KR100301939B1 - 광섬유 출력부를 구비한 광도파로 평판 디스플레이 패널 - Google Patents

Abstract

광섬유 출력부를 구비한 광도파로 평판 디스플레이 패널이 제공된다. 상기 광섬유 출력부를 구비한 광도파로 평판 디스플레이 패널은, 외부로부터 광이 입사되어 전파되는 복수의 광도파로와, 상기 복수의 광도파로가 배열되는 하부 기판과, 상기 광도파로 상부에 위치하며 전기장에 따라 굴절율이 변화하는 물질로 된 광출력 제어부와, 상기 광출력 제어부를 통과하는 광을 입사하여 외부로 출력하는 광 출력부 및 소정의 제어 전압이 인가되어 상기 광출력 제어부에 전기장을 인가하는 제1전극과 제2전극을 구비하는 광도파로를 이용한 평판 디스플레이에 있어서, 상기 광 출력부는, 소정의 각도로 경사지게 배치되고 서로 평행하게 배열되어 있으며 짧은 길이를 갖는 복수의 광섬유를 구비하여, 광도파로 디스플레이 내부에 갇히는 광을 외부로 출력시킬 수 있으며 기존에 제안된 다른 광 출력부를 구비한 광도파로 평판 디스플레이보다 광손실이 작고 시야각이 넓은 이점이 있다.

Description

광섬유 출력부를 구비한 광도파로 평판 디스플레이 패널{Optical waveguide flat panel display panel having optical fiber output portion}

본 발명은 평판 디스플레이에 관한 것으로, 특히 광도파로를 이용한 평판 디스플레이에 관한 것이다.

현재 컴퓨터 모니터 및 텔레비젼의 디스플레이 장치로서 음극선관이 주로 사용되고 있다. 음극선관은 제조 기술이 매우 안정화되어 있으며 디스플레이 장치로서 우수한 성능을 갖고 있다. 그러나, 음극선관으로 대화면의 디스플레이 장치를 제작할 경우 화면의 크기에 따라 디스플레이 장치의 무게와 부피가 급격히 증가하기 때문에 음극선관을 대체하기 위한 여러가지 기술들이 개발되고 있다.

최근 휴대형을 중심으로 액정 디스플레이가 채용되고 있으며 실내용 대화면 장치로서 플라즈마 디스플레이나 프로젝션 디스플레이가 점점 채용되고 있다. 하지만, 액정디스플레이는 가격이 비싸고 스크린 크기를 크게하기가 어렵다는 단점이 있으며, 플라즈마 디스플레이는 제조원가와 전력 소모가 높다는 단점이 있고, 프로젝션 디스플레이는 대화면을 얻기 위해 긴 투사 길이를 필요로 한다는 단점이 있다.

상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 광도파로를 이용한 평판 디스플레이가 제안되었다. 광도파로는 광을 거의 감쇄시키지 않고 먼 거리까지 전달할 수 있고, 전력 소모도 작으며 무게가 가볍고 부피가 작기 때문에 대화면의 평판 디스플레이에 적합하다.

기존에 제안된 광도파로를 이용한 평판 디스플레이 장치에 있어서 광도파로 디스플레이 패널의 구조는 도 1과 같다.

도 1은 미국특허 제5,596,671호에 개시되어 있는 광도파로를 이용한 평판 디스플레이 패널로서, 광원(미도시)에서 출력된 광이 입사되어 전파되는광도파로(13)와, 광도파로(13) 하부에 위치하며 광도파로(13)를 따라 전파되는 광을 전반사시키기 위하여 굴절률이 낮은 물질로 된 클래딩(14)과, 클래딩(14) 하부에 위치하여 광을 흡수하는 광흡수층(15)과, 광흡수층(15) 하부에 위치하여 소정의 전압이 인가되는 제1전극(16)과, 광도파로(13) 상부에 위치하여 전기장에 따라 굴절률이 변하는 전기광학 물질층(12)과, 광을 산란시키기 위한 산란층(11) 및 접지되며 투명재질로 되어 있는 제2전극(10)을 구비하고 있다.

상기와 같이 구성된 종래의 광도파로를 이용한 평판 디스플레이 패널에서는, 제1전극(16)과 제2전극(10)에 소정의 전압이 인가되면 전기광학 물질층(12)의 굴절률이 증가하여 광도파로(13)를 따라 전파되는 광이 광도파로(13) 밖으로 빠져나오게 되는데, 이 때 광도파로(13)를 벗어난 광은 매우 낮은 각도로 출력되기 때문에 광출력부인 산란층(11)이 없다면 대부분의 광이 공기중으로 나오지 못하고 내부에서 재반사되며 외부로 출력된다고 해도 시야각이 매우 좁아지는 문제가 있다.

한편, 도 2는 SID(Society for Information Display) '98 다이제스트 1022 쪽에 개시되어 있는 종래의 광도파로를 이용한 평판 디스플레이 패널로서, 광원(20)과, 광도파로(23)와, 제1전극(24)과, 제2전극(26)과, 광 스위치(22)와, 반사부(25) 및 백플레이트(21)를 구비하고 있다.

도 2에 도시된 광도파로를 이용한 평판 디스플레이에서는 광 스위치(22)의 상태에 따라 해당 위치에 배치된 반사부(25)의 위치가 제2전극(26)에서 제1전극(24)으로 이동하여 광도파로(23)를 따라 전파되는 광이 반사부(25)에 반사되어 광도파로(23) 밖으로 빠져나가게 된다.

하지만, 도 1에 도시된 광도파로를 이용한 평판 디스플레이 패널에서는 산란층을 광출력부로서 사용하여, 산란층으로 진입한 광이 산란층 내부의 미세한 입자들에 의해 여러 각도로 굴절되는 현상을 이용한 것으로서, 제조 방법이 용이하다는 장점이 있으나 사용가능한 입자의 종류가 제한되어 있으며 산란층 내에서 산란된 광중 상당량은 다시 디스플레이 내부로 반사되어 들어가므로 디스플레이 장치의 최종 광출력 효율이 낮아지는 문제점이 있다.

또한, 도 2에 도시된 광도파로를 이용한 평판 디스플레이 패널에서는 반사판을 광출력부로서 사용하여, 출력층에 들어온 광을 거의 모두 반사시킬 뿐만 아니라 반사되는 각도를 관찰자 방향으로 고정하여 출력 효율이 매우 높은 장점이 있지만, 화소 크기에 근접하는 미세한 반사판을 디스플레이 내부에 설치하는 공정이 매우 어려울 뿐만 아니라 반사판의 재질에 따라 효율이 크게 달라지며 반사판 표면의 광 반사율이 모든 화소에 걸쳐 균일해야 한다는 까다로운 조건이 따르는 문제점이 있다.

본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는, 종래의 광도파로 디스플레이의 광출력부인 산란층이나 반사판보다 광 출력 효율이 높고 시야각이 넓은 광섬유 출력부를 구비한 광도파로 평판 디스플레이 패널을 제공하는 것이다.

도 1 내지 도 2는 종래의 광도파로를 이용한 평판 디스플레이 패널을 도시한 도면이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 의한 광섬유 출력부를 구비한 광도파로 평판 디스플레이 패널을 도시한 도면이다.

도 4는 도 3에 도시된 광섬유 출력부의 상세도이다.

도 5는 도 4에 도시된 광섬유 출력부에 구비된 광섬유를 도시한 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

30...제2전극, 32...상부기판,

34...광섬유 출력부, 36...광출력 제어부,

38...광도파로, 40...하부기판,

42...제1전극.

상기 과제를 이루기 위하여 본 발명에 의한 광섬유 출력부를 구비한 광도파로 평판 디스플레이 패널은, 외부로부터 광이 입사되어 전파되는 복수의 광도파로와, 상기 복수의 광도파로가 배열되는 하부 기판과, 상기 광도파로 상부에 위치하며 전기장에 따라 굴절율이 변화하는 물질로 된 광출력 제어부와, 상기 광출력 제어부를 통과하는 광을 입사하여 외부로 출력하는 광 출력부 및 소정의 제어 전압이 인가되어 상기 광출력 제어부에 전기장을 인가하는 제1전극과 제2전극을 구비하는 광도파로를 이용한 평판 디스플레이에 있어서, 상기 광 출력부는, 소정의 각도로 경사지게 배치되고 서로 평행하게 배열되어 있으며 짧은 길이를 갖는 복수의 광섬유를 구비하는 광섬유 출력부인 것을 특징으로 한다.

상기 광 출력부에 구비된 상기 각 광섬유는 중심부에 위치하는 상대적으로 굴절율이 높은 코어와 상기 코어를 감싸고 있는 상대적으로 굴절율이 낮은 클래딩을 구비하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 광 출력부에 구비된 상기 복수의 광섬유는 상기 광출력 제어부의 전면에 걸쳐서 형성된 하나의 광섬유 다발을 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 광 출력부에 구비된 상기 각 광섬유의 단면은 상기 광섬유의 중심축과 소정의 각도를 이루도록 형성되며 상기 광섬유의 상하 단면은 서로 평행하게 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 광 출력부에 구비된 상기 광섬유의 단면과 상기 광섬유의 중심축이 이루는 각도는, 상기 광도파로를 빠져나와 상기 광출력 제어부를 통과한 광의 진행 방향과 상기 광섬유의 중심축 방향이 평행이 되도록 하는 각도인 것이 바람직하다.

또한, 상기 광 출력부에 구비된 상기 각 광섬유의 출사면은 광을 산란시키는특성을 가지고 있으며 상기 출사면의 표면이 거칠수록 산란 효과가 증가하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 광 출력부에 구비된 상기 각 광섬유의 단면적은 디스플레이의 한개의 화소의 면적보다 상당히 작은 것이 바람직하다.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 의한 광섬유 출력부를 구비한 광도파로 평판 디스플레이 패널에 대해 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 의한 광섬유 출력부를 구비한 광도파로 평판 디스플레이 패널을 도시한 도면이다. 도 3에 도시된 본 발명의 실시예에 의한 광섬유 출력부를 구비한 광도파로 평판 디스플레이 패널은, 외부로부터 광이 입사되어 전파되는 복수의 광도파로(38)와, 복수의 광도파로(38)가 배열되는 하부 기판(40)과, 광도파로(38) 상부에 위치하며 전기장에 따라 굴절율이 변화하는 물질로 된 광출력 제어부(36)와, 광출력 제어부(36)를 통과하는 광을 입사하여 외부로 출력하는 광섬유 출력부(34) 및 소정의 제어 전압이 인가되어 광출력 제어부(36)에 전기장을 인가하는 제1전극(42)과 제2전극(30)을 구비하고 있다.

상기 광섬유 출력부(34)는, 도 4에 도시된 바와 같이 소정의 각도로 경사지게 배치되고 서로 평행하게 배열되어 있으며 짧은 길이를 갖는 복수의 광섬유를 구비하고 있다. 또한, 상기 복수의 광섬유는 광출력 제어부(36)의 전면에 걸쳐서 형성된 하나의 광섬유 다발을 포함하는 것이 바람직하다.

광섬유 출력부(34)에 구비된 각 광섬유는 중심부에 위치하는 상대적으로 굴절율이 높은 코어(미도시)와 코어를 감싸고 있는 상대적으로 굴절율이 낮은클래딩(미도시)을 구비하고 있다. 한편, 도 5(a)에 도시된 바와 같이 각 광섬유(50)의 단면(52)은 광섬유(50)의 중심축(54)과 소정의 각도(θ)를 이루도록 형성되며 광섬유(50)의 상하 단면은 서로 평행하게 형성되어 있다.

상기에서 광섬유(50)의 단면(52)과 광섬유(50)의 중심축이 이루는 각도(θ)는, 광도파로(38)를 빠져나와 광출력 제어부(36)를 통과한 광의 진행 방향과 광섬유(50)의 중심축(54) 방향이 평행이 되도록 하는 각도인 것이 바람직하다.

또한, 도 5(b)에 도시된 바와 같이 광섬유(50)의 출사면(52)은 광을 산란시키는 특성을 가지고 있으며 출사면(52)의 산란 효과를 더욱 증대시키기 위하여 표면을 거칠게 연마할 수도 있다. 한편, 광섬유(50)의 단면적을 디스플레이의 한개의 화소의 면적보다 상당히 작게 형성하여 여러개의 광섬유가 한 화소를 이루도록 하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 광섬유 출력부를 구비한 광도파로 평판 디스플레이 패널에서, 제1전극(42)과 제2전극(30)에 전압이 인가되면 광출력 제어부(36)의 소정 위치에 전기장이 인가되어 광출력 제어부(36)의 굴절율이 증가하게 된다. 이에 따라 광도파로(38)로 전파되는 광은 광출력 제어부(36)를 통과하여 광섬유 출력부(34)로 입사되고 광섬유 출력부(34)에 입사된 광은 광섬유 출력부(34)에 구비된 복수의 광섬유의 출사면들을 통해 산란되어 외부로 출력된다.

본 발명에서는 광섬유 출력부(34)에 구비된 광섬유들이 광출력 제어부(36)를 통과하여 출력되는 광의 방향과 일치하도록 경사지게 형성되어 있기 때문에 광출력 제어부(36)를 통과한 광이 거의 대부분 광 출력부(34)를 통과하여 외부로 출력된다. 또한, 광 섬유의 출사면에서 광이 산란되어 출력되기 때문에 시야각이 넓어지는 효과가 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의한 광섬유 출력부를 구비한 광도파로 평판 디스플레이 패널은, 광도파로 디스플레이 내부에 갇히는 광을 외부로 출력시킬 수 있으며 기존에 제안된 다른 광 출력부를 구비한 광도파로 평판 디스플레이보다 광손실이 작고 시야각이 넓은 이점이 있다.

Claims (7)

1. 외부로부터 광이 입사되어 전파되는 복수의 광도파로와, 상기 복수의 광도파로가 배열되는 하부 기판과, 상기 광도파로 상부에 위치하며 전기장에 따라 굴절율이 변화하는 물질로 된 광출력 제어부와, 상기 광출력 제어부를 통과하는 광을 입사하여 외부로 출력하는 광 출력부 및 소정의 제어 전압이 인가되어 상기 광출력 제어부에 전기장을 인가하는 제1전극과 제2전극을 구비하는 광도파로를 이용한 평판 디스플레이에 있어서,

   상기 광 출력부는, 소정의 각도로 경사지게 배치되고 서로 평행하게 배열되어 있으며 짧은 길이를 갖는 복수의 광섬유를 구비하는 광섬유 출력부인 것을 특징으로 하는 광섬유 출력부를 구비한 광도파로 평판 디스플레이 패널.
2. 제1항에 있어서, 상기 광 출력부에 구비된 상기 각 광섬유는 중심부에 위치하는 상대적으로 굴절율이 높은 코어와 상기 코어를 감싸고 있는 상대적으로 굴절율이 낮은 클래딩을 구비하는 것을 특징으로 하는 광섬유 출력부를 구비한 광도파로 평판 디스플레이 패널.
3. 제1항에 있어서, 상기 광 출력부에 구비된 상기 복수의 광섬유는 상기 광출력 제어부의 전면에 걸쳐서 형성된 하나의 광섬유 다발을 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 출력부를 구비한 광도파로 평판 디스플레이 패널.
4. 제1항에 있어서, 상기 광 출력부에 구비된 상기 각 광섬유의 단면은 상기 광섬유의 중심축과 소정의 각도를 이루도록 형성되며 상기 광섬유의 상하 단면은 서로 평행하게 형성되는 것을 특징으로 하는 광섬유 출력부를 구비한 광도파로 평판 디스플레이 패널.
5. 제1항에 있어서, 상기 광 출력부에 구비된 상기 광섬유의 단면과 상기 광섬유의 중심축이 이루는 각도는, 상기 광도파로를 빠져나와 상기 광출력 제어부를 통과한 광의 진행 방향과 상기 광섬유의 중심축 방향이 평행이 되도록 하는 각도인 것을 특징으로 하는 광섬유 출력부를 구비한 광도파로 평판 디스플레이 패널.
6. 제1항에 있어서, 상기 광 출력부에 구비된 상기 각 광섬유의 출사면은 광을 산란시키는 특성을 가지고 있으며 상기 출사면의 표면이 거칠수록 산란 효과가 증가하는 것을 특징으로 하는 광섬유 출력부를 구비한 광도파로 평판 디스플레이 패널.
7. 제1항에 있어서, 상기 광 출력부에 구비된 상기 각 광섬유의 단면적은 디스플레이의 한개의 화소의 면적보다 상당히 작은 것을 특징으로 하는 광섬유 출력부를 구비한 광도파로 평판 디스플레이 패널.