KR20040086288A - 디스플레이 장치 및 조명 시스템 - Google Patents

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Abstract

광 도파관(light guide)(15)은 유리 또는 플라스틱 표면(14, 16)(기판) 사이에 유리 또는 플라스틱보다 더 높은 굴절율을 갖는 재료(17)(액체)를 구비한다. 기판들 중 하나는 액체의 측면에 구성되고(마이크로 프리즘 유사 구조), 더 이상 실제 광 도파관에 속하지 않게 되어, 광 도파관의 외부면이 평평하게 된다.

Description

디스플레이 장치 및 조명 시스템{DISPLAY DEVICE}
상술된 타입의 종래 디스플레이 장치는 "Compact Front Lighting for Reflective Displays"라는 제목의 문헌(SID 96 Applications Digest, pp.43∼46)에 개시되어 있다. 이 문헌은 화상 디스플레이 패널에서 떨어져 있는 제 1 주요면의 영역에서 그루브 구조(groove structure)를 갖는 광 도파관에 대해 설명한다. 그루브 구조는 화상 디스플레이 패널의 방향으로 광선을 편향시키기 위해서 필요한 것이다. 이 경우에서의 문제는, 상기 제 1 주요 면 위에 반사 방지층(anti-reflection layer) 또는 다른 기능성 층과 같은 추가적인 층을 부착시키기 어렵다는 것이다.
본 발명은 화상 디스플레이 패널 및 조명 시스템을 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것으로, 화상 디스플레이 패널은 화소 영역에 전극이 마련되어 있는 제 1 기판을 구비하고, 조명 시스템은, 화상 디스플레이 패널에 대해 대향하는 출사면(exit face)과, 복수의 단면(end faces)-복수의 단면 중 적어도 하나의 단면은 광에 대한 입사면(entrance face)임-을 구비하는 광 도파관(optical waveguide)을 포함하며, 광 도파관의 상기 단면으로 광이 결합될 수 있다.
화상 디스플레이 패널은 (2개의 기판 사이에) 액정 재료 또는 전기 변색 재료(electrochromic material) 등과 같은 전기 광학 매체(electro-optical medium)를 포함할 수 있다. 이는 또한 정전기력의 원리에 기초할 수도 있다(변형 가능 미러(deformable mirrors)).
이러한 반사형 디스플레이 장치는 예를 들면, 랩탑 컴퓨터, 이동 전화기, 개인 정보 단말기(personal organizers) 등과 같은 이동 장치에서 사용될 수 있다. 에너지 절약의 관점에서, 충분한 주변 광이 존재하는 경우에 광원이 스위치 오프되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 이러한 디스플레이 장치 내에서 사용하기 위한 조명 시스템에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 반사형 디스플레이 장치의 일실시예에 대한 단면도,
도 2는 도 1에 도시된 장치에서 사용되는 조명 시스템의 일부분에 대한 개략적인 단면도,
도 3은 조명 시스템의 다른 실시예의 일부분에 대한 다른 실시예를 도시하는 도면.
본 발명의 목적은 이러한 문제에 대한 해결책을 제공하는 것이다. 본 발명에 따른 디스플레이 장치에서는 이를 위하여, 광 도파관은 2개의 광투과 층 사이에 광투과 층의 재료보다 더 높은 굴절율을 갖는 광투과 재료를 포함하고, 광투과 재료와 광투과 층 중 제 1 광투과 층 사이의 인터페이스가 화상 디스플레이 패널로부터 멀리 떨어진 면에 형성된다.
인터페이스는 톱니 구조(sawtooth structure) 또는 프리즘 구조를 갖는 것이 바람직하다.
분극 효과(polarization effects)를 방지하기 위해서는, 광투과 재료와 광투과 층의 재료가 실질적으로 광학적 이방성을 갖는 것이 바람직하다.
본 발명의 이러한 특징 및 다른 특징은 도면을 참조함으로써 명확해질 것이다.
도면은 개략적이며, 실제 축적대로 도시되지 않았다. 대응되는 구성 요소는 일반적으로 동일한 참조 부호로 나타내었다.
도 1에 개략적으로 도시된 디스플레이 장치(1)는 화상 디스플레이 패널(2)과 조명 시스템(8)을 포함한다.
화상 디스플레이 패널(2)은 TN(twisted nematic), STN(supertwisted nematic) 또는 강유전성(ferroelectric) 효과를 기반으로 하여 2개의 기판(3, 4) 사이에 액정 재료(5)를 포함한다. 화상 디스플레이 패널은 예를 들면, 광 반사형화상 전극(light-reflecting picture electrode)(6)이 기판(3) 상에 마련되어 있는 화소의 매트릭스를 포함한다. 기판(4)은 광 투과형이고 예를 들면, ITO(indium tin oxide) 등으로 이루어진 하나 이상의 광-투과형 전극(7)을 구비한다. 화상 전극에는 접속 배선(connection wires)(6', 7')을 통해 전압이 공급되는데, 이 접속 배선에는 구동 유닛(drive unit)(9)에 의해 구동 전압이 공급된다.
조명 시스템(8)은 광투과 재료로 이루어지고, 4개의 단면(end faces)(10, 10')를 갖는 광 도파관(15)을 포함한다. 광원(12)의 광은 단면들 중의 하나, 예를 들면 단면(10)을 통해서 광 도파관(15) 내에 결합되고, 광원(12)은 이 단면에 대해 대향하여 위치된다. 광원(12)은 예를 들면, 막대형 형광 램프(rod-shaped fluorescence lamp)일 수 있다. 이와 다르게 광원은 특히 예를 들면, 휴대 전화기 등과 같이 소형 화상 디스플레이 패널을 갖는 평판 패널 디스플레이 장치 내에서 하나 이상의 발광 다이오드(light-emitting diodes : LED)로 구성될 수 있다. 또한, 광원(12)은 착탈 가능형일 수도 있다.
광 도파관(15)의 출사면(18)은 화상 디스플레이 패널(2)과 대향한다. 광이 그 내부에 결합되지 않는 투과 플레이트의 각 단면(10')에는, 필요한 경우 반사기(22)가 제공될 수 있다. 이러한 방식으로, 광이 출사면(18, 18') 상에서 결합 해제되지 않고, 그 결과로 광 도파관을 따라 전파되어 단면에 도달하는 것에 의해, 광이 단면(10')을 통과하여 광 도파관(15)에서 출사되는 것을 방지한다.
광이 조명 시스템의 광 출력에 기여하지 않고 광 도파관(15)에서 출사해버리는 것을 방지하기 위해서, 예를 들면, 출사면(18, 18')에 대한 입사 빔(19)의 각도를 예를 들면, 15°로 제한하는 쐐기형 광 도파관(wedge-shaped optical waveguide)을 이용하여 결합 수단(coupling means)(13)에 의해 램프(12)의 광을 광 도파관(15)에 결합시키는 것이 바람직하다. 또한, 표류 광(stray light)이 없어지기 때문에 콘트라스트도 강화된다.
본 발명에 따르면, 도 2에 도시된 광 도파관(15)은 2개의 광투과 층(기판)(14, 16) 사이에 광투과 재료(17)를 구비한다. 이 실시예에서의 광투과 재료(17)는, 광투과 층(14, 16)의 굴절율-광투과 층이 유리로 이루어진 투과층(기판)(14, 16)인 경우에 굴절율은 대략 1.5임-보다 더 큰 대략 2의 굴절율을 갖는 Ti02입자의 액체 현탁액 등과 같은 액체이다. 인터페이스는 광투과 재료(17)와 광투과 층 사이에 구성되며, 예를 들어 투과층(16) 내에 복수의 그루브를 포함한다. 입사광 빔(19)은 이들 그루브가 있는 표면에 의해서 화상 디스플레이 패널(2)의 방향으로 반사된다.
화상 디스플레이 패널(2) 내에서 반사된 후에, 빔(19')은 광 도파관을 통해 전파되고(굴절율 차이에 기인하는 굴절은 이 실시예에서 무시할 수 있는 것으로 간주한다), 뷰어(viewer)(30)(도 1)에 도달한다.
여기에서의 표면(20)은 평평하기 때문에, 반사 방지 코팅(anti-reflection coating)(23) 등과 같은 추가적인 층으로 용이하게 피복할 수 있다.
다른 실시예(도시하지 않음)에서, 기판(4, 14)은 단일 기판(도 3) 내에 집적된다. 이 경우에, 편광기(polarizer)는 투과성 재료(17)와 상기 기판 사이에 존재할 수 있다.
미세 구조를 갖는 기판(16)은 ITO 기판 박편이거나 미세 복제형 박편(microreplicated foil)일 수 있다.
본 발명의 범주 내에서 여러 수정이 가능하다. 예를 들면, 그루브는 효율을 높이거나 모아레 패턴(Moire patterns)을 방지하기 위한 특수한 패턴을 구비할 수 있다.
화상 전극(6)이 반드시 광 반사형이어야할 필요는 없다. 다른 실시예에서는, 화상 전극(6)이 광 투과형 ITO 전극으로서 사용되고, 미러(mirror)가 이들 전극 후면에 정렬될 수 있다.
특히 플렉서블(flexible) 디스플레이에서, 전기 광학 특성을 갖는 중합화된 재료(polymerized material)(예를 들면, PDLC 등)를 광투과 재료용으로 사용하는 경우, 층(17)을 패터닝하여 플라스틱 기판(plastic substrate) 사이에 삽입할 수 있다.
평판 표면은 다른 기능의 통합을 가능하게 한다. 도 3에 일례를 도시하였는데, 여기에서의 터치 센서(touch sensor)(층(25)으로 개략적으로 도시되어 있으며, 스페이서(26)에 의해 거리를 유지하고 있음)는 접착제(glue)(24)에 의해 표면(20)에 고정되어 있다.
본 발명에서 보호받고자 하는 범주는 설명된 실시예에 한정되지 않는다. 본 발명은 모든 새로운 특징적인 피처와, 특징적인 피처의 모든 조합에 속한다. 청구항 내의 참조 부호는 본 발명의 보호 범주를 제한하지 않는다. "포함한다"라는 단어는 청구항에 언급된 것 이외에 다른 요소의 존재를 배제하지 않는다. 단수로 표현된 요소는 복수의 이러한 요소의 존재를 배제하지 않는다.

Claims (10)

  1. 화상 디스플레이 패널 및 조명 시스템을 포함하는 디스플레이 장치로서,
    상기 화상 디스플레이 패널은 화소 영역에 전극이 마련되어 있는 제 1 기판을 구비하고,
    상기 조명 시스템은, 상기 화상 디스플레이 패널에 대향하는 출사면(exit face)과, 복수의 단면(end faces)-상기 복수의 단면 중 적어도 하나의 단면은 광에 대한 입사면(entrance face)임-을 구비하는 광 도파관(optical waveguide)을 포함하되,
    광은 상기 광 도파관의 상기 단면에 결합될 수 있고,
    상기 광 도파관은 2개의 광투과 층 사이에 상기 광투과 층의 재료보다 더 높은 굴절율을 갖는 광투과 재료를 포함하며,
    상기 광투과 재료와 상기 광투과 층 중 화상 디스플레이 패널 반대쪽에 있는 제 1 광투과 층 사이에 인터페이스가 형성되는
    디스플레이 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광투과 재료 및 상기 광투과 층의 재료는 모두 실질적으로 광학 이방성(optically anisotropic)을 갖는 디스플레이 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 광투과 층은 상기 인터페이스에 형성되는 디스플레이 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 인터페이스는 톱니 구조(sawtooth structure) 또는 프리즘 구조를 갖는 디스플레이 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 광투과 재료는 액체이고, 상기 광투과 층의 재료는 유리, 석영 또는 합성 물질인 디스플레이 장치.
  6. 광투과 재료로 이루어진 광 도파관을 포함하는 조명 시스템으로서,
    상기 광 도파관은 하나의 출사면과 복수의 단면-상기 복수의 단면 중 적어도 하나의 단면은 그에 대향하여 위치되는 광에 대한 입사면임-을 포함하되,
    광은 상기 광 도파관의 상기 단면에 결합될 수 있고,
    상기 광 도파관은 2개의 광투과 층 사이에 상기 광투과 층의 재료보다 더 높은 굴절율을 갖는 광투과 재료를 포함하며,
    상기 광투과 재료와 상기 광투과 층 중 제 1 광투과 층 사이의 인터페이스가 형성되는
    조명 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 광투과 재료와 상기 광투과 층의 재료는 모두 실질적으로 광학 이방성을 갖는 조명 시스템.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 광투과 층 중의 하나는 상기 인터페이스에 형성되는 조명 시스템.
  9. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 인터페이스는 톱니 구조 또는 프리즘 구조를 갖는 조명 시스템.
  10. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 광투과 재료는 액체이고, 상기 광투과 층의 재료는 유리, 석영 또는 합성 물질인 조명 시스템.
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