KR20120127289A - 표시 장치 - Google Patents

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KR20120127289A
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Abstract

시야각 특성의 문제를 해소하는 것을 목적으로 한다.
표시 장치는, 광이 각각 투과하는 복수의 고정 개구(36)가 형성된 차광막(34)과, 각각의 고정 개구(36)의 상방에 배치된 렌즈(44)와, 차광막(34)과 렌즈(44) 사이에 배치되고, 복수의 고정 개구(36)에 각각 대응하여 광의 투과 및 차단을 제어하기 위한 복수의 셔터(14)와, 복수의 셔터(14)를, 고정 개구(36)의 상방의 위치와 고정 개구(36)로부터 퇴피한 위치 사이를 이동하도록 구동하는 구동부(40)를 갖고, 복수의 고정 개구(36)는 각각 긴 방향 Y 및 짧은 방향 X를 갖는 긴 형상이며, 렌즈(44)는, 긴 방향 Y보다도 짧은 방향 X에 광의 굴절력이 강하다.

Description

표시 장치{DISPALY DEVICE}
본 발명은 표시 장치에 관한 것이다.
MEMS 디스플레이(Micro Electro Mechanical System Display)는 액정 디스플레이에 대신한다고 기대되고 있는 디스플레이이다(특허문헌 1 참조). 이 디스플레이는, 편광을 이용한 액정 셔터 방식과는 달리, 고정 개구 및 셔터를 갖는 셔터 유닛에 의해 기계적으로 광의 투과창을 개폐함으로써 명암을 표시한다. 상세하게는, 고정 개구의 상방에 셔터를 배치함으로써 광을 차단하고, 고정 개구의 상방으로부터 셔터를 퇴피시킴으로써 광을 투과시킨다.
특허문헌 1 : 일본 특허 공개 제2008-197668호 공보
고정 개구는 차광막이 형성된 개구로 이루어지고, 셔터는 차광막으로부터 간격을 두고 배치됨으로써 구동할 수 있게 되어 있다. 그 때문에, 셔터가 고정 개구의 상방으로부터 퇴피하고 있을 때, 화면에 대하여 수직으로 진행하는 광은 고정 개구를 투과하지만, 퇴피하고 있는 셔터의 방향으로 비스듬히 진행하는 광은 셔터에 의해 차단되어 버린다. 그 때문에, 보는 방향에 따라 휘도가 서로 다르다는 시야각 특성의 문제가 있었다.
본 발명은 시야각 특성의 문제를 해소하는 것을 목적으로 한다.
(1) 본 발명에 따른 표시 장치는, 광이 각각 투과하는 복수의 고정 개구가 형성된 차광막과, 각각의 상기 고정 개구의 상방에 배치된 렌즈와, 상기 차광막과 상기 렌즈 사이에 배치되고, 상기 복수의 고정 개구에 각각 대응하여 상기 광의 투과 및 차단을 제어하는 복수의 셔터와, 상기 복수의 셔터를, 상기 고정 개구의 상방의 위치와 상기 고정 개구로부터 퇴피한 위치 사이(즉, 상기 광을 투과하는 위치와 상기 광을 차단하는 위치 사이)를 이동하도록 구동하는 구동부를 갖고, 상기 복수의 고정 개구는, 각각 긴 방향 및 짧은 방향을 갖는 긴 형상이며, 상기 렌즈는, 상기 긴 방향보다도 상기 짧은 방향으로 광의 굴절력이 강해지는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 짧은 방향으로 광을 굴절시킴으로써, 이 방향으로 광을 분산할 수 있으므로, 시야각 특성의 문제를 해소할 수 있다.
(2) (1)에 기재된 표시 장치에 있어서, 상기 렌즈는, 오목 렌즈이며, 상기 긴 방향의 곡률보다도 상기 짧은 방향의 곡률이 큰 것을 특징으로 해도 된다.
(3) (1)에 기재된 표시 장치에 있어서, 상기 렌즈는, 평 오목 원통형 렌즈인 것을 특징으로 해도 된다.
(4) (2)에 기재된 표시 장치에 있어서, 상기 복수의 고정 개구는, 복수열로 배열되고, 적어도 1열로 나란한 상기 고정 개구에 대하여 하나의 평 오목 원통형 렌즈가 배치되는 것을 특징으로 해도 된다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 표시 장치의 개략을 도시하는 단면도이다.
도 2는 셔터 및 그 구동부를 도시하는 도면이다.
도 3은 셔터와 렌즈의 배치를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 렌즈의 작용 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 실시 형태에 따른 표시 장치의 밝기의 특성을 나타내는 그래프이다.
도 6은 실시 형태에 따른 표시 장치의 렌즈의 변형예를 도시하는 도면이다.
도 7은 도 6에 도시하는 렌즈의 VII-VII선 단면도이다.
도 8은 도 6에 도시하는 렌즈의 VIII-VIII선 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서, 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 표시 장치의 개략을 도시하는 단면도이다. 도 2는 표시 장치의 내부 구조의 일부를 확대한 사시도이다.
표시 장치는 한쌍의 광 투과성 기판(10, 12)(예를 들면 유리 기판)을 갖는다. 한쌍의 광 투과성 기판(10, 12)은 간격을 두고 대향하도록 배치되어 있다. 한쪽의 광 투과성 기판(10)에는 다른 쪽의 광 투과성 기판(12)에 대향하는 측에 차광막(34)이 형성되어 있다. 차광막(34)에는 도 2에 도시한 바와 같이, 광이 각각 투과하는 복수의 고정 개구(36)가 형성되어 있다. 복수의 고정 개구(36)는 각각 긴 방향 Y 및 짧은 방향 X를 갖는 긴 형상이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 복수의 셔터(14)가 차광막(34)으로부터 간격을 두고 배치되어 있다. 셔터(14)는 고정 개구(36)에 대응하여 광의 투과 및 차단을 제어한다. 셔터(14)가 고정 개구(36)를 덮음으로써 광은 차단되고, 셔터(14)가 고정 개구(36)의 상방을 피함으로써 광이 투과한다. 구동 개구(16)를 갖는 셔터(14)이면, 구동 개구(16)와 고정 개구(36)가 일치함으로써(구동 개구(16)를 고정 개구(36)의 상방에 배치함으로써) 광이 투과한다. 도 2의 예에서는, 하나의 고정 개구(36)와 하나의 구동 개구(16)가 대응하고 있다. 또는, 구동 개구를 갖지 않는 셔터(14)(도시하지 않음)이면, 셔터(14)가 고정 개구(36)의 상방으로부터 퇴피함으로써 광이 투과한다.
셔터(14)는 한쪽의 광 투과성 기판(10)에 설치되어 있다. 도 2는 셔터(14) 및 그 구동부(40)를 도시하는 도면이다. 셔터(14)는 구동 개구(16)를 갖는 플레이트이다. 구동 개구(16)에서 광이 통과하고, 구동 개구(16) 이외의 부분에서 광을 차단한다. 구동 개구(16)는 한 방향으로 긴 형상으로 되어 있다. 또한, 광은 도 1에 도시한 바와 같이, 광 투과성 기판(10)에 겹쳐진 백라이트(18)로부터 공급된다.
셔터(14)는 제1 스프링(20)에 지지되어 광 투과성 기판(10)으로부터 뜨게 되어 있다. 복수(도 2에서는 4개)의 제1 스프링(20)에 의해 셔터(14)가 지지되어 있다. 제1 스프링(20)은 제1 앵커부(22)에 의해 광 투과성 기판(10)에 고정되어 있다.
제1 스프링(20)은 탄성 변형 가능한 재료로 이루어지고, 셔터(14)의 판면에 평행한 방향으로 변형할 수 있도록 배치되어 있다. 상세하게는 제1 스프링(20)은, 셔터(14)로부터 이격되는 방향(구동 개구(16)의 길이 방향으로 교차(예를 들면 직교)하는 방향)으로 연장하는 제1부(24)와, 구동 개구(16)의 길이 방향을 따른 방향으로서 구동 개구(16)의 길이 방향의 중앙으로부터 외측 방향을 향하여 연장하는 제2부(26)와, 셔터(14)로부터 이격되는 방향(구동 개구(16)의 길이 방향으로 교차(예를 들면 직교)하는 방향)으로 연장하는 제3부(28)를 더 갖는다. 그리고, 셔터(14)는 도 2에 화살표로 나타낸 바와 같이, 구동 개구(16)의 길이 방향으로 교차(예를 들면 직교)하는 방향으로 이동할 수 있게 되어 있다.
광 투과성 기판(10)에는 제2 앵커부(30)에 지지된 제2 스프링(32)이 설치되어 있다. 제2 스프링(32)은 제1 스프링(20)의 제2부(26)보다도 셔터(14)로부터 떨어진 측에서, 이 제2부(26)에 대향하도록 되어 있다. 제2 앵커부(30)에 전압을 인가하고, 제1 스프링(20)의 제2부(26)와의 전위차에 의한 정전인력에 의해, 제2부(26)가 제2 앵커부(30)로 가까이 끌어 당겨지게 되어 있다. 제2부(26)가 가까이 끌어 당겨지면, 제2부(26)와 일체적인 제1부(24)를 개재하여, 셔터(14)도 가까이 끌어 당겨진다. 즉, 제1 스프링(20) 및 제2 스프링(32)은 셔터(14)를 기계적으로 구동하기 위한 구동부(40)를 구성하기 위한 것이다.
셔터(14)의 상술한 구동 개구(16)와 차광막(34)의 고정 개구(36)가 연통하면 광이 통과하고, 셔터(14)의 이동에 의해 차광막(34)의 고정 개구(36)가 차폐되면 광이 차단된다. 바꾸어 말하면, 차광막(34)의 고정 개구(36)로의 광의 통과 및 차단을 제어하도록, 셔터(14)는 기계적으로 구동된다. 대응하는 하나의 구동 개구(16) 및 하나의 고정 개구(36)에 의해 1 화소가 구성되고, 다수의 화소에 의해 화상이 표시되도록 되어 있다. 그 때문에, 복수(다수)의 셔터(14)가 설치되어 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 셔터(14)의 상방(각각의 고정 개구(36)의 상방)에 렌즈(44)가 배치되어 있다. 도 3은 셔터(14)와 렌즈(44)의 배치를 도시하는 도면이다. 도 4는 렌즈(44)의 작용 효과를 설명하기 위한 도면이다.
렌즈(44)는 광을 확산하는 것이며, 예를 들면 오목 렌즈이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 복수의 고정 개구(36)가 복수열로 배열되어 있고, 적어도 1열로 나란한 2개 이상의 고정 개구(36)에 대하여, 하나의 평 오목 원통형 렌즈가 배치되어 있다. 1개의 평 오목 원통형 렌즈의 개개의 고정 개구(36)에 대응하는 부분이 개개의 렌즈(44)이다. 개개의 렌즈(44)도 평 오목 원통형 렌즈이다. 또한, 복수의 평 오목 원통형 렌즈가 일체적으로 병렬되어 렌즈 어레이가 구성되어 있다.
렌즈(44)는 광의 입사 방향에 따라 광의 굴절력이 서로 다르다. 평 오목 원통형 렌즈는 그 일례이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 렌즈(44)는 고정 개구(36)의 긴 방향 Y의 곡률보다도 짧은 방향 X의 곡률이 커지게 배치되어 있다. 평 오목 원통형 렌즈에서는 긴 방향 Y의 곡률은 제로(직선)이다. 따라서, 렌즈(44)는 고정 개구(36)의 긴 방향 Y보다도 짧은 방향 X에 광의 굴절력이 강해진다.
다음으로, 본 실시 형태에 따른 표시 장치의 작용 효과를, 도 4를 참조하여 설명한다. 본 실시 형태에서는, 구동부(40)(도 2 참조)에 의해, 복수의 셔터(14)는, 고정 개구(36)의 상방의 위치와 고정 개구(36)로부터 퇴피한 위치 사이를 이동한다.
고정 개구(36)를 투과하는 광은, 고정 개구(36)에 대하여(차광막(34)의 표면에 대하여) 수직으로 진행하는 광 Lv와, 고정 개구(36)에 대하여(차광막(34)의 표면에 대하여) 비스듬히 진행하는 광이 있다. 비스듬히 진행하는 광은, 긴 방향 Y에(긴 방향 Y로 연장하는 면을 따라) 경사지는 광 Ly와, 짧은 방향 X에(짧은 방향 X로 연장하는 면을 따라) 경사지는 광 Lx를 포함한다.
고정 개구(36)와 구동 개구(16)가 연통하고 있으므로, 고정 개구(36)를 수직으로(차광막(34)의 표면에 직교하는 방향으로) 투과한 광 Lv는 구동 개구(16)를 더 투과한다. 긴 방향 Y에 경사지는 광 Ly도, 고정 개구(36)로부터, 구동 개구(16)의 긴 방향 Y에 비스듬해지므로, 구동 개구(16)를 투과한다. 또한, 짧은 방향 X에 경사지지만 그 경사 각도가 작은 광 Lv'는, 셔터(14)에 차단되지 않고 진행한다. 짧은 방향 X에 경사지지만 셔터(14)에 차단되지 않고 진행하는 광 Lv'의 광축과, 수직으로 진행하는 광 Lv의 광축과의 이루는 최대 각도를 α라 한다.
이에 비해, α를 초과하는 각도로 짧은 방향 X에 경사지는 광 Lx는, 고정 개구(36)를 투과해도, 구동 개구(16)의 짧은 방향 X로 진행하므로, 셔터(14)에 의해 진행이 차단된다. 그 때문에, 셔터(14)에 의해 제어되는 화소는, 긴 방향 Y로 비스듬히 보면 밝고, 짧은 방향 X로 비스듬히 보면 어둡게 보인다.
그러나, 본 실시 형태에 따르면, 상술한 렌즈(44)를 배치함으로써, 짧은 방향 X를 따라, 광의 굴절각을 크게 하여, 짧은 방향 X로 광을 넓히게 되어 있다. 즉, 짧은 방향 X에 경사지지만 셔터(14)에 차단되지 않고 진행하는 광 Lv'의 광축과, 수직으로 진행하는 광 Lv의 광축과의 각도는, 렌즈(44)로의 입사 각도는 α 이내이지만, 출사 각도는 굴절하여 α를 초과하게 된다. 그 때문에, 짧은 방향 X로 광을 분산시킬 수 있다. 이에 의해 시야각 특성의 문제를 해소할 수 있다.
도 5는 본 실시 형태에 따른 표시 장치의 밝기의 특성을 나타내는 그래프이다. 횡축에 긴 방향 Y 또는 짧은 방향 X의 측정각을 나타내고, 종축에 측정축이 0°(수직)일 때의 휘도를 1.0으로 했을 때의 휘도비를 나타내고 있다. 그래프에서, 긴 방향 Y 및 짧은 방향 X의 어느 것이든 휘도비에는 큰 차가 없는 것을 알 수 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 한쌍의 광 투과성 기판(10, 12)은, 시일재(38)에 의해 간격을 두고 고정되어 있다. 시일재(38)는 한쌍의 광 투과성 기판(10, 12)에 밀착해 있다. 또한, 시일재(38)에 의해, 한쌍의 광 투과성 기판(10, 12) 사이에 밀봉 공간이 구획되어 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 밀봉 공간에는 오일(42)(예를 들면 실리콘 오일(42))이 채워져 있다. 셔터(14) 및 구동부(40)는 오일(42) 내에 배치되어 있다. 오일(42)에 의해 셔터(14) 및 구동부(40)의 움직임에 의한 진동을 억제할 수 있다. 또한, 오일(42)을 채움으로써, 유전율이 높아져, 정전인력에 의한 구동 전압을 저하시킬 수 있다.
도 6은 실시 형태에 따른 표시 장치의 렌즈의 변형예를 도시하는 도면이다. 도 7은 도 6에 도시하는 렌즈의 VII-VII선 단면도이다. 도 8은 도 6에 도시하는 렌즈의 VIII-VIII선 단면도이다.
이 예에서는, 렌즈(144)는 타원 형상의 오목 렌즈이다. 렌즈(144)의 긴 방향 Y의 곡률 반경 R(도7 참조)은 짧은 방향 X의 곡률 반경 r(도8 참조)보다도 크다. 바꾸어 말하면, 렌즈(144)는 긴 방향 Y의 곡률보다도 짧은 방향 X의 곡률이 크다. 도 6에는 복수의 렌즈(144)가 일체화된 렌즈 어레이가 나타나 있고, 각각의 렌즈(144)가 개개의 고정 개구에 대응해도 되고, 각각의 렌즈(144)가 2개 이상의 고정 개구에 대응해도 된다. 이 렌즈(144)를 상술한 렌즈(44) 대신에 사용해도 된다.
본 발명은 상술한 실시 형태에 한정되는 것은 아니고 다양한 변형이 가능하다. 예를 들면, 실시 형태에서 설명한 구성은, 실질적으로 동일한 구성, 동일한 작용 효과를 발휘하는 구성 또는 동일한 목적을 달성할 수 있는 구성으로 치환할 수 있다.
10 : 광 투과성 기판
12 : 광 투과성 기판
14 : 셔터
16 : 구동 개구
18 : 백라이트
20 : 제1 스프링
22 : 제1 앵커부
24 : 제1부
26 : 제2부
28 : 제3부
30 : 제2 앵커부
32 : 제2 스프링
34 : 차광막
36 : 고정 개구
36, 38 : 시일재
40 : 구동부
42 : 오일
44 : 렌즈
144 : 렌즈
Lv : 광
Lv' : 광
Lx : 광
Ly : 광

Claims (4)

  1. 광이 각각 투과하는 복수의 고정 개구가 형성된 차광막과,
    각각의 상기 고정 개구의 상방에 배치된 렌즈와,
    상기 차광막과 상기 렌즈 사이에 배치되고, 상기 복수의 고정 개구에 각각 대응하여 상기 광의 투과 및 차단을 제어하는 복수의 셔터와,
    상기 복수의 셔터를, 상기 광을 투과하는 위치와 상기 광을 차단하는 위치 사이에서 이동시키는 구동부
    를 갖고,
    상기 복수의 고정 개구는, 각각 긴 방향 및 짧은 방향을 갖는 긴 형상이며,
    상기 렌즈는 상기 긴 방향보다도 상기 짧은 방향으로 광의 굴절력이 강해지는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 렌즈는, 오목 렌즈이며, 상기 긴 방향의 곡률보다도 상기 짧은 방향의 곡률이 큰 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 렌즈는, 평 오목 원통형 렌즈인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 고정 개구는, 복수열로 배열되고,
    적어도 1열로 나란한 상기 고정 개구에 대하여 하나의 평 오목 원통형 렌즈가 배치되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
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