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KR20060116102A - 백라이트 어셈블리 및 이를 갖는 표시 장치 - Google Patents

백라이트 어셈블리 및 이를 갖는 표시 장치 Download PDF

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KR20060116102A
KR20060116102A KR1020050038472A KR20050038472A KR20060116102A KR 20060116102 A KR20060116102 A KR 20060116102A KR 1020050038472 A KR1020050038472 A KR 1020050038472A KR 20050038472 A KR20050038472 A KR 20050038472A KR 20060116102 A KR20060116102 A KR 20060116102A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light
guide unit
light guide
signal
reflective
Prior art date
Application number
KR1020050038472A
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English (en)
Inventor
츠토무 우에모토
Original Assignee
삼성전자주식회사
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Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
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Priority to US11/431,355 priority patent/US7447417B2/en
Priority to CNA2006100783149A priority patent/CN1862341A/zh
Publication of KR20060116102A publication Critical patent/KR20060116102A/ko
Priority to US12/263,340 priority patent/US20090059619A1/en

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Abstract

백라이트 어셈블리 및 이를 갖는 표시 장치가 개시된다. 백라이트 어셈블리는 광 가이드 유닛, 광원 및 반사 모듈을 포함한다. 광원은 광 가이드 유닛의 입사면에 광을 제공한다. 반사 모듈은 반사 영역들이 형성된 제1 기판, 반사 영역들에 배치된 하부 전극들, 하부 전극들에 온 또는 오프 신호를 인가하는 스위칭 소자들 및 하부 전극들과 마주보는 상부 전극들을 포함한다. 상부 전극들은 하부 전극들에 선택적으로 온 또는 오프 신호가 인가됨에 따라, 광 가이드 유닛의 반사면에 밀착 또는 이격된다. 이에 따라, 반사 영역에 대응하여 선택적으로 출사면을 통하여 광이 출사된다. 표시 장치는 광 가이드 유닛의 출사면 상에 배치되어 영상을 표시하는 표시 모듈을 포함한다. 이에 따라, 표시 장치의 구조가 간단하게 된다.
표시 장치, MEMS, 백라이트 어셈블리, 전극

Description

백라이트 어셈블리 및 이를 갖는 표시 장치{BACK LIGHT ASSEMBLY AND DISPLAY DEVICE HAVING THE SAME}
도 1은 본 발명이 일 실시예에 따른 백라이트 어셈블리의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 백라이트 어셈블리를 I-I' 선을 따라 절단한 부분 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 제1 영역(A)의 확대도이다.
도 4는 도 2에 도시된 반사모듈의 평면도이다.
도 5는 도 2에 도시된 제2 영역(B)의 확대도이다.
도 6은 도 2에 도시된 입사면에 입사되는 광의 입사각에 대한 광량의 분포를 도시하는 그래프이다.
도 7은 도 2에 도시된 제3 영역의 확대도이다.
도 8은 도 7에 도시된 출사면에 입사되는 광의 입사각에 대한 광량의 분포를 도시하는 그래프이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 백라이트 어셈블리의 단면도이다.
도 10은 도 9에 도시된 제4 영역의 확대도이다.
도 11은 파동이 단일 슬릿을 통과할 때 회절되는 것을 도시하는 도면이다.
도 12는 도 9에 도시된 제5 영역의 확대도이다.
도 13은 12에 도시된 제6 영역의 확대도이다.
도 14는 도 9에 도시된 출사면에 입사되는 광의 입사각에 대한 광량의 분포를 도시하는 그래프이다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 백라이트 어셈블리의 단면도이다.
도 16은 도 15에 도시된 제7 영역의 확대도이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 18은 도 17에 도시된 표시 장치를 II-II' 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 20은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 백라이트 어셈블리 105 : 광 가이드 유닛
110 : 광원 120 : 제1 기판
130 : 하부 전극 140 : 스위칭 소자
150 : 상부 전극 160 : 제1 절연막
165 : 제2 절연막 170 : 스페이서
181 : 제1 신호선 185 : 제2 신호선
700 : 표시 장치 720 : 제2 기판
730 : 색화소
본 발명은 백라이트 어셈블리 및 이를 갖는 표시 장치에 관한 것으로 보다 상세하게는, 반사 영역별로 선택적으로 광을 출사하는 백라이트 어셈블리 및 이를 갖는 표시 장치에 관한 것이다.
일반적으로 표시 장치는 입력 장치를 이용해 입력된 내용을 확인 및 편집할 수 있게 해주는 장치로서, 음극선관, 액정 표시 장치(LCD : Liquid Crystal Display), 플라즈마 표시 장치(PDP : Plasma Display Panel), 전계 방출형 표시 장치(FED : Field Emission Display) 등의 표시 장치가 사용되고 있다.
상기 음극선관 표시 장치는 가격이 저렴하고, 입출력 속도가 빠르며 시야각이 크다는 장점이 있으나, 부피가 크고, 전력 소비량이 큰 단점이 있다. 상기 음극선관 표시 장치의 단점을 극복하기 위하여 최근에는 평판 표시 장치기 급속히 발전하고 있다.
상기 액정 표시 장치, 플라즈마 표시 장치 및 전계방출형 표시 장치는 무게가 가볍고 두께가 작은 상기 평판 표시 장치로서 텔레비전, 휴대용 컴퓨터 및 휴대폰 등에 널리 사용되고 있다.
그러나 상기 평판 표시 장치는 화상을 표시하기 위하여 구조가 복잡하고 고가인 부품들을 포함한다
예를 들어, 상기 액정 표시 장치는 두 장의 유리판 사이에 액정 물질이 봉입된 액정 표시 패널 및 상기 액정 표시 패널에 광을 제공하는 백라이트 어셈블리를 포함한다. 상기 액정 표시 패널은 복잡한 공정을 통해 생산되며, 편광 필름, 프리 즘 시트 등의 고가의 광학 소자들을 포함한다. 또한. 상기 액정 표시 장치는 대형화가 어렵고 제조원가가 높으며, 상기 유리판 상에 형성된 다수의 셀들 중 한 셀이라도 불량이 생기는 경우, 상기 액정 표시 패널 전체를 사용할 수 없다.
한편, 상기 플라즈마 표시 장치는 혼합가스로 채워진 셀(Cell)에 고전압을 가해 전자의 충돌로 일어나는 빛을 이용하여 영상을 표시한다. 상기 플라즈마 표시 장치는 매우 고가이며, 전력 소비량이 크고 많은 열을 발생하므로 열을 식히는 냉각장치를 포함한다.
또한, 상기 전계 방출형 표시 장치에서는 두 장의 유리판 사이를 진공 상태로 두고, 한 장의 상기 유리판에서 방출된 전자파가 다시 형광 물질을 통과하며, 상기 형광 물질을 통과한 전자파는 다시 남은 한 장의 유리판에 부딪쳐 화면이 표시된다. 상기 전계 방출형 표시 장치는 가격이 매우 고가이며, 전계의 방출이 물질의 표면에 따라 매우 민감하며, 제조 과정에서 고도의 진공 장비가 필요하다.
따라서, 표시 패널 또는 백라이트 어셈블리가 간단한 구조를 가져, 불량품이 발생하는 빈도가 작고, 원가가 저렴한 표시 장치의 개발이 요청된다.
따라서, 본 발명의 하나의 목적은 반사 영역별로 선택적으로 광을 반사시켜 광 셔터 기능을 갖는 백라이트 어셈블리를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 백라이트 어셈블리 및 상기 백라이트 어셈블가 광 셔터 기능을 가짐에 따라 간단한 구조를 갖는 표시 모듈을 포함하는 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적을 실현하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 어셈블리는 광 가이드 유닛, 광원 및 반사 모듈을 포함한다. 상기 광원은 상기 광 가이드 유닛의 입사면에 광을 조사한다. 상기 반사 모듈은 상기 광 가이드 유닛 아래에 배치되어, 상기 광 가이드 유닛에서 출사되는 광을 반사 또는 산란시킨다.
선택적으로, 상기 반사 모듈은 제1 기판, 하부 전극들, 스위칭 소자들 및 상부 전극들을 포함한다. 상기 제1 기판의 상기 반사면을 마주보는 일면에는 복수개의 반사 영역들이 형성된다. 상기 하부 전극들은 상기 반사 영역에 배치된다. 상기 스위칭 소자들은 상기 제1 기판 상에 배치되어 상기 하부 전극에 온 또는 오프 신호를 인가한다. 상기 상부 전극들은 상기 하부 전극들과 마주보게 배치된다. 상기 상부 전극들은 상기 하부 전극들에 선택적으로 온 또는 오프 신호가 인가됨에 따라, 상기 반사면에 밀착 또는 이격된다. 이에 따라, 상기 광 가이드 유닛의 내부에서 진행하며 상기 반사면에 입사하는 광은 상기 출사면을 통하여 출사된다.
선택적으로, 상기 하부 전극은 상기 오프 신호에 응답하여, 상기 반사면에 입사된 광을 전반사시켜 상기 광 가이드 유닛의 출사면에서 다시 전반사시키도록, 상기 상부 전극을 상기 반사면으로부터 이격시킨다. 상기 하부 전극은 상기 온 신호에 응답하여, 상기 반사면에 입사된 광을 반사시켜 상기 광 가이드 유닛의 출사면을 통해 출사시키도록, 상기 상부 전극을 상기 반사면에 밀착시킨다.
선택적으로, 상기 백라이트 어셈블리는 광학 부재를 더 포함한다, 상기 광학 부재는 상기 광 가이드 유닛의 굴절률보다 큰 굴절률을 갖고서, 상기 광 가이드 유 닛과 반사 모듈간에 개재된다. 바람직하게는, 상기 광학 부재는 상기 광 가이드 유닛의 반사면에 밀착된다. 선택적으로, 상기 하부 전극은 상기 오프 신호에 응답하여, 상기 반사면에 입사된 광을 전반사시켜 상기 광 가이드 유닛의 출사면에서 다시 전반사시키도록, 상기 상부 전극을 상기 반사면에서 밀착시킨다. 상기 하부 전극은 상기 온 신호에 응답하여, 상기 반사면에 입사된 광을 반사시켜 상기 광 가이드 유닛의 출사면을 통해 출사시키도록, 상기 상부 전극을 상기 반사면으로부터 이격시킨다.
선택적으로, 상기 반사 모듈은 제1 절연막, 스페이서들 및 제2 절연막을 포함한다. 상기 제1 절연막은 상기 하부 전극들 상에 형성되어, 외부로부터 상기 하부 전극들을 절연시킨다. 상기 스페이서들은 상기 하부 전극들 주변부의 상기 제1 절연막 상에 형성된다. 상기 제2 절연막은 상기 스페이서에 의하여 지지되어 상기 제1 절연막을 마주본다. 상기 상부 전극은 상기 제2 절연막 상에 형성된다.
선택적으로, 상기 제2 절연막은 고정단 및 상기 고정단에 대향하는 자유단을 포함한다. 상기 고정단은 상기 스페이서의 상부에 고정된다. 상기 하부 전극에 상기 온 신호가 인가되는 경우, 상기 자유단은 상기 하부 전극의 중앙부를 향하여 절곡된다. 이에 따라, 상기 반사면에 밀착된 상기 상부 전극은 상기 반사면으로부터 이격된다.
선택적으로, 상기 반사 모듈은 제1 신호선들 및 제2 신호선들을 더 포함한다. 상기 제1 신호선들은 상기 제1 기판 상에 제1 방향으로 복수개가 상호 평행하게 배치된다. 상기 제1 신호선들은 상기 스위칭 소자에 상기 온 또는 오프 신호를 인가여부를 제어하는 제어 신호를 인가한다. 상기 제2 신호선들은 상기 제1 기판 상에 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 복수개가 상호 평행하게 배치된다. 상기 제2 신호선들은 상기 스위칭 소자에 상기 온 또는 오프 신호의 인가한다.
본 발명의 다른 목적을 실현하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 광 가이드 유닛, 광원, 반사 모듈 및 표시 모듈을 포함한다.
상기 표시 모듈은 상기 광 가이드 유닛 위에 배치되어, 상기 광 가이드 유닛에서 출사된 광을 기초로 영상을 표시한다. 바람직하게는, 상기 표시 모듈은 복수의 화소 영역들 각각에 형성된 색화소를 포함한다.
상기한 백라이트 어셈블리 및 표시 장치에 따르면, 액정 표시 장치, 플라즈마 표시 장치 등의 표시 장치보다 구조가 간단하고, 불량품의 발생 빈도가 감소된 표시 장치를 제공할 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하고자 한다.
백라이트 어셈블리
도 1은 본 발명이 일 실시예에 따른 백라이트 어셈블리의 분해 사시도이다. 도 2는 도 1에 도시된 백라이트 어셈블리를 I-I' 선을 따라 절단한 부분 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 백라이트 어셈블리(100)는, 광 가이드 유닛(105), 광원(110) 및 반사 모듈(190)을 포함한다.
상기 광 가이드 유닛(105)은 광의 방향을 변경시키는 매개체이다. 상기 광 가이드 유닛(105)은 반사면(106), 출사면(107) 및 입사면(108)을 포함한다. 본 실시예에서, 상기 광 가이드 유닛(105)은 플레이트 형상을 갖는다. 상기 반사면(106) 및 출사면(107)은 상호 마주보게 형성된다. 상기 입사면(108)은 상기 반사면(106)의 일측 에지 및 상기 반사면(106)의 일측 에지에 대향하는 상기 출사면(107)의 일측 에지를 연결한다.
상기 광 가이드 유닛(105)은 광 투과성, 내열성, 내화학성 및 기계적 강도가 우수한 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 광 가이드 유닛(105)은, 예들 들어, 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA, PolyMethylMethArylate)로 제작된다.
상기 광원(110)은 상기 입사면(108)과 마주보게 배치되어 상기 입사면(108)에 광을 조사한다. 바람직하게는, 상기 광원(110)은 상기 입사면(108)에 대하여, 상기 입사면(108)을 통해 상기 광 가이드 유닛(105)의 내부로 진입한 광이 상기 반사면(106) 및 출사면(107)에서 전반사될 수 있도록 배치된다.
도 2에서, 백라이트 어셈블리(100)는 광 반사 부재(111)를 더 포함한다. 상기 광 반사 부재(111)는 상기 광원(110)의 주변 일부를 감싸, 상기 광원(110)으로부터 출사된 광의 일부를 상기 입사면(108)을 향하여 반사한다. 도 2에서 상기 광원(110)은 발광 다이오드이다. 이와 달리 상기 광원(110)은 램프를 포함할 수 있다.
상기 반사 모듈(190)은 상기 광 가이드 유닛(105)의 내부에서 진행하며 상기 반사면(106)에서 전반사되는 광에 대하여, 상기 반사면(106)의 일부 영역에서는 상 기 광을 산란시키며, 상기 반사면(106)의 다른 영역에서는 상기 광이 그대로 전반사 되도록 한다.
이를 위하여, 상기 반사 모듈(190)은 상기 반사면(106)을 마주보게 배치된다. 상기 반사 모듈(190)은 제1 기판(120), 하부 전극(130)들, 스위칭 소자(140)들 및 상부 전극(150)들을 포함한다.
상기 제1 기판(120)은 플레이트 형상을 갖는 유리판이다. 상기 반사면(106)을 마주보는 상기 제1 기판(120)의 일면에는 선택적인 광 반사를 위하여 복수개의 반사 영역들이 형성된다. 도 1에서, 상기 반사 영역들은 매트릭스 형태로 배열된다. 상기 반사 영역들 각각에는 반사부(121)가 배치된다.
상기 하부 전극(130)들은 상기 반사부(121)들에 각각 형성된다. 상기 하부 전극(130)은 전기 전도성이 우수한 금속인 것이 바람직하다. 상기 하부 전극(130)은, 예들 들어, 알루미늄을 포함한다. 상기 하부 전극(130)은 박막 형태로 형성되며 마이크로 사이즈의 폭과 두께를 갖는다. 상기 하부 전극(130)에는 외부로부터 온 또는 오프 신호가 인가된다.
선택적으로, 상기 반사 모듈(190)은 외부로부터 상기 하부 전극(130)을 절연시키기 위하여 제1 절연막(160)을 더 포함한다. 상기 제1 절연막(160)은 상기 하부 전극(130)들 상에, 바람직하게는 상기 제1 기판(120)의 전면적에 형성된다. 상기 제1 절연막(160)은 유전율이 우수한 재질, 예들 들어, 산화 알루미늄(Al2O3)로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 스페이서(170)는 상기 하부 전극(130)과 후술할 상기 상부 전극(150)을 소정 간격 이격시킨다. 바람직하게는, 상기 스페이서(170)는 상기 하부 전극(130)들의 주변부의 상기 제1 절연막(160) 상에 형성된다. 상기 스페이서(170)는, 예들 들어, 탄화규소(SiC)를 포함한다.
도 2에서, 상기 반사 모듈(190)은 후술할 상부 전극(150)을 상기 하부 전극(130)으로부터 절연시키고, 상기 상부 전극(150)을 상하 운동시키는 제2 절연막(165)을 더 포함한다. 상기 제2 절연막(165)은 상기 스페이서(170)에 의하여 지지되며, 상기 제1 절연막(160)을 마주보도록 형성된다. 상기 제2 절연막(165)은 절연성, 유전율이 우수한 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 또한, 상기 제2 절연막(165)은 상하 유동을 할 수 있도록 플렉시블한 성질을 갖는다. 상기 제2 절연막(165)은, 예들 들어, 이산화규소(SiO2)를 포함한다.
상기 상부 전극(150)들은 상기 제2 절연막(165) 상에 상기 하부 전극(130)을 마주보게 형성된다. 이에 따라, 상기 상부 전극(150)들은 상기 반사부(121)들에 각각 형성된다. 상기 상부 전극(150)은 전기 전도성이 우수한 금속인 것이 바람직하다. 상기 상부 전극(150)은, 예들 들어, 알루미늄을 포함한다. 상기 상부 전극(150)은 박막 형태로 형성되며, 수 마이크로미터 내지 수백마이크로미터 사이즈의 폭과 두께를 갖는다. 상부 전극(150)들에는 외부로부터 공통 신호가 인가된다.
도 3은 도 2에 도시된 제1 영역(A)의 확대도이다.
도 3을 참조하면, 상기 스위칭 소자(140)는 상기 제1 기판(120) 상에 상기 하부 전극(130)보다 먼저 형성된다. 상기 스위칭 소자(140)는 외부로부터 인가되는 상기 온 또는 오프 신호를 상기 하부 전극(130)에 인가한다. 상기 온 또는 오프 신호는 상기 상부 전극(150)에 인가된 공통 신호와 동일한 극성을 갖거나 서로 다른 극성을 갖는다. 본 실시예에서, 상기 공통 신호와 동일한 극성의 상기 온 또는 오프 신호를 온 신호로 정의하고, 상기 공통 신호와 서로 다른 극성의 상기 온 또는 오프 신호를 오프 신호로 정의한다.
상기 온 신호가 인가된 상기 하부 전극(130)과 마주보는 상기 상부 전극(150)은 상기 하부 전극(130)으로부터 척력(replusive force)을 받는다. 이로 인해, 상기 제2 절연막(165)은 상기 반사면(106)을 향하여 상승한다. 바람직하게는, 상기 제2 절연막(165)이 상승함에 따라 상기 상부 전극(150)은 상기 반사면(106)에 밀착한다.
반면, 오프 신호가 인가된 상기 하부 전극(130)과 마주보는 상기 상부 전극(150)은 상기 하부 전극(130)으로부터 인력(attractive force)을 받는다. 이로 인해, 상기 제2 절연막(165)은 상기 하부 전극(130)을 향하여 볼록하게 된다. 이에 따라, 상기 상부 전극(150)은 상기 반사면(106)으로부터 이격된다.
상기 스위칭 소자(140)는 상기 하부 전극(130)에 상기 온 또는 오프 신호를 인가하기 위하여 게이트 전극(141), 반도체층(143), 데이터 전극(145) 및 드레인 전극(147)을 포함한다.
상기 게이트 전극(141)은 상기 제1 기판(120) 상에 제1 방향으로 형성된다. 상기 게이트 전극(141)에는 상기 스위칭 소자(140)에 상기 온 또는 오프 신호의 인 가여부를 제어하는 제어 신호(게이트온 또는 게이트 오프 신호)가 인가된다.
상기 스위칭 소자(140)는 상기 게이트 전극(141) 상에 형성되는 제1 절연층(142)을 더 포함한다. 상기 제1 절연층(142)은 상기 반사면(106)을 마주보는 상기 제1 기판(120)의 일면 전체에 형성되는 것이 바람직하다. 상기 반도체층(143)은 상기 게이트 전극(141)의 상부의 상기 제1 절연층(142) 상에 형성된다.
상기 데이터 전극(145)은 상기 제1 방향과 대략 수직을 이루는 방향으로 상기 반도체층(143) 상에 형성되며, 상기 데이터 전극(145)의 일부는 상기 게이트 전극(141)과 오버레이된다. 상기 데이터 전극(145)에는 상기 온 또는 오프 신호가 인가된다.
상기 드레인 전극(147)은 상기 반도체층(143) 상에 상기 데이터 전극(145)과 대칭적으로 형성된다. 상기 반사 모듈(190)은 상기 데이터 전극(145) 및 드레인 전극(147) 위에 상기 제1 기판(120)의 전면적에 형성되는 제2 절연층(149)을 더 포함한다. 상기 제2 절연층(149)에는 콘택홀이 형성되며, 상기 드레인 전극(147)은 상기 콘택홀에 채워진 콘택부(147a)를 통하여 상기 하부 전극(130)에 전기적으로 연결된다.
상기 게이트 전극(141)에 상기 게이트온 신호가 인가되면, 상기 데이터 전극(145)에 인가된 상기 온 또는 오프 신호는 상기 드레인 전극(147)을 통하여 상기 하부 전극(130)에 인가된다.
도 4는 도 2에 도시된 반사모듈의 평면도이다. 구체적으로, 도 4는 상기 하부 전극(130)까지 형성된 상기 제1 기판의 평면도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 상기 반사 모듈(190)은 제1 신호선(181)들 및 제2 신호선(185)들을 더 포함한다.
상기 제1 신호선(181)들은 상기 제1 기판(120) 상에 상기 제1 방향으로 복수개가 상호 평행하게 형성된다. 상기 제1 신호선(181)은 상기 게이트 전극(141)과 함께 형성되며, 상기 게이트 전극(141)은 상기 제1 신호선(181)으로부터 돌출된다. 상기 제1 신호선(181)은 상기 게이트 전극(141)에 상기 제어 신호를 인가한다.
상기 제2 신호선(185)들은 상기 제1 기판(120) 상에 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 복수개가 상호 평행하게 형성된다. 상기 제2 신호선(185)은 상기 데이터 전극(145) 및 드레인 전극(147)과 함께 형성되며, 상기 데이터 전극(145)은 상기 제2 신호선(185)으로부터 돌출된다. 상기 제2 신호선(185)은 상기 데이터 전극(145)에 상기 온 또는 오프 신호를 인가한다.
도 4에서, 서로 이웃한 상기 제1 신호선(181)들 및 서로 이웃한 상기 제2 신호선(185)들은 상기 반사 영역을 정의한다.
도 5는 도 2에 도시된 제2 영역(B)의 확대도이다. 구체적으로, 상기 도 5는 상기 광 가이드 유닛(105)의 입사면(108) 인근의 광의 경로를 도시한다. 도 6은 도 2에 도시된 입사면(108)에 입사되는 광의 입사각에 대한 광량의 분포를 도시하는 그래프이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 광원(110)으로부터 출사되어 상기 입사면(108)에 입사하는 광의 입사각은 음의 제1 각도(-P1) 도에서 양의 제1 각도(+P1) 도까지 분포한다.
상기 입사각에 대하여 광량은 입사각이 작을수록 커진다. 여기서, 상기 입사면(108)에 대하여 상기 제1 각도(P1)의 입사각을 갖고서 입사하는 광을 제1 광(L1)으로 정의하고, 상기 제1 각도(P1)보다 작은 제2 각도(P2)의 입사각을 갖고서 상기 입사면(108)에 입사하는 광을 제2 광(L2)으로 정의한다.
상기 제1 광(L1)은 상기 입사면(108)을 통해 상기 광 가이드 유닛(105)의 내부로 입사하면서 굴절되어, 상기 반사면(106)에 제3 각도(θ)의 입사각을 갖고서 입사한다. 상기 제2 광(L2)은 상기 입사면(108)을 통해 상기 광 가이드 유닛(105)의 내부로 입사되면서 굴절되어, 상기 반사면(106)에 제3 각도(θ)보다 큰 입사각을 갖고서 상기 반사면(106)에 입사한다.
상기 반사면(106)으로부터 상기 상부 전극(150)이 이격된 경우, 상기 반사면(106)은 상기 광 가이드 유닛(105)과 공기층의 경계면이 된다. 상기 광 가이드 유닛(105)의 굴절률(이하, 굴절률은 공기에 대한 상대 굴절률, 즉 절대 굴절룰의 의미로 사용한다)은 공기층의 굴절률보다 크다.
따라서, 스넬의 법칙(Snell' law)에 의하면, 상기 광 가이드 유닛(105)의 내부를 진행하며 임계각{밀한 매질에서 소한 매질로 파동이 진행할 때, 전반사(굴절각이 90도인 경우)가 일어나는 입사각}보다 큰 입사각을 갖고서 상기 반사면(106)에 입사한 광은 전반사된다.
도 5에서, 상기 제1 광(L1)의 상기 입사면(108)에 대한 입사각(상기 제1 각도(P))은 다른 광 경로를 따라 상기 입사면(108)에 입사하는 광의 입사각보다 크다. 그러나, 상기 제1 광(L1)의 상기 반사면(106)에 대한 입사각(상기 제3 각도( θ))은 상기 다른 광 경로를 따르는 광의 상기 반사면(106)에 대한 입사각보다 작다, 따라서, 상기 제1 광(L1)이 상기 반사면(106)에서 전반사되는 경우, 상기 다른 경로를 따라 상기 반사면(106)에 입사하는 광은 전반사되는 것은 자명하다.
상기 전반사된 광은 상기 반사면(106)과 평행한 상기 출사면(107)에서 다시 전반사되는 것 또한 자명하다.
따라서, 상기 반사면(106)에서 상기 제1 광(L1)의 입사각(상기 제3 각도(θ))이 상기 반사면(106)에서의 임계각보다 큰 경우, 상기 광원(110)으로부터 상기 입사면(108)으로 입사한 광은 상기 반사면(106) 및 출사면(107)에서 전반사되어 상기 광 가이드 유닛(105)의 내부에 갖힌다.
이 경우, 스넬의 법칙에 의하면, sin(반사면에서 임계각)=n의 식이 성립한다. 상기 n은 상기 광 가이드 유닛(105)의 굴절률이다. 상기 임계각을 상기 제1 광(L1)의 상기 반사면(106)에 대한 입사각(상기 제3 각도(θ))과 동일하게 두면, 상기 광 가이드 유닛(105)의 굴절률은 식 sin(θ)=n 으로부터 결정된다.
이로 인해, 상기 광원(110)으로부터 상기 광 가이드 유닛(105)의 내부로 입사한 광은 무작위로 상기 출사면(107)을 통하여 출사되지 않고, 선택적으로 상기 반사면(106)에 소정의 작용을 가하여 상기 출사면(107)을 통하여 상기 광을 출사시킬 수 있다. 그 결과, 상기 백라이트 어셈블리(100)는 상기 반사면(106)에 입사하는 광을 상기 반사부(121)별로 광의 출사여부를 제어하는 광 셔터 기능을 갖는다.
한편, 상기 광 가이드 유닛(105)이 상기 식 sin(θ)=n 으로부터 결정되는 굴절률보다 작은 굴절률을 가질수록, 상기 반사면(106)에서 임계각이 감소하므로 상 기 반사면(106)에서 전반사되는 광의 양이 증가한다. 따라서, 상기 광 가이드 유닛(105)은 상기 식 sin(θ)=n 으로부터 결정되는 굴절률보다 작은 굴절률을 갖는 것이 바람직하다.
도 7은 도 2에 도시된 제3 영역(C)의 확대도이다. 구체적으로, 도 7은 상기 상부 전극(150)이 밀착된 상기 반사면(106)에서 광의 경로를 도시한다. 도 8은 도 7에 도시된 출사면(107)에 입사되는 광의 입사각(q)에 대한 광량의 분포를 도시하는 그래프이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 상기 광 가이드 유닛(105)의 내부에서 진행하며, 상기 상부 전극(150)이 밀착된 상기 반사면(106)에 입사한 광은 산란된다.
상기 상부 전극(150)은 금속일 수 있으며, 본 실시예에서 상기 상부 전극(150)은 알루미늄 박막이다. 일반적으로 광은 금속을 투과하지 못하기 때문에 금속에 입사된 광에 대하여는 굴절을 논할 수 없고, 전반사는 밀한 매질에서 소한 매질로 진행하며 굴절되는 광에 대해서만 발생되는 현상이다.
따라서, 상기 상부 전극(150)과 접촉된 상기 반사면(106)에서는 광의 전반사 조건이 성립하지 않고, 상기 상부 전극(150)과 접촉된 상기 반사면(106)에 입사하는 광은 상기 상부 전극(150) 표면의 특성에 따라 이상적(ideal)으로 반사되거나 산란된다. 상기 상부 전극(150)의 표면은 마이크로스코픽한 관점에서는 다수의 요철이 형성된 불균일한 면이다. 따라서, 상기 상부 전극(150)에 접한 상기 반사면(106)에 입사하는 광은 상기 출사면(107)을 향하여 산란된다.
도 8에서, 대부분의 상기 산란광은 상기 출사면(107)에 대한 임계각(상기 반 사면(106)에 대한 임계각(θ)과 동일하다)보다 작은 입사각을 갖고서, 상기 출사면(107)에 입사된다. 따라서, 대부분의 상기 산란광은 상기 출사면(107)을 통하여 출사된다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 백라이트 어셈블리의 단면도이다.
도 9를 참조하면, 상기 백라이트 어셈블리(200)는 광 가이드 유닛(218), 광원(210) 및 반사 모듈(290)을 포함한다. 도 9에서, 상기 백라이트 어셈블리(200)는 광학 부재(215)를 더 포함하는 것과, 상기 광 가이드 유닛(205)의 형상 및 상기 반사 모듈(290)을 제외하고는 도 1내지 도 3에 도시된 상기 백라이트 어셈블리(100)와 동일하므로 중복된 설명은 생략한다.
상기 광 가이드 유닛(205)은 반사면(206), 출사면(207) 및 입사면(208)을 포함한다. 본 실시예에서, 상기 광 가이드 유닛(205)은 쐐기(wedge) 형상을 갖는다. 상기 반사면(206) 및 출사면(207)은 상호 마주보게 형성된다. 상기 입사면(208)은 상기 반사면(206)의 일측 에지 및 상기 반사면(206)의 일측 에지에 대향하는 상기 출사면(207)의 일측 에지를 연결한다. 따라서, 상기 광 가이드 유닛(205)의 두께는 상기 반사면(206)의 일측 에지로부터 상기 일측 에지와 대향하는 타측 에지까지 일정하게 감소된다.
상기 광학 부재(215)는 상기 반사면(206)에 접하도록 배치된다. 상기 광학 부재(215)는 상기 광 가이드 유닛(205)보다 굴절률이 큰 재질로 이루어진다. 도 9에서, 상기 광학 부재(215)는, 예들 들어, 상기 반사면(206)에 접착된 반사 필름이다. 이와 달리, 상기 광학 부재(215)는 상기 반사면(206)에 증착된 박막일 수 있 다.
상기 반사 모듈(290)은 상기 반사면(206)을 마주보게 배치된다. 상기 반사 모듈(290)은 제1 기판(220), 하부 전극(230)들, 스위칭 소자들(240) 및 상부 전극(250)들을 포함한다.
상기 반사 모듈(290)은 구동 모드(온 및 오프 모드)를 제외하고는 도 3에 도시된 반사 모듈(190)과 동일하므로 중복된 설명은 생략한다.
상기 스위칭 소자(240)는 외부로부터 인가되는 상기 온 또는 오프 신호를 상기 하부전극에 인가한다. 상기 온 또는 오프 신호는 상기 상부 전극(250)에 인가된 공통 신호와 동일한 극성을 갖거나 서로 다른 극성을 갖는다. 본 실시예에서는 상기 공통 신호와 동일한 극성의 상기 온 또는 오프 신호를 오프 신호로 정의하고, 상기 공통 신호와 서로 다른 극성의 상기 온 또는 오프 신호를 온 신호로 정의한다.
상기 오프 신호가 인가된 상기 하부 전극(230)과 마주보는 상기 상부 전극(250)은 상기 하부 전극(230)으로부터 척력을 받는다. 이로 인해, 상기 제2 절연막(265)은 상기 반사면(206)을 향하여 상승한다. 바람직하게는, 상기 제2 절연막(265)이 상승함에 따라 상기 상부 전극(250)은 상기 반사면(206)에 밀착한다.
반면, 온 신호가 인가된 상기 하부 전극(230)과 마주보는 상기 상부 전극(250)은 상기 하부 전극(230)으로부터 인력을 받는다. 이로 인해, 상기 제2 절연막(265)은 상기 하부 전극(230)을 향하여 볼록하게 된다. 이에 따라, 상기 상부 전극(250)은 상기 반사면(206)으로부터 이격된다.
도 10은 도 9에 도시된 제4 영역(G)의 확대도이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 상기 광원(210)으로부터 출사되어 상기 입사면(208)에 입사하는 광의 입사각은 음의 제1 각도(-r1) 도에서 양의 제1 각도(+r1) 도까지 분포한다.
상기 입사각에 대하여 광량은 입사각이 작을수록 커진다. 여기서, 상기 입사면(208)에 대하여 상기 제1 각도(r1)의 입사각을 갖고서 입사하는 광을 제1 광(F1)으로 정의하고, 상기 제1 각도(r1)보다 작은 제2 각도(r2)의 입사각을 갖고서 상기 입사면(208)에 입사하는 광을 제2 광(F2)으로 정의한다.
상기 제1 광(F1)은 상기 입사면(208)을 통해 상기 광 가이드 유닛(205)의 내부로 입사하면서 굴절되어, 상기 반사면(206)에 제3 각도(φ1)의 입사각을 갖고서 입사한다. 상기 광학 부재(215)의 굴절률(n2)은 상기 광 가이드 유닛(205)의 굴절률(n1)보다 크다. 따라서, 상기 반사면(206)에 입사된 광은 상기 광학 부재(215)로 진입하면서 굴절되는 광과, 상기 반사면(206)에서 반사되는 광으로 나누어진다.
상기 하부 전극(230)에 상기 오프 신호가 인가되어, 상기 상부 전극(250)이 상기 반사면(206)에 밀착된 상기 반사 영역(221)에 있어서, 상기 광학 부재(215)의 내부로 진입한 광은 상기 광학 부재(215)와 상기 상부 전극(250)의 경계면(216)에서 반사되어, 다시 상기 광 가이드 유닛(205)으로 진입하며 굴절된다.
그 결과, 상기 제1 광(F1) 중 상기 반사면(206)에서 반사된 광과, 상기 광학 부재(215)로부터 다시 상기 광 가이드 유닛(205)으로 진입한 광은 거의 동일한 입사각(φ2)을 갖고서 상기 출사면(207)에 입사한다. 한편, 도 10에서 상기 제1 광학 부재는 쐐기 형상을 갖기 때문에 상기 출사면(207)에서의 입사각(φ2)은 상기 반사면(206)에서의 입사각(φ1)보다 작다.
상기 백라이트 어셈블리(200)가 광셔터로서 기능하기 위해서는, 광이 상기 반사 영역(221)별로 선택적으로 상기 출사면(207)을 통하여 출사되어야 한다. 이를 위하여, 상기 오프 상태의 반사 영역(221)에서 반사되어 상기 출사면(207)에 입사하는 광은 상기 출사면(207)에서 전반사되는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 광 가이드 유닛(205)의 굴절률(n1)은 스넬의 법칙에 의하여 식 sin(출사면(207)에서 임계각)=n1 으로부터 결정된다.
상기 제1 광(F1)을 제외한 나머지 광들은 상기 출사면(207)에 상기 제1 광(F1)의 입사각(φ2)보다 큰 입사각을 갖고서 입사한다. 따라서, 상기 출사면(207)에서의 전반사 조건은 상기 제1 광(F1)을 기준으로 식sin(φ2)=n1 으로부터 결정된다.
굴절률이 증가하면 임계각은 작아진다. 따라서, 제어되지 않은 광이 상기 출사면(207)을 통하여 출사되는 것을 방지하기 위하여 상기 출사면(207)에서 상기 임계각은 작은 것이 바람직하며, 상기 광 가이드 유닛(205)의 굴절률은 상기 식 sin(φ2)=n1 으로부터 결정되는 값보다 큰 것이 바람직하다.
도 11은 파동이 단일 슬릿을 통과할 때 회절되는 것을 도시하는 도면이다.
도 11을 참조하면, 실선은 파동의 진행 방향을 나타내고, 점선은 상기 파동의 동일 위상 점들을 연결한 파면을 나타낸다. 상기 파동의 진행 방향은 상기 파면에 대하여 수직한 방향으로 정의된다.
도 11에서, 아주 좁은 틈인 상기 단일 슬릿을 통과하는 상기 파동은 회절된다. 그 결과, 상기 파동은 상기 슬릿을 통과한 후 여러 방향으로 진행하는 광으로 분산된다. 광은 상기 파동의 일종으로서 상기 회절의 원리가 그대로 적용된다.
도 12는 도 9에 도시된 제5 영역(H)의 확대도이다. 도 13은 12에 도시된 제6 영역(I)의 확대도이다.
도 12 및 도 13을 참조하면, 상기 하부 전극(230)에 상기 오프 신호가 인가되어, 상기 상부 전극(250)이 상기 반사면(206)으로부터 이격된 영역에 있어서, 상기 반사면(206)에 입사각(φ2)를 갖고서 입사한 광은 일부는 반사되고, 나머지 일부는 제1 굴절각(φ3)을 갖고서 상기 광학 부재(215)로 진입한다.
상기 출사면(207)을 통하여 상기 광이 선택적으로 출사되기 위해, 광이 상기 광학 부재(215)를 통하여 상기 공기층으로 출사되어 상기 상부 전극(250)에서 다시 반사되는 것이 바람직하다. 한편, 상기 광학 부재(215)로부터 상기 공기층으로 진행하는 광은 밀한 매질에서 소한 매질로 진행한다. 따라서, 상기 공기층과 상기 광학 부재(215)의 경계면(216)에서, 상기 광의 입사각(φ3)이 상기 경계면(216)에서 임계각보다 작은 경우, 상기 광은 상기 경계면(216)에서 일부는 반사되고, 나머지 일부는 제2 굴절각(φ4)를 갖고서 굴절되어 상기 공기층으로 출사된다.
스넬의 법칙에 의하여 상기 반사면(206)에서 식 sin(φ2)/sin(φ3) = n2/n1 이 성립한다. 또한, 상기 광학 부재(215)와 상기 공기층의 경계면(216)에서 식 sin(φ3)/sin(φ4) = n(공기층)/n2 = 1/n2 이 성립한다. 상기 두 개의 식을 정리하면, n2 =
Figure 112005024207251-PAT00001
의 식이 성립한다.
따라서, 상기 경계면(216)에서 상기 광의 입사각(φ3)을 상기 경계면(216)에서 임계각보다 작은 값으로 두면, 광이 상기 공기층으로 출사되기 위한 상기 광학 부재(215)의 굴절률은 상기 식 n2 =
Figure 112005024207251-PAT00002
으로부터 결정된다.
다시 도 11 내지 도 13을 참조하면, 상기 광학 부재(215)로부터 출사된 광은 상기 반사면(206)에 밀착된 두 개의 상기 상부 전극(250) 사이로 진행한다. 이 경우, 상기 상부 전극(250)의 폭은 마이크로 사이즈를 갖는다. 따라서, 상기 반사면(206)에 밀착된 두 개의 상기 상부 전극(250)은 단일 슬릿으로 볼 수 있다.
그 결과, 상기 상부 전극(250)들 사이로 진행하는 광은 회절된다. 따라서, 상기 회절된 광은 광의 경로가 다양하게 변경된다. 이로 인해 상기 광은 상기 반사면(206)으로부터 이격된(온 상태) 상기 상부 전극(250)에서 다시 반사되어, 상기 광학 부재(215)로 입사하여 상기 출사면(207)을 통하여 출사된다.
도 14는 도 9에 도시된 출사면(207)에 입사되는 광의 입사각에 대한 광량의 분포를 도시하는 그래프이다.
도 14를 참조하면, 상기 온 상태의 상기 상부 전극(250)에서 반사되어, 상기 출사면(207)에 입사되는 광의 입사각은 대부분 상기 출사면(207)에서의 임계각보다 작다. 따라서, 상기 광은 대부분 출사면(207)을 통하여 출사된다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 백라이트 어셈블리의 단면도이다.
도 15를 참조하면, 상기 백라이트 어셈블리(300)는 광 가이드 유닛(318), 광원(310) 및 반사 모듈(390)을 포함한다. 도 15에서, 상기 백라이트 어셈블리(300) 는 상기 광원(310) 및 반사 모듈(390)을 제외하고는 도 9에 도시된 상기 백라이트 어셈블리(200)와 동일하므로 중복된 설명은 생략한다.
상기 광원(310)은 램프(311) 및 램프 리플렉터(312)를 포함한다. 상기 램프 리플렉터(312)는 상기 램프(311)으로부터 출사된 광을 상기 입사면(308) 방향으로 반사시킨다.
상기 반사 모듈(390)은 상기 반사면(306)을 마주보게 배치된다. 상기 반사 모듈(390)은 제1 기판(320), 하부 전극(330)들, 스위칭 소자(340)들 및 상부 전극(350)들을 포함한다.
상기 반사 모듈(390)은 상기 제2 절연막(365) 및 상기 상부 전극(350)의 형상을 제외하고는 도 9에 도시된 상기 반사 모듈(290)과 동일하므로 중복된 설명은 생략한다.
도 16은 도 15에 도시된 제7 영역의 확대도이다.
도 15 및 도 16을 참조하면, 상기 제2 절연막(365)은 상기 스페이서(370)에 의하여 지지되어 상기 제1 절연막(360)을 마주보도록 배치된다. 상기 제2 절연막(365)은 상기 스페이서(370)의 상부에 고정된 고정단(365a) 및 상기 고정단(365a)에 대향하는 자유단(365b)을 포함한다.
상기 하부 전극(330)에 상기 온 신호가 인가되면, 상기 상부 전극(350)은 상기 하부 전극(330)으로부터 인력을 받는다. 이로 인해, 상기 자유단(365a)이 상기 하부 전극(330)의 중앙부를 향하여 절곡된다. 그 결과, 상기 반사면(306)에 밀착된 상기 상부 전극(350)은 상기 반사면(306)으로부터 이격된다.
상기 하부 전극(330)에 상기 온 신호가 인가되어, 상기 상부 전극(350)이 상기 반사면(306)으로부터 이격된 영역에 있어서, 상기 반사면(306)에 입사한 광은 일부는 반사되고, 나머지 일부는 상기 제2 광학 부재(315)로 진입하며 굴절된다. 상기 제2 광학 부재(315)로 진입한 상기 광은 상기 제2 광학 부재(315) 및 상기 공기층의 경계면(316)에서 다시 일부는 반사되고, 나머지 일부는 상기 공기층으로 출사되며 굴절된다.
상기 제2 광학 부재(315)로부터 출사된 광은 상기 반사면(306)에 밀착된 두 개의 상기 상부 전극(350) 사이로 진행한다. 이 경우, 상기 반사면(306)에 밀착된 두 개의 상기 상부 전극(350)은 단일 슬릿으로 볼 수 있다.
그 결과, 상기 상부 전극(350)들 사이로 진행하는 광은 회절된다. 따라서, 상기 회절된 광은 광의 경로가 다양하게 변경되며, 상기 반사면(306)으로부터 이격된(온 상태) 상기 상부 전극(350)에서 반사된다. 상기 온 상태의 상부 전극(350)에서 반사된 광은 다시 상기 제2 광학 부재(315)로 입사하여 상기 출사면(307)을 통하여 출사된다.
표시 장치
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다. 도 18은 도 17에 도시된 표시 장치를 II-II' 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 17 및 도 18을 참조하면, 표시 장치(700)는 광 가이드 유닛(118), 광원(110), 반사 모듈(190) 및 표시 모듈(750)을 포함한다. 광 가이드 유닛(118), 광원 (110) 및 반사 모듈(190)은 도 1 내지 8에 도시된 광 가이드 유닛(118), 광원(110), 반사 모듈(190)과 동일하므로 동일한 도면 부호를 부여하고 중복된 설명은 생략한다.
상기 표시 모듈(750)은 상기 광 가이드 유닛(105) 위에 배치되어, 상기 광 가이드 유닛(105)에서 출상된 광을 기초로 영상을 표시한다. 이를 위하여, 상기 표시 모듈(750)은 제2 기판(720) 및 색화소(730)들을 포함한다.
상기 제2 기판(720)은 상기 출사면(107) 상에 배치된다. 상기 제2 기판(720)은 플레이트 형상을 갖는 유리 기판이다. 상기 제2 기판(720)에는 복수개의 상기 화소 영역(721)들이 형성된다. 상기 화소 영역(721)은 상기 제1 기판(120) 상에 형성된 반사부(121)에 대응된다.
하나의 상기 화소 영역(721)에는 하나 이상의 상기 반사부(121)들이 대응될 수 있다. 도 3에서, 하나의 상기 화소 영역(721)은 하나의 상기 반사부(121)들에 오버레이된다.
상기 색화소(730)들은 상기 화소 영역(721)들에 각각 형성된다. 상기 색화소(730)들은, 예들 들어, 적색, 녹색 및 청색의 색화소(730)들을 포함한다. 상기 색화소(730)는 상기 출사면(107)으로부터 출사된 광을 입사 받아 적색, 녹색 또는 청색 광을 출사한다.
도 17 및 도 18에서, 상기 표시 모듈(750)은 광차단 패턴(725)을 더 포함한다. 상기 광차단 패턴(725)은 상기 화소 영역(721)들 사이에 배치된다. 상기 광차단 패턴(725)은 광을 입사 받는 온 상태의 상기 색화소(730)와 광이 입사되는 않는 오프 상태의 상기 색화소(730) 간의 명암비를 증가시킨다.
한편, 상기 하부 전극(130)에 상기 온 신호가 인가되는 시간을 제어하여 상기 색화소(730)로부터 표시되는 색상의 밝기가 제어된다.
상기 하부 전극(130)에 상기 온 신호가 인가되면 상기 상부 전극(150)은 상기 반사면(106)에 밀착한다. 이에 따라, 상기 상부 전극(150)이 밀착된 상기 반사면(106)에 대응하는 출사면(107)을 통해 광이 출사된다. 그 결과, 상기 표시 장치(700)는 영상을 표시한다.
상기 표시 장치(700)에 따르면, 액정 표시 패널 등과 같이 복잡한 구조를 갖는 광 셔터 기구를 단순한 구조를 갖는 상기 반사 모듈(190) 및 표시 모듈(750)로 대체하여 영상을 표시할 수 있다.
도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 19를 참조하면, 표시 장치는 광 가이드 유닛(218), 광원(210), 반사 모듈(290) 및 표시 모듈(850)을 포함한다. 광 가이드 유닛(218), 광원(210) 및 반사 모듈(290)은 도 9 내지 14에 도시된 광 가이드 유닛(218), 광원(210), 반사 모듈(290)과 동일하므로 동일한 도면 부호를 부여하고 중복된 설명은 생략한다.
상기 표시 모듈(850)은 제2 기판(820) 및 색화소(830)들을 포함한다. 도 19에서 표시 모듈(850)은 화소 영역(821)을 제외하고는 도 17 및 도 18에 도시된 표시 모듈(750)과 동일하므로 중복된 설명은 생략한다.
상기 제2 기판(820)은 상기 출사면(207) 상에 배치된다. 상기 제2 기판(820)에는 상기 화소 영역(821)들이 형성된다. 상기 화소 영역(821)은 상기 제1 기판 (220) 상에 형성된 반사부(221)에 대응된다. 하나의 상기 화소 영역(821)에는 하나 이상의 상기 반사부(221)들이 대응될 수 있다. 도 19에서, 하나의 상기 화소 영역(821)은 4개의 상기 반사부(221)들에 오버레이된다.
도 20은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 20을 참조하면, 표시 장치는 광 가이드 유닛(318), 광원(310), 반사 모듈(390) 및 표시 모듈(950)을 포함한다. 광 가이드 유닛(318), 광원(310) 및 반사 모듈(390)은 도 9 내지 14에 도시된 광 가이드 유닛(318), 광원(310), 반사 모듈(390)과 동일하므로 동일한 도면 부호를 부여하고 중복된 설명은 생략한다.
상기 표시 모듈(950)은 제2 기판(920) 및 색화소(930)들을 포함한다. 도 20에서 표시 모듈(950)은 화소 영역(921)를 제외하고는 도 17 및 도 18에 도시된 표시 모듈(750)과 동일하므로 중복된 설명은 생략한다.
상기 제2 기판(920)은 상기 출사면(307) 상에 배치된다. 상기 제2 기판(920)에는 상기 화소 영역(921)들이 형성된다. 상기 화소 영역(921)은 상기 제1 기판(320) 상에 형성된 반사부(321)에 대응된다. 하나의 상기 화소 영역(921)에는 하나 이상의 상기 반사부(321)들이 대응될 수 있다. 도 20에서, 하나의 상기 화소 영역(921)은 4개의 상기 반사부(321)들에 오버레이된다.
이상에서 상세하게 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 백라이트 어셈블리는 반사 영역별로 선택적으로 광을 출사하는 광 셔터 기능을 갖는다.
즉, 상기 반사 영역에 배치된 상부 전극이 상기 광 가이드 유닛의 반사면에 밀착되거나, 상기 반사면으로부터 이격됨에 따라, 상기 광 가이드 유닛의 내부에서 진행하며 상기 반사면에 입사한 광은 전반사, 단순 반사 또는 출사된다. 이때, 상기 단순 반사 또는 상기 반사면을 통하여 출사되는 광은 다시 상부 전극에서 반사되어 광 가이드 유닛의 출사면을 통하여 출사된다.
이로 인해, 표시 모듈은 광 셔터 기능을 가지기 위하여 액정과 같은 요소를 포함하지 않고, 단순히 상기 출사면을 통하여 출사되는 광을 기초로 색상을 표시하는 색화소를 포함한다.
따라서, 간단한 구조를 갖는 표시 장치를 제공할 수 있다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (18)

  1. 광 가이드 유닛;
    상기 광 가이드 유닛의 입사면에 광을 제공하는 광원; 및
    상기 광 가이드 유닛 아래에 배치되어, 상기 광 가이드 유닛에서 출사되는 광을 반사 또는 산란시키는 반사 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서, 상기 반사 모듈은
    상기 광 가이드 유닛의 반사면과 마주보는 일면에 복수개의 반사 영역들이 형성된 제1 기판;
    상기 반사 영역에 배치된 복수개의 하부 전극들;
    상기 제1 기판 상에 배치되어, 상기 하부 전극들에 온 또는 오프 신호를 인가하는 스위칭 소자들; 및
    상기 하부 전극들과 마주보게 배치되며, 상기 반사면에 입사하는 광을 상기 광 가이드 유닛의 출사면을 통하여 출사시키기 위하여, 상기 하부 전극들에 선택적으로 상기 온 또는 오프 신호가 인가됨에 따라, 상기 반사면에 밀착 또는 이격되는 상부 전극들을 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  3. 제2항에 있어서, 상기 하부 전극은 상기 오프 신호에 응답하여,
    상기 반사면에 입사된 광을 전반사시켜 상기 광 가이드 유닛의 출사면에서 다시 전반사시키도록, 상기 상부 전극을 상기 반사면으로부터 이격시키는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  4. 제2항에 있어서, 상기 하부 전극은 상기 온 신호에 응답하여,
    상기 반사면에 입사된 광을 반사시켜 상기 광 가이드 유닛의 출사면을 통해 출사시키도록 상기 상부 전극을 상기 반사면에 밀착시키는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  5. 제2항에 있어서, 상기 상부 전극은 상기 광을 산란시키는 돌기부를 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  6. 제2항에 있어서, 상기 광 가이드 유닛의 굴절률보다 큰 굴절률을 갖고서, 상기 광 가이드 유닛과 반사 모듈간에 개재된 광학 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  7. 제6항에 있어서, 상기 광학 부재는 상기 광 가이드 유닛의 반사면에 밀착된 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  8. 제6항에 있어서, 상기 하부 전극은 상기 오프 신호에 응답하여,
    상기 반사면에 입사된 광을 전반사시켜 상기 광 가이드 유닛의 출사면에서 다시 전반사시키도록, 상기 상부 전극을 상기 반사면에서 밀착시키는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  9. 제6항에 있어서, 상기 하부 전극은 상기 온 신호에 응답하여,
    상기 반사면에 입사된 광을 반사시켜 상기 광 가이드 유닛의 출사면을 통해 출사시키도록, 상기 상부 전극을 상기 반사면으로부터 이격시키는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  10. 제6항에 있어서, 상기 반사 모듈은
    상기 하부 전극들 상에 형성되어, 외부로부터 상기 하부 전극들을 절연시키는 제1 절연막;
    상기 하부 전극들 주변부의 상기 제1 절연막 상에 형성된 복수의 스페이서들; 및
    상기 스페이서들에 의하여 지지되어 상기 제1 절연막을 마주보며, 상기 상부 전극이 배치된 제2 절연막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제2 절연막은 상기 스페이서의 상부에 고정된 고정단 및 상기 고정단에 대향하는 자유단을 포함하고,
    상기 반사면에 밀착된 상기 상부 전극은 상기 하부 전극에 상기 온 신호가 인가되어 상기 자유단이 상기 하부 전극의 중앙부를 향하여 절곡됨에 따라, 상기 반사면으로부터 이격되는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  12. 제1항에 있어서, 상기 반사 모듈은
    상기 제1 기판 상에 제1 방향으로 복수개가 상호 평행하게 배치되며, 상기 스위칭 소자에 상기 온 또는 오프 신호의 인가 여부를 제어하는 제어 신호를 인가하는 제1 신호선들; 및
    상기 제1 기판 상에 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 복수개가 상호 평행하게 배치되며, 상기 하부 전극에 상기 온 또는 오프 신호를 인가하는 제2 신호선들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  13. 제12항에 있어서, 상기 반사 영역은 서로 이웃한 상기 제1 신호선들 및 서로 이웃한 상기 제2 신호선들에 의하여 둘러 쌓인 영역으로 정의되는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  14. 광 가이드 유닛;
    상기 광 가이드 유닛의 입사면에 광을 제공하는 광원;
    상기 광 가이드 유닛 아래에 배치되어, 상기 광 가이드 유닛에서 출사되는 광을 반사 또는 산란시키는 반사 모듈; 및
    상기 광 가이드 유닛 위에 배치되어, 상기 광 가이드 유닛에서 출상된 광을 기초로 영상을 표시하는 표시 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 표시 모듈은 복수의 화소 영역들 각각에 형성된 색화소를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  16. 제14항에 있어서, 상기 반사 모듈은
    상기 광 가이드 유닛의 반사면과 마주보는 일면에 복수개의 반사 영역들이 형성된 제1 기판;
    상기 반사 영역에 배치된 복수개의 하부 전극들;
    상기 제1 기판 상에 배치되어, 상기 하부 전극들에 온 또는 오프 신호를 인가하는 스위칭 소자들; 및
    상기 하부 전극들과 마주보게 배치되며, 상기 반사면에 입사하는 광을 상기 광 가이드 유닛의 출사면을 통하여 출사시키기 위하여, 상기 하부 전극들에 선택적으로 상기 온 또는 오프 신호가 인가됨에 따라, 상기 반사면에 밀착 또는 이격되는 상부 전극들을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 반사 모듈은,
    상기 하부 전극들 상에 형성되어, 외부로부터 상기 하부 전극들을 절연시키는 제1 절연막;
    상기 하부 전극들 주변부의 상기 제1 절연막 상에 형성된 스페이서들; 및
    상기 스페이서에 의하여 지지되어 상기 제1 절연막을 마주보며, 상기 상부 전극이 배치된 제2 절연막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 제2 절연막은 상기 스페이서의 상부에 고정된 고정단 및 상기 고정단에 대향하는 자유단을 포함하고,
    상기 반사면에 밀착된 상기 상부 전극은 상기 하부 전극에 상기 온 신호가 인가되어 상기 자유단이 상기 하부 전극의 중앙부를 향하여 절곡됨에 따라, 상기 반사면으로부터 이격되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
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