DE19711669A1 - Fortlaufend belichtende Rücklichtanordnung für einen LCD mit einer fluoreszierenden Schicht - Google Patents

Fortlaufend belichtende Rücklichtanordnung für einen LCD mit einer fluoreszierenden Schicht

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rücklichtan­ ordnung für einen Flüssigkristalldisplay (LCD) und im be­ sonderen, eine fortlaufend belichtende Rücklichtanordnung für einen LCD, welcher eine fluoreszierende Schicht verwen­ det.
Die wesentlichen Bestandteile eines LCD sind ein LCD- Panel und eine Rücklicht (Backlight) Anordnung. Das LCD- Panel befindet sich zwischen zwei polarisierenden Platten und enthält zwei Substrate, eine Flüssigkristallschicht, die sich zwischen den zwei Substraten befindet, und eine Farb­ filterschicht, die auf einer Seite des Substrats aufgebildet ist. Der LCD wird als lichtaufnehmende Vorrichtung bezeich­ net, da ein Farbbild durch Filtern des Lichtes, das von der Rücklichtanordnung ausgesendet wird, mit einem Farbfilter erzeugt wird. Jedoch erniedrigt der für die Bilderzeugung verwendete Farbfilter die Menge des ausgesendeten Lichtes, wodurch der Wirkungsgrad des Lichts, das von der Rückli­ chtanordnung ausgesendet wird, herabgesetzt wird.
Zur Lösung des obigen Problems wurde ein LCD mit einer fluoreszierenden Schicht, wie in Fig. 1 gezeigt, entwik­ kelt. Wie in Fig. 1 dargestellt, liegt eine fluoreszierende Schicht 11 auf der Vorderseite einer Flüssigkristallanord­ nung 13 vor, auf die Rot (R)-, Grün (G)- und Blau (B)-Licht emittierende Leuchtstoffe geschichtet sind. Außerdem ist eine schwarze Matrixschicht 14, die aus Graphit gefertigt ist, zwischen den Leuchtstoffen ausgebildet.
In dem LCD mit der obigen Struktur passiert Licht 100, das von einer Rücklichtquelle (nicht gezeigt) ausgesendet wird, eine transparente Elektrode 15 und anschließend die Flüssigkristallanordnung 13, was davon abhängig ist, ob in diesem Bereich Spannung angelegt wird, und erreicht die fluoreszierende Schicht 11. Das an der fluoreszierenden Schicht 11 angekommene Licht regt die erwähnten Leuchtstoffe zum Leuchten an. Da der obige LCD ein Farbbild durch direk­ tes Erleuchten der Leuchtstoffe realisiert, ist es nicht notwendig, einen Farbfilter dazwischen zu schieben. Dadurch wird die Menge des Lichts, das den LCD passiert, erhöht, was in einen schärferen Kontrast resultiert.
In einer konventionellen Rücklichtanordnung verteilt eine lichtdurchlässige Platte (nicht gezeigt) die sich an der Rückseite des LCD-Panels befindet, das von der Licht­ quelle in Richtung LCD-Panel ausgesendete Licht. Es ist jedoch unmöglich, unter Verwendung der lichtdurchlässigen Platte eine gleichmäßige Ausleuchtung des gesamten LCD-Panels zu erreichen.
Außerdem beleuchtet die konventionelle Rücklichtanor­ dnung die gesamte Rückseite des LCD-Panels, wodurch elek­ trische Energie verschwendet wird.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Rücklichtanordnung für einen LCD, der eine fluoreszierende Schicht verwendet, zum fortlaufenden und wiederholten Ab­ tasten der Rückseite eines LCD-Panels, wodurch ein kontinu­ ierliches Bild unter Verwendung des Nachbildeffekts der Augen ohne Verschwendung elektrischer Energie erzeugt wird, zur Verfügung zu stellen.
Zur Lösung der obigen Aufgabe wird eine fortlaufend belichtende Rücklichtanordnung für einen LCD mit einer fluo­ reszierenden Schicht zur Verfügung gestellt, enthaltend: eine Mehrzahl von Kaltkathoden (Fluoreszenz) leuchtröhren, die parallel übereinander angeordnet sind und eine Länge besit­ zen, die der Länge des LCD-Panels entspricht; und Träger­ platten zum Tragen der Kaltkathodenleuchtröhren und Herstel­ len elektrischer Verbindungen an beiden Enden der Kaltkatho­ denleuchtröhren, wobei die Kaltkathodenleuchtröhren fort­ laufend beleuchtet werden, um ein kontinuierliches Bild auf dem Schirm zu erzeugen, und violette Strahlen mit einer Wel­ lenlänge von 380 bis 420 nm aussenden, um die Leuchtstoffe auf der fluoreszierenden Schicht anzuregen.
Bevorzugt enthält die Kaltkathodenleuchtröhre wenig­ stens eines der Elemente Co, Ni und/oder Fe und wenigstens einen der Leuchtstoffe SrP₂O₇ : Eu, SrMgP₂O₇ : Eu, Sr₃(PO₄)₂ : Eu, (Sr,Ba)Al₂Si₂O₈ : Eu, Y₂Si₂O₇ : Ce, ZnGa₂O₄ : Li,Ti, YTaO : Nb, CaWO₄, BaFX : Eu (wobei X ein Halogen ist), (Sr,Ca)O·2B₂O : Eu, SrAl₁₂O₁₄ : Eu und/oder Y₂SiO₅ : Ce.
Außerdem wird eine fortlaufend belichtende Rücklicht­ anordnung für einen LCD mit einer fluoreszierenden Schicht zur Verfügung gestellt, enthaltend: eine Mehrzahl von lichtemittierenden Dioden als Lichtquelle; und eine Mehrzahl von Trägerplatten, die derart parallel zueinander angeordnet sind, daß jede Trägerplatte eine Reihe lichtemittierender Dioden trägt, wobei die lichtemittierenden Dioden reihenwei­ se fortlaufend beleuchtet werden, um ein kontinuierliches Bild auf dem Schirm zu erzeugen, und violette Strahlen mit einer Wellenlänge von 380 nm bis 420 nm aussenden, um die Leuchtstoffe der fluoreszierenden Schicht anzuregen.
Bevorzugt ist die lichtemittierende Diode aus GaN- Halbleiter gefertigt; und die fluoreszierende Schicht be­ steht aus einem Blaulicht emittierenden Leuchtstoff, einem Grünlicht emittierenden Leuchtstoff und einem Rotlicht emit­ tierenden Leuchtstoff, wobei es sich bei dem Blaulicht emit­ tierenden Leuchtstoff um mindestens eine der Verbindungen Sr₁₀(PO₄)₆Cl₁₂ : Eu2+, (Sr0,9Ca0,1)₁₀(PO₄)₆Cl₂ : Eu2+, Sr₃MgSi₂O₈ : Eu2+, Ba₃MgSi₂O₈ : Eu2+, ZnS : Ag, Cl, ZnS : Ag, Al, ZnS : Ag, ZnO : Ag und/oder ZnS : Ag,Ga, bei dem Grünlicht emittierenden Leuchtstoff um wenigstens eine der Verbindungen SrAl₂O₄ : Eu2+, SrGa₂S₄ : Eu2+, Y₃Al₅O₁₂ : Ce3+, ZnS : Cu, ZnS : Cu, Al, CdS : Cu, Al und/oder ZnS : Cu, Au, Al und bei dem Rotlicht emittierenden Leuchtstoff um wenigstens eine der Verbindungen 6MgO·As₂O₅ : Mn, 3,5MgO·0,5MgF₂·GeO : Mn, SrY₂S₄ : Eu, SrY₂S₄ : Mn, K₅Eu(WO₄)₄, Y₂O₂S : Eu und/oder Y₂O₃ : Eu handelt.
Die obigen Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen mit Bezug auf die angefügten Zeichnungen näher ersichtlich, wobei
Fig. 1 eine schematische strukturelle Darstellung eines typischen Flüssigkristalldisplay (LCD) mit einer fluo­ reszierenden Schicht zur Veranschaulichung einer Rücklicht­ anordnung ist;
Fig. 2 eine schematische perspektivische Ansicht eines LCD mit einer Rücklichtanordnung gemäß einer bevorzug­ ten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist; und
Fig. 3 eine schematische perspektivische Ansicht des LCD mit einer Rücklichtanordnung gemäß einer anderen bevor­ zugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
Gemäß Fig. 2 befindet sich die erfindungsgemäße Rücklichtanordnung 30 auf der Rückseite eines Flüssigkri­ stalldisplay (LCD)-Panels 20. Das LCD-Panel 20 umfaßt ein unteres Substrat 21, ein oberes Substrat 22, eine Mehrzahl von transparenten Elektroden 23, die horizontal auf der Oberseite des unteren Substrats 21 und vertikal auf der Unterseite des oberen Substrats 22 aufgebildet sind, so daß sich die Elektroden der oberen und unteren Substrate 21 und 22 gegenseitig überkreuzen, und eine Flüssigkristallschicht 24 zwischen den unteren und oberen Substraten 21 und 22. Außerdem sind auf den Oberflächen der einander gegenüber­ liegenden unteren und oberen Substrate 21 und 22 geriebene Ausrichtungsfilme (nicht gezeigt) aufgebildet und die Flüs­ sigkristallmoleküle der Flüssigkristallschicht 24 entlang der Reibrichtung der Ausrichtungsfilme angeordnet.
Außerdem befinden sich untere und obere Polarisie­ rungsplatten (nicht gezeigt) auf jeder äußeren Oberfläche der unteren und oberen Substrate 21 und 22; und eine fluo­ reszierende Schicht 25, die mit Rot (R)-, Grün (G)- und Blau (B)-Licht emittierenden Leuchtstoffen beschichtet ist, be­ findet sich auf der Oberseite der oberen Polarisierungsplat­ te.
Die erfindungsgemäße Rücklichtanordnung 30 umfaßt eine Mehrzahl von Kaltkathodenleuchtröhren 31, die auf der Rück­ seite des LCD-Panels 20 angeordnet sind. Die Kaltkathoden­ leuchtröhren 31 sind parallel übereinander angeordnet und besitzen eine Länge, die der Länge des LCD-Panels 20 ent­ spricht. Die Kaltkathodenleuchtröhren 31 werden durch Trä­ gerplatten 32 und 33 an ihren Enden gehalten und sind elek­ trisch mit einer Stromquelle (nicht gezeigt) verbunden.
Ohta et al. (U.S. Patent Nr. 4,678,285) und Breddels et al. (U.S. Patent Nr. 4,830,469) offenbaren eine Licht­ quelle, die ultraviolette Strahlen oder Strahlen nahe dem ultravioletten Bereich mit einer Wellenlänge von 370 nm oder weniger emittieren, um die Leuchtstoffe anzuregen. Jedoch können ultraviolette Strahlen oder Strahlen nahe dem ultra­ violetten Bereich leicht die Eigenschaften der Flüssigkri­ stallmoleküle verändern. Aus diesem Grund verwenden die Kaltkathodenleuchtröhren 31 der erfindungsgemäßen Rücklicht­ anordnung 30 eine Lichtquelle, die violette Strahlen mit einer Wellenlänge im Bereich von 380 bis 420 nm emittiert, was in der U. S.-Patentanmeldung Nr. 08/385,541 offenbart wird. Die Lichtquelle enthält somit einen der Leuchtstoffe SrP₂O₇ : Eu, SrMgP₂O₇ : Eu, Sr₃(PO₄)₂ : Eu, (Sr,Ba)Al₂Si₂O₈ : Eu, Y₂Si₂O₇ : Ce, ZnGa₂O₄ : Li,Ti, YTaO : Nb, CaWO₄, BaFX : Eu (wobei X ein Halogen ist), (Sr,Ca)O·2B₂O₃ : Eu, SrAl₁₂O₁₄ : Eu und/oder Y₂SiO₅ : Ce. Die von der Lichtquelle ausgesendeten violetten Strahlen erleuchten wirksam die Leuchtstoffe der fluoreszie­ renden Schicht 25, ohne die Eigenschaften der Flüssigkri­ stallmoleküle zu verändern.
Bevorzugt werden die in den obigen US-Patenten und der US-Patentanmeldung Nr. 08,385,514 offenbarten Leucht­ stoffe als Leuchtstoffe der fluoreszierenden Schicht 25 verwendet. Die fluoreszierende Schicht besteht demnach aus einem Blaulicht emittierenden Leuchtstoff, einem Grünlicht emittierenden Leuchtstoff und einem Rotlicht emittierenden Leuchtstoff, wobei es sich bei dem Blaulicht emitterenden Leuchtstoff um wenigstens eine der Verbindungen Sr₁₀(PO₄)₆Cl₁₂ : Eu2+, (Sr0,9Ca0,1)₁₀(PO₄)₆Cl₂ : Eu2+, Sr₃MgSi₂O₈ : Eu2+, Ba₃MgSi₂O₈ : Eu2+, ZnS : Ag, Cl, ZnS : Ag, Al, ZnS : Ag, ZnO : Ag und/oder ZnS : Ag,Ga, bei dem Grünlicht emittierenden Leuchtstoff um wenigstens eine der Verbindungen SrAl₂O₄ : Eu2+, SrGa₂S₄ : Eu2+, Y₃Al₅O₁₂ : Ce3+, ZnS : Cu, ZnS : Cu, Al, CdS : Cu, Al und/oder ZnS : Cu,Au,Al und bei dem Rotlicht emittierenden Leuchtstoff um wenigstens eine der Verbindungen 6MgO·As₂O₅ : Mn, 3,5MgO·0,5MgF₂·GeO₇ : Mn, SrY₂S₄ : Eu, SrY₂S₄ : Mn, K₅Eu(WO₄)₄, Y₂O₂S : Eu und/oder Y₂O₃ : Eu handelt.
Um zu verhindern, daß Licht mit Wellenlängen über 420 nm ausgesendet wird, werden die Kaltkathodenleuchtröhren 31 mit einem Film aus Kobalt (Co), Nickel (Ni) und/oder Eisen (Fe) beschichtet.
In der erfindungsgemäßen Rücklichtanordnung können die Kaltkathodenleuchtröhren 31 fortlaufend erleuchtet werden, auf die gleiche Weise, wie Fernsehbildschirme abgetastet werden. Das heißt, die oberste Leuchtröhre 31₁ wird erleuch­ tet und dann, nach einer vorbestimmten Zeit, wieder ausge­ schaltet. Sobald die oberste Leuchtröhre 31₁ ausgeschaltet ist, wird die nächste Leuchtröhre 31₂ erleuchtet. (Obwohl die Leuchtröhre 31₁ ausgeschaltet wurde, glimmt sie noch mit verminderter Leuchtkraft). Dann, wenn die Leuchtröhre 31₂ ausgeschaltet ist, wird eine Leuchtröhre 31₃ unter der Leuchtröhre 31₂ erleuchtet. Das wird für alle Leuchtröhren bis zu der Leuchtröhre 31 n wiederholt. Auf diese Weise werden alle Kaltkathodenleuchtröhren 31 erleuchtet. Bevorzugt wird die Beleuchtungsdauer für jede Leuchtröhre 31 derart einge­ stellt, daß ein Betrachter aufgrund des Nachbildeffekts der Augen das fortlaufend erleuchtete Bild als ein kontinuierli­ ches Bild wahrnimmt. Die fortlaufende Reihenerleuchtung der Kaltkathodenleuchtröhren 31 hat so die gleiche Wirkung wie eine Oberflächenausleuchtung der gesamten fluoreszierenden Schicht 25.
Das von der fortlaufenden Rücklichtanordnung ausgehen­ de Licht wird durch die untere Polarisierungsplatte (nicht gezeigt) polarisiert, passiert dann das untere Substrat 21 und erreicht die Flüssigkristallschicht 24. Wenn an die transparenten Elektroden 23 von einer Energiequelle, die von der Energiequelle der Rücklichtanordnung unabhängig ist, eine Spannung angelegt wird, ordnen sich die Flüssigkri­ stallmoleküle, die gewöhnlich in Spiralform angeordnet sind, bezüglich der transparenten Elektroden 23 in Reihe an. So passiert das Licht nacheinander die Flüssigkristallschicht 24, das obere Substrat 22 und die obere Polarisierungsplatte (nicht gezeigt) und erreicht danach die fluoreszierende Schicht 25. Das an der fluoreszierenden Schicht 25 angekom­ mene Licht regt die genannten Leuchtstoffe der fluoreszie­ renden Schicht 25 zum Leuchten an, wodurch ein Farbbild entsteht.
Fig. 3 zeigt die fortlaufend belichtende Rücklicht­ anordnung gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in Fig. 3 dargestellt, sind eine Mehrzahl von Trägerplatten 42 parallel übereinander angeordnet, wobei jede Trägerplatte mit einer Mehrzahl von lichtemittierenden Dioden 41 versehen ist. Die lichtemit­ tierenden Dioden 41 sind aus GaN-Halbleiter gefertigt, um die Wellenlänge des ausgesendeten Lichtes leicht regulieren zu können.
Die Mehrzahl der lichtemittierenden Dioden 41 sind in Reihen angeordnet, und jede Reihe lichtemittierender Dioden 41 wird von einer der Trägerplatten 42 getragen. Die licht­ emittierenden Dioden 41 einer Reihe werden gleichzeitig er­ leuchtet oder abgeschaltet und die lichtemittierenden Dioden 41 reihenweise fortlaufend erleuchtet oder abgeschaltet, wodurch ein kontinuierliches Bild erzeugt wird. Die von den lichtemittierenden Dioden 41 ausgesendeten violetten Strah­ len passieren ein LCD-Panel 50 und regen die Leuchtstoffe 51 einer fluoreszierenden Schicht an.
Die fortlaufende Reihenbeleuchtung der vorliegenden Erfindung liefert eine gleichmäßige Ausleuchtung des LCD-Panels sowie eine Oberflächenbeleuchtungswirkung der gesam­ ten fluoreszierenden Schicht unter Erniedrigung des Energie­ verbrauchs.

Claims (7)

1. Fortlaufend belichtende Rücklichtanordnung für einen Flüssigkristalldisplay (LCD) mit einer fluoreszieren­ den Schicht enthaltend:
eine Mehrzahl von Kaltkathodenleuchtröhren, die par­ allel übereinander angeordnet sind und eine Länge besitzen, die der Länge des LCD-Panels entspricht; und
Trägerplatten zum Halten der Kaltkathodenleuchtröhren an ihren beiden Enden und Herstellen elektrischer Verbindun­ gen an beiden Enden der Kaltkathodenleuchtröhren,
wobei die Kaltkathodenleuchtröhren fortlaufend er­ leuchtet werden, um ein kontinuierliches Bild auf einem Schirm zu erzeugen, und violette Strahlen mit einer Wellen­ länge von 380 bis 420 nm aussenden, um die Leuchtstoffe der fluoreszierenden Schicht anzuregen.
2. Fortlaufend belichtende Rücklichtanordnung gemäß Anspruch 1, wobei die fluoreszierende Schicht aus einem Blaulicht emittierenden Leuchtstoff, einem Grünlicht emit­ tierenden Leuchtstoff und einem Rotlicht emittierenden Leuchtstoff besteht,
wobei es sich bei dem Blaulicht emittierenden Leucht­ stoff um wenigstens eine der Verbindungen Sr₁₀(PO₄)₆Cl₁₂ : Eu2+, (Sr0,9Ca0,1)₁₀(PO₄)₆Cl₂ : Eu2+, Sr₃MgSi₂O₈ : Eu2+, Ba₃MgSi₂O₈ : Eu2+, ZnS : Ag, Cl, ZnS :qAg, Al, ZnS : Ag, ZnO : Ag und/oder ZnS : Ag, Ga, bei dem Grünlicht emittierenden Leuchtstoff um wenigstens eine der Verbindungen SrAl₂O₄ : Eu2+, SrGa₂S₄ : Eu2+, Y₃Al₅O₁₂ : Ce3+, ZnS : Cu, ZnS : Cu, Al, CdS : Cu, Al und/oder ZnS : Cu, Au, Al und bei dem Rotlicht emittierenden Leuchtstoff um wenigstens eine der Verbindungen 6MgO·As₂O₅ : Mn, 3,5MgO·0,5MgF₂·GeO₂ : Mn, SrY₂S₄ : Eu, SrY₂S₄ : Mn, K₅Eu(WO₄)₄, Y₂O₂S : Eu und/oder Y₂O₃ : Eu han­ delt.
3. Fortlaufend belichtende Rücklichtanordnung gemäß Anspruch 1, wobei die Kaltkathodenleuchtröhre wenigstens einen der Leuchtstoffe SrP₂O₇ : Eu, SrMgP₂O₇ : Eu, Sr₃(PO₄)₂ : Eu, (Sr,Ba)Al₂Si₂O₈ : Eu, Y₂Si₂O₇ : Ce, ZnGa₂O₄ : Li,Ti, YTaO : Nb, CaWO₄, BaFX : Eu (wobei X ein Halogen ist), (Sr,Ca)O·2B₂O₃ : Eu, SrAl₁₂O₁₄ : Eu und/oder Y₂SiO₅ : Ce enthält.
4. Fortlaufend belichtende Rücklichtanordnung gemäß Anspruch 3, wobei die Kaltkathodenleuchtröhre mit wenigstens einem der Elemente Co, Ni und/oder Fe beschichtet ist.
5. Fortlaufend belichtende Rücklichtanordnung für einen LCD mit einer fluoreszierenden Schicht enthaltend:
eine Mehrzahl von lichtemittierenden Dioden als Licht­ quelle; und
eine Mehrzahl von Trägerplatten, die derart parallel zueinander angeordnet sind, daß jede Trägerplatte eine Reihe der lichtemittierenden Dioden trägt,
wobei die lichtemittierenden Dioden fortlaufend und reihenweise erleuchtet werden, um ein kontinuierliches Bild auf einem Schirm zu erzeugen, und violette Strahlen mit einer Wellenlänge von 380 nm bis 420 nm aussenden, um die Leuchtstoffe der fluoreszierenden Schicht anzuregen.
6. Fortlaufend belichtende Rücklichtanordnung gemäß Anspruch 5, wobei die fluoreszierende Schicht aus einem Blaulicht emittierenden Leuchtstoff, einem Grünlicht emit­ tierenden Leuchtstoff und einem Rotlicht emittierenden Leuchtstoff besteht,
wobei es sich bei dem Blaulicht emittierenden Leucht­ stoff um wenigstens eine der Verbindungen Sr₁₀(PO₄)₆Cl₁₂ : Eu2+, (Sr0,9Ca0,1)₁₀(PO₄)₆Cl₂ : Eu2+, Sr₃MgSi₂O₈ : Eu2+, Ba₃MgSi₂O₈ : Eu2+, ZnS : Ag, Cl, ZnS : Ag, Al, ZnS : Ag, ZnO : Ag und/oder ZnS : Ag, Ga, bei dem Grünlicht emittierenden Leuchtstoff um wenigstens eine der Verbindungen SrAl₂O₄ : Eu2+, SrGa₂S₄ : Eu2+, Y₃AlsO₁₂ : Ce3+, ZnS : Cu, ZnS : Cu, Al, CdS : Cu, Al und/oder ZnS : Cu, Au, Al und bei dem Rotlicht emittierenden Leuchtstoff um wenigstens eine der Verbindungen 6MgO·As₂O₅ : Mn, 3,5MgO·0,5MgF₂·GeO₂ : Mn, SrY₂S₄ : Eu, SrY₂S₄ : Mn, K₅Eu(WO₄)₄, Y₂O₂S : Eu und/oder Y₂O₃ : Eu han­ delt.
7. Fortlaufend belichtende Rücklichtanordnung gemäß Anspruch 5, wobei die lichtemittierende Diode aus GaN-Halb­ leiter gefertigt ist.
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