KR100508813B1

KR100508813B1 - 백라이트 장치 및 컬러 디스플레이 장치

Info

Publication number: KR100508813B1
Application number: KR1020030050426A
Authority: KR
Inventors: 오쿠다에이이치로; 아사카와시로; 오카우치도루
Original assignee: 마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤
Priority date: 1995-12-05
Filing date: 2003-07-23
Publication date: 2005-08-18
Also published as: KR970048782A; TW393582B; DE69624774T2; CN1162758A; EP1231501A3; EP0778440A2; US6144424A; EP0778440B1; EP0778440A3; US5963280A; CN1102754C; DE69624774D1; EP1231501A2

Abstract

광을 효율적으로 이용할 수 있는 백라이트 장치를 달성하기 위하여, 본 발명은 도광부재와, 그 상부에 형성되며 도광부재보다 높은 굴절율을 갖는 고굴절율층과, 고굴절율층에 형성되는 산란층을 포함하는 에지 발광형 백라이트를 제공한다. 도광부재의 한쪽 에지를 향하여 배치된 광원으로부터의 광은 도광부재를 통하여 고굴절율층으로 입사하며, 산란체에서 효과적으로 산란하여 장식용 또는 각 디스플레이용으로 사용하는 투명 디스플레이 장치에서 색혼합을 제거하는 컬러 디스플레이 장치를 달성할 수 있다. 이를 위해, 도광판의 한쪽 면에는 도광판보다 높은 굴절율을 갖는 고굴절율층, 광산란층, 도광판보다 낮은 굴절율을 갖는 저굴절율층이 형성되고, 다른 쪽 면의 상부에 이러한 순서로 층을 형성하고, 그 상부에 다른 도광판을 구비하고 그 상부에 고굴절율층과 광산란층을 비슷하게 형성하고 각 도광판의 한쪽 에지 면에 컬러 필터를 증착하고 광원을 각 컬러 필터 근방에 배치한 것이다.

Description

백라이트 장치 및 컬러 디스플레이 장치{BACKLIGHTING DEVICE AND COLOR DISPLAY DEVICE}

본 발명은 각종 디스플레이 장치에서 표면적(surface-area) 광원으로서 사용되는 백라이트 장치와 디스플레이 장치에 관한 것으로, 특히 예컨대, 자동차, 선박, 열차 등의 운송수단에 사용되고, 운송수단의 운전자 또는 조작자가 전방 외경(외부 경치)과 디스플레이 상에 표시된 화상 또는 문자를 수퍼임포즈(superimpose) 방식으로 볼 수 있게 하는 컬러 디스플레이 장치에 관한 것이다.

최근, 플랫 디스플레이(flat display) 백라이트로서는 에지 라이트 방식(edge lighting method)이 주류를 이루고 있다. 이 방식은 아크릴 수지 등으로 만든 기판과 이 기판의 에지에 근접 배치된 광원(형광등, 냉음극관 등)을 사용하여, 광원으로부터의 광을 투명 수지 기판에 도입시켜 디스플레이 면으로부터 출사시키는 것이다. 디스플레이 대신에 사진, 그 밖의 표시수단이 이용되면, 이 에지 라이트 방식은 장식용 패널 또는 사인보드(signboard)에 사용될 수 있다. 이러한 응용에서 효율적으로 광을 이용하기 위해, 기판의 이면측에 반사판을, 전면측에 확산판을 배치하는 것이 일반적이다.

아크릴 수지(폴리메틸 메타크릴레이트)의 굴절율은 n=1.49이다. 따라서, 공기와의 경계면에서는 임계 반사각은 약 42°이고, 광원으로부터의 광의 대부분은 기판에서 출사하지 않고 기판을 통해 전파해간다. 이러한 제한을 피하고 원하는 방향으로 광을 인출하기 위한 다양한 방법이 제안되어 있다(일본 특개소 61-55684호, 일본 특개평 1-245220호, 일본 특공소 58-17957호, 일본 특개소 59-194302호 등).

광을 확산시키기 위하여 전면 측에 백색 도료 등을 도포하는 것을 포함하는 방법에서는, 도료에 의한 광 흡수를 무시할 수 없다. 다른 방법으로 광이 출사하는 전면을 거칠게 하는 것이 있으나 이러한 방법으로도 충분한 광의 이용이 이루어지지 않는다. 현재 실용화되어 있는 대부분의 방식에서는 전면으로부터의 직접 출사되는 광이 적극적으로 이용되지 않고, 도광판의 이면에 반사막을 설치하여 이 반사막으로부터의 반사광이 전면에서 출사하도록 되어 있다. 이 반사막으로서 백색 필름(백색 도장판, 백색 인쇄 필름 등) 또는 금속 증착 필름 등이 이용되고 있다. 전면 측의 확산판은 이들 반사광을 균일화하기 위해 이용되고 있다고 생각되며, 또한 출사광의 지향성을 높이고 휘도를 향상시키기 위해 프리즘 필름을 설치하는 등의 방법을 취하고 있다.

그러나, 종래의 단색 디스플레이로부터 보다 진보된 풀-컬러 디스플레이로의 전이에 따라 스크린의 휘도를 증가시키는 것이 점차 중요한 것으로 되었으며, 더욱이 백라이트의 효율성의 향상이 필요하게 되었다. 이를 달성하기 위하여, 냉음극관 직경의 감축, 반사막의 향상, 도광판의 기하학적 형상의 개선 등과 같은 여러 가지 개선책이 제안되었다. 이러한 개선책들은 휘도를 증가시키는 데는 성공적인 반면, 비용의 증가와 시스템의 복잡성 야기라는 다른 문제점을 가지고 있었다. 더욱이, 반사광을 이용하는 것은 그 기술적인 한계점에 이르렀다. 이러한 효율성을 더욱 향상시키기 위하여 남아있는 유일한 방법으로 도광판의 전면으로부터 직접 출사되는 광을 이용하는 것이 있다. 전면으로부터의 직사광을 이용하는 것은 투명체와 같은 표면적 광원을 사용하는 문제점을 갖고 있다.

또, 상술한 바와 같이, 도광형 장식용 패널이나 사인보드 등의 (정적) 디스플레이 장치를 만들기 위하여, 디스플레이 대신에 사진 또는 그 밖의 표시수단을 이용하는 응용장치에 있어서, 컬러 사진을 디스플레이하는 경우는 그대로 컬러 사진을 이용하면 되고, 그 밖의 경우는 통상 광산란성의 화상 또는 표식 패턴을 인출하여 자르고, 컬러 필터를 이용하여 배경 컬러판과 오버레이(overlay)시킴으로써 컬러 디스플레이를 달성하고 있다.

한편, 이 디스플레이로 동적 디스플레이가 달성되면, 예를 들어, 고분자 분산형 액정(폴리머 분산형 액정)을 사용하는 광산란성 화상을 이용하는 것이 하나의 가능한 방법이 될 것이다. 이러한 방법과 관련하여 상술한 디스플레이 장치와 유사한 구성이 예를 들어, 일본 특개평 3-73926호 공보, 일본 특개평 3-23423호 공보에 개시되어 있다. 전자는 액정 패널의 2개의 에지 측면에 다른 색으로 이루어지는 광원을 배치하고, 두 광원간에 색을 교체함으로써 하나의 화상의 색을 시간적으로 바꾸는 것을 제안하고 있다. 후자는 구체적인 예를 나타내지는 않지만, 컬러 필터를 이용하여 컬러 디스플레이가 실현될 수 있다는 내용이 서술되어 있다.

또, 상술한 종래기술의 (정적) 디스플레이 장치에는 컬러 필터가 화상부에 사용되기 때문에 생성될 수 있는 컬러의 수가 고정된다. 더욱이, 특정예를 제외하고는 반사판이나 유색 스크린 등이 백그라운드(background)용으로 사용되기 때문에, 그들은 전체적인 구성이 투명하게 만들어져야 한다는 점을 결여하게 된다. 반면, 고분자 분산형 액정을 이용하는 동적 디스플레이 장치에서는 화상이 단색으로 디스플레이될 수는 있으나, 임의의 시간에 임의의 지역에서 다색으로 디스플레이될 수는 없다. 상술한 바와 같이, 일본 특개평 3-73926호, 일본 특개평 3-23423호는 그 실시예에서 반사판이나 색 흡수판을 모두 사용하며, 전체 구성이 투명하게 만들어져야 한다는 개념이 부족하다. 색 선택의 자유도는 증가될 수 있으며, 다색 능력은 상기 전체 구성을 투명하게 하고, 상이한 색을 도입하기 위하여 각각 사용되는 복수의 디스플레이 장치를 적재함으로써 달성될 수 있다. 그러나, 이러한 경우에는 각각의 색을 어떻게 분리하여야 하는가에 대한 문제점이 언급되어야 한다. 여기에는 또한 색의 다양성을 어떻게 증가시키고, 이들 요구조건들이 어떻게 간단하고 효율적인 구성으로 달성될 수 있는지에 대한 문제점이 있다.

디스플레이 장치에는 CRT, PDP, LED 및 EL과 같은 자기 발광식(self-luminous type)과, 액정이나 일렉트로크로믹 디스플레이(electrochromic display)와 같은 다른 광원으로부터의 광을 받아서 표시하는 수광식이 있다. 이들 디스플레이 장치를 창유리나 쇼 윈도우의 근방에 설치하여 이용하는 경우가 있다. 또, 특히 최근에는 자동차, 선박 및 철도 차량 등의 계기·각종 디스플레이로서 이용하는 것, 예를 들면, 직시식(direct-view) 헤드-업 디스플레이(HUD) 등이 있다. 이들 디스플레이 장치의 디스플레이 영역은 어떤 형태의 디스플레이 광을 발함으로써 정보를 표시하기 때문에, 그 디스플레이 광이 창유리나 쇼 윈도우에 도달하는 거리 내에 디스플레이 장치가 있으면, 디스플레이된 화상은 창유리나 쇼 위도우 상에 다소 반사되어 관찰자의 시계(visual field)에 들어온다. 이러한 반사 현상은 사인보드 등이 근방에 위치한 경우의 창유리나 쇼 윈도우에서도 발생한다.

이 때, 창유리의 배경에서의 광이나 쇼 윈도우 내의 조명광이 충분히 강한 경우에는 반사광이 관찰자의 시야를 거의 방해하지 않지만, 창유리의 배경으로부터의 광이나 쇼 윈도우 내의 조명광이 약한 경우, 또는 디스플레이 장치로부터의 디스플레이 광이 매우 강한 경우에는, 창유리나 윈도우 상으로의 반사가 현저해져 관찰자에게 불쾌감을 주고, 차량 등에서 이용되는 경우에는 운전자의 운전에 악영향을 준다.

이러한 반사를 방지하기 위한 종래의 방법은 디스플레이 영역이 창유리나 윈도우에 면하지 않도록 설치하여 디스플레이 광이 창유리에 입사하지 않도록 그림자를 사용하여 디스플레이 광을 차단하며, 디스플레이 장치의 주변을 어둡게 하고, 디스플레이 휘도를 떨어뜨리고 디스플레이 광을 약하게 하는 등의 방법을 채택하고 있었다. 예를 들면, 야간 주행하는 열차나 버스의 운전석의 계기류 등의 패널 면이 차내 조명에 의해 전면 유리로 반사되어 운전자의 시계에 들어오지 않도록, 운전석 주변에 어두운 막을 설치하여 차내 조명으로부터의 광을 차광하거나, 운전석 주변에 조명을 부착하지 않고 약간 어둡게 하여 운전석의 계기류 등의 패널 면이 운전석 주변의 조명에 의해 비추고, 그 반사광이 전면 유리에 비쳐서 운전자의 시계에 들어오지 않도록 하고 있다.

그러나, 창유리나 쇼 윈도우상으로의 반사를 방지하기 위해 사용되는 방법은 다음의 문제점을 갖는다.

디스플레이 영역이 창유리나 쇼 윈도우를 향하지 않도록 디스플레이 장치를 위치시키는 방법에서는, 디스플레이 장치가 위치될 수 있는 위치가 매우 제한된다. 특히, 디스플레이 장치가 창유리에 대향하여 배치되는 경우, 주변의 광이 약하면 보기 쉽겠지만, 디스플레이는 주변의 광이 밝으면 보기가 매우 어려워진다.

디스플레이 장치에 어두운 막을 설치하는 방법에서는, 디스플레이 장치와 창유리 또는 쇼 윈도우 사이의 위치 관계에 따라 매우 넓은 어두운 막이 필요하게 되지만, 이러한 어두운 막의 사용은 종종 공간 제한 또는 설계적 고려사항에 의해 허용되지 않는다.

주변의 광을 감소시키고 디스플레이 광의 강도를 감소시키는 방법에서는, 창유리나 쇼 윈도우를 통과하는 광이 디스플레이 장치에 입사하면 디스플레이가 보기 어렵게 되므로, 디스플레이 장치 둘레의 영역을 광으로부터 보호할 필요가 있다. 디스플레이는 특히 창유리나 쇼 윈도우로부터의 외부 광이 밝을 때 매우 보기 어려워진다.

승용차의 계기판은 반사가 심각한 문제를 야기시키는 경우의 일반적인 예이다. 승용차의 계기판은 대쉬보드(dashboard)의 오목한 부위에 장착되고 주변 영역은 검은 색 또는 어두운 색으로 도색되어 야간 운전시 계기판의 조명이 전면 유리에 반사되지 않도록 해주고 주간 운전시 주변의 광이 계기판에 직접 비치지 않도록 해준다. 주변의 광 강도가 상당히 변화하는 이러한 경우에 디스플레이 장치를 설치하는 방법은 자유도가 매우 제한된다. 더욱이, 디스플레이는 특정위치에서만 볼 수 있어 관찰자의 머리가 특정위치로부터 약간이라도 이동하면 볼 수 없게 된다.

투명전극을 구비한 2매의 기판 사이에 삽입된 트위스티드 니매틱(twisted nematic : TN)형의 액정으로 구성된 액정 디스플레이가 널리 사용되어 왔다. 이러한 형태의 구조 및 동작 원리를 도 39에 도시한다. 도 39의 (a)에 도시된 바와 같이, 기판(3900)의 표면 상의 액정분자가 반대측 기판(3901)의 표면 상의 액정 분자에 대하여 90°로 배열된 장축과 한 방향으로 강제적으로 배열시키면, 액정분자(3902)는 기판들 사이에서 조금씩 방향을 바꾸어 전체적으로 90°비틀린 형태로 배열된다. 또, 기판(3900, 3901)의 외면에는 화살표 a로 나타낸 편광방향을 갖는 편광판(3903)과 화살표 b로 나타낸 편광 방향을 갖는 편광판(3904)이 부착된다. 이 구조에 광이 입사하면, 편광판(3903)의 편광방향과 같은 방향으로 진동하는 광만 그 구조를 통과하고, 액정 분자의 비틀린 구조에 따라 반대측의 편광판(3904)에 도달할 때까지 광의 편광방향이 90°회전한다. 광의 편광 방향은 편광판(3904)의 편광방향과 같기 때문에 투과된다.

한편, 도 39의 (b)에 도시된 바와 같이, 기판의 전극간에 전압이 인가되면, 액정 분자들은 전계의 방향과 평행한 장축 방향으로 그들 스스로 배열되기 때문에, 액정층에 입사한 광은 변하지 않고 남아있는 광의 편광 방향으로 그 액정층을 통과하여 광이 차단되는 반대측의 편광판(3904)에 도달되어 어두운 점을 생성하게 된다. 이와 같이 하여, 화상이나 문자가 디스플레이될 부분에 전압을 인가함으로써 화상이나 문자가 표시된다.

도 40은 고분자 분산형 액정을 이용한 다른 종류의 액정 디스플레이를 도시한 것이다. 고분자 분산형 액정에서는 고분자 매트릭스(4005) 중에 미세 액체방울형상으로 분산시킨 액정분자(4006)의 방향이 전계에 의해 변화되며, 그 굴절율의 변화가 디스플레이를 생성하기 위해 사용된다.

도 40의 (a)에 도시된 바와 같이, 전압이 인가되지 않은 OFF 상태에서는 액정분자(4006)의 광축은 랜덤하고, 고분자와 액정 사이의 굴절율의 차이에 의해 입사광은 여러 방향으로 산란된다.

한편, 도 40의 (b)에 도시된 바와 같이, 전압이 인가된 ON 상태에서는, 액정분자(4006)는 인가된 전계의 방향으로 배열하고 고분자와 액정의 굴절율이 거의 일치하므로, 입사광은 산란하지 않고 투과한다. 즉, OFF 상태일 때는 디스플레이는 산란광 때문에 불투명 유리와 같이 되고, ON 상태에서는 투명유리와 같이 된다. 이러한 방식으로 화상이나 문자의 부분을 OFF 상태로, 그 이외의 부분은 ON 상태로 함으로써 투명한 스크린에 화상이나 문자가 표시된다.

그러나, 종래의 트위스티드 니매틱 액정 디스플레이는 전술한 바와 같이 2개의 편광판을 사용하는 것이 필요하므로, 투과율이 40 내지 50%에 불과하다. 이러한 낮은 투과율은 투명 디스플레이 스크린 상에 화상을 형성하는데 적합하지 않고, 배경화면에 수퍼임포즈 방식으로 화상이나 문자를 디스플레이하기 어렵다.

한편, 편광판의 사용을 필요로 하지 않는 고분자 분산형 액정 디스플레이의 경우에는 ON 상태에서의 투과율이 거의 80 내지 90%에 이르러 양호한 투과도를 제공한다. 그러나, 디스플레이될 패턴에 대응하는 부분 즉, 도 41에 도시된 바와 같은 디스플레이 패턴은 OFF 상태로 위치되어 산란된 광 화상을 형성하는 반면, 다른 부분은 온 상태로 위치되어 투명하게 만들어지지만, 오프 상태로 위치된 디스플레이 패턴에 대한 배선 패턴에 의해 스크린 상에서 볼 수 있는 배선 패턴을 만드는 광의 산란이 야기되기 때문에, 디스플레이된 화상이나 문자가 배경화면에 수퍼임포즈될 때 선명도와 투과도가 나빠진다. 이것은 증가된 수의 배선 패턴을 필요로 하는 복수의 패턴을 디스플레이할 때 특히 문제가 있다.

더욱이, 전극들 사이에 교류전압이 인가되면, 이 시스템이 일종의 커패시터이기 때문에 미량의 전류가 흐른다. 도 42에 도시된 바와 같은 패턴을 디스플레이할 때, 보다 큰 디스플레이 패턴용의 배선에 더 큰 전류가 흐르므로 ia ＞ ib가 된다. 각각의 배선 패턴에서의 전압강하(Va, Vb)는 Va = r * ia 및 Vb = r * ib로 표현된다. 배선패턴이 동일한 저항(r)을 갖는다고 가정하면, ia ＞ ib이기 때문에 Va ＞ Vb가 되어 디스플레이 패턴의 면적이 큰 쪽이 전압 강하는 크다.

도 43은 인가된 전압에 의해 투과율이 변화하는 것을 나타내는 일반적인 고분자 분산형 액정의 전압-투과율 특성도이다. 상술한 바와 같이, 동일한 전압이 구동회로로부터의 각 디스플레이 패턴에 인가되면 실제로 각 액정부에 인가되는 전압은 다르다. 이것은 스크린의 투과도에 변화가 일어나게 하는 문제점과 투명감이 나빠지게 하는 문제점을 야기시킨다.

더욱이, 디스플레이 패턴의 영역 크기가 도 44에 도시된 바와 같이 동일할지라도 배선부분의 길이가 길수록 배선부분의 저항(r)은 커지기 때문에, 전압강하가 크고 스크린에서의 투과도가 변화하여 투명감을 잃는다는 문제가 있다.

투명 디스플레이로서 상술한 종래기술의 액정 디스플레이를 사용하기 어렵게 하는 문제점의 관점에서, 본 발명의 목적은 배경화면에 수퍼임포즈 방식으로 투명 스크린 상에 표시될 화상과 문자만을 디스플레이할 수 있는 투명 액정 디스플레이를 제공하여 양호한 선명도를 제공하는 것이다.

한편, 자동차용 헤드-업 디스플레이(HUD)로서는, 예를 들어, CRT나 투과형 액정 디스플레이 등을 화상 형성부로서 이용하고, 이에 의해 생성된 디스플레이 화상이나 문자를 렌즈, 미러, 홀로그램으로 구성되는 광학 시스템을 이용하여, 운전석 전면(또는 전면유리 위)에 배치된 콤바이너(combiner)에 투사고, 전방의 배경 색과 수퍼임포즈 방식으로 표시하는 투사법이 일반적으로 이용되고 있다. 이 투사방법에서는 화상 형성부가 분리되어 있고, 또 투사하기 위한 일정한 광로가 필요하기 때문에, 필연적으로 장치가 대형화하고, 이것을 수용하기 위해 예를 들어, 계기판 내에 커다란 공간을 필요로 한다는 과제가 있다.

또, 최근 자동차 등의 계기에 있어서, 통상의 속도계(speedometer)나 타코미터(tachometer) 디스플레이에 수퍼임포즈 방식으로 경고표시 등을 수시 표시하는 복합형 계기가 이용되고 있지만, 이것은 소위 허상 표시법을 이용하고 있기 때문에 장치가 복잡하며, 커다란 점유공간을 필요로 하고, 가격이 비싸진다는 큰 문제가 있다.

본 발명의 제 1 목적은 종래의 이와 같은 과제를 고려하여, 광의 이용 효율이 우수한 각종 디스플레이 장치의 백라이트 장치를 제공하는 것이다.

또, 본 발명의 제 2 목적은 색혼합의 문제가 없는 컴팩트하고 효율적인 컬러 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 제 3 목적은 주변의 광의 강도의 변화가 매우 큰 창의 부근이나 윈도우 근방에 설치한 경우라도 반사를 일으키지 않고, 더구나 넓은 시야각으로 항상 양호한 가시성을 확보할 수 있는 컬러 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.

또, 본 발명의 제 4 목적은 종래의 구조와 비교하여 컴팩트하고 설치 공간이 매우 작은 헤드-업 디스플레이, 계기 및 백 미러를 제공하는 것이다.

본 발명은 한쪽 에지를 향하여 배치된 광원수단을 구비한 도광부재를 구비하는 백 라이트 장치에 있어서, 도광부재의 광 출사면에 도광부재보다 굴절율이 큰 실질적으로 투명한 층이 형성되고, 그 위에 산란층이 형성되는 구성이다. 이 굴절율이 큰 층의 굴절율은 도광부재의 굴절율보다 0.05∼1.50 큰 것이 바람직하다.

또, 산란층은 가시 스펙트럼 영역에서 실질적으로 투명하며 상분리 상태에 있는 굴절율이 다른 2종류 이상의 재료의 혼합물을 포함하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 산란층은 그 성분이 실질적으로 투명하며 상분리 상태에 있는 굴절율이 다른 2종류 이상의 폴리머의 혼합물 또는 고굴절율 화합물이 저굴절율 폴리머 중에 상분리된 상태로 존재하는 혼합물을 포함하는 것이 바람직하다.

또, 도광부재의 광 출사면은 그 경사각이 87° 이상 90° 이하인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 한 쌍의 쐐기형 도광판을 접합하여 그 접합면이 각각 반사면으로서 역할을 하는 도광부재와, 각 도광판의 한쪽 에지를 향하여 배치된 다른 색으로 이루어지는 광원과, 각 도광판의 광 출사면상에 형성되어 도광부재보다 큰 굴절율을 갖는 실질적으로 투명한 층과, 각 투명층의 상단에 각각 형성되는 산란층을 포함하는 컬러 디스플레이 장치를 제공한다.

상술한 구성의 도광부재를 이용함으로써 본 발명의 백라이트 장치는 종래의 에지 라이트 방식 백라이트 장치보다 향상된 표면 휘도를 달성할 수 있다. 고굴절율층은 도광부재 단독의 굴절율보다 0.05∼1.50 큰 굴절율을 가지는 것이 바람직하고, LaF₃, NdF₃, Al₂O₃, CeF₃, PbF₂, MgO, ThO₂, SnO₂, La₂O₃, In₂O₃, Nd ₂O₃, Sb₂O₃, ZrO₂, CeO₂, TiO₂ 또는 ZnS로 형성되거나 일정한 복합체로부터 형성될 수도 있다. 이 층은 통상의 박막 증착 프로세스를 사용하여 용이하게 형성된다. 또, 고굴절율층의 굴절율이 도광부재의 굴절율보다 1.50 이상 큰 경우에는, 사용된 재료에 따라 어떤 파장에서는 착색 및 투과도의 저하가 발생한다.

산란체로서는 통상의 도료 또는 형광 도료가 사용될 수 있지만, 특히 본 발명에서는 굴절율이 다른 2종류 이상의 폴리머 혼합물, 폴리머와 고굴절율 화합물과의 혼합물 등이 이용된다. 이 산란체는 전체가 균일하게 형성될 수도 있고 임의의 패턴(예를 들면, 문자, 기호, 사인 등)으로 잘라내어도 된다.

또, 도광 재료로서는 유리판, 아크릴판, 폴리카보네이트판 등의 광학적으로 투명한 재료가 사용될 수 있다. 박막 증착 조건에 따라 적절한 재료가 선택되어야 한다. 또, 도광판 형상도 목적에 따라 평행평판, 쐐기형판 등 임의로 선택할 수 있다.

본 발명은 주로 전면으로부터 출사하는 직사광의 이용에 관한 것이지만, 이면에 반사층을 갖는 종래의 에지 라이트 방식과 병행하여 사용하면 효율이 더욱 향상될 수 있는 것은 명백하다.

반사층을 이용하지 않는 경우에는, 그 구성이 산란체의 패턴에 따른 투명한 표면적의 광원으로 된다. 도광판의 양측에 본 발명의 방식을 이용하면 2중의 화상으로 나타낼 수 있고, 복수 광원을 이용하여 광원의 색을 변화시키면 다색 디스플레이도 가능하다.

이하, 상술한 구성을 갖는 본 발명의 효과를 설명한다.

단일 도광판 예를 들면, 아크릴판의 한쪽 에지로부터 광이 도입되면 상술한 바와 같이 약 42°의 임계각에서 전반사한다. 광섬유에서는 전반사를 확실하게 하고 전파중의 광 손실을 제거하기 위해, 중심소재를 저굴절율 재료로 둘러싼다. 한편, 본 발명에서와 같이, 고굴절율 재료가 표면에 도포되면 전반사조건이 완화되어 도광판 내부의 광은 고굴절율층에 진입한다. 그러나, 이론상으로는 이 층에 들어간 광은 공기와의 경계면에서보다 작은 임계각으로 전반사하여 전파하고, 외부로 누출되지는 않는다. 그러나 실제로는 고굴절율층의 표면에 산란체가 위치될 때, 도광판 자체 상에 산란체가 직접 위치되는 경우의 구조에 비해 표면 휘도가 향상된다.

비록 다음의 설명이 본 발명에 어떤 제한을 부과하는 것은 아니지만, 일반적으로 광이 전반사면에서 완전히 반사하는 것은 아니고, 소위 이버네센트파 결합(evanescent wave coupling) 이라고 하는 현상에 의해 누출이 발생한다. 이것을 방지하기 위해, 광섬유에서는 내부에 깊게 광을 가두기 위해 저굴절율층이 설치되어 있다. 본 발명에서는 이와는 대조적으로 광이 최외층까지 도달함과 동시에 박막의 불균일성 등에 의해 누출이 촉진되기 때문에 휘도가 향상된 것으로 생각될 수도 있다.

이러한 방식으로, 본 발명은 전면으로부터 출사하는 직사광의 효율적인 이용을 달성할 수 있고, 이것을 반사층을 이용하는 종래의 백라이트 방법과 조합하여 사용함으로써 휘도가 더욱 향상된 탁월한 백라이트 장치를 실현할 수 있다.

더욱이, 산란층을 패터닝함으로써, 본 발명의 구성은 투명 디스플레이 매체로서 사용될 수도 있다.

또, 본 발명은 서로 병렬로 배치되어 복수개의 광을 유도하는 도광판과, 각 도광판의 디스플레이 측에 형성된 광산란층과, 도광판 사이의 광산란층의 디스플레이 측에 형성된 저굴절율층과, 각 도광판의 한쪽 에지에 배치된 컬러 필터와, 그 컬러 필터 근방에 배치된 광원을 포함하는 컬러 디스플레이 장치를 제공한다.

또, 상기 구성에 추가하여, 광산란층의 위 및/또는 아래에 도광판의 굴절율보다 큰 고굴절율의 층이 형성된다.

고굴절율층은 투명 도전층이며, 광산란층은 고분자 분산형 액정으로 구성되는 것이 바람직하다.

또, 저굴절율층은 디스플레이 측으로부터 가장 먼 단부에 위치된 도광판의 한쪽 측면에 형성되고, 그 도광판의 한쪽 측면은 디스플레이 측의 반대측에 위치하는 것이 바람직하다.

또, 컬러 필터는 각각 R, G, B의 3종류인 것이 바람직하다.

또, 컬러 필터는 각 도광판에 대하여 이동 가능하며, 다른 색을 선택할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.

본 발명은 컬러 디스플레이 장치와, 그 컬러 디스플레이 장치를 구동하는 구동회로와, 그 구동회로에 디스플레이 내용에 대한 신호를 공급하는 신호 발생부를 포함하고, 컬러 디스플레이 장치 상에 디스플레이되는 화상이 유리면을 투과한 외경에 오버레이하여 보이도록 컬러 디스플레이 장치를 유리면 근방에 배치한 차량용 컬러 디스플레이 장치를 제공한다.

또, 본 발명은 차량의 각종 상태를 표시하는 계기판과 조합한 컬러 디스플레이 장치를 포함하고, 이들 컬러디스플레이 장치와 계기판을 제어하는 제어부와, 컬러 계기판 및 디스플레이 장치에 디스플레이된 상태를 수동으로 조작할 수 있는 조작부를 포함하는 차량용 복합형 컬러 디스플레이 장치를 제공한다.

또, 본 발명은 투명 터치 패널 스위치와 조합한 상술한 컬러 디스플레이 장치를 포함하며, 그들 투명 터치 패널 스위치 및 컬러 디스플레이 장치를 제어하는 제어부와, 그 제어부를 구동하는 구동회로를 포함하는 컬러 디스플레이 조작반을 제공한다.

이러한 방식으로 본 발명에 의하면, 장식용 및 각종 디스플레이용 디스플레이 장치는 넓은 색 범위를 갖는 원하는 색으로 화상을 생성하기에 적합하다. 본 발명의 컬러 디스플레이 장치는 구성이 간단하고 향상된 디스플레이 성능을 제공한다.

또, 본 발명은 창유리나 쇼 윈도우 등의 유리면 근방에 설치되며 편광기를 구비한 컬러 디스플레이 장치를 제공하며, 컬러 디스플레이 장치에서 방출된 광은 유리면에서 반사하여 컬러 디스플레이 장치의 표시 정보를 관찰하는 관찰자에게 도달할 때, 컬러 디스플레이 장치와, 컬러 디스플레이 장치로부터의 광이 반사되는 유리면상의 반사점과, 관찰자로 구성되는 3점으로 하나의 평면이 결정되면, 편광기는 입사광(S파)을 차단 또는 흡수하는 방향으로 배열된 편광축을 구비하며, 그 진동면은 결정면에 대하여 수직방향이며, 그 입사광은 반사점으로 입사한다.

또, 본 발명은 창유리나 쇼 윈도우 등의 유리면 근방에 설치되고, 그 양면에 장착된 2개의 편광기 사이에 끼워진 액정층을 포함하는 액정 디스플레이 장치를 제공하며, 액정 디스플레이 장치에서 방출된 광이 유리면에서 반사하여 액정 디스플레이 장치의 표시정보를 관찰하는 관찰자에게 도달할 때, 액정 디스플레이 장치와, 액정 디스플레이 장치로부터의 광이 반사되는 유리면상의 반사점과, 관찰자의 3점으로 하나의 평면이 결정되면, 액정 디스플레이 상에 장착된 2개의 편광기 중에서 디스플레이 측에 장착된 편광기는 입사광(S파)을 차단 또는 흡수하는 방향으로 배열된 편광축을 구비하며, 그 진동면은 상기 결정면에 대하여 수직이고 광은 반사점으로 입사한다.

본 발명은 차량, 선박, 열차 등의 창유리 근방에 설치되는 컬러 디스플레이 장치를 제공하며, 복수의 기판 사이에 광의 투과상태와 산란상태를 가변할 수 있는 가변 산란층 또는 광의 투과상태와 흡수상태를 가변할 수 있는 가변 흡수층이 삽입되고, 산란층 또는 흡수층에 의한 광의 투과와, 산란 또는 흡수에 의해 화상이나 문자 등이 표시되며, 창유리에 입사하는 주변의 광이 강한 경우는 주변의 광으로 산란층 또는 흡수층을 조명하여 직접 화상을 표시하고, 주변의 광이 약한 경우에는 조명장치로 산란층 또는 흡수층을 조명한다. 그것에 의해, 컬러 디스플레이 장치로부터의 디스플레이 광이 창유리로 입사할 때의 입사각이 디스플레이 광의 P파 성분의 반사율이 낮은 범위 내로 되도록 설치되고, 디스플레이 광의 S파 성분을 차단 또는 흡수하는 편광기는 컬러 디스플레이 장치 상에 장착된다.

상기 컬러 디스플레이 장치에 있어서, 편광기는 가변 편광기로서, 조명장치에 의해 컬러 디스플레이 장치가 조명될 때는 컬러 디스플레이 장치에서 출사되어 창유리로 입사하는 디스플레이 광의 S파 성분을 차단 또는 흡수하는 방식으로 디스플레이 광을 편광하지만, 조명장치에 의해 컬러 디스플레이 장치가 조명되지 않는 경우에는 컬러 디스플레이 장치로부터의 디스플레이 광을 편광하지 않는 것이 바람직하다.

또, 편광기는 컬러 디스플레이 장치로부터의 디스플레이 광 중에서 컬러 디스플레이 장치의 디스플레이 면의 중심을 통과하는 법선을 포함하는 각 평면을 진동하는 광을 차단 또는 흡수하는 특성을 갖는 것이 바람직하다.

본 발명은 또한 차량, 선박, 열차 등의 창유리 근방에 설치되고, 전방 외경에 대한 정보에 수퍼임포즈 방식으로 각종 화상 및 문자 정보 등을 볼 수 있게 하는 컬러 디스플레이 장치를 제공하며, 복수의 기판 사이에 삽입되어 광의 투과상태와 산란상태를 가변할 수 있는 가변 산란층과, 산란층에 의한 광의 투과와 산란에 의해 화상이나 문자 등을 표시하는 투과형 액정 디스플레이와, 투과형 액정 디스플레이에 화상이나 문자의 신호를 공급하는 신호 발생장치와, 투과형 액정 디스플레이를 조명하는 조명장치를 포함하며, 투과형 액정 디스플레이는 차량, 선박, 열차 등의 창유리의 외부에서 입사하는 주변의 광에 의해 조명되어 직접 화상을 표시하는 위치와, 조명장치의 조명에 의해 형성된 디스플레이 화상을 창유리에서 반사시킴으로써 허상을 표시하는 위치를 구하는 기구부를 갖는다.

또, 컬러 디스플레이 장치에서, 기구부는 상기 투과형 액정 디스플레이가 회전운동 기구를 구비하는 지지부 상에 지지되며, 창유리면은 소정의 기준면에 대하여 경사져 있고, 주변의 광이 강한 경우에는 상기 투과형 액정 디스플레이는 상기 소정의 기준면에 대하여 임의의 각도로 세워지며, 주변의 광이 약한 경우에는 상기 소정의 기준면과 실질적으로 평행이 되는 접히는 평탄형이고, 조명장치는 턴-온된다.

또, 투과형 액정 디스플레이는 고분자 분리형 액정과, 그 상부에 형성되는 투명전극을 갖는 한 쌍의 투명 기판을 포함하며, 그 사이에는 액정이 끼워지고, 투명기판의 한쪽 에지를 향하여 조명장치가 배치된다.

또, 조명장치는 투과형 액정 디스플레이가 접혀진 평면일 때, 투과형 액정 디스플레이 하부에 배치되는 편광기를 구비하는 것이 바람직하다.

이러한 방식으로, 본 발명에 따라 그 종류와 다양성에 관계없이 컬러 디스플레이 장치가 창유리 또는 쇼 윈도우 부근에 위치되면, 창유리나 쇼 윈도우 상의 디스플레이 면의 반사는 완전하게 또는 거의 제거될 수 있다. 또한, 고분자 분산형 액정을 사용하는 투과형 디스플레이 장치를 이용하여, 본 발명은 투명부의 투과도를 향상시키는 특유의 효과를 제공한다.

더욱이, 본 발명의 컬러 디스플레이 장치에서는 표시될 화상과 문자 부분이 산란 상태로 위치되고 그 외의 부분이 투명상태로 위치되며, 주변의 광이 강하면 주변의 광으로 직접 화상을 표시하고, 주변의 광이 약하면 조명장치로부터의 조명광을 이용하여 차량, 선박, 열차 등의 창유리에서 디스플레이된 화상을 반사시켜 볼 수 있는 허상을 형성한다. 이러한 방식으로, 디스플레이 화상은 큰 설치공간을 필요로 함이 없이 간단한 구성으로 외경에 수퍼임포즈 방식으로 나타낼 수 있다.

주변의 광이 강하면 주변의 광을 이용하기 때문에, 전력이 큰 광원을 제공할 필요가 없으므로, 본 발명은 전력소비를 절감하고 열발생을 감소시키는 우수한 장점을 제공한다.

본 발명은 상부에 투명전극이 형성된 2개의 투명기판과, 이 투명기판 사이에 삽입된 액정층을 포함하며, 일정한 전압이 인가되는 경우 디스플레이 패턴부가 투명상태로 되고, 전압이 인가되지 않는 경우 산란(불투명)상태로 되는 액정 디스플레이에 있어서, 투명 기판의 적어도 한쪽에 투명전극에 의해 형성되는 디스플레이 패턴부 및 그 배선부와, 적어도 배선부 부분의 투명전극을 피복하는 절연층과, 그 절연층 상에 형성된 다른 투명 전극을 포함하는 액정 디스플레이를 제공한다.

본 발명의 액정 디스플레이에서 배선부의 선폭은 디스플레이 패턴부의 면적이 클수록 굵게 만들어진다.

또, 본 발명의 액정 디스플레이에서 배선부의 선폭은 디스플레이 패턴부까지의 배선 길이가 길수록 굵게 만들어진다.

또한, 본 발명은 차량, 선박, 열차 등의 창유리 근방에 설치된 액정 디스플레이를 구비하는 헤드-업 디스플레이를 제공하며, 액정 디스플레이에서 표시될 화상이나 문자 부분을 산란 상태로 위치시키고, 그 외의 부분은 투명상태로 위치시켜 액정 디스플레이를 조명장치로 조명하여, 화상 및 문자를 전방의 배경에 수퍼임포즈 방식으로 표시한다.

또, 본 발명은 자동차나 선박 및 철도 등의 차량의 계기 상에 오버레이(overlay)되는 방식으로 배치된 투명 액정 디스플레이를 포함하는 복합형 계기를 제공하며, 액정 디스플레이가 통상 투명하므로, 계기의 표시 정보가 그대로 관찰되고, 필요할 때 화상정보와 기타 정보를 수퍼임포즈 방식으로 투명 액정 디스플레이 상에 디스플레이할 수 있다.

본 발명은 백 미러와 투명 액정 디스플레이를 오버레이(overlay) 방식으로 배열한 복합형 백 미러이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 액정 디스플레이가 적어도 배선부에 증착된 투명전극, 절연층 및 다른 투명 전극으로 이루어진 3층 구조를 갖기 때문에, 디스플레이 패턴의 배선부는 디스플레이 패턴이 산란 상태(전압 오프상태)에 있으면 투명하게 되어 화상이나 문자를 표시할 수 있으며, 디스플레이 스크린의 투과도가 균일해진다. 이것은 디스플레이 패턴이 배경에 수퍼임포즈 방식으로 디스플레이될 때 양호한 선명도 및 투명성을 제공한다.

더욱이, 배선부의 선폭은 디스플레이 패턴부의 영역의 크기의 증가와 디스플레이 패턴까지의 배선 길이의 증가에 따라 보다 두껍게 만들어지기 때문에, 표시될 디스플레이 패턴의 배선길이나 영역의 크기에 관계없이 실질적으로 동일한 전압이 액정에 인가된다. 따라서, 액정 디스플레이는 균일한 투과도를 갖는 디스플레이 스크린을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 액정 디스플레이를 사용함으로써 헤드-업 디스플레이를 간단하고 단순한 구성으로 실현할 수 있다. 더욱이, 본 발명의 액정 디스플레이를 사용하여 항법 시스템을 구성하면, 운전자는 도로 전방으로부터 시야를 벗어나지 않고 상당히 운전 안전성을 향상시킨 신뢰성 있는 방식으로 안내 정보를 얻을 수 있다.

본 발명의 복합형 계기는 간단하고 저가의 구성으로 되어 있으며, 본 발명의 복합 백 미러는 백미러로서의 기능을 유지하면서 운전 중에 필요에 따라 운전자에게 경보를 울릴 수 있다.

또한, 본 발명은 한쪽 가장자리를 향하여 배치된 광원수단을 갖는 도광부재를 포함하는 백 라이트 장치에 있어서, 상기 도광부재 보다 큰 굴절율을 갖는 실질적으로 투명한 층을 도광부재의 광출사면 상에 형성하고, 그 상부에 산란층을 형성하는 것을 특징으로 하는 백 라이트 장치를 포함한다.

상기 구성의 백라이트 장치는, 상기 굴절율이 큰 층의 굴절율 값은 상기 도광부재의 굴절율의 값보다 0.05∼1.50 큰 것을 특징으로 한다.

상기 구성의 백라이트 장치는, 상기 산란층은 굴절율이 다른 2종류 이상의 폴리머의 혼합물을 포함하며, 각각의 성분은 실질적으로 투명하며 상분리 상태로 존재하는 것을 특징으로 한다.

상기 구성의 백라이트 장치는, 상기 산란층은 고굴절율 화합물이 저굴절율 폴리머 내에서 상분리 상태로 존재하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명은 한 쌍의 쐐기형 도광판을 접합하여 구성한 도광부재와, 상기 각 쐐기형 도광판의 한쪽 가장자리를 향하여 배치되는 다른 색의 광원들과, 상기 각 쐐기형 도광판의 광출사면 상에 형성되고, 상기 도광부재보다 큰 굴절율을 갖는 실질적으로 투명한 층들과, 상기 각각의 투명층의 상부에 각각 형성되는 산란층들을 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러 디스플레이 장치를 포함한다.

또, 본 발명은 서로 평행하게 배치되어 그것을 통과하는 광을 유도하는 복수의 도광판과, 상기 각 도광판의 디스플레이 측에 형성되는 광산란층과, 상기 각 도광판의 사이에 형성되며, 상기 산란층의 디스플레이 측에 형성되는 저굴절율층과, 상기 각 도광판의 한쪽 가장자리에 배치되는 컬러 필터와, 상기 컬러 필터 근방에 배치되는 광원을 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러 디스플레이 장치를 포함한다.

상기 구성의 컬러 디스플레이 장치는, 상기 광산란층의 상부 및/또는 하부에 상기 도광판의 굴절율보다 큰 고굴절율의 층이 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 구성의 컬러 디스플레이 장치는, 상기 고굴절율층은 투명 도전층으로 구성되며, 상기 광산란층은 고분자 분산형 액정으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 구성의 컬러 디스플레이 장치는, 상기 저굴절율층은 디스플레이 측으로부터 가장 먼 단부에 위치되는 도광판의 한쪽 면에 형성되며, 상기 한쪽 면은 디스플레이 측의 반대쪽에 있는 것을 특징으로 한다.

상기 구성의 컬러 디스플레이 장치는, 상기 컬러 필터는 각각 적, 녹, 청(R. G. B)의 3종류인 것을 특징으로 한다.

상기 구성의 컬러 디스플레이 장치는, 상기 컬러 필터는 상기 각 도광판에 대하여 이동 가능하며, 다른 색을 선택할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명은 상기 구성의 컬러 디스플레이 장치와, 상기 컬러 디스플레이 장치를 구동하는 구동회로와, 상기 구동회로에 디스플레이 내용에 대한 신호를 공급하는 신호 발생부를 포함하며, 상기 컬러 디스플레이 장치는 상기 컬러 디스플레이에 디스플레이된 화상이 상기 유리면을 투과한 외경과 중첩하여 보이도록, 상기 유리면 근방에 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 컬러 디스플레이 장치를 포함한다.

또, 본 발명은 상기 구성의 컬러 디스플레이 장치와, 상기 컬러 디스플레이 장치와 조합하여 설치되고, 차의 각종 상태를 디스플레이하는 계기판과, 상기 컬러 디스플레이 장치와 상기 계기판을 제어하는 제어부와, 상기 제어부에 의해 상기 컬러 디스플레이 장치 및 계기판에 디스플레이된 상태를 수동으로 조작할 수 있는 조작부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 컬러 디스플레이 장치를 포함한다.

또, 본 발명은 투명 터치 패널 스위치와, 상기 투명 터치 패널 스위치 상에 오버레이되어 설치되는 상기 구성의 컬러 디스플레이 장치와, 상기 투명 터치 패널 스위치 및 컬러 디스플레이 장치를 제어하는 제어부와, 상기 제어부를 구동하는 구동회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 컬러 디스플레이 장치를 포함한다.

또, 본 발명은 창유리나 쇼 윈도우와 같은 윈도우 같은 유리면 근방에 설치되며, 편광기를 구비하는 컬러 디스플레이 장치에 있어서, 상기 컬러 디스플레이 장치에서 발광된 빛이 상기 유리면에서 반사하여 상기 컬러 디스플레이 장치의 디스플레이 정보를 관찰하는 관찰자에게 도달할 때, 상기 컬러 디스플레이 장치, 상기 컬러 디스플레이 장치로부터의 광이 반사되는 상기 유리면상의 반사점, 상기 관찰자로 구성되는 3개의 점에 의해 하나의 평면이 결정되면, 상기 편광기는 그 진동면이 상기 결정면에 대하여 수직인 상기 반사점 상에 입사하는 입사광(S파)을 차단하거나 흡수하는 방향으로 배열되는 편광축을 구비하는 것을 특징으로 하는 컬러 디스플레이 장치를 포함한다.

또, 본 발명은 창유리나 쇼 윈도우의 윈도우 같은 유리면 근방에 설치되고, 액정층의 양면이 2개의 편광기 사이에 끼워진 액정 디스플레이장치에 있어서, 상기 액정 디스플레이 장치에서 발광된 빛이 상기 유리면에 반사하여 상기 액정 디스플레이 상의 디스플레이된 정보를 관찰하는 관찰자에게 도달할 때, 상기 액정 디스플레이 장치와, 상기 액정 디스플레이 장치로부터의 광이 반사되는 상기 유리면 상의 반사점과, 상기 관찰자로 구성되는 3개의 점에 의해 하나의 평면이 결정되면, 상기 액정 디스플레이 장치 상에 장착되는 장기 2개의 편광기 중에서 디스플레이 측에 장착된 편광기는 그 진동면이 상기 결정면에 대하여 수직인 상기 반사점 상에 입사하는 입사광(S파)을 차단하거나 흡수하는 방향으로 배열되는 편광축을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이장치를 포함한다.

또, 본 발명은 창유리 근방에 설치되고, 광의 투과상태와 산란상태를 가변시킬 수 있는 가변식 산란층 또는 빛의 투과상태와 흡수상태를 가변시킬 수 있는 가변식 흡수층이 복수의 기판 사이에 끼워지고, 화상이나 문자 등이 상기 산란층 또는 상기 흡수층을 통한 광의 투과와 산란 또는 흡수에 의해 디스플레이되고, 상기 창유리에 입사하는 주변의 광이 강한 경우에는 주변의 광에 의해 상기 산란층 또는 상기 흡수층이 조명되어 직접 화상이 디스플레이되고, 주변의 광이 약한 경우에는 조명장치에 의해 상기 산란층 또는 상기 흡수층이 조명되는 컬러 디스플레이 장치에 있어서, 상기 컬러 디스플레이 장치는 상기 컬러 디스플레이 장치로부터의 디스플레이 광이 상기 창유리에 입사되는 입사각이 상기 디스플레이 광의 P파 성분의 굴절율이 낮은 경우의 범위 내에 해당하도록 위치되며, 상기 컬러 디스플레이 상에는 상기 디스플레이의 S파 성분을 차단하거나 흡수하는 편광기가 장착되는 것을 특징으로 하는 컬러 디스플레이 장치를 포함한다.

상기 구성의 컬러 디스플레이 장치는, 상기 편광기는, 상기 컬러 디스플레이 장치가 상기 조명장치에 의해 조명되고 있을 때에는 상기 컬러 디스플레이 장치에서 상기 창유리로 입사하는 디스플레이 광의 S파 성분을 차단 또는 흡수하도록 편광하고, 상기 컬러 디스플레이 장치가 상기 조명장치에 의해 조명되지 않을 경우에는 상기 컬러 디스플레이 장치의 디스플레이 광을 편광하지 않는 가변식 편광기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 구성의 컬러 디스플레이 장치는, 상기 편광기는 컬러 디스플레이 장치로부터의 디스플레이 광 중 상기 컬러 디스플레이 장치의 중앙을 통과하는 법선을 포함하는 각 평면에서 진동하는 광을 차단 또는 흡수하는 편광기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명은 전방 외경정보와 각종 화상 및 문자 정보 등의 디스플레이 화상을 중첩해서 보기 위한 컬러 디스플레이 장치에 있어서, 창유리 근방에 설치되고, 복수의 기판 사이에 끼워져 광의 투과상태와 산란상태를 가변할 수 있는 가변식 산란층을 구비하며, 상기 산란층에 의한 광의 투과와 산란에 의해 화상이나 문자 등을 디스플레이하는 투과형 액정 디스플레이와, 상기 투과형 액정 디스플레이에 화상이나 문자 신호를 공급하는 신호 발생장치와, 상기 투과형 액정 디스플레이를 조명하는 조명장치를 포함하며, 상기 투과형 액정 디스플레이는, 상기 투과형 액정 디스플레이가 상기 창유리의 외부에서 입사하는 주변의 광에 의한 조명에 의해 화상을 직접 디스플레이하는 위치와, 상기 조명장치에 의한 조명에 의해 형성된 디스플레이 화상을 상기 창유리에서 반사시킴으로써 허상을 디스플레이하는 위치를 취할 수 있도록 하는 기구부를 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러 디스플레이 장치를 포함한다.

상기 구성의 컬러 디스플레이 장치는, 상기 기구부는 회전운동 기구를 구비하는 지지부 상에 상기 투과형 액정 디스플레이를 지지하며, 상기 창유리면은 소정의 기준면에 대하여 경사져 있고, 상기 주변의 광이 강한 경우에는 상기 투과형 액정 디스플레이가 상기 기준면에 대하여 임의의 각도로 세워지고, 상기 주변의 광이 약한 경우에는 상기 소정의 기준면과 실질적으로 평행이 되도록 평평하게 접혀지며, 상기 조명장치는 점등되는 것을 특징으로 한다.

상기 구성의 컬러 디스플레이 장치는, 상기 투과형 액정 디스플레이는 고분자 분리형 액정과, 상기 고분자 분리형 액정을 끼우는 투명 전극이 형성된 한 쌍의 투명기판으로 구성되며, 상기 조명장치가 상기 투명기판의 한쪽 가장자리를 향하여 배치되는 것을 특징으로 한다.

상기 구성의 컬러 디스플레이 장치는, 상기 조명장치는 상기 투과형 액정 디스플레이가 접혀져 평평하게 되었을 때, 상기 투과형 액정 디스플레이의 하측에 배치되는 편광기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명은 투명전극이 형성된 2개의 투명기판과, 상기 투명기판 사이에 끼워지는 액정층을 포함하고, 일정한 전압을 인가한 디스플레이 패턴부는 투명상태로 되고, 전압이 인가되지 않는 디스플레이 패턴부는 산란(불투명)상태로 되는 액정 디스플레이에 있어서, 상기 투명 기판의 적어도 어느 한쪽의 상기 투명전극에 의해 형성되는 디스플레이 패턴부 및 그 배선부와, 적어도 상기 배선부 부분의 상기 투명전극을 피복하는 절연층과, 상기 절연층 위에 형성된 다른 투명 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러 디스플레이 장치를 포함한다.

또, 본 발명은 투명전극이 형성된 2개의 투명기판과, 상기 투명기판 사이에 끼워지는 액정층을 구비하고, 일정한 전압을 인가한 디스플레이 패턴부는 투명상태가 되고, 전압이 인가되지 않은 디스플레이 패턴부는 산란(불투명)상태로 되는 액정 디스플레이에 있어서, 상기 투명 기판의 적어도 어느 한쪽에 상기 투명전극에 의해 형성된 디스플레이 패턴부와 그 배선부를 포함하며, 상기 배선부의 선폭은 상기 디스플레이 패턴부의 면적이 클수록 굵게 하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이를 포함한다.

또, 본 발명은 투명전극이 형성된 2개의 투명기판과, 상기투명기판에 끼워지는 액정층을 구비하고, 일정한 전압을 인가한 디스플레이 패턴부는 투명상태가 되고, 전압이 인가되지 않는 디스플레이 패턴부는 산란(불투명)상태로 되는 액정 디스플레이에 있어서, 상기 투명 기판의 적어도 어느 한쪽에 상기 투명전극에 의해 형성되는 디스플레이 패턴부 및 그 배선부를 포함하며, 상기 배선부의 선폭은 상기 디스플레이 패턴부까지의 배선의 길이가 길수록 굵게 하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이를 포함한다.

또, 본 발명은 창유리 근방에 설치되고, 전방 외경과 디스플레이 화상 및 문자를 중첩해 보여주는 헤드-업 디스플레이에 있어서, 청구항 26 항의 상기 액정 디스플레이와, 상기 액정 디스플레이에 디스플레이 화상이나 문자의 신호를 공급하는 신호 발생장치와, 상기 액정 디스플레이를 조명하는 조명장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤드-업 디스플레이를 포함한다.

상기 구성의 헤드-업 디스플레이는, 상기 창유리에 외부에서 입사하는 주변의 광이 강한 경우에는 상기 액정 디스플레이가 주변의 광에 의해 조명되고, 상기 주변의 광이 약한 경우에는 상기 액정 디스플레이가 상기 조명장치에 의해 조명되는 것을 특징으로 한다.

상기 구성의 헤드-업 디스플레이는, 상기 액정 디스플레이는 자동차, 선박, 열차 등의 차량의 조명등 또는 차폭등이 점등된 경우에, 상기 조명장치에 의해 조명되는 것을 특징으로 한다.

상기 구성의 헤드-업 디스플레이는, 주변의 광의 강도를 검출하는 광센서를 추가로 포함하며, 상기 액정 디스플레이는 상기 검출된 광강도가 소정의 값보다 작은 경우에 상기 조명장치에 의해 조명되는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명은 도로 데이터를 기억하는 지도 기억수단과, 자동차의 현재 위치를 검출하는 현재위치 검출수단과, 상기 자동차가 주행할 적절한 경로나 도로를 선택하는 주행경로 선택단과, 상기 주행경로 선택수단으로부터의 정보에 의해 운전자를 적절한 도로로 유도하는 유도수단과, 상기 구성의 헤드-업 디스플레이를 포함하며, 상기 유도수단으로부터의 정보, 차량 속도 및 현재 시간은 전방 외경에 중첩되어 상기 헤드-업 디스플레이에 디스플레이되는 것을 특징으로 하는 항법 시스템을 포함한다.

또, 본 발명은 자동차나 선박 및 열차 등의 차량의 계기에 오버레이되어 설치되고, 상기 계기의 디스플레이 정보와 투명 디스플레이에서의 정보를 중첩하여 보는 복합형 계기에 있어서, 상기 투명 디스플레이에 디스플레이 화상이나 문자 신호를 공급하는 신호 발생장치와, 상기 액정 디스플레이를 조명하는 조명수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 복합형 계기를 포함한다.

또, 본 발명은 자동차 등의 차량의 백 미러 위에 오버레이되어 설치되고, 백 미러에 반사되는 후방 외경과 투명 디스플레이로부터의 정보를 중첩하여 보는 복합형 백 미러에 있어서, 상기 투명 디스플레이로서 상기 구성의 상기 액정 디스플레이가 사용되고, 상기액정 디스플레이에 디스플레이 화상이나 문자의 신호를 공급하는 신호 발생장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합형 백 미러를 포함한다.

또, 본 발명은 투명전극이 형성된 2개의 투명기판과, 상기 투명기판 사이에 끼워지는 폴리머 분산된 액정층을 포함하고, 소정의 전압이 상기 투명전극의 상기 디스플레이 패턴부에 인가되면 액정층이 투명상태가 되고, 디스플레이 패턴부에 전압이 인가되지 않으면 산란(불투명)상태로 되는 액정 디스플레이에 있어서, 상기 액정층은 적어도 디스플레이 패턴부가 존재하는 상기 투명 기판의 일부분 사이에 구비되고, 상기 디스플레이 패턴부에 대한 상기 투명전극의 배선부가 존재하는 상기 투명 기판의 일부분 사이에 적어도 하나의 투명부재가 구비되는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이를 포함한다.

또, 본 발명은 제 1 투명 기판 상에 제 1 투명전극을 이용하여 디스플레이 패턴부 및 배선부를 형성하는 단계와, 배선부가 존재하는 상기 투명 기판의 모든 위치에 투명부재를 준비하는 단계와, 2 투명전극이 형성되는 제 2 투명기판을 상기 투명부재상에 준비하는 단계와, 상기 제 1, 제 2 투명 기판들 사이에 폴리머 분산된 액정재료를 충전하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 제조방법을 포함한다.

상술한 목적 및 기타의 목적과 본 발명의 특징 및 이점은 첨부 도면과 관련한 이하의 상세한 설명을 통해 보다 명백해질 것이다.

이하, 본 발명의 실시예에 대하여 첨부도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예에서는 굴절율이 1.52인 유리판이 도광판의 대표적인 예로서 사용된다.

( 제 1 실시예 )

도 1의 (a)는 도광판 표면에 고굴절율층이 없는 종래의 구조를 나타내고, 도 1의 (b)는 제 1 실시예에 이용된 백라이트 장치의 단면도이며, 고굴절율층이 있는 경우를 도시한다. 도 1에서 참조번호 1은 직경이 3mm인 냉음극관을 나타내고, 2는 반사경을 나타내며, 3은 두께가 4mm인 도광판을 나타내고, 4는 고굴절율층을 나타내며, 5는 산란층을 나타낸다. 이면에 통상 부착되는 반사판은 그 전면에서의 광만을 관측하기 위해 생략하였다. 화면 휘도는 미놀타사의 휘도계 LS-100을 이용하여 거리 2m에서 측정하였다.

먼저, 도광판(3) 상에 TiO₂를 스퍼터링하여 고굴절율층(4)을 형성하고, 통상 이면 반사판에 도트 패턴을 인쇄하는 경우에 이용되는 백색 형광잉크를 도포하여 산란층(5)을 형성하였다. 측정 결과를 표 1 에 나타낸다. 표면 휘도는 샘플(A)의 경우를 1.0으로 하여 규격화하였다. 그 결과, 도광판(3) 상에 고굴절율층(4)으로서 TiO2를 형성한 경우, 고굴절율층이 형성되지 않은 경우에 비하여 표면 휘도가 1.0에서 1.1로 향상되었다.

샘 플	표 면 층	산 란 체	표면 휘도
A	없음	백색형광잉크	1.0
B	TiO2	백색형광잉크	1.1

(제 2 실시예)

도 2에 제 2 실시예에 따른 백라이트 장치의 단면을 도시한다. 도 2의 (a)는 도광판 표면에 고굴절율층이 형성되지 않은 경우의 구조를 나타내고, 도 2의 (b)는 고굴절율층이 형성되어 있는 경우의 구조를 나타낸다. 도광판(6)은 광의 출사면이 약간 경사진 쐐기형으로서, 그 경사각은 89°이다. 고굴절율층(4)은 SnO2를 증발하고 열적으로 산화하여 형성하였다. 산란층(5)을 형성하기 위하여 제 1 실시예와 마찬가지로 백색 형광잉크를 이용하였다. 측정결과를 표 2에 나타낸다.

샘 플	표 면 층	산 란 체	표면 휘도
C	없음	백색형광잉크	1.3
D	SnO2	백색형광잉크	1.45

그 결과, 도광판(6)의 출사면을 약간 경사시킨 경우, 출사면이 경사져 있지 않은 경우에 비하여 표면 휘도가 1.0에서 1.3으로 향상되었으며, 또한, 도광판(6) 상에 고굴절율층(4)으로서 SnO2를 형성한 경우, 고굴절율층이 형성되지 않은 경우의 구조에 비하여 표면 휘도가 1.3에서 1.45로 더욱 향상되었다.

여기에서, 도광판(6)의 출사면의 경사각은 조사면의 기하학적 형상 때문에 87°이상 90°이하로 설정하는 것이 바람직하다.

(제 3 실시예)

도 3은 제 3 실시예에 따른 백 라이트 장치의 단면을 도시한다. 참조번호 7은 반사 필름이다. 고굴절율층(4)은 InOx/SnOy(ITO)로 형성하고, 산란층(5)은 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA)와 폴리스티렌(PS)의 혼합물로 이루어진 용액을 도포하여 형성하였다. 여기에서, 저굴절율을 갖는 폴리머(PMMA, 셀룰로오즈 아세테이트, 폴리비닐 아세테이트 등)와 비교적 고굴절율을 갖는 폴리머(PS, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리아크릴로니트릴-스티렌 공중합체 등)를 선택하고, 제어된 방식으로 그들을 상분리시켜서 필름화하면, 그 굴절율의 차이 때문에 광은 산란되고, 백탁(cloudy) 또는 펄(pearl)형상의 광택을 나타낸다. 이것은 펄 효과로서 알려져 있다.

표 3은 도광판 표면에 고굴절율층이 형성되어 있는 경우와 고굴절율층이 형성되지 않은 경우의 표면 휘도의 측정 결과를 비교하여 나타낸 것이다. 그 결과, 도광판(3) 상에 고굴절율층(4)을 형성한 경우 고굴절율층이 형성되지 않은 경우의 구조에 비하여 표면 휘도가 1.25에서 1.4로 향상되었음을 나타내고 있다.

샘 플	표 면 층	산 란 체	표면 휘도
E	없음	PMMA / PS	1.25
F	ITO	PMMA / PS	1.4

(제 4 실시예)

산란층(5)이 다음의 방식으로 형성되는 것을 제외하고는 제 3 실시예에 나타낸 것과 동일한 구조를 이용하였다. 저굴절율 모노머로서의 메틸 메타크릴레이트와, 고굴절율 모노머로서의 N-비닐카르바졸 및 비닐 벤조에이트(vinyl benzoate)를 혼합하고, 디페닐 요오드늄염을 개시제로서 첨가하고, 도광판 상에 그 혼합물을 도포한 후 그 위에서 얇은 유리판을 위치시켜 UV 노광하였다. 이 방식으로, 저굴절율 모노머와 고굴절율 모노머를 혼합 및 중합시켜, 상분리 상태의 폴리머 합금을 형성함으로써 효율적인 산란체를 제조할 수 있다.

표 4는 도광판 표면에 고굴절율층이 형성되지 않은 경우와, ITO를 이용하여 고굴절율층을 형성한 경우의 표면 휘도의 측정결과를 비교하여 나타낸 것이다. 그 결과, 도광판(3) 상에 고굴절율층(4)을 형성한 경우, 고굴절율층이 형성되지 않은 경우의 구조에 비하여 표면 휘도가 1.4에서 1.55로 향상되었음을 나타내고 있다.

샘 플	표 면 층	산 란 체	표면 휘도
G	없음	폴리머 합금	1.4
H	ITO	폴리머 합금	1.55

(제 5 실시예)

산란층(5)을 다음과 같은 방식으로 형성한 것을 제외하고는 제 3 실시예와 동일한 구조를 이용하였다. 저굴절율 모노머로서 트리메틸로프로판트리아크릴레이트(TMP), 고굴절율 화합물로서 4´-펜틸-4-시아노비페닐, 개시제로서 벤질메틸케탈을 이용하고, 제 4 실시예와 같은 방식으로 UV 노광하여 산란체를 얻었다. 이 산란체는 고굴절율 화합물이 저굴절율 폴리머 중에 상분리 상태로 존재하는 구성으로 되어 있다.

표 5는 도광판 표면에 고굴절율층이 형성되지 않은 경우와 ITO를 이용하여 고굴절율층을 형성한 경우의 표면 휘도의 측정 결과를 비교하여 나타낸 것이다. 그 결과, 도광판(3) 상에 고굴절율층(4)을 형성한 경우, 고굴절율층이 형성되지 않은 경우의 구조에 비하여 표면 휘도가 1.7에서 1.9로 향상되었음을 나타내고 있다.

샘 플	표 면 층	산 란 체	표면 휘도
I	없음	TMP / PCB	1.7
J	ITO	TMP / PCB	1.9

상기 제 3 실시예 내지 제 5 실시예에 이용된 산란층은 각각 굴절율이 다르고, 모두 가시영역에는 흡수영역을 갖지 않는 2종류 이상의 투명한 재료를 상분리 상태로 혼합시켜 형성한다. 이러한 종류의 층에서는 굴절율의 차에 의해 상의 경계면에서 광이 산란되는 한편, 층 그 자체가 광흡수 특성을 갖지 않으므로, 효율적인 산란체로서 기능을 한다.

( 제 6 실시예)

상기 제 4 실시예의 구성에서 산란체를 원하는 패턴으로 형성하면 산란체는 그 자체로 디스플레이 매체로서 사용될 수 있다. 도 4는 그 일례를 도시한 것으로, 참조번호 8, 17은 광원으로서, 예를 들어, 8은 적색, 17은 청색이다. 쐐기형의 도광판(10, 11)은 그 중앙에서 투명한 접착제(12)로 접착한다. 참조번호 13, 15는 고굴절율층이고, 14, 16은 패턴화된 산란층이다. 광원(8, 17)을 턴온하면 도광판(10, 11)에 입사된 광은 도광판(10, 11)의 재료와 접착층(12)의 굴절율이 약간 다르기 때문에 그 경계면에서 반사되고, 그 반사광은 직사광과 함께 각 표면층에 입사하여 산란층(14, 16)에서 산란된다. 광의 입사방향, 쐐기의 각도, 접착층(12)의 재질을 적절히 선택함으로써, 적색, 청색은 함께 혼합하지 않고, 각각의 산란체만으로 산란시키는 것이 가능하며, 디스플레이면을 향해 한방향에서 보면 패턴이 2색으로 표시되고, 패턴이 겹치는 부분은 자색으로 되어, 3색 표시가 가능하다.

( 제 7 실시예 )

도 17는 고굴절율을 갖는 도광판에 광산란층을 형성함으로써, 상술한 실시예를 이용하여 도광 모듈을 구성하고, 그 도광 모듈을 2개 접합하여 컬러 디스플레이를 가능하게 하는 구조를 도시한 것이다. 도 17에서, 참조번호 1은 광원이고, 2는 반사판이며, 1703, 1704는 컬러 필터이고, 1705, 1708은 광산란층이며, 1706, 1709는 각각의 광산란층으로 광이 도입되는 것을 개선하기 위해 형성된 고굴절율층이다. 또, 1707, 1710은 도광판이다. 그러나, 후술하는 바와 같이 색혼합이 생기기 때문에, 본 실시예의 구성에서는 상기 구성에 추가의 개량이 이루어져 있다.

도 5는 본 발명에 따른 2개의 도광 모듈을 접합한 구조를 나타내고 있다. 도 5에서, 참조번호 511은 저굴절율층을 나타낸다. 이 구조에서는 510이 종단면에서 공기층에 접하기 때문에, 그 외측면에 형성될 저굴절율층은 생략하고 있다.

광원(1)으로서는 형광등, 냉음극관, 할로겐 램프, LED 등이 이용된다. 광산란층(505, 508)은 통상의 도료, 형광잉크, 굴절율이 다른 2종류 이상의 분산체로 이루어지는 시스템과 같은 재료를 이용하여 형성되며, 또, 고굴절율층(506, 509)은 LaF₃, NdF₃, Al₂O₃, CeF₃, PbF₂, MgO, ThO₂, SnO₂, La₂O₃, In₂O₃, Nd₂O₃, Sb₂O₃, ZrO₂, CeO₂, TiO₂ 또는 ZnS 및 이들 중에서 선택된 복합체로 형성된다. 즉, 그 굴절율이 도광판 자체의 굴절율보다 0.05∼1.50 정도 큰 것이면 어느 것이든 이용될 수 있다. 또, 저굴절율층으로서는 CaF₂, NaF, KiF, MgF₂ 등, 도광판 자체의 굴절율보다 작은 것이면 사용할 수 있다. 또, 도광판으로서는 유리, 혹은 아크릴 수지판과 같은 투명 플라스틱판 등 굴절율이 1.5 전후의 것이 통상 이용된다.

광원(1)으로부터 컬러 필터(503, 504)를 통하여 도광판(507, 510)에 입사한 광은 도광판을 통해 전파하여 광산란층(505, 508)에서 산란된다. 광산란층(505, 508)은 소정의 패턴으로 형성되기 때문에, 각각의 컬러 필터로 착색된 산란된 광의 화상이 얻어진다. 그러나, 도 17에 도시된 구성의 경우에는, 컬러 필터(503)를 통하여 도입된 광이 광산란층(505)에서 산란될 뿐 아니라, 광산란층(508)에서도 산란된다. 따라서, 광산란층(508)은 컬러 필터(503, 504)를 통과한 양쪽의 광을 산란시켜 색혼합이 생긴다.

이에 대하여, 도 5에 도시된 본 실시예의 경우에는, 컬러 필터(503)를 통과한 광이 고굴절율층(506)을 통하여 광산란층(505)에 입사하여 산란되어 화상을 형성한다. 한편, 광산란층(508)과 도광판(507) 사이에는 저굴절율층(511)이 존재하기 때문에, 도광판(507)에 입사한 광은 저굴절율층과의 경계면에서 전반사하여 광산란층(508)측으로는 진입하지 않는다. 여기에서, 광산란층(505)의 투명부를 투과한 광은 외측이 저굴절율의 공기층이기 때문에, 그 외측의 경계에서 전반사하므로 외부로 광이 직접 누출되지는 않는다. 따라서, 컬러 필터(503)를 통하여 도광판(507)에 도입된 광은 광산란층(505)의 산란에만 사용된다.

한편, 컬러 필터(504)를 통하여 도광판(510)에 입사한 광은 고굴절율층(509)을 통하여 광산란층(508)에 입사하여, 미리 형성된 패턴에 의해 화상을 형성한다. 광산란층(508)의 산란부(508a)에서 산란된 광은 저굴절율층(511)에 의해 반사되지 않고, 도광판(507), 고굴절율층(506) 및 광산란층(505)을 통과하여 외측으로 출사한다. 이 때, 패턴화된 광산란층(508)의 투명부(508b)에서 누출되는 광이 있어도 저굴절율층(511)에 의해 반사되어 직접 도광판(507)측으로 진입하는 일은 없다.

이와 같이 본 실시예의 컬러 디스플레이 장치에서는, 광원(1)으로부터 출사된 광이 각각 다른 컬러 필터(503, 504)에 의해 색분리되어 각각의 도광판(507, 510)에 입사되고, 서로 간섭하지 않고 각각의 광산란층(505, 508)에서만 산란되므로, 각각의 컬러 화상을 얻을 수 있다. 이들 산란된 각 광 화상은 관찰자 측에서 보면 소위 자기 발광 화상으로서 관측되므로, 서로 독립된 화상의 부분은 컬러 필터(503, 504)에 대응한 색으로 표시되고, 화상이 겹친 부분은 2색이 혼합된 색으로 표시된다. 이러한 3개의 도광 모듈을 R, G, B 컬러 필터와 관련하여 사용하면 각 색의 산란된 광의 화상을 적절하게 중첩시킴으로써 임의의 원하는 색상의 화상을 얻을 수 있다. 디스플레이 측으로부터 가장 먼 단부에 위치한 도광판(510)에는 디스플레이 측으로부터 반대측에 저굴절율층(511)이 제공될 수도 있다.

( 제 8 실시예 )

다음에, 동적 디스플레이에 적합한 본 발명의 컬러 디스플레이 장치의 실시예에 대하여 설명한다. 도 18은 이면의 반사판 혹은 흡수판을 제거한 것을 제외하고는 종래의 고분자 분산형 액정 패널과 그 구성이 동일한 액정 패널을 2장 접합한 것을 도시한 것이다. 도 18에서, 참조번호 1812 및 1817은 유리등의 투명 기판이며, 1813, 1815, 1818 및 1820은 예를 들면, ITO 등의 투명 전극이고, 이것은 굴절율이 기판보다 큰 값을 가지므로 고굴절율층으로서의 기능을 한다. 또, 1814 및 1819는 고분자 분산형 액정층이고, 1816 및 1821은 유리등의 투명 기판이면서 도광판으로서의 기능을 한다. 이 액정은 전기적으로 구동되도록 되어 있다(구동회로는 여기에서 도시생략).

이 고분자 분산형 액정은 예를 들면, 투명 전극 사이에 전압이 인가되면 투명으로 되고, 전압이 오프되면 산란 상태가 되므로, 이것에 의하여 화상이나 기호를 표시할 수 있다.

도 6는 본 발명에 따른 동적 컬러 디스플레이 장치를 도시한다. 도 6에서, 참조번호 622는 본 발명에 따른 저굴절율층이다. 본 발명의 경우, 유리 기판(1817)은 필요하지 않다.

도 18에 있어서, 광원(1)으로부터 광은 컬러 필터(1803, 1804)에 의해 색분리되어 각각 도광판(1816, 1821)에 입사되어 전파되어 간다. 전파된 광은 ITO층(1815, 1820)을 통하여 액정층(1814, 1819)으로 입사하고, 산란된 부분은 착색 화상으로서 표시한다. 그러나, 도광판(1816)에 입사된 광은 1817 및 1818을 통과하여 액정층(1819)에서도 산란된다. 따라서, 액정층(1819)의 산란부는 컬러 필터(1803, 1804)를 통해 착색된 2개의 광을 산란시켜 색혼합을 일으킨다.

이에 대하여, 도 6에 도시된 본 발명의 디스플레이 장치에서는 컬러 필터(603)를 통해 도입된 광은 고굴절율의 ITO층(615)을 통과하여 액정 산란층(614)에 입사하여 전기 신호에 따른 패턴으로 산란되어 화상을 형성한다. 액정 산란층(619)과 도광판(616) 사이에는 저굴절율층(622)이 존재하기 때문에 도광판(616)에 입사한 광은 저굴절율층과의 경계면에서 완전 반사하고, 액정 산란층(619)측으로는 진입하지 않는다. 따라서, 컬러 필터(603)를 통하여 도광판(616)으로 도입된 광은 액정 산란층(614)에서만 산란된다.

한편, 컬러 필터(604)를 통하여 도광판(621)에 입사한 광은 고굴절율의 ITO층(620)을 통과하여 액정 산란층(619)에 입사하여, 인가된 전기 신호에 따른 패턴의 화상을 형성한다. 이 때, 패턴화된 액정 산란층(619)의 투명부를 통해 광의 누설이 있게 되면, 그 광은 저굴절율층(622)에 의해 반사되어 도광판(616)으로 진입하지 못한다.

이와 같이 본 실시예의 컬러 표시 장치에서는 광원(1)으로부터 출사된 광은 각각 다른 컬러 필터(603, 604)에 의해 색분리되고, 착색된 광은 각각의 도광판으로 입사되며, 서로 간섭하지 않고 각각의 액정 산란층에서만 산란시켜 컬러 화상을 얻을 수 있다. 이들 산란된 각각의 화상은 관찰자 측에서 보면 자기 발광 화상으로서 관측되므로, 서로 독립한 화상의 부분은 각 컬러 필터(603, 604)에 대응한 색으로 표시되고, 중첩된 화상의 부분은 2색의 혼합에 의해 생성된 색으로 표시된다. 이 도광 모듈 3개를 R, G, B의 컬러 필터와 관련하여 사용하면, 각 색의 산란된 광 화상을 적절히 중첩함으로써 임의의 원하는 색을 얻을 수 있다.

( 제 9 실시예 )

다음에, 본 발명의 컬러 표시 장치를 사인포스트(signpost)로 이용한 예를 설명한다. 3장의 도광 모듈을 준비하고, 각각을 도 7에 도시된 바와 같이 구성한 백색 잉크로 표시된 산란 패턴을 갖는 아크릴판으로 구성한다. 도 7의 (a)의 모듈에는 녹색의 컬러 필터가, 도 7의 (b)의 모듈에는 청색의 컬러 필터가, 그리고 도 7의 (c)의 모듈에는 적색의 컬러 필터가 이용되고 있다. 이들 모듈을 하나의 장치로 일체화하여 본 발명에서 구현한 컬러 표시 장치가 도 7의 (d)이다. 도 7의 (d)에서, 참조번호 723은 도광 모듈로 구성한 컬러 디스플레이 장치이고, 724는 배경판으로, 이 경우는 흑색으로 되어 있다. 광원(1)은 백색 형광등으로, 이것을 점등하면 사인포스트에 하얗게 기록된 도로패턴이 흑색의 배경에 대하여 공간에 부상하여 나타나고, 방향 지시의 화살표가 녹색이고, 방위 화살표가 청색, N 방위가 적색으로 표시된다.

각각의 컬러 필터는 착탈 가능하고 이동 가능하게 구성된다. 이것은 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이, 가이드(826)로 각각의 필터(825)를 적절한 장소에 위치하도록 구성하면 된다. 따라서, 원하는 컬러 필터를 임의로 선택하여 전환하는 것이 가능하므로, 다양한 색을 조합하여 동일 화상 패턴을 표시할 수 있다. 또, 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이, 롤러(827∼830)로 이동 가능한 R, G, B 3색의 테이프 형상 컬러 필터(825')를 이용하면 필터 색의 선택이 보다 용이해진다. 각각의 도광 모듈(723)에 대해 이 필터 테이프 방식을 도입함으로써 매우 넓은 범위의 색조합으로 착색된 화상을 간단하게 표시할 수 있다. 이 컬러 필터 테이프의 이동 방법은 본 실시예에 한정되는 것은 아니고, 각종 이동 수단을 이용할 수 있음은 물론이다.

(제 10 실시예)

다음에, 본 발명의 컬러 표시 장치를 차량용 디스플레이 장치로서 이용하는 경우에 대하여 설명한다. 도 9는 본 발명의 컬러 표시 장치를 차량의 대쉬보드(933) 상에 설치한 예를 도시한다. 디스플레이 장치 자체는 제 8 실시예에서 서술한 것과 동일하며, R, G, B의 3매의 컬러 필터를 이용한 것이다. 도 9에서, 참조번호 931은 본 발명의 컬러 디스플레이 장치이고, 934는 액정의 구동 회로가 수용된 장소를 나타내고 있다. 이 디스플레이 장치는 하니스(harness)(도시 생략)를 통하여 항법 시스템에 결합되어 있고, 항법 시스템으로부터의 신호에 의해 구동된다. 이 컬러 디스플레이 장치는 고분자 분산형 액정을 이용하고 있으므로, 투명한 스크린 상에 화상이 산란된 광의 화상으로서 표시된다. 디스플레이된 화상부분을 제외한 다른 부분은 투명하기 때문에, 외경은 윈드실드(windshild)(932)를 통하여 화상과 중첩하여 볼 수 있고, 운전자가 화상을 볼 때도 전방 도로로부터 거의 시선 이동할 필요가 없다.

도 10는 디스플레이의 예를 도시한 것으로, 도 10의 (a)는 자동차의 속도 표시로서, 예를 들면 녹색으로 표시되어 있다. 이 도광 모듈에서는 투명 전극에 의해 3자리의 숫자가 세그먼트로 패턴화되어 있고, 「km/h」가 「k/h」와 「m」으로 나뉘어 패턴화되어 표시되어 있다. 도 10의 (b)는 교차점 안내의 모드이고, 거리는 도 10의 (a)에 사용된 것과 동일한 패턴을 사용하는 녹색으로 표시된다. 2번째의 도광 모듈에는 「AHEAD」와 화살표가 패턴화되어 있다. 따라서, 「AHEAD」와 화살표는 예를 들면, 청색으로 표시된다. 또, 도 10의 (c)는 경고 표시가 출력된 경우이고, 이 경우에는 3번째의 도광 모듈이 이용된다. 그리고, 녹색의 속도 표시와 병행하여, 예를 들면, 적색으로 경고 「DISABLED VEHICLE AHEAD」가 디스플레이된다.

이들 디스플레이는 세그먼트 디스플레이나 도트 디스플레이에 의해 달성된다. 본 발명의 차량 적재형 컬러 디스플레이 장치는 소형이고 박형 투명이므로 차내의 임의의 장소에 설치할 수 있다. 또, 윈드실드의 상부에 부착해도 되고, 윈드실드 유리에 끼워 넣어 이용하는 것도 가능하다.

본 발명의 차량 적재형 컬러 디스플레이 장치는 본 실시예에 도시된 것으로 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 컬러 디스플레이 장치, 구동 회로, 항법 시스템과 같은 신호 발생부로 이루어지며, 화상과 외경을 수퍼임포즈하여 볼 수 있는 차량 적재형 컬러 디스플레이 장치라면 어떠한 구성이라도 된다.

( 제 11 실시예 )

다음에, 본 발명이 차량의 계기판과 결합한 예를 나타낸다. 도 11은 통상 이용되고 있는 아날로그 디스플레이의 계기판의 일례를 도시한 것이다. 많은 계기와 인디케이터(indicator)가 배열되어 있으나, 이 중 운전자가 계속 보고 있는 것은 속도계와 타코미터이다. 나머지의 계기류와 인디케이터는 필요할 때에만 디스플레이되면 된다. 또, 긴급시의 정보 또는 어떤 정보 예를 들면, 정체 정보 등을 필요할 때마다 이 계기판에 수퍼임포즈하여 디스플레이할 수 있다면 운전자로서는 디스플레이를 보는 부담이 경감되어 바람직하다. 따라서, 도 11에 도시되어 있는 계기판 디스플레이 중에서 속도계, 타코미터, 방향 지시, A/T 시프트 위치 인디케이터만을 남기고, 기타의 모든 디스플레이와 인디케이터는 생략한다.

본 실시예에서는 제 10 실시예에서 나타낸 것과 같은 종류의 본 발명에 의한 컬러 디스플레이 장치를 이용하고, 이것을 도 12에 도시된 바와 같이, 계기판 상부에 오버레이하여 설치한다. 이 때, 도광 모듈로서는, 예를 들면, 도 13의 (a)에 도시된 바와 같이, 녹색 패널로서 연료 게이지, 수온계가 패턴화되어 있다. 도 13의 (b)에서는 연료계 디스플레이 침, 수온계 디스플레이 침 등이 청색 패널로서 패턴화되어 있다. 도 13의 (c)에서는 연료 부족 인디케이터(E), 오버히트 인디케이터(H), 각종 경고 인디케이터가 중앙의 정보 디스플레이(도트 또는 문자 디스플레이)와 함께 적색으로 디스플레이될 수 있다. 이 복합형 계기판을 구성하는 복합형 컬러 디스플레이 장치는 도 12에 도시된 바와 같이, 종래의 계기판(235)의 상부에 본 발명의 컬러 디스플레이 장치(236)를 오버레이하고, 각종 센서(237)로부터의 정보나 외부 정보(238) 또는 차량 내부로부터의 정보, 항법 정보(239)가 직접 또는 적절한 제어기(240)를 통하여 제공되도록 되어 있다. 통상, 이들 동작은 자동적으로 제어되고 있으나, 조작반(241)을 통하여 수동으로 제어할 수도 있다.

운전시, 디스플레이가 필요 없을 때는 전체 디스플레이 영역은 투명 모드로 되어 있고, 계기판의 속도계, 타코미터 등만이 보인다. 엔진 시동과 함께 녹색의 수온계 디스플레이 패널에 청색의 침으로 온도가 디스플레이되고, 일정 온도가 되면 디스플레이가 사라진다. 마찬가지로, 연료 게이지도 녹색의 디스플레이 패널에 청색의 침으로 연료 잔존량이 디스플레이되고, 일정 시간 후 디스플레이가 사라진다. 운전자가 표시를 확인하고 싶을 때는 조작반(241)을 조작하여(예를 들면, 스위치 ON) 디스플레이를 턴온할 수 있다. 엔진 오버히트의 경우에는 수온계가 다시 디스플레이되고, 적색 오버히트 인디케이터(H)가 수퍼임포즈되어 디스플레이되며, 또 연료 잔존량이 적어지면 마찬가지로 연료 게이지가 적색 인디케이터(E)와 함께 디스플레이된다. 또, 기타의 각종 경고 인디케이터는 필요시 적색으로 점등한다. 어떤 종류의 정보 예를 들면, 정체 정보, 긴급 정보 등은 필요할 때만 중앙부에 적색으로 크게 디스플레이되고, 하부의 계기판 디스플레이에 수퍼임포즈 방식으로 투사된다. 이와 같이, 본 발명은 필요할 때에 필요한 정보만을 계기판 정보에 수퍼임포즈 방식으로 출력할 수 있는 우수한 온-디맨드(on-demand) 타입의 복합형 컬러 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.

( 제 12 실시예 )

다음에, 본 발명을 장식용 투명 디스플레이 매체에 이용한 실시예를 설명한다. 예를 들면, 도 14에 도시된 바와 같이, 점포의 쇼윈도우 등에 본 발명의 컬러 디스플레이 장치를 이용한 경우이다. 도 14에서, 참조번호 1은 광원이고, 2는 반사판이며, 442는 각 도광 모듈에 부착된 컬러 필터이고, 443은 3개의 유리로 만들어진 도광 모듈을 조합시켜 만든 패널이다.

여기에 이용되고 있는 컬러 디스플레이 장치로서는, 그 크기와 디스플레이 내용이 다른 점을 제외하고는 제 10 실시예에서 이용한 것과 동일한 종류이다. 그 크기가 실질적으로 큰 경우에는, 광원, 반사판 및 컬러 필터를 각각 도광 모듈 패널의 각 측면에 배치하는 것이 바람직하다. 또, 디스플레이가 전체 패널면에 걸쳐 생성되지 않는 경우에는, 필요한 영역에만 투명 전극 및 고분자 분산형 액정을 설치하고, 그 외의 영역은 유리인 상태로 사용하여도 된다.

본 실시예에 있어서의 컬러 디스플레이 장치는 제 10 실시예에서와 같이 디스플레이 장치를 구동하는 구동회로 및 구동신호를 공급하는 신호 발생부와 함께 구성된다(도시 생략). R, G, B의 각 색에 대응하는 도트 등의 패턴이 R, G, B의 컬러 필터가 각각 부착된 도광 모듈 상에 투명 전극을 사용하여 형성되면, 디스플레이 장치가 구동될 때 외관상 투명한 유리의 상부에 여러 가지의 화상이나 문자가 디스플레이된다. 이 때, 쇼 윈도우 내측의 전시물은 그대로 투명부를 통하여 보이므로 우수한 전시 효과를 얻을 수 있다. 디스플레이 내용에 따라서 제 9 실시예에서 설명한 이동 가능한 필터와 조합하여 사용하면 더욱 향상된 효과를 얻을 수 있다.

본 실시예는 상술한 점포의 쇼 윈도우용에 한정되는 것은 아니고, 무대 장치, 철도 차량의 창 등의 광고 매체와 같은 장식용 투명 매체로서 광범위하게 이용하는 것이 가능하다.

( 제 13 실시예 )

다음에, 컬러 디스플레이 장치를 조작반에 이용한 예에 대하여 설명한다. 도 15는 본 실시예에 따른 조작반의 단면을 도시한 구성도이다. 도 15에서, 참조번호 1은 광원이고, 2는 반사판이며, 153 및 154는 컬러 필터이고, 144 및 145는 제 10 실시예에서 사용된 것과 동일한 종류의 도광 모듈이다. 또, 146은 투명 터치패널로서, 예를 들면, 투명 도전층을 갖는 한 쌍의 필름을 그들 사이에 형성되는 소정의 공간을 통하여 마주보게 접합하여 구성한 구조로 이루어져 있다. 또, 147은 필요에 따라서 설치되는 배경판으로, 예를 들면, 착색된 광 흡수판이다. 또, 148은 제어 회로부로서, 터치패널(146)의 조작에 따라서 컬러 디스플레이 장치를 구동하는 구동 회로부(149)와, 조작 시스템과, 다른 조작반에 신호를 출력한다. 터치패널(146)은 제어 회로부(148)를 통하여 구동 회로부(149)에 접속되어 있고, 터치패널(146)을 누를 때마다 미리 결정된 디스플레이 내용이 순차 변화하도록 설정되어 있다.

다음에, 이 조작반을 복수개 이용한 구성의 동작예에 대하여 도 16를 참조하여 설명한다. 도 16은 조작반을 정면에서 본 도면이다. 조작반(350)은 예를 들면, 모드 설정 조작반으로, 누를 때마다 예를 들면, A, B, C ···(이들은 숫자, 또는 문자이어도 됨)로 순차적으로 디스플레이가 변하고, 컬러 필터에 의하여 착색된 산란광의 화상의 형태로 배경판의 상부에 수퍼임포즈되어 디스플레이된다. 조작반(351)은 조작반(350)으로부터의 신호에 의하여 특정된 모드로 설정되고, 예를 들면, 온도 설정 등의 디스플레이가 디스플레이된다. 조작반(351)을 누르면 조작반(352, 353)에는 상향, 하향의 화살표가 디스플레이되고, 조작반(352)을 누르면 조작반(351) 상의 디스플레이가 온도 인디케이터로 변하고 온도 설정된 값은 이 패널이 눌려짐에 따라 차차 상승 변화한다(도 16에서는 온도 인디케이터와 문자 "TEMPERATURE SETTING"가 양쪽으로 디스플레이되어 있으나, 실제로는 온도 인디케이터가 디스플레이되면 문자 "TEMPERATURE SETTING"는 사라진다). 조작반(353)은 온도 설정을 저하시키기 위하여 사용된다.

다시 조작반(350)을 누르면 모드가 다른 모드 예를 들면, 시간 설정 모드로 되고, 조작반(351) 상에 "TIMING SETTING"이 디스플레이된다. 조작반(351)을 누르면, 조작반(352)에는 "HOURS"가 디스플레이되며, 조작반(353)에는 "MINUTES"가 디스플레이되고, 조작반(352)을 누르면 조작반(351) 상에 "* * HOURS * * MINUTES"가 디스플레이되며, 이 조작반을 누름에 따라 HOURS 설정이 변화한다(이때, "TIMING SETTING"이라는 디스플레이는 사라진다). 조작반(353)을 누르면, 마찬가지로 "MINUTES"의 설정이 변화한다.

이들 디스플레이 모드는 본 발명의 실시하는 자에 따라 이들 디스플레이 모드를 다양하게 시행할 수 있는 것은 물론이고, 각종 개량이 가능한 것을 용이하게 알 수 있을 것이다.

상술한 바와 같이, 본 실시예의 조작반은 스위치 조작과 디스플레이가 동시에 행해지고, 디스플레이를 어느 정도 임의로 변화시킬 수 있으므로, 알기 쉽고 또한 스위치의 수가 적어 매우 사용하기 쉬운 조작반을 달성할 수 있다. 본 실시예에서는 도 15에 2개의 도광 모듈을 도시하였지만, 목적에 따라서 적합한 수의 모듈을 이용하여도 된다.

( 제 14 실시예 )

도 19는 창유리 근방에 배치된 CRT와 같은 자기 발광형 디스플레이 장치가 창유리에 비치는 상태를 도시한 것이다. 도 19에 있어서, 참조번호 1901은 디스플레이 장치의 디스플레이면이고, 1902는 창유리이며, 1903은 창의 외경을 관찰하고 있는 관찰자이다. 디스플레이면(1901) 상의 점 A로부터 출사된 디스플레이 광(1904)은 창유리(1902) 상의 점 B에서 반사된다. 그 반사광(1905)이 관찰자(1903)에게 도달하면, 관찰자(1903)는 창유리(1902) 상에 디스플레이면(1901)이 비치는 것을 보게 된다. 여기에서, 참조번호 1907은 점 A로부터 출사된 디스플레이 광(1904)의 입사면이다. 또, 디스플레이 광(1904)의 반사되지 않은 부분은 창의 외부로 방출된다. 디스플레이 장치의 디스플레이 광은 자연광이기 때문에, P파 성분과 S파 성분을 거의 동등한 비율로 가지고 있다.

이 P파 성분과 S파 성분의 반사를 도 20에 도시하였다. 즉, 굴절율 1.52의 유리 표면에 입사하는 P파 성분과 S파 성분의 반사율은 입사각 θ₁에 의하여 크게 변화하고, 입사각 θ₁을 90°미만으로 감소시키면 급속하게 반사율은 저하한다. 특히 P파 성분은 S파 성분보다 입사각 θ₁ 90°에서의 반사율의 저하가 급격하고, P파 성분의 반사율은 매우 작아진다. θ₁ = 56.7°에서 P파 성분의 반사율은 0이 되고, 반사광은 S파 성분으로만 이루어지게 된다. 이것은 브류스터 각(Brewster angle)으로서 알려져 있다(광학의 원리 1, M. born E. Wolf저).

여기에서, 실제 장면에서 일어날 수 있는 디스플레이, 창유리나 쇼 윈도우, 관찰자 시선간의 위치 관계를 고려해 보자. 디스플레이 광(1904)의 창유리(1902)에서의 입사각 θ₁이 90°에 가까워지는 것은 디스플레이면(1901)이 창유리(1902) 상 또는 그것과 매우 근접한 위치에 있는 경우, 또는 디스플레이면(1901)이 창유리(1902) 표면의 연장선 상에 위치하고 있고, 창유리(1902)로부터 떨어져 있는 경우로, 이 조건은 창유리(1902)의 표면에 거의 평행하게 입사하는 광에 대해서만 일어날 수 있다. 또, 이와 같은 입사광의 반사광을 보기 위해서는, 관찰자(1903)는 얼굴을 창유리로 향해 두고 시선을 창유리(1902)에 평행하게 두어야만 한다. 따라서, 창밖을 관찰하는 관찰자(1903)의 시선에 90°가까운 입사각으로 입사한 디스플레이광의 반사광이 도달하는 것은 고려되지 않는다. 그러므로, 관찰자(1903)의 눈에 도달하는 디스플레이 광(1904)의 입사각 θ₁은 적어도 θ₁ 75°를 만족한다. 입사각 θ₁이 θ₁ 75°에서는, 상술한 바와 같이 P파 성분의 반사광은 매우 적고, 거의가 S파 성분으로 이루어지게 된다.

따라서, 본 발명에서는 디스플레이 광(1904)의 S파 성분을 차단 또는 흡수하는 방향으로 배열된 평면을 갖는 편광기(1909)를 디스플레이 장치의 디스플레이면(1901)의 전면에 설치함으로써, 창유리(1902) 상에 디스플레이면(1901)이 반사되는 것을 완전히 또는 거의 해소할 수 있었다. 비록 디스플레이 광의 휘도는 편광기(1909)의 존재에 의하여 감소되지만, 디스플레이 휘도를 적절하게 선택함으로써 반사를 최소로 하고, 양호하게 디스플레이를 관찰할 수 있는 조건을 달성할 수 있었다.

( 제 15 실시예 )

도 21은 TN이나 STN/TFT 등의 종래의 액정 디스플레이가 창유리 또는 쇼 윈도우에 비치는 상태를 도시한다. 도 21은 자기 발광형 디스플레이 장치가 액정 디스플레이로 대체된 것을 제외하고는 도 19와 동일하다. 일반적으로 액정 디스플레이는 편광축이 서로 직각으로 배열된 한 쌍의 편광기 사이에 삽입된 액정셀로 구성된다. 그 결과, 액정 디스플레이로부터 발광된 디스플레이 광은 직선으로 편광된다. 제 14 실시예에서 설명한 바와 같이, 창유리(2102) 표면에서의 P파 성분의 반사율은 매우 낮다. 따라서, 액정 디스플레이(2111)의 디스플레이 측 상의 편광기(검광기)로부터 발광되는 디스플레이 광이 P파 성분으로 이루어지도록 편광기의 편광축을 배열함으로써, 액정 디스플레이(2111) 상에 디스플레이되는 화상의 창유리(2102)나 쇼 윈도우로의 반사를 완전하게 혹은 거의 해소할 수 있었다.

( 제 16 실시예 )

도 22는 윈드실드(222) 바로 아래의 대쉬보드(2227) 상에 설치된 액정 디스플레이(2229)의 상태를 도시한다. 이 액정 디스플레이(2229)는 한쪽 면에 투명 전극(도시 생략)을 가진 2장의 유리 기판(2221, 2223)과, 그 사이에 삽입된 고분자 분산형 액정(2222)으로 이루어져 있다. 유리 기판(2221, 2223)에 설치된 투명 전극은 디스플레이 세그먼트의 형태로 패터닝되고, 각각의 디스플레이 세그먼트에 대하여 교류 전압을 인가할 수 있다. 고분자 분산형 액정(2222)은 임계치 이상의 교류 전압이 인가되면 투명하게 되기 때문에, 유리 기판(2221, 2223)의 디스플레이하고 싶은 세그먼트 이외의 세그먼트에 전압을 인가하면 투명한 유리 기판 상에 백탁의 화상이 디스플레이된다. 이 백탁 화상은 액정 디스플레이(2229) 주변의 광에 의해 고분자 분산형 액정(222)에 입사하고, 디스플레이 세그먼트 부분에서 산란이 발생하기 때문에 생성된 것이다.

따라서, 주변의 광이 약한 야간이나 터널 내에서는 디스플레이 화상의 콘트라스트가 저하하여 보기 어려워지기 때문에, 이 경우에는 조명 장치(2225)로 액정 디스플레이(2229)를 조명할 필요가 있다. 이 때, 디스플레이광(2230)이나 조명광(2226)이 윈드실드(2220) 상의 반사점 E에 입사각 θ₁로 입사하고, 반사광(2231)이 관찰자(2228)의 눈에 도달하여 반사가 발생한다. 특히 야간이나 터널 내는 윈드실드(2220)를 통해 입사하는 주변의 광이 약하기 때문에, 반사가 매우 심하게 나타난다. 여기에서, 윈드실드(2220)에서의 디스플레이광(2230)의 반사를 고려하면, 제 14 실시예와 관련하여 설명한 바와 같이 입사각 θ₁이 브류스터 각과 같아지는 경우, 반사점 E에서의 반사광(2231)은 S파 성분으로만 이루어지게 된다. 입사각 θ₁이 브류스터 각과 같아지는 조건은 공기의 굴절율을 n_a, 윈드실드(2220)의 굴절율을 n_g로 할 때, n＝n_g/n_a로 하면 tan^-1θ₁＝n을 만족한다. 이와 같이, 입사각 θ₁이 브류스터 각과 거의 같아지는 위치에 액정 디스플레이(2229)를 장치함으로써 반사광(2231)은 거의 S파 성분으로만 이루어지게 된다.

따라서, 액정 디스플레이(2229)의 디스플레이면 상에 디스플레이광(2230)의 S파 성분을 흡수 또는 차단하는 방향으로 배열된 평면을 갖는 편광기(2224)를 설치함으로써, 반사광(2231)은 제거되어 반사 문제가 해소된다.

한편, 윈드실드(2220) 외경의 정보는 자연광이고, 또 디스플레이 세그먼트부의 고분자 분산형 액정(2222)에서 산란된 광도 자연광이므로, 양쪽 모두 P파 성분과 S파 성분을 거의 동등한 비율로 가진다. 그 결과, 관찰자(2228)는 외경 정보와 디스플레이 내용을 용이하게 볼 수 있다.

본 발명에 따른 편광기(2224)를 액정 디스플레이(2229)의 디스플레이 면에 장착함으로써 반사를 방지할 뿐만 아니라 다음과 같은 우수한 기능도 갖게 할 수 있다. 즉, 디스플레이 세그먼트 이외의 고분자 분산형 액정(2222)의 투명한 부분의 투과도는 편광기(2224)가 없는 경우에 비하여 현저히 향상된다.

다음의 설명이 본 발명을 제한하는 것은 아니지만, 상술한 효과는 다음과 같이 설명할 수 있다.

고분자 분산형 액정(2222)의 투명한 부분에 액정 분자가 있기 때문에, 투명한 부분이 완전하게 투명하지는 않고 약간의 산란광이 발생한다. 발생한 산란광이 디스플레이 면으로부터 방사되기까지에는 고분자 분산형 액정(2222)과 유리 기판(2223)의 경계면을 통과하고, 유리 기판(2223)과 편광기(2224)의 경계면을 통과한다. 이 때, 투명부로부터의 산란광도 편광되기 때문에, 산란광은 편광기(2224)에 의해 차단 또는 흡수되어 투명부의 투과도가 크게 향상한다고 생각할 수 있다.

또, 본 실시예에서는 주변의 광을 투과 또는 산란함으로써 정보를 디스플레이하는 방식의 투과형 액정 디스플레이를 이용하였지만, 예를 들어, 게스트 호스트 효과(guest-host effect) 등을 이용하여 주변의 광을 투과 또는 흡수함으로써 정보를 디스플레이하는 방식의 투과형 디스플레이를 이용한 경우에도 투과·산란식과 마찬가지로 윈드실드상의 반사를 방지할 수 있다.

더욱이, 본 실시예에서는 디스플레이 광의 S파 성분을 차단 또는 흡수하는 편광기를 영구적으로 장착하였지만, 그 대신에, 액정 디스플레이를 조명 장치로 조명하고 있는 경우에만 디스플레이 광의 S파 성분을 차단 또는 흡수하고, 주변의 광만으로 조명하고 있는 경우에는 편광하지 않는 방식의 편광기를 장착함으로써 디스플레이 광의 이용 효율을 향상시킬 수 있고, 액정 디스플레이 상에 디스플레이되는 내용을 보다 선명하게 관찰할 수 있다. 이와 같은 가변 편광기는 예를 들면, 롤(roll)형상으로 감은 필름 형상의 편광 필터에 의해 달성될 수 있는데, 이것은 조명장치의 온·오프 동작에 의해 인터록(interlock)방식으로 롤러 커튼(roller curtain)과 같이 디스플레이 면을 덮거나 노출시키는 것이다.

( 제 17 실시예 )

제 16 실시예의 설명 후반에 윈드실드 바로 아래에 액정 디스플레이를 설치한 경우의 투명부의 투과도 향상 효과에 대하여 설명하였다. 그러나, 이것은 액정 디스플레이의 디스플레이 면의 모든 방향으로 투과도가 향상된다는 것을 의미하는 것은 아니며, 디스플레이 면을 상하 경사진 방향에서 살펴보면 백탁 부분이 잔존하고 있다. 이 경우의 투명부의 투명성을 향상시키기 위한 실시예를 도 23를 이용하여 설명한다.

도 23의 (a)는 디스플레이 면측에서 본 액정 디스플레이의 사시도이다. 여기에서, 영역(2341, 2342)은 산란 모드(백탁 상태)로, 다른 부분은 투명 상태로 가정한다. 도 23의 (a)의 액정 디스플레이의 Y-Y 단면도(횡단면도)를 도 23의 (b)에 도시하고, Z-Z 단면도(종단면도)를 도 23의 (c)에 도시하였다. 도 23의 (b) 및 (c)에 있어서, 참조번호 2337은 투명한 부분이고, 2333은 투명한 부분(2337)에 잔존하는 약간의 백탁에 기인하는 산란광이며, 2334는 그 산란광(2333)의 투과광이고, 2335는 산란광(2333)의 반사광을 나타낸다. 또한, 참조번호 2340은 편광기의 단면을 나타내고, 도면 중의 ·표시는 진동면이 지면에 수직인 방향의 광의 성분(S파 성분)만을 투과하는 것을 나타낸다. 투명한 부분(2337)을 통해 산란된 산란광(2333)은 편광기(2340)와 유리 기판(2323)의 경계면에서 반사광(2335)과 투과광(2334)으로 분할된다. 반사광(2335)의 대부분은 S파 성분이고 투과광(2334)은 P파 성분이다. 여기에서, 편광기(2340)는 P파 성분을 차단 또는 흡수하므로, 실제로는 대부분의 투과광(2334)은 외부로 방출되지 않는다.

상술한 바와 같이, 편광기(2340)의 편광축은 Y-Y 단면(횡단면)과 Z-Z 단면(종단면)으로 각각 P파 성분을 차단 또는 흡수하는 방향으로 배치된다. 전체적으로 이 편광기는 도 23의 (d)에 도시된 바와 같이 디스플레이면 중앙을 중심으로 하는 동심원 상 또는 동심 타원 상에 편광축을 갖는다.

이와 같이, 동심원 상 또는 동심 타원 상에 편광축을 갖는 편광기를 이용함으로써, 도 23의 (e)에 도시된 바와 같이, 디스플레이 면의 중심을 통과하는 법선을 포함하는 각 평면을 진동면으로 하는 광(모든 단면에 있어서의 P파 성분)을 차단 또는 흡수할 수 있고, 모든 방향에서 본 경우에 투명부의 투과도를 크게 향상시킬 수 있었다.

( 제 18 실시예 )

도 24는 본 발명의 제 18 실시예의 기본 구성도로, 본 발명의 디스플레이 장치의 단면도이다. 참조번호 81은 액정 디스플레이를 나타내며, 제 16 실시예에서 설명한 바와 같은 고분자 분산형 액정(82)과, 이 고분자 분산형 액정(82)을 삽입하는 투명 전극(83)이 상부에 형성된 한 쌍의 투명 기판(84)으로 이루어진다. 화상이나 문자는 신호 발생 장치(도시 생략)로부터의 신호에 따라서 고분자 분산형 액정(82)을 산란 상태나 투명 상태로 함으로써 디스플레이된다. 또, 액정 디스플레이(81)는 회전운동 기구를 갖는 지지부(도시 생략)에 의해 지지되고, 세우거나 눕히거나 그 유지 각도 α를 임의로 조절할 수 있다. 또, 참조번호 85는 광원(86) 및 반사미러(87)로 이루어지고, 투명 기판의 한쪽 단부에 배치되어 액정 디스플레이(81)를 조명하는 조명 장치이다.

한편, 조명 장치(85)의 구성은 광원(86) 및 반사미러(87)에 한정되는 것은 아니고, 액정 디스플레이(81)를 조명할 수 있도록 구성된 것이라면 어떠한 구성이어도 된다.

도 25에 도시된 바와 같이, 상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 디스플레이 장치(91)는 윈드실드(92) 근방의 대쉬보드(93) 상부에 설치된다.

도 26를 이용하여 본 실시예의 동작에 대하여 설명한다. 도 26의 (a)는 예를 들면, 낮 동안 등의 주변의 광이 강한 경우를 도시한 것이다. 액정 디스플레이(81)를 윈드실드(92)를 향하여 세우고, 신호 발생장치에 의하여 액정 디스플레이(81)의 디스플레이하고 싶은 화상이나 문자의 부분을 산란 상태로, 그 이외의 부분을 투명 상태로 설정하면, 밝은 주변의 광(101)에 의하여 디스플레이하고 싶은 화상이나 문자의 부분으로만 산란하여, 밝은 디스플레이 화상을 형성한다.

한편, 그 이외의 부분은 주변의 광(101)이 투과하기 때문에, 운전자(102)는 디스플레이 화상과 외경을 수퍼임포즈 방식으로 볼 수 있다.

한편, 예를 들어, 야간 주행 중과 같이 주변의 광(101)이 약한 경우에는 조명 장치(85)를 점등하지만, 상술한 바와 같은 구성에서는 윈드실드(92)에서 반사가 발생한다. 그러므로, 도 26의 (b)와 같이 액정 디스플레이(81)를 접어서 평평하게 하고, 조명 장치(85)에 의하여 액정 디스플레이(81)의 투명 기판(84)의 에지에서 조명광(103)을 입사하여 조명하면, 산란 상태(도면 중 A 부분)로 설정된 화상이나 문자 부분은 조명광(103)에 의해 산란하여 밝은 디스플레이 화상을 형성한다. 투명 상태(도면 중 B 부분)로 설정된 그 외의 부분에서는 공기층과 투명 기판간의 굴절율 차이에 의하여 조명광(103)이 투명 기판(84) 내를 완전 반사하기 때문에, 조명광(103)은 액정 디스플레이(81)의 표면 외부로 방출되지 않는다. 그 결과, 디스플레이된 화상만 윈드실드(92)에서 반사하여 전방에 허상(104)을 형성하므로, 운전자(102)는 외경과 디스플레이 화상을 수퍼임포즈 방식으로 볼 수 있고, 본질적으로 반사 등 운전에 방해가 되는 문제로부터 해방된다. 이 때, 액정 디스플레이(81)에 디스플레이된 화상은 좌우가 바뀌지만, 이 화상이 윈드실드(92)에서 반사되어 디스플레이 화상이 다시 반전하므로, 디스플레이 화상은 액정 디스플레이(81)를 세워서 본 경우와 같아진다. 따라서, 액정 디스플레이(81)를 제어하는 신호에 대하여 반전 등의 특별한 신호 처리를 행할 필요가 없다.

여기에서, 주변의 광이 강한 경우와 약한 경우의 판단은 예를 들어, 전조등이나 미등의 점등 상태에 따라서 행할 수 있다. 운전자가 전조등이나 미등을 소등하고 있는 경우에는 주변의 광이 약하다고 판단하고, 조명 장치(85)를 소등하여 도 26의 (a)와 같이 화상이나 문자를 디스플레이하는 반면에, 운전자가 전조등이나 미등을 점등하고 있는 경우에는 조명 장치(85)를 점등하여 도 26의 (b)와 같이 화상이나 문자를 디스플레이하면 된다.

미리 임계치를 설정하여 주변의 광이 강한 경우와 약한 경우의 판단을 하기 위해 주변의 광의 강도를 검출하는 광 센서를 사용할 수도 있다. 물론 외부 광의 광강도에 관계없이 조명장치(85)를 점등할 수도 있다. 착색 광원이나 컬러 필터 등을 이용하여 착색광으로 조명하면 착색 디스플레이 화상이 얻어진다.

또, 주변 광의 광강도에 따라서 액정 디스플레이(81)의 유지각도 α를 조절하는 수단, 즉, 주변의 광이 강한 경우에는 액정 디스플레이(81)를 세우고, 주변의 광이 약한 경우에는 액정 디스플레이(81)를 접어 평평하게 하는 수단은 운전자(102)가 수동으로 조작하거나, 모터 등의 전기적 수단이나 스프링 등의 기계적 수단 등 어떠한 것을 이용하여도 된다. 어떤 경우, 필요 없을 때는 접어놓을 수 있다. 여기에서, 상술한 주변 광의 강약을 판단하는 수단은 필요하다면 제 16 실시예 및 제 17 실시예에 이용하여도 되는 것은 물론이다.

( 제 19 실시예 )

다음에, 조명 장치에 편광기를 설치한 구성의 디스플레이 장치에 대하여 설명한다. 도 27은 본 발명의 제 19 실시예의 기본 구성도이고, 도 27의 (a)는 액정 디스플레이(81)를 접은 상태의 디스플레이 장치의 단면을 도시한 것이다. 액정 디스플레이(81)는 제 18 실시예와 동일한 회전운동 기구에 의해 도 27의 (b)에 도시된 바와 같이 세워둘 수 있고, 그 유지 각도 α를 임의로 조절할 수 있다. 본 실시예의 조명 장치(110)는 액정 디스플레이(81)의 하측에 배치되고, 광원(111), 반사 미러(112) 및 편광기(113)로 이루어져 있다.

또, 조명 장치(110)는 상술한 구성에 한정되는 것은 아니고, 광이 편광기(113)를 통과한 후, 액정 디스플레이(81)를 조명할 수 있는 구성이면 어떠한 구성이어도 좋다.

도 28을 이용하여 본 실시예의 동작에 대하여 설명한다. 도 28의 (a)는 예를 들면, 낮 동안 등의 주변 광이 강한 경우의 배치이다. 제 18 실시예와 마찬가지로 액정 디스플레이(81)를 윈드실드(92)를 향하여 세우고 신호 발생장치에 의해 액정 디스플레이(81)의 부분을 디스플레이하고 싶은 화상이나 문자의 부분을 산란 상태로, 그 이외의 부분을 투명 상태로 설정하면, 밝은 주변 광(101)이 디스플레이하고 싶은 화상이나 문자의 부분으로만 산란하여 밝은 디스플레이 화상을 형성한다. 한편, 그 이외의 부분은 주변 광(101)을 투과하기 때문에, 운전자는 디스플레이 화상과 외경을 수퍼임포즈하여 볼 수 있다.

도 28의 (b)에 도시된 바와 같이, 예를 들면, 야간 운행 중과 같이 주변의 광(101)이 약한 경우에는, 액정 디스플레이(81)를 접고, 조명 장치(110)에 의하여 액정 디스플레이(81)의 아래 측에서 조명광(120)을 입사하여 액정 디스플레이(81)를 조명한다. 조명 장치(110)에 편광 방향이 화살표 X(P 편광)로 표시된 편광기(113)를 설치하면, 광원(111)으로부터의 출사광 중 편광기(113)의 편광 방향과 같은 방향으로 진동하는 광만 통과하여 조명광(120)으로서 액정 디스플레이(81)를 조명한다. 액정 디스플레이(81)에서 산란 상태(도면 중 C 부분)로 설정된 화상이나 문자의 부분에서는 화살표 X 방향(P 편광 성분)으로 진동하는 성분으로만 이루어지는 조명광(120)은 산란에 의하여 윈드실드 측에서 보면 실질적으로 다수의 방향으로 진동하는 성분을 갖는 디스플레이 광(121)으로 된다. 디스플레이 광(121)은 윈드실드(92)에서 반사하여 전방에 허상(122)을 형성한다.

한편, 투명 상태(도면 중 D 부분)로 설정된 그 외의 부분에서는 일정 방향으로 편광된 조명광(120)이 액정 디스플레이(81)를 통과하여, 윈드실드(92)에 도달한다. 액정 디스플레이(81)의 투명한 부분을 통과한 조명광(120)이 윈드실드(92)에 입사하는 입사각(β)이 소정의 범위 내에 있으면, 광은 윈드실드(92)를 거의 반사되지 않고 통과하여 차량의 외부로 방출된다.

이와 같이 하여, 운전자는 조명광을 직접 보지 않고 외경과 디스플레이 화상만을 수퍼임포즈 방식으로 볼 수 있고, 선명도가 우수한 디스플레이 장치를 달성할 수 있다.

( 제 20 실시예 )

도 29는 본 발명의 액정 디스플레이의 정면도 및 A-A선을 따라 취한 단면도이다. 도 29에서, 참조번호 2901은 투명 기판이고, 2902는 투명 전극으로 형성된 디스플레이 패턴부이며, 2903은 디스플레이 패턴부(2902)의 배선부로서, 투명 전극으로 형성된다. 또, 참조번호 2904는 투명 절연층이고, 2905는 디스플레이 패턴부(2902)를 제외한 다른 부분에 형성된 투명 전극이며, 2906은 투명 기판(2901)과 대향하는 투명 기판이고, 2907은 투명 기판(2906)에 형성된 투명 전극이며, 2908은 고분자 분산형 액정(이하, 간단히 액정이라 칭함)이다.

투명 전극(2905, 2907) 사이에 전압을 인가하여 그들 사이의 부분을 ON 상태로 설정하고, 디스플레이 패턴부(2902)를 OFF 상태로 설정하면, 디스플레이 패턴부(2902)의 액정(2908a)은 산란 상태가 된다. 이 때, 배선부(2903)에는 전압이 인가되지 않지만, 그 상부의 투명 전극(2905)에는 전압이 인가되고 있기 때문에, 배선부(2903)의 액정(2908b)은 투명 상태가 된다. 이와 같이, 배선부(2903)의 액정(2908b)을 항상 투명 상태로 함으로써 디스플레이 패턴부(2902)만 디스플레이할 수 있다.

도 30은 본 발명의 액정 디스플레이에 있어서의 투명 전극의 형성 방법을 개념적으로 도시한 도면이다. 우선, 도 30의 (a)에 도시된 바와 같이, 투명 기판(2901)의 상부에 디스플레이 패턴부(2902)와 배선부(2903)를 형성하기 위해 투명 전극을 증착한다. 다음에, 도 30의 (b)에 도시된 바와 같이 디스플레이 패턴부(2902) 이외의 부분을 절연층(2904)으로 피복한다. 그 후, 도 30의 (c)에 도시된 바와 같이, 절연층(2904)의 상부에 투명 전극(2905)을 형성하여 도 29에 도시된 바와 같이, 배선부(2903)를 포함하는 투명기판(2901), 절연층(2904) 및 투명 전극(2905)으로 이루어지는 3층 구조를 형성한다. 이러한 구성으로, 디스플레이 패턴만 투명 상태로 설정된 다른 부분과 함께 디스플레이된다. 따라서, 액정 디스플레이는 스크린 상에 배경과 수퍼임포즈 방식으로 화상이나 문자를 디스플레이하는 양호한 선명도를 제공할 수 있다.

( 제 21 실시예 )

다음에, 화면의 투과도를 균일하게 하는 액정 디스플레이의 구성에 대하여 설명한다. 도 31은 본 발명의 제 21 실시예의 액정 디스플레이의 디스플레이 패턴을 도시한 것이다. 도 31에 있어서, 참조번호 3109 및 3110은 디스플레이 패턴부이고, 3111 및 3112는 디스플레이 패턴부를 위한 배선부이다. 디스플레이 패턴부의 면적이 클수록 배선부의 선폭을 굵게 한다. 즉, 디스플레이 패턴부(3109)의 면적이 S9, 디스플레이 패턴부(3110)의 면적이 S10이고, S9>S10인 경우, 투명 전극과 절연층은 배선부(3111, 3112)의 선폭(W11, W12)이 W11>W12로 되도록 하여 제 20 실시예에서 설명한 방법과 동일한 방법으로 형성한다.

이와 같은 방식으로, 배선부에서의 전압 강하가 감소되도록 면적이 큰 디스플레이 패턴의 배선 저항을 작게 한다. 디스플레이 패턴의 면적 크기와 상관없이 대략 동일한 전압이 액정에 인가될 수 있기 때문에, 스크린의 투과도가 균일한 액정 디스플레이를 달성할 수 있다.

( 제 22 실시예 )

도 32는 본 발명의 제 22 실시예의 액정 디스플레이의 디스플레이 패턴을 도시한 것이다. 도 32와 같이 디스플레이 패턴부의 면적이 같은 경우에도 화면의 디스플레이 위치에 의하여 배선 부분의 길이가 다른 경우에는, 배선부의 길이가 길어짐에 따라 배선 선폭을 굵게 한다. 즉, 디스플레이 패턴부(3213)의 배선부(3214)의 길이가 L14, 디스플레이 패턴부(3213)와 면적이 같은 디스플레이 패턴부(3215)의 배선부(3216)의 길이가 L16이고, L14>L16인 경우, 투명 전극과 절연층은 배선부(3214, 3216)의 선폭(W14, W16)이 W14>W16으로 되도록 하여 제 20 실시예에서 설명한 방법과 동일한 방법으로 형성한다.

이러한 방식으로, 배선부가 긴 디스플레이 패턴의 배선 저항을 작게 하여 배선부에서의 전압 강하를 감소시킨다. 배선부의 길이에 상관없이 대략 동일한 전압이 액정에 인가될 수 있기 때문에, 액정 디스플레이는 균일한 스크린의 투과도를 달성할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 투명 액정 디스플레이는 종래의 편광기를 이용한 종래의 액정 디스플레이에 비해 투과도가 향상될 뿐 아니라, 종래 액정이 광 흡수형으로 화상 디스플레이를 행하기 때문에, 가령 디스플레이가 투명 모드로 구동되어도 어두운 화상밖에 얻을 수 없었던 것에 대하여, 산란 모드로 화상 디스플레이를 행하기 때문에 밝은 화상을 얻을 수 있고, 또 착색광으로 조명하면 컬러 화상도 용이하게 얻을 수 있는 우수한 특성을 갖는다.

또, 상기 제 21 실시예 및 제 22 실시예에서는 디스플레이 패턴의 면적의 경우와 배선부의 길이의 경우를 각각 분리하여 설명하였지만, 디스플레이 패턴의 면적 및 배선부의 길이를 모두 고려한 조건에 따라서, 그 길이에 상관없이 배선부에 의한 전압 강하가 같아지도록 배선부의 선폭을 결정하면 되는 것은 물론이다.

( 제 23 실시예 )

다음에, 본 발명의 액정 디스플레이를 이용한 헤드-업 디스플레이에 대하여 설명한다. 도 33는 본 발명의 제 23 실시예에 따른 헤드-업 디스플레이의 기본 구성도이다. 도 33에서, 참조번호 3317은 윈드실드이고, 3318은 디스플레이 화상이나 문자를 디스플레이하는 본 발명의 액정 디스플레이이다. 액정 디스플레이는 투명한 접착 테이프나 흡반(suction cap) 등을 사용하여 윈드실드(3317) 또는 대쉬보드(3319) 상부에 설치되며, 도시하지 않은 신호 발생장치로부터의 신호를 수신함으로써 화상이나 문자를 디스플레이하도록 구성되어 있다. 또, 참조번호 3320은 광원(3321) 및 반사미러(3322)로 이루어지며, 액정 디스플레이(3318)를 조명하도록 설치된 조명장치이다.

조명 장치(3320)는 광원(3321) 및 반사미러(3322)로 구성된 것에 한정되는 것은 아니고, 액정 디스플레이(3318)를 조명할 수 있도록 구성된 것이라면 어떠한 구성이어도 된다.

도 34를 참조하여 본 실시예의 동작에 대하여 설명한다. 도 34의 (a)는 예를 들면, 낮 동안 등의 주변의 광이 강한 경우의 구조이다. 윈드실드(3317)에 설치한 액정 디스플레이(3318)에서, 디스플레이하고 싶은 화상이나 문자의 부분을 산란 상태로, 그 이외의 부분을 투명 상태로 설정하면, 강한 주변의 광(3423)이 디스플레이하고 싶은 화상이나 문자의 부분만을 산란하여 밝은 디스플레이 화상을 형성한다. 한편, 그 이외의 부분은 주변의 광(3423)이 투과하기 때문에 운전자는 외경을 볼 수 있다.

또, 도 34의 (b)에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 야간 주행 중과 같이 주변의 광(3423)이 약한 경우에는 조명 장치(3322)에 의하여 액정 디스플레이(3318)를 조명하면, 조명광(3424)은 산란 상태로 설정된 화상이나 문자의 부분에서만 산란하여 밝은 디스플레이 화상을 형성한다. 한편, 투명 상태로 설정된 그 외의 부분에서는 조명광(3424)은 차량 외부로 투과하고 주변의 광(3423)이 들어오기 때문에, 운전자는 외경을 볼 수 있다.

주변의 광이 강한 경우와 약한 경우의 판단은 예를 들면, 전조등(headlight)의 점등 상태에 의하여 행할 수 있다. 운전자가 전조등을 소등하고 있는 경우는 주변의 광이 강하다고 판단하여 조명 장치(3322)를 소등하여 도 34의 (a)에 도시된 바와 같이 화상이나 문자를 디스플레이한다. 반면, 운전자가 헤드 램프를 점등하고 있는 경우는 조명 장치(3322)를 점등하여 도 34의 (b)에 도시된 바와 같이 화상이나 문자를 디스플레이하면 된다. 또, 주변의 광이 강한 경우와 약한 경우를 판단하기 위하여 주변의 광강도를 검출하기 위한 광센서를 사용할 수도 있다.

이러한 방식으로, 본 발명의 액정 디스플레이를 윈드실드에 설치하고, 디스플레이할 화상이나 문자 부분을 산란 상태로, 그리고 그 외의 부분을 투명 상태로 설정하면, 주변의 광이 강한 경우에는 주변의 광을 사용하고, 주변의 광이 약한 경우에는 조명 장치에 의한 조명광을 사용하여 디스플레이 화상이 형성된다. 이러한 구성으로 외경과 디스플레이 정보를 수퍼임포즈 방식으로 디스플레이하고 간단한 구성의 디스플레이 장치를 달성할 수 있다. 물론, 계속해서 조명광을 유지하여도 되는 것은 분명하고, 착색광을 조명함으로써 착색 산란광의 화상을 얻을 수 있다.

( 제 24 실시예 )

다음으로, 본 발명의 액정 디스플레이와 헤드-업 디스플레이를 이용한 항법 시스템에 대하여 설명한다. 도 35는 본 발명의 제 24 실시예에 따른 항법 시스템의 기능 블록도이다. 도 35에서, 참조번호 3525는 현재 위치 검출수단으로서, GPS 위성으로부터의 전파를 수신하여 자동차의 현재 위치를 검출하거나, 자동차에 탑재한 방위 센서나 거리 센서의 정보로부터 주행 궤적을 산출하여 그 결과와 지도 기억수단(3526)에 기억되어 있는 도로 데이터를 관계시키는 것으로 현재 위치를 검출하거나, 또는 양자를 조합시켜 현재 위치를 검출한다. 주행경로 선택수단(3527)은 지도 기억수단(3526)에 기억되어 있는 데이터나 도로 혼잡 정보 등에 기초하여 목적지까지의 적절한 경로나 도로를 선택한다. 유도수단(3528)은 주행경로 선택수단(3527)으로부터의 정보에 기초한 유도가 필요한 분기점이나 교차점을 산출하고, 현재 지점에서 분기점까지의 거리를 산출하며, 또, 차량이 분기점의 소정 거리 이내에 도달하면 분기 방향 및 분기점까지의 거리를 신호 발생장치(3529)로 출력한다. 신호 발생장치(3529)는 이 정보를 디스플레이 출력 데이터로 변환하고, 유도 정보를 헤드-업 디스플레이(3530)에 디스플레이한다.

다음에, 본 실시예의 동작을 설명한다. 헤드-업 디스플레이(3530)의 구성은 도 33에 도시된 바와 같다. 도 36은 헤드-업 디스플레이(3530)의 스크린 디스플레이의 일례를 도시한 것이다. 운전자가 목적지를 입력하면 적절한 주행 경로나 도로를 선택하고, 분기점을 산출한다. 자동차가 주행하여 분기점의 소정 거리 내에 도달하면, 신호 발생장치(3529)를 통하여 도 36에 도시된 바와 같이 분기 방향 및 분기점까지의 거리가 외경과 수퍼임포즈 방식으로 디스플레이된다. 헤드-업 디스플레이(3530)에 디스플레이되는 정보는 도 36에 도시된 예로 한정되는 것은 아니고, 예를 들면, 차량의 속도, 현재 시각, 방위, 자동차의 이상이나 정체, 사고를 알리는 경고·경보 등을 디스플레이하여도 된다.

이와 같이 본 실시예에 의하면, 운전자가 운전중 시선을 도로로부터 벗어나지 않아도 항법 시스템으로부터의 유도 정보를 확실하게 얻을 수 있기 때문에, 곁눈질 운전을 피할 수 있어 자동차의 운전시의 안전성을 향상시킬 수 있다.

( 제 25 실시예 )

다음에, 본 발명의 투명 액정 디스플레이를 이용한 복합형 계기에 대하여 설명한다. 도 37의 (a)는 본 발명의 제 25 실시예에 따른 복합형 계기의 단면도로서, 참조번호 3731은 예를 들면, 도 37의 (b)에 도시한 바와 같이 속도계나 타코미터 등을 정상적으로 디스플레이하기 위한 형광 디스플레이 램프이고, 3732는 이미 설명한 투명 액정 디스플레이이다. 또, 3733은 투명 액정 디스플레이(3732)를 조명하는 조명 시스템으로, 디스플레이 패턴의 배치에 따라 최적의 장소에 설치된다. 통상, 투명 액정 디스플레이(3732)는 온 상태로 유지되므로 투명하게 되어, 도 37의 (b)에 도시된 디스플레이를 볼 수 있다. 제어신호에 따라 투명 액정 디스플레이(3732)가 오프 상태로 설정되면, 예를 들면, 도 37의 (c)에 도시된 바와 같이 연료 잔존량 등을 보여주는 산란된 광 화상이 수퍼임포즈 방식으로 디스플레이된다. 이 산란된 광 화상이 조명 시스템(3733)으로부터 예를 들어, 적색광으로 조사되면 적색 디스플레이가 생성된다.

본 실시예의 복합형 계기는 종래의 허상 디스플레이 시스템에서 필요로 한 별도의 디스플레이와 하프미러 및 그들을 수용하는 공간이 필요 없고, 단순히 본 발명의 투명 액정 디스플레이를 계기에 오버레이하여 배치하는 것만을 필요로 한다. 그러므로, 본 실시예는 콤팩트하고 저렴하며, 디스플레이의 종류도 다양하게 할 수 있고, 우수한 디스플레이를 제공한다. 또, 조명시스템의 종류는 목적에 따라 다양하게 선택할 수 있음은 물론이다.

( 제 26 실시예 )

다음에, 본 발명의 제 26 실시예에 따른 복합형 백미러에 대하여 설명한다. 도 38에서, 참조번호 3834는 그 상부에 전술한 투명한 액정 디스플레이(3835)가 오버레이되어 배치된 통상의 백 미러이다. 통상 액정 디스플레이(3835)는 투명하고, 백 미러는 단순히 백 미러로서의 기능을 한다. 액정 디스플레이(3835)에 적절한 신호를 인가하면, 예를 들어, 도 38에 도시된 바와 같이 경고 디스플레이가 점멸하여 운전자에게 주의를 환기시킬 수 있다. 디스플레이부 이외의 부분은 투명하므로, 이 디스플레이는 후방 외경과 수퍼임포즈 방식으로 볼 수 있으므로, 백 미러로서의 기능을 손상시키지 않는다.

( 제 27 실시예 )

도 45는 본 발명의 제 27 실시예에 따른 액정 디스플레이의 구성을 도시한 개념도이다. 도 45에서 참조번호 4501은 상부 투명기판이며, 4502는 하부 투명기판이고, 상부 투명기판(4501) 아래에는 투명 전극(4503)이 균일하게 증착되어 있다. 하부 투명기판(4502)의 상부에는 패턴화된 투명 전극(4504)과 이것의 배선용 투명전극(4505)이 증착되어 있다. 도 45에서 점선으로 한정한 입방체(4506)에는 고분자 분산형 액정이 충전되어 있고, 입방체(4506)를 제외한 그 외의 공간(4507)에는 투명한 수지가 충전되어 있다. 이와 같은 본 발명의 액정 디스플레이의 구성에 있어서, 전극(4503)과 전극(4504, 4505)에 교류 신호 전압을 인가하면, 고분자 분산형 액정이 충전된 영역(4506)은 온 상태에서 투명하게 되고, 오프 상태에서 산란 상태로 되어 패턴(4504)이 디스플레이된다. 배선부(4505)를 포함하는 투명수지가 충전된 그 이외의 부분은 항상 투명하며, 원하지 않는 산란된 광 화상은 생성되지 않는다. 즉, 배선부의 화상을 소거할 수 있다. 이와 같이, 본 발명에서는 디스플레이에 필요한 부분에만 고분자 분산형 액정이 충전되고, 불필요한 곳에는 고분자 분산형 액정 대신 투명 수지가 충전되도록 구성되어 있다.

다음에, 본 발명의 액정 디스플레이의 제조 방법에 대하여 설명한다. 도 46의 (a)는 패턴 형태로 증착된 투명 전극을 나타낸다. 도 45에 도시된 패턴(4504)과 그 배선부(4505) 외에도, 패턴(4504)에 근접하여 배치되는 새로운 패턴(4508)과 그 배선부(4508)가 형성된다. 이 때, 패턴(4504, 4508)의 경계는 가능한 한 접근하여 설치되는 것이 바람직하다. 도 46의 (b)는 이 패턴 전극 상에 소정의 두께로 스크린 인쇄된 투명 수지(4507)를 나타낸다. 즉, 패턴부(4504, 4508)를 제외한 모든 영역에 투명 수지가 인쇄되어 있다. 이 구조의 상단에 균일하게 형성된 투명 카운터 전극을 구비한 기판을 오버레이하고, 투명수지(4507)로 상하 기판을 접착하여, 도 46의 (c)에 도시된 바와 같은 빈 셀(4510)을 형성한다(전극은 도시 생략). 다음으로, 개구부(4511)를 통하여 고분자 분산형 액정 전구체(이하, 액정 전구체라 칭함)를 주입하고 경화시킨다. 이와 같이 하여 제작된 액정 디스플레이의 전극(4509)과 카운터 전극(4503) 사이에 교류 전압을 인가하면 패턴(4508)이 투명하게 되어, 패턴(4504)만 산란 상태로 디스플레이된다. 전극(4505, 4503) 사이에 교류 신호 전압을 인가하면 패턴(4504)의 디스플레이는 인가된 신호에 따라서 온, 오프된다. 물론 패턴(4504)과 독립적으로 형성된 패턴(4508)에 교류 신호 전압을 인가하여, 패턴(4504) 뿐만 아니라 패턴(4508)도 디스플레이 전극으로서 이용할 수 있는 것은 명백하다. 본 실시예에서는 투명 수지를 도 46의 (b)에 도시한 바와 같은 형상으로 하고, 액정 전구체를 도 46의 (c)에 도시한 개구부(4511)를 통하여 주입하며, 그 도입 경로부에 상당하는 패턴(4508)의 부분에 독립된 패턴 전극을 설치하였다. 그러나, 도 45에 도시된 바와 같이, 투명 수지(4507)는 전극(4504) 상부의 공간(4506)을 제외한 모든 영역에 증착되고, 이 공간(4506)에 디스펜서(dispenser) 등을 사용하여 소정량의 액정 전구체를 떨어뜨려 충전하고, 그 상부에 대향하는 투명기판을 오버레이하여 경화하는 방법, 또는 도 47의 (b)에 도시된 바와 같이 투명 수지층을 기판 주위(밀봉: seal)와 배선부의 상부에 형성하고 나머지 부분에 개구부(4511)를 통하여 액정 전구체를 주입하는 방법을 사용하는 것도 가능하다. 이 때, 도 47의 (a)에 도시된 바와 같이, 패턴 전극(4504)(해칭부)과 그 배선 전극(4505)(해칭부) 주위에 독립한 패턴 전극(4512)을 증착하는 방법도 채용할 수 있다. 패턴전극(4512)과 카운터 전극(4503) 사이에 교류 전압을 인가하면 패턴(4504)을 제외한 모든 디스플레이 영역은 항상 투명 상태로 유지된다. 목적 및 공정의 필요조건에 따라 적합한 방법을 선택할 수 있다.

여기에 이용되는 투명 수지로서는, 통상 액정셀의 밀봉(seal)에 이용되는 밀봉제(sealant)나 에폭시계, 아크릴계, 또는 원하는 투과도를 얻을 수 있는 기타의 수지가 원하는 대로 사용될 수 있다. 본 실시예에서는 이들 투명 수지는 스크린 인쇄법에 의하여 형성하였지만, 디스펜서법 등 다른 방법을 임의로 선택할 수 있는 것은 명백하다.

상술한 본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적으로만 개시된 것이며, 당업자라면 첨부된 특허청구범위에 개시된 본 발명의 사상과 범위를 통해 각종 수정, 변경, 대체 및 부가가 가능하다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 각종 디스플레이 장치의 백라이트 장치에 있어서의 광의 이용 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 색혼합의 문제가 없는 콤팩트하고 효율적인 컬러 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.

또한, 주변의 광의 강도의 변화가 매우 큰 창의 부근이나 윈도우 근방에 설치한 경우라도 반사를 일으키지 않고, 더구나 넓은 시야각으로 항상 양호한 가시성을 확보할 수 있는 컬러 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.

또한, 종래의 구조와 비교하여 컴팩트하고 설치 공간이 매우 작은 헤드-업 디스플레이, 계기 및 백 미러를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 백라이트 장치와 비교예의 개략 측면도.

도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 쐐기형 백라이트 장치의 개략 측면도.

도 3은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 반사 필름을 구비한 백라이트 장치의 개략 측면도.

도 4는 본 발명의 제 6 실시예에 따른 2개의 쐐기형 도광판(導光板)(wedge-shaping light guiding plate)을 구비한 백라이트 디스플레이 장치의 개략 측면도.

도 5는 본 발명의 제 7 실시예에 따른 (정적) 컬러 디스플레이 장치의 구조도.

도 6은 본 발명의 제 8 실시예에 따른 (동적) 컬러 디스플레이 장치의 구조도.

도 7은 본 발명의 제 9 실시예에 따른 (정적) 컬러 디스플레이 장치의 구조도.

도 8은 본 발명의 제 9 실시예에 따른 컬러 필터 이동방법의 예시도.

도 9는 본 발명의 제 10 실시예에 따른 차량 적재형 디스플레이 장치의 구조도.

도 10은 본 발명의 제 10 실시예에 따른 차량 적재형 디스플레이 장치의 도광 모듈 디스플레이의 예시도.

도 11은 본 발명의 제 11 실시예에 따른 계기판의 디스플레이의 예시도.

도 12는 본 발명의 제 11 실시예에 따른 복합형 컬러 디스플레이 장치의 구성도.

도 13은 본 발명의 제 11 실시예에 따른 복합형 컬러 디스플레이 장치의 도광 모듈 디스플레이의 예시도.

도 14는 본 발명의 제 12 실시예에 따른 장식용 투명매체에 적합한 컬러 디스플레이 장치의 구성도.

도 15는 본 발명의 제 13 실시예에 따른 조작반의 구성도.

도 16은 본 발명의 제 13 실시예에 따른 조작반의 동작 설명도.

도 17은 비교를 위한 (정적) 컬러 디스플레이 장치의 구성도.

도 18은 비교를 위한 (동적) 컬러 디스플레이 장치의 구성도.

도 19는 본 발명의 제 14 실시예에 따른 디스플레이 장치, 창유리, 관찰자의 위치 관계를 도시한 사시도.

도 20은 공기와 유리판의 경계면에서의 입사각에 의한 반사율의 변화를 도시한 특성도.

도 21은 본 발명의 제 15 실시예에 따른 디스플레이 장치, 창유리, 관찰자 사이의 위치 관계를 도시한 사시도.

도 22는 본 발명의 제 16 실시예에 따른 윈드실드(windshild) 바로 아래에 장착된 디스플레이 장치의 위치 관계를 도시한 측면도.

도 23의 (a)는 본 발명의 제 17 실시예에 따른 디스플레이 장치의 외관 사시도, (b)는 상기 디스플레이 장치의 횡단면도, (c)는 상기 디스플레이 장치의 종단면도, (d)는 상기 디스플레이 장치에 장착된 편광기의 편광축 배치도, (e)는 상기 디스플레이 장치의 편광기에 의해 광 진동이 차단되는 진동면의 배치도.

도 24는 본 발명의 제 18 실시예에 따른 디스플레이 장치의 기본 구성도.

도 25는 본 발명의 제 18 실시예에 따른 디스플레이 장치의 설치 예시도.

도 26은 본 발명의 제 18 실시예에 따른 디스플레이 장치의 개략도.

도 27은 본 발명의 제 19 실시예에 따른 디스플레이 장치의 기본 구성도.

도 28은 본 발명의 제 19 실시예에 따른 디스플레이 장치의 개략도.

도 29는 본 발명의 제 20 실시예에 따른 액정 디스플레이의 구성을 도시한 개략도.

도 30은 본 발명의 제 20 실시예에 따른 액정 디스플레이의 투명전극 형성방법의 개념도.

도 31은 본 발명의 제 21 실시예에 따른 액정 디스플레이의 디스플레이 패턴도.

도 32는 본 발명의 제 22 실시예에 따른 액정 디스플레이의 디스플레이 패턴도.

도 33은 본 발명의 제 23 실시예에 따른 헤드-업 디스플레이의 기본 구성도.

도 34는 본 발명의 제 23 실시예에 따른 헤드-업 디스플레이의 개략도.

도 35는 본 발명의 제 24 실시예에 따른 항법 시스템의 기능 블록도.

도 36은 본 발명의 제 24 실시예에 따른 스크린 디스플레이의 예시도.

도 37은 본 발명의 제 25 실시예에 따른 복합형 계기의 개략도.

도 38은 본 발명의 제 26 실시예에 따른 복합형 백미러의 개략도.

도 39는 종래의 액정 디스플레이의 동작원리의 설명도.

도 40은 종래의 고분자 분산형 액정을 사용한 액정 디스플레이의 동작원리의 설명도.

도 41은 종래의 액정 디스플레이의 디스플레이 패턴을 나타낸 도면.

도 42는 종래의 액정 디스플레이에서의 면적이 다른 디스플레이 패턴을 나타낸 도면.

도 43은 일반적인 고분자 분산형 액정에 대한 전압 투과 특성도.

도 44는 종래의 액정 디스플레이에서의 길이가 다른 와이어의 디스플레이 패턴을 나타낸 도면.

도 45는 본 발명의 제 27 실시예에 따른 액정 디스플레이의 개략 구성도.

도 46은 본 발명의 제 27 실시예에서의 제조방법의 일례를 도시한 도면.

도 47는 본 발명의 제 27 실시예에서의 제조방법의 다른 예를 도시한 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1, 8, 17 : 광원 2, 9 : 반사판

3, 6, 10, 11, 507, 510 : 도광판

4, 13, 15, 506, 509 : 고굴절율층

5, 14, 16 : 산란층 7 : 반사필름

12 : 접착층 81 : 액정 디스플레이

82 : 고분자 분산형 액정 85 :101 : 주변의 광

104, 122 : 허상 113 : 편광기

146 : 투명 터치 패널 149 : 제어회로부

149 : 구동 회로부 235 : 계기판

236 : 컬러 디스플레이 240 : 제어기

505, 508 : 광산란층 511, 622 : 저굴절율층

613, 615, 618, 620 : 고굴절율층(투명전극)

614, 619 : 액정 산란층

723 : 컬러 디스플레이 장치 도광 모듈

931 : 컬러 디스플레이 장치

1901 : 디스플레이 면 1902, 2102 : 창 유리

1907, 2107 : 입사면 1909, 2224, 2340 : 편광기

2220 : 윈드실드 2222 : 고분자 분산형 액정

2901, 2906 : 투명기판 2902 : 디스플레이 패턴부

2903 : 배선부 2904 : 절연층

2905, 2907 : 투명전극 3318, 3835 : 액정 디스플레이

3530 : 헤드-업 디스플레이 3834 : 백미러

Claims

광원과, 도광부재와, 고굴절율층과, 산란층과, 저굴절율층을 포함하며,

상기 광원은 상기 도광부재의 단면(端面)에 배치되고,

상기 고굴절율층은 상기 도광부재의 광출사면에 형성되며, 상기 고굴절율층의 굴절율은 상기 도광부재의 굴절율보다 크고,

상기 산란층은 상기 고굴절율층 상에 배치되며,

상기 저굴절율층은 상기 도광부재의 광출사면과 대향하는 면에 배치되고, 상기 저굴절율층의 굴절율은 상기 도광부재의 굴절율보다 작은 것을 특징으로 하는 백 라이트 장치.