KR100315220B1

KR100315220B1 - 액정표시장치

Info

Publication number: KR100315220B1
Application number: KR1019940033169A
Authority: KR
Inventors: 김시환
Original assignee: 김순택; 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 1994-12-07
Filing date: 1994-12-07
Publication date: 2002-02-19
Also published as: JP3555093B2; KR960024563A; JPH08155807A; US5825440A; JPH08160426A

Abstract

액정 표시 장치에서 칼라를 실현하기 위하여 사용되는 칼라 필터(52)는 사진 식각 공정을 이용하여 대단히 정밀하게 제작하는데 따른 제작비 상승뿐만 아니라 대형화에 따른 제작비가 상승하는 것을 개선하기 위하여, 칼라화를 실현하기 위해 백 라이트(55)의 빛을 R,G,B 빔으로 선광하여 액정 표시 소자에 전달할 수 있는 광 선택 수단이 액정 표시 소자의 일측으로 배치되는 도광판과 이 도광판에 연결 설치되는 백 라이트(55) 사이에 설치된다.

Description

액정 표시 장치

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 칼라 필터를 사용하지 않고도 칼라 표시가 가능한 액정 표시 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 액정 표시 장치는 액정의 단굴절 및 복굴절을 이용하여 화상을 표시하는 장치인 바, 상기한 액정은 전계에 의해 일정한 방향으로 비틀어지게 되면 비틀어지지 않는 부분과 반대의 색조를 나타내게 된다.

즉, 전계가 가해지지 않은 부분의 액정이 백 라이트의 빔을 투과시키지 않는 상태이면 전계가 가해지 부분과 트위스트되어 빔을 통과시키게 됨으로써 빔이 투과된 부분에 의해 화상이 표시되는 것이다.

상기한 바와 같은 액정 표시 장치는 통상 트위스트 각도에 따라 TN(Twisted Nematic), STN(Super Twisted Nematic)형 등으로 구분되고, 사용되는 액정 물질에 따라 트위스트형과 분산형으로 구분된다.

특히, 액정 표시 장치의 크기가 대형화됨과 아울러 표시 화소의 수가 많아지고 칼라화됨으로써 매트리스형 전극으로는 이를 제어하기 어렵게 되어 각 화소별로 전극을 형성한 TFT-LCD(Thin Film Transistor)가 사용되고 있다.

상기한 TFT-LCD의 구성은 제6도에 도시된 바와 같이 각 화소마다 전극(50)이 형성되어 있는 하부 기판(51)과, 상기한 하부 기판(52)의 상면에 위치됨과 아울러 저면에 칼라 필터(52)가 부착된 상부 기판(53)과, 상기한 상,하부 기판(53,51)의 외측에 부착되는 편광판(54)과, 상기한 하부 기판(51)의 저면에 부착되는 편광판(54)의 저면에 위치되는 백 라이트(55)로 구성되어 있다.

물론, 상기한 백 라이트(55)는 여러 가지 장치가 개발되어 있으나, 통상 도광판(56)의 양측에 형광관(57)을 설치한 도광체 방식이 많이 사용된다.

상기한 바와 같은 액정 표시 장치는 각 화소마다 형성되어 있는 전극(50)으로 액정의 트위스트 또는 산란을 제어하여 백 라이트(55)의 빔을 선택 투과시킴으로써 소정의 화상 및 문자를 표시하게 되는 것이다.

여기서, 상기한 칼라 필터(52)는 액정 표시 장치의 칼라화를 가능하게 하는 장치인 바, 액정의 각 화소에 대응되도록 다수의 화소가 형성되어 있을 뿐만 아니라 각 화소마다 R,G,B 형광체가 각각 도포되어 있다.

즉, 구동 드라이버(미도시)에 의해 R,G,B로 구분된 영상 신호가 순차적으로 각 화소를 주사하게 되면 액정이 R,G,B 신호에 따라 순차적으로 트위스트되어 빔을 투과시키고 상기한 빔은 칼라 필터(52)에 도포된 각 형광체를 R,G,B 영상 신호에 따라 순차적으로 발광시켜 가색법에 의해 칼라를 실현하는 것이다.

물론, 상기한 칼라 필터(52) 제작에는 점차 대형화, 고정세화되는 액정 표시 소자에 대응하여 사진 식각 공정 등과 같은 박막 공정을 사용함으로써 대단히 높은 정밀도를 필요로 하게 된다.

그러나, 이와 같은 액정 표시 장치에 있어, 상기한 바와 같은 칼라 필터(52)를 사진 식각 공정을 이용하여 대단히 정밀하게 제작하는데 따른 제작비 상승 뿐만 아니라 대형화에 따른 제작비가 상승함에 따라 액정 표시 소자의 제작비가 중요한 문제로 대두되고 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 칼라 필터를 사용하지 않고도 액정 표시 장치의 칼라화를 실현할 수 있는액정 표시 장치를 제공함에 있다.

상기한 목적을 실현하기 위하여 본 발명은 칼라화를 실현하기 위해 백라이트의 빛을 R,G,B빔으로 선광하여 액정 표시 소자에 전달할 수 있는 광 선택수단을 백 라이에 설치하여 구성함을 특징으로 한다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 상세한 일 실시예를 설명하면 다음과 같다.

제1도는 본 발명에 따른 액정 표시 장치를 도시한 분해 사시도로서, 상,하부 기판(53,51)과 편광판(54)이 부착되어 있는 액정 표시 소자의 저면에 백 라이트(55)의 빔을 R,G,B로 선광하여 액정 표시 소자에 전달할 수 있는 광 선택 수단이 백 라이트(55)에 설치되어 있다.

특히, 상기한 광 선택 수단은 양측에 형광관(57)이 설치되어 있는 도광판(56)의 양측 즉, 형광관(57)과 연결된 부분에 설치되어 형광관(57)에서 방사된 빔을 선광하게 되는 것이다.

상기한 광 선택 수단은 제2도에 도시된 바와 같이 도광판(56)과 연결되고 서로 차단된 제1,2,3흡수관(1,2,3)과, 상기한 제1,2,3흡수관(1,2,3)에 각각 연결된 제1,2,3광 밸브(4,5,6)와, 상기한 제1,2,3광 밸브(4,5,6)에 각각 연결된 제1,2,3,4 반사판(7,8,9,9')과, 상기한 제2,3,4(8,9,9')에 각각 설치되는 제1,2,3선광 부재(10,11,12)와, 상기한 제1,2,3선광 부재(10,11,12) 중 제1선광 부재(10)에만 형광관(57)의 빔이 인가되도록 설치되어 있을 뿐만 아니라 내부에 형광관(57)이 설치되어 있는 가이드 판(13)과, 상기한 가이드 판(13)과 제1선광 부재(10)의 사이에설치된 집속 렌즈(14)로 구성되어 있다.

여기서 상기한 제1,2,3광 밸브(4,5,6)는 형광관(57)의 빔을 선택적으로 투과시킬 수 있는 장치인 바, 이는 통상 PDLC(Polymer Dispersed Liquid Crystal)를 사용하게 되어 전류 인가시 빔을 통과시키고 전류 차단시 빔을 차단시키게 된다.

상기한 바와 같이 제1,2,3광 밸브(4,5,6)에 PDLC 사용하게 되면 제1,2,3광 밸브(4,5,6)를 통과하지 못한 빔이 산란되어 소량 통과되는 바, 이를 제거하기 위해 내부가 흑색으로 제작되어 산란된 빔을 흡수할 수 있도록 제1,2,3,흡수관(1,2,3)이 설치되는 것이다.

즉, 제1,2,3광 밸브(4,5,6)로서 PDLC를 사용하지 않게 되면, 제1,2,3흡수관(1,2,3)은 사용할 필요가 없게 되는 것이다.

또한, 상기한 제1선광 부재(10)는 R빔만 통과시키는 필터이고, 제2선광부재(11)는 R,B빔만을 통과시키는 필터이며, 제3선광 부재(12)는 R,G빔만을 통과시키는 필터이고, 각각의 선광 부재(10,11,12)는 입사된 빔을 다음 선광 부재로 인각하기 위해 소정 각도 θ로 기울여져 있게 된다.

상기한 바와 같은 본 발명의 작용 효과를 설명하면 형광면(57)에서 방사된 빔이 집속 렌즈(14)를 통과하면서 집속되면 이는 가이드 판(13)을 타고 이동하여 제1선광 부재(10)로 인가된다.

물론, 상기한 집속 렌즈(14)는 형광관(57)의 빔을 집속하여 광 전달 효율을 향상시키기 위한 것으로서, 사용하지 않아도 소정의 효과는 달성되는 것이다.

제1선광 부재(10)로 인가된 빔은 백색광인 바, 이는 제1선광 부재(10)를 통과하면서 G빔만이 제1선광 부재(10)를 통과하게 되고, 통과되지 못한 빔은 제1선광 부재(10)의 경사각 θ에 의해 제2선광 부재(11)로 인가된다.

제1선광 부재(10)를 통과한 R빔은 제1광밸브(4)로 인가되고, 제1선광부재(10)에서 반사된 빔은 R,B이기 때문에 제2선광 부재(11)는 B빔은 통과시키면서 G빔은 반사시켜 제3선광 부재(12)로 B빔이 입사된다.

제2선광 부재(11)를 통과한 G빔은 제2광밸브(5)로 입사되고, 제3선광부재(12)에 입사된 B빔은 반사되어 제3광밸브(6)로 입사된다.

상기한 바와 같이 R,G,B로 분광된 빔은 제1,2,3광밸브(4,5,6)에 의해 제어되는 바, 일정한 간격을 두고 제1,2,3광밸브(4,5,6)에 순차적으로 전류가 인가되면 각각의 빔이 순차적으로 제1,2,3광밸브(4,5,6)를 통과하게 된다.

통과된 R,G,B은 도광판(56)을 통과하여 반사되면 액정 표시 소자로 입사되어 소정의 표시를 행하게 되는 것이다.

이때, 상기한 액정 표시 소자에 인가되는 신호는 상기한 제1,2,3선광부재(10,11,12)와 제1,2,3광밸브(4,5,6)를 순차적으로 통과한 R,G,B빔의 순서에 맞춰 액정을 트위스트시키기 때문에 초당 20 프레임 이상 주사되는 R,G,B빔이 가색법에 의해 혼합됨으로써 관찰자가 칼라를 볼 수 있게 되는 것이다.

특히, 상기한 제1,2,3광밸브(4,5,6)는 빛의 산란을 이용함로써 전류가 인가되지 않아도 빛이 광밸브를 투과할 수 있기 때문에 투과된 빛이 흡수관(1,2,3)에서 흡수되어 비정상적인 액정의 칼라 구현을 방지할 수 있게 된다.

여기서, 상기한 제1,2,3선광 부재(10,11,12)인 필터 대신에 제3도에 도시된바와 같이 제1,2,3,4일방향 미러(15,16,17,18)를 사용하여도 그 효과는 달성된다.

즉, 일방향 미러를 약 45도 정도 기울이면 일정한 파장의 빛만을 투과시키고 나머지는 반사키게 되는 바, 제1,2,3,4일방향 미러(15,16,17,18)를 설치하여 R,G빔이 제1일방향 미러(15)를 통과하고 B빔은 반사되어 제2일방향 미러(16)에 입사되어 반사된다.

그리고, 제1일방향 미러(15)를 통과한 R,B빔은 제3일방향 미러(17)에 입사되어 R빔만을 통과되고 G빔은 다시 반사되어 제4일방향 미러(18)에 입사되어 반사됨으로써 R,G,B빔이 순차적으로 도광판(56)에 입사되는 것이다.

특히, 상기한 제1,2,3광밸브(4,5,6)를 통과한 빛에 직진성을 인가하여 보다 시인성을 향상시키기 위해서는 제4도에 도시된 바와 같이 제1,2,3광밸브(4,5,6)의 전면에 직진 수단을 설치하게 되는 바, 이는 빔을 집속시키는 볼록 렌즈(19)와, 상기한 볼록 렌즈(19) 전면에 위치함과 아울러 볼록 렌즈(19)의 초점 형성 위치에 슬릿(20)이 형성된 차단 플레이트(21)와, 상기한 차단 플레이트(21)의 전면에 위치된 오목 렌즈(22)로 구성되어 있다.

상기한 바와 같은 직진 수단은 제5도에 도시된 바와 같이 제1,2,3광밸브(4,5,6)의 전류 인가시 이를 통과하여 직진하는 빔은 볼록 렌즈(19)에 직선으로 입사하여 포커싱됨으로으로써 슬릿(20)을 통과하게 되고, 제1,2,3광밸브(4,5,6)에 의해 산란되어 볼록 렌즈(19)에 직선으로 입사되지 않은 빔은 슬릿(20)을 통과하지 못하고 차단 플레이트(21)에 차단된다.

즉, 제1,2,3광밸브(4,5,6)의 동작과 비동작시의 구별이 보다 정확하게 됨으로써 일종의 노이즈인 산란빛에 의한 화상과 칼라의 얼룩을 방지할 수 있게 되는 것이다.

이상과 같이 본 발명은 액정 표시 장치의 칼라를 실현하기 위하여 칼라 필터를 사용하지 않고 백 라이트에 광 선택 수단을 설치함으로써 칼라 액정 표시 장치의 제작비를 절감할 수 있는 잇점이 있는 것이다.

제1도는 본 발명에 따른 액정 표시 장치를 도시한 분해 사시도,

제2도는 본 발명의 주요부를 도시한 단면도,

제3도는 본 발명의 동작을 도시한 상태도,

제4도는 본 발명의 다른 실시예를 도시한 부분 단면도,

제5도는 제4도의 동작을 도시한 상태도,

제6도는 일반적인 액정 표시 장치를 도시한 사시도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 제1흡수관 2: 제2흡수관 3: 제3흡수관 4: 제1광밸브

5: 제2광밸브 6: 제3광밸브 7: 제1반사판 8: 제2반사판

9: 제3반사판 9': 제4반사판 10: 제1선광부재 11: 제2선광부재

12: 제3선광부재 13: 가이드판 14: 집속 렌즈 15: 제1일방향 미러

16: 제2일방향미러 17: 제3일방향미러 18: 제4일방향미러

19: 볼록 렌즈 20: 슬릿 21: 차단 플레이트 22: 오목렌즈

Claims

액정 표시소자와, 이 액정 표시소자에 구동에 필요한 광원을 제공하는 백 라이트와, 상기 액정 표시소자의 일측으로 배치되고 상기 백 라이트와 연결 설치되는 도광판을 포함하는 액정 표시장치에 있어서,

상기 백 라이트와 도광판 사이에 상기 백 라이트로부터 발광된 빛을 R,G,B빔으로 선광하여 상기 액정 표시소자로 전달하도록 하는 광 선택 수단이 설치되고,

상기 광 선택 수단이, 서로 차단되면서 상기 도광판(56) 측으로 연결되는 제1,2,3광 밸브(4,5,6)와, 이 제1,2,3 광 밸브(4,5,6)에 각각 연결되는 제1,2,3,4 반사판(7,8,9,9')과, 일정 각도를 두고 기울어져 배치되면서 상기 제2,3,4반사판(8,9,9')에 연결되는 제1,2,3선광 부재(10,11,12)와, 상기 제1,2,3선광 부재(10,11,12)에 연결 설치되어 상기 제1,2,3선광 부재(10,11,12) 중 제1선광 부재(10)에만 상기 백라이트의 형광관(57)의 빔이 인가되도록 할 뿐만 아니라 상기 형광관(57)이 내부에 설치되는 가이드 판(13)을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제1항에 있어, 상기 가이드 판(13)과 제1선광 부재(10)의 사이에 상기 형광관(57)의 빛 집속을 위해 집속 렌즈(14)가 설치되어 구성됨을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1,2,3광 밸브(4,5,6)가 PDLC로 이루어짐을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제1항 또는 3항에 있어서, 상기 제1,2,3광 밸브(4,5,6)의 비동작시 빔이 산란되어 소량 통과됨을 제거하기 위해 내부가 흑색으로 제작되어 산란된 빛을 흡수할 수 있는 제1,2,3흡수관(1,2,3)이 상기 제1,2,3광밸브(4,5,6)와 도광판(56)의 사이에 설치됨을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1,2,3선광 부재(10,11,12)가 R,G,B빔을 각각 선책 투과할 수 있는 필터로 이루어짐을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1,2,3선광 부재(10,11,12)가 R,G,B빔을 선택 투과할 수 있는 제1,2,3,4일방향 미러(15,16,17,18)로 이루어짐을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제1항에 있어서, 상기 액정 표시 장치가 상기 제1,2,3광밸브(4,5,6)를 통과한 빛에 직진성을 인가하여 보다 시인성을 향상시키기 위해 상기 제1,2,3광밸브(4,5,6)의 전면에 설치되는 직진 수단을 더욱 포함함을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제7항에 있어서, 상기 직진 수단이 상기 제1,2,3광밸브(4,5,6)의 전면에 위치한 볼록 렌즈(19)와, 상기한 볼록 렌즈(19)의 전면에 설치됨과 아울러 볼록 렌즈(19)의 초점에 슬릿(20)이 형성된 차단 플레이트(21)와, 상기한 차단 플레이트(21)의 전면에 위치함과 아울러 상기 도광판(56)의 후면에 위치된 오목렌즈(22)를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 액정 표시 장치.