KR100328725B1 - 형광체를 이용한 광도파로 평판 디스플레이 - Google Patents

형광체를 이용한 광도파로 평판 디스플레이 Download PDF

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Abstract

형광체를 이용한 광도파로 평판 디스플레이가 개시된다, 상기 형광체를 이용한 광도파로 평판 디스플레이는, 자외선을 발생시키는 광원부 및 상기 광원부에서 발생된 상기 자외선이 입사되는 복수의 광도파로를 구비한 광도파로 디스플레이부를 포함하며, 상기 광도파로 디스플레이부는, 상기 광도파로 내부를 진행하는 상기 자외선의 출력을 제어하는 광출력제어부와, 상기 광출력제어부 상부에 위치하며 자외선을 받아들여 가시광선을 방출하는 형광층과, 상기 형광층과 상기 광출력제어부 사이에 위치하며 상기 광출력제어부로부터 상기 형광층을 보호하는 투명 재질의 형광층 보호기판과, 상기 광출력제어부의 소정 위치에 전기장을 형성시키기 위한 제1, 제2전극 및 상기 광도파로 하부에 위치하는 투명 재질의 하부 보호기판을 구비하여, 광효율이 매우 높고 시야각이 매우 넓은 이점이 있다.

Description

형광체를 이용한 광도파로 평판 디스플레이{Optical waveguide flat panel display using phosphor}
본 발명은 평판 디스플레이에 관한 것으로, 특히 형광체를 이용하여 광원부를 단순화시킬 수 있고 산란층없이 매우 넓은 시야각을 얻을 수 있는 형광체를 이용한 광도파로 디스플레이에 관한 것이다.
현재 모니터 및 텔레비젼의 디스플레이 장치로서 음극선관이 주로 사용되고 있다. 그러나, 음극선관이 무겁고 부피가 크기 때문에 휴대형을 중심으로 액정 디스플레이나 플라즈마 디스플레이 같은 가벼운 평판 디스플레이가 점점 채용되고 있다. 하지만, 액정 디스플레이는 가격이 비싸고 스크린 크기를 크게 하기가 어렵다는 단점이 있으며 플라즈마 디스플레이는 제조원가가 높고, 높은 전압을 필요로 하며, 전력 소모가 크다는 단점이 있다.
이를 해결하기 위하여 광도파로를 이용한 평판 디스플레이가 제안되었다. 광도파로는 광을 거의 감쇠시키기 않고 먼 거리까지 전달할 수 있기 때문에 대화면의 디스플레이에 적합하다.
기존에 제안된 광도파로를 이용한 평판 디스플레이 패널의 구조는 도 1과 같다. 도 1에 도시된 종래의 광도파로를 이용한 평판 디스플레이 패널은, 광원(미도시)에서 출력된 광이 입사되어 전파되는 광도파로(10)와, 광도파로(10) 하부에 위치하며 광도파로(10)를 따라 전파되는 광을 전반사시키기 위하여 굴절률이 낮은 물질로 된 클래딩(12)과, 클래딩(12) 하부에 위치하여 광을 흡수하는 광흡수층(14)과, 광흡수층(14) 하부에 위치하여 소정의 전압이 인가되는 제1전극(16)과, 광도파로(10) 상부에 위치하여 전기장에 따라 굴절률이 변하는 전기광학 물질층(18)과,광을 산란시키기 위한 산란층(20) 및 접지되며 투명재질로 되어 있는 제2전극(22)을 구비하고 있다.
상기와 같이 구성된 종래의 광도파로를 이용한 평판 디스플레이 패널에서는, 소정의 전압이 제1전극(16)으로 인가되면 제1전극(16)과 제2전극(22) 사이에 전기장이 발생되고 발생된 전기장에 의해 전기광학 물질층(18)의 굴절률이 증가하여 광도파로(10)를 따라 전파되는 광이 전기광학 물질층(18)을 통과한 후 산란층(20)에서 산란입자와 충돌하여 산란된다. 산란층(20)에서 산란된 광은 투명재질의 제2전극(22)을 통과하여 관찰자가 제2전극(22)을 통과한 광을 인지할 수 있게 된다.
상기와 같이 전기광학 물질층(18)의 굴절률이 낮을 때는 광이 광도파로(10)를 따라 진행을 하고 전기광학 물질층(18)의 굴절률이 높아지면 광이 광도파로(10)에서 빠져 나와 산란층(20)에서 산란된다.
하지만, 상기와 같은 종래의 광도파로를 이용한 평판 디스플레이 패널은, 광을 발생하는 광원부의 구조가 복잡하며 넓은 시야각을 얻기 위해 광을 관찰자에게 내보내는 광 출력부로서 산란층을 형성해야 하기 때문에 제조상에 어려움이 따르는 문제점이 있다.
본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는, 산란층 대신에 형광체를 이용하여 광원부를 단순화시킬 수 있고 산란층없이 매우 넓은 시야각을 얻을 수 있는 형광체를 이용한 광도파로 평판 디스플레이를 제공하는 것이다.
도 1은 종래의 광도파로를 이용한 평판 디스플레이 패널의 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 의한 형광체를 이용한 광도파로 평판 디스플레이의 구조를 도시한 도면이다.
도 3은 도 2의 정면도이다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 의한 형광체를 이용한 광도파로 평판 디스플레이의 구조를 도시한 도면이다.
도 5는 도 4의 정면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
24...형광층, 26...광출력제어부,
28...광도파로, 30...제1전극,
32...형광층 보호기판, 34...제2전극,
36...상부 보호기판, 38...하부 보호기판.
상기 과제를 이루기 위하여 본 발명에 의한 형광체를 이용한 광도파로 평판 디스플레이는, 자외선을 발생시키는 광원부; 및 상기 광원부에서 발생된 상기 자외선이 입사되는 복수의 광도파로를 구비한 광도파로 디스플레이부를 포함하며, 상기 광도파로 디스플레이부는, 상기 복수의 광도파로 상부에 위치하여 상기 광도파로 내부를 진행하는 상기 자외선의 출력을 제어하는 광출력제어부와, 상기 광출력제어부 상부에 위치하며 상기 광출력제어부에서 출력되는 자외선을 받아들여 가시광선을 방출하는 형광층과, 상기 형광층과 상기 광출력제어부 사이에 위치하며 상기 광출력제어부로부터 상기 형광층을 보호하는 투명 재질의 형광층 보호기판과, 상기 광출력제어부의 상부와 하부에 각각 위치하여 상기 광출력제어부의 소정 위치에 전기장을 형성시키기 위한 제1, 제2 전극 및 상기 광도파로 하부에 위치하는 투명 재질의 하부 보호기판을 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 형광체를 이용한 광도파로 평판 디스플레이는, 상기 형광층 상부에 위치하는 투명 재질의 상부 보호기판을 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 광원부는 자외선을 방출하는 자외선 램프를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 광도파로는 자외선을 흡수하지 않는 투명 재료로 되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 형광층 보호기판은 자외선을 흡수하지 않는 투명 재료로 되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 광출력제어부는 액정인 것이 바람직하다.
또한, 상기 형광층은 포토루미네슨트 방식으로 발광하는 플라즈마 디스플레이용 형광체인 것이 바람직하다.
또한, 상기 과제를 이루기 위하여 본 발명에 의한 형광체를 이용한 광도파로 평판 디스플레이는, 자외선을 발생시키는 광원부; 및 상기 광원부에서 발생된 상기 자외선이 입사되는 도광판을 구비한 광도파로 디스플레이부를 포함하며, 상기 광도파로 디스플레이부는, 상기 도광판 상에 형성되는 투명 재질의 제1전극과, 상기 제1전극의 상부에 위치하여 상기 제1전극과 전기장을 형성하는 투명 재질의 제2전극과, 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 위치하여 상기 도광판 내부를 진행하는 상기 자외선의 출력을 제어하는 광출력제어부와, 상기 제2전극과 상기 광출력제어부 상부에 위치하며 상기 광출력제어부에서 출력되는 자외선을 받아들여 가시광선을 방출하는 형광층 및 상기 형광층과 상기 광출력제어부 사이에 위치하며 상기 광출력제어부로부터 상기 형광층을 보호하는 투명 재질의 형광층 보호기판을 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 형광체를 이용한 광도파로 평판 디스플레이는, 상기 형광층 상부에 위치하는 투명 재질의 상부 보호기판을 더 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 도광판은 자외선을 흡수하지 않으며 전면에 균일한 양의 자외선을 전달하는 것이 바람직하다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 의한 형광체를 이용한 광도파로 디스플레이에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 의한 형광체를 이용한 광도파로 평판 디스플레이의 구조를 도시한 도면이다. 도 2에 도시된 본 발명의 제1실시예에 의한 형광체를 이용한 광도파로 평판 디스플레이는, 광원부로서 자외선을 발생시키는 자외선램프(39)와, 자외선램프(39)에서 발생된 자외선이 입사되는 복수의 광도파로(28)와, 광도파로(28) 내부를 진행하는 자외선의 출력을 제어하는 광출력제어부(26)와, 광출력제어부(26) 상부에 위치하며 자외선을 받아들여 가시광선을 방출하는 형광층(24)과, 형광층(24)과 광출력제어부(26) 사이에 위치하며 광출력제어부(26)로부터 형광층(24)을 보호하는 투명 재질의 형광층 보호기판(32)과, 광출력제어부(26)의 소정 위치에 전기장을 형성시키기 위한 제1, 제2전극(30, 34)과, 형광층(24) 상부에 위치하는 투명 재질의 상부 보호기판(36) 및 광도파로(28) 하부에 위치하는 투명 재질의 하부 보호기판(38)을 구비하고 있다. 상기에서 상부 보호기판(36)은 형광층(24)을 외부 충격으로부터 보호하기 위한 것으로서 상부 보호기판(36)이 구비되지 않더라도 전체 광도파로 평판 디스플레이의 성능은 저하되지 않는다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 의한 형광체를 이용한 광도파로 평판 디스플레이는, 전광(Electro-Optic)재료로 된 광출력제어부(26)의 상부에 형광층(24)이 삽입되어 있으며, 형광층(24)의 형광체재료와 광출력제어부(26)의 전광재료간의 오염을 막기 위해 형광층 보호기판(32)을 배치하였다. 이 형광층(24)의 형광체는 비 가시광인 자외선을 받아 여기되며 여기된 상태의 에너지를 잃으면서 가시광을 출력하는 특성을 갖는다. 이러한 특성을 갖는 형광체는 플라즈마 디스플레이에 많이 이용되고 있으며 이미 많은 종류가 개발되어 있다.
도 2에서와 같이 자외선을 발생하는 자외선램프(39)로부터 광도파로(28) 내부로 입사된 자외선은 광도파로(28)를 따라 진행한다. 임의의 위치에 있는제1전극(30)과 제2전극(34)에 소정의 전압이 인가되면 제1전극(30)과 제2전극(34) 사이에 발생된 전기장에 의해 부분적으로 광출력제어부(26)의 굴절율이 증가하여 광도파로(28)를 진행하던 광이 광도파로(28)를 빠져나와 광출력제어부(26)와 형광층 보호기판(32)을 거쳐 형광층(24)에 도달하게 된다.
자외선을 받은 형광층(24)내의 형광체는 에너지를 얻어 여기되며 이 에너지가 바로 가시광선으로 변환되어 상부 보호기판(36)을 거쳐 외부로 출력된다. 형광층(24)의 형광체에서 방출되는 가시광선은 모든 방향으로 거의 균일하게 퍼져 나가므로 매우 넓은 시야각을 얻을 수 있다. 형광층(24)에서는 형광체 종류에 따라 적, 녹, 청의 삼원색의 가시광선이 각각 방출된다. 한편, 상기에서 광출력제어부(26)는 액정인 것이 바람직하며, 광도파로(28)와 형광층 보호기판(32)은 자외선을 흡수하지 않는 재질로 제작되는 것이 바람직하며 모두 투명 재질로 제작되어야 한다. 또한, 형광층(24)은 포토루미네슨트(photoluminescent) 방식으로 발광하는 플라즈마 디스플레이용 형광체인 것이 바람직하다. 디스플레이 패널의 구동부(미도시)가 삼원색 형광체 각각에 인가하는 전압의 크기나 전압의 인가 시간 및 화소 선택 횟수에 따라 다양한 색을 구현할 수 있다.
도 3은 도 2의 정면도로서 광원인 자외선램프(39)와, 제1, 제2전극(30, 34)과, 광도파로(28) 및 하부 보호기판(38)의 배치를 보여준다. 참조부호 31은 광도파로 디스플레이부이다.
한편, 도 4는 본 발명의 제2실시예에 의한 형광체를 이용한 광도파로 평판 디스플레이의 구조를 도시한 도면이다.
도 4에 도시된 본 발명의 제2실시예에 의한 형광체를 이용한 광도파로 평판 디스플레이는, 광원부로서 자외선을 발생시키는 자외선램프(54)와, 자외선램프(54)에서 발생된 자외선이 입사되는 도광판(40)과, 도광판(40) 상에 형성되는 투명 재질의 제1전극(46)과, 제1전극(46)과 전기장을 형성하는 투명 재질의 제2전극(42)과, 제1전극(46)과 제2전극(42) 사이에 위치하여 도광판(40) 내부를 진행하는 자외선의 출력을 제어하는 광출력제어부(44)와, 광출력제어부(44) 상부에 위치하며 자외선을 받아들여 가시광선을 방출하는 형광층(50)과, 형광층(50)과 광출력제어부(44) 사이에 위치하며 광출력제어부(44)로부터 형광층(50)을 보호하는 투명 재질의 형광층 보호기판(48) 및 형광층(50) 상부에 위치하는 투명 재질의 상부 보호기판(52)을 구비하고 있다. 상기에서 도광판(40)은 자외선을 흡수하지 않으며 전면에 균일한 양의 자외선을 전달하는 것이 바람직하다.
도 2의 구조에서 광을 전달하는 매체는 사각형 단면을 갖는 개개의 광도파로였지만 도 4의 구조에서는 광을 전달하는 매체로서 개별 광도파로를 사용하지 않고 하나의 도광판(40)을 이용한 것으로, 더욱 더 간단한 공정으로 디스플레이 패널을 제작할 수 있는 이점이 있다.
상기에서 상부 보호기판(52)은 형광층(50)을 외부 충격으로부터 보호하기 위한 것으로서 상부 보호기판(52)이 구비되지 않더라도 전체 광도파로 평판 디스플레이의 성능은 저하되지 않는다.
도 5는 도 4의 정면도로서, 광원인 자외선램프(54)와, 도광판(40)과, 제1, 제2전극(46, 42)의 배치를 보여준다. 참조부호 51은 광도파로 디스플레이부이다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 제2실시예에서는 광원부인 자외선램프(54)에서 방출된 자외선이 도광판(40) 전면에 걸쳐 거의 균일한 양으로 전달되며 구동부(미도시)에 의해 선택된 위치에서 도광판(40)을 빠져나와 형광층(50)의 형광체를 여기시킨다.
도 2 및 도 3의 제1실시예에서는 제1, 제2전극의 방향이 한 방향으로 정렬되어 있어서 한번에 복수개의 화소를 선택하지만 도 4 및 도 5의 제2실시예에서는 제1전극과 제2전극이 직교하도록 정렬되어 있어서 각 화소에 각각의 신호가 전달된다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의한 형광체를 이용한 광도파로 평판 디스플레이는, 구동 방법에 있어서 기존의 다른 평판 디스플레이에서 이용되고 있는 계조 표현 방식을 그대로 이용할 수 있는 장점이 있으며, 광원부를 단순화 할 수 있고 광효율이 높으며 산란층 없이도 매우 넓은 시야각을 얻을 수 있는 이점이 있다.

Claims (10)

  1. 자외선을 발생시키는 광원부; 및
    상기 광원부에서 발생된 상기 자외선이 입사되는 복수의 광도파로를 구비한 광도파로 디스플레이부를 포함하며,
    상기 광도파로 디스플레이부는, 상기 복수의 광도파로 상부에 위치하여 상기 광도파로 내부를 진행하는 상기 자외선의 출력을 제어하는 광출력제어부와, 상기 광출력제어부 상부에 위치하며 상기 광출력제어부에서 출력되는 자외선을 받아들여 가시광선을 방출하는 형광층과, 상기 형광층과 상기 광출력제어부 사이에 위치하며 상기 광출력제어부로부터 상기 형광층을 보호하는 투명 재질의 형광층 보호기판과, 상기 광출력제어부의 상부와 하부에 각각 위치하여 상기 광출력제어부의 소정 위치에 전기장을 형성시키기 위한 제1, 제2 전극 및 상기 광도파로 하부에 위치하는 투명 재질의 하부 보호기판을 구비하는 것을 특징으로 하는 형광체를 이용한 광도파로 평판 디스플레이.
  2. 제1항에 있어서, 상기 형광층 상부에 위치하는 투명 재질의 상부 보호기판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 형광체를 이용한 광도파로 평판 디스플레이.
  3. 제1항에 있어서, 상기 광원부는 자외선을 방출하는 자외선 램프를 포함하는 것을 특징으로 하는 형광체를 이용한 광도파로 평판 디스플레이.
  4. 제1항에 있어서, 상기 광도파로는 자외선을 흡수하지 않는 투명 재료로 되어 있는 것을 특징으로 하는 형광체를 이용한 광도파로 평판 디스플레이.
  5. 제1항에 있어서, 상기 형광층 보호기판은 자외선을 흡수하지 않는 투명 재료로 되어 있는 것을 특징으로 하는 형광체를 이용한 광도파로 평판 디스플레이.
  6. 제1항에 있어서, 상기 광출력제어부는 액정인 것을 특징으로 하는 형광체를 이용한 광도파로 평판 디스플레이.
  7. 제1항에 있어서, 상기 형광층은 포토루미네슨트 방식으로 발광하는 플라즈마 디스플레이용 형광체인 것을 특징으로 하는 형광체를 이용한 광도파로 평판 디스플레이.
  8. 자외선을 발생시키는 광원부; 및
    상기 광원부에서 발생된 상기 자외선이 입사되는 도광판을 구비한 광도파로 디스플레이부를 포함하며,
    상기 광도파로 디스플레이부는, 상기 도광판 상에 형성되는 투명 재질의 제1전극과, 상기 제1전극의 상부에 위치하여 상기 제1전극과 전기장을 형성하는 투명 재질의 제2전극과, 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 위치하여 상기 도광판 내부를 진행하는 상기 자외선의 출력을 제어하는 광출력제어부와, 상기 제2전극과 상기 광출력제어부 상부에 위치하며 상기 광출력제어부에서 출력되는 자외선을 받아들여 가시광선을 방출하는 형광층 및 상기 형광층과 상기 광출력제어부 사이에 위치하며 상기 광출력제어부로부터 상기 형광층을 보호하는 투명 재질의 형광층 보호기판을 구비하는 것을 특징으로 하는 형광체를 이용한 광도파로 평판 디스플레이.
  9. 제8항에 있어서, 상기 형광층 상부에 위치하는 투명 재질의 상부 보호기판을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 형광체를 이용한 광도파로 평판 디스플레이.
  10. 제8항에 있어서, 상기 도광판은 자외선을 흡수하지 않으며 전면에 균일한 양의 자외선을 전달하는 것을 특징으로 하는 형광체를 이용한 광도파로 평판 디스플레이.
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