KR20070012710A

KR20070012710A - 유기 발광 다이오드 백라이팅 유닛을 구비하는 컬러디스플레이 디바이스와 이를 구현하는 방법

Info

Publication number: KR20070012710A
Application number: KR1020067023950A
Authority: KR
Inventors: 필립 르 로이; 발터 드라지끄; 장-폴 다고이스
Original assignee: 톰슨 라이센싱
Priority date: 2004-05-17
Filing date: 2005-05-13
Publication date: 2007-01-26
Also published as: TW200539094A; EP1751615A1; CN100456105C; JP4806677B2; US8106876B2; JP2007538280A; KR101202776B1; CN1957292A; EP1751615B1; US20080061703A1; TWI401655B; WO2005114311A1

Abstract

본 발명은 유기 발광 다이오드를 사용하는 백라이팅 유닛을 구비하는 컬러 디스플레이 디바이스 및 이를 구현하는 방법에 관한 것이다. 컬러 디스플레이 디바이스는, 후방에서부터 관찰자 쪽의 전방으로, 유기 발광 다이오드(OLED)를 사용하는 복수 컬러의 백라이팅 유닛(1)과, 픽셀에 의한 백라이팅(backlighting)을 스위칭하기 위한 전기 광학 배열(15)을 포함하며, 상기 백라이팅 유닛은 서로 평행한 서로 다른 기본 컬러를 가지는 적어도 3개의 인접한 조명 라인(2,3,4)의 그룹의 주기적인 패턴을 포함하는 표면이다. 본 발명에 따라, 상기 백라이팅 유닛의 조명 라인과 스위칭 배열의 픽셀은 주어진 픽셀이 대응하는 기본 컬러만의 전방향 투과가 제어하게 하도록 실질적으로 정렬되며, 그리고 상기 스위칭 배열을 통해 상기 전방을 향하는 거의 평행한 에지(14)를 갖는 광빔을 형성하도록 상기 백라이팅 유닛 상에 각 조명 라인을 따라 원통형 렌즈(12)가 배치되며, 상기 렌즈는 상기 조명 라인의 길이와 거의 같은 길이를 구비한다.

Description

유기 발광 다이오드 백라이팅 유닛을 구비하는 컬러 디스플레이 디바이스와 이를 구현하는 방법{COLOUR DISPLAY DEVICE COMPRISING AN ORGANIC LIGHT-EMITTING DIODE BACKLIGHTING UNIT AND METHOD OF IMPLEMENTING SAME}

본 발명은 유기 발광 다이오드를 사용하는 백라이팅 유닛을 구비하는 컬러 디스플레이 디바이스 및 이 디스플레이 디바이스를 구현하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 하나 이상의 광원에 의해 생성된 광빔 또는 광빔들이 광의 디스플레이를 제어하기 위해 픽셀에 의해 광학적으로 스위칭되는 전기적 또는 전자적으로 제어되는 디스플레이 분야에 응용할 수 있다. 본 발명은 보다 구체적으로 액정 디스플레이(LCD) 또는 마이크로 작동체(MEMS)에 의한 광학 스위칭을 사용하는 디스플레이에 적용될 수 있다.

전기 광학 스위칭 배열(또는 전기 광학 변조기, 이들 용어는 동일한 것이다)을 구현하는 디스플레이, 특히 액정 디스플레이(LCD)는 상당한 진보를 하고 있다. 이들 디바이스를 주변 조명 상태에 상관없이 사용하기 위해서는 전기 광학 스위칭 배열이 작용할 수 있는 광원이 요구된다. 이 때문에, 컬러 LCD 디스플레이의 경우에, 하나 이상의 냉광 캐소드 튜브를 구비하는 (디스플레이의 전방에 위치한 관찰자에 대해) 후방으로부터 LCD 스위칭 배열을 조명하는 것이 제안되어 왔다. 그 구 현이 복잡하다는 사실은 별도로 하고, 그 동작에 필요한 전압이 높아야 한다는 점과 균일한 광 분포를 가져야 한다는 필요성으로 인해, 이들 디스플레이는 부서지기 쉽고 제한된 수명(그 특성이 시간에 따라 저하한다)을 가지며, 전력을 많이 소비한다. 나아가, 이들 디스플레이는 백색 광을 생성하기 때문에, 추가적으로 광을 필터링하는 디바이스들이 이 디스플레이 상에 가시적인 컬러 스펙트럼 전체를 생성하기 위해 요구된다.

따라서 백라이팅을 생성하는 다른 기술이 연구되었다. 따라서, 발광 다이오드를 사용한 후, 유기 발광 다이오드(OLED)를 구현하는 것이 제안되었다. 3개의 기본 스펙트럼의 컬러, 즉 적색, 녹색, 및 청색(RGB)이 개별적으로 생성될 수 있게 하고 또 냉 캐소드 튜브형의 기술과는 달리 LCD 전기광학 스위칭 배열의 후방에서 직접 구현될 수 있는 이 기술은 그러한 디스플레이의 설계를 간단하게 해준다.

그러나, 이 기술은 여전히 몇몇 제한사항을 나타낸다. 사실, OLED를 사용하는 알려진 백라이팅 디바이스에서, 3개의 RGB 광원은 중첩(적층)되며, 이후 이들 광원이 시간에 따라 순차적으로 턴온될 것을 요구한다. 관찰자의 망막 잔상에 의해 선택된 컬러는 재결합될 수 있고 가시적인 스펙트럼이 재생될 수 있다. 순차적인 전력 투입으로 인해, 스위칭 손실이 생성된다. 이 손실은 OLED를 형성하는 물질 층이 매우 얇다는 사실로 인해 스위칭될 커패시턴스가 더 높으면 높을수록 더 커지게 된다. 이 광원의 중첩은 또한 휘도 세기의 손실을 야기한다.

이에 대한 하나의 대안으로서, US-6 111 560에서 선형 광원을 행으로 구현하는 것이 제안되었으며, 여기서 각 광원은 LCD 스위칭 배열의 여러 행이 광원의 하 나의 조명 라인에 의해 생성된 광에 작용할 수 있을 만큼의 폭을 가진다. 마지막으로, US-5 796 509에서, LCD 유형의 공간 광 변조기와 결합된 유기 발광 다이오드를 사용하는 조명 수단의 구현이 제안되었다. 여기에는 OLED가 백색 광을 생성하고 컬러 필터가 사용되거나 또는 컬러 OLED가 사용되는 컬러 디스플레이가 서술되어 있다.

다른 문서, 즉 US2003/0030371 및 WO99/66483은 이러한 백라이팅 기술을 구비하는 컬러 디스플레이 디바이스를 기술한다.

이들 여러 가지 해법은 여전히 제한사항을 가지고 있는데, 특히 광 재생의 정밀도에 관한 제한사항이나 또는 구현의 복잡성에 대한 제한사항을 가지고 있는데, 본 발명은 특히 이러한 문제를 해결하는 것을 제안한다.

따라서, 본 발명의 주제는, 후방에서부터 관찰자 쪽의 전방으로, 유기 발광 다이오드(OLED)를 사용하는 복수 컬러의 백라이팅 유닛과, 픽셀에 의한 백라이팅을 스위칭하기 위한 전기 광학 배열을 포함하며, 상기 백라이팅 유닛은 서로 평행한 서로 다른 기본 컬러를 가지는 적어도 3개의 인접한 조명 라인의 그룹의 주기적인 패턴을 포함하는 표면인, 컬러 디스플레이 디바이스에 있다.

본 발명에 따라, 상기 백라이팅 유닛의 조명 라인과 스위칭 배열의 픽셀은 주어진 픽셀이 대응하는 기본 컬러만의 전방향 투과가 제어되게 하도록 실질적으로 정렬되며, 그리고 상기 대응하는 기본 컬러를 위한 상기 스위칭 배열을 통해 상기 전방을 향하는 거의 평행한 에지를 갖는 광빔을 형성하도록 상기 백라이팅 유닛 상에 각 조명 라인을 따라 원통형 렌즈가 배치되며, 상기 렌즈는 상기 조명 라인의 길이와 거의 같은 길이를 구비한다.

본 발명의 여러 실시예에서, 단독으로 사용될 수 있거나 또는 기술적으로 고려될 수 있는 모든 조합에 따라 사용될 수 있는 이하의 수단이 사용될 수 있다, 즉

- 상기 전기 광학 스위칭 배열은, 전방과 관찰자 쪽으로, 거의 평면인 확산기 요소를 포함하며, 거의 평면인 이 확산기 요소와 백라이팅 유닛의 라인을 포함하는 표면은 상기 렌즈를 통해 광학적으로 결합된다,

- 상기 원통형 렌즈는, 스위칭 배열과 전향 쪽으로 배향된 볼록한 측면을 구비한다.

- 상기 원통형 렌즈는 하나의 조명 라인으로부터의 조명이 다른 라인의 픽셀과 간섭하지 않도록 광 세퍼레이터에 의해 그 길이를 따라 서로 측방향으로 분리되어 있다,

- 상기 광 세퍼레이터는 조명 라인에 대응하는 원통형 렌즈에 도달하지 않는 조명 라인으로부터 오는 광을 흡수하도록 설계된 광 흡수 부재이며,

- 상기 원통형 렌즈는 광학 스위칭 배열 바로 위에 장착되며,

- 상기 원통형 렌즈는 광학 스위칭 배열과 공기 층(air space)에 의해 분리되며,

- 상기 원통형 렌즈는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리카보네이트 또는 폴리아크릴과 같은 플라스틱 물질로 만들어지며,

- 상기 전기 광학 스위칭 배열은 능동 매트릭스이며,

- 상기 전기 광학 스위칭 배열은 액정(LCD) 유형이며,

- 상기 전기 광학 스위칭 배열은 마이크로기계(MEMS) 유형이며,

- 상기 백라이팅 유닛은 공통 애노드 및 공통 캐소드 중에 선택된 유형이며 바람직하게는 공통 캐소드 유형이며,

- 상기 유기 발광 다이오드(OLED)는, 전방 쪽으로, 생성된 광이 투과하는 제 1 종류의 투명 또는 반투명의 전극과, 후방 쪽으로, 제 2 종류의 전극을 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 종류의 전극은 애노드와 캐소드에 대응하며, 상기 라인 전극이라고 불리우는 동일한 기본 컬러의 조명 라인의 제 1 및 제 2 종류 중 한 종류의 전극은 서로 연결되고 또 대응하는 기본 컬러에 대해 적어도 하나의 컬러 제어 연결부에 연결되며, 모든 조명 라인에 대해 다른 종류의 전극은 공통 전극을 형성하도록 서로 연결되고 또 적어도 하나의 공통 제어 연결부에 연결되며, (라인 전극은 바람직하게는 유닛의 에지를 따라 연결되며; 제어 또는 공통 연결부는 디스플레이의 하나의 연결 핀에 대응한다)

- 상기 동일한 기본 컬러에 대한 라인 전극은 기본 컬러의 조명 라인의 단 하나의 단부에서만 서로 연결되며, (바람직하게는 백라이팅 유닛의 단부 에지를 따라 연결되며, 3개의 컬러에 경우에는, 2개의 컬러는 제 1 단부에 연결되고 제 3 컬러는 라인의 다른 단부에 연결된다)

- 상기 디바이스는 기본 컬러마다 적어도 한 쌍의 컬러 제어 연결부를 포함하며, 상기 한 쌍 중 제 1 연결부는 대응하는 기본 컬러의 라인 전극 중 제 1 단부에 있으며, 상기 한 쌍 중 제 2 연결부는 대응하는 기본 컬러의 동일한 라인 전극의 제 2 단부에 있으며, 상기 제 2 단부는 조명 라인을 따라 제 1 단부와 대향하며, 상기 동일한 기본 컬러의 라인 전극은 조명 라인의 두 단부 각각에 서로 연결되며, (바람직하게는 유닛의 하나의 에지를 따라 연결된다)

- 상기 동일한 기본 컬러의 라인 전극은 기본 컬러의 조명 라인의 2개의 대향하는 단부에서 서로 연결되며, (백라이팅 유닛의 2개의 대향하는 단부의 에지를 따라 연결된다)

- 상기 투명 또는 반투명의 전극은 인듐 주석 산화물(ITO) 층을 포함하며,

- 상기 투명 또는 반투명의 전극은 (ITO의 낮은 전도성을 극복하기 위해) 크롬 층을 포함하며,

- 상기 백라이팅 유닛의 후방에 있는 전극은 알루미늄, 은, 금, 크롬 또는 마그네슘으로부터 선택된 금속을 적층한 것이며,

- 상기 광학 스위칭 배열의 픽셀은 조명 라인에 평행한 열(column)로 배열되며,

- 상기 백라이팅 유닛에 대해, 조명 라인의 폭은 약 12.5마이크로미터이며,

- 상기 원통형 렌즈에 대해, 렌즈의 최대 두께에서의 두께는 약 0.2mm이고 곡률 반경이 -0.088395mm이고 원추 지수(conicity)가 -0.2056이며, 광학 흡수 부재는 조명 라인의 전방향 방출의 중간면에 대해 약 +/- 14도의 원추의 외부쪽으로 조명 라인에서 방출된 측방향 광선을 흡수하도록 구성되며,

- 상기 액정 유형의 스위칭 배열에서, 픽셀 폭은 약 0.1mm이고 액정은 각 판의 폭이 약 0.7mm인 2개의 판 사이에 유지된다.

- 상기 그룹은 3개의 조명 라인을 포함하며, 3개의 기본 컬러는 청색, 녹색, 및 청색이다.

본 발명의 다른 주제는, 후방에서부터 관찰자 쪽의 전방으로, 유기 발광 다이오드(OLED)를 사용하는 복수 컬러의 백라이팅 유닛과, 픽셀에 의한 백라이팅을 스위칭하기 위한 전기 광학 배열을 포함하며, 상기 백라이팅 유닛은 서로 평행한 서로 다른 기본 컬러를 가지는 적어도 3개의 인접한 조명 라인의 그룹의 주기적인 패턴을 포함하는 표면인, 컬러 디스플레이 디바이스를 구현하는 방법에 있어서, 전술된 특징 중 하나 이상에 따른 디바이스가 구현되며, 상기 백라이팅 유닛의 조명 라인과 스위칭 배열의 픽셀이 주어진 픽셀이 대응하는 기본 컬러만의 전방향 투과가 제어되게 하도록 실질적으로 정렬되며, 그리고 모든 상기 조명 라인은 동일한 시간에 동시에 턴온되며, 상기 관찰자를 위한 디스플레이 컬러는 상기 전기 광학 스위칭 배열에 의해 제어되는, 컬러 디스플레이 디바이스를 구현하는 방법에 있다.

여러 동작 모드에 따라, 상기 방법은 다음의 특징 중 하나 이상으로 고려된다: 즉

- 상기 원통형 렌즈는 대응하는 기본 컬러에 대해 스위칭 배열을 통해 전방을 향하는 거의 평행한 에지를 갖는 광빔을 형성하도록 백라이팅 유닛 상에 각 조명 라인을 따라 배치되며, 상기 렌즈는 조명 라인의 길이와 거의 같은 길이를 가지며,

- 상기 유기 발광 다이오드(OLED)가 구현되며, 상기 유기 발광 다이오드(OLED)는, 전방 쪽으로, 생성된 광이 투과하는 제 1 종류의 투명 또는 반투명의 전극과, 후방 쪽으로, 제 2 종류의 전극을 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 종류의 전극은 애노드와 캐소드에 대응하며, 상기 라인 전극이라고 불리우는 동일한 기본 컬러의 조명 라인의 제 1 및 제 2 종류 중 한 종류의 전극은 서로 연결되고 또 대응하는 기본 컬러에 대해 적어도 하나의 컬러 제어 연결부에 연결되며, 모든 조명 라인에 대해 다른 종류의 전극은 공통 전극을 형성하도록 서로 연결되고 또 적어도 하나의 공통 제어 연결부에 연결되며,

- 상기 능동 매트릭스 전기광학 스위칭 배열이 구현되며,

- 상기 그룹 중 적어도 상기 3개의 조명 라인은 광학 조합에 의해 관찰자에게 백색 컬러가 생성되게 하며, 적어도 조명 라인에 의해 동시에 생성된 기본 컬러의 각 휘도 세기를 제어함으로써 백색 밸런스가 조정되며,

- 상기 백색 밸런스는 전기 광학 스위칭 배열의 픽셀을 통과하는 광량을 제어함으로써 제어되며,

- 상기 백색 밸런스는 조명 라인에 의해 생성된 기본 컬러의 각 휘도 세기를 제어함으로써 그리고 광학 스위칭 배열의 픽셀을 통과하는 광량을 제어함으로써 조정된다.

다른 잇점 중에서도, 본 발명은 백색 밸런스를 비교적 간단하게 조정할 수 있게 하며 컬러 필터를 전기광학 스위칭 배열의 업스트림(또는 다운스트림)에 구현해야 할 필요성을 없애 준다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 후술되는 상세한 설명에 의해 본 발명을 제한함이 없이 이제 예시될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 백라이팅 유닛을 개략적으로 도시하는 평면도.

도 2는 액정(LCD) 유형의 디스플레이 내에 있는 백라이팅 유닛의 동작 구현을 개략적으로 도시하는 도면.

유기 발광 다이오드(OLED)를 사용하는 백라이팅 유닛(1)은 전기 전류의 작용에 의해 광을 생성하도록 설계된 물질 층으로 형성된 거의 평면의 정사각형 또는 직사각형의 구조물이다. 이러한 유닛을 제조하는 것은 OLED에 대한 종래의 제조 기술을 사용할 수 있다. 예를 들어, OLED는 기판을 포함할 수 있으며 이 기판 위에 제 1 전극이 적층되고 그 위에 유기 발광 물질 층이 있으며 이 유기 발광 물질 층 위에는 제 2 전극 층이 있다. 하위 층이 전기 광 변환을 촉진하기 위해 유기 발광 물질 층에 포함될 수 있다. 제조 형태에 따라, OLED 방출은 (기판을 통과하여) 후방으로부터 발생하거나 또는 (제 2 전극을 통과하여) 전방으로부터 발생할 수 있다. 나아가, 전극의 종류, 즉 애노드인가 캐소드인가에 따라, 애노드가 전방에 있을 수 있으나, 그 역도 가능하다. OLED에 의해 생성된 광에 투명하여야 하는 전극, 종래에 애노드는 일반적으로 전기적 특성이 개선될 수 있는, 보다 구체적으로 크롬의 증착에 의해 시트 저항이 감소될 수 있는 인듐 주석 산화물(ITO)의 얇은 막이다.

그러나, 전방 방출 유형이고 후방 공통 캐소드를 구비하는 도 1에 개략적으로 도시된 바와 같은 본 발명의 이러한 백라이팅 유닛은 특별한 구성, 즉 유닛의 거의 현미경적으로 평면인 표면 상에, 서로 병행한 OLED의 3개의 인접한 조명 라인{각 라인은 기본 컬러, 즉 적색(2), 녹색(3), 및 청색(4)으로 구성된다}의 기본 패턴이 규칙적이고 주기적으로 반복하는 구성을 가지고 있다. 기존 패턴의 기본 컬러 라인 각각은 유닛의 적어도 하나의 면에 고유의 전극, 즉 여기서는 라인 전극을 형성하는 정면 애노드를 구비하며, 유닛의 다른 면은 모든 조명 라인에 공통인 전극, 즉 여기서는 후면 공통 캐소드(11)를 구비한다.

라인 전극이라고 불리우는 동일한 기본 컬러의 여러 라인의 전극, 즉 여기서는 전방 애노드는 링크(5)에서 적색, 링크(6)에서 녹색, 및 링크(7)에서 청색을 위해 유닛(1)의 일 단부를 따라 서로 접합된다. 이들 링크 각각은, 미도시된 외부 전자 조명 제어 회로에 연결되도록 설계된, (고려되는 기본 컬러에 대해)컬러 제어 연결부 즉 연결 핀(8,9,10)에 각각 연결된다. 동일한 기본 컬러의 OLED 라인 모두는 그리하여 턴온될 수 있다. 백라이팅 유닛을 구현하기 위한 바람직한 방법에서, OLED 라인 전체, 다시 말해 3개의 기본 컬러는 모두 또한 동시에 턴온될 수 있다. 3개의 기본 컬러와 그리하여 3개의 링크(5,6,7)가 있는 경우에, 상기 링크는 조명 라인의 각 단부, 즉 하나의 단부에 하나의 링크 그리고 다른 단부에 2개의 링크로 분포되어 있다는 것을 주지해야 한다. 이러한 배열은 링크의 제조를 간단하게 해주는데, 이는 3개의 링크가 동일한 측면 상에 있는 배열에 비해 단 하나의 절연층만이 2개의 링크 사이에 요구되기 때문이다.

일 변형으로서, 3개의 링크는, 라인의 2 단부에 있는 전극에 전력을 공급하고 휘도 방출의 개선된 균일성을 가지도록 회로의 저항을 감소시키기 위해, 각 연 결부/연결 핀을 갖도록 양 단부에 형성될 수 있다. 사실, 전극은 OLED에서 생성된 광을 투과시키도록 얇아야 하며, 이로 조명 라인을 따라 높은 저항과 전압 강하를 유도하는데, 이는 연결된 단부에 대해 연결되지 않은 조명 라인의 일 단부 쪽으로의 휘도 방출을 감소시킬 수 있게 한다. 그러므로, 디바이스는 기본 컬러마다 한 쌍의 애노드 제어 연결부를 포함하며, 이 한 쌍 중 제 1 연결부는 대응하는 기본 컬러의 조명 라인의 제 1 단부에 있고, 이 한 쌍 중 제 2 연결부는 대응하는 기본 컬러의 조명 라인의 제 2 단부에 있으며, 이 제 2 단부는 제 1 단부와 대향하며, 동일한 기본 컬러의 조명 라인의 애노드는 조명 라인의 각 단부에서 서로 연결된다.

전술된 바와 같은 유닛 상에는, 긴 원통형 렌즈(12)의 배열이 배치되어 있으며, 조명 라인(2,3,4)마다 하나의 렌즈가 배치되며, 이는 본 발명에 따른 디스플레이의 동작을 개략적으로 도시하는 도 2에서 보다 명확히 볼 수 있다. 이들 렌즈의 볼록한 면은 조명 라인으로부터 먼 위쪽으로 향해있다. 각 렌즈는 전방향으로 거의 평행한 측면을 갖는 주어진 기본 컬러의 광빔을 형성하도록 설계된다.

광 세퍼레이터(13)는 하나의 조명 라인의 조명이 다른 조명 라인으로부터의 조명과 간섭하지 않도록 그 공통 측방향 에지를 따라( 및 백라이팅 유닛의 에지를 따라) 렌즈들 사이에 배치된다. 광 세퍼레이터는 바람직하게는 조명 라인에 대응하는 긴 원통형 렌즈에 도달하지 않는 조명 라인으로부터 오는 광을 흡수하도록 설계된 광 흡수 부재이다.

긴 원통형 렌즈의 효과가 이제 도 2를 참조하여 설명되며, 도 2에서 액정 (LCD) 유형의 픽셀의 전기 광학 스위칭 배열(15) 뒤 디스플레이에는 백라이팅 유닛(1)이 배치되어 있다. 간략히 하기 위해, 3개의 기본 컬러, 즉 적색, 녹색, 및 청색으로 된 하나의 기본 패턴의 3개의 조명 라인과 횡단면의 평면 상에 광선의 구성만이 도시되어있다. 조명 라인(2,3,4)과, 원통형 렌즈(12)와, LCD 스위칭 배열(15)의 픽셀은 주어진 픽셀이 주어진 기본 컬러만을 제어하도록 정렬된다. OLED 조명 라인에 의해 생성된 모든 광선 중에서, 원통형 렌즈에 도달하는 광선만이 전방향으로 패턴(16)을 (픽셀이나 픽셀들 및 조명 라인의 제어 상태에 따라 가시적으로 또는 비가시적으로) 형성하도록 LCD 스위칭 배열의 픽셀을 통해 거의 평행한 에지를 갖는 광빔(14)의 형태로 투과된다. 바람직하게는, 원통형 렌즈는 광학 지수(optical index)가 원통형 렌즈의 출사측에서 광선의 적절한 곡률을 허용하는 공기 층(air space)을 남겨두도록 LCD 스위칭 배열의 후면 바로 위에 장착되지 않는다. 최적 정밀도를 갖도록 하는 것을 목적으로 하는 일 변형예에서, 3개의 기본 컬러에 대해 동일한 광학 효과를 가져서, 그렇지 않은 경우에 발생할 수 있는 컬러의 임의의 수차를 회피할 수 있도록 하기 위해 대응하는 원통형 렌즈의 계산을 위해 기본 컬러의 파장이 고려될 수 있다.

도 2를 다시 참조하면, 광학 스위칭 배열의 픽셀은 백라이팅 유닛의 조명 라인에 평행한 열(column)로 배열되고 그리고 기본 컬러의 각 광빔(14)만이 광학 스위칭 배열의 픽셀의 하나의 열에 관련된다는 것을 주지해야 한다. 원통형 렌즈의 작용으로, 각 렌즈는 조명 라인 위에 배치되며, 이에 따라 거의 평행한 에지를 갖는 빔이 스위칭 배열을 통해 생성되게 하므로, 픽셀의 열은 백라이팅 유닛의 대응 하는 라인에 의해 생성된 대응하는 기본 컬러에만 작용할 것이다. 따라서, 원통형 렌즈에 의해 수집된 주어진 기본 컬러의 모든 광만이 스위칭 배열의 대응하는 픽셀 열을 통과하며 다른 픽셀 열로 흩어지지 않는 쾨흘러(Koehler) 조명 시스템과 동일한 시스템이 형성된다.

본 발명에 따른 일반적인 디스플레이에서, 조명 라인의 폭은 백라이팅 유닛에 대해 약 12.5마이크로미터이고 긴 원통형 렌즈는 약 0.2mm의 최대 렌즈 두께dpj의 두께를 가지며, 곡률 반경은 -0.088395mm이고 원추 지수(conicity)는 -0.2056이다. 광학 흡수 부재는 전방향으로 조명 라인의 중간 방출면에 대해 약 +/-14도의 원추의 외부 쪽으로 조명 라인에 의해 측방향으로 방출된 측방향 광선을 흡수하도록 구성된다. 마지막으로, 액정 유형의 스위칭 배열은 약 0.1mm의 픽셀 폭을 가지며, 액정은 2개의 유리판 사이에 유지되며, 각 유리판은 약 0.7mm의 두께를 가지며, 그 유리판 위에는 액정 층과 반대면 상에 교차된 편광기와 분석기를 형성하는 편광 층이 증착된다. 바람직하게는, 유리판 중 하나는 각 픽셀이나 액정 셀에 메모리 효과를 제공하는 능동 매트릭스를 포함하며; 이를 위해, 예를 들어 이 유리판은 메모리 효과를 얻기 위해 설계되고 그 자체로는 알려져 있는 픽셀 회로가 에칭된 비정질 실리콘이 코팅된 영역을 각 픽셀에 포함한다.

원통형 렌즈와 광 세퍼레이터는 조명 라인에 측방향으로 (조명 라인에 수직하게) 생성된 광선에 작용하지만, 조명 라인의 통상적인 중간 평면에 포함된 방향으로 생성된 광선에 대해 생성된 광은 제어될 (재배향되거나 흡수될) 필요가 없고 또 수직선에서부터 최대 +/-90도인 임의의 광선이 사용될 수 있다는 것을 주지해야 한다.

이미 지적한 바와 같이, 동작 동안, 모든 조명 라인, 다시 말해, 3개의 기본 컬러는, 올바른 품질의 백색을 형성하기 위해 각 기본 컬러의 레벨을 조정(백색 밸런싱)하는 동안 바람직하게는 턴온된다.

백라이팅 유닛의 전체 표면에 걸쳐 더 우수한 백색 균일성을 제공하는 것을 목적으로 하는 일 변형예에서, 이 유닛의 표면은 3개의 기본 컬러를 갖는 특정 개수의 인접한 기본 패턴을 수용하는 3개의 기본 컬러를 갖는 개별적으로 제어되는 영역으로 분할되고 이 영역마다 적어도 3개의 연결 핀을 구비하도록 할 수 있다.

전술된 여러 예시적인 실시예는 단순히 설명을 위한 것이며, 이 기술 분야에 숙련된 자라면 본 발명의 범위 내에 있는 다른 변형들을 구성할 수 있을 것임을 이해할 수 있을 것이다. 보다 구체적으로, 백라이팅 유닛은 특히 직렬이나 병렬 링크를 통해 이 유닛이 제어될 수 있게 하는 집적된 전자 제어 회로를 더 포함할 수 있다. 가장 간단한 경우에, 이 제어는 아날로그 형태일 수 있다. 전자 논리 회로(또는 심지어 마이크로프로세서)가 백라이팅 유닛에 통합되어 구현되는 경우, 이 제어는 디지털 형태(이진수 표현)로 이루어질 수 있다. 마지막으로, 보다 복잡한 형태에서, 하나 이상의 광학 센서는 필요한 경우 외부 제어에 의해 변경될 수 있는 미리 결정된 레벨로 휘도를 유지하기 위해 백라이팅 유닛의 휘도 방출량을 측정하는 폐쇄 루프 제어 수단이 고려될 수 있다.

전술된 바와 같이, 본 발명은 컬러 디스플레이 디바이스에 이용가능하다.

Claims

후방에서부터 관찰자 쪽을 향하는 전방으로, 유기 발광 다이오드(OLED)를 사용하는 복수 컬러의 백라이팅 유닛(1)과, 픽셀마다의 백라이팅을 스위칭하기 위한 전기 광학 배열(15)을 포함하며, 상기 백라이팅 유닛은 서로 평행한 서로 다른 기본 컬러를 가지는 적어도 3개의 인접한 조명 라인(2,3,4)의 그룹의 주기적인 패턴을 포함하는 표면인, 컬러 디스플레이 디바이스에 있어서,

상기 백라이팅 유닛의 조명 라인과 스위칭 배열의 픽셀은 임의의 주어진 픽셀이 대응하는 기본 컬러만의 전방향 투과가 제어되게 하도록 실질적으로 정렬되며, 그리고 상기 대응하는 기본 컬러를 위한 상기 스위칭 배열을 통해 상기 전방을 향하는 거의 평행한 에지(14)를 갖는 광빔을 형성하도록 상기 백라이팅 유닛 상에 각 조명 라인을 따라 원통형 렌즈(12)가 배치되며, 상기 렌즈는 상기 조명 라인의 길이와 거의 같은 길이를 구비하는 것을 특징으로 하는, 컬러 디스플레이 디바이스.
제 1 항에 있어서, 상기 전기 광학 스위칭 배열(15)은 전방과 관찰자 쪽으로 거의 평면인 확산기 요소를 포함하며, 상기 확산기 요소와 백라이팅 유닛의 라인을 포함하는 거의 평면인 표면은 상기 렌즈를 통해 광학적으로 결합되는(conjugated) 것을 특징으로 하는, 컬러 디스플레이 디바이스.
제 1 항 또는 제 2 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기 광학 스위칭 배열(15)은 능동 매트릭스인 것을 특징으로 하는, 컬러 디스플레이 디바이스.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 원통형 렌즈는 하나의 조명 라인으로부터의 조명이 다른 라인의 픽셀과 서로 간섭하지 않도록 광 세퍼레이터(13)에 의해 그 길이를 따라 서로 측방향으로 분리되어 있는 것을 특징으로 하는, 컬러 디스플레이 디바이스.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 원통형 렌즈는 상기 광학 스위칭 배열 바로 위에 장착되는 것을 특징으로 하는, 컬러 디스플레이 디바이스.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 원통형 렌즈는 상기 광학 스위칭 배열과는 공기 층(air space)으로 분리되어 있는 것을 특징으로 하는, 컬러 디스플레이 디바이스.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유기 발광 다이오드(OLED)는, 전방 쪽으로, 생성된 광이 투과하는 제 1 종류의 투명 또는 반투명의 전극과, 후방 쪽으로, 제 2 종류의 전극(11)을 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 종류의 전극은 애노드와 캐소드에 대응하며, 상기 라인 전극이라고 불리우는 동일한 기본 컬러의 조명 라인의 제 1 및 제 2 종류 중 한 종류의 전극은 서로 연결되고(5,6,7) 또 대응하는 기본 컬러에 대해 적어도 하나의 컬러 제어 연결부(8,9,10)에 연결되며, 모든 조명 라인에 대해 다른 종류의 전극은 공통 전극을 형성하도록 서로 연결되고 또 적어도 하나의 공통 제어 연결부에 연결되는 것을 특징으로 하는, 컬러 디스플레이 디바이스.
제 7 항에 있어서, 상기 디바이스는 기본 컬러마다 적어도 한 쌍의 컬러 제어 연결부를 포함하며, 상기 한 쌍 중 제 1 연결부는 대응하는 기본 컬러의 라인 전극 중 제 1 단부 쪽으로 향하며, 상기 한 쌍 중 제 2 연결부는 대응하는 기본 컬러의 동일한 라인 전극의 제 2 단부 쪽으로 향하며, 상기 제 2 단부는 조명 라인을 따라 제 1 단부와 대향하며, 상기 동일한 기본 컬러의 라인 전극은 조명 라인의 2개의 단부 각각에서 서로 연결되는 것을 특징으로 하는, 컬러 디스플레이 디바이스.
제 7 항 또는 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 투명 또는 반투명의 전극은 인듐 주석 산화물(ITO) 층을 포함하는 것을 특징으로 하는, 컬러 디스플레이 디바이스.
제 9 항에 있어서, 상기 투명 또는 반투명의 전극은 크롬 층을 포함하는 것 을 특징으로 하는, 컬러 디스플레이 디바이스.
후방에서부터 관찰자 쪽의 전방으로, 유기 발광 다이오드(OLED)를 사용하는 복수 컬러의 백라이팅 유닛과, 픽셀마다의 백라이팅을 스위칭하기 위한 전기 광학 배열을 포함하며, 상기 백라이팅 유닛은 서로 평행한 서로 다른 기본 컬러를 가지는 적어도 3개의 인접한 조명 라인의 그룹의 주기적인 패턴을 포함하는 표면인, 컬러 디스플레이 디바이스를 구현하는 방법에 있어서,

제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 기재된 디바이스가 구현되며, 상기 백라이팅 유닛의 조명 라인과 스위칭 배열의 픽셀이, 주어진 픽셀이 대응하는 기본 컬러만의 전방향 투과가 제어되게 하도록, 실질적으로 정렬되며, 그리고 모든 조명 라인은 동일한 시간에 동시에 턴온되며, 상기 관찰자를 위한 디스플레이 컬러는 상기 전기광학 스위칭 배열에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는, 컬러 디스플레이 디바이스를 구현하는 방법.
제 11 항에 있어서, 상기 유기 발광 다이오드(OLED)가 구현되며, 상기 유기 발광 다이오드(OLED)는, 전방 쪽으로, 생성된 광이 투과하는 제 1 종류의 투명 또는 반투명의 전극과, 후방 쪽으로, 제 2 종류의 전극(11)을 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 종류의 전극은 애노드와 캐소드에 대응하며, 상기 라인 전극이라고 불리우는 동일한 기본 컬러의 조명 라인의 제 1 및 제 2 종류 중 한 종류의 전극은 서로 연결되고(5,6,7) 또 대응하는 기본 컬러에 대해 적어도 하나의 컬러 제어 연결부 (8,9,10)에 연결되며, 모든 조명 라인에 대해 다른 종류의 전극은 공통 전극을 형성하도록 서로 연결되고 또 적어도 하나의 공통 제어 연결부에 연결되는 것을 특징으로 하는, 컬러 디스플레이 디바이스를 구현하는 방법.
제 11 항 또는 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 능동 매트릭스 전기 광학 스위칭 배열이 구현되는 것을 특징으로 하는, 컬러 디스플레이 디바이스를 구현하는 방법.
제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 그룹 중 적어도 상기 3개의 조명 라인은 광학적 결합에 의해 관찰자에게 백색 컬러가 생성되게 하며, 적어도 조명 라인에 의해 동시에 생성된 기본 컬러의 각 휘도 세기를 제어함으로써 백색 밸런스가 조정되는 것을 특징으로 하는, 컬러 디스플레이 디바이스를 구현하는 방법.