KR100324285B1 - 반사형 액정 표시장치용 보조 광원장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반사형 액정 표시장치에 광을 조사하기 위한 보조 광원장치에 관한 것이다.
이 반사형 액정 표시장치용 보조 광원장치는 본체와; 본체에 선회 가능하게 설치되는 반사형 표시모듈과; 폭이 반사형 표시모듈의 그것보다 작고 길이가 반사형 표시모듈의 그것과 동일하거나 작게 설정되고 반사형 표시모듈의 일측에 회전 가능하게 설치되어 반사형 표시모듈로부터 소정 각도로 개방되는 광원 지지부재와; 광원 지지부재에 내에 설치되어 광을 발생하는 광원과; 광원으로부터의 광을 출사면을 통하여 출사시키고 출사면으로부터의 광분포가 균일하게 되도록 출사면이 표면처리된 도광판과; 광원의 일측을 감싸도록 광원 지지부재 내에 설치되어 광원으로부터의 광을 도광판의 입사면 쪽으로 반사시키는 제1 반사경과; 도광판의 입사면 및 출사면 이외의 배면과 측면을 감싸도록 광원 지지부재 내에 설치되어 도광판의 배면과 측면을 통하여 외부로 출사되는 광을 도광판 쪽으로 반사시키는 제2 반사경과; 도광판의 출사면을 통하여 출사되는 광이 반사형 표시모듈의 표시면으로 진행하도록 광의 출사각을 변경하는 광경로 체인저를 구비한다.
이러한 구성에 의하여, 본 발명에 따른 반사형 액정 표시장치의 보조 광원장치는 반사형 액정표시패널 전체에 균일하게 광을 조사할 수 있게 된다.

Description

반사형 액정 표시장치용 보조 광원장치{Assistant Light Source nit For Reflective Type Liquid Crystal Display}
본 발명은 반사형 액정 표시장치에 관한 것으로, 특히 반사형 액정 표시장치에 자연광 이외의 광을 조사하기 위한 보조 광원장치에 관한 것이다.
액정 표시장치는 소형 및 박형화와 저전력 소모의 장점을 가지는 평판 표시장치로서, 노트북 PC와 같은 휴대용 컴퓨터, 사무 자동화 기기, 오디오/비디오 기기 등으로 이용되고 있다. 액정 표시장치는 유전 이방성을 가지는 액정물질에 인가되는 전계를 제어하여 광을 투과 또는 차단하여 화상 또는 영상을 표시하게 된다. 액정 표시장치는 일렉트로 루미네센스(Electro-luminescence : EL),음극선관(Cathod Ray Tube : CRT), 발광 다이오드(Light Emitting Diode : LED) 등과 같이 스스로 광을 발생하는 표시소자들과는 달리, 스스로 광을 발생하지 않고 외부광을 이용하게 된다.
액정 표시장치는 광을 이용하는 방식에 따라 크게 투과형과 반사형으로 대별된다. 투과형 액정 표시장치는 두 장의 유리기판 사이에 액정물질이 주입된 액정표시패널과, 액정표시패널에 광을 공급하는 백라잇(Back Light)을 구비하게 된다. 그러나 투과형 액정 표시장치는 백라잇의 부피, 무게로 인하여 박형화·경량화에 어려움이 있으며, 백라잇의 과도한 소비전력이 단점으로 지적되고 있다. 반면, 반사형 액정표시장치는 도 1과 같이 광을 공급하는 백라잇(Back light) 없이 자연광 및 주변광을 표시면으로 투과, 반사시키는 반사형 액정표시패널(10)을 구비한다. 반사형 액정표시패널(10)은 두 장의 유리기판 사이에 액정물질이 주입되는 액정표시패널(2)과, 액정표시패널(2)의 배면에 설치되거나 액정표시패널(2)의 내부에 배치되어 광을 표시면 쪽으로 반사시키기 위한 반사경(Reflector)(4)으로 이루어진다. 이 반사형 액정표시장치는 백라잇을 사용하지 않고 반사경(4)에 의해 자연광(또는, 주변광)을 반사시켜 화상 또는 영상을 표시하게 된다. 반사형 액정 표시장치는 자연광 또는 주변광이 충분하지 않은 곳에서는 휘도레벨이 현저히 낮아져 표시된 영상을 볼 수 없게 된다. 이를 위하여, 최근에는 반사형 액정 표시장치에 자연광 이외의 보조광을 이용하는 방식이 제안되고 있다.
도 2는 미국 특허 '5,477,239'에 개재된 반사형 액정 표시장치를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 종래의 반사형 액정 표시장치는 본체(28)에 선회 가능하게설치되며 반사형 액정표시패널(22)이 장착된 표시모듈(24)과, 반사형 액정표시패널(22)의 좌/우측에 선광원 형태로 설치되는 보조광원(26a,26b)을 구비한다. 각각의 보조광원(26a,26b)은 표시모듈(24) 상에서 개폐될 수 있도록 설치되며, 표시모듈(24) 외부로 노출된 상태에서 반사형 액정표시패널(22) 쪽으로 광을 조사하게 된다. 반사형 액정표시패널(22)의 상부 유리기판 위에는 필름(도시하지 않음)이 부착된다. 이 필름에는 보조광원(26a,26b)으로부터 경사지게 입사된 광을 반사형 액정표시패널(22)의 표시면 쪽으로 반사시키는 미세구조물이 다수 형성된다. 필름의 미세구조물은 액정표시패널(22)의 표시면에 광이 균일하게 입사될 수 있도록 형성되는 위치마다 경사각도와 높이가 달라져야 한다. 그러나 필름의 미세구조를 설계 및 제작하기가 어려운 단점이 있다. 도 2에 도시된 반사형 액정표시장치는 반사형 액정표시패널(22)의 좌/우측에 각각 보조광원(26a,26b)을 설치해야 하므로 표시모듈(24) 상에 부가 면적이 필요하게 되므로 액정표시패널(22)의 유효 표시부 면적이 그 만큼 줄어들게 됨과 아울러 표시모듈(24)이 커지게 된다. 그리고 보조광원(26a,26b)과의 거리차에 따라 액정표시패널(22) 상에 입사되는 광의 광량차에 의해 입광효율이 낮은 문제점이 있다.
도 3은 미국 특허 '5,091,873'에 개재된 반사형 액정 표시장치를 나타낸다.
도 3을 참조하면, 종래의 반사형 액정 표시장치는 본체(38)에 선회 가능하게 설치되며 반사형 액정표시패널(32)이 장착된 표시모듈(34)과, 본체(38) 상에 착탈 가능하게 설치되는 광원(40)을 구비한다. 광원(40)은 광을 발생하는 램프(42), 램프(42)로부터 조사된 광을 반사형 액정표시패널(32) 쪽으로 반사시키기 위한 반사미러(44) 등을 구비하여 액정표시패널(32)의 표시면에 광을 조사하게 된다. 그러나 도 3에 도시된 반사형 액정 표시장치는 광원(40)으로 인하여 본체(38)의 부피 및 구조가 복잡해지며, 반사미러(44)와 반사형 액정표시패널(32)의 거리차에 따라 액정표시패널(32) 상에 입사되는 광의 광량차에 의해 입광효율이 낮은 문제점이 있다.
이와 같이, 종래의 반사형 액정 표시장치는 보조광원의 설치위치에 따라 표시면에 대하여 균일하게 광이 조사되기 곤란하며, 보조광원으로 인하여 경량화·소형화되기 어려운 문제점이 초래되고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 균일하게 광을 조사하도록 한 반사형 액정 표시장치용 보조 광원장치를 제공하는데 있다.
도 1은 종래의 반사형 액정표시장치를 개략적으로 나타내는 단면도.
도 2는 종래의 다른 보조광원이 장착된 반사형 액정표시장치를 나타내는 도면.
도 3은 종래의 다른 보조광원이 장착된 반사형 액정표시장치를 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 반사형 액정 표시장치를 나타내는 사시도.
도 5는 도 4에 도시된 반사형 액정 표시장치의 보조광원이 표시모듈에 접철된 상태를 나타내는 사시도.
도 6은 도 4에 도시된 반사형 액정 표시장치의 보조광원과 관측자의 시야범위의 관계를 나타내는 도면.
도 7은 도 5에 도시된 보조광원의 상세한 구성을 나타내는 분해 사시도.
도 8은 도 5에 도시된 보조광원의 광경로를 나타내는 단면도.
도 9a 내지 도 9d는 도 7에 도시된 도광판의 실시예들을 나타내는 단면도.
〈 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 〉
2 : 액정표시패널 4 : 반사형 액정표시패널의 반사경
10,22,32,52 : 반사형 액정표시패널 26a,26b,40,60 : 보조광원
24,34,54 : 표시모듈 28,38,58 : 본체
42,61 : 램프 44 : 반사미러
62 : 램프 반사경 63 : 도광판
64 : 평면 반사경 65 : 광경로 체인저
66 : 커버 67 : 확산판
71 : 미세 돌기 72 : 잉크 패턴
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 반사형 액정 표시장치용 보조 광원장치는 본체와; 본체에 선회 가능하게 설치되는 반사형 표시모듈과; 폭이 반사형 표시모듈의 그것보다 작고 길이가 반사형 표시모듈의 그것과 동일하거나 작게 설정되고 반사형 표시모듈의 일측에 회전 가능하게 설치되어 반사형 표시모듈로부터 소정 각도로 개방되는 광원 지지부재와; 광원 지지부재에 내에 설치되어 광을 발생하는 광원과; 광원으로부터의 광을 출사면을 통하여 출사시키고 출사면으로부터의 광분포가 균일하게 되도록 출사면이 표면처리된 도광판과; 광원의 일측을 감싸도록 광원 지지부재 내에 설치되어 광원으로부터의 광을 도광판의 입사면 쪽으로 반사시키는 제1 반사경과; 도광판의 입사면 및 출사면 이외의 배면과 측면을 감싸도록 광원 지주부재 내에 설치되어 도광판의 배면과 측면을 통하여 외부로 출사되는 광을 도광판 쪽으로 반사시키는 제2 반사경과; 도광판의 출사면을 통하여 출사되는 광이 반사형 표시모듈의 표시면으로 진행하도록 광의 출사각을 변경하는 광경로 체인저를 구비한다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부한 도면들을 참조한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하, 도 4 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 반사형 액정 표시장치는 본체(58)에 선회 가능하게 설치되며 반사형 액정표시패널(52)이 장착된 표시모듈(54)과, 표시모듈(54)에 선회 가능하게 설치되는 보조광원(60)을 구비한다. 보조광원(60)은 그 길이(가로방향)가 표시모듈(54)의 그것과 동일하며, 폭(세로방향)이 표시모듈(54)의 그것보다 작게 된다. 그리고 보조광원(60)은 표시모듈(54)의 상단에 힌지구조로 결합되어 힌지점을 중심으로 선회 운동하여 표시모듈(54)로부터 개폐된다. 이 보조광원(60)은 반사형 액정표시패널(52)의 유효 표시면에 광을 조사하는 역할을 하게 된다. 보조광원(60)으로부터 출사된 광은 반사형 액정표시패널(52)의 유효 표시면 전체에 임의의 입사각 범위 내로 균일하게 입사된다.도 5는 본 발명에 따른 반사형 액정표시장치가 사용되지 않는 닫혀진 상태를 나타내는 것으로서, 반사형 액정표시장치가 사용되지 않을 때는 보조광원(60)이 표시모듈(54)에 접철된다.
본 발명에 따른 반사형 액정 표시장치가 사용되는 경우, 도 6과 같이 보조광원(60)은 표시모듈(54)로부터 선회각 θ만큼 개방되며 반사형 액정표시패널(52)의 유효 표시면에 광을 조사하게 된다. 이 때, 보조광원(60)은 관측자(100)가 반사형 액정표시패널(52)의 유효 표시면을 보는 시야 범위 φ밖에 위치하게 된다.
보조광원(60)은 도 7에 나타낸 바와 같이 램프(61), 램프 반사경(62), 도광판(63), 평면 반사경(64), 광경로 체인저(Changer)(65), 확산판(67) 및 커버(66)를 구비한다. 램프(61)는 램프 반사경(62)의 반사면(62a)과 도광판(63)의입사면(63a) 사이에 설치되어 광을 발생하는 역할을 한다. 램프 반사경(62)은 램프(61)로부터 발생된 광을 도광판(63)의 입사면(63a) 쪽으로 반사시켜 광을 도광판(63)의 입사면(63a)에 집중시키게 된다. 도광판(63)은 램프(61), 평면 반사경(64) 및 광경로 체인저(65) 사이에 설치된다. 도광판(63)의 입사면(63a)은 램프(61)에 대향되며, 도광판(63)의 입사면(63a)과 출사면(63b) 이외의 측면 및 배면은 평면 반사경(64)에 의해 감싸지게 된다. 도광판(63)의 출사면(63b)은 광경로 체인저(65)에 대면된다. 도광판(63)은 입사면(63a)을 통해 입사된 광을 출사면(63b)을 통해 출사시킴으로써 선광원 형태로 입사되는 광을 면광원 형태로 출사시키는 역할을 하게 된다. 도광판(63)에 대한 상세한 구조는 후술하기로 한다. 평면 반사경(64)은 도광판(63)의 입사면(63a) 및 출사면(63b) 이외의 측면 및 배면 쪽으로 출사되는 광을 출사면(63b) 쪽으로 반사시켜 광효율을 높이는 역할을 하게 된다. 평면 반사경(64)의 역할을 커버(66)의 내측면이 대신할 경우, 보조광원(60)에서 평면 반사경(64)이 제거될 수 있다. 광경로 체인저(65)는 도광판(63)으로부터 출사된 광이 반사형 액정표시패널(52)의 유효 표시면에 집중되도록 도광판(63)으로부터 출사된 광의 출사각을 반사형 액정표시패널(52)의 유효 표시면 쪽으로 변경시키는 역할을 하게 된다. 도광판(63)으로부터 출사된 광이 반사형 액정표시패널(52)의 유효 표시면에 충분히 집중되면 보조광원(60)에서 광경로 체인저(65)는 제거될 수 있다. 확산판(67)은 광경로 체인저(65)에 대면되게 설치되어 광경로 체인저(65)로부터 입사되는 광을 분산시킴으로써 반사형 액정표시패널(52)의 유효 표시면에 입사되는 광의 분포가 고르게 되도록 한다.
커버(66)는 램프(61), 램프 반사경(62), 도광판(63), 평면 반사경(64) 및 광경로 체인저(65)를 포획하며, 그 하단은 표시모듈(54)의 상단에 힌지구조로 결합된다.
이러한 구성에 의하여, 도 8에서 알 수 있는 바와 같이 보조광원(60)의 램프(61)로부터 발생된 광은 램프 반사경(62)에 의해 입사면(63a)을 통해 도광판(63)에 입사된 후, 평면 반사경(64)에 의해 출사면(63b)을 통해 출사된다. 도광판(63)의 출사면(63b)을 통해 출사되는 광은 광경로 체인저(65)에 의해 그 출사각이 변경되어 반사형 액정표시패널(52) 쪽으로 진행하게 된다.
도 9a 내지 도 9d는 도광판(63)의 다양한 실시예로서, 도광판(63)은 도 9a와 같이 단순하게 단면 상에서 폭의 두께가 다르게 웨지(Wedge) 형태를 가질 수 있다. 또한, 도광판(63)은 도 9b 및 도 9d와 같이 그 출사면(63b) 상에 미세패턴 형성 또는 고굴절율의 잉크가 도포되거나 거칠게 표면처리될 수 있다. 도 9b에 나타낸 도광판(63)의 출사면(63b)에는 삼각 프리즘 형태의 미세돌기(71)가 다수 형성된다. 이 미세돌기(71)는 비단 삼각 프리즘 형태에 국한 되는 것이 아니라 사다리꼴, 반원 또는 타원형태도 가능하다. 출사면(63b)으로부터 출사된 광의 광량이 반사형 액정표시패널(52)의 유효 표시면 전체에 균일하게 될 수 있도록 미세돌기(71)의 밀도가 반사형 액정표시패널(52)과의 거리차에 따라 설정되어야 한다.다시 말하여, 램프(61)로부터 가까운 출사면(63b)에서는 출사되는 광의 광량이 적게 되도록 미세돌기(71)의 밀도가 작게 되는 반면, 램프(61)로부터 먼 출사면(63b)에서는 출사되는 광의 광량이 상대적으로 크게 되도록 미세돌기(71)의 밀도가 크게 된다. 도 9c에 나타낸 도광판(63)의 출사면(63b)에는 고굴절율의 잉크패턴(72)이 인쇄된다. 이러한 잉크패턴(72)의 밀도 역시, 출사면(63b)으로부터 출사된 광의 광량이 반사형 액정표시패널(52)의 유효 표시면 전체에 균일하게 될 수 있도록 설정되어야 한다. 도 9d에 나타낸 도광판(63)의 출사면(63b)은 그 표면이 거칠게 가공되어 미세한 산란면이 존재함을 보여 준다. 이 산란면에 의해 출사면(63b)을 통해 출사되는 광량이 변하게 된다.
한편, 보조광원(60)의 전원 스위치는 보조광원(60)이 본체(58)로부터 개방될 때 턴-온(Turn-on)되는 반면에 본체(58)에 접철될 때 턴-오프(Turn-off) 되므로 사용여부에 따라 자동적으로 온/오프(on/off)된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 반사형 액정 표시장치의 보조 광원장치는 관측자의 시야범위 밖에서 반사형 액정표시패널 상부에 개폐되는 구조로 설치되어 면광원 형태로 반사형 액정표시패널의 표시면에 광을 조사함으로써 반사형 액정표시패널 전체에 균일하게 광을 조사할 수 있게 된다. 이에 따라, 입광효율이 향상되며, 소비전력이 최소화될 수 있게 된다. 나아가, 보조광원은 반사형 액정 표시패널 위 쪽에 설치되므로 반사형 액정 표시패널의 표시면에 영향을 주지 않으며 표시모듈에 접철되는 형태로 개폐됨으로써 액정 표시장치가 경량화·소형화될 수 있게 한다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.

Claims (11)

  1. 본체와;
    상기 본체에 선회 가능하게 설치되는 반사형 표시모듈과;
    폭이 상기 반사형 표시모듈의 그것보다 작고 길이가 상기 반사형 표시모듈의 그것과 동일하거나 작게 설정되고 상기 반사형 표시모듈의 일측에 회전 가능하게 설치되어 상기 반사형 표시모듈로부터 소정 각도로 개방되는 광원 지지부재와;
    상기 광원 지지부재에 내에 설치되어 광을 발생하는 광원과;
    상기 광원으로부터의 광을 출사면을 통하여 출사시키고 상기 출사면으로부터의 광분포가 균일하게 되도록 상기 출사면이 표면처리된 도광판과;
    상기 광원의 일측을 감싸도록 상기 광원 지지부재 내에 설치되어 상기 광원으로부터의 광을 상기 도광판의 입사면 쪽으로 반사시키는 제1 반사경과;
    상기 도광판의 입사면 및 출사면 이외의 배면과 측면을 감싸도록 상기 광원지지부재 내에 설치되어 상기 도광판의 배면과 측면을 통하여 외부로 출사되는 광을 상기 도광판 쪽으로 반사시키는 제2 반사경과;
    상기 도광판의 출사면을 통하여 출사되는 광이 상기 반사형 표시모듈의 표시면으로 진행하도록 상기 광의 출사각을 변경하는 광경로 체인저를 구비하는 것을 특징으로 하는 반사형 액정 표시장치용 보조 광원장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 도광판의 출사면에는 미세돌기들이 다수 형성되는 것을 특징으로 하는 반사형 액정표시장치용 보조광원장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 미세돌기들은 그 단면이 삼각, 사각, 원형, 타원형 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 반사형 액정 표시장치용 보조 광원장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 미세돌기들은 상기 도광판의 출사면에서 차별적인 밀도로 배치되는 것을 특징으로 하는 반사형 액정 표시장치용 보조 광원장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 도광판의 출사면에는 고굴절율을 가지는 물질이 도포되는 것을 특징으로 하는 반사형 액정 표시장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 물질은 상기 도광판의 출사면에서 차별적인 밀도로 형성되는 것을 특징으로 하는 반사형 액정 표시장치용 보조 광원장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 도광판의 출사면은 거칠게 표면처리된 것을 특징으로 하는 액정 표시장치용 보조 광원장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원 지지부재는 상기 광원, 상기 제1 반사경, 도광판, 상기 제2 반사경 및 상기 광경로 체인저가 수납되며 상기 반사형 표시모듈의 상부에 힌지형태로 체결되는 커버인 것을 특징으로 하는 반사형 액정 표시장치용 보조 광원장치.
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