KR100712698B1 - 패시브 매트릭스 액정 디스플레이 장치 - Google Patents

Abstract

패시브 액정 디스플레이 장치(22) 형태의 시야표면(10)이나 전방 투사 시야 스크린(70, 80)은 전면부(32)와 배면부(36)를 가지는 기판층(30)을 포함한다. 광정형 미세표면 구조(34)는 기판층(30)의 한 면에 제공되어, 스크린이나 디스플레이 장치에 의해 전파되는 광의 방향, 균일성, 그리고 형태 분포를 제어한다. 반사층(38)이 기판층(30)의 반대편 배면부(36)에 증착되고, 기판층(30)에 입사되는 광을 기판층(30)을 통해 시야 표면(10)을 향해 다시 반사시킨다. 이 종류의 구축은 시야 스크린(70, 80)으로 직접 사용될 수 있고, 또는 이러한 디스플레이 장치나 스크린의 밝기를 크게 향상시키기 위해 액정 디스플레이 장치와 같은 디스플레이 장치(22) 뒤에 사용될 수도 있다. 미세구조(34, 104)는 기판층(30)의 전면(32) 위나 기판층(102) 배면부 상의 반사층(106) 아래에 일체형으로 제작될 수 있다.

Description

패시브 매트릭스 액정 디스플레이 장치{PASSIVE MATRIX LIQUID CRYSTAL DISPLAY}

본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것이고, 특히 제어가능한 특별한 방식으로 디스플레이 장치에 입사되는 더 많은 광을 관찰자를 향하게 함으로서, 전력공급된 액정과 배경 사이의 증가된 콘트래스트와 이득을 가지는 액정 디스플레이 장치에 관한 것이다.

한 명 이상의 관찰자에게 데이터를 디스플레이하기 위해 수백가지 응용 장치에서 패시브 액정 디스플레이 스크린이 사용된다. 이러한 디스플레이 장치는 손목시계, 일반 시계, 연료 주입 디스플레이 장치, 현대식 전화, 자동차 시계, 그리고 계판 등 여러곳에서 발견된다. 이 디스플레이 장치들은 액정 조성의 액체상 뒤에 보이는 칼라 배경을 포함하는 것이 일반적이다. 특정 세트의 정보를 디스플레이하기 위해 액정이 전력을 공급받을 때, 액정은 더 어두워지고, 배경과 디스플레이 정보 사이의 콘트래스트를 생성한다. 그러나, 일부 발광 조건에서, 디스플레이 장치 상부층의 반사, 낮은 광조건, 높은 주변광, 또는 제한된 시야 영역과 같은 다른 이유 등으로 인해 앞서의 조건들이 콘트래스트를 최소화시킬 때 콘트래스트를 구별하는 것이 어렵거나 거의 불가능할 수 있다.

Peterson 외 다수에게 허여된 미국 특허 5,534,386 호("Homogenizer Formed Using Coherent Light and A Holographic Diffuser")는 시트식 호모지나이저와 상기 호모지나이저 제작 방법을 공개한다. 호모지나이저는 광을 균일화하는, 시트에 반복되는 미세 표면 구조를 포함하고, 그 분포의 방향과 형태를 제어한다. 위 특허는 호모지나이저가 투과용 및 반사용으로 모두 사용될 수 있다는 것을 공개한다. 투과용으로서, 호모지나이저는 광원과 시야 영역 사이에 위치하여, 호모지나이저를 통과하는 강이 미세 표면 구조에 따라 광 품질을 개선시킨다.
반사용으로서, 호모지나이저는 미세 표면 구조와 같은 표면 위에 증착되는 반사층을 포함하고, 반사층은 그와 같은 미세 표면 구조와 일치하여 진다. 이때 호모지나이저에 광이 투사되고, 호모지나이저 반사층의 반사면에 의해 반사된다. 반사면은 이러한 구조에서 외향을 향한다.

이 구조에 상존하는 한가지 문제점은 이 미세구조에 증착되는 반사 물질의 유동 특성이 구조의 선명도를 떨어뜨린다는 점이다. 가령, 호모지나이저 물질에 형성되는 (5도의 각분포를 가지는 원추형 광을 생성하는) 5도의 광정형 확산면은 돌출가능한 층 위에 반사층의 증착후 외향의 반사면에 20도의 유효각을 유발한다. 이러한 표면의 또다른 문제점은 반사층이 약간 어둡다는 점이고, 또한 중-저해상도를 보이는 낱알 모양의 상을 나타낸다는 점이다. 이러한 표면이 가지는 또다른 한가지 문제점은 상기 층의 반사면이 세척(cleaning)될 때 손상되거나 부분적으로 제거되기 때문에 임의 주파수로 세척할 수 없다는 점이다. 세척(cleaning)은 호모지나이저를 내장한 액정 디스플레이 구조에 대한 본질적 요구사항은 아니다. 그러나, 표면이 너무 금속적이라는 것은 지나친 광택과 낱알 모양 상을 유발한다. 미세구조의 선명도 손실은 중요한 문제로서, 이러한 호모지나이저를 사용하는 액정 디스플레이 장치의 품질을 크게 저하시킨다.

Peterson 외 다수에게 허여되어 본 발명의 출원인에게 양도된 미국 특허 5,609,939 호는 '386 특허의 호모지나이저를 사용하는 반사 모드나 투과 모드에서의 시야 스크린을 공개한다. '386 특허에 대해 기술한 문제점이 '939 특허에도 똑같이 나타난다. 관련 미국 특허로는 미국 특허 제 5,631,754 호("Holographic High Contrast Viewing Screen Embedded in a Liquid Crystal Display")와 미국 특허 5,735,938 호("Method of Making Liquid Crystal Display")가 있고, 관련 미국 특허 출원으로는 08,782,962 호("Apparatus for LCD Backlighting"), 08/800,872 호("Method of Making Replicas and Compositions for Use Therewith"), 09/052,586 호("Method of Making Replicas While Preserving Master"), 그리고 1998년 8월 24일 출원된 "Method of Making Hard Substrate Diffuser"가 있다. 앞서의 특허와 계류중인 미국 특허 출원은 본 문건에서 참고로 이용된다.

본 발명은 개선된 광정형 디퓨저(light shaping diffuser)의 결과로 개선된 시야 특성을 보이는 액정 디스플레이 장치를 지향하고, 그리고 이 디스플레이 장치에 병합되는 호모지나이저 구축을 지향한다. 본 발명의 한가지 목적은 패시브 광이나 저조한 발광 조건에서 사용하기에 특히 적합한 액정 디스플레이 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 추가적인 목적은 백색이나 매우 밝은 외양을 가지는 배경을 생성하는 액정 디스플레이 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 또다른 추가적 목적은 만족할만한 미세 입자를 가지는 투사 상을 생성하는 호모지나이저나 디퓨저를 내장한 액정 디스플레이 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 한가지 목적은 디스플레이 장치에 입사되는 광의 주요부를 특정 형태나 분포로 정해진 시야 영역을 향해 보내는 액정 디스플레이 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 또다른 한가지 목적은 광을 균일화하면서 광분포의 방향 및 형태를 제어하는 반사형 시야 스크린을 제공하는 것으로서, 이때 상기 반사형 시야 스크린은 시야 스크린의 호모지나이저 미세구조에 손상을 가하지 않으면서 쉽게 세척될 수 있어야 한다. 본 발명의 다른 한가지 목적은 반사층을 추가한 후에도 시야 스크린의 광정형 표면 미세구조의 선명도나 해상도가 유지되는 반사형 시야 스크린을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 하나의 목적은 스크린의 금속성 외양을 감소시키는 호모지나이저를 포함하는 반사형 시야 스크린을 제공하는 것이다.

본 발명의 이들 목적 및 타목적을 달성하기 위해, 액정 디스플레이 장치는 시야 전면이나 배면을 갖춘 액정 요소를 가진다. 액정 디스플레이 장치는 액정 요소의 배면에 대해 배치되는 전면부를 갖춘 기판층을 또한 가진다. 기판층은 전면부 반대편의 배면부를 또한 가진다. 광정형 표면 미세구조는 기판층의 전면부에서 실행되고, 미세구조는 바람직한 형태와 부드러운 밝기 변화를 가지는 제어된 분포로 광을 산란시키고 전파시키도록 방향성을 제어한다. 반사층은 기판층의 배면부 위에 증착되고, 액정 요소의 시야 전면을 향해 광을 다시 반사시킬 수 있다.

반사층은 기판층 배면부 위에 증착되거나 진공형성되는 금속 물질층일 수 있고, 또는 바람직한 광반사성질을 가지는 다른 물질층일 수 있다. 반사층은 액정 요소를 통해 액정 디스플레이 장치 상에 입사되는 광을 반사시킬 수 있다.

또다른 실시예에서, 미세구조는 미세구조 위에 증착되는 반사층 및 기판층 배면부와 단일체를 이룬다.

스크린에 대해 수직으로 뻗어가는 시야전면에 대해 기준 수평면과 기준 수직면이 정의된다. 시야면은 수직면과 수평면이 교차하는 시야 전면에 수직인 기준 수직축을 또한 가진다. 이 가상의 평면들은 수직면을 따라 측정가능한 시야 높이각과 수평면을 따라 측정가능한 시야폭각을 가지는 시야 필드를 정의한다. 각각의 시야 각도는 미세 표면 구조의 크기 및 형태와, 액정 요소에 사용되는 액정 물질의 종류에 따라 결정된다.

수평 시야각과 수직 시야각 모두는 시야면의 수직축과 동축인 중앙 축을 가져서, 시야 영역을 시야 표면에 대해 대칭이게 한다. 다른 실시예에서, 수평 기준면과 수직 기준면 중 하나 또는 둘 모두는 바람직한 특정 타겟을 행해 광을 투사시키기 위해 시야 표면의 수직 및 수평 기준축으로부터 이격되거나 회전될 수 있다. 이때 시야 필드는 스크린의 기준 수직축 및 기준 수평축에 대해 회전한다.

시야 필드는 수직 시야각과 수평시야각에 의해 정의될 수 있고, 미세구조에 의해 생성되는 광의 일정한 출력 강도를 가진다. 시야 필드는 장방형, 원형, 타원형 등 여러 형태나 분포를 가질 수 있고, 특정 액정 디스플레이 장치에 적합한 다른 어떤 형태나 분포도 취할 수 있다.

발명의 액정 디스플레이 장치는 패시브 또는 주변 광 장치에 특히 적합하다. 왜냐하면 이 장치는 액정 디스플레이 장치에 입사되는 모든 포톤을 정확하게 제어가능한 특정 시야 필드 내로 보낼 수 있기 때문이다. 그러므로, 반사층은 디스플레이 장치의 밝기를 증가시키고, 디스플레이 장치에서 정보나 데이터의 판독을 보다 용이하게 한다.

발명의 또하나의 실시예에서, 전방 투사 시야 스크린이 제공되고, 상기 스크린은 시야 전면 반대편의 배면부와 시야 영역과 마주하는 시야 전면을 갖춘 기판층을 가진다. 과정형 미세 표면 구조나 미세구조는 시야 전면으로부터 광이 전파하는 방향을 제어하는 기판층 시야 전면에 형성되고, 상기 기판층 시야 전면은 부드러운 밝기 변화를 가지는 조합 분포로 광을 산란시킨다. 반사층이 기판층 배면부 위에 증착되고, 시야 스크린의 시야 전면을 향해 광을 다시 반사시킬 수 있다.

또다른 실시예에서, 미세구조가 기판층 배면부에 형성된다. 반사층은 기판층 배면부 상의 미세구조 위에 증착된다. 본 실시예의 시야표면은 기판층의 부드러운 정면부이다. 대신에, 시야 스크린은 반사 시야 스크린으로 사용되고, 상이 상기 스크린 위로 투사된다. 미세구조 반대편의 기판층 배면부에 반사층을 위치시킴으로서, 또는 기판층 배면부 상의 미세구조 위에 반사층을 위치시킴으로서, 본 발명의 출원인이 특허받은 시야 스크린이 가지는 문제점이 해결된다.

한 실시예에서, 시야 스크린은 기판층 배면부 상에 반사층에 부착된 광학 자기 받침(optical magnetic backing)을 또한 포함한다. 자기 받침은 금속 표면에 시야 스크린을 부착하게 하여, 시야 스크린의 이동, 제거, 대체, 휴대를 필요한 대로 조절할 수 있다.

도 1은 본 발명의 시야 전면으로부터 발산되는 기정 시야 영역을 간단하게 도시한 도면.

도 2는 도 1의 시야 전면과 기정 시야 영역의 평면도.

도 3은 도 1의 시야 전면과 기정 시야 영역의 측면도.

도 4는 본 발명의 한 실시예에 따라 구성되는 액정 디스플레이 장치의 확대 단면도.

도 5는 본 발명의 또다른 실시예에 따라 구성되는 액정 디스플레이 장치의 도면.

도 6은 본 발명에 따라 구성되는 액정 디스플레이 장치의 또다른 실시예 도면.

도 7a와 7b는 본 발명에 따라 구성되는 투사 시야 스크린의 두 개의 다른 실시예 도면.

도 8은 발명의 또다른 실시예에 따라 구성되는 액정 디스플레이 장치의 단면도.

도 9는 본 발명의 또다른 실시예에 따라 구성되는 투사 시야 스크린의 단면도.

(도면의 부호 설명)

10 ... 시야 전면 (또는 시야 표면 또는 시야 스크린)

12 ... 시야 영역 14 ... 수평 경계

16 ... 수직 경계 20 ... 액정 디스플레이 장치

22 ... 액정 요소 24 ... 액정 용액

26 .. 전방 글래스층 28 ... 후방 글래스층

30 ... 기판(층) 32 ... 전면부

34 ... 미세표면 구조 36 ... 배면부

38 ... 반사층

도 1은 본 발명에 따라 구성되는 투사 시야 전면이나 액정 디스플레이 장치와 연계된 시야 전면(10)을 도시한다. 시야 전면(10)은 시야 전면(10)으로부터 투사되는 시야 영역(12)과 함께 도시되고, 시야 영역(12) 내에 위치한 관찰자는 시야 표면(10)에 위치한 상이나 정보를 볼 수 있다. 본 발명의 투사 시야 스크린 실시예와 액정 디스플레이 장치 실시예 각각은 반사 모드로서, 반사광이 시야 스크린이나 액정 디스플레이 장치로부터 시야 영역(12)으로 반사된다. 본 발명의 시야 표면(10)은 특정 장치에 적합하게 특정 크기나 형태를 취할 수 있다.

도 1-3은 기정 시야 영역(12)의 예를 도시한다. 이 시야 영역은 스크린 상에서 특정 기준점 P로부터 출발한다. 본 실시예에서, 시야 영역(12)은 점 P로부터 외향으로 뻗어가고, 시야 표면으로부터 전방으로 투사된다. 기준축 A가 도 1-3에 도시되고, 기준축 A는 상부 및 측부로부터 볼 때 시야 표면(10)에 수직인 축을 나타낸다. 도 2에 도시되는 기준 수평축 H는 시야 표면(10)에 평행하면서 수평 방향인 축이다. 도 3에 도시되는 기준 수직축 V는 시야 표면(10)에 평행하고 수직 방향으로 뻗어간다.

도 1-3에 도시되는 바와 같이 시야 전면(10) 상의 점 P로부터 투사되는 광은 법선 기준축 A와 수직축 V에 의해 정의되는 수직면 상의 수직 성분 또는 시야 높이각(예를 들어 20도)을 가진다. 도 3에서, 시야 영역의 시야 높이 각은 법선 기준축 A에 대해 대칭이다. 본 발명의 구조에 따라, 시야 영역의 수직높이각은 법선 기준축 A로부터 이격될 수 있고, 모든 시야 영역이 기준 축 A에 대해 위거나 아래일 수 있고 또는 비대칭적인 중심을 가질 수 있다. 시야 높이각의 측정은 특정 스크린 장치의 필요성에 따라 제어될 수 있다. 아래 기술되는 미세구조를 이용하여 약 0.2도에서 170도까지의 각을 얻을 수 있다.

마찬가지로, 도 2에 도시되는 바와 같이, 수평축 H에 의해 정의되는 수평면의 점 P로부터 투사되는 광은 법선 기준축 A에 대해 대칭인 수평 성분 또는 시야각(가령 60도)을 가진다. 또한 앞서 기술한 바와 같이 시야 스크린(10)의 구조에 따라, 60도의 시야폭각은 특정 스크린 장치의 필요성에 따라 0.2도에서 170도까지 변화할 수 있다. 추가적으로, 시야 영역의 수직 성분은 법선 기준축 A로부터 이격되거나 기울어질 수 있지만, 도 2에서는 기준축에 대해 대칭이다.

시야 표면(10)에 대한 수평 경계(14)와 수직 경계(16)가 도 2와 3에 도시된다. 이 경계들은 시야 스크린의 둘레 변부에서 발생한다. 또한, 예시되는 실시예에 대한 경계는 간단하게, 60도의 수평 확산(시야폭각)과 20도의 수직 확산(시야높이각)을 가지는 시야 영역으로 정의한다.

추가적으로, 시야 영역(12)은 시야 영역의 광분포 영역(18)의 형태를 바라볼 때 도 1에 도시되는 바와 같이 일반적으로 장방형으로 도시된다. 시야 스크린의 구조를 변화시킴으로서 다른 분포 및 구조가 생성될 수 있고 제어될 수 있다.

60도의 수평각 확산과 20도의 수직각 확산이 도면과 같이 도시되지만, 이 각들은 광정형 디퓨저에 의해 얻을 수 있는 여러 값 중 일부일 뿐이다. 사실, 시야 영역 수직 및 수평 성분들에 대한 이러한 확산이 바람직할 경우 이 각도들은 170도 이상일 수도 있다. 광정형 디퓨저는 작은 확산이 바람직할 경우엔 0.2도의 확산각을 생성할 수도 있다. 그러나 실제 장치의 경우에 중요한 것은 밝기 향상, 편리함, 그리고 비용이다. 아래의 설명은 이러한 실용적인 장치를 구체적인 혁신성으로 상세하게 설명할 것이다.

도 4는 한 실시예로서, 액정 디스플레이 장치(20)의 일부를 단면도를 도시한다. 액정 디스플레이 장치는 기존 구조의 액정 요소(22)를 포함한다. 액정 요소(22)는 한쌍의 글래스 기판층(26, 28) 사이에 샌드위치형으로 삽입되는 액정 용액(24)을 포함한다(공지된 방식임). 전면부 상의 액정 요소(22)의 글래스층(26)은 디스플레이 장치의 시야 전면(10)을 형성한다. 액정 요소(22)는 일반적인 기본 구조를 취하며, 액정 용액(24)이 글래스 기판층(26, 28) 중 하나에 인접하게 배치되는 회로를 통해 전기 에너지 장치와 반응한다. 이 회로는 설명을 단순화하기 위해 도시하지 않는다. 전력이 액정 요소에 공급될 때 액정 용액(24)이 반응하여, 상이 형성되고 전면부나 시야 전면(10)으로부터 글래스 기판(26)을 통해 상을 관찰가능하게 한다.

발명의 현재 실시예에서, 기판(30)은 액정 요소(22)의 후방 글래스층(28)의 배면부에 인접하게 배치된다. 기판(30)은 투과성으로서, 발명의 바람직한 특징을 달성하기 위해 광을 투과시킨다. 기판층(30)을 생성한 물질은 플라스틱, 폴리카보네이트, 에폭시, 폴리에스테르 등등과 같은 반투명성 물질일 수 있다. 발명은 기판층(30)에 대한 특정 물질에 제한되지 않는다.

기판층(30)은 액정 요소(22)와 마주하는 전면부(32)를 가진다. 상기 전면부(32)는 후방 글래스층(28)에 인접하게 위치한다. 본 실시예의 미세구조(34)는 이전에 언급한 특허 및 특허출원에 공개되는 여러 방법 중 하나에 의해 기판층(30)의 전면부에 일체형으로 형성된다. 미세구조의 특정 크기 및 형태는 미세크기의 피크 및 굴곡을 포함한다. 이 피크들과 굴곡들의 특정 크기 및 형태는 앞서 기술한 시야 영역(12)의 수직 및 수평 성분과 형태 분포를 결정한다.

기판층(30)의 배면부(36)는 액정 요소와는 반대편에 위치하고, 반사층(38) 위에 형성된다. 반사층(38)은 반사 코팅의 형태이고, 기판(30)의 표면 위에 증착되는 금속성 알미늄층과 같은 것이나 이에 제한되지는 않는다. 반사층(38)은 기판층(30)의 배면부(36)에서 진공형성되거나 전기증착될 수 있고, 또는 접착될 수 있기도 하다.

도 4에 도시되는 구조를 이용하여, 시야 스크린(10) 상에 임의 각도로부터 입사되는 광은 액정 요소(22)와 기판층(30)을 투과하고, 기판층 및 액정 요소를 통해 다시 반사된다. 그러나, 기판층(30) 전면부(32) 상의 미세 표면 구조(34)로 인해, 시야 스크린(10)에 입사되는 광은 그 입사각에 상관없이 원하는 기정 시야폭각 및 시야높이각 내의 시야 영역(12)으로 다시 반사된다. 미세 표면 구조(34)의 특정 구축에 의해, 시야 영역(12)은 주어진 장치의 특정 요구사항에 따라 폭이나 높이가 좁아질 수 있고 둘 모두 좁아질 수도 있다.

도 5는 전방 및 후방 글래스층(26, 28) 사이에 배치되는 액정 용액(24)을 포함하는 동일한 액정 요소(22)를 가지는 액정 디스플레이 장치(50)의 또다른 실시예를 도시한다. 본 실시예에서, 기판층(30)은 액정 요소(22)의 후방 글래스층(28)에 인접하게 배치된다. 그러나, 기판층의 전면부(32)는 상대적으로 부드럽고, 일체형 미세 표면 구조를 동반하지 않는다. 기판층(30) 전면부(32) 위에 에폭시층(52)이 배치된다. 미세구조(54)가 기판층(30) 대신에 에폭시층(52)에 형성된다. 반사층(38)이 기판층(30) 배면부(36)에 앞서 기술한 방식으로 배치되거나 증착된다. 에폭시층(52)으로는 반투명성 광학 그레이드 에폭시가 선호되고, 따라서 액정 디스플레이 장치(50)는 앞서 기술한 액정 디스플레이 장치(20)와 동일하게 작동한다. 그러나, 에폭기층과 기판층 사이의 접합표면은 상기 구조의 효율을 감소시키는 프레즈넬 굴절을 생성할 수 있다.

도 6은 전방 및 후방층(26, 28)사이에 액정 용액(24)을 가지는 액정 요소(22)를 포함하는 액정 디스플레이 장치(60)의 또하나의 실시예를 도시한다. 본 실시예에서, 기판층(30)은 도 4의 디스플레이 장치에 대해 기술한 기판층과 동일하고, 같은 방식으로 기능한다. 액정 디스플레이 장치(60)의 본 특정 실시예의 차이점은 액정 요소(22)의 전방 글래스층(26)에 인접하게 시야 표면(10)의 전방에 광편광층 또는 편광기(62)가 배치된다는 점이다. 액정 요소(22)의 후방 글래스층(28)과 미세구조(34) 사이에 추가적인 편광층이나 편광기(64)가 위치한다. 본 부가적인 실시예에서, 편광기(62, 64)는 액정 요소(22)가 단색 디스플레이 대신에 칼라 디스플레이 장치일 경우 필요하다. 편광기는 공지된 과정에 따라 시야 표면(10) 상에 적절한 칼라 디스플레이를 하기 위해 필요하다. 본 실시예의 칼라 액정 요소(22)로는 칼라 상을 생성하기 위해 사용되는 ITO 디스플레이 요소나 인듐 틴 옥사이드가 일반적이다.

액정 디스플레이 장치(20, 50, 60)의 이러한 다른 실시예들은 각각의 실시예에서, 기판층(30), 미세 표면 구조(34, 54), 그리고 반사층(38)에 의해 형성되는 매우 밝은 반사 스크린을 수용할 수 있는 구조의 예이다. 이 요소들을 포함하는 반사 기판 장치는 사용되는 액정 요소의 종류에 상관없이 디스플레이 장치의 밝기를 크게 향상시킨다. 이는 각각의 실시예에서 기판층(30)에 형성되거나 부착되는 미세구조(34)의 광방향 제어 특성 때문이다. 이 구조는 패시브 매트릭스 액정 디스플레이 장치에 특히 적합하다.

도 7a와 7b는 독립형 시야 스크린 형태로 발명의 다른 실시예를 도시한다. 도 7a는 시야 스크린(70)을, 도 7b는 시야 스크린(80)을 도시하며, 각각은 본 발명에 따르는 구성을 가진다. 시야 스크린(70)은 앞서 기술한 기판층(30)과 동일한 기판물질층(72)을 포함한다. 기판층(72)의 전면부는 앞서 기술한 미세구조(34)에 상응하는 미세구조(76)를 가지는 에폭시층(74)을 포함한다. 앞서 기술한 알미늄층과 같은 반사층(78)이 기판층(72)의 배면부에 증착되고, 기판층과 에폭시층을 통해 입사광을 다시 반사시키는 광반사특성을 제공한다. 시야 표면(10)은 본 시야 스크린(70)의 미세구조(76)이다.

이러한 시야 스크린 구축은 기존 시야 스크린 구축에 대한 개선사항이다. 즉, 미세구조(76)가 에폭시층에 형성되어, 오염되거나 오조작되었을 때 반복적으로 세척가능하다는 점이 한가지 개선사항이다. 반사층(78)은 기판층(72) 아래에 배치되어, 손상으로부터 보호된다. 추가적으로, 이러한 구축은 백색의 외양을 보인다. 그래서 반사층이 미세 표면 구조(76)의 맨 위에 증착되는 이전의 스크린에 대해 보다 개선된 시야 스크린을 만들 수 있다. 더욱이, 이러한 구축으로, 반사층은 미세구조(76)의 선명도나 해상도를 감소시키지 않고, 그래서 미세구조(76)에 의해 정의되는 시야 높이각과 시야 폭각에 영향을 미치지 않는다.

추가적이면서 광학적인 자기층(79)이 반사층(78) 배면부에 배치되는 것으로 도시된다. 자기층(79)은 시야 스크린(70)을 금속성 표면에 장착하는 것을 도울 뿐이다.

도 7b는 앞서 기술한 기판층(30)과 동일한 시야 스크린(80)을 도시한다. 본 실시예에서, 시야 스크린(80)은 폴리에틸렌 기판과 같은 여러 다른 투명성 물질 중 하나로부터 제공되는 기판층(82)을 포함한다. 미세구조(84)는 앞서 언급한 특허 및 특허출원에 기술된 방법 중 하나에 의해 기판층(82) 위에 일체형으로 형성된다. 반사층(86)이 기판층(82) 배면부에 증착되어 미세구조를 포함하는 표면에 입사되는 광을 반사하며, 상기 입사광은 기판층(82)을 투과하여 반사층(86)에 의해 기판층을 통해 다시 반사된다.

도 7a와 7b에 공개되는 시야 스크린 구조는 미세 표면 구조에 직접 증착되는 반사층을 이용하는 앞서 기술한 기존 시야 스크린 구조에 비해 상당한 개선점을 보인다.

도 8은 액정 디스플레이 장치(100)를 구축하는 또하나의 선택적인 실시예를 도시한다. 디스플레이 장치(100)는 전방 및 후방 글래스층(26, 28) 사이에 액정 용액(24)을 가지는 액정 요소(22)를 포함한다. 기판층(102)은 후방 글래스층(28)에 인접하게 배치되고 앞서와 같이 투과성이다. 본 실시예에서, 미세구조(104)는 기판(102)의 배면부와 일체형으로 구성된다. 반사층(106)이 기판층(102) 배면부 아래의 미세구조(104)에 직접 증착된다. 디스플레이 장치(100)에 입사되는 광은 액정 요소(22), 기판층(102), 그리고 미세구조(104)를 투과하고, 반사층(106)에 의해 반사되어 상기 디스플레이 장치를 다시 투과한다.

도 9는 한 면에 시야 표면(10)을 형성하는 기판층(112)을 가지는 시야 스크린(110)의 선택적인 실시예이다. 미세구조(114)는 기판층(112) 배면부에 일체형으로 형성되고, 미세구조(114)에 다시 반사층(116)이 직접 증착된다. 본 실시예에서, 노출된 시야 표면(10)은 입사광을 수용한다. 광은 투과성 기판층(112)을 투과하며, 미세구조(114)가 반사층(116)에 의해 반사되어 기판층(112)을 통과하여 되 반사된다.

이 두 실시예들이 미세구조에 직접 증착되는 반사층을 포함하지만, 반사층은 각각의 실시예에서 여전히 기판층 배면부에 증착된다. 따라서, 미세구조에 대해 직접 증착되는 반사층을 가지는 전면부에서 생기는 공지된 실시예에서의 문제점이 해결된다.

앞서 기술된 실시예에서, 액정 디스플레이 장치나 투사 시야 스크린의 구체적인 용도가 기술되지 않았다. 액정 디스플레이 장치가 사용되는 환경에서 앞서 언급한 액정 디스플레이 장치가 실제로 사용될 수 있다. 그러나, 여기서의 액정 디스플레이 구조는 디스플레이 장치를 밝히기 위해 어떤 외부 조명도 사용되지 않는 패시브광 용도에 특히 적합하다. 디스플레이 장치를 볼 수 있도록 일정한 양의 광만을 필요로하는 패시브 매트릭스 디스플레이 장치에는 주변광만이 사용된다. 앞서 기술된 종류의 구축은 디스플레이 장치에 입사되는 모든 포톤을 기정 시야 영역(12) 내로 향하게 함으로서 패시브 액정 디스플레이 장치를 크게 향상시킨다. 따라서, 이러한 디스플레이 장치의 밝기와 유용성을 크게 향상시킬 수 있다.

이 종류의 액정 디스플레이 응용은 현대식 전화, 랩탑 컴퓨터, 휴대용기기, 전자계산기, 비디오 게임, 라디오, 전축, 자동차 계기판, 자동지급기, 시계, 등등 모든 액정 디스플레이 분야에 사용될 수 있다. 심지어 연료 주입기도 개별적인 연료 주입에 대한 데이터를 차량에 제공하기 위해 패시브 액정 디스플레이 장치를 사용한다.

추가적으로, 도 7a, 7b, 9에 공개된 시야 스크린 실시예는 한 사람이나 다수의 사람이 시야 영역 내에 위치할 경우 상을 볼 수 있도록 반사 스크린 위에 상이 투사되는 장치에도 실제로 유용하다. 어떤 포톤도 낭비되지 않는다. 왜냐하면 포톤들이 시야 영역 내로만 향하기 때문이다. 시야 스크린(70, 80, 100)은, 디스플레이 장치에 도달하는 모든 포톤이 기정 시야 영역(12) 내로 향하여 상의 밝기를 증가시키기 때문에, 방안의 광의 경우에도 투사 상의 선명도가 뛰어난 상당한 개선점을 가진다.

앞서 기술한 실시예들의 기판층(30, 72, 82, 102, 112)에 대해 사용되는 특정 물질은 본 발명의 범위를 한정하는 의도를 가지지 않는다. 추가적으로, 반사층(38, 78, 86)으로 사용된 물질 역시 본 발명의 범위를 한정하는 의도를 가지지 않는다.

Claims (15)

1. 패시브 매트릭스 액정 디스플레이 장치로서,

   상기 장치는 액정 요소(22), 기판층(30),투과성 광정형 표면 미세구조(transmissive light shaping surface microstructure)(34), 그리고 반사층(38)을 포함하며,

   상기 액정 요소(22)에는 시야 전면과 시야 배면이 있고,

   상기 기판층(30)은 상기 액정 요소의 배면을 향해 배치되는 기판 전면부와, 기판 배면부를 가지며,

   상기 광정형 표면 미세구조(34)는 기판층의 한 면에 위치하여, 미세구조가 주변 광이 입사되는 각도에 관계없이 광이 전파하는 방향을 제어하고, 부드러운 밝기 변화의 제어 분포로 광을 산란시키며, 그리고

   상기 반사층(38)은 기판층(30)의 배면부 상에 증착되어, 액정 요소의 시야 전면을 향해 주변 광을 다시 반사시키는 것을 특징으로 하는 패시브 매트릭스 액정 디스플레이 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 반사층은 기판층 배면부에 증착되는 금속 물질층인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 디스플레이 장치는 수평면 및 수직면, 법선 기준축, 그리고 시야 필드를 추가로 포함하며,

   상기 수평면 및 수직면은 상기 시야 전면을 기준으로 하여 정해지고.

   상기 법선 기준축은 수평면과 수직면이 교차하는 시야 전면에 수직이며,

   상기 시야 필드는 수평면을 따라 측정가능한 시야폭각과 수직면을 따라 측정가능한 시야높이각을 가지며, 그 각각의 각도는 미세구조에 의해 결정되는 것임을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
4. 제 3 항에 있어서, 수평시야각은 시야 전면의 법선 기준축으로부터 이격되는 수평시야 중심축을 가지는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
5. 제 3 항에 있어서, 수직시야각은 시야 전면의 법선 기준축으로부터 이격되는 수직 시야 중심축을 가지는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
6. 제 3 항에 있어서, 수평시야각은 시야 전면의 법선 기준축과 동축인 수평시야 중심축을 가지는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
7. 제 3 항에 있어서, 수직시야각은 시야 전면의 법선 기준축에 동축인 수직시야 중심축을 가지는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
8. 제 3 항에 있어서,

   상기 디스플레이 장치는 시야 필드를 가지고, 상기 시야 필드는 수직시야각과 수평시야각에 의해 정의되며, 시야 필드는 일정한 출력 강도를 가지는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
9. 제 3 항에 있어서, 시야 필드는 장방형인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
10. 제 1 항에 있어서, 원형, 타원형, 장방형으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 패턴의 시야 필드 반사광을 도출하도록, 기판층의 전면부에 제공되는 피크와 굴곡에 의해 미세구조의 특징이 결정되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
11. 제 1 항에 있어서, 미세구조는 기판층의 전면부에 위치하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
12. 제 1 항에 있어서, 미세구조는 반사층 아래 기판층의 기판 배면부에 위치하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
13. 시야 스크린으로서,

    상기 시야 스크린은 기판층, 광정형 미세구조, 그리고 반사층을 포함하며,

    상기 기판층은 시야 영역과 마주하는 시야 전면과 시야 배면을 포함하고,

    상기 광정형 미세구조는 기판층의 한 면에 위치하여, 미세구조가 주변 광이 입사되는 각도에 관계없이 시야 전면으로부터 전파되는 광의 방향성을 제어하고, 부드러운 밝기 변화의 제어 분포로 광을 산란시키며, 그리고

    상기 반사층은 기판층 배면부 상에 증착되어, 시야 스크린의 시야 전면을 향해 광을 반사시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 시야 스크린.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 미세구조는 기판층 전면부에 위치하는 것을 특징으로 하는 시야 스크린.
15. 제 13 항에 있어서, 상기 미세구조는 반사층 아래 기판층 배면부에 위치하는 것을 특징으로 하는 시야 스크린.

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