KR100777108B1

KR100777108B1 - 직하형 백라이트

Info

Publication number: KR100777108B1
Application number: KR1020040081613A
Authority: KR
Inventors: 한유아츠시
Original assignee: 엔이씨 엘씨디 테크놀로지스, 엘티디.
Priority date: 2003-10-28
Filing date: 2004-10-13
Publication date: 2007-11-19
Also published as: CN1617022A; JP2005135592A; KR20050040703A; CN100388087C; TW200515045A; TWI247939B

Abstract

본 발명은 설계초기의 고휘도 및 고발광 품위를 확보하면서, 시간의 경과에 따른 휘도의 저하를 억제하는 직하형 백라이트를 제공한다. 본 발명의 직하형 백라이트는 상하프레임(11, 14)과, 확산판(12)과, 광원(13)을 구비하고 있다. 그리고, 상기 하부프레임(11)은 열전도성 재료를 이용하여 형성하고, 그 내벽면(11a)을 반사면으로 형성되도록 했다. 또한, 상기 반사면에 두께 100μm 이하의 광확산성 박막(16)을 직접 일체화하여 형성되도록 했다.

Description

직하형 백라이트{Direct type backlight}

도 1은 본 발명의 일실시형태에 관한 직하형 백라이트를 나타내는 분해단면도이다.

도 2는 도 1의 파선 A로 둘러싸인 부분의 확대도이다.

도 3은 상부프레임과 확산판을 떼어낸 직하형 백라이트를 나타내는 상면도이다.

도 4는 상대휘도와 점등시간의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 5는 프레임내의 온도 및 발광면(확산판의 표면)의 표면온도와 점등시간의 관계를 나타내는 그래프이다.

〈도면의 주요부분을 나타내는 부호의 설명〉

11 : 하부프레임

11a : 내벽면(반사면)

12 : 확산판

13 : 광원

14 : 상부프레임

16 : 광확산성 박막

본 발명은 직하형 백라이트에 관한 것이다.

종래로부터 액정 모듈이나 사진의 네가티브 필름을 보기 위해 사용하는 라이트박스, 간판, X선 사진을 보기 위한 샤우카스텐(schaukasten) 등에는 직하형 백라이트가 탑재되어 있다. 직하형 백라이트는 발광면이 되는 면상의 확산부재로서의 확산판의 배후(직하)에 광원이 배치되는 구성으로 되어 있으며 이러한 구성을 채용함으로써 광원을 발광면의 직하가 아니라 횡측에 배치하는 사이드 라이트형에 비해 광손실이 적고, 또한 다수의 램프를 사용할 수 있기 때문에 고휘도를 얻기 쉬운 이점을 갖고 있다. 또한, 직하형 백라이트는 그 내부 공간이 중공구조로 되어 있으므로 대형화하여도 경량인 이점도 갖고 있다.

이러한 직하형 백라이트에서 고발광 품위를 확보하면서 광원으로부터의 빛의 이용효율을 높이기 위해 광원이 수용된 프레임의 내벽면에 반사처리가 이루어지고 있다. 구체적으로는, (1) 반사시트를 양면 테이프를 사이에 두고 배설하여 상기 반사시트에서 반사되도록 하거나, (2) 후막(200μm 전후)의 백색 도장막을 형성하고 그 도장막 표면에서 반사되도록 하는 것이 행해지고 있다.

그러나, 상기 (1)의 반사처리를 한 직하형 백라이트에서는 반사시트와 프레임의 사이에 공기층이 존재하고, 이 공기층이 단열작용을 발휘하기 때문에, 내부공간이 광원의 열로 고온상태가 되어버리는 문제가 있다. 또한, 상기 (2)의 반사처리 를 한 직하형 백라이트에서는 백색 도장막 자체가 열전도성을 갖고 있지 않기 때문에, 광원의 열을 효율적으로 발산할 수 없고, 마찬가지로, 내부 공간이 광원의 열로 고온상태가 되어버리는 문제가 있다. 그리고, 이렇게 고온상태가 되면, 광원의 발광효율이 저하되어 발광면의 휘도가 시간의 경과에 따라 저하된다. 또한, 고휘도로 하기 위해 광원을 많이 수용했다고 하더라도 휘도의 향상율이 둔화되는 문제도 있다.

본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 설계 초기의 고휘도 및 고발광품위를 확보하면서 시간의 경과에 따른 휘도의 저하를 억제할 수 있는 직하형 백라이트의 제공을 그 목적으로 한다.

본 발명의 직하형 백라이트는 일면이 개구된 프레임과, 상기 개구측에 배치된 면상의 확산부재와, 상기 확산부재의 배후에 배치된 광원을 구비하고, 상기 프레임은 열전도성 재료로 형성되고, 그 내벽면이 반사면으로 형성되어 있으며, 또한 그 반사면에 두께 100μm 이하의 광확산성 박막이 직접 일체화되어 형성되는 것을 특징으로 하고 있다.

상기의 구성에 의하면, 프레임에 얇은 광확산성 박막이 직접 일체화되어 형성되어 있으므로, 광원으로부터의 빛은 상기 광확산성 박막을 투과하여 프레임의 내벽면(반사면)에서 반사하게 된다. 그리고, 그 반사광은 광확산성 박막에서 확산되어 면상의 확산부재 등을 향해 출사하게 된다. 한편, 광원의 열은 광확산성 박막이 매우 얇으므로 열전도성이 양호한 프레임으로부터 쉽게 방열되게 된다. 이 때문 에 본 발명의 직하형 백라이트는 양호한 광반사성을 확보하면서 방열성이 뛰어나다. 그 결과, 설계 초기의 고휘도 및 고발광품위를 확보하면서 열에 의한 시간의 경과에 따른 휘도의 저하를 억제할 수 있다.

상기 직하형 백라이트에서, 상기 광확산성 박막이 전착도장(電着塗裝)에 의해 형성되어 이루어지는 것이 바람직하다. 이 경우, 얇고 균일한 박막이 형성되기 때문에 다른 도장방법에 비해 발광품위가 높아지게 된다.

또한, 상기 직하형 백라이트에서 상기 반사면의 광반사율이 85%이상으로 설정되어 있는 것이 바람직하다. 이 경우, 광원의 빛을 더욱 유효하게 이용할 수 있고, 그 결과, 고휘도화를 더욱 잘 실현할 수 있다.

또한, 상기 직하형 백라이트에서 상기 프레임의 내벽면이 경면가공되어 있는 것이 바람직하다. 이 경우, 광원으로부터의 빛을 효율적으로 반사할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해 도면에 기초하여 설명한다.

도 1은, 본 발명의 일실시형태에 관한 직하형 백라이트 구조의 개략을 도시하는 일부 분해단면도이다. 본 실시형태에 관한 직하형 백라이트(10)는 예를 들면, 액정표시장치의 배면측에 배치되는 백라이트로서 이용되고, 일면이 개구된 하부프레임(11)과, 상기 개구를 막도록 배치되는 면상의 확산부재로서의 확산판(12)과, 상기 확산판(12)의 배후(직하)에 배치되는 광원(13)과, 확산판(12)위에 광학시트(미도시) 등을 개재하여 배치되는 상부프레임(14)을 구비하여 구성되어 있다.

하부프레임(11)은 알루미늄, 알루미늄과 마그네슘의 합금, 놋쇠 등의 금속재료와 같은 양호한 열전도성을 갖는 열전도성 재료에 의해 형성되고, 직사각형상의 저면과 저면으로부터 개구측으로 넓어지도록 연설(延設)된 측면(하측면, 상측면, 좌우측면)을 가지며, 일면이 개구된 형상으로 형성되어 있다. 또한, 본 실시형태에서는 하부프레임(11)은 1종의 열전도성 재료에 의해 형성되어 있지만, 복수의 열전도성 재료를 이용하여 형성해도 좋고, 또는 다층구조로 해도 좋다. 단, 열에 의한 시간의 경과에 따른 휘도의 저하를 억제하는 것을 목적으로 하고 있으므로, 하부프레임(11) 전체적으로 양호한 열전도성을 구비하도록 구성되어 있다.

또한, 도 2에 도시하는 것과 같이 하부프레임(11)의 내벽면(11a; 저면, 하측면, 상측면, 좌우측면)은 각각 광원(13)으로부터의 빛을 반사하는 반사면에 형성되어 있으며, 그 위에 광확산성 박막(15)이 직접 일체화되어 형성되어 있다. 이러한 직접 일체화에 의해 단순한 일체화(예를 들면, 금속에 풀 등의 접착제나 양면 테이프를 개재하여 반사시트 등을 형성하는 일체화)와 같이 접착제나 양면 테이프가 반사시트에서 금속으로의 열이동을 나쁘게 하는 것이 유효하게 억제되어 양호한 열이동이 이루어진 결과, 직하형 백라이트(10)의 내부 공간의 온도가 상승하는 것을 효과적으로 억제할 수 있다. 여기에서, 내벽면(11a)의 광반사율은 85% 이상으로 설정되어 있는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 90% 이상, 더더욱 바람직하게는 92% 이상이다. 이러한 반사면은, 예를 들면 하부프레임(11)의 내벽면에 대해서 표면조도(Ra)가 0.1μm 이하가 되는 경면가공을 실시함으로써 형성할 수 있다. 상세하게는, 600번 연마 마무리, 특히 바람직하게는 800번 연마 이상이다.

광확산성 박막(16)은 그 막두께가 100μm 이하, 바람직하게는 60μm 이하로 설정된 백색 또는 유백색의 박막이고, 광원(13)으로부터의 빛을 투과시키고 또한 하부프레임(11)의 내벽면(반사면; 11a)에서 반사된 빛을 확산하는 박막이다. 이러한 박막으로 한 것은 너무 두꺼우면 방열이 잘 이루어지지 않고, 열에 의한 시간의 흐름에 따른 휘도의 저하를 억제할 수 없기 때문이다. 단, 너무 얇으면 확산반사가 불충분해지며, 발광품위에 악영향을 미칠 염려가 있기 때문에 막두께 5~20μm의 범위로 설정되어 있는 것이 바람직하다.

상기 광확산성 박막(16)은 예를 들면, 전착도장에 의해 형성할 수 있다. 상세하게는 미리 조제해둔 전착도료액(예를 들면, 산화티탄 함유량 10중량% 이상)을 장전한 전착조 내에 피도장물인 하부프레임(11)을 침지한 후, 전착조의 외벽면(저면, 측면)에 배치된 복수의 전극판을 사이에 두고 전착도료액에 직류전압을 인가함으로써, 얇고 균일한 광확산성 박막(16)을 형성할 수 있다. 또한, 제막조건은 전착도료액, 막두께 등에 따라 적당히 설정된다. 또한, 광확산성 박막(16)은 증착 등에 의해서도 형성할 수 있다.

확산판(12)은 예를 들면, 폴리카보네이트, 아크릴 등의 백색 또는 유백색의 판상체이고, 상기 하부프레임(11)이 개구를 막도록 배치되며, 배후에 배설된 광원(13)으로부터의 빛을 확산하여 투과시킬 수 있는 것이다. 구체적으로는 폴리카보네이트, 아크릴 등의 수지재료에 광확산성 미립자를 배합한 수지조성물을 판상으로 성형한 것이다. 이러한 확산판(12)에 의해 광원(13)으로부터의 빛을 균일하게 하여 확산판(12) 표면에서 출사할 수 있다.

광원(13)은 도 3에 도시하는 것과 같이 예를 들면, 냉음극관 램프 등의 선상광원(13a)이 복수개(예를 들면, 12개), 백색수지(폴리카보네이트 등)제의 램프지지 대(15)에 의해 지지되어 구성되고, 하부프레임(11) 내에 수용되어 있다. 또한, 램프지지대(15)로서는, 열전도성 재료제의 것을 이용해도 좋고, 이 경우에는, 상기 광확산성 박막(16)을 형성하는 것이 좋다. 이에 의해, 램프지지대(15)도 방열에 기여하게 된다. 또한, 광원(13)에는 도시되지 않은 인버터 등의 공지의 전기부품이 접속되어 있고, 점등·소등이 이루어지도록 구성되어 있다.

상부프레임(14; 도 1 참조)은 예를 들면, 하부프레임(11)과 같은 열전도성 재료에 의해 구성되어 있고, 외부에 빛을 출사하는 창부(窓部; 14a)를 갖는 상면과, 이 상면에서 개구측으로 연설된 측면을 가지며, 상기 개구로부터 상기 하부프레임에 씌울 수 있는 형상으로 형성되어 있다.

상기와 같이 구성된 본 실시형태에 관한 직하형 백라이트는 열전도성 재료로 만들어진 하부프레임(11)의 내벽면(반사면; 11a)에 얇은 광확산성 박막(16)이 직접 일체화되어 형성되어 있으므로, 광원(13)으로부터의 빛은 상기 광확산성 박막(16)을 투과하여 하부프레임(11)의 내벽면(반사면; 11a)에서 반사하게 된다. 그리고, 그 반사광은 광확산성 박막(16)에서 확산되어 확산판(12) 등을 향해 출사하게 된다. 한편, 광원(13)의 열은 광확산성 박막(16)이 매우 얇으므로, 열전도성이 양호한 하부프레임(11)으로부터 쉽게 방열되게 된다. 이 때문에, 본 실시형태의 직하형 백라이트는 양호한 광반사성을 확보하면서, 방열성이 뛰어나다. 그 결과, 설계 초기의 고휘도 및 고발광 품위를 확보하면서, 열에 의한 시간의 경과에 따른 휘도의 저하를 억제할 수 있다. 또한, 본 실시형태의 직하형 백라이트의 내부공간이 고온이 되는 것을 억제할 수 있으므로, 광원(13)의 수명이 짧아지는 것도 억제할 수 있 다. 또한, 상기 광확산성 박막(16)이 전착도장에 의해 형성되어 있는 경우에는 얇고 균일한 박막이 형성되기 때문에, 다른 도장방법에 비해, 특히 발광품위가 높은 직하형 백라이트를 제공할 수 있다. 또한, 상기 직하형 백라이트를 액정표시장치에 적용하는 경우, 액정패널은 온도구배가 있으면 색얼룩이 발생하기 쉬운 결점을 갖고 있으므로 액정패널의 온도에 의한 색얼룩을 개선할 수 있는 이점도 있다. 또한, 프레임 등에 통기공이 설치되어 있지 않으므로 통기공으로부터 먼지가 침입하여 휘도의 저하나 불균일화가 발생할 우려도 없는 이점도 있다.

이하, 본 발명자가 직경 3mm의 냉음극관 램프를 12개, 23.5mm 간격으로 병설한 8인치 대응의 직하형 백라이트를 이용하여 행한 검증시험에 관해 설명한다.

도 4는 상대휘도와 점등시간의 관계를 도시하는 그래프이다. X는 반사시트(E60V)를 내벽면측에 부설한 알루미늄제 프레임을 이용한 직하형 백라이트(종래품)의 시험결과이고, Y는 산화티탄 10중량%을 함유한 도료를 이용하여 전착도장에 의해 막두께 10μm의 광확산성 박막을 형성한 알루미늄제 프레임을 이용한 직하형 백라이트(본 발명품)의 시험결과이다. 또한, 이 시험결과는 발광면의 중심부근에 배치된 휘도계(TOPCON BM-7 1.0°)에 의해 2회 시간의 경과에 따라 측정한 것의 평균을 나타내고 있다.

본 도에 따르면, 종래품에서는 점등개시로부터 3분 후에 최고휘도에 도달한 후, 휘도가 서서히 저하되고, 30분 후에는 상대휘도(3분 후의 휘도를 100%로 한다.)가 95.5%가 되어 있는 것을 확인할 수 있다. 한편, 본 발명품에서는 점등개시로부터 3분 후에 최고휘도에 도달한 후, 휘도가 서서히 저하되고, 30분 후에는 상대 휘도(3분 후의 휘도를 100%로 한다)가 97.0%로 되어 있는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 본 발명품에 따르면, 종래품에 비해 시간의 경과에 따른 휘도의 저하가 억제되어 있는 것이 확인되었다.

도 5는 직하형 백라이트의 내부 공간의 분위기 온도 및 발광면(확산판의 표면)의 표면온도와 점등시간의 관계를 도시하는 그래프이다. X₁, X₂는 반사시트를 내벽면측에 부설한 알루미늄제 프레임을 이용한 직하형 백라이트(종래품)의 시험결과이고, Y₁, Y₂는 산화티탄 10중량%를 함유하는 도료를 이용하여 전착도장으로 막두께 10μm의 광확산성 박막을 형성한 알루미늄제 프레임을 이용한 직하형 백라이트(본 발명품)의 시험결과이며, Z₁, Z₂는 반사시트의 부설도 광확산성 박막의 형성도 하지 않고 알루미늄제 프레임을 이용한 직하형 백라이트(비교예품)의 시험결과이다. 또한, X₁, Y₁, Z₁은 내부 공간의 분위기 온도의 결과이고, X₂, Y₂, Z₂는 발광면의 표면온도의 결과이다. 또한, 내부 공간의 분위기 온도에 관해서는 램프와 램프 사이의 중심에 배치된 열전대에 의해 측정한 것을 나타내고 있으며, 발광면의 표면온도에 관해서는 상기 램프 사이의 상부에 있는 확산판의 중심에 배치된 열전대에 의해 측정한 것을 나타내고 있다.

본 도에 의하면, 종래품에서는 점등 후 30분에서 내부 공간의 분위기 온도가 47℃로, 발광면의 표면온도가 33℃로 상승하고 있는 것을 확인할 수 있다. 한편, 본 발명품에서는 점등 후 30분에서 내부 공간의 분위기 온도가 43℃로, 발광면의 표면온도가 31℃로 상승하고 있는 것을 확인할 수 있다. 즉, 본 발명품에 의하면 반사시트의 부설이나 광확산성 박막의 형성을 하지 않는 비교예품에 비교하면 온도상승이 크지만, 종래품과 대비하면, 온도상승이 억제되어 있는 것을 확인할 수 있고, 방열의 효율이 양호한 것이 확인되었다.

하기의 표 1은 하부프레임의 재질로는, SUS, 알루미늄, 놋쇠를 이용하고, 각각 산화티탄 10중량%를 함유하는 도료를 이용하여 전착도장에 의해 막두께 10μm의 광확산성 박막을 형성한 경우와 형성하지 않은 경우의 휘도 및 발광품위에 관한 결과이다.

재질	전착도장의 유무	휘도 (cd/m²)	색도 x	색도 y	발광품위
SUS	무	2392	0.2483	0.2718	×
SUS	유	2406	0.2431	0.2630	○
알루미늄	무	2669	0.2491	0.2721	×
알루미늄	유	2688	0.2432	0.2636	○
놋쇠	무	2429	0.2588	0.2911	×
놋쇠	유	2444	0.2442	0.2661	○

표 1에 의하면, 하부프레임의 재질이 SUS, 알루미늄, 놋쇠 모두 전착도장에 의해 광확산성 박막이 형성된 것은 형성되지 않은 것에 비해 고휘도인 것을 확인할 수 있다. 또한, 발광품위에 관해서도 전착도장에 의해 광확산성 박막이 형성된 것은 형성되지 않은 것에 비해 양호한 것을 확인할 수 있다. 따라서, 광확산성 박막을 형성했다고 해도, 고휘도나 고발광품위를 확보하고 있는 것이 확인되었다.

이상의 검증시험의 결과(도 4, 도 5, 표 1 참조)로부터 본 발명의 직하형 백라이트가 설계 초기의 고휘도 및 고발광품위를 확보하면서 시간의 경과에 따른 휘도의 저하를 억제할 수 있는 것이 확인되었다.

또한, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 광확산성 박막(16)의 위에는 상기 확산성 박막(16)의 손상을 유효하게 억제하기 위해 투명보호층을 형성해도 좋다. 또한, 확산부재로서의 확산판(12)은 반드시 하부프레임(11)과 상부프레임(14)의 사이에 협지되어 있을 필요는 없고, 예를 들면, 상부프레임(14)의 창부(14b) 외측에 배치되도록 하여도 좋다. 또한, 면상의 확산부재는 확산판(판상체)에 한정되는 것은 아니고, 확산시트(시트체) 등이어도 좋다. 또한, 하부프레임(11)의 내벽면이 평탄할 필요는 없고, 파형(波形)의 형상이어도 좋다.

그리고, 본 발명의 직하형 백라이트는 액정표시장치의 배면측에 이용되는 백라이트에 한정되지 않고, X선 사진을 보기 위한 샤우카스텐, 배광(背光)을 필요로 하는 간판, 사진 네가티브 필름을 보기 위한 것 등으로 이용할 수 있다.

본 발명의 직하형 백라이트에 의하면, 열전도성 재료제의 프레임의 내벽면(반사면)에 광확산성 박막이 직접 일체화되어 형성되어 있으므로, 설계 초기의 고휘도 및 고발광품위를 확보하면서, 열에 의한 시간의 경과에 따른 휘도의 저하를 억제할 수 있다.

Claims

일면이 개구된 프레임과, 상기 개구측에 배치된 면상의 확산부재와, 상기 확산부재의 배후에 위치하도록 상기 프레임과 상기 확산부재의 사이에 배치되는 광원을 구비하고,

상기 프레임이 적어도 저면은 열전도성 재료로 형성된, 상기 광원의 열을 상기 프레임 외부로 방열하기 위한 방열부재로서 구성되어 있는 것과 동시에, 그 내벽면이 상기 광원의 빛을 상기 확산부재측에 반사하기 위한 반사면으로 형성되어 있으며,

또한, 그 반사면에 두께 100μm 이하의 광확산성 박막이 직접 일체화되어 형성되어 있으며,

상기 반사면의 광반사율이 85% 이상으로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 직하형 백라이트.
제1항에 있어서, 상기 광확산성 박막이 전착도장에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 직하형 백라이트.
삭제
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 프레임의 내벽면이 경면가공되어 있는 것을 특징으로 하는 직하형 백라이트.