KR100823274B1 - 조명장치 및 이를 채용한 디스플레이 장치 - Google Patents

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Abstract

조명장치 및 디스플레이 장치가 개시된다. 개시된 조명장치는, 서로 다른 단색광을 나란한 방향으로 조명하는 제1 내지 제3광원과; 상기 제1 내지 제3광원 각각에 대응되게 배치된 것으로, 상기 제1 내지 제3광원에서 조사된 광을 소정 단면 형상의 평행광으로 정형하여 출사하는 제1 내지 제3빔정형기와; 상기 단면에 대응하는 입사면을 가지며 상기 입사면을 통해 입사된 각각의 단색광을 소정의 폭과 소정의 간격을 갖는 복수개의 단색광빔그룹으로 분할하여 출사하는 것으로, 서로 다른 단색광빔그룹이 교차로 반복 배열된 형태로 출사하도록 배치된 제1 내지 제3광분할부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

조명장치 및 이를 채용한 디스플레이 장치{Illuminating unit and display device employing the same}
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 조명장치를 개략적으로 보인 사시도이다.
도 2는 도 1의 조명장치에서 광빔이 분할 출사되는 경로를 보인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 조명장치를 개략적으로 보인 사시도이다.
도 4는 도 3의 조명장치에서 출사된 복수개의 RGB광을 보인 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 디스플레이 장치를 개략적으로 보인 단면도이다.
도 6은 도 5의 디스플레이 장치의 일부를 확대한 도면이다.
도 7a 및 도 7b 각각은 전자습식광밸브 셀의 투과모드와 전반사모드를 보이는 도면이다.
도 8a 내지 도 8b 각각은 폴리머셀의 투과모드와 전반사모드를 보이는 도면이다.
도 9a 내지 도 9d는 광변조기의 스캐닝 단계에 따라 광이 출사되는 것을 보인 도면이다.
도 10a 내지 도 10d는 도 9a 내지 도 9d를 각각 디스플레이 패널상에서 도시 한 도면이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치를 개략적으로 보인 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100,200...조명장치 110...광원
120...빔정형기 130...광분할부재
131..광분할유닛 131a,231a,233a,235a...경사면
131b,231b,233b,235b...플랫면 210,211,212...제1~제3광원
220,221,222...제1~제3빔정형기 230,232,234...제1~제3광분할부재
231,233,235...제1~제3광분할유닛 250...도광판
300...광변조기 310,310'...셀
본 발명은 복수개의 단색광을 화소단위로 조명하는 조명장치와 이를 채용하여 광효율이 개선된 디스플레이 장치에 관한 것이다.
평판 디스플레이 장치에는 그 자체가 발광하여 화상을 형성하는 발광형 장치와 외부로부터 빛을 받아 화상을 형성하는 수광형 장치가 있다. 예컨대, 액정표시장치(liquid crystal display;LCD)는 수광형 평판 디스플레이 장치로서 백라이트 유닛과 같은 조명장치를 필요로 한다.
이러한 수광형 평판 디스플레이 장치는 조명된 광을 모두 유효하게 사용할 수 있는 것이 아니어서 광효율이 낮다는 문제점이 있다.
예를 들어, 액정표시장치는 전극이 형성된 기판 사이에 액정 물질을 주입하여 제작되며, 두 전극에 전압을 인가하여 생성되는 전기장에 의해 액정 분자를 움직이게 함으로써, 액정 분자의 상태에 따라 달라지는 빛의 투과율에 의해 화상을 표현하는 장치이다. 즉, 액정표시장치는 통과하는 직선편광의 편광방향을 변화시킴으로써 빛을 통과시키거나 차단하는 셔터 기능을 수행하는 것이므로 일 방향으로 직선 편광된 광만을 사용하게 되며, 이를 위하여 액정표시장치의 양면에 편광판이 구비된다. 이렇게 액정표시장치의 양면에 배치되는 편광판은 일 방향으로 편광된 광은 투과시키고 다른 방향으로 편광된 광은 흡수하는 흡수형 편광판으로서, 입사광의 약 50%를 흡수하기 때문에, 광효율이 낮다.
또한, 컬러 화면을 구현하기 위해서 R(적 ; Red), G(녹 ; Green), B(청 ; Blue) 삼원색으로 구성된 컬러 필터를 필요로 하게 된다. 이러한 컬러필터는 주로 염료 또는 안료를 이용하여 형성되며, 입사하는 RGB 백색광 중 투과밴드에 해당하는 컬러만 투과시키고 나머지 2/3를 흡수하므로 광이용 효율이 낮은 또 다른 원인이 된다.
본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 광을 화소에 대응하는 복수개의 광빔으로 분할하여 조명하는 조명장치와 이를 채용하여 광효율이 높은 디스플레이장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 조명장치는, 광원과;광이 입사되는 입사면을 가지는 것으로, 상기 입사된 광을 소정의 폭과 소정의 간격을 갖는 복수개의 광빔그룹으로 분할하여 출사하는 광분할부재와; 상기 광원과 상기 광분할부재 사이에 배치된 것으로, 상기 광원에서의 광을 상기 입사면에 대응하는 단면 형상을 갖는 평행광으로 정형하는 빔정형기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 조명장치는, 서로 다른 단색광을 나란한 방향으로 조명하는 제1 내지 제3광원과; 상기 제1 내지 제3광원 각각에 대응되게 배치된 것으로, 상기 제1 내지 제3광원에서 조사된 광을 소정 단면 형상의 평행광으로 정형하여 출사하는 제1 내지 제3빔정형기와; 상기 단면에 대응하는 입사면을 가지며 상기 입사면을 통해 입사된 각각의 단색광을 소정의 폭과 소정의 간격을 갖는 복수개의 단색광빔그룹으로 분할하여 출사하는 것으로, 서로 다른 단색광빔그룹이 교차로 반복 배열된 형태로 출사하도록 배치된 제1 내지 제3광분할부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치는, 서로 다른 단색광을 나란한 방향으로 조명하는 제1 내지 제3광원과, 상기 제1 내지 제3광원 각각에 대응되게 배치된 것으로 상기 제1 내지 제3광원에서 조사된 광을 소정 단면 형상의 평행광으로 정형하여 출사하는 제1 내지 제3빔정형기와, 상기 단면에 대응하는 입사면을 가지며 상기 입사면을 통해 입사된 각각의 단색광을 소정의 폭과 소정의 간격을 갖는 복수개의 단색광빔그룹으로 분할하여 출사하는 것으로 서로 다른 단색광빔그룹이 교차로 반복 배열된 형태로 출사하도록 배치된 제1 내지 제3광분할부재를 포함하는 조명장치와; 상기 조명장치에서 출사된 광을 가이드하는 도광판과; 상기 도광판의 상면에 형성된 것으로, 상기 도광판에서의 광을 상부로 출사시키거나 상기 도광판의 하부를 향해 전반사되도록 화소 단위로 제어하는 광변조기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 조명장치 및 이를 채용한 디스플레이 장치를 상세히 설명하기로 한다. 그러나 아래에 예시되는 실시예는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니며, 본 발명을 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 충분히 설명하기 위해 제공되는 것이다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 조명장치를 개략적으로 보인 사시도이다. 도면을 참조하면, 조명장치(100)는 광원(110)과, 빔정형기(120)와 광분할부재(130)를 포함한다. 광원(110)으로는 LED(light emitting diode), 레이저 광원 등을 채용할 수 있다. 빔정형기(120)는 광원(110)에서 조사된 광을 소정 단면 형상을 갖는 평행광으로 정형하기 위한 것이다. 빔정형기(120)는 회절광학소자(DOE;diffractive optical element), 실린더 렌즈, 프레넬 렌즈 등을 포함하여 구성될 수 있으며, 이에 한하지 않고 광을 소정 단면 형상을 갖는 평행광으로 정형할 수 있으면 어떤 것이라도 무방하다. 빔정형기(120)를 통해 광빔단면(121)을 갖는 형태의 평행광으 로 정형된 광은 광분할부재(130)에 입사된다. 광분할부재(130)는 상기 입사된 광을 소정 폭과 소정 간격을 갖는 복수개의 광빔그룹으로 분할하여 출사하기 위한 것이다. 이를 위하여, 광분할부재(130)는 광이 입사되는 입사면(130a)과 입사된 광을 복수개의 광빔그룹으로 분할하는 복수개의 광분할유닛(131)을 포함한다. 상기 입사면(130a)은 정형된 평행광의 광빔단면(121)에 대응된다. 광분할유닛(131)은 상기 입사된 광을 반사시키는 경사면(131a)과 상기 평행광과 나란하게 형성된 플랫면(131b)으로 이루어지며, 계단형으로 반복 배열되어 있다. 경사면(131a)은 빔정형기(120)에서 정형된 평행광의 방향에 대해 소정의 기울기를 가지며, 바람직하게는 경사면(131a)에 입사된 광을 입사광을 전반사시킬수 있도록 구성된다. 더욱 바람직하게는, 경사면(131a)에 입사된 광과 경사면(131a)에 의해 반사된 광이 서로 수직이 되는 기울기를 갖도록 한다. 플랫면(131b)은 빔정형기(120)에서 출사되는 평행광의 방향과 나란하게 형성되어 있다. 광분할유닛(131)의 개수만큼 광이 분할되며, 이 개수는 필요에 따라 적절히 결정될 수 있다.
도 2는 도 1의 광분할부재(130)에 의해 광이 소정의 폭과 간격을 갖는 복수개의 광빔그룹으로 분할되어 출사되는 경로를 보인 단면도이다. 도면을 참조하면, 광분할부재(130)에 입사된 광은 경사면(131a)을 만나면 반사되어 경로가 바뀐다. 이 때, 경사면(131a)은 복수개로 플랫면(131b)을 사이에 두고 형성되므로 서로 다른 경사면(131a)에서 반사된 광빔그룹 사이에는 플랫면(131b)의 길이(d)에 대응하는 만큼의 간격이 형성된다. 또한, 반사된 광빔그룹의 폭은 경사면(131a)의 수평길이(h), 즉, 경사면(131a)을 플랫면(131b)과 나란한 면에 투영한 길이에 대응한다. 분할된 개수는 경사면(131a)의 개수와 같으며, 도면에서는 여섯개의 경사면(131a)을 가지는 경우이므로 여섯개의 그룹으로 분할된 광빔이 출사되고 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 조명장치를 개략적으로 보인 사시도이다. 도면을 참조하면, 조명장치(200)는 제1 내지 제3광원(210,211,212)과, 제1 내지 제3빔정형기(220,221,222)와 제1 내지 제3광분할부재(230,232,234)를 포함한다.
제1 내지 제3광원(210~212)은 단색광원으로, 예를 들면 각각 적색, 녹색, 청색광을 조명하는 LED(light emitting diode), 레이저 광원 등을 채용할 수 있다. 이하에서 제1 내지 제3광원(210~212) 각각은 적색광(R), 녹색광(G), 청색광(B)을 조명하는 단색광원으로 설명하기로 한다.
제1 내지 제3광원(210~212)은 일렬로 배치되어, 서로 나란한 방향으로 적색광(R), 녹색광(G), 청색광(B)을 조명한다. 제1 내지 제3빔정형기(220~222)는 제1 내지 제3광원(210~212)에서 조사하는 광의 광경로 상에 각각 배치되어 있다. 제1 내지 제3빔정형기(220~222)는 상기 광원들(210~212)에서의 광을 소정 단면 형상을 갖는 평행광으로 정형하기 위한 것으로, 회절광학소자(DOE;difractive optical element), 실린더 렌즈, 프레넬 렌즈 등을 포함하여 구성될 수 있다.
제1 내지 제3광분할부재(230,232,234)는 각각 제1 내지 제3빔정형기(220~222)에서 출사되는 광의 광경로상에 배치된다. 제1 내지 제3광분할부재(230,232,234)는 제1 내지 제3빔정형기(220~222)로부터의 광이 입사되어 동일한 방향으로 진행하도록 서로 나란하게 배치되어 있다. 도면에서는, 제1내지 제3광분할부재(230,232,234)는 Y 방향을 따라 순서대로 나란히 배치되며, 제1 내지 제3빔 정형기(220~222)로부터의 광은 X 방향을 따라 제1 내지 제3광분할부재(230,232,234)에 입사된다. 제1 내지 제3광분할부재(230,232,234) 각각의 구성과 작용은 도 1의 광분할부재와 실질적으로 동일하다. 다만, 제1 내지 제3광분할부재(230,232,234) 각각을 통해 분할되어 출사된 복수개의 광빔그룹들이 서로 조합되어 적색광빔그룹, 녹색광빔그룹, 청색광빔그룹이 순차적으로 반복 배열된 형태가 되도록, 구체적인 구조가 결정되게 된다.
먼저, 제1광분할부재(230)의 구성을 살펴보면, 제1광분할부재(230)는 복수개의 광분할유닛(231)을 포함한다. 광분할유닛(231)은 상기 입사된 광을 반사시키는 경사면(231a)과 상기 평행광과 나란하게 형성된 플랫면(231b)으로 이루어지며, 계단형으로 반복 배열되어 있다. 경사면(231a)은 제1빔정형기(220)에서 정형된 평행광의 방향에 대해 소정의 기울기를 가지며, 바람직하게는 경사면(231a)에 입사된 광을 전반사시킬수 있도록 구성된다. 더욱 바람직하게는, 경사면(231a)에 입사된 광과 경사면(231a)에 의해 반사된 광이 서로 수직이 되는 기울기를 갖도록 한다. 플랫면(231b)은 제1빔정형기(220)에서 정형된 평형광과 나란하며 그 길이(d)는 경사면(231a)의 수평길이(h)의 두 배가 되도록 구성되어 있다. 여기서, 수평길이(h)는 경사면(231a)을 플랫면(231b)과 나란한 면에 투영한 길이로, 도면에서는 X 방향 길이가 된다.
다음, 제2광분할부재(232) 및 제3광분할부재(234)의 구성을 살펴보면, 제2 및 제3광분할부재(232,234)는 복수개의 제2광분할유닛(233) 및 제3광분할유닛(235)을 포함한다. 제2 및 제3광분할유닛(233,235)은 각각 입사된 광을 반사시키는 경사 면(233a,235a)과 제2 및 제3 빔정형기(221,222)로부터의 평행광과 나란하게 형성된 플랫면(233b,235b)으로 이루어지며, 계단형으로 반복 배열되어 있다. 경사면(233a,235a)은 제2 및 제3빔정형기(221,222)에서 정형된 평행광에 대해 소정의 기울기를 가지며, 바람직하게는 경사면(233a,235a)에 입사된 광을 전반사시킬수 있도록 구성된다. 더욱 바람직하게는, 경사면(233a,235a)에 입사된 광과 경사면(233a,235a)에 의해 반사된 광이 서로 수직이 되는 기울기를 갖도록 한다.
복수의 제2광분할유닛(233)은 복수의 제1광분할유닛(231)에 대해 경사면(231a)의 수평길이(h)만큼 광경로를 따라 진행된 곳에 배치된다. 경사면(233a)의 수평길이는 제1광분할유닛(231)의 경사면(231a)의 수평길이(h)와 같고, 플랫면(233b)의 길이는 제1광분할유닛(231)의 경사면(231a)의 수평길이(h)의 두 배로 이루어진다.
또한, 복수의 제3광분할유닛(235)은 복수의 제2광분할유닛(233)에 대해 제2광분할유닛(233)의 경사면(233a)의 수평길이(h)만큼 광경로를 따라 진행된 곳에 배치된다. 경사면(235a)의 수평길이는 제1광분할유닛(231)의 경사면(231a)의 수평길이(h)와 같고, 플랫면(235b)의 길이는 제1광분할유닛(231)의 경사면(231a)의 수평길이(h)의 두 배로 이루어진다.
상기 조명장치(200)가 광을 적색, 녹색, 청색광빔그룹이 순차 반복배열된 형태로 출사하는 과정은 다음과 같다. 제1광원(210)에서의 적색광(R)은 제1빔정형기(220)를 통해 소정의 광빔단면을 갖는 평행광으로 정형된다. 이렇게 정형되어 제1광분할부재(230)에 입사된 광은 제1광분할유닛(231)의 경사면(231a)들에 의해 경 로가 바뀌고, 플랫면(231b)에 대응하는 간격을 가지며 복수개의 적색광빔그룹으로 분할되어 제2광분할부재(232)를 향한다. 이 때, 플랫면(231b)의 길이(d)는 경사면(231a)의 수평길이(h)의 두 배로 되어 있으므로, 광빔그룹의 폭은 h가 되고 광빔그룹 간의 간격은 2h가 된다. 상기 복수개의 적색광빔그룹(R)은 제2광분할유닛(233)의 플랫면(233b)에 수직 입사하게 되므로 굴절 없이 제2광분할부재(232)를 투과하게 된다.
제2광원(211)에서의 녹색광(G)은 제2빔정형기(221)에 의해 정형되어 제2광분할부재(232)에 입사된다. 상기 입사된 녹색광(G)은 제2광분할유닛(233)에 의해 복수개의 녹색광빔그룹(G)으로 분할된다. 즉, 경사면(233a)에서 반사되며, 플랫면(231b)에 대응하는 간격을 가지는 녹색광빔그룹으로 분할되어 제3광분할부재(234)를 향하게 된다. 제1광분할부재(230)와 제2광분할부재(232)를 순차적으로 투과한 적색광빔그룹(R)과 제2광분할부재(231)에서 출사된 녹색광빔그룹(G)은 제3광분할유닛(235)의 플랫면(235b)에 수직으로 입사하게 되므로, 굴절없이 제3광분할부재(234)를 투과한다.
한편, 제3광원(212)에서의 청색광(B)은 제3빔정형기(232)를 경유하여 정형된 후 제3광분할부재(234)에 입사된다. 입사된 청색광(B)은 제3광분할유닛(235)에 의해 복수개의 청색광빔그룹(G)으로 분할된다. 즉, 경사면(235a)에서 반사되며, 플랫면(235b)에 대응하는 간격을 가지며 분리되어 제3광분할부재(234)로부터 출사된다.
결과적으로, 제3광분할부재(234)를 통해 출사된 광은 도 4와 같이 적색광빔그룹(R), 녹색광빔그룹(G) 및 청색광빔그룹(B)들이 순차적으로 반복 배열된 복수개 의 RGB세트(240)가 된다. 상기 RGB세트(240)가 반복된 회수는 제1 내지 제3광분할유닛(231,233,235)의 경사면(231a,233a,235a)의 개수에 의해 결정된다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치(500)을 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 6은 도 5의 디스플레이 장치의 일부를 확대한 도면이다. 도면들을 참조하면, 디스플레이 장치(500)는 조명장치(200)와 도광판(250)과 광변조기(300)를 포함한다.
조명장치(200)는 도 3 및 도 4에서 설명한 조명장치와 실질적으로 동일한 것이므로, 여기서는 그 구성과 작용에 대한 설명을 생략한다.
도광판(250)은 조명장치(200)의 상부에 배치되어 조명장치(200)에서 출사된광을 가이드한다. 도광판(250)은 이를 위하여, 조명장치(200)에서 출사된 광을 도광판(250)의 하부로 향하도록 반사하는 반사면(250a)을 가진다. 상기 반사면(250a)은 반사된 광이 도광판(250)의 하면에서 전반사되도록 하는 기울기를 갖는 것이 바람직하다. 이러한 구조에 의해 조명장치(200)에서 출사된 광은 도광판(250)의 상면 및 하면에서 전반사되며 도광판의 내부를 진행하게 된다.
광변조기(300)는 도광판(250)의 상면에 배치되어 도광판(250)의 내부를 따라 진행하는 광을 상부로 출사시키거나 하부로 전반사되도록 화소단위로 제어한다. 광변조기(300)는 이를 위하여 화소단위로 분할된 복수개의 셀(310)을 가지며 상기 셀(310)들은 전기적신호에 따라 광을 전반사시키거나 투과시키는 물질을 포함하여 구성된다. 즉, 도광판(250)의 내부를 진행하는 광이 도광판(250)의 상면에 형성된 광변조기(300)의 셀(310)과 만날 때, 상기 셀(310)이 투과모드(on)로 되었을때는 광이 전반사되지 않고 P방향을 따라 상부로 출사되며, 상기 셀(310)이 전반사모드로 된 경우는 화살표 Q방향을 따라 도광판의 하면을 향하게 된다.
상기 셀(310)은 예를 들어, 전자습식광밸브 셀(electrowetting light valve cell)로 이루어지거나, 인가된 전압에 따라 표면패턴이 변하는 박막폴리머를 포함하는 폴리머셀로 이루어질 수 있다.
도 7a 및 도 7b 각각은 상기 셀(310)이 전자습식광밸브 셀인 경우 투과모드와 전반사모드를 보이는 도면이다. 도면들을 참조하면, 전자습식광밸브 셀(310)은 상부전극(311)과 하부전극(319)을 포함하며 상기 전극사이에는 굴절률이 n1인 제1물질(313)과 굴절률이 n2인 제2물질(315)이 채워져있다. 셀의 일측부에는 그리드(317)가 마련되어 있다. 도 7a는 전극사이에 전압이 인가되지 않은 경우로 셀(310)의 하부에는 제1물질(313)이 위치한다. 이 때 제1물질(313)의 굴절률 n1은 도광판(250)의 굴절률 n3보다 큰 물질로 되어있어 전반사가 일어나지 않고 광이 상부로 출사된다. 도 7b는 전극사이에 전압이 인가된 경우이다. 전압이 인가되면 제1물질(313)은 그리드(317)상으로 이동하여 셀의 하부에는 제2물질(315)이 위치하게 된다. 제2물질(315)의 굴절률 n2은 도광판(250)의 굴절률 n3보다 작게 되어 있어 광은 전반사되어 하부를 향하게 된다.
도 8a 및 도 8b 각각은 상기 셀(310)이 폴리머셀(310')인 경우 투과모드와 전반사모드를 보이는 도면이다. 도면들을 참조하면, 폴리머셀(310')은 상부전극(311'), 하부전극(319') 및 상기 전극사이에 형성된 박막폴리머(314)와 공기층(318)을 포함하여 이루어진다. 도 8a는 상기 전극사이에 전압이 인가되지 않은 경우로 박막폴리머(314)의 표면은 패턴이 없는 상태이다. 박막폴리머(314)의 굴절률은 도광판(250)의 굴절률과 같거나 유사한 정도로 이루어지며, 공기층(318)보다 큰 굴절률을 가지므로 광은 박막폴리머(314)의 표면에서 도광판(250)의 하부를 향하여 전반사되는 전반사모드(off-mode)가 된다. 도 8b는 전압이 인가된 경우로, 이 때, 박막폴리머(314)의 표면에 산란패턴(314a)이 형성되게 되어 광이 전반사되지 않고 산란 또는 회절되어 상부로 출사하게 되므로 투과모드(on-mode)가 된다. 상술한 특징을 갖는 박막폴리머에 대해서는 공개특허(국제공개번호 WO04/023197, "Method and device for variable attenuator")에 개시되어 있으므로 상세한 설명은 생략한다.
광변조기(300)는 조명장치(200)에서 출사하는 복수개의 RGB세트에 대응하는 화소영역을 단위모듈로 하여 스캐닝되며 온/오프 구동됨으로써 화상을 형성하게 된다.
도 9a 및 도 9d는 광변조기의 스캐닝 단계에 따라 광이 출사되는 것을 보인 도면으로 각각 첫 번째모듈, 두 번째 모듈, 세 번째 모듈 및 N 번째 모듈이 스캐닝 되는 것을 보인 도면이다.
도 10a 내지 도 10d는 도 9a 내지 도 9d를 각각 디스플레이 패널상에서 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 의한 디스플레이 장치(700)를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 5의 실시예와 다른 구성은 동일하며, 조명장치(200)가 도광판(250)의 양측 하부에 배치되므로 보다 빠른 스캐닝 구동이 가능한 구조가 된다.
본 발명에 따른 조명장치는 광을 복수개의 광빔그룹으로 분할하여 출사하는 광분할부재를 채용하여, 이에 의해 RGB세트로 된 광을 화소영역에 대응되게 출사하는 특징이 있다.
따라서, 이를 채용한 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치는 컬러필터를 별도로 구비할 필요가 없고 광효율이 높으며, 휘도특성이 좋고 저전력으로 구동된다는 장점이 있다. 또한, 도광판과 일체형으로 구성되어 광을 전반사시키거나 투과시키도록 제어하는 광변조기를 채용하므로 박형화가 가능한 구조이다.
상기한 실시예들은 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위 내에서 정해져야만 할 것이다.

Claims (21)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 서로 다른 단색광을 나란한 방향으로 조명하는 제1 내지 제3광원과;
    상기 제1 내지 제3광원 각각에 대응되게 배치된 것으로, 상기 제1 내지 제3광원에서 조사된 광을 소정 단면 형상의 평행광으로 정형하여 출사하는 제1 내지 제3빔정형기와;
    상기 단면에 대응하는 입사면을 가지며 상기 입사면을 통해 입사된 각각의 단색광을 소정의 폭과 소정의 간격을 갖는 복수개의 단색광빔그룹으로 분할하여 출사하는 것으로, 서로 다른 단색광빔그룹이 교차로 반복 배열된 형태로 출사하도록 배치된 제1 내지 제3광분할부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제1 내지 제3광분할부재는,
    상기 입사된 광을 반사시키는 경사면과 상기 평행광과 나란하게 형성된 플랫면으로 이루어진 복수의 광분할유닛이 계단형으로 배열된 것을 포함하며,
    상기 제1광분할부재의 경사면에서 반사된 광은 상기 제2광분할부재의 플랫면과 상기 제3광분할부재의 플랫면을 투과하고,
    상기 제2광분할부재의 경사면에서 반사된 광은 상기 제3광분할부재의 플랫면을 투과하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2광분할부재의 복수의 광분할유닛은, 상기 제1광분할부재의 복수의 광분할유닛에 대해 광경로를 따라 상기 제1광분할부재의 경사면을 상기 플랫면과 나란한 면에 투영한 수평길이 만큼 진행된 곳에 배치되고,
    상기 제3광분할부재의 복수의 광분할유닛은, 상기 제2광분할부재의 복수의 광분할유닛에 대해 광경로를 따라 상기 수평길이만큼 진행된 곳에 배치되는 것을 특징으로 하는 조명장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3광분할부재의 각각의 광분할유닛을 이루는 플랫면의 길이는 상기 광분할유닛을 이루는 경사면을 상기 플랫면에 투영한 수평길이의 두 배인 것을 특징으로 하는 조명장치.
  9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 경사면의 기울기는 상기 경사면에 입사된 광이 전반사되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 조명장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 경사면은,
    상기 경사면에 입사된 광과 상기 경사면에 의해 반사된 광이 상호 수직이 되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 조명장치.
  11. 서로 다른 단색광을 나란한 방향으로 조명하는 제1 내지 제3광원과, 상기 제1 내지 제3광원 각각에 대응되게 배치된 것으로 상기 제1 내지 제3광원에서 조사된 광을 소정 단면 형상의 평행광으로 정형하여 출사하는 제1 내지 제3빔정형기와, 상기 단면에 대응하는 입사면을 가지며 상기 입사면을 통해 입사된 각각의 단색광을 소정의 폭과 소정의 간격을 갖는 복수개의 단색광빔그룹으로 분할하여 출사하는 것으로 서로 다른 단색광빔그룹이 교차로 반복 배열된 형태로 출사하도록 배치된 제1 내지 제3광분할부재를 포함하는 조명장치와;
    상기 조명장치에서 출사된 광을 가이드하는 도광판과;
    상기 도광판의 상면에 형성된 것으로, 상기 도광판에서의 광을 상부로 출사시키거나 상기 도광판의 하부를 향해 전반사되도록 화소 단위로 제어하는 광변조기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제1 내지 제3광분할부재는,
    상기 입사된 광을 반사시키는 반사면으로 된 경사면과 상기 평행광과 나란하게 형성된 플랫면으로 이루어진 복수의 광분할유닛이 계단형으로 배열된 것을 포함하며,
    상기 제1광분할부재의 경사면에서 반사된 광은 상기 제2광분할부재의 플랫면과 상기 제3광분할부재의 플랫면을 투과하고,
    상기 제2광분할부재의 경사면에서 반사된 광은 상기 제3광분할부재의 플랫면을 투과하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제2광분할부재의 복수의 광분할유닛은, 상기 제1광분할부재의 복수의 광분할유닛에 대해 광경로를 따라 상기 제1광분할부재의 경사면을 상기 플랫면과 나란한 면에 투영한 수평길이 만큼 진행된 곳에 배치되고,
    상기 제3광분할부재의 복수의 광분할유닛은, 상기 제2광분할부재의 복수의 광분할유닛에 대해 광경로를 따라 상기 수평길이만큼 진행된 곳에 배치되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3광분할부재의 각각의 광분할유닛을 이루는 플랫면의 길이는 상기 광분할유닛을 이루는 경사면을 상기 플랫면과 나란한 면에 투영한 수평길이의 두 배인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 경사면의 기울기는 상기 경사면에 입사된 광이 전반사되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 경사면은,
    상기 경사면에 입사된 광과 상기 경사면에 의해 반사된 광이 상호 수직이 되 도록 구성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  17. 제11항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도광판에는 상기 조명장치에서 조명된 광을 도광판의 하면을 향하도록 경로 변화시키는 반사면이 형성된 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 반사면은 상기 조명장치에서 조명된 광을 도광판의 하면을 향하도록 전반사시키는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치
  19. 제11항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광변조기는 전자습식 광밸브 셀이 화소에 대응하는 영역에 형성된 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  20. 제11항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광변조기는 인가된 전압에 따라 표면패턴이 변하는 박막 폴리머가 화소에 대응하는 영역에 형성된 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  21. 제11항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광변조기는 상기 조명장치에서 출사되는 복수개의 광빔그룹에 대응하는 화소영역을 하나의 단위로 하여 스캐닝되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
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