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KR102002464B1 - Light guide plate for changing polarization state of light and liquid cyrstal display device having thereof - Google Patents

Light guide plate for changing polarization state of light and liquid cyrstal display device having thereof Download PDF

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KR102002464B1
KR102002464B1 KR1020130062917A KR20130062917A KR102002464B1 KR 102002464 B1 KR102002464 B1 KR 102002464B1 KR 1020130062917 A KR1020130062917 A KR 1020130062917A KR 20130062917 A KR20130062917 A KR 20130062917A KR 102002464 B1 KR102002464 B1 KR 102002464B1
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guide plate
light guide
liquid crystal
crystal panel
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김동율
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엘지디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명은 액정표시소자의 휘도를 향상시킬 수 있는 도광판에 관한 것으로, 입력되는 광을 인도하여 상면을 통해 출력하는 도광판 본체; 및 상기 도광판 본체의 상면에 형성되며, 도광판 내부에서 입사되는 광을 반사하는 반사면과, 상기 반사면에서 반사된 광을 출사하는 출사면으로 이루어진 편광변환부로 구성되며, 상기 출사면을 통해 출사된 광은 도광판 본체의 상면에서 반사되는 것을 특징으로 한다. The present invention relates to a light guide plate capable of improving the brightness of a liquid crystal display element, including a light guide plate main body for guiding input light and outputting the light through an upper surface thereof; And a polarization converter formed on an upper surface of the light guide plate main body, the polarization converter including a reflection surface for reflecting the light incident inside the light guide plate and an exit surface for emitting the light reflected by the reflection surface, And the light is reflected from the upper surface of the light guide plate main body.

Description

광의 편광상태를 변경할 수 있는 도광판 및 이를 구비한 액정표시소자{LIGHT GUIDE PLATE FOR CHANGING POLARIZATION STATE OF LIGHT AND LIQUID CYRSTAL DISPLAY DEVICE HAVING THEREOF}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a light guide plate and a liquid crystal display (LCD)

본 발명은 도광판 및 이를 구비한 액정표시소자에 관한 것으로, 액정패널로 공급되는 광의 편광상태를 변경하여 휘도를 향상시킬 수 있는 도광판 및 이를 구비한 액정표시소자에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light guide plate and a liquid crystal display device having the same, and more particularly, to a light guide plate and a liquid crystal display device having the same, which can improve brightness by changing the polarization state of light supplied to the liquid crystal panel.

근래, 핸드폰(Mobile Phone), PDA, 노트북컴퓨터와 같은 각종 휴대용 전자기기가 발전함에 따라 이에 적용할 수 있는 경박단소용의 평판표시장치(Flat Panel Display Device)에 대한 요구가 점차 증대되고 있다. 이러한 평판표시장치로는 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), FED(Field Emission Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display) 등이 활발히 연구되었지만, 양산화 기술, 구동수단의 용이성, 고화질의 구현, 대면적 화면의 실현이라는 이유로 인해 현재에는 액정표시소자(LCD)가 주로 각광을 받고 있다.2. Description of the Related Art Recently, various portable electronic devices such as a mobile phone, a PDA, and a notebook computer have been developed. Accordingly, there is a growing need for a flat panel display device for a light and small size. As such flat panel display devices, a liquid crystal display (LCD), a plasma display panel (PDP), a field emission display (FED), and a vacuum fluorescent display (VFD) have been actively studied. However, mass production technology, ease of driving means, , Liquid crystal display devices (LCDs) are mainly receiving the spotlight because of realization of a large-sized screen.

상기 액정표시소자는 투과형 표시소자로서, 액정분자의 굴절률 이방성에 의해 액정층을 투과하는 광의 양을 조절함으로써 원하는 화상을 화면상에 표시한다. 따라서, 액정표시소자에서는 화상의 표시를 위해 액정층을 투과하는 광원인 백라이트부(back light unit)이 설치된다. 일반적으로 백라이트부는 크게 2종류로 구분될 수 있다.The liquid crystal display element is a transmissive display element and displays a desired image on the screen by adjusting the amount of light transmitted through the liquid crystal layer by refractive index anisotropy of liquid crystal molecules. Therefore, in a liquid crystal display element, a back light unit, which is a light source that transmits a liquid crystal layer for displaying an image, is provided. Generally, the backlight unit can be divided into two types.

첫째는 램프가 액정패널의 측면에 설치되어 액정층에 광을 제공하는 측면형 백라이트장치이고 둘째는 램프가 액정패널의 하부에서 직접 광을 제공하는 직하형 백라이트장치이다.The first type is a side type backlight device which is provided on the side surface of the liquid crystal panel to provide light to the liquid crystal layer, and the second type is a direct type backlight device in which the lamp provides light directly below the liquid crystal panel.

측면형 백라이트장치는 액정패널의 측면에 설치되어 반사판과 도광판을 통해 액정층을 광을 공급할 수 있다. 따라서, 두께를 얇게 할 수 있게 되므로, 얇은 두께의 표시장치가 요구되는 노트북 등에 주로 사용된다.The side-type backlight device is provided on a side surface of the liquid crystal panel and can supply light to the liquid crystal layer through the reflection plate and the light guide plate. Therefore, since the thickness can be made thinner, it is mainly used for a notebook or the like requiring a thin display device.

직하형 백라이트장치는 램프로부터 발광된 광이 직접 액정층에 공급되므로 대면적의 액정패널에 적용될 수 있을 뿐만 아니라 고휘도가 가능하기 때문에, 근래 LCD TV용 액정패널을 제작하는데 주로 사용되고 있다.The direct-type backlight device is mainly used for manufacturing a liquid crystal panel for an LCD TV since light emitted from a lamp is directly supplied to the liquid crystal layer and thus can be applied not only to a large-area liquid crystal panel but also to a high brightness.

도 1은 에지형 백라이트장치가 구비된 액정표시소자(liquid crystal display device)의 구조를 간략하게 나타내는 도면이다.1 is a view schematically showing a structure of a liquid crystal display device provided with an edge type backlight device.

도 1에 도시된 바와 같이, 액정표시소자(1)는 크게 액정패널(liquid crystal display panel;40)과 상기 액정패널(40)의 후면에 설치되어 상기 액정패널(3)에 광을 공급하는 백라이트장치(10)로 이루어진다. 액정패널(3)은 실제 화상이 구현되는 곳으로, 유리와 같은 투명한 제1기판(50) 및 제2기판(45)과 제1기판(50) 및 제2기판(45) 사이의 형성된 액정층(도면표시하지 않음)으로 이루어진다. 특히, 도면에는 도시하지 않았지만, 제1기판(50)은 박막트랜지스터(thin film transistor)와 같은 구동소자 및 화소전극이 형성되는 TFT기판이고 제2기판(45)은 컬러필터층(color filter layer)이 형성되는 컬러필터기판이다. 또한, 상기 제1기판(50)의 측면에는 구동회로부(5)가 구비되어 제1기판(50)에 형성된 박막트랜지스터와 화소전극에 각각 신호를 인가한다.1, the liquid crystal display element 1 mainly includes a liquid crystal display panel 40 and a backlight unit 40 disposed on the rear surface of the liquid crystal panel 40 to supply light to the liquid crystal panel 3. [ (10). The liquid crystal panel 3 includes a first substrate 50 and a second substrate 45 which are transparent like glass and a liquid crystal layer 45 formed between the first substrate 50 and the second substrate 45, (Not shown). Although not shown in the figure, the first substrate 50 is a TFT substrate having a driving element such as a thin film transistor and a pixel electrode, and the second substrate 45 is a color filter layer Color filter substrate. A driving circuit unit 5 is provided on a side surface of the first substrate 50 to apply a signal to the thin film transistor formed on the first substrate 50 and the pixel electrode.

백라이트장치(10)는 실제 광을 방출하는 램프(11), 상기 램프(11)으로부터 방출되는 광을 액정패널(40) 쪽으로 안내하는 도광판(Light Guide Panel;13), 상기 램프(11)로부터 방출되는 광을 도광판(13)으로 반사하여 광효율을 향상시키는 반사판(reflector;17), 상기 도광판(13)의 상부에 배치된 확산시트(15) 및 프리즘시트(20)로 이루어진 광학시트로 구성된다.The backlight device 10 includes a lamp 11 for emitting actual light, a light guide panel 13 for guiding the light emitted from the lamp 11 to the liquid crystal panel 40, A diffusion sheet 15 disposed on the light guide plate 13, and a prism sheet 20. The prism sheet 20 includes a light guide plate 13, a light guide plate 13,

상기한 구조와 같은 백라이트장치(10)에서 도광판(13)의 양측면에 설치된 램프(11)에서 발광된 광은 도광판(13)의 측면을 통해 도광판(13)에 입사되며, 입사된 광은 도광판(13)의 상면을 통해 액정패널(40)로 공급된 후, 광학시트에 의해 광효율이 향상된 후 액정패널(40)로 입사된다.Light emitted from the lamps 11 installed on both sides of the light guide plate 13 in the backlight device 10 having the above structure is incident on the light guide plate 13 through the side surface of the light guide plate 13, 13 to the liquid crystal panel 40, and after the light efficiency is improved by the optical sheet, the light is incident on the liquid crystal panel 40.

상기 도광판(13)에서 출력된 광은 광학시트의 확산시트(15) 및 프리즘시트(20)로 입사되어, 확산시트에 의해 확산된 후 프리즘시트(20)에 의해 정면으로 그 진행방향이 변경되어 출력된다.The light output from the light guide plate 13 is incident on the diffusion sheet 15 and the prism sheet 20 of the optical sheet and is diffused by the diffusion sheet and then changed in the front direction by the prism sheet 20 .

액정패널(40)의 상하면에는 각각 평광판(5a,5b)이 배치된다. 백라이트장치(10)로부터 발광된 광은 제1기판(50)에 부착된 제1편광판(5a)에서 편광되고 액정층을 투과하면서 광의 편광상태가 변환된 후, 제2기판(45)에 부착된 제2편광판(5b)을 통해 외부로 출사된다. 이때, 액정층에 의한 광의 편광상태 변화에 따라 제2편광판(5b)를 통해 투과되는 광의 투과도가 조절됨으로써 화상이 구현된다.On the upper and lower surfaces of the liquid crystal panel 40, the respective light guide plates 5a and 5b are disposed. The light emitted from the backlight device 10 is polarized in the first polarizing plate 5a attached to the first substrate 50 and is changed in the polarization state of light while being transmitted through the liquid crystal layer, And is emitted to the outside through the second polarizing plate 5b. At this time, the transmittance of the light transmitted through the second polarizing plate 5b is adjusted according to the change of the polarization state of light by the liquid crystal layer, thereby realizing an image.

램프(11)는 도광판(13)의 일측 또는 양측 측면에 형성되어 상기 램프(11)와 마주하는 도광판(13)의 입광면을 통해 광이 입사된다. 도광판(13)에 입사된 광이 도광판(13) 내부의 상면이나 하면으로 임계각 이하의 각도로 입사되면 전반사하여 광이 도광판(13)의 일측면에서 타측면으로 전파되고, 광이 도광판(13) 내부의 상면이나 하면으로 임계각 이상의 각도로 입사되면 외부로 출력되어 반사판(17)에 의해 반사되거나 상면을 통해 액정패널(40)로 공급된다.The lamp 11 is formed on one side or both sides of the light guide plate 13 so that light is incident through the light incident surface of the light guide plate 13 facing the lamp 11. [ When the light incident on the light guide plate 13 is incident on the upper surface or the lower surface of the light guide plate 13 at an angle less than a critical angle, the light is totally reflected and propagated from one side to the other side of the light guide plate 13, The light is output to the outside and reflected by the reflection plate 17 or supplied to the liquid crystal panel 40 through the upper surface.

상기와 같이 램프(11)과 도광판(13)의 측면에 배치된 측면형 백라이트는 액정패널의 측면에 설치되므로, 백라이트의 두께를 상대적으로 얇게 할 수 있게 되어 얇은 두께의 표시장치를 실현할 수 있게 된다.As described above, since the side-type backlight disposed on the sides of the lamp 11 and the light guide plate 13 is provided on the side surface of the liquid crystal panel, the thickness of the backlight can be made relatively thin, and a thin display device can be realized .

그러나, 상기와 같은 구조의 액정표시소자에는 다음과 같은 문제가 있다.However, the liquid crystal display device having such a structure has the following problems.

도 2는 종래 액정표시소자의 광원(11)에서 발광된 광이 도광판(13)을 통해 액정패널(40)로 공급되는 것을 나타내는 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 광원(11)으로부터 발광된 광은 도광판(13)의 입광면을 통해 입사된 후, 내부에서 상면 및 하면에서 반사되면서 타측면으로 전파되는데, 도광판(13) 상면의 법선에 대하여 임계각(θ1) 이상으로 입사된 광은 전반사되고 임계각(θ1) 이하로 상면으로 입사된 광은 상면을 통해 출력되어 액정패널(40)로 공급된다.2 is a view showing that light emitted from the light source 11 of the conventional liquid crystal display element is supplied to the liquid crystal panel 40 through the light guide plate 13. FIG. 2, the light emitted from the light source 11 is incident through the light entrance surface of the light guide plate 13 and then propagated to the other side while being reflected from the upper surface and the lower surface of the light guide plate 13, Light incident at a critical angle? 1 or more with respect to the normal is totally reflected, and light incident on the upper surface at a critical angle? 1 or less is output through the upper surface and supplied to the liquid crystal panel 40.

한편, 상기 도광판(13)으로부터 출력된 광은 프리즘시트(20)로 입사된 후 액정패널(40)로 공급된다. 이때, 상기 프리즘시트(20)는 프리즘이 도광판(13)을 향해 있기 때문에(이러한 구조의 프리즘시트를 역프리즘시트라 한다), 입사되는 광이 상기 프리즘시트(20)의 프리즘에서 전반사되어 액정패널(40)로 공급된다.On the other hand, the light output from the light guide plate 13 is incident on the prism sheet 20 and then supplied to the liquid crystal panel 40. At this time, since the prism sheet 20 faces the light guide plate 13 (the prism sheet having such a structure is called an inverse prism sheet), the incident light is totally reflected by the prism of the prism sheet 20, (40).

상기와 같은 역프리즘시트(20)가 구비된 구조의 액정표시소자에서는 도광판(13)에서 출광된 광이 역프리즘시트(20)의 프리즘에서 전반사되어 액정패널(40)로 효율적으로 공급되기 위해서는, 도광판(13) 내부에서 전파되어 도광판(13)의 상면으로 입사되는 광의 임계각(θ1)이 38°-42°이 되어 도광판(13)의 출사각(θ2)이 65°-90°가 되어야만 한다.In the liquid crystal display device having the above-described reverse prism sheet 20, in order that the light emitted from the light guide plate 13 is totally reflected by the prism of the reverse prism sheet 20 and is efficiently supplied to the liquid crystal panel 40, The critical angle? 1 of the light propagating inside the light guide plate 13 and incident on the upper surface of the light guide plate 13 should be 38 ° -42 ° and the light exit angle? 2 of the light guide plate 13 should be 65 ° -90 °.

그런데, 도광판(13) 내부에서 상면으로 입사되는 광은 37°-42°의 임계각(θ1)으로 출사될 때, 프레넬방정식에 의해 수직편광성분의 광(즉, P파)가 수평편광선분의 광(즉, S파) 보다 투과율이 높게 된다. 즉, 37°-42°의 임계각(θ1)으로 광이 도광판(13)을 출사할 때, P파와 S파의 투과율 및 반사율이 동일한 것이 아니라 P파가 S파보다 투과율은 높고 반사율은 작게 된다.When the light incident on the upper surface in the light guide plate 13 is emitted at a critical angle (? 1) of 37 ° -42 °, the light of the vertical polarization component (that is, P wave) The transmittance becomes higher than that of light (i.e., S wave). That is, when light is emitted from the light guide plate 13 at a critical angle? 1 of 37 ° -42 °, the transmittance and the reflectance of the P wave and the S wave are not the same but the transmittance is higher and the reflectance is lower than that of the P wave and S wave.

도 3은 도광판(13) 내부에서 표면(즉, 상면)으로 입사되는 각도(θ1) 및 투과율의 관계를 나타내는 그래프로서, 점선은 P파의 그래프이고 실선은 S파의 그래프이다.3 is a graph showing the relationship between the angle? 1 and the transmittance incident on the surface (that is, the upper surface) within the light guide plate 13, wherein a dotted line is a graph of a P wave and a solid line is a graph of an S wave.

도 3에 도시된 바와 같이, 입사각(θ1)이 10° 이하에서는 P파와 S파의 투과율이 동일하지만, 10° 이상으로 됨에 따라 P파와 S파의 투과율이 다르게 되며, 37°-42°의 각도에서는 투과율 차이가 약 20-56%로 증가하게 된다. 이와 같이, P파와 S파의 투과율이 차이가 발생하므로, 도광판(13)으로부터 출력되는 광은 P파의 세기가 S파의 세기 보다 높은 타원편광된 광으로 출력된다.As shown in Fig. 3, when the incident angle [theta] l is 10 [deg.] Or less, the transmittances of the P wave and the S wave are the same, but the transmittance of the P wave and the S wave becomes different from each other, The transmittance difference increases to about 20-56%. Thus, since the transmittance of the P wave and the S wave differs, the light output from the light guide plate 13 is output as elliptically polarized light whose P wave intensity is higher than the S wave intensity.

도광판(13)을 출력된 광은 제1편광판(5a)을 거쳐 액정패널(40)로 공급된다. 액정패널(40)의 상하면에 부착되는 제1편광판(5a) 및 제2편광판(5b)은 그 광학축방향이 서로 수직으로 배치되어, 제1편광판(5a)을 투과한 편광된 광의 편광상태가 액정패널(40)의 액정층을 거치면서 변화되어 제2편광판(5b)을 투과하는 광의 투과율이 조절되어 화상을 구현한다.The light output from the light guide plate 13 is supplied to the liquid crystal panel 40 through the first polarizing plate 5a. The first polarizing plate 5a and the second polarizing plate 5b attached to the upper and lower surfaces of the liquid crystal panel 40 are arranged so that the optical axis directions thereof are perpendicular to each other and the polarized state of the polarized light transmitted through the first polarizing plate 5a is The transmittance of light passing through the liquid crystal layer of the liquid crystal panel 40 and changing through the second polarizing plate 5b is adjusted to realize an image.

도 4에 도광판(13)으로부터 출력된 광이 제1편광판(5a)을 거쳐 액정패널(40)로 공급되는 구성이 개시되어 있다. 일반적인 액정표시소자의 경우, 제1편광판(5a)의 광학축방향은 수평방향으로 배치되고 제2편광판(5b)의 편광방향은 수직방향으로 배치된다. 이러한 구조의 액정표시소자에서 도광판(13)을 투과한 P파(즉, 수직방향의 편광성분의 광)의 세기가 S파의 세기보다 높은 타원편광된 광이 제1편광판(5a)으로 입사되면, 제1편광판(5a)의 광학축방향과 수직한 P파는 차단되고 제1편광판(5a)의 광학축방향과 평행한 S파만이 투과되어 액정패널(40)로 공급된다.4 shows a configuration in which light output from the light guide plate 13 is supplied to the liquid crystal panel 40 via the first polarizing plate 5a. In the case of a general liquid crystal display device, the optical axis direction of the first polarizing plate 5a is arranged in the horizontal direction and the polarizing direction of the second polarizing plate 5b is arranged in the vertical direction. When the elliptically polarized light having the intensity of the P wave (that is, the light of the polarization component in the vertical direction) transmitted through the light guide plate 13 is higher than the intensity of the S wave in the liquid crystal display device having such a structure is incident on the first polarizer 5a , The P wave perpendicular to the optical axis direction of the first polarizing plate 5a is blocked and only the S wave parallel to the optical axis direction of the first polarizing plate 5a is transmitted and supplied to the liquid crystal panel 40. [

따라서, 상대적으로 높은 세기를 갖는 성분의 광은 차단되고 낮은 세기를 갖는 성분의 광이 액정패널(40)로 공급되므로, 액정표시소자의 휘도가 저하되는 문제가 있었다.Therefore, light of a component having a relatively high intensity is blocked and light of a component having a low intensity is supplied to the liquid crystal panel 40, which causes a problem that the luminance of the liquid crystal display device is lowered.

본 발명은 상기한 점을 문제를 해결하기 위한 것으로, 도광판을 출력하여 액정패널로 공급되는 타원편광된 광의 장축이 편광판의 광학축과 평행하게 되도록 하여 상대적으로 높은 세기의 광이 액정패널로 공급되도록 하여 휘도를 향상시킬 수 있는 도광판 및 백라이트를 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a liquid crystal display panel in which light of a relatively high intensity is supplied to a liquid crystal panel by outputting a light guide plate so that the long axis of elliptically polarized light supplied to the liquid crystal panel is parallel to the optical axis of the polarizer And to provide a light guide plate and a backlight which can improve brightness.

본 발명의 목적은 상기와 같은 구성의 도광판 및 백라이트가 구비된 액정표시소자를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device provided with a light guide plate and a backlight having the above-described structure.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 도광판은 입력되는 광을 인도하여 상면을 통해 출력하는 도광판 본체; 및 상기 도광판 본체의 상면에 형성되며, 도광판 내부에서 입사되는 광을 반사하는 반사면과, 상기 반사면에서 반사된 광을 출사하는 출사면으로 이루어진 편광변환부로 구성되며, 상기 출사면을 통해 출사된 광은 도광판 본체의 상면에서 반사되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a light guide plate according to the present invention includes a light guide plate main body for guiding input light and outputting the light through an upper surface thereof; And a polarization converter formed on an upper surface of the light guide plate main body, the polarization converter including a reflection surface for reflecting the light incident inside the light guide plate and an exit surface for emitting the light reflected by the reflection surface, And the light is reflected from the upper surface of the light guide plate main body.

상기 반사면에서 반사된 광은 S파성분이 장축이고 P파성분이 단축인 타원편광이며, 상기 반사면은 도광판의 상면에 대하여 18°의 각도를 갖는 기울어져 있고 상기 출사면은 도광판의 상면에 대하여 110°의 각도로 형성된다.Wherein the light reflected by the reflection surface is an elliptically polarized light whose S wave component is the major axis and the P wave component is the minor axis and the reflection surface is inclined at an angle of 18 degrees with respect to the upper surface of the light guide plate, Lt; RTI ID = 0.0 > 110.

또한, 본 발명에 따른 백라이트는 광원; 상기 광원으로부터 입사되는 광을 인도하는 도광판; 및 상기 도광판의 상면에 형성되며, 도광판 내부에서 입사되는 광을 반사하는 반사면과, 상기 반사면에서 반사된 광을 출사하는 출사면으로 이루어진 편광변환부로 구성되며, 상기 출사면을 통해 출사된 광은 도광판 본체의 상면에서 반사되는 것을 특징으로 한다.Further, a backlight according to the present invention includes a light source; A light guide plate for guiding light incident from the light source; And a polarization conversion section formed on an upper surface of the light guide plate, the polarization conversion section comprising a reflection surface for reflecting light incident from inside the light guide plate and an exit surface for outputting light reflected from the reflection surface, Is reflected from the upper surface of the light guide plate main body.

그리고, 본 발명에 따른 액정표시소자는 화상이 구현되는 액정패널; 광원; 상기 광원으로부터 입사되는 광을 인도하여 액정패널로 공급하는 도광판; 상기 도광판의 상면에 형성되어 출사되는 광의 편광상태를 변환하는 편광변환부; 및 상기 액정패널과 도광판 사이에 배치된 제1편광판으로 구성되며, 상기 편광변환부에 의해 변화된 광은 장축이 제1편광판의 광학축과 평행하고 단축이 제1편광판의 광학축과 수직인 타원편광된 광인 것을 특징으로 한다.A liquid crystal display device according to the present invention includes: a liquid crystal panel in which an image is implemented; Light source; A light guide plate for guiding the light incident from the light source and supplying the light to the liquid crystal panel; A polarization conversion unit formed on an upper surface of the light guide plate and adapted to change a polarization state of light emitted; And a first polarizing plate disposed between the liquid crystal panel and the light guide plate, wherein the light changed by the polarized light converting unit is elliptically polarized light whose long axis is parallel to the optical axis of the first polarizing plate and whose short axis is perpendicular to the optical axis of the first polarizing plate And is a light that is emitted from the light source.

본 발명에서는 도광판을 출력하여 액정패널로 공급되는 타원편광된 광의 장축이 편광판의 광학축과 평행하게 되도록 하여 상대적으로 높은 세기의 광이 액정패널로 공급되도록 함으로써 액정표시소자의 휘도를 향상시킬 수 있게 된다.According to the present invention, light having relatively high intensity is supplied to the liquid crystal panel so that the long axis of the elliptically polarized light outputted to the liquid crystal panel is parallel to the optical axis of the polarizing plate by outputting the light guide plate, thereby improving the brightness of the liquid crystal display do.

도 1은 종래 액정표시소자의 단면도.
도 2는 종래 액정표시소자에서 도광판을 거쳐 액정패널로 광이 공급되는 것을 나타내는 도면.
도 3은 종래 액정표시소자에서 도광판의 상면에서 굴절되는 P파 및 S파의 투과율을 나타내는 그래프.
도 4는 종래 액정표시소자에서 타원편광된 광이 편광판을 통해 액정패널로 공급되는 것을 나타내는 도면.
도 5는 본 발명에 따른 액정표시소자의 분해 사시도.
도 6은 본 발명에 따른 도광판의 구조를 나타내는 단면도.
도 7은 본 발명에 따른 편광변환부의 구조를 나타내는 도면.
도 8a 및 도 8b는 각각 도광판의 상면에서 반사되고 굴절되는 P파 및 S파의 투과율을 나타내는 그래프.
도 9는 본 발명에 따른 액정표시소자에서 타원편광된 광이 편광판을 통해 액정패널로 공급되는 것을 나타내는 도면.1 is a sectional view of a conventional liquid crystal display device.
2 is a view showing that light is supplied from a conventional liquid crystal display element to a liquid crystal panel through a light guide plate.
3 is a graph showing transmittances of P wave and S wave refracted from the upper surface of the light guide plate in the conventional liquid crystal display device.
4 is a view showing that light that is elliptically polarized in a conventional liquid crystal display device is supplied to a liquid crystal panel through a polarizing plate.
5 is an exploded perspective view of a liquid crystal display element according to the present invention.
6 is a sectional view showing the structure of a light guide plate according to the present invention.
7 is a view showing a structure of a polarization conversion section according to the present invention;
8A and 8B are graphs showing transmittances of P wave and S wave reflected and refracted from the upper surface of the light guide plate, respectively.
9 is a view showing that elliptically polarized light is supplied to a liquid crystal panel through a polarizer in a liquid crystal display according to the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에서는 도광판을 출력하는 광의 편광상태를 변경하여, 타원편광된 광의 장축성분을 액정패널의 하부에 부착되는 편광판의 광학축 방향과 수평하게 하여, 휘도가 높은 성분의 광이 항상 액정패널로 공급되도록 함으로써 액정표시소자의 휘도를 향상시킨다.In the present invention, the polarized state of light output from the light guide plate is changed so that the long axis component of the elliptically polarized light is horizontal to the optical axis direction of the polarizer attached to the lower portion of the liquid crystal panel, Thereby improving the brightness of the liquid crystal display element.

도광판을 출력하는 광의 편광상태를 변경하는 방법은 여러가지 있을 수 있다. 예를 들면, 광학필름을 도광판의 상면에 배치하여 도광판으로부터 출력되는 광을 편광상태를 변환할 수 있다. 그러나, 이 경우 별도의 광학필름이 필요하게 되므로, 제조비용이 증가하게 되는 문제가 있다.There are various methods for changing the polarization state of light outputting the light guide plate. For example, an optical film may be disposed on the upper surface of the light guide plate to convert the polarization state of light output from the light guide plate. However, in this case, since a separate optical film is required, there is a problem that the manufacturing cost is increased.

본 발명에서는 별도의 편광상태 변환용 구성품의 추가없이 도광판의 상면의 형상을 변환함으로서 도광판을 출력하는 광의 편광상태를 종래 액정표시소자의 광의 편광상태와 다르게 한다. 즉, 본 발명에서는 S파가 장축이고 P파가 단축으로 되는 타원편광된 광을 도광판으로부터 출력하고, 이를 수평방향의 광학축을 갖는 편광판을 통해 액정패널에 상대적으로 높은 세기를 갖는 S파를 공급함으로써 종래 액정표시소자에 비해 휘도를 향상시킬 수 있게 된다.In the present invention, the shape of the upper surface of the light guide plate is changed without adding a separate component for polarization state conversion so that the polarization state of the light output from the light guide plate is made different from the polarization state of the light of the conventional liquid crystal display element. That is, in the present invention, the elliptically polarized light in which the S wave is the major axis and the P wave is the minor axis is output from the light guide plate and the S wave having relatively high intensity is supplied to the liquid crystal panel through the polarizer having the optical axis in the horizontal direction The luminance can be improved as compared with the conventional liquid crystal display device.

도 5는 본 발명에 따른 액정표시소자의 구조를 나타내는 분해사시도이다.5 is an exploded perspective view showing the structure of a liquid crystal display element according to the present invention.

도 5에 도시된 바와 같이, 액정표시소자(100)는 액정패널(140)과 백라이트장치(110)로 구성된다. 이때, 상기 백라이트장치(110)는 액정패널(140)의 하부에 위치하여 액정패널(140)에 광을 공급한다. As shown in FIG. 5, the liquid crystal display 100 includes a liquid crystal panel 140 and a backlight unit 110. At this time, the backlight device 110 is positioned below the liquid crystal panel 140 to supply light to the liquid crystal panel 140.

백라이트장치(110)는 광을 발광하여 액정패널(140)로 공급하는 광원(111), 측면이 상기 광원(111)과 접하도록 상기 액정패널(140)의 하부에 배치되어 측면을 통해 광원(111)으로부터 입력되는 광을 상기 액정패널(140)에 공급하는 도광판(113), 상기 도광판(113)의 하부에 배치되어 도광판(113)의 하부로 입사되는 광을 액정패널(140)로 반사시키는 반사판(117), 상기 액정패널(140)과 도광판(113) 사이에 배치되고 프리즘이 일방향을 따라 복수개 배열되어 확산시트(115)에서 확산된 광을 정면으로 전반사시키는 프리즘시트(120)로 구성된다.The backlight device 110 includes a light source 111 that emits light and supplies the light to the liquid crystal panel 140, a light source 111 disposed on the lower side of the liquid crystal panel 140 such that the side surface thereof contacts the light source 111, A light guide plate 113 disposed below the light guide plate 113 for reflecting the light incident on the lower portion of the light guide plate 113 to the liquid crystal panel 140, And a prism sheet 120 disposed between the liquid crystal panel 140 and the light guide plate 113 and arranged in a plurality of directions along one direction to totally reflect the light diffused in the diffusion sheet 115 to the front surface.

또한, 상기 액정패널(140)의 상면 및 하면에는 각각 제1편광판(105a) 및 제2편광판(105b)가 부착되어 있다. A first polarizing plate 105a and a second polarizing plate 105b are attached to the upper and lower surfaces of the liquid crystal panel 140, respectively.

도면에 도시하지 안았지만, 상기 액정패널(140)은 서로 마주하는 제1기판과 제2기판 및 그 사이의 액정층으로 이루어진다. 상기 제1기판에는 복수의 게이트라인 및 데이터라인이 매트릭스형상으로 배열되어 복수의 화소영역을 정의하면, 각각의 화소영역에는 박막트랜지스터 및 상기 박막트랜지스터와 전기적으로 연결되는 화소전극이 형성된다.Although not shown in the drawing, the liquid crystal panel 140 includes a first substrate and a second substrate facing each other, and a liquid crystal layer therebetween. When a plurality of gate lines and data lines are arranged in a matrix on the first substrate to define a plurality of pixel regions, a thin film transistor and pixel electrodes electrically connected to the thin film transistors are formed in each pixel region.

상기 박막트랜지스터는 게이트라인과 접속되어 상기 게이트라인을 통해 외부로부터 주사신호가 입력되는 게이트전극과, 상기 게이트전극의 상부에 형성된 게이트절연층, 상기 게이트절연층 위에 형성되어 게이트전극에 주사신호가 입력됨에 따라 활성화되어 채널을 형성하는 반도체층, 상기 반도체층 위에 형성되어 주사신호에 의해 반도체층에 채널이 형성됨에 따라 상기 데이터라인을 통해 입력되는 화상신호를 상기 화소전극에 인가하는 소스전극 및 드레인전극으로 이루어진다.The thin film transistor includes a gate electrode connected to a gate line and receiving a scan signal from the outside through the gate line, a gate insulating layer formed on the gate electrode, a scan signal formed on the gate electrode, A source electrode and a drain electrode which are formed on the semiconductor layer and apply an image signal inputted through the data line to the pixel electrode as a channel is formed in the semiconductor layer by a scanning signal, Lt; / RTI >

제2기판에는 게이트라인이나 데이터라인, 박막트랜지스터의 형성영역과 같이 실제 화상이 구현되지 않는 화상비표시영역에 형성되어 이 화상비표시영역으로 광이 투과하여 화질을 저하하는 것을 방지하는 블랙매트릭스(black matrix)와, 상기 화소내에 형성되어 실제 화상을 구현하는 R(Red), G(Green), B(Blue)의 서브컬러필터층으로 이루어진 컬러필터층이 형성된다.The second substrate is provided with a black matrix (not shown) for preventing the image quality from being deteriorated due to the formation of an image non-display area in which an actual image is not formed such as a gate line, a data line, color filter layer composed of R (Red), G (Green), and B (Blue) sub-color filter layers formed in the pixel and realizing an actual image.

광원(111)으로는 주로 CCFL(Cold Cathod Fluorouscent Lamp)와 같은 형광램프를 사용한다. 상기 광원(111)이 수납되는 하우징(112)의 내부 표면에는 반사층이 형성되어 상기 광원(111)으로부터 발광된 광을 도광판(113)으로 반사시킨다. 또한, 상기 광원(111)은 도 3에 도시된 바와 같이 도광판(113)의 일측에만 형성될 수도 있고 도광판(113)의 양측에 형성되어 광원(111)에서 발광된 광이 상기 도광판(113)의 양측면을 통해 도광판(113)으로 입사될 수도 있다.As the light source 111, a fluorescent lamp such as a cold cathode fluorescent lamp (CCFL) is mainly used. A reflective layer is formed on the inner surface of the housing 112 in which the light source 111 is housed to reflect the light emitted from the light source 111 to the light guide plate 113. 3, the light source 111 may be formed on only one side of the light guide plate 113 and may be formed on both sides of the light guide plate 113 so that the light emitted from the light source 111 is incident on the light guide plate 113 And may be incident on the light guide plate 113 through both side surfaces.

상기 광원(111)으로는 형광램프 뿐만이 아니라 LED(Light Emitting Device)가 사용될 수 있다. 이러한 LED는 자체적으로 광을 발광하는 광원으로서, R, G, B 단색광을 발광하기 때문에, 백라이트부에 적용했을 때 색재현율이 좋고 구동전력을 절감할 수 있다는 장점이 있다.As the light source 111, not only a fluorescent lamp but also an LED (Light Emitting Device) may be used. Such an LED is a light source that emits light by itself, and emits R, G, and B monochromatic light. Therefore, the LED has an advantage that the color reproduction rate is good and the driving power can be reduced when applied to the backlight.

이와 같은 LED를 백라이트부의 광원(111)으로서 사용하는 경우, LED에서 발광된 광이 액정패널로 공급될 때 단색광이 직접 공급되는 것이 아니라 백색광이 공급되는데, 상기 발광소자에서 발광하는 단색광을 백색광으로 만들기 위해 단색광 발광소자와 형광체를 사용하거나, 적외선파장대의 발광소자와 형광체를 사용하거나, 적(R),녹(G),청(B)색의 발광소자에서 발광하는 단색광을 혼합한다. 즉, LED를 백라이트부의 광원(111)으로서 사용하는 경우, 복수의 LED를 도광판(113)의 측면에 배치하여 도광판(113)에 백색광 또는 단색광을 입력시킨다.When such an LED is used as the light source 111 of the backlight unit, the monochromatic light is not directly supplied when the light emitted from the LED is supplied to the liquid crystal panel, but the white light is supplied. A monochromatic light emitting element and a fluorescent material are used for a monochromatic light emitting element and a phosphor is used for an infrared wavelength band or a monochromatic light is emitted for a light emitting element of red (R), green (G) and blue (B) colors. That is, when the LED is used as the light source 111 of the backlight unit, a plurality of LEDs are disposed on the side surface of the light guide plate 113 to input white light or monochromatic light to the light guide plate 113.

상기 프리즘시트(120)는 주로 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)로 이루어진 베이스필름상에 아크릴계 수지로 규칙적인 프리즘을 형성하여 입사되는 광을 굴절시켜 광의 진행방향을 정면방향으로 입사시킨다. 이때, 도면에 도시된 바와 같이, 프리즘시트(120)의 프리즘은 일방향, 즉 x-방향으로 배열되기 때문에, 도광판(113)의 입광면에서 타측면으로 전파되어 상면을 통해 출력되는 광을 전반사하여 액정패널(140)에 수직으로 입사되도록 한다.The prism sheet 120 forms a regular prism with acrylic resin on a base film mainly made of polyethylene terephthalate (PET), refracts the incident light, and makes the light proceed in the front direction. At this time, since the prisms of the prism sheet 120 are arranged in one direction, that is, in the x-direction, as shown in the figure, the light propagated from the light incident surface of the light guide plate 113 to the other surface, So that the liquid crystal panel 140 is vertically incident on the liquid crystal panel 140.

또한, 프리즘시트(120)의 프리즘은 프리즘시트(120)의 프리즘의 하면에 형성되어 프리즘의 꼭지점이 도광판(113)을 향해 배치된다.The prism of the prism sheet 120 is formed on the lower surface of the prism of the prism sheet 120 so that the vertex of the prism is disposed toward the light guide plate 113.

이와 같이, 프리즘의 꼭지점이 도광판(113)을 향해 배치됨에 따라 도광파(113)에서 출사된 광이 상기 프리즘에서 전반사되어 액정패널(140)로 공급된다. 프리즘이 프리즘시트(120)의 상면에 형성되어 꼭지점이 액정패널(140)을 향하는 경우, 도광판(113)에서 출사된 광은 프리즘시트(120)의 프리즘에서 굴절되어 액정패널(140)로 공급되기 때문에, 특정 각도로 프리즘으로 입사되는 광만이 굴절되고 다른 각도로 입사되는 각은 굴절되지 않게 되므로, 프리즘이 프리즘시트(120)의 하면에 형성된 구조가 상면에 형성된 구조에 비해 광효율이 좋게 된다.Thus, as the vertex of the prism is disposed toward the light guide plate 113, the light emitted from the light guide wave 113 is totally reflected by the prism and supplied to the liquid crystal panel 140. The light emitted from the light guide plate 113 is refracted by the prism of the prism sheet 120 and is supplied to the liquid crystal panel 140. In the case where the prism is formed on the upper surface of the prism sheet 120 and the vertex points toward the liquid crystal panel 140, Therefore, only the light incident on the prism at a certain angle is refracted, and the angle incident at the other angle is not refracted, so that the light efficiency is improved as compared with the structure in which the prism is formed on the lower surface of the prism sheet 120.

또한, 프리즘이 프리즘시트(120)의 하면에 형성된 구조에서는 별도의 광학시트가 필요하지 않게 되므로, 제조비용을 절감할 수 있게 된다.In addition, in the structure in which the prism is formed on the lower surface of the prism sheet 120, a separate optical sheet is not required, so that the manufacturing cost can be reduced.

도광판(113)은 입광면을 통해 입력된 광을 일측에서 타측으로 전파한 후 상면을 통해 출사하여 액정패널(140)에 광을 공급하는데, 도광판(113)의 구조를 도 6을 참조하여 좀더 상세히 설명한다.The light guide plate 113 propagates the light input through the light entrance surface from one side to the other side and then exits through the upper surface to supply light to the liquid crystal panel 140. The structure of the light guide plate 113 will be described in more detail with reference to FIG. Explain.

도 6에 도시된 바와 같이, 도광판(113)은 PMMA(Polymethyl-Methacrylate)로 사각형상으로 형성된다. 상기 도광판(113)의 상면, 즉 액정패널과 마주하는 면에는 복수의 편광변환부(114)가 형성된다. 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 편광변환부(114)는 도광판(113)과 일체로 형성되거나 별개로 형성된 돌출패턴으로, 도광판(113)의 상면과 일정 각도(φ1)의 기울기로 형성되어 도광판(113) 내부에서 전파되어 입사되는 광을 반사시키는 반사면(114a)과 상기 도광판(113)의 상면과 일정 각도(φ2)의 기울기로 형성되어 반사면(114a)에서 반사된 광을 출력하는 출사면(114b)로 이루어진다. As shown in FIG. 6, the light guide plate 113 is formed in a square shape using polymethyl-methacrylate (PMMA). A plurality of polarization conversion sections 114 are formed on the upper surface of the light guide plate 113, that is, the surface facing the liquid crystal panel. 7, the polarization conversion unit 114 is formed as a protrusion pattern formed integrally with or separately from the light guide plate 113, and is formed at a slope of a predetermined angle? 1 with the upper surface of the light guide plate 113, (114a) formed at a slope of a predetermined angle (? 2) with the upper surface of the light guide plate (113) to reflect the light reflected from the reflection surface (114a) And a surface 114b.

이때, 상기 반사면(114a)의 각도(φ1)는 약 16-20°, 바람직하게는 18°로 형성되고 출사면(114b)의 각도(φ2)는 약 108-112°, 바람직하게는 110°로 형성된다. 물론, 상기 반사면(114a) 및 출사면(114b)의 각도가 상기와 같은 특정 각도에 한정되는 것이 아니라, 도광판(113)의 굴절률 등에 따라 달라질 것이다.At this time, the angle 1 of the reflection surface 114a is formed to be about 16-20 degrees, preferably 18 degrees, and the angle 2 of the emission surface 114b is about 108-120 degrees, . Of course, the angles of the reflection surface 114a and the emission surface 114b are not limited to the specific angles as described above, but may vary depending on the refractive index of the light guide plate 113 and the like.

상기 편광변환부(114)는 도광판(113)과 동일한 물질인 PMMA로 형성하는 것이 바람직하지만, 다른 물질로 형성할 수도 있다. 또한, 상기 편광변환부(114)는 도광판(113)의 상면에 복수개가 규칙적으로 배열될 수도 있고 불규칙적으로 배열될 수도 있다. 그릭, 상기 편광변환부(114)는 설정된 폭으로 형성하여 x방향을 따라 복수개 배치하는 것도 가능하고 x방향을 따라 도광판(113)의 일측에서 타측으로 일체로 형성할 수도 있을 것이다. 즉, 도광판(113)의 폭과 동일한 폭으로 편광변환부(114)를 형성할 수도 있다.The polarization conversion unit 114 may be formed of PMMA, which is the same material as the light guide plate 113, but may be formed of another material. Also, a plurality of the polarization conversion units 114 may be regularly arranged on the upper surface of the light guide plate 113, or irregularly arranged. A plurality of polarization conversion sections 114 may be formed in a predetermined width and arranged along the x direction, and may be integrally formed from one side of the light guide plate 113 to the other side along the x direction. That is, the polarization conversion section 114 may be formed to have the same width as the width of the light guide plate 113.

이때, 상기 변광변환부(114)의 출사면(114b)은 프리즘패턴(120)의 프리즘의 반사면과 대향하도록 형성되어, 상기 출사면(114b)을 통해 출사된 광이 상기 프리즘패턴(120)의 프리즘에서 전반사되어 액정패널(140)로 공급된다.At this time, the exit surface 114b of the light conversion unit 114 is formed so as to face the reflection surface of the prism of the prism pattern 120, and the light emitted through the exit surface 114b is reflected by the prism pattern 120, And is supplied to the liquid crystal panel 140. [

도 6에 도시된 바와 같이, 광원(111)에서 발광된 자연광(즉, 원평광된 광)은 도광판(113)의 입광면을 통해 입사되며, 광은 도광판(113) 내부에서 전반사를 통해 전파된다. 이때, 편광변환부(114)의 반사면(114a)으로 입사되는 광은 도광판(113)과 외부 공기의 굴절률 차이로 인해 P파와 S파의 투과률에 차이가 발생하고 이 투과율 차이로 인해 반사된 광이 타원편광된다.6, the natural light emitted from the light source 111 (that is, the circularly polarized light) is incident through the light incident surface of the light guide plate 113, and the light propagates through the total reflection inside the light guide plate 113 . At this time, the light incident on the reflection surface 114a of the polarization conversion unit 114 is different in the transmission ratio of the P wave and S wave due to the difference in refractive index between the light guide plate 113 and the external air, The light is elliptically polarized.

종래 기술에 대한 설명에서 언급했듯이, 도광판의 경계면에서 굴절된 광은 P파가 장축을 갖는 타원편광되고 반사된 광은 S파가 장축을 갖는 타원편광되므로, 본 발명의 편광변환부(114)의 반사면(114a)에서 굴절된 광은 P파가 장축을 갖는 타원편광된 광이 되고 편광변환부(114)의 반사면(114a)에서 반사된 광은 S파가 장축을 갖는 타원편광된 광이 된다.As described in the description of the prior art, the light refracted at the interface of the light guide plate is elliptically polarized with the P wave having the long axis and the reflected light is elliptically polarized with the S wave having the long axis. The light refracted at the reflecting surface 114a becomes elliptically polarized light having the long axis of the P wave and the light reflected at the reflecting surface 114a of the polarization converting unit 114 is the elliptically polarized light having the long axis of the S wave do.

상기 편광변환부(114)의 반사면(114a)에서 반사된 타원편광된 광은 편광변환부(114)의 출사면(114b)을 통해 출사된 후 도광판(113)의 상면에서 반사된 후 액정패널(140)로 공급된다. 타원편광된 광이 출사면(114b)을 통해 출사될 때 광이 출사면(114b)의 표면에서 그대로 출사하거나 매우 작은 각도로 굴절될 수 있다. 출사면(114b)을 투과하여 도광판(113)의 상면에서 반사된 광은 타원편광이 더 심해진 상태로 액정패널(140)로 공급된다. 즉, 도광판(113)에 반사됨으로써 장축인 S파와 단축인 P파의 차이가 더 심해진다.The elliptically polarized light reflected by the reflective surface 114a of the polarized light conversion unit 114 is emitted through the exit surface 114b of the polarized light conversion unit 114 and then reflected by the upper surface of the light guide plate 113, (140). When the elliptically polarized light is emitted through the exit surface 114b, the light can be emitted from the surface of the exit surface 114b as it is or refracted at a very small angle. The light transmitted through the exit surface 114b and reflected by the upper surface of the light guide plate 113 is supplied to the liquid crystal panel 140 in a state in which the elliptically polarized light is further intensified. In other words, the difference between the long-axis S wave and the short-axis P wave becomes stronger by being reflected on the light guide plate 113.

도 8a 및 도 8b는 각각 출사면(114b)을 통해 외부 공기층으로 출사된 후 도광판(113)의 상면으로 입사된 광의 P파 및 S파의 반사율 및 투과율을 나타내는 도면이다. 도 8a에 도시된 바와 같이 도광판(113)의 상면에서 반사된 광은 S파의 투과율이 P파의 투과율 보다 높게 되므로, 반사광은 S파의 세기가 P파의 세기보다 크게 된다. 반면에, 도 8b에 도시된 바와 같이 도광판(113)의 상면에서 도광판(113) 내부로 투과된 광은 P파의 투과율이 S파의 투과율보다 높게 되므로, P파의 세기가 S파의 세기보다 크게 된다. 따라서, 상기 도광판(113)의 상면에서 반사되어 액정패널(140)로 공급되는 광은 도광판(113)의 상면에서 반사될 때 P파가 S파에 비해 그 세기가 더 커지게 되므로, 출사면(114b)을 투과할 때의 타원편광에 비해 그 타원편광의 정도가 심해지게 된다.8A and 8B are diagrams showing the reflectance and transmittance of the P wave and S wave of the light emitted to the outer air layer through the exit surface 114b and then incident on the upper surface of the light guide plate 113, respectively. As shown in FIG. 8A, the light reflected from the upper surface of the light guide plate 113 becomes higher in transmittance of the S wave than the transmittance of the P wave, so that the intensity of the S wave becomes larger than the intensity of the P wave. On the other hand, as shown in FIG. 8B, the light transmitted through the light guide plate 113 from the upper surface of the light guide plate 113 becomes higher in transmittance of the P wave than in the S wave, . Therefore, when the light reflected by the upper surface of the light guide plate 113 and supplied to the liquid crystal panel 140 is reflected by the upper surface of the light guide plate 113, the intensity of the P wave becomes larger than that of the S wave, The degree of the elliptically polarized light becomes larger than that of the elliptically polarized light when it passes through the elliptically polarized light beams 114a and 114b.

도 9는 본 발명에 따른 백라이트를 적용했을 때 액정패널(140)에 공급되는 광의 편광상태 및 그 경로를 나타내는 도면으로, 이 도면을 참조하여 본 발명에서 액정패널(140)에 광이 공급되는 구성을 설명한다.9 is a view showing the polarization state and the path of light supplied to the liquid crystal panel 140 when the backlight according to the present invention is applied. In the present invention, the light is supplied to the liquid crystal panel 140 .

도 9에 도시된 바와 같이, 형광램프나 LED와 같은 광원(111)으로부터 발광된 광은 광원(111)과 마주하는 측면이 도광판(113)의 입광면을 통해 도광판(113) 내부로 입력된다.9, the light emitted from the light source 111 such as a fluorescent lamp or an LED is input into the light guide plate 113 through the light incident surface of the light guide plate 113.

입력된 광은 도광판(113) 내부의 입광면에서 타측면으로 전파된다. 이때, 도광판(113)의 상면에 형성된 편광변환부(114)의 반사면(114a)으로 입사되는 광은 상기 반사면(114a)에서 반사되는데, 이러한 반사에 의해 자연광, 즉 원형 편광된 광의 P파 및 S파의 세기가 변경되어 원평광된 광이 타원편광된 광으로 변환된다. 이때, 상기 반사면(114a)에서 반사된 광은 S파의 세기가 P파의 세기보다 크기 때문에 장축이 S파인 타원편광된 광으로 된다.The input light propagates from the light incident surface inside the light guide plate 113 to the other side surface. At this time, the light incident on the reflection surface 114a of the polarization conversion section 114 formed on the upper surface of the light guide plate 113 is reflected by the reflection surface 114a. By this reflection, natural light, that is, And the intensity of the S wave are changed so that the circularly polarized light is converted into elliptically polarized light. At this time, the light reflected by the reflecting surface 114a becomes elliptically polarized light whose S-wave is S-wave because the S-wave intensity is larger than the P-wave intensity.

상기 반사면(114a)에서 반사된 타원편광된 광은 출사면(114b)을 거쳐 도광판(113)의 상면에서 다시 반사한다. 이때, 상기 출사면(114b)에서 타원편광된 광이 일부 굴절될 수 있다. 도광판(113)의 상면에서 반사된 광은 S파가 장축이고 P파가 단축인 타원편광된 광으로서, 이 타원편광된 광이 상기 제1편광판(105a)을 거쳐 상기 액정패널(140)에 공급된다.The elliptically polarized light reflected by the reflective surface 114a is reflected again on the upper surface of the light guide plate 113 via the exit surface 114b. At this time, the elliptically polarized light may be partially refracted at the exit surface 114b. The light reflected from the upper surface of the light guide plate 113 is elliptically polarized light having an S wave of a major axis and a P wave of a short axis, and the elliptically polarized light is supplied to the liquid crystal panel 140 through the first polarizer 105a do.

이때, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 도광판(113)의 상면에는 프리즘시트(120)가 배치되어 도광판(113)의 상면에서 반사된 광이 입사된 후, 전반사되어 액정패널(140)로 공급된다. 이때, 상기 프리즘시트(120)에서의 전반사에 의해 타원편광된 광의 편광상태는 변경되지 않기 때문에, 도광판(113) 상면에서 반사된 편광상태 그대로 제1편광판(105a)으로 입력된다.At this time, though not shown, a prism sheet 120 is disposed on the upper surface of the light guide plate 113 so that the light reflected from the upper surface of the light guide plate 113 is totally reflected and supplied to the liquid crystal panel 140. At this time, since the polarization state of the elliptically polarized light is not changed by the total reflection in the prism sheet 120, the polarized state reflected from the upper surface of the light guide plate 113 is input to the first polarizer 105a as it is.

도 9에 도시된 바와 같이, 제1편광판(105a)의 광학축방향은 수평방향이다. 따라서, 제1편광판(105a)으로 입사되는 타원편광된 광중에서 상기 제1편광판(105a)의 광학축방향과 수평한 S파는 상기 제1편광판(105a)을 그대로 투과하여 액정패널(140)로 공급되며 제1편광판(105a)의 광학축방향과 수직한 P파는 상기 제1편광판(105a)에 의해 차단되어 액정패널(140)로 공급되지 않는다.As shown in Fig. 9, the optical axis direction of the first polarizing plate 105a is the horizontal direction. Therefore, among the elliptically polarized light incident on the first polarizing plate 105a, the S wave which is parallel to the optical axis direction of the first polarizing plate 105a passes through the first polarizing plate 105a as it is and is supplied to the liquid crystal panel 140 And the P wave perpendicular to the optical axis direction of the first polarizing plate 105a is blocked by the first polarizing plate 105a and is not supplied to the liquid crystal panel 140. [

상기 제1편광판(105a)을 투과한 S파는 액정패널(140)의 액정층에서 그 편광상태가 변환되며, 액정패널(140)의 상부에 부착된 제2편광판(105b)에 의해 투과하는 광의 투과율이 조절되어 화상이 구현된다.The S wave transmitted through the first polarizing plate 105a is converted into the polarized state of the light transmitted through the second polarizing plate 105b attached to the upper portion of the liquid crystal panel 140, The image is adjusted.

상술한 바와 같이, 종래에는 도광판을 투과하여 액정패널로 공급되는 광이 P파가 장축이고 S파가 단축인 타원편광된 광이기 때문에, 상기 광이 광학축이 수평방향인 제1편광판을 투과할 때 장축인 P파는 차단되고 단축인 S파만이 액정패널로 공급되기 때문에, 액정패널에 공급되는 광이 세기가 상대적으로 약했다.As described above, conventionally, since the light transmitted through the light guide plate and supplied to the liquid crystal panel is elliptically polarized light in which the P wave is the major axis and the S wave is the minor axis, the light passes through the first polarizer The P wave at the long axis is blocked and the shortened S wave is supplied to the liquid crystal panel, so that the intensity of light supplied to the liquid crystal panel is relatively weak.

그러나, 본 발명에서는 본 발명에서는 도광판(113)의 편광변환부(114)를 통해 출사되어 액정패널(140)로 공급되는 광이 종래와는 달리 S파가 장축이고 P파가 단축인 타원편광이므로, 광학축이 수평방향인 제1편광판을 투과할 때 단축인 P파는 차단되고 장축인 S파만이 액정패널로 공급되기 때문에, 액정패널에 공급되는 광이 세기가 상대적으로 강하게 되며, 그 결과 액정표시소자의 휘도가 향상된다.However, in the present invention, the light emitted through the polarization conversion unit 114 of the light guide plate 113 and supplied to the liquid crystal panel 140 is an elliptically polarized light having a long S-wave and a short P-wave , The P wave which is shortened when the optical axis passes through the first polarizing plate in the horizontal direction is blocked and only the S wave which is the long axis is supplied to the liquid crystal panel so that the intensity of the light supplied to the liquid crystal panel becomes relatively strong, The brightness of the device is improved.

상술한 바와 같이, 본 발명에서는 액정패널로 공급되는 광의 편광상태를 조절하여 타원편광된 광의 장축이 액정패널 하부에 배치되는 편광판의 광학축과 평행하도록 하여 액정패널에 항상 상대적으로 세기가 강한 광이 공급되도록 함으로써 액정표시소자의 휘도를 향상시킬 수 있게 된다. 이를 위해, 본 발명에서는 도광판의 상면에 일체로 형성되어 도광판의 내부로 전파된 광을 반사한 후 도광판의 상면에서 다시 반사시키는 편광변환부를 형성하여 타원편광된 광의 편광상태를 원하는 상태로 조절하였다. 그러나, 본 발명이 이러한 특정 구조의 편광변환부에만 적용되는 것이 아니라 다양한 구조의 편광변환부에 적용될 수 있을 것이다.As described above, in the present invention, by adjusting the polarization state of the light supplied to the liquid crystal panel, the long axis of the elliptically polarized light is parallel to the optical axis of the polarizer disposed below the liquid crystal panel, The luminance of the liquid crystal display element can be improved. To this end, in the present invention, a polarized light converting unit is integrally formed on the upper surface of the light guide plate and reflects light propagated inside the light guide plate, and then reflects the light back on the upper surface of the light guide plate, thereby controlling the polarization state of the elliptically polarized light. However, the present invention can be applied not only to the polarization conversion portion of this specific structure but also to the polarization conversion portion of various structures.

예를 들면, 보상필름(retadation film)과 같은 광학필름을 도광판 상면에 배치하여 도광판으로부터 출력되는 광을 편광상태를 제1편광판의 광학축에 맞춰 조절할 수 있다. 또한, 도광판의 상면에 일체 또는 별개로 형성되는 돌기 등의 구조를 조절하여 도광판으로부터 출사되는 광을 경로를 변경함으로써 광의 편광상태를 변경할 수 있다.For example, an optical film such as a retraction film may be disposed on the upper surface of the light guide plate to adjust the light output from the light guide plate to match the optical axis of the first polarizer. In addition, the polarization state of light can be changed by adjusting the structure of projections or the like integrally or separately formed on the upper surface of the light guide plate to change the path of the light emitted from the light guide plate.

이와 같이, 본 발명에서는 도광판을 출력하는 광의 편광상태를 변경하여, 액정패널에 공급되는 광의 세기를 최대로 하는 것으로, 도광판으로부터 출력되는 광의 편광상태를 원하는 상태로 변경할 수만 있다면 현재 알려진 모든 광의 편광변환수단을 사용할 수 있을 것이다. 상세한 설명에서는 비록 특정 구조의 편광변환수단을 예를 들어 설명하고 있지만, 이는 하나의 예에 불과한 것으로, 본 발명이 이러한 구조에만 한정되는 것은 아니다.As described above, in the present invention, by changing the polarization state of light output from the light guide plate and maximizing the intensity of light supplied to the liquid crystal panel, it is possible to change the polarization state of the light output from the light guide plate to a desired state, It would be possible to use means. In the detailed description, although the polarization conversion means of a specific structure is described as an example, this is merely an example, and the present invention is not limited to such a structure.

따라서, 본 발명의 권리범위가 상술한 상세한 설명에 의해 정의되는 것이 아니라 첨부하는 특허청구범위에 의해 정의될 것이다.Accordingly, the scope of the present invention is defined by the appended claims rather than by the foregoing description.

100 : 액정표시소자 105a,105b : 편광판
110 : 백라이트 111 : 광원
113 : 도광판 114 : 편광변환부
114a : 반사면 114b : 출사면
117 : 반사판 120 : 프리즘시트
140 : 액정패널100: liquid crystal display elements 105a and 105b:
110: Backlight 111: Light source
113: a light guide plate 114:
114a: Reflective surface 114b: Outgoing surface
117: reflector 120: prism sheet
140: liquid crystal panel

Claims (14)

입력되는 광을 인도하여 상면을 통해 출력하는 도광판 본체; 및
상기 도광판 본체의 상면에 형성되며, 상기 도광판으로 입사되는 광 방향으로 배치되고 상기 도광판 본체의 상면과 미리 설정된 각도로 기울어지며 도광판 내부에서 입사되는 광을 반사하는 반사면과, 상기 도광판 본체의 상면과 미리 설정된 각도로 기울어져 상기 반사면에서 반사된 광을 출사하는 출사면으로 이루어지고 동일한 형상을 갖는 복수의 편광변환부로 구성되며,
상기 출사면을 통해 출사된 광은 도광판 본체의 상면에서 반사되는 것을 특징으로 하는 도광판.A light guide plate main body for guiding input light and outputting the light through an upper surface; And
A reflecting surface that is formed on an upper surface of the light guide plate main body and is disposed in a light direction incident on the light guide plate and that reflects light incident on the upper surface of the light guide plate body at a predetermined angle and enters the light guide plate; And a plurality of polarized light converting sections each of which has the same shape and which has an exit surface that inclines at a preset angle and emits the light reflected from the reflecting surface,
And the light emitted through the exit surface is reflected by the upper surface of the light guide plate main body. 제1항에 있어서, 상기 반사면에서 반사된 광은 S파성분이 장축이고 P파성분이 단축인 타원편광인 것을 특징으로 하는 도광판.The light guide plate according to claim 1, wherein the light reflected from the reflection surface is an elliptically polarized light having an S-wave component on the major axis and a P-wave component on the minor axis. 제1항에 있어서, 상기 반사면은 도광판의 상면에 대하여 16-20°의 각도를 갖는 기울어져 있는 것을 특징으로 하는 도광판.The light guide plate according to claim 1, wherein the reflective surface is inclined at an angle of 16-20 with respect to the upper surface of the light guide plate. 제3항에 있어서, 상기 반사면은 도광판의 상면에 대하여 18°의 각도를 갖는 기울어져 있는 것을 특징으로 하는 도광판.The light guide plate according to claim 3, wherein the reflective surface is inclined at an angle of 18 degrees with respect to the upper surface of the light guide plate. 제1항에 있어서, 상기 출사면은 도광판의 상면에 대하여 108-112°의 각도로 형성되는 것을 특징으로 하는 도광판.The light guide plate according to claim 1, wherein the exit surface is formed at an angle of 108 to 112 degrees with respect to an upper surface of the light guide plate. 제5항에 있어서, 상기 출사면은 도광판의 상면에 대하여 110°의 각도로 형성되는 것을 특징으로 하는 도광판.The light guide plate according to claim 5, wherein the exit surface is formed at an angle of 110 ° with respect to the upper surface of the light guide plate. 제1항에 있어서, 상기 편광변환부는 도광판 본체와 별개로 형성되어 도광판 본체 상면에 부착되는 것을 특징으로 하는 도광판.The light guide plate according to claim 1, wherein the polarized light conversion part is formed separately from the light guide plate main body and attached to the upper surface of the light guide plate main body. 제1항에 있어서, 상기 편광변환부는 도광판 본체와 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 도광판.The light guide plate according to claim 1, wherein the polarization converting unit is formed integrally with the light guide plate main body. 광원;
상기 광원으로부터 입사되는 광을 인도하는 도광판; 및
상기 도광판 본체의 상면에 형성되며, 상기 도광판으로 입사되는 광 방향으로 배치되고 상기 도광판 본체의 상면과 미리 설정된 각도로 기울어지며 도광판 내부에서 입사되는 광을 반사하는 반사면과, 상기 도광판 본체의 상면과 미리 설정된 각도로 기울어져 상기 반사면에서 반사된 광을 출사하는 출사면으로 이루어지고 동일한 형상을 갖는 복수의 편광변환부로 구성되며,
상기 출사면을 통해 출사된 광은 도광판 본체의 상면에서 반사되는 것을 특징으로 하는 백라이트.Light source;
A light guide plate for guiding light incident from the light source; And
A reflecting surface that is formed on an upper surface of the light guide plate main body and is disposed in a light direction incident on the light guide plate and that reflects light incident on the upper surface of the light guide plate body at a predetermined angle and enters the light guide plate; And a plurality of polarized light converting sections each of which has the same shape and which has an exit surface that inclines at a preset angle and emits the light reflected from the reflecting surface,
And the light emitted through the exit surface is reflected by the upper surface of the light guide plate main body. 제9항에 있어서, 상기 도광판 상부에 배치되어 도광판으로부터 출사되는 광을 전반사시키는 프리즘시트를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트.The backlight according to claim 9, further comprising a prism sheet disposed on the light guide plate for totally reflecting light emitted from the light guide plate. 화상이 구현되는 액정패널;
광원;
상기 광원으로부터 입사되는 광을 인도하여 액정패널로 공급하는 도광판;
상기 도광판의 상면에 형성되어 출사되는 광의 편광상태를 변환하며, 동일한 형상을 갖는 복수의 편광변환부; 및
상기 액정패널과 도광판 사이에 배치된 제1편광판으로 구성되며,
상기 편광변환부에 의해 변화된 광은 장축이 제1편광판의 광학축과 평행하고 단축이 제1편광판의 광학축과 수직인 타원편광된 광인 것을 특징으로 하고,
상기 편광변환부는,
상기 도광판 본체의 상면에 형성되며, 상기 광원을 향하는 방향으로 배치되고, 상기 도광판 본체의 상면과 미리 설정된 각도로 기울어지며 도광판 내부에서 입사되는 광을 반사하는 반사면; 및
상기 도광판 본체의 상면과 미리 설정된 각도로 기울어지되 상기 반사면과 다른 각도를 가지며, 상기 반사면에서 반사된 광을 출사하는 출사면으로 이루어지며,
상기 출사면을 통해 출사된 광은 도광판 본체의 상면에서 반사되어 상기 액정패널로 공급되는 것을 특징으로 하는
액정표시소자.A liquid crystal panel in which an image is implemented;
Light source;
A light guide plate for guiding the light incident from the light source and supplying the light to the liquid crystal panel;
A plurality of polarization conversion units formed on an upper surface of the light guide plate and converting the polarization state of light emitted and having the same shape; And
And a first polarizer disposed between the liquid crystal panel and the light guide plate,
Wherein the light changed by the polarization converting unit is an elliptically polarized light whose long axis is parallel to the optical axis of the first polarizing plate and whose short axis is perpendicular to the optical axis of the first polarizing plate,
Wherein the polarization conversion unit comprises:
A reflecting surface which is formed on an upper surface of the light guide plate main body and which is disposed in a direction toward the light source and which is inclined at a predetermined angle with the upper surface of the light guide plate main body and reflects light incident inside the light guide plate; And
And an exit surface that is inclined at a predetermined angle with an upper surface of the light guide panel main body and has an angle different from that of the reflection surface and emits light reflected from the reflection surface,
And the light emitted through the exit surface is reflected by the upper surface of the light guide plate main body and supplied to the liquid crystal panel
Liquid crystal display element. 제11항에 있어서, 상기 제1편광판의 광학축은 평행방향이고 편광된 광의 장축은 S파인 것을 특징으로 하는 액정표시소자.12. The liquid crystal display element according to claim 11, wherein the optical axis of the first polarizer is parallel and the long axis of the polarized light is S-plane. 제11항에 있어서, 상기 액정패널의 상면에 배치되고 상기 제1편광판의 광학축과 수직 광학축을 갖는 제2편광판을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.The liquid crystal display device according to claim 11, further comprising a second polarizer disposed on the upper surface of the liquid crystal panel and having an optical axis and a vertical optical axis of the first polarizer. 삭제delete
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