KR960009126Y1

KR960009126Y1 - 액정디스플레이(lcd)용 백 라이트 장치

Info

Publication number: KR960009126Y1
Application number: KR2019930002591U
Authority: KR
Inventors: 이시형
Original assignee: 삼성전자 주식회사; 김광호
Priority date: 1993-02-24
Filing date: 1993-02-24
Publication date: 1996-10-15
Also published as: KR940021129U

Abstract

내용 없음.

Description

액정디스플레이(LCD)용 백라이트 장치

제1도는 종래 기술에 따른 TFT LCD의 백라이트 구조를 도시한 측면도

제2도는 본 고안에 따른 TFT LCD의 백라이트 구조를 도시한 단면도

제3도는 본 고안에 따른 TFT LCD의 백라이트의 동작 원리를 나타낸 도이다.

본 고안은 칼라 OA기기 및 TV등에 이용되는 LCD(LIQUID CRYSTAL DISPLAY)에 관한 것으로 보다 상세하게는 LCD의 화상을 보기 위한 광의 소오스(SOURCE) 역할을 하는 조명용 백라이트 장치에 관한 것이다.

최근 OA기기나 휴대용 소형 TV등의 보급에 따라 이제까지의 전자 디스플레이 장치로 브라운관(CRT)대신에 액정 디스플레이(LCD), 일렉트로 일루미너센스(EL) 소자, 플라즈마 디스플레이 패널(PDP), 형광표시관(VFD)등의 연구가 활발히 추진되고 일부는 실용화되고 있다.

그중에서도 액정표시소자 극도로 경량으로 박형, 저가, 저소비 전력구동으로 집적회로와의 정합성이 좋은 등의 특징을 가져 랩 톱 컴퓨터(LAT POP COMPUTER)나 포켓 컴퓨터(POCKET COMPUTER)의 표시외에 차량 적재용, 칼라 TV화상용으로 그 용도를 급속하게 확대하고 있다.

이와 같은 칼라 LCD는 문명의 발달에 따라 인간에 기계의 인터베이스(INTERFACE)로서 평판소자의 유망아로 각광받아 왔다.

현재 이 기술은 CRT에 필적한 만한 가장 유력한 표시소자인데, 상기 기술은 반도체 기술과 액정기술을 융합한 액티브 매트릭스 LCD(ACTIVE MATRIX LCD)기술로서 상판의 칼라필터 패널과 하판의 TFT 패널로 구성되어 있으며 그 사이에 유전 이방성을 가진 액정이 채워져 있다.

상기와 같은 구조를 갖는 종래 액정표시 패널의 화상 처리시 화면을 보기 위하여 이용되는 백라이트 구조에 관하여 제1도를 참조하여 설명한다.

제1도는 종래 기술에 따른 TFT LCD의 백라이트(BACK LIGHT)구조를 도시한 측면도를 나타낸 것으로 상기 도면에서 알수 있듯이 종래 기술에 따른 백라이트 장치는 LCD 패널(1)의 하측에 형성된 확산판(11)과 상기 확산판(11)의 아래 측면 상에 방전관(12)이 부착되어 있는 도광판(13)과 상기 도광판(13)의 하측에 형성된 반사판(14)으로 구성되며, 상기 방전관(12)의 동작에 의해 발생된 광은 도광판(LGP : Light Gudide Panel)(13)에 의하여 패널(1)의 사방으로 퍼지게 된다.

이때 반사판(14)으로서 금속 코팅 시트(METAL COATING SHEET)를 사용하므로 매질내에서 광 손실을 유발하게 되고 또한 도광판의 두께가 크므로 전체적인 제품의 켜져야할 뿐 아니라 방전관에 큰 전력손실이 따르게 되는 문제점을 안고 있었다.

이에 본 고안은 상기와 같은 문제점을 감안하여 이루어진 것으로 도광판 및 반사판을 하나의 기판을 사용한 박막이로 일체화 시키므로써 방전관에 의한 전력소모를 삼소시킬수 있고 백 라이트의 효율을 증대 시킬 수 있는 TFT LCD의 백라이트 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안의 조명용 백 라이트 장치는 빛을 방출하는 광원과, 일정각도로 거팅되어 상기 광원과 소정 각도로 결합되는 투명기판과, 상기 투병기판 하부에 형성된 다수의 박막으로 구성된 하부 필터층과, 상기 투명기판 상부에 형성된 다수의 박막이로 구성된 상부 필터층으로 구성된 구조를 갖는다.

본 고안은 상술한 구성에 의해 상기 도광판과 반사판을 하나의 기판을 사용한 박막으로 일체화 시킴으로써 방전관에 의한 전력소모를 감소시킬수 있을 뿐 아니라 백 라이트의 효율증가 및 경박 단소화를 이룰수 있게 된다.

이하 첨부된 도면을 참조로하여 본 고안의 실시예에 대해 상세히 설명한다.

제2도는 본 고안에 따른 TFT LCD의 백라이트 구조를 도시한 단면도를 나타낸 것이며, 제3도는 본 고안에 따른 TFT LCD의 백라이트용의 동작원리를 나타낸 것으로, 상기 도면에서 알수 있듯이 본 고안에 따른 백 라이트 구조는 빛을 방출하는 광원과, 일정각도로 커팅되어 상기 광원과 소정 각도로 결합되는 투명기판(B)과 상기 투명기판(B) 상부에 형성된 다수의 박막으로 구성된 하부 필터층(C)으로 이루어진다. 즉, 상기 도광판(B) 및 반사판을 상·하측 박막 (A), (C)이 부착된 하나의 기판(B)으로 일체화 시키는 구조를 갖게됨을 알 수 있다.

여기서 상기 투명기판(B)은 일정각도로 커팅(CUTTING)된 유리기판이 주로 사용되어지며 상기 기판(B)의 상층과 하층에는 각각 수십㎛-수천㎛의 박막을 다층(MULTI LAYER)으로 성장 시킨다.

상기 상층 박막(A)의 역할은 박막의 두깨와 층의 수를 조절하여 상기 유리기판(B)에서 진동하는 광중(a)방향으로의 방출을 조절하는 것으로 이를 간략하게 나타내면 반사율 조정 즉, 빛의 양을 조절하는 역할을 담당하고 있음을 알수 있다.

이때, 상기 하층 박막(C)은 빛을 완전히 반사시킬수 있도록, 즉 반사율(γ)이 1의 값을 가지도록 박막의 두께와 층수를 결정해주며, 상기 투명기판(B)의 브로스타 각도(θ)는 물질에 대한 고유성질(θBrewster = tam^-1n, 이때 n은 물질의 굴절률)로서, 예컨대 유리의 경우 n=1.5이므로 θ_B= tan^-11.5 = 57。의 값을 가지게 되며, 이때 (b)부분에 방전관(12)을 부착시키게 되면 계면에서의 손실을 극소화시킬 수 있게 된다.

상기 반사율은 서로 다른 굴절률을 가진 세 매질이 적층되어 있다고 가정했을 때 입사매질의 굴절률을 n₀, 두께가 ℓ인 박막의 굴절률을 n₁, 이와 다른 매질의 굴절률을 n_T라 하면, 상기 입사 매질을 통하여 입사광이 입사되어 각 매질을 통과할시에 일부 흡수괴고 나머지 일부가 반사될 결우 슈스터도(Schuster Diagram)식에 의해,

여기서 γ: 반사율

ni : 물질 i의 굴절률

k : 파수(Wave number)를 나타내며

상기 식으로부터 다층 박막의 굴절률을 감안하여 반사율(γ)이 1의 값을 가지도록 다층 박막의 두께와 층수를 결정한다.

상기 기판(B)은 유리 또는 박막을 형성시킬수 있을 정도의 내구성을 지닌 투명체로 형성되는 것으로 광전도시 등방성 매질이어야 하며 그 두께는 약 1-2㎜ 정도의 것이 주로 사용되어 진다.

한편 제3도에서 알수 있듯이 본 고안에 따른 백 라이트 장치의 동작원리를 살펴보면 라이트 소오스 (LIGHT SOURCE) A'로부터 라이트 캐비티(LIGHT CAVITY)(3) 내로 입사된 광선은 캐비티 내에서 반사 굴절을 반복하면서 서서히 상판의 바닥을 통하여 투과되어 진다. 상기 도면에서 제시된 부재번호 1은 LCD 패널을, 부재번호 2는 백 라이트 장치를, θ는 브로스타 각을 부재번호 3은 광 캐비티로서 광을 트래핑(TRAPPING)할시에 반사굴절을 반복하는 과정을 도시해 놓은 것이다. 여기서 상기 하부 필터층(C)의 반사율은 약 1의 값에 가까운 값을 가지며, 상부 필터층(A)의 반사율(γ)은 0.85 보다는 크고 0.95보다 작은값을 가지게 된다. 이때 상기 상부 필터층(A) 및 하부 필터층(C)은 투명한 유전체로 증착됨을 유의한다.

상기와 같은 동작원리에 의해 제작된 백 라이트 장치는 매질을 통하여 빛을 분산시키는 방법을 이용하여 화상을 표시하게 되는데 기존에 사용되어지던 도광판은 그 두께가 약 4㎜로 두꺼워 실제 TGT LCD의 전체 부피를 증가시키는 원인이 된 반면 본 고안은 약 1㎜ 유리 또는 유사한 재질에 투명한 유전체 물질을 다층으로 증착 즉, 후막 어셈블리 형태의 백 라이트를 유리기판 상에 박막 형태로 제작함으로써 TFT 모듈의 경박 단소화를 이룰수 있다.

여기서 상기 유전체 물질은 굴절률이 다른 투명물질, 예컨대, 투명전도막인 ITO, 유리(SiO₂), 산화탄탈륨(Ta₂O₅), 산화지르코니아(Z_rO₂), 실리콘 나이트 라이드(SiN₂)등으로 이루어진 물질을 뜻한다.

상술한 바와 같이 본 고안에 의하면 도광판 및 반사판을 상, 하측에 박막이 부착된 하나의 기판으로 일체화시킴으로써 LCD 모듈의 소형화 및 박형화가 가능하게 되고 TFT LCD 의 모듈 어셈블리 공정시 시간이 단축되며 또한 노트-PC나 랩-톱 PC의 전지에 의한 이용시간을 증대시켜 전력소모를 감소시킬 뿐 아니라 상기 LCD의 휘도 및 콘트라스트(CONTRAST)를 증가시킬수 있게 된다.

Claims

빛을 방출하는 광원과, 일정각도로 커팅되어 상기 광원과 소정각도로 결합되는 투명기판(B)과, 상기 투명기판(B) 하부에 형성된 다수의 박막으로 구성된 하부 필터층(C)과, 상기 투명기판(B) 상부에 형성된 다수의 박막으로 구성된 상부 필터층(A)으로 구성됨을 특징으로 하는 CDL용 백 라이트 장치.
제1항에 있어서, 상기 투명기판(B)의 두께는 1~2㎜ 내에서 형성되며 광전도시 등방성 매질을 갖는 물질로 이루어짐을 특징으로 하는 LCD용 백 라이트 장치.
제1항에 있어서, 상기 상부 필터층(A) 및 하부 필터층(C)은 투명한 유전체 물질인 ITO, 산화탄탈륨, 유리 산화지르코니아, 실리콘 나이트 라이드 중에서 선택된 어느 하나로 구성됨을 특징으로 하는 LCD용 백 라이트 장치.
제1항에 있어서, 상기 하부 필터층(C) 반사율은 1의 값을 가지며 상기 상부 필터층(A)의 반사율은 0.85 보다는 크고 0.95보다는 작은 값을 갖도록 구성됨을 특징으로 하는 LCD용 백라이트 장치.
화상 표현을 하기 위한 LCD패널(10)과, 상기 LCD패널(10)의 하측에 형성된 확산판(11)과, 상기 확산판(11) 하부에 위치된 백라이트 장치(A, B, C)로 구성됨, 상기 백라이트 장치는 빛을 방출하는 광원(A')과, 일정각도로 커팅되어 상기 광원(A')과 소정각도로 결합되는 투명기판(B)과, 상기 투명기판(B) 하부에 형성된 다수의 박막으로 구성된 하부 필터층(C)과, 상기 투명기판(B) 상부에 형성된 다수의 박막으로 구성된 상부 필터층(A)으로 구성됨을 특징으로 하는 LCD 장치.