KR20050108361A - 광밸브 디스플레이 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 LCD 디스플레이와 같은 광밸브 디스플레이 장치에 대한 백라이팅 장치에 관한 것이다. 백라이팅 장치는 평면에서 연장되는 층(5)에 배열된 다수의 가늘고 긴 발광 구조물(9)을 포함하며, 그러한 구조물은 광밸브층(1)의 방향으로 그들의 길이를 따라 광을 방사한다. 다수의 가늘고 긴 렌즈들(11)을 포함하는 광학층(7)이 발광 구조물(9)과 광밸브층(1) 사이에 위치된다. 각각의 그러한 렌즈(11)는 다수의 발광 구조물(9)에 의해 방사된 광을 광밸브층(1)상의 다수의 가늘고 긴 영역에 집중시킨다. 바람직하게, 각각의 발광 구조물(9)은 하나의 1차 컬러만의 광을 방사하고, 가늘고 긴 렌즈는 각각의 발광 구조물로부터 방사된 광을, 대응하는 컬러를 위한 부화소(sub-pixel) 영역에 집중시킴으로써, 컬러 필터를 이용하지 않고서도, 컬러 디스플레이가 제공될 수 있도록 한다.

Description

광밸브 디스플레이 장치{DISPLAY DEVICE}

본 발명은 제 1 평면에서 연장되는 광밸브층과, 제 1 평면에 평행한 제 2 평면에서 연장되는 층에서의 다수의 가늘고 긴 발광 구조물을 포함하되, 발광 구조물이 광밸브층의 방향으로 그들의 길이를 따라 광을 방사하도록 배열되는, 광밸브 디스플레이 장치에 관한 것이다.

그러한 디스플레이 장치는 유럽 특허 A2 1211551에 기술되어 있다. 이러한 종류의 디스플레이 장치가 갖는 주된 이점은, 그들이 상이한 컬러의 광을 개별적으로 생성하고, 광밸브층의 후면에 대해 상이한 컬러를 개별적으로 투영할 수 있도록 한다는 것이다. 특히, 이것은 컬러 디스플레이에서, 컬러 필터의 생략을 가능하게 함으로써, 에너지를 덜 소비하는 디스플레이 장치를 제공할 수 있다. 일반적으로, 그것은 광밸브층상의 상이한 영역들을 상이하게 조명할 수 있도록 한다.

전술한 종류의 디스플레이 장치가 갖는 문제점은, 그들이 비교적 정밀한 구조를 필요로 한다는 것이다. 예를 들어, 바람직한 효과를 얻기 위해, 광밸브층에서의 각각의 부화소 열(sub-pixel column)에 대해 하나의 가늘고 긴 발광 구조물이 필요하다.

발명의 개요

본 발명의 목적은 전술한 문제점을 완전히 또는 부분적으로 완화시키는 것이다.

이러한 목적은 시작 단락에 따른 디스플레이 장치에 의해 달성되며, 그러한 디스플레이 장치는 제 1 및 제 2 평면 사이에서 이들 평면과 평행하게 위치되는 제 3 평면에서 연장되는 층에 배열되는 볼록 단면을 갖는 다수의 가늘고 긴 렌즈를 더 포함하고, 가늘고 긴 렌즈는 발광 구조물과 동일한 방향으로 연장되어, 각각의 렌즈가 발광 구조물로부터 방사된 광을 광밸브층의 가늘고 긴 영역에 집속하도록 한다. 이것은 비교적 대략적인(coarse) 발광 구조물이 이용될 수 있도록 하는데, 그 이유는, 렌즈가 광밸브층상의 좁은 가늘고 긴 영역에 광을 집속할 수 있는 능력을 제공하기 때문이며, 영역은 부화소 열에 대응할 수 있다.

바람직하게, 각각의 렌즈는 복수의 발광 구조물로부터의 광을 광밸브층상의 대응하는 수의 영역에 집속한다. 이것은 한층 더 대략적인 발광 구조물의 이용을 가능하게 할 뿐만 아니라, 조명의 균일성 및 디스플레이 장치의 뷰잉 각도(viewing angle)를 개선시킨다.

바람직하게, 각각의 발광 구조물은 하나의 컬러만의 광을 방사하도록 만들어진다. 이것은 컬러 필터를 이용할 필요가 없는 컬러 디스플레이를 제공한다.

바람직한 실시예에서, 각각의 발광 구조물은 1차 컬러인 적색, 녹색 및 청색 중 하나를 갖는 광을 방사한다. 이것은 디스플레이로 하여금, 예를 들면, 컬러 TV로서 기능할 수 있도록 한다.

대안적인 실시예에서, 각각의 발광 구조물은 컬러들, 즉 적색, 황색-녹색, 시안-녹색 및 청색 중 하나를 갖는 광을 방사한다. 이것은 보다 우수한 컬러 재생이 가능하게 하는 보다 넓은 컬러 범위를 초래한다.

바람직한 실시예에서, 각각의 발광 구조물은 발광 다이오드에 의해 지원되는 광 가이드(light guide)를 포함한다. 이것은 간단하고 신뢰할 수 있는 구조물을 제공한다.

대안적인 실시예에서, 각각의 발광 구조물은 광 가이드를 포함하고, 다수의 발광 구조물을 지원하도록 밝은 광원이 배열된다. 이것은 보다 적은 광원이 이용될 수 있도록 한다.

또다른 대안적인 실시예에서, 각각의 발광 구조물은 발광 다이오드의 열을 포함한다. 이것은 강력한 조명(lighting)을 제공하며, 광 방사가 각각의 발광 구조물의 길이에 따라서도 변화될 수 있도록 한다.

바람직하게, 광밸브 디스플레이 장치는 액정 디스플레이 장치이며, 액정층이 광밸브층을 구성한다.

본 발명의 이들 및 다른 양상은 이하에 기술된 실시예로부터 명백할 것이며, 그러한 실시예를 참조하여 설명될 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치의 개략 사시도이다.

도 2는 도 1에서의 디스플레이 장치의 바람직한 실시예의 단면을 도시한다.

도 3은 도 1에서 이용된 가늘고 긴 발광 구조물의 바람직한 실시예를 도시한다.

도 4는 도 1에서 이용된 가늘고 긴 발광 구조물의 대안적인 실시예를 도시한다.

도 5는 가늘고 긴 발광 구조물의 다른 대안적인 실시예를 도시한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치의 개략 사시도이다. 디스플레이 장치는 컬러 이미지를 디스플레이할 수 있으며, 여러 가지 응용, 예를 들면, 컴퓨터 모니터 또는 TV 세트에서 이용될 수 있다.

디스플레이 장치는 다수의 픽처 요소 또는 화소(3)(예를 들면, 1280x720 또는 1366x768 화소)를 포함하는 광밸브층(1)을 포함한다. 컬러 디스플레이에서, 화소는 부화소로 분할된다. 부화소는 1차 컬러인 적색 R, 녹색 R 및 청색 B에 대한 열에서, 예를 들면, 적색-녹색-청색-적색-녹색-청색 등의 순서로 배열된다. 이들 부화소는, 위 및 아래의 화소에서의 대응하는 컬러를 갖는 부화소와 함께, 부화소 열을 구성한다.

바람직한 실시예에서, 광밸브층은 액정층이다. 광밸브 디스플레이 장치는 액정 디스플레이 장치로서 지칭될 수 있다. 당업자에게 잘 알려져 있으므로 더 이상 기술되지 않지만, 액정층 자체는 편광 필터와 같은 다수의 층을 포함한다. 일반적으로, 액정층과 같은 광밸브층(1)은 그의 개별적인 부화소를 통한 광 흐름을 개별적으로 변조할 수 있다.

디스플레이 장치는 백라이팅 장치(5, 7)를 포함한다. 이 장치는 이미지를 생성하기 위해 입사광을 변조하는 광밸브층(1)의 (사용자측에서 보았을 때의) 후면상으로 투영되는 광을 생성한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 백라이팅 장치는 광밸브층(1)과 평행한 평면에서의 층(5)에서 연장되는 다수의 가늘고 긴 발광 구조물(9)을 포함한다. 도 1에는, 라인 I-I를 따른 부분적 단면이 또한 도시된다. 가늘고 긴 발광 구조물은 더 이격될 수 있으며, 도 1에 도시된 바와 같이 서로 접하고 있을 필요는 없음을 알아야 한다.

후술하는 바와 같이, 예를 들면, 광 가이드를 포함할 수 있는 가늘고 긴 발광 구조물들(9)은 서로 평행하다. 발광 구조물은 그들의 길이를 따라, 광밸브층(1)의 방향으로 광을 방사한다.

백라이팅 장치는 볼록 단면을 갖는 다수의 가늘고 긴 렌즈(11)를 더 포함한다. 렌즈의 볼록 단면은 입사광을 집중시키는 작용을 한다. 이들 렌즈는 광밸브층과 평행한 평면에서의 광학층(7)에 배열된다. 렌즈의 층(7)은 광밸브층(1)과 가늘고 긴 발광 구조물(9)의 층(5) 사이에 위치된다. 가늘고 긴 렌즈(11)는 발광 구조물(9)과 동일한 방향으로 연장되어, 각각의 렌즈(11)가 광 가이드와 같은 몇 개의 발광 구조물(9)로부터 방사된 광을 광밸브층(1)의 몇 개의 가늘고 긴 영역상으로 집속하도록 한다. 광학층(7)에서의 모든 렌즈는 서로 통합적으로, 예를 들면, 구조화된 플라스틱판으로서 형성될 수 있다.

바람직하게, 각각의 발광 구조물(9)은 하나의 컬러만의 광을 방사하도록 발명된다. 이러한 광은 광밸브층(1)의 일반적인 방향으로 방사되어, 광이 사이에 위치된 가늘고 긴 렌즈(11)를 조명하도록 한다.

도 2는 도 1에서의 디스플레이 장치의 바람직한 실시예의 단면을 도시한다. 도시된 바와 같이, 각각의 발광 구조물은 다수의 가늘고 긴 렌즈(11)를 통해, 광밸브층(1)상의, 부화소 열(13)에 대응하는, 다수의 가늘고 긴 영역을 조명한다. 도 2로부터 명백한 바와 같이, 이것은 광밸브층(1)에서의 부화소 열(13)의 간격에 비해, 발광 구조물(9)의 간격이 더 대략적으로 될 수 있도록 한다. 더욱이, 각각의 부화소 열(13)은 다수의 발광 구조물(9)에 의해, 대응하는 수의 각도로부터 및 대응하는 수의 렌즈(11)를 통해 조명되며, 그것은 조명의 균일성 및 디스플레이 장치의 뷰잉 각도를 개선시킨다.

도 3(a)는 도 1에서 이용된 가늘고 긴, 바람직하게는 원통 모양의 발광 구조물의 바람직한 실시예를 도시한다. 본 실시예에서, 발광 구조물(9)은 LED와 같은 광원(10)에 의해 각각 지원되는 광 가이드를 포함한다. 광 가이드로 입사되는 광은 전반사에 의해, 광 가이드를 이용하여 전달된다. 광 가이드(9)의 길이를 따라서 및 광밸브층(1)과 대향하는 측에서, 광 가이드(9)에는 광 가이드(9)에서의 광이 누설되도록 하는 노치(notch) 또는 불순물(impurity)이 제공된다. 바람직하게, 그러한 노치 또는 불순물의 밀도는, 광 가이드(9)의 전체 길이에 걸쳐 고른 광 방사를 얻기 위해, 광 가이드(9)의 길이에 걸쳐 (예를 들면, 광원으로부터의 거리의 함수로서) 변화될 수 있다. 광원과 반대되는 단부(12)에서, 광 가이드 후면의 단부에 도달하는 광을 구조물로 반사하기 위해, 반사 물질이 광 가이드(9)에 제공될 수 있다.

도 3(a)에서, 각각의 광 가이드는 1차 컬러인 적색(예를 들면, 610nm 파장을 가짐), 녹색(예를 들면, 535nm) 및 청색(예를 들면, 465nm) 중 하나만의 광을 방사한다. 필터링되어야 하는 백색광과 비교하여, 컬러 디스플레이에서 컬러 필터가 필요하지 않기 때문에, 이것이 바람직하다. 1차 컬러를 얻기 위해 백색광 에너지의 보다 큰 부분이 제거되어야 하기 때문에, 필터를 이용하는 것은, 부가적인 층을 필요로 할 뿐만 아니라, 에너지가 낭비됨을 의미한다.

도 3(b)는 4개의 "1차" 컬러인 적색(R), "황색을 띤 녹색"(녹색, G₁), "청색을 띤 녹색"(시안, G₂, 예를 들면, 505nm) 및 청색(B)이 이용되는, 즉, 도 3(a)와 비교하여 컬러 시안이 추가되는 다른 실시예를 도시한다. 이러한 특징은 광밸브층의 대응하는 변형을 필요로 하며, 여기서 각각의 화소는 4개의 부화소로 세분된다. 4개의 "1차" 컬러를 이용하는 것은, 보다 큰 컬러 범위를 제공한다고 하는 이점을 가지며, 이것은 디스플레이 장치의 컬러 재생을 개선시킨다.

도 4는 도 1에서 이용된 가늘고 긴 발광 구조물의 대안적인 실시예를 도시한다. 본 실시예에서, 발광 구조물은 광 가이드를 포함하고, 사전결정된 컬러의 광을 갖는 다수의 발광 구조물을 지원하도록 발광 다이오드(도시되지 않음)와 같은 밝은 광원이 배열된다. 밝은 광원을 이용한다는 것은, 광원이 다수의 가늘고 긴 발광 구조물을 지원할 수 있음을 의미한다. 도면에 개략적으로 나타낸 바와 같이, 이것은 포크형(fork-shaped) 광 가이드 장치를 이용하여 획득될 수 있다. 그러한 광 가이드를 형성할 때, 광 가이드의 굴절율이 고려되어야 한다. 너무 날카로운 대역은, 광이 바람직하지 않은 방법으로 이탈하도록 한다. 포크형이 아닌 다른 형상, 예를 들면, 인터리빙된, 구불구불한 형상의 광 가이드를 생각할 수 있다.

도 5는 도 1에서 이용된 가늘고 긴 발광 구조물의 다른 대안적인 실시예를 도시한다. 본 실시예에서, 각각의 가늘고 긴 발광 구조물은 발광 다이오드(14)의 열을 포함한다. 각각의 그러한 열의 발광 다이오드는 바(9)로 배열되며, 바람직하게 하나의 컬러만의 광을 방사한다. 열에서의 광 다이오드들 사이의 간격은 이용된 다이오드의 전력에 따라 결정될 수 있다. 또한, 본 실시예는, 각각의 발광 구조물을 정의하는 발광 다이오드(14)가 개별적으로 제어될 수 있기 때문에, 각각의 가늘고 긴 발광 구조물(9)을 따라 광 방사를 변화시키는 옵션을 제공한다.

요약하면, 본 발명은 LCD 디스플레이와 같은 광밸브 디스플레이 장치에 대한 백라이팅 장치에 관한 것이다. 백라이팅 장치는 평면에 배열되는 다수의 가늘고 긴 발광 구조물을 포함하며, 그러한 구조물은 광밸브층의 방향으로 그들의 길이를 따라 광을 방사한다. 다수의 가늘고 긴 렌즈들을 포함하는 광학층이 발광 구조물과 광밸브층 사이에 위치된다. 각각의 그러한 렌즈는 다수의 발광 구조물에 의해 방사된 광을 광밸브층상의 다수의 가늘고 긴 영역에 집중시킨다. 바람직하게, 각각의 발광 구조물은 하나의 1차 컬러만의 광을 방사하고, 가늘고 긴 렌즈는 각각의 발광 구조물로부터 방사된 광을, 대응하는 컬러를 위한 부화소 영역에 집중시킴으로써, 컬러 필터를 이용하지 않고서도, 컬러 디스플레이가 제공될 수 있도록 한다.

본 발명은 다양한 바람직한 실시예와 관련하여 기술되었지만, 본 발명이 그러한 실시예에 한정되는 것으로 고려되어서는 않됨을 알아야 한다. 그보다, 본 발명은 첨부된 특허 청구 범위의 영역내에서 당업자에 의해 행해질 수 있는 모든 변형을 포함한다. 더욱이, 발광 구조물, 렌즈 및 부화소 열은, 도시된 바와 같이, 열에서 수직으로 배열되는 대신에, 행에서 수평으로 배열될 수 있다.

Claims (9)

1. 광밸브 디스플레이 장치(light valve display device)에 있어서,

   제 1 평면에서 연장되는 광밸브층(1)과, 상기 제 1 평면과 평행한 제 2 평면에서 연장되는 층(5)에서의 다수의 가늘고 긴 발광 구조물(9)을 포함하는 백라이팅 장치(backlighting arrangement)(5, 7)―상기 발광 구조물(9)은 상기 광밸브층(1)의 방향으로 그들의 길이를 따라 광을 방사하도록 배열됨―를 포함하되,

   상기 제 1 및 제 2 평면 사이에서 이들 평면과 평행하게 위치되는 제 3 평면에서 연장되는 층(7)에 배열되는 볼록 단면을 갖는 다수의 가늘고 긴 렌즈(11)에 의해 특징지워지며, 상기 가늘고 긴 렌즈(11)는 상기 발광 구조물(9)과 동일한 방향으로 연장되어, 각각의 렌즈(11)가 상기 발광 구조물(9)로부터 방사된 광을 상기 광밸브층(1)의 가늘고 긴 영역에 집속하도록 하는

   광밸브 디스플레이 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   각각의 렌즈(11)는 복수의 발광 구조물(9)로부터의 광을, 상기 광밸브층(1)상의 대응하는 수의 영역에 집속시키는 광밸브 디스플레이 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   각각의 발광 구조물(9)은 하나의 컬러만의 광을 방사하도록 만들어지는 광밸브 디스플레이 장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   각각의 발광 구조물(9)은 1차 컬러인 적색, 녹색 및 청색 중 하나를 갖는 광을 방사하는 광밸브 디스플레이 장치.
5. 제 3 항에 있어서,

   각각의 발광 구조물(9)은 컬러들, 즉 적색, 황색-녹색, 시안-녹색 및 청색 중 하나를 갖는 광을 방사하는 광밸브 디스플레이 장치.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

   각각의 발광 구조물은 발광 다이오드(10)에 의해 지원되는 광 가이드(9)를 포함하는 광밸브 디스플레이 장치.
7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

   각각의 발광 구조물은 광 가이드를 포함하고, 다수의 발광 구조물을 지원하도록 밝은 광원이 배열되는 광밸브 디스플레이 장치.
8. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

   각각의 발광 구조물(9)은 발광 다이오드(14)의 열을 포함하는 광밸브 디스플레이 장치.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 광밸브 디스플레이 장치는 액정 디스플레이 장치이고, 액정층이 상기 광밸브층(1)을 구성하는 광밸브 디스플레이 장치.