KR101254119B1 - 입사광에 의해 인식 가능한 컬러 영상 및 텍스트를생성하기 위한 디스플레이 - Google Patents

입사광에 의해 인식 가능한 컬러 영상 및 텍스트를생성하기 위한 디스플레이 Download PDF

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Abstract

본 발명은 입사광에 의해 인식 가능한 컬러 영상 및 텍스트를 생성하기 위한 디스플레이에 관한 것이다. 상기 디스플레이의 스크린은 격자형 패턴(grid pattern)으로 배열되는 다수의 픽셀(1)들로 구성되고, 각각의 픽셀(1)은 적색, 녹색, 청색 또는 청록색, 자홍색, 황색 컬러에 대하여 서로 옆으로 배치되거나 또는 서로 앞뒤로 배치되는 적어도 3개의 컬러 미러(coloured mirror)들(3, 3', 3")을 갖는다. 상기 미러들은 평평하고 투명한 용기로 형성되고, 상기 용기의 내부는 컬러 저장기에 연결되어, 제어 전자장치에 의해, 투명한 컬러 유체(coloured liquid)가 상기 컬러 저장기로부터 상기 컬러 미러 방향으로 또는 그 반대 방향으로 이동되는 방식으로, 상기 용기의 내용물이 대체될 수 있다. 개별 영상 부분들의 광학적 하이라이트 효과를 위해, 각각 1개의 픽셀(1)에 할당된 광원(6)들이 상기 픽셀(1)의 컬러 미러 뒤에 배치되고, 상기 광원들은 개별적으로 전자적으로 제어가 가능하다. 컬러 미러들(3, 3', 3") 뒤에는 부분적으로 또는 일시적으로 투명성을 띄는 백색 또는 은색 반사층(5)이 배치된다.

Description

입사광에 의해 인식 가능한 컬러 영상 및 텍스트를 생성하기 위한 디스플레이{DISPLAY FOR CREATING COLOURED IMAGES AND TEXT THAT IS VISIBLE IN INCIDENT LIGHT}
본 발명은 입사광에 의해 인식될 수 있는 컬러 영상 및 텍스트를 생성하기 위한 디스플레이에 관한 것으로, 상기 디스플레이에서는 영상 영역이 래스터-방식(raster-like) 배열을 갖는 다수의 전자 제어 픽셀들로 구성되고, 각각의 픽셀은 적색, 녹색, 청색 또는 청록색(cyan), 자홍색(magenta), 황색 컬러에 대하여 서로 옆에 배치되거나 또는 서로 뒤에 배치되는 적어도 3개의 컬러 레벨을 갖는다. 상기 컬러 레벨은 평평한 투명 용기로 형성되고, 상기 용기의 내부는 채널들을 통해 컬러 저장기(color reservoir)에 연결되며, 상기 컬러 저장기로부터 컬러 레벨들로 또는 이와 역방향으로 투명 컬러 유체(color fluid)들이 공급되는 방식으로 상기 컬러 저장기의 내용물이 전자 제어에 의해 이동될 수 있다.
이러한 방식의 디스플레이가 US 제 6,037,955호, US 제 6,747,777호 그리고 EP 제 1 090 384호로부터 공지되어 있다. 외부로부터 햇빛, 일광 또는 램프들에 의해 조명되는 상기 디스플레이를 이용하여, - 장소와 일조 시간에 따라 - 픽셀들로 구성된 영상을 후면에서도 조명하고자 하는 요구도 있다. 이에 따라 EP 1 090 384에서는 이미, 투명 재료로 형성된 컬러 레벨들의 뒤쪽 및 컬러 저장기의 앞쪽에 하나 이상의 광원을 배치하여 픽셀들로 구성된 영상을 어둠 속에서도 식별할 수 있게 하는 방법이 제안되었다.
본 발명의 목적은, 입사광, 특히 일사광에서 제어 픽셀들로 형성된 영상 부분들이 광학적으로 하이라이트 되거나 및/또는 색상이 변할 수 있는 컬러 디스플레이를 제공하는 것이다.
본 발명에 따라, 광원들이 픽셀들의 뒤쪽에 정렬되고, 상기 광원들 각각은 하나의 픽셀에 할당되어 전자적으로 제어 가능함으로써, 상기 목적이 달성된다.
상기 광원들을 이용하여, 일사광에 의해 조명된 영상의 부분들이 광학적으로 하이라이트 되거나, 그 색상이 변경될 수 있다. 색 혼합은 -컬러 TV에서처럼- 세 가지 기본 컬러(적색, 녹색, 청색)의 가산 혼합(additive mixing)에 의해 이루어지거나, 또는 -컬러 사진에서처럼- 황색, 자홍색, 청록색 컬러의 감산 혼합(subtractive mixing)에 의해 이루어질 수 있다.
픽셀들에 할당된 광원들은 특히 백색 발광 다이오드(white light emitting diodes)일 수 있다.
또는 더 많은 수의 픽셀을 후면-조명하는(back-illuminating) 평면 조명체들 및 상기 조명체들과 픽셀의 컬러 레벨들 사이에 배치된 마스크들로 광원이 구성될 수도 있다. 상기 마스크들은 상기 마스크를 통하는 광 통로(passage)가 각 픽셀에 대해 개방되거나 다소 폐쇄되는 방식으로 각각의 픽셀마다 제어될 수 있다.
더 큰 픽셀 영역의 백라이트닝(backlighting)을 위해 특히 평면 스크린 분야에 공지되어 있는 조명 장치들이 적합한데, 그러한 조명 장치들은 픽셀 영역을 덮는 직사각형 또는 정방형의 광 전도성 발광면 및 상기 발광면의 측면 가장자리들에 배치된 발광 다이오드(LED)들이나 음극선관(cathode ray tube)들로 구성된다.
상기 마스크들은 픽셀마다 전기장을 이용하여 제어될 수 있는 광 통로를 갖는 편광 필터들로 형성될 수 있다. 2개의 편광 필터들이 광의 모든 편광 평면의 통로를 차단하도록 배치 및 제어될 수 있다. 편광 필터는 박막 형태이며, 발광면 위에 직접 설치될 수 있다.
일사광의 입사시 컬러 레벨이 최대한 선명한 영상을 제공할 수 있도록 하기 위해, 컬러 레벨의 평면 뒤쪽에 부분적으로 또는 일시적으로 광 투과성을 나타내는 백색 또는 은색의 비반사(non-reflective) 반사층을 배치한다. 상기 반사층은 우유처럼 탁한 유리면 또는 플라스틱 박막으로 형성되거나, 불투명한(mat) 백색 또는 은색 구조물을 갖는 유리판 또는 플라스틱 박막으로 형성될 수 있다.
입사광의 반사도 및 배경 조명의 광 투과성을 개선하기 위해, 잎-모양의(leaf-shaped) 백색 또는 은색 안료(pigment)를 함유한 반사층이 제공되며, 상기 안료는 전기장 또는 자기장에 의해서 층 평면에 대해 평행하게 또는 수직으로 정렬될 수 있다. 유체 내에 균일하게 분포되어 부유하는 박편 형태의 안료들은 층 평면에 평행하게 정렬될 경우 우수한 반사층을 형성하고, 상기 염료들의 박편 구조물들이 반사 평면에 직각으로 연장될 경우 상기 반사층은 전반적으로 광 투과성을 보인다.
또한, 상기 반사층이 투명한 재료로 형성된 적어도 1개의 평평한 용기로 형성될 수도 있으며, 상기 용기는 상기 반사층이 광을 반사시켜야 할 경우에는 백색 또는 은색 유체로 채워지고, 상기 층이 광을 투과시켜야 할 경우에는 완전히 투명한 유체로 채워진다.
백색 또는 은색 유체 또는 무색 유체로 채워진 평평한 용기들은 픽셀 영역 후방에 배치되거나, 각 픽셀마다 제 4 컬러 레벨로서 배치될 수도 있다. 두 경우 모두, 백색 또는 은색 반사층이 배경 조명을 구현하는 광 투과성 층으로 바뀜으로써 디스플레이가 주간 모드에서 야간 모드로 전환될 수 있다.
하기에서는 도면을 참고로 본 발명의 실시예를 더 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 디스플레이의 일부분의 단면도이다.
도 2는 도 1에 따른 디스플레이의 8개 픽셀들의 평면도이다.
도 3은 평면 배경 조명을 포함하는 픽셀 영역의 단면도이다.
디스플레이의 각 픽셀(1)은 전면 컬러 레벨(3), 중간 컬러 레벨(3') 및 후면 컬러 레벨(3")을 갖는 3개의 컬러 레벨 층(2, 2', 2")을 포함한다. 컬러 레벨들(3, 3', 3")은 투명 재료로 된 평평한 용기로 형성되며, 상기 용기는 채널들(8, 8', 8" 및 9, 9', 9")을 통해 컬러 저장기들과 연결된다. 청록색, 자홍색 및 황색(CMY) 또는 적색, 녹색, 청색(RGB)의 투명 컬러 유체는 컬러 저장기로부터 컬러 레벨들(3, 3', 3")로 이동하였다가 다시 컬러 저장기로 복귀할 수 있다. 컬러 유체는 에어 쿠션에 대항하여 앞뒤로 이동하거나, 혼합 불가능한 무색 유체와 함께 폐쇄 루프 내에서 또는 앞뒤로 이동할 수도 있다. 컬러 레벨들(3, 3', 3")이 채널들(8, 8', 8" 및 9, 9', 9") 및 관련 컬러 저장기들을 일부는 컬러 유체로 채우고, 일부는 상기 컬러 유체와 혼합이 불가능한 무색 유체로 채우며, 상기 컬러 유체 및 무색 유체의 이동이 공지된 방식으로 전기 습윤(electro-wetting) 방식(US 6,037,955) 또는 다른 마이크로 펌프를 이용하여 실시되는 경우, 상기 컬러 유체가 채널들(8, 8', 8")을 통해 컬러 레벨들(3, 3', 3")로 공급되는 동시에 무색 유체가 상기 컬러 레벨들(3, 3', 3")로부터 채널들(9, 9', 9")을 통해 또는 그 반대로 방출될 수 있다. 각 픽셀(1)의 컬러 레벨들(3, 3', 3") 뒤에는 광원(6), 특히 백색 LED가 배치된다. 상기 광원(6)은 다른 광원들(6)과 독립적으로 스위치 온/오프가 가능하며, 경우에 따라 그 광도가 제어될 수 있다. 상기 광원들(6)은 지지판(7)에 고정되어 있다.
컬러 레벨들(3, 3', 3")의 뒤쪽과 광원들(6)의 앞쪽에는 백색 또는 은색의 광 투과성 반사층(5)이 존재하고, 상기 반사층은 플라스틱 박막 또는 얇은 유리판으로 형성될 수 있으며, 상기 반사층의 광 투과도는 최소 40%에 달한다.
상기 반사층은 도 3에 따라 평평한 용기(5')에 의해 형성될 수도 있는데, 상기 용기 내에서는 유체 내에 박편 형태의 은색 안료가 부유하며, 상기 안료는 상기 반사층에 대해 평행하게 또는 수직으로 정렬될 수 있다.
픽셀 영역을 덮는 상기 평평한 용기(5')는 서로 혼합될 수 없는 2개의 유체로 채워진 시스템에 또한 연결될 수도 있다. 하나의 유체는 백색 또는 은색 컬러 유체이고, 다른 한 유체는 무색 유체 또는 무색 기체이다. 전기 습윤법 또는 마이크로 펌프를 이용하여, 상기 반사층이 입사광을 반사하는지 아니면 배경 조명 광을 투과시키는지의 여부에 따라 평평한 투명 용기가 백색 또는 은색 컬러로만 채워지거나, 무색의 투명 유체로만 채워지는 방식으로 상기 유체가 이동할 수 있다.
컬러 유체들이 디스플레이를 관찰하는 사람의 가시 영역 밖으로 벗어날 수 있도록, 상기 컬러 용기들(미도시)은 반사층 뒤에 배치된다.
도 3에서는 픽셀들에 할당된 광원들은 측면 가장자리에 음극선관들(13) 또는 발광 다이오드들이 배치된 광 전도성 발광면(12) 및 마스크로 사용되는 2개의 편광 필터들(14, 15)로 구성된 평면 조명 장치로 형성된다.
픽셀들(1)의 크기는 디스플레이의 크기 및 상기 디스플레이로부터 관찰자까지의 거리에 따라 좌우되며, 픽셀 폭이 0.7 내지 4mm인 정방형 픽셀에 상응하여 0.5㎟ 내지 16㎟의 범위를 갖는다.
반사층의 후방에 배치된 컬러 저장기로부터 컬러 레벨들(3, 3', 3")로 안내되는 채널들(8, 9; 8', 9' 및 8", 9")은 웨브(web)들(10) 내에 형성되며, 상기 웨브는 픽셀(1) 내지는 상기 픽셀의 컬러 레벨들(3, 3', 3")을 서로 분리하고, 상기 웨브의 표면이 커버층(4)의 밑면뿐만 아니라 전면 컬러 레벨층(2) 및 중간 컬러 레벨 층(2')에 지지되어 그 위에 단단히 용접되거나 접착된다.
*도면 부호 목록*
1: 픽셀
2: 제 1 컬러 레벨 층
2': 제 2 컬러 레벨 층
2": 제 3 컬러 레벨 층
3: 전면 컬러 레벨
3': 중간 컬러 레벨
3": 후면 컬러 레벨
4: 커버층
5: 반사층
6: 광원 LED
7: 지지판
8, 8', 8", 9, 9', 9": 채널
10: 웨브
11: 평면 조명 장치
12: 발광면
13: 음극선관
14: 제 1 편광 필터
15: 제 2 편광 필터

Claims (9)

  1. 입사광에 의해 인식 가능한 컬러 영상들 및 텍스트들을 생성하기 위한 디스플레이로서,
    상기 디스플레이의 영상 영역은 래스터-방식 배열을 갖는 다수의 전자적으로 제어가능한 픽셀들(1)로 구성되고, 각각의 픽셀(1)은 평평한 투명 용기들로 형성되는 적색, 녹색, 청색 또는 청록색(cyan), 자홍색(magenta), 황색 컬러에 대하여 서로 옆으로 또는 서로 앞뒤로 배치되는 적어도 3개의 컬러 레벨들(3, 3', 3")을 가지며, 상기 용기들의 내부 챔버들은 채널들(8, 9)을 통해 컬러 저장기(color reservoir)들에 연결되고, 상기 컬러 저장기들로부터 상기 컬러 레벨들로 또는 상기 컬러 레벨들로부터 상기 컬러 저장기들로 투명 컬러 유체(color fluid)가 공급되는 방식으로 상기 컬러 저장기의 내용물이 전자적 제어에 의해 이동될 수 있고,
    광원들(6)이 상기 픽셀들(1)의 상기 컬러 레벨들(3) 뒤에 배치되고, 상기 광원들(6) 각각은 하나의 픽셀(1)에 할당되고, 개별적으로 전자적으로 제어가능한,
    디스플레이.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제어가능한 광원들(6)은 백색 발광 다이오드(LED)들인,
    디스플레이.
  3. 제 1항에 있어서,
    각각의 픽셀에 대하여 상기 제어가능한 광원들은,
    적어도 두 개의 픽셀들(1)을 후면-조명하는(back-illuminating) 적어도 하나의 평면 조명 장치 및 상기 조명 장치들과 상기 픽셀들(1)의 상기 컬러 레벨들 사이에 배치된 마스크로 구성되고, 상기 마스크를 통하는 광 통로(light passage)가 개방되거나 또는 다소 폐쇄되는 방식으로 각각의 픽셀(1)에 대하여 제어될 수 있는,
    디스플레이.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 마스크는 편광 필터들에 의해 형성되며, 상기 편광 필터들의 광 통로는 각각의 픽셀(1)에 대하여 전기장에 의해 제어될 수 있는,
    디스플레이.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 컬러 레벨들(3, 3', 3")의 뒤쪽에 부분적으로 또는 일시적으로 광-투과성인 백색 또는 은색의 반사층이 배치되는,
    디스플레이.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 반사층(5)은 광-투과성의 불투명한(mat) 백색 또는 은색 층을 갖는 플라스틱 박막이나 얇은 유리판에 의해 형성되는,
    디스플레이.
  7. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    은색 또는 백색의 잎-모양의(leaf-shaped) 안료(pigment)들의 층(layer)이 상기 컬러 레벨들(3, 3', 3")의 뒤쪽 및 상기 광원들(6)의 앞쪽에 배치되고, 전기장 또는 자기장에 의하여, 상기 안료들은 상기 디스플레이 평면과 평행하게 정렬되어 반사층을 형성할 수 있거나 또는 상기 안료들은 상기 디스플레이 평면과 수직으로 정렬되어 광 투과성 층을 형성할 수 있는,
    디스플레이.
  8. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광원들(6)과 상기 컬러 레벨들(3, 3', 3") 사이에 투명한 재료로 만들어진 평평한 용기에 의하여 형성된 반사층(5')이 배치되고, 상기 용기는 상기 반사층이 광을 반사시켜야 할 경우에는 백색 또는 은색 컬러로 채워질 수 있고, 상기 반사층이 광을 투과시켜야 할 경우에는 완전히 투명한 유체로 채워질 수 있는,
    디스플레이.
  9. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 3개의 컬러 레벨들(3, 3', 3") 뒤쪽 및 픽셀의 상기 광원(6) 앞쪽에 제 4 컬러 레벨이 고정되고, 상기 제 4 컬러 레벨은 불투명한 백색 또는 은색 컬러로 채워지거나 또는 완전히 투명한 매체로 채워질 수 있는,
    디스플레이.
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