KR100283568B1 - 액정표시장치 - Google Patents

Abstract

액정셀과; 이 액정셀의 후면에 부착되어 액정의 수명에 영향을 미칠 수 있는 340㎚이하 영역의 자외선을 차단시키게 되는 하부 편광판과; 이 하부 편광판과 대향하여 상기 액정셀의 상면에 부착되어 가시광 영역의 빛을 상기 액정셀의 전면으로 반사시키게 되는 상부 편광판과; 이 상부 편광판에 부착 형성된 전면판 내면에 형성되는 R, G, B 각각의 형광막과 더불어; 상기 하부 편광판의 후면에 위치하여 발광피크가 360㎚이상 영역의 자와선을 방출하게 되는 광원을 포함하여 이루어지는 액정 표시장치를 제공하여, 자외선 빛을 받고 여기되어 발광되는 형광막의 발광으로 표시구현을 이루어 시야각이 확대되어 시인성이 뛰어나고 컨트라스트 및 에너지 효율을 향상시키게 되는 액정 표시장치에 관한 것이다.

Description

액정 표시장치

제1도는 본 발명에 의한 액정 표시장치의 구조를 도시한 도면이다.

[산업상의 이용분야]

본 발명은 액정 표시장치(LCD: Liquid Crystal Display, 이하 LCD라함)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 LCD의 표시구현을 형광체의 발광으로 이룰 수 있도록 그 구조를 마련함으로써, LCD의 좁은 시야각이 확대되어 시인성이 향상됨에 따라 제품의 품질을 향상시킬 수 있는 액정 표시장치에 관한 것이다.

[종래의 기술 및 문제점]

일반적으로 평판 디스플레이 종류의 하나인 LCD라 함은, 통상 2매의 도전성 판재를 평행하게 배치하고 그 사이에 유전이방성을 갖는 액정을 주입하여 형성되는 액정 표시소자와, 이 액정 표시소자의 외부에서 광원을 투입하게 되는 발광수단으로 마련되어 외부로부터 인가되는 전압 변화에 의해 상기한 액정의 광반사 성질이 달라지는 것을 이용, 소정의 문자나 숫자 또는 기타 임의의 화상을 표시하는 것으로 알려져 있다.

이와 같은 상기 LCD는 단색의 모노뿐만 아니라 칼라필터를 이용한 칼라 LCD로도 사용되어 지는 바, 이러한 칼라 LCD는 액정물질 양단에 배열되어 있는 투명 도전막에 의해 액정물질의 배향이 변화되고 발광수단으로부터 투입된 광의 투광정도가 조정되어, 이 투과된 광이 칼라 필터층을 지나면서 각 필터 고유의 색으로 바뀌어 방출됨으로써 그 작용을 이루게 된다.

이러한 종래의 칼라 LCD는 대한민국 특허 공보 공고번호 93-5562에 기재된 바 있는 LCD용 칼라필터를 액정 표시소자의 상부기판에 적층하여 이용하게 된다.

그런데, 이와 같은 칼라필터를 사용한 종래의 LCD는 혼수염료의 필터를 사용하게 됨으로써 이러한 R, G, B 각각의 필터물질이 상기 발광수단 즉, 백 라이트 광량의 ⅔ 정도를 투과되지 못하게 막기 때문에 결국, 최초 광량의 ⅓ 정도만이 방출되어 그 에너지 이용이 비효율적이라는 문제점이 초래되고 있으며, 이에 방출되는 광량을 높히기 위해서는 와트수가 높은 백 라이트를 사용해야만 하는 불편함이 있다.

이에 따라 미국특허 5,146,355호에는 상기한 문제점인 광원의 에너지 효율을 개선시키기 위하여 액정측 후면으로 형광막층을 위치시켜서 마련된 LCD가 기재되어 있으나, 이 LCD 또한 액정층의 두께가 형광체의 도트피치의 1/10 이상이 될 경우에는 인쇄정합을 유지하기 힘들뿐만 아니라 크로스 컨테머네이션(Cross-Contamination)이 발생되는 문제점이 도출되고 있다.

더불어, 상기한 종래의 LCD들은 상기한 바와 같이 일정광원을 통해서 빛을 받아야만 표시가 가능한 수광형으로 이루어지고 있기 때문에, 사용자가 정면에서 LCD를 볼 경우에는 비교적 인식이 용이하나 좌, 우측면이나 소정의 각도를 두고 기울여 볼 경우에는 액정자체 특성으로 인하여 광원에서 나오는 빛을 정확한 위치로 인식할 수 없어 타 평판 디스플레이보다 시야각이 좁아 시인성이 떨어지는 고질적인 난점을 지니고 있는 실정이다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같이 종래의 LCD가 안고 있는 문제점을 해소하기 위해서 안출된 것으로서, 액정 표시소자 전면부에 형광막층을 형성하고 이를 백 라이트에서 투입되는 특정 주파수의 광으로 여기시킬 수 있도록 그 구조를 마련함으로써, 시야각이 확대되고 컨트라스트가 향상될 뿐만 아니라 높은 에너지 효율을 지닐 수 액정 표시장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

[문제점을 해결하기 위한 수단]

이에 본 발명은 상기 목적을 실현하기 위하여, 액정셀과; 이액정셀의 후면에 부착되어 사용액에 따라 다르지만 액정 수명에 영향을 미칠 수 있는 340㎚ 이하 영역의 자외선을 차단시키게 되는 하부 편광판과; 이 하부 편광판과 대향하여 상기 액정셀의 상면에 부착되어 가시광 영역의 빛을 상기 액정셀의 전면으로 반사시키게 되는 상부 편광판과; 이 상부 편광판에 부착 형성된 전면판 내면에 형성되는 R, G, B 각각의 형광막과 더불어; 상기 하부 편광판의 후면에 위치하여 주발광피크 360㎚이상 영역의 자외선을 방출하게 되는 광원을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 액정 표시장치를 제공한다.

[작용]

이에 상기와 같이 이루어지는 본 발명의 LCD는, 작동시 상기 광원에서 특정 파장의 자외선이 액정 표시소자로 투입되면 이 자외선은 상기 하부 편광판에서 사용 액정 물질의 수명에 악영향을 미치는 일부 파장의 자외선은 차단되고 그 나머지 자외선만이 액정셀부를 통과하여 상기 상부 편광판을 지나 상기 전면판에 도달하게 된다.

그러면 이때에 상기 자외선은 액정셀의 구동전극 매트리스와 일치되어 형성되어 있는 상기 형광막에 닿게 되고, 이 형광막은 상기 특정 파장의 자외선에 의해 여기, 발광하여 표시구현을 하게 된다.

이처럼 본 발명의 LCD는 원하는 문자나 화상 표시구현을 상기한 바와 같이 액정셀의 전면부에 형성된 형광막의 발광으로 이룰 수 있게 되고, 여기에 상기 상부 편광판은 상기 형광막의 후면을 발광되는 빛을 다시 전면으로 반사시켜 주기 때문에 상기 LCD는 그 자체 특성을 전면 발광형으로 이루면서 작용하게 된다.

여기서 사용가능한 형광체로는 주피크가 360㎚ 이상인 자외선에 여기되는 모든 형광체로서 각각의 R, G, B는 다음과 같다.

적색형광체로는, Y₂O₃;Eu³⁺, 3.5MgOㆍ0.5MgF₂ㆍGeO₂;Mn⁴⁺, YVO₄;Eu³⁺, Y(p.V)O₄;Eu³⁺, Sr₁₀(PO₄)₆Cl₂;Eu²⁺, (Sr, Ca)₁₀(PO₄)₆Cl₂;Eu²⁺, (Sr, Ca)₁₀(PO₄)₆Cl₂ㆍnB₂O₃;Eu²⁺, CaSiO₃;(Pb²⁺, Mn²⁺), 6MgOㆍAs₂O₅;Mn⁴⁺등이 있고, 청색 형광체로는, BaMg₂Al₁₆O₂₇;Eu²⁺, Sr₂Si₃O₈ㆍ2SrCl;Eu²⁺, SrMgAl₁₀O₁₇;Eu²⁺, Sr₁₀(PO₄)₆Cl₂;Eu²⁺, Ba₃MgSi₂O₈;Eu²⁺, CaWO₄;Pb²⁺등이 있고, 녹색 형광체로는, LaPO₄;(Ce³⁺, Tb³⁺), CeMgAl₁₁O₁₉;Tb³⁺, Y₂O₃ㆍAl₂O₃;Tb³⁺, Y₂SiO₃;(Ce³⁺, Tb³⁺), La₂O₃ㆍ0.2SiO₂ㆍ0.9P₂O₅:Ce³⁺, Tb³⁺, Zn₂SiO₄;Mn²⁺, MgCa₂O₄;Mn²⁺등이 있다.

상기 형광체는 그대로 사용할수도 있으나 컨트라스트를 높여 주기 위해서 표면에 안료가 코팅된 안료부착 형광체 형태로 사용해 줄 수 있다.

[실시예]

이하, 첨부된 도면과 함께 본 발명에 의한 액정 표시장치의 바람직한 일 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도는 본 발명에 의한 LCD의 구조를 도시한 도면으로 도면 부호 1은 액정 표시소자의 액정셀을 나타내고 있다.

상기한 액정셀(1)은 공지된 바와 같이 상,하면 그라스기판의 내부에 각각의 투명도전막 및 배향막이 적층되고 그 사이에 스페이서가 배치되며 아울러 액정이 주입됨으로써 형성되고 있다.

본 발명의 LCD에는 이러한 상기 액정셀(1)의 전후면에 종래와 마찬가지로 각기 상,하부 편광판(2,3)이 부착되어 있는바, 여기서 상기 상부 편광판(2)는 종래의 편광기능과 더불어 가시광선 영역의 빛을 상기 액정셀(1)을 기준으로 해서 전면으로 반사시킬 수 있는 기능을 지니고 마련되어 있다.

또한, 상기한 하부 편광판(3)은 340㎚ 이하의 영역에 해당하는 자외선은 차단시켜 통과시키지 못하게 하는 자외선 차단기능을 지니고 마련되어 있다.

이러한 상태에서 본 실시예에서는 광원으로부터 투여된 빛이 상기 액정셀(1)을 지나면서 위상차가 발생되는 것을 방지하기 위하여 위상차필름(4)를 상기 액정셀(1)과 상기 상부 편광판(2) 및 하부 편광판(3) 사이에 각각 마련해 놓고 있다.

더불어 상기 상부 편광판(2)의 전면으로는 전면판(5)이 부착마련되어 있는 바, 이 전면판(5) 후면에는 R, G, B각각의 형광막(6)이 형성되어 있다.

이때, 상기한 형광막(6)은 상기 액정셀(1)을 이루는 구동전극 매트리스와 동일한 위치에 배치되어 도트 또는 스트라이프 형태로 마련되며, 이렇게 형성되는 형광막(6)의 도트 피치나 스트라이프 폭은 구동전극 매트리스의 크기에 따라서 그 조절이 가능하다.

이때, 액정셀(1)은 매트리스 구동 방식외에 TFT 구동 방식으로 구동되는 셀을 이용하면 더욱 양호한 결과를 얻을 수 있다.

그리고, 상기와 같이 이루어지는 액정 표시소자의 배면으로는 이 액정 표시소자로 광을 투여할 수 있는 일정광원이 마련되는 바, 이때 본 발명에 의한 LCD에 있어서, 이 광원은 발광피크가 360㎚ 이상의 자외선 영역 빛이 방출될 수 있도록 마련된다.

이에 따라 본 실시예에서는 상기 광원(7)을 통상의 면광원장치로 이를 이루어 마련하되, 여기에 사용되는 램프(미도시)는 필터가 사용되어 발광피크가 360㎚ 이상의 자외선이 발광될 수 있는 자외선램프가 사용되어지며, 더욱이 본 실시예에서는 상기 자외선램프에서 주 피크 365㎚의 자외선이 방출될 수 있게 구비되어 있다.

한편, 본 실시예에서는 상기한 바처럼 상기 형광막(6)이 R, G, B 각각의 형광체로 이루어짐으로써, 상기 LCD가 그 표시구현을 칼라로 이루도록 하고 있다.

여기서 상기한 R, G, B 각각의 형광체는 상기 광원(7)에서 투여된 365㎚ 자외선을 받고 여기될 수 있는 형광체로 마련되게 되는 바, 본 실시예서는 이러한 형광체를 마련함에 있어 적합하게 적색형광체로는 Y₂O₂S:Eu³⁺, (Zn·Cd)s:Ag 등을 사용하게 되며, 녹색 형광체로는(ZnS:Cu, Al), (ZnS:Cu, Au, Al), (ZnS:Cu), (LaPO₄:Ce, Tb), (MgAl₁₁O₁₉:Ce, Tb)등을, 청색 형광체로는, (ZnS:Ag, Cl), (ZnS:Ag, Al), (BaMg²Al₁₆O₂₇:Eu²⁺)등을 사용하게 된다.

또한, 상기와 같은 형광체로서 형광막(6)이 형성된 상기 전면판(5)에는 LCD작동시 콘트라스트를 향상시키기 위하여 상기 형광막(6)이 형성된 이외의 부분에는 블랙 매트리스가 형성되게 된다.

그런데 본 발명의 LCD는 이와 같이 칼라 뿐만 아니라 상기 형광막(6)을 한가지 색의 단일 형광체로 준비함으로써 그 표시구현을 모노로 이루는 것도 가능함은 물론, CaS계나 InBO₃계의 황갈색이나 백색 형광체의 타색 형광체로 마련되는 것도 가능하다.

LCD 제조시 이러한 상기 형광막(6)은 통상적인 세틀링(Settling), 프린팅(Printing), 슬러리 도포법등으로서 형성되며 이때, 사용된 형광체의 입경은 평균 1~10㎛, 더욱 바람직하게는 3~10㎛로 이루어지게 된다.

아울러, 도면에 도시되지는 않았지만 상기 전면판(5)의 후면에 상기 형광막(6)을 커버하면서 상기 상부 편광판(2)에 밀착되는 평면층(planarizing layer)이 마련될 수 있다.

이상과 같이 해서 마련되는 본 발명에 의한 LCD의 작용은, 먼저 LCD 가 작동되어 상기 광원(7)에서 365㎚의 자외선이 방출되어 이 빛이 액정표시소자부로 투입되면, 상기 하부 편광판(3)에서는 상기 광원(7)에 구비된 자외선 램프의 필터 특성상 방출될 수 있는 340㎚이하의 자외선을 차단시켜 주게 된다.

이렇게 하여 상기 하부 편광판(3)을 통과한 주피크 365㎚의 자외선은 전계가 형성된 상기 액정셀(1)에서 굴절 및 통과되어 상기 위상차 필름(4) 및 상부 편광판(2)을 지나 표시하고자 하는 문자나 화상으로 구현되어 각 해당되는 형광막(6)에 닿게 된다.

그러면 이에 해당되는 상기 형광막(6)은 상기한 자외선에 의해 여기되어 발광을 이루게 됨으로써 본 발명의 LCD는 이러한 형광막의 발광으로 표시구현을 최종적으로 이루게 된다.

한편, 상기한 형광막(6)이 발광시, 그 후면으로 발광되는 빛중 가시광선의 빛은 상기 전면 편광판(2)에 의해 다시 전면으로 반사되어 나아가게 되어 그 발광 효율이 증대될 뿐만 아니라, 상기 전면판(5)에는 전술한 바와 같이 블랙 매트리스가 형성되어 화면의 컨트라스트가 향상되게 된다.

이처럼 본 발명의 LCD는 원하는 문자나 화상을 구현함에 있어 그 표시 구현을 상기 액정셀(1)의 전면으로 형성된 형광막(6)의 자기발광으로 이루고 있기 때문에 그 특성을 일종의 발광소자 특성으로 이루면서 작용하게 된다.

[발명의 효과]

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의한 LCD는, 기존의 LCD가 대부분은 수광형으로 이루어지고 있는데 반해 본 발명은 상기와 같이 형광막의 전면 발광형으로 그 표시구현을 이루기 때문에 종래에 좁은 시야각이 확대되어 시인성이 상승되고 컨트라스트가 향상될 수 있는 이점을 지니게 된다.

뿐만 아니라 본 발명의 LCD에는 형광막이 액정셀의 전면으로 형성되어 있기 때문에, 액정층의 두께에 관련하여 형광막이 도트피치나 스트라이프 폭을 제약없이 구동 전극 매트리스에 따라 용이하게 마련할 수 있으며, 종래에 형광막이 액정셀의 후면으로 마련시 발생하던 크로스 컨테머네이션 현상을 제거할 수 있는 장점을 지니게 된다.

Claims (7)

1. 액정셀과; 이 액정셀의 후면에 부착되어 액정의 수명에 영향을 미칠 수 있는 파장 이하 영역의 자외선을 차단시키게 되는 하부 편광판과; 이 하부 편광판과 대향하여 상기 액정셀의 전면에 부착되어 가시광 영역의 빛을 상기 액정셀의 전면으로 반사시키게 되는 상부 편광판과; 이 상부 편광판에 부착 형성된 전면판 내면에 형성되는 R, G, B각각의 형광막과 더불어; 상기 하부 편광판의 후면에 위치하여 주발광 피크가 360㎚ 이상인 영역의 자외선을 방출하게 되는 광원을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 액정 표시장치.
2. 제1항에 있어서, 형광막은 액정셀의 구동전극 매트리스와 동일한 위치에 도트 또는 스트라이프 형태로 이루어짐을 특징으로 하는 액정 표시장치.
3. 제1항에 있어서, 형광막은 단일 형광체로만 사용된 형광막으로 마련되어 모노로 이루어짐을 특징으로 하는 액정 표시장치.
4. 제1항에 있어서, 형광막중 R형광막은 Y₂O₂S:Eu³⁺,(Zn·Cd)s:Ag 등의 주피크가 360㎚ 이상인 자외선으로 여기되는 모든 R형광체로 마련됨을 특징으로 하는 액정 표시장치.
5. 제1항에 있어서, 형광막중 G형광막은 (ZnS:Cu, Al), (ZnS:Cu, Au, Al), (ZnS:Cu), (LaPO₄:Ce, Tb), (MgAl₁₁O₁₉:Ce, Tb)등의 주피크가 360㎚ 이상인 자외선으로 여기되는 모든 G 형광체로 이루어짐을 특징으로 하는 액정 표시장치.
6. 제1항에 있어서, 형광막중 B형광막은, (ZnS:Ag, Cl), (ZnS:Ag, Al), (BaMg²Al₁₆O₂₇:Eu²⁺)등의 주피크가 360㎚ 이상인 자외선으로 여기되는 모든 B 형광체로 이루어짐을 특징으로 하는 액정 표시장치.
7. 제2항에 있어서, 형광막을 형성하는 도트 또는 스트라이프 이외 부분의 전면판에는 블랙 매트리스로 처리되어 이루어짐을 특징으로 하는 액정 표시장치.