KR20020046953A

KR20020046953A - 표시 장치, 그 표시 방법 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20020046953A
Application number: KR1020010078096A
Authority: KR
Inventors: 후지에다이치로
Original assignee: 니시가키 코지; 닛뽄덴끼 가부시끼가이샤
Priority date: 2000-12-12
Filing date: 2001-12-11
Publication date: 2002-06-21
Also published as: CN1359022A; KR100464114B1; CN1359022B; JP2002182203A; US6816140B2; US20020140879A1

Abstract

본 발명의 목적은 광이 시계열적으로 발광 소자 각각으로부터 취출되기 때문에 전력 소비를 줄이는 것이 용이하지 않은 종래의 표시 장치에 비해 전력 소비를 줄일 수 있으며 외부로부터 침입하는 광 또는 도파관 내부의 광 손실에 의해 야기되는 표시 화상의 악화를 방지할 수 있는 표시 장치를 제공함에 있다. 본 발명의 표시 장치에 있어서, 발광 어레이는 발광 소자 각각을 제어한다. 도파관 어레이는 광 흡수층을 구비한 지지 기판상에 형성된 감광성 수지를 패턴화하여 구성된다. 광 취출부는 다수의 발광 소자의 미리 선택된 영역으로부터 동시에 광을 취출한다. 광 취출부는 관찰자에 대면하는 표면상에 반사 방지막을 갖는다. 광 취출부에서의 광 취출 효율은 도파관 어레이 내부에서의 광 손실에 대응하여 보정된다. 광 취출부는 외부 전계에 의해 굴절율이 변화되는 광학 재료를 사용한다.

Description

표시 장치, 그 표시 방법 및 그 제조 방법{DISPLAYING DEVICE AND DISPLAYING METHOD AND MANUFACTURING METHOD OF THE DEVICE}

본 발명은 PDA(personal digital assistants), 휴대 정보 단말, 개인용 컴퓨터(PC), TV 셋트 등의 기기에 사용되는 평면형 표시 장치, 그 표시 방법 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 특히 박형, 경량으로 제조 코스트가 낮은 특징을 갖는 도파관이 사용되는 표시 장치, 그 표시 방법 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

종래부터 PDA, 휴대 정보 단말, PC, TV 셋트, 비디오 게임 셋트 등의 기기의 표시 장치로서 액정 모니터(LCD)가 실용화 되어 왔다. 특히 개개의 화소에 제공된 박막 트랜지스터(TFT)를 이용하여 각각의 액정 셀을 구동하는 박막 트랜지스터(TFT)-LCD는 해상도가 높으며 응답 속도가 고속으로 화상이 표시될 수 있기 때문에 광범위하게 사용되어 왔다.

그러나, TFT를 제조하는 공정이 복잡하기 때문에 특히 표시 스크린이 대면적화 될수록 제조 코스트가 높아지게 된다. 또한, 스퍼터링 장치, CVD 장치, 노광 장치 등의 TFT 제조용 장치의 성능에 따라 제조 LCD의 스크린의 크기가 일정 범위내로 제한된다.

상기 문제점을 해결하기 위해 일본국 특허공개공보 제2000-29398호 공보에는 "도파관을 사용하는 평면형 패널 디스플레이"가 개시되어 있다. 상기 공보에서, 광원으로부터의 광은 영상 신호에 대응하여 감쇠된다. 상기 감쇠된 광은 규칙적으로 다수의 도파관 어레이에 입사된다. 영상 신호에 대응한 도파관의 특정한 장소로부터 광을 반복적으로 취출함으로써 화상이 표시된다.

이하, 도면을 참조하여 종래의 도파관을 이용한 표시 장치가 설명된다. 도 1은 일본국 특허공개공보 제2000-29398호 공보에 개시된 종래의 평면형 패널 디스플레이를 도시하는 블럭도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 영상 신호는 구동 유닛(130)에 입력되고, 제어 신호(C1)는 계조 제어 유닛(134)에 출력되고, 제어 신호(C2)는 구동 유닛(130)으로부터 표시 패널(132)에 출력된다. 광원(136)으로부터의 광은 제어 신호(C1)에 따라 감쇠되고 상기 감쇠된 광은 표시 패널(132)에 입력된다. 표시 패널(132)은 도파관과 상기 도파관으로부터 광을 취출하기 위한 광 취출수단으로 구성된다.

도 2는 도 1에 도시된 표시 패널(132)을 도시하는 단면도이다. 단면이 직사각형이고 클래드가 없는 광섬유(123)는 광섬유용 기판(124)상에 규칙적으로 배열된다. 전술한 바와 같이, 클래드가 없는 광섬유(123)는 보통의 광섬유와 달리 클래드가 없다. 상기 클래드가 없는 광섬유(123)의 상부면상에 액정층(122)이 형성된다. 상기 액정층(122)은 전압이 인가되면 그 굴절율이 변화된다.

액정층(122)의 상부내에는 클래드가 없는 단면이 원통형상인 광섬유(121)가 규칙적으로 배치된다. 투명 보호 패널(120)은 클래드가 없는 광섬유(121)의 상부면상에 형성된다. 광학 접착제(127)는 투명 보호 패널(120)과 클래드가 없는 광섬유(121) 사이에 배치된다. 또한, 제1 전극(125)은 투명 보호 패널(120)의 하부면상에 배치되고 제2 전극(126)은 광섬유용 기판(124)의 하부면상에 배치된다. 상기 제1의 전극(125) 및 제2의 전극(126)에는 전압이 각각 인가된다. 또한, 제2 전극(126)은 액정층(122)의 하부면 또는 클래드가 없는 광섬유(123)의 하부면상에 배치될 수 있다.

이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 종래의 도파관을 이용하는 평면형 패널 디스플레이의 동작을 설명한다.

광원(136)으로부터의 광은 제어 신호(C1)에 따라 계조 제어 유닛(134)에 의해 제어(감쇠)된다. 상기 감쇠된 광은 광섬유(123)에 입력된다. 제어 신호(C2)는 광이 입사될 위치를 결정한다. 제1 전극(125)과 제2 전극(126) 사이에 전위차가 없으면 상기 광은 클래드가 없는 광섬유(123)의 내측에서 전반사(total reflection)를 반복함으로써 전파된다.

제어 신호(C2)에 의해 선택된 특정한 제1 전극(125)과 제2 전극(126) 사이에 전위차가 주어지면 액정층(122)의 굴절율이 상승한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 전반사의 조건을 만족시키지 못하는 광은 특정한 클래드가 없는 광섬유(123)로부터 취출된다. 상기 취출된 광의 방향은 클래드가 없는 광섬유(121)의 계면에서 굴절되어 그 진로가 변경되어 광은 관찰자에게 도달한다(도시되지 않음). 전술한 동작은 표시 패널(132)면상의 모든 점에 대해 반복되어 화상이 표시 패널(132)상에 표시된다.

도 3은 도 1에 도시된 계조 제어 유닛(134)의 구성을 도시한 단면도이다. 도 3에 도시된 바와 같이 계조 제어 유닛(134)에 있어서, 단면이 직사각형이고 클래드가 없는 광섬유(144)는 광섬유용 기판(146)상에 배치되고 제3의 전극(140)과 제4의 전극(141)을 갖는 보호패널(142)이 상기 클래드가 없는 광섬유(144)의 상부면에 배치된다. 광섬유용 기판(146)의 일부에 광섬유용 기판(146)이 클래드가 없는 광섬유(144)와 접하는 위치에 액정층(148), 광 흡수층(150), 제5 전극(152)이 적층된다.

다음에, 도 1 내지 도 3을 참조하여 계조 제어 유닛(134)의 동작을 설명한다. 제3의 전극(140), 제4의 전극(141), 제5 전극(152)에 전압을 인가하지 않는 경우에 광원(136)으로부터 클래드가 없는 광섬유(144)에 입사된 광은 클래드가 없는 광섬유(144)의 내부에서 전반사를 반복하고 거의 감쇠하지 않고 표시 패널(132)에 입사된다. 예를 들면, 제4의 전극(141)과 제5 전극(152) 사이에 전위차가 주어지면 액정층(148)의 굴절율이 상승하고 클래드가 없는 광섬유(144)의 계면에서의 광의 전반사 조건이 깨지게 된다.

전반사 조건을 충족시키지 않는 광은 액정층(148)에 입사하고, 광 흡수층(150)에 의해 흡수된다. 이와 같이 계조 제어 유닛(134)에 의해 표시 패널(132)로 공급되는 광량을 외부에서 전압을 인가하는지의 여부에 의해 제어할 수 있다.

전술한 바와 같이, 종래의 도파관을 이용하는 종래의 평면형 패널 디스플레이는 광원(136)과, 계조 제어 유닛(134)과, 도파관과 광 취출 수단을 포함하는 표시 패널(132)과, 계조 제어 유닛(134) 및 표시 패널(132)에 제어 신호를 주는 구동 유닛(130)으로 구성된다. 여기서, 표시 패널(132)의 도파관의 내부를 전파하는 광을 취출하는 중요한 역할은 특정 재료에 의해 실행된다. 상기 특정 재료의 굴절율은 전압의 인가에 의해 변화되어야 한다. 전술한 바와 같이, 상기 도파관을 사용하는 종래의 평면형 패널 디스플레이에 있어서 액정은 이러한 재료로서 사용된다.

도파관 및 광 취출 수단을 구비한 종래의 다른 표시 장치가 또한 개시되어 있다. 일본국 특허공개공보 제(소) 59-148030호 공보에는 "광섬유 표시 장치"가 개시되어 있다. 상기 공보에서는, 클래드를 갖는 보통의 광섬유의 일부의 영역에 니트로글리세린의 피막을 사이에 두고 이 광섬유의 영역을 끼워 2개의 투명 전극을 대향시켜 배치하고 이들의 투명 전극에 전압을 인가하기 위한 리드선을 접속하는 구성이 개시되어 있다. 상기 공보에 있어서, 투명 전극에 전압을 인가하면 커 효과(Kerr effect)에 의해 클래드의 굴절율이 변화되고 이 부분으로부터 광이 취출된다.

일본국 특허공개공보 제(평)1-185692호 공보는 "평면형 표시 패널"을 개시하고 있다. 상기 공보에서, 도파관과 광 취출 수단을 겸용하는 구성으로서 예를 들면 비정질 실리콘(a-Si)과 질화 실리콘(a-SiN) 등의 2가지의 박막을 교대로 형성하여 구성한 초격자 구조를 코어로 하고 그것을 끼우는 2개의 투명 전극을 클래드로 하는 구성이 개시되어 있다. 투명 전극에 전압을 인가함에 의해 코어의 굴절율이 변화되기 때문에 코어를 전파하는 광이 취출된다.

그러나, 전술한 종래의 도파관을 이용한 표시 장치에는 공통적으로 이하의 문제점이 있다.

제1의 문제로서, 다수의 도파관의 개개에 관해 시계열적으로 외부로 광을 취출하는 구성으로서는 구동부의 동작 주파수가 높고 소비 전력의 감소가 곤란하다고 하는 문제점이 있다. 예를 들면 프레임 주파수 60Hz에서 해상도 VGA의 컬러 화상(화소의 갯수 640 ×480 ×3 = 921,600)를 표시하는 경우 개개의 광 취출에 요하는 시간은 최대로 1/(60 ×640 ×480 ×3)sec, 즉 18nsec이 된다. 구동 유닛에는 개개의 광 취출 수단의 전극에 18nsec에 대응하는 주파수 이상의 주파수로 전압을 인가하는 것이 요구된다. 구동 유닛 회로의 소비 전력은 동작 주파수에 비례하기 때문에 화소의 갯수에 비례하여 주파수가 증가하게 된다. 가령, 개개의 도파관에 관해 병행되어 광을 취출할 수 있으면 구동부의 동작 주파수는 대폭 완화되고, 예를 들면 전술한 VGA 화상을 60Hz에서 표시하는 예에 있어서는 최대로 전술한 1/680가 된다. 그러나 상술한 종래의 표시 장치에는 이것을 실현하기 위한 구체적인 구성을 개시하고 있지 않다.

제2의 문제로서, 외부에서 도파관에 입사한 광이 도파관 또는 광 취출부의 어느 계면에서 반사하면 원래의 영상 신호에 대응한 광에 중첩되어 표시 화상의 콘트라스트가 악화한다고 하는 문제가 있다.

제3의 문제로서, 도파관 내부의 자기 흡수에 의한 현저한 광 손실이 있는 경우 표시 화상에 완만한 계조 차가 나타난다. 이러한 계조 차를 해소하기 위한 방법에 관해 종래의 기술은 이를 해결하고자 하는 것을 개시하고 있지 않다.

제4의 문제로서, 도파관과 광 취출부에는 독립된 계조 제어 유닛이 필요하게 되기 때문에 제조 코스트가 높고 또한 신뢰성의 악화를 초래한다고 하는 문제가 있다. 도파관과 광 취출부에 계조 제어 기능을 갖게함으로써 제조 코스트를 낮추는것에 대해 종래의 기술은 아무런 개시를 하고 있지 않다.

제5의 문제로서, 예컨대, 미사용시에는 도파관과 광 취출부를 소형 용기에 수납할 수 있으면 휴대에 편리한 표시 장치를 실현할 수 있다. 이러한 관점에 관해 종래의 기술은 아무런 개시를 하고 있지 않다.

다음에, 전술한 종래의 표시 장치 개개의 특유한 문제가 상세하게 설명될 것이다. 일본국 특허공개공보 제2000-29398호 공보에 개시되어 있는 종래의 도파관을 이용한 평면형 패널 디스 플레이는 이하에 기술하는 제법상의 문제점과 구동상의 문제점이 있다.

제1의 문제로서, 그 제조상의 문제점이 설명된다. 다수의 광섬유를 규칙적으로 배열하는 것은 노동력이 많이 들어가고 또한 양호한 정밀도로 배열하는 것이 곤란하다는 점이다. 굴절 현상을 이용하여 방사 각도를 제어하기 위해서는 원통형상의 광섬유의 위치 맞춤이 중요하다. 이 점에 있어서, 광섬유의 지름에는 공차가 있어서 다수의 광섬유를 배열하는 경우에는 이 공차가 누적된다. 또한, 상기 종래 기술에서는 도파관으로서 기능하는 직사각형 단면의 광섬유는 광섬유용 기판에 형성한 오목부에 배열하게 하고 있다. 그러나 오목부에 배열하면 광섬유와 오목부와의 형상의 부정합 및 공차에 의해 양자간에 빈틈이 생기게 된다. 즉, 굴절율이 다른 재료가 도파관에 접하여 개재하게 되어 도파관의 본질적인 광학적 성질을 악화시킬 우려가 있다. 이와 같이 다수의 광섬유를 배열하는 공정에는 이상에서 기술한 제법상의 문제점이 있다.

제2의 문제로서, 디스플레이를 구동하는 문제점에 대해 설명한다. 액정층의굴절율을 변화시키기 위해서는 액정분자의 배향을 변화시키는 데 충분한 전압을 인가하여야 한다. 일본국 특허공개공보 제2000-29398호 공보에 개시되어 있는 구성에 있어서는 액정층에 전계를 형성하기 위해 광의 진로를 굴절에 의해 변화시키기 위해 삽입한 광섬유에도 직렬로 전압을 인가하여야 한다.

상기 공보의 도 2에 따르면, 상기 광섬유의 지름은 표시 장치의 화소의 전극 간격과 동일 레벨이다. 예를 들면, 200ppi(pixel per inch)의 해상도의 컬러 표시 장치의 경우에 있어서 이 간격은 약 30㎛이 된다. 한편, 보통의 LCD에서는 두께 2 내지 5㎛의 액정층의 배향을 변화시키는데 3 내지 10V의 바이어스 전압이 필요하다. 따라서 상기 공보에 있어서, 해상도 200ppi를 달성하기 위해서는 적어도 수 10V의 전압이 필요하게 되고 저전압 구동이 곤란하다. 즉, 해상도가 낮은 표시 장치에는 더욱 높은 전압이 필요하게 된다. 따라서 휴대 정보 단말이나 노트북 퍼스널 컴퓨터 등의 기기와 같이 저소비 전력이 중요하게 되는 용도에는 적합치 않다.

다음에, 일본국 특허공개공보 제(소) 59-148030호 공보에 개시되어 있는 구성에 있어서, 니트로글리세린의 피막, 투명 전극에의 리드선의 접속 등의 복잡한 공정이 필요하기 때문에 제조 코스트가 높고 대량생산이 곤란하다는 문제점이 있다.

또한, 일본국 특허공개공보 제(평)1-185692호 공보에 개시되어 있는 구성은 코어의 초격자 구조의 형성에 시간과 노력을 요하기 때문에 역시 제조 코스트가 높다고 하는 제법상의 문제점이 있다.

본 발명은 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 고 콘트라스트 또한 시인성이 좋고 저소비 전력으로 구동할 수 있는 표시 장치, 그 표시 방법 및 그 제조 방법을 제공함을 목적으로 한다.

보다 구체적으로는 5V 이하의 직류 전압으로 구동할 수 있는 표시 장치, 그 표시 방법 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 저코스트로 제조할 수 있는 표시 장치, 그 표시 방법 및 그 제조 방법을 제공함을 목적으로 한다.

또한, 표시 장치가 사용되지 않는 경우에는 세로로 긴 소형 용기에 수납하는 것이 가능한 표시 장치, 그 표시 방법 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 제1의 특징에 따르면, 표시 화상의 1열의 광을 다수의 발광 소자에 의해 방출하는 발광 어레이와, 상기 발광 어레이로부터 입사된 광을 표시 영역의 일단으로부터 타단까지 전파하는 도파관 어레이와, 상기 도파관 어레이내를 전파하고 있는 광을 임의의 선택 영역으로부터 취출하는 광 취출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치가 제공된다.

본 발명의 제2의 특징에 따르면, 제 1의 특징에 있어서, 상기 임의의 선택 영역은 적어도 2 이상의 화소를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치가 제공된다.

본 발명의 제3의 특징에 따르면, 제 1의 특징에 있어서, 상기 임의의 선택 영역은 상기 발광 어레이로부터 방출된 상기 1열의 상기 광의 전파 방향과 교차하는 임의의 1열인 것을 특징으로 하는 표시 장치가 제공된다.

본 발명의 제4의 특징에 따르면, 제 1의 특징에 있어서, 상기 도파관 어레이는 적어도 고굴절율 영역과 저굴절율 영역을 포함하고, 상기 고굴절율 영역은 상기 발광 어레이로부터 방출되고 있는 상기 광의 상기 1열을 구성하는 화소의 갯수에 대응하여 소정의 어레이 피치로 제공되고, 상기 발광 어레이로부터 방출된 상기 1열의 상기 광은 대응하는 상기 고굴절율 영역내를 전파하는 것을 특징으로 하는 표시 장치가 제공된다.

본 발명의 제5 특징에 따르면, 제 1의 특징에 있어서, 상기 도파관 어레이는 폴리머 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 표시 장치가 제공된다.

본 발명의 제6의 특징에 따르면, 제 1의 특징에 있어서, 상기 도파관 어레이는 지지 기판상에 외부로부터의 광을 흡수하는 광 흡수층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치가 제공된다.

본 발명의 제7의 특징에 따르면, 제 1의 특징에 있어서, 상기 도파관 어레이는 폴리머 재료로 이루어진 지지 기판과, 상기 지지 기판상에 형성되고 외부로부터의 광을 흡수하는 광 흡수층과, 상기 광 흡수층상에 형성된 저굴절율 영역과, 상기 저굴절율 영역상에 형성되며, 고굴절율 영역과 저굴절율 영역이 소정의 피치로 교대로 배치되는 층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치가 제공된다.

본 발명의 제8의 특징에 따르면, 제 1의 특징에 있어서, 상기 광 취출부는 외부로부터의 광이 반사되는 것을 방지하는 반사 방지층을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치가 제공된다.

본 발명의 제9의 특징에 따르면, 제 1의 특징에 있어서, 상기 광 취출부는 외부 전계에 의해 굴절율이 변화되는 광학 재료층과, 상기 광학 재료층의 영역을 선택함으로써 전계를 생성하는 다수의 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치가 제공된다.

본 발명의 제10의 특징에 따르면, 제 9의 특징에 있어서, 상기 다수의 전극은 상기 발광 어레이로부터 방출된 상기 1열의 상기 광의 전파 방향과 교차하는 임의의 1열을 구성하는 영역에서 전위차가 발생되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 표시 장치가 제공된다.

본 발명의 제11의 특징에 따르면, 제 9의 특징에 있어서, 상기 다수의 전극은 스트라이프 형상의 전극 쌍으로 구성되고, 상기 스트라이프 형상의 전극 중의 1개는 다수의 브랜치(branch)를 구비하는 것을 특징으로 하는 표시 장치가 제공된다.

본 발명의 제12의 특징에 따르면, 제 9의 특징에 있어서, 상기 다수의 전극에 의해 전위가 공급되는 상기 영역은 상기 광학 재료층의 굴절율을 상기 영역에서 변화시킴으로써 상기 발광 어레이로부터 방출된 광이 상기 광학 재료층으로부터 상기 도파관 어레이를 통해 외부에 취출되도록 하는 것을 특징으로 하는 표시 장치가 제공된다.

본 발명의 제13의 특징에 따르면, 제 9의 특징에 있어서, 상기 다수의 전극은 동일 평면상에 형성되는 것을 특징으로 하는 표시 장치가 제공된다.

본 발명의 제14의 특징에 따르면, 제 12의 특징에 있어서, 상기 광 취출부는상기 광학 재료층으로부터 취출된 상기 광을 산란시키는 광 산란층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치가 제공된다.

본 발명의 제15의 특징에 따르면, 제 9의 특징에 있어서, 상기 광 취출부는 외부로부터의 광이 반사되는 것을 방지하는 반사 방지층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치가 제공된다.

본 발명의 제16의 특징에 따르면, 제 1의 특징에 있어서, 상기 광 취출부는 상기 도파관 어레이내에서의 상기 광 손실에 대응하여 상기 광이 취출될 때의 광 취출 효율을 보정하는 것을 특징으로 하는 표시 장치가 제공된다.

본 발명의 제17의 특징에 따르면, 제 1의 특징에 있어서, 상기 도파관 어레이 및 상기 광 취출부는 감기(rolling up)와 인출(pulling out)이 반복될 수 있는 유연성 재료에 의해 형성되고 용기(container)에 수용될 수 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치가 제공된다.

본 발명의 제18의 특징에 따르면, 제 17의 특징에 있어서, 상기 도파관 어레이 및 광 취출 수단의 상기 용기내에서의 수용부와 상기 수용부로부터 노출된 부분인 인출부 사이의 경계를 검출하는 검출부를 더 포함하고, 상기 광 취출부는 상기 검출 결과에 따라 상기 노출 부분의 영역으로부터만 광을 취출하는 것을 특징으로 하는 표시 장치가 제공된다.

본 발명의 제19의 특징에 따르면, 제 1의 특징에 있어서, 상기 발광 어레이는 광을 방출하는 유기 전자 발광층을 포함하고, 상기 유기 전자 발광층 각각은 투명 전극과 불투명 전극 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 표시 장치가 제공된다.

본 발명의 제20의 특징에 따르면, 제 19의 특징에 있어서, 상기 발광 어레이는 투명 기판과, 상기 투명 기판상에 제공되어 외부로부터의 광을 차단하는 차광층과, 상기 투명 기판내에 포함되는 불순물 원소가 그 상부에 제공된 다른 층에 침입하는 것을 방지하는 배리어층과, 상기 배리어층상에 제공된 박막 트랜지스터(TFT)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치가 제공된다.

본 발명의 제21의 특징에 따르면, 제 19의 특징에 있어서, 상기 발광 어레이는 방출광의 1열을 구성하는 화소의 갯수에 대응하여 상기 다수의 유기 전자 발광층 및 상기 다수의 유기 전자 발광층을 구동하는 TFT를 제공하는 것을 특징으로 하는 표시 장치가 제공된다.

본 발명의 제22의 특징에 따르면, 제 19의 특징에 있어서, 상기 발광 어레이는 입력된 아날로그 화상 신호가 상기 1열을 구성하는 화소마다 축적되는 다수의 커패시터를 더 포함하고, 상기 1열의 상기 아날로그 화상 신호가 상기 다수의 커패시터에 축적되었을 때 상기 커패시터에 축적된 전압이 상기 TFT의 게이트 전극에 동시에 인가되고, 상기 유기 전자 발광층은 상기 1열의 광을 동시에 방출하는 것을 특징으로 하는 표시 장치가 제공된다.

본 발명의 제23의 특징에 따르면, 제 1의 특징에 있어서, 상기 발광 어레이는 R, G, B의 3색광을 상기 도파관 어레이에 입사하는 것을 특징으로 하는 표시 장치가 제공된다.

본 발명의 제24의 특징에 따르면, 제 1의 특징에 있어서, 상기 발광 어레이는 상기 도파관 어레이내에서의 상기 광 손실에 대응하여 보정된 화상 신호를 상기 도파관 어레이에 입력하는 것을 특징으로 하는 표시 장치가 제공된다.

본 발명의 제25의 특징에 따르면, 표시 장치에 있어서, 표시 화상의 1열의 광을 다수의 발광 소자에 의해 방출하는 발광 어레이와, 상기 발광 어레이로부터 입사된 광을 일단으로부터 타단까지 전파하는 상기 도파관 어레이와, 상기 도파관 어레이내를 전파하는 광을 상기 발광 어레이로부터 방출된 1열의 상기 광의 전파 방향과 교차하는 임의의 1열로부터 취출하는 광 취출부를 포함하고, 상기 광 취출부는 상기 도파관 어레이를 통해 전파하는 광의 일부가 외부로 누출되도록 하는 계조 제어 영역과, 상기 계조 제어 영역에서 제어된 광이 취출되는 표시 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치가 제공된다.

본 발명의 제26의 특징에 따르면, 제 25의 특징에 있어서, 상기 광 취출부는 외부로부터의 광이 반사되는 것을 방지하는 반사 방지층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치가 제공된다.

본 발명의 제27의 특징에 따르면, 제 25의 특징에 있어서, 상기 광 취출부는 외부로부터의 전계에 대응하여 굴절율이 변화되는 광학 재료층과, 상기 광학 재료층의 영역을 선택함으로써 전계를 생성하는 다수의 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치가 제공된다.

본 발명의 제28의 특징에 따르면, 제 27의 특징에 있어서, 상기 계조 제어 영역에 배치된 상기 다수의 전극은 입력된 디지털 화상 신호에 따른 면적(area)의 영역에서 전위차가 발생되도록 위치하는 것을 특징으로 하는 표시 장치가 제공된다.

본 발명의 제29의 특징에 따르면, 제 25의 특징에 있어서, 상기 계조 제어 영역으로부터 누출된 광을 흡수하는 광 흡수부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치가 제공된다.

본 발명의 제30의 특징에 따르면, 제 27의 특징에 있어서, 상기 표시 영역에 배치된 상기 다수의 전극은 상기 발광 어레이로부터 방출된 1열의 광의 전파 방향과 교차하는 임의의 1열을 구성하는 영역에서 전위차가 발생되도록 위치하는 것을 특징으로 하는 표시 장치가 제공된다.

본 발명의 제31의 특징에 따르면, 제 30의 특징에 있어서, 상기 다수의 전극은 스트라이프 형상의 전극 쌍으로 구성되고, 상기 스트라이프 형상의 전극 중의 1개는 다수의 브랜치(branch)를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치가 제공된다.

본 발명의 제32의 특징에 따르면, 제 27의 특징에 있어서, 상기 다수의 전극은 동일 평면상에 형성된 것을 특징으로 하는 표시 장치가 제공된다.

본 발명의 제33의 특징에 따르면, 제 27의 특징에 있어서, 상기 다수의 전극으로부터 전위가 공급되었던 상기 영역에서, 상기 광학 재료층의 굴절율이 변화되고, 상기 발광 어레이로부터 방출된 상기 광은 상기 광학 재료층으로부터 상기 도파관 어레이를 통해 외부로 취출되는 것을 특징으로 하는 표시 장치가 제공된다.

본 발명의 제34의 특징에 따르면, 제 27의 특징에 있어서, 상기 광 취출부는 상기 광학 재료층으로부터 취출된 상기 광을 산란시키는 광 산란층을 더 포함하는것을 특징으로 하는 표시 장치가 제공된다.

본 발명의 제35의 특징에 따르면, 제 27의 특징에 있어서, 상기 광 취출부는 외부로부터의 광이 반사되는 것을 방지하는 반사 방지층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치가 제공된다.

본 발명의 제36의 특징에 따르면, 제 25의 특징에 있어서, 상기 광 취출부는 상기 도파관 어레이내에서의 상기 광 손실에 대응하여 상기 광이 취출될 때의 광 취출 효율을 보정하는 것을 특징으로 하는 표시 장치가 제공된다.

본 발명의 제37의 특징에 따르면, 제 25의 특징에 있어서, 상기 발광 어레이는 광을 방출하는 유기 전자 발광층을 포함하고, 상기 유기 전자 발광층 각각은 투명 전극과 불투명 전극 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 표시 장치가 제공된다.

본 발명의 제38의 특징에 따르면, 제 37의 특징에 있어서, 상기 발광 어레이는 투명 기판과, 상기 투명 기판상에 제공되어 외부로부터의 광을 차단하는 차광층과, 상기 투명 기판내에 포함되는 불순물 원소가 그 상부에 제공된 다른 층으로 침입하는 것을 방지하는 배리어층과, 상기 배리어층상에 제공된 TFT를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치가 제공된다.

본 발명의 제39의 특징에 따르면, 제 37의 특징에 있어서, 상기 발광 어레이는 방출광의 1열을 구성하는 화소의 갯수에 대응하여 상기 다수의 유기 전자 발광층 및 상기 다수의 유기 전자 발광층을 구동하는 상기 TFT를 제공하고, 상기 TFT는 상기 1열의 시작으로부터 차례대로 구동되고, 상기 다수의 유기 전자 발광층은 상기 1열의 시작으로부터 차례대로 광을 방출하는 것을 특징으로 하는 표시 장치가 제공된다.

본 발명의 제40의 특징에 따르면, 제 25의 특징에 있어서, 상기 발광 어레이는 R, G, B의 3색광을 상기 도파관 어레이에 입사하는 것을 특징으로 하는 표시 장치가 제공된다.

본 발명의 제41의 특징에 따르면, 제 25의 특징에 있어서, 상기 발광 어레이는 상기 도파관 어레이내에서의 상기 광 손실에 대응하여 보정된 화상 신호를 상기 도파관 어레이에 입력하는 것을 특징으로 하는 표시 장치가 제공된다.

본 발명의 제42의 특징에 따르면, 제 25의 특징에 있어서, 상기 도파관 어레이는 적어도 고굴절율 영역과 저굴절율 영역을 포함하고, 상기 고굴절율 영역은 상기 발광 어레이로부터 방출되는 광의 1열을 구성하는 화소의 갯수에 대응하여 소정의 어레이 피치로 제공되고, 상기 발광 어레이로부터 방출된 1열의 광은 대응하는 상기 고굴절율 영역내에서 전파되는 것을 특징으로 하는 표시 장치가 제공된다.

본 발명의 제43의 특징에 따르면, 제 25의 특징에 있어서, 상기 도파관 어레이는 폴리머 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 표시 장치가 제공된다.

본 발명의 제44의 특징에 따르면, 제 25의 특징에 있어서, 상기 도파관 어레이는 지지 기판상에 외부로부터의 광을 흡수하는 광 흡수층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치가 제공된다.

본 발명의 제45의 특징에 따르면, 제 25의 특징에 있어서, 상기 도파관 어레이는 폴리머 재료로 형성된 지지 기판과, 상기 지지 기판상에 형성되어 외부로부터의 광을 흡수하는 광 흡수층과, 상기 광 흡수층상에 형성된 저굴절율 영역과, 상기 저굴절율 영역상에, 고굴절율 영역과 저굴절율 영역이 소정의 피치로 교대로 배치되는 층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치가 제공된다.

본 발명의 제46의 특징에 따르면, 제 25의 특징에 있어서, 상기 도파관 어레이에 의해 전파되는 광을 상기 도파관 어레이의 타단에서 반사하는 광 반사부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치가 제공된다.

본 발명의 제47의 특징에 따르면, 제 25의 특징에 있어서, 상기 도파관 어레이 및 상기 광 취출부는 감기와 인출이 반복될 수 있는 유연성 재료에 의해 형성되고 용기내에 수용될 수 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치가 제공된다.

본 발명의 제48의 특징에 따르면, 제 25의 특징에 있어서, 상기 용기로부터의 노출된 부분인 상기 인출부와 상기 도파관 어레이의 상기 용기의 수용부 사이의 경계를 검출하는 검출부를 더 포함하고, 상기 광 취출부는 상기 검출 결과에 따라 상기 노출 부분의 영역으로부터만 광을 취출하는 것을 특징으로 하는 표시 장치가 제공된다.

본 발명의 제49의 특징에 따르면, 표시 화상의 1열의 광을 다수의 발광 소자에 의해 방출하는 단계와, 방출광을 도파관 어레이를 통해 표시 영역의 일단으로부터 타단까지 전파하는 단계와, 상기 전파광을 임의의 선택 영역으로부터 취출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 방법이 제공된다.

본 발명의 제50의 특징에 따르면, 제 49의 특징에 있어서, 상기 임의의 선택 영역은 적어도 2 이상의 화소를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 방법이 제공된다.

본 발명의 제51의 특징에 따르면, 제 49의 특징에 있어서, 상기 임의의 선택 영역은 상기 방출광의 1열의 전파 방향과 교차하는 임의의 1열인 것을 특징으로 하는 표시 방법이 제공된다.

본 발명의 제52의 특징에 따르면, 제 49의 특징에 있어서, 상기 전파광 취출 단계는 광이 전파하는 상기 도파관 어레이의 외부 전계에 대응하여 굴절율이 변화되는 광학 재료층의 소정의 영역에서 전위차를 발생시키는 단계와, 상기 전위차를 발생시킴으로써 상기 광학 재료층의 굴절율을 변화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 방법이 제공된다.

본 발명의 제53의 특징에 따르면, 제 49의 특징에 있어서, 상기 전파광 취출 단계는, 상기 도파관 어레이내에서의 상기 광 손실에 대응하여 상기 광이 취출되는 때의 광 취출 효율을 보정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 방법이 제공된다.

본 발명의 제54의 특징에 따르면, 제 49의 특징에 있어서, 상기 도파관 어레이에서 전파되었던 광을 상기 표시 영역의 타단에서 반사하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 방법이 제공된다.

본 발명의 제55의 특징에 따르면, 제 49의 특징에 있어서, 상기 발광 단계는 입력된 아날로그 화상 신호를 상기 입력된 아날로그 화상 신호의 1열을 구성하는 화소마다 커패시터에 축적하는 단계와, 상기 아날로그 화상 신호의 상기 1열이 상기 커패시터에 축적된 때 상기 아날로그 화상 신호를 TFT의 게이트전극에 동시에인가하는 단계와, 상기 TFT의 소스-드레인 전극에 접속하는 상기 1열의 유기 전자 발광층을 동시에 발광시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 방법이 제공된다.

본 발명의 제56의 특징에 따르면, 제 49의 특징에 있어서, 상기 발광 단계에서, R, G, B의 3색광이 방출되는 것을 특징으로 하는 표시 방법이 제공된다.

본 발명의 제57의 특징에 따르면, 제 49의 특징에 있어서, 상기 발광 단계에서, 상기 도파관 어레이내에서의 상기 광 손실에 대응하여 보정된 화상 신호에 따른 광이 방출되는 것을 특징으로 하는 표시 방법이 제공된다.

본 발명의 제58의 특징에 따르면, 표시 화상의 1열의 광을 다수의 발광 소자에 의해 방출하는 단계와, 상기 방출광을 도파관 어레이의 일단으로부터 타단까지 전파하는 단계와, 상기 전파광의 일부를 계조 제어 영역에서 누출시키는 단계와, 상기 계조 제어 영역에서 제어된 광을 1열의 상기 광의 전파 방향과 교차하는 임의의 1열로부터 취출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 방법이 제공된다.

본 발명의 제59의 특징에 따르면, 제 58의 특징에 있어서, 상기 계조 제어 영역에서 누출된 광을 흡수하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 방법이 제공된다.

본 발명의 제60의 특징에 따르면, 제 58의 특징에 있어서, 상기 광 누출 단계 및 상기 상기 광 취출 단계는 광이 전파하는 상기 도파관 어레이의 외부 전계에 대응하여 굴절율이 변화되는 광학 재료층의 소정의 영역에서 전위차를 발생시키는단계와, 상기 전위차를 발생시킴으로써 상기 광학 재료층의 굴절율을 변화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 방법이 제공된다.

본 발명의 제61의 특징에 따르면, 제 58의 특징에 있어서, 상기 광 누출 단계 및 상기 광 취출 단계는 입력된 디지털 화상 신호에 따라 면적(area)의 영역에서 전위차를 발생시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 방법이 제공된다.

본 발명의 제62의 특징에 따르면, 제 58의 특징에 있어서, 상기 광 취출 단계는 상기 도파관 어레이내에서의 상기 광 손실에 대응하여 상기 광이 취출될 때의 광 취출 효율을 보정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 방법이 제공된다.

본 발명의 제63의 특징에 따르면, 제 58의 특징에 있어서, 상기 발광 단계는 방출광의 1열을 구성하는 화소에 대응하여 제공된 스위치 소자를 상기 1열의 일단으로부터 차례대로 구동하는 단계와, 상기 스위치 소자의 일단에 접속되는 유기 전자 발광층이 상기 일단으로부터 차례대로 발광되도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 방법이 제공된다.

본 발명의 제64의 특징에 따르면, 제 58항의 특징에 있어서, 상기 발광 단계에서, R, G, B의 3색광이 방출되는 것을 특징으로 하는 표시 방법이 제공된다.

본 발명의 제65의 특징에 따르면, 제 58의 특징에 있어서, 상기 발광 단계에서, 상기 도파관 어레이내에서의 상기 광 손실에 대응하여 보정된 화상 신호에 따른 광이 방출되는 것을 특징으로 하는 표시 방법이 제공된다.

본 발명의 제66의 특징에 따르면, 제 58의 특징에 있어서, 상기 도파관 어레이내에서 전파되었던 광을 상기 표시 영역의 타단에서 반사하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 방법이 제공된다.

본 발명의 제67의 특징에 따르면, 표시 화상의 1열의 광을 다수의 발광 소자에 의해 방출하는 발광부를 형성하는 단계와, 상기 발광부로부터 방출된 광을 표시 영역의 일단으로부터 타단까지 전파하는 도파관 어레이를 형성하는 단계와, 상기 전파광을 임의의 선택 영역으로부터 취출하는 광 취출부를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치 제조 방법이 제공된다.

본 발명의 제68의 특징에 따르면, 제 67의 특징에 있어서, 상기 도파관 어레이 형성 단계는 폴리머성 재료의 지지 기판의 전면상에 폴리머성 감광성 아크릴 수지를 스핀 도포법에 의해 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치 제조 방법이 제공된다.

본 발명의 제69의 특징에 따르면, 제 67의 특징에 있어서, 상기 도파관 어레이 형성 단계는 상기 지지 기판상에 도포된 상기 감광성 아크릴 수지를 노광 및 에칭함으로써 고굴절율 영역을 형성하는 단계와, 상기 고굴절율 영역이 상부에 형성되었던 상기 지지 기판상에 폴리머성 저굴절율 재료를 스핀 도포법에 의해 도포함으로써 저굴절율 영역을 형성하는 단계와, 상기 도포된 표면을 연마함으로써 상기 고굴절율 영역의 상부 표면을 노출시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치 제조 방법이 제공된다.

본 발명의 제70의 특징에 따르면, 제 67의 특징에 있어서, 상기 광 취출부형성 단계는 플라스틱성 투명 기판상에 폴리머성 광 산란 재료에 의해 광 산란층을 형성하는 단계와, 상기 광 산란층이 상부에 형성되었던 상기 투명 기판의 전면상에 투명 전극 재료를 스퍼터링법에 의해 도포하는 단계와, 상기 투명 전극 재료가 상부에 도포되었던 상기 투명 기판을 노광 및 에칭함으로써 다수의 전극을 형성하는 단계와, 상기 다수의 전극이 상부에 형성되었던 상기 지지 기판의 전면상에 폴리이미드를 스핀 도포법에 의해 도포하는 단계와, 상기 도포된 폴리이미드를 가열 및 러빙함으로써 배향층을 형성하는 단계와, 상기 배향층이 상부에 형성되었던 상기 지지 기판상에 액정층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치 제조 방법이 제공된다.

본 발명의 제71의 특징에 따르면, 제 67의 특징에 있어서, 상기 광 취출부 형성 단계는 외부 전계에 대응하여 굴절율이 변화되는 광학 재료를 상기 도파관 어레이상에 형성하는 단계와, 다수의 전극을 상기 광학 재료상에 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치 제조 방법이 제공된다.

본 발명의 제72의 특징에 따르면, 제 67의 특징에 있어서, 상기 발광부 형성 단계는 유리질 투명 기판상에 상기 발광 소자를 구동하는 TFT 구동 회로를 형성하는 단계와, 상기 TFT 구동 회로가 상부에 형성되었던 투명 기판상에 상기 발광 소자를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치 제조 방법이 제공된다.

본 발명의 제73의 특징에 따르면, 제 67의 특징에 있어서, 상기 발광 소자는 유기 전자 발광 소자인 것을 특징으로 하는 표시 장치 제조 방법이 제공된다.

본 발명의 제74의 특징에 따르면, 제 67의 특징에 있어서, 상기 발광부 형성 단계는 유리질 투명 기판상에 상기 발광 소자를 구동하는 TFT 구동 회로를 형성하는 단계와, 상기 TFT 구동 회로가 상부에 형성되었던 투명 기판의 표면이 투명 절연 재료를 사용함으로써 평탄화되도록 하는 평탄화층 형성 단계와, 상기 평탄화층의 일부에 콘택트 홀을 개구함으로써 상기 TFT 구동 회로와 상기 발광 소자를 접속하는 투명 전극을 형성하는 단계와, 상기 투명 전극상에 유기 전자 발광층을 형성하는 단계와, 상기 유기 전자 발광층상에 불투명 전극을 형성하는 단계와, 상기 투명 전극 전부를 피복하는 밀봉층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치 제조 방법이 제공된다.

도 1은 일본국 특허공개공보 제2000-29398호에 개시된 종래의 평면형 패널 디스플레이를 도시하는 블럭도.

도 2는 도 1에 도시된 표시 패널을 도시하는 단면도.

도 3은 도1에 도시된 계조 제어 유닛을 도시하는 단면도.

도 4는 본 발명의 제1의 실시예에 있어서의 표시 장치의 주된 구성을 도시하는 사시도.

도 5는 도 4의 Y-Z 단면으로 도파관 어레이 및 광 취출 수단을 도시하는 단면도.

도 6은 도 4의 X-Z 단면으로 도파관 어레이 및 광 취출 수단을 도시하는 단면도.

도 7은 본 발명의 표시 장치의 제1의 실시예에 있어서의 전극의 구성을 도시한 평면도.

도 8은 액정층의 액정 분자가 본 발명의 표시 장치의 제1의 실시예에 있어서의 투명 기판에 평행한 방향으로 배향되는 상태를 도시하는 단면도.

도 9는 액정층의 액정 분자가 본 발명의 표시 장치의 제1의 실시예에 있어서의 투명 기판에 수직인 방향으로 배향되는 상태를 도시하는 단면도.

도 10은 본 발명의 표시 장치의 제1의 실시예에 있어서의 발광 수단의 구성을 도시하는 단면도.

도 11은 본 발명의 표시 장치의 제1의 실시예에 있어서의 발광 수단의 회로도.

도 12는 본 발명의 표시 장치의 제1의 실시예에 있어서의 발광 수단의 타이밍 차트.

도 13은 본 발명의 표시 장치의 제2의 실시예에 있어서의 주된 구성을 도시하는 사시도.

도 14는 본 발명의 표시 장치의 제2의 실시예에 있어서의 발광 수단의 회로도.

도 15는 본 발명의 표시 장치의 제2의 실시예에 있어서의 발광 수단의 타이밍 차트.

도 16은 본 발명의 표시 장치의 제2의 실시예에 있어서의 광 취출 수단을 도시하는 평면도.

도 17은 본 발명의 표시 장치의 다른 실시예에 있어서 도파관 어레이 및 광 취출 수단이 박형의 유연성 재료에 의해 형성되는 구성을 도시하는 사시도.

도 18은 본 발명의 표시 장치의 다른 실시예에 있어서 도파관 어레이 및 광 취출 수단이 내부에서 감아 올려지는 소형 용기의 수용부에 검출 수단이 제공되는 구성을 도시하는 사시도.

도 19는 본 발명의 표시 장치에서 상이한 재료가 사용된 실시예의 구성을 도시하는 사시도.

도면을 참조하여 본 발명의 실시예가 상세하게 기술될 것이다. 도 4는 본 발명의 제1의 실시예에 있어서의 표시 장치의 주된 구성 요소를 도시한 사시도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 표시 장치는 발광 수단(어레이)(10)과 도파관 어레이(20)와 광 취출 수단(부)(30)과 광 반사 수단(부)(40)을 포함한다.

발광 수단(10)은 다수의 발광 소자(11)를 포함한다. 도파관 어레이(20)는 다수의 도파관(21)을 지지 기판(22)상에 배열하고 있다. 광 취출 수단(30)은 표면상에 다수의 전극(34)이 형성되는 투명 기판(33)과, 액정 밀봉 재료(32)와, 액정층(31)으로 구성된다. 액정층(31)은 투명 기판(33) 및 액정 밀봉 재료(32)에 의해 밀봉된다.

발광 소자(11)의 광축(12)은 도파관(21)의 단부에 광이 입사하도록 배치되어 있다. 여기서, 표시 장치가 컬러 표시 장치인 경우에 광축(12)으로부터 R, G, B의 3색광이 도파관(21)에 입사한다. 또한, 도파관(21)의 타단에 도달된 광은 광 반사 수단(40)에 의해 반사된다. 전극(34)은 투명 기판(33)의 액정층(31)에 접하는 표면상에 형성된다. 외부로 접속하기 위한 다수의 전극(34)의 2개의 단자(38)는 투명 기판(33)의 2개의 엣지부 제공되어 있다. 다수의 전극(34)은 2개의 단자(38)로부터 교대로 투명 기판(33)의 표면상에 배치된다. 인접하는 2개의 전극(34) 사이에 전위차가 주어지면 상기 2개의 전극(34) 사이의 영역의 액정층(31)으로부터 광이 방출된다.

다음에, 본 발명의 제1의 실시예의 표시 장치의 주요 구성 요소인 발광 수단(10), 도파관 어레이(20), 및 광 취출 수단(30)의 구성, 동작, 및 그 제조 방법이 설명된다.

먼저, 도파관 어레이(20)와 광 취출 수단(30)의 구성이 설명된다. 도 5는 도 4에 있어서의 도파 어레이(20) 및 광 취출 수단(30)의 구성을 Y-Z 단면에 따라 도시하는 단면도이다. 도 6은 도 4에 있어서의 도파관 어레이(20) 및 광 취출 수단(30)의 구성을 X-Z 단면에 따라 도시하는 단면도이다. 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 도파관(21)은 지지 기판(22)상에 광 흡수층(23)과, 저굴절율 재료로 이루어진 도파관 클래드(21b)를 차례대로 적층한다. 또한, 상기 적층된 도파관 클래드(21b)상에 단면이 직사각형 또는 정사각형의 도파관 코어(21a)와 도파관 클래드(21b)가 교대로 배치된다. 광 흡수층(23)이 형성된 이유는 주위의 광이 도파관(21)에 진입하고 상기 광이 외부로 누출함으로써 야기된 표시 화상의 콘트라스의 악화를 방지하기 위해서이다.

다음에, 광 취출 수단(30)에 있어서, 액정층(31)은 도파관(21)과 투명 기판(33) 사이에 위치한다. 투명 기판(33)의 표면상에는 광 산란층(36)이 형성된다. 상기 광 산란층(36)의 표면 상에는 제1 및 제2의 전극(34a, 34b)이 형성된다. 상기 광 산란층(36) 및 상기 제1 및 제2의 전극(34a, 34b)의 상부에는 배향층(35)이 형성된다. 다수의 전극(34)의 전위는 외부에서 독립적으로 제어될 수 있다. 배향층(35)은 전계가 주어지지 않는 경우에 액정 분자를 강제적으로 어느 방향으로 배향시킨다. 투명 기판(33)의 액정층(31)에 대향하지 않는 표면상에는 반사 방지층(37)이 형성된다. 상기 반사 방지층(37)은 광 취출 수단(30)에 반사하는 광에 의한 콘트라스트의 악화를 방지한다. 외부로부터 반사 방지층(37)으로의 입사광은 반사 방지층(37)을 투과하고 광 흡수층(23)에서 흡수된다.

도파관 어레이(20) 및 광 취출 수단(30)에서 제공된 재료의 종류 및 실제 크기 및 제조 방법이 설명된다. 여기서, 해상도 200ppi의 컬러 표시 장치에 있어서 도파관(21)의 도파관 코어(21a)의 어레이 피치는 화소 피치에 대응한 32㎛으로 한다. 도파관 코어(21a)의 단면적은 도파관 클래드(21b)의 단면적에 비해 약 6배로 설정되었다.

전술한 설명시에, 도 4에 도시된 바와 같이 전극(34)은 1쌍의 스트라이프 형상의 전극으로서 설명된다. 도 7은 본 발명의 표시 장치의 제1의 실시예에 있어서의 전극(34)의 구성을 도시하는 평면도이다. 도 7의 분기예(branch example) 1에서도시된 바와 같이, 다수의 브랜치가 전극(34) 1개로부터 형성되고 상기 전극(34)은 다수의 브랜치가 상기 전극(34)의 다른 하나의 브랜치와 맞물리도록 배치된다. 도 7의 분기예 2에서, 다수의 브랜치가 상기 전극(34)의 상기 다수의 브랜치의 하나로부터 형성된다. 전극(34)의 구성이 전술한 바와 같이 형성되는 이유는 표시 영역(30a)의 화소 피치를 120㎛으로 하고 있기 때문에 1쌍의 전극(34) 사이의 피치를 5 내지 10㎛으로 하기 위해서이다. 전극(34) 사이의 피치를 좁게 함으로써 저전력 구동이 가능해진다.

다음에, 도파관 어레이(20) 및 광 취출 수단(30)의 제조 방법이 설명된다. 도파관(21)의 제조 방법에 관해 설명한다. 먼저, 두께 25㎛ 내지 75㎛의 폴리머 재료로 형성된 지지 기판(22)의 표면에 감광성 아크릴 수지 등의 폴리머 재료를 스핀 도포법 등에 의해 전면에 형성한다. 두번째로, 포토리소그라피법에 의한 노광 단계와 에칭 단계를 거처서 32㎛ 피치로 배열된 도파관 코어(21a)를 도파관 클래드(21b)상에 형성한다.

도파관 코어(21a)의 두께는 30㎛ 정도로 설정되지만 10 내지 20㎛ 정도라도 양호하다. 도파관 코어(21a)의 두께가 얇아짐에 따라 광 취출 효율이 증가하는 경향이 있다. 도파관 코어(21a)가 얇아짐에 따라 도파관 코어(21a)와 도파관 클래드(21b) 사이의 경계에서의 전반사의 횟수가 증가한다. 따라서, 취출된 광이 소정 영역에 도달할 가능성이 높아진다.

세번째로, 폴리머재료로 이루어진 저굴절율 재료를 스핀 도포법에 의해 전면상에 도포하여 도파관 클래드(21b)가 형성된다. 표면을 연마함에 의해 도파관코어(21a)의 표면을 노출시킨다. 전술한 바와 같이 처리하여 도파관 코어(21a)에서는 굴절율이 약 1.7, 도파관 클래드(21b)에서는 굴절율이 약 1.5인 재료를 사용하여 도파관(21)을 제조한다.

투명 기판(33)으로서 아크릴계 수지, 스티렌계 수지, 폴리카보네이트, 폴리에스테르술폰 등의 플라스틱 기판을 사용할 수 있다. 광 산란층(36)으로서 반사형 LCD의 내부 산란체나 백라이트의 광 확산 재료로서 사용되는 폴리머 재료를 이용할 수 있다. 전극(34)은 Al, Cr 등의 금속 재료 또는 ITO 등의 투명 전극 재료를 스퍼터링법 등으로 전면상에 형성하고 포토리소그라피법에 의한 패턴화에 의해 형성된다.

배향층(35)은 폴리이미드나 그 전구체인 폴리아믹산을 스핀 도포법 등에 의해 전면에 형성하고 핫플레이트 등으로 가열 소성한 후에 러빙 처리를 시행하여 형성된다. 액정층(31)으로서는 TFT-LCD에 일반적으로 사용되고 있는 TN(트위스트 네마틱) 재료를 사용하고 역시 TFT-LCD의 액정 조립 공정에 일반적으로 사용되고 있는 스페이서 기술에 의해 그 두께를 2 내지 5㎛의 범위로 설정한다. 또는, 표시 면적이 작으면 스페이서를 사용하지 않고서 액정 밀봉 재료(32)의 두께로 액정층(31)의 두께를 같은 값의 범위로 규정하여도 좋다. 물론, 본 발명의 실시예의 도파관의 제조법이나 치수는 이상에서 든 수치 예나 제조 방법에 한정되는 것이 아니다.

다음에, 도파관 어레이(20) 및 광 취출 수단(30)의 동작이 설명된다. 도 8은 액정층(31)의 액정 분자가 본 발명의 표시 장치의 제1의 실시예에서의 투명 기판(33)에 평행한 방향으로 배향되는 상태를 도시하는 단면도이다. 도 9는액정층(31)의 액정 분자가 본 발명의 표시 장치의 제1의 실시예에서의 투명 기판(33)에 수직한 방향으로 배향되는 상태를 도시하는 단면도이다. 도 4내지 도 9를 참조하여 도파관(20) 및 광 취출 수단(30)의 동작이 설명된다.

발광 수단(10)에서의 각각의 발광 소자(11)로부터 방출된 광은 광 방출 수단(11)의 각각에 대향하여 배치된 도파관(21)에 입사된다. 상기 입사된 광은 도파관(21)의 도파관 코어(21a)의 내부를 도파관 클래드(21b)와 액정층(31)과의 경계에서 전반사를 반복함에 의해 전파된다.

도 8에 도시된 바와 같이, 제1의 전극(34a)과 제2의 전극(34b) 사이에 전위차가 주어지지 않는 때는 액정 분자는 투명 기판(33)에 거의 평행한 방향으로 배향된다. 도파관 코어(21a)내를 전파하는 광에 대해 액정층(31)의 굴절율은 약 1.5가 된다. 따라서 광이 액정층(31)으로 누출되지 않는다.

도 9에 도시된 바와 같이, 제1의 전극(34a)과 제2의 전극(34b) 사이에 전위차가 주어져서 전계가 형성되는 경우에 액정 분자는 전계의 방향에 수직하게 배향된다. 액정층(31)의 굴절율은 약 1.7로 상승한다. 따라서, 액정층(31)과 도파관 코어(21a) 사이의 경계에서의 전반사 조건이 깨여진다. 따라서, 누출된 광은 액정층(31)을 통해 전파함으로써 광 산란층(36)에 예각으로 입사한다. 상기 광은 광 산란층(36)에서 산란되고 상기 산란된 광은 투명 기판(33)과 반사 방지층(37)을 전파하여 관찰자에게 도달한다. 광 산란층(36)이 제공되는 이유는 관찰자가 어떤 각도로 표시 장치를 보더라도 거의 동일한 화상을 인식할 수 있게 하기 위해서다.

또한, 정(+)의 유전 이방성을 갖는 포지티브형의 네마틱 액정을 사용함으로써 이하의 구성도 또한 가능하다. 상기 구성에서, 제1의 전극(34a)과 제2의 전극(34b) 사이에 전위차가 없을 때에는 액정 분자는 투명 기판(33)에 수직하게 배향된다. 제1의 전극(34a)과 제2의 전극(34b) 사이에 전위차가 있을 때에는 액정 분자가 투명 기판(33)에 평행하게 배향된다. 상기 구성의 상위점은 액정층(31)에 대해 사용하는 재료의 성질에 기인한다.

또한, 이하의 구성도 가능하다. 즉, 제1의 전극(34a)과 제2의 전극(34b) 사이에 전위차가 없을 때에는 액정 분자의 배향이 광이 누출되는 배향 상태가 된다. 제1의 전극(34a)과 제2의 전극(34b) 사이에 전위차가 있을 때에는 액정 분자의 배향이 광이 누출되지 않는 배향 상태가 된다. 그러나 본 발명의 실시예에 있어서의 표시 장치는 보통의 액정 표시 장치와 같이 항상 백라이트를 점등시키는 구성과 상이하게 표시 영역의 일부만으로 화상을 표시할 수도 있어 항상 모든 표시 영역으로부터 광을 취출할 필요성이 없다. 따라서, 광을 취출하는 영역에만 전위차가 주어지는 구성은 저소비 전력으로 작동될 수 있다.

전술한 설명에서, 도 8 및 도 9에 도시된 액정 분자의 배향 상태는 실시예이다. 실제로는 배향층(35)의 러빙 처리나 액정의 유전율 이방성 선택에 의해 여러가지의 배향 상태를 실현하는 것이 가능하다. 본 발명에 있어서 중요한 것은 액정의 배향 상태를 전계의 유무에 의해 외부에서 제어하고 광이 액정층에 입사할 때에 감응하는 굴절율을 변화시킨다고 하는 개념이다. 즉 광이 도파관으로부터 누출하는지의 여부를 전압의 인가라는 수단에 의해 외부에서 제어하고 있는 점이 본 발명에서 중요하다.

다음에, 발광 수단(10)의 구성이 이하에서 설명된다. 도 10은 본 발명의 표시 장치의 제1의 실시예에 있어서의 발광 수단(10)의 구성을 도시하는 단면도이다. 도 10에 있어서, 발광 수단(10)을 구성하는 주된 소자와 그 위치가 도시된다. 발광 수단(10)은 일련의 박막 제조 공정에 의해 투명 기판(60)상에 형성되는 발광 소자(11)와, 상기 소자들을 구동하기 위한 회로로 구성된다. 상기 일련의 박막 제조 공정은 이하에서 기술될 것이다.

발광 소자(11)는 유기 전자 발광(EL)층(71)을 투명 전극(70)과 불투명 전극(72)으로 끼워 구성되는 2단자 소자(다이오드)이다. 발광 소자(11)가 외부의 수분의 영향에 의해 악화되는 것을 막기 위해 불투명 전극(72)의 외부에 밀봉층(73)을 제공한다. 투명 전극(70)의 일부는 배선(도시되지 않음)에 의해 박막 트랜지스터(TFT)의 소스-드레인 전극(68)에 접속되고 불투명 전극(72)은 배선(도시되지 않음)에 의해 외부에 접속되어 있다.

이하, 도 10을 참조하여 발광 수단(10)의 제조 방법이 설명된다. 제조 공정은 제1의 제조 공정과 제2의 제조 공정으로 나누어 진다. 제1의 제조 공정에서 TFT가 형성되고 제2의 제조 공정에서 유기 EL 재료를 이용하여 발광 소자(11)가 형성된다.

제1의 공정에 있어서, 여러 종류의 TFT가 채용될 수 있다. 본 발명의 실시예에 있어서는 예를 들면 톱(top) 게이트형의 다결정 실리콘(poly-Si)이 사용된다.

먼저, 텅스텐-실리사이드(WSi) 등과 같은 고융점 재료를 유리 등의 투명 기판(60)상에 스퍼터링법 등에 의해 형성한다. 이것을 포토리소그라피법 등을 이용하여 패턴을 형성함으로써 차광층(61)이 형성된다. WSi에 의해 차광층(61)이 형성된 경우에 그 두께는 100 내지 20Onm이면 충분하다.

두번째로, 산소(O), 및 Si를 포함하는 실란(SiH4) 등의 가스를 플라즈마 속에서 분해함으로써 Si0₂를 퇴적시키는 CVD법에 의해 Si0₂로 이루어진 배리어층(62)이 투명 기판(60) 및 차광층(61)상에 형성된다. 상기 배리어층(62)은 후속 공정 중에 투명 기판(60) 속에 포함되는 불순물 원소가 상기 배리어층(62)의 상부층속으로 확산하는 것을 방지한다. 그 두께는 300 내지 50Onm으로 설정된다.

세번째로, poly-Si층의 전구막인 비정질 Si(a-Si)층을 플라즈마 CVD법, 감압 CVD법, 스퍼터링법에 의해 형성한다. 그 두께는 약 10Onm 정도로 설정된다. 엑시머 레이저로부터의 수 10nsec의 대단히 짧은 펄스광을 조사함으로써 순간적으로 a-Si층을 용융함으로써 상기 상기 a-Si층은 poly-Si으로 변형된다. 이 때, 조사 에너지 밀도는 약 40OmJ/cm²이면 양호한 특성을 갖는 poly-Si TFT가 얻어질 수 있다는 것이 공지되어 있다.

상기 poly-Si층을 포토리소그라피법에 의해 패터닝하고 두께 50nm 정도의 SiO₂막과, 두께 200nm 정도의 WSi층을 형성한다. 또한, 포토리소그라피법에 의해 WSi층을 패터닝함에 의해 게이트 절연막(65)과 게이트 전극(66)을 형성한다.

다음에, 이온 도핑법에 의해 TFT의 소스-드레인 영역(64)에 고농도의 인(P) 또는 보론(B)이 선택적으로 도핑된다. 상기 투명 기판(60)은 500℃ 정도의 온도로 가열되어 도핑된 불순물 원소가 활성화된다. 이때, 불순물 원소의 농도, 가열 시간, 온도 등의 공정 조건이 중요하다. 상기 공정 조건은 TFT의 소스-드레인 영역(64)과 본딩 재료 사이에서 오믹 콘택트가 얻어지도록 결정된다.

전술한 상기 공정에서, TFT의 소스-드레인 영역(64)이 형성된다. 불순물 원소를 도입하지 않은 영역은 TFT의 채널 영역(63)이 된다. SiO₂등의 층간 절연막(67)을 플라즈마 CVD법 등에 의해 형성하고 콘택트 홀을 개구한다. 저저항의 금속 재료로 소스-드레인 전극(68) 및 배선을 형성한다. 이와 같이 하여 TFT 제조 공정이 완료된다.

다음에 발광 소자(11)의 제조 공정인 제2의 공정이 설명된다.

먼저, 아크릴계 수지 등의 투명 절연 재료를 사용하여 표면을 평탄화하는 평탄화층(69)을 절연층(67) 및 소스-드레인 전극(68)상에 형성한다. 평탄화층(69)의 일부에 콘택트 홀을 개구하고 스퍼터링법에 의해 ITO와 같은 재료를 사용함으로써 평탄화층(69)의 표면상에 층이 형성된다. 상기 층은 발광 소자(11)의 양극이 된다. 투명 전극(70)은 상기 층을 포토리소그라피법에 의해 패터닝함으로써 형성된다. ITO가 양극 재료로서 사용되는 경우에 투명 전극(70)은 시트 저항이 약 20/□정도, 두께 100nm 정도로 형성된다.

두번째로, 도 10에 도시된 바와 같이 유기 EL층(71)을 투명 전극(70)의 상부에 형성한다. 유기 EL층(71)으로서는 발광층과 정공 주입 수송층으로 이루어지는 2층 구성, 전자 주입 수송층을 가한 3층 구성, 또한 금속 전극과의 경계에 얇은 절연막을 배치한 구성 등이 알려져 있다. 이들의 구성 중의 어느것이나 도 10의 유기EL층(71)에 적용 가능하다. 단지 유기 EL층(71)만이 도 10에 도시되어 있으나 전술한 구성들이 본 발명에서 사용될 수 있다.

유기 EL층(71)의 제조 방법으로서, 스핀 도포법, 진공 증착법, 잉크젯 인쇄법 등이 공지되어 있다. 각각의 제조 방법에 대응하여, 고분자계 또는 저분자 등의 유기 EL 재료의 선택, 베이스 기판의 구조, 상부 전극의 제조 방법 등의 제조 조건이 결정된다. 본 발명의 실시예에 있어서, 유기 EL층(71)의 정공 주입 수송층의 재료로서 예를 들면 트리아릴아민 유도체, 옥사디아졸 유도체, 또는 포르필린 유도체 등이 사용된다. 발광층의 재료로서 예를 들면 8-히드록시퀴놀린 및 그 유도체의 금속착체, 테트라페닐부타디엔 유도체, 또는 디스틸아릴 유도체 등이 사용된다. 정공 주입 수송층 및 발광층은 각각 진공 증착법에 의해 각각 50nm 정도의 두께로 적층되어 형성된다.

도 10에 있어서, 유기 EL층(71)이 투명 전극(70)의 전면을 거의 덮도록 패턴화된다. 그러나, 유기 EL층(71)은 절연층이기 때문에 반드시 패턴화 될 필요성은 없고 투명 전극(70)의 전면을 피복하면 무방하다. 단지, 컬러 디스플레이로 응용하기 위해서 적어도 6종류의 발광과 그 분리가 필요하기 때문에 유기 EL층(71)의 패턴화가 필요하다.

세번째로, 발광 소자(11)의 음극으로서 알루미늄-리튬 합금 등의 재료를 금속의 새도 마스크를 통해서 두께 200nm 정도로 진공 증착하여 불투명 전극(72)을 형성한다. 최후에 유기 EL층(71)을 산소나 습기로부터 보호할 목적으로 SiO₂, SiNx,또는 SiON, 등으로 이루어지는 밀봉층(73)를 전면에 제공한다. 유리 또는 금속제의 커버로 소자 전체가 피복되고 질소나 아르곤 등의 불활성 가스로 공기가 치환되어 밀봉층(73)으로 작용할 수 있다.

도 11은 본 발명의 표시 장치의 제1의 실시예에서의 발광 수단(10)의 회로도이다. 도 12는 본 발명의 표시 장치의 제1의 실시예에서의 발광 수단(10)의 타이밍차트이다. 도 11에서, 발광 소자(11)에는 LED로서 기술되고, 상기 LED의 일단에 접속되어 LED에 전류를 공급하는 TFT는 Tr3로 기술된다. Tr3의 게이트를 일정한 전위로 유지하는 커패시터(C), 영상 신호에 대응한 소요의 전압까지 C를 충전하기 위한 Tr1(TFT), 및 C의 전위를 Tr3의 게이트에 전송하는 스위치로서 기능하는 Tr2(TFT)가 도 11과 같이 접속되어 있다. Tr3의 드레인 전극은 전원(Vdd)에 접속된다.

이하, 도 11에서 점선으로 둘러싸인 부분은 발광 소자라고 부른다. 도 11에 도시된 바와 같이 발광 수단(10)에는 다수의 발광 소자가 일차원으로 배열된다. 상기 다수의 발광 소자들을 구동하기 위한 TFT 회로(시프트 레지스터)가 제공된다. 상기 TFT 회로(시프트 레지스터)는 다결정 실리콘(poly-Si) TFT를 구성하고 특히 n형 TFT와 p형 TFT의 양자를 이용하여 CMOS 회로를 구성하는 것이 바람직하다.

다음에, 도 10 내지 도 12를 참조하여 본 발명의 표시 장치의 제1의 실시예에 있어서의 발광 수단(10)의 동작에 관해 설명한다. 먼저, 도 11에 도시된 바와 같이 시프트 레지스터 회로에 펄스 시퀀스 신호인 클록 신호(CLK), 스타트 신호(ST)를 공급하고 다수의 발광 소자의 Tr1의 각각은 초기의 Tr1로부터 차례대로 구동된다. 이에 동기하여 표시되어야 할 영상 신호가 DATA로서 주어지면 각각의 커패시터(C)에 영상 신호가 기록된다.

영상 신호가 모든 발광 소자에 기록된 후에 인에이블 신호(EN)를 공급함으로써 모든 발광 소자의 Tr2가 동시에 구동된다. Tr3의 게이트 전극 각각에 영상 신호각각에 대응한 소요의 전압이 인가된다. 게이트 전극 각각에 전압이 인가되는 경우에 상기 전압에 대응하는 전류가 전원(Vdd)으로부터 LED에 공급된다. 도 10에 도시된 바와 같이, 유기 EL층(71)으로부터 투명 기판(60)의 방향으로 광이 방출된다. 방출된 광의 일부는 투명 기판(60)을 투과하고 관찰자(도시되지 않음)에 의해 관찰된다.

상기 동작은 도 12에 도시된 타이밍 차트를 참조로 설명된다. 시프트 레지스터는 CLK과 그 반대의 값을 나타내는 CLK 바(bar)에 의해 상기 레지스터의 동작 타이밍이 주어진다. 먼저, ST가 하이 레벨이 되면 OUT#1이 하이 레벨로 되고 발광 소자#1의 Tr1이 구동되고 발광 소자#1의 커패시터(C)에 영상 신호가 기록된다. 다음의 클록 타이밍에서 OUT#2가 하이 레벨로 되고 발광 소자#2의 Tr1이 구동되고 발광 소자#2의 커패시터(C)에 영상 신호가 기록된다. 이와같이 동일한 동작이 차례대로 OUT#n까지 실행된다.

화상 신호(영상 신호)의 1열은 OUT#1(발광 소자#1)으로부터 OUT#n(발광 소자#n)까지의 신호를 구성한다. 따라서, 동작이 OUT#n까지 완료되면 1열분의 화상 신호가 모든 발광 소자의 커패시터(C)에 축적된다. 이때, EN을 하이 레벨로 함으로써 발광 소자의 Tr2의 전부가 동시에 구동된다. 발광 소자의 Tr3의 게이트 전극 각각에 커패시터(C)의 각가가에 축적되는 전압이 인가된다. 상기 동작으로 인해 화상신호의 1열이 처리된다.

다음 클록 타이밍에서, ST가 다시 하이 레벨로 되고 전술한 동일 동작이 실행되어 다음 열(line)이 처리된다. 따라서, 도 10 및 도 11의 전술한 구성을 사용하여 임의의 강도 패턴의 발광을 얻을 수 있다. Tr2가 구동되지 않는 경우에도 Tr3는 LED로 전류를 계속 공급한다. 따라서, 영상 신호를 커패시터(C)에 기록하는 동안에 그 이전에 기록되었던 영상 신호에 대응한 전류가 각각의 LED에 흐른다. EN 신호를 공급함에 의해 모든 발광 소자의 광량을 동시에 변화시킬 수 있다.

다음에, 도면을 참조하여 본 발명의 표시 장치의 제1의 실시예에서의 전체 동작이 설명된다. 먼저, 표시될 화상의 제1열에 대응하는 영상 신호를 발광 수단(10)의 발광 소자 각각의 커패시터(C)에 기록한다. 다음에, 도 12에 도시된 EN 신호가 주어지면 도 7에 도시된 표시 영역(30a)의 제1열에 대응하는 광 강도 패턴이 발광 수단(10)으로부터 방출된다. 상기 방출된 광은 발광 소자 각각에 대응하는 도파관(21)의 도파관 코어(21a)에 입사되고 상기 도파관 코어(21a)내에서 전파된다.

이와 동시에, 표시 영역의 제1열에 위치에 대응하는 제1의 전극(34a) 및 제2의 전극(34b)에 제어 신호가 주어지고 표시 영역에 대응하는 액정층(31)의 배향이 변화된다. 이와 같이, 발광 수단(10)으로부터 방출된 광은 표시 영역의 제1열만으로부터 취출된다. 임의의 화상은 상기 동작을 모든 열에 대해 반복됨으로써 표시될 수 있다. 상기 표시 동작 중의 어떤 순간에도 광은 표시 영역의 중의 1열으로부터만 취출된다. 그러나, 취출된 화상은 CRT, 레이저 디스플레이 등과 같은 디스플에이에서 인간의 눈의 잔상에 의해 관찰자에게는 보통의 2차원 화상으로 관찰될 수 있다.

본 발명의 제1의 실시예에 있어서, 도파관(21)의 설계 및 제조 방법에 따라 도파관(21)의 내부에서의 광은 일정한 레벨까지 감쇠되어 무시할 수 없는 레벨이 되는 경우가 있다. 그 결과, 표시되는 화상은 발광 수단(10)으로부터 열이 멀어질 수록 어둡게 된다. 예를 들면, 전영역상에 백(white)을 표시한 경우에 완만한 계조 차가 육안으로 관찰될 수 있다.

도파관(21)의 내부에서의 광의 감쇠는 도파관 코어(21a)와 도파관 클래드(21b) 사이의 경계의 비정상적인 형상 및 도파관(21) 그 자체의 성질에 의해 야기된다. 따라서, 제조 방법의 개선 및 적절한 재료의 선택에 의해 상기 감쇠라는 문제는 해소될 수 있다. 광의 감쇠량은 각각의 도파관(21)에서 정확히 측정될 수 있으므로 상기 측정된 결과에 대응하여 미리 영상 신호를 보정함으로써 상기 문제를 해소할 수 있다. 표시 장치에 입력된 영상 신호는 상기 측정 결과를 기초로 한 파라미터를 갖는 영상 보정 회로에 입력된다. 상기 보정은 광 취출 수단(30)의 광취출의 효율을 보정함으로써 또한 실행될 수 있다. 예를 들면, 전극(34) 사이의 어레이 피치를 보정하는 방법 및 전극(34)에 인가하는 전압의 값을 보정하는 방법이 있다. 어레이 피치의 보정이 실행되는 경우에, 미리 도파관(21)에서의 광의 감쇠량에 대응하여 발광 수단(10)으로부터 먼 열의 전극(34) 사이의 어레이 피치가 크도록 제조된다. 따라서, 광은 상기와 같이 확대된 어레이 피치 영역으로부터 취출된다.

다음에, 도면을 참조하여 본 발명의 표시 장치의 제2의 실시예가 설명된다. 도 13은 본 발명의 표시 장치의 제2의 실시예에 있어서의 주된 구성 요소를 도시하는 사시도이다. 도 14는 본 발명의 표시 장치의 제2의 실시예에 있어서의 발광 수단(10)의 회로도이다. 도 15는 본 발명의 표시 장치의 제2의 실시예에 있어서의 발광 수단(10)의 타이밍 차트이다. 도 16은 본 발명의 표시 장치의 제2의 실시예에 있어서의 광 취출 수단(30)을 도시하는 평면도이다. 제2의 실시예에 있어서, 제1의 실시예와 거의 동일한 기능을 하는 각각의 요소에는 동일한 도면 부호를 붙인다. 제2의 실시예에 있어서, 제1의 실시예와 비교하여 광 흡수 수단(부)(50)가 신규로 부가되고 광 취출 수단(30) 및 발광 수단(10)의 구조가 제1의 실시예와 비교하여 상이하다.

도 16에 있어서, 도파관 어레이(20)로부터 광이 취출되는 영역은 액정층(31)과 전극(34)이 겹치는 영역이다. 상기 겹치는 영역은 표시 영역(30a)과 계조 제어 영역(30b)으로 분할된다. 상기 표시 영역(30a)은 화상을 표시하고 상기 계조 제어 영역(30b)은 화상을 표시하는 것이 아니라 영상 신호에 대응하여 광량을 감쇠시키는 기능을 한다. 도 13에 있어서, 광 흡수 수단(50)은 계조 제어 영역(30b)에서 누출되는 광을 흡수하기 위해 도시에 도시된 계조 제어 영역(30b)을 피복하도록 위치한다.

도 14에 있어서, 각각의 발광 소자는 유기 EL 재료로 구성된 LED와, poly-Si TFT 등으로 형성되는 Tr1로 구성된다. 이들 발광 소자 각각은 poly-Si TFT 등으로 형성된 시프트 레지스터 회로에 의해 구동된다. 전원(Vdd)은 Tr1의 드레인 전극에접속된다. 발광 소자 각각의 Tr1은 도통 상태 또는 비도통 상태의 어느 한 상태에 있다. 도 15의 타이밍 차트에 도시된 바와 같이, 시프트 레지스터 회로로부터 OUT#n이 출력되는 경우에만, 전류를 LEDn을 통과하게 함으로써 광은 발광 소자#n의 LEDn으로부터 방출된다. 그 때의 방출광의 광량은 1 또는 0의 2개의 레벨 상태에 있다.

다음에, 도 15의 타이밍 차트를 참조하여 전술한 동작이 상세하게 설명될 것이다. 시프트 레지스터의 동작 타이밍은 CLK와 그 반대의 값을 나타내는 CLK 바(bar)에 의해 주어진다. 먼저, ST가 하이 레벨로 되면 OUT#1이 하이 레벨이 되고 발광 소자#1의 Tr1이 구동되고 LED#1으로부터 광이 방출된다. 다음의 클록 타이밍에서, OUT#2가 하이 레벨로 되고 발광 소자#2의 TrI가 구동되고 LED#2로부터 광이 방출된다. 이와 같이 하여, 차례대로 OUT#n까지 같은 동작이 실행된다.

화상(영상)의 1열은 OUT#1(LED#1)으로부터 OUT#n(LED#n)까지의 신호로 구성된다. OUT#n까지 동작이 완료되는 경우에 1열의 광이 방출된다. 다음에, ST가 다시 하이 레벨이 되고 다음의 열에 대한 동작이 실행된다. 상기 동작시에, 광은 단지 디지털적으로 소정의 타이밍에서 LED로부터 방출되고 광량은 조절되지 않는다. 상기한 사항이 이 때에 광량이 조절되는 제1의 실시예와 상이하다. 또한, 1열 단위가 아니라 1화소 단위로 도파관(21)에 광의 입사가 반복된다. 따라서, 제2의 실시예에 있어서, 제1의 실시예와 비교하여 발광 수단(10)의 회로 구성이 단순해 진다.

영상 신호는 제1의 실시예에서의 발광 수단(10)에는 입력되지 않고 최상위 비트 신호(MSB), MSB-1, ..., 최하위 비트 신호(LSB)로서 전극(34)에 입력된다.영상 신호가 입력되는 전극(34)의 하부에 위치하는 액정층(31)의 면적은 영상 신호가 MSB에서 LSB로 됨에 대응하여 2의 n차멱승분의 1(1/the nth power)로 설정된다. 예를 들면, 신호 MSE-1가 입력되는 액정층(31)의 면적은 신호 MSB가 입력되는 액정층(31)의 면적의 1/2이다. MSB-2의 경우의 면적은 MSB에 대한 면적의 1/4배가 된다.

면적이 상기와 같이 2의 멱승분의 1의 면적으로 설정된 이유는 입력되는 데이터가 디지털 데이터이기 때문이다. 예를 들면, 화상 신호가 8비트의 데이터로 구성되는 경우에는 16개의 전극(34)이 제공되고 8종류의 면적의 영역이 형성된다.

도 13 내지 도 16을 참조하여 본 발명의 표시 장치의 제2의 실시예에 있어서의 동작이 설명된다.

먼저, 표시 영역(30a)의 전극(34)에 영상 신호를 공급함으로써, 표시하고자 하는 열이 선택된다. 다음에, 발광 수단(10)의 시프트 레지스터가 구동되고 각각의 LED는 시작으로부터 차례대로 온 상태가 된다. 2개 이상의 LED가 동시에 온 상태가 되지 않도록 설정된다. LED의 온 상태가 됨과 동기하여 영상 신호가 1이나 0의 디지털 신호로서 계조 제어 영역(30b)의 전극(34)에 인가되면 제1의 실시예에서 설명된 동일한 원리에 의해 광 취출 수단(30)에 의해 도파관(21)으로부터 광이 취출되어 광 흡수 수단(50)에 의해 취출된 광이 흡수된다.

계조 제어 영역(30b)의 전극(34)은 디지털 데이터에 대응하는 면적만큼 액정층(31)의 배향을 변경시킬 수 있다. 따라서, 소정의 광량이 외부로 누출되게 할 수 있고 도파관(21)내를 전파하는 광량이 제어될 수 있다. 광 흡수 수단(50)이 제공되는 이유은 계조 제어 영역(30b)으로부터 누출된 광에 의해 야기된 콘트라스트의 악화를 방지하기 위해서이다.

전술한 바와 같이, 광량이 제어된 광은 표시 영역(30a)의 1열에 인도되고 광은 전극(34)에 의해 선택된 상기 열내의 영역으로부터 취출된다. 상기 동작은 표시 영역의 모든 열에 대해 반복함으로써 임의의 화상 표시가 가능하게 된다. 표시 동작 중인 어떤 순간에도 광은 단지 표시 영역의 중의 1화소로부터만 누출된다. 이 점은 CRT 또는 레이저 디스플레이 등과 같은 디스플레이에서 마찬가지로서 인간의 눈의 잔상 현상에 의해 관찰자에게는 보통의 2차원 화상으로 관찰된다.

전술한 바와 같이, 영상 신호가 디지털 데이터인 경우에 본 발명의 제2의 실시예는 효과적으로 사용될 수 있다. 현재, 각종 통신 시스템은 디지털 방식으로 전환되고 있다. 이 경우에, A/D 변환은 제2의 실시예에서는 불필요하고, 더구나 고해상도의 화상이 표시될 수 있다.

다음에, 본 발명의 표시 장치의 제1 및 제2의 실시예의 변형 실시예가 설명된다. 본 발명의 본질을 손상시키지 않고 소자 및 기능을 변경함으로써 제1 및/또는 제2의 실시예의 변형이 이루어질 수 있다.

먼저, 컬러 표시를 실현하기 위해서 발광 수단(10)으로서 R, G, B의 3원색을 출력하는 수단이 사용된다. 상기 삼원색 발광 수단은 백색 발광 재료와 컬러 필터와의 조합, 청색 발광 재료와 컬러 변환 재료와의 조합, 또는 R, G, 및 B의 발광재료의 병렬적인 배치에 의해 실현될 수 있다.

본 발명의 제1 및 제2의 실시예에서, 발광 수단(10)은 표시 영역의 1열의 광을 방출한다. 그러나, 상기는 1열에 한하지 않고 임의의 화소의 갯수를 규정하여 화상을 표시할 수 있다. 예를 들면 절반 열(line)분의 발광 소자의 커패시터(C)에 영상 신호가 충전되면 EN 신호가 출력되어 광이 방출되는 것도 가능하다. 또는, 전극(34)에 인가하는 전압을 제어함으로써 특정한 영역으로부터 광이 취출될 수 있다.

도 5에 도시된 제1의 실시예에 있어서, 도파관(21)에서 도파관의 코어(21a), 액정층(31), 배향층(35), 및 제1 및 제2의 전극(34a, 34b)이 차례대로 적층되어 있다. 그러나, 상기 배치 순서는 이에 한정되는 것이 아니다. 예를 들면 제1 및 제2의 전극(34a, 34b)은 도파관 코어(21a)의 상부면에 접하여 배치되어도 양호하다. 또는 배향층(35)이 도파관 코어(21a)의 상부면에 접하여 형성되어도 양호하다.

도 10에 도시된 바와 같이, 발광 소자(11)에 있어서, 발광 소자(11)로서 유기 EL층(71)이 사용되어 투명 기판(60)의 방향으로 광이 방출된다. 그런, 광은 투명 전극(70)과 불투명 전극(72)의 배치를 변경함으로써 광은 투명 기판(60)의 대향방향으로 방출될 수 있다. 상기 경우에 투명 기판(60)은 투명할 필요성은 없다.

또는, 유기 EL 재료 대신에 무기 재료를 사용하여도 좋다. 무기 재료로 형성하는 1변이 20 내지 300㎛ 정도인 발광다이오드를 도 11에 도시된 LED로서 사용하여도 양호하다. 예를 들면, n형 GaP 기판상에 AlGaInP 등의 재료를 사용하여 형성한 LED를 이용한다. 이러한 무기 재료의 LED에서는 유기 EL층(71)을 이용한 경우와 비교하여 광량이 풍부하게 얻어지기 때문에 표시 장치의 휘도가 커져서 발광형 디스플레이의 밝아진다는 이점이 있다. 단, 무기 발광 다이오드를 규칙적으로 배열하여 본딩하는 공정이 필요하게 되어 제조 코스트는 높아지게 된다.

한편, 유기 EL층(71)을 형성하는 구성은 진공 증착이나 스핀 코팅 등의 성막공정에 의해 다수의 소자를 일괄해서 제조할 수 있기 때문에 특히 발광 소자가 대단히 많은 경우에 큰 이점이 있다.

또한, 도 10에서는 톱(top) 게이트형의 poly-Si TFT가 사용된 것이 설명되었다. 그러나, 보텀(bottom) 게이트형 poly-Si TFT가 도 11에 도시된 발광 소자에 사용될 수 있다. 또는 poly-Si TFT 대신에 스태거형의 비정질 실리콘(a-Si) TFT, 또는 역스태거형 a-Si TFT중 어느 하나가 발광 소자로서 사용될 수 있다.

a-Si TFT를 이용하는 경우에, poly-Si TFT와 비교하여 TFT의 제조 공정이 간단해진다는 이점이 있다. 한편, a-Si TFT를 사용해서는 도 11에 도시된 시프트 레지스터 회로의 실현이 곤란하기 때문에 시프트 레지스터 회로는 결정 Si IC에 의해 구성되어 기판에 접속되어야 한다.

도 11에 있어서, Tr1, Tr2, Tr3의 모두를 투명 기판(60)의 외부에 배치하여 LED로 접속하는 구성도 가능하다. 이 경우에 TFT의 제조 공정이 불필요하므로 발광 소자 자체의 제공 공정은 간략해지고 상기 공정의 제조 코스트는 낮아진다. 그러나, 외부에 접속하는 단자수가 많아지므로 표시 장치는 크기가 작아질 수 없다.

도파관 어레이(20) 및 광 취출 수단(30)을 박형이며 유연한 재료로 형성함으로써 감는것이 가능할 수 있다. 도 17은 본 발명이 표시 장치의 다른 실시예에서 도파관 어레이(20) 및 광 취출 수단(30)이 박형이면서 유연성 재료로 형성되는 구성을 도시하는 사시도이다. 예를 들면, 도파관 어레이(20)와 광 취출 수단(30)을합친 두께 0.7mm로 하면 길이 25cm 정도까지를 내경 14mm의 원통형상의 용기에 감아서 수납할 수 있다

poly-Si TFT 기술과 유기 EL 기술을 이용하여 두께가 약 0.7 내지 2mm, 폭이 1 내지 2mm의 대단히 소형의 발광 수단(10)을 실현할 수 있다. 따라서 도 17에 도시된 바와 같이 도파관 어레이(20) 및 광 취출 수단(30)의 감아올리기의 중심에 발광 수단(10)을 배치할 수 있다. 도 17에 있어서, 광 반사 수단(40)은 발광 수단(10) 및 광 반사 수단(40)의 배치를 변경함으로써 감아올리기의 중심에 배치할 수 있다. 상기 경우에 도선을 사용함으로써 도 17의 광 반사 수단(40)의 위치에 설치된 발광 수단(10)까지 전원이 접속되어야 한다.

소형의 원통형상의 용기에 수납 가능한 상기와 같은 표시 장치는 가슴 포켓(breast pocket)에 넣어지는 경우에 매우 편리하다. 현재, 이동 통신 단말에 탑재되는 무선 회로, CPU, 메모리는 소형화되고 있다. 상기 회로들이 펜촉 정도의 부피로 수납될 수 있으면 본 발명의 표시 장치와 조합함으로써 펜형의 휴대 전화가 실현될 것으로 기대된다. 본 발명은 이동 통신 단말에 한정되지 않고 여러가지 기기의 표시부를 소형 용기에 수납 가능하게 하는 기술이다. 따라서, 본 발명에 의해 휴대 기기의 형태 및 크기는 크게 변치 않는다.

상기와 같이 감는것이 가능한 표시 장치는 커튼과 같은 형상의 대형 표시 장치에도 응용할 수 있다. 이 경우에, 표시 장치의 보관 및 운반이 용이하게 되어 프로젝터와 같은 영사기가 필요치 않게 되고 상기와 같은 효과는 본 발명에 의해 실현 가능해 진다. 또한, 상기 표시 장치는 화상이 프로젝터의 스크린에 표시되지 않는 경우에는 감아 올려 놓을 수도 있다.

도 18은 본 발명의 표시 장치의 다른 실시예에서 도파관 어레이(20) 및 광 취출 수단(30)이 내부에 감아올려지는 소형 용기의 수용구에 검출 수단(부)이 제공되는 구성을 도시하는 사시도이다. 도 18에 있어서, 감는것이 가능한 표시 장치의 표시 영역(30a)의 일부의 위에 농담 패턴(black and white pattern ; 81)을 형성한다. 소형 수용구 부근에 포토 커플러(82)를 부착하고 포토 커플러(82)에 의해 농담 패턴(81)을 판독함에 의해 표시 장치의 인출된 거리가 검출된다. 구체적으로는 포토 커플러(82) 내의 LED(83)로부터 방출된 광은 농담 패턴(81)을 조사하고 상기 농담 패턴(81)으로부터 반사된 광은 포토 커풀러(82)의 포토 트랜지스터(84)에 입사한다. 포토 트랜지스터(84)로부터의 출력에 의해 농담 패턴(81)의 어떤 부분상에 광이 도달했는지가 판단되고 포토 커플러(82)가 거리를 측정한다.

광 취출 수단(30)은 포토 커플러(62)에 의해 측정된 거리에 대응한 영역으로부터만 광을 취출한다. 이와 같이, 표시 영역(30a)의 일부가 인출되었던 영역상에 화상이 표시되는 경우에는 표시 영역(30a)의 일부가 인출되지 않았던 영역에서의 전력 소모가 낮아질 수 있다.

도 19는 본 발명의 표시 장치의 상이한 재료가 사용된 실시예의 구성을 도시하는 사시도이다. 광 취출 수단(30)에서 광을 취출하기 위해 액정층(31)이 제1 및 제 2의 실시예에서 사용되었다. 그러나, 상기 실시예에서, 도 19에 도시된 바와 같이, 액정층(31)은 전계 배향 폴리머 또는 액정 폴리머와 같은 것이 사용된 폴리머 재료층에 의해 대체되었다.

상기 재료층의 굴절율의 변화량은 상기 액정층(31)과 비교하여 1자리수 이상 작지만 외부 전계에 대응하여 굴절율이 변화된다. 따라서, 상기 재료는 광 취출 수단(30)의 일부로서 사용될 수 있다. 상기 폴리머 재료층(31b)은 스핀 코팅과 같은 제조 방법에 의해 도파관 어레이(20)상에 직접 형성할 수 있고, 또한 상기 폴리머 재료층(31b)상에 전극(34)이 형성될 수 있다. 따라서, 도 4에 도시된 액정 밀봉 재료(32) 및 투명 기판(33)이 필요치 않게 된다. 따라서, 광 취출 수단(30)이 상기와 같은 폴리머 재료를 사용하여 형성되는 구성에 있어서 표시 장치는 폴리머 재료로 액정층(31)을 사용하는 구성에 비해 박형화가 가능하고 제조 방법이 간편해진다는 이점이 있다. 단, 굴절율의 변화량이 작기 때문에 발광 수단(10)으로부터의 방출광의 방향의 설계에 따라 광 취출 효율이 낮아지므로 그 표시 휘도는 액정층(31)을 사용하는 구성에 비해 낮아질 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명은 이하의 효과를 갖는다.

제1의 효과로서, 열(line)을 차례대로 구동함에 의해 장치의 소비 전력을 낮추는 효과가 있다. 즉 표시 영역의 특정한 열을 선택하고 그 선택된 열에 교차하는 다수의 도파관으로부터 외부로 광을 취출하는 구성으로 함으로써 개개의 도파관을 표시 화소 단위로 선택하여 광을 취출하는 종래의 구성에 비하여 장치의 소비 전력을 대폭 낯출 수 있다.

예를 들면, 프레임 주파수 60Hz에서 해상도 VGA 컬러 화상(화소의 갯수 640×480 ×3 = 921,600)를 표시하는 장치의 경우에는 개개의 도파관에 관해 평행하게 광을 취출함에 의해 광 취출부의 전극에 인가하는 전압 신호의 주파수를 종래 구성의 1/680에 까지 줄일 수 있다.

한편, 발광 어레이에 영상 신호를 기록하는 시간은 1열당 1/(60 ×480 ×3)sec = 11.6μsec, 1발광 소자 당 18nsec이다. 따라서 발광 어레이의 구동 주파수는 낮아지지 않는다. 그러나 이 주파수로 충방전하지 않으면 안되는 부하는 도 11 또는 도 14에 도시한 회로에서 정해진다. 이것은 표시 영역의 시작으로부터 끝까지 형성되어 있는 전극을 충방전할 필요가 있는 종래의 구성과 비교하면 훨씬 작은 부하이다. 따라서 장치 전체의 소비 전력은 대폭 낮아지고 휴대 정보 단말이나 노트북 퍼스널 컴퓨터 등의 기기와 같이 저소비 전력이 중요하게 되는 용도에의 적용에 유리하다.

제2의 효과로서, 표시 화상의 콘트라스트 악화의 문제를 줄일 수 있다는 효과가 있다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이 외부로부터 도파관에 입사한 광은 광 흡수층에 의해 흡수된다. 또한 광 취출부의 표면에 반사 방지막을 제공함에 의해 이 면에서의 광의 반사를 낮출 수 있다. 따라서 종래의 구성의 과제이었던 표시 장치의 구성 요소에 의한 반사광이 원래의 영상 신호에 대응한 광에 중첩되어 표시 화상의 콘트라스트를 악화시킨다고 하는 문제를 줄일수 있다.

제3의 효과로서, 도파관 내부에서 현저한 광 손실이 있는 경우에도 양호한 표시 화상이 얻어진다고 하는 효과가 있다. 즉 도파관 어레이 내부에서의 광의 손실에 대응하여 광 취출부에 있어서의 발광 어레이로부터 먼 열의 전극의 어레이 피치를 크게하여 광취출의 효율을 보정하는 것 또는 화상 신호를 보정함에 의해 도파관 내부의 광 손실에 기인하는 계조의 차이를 해소할 수 있다.

제4의 효과로서, 소형의 용기에 수납할 수 있고 용이하게 휴대할 수 있다고 하는 효과가 있다. 즉, 도파관 어레이와 광 취출부를 얇으면서 유연성 있는 재료로 형성하여 감는것이 가능한 구성에 의해 미사용시에는 소형 용기에 수납할 수 있고 휴대에 편리한 표시 장치를 실현할 수 있다.

제5의 효과로서, 도파관 어레이와 광 취출부가 용이하게 제조될 수 있어 장치의 제조 코스트를 낮출 수 있다는 효과가 있다. 즉 전극을 갖는 기판과 도파관 어레이 사이에 액정층을 끼움으로써 광 취출부를 형성하기 때문에 다수의 광섬유를 배열하거나 초격자 구조를 형성하는 종래의 구성의 제조 방법에 비해 낮은 코스트화가 가능하다.

제6의 효과로서, 저전압으로 액정층으로부터 광을 취출할 수 있기 때문에 장치의 소비 전력을 낮게 할 수 있다는 효과가 있다. 즉 전극의 어레이 어레이 피치를 좁게 설정함에 의해 저전압으로 액정의 배향을 변화시킬 수 있다.

제7의 효과로서, TFT회로 일체형의 발광 어레이를 구성함에 의해 제조 코스트의 감소와 장치의 소형화가 가능하다는 효과가 있다. 즉 발광 소자를 제어하기 위한 회로가 TFT를 이용하여 형성된 후에 동일 기판상에 유기 EL 재료를 이용하여 발광 소자가 형성되기 때문에 종래에는 필요했던 각기 제조된 발광 소자와 구동 회로를 접속하기 위한 공정이 필요치 않게 되어 제조 코스트의 증가, 수율의 악화, 및 신뢰성의 악화를 방지할 수 있다.

제 8의 효과로서, 제2의 실시예에서 설명된 바와 같이, 본 발명의 표시 장치는 디지털 신호로 구동될 수 있다. 따라서, 노이즈에 강한 표시 장치가 실현된다. 또한, 디지털-아날로그 변환 회로가 필요치 않게 된다. 이것은 가령 발광 소자를 구동하는 TFT의 특성이 불균일한 경우에도 양호한 표시 화상이 얻어진다는 것을 의미한다. 도 14에 도시된 Tr1이 도통 상태인 때의 저항치는 LED의 저항치에 비해 현격히 작게 설정할 수 있기 때문에 각 발광 소자로 Tr1의 특성이 분산되더라도 균일한 방출광을 얻을 수 있다.

본 발명은 특정한 예시적인 실시예와 관련하여 기술되었지만, 실시예 뿐만 아니라 청구항에만 한정되지 않는다. 본 분야의 당업자에게 본 발명의 범위를 이탈하지 않고 여러가지 구성 요소의 치환이나 기능의 추가가 가능하다는 것은 자명할 것이다.

Claims

표시 화상의 1열의 광을 다수의 발광 소자에 의해 방출하는 발광 어레이와,

상기 발광 어레이로부터 입사된 광을 표시 영역의 일단으로부터 타단까지 전파하는 도파관 어레이와,

상기 도파관 어레이내를 전파하고 있는 광을 임의의 선택 영역으로부터 취출하는 광 취출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제 1항에 있어서,

상기 임의의 선택 영역은 적어도 2 이상의 화소를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제 1항에 있어서,

상기 임의의 선택 영역은 상기 발광 어레이로부터 방출된 상기 1열의 상기 광의 전파 방향과 교차하는 임의의 1열인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제 1항에 있어서,

상기 도파관 어레이는 적어도 고굴절율 영역과 저굴절율 영역을 포함하고,

상기 고굴절율 영역은 상기 발광 어레이로부터 방출되고 있는 상기 광의 상기 1열을 구성하는 화소의 갯수에 대응하여 소정의 어레이 피치로 제공되고,

상기 발광 어레이로부터 방출된 상기 1열의 상기 광은 대응하는 상기 고굴절율 영역내를 전파하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제 1항에 있어서,

상기 도파관 어레이는 폴리머 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제 1항에 있어서,

상기 도파관 어레이는 지지 기판상에 외부로부터의 광을 흡수하는 광 흡수층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제 1항에 있어서, 상기 도파관 어레이는,

폴리머 재료로 이루어진 지지 기판과,

상기 지지 기판상에 형성되고 외부로부터의 광을 흡수하는 광 흡수층과,

상기 광 흡수층상에 형성된 저굴절율 영역과,

상기 저굴절율 영역상에 형성되며, 고굴절율 영역과 저굴절율 영역이 소정의 피치로 교대로 배치되는 층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제 1항에 있어서,

상기 광 취출부는,

외부로부터의 광이 반사되는 것을 방지하는 반사 방지층을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제 1항에 있어서,

상기 광 취출부는 외부 전계에 의해 굴절율이 변화되는 광학 재료층과,

상기 광학 재료층의 영역을 선택함으로써 전계를 생성하는 다수의 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제 9항에 있어서,

상기 다수의 전극은 상기 발광 어레이로부터 방출된 상기 1열의 상기 광의 전파 방향과 교차하는 임의의 1열을 구성하는 영역에서 전위차가 발생되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제 9항에 있어서,

상기 다수의 전극은 스트라이프 형상의 전극 쌍으로 구성되고, 상기 스트라이프 형상의 전극 중의 1개는 다수의 브랜치(branch)를 구비하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제 9항에 있어서,

상기 다수의 전극에 의해 전위가 공급되는 상기 영역은 상기 광학 재료층의굴절율을 상기 영역에서 변화시킴으로써 상기 발광 어레이로부터 방출된 광이 상기 광학 재료층으로부터 상기 도파관 어레이를 통해 외부에 취출되도록 하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제 9항에 있어서,

상기 다수의 전극은 동일 평면상에 형성되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제 12항에 있어서,

상기 광 취출부는 상기 광학 재료층으로부터 취출된 상기 광을 산란시키는 광 산란층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제 9항에 있어서,

상기 광 취출부는 외부로부터의 광이 반사되는 것을 방지하는 반사 방지층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제 1항에 있어서,

상기 광 취출부는 상기 도파관 어레이내에서의 상기 광 손실에 대응하여 상기 광이 취출될 때의 광 취출 효율을 보정하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제 1항에 있어서,

상기 도파관 어레이 및 상기 광 취출부는 감기(rolling up)와 인출(pulling out)이 반복될 수 있는 유연성 재료에 의해 형성되고 용기(container)에 수용될 수 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제 17항에 있어서,

상기 도파관 어레이 및 광 취출 수단의 상기 용기내에서의 수용부와 상기 수용부로부터 노출된 부분인 인출부 사이의 경계를 검출하는 검출부를 더 포함하고,

상기 광 취출부는 상기 검출 결과에 따라 상기 노출 부분의 영역으로부터만 광을 취출하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제 1항에 있어서,

상기 발광 어레이는 광을 방출하는 유기 전자 발광층을 포함하고,

상기 유기 전자 발광층 각각은 투명 전극과 불투명 전극 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제 19항에 있어서, 상기 발광 어레이는,

투명 기판과,

상기 투명 기판상에 제공되어 외부로부터의 광을 차단하는 차광층과,

상기 투명 기판내에 포함되는 불순물 원소가 그 상부에 제공되는 다른 층에 침입하는 것을 방지하는 배리어층과,

상기 배리어층상에 제공된 박막 트랜지스터(TFT)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제 19항에 있어서,

상기 발광 어레이는 방출광의 1열을 구성하는 화소의 갯수에 대응하여 상기 다수의 유기 전자 발광층 및 상기 다수의 유기 전자 발광층을 구동하는 TFT를 제공하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제 19항에 있어서,

상기 발광 어레이는 입력된 아날로그 화상 신호가 상기 1열을 구성하는 화소마다 축적되는 다수의 커패시터를 더 포함하고,

상기 1열의 상기 아날로그 화상 신호가 상기 다수의 커패시터에 축적될 때 상기 커패시터에 축적된 전압이 상기 TFT의 게이트 전극에 동시에 인가되고,

상기 유기 전자 발광층은 상기 1열의 광을 동시에 방출하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제 1항에 있어서,

상기 발광 어레이는 R, G, B의 3색광을 상기 도파관 어레이에 입사하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제 1항에 있어서,

상기 발광 어레이는 상기 도파관 어레이내에서의 상기 광 손실에 대응하여 보정된 화상 신호를 상기 도파관 어레이에 입력하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
표시 장치에 있어서,

표시 화상의 1열의 광을 다수의 발광 소자에 의해 방출하는 발광 어레이와,

상기 발광 어레이로부터 입사된 광을 일단으로부터 타단까지 전파하는 상기 도파관 어레이와,

상기 도파관 어레이내를 전파하는 광을 상기 발광 어레이로부터 방출된 1열의 상기 광의 전파 방향과 교차하는 임의의 1열로부터 취출하는 광 취출부를 포함하고, 상기 광 취출부는,

상기 도파관 어레이를 통해 전파하는 광의 일부가 외부로 누출되도록 하는 계조 제어 영역과,

상기 계조 제어 영역에서 제어된 광이 취출되는 표시 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제 25항에 있어서,

상기 광 취출부는 외부로부터의 광이 반사되는 것을 방지하는 반사 방지층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제 25항에 있어서, 상기 광 취출부는,

외부로부터의 전계에 대응하여 굴절율이 변화되는 광학 재료층과,

상기 광학 재료층의 영역을 선택함으로써 전계를 생성하는 다수의 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제 27항에 있어서,

상기 계조 제어 영역에 배치된 상기 다수의 전극은 입력된 디지털 화상 신호에 따른 면적(area)의 영역에서 전위차가 발생되도록 위치하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제 25항에 있어서,

상기 계조 제어 영역으로부터 누출된 광을 흡수하는 광 흡수부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제 27항에 있어서,

상기 표시 영역에 배치된 상기 다수의 전극은 상기 발광 어레이로부터 방출된 1열의 광의 전파 방향과 교차하는 임의의 1열을 구성하는 영역에서 전위차가 발생되도록 위치하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제 30항에 있어서,

상기 다수의 전극은 스트라이프 형상의 전극 쌍으로 구성되고, 상기 스트라이프 형상의 전극 중의 1개는 다수의 브랜치(branch)를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제 27항에 있어서,

상기 다수의 전극은 동일 평면상에 형성되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제 27항에 있어서,

상기 다수의 전극으로부터 전위가 공급된 상기 영역에서, 상기 광학 재료층의 굴절율이 변화되고, 상기 발광 어레이로부터 방출된 상기 광은 상기 광학 재료층으로부터 상기 도파관 어레이를 통해 외부로 취출되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제 27항에 있어서,

상기 광 취출부는 상기 광학 재료층으로부터 취출된 상기 광을 산란시키는 광 산란층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제 27항에 있어서,

상기 광 취출부는 외부로부터의 광이 반사되는 것을 방지하는 반사 방지층을더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제 25항에 있어서,

상기 광 취출부는 상기 도파관 어레이내에서의 상기 광 손실에 대응하여 상기 광이 취출될 때의 광 취출 효율을 보정하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제 25항에 있어서,

상기 발광 어레이는 광을 방출하는 유기 전자 발광층을 포함하고,

상기 유기 전자 발광층 각각은 투명 전극과 불투명 전극 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제 37항에 있어서, 상기 발광 어레이는,

투명 기판과,

상기 투명 기판상에 제공되어 외부로부터의 광을 차단하는 차광층과,

상기 투명 기판내에 포함되는 불순물 원소가 그 상부에 제공되는 다른 층으로 침입하는 것을 방지하는 배리어층과,

상기 배리어층상에 제공된 TFT를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제 37항에 있어서,

상기 발광 어레이는 방출광의 1열을 구성하는 화소의 갯수에 대응하여 상기 다수의 유기 전자 발광층 및 상기 다수의 유기 전자 발광층을 구동하는 상기 TFT를 제공하고,

상기 TFT는 상기 1열의 시작으로부터 차례대로 구동되고,

상기 다수의 유기 전자 발광층은 상기 1열의 시작으로부터 차례대로 광을 방출하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제 25항에 있어서,

상기 발광 어레이는 R, G, B의 3색광을 상기 도파관 어레이에 입사하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제 25항에 있어서,

상기 발광 어레이는 상기 도파관 어레이내에서의 상기 광 손실에 대응하여 보정된 화상 신호를 상기 도파관 어레이에 입력하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제 25항에 있어서,

상기 도파관 어레이는 적어도 고굴절율 영역과 저굴절율 영역을 포함하고,

상기 고굴절율 영역은 상기 발광 어레이로부터 방출되는 광의 1열을 구성하는 화소의 갯수에 대응하여 소정의 어레이 피치로 제공되고,

상기 발광 어레이로부터 방출된 1열의 광은 대응하는 상기 고굴절율 영역내에서 전파되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제 25항에 있어서,

상기 도파관 어레이는 폴리머 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제 25항에 있어서,

상기 도파관 어레이는 지지 기판상에 외부로부터의 광을 흡수하는 광 흡수층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제 25항에 있어서, 상기 도파관 어레이는,

폴리머 재료로 형성된 지지 기판과,

상기 지지 기판상에 형성되어 외부로부터의 광을 흡수하는 광 흡수층과,

상기 광 흡수층상에 형성된 저굴절율 영역과,

상기 저굴절율 영역상에, 고굴절율 영역과 저굴절율 영역이 소정의 피치로 교대로 배치되는 층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제 25항에 있어서,

상기 도파관 어레이에 의해 전파되는 광을 상기 도파관 어레이의 타단에서반사하는 광 반사부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제 25항에 있어서,

상기 도파관 어레이 및 상기 광 취출부는 감기와 인출이 반복될 수 있는 유연성 재료에 의해 형성되고 용기내에 수용될 수 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제 25항에 있어서,

상기 도파관 어레이 및 광 취출 수단의 상기 용기내에서의 수용부와 상기 수용부로부터 노출된 부분인 인출부 사이의 경계를 검출하는 검출부를 더 포함하고,

상기 광 취출부는 상기 검출 결과에 따라 상기 노출 부분의 영역으로부터만 광을 취출하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
표시 화상의 1열의 광을 다수의 발광 소자에 의해 방출하는 단계와,

방출광을 도파관 어레이를 통해 표시 영역의 일단으로부터 타단까지 전파하는 단계와,

상기 전파광을 임의의 선택 영역으로부터 취출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 방법.
제 49항에 있어서,

상기 임의의 선택 영역은 적어도 2 이상의 화소를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 방법.
제 49항에 있어서,

상기 임의의 선택 영역은 상기 방출광의 1열의 전파 방향과 교차하는 임의의 1열인 것을 특징으로 하는 표시 방법.
제 49항에 있어서, 상기 전파광 취출 단계는,

광이 전파하는 상기 도파관 어레이의 외부 전계에 대응하여 굴절율이 변화되는 광학 재료층의 소정의 영역에서 전위차를 발생시키는 단계와,

상기 전위차를 발생시킴으로써 상기 광학 재료층의 굴절율을 변화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 방법.
제 49항에 있어서,

상기 전파광 취출 단계는 상기 도파관 어레이내에서의 상기 광 손실에 대응하여 상기 광이 취출되는 때의 광 취출 효율을 보정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 방법.
제 49항에 있어서,

상기 도파관 어레이에서 전파되었던 광을 상기 표시 영역의 타단에서 반사하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 방법.
제 49항에 있어서, 상기 발광 단계는,

입력된 아날로그 화상 신호를 상기 입력된 아날로그 화상 신호의 1열을 구성하는 화소마다 커패시터에 축적하는 단계와,

상기 아날로그 화상 신호의 상기 1열이 상기 커패시터에 축적될 때 상기 아날로그 화상 신호를 TFT의 게이트전극에 동시에 인가하는 단계와,

상기 TFT의 소스-드레인 전극에 접속하는 상기 1열의 유기 전자 발광층을 동시에 발광시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 방법.
제 49항에 있어서,

상기 발광 단계에서, R, G, B의 3색광이 방출되는 것을 특징으로 하는 표시 방법.
제 49항에 있어서,

상기 발광 단계에서, 상기 도파관 어레이내에서의 상기 광 손실에 대응하는 보정된 화상 신호에 따라 광이 방출되는 것을 특징으로 하는 표시 방법.
표시 화상의 1열의 광을 다수의 발광 소자에 의해 방출하는 단계와,

상기 방출광을 도파관 어레이의 일단으로부터 타단까지 전파하는 단계와,

상기 전파광의 일부를 계조 제어 영역에서 누출시키는 단계와,

상기 계조 제어 영역에서 제어된 광을 1열의 상기 광의 전파 방향과 교차하는 임의의 1열로부터 취출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 방법.
제 58항에 있어서,

상기 계조 제어 영역에서 누출된 광을 흡수하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 방법.
제 58항에 있어서, 상기 광 누출 단계 및 상기 상기 광 취출 단계는,

광이 전파하는 상기 도파관 어레이의 외부 전계에 대응하여 굴절율이 변화되는 광학 재료층의 소정의 영역에서 전위차를 발생시키는 단계와,

상기 전위차를 발생시킴으로써 상기 광학 재료층의 굴절율을 변화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 방법.
제 58항에 있어서,

상기 광 누출 단계 및 상기 광 취출 단계는 입력된 디지털 화상 신호에 따른 면적(area)의 영역에서 전위차를 발생시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 방법.
제 58항에 있어서,

상기 광 취출 단계는 상기 도파관 어레이내에서의 상기 광 손실에 대응하여 상기 광이 취출될 때의 광 취출 효율을 보정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 방법.
제 58항에 있어서, 상기 발광 단계는,

방출광의 1열을 구성하는 화소에 대응하여 제공된 스위치 소자를 상기 1열의 일단으로부터 차례대로 구동하는 단계와,

상기 스위치 소자의 일단에 접속되는 유기 전자 발광층이 상기 일단으로부터 차례대로 발광되도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 방법.
제 58항에 있어서,

상기 발광 단계에서, R, G, B의 3색광이 방출되는 것을 특징으로 하는 표시 방법.
제 58항에 있어서,

상기 발광 단계에서, 상기 도파관 어레이내에서의 상기 광 손실에 대응하는 보정된 화상 신호에 따라 광이 방출되는 것을 특징으로 하는 표시 방법.
제 58항에 있어서,

상기 도파관 어레이내에서 전파된 광을 상기 표시 영역의 타단에서 반사하는단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 방법.
표시 화상의 1열의 광을 다수의 발광 소자에 의해 방출하는 발광부를 형성하는 단계와,

상기 발광부로부터 방출된 광을 표시 영역의 일단으로부터 타단까지 전파하는 도파관 어레이를 형성하는 단계와,

상기 전파광을 임의의 선택 영역으로부터 취출하는 광 취출부를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치 제조 방법.
제 67항에 있어서,

상기 도파관 어레이 형성 단계는 폴리머성 재료의 지지 기판의 전면상에 폴리머성 감광성 아크릴 수지를 스핀 도포법에 의해 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치 제조 방법.
제 67항에 있어서, 상기 도파관 어레이 형성 단계는,

상기 지지 기판상에 도포된 상기 감광성 아크릴 수지를 노광 및 에칭함으로써 고굴절율 영역을 형성하는 단계와,

상기 고굴절율 영역이 상부에 형성된 상기 지지 기판상에 폴리머성 저굴절율 재료를 스핀 도포법에 의해 도포함으로써 저굴절율 영역을 형성하는 단계와,

상기 도포된 표면을 연마함으로써 상기 고굴절율 영역의 상부 표면을 노출시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치 제조 방법.
제 67항에 있어서, 상기 광 취출부 형성 단계는,

플라스틱성 투명 기판상에 폴리머성 광 산란 재료에 의해 광 산란층을 형성하는 단계와,

상기 광 산란층이 상부에 형성된 상기 투명 기판의 전면상에 투명 전극 재료를 스퍼터링법에 의해 도포하는 단계와,

상기 투명 전극 재료가 상부에 도포된 상기 투명 기판을 노광 및 에칭함으로써 다수의 전극을 형성하는 단계와,

상기 다수의 전극이 상부에 형성된 상기 지지 기판의 전면상에 폴리이미드를 스핀 도포법에 의해 도포하는 단계와,

상기 도포된 폴리이미드를 가열 및 러빙함으로써 배향층을 형성하는 단계와,

상기 배향층이 상부에 형성된 상기 지지 기판상에 액정층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치 제조 방법.
제 67항에 있어서, 상기 광 취출부 형성 단계는,

외부 전계에 대응하여 굴절율이 변화되는 광학 재료를 상기 도파관 어레이상에 형성하는 단계와,

다수의 전극을 상기 광학 재료상에 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치 제조 방법.
제 67항에 있어서, 상기 발광부 형성 단계는,

유리질 투명 기판상에 상기 발광 소자를 구동하는 TFT 구동 회로를 형성하는 단계와,

상기 TFT 구동 회로가 상부에 형성된 상기 투명 기판상에 상기 발광 소자를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치 제조 방법.
제 67항에 있어서,

상기 발광 소자는 유기 전자 발광 소자인 것을 특징으로 하는 표시 장치 제조 방법.
제 67항에 있어서, 상기 발광부 형성 단계는,

유리질 투명 기판상에 상기 발광 소자를 구동하는 TFT 구동 회로를 형성하는 단계와,

투명 절연 재료를 사용함으로써 상기 TFT 구동 회로가 상부에 형성된 상기 투명 기판의 표면을 평탄화시키는 평탄화층 형성 단계와,

상기 평탄화층의 일부에 콘택트 홀을 개구함으로써 상기 TFT 구동 회로와 상기 발광 소자를 접속하는 투명 전극을 형성하는 단계와,

상기 투명 전극상에 유기 전자 발광층을 형성하는 단계와,

상기 유기 전자 발광층상에 불투명 전극을 형성하는 단계와,

상기 투명 전극 전부를 피복하는 밀봉층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치 제조 방법.