KR100310748B1 - Optical power control method of Flat display panel using optical waveguide and Optical power controllable Flat display panel using optical waveguide - Google Patents
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Abstract
광도파로 평면 디스플레이 패널의 광출력량 제어방법 및 광출력량 제어가 가능한 광도파로 평면 디스플레이 패널을 개시한다. 본 발명에 의한 광도파로 평면 디스플레이 패널의 광출력량 제어방법은 광도파로를 따라 진행하는 빛의 강도를 변조하기 위하여 전장에 의하여 굴절율이 변하는 전기광학물질과 여러개의 전극배열을 이용하여 광도파로 평면 디스플레이 패널의 광출력량을 제어하는 방법에 있어서, (a)상기 광도파로를 따라 일정한 폭을 가지고 평행하게 진행하는 빛이 상기 전기광학물질에서 반사되는 면적을 기준으로 첫 번째 계조전극은 상기 면적의 반이 되도록 하여 전극의 전압이 조절되어 빛이 빠져나올 때 면적의 반만 빠져나오도록 되어 있고, 두 번째 계조전극은 상기 첫 번째 계조전극에서 빠지지않고 진행하는 빛이 상기 전기광학물질과의 경계면에서 반사되는 면적의 반이 전극으로 형성되도록 하며 세 번째이후 계조전극에 대해서도 동일하게 형성하는 단계; (b)상기 복수개의 계조전극에 대향하는 위치에 동일한 면적을 갖는 복수개의 대향전극을 형성하는 단계; 및 (c)상기 복수개의 계조전극과 대향전극 중 하나 이상의 계조전극과 대향전극에 전압을 인가하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.An optical waveguide flat display panel capable of controlling an optical output quantity of an optical waveguide flat panel display panel and an optical output quantity control method are disclosed. The optical output control method of the optical waveguide flat panel display panel according to the present invention uses an electro-optic material whose refractive index is changed by the electric field and a plurality of electrode arrays to modulate the intensity of light traveling along the optical waveguide. In the method for controlling the light output of the light source, (a) the first gradation electrode is half of the area based on the area of the light reflected by the electro-optic material traveling in parallel with a predetermined width along the optical waveguide When the voltage of the electrode is adjusted so that the light exits, only half of the area exits, and the second gray electrode has the area of the light reflected from the interface with the electro-optic material without proceeding from the first gray electrode. The half is formed as an electrode, and the same is formed for the gradation electrode after the third time. System; (b) forming a plurality of counter electrodes having the same area at positions opposing the plurality of gray electrodes; And (c) applying a voltage to at least one of the plurality of gray electrodes and the counter electrode, the counter electrode and the counter electrode.
본 발명에 의하면, 복수개의 계조전극 각각의 크기를 조절하거나 광반사구조체를 부가함으로써 평면 디스플레이 패널의 계조표시의 효율성을 높일 수 있다.According to the present invention, it is possible to increase the efficiency of gray scale display of a flat panel display panel by adjusting the size of each of the plurality of gray electrodes or by adding a light reflection structure.
Description
본 발명은 평면 디스플레이 패널에 관한 것으로, 특히 광도파로를 이용한 평면 디스플레이 패널에 관한 것이다.The present invention relates to a flat panel display panel, and more particularly, to a flat panel display panel using an optical waveguide.
광도파로를 이용한 평판 디스플레이는 광도파로를 통해 광을 입사시키고 광도파로의 표면에 액정과 같은 전기광학 물질을 형성한 후 소정 위치에 형성되어 있는 전극에 전압을 인가하여 액정에 전기장을 인가함으로써 액정의 굴절율을 변화시켜 광도파로로 진행하는 광을 외부로 출력하는 평판 디스플레이이다.A flat panel display using an optical waveguide enters light through an optical waveguide, forms an electro-optic material such as a liquid crystal on the surface of the optical waveguide, and then applies an electric field to the liquid crystal by applying a voltage to an electrode formed at a predetermined position. It is a flat panel display that outputs light traveling to an optical waveguide by changing the refractive index to the outside.
광도파로를 따라 진행하는 빛은 광도파로를 따라 먼 거리까지 진행이 된다. 이러한 광도파로는 주변에 광도파로보다 굴절율이 낮은 물질이 싸고 있어서 임계각보다 큰 각도로 계속 내부 전반사를 하여 진행하도록 되어 있다.Light that travels along the optical waveguide travels farther along the optical waveguide. Since the optical waveguide has a material having a lower refractive index than that of the optical waveguide, the total internal reflection continues to proceed at an angle greater than the critical angle.
그러나, 도파로 주변의 굴절율이 변하여 도파로 보다 굴절율이 높아지게 되면 도파로를 따라 진행하는 빛이 도파로와 주변 물질의 경계면에 입사될 때 전반사가 일어나지 않고 굴절하며 빠져나가는 현상이 일어난다. 이러한 현상은 물리적으로 널리 알려진 현상이며 도 1에 간단히 설명되어 있다.However, when the refractive index of the waveguide is changed and the refractive index is higher than that of the waveguide, when the light traveling along the waveguide is incident on the interface between the waveguide and the surrounding material, total reflection does not occur and refraction occurs. This phenomenon is a physically well known phenomenon and is briefly described in FIG.
도 1은 종래의 광도파로를 이용한 평판 디스플레이 패널을 도시한 것으로, 광원(미도시)에서 출력된 광이 입사되어 전파되는 광도파로(130)와, 광도파로(130) 하부에 위치하며 광도파로(130)를 따라 전파되는 광을 전반사시키기 위하여 굴절률이 낮은 물질로 된 클래딩(140)과, 클래딩(140) 하부에 위치하여 광을 흡수하는 광흡수층(150)과, 광흡수층(150) 하부에 위치하여 소정의 전압이 인가되는 제1 전극(160)과, 광도파로(130) 상부에 위치하여 전기장에 따라 굴절률이 변하는 전기광학 물질층(120)과, 광을 산란시키기 위한 산란층(110) 및 접지되며 투명재질로 되어 있는 제2 전극(100)을 구비하고 있다.FIG. 1 illustrates a conventional flat panel display panel using an optical waveguide, and includes an optical waveguide 130 through which light output from a light source (not shown) is incident and propagated, and is located below the optical waveguide 130. In order to totally reflect the light propagated along 130, the cladding 140 is formed of a material having a low refractive index, a light absorbing layer 150 positioned below the cladding 140 to absorb light, and a light absorbing layer 150 positioned below the light absorbing layer 150. A first electrode 160 to which a predetermined voltage is applied, an electro-optic material layer 120 positioned above the optical waveguide 130 and having a refractive index changed according to an electric field, a scattering layer 110 for scattering light, and The second electrode 100 is grounded and made of a transparent material.
상기와 같이 구성된 종래의 광도파로를 이용한 평판 디스플레이 패널에서는, 제1 전극(160)과 제2 전극(100)에 전압이 인가되면 전기광학 물질층(120)의 굴절률이 증가하여 광도파로(130)를 따라 전파되는 광이 광도파로(130) 밖으로 빠져나오고, 광도파로(130) 밖으로 빠져나온 광이 산란층(110)에 부딪혀 산란됨으로써 관찰자가 광을 인지할 수 있게 된다. 이 때 밖으로 빠져나오는 광의 세기는 광도파로(130)에 들어올 때 적절한 밝기로 조절이 된다. 광원으로서 레이저나 발광다이오드를 사용하는 경우에는 광원의 밝기를 전류제어에 의해 조절할 수 있으며, 일반 고정 밝기의 광원을 이용하는 경우에는 광원과 광도파로(130) 사이에 광의 밝기를 제어하는 제어장치를 둔다. 상기한 밝기 제어장치의 예로는 음파광학재료를 이용하거나, 컬효과와 포켈스 효과등을 이용하는 것이 있을 수 있고, 혹은 액정 재료를 이용할 수도 있다. 이렇게 조절된 광은 가능한 한 손실없이 광도파로(130)에 입사되어야 한다.In the flat panel display panel using the conventional optical waveguide configured as described above, when a voltage is applied to the first electrode 160 and the second electrode 100, the refractive index of the electro-optic material layer 120 is increased to thereby the optical waveguide 130. The light propagated along the light exits out of the optical waveguide 130 and the light exiting out of the optical waveguide 130 hits the scattering layer 110 so that the observer can recognize the light. At this time, the intensity of the light exiting out is adjusted to the appropriate brightness when entering the optical waveguide (130). In the case of using a laser or a light emitting diode as a light source, the brightness of the light source can be adjusted by current control. In the case of using a general fixed brightness light source, a control device for controlling the brightness of light is provided between the light source and the optical waveguide 130. . Examples of the brightness control device may be an acoustic optical material, a curl effect, a Pockels effect, or the like, or a liquid crystal material. The light thus adjusted should enter the optical waveguide 130 without loss as much as possible.
미노 그린(Mino Green)의 1985년 제안된 특허 US4,737,014에는 빛의 변조방법이 설명이 되어 있다. 즉 빛이 도파로에 입사되어 진행할 때 도파로 주변에 액정이 있고 도파로를 따라 몇 개의 전극이 있어 전압이 인가되는 전극의 수에 따라 도파로에서 빠져나오는 빛의 양이 조절되도록 제안하고 있다. 즉 모든 전극에 전압이 인가되지 않을 때는 빛이 빠져나가지 않고 그대로 입사되며 전압이 인가되는 전극의 수가 늘어남에 따라 도파로에서 빠져나가는 빛의 양도 늘어나고 빠지지않고 지나가는 빛의 양은 점점 줄어 들게 된다.Mino Green's proposed 1985 patent US4,737,014 describes a light modulation method. That is, when light enters the waveguide and proceeds, there is a liquid crystal around the waveguide and there are several electrodes along the waveguide so that the amount of light exiting the waveguide is controlled according to the number of electrodes to which voltage is applied. That is, when no voltage is applied to all the electrodes, the light does not go out and is incident as it is. As the number of electrodes to which the voltage is applied increases, the amount of light exiting the waveguide increases and the amount of light passing through the wave decreases gradually.
마샬 락웰(Marshall. A. Rockwell)의 미국특허 제5,596,671호 '광도파로 디스플레이 시스템'에도 광도파로를 진행하는 빛의 세기를 변조하는 방법이 제시되어 있다. 이것은 도 2에 나와 있는 바와 같다. 도 2에서는 도파로에 입사된 빛이 진행할 때 여러개의 전극(200)에서 탄성파를 발생하여 도파로를 진행하는 빛이 도파로에서 빠져나오도록 하고 있다. 따라서 탄성파를 발생시키는 전극의 개수에 따라서 도파로를 진행하여 나오는 빛의 세기가 변하게 된다.Marshall. A. Rockwell, U.S. Patent No. 5,596,671, "Optical Waveguide Display System," also shows a method of modulating the intensity of light traveling through the optical waveguide. This is as shown in FIG. In FIG. 2, when light incident on the waveguide proceeds, elastic waves are generated at the plurality of electrodes 200 so that the light traveling through the waveguide exits from the waveguide. Therefore, the intensity of light emitted through the waveguide is changed according to the number of electrodes generating the acoustic wave.
상기와 같이 종래에 제시된 변조의 방법은 단순히 전극의 개수나 면적에 의하여 계조를 조절하는 것이었다.As described above, the conventional modulation method is simply to adjust the gray scale by the number or area of electrodes.
본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 전극의 위치와 빛의 진행경로를 효율적으로 결합하여 계조표시의 효율성을 높이기 위해 복수개의 계조전극 각각의 크기를 조절하거나 광반사구조체를 부가하여 광출력량의 변경이 가능한 광도파로 평면 디스플레이 패널의 광출력량 제어방법 및 광출력량 제어가 가능한 광도파로 평면 디스플레이 패널을 제공함에 있다.The technical problem to be achieved by the present invention is to change the light output amount by adjusting the size of each of the plurality of gray electrodes or by adding a light reflecting structure in order to increase the efficiency of gray display by combining the position of the electrode and the light traveling path efficiently An optical waveguide flat display panel capable of controlling an optical output quantity of an optical waveguide flat panel display panel and an optical output quantity control method are provided.
도 1은 종래의 광도파로를 이용한 평면 디스플레이 패널의 일실시예를 도시한 것이다.1 illustrates an embodiment of a flat panel display panel using a conventional optical waveguide.
도 2는 종래의 광도파로를 이용한 평면 디스플레이 패널의 다른 일실시예를 도시한 것이다.2 illustrates another embodiment of a flat panel display panel using a conventional optical waveguide.
도 3은 본 발명에 의한 광출력량 제어가 가능한 광도파로 평면 디스플레이 패널의 일실시예를 도시한 것이다.3 illustrates an embodiment of an optical waveguide flat panel display panel capable of controlling light output according to the present invention.
도 4는 계조전극의 평면모식도를 도시한 것이다.4 illustrates a plan view of the gray scale electrode.
도 5는 본 발명에 의한 광출력량 제어가 가능한 광도파로 평면 디스플레이 패널의 다른 일실시예를 도시한 것이다.5 is a view showing another embodiment of an optical waveguide flat panel display panel capable of controlling light output according to the present invention.
도 6은 본 발명에 의한 광출력량 제어가 가능한 광도파로 평면 디스플레이 패널의 또 다른 일실시예를 도시한 것이다.6 illustrates another embodiment of an optical waveguide flat panel display panel capable of controlling light output according to the present invention.
도 7은 본 발명에 의한 광출력량 제어가 가능한 광도파로 평면 디스플레이 패널의 또 다른 일실시예를 도시한 것이다.FIG. 7 illustrates another embodiment of an optical waveguide flat panel display panel capable of controlling light output according to the present invention.
도 8은 반사면이 형성된 광반사구조체의 구조를 도시한 것이다.8 illustrates a structure of a light reflection structure having a reflective surface.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
300...대향전극 310...클래딩층300 counter electrode 310 cladding layer
320...도파로 330...전기광학물질층320 ... waveguide 330 ... electro-optic material layer
340...유리기판 351...제1 계조전극340 ... glass substrate 351 ... first gradation electrode
352...제2 계조전극 353...제3 계조전극352 ... second gray electrode 353 ... third gray electrode
361...제1 흡수층 362...제2 흡수층361.First Absorbing Layer 362 ... Second Absorbing Layer
363...제3 흡수층363 ... third absorbent layer
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 광도파로 평면 디스플레이 패널의 광출력량 제어방법은 광도파로를 따라 진행하는 빛의 강도를 변조하기 위하여 전장에 의하여 굴절율이 변하는 전기광학물질과 여러개의 전극배열을 이용하여 광도파로 평면 디스플레이 패널의 광출력량을 제어하는 방법에 있어서, (a)상기 광도파로를 따라 일정한 폭을 가지고 평행하게 진행하는 빛이 상기 전기광학물질에서 반사되는 면적을 기준으로 첫 번째 계조전극은 상기 면적의 반이 되도록 하여 전극의 전압이 조절되어 빛이 빠져나올 때 면적의 반만 빠져나오도록 되어 있고, 두 번째 계조전극은 상기 첫 번째 계조전극에서 빠지지않고 진행하는 빛이 상기 전기광학물질과의 경계면에서 반사되는 면적의 반이 전극으로 형성되도록 하며 세 번째이후 계조전극에 대해서도 동일하게 형성하는 단계; (b)상기 복수개의 계조전극에 대향하는 위치에 동일한 면적을 갖는 복수개의 대향전극을 형성하는 단계; 및 (c)상기 복수개의 계조전극과 대향전극 중 하나 이상의 계조전극과 대향전극에 전압을 인가하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.The optical output control method of the optical waveguide flat panel display panel according to the present invention for solving the above technical problem is characterized in that the electro-optic material and the plurality of electrode arrays of the refractive index is changed by the electric field in order to modulate the intensity of light traveling along the optical waveguide In the method for controlling the light output of the optical waveguide flat panel display panel by using (a) the first gradation electrode based on the area of the light reflected by the electro-optic material traveling in parallel with a predetermined width along the optical waveguide Is half of the area so that the voltage of the electrode is adjusted so that only half of the area escapes, and the second gray electrode does not escape from the first gray electrode and the light proceeds with the electro-optic material. Half of the area reflected from the boundary of the electrode is formed as an electrode. The step of forming the same even; (b) forming a plurality of counter electrodes having the same area at positions opposing the plurality of gray electrodes; And (c) applying a voltage to at least one of the plurality of gray electrodes and the counter electrode, the counter electrode and the counter electrode.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 다른 광도파로 평면 디스플레이 패널의 광출력량 제어방법은 광도파로를 따라 진행하는 빛의 강도를 변조하기 위하여 전장에 의하여 굴절율이 변하는 전기광학물질과 여러개의 전극배열을 이용하여 광도파로 평면 디스플레이 패널의 광출력량을 제어하는 방법에 있어서, (a)상기 광도파로를 따라 일정한 폭을 가지고 평행하게 진행하는 빛이 상기 전기광학물질에서 반사되는 면적과 동일하게 복수개의 계조전극을 형성하는 단계; (b)상기 복수개의 계조전극에 대향하는 위치에 동일한 면적을 갖는 복수개의 대향전극을 형성하는 단계; (c)상기 복수개의 계조전극에서 출사되는 면에 필요로하는 면적부위만 빛이 빠져나오고 나머지 부분은 다시 반사되어 도파로로 입사되도록 광반사구조체를 형성하는 단계; (d)상기 복수개의 계조전극과 대향전극 중 하나 이상의 계조전극과 대향전극에 전압을 인가하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.In another optical waveguide flat display panel control method according to the present invention for solving the above technical problem, an electro-optic material and a plurality of electrode arrays whose refractive index is changed by electric field to modulate the intensity of light traveling along the optical waveguide In the method for controlling the light output of the optical waveguide flat panel display using a light emitting device, (a) a plurality of gradations equal to the area of the light reflected by the electro-optic material traveling in parallel with a predetermined width along the optical waveguide Forming an electrode; (b) forming a plurality of counter electrodes having the same area at positions opposing the plurality of gray electrodes; (c) forming a light reflection structure such that light is emitted only from an area necessary for a surface emitted from the plurality of gray electrodes and the remaining portion is reflected again to be incident to the waveguide; (d) applying a voltage to at least one of the plurality of gray electrodes and the counter electrode, the counter electrode and the counter electrode.
상기 다른 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 광출력량 제어가 가능한 광도파로 평면 디스플레이 패널은 광원에서 출력된 광이 입사되어 전파되는 광도파로와 상기 광도파로사이에 위치하고 상기 광도파로를 따라 전파되는 광을 전반사시키기 위하여 상기 광도파로의 굴절률 보다 낮은 물질로 된 클래딩과 상기 광도파로의 다른 면에 인접하여 위치하고 상기 광도파로를 따라 전파되는 광을 외부로 출력하기 위하여 전기장에 따라 굴절률이 변하는 물질로 이루어진 전기광학 물질층을 구비하는 평면 디스플레이 패널에 있어서, 상기 도파로의 두께와 전파하는 빛의 각도에 따라 빛이 상기 전기광학 물질층의 경계면에 반사하는 위치에 형성되는 복수개의 계조전극; 및 상기 복수개의 계조전극에 대향하는 위치에 상기 광도파로의 클래딩의 한면에 형성되는 복수개의 대향전극을 포함하고, 상기 복수개의 계조전극은 상기 광도파로를 평행하게 입사하여 진행하는 빛이 첫 번째 계조전극에 입사하면 입사면적중 소정부분이 제어가 되도록 상기 첫 번째 계조전극을 형성하고, 두 번째 계조전극은 상기 첫 번째 전극의 면적과 소정의 면적비가 되도록 형성하고, 세 번째 이후의 계조전극은 이전 계조전극의 면적과 소정의 면적비가 되도록 형성함을 특징으로 한다.Optical waveguide flat display panel capable of controlling the optical output according to the present invention for solving the above technical problem is located between the optical waveguide and the optical waveguide to which the light output from the light source is incident and propagated, the light propagated along the optical waveguide The cladding is made of a material lower than the refractive index of the optical waveguide so as to totally reflect the light, and the material is made of a material whose refractive index is changed according to an electric field so as to be adjacent to the other side of the optical waveguide and output light propagated along the optical waveguide to the outside. A flat panel display panel having an optical material layer, the flat display panel comprising: a plurality of gradation electrodes formed at positions where light is reflected on an interface of the electro-optic material layer according to a thickness of the waveguide and an angle of propagating light; And a plurality of counter electrodes formed on one surface of the cladding of the optical waveguide at a position opposite to the plurality of gray electrode, wherein the plurality of gray electrodes include light that is incident and propagates in parallel to the optical waveguide for the first gray scale. The first gradation electrode is formed so that a predetermined portion of the incident area is controlled when it is incident on the electrode, and the second gradation electrode is formed to have an area ratio of the first electrode to a predetermined area, and the third and subsequent gradation electrodes are It is characterized in that it is formed so as to have a predetermined area ratio of the gray electrode.
상기 복수개의 계조전극은 투명전극으로 형성하는 것이 바람직하다.The plurality of gray electrodes may be formed of a transparent electrode.
또한, 상기 복수개의 대향전극은 각각의 대향전극이 같은 면적을 갖는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that each of the plurality of counter electrodes has the same area.
또한, 상기 복수개의 대향전극은 상기 복수개의 계조전극과 같은 면적을 갖는 것이 바람직하다.The plurality of counter electrodes preferably have the same area as the plurality of gray electrodes.
또한, 상기 복수개의 계조전극과 별도로 입사 빛의 반사면적과 동일하거나 이보다 큰 계조전극을 추가하여 변조된 빛의 세기를 최대한 줄일 수 있는 구조를 갖는 것이 바람직하다.In addition, it is desirable to have a structure capable of reducing the intensity of the modulated light as much as possible by adding a gray electrode equal to or larger than the reflection area of the incident light separately from the plurality of gray electrodes.
상기 다른 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 다른 광출력량 제어가 가능한 광도파로 평면 디스플레이 패널은 광원에서 출력된 광이 입사되어 전파되는 광도파로와 상기 광도파로사이에 위치하고 상기 광도파로를 따라 전파되는 광을 전반사시키기 위하여 상기 광도파로의 굴절률 보다 낮은 물질로 된 클래딩과 상기 광도파로의 다른 면에 인접하여 위치하고 상기 광도파로를 따라 전파되는 광을 외부로 출력하기 위하여 전기장에 따라 굴절률이 변하는 물질로 이루어진 전기광학 물질층을 구비하는 평면 디스플레이 패널에 있어서, 상기 도파로의 두께와 전파하는 빛의 각도에 따라 빛이 상기 전기광학 물질층의 경계면에 반사하는 위치에 형성된 복수개의 계조전극; 상기 복수개의 계조전극에 대향하는 위치에 상기 광도파로의 클래딩의 한면에 형성되는 복수개의 대향전극; 및 상기 전기광학물질층을 통과하여 입사하는 빛에 대하여 전반사 조건을 만족하기 위하여 굴절율이 서로 다른 두 물질을 전반사 조건으로 만족하는 각도로 결합된 구조를 갖는 광반사구조체를 포함함을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided an optical waveguide flat display panel capable of controlling light output, wherein an optical waveguide flat display panel is disposed between an optical waveguide through which light output from a light source is incident and propagated and propagated along the optical waveguide. Cladding made of a material lower than the refractive index of the optical waveguide for total reflection of the light, and a material that is positioned adjacent to the other side of the optical waveguide and whose material has a refractive index that varies with an electric field to output light propagated along the optical waveguide to the outside. A flat display panel having an electro-optic material layer, comprising: a plurality of gradation electrodes formed at a position where light is reflected on an interface of the electro-optic material layer according to the thickness of the waveguide and the angle of propagating light; A plurality of counter electrodes formed on one surface of the cladding of the optical waveguide at a position opposite to the plurality of gray electrodes; And a light reflection structure having a structure in which two materials having different refractive indices are combined at an angle satisfying the total reflection condition in order to satisfy the total reflection condition with respect to light incident through the electro-optic material layer.
상기 광반사구조체는 상기 각 계조전극에 해당하는 위치에 형성된 상기 굴절율이 큰 재질로 이루어진 부분의 면적이 상기 전기광학물질층을 통과하여 입사하는 빛의 입사면적중 소정부분을 제어하도록 형성되는 것이 바람직하다.Preferably, the light reflection structure is formed such that an area of a portion made of a material having a high refractive index formed at a position corresponding to each gray scale electrode controls a predetermined portion of an incident area of light incident through the electro-optic material layer. Do.
이하 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings.
도 3은 본 발명에 의한 광출력량의 변경이 가능한 광도파로를 이용한 평면 디스플레이 패널의 일실시예로서, 대향전극(300), 클래딩층(310), 도파로(320), 전기광학물질층(330), 유리기판(340), 제1 계조전극(351), 제2 계조전극(352), 제3 계조전극(353), 제1 흡수층(361), 제2 흡수층(362), 제3 흡수층(363)으로 이루어진다.3 is an embodiment of a flat panel display panel using an optical waveguide capable of changing the light output amount according to the present invention, the counter electrode 300, the cladding layer 310, the waveguide 320, the electro-optic material layer 330 The glass substrate 340, the first gray electrode 351, the second gray electrode 352, the third gray electrode 353, the first absorbing layer 361, the second absorbing layer 362, and the third absorbing layer 363 )
대향전극(300)은 제1 계조전극(351), 제2 계조전극(352) 및 제3 계조전극(353)에 대향하는 위치에 클래딩층(310)의 한면에 위치한다.The counter electrode 300 is positioned on one surface of the cladding layer 310 at a position opposite to the first gray electrode 351, the second gray electrode 352, and the third gray electrode 353.
클래딩층(310)은 광도파로(320)의 어느 한 면 사이에 위치하고 광도파로(320)를 따라 전파되는 광을 전반사시키기 위하여 광도파로(320)의 굴절률보다 낮은 물질로 형성된다.The cladding layer 310 is formed of a material which is positioned between one surface of the optical waveguide 320 and is lower than the refractive index of the optical waveguide 320 in order to totally reflect the light propagating along the optical waveguide 320.
광도파로(320)는 광원에서 출력된 광이 입사되어 전파된다.In the optical waveguide 320, light output from a light source is incident and propagated.
전기광학물질층(330)은 광도파로(320)의 다른 면에 인접하여 위치하고 광도파로(320)를 따라 전파되는 광을 외부로 출력하기 위하여 전기장에 따라 굴절률이 변하는 물질로 이루어진다.The electro-optic material layer 330 is made of a material that is positioned adjacent to the other side of the optical waveguide 320 and whose refractive index changes according to an electric field in order to output light propagated along the optical waveguide 320 to the outside.
유리기판(340)은 전기광학물질층(330)의 한 면에 위치하고 전기광학 물질층(330)에 전기장을 인가하기 위한 제1 계조전극(351), 제2 계조전극(352) 및 제3 계조전극(353)이 형성된다. 제1 계조전극(351), 제2 계조전극(352) 및 제3 계조전극(353)은 투명재질로 형성됨이 바람직하다.The glass substrate 340 is disposed on one surface of the electro-optic material layer 330, and the first gradation electrode 351, the second gradation electrode 352, and the third gradation for applying an electric field to the electro-optic material layer 330. An electrode 353 is formed. The first gray electrode 351, the second gray electrode 352, and the third gray electrode 353 may be formed of a transparent material.
제1 계조전극(351)은 광도파로(320)를 평행하게 입사하여 진행하는 빛이 입사되면 입사면적중 소정부분이 제어가 되도록 형성된 전극이다. 본 발명에서는 1/2이 제어가 되도록 형성된 전극이다.The first gradation electrode 351 is an electrode formed so that a predetermined portion of the incident area is controlled when light entering the optical waveguide 320 in parallel proceeds. In the present invention, 1/2 is an electrode formed to be controlled.
제2 계조전극(352)은 제1 계조전극(351)의 면적과 소정의 면적비가 되도록 형성된 전극이다.The second gray electrode 352 is an electrode formed to have a predetermined area ratio with the area of the first gray electrode 351.
제3 계조전극(353)은 제2 계조전극(352)의 면적과 소정의 면적비가 되도록 형성된 전극이다.The third gray electrode 353 is an electrode formed to have a predetermined area ratio with the area of the second gray electrode 352.
제1 흡수층(361), 제2 흡수층(362) 및 제3 흡수층(363)은 제1 계조전극(351), 제2 계조전극(352) 및 제3 계조전극(353)의 빛이 빠져나오는 부분에 별도로 형성하여 다시 빛이 도파로로 반사되어 들어가지 않도록 한다.The first absorbing layer 361, the second absorbing layer 362, and the third absorbing layer 363 are portions in which light of the first gray electrode 351, the second gray electrode 352, and the third gray electrode 353 exits. It is formed separately so that light is not reflected back to the waveguide.
여기서, 도 3을 참조하여 계조전극의 위치 및 면적형성과정 및 계조조절방법에 대하여 설명하기로 한다.Here, the position and area forming process of the gray electrode and the gray scale adjusting method will be described with reference to FIG. 3.
입사 빛은 평행광으로 도파로(320)에 입사되며 전반사조건을 만족하는 각도로 입사가 된다. 계조전극의 위치는 도파로의 두께와 전파하는 빛의 각도에 의하여 결정이 되며 빛이 전기광학물질층(330)의 경계면에 반사하는 위치에 형성이 된다. 이러한 위치는 빛의 폭과 입사각도, 도파로(320)의 두께가 결정이 되면 일반식에 의해 쉽게 결정이 된다.The incident light is incident on the waveguide 320 as parallel light and is incident at an angle satisfying the total reflection condition. The position of the gray scale electrode is determined by the thickness of the waveguide and the angle of propagating light, and is formed at the position where the light is reflected on the boundary surface of the electro-optic material layer 330. This position is easily determined by the general formula when the width of the light, the incident angle, and the thickness of the waveguide 320 are determined.
이러한 빛의 입사 위치에서 전극에 전압이 인가되어 전기광학물질층(330)의 굴절율이 도파로(320)보다 커지게 되면 빛은 도파로에서 벗어나서 빠져나오게 된다. 도 3에서 계조전극(351,352,353)을 투명전극으로 사용하면 빛은 밖으로 빠져나오며 빛이 빠져나오는 부분에는 빛의 흡수층(361,362,363)등을 별도로 형성하여 다시 빛이 도파로로 반사되어 들어가지 않도록 한다.When a voltage is applied to the electrode at the incident position of the light such that the refractive index of the electro-optic material layer 330 becomes larger than the waveguide 320, the light escapes from the waveguide. In FIG. 3, when the gray electrodes 351, 352, and 353 are used as transparent electrodes, light is emitted outside, and light absorbing layers 361, 362, 363 are separately formed on the portion where the light escapes, thereby preventing the light from being reflected back to the waveguide.
이때, 계조전극의 크기 및 위치는 각 계조전극 별로 다르게 형성하여 계조표시의 효율을 높인다. 각 계조전극의 면적 및 위치는 다음과 같이 조절된다.At this time, the size and position of the gradation electrodes are formed differently for each gradation electrode to increase the efficiency of gradation display. The area and position of each gray scale electrode are adjusted as follows.
빛은 앞서 기술한 바와 같이 평행광으로 입사되어 진행하며 이 빛이 제1 계조전극(351)에 입사하면 입사면적중 1/2이 제어가 되도록 전극의 면적을 입사면적의 1/2로 형성한다. 이것은 평면모식도로 나와 있는 도 4의 첫 번째와 같다. 큰 사각형은 빛이 반사면에 입사된 면적이고 빗금친 부분은 이 면적의 반으로서 전극의 면적이 된다. 이 전극에 전압이 조절되어 전기광학재료의 굴절율이 증가된 상태이면 입사 빛의 1/2이 빠져나가게 된다. 나머지 1/2은 계속 반사하여 다음 제2 계조전극(352)으로 입사된다. 이때 제2 계조전극(352)으로 입사되는 빛의 면적은 반으로 줄어있는 상태이다. 도 4의 두 번째 평면그림을 참고하면, 큰 사각형의 우측반의 면적에 빛이 입사가 되는데 점선으로 된 사각형과 같다.As described above, the light is incident on the parallel light, and when the light is incident on the first gray electrode 351, the area of the electrode is formed to be 1/2 of the incident area so that 1/2 of the incident area is controlled. . This is the same as the first of Fig. 4 shown in the plan view. The large square is the area where light is incident on the reflecting surface, and the hatched portion is half of this area, which is the area of the electrode. When the voltage is controlled on the electrode and the refractive index of the electro-optic material is increased, 1/2 of the incident light exits. The other half continues to reflect and enter the next second gray electrode 352. In this case, the area of the light incident on the second gray electrode 352 is reduced in half. Referring to the second plan view of FIG. 4, light is incident on the area of the right half of the large rectangle, which is the same as the dotted rectangle.
따라서 입사빛의 광량을 1/2로 줄이기 위해서는 우측반의 면적의 1/2만 가리면 되므로 도 4의 2번째 평면그림의 빗금친 부분과 같이 우측반의 면적의 1/2되는 면적의 전극을 형성한다. 이것은 전체 큰 사각형면적의 1/4이 된다. 이와 같이 제2 계조전극(352)에도 전압이 조절되어 전기광학 재료의 굴절율이 도파로의 굴절율보다 높아지면 입사 빛이 전극을 통하여 빠져나가고 이때 빠져나가는 빛의 양은 입사 빛의 1/2이 빠져나간다. 나머지 1/2은 반사되어 다음 제3 계조전극(353)으로 입사가 된다. 이 빛은 역시 점선 사각형 면적과 같이 입사가 되며 이 면적의 반은 빗금친 부분과 같이 전극으로 형성하게 된다. 그 이후의 전극도 동일하게 형성되며 계조전극 수가 늘어나면 계속 같은 방법으로 전극의 면적을 조절하여 필요한 계조를 형성할 수 있다.Therefore, in order to reduce the amount of incident light to 1/2, only half of the area of the right half is to be masked, thereby forming an electrode having an area half of the area of the right half as shown by the hatched portion of the second plan view of FIG. This is one quarter of the total large square area. As such, when the voltage is adjusted to the second gray electrode 352 so that the refractive index of the electro-optic material becomes higher than the refractive index of the waveguide, incident light is emitted through the electrode, and the amount of light exiting is 1/2 of the incident light. The other half is reflected to be incident on the next third gray electrode 353. This light is also incident like a dotted square area, and half of this area is formed as an electrode like a hatched area. The subsequent electrodes are also formed in the same manner, and as the number of gradation electrodes increases, the area of the electrodes can be continuously adjusted in the same manner to form necessary gradations.
이와 같은 구성으로 전극의 수가 n개이면 2n개의 계조를 쉽게 달성할 수 있다.With this configuration, when the number of electrodes is n, 2 n gradations can be easily achieved.
이상과 같은 전극 구성시 도 3은 계조를 위해 면적이 변하는 전극의 대향전극(300)의 면적은 일정하게 그려져있는데 전기장이 가능한 계조표시 면적부에만 생성이 되도록 하기 위하여 대향전극(300)의 면적과 위치도 계조를 위해 면적이 변하는 전극과 동일하게 생성시킬 수 있다. 이것은 도 5에 나타난 예와 같다.In the above-described electrode configuration, FIG. 3 shows that the area of the counter electrode 300 of the electrode whose area is changed for gradation is constantly drawn, so that only the area of the counter electrode 300 can be generated so as to be generated only in the gradation display area where an electric field is possible. The position can also be generated in the same way as the electrode whose area changes for gradation. This is the same as the example shown in FIG.
또 다른 방법으로서는 전극의 면적은 원래 입사광의 면적과 동일하도록 모두 일정하게 반사율이 좋은 금속으로 형성하고 빛이 빠져나가도록 제어될 부분만 투명전극으로 형성하는 방법이 있다. 즉, 도 6과 같이 반사율이 좋은 금속으로 전극을형성하고 까만색으로 표시된 부분만 금속대신 투명전극으로 형성하며, 투명전극 이외의 영역으로 빠져나오는 빛은 금속전극에서 반사되어 다시도파로로 입사되도록 할 수 도 있다.As another method, there is a method in which the area of the electrode is made of a metal having good reflectivity so that the area of the incident light is the same as the area of the incident light, and only the portion to be controlled to escape the light is formed of the transparent electrode. That is, as shown in FIG. 6, an electrode is formed of a metal having good reflectivity, and only a portion indicated in black is formed of a transparent electrode instead of a metal, and light exiting to a region other than the transparent electrode may be reflected from the metal electrode and then incident to the waveguide again. There is also.
도 7은 본 발명에 의한 광출력 변경이 가능한 광도파로를 이용한 평면 디스플레이 패널의 다른 일실시예로서, 대향전극(700), 클래딩층(710), 도파로(720), 전기광학물질층(730), 유리기판(740), 계조전극(760), 광반사구조체(750) 및 흡수층(771,772,773)으로 이루어진다.FIG. 7 illustrates another embodiment of a flat panel display panel using an optical waveguide capable of changing an optical output according to the present invention. The counter electrode 700, the cladding layer 710, the waveguide 720, and the electro-optic material layer 730 are illustrated in FIG. , A glass substrate 740, a gray electrode 760, a light reflection structure 750, and absorption layers 771, 772, and 773.
대향전극(700)은 계조전극(760)에 대향하는 위치에 클래딩층(710)의 한면에 위치한다.The counter electrode 700 is positioned on one surface of the cladding layer 710 at a position opposite to the gray electrode 760.
클래딩층(710)은 광도파로(720)의 어느 한 면에 위치하고 광도파로(720)를 따라 전파되는 광을 전반사시키기 위하여 광도파로(720)의 굴절률보다 낮은 물질로 형성된다.The cladding layer 710 is formed on a surface of the optical waveguide 720 and is formed of a material lower than the refractive index of the optical waveguide 720 in order to totally reflect the light propagating along the optical waveguide 720.
광도파로(720)는 광원에서 출력된 광이 입사되어 전파된다.In the optical waveguide 720, the light output from the light source is incident and propagated.
전기광학물질층(730)은 광도파로(720)의 다른 면에 인접하여 위치하고 광도파로(720)를 따라 전파되는 광을 외부로 출력하기 위하여 전기장에 따라 굴절률이 변하는 물질로 이루어진다.The electro-optic material layer 730 is made of a material that is positioned adjacent to the other side of the optical waveguide 720 and whose refractive index changes according to an electric field to output light propagated along the optical waveguide 720 to the outside.
유리기판(740)은 전기광학물질층(730)의 한 면에 위치하고 전기광학 물질층(730)에 전기장을 인가하기 위한 복수개의 계조전극(760)이 형성된다.The glass substrate 740 is disposed on one surface of the electro-optic material layer 730, and a plurality of gradation electrodes 760 for applying an electric field to the electro-optic material layer 730 are formed.
계조전극(760)은 도파로(720)의 두께와 전파하는 빛의 각도에 따라 빛이 상기 전기광학물질층(730)의 경계면에 반사하는 위치에 형성되는 전극이다.The gray electrode 760 is an electrode formed at a position where light is reflected on an interface of the electro-optic material layer 730 according to the thickness of the waveguide 720 and the angle of propagating light.
광반사구조체(750)는 전기광학물질층(730)을 통과하여 입사하는 빛에 대하여 전반사 조건을 만족하기 위하여 굴절율이 서로 다른 두 물질을 전반사 조건을 만족하는 각도로 결합된 구조를 갖는다.The light reflection structure 750 has a structure in which two materials having different refractive indices are combined at an angle satisfying the total reflection condition in order to satisfy the total reflection condition with respect to the light incident through the electro-optic material layer 730.
여기서 광반사구조체(750)는 도 8에 보는 바와 같이 입사된 빛이 굴절율 n1, n2 및 경계면의 각도가 입사빛이 전반사조건을 만족하도록 설계된 경계면에서 반사되어 나온 빛은 흡수층(771,772,773)에 의해 흡수된다.As shown in FIG. 8, the light reflection structure 750 absorbs the light reflected by the absorbing layers 771, 772, and 773 to which the incident light reflects the refractive index n1, n2 and the angle of the interface is designed to satisfy the total reflection condition. do.
도 7에서 광반사구조체(750)의 굴절율 n2는 굴절율 n1보다 작아서 전반사조건을 만족하도록 하며 굴절율 n1인 재료로 입사되지 않고 굴절율 n2로 입사되는 빛은 전반사 되어 다시 도파로(720)로 입사되도록 되어 있다. 따라서 굴절율 n1인 재료의 폭을 도 7과 같이 각 계조전극(750)의 위치별로 다르게 조절하므로써 도 3의 계조전극의 길이를 조절한 것과 동일한 효과를 얻을 수 있다.In FIG. 7, the refractive index n2 of the light reflection structure 750 is smaller than the refractive index n1 to satisfy the total reflection condition, and the light incident at the refractive index n2 is totally reflected and incident again into the waveguide 720 without being incident on the material having the refractive index n1. . Therefore, by adjusting the width of the material having the refractive index n1 for each position of each gray electrode 750 as shown in FIG. 7, the same effect as adjusting the length of the gray electrode of FIG. 3 can be obtained.
본 발명에 의하면, 복수개의 계조전극 각각의 크기를 조절하거나 광반사구조체를 부가함으로써 평면 디스플레이 패널의 계조표시의 효율성을 높일 수 있다.According to the present invention, it is possible to increase the efficiency of gray scale display of a flat panel display panel by adjusting the size of each of the plurality of gray electrodes or by adding a light reflection structure.
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