KR20000072926A - 광도파로를 이용한 평판 디스플레이용 광입사장치 - Google Patents

Abstract

광도파로를 이용한 평판 디스플레이용 광입사 장치가 제공된다. 본 발명에 의한 광도파로를 이용한 평판 디스플레이용 광입사 장치는, 광도파로 배열의 소정 위치 상에 배치되어 입사되는 광을 상기 광도파로 배열의 각 광도파로에 입사시키기 위한 광입사부와, 광원에서 발생된 광을 상기 광입사부로 유도하기 위한 광섬유들을 구비한 광유도부 및 상기 광유도부를 고정시키기 위한 지지부를 포함하여, 광도파로의 간격이 좁고 광도파로의 개수가 많은 경우에도 효과적으로 광을 광도파로에 입사시킬 수 있는 이점이 있다.

Description

광도파로를 이용한 평판 디스플레이용 광입사 장치{Light incident apparatus for flat panel display using optical waveguides}

본 발명은 광도파로를 이용한 평판 디스플레이에 관한 것으로, 특히 광도파로에 광을 입사시키기 위한 광입사 장치에 관한 것이다.

광도파로를 이용한 평판 디스플레이는 광도파로를 통해 광을 입사시키고 광도파로의 표면에 액정과 같은 전기광학 물질을 형성한 후 소정 위치에 형성되어 있는 전극에 전압을 인가하여 액정에 전기장을 인가함으로써 액정의 굴절율을 변화시켜 광도파로로 진행하는 광을 외부로 출력하는 평판 디스플레이이다.

도 1에 일반적인 광도파로를 이용한 평판 디스플레이 패널을 도시하였다. 도 1에 도시된 광도파로를 이용한 평판 디스플레이 패널은, 광원(미도시)에서 출력된 광이 입사되어 전파되는 광도파로(13)와, 광도파로(13) 하부에 위치하며 광도파로(13)를 따라 전파되는 광을 전반사시키기 위하여 굴절률이 낮은 물질로 된 클래딩(14)과, 클래딩(14) 하부에 위치하여 광을 흡수하는 광흡수층(15)과, 광흡수층(15) 하부에 위치하여 소정의 전압이 인가되는 제1전극(16)과, 광도파로(13) 상부에 위치하여 전기장에 따라 굴절률이 변하는 전기광학 물질층(12)과, 광을 산란시키기 위한 산란층(11) 및 접지되며 투명재질로 되어 있는 제2전극(10)을 구비하고 있다.

상기와 같이 구성된 종래의 광도파로를 이용한 평판 디스플레이 패널에서는, 제1전극(16)과 제2전극(10)에 전압이 인가되면 전기광학 물질층(12)의 굴절률이 증가하여 광도파로(13)를 따라 전파되는 광이 광도파로(13) 밖으로 빠져나오고, 광도파로(13) 밖으로 빠져나온 광이 산란층(11)에 부딪혀 산란됨으로써 관찰자가 광을 인지할 수 있게 된다. 이 때 밖으로 빠져나오는 광의 세기는 광도파로(13)에 들어올 때 적절한 밝기로 조절이 된다. 광원으로서 레이저나 발광다이오드를 사용하는 경우에는 광원의 밝기를 전류제어에 의해 조절할 수 있으며, 일반 고정 밝기의 광원을 이용하는 경우에는 광원과 광도파로(13) 사이에 광의 밝기를 제어하는 제어장치를 둔다. 상기한 밝기 제어장치의 예로는 음파광학재료를 이용하거나, 컬효과와 포켈스 효과등을 이용하는 것이 있을 수 있고, 혹은 액정 재료를 이용할 수도 있다. 이렇게 조절된 광은 가능한 한 손실없이 광도파로(13)에 입사되어야 한다.

한편, 광도파로를 이용한 평판 디스플레이에 있어서 광원에서 발생된 광을 광도파로에 입사시키기 위한 종래의 광입사 장치가 도 2 내지 도 4에 도시되어 있다. 도 2에 도시된 광입사 장치는 광도파로(22) 상에 격자(20)를 형성하여 외부 광원에서 발생된 광을 격자(20)를 통하여 기판(24) 상의 광도파로(22)에 입사시킨다. 도 3에 도시된 광입사 장치는 광도파로(32) 상에 프리즘(30)을 배치하고 외부 광원에서 발생된 광을 프리즘(30)을 통하여 기판(34) 상의 광도파로(32)에 입사시킨다. 또한, 도 4에 도시된 광입사 장치는 외부 광원에서 발생된 광을 마이크로 렌즈(40)를 통하여 기판(44) 상의 광도파로(42)에 입사시킨다.

하지만, 상기한 종래의 광입사 장치들은 격자 또는 프리즘과 같은 광입사부 와 광원 사이에 렌즈를 사용하여 광원에서 발생된 광을 광입사부의 입사면에 입사시켜야 하기 때문에, 광도파로의 간격이 좁고 광도파로의 개수가 많은 경우 협소한 공간 때문에 실제로 적용하기에는 어려운 문제점이 있다.

본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는, 광도파로에 광을 효율적으로 입사시킬 수 있는 광도파로를 이용한 평판 디스플레이용 광입사 장치를 제공하는 것이다.

도 1은 일반적인 광도파로를 이용한 평판 디스플레이 패널을 도시한 도면이다.

도 2 내지 도 4는 종래의 광도파로를 이용한 평판 디스플레이용 광입사 장치를 도시한 도면이다.

도 5는 본 발명의 제1실시예에 의한 광도파로를 이용한 평판 디스플레이용 광입사 장치를 도시한 도면이다.

도 6은 본 발명의 제2실시예에 의한 광도파로를 이용한 평판 디스플레이용 광입사 장치를 도시한 도면이다..

도 7은 본 발명의 제3실시예에 의한 광도파로를 이용한 평판 디스플레이용 광입사 장치를 도시한 도면이다.

도 8은 지지부의 다른 예를 도시한 도면이다.

도 9는 광섬유 다발의 배치예를 도시한 도면이다.

도 10은 덮개가 구비된 지지부를 도시한 도면이다.

도 11은 V자형 홈이 구비된 지지부를 도시한 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

50...광섬유, 52...프리즘,

54...지지부, 56...광도파로,

58...기판.

상기 과제를 이루기 위하여 본 발명에 의한 광도파로를 이용한 평판 디스플레이용 광입사 장치는, 광도파로 배열의 소정 위치 상에 배치되어 입사되는 광을 상기 광도파로 배열의 각 광도파로에 입사시키기 위한 광입사부; 광원에서 발생된 광을 상기 광입사부로 유도하기 위한 광섬유들을 구비한 광 유도부; 및 상기 광유도부를 고정시키기 위한 지지부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 광입사부는 상기 광도파로 배열의 각 광도파로 상에 배치되는 복수의 프리즘을 구비하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 광유도부의 상기 광섬유는 각각 광학용 접착제에 의해 상기 프리즘에 부착되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 지지부의 표면에는 상기 광유도부의 상기 광섬유들이 삽입될 수 있는 광섬유 유도용 홈들이 형성되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 광섬유 유도용 홈의 단면은 사각형인 것이 바람직하다.

또한, 상기 광섬유 유도용 홈의 단면은 V자 형인 것이 바람직하다.

또한, 상기 지지부의 소정 부위를 완만한 곡면으로 형성하여 상기 광도파로 배열기판의 배면까지 형성시켜 상기 광섬유가 상기 지지부의 홈을 따라 배치되어 상기 광섬유의 입사면이 상기 광섬유 배열기판의 배면에 위치하도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 곡면의 곡률은 상기 광섬유를 따라 진행하는 광이 내부 전반사가 되어 손실이 최소가 되도록 결정되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 지지부는, 상기 광섬유와 상기 프리즘의 입사면이 수직이 되도록 경사면을 구비하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 지지부는, 상기 광섬유들이 삽입된 상태에서 상기 광섬유들을 덮을 수 있는 덮개를 더 구비하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 지지부는, 상기 광섬유들이 삽입될 수 있는 홈들이 구비된 덮개를 더 구비하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 광유도부는, 상기 각 광도파로에 R, G, B의 삼원색 광을 입사시키기 위한 3개의 광섬유 다발을 복수개 구비하고, 상기 광섬유 다발은 상기 프리즘에 각각 부착되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 광섬유 다발은 일자형으로 배치되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 광섬유 다발은 삼각형 모양으로 배치되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 지지부와 상기 프리즘을 확실히 고정시키기 위하여 상기 지지부와 상기 프리즘 주변을 굴절율이 낮은 접착물질로 둘러싸서 고정시키는 것이 바람직하다.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 의한 광도파로를 이용한 평판 디스플레이용 광입사 장치에 대해 상세히 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 의한 광도파로를 이용한 평판 디스플레이용 광입사 장치의 단면도이다. 도 5에 도시된 본 발명의 실시예에 의한 광도파로를 이용한 평판 디스플레이용 광입사 장치는, 기판(58)상에 배치된 광도파로 배열의 각 광도파로(56)의 소정 위치 상에 배치되어 입사되는 광을 광도파로 배열의 각 광도파로(56)에 입사시키기 위한 복수의 프리즘(52)과, 외부 광원에서 발생된 광을 프리즘(52)으로 유도하기 위한 복수의 광섬유(50) 및 광섬유(50)를 고정시키기 위한 지지부(54)를 구비하고 있다.

상기에서, 광섬유(50)는 광학용 접착제(미도시)에 의해 프리즘(52)에 부착되고, 지지부(54)는 광섬유(50)와 프리즘(52)의 입사면이 수직이 되도록 경사지게 형성되어 있다. 한편, 지지부(54)와 프리즘(52)을 확실히 고정시키기 위하여 도면에는 도시되지 않았지만, 지지부(54)와 프리즘(52) 주변을 굴절율이 낮은 접착물질로 둘러싸서 고정시키는 것이 바람직하다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 의한 광도파로를 이용한 평판 디스플레이용 광입사 장치에서는, 외부 광원에서 발생된 광을 광섬유(50)를 이용하여 광입사부인 프리즘(52)으로 유도하여 프리즘(52)을 통하여 광도파로(56)에 광을 입사시킨다. 따라서, 종래의 광입사 장치에서와 같이 렌즈를 사용하지 않아도 되므로 광도파로의 간격이 좁고 광도파로의 개수가 많은 경우에도 효과적으로 광을 광도파로에 입사시킬 수 있다.

한편, 지지부(54)는 광이 입사될 프리즘(52)의 입사면에 광섬유(50)가 수직으로 부착될 수 있도록 경사지게 형성되어 접착제로 부착되어 있으며, 도 6에 도시된 본 발명의 제2실시예와 같이 지지부(60)를 광섬유(50)의 부착면에서 광섬유(50)와 접촉이 되지 않도록 층이 지게 형성하거나, 도 7에 도시된 본 발명의 제3실시예와 같이 지지부(62)를 프리즘(52)과 이격되도록 형성할 수도 있다.

도 8은 지지부의 다른 예를 도시한 도면으로서, 광도파로(56)에 정확히 광을 입사시키고 광섬유(50)의 용이한 배열을 위하여, 지지부(66)에 광섬유 유도용 홈(64)을 광도파로 배열에 맞추어 형성시켜 광섬유(50)가 광섬유 유도용 홈(64)에 삽입될 수 있도록 한 것이다. 도 8에는 하나의 사각형 광섬유 유도용 홈(64)만을 도시하였지만 실제로는 긴 지지부를 따라 광도파로 배열의 광도파로 수만큼 반복적으로 홈이 형성된다. 상기한 광섬유 유도용 홈을 구비한 지지부는 도 5 내지 도 7에 도시된 지지부에 적용될 수 있으며 기타 다른 형상의 지지부에도 적용될 수 있다. 또한, 광섬유(50)들이 삽입될 수 있는 홈들을 덮개에 형성시킬 수도 있다.

한편, 프리즘(52)에 광섬유(50)를 부착할 때 하나의 광도파로에 하나의 광섬유가 연결될 수도 있고, 하나의 광도파로에 R, G, B 각각 3개의 광섬유가 프리즘(52)에 부착될 수도 있다. 하나의 광도파로에 R, G, B 각각 3개의 광섬유가 프리즘(52)에 부착되는 경우에는, 외부에서 합당한 색을 내기 위해 밝기가 조절되어 들어온 광은 하나의 광도파로에서 합해져셔 진행한다. 이 때, 광섬유 다발은 도 9(a)와 같이 일자형으로 배치될 수도 있고, 도 9(b)와 같이 삼각형으로 배치될 수도 있다.

상기와 같이 프리즘(52)에 광섬유(50)의 부착이 완료되면, 지지부(66)의 홈(64)에 광학접착제를 발라 광섬유(50)가 외부 힘에 의해 잘 떨어지지 않도록 강도를 유지할 수 있으며, 도 10에 도시된 바와 같이 지지부(66) 위에 접착제로 덮개(68)를 씌워 강도를 유지할 수도 있다. 도 10에 도시되지는 않았지만 광섬유(50)는 광섬유 유도용 홈(64)을 통해 지나간다. 한편, 광섬유 유도용 홈(64)의 단면은 도 11과 같이 V자 형상을 가질 수도 있다.

또한, 평판 디스플레이와 같은 표시장치에 본 발명에 의한 광입사 장치를 적용하는 경우 전체 표시장치의 크기를 줄이기 위하여 외부광 유도용 광섬유(50)의 입사면을 표시장치의 배면으로 배치되도록 해야하는 데, 이러한 배치를 위해서 지지부의 모양을 곡률이 지도록 형성하여 상기 곡면이 형성된 광섬유 유도용 홈을 따라 광섬유가 표시장치의 배면으로 배치될 수 있도록 하면, 광섬유(50)를 표시장치의 배면으로 배치하여 전체 사이즈를 줄일 수 있다. 이 때 상기 곡면의 곡률은 광섬유(50)를 따라 진행하는 광이 내부 전반사가 되어 손실이 최소가 되도록 결정되는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의한 광도파로를 이용한 평판 디스플레이용 광입사 장치는, 광도파로의 간격이 좁고 광도파로의 개수가 많은 경우에도 효과적으로 광을 광도파로에 입사시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims (15)

1. 광도파로 배열의 소정 위치 상에 배치되어 입사되는 광을 상기 광도파로 배열의 각 광도파로에 입사시키기 위한 광입사부;

   광원에서 발생된 광을 상기 광입사부로 유도하기 위한 광섬유들을 구비한 광유도부; 및

   상기 광유도부를 고정시키기 위한 지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광도파로를 이용한 평판 디스플레이용 광입사 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 광입사부는 상기 광도파로 배열의 각 광도파로 상에 배치되는 복수의 프리즘을 포함하는 것을 특징으로 하는 광도파로를 이용한 평판 디스플레이용 광입사 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 광유도부의 상기 광섬유는 각각 광학용 접착제에 의해 상기 프리즘에 부착되는 것을 특징으로 하는 광도파로를 이용한 평판 디스플레이용 광입사 장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 지지부의 표면에는 상기 광유도부의 상기 광섬유들이 삽입될 수 있는 광섬유 유도용 홈들이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광도파로를 이용한 평판 디스플레이용 광입사 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 광섬유 유도용 홈의 단면은 사각형인 것을 특징으로 하는 광도파로를 이용한 평판 디스플레이용 광입사 장치.
6. 제4항에 있어서, 상기 광섬유 유도용 홈의 단면은 V자 형인 것을 특징으로 하는 광도파로를 이용한 평판 디스플레이용 광입사 장치.
7. 제4항에 있어서, 상기 지지부의 소정 부위를 완만한 곡면으로 형성하여 상기 광도파로 배열기판의 배면까지 형성시켜 상기 광섬유가 상기 지지부의 홈을 따라 배치되어 상기 광섬유의 입사면이 상기 광섬유 배열기판의 배면에 위치하도록 하는 것을 특징으로 하는 광도파로를 이용한 평판 디스플레이용 광입사 장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 곡면의 곡률은 상기 광섬유를 따라 진행하는 광이 내부 전반사가 되어 손실이 최소가 되도록 결정되는 것을 특징으로 하는 광도파로를 이용한 평판 디스플레이용 광입사 장치.
9. 제2항에 있어서, 상기 지지부는, 상기 광섬유와 상기 프리즘의 입사면이 수직이 되도록 경사면을 구비하는 것을 특징으로 하는 광도파로를 이용한 평판 디스플레이용 광입사 장치.
10. 제2항에 있어서, 상기 지지부는, 상기 광섬유들이 삽입된 상태에서 상기 광섬유들을 덮을 수 있는 덮개를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광도파로를 이용한 평판 디스플레이용 광입사 장치.
11. 제2항에 있어서, 상기 지지부는, 상기 광섬유들이 삽입될 수 있는 홈들이 구비된 덮개를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광도파로를 이용한 평판 디스플레이용 광입사 장치.
12. 제2항에 있어서, 상기 광유도부는, 상기 각 광도파로에 R, G, B의 삼원색 광을 입사시키기 위한 3개의 광섬유 다발을 복수개 구비하고, 상기 광섬유 다발은 상기 프리즘에 각각 부착되는 것을 특징으로 하는 광도파로를 이용한 평판 디스플레이용 광입사 장치.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 광섬유 다발은 일자형으로 배치되는 것을 특징으로 하는 광도파로를 이용한 평판 디스플레이용 광입사 장치.
14. 제12항에 있어서, 상기 광섬유 다발은 삼각형 모양으로 배치되는 것을 특징으로 하는 광도파로를 이용한 평판 디스플레이용 광입사 장치.
15. 제2항에 있어서, 상기 지지부와 상기 프리즘을 확실히 고정시키기 위하여 상기 지지부와 상기 프리즘 주변을 굴절율이 낮은 접착물질로 둘러싸서 고정시키는 것을 특징으로 하는 광도파로를 이용한 평판 디스플레이용 광입사 장치.