산 평판 및 수렴 평판을 포함하는 후면 광을 제안하고 있다. 한편, 심사되지 않는 일본국 특허 공개 공보 소61-15104호 및 실용신안공개 공보 소2-62417호에는 종래의 기술에 대해 개시하고 있다. 전자의 종래의 기술은 에지 조명형 후면 발광 장치의 적용시에 본 발명과 유사하지만, 상기 장치는 광원, 광 유도 평판, 및 액정 패널을 조명하기 위해 광의 불균일성을 제거하는 2중층 확산 평판으로 구성된다. 직접 저부 반사형 후면 광을 사용하는 후자의 종래 기술은 광원, 수렴 평판 및 광선이 액정 패널을 조명하는 확산 평판으로 구성되지만 본 발명에 따른 후면 발광 장치는 수렴 평판을 사용하여 후면 광선으로 액정 패널을 조명하는 것이다.
기본적으로, 전자의 종래 기술은 디스플레이 스크린 내에서만 균일한 광도를 나타내려는 의도이고 후자의 종래 기술은 균일한 광도를 고려하지 않고서 디스플레이 스크린 내의 특정 위치의 광도를(최대로) 증가시키려는 의도이다. 본 발명은 디스플레이 스크린의 전면 축 광도를 증가시키는 것을 제안하고, 동시에, 가능한 한 많이 불균일한 광도를 방지하는 것을 제안한다.
요지(2)에 관하여, 본 발명은 액정 패널과 그 전면에 인가된 AR막(반사막)을 갖는 투명 보호 평판을 접착제로서 서로 접촉시키는 것을 제안하고 있다.
심사되지 않은 일본국 특허 공개 평3-188420호는 광 반사를 억제하기 위해 원형 편광 디스크 및 1/4 위상 조정 기판의 결합체를 패널 전면 및 보호 평판의 후면에 인가한 장치를 개시하고 있다. 그러나, 이 결합체는 패널과 투명 보호 평판 사이의 공기 갭의 제공을 필요로 한다. 본 발명은 보호 평판과 패널을 접착제로 서로 접착시킴으로써 액정 패널의 표면과 투명 보호 평판의 후면에 의한 광 반사를 제거하려는 것이다.
본 발명의 목적은 확산 시트를 사용하지 않고서 후면 발광 장치에 사용되기에 적합한 프리즘 렌즈를 사용하여 광선을 효과적으로 수렴할 수 있는 수렴 장치를 사용하여 보다 얇은 크기와 저렴한 비용으로 후면 발광 장치의 제조를 가능하게 하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 그 전체 시스템의 두께를 감축시킨 디스플레이 스크린의 광도를 증가시킬 수 있는 액정 디스플레이를 제공하는 것이다.
본 발명 또다른 목적은 액정 패널의 것과 실제적으로 일정 피크 광도를 전면 방향에서 갖는 방향 특성을 가지는 대응하는 수렴 시스템을 통해 후면 광으로부터 대각 방향으로 확산된 광선을 효과적으로 사용하고 액정 패널에 의해 외부 광의 반사를 억제함으로써 디스플레이 스크린의 가시성을 개선하고 전면 축 광도를 증가시킨 후면광을 갖는 액정 디스플레이를 제공하는 것이다.
상기 기술된 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 적어도 컬러 필터 유리 시트와 편광 평판을 포함하는 액정 패널은 패널 전면을 보호하기 위해 결합된 투명 보호 평판으로 덮여지고 표면에 의해 외부 광의 반사를 억제하기 위해 반사 방지 충을 형성하는 것을 제안하고 있다.
비광량 각을 제거하고, 종래 기술에 일반적으로 인가되었던 확산 시트를 갖지 않는 프리즘 부분의 정점각을 변화시킴으로써 액정 디스플레이에 대한 후면 광을 효과적으로 수렴할 수 있는 프리즘 렌즈 장치를 제공하는 것이 가능하다. 이 프리즘 렌즈를 적용하므로써 후면 발광 장치의 크기가 얇아지고 저렴한 비용으로 제조하기 위해 채택될 수 있다.
본 발명에 따르면, 액정 디스플레이는 형광 램프가 후면 발광 장치의 측면에 배치되므로 보다 얇은 크기로 제조될 수 있다. 구동용 IC칩은 증가된 광도때문에 디스플레이 스크린을 손상시키지 않도록 램프 장치로부터 멀리 떨어져 액정 패널상에 배치된다. 램프 장치는 액정 디스플레이 홀더에 제거가능하게 장착될 수 있어, 새것으로 용이하게 교체될 수 있다.
본 발명에 따른 후면 발광 장치에는 액정 패널과 확산 평판 사이에 액정 패널의 수직 방향으로 화소 공간보다 충분히 더 좁은 간격으로 배치되는 다수의 프리즘과 같은 홈을 갖는 수렴 평판이 배치되어, 전면 광도를 증가시키기 위해 축방향으로 디스플레이 스크린상에 상향 및 하향 광선을 수렴할 수 있어 후면 광선을 효과적으로 사용할 수 있다.
본 발명에 따르면, 광 유도 평판, 하부 반사 평판, 확산 평판, 및 액정 디스플레이 스크린의 수직 화소와 충분히 밀접한 간격으로 배열된 다수의 프리즘과 같은 홈을 갖는 수렴 평판을 포함하는 광 유도형 후면 발광 장치를 제공할 수 있고, 상기 기술된 모든 구성 요소는 광 유도 평판의 측면 표면, 후면 광 홀더의 내측 표면, 및 확산 평판의 돌출부를 덮는 고 반사 에너지의 요소를 갖는 통합된 후면 발광 장치를 구성하기 위해 주변부에 각각 융착된다. 이렇게 구성된 후면 발광 장치는 장치의 제조 중에 구성 요소의 변위에 의한 불균일한 광도가 없어져 고도의 효율적인 후면 광선의 사용을 보장한다.
디스플레이 광의 광도를 증가시키기 위한 수단 중 하나로서, 프리즘 렌즈를 사용하여 후면 발광 장치의 확산 광을 수렴함으로써 특정 방향으로 디스플레이 광의 광도를 증가시키기 위한 방법이 제안되어 있다. 종래 기술에 따르면 프리즘 렌즈의 메카니즘은 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명할 것이다.
제1a도 및 제1b도는 프리즘 렌즈의 수렴 기능을 설명하기 위한 도면이고, 제1a도는 액정 디스플레이의 일반적 구성도이며, 제1b도는 프리즘 렌즈의 시각 특성을 도시하고, A와 B는 광량 분포를 나타낸다. 시트(1)은 소형 제조된 프리즘 렌즈들을 포함한다. 번호(2)는 액정 패널을 지시하고, 번호(3)은 광 유도 평판, 반사 평판, 확산 평판, 및 광원, 즉, 형광 램프, 전자 발광체, 또는 자연광으로 구성되는 후면광을 지시하고, 번호(4)는 확산 시트를 지시한다.
제2도는 광 굴절의 법칙을 도시하고 있다. 광 빔이 입사각 θ1로 굴절율 n을 갖는 매질 내로 입사되면, 광 빔은 다음 식으로 표현된 바와 같이 θ0으로 굴절한다:
굴절 빔이 매질로부터 공기로 통과할 때, 다음 식으로 표현된 각 θ로 다시 굴절된다:
식(2)는 입사 평면 및 출사 평면(departing plane)이 서로 평행하면 광의 입삭각이 출사각과 동일하다는 것을 도시하고 있다.
제3도는 광의 임계 반사각을 도시하고 있다. 광선이 90°의 입사각으로 매질에 입사되어 다음 식으로 표현되는 각 θ임계로 굴절된다. 그러므로, 광빔의 입사각이 이 각을 초과하면, 굴절이 일어날 수 없고, 모든 광 에너지가 경계부에서 반사된다. 이 각은 임계 반사각이라 칭한다.
제4도는 프리즘 렌즈의 굴절 상태를 도시하고 있다. 광 빔이 θ1의 입사각으로 매질에 입사되어 식(1)에 표현된 θ1의 굴절각으로 굴절된다. 프리즘 렌즈의 정점각을 θp라 하면, 굴절된 광빔은 프리즘 렌즈의 경계에서 다음 식으로 표현되는 θ2의 각을 이룬다.
광빔은 다음 식으로 표현되는 각 θ3(프리즘의 표면에 수직인 가상선에 대해 광선이 이루는 각)으로 프리즘 렌즈로부터 출사된다:
최종적으로, 광빔은 다음 식으로 표현되는 각 θ0으로 굴절되는 것으로 나타난다:
이 출사각 빔은 제1도에 도시된 바와 같이 분포된 광량의 부분(A)에 대응한다. 광 빔의 입사각 θ1이 실제적으로 90°와 동일할 때, 그 출사각은 다음과 같이 표현될 수 있다:
광빔의 출사각이 상기 기술된 값을 초과하면, 광이 나타나지 않고, 밝기가 상당히 감소한다. 이 임계각은 광이 없는 각이라 칭한다.
제5도는 프리즘 렌즈의 다른 굴절 상태를 도시하고 있다. 광빔 중 일부는 반사된 후 프리즘 렌즈로부터 나타난다. 광빔이 입사각 θi로 프리즘에 입사하면 식(1)에 의해 결정되는 굽어지는 굴절 빔으로 된다. 프리즘의 정점각이θp라 하면, 프리즘 렌즈의 경계에서 만나는 굴절 광빔이 이루는 각 θ2는 다음 식으로 표현된다.
θ2가 식(2)에 의해 결정되는 임계 반사 각보다 작으면, 광빔은 프리즘 렌즈의 경계 표면에서 전체적으로 반사된다. 이 반사 빔은 다음 식으로 표현되는 각 θ3로서 프리즘 렌즈의 경계와 만난다.
이 광빔은 다음 식으로 표현되는 각 θ4(프리즘 렌즈의 표면에 수직인 가상선에 대해 광선이 이루는 각)으로 프리즘 렌즈를 통과한다:
최종적으로, 광빔은 다음 식으로 표현되는 각 θ0로서 반사되는 것으로 나타난다:
이 출사광 빔은 제1b도에 도시된 바와 같이 분포된 광량의 B 부분에 대응한다.
제6도는 후면 광(도시되지 않음)으로부터 발광되는 백색 광에서 이미지 투과광을 얻기 위해 컬러 필터 유리(5a), 반사 평판(5b) 검정색 매트릭스(5c) 등을 포함하는 액정 패널(5)와 아크릴 수지 등으로 이루어지고 액정 패널의 전면쪽(후면 광에 면하고 있는 쪽과 대향하는)에 공기 갭층(6)이 배치되어 있는 전면 투명 평판(7)을 포함하는 투과 후면 발광형의 전형적인 종래의 액정 디스플레이를 도시하고 있다. 전면 투명 평판(7)은 기계적 힘을 직접 가하는데 대해 액정 패널(5)를 보호하고 먼지나 오염 물질로부터의 오염을 방지하는 기능을 한다.
이렇게 구성된 액정 디스플레이에서, 후면광으로부터의 백색 광(도시하지 않음)은 액정 패널(5)로 입사하고, 그곳을 통과하여 공기 갭층(6)과 전면 투명 평판(7)을 통해 투과된 광선에 의해 디스플레이 스크린상에 이미지를 형성한다.
한편, 액정 디스플레이의 가시성에 영향을 미치는 요인들 중 하나는 액정 디스플레이의 전면 표면에서의 외부 광 반사이다. 일반적으로, 상이한 굴절율을 갖는 2개의 매질 사이의 경계부에서 광 반사율은 다음 식에 따른다:
여기서 n1과 n2는 굴절률이다.
반사된 광선은 상기 기술된 반사율로서 발생된다.
외부 광의 반사는 아래에 상세하게 기술된다:
외부 광이 1.5%의 굴절률과 92%의 투과율을 갖는 것으로 가정되는 전면 투명 평판(7)의 전면(입사) 표면(7a)에 입사될 때, 입사 광의 약 4.3%는 표면(7a)에 의해 반사되고, 입사광의 약 4.1%는 전면 투명 평판(7)의 후면 표면(7b)에 의해 반사된다. 전면 투명 평판(7)을 통과하는 입사광이 1.49%의 굴절률과 41%의 투과율을 갖는 것으로 가정되는 반사 평판(5b)의 전면 표면(5b1)에 입사될 때, 입사광의 약 3.3%는 표면(5b1)에 의해 반사된다. 반사 평판(5b)를 통과하는 입사광이, 검정색 매트릭스의 반사율이 30%이고 화소의 개구율이 40%이며, 컬러 필터 유리(5a)의 투과율이 95%라는 가정 위에 컬러 필터 유리(5a) 상의 검정색 매트릭스(5c)의 표면(5c1)에 입사할 때, 입사광의 약 11.6%는 검정색 매트릭스(5c)의 표면(5c1)에 의해 반사된다. 컬러 필터 유리(5a)의 전면 표면(5a1)[편향 평판(5b)상의 경계]에서의 외부광의 반사는 컬러 필터 유리(5a)의 굴절율이 편향 평판(5b)의 거의 동일하기 때문에 무시될 수 있다.
상기 기술된 바와 같이, 종래의 액정 디스플레이는 전면 표면으로부터 총 외부 입사광의 약 23.3%을 반사시켜, 디스플레이 스크린상에 나타난 이미지의 가시성을 손상시킬 수 있다. 특히, 외부광이 많을 때에는, 반사광이 액정 디스플레이의 화상 이미지 보다 더 밝게되어, 디스플레이 이미지 콘트라스트에 심각한 영향을 미친다. 즉, 그것의 가시성을 악화시킨다.
따라서, 그 전면 표면에서 반사되는 광선을 감소시켜 액정 디스플레이의 가시성을 향상시키기 위해 액정 디스플레이의 전면 투명 평판에 반사 방지막을 인가하는 것이 제안되어 채택되었다.
반사 방지막이라는 이 얇은 막에 의한 광 반사의 방지는 반사 방지막이 입사되는 소정의 파장을 갖는 입사 광 빔을 후면 표면에 의해 반사되는 광 빔에 대해 위상 반전시켜 서로 상쇠시킨다는 것에 근거한다. 이것은 전면 표면을 향한 광 반사를 제거한다.
반사 방지막의 양을 증가시키면 모든 파장의 광 빔의 반사를 억제한다.
액정 텔레비젼 세트에 사용하기 위한 종래의 투과형 액정 디스플레이는 제7a 및 7b도 또는 제8a도 및 8b도에 도시된 직접 반사형 후면 발광 장치를 주로 사용하여 왔다.
제7a 및 7b도는 U형 형광 램프를 사용하는 후면 발광 장치를 도시하고 있고, 수평 구동기용 IC칩(14a 및 14b)는 각각 유리 평판(12)의 상부 에지 및 하부 에지상에 TAB(테이프 자동 결합)에 의해 장착되며, 수직 구동기용 IC칩(15a 및 15b)는 TAB에 의해 유리 평판(12)의 좌측 에지상에 장착된다. IC칩(14a, 14b 및 15a, 15b)는 액정 디스플레이 홀더(17)을 봉합하는 부재에 의해 구동기 기판(16)에 접속된다. U형 형광 램프(18), 반사 평판(19), 확산 평판(20) 및 인버터 유니트(21)로 구성되는 램프 유니트(13)은 그 우측으로부터 액정 홀더(17)에 삽입된다. 인버터 유니트(21)은 회로를 구동하고 U형 형광 램프(18)에 전기적으로 접속되는 램프를 포함한다. 형광 램프(18)은 화살표(A)로 도시된 방향으로 홀더(17)로부터 램프 장치(13)을 뽑아낸 다음 새것으로 교환할 수 있다.
이렇게 구성된 액정 디스플레이에서, 구동기의 TAB 패키지는 스크린 프레임의 크기를 감소시키기 위해 굽어질 수 있지만 직경이 U형 램프(18)보다 더 작게 되기 곤란하여, 램프 유니트(13)은 크기가 두꺼워져야 하고 액정 디스플레이의 전체적인 두께를 증가시킨다.
제8a 및 8b도는 직선 튜브형 형광 램프(18)을 사용하고, 제7a 및 7b도의 액정 디스플레이 구성과 같은 액정 디스플레이를 도시하고 있다. 이 경우에, 수평 구동기용 IC칩(14a,14b), 수직 구동기용 IC칩(15a,15b) 및 구동기 기판(16)은 액정 디스플레이의 두께를 감소시키도록 액정 패널(11)과 함께 동일 평판상에 장착된다. 직선 튜브형 형광 램프(18)은 감소된 직경을 갖는다. 이것은 램프 유니트(13)을 더 얇게 하여, 액정 디스플레이의 두께를 감소시킬 수 있게 한다.
제9도 및 제10도는 각각 광 유도형 후면 발광 장치(제9도) 및 저부 반사를 일으키는 후면 발광 장치(제10도)가 설치되어 있는 종래의 투과형 액정 디스플레이의 구성도이다. 제9도 및 제10도에는 액정 패널(31), 반상기(32), 확산 평판(33), 측면 입구 표면(34a)를 갖는 광 유도 평판(34), 전면 표면(34b)와 저부 표면(34c), 반사 평판(35), 형광 램프(36) 및 반사 평판(37)이 도시되어 있다.
제9도에는, 광 유도형 후면 발광 장치가 도시되어 있고, 형광 램프(36)으로부터의 광선은 직접 또는 반상기(32)에서 반사된 후, 측면 입구 표면(34a)를 통해 광 유도 평판(34)로 입사되고, 그 다음 저부 표면(34c) 및 전면 표면(34b)에서 반복적으로 반사되며, 그 다음 전면 표면으로부터 상향으로 동차 후면 발광 광선으로 직접 방사된다. 광 유도 평판(34)의 후면에는 광 유도 평판(34)의 저부 표면으로부터 누설되는 광선이 반사되어 광 유도 평판(34)로 복귀되는 반사 평판(35)가 배치되어 있어 광선을 효과적으로 사용할 수 있다. 광 유도 평판(34)로부터 방사되는 광선은 확산 평판(33)에서 한정된 방향성을 갖고 액정 패널(31)을 조명하는 동차 확산 광으로 확산된다.
제26도를 참조하면, 액정 디스플레이의 상측 부분에 배열되는 램프를 갖는 구성의 경우에, 광 유도 평판(34)로부터의 광선은 하부위치로부터 관찰될 때 얻어질 수 있는 피크 발광을 갖는 방향성을 갖는다. 즉, 방향성은 액정 패널의 시각(D)에 대응하지 않는다. 이것은 디스플레이 상의 최대 발광이 전면으로부터의 디스플레이 스크린을 관찰할때 얻어질 수 없다는 것을 의미한다.
그러므로, 광 유도 평판(34)는 제26도에 도시된 바와 같이 비교적 작은 방향성(B')의 동차 광선을 얻기 위해 확산 평판(33)을 갖는 전면 표면에 배치된 수렴 평판을 가지고 수렴 평판상에 배치된 확산 평판(33)을 갖는 후면 발광 장치이다. 그러나, 이러한 변경은 후면 광선이 수렴되지만, 다시 확산되기 때문에 의도한 효과를 발생할 수 없다.
후면 발광 장치용의 모든 구성 요소 및 홀더에는 립(rib)이 설치되어 립을 사용하여 홀더에 조립된다. 그러나, 구성요소가 얇고 서로 부착되지 않으므로, 제조과정에서 변위되게 되어 후면 광선에 의해 불균일한 광도를 일으킨다.
종래 기술의 다른 전형적인 예는 다양한 직선 튜브, U형 및 W형 램프를 사용하는 직접 저부 반사형 후면 발광 장치이다. 제10도에 도시된 장치는 직선 관형 형광 램프를 포함한다. 램프(36)으로부터의 후면 광선은 직접 입사되거나 반사 평판(37)에 의한 반사후에 동차적으로 확산되는 광선이 액정 디스플레이 패널(31)에 조사되는 확산 평판(33)으로 입사된다.
첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 양호한 실시예를 아래에 상세히 기술할 것이다.
제11a 및 11b도는 각각 굴절 특성을 도시하는 도면(제11a도) 및 본 발명에서 실현되는 프리즘 렌즈의 시각 특성을 도시하는 도면(제11b도)이다. 제11a도에서, 참조 번호(41 및 42)는 프리즘 렌즈의 프리즘 부분 및 평면부를 각각 나타내고, 참조 번호(43)은 프리즘 렌즈 그 자체를 나타낸다. 제11b도에서, A는 프리즘 부분의 시각 특성의 일부를 나타내고, B는 평면부의 시각 특성의 일부를 나타내며, C는 전체 시스템의 시각 특성의 일부를 나타낸다. 도시된 경우에서, 평면부(42)는 프리즘부(41)의 상부에 배치되지만, 평면부(42)를 프리즘부(41)사이 또는 프리즘부의 상부에 배치하여도 동일한 효과를 얻을 수 있다. 프리즘의 정점각이 제11a도의 θp로서 표현될 때, 프리즘 렌즈의 비 광량 각은 다음과 같이 표현된다.
이 각도보다 더 큰 각으로는 광이 나타나지 않으므로 단일 프리즘 렌즈는 휘도를 상당히 잃는다. 그러나, 본 발명에 따르면 식(2)에 관련하여 기술된 바와 같이, 평면부에서 광빔의 입사 각은 출사 각과 동일하고, θ0가 90°보다 적어지므로 광빔은 각 θ0으로 나타난다. 각 θ0의 방향으로 직사되는 광 빔의 강도는 프리즘 렌즈 영역에 대한 평탄 영역의 충격비에 의해 조정될 수 있다.
제12도를 참조하면, 다수의 프리즘부(41)이 프리즘부 사이에 각각 평면부(42)에 배치되어 있고, 프리즘 렌즈 유니트의 시각 특성은 그 부분의 평면 영역 및 프리즘부의 수에 의해 조정될 수 있다.
예를 들면, 프리즘의 정점각이 θp=90°이고 재질(폴리카보네이트 수지)의 굴절 계수가 1.585인 프리즘 렌즈의 경우에 비 광량 각은 다음 식에 따라 35.6°로 된다.
θ090°이므로, 평면부가 제공되어 있어 광빔의 출사는 θ0인 각으로 발생한다.
제13a 내지 13d도는 본 발명에 따른 프리즘 렌즈의 다른 실시예의 구성도이다. 제13a 내지 13d도에서, 참조 번호(41,43)은 프리즘 렌즈의 프리즘부를 지시한다. 제13b도에서, A는 프리즘(P1)의 시각 특성의 일부를 나타내고 B는 프리즘(P2)의 시각 특성의 일부를 나타내며 C는 전체 시스템의 시각 특성의 일부를 나타낸다. 프리즘 렌즈 유니트의 설계는 시각 특성과 액정 디스플레이 및 후면 발광 시스템의 필요한 대각선 필드각에 의해 결정된다. 제13a도의 프리즘 렌즈 유니트의 프리즘부가 각각 정점각(Qpl; Qp2)를 가질 때, 비 광량각은 식(6)에 따라 정해진다.
상기 기술된 각보다 더 큰 각으로는 광이 나타나지 않으므로, 단일 프리즘 렌즈는 광도를 상당히 잃는다. 그러나, 본 발명에 따르면, 상이한 정점각을 갖는 프리즘 렌즈를 제공하면 광 빔이 각(θ01(2))의 방향으로 통과할 수 있게 한다. θ01(2)의 각방향으로 직사되는 광 빔의 강도는 정점각의 충격비 및 프리즘부의 영역에 의해 조정될 수 있다. 제13c도는 각각의 프리즘부에 상이한 정점각을 갖는 렌즈 유니트를 도시하고 있다. 제13d도를 참조하면, 각각 2개의 프리즘부 사이에 상이한 정점각을 갖는 프리즘부가 다수 배열되어 있고, 시각 및 프리즘 렌즈 유니트의 특성은 프리즘부 영역 및 프리즘부의 수에 의해 조정될 수 있다.
예를 들어, 70°(θp1) 및 100°(θp2)의 프리즘의 정점각 및 1.585인 굴절 계수를 갖는 프리즘 렌즈의 경우에, 비 광량각은 아래와 같이 계산된다:
비 광량각이 10°만큼 서로 시프트되므로, 상이한 정점각을 갖는 2개의 프리즘의 결합은 일반적으로 비 발광부를 제거한다.
제11a 및 11b도와 제13a 및 13d도에 도시된 실시예에 기술된 바와 같이, 프리즘부의 정점각을 조정함으로써 비 광량각을 제거할 수 있다. 이것은 디스플레이의 전면에서 보았을 때 LC 디스플레이 상의 완전히 균일한 이미지를 볼 수 있는 가능성을 한층 높이지만, 특정 방향으로 시각을 변화시키면 디스플레이의 스크린 상 배경에 대해 뚜렷하게는 소정의 문자 또는 그림을 볼 수 있다. 이것은 프리즘 렌즈 유니트의 어떤 특정 부분으로부터 비 광량각을 선택적으로 제거함으로써 이루어진다.
제14a 및 14b도는 프리즘 시트상에 평면부를 제공함으로써 특정 시각으로만 LC 디스플레이 스크린 상의 배경에 대한 문자 또는 기호를 뚜렷하게 하기 위한 실시예를 도시하고 있다. 예를 들어, 90°(Qp)의 정점각 및 1.585의 매질 굴절 계수를 갖는 프리즘 렌즈의 경우에 비 광량각은 아래와 같이 계산된다.
35.6의 시각으로 디스플레이 스크린을 볼 때, 전면에서 볼 때에 볼 수 없는 기호(제14b도의 ○△×□)를 볼 수 있다. 이것은 어떤 기호도 도시할 수 있게 한다. 즉, LC 디스플레이상에 이미지의 품질에 영향을 미칠 염려 없이 디스플레이 스크린 상의 품질 관리를 표기하게 한다. 또한, 스크린 이미지의 특정 부분이 증가된 광도로서 강조될 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
제15a 내지 15c도는 프리즘 시트 부분에 상이한 정점각을 갖는 프리즘을 제공함으로써 프리즘 렌즈 유니트에 다수의 비 광량각을 부여하기 위한 실시예를 도시하고 있다. 예를 들어, 70°의 정점각을 갖는 프리즘을 포함하는 제15b도의 경우에, 정상적으로 볼 수 없는 기호(▲●■■)는 29.3°의 시각으로만 볼 수 있게 되고, 100°의 정점각을 갖는 제15c도의 경우에는 정상적으로 볼 수 없는 기호(○○□○)는 38.6°의 시각에서만 볼 수 있게 된다. 이 두 경우에, 이러한 가시성은 대응부를 평면으로 함으로써 얻어진다.
제16도는 본 발명에 따른 실시예에 의해 후면 광 투과형 액정 디스플레이를 도시하고 있다. 본 발명에 따른 액정 디스플레이는 후면 광(도시되지 않음)에 의해 방사되는 백색 광으로부터 이미지 투과 광을 얻기 위해 컬러 필터 유리(44a), 편광 평판(44b) 및 검정색 매트릭스(44c) 램프를 포함하는 액정 패널(44)와 아크릴 수지 등으로 이루어지고 액정 패널의 전면 표면에 밀접하게 부착되는(후면광과 면하는 쪽과 대향함) 전면 투명 평판(45)를 포함한다. 전면 투명 평판(45)는 기계적 힘의 직접 인가 및 먼지와 오염물질로부터의 오염으로부터 보호하는 기능을 한다.
이렇게 구성된 액정 디스플레이에서, 액정 패널(44)의 전면 투명 평판(45)와 편광 평판(44b)는 굴절률이 편광 평판(44b)와 전면 투명 평판(45)와 거의 동일한 접착제(48)로서 서로 결합된다.
제17도는 반사광을 산란광으로 변환하기 위해 눈부시지 않고 불균일한 표면 부분(45a)를 가지고, 불균일한 표면이 수 옴스트롬 두께의 반사 방지 막(46)으로 피복되어 있는 전면 투명 패널(43)을 도시하는 제16도의 A 부분이 확대도이다.
이렇게 구성된 액정 디스플레이에서, 후면 광(도시되지 않음)에 의해 방사된 백색광은 액정 패널(44)로 입사되어, 그 곳을 통과하여 전면 투명 평판(45)를 통하여 볼 수 있는 투과 광에 의해 스크린상에 이미지를 형성한다.
액정 디스플레이의 전면 표면에서 외부 광의 반사는 다음과 같다:
전면 투명 평판(45)의 전면(입사) 표면(45a)에서의 외부 광 반사는 반사 방지 막(46)에 의해 입사광의 약 0.1%로 감소된다. 전면 투명 평판(45)가 2개의 평판이 갖는 굴절율과 거의 동일한 굴절율을 갖는 접착제로 편광 평판에 결합되었기 때문에 전면 투명 평판(45)의 전면 표면(45a)와 후면 표면(45b)에서는 반사가 일어나지 않는다. 편광 평판을 통과하는 입사각이, 검정색 매트릭스가 30%이라는 가정 위에, 컬러 필터 유리(44a)상에서 검정색 매트릭스(44c)의 표면(44c1)과 만나면, 화소의 개구비는 40%이고, 컬러 필터 유리의 투과율은 95%이며, 입사광의 약 11.6%는 검정색 매트릭스(44c)의 표면(44c1)에 의해 반사된다.액정 디스플레이의 전면 표면에서 외부 입사광의 총 반사율은 외부 입사 광의 약 11.8%에 대응하고, 이 형상은 외부 광의 반사율은 상기 기술된 종래의 액정 디스플레이와 비교하면 1/2로 감소된다는 것을 의미한다. 컬러 필터 유리(44a)의 전면 표면(44a1)[편광 평판(44b)상의 경계]에서 광의 반사는 컬러 필터(44a)의 굴절율이 편광 평판(44b)의 굴절률과 거의 동일하므로 무시할 수 있다.
전면 투명 평판(45)는 그것의 반사 방지 막(46)에 의해 외부 입사광의 반사를 방지하고 반사 방지막 상의 불규칙한 표면 부분에 의해 반사된 외부 광을 산란시킴으로써 밝은 곳에서도 디스플레이 스크린의 가시성을 향상시킨다.
제18a도 및 18b도는 박막 트랜지스터(TFT), 유리 평판(52), 액정 홀더(53), 수평 구동기(54a)용 IC칩(54a,54b), 수직 구동기(55a)용 IC칩(55a,55b), 구동기 기판(56), 반사 평판(57), 직선 튜브 형광 램프(58), 램프 반상기(59), 램프 홀더(60), 확산 평판(61), 수렴 평판(62) 및 광 유도 평판(63)으로 구성되는, 본 발명을 구현하는 액정 디스플레이의 구성도를 도시하고 있다. 제18a 및 18b도에서, 참조 번호(51)은 액정으로 채워진 유리 평판(52)를 포함하고 화소로 구성되는 박막 트랜지스터(TFT), 컬러 필터(RGB), 화소와 각 화소에 대한 버스 라인 사이의 검정색 매트릭스, 및 수평 구동기용 IC칩(54a,54b)와 수직 구동기용 IC칩(55a,55b)가 장착되어 있는 구동기 기판(56)을 갖는 평면 액정 패널을 지시한다. IC칩(54a,54b)는 유리 평판(52)의 하부 에지에 배치되어 있고 IC칩(55a,55b)는 유리 평판(52)의 좌측 에지에 배치되어 있다. IC칩은 유리 평판(52)의 TFT 화소와 전기적으로 접속되어 있다. 램프 유니트는 직선형 튜브 형광 램프(58)을 포함하고 후면 발광 장치의 측면쪽 표면(제18b)도의 상측 표면)상에 배치된다. 램프 홀더(60)은 제19a도 및 19b도에 상세히 도시된 바와 같이 직선 튜브형 형광 램프(58), 램프를 봉합하는 램프 반상기(59)를 홀드한다. 그것은 또한 안전 열 퓨즈(61a,61b)를 포함한다. 퓨즈(61a,61b)를 통한 램프(58)의 리드선은 램프 홀더(60)의 외부 표면에 설치된 전극 단자(62a,62b)에 전기적으로 접속된다.
후면 발광 장치는, 측면 표면을 통해 형광 램프(58)로부터 광선을 수신하고 전체 디스플레이 스크린에 균일하게 광을 전파 및 확산시키기 위한 광 유도 평판(63), 광을 반사하기 위한 광 유도 평판(63)의 후면에 배치되는 반사 평판(57), 광 유도 평판(63)의 전면 표면으로부터 광을 확산하기 위한 확산 평판(61) 및 액정 패널(51)의 시각 특성에 실제로 대응하는 방향 특성에 따라 확산 평판으로부터의 광을 수렴하기 위한 수렴 평판(62)로 구성된다. 이들 구성 요소들은 유리 평판(52)의 후면 표면상에 평면층으로 모두 배치된다.
상기 기술된 액정 패널(51), 램프 유니트 및 후면 발광 장치는 액정 디스플레이 홀더(53)에 의해 홀드된다.
형광 램프(58)에 의해 방사되는 광선과 반상기(59)에 의해 반사되는 광선은 측면 표면을 통해 광 유도 평판(63)으로 입사되어 균일하게 전파 및 확산된다. 반사 평판(57)은 광 유도 평판(63)의 저부 표면으로부터 누설되는 광선을 반사하고, 그들을 다시 광 유도 평판(63)으로 주입한다. 광선은 광 유도 평판(63)의 전면 표면을 통과하여 수렴 평판(62)로 입사되어, 다시 액정 패널(51)의 전면 표면 방향으로 수렴된다. 결과적으로 수렴 평판(62)로부터의 광선은 액정 패널의 시각 특성에 실제적으로 대응하는 방향 특성을 가질 수 있고 디스플레이 스크린의 전면 측 광도를 상당히 증가시킨다.
램프 반상기(59)와 함께 형광 램프(58)을 통합하여 홀딩하고 있는 램프 유니트는 액정 디스플레이 홀더(60)에서 제거가능하게 되어 있다. 그러므로, 램프(58)은 수명이 다하거나 손상되면, 누구라도 용이하게 전체 램프 유니트를 새것으로 교체할 수 있다.
제20도는 액정 패널(71), 수렴 평판(72), 확산 평판(73), 측면 입구부(74a)를 갖는 광 유도 평판(74), 전면 표면(74b) 및 저부 표면(74c), 반사 평판(75), 램프(76) 및 반상기(77)로 구성되는 본 발명을 구현하는 광 유도형 후면 발광 장치의 구성도이다.
형광 램프(76)으로부터는 광선은, 직접 또는 반상기(77)에 의한 반사후에, 측면 입구 표면(74a)를 통해 광 유도 평판(74)로 입사되고, 저부 표면(74c)와 전면 표면(74b)에서 반복적으로 반사되고, 그 전면 표면으로부터 상향으로 직사되는 동차 후면 광선으로 반사된다. 광 유도 평판(74)의 후면에는 광 유도 평판(74)의 저부 표면으로부터 누설되는 광선을 광 유도 평판(74)로 반사하여 복귀시키는 반 평판(75)가 배치되어 있어, 광선이 효과적으로 사용될 수 있다. 광 유도 평판(74)로부터 방사되는 광선은 확산 평판(73)에서 확산되어 액정 패널(71)을 조명하는 적은 방향성을 갖는 확산 광에 의해 동차로 발생한다.
이 실시예는 프리즘과 같은 수렴 평판(72)가 액정 패널(71)과 확산 평판(73) 사이에 제공되는 제9도에 도시되어 있는 종래의 후면 발광 장치와 상이하다. 실시예에서, 일정 각도로 상향 및 하향으로 직사되는 후면 발광 광선은 프리즘과 같은 수렴 평판(72)에 의해 측방향으로 수렴된다. 따라서, 이 실시예는 액정 패널의 특성(D)가 갖는 방향성과 유사하고 제26도에 도시되어 있는 종래의 확산 평판의 시각 특성(B 및 B')와 비교하면 상당히 증가된 축 광도를 갖는 제26도에 도시되어 있는 시각 특성(C)를 갖는다.
제21도에 확대부로 도시되어 있는 수평 방향의 프리즘과 같은 홈을 갖는 수렴 평판(72)를 적용하면 수직 시각 방향으로의 수렴 특성을 얻기 위해 효과적이다. 수렴 평판(72)의 프리즘과 같은 홈 사이의 공간이 액정 패널(71)의 수직 화소와 실제로 동일하다면, 액정 디스플레이의 이미지상에 더 많은 무늬로서 나타나는 주기적으로 불균일한 광도가 발생한다.
따라서, 액정 패널(71)의 화소가, 예를 들어, 수직 방향으로 약 200μm의 간격으로 배열되며, 수렴 평판(72)의 프리즘과 같은 홈은 50μm 이하의 간격으로 배열되어 더 많은 무늬가 발생할 가능성은 제거될 수 있다.
제22도는 직접 저부 반사형의 후면 발광 장치의 구성도이고, 반사 평면은 참조 번호(78)로 표기되고, 제20도와 같은 다른 구성요소는 동일 참조 번호로써 표기된다. 이 실시예는 프리즘과 같은 홈(72)를 좁은 간격으로 배치한 수렴 평판이 확산 평판(73)에 배치된다는 점에서 제10도에 도시된 종래 기술과 상이하다.
이 경우에, 일정각으로 상향 및 하향으로 직사되는 후면 광선이 프리즘과 같은 수렴 평판(72)에 의해 축방향으로 함께 모아진다. 그러므로, 본 실시예는 액정 패널의 특성(D)의 방향과 같은 제26도에 도시된 시각 특성을 가지고 상기한 경우와 같은 축 광도의 상당한 개선을 이룰 수 있다.
제23a 및 23b도는 융착된 발광 유도 장치를 사용하는 후면 발광 장치의 구성도이고, 제24도는 제23b도의 B 부분을 확대 도시한 것이다. 제23a 및 23b도와 제24도에는 수렴 평판(81), 돌출부(82a)를 갖는 확산 평판(82), 입구부(83a)를 갖는 광 유도 평판(83), 전면 표면(83b)와 저부 표면(83c), 반사 평판(84), 액정 패널(85)의 이미지 영역, 반상기(86), 램프(87), 액정 패널(88), 융착부(89a)와 돌출부(89b,89c)를 갖는 후면 발광 장치, 및 반사 소자(90)이 도시되어 있다.
형광 램프(87)로부터의 광선은 직접 또는 반상기(86)에 의한 반사후에 입구부(83a)를 통해 확산 평판(83)으로 입사되고, 저부 표면(83c) 및 전면 표면(83b)에서 반복적으로 반사되며, 그 다음 전면 표면(83b)로부터 출사된다. 반사 평판(84)는 광 유도 평판(83)의 저부 표면으로부터 누설되는 광선을 반사하여 광 유도 평판(83)으로 다시 주입한다. 광 유도 평판(83)으로부터의 광선은 수렴 평판(82)로 입사하여 무방향의 동차 광선으로 확산된다. 실시예에서, 확산 평판과 액정 패널 사이에, 제26도에 도시된 바와 같이 실제로 균일한 종래의 시각 특성(B')의 광선이 상향 및 하향 직사를 일으키게 하고, 대각선 방향의 광선이 전면축 방향으로 수렴할 수 있게 하는 수렴 평판(81)에 설치되어 있다. 이러한 광선은 액정 패널상에서 이미지의 전면 광도를 증가시킨다. 수평 방향으로 프리즘과 같은 홈을 갖는 수렴 평판은 수직 방향 및 각진 방향으로 필요한 수렴 특성을 얻기 위해 효과적이다. 그러나, 수렴 평판의 프리즘과 같은 홈 사이의 공간이 액정 패널의 수직 화소와 동일하다면, 액정 디스플레이상에 지시된 이미지에 더 많은 무늬로서 나타나는 주기적 불균일 광도가 발생한다. 따라서, 액정 패널의 화소가 예를 들어, 수직 방향으로 약 200μm 간격으로 배열될 때 수렴 평판의 프리즘과 같은 홈이 50μm 이하의 간격으로 배열되어 더 많은 무늬를 제거한다.
본 발명은 또한 아래에 상세히 기술될 통합된 장치를 구성하기 위해 상기 기술된 구성요소를 융착하기 위한 방법을 제안한다.
광 유도 평판(83)과 확산 평판(82)가 각각 6 내지 7×10-5cm/cm/℃의 열 팽창 계수를 갖는 아크릴 수지로 구성되는 경우에, 약 2×10-5cm/cm/℃의 열 팽창 계수를 갖는 폴리카보네이트 수지로 구성되는 수렴 평판(81)과 약 1.8×10-5cm/cm/℃의 열 팽창 계수를 갖는 반사 평판은 4인치 디스플레이 스크린과 동일한 영역 크기를 갖는 하나의 장치를 구성하기 위해 둘레에 서로 융착된다. 0 내지 50℃의 온도에서 동작되는 장치는 약 0.2 내지 0.3mm 정도 열적 변형을 받게 되어 후면 광의 불균일한 광도를 발생시킨다. 따라서, 본 발명은 후면 발광 장치(89)가 액정 액정 디스플레이 스크린(88)보다 각 주변 에지에서 약 3mm 더 크게 제조되고 각 구성요소는 제25b도에 도시된 바와 같이 후면 발광 홀더(91)에 장착하기 위해 설치된 2개의 배치 돌출부(89b,89c) 중 하나에 융착하는, 제23a도에 도시된 바와 같은 방법을 제공한다. 제안된 방법은 디스플레이 스크린 상의 유니트의 융착부에서 불균일한 광도를 발생할 가능성을 제거할 뿐만 아니라 각 구성요소가 자유롭게 팽창 및 수축할 수 있기 때문에 구성요소의 열적 변형에 기인한 불균일한 광도의 발생 가능성을 제거한다. 장치의 광 유도 평판의 둘레로부터의 광선 누설 방지는 다음과 같이 개선된다:
제안된 방법 중 하나는 제25a도에 도시된 바와 같이 반사 평판(83a,83e)를 광 유도 평판(83)의 양 면에 각각 접착되게 부착하는 것이다.
다른 방법은 발광 유도 평판(83)은 제25b에 도시된 후면 발광 홀더(91)중, 액정 패널을 장착하기 위한 상측 표면(91d)를 제외하고, 다른 구성요소의 표면 및 대향 표면에 의해 모든 표면에서 밀봉된다. 구성요소의 모든 대향되는 표면은 고 반사력을 갖는 물질로 피복된다.
제24도는 제23b도의 B 부분을 확대하여 도시하고 있다. 램프(87)과 광 유도 평판(3)의 광 입구 표면(83a) 사이의 부분은 반상기(86)과 반사 평판(84)에 의해 밀봉되지만, 제23b도는 도시된 바와 같이, 확산 평판(82)는 반상기(86)의 방향으로 돌출하는 단부(82a)를 갖는다. 그러므로 램프(87)에 의해 반사되는 광선은 확산 평판(82)의 돌출 단부(82a)를 통해 누설되어 액정 패널(85)로 진행하여 디스플레이 스크린상에 불균일한 광도를 발생시키고 조명 손실을 일으킨다. 따라서, 광 반사 소자(90)은 그곳을 통한 광선 누설을 방지하기 위해 확산 평판(82)의 돌출부(82a)의 하부 표면에 접착되어 부착된다.

Claims (13)

  1. 하나 이상의 액정 패널을 포함하는 디스플레이부를 포함하고 문자 및 그래픽을 디스플레이하기 위한 디스플레이 수단, 상기 액정 패널의 디스플레이부를 조명하기 위한 조명 수단, 및 상기 조명 수단으로부터의 광선을 상기 액정 패널의 디스플레이부에 수렴하기 위한 수렴 수단을 포함하는 액정 디스플레이에 있어서, 상기 수렴 수단은 상기 액정 패널의 시야각과 동일한 각으로 상기 조명 수단으로부터의 광선을 수렴하기 위해 복수의 프리즘부를 포함하는 프리즘 렌즈를 포함하며, 상기 프리즘 렌즈는 상이한 정점각(Vertex Angle)을 갖는 복수의 프리즘부를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이.
  2. 제1항에 있어서, 상기 프리즘 렌즈는 복수의 프리즘부와 평면부의 결합을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이.
  3. 제1항에 있어서, 상기 조명 수단은 램프, 측면 표면을 통해 상기 램프의 광선을 수용하고 이 광선을 균일하게 전파 및 확산시키기 위한 광 유도 평판, 상기 광 유도 평판의 후면 표면으로부터 광선을 반사하기 위해 상기 광 유도 평판의 후면 표면상에 배치되는 반사 평판, 및 상기 광 유도 평판의 전면 표면으로부터 광선을 확산하기 위해 상기 광 유도 평판의 전면 표면상에 배치되는 확산 평판을 포함하고, 상기 수렴 수단은 상기 액정 패널의 시각과 동일한 각으로 상기 확산 평판으로부터 상기 광선을 수렴하기 위해 상기 조명 수단의 상기 확산 평판의 전면 표면과 상기 액정 패널의 후면 표면 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이.
  4. 제1항에 있어서, 상기 조명 수단은 램프, 액정 패널을 향해 상기 램프로부터의 광선을 반사하기 위해 상기 램프의 후면 표면상에 배치되는 반사 평판 및 상기 반사 평판으로부터의 광선을 확산하기 위해 상기 램프의 전면에 배치되는 확산 평판을 포함하고, 상기 수렴 수단은 상기 액정 패널의 시각과 동일한 각으로 상기 확산 평판으로부터의 광선을 수렴하기 위해 상기 조명 수단이 상기 확산 평판의 전면 표면과 상기 액정 패널의 후면 표면 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 수단.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 수렴 수단은 상기 액정 평판의 수직 방향으로 화소들 간의 공간보다 훨씬 더 작은 거리로 서로로부터 피치되는 프리즘형 홈을 그 표면에 갖는 프리즘형 수렴 평판을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이.
  6. 하나 이상의 액정 패널을 포함하는 디스플레이부를 포함하고 문자 및 그래픽을 디스플레이하기 위한 디스플레이 수단, 상기 액정 패널의 상기 디스플레이부를 조명하기 위한 조명 수단, 및 상기 액정 패널의 상기 디스플레이부에 상기 조명 수단으로부터의 광선을 수렴하기 위한 수렴 수단을 포함하는 액정 디스플레이에 있어서, 상기 조명 수단은 램프, 상기 램프의 측면 표면을 통해 상기 램프의 광선을 수용하고 이 광선을 균일하게 전파 및 확산시키기 위한 광 유도 평판, 상기 광 유도 평판의 후면 표면으로부터 광선을 반사하기 위해 상기 광 유도 평판의 후면 표면상에 배치되는 반사 평판, 및 상기 광 유도 평판의 전면 표면으로부터 광선을 확산하기 위해 상기 광 유도 평판의 전면 표면상에 배치되는 확산 평판을 포함하고, 상기 수렴 수단, 상기 광 유도 평판, 상기 반사 평판, 및 상기 확산 평판은 상기 액정 패널의 상기 디스플레이부에 영향을 미치지 않는 주변부의 적어도 1개소에서 서로에 융착하여 일체화된 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이.
  7. 하나 이상의 디스플레이부를 포함하고 문자와 그래픽을 디스플레이하기 위한 디스플레이 수단, 상기 액정 패널의 상기 디스플레이부를 조명하기 위한 조명 수단, 상기 액정 패널의 표면 반사를 감소시키기 위한 반사 감소 수단, 및 상기 액정 패널의 디스플레이부에 조명 수단으로부터의 광선을 수렴하기 위한 수렴 수단을 포함하는 액정 디스플레이에 있어서, 상기 수렴 수단은 상기 액정 패널의 시각과 동일한 각으로 상기 조명 수단으로부터의 광선을 수렴하기 위한 복수의 프리즘부를 포함하는 프리즘 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이.
  8. 제7항에 있어서, 상기 반사 감소 수단은 투명 패널과 상기 투명 패널의 전면에 배치되는 반사 방지막을 압착하고 상기 반사 감소 수단은 액정 패널의 전면 표면상에 부착되는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이.
  9. 하나 이상의 액정 패널을 포함하는 디스플레이부를 포함하고 문자 및 그래픽을 디스플레이하기 위한 디스플레이 수단, 상기 액정 패널의 디스플레이부를 조명하기 위한 조명 수단, 및 상기 조명 수단으로부터의 광선을 상기 액정 패널의 디스플레이부에 수렴하기 위한 수렴 수단을 포함하는 액정 디스플레이에 있어서, 상기 수렴 수단은 상기 액정 패널의 시야각과 동일한 각으로 상기 조명 수단으로부터의 광선을 수렴하기 위해 복수의 프리즘부를 포함하는 프리즘 렌즈를 포함하며, 상기 복수의 프리즘부 각각은 복수개의 정점각을 갖는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이.
  10. 제9항에 있어서, 상기 프리즘 렌즈는 복수의 프리즘부와 평면부의 결합을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이.
  11. 제9항에 있어서, 상기 조명 수단은 램프, 측면 표면을 통해 상기 램프의 광선을 수용하고 이 광선을 균일하게 전파 및 확산시키기 위한 광 유도 평판, 상기 광 유도 평판의 후면 표면으로부터 광선을 반사하기 위한 상기 광 유도 평판의 후면 표면상에 배치되는 반사 평판, 상기 광 유도 평판의 전면 표면으로부터 광선을 확산하기 위해 상기 광 유도 평판의 전면 표면상에 배치되는 확산 평판을 포함하고, 상기 수렴 수단은 상기 액정 패널의 시각과 동일한 각으로 상기 확산 평판으로부터 상기 광선을 수렴하기 위해 상기 조명 수단의 상기 확산 평판의 전면 표면과 상기 액정 패널의 후면 표면 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이.
  12. 제9항에 있어서, 상기 조명 수단은 램프, 액정 패널을 향해 상기 램프로부터의 광선을 반사하기 위해 상기 램프의 후면 표면상에 배치되는 반사 평판 및 상기 반사 평판으로부터의 광선을 확산하기 위해 상기 램프의 전면에 배치되는 확산 평판을 포함하고, 상기 수렴 수단은 상기 액정 패널의 시각과 동일한 각으로 상기 확산 평판으로부터의 광선을 수렴하기 위해 상기 조명 수단의 상기 확산 평판의 전면 표면과 상기 액정 패널의 후면 표면 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 수단.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 수렴 수단은 상기 액정 평판의 수직 방향으로 화소들 간의 공간보다 훨씬 더 작은 거리로 서로로부터 피치되는 프리즘형 홈을 그 표면에 갖는 프리즘형 수렴 평판을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이.
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