KR100301936B1 - 광도파로를이용한평판디스플레이 - Google Patents

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Abstract

광 도파로를 이용한 평판 디스플레이가 개시된다. 본 발명에 의한 광 도파로를 이용한 평판 디스플레이는, 광을 발광하는 광원과, 상기 광원에서 발광된 광이 입사되는 복수의 광 도파로와, 상기 복수의 광 도파로가 배치되고 굴절율이 낮은 물질로 형성되어 상기 복수의 광 도파로로 전달되는 광을 전반사시키기 위한 광 도파로 배열 기판과, 상기 복수의 광 도파로 상부에 위치하며 전기장에 따라 굴절율이 변화하는 물질로 된 광 출력 제어부와, 상기 광 출력 제어부 상부에 위치하며 상기 전기장에 의해 상기 복수의 광 도파로를 따라 전파되는 광이 상기 광 출력 제어부를 통과하여 출력될 때 상기 광 출력 제어부를 통과하는 광을 굴절시켜 외부로 출력하는 광 출력부와, 상기 광 출력부 상부에 위치하며 소정의 제어 전압이 인가되는 투명한 전도성 재질로 된 제1전극과, 상기 광 도파로 배열 기판 하부에 위치하며 상기 제1전극과 전기장을 형성하는 전도성 재질로 된 제2전극 및 상기 제1전극 및 상기 제2전극에 상기 소정의 제어 전압을 인가하기 위한 구동부를 포함하여 재생 영상의 해상도를 대폭적으로 증가시킬 수 있으며 광효율이 매우 높고 시야각이 매우 넓은 이점이 있다.

Description

광 도파로를 이용한 평판 디스플레이{Flat panel display using optical waveguide}
본 발명은 평판 디스플레이에 관한 것으로, 특히 재생 영상의 해상도와 광효율이 높은 광도파로를 이용한 평판 디스플레이에 관한 것이다.
현재 모니터 및 텔레비젼의 디스플레이 장치로서 음극선관(cathode ray tube)이 주로 사용되고 있다. 하지만, 음극선관의 과중한 무게 및 부피 때문에 점점 액정 디스플레이나 플라즈마 디스플레이와 같은 경량의 평판 디스플레이가 실용화되어 가고 있다. 그러나, 액정 디스플레이는 제조 단가가 높고 스크린 크기가 제한되는 문제점이 있으며, 플라즈마 디스플레이는 제조단가가 높고 전력 소모가 크다는 문제점이 있다.
이를 해결하기 위하여 광 도파로를 이용한 디스플레이가 등장하였다. 광 도파로는 고강도의 광을 거의 감쇠시키지 않으면서 먼거리까지 전달할 수 있기 때문에 대화면의 디스플레이에 적합하다.
도 1에 종래의 광 도파로를 이용한 평판 디스플레이를 도시하였다.
도 1에 도시된 종래의 광 도파로를 이용한 평판 디스플레이는 광원(미도시)에서 출력된 광이 입사되어 전파되는 코어(15), 코어(15) 상부에 위치하며 코어(15)를 따라 전파되는 광을 전반사시키기 위하여 굴절율이 낮은 물질로 된 클래딩(14), 클래딩(14) 상부에 위치하여 광을 흡수하는 광 흡수층(10), 광 흡수층(10) 상부에 위치하여 소정 전압이 인가되는 제1전극(13), 코어(15) 하부에 위치하여 전기장에 따라 굴절율이 변하는 전기광학 물질층(16), 광을 산란시키기 위한 산란층(17) 및 접지되며 투명재질로 되어 있는 제2전극(18)을 구비하고 있다.
상기와 같이 구성된 종래의 광 도파로를 이용한 평판 디스플레이는 소정의 전압(12)이 제1전극(13)으로 인가되면 제1전극(13)과 제2전극(18) 사이에 전기장(11)이 발생되고 발생된 전기장(11)에 의해 전기광학 물질층(16)의 굴절율이 증가하여 코어(15)를 따라 전파되는 광이 전기광학 물질층(16)을 통과한 후 산란층(17)에서 산란입자와 충돌하여 산란된다. 산란층(17)에서 산란된 광은 투명재질의 제2전극(18)을 통과하여 관찰자가 제2전극(18)을 통과한 광을 인지할 수 있게 된다.
하지만, 상기와 같은 종래의 광 도파로를 이용한 평판 디스플레이에서 산란층(17)은 전 방향으로 산란을 일으키는 작은 입자를 가지고 있기 때문에 입사되는 광이 전방향으로 산란되며 또한, 광속의 상당 부분이 경계면에서 반사된다. 이러한 광의 손실은 전자-광도파로, 열-광도파로, 음향-광도파로 및 자기-광도파로 등의 도파관으로부터의 광속의 출력 방법에 의존하지 않기 때문에 원칙적으로 입사광의 극히 일부만이 화면외부로 방출되어, 효율이 매우 낮은 문제점이 있다.
또한, 상기한 종래의 광 도파로를 이용한 평판 디스플레이는 광출력의 낮은 효율성 때문에 광을 출력하는 도파로 구간을 일정 폭 이하로 감소시킬 수 없어 해상도에 한계가 있는 문제점이 있다.
본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는, 재생 영상의 해상도와 광효율이 높고 시야각이 넓은 광도파로를 이용한 평판 디스플레이를 제공하는 것이다.
도 1은 종래의 광 도파로를 이용한 평판 디스플레이를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 의한 광도파로를 이용한 평판 디스플레이의 디스플레이 패널를 도시한 도면이다.
도 3은 광속의 굴절 다발을 표시한 도 2의 확대도이다.
도 4는 광섬유 배열기판의 정면도이다.
도 5는 도 4의 A부분의 확대도이다.
도 6은 도 5의 단면도이다.
도 7은 광섬유 배열기판의 배면도이다.
도 8은 도 7의 B부분의 확대도이다.
도 9는 클래딩이 없는 원통형 광섬유가 접착 고정된 보호판의 정면도 및 측면도이다.
도 10은 도 9의 C부분 및 D부분의 확대도이다.
도 11은 본 발명에 의한 광 도파로를 이용한 평판 디스플레이의 블록도이다.
도 12a는 계조 조절부를 도시한 도면이고, 도 12b 및 도 12c는 계조 조절기의 상세도를 도시한 도면이다.
도 13은 컬러 디스플레이 패널에 있어서 광섬유 배열 기판의 부분 횡단면도이다.
도 14는 컬러 디스플레이 패널에 있어서 광섬유 배열 기판의 부분 종단면도이다.
도 15는 컬러 디스플레이 패널에 있어서 광섬유 배열 기판의 부분 정면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
20...보호판, 21...클래딩이 없는 원통형 광섬유(광 출력부)
22...액정층, 23...클래딩이 없는 사각형 단면 광섬유(광 도파로)
24...광섬유 배열기판(광 도파로 배열기판),
25...제1전극,
26...제2전극, 27...광접착제.
상기 과제를 이루기 위하여 본 발명에 의한 광 도파로를 이용한 평판 디스플레이는, 광을 발광하는 광원; 상기 광원에서 발광된 광이 입사되는 복수의 광 도파로(23); 상기 복수의 광 도파로의 하부에 배치되고 상기 광 도파로(23) 보다 굴절율이 낮은 물질로 형성되어 상기 복수의 광 도파로로 전달되는 광을 전반사시키기 위한 광 도파로 배열 기판(24); 상기 복수의 광 도파로 상부에 위치하며 전기장에따라 상기 광 도파로(23) 보다 굴절율이 작아지거나 커지는 액정층(22); 상기 액정층(22) 상부에 위치하며 상기 전기장에 의해 상기 복수의 광 도파로(23)를 따라 전파되는 광이 상기 액정층(22)을 통과하여 출력될 때 상기 액정층(22)을 통과하는 광을 굴절시켜 외부로 출력하는 광 출력부(21); 상기 광 출력부(21)의 상부에 위치하며 소정의 제어 전압이 인가되는 투명한 전도성 재질로 된 제1전극(25); 상기 광 도파로 배열 기판(24) 하부에 상기 제1전극(25)과 상호 정면으로 마주보지 않도록 엇갈리게 위치하며 상기 제1전극과 전기장을 형성하는 전도성 재질로 된 제2전극(26); 및 상기 제1전극(25) 및 상기 제2전극(26)에 상기 소정의 제어 전압을 인가하기 위한 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 복수의 광 도파로는 클래딩이 없는 사각형 단면 광섬유로 된 것이 바람직하다.
또, 상기 광 출력부는 클래딩이 없는 복수의 원통형 광섬유로 된 것이 바람직하다.
또한, 상기 광 도파로를 이용한 평판 디스플레이는, 상기 제1전극이 형성되어 있는 투명재질의 보호판을 더 포함하고, 상기 보호판은 상기 광출력부와 광접착제에 의해 결합되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 컬러를 표시하기 위하여 상기 광원은 삼원색의 광을 발광하는 광원이며, 상기 복수의 광 도파로는 상기 광원에서 발광하는 삼원색의 광을 각각 전파시키기 위하여 3개의 광 도파로가 적층되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 컬러를 표시하기 위하여 상기 광원은 백색 광원이며, 상기 복수의 광도파로는 3개의 광 도파로가 적층되어 있고, 상기 3개의 광 도파로 전면에는 삼원색 칼러필터가 구비되어 상기 복수의 광도파로가 상기 백색 광원에서 발광하는 광을 삼원색 광으로 전파시키는 것이 바람직하다.
또한, 상기 광 도파로를 이용한 평판 디스플레이는 상기 광원에서 출력되는 광의 밝기를 조정하는 계조 조절장치가 상기 광원과 상기 복수의 광 도파로 사이에 더 구비되며, 상기 계조 조절장치에서 출력되는 광의 밝기는 상기 구동부에서 출력되는 광 밝기 제어신호에 따라 제어되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 계조 조절장치는, 상기 광원에서 발광된 광이 입사되는 광 도파로; 상기 광 도파로가 배치되고 굴절율이 낮은 물질로 형성되어 상기 광 도파로로 전달되는 광을 전반사시키기 위한 광 도파로 배열 기판; 상기 광 도파로 및 상기 광 도파로 배열 기판 사이에 위치하며 전기장에 따라 굴절율이 변화하는 물질로 된 광 투과 제어부; 상기 광 투과 제어부 하부에 위치하며 상기 전기장에 의해 상기 광 도파로로 전달되는 광이 상기 광 투과 제어부를 투과될 때 상기 광 투과 제어부를 투과하는 광을 흡수하기 위한 광 흡수층; 상기 광 도파로 상부에 위치하며 상기 구동부로부터 소정의 광 밝기 제어 신호가 인가되는 전도성 재질로 된 제3전극 및 제4전극; 상기 광 흡수층과 상기 광 도파로 배열 기판 사이에 위치하며 상기 제3전극 및 상기 제4전극과 각각 전기장을 형성하는 전도성 재질로 된 제5전극; 및 상기 광 도파로, 상기 제3전극 및 상기 제4전극 상부에 위치하여 상기 광 도파로의 광을 전반사시키기 위한 보호판을 구비하는 소정수의 계조조절기가 직렬로 형성된 복수의 계조조절부를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 계조 조절장치에서 출력되는 광의 밝기를 미세하게 조정하기 위하여 상기 계조 조절부에 있는 상기 복수의 계조조절기의 광 투과 제어부의 면적은 각각 상이한 것이 바람직하다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 의한 광 도파로를 이용한 평판 디스플레이에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 의한 광 도파로를 이용한 평판 디스플레이의 디스플레이 패널을 도시한 도면이다.
도 2에 도시된 본 발명에 의한 광 도파로를 이용한 평판 디스플레이의 디스플레이 패널은,
광원(미도시)에서 발광된 광이 입사되는 복수의 광 도파로와, 광 도파로의 하부에 배치되어 전달되는 광을 전반사시키기 위한 광 도파로 배열 기판, 복수의 광 도파로 상부에 위치하며 전기장에 따라 광 도파로 보다 굴절율이 작아지거나 커지는 액정층(22)을 포함한다. 여기서, 광 도파로는 클래딩이 없는 사각형 단면 광섬유(23)이며, 광 도파로 배열기판은 굴절율이 사각형 단면 광섬유(23)보다 낮은 물질로 형성되어 사각형 단면 광섬유(23)를 따라 전파되는 광을 전반사시키기 위한 광 섬유 배열 기판(24)으로 되어 있다.
액정층(22) 상부에는 전기장에 의한 굴절율의 변화에 의하여 사각형 단면 광섬유(23)로 전파되는 광이 액정층(22)을 투과하여 출력될 때, 액정층(22)을 투과하는 광을 굴절시켜 외부로 출력하는 광 출력부가 위치되어 있다. 이러한 광 출력부는 클래딩이 없는 복수의 원통형 광섬유(21)로 되어 있다.
또, 원통형 광섬유(21)의 상부에는 소정의 제어 전압(+V)이 인가되는 투명한 전도성 재질로 된 제1전극(25)이 위치되며, 광섬유 배열 기판(24) 하부에는 제1전극(25)과 전기장을 형성하는 투명한 전도성 재질로 된 제2전극(26)이 위치된다. 이때, 제1전극(25)과 제2전극(26)은 상호 정면으로 마주보지 않도록 엇갈리게 위치된다.
또한, 제1전극(25)이 형성되어 있는 투명재질의 보호판(20)이 원통형 광섬유(21)와 광접착제(27)에 의해 결합되어 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 광 도파로를 이용한 평판 디스플레이의 동작을 도 3에 도시된 디스플레이 패널을 중심으로 설명하기로 한다. 도 3은 도 2의 확대도로서, n0은 대기의 굴절율, n1은 클래딩이 없는 사각형 단면 광섬유(23)의 굴절율, n3은 광섬유 배열기판(24)의 굴절율, n4는 전기장이 인가되지 않은 경우의 액정층(22)의 굴절율, n4'는 전기장이 인가된 경우의 액정층(22)의 굴절율, n5는 클래딩이 없는 원통형 광섬유(21)의 굴절율, n6은 보호판(20)과 광접착제(27)의 굴절율이다.
도 3을 참조하면, 디스플레이 패널 외부의 광원(미도시)으로부터 입사된 광은 도파로의 전반사 조건을 만족시키면서 사각형 단면 광섬유(23)를 통해 진행하게 된다. 반사는 사각형 단면 광섬유(23)의 굴절율(n1)과 비교하여 상대적으로 낮은 굴절율(n3, n4)을 각각 가진 광섬유 배열기판(24)과 액정층(22)에 의해 이루어진다.
한편, 제1전극(25) 및 제2전극(26)에 소정 전압(+V, -V)이 인가되면 광속의 전파 방향에 소정 방향으로 비스듬하게 전기장이 형성된다. 이것은 사각형 단면 광섬유(23) 상부에 있는 액정층(22)의 굴절율을 급격히 증가시켜 n4'≥ 1.1n1의 조건을 형성하여 전반사 조건을 깨뜨리면서 광속은 거의 전부가 사각형 단면 광섬유(23)로부터 작은 굴절각을 가지고 액정층(22)으로 투과되어 액정층(22)의 굴절율(n4) 보다 큰 굴절율(n5)을 가진 원통형 광섬유(21)의 측면으로 입사된다. 이때, 도 3에 도시된 바와 같이 제1전극(25)과 제2전극(26)이 엇갈리게 위치됨에 따라 전기장은 비스듬하게 형성되므로, 굴절율이 변화하는 액정층(22) 영역 역시 비스듬하게 형성된다. 따라서, 사각형 단면 광섬유(23)를 비스듬하게 전반사되면서 전파된 광은 액정층(22)에서 굴절되더라도 제1전극(25)에서 벗어난 지점으로 출력되므로 제1전극(25)의 경계에서 광이 반사되거나 산란되는 것을 방지할 수 있다. 이로써 광 효율을 높일 수 있다.
이때 원통형 광섬유(21)의 굴절율(n5)을 적절히 선택하여 광속이 원통형 광섬유(21)의 반대편 근처에 모이도록 한다. 원통형 광섬유(21)에서 굴절되면서 집광된 광속은 작은 굴절율(n6)을 갖는 광접착제(27)와 보호판(20)을 통하여 큰 발산각으로 보호판(20) 밖으로 완전히 출력된다.
한편, n1의 굴절율을 가진 광 도파로가 n4의 굴절율을 가진 액정층으로 덮혀 있을 때 광 도파로 내부를 진행하는 광의 전반사 조건은 수학식 1과 같다.
여기서 θc는 임계각이라고 하며 이 각도보다 큰 입사각(θ)을 갖는 광은 도파로의 계면에서 반사된다. 1.65의 굴절율을 갖는 도파로 위에 굴절율 1.45의 액정이 형성되어 있을 때 도파로 내부의 광은 임계각보다 큰 입사각 범위 내에서 도파로를 빠져 나가지 못한다. 그러나 액정층 외부로부터 전압이 인가되면 액정층에 전기장이 가해져 액정층의 굴절율이 약 20% 증가하여 1.74가 된다. 이때 액정층의 굴절율이 도파로의 굴절율보다 커지기 때문에 도파로 내의 광은 액정층을 투과해서 외부로 출력되는 것이다.
도 4는 클래딩이 없는 사각형 단면 광섬유가 배열된 디스플레이 패널의 광섬유 배열기판(24)의 정면도를 도시한 도면이고, 도 5는 도 4의 A부분의 확대도이며, 도 6은 도 5의 단면도이다. 도 5 및 도 6을 참조하면, 광섬유 배열기판(24)의 수직으로 형성된 사각 홈에 클래딩이 없는 사각형 단면 광섬유(23)가 배열되어 있고 그 위에 액정층(22)이 형성되어 있으며, 광섬유 배열기판(24)의 하부에는 제2전극(26)이 형성되어 있다.
도 7은 광섬유 배열기판(24)의 배면도이고, 도 8은 도 7의 B부분의 확대도이다. 도 7 및 도 8을 참조하면, 제2전극(26)이 광섬유 배열기판(24)에 수평으로 형성되어 있다.
도 9는 클래딩이 없는 원통형 광섬유(21)가 접착 고정된 보호판(20)의 정면도 및 측면도이고, 도 10은 도 9의 C부분 및 D부분의 확대도이다. 도 9 및 도 10을참조하면, 클래딩이 없는 원통형 광섬유(21)가 광접착제(27)에 의해 제1전극(25)이 형성되어 있는 투명재질의 보호판(20)과 결합되어 있다.
도 11은 본 발명의 실시예에 의한 광 도파로를 이용한 평판 디스플레이의 블록도이다. 도 11을 참조하면, 본 발명에 의한 광도파로를 이용한 평판 디스플레이는 광을 발광하는 광원(36)과, 광원(36)에서 출력되는 광의 밝기를 조절하기 위한 계조 조절장치(34)와, 계조 조절장치(34)에서 출력되는 광을 입력하여 표시하기 위한 디스플레이 패널(32) 및 영상 신호에 따라 디스플레이 패널(32) 및 계조 조절장치(34)에 제어 신호들(C1, C2)을 인가하기 위한 구동부(30)를 구비하고 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 광 도파로를 이용한 평판 디스플레이는 광원(36)에서 출력된 광의 밝기가 구동부(30)의 광 밝기 제어 신호(C1)에 따라 계조 조절장치(34)에서 조절되고, 계조 조절장치(34)를 통과한 광은 구동부(30)의 제어 신호 (C2)에 따라 순차적으로 디스플레이 패널(32)에 표시된다. 여기서 디스플레이 패널(32)의 동작은 도 3을 참조하여 설명한 동작과 동일하므로 생략하기로 한다.
한편 상기 계조 조절장치(34)는 도 12a와 같은 계조 조절부를 복수개 구비하고 있다. 도 12a에 도시된 계조 조절부는, 광원(36)에서 발광된 광이 입사되는 클래딩이 없는 사각형 단면 광섬유(44)와, 사각형 단면 광섬유(44)가 배치되고 굴절율이 낮은 물질로 형성되어 사각형 단면 광섬유(44)로 전파되는 광을 전반사시키기 위한 광섬유 배열 기판(46)과, 사각형 단면 광섬유(44) 및 광섬유 배열 기판(46) 사이에 위치하며 전기장에 따라 굴절율이 변화하는 물질로 되어 있어 광 투과 제어부의 역할을 하는 액정층(48)과, 액정층(48) 하부에 위치하며 인가된 전기장에 의해 사각형 단면 광섬유(44)로 전파되는 광이 액정층(48)으로 투과될 때 액정층(48)으로 투과되는 광을 흡수하기 위한 광 흡수층(50)과, 사각형 단면 광섬유(44) 상부에 위치하며 구동부(30)로부터 소정의 광 밝기 제어 신호(C1)가 인가되는 전도성 재질로 된 제3전극(40) 및 제4전극(41)과, 광 흡수층(50) 및 광섬유 배열 기판(46) 사이에 위치하며 제3전극(40), 제4전극(41)과 각각 전기장을 형성하는 전도성 재질로 된 제5전극(52) 및 사각형 단면 광섬유(44)와 제3전극(40) 및 제4전극(41) 상부에 위치하여 사각형 단면 광섬유(44)로 전파되는 광을 전반사시키기 위한 보호판(42)을 구비하는 4개의 계조조절기(53, 54, 55, 56)를 구비하고 있다.
또한, 상기 계조 조절장치(34)에서 출력되는 광의 밝기를 미세하게 조정하기 위하여 계조 조절부에 있는 4개의 계조조절기(53, 54, 55, 56)의 액정층(48)의 면적은 각각 상이하게 형성되어 있다.
상기와 같이 구성된 계조 조절장치(34)의 동작을 도 12a, 도 12b 및 도 12c를 참조하여 설명하기로 한다.
도 12b는 제3전극(40)에는 아무런 전압도 인가되지 않고 제4전극(41)에는 소정의 양전압(+V), 제5전극(52)에는 소정의 음전압(-V)이 인가되는 경우의 계조 조절기를 도시한 도면으로서, 액정층(48)의 분자배열 방향이 사각형 단면 광섬유(44) 배열 방향과 평행하게 되어 전반사 조건의 굴절율을 갖게 되므로, 광원(36)으로부터 입사된 광이 전반사에 의해 사각형 단면 광섬유(44)를 따라 전파된다. 도 12c는 제4전극(41)에는 아무런 전압도 인가되지 않고 제3전극(40)에는 소정의양전압(+V), 제5전극(52)에는 소정의 음전압(-V)이 인가되는 경우의 계조조절기를 도시한 도면으로서, 인가된 전압에 의해 액정층(48)의 액정의 분자 배열 방향이 90도 변화되어 액정층(48)의 굴절율이 급격히 증가하므로 액정층(48)에서 반사되는 광이 반사되지 못하고 액정층(48)을 투과하여 광 흡수층(50)에서 흡수된다. 이와 같이 사각형 광섬유(44)를 따라 전파되는 광의 일부가 액정층(48)을 투과하여 광 흡수층(50)에서 흡수됨으로써 전파되는 광의 밝기가 조절되어 광의 계조가 조절된다. 그리고 일단 광의 계조가 조절된 후, 도 12b와 같이 제3전극(40)에는 아무런 전압도 인가하지 않고 제4전극(41)에는 소정의 양전압(+V), 제5전극(52)에는 소정의 음전압(-V)을 인가하여 액정층(48)이 다시 전반사 조건의 굴절율을 갖도록 한다.
한편, 광의 계조를 미세하게 조절하기 위하여 4개의 계조 조절기(53, 54, 55, 56)의 액정층이 각각 상이한 면적을 갖도록 형성한다. 또한, 계조 조절기를 더 많이 형성시키면 더욱더 미세하게 광의 계조를 조절할 수 있다.
도 13은 컬러를 표시하기 위한 컬러 디스플레이 패널에 있어서 광섬유 배열기판의 부분 횡단면도로서, 3개의 클래딩이 없는 사각형 단면 광섬유(62, 64, 66)가 광섬유 배열기판(68)의 사각 홈에 적층된 상태로 배열되어 있으며, 상기 사각형 단면 광섬유(62) 상부에는 액정층(60)이 형성되어 있고, 전극(70)이 광섬유 배열기판(68) 하부에 형성되어 있다. 액정층(60) 상부의 클래딩이 없는 원통형 광섬유 및 보호판등의 구조는 도 2의 디스플레이 패널의 구조와 동일하므로 생략하기로 한다.
도 14는 컬러를 표현하기 위한 컬러 디스플레이 패널에 있어서 광섬유 배열기판의 부분 종단면도이고, 도 15는 부분 정면도이다. 여기서 참조부호 72는 계조 조절장치(34)와 연결되어 계조 조절장치(34)의 광이 입사되는 3개의 사각형 단면 광섬유이다.
컬러를 표시하기 위한 본 발명에 의한 컬러 디스플레이 패널은 삼원색 광을 발광하는 광원(미도시)에서 출력된 삼원색 광이 3개의 적층된 클래딩이 없는 사각형 단면 광섬유(62, 64, 66)로 각각 입사되고, 3개의 상기 사각형 단면 광섬유(62, 64, 66)로 각각 입사되어 전파된 삼원색 광이 도 3을 참조하여 설명된 바와 같이 전기장에 의해 액정층(60)의 굴절율이 증가하면서 클래딩이 없는 원통형 광섬유 및 보호판을 통과하여 외부로 출력되어 디스플레이 패널에 원하는 영상이 컬러로 표시된다.
또한, 컬러를 표시하기 위하여 광원으로서 백색 광원을 사용하고, 3개의 적층된 클래딩이 없는 사각형 단면 광섬유(62, 64, 66) 전면에 각각 해당 색의 컬러필터를 구비하여, 3개의 적층된 클래딩이 없는 사각형 단면 광섬유(62, 64, 66)를 통하여 삼원색 광을 전파시킴으로써 디스플레이 패널에 원하는 영상을 컬러로 표시할 수도 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의한 광 도파로를 이용한 평판 디스플레이는 재생 영상의 해상도를 대폭적으로 증가시킬 수 있으며 광효율이 매우 높고 시야각이 매우 넓은 이점이 있다.

Claims (9)

  1. 광을 발광하는 광원;
    상기 광원에서 발광된 광이 입사되는 복수의 광 도파로(23);
    상기 복수의 광 도파로의 하부에 배치되고 상기 광 도파로(23) 보다 굴절율이 낮은 물질로 형성되어 상기 복수의 광 도파로로 전달되는 광을 전반사시키기 위한 광 도파로 배열 기판(24);
    상기 복수의 광 도파로 상부에 위치하며 전기장에 따라 상기 광 도파로(23) 보다 굴절율이 작아지거나 커지는 액정층(22);
    상기 액정층(22) 상부에 위치하며 상기 전기장에 의해 상기 복수의 광 도파로(23)를 따라 전파되는 광이 상기 액정층(22)을 통과하여 출력될 때 상기 액정층(22)을 통과하는 광을 굴절시켜 외부로 출력하는 광 출력부(21);
    상기 광 출력부(21)의 상부에 위치하며 소정의 제어 전압이 인가되는 투명한 전도성 재질로 된 제1전극(25);
    상기 광 도파로 배열 기판(24) 하부에 상기 제1전극(25)과 상호 정면으로 마주보지 않도록 엇갈리게 위치하며 상기 제1전극과 전기장을 형성하는 전도성 재질로 된 제2전극(26); 및
    상기 제1전극(25) 및 상기 제2전극(26)에 상기 소정의 제어 전압을 인가하기 위한 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 도파로를 이용한 평판 디스플레이.
  2. 제1항에 있어서, 상기 복수의 광 도파로는 클래딩이 없는 사각형 단면 광섬유로 된 것을 특징으로 하는 광 도파로를 이용한 평판 디스플레이.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광 출력부는 클래딩이 없는 복수의 원통형 광섬유(21)로 된 것을 특징으로 하는 광 도파로를 이용한 평판 디스플레이.
  4. 제1항에 있어서, 상기 광 도파로를 이용한 평판 디스플레이는, 상기 제1전극이 형성되어 있는 투명재질의 보호판을 더 포함하고, 상기 보호판은 상기 광출력부와 광접착제에 의해 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 광 도파로를 이용한 평판 디스플레이.
  5. 제1항에 있어서, 컬러를 표시하기 위하여 상기 광원은 삼원색의 광을 발광하는 광원이며, 상기 복수의 광 도파로는 상기 광원에서 발광하는 삼원색의 광을 각각 전파시키기 위하여 3개의 광 도파로가 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 광 도파로를 이용한 평판 디스플레이.
  6. 제1항에 있어서, 컬러를 표시하기 위하여 상기 광원은 백색 광원이며, 상기 복수의 광 도파로는 3개의 광 도파로가 적층되어 있고, 상기 3개의 광 도파로 전면에는 삼원색 칼러필터가 구비되어 상기 복수의 광도파로가 상기 백색 광원에서 발광하는 광을 삼원색 광으로 전파시키는 것을 특징으로 하는 광 도파로를 이용한 평판 디스플레이.
  7. 제1항에 있어서, 상기 광원에서 출력되는 광의 밝기를 조정하는 계조 조절장치가 상기 광원과 상기 복수의 광 도파로 사이에 더 구비되며, 상기 계조 조절장치에서 출력되는 광의 밝기는 상기 구동부에서 출력되는 광 밝기 제어신호에 따라 제어되는 것을 특징으로 하는 광 도파로를 이용한 평판 디스플레이.
  8. 제1항에 있어서, 상기 계조 조절장치는,
    상기 광원에서 발광된 광이 입사되는 광 도파로; 상기 광 도파로가 배치되고 굴절율이 낮은 물질로 형성되어 상기 광 도파로로 전달되는 광을 전반사시키기 위한 광 도파로 배열 기판; 상기 광 도파로 및 상기 광 도파로 배열 기판 사이에 위치하며 전기장에 따라 굴절율이 변화하는 물질로 된 광 투과 제어부; 상기 광 투과 제어부 하부에 위치하며 상기 전기장에 의해 상기 광 도파로로 전달되는 광이 상기 광 투과 제어부를 투과될 때 상기 광 투과 제어부를 투과하는 광을 흡수하기 위한 광 흡수층; 상기 광 도파로 상부에 위치하며 상기 구동부로부터 소정의 광 밝기 제어 신호가 인가되는 전도성 재질로 된 제3전극 및 제4전극; 상기 광 흡수층과 상기 광 도파로 배열 기판 사이에 위치하며 상기 제3전극 및 상기 제4전극과 각각 전기장을 형성하는 전도성 재질로 된 제5전극; 및 상기 광 도파로, 상기 제3전극 및 상기 제4전극 상부에 위치하여 상기 광 도파로의 광을 전반사시키기 위한 보호판을 구비하는 소정수의 계조조절기가 직렬로 형성된 복수의 계조조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 도파로를 이용한 평판 디스플레이.
  9. 제8항에 있어서, 상기 계조 조절장치에서 출력되는 광의 밝기를 미세하게 조정하기 위하여 상기 계조 조절부에 있는 상기 복수의 계조조절기의 광 투과 제어부의 면적이 각각 상이한 것을 특징으로 하는 광 도파로를 이용한 평판 디스플레이.
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