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KR19980065367A - 액정표시소자용 백라이트 - Google Patents

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KR19980065367A
KR19980065367A KR1019970000303A KR19970000303A KR19980065367A KR 19980065367 A KR19980065367 A KR 19980065367A KR 1019970000303 A KR1019970000303 A KR 1019970000303A KR 19970000303 A KR19970000303 A KR 19970000303A KR 19980065367 A KR19980065367 A KR 19980065367A
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Abstract

본발명은 액정표시소자의 백라이트(Back Light)의 광학계에 관한 것이다. 종래의 액정표시소자용 백라이트는 액정판넬로 들어가는 빛을 형광등(10)의 형광체(12)에서 흡수하거나 반사판(21,22,23)이나 산란막(31)이나 확산판(32)을 지나는 과정에서 많은 빛이 흡수되어 광 이용효율이 떨어졌다. 본발명에서는 형광등(10)에서 나온 빛을 평행광으로 만든 다음 PBS(Polarizing Beam Splitter)(41)를 지나게 하여 S파와 P파로 분리한 다음, 위상판(42)을 써서 편광상태를 같게하고, 미세반사거울(41)을 지나게 하여 편광손실을 없앴다. 또한 종래의 플라스틱 광도파관(1) 대신에 공기중으로 빛이 전달하게 하여 흡수손실을 줄였다. 본발명의 백라이트는 종래의 백라이트에 비하여 두껍기 때문에 휴대용보다는 주로 14이상의 데스크탑용 모니터의 화면소자로 쓰일 수 있다.

Description

액정표시소자용 백라이트
제1도 종래의 백라이트의 구조
제2도 종래의 백라이트에서 쓴 형광등의 단면도
제3도 백라이트의 반사판의 평면도
제4도 본발명의 백라이트에서 구조의 한 예
제5도 본발명의 백라이트의 형광등의 단면도
제6도 본발명의 백라이트 구조의 한 예
제7도 본발명의 백라이트의 형광등의 단면도
제8도 본발명의 백라이트의 반사판의 평면도
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
1 : 광도파관10 : 형광등
11 : 유리관12 : 형광체
13 : 방전가스16 : 금속반사판
17 : 투과부분21 : 뒷면반사판
22 : 아래반사판23 : 측면반사판
31 : 산란막32 : 확산판
40 : 렌즈계41 : PBS(Polarizing Beam Splitter)
42 : 반파장판43 : 거울
44 : 미세반사거울45 : 받침대
본발명은 액정표시소자의 백라이트(Back Light)의 광학계에 관한 것으로, 미세 반사거울과 PBS와 위상판을 써서 편광손실을 없애 화면을 밝게 하였다.
종래의 액정표시소자용 백라이트는 제1도와 같이 형광등의 뒷면에 뒷면반사판(21)이 형광등(10)을 둘러싸고 광도파관(1)에 붙어있다. 광도파관(1) 밑부분에는 산란막(31)이 피막된 아래반사판(22)이, 윗부분에는 확산판(32)이, 모서리에는 옆면반사판(23)이 붙어있다. 확산판(32)은 반투명한 플라스틱 수지와 같이, 빛을 여러방향으로 확산시켜 액정판넬로 들어가는 빛의 밝기를 고르게 한다. 광도파관(1)의 재질은 주로 아크릴수지이고, 빛의 전반사 성질을 이용하여 도파한다.
제2도는 종래의 백라이트에서 쓴 형광등(10)의 단면도로 형광등의 유리관(11)안에는 수은과 아르곤과 네온(Hg-Ar-Ne)의 혼합가스(13)가 채워져있고, 유리관 안쪽면에는 분말 상태로 형광체(12)가 발라져있다. 유리관 양단의 캐소드(Cathod)와 앤오드(Aiode)에 수백볼트(Volt)의 이상의 전압이 걸리면 혼합가스가 방전이 되면서 254mm 근방의 자외선이 나온다. 이 자외선이 형광층(12)에 조사되어 가시광선이 나온다. 형광층의 성분을 조절하여 빨간색과 초록색과 파란색이 섞인 하얀색을 나오게 한다. 표1에는 형광체의 성분에 따르는 형광되어 나오는 색과 이 때의 최대 강도가 되는 파장이 나타나 있다.
[표 1]
형광체의 화학식과 발광색
제3도는 백라이트의 아래반사판(22)의 평면이다. 아래반사판에(22)에 피막된 Al2O3나 Ti2O3등과 같은 산란막(31)이 들어온 빛을 여러 방향으로 퍼지게 한다. 단위면적당 유전체분말의 인쇄면적을 조절하여 액정표시소자로 지나는 빛의 밝기를 균일하게 한다. 형광등(10)에 가까운 부분에는 산란막(31)이 피막된 면적비를 작게하여 빛의 산란을 줄이고 반대로 형광등에서 떨어진 부분에는 산란막(31)이 피막된 면적비를 크게하여 액정판넬에 들어가는 빛의 균일도를 높인다.
종래의 액정표시소자용 백라이트는 형광등(10)의 내부에서의 가시광선이 형광체를 여러번 반사하여 유리관(11) 밖으로 나오기 때문에 형광체(12)에서 많은 양이 흡수되었고, 반사판(21, 22, 23)이나 산란막(31)이나 확산판(32)을 지나는 과정에서 많은 빛이 흡수되어 광 이용효율이 떨어졌다. 또한 종래의 액정표시소자용 백라이트는 비편광된 빛이 나오므로 액정판넬의 편광판에서 약 50%이상이 흡수되어 빛의 이용효율이 떨어졌다.
본발명은 백라이트의 빛의 이용효율을 높이기 위하여 두가지 방법을 실시하였다. 실시예1에서는 편광손실이 없는 백라이트에 관한 것이고 실시예2에서는 빛의 도파손실을 없앤 백라이트에 관한 것이다.
[실시예1]
제4도는 본발명의 편광손실이 없는 백라이트에 관한 것으로, 형광등에서 나온 빛을 평행광으로 만들고, 이 평행광을 PBS(Polarizing Beam Splitter ; 편광광속분할기)에서 P파와 S파로 분리해내고, S파를 반파장판을 지나게 하여 P파로 만든 다음, 미세거울을 지나게 하여 편광된 평면광을 만들었다. 형광등의 단면구조는 제5도와 같다. 유리관 밖에는 Al로된 금속반사막이 있고, 형광등의 유리관(11) 안에는 수은과 아르곤과 네온(Hg-Ar-Ne)의 혼합가스(13)가 채워져 있고, 유리관 안쪽면에는 분말 형태로 형광체(12)가 발라져 있다. 형광등에서 나온 빛은 렌즈계(40)를 지나면서 평행광이 된다. 렌즈계는 상하로 퍼지는 빛과 좌우로 퍼지는 빛을 평행광으로 바꾸어 주는 두 개의 렌즈로 구성된다. 제4도에서 상하로 퍼지는 빛은 원통의 축이 유리관 방향으로 나란한 원통형(cylinderic)랜즈로 평행광을 만들고, 좌우로 퍼지는 빛은 반경이 두껍기 때문에 프레낼(Fresnel)렌즈로 구성한다. 렌즈계를 지나온 평행광은 PBS에서 P파는 직진하여 미세반사거울(44)로 들어가고, S파는 반사되어 반파장판(42)을 지나 P파가 되어 거울(43)에서 반사되어 미세반사거울(44)로 들어간다. PBS는 두 개의 프리즘을 붙인 것인데 그 경계면에서 굴절율이 큰 박막과 작은 박막을 번갈아 입힌다. 또한 박막 대신에 액정과 같이 굴절율이방성이 큰 물질을 프리즘 경계면에 피막하여 빛의 전반사성질을 이용하여 PBS를 만들 수 있다. 미세거울은 표면이 톱니모양의 플라스틱 사출물에 알루미늄같은 금속반사막을 피막한 것으로 받침대(45)의 경사각과 톱니모양의 굴곡의 경사각을 조절하여, 입사광에 대한 금속반사막의 경사를 45°로 두어 빛이 90°반사하게 한다. 미세반사거울의 톱니모양의 피치(pitch)가 좁으면 빛의 밝기의 균일성은 좋으나 사출하기가 힘들고 반대로 피치(pitch)가 크면 플라스틱 사출은 쉬우나 빛의 밝기의 균일성이 떨어진다. 미세반사거울의 톱니모양의 피치(pitch)는 약 0.2~0.4mm가 적당하다. 플라스틱사출물에 바로 Al막을 입히면 접착력이 낮아 반사효율이 떨어지므로 SiO2막이나 ITO(In Tin Oxide)막을 입히고 Al막을 그 위에 입히면 접착력이 강화된다.
미세반사거울을 지나 바로 액정판넬에 들어가기 이전에 빛의 편광상태를 유지하면서 빛을 약간의 각도로 확산시키는 프리즘시트를 쓰면 액정판넬의 밝기가 균일해진다. 액정판넬의 편광판 앞에 위상판을 붙여서 편광판의 투과축 방향으로 직선편광이 되어 투과율을 높인다.
[실시예2]
제6도는 빛이 도파되는 과정에서 흡수를 줄여 액정표시소자를 밝게한 백라이트의 구조이다. 형광등(10)이 뒷면반사판(21)과 아래반사판(22)과 측면반사판(23)과 확산판(32)으로 둘러싸여 있다. 확산판 아래에는 금속반사막(16)이 입혀져 있다. 확산판에는 형광체(12)가 입혀져 있다. 형광등에서 나온 254nm의 자외선은 반사막(15, 21, 22, 23)에서 반사되어 형광체(12)에 조사되어 가시광선이 나온다. 형광등의 단면구조는 제7도와 같다. 유리관은 254nm의 자외선을 잘 통과시키는 실리카(fused quartz)로 되어 있다. 유리관을 나온 자외선은 반사막(21, 22, 23)에서 반사되어 형광체(12)에 입사하거나 또는 직접 형광체에 입사되어 형광체에서 가시광선이 나온다. 형광등에 가까운 부분은 빛의 강도가 세므로 확산판(32)은 제8도와 같이 형광등에 가까운 부분에 금속반사막(16)의 면적을 형광등에 먼부분보다 많이 피막하여 빛의 균일도를 증가시킨다. 제6도와 같은 구조에서는 빛의 손실이 거의 없다.
본발명은 액정표시소자의 백라이트(Back Light)의 광학계에 관한 것으로, 미세반사거울과 PBS와 위상판을 써서 편광손실을 없애 화면을 밝게하였다. 본발명의 백라이트는 종래의 백라이트에 비하여 두껍기 때문에 휴대용보다는 주로 14 이상의 데스크탑용 모니터의 화면소자로 쓰일 수 있다.

Claims (9)

  1. 유리관(10) 양단의 캐소드(Cathod)와 앤오드(Aiode)에 걸린 전압에 혼합가스가 방전이 되면서 나오는 자외선을 형광체에 쪼여 가시광이 나오게하는 액정표시 소자용 백라이트에 있어서, 형광등에서 나온 빛을 평행광이 되게한 후에 PBS(Polarizing Veam Splitter)를 써서 S파와 P파로 나눈후, 두파를 위상판을 써서 편광상태를 같게한 다음, 미세반사거울(44)을 지나게하는 액정표시소자용 백라이트.
  2. 제1항에 있어서 PBS가 평행배향된 액정막의 전반사 성질을 이용하는 액정표시소자용 백라이트
  3. 제1항에 있어서 미세반사거울의 반사면이 사출성형된 플라스틱 기판에 금속을 피막한 액정표시소자용 백라이트
  4. 제3항에 있어서 플라스틱사출물과 금속막 사이에 접착을 증가시키는 막이 피막된 액정표시소자용 백라이트
  5. 제3항에 있어서 금속사출물의 피치가 0.2~0.4mm인 액정표시소자용 백라이트
  6. 제1항에 있어서 렌즈계가 최소한 한 개 이상의 Fresnel 렌즈 있는 액정표시소자용 백라이트
  7. 형광등에서 나온 빛을 평행광이 되게한 후에 PBS(Polarizing Beam Splitter)를 써서 S파와 P파로 나눈후, 두파를 위상판을 써서 편광상태를 같게한 다음, 미세반사거울을 지나게하는 백라이트를 쓴 액정표시소자에 있어서 액정판넬과 백라이트 사이에 위상판이 부착된 액정표시소자
  8. 유리관(10) 양단의 캐소드(Cathod)와 앤오드(Aiode)에 걸린 전압에 혼합가스가 방전이 되면서 나오는 자외선을 공기중으로 도파되어 반사막(15, 21, 22, 23)에서 반사되어 형광체(12)에 조사되어 가시광선이 나오게하는 액정표시소자용 백라이트.
  9. 제8항에 있어 유리관이 실리카(fused quartz)인 액정표시소자용 백라이트.
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