(57)【要約】【課題】新たな構造のディスプレイ装置を提供する。【解決手段】順次分割方式で駆動されるフィールドシーケンシャル光源を備えるバックライトユニット１００と、バックライトユニットの前方に設けられ、バックライトユニットから出射された光をスイッチングする、電気湿潤現象を利用した光シャッター１５０と、を備えるディスプレイ装置である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
順次分割方式で駆動されるフィールドシーケンシャル光源を備えるバックライトユニットと、
前記バックライトユニットの前方に設けられ、前記バックライトユニットから出射された光をスイッチングする、電気湿潤現象を利用した光シャッターと、を備えることを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項２】
前記光シャッターは、
相互一定間隔に離隔されて対向して配置される第１基板及び第２基板と、
前記第１基板の内面に形成される複数の第１電極と、
前記第１電極を覆うように前記第１基板上に形成される誘電体層と、
前記第２基板の内面に形成される複数の第２電極と、
前記第２電極と誘電体層との間に充填される透明な水溶液及び不透明な有機溶液と、を備えることを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ装置。
【請求項３】
前記光シャッターは、前記第１電極と第２電極との間に所定電圧を印加することによって、前記有機溶液が移動して前記バックライトユニットから出射された所定色の光を各ピクセル別にスイッチングすることを特徴とする請求項２に記載のディスプレイ装置。
【請求項４】
前記第１電極と第２電極との間に印加される電圧の大きさを調節することによって、各ピクセルの階調が調節可能であることを特徴とする請求項３に記載のディスプレイ装置。
【請求項５】
一つのピクセルに対応して、前記第１電極が複数個形成されていることを特徴とする請求項３に記載のディスプレイ装置。
【請求項６】
前記一つのピクセルごとに複数個形成された前記第１電極のそれぞれに印加される電圧をスイッチングするように、前記第１電極を制御することによって、各ピクセルの階調が調節可能であることを特徴とする請求項５に記載のディスプレイ装置。
【請求項７】
前記ピクセルは、３００μｍ以下のサイズを有することを特徴とする請求項３に記載のディスプレイ装置。
【請求項８】
前記第１基板と第２基板との間には、前記第１基板と第２基板との間の空間を区画してピクセルを形成する複数の隔壁が設けられていることを特徴とする請求項２に記載のディスプレイ装置。
【請求項９】
前記有機溶液が移動して前記隔壁の下部に入るように、前記隔壁の下部は、前記隔壁の上部より薄く形成されていることを特徴とする請求項８に記載のディスプレイ装置。
【請求項１０】
前記第１基板及び第２基板は、透明基板であることを特徴とする請求項２に記載のディスプレイ装置。
【請求項１１】
前記第１電極は、相互平行に形成されていることを特徴とする請求項２に記載のディスプレイ装置。
【請求項１２】
前記第２電極は、前記第１電極と交差する方向に相互平行に形成されていることを特徴とする請求項１１に記載のディスプレイ装置。
【請求項１３】
前記第１電極及び第２電極は、透明な導電性物質からなることを特徴とする請求項２に記載のディスプレイ装置。
【請求項１４】
前記第１電極及び第２電極は、ＩＴＯまたはＺｎＯからなることを特徴とする請求項１３に記載のディスプレイ装置。
【請求項１５】
前記誘電体層は、疎水性の表面を有することを特徴とする請求項２に記載のディスプレイ装置。
【請求項１６】
前記有機溶液の移動速度は、０．１ｃｍ／ｓｅｃ〜５ｃｍ／ｓｅｃであることを特徴とする請求項２に記載のディスプレイ装置。
【請求項１７】
前記有機溶液は、ブラックオイルであることを特徴とする請求項２に記載のディスプレイ装置。
【請求項１８】
前記ブラックオイルとしてブラックインクを使用することを特徴とする請求項１７に記載のディスプレイ装置。
【請求項１９】
前記ブラックインクは、カーボンブラックを含有することを特徴とする請求項１８に記載のディスプレイ装置。
【請求項２０】
前記フィールドシーケンシャル光源は、１フレームごとに赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、ブラックの光を順次に出射させることを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ装置。
【請求項２１】
前記フィールドシーケンシャル光源は、１フレームごとに赤（Ｒ）、ブラック、緑（Ｇ）、ブラック、青（Ｂ）、ブラックの光を順次に出射させることを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディスプレイ装置に係り、さらに詳細には、順次分割方式で駆動されるフィールドシーケンシャル光源を備えるバックライトユニットと、電気湿潤現象を利用した光シャッターとを備える新たなディスプレイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来には、ＴＶやコンピュータの情報をディスプレイするために、ＣＲＴモニタが主に使用されてきたが、最近には、画面のサイズが大きくなり、かつスリム化されるにつれて、液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ：ＬＣＤ）、プラズマディスプレイパネル（Ｐｌａｓｍａ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｐａｎｅｌ：ＰＤＰ）、電界放出表示装置（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｄｉｓｐｌａｙ：ＦＥＤ）のような平板表示装置が使用されている。このような平板表示装置のうち、消費電力の少ないことから、ＴＶ、コンピュータモニタなどに主に使用されるＬＣＤが脚光を浴びている。
【０００３】
従来のＬＣＤは、バックライトユニットから発生した白色光を液晶層によって変調させた後、このように変調された白色光を赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）のフィルタを通過させることによって画像を具現した。しかし、このようなＬＣＤでは、カラーフィルタの製作に時間及びコストがかかり、また、各色のフィルタが所定色の光のみを通過させるので、液晶層を通過した白色光の１／３のみが使用されて、光損失が大きくなるという短所があった。
【０００４】
したがって、このような短所を克服するために、最近には、バックライトユニットとして順次分割方式で駆動されるフィールドシーケンシャルＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）を使用して、残像効果によって画像を具現するＬＣＤが開発されている。前記ＬＣＤは、フィールドシーケンシャルＬＥＤからＲ、Ｇ、Ｂの光が順次に出射され、このように出射された所定色の光が液晶層を通過しつつ画像を形成する。このようなフィールドシーケンシャルＬＥＤを利用したＬＣＤでは、カラーフィルタが不要であり光損失が減り、また、ＬＣＤの製作時間及びコストが低減されるという長所がある。
【０００５】
しかし、前記のようなフィールドシーケンシャルＬＥＤを利用したＬＣＤは、従来のカラーフィルタを利用したＬＣＤと同様に、偏光板などを使用するので、輝度の改善効果には限界がある。また、１秒間６０フレームを形成しようとする場合、１フレームが順に駆動される４個のＲ／Ｇ／Ｂ／ブラックサブフレームから構成されるとするとき、各サブフレームは、２４０Ｈｚの速度で駆動されねばならない。これにより、約４ｍｓの液晶応答速度が要求される。そして、１フレームが順に駆動される６個のＲ／ブラック／Ｇ／ブラック／Ｂ／ブラックサブフレームから構成されるとするとき、各サブフレームは、３６０Ｈｚの速度で駆動されねばならない。これにより、約３ｍｓの液晶応答速度が要求される。しかし、一般的な液晶の応答速度は、約２５ｍｓであるので、このような液晶を利用した画像の具現には難しさがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、前記問題点を解決するためになされたものであって、順次分割方式で駆動されるフィールドシーケンシャル光源を備えるバックライトユニットと、応答速度の速い電気湿潤現象を利用した光シャッターとを備えたディスプレイ装置を提供するところにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を解決するために、本発明の具現例に係るディスプレイ装置は、順次分割方式で駆動されるフィールドシーケンシャル光源を備えるバックライトユニットと、前記バックライトユニットの前方に設けられ、前記バックライトユニットから出射された光をスイッチングする、電気湿潤現象を利用した光シャッターと、を備える。
【０００８】
前記光シャッターは、相互一定間隔に離隔されて対向して配置される第１基板及び第２基板と、前記第１基板の内面に形成される複数の第１電極と、前記第１電極を覆うように前記第１基板上に形成される誘電体層と、前記第２基板の内面に形成される複数の第２電極と、前記第２電極と誘電体層との間に充填される透明な水溶液及び不透明な有機溶液と、を備えうる。
【０００９】
前記光シャッターは、前記第１電極と第２電極との間に所定電圧を印加することによって、前記有機溶液が移動して前記バックライトユニットから出射された所定色の光を各ピクセル別にスイッチングする。
【００１０】
ここで、前記第１電極と第２電極との間に印加される電圧の大きさを調節することによって、各ピクセルの階調を調節できる。
【００１１】
一方、前記第１電極は、一つのピクセルに対応して複数個形成されうる。この場合、一つのピクセルごとに複数個形成された前記第１電極のそれぞれに印加される電圧をスイッチングするように、前記第１電極を制御することによって、各ピクセルの階調を調節できる。
【００１２】
前記第１基板と第２基板との間には、前記第１基板と第２基板との間の空間を区画してピクセルを形成する複数の隔壁が設けられうる。ここで、前記有機溶液が移動して前記隔壁の下部に入るように、前記隔壁の下部は、前記隔壁の上部より薄く形成されうる。
【００１３】
前記第１基板及び第２基板は、透明基板であることが望ましい。前記第１電極は、相互平行に形成され、前記第２電極は、第１電極と交差する方向に相互平行に形成されうる。
【００１４】
前記第１電極及び第２電極は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、ＺｎＯのような透明な導電性の物質からなりうる。
【００１５】
前記誘電体層は、疎水性の表面を有することが望ましい。そして、前記有機溶液の移動速度は、０．１ｃｍ／ｓｅｃ〜５ｃｍ／ｓｅｃでありうる。
【００１６】
前記フィールドシーケンシャル光源は、１フレームごとに赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、ブラックの光を順次に出射させるか、または１フレームごとに赤（Ｒ）、ブラック、緑（Ｇ）、ブラック、青（Ｂ）、ブラックの光を順次に出射させうる。
【００１７】
なお、本明細書において「ブラックの光を出射させる」とは、実際にはバックライトの駆動を遮断して光の出ない状態とすることを意味するが、説明の便宜上、このように表現する。また場合により、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、ブラックを「Ｒ／Ｇ／Ｂ／ブラック」と略記し、赤（Ｒ）、ブラック、緑（Ｇ）、ブラック、青（Ｂ）、ブラックを「Ｒ／ブラック／Ｇ／ブラック／Ｂ／ブラック」と略記する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係るディスプレイ装置は、バックライトユニットとして順次分割方式で駆動されるフィールドシーケンシャル光源を使用し、前記バックライトユニットから順次に出射される光を応答速度の速い電気湿潤現象を利用した光シャッターでスイッチングすることによって、所望の画像を具現できる。また、本発明に係るディスプレイ装置は、従来のＬＣＤでのカラーフィルタが不要であるので、カラーフィルタを備えたＬＣＤより光損失が大きく減って、低電力駆動が可能であり、視野角の制限がなく、かつ装置の製作時間及びコストが低減されるという長所がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、添付された図面を参照しつつ本発明の望ましい実施形態を詳細に説明する。
【００２０】
本発明は、バックライトユニットから出射される所定色の光をスイッチングするために、電気湿潤現象を利用した光シャッターを利用する。以下では、まず、電気湿潤現象について説明した後、これを利用した本発明の実施形態に係るディスプレイ装置を記述する。
【００２１】
電気湿潤現象とは、電圧の印加時に、固体の湿潤特性が変化することから発生する現象である。図１Ａ及び図１Ｂは、電圧が印加されていない場合と電圧が印加された場合とに疎水性固体の表面上に置かれた水滴をそれぞれ撮影した写真を示した図である。図１Ａに示すように、疎水性固体の表面上に水滴が置かれているときには、親水性の水滴は、疎水性固体の表面と接触性が悪くて、高い接触角を表す。しかし、疎水性固体に電圧を印加すれば、図１Ｂに示すように、固体の表面が親水性に変わって、湿潤現象が起こる。
【００２２】
このような現象は、下記のようなリップマン式（数式１）で表現される。
【００２３】
【数１】
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【００２４】
数式１を参照すれば、固体上にある液体の接触角（θ）は、液体とガスとの界面エネルギー（γＬＶ）、固体とガスとの界面エネルギー（γＳＶ）及び固体と液体との界面エネルギー（γＳＬ）だけでなく、印加される電圧（Ｖ）、固体の誘電率（εｒ）及び固体の厚さ（ｄ）によって影響を受けるということが分かる。
【００２５】
図２Ａ及び図２Ｂは、電気湿潤現象を利用した光シャッター装置の断面を示す図面であって、電圧が印加されていない場合と電圧が印加された場合とをそれぞれ示す図面である。光シャッター装置は、電極、誘電体層、オイル、水から構成されており、前記オイルには、光を遮断する物質が含まれている。前記のような構造の光シャッター装置において、疎水性誘電体層上に水とオイルとが混合物として置かれれる場合、オイルと水との界面エネルギーと、オイルと誘電体層との界面エネルギーとの和が、水と誘電体層との界面エネルギーより小さいため、図２Ａに示すように、オイルが誘電体層全体を覆い、前記オイル上に水が位置する。これにより、電極を通って入射される光は、オイルによって遮断される。そして、図２Ａに示す構造において、水と誘電体層との間に電圧が印加される場合には、疎水性の表面を有する誘電体層が親水性に変わり、図２Ｂに示すように、水が誘電体層と接触する面積が拡大する。これにより、電極を通って入射される光は、水を透過して上部に出射される。前記のような構造の光シャッター装置において、水と誘電体層との間に印加される電圧の大きさを調節すれば、水が誘電体層を覆う面積を調節することができ、これにより、光シャッター装置から出射される光の階調を調節することができる。図２Ｃ及び図２Ｄは、ピクセルを図２Ａに示す構造に製作した後に電圧を印加した場合、オイル（黒い部分）がピクセルの一方に偏った状態の写真を示す図である。図２Ｃ及び図２Ｄに示すように、印加される電圧によってオイルが誘電体層を覆う面積が異なり、これにより、各ピクセルの階調が調節されうるということが分かる。
【００２６】
以上で説明された電気湿潤現象を利用した光シャッター装置は、その応答速度が速いという特性によって、従来のＬＣＤで液晶の応答速度が遅いという問題を解決できる。具体的に、Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  ｌｅｔｔｅｒ  ８６，１５１１２１，（２００５）を参照すれば、電気湿潤現象を利用した光スイッチは、１×１ｍｍのサイズのセルで１０ｍｓの応答速度を具現できるとされているので、１００×１００μｍのサイズのセルでは約１ｍｓの応答速度が推定されうる。したがって、電気湿潤を利用した光シャッターにおいて、３ｍｓの応答速度は十分に具現されうる。そして、光シャッターとして液晶を利用せずに、電気湿潤現象を利用する場合には、スイッチの駆動自体が、電流の流れがほとんどない電圧駆動方式であり、光シャッターの作用時に光が偏光されないため、液晶を利用する場合に比べて電流消費が少ないという長所があり、また、視野角に制限がないという長所がある。このような長所は、ディスプレイ装置において低い消費電力及び制限のない視野角が要求される状況で非常に重要であると言える。
【００２７】
以下、添付された図面を参照して、本発明に係る望ましい実施形態を詳細に説明する。図面で同じ参照符号は、同じ構成要素を示す。
【００２８】
図３は、本発明の実施形態に係るディスプレイ装置を概略的に示す図面である。
【００２９】
図３に示すように、本発明の実施形態に係るディスプレイ装置は、バックライトユニット１００と、前記バックライトユニット１００から出射される光をスイッチングする光シャッター１５０とを備える。本実施形態において、前記バックライトユニット１００としては、順次分割方式で駆動されるフィールドシーケンシャル光源が使用される。ここで、順次分割方式で駆動されるフィールドシーケンシャル光源としては、ＬＥＤ、ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）などが利用されうる。前記フィールドシーケンシャル光源は、所定色の光を時分割方式で出射し、本発明の実施形態に係るディスプレイ装置は、このようなフィールドシーケンシャル光源を利用した残像効果によって画像を具現する。ここで、前記フィールドシーケンシャル光源は、例えば、１フレームごとに４個の色、すなわち、Ｒ／Ｇ／Ｂ／ブラックの光を順次に出射させるように駆動されるか、または１フレームごとに６個の色、すなわち、１フレームごとにＲ／ブラック／Ｇ／ブラック／Ｂ／ブラックの光を順次に出射させるように駆動されうる。
【００３０】
前記光シャッター１５０は、前記バックライトユニット１００の前方に設置されて、前記バックライトユニット１００から出射される所定色の光をスイッチングする。本実施形態において、前記光シャッター１５０は、前述のように、電気湿潤現象を利用して順次に出射される所定色の光をスイッチングする。前記光シャッター１５０は、相互一定の間隔で離隔されて対向して配置される第１基板１１０及び第２基板１２０と、前記第１基板１１０の内面に形成される複数の第１電極１１２と、前記第１電極１１２を覆うように第１基板１１０の内面に形成される誘電体層１１４と、前記第２基板１２０の内面に形成される複数の第２電極１２２と、前記第２電極１２２と誘電体層１１４との間に充填される溶液（１３１、１３２）とを備える。
【００３１】
前記第１基板１１０及び第２基板１２０としては、一般的にガラス基板またはプラスチック基板が使用されうる。ここで、前記第１基板１１０及び第２基板１２０が、何れもプラスチック基板である場合には、フレキシブルディスプレイの具現が可能となる。そして、前記第１電極１１２及び第２電極１２２は、例えば、ＩＴＯまたはＺｎＯのような透明な導電性無機物質からなりうる。その他にも、前記第１電極１１２及び第２電極１２２は、透明な導電性無機複合物または有機膜などが使用されてもよい。前記第１電極１１２は、相互平行な形状、例えば、ストライプ状に形成されうる。そして、前記第２電極１２２は、第１電極１１２と交差する方向、例えば、第２電極１２２と直交する方向に相互平行に形成されうる。このとき、前記第１電極１１２と第２電極１２２とが交差する領域でピクセルが形成される。一方、その他にも、前記第１電極１１２及び第２電極１２２は多様な形状に形成されうる。例えば、前記第１電極１１２は、それぞれピクセルに対応する形状に形成され、前記第２電極１２２は、前記第２基板１２０の下面を覆う一体型に形成されてもよい。
【００３２】
前記誘電体層１１４は、透明な物質からなることが望ましく、また、その表面が疎水性を有することが望ましい。前記誘電体層１１４は、有機物としては、フルオロポリマー、パリレンなどからなり、無機物としては、ＳｉＯ２（二酸化ケイ素）、ＢＳＴ（チタン酸バリウムストロンチウム）などからなりうる。特に、誘電体層１１４が、ＳｉＯ２、ＢＳＴからなる場合には、誘電体層１１４の表面に十分な疎水性を与えるために、有機物、例えば、フルオロポリマー、パリレンなどをコーティングした後に使用する。前記誘電体層１１４は、疎水性を有し、さらに電気湿潤現象を起こすためには、前述のリップマン式によって、厚さが薄く、誘電率が高いことが望ましい。前記誘電体層１１４が、フルオロポリマー、パリレンのような有機物からなる場合には、疎水性は十分であるが、絶縁破壊電圧が低いという短所があり、また、前記誘電体層１１４が無機物からなる場合には、誘電率が高い物質を使用可能であり、絶縁破壊電圧が高いという長所はあるが、表面が疎水性ではないので、表面を疎水性ポリマーでコーティングするか、または疎水性処理を行わねばならない。
【００３３】
前記溶液は、透明な水溶液１３１及び不透明な有機溶液１３２を備える。ここで、前記水溶液１３１としては、蒸溜水または電解質が溶解された水溶液などが使用されうる。前記有機溶液１３２は、電気湿潤現象を起こすためには、疎水性を有する必要がある。また、前記有機溶液１３２は、バックライトユニット１００から出射されるＲ、Ｇ、Ｇの光を何れも遮断せねばならないので、前記有機溶液１３２は、このような光を遮断できる無機物または有機物を含む。ここで、Ｒ、Ｇ、Ｇの光を遮断できる無機物としては、例えば、カーボンブラックが使用され、有機物としては、有機染料、有機顔料などが使用されうる。また、前記有機溶液１３２には、現在、ＬＣＤに使用されているカラーフィルタの材料も含まれうる。前記有機溶液１３２としては、例えば、ブラックオイルが使用されうる。ここで、前記ブラックオイルとしては、ブラックインクが使用され、このようなブラックインク内には、カーボンブラックが含まれうる。
【００３４】
一方、前記第１基板１１０と第２基板１２０との間には、複数の隔壁１１５が設けられている。このような隔壁１１５は、第１基板１１０と第２基板１２０との間の間隔を一定に維持する役割を行う。そして、第１基板１１０と第２基板１２０との間の空間は、前記隔壁１１５によって区画されて複数のピクセルが形成されうる。ここで、前記ピクセルのそれぞれは、約３００μｍ以下のサイズを有するように形成されうる。
【００３５】
前記のような構造の光シャッター１５０において、第１電極１１２と第２電極１２２との間に所定電圧が印加されれば、疎水性の表面を有する誘電体層１１４が親水性に変化することによって、水溶液１３１が誘電体層１１４と接触する面積が拡大する。これにより、前記有機溶液１３２は、電圧が印加されていない領域に高速で移動する。このように、本実施形態は、電気湿潤現象を利用した光シャッター１５０を使用して、バックライトユニット１００から出射された所定色の光をスイッチングする。このような電気湿潤現象を利用した光シャッター１５０は、その応答速度が液晶の場合より非常に速い。具体的に、本発明において光シャッター１５０の応答速度を決定する有機溶液１３２の移動速度は、約０．１ｃｍ／ｓｅｃないし５ｃｍ／ｓｅｃでありうる。本発明に係るディスプレイ装置において、ピクセルのサイズが、例えば、１００μｍである場合、前記有機溶液１３２の移動速度が、約２．５ｃｍ／ｓｅｃであれば、光シャッター１１５の応答速度は、約４ｍｓでありうる。
【００３６】
図４Ａ及び図４Ｂは、本発明の実施形態に係るディスプレイ装置において、光シャッター１１５の動作過程を説明するための図面である。図４Ａは、第１電極１１２と第２電極１２２との間に電圧が印加されていない状態を示す図面であり、図４Ｂは、第１電極１１２と第２電極１２２との間に所定電圧Ｖ１が印加された状態を示す図面である。
【００３７】
まず、図４Ａに示すように、第１電極１１２と第２電極１２２との間に電圧が印加されていない状態では、有機溶液１３２と水溶液１３１との界面エネルギーと、有機溶液１３２と誘電体層１１４との界面エネルギーとの和が、水溶液１３１と誘電体層１１４との界面エネルギーより小さいため、有機溶液１３２が誘電体層１１４全体を覆い、前記有機溶液１３２上に水溶液１３１が位置する。これにより、バックライトユニット１００から出射された光は、不透明な有機溶液１３２によって遮断されて、ピクセルを透過できない。次いで、図４Ｂに示すように、第１電極１１２と第２電極１２２との間に所定電圧、例えば、Ｖ１を印加すれば、疎水性の表面を有する誘電体層１１４と有機溶液１３２との接触特性が変化する。具体的に、疎水性の表面を有する誘電体層１１４が親水性に変化することによって、水溶液１３１が誘電体層１１４と接触する面積が拡大する。これにより、前記不透明な有機溶液１３２は、電圧が印加されていない領域、例えば、隔壁１１５の周りに高速で移動する。その結果、バックライトユニット１００から出射された所定色の光は、ピクセル内の透明な水溶液１３１を透過して外部に出射される。
【００３８】
一方、本発明の実施形態に係るディスプレイ装置においては、図５に示すように、第１電極１１２と第２電極１２２との間に印加される電圧の大きさを調節することによって、各ピクセルの階調を調節することができる。図５に示すように、第１電極１１２と第２電極１２２との間に前述の電圧Ｖ１より小さい電圧、例えば、Ｖ２（＜Ｖ１）を印加すれば、前記有機溶液１３２は移動の程度が小さくなり、ピクセル内の誘電体層１１４の一部のみを覆う。これにより、バックライトユニット１００から出射された光は、ピクセル内で前記有機溶液１３２によって覆われていない誘電体層１１４の部分領域を透過して外部に出射する。このように、第１電極１１２と第２電極１２２との間に印加される電圧の大きさを調節すれば、誘電体層１１４が有機溶液１３２で覆われる面積を調節でき、これにより、各ピクセルを通って透過される光量を調節可能になり、その結果、各ピクセルの階調を調節することができる。
【００３９】
図６は、本発明の実施形態に係るディスプレイ装置に適用されうる隔壁の変形例を示す図面である。図６に示すように、前記隔壁１１５’の下部は、隔壁１１５’の上部より薄く形成されている。このように、隔壁１１５’の下部を上部より薄く形成すれば、不透明な有機溶液１３２が移動して隔壁１１５’の下部に入る。これにより、ピクセル内で光が透過される領域をさらに拡大させうる。
【００４０】
図７は、本発明の他の実施形態に係るディスプレイ装置を概略的に示す図面である。以下では、前述の実施形態と他の点のみを説明する。
【００４１】
図７に示すように、本発明の他の実施形態に係るディスプレイ装置は、バックライトユニット２００と、前記バックライトユニット２００から出射される光をスイッチングする光シャッター２５０とを備える。前記バックライトユニット２００としては、前述のように順次分割方式で駆動されるフィールドシーケンシャル光源が使用される。
【００４２】
前記光シャッター２５０は、前記バックライトユニット２００の前方に設置されて、前記バックライトユニット２００から出射される所定色の光をスイッチングする。前記光シャッター２５０は、前述のように、電気湿潤現象を利用して順次に出射される所定色の光をスイッチングする。前記光シャッター２５０は、相互一定間隔に離隔されて対向して配置される第１基板２１０及び第２基板２２０と、前記第１基板２１０の内面に形成される複数の第１電極２１２と、前記第１電極２１２を覆うように第１基板２１０の内面に形成される誘電体層２１４と、前記第２基板２２０の内面に形成される複数の第２電極２２２と、前記第２電極２２２と誘電体層２１４との間に充填される溶液（２３１、２３２）とを備える。
【００４３】
前記第１基板２１０及び第２基板２２０としては、一般的にガラス基板またはプラスチック基板が使用されうる。本実施形態の場合、前記第１電極２１２は、一つのピクセルに対応して複数個が形成される。そして、図面には示されていないが、前記第１電極のそれぞれには、印加される電圧をスイッチングするためのスイッチング素子が連結されている。このような第１電極２１２は、例えば、ストライプ状またはドット状に形成されうる。一方、その他にも、前記第１電極２１２は、多様な形状に形成されうる。そして、前記第２電極２２２は、例えば、ストライプ状に形成されるか、または第２基板２２０の下面を覆う一体型に形成されうる。一方、その他にも、前記第２電極２２２は、多様な形状に形成されうる。このような第１電極２１２及び第２電極２２２は、透明な導電性物質からなりうる。そして、前述のように、前記誘電体層２１４は、透明な物質からなり、その表面が疎水性を有することが望ましい。そして、前記溶液は、透明な水溶液２３１及び不透明な有機溶液２３２を含む。前記第１基板２１０と第２基板２２０との間には、複数の隔壁２１５が設けられている。一方、前記隔壁２１５は、図６に示すように、下部が上部より薄く形成されてもよい。
【００４４】
以下では、本発明の他の実施形態に係るディスプレイ装置において、光シャッターの動作過程を説明する。
【００４５】
図７は、第１電極２１２と第２電極２２２との間に電圧が印加されていない状態を示す図面である。そして、図８Ａ及び図８Ｂは、第１電極２１２と第２電極２２２との間に所定電圧が印加される場合に光シャッター２５０の動作過程を説明する図面である。
【００４６】
図７に示すように、第１電極２１２と第２電極２２２との間に電圧が印加されていない場合には、有機溶液２３２が誘電体層２１４全体を覆い、この有機溶液２３２上に水溶液２３１が位置する。これにより、バックライトユニット２００から出射された光は、不透明な有機溶液２３２によって遮断されてピクセルを透過できなくなる。
【００４７】
次いで、第１電極２１２と第２電極２２２との間に所定電圧、例えば、Ｖを印加する。このとき、図８Ａに示すように、一つのピクセルを構成する複数の第１電極２１２のうち、例えば、ピクセルの中央に位置した４個の第１電極２１２に電圧が印加されるように第１電極２１２を制御すれば、有機溶液２３２は、電圧が印加されていない領域、すなわち、隔壁２１５の周りに移動する。このような第１電極２１２の制御は、第１電極２１２のそれぞれに印加される電圧をスイッチングすることによって行われる。これにより、バックライトユニット２００から出射された光の大部分は、ピクセルを透過して外部に出射される。
【００４８】
そして、図８Ｂに示すように、一つのピクセルを構成する複数の第１電極２１２のうち、例えば、ピクセルの中央に位置した２個の第１電極２１２にのみ電圧が印加されるように第１電極２１２を制御すれば、有機溶液２３２は、電圧が印加されていない領域に移動する。このとき、前記有機溶液２３２が誘電体層２１４を覆う面積は、図８Ａにおいて有機溶液２３２が誘電体層２１４を覆う面積より大きいため、バックライトユニット２００から出射されてピクセルを透過する光は、図８Ａより減る。
【００４９】
このように、本実施形態では、一つのピクセルに対応する第１電極２１２を制御することによって、誘電体層２１４が有機溶液２３２で覆われる面積を調節できる。これにより、各ピクセルを通って透過される光量を調節することができ、その結果、各ピクセルの階調を調節できる。本実施形態のように、複数の第１電極２１２を一つのピクセルに対応するように形成し、この第１電極２１２のそれぞれを制御すれば、所望の量の有機溶液２３２を所望の領域に移動させることが容易であるので、前述の実施形態より各ピクセルの階調の具現をさらに容易にすることができ、また、光シャッター２５０の応答速度も向上させうる。
【００５０】
以下では、本発明に係るディスプレイ装置の画像具現過程について説明する。以下では、本発明に係るディスプレイ装置が、１秒間６０フレームを形成するとき、１フレームが順に駆動される４個のＲ／Ｇ／Ｂ／ブラックサブフレームから構成される場合を例として説明する。
【００５１】
図９は、本発明でバックライトユニットとして使用されるフィールドシーケンシャル光源から所定色の光が順次に出射されることを示す図面である。図９に示すように、フィールドシーケンシャルＬＥＤは、１フレーム当りＲ／Ｇ／Ｂ／ブラックの光を順次に出射し、このとき、各色の光は、４ｍｓ間出射される。
【００５２】
図１０Ａないし図１０Ｄは、本発明に係るディスプレイ装置において、図９に示すように、フィールドシーケンシャル光源からなるバックライトユニットから所定色の光が出射される場合、画像が具現される過程を順次に示す図面である。図面に示すように、バックライトユニットからＲが最初に出射され、このように出射されたＲは、電気湿潤現象を利用した光シャッターの駆動によって所定ピクセルを透過して外部に４ｍｓ間出射される（図１０Ａ）。次いで、前記バックライトユニットからＧが出射され、このように出射されたＧは、前記光シャッターの駆動によって選択された所定ピクセルを透過して外部に４ｍｓ間出射される（図１０Ｂ）。次いで、前記バックライトユニットからＢが出射され、このように出射されたＢは、前記光シャッターの駆動によって選択された所定ピクセルは透過して外部に４ｍｓ間出射される（図１０Ｃ）。そして、最後に前記バックライト駆動が遮断されることによって、前ピクセルからブラックが４ｍｓ間出射される（図１０Ｄ）。このように、Ｒ／Ｇ／Ｂ／ブラックの光をそれぞれ４ｍｓずつ選択されたピクセルに順次に透過させれば、残像効果によって画像が形成される。
【００５３】
以上では、本発明に係る望ましい実施形態を説明したが、これは、例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるという点を理解できるであろう。したがって、本発明の真の技術的な保護範囲は、特許請求の範囲によって決まらねばならない。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、フィールドシーケンシャル光源を備えるバックライトユニットと、電気湿潤現象を利用した光シャッターとを備えたディスプレイ装置に関する。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１Ａ】電圧が印加されていない場合に、疎水性固体の表面上に置かれた水滴を撮影した写真を示した図である。
【図１Ｂ】電圧が印加された場合に、疎水性固体の表面上に置かれた水滴を撮影した写真を示した図である。
【図２Ａ】電圧が印加されていない場合に、電気湿潤現象を利用した光シャッター装置の断面を示す図面である。
【図２Ｂ】電圧が印加された場合に、電気湿潤現象を利用した光シャッター装置の断面を示す図面である。
【図２Ｃ】図２Ａに示す構造にピクセルを製作した後、電圧を印加した場合にオイルがピクセルの一方に偏った状態の写真を示した図である。
【図２Ｄ】図２Ａに示す構造にピクセルを製作した後、電圧を印加した場合にオイルがピクセルの一方に偏った状態の写真を示した図である。
【図３】本発明の実施形態に係るディスプレイ装置を概略的に示す図面である。
【図４Ａ】本発明の実施形態に係るディスプレイ装置において、光シャッターの動作過程を説明するための図面である。
【図４Ｂ】本発明の実施形態に係るディスプレイ装置において、光シャッターの動作過程を説明するための図面である。
【図５】本発明の実施形態に係るディスプレイ装置において、電極間に印加される電圧の大きさを調節することによって、光が透過される面積を調節することを示す図面である。
【図６】本発明の実施形態に係るディスプレイ装置に使用されうる隔壁の変形例を示す図面である。
【図７】本発明の他の実施形態に係るディスプレイ装置を概略的に示す図面である。
【図８Ａ】本発明の他の実施形態に係るディスプレイ装置において、光シャッターの動作過程を説明するための図面である。
【図８Ｂ】本発明の他の実施形態に係るディスプレイ装置において、光シャッターの動作過程を説明するための図面である。
【図９】フィールドシーケンシャル光源から順次に出射される所定色の光を示す図面である。
【図１０Ａ】図９に示すように、バックライトユニットから所定色の光が出射される場合、本発明に係るディスプレイ装置によって画像が具現される過程の一つを示す図面である。
【図１０Ｂ】図９に示すように、バックライトユニットから所定色の光が出射される場合、本発明に係るディスプレイ装置によって画像が具現される過程の一つを示す図面である。
【図１０Ｃ】図９に示すように、バックライトユニットから所定色の光が出射される場合、本発明に係るディスプレイ装置によって画像が具現される過程の一つを示す図面である。
【図１０Ｄ】図９に示すように、バックライトユニットから所定色の光が出射される場合、本発明に係るディスプレイ装置によって画像が具現される過程の一つを示す図面である。
【符号の説明】
【００５６】
１００    バックライトユニット、
１１０    第１基板、
１１２    第１電極、
１１４    誘電体層、
１１５    隔壁、
１２０    第２基板、
１２２    第２電極、
１３１    水溶液、
１３２    有機溶液、
１５０    光シャッター。
【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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