KR20060083136A - 백 라이트 장치 및 액정 표시 장치 - Google Patents

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KR20060083136A
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crystal display
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타카시 오쿠
요시노리 야마자키
츠네오 쿠스노키
카츠토시 오노
타카히로 이가라시
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소니 가부시키가이샤
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Abstract

광색역화(廣色域化)를 도모하면서, 고휘도(高輝度)를 실현한다.
적색광, 녹색광 및 청색광의 파장을 선택적으로 투과하는 3원색 필터로 이루어지는 컬러 필터를 구비한 투과형(透過型)의 컬러 액정(液晶) 표시 패널을 배면측(背面側)으로부터 백색광으로 조명(照明)하는 백라이트(backlight) 장치로서, 해당 백 라이트 장치는, 관벽(管壁)에 광색역(廣色域: wide-color-range) 형광 재료가 도포(塗布)된 복수(複數)의 냉음극 형광등 관(管)과, 냉음극 형광등 관으로부터 출사(出射: emit)된 백색광을 확산하고, 해당 확산한 백색광에 의해서 컬러 액정 표시 패널을 조명하며, 냉음극 형광등 관과 소정 거리 떨어져서 배치되는 확산판을 구비하고, 확산판은 냉음극 형광등 관이 배치되어 있는 위치에 따라 도트 인쇄에 의한 소정의 패턴이 인쇄되고 있으며, 냉음극 형광등 관과 수(數) ㎜ 떨어져서 배치되어 있다.
투과형 액정 표시 패널, 대향 전극 기판, 컬러 필터, 박스부, 개구부, 편광판, 백라이트 박스, 확산판.

Description

백 라이트 장치 및 액정 표시 장치{BACKLIGHT DEVICE AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
도 1은 본 발명을 실시하기 위한 최량의 형태로서 나타내는 투과형 액정 표시 패널에 대해서 설명하기 위한 분해 사시도,
도 2는 컬러 필터에 대한 설명에 제공되는 도면,
도 3은 컬러 필터의 분광 특성을 도시하는 도면,
도 4는 형광등 관을 광원으로 하는 백 라이트 박스의 정면도(a)와 단면도(b),
도 5는 형광등 관의 원리를 설명하기 위한 도면,
도 6은 국제 조명 위원회에 의해 정해진 색도도 중에, 통상의 형광 재료가 도포된 형광등 관의 색도의 재현율과, 본원 발명에서 채용되는 형광 재료가 도포된 형광등 관의 색도의 재현율을 비교한 도면,
도 7은 통상의 형광 재료가 도포된 형광등 관과, 본원 발명에서 채용되는 형광 재료가 도포된 형광등 관의 각종 특성을 비교한 도면,
도 8은 통상의 형광 재료가 도포된 형광등 관으로부터 출사되는 백색광의 스펙트럼과, 본원 발명에서 채용되는 형광 재료가 도포된 형광등 관으로부터 출사되 는 백색광의 스펙트럼을 비교한 도면,
도 9는 본원 발명에 관련된 투과형 액정 표시 패널의 단면도,
도 10은 확산판과 형광등 관의 거리에 따른 휘도의 관계를 도시하는 도면,
도 11은 관상 휘도와 관간 휘도의 휘도비를 도시하는 도면,
도 12는 형광등 관의 내경(ψ)과 형광등 관의 휘도의 관계를 도시하는 도면,
도 13은 형광등 관의 내경(ψ)과, 형광등 관의 수명과, 형광등 관의 휘도와의 관계를 도시하는 도면.
[부호의 설명]
1:　투과형 액정 표시 패널, 10: 컬러 액정 표시 패널, 11:　TFT 기판, 12: 대향 전극 기판, 13: 액정층, 14: 신호선, 15: 주사선, 16: 박막 트랜지스터, 17:　화소 전극, 18: 대향 전극, 19: 컬러 필터, 20: 박스부, 20a: 개구부, 31, 32: 편광판, 40: 백라이트 박스, 41: 확산판.
본 발명은 액정(液晶) 표시 장치 등에 구비되고, 해당 액정 표시 장치의 광색역화(廣色域化)를 도모하는 백라이트(backlight) 장치 및 해당 백 라이트 장치를 구비하는 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 음극선관(CRT:Cathode-Ray Tube)과 비교하여 대형(大型) 표시 화면화, 경량화, 박형화, 저전력(低電力) 소비화 등이 도모되기 때문에, 예를 들면 자발광형(自發光型: self-light-emission-type)의 PDP(Plasma Display Panel) 등과 함께 텔레비전 수상기나 각종 디스플레이용으로 이용되게 되었다. 액정 표시 장치는 각종 사이즈의 2매(枚)의 투명 기판 사이에 액정을 봉입(封入)하고, 기판 사이에 전압을 인가(印加)하는 것에 의해 액정 분자의 방향을 바꾸는 것에 의해서 광 투과율을 변화시키고, 소정의 화상 등을 광학적으로 표시한다.
액정 표시 장치는 액정 자체가 발광체는 아니기 때문에, 예를 들면 액정 패널의 배면부(背面部)에 광원으로서 기능하는 백라이트 유닛이 구비된다. 백라이트 유닛은 예를 들면 1차(次) 광원, 도광판(導光板), 반사 필름, 렌즈 시트 혹은 확산 필름 등을 구비하고, 액정 패널에 대해서 전면(全面)에 걸쳐서 표시광을 공급한다. 백라이트 유닛으로는, Hg(수은)이나 Xe(크세논)을 형광 관내(管內)에 봉입한 냉음극 형광 램프(CCFL:Cold Cathode Fluorescent Lamp)가 이용되고 있다.
그런데, 현재의 표준적인 표시 장치에서는, sRGB(IEC가 규정한 색 공간) 규격의 색역(色域)으로 규정되어 있지만, 세상에는 sRGB의 색역을 넘(超)은 색이 많이 있으며, sRGB 규격의 표시 장치로는 표시할 수 없는 물체 색이 존재한다. 예를 들면, 필름이나 디지털 카메라나 프린터 등은 이미 sRGB의 범위를 넘고 있다.
[특허 문헌 1] 일본 특개(特開) 2004-172011호 공보
그래서, 현재, sRGB를 넘은 광색역화에 대응한 표시 장치의 출현이 요망(要 望)되고 있다. 또, 광색역화에 대응하기 위해서 sRGB보다도 넓은 색 공간을 가진 sYCC가 업계 표준으로서 규정되어 있다.
한편, 컬러 텔레비전의 방송 방식으로서 NTSC(National Television System Committee)가 채용되고 있지만, sRGB에 비해 대역폭이 넓고, sYCC를 실현하기에는 표시 화면 상(上)에서 NTSC의 색역(色域)과 동등 혹은 이것을 넘을 필요가 있다.
특히, 근래 액정 TV나 PDP로 대표되는 바와 같이 표시 장치의 박형화가 흐름으로 되어 있다. 그 중에서도 표시 장치의 상당수는 액정계(液晶系)이며, 충실한 색의 재현성(再現性: reproducibility)이 요망되고 있다.
광색역화에 관해서는, 백라이트의 광원으로서 이용되고 있는 광원인 CCFL에 사용되는 각 색의 형광 재료의 파장에 좌우된다. 그런데, 형광 재료로서 적당(適式: appropriate)한 것을 선택하는 것에 의해서 광색역화를 달성할 수 있지만, 한편으로, 휘도(輝度)가 저하해 버리는 문제가 있다.
그래서, 본 발명은 상술한 문제점을 감안해서 안출(案出)된 것으로서, 휘도값을 거의 감소시키는 일없이 액정 표시 장치의 광색역화를 실현하는 백라이트 장치 및 해당 백라이트 장치를 구비하는 액정 표시 장치를 제공하는 것을 과제로 하고 있다.
본 발명에 관련된 백라이트 장치는 상술한 과제를 해결하기 위해서, 적색광, 녹색광 및 청색광의 파장을 선택적으로 투과하는 3원색 필터로 이루어지는 컬러 필 터를 구비한 투과형(透過型)의 컬러 액정 표시 패널을 배면측(背面側)으로부터 백색광으로 조명(照明)하는 백라이트 장치로서, 해당 백라이트 장치는, 관벽(管壁)에 광색역(廣色域: wide-color-range) 형광 재료가 도포(塗布)된 복수(複數)의 냉음극 형광등 관과, 냉음극 형광등 관으로부터 출사(出射: emit)된 백색광을 확산하고, 해당 확산한 백색광에 의해서 컬러 액정 표시 패널을 조명하며, 냉음극 형광등 관과 소정 거리 떨어져서 배치되는 확산판을 구비하고, 확산판은 냉음극 형광등 관이 배치되어 있는 위치에 따라 도트 인쇄에 의한 소정의 패턴이 인쇄되고 있으며, 냉음극 형광등 관과 수(數)㎜ 떨어져서 배치되어 있다.
또, 냉음극 형광등 관(管)은 관벽에 청색의 형광 재료로서 BaMgAℓ10O17:Eu가, 녹색의 형광 재료로서 BaMgAℓ10O17:Eu, Mn이, 적색의 형광 재료로서 YVO4:Eu가 각각 도포되어 이루어진다.
또, 본 발명에 관련된 백라이트 장치는 상술한 과제를 해결하기 위해서, 적색광, 녹색광 및 청색광의 파장을 선택적으로 투과하는 3원색 필터로 이루어지는 컬러 필터를 구비한 투과형의 컬러 액정 표시 패널을 배면측으로부터 백색광으로 조명하는 백라이트 장치로서, 해당 백라이트 장치는 관벽에 광색역 형광 재료가 도포된 복수의 냉음극 형광등 관과, 냉음극 형광등 관으로부터 출사된 백색광을 확산하고, 해당 확산한 백색광에 의해서 컬러 액정 표시 패널을 조명하며, 냉음극 형광등 관과 소정 거리 떨어져서 배치되는 확산판을 구비하고, 냉음극 형광등 관의 내경(內徑)은, 해당 냉음극 형광등 관의 수명과, 해당 냉음극 형광등 관으로부터 출 사되는 백색광의 휘도에 의해서 결정된다.
또, 냉음극 형광등 관은 관벽에 청색의 형광 재료로서 BaMgAℓ10O17:Eu가, 녹색의 형광 재료로서 BaMgAℓ10O17:Eu, Mn이, 적색의 형광 재료로서 YVO4:Eu가 각각 도포되어 이루어진다.
또, 냉음극 형광등 관의 내경은 1.8㎜이다.
또, 본 발명에 관련된 액정 표시 장치는 상술한 과제를 해결하기 위해서, 적색광, 녹색광 및 청색광의 파장을 선택적으로 투과하는 3원색 필터로 이루어지는 컬러 필터를 구비한 투과형의 컬러 액정 표시 패널을 배면측으로부터 백색광으로 조명하는 백라이트 장치를 구비하는 액정 표시 장치로서, 백라이트 장치는 관벽에 광색역 형광 재료가 도포된 복수의 냉음극 형광등 관과, 냉음극 형광등 관으로부터 출사된 백색광을 확산하고, 해당 확산한 백색광에 의해서 컬러 액정 표시 패널을 조명하며, 냉음극 형광등 관과 소정 거리 떨어져서 배치되는 확산판을 구비하고, 확산판은 냉음극 형광등 관이 배치되어 있는 위치에 따라 도트 인쇄에 의한 소정의 패턴이 인쇄되고 있으며, 냉음극 형광등 관과 수㎜ 떨어져서 배치되어 있다.
또, 냉음극 형광등 관은 관벽에 청색의 형광 재료로서 BaMgAℓ10O17:Eu가, 녹색의 형광 재료로서 BaMgAℓ10O17:Eu, Mn이, 적색의 형광 재료로서 YVO4:Eu가 각각 도포되어 이루어진다.
또, 본 발명에 관련된 액정 표시 장치는 상술한 과제를 해결하기 위해서, 적색광, 녹색광 및 청색광의 파장을 선택적으로 투과하는 3원색 필터로 이루어지는 컬러 필터를 구비한 투과형의 컬러 액정 표시 패널을 배면측으로부터 백색광으로 조명하는 백라이트 장치를 구비하는 액정 표시 장치로서, 백라이트 장치는 관벽에 광색역 형광 재료가 도포된 복수의 냉음극 형광등 관과, 냉음극 형광등 관으로부터 출사된 백색광을 확산하고, 해당 확산한 백색광에 의해서 컬러 액정 표시 패널을 조명하며, 냉음극 형광등 관과 소정 거리 떨어져서 배치되는 확산판을 구비하고, 냉음극 형광등 관의 내경은 해당 냉음극 형광등 관의 수명과, 해당 냉음극 형광등 관으로부터 출사되는 백색광의 휘도에 의해서 결정된다.
또, 냉음극 형광등 관은 관벽에 청색의 형광 재료로서 BaMgAℓ10O17:Eu가, 녹색의 형광 재료로서 BaMgAℓ10O17:Eu, Mn이, 적색의 형광 재료로서 YVO4:Eu가 각각 도포되어 이루어진다.
또, 냉음극 형광등 관의 내경은 1.8㎜이다.
[발명을 실시하기 위한 최량의 형태]
이하, 본 발명의 실시 형태로서 도면에 나타낸 투과형 액정 표시 패널(1)에 대해서, 상세하게 설명한다. 투과형 액정 표시 패널(1)은 예를 들면, 텔레비전 수상기의 표시 패널에 이용된다. 투과형 액정 표시 패널(1)은 도 1에 도시하는 바와 같이, 투과형의 컬러 액정 표시 패널(10)과, 이 컬러 액정 표시 패널(10)의 배면측에 설치된 백라이트 박스(40)로 이루어진다.
컬러 액정 표시 패널(10)은 유리 등으로 구성된 2매의 투명한 기판(TFT 기판(11), 대향 전극 기판(12))을 서로 대향 배치시키고, 그 간극(間隙)에 예를 들면, 트위스티드 네마틱(twisted nematic)(TN) 액정을 봉입(封入)한 액정층(13)을 설치한 구성으로 되어 있다. TFT 기판(11)에는, 매트릭스 형상(狀)으로 배치된 신호선(14)과, 주사선(15)과, 신호선(14)과 주사선(15)과의 교점에 배치된 스위칭 소자로서의 박막 트랜지스터(16)와, 화소 전극(17)이 형성되어 있다. 박막 트랜지스터(16)는 주사선(15)에 의해 순차 선택됨과 동시에, 신호선(14)으로부터 공급되는 영상 신호를 대응하는 화소 전극(17)에 기록입력(書入: write)한다. 한편, 대향 전극 기판(12)의 내표면에는, 대향 전극(18) 및 컬러 필터(19)가 형성되어 있다.
다음에, 컬러 필터(19)에 대해서 설명한다. 컬러 필터(19)는 각 화소에 대응한 복수의 세그먼트로 분할되어 있다. 예를 들면, 도 2에 도시하는 바와 같이, 3원색인 적색 필터(CFR_), 녹색 필터(CFG) 및 청색 필터(CFB)의 3개의 세그먼트로 분할되어 있다. 컬러 필터의 배열 패턴은 도 2에 도시하는 바와 같은 스트라이프 배열 이외에, 델타 배열이나, 정방(正方: square) 배열 등이 있다. 또, 컬러 필터(19)는 도 3에 도시하는 바와 같이, 소정의 분광(分光) 특성을 가지고 있다.
또, 투과형 액정 표시 패널(1)은 상술한 바와 같은 구성의 투과형의 컬러 액정 표시 패널(10)을 2매의 편광판(31, 32) 사이에 두고, 백라이트 박스(40)에 의해 배면측으로부터 백색광을 조사(照射)한 상태에서, 액티브 매트릭스 방식으로 구동하는 것에 의해, 소망(所望)하는 풀 컬러 영상을 표시시킨다.
백라이트 박스(40)는 상술한 컬러 액정 표시 패널(10)을 배면측으로부터 면발광(面發光: plane light emission) 조명한다. 백라이트 박스(40)는 도 1에 도시하는 바와 같이, 후술하는 형광등 관에서 발광된 광을 외부로 방출하는 개구부(開 口部)(20a)가 설치된 박스부(20)와, 이 박스부(20)의 개구부(20a) 상에 확산판(41)이 설치되어 있다.
확산판(41)은 개구부(20a)로부터 출사된 광을 확산시킴으로써, 면발광에서의 휘도 얼룩(irregularity), 색(色) 얼룩이 생기지 않도록 균일화(均一化)한 백색광으로 혼색(混色)한다. 또, 확산판(41)의 상부에는 확산 시트(42), 프리즘 시트(43), 편광 변환 시트(44)라고 하는 광학 시트군(群)(45) 등이 적층되어 있다. 광학 시트군(45)은 확산판(41)으로부터 출사된 백색광을, 확산판(41)의 법선(法線) 방향으로 입상(立上: direct: 올라가게 함, 향하게 함)시킴으로써, 면발광에서의 휘도를 상승시키는 작용을 한다.
다음에, 도 4를 이용해서, 박스부(20)의 개략 구성에 대해서 설명한다. 박스부(20)는 광원으로서 형광등 관(21)을 이용한 백라이트 장치이다. 도 4의 (a)는 박스부(20)의 정면도이며, 도 4의 (b)는 도 4의 (a)에 도시하는 XX선으로 박스부(20)을 절단했을 때의 단면도이다. 또한, 도 4의 (a)에서는 형광등 관(21)의 배치 상태를 도시하고 있기 때문에, 도 4(b)에서 도시하는 확산판(41)을 도시하고 있지 않다.
박스부(20)는 도 4에 도시하는 바와 같이, 상부가 개구된 하우징(筐體: housing) 내에 평행하게 배치된 복수의 형광등 관(21)을 구비하고 있다. 또, 하우징의 내면(내측면, 내저면(內底面))에는, 형광등 관(21)으로부터 발광된 백색광을 내부에서 산란(散亂) 반사시키는 반사면(22)이 형성되어 있다.
다음에, 형광등 관(21)에 대해서 설명한다. 형광등 관(21)은 도 5에 도시하 는 바와 같이, 양측에 전극이 형성되고, 내벽에 소정의 형광 재료가 도포되며, 관내에 Hg(수은)과 Xe(크세논) 등의 희(希)가스가 봉입되어 있는 냉음극 형광 램프(CCFL:Cold Cathode Fluorescent Lamp)이다. 또, 형광등 관(21)의 발광 원리는 전극(23)에 전류가 흐르게 되면, 필라멘트(24)로부터 열전자(e)가 관내로 방출되어, 방전이 시작되고, 열전자(e)가 관내의 Hg 원자와 충돌해서 여기(勵起: excite)되어, 자외선 UV를 방사(放射)한다. Hg 원자는 자외선 UV를 방사하는 것에 의해 기저(基底: ground) 상태로 된다. 그리고, 이 자외선 UV가 관벽에 도포되어 있는 형광 재료(25)에 조사되고, 형광 재료(25)에 의해 흡수되어, 백색광 L을 외부로 출사한다. 또, 형광 재료(25)로서는, 청색의 형광 재료로서 BaMgAℓ10O17:Eu를 이용하고, 녹색의 발광 재료로서 BaMgAℓ10O17:Eu, Mn를 이용하며, 적색의 발광 재료로서 YVO4:Eu를 이용하는 것을 상정(想定)하고 있다.
그런데, 본원 발명의 목적은 과제에서 기술한 바와 같이, 휘도값을 거의 감소시키는 일없이 광색역화를 실현하는 것에 있다.
광색역화에 관해서는, 백라이트의 광원으로서 이용되고 있는 형광등 관(21)에 사용되는 각 색의 형광 재료의 파장에 좌우된다. 그런데, 형광 재료로서 광색역화를 실현하는 적당한 재료를 선택하는 것에 의해서 광색역화를 달성할 수가 있지만, 한편으로, 휘도가 저하해 버리는 문제가 있다. 그래서, 본원 발명에서는 광색역화를 실현하는 적당한 형광 재료를 선택하고, 또한 확산판(41)을 형광등 관(21)에 근접화하며, 또 형광등 관(21)의 내경(ψ)을 소규모화하는 것에 의해, 광색역화 를 실현하고, 또한 고휘도(高輝度)를 보존유지(保持: maintain)하면서, 동시에 박형화한다.
여기서, 형광 재료의 선택에 의한 광색역화에 대해서 설명한다. 도 6은 국제 조명 위원회 CIE가 정한 XYZ표색계의 xy 색도도(色度圖: chroma graph)이다. 도 6으로부터, 통상의 형광 재료(예를 들면, 청색의 발광 재료로서 BaMgAℓ10O17:Eu, 녹색의 발광 재료로서 LaPO4:Tb, 적색의 발광 재료로서 Y2O3:Eu)가 내벽에 도포되어 있는 경우에는, 색 재현 범위는 컬러 텔레비전의 방송 방식으로서 채용되고 있는 NTSC(National Television System Co㎜ittee) 방식의 규격에서 정해져 있는 색 재현 범위보다 좁은 범위(NTSC 방식과 비교해서 약 74. 5%의 재현율)로 되어 있다. 한편, 본원 발명에서 채용하는 형광 재료(25)가 내벽에 도포되어 있는 경우에는, 색 재현 범위는 NTSC 방식과 손색(遜色) 없는 레벨(NTSC 방식과 비교해서 약 93.1%의 재현율)에 있다.
또, 통상의 형광 재료가 도포된 형광등 관(21)과, 본원 발명에서 채용하는 형광 재료(25)가 도포된 형광등 관(21)의 LCD 휘도, LCD 색도(色度), 관전류(管電流) 및 소비 전력에 관해서 비교한 상태를 도 7에 도시한다. 도 7로부터 명확한 바와 같이, LDC 색도, 관전류 및 소비 전력은 동등(同等)하다는 것을 알 수 있다. 그런데, LCD 휘도는 24% 감소해 버리고 있다. LCD 휘도의 감소의 대책에 대해서는, 후술한다.
또, 통상의 형광 재료가 도포된 형광등 관으로부터 출사되는 백색광의 스펙 트럼과, 본원 발명에서 채용하는 형광 재료(25)가 도포된 형광등 관(21)으로부터 출사되는 백색광의 스펙트럼을 비교한 상태를 도 8에 도시한다. 또, 도 8에는 도 3에 도시한 컬러 필터(19)의 분광 특성도 아울러 도시하고 있다.
본원 발명에서 채용되는 형광 재료(25)에 의하면, 녹색의 피크 파장을 514㎚, 546㎚로 할 수 있으며, 또 적색의 피크 파장을 619㎚로 할 수가 있다. 통상의 형광 재료가 도포되어 있는 형광등 관에서는, 청색 필터(CFB)와 녹색 필터(CFG)의 크로스포인트 a1 부근(附近: near)에 녹색의 피크 파장이 포함되어 있어, 색순도(色純度)가 나쁜 특성으로 되어 있지만, 본원 발명에서 채용하는 형광 재료(25)가 도포되어 있는 형광등 관(25)에서는, 크로스포인트 a1 부근에 녹색의 피크 파장은 없어져 있고, 색순도가 개선된 특성을 나타내고 있다.
또, 사람 눈(目)의 광에 대한 감도(시감도(視感度))는 파장에 따라 다르며, 대체로 555㎚ 부근에서 피크로 되며, 그것보다도 장(長)파장측 및 단(短)파장 측으로 시프트함에 따라 낮아져 간다.
여기서, 본원 발명에서 채용하는 형광 재료(25)가 도포되어 있는 형광등 관(21)의 LCD 휘도를 통상의 형광 재료가 도포되어 있는 형광등 관(21)의 LCD 휘도와 동등 정도, 즉 고휘도로 유지(維持)하는 대책에 대해서 이하에 기술한다.
예를 들면, 형광등 관(21)으로 확산판(41)을 근접화시키는 것에 의해, LCD 휘도를 고휘도로 유지한다. 그런데, 형광등 관(21)과 확산판(41)의 거리가 너무 가까우면, 휘도 얼룩이 생겨 버리고, 형광등 관(21)과 확산판(41)의 거리가 너무 멀면 휘도가 저하해 버린다. 그래서, 이하에 형광등 관(21)과 확산판(41)의 최적 거 리(d)에 대해서 설명한다.
도 9는, 투과형 액정 표시 패널(1)의 단면도이다. 또, 도 10에는 형광등 관(21)의 바로위(直上) 위치(B)에서의 휘도(이하, 관상(管上: over-tube) 휘도라고 한다)와, 인접하는 형광등 관(21)끼리의 중간 위치(C)에서의 휘도(이하, 관간(管間: inter-tube) 휘도라고 한다)의 관계를 도시한다. 도 10으로부터, 관상 휘도는 단조(單調) 함수이며, 관간 휘도는 어떤 거리에서 극대 피크를 가지는 함수인 것을 알 수 있다. 또, 도 11에 관상 휘도와 관간 휘도의 휘도비를 도시한다. 여기서, 시각(視覺) 상에서 휘도 얼룩이 생기지 않는 임계점(臨界点: critical point)은 휘도비가 1.01을 지날 정도(조금 아래)의 위치이므로, 도 11에서 약 13㎜로 된다. 따라서, 형광등 관(21)과 확산판(41)의 최적(最適: 가장 적합) 거리(d)는 13㎜ 부근으로 된다.
또, 확산판(41)에 도트 인쇄에 의한 도트 패턴을 인쇄하는 것에 의해 최적 거리(d)를 더욱더 근접화할 수가 있다. 여기서, 확산판(41) 및 도트 인쇄에 대해서 설명한다. 확산판(41)은 소정의 판두께(예를 들면, 2㎜ 정도)의 유백색(예를 들면, 담가(曇價: haze value) 90∼99%)의 판(板)으로서, 입사된 광을 확산한다. 보다 상세하게는, 확산판(41)에 입사되는 광은 형광등 관(21)의 위치에 따라 램프 이미지를 구성하는 줄무늬(縞: moire)가 생겨 버리지만, 확산판(41)은 그의 표면 또는 이면에 조광용(調光用)의 도트 패턴이 소망하는 특성을 가지는 잉크를 이용해서 인쇄되고 있으므로, 램프 이미지를 구성하는 줄무늬가 나타나지 않는다.
또, 확산판(41)에 인쇄된 조광용 도트 패턴은 잉크가 가지는 반사성에 의해 입사한 광을 반사한다. 또, 조광용 도트 패턴은 잉크에 첨부(添附)한 차광재(遮光材)에 의한 차광성과 확산재에 의한 확산성에 의해, 입사한 광을 효율적으로 확산 반사한다. 한편, 확산판(41)에서, 조광용 도트 패턴이 인쇄되어 있지 않은 개소(箇所)에서는, 입사한 광은 반사되지 않고, 확산판(41) 내로 유도(guide)되게 된다. 이 때, 확산판(41) 내에 입사된 광은 확산판(41) 내에서 내부 확산되게 된다. 이와 같은 조광용 도트 패턴이 인쇄된 확산판(41)은 선광원(線光源)으로부터 출사된 광을 면형상(面狀) 발광할 때의 문제로 되는 램프 이미지를 억제하고, 면 전체의 휘도를 균일화시킬 수가 있다. 또한, 이 조광용 도트 패턴에 대한 상세(詳細)는 출원인이 앞서(先) 출원한 일본 특원(特願) 2004-238853에 기재되어 있다.
상술한 바와 같이 해서, 관상 위치(B)에서 관간 위치(C)로 서서히 얇아지는 바와 같은 소정의 도트 패턴을 확산판(41) 상에 인쇄하는 것에 의해, 형광등 관(21)과 확산판(41)의 최적 거리(d)를 7㎜로 할 수 있으며, 형광등 관(21)의 휘도 얼룩을 없애면서, 투과형 액정 표시 패널(1) 전체의 박막화를 도모할 수가 있다. 또, 도트 인쇄에서는, 관상 위치(B)의 휘도를 억제해서 관간 위치(C)의 휘도에 맞추어 넣는 것에 의해, 휘도 얼룩을 없앤다고 하는 방법을 채택하고 있다.
또, LCD 휘도를 고휘도로 유지하는 다른 방법으로서, 형광등 관(21)의 내경(ψ)을 소규모화하는 것에 의한 방법이 있다. 여기서, 도 12에 형광등 관(21)의 내경(ψ)과 휘도의 관계를 도시한다. 도 12로부터 알 수 있는 바와 같이, 내경(ψ)이 소규모화할 수록 휘도가 높아진다. 그런데, 내경(ψ)을 소규모화해 가면, 수명이 짧아져 버리는 문제가 있다(도 13). 그러나, 본원 발명에서는, 휘도와 수명을 고 려해서 내경(ψ)을 1.8㎜로 한다. 내경(ψ) 1.8㎜로 하는 것에 의해, 약 10∼30% 정도의 효율 업(up)을 도모할 수가 있다.
이와 같이 구성되는 투과형 액정 표시 패널(1)은 관벽에 광색역의 형광 재료가 도포된 형광등 관(21)과, 형광등 관(21)과 소정 거리 이간되어 배치되는 확산판(41)으로 이루어지는 백라이트 박스(40)에 의해, 액정 분자에 의해 소정의 영상을 표시하는 컬러 액정 표시 패널(10)을 배면측으로부터 백색광을 조사하므로, 광색역화를 도모할 수 있으며, 또 형광등 관(21)과 확산판(41)의 거리를 13㎜로 하는 것에 의해, 휘도 얼룩을 일으키는 일없이 고휘도를 유지할 수 있으며, 또 확산판(41) 상에 소정의 도트 패턴을 인쇄하는 것에 의해서, 형광등 관(21)과 확산판(41)의 거리를 7㎜까지 근접화할 수가 있어, 투과형 액정 표시 패널(1)의 박형화를 도모할 수가 있다. 또, 형광등 관(21)의 내경(ψ)을 소규모화(ψ=1.8㎜)하는 것에 의해서도, 고휘도를 유지할 수가 있다.
또, 본 발명은 도면을 참조해서 설명한 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 첨부하는 청구범위 및 그 주지(主旨)를 일탈하는 일없이, 여러가지 변경, 치환 또는 그 동등의 것을 행할 수가 있는 것은 물론이다.
본 발명에서는, 관벽에 광색역의 형광 재료가 도포된 형광등 관과, 형광등 관과 소정 거리 떨어져서 배치되는 확산판으로 이루어지는 백라이트 장치에 의해서, 액정 분자에 의해 소정의 영상을 표시하는 컬러 액정 표시 패널을 배면측으로 부터 백색광을 조사하므로, 광색역화를 도모할 수 있고, 또 형광등 관과 확산판과의 거리를 십수(十數) ㎜로 하는 것에 의해, 휘도 얼룩을 일으키는 일없이 고휘도를 유지할 수 있으며, 또 확산판 상에 소정의 도트 패턴을 인쇄하는 것에 의해서, 형광등 관과 확산판의 거리를 수㎜까지 근접화할 수 있어, 장치 전체의 박형화를 도모할 수가 있다. 또, 형광등 관의 내경(ψ)을, 형광등 관의 휘도와 수명에 의거해서 결정되는 내경(ψ)으로 소규모화하는 것에 의해서도, 고휘도를 유지할 수가 있다.

Claims (10)

  1. 적색광, 녹색광 및 청색광의 파장을 선택적으로 투과하는 3원색 필터로 이루어지는 컬러 필터를 구비한 투과형(透過型)의 컬러 액정(液晶) 표시 패널을 배면측(背面側)으로부터 백색광으로 조명(照明)하는 백라이트(backlight) 장치로서,
    해당 백라이트 장치는,
    관벽(管壁)에 광색역(廣色域: wide-color-range) 형광 재료가 도포(塗布)된 복수(複數)의 냉음극 형광등 관(管)과,
    상기 냉음극 형광등 관으로부터 출사(出射: emit)된 백색광을 확산하고, 해당 확산한 백색광에 의해서 상기 컬러 액정 표시 패널을 조명하며, 상기 냉음극 형광등 관과 소정 거리 떨어져서 배치되는 확산판을 구비하고,
    상기 확산판은, 상기 냉음극 형광등 관이 배치되어 있는 위치에 따라 도트 인쇄에 의한 소정의 패턴이 인쇄되고 있으며, 상기 냉음극 형광등 관과 수(數) ㎜ 떨어져서 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 냉음극 형광등 관은 관벽에 청색의 형광 재료로서 BaMgAℓ10O17:Eu가, 녹색의 형광 재료로서 BaMgAℓ10O17:Eu, Mn이, 적색의 형광 재료로서 YVO4:Eu가 각각 도포되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  3. 적색광, 녹색광 및 청색광의 파장을 선택적으로 투과하는 3원색 필터로 이루어지는 컬러 필터를 구비한 투과형의 컬러 액정 표시 패널을 배면측으로부터 백색광으로 조명하는 백라이트 장치로서,
    해당 백라이트 장치는,
    관벽에 광색역 형광 재료가 도포된 복수의 냉음극 형광등 관과,
    상기 냉음극 형광등 관으로부터 출사된 백색광을 확산하고, 해당 확산한 백색광에 의해서 상기 컬러 액정 표시 패널을 조명하며, 상기 냉음극 형광등 관과 소정 거리 떨어져서 배치되는 확산판을 구비하고,
    상기 냉음극 형광등 관의 내경(內徑)은 해당 냉음극 형광등 관의 수명과, 해당 냉음극 형광등 관으로부터 출사되는 백색광의 휘도에 의해서 결정되는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 냉음극 형광등 관은 관벽에 청색의 형광 재료로서 BaMgAℓ10O17:Eu가, 녹색의 형광 재료로서 BaMgAℓ10O17:Eu, Mn이, 적색의 형광 재료로서 YVO4:Eu가 각각 도포되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 냉음극 형광등 관의 내경은 1.8㎜인 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  6. 적색광, 녹색광 및 청색광의 파장을 선택적으로 투과하는 3원색 필터로 이루어지는 컬러 필터를 구비한 투과형의 컬러 액정 표시 패널을 배면측으로부터 백색광으로 조명하는 백라이트 장치를 구비하는 액정 표시 장치로서,
    상기 백라이트 장치는,
    관벽에 광색역 형광 재료가 도포된 복수의 냉음극 형광등 관과,
    상기 냉음극 형광등 관으로부터 출사된 백색광을 확산하고, 해당 확산한 백색광에 의해서 상기 컬러 액정 표시 패널을 조명하며, 상기 냉음극 형광등 관과 소정 거리 떨어져서 배치되는 확산판을 구비하고,
    상기 확산판은 상기 냉음극 형광등 관이 배치되어 있는 위치에 따라 도트 인쇄에 의한 소정의 패턴이 인쇄되고 있으며, 상기 냉음극 형광등 관과 수㎜ 떨어져서 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 냉음극 형광등 관은 관벽에 청색의 형광 재료로서 BaMgAℓ10O17:Eu가, 녹색의 형광 재료로서 BaMgAℓ10O17:Eu, Mn이, 적색의 형광 재료로서 YVO4:Eu가 각각 도포되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  8. 적색광, 녹색광 및 청색광의 파장을 선택적으로 투과하는 3원색 필터로 이루어지는 컬러 필터를 구비한 투과형의 컬러 액정 표시 패널을 배면측으로부터 백색광으로 조명하는 백라이트 장치를 구비하는 액정 표시 장치로서,
    상기 백라이트 장치는,
    관벽에 광색역 형광 재료가 도포된 복수의 냉음극 형광등 관과,
    상기 냉음극 형광등 관으로부터 출사된 백색광을 확산하고, 해당 확산한 백색광에 의해서 상기 컬러 액정 표시 패널을 조명하며, 상기 냉음극 형광등 관과 소정 거리 떨어져서 배치되는 확산판을 구비하고,
    상기 냉음극 형광등 관의 내경은 해당 냉음극 형광등 관의 수명과, 해당 냉음극 형광등 관으로부터 출사되는 백색광의 휘도에 의해서 결정되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 냉음극 형광등 관은 관벽에 청색의 형광 재료로서 BaMgAℓ10O17:Eu가, 녹색의 형광 재료로서 BaMgAℓ10O17:Eu, Mn이, 적색의 형광 재료로서 YVO4:Eu가 각각 도포되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 냉음극 형광등 관의 내경은 1.8㎜인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
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