KR20030029629A - 백색 광원을 구비한 액정 화상 스크린 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 백색 광원을 포함하는 백 라이트 시스템에 제공되는 액정 화상 스크린에 관한 것이다. 광원은 보다 강하게 포화된 삼원색으로 구성된 백색 광 또는 실질적인 백색 광을 방출한다.

Description

백색 광원을 구비한 액정 화상 스크린{LIQUID CRYSTAL PICTURE SCREEN WITH WHITE LIGHT SOURCE}
액정 화상 스크린은 수동 디스플레이 시스템, 즉, 자체에서 광을 방출하지 않는 시스템이다. 이러한 화상 시스템은 광이 액정층을 통과하거나 통과하지 않는다는 원칙을 기본으로 한다. 이것은 화상을 생성시키기 위해 외부 광원이 필요하다는 것을 의미한다. 반사형 액정 화상 스크린에서, 주변광(ambient light)이 외부 광원으로 사용된다. 인공광(artificial light)은 투과형 액정 화상 스크린의 경우 백 라이트 시스템에서 생성된다.
액정 화상 스크린으로 칼라 화상을 만들기 위하여, 액정 화상 스크린의 정면 플레이트는 픽셀 배열의 색 필터를 포함하는데, 이 색 필터는 백 라이트 시스템의 백색광으로부터 삼원색인 적색, 녹색 및 청색을 발생시킨다.
백 라이트 시스템은 그 광원으로 냉음극 램프라고 불리는 수은 방전 램프 또는 제논 방전 램프를 포함할 수 있다. 광원에 의해 방출되는 광이 백색이라는 것을달성하기 위하여 램프에는 적색, 녹색 및 청색 방출 형광체로 된 형광체 층이 제공된다.
예를 들어, WO99/34389는 (Y,Gd)BO3:Eu, BaMgAl10O17:Eu,Mn 및 LaPO4:Ce,Tb를 포함하는 적색, 녹색 및 청색 방출 형광체로 된 형광체 층이 있는 백색 광원을 개시하고 있다.
청색 방출 형광체인 BaMgAl10O17:Eu,Mn은 x=0.148 이고 y=0.065인 포화 색점(saturated color point)을 갖고, 그 방출 파장은 청색 필터에 최적으로 맞추어져 있는 반면, 적색 방출 형광체인 (Y,Gd)BO3:Eu는 x=0.640이고 y=0.352인 색점을 갖는데, 여기서 x 값은 비디오 용도로는 너무 낮다. 그 결과 관찰자가 식별할 수 있는 전체적으로 보다 적은 수의 색만이 액정 화상 스크린에 의해 디스플레이 될 수 있다. 특히 완전히 포화된 적색은 디스플레이 될 수 없다. (Y,Gd)BO3:Eu의 다른 단점은 방출되는 적색광의 상당한 부분이 적색 필터(Tmax> 610㎚)에 의해 흡수됨으로써, 액정 화상 스크린의 휘도는 감소된다는 것이다. 이것은 제논 방전 램프에서 (Y,Gd)BO3:Eu를 사용할 때 특히 사실인데, 이는 (Y,Gd)BO3:Eu의 방출 파장이 595㎚에 있기 때문이다.
녹색 방출 형광체인 LaPO4:Ce,Tb는 주 방출 파장이 545㎚이라는 것 외에 489, 586 및 622㎚에서 3개의 방출 라인을 더 갖는다는 단점을 갖는다. 이러한 다른 방출은 545㎚에서의 주 방출의 색 포화의 가치를 떨어뜨린다.
본 발명은 적색, 녹색 및 청색 광을 방출하는 형광체 조합이 있는 형광체 층을 포함하는 백색 광원이 있는 백 라이트 시스템이 제공되는 액정 화상 스크린에 관한 것이다. 본 발명은 백 라이트 시스템 및 백색 광원에 관한 것이기도 하다.
도 1은 본 발명에 따른 기체 방전 램프의 방출 스펙트럼을 도시하는 도면.
따라서, 본 발명의 목적은 종래 기술의 단점을 없애고 개선된 백 라이트가 있는 액정 화상 스크린을 제공하는 것이다.
본 목적은 적색, 녹색 및 청색 광을 방출하는 형광체 조합이 있는 형광체 층을 포함하는 백색 광원이 있는 백 라이트 시스템이 제공되는 액정 화상 스크린에 의해 달성되는데, 여기서 상기 조합은
BaMgAl10O17:Eu,Mn/LaPO4:Ce,Tb/YVO4:Eu,
BaMgAl10O17:Eu,Mn/GdMgB5O10:Ce,Tb,Mn/Y2O3:Eu,
BaMgAl10O17:Eu/Zn2SiO4:Mn/LaPO4:Ce,Tb/YVO4:Eu,
BaMgAl10O17:Eu/Zn2SiO4:Mn/GdMgB5O10:Ce,Tb,Mn/Y2O3:Eu 및
BaMgAl10O17:Eu/(Y,Gd)BO3:Tb/YVO4:Eu
의 그룹에서 선택된다.
본 발명을 따르는 조합 중의 하나를 사용하는 것은 보다 높은 발광 효율을 갖는 액정 화상 스크린을 얻는 것을 가능하게 하는데, 이는 형광체의 방출 스펙트럼이 각각의 색 필터의 투과 곡선에 적합하게 되어서, 보다 적은 광이 색 필터에 의해 흡수되기 때문이다. 더욱이, 액정 화상 스크린은 적색 및 녹색의 디스플레이에서 개선된 색 포화도를 나타내는데, 이는 백색 광원이 더욱 포화된 삼원색을 방출하기 때문이다. 삼원색이 포화되어야 하는 것은 액정 화상 스크린에 특히 중요한데, 이는 광원인 백색광이 색 필터에 의해서 다시 삼원색으로 쪼개질 것이기 때문이다. 결과적으로, 액정 화상 스크린은 디스플레이될 수 있는 넓어진 색 공간을 갖는다.
백색 광원이 기체 방전 램프일 때 유리하다.
액정 화상 스크린에서 기체 방전 램프를 사용하면 특히 유리한데, 이는 기체 방전 램프가 균일한 양의 광을 발생시키기 때문이다.
본 발명은 백색 광원이 있는 백 라이트 시스템 및 적색, 녹색과 청색 광을 방출하는 형광체 조합이 있는 형광체 층을 포함하는 백색 광원에 관한 것이기도 한데, 상기 조합은
BaMgAl10O17:Eu,Mn/LaPO4:Ce,Tb/YVO4:Eu,
BaMgAl10O17:Eu,Mn/GdMgB5O10:Ce,Tb,Mn/Y2O3:Eu,
BaMgAl10O17:Eu/Zn2SiO4:Mn/LaPO4:Ce,Tb/YVO4:Eu,
BaMgAl10O17:Eu/Zn2SiO4:Mn/GdMgB5O10:Ce,Tb,Mn/Y2O3:Eu 및
BaMgAl10O17:Eu/(Y,Gd)BO3:Tb/YVO4:Eu
의 그룹에서 선택된다.
본 발명은 도면 및 3개의 실시예를 참조로 하여 아래에 더욱 상세하게 설명될 것이다.
액정 화상 스크린은 보통 액정 유닛 및 백 라이트 시스템을 포함한다. 액정 유닛은 각각 광 투과 전극의 매트릭스를 지지하는 2개의 투명 플레이트를 갖는 액정 셀과 제 1 및 제 2 편광자(polarizer)를 포함한다. 액정 물질은 2개의 투명 플레이트 사이에 위치된다. 액정 물질은 예를 들어, TN{트위스트 네마틱(twisted nematic)}액정, STN{슈퍼 트위스트 네마틱(super twisted nematic)}액정, DSTN{더블 슈퍼 트위스트 네마틱(double super twisted nematic)}액정, FSTN{호일 슈퍼 트위스트 네마틱(foil super twisted nematic)}액정, VAN{세로로 배열된(vertically aligned)}액정, 또는 OCB{광학적으로 보상된 벤드(optically compensated bend)}액정을 포함한다. 액정 셀은 2개의 편광자 사이에 끼워지는데, 제 2 편광자는 관찰자가 볼 수 있다.
백 라이트 시스템은 예를 들어, 직접 발광 백 라이트 시스템 또는 측부 발광 백 라이트 시스템일 수 있는데, 이는 광학 도파관(waveguide) 및 출력 연결 구조물(output coupling structure)을 포함한다.
백 라이트 시스템은 보통 하우징에 수용되는 백색 광원을 포함하는데, 상기 하우징은 바람직하게 그 내부에 반사판을 갖는다. 백 라이트 시스템은 더욱이, 확산기 플레이트를 포함할 수 있다.
칼라 이미지를 생성하고 디스플레이하기 위하여, 액정 유닛에는 색 필터가 제공된다. 색 필터는 모자이크 패턴의 픽셀을 포함하는데, 각 픽셀은 적색, 녹색또는 청색 광 중 하나를 투과한다. 색 필터는 바람직하게 제 1 편광자와 액정 셀 사이에 배치된다.
바람직하게는 기체 방전 램프인 백색 광원은 바람직하게 백색 광 또는 실질적으로 백색인 광을 방출한다. 기체 방전 램프는 예를 들어, 수은 방전 램프 또는 제논 방전 램프일 수 있다.
많은 구조물은 원칙적으로 기체 방전 램프에 대해 가능하다. 바람직한 구조물에서, 제논 기체 방전 램프는 제논 함유 기체가 채워진 유리로 된 원통형 램프 용기를 포함하는 한편, 한 쌍의 스트립 모양 전극(strip-shaped electrode)은 상기 용기의 외벽에 배치되어서 서로 전기적으로 절연된다. 스트립 모양의 전극은 램프 용기의 전체 길이에 걸쳐 뻗는데, 상기 전극은 전극의 길이측에 대해 서로 마주보도록 배치되고, 자유로운 2개의 공간을 남긴다. 바람직한 다른 구조물에서, 제논 방전 램프는 2개의 평행 유리 플레이트로 된 직사각형 램프 용기를 갖는데, 상기 2개의 평행 유리 플레이트는 각각 형광체 층으로 덮인다. 전극은 유리 플레이트 상에 존재한다.
백색 광원은 적색, 녹색 및 청색 방출 형광체의 조합이 있는 형광체 층을 포함한다. 형광체 층은 바람직하게,
BaMgAl10O17:Eu,Mn/LaPO4:Ce,Tb/YVO4:Eu,
BaMgAl10O17:Eu,Mn/GdMgB5O10:Ce,Tb,Mn/Y2O3:Eu,
BaMgAl10O17:Eu/Zn2SiO4:Mn/LaPO4:Ce,Tb/YVO4:Eu,
BaMgAl10O17:Eu/Zn2SiO4:Mn/GdMgB5O10:Ce,Tb,Mn/Y2O3:Eu 및
BaMgAl10O17:Eu/(Y,Gd)BO3:Tb/YVO4:Eu
를 포함한다.
조합 BaMgAl10O17:Eu,Mn/LaPO4:Ce,Tb/YVO4:Eu,
BaMgAl10O17:Eu,Mn/GdMgB5O10:Ce,Tb,Mn/Y2O3:Eu,
BaMgAl10O17:Eu/Zn2SiO4:Mn/LaPO4:Ce,Tb/YVO4:Eu 및
BaMgAl10O17:Eu/Zn2SiO4:Mn/GdMgB5O10:Ce,Tb,Mn/Y2O3:Eu는 수은 방전 램프에 사용되기에 특히 적절하고, 더욱 포화된 삼원색으로 구성된 백색 광을 제공한다.
BaMgAl10O17:Eu,Mn/LaPO4:Ce,Tb/YVO4:Eu의 조합에서 사용된 YVO4:Eu는 적색 방출 형광체이고, 그의 주 방출 파장은 620㎚에 있으므로, 적색 필터의 투과 거동에 더욱 잘 맞는다. x = 0.658이고 y = 0.362인 YVO4:Eu의 색점은 또한 (Y,Gd)BO3:Eu의 색점보다 잘 위치된다. 이러한 형광체 조합의 다른 장점은 BaMgAl10O17:Eu,Mn이 450㎚에서의 청색 방출에 더하여 515㎚의 녹색 영역에서의 방출도 갖는 것이다.
BaMgAl10O17:Eu,Mn/GdMgB5O10:Ce,Tb,Mn/Y2O3:Eu에서 사용되는 Y2O3:Eu는 적색 방출 형광체인데, 그의 주 방출 파장은 611㎚에 있으므로 적색 필터의 투과 거동에 더욱 적합하다. x = 0.650이고 y = 0.349인 Y2O3:Eu의 색점은 또한 (Y,Gd)BO3:Eu의색점보다 더 높다. BaMgAl10O17:Eu,Mn 및 GdMgB5O10:Ce,Tb,Mn은 2개의 색 영역에서 방출한다. BaMgAl10O17:Eu,Mn은 청색 및 녹색 광을 방출하고 GdMgB5O10:Ce,Tb,Mn은 630㎚에서 적색 방출을 가질 뿐 아니라 545㎚의 녹색 영역에서 또 다른 방출을 갖는다.
2개의 녹색 방출 형광체는 녹색 광의 개선된 색 포화도를 얻기 위해 바람직하게 조합 BaMgAl10O17:Eu/Zn2SiO4:Mn/LaPO4:Ce,Tb/YVO4:Eu에서 사용된다.
조합 BaMgAl10O17:Eu/Zn2SiO4:Mn/GdMgB5O10:Ce,Tb,Mn/Y2O3:Eu에서 GdMgB5O10:Ce,Tb,Mn는 적색 및 녹색 광을 방출한다. 그러므로 이 조합은 2개의 적색 방출 형광체 및 2개의 녹색 방출 형광체를 포함한다. 2개의 색 범위는 이러한 결과로 더욱 포화된다.
망간 함유량이 ≥4%일 때, Zn2SiO4:Mn을 포함하는 형광체 조합을 사용하면 유리하다. Zn2SiO4:Mn의 방출 파장은 망간의 함유량에 따라 결정되며 망간 함유량이 4%를 초과하면 530㎚를 초과한다.
조합 BaMgAl10O17:Eu/(Y,Gd)BO3:Tb/YVO4:Eu는 제논 방전 램프에 사용될 때 특히 적절하다. (Y,Gd)BO3:Tb는 544㎚에서 방출 최대치를 갖고, 형광체(Y,Gd)BO3의 다른 결정 격자 때문에 색 포화도를 감소시키는 다른 방출 라인을 보이지 않는다.
방전 용기의 벽에 적색, 녹색 및 청색 방출 형광체의 조합이 있는 형광체 층에 대한 적절한 제조 공정은 예를 들어, 정전기 증착 또는 정전기 지지 더스팅(electrostatically supported dusting)과 같은 건식 코팅 공정 및 예를 들어, 딥핑(dipping) 또는 분무와 같은 습식 코팅 공정이다.
습식 코팅 공정의 경우에, 각각의 형광체는 가능한 분산제, 계면활성제 및 거품 방지제와 함께 물, 유기 용제 또는 결합제 제제(binder preparation)에 분산된다. 적절한 결합제 제제는 분해, 부서짐 또는 탈색이 없이 250℃의 작동 온도를 견딜 수 있는 유기 또는 무기 결합제를 포함한다.
형광체의 조합은 예를 들어 흐름 코팅 공정(flow coating process)에서 램프 용기의 내측부에 제공될 수 있다. 흐름 코팅 공정을 위한 코팅 현탁액은 용제로서 부틸 아세테이트와 같은 유기 화합물 또는 물을 포함한다. 현탁액은 셀룰로즈 유도체와 같은 안정화제, 액화제(liquidizer)와 같은 첨가제로 인해 안정화되고 그들의 유동학적 특성에 의해 영향받는다. 형광체 조합으로 된 현탁액은 램프 용기의 내측부에서 박층으로 제공되고, 건조되며 약 600℃의 온도로 구워진다.
형광체 층을 위한 형광체 조합이 램프 용기의 내측부 또는 유리 플레이트에 정전기적으로 증착되는 것 또한 바람직하다.
본 발명이 실제로 실행될 수 있는 방법의 예를 나타내는 본 발명의 실시예는 이하에서 더욱 상세히 논의될 것이다.
실시예 1
BaMgAl10O17:Eu 10중량%, (Y,Gd)BO3:Tb 45중량% 및 YVO4:Eu 45중량%가 부틸 아세테이트에 현탁되었다. 결합제로서 니트로셀룰로즈와 부착 증진제로서 Al2O3가 현탁액에 첨가되었다.
3㎜두께의 2개의 유리 플레이트가 이 현탁액으로 연속적으로 코팅되어서 건조 후에 3mg·cm-2의 코팅 중량이 얻어졌다. 코팅된 플레이트가 580℃에서 10분간 열처리됨으로써 건조되었다.
유리 플레이트는 스페이서(spacer)로 상호 연결되었고 에지에서 봉합되었다. 그러므로 내부 공간은 진공되었고 300mbar의 제논으로 채워졌다.
호일(foil)에 Al을 진공 증착시킴으로 호일을 접착시켜서 Al 전극이 유리 플레이트 상에 제공되었다. 기체 방전 램프가 액정 화상 스크린의 백 라이트 시스템에 포함되었다. 기체 방전 램프의 백색점은 x = 0.326, y = 0.321이었다. 색 온도(T)는 5900K였다.
실시예 2
먼저, 부틸아세테이트에 BaMgAl10O17:Eu,Mn 45.4중량%, GdMgB5O10:Ce,Tb,Mn 39.3중량% 및 Y2O3:Eu 15.2중량%가 현탁되었다. 결합제로서 니트로셀룰로즈와 부착 증진제로서 Al2O3가 현탁액에 첨가되었다.
흐름 코팅 공정에서 형광체 현탁액으로 5㎜의 직경을 갖는 유리 튜브의 내측부가 코팅되었다. 580℃에서 10분간의 열처리 후에 3mg·cm-2의 코팅 중량이 얻어졌다. 그 후 Al 전극이 코팅된 유리 튜브에 봉합되어졌다. 유리 튜브는 진공되었고 20mbar의 수은으로 채워졌다.
기체 방전 램프가 액정 화상 스크린의 백 라이트 시스템에 병합되었다. 기체 방전 램프의 백색점은 x = 0.295, y = 0.305였다. 색 온도(T)는 8000K였다.
실시예 3
먼저, 부틸아세테이트에 BaMgAl10O17:Eu,Mn 42.5중량%, LaPO4:Ce,Tb 25.3중량% 및 YVO4:Eu 32.2중량%가 현탁되었다. 결합제로서 니트로셀룰로즈와 부착 증진제로서 Al2O3가 현탁액에 첨가되었다.
흐름 코팅 공정에서 형광체 현탁액으로 5㎜의 직경을 갖는 유리 튜브의 내측부가 코팅되었다. 580℃에서 10분간의 열처리 후에 3mg·cm-2의 코팅 중량이 얻어졌다. 그 후 Al 전극이 코팅된 유리 튜브에 봉합되어졌다. 유리 튜브는 진공되었고 20mbar의 수은으로 채워졌다.
기체 방전 램프가 액정 화상 스크린의 백 라이트 시스템에 병합되었다. 색 온도(T)는 8000K였다. 도 1은 기체 방전 램프의 방출 스펙트럼을 도시하고 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 적색, 녹색 및 청색 광을 방출하는 형광체 조합이 있는 형광체 층을 포함하는 백색 광원이 있는 백 라이트 시스템이 제공되는 액정 화상 스크린에 이용 가능하다.

Claims (4)

  1. 적색, 녹색 및 청색 광을 방출하는 형광체 조합을 갖는 형광체 층을 포함하는 백색 광원이 있는 백 라이트 시스템(background lighting system)이 제공되는 액정 화상 스크린으로서,
    상기 조합은
    BaMgAl10O17:Eu,Mn/LaPO4:Ce,Tb/YVO4:Eu,
    BaMgAl10O17:Eu,Mn/GdMgB5O10:Ce,Tb,Mn/Y2O3:Eu,
    BaMgAl10O17:Eu/Zn2SiO4:Mn/LaPO4:Ce,Tb/YVO4:Eu,
    BaMgAl10O17:Eu/Zn2SiO4:Mn/GdMgB5O10:Ce,Tb,Mn/Y2O3:Eu 및
    BaMgAl10O17:Eu/(Y,Gd)BO3:Tb/YVO4:Eu
    의 그룹에서 선택되는, 액정 화상 스크린.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 백색 광원은 기체 방전 램프(gas discharge lamp)인 것을 특징으로 하는, 액정 화상 스크린.
  3. 적색, 녹색 및 청색 광을 방출하는 형광체 조합을 갖는 형광체 층을 포함하는 백색 광원이 있는 백 라이트 시스템으로서,
    상기 조합은
    BaMgAl10O17:Eu,Mn/LaPO4:Ce,Tb/YVO4:Eu,
    BaMgAl10O17:Eu,Mn/GdMgB5O10:Ce,Tb,Mn/Y2O3:Eu,
    BaMgAl10O17:Eu/Zn2SiO4:Mn/LaPO4:Ce,Tb/YVO4:Eu,
    BaMgAl10O17:Eu/Zn2SiO4:Mn/GdMgB5O10:Ce,Tb,Mn/Y2O3:Eu 및
    BaMgAl10O17:Eu/(Y,Gd)BO3:Tb/YVO4:Eu
    의 그룹에서 선택되는, 백 라이트 시스템.
  4. 적색, 녹색 및 청색 광을 방출하는 형광체 조합이 있는 형광체 층을 포함하는 백색 광원으로서,
    상기 조합은
    BaMgAl10O17:Eu,Mn/LaPO4:Ce,Tb/YVO4:Eu,
    BaMgAl10O17:Eu,Mn/GdMgB5O10:Ce,Tb,Mn/Y2O3:Eu,
    BaMgAl10O17:Eu/Zn2SiO4:Mn/LaPO4:Ce,Tb/YVO4:Eu,
    BaMgAl10O17:Eu/Zn2SiO4:Mn/GdMgB5O10:Ce,Tb,Mn/Y2O3:Eu 및
    BaMgAl10O17:Eu/(Y,Gd)BO3:Tb/YVO4:Eu
    의 그룹에서 선택되는, 백색 광원.
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