KR20080092786A - 편광 도광판을 채용한 양면 디스플레이 장치 - Google Patents

편광 도광판을 채용한 양면 디스플레이 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20080092786A
KR20080092786A KR1020070036625A KR20070036625A KR20080092786A KR 20080092786 A KR20080092786 A KR 20080092786A KR 1020070036625 A KR1020070036625 A KR 1020070036625A KR 20070036625 A KR20070036625 A KR 20070036625A KR 20080092786 A KR20080092786 A KR 20080092786A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light
layer
double
light source
sided display
Prior art date
Application number
KR1020070036625A
Other languages
English (en)
Inventor
황성모
이문규
민지홍
김영찬
최규민
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020070036625A priority Critical patent/KR20080092786A/ko
Priority to US11/877,933 priority patent/US20080252823A1/en
Publication of KR20080092786A publication Critical patent/KR20080092786A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133553—Reflecting elements
    • G02F1/133555—Transflectors
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/30—Polarising elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/0035—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it
    • G02B6/0038—Linear indentations or grooves, e.g. arc-shaped grooves or meandering grooves, extending over the full length or width of the light guide
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/0056—Means for improving the coupling-out of light from the light guide for producing polarisation effects, e.g. by a surface with polarizing properties or by an additional polarizing elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336—Illuminating devices
    • G02F1/13362—Illuminating devices providing polarized light, e.g. by converting a polarisation component into another one
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/133342—Constructional arrangements; Manufacturing methods for double-sided displays

Abstract

양면 디스플레이 장치가 개시된다. 개시된 양면 디스플레이 장치는 광원 유닛; 상기 광원 유닛에서의 광이 입사되는 입사면을 가지며, 상기 입사된 광을 가이드하는 제1층과, 상기 제1층 위에 광학적 등방성 물질로 형성된 것으로, 볼록 형상의 제1볼록부를 가지는 출사 유닛이 반복 배열된 제2층과, 상기 제2층 위에 광학적 이방성 물질로 형성된 제3층을 구비하여, 상기 광원 유닛에서 조명된 광을 편광시켜 출사하는 편광도광판; 및 상기 편광도광판에서 출사된 광을 이용하여 화상을 형성하고 상기 화상을 양측으로 디스플레이 하는 양면 디스플레이 패널;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

편광 도광판을 채용한 양면 디스플레이 장치{Double-sided display device employing a polarized light guide plate}
도 1은 종래의 양면 디스플레이 장치의 개략적인 구조를 보인다.
도 2는 종래의 양면 디스플레이 장치의 다른 예를 보인다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 양면 디스플레이 장치를 개략적으로 보이는 단면도이다.
도 4는 도 3의 실시예에 채용된 광원 유닛의 구성을 상세히 보인 정면도이다.
도 5a 내지 도 5d는 도 3의 A부분의 확대도로서, 출사 유닛의 다양한 실시예를 보이는 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 도 3의 실시예에 채용된 편광도광판으로부터 출사되는 제1편광 및 제2편광의 광의 분포를 보인다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의한 양면 디스플레이 장치를 개략적으로 보이는 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100, 600...양면 디스플레이 장치 200...광원 유닛
300...편광 도광판 310...제1층
320...제2층 330...출사 유닛
330a,331b,332c,333a...제1볼록부 331a,332a...제1오목부
332b...제2오목부 333b...제2볼록부
400,500...양면 디스플레이 패널 410,470...제1, 제2편광판
420,460...제1, 제2기판 430...컬러필터
440...액정층 455,475...확산층
본 발명은 편광 분리 특성이 우수한 편광 도광판을 채용하여 광효율을 높인 양면 디스플레이 장치에 관한 것이다.
평판 디스플레이 장치에는 그 자체가 발광하여 화상을 형성하는 발광형 장치와 외부로부터 빛을 받아 화상을 형성하는 수광형 장치가 있다. 예컨대, 액정표시장치(liquid crystal display;LCD)는 수광형 평판 디스플레이 장치로서, 별도의 광원, 예컨대, 백라이트 유닛과 같은 조명장치를 필요로 한다.
현재의 액정표시장치는 광원에서 방출되는 총 광량의 약 5% 정도만을 화상을 형성하는 데 이용하고 있다. 이러한 낮은 광 이용효율은 액정표시장치 내의 편광판 및 컬러 필터에서의 광흡수에 기인한다. 액정표시장치는 통과하는 직선편광의 편광방향을 변화시킴으로써 빛을 통과시키거나 차단하는 셔터 기능을 수행하는 것이므로 일 방향으로 직선 편광된 광만을 사용하게 되며, 이를 위하여 액정표시장치의 양면에 편광판이 구비된다. 이렇게 액정표시장치의 양면에 배치되는 편광판은 일 방향으로 편광된 광은 투과시키고 다른 방향으로 편광된 광은 흡수하는 흡수형 편광판으로서, 입사광의 약 50%를 흡수하기 때문에, 액정표시장치의 낮은 광 이용 효율의 최대 원인이 된다. 이러한 문제를 개선하기 위해, 흡수형 편광판을 대체하는 방법, 또는 편광판에 입사하는 대부분의 광을 액정표시장치의 배면에 배치된 배면 편광판의 편광방향과 동일한 편광방향만을 갖도록 변환시키는 방법에 의해 이용 효율을 증가시키려는 연구가 활발히 진행되고 있다. 예컨대, 도광판의 상면에 DBEF(dual brightness enhancement film)와 같은 다층 구조의 반사형 편광필름을 부착하여 액정표시장치의 광이용 효율을 증가시킬 수 있다. 그러나, 상기 별도의 반사형 편광필름은 고가일 뿐만 아니라, 구체적인 편광 변환 수단의 부재로 광이용 효율 증가에 한계가 있다. 따라서, 자체적으로 편광 분리 및 변환 기능을 하는 편광 도광판에 대한 집중적인 연구가 요구되고 있다.
최근 폴더형 휴대전화기 등 모바일 디스플레이 장치에서 메인 측과 서브 측의 화면을 동시에 구현하기 위한 양면 디스플레이 장치가 개발되고 있으며, 이 경우 기본적으로 조명광을 두 부분으로 나누어 사용하게 되므로 광 효율이 더욱 중요해진다.
도 1은 종래의 양면 디스플레이 장치의 개략적인 구조를 보인다. 양면 디스플레이 장치는 광원(1)과 도광판(2)과 두 개가 액정 패널(71,72)을 포함한다. 광원(1)에서의 광은 도광판(2)의 상면 및 하면에 마련된 프리즘 어레이(22,23)에서 각각 반사되어 두 액정 패널(71,72) 쪽을 향한다. 상기 도광판(2)은 편광분리기능 이 없는 도광판으로 전술한대로 광효율이 낮아 소비전력이 증가된다. 또한 상기 양면 디스플레이 장치는 두 개의 액정 패널을 사용하고 있으므로 박형화에 한계가 있다는 단점이 있다.
도 2는 종래의 양면 디스플레이 장치의 다른 예를 보인다. 양면 디스플레이 장치는 광원(25)과 도광판(24)과 반투과형 액정 패널(23)을 포함한다. 반투과형 액정 패널(23)은 유리기판(29,30) 사이에 액정층(31)을 넣어 밀봉한 것으로 유리기판(29)의 내면에는 컬러필터(32)가 형성되어 있다. 다른 유리기판(30)의 내면에는 반사층(33)이 마련되어, 광이 투과하는 투과영역(35)과 광을 반사하는 반사영역(34)이 형성된다. 즉, 광원(25)에서의 광 중 투과영역(35)에 입사한 광은 유리기판(30)을 투과하여 액정 패널 측에서 관찰되고 반사영역(34)에 입사한 광은 반사층(33)에 의해 반사되고 도광판(24)을 투과하여 프론트 라이트 측에서 관찰된다. 그러나, 이러한 구조 역시 비편광된 광과 편광분리 기능이 없는 도광판을 사용하고 있어 흡수형 편광판을 통과하면서 광량이 약 40% 이하로 떨어지고, 이를 다시 투과측 및 반사측으로 나누어 사용하므로 휘도 저하의 원인이 된다.
따라서, 본 발명은 상기한 필요성에 의해 도출된 것으로, 광원에서의 광을 편광시켜 출사함에 있어, 편광 효율이 개선되고, 또한 수직 출사광이 증가되는 구조의 편광도광판을 채용하여 광효율이 높은 양면 디스플레이 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 양면 디스플레이 장치는 광원 유닛; 상기 광원 유닛에서의 광이 입사되는 입사면을 가지며, 상기 입사된 광을 가이드하는 제1층과, 상기 제1층 위에 광학적 등방성 물질로 형성된 것으로, 볼록 형상의 제1볼록부를 가지는 출사 유닛이 반복 배열된 제2층과, 상기 제2층 위에 광학적 이방성 물질로 형성된 제3층을 구비하여, 상기 광원 유닛에서 조명된 광을 편광시켜 출사하는 편광 도광판; 및 상기 편광 도광판에서 출사된 광을 이용하여 화상을 형성하고 상기 화상을 양측으로 디스플레이 하는 양면 디스플레이 패널;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제3층을 형성하는 광학적 이방성 물질의 제1편광의 광에 대한 굴절률은 상기 제2층의 굴절률보다 크고 상기 제1편광과 직교하는 제2편광의 광에 대한 굴절률은 상기 제2층의 굴절률과 거의 동일하여, 상기 편광 도광판이 제1편광의 광을 출사하도록 구성될 수 있다.
상기 양면 디스플레이 패널로는 반투과형 액정 패널이 채용될 수 있다.
상기 광원 유닛은 점광원과 점광원에서의 광을 편광도광판으로 안내하는 광가이드 부재를 포함할 수 있다.
상기 출사유닛은 제1오목부, 제1볼록부가 연속적으로 형성된 형상이거나, 제1오목부, 제1볼록부, 제2오목부가 연속된 형상이거나, 제1볼록부, 제2볼록부가 연속된 형상이 될 수 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나 아래에 예시되는 실시예는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니며, 본 발명을 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 충분히 설명하기 위해 제공되는 것이다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 양면 디스플레이 장치(100)를 개략적으로 보이는 단면도이고, 도 4는 광원 유닛(200)의 구성을 상세히 보인 정면도이며, 도 5a 내지 도 5d는 도 3의 A부분의 확대도로서, 출사 유닛의 다양한 실시예를 보이는 도면이다.
도면들을 참조하면, 양면 디스플레이 장치(100)은 광을 조사하는 광원 유닛(200)과 광원 유닛(200)에서의 광을 편광시켜 출사하는 편광 도광판(300)과 편광 도광판(300)에서 출사된 광을 이용하여 화상을 형성하는 양면 디스플레이 패널(400)을 포함한다.
광원 유닛(200)은 편광 도광판(300)의 입사면(310a)으로 광이 입사되도록 광을 조사하는 것으로, 예를 들어, LED(light emitting diode)와 같은 점광원(210)과 상기 점광원(210)에서의 광을 입사면(310a)으로 가이드하는 광 가이드 부재(220)를 포함하여 이루어질 수 있다. 광 가이드 부재(220)는 1보다 큰 굴절률을 갖는 투명부재로 이루어지며 예컨대, PMMA(Polymethylmethacrylate) 또는 PC(Poly Carbonate)와 같은 물질로 이루어질 수 있다. 광 가이드 부재(220)의 일측에는 프리즘 패턴(222)이 형성되어 있다. 점광원(210)에서의 광은 직접 또는 프리즘 패턴(222)이 형성되지 않은 다른 면(220a)에서 전반사되어 프리즘 패턴(222)을 향하 고, 프리즘 패턴(222)에서 입사면(310a)을 향하여 반사된다. 즉, 광 가이드 부재(220)에 의해 점광원(210)에서 조사된 광은 선광원에서 조사되는 광과 같이 균일한 분포로 입사면(310a)으로 입사되게 된다. 설명된 광원 유닛(200)의 구조는 예시적인 것이며, 광원 유닛(200)은 입사면(310a)과 마주하게 배열된 복수의 점광원으로 이루어지는 것도 가능하다.
편광 도광판(300)은 광원 유닛(200)에서의 광을 편광시켜 출사하는 것이다. 이를 위하여, 편광 도광판(300)은, 광원 유닛(200)에서의 광이 입사되는 입사면(310a)을 가지며 상기 입사된 광을 가이드하는 제1층(310)과, 제1층(310) 위에 형성된 것으로, 복수의 출사 유닛(330)이 반복 배열된 제2층(320)과, 제2층(320) 위에 광학적 이방성 물질로 형성된 제3층(340)을 포함한다. 제1층(310)은 광을 투과시키는 투명부재로 이루어진다. 예를 들어, PMMA(Polymethylmethacrylate) 또는 PC(Poly Carbonate)와 같은 광학적 등방성 물질로 이루어질 수 있다. 제2층(320)은 제1층(310) 위에 광학적 등방성 물질로 형성된 것으로 반복 배열된 복수의 출사 유닛(330)을 구비한다. 출사 유닛(330)은 광학적 등방성 물질로 이루어진 제2층(320)과 광학적 이방성 물질로 이루어진 제3층(340)과의 경계에서 편광을 분리하기 위해 마련되는 것으로, 자세한 형상과 이에 의해 편광이 분리되는 작용은 후술한다. 또한, 도 3에는 한가지 형상의 출사 유닛(330)만 도시되어 있으나 출사 유닛(330)으로 도 5b 내지 도 5d에서 설명할 출사 유닛(331,332,333)이 채용될 수 있다. 제2층(320)은 그 굴절률은 제1층(310)의 굴절률과 거의 같은 물질로 이루어질 수 있다. 서로 이웃하는 출사 유닛(330) 사이에는 평면부(325)가 마련되어 있다. 이웃하 는 출사 유닛(330) 사이의 간격, 즉, 평면부(325)의 폭은 출사광의 분포를 고려하여 적절히 조절된다. 일정한 간격이 될 수도 있고, 또는 도시된 바와 같이, 광원 유닛(200)에서 멀어질수록 그 폭이 점차 줄어들 수도 있다. 제3층(340)은 제2층(320) 위에 광학적 이방성 물질로 형성된다. 제3층(340)은 그 굴절률이 예를 들어, 제1편광의 광에 대해서는 제2층(320)의 굴절률보다 크고 제1편광과 직교하는 제2편광의 광에 대해서는 제2층(320)의 굴절률과 거의 같은 물질로 이루어질 수 있다. 제1편광은 S 편광, 제2편광은 P 편광이 될 수 있다.
제1층(320)의 일측에는 입사광의 편광을 전환시켜 다시 제1층(310) 내로 반사시키도록 편광 전환 부재(350)와 반사부재(360)가 구비될 수 있다.
이러한 구조의 편광 도광판(300)이 광원 유닛(200)에서 조사된 광을 편광시켜 출사하는 작용을 출사 유닛(330)의 다양한 실시예를 도시한 도 5a 내지 도 5d와 함께 설명하기로 한다.
먼저 도 5a를 참조하면, 출사 유닛(330)은 제1볼록부(330a)를 포함한다. 제1볼록부(330a)는 예를 들어 프리즘 형상일 수 있다. 광원 유닛(200)에서 조사된 비편광의 광 중 제1편광의 광은 제1볼록부(330a)에서 전반사된다. 제1편광의 광은 제3층(340)과 외부와의 경계면(340a)에 90°에 가까운 각으로 입사하므로 상기 경계면(340a)에서 전반사되지 않고 출사된다. 한편, 제2편광의 광에 대한 제3층(340)의 굴절률은 제2층의 굴절률과 거의 동일하므로 제2편광의 광은 출사 유닛(330)을 인식하지 못하고 그대로 진행한다. 제2편광의 광은 도 3에 도시된 바와 같이 제3층(340)과 외부와의 경계면(340a)에서 반사되어 제1층(320) 쪽을 향하게 되고, 편 광 전환부재(350)에 의해 제1편광의 광으로 편광이 전환되면 출사 유닛(330)에서 반사되어 출사될 수 있다.
도 5b를 참조하면 출사 유닛(331)은 제1오목부(331a)와 제1볼록부(331b)를 포함한다. 제1볼록부(331b)는 프리즘 형상일 수 있고, 제1오목부(331a)와 제1볼록부(331b)는 연속적으로 형성될 수 있다. 광원 유닛(200)에서 조사된 비편광의 광 중 제1편광의 광은 제1오목부(331a)와 제1볼록부(331b)를 순차적으로 경유하거나 또는 평면부(325)와 제1볼록부(331b)를 순차적으로 경유한 후 제1볼록부(331b)에서 전반사된다. 여기서, 제1오목부(331a)는 제1볼록부(331b)에 입사되는 광의 입사각을 보다 커지게 하므로 제1볼록부(331b)에서 전반사되는 광량이 더욱 증가하게 된다. 제2편광의 광은 출사 유닛(331)을 인식하지 못하므로 제3층(340)과 외부와의 경계면(340a)을 향해 직진하며 상기 경계면(340a)에서 제1층(320) 쪽으로 전반사된다.
도 5c를 참조하면, 출사 유닛(332)은 제1오목부(332a)와 제1볼록부(332c)와 제2오목부(332b)가 연속적으로 형성되어 이루어져 있다. 광원 유닛(200)에서 조사된 비편광의 광 중 제1편광의 광은 평면부(325) 또는 제1오목부(332a)를 거쳐 제1볼록부(332c)를 향하며 제1볼록부(332c)에서 전반사된다. 제1오목부(332a)를 경유하면서 광은 제1볼록부(332c)에의 입사각이 커지게 되므로 전반사되는 광량이 증가한다. 또한, 제1편광의 광은 제2오목부(332b)에서 전반사될 수도 있어 반사 광량의 증가에 기여한다. 제2편광의 광이 출사 유닛(332)을 인식하지 못하는 것은 전술한 바와 같다.
도 5d를 참조하면 출사 유닛(333)은 제1볼록부(333a)와 제2볼록부(333b)를 포함한다. 제1볼록부(333a) 또는 제2볼록부(333b)의 볼록한 형상은 프리즘 형상일 수 있다. 광원 유닛(200)에서 조사된 비편광의 광 중 제1편광의 광은 제1볼록부(333a) 또는 제2볼록부(333b)에서 대부분 전반사된다. 제1볼록부(333a)에 입사하는 제1편광의 광이 전반사 조건을 만족하지 못할 경우 일부 광은 제1볼록부(333a)를 굴절 투과하여 제2볼록부(333b)에 입사한다. 이 때, 제1볼록부(333a)를 굴절 투과한 광은 제1볼록부(333a)에 입사할 때의 입사각보다 큰 각으로 제2볼록부(333b)에 입사하게 되므로 전반사 조건을 만족할 가능성이 보다 높아진다. 제1볼록부(333a) 및 제2볼록부(333b)에 채용되는 프리즘 형상에 있어 꼭지각이나 프리즘의 높이는 전반사되는 광량이 보다 많아지도록 적절히 선택될 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 편광 도광판(300)서 출사되는 광의 분포를 각각 편광에 따라 보인다. 도 6a는 제1편광의 출사광 분포를, 도 6b는 제2편광의 출사광분포를 보이고 있다. 제1편광의 광의 정면휘도는 약 1121 nit 이고, 제2편광의 정면 휘도는 약 8 nit 이다. 콘트라스트 비는 약 145로서 편광분리특성이 우수함을 알 수 있다.
양면 디스플레이 패널(400)은 편광 도광판(300)에서 출사된 광을 이용하여 화상을 형성하고 이를 양측으로 디스플레이 하는 것이다. 이를 위하여, 양면 디스플레이 패널(400)로는 입사광을 반사시키는 반사영역과 입사광을 투과시키는 투과영역을 구비한 반투과형 액정 패널이 채용될 수 있다. 이러한 양면 디스플레이 패널(400)은 제1기판(420), 제2기판(460) 및 제1기판(420)과 제2기판(460) 사이에 봉지된 액정층(440)을 포함한다. 제1기판(420) 및 제2기판(460)의 외면에는 각각 제1 및 제2편광판(410,470)이 부착되어 있다. 제1편광판(410)은 예를 들어 제1편광의 광을 투과시키고 다른 편광의 광은 흡수하며, 제2편광판(470)은 제2편광의 광을 투과시키고 다른 편광의 광은 흡수한다. 제1기판(420)의 내면에는 컬러필터(430)가 마련되어 있다. 또한 제2기판(430)의 내면에는 일정 간격으로 복수의 반사층(450)이 형성되어 있다. 상기 반사층(450)에 의해 각각의 화소영역은 광을 반사시키는 반사영역과 광을 투과시키는 투과영역으로 구분되어, 투과광 및 반사광에 의해 디스플레이 패널(400)의 양측으로 화상이 디스플레이 된다. 양면 디스플레이 패널(400)에는 개개의 화소를 구동하기 위한 화소 전극이나 TFT(thin film transistor)가 형성되어 있으며 도면에서는 생략하였다. 투과광과 반사광을 이용하여 화상을 형성 함에 있어 각각의 동작모드는 동시 구동될 수도 있고, 또는 트랜지스터를 별도로 구비하여 따로 구동될 수도 있다. 편광 도광판(300)에서 출사되어 양면 디스플레이 패널(400)을 향하는 광은 전술한 바와 같이 대부분 제1편광의 광이 되므로 제2편광의 광을 흡수하는 제1편광판(410)을 거의 손실없이 투과하게 된다. 따라서, 소비전력이 적으면서도 휘도 특성이 좋은 화상을 투과측과 반사측에 디스플레이 할 수 있다.
또한, 본 발명의 양면 디스플레이 장치(100)에는 투과측 및 반사측의 최외곽면이 되는 제1층(310)의 하면 및 제2편광판(470)의 상면에 각각 반사방지막(380,480)이 구비될 수 있다. 이 경우, 양면 디스플레이 장치(100)가 모바일 디스플레이 장치에 채용되어 외부 환경에서 사용될 때, 외부광에 의해 화질이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 반사방지막(380,480)은 예를 들어 진공 증착의 방법으로 형성될 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의한 양면 디스플레이 장치(600)의 개략적인 구성을 보이는 도면이다. 양면 디스플레이 장치(600)는 광원 유닛(200)과 편광 도광판(300)과 양면 디스플레이 패널(500)을 포함한다. 편광 도광판(300)이 광원 유닛(200)에서 조사된 광을 편광시켜 출사하는 구성과 작용은 도 3의 실시예에서 전술한 바와 같다. 양면 디스플레이 패널(500)은 제1편광판(410), 제1기판(420), 컬러필터(430), 반사층(450), 제2기판(460) 및 제2편광판(470)을 포함하며, 반사광과 투과광을 각각 확산시키는 확산층(455,475)이 구비된 점에 도 3의 실시예와 차이가 있다. 예를 들어, 반사층(450)과 제2편광판(470) 위에 각각 확산층(455, 475)이 형성될 수 있다. 이 경우, 반사방지막(480)은 제2편광판(470) 위에 마련된 확산층(475) 위에 형성된다. 상기 확산층(455,475)은 광을 확산시켜 시야각 특성을 개선하기 위해 마련되는 것이다. 반사층(450)에 형성된 확산층(455)은 반사층(450)위에 포토리소그래피(Photolithography) 법을 이용하여 확산 패턴을 형성하는 방법으로 구현될 수 있으며, 제2편광판(470) 외측에 형성된 확산층(475)은 내부 또는 표면에 확산 산란자를 포함하는 층을 별도로 제작하여 부착하거나 또는 제2편광판(470) 외측에 확산 산란자를 포함하는 층을 직접 코팅하는 방식으로 구현될 수 있다. 이와 같이 시야각 특성을 개선하는 것은 정면 휘도의 감소를 수반하게 되므로 양면 디스플레이 패널(500)에서의 광효율은 보다 중요해진다. 전술한 바와 같이 편광 도광판(300)에서 출사되는 광은 대부분 제1편광의 광으로 제1편광판(410)에서의 광흡수가 최소화되므로 본 실시예의 양면 디스플레이 장치(600)는 적정한 휘도를 유지하면서 시야각 특성이 개선된다.
상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 양면 디스플레이 장치는 한 개의 디스플레이 패널과 한 개의 편광 도광판을 채용하는 것을 특징으로 한다. 상기 편광도광판은 광을 편광시켜 출사하므로 흡수형 편광판에서의 광흡수가 최소화되어, 광효율이 향상되고 소비전력이 감소한다. 따라서, 투과측 및 반사측 모두에 고휘도를 달성할 수 있으며 양면 디스플레이 장치의 박형화, 고효율화 및 저비용화를 구현하고 있다.
상기한 실시예들은 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위 내에서 정해져야만 할 것이다.

Claims (17)

  1. 광원 유닛;
    상기 광원 유닛에서의 광이 입사되는 입사면을 가지며, 상기 입사된 광을 가이드하는 제1층과,
    상기 제1층 위에 광학적 등방성 물질로 형성된 것으로, 볼록 형상의 제1볼록부를 가지는 출사 유닛이 반복 배열된 제2층과,
    상기 제2층 위에 광학적 이방성 물질로 형성된 제3층을 구비하여,
    상기 광원 유닛에서 조명된 광을 편광시켜 출사하는 편광도광판; 및
    상기 편광도광판에서 출사된 광을 이용하여 화상을 형성하고 상기 화상을 양측으로 디스플레이 하는 양면 디스플레이 패널;을 포함하는 것을 특징으로 하는 양면 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제3층을 형성하는 광학적 이방성 물질의 제1편광의 광에 대한 굴절률은 상기 제2층의 굴절률보다 크고 상기 제1편광과 직교하는 제2편광의 광에 대한 굴절률은 상기 제2층의 굴절률과 거의 동일하여,
    상기 편광도광판이 제1편광의 광을 출사하는 것을 특징으로 하는 양면 디스플레이 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 양면 디스플레이 패널은 입사광을 반사시키는 반사영역과 입사광을 투과시키는 투과영역을 구비한 반투과형 액정 패널인 것을 특징으로 하는 양면 디스플레이 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 반투과형 액정 패널에는 상기 반사영역에서 반사된 광을 확산하는 제1확산층 및 상기 투과 영역을 투과한 광을 확산하는 제2확산층이 구비된 것을 특징으로 하는 양면 디스플레이 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2확산층은 상기 반투과형 액정 패널의 최외측에 구비된 편광판과 일체형으로 형성된 것을 특징으로 하는 양면 디스플레이 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2확산층의 외측에 반사방지막이 형성된 것을 특징으로 하는 양면 디스플레이 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1층의 하면 및 상기 양면 디스플레이 패널의 상면에 각각 반사방지막이 형성된 것을 특징으로 하는 양면 디스플레이 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1볼록부는 프리즘 형상인 것을 특징으로 하는 양면 디스플레이 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 출사유닛과 이웃하는 출사유닛 사이에는 평면부가 마련된 것을 특징으로 하는 양면 디스플레이 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 평면부는 상기 광원 유닛에서 멀어질수록 그 폭이 작아지는 것을 특징으로 하는 양면 디스플레이 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 광원 유닛은,
    점광원;
    상기 점광원에서의 광이 상기 입사면으로 입사되도록 가이드하는 것으로, 일면에 프리즘 패턴이 형성된 광 가이드 부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 양면 디스플레이 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 광원 유닛은 상기 입사면과 마주하게 배열된 복수의 점광원으로 이루어진 것을 특징으로 하는 양면 디스플레이 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제1층의 일측면에는 편광 전환 부재와 반사부재가 마련된 것을 특징으로 하는 양면 디스플레이 장치.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 출사유닛은 상기 제1볼록부의 일측에 연결 형성된 제1오목부를 포함하는 것을 특징으로 하는 양면 디스플레이 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 출사유닛은 상기 제1볼록부의 타측에 연결 형성된 제2오목부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 양면 디스플레이 장치.
  16. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 출사유닛은 상기 제1볼록부의 일측에 연결 형성된 제2볼록부를 포함하는 것을 특징으로 하는 양면 디스플레이 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제2볼록부는 프리즘 형상인 것을 특징으로 하는 양면 디스플레이 장치.
KR1020070036625A 2007-04-13 2007-04-13 편광 도광판을 채용한 양면 디스플레이 장치 KR20080092786A (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070036625A KR20080092786A (ko) 2007-04-13 2007-04-13 편광 도광판을 채용한 양면 디스플레이 장치
US11/877,933 US20080252823A1 (en) 2007-04-13 2007-10-24 Double-sided display device employing a polarized light guide

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070036625A KR20080092786A (ko) 2007-04-13 2007-04-13 편광 도광판을 채용한 양면 디스플레이 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20080092786A true KR20080092786A (ko) 2008-10-16

Family

ID=39853387

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070036625A KR20080092786A (ko) 2007-04-13 2007-04-13 편광 도광판을 채용한 양면 디스플레이 장치

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20080252823A1 (ko)
KR (1) KR20080092786A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190134719A (ko) * 2017-03-31 2019-12-04 가부시키가이샤 도모에가와 세이시쇼 이방성 광학 필름을 이용한 도광 적층체 및 그것을 이용한 면상 광원 장치

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5797193B2 (ja) * 2009-06-23 2015-10-21 シーリアル テクノロジーズ ソシエテ アノニムＳｅｅｒｅａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｓ．Ａ． 直視型ディスプレイに対する照明ユニット
US8319764B2 (en) * 2009-06-29 2012-11-27 Research In Motion Limited Wave guide for improving light sensor angular response
JP2013508923A (ja) 2009-10-24 2013-03-07 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 光源及びその光源を組み込んだディスプレイシステム
WO2011071728A1 (en) 2009-12-08 2011-06-16 3M Innovative Properties Company Optical constructions incorporating a light guide and low refrative index films
US8403539B2 (en) * 2010-02-26 2013-03-26 Research In Motion Limited Light guide for improving device lighting
CN104503129B (zh) * 2014-12-30 2018-02-13 京东方科技集团股份有限公司 一种光学模组和反射型显示装置
CN105717574B (zh) * 2016-04-12 2018-11-23 深圳市华星光电技术有限公司 一种双面显示装置及其导光板与背光源
CN106024848B (zh) * 2016-08-05 2023-06-23 京东方科技集团股份有限公司 一种双面电致发光显示面板及显示装置
CN107167943B (zh) * 2017-07-20 2020-08-14 京东方科技集团股份有限公司 显示面板和显示装置
CN208239762U (zh) * 2018-03-02 2018-12-14 扬升照明股份有限公司 光源模块及双荧幕显示装置
KR20190117039A (ko) * 2018-04-05 2019-10-16 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치, 광학 부재 및 광학 부재 제조 방법
CN108681132B (zh) * 2018-06-29 2021-03-02 Tcl华星光电技术有限公司 显示装置
CN111090191B (zh) * 2018-10-24 2022-10-04 中强光电股份有限公司 光源模块及双屏幕显示装置
CN211741786U (zh) 2020-03-19 2020-10-23 中强光电股份有限公司 双屏幕显示装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI232281B (en) * 2002-08-16 2005-05-11 Toppoly Optoelectronics Corp A backlight device of a LCD display
US7292296B2 (en) * 2002-10-17 2007-11-06 Sharp Kabushiki Kaisha Display and device including same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190134719A (ko) * 2017-03-31 2019-12-04 가부시키가이샤 도모에가와 세이시쇼 이방성 광학 필름을 이용한 도광 적층체 및 그것을 이용한 면상 광원 장치

Also Published As

Publication number Publication date
US20080252823A1 (en) 2008-10-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20080092786A (ko) 편광 도광판을 채용한 양면 디스플레이 장치
JP5360172B2 (ja) 面状光源装置およびこれを用いた表示装置
KR101353396B1 (ko) 시야각 및 휘도 특성이 개선된 액정 표시 장치
US20110164404A1 (en) Illumination device, surface light source device, and liquid crystal display apparatus
JP4336878B2 (ja) 導光体、光源装置、表示装置及びこれを備えた情報端末
US20080278658A1 (en) Front light unit and flat display apparatus employing the same
JP2006323315A (ja) 表裏一体型バックライト
KR20040081001A (ko) 액정표시모듈
KR20080072197A (ko) 휘도 특성이 개선된 편광 도광판 및 이의 제작 방법
KR20100052274A (ko) 일체형 도광판을 채용한 반사 투과형 디스플레이 장치
KR20150084216A (ko) 광학패턴시트, 이를 포함하는 백라이트 유닛 및 표시장치
WO2012161155A1 (ja) バックライトユニット及び液晶表示装置
US20070279934A1 (en) High output light guide panel and backlight unit employing the same
KR101759556B1 (ko) 백라이트 유닛 및 이를 구비한 액정표시장치
US20170059764A1 (en) Light guide plate, backlight unit and display device
JPH10161123A (ja) 照明装置及び表示装置
JP2006276621A (ja) 電気光学装置、照明装置、及び電子機器
KR102238482B1 (ko) 이물침투가 방지된 액정표시소자
RU2504810C1 (ru) Жидкокристаллическое устройство отображения
KR100706752B1 (ko) 반사형 액정표시장치
JP2004062060A (ja) 液晶表示装置
JP2007073213A (ja) 面状発光装置
JP4076529B2 (ja) 液晶表示装置およびそれを備えた携帯型電子機器
KR102194530B1 (ko) 부분 웨지 도광판 및 이를 구비한 액정표시소자
JP2010230835A (ja) 反射型液晶表示装置

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid