KR101003471B1 - Fluorescent Backlight Plate for Liquid crystal display device comprising multilayered film - Google Patents

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Abstract

다층막과 형광막을 포함하는 액정 표시 장치용 백라이트 기판이 제공된다.A backlight substrate for a liquid crystal display device including a multilayer film and a fluorescent film is provided.

본 발명에 따른 백라이트 기판을 채용하는 액정 표시 장치는 후면으로 재투과되어 전체 액정 표시 장치의 발광 효율 및 색 전환을 방해/저하시키는 빛을 다시 전면으로 재반사시킴으로써 액정 표시 장치의 램프 효율을 향상시킬 수 있고, 삼원색간의 균일한 발광 효율을 구현시킬 수 있으며, 색 전환 효과를 향상시킬 수 있다. 더 나아가, 본 발명은 기존의 백라이트 광원 상에 다층막을 도포시키는, 비교적 간단한 방법에 의하여 삼원색을 효과적으로 구현할 수 있으므로, 공정 경제적인 효과를 갖는다. The liquid crystal display device employing the backlight substrate according to the present invention can improve the lamp efficiency of the liquid crystal display device by re-reflecting the light which is re-transmitted to the rear surface and prevents / decreases the luminous efficiency and color conversion of the entire liquid crystal display device. It is possible to implement a uniform luminous efficiency between the three primary colors, it is possible to improve the color conversion effect. Furthermore, the present invention can effectively implement the three primary colors by a relatively simple method of applying a multilayer film on a conventional backlight light source, it has a process economic effect.

Description

다층막을 포함하는 액정 표시 장치용 형광막 백라이트 기판{Fluorescent Backlight Plate for Liquid crystal display device comprising multilayered film}Fluorescent Backlight Plate for Liquid crystal display device comprising multilayered film}

본 발명은 다층막을 포함하는 액정 표시 장치용 형광막 백라이트 기판에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 액정 표시 장치의 램프 효율을 향상시킬 수 있고, 삼원색간의 균일한 발광 효율을 구현시킬 수 있으며, 색 전환 효과를 향상시킬 수 있는, 다층막을 포함하는 액정 표시 장치 형광 백라이트 기판에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fluorescent film backlight substrate for a liquid crystal display device including a multilayer film, and more particularly, to improve lamp efficiency of a liquid crystal display device, to realize uniform luminous efficiency between three primary colors, and to effect color conversion. It relates to a liquid crystal display device fluorescent backlight substrate comprising a multilayer film that can improve the.

슈퍼 트위스티드 네마틱형(STN:super twisted nematic), 박막트랜지스터(TFT:thin film transister), 강유전성 LCD(FLCD;ferroelectric LCD)등의 액정소자를 채용한 액정표시장치는 음극선관 등의 표시장치와는 달리 수동 발광형표시장치를 널리 사용되고 있다. 이러한 액정표시장치에서 풀(full) 칼라 화질은 각 화소에 칼라필터를 패터닝(patterning)하고, R,G,B 각 칼라필터를 통한 빛의 혼색에 의하여 실현된다. 도 1은 종래 액정표시장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다.Liquid crystal display devices employing liquid crystal elements such as super twisted nematic (STN), thin film transister (TFT) and ferroelectric LCD (FLCD) are different from display devices such as cathode ray tubes. Passive light emitting display devices are widely used. In such a liquid crystal display, full color image quality is realized by patterning a color filter on each pixel, and mixing colors of light through each of the R, G, and B color filters. 1 is a configuration diagram schematically showing a conventional liquid crystal display device.

도 1을 참조하면, 균일광을 생성 출사하는 백색 광원(1), 일편광방향을 갖는 광을 투과시키는 편광자(3), 제 1 기판(4), 상기 제 1 기판(4)에 부착되며 상호 나 란하게 소정 간격 이격되게 위치되도록 스트라이프형으로 나열된 제 1 전극(5), 러빙된 면을 가지며 상기 제 1 전극(5)의 내측에 마련된 제 1 배향막(7), 전원의 인가 여부에 따라 입사광을 편광시키거나 직진/통과시키도록 배향된 액정분자(9), 상기 액정분자(9)를 감싸도록 되고 상기 제1배향막(7)의 러빙방향에 대해 소정 각도를 갖는 러빙방향이 형성된 제2배향막(11), 풀(full) 칼라를 얻기 위해 채용된 칼라필터(13), 상기 제1전극(5)과 직교하는 방향으로 나열되어 각 화소를 구성하도록 된 제2전극(15), 상기 제2전극(15)이 부착되며 이를 지지하는 제2기판(16), 입사광중 일 편광방향을 갖는 광을 투과시키는 검광자(17) 및 이들을 보호하도록 된 전면유리(19)가 순서대로 배열되어 있다. 이와 같이 구비된 액정표시장치는 상기 칼라필터(13)가 상기 제1 및 제2기판(4,16)이 마주하는 안쪽에 위치되어 있고, 상기 광원(1)에서 출사된 백색광중 일부가 상기 칼라필터(13)를 통과하므로, 통과되는 광중 상당부분의 광량이 상기 칼라필터(13)에 차단되어 손실된다 (66% 손실). 따라서, 휘도가 크게 저하되었다. 또한, 액정표시장치는 상기 광원(1)에서 조사되는 광에 의존하는 수동 발광형이므로, 능동 발광형에 비해 화질이 떨어지고, 시야각이 매우 좁다는 단점이 있었다.Referring to FIG. 1, a white light source 1 for generating and outputting uniform light, a polarizer 3 for transmitting light having one polarization direction, a first substrate 4, and a first substrate 4 are attached to each other. The first electrode 5 arranged in a stripe shape so as to be positioned side by side at a predetermined interval, the first alignment layer 7 provided on the inside of the first electrode 5 having a rubbed surface, and incident light depending on whether power is applied The second alignment layer formed to surround the liquid crystal molecules 9 and the liquid crystal molecules 9 oriented to polarize or straighten / pass the light and have a rubbing direction having a predetermined angle with respect to the rubbing direction of the first alignment layer 7. (11), a color filter 13 employed to obtain a full color, a second electrode 15 arranged in a direction orthogonal to the first electrode 5 to constitute each pixel, and the second The second substrate 16 attached to and supporting the electrode 15 transmits light having one polarization direction among incident light. Photons 17 and a windshield 19 to protect the people that are arranged in order. In the liquid crystal display device provided as described above, the color filter 13 is positioned inside the first and second substrates 4 and 16 facing each other, and a part of the white light emitted from the light source 1 is the color. Since it passes through the filter 13, a large portion of the light passing through is blocked by the color filter 13 and lost (66% loss). Therefore, the brightness was greatly reduced. In addition, since the liquid crystal display device is a passive light emission type depending on the light irradiated from the light source 1, there is a disadvantage that the image quality is lower than the active light emission type, and the viewing angle is very narrow.

이러한 종래 기술의 문제를 개선하고자, 형광체를 활용하는 액정 표시 장치가가 개시된다. In order to improve this problem of the prior art, a liquid crystal display device utilizing a phosphor is disclosed.

도 2는 형광체를 활용하는 종래 액정 표시 장치를 나타내는 단면도이다. 2 is a cross-sectional view of a conventional liquid crystal display device utilizing a phosphor.

도 2를 참조하면, 상기 액정 표시 장치는 칼라필터 사용을 회피하고자, 청색 백라이트 광원(200)을 채용한다. 상기 백라이트 광원(200)으로부터 방출되는 빛은 자체가 청색 광원을 가지므로, 파장을 변형시키지 않는 한 RGB 삼원색 중 청색 빛을 그대로 발광하게 된다. 또한, 상기 액정 표시 장치는 별도의 칼라필터 사용을 피하고자 상기 녹색 및 적색을 구현하고자 하는 화소 단위에 구비된 녹색 및 적색 형광층(210a, 210b)을 각각 포함하고 있다. 이 경우, 상기 청색 백라이트 광원(200)으로부터 녹색 형광층(210a)으로 조사된 빛은 상기 녹색 형광층(210a)의 형광물질을 여기시켜, 녹색을 발광시키게 되며, 적색 형광층(210b)으로 조사된 빛은 상기 적색 형광층(210b)의 형광 물질을 여기시켜, 적색을 발광하게 된다. 이로써, 별도의 형광층을 거치지 않게 되는(즉, 투명층을 지나게 되는) 청색광, 백라이트 광원(200)으로부터 발광하는 청색광이 각각 녹색 및 적색 형광층을 거치게 됨으로써 발광하게 되는 적색 및 녹색광이 구현된다. 상기 구현된 RGB 빛은 이후 액정층을 투과하게 되며, 액정층의 배향각에 따라 원하는 색이 구현된다. 상기 구성의 액정 표시 장치는 별도의 칼라필터에 의존하던, 수동형 액정 표시 장치의 효율 저하를 효과적으로 방지할 수 있다는 장점이 있다. Referring to FIG. 2, the liquid crystal display employs a blue backlight light source 200 to avoid using a color filter. Since the light emitted from the backlight light source 200 itself has a blue light source, unless the wavelength is modified, the blue light of the RGB three primary colors is emitted as it is. In addition, the liquid crystal display includes green and red fluorescent layers 210a and 210b respectively provided in pixel units to implement the green and red colors to avoid using a separate color filter. In this case, the light irradiated from the blue backlight light source 200 to the green fluorescent layer 210a excites the fluorescent material of the green fluorescent layer 210a to emit green light, and is irradiated to the red fluorescent layer 210b. The light excites the fluorescent material of the red fluorescent layer 210b to emit red light. As a result, the red light and the green light that do not pass through the separate fluorescent layer (ie, the transparent layer) and the blue light emitted from the backlight light source 200 pass through the green and red fluorescent layers, respectively, are realized. The implemented RGB light is then transmitted through the liquid crystal layer, the desired color is implemented according to the alignment angle of the liquid crystal layer. The liquid crystal display device having the above configuration has an advantage of effectively preventing the efficiency of the passive liquid crystal display device, which is dependent on a separate color filter.

하지만, 상기 형광층에 의하여 구현되는 여기광은 단순히 전면부(즉, 사용자 방향)뿐만 아니라, 후면부(즉, 백라이트 방향) 방향으로도 조사되며, 특히 액정층을 거치면서, 후면부로 조사되는 여기광은 전체 액정 표시 장치의 효율을 감소시키게 된다. 더 나아가, 청색광의 경우 이러한 형광층에 의한 후면 반사 효과 없이 전면부로 조사되는 데 비해, 녹색광이나 적색광은 형광층의 후면 반사에 따른 효율 저하가 발생하므로, 청색 효과가 보다 우세하게 발생하는, 삼원색간 비대칭적인 색 구현이 발현되는 문제가 있다.However, the excitation light implemented by the fluorescent layer is irradiated not only to the front part (ie, the user direction) but also to the rear part (ie, the backlight direction), and the excitation light irradiated to the rear part, in particular through the liquid crystal layer. This reduces the efficiency of the entire liquid crystal display. Furthermore, the blue light is irradiated to the front part without the rear reflection effect by the fluorescent layer, whereas the green light or the red light is reduced in efficiency due to the rear reflection of the fluorescent layer, so that the blue effect is more predominantly between the three primary colors. There is a problem in that an asymmetric color implementation is manifested.

더 나아가, 상기 종래 기술의 구성은 비교적 간단한 구성의 백라이트 광원이 아닌 복잡한 구성요소를 갖는 액정 유닛(여기에서, 액정층은 백라이트 광원을 제외하고, 액정, 전극, 배향막 등을 포함하는 액정 표시 장치의 나머지 부분을 지칭한다)에 관한 것이므로, 만약 액정 표시 장치 구성의 변경이 생기는 경우 매우 복잡한 공정 변경을 초래하므로, 실제 공정에 있어서의 적용이 매우 어렵다.Further, the above-described configuration of the prior art is a liquid crystal unit having a complex component that is not a backlight light source of a relatively simple configuration (in which the liquid crystal layer includes a liquid crystal, an electrode, an alignment film, etc., except for the backlight light source). And the remaining part), if a change in the configuration of the liquid crystal display device results in a very complicated process change, the application in the actual process is very difficult.

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 액정 표시 장치의 전체 발광 효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 삼원색의 균일한 구현을 달성할 수 있는 액정 표시 장치를 제공하는 데 있다. Accordingly, the problem to be solved by the present invention is to provide a liquid crystal display device that can not only increase the overall luminous efficiency of the liquid crystal display device, but also achieve a uniform implementation of three primary colors.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 전면으로 제 1 파장의 빛을 발광하는 백라이트 광원; 및 상기 광원의 제 1 파장의 빛을 조사받은 후, 여기되어, 상기 제 1 파장의 빛과 상이한 제 2 파장의 빛을 발광하며 그 중 일부의 제 2 파장의 빛을 후면으로 반사시키는 형광물질을 포함하는 형광층;을 포함하는 액정표시장치용 백라이트 기판에 있어서, 상기 백라이트 기판은, 상기 백라이트 광원 및 형광층 사이에 상기 제 1 파장의 빛은 전면으로 투과시키면서 상기 형광층에서 후면으로 반사된 제 2 파장의 빛을 전면으로 재반사시키는 다층막을 포함하되; 상기 다층막은 제 1 굴절율을 갖는 제 1 박막 및 상기 제 1 굴절율보다 높은 굴절율을 갖는 제 2 박막이 반복되어 적층된 구조이며, 상기 다층막의 반사 스펙트럼 중심(λmax)이 상기 형광층의 형광물질의 발광 스펙트럼 파장 영역 내에 하나 이상 존재하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 백라이트 기판을 제공한다. 특히 본 발명은 상기 다층막을 상기 백라이트 광원 상에 적층하며, 본 발명의 일 실시예에서 상기 제 1 파장의 빛은 청색이며, 상기 형광층은 각각 적색 형광 물질 및 녹색 형광물질을 포함할 수 있다. 본 발명의 또 다른 일 실시예에서 상기 제 1 파장의 빛은 UV/자색이며, 상기 형광물질은 적색, 녹색, 청색 형광물질을 포함할 수 있다. In order to solve the above problems, the present invention is a backlight light source for emitting a light of the first wavelength to the front; And a fluorescent material that is irradiated with light of a first wavelength of the light source, is excited, emits light of a second wavelength different from that of the first wavelength, and reflects light of a portion of the second wavelength to a rear surface thereof. A backlight substrate for a liquid crystal display device, the backlight substrate comprising: a first light reflected from the fluorescent layer to the rear surface while transmitting the light having the first wavelength to the front surface between the backlight light source and the fluorescent layer; A multilayer film for rereflecting light of two wavelengths to the front; The multilayer film has a structure in which a first thin film having a first refractive index and a second thin film having a refractive index higher than the first refractive index are repeatedly stacked, and the center of the reflection spectrum of the multilayer film λ max is formed of the fluorescent material of the fluorescent layer. Provided is a backlight substrate for a liquid crystal display device, characterized in that one or more exist in the emission spectrum wavelength region. Particularly, the present invention stacks the multilayer film on the backlight light source. In one embodiment of the present invention, the first wavelength of light is blue, and the fluorescent layer may include a red fluorescent material and a green fluorescent material, respectively. In another embodiment of the present invention, the first wavelength of light is UV / purple, and the fluorescent material may include red, green, and blue fluorescent materials.

본 발명의 일 실시예에서 상기 다층막의 층수가 증가함에 따라 상기 제 1 파장의 빛에 대한 투과 특성 및 제 2 파장의 빛에 대한 반사 특성이 향상된다. In one embodiment of the present invention, as the number of layers of the multilayer film is increased, a transmission characteristic of light of the first wavelength and a reflection characteristic of light of the second wavelength are improved.

본 발명에 따른 액정 표시 장치용 백라이트 기판을 채용하는 액정 표시 장치는 후면으로 재투과되어 전체 액정 표시 장치의 발광 효율을 저하시키는 빛을 다시 전면으로 재반사시킴으로써 액정 표시 장치의 램프 효율을 향상시킬 수 있고, 삼원색간의 균일한 발광 효율을 구현시킬 수 있으며, 색 전환 효과를 향상시킬 수 있다. 더 나아가, 본 발명은 기존의 백라이트 광원 상에 다층막을 도포시키는, 비교적 간단한 방법에 의하여 삼원색을 효과적으로 구현할 수 있으므로, 공정 경제적인 효과를 갖는다. The liquid crystal display device employing the backlight substrate for the liquid crystal display device according to the present invention can improve the lamp efficiency of the liquid crystal display device by re-reflecting the light which is retransmitted to the rear surface and lowers the luminous efficiency of the entire liquid crystal display device to the front surface again. In addition, it is possible to implement a uniform luminous efficiency between the three primary colors, it is possible to improve the color conversion effect. Furthermore, the present invention can effectively implement the three primary colors by a relatively simple method of applying a multilayer film on a conventional backlight light source, it has a process economic effect.

이하 도면 및 실시예를 통하여, 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 하지만, 아래에서 설명되는 실시예 등은 모두 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위는 하기 내용에 의하여 제한되지 않는다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings and examples. However, all the embodiments described below are intended to illustrate the invention, the scope of the invention is not limited by the following.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다. 3 is a cross-sectional view of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 상기 액정 표시 장치는 제 1 파장의 빛을 발광하는 백라이트 광원(300)을 포함하는데, 본 발명의 일 실시예에서 상기 제 1 파장의 빛은 청색 광에 해당한다. Referring to FIG. 3, the liquid crystal display includes a backlight light source 300 that emits light of a first wavelength. In an embodiment of the present invention, the light of the first wavelength corresponds to blue light.

상기 광원(300)으로부터 조사되는 제 1 파장의 빛(즉, 청색광)은 이후 종래 기술과 같이 일부는 형광층(320)의 투명층을 즉시 투과하여, 청색광으로 전면에 방출된다. 하지만, 청색광 일부는 형광층(320) 내에 구비된 적색 형광물질(320a) 및 녹색 형광물질(320b)로 조사되어, 상기 형광 물질 여기시키게 되며, 이때 제 2 파장의 빛에 해당하는 적색광(R) 및 녹색광(G)을 발광시키게 된다. 특히 본 발명에 따른 액정 표시 장치는 상기 광원(300)과 형광층(320)에는 구비된 다층막(310)을 포함한다. 상기 다층막(310)은 광원(300으로부터의 빛은 투과시키는 한편, 상기 형광물질로부터 발광되는 빛은 다시 전면으로 반사시키는 기능을 수행한다. 즉, 상기 후면으로 조사되는 적색광(R) 및 녹색광(G)은 다층막(310)에 의하여 전면으로 재반사된다. 그 결과, 적색 및 녹색광의 발광 효율은 청색광 수준에 육박하게 되며, 그 결과 삼원색을 모두 균형있게 구현할 수 있다. Light of the first wavelength irradiated from the light source 300 (ie, blue light) is then partially transmitted through the transparent layer of the fluorescent layer 320 as in the prior art, and emitted to the front as blue light. However, part of the blue light is irradiated with the red fluorescent material 320a and the green fluorescent material 320b provided in the fluorescent layer 320 to excite the fluorescent material, and at this time, the red light R corresponding to the light of the second wavelength. And green light (G). In particular, the liquid crystal display according to the present invention includes a multi-layered film 310 provided in the light source 300 and the fluorescent layer 320. The multilayer film 310 transmits light from the light source 300 and reflects light emitted from the fluorescent material to the front surface, that is, the red light R and the green light G irradiated to the rear surface. ) Is reflected back to the front surface by the multilayer film 310. As a result, the luminous efficiency of the red and green light is close to the blue light level, and as a result, all three primary colors can be balanced.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치에서 사용된 다층막의 기능 원리를 설명하기 위한 모식도이다. 4 is a schematic diagram illustrating a functional principle of a multilayer film used in a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명은 서로 상이한 굴절율을 갖는 2종 이상의 박막으로 구성된 다층막을 이용하여 액정 표시 장치의 효율을 높인다. 도시된 그림에서는 2층의 다층막만을 예시하고 있으나, 본 발명의 범위는 이에 제한되지 않는다. 본 발명에서 상기 다층막은 계산된 조건에 따라 구성된 저굴절율의 제 1 박막(100) 및 고굴절율의 제 2 박막(110)으로 이루어지며, 상기 다층막의 하부에는 백라이트 광원(120)이 구비되며, 상기 광원으로부터 제 1 파장의 빛이 조사된다. 상기 다층막은 상기 제 1 파장 영역의 빛에 대하여 아래에서 설명되는 수학식에 따라 계산된 높은 투과도를 가지므로, 상기 제 1 파장의 빛은 상기 다층막을 투과하여 형광체(미도시)로 입사, 상기 형광체를 여기시켜 제 2 파장의 빛을 발광시키게 된다. 하지만, 상술한 바와 같이 상기 제 2 파장의 빛 중 일부는 상기 LED 소자 방향으로 재입사된다. 하지만, 상기 다층막은 제 2 파장의 빛에 대하여 높은 반사도를 가지므로, 백라이트 방향으로 재입사되는 제 2 파장의 빛은 상기 다층막(100, 110)에 의하여 재반사, 다시 전면으로 조사된다. 또한, 본 발명은 다층막 구성에 따라 자유로이 임의의 파장 영역의 빛을 선택적으로 투과/반사시켜 광효율을 개선할 수 있게 하며, 본 발명의 상기 다층막 사용에 따른 효과는 상술한 바와 같다. 또한 제조 측면에서도 본 발명은 박막들을 순차적으로 적층하거나, 다층막이 코팅된 백라이트광원을 단순히 채용함으로써 높은 효율을 달성할 수 있으므로, 종래 기술에 비하여 제조 공정이 간단하다Referring to FIG. 4, the present invention improves the efficiency of a liquid crystal display using a multilayer film composed of two or more thin films having different refractive indices. Although the illustrated figure illustrates only two multilayer films, the scope of the present invention is not limited thereto. In the present invention, the multilayer film is composed of a low refractive index first thin film 100 and a high refractive index second thin film 110 configured according to the calculated conditions, and a backlight light source 120 is provided below the multilayer film. Light of the first wavelength is irradiated from the light source. Since the multilayer film has a high transmittance calculated according to the equation described below with respect to the light of the first wavelength region, the light of the first wavelength passes through the multilayer film and enters a phosphor (not shown). Excitation to emit light of the second wavelength. However, as described above, some of the light of the second wavelength is reincident in the direction of the LED device. However, since the multilayer film has high reflectivity with respect to light of the second wavelength, the light of the second wavelength which is reincident in the backlight direction is irradiated back to the front surface by the multilayer films 100 and 110. In addition, according to the present invention, it is possible to freely selectively transmit / reflect light in an arbitrary wavelength region according to the multilayer film configuration, thereby improving light efficiency, and the effects of using the multilayer film of the present invention are as described above. In addition, in terms of manufacturing, the present invention can achieve high efficiency by sequentially stacking thin films or by simply employing a backlight light source coated with a multilayer film, which makes the manufacturing process simple.

이하 본 발명에서 반사 영역대와 투과 영역대의 파장을 선택하는 방식을 보다 상세히 설명한다. 본 발명에서는 반사 영역대, 투과 영역대 및 흡수영역대의 파장을 파악하기 위해 Transfer Matrix Method (TMM) 방식을 아래와 같이 사용하여 계산하였다. Hereinafter, a method of selecting wavelengths of the reflection zone and the transmission zone in the present invention will be described in more detail. In the present invention, the Transfer Matrix Method (TMM) method was calculated using the following method in order to determine the wavelength of the reflection area band, the transmission area band, and the absorption area band.

굴절율이 상이한 박막의 경계면 b에서의 전기장(E) 및 자기장(H)의 접선 성분은 아래 수학식 1과 같다.The tangent components of the electric field E and the magnetic field H at the interface b of the thin films having different refractive indices are shown in Equation 1 below.

Figure 112008090134896-pat00001
Figure 112008090134896-pat00001

상기 수학식 1에서 +,-는 전기장 및 자기장의 진행방향을 의미하고,

Figure 112008090134896-pat00002
로 정의되는 물질의 optical admittance로 정의되는 양이다. 여기서
Figure 112008090134896-pat00003
로 자유공간의 optical admittance이다. 본 발명에서는 투명 유전체의 박막을 고려하고 있으므로 굴절율의 성분이 실수성분인 n과 허수성분인 k으로 나누어 진다. 즉 어떤 흡수물질의 굴절율은 다음과 같이 정의된다In Equation 1, + and-mean the advancing direction of the electric and magnetic fields,
Figure 112008090134896-pat00002
The amount defined by the optical admittance of a material defined by. here
Figure 112008090134896-pat00003
The optical admittance of free space. In the present invention, since the thin film of the transparent dielectric material is considered, the component of the refractive index is divided into n which is a real component and k which is an imaginary component. The refractive index of an absorbent material is defined as

Figure 112008090134896-pat00004
.
Figure 112008090134896-pat00004
.

여기서 경계면에서 전기장과 자기장의 접선 성분이 연속이라는 경계조건 고려시 식(2)와 같은 Matrix를 구할수 있다.Here, when considering the boundary condition that the tangent components of the electric and magnetic fields are continuous at the interface, a matrix can be obtained as in Equation (2).

Figure 112008090134896-pat00005
Figure 112008090134896-pat00005

여기서

Figure 112008090134896-pat00006
이고
Figure 112008090134896-pat00007
는 빛의 파장이다.here
Figure 112008090134896-pat00006
ego
Figure 112008090134896-pat00007
Is the wavelength of light.

다층막의 경우 매트릭스(matrix)를 순차적으로 곱하면 된다. 또한 여기서 다층막의 optical admittance

Figure 112008090134896-pat00008
를 도입하면 최종적인 matrix는 아래 수학식 2와 같다.In the case of a multilayer film, the matrix may be multiplied sequentially. Also here the optical admittance of the multilayer
Figure 112008090134896-pat00008
The final matrix is given by Equation 2 below.

Figure 112008090134896-pat00009
Figure 112008090134896-pat00009

여기서 반사 R , 투과 T, 흡수 A는 아래 수학식 3과 같다. The reflection R, transmission T, and absorption A are as shown in Equation 3 below.

Figure 112008090134896-pat00010
Figure 112008090134896-pat00010

본 발명은 상술한 방식에 따라 다층막의 원하는 반사 영역과 흡수 영역을 계산하였고, 만약 원하는 반사 영역과 흡수 영역이 정해진 경우라면, 상기 방식에 따라 원하는 다층막의 조건 또한 상술한 방식에 기초하여 설정할 수 있다. According to the present invention, the desired reflection area and absorption area of the multilayer film are calculated according to the above-described method. If the desired reflection area and absorption area are defined, the conditions of the desired multilayer film can also be set based on the above-described method. .

본 발명에서, 상기 액정 표시 장치가 가지는 다층막의 반사 스펙트럼의 파장 중심 (λmax)은 상기 형광층에서 발광하는 발광 스펙트럼의 파장 범위 내에 존재하는데, 그 결과 형광층에서 후면으로 재방출되는 빛을 상기 다층막이 다시 반사하게 된다. 이 경우 형광층의 발광 스펙트럼의 파장 중심과 다층막의 반사 파장 영역의 중심이 일치하는 경우 반사 효과가 극대화된다. 하지만, 일치하지 않는 경우라도, 다층막이 갖는 반사 파장 중심 (λmax)을 상기 형광막에서 발광하는 발광 스펙트럼의 파장 범위 내에 위치시키는 한 반사 효과가 발생하면서, 색 전환 효율 등이 극대화되는데, 이는 이하 실험예를 통하여 보다 상세히 설명한다.In the present invention, the wavelength center (λ max ) of the reflection spectrum of the multilayer film of the liquid crystal display device is within the wavelength range of the emission spectrum emitted from the fluorescent layer, and as a result, the light re-emitted from the fluorescent layer to the back surface is The multilayer film is reflected again. In this case, the reflection effect is maximized when the wavelength center of the emission spectrum of the fluorescent layer coincides with the center of the reflection wavelength region of the multilayer film. However, even if they do not coincide with each other, as long as the reflection wavelength center λ max of the multilayer film is positioned within the wavelength range of the emission spectrum emitted from the fluorescent film, the reflection effect is generated and the color conversion efficiency is maximized. It demonstrates more in detail through an experimental example.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다. 5 is a cross-sectional view of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 다층막은 백라이트 광원 상에 코팅되어 있으며, 상기 다층막 상에는 각각의 단위 픽셀을 형성하는 형광 물질이 구비되어 있다. 현재 일반적인 액정 표시 장치 제조 공정은 비교적 간단한 구조의 백라이트 광원을 별도로 제조한 후, 이를 액정 표시 장치의 전면부인 액정 유닛(백라이트를 제외한 액정 표시 장치 부분으로서, 액정층, 전극, 배향막 등을 포함한다)과 결합시키는 방식에 의존하는데, 본 발명은 특히 종래 기술이 액정 유닛의 구조 변경에만 초점을 맞춘것과 는 달리 백라이트 광원상에 다층막을 간단히 적층시킴으로써도 높은 광효율의 액정 표시 장치를 구현할 수 있다. Referring to FIG. 5, a multilayer film is coated on a backlight light source, and a fluorescent material for forming each unit pixel is provided on the multilayer film. Currently, a general liquid crystal display manufacturing process is to separately manufacture a backlight light source having a relatively simple structure, and then a liquid crystal unit which is a front portion of the liquid crystal display (part of the liquid crystal display without backlight, including a liquid crystal layer, an electrode, an alignment layer, and the like). In the present invention, the liquid crystal display device having a high light efficiency can be realized by simply stacking a multilayer film on a backlight light source, in contrast to the conventional technology focusing only on the structure change of the liquid crystal unit.

도 6은 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 제조 공정을 간략히 표시한 도면이다. 6 is a view briefly illustrating a manufacturing process of a liquid crystal display according to the present invention.

도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 액정 표시 장치는 두 개의 구분된 단위 유닛(다층막이 상부에 형성된 백라이트 유닛과 상기 백라이트 유닛의 상부에 구비되는 액정 유닛)을 결합시킴으로써 제조될 수 있다. 즉, 상술한 바와 같이 본 발명에 따른 액정 표시 장치는 실제 구현되고 있는 공정을 크게 변경하지 않고서도, 간단히 고효율의 색 순도를 얻을 수 있다.Referring to FIG. 6, the liquid crystal display according to the present invention may be manufactured by combining two separate unit units (a backlight unit having a multilayer film formed thereon and a liquid crystal unit provided above the backlight unit). That is, as described above, the liquid crystal display according to the present invention can easily obtain high-efficiency color purity without greatly changing the actual implementation process.

이하, 본 발명에서 다층막을 액정 표시 장치에 적용하는 경우의 효과를 실시예를 통하여 보다 상세히 설명한다. Hereinafter, the effect of applying the multilayer film to the liquid crystal display in the present invention will be described in more detail with reference to Examples.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 방식을 설명하는 모식도이고, 도 8은 상기 실시예에서 사용된 다층막의 사진이다.7 is a schematic diagram illustrating a scheme according to an embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a photograph of a multilayer film used in the above embodiment.

도 7을 참조하면, 본 실시예에서는 백라이트 광원으로서 청색 LED 칩을 사용하였고, 상기 청색 LED 칩 상에 TiO2 : SiO2가 반복되는 구조의 다층막을 적층시켰고, 상기 다층막 상에 녹색 형광체(SrGa2S4:Eu분말)를 다시 적층시켰다. 이 구조는 종래 기술의 액정 표시 장치의 구조와 동일하며, 다만 다층막이 녹색 형광층 아래에 있는 것만 상이하다. Referring to FIG. 7, in the present embodiment, a blue LED chip was used as a backlight light source, and a multilayer film having a structure of repeating TiO 2: SiO 2 was laminated on the blue LED chip, and a green phosphor (SrGa 2 S 4) was formed on the multilayer film. (Eu powder) was laminated again. This structure is the same as that of the liquid crystal display device of the prior art, except that the multilayer film is only under the green fluorescent layer.

실험예 1Experimental Example 1

램프 효율 및 휘도 측정Lamp efficiency and brightness measurements

도 9a 및 9b는 고굴절율과 저굴절율이 반복되는 단위 다층막을 각각 3 내지 11쌍으로 구성한 경우와 다층막을 사용하지 않은 경우(ref.)에 대한 램프 효율(Luminous Efficacy)과 휘도(Brightness)를 나타내는 그래프이다. 9A and 9B show Luminous Efficacy and Brightness for the case where 3 to 11 pairs of unit multilayer films each having high and low refractive indexes are repeated and no multilayer film is used (ref.) It is a graph.

도 9a 및 9b를 참조하면, 다층막의 층수가 증가할 수록 램프 효율과 휘도가 증가하는 것을 알 수 있다. 특히 다층막의 단위 다층막이 11쌍인 경우 휘도는 다층막을 사용하지 않은 경우보다 거의 3배 수준까지 증가하는 것을 알 수 있다.9A and 9B, it can be seen that the lamp efficiency and the luminance increase as the number of layers of the multilayer film increases. In particular, in the case of 11 pairs of unit multilayer films of the multilayer film, the brightness increases to almost three times higher than the case where no multilayer film is used.

실험예 2Experimental Example 2

색 전환 효과Color transition effect

상이한 형광체 밀도에 따른 색 전환(청색→녹색) 효과를 측정하여, CIE 색 지수로 표시하였다. The effect of color conversion (blue to green) on different phosphor densities was measured and expressed in CIE color index.

도 10a 및 10b는 각각 다층막을 사용하지 않은 경우 및 사용한 경우의 CIE 색지수 좌표를 나타낸다.10A and 10B show CIE color index coordinates when and without a multilayer film, respectively.

도 10a 및 10b을 참조하면, 동일하게 형광체의 형광물질 농도를 증가시키는 경우, 다층막을 사용한 경우(도 10b)가 다층막을 사용하지 않은 경우 (도 10a)보다 높은 녹색의 색지수를 나타내는 것을 알 수 있다. Referring to FIGS. 10A and 10B, it can be seen that similarly increasing the concentration of the fluorescent substance of the phosphor, the case where the multilayer film is used (FIG. 10B) shows a higher green color index than when the multilayer film is not used (FIG. 10A). have.

도 1은 종래 액정표시장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다.1 is a configuration diagram schematically showing a conventional liquid crystal display device.

도 2는 형광체를 활용하는 종래 액정 표시 장치를 나타내는 단면도이다. 2 is a cross-sectional view of a conventional liquid crystal display device utilizing a phosphor.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다. 3 is a cross-sectional view of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치에서 사용된 다층막의 기능 원리를 설명하기 위한 모식도이다. 4 is a schematic diagram illustrating a functional principle of a multilayer film used in a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다. 5 is a cross-sectional view of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 제조 공정을 간략히 표시한 도면이다. 6 is a view briefly illustrating a manufacturing process of a liquid crystal display according to the present invention.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 방식을 설명하는 모식도이다. 7 is a schematic diagram illustrating a scheme according to an embodiment of the present invention.

도 8은 상기 실시예에서 사용된 다층막의 사진이다.8 is a photograph of a multilayer film used in the above embodiment.

도 9a 및 9b는 고굴절율과 저굴절율이 반복되는 단위 다층막를 각각 3 내지 11쌍으로 구성한 액정 표시 장치와 다층막을 사용하지 않은 경우(ref.)에 대한 램프 효율(Luminous Efficacy)과 휘도(Brightness)를 나타내는 그래프이다. 9A and 9B illustrate Luminous Efficacy and Brightness of a liquid crystal display device having 3 to 11 pairs of unit multilayer films having high and low refractive indexes, and a case in which the multilayer film is not used (ref.). It is a graph.

도 10a 및 10b는 각각 다층막을 사용하지 않은 경우 및 사용한 경우의 CIE 색지수 좌표이다.10A and 10B are CIE color index coordinates when and without a multilayer film, respectively.

Claims (7)

전면으로 제 1 파장의 빛을 발광하는 백라이트 광원; 및 상기 광원의 제 1 파장의 빛을 조사받은 후, 여기되어, 상기 제 1 파장의 빛과 상이한 제 2 파장의 빛을 발광하며 그 중 일부의 제 2 파장의 빛을 후면으로 반사시키는 형광물질을 포함하는 형광층;을 포함하는 액정표시장치용 백라이트 기판에 있어서, 상기 백라이트 기판은, 상기 백라이트 광원 및 형광층 사이에 상기 제 1 파장의 빛은 전면으로 투과시키면서 상기 형광층에서 후면으로 반사된 제 2 파장의 빛을 전면으로 재반사시키는 다층막을 포함하되; 상기 다층막은 제 1 굴절율을 갖는 제 1 박막 및 상기 제 1 굴절율보다 높은 굴절율을 갖는 제 2 박막이 반복되어 적층된 구조이며, 상기 다층막의 반사 스펙트럼 중심(λmax)이 상기 형광층의 형광물질의 발광 스펙트럼 파장 영역 내에 하나 이상 존재하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 백라이트 기판.A backlight light source emitting light of a first wavelength to the front surface; And a fluorescent material that is irradiated with light of a first wavelength of the light source, is excited, emits light of a second wavelength different from that of the first wavelength, and reflects light of a portion of the second wavelength to a rear surface thereof. A backlight substrate for a liquid crystal display device, the backlight substrate comprising: a first light reflected from the fluorescent layer to the rear surface while transmitting the light having the first wavelength to the front surface between the backlight light source and the fluorescent layer; A multilayer film for rereflecting light of two wavelengths to the front; The multilayer film has a structure in which a first thin film having a first refractive index and a second thin film having a refractive index higher than the first refractive index are repeatedly stacked, and the center of the reflection spectrum of the multilayer film λ max is formed of the fluorescent material of the fluorescent layer. A backlight substrate for a liquid crystal display device, characterized in that one or more in the emission spectrum wavelength region. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 다층막은 상기 백라이트 광원 상에 적층된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치용 백라이트 기판.And the multilayer film is stacked on the backlight light source. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제 1 파장의 빛은 청색광이며, 상기 형광층은 각각 적색 형광 물질 및 녹색 형광물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치용 백라이트 기판.The light having the first wavelength is blue light, and the fluorescent layer comprises a red fluorescent material and a green fluorescent material, respectively. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제 1 파장의 빛은 UV/자색이며, 상기 형광층은 적색, 녹색, 청색 형광물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치용 백라이트 기판.The light having the first wavelength is UV / purple, and the fluorescent layer includes red, green, and blue fluorescent materials. 삭제delete 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 다층막의 층수가 증가함에 따라 상기 제 1 파장의 빛에 대한 투과 특성 및 제 2 파장의 빛에 대한 반사 특성이 향상되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치용 백라이트 기판.As the number of layers of the multilayer film increases, the transmission characteristics for the light of the first wavelength and the reflection characteristics for the light of the second wavelength are improved. 삭제delete
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