KR101408299B1 - 플렉서블 액정표시장치용 백라이트 어셈블리 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 플렉서블 액정표시장치에 관한 것으로 특히, 유연한 특성을 갖는 백라이트 어셈블리의 광원에 관한 것이다.
본 발명의 특징은 백라이트 어셈블리의 광원으로 광섬유격자를 사용하는 것이다. 이로 인하여, 유연한 특성을 갖는 백라이트 어셈블리를 제공할 수 있으며, 저소비전력만으로도 고휘도를 구현할 수 있다.
또한, 광섬유격자를 필드 시퀸셜 컬러(field sequential color) 구동방식에 사용함으로써, 액정패널 제조공정 중 컬러필터기판의 컬러필터 형성공정을 생략할 수 있어 공정시간 단축 및 공정비용을 절감할 수 있다.
광섬유격자(fiber bragg grating), 플렉서블(flexible) 액정표시장치

Description

플렉서블 액정표시장치용 백라이트 어셈블리{Backlight assembly for flexible LCD}
본 발명은 플렉서블 액정표시장치에 관한 것으로 특히, 유연한 특성을 갖는 백라이트 어셈블리의 광원에 관한 것이다.
근래에 들어 사회가 본격적인 정보화 시대로 접어듦에 따라 대량의 정보를 처리 및 표시하는 디스플레이(display) 분야가 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응하여 여러 가지 다양한 평판표시장치가 개발되어 각광받고 있다.
이 같은 평판표시장치의 구체적인 예로는 액정표시장치(Liquid Crystal Display device : LCD), 플라즈마표시장치(Plasma Display Panel device : PDP), 전계방출표시장치(Field Emission Display device : FED), 전기발광표시장치(Electroluminescence Display device : ELD) 등을 들 수 있는데, 이들 평판표시장치는 박형화, 경량화, 저소비전력화의 우수한 성능을 보여 기존의 브라운관(Cathode Ray Tube : CRT)을 빠르게 대체하고 있다.
이중 특히 액정표시장치는 콘트라스트 비(contrast ratio)가 크고 동화상 표시에 적합하며 소비전력이 적다는 특징을 보여 노트북, 모니터, TV 등의 다양한 분야에서 활용되고 있는데, 이의 화상구현원리는 액정의 광학적 이방성과 분극성질을 이용하는 것으로, 주지된 바와 같이 액정은 분자구조가 가늘고 길며 배열에 방향성을 갖는 광학적 이방성과, 전기장 내에 놓일 경우 그 크기에 따라 분자배열 방향이 변화되는 분극성질을 띤다.
이에 액정표시장치는 액정층을 사이에 두고 서로 마주보는 면으로 각각 전계생성전극이 형성된 한 쌍의 투명 절연기판을 대면 합착시킨 액정패널(liquid crystal panel)을 필수적인 구성요소로 하며, 두 전계생성전극 사이의 전기장 크기에 따라 그 사이로 개재된 액정분자의 배열방향을 인위적으로 조절하고 이에 따른 빛의 투과율 변화를 통해 여러 가지 화상을 나타낸다.
일반적인 액정표시장치의 분해사시도인 도 1을 참조하여 액정표시장치의 구성에 대해 조금 더 상세히 설명한다.
액정표시장치는 도시한 바와 같이, 액정층(50)을 사이에 두고 어레이 기판(array substrate)과 컬러필터기판(color filter substrate)이 대면 합착된 액정패널(10)과 그 하부에 배치되는 백라이트 어셈블리(60)의 구성을 갖는데, 이중 어레이기판이라 불리는 제 1 기판(21)의 일면에는 복수개의 데이터라인(22)과 게이트라인(26)이 종횡 교차하여 화소(P)를 정의한다. 이들 두 라인(22, 26)의 교차지점에는 박막트랜지스터(T)가 구비되어 각 화소영역(P)에 마련된 투명 화소전극(28)과 일대일 대응 접속된다.
또한 액정층(50)을 사이에 두고 이와 마주보는 제 2 기판(31)은 상부기판 또는 컬러필터기판(color filter substrate)이라 불리는데, 이의 일면에는 제 1 기판(21)의 데이터라인(22)과 게이트라인(26) 그리고 박막트랜지스터(T) 등의 비표시 요소를 가리면서 화소전극(28) 만을 노출시키도록 화소영역(P)을 두르는 격자 형상의 블랙매트릭스(32)가 구성된다.
또한, 이들 격자 내부에서 각 화소영역(P)에 대응되게 순차적으로 반복 배열되는 일례로 R(red), G(green), B(blue) 컬러필터(34a, 34b, 34c) 그리고 이들 모두를 덮는 투명 공통전극(36)을 포함한다.
그리고 이중 제 1 기판(21)은 제 2 기판(31) 보다 큰 사이즈를 가지고 있어 이들의 합착 시 제 1 기판(21)의 일측 가장자리가 외부로 노출되는데, 여기에는 각각 다수의 데이터라인(22)과 연결된 복수개의 데이터패드(24) 그리고 다수의 게이트라인(26)과 연결된 복수개의 게이트패드(미도시)가 위치한다.
따라서, 게이트라인(26)으로 박막트랜지스터(T)의 온(on)/오프(off) 신호가 순차적으로 스캔 인가되어 선택된 화소영역(P)의 화소전극(28)에 데이터라인(22)의 화상신호가 전달되면 이들 사이의 수직전계에 의해 그 사이의 액정분자가 구동되고, 이에 따른 빛의 투과율 변화로 여러 가지 화상을 표시할 수 있다.
그러나, 앞서 전술한 바와 같이 액정표시장치는 자체 발광요소를 갖추지 못한 소자이므로 별도의 광원을 요구하게 되며, 이를 위해 액정패널(10) 배면으로는 백라이트어셈블리(60)가 마련되어 빛을 공급하고 있다.
한편, 이 같은 구성을 갖는 액정표시장치에 있어 어레이기판과 컬러필터기판 의 모체가 되는 제 1 및 제 2 기판(21, 31)은 일반적으로 유리기판이 사용되었지만, 최근 들어 노트북이나 PDA(personal digital assistant)와 같은 소형의 휴대용 단말기가 널리 보급됨에 따라 이들에 적용 가능하도록 유리보다 가볍고 경량인 동시에 유연한 특성을 지니고 있어 파손 위험이 적은 플라스틱기판을 이용한 액정패널이 소개된 바 있다.
그러나, 이러한 유연한 특성을 갖는 액정패널(10)은 제품화되어 양산되고 있지만, 백라이트 어셈블리(60)는 여전히 유연한 특성을 갖는 제품이 없어 실질적인 유연한 특성을 갖는 액정표시장치는 제품화되지 못하고 있는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 유연한 특성을 갖는 백라이트 어셈블리를 제공하는데 그 목적이 있다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 반사시트와; 상기 반사시트 상에 안착되며, 내부에 빛의 방향을 조절할 수 있는 격자가 형성된 광섬유와; 상기 광섬유 상부에 위치하는 다수의 광학시트를 포함하며, 상기 광섬유는 상기 다수의 광학시트를 향해 상기 길이방향에 수직한 방향으로 빛을 출사하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 액정표시장치용 백라이트 어셈블리를 제공한다.
이때, 상기 광섬유의 양단에 광섬유 내부로 빛을 비출 수 있는 광원이 각각 위치하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 광섬유는 중앙의 코어(core) 부분과 이를 둘러싼 클래딩(cladding)으로 이루어진 이중원기둥 모양인 것을 특징으로 하며, 상기 코어 내부에 상기 격자가 미세한 간격으로 다수개 구비되어 격자부를 이루며, 상기 격자부는 상기 광섬유의 길이방향을 따라 일정간격 이격하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 미세한 간격을 갖는 다수개의 격자는
Figure 112007084013197-pat00001
(m = 정수, Λ = 격자 주기, λ0 = 파장, neff = 유효굴절율)의 식을 통해 간격(Λ)이 조절되는 것을 특징으로 하며, 상기 m은 2인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 광섬유는 상기 반사시트 상에 나란히 밀착 배치하는 다발로 이루어지는 것을 특징으로 하며, 상기 반사시트는 아크릴(acrylic), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리에스테르(polyester) 중 선택된 고분자 물질로 형성된 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 다수의 광학시트는 아크릴(acrylic), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리에스테르(polyester) 중 각각 선택된 물질로 형성된 확산시트와 집광시트인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 플라스틱의 제 1 및 제 2 기판으로 이루어진 액정패널과; 상기 액정패널의 하부에 위치하며, 내부에 빛의 방향을 조절할 수 있는 격자가 형 성된 광섬유를 광원으로 사용하는 백라이트 어셈블리를 포함하며, 상기 광섬유는 상기 액정패널을 향해 빛을 출사하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 액정표시장치를 제공한다.
이때, 상기 백라이트 어셈블리는 상기 광섬유 하부에 위치하는 반사시트와, 상기 광섬유의 상부에 위치하는 다수의 광학시트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 플렉서블 액정표시장치용 백라이트 어셈블리의 광원으로 광섬유격자를 사용함으로써, 유연한 특성을 갖는 백라이트 어셈블리를 제공할 수 있으며, 저소비전력만으로도 고휘도를 구현할 수 있는 효과가 있다.
또한, 광섬유격자를 필드 시퀸셜 컬러(field sequential color) 구동방식에 사용할 수 있어, 액정패널 제조공정 중 컬러필터기판의 컬러필터 형성공정을 생략할 수 있어 공정시간 단축 및 공정비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유연한 특성을 갖는 백라이트 어셈블리와 이의 상부에 위치하는 액정패널의 단면도이다.
도시한 바와 같이, 유연한 특성을 갖는 백라이트 어셈블리(160)와, 이의 상 부에 유연한 특성을 갖는 액정패널(110)이 위치한다.
여기서, 이들 각각에 대해 좀더 구체적으로 살펴보도록 하겠다.
먼저, 액정패널(110)에 대해서 이의 일부 분해사시도인 도 3을 함께 참조하여 좀더 자세히 살펴보면, 하부기판 또는 어레이기판(array substrate)이라 불리는 제 1 기판(121)의 일면에는 복수개의 데이터라인(122)과 게이트라인(126)이 종횡 교차하여 화소영역(P)을 정의한다. 이들 두 라인의 교차지점에는 박막트랜지스터(T)가 구비되어 각 화소영역(P)에 마련된 투명 화소전극(128)과 일대일 대응 접속된다.
또한 액정층(150)을 사이에 두고 이와 마주보는 제 2 기판(131)은 상부기판 또는 컬러필터기판(color filter substrate)이라 불리는데, 이의 일면에는 제 1 기판(121)의 데이터라인(122)과 게이트라인(126) 그리고 박막트랜지스터(T) 등의 비표시 요소를 가리면서 화소전극(128) 만을 노출시키도록 화소영역(P)을 두르는 격자 형상의 블랙매트릭스(132)가 구성된다.
또한, 이들 격자 내부에서 각 화소영역(P)에 대응되게 순차적으로 반복 배열되는 일례로 R(rea), G(green), B(blue) 컬러필터(134a, 134b, 134c) 그리고 이들 모두를 덮는 투명 공통전극(136)을 포함한다.
이때, 제 1 및 제 2 기판(121, 131)은 유연한 특성을 갖는 플라스틱 재질로 구성되는 것을 특징으로 한다.
아울러 비록 도면상에 명확하게 나타나지는 않았지만 이들 두 기판(121, 131)과 액정층(150)의 경계부분에는 액정의 초기 분자배열 방향을 결정하는 상, 하 부 배향막이 개재되고, 그 사이로 충진되는 액정층(150)의 누설을 방지하기 위해 양 기판(121, 131)의 가장자리를 따라 씰패턴(seal pattern)이 형성되며, 제 1 및 제 2 기판(121, 131)의 외면으로는 특정 광만을 선택적으로 투과시키는 편광판이 부착될 수 있다.
그리고 이중 제 1 기판(121)은 제 2 기판(131) 보다 큰 사이즈를 가지고 있어 이들의 합착 시 제 1 기판(121)의 일측 가장자리가 외부로 노출되는데, 여기에는 각각 다수의 데이터라인(122)과 연결된 복수개의 데이터패드(124) 그리고 다수의 게이트라인(126)과 연결된 복수개의 게이트패드(미도시)가 위치한다.
따라서, 액정패널(110)은 게이트라인(126)으로 주사 전달된 박막트랜지스터(T)의 온/오프 신호에 의해 각 게이트라인(126) 별 선택된 박막트랜지스터(T)가 온(on) 되면 해당 화소전극(128)으로 데이터라인(122)의 화상신호가 전달되고, 이로 인해 발생되는 화소전극(128)과 공통전극(136) 사이의 전기장에 의해 액정분자의 배열방향이 변화되어 투과율의 차이를 나타낸다.
아울러 본 발명에 따른 플렉서블 액정표시장치에는 액정패널(110)이 나타내는 투과율의 차이가 외부로 발현되도록 이의 배면에서 빛을 공급하는 백라이트 어셈블리(160)가 구비된다.
유연한 특성을 갖는 백라이트 어셈블리(160)는 반사시트(122)와, 다수의 광섬유격자 유닛(fiber bragg grating unit : 200) 그리고 다수의 광학시트(126)로 이뤄지는데, 반사시트(122) 상에 다수의 광섬유격자 유닛(200)이 배열하며, 이들 광섬유격자(200) 상부로 다수의 광학시트(126)가 위치한다.
먼저, 반사시트(122)는 광섬유격자 유닛(200)의 배면으로 발산되는 빛을 액정패널(110) 쪽으로 반사시킴으로써 빛의 휘도를 향상시키기 위해 구비된다.
이러한 반사시트(122)는 유연성 특성이 뛰어난 아크릴(acrylic), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리에스테르(polyester) 등과 같은 고분자 물질 또는 위의 물질의 공중합체로 이루어져 이에 표면반사율이 매우 높은 알루미늄(Al)과 같은 금속물질을 증착하거나 반사율이 뛰어난 백색의 절연물질을 코팅하여 형성한다.
반사시트(122) 상에 배열되는 다수의 광섬유격자 유닛(200)은 광섬유의 코어내부에 주기적인 굴절률변화를 위한 격자를 영구적으로 새겨 넣은 소자로, 광섬유격자(212)의 코어 내부로 빛을 조사하면 빛은 광섬유격자(212)의 길이방향을 따라 진행하던 중, 격자에 의해 일부 파장의 빛은 광섬유격자(212)의 측면, 즉 광섬유격자(212)의 길이방향에 수직한 방향으로 빛을 발산하게 된다.
이러한, 광섬유격자(212)는 머리카락 보다 더 가는 두께로 구성하는데, 유연성이 매우 크다.
또한, 광섬유격자 유닛(200) 상부에 위치하는 다수의 광학시트(126)는 확산시트(126a)와 적어도 하나의 집광시트(126b) 그리고 보호시트(126c)를 포함한다.
여기서, 다수의 광학시트(126) 또한 본 발명에서 가장 중요시 되는 유연한 특성을 갖도록 하기 위해 앞서 전술한 반사시트(122)를 이루는 동일한 물질 즉, 아크릴, 폴리카보네이트, 폴리에스테르 중 하나의 물질 또는 이들 물질의 공중합체로 이루어지는 것이 바람직하다.
이에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 확산시트(126a)는 아크릴, 폴리카보네이 트, 폴리에스테르 중 선택된 물질로 이루어진 베이스필름과, 베이스필름 양면에 비드(bead) 등의 광확산제를 포함하는 아크릴 수지층으로 구성한다.
이러한 확산시트(126a)는 입사된 광을 분산시킴으로써 광의 부분적인 밀집으로 인한 얼룩이 발생되지 않도록 하며, 집광시트(126b) 쪽으로 광이 진행하도록 광의 방향을 조절해주는 역할을 한다.
또한, 집광시트(126b) 역시 아크릴, 폴리카보네이트, 폴리에스테르 중 선택된 물질로 이루어진 베이스필름과, 베이스필름 상부면에 프리즘 산이 일정한 배열을 갖도록 형성하며, 이러한 집광시트(126b)는 프리즘 산에 의해 크게 반사와 집광 두 가지 광특성을 나타낸다.
즉, 집광시트(126b)로 입사되는 빛은 프리즘 산에 의한 굴절을 통해 일부 빛을 상부방향으로 집광하나, 일부 빛은 집광시트(126b)의 하측방향으로 반사되는 것이다.
이때, 하측방향으로 반사된 빛은 반사시트(122)에 의해 반사되어 확산시트(126a)로 재공급되고, 이러한 빛의 순환을 통해서 광손실을 최소화하게 된다.
이때, 집광시트(126b)의 프리즘 산은 보호시트(126c)를 통해 보호된다.
전술한 구성에서 다수의 광섬유격자(212)로부터 빛이 발산되면, 빛은 다수의 광학시트(126)를 거쳐 보다 균일한 면광원으로 가공되어, 액정패널(110)로 입사된다.
이러한, 백라이트 어셈블리(160)는 유연성이 매우 뛰어나, 유연한 특성을 갖는 액정패널(110)의 백라이트로 사용할 수 있는 것이다.
여기서, 도 4a ~ 4b를 참조하여 광섬유격자의 측면 발광원리에 대해 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.
일반적으로 광섬유란, 빛 신호로 음성 및 영상 신호를 전달해줄 수 있는 매체로, 음성 및 영상 신호가 레이저나 발광다이오드로부터 나오는 빛을 전자파로 변환되는 반도체 장치를 거쳐 변조한 후 머리카락보다 더 가는 광섬유를 통해 수 만개의 정보를 동시에 전달할 수 있다.
이처럼 빛이 손실 없이 광섬유 가닥을 통해 전달되는 원리는 간단하다. 굴절률이 다른 두 가지 투명체의 경계면에서 빛이 입사하는 각도가 조건에 맞을 경우 빛의 완전반사가 일어나는 현상을 이용하는 것이다.
이러한 광섬유 중 특히 단일섬유 광섬유(single mode optical fiber)는 저분산 및 저손실을 가져 장거리 전송 및 대용량 통신에 많이 사용되고 있는데, 이러한 단일섬유 광섬유는 유연성 또한 매우 커, 국소화 및ㅇ분할화에 의해 필요한 부분만 조명(照明)할 수 있으며 직진하는 빛을 자유롭게 굽혀 원하는 곳에 전달할 수 있다.
이에, 도 4a에 도시한 바와 같이 본 발명의 백라이트 어셈블리(160)의 광원으로 사용되는 광섬유격자(212) 역시 머리카락보다 가늘게 구성되어, 이러한 광섬유격자(212)는 중앙의 코어(core : 216) 부분과 이를 둘러싼 클래딩(cladding : 218)이라는 부분으로 이루어진 이중원기둥 모양을 하고 있다.
이때 도면상으로 도시하지는 않았으나, 클래딩(218)의 외부는 충격으로부터 보호하기 위해 합성수지피복층이 감싸진다.
이러한, 광섬유격자(212)의 양단에는 LD(laser diode)와 같은 광섬유격자(212)로 빛을 비출 수 있는 광원(214)이 각각 근접하여 위치한다.
이때, 광섬유격자(212)의 코어(216)의 굴절률이 클래딩(218)의 굴절률보다 높게 돼 있어 여기에 레이저와 같은 빛을 비추면 광섬유격자(212)의 코어(216)와 클래딩(218)의 경계면에서 반사만 일으키고 굴절이 일어나지 않아 빛이 방출되지 않고 광섬유격자(212)의 끝부분까지 도달하게 된다.
한편, 도 4b에 도시한 바와 같이 광섬유격자(212)의 코어(216) 내부에는 미세한 간격을 갖는 다수개의 격자가 이루는 격자부(220)가 형성되는데, 이러한 격자부(220)는 광섬유격자(212)를 따라 입사하는 빛(T1) 중 특정한 파장의 빛(T4)은 반사시키고 나머지 빛(T3)은 투과시키는 필터(filter) 역할을 하게 된다.
즉, 광섬유격자(212) 내부를 따라 진행하는 빛(T1, T2, T3, T4)은 굴절율 변화의 경계면에서 복합적인 반사와 투과과정을 반복하게 된다. 그에 따라 일정한 파장의 빛(T4)은 격자부(220)에 의해 반사되고, 조건을 만족하지 않는 다른 파장의 빛(T3)은 격자부(220)에 영향을 받지 않고 투과되는 것이다.
따라서, 이러한 광섬유격자(212)의 특성을 이용하여 빛(T1, T2, T3, T4)의 출사방향을 조절할 수 있는데, 광섬유격자(212)는 격자의 주기 및 유효굴절율에 따라 기설정된 파장의 빛(T3, T4) 만을 반사 및 투과시키거나 특정방향으로 빛(T2)을 출사시키게 된다.
상술한 격자의 주기 및 유효굴절율과 반사 및 투과, 출사되는 빛(T1, T2, T3, T4)의 상관관계는 아래 식(1)과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112007084013197-pat00002
...............식(1)
(m = 정수, Λ = 격자 주기, λ0 = 파장, neff = 유효굴절율)
여기서, 식(1)과 도 5를 함께 참조하면, 광섬유격자(212)에서 반사 및 투과 그리고 광섬유격자(212)의 길이방향에 수직하게 출사되는 빛(T1, T2, T3, T4)은 상술한 유효굴절율과, 격자(220a) 간격(이하, 격자 주기라 함)에 따라 변화될 수 있음을 알 수 있다.
즉, 광섬유격자(212)는 내부의 격자부(220)를 통해 다파장 빛(T1, T2, T3, T4)을 서로 다른 중심 파장을 갖는 빛(T1, T2, T3, T4)으로 분할하는 것이다.
이때, 본 발명에서는 m의 값을 2로 고정하는 것을 특징으로 하는데, 여기서 m의 값은 빛(T1, T2, T3, T4)이 진행하는 방향을 가리키는 것으로, 광섬유격자(212) 길이방향을 따라 진행되는 제 1 방향(T1, T3)과, 광섬유격자(212) 길이방향에 수직한 방향인 제 2 방향(T2)을 의미한다.
따라서, 광섬유격자(212)의 코어(216) 내부로 입사되는 빛(T1, T2, T3, T4) 중 분할된 다수의 파장의 빛(T4)은 격자(220a)에 의해 반사되어 오던 방향으로 되돌아 나가게 되거나, 일부 빛(T2)은 격자부(220)에 의해 난반사되어 광섬유격자(212)의 길이방향에 수직한 방향으로 새어나오게 되고, 또한 나머지 빛(T3) 들은 격자부(220)를 투과하여 계속 진행하게 된다.
본 발명에서는 이렇듯 광섬유격자(212) 길이방향에 수직한 방향으로 출사되는 빛(T2)을 통해 유연한 특성을 갖는 액정패널(도 2의 110)에 빛을 공급하게 되는 것이다.
즉, 광섬유격자(212)의 길이방향에 수직한 방향으로 출사되는 빛(T2)은 광섬유격자(212)의 상부에 위치하는 다수의 광학시트(도 2의 126)로 입사되어, 다수의 광학시트(도 2의 126)를 거치는 동안 균일한 면광원으로 가공되어 액정패널(도 2의 110)로 공급된다.
이때, 광섬유격자(212)의 길이방향에 수직한 방향으로 출사되는 빛(T2) 중 일부 빛이 반사시트(도 2의 122)를 향해 새어나올 수 있는데, 이러한 빛은 반사시트(도 2의 122)에 의해 반사되어 다수의 광학시트(도 2의 126)로 재공급되고, 이의 빛 역시 균일한 면광원으로 가공되어 액정패널(도 2의 110)에 공급된다.
한편, 광섬유격자(212) 내의 격자부(220)는 광섬유격자(212)의 길이방향을 따라 일정간격을 두고 주기적으로 형성되어 있는데, 제 1 격자부를 투과하여 계속 진행하는 빛(T3)은 제 2 격자부에 의해 다시 반사되거나 광섬유격자(212)의 길이방향에 수직한 방향으로 출사하거나, 제 2 격자부를 투과하여 계속 진행하게 된다.
이러한, 과정이 광섬유격자(212)의 끝부분까지 계속적으로 반복하여 발생하게 된다.
이때, 서로 이웃한 격자부(220) 사이의 빛의 광량이 높아지게 된다. 즉, 일예로 제 2 격자부에 의해 반사된 빛(T4)이 제 1 격자부를 투과한 빛(T3)과 더해져 제 1 격자부와 제 2 격자부 사이의 빛(T3, T4)의 광량이 커지게 되는 빛의 증폭효과를 갖게 된다.
따라서, 저소비전력만으로도 고휘도를 구현할 수 있게 된다.
또한, 광섬유격자(212)의 파장에 따라 빛(T1, T2, T3, T4)을 분할 할 수 있는 특성을 이용하여, 광섬유격자(212)를 통해 적, 녹, 청의 색의 삼원색의 빛을 출사할 수 있음을 알 수 있다.
즉, 위의 식(1)을 참조하면 격자부(220)를 각각 적, 녹, 청색의 파장에 따라 격자(220a)의 간격을 조절함으로써, 각각의 적, 녹, 청의 색이 광섬유격자(212)로부터 출사되도록 하는 것이다.
따라서, 광섬유격자(212)를 필드 시퀸셜 컬러(field sequential color) 구동방식에 적용할 수 있다.
즉, 적, 녹, 청의 컬러필터(도 3의 134a, 134b, 134c)를 사용하지 않고 광섬유격자(212)로부터 적, 녹, 청의 3원색의 광원을 순차적으로 출사되도록 구동시켜 사람의 눈에 의한 잔상효과를 이용하여 컬러를 표시할 수 있는 것이다.
이로 인하여, 액정패널(도 2의 110) 제조공정 중 컬러필터기판(도 3의 131)의 컬러필터(도 3의 134a, 134b, 134c) 형성공정을 생략할 수 있어, 공정시간 단축 및 공정비용을 절감할 수 있다.
이러한, 광섬유격자(212)는 다발(多發)로 이루어져, 반사시트(122) 상에 일정간격 이격하여 나란하게 배열된다.
도 6은 반사시트 상에 배열된 광섬유격자의 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.
도시한 바와 같이, 측면발광을 위한 격자부(도 4의 220)가 일정 주기로 형성되어 있는 광섬유격자(212)는 유연한 특성을 갖는 반사시트(122) 상에 일정간격 이 격하여 나란하게 밀착 배열되어, 반사시트(122)의 반대방향인 상면으로 빛을 출사하게 된다.
광섬유격자(212)의 양단에는 광섬유격자(212) 내부로 빛을 입사시키는 LD(laser diode : 214)가 각각 근접하여 위치한다.
이때 도면으로 도시하지는 않았지만, 광섬유격자(212) 상부에는 유연한 특성을 갖는 다수의 광학시트(도 2의 126)가 위치하여, 유연한 특성을 갖는 백라이트 어셈블리(도 2의 160)가 완성된다. 즉, 본 발명에 따른 백라이트 어셈블리(도 2의 160)는 도면상으로 표시한 X방향, Y방향 어느 방향으로든 휨이 자유롭다.
이러한 백라이트 어셈블리(도 2의 160) 상부에 유연한 특성을 갖는 액정패널(도 2의 110)을 마련함으로써, 유연한 특성을 갖는 액정표시장치를 완성하게 된다.
이때, 다수의 광섬유격자(212)는 다수의 광학시트(도 2의 126)로 고르게 빛을 입사시키게 되고 다수의 광학시트(도 2의 126)를 거치는 과정에서 균일한 면광원으로 가공되어 액정패널(도 2의 110)로 입사되고, 이를 이용하여 액정패널(도 2의 110)은 비로소 고휘도의 화상을 표시하게 된다.
한편, 본 발명의 유연한 특성을 갖는 백라이트 어셈블리(도 2의 160)는 플렉서블 액정표시장치 외에도 박형화, 경량화, 저 소비전력화 등의 우수한 특성을 보유한 여러 가지 다양한 평판표시장치(Flat Panel Display device : FPD)에 사용가능 한데, 특히 최근 소개된 이른바 디지털 페이퍼 디스플레이(Digital Paper Display : DPD)에도 사용가능하다.
디지털 페이퍼 디스플레는 기존의 평판표시장치와 비교하여 생산단가가 훨씬 저렴하고 별도의 배경조명이 불필요하여 아주 적은 에너지로도 구동 가능하며, 선명하고 시야각이 넓으면서도 가장 중요하게는 해상력(resolution)과 콘트라스트(contrast) 변화 없이 종이처럼 반복적으로 구부릴 수 있는 특징을 나타내는 바, 현재 휴대용 컴퓨터나 전자신문 또는 스마트카드 등에 적용되고 있으며 머지않은 장래에 책, 신문, 잡지 등과 같은 전통적인 인쇄매체를 폭 넓게 대체할 차세대 표시장치이다.
본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
도 1은 일반적인 액정패널의 분해사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유연한 특성을 갖는 백라이트 어셈블리와 이의 상부에 위치하는 액정패널의 단면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정패널의 일부 분해사시도.
도 4a ~ 4b는 광섬유격자의 측면 발광원리를 개략적으로 도시한 도면.
도 5는 격자의 간격을 개략적으로 도시한 도면.
도 6은 반사시트 상에 배열된 광섬유격자의 모습을 개략적으로 도시한 도면.

Claims (12)

  1. 반사시트와;
    상기 반사시트 상에 안착되며, 내부에 빛의 방향을 조절할 수 있도록, 코어의 원주를 따라 형성된 격자를 포함하는 광섬유와;
    상기 광섬유 상부에 위치하는 다수의 광학시트
    를 포함하며, 상기 광섬유 내부로 입사되는 빛 중 제 1 파장을 갖는 빛은 상기 다수의 광학시트를 향해 상기 광섬유의 길이방향에 수직한 방향으로 출사되며, 상기 제 1 파장과 다른 제 2 파장을 갖는 빛은 상기 격자를 투과하여 상기 광섬유의 길이방향을 따라 진행하게 되며, 상기 제 1 및 제 2 파장과 다른 제 3 파장을 갖는 빛은 상기 격자에 의해 반사되는 것을 특징으로 하는 플렉서블 액정표시장치용 백라이트 어셈블리.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광섬유의 양단에 상기 광섬유 내부로 빛을 비출 수 있는 광원이 각각 위치하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 액정표시장치용 백라이트 어셈블리.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 광섬유는 중앙의 상기 코어(core) 부분과 이를 둘러싼 클래딩(cladding)으로 이루어진 이중원기둥 모양인 것을 특징으로 하는 플렉서블 액정표시장치용 백라이트 어셈블리.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 코어 내부에 상기 격자가 미세한 간격으로 다수개 구비되어 격자부를 이루며, 상기 격자부는 상기 광섬유의 길이방향을 따라 일정간격 이격하여 구성되는 것을 특징으로 하는 플렉서블 액정표시장치용 백라이트 어셈블리.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 다수개의 격자는
    Figure 112014017950810-pat00003
    (m = 정수, Λ = 격자 주기, λ0 = 파장, neff = 유효굴절율)의 식을 통해 격자주기(Λ)인 상기 다수개의 격자 간의 간격이 조절되는 것을 특징으로 하는 플렉서블 액정표시장치용 백라이트 어셈블리.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 m은 2인 것을 특징으로 하는 플렉서블 액정표시장치용 백라이트 어셈블리.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 광섬유는 상기 반사시트 상에 나란히 밀착 배치하는 다발로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플렉서블 액정표시장치용 백라이트 어셈블리.
  8. 청구항 8은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 1 항에 있어서,
    상기 반사시트는 아크릴(acrylic), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리에스테르(polyester) 중 선택된 고분자 물질로 형성된 것을 특징으로 하는 플렉서블 액정표시장치용 백라이트 어셈블리.
  9. 청구항 9은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 광학시트는 아크릴(acrylic), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리에스테르(polyester) 중 각각 선택된 물질로 형성된 확산시트와 집광시트인 것을 특징으로 하는 플렉서블 액정표시장치용 백라이트 어셈블리.
  10. 플라스틱의 제 1 및 제 2 기판으로 이루어진 액정패널과;
    상기 액정패널의 하부에 위치하며, 내부에 빛의 방향을 조절할 수 있도록 코어의 원주를 따라 형성된 격자를 포함하는 광섬유를 광원으로 사용하는 백라이트 어셈블리
    를 포함하며, 상기 광섬유 내부로 입사되는 빛 중 제 1 파장을 갖는 빛은 상기 액정패널을 향해 상기 광섬유의 길이방향에 수직한 방향으로 출사되며, 제 2 파장을 갖는 빛은 상기 격자를 투과하여 상기 광섬유의 길이방향을 따라 진행하게 되며, 제 3 파장을 갖는 빛은 상기 격자에 의해 반사되는 것을 특징으로 하는 플렉서블 액정표시장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 백라이트 어셈블리는 상기 광섬유 하부에 위치하는 반사시트와, 상기 광섬유의 상부에 위치하는 다수의 광학시트를 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 액정표시장치.
  12. 제 3 항에 있어서,
    상기 코어는 상기 광섬유의 양단으로부터 상기 클래딩의 외부로 돌출되어, 상기 광원과 근접하여 위치하는 플렉서블 액정표시장치용 백라이트 어셈블리.
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