KR100301666B1 - Subsidiary Light Source for Liquid Crystal Display of Reflective Type - Google Patents
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Abstract
본 발명은 균일한 광분포를 가짐과 아울러 액정패널로의 입사효율을 높이도록 구성된 반사형 액정표시장치용 보조광원에 관한 것이다.The present invention relates to an auxiliary light source for a reflective liquid crystal display device having a uniform light distribution and configured to increase the incident efficiency to the liquid crystal panel.
본 발명의 반사형 액정표시장치용 보조광원은 광빔을 발생하는 광원과, 광빔을 반사형 액정패널의 표시면 쪽으로 출사시키는 도광판과, 광원에서 발생된 광빔을 도광판 쪽으로 반사시키는 광원반사경과, 도광판에서 광빔이 누설되는 것을 방지하는 반사판을 구비하는 반사형 액정표시장치 보조광원에서, 도광판은; 광원으로부터의 광빔이 입사되는 광입사부와; 도광판내에 입사된 광빔을 액정패널 쪽으로 출사시키기 위하여 계단구조를 갖는 미세형상의 돌출부가 형성된 제1 광출사부와; 제1 광출사부에 대면하여 도광판내로 입사된 광빔을 전반사시키기 위한 전반사부와; 반사판에 대면하는 제2 광출사부를 구비하는 것을 특징으로 한다.An auxiliary light source for a reflective liquid crystal display device of the present invention includes a light source for generating a light beam, a light guide plate for emitting the light beam toward the display surface of the reflective liquid crystal panel, a light source reflector for reflecting the light beam generated from the light source toward the light guide plate, and a light guide plate. In a reflective liquid crystal display auxiliary light source having a reflecting plate for preventing light beams from leaking, the light guide plate includes; A light incident part to which the light beam from the light source is incident; A first light emitting portion having a fine protrusion having a stepped structure to emit a light beam incident in the light guide plate toward the liquid crystal panel; A total reflection part for totally reflecting the light beam incident into the light guide plate facing the first light output part; It is characterized by including the 2nd light output part facing the reflecting plate.
이러한 구성에 의해, 본 발명의 반사형 액정표시장치용 보조광원은 광빔의 균일도 및 액정패널로의 입사효율을 높임과 아울러 외부광에 대한 악영향을 최소화하여 화질을 향상시키게 된다.By such a configuration, the auxiliary light source for the reflective liquid crystal display device of the present invention increases the uniformity of the light beam and the incident efficiency to the liquid crystal panel, and minimizes the adverse effect on external light to improve the image quality.
Description
본 발명은 반사형 액정표시장치의 보조광원에 관한 것으로, 특히 균일한 광분포를 가짐과 아울러 액정패널로의 입사효율을 높이도록 구성된 반사형 액정표시장치용 보조광원에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an auxiliary light source of a reflective liquid crystal display device, and more particularly to an auxiliary light source for a reflective liquid crystal display device configured to have a uniform light distribution and to increase incident efficiency to a liquid crystal panel.
통상적으로, 액정표시장치(Liquid Crystal Display; 이하 'LCD'라 한다)에서 백라이트(Back Light)는 부피 및 무게를 많이 차지함과 아울러 고전력을 소모함에 따라 경량화, 박형화, 저소비전력화 추세에 중대한 장애요인으로 지적되고 있다. 이러한 추세에 대응하여 최근 백라이트를 사용하지 않는 반사형 LCD에 대한 연구 개발이 진행되고 있다. 반사형 LCD는 자체의 광원이 별도로 마련되지 않으므로 자연광(또는, 주변광)에 의존하여 화상을 표시하게 된다. 이때, 반사형 LCD는 자연광이 충분한 광량을 가지고 있지 않는 경우(예를들면, 주변이 어두운 경우) 표시화상의 휘도레벨이 저하되어 표시된 정보를 읽을 수 없게 되는 문제점이 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 반사형 LCD에 별도로 설치되어 주변광이 어두울 경우 반사형 LCD에 광빔을 공급하는 보조광원(Subsidiary Light Source)이 사용되고 있다. 이하, 종래의 반사형 LCD 및 보조광원에 대하여 살펴보기로 한다.In general, a backlight in a liquid crystal display (hereinafter referred to as 'LCD') occupies a lot of volume and weight and consumes high power, which is a significant obstacle to the trend of light weight, thinness, and low power consumption. It is pointed out. In response to this trend, research and development on a reflective LCD that does not use a backlight have been recently conducted. Since the reflective LCD does not have its own light source, it displays an image depending on natural light (or ambient light). In this case, the reflective LCD has a problem in that when the natural light does not have a sufficient amount of light (for example, when the surroundings are dark), the luminance level of the display image is lowered and the displayed information cannot be read. In order to solve this problem, a subsidiary light source that is separately installed in the reflective LCD and supplies a light beam to the reflective LCD when ambient light is dark is used. Hereinafter, a conventional reflective LCD and an auxiliary light source will be described.
도 1 및 도 2를 참조하면, 반사형 LCD는 반사형 액정패널(10)과, 반사형 액정패널(10)의 상부에 위치하여 반사형 액정패널(10)에 광빔을 공급하는 보조광원(20)을 구비한다. 반사형 액정패널(10)의 하부에는 미러(도시되지 않음)가 형성되어 액정패널의 표시면(36)에 입사되는 자연광(또는 보조광)을 반사시키게 된다. 보조광원(20)은 광빔을 발생하는 광원(Light Source;22)과, 광빔을 액정패널의 표시면(36) 쪽으로 균일하게 출사시키는 도광판(Light Guide Plate;26)과, 광원(22)에서 발생된 광빔을 도광판(26) 쪽으로 반사시키는 광원반사경(24)과, 도광판(26)에서 광빔이 누설되는 것을 방지하는 반사판(28)으로 구성된다. 반사판(28)은 도광판의 입사면(32), 상면(38), 하면(34)을 제외한 나머지 면에서 광빔이 누설되는 것을 방지하게 된다. 보조광원(20)의 동작에 따른 광빔의 경로에 대하여 살펴보면 다음과 같다. 광원(22)에서 발생된 광빔은 광원반사경(24)에 의해 도광판(26)의 입사면(32)으로 진행하게 된다. 이때, 도광판(26)의 내부로 진행된 광빔은 반사형 액정패널의 표시면(36) 쪽으로 출사하게 된다. 또한, 출사된 광빔은 반사형 액정패널(10)에 의해 원하는 화상이 표시되어 사용자 쪽으로 진행하게 된다.1 and 2, the reflective LCD includes a reflective liquid crystal panel 10 and an auxiliary light source 20 positioned above the reflective liquid crystal panel 10 to supply a light beam to the reflective liquid crystal panel 10. ). A mirror (not shown) is formed below the reflective liquid crystal panel 10 to reflect natural light (or auxiliary light) incident on the display surface 36 of the liquid crystal panel. The auxiliary light source 20 is generated from a light source 22 that generates a light beam, a light guide plate 26 that uniformly emits the light beam toward the display surface 36 of the liquid crystal panel, and a light source 22. The light reflector 24 reflects the light beam toward the light guide plate 26, and the reflector 28 prevents the light beam from leaking from the light guide plate 26. The reflector 28 prevents light beams from leaking on the remaining surfaces except for the incident surface 32, the upper surface 38, and the lower surface 34 of the light guide plate. Looking at the path of the light beam according to the operation of the auxiliary light source 20 as follows. The light beam generated by the light source 22 travels to the incident surface 32 of the light guide plate 26 by the light source reflector 24. In this case, the light beam propagated into the light guide plate 26 is emitted toward the display surface 36 of the reflective liquid crystal panel. In addition, the emitted light beam displays a desired image by the reflective liquid crystal panel 10 and proceeds toward the user.
한편, 반사형 LCD의 설계시 고려되어야할 몇가지 요구특성에 대하여 도 2를 결부하여 살펴보기로 한다. 첫째, 보조광원(20)에서 나온 광빔이 직접 사용자 쪽으로 진행하는 것(I1)을 최소화해야 한다. 이때, I1을 최소화하기 어려울 경우 I1의 진행각도가 사용자의 시야각을 벗어나도록 조정하는 것이 바람직하다. 둘째, 도광판(26)의 전면적에 걸쳐 액정패널의 표시면(36) 쪽으로 출사광량(I2)이 거의 균일한 분포를 갖도록 해야한다. 이를 위해, 도광판(26)의 하면(34)에는 미세한 패턴이 형성되어 있다. 셋째, 도광판(26)에서 반사형 액정패널(10)로 출사되는 광빔은 수직방향에 가깝게 해야 한다. 반사형 액정패널(10)로 출사되는 광빔의 각도가 수직을 이룰 경우 광효율이 최대가 되기 때문이다. 즉, 액정패널의 표시면(36) 쪽으로 입사되는 광빔이 수직방향에 가까울수록 반사형 액정패널(10)의 입사효율이 증가하게 된다. 넷째, 외부광을 사용하는 경우 보조광원(20)에 의한 악영향이 최소화 되도록 해야한다. 이는 주변광이 어두울 경우에만 보조광원(20)이 동작하고 그외의 경우에는 주변광을 사용하여 화상을 표시하기 때문이다. 이에 따라, 보조광원(20)에 의해 주변광이 표면반사, 입사각도 등이 왜곡되는 현상이 발생하지 않도록 이를 고려하여 설계하는 것이 바람직하다.On the other hand, some of the characteristics required to be considered in the design of the reflective LCD will be described in conjunction with FIG. First, the light beam from the auxiliary light source 20 is directed toward the user (I 1 ) should be minimized. At this time, if it is difficult to minimize the I 1 I 1 preferably advanced angle of the adjusting causing a departure from the user's field of view. Second, the amount of emitted light I 2 toward the display surface 36 of the liquid crystal panel over the entire surface of the light guide plate 26 should be substantially uniform. For this purpose, a fine pattern is formed on the lower surface 34 of the light guide plate 26. Third, the light beam emitted from the light guide plate 26 to the reflective liquid crystal panel 10 should be close to the vertical direction. This is because the light efficiency is maximized when the angle of the light beam emitted to the reflective liquid crystal panel 10 is vertical. That is, as the light beam incident toward the display surface 36 of the liquid crystal panel approaches the vertical direction, the incident efficiency of the reflective liquid crystal panel 10 increases. Fourth, when using the external light it should be minimized the adverse effect of the auxiliary light source (20). This is because the auxiliary light source 20 operates only when the ambient light is dark, and otherwise displays the image using the ambient light. Accordingly, it is preferable to design in consideration of this so that the phenomenon that the ambient light is distorted by surface light, incident angle, etc. by the auxiliary light source 20 does not occur.
이러한 반사형 LCD용 보조광원의 요구특성 중 둘째 요건 및 셋째 요건이 반사형 LCD를 설계하는데 중요한 요건이 된다. 이러한 요구특성과 종래의 반사형 LCD용 보조광원의 관계에 관하여 살펴보기로 한다.The second and third requirements of the characteristics of the auxiliary light source for the reflective LCD are important requirements for the design of the reflective LCD. The relationship between the required characteristics and the conventional auxiliary light source for the reflective LCD will be described.
먼저, 둘째 요건과 종래의 반사형 LCD용 보조광원의 관계에 대하여 살펴보기로 한다. 도 3을 결부하여 도광판(26) 내에서 광빔이 전반사되는 조건을 설명하기로 한다. 굴절율이 높은 매질과 굴절율이 낮은 매질의 경계면에 입사된 광은 특정의 각도보다 큰 각으로 입사하게 되면 경계면 바깥으로 투과되는 광량이 없이 전반사가 이루어진다. 이때, 매질 1의 굴절율이 n1, 매질 2의 굴절율이 n2이라고 할 때, 매질 1에서의 내부진행광이 매질 2로 출사하지 않고 전반사하여 매질 1로만 진행하는 최소입사각(??)은 수학식 1에 정의되어 있다.First, the relationship between the second requirement and the conventional auxiliary light source for the reflective LCD will be described. 3, the conditions under which the light beam is totally reflected in the light guide plate 26 will be described. When the light incident on the interface between the medium having a high refractive index and the medium having a low refractive index is incident at an angle greater than a specific angle, total reflection occurs without the amount of light transmitted outside the interface. In this case, when the refractive index of the medium 1 is n1 and the refractive index of the medium 2 is n2, the minimum incident angle ?? of total internal reflection of the internal traveling light in the medium 1 and proceeding only to the medium 1 is represented by Equation 1 Defined in
예를 들면, 도광판의 굴절율(n1)이 1.49이고 공기의 굴절율(n2)이 1.0일 때 약 42°이상의 입사각에 대해서는 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 전반사가 이루어지게 된다. 이때, 도광판(26)의 입사면(32)으로 진행하는 광빔의 입사각도(±θ)가 도 3의 (b)에 도시되어 있으며, 입사광의 각도분포특성이 도 3의 (c)에 도시되어 있다.For example, when the refractive index n1 of the light guide plate is 1.49 and the refractive index n2 of air is 1.0, total reflection is performed as shown in FIG. 3A for an incident angle of about 42 ° or more. At this time, the incident angle (± θ) of the light beam proceeding to the incident surface 32 of the light guide plate 26 is shown in FIG. 3 (b), and the angle distribution characteristic of the incident light is shown in FIG. 3 (c). have.
한편, 도 4를 결부하여 도광판(26)의 내부에서 전반사되는 광빔의 분포특성에 대하여 살펴보기로 한다. 전반사조건에 의해 전반사된 내부 진행광의 입사각의 분포가 내부전반사 각도 보다 큰 각도분포를 가지므로 도광판(26)과 공기의 경계면에서 전반사되어 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이 진행하게 된다. 이렇게 내부전반사되어 진행하는 광빔은 입사면(32)에 대향하는 면에 출사된 후 반사판(28)에 의해 반사되어 다시 도광판 내부로 재입사되어진다. 이때, 도 4의 (b)에 도광판(26)의 흡수율, 반사판(28)의 반사율, 기타 광손실을 고려하면 도광판 하면(34)을 기준으로 하는 입사광의 입사각도(±θ)가 도시되어 있으며, 그 입사광의 분포가 도 4의 (c)에 도시되어 있다. 도광판(26)에 입사되는 광빔(35)의 량이 반사판(28)에 의해 반사되어 진행하는 광빔(37)의 량보다 크다는 것을 의미한다.Meanwhile, the distribution characteristics of the light beams totally reflected inside the light guide plate 26 will be described with reference to FIG. 4. Since the distribution of the incidence angle of the internal traveling light totally reflected by the total reflection condition has an angle distribution larger than the internal total reflection angle, it is totally reflected at the interface between the light guide plate 26 and the air and proceeds as shown in FIG. The light beam proceeding by total internal reflection is emitted to a surface opposite to the incident surface 32 and then reflected by the reflecting plate 28 and re-entered into the light guide plate again. In this case, the incident angle (± θ) of the incident light with respect to the lower surface 34 of the light guide plate is illustrated in FIG. 4B in consideration of the absorption rate of the light guide plate 26, the reflectance of the reflecting plate 28, and other light losses. And the distribution of the incident light is shown in Fig. 4C. It means that the amount of the light beam 35 incident on the light guide plate 26 is larger than the amount of the light beam 37 reflected and propagated by the reflecting plate 28.
한편, 매질 1과 매질 2의 경계면에서 입사각(θ)이 42°보다 작을 경우 매질 2로 출사되는 광빔이 존재하게 된다. 이때, 출사되는 광빔의 크기와 방향은 광이 입사하는 각도에 따라 달라지게 된다. 이 경우, 경계면이 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이 소정의 각도(예를들면,)로 기울어진다면 광의 입사각도가 달라지게 된다. 도 6을 결부하여 이에 대하여 살펴보기로 한다. 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이 경계면a가 경계면b로 기울어질 경우 입사각도는 θa에서 θb로 바뀌게 된다. 또한, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 경계면a가 경계면c로 기울어질 경우 입사각도는 θa에서 θc로 바뀌게 된다. 또한, 변화된 입사각도가 전반사각도 보다 작아지게 되면 외부로 광이 출사하게 되며 그 출사각도는 계산이 가능하게 된다. 표 1에 경계면에서 55°로 입사하는 광빔에 대해 경계면 기울임에 따른 외부출사 특성이 나타나 있다.On the other hand, when the incident angle θ is smaller than 42 ° at the interface between the medium 1 and the medium 2, there is a light beam emitted to the medium 2. In this case, the size and direction of the emitted light beam will vary depending on the angle at which light is incident. In this case, the interface is a predetermined angle (for example, as shown in Fig. 6A) If it is inclined to), the incident angle of light is changed. This will be described with reference to FIG. 6. As shown in (a) of FIG. 6, when the interface a is inclined to the interface b, the incident angle is changed from θ a to θ b . In addition, as shown in FIG. 6B, when the interface a is inclined to the interface c, the incident angle is changed from θ a to θ c . In addition, when the changed angle of incidence becomes smaller than the total reflection angle, light is emitted to the outside, and the emission angle can be calculated. Table 1 shows the external emission characteristics according to the interface tilt for the light beam incident at 55 ° from the interface.
한편, 돌출부(30)가 평면C에 대하여 임의의 각도를 가지는 2개의 평면 A,B로 구성되는 경우 내부 진행광들이 모두 외부로 출사하게 된다. 특히, 광원(22) 쪽에서 입사하여 진행하는 광이 평면C에 전반사하는 경우라면 평면A에는 전반사하게 되고 평면B에는 도광판 외부로 출사할 수 있다. 또한, 반사판(28)에 의해 반사되어 광원(22)쪽으로 진행하는 광빔은 평면B에서 전반사하게 되고 평면A에서 도광판 외부로 출사할 수 있다. 이러한 돌출부(30)의 형상은 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 반원형으로 형성할 수도 있으며 설계자의 의도에 따라 원추형, 피라미드형, 포물형 및 사디리꼴형 등으로 다양한 형태로 제작될 수 있을 것이다. 그러나, 도 4에 도시된 바와 같이 도광판 내부에서의 광빔의 분포는 돌출부(30)를 형성하지 않아도 도광판(26)으로 입사되는 광빔(35)의 량이 반사되어 진행하는 광빔(37)의 량보다 많은데 여기에 도광판의 하면(34)에 돌출부(30)가 형성된다면 이러한 차이는 더욱 크게 나타나게 된다. 이에 따라, 도광판(26) 내부 진행광의 대부분이 광원(22) 부근에서 출사되게 된다. 이로 인해, 종래의 반사형 LCD는 보조광원(20)에서 반사형 액정패널(10)로 출사되는 광빔의 분포가 불균일하여 화면의 균일도가 저하되는 문제점이 도출되고 있다.On the other hand, when the protrusion 30 is composed of two planes A and B having an arbitrary angle with respect to the plane C, all of the internal traveling lights are emitted to the outside. In particular, in the case where the light incident on the light source 22 and propagates through the plane C is totally reflected to the plane C, the light is totally reflected to the plane A and may be emitted to the outside of the light guide plate. In addition, the light beam reflected by the reflector 28 and traveling toward the light source 22 may be totally reflected in plane B and may exit to the outside of the light guide plate in plane A. FIG. The protrusion 30 may have a semicircular shape as shown in FIG. 5 (b) and may be manufactured in various shapes such as conical, pyramidal, parabolic and sadi-shaped according to the designer's intention. will be. However, as shown in FIG. 4, the distribution of the light beams in the light guide plate is larger than the amount of the light beams 37 reflected and propagated by the light beams 35 incident on the light guide plate 26 without forming the protrusions 30. If the protrusions 30 are formed on the lower surface 34 of the light guide plate, the difference will be greater. As a result, most of the traveling light in the light guide plate 26 is emitted near the light source 22. For this reason, in the conventional reflective LCD, the distribution of the light beams emitted from the auxiliary light source 20 to the reflective liquid crystal panel 10 is nonuniform, leading to deterioration of the uniformity of the screen.
이어서, 셋째 요건과 종래의 반사형 LCD용 보조광원의 관계에 대하여 살펴보기로 한다.Next, the relationship between the third requirement and the conventional auxiliary light source for the reflective LCD will be described.
도 5에 도시된 바와 같이 돌출부(30)의 형상 가공시 돌출부의 면 A,B가 이루는 각도는 소정의 각도로 한정되어 진다. 또한, 도 7에 돌출부의 면 A,B 중 한 면에서의 광빔의 입사와 출사각도가 도시되어 있다. 도광판의 평면C가 액정패널의 표시면(36)과 평행할 때, 돌출부(30)의 형상이 이등변 삼각형일 경우 평면A, B가 이루는 정각을 β라 하면 입사각도가 55°인 경우 반사형 액정패널(10)에 입사되는 각도가 표 2에 나타나 있다.As shown in FIG. 5, the angle formed by the planes A and B of the protrusions during the shape machining of the protrusions 30 is limited to a predetermined angle. Also, FIG. 7 shows the incidence and the exit angle of the light beam on one of the surfaces A and B of the projection. When the plane C of the light guide plate is parallel to the display surface 36 of the liquid crystal panel, when the shape of the protrusion 30 is an isosceles triangle, when the angle of incidence formed by planes A and B is β, the incident angle is 55 ° The angle incident on the panel 10 is shown in Table 2.
반사형 액정패널에 입사되는 광빔의 각도(θo)가 클수록 액정패널의 표면에서 반사되는 성분이 많아지게 되어 입사효율이 저하되는 문제점이 도출되고 있다. 그러므로, 반사형 액정패널에 입사되는 광빔의 각도(θo)를 줄이기 위해서는 평면A, B가 이루는 정각 β을 작게 하여야 하지만 제작상 많은 어려움이 있을 뿐만 아니라 그 한계가 있다. 이에 따라, 반사형 액정패널로 출사되는 광빔의 균일도 및 입사효율을 향상하기 위한 새로운 반사형 액정표시장치용 보조광원이 요구되고 있는 실정이다.The larger the angle θ o of the light beam incident on the reflective liquid crystal panel is, the more components are reflected on the surface of the liquid crystal panel, resulting in a decrease in incident efficiency. Therefore, in order to reduce the angle θ o of the light beam incident on the reflective liquid crystal panel, the right angle β formed by planes A and B should be small, but there are many difficulties in manufacturing and there are limitations. Accordingly, there is a need for a new auxiliary light source for a reflective liquid crystal display device for improving the uniformity and incident efficiency of the light beam emitted to the reflective liquid crystal panel.
따라서, 본 발명의 목적은 균일한 광분포를 가짐과 아울러 입사효율을 높이도록 구성된 반사형 액정표시장치용 보조광원을 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an auxiliary light source for a reflective liquid crystal display device having a uniform light distribution and configured to increase incident efficiency.
도 1은 종래의 보조광원이 장착된 반사형 액정표시장치를 도시한 도면.1 is a view showing a reflective liquid crystal display device equipped with a conventional auxiliary light source.
도 2는 도 1에 도시된 액정표시장치를 A-A'선을 따라 절단하여 도시한 단면도FIG. 2 is a cross-sectional view of the LCD shown in FIG. 1 taken along the line AA ′. FIG.
도 3은 도 2에 도시된 도광판에서의 광빔 전반사조건을 설명하기 위해 도시한 도면.FIG. 3 is a view illustrating a light beam total reflection condition in the light guide plate illustrated in FIG. 2.
도 4는 도광판의 하면에 미세형상의 돌출부가 없는 보조광원에서의 광빔의 분포를 도시한 도면.4 is a diagram showing a distribution of light beams in an auxiliary light source having no micro-shaped protrusions on the lower surface of the light guide plate.
도 5는 도광판에 적용되어진 돌출부의 형상과 광빔의 진행경로를 설명하기 위해 도시한 도면.FIG. 5 is a view illustrating a shape of a protrusion applied to a light guide plate and a path of a light beam. FIG.
도 6은 도광판에서 경계면의 기울어짐에 따른 광빔의 출사 각도를 설명하기 위해 도시한 도면.FIG. 6 is a view for explaining an emission angle of a light beam according to an inclination of an interface in the light guide plate; FIG.
도 7은 도광판의 돌출부에 입사되는 광빔의 출사각도를 설명하기 위해 도시한 도면.FIG. 7 is a view illustrating an exit angle of a light beam incident on a protrusion of a light guide plate; FIG.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 보조광원을 도시한 도면.8 is a view showing an auxiliary light source according to an embodiment of the present invention.
도 9는 도 8에 도시된 보조광원에서의 광빔 진행경로를 설명하기 위해 도시한 도면.FIG. 9 is a view for explaining a light beam propagation path in the auxiliary light source shown in FIG. 8; FIG.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
10,40 : 반사형 액정패널 20,50 : 보조광원10,40: reflective liquid crystal panel 20,50: auxiliary light source
22,52 : 광원 24,54 : 광원 반사경22,52: light source 24,54: light source reflector
26,56 : 도광판 28,58 : 반사판26,56: LGP 28,58: Reflector
30,60 : 돌출부 32 : 입사면30,60: protrusion 32: incident surface
34 : 하면 38 : 상면34: When 38: When
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 반사형 액정표시장치용 보조광원은 광빔을 발생하는 광원과, 광빔을 반사형 액정패널의 표시면 쪽으로 출사시키는 도광판과, 광원에서 발생된 광빔을 도광판 쪽으로 반사시키는 광원반사경과, 도광판에서 광빔이 누설되는 것을 방지하는 반사판을 구비하는 반사형 액정표시장치 보조광원에서, 도광판은; 광원으로부터의 광빔이 입사되는 광입사부와; 도광판내에 입사된 광빔을 액정패널 쪽으로 출사시키기 위하여 계단구조를 갖는 미세형상의 돌출부가 형성된 제1 광출사부와; 제1 광출사부에 대면하여 도광판내로 입사된 광빔을 전반사시키기 위한 전반사부와; 반사판에 대면하는 제2 광출사부를 구비하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, an auxiliary light source for a reflective liquid crystal display device according to the present invention includes a light source for generating a light beam, a light guide plate for emitting the light beam toward the display surface of the reflective liquid crystal panel, and reflecting the light beam generated from the light source toward the light guide plate. A light guide plate comprising: a light guide plate comprising: a light source reflecting mirror; and a light reflection plate having a light source reflecting mirror; A light incident part to which the light beam from the light source is incident; A first light emitting portion having a fine protrusion having a stepped structure to emit a light beam incident in the light guide plate toward the liquid crystal panel; A total reflection part for totally reflecting the light beam incident into the light guide plate facing the first light output part; It is characterized by including the 2nd light output part facing the reflecting plate.
상기 목적외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부도면을 참조한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.Other objects and features of the present invention other than the above object will become apparent from the description of the embodiments with reference to the accompanying drawings.
도 8 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명 하기로 한다.8 to 9, a preferred embodiment of the present invention will be described.
도 8을 참조하면, 본 발명의 반사형 LCD용 보조광원은 도광판의 하면에 광빔이 균일하게 분포되도록 계단구조를 갖는 미세형상의 돌출부가 형성되어 있다. 본 발명의 반사형 LCD용 보조광원(50)은 도 9에 도시된 바와 같이 돌출부(60)의 제1 사면(D)을 하면의 전반사경계면(E)에 거의 수직으로 형성하게 된다. 이는 종래의 돌출부(30)에서의 면 A를 면C에 거의 수직으로 세우고 면B를 면C와 이루는 각도를 아주 작게하거나 완전히 평행하게 한 구조와 동일하게 된다. 이 경우, 도광판(56)에 입사되는 광빔(61), 반사판(58)에 의해 반사되는 광빔(63)이 도광판(56)의 상면에서 전반사되어 진행하는 광이라고 할 때, 돌출부(60)의 제1 사면(D)이 거의 수직일 경우 도광판(56)에 입사되는 광빔(61)이 제1 사면(D)에 입사될 확률보다 반사된 광빔(63)이 제1 사면(D)에 입사될 확률이 크게 된다. 즉, 제1 사면(D)에는 반사된 광빔(63)이 입사되어 도광판(56)의 외부로 출사되어 진다. 또한, 제2 사면(F)은 제1 사면(D)에 대칭하도록 형성되어 도광판(56)에 입사되는 광빔(61)은 출사시키고, 반사되는 광빔(63)은 전반사시키게 된다. 또한, 전반사 경계면(E)이 도광판(56)의 상면과 평행하고 제1 사면(D)이 전반사 경계면(E)에 대하여 소정의 각도(예를 들면, 95°)를 이루며 형성된 경우 여러 가지 입사각도에 따른 출사각도가 표 3에 나타나 있다.Referring to FIG. 8, in the auxiliary LCD light source for reflective LCDs of the present invention, minute projections having a stepped structure are formed on the lower surface of the light guide plate so that light beams are uniformly distributed. As shown in FIG. 9, the reflective LCD auxiliary light source 50 of the present invention is formed substantially perpendicular to the total reflection boundary E of the lower surface of the first slope D of the protrusion 60. This is the same as the structure in which the surface A in the conventional protrusion 30 is almost perpendicular to the surface C and the angle of the surface B with the surface C is made very small or completely parallel. In this case, when the light beam 61 incident on the light guide plate 56 and the light beam 63 reflected by the reflecting plate 58 are the light which is totally reflected on the upper surface of the light guide plate 56, the light beams 61 are formed of the protrusions 60. When the first slope D is almost vertical, the probability that the reflected light beam 63 is incident on the first slope D is greater than the probability that the light beam 61 incident on the light guide plate 56 is incident on the first slope D. This becomes large. That is, the reflected light beam 63 is incident on the first slope D and is emitted to the outside of the light guide plate 56. In addition, the second slope F is formed to be symmetrical to the first slope D so that the light beam 61 incident on the light guide plate 56 is emitted and the reflected light beam 63 is totally reflected. In addition, when the total reflection boundary surface E is parallel to the upper surface of the light guide plate 56 and the first slope D is formed at a predetermined angle (for example, 95 °) with respect to the total reflection boundary surface E, various incident angles The emission angles are shown in Table 3.
여기서, 입사각과 출사각은 전반사경계면(E)에 수직할 경우를 '0'로 한 것이다. 표 3에 나타난 바와 같이 반사형 액정패널(40)로 입사되는 광빔의 각도가 종래의 반사형 LCD에 비해 더욱 수직방향으로 입사됨을 알 수 있다. 이에 따라, 반사형 액정패널(40)에 입사되는 광빔의 입사효율이 향상됨을 나타내고 있다.Here, the incident angle and the exit angle are set to '0' when it is perpendicular to the total reflection boundary plane E. FIG. As shown in Table 3, it can be seen that the angle of the light beam incident on the reflective liquid crystal panel 40 is incident more vertically than the conventional reflective LCD. Accordingly, the incident efficiency of the light beam incident on the reflective liquid crystal panel 40 is improved.
또한, 하면에 계단구조의 미세형상을 갖는 돌출부(60)가 형성되어 도광판(56)에 입사된 광빔이 광원(52)에서 멀리 떨어진 도광판(56) 끝단까지 진행함과 아울러 도광판(56)의 제1 및 제2 사면(D, F)을 조절함에 의해 입사되는 광빔과 반사되는 광빔을 선택적으로 출사할 수 있게 된다. 이로 인해, 도광판(56)에서 출사되는 광빔의 균일도를 높일 수 있게 된다. 한편, 본 발명의 반사형 LCD용 보조광원은 돌출부(60)의 높이(h)와 길이(ℓ)를 포함하는 전영역에 걸쳐 설계자의 의도에 따라 영역별로 다르게 하거나 연속적으로 변화시켜서 광특성을 향상시킬 수 있을 것이다. 예를들면, 도 8에서는 하면에 형성된 계단형 돌출부가 전체적으로 'V자'의 형태로 구성되어 있으나, 설계자의 의도에 따라 도광판의 두께를 박형화하도록 계단형 돌출부가 전체적으로 'W자'의 형태로 구성할 수도 있을 것이다.In addition, a protrusion 60 having a stepped microstructure is formed on the bottom surface so that the light beam incident on the light guide plate 56 travels to the end of the light guide plate 56 far away from the light source 52. By adjusting the first and second slopes D and F, the incident light beam and the reflected light beam can be selectively emitted. Thus, the uniformity of the light beam emitted from the light guide plate 56 can be increased. On the other hand, the auxiliary LCD light source for the reflective LCD of the present invention improves the optical characteristics by varying or continuously changing the area according to the designer's intention throughout the entire area including the height (h) and the length (L) of the protrusion (60). You can do it. For example, in FIG. 8, the stepped protrusion formed on the bottom surface is generally formed in the form of 'V', but the stepped protrusion is formed in the form of 'W' as a whole to reduce the thickness of the light guide plate according to the designer's intention. You can do it.
또한, 주변광을 사용할 경우 도광판(56)에 의한 악영향을 최소화하도록 도광판(56)의 상면과 하면의 전반사 경계면(E)의 바깥면이 평행하거나 아주 작은 각을 이루고, 제1 및 제2 사면(D, F)의 높이(h)가 전반사경계면(E, G)의 길이(ℓ) 보다 아주 작아 외부광에 대한 영향이 거의 없으므로 도광판(56)의 상면과 하면의 전반사경계면(E)의 바깥면이 동일한 매질이라면 주변광이 반사영 액정패널(40)에 입사되는 각도의 변화는 없게 된다. 이에 따라, 도광판(56)에 의한 악영향을 최소화하게 된다.In addition, when the ambient light is used, the outer surface of the total reflection interface E of the upper surface and the lower surface of the light guide plate 56 forms a parallel or very small angle to minimize the adverse effect of the light guide plate 56, and the first and second slopes ( Since the height h of D and F is much smaller than the length L of the total reflection boundaries E and G, there is little influence on the external light, so that the outer surface of the total reflection boundaries E of the upper and lower surfaces of the light guide plate 56 is little. If the same medium is used, there is no change in the angle at which the ambient light is incident on the reflective liquid crystal panel 40. Accordingly, the adverse effect of the light guide plate 56 is minimized.
상술한 바와 같이, 본 발명의 반사형 LCD용 보조광원은 액정패널 쪽으로 광빔을 출사하는 경계면이 계단형으로 형성된 도광판을 구비함으로써 광빔의 균일도 및 입사효율을 높임과 아울러 외부광에 대한 악영향을 최소화하여 화질을 향상시킬수 있게 된다.As described above, the auxiliary light source for the reflective LCD according to the present invention includes a light guide plate having a stepped interface in which the light beam is emitted toward the liquid crystal panel, thereby increasing uniformity and incident efficiency of the light beam and minimizing adverse effects on external light. The picture quality can be improved.
이상 설명한 내용을 통해 당업자 라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the technical spirit of the present invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification but should be defined by the claims.
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