KR100239746B1 - Back-light apparatus which has improved a visual angle and a LCD using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 프리즘 대신에 마이크로 렌즈(micro lens)를 사용하여 빛의 위상차의 변화를 감소시킴으로써 시야각을 향상시킨 LCD의 백라이트 장치에 관한 것으로 프리즘을 통과한 광의 위상차를 제거함으로써 시야각을 향상하고 그레이 반전, 시야각에 의한 색변화를 제거하는 백라이트 장치를 제공하는데 목적이 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a backlight device of an LCD which improves the viewing angle by reducing a change in the phase difference of light by using a micro lens instead of a prism, thereby improving the viewing angle by removing the phase difference of light passing through the prism, and inverting gray, An object of the present invention is to provide a backlight device that removes color change caused by a viewing angle.
이를 위해 본 발명은 도광판과, 상기 도광판의 일측에 위치한 램프와, 상기 램프를 둘러싼 홀더와, 상기 도광판의 하부에 부착된 반사판과, 상기 도광판 상부에 부착된 마이크로 렌즈 시트를 포함하는 것을 특징으로 한다.To this end, the present invention is characterized in that it comprises a light guide plate, a lamp located on one side of the light guide plate, a holder surrounding the lamp, a reflective plate attached to the lower portion of the light guide plate, and a micro lens sheet attached to the upper light guide plate. .
이와 같은 본 발명에 의하면 시야각이 향상되고 그레이 반전, 시야각에 의한 색변화 등의 특성이 개선되고, 실질적으로 화소 주변부의 광을 차단하는 효과를 가지며, 전체적으로 LCD 패널의 두께를 줄일 수 있다.According to the present invention, the viewing angle is improved, and characteristics such as gray inversion and color change due to the viewing angle are improved, which substantially blocks the light around the pixel, and the overall thickness of the LCD panel can be reduced.
Description
본 발명은 LCD의 백라이트 장치(backlight unit)에 관한 것으로, 특히 프리즘 대신에 마이크로 렌즈(micro lens)를 사용하여 액정층을 통과하는 빛의 위상차의 변화를 감소시킴으로써 시야각을 향상시킨 LCD의 백라이트 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a backlight unit of an LCD, and more particularly, to a backlight device of an LCD which improves a viewing angle by reducing a change in phase difference of light passing through a liquid crystal layer by using a micro lens instead of a prism. It is about.
일반적으로 사용되고 있는 표시장치들 중의 하나인 CRT(cathode ray tube)는 TV를 비롯해서 계측기기, 정보 단말기기 등의 모니터에 주로 이용되고 있으나, CRT 자체의 큰 무게와 크기로 인하여 전자 제품의 소형화, 경량화의 요구에 적극 대응할 수 없다.Cathode ray tube (CRT), one of the commonly used display devices, is mainly used for monitors such as TVs, measuring devices, information terminal devices, etc., but due to the large weight and size of the CRT itself, the miniaturization and weight reduction of electronic products Can't actively respond to the demands of
이러한 CRT를 대체하기 위해 소형, 경량화의 장점을 갖고 있는 LCD(Liquid Crystal Display)가 활발하게 개발되어 왔고, 최근에는 평판 표시장치로서의 역할을 충분히 수행할 수 있을 정도로 개발되었다.In order to replace such CRTs, liquid crystal displays (LCDs), which have advantages of small size and light weight, have been actively developed, and recently, they have been developed enough to perform a role as flat panel displays.
현재 상품화되어 있는 LCD는 크게 STN(super twisted nematic) 방식과 TFT(thin film transistor) 방식으로 구분될 수 있는데, TFT 방식의 LCD가 STN 방식의 LCD에 비해 색 재현성, 응답 속도 등에 있어서 보다 양호한 특성을 나타내고 있다.Currently commercialized LCDs can be classified into super twisted nematic (STN) and thin film transistor (TFT) methods. TFT type LCDs have better characteristics in color reproducibility and response speed than STN type LCDs. It is shown.
한편, LCD는 CRT와는 달리 액정이 직접 광을 발생시키는 발광소자가 아니라 외부에서 들어오는 광의 양을 조절하여 화면에 표시하는 수광소자이다. 따라서 LCD 패널에 광을 넣어주기 위해서는 별도의 광원, 즉 백라이트 장치가 사용되어야 하므로 LCD의 표시품위를 향상시키기 위해서는 LCD 자체뿐만 아니라 백라이트 장치의 성능에도 크게 의존하고 있다.On the other hand, unlike CRT, the LCD is not a light emitting device for directly generating light, but a light receiving device for controlling the amount of light from the outside and displaying it on the screen. Therefore, a separate light source, that is, a backlight device, must be used to inject light into the LCD panel. Therefore, in order to improve the display quality of the LCD, the LCD device is heavily dependent on the performance of the backlight device.
일반적으로 백라이트 장치는 램프로부터 발산된 광이 광홀더에 수집, 반사되어 도광판을 통해서 전달되거나 램프로부터 발산된 광이 도광판에 직접 전달되거나 이들 광들이 도광판 하부에 설치된 반사판에 의해서 반사된 후 도광판을 통하여 전달된다. 그러나 이와 같은 광의 전달경로는 구조적으로 램프에 인접한 도광판 상면에 광의 집중현상을 가져오게 되므로 LCD 패널에 불균일한 밝기를 초래하게 된다. 백라이트 장치의 설치공간이 협소한 경우 그 공간적인 제약에 의해서 상기한 바와 같은 문제점은 더욱 심각한 문제를 야기한다.In general, a backlight device collects and reflects light emitted from a lamp to a light holder to be transmitted through a light guide plate, or light emitted from the lamp is directly transmitted to a light guide plate, or after the light is reflected by a reflector installed below the light guide plate. Delivered. However, such a light transmission path structurally causes light concentration on the upper surface of the light guide plate adjacent to the lamp, resulting in uneven brightness in the LCD panel. In the case where the installation space of the backlight device is small, the above-mentioned problem is caused by the space limitation, which causes more serious problems.
도 1은 일반적인 백라이트 장치의 구조를 나타내기 위한 분해단면도이다.1 is an exploded cross-sectional view illustrating the structure of a general backlight device.
광을 발산하는 램프(1)의 전면에 광의 전달경로를 제공하는 도광판(2)이 놓여 있고 램프뒤에는 입사된 광을 반사시켜 도광판(2)에 전달시킬 수 있도록 내면이 은도금처리된 홀더(12)가 위치한다. 또한 도광판(2)의 하부에는 광을 반사시킬 수 있는 반사판(6)이 놓여져 있고, 도광판(2)의 상부에는 확산판(3)이 위치하고 그 위에는 프리즘(4)이 놓여진다. 프리즘(4)은 일반적으로 스크래치(scratch) 등에 민감하기 때문에 휘도가 줄어드는 단점에도 불구하고 프리즘(4) 위에 보호막(5)을 부착한다. 다음에 보호막 상부에는 LCD 패널(7)이 놓여진다.A light guide plate 2 is provided on a front surface of the lamp 1 that emits light, and a holder 12 is silver-plated on its inner surface to reflect the incident light and transmit the light to the light guide plate 2 behind the lamp. Is located. In addition, a reflecting plate 6 capable of reflecting light is disposed under the light guide plate 2, a diffuser plate 3 is disposed above the light guide plate 2, and a prism 4 is placed thereon. Since the prism 4 is generally sensitive to scratches and the like, the protective film 5 is attached on the prism 4 despite the disadvantage of decreasing luminance. Next, the LCD panel 7 is placed on the protective film.
이와 같은 구조의 백라이트 장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.The operation of the backlight device having such a structure will be described below.
램프(1)에서 발산된 광은 실크처리된 도광판(2)에 직접 전달되거나 홀더(12)에 반사되어 도광판(2)에 전달된다. 도광판(2)에 입사된 광의 일부는 도광판을 통해 그래도 진행하지만 그 일부는 반사판(6)에 의하여 반사된 후 도광판(2) 내부를 진행하게 된다. 도광판(2)을 통해 나온 광은 확산판(3)을 통과하면서 균일하게 확산되고 다시 프리즘(4)에 의해 광이 모아져서 휘도가 상승된다. 이어 광은 LCD 패널(7)의 각 화소로 입사되어 화면을 표시한다.Light emitted from the lamp 1 is transmitted directly to the silk-treated light guide plate 2 or reflected by the holder 12 to the light guide plate 2. Some of the light incident on the light guide plate 2 proceeds through the light guide plate, but part of the light is reflected by the reflector 6 and then travels inside the light guide plate 2. The light emitted through the light guide plate 2 is uniformly diffused while passing through the diffuser plate 3, and the light is collected by the prism 4 again to increase the luminance. Light is then incident on each pixel of the LCD panel 7 to display the screen.
그러나 이와 같은 구조의 백라이트 장치에 있어서는 프리즘을 통과한 광의 굴절되는 방향의 차이에 의한 진행방향의 차이로 광의 위상이 달라지고 이에 따라 시야각이 나빠지는 문제점이 있었다.However, in the backlight device having such a structure, there is a problem in that the phase of the light is changed by the difference in the traveling direction due to the difference in the direction of refraction of the light passing through the prism, and thus the viewing angle is deteriorated.
이를 도 2를 참고하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.This will be described in detail with reference to FIG. 2 as follows.
즉, 도 2에 도시된 바와 같이 일반적으로 프리즘(4)의 상부면에 형성된 톱니모양의 돌출부(10)는 그 각이 대략 90°정도이다. 프리즘이 확산판에서 균일하게 확산된 광을 정면으로 모아주는 휘도를 증가시키는 역할을 갖는다는 측면에서 보면 프리즘으로 입사된 광은 모두 수직으로 나가는 것이 이상적이다. 그러나 실제적으로 프리즘에 대략 수직에 가깝게 입사된 광 B1은 거의 수직에 가깝게 나가지만, 비스듬하게 입사된 광 B2은 비스듬하게 나가는 경우가 많다. 이에 따라 LCD 패널의 화소를 수직으로 입사하는 광과 비스듬하게 입사하는 광이 존재하게 된다. 일반적으로 LCD패널은 복굴절 물질인 액정으로 이루어졌기 때문에 상기와 같이 입사각이 상이한 광이 액정을 통과하게 되면 광의 위상차가 생겨 시야각이 좁아지고 그레이(gray) 반전, 시야각에 따른 색의 변화 등이 생기게 되는 문제점이 있었다.That is, as shown in FIG. 2, the serrated protrusion 10 formed on the upper surface of the prism 4 generally has an angle of about 90 °. In view of the fact that the prism has a role of increasing the brightness that collects the light uniformly diffused from the diffuser in front, ideally, all light incident to the prism exits vertically. In practice, however, the light B 1 incident almost perpendicularly to the prism exits almost vertically, but the light B 2 incident obliquely exits obliquely. Accordingly, the light incident to the pixels of the LCD panel and the incident light obliquely exist. In general, since the LCD panel is made of a liquid crystal which is a birefringent material, when light having different incidence angles passes through the liquid crystal as described above, a phase difference of light is generated, resulting in a narrow viewing angle, gray inversion, and color change according to the viewing angle. There was a problem.
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로 프리즘을 통과한 광의 위상차를 제거함으로써 시야각을 향상하고 그레이 반전, 시야각에 의한 색변화를 제거하는 백라이트 장치를 제공하는데 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a backlight device that improves a viewing angle by removing a phase difference of light passing through a prism, and removes color change due to gray inversion and viewing angle.
도 1은 종래의 백라이트 장치의 분해 단면도,1 is an exploded cross-sectional view of a conventional backlight device;
도 2는 프리즘내의 광의 진행에 대한 설명도,2 is an explanatory diagram for the progress of light in a prism;
도 3은 본 발명에 의한 백라이트 장치의 분해 단면도,3 is an exploded cross-sectional view of the backlight device according to the present invention;
도 4는 본 발명의 마이크로 렌즈 시트의 상세한 구조도,4 is a detailed structural diagram of a microlens sheet of the present invention;
도 5는 본 발명의 마이크로 렌즈내의 광의 진행에 대한 설명도.5 is an explanatory diagram for the progress of light in the microlens of the present invention;
＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞<Description of the code | symbol about the principal part of drawing>
1 : 램프 2 : 도광판 3 : 확산판DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Lamp 2 Light guide plate 3 Diffusion plate
4 : 프리즘 5 : 보호막 6 : 반사판4: prism 5: shield 6: reflector
7 : LCD 패널 8 : 마이크로 렌즈 시트 9 : 마이크로 렌즈7: LCD Panel 8: Micro Lens Sheet 9: Micro Lens
10 : 돌출부 11 : 블랙매트릭스 12 : 홀더10: protrusion 11: black matrix 12: holder
이를 위한 본 발명은 이를 위해 본 발명은 도광판과, 상기 도광판의 일측에 위치한 램프와, 상기 램프를 둘러싼 홀더와, 상기 도광판의 하부에 부착된 반사판과, 상기 도광판 상부에 부착된 마이크로 렌즈 시트를 포함하는 것을 특징으로 한다.To this end, the present invention provides a light guide plate, a lamp located on one side of the light guide plate, a holder surrounding the lamp, a reflector attached to the bottom of the light guide plate, and a micro lens sheet attached to an upper part of the light guide plate. Characterized in that.
바람직하게 본 발명의 마이크로 렌즈 시트의 각각의 마이크로 렌즈는 대응하는 각각의 화소의 크기와 동일하다.Preferably each micro lens of the micro lens sheet of the present invention is equal in size to each corresponding pixel.
이하 첨부된 도면을 참고하여 더욱 구체적으로 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in more detail.
종래의 장치와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 부호가 사용된다.The same reference numerals are used for the same components as the conventional apparatus.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 백라이트 장치의 분해단면도이다.3 is an exploded cross-sectional view of a backlight device according to an embodiment of the present invention.
광을 발산하는 램프(1)의 전면에는 광의 전달경로를 제공하는 도광판(2)이 놓여 있고 램프뒤에는 입사된 광을 반사시켜 도광판(2)에 전달시킬 수 있도록 내면이 은도금처리된 홀더(12)가 위치하고, 또한 도광판(2)의 하부에는 광을 반사시킬 수 있는 반사판(6)이 놓여져 있다.A light guide plate 2 is provided on a front surface of the lamp 1 that emits light, and a holder 12 is silver-plated on its inner surface to reflect the incident light and transmit the light to the light guide plate 2 behind the lamp. Is located, and a reflecting plate 6 capable of reflecting light is placed under the light guide plate 2.
도광판(2)의 상부에는 종래와 달리 확산판 대신에 마이크로 렌즈 시트(micro lens sheet; 8)가 부착되어 있고 그 상부에는 LCD 패널(7)이 놓여진다. 또한, LCD패널(7)의 상부에는 선택적으로 마이크로 렌즈(8)에 의해 모인 광을 일정하게 분산시키기 위해 확산판(3)을 설치할 수도 있다.Unlike the related art, a micro lens sheet 8 is attached to the upper part of the light guide plate 2, and an LCD panel 7 is placed on the upper part of the light guide plate 2. Further, a diffusion plate 3 may be provided on the upper portion of the LCD panel 7 to uniformly disperse the light collected by the microlens 8.
마이크로 렌즈 시트(8)의 구체적인 구조는 도 4에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 마이크로 렌즈 시트(8)는 각각의 마이크로 렌즈(9)가 격자상으로 배열되어 있고 각각의 마이크로 렌즈(9)는 LCD 패널(7)의 각 화소에 대응하는 크기를 갖고 상호 대향되어 있다. 또한 각각의 마이크로 렌즈(9)는 볼록렌즈로써 도 4에서 보여주는 바와 같이 LCD 패널(7)의 각 화소의 X축과 Y축에 대해 일정한 곡률을 갖는다. 다시 말해 각 화소의 X축과 Y축에 있어서의 길이가 상이한 경우 각각의 마이크로 렌즈(9)는 화소의 X축에 대해서 곡률 A를 갖고, 화소의 Y축에 대해서 곡률 B를 갖는다. 마찬가지로 각 화소의 X축과 Y축에 있어서의 길이가 동일한 경우에는 마이크로 렌즈(9)는 화소의 X축 및 Y축에 대해서 동일한 곡률을 갖는다.The specific structure of the micro lens sheet 8 is shown in FIG. As shown, the micro lens sheet 8 has each micro lens 9 arranged in a lattice shape, and each micro lens 9 has a size corresponding to each pixel of the LCD panel 7 and is opposed to each other. have. Each micro lens 9 is a convex lens and has a constant curvature with respect to the X and Y axes of each pixel of the LCD panel 7 as shown in FIG. 4. In other words, when the lengths in the X-axis and the Y-axis of each pixel are different, each microlens 9 has a curvature A with respect to the X-axis of the pixel and a curvature B with respect to the Y-axis of the pixel. Similarly, when the lengths in the X-axis and the Y-axis of each pixel are the same, the microlens 9 has the same curvature with respect to the X-axis and the Y-axis of the pixel.
이와 같은 구조의 본 발명의 백라이트 장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.The operation of the backlight device of the present invention having such a structure will be described below.
도 5에 도시된 바와 같이 도광판을 거쳐 나온 광은 마이크로 렌즈 시트(8)를 수직으로 혹은 비스듬하게 입사되는 경우, 수직으로 입사된 광 B1은 굴절되지 않고 그대로 수직으로 나가며 비스듬하게 입사된 광 B2은 볼록렌즈인 마이크로 렌즈(9)의 포커싱 작용에 의해 크게 굴절되어 수직에 가까운 각으로 나간다. 즉, 거의 대부분의 입사된 광은 수직에 가까운 각으로 나가게 되어 결과적으로 LCD 패널의 액정층으로 입사되는 광의 대부분은 큰 위상차를 보이지 않는다. 이에 따라 시야각이 향상되고 그레이 반전, 시야각에 의한 색변화 등의 특성이 개선된다.As shown in FIG. 5, when light emitted through the light guide plate is incident on the microlens sheet 8 vertically or obliquely, the vertically incident light B 1 is not refracted and exits vertically as it is. 2 is greatly refracted by the focusing action of the micro lens 9 which is a convex lens, and goes out at an angle close to the vertical. That is, almost the incident light exits at an angle close to the vertical, and as a result, most of the light incident on the liquid crystal layer of the LCD panel does not show a large phase difference. As a result, the viewing angle is improved, and characteristics such as gray inversion and color change due to the viewing angle are improved.
또한 도 5에 점선으로 표시된 바와 같이 마이크로 렌즈(9)의 포커싱 작용에 의해 광이 모이는 범위가 대응하는 화소에 대해 좁아지기 때문에 실질적으로 화소 주변부의 광을 중앙으로 모아주어 주변부의 디스크리네이션(discrination)이 생기는 부분으로 들어가는 광을 차단하는 효과를 갖게 되어 블랙매트릭스(11)를 사용하지 않아도 동일한 효과를 가져올 수 있다.In addition, as indicated by the dotted line in FIG. 5, the focusing action of the microlens 9 becomes narrower with respect to the corresponding pixel. It has the effect of blocking the light entering the portion where the) is generated can bring the same effect even without using the black matrix (11).
또한 확산판을 생략할 수 있어 전체적으로 LCD 패널의 두께를 줄일 수 있어 경박단소화의 추세에 부합할 수 있다.In addition, since the diffuser plate can be omitted, the overall thickness of the LCD panel can be reduced, thereby meeting the trend of light and thin.
이와 같이 본 발명은 종래의 프리즘 대신에 마이크로 렌즈 시트를 채용하고 확산판을 생략함으로써 시야각이 향상되고 그레이 반전, 시야각에 의한 색변화 등의 특성이 개선되고, 실질적으로 화소 주변부의 광을 차단하는 효과를 가지며, 전체적으로 LCD 패널의 두께를 줄일 수 있다.As described above, the present invention employs a microlens sheet instead of a conventional prism and omits the diffuser plate, thereby improving the viewing angle, improving the characteristics such as gray inversion and color change due to the viewing angle, and substantially blocking light around the pixel. The overall thickness of the LCD panel can be reduced.
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Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH075462A (en) * | 1993-06-16 | 1995-01-10 | Dainippon Printing Co Ltd | Surface light source, display device using the same, and light diffusion sheet used for the same |
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1996
- 1996-08-20 KR KR1019960034488A patent/KR100239746B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH075462A (en) * | 1993-06-16 | 1995-01-10 | Dainippon Printing Co Ltd | Surface light source, display device using the same, and light diffusion sheet used for the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR19980015238A (en) | 1998-05-25 |
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