JP2006318900A - バックライトアセンブリ及びこれを有する表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バックライトアセンブリ及びこれを有する表示装置を提供する。
【解決手段】バックライトアセンブリは、光ガイドユニット、光ガイドユニットの入射面に光を提供する光源及び反射領域が形成された第１基板、反射領域に配置された下部電極、下部電極にオンまたはオフ信号を印加するスイッチング素子及び下部電極と向い合う上部電極を含反射モジュールを含み、電極が、下部電極に選択的にオンまたはオフ信号が印加されることによって、光ガイドユニットの反射面に密着または離間されるように構成され、これによって、反射領域に対応して選択的に出射面を通じて光が出射される。
【選択図】図２

Description

本発明は、バックライトアセンブリ及びこれを有する表示装置に関わり、より詳細には、反射領域別に選択的に光を出射するバックライトアセンブリ及びこれを用いる表示装置に関わる。

一般的に、表示装置は、入力装置を用いて入力された内容を確認及び編集可能にする装置であって、陰極線管、液晶表示装置（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）、プラズマ表示装置（ＰＤＰ：Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）、電界放出型表示装置（ＦＥＤ：Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）などの表示装置が用いられている。

陰極線管表示装置は、値段が安く、入出力速度が速く、視野角が広いという長所があるが、体積が大きく、電力消費が大きいという短所がある。このような陰極線管表示装置の短所を解消するために最近には平板表示装置が急速に発展しつつある。
液晶表示装置、プラズマ表示装置及び電界放出型表示装置は、重さが軽く、厚さが薄い平板表示装置として、テレビ、携帯用コンピュータ及び携帯電話などに広く用いられている。

しかし、平板表示装置は、画像を表示するために構造が複雑で高価の部品を含む。
例えば、液晶表示装置は、２枚のガラス板の間に液晶物質が封入された液晶表示パネル及び液晶表示パネルに光を提供するバックライトアセンブリを含む。液晶表示パネルは、複雑な工程を通じて生産され、偏光フィルム、プリズムシートなどの高価な光学素子を含む。また、液晶表示装置は、大型化が難しく、製造コストが高く、ガラス板上に形成された複数のセルのうち、１つのセルでも不良が発生すると、液晶表示パネル全体を用いることができなくなる。

一方、プラズマ表示装置は、混合ガスで満たされたセルに高電圧を加え、電子の衝突によって発生する光を用いて画像を表示する。プラズマ表示装置は非常に高価であり、電力消費量が大きく、多い熱を発生するので、熱を冷やす冷却装置を含む。
また、電界放出型表示装置では、２枚のガラス板を真空状態において、１枚のガラス板から放出された電磁波が再び蛍光物質を通過し、蛍光物質を通過した電磁波が、再び残りの１枚のガラス板にぶつかって画面が表示される。電界放出型表示装置は、値段が非常に高くて、電界の放出が物質の表面にしたがって非常に敏感であり、製造過程において高度の真空装備が必要である。

したがって、表示パネルまたはバックライトアセンブリが簡単な構造で、不良品が発生する頻度が少なく、コストが安い表示装置の開発が求められる。

本発明の一目的は、反射領域別に選択的に光を反射させて光シャッターの機能を有するバックライトアセンブリを提供することにある。
本発明の他の目的は、バックライトアセンブリ及びバックライトアセンブリが光シャッターの機能を有することによって簡単な構造を有する表示モジュールを含む表示装置を提供することにある。

本発明の目的を具現するために、本発明の一実施例によるバックライトアセンブリは、光ガイドユニット、光源及び反射モジュールを含む。前記光源は前記光ガイドユニットの入射面に光を照射する。前記反射モジュールは、前記光ガイドユニットの下に配置され、オン／オフ信号を含む少なくとも１つの制御信号に応答して前記光ガイドユニットから出射する光を反射または散乱させる。

選択的に、前記反射モジュールは、第１基板、下部電極、スイッチング素子及び上部電極を含む。前記第１基板の前記反射面に向い合う一面には、複数の反射領域が形成される。前記下部電極は、前記反射領域に配置される。前記スイッチング素子は、前記第１基板上に配置され、前記下部電極にオンまたはオフ信号を印加する。前記上部電極は、前記下部電極と向い合うように配置される。前記上部電極は、前記下部電極に選択的に印加されるオンまたはオフ信号に基づいて、前記反射面に密着または離間される。これによって、前記光ガイドユニットの内部で進行され、前記反射面に入射する光は前記出射面を通じて出射される。

選択的に、前記下部電極は、前記オフ信号に応答して、前記反射面に入射した光を全反射して前記光ガイドユニットの出射面から再び全反射するように、前記上部電極を前記反射面から離間させる。前記下部電極は、前記オン信号に応答して、前記反射面に入射した光を反射して前記光ガイドユニットの出射面を通じて出射するように、前記上部電極を前記反射面に密着させる。

選択的に、前記バックライトアセンブリは、光学部材を更に含む。前記光学部材は、前記光ガイドユニットの屈折率より大きい屈折率を有して、前記光ガイドユニットと反射モジュールとの間に介在される。望ましくは、前記光学部材は、前記光ガイドユニットの反射面に密着される。選択的に、前記下部電極は、前記オフ信号に応答して、前記反射面に入射した光を全反射して前記光ガイドユニットの出射面で再び全反射するように、前記上部電極を前記反射面に密着させる。前記下部電極は、前記オン信号に応答して、前記反射面に入射した光を反射して前記光ガイドユニットの出射面を通じて出射するように、前記上部電極を前記反射面から離間させる。

選択的に、前記反射モジュールは、第１絶縁膜、スペーサ及び第２絶縁膜を含む。前記第１絶縁膜は、前記下部電極上に形成され、外部から前記下部電極を絶縁させる。前記スペーサは、前記下部電極の周辺部の前記第１絶縁膜上に形成される。前記第２絶縁膜は、前記スペーサによって支持され、前記第１絶縁膜に向い合う。前記上部電極は、前記第２絶縁膜上に形成される。

選択的に、前記第２絶縁膜は、固定端及び前記固定段に対向する自由端を含む。前記固定端は、前記スペーサの上部に固定される。前記下部電極に前記オン信号が印加される場合、前記自由端は、前記下部電極の中央部に向かって折曲げられる。これによって、前記反射面に密着された前記上部電極は、前記反射面から離間される。
選択的に、前記反射モジュールは、第１信号線及び第２信号線を更に含む。前記第１信号線は、前記第１基板上に第１方向に複数が相互平行に配置される。前記第１信号線は、前記スイッチング素子に前記オンまたはオフ信号の印加可否を制御する制御信号を印加する。前記第２信号線は、前記第１基板上に前記第１方向と交差する第２方向に複数が相互平行に配置される。前記第２信号線は前記スイッチング素子に前記オンまたはオフ信号を印加する。

本発明の他の目的を実現するために、本発明の一実施例による表示装置は、光ガイドユニット、光源、反射モジュール及び表示モジュールを含む。
前記表示モジュールは、前記光ガイドユニット上に配置され、前記光ガイドユニットから出射した光に基づいて画像を表示する。望ましくは、前記表示モジュールは複数の画素領域のそれぞれに形成された色画素を含む。

本発明の他の目的を実現するために、本発明の他の実施例による表示装置は、光ガイドユニット、複数の光反射体及び第１作動器（ａｃｔｕａｔｏｒ）を含む。前記光ガイドユニットは、光界面及び前記光界面と異なる光出射面を含む。前記光反射体は、入射光を反射する。前記第１作動器は、第１光反射体を前記光界面から遠い第１位置または前記光界面から近い第２位置に選択的に位置させる。前記第１作動器は、オン制御信号に応答して、光が反射されて前記光出射面の第１領域を通じて透過されるように前記第１光反射体を前記第１位置及び第２位置のうち、いずれか１つに選択的に位置させる。

前記第１作動器は、第１制御電圧に応答して電場を発生させる第１電極を含み、前記第１光反射体はフレキシブルな材料上に配置された第２電極を含むことができる。前記光ガイドユニットは、光源から光の提供を受けるための光入射面を更に含む。前記第１作動器は、オフ制御信号に応答して、光が前記光ガイドユニットの光出射面の前記第１領域を通じて透過されないように前記光反射体を前記第１位置及び前記第２位置のうち、他の１つに選択的に位置させることができる。

前記表示装置は、オン制御信号に応答して、対応する光反射体を前記光界面から遠い第１位置または前記光界面から近い第２位置に位置させ、オフ制御信号に応答して、対応される光反射体を前記第１位置及び第２位置のうち、他の１つに位置させる複数の作動器を更に含むことができる。
前記複数の光反射体のそれぞれは、前記光ガイドユニットの光出射面と対応し、前記表示装置は、前記オフ制御信号に応答して前記第１位置及び第２位置の他の１つに位置された光反射体と対応する前記光ガイドユニットの光出射面の各領域から光を全反射することができる。

前記光ガイドユニットは、空気の屈折率より大きい屈折率を有する材料を含むことができ、前記オン信号に応答して、前記第１作動器は前記第１光反射体を前記第２位置に選択的に位置させることができる。
前記光ガイドユニットは、空気の屈折率より大きい第１屈折率を有する第１材料及び前記第１屈折率より大きい第２屈折率を有する第２材料を含むことができ、前記光境界面は前記第２材料の表面であることができる。

前記表示装置は、複数の画素を有する表示モジュールを更に含み、前記画素それぞれは少なくとも１つの前記光出射面の対応領域から光の提供を受ける。
前記のバックライトアセンブリ及び表示装置によると、液晶表示装置、プラズマ表示装置などの表示装置より構造が簡単であり、不良品の発生頻度が減少した表示装置を提供することができる。

以下、添付した図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳細に説明する。
バックライトアセンブリ
図１は、本発明が一実施例によるバックライトアセンブリの分解斜視図である。図２は、図１に示したバックライトアセンブリをI-I'線に沿って見た部分断面図である。
図１及び図２に示すように、バックライトアセンブリ１００は、光ガイドユニット１０５、光源１１０、及び反射モジュール１９０を含む。

光ガイドユニット１０５は、光の方向を変更させる媒介体である。光ガイドユニット１０５は、反射面１０６、出射面１０７及び入射面１０８を含む。本実施例で、光ガイドユニット１０５は、プレートの形状を有する。反射面１０６及び出射面１０７は、相互に向い合うように形成される。入射面１０８は、反射面１０６の一側のエッジ及び反射面１０６の一側のエッジに対向する出射面１０７の一側のエッジを連結する。

光ガイドユニット１０５は、光透過性、耐熱性、耐化学性及び機械的強度が優秀な材質からなることが望ましい。光ガイドユニット１０５は、例えば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）で製作される。
光源１１０は、入射面１０８と向い合うように配置され、入射面１０８に光を照射する。望ましくは、入射面１０８を通じて光ガイドユニット１０５の内部に進入した光が反射面１０６及び出射面１０７で全反射できるように、光源１１０を入射面１０８に対して配置することが好ましい。

図２において、バックライトアセンブリ１００は、光反射部材１１１を更に含む。光反射部材１１１は、光源１１０の周辺の一部を取り囲み、光源１１０から出射した光の一部を入射面１０８に向かって反射する。図２で、光源１１０は、発光ダイオードである。これとは違って、光源１１０は、ランプを含む構成とすることができる。
反射モジュール１９０は、光ガイドユニット１０５の内部で進行し、反射面１０６で全反射される光に対して、反射面１０６の一部領域では光を散乱し、反射面１０６の他の領域では光がそのまま全反射するように構成される。

このために、反射モジュール１９０は、反射面１０６に向かい合うように配置される。反射モジュール１９０は、第１基板１２０、下部電極１３０、スイッチング素子１４０及び上部電極１５０を含む。
第１基板１２０は、プレート形状を有するガラス板である。反射面１０６に向い合う第１基板１２０の一面には、選択的な光反射のために複数の反射領域１２１が形成される。図１で、反射領域１２１は、マトリクス形態に配列される。

下部電極１３０は、反射領域１２１にそれぞれ形成される。下部電極１３０は、電気伝導性が優秀な金属であることが望ましい。下部電極１３０は、例えば、アルミニウムを含む金属で形成することができる。下部電極１３０は、薄膜形態に形成され、マイクロサイズの幅と厚さを有する。下部電極１３０には、外部からオンまたはオフ信号が印加される。

反射モジュール１９０は、外部から下部電極１３０を絶縁させるために、第１絶縁膜１６０を更に含むように構成できる。第１絶縁膜１６０は、下部電極１３０上に、望ましくは第１基板１２０の全面に形成することができる。第１絶縁膜１６０は、誘電率が優秀な材質、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）で形成することが望ましい。
スペーサ１７０は、下部電極１３０と後述の上部電極１５０を所定間隔に離間させる。望ましくは、スペーサ１７０は、下部電極１３０の周辺部の第１絶縁膜１６０上に形成される。スペーサ１７０は、例えば、炭化珪素（ＳｉＣ）を含む。

図２で、反射モジュール１９０は、後述の上部電極１５０を下部電極１３０から絶縁させ、上部電極１５０を上下運動させる第２絶縁膜１６５を更に含む。第２絶縁膜１６５は、スペーサ１７０によって支持され、第１絶縁膜１６０に向い合うように形成される。第２絶縁膜１６５は、絶縁性、誘電率が優秀な材質で形成することが望ましい。また、第２絶縁膜１６５は、上下流動ができるよう、フレキシブルな性質を有する。第２絶縁膜１６５は、例えば、二酸化珪素（ＳｉＯ₂）を含む。

上部電極１５０は、第２絶縁膜１６５上に下部電極１３０に向い合うように形成される。これによって、上部電極１５０は、反射領域１２１にそれぞれ形成される。上部電極１５０は、電気伝導性が優秀な金属で形成することが望ましい。上部電極１５０は、例えば、アルミニウムを含む。上部電極１５０は、薄膜形態に形成され、数マイクロメートルサイズの幅と厚さを有する。上部電極１５０には、外部からの共通信号が印加される。

図３は、図２に示した第１領域（Ａ）の拡大図である。
図３に示すように、スイッチング素子１４０は、第１基板１２０上に下部電極１３０より先に形成される。スイッチング素子１４０は、外部から印加されるオンまたはオフ信号を下部電極１３０に印加する。オンまたはオフ信号は、上部電極１５０に印加された共通信号と同一の極性を有するか、互いに異なる極性を有する。本実施例で、共通信号と同一の極性のオンまたはオフ信号をオン信号と定義し、共通信号と互いに異なる極性のオンまたはオフ信号をオフ信号と定義する。

オン信号が印加された下部電極１３０と向い合う上部電極１５０は、下部電極１３０から斥力（ｒｅｐｕｌｓｉｖｅ ｆｏｒｃｅ）を受ける。これによって、第２絶縁膜１６５は、反射面１０６に向かって上昇する。望ましくは、第２絶縁膜１６５が上昇することによって上部電極１５０が反射面１０６に密着することが好ましい。
反面、オフ信号が印加された下部電極１３０と向い合う上部電極１５０は、下部電極１３０から引力（Ａｔｔｒａｃｔｉｖｅ ｆｏｒｃｅ）を受ける。これによって、第２絶縁膜１６５は、下部電極１３０に向かって凸形状になる。これによって、上部電極１５０は、反射面１０６から離間する。

スイッチング素子１４０は、下部電極１３０にオンまたはオフ信号を印加するために、ゲート電極１４１、半導体層１４３、データ電極１４５及びドレイン電極１４７を含む。
ゲート電極１４１は、第１基板１２０上に第１方向に形成される。スイッチング素子１４０のゲート電極１４１には、オンまたはオフ信号の印加可否を制御する制御信号（ゲートオン又はゲートオフ信号）が印加される。

スイッチング素子１４０は、ゲート電極１４１上に形成される第１絶縁層１４２を更に含む。第１絶縁層１４２は、反射面１０６を、向い合う第１基板１２０の一面の全体に形成することが望ましい。半導体層１４３は、ゲート電極１４１の上部の第１絶縁層１４２上に形成される。
データ電極１４５は、第１方向とほぼ垂直をなす方向に半導体層１４３上に形成され、データ電極１４５の一部は、ゲート電極１４１と重なる。データ電極１４５には、オンまたはオフ信号が印加される。

ドレイン電極１４７は、半導体層１４３上にデータ電極１４５と対称に形成される。反射モジュール１９０は、データ電極１４５及びドレイン電極１４７上に第１基板１２０の全面に形成される第２絶縁層１４９を更に含む。第２絶縁層１４９にはコンタクトホールが形成され、ドレイン電極１４７は、コンタクトホールに満たされたコンタクト部１４７ａを通じて下部電極１３０に電気的に接続される。

ゲート電極１４１にゲートオン信号が印加されると、データ電極１４５に印加されたオンまたはオフ信号はドレイン電極１４７を通じて下部電極１３０に印加される。
図４は、図２に示した反射モジュールの平面図である。具体的に、図４は、下部電極１３０まで形成された第１基板１２０の平面図である。
図２〜図４に示すように、反射モジュール１９０は、第１信号線１８１及び第２信号線１８５を更に含む。

第１信号線１８１は、第１基板１２０上の第１方向に複数が相互平行に形成される。第１信号線１８１は、ゲート電極１４１と共に形成され、ゲート電極１４１は、第１信号線１８１から突出する。第１信号線１８１は、ゲート電極１４１に制御信号を印加する。
第２信号線１８５は、第１基板１２０上に第１方向と交差する第２方向に複数が相互平行に形成される。第２信号線１８５は、データ電極１４５及びドレイン電極１４７と共に形成され、データ電極１４５は、第２信号線１８５から突出して形成される。第２信号線１８５は、データ電極１４５にオンまたはオフ信号を印加する。

図４で、互いに隣接した第１信号線１８１及び互いに隣接する第２信号線１８５は、反射領域１２１を定義する。
図５は、図２に示した第２領域（Ｂ）の拡大図である。具体的に、図５は、光ガイドユニット１０５の入射面１０８近隣の光の経路を示す。図６は、図２に示した入射面１０８に入射する光の入射角に対する光量の分布を示すグラフである。

図５及び図６に示すように、光源１１０から出射して入射面１０８に入射する光の入射角は、負の第１角度（−Ｐ１）から正の第１角度（＋Ｐ１）まで分布する。
入射角に対して光量は、入射角が小さいほど大きくなる。ここで、入射面１０８に対して第１角度（Ｐ１）の入射角を有して入射する光を第１光（Ｌ１）に定義し、第１角度（Ｐ１）より小さい第２角度（Ｐ２）の入射角を有して入射面１０８に入射する光を第２光（Ｌ２）に定義する。

第１光（Ｌ１）は、入射面１０８を通じて光ガイドユニット１０５の内部に入射しかつ屈折して、反射面１０６に第３角度（θ）の入射角を有して入射する。第２光（Ｌ２）は、入射面１０８を通じて光ガイドユニット１０５の内部に入射しかつ屈折して、反射面１０６に第３角度（θ）より大きい入射角を有して反射面１０６に入射する。
反射面１０６から上部電極１５０が離間した場合、反射面１０６は、光ガイドユニット１０５と空気層の境界面になる。光ガイドユニット１０５の屈折率（以下、屈折率は、空気に対する相対屈折率、即ち、絶対屈折率の意味として用いる）は、空気の屈折率より大きい。

したがって、スネルの法則によると、光ガイドユニット１０５の内部を進行して臨海角〔密な媒質で疎な媒質に波動が進行するとき、全反射（屈折角が９０度である場合）が起こる入射角〕より大きい入射角を有して反射面１０６に入射した光は全反射される。
図５で、第１光（Ｌ１）の入射面１０８に対する入射角（第１角度（Ｐ１））は異なる光経路に沿って入射面１０８に入射する光の入射角より大きい。しかし、第１光（Ｌ１）の反射面１０６に対する入射角（第３角度（θ））は、異なる光の経路に沿う光の反射面１０６に対する入射角より小さい。したがって、第１光（Ｌ１）が反射面１０６で全反射される場合、前述の異なる経路に沿って反射面１０６に入射する光は全反射されることは自明である。

全反射された光は、反射面１０６と平行な出射面１０７で再び全反射されることもまた自明である。
したがって、反射面１０６で第１光（Ｌ１）の入射角（第３角度（θ））が反射面１０６での臨界角より大きい場合、光源１１０から入射面１０８に入射した光は、反射面１０６及び出射面１０７で全反射されて光ガイドユニット１０５の内部に閉じ込められる。

この場合、スネルの法則によると、ｓｉｎ（反射面における臨界角）＝１／ｎの式が成立する。ｎは、光ガイドユニット１０５の屈折率である。臨界角を第１光（Ｌ１）の反射面１０６に対する入射角（第３角度（θ））と同一に置くと、光ガイドユニット１０５の屈折率は、式ｓｉｎ（θ）＝１／ｎから決定することができる。
これによって、光源１１０から光ガイドユニット１０５の内部に入射した光は、ランダムに出射面１０７を通じて出射せず、選択的に反射面１０６に所定の作用を加えて出射面１０７を通じて光を出射することができる。その結果、バックライトアセンブリ１００は、反射面１０６に入射する光を反射領域１２１別に光の出射可否を制御する光シャッターの機能を有する。

一方、光ガイドユニット１０５が前述の式ｓｉｎ（θ）＝１／ｎから決定される屈折率より大きい屈折率を有するほど、反射面１０６で臨界角が減少するので、反射面１０６で全反射される光の量が増加する。したがって、光ガイドユニット１０５は、式ｓｉｎ（θ）＝１／ｎから決定される屈折率より大きい屈折率を有することが望ましい。
図７は、図２に示した第３領域（Ｃ）の拡大図である。具体的に、図７は、上部電極１５０が密着した反射面１０６における光の経路を示す。図８は、図７に示した出射面１０７に入射する光の入射角（ｑ）に対する光量の分布を示すグラフである。

図７及び図８に示すように、光ガイドユニット１０５の内部で進行し、上部電極１５０が密着された反射面１０６に入射した光は散乱する。
上部電極１５０は金属であってもよく、本実施例で、上部電極１５０は、アルミニウム薄膜である。一般的に、光は金属を透過することができないため、金属に入射した光に対しては屈折率を論ずることが不可能であり、全反射は密な媒質から疎な媒質へ進行し、屈折する光に対してのみ発生する現象である。

したがって、上部電極１５０と接触した反射面１０６では、光の全反射条件が成立せず、上部電極１５０と接触した反射面１０６に入射する光は、上部電極１５０の表面の特性によって理想的に反射されるか散乱される。上部電極１５０の表面はマイクロスコピックな観点からは複数の凹凸が形成された不均一な面である。したがって、上部電極１５０に接する反射面１０６に入射する光は、出射面１０７に向かって散乱する。

図８で、多くの散乱光は、前記出射面１０７に対する臨界角（反射面１０６に対する臨界角（θ）と同一である）より小さい入射角を有し、出射面１０７に入射する。したがって、多くの散乱光は出射面１０７を通じて出射する。
図９は、本発明の他の実施例によるバックライトアセンブリの断面図である。
図９に示すように、バックライトアセンブリ２００は、光ガイドユニット２０５、光源２１０及び反射モジュール２９０を含む。図９で、バックライトアセンブリ２００は、光学部材２１５を更に含むものと、光ガイドユニット２０５の形状及び反射モジュール２９０を除いては図１〜図３に示したバックライトアセンブリ１００と同一であるので、重複した説明は省略する。

光ガイドユニット２０５は、反射面２０６、出射面２０７及び入射面２０８を含む。反射面２０６及び出射面２０７は、互いに向い合うように形成される。入射面２０８は、反射面２０６の一側のエッジ及び反射面２０６の一側のエッジに対向する出射面２０７の一側エッジを連結する。図９で、光ガイドユニット２０５は、平坦なプレート形状を有する。これとは違って、光ガイドユニット２０５はウェッジ形状を有する構成とすることができる。この場合、光ガイドユニット２０５の厚さは、反射面２０６の一側のエッジから一側のエッジと対向する他側のエッジまで一定に減少する。

光学部材２１５は、反射面２０６に接するように配置される。光学部材２１５は、光ガイドユニット２０５より屈折率が大きい材質からなる。図９で、光学部材２１５は、例えば、反射面２０６に接着された反射フィルムとすることができる。これとは異なり、光学部材２１５として、反射面２０６に蒸着された薄膜とすることもできる。
反射モジュール２９０は、反射面２０６に向い合うように配置される。反射モジュール２９０は、第１基板２２０、下部電極２３０、スイッチング素子２４０及び上部電極２５０を含む。

反射モジュール２９０は、駆動モード（オン及びオフモード）を除いては図３に示した反射モジュール１９０と同一であるので、重複する説明は省略する。
スイッチング素子２４０は、外部から印加されるオンまたはオフ信号を下部電極に印加する。オンまたはオフ信号は、上部電極２５０に印加された共通信号と同一の極性を有するか互いに異なる極性を有する。本実施例では、共通信号と同一の極性のオンまたはオフ信号をオフ信号と定義し、共通信号と互いに異なる極性のオンまたはオフ信号をオン信号と定義する。

オフ信号が印加された下部電極２３０と向い合う上部電極２５０は、下部電極２３０から斥力を受ける。これによって、第２絶縁膜２６５は、反射面２０６に向かって上昇する。望ましくは、第２絶縁膜２６５が上昇することによって、上部電極２５０が反射面２０６に密着することが好ましい。
反面、オン信号が印加された下部電極２３０と向い合う上部電極２５０は、下部電極２３０から引力を受ける。これによって、第２絶縁膜２６５は、下部電極２３０に向かって凸状になる。これによって、上部電極２５０は、反射面２０６から離間する。

図１０は、図９に示した第４領域（Ｇ）の拡大図である。
図９及び図１０に示すように、光源２１０から出射し、入射面２０８に入射する光の入射角は負の第１角度（−ｒ１）から正の角度（＋ｒ１）まで分布する。
入射角が小さいほど光量は大きくなる。ここで、入射面２０８に対して第１角度（ｒ１）の入射角を有して入射する光を第１光（Ｆ１）と定義し、第１角度（ｒ１）より小さい第２角度（ｒ２）の入射角を有して入射面２０８に入射する光を第２光（Ｆ２）と定義する。

第１光（Ｆ１）は、入射面２０８を通じて光ガイドユニット２０５の内部に入射しかつ屈折して、反射面２０６に第３角度（φ１）の入射角を有して入射する。光学部材２１５の屈折率（ｎ２）は、光ガイドユニット２０５の屈折率（ｎ１）より大きい。したがって、反射面２０６に入射した光は、光学部材２１５に進入しかつ屈折する光と、反射面２０６で反射される光に分けられる。

下部電極２３０にオフ信号が印加され、上部電極２５０が反射面２０６に密着した反射領域２２１において、光学部材２１５の内部に進入した光は、光学部材２１５と上部電極２５０の境界面２１６で反射され、光ガイドユニット２０５に進入して屈折する。
その結果、第１光（Ｆ１）のうち、反射面２０６で反射された光と、光学部材２１５から再び光ガイドユニット２０５に進入した光はほぼ同一の入射角（φ２）を有して出射面２０７に入射する。一実施例で、光ガイドユニット２０５がウェッジ形状を有する場合には、出射面２０７での入射角（φ２）が、反射面２０６での入射角（φ１）より小さいこともある。

バックライトアセンブリ２００が光シャッターとして機能するためには、光が反射領域２２１別に選択的に出射面２０７を通じて出射しなければならない。このために、オフ状態の反射領域２２１で反射され、出射面２０７に入射する光は出射面２０７で全反射されることが望ましい。したがって、光ガイドユニット２０５の屈折率（ｎ１）は、スネルの法則によって式ｓｉｎ（出射面２０７）における臨界角）＝１／ｎ１から決定される。

第１光（Ｆ１）を除いた残りの光は、出射面２０７に第１光（Ｆ１）の入射角（φ２）より大きい入射角を有して入射する。したがって、出射面２０７における全反射条件は、第１光（Ｆ１）を基準として式ｓｉｎ（φ２）＝１／ｎ１から決定される。
屈折率が増加すると臨界角は小さくなる。したがって、制御されない光が出射面２０７を通じて出射することを防止するために、出射面２０７で臨界角は小さいことが望ましく、光ガイドユニット２０５の屈折率は式ｓｉｎ（φ２）＝１／ｎ１から決定される値より大きいことが望ましい。

図１１は、波動が単一スリットを通過するときに回折されることを示した図面である。
図１１に示すように、実線は波動の進行方向を示し、点線は波動の同一の位相点を連結した波面を示す。波動の進行方向は波面に対して垂直な方向に定義する。
図１１で、非常に狭い隙間である単一スリットを通過する波動は、回折される。その結果、波動は、スリットを通過した後、種々の方向に進行する光に分散する。光は波動の一種であって、回折の原理がそのまま適用される。

図１２は、図９に示した第５領域（Ｈ）の拡大図である。図１３は、図１２に示した第６領域（Ｉ）の拡大図である。
図１２及び図１３に示すように、下部電極２３０にオフ信号が印加され、上部電極２５０が反射面２０６から離間した領域において、反射面２０６に入射角（φ２）を有して入射した光の一部は反射され、残りの一部は第１屈折角（φ３）を有して光学部材２１５に進入する。

出射面２０７を通じて光が選択的に出射されるために、光が光学部材２１５を通じて空気層に出射され、上部電極２５０で再び反射されることが望ましい。一方、光学部材２１５から空気層に進行する光は、密な媒質から疎な媒質に進行する。したがって、空気層と光学部材２１５の境界面２１６で、光の入射角（φ３）が境界面２１６で臨界角より小さい場合、境界面２１６で光の一部は反射され、残りの光は、第２屈折角（φ４）で屈折して前記空気層に出射する。

スネルの法則によって反射面２０６で、式ｓｉｎ（φ２）／ｓｉｎ（φ３）＝ｎ２／ｎ１が成立する。また、光学部材２１５と空気層の境界面２１６で式ｓｉｎ（φ３）／ｓｉｎ（φ４）＝ｎ（空気層）／ｎ２＝１／ｎ２が成立する。２つの式を整理すると、ｎ２＝ＳＱＲＴ｛ｎ１ｓｉｎ（φ２）ｓｉｎ（φ４）｝／ｓｉｎ（φ３）の式が成立する。
したがって、境界面２１６で光の入射角（φ３）を境界面２１６で臨界角より小さい値に置くと、光が空気層に出射するための光学部材２１５の屈折率は、前述の式ｎ２＝ＳＱＲＴ｛ｎ１ｓｉｎ（φ２）ｓｉｎ（φ４）｝／ｓｉｎ（φ３）から決定される。

再び図１１〜図１３に示すように、光学部材２１５から出射した光は、反射面２０６に密着した２つの上部電極２５０の間に進行する。この場合、上部電極２５０の幅はマイクロサイズを有する。したがって、反射面２０６に密着した２つの上部電極２５０は単一スリットと理解することができる。
その結果、上部電極２５０の間に進行する光は回折する。したがって、回折した光は光の経路が種々に変更される。これによって光は、反射面２０６から離間した(オン状態)上部電極２５０で再び反射され、光学部材２１５に入射して出射面２０７を通じて出射する。

図１４は、図９に示した出射面２０７に入射される光の入射角に対する光量の分布を示すグラフである。
図１４に示すように、オン状態の上部電極２５０で反射され、出射面２０７に入射する光の入射角の多くは出射面２０７における臨界角より小さい。したがって、光の多くは出射面２０７を通じて出射する。

図１５は、本発明の更に他の実施例によるバックライトアセンブリの断面図である。
図１５に示すように、バックライトアセンブリ３００は、光ガイドユニット３０５、光源３１０及び反射モジュール３９０を含む。図１５で、バックライトアセンブリ３００は、光源３１０及び反射モジュール３９０を除いては図９に示したバックライトアセンブリ２００と同一であるので重複する説明は省略する。

光ガイドユニット３０５は、反射面３０６、出射面３０７及び入射面３０８を含む。
光源３１０は、ランプ３１１及びランプレフレクタ３１２を含む。ランプレフレクタ３１２は、ランプ３１１から出射した光を入射面３０８の方向に反射させる。
反射モジュール３９０は、反射面３０６に向い合うように配置される。反射モジュール３９０は、第１基板３２０、下部電極３３０、スイッチング素子３４０及び上部電極３５０を含む。

反射モジュール３９０は、第２絶縁膜３６５及び上部電極３５０の形状を除いては図９に示した反射モジュール２９０と同一であるので、重複する説明は省略する。
図１６は、図１５に示した第７領域の拡大図である。
図１５及び図１６に示すように、第２絶縁膜３６５は、スペーサ３７０によって支持され、第１絶縁膜３６０を向い合うように配置される。第２絶縁膜３６５は、スペーサ３７０の上部に固定された固定端３６５ａ及び固定端３６５ａに対向する自由端３６５ｂを含む。

下部電極３３０にオン信号が印加されると、上部電極３５０は、下部電極３３０から引力を受ける。これによって、自由端３６５ａが下部電極３３０の中央部に向かって折曲げられる。その結果、反射面３０６に密着した上部電極３５０は、第２光学部材３１５及び空気層の境界面３１６から離間する。
下部電極３３０にオン信号が印加され、上部電極３５０が境界面３１６から離間した領域において、反射面３０６に入射した光の一部は反射され、残りの一部は第２光学部材３１５に進入して屈折する。第２光学部材３１５に進入した光の一部は境界面３１６で再び反射され、残りの一部は空気層に出射され屈折する。

第２光学部材３１５から出射した光は、境界面３１６に密着した２つの上部電極３５０の間に進行する。この場合、境界面３１６に密着した２つの上部電極３５０は、単一スリットと理解することができる。
その結果、上部電極３５０の間に進行する光は回折しる。したがって、回折した光は光の経路が種々に変更され、境界面３１６から離間した（オン状態）上部電極３５０で反射される。オン状態の上部電極３５０で反射された光は再び第２光学部材３１５に入射して出射面３０７を通じて出射する。

表示装置
図１７は、本発明の一実施例による表示装置の分解斜視図である。図１８は、図１７に示した表示装置をII-II'に沿って見た断面図である。
図１７及び図１８に示すように、表示装置７００は、光ガイドユニット１０５、光源１１０、反射モジュール１９０及び表示モジュール７５０を含む。光ガイドユニット１０５、光源１１０及び反射モジュール１９０は、図１〜図８に示した光ガイドユニット１０５、光源１１０、反射モジュール１９０と同一であるので、同一の図面符号を付与し、重複する説明は省略する。

表示モジュール７５０は、光ガイドユニット１０５上に配置され、光ガイドユニット１０５で出射した光に基づいて画像を表示する。このために、表示モジュール７５０は、第２基板７２０及び色画素７３０を含む。
第２基板７２０は、出射面１０７上に配置される。第２基板７２０は、プレート形状を有するガラス基板である。第２基板７２０には、複数の画素領域７２１が形成される。画素領域７２１は、第１基板１２０上に形成された反射領域１２１に対応する。

１つの画素領域７２１には、１つ以上の反射領域１２１を対応させることができる。図１７では、１つの画素領域７２１は、１つの反射領域１２１に重なる構成である。
色画素７３０は、画素領域７２１にそれぞれ形成される。色画素７３０は、例えば、赤色、緑色、及び青色の色画素７３０を含む。色画素７３０は、出射面１０７から出射した光の入射を受けて赤色、緑色、または青色光を出射する。

図１７及び図１８で、表示モジュール７５０は、光遮断パターン７２５を更に含む。光遮断パターン７２５は、画素領域７２１の間に配置される。光遮断パターン７２５は、光の入射を受けるオン状態の色画素７３０と光が入射しないオフ状態の色画素７３０との明暗比を増加させる。
一方、下部電極１３０にオン信号が印加される時間を制御して色画素７３０から表示される色の明るさが制御される。

下部電極１３０にオン信号が印加されると、上部電極１５０は、反射面１０６に密着する。これによって、上部電極１５０が密着した反射面１０６に対応する出射面１０７を通じて光が出射される。その結果、表示装置７００は画像を表示する。
表示装置７００によると、液晶表示パネルなどのように複雑な構造を有する光シャッター器具を単純な構造を有する反射モジュール１９０及び表示モジュール７５０に代替して画像を表示することができる。

図１９は、本発明の他の実施例による表示装置の断面図である。
図１９に示すように、表示装置は、光ガイドユニット２０５、光源２１０、反射モジュール２９０及び表示モジュール８５０を含む。光ガイドユニット２１８、光源２１０及び反射モジュール２９０は、図９〜図１４に示した光ガイドユニット２０５、光源２１０、反射モジュール２９０と同一であるので、同一の図面符号を付与し、重複する説明は省略する。

表示モジュール８５０は、第２基板８２０及び色画素８３０を含む。図１９で表示モジュール８５０は、画素領域８２１を除いては図１７及び図１８に示した表示モジュール７５０と同一であるので、重複する説明は省略する。
第２基板８２０は、出射面２０７上に配置される。第２基板８２０には、画素領域８２１が形成される。画素領域８２１は第１基板２２０上に形成された反射領域２２１に対応する。１つの画素領域８２１には１つ以上の反射領域２２１を対応させることができる。図１９では、１つの画素領域８２１が４つの反射領域２２１に重なる構成となっている。

図２０は、更に他の実施例による表示装置の断面図である。
図２０に示すように、表示装置は、ガイドユニット３０５、光源３１０、反射モジュール３９０及び表示モジュール９５０を含む。光ガイドユニット３０５、光源３１０及び反射モジュール３９０は、図１５及び図１６に示した光ガイドユニット３０５、光源３１０、反射モジュール３９０と同一であるので、同一の図面符号を付与し、重複する説明は省略する。

表示モジュール９５０は、第２基板９２０及び色画素９３０を含む。図２０で、表示モジュール９５０は、画素領域９２１を除いては図１７及び図１８に示した表示モジュール７５０と同一であるので、重複する説明は省略する。
第２基板９２０は、出射面３０７上に配置される。第２基板９２０には、画素領域９２１が形成される。画素領域９２１は、第１基板３２０上に形成された反射領域３２１に対応する。１つの画素領域９２１には、１つ以上の反射領域３２１を対応させることができる。図２０では、１つの画素領域９２１が、４つの反射領域３２１に重なる構成となっている。

以上、詳細に説明したように、本発明によると、バックライトアセンブリは、反射領域別に選択的に光を出射する光シャッター機能を有する。
即ち、反射領域に配置された上部電極が光ガイドユニットの反射面に密着するか、反射面から離間することによって、光ガイドユニットの内部で進行し、反射面に入射した光は、全反射、単純反射または出射される。ここで、単純反射または反射面を通じて出射される光は、再び上部電極で反射され、光ガイドユニットの出射面を通じて出射される。

これによって、表示モジュールは光シャッターの機能を有するために液晶のような要素を含まず、単に出射面を通じて出射する光に基づいて色を表示する色画素を含む。
したがって、簡単な構造を有する表示装置を提供することができる。
以上、本発明の実施例によって詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明が属する技術分野において通常の知識を有するものであれば本発明の思想と精神を離脱することなく、本発明を修正または変更できる。

本発明の一実施例によるバックライトアセンブリの分解斜視図である。 図１に示したバックライトアセンブリをI-I'に沿って見た部分断面図である。 図２に示した第１領域（Ａ）の拡大図である。 図２に示した反射モジュールの平面図である。 図２に示した第２領域（Ｂ）の拡大図である。 図２に示した入射面に入射する光の入射角に対する光量の分布を示すグラフである。 図２に示した第３領域の拡大図である。 図７に示した出射面に入射する光の入射角に対する光量の分布を示すグラフである。 本発明の他の実施例によるバックライトアセンブリの断面図である。 図９に示した第４領域の拡大図である。 波動が単一スリットを通過するときに回折することを示す図面である。 図９に示した第５領域の拡大図である。 図１２に示した第６領域の拡大図である。 図１２に示した出射面に入射する光の入射角に対する光量の分布を示すグラフである。 本発明の更に他の実施例によるバックライトアセンブリの断面図である。 図１５に示した第７領域の拡大図である。 本発明の一実施例による表示装置の分解斜視図である。 図１７に示した表示装置をII-II'に沿って見た断面図である。 本発明の他の実施例による表示装置の断面図である。 本発明の更に他の実施例による表示装置の断面図である。

符号の説明

１００ バックライトアセンブリ
１０５ 光ガイドユニット
１１０ 光源
１２０ 第１基板
１３０ 下部電極
１４０ スイッチング装置
１５０ 上部電極
１６０ 第１絶縁膜
１６５ 第２絶縁膜
１７０ スペーサ
１８１ 第１信号線
１８５ 第２信号線
７００ 表示装置
７２０ 第２基板
７３０ 色画素

Claims (28)

1. 光ガイドユニットと、
   前記光ガイドユニットの入射面に光を提供する光源と、
   前記光ガイドユニットの下に配置され、オン／オフ信号を含む少なくとも１つの制御信号に応答して前記光ガイドユニットから出射する光を反射または散乱させる反射モジュールと、
   を含むことを特徴とするバックライトアセンブリ。
2. 前記反射モジュールは、
   前記光ガイドユニットの反射面と向い合う一面に複数の反射領域が形成された第１基板と、
   前記反射領域に配置された複数の下部電極と、
   前記第１基板上に配置され、前記下部電極にオンまたはオフ信号を印加するスイッチング素子と、
   前記下部電極と向い合うように配置され、前記反射面に入射する光を前記光ガイドユニットの出射面を通じて出射するために、前記下部電極に選択的に印加される前記オンまたはオフ信号に基づいて前記反射面に密着または離間する上部電極と、
   を含むことを特徴とする請求項１記載のバックライトアセンブリ。
3. 前記下部電極は、前記オフ信号に応答して、前記反射面に入射した光を全反射して前記光ガイドユニットの出射面から再び全反射するように、前記上部電極を前記反射面から離間させることを特徴とする請求項２記載のバックライトアセンブリ。
4. 前記下部電極は、前記オン信号に応答して、前記反射面に入射した光を反射して前記光ガイドユニットの出射面を通じて出射するよう、前記上部電極を前記反射面に密着させることを特徴とする請求項２記載のバックライトアセンブリ。
5. 前記上部電極は、前記光を散乱させる突起部を含むことを特徴とする請求項２記載のバックライトアセンブリ。
6. 前記光ガイドユニットの屈折率より大きい屈折率を有して、前記光ガイドユニットと反射モジュールとの間に介在された光学部材を更に含むことを特徴とする請求項２記載のバックライトアセンブリ。
7. 前記光学部材は、前記光ガイドユニットの反射面に密着されることを特徴とする請求項６記載のバックライトアセンブリ。
8. 前記下部電極は、前記オフ信号に応答して、前記反射面に入射した光を全反射して前記光ガイドユニットの出射面で再び全反射するように、前記上部電極を前記反射面で密着させることを特徴とする請求項６記載のバックライトアセンブリ。
9. 前記下部電極は、前記オン信号に応答して、前記反射面に入射した光を反射して前記光ガイドユニットの出射面を通じて出射するように、前記上部電極を前記反射面から離間させることを特徴とする請求項６記載のバックライトアセンブリ。
10. 前記反射モジュールは、
    前記光ガイドユニットの入射面に光を提供する光源と、
    前記下部電極上に形成され、外部から前記下部電極を絶縁させる第１絶縁膜と、
    前記下部電極の周辺部の前記第１絶縁膜上に形成された複数のスペーサと、
    前記スペーサによって支持されて前記第１絶縁膜に向い合い、前記上部電極が配置された第２絶縁膜と、
    を更に含むことを特徴とする請求項６記載のバックライトアセンブリ。
11. 前記第２絶縁膜は、前記スペーサの上部に固定された固定端及び前記固定端に対向する自由端を含み、
    前記反射面に密着された前記上部電極は、前記下部電極に前記オン信号が印加され、前記自由端が前記下部電極の中央部に向かって折曲げられることによって、前記反射面から離間することを特徴とする請求項１０記載のバックライトアセンブリ。
12. 前記反射モジュールは、
    前記第１基板上に第１方向に複数が相互平行に配置され、前記スイッチング素子に前記オンまたはオフ信号の印加可否を制御する制御信号を印加する第１信号線と、
    前記第１基板上に前記第１方向と交差する第２方向に複数が相互平行に配置され、前記下部電極に前記オンまたはオフ信号を印加する第２信号線と、
    を含むことを特徴とする請求項２記載のバックライトアセンブリ。
13. 互いに隣接する前記１信号線及び互いに隣接する前記第２信号線によって取り囲まれた領域を前記反射領域と定義することを特徴とする請求項１２記載のバックライトアセンブリ。
14. 光ガイドユニットと、
    前記光ガイドユニットの入射面に光を提供する光源と、
    前記光ガイドユニットの下に配置され、オン／オフ信号を含む少なくとも１つの制御信号に応答して前記光ガイドユニットから出射する光を反射または散乱する反射モジュールと、
    前記光ガイドユニットの上に配置され、前記光ガイドユニットから出射した光に基づいて画像を表示する表示モジュールと、
    を含むことを特徴とする表示装置。
15. 前記表示モジュールは、複数の画素領域のそれぞれに形成された色画素を含むことを特徴とする請求項１４記載の表示装置。
16. 前記反射モジュールは、
    前記光ガイドユニットの反射面と向い合う一面に複数の反射領域が形成された第１基板と、
    前記反射領域に配置された複数の下部電極と、
    前記第１基板上に配置され、前記下部電極にオンまたはオフ信号を印加するスイッチング素子と、
    前記下部電極と向い合うように配置され、前記反射面に入射する光を前記光ガイドユニットの出射面を通じて出射するために、前記下部電極に選択的に印加される前記オンまたはオフ信号に基づいて、前記反射面に密着または離間する上部電極と、
    を含むことを特徴とする請求項１４記載の表示装置。
17. 前記反射モジュールは、
    前記下部電極上に形成され、外部から前記下部電極を絶縁させる第１絶縁膜と、
    前記下部電極の周辺部の前記第１絶縁膜上に形成されたスペーサと、
    前記スペーサによって支持されて前記第１絶縁膜に向い合い、前記上部電極が配置された第２絶縁膜と、
    を更に含むことを特徴とする請求項１６記載の表示装置。
18. 前記第２絶縁膜は、前記スペーサの上部に固定された固定端及び前記固定端に対向する自由端を含み、
    前記反射面に密着された前記上部電極は、前記下部電極に前記オン信号が印加されて前記自由端が前記下部電極の中央部に向かって折曲げられることによって、前記反射面から離間することを特徴とする請求項１７記載の表示装置。
19. 光界面及び前記光界面と異なる光出射面を含む光ガイドユニットと、
    入射光を反射させる複数の光反射体と、
    第１光反射体を前記光界面から遠い第１位置または前記光界面から近い第２位置に選択的に位置させる第１作動器を含み、
    前記第１作動器は、オン制御信号に応答して、光が反射されて前記光出射面の第１領域を通じて透過されるように、前記第１光反射体を前記第１位置及び前記第２位置のいずれか１つに選択的に位置させることを特徴とする表示装置。
20. 前記第１作動器は、第１制御電圧に応答して電場を発生させる第１電極を含み、前記第１光反射体は、フレキシブルな材料上に配置された第２電極を含むことを特徴とする請求項１９記載の表示装置。
21. 前記光ガイドユニットは、光源から光の提供を受けるための光入射面を更に含むことを特徴とする請求項１９記載の表示装置。
22. 前記第１作動器は、オフ制御信号に応答して、光が前記光ガイドユニットの光出射面の前記第１領域を通じて透過されないように、前記光反射体を前記第１位置及び前記第２位置のうち他の１つに選択的に位置させることを特徴とする請求項１９記載の表示装置。
23. オン制御信号に応答して、対応する光反射体を前記光界面から遠い第１位置または前記光界面から近い第２位置に位置させ、
    オフ制御信号に応答して、対応される光反射体を前記第１位置及び第２位置のうち、他の１つに位置させる複数の作動器を更に含むことを特徴とする請求項１９記載の表示装置。
24. 前記複数の光反射体のそれぞれは、前記光ガイドユニットの光出射面と対応し、前記表示装置は、前記オフ制御信号に応答して前記第１位置及び第２位置の他の１つに位置した光反射体と対応する前記光ガイドユニットの光出射面の各領域から光を全反射することを特徴とする請求項２３記載の表示装置。
25. 前記光ガイドユニットは、空気の屈折率より大きい屈折率を有する材料を含むことを特徴とする請求項１９記載の表示装置。
26. 前記オン制御信号に応答して、前記第１作動器は前記第１光反射体を前記第２位置に選択的に位置させることを特徴とする請求項２５記載の表示装置。
27. 前記光ガイドユニットは、空気の屈折率より大きい第１屈折率を有する第１材料及び前記第１屈折率より大きい第２屈折率を有する第２材料を含み、前記光境界面は前記第２材料の表面であることを特徴とする請求項１９記載の表示装置。
28. 複数の画素を有する表示モジュールを更に含み、前記画素それぞれは少なくとも１つの前記光出射面の対応領域から光の提供を受けることを特徴とする請求項１９記載の表示装置。

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