KR100459647B1 - 디스플레이장치 - Google Patents
디스플레이장치 Download PDFInfo
- Publication number
- KR100459647B1 KR100459647B1 KR10-2002-0013245A KR20020013245A KR100459647B1 KR 100459647 B1 KR100459647 B1 KR 100459647B1 KR 20020013245 A KR20020013245 A KR 20020013245A KR 100459647 B1 KR100459647 B1 KR 100459647B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- light
- light emitting
- liquid crystal
- layer
- emitting means
- Prior art date
Links
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 claims description 54
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 43
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims description 29
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 24
- 239000004986 Cholesteric liquid crystals (ChLC) Substances 0.000 claims description 16
- 229920000106 Liquid crystal polymer Polymers 0.000 claims description 15
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 claims description 3
- 238000010030 laminating Methods 0.000 abstract description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 78
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 17
- 239000011295 pitch Substances 0.000 description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 description 11
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 10
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 10
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 9
- 239000010408 film Substances 0.000 description 9
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 9
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 8
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 6
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 6
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 6
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 6
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 6
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 6
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 4
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 3
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 3
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 3
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 3
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 2
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 2
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 2
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 2
- 210000002858 crystal cell Anatomy 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 2
- 239000005262 ferroelectric liquid crystals (FLCs) Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 2
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 2
- 125000003903 2-propenyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])=C([H])[H] 0.000 description 1
- 239000005725 8-Hydroxyquinoline Substances 0.000 description 1
- 150000004325 8-hydroxyquinolines Chemical class 0.000 description 1
- 229910001148 Al-Li alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004988 Nematic liquid crystal Substances 0.000 description 1
- 239000004695 Polyether sulfone Substances 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010047571 Visual impairment Diseases 0.000 description 1
- JFBZPFYRPYOZCQ-UHFFFAOYSA-N [Li].[Al] Chemical compound [Li].[Al] JFBZPFYRPYOZCQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 1
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 210000004556 brain Anatomy 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000003098 cholesteric effect Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 150000004696 coordination complex Chemical class 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000005525 hole transport Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007641 inkjet printing Methods 0.000 description 1
- 239000011344 liquid material Substances 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001989 lithium alloy Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229960003540 oxyquinoline Drugs 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 229920005575 poly(amic acid) Polymers 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920006393 polyether sulfone Polymers 0.000 description 1
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- MCJGNVYPOGVAJF-UHFFFAOYSA-N quinolin-8-ol Chemical compound C1=CN=C2C(O)=CC=CC2=C1 MCJGNVYPOGVAJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000003566 sealing material Substances 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- VPYJNCGUESNPMV-UHFFFAOYSA-N triallylamine Chemical class C=CCN(CC=C)CC=C VPYJNCGUESNPMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
- G02B6/4212—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms the intermediate optical element being a coupling medium interposed therebetween, e.g. epoxy resin, refractive index matching material, index grease, matching liquid or gel
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
- G02F1/1336—Illuminating devices
- G02F1/133602—Direct backlight
- G02F1/133603—Direct backlight with LEDs
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
- G02F1/1336—Illuminating devices
- G02F1/13362—Illuminating devices providing polarized light, e.g. by converting a polarisation component into another one
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
- G02B6/4207—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms with optical elements reducing the sensitivity to optical feedback
- G02B6/4208—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms with optical elements reducing the sensitivity to optical feedback using non-reciprocal elements or birefringent plates, i.e. quasi-isolators
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4249—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details comprising arrays of active devices and fibres
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K50/00—Organic light-emitting devices
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
Abstract
발광수단은 나선구조를 가진 광활성매질, 1/4파장판 및 선형편광판이 미러-반사전극, 유기EL층 및 투명전극을 적층함으로써 형성된 발광소자 상에 제공되도록 하는 구성을 갖는다.
Description
본 발명은 휴대정보단말기, 휴대전화기, 개인용컴퓨터나 텔레비전과 같은 장치에 이용되는 평판 디스플레이 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 박형, 경량성 및 낮은 제조단가와 같은 특성을 가진 도광수단을 이용한 디스플레이에 관한 것이다.
종래, 액정디스플레이(LCD)와 같은 디스플레이가 휴대정보단말기, 게임장치, 휴대전화기, 개인용컴퓨터나 텔레비전과 같은 디스플레이장치에 실용적으로 이용되고 있다.
특히, 화소에 제공되는 박막트랜지스터(TFT)에 의하여 각 액정셀을 구동하는 구성을 갖는 박막트랜지스터형 LCD는 고정세(高精細), 고속응답의 영상표시가 가능한 장점을 가지기 때문에, 그 용도가 확대되고 있다.
그러나, TFT를 구비한 액정셀의 제조공정이 복잡하다. 특히, 디스플레이영역이 커질수록, 제조비용이 증가된다. TFT를 제조하기 위한 스퍼터장치, CVD장치, 및 노광장치 등의 성능에 의하여, 제조될 수 있는 디스플레이영역이 제한된다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 1차원 발광소자어레이 및 도광소자 어레이 등에 의하여 구성된 디스플레이가 본 발명자에 의하여 제안되어 있다.
도광소자를 이용한 그러한 종래 디스플레이를 도 13 및 도 14를 참조하면서 먼저 설명한다.
도 13은 종래 디스플레이의 주요한 구성요소를 나타내는 전개사시도이다.
이 디스플레이는 도 13에 나타낸 바와 같이, 복수개의 발광소자들(111)을 구비한 발광수단(110), 복수개의 도광소자(121)를 지지기판(122) 상에 배열시킨 도광수단(120), 표면에 복수개의 전극(134)을 형성시킨 투명기판(133)과 액정봉지재료(132)로 액정층(131)을 봉지하여 구성시킨 광도출수단(130), 및 광반사수단(140)에 의하여 형성된다.
발광소자들(111)의 광축들(112)은 도광소자들(121)의 일단으로부터 광이 입사되도록 배열되며, 광반사수단(140)은 도광소자(121)의 타단에 도달하는 광을 반사시키도록 배설된다.
전극들(134)은 액정층(131)에 접하는 투명기판(133)의 면상에 형성되며, 외부와 접속하기 위한 단자군들(138)이 도 13에 나타낸 바와 같이 투명기판(133)의 두 개의 주변부에 제공된다.
도 14a 및 14b를 참조하면서, 이하에서 도광수단(120)과 광도출수단(130)의동작을 설명한다.
발광수단(110)의 각 발광소자(111)로부터 방출된 광은 발광소자(111)에 대향하도록 배치된 도광소자(121)로 입사되어 도광소자(121)의 고굴절율영역(121a)을 통하여 전파한다.
도 14a에 나타낸 바와 같이, 전위차가 전극들(134a 및 134b) 사이에 인가되지 않는 경우, 액정분자들은 기판에 거의 수평한 방향으로 배향되며, 고굴절율영역(121a)을 통하여 전파하는 광에 대하여 액정층(131)의 굴절율은 고굴절율영역(121a)보다 낮다.
따라서, 광은 고굴절율영역(121a)에 남아 액정층(131)으로 누설되지 않는다. 도 14b에 나타낸 바와 같이, 전기장이 전극들(134a 및 134b) 사이의 전위차에 의하여 발생되는 경우, 액정분자들은 도면에서 나타낸 바와 같이 배향되어 굴절율이 증가한다.
액정층(131)과 고굴절율영역(121a) 사이의 계면에서 전반사조건은 파괴된다. 광은 고굴절율영역(121a)으로부터 누설되며, 누설된 광은 액정층(131)을 통하여 전파한다. 그것은 예각으로 광확산층(136)으로 입사된다.
광확산층(136)에 의하여 광이 확산된 후, 계속해서 광은 투명기판(133)과 반사방지막(137)을 통과하여 관측자(사용자)에게 도달한다. 도 14a 및 14b에 있어서, 참조번호 135는 액정층을 위한 배향층을 나타낸다.
영상을 표시하는 동작은 이하에서와 같이 수행된다. 먼저, 표시하려는 영상의 제1 라인에 대응하는 패턴의 광은 발광수단(110)으로부터 방출되어 각 발광소자에 대응하는 도광소자(121)를 통하여 전파한다. 동시에, 제어신호들이, 대응하는 영역의 액정분자들의 배향을 변화시키기 위하여 표시영역의 제1 칼럼에 위치된 전극들(134a 및 134b)에 인가된다.
이렇게 하여, 발광수단(110)으로부터 출사된 광은 표시영역의 제1 라인으로부터만 얻어진다. 모든 라인들에 대하여 이 동작을 반복함으로써, 임의의 영상이 표시될 수 있다. 표시영역에서 하나의 라인으로부터만, 광은 표시동작 중의 어떤 순간에라도 누설된다. CRT나 레이저디스플레이 등의 경우와 마찬가지로, 잔상형상에 의하여, 영상이 관찰자의 뇌에 형성된다.
칼러영상을 디스플레이하기 위하여, 3원색인 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)을 출력하는 발광수단을 이용하는 것으로 충분하다. 그러한 발광수단의 예는 칼러필터와 백색발광물질을 조합하여 얻어지는 발광수단, 청색발광물질과 칼러변환물질을 조합하여 얻어진 발광수단이나, 3원색 발광물질들을 병렬로 배치함으로써 얻어지는 발광수단을 포함한다.
전술한 발광소자를 각각 이용하는 종래 디스플레이는 다음과 같은 문제점이 있다.
먼저, 도 14에 있어서, 지면에 평행한 방향으로 전기장이 진동하는 편광성분에 관하여, 액정분자들의 배향을 제어함으로써 발광소자의 외부로 광이 누설될 수 있다.
그러나, 지면에 수직한 방향으로 전기장이 진동하는 편광성분에 관하여, 액정층(131)의 굴절율이 항상 배향상태에 관계없이 고정되기 때문에, 광은 도광소자의 외부로 누설되지 않을 수 있다. 도광소자에 갇혀진 광은 도광소자의 표면 모양의 불균일성 등에 의하여 야기되는 산란 현상으로 인해 손실된다.
따라서, 이는 광의 반은 디스플레이에 이용될 수 없게 된다는 것을 의미한다.
휴대정보단말기와 노트북크기의 PC 등과 같은 장치와 같이 저전력소모가 중요한 용도에 이러한 디스플레이를 적용하기 위하여, 전술한 편광상태, 즉, 지면에 평행한 전기장 성분을 가진 편광과 지면에 수직한 전기장을 가진 편광 모두에 이용할 수 있는 구성이 요망된다.
둘째, 도광소자를 통하여 광이 전파하도록 하기 위하여, 광은 어떤 각보다 작은 각으로 도광소자로 입사되어야만 한다. 따라서, 발광소자의 방향성이 넓은(좁지 않은) 경우에, 도광소자를 통과하여 전파할 수 없는 광자들의 수가 발광소자와 도공소자의 일단 사이의 거리가 증가함에 따라 증가된다. 즉, 디스플레이용도에 이용될 수 없는 광의 비율이 증가하여, 광이용 효율이 저하되며, 저전력소모가 중요한 용도에 있어서 더 많은 단점을 가지게 된다.
셋째, 3원색인 R, G 및 B를 출력하여 칼러표시를 실현하는 발광소자를 이용하는 경우, 칼러필터와 백색발광물질의 조합과 같은 전술한 구성의 발광수단들 중의 적어도 하나가 이용될 수 있다. 그러나, 발광수단들 중의 어떤 것은 제조비용이 높다. 따라서, 부품의 수를 감소시킴으로써 제조비용을 감소시키는 것이 요망된다.
전술한 상황을 고려하여 본 발명이 달성되었으며, 그 목적은 저전력소모로 구동될 수 있으며 저가로 실현될 수 있는 광이용율이 높은 디스플레이를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예를 나타내는 전개사시도;
도 2는 도 1의 도광수단과 발광수단 사이의 결합부를 나타내는 단면도;
도 3은 본 발명의 제1 실시예의 변형예를 나타내는 전개사시도;
도 4는 도 3의 도광수단과 발광수단 사이의 결합부를 나타내는 단면도;
도 5는 본 발명의 제2 실시예를 나타내는 확대된 사시도;
도 6은 도 5의 도광수단과 발광수단 사이의 결합부를 나타내는 단면도;
도 7은 본 발명에 따른 제2 실시예의 동작을 설명하는 그래프;
도 8은 본 발명의 제2 실시예의 동작을 설명하는 다른 그래프;
도 9는 본 발명의 제2 실시예의 동작을 설명하는 다른 그래프;
도 10은 본 발명의 제2 실시예의 동작을 설명하는 다른 그래프;
도 11은 본 발명의 제2 실시예의 변형예를 나타내는 전개사시도;
도 12는 도 11의 도광수단과 발광수단 사이의 결합부를 나타내는 단면도;
도 13은 도광수단을 이용하는 종래 디스플레이를 나타내는 전개사시도; 및
도 14a 및 14b는 도광수단을 이용하는 종래 디스플레이의 동작 원리를 나타내는 도면이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10, 10b, 10c:발광수단
11, 11c:절연기판
12, 12c:구동회로
13:보호층
18:지지부재
19:접착층
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 기본적으로 이하의 기술적 구성을 채용한다.
본 발명의 제1 면은 복수개의 도광수단; 제1 편광성분과 제1 편광성분과 다른 제2 편광성분을 갖는 출사광을 복수개의 도광수단으로 입사되도록 출사시키는 발광수단; 상기 복수개의 도광수단으로부터 상기 광이 외측으로 누설되게 하기 위하여, 상기 복수개의 도광수단 상에 제공된 액정층; 및 상기 제2 편광성분을 상기 제1 편광성분으로 변환하기 위하여, 상기 발광수단과 상기 복수개의 도광수단 사이에 제공된 편광변환수단을 포함하는 디스플레이장치이다.
본 발명의 제2 면에 의하면, 상기 편광변환수단은 콜레스테릭액정폴리머, 1/4파장판 및 선형편광판을 적층함으로써 형성된다.
본 발명의 제3 면에 의하면, 상기 발광수단은 기판상에 형성된 반사물질로 이루어진 바닥전극 및 투명물질로 이루어진 상부전극을 포함하며 유기전자발광층이 상기 바닥전극과 상기 상부전극 사이에 제공된다.
본 발명의 제4 면에 의하면, 상기 발광수단은 단면발광형(edge emitting type) 발광소자이다.
본 발명의 제5 면에 의하면, 상기 발광수단은 백색광을 출력하며 칼러필터들이 상기 액정층상에 설치된다.
본 발명의 제6 면에 의하면, 상기 칼러필터들은 상기 액정층을 매개하여 출사된 광을 산란시키는 부품을 구비한다.
본 발명의 제7 면에 의하면, 상기 발광수단은 백색광을 출력하며 칼러필터들이 상기 발광수단과 상기 복수개의 도광수단 사이에 설치된다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
(제1 실시예)
종래 기술의 제1 문제는 편광성분들 중 한 성분의 광만이 디스플레이에 이용되기 때문에, 광이용효율이 반(정도)로 된다는 것이다.
이 문제를 해결하기 위하여, 제1 실시예가 전술한 동기에 기초하여 수행된다.
구성, 동작예, 이용되는 물질, 제조방법, 및 설계시의 수치예 등을 이하에서 계속해서 설명한다.
도 1은 본 발명의 디스플레이에 이용되는 발광수단(10)과 도광수단(30)의 구성을 나타내는 전개사시도이다.
발광수단(10)은 절연기판(11)의 일면 상에 규칙적으로 배열된 복수개의 발광소자(20), 및 발광소자들(20)을 구동하기 위하여 박막트랜지스터들에 의하여 구성된 구동회로(12)를 구비한다. 발광수단(10)의 표면상에는 보호층(13)이 형성된다.
보호층(13)은 물과 불순물과 같은 다른 물질들이 발광소자(20)로 침투하는 것을 방지함으로써 발광소자(20)를 보호하기 위하여 제공된다.
도광수단(30)은 규칙적으로 배열된 복수개의 코어(31), 코어(31)의 바닥에 밀착되어 설치된 클래드(cladding; 32), 및 코어(31) 상에 밀착된 광도출부(33)를 구비한다. 광도출부(33)는 액정층을 구비한다. 또한, 광도출부(33) 상에는, 3원색의 칼러필터들(34, 35 및 36)과 보호층(37)이 밀착된다. 3원색의 칼러필터들(34, 35 및 36)은 광도출부(33)를 개재하여 코어(31) 상에 형성된다.
도 2는 도광수단(30)과 발광수단(10) 사이의 결합부에 대한 단면도이다. 발광소자(20)는 절연기판(11)의 일면상에 바닥(반사)전극(21), 유기EL층(22) 및 상부(투명)전극(23)을 순차적으로 적층함으로써 형성된다. 또한, 상부(투명)전극(23) 상에는, 편광재이용수단(40) 이 보호층(13)을 개재하여 설치된다. 편광재이용수단(40)은, 도 2에 나타낸 바와 같이, 콜레스테릭액정폴리머(cholestreric liquid crystal polymer; 41), 1/4파장판(42) 및 선형편광판(43)을 순차 적층하여 형성된다.
편광재이용수단(40)을 구비한 발광수단(10)은 접착층(50)을 매개하여 도광수단(30)에 고정된다.
본 실시예의 동작을 이하에서 도 1 및 도 2를 참조하면서 설명한다.
발광소자(20)는 반사물질로 이루어진 바닥전극 및 투명물질로 이루어진 상부전극을 구비한다. 두 전극들 사이에 바이어스를 인가함으로써, 광이 투명전극(23)을 통과하여 출사된다.
출사된 광의 파장은 유기EL물질의 선택에 크게 의존한다. 본 실시예에 있어서, 백색광을 출사하는 물질이 이용된다.
광은 좌원편광(왼쪽원편광) 및 우원편광(오른쪽원편광)을 갖는다. 원편광의 광 중의 하나(편의를 위하여, 이하에서 좌원편광이라 한다.)는 콜레스테릭액정폴리머(우나선(右螺線) 구조를 가짐; 41)를 통과한다. 한편, 우원편광은 콜레스테릭액정폴리머(41)에 의하여 선택적으로 반사된다. 즉, 액정에 의하여 반사된 광은 우원편광뿐이다. 그것은 거울에서의 반사처럼 모든 원편광을 반사하고 턴(turn)의 방향을 반전시키는 반사와 다르다.
반사된 우원편광은 보호층(13), 투명전극(23) 및 유기EL층(22)을 차례로 통과하여 바닥전극(21)에 도달한다. 바닥(반사)전극(21)은 거울과 같은 역할을 하기 때문에, 반사광은 좌원편광으로 된다. 광이 콜레스테릭액정폴리머(41)에 도달할 때, 광은 액정층을 통과한다. 콜레스테릭액정폴리머에 의한 선택적 반사 현상은 파장에 의존한다. 예를 들면, 백색광을 이용하는 경우, 광이 투과되어야만 하는 파장에 따른 나선 피치(spiral pitch)를 가진 콜레스테릭액정폴리머는 이하와 같이 구성된다. 즉, 그것은 (예를 들면, R, G 및 B의 나선피치들을 가진 콜레스테릭액정층들을 적층한) 세 개의 층들을 갖는다.
본 실시예에 있어서, 콜레스테릭액정폴리머(41)와 발광소자(20)의 바닥전극의 조합에 의하여, 우 및 좌원편광 모두가 이용될 수 있다. 콜레스테릭액정폴리머(41)를 통과한 좌원편광은 1/4파장판(42)에 의하여 선형편광으로 변환되어 선형편광판(43)을 통과한다.
전술한 바와 같이, 도광수단(30)의 코어(31)에 입사하는 광은 한 방향으로 선형 편광되며, 영상이 이 광을 이용하여 표시될 수 있다. 예를 들면, 도 14에 나타낸 액정의 배향의 경우, 선형편광판(43)의 광축이 지면에 평행한 방향으로 선형편광된 광이 코어(31)로 입사되도록 조절된다. 코어(31)에 도달하는 소망의 선형 편광의 광은 광도출부(33)에 의하여 선택적으로 도출되어 칼러필터(34, 35 및 36)에 도달한다. 각 칼러필터는 광을 확산시키는 입자들을 구비한다. 선택된 칼러의 광은 칼러필터 상의 보호층(37)을 통하여 출사된다.
전술한 바와 같이, 본 실시예에 있어서, 발광수단에 의하여 출사된 광은 소망의 편광상태의 광으로 변환되며, 결과적인 광은 도광수단으로 입사되도록 함으로써, 광이 효율적으로 사용되게 하여, 그 결과, 디스플레이의 휘도를 두 배정도로 향상시킬 수 있다. 즉, 동일한 휘도를 얻기 위한 전력소모가 종래 기술에 비하여 반으로 감소될 수 있다.
광을 확산시키는 기능을 가진 칼러필터가 도광수단의 부분으로서 형성되기 때문에, 종래 구성에서 필요한 광확산층을 별도로 형성하는 공정이 불필요하다. 따라서, 제조공정이 감소되어 제조비용이 감소될 수 있다.
전술한 구성에 이용되는 소자들의 재료들, 치수 및 제조방법 등의 구체적인 종류의 예들을 설명한다.
먼저, 발광수단(10)을 설명한다.
(발광수단의 형성예)
발광수단(10)에 있어서 발광소자들(20)의 배열피치는 200ppi(pixel per inch)의 정세도를 가진 칼러디스플레이의 화소피치에 대응하는 32㎛로 설정된다. 절연기판(11)으로서는, 두께가 0.7mm인 비알칼리계유리기판처럼 TFT공정에 일반적으로 이용되는 기판이 이용된다. 폴리실리콘 TFT기술을 이용한 공정에 의하여, 구동회로(12)가 형성된다. 공정 및 재료에 관하여, 다른 다양한 공지 방법도 채용될 수 있다.
이어서, 발광수단의 음극으로서는, 알루미늄-리튬합금과 같은 재료가 금속으로 이루어진 섀도우 마스크를 개재하여 진공증착 등의 처리를 함으로써, 200nm정도의 두께를 가진 바닥전극(21)을 형성한다.
바닥(반사)전극(21) 상에는, 유기EL층(22)이 형성된다. 유기EL층(22)은 발광층과 정공주입운송층으로 이루어진 2층 구조나, 상기 2층 구조에 전자주입운송층을 더한 3층 구조나, 상기 금속제의 바닥(반사)전극(21)과 유기EL층(22)의 계면에 얇은 절연막을 배치시킨 구조 등을 채용하는 것이 가능하다.
도 2에 나타낸 구성예에 있어서, 유기EL층(22)은 단층이다. 그러나, 유기EL층(22)은 상기 층 구조들 중의 어느 것이어도 좋다. 유기EL층(22)은 스핀코팅법, 진공증착법과 잉크젯프린트법 등으로 제조될 수 있다. 본 제조방법에 의하면, 폴리머유기EL물질이나 저분자량 유기EL물질이 선택될 수 있다. 예를 들면, 적어도 트리알릴 아민유도체, 옥살디아졸유도체과 폴피린유도체 중의 하나가 홀주입운송층용 재료로 선택될 수 있다. 발광층용 재료로서, 예를 들면, 적어도 8-히드록시퀴놀린, 8-히드록시퀴놀린유도체(특히, 이 유도체의 금속착체), 테트라페틸부타딘유도체와 디스트릴 알릴유도체 중의 하나가 선택될 수 있다. 그러한 재료들의 각각은 예를 들면 진공증착법에 의하여 50nm정도의 두께로 형성될 수 있다.
계속해서, 인듐틴옥사이드(ITO) 합금 등과 같은 물질이 스퍼터법에 의하여 전표면상에 증착되어 양극으로 역할을 하는 투명전극(23)을 형성한다. ITO를 그러한 양극의 물질로 이용하는 경우, 시트저항은 약20Ω/?로 되며, 막은 약 100nm의 두께로 형성될 수 있다.
마지막으로, 산소와 습기로부터 이러한 적층체를 보호하기 위하여, 실리콘산화물이나 실리콘질화물을 이용하여 전표면상에 막이 형성됨으로써, 보호층(13)을 형성한다. 이런 식으로, 발광수단이 제조될 수 있다.
(편광재이용수단의 형성예)
편광재이용수단(40)의 형성예를 이하에서 설명한다.
편광재이용수단(40)은 다음과 같이 발광수단(10)의 상면상에 제공된다. 콜레스테릭액정폴리머는 나선 피치가 3원색인 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)에 대응하는 3층 구조를 가진다. 3층을 적층할 때, 콜레스테릭액정폴리머가 전체적으로 가시광선 범위의 파장에 적합하도록 액정의 나선 피치를 서서히 변화시킬 수도 있다.
나선피치가 서서히 변하는 층은, 예를 들면, R. Mauer, D. Andrejewski, F-H. Kreuzer, A. Miller, SID 90 DIGEST, pp. 110-112(1990)에 개시된 재료들과 방법을 이용하여 형성될 수 있다. 이와 같이 하여 형성된 편광재이용수단(40)을 발광수단(10)의 상면에 부착할 수도 있다. 이 때, 편광재이용수단(40)에 사용되는 재료를, 스핀코팅법 등에 의해 발광수단(10)의 상면에 집적 형성할 수도 있다.
1/4파장판과 선형편광판의 각각에 이용되는 종래 막이 직접 콜레스테릭액정폴리머층의 상면에 부착되어도 좋다. 또한, 1/4파장판과 선형편광판 각각의 액상 재료를 스핀코팅법 등에 의해 콜레스테릭액정폴리머층의 상면에 직접 적층하여 형성하는 것이 바람직하다. 이 경우 막 두께는 도 2에 나타낸 두께 정도로 설정될 수 있으며, 막은 코어(31)보다 충분히 얇게 제조될 수 있다.
(도광수단의 형성예)
도광수단(30)에 관하여, 코어들(31)의 배열 피치는 화소피치에 대응하는 32㎛로 설정된다.
코어(31)와 클래드(32)의 제조방법은 다음과 같다.
먼저, 두께가 25 내지 750㎛인 폴리머재료로 이루어진 지지기판의 전표면은 감광아크릴수지와 같은 폴리머재료I로 스핀코팅법 등에 의해 적층된다. 그 후, 포토리소그래피법에 의한 노광공정과 에칭공정에 의하여, 피치가 32㎛로 정렬된 코어들(31)이 형성된다. 그 후, 전 표면은 스핀코팅법에 의하여 폴리머재료I와 약간 다른 조성을 가지며 폴리머재료I보다 굴절율이 작은 폴리머재료II로 도 2에 나타낸 바와 같이 적층된다. 표면을 연마함으로써, 코어(31)의 상면은 노출된다. 코어(31) 재료의 굴절율은 1.7 정도이며, 클래드의 굴절율은 1.5이다.
도 14에 나타낸 종래 구성과 마찬가지의 방법으로, 액정층(33)은 아크릴 수지, 스틸렌 수지, 폴리카보네이트과 폴리에테르술폰 등으로 이루어진 플라스틱 기판들 사이에 샌드위치됨으로써, 광도출부(33)를 형성한다.
광확산 기능을 가진 칼러필터들(34, 35 및 36)의 경우, 반사형 액정디스플레이의 내부확산체나 백라이트의 광확산재료로 이용되고 있는 폴리머재료를 칼러필터재료에 혼입한다. 전극은 Al이나 Cr과 같은 금속물질이나, ITO 및 ITO에 Sn, In 등을 첨가하여 얻어진 투명전극재료를 스퍼터법 등으로 전면에 형성하여 포토리소그래피에 의해 패턴닝한다.
배향층은 폴리이미드나 폴리아믹산을 폴리이미드의 선구물질로 하여 스핀코팅법 등에 의해 전표면상에 적층함으로써 형성된 후, 뜨거운 플레이트 등으로 가열소성되고 러빙처리된다.
액정층(33)을 형성할 때, TFT LCD에 일반적으로 이용되는 네마틱액정재료, 강유전성의 액정재료 또는 반강유전성의 액정재료를 이용함으로써, TFT LCD의 액정조립공정에 일반적으로 사용되는 스페이서에 의해, 액정층의 두께를 2 내지 5㎛의 범위로 설정할 수 있다. 디스플레이의 표시영역이 작은 경우, 액정층(33)의 두께는 스페이서를 이용하지 않고 액정봉지재료 만의 두께로 액정층(33)의 두께를 상기의 범위로 규정되어도 좋다.
본 발명에 따른 디스플레이의 제조방법과 크기는 전술한 수치와 제조방법에 제한되지 않으며, 공지의 제조방법이 채용될 수 있다. 본 발명의 효과를 달성하는 범위내에서 수치들은 본 발명에 속하는 사항이다. 수치 등이 범위를 초과하더라도, 그 범위는 단지 설계에 관한 사항이다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 디스플레이장치는: 복수개의 도광수단(30); 제1 편광성분과 제1 편광성분과 다른 제2 편광성분을 갖는 출사광을 복수개의 도광수단(30)으로 입사되도록 출사시키는 발광수단(10); 상기 복수개의 도광수단으로부터 상기 광이 외측으로 누설되게 하기 위하여, 상기 복수개의 도광수단 상에 제공된 액정층(33); 및 상기 제2 편광성분을 상기 제1 편광성분으로 변환하기 위하여, 상기 발광수단과 상기 복수개의 도광수단 사이에 제공된 편광재이용수단(40)을 포함한다.
(제1 실시예의 변형예)
전술한 설명에 있어서, 광을 확산시키는 기능을 가진 칼러필터가 도광수단의 코어 상에 배치된다. 또한, 칼러필터를 구비하지 않은 도광수단을 이용하고 발광수단과 도광수단 사이에 정상 칼러필터를 설치할 수도 있다.
그러한 구성예를 도 3 및 도 4에 나타낸다. 도 3은 발광수단과 도광수단과 같은 구성요소를 나타낸 확대 사시도이다. 도 4는 이들 사이에 결합부를 자세히 나타내는 단면도이다. 본 수정예는 칼러필터의 위치에 대해서만 도 1 및 도 2에 나타낸 구성과 다르다. 특히, 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 칼러필터들(15, 16 및 17)은 발광수단(20)의 상면에 위치된 편광재이용수단(40)의 상면에 밀착된다. 도광수단(30b)은 광확산층(38)을 필요로 한다.
백색발광수단과 칼러필터에 의하여 구성된 칼러디스플레이의 예가 변형예에서 설명되었지만, 예를 들면, 청색발광수단이 백색발광수단 대신에 이용되어도 좋으며 칼러변환층이 칼러필터 대신에 이용되어도 좋다. 칼러필터 대신에 칼러변환층을 이용하는 경우, 발광수단에 의하여 발광된 파장은 좁은 범위로 제한된다. 따라서, 한 종류의 나선 피치를 가진 층(예를 들면, 청색에 대응하는 피치를 가진 액정만)이 콜레스테릭액정층폴리머로 이용되어도 좋다. 청색으로부터 녹색으로 칼러를 변환하기 위한 층의 위치와 청색으로부터 적색으로 칼러를 변환하기 위한 층의 위치는 칼러필터와 마찬가지로 발광수단의 코어 상이나 발광수단과 도광수단사이에 위치되어도 좋다.
전술한 바와 같이, 변형예에 있어서, 구성요소들은 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 범위내에서 다양하게 치환될 수 있다. 또한, 따라서, 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위내에서 구성요소들의 치환은 본 발명의 변형예에 포함된다.
(제2 실시예)
종래 기술의 제2 문제는, 발광소자의 각분포(또는 지향성)가 넓은 경우, 도광수단을 통하여 전파할 수 없는 광량자의 양이 발광수단과 도광수단 단부 사이의 거리가 커짐에 따라 증가한다는 것이다. 그러한 문제를 해결하기 위하여, 좁은 각분포를 가진 발광수단을 이용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제2 실시예는 이러한 동기에 기초하여 수행된다.
그 구성과 동작을 계속해서 이하에서 설명한다.
좁은 각분배를 가진 발광소자로서, 단면(edge;端面)발광형EL발광소자와 유전체 거울이 내장된 유기EL발광소자가 알려져 있다. 본 실시예에는, 그러한 소자들을 어레이화함으로써, 발광수단이 구성될 수 있다.
유전체 거울이 내장된 유기EL발광소자는 통상의 유기EL발광소자처럼 그 표면으로부터 광을 방출한다. 따라서, 제1 실시예의 도 1이나 도 3에 나타낸 구성과 마찬가지로, 도광수단과 함께 발광수단 어레이가 장착될 수 있다.
단면발광형EL발광소자는 그 단으로부터 광을 방출한다. 그러한 소자를 발광수단으로 이용하는 경우, 도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이 이러한 구성요소들을 장착할 수 있다.
도 5 및 도 6에 있어서, 제1 실시예와 동일한 구성요소들은 동일한 참조번호를 사용한다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 발광수단(10c)은 절연기판(11c) 상에 복수개의 발광소자(20c)와 이것들을 구동하기 위한 구동회로(12c)를 형성하고 이것들에 지지부재(18)를 접착층(19)에 의해 고정함으로써 구성된다.
발광소자(20c)는 도 6에 나타낸 바와 같이 바닥전극(21c), 유기EL층(22c) 및 상부전극(23c)을 순차 적층함으로써 형성된다. 전극 재료로서, Mg이나 Li등을 함유한 Al과 같은 반사물질이 이용된다.
본 실시예에 있어서, 유기EL층은, 제1 실시예와 마찬가지로, 홀운송물질과 발광층에 의하여 구성된 2층 구조나 이 2층 구조에 전자운송층을 더 추가하여 얻어진 3층 구조와 같은 구성을 가질 수 있다.
도광수단(30)은 제1 실시예와 동일한 구성을 가진다. 발광수단(10c)과 도광수단(30)은 접착층(50)에 의하여 고정된다.
단면발광형 유기EL발광소자 어레이를 효과적으로 생산하기 위하여, 다수의 발광소자 어레이와 구동회로를 큰 면적의 기판상에 형성하는 공정 및, 그 후 기판을 절리시키는 공정을 가질 필요가 있다. 그러나, 제한된 절단 마진이 기판을 절리하는데 필요하고, 그 절단 마진의 존재로 인하여, 발광소자의 단과 기판의 단이 실질적으로 서로 일치하게 될 수 없다. 따라서, 발광수단의 발광 단면(端面)이 도광수단의 코어에 밀착될 수 없다.
발광소자(20c)의 단면(edge)과 코어의 단면 사이의 거리를 "d"라하고, 코어의 높이를 "w"라고 하고 광이 코어를 통하여 전파하는 액정층과의 계면으로 입사하는 최소입사각(후술)을 "θ"라고 하자. 접착층(19), 지지부재(18), 절연기판(11c) 및 접착층(50)의 굴절율 전부가 동일한 경우, 이하의 식이 성립된다. 층들의 굴절율들이 서로 다른 경우, 각 계면에 스넬의 법칙을 적용하여 동일한 식을 얻을 수 있다.
본 실시예의 동작을 이하에서 설명한다.
발광소자(20c)의 단면으로부터 출사된 광은 접착층(19), 지지부재(18)나 절연기판(11c) 및 접착층(50)을 통과하여 도광수단(30)의 코어(31)로 입사된다. 식 1에 의하여, 발광소자(20c)의 단면으로부터 출사된 광의 전부가 코어를 전파하는 것이 보증되기 때문에, 발광수단과 도광수단의 광학접합부에서 광 손실이 없다. 광이 코어로 입사된 후의 동작은 제1 실시예와 동일하다.
광이 코어로 전파하는 액정층과의 계면에 대한 최소입사각θ는 매우 중요한 설계 변수이다. 이것은, 광손실이 발생하기 전에 도광수단(30)의 코어와 발광수단(10c)의 발광단면 사이의 최대거리, 즉 절단 마진의 허용범위를 결정하기 때문이다. 이 값을 얻기 위하여, 이하에서 설명하는 분석이 필요하다. 특히, 도광소자의 높은 굴절율 영역을 전파하는 현상은 구체적인 수치를 예를 들어 고찰한다.
액정은 일축성(一軸性)의 결정으로 간주하며, 정상광과 이상광에 대한 그 굴절율은 no와 ne로 각각 나타낸다. 외부 전기장이 인가되는지 여부에 따라, 도 14에 나타낸 두 개의 배향상태가 고려된다. 액정층의 법선 방향과 입사광의 방향 사이에 형성된 각을 θ라고 하자.
전기장이 지면에 평행한 방향에서 진동하는 편광성분에 대하여, 액정층의 굴절율은 각θ에 따라 변하며 배향상태에 따라 이하의 식(식2)에 의하여 주어진다.
수직 배향의 경우:
수평 배향의 경우:
도광수단을 통해 광을 전파하기 위하여, 내부 전반사의 조건은 도광수단의 높은 (굴절율이 ncore인)굴절율 영역과 낮은 (굴절율이 nclad인)굴절율 영역 사이의 계면에서 만족되어야 한다.
조건은 임계각θc를 이용하여 다음과 같이 표현될 수 있다.
낮은 굴절율 영역으로 광이 누설되지 않는 조건:θc<θ
마찬가지로, 액정층에 도달하는 광은 내부 전반사를 하는지 여부가 내부 전반사각인 임계각에 의하여 결정된다. 배향상태에 따른 임계각θc v와 θc h는 식 4의 nclad를 식 2와 식3의 표현으로 치환함으로써 얻어진다. θc v와 θc h는 임계각θc의 배향상태에 있어서 각각 수직성분과 수평성분을 나타낸다.
실제 액정을 3종류로 상정하여 광이 도광소자의 외측으로 출사되기 위한 조건을 고찰한다.
표 1은 이하에서 이용되는 액정의 데이터를 나타낸다.
| 액정 | ne | no | Δn |
| ZLI-45 | 1.6328 | 1.5026 | 0.1302 |
| ZLI-4619 | 1.5634 | 1.4811 | 0.0823 |
| ML | 1.7188 | 1.5138 | 0.205 |
먼저, 액정 ZLI-45의 경우, ncore와 nclad는 각각 1.70과 1.50으로 설정되며, 이들의 차Δn(= ncore- nclad)으로부터, 3종류의 임계각을 계산하였다. 그 결과를 입사각 θ의 함수로 도 7에 나타내었다.
θc v와 θc h는 입사각θ에 의존하며, 이하의 경우들은 θ의 관계에 따라 고찰되었다.
(1)θ<θc:낮은 굴절율 영역으로 광이 누설된다.
(2)θc<θ<θc h:낮은 굴절율 영역으로 광이 누설되지 않으나 액정층으로 광이 누설된다.
(3)θc h<θ<θc v:배향, 수평배향( θc h의 h는 수평을 의미한다.)이나 수직배향( θc v의 v는 수직을 의미한다.)에 따라, 액정층의 누설광은 제어될 수 있다.
(4)θc v<θ:광은 높은 굴절율 영역에 갇혀진다.
제어될 수 있는 광량을 증가시키기 위하여, 각 범위인 θc h<θ<θc v가 넓어지는 것이 바람직하다. 즉, 도 7의 점A는 점B의 좌측 상에 있어야 하며, 점C는 가능한 θ=90°에 가까워야 한다.
ncore가 액정의 ne로 설정되는 경우, 점 C를 θ=90°에 일치시키는 것이 가능하다. 도 8 내지 도 10은, ncore가 액정의 ne로 설정되는 경우, 임계각θc v와 θc h에 대한 계산 결과를 나타낸다.
도 8 및 도 10에 나타낸 바와 같이, 액정층으로부터 외측으로 누설되는 광을 제어할 수 있는 입사각θ의 범위는 69°<θ<90°(액정 ZLI-45의 경우), 73°<θ<90°(ZLI-4619의 경우), 및 65°<θ<90°(ML-1007의 경우)이다. 따라서, 3 종류의 액정들 중에서, 액정ML-1007의 경우에 광이 가장 효과적으로 이용될 수 있다. 이 경우, 접착층(50)의 굴절율은 1.5인 경우, 광원으로부터의 코어로의 입사각φ(도 6 참조)는 -29°<φ<29°의 범위내에 있다. 따라서, 이 각의 범위보다 좁은 지향성을 가진 광이 이용되는 경우, 발광되는 모든 광을 이용할 수 있다.
단면발광형 유기EL발광소자의 지향성은, 예를 들면, M. Hiramoto et al., "Directed beam emission from film edge in organic electroluminescent diode"(Appl. Phys. Lett. vol. 62, No. 7, pp. 666-668, 1993)에 개시되어 있다. 이 예에서, 모든 광은 ±10°의 각 범위내에서 방사된다.
본 발명의 실시예의 분석에 이용된 수치를 가진 도광수단에 있어서, 단면발광형 유기EL발광소자로부터 방사된 광의 지향성은 코어를 전파하는데 필요한 입사각의 범위보다 충분히 좁다. 따라서, 코어에 광이 도달하는 경우에만, 원리적으로 방사된 광 전부가 디스플레이에 이용될 수 있다.
전술한 분석예에 있어서, 광이 코어에 기하학적으로 도달하도록 하기 위하여, 식 1을 이용하여 w=30일 때, d<30/2×tan(90°-10°)=85㎛이다. "d"의 이 값은, 발광소자 어레이가 대량으로 생산될 경우, 기판을 절단하기 위한 마진으로 충분히 실현 가능한 값이다. 즉, 대량으로 용이하게 생산될 수 있는 단면발광형 소자는 도광수단 상에 장착될 수 있다. 그러한 방법으로 구성된 디스플레이는 발광소자에 의하여 발광된 광을 가장 많이 이용할 수 있다.
단면발광형 유기EL발광소자의 출력은, 예를 들면, A. Fujii et al., "Anisotropic optical properties of an organic electroluminescent diode with a periodic multilayer structure"(Thin Solid films 273, pp. 199-201, 1996)에 개시되어 있다.
이 문헌에 개시된 바와 같이, 유기재료층이 홀운송층과 발광층으로 구성된 간단한 2층 구조를 가진 경우, 적층 방향에 평행하게 진동하는 전기장을 가진 편광성분은 거의 100%로 된다는 것이 알려져 있다. 따라서, 제1 실시예에서 이용되는 편광재이용수단은 본 실시예에서 설명된 바와 같이 단면발광형 소자를 이용하는 경우에 이용되지 않아도 좋다.
(제2 실시예의 변형예)
제2 실시예의 변형예에 있어서, 제1 실시예의 변형예와 마찬가지로, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 범위내에서, 구성요소들이 다양하게 치환될 수 있다.
예를 들면, 전술한 설명에 있어서, 광확산 기능을 가진 칼러필터들이 도광수단의 코어 상에 설치된다. 그러나, 종래 칼러필터들이 도광수단과 발광수단 사이에 설치되어도 좋다. 그러한 구성의 예를 도 11 및 도 12에 나타낸다. 도 11은 발광수단과 도광수단과 같은 구성들을 나타낸 확대 사시도이다. 도 12는 이들 수단들의 결합부를 상세하게 나타낸 단면도이다.
본 변형예는 칼러필터들을 설치하기 위한 광학수단(60)이 이용된다는 점과 도광수단(30b)에 칼러필터를 이용하지 않고 광확산층(38)이 제공된다는 점에서 도 5 및 도 6에 나타낸 제2 실시예와 다르다.
도 11에 나타낸 바와 같이, 칼러필터들(62, 63 및 64)을 광섬유수속(收束)부재(61)의 표면상에 밀착시킴으로써 광학수단(60)이 구성된다. 칼러필터들이 발광수단(10c)의 단에 집적 형성되는 경우, 광학수단(60)은 불필요로 하게 할 수 있다.
광섬유수속부재(61)는 다수의 광섬유를 묶음으로써 구성된 약 1mm의 두께를가진 광학부품이다. 그것은 입사광을 각 광섬유를 통하여 다른 표면으로 도광시킨다. 따라서, 광은 이 부품을 통하여 전파하는 동안 퍼지지 않는다. 두께가 1mm정도이기 때문에, 조립시의 취급이 용이하다. 도 12에 나타낸 바와 같이, 광학수단(60)이 접착층(50 및 70)에 의하여 발광수단(10c)과 도광수단(30b)에 각각 고정된다. 도광수단(30b)은 도 3에 나타낸 바와 같은 구성을 가진다.
도 12에서 광학수단(60)의 칼러필터(64)가 발광수단(10c)에 대향되고 있지만, 칼러필터(64)들은 도광수단(30b)에 대향하도록 부재(61)의 타측에 위치되어도 좋다.
제1 실시예와 마찬가지로, 청색발광수단이 백색광원 대신에 이용되어도 좋으며, 칼러변환층이 칼러필터대신에 이용되어도 좋다.
본 발명을 예시적인 실시예에 관하여 설명하였지만, 당해 기술분야에서 기술을 가진 자에 의하여 본 발명의 사상과 범위를 벗어나지 않는 범위내에서 전술한 것과 다른 다양한 변경, 생략 및 부가가 이루질 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 따라서, 본 발명은 상기의 특정한 실시예에 제한되는 것이 아니라 첨부된 청구항에 의한 구성에 관하여 포함되고 등가인 범위내에 있는 실시예가 될 수 있는 모든 가능한 실시예들을 포함한다는 것이 이해되어야 한다.
본 발명의 효과를 실시예에 기초하여 설명한다.
제1 실시예에 있어서, 종래 잃어버렸던 편광성분이 재이용될 수 있기 때문에 광이용효율이 거의 두 배가 된다. 따라서, 종래의 휘도보다 두 배의 휘도가 얻어질수 있다. 또한, 발광수단의 전력소모는 종래에 비하여 반정도로 감소될 수 있다. 따라서, 본 발명을 저전력소모가 중요한 휴대정보단말기나 노트북크기의 컴퓨터와 같은 장치에 적용하는데 효과적이다. 광확산기능을 가진 칼러필터들을 도광수단의 코어 상에 설치하는 구성을 채용함으로써, 종래 광확산층을 형성하는 제조공정이 불필요하게 되기 때문에, 제조단가가 절감될 수 있다.
제2 실시예에 있어서, 디스플레이의 동작을 상세히 분석한 결과, 충분히 대량으로 생산될 수 있는 단면발광형 소자가 도광수단 상에 장착될 수 있다. 따라서, 발광수단에 의하여 발광된 대부분의 광이 디스플레이에 효과적으로 이용될 수 있다. 칼러필터들이 형성되는 광섬유수속부재를 구비한 구성에 의하면, 조립이 용이하다.
Claims (8)
- 복수개의 도광수단;제1 편광성분과 제1 편광성분과 다른 제2 편광성분을 갖는 출사광을 복수개의 도광수단으로 입사되도록 출사시키는 발광수단;상기 복수개의 도광수단으로부터 상기 광이 외측으로 누설되게 하기 위하여, 상기 복수개의 도광수단 상에 제공된 액정층; 및상기 제2 편광성분을 상기 제1 편광성분으로 변환하기 위하여, 상기 발광수단과 상기 복수개의 도광수단 사이에 제공된 편광변환수단을 포함하며,상기 편광변환수단은 콜레스테릭액정폴리머층을 구비하는 디스플레이장치.
- 제1항에 있어서, 상기 편광변환수단은 상기 콜레스테릭액정폴리머층, 1/4파장판 및 선형편광판을 적층함으로써 구성된 디스플레이장치.
- 제1항에 있어서, 상기 발광수단은 기판상에 형성된 반사물질로 이루어진 바닥전극 및 투명물질로 이루어진 상부전극을 포함하며 유기전자발광층이 상기 바닥전극과 상기 상부전극 사이에 제공되는 디스플레이장치.
- 제1항에 있어서, 상기 발광수단은 단면발광형(edge emitting type) 발광소자인 디스플레이장치.
- 제1항에 있어서, 상기 발광수단은 백색광을 출력하며 칼러필터들이 상기 액정층상에 설치되는 디스플레이장치.
- 제1항에 있어서, 상기 액정층을 통하여 출사된 광을 산란시키는 부품을 구비하는 디스플레이장치.
- 제1항에 있어서, 상기 발광수단은 백색광을 출력하며 칼러필터들이 상기 발광수단과 상기 복수개의 도광수단 사이에 설치되는 디스플레이장치.
- 제1항에 있어서, 상기 편광변환수단은 상기 발광수단 및 상기 도광수단의 끝면 사이에 배치된 디스플레이장치.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JPJP-P-2001-00071184 | 2001-03-13 | ||
| JP2001071184A JP2002270021A (ja) | 2001-03-13 | 2001-03-13 | 表示装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20020073278A KR20020073278A (ko) | 2002-09-23 |
| KR100459647B1 true KR100459647B1 (ko) | 2004-12-04 |
Family
ID=18928944
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR10-2002-0013245A KR100459647B1 (ko) | 2001-03-13 | 2002-03-12 | 디스플레이장치 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20020167630A1 (ko) |
| JP (1) | JP2002270021A (ko) |
| KR (1) | KR100459647B1 (ko) |
| CN (1) | CN1191490C (ko) |
| TW (1) | TW552825B (ko) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6267958B1 (en) | 1995-07-27 | 2001-07-31 | Genentech, Inc. | Protein formulation |
| JP4027164B2 (ja) | 2002-06-21 | 2007-12-26 | 株式会社日立製作所 | 表示装置 |
| JP4098747B2 (ja) * | 2003-05-28 | 2008-06-11 | 三星エスディアイ株式会社 | 両面発光型表示装置 |
| US7755262B2 (en) * | 2004-05-17 | 2010-07-13 | Lg Display Co., Ltd. | Organic EL display |
| US20060028600A1 (en) * | 2004-08-03 | 2006-02-09 | Industrial Technology Research Institute | High transmittance brightness enhancement optically element for LCD by wholly coating process |
| US8023080B2 (en) * | 2004-08-03 | 2011-09-20 | Industrial Technology Research Institute | High transmittance brightness enhanced optical element for LCD by wholly coating process |
| KR20060116479A (ko) * | 2005-05-10 | 2006-11-15 | 삼성전자주식회사 | 액정 표시 장치 |
| TW200941076A (en) * | 2008-03-31 | 2009-10-01 | Ind Tech Res Inst | Color cholesteric liquid crystal display devices and fabrication methods thereof |
| KR100987127B1 (ko) * | 2009-05-21 | 2010-10-11 | 동국대학교 산학협력단 | 스핀 발광소자를 이용한 디스플레이 장치 |
| KR101818252B1 (ko) * | 2010-11-26 | 2018-01-12 | 엘지디스플레이 주식회사 | 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 액정표시장치 |
| KR101714057B1 (ko) | 2010-12-28 | 2017-03-09 | 엘지디스플레이 주식회사 | 액정표시장치 |
| KR102646213B1 (ko) * | 2016-06-30 | 2024-03-08 | 엘지디스플레이 주식회사 | 휘도 향상을 위한 광학부재 및 이를 구비한 유기전계발광 표시장치 |
| CN110574495B (zh) * | 2017-05-01 | 2022-04-19 | 东京毅力科创株式会社 | 有机el显示器的制造方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR19980076384A (ko) * | 1997-04-09 | 1998-11-16 | 구자홍 | 액정표시장치의 백라이트 |
| KR19990029518A (ko) * | 1997-09-08 | 1999-04-26 | 이주미 마사노리 | 면광원 소자 및 그것을 이용한 표시 장치 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2770350B2 (ja) * | 1988-10-20 | 1998-07-02 | 富士通株式会社 | 液晶表示装置 |
| JPH04299310A (ja) * | 1991-03-28 | 1992-10-22 | Ricoh Co Ltd | 液晶表示装置 |
| JP2763223B2 (ja) * | 1991-08-09 | 1998-06-11 | シャープ株式会社 | 液晶ライトバルブ |
| JP3219943B2 (ja) * | 1994-09-16 | 2001-10-15 | 株式会社東芝 | 平面直視型表示装置 |
| JPH10233113A (ja) * | 1997-02-18 | 1998-09-02 | Fujitsu Ltd | 面光源装置 |
| JP2000056125A (ja) * | 1998-08-06 | 2000-02-25 | Toshiba Corp | 液晶表示装置 |
-
2001
- 2001-03-13 JP JP2001071184A patent/JP2002270021A/ja active Pending
-
2002
- 2002-03-11 US US10/095,197 patent/US20020167630A1/en not_active Abandoned
- 2002-03-12 KR KR10-2002-0013245A patent/KR100459647B1/ko active IP Right Grant
- 2002-03-12 TW TW091104668A patent/TW552825B/zh not_active IP Right Cessation
- 2002-03-13 CN CNB021032807A patent/CN1191490C/zh not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR19980076384A (ko) * | 1997-04-09 | 1998-11-16 | 구자홍 | 액정표시장치의 백라이트 |
| KR19990029518A (ko) * | 1997-09-08 | 1999-04-26 | 이주미 마사노리 | 면광원 소자 및 그것을 이용한 표시 장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20020073278A (ko) | 2002-09-23 |
| CN1191490C (zh) | 2005-03-02 |
| US20020167630A1 (en) | 2002-11-14 |
| TW552825B (en) | 2003-09-11 |
| JP2002270021A (ja) | 2002-09-20 |
| CN1375727A (zh) | 2002-10-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8314819B2 (en) | Displays with integrated backlighting | |
| JP7081688B2 (ja) | ブラックマトリクス基板、及びブラックマトリクス基板を備えた表示装置 | |
| US8325290B2 (en) | Dual liquid crystal display device | |
| KR100459647B1 (ko) | 디스플레이장치 | |
| CN109445176B (zh) | 液晶显示面板及其制备方法、液晶显示装置 | |
| US20090262288A1 (en) | Liquid crystal display and electronic apparatus | |
| JP2020154078A (ja) | 表示装置 | |
| US8570467B2 (en) | Liquid crystal display and the fabricating method of the same | |
| KR20120075142A (ko) | 백라이트 유닛 및 이를 구비한 액정표시장치 | |
| US7321408B2 (en) | In-plane field type transflective liquid crystal display device | |
| KR101004468B1 (ko) | 반투과형 액정표시장치 및 그 제조 방법 | |
| KR101010397B1 (ko) | 양면 액정표시장치 및 그 제조방법 | |
| US20050157230A1 (en) | Transflective liquid crystal display device | |
| US20050140905A1 (en) | In-plane field type transflective liquid crystal display | |
| US8223302B2 (en) | Display panel, electro-optical apparatus, and methods for manufacturing the same | |
| KR20050068877A (ko) | 반투과형 액정표시장치 및 그 제조 방법 | |
| US20080002117A1 (en) | Semi-transmission liquid crystal display device and fabricating method thereof | |
| KR101006798B1 (ko) | 반투과형 액정표시장치 및 그 제조 방법 | |
| CN113406818B (zh) | 液晶显示装置 | |
| US7916243B2 (en) | Dual liquid crystal display device | |
| KR101044372B1 (ko) | 금속박막패턴의 가요성을 이용한 표시패널 및 그 제조방법 | |
| KR20090036489A (ko) | 반사투과형 액정표시장치 | |
| JP2005274690A (ja) | 液晶表示装置、及び電子機器 | |
| KR101004522B1 (ko) | 반투과형 액정표시장치 및 그 제조 방법 | |
| JP2007248668A (ja) | 液晶表示装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20121114 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20131031 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20141103 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20151102 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20171018 Year of fee payment: 14 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20181023 Year of fee payment: 15 |