KR20060114867A - Photo-luminascence liquid crystal display - Google Patents

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황인선
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Abstract

A self-luminous LCD is provided to reduce the absorption of ultraviolet by a liquid crystal layer, thereby suppressing the damage of the liquid crystal layer and improving the utilizing efficiency of the ultraviolet. A liquid crystal layer(14) is provided between a front substrate(18) and a rear substrate(11). Electrodes(16,12) are provided on respective inner surfaces of the front substrate and the rear substrate, and form an electric field in the liquid crystal layer. A fluorescent layer(17) is provided above the front substrate, and radiates by a wavelength of 390 to 410 nanometers. A backlight unit(20) is formed on a rear side of the rear substrate. The backlight unit has a lamp(21) for emitting blue based ultraviolet of 390 to 410 nanometers to the fluorescent layer.

Description

자발 발광 ＬＣＤ{Photo-luminascence Liquid Crystal Display}Spontaneous Luminescent LC {Photo-luminascence Liquid Crystal Display}

도 1은 본 발명에 따른 LCD의 개략적 구조를 보이는 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a schematic structure of an LCD according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 LCD의 백라이트부의 한 실시예를 설명하는 도면이다.2 is a view for explaining an embodiment of the backlight unit of the LCD according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 LCD의 백라이트부의 다른 실시예를 설명하는 도면이다.3 is a view for explaining another embodiment of the backlight unit of the LCD according to the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 LCD의 스위칭 소자와 화소전극의 구조를 보이는 단면도이다.4 is a cross-sectional view showing the structure of a switching element and a pixel electrode of the LCD according to the present invention.

도 5는 여러 샘플에 대한 UV의 투과율(흡수율)의 변화를 보이는 도면이다.5 is a view showing the change in transmittance (absorption rate) of UV for several samples.

본 발명은 LCD에 관한 것으로 광이용효율이 높은 자발 발광 LCD(Photo-luminascence Liquid Crystal Display)에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to LCDs and to Photo-luminascence Liquid Crystal Displays (LCDs) having high light utilization efficiency.

LCD는 비능동발광 디스플레이로서 화면 표시를 위하여 별도의 백라이트장치(back light device)가 필요하고, 칼라 화상 표시를 위하여 R(Red), G(Green), B(Blue) 칼라필터가 LCD 자체의 화소 마다 각각 마련되어야 한다.LCD is a non-active display, which requires a separate back light device to display the screen, and R (Red), G (Green), and B (Blue) color filters are used to display color images. Each must be prepared.

상기 R,G,B 칼라필터는 백라이트로 부터 입사하는 백색광 중 R,G, B 을 발생 하며, 칼라 필터는 R, G, B 등의 필터가 이용된다. 칼라필터는 특정 파장의 광만을 통과시키므로 광손실이 크며, 따라서 충분한 밝기의 이미지를 구현하기 위하여서는 좀더 강한 휘도를 가지는 백라이트 장치가 요구된다.The R, G, and B color filters generate R, G, and B of white light incident from the backlight, and a color filter such as R, G, and B is used. Since the color filter passes only light of a specific wavelength, the light loss is large, and thus, a backlight device having a stronger luminance is required to realize an image of sufficient brightness.

칼라필터를 이용한 LCD의 낮은 광이용효율의 문제를 개선하기 위하여 브레델스 등(Breddels et al.)은 형광체를 이용한 자발발광 LCD를 제안하였다.(USP 4,830,469)In order to improve the problem of low light utilization efficiency of LCD using color filters, Braddels et al. Proposed a self-luminous LCD using phosphors (USP 4,830,469).

브레델스가 제안한 LCD는 광원으로 360~370nm 정도의 파장을 가지는 UV 램프로 수은 램프를 이용하며, 형광체는 전면 기판의 내면에 형성되는 구조를 가진다. 그러나, 360 ~ 370nm 대역의 파장을 가지는 UV는 액정에 의해 일부 흡수되고, 따라서 형광체의 여기에 기여하는 UV량이 감소한다. 더욱이 액정은 흡수된 UV에 의해 열화되어 수명이 단축된다. 더욱이 완전한 칼러 필터가 없는(color filter free) 구조가 아닌 일부 칼라 필터가 이용되기 때문에 필터에 의한 광손실은 여전히 존재한다.Bredels' proposed LCD is a UV lamp with a wavelength of about 360 ~ 370nm as a light source, and a mercury lamp is used, and the phosphor is formed on the inner surface of the front substrate. However, UV having a wavelength in the range of 360 to 370 nm is partially absorbed by the liquid crystal, thus reducing the amount of UV contributing to the excitation of the phosphor. Moreover, the liquid crystal is deteriorated by the absorbed UV and the life is shortened. Moreover, the light loss by the filter still exists because some color filters are used rather than a full color filter free structure.

본 발명의 목적은 형광체 여기광에 의한 액정을 열화를 억제하여 보다 높은 효율과 보다 연장된 수명을 가지는 자발발광 LCD를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a self-luminous LCD having a higher efficiency and an extended lifetime by suppressing deterioration of liquid crystals due to phosphor excitation light.

본 발명에 따른 LCD는:The LCD according to the invention is:

전면판과 배면판;Front and back panels;

상기 전면판과 배면판 사이에 마련되는 액정;Liquid crystal provided between the front plate and the back plate;

상기 전면판과 배면판의 각 내면에 마련되어 상기 액정에 전계를 형성하는 전극;Electrodes provided on respective inner surfaces of the front plate and the back plate to form an electric field in the liquid crystal;

상기 전면판에 마련되는 것으로 390 ~ 410 nm의 파장에 의해 발광하는 형광체층; 그리고A phosphor layer provided on the front plate to emit light at a wavelength of 390 to 410 nm; And

상기 배면판의 후측에 마련되어 상기 형광체층에 390~410nm 대역의 청색계 자외선을 발생하는 백라이트부;를 구비한다.And a backlight unit provided at a rear side of the rear plate to generate blue ultraviolet light in a 390 to 410 nm band in the phosphor layer.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 상기 백라이트부는 BLUE 계열의 LED광원을 포함한다.According to a preferred embodiment of the present invention, the backlight unit includes a BLUE-based LED light source.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1을 참조하면, 본 발명의 LCD는 디스플레이 패널(10)과 청색계 백라이트(20)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the LCD of the present invention includes a display panel 10 and a blue backlight 20.

먼저 디스플레이 패널(10)을 살펴보면, 전면판(18)과 배면판(11)이 소정간격을 두고 이격되어 있고 이들 사이의 공간에 액정(LC)층(14)이 마련된다.First, referring to the display panel 10, the front plate 18 and the back plate 11 are spaced apart from each other by a predetermined interval, and the liquid crystal (LC) layer 14 is provided in a space therebetween.

전면판(18)의 내면에는 R,G,B 형광체층(17)이 형성되고 그 위에 공통전극(16) 및 상부 배향막(15)이 순차적으로 형성되어 있다. 상기 형광체층(17)은 경우에 따라 전면판의 외면에 형성될 수 있고, 이경우 형광체층(17)은 별도의 보호기판(미도시) 또는 보호필름(미도시)에 의해 보호되는 것이 필요하다. 그리고 배면판(11)의 내면에는 TFT 등의 스위칭 소자(SW) 및 화소전극(12)이 형성되고 그 위에 하부 배향막(13)이 형성된다. 여기에서 상기 형광체층(17)은 청색계 UV를 흡수하여 주어진 색광을 발현한다.R, G, and B phosphor layers 17 are formed on the inner surface of the front plate 18, and the common electrode 16 and the upper alignment layer 15 are sequentially formed thereon. The phosphor layer 17 may be formed on the outer surface of the front plate in some cases. In this case, the phosphor layer 17 needs to be protected by a separate protective substrate (not shown) or a protective film (not shown). The switching element SW such as TFT and the pixel electrode 12 are formed on the inner surface of the back plate 11, and the lower alignment layer 13 is formed thereon. Here, the phosphor layer 17 absorbs blue UV and expresses a given color light.

한편 배면판(11)의 후측에는 청색계 UV 광원장치(20)가 마련된다. 광원장치(20)는 예를 들어 청색 UV 램프(21), 예를 들어 청색 LED 또는 청색계 냉음극관 또는 플라즈마 램프가 마련된다. 램프(21)와 배면판(11)의 사이에는 램프(21)로 부터의 UV를 상기 배면판(11) 측으로 도파시킴과 아울러 이를 고른 분포로 확산시키는 도광/확산부재(22)가 마련된다. 여기에서 도광/확산부재(22)는 선택적이며, 이 경우 상기 램프(21)는 상기 배면판(11)의 전면에 대응하는 크기를 가지며, 예를 들어 램프가 LED인 경우 다수의 LED 가 평면상으로 밀집 배치되고, 냉음극관 또는 플라즈마 램프의 경우 배면판에 맞대응하는 크기를 가진다.On the other hand, a blue UV light source device 20 is provided on the rear side of the back plate 11. The light source device 20 is provided with, for example, a blue UV lamp 21, for example a blue LED or a blue cold cathode tube or a plasma lamp. A light guide / diffusion member 22 is provided between the lamp 21 and the back plate 11 to guide the UV from the lamp 21 toward the back plate 11 and to diffuse the UV light evenly. Here, the light guide / diffusion member 22 is optional, in which case the lamp 21 has a size corresponding to the front side of the back plate 11, for example, when the lamp is an LED, a plurality of LEDs are planar. It is arranged densely and has a size corresponding to the back plate in the case of a cold cathode tube or a plasma lamp.

바람직하기는 청색 LED로 광원을 구성한다. LED에 의한 램프의 경우 도 2의 도시된 바와 같이 도광/확산부재의 일측 면에 일렬로 다수 나란하게 배치되는 구조를 가질 수 있다. 다른 실시예에 따르면 도 3에 도시된 바와 같이 배면판(11)의 전체 면에 걸친 도광/확산부재(22)의 평면 전체에 청색 LED가 배치될 수 있다. Preferably, the light source is constituted by a blue LED. In the case of the LED lamp, as shown in FIG. 2, the lamp may have a structure in which a plurality of light emitting / diffusing members are arranged side by side in a row. According to another embodiment, as shown in FIG. 3, a blue LED may be disposed in the entire plane of the light guide / diffusion member 22 over the entire surface of the back plate 11.

도 4는 본 발명의 LCD에서 스위칭 소자인 TFT와 이에 연결되는 화소전극(12)의 수직 구조를 보이는 단면도이다. 도 4에 도시된 TFT는 바텀 게이트 방식으로서 게이트(SWg)가 실리콘 채널(SWc)의 하부에 마련되는 구조를 가진다. 구체적으로 기판(11)의 일측에 게이트(SWg)가 형성되고 그 위의 기판 전체에 게이트 절연층(SWi)가 형성된다. 게이트 절연층(SWi) 위에는 상기 게이트(SWg)의 직상방의 실리콘 채널(SWc)과 실리콘 채널(SWc) 옆의 ITO 등 투명성 화소전극(12)이 형성된다. 그리고 실리콘채널(SWc)의 상부 양측에는 소스(SWs)와 드레인(SWd)이 위치하며 이들 위에 는 페시베이션층(SWp)이 형성된다. 상기 드레인(SWd)는 상기 화소전극(12)에 까지 연장되어 상기 드레인(SWd)과 화소전극(12)을 전기적으로 연결된다. 상기 TFT 스위칭 소자(SW)와 상기 화소전극(12)의 전체 위에는 액정(LC)에 접촉되어 액정을 배향하는 하부 배향막(13)이 덮힌다.4 is a cross-sectional view showing a vertical structure of a TFT which is a switching element and a pixel electrode 12 connected thereto in the LCD of the present invention. The TFT shown in FIG. 4 has a structure in which the gate SWg is provided under the silicon channel SWc as a bottom gate method. Specifically, the gate SWg is formed on one side of the substrate 11, and the gate insulating layer SWi is formed on the entire substrate thereon. On the gate insulating layer SWi, the transparent pixel electrode 12 such as the silicon channel SWc immediately above the gate SWg and the ITO next to the silicon channel SWc are formed. Sources SWs and drains SWd are disposed on both sides of the silicon channel SWc, and a passivation layer SWp is formed thereon. The drain SWd extends to the pixel electrode 12 to electrically connect the drain SWd and the pixel electrode 12. The lower alignment layer 13, which contacts the liquid crystal LC and orients the liquid crystal, is covered on the TFT switching element SW and the pixel electrode 12.

위와 같은 구조를 가지는 본 발명에 따른 LCD의 특징은 광원이 자외선 특히 청색계의 UV 를 발광한다는 점이다. 이러한 청색계 UV를 얻기 위한 광원은 전술한 바와 같은 LED가 가장 바람직하나, 그 외의 자외선 발생 플라즈마 램프, 냉음극관등이 이용될 수 있다.A feature of the LCD according to the present invention having the above structure is that the light source emits ultraviolet light, especially blue UV. The light source for obtaining such blue UV is most preferably an LED as described above, but other ultraviolet-generating plasma lamps, cold cathode tubes, and the like may be used.

도 5는 자외선의 파장별 자외선의 흡수의 차이를 보이는 그래프이다.5 is a graph showing the difference in absorption of ultraviolet rays according to the wavelength of ultraviolet rays.

도 5에서 A는 두장의 글래스 각각에 ITO 및 폴리이미드를 코팅된 샘플, B는 A의 샘플에 LC을 주입한 샘플, C는 A 샘플에서 양 글래스 기판의 내면에 편광판을 붙인 샘플, D 는 C의 샘플에 LC를 주입한 샘플의 광통과특성을 보인다.In FIG. 5, A is a sample coated with ITO and polyimide on each of two glasses, B is a sample in which LC is injected into a sample of A, C is a sample having a polarizer attached to the inner surface of both glass substrates, and D is C The light transmissive characteristics of the sample injected with LC to the sample are shown.

도시된 바와 같이 A의 샘플은 300~400 nm 근방에서의 광통과특성이 급증(UV 흡수량이 급감)하고 여기에 LC를 주입한 샘플B는 400nm 전후에서 샘플 A 에 비해 UV 흡수량이 급감한다. 그러나, 샘플 C, D의 경우는 700~800nm 에서 비로서 통과률이 급증하고 그 아래의 파장에서는 매우 큰 UV 흡수를 보인다.As shown, the sample of A has a sharp increase in light transmission characteristics (UV absorption amount decreases) in the vicinity of 300 to 400 nm, and the sample B injected with LC is rapidly reduced in UV absorption amount compared to Sample A around 400 nm. However, in the case of samples C and D, the passing rate increases rapidly at a ratio of 700 to 800 nm, and shows a very large UV absorption at the wavelength below.

이러한 본발명의 LCD에 적용될 수 있는 색상별 형광체로서는 아래의 표 1과 같다.Color phosphors applicable to the LCD of the present invention are shown in Table 1 below.

PhosphorPhosphor REDRED Y2O2S:Eu3+ Y 2 O 2 S: Eu 3+ Y2O2S:Eu3+,Bi3+ Y 2 O 2 S: Eu 3+ , Bi 3+ YVO4: Eu3+,Bi3+ YVO 4 : Eu 3+ , Bi 3+ Y2O3: Eu3+,Bi3+ Y 2 O 3 : Eu 3+ , Bi 3+ SrS:Eu2+ SrS: Eu 2+ (Ca,Sr)S: Eu2+ (Ca, Sr) S: Eu 2+ SrY2S4: Eu2+ SrY 2 S 4 : Eu 2+ CaLa2S4:Ce3+ CaLa 2 S 4 : Ce 3+ GREENGREEN YBO3: Ce3+,Tb3+ YBO 3 : Ce 3+ , Tb 3+ BaMgAl10O17:Eu2+,Mn2+ BaMgAl 10 O 17 : Eu 2+ , Mn 2+ (Sr,Ca,Ba)(Al,Ga)2S4:Eu2+ (Sr, Ca, Ba) (Al, Ga) 2 S 4 : Eu 2+ ZnS:Cu,AlZnS: Cu, Al Ca8Mg(SiO4)4Cl2: Eu2+,Mn2+ Ca 8 Mg (SiO 4 ) 4 Cl 2 : Eu 2+ , Mn 2+ Ba2SiO4: Eu2+ Ba 2 SiO 4 : Eu 2+ (Ba,Sr)2SiO4:Eu2+ (Ba, Sr) 2 SiO 4 : Eu 2+ Ba2(Mg, Zn)Si2O7:Eu2+ Ba 2 (Mg, Zn) Si 2 O 7 : Eu 2+ (Ba,Sr)Al2O4: Eu2+ (Ba, Sr) Al 2 O 4 : Eu 2+ Sr2Si3O8.2SrCl2:Eu2+ Sr 2 Si 3 O 8 .2 SrCl 2 : Eu 2+ BLUEBLUE (Sr,Mg,Ca)10(PO4)6Cl2:Eu2+ (Sr, Mg, Ca) 10 (PO 4 ) 6 Cl 2 : Eu 2+ BaMgAl10O17:Eu2+ BaMgAl 10 O 17 : Eu 2+ BaMg2Al16O27:Eu2+ BaMg 2 Al 16 O 27 : Eu 2+

상기한 실시예의 설명에 따르면 본 발명에 따른 LCD는 TFT에 의한 액티브 구동형으로서 설명되었으나 이것은 본 발명의 기술적 범위를 제한하지 않는다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 스위치 소자가 없는 단순 매트릭스형으로의 변형도 가능하다.According to the description of the above embodiment, the LCD according to the present invention has been described as an active driving type by TFT, but this does not limit the technical scope of the present invention. According to another embodiment of the present invention, a modification to a simple matrix type without switch elements is possible.

본 발명은 이와 같은 LC에 의한 UV의 흡수를 감소시키고 이로써 LC의 손상을 억제하며 나아가서는 이로써 UV의 이용효율을 더 증대하는 것이다. 이로써 본 발명 의 LCD는 광이용효율이 극대화될 뿐 아니라 수명 또한 연장된다.The present invention reduces the absorption of UV by such LC and thereby inhibits damage to the LC and thus further increases the utilization efficiency of UV. As a result, the LCD of the present invention not only maximizes the light utilization efficiency but also extends the lifespan.

이러한 본원 발명의 이해를 돕기 위하여 몇몇의 모범적인 실시예가 설명되고 첨부된 도면에 도시되었으나, 이러한 실시예들은 단지 넓은 발명을 예시하고 이를 제한하지 않는다는 점이 이해되어야 할 것이며, 그리고 본 발명은 도시되고 설명된 구조와 배열에 국한되지 않는다는 점이 이해되어야 할 것이며, 이는 다양한 다른 수정이 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일어날 수 있기 때문이다.While some exemplary embodiments have been described and illustrated in the accompanying drawings in order to facilitate understanding of the present invention, it should be understood that these embodiments merely illustrate the broad invention and do not limit it, and the invention is illustrated and described. It is to be understood that the invention is not limited to structured arrangements and arrangements, as various other modifications may occur to those skilled in the art.

Claims (4)

전면판과 배면판;Front and back panels; 상기 전면판과 배면판 사이에 마련되는 액정;Liquid crystal provided between the front plate and the back plate; 상기 전면판과 배면판의 각 내면에 마련되어 상기 액정에 전계를 형성하는 전극;Electrodes provided on respective inner surfaces of the front plate and the back plate to form an electric field in the liquid crystal; 상기 전면판에 마련되는 것으로 390 ~ 410 nm의 파장에 의해 발광하는 형광체층; 그리고A phosphor layer provided on the front plate to emit light at a wavelength of 390 to 410 nm; And 상기 배면판의 후측에 마련되어 상기 형광체층에 390 ~ 410nm 대역의 청색계 자외선을 발생하는 램프를 포함하는 백라이트부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 자발발광 LCD.And a backlight unit provided at a rear side of the back plate and including a lamp for generating blue ultraviolet light in a range of 390 to 410 nm in the phosphor layer. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 램프는 청색계 LED를 포함하는 것을 특징으로 하는 자발발광 LCD.The lamp is a self-luminous LCD, characterized in that it comprises a blue LED. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 백라이트부는 상기 램프로 부터의 광을 상기 배면판전체적으로 도광/확산시키는 도광/확산판을 구비하는 것을 특징으로 하는 자발발광 LCD.And said backlight unit comprises a light guiding / diffusion plate for guiding / diffusing light from said lamp as a whole. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,The method of claim 2 or 3, 상기 램프는 상기 도광/확산판의 일측 가장자리에 다수개 마련되는 것을 특징으로 하는 자발발광 LCD. The lamp is a self-luminous LCD, characterized in that a plurality is provided on one side edge of the light guide / diffuser plate.
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