JP2005135592A - Vertical backlight - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、直下型バックライトに関する。 The present invention relates to a direct type backlight.
従来から、液晶モジュールや写真のネガを見るために使用するライトボックス、看板、X線写真を見るためのシャウカステン等には、直下型のバックライトが搭載されている。直下型バックライトは、発光面となる面状の拡散部材としての拡散板の背後(直下)に光源が配置される構成を基本としており、このような構成を採用することにより、光源を発光面の直下ではなく横側に配置するサイドライト型に比べて、光の損失が少なく、また多数のランプを使用できるため、高輝度を得やすいという利点を有している。また、直下型バックライトは、その内部空間が中空構造になっているため、大型化しても軽量であるという利点も有している。 Conventionally, a direct type backlight is mounted on a liquid crystal module, a light box used for viewing a negative of a photograph, a signboard, a shaw casten for viewing an X-ray photograph, and the like. The direct type backlight basically has a configuration in which a light source is disposed behind (directly below) a diffusion plate as a planar diffusing member that becomes a light emitting surface. By adopting such a configuration, the light source is converted into a light emitting surface. Compared with the sidelight type that is arranged not on the side but on the side, there is less light loss, and a large number of lamps can be used. In addition, the direct type backlight has an advantage that the inner space has a hollow structure, so that it is lightweight even if it is enlarged.
このような直下型バックライトにおいて、高発光品位を確保しつつ、光源からの光の利用効率を高めるべく、光源が収容されたフレームの内壁面に反射処理が行われている。具体的には、(1)反射シートを両面テープを介して配設し当該反射シートで反射させるようにしたり、(2)厚膜(200μm前後)の白色塗装膜を形成しその塗装膜表面で反射させるようにしたりすることが行われている。 In such a direct type backlight, a reflection process is performed on the inner wall surface of the frame in which the light source is accommodated in order to improve the light use efficiency from the light source while ensuring high light emission quality. Specifically, (1) a reflective sheet is arranged via a double-sided tape and reflected by the reflective sheet, or (2) a white coating film of a thick film (around 200 μm) is formed on the surface of the coating film. It is made to reflect.
しかしながら、上記(1)の反射処理を行った直下型バックライトでは、反射シートとフレームとの間に空気層が存在し、この空気層が断熱作用を発揮するために、内部空間が光源の熱で高温状態になってしまうという問題がある。また、上記(2)の反射処理を行った直下型バックライトでは、白色塗装膜自体が熱伝導性を有していないため、光源の熱を効率良く逃がすことができず、同様に、内部空間が光源の熱で高温状態になってしまういう問題がある。そして、このように高温状態になると、光源の発光効率が低下して、発光面の輝度が経時的に低下する。また、高輝度にすべく光源を数多く収容したとしても、輝度の向上率が鈍るという問題もある。 However, in the direct type backlight that has been subjected to the reflection treatment of (1) above, an air layer exists between the reflection sheet and the frame, and since this air layer exerts a heat insulating action, the internal space is the heat of the light source. There is a problem that it becomes a high temperature state. Further, in the direct type backlight that has been subjected to the reflection treatment of (2) above, the white paint film itself does not have thermal conductivity, so the heat of the light source cannot be efficiently released. However, there exists a problem that it will be in a high temperature state with the heat of a light source. In such a high temperature state, the light emission efficiency of the light source decreases, and the luminance of the light emitting surface decreases with time. In addition, even if a large number of light sources are accommodated in order to achieve high luminance, there is a problem that the luminance improvement rate is slow.
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、設計初期の高輝度及び高発光品位を確保しつつ、経時的な輝度の低下を抑制することができる直下型バックライトの提供をその目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a direct type backlight capable of suppressing a decrease in luminance over time while ensuring high luminance and high light emission quality in the initial stage of design. And
本発明の直下型バックライトは、一面が開口したフレームと、前記開口側に配置される面状の拡散部材と、前記拡散部材の背後に配置される光源と、を備え、前記フレームは熱伝導性材料で形成され、その内壁面が反射面に形成されており、かつ、その反射面に厚み100μm以下の光拡散性薄膜が直接一体化されて形成されていることを特徴としている。 A direct type backlight of the present invention includes a frame having an opening on one side, a planar diffusion member disposed on the opening side, and a light source disposed behind the diffusion member, and the frame is thermally conductive. It is characterized in that the inner wall surface is formed on a reflective surface, and a light diffusive thin film having a thickness of 100 μm or less is directly integrated on the reflective surface.
上記の構成によれば、フレームに薄い光拡散性薄膜が直接一体化されて形成されているので、光源からの光は、当該光拡散性薄膜を透過してフレームの内壁面(反射面)で反射することとなる。そして、その反射光は、光拡散性薄膜で拡散されて面状の拡散部材等に向かって出射することとなる。一方、光源の熱は、光拡散性薄膜が非常に薄いので、熱伝導性が良好なフレームから容易に放熱されることとなる。このため、本発明の直下型バックライトは、良好な光反射性を確保しつつ、放熱性に優れる結果、設計初期の高輝度及び高発光品位を確保しつつ、熱による経時的な輝度の低下を抑制することができる。 According to the above configuration, since the thin light diffusive thin film is directly integrated with the frame, the light from the light source passes through the light diffusive thin film and passes through the inner wall surface (reflection surface) of the frame. It will be reflected. Then, the reflected light is diffused by the light diffusing thin film and is emitted toward the planar diffusion member or the like. On the other hand, since the light diffusing thin film is very thin, the heat of the light source is easily radiated from the frame having good thermal conductivity. For this reason, the direct type backlight of the present invention is excellent in heat dissipation while ensuring good light reflectivity, and as a result, the luminance decreases with time due to heat while ensuring high brightness and high luminous quality in the initial stage of design. Can be suppressed.
上記直下型バックライトにおいて、前記光拡散性薄膜が、電着塗装により形成されてなるのが好ましい。この場合、薄く均一な薄膜が形成されるため、他の塗装方法に比べて、発光品位の高いものとなる。
また、上記直下型バックライトにおいて、前記反射面の光反射率が85%以上に設定されているのが好ましい。この場合、光源の光を確実に有効利用でき、その結果、高輝度化をより実現することができる。
さらに、上記直下型バックライトにおいて、前記フレームの内壁面が、鏡面加工されているのが好ましい。この場合、光源からの光を効率良く反射することができる。
In the direct type backlight, the light diffusing thin film is preferably formed by electrodeposition coating. In this case, since a thin and uniform thin film is formed, the light emitting quality is higher than that of other coating methods.
In the direct type backlight, it is preferable that the light reflectance of the reflecting surface is set to 85% or more. In this case, the light from the light source can be reliably and effectively used, and as a result, higher brightness can be realized.
Furthermore, in the direct backlight, the inner wall surface of the frame is preferably mirror-finished. In this case, the light from the light source can be efficiently reflected.
本発明の直下型バックライトによれば、熱伝導性材料製のフレームの内壁面(反射面)に光拡散性薄膜が直接一体化されて形成されているので、設計初期の高輝度及び高発光品位を確保しつつ、熱による経時的な輝度の低下を抑制することができる。 According to the direct type backlight of the present invention, the light diffusive thin film is directly integrated with the inner wall surface (reflective surface) of the frame made of the heat conductive material, so that high brightness and high light emission at the initial stage of design are achieved. While ensuring the quality, it is possible to suppress a decrease in luminance with time due to heat.
以下、本発明の好ましい実施形態について図面に基づいて説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る直下型バックライトの構造の概略を示す一部分解断面図である。本形態に係る直下型バックライト10は、例えば液晶表示装置の背面側に配置されるバックライトとして用いられ、一面が開口した下フレーム11と、前記開口を塞ぐように配置される面状の拡散部材としての拡散板12と、前記拡散板12の背後(直下)に配置される光源13と、拡散板12の上に光学シート(図示せず)などを介して配置される上フレーム14とを備えて構成されている。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a partially exploded sectional view showing an outline of the structure of a direct type backlight according to an embodiment of the present invention. The
下フレーム11は、アルミニウム、アルミニウムとマグネシウムとの合金、真鍮などの金属材料のような良好な熱伝導性を有する熱伝導性材料により形成されており、矩形状の底面と、底面から開口側へ広がるように延設された側面(下側面、上側面、左右側面)とを有し、一面が開口した形状に形成されている。なお、本形態では、下フレーム11は、1種の熱伝導性材料により形成されているが、複数の熱伝導性材料を用いて形成してもよく、また多層構造にしてもよい。但し、熱による経時的な輝度の低下を抑制することを目的としているので、下フレーム11全体として、良好な熱伝導性を備えるよう構成されている。
The
さらに、図2に示すように、下フレーム11の内壁面11a(底面、下側面、上側面、左右側面)は、それぞれ光源13からの光を反射する反射面に形成されており、その上に光拡散性薄膜15が直接一体化されて形成されている。このような直接一体化により、単なる一体化(例えば金属に糊などの接着剤や両面テープを介して反射シートなどを形成する一体化)のように接着剤や両面テープが反射シートから金属への熱移動を悪くするといったことが有効に抑制され、良好な熱移動が行われる結果、バックライトの内部温度の上昇を効果的に抑制することができる。ここで、内壁面11aの光反射率は、85%以上に設定されていることが好ましく、より好ましくは90%以上、さらに好ましくは92%以上である。このような反射面は、例えば下フレーム11の内壁面に対し表面粗さRaが0.1μm以下となる鏡面加工を施すことにより形成することができる。詳細には、600番研磨仕上げ、特に好ましくは800番研磨以上である。
Further, as shown in FIG. 2, the
光拡散性薄膜16は、その膜厚が100μm以下、好ましくは60μm以下に設定された白色又は乳白色の薄膜であり、光源13からの光を透過させるとともに、下フレーム11の内壁面(反射面)11aで反射された光を拡散する薄膜である。このような薄膜にしたのは、厚すぎると放熱がスムーズに行われず、熱による経時的な輝度の低下を抑制することができないからである。但し、薄すぎると拡散反射が不充分となり、発光品位に悪影響を及ぼすおそれがあるため、膜厚5〜20μmの範囲に設定されているのが好ましい。
The light diffusing
上記光拡散性薄膜16は、例えば電着塗装により形成することができる。詳細には、予め調製しておいた電着塗料液(例えば酸化チタン含有量10重量%以上)を装填した電着槽内に、被塗装物である下フレーム11を浸漬した後、電着槽の外壁面(底面、側面)に配置された複数の電極板を介して、電着塗料液に直流電圧を印加することで、薄く均一な光拡散性薄膜16を形成することができる。なお、製膜条件については、電着塗料液、膜厚などに応じて適宜に設定される。また、光拡散性薄膜16は、蒸着等によっても形成することができる。
The light diffusing
拡散板12は、例えばポリカーボネート、アクリルなどの白色又は乳白色の板状体であり、上記下フレーム11の開口を塞ぐように配置され、背後に配設された光源13からの光を拡散して透過させることができるものである。具体的には、ポリカーボネート、アクリルなどの樹脂材料に光拡散性の微粒子を配合した樹脂組成物を板状に成形したものである。このような拡散板12により、光源13からの光を均一にして拡散板12表面から出射することができる。
The diffusing
光源13は、図3に示すように、例えば、冷陰極管ランプなどの線状光源13aが複数本(例えば12本)、白色樹脂(ポリカーボネート等)製のランプ支持台15により支持されて構成され、下フレーム11内に収容されている。なお、ランプ支持台15としては、熱伝導性材料製のものを用いてもよく、この場合には、上記した光拡散性薄膜16を形成するのがよい。これにより、ランプ支持台15も放熱に寄与することとなる。また、光源13には、図示しないインバータなどの公知の電気部品が接続されており、点灯・消灯が行えるよう構成されている。
上フレーム14(図1参照)は、例えば下フレーム11と同じ熱伝導性材料により構成されており、外部に光を出射する窓部14aを有する上面と、この上面から開口側に延設された側面とを有し、当該開口より前記下フレームに被せることが可能な形状に形成されている。
As shown in FIG. 3, the
The upper frame 14 (see FIG. 1) is made of, for example, the same heat conductive material as that of the
上記のように構成された本形態に係る直下型バックライトは、熱伝導性材料製の下フレーム11の内壁面(反射面)11aに薄い光拡散性薄膜16が直接一体化されて形成されているので、光源13からの光は、当該光拡散性薄膜16を透過して下フレーム11の内壁面(反射面)11aで反射することとなる。そして、その反射光は、光拡散性薄膜16で拡散されて拡散板12等に向かって出射することとなる。一方、光源13の熱は、光拡散性薄膜16が非常に薄いので、熱伝導性が良好な下フレーム11から容易に放熱されることとなる。このため、本発明の直下型バックライトは、良好な光反射性を確保しつつ、放熱性に優れる結果、設計初期の高輝度及び高発光品位を確保しつつ、熱による経時的な輝度の低下を抑制することができる。また、本形態の直下型バックライトの内部空間が高温になるのを抑制できるので、光源13が短寿命になることも抑制することができる。さらに、前記光拡散性薄膜16が電着塗装により形成されている場合には、薄く均一な薄膜が形成されるため、他の塗装方法に比べ、特に発光品位の高い直下型バックライトを提供できる。また、上記直下型バックライトを液晶表示装置に適用する場合、液晶パネルは温度勾配があると色むらを起こしやすいという欠点を有していることから、液晶パネルの温度による色むらを改善することができるという利点もある。
The direct type backlight according to the present embodiment configured as described above is formed by directly integrating a thin light diffusing
以下、本発明者が直径3mmの冷陰極管ランプを12本、23.5mm間隔で並設した8インチ対応の直下型バックライトを用いて行った検証試験について説明する。
図4は、相対輝度と点灯時間との関係を示すグラフ図である。Xは、反射シート(E60V)を内壁面側に敷設したアルミニウム製フレームを用いた直下型バックライト(従来品)の試験結果であり、Yは、酸化チタン10重量%を含有する塗料を用いて電着塗装により膜厚10μmの光拡散性薄膜を形成したアルミニウム製フレームを用いた直下型バックライト(本発明品)の試験結果である。なお、この試験結果は、発光面の中心付近に配置した輝度計(TOPCON BM−7 1.0°)により2回経時的に測定したものの平均を示している。
本図によると、従来品では、点灯開始から3分後に最高輝度に達した後、輝度が徐々に低下し、30分後には相対輝度(3分後の輝度を100%とする)が95.5%になっていることが確認できる。一方、本発明品では、点灯開始から3分後に最高輝度に達した後、輝度が徐々に低下し、30分後には相対輝度(3分後の輝度を100%とする)が97.0%になっていることが確認できる。よって、本発明品によると、従来品に比べて、経時的な輝度の低下が抑制されていることが確認された。
Hereinafter, a description will be given of a verification test conducted by the inventor using an 8-inch direct-type backlight in which 12 cold-cathode tube lamps having a diameter of 3 mm are arranged in parallel at intervals of 23.5 mm.
FIG. 4 is a graph showing the relationship between relative luminance and lighting time. X is a test result of a direct type backlight (conventional product) using an aluminum frame in which a reflection sheet (E60V) is laid on the inner wall surface side, and Y is a paint containing 10% by weight of titanium oxide. It is a test result of a direct type backlight (product of the present invention) using an aluminum frame in which a light-diffusing thin film having a thickness of 10 μm is formed by electrodeposition coating. In addition, this test result has shown the average of what was measured over time twice with the luminance meter (TOPCON BM-7 1.0 degree) arrange | positioned in the center vicinity of the light emission surface.
According to this figure, in the conventional product, the luminance gradually decreases after reaching the maximum luminance after 3 minutes from the start of lighting, and the relative luminance (the luminance after 3 minutes is assumed to be 100%) after 30 minutes is 95. It can be confirmed that it is 5%. On the other hand, in the product of the present invention, after reaching the maximum brightness 3 minutes after the start of lighting, the brightness gradually decreases, and after 30 minutes, the relative brightness (the brightness after 3 minutes is assumed to be 100%) is 97.0%. It can be confirmed that Therefore, according to the product of the present invention, it was confirmed that a decrease in luminance with time was suppressed as compared with the conventional product.
図5は、直下型バックライトの内部空間の雰囲気温度及び発光面(拡散板の表面)の表面温度と点灯時間との関係を示すグラフ図である。X1、X2は、反射シートを内壁面側に敷設したアルミニウム製フレームを用いた直下型バックライト(従来品)の試験結果であり、Y1、Y2は、酸化チタン10重量%を含有する塗料を用いて電着塗装により膜厚10μmの光拡散性薄膜を形成したアルミニウム製フレームを用いた直下型バックライト(本発明品)の試験結果であり、Z1、Z2は、反射シートの敷設も光拡散性薄膜の形成も行わずに、アルミニウム製フレームを用いた直下型バックライト(比較例品)の試験結果である。なお、X1、Y1、Z1は、内部空間の雰囲気温度の結果であり、X2、Y2、Z2は、発光面の表面温度の結果である。また、内部空間の雰囲気温度については、ランプとランプとの間の中心に配置した熱電対により測定したものを示しており、発光面の表面温度については、上記ランプ間の上方にある拡散板の中心に配置した熱電対により測定したものを示している。
本図によると、従来品では、点灯後30分で内部空間の雰囲気温度が47℃に、発光面の表面温度が33℃に上昇していることが確認できる。一方、本発明品では、点灯後30分で内部空間の雰囲気温度が43℃に、発光面の表面温度が31℃に上昇していることが確認できる。すなわち、本発明品によると、反射シートの敷設や光拡散性薄膜の形成を行わない比較例品に比べると温度上昇が大きいが、従来品と対比すると、温度上昇が抑制されていることが確認でき、放熱の効率が良好であることが確認された。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the ambient temperature of the internal space of the direct type backlight, the surface temperature of the light emitting surface (the surface of the diffusion plate), and the lighting time. X 1 and X 2 are test results of a direct type backlight (conventional product) using an aluminum frame in which a reflection sheet is laid on the inner wall surface side, and Y 1 and Y 2 contain 10% by weight of titanium oxide. Is a test result of a direct type backlight (product of the present invention) using an aluminum frame in which a light diffusive thin film having a film thickness of 10 μm is formed by electrodeposition coating using a paint to be applied, Z 1 and Z 2 are reflection sheets This is a test result of a direct type backlight using a frame made of aluminum (comparative product) without laying down and forming a light diffusive thin film. X 1 , Y 1 and Z 1 are the results of the atmospheric temperature of the internal space, and X 2 , Y 2 and Z 2 are the results of the surface temperature of the light emitting surface. The ambient temperature in the internal space is measured by a thermocouple disposed in the center between the lamps, and the surface temperature of the light emitting surface is determined by the diffusion plate above the lamps. It shows what was measured with a thermocouple placed in the center.
According to this figure, it can be confirmed that in the conventional product, the atmospheric temperature in the internal space has increased to 47 ° C. and the surface temperature of the light emitting surface has increased to 33 ° C. 30 minutes after lighting. On the other hand, in the product of the present invention, it can be confirmed that the atmospheric temperature of the internal space is increased to 43 ° C. and the surface temperature of the light emitting surface is increased to 31 ° C. 30 minutes after lighting. That is, according to the product of the present invention, the temperature rise is larger than that of the comparative product in which the reflection sheet is not laid and the light diffusing thin film is not formed, but it is confirmed that the temperature rise is suppressed as compared with the conventional product. It was confirmed that the heat dissipation efficiency was good.
下記の表1は、下フレームの材質として、SUS、アルミニウム、真鍮を用い、それぞれ酸化チタン10重量%を含有する塗料を用いて電着塗装により膜厚10μmの光拡散性薄膜を形成した場合と形成しなかった場合の輝度及び発光品位に関する結果である。 Table 1 below shows a case where a light diffusive thin film having a thickness of 10 μm is formed by electrodeposition coating using SUS, aluminum, and brass as materials for the lower frame, each using a paint containing 10% by weight of titanium oxide. It is a result regarding the brightness | luminance and luminous quality when not forming.
表1によると、下フレームの材質がSUS、アルミニウム、真鍮のいずれであっても、電着塗装により光拡散性薄膜が形成されたものは、形成しなかったものに比べて、高輝度であることが確認できる。また、発光品位についても、電着塗装により光拡散性薄膜が形成されたものは、形成しなかったものに比べて、良好であることが確認できる。よって、光拡散性薄膜を形成したとしても、高輝度や高発光品位を確保していることが確認された。
以上の検証試験の結果(図4,5,表1参照)から、本発明の直下型バックライトが、設計初期の高輝度及び高発光品位を確保しつつ、経時的な輝度の低下を抑制することができることが確認された。
According to Table 1, regardless of whether the material of the lower frame is SUS, aluminum, or brass, the light diffused thin film formed by electrodeposition coating has higher brightness than the non-formed material. I can confirm that. Moreover, also about the light emission quality, what has formed the light diffusible thin film by electrodeposition coating can confirm that it is favorable compared with the thing which did not form. Therefore, it was confirmed that even if a light diffusive thin film was formed, high luminance and high light emission quality were ensured.
From the results of the above verification test (see FIGS. 4, 5 and 1), the direct backlight of the present invention suppresses a decrease in luminance over time while ensuring high luminance and high luminous quality at the initial stage of design. It was confirmed that it was possible.
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、前記光拡散性薄膜16の上には、当該光拡散性薄膜16の損傷を有効に抑制すべく、透明保護層を形成してもよい。また、拡散部材としての拡散板12は、必ずしも下フレーム11と上フレーム14との間に挟持されている必要はなく、例えば上フレーム14の窓部14bの外側に配置するようにしてもよい。さらに、面状の拡散部材は、拡散板(板状体)に限定するものではなく、拡散シート(シート体)等であってもよい。また、下フレーム11の内壁面が平坦である必要はなく、波形の形状であってもよい。
そして、本発明の直下型バックライトは、液晶表示装置の背面側に用いられるバックライトに限らず、X線写真を見るためのシャウカステン、背光を要する看板、写真ネガを見るためのもの等として用いることができる。
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, a transparent protective layer may be formed on the light diffusing
The direct type backlight of the present invention is not limited to the backlight used on the back side of the liquid crystal display device, but is used as a shaw casten for viewing an X-ray photograph, a signboard requiring back light, a photograph negative, and the like. be able to.
11 下フレーム
11a 内壁面(反射面)
12 拡散板
13 光源
14 上フレーム
16 光拡散性薄膜
11
12
Claims (4)
前記フレームは熱伝導性材料で形成され、その内壁面が反射面に形成されており、
かつ、その反射面に厚み100μm以下の光拡散性薄膜が直接一体化されて形成されていることを特徴とする直下型バックライト。 A frame having one surface opened, a planar diffusing member disposed on the opening side, and a light source disposed behind the diffusing member,
The frame is formed of a heat conductive material, and its inner wall surface is formed on a reflective surface,
In addition, a direct type backlight characterized in that a light diffusive thin film having a thickness of 100 μm or less is directly integrated on the reflecting surface.
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