KR101231714B1

KR101231714B1 - 램프 무라가 개선된 직하형 백라이트 유닛

Info

Publication number: KR101231714B1
Application number: KR1020090007633A
Authority: KR
Inventors: 김윤현; 한상철; 오승태
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2009-01-30
Filing date: 2009-01-30
Publication date: 2013-02-08
Also published as: KR20100088423A

Abstract

본 발명은 램프 무라가 개선된 직하형 백라이트 유닛에 관한 것으로, 보다 상세하게 일정한 간격을 두고 평행하게 배치된 복수의 선광원, 상기 선광원을 둘러싸는 광투과성 구조물, 및 상기 램프 및 광투과성 구조물을 수납하는 하부케이스를 포함하는 직하형 백라이트 유닛에 관한 것이다.

본 발명은 광원에 추가의 광투과성 구조물을 설치하여 램프로부터 출광되는 빛이 보다 넓은 영역에 분산되어 방출되도록 함으로써 휘도 차이를 감소시켜 램프 무라를 개선하여 균일한 화면을 구현할 수 있다.

광원, 휘도, 램프 무라, 백라이트 유닛, 광투과성, 구조물

Description

램프 무라가 개선된 직하형 백라이트 유닛{DIRECT TYPE BACKLIGHT UNIT HAVING IMPROVED LAMP MURA}

본 발명은 램프 무라가 개선된 직하형 백라이트 유닛에 관한 것으로, 보다 상세하게는 직하형 백라이트 유닛의 램프에 광투과성 구조물을 배치하여 램프 무라가 개선될 수 있도록 고안된 직하형 백라이트 유닛에 관한 것이다.

액정 표시 장치의 액정 표시 패널은 스스로 발광하지 못하는 수광 소자이므로 액정 표시 패널 하부에 광을 제공하기 위한 백라이트 유닛을 구비하여야 하며, 이러한 백라이트 유닛은 광원의 위치에 따라 엣지형 백라이트 유닛과 직하형 백라이트 유닛으로 구분된다. 이 중에서도 상기 직하형 백라이트 유닛은 광이용율이 높고 취급이 간단하며 표시면의 크기에 제한이 없기 때문에 대형 액정 표시장치에 널리 사용되고 있다. 직하형 백라이트 유닛은 광원, 반사 필름, 집광 필름, 확산 필름 등의 각종 광학 필름들로 이루어져 있다.

상기 직하형 백라이트 유닛에 적용되는 광원은 액정표시 장치의 크기, 사용 목적에 따라 적절히 선택되어 사용되며, 형태 별로 나누면 백열 전구, 백색 할로겐 램프 등의 점광원, 형광램프(열음극, 냉음극, 외부전극) 등의 선 광원, EL(Electroluminescent), 매트릭스 형상의 발광 다이오드(LED)에 의한 평면 광원 등이 있다. 냉음극 형광램프(CCFL) 또는 외부전극 형광램프(EEFL)가 사용될 수 있으며, 외부전극 형광램프를 이용하는 경우에는 멀티 구동이 가능하며 인버터를 한 개로 줄일 수 있어 부품 감소에 따른 원가절감과 액정표시 장치의 무게를 줄일 수 있는 장점이 있다.

최근 LCD 백라이트 유닛(Backlight unit, BLU) 구성의 주요 관심사 중 하나는 백라이트 유닛의 구성을 얇게(Slim)하는 것이다. 특히, 직하형 구조의 LCD 백라이트 유닛에서 단순히 백라이트 유닛의 두께를 줄이는 것뿐만 아니라, 백라이트 유닛의 구성에 들어가는 램프의 수를 줄이려는 노력이 동시에 진행되고 있다. 여기서, 램프 수의 감소는 백라이트 유닛 업체들의 원가 인하 효과뿐만 아니라, 램프의 상부에 배치되는 확산판이나 확산 시트 또는 집광시트가 램프에서 발생하는 열에 의해 그 형태 또는 특성 등이 변형되는 영향을 감소시킬 수 있다는 점에서 의미가 있다.

그러나, 이와 같이 램프의 수가 줄고 램프와 확산판 사이의 거리가 가까워짐에 따라 기존의 확산판으로는 램프의 은폐가 어려워져서 램프가 있는 곳과 없는 곳에서의 휘도 차이가 발생하여, 이른바 램프 무라(Mura)가 발생한다. 따라서, 이를 해결하기 위한 많은 노력들이 현재 진행 중이다.

직하형 백라이트 유닛에서의 슬림(Slim)화는 일반적으로 램프와 램프 사이의 간격(P)에 대해 확산판과 램프간의 간격(G)을 얼마나 최소화했는지를 나타내는 P/G의 비율로써 표현될 수 있다.

슬림화가 적용되지 않은 기존의 백라이트 유닛 구조에서의 P/G값은 약 1.7 정도이며, 슬림화가 적용되었다고 보기 위해서는 최소 2.4이상의 값을 가져야 한다. 이는 슬림화로 램프 사이의 간격은 넓어지면서 동시에 램프와 확산판 사이의 거리가 가까워져서 램프가 있는 부분은 더욱 밝고 램프가 없는 공간은 더욱 어두워져 기존의 확산판이나 확산시트로는 램프의 유무에 따른 램프의 밝기 변화의 은폐를 더욱 어렵게 한다. 직하형 백라이트 유닛에서의 램프 무라는 최종적으로 LCD 패널(Panel)에 보여지는 영상에 불균일한 휘도 분포를 야기할 수 있기 때문에 문제가 된다.

현재, 이를 위해 개선된 주된 방법들은 확산판 및 확산시트 중 램프와 마주보는 적어도 어느 하나의 면에 도트 패턴을 형성시켜서 램프의 중앙부분에서는 광을 분산시키고 램프들 사이에서는 광을 집중시킴으로써 램프 무라 차단 효과를 얻는 방법과 같이 기존 확산판에 추가적인 패턴을 적용한 제품을 사용하거나 상황에 따라서 확산 판 위에 확산시트의 수를 추가로 증가시켜는 방법들이 사용되고 있다.

그러나, 이러한 종래의 방법은 특수한 시트를 사용해야 하거나, 추가의 광학 시트를 포함하여 슬림화에 적합하지 않은 경향이 있으므로, 기존의 일반 확산판을 적용할 수 있을 뿐만 아니라 광학시트의 수를 줄이는 효과를 동시에 획득할 수 있는 램프 무라의 개선 방법이 요구된다.

본 발명의 일 측면은 직하형 백라이트 유닛의 슬림화에 따른 램프 휘선 은폐의 문제점을 해결하기 위해 기존의 방법과 달리 램프에 추가적인 구조물을 적용하여 램프의 은폐를 개선하는 것이다.

본 발명의 일 견지에 의하면, 상기와 같은 목적을 달성하기 위해 광원에 광투과성 구조물을 설치하여, 램프로부터 출광되는 빛을 굴절시켜 보다 넓은 영역에 분산되어 방출되도록 함으로써 램프 휘선의 은폐를 개선한 백라이트 유닛이 제공된다.

본 발명에 의하면 추가의 확산시트를 적용하거나, 휘도차를 감소시키기 위한 특수한 패턴을 적용하지 않고 기존의 일반 확산판을 사용하면서 광원에서의 휘도 차이를 감소시킬 수 있다. 즉, 광원을 둘러싸는 광투과성 다각형 구조물을 형성하여 광원에서 출광된 빛을 굴절시킴으로써 보다 넓은 영역에 빛이 골고루 분산되도록 하여 램프의 무라를 개선할 수 있으며, 따라서 기존의 확산판을 적용하면서도 광학시트의 수를 줄이는 효과를 갖는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 구체적으로 살펴보기로 한다.

백라이트 유닛의 슬림화 경향에 따라 백라이트의 두께뿐만 아니라 램프의 수를 감소시키려는 노력이 진행되고 있으며, 이와 같이 램프의 수가 줄고 램프와 램프 상부에 배치되는 확산판과의 거리가 가까워짐에 따라 램프가 있는 곳과 없는 곳에서의 휘도 차이가 발생하며, 소위 램프 무라(mura)가 발생한다.

도 1(a)에는 종래의 광원을 포함하는 백라이트 유닛의 단면이 도시되어 있으며, 본 발명에 의하면 도 1(b)에 도시된 바와 같이 광원을 둘러싸는 광투과성 구조물을 형성함으로써 빛의 굴절을 통해 균일한 분포를 유도하는 방법을 제안하고자 한다.

본 발명에 의하면, 일정한 간격을 두고 평행하게 배치된 복수의 선광원, 상기 선광원을 둘러싸는 광투과성 구조물, 및 상기 선광원 및 광투과성 구조물을 수납하는 하부케이스를 포함하는 직하형 백라이트 유닛이 제공된다.

본 발명에 따르면 기존 광원을 나타내는 도 2(a)와 달리 일정한 간격으로 평행하게 배열된 선광원을 둘러싸는 실린더 형태의 광투과성 구조물을 추가로 포함하는(도 2(b)) 백라이트 유닛이 제공된다.

상기 광투과성 구조물은 광원에서 출광된 빛을 굴절시켜 빛을 보다 넓은 범위에서 균일하게 확산시키기 위해 광원에 추가적으로 형성되는 것으로서 선광원과 평행한 방향으로 연장된 마름모꼴을 포함하는 4각형, 6각형 또는 8각형의 다각형 실린더 구조로 이루어진다. 상기 광 투과성 구조물의 다각형 구조의 설명을 위해 도 3에 도시된 바와 같이 임의의 한 꼭지점을 기준으로 하여 시계방향으로 순차적인 각 꼭지점을 각각 A, B, C, D, E, F, G 및 H라 지칭하기로 한다.

상기 다각형의 각 꼭지점의 내각 θ_A, θ_B, θ_C, θ_D, θ_E, θ_F, θ_G 및 θ_H는 A의 내각(θ_A)이 예각 (<90°)인 경우와 둔각(>90°)인 경우에 따라서 다음과 같은 범위를 갖는 것이 바람직하다.

먼저, A의 내각이 예각인 경우, 내각 θ_A및 θ_E는

≤θ_A=θ_E≤50°, 내각 θ_B, θ_D, θ_F 및 θ_H는 155°≤θ_B=θ_D=θ_F=θ_H≤

, 그리고 내각 θ_C 및 θ_G는

≤θ_C=θ_G≤180°의 범위인 것이 바람직하다. 여기서, 상기 R₁은 선광원 램프의 중 심으로부터 다각형을 구성하는 변 중 임의로 선택된 하나의 변 또는 이의 연장선까지의 최단 거리를 나타내며, 상기 P는 램프의 중심에서 인접한 다른 램프의 중심까지의 거리(pitch)를 의미하며, G₀는 선광원 램프의 중심으로부터 확산판의 밑면까지의 거리를 나타낸다.

A의 내각이

보다 작으면 인접한 램프의 다각형 구조물과 서로 겹쳐지게 되는 문제가 있고, 50°를 초과하면 램프무라 개선 효과가 미미하다. 그리고, B의 내각이 155°보다 작으면 램프무라 개선 효과가 미미하거나 내구성에 취약한 구조를 갖게 되는 문제가 있고 B의 내각은 기하학적으로

보다 클 수 없다. 또한, C의 내각이

미만인 경우는 다각형 구조물의 높이가 선광원 램프와 확산판 사이 거리(G₀)보다 크기 때문에 사용할 수 없고, C의 내각이 180°를 초과하는 경우는 다각형 구조물에서 C 또는 G 지점에서의 두께가 최박부의 두께(GAP 2)보다 작아져서 내구성에 문제를 일으킬 수 있다.

다음으로, A의 내각이 둔각인 경우, 내각 θ_A및 θ_E는 100°≤θ_A=θ_E ≤180 °, 내각 θ_B, θ_D, θ_F 및 θ_H는 140° ≤θ_B=θ_D=θ_F=θ_H ≤180°, 그리고 내각 θ_C 및 θ_G는

≤θ_C=θ_G ≤80°의 범위인 것이 바람직하다. A의 내각이 100°미만이면, 램프무라 개선 효과가 미미하며, 180°를 초과하면 다각형 구조물에서 A 또는 E 지점에서의 두께가 최박부의 두께(GAP 2)보다 작아져서 내구성에 문제를 일으킬 수 있다. 그리고, B의 내각이 140°미만이면 램프무라 개선 효과가 미미하거나 내구성에 취약한 구조를 갖게 되는 문제가 있으며, 180°를 초과하는 경우에도 램프무라 개선 효과가 미미하다. 또한, C의 내각이

미만인 경우는 다각형 구조물의 높이가 선광원 램프와 확산판 사이 거리(G₀)보다 크기 때문에 사용할 수 없으며, 80°를 초과할 경우는 램프무라 개선 효과가 미미하다.

상기의 경우, E의 내각은 상기 A의 내각과 동일하고, D, F 및 H의 내각은 상기 B의 내각과 동일하고, G의 내각은 상기 C의 내각과 동일한 것이 빛의 균일한 분포를 위해 바람직하다.

본 발명에 따른 광투과성 구조물에 있어서, A의 내각이 예각인 경우에는 A의 내각이 작을수록, A의 내각이 둔각인 경우에는 C의 내각이 작을수록 휘도 차가 낮아지는 경향을 나타내며, 바람직하게는 A는 예각을 형성한다. 이는 광투과성 구조 물이 가로로 긴 형상인 경우에는 구조물 자체가 넓게 빛을 퍼뜨리는 것에 기인하여 휘도 차가 낮아질 수 있으며, 세로로 긴 형상의 광투과성 구조물의 경우에는 그 구조물이 놓인 백라이트 유닛의 광원으로부터 구조물을 거쳐 나온 빛이 상부의 확산판과 하부의 반사 필름에서 여러 차례 반사되는 재순환(recycling) 과정에서 다시 광투과성 구조물을 만나게 되는데 이 때, 상기 광투과성 구조물의 세로로 긴 형상이 빛을 넓게 분포시키는 데 보다 유리한 경향을 갖는 것에 기인한다.

이와 같이 본 발명에 의한 광투과성 구조물은 마름모꼴, 육각형 또는 팔각형의 형태로 형성될 수 있으며, 상기와 같이 형성된 다각형의 각 면을 통해 빛이 굴절되면서 확산됨으로써 균일한 빛의 분포를 유도하여 램프가 존재하는 부분과 램프가 존재하지 않는 부분의 휘도 차이를 감소시킬 수 있다.

한편, 상기 구조물 최박부의 두께(GAP 2)는 0.3 이상

이하인 것이 바람직하다. 여기서, R_L은 램프의 반지름에 해당한다. 최박부의 두께가 0.3mm 미만인 경우 내구성이 떨어지는 문제가 있으며,

초과인 경우, 램프무라의 개선 효과가 미미해지는 문제가 있다.

또한, 상기 구조물과 램프의 이격거리(Gap 1)는 도 3에 나타난 바와 같이 선광원으로부터 0.1 이상

이하의 이격거리(GAP 1)를 갖도록 배치되는 것이 바람직하다. 구조물이 광원으로부터 0.1mm 미만의 간격을 갖는 경우 선광원 램프를 구조물 내로 삽입 시 어려움이 있음과 동시에 광원과 구조물 사이에 열적 수축과 팽창에 의한 마찰을 발생시킬 수 있는 문제가 있으며,

를 초과하는 경우 램프 무라 개선 효과가 떨어지는 문제가 있다.

한편, 상기 광투과성 구조물은 유리, 폴리메틸메타크릴 레이트(polymethylmethacrylate, PMMA), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리 스타이렌(polystyrene, PS), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephtal-ate, PET), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC) 및 PMMA와 PS의 공중합체로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있으며, 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리 스타이렌(polystyrene, PS), 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephtalate, PET)를 사용하는 것이 보다 바람직하다.

또한, 상기 광투과성 구조물을 구성하는 재질은, 투명도가 50% 이상인 것이 바람직하다. 투명도가 50% 미만인 경우에는 광원으로부터 출광된 빛이 구조물을 통 과하기 어려워 광이 손실되는 문제가 있기 때문이다.

나아가, 상기 광투과성 구조물을 이루는 재질은 그 굴절률이 1.3 내지 2.0인 것이 바람직하다. 굴절률이 1.3 미만인 경우 광원으로부터 출광된 빛을 구조물을 통해 퍼지게 하는 감금 효과가 떨어지며, 굴절률이 2.0을 초과하는 경우에는 광 투과율과 재질의 가공성이 떨어지는 문제가 있기 때문이다.

본 발명에 의한 광투과성 구조물은 선광원을 실린더형으로 감싸도록 배치되며, 이러한 구조물은 예를 들어 선광원 램프 홀더 부근에 구조물용 홀더를 추가로 제작 하여 백라이트 유닛에 고정될 수 있다.

상기 광투과성 구조물은 각각의 선광원을 개별적으로 둘러싸도록 배치되나, 각 구조물은 인접한 다른 선광원을 둘러싸는 구조물과 서로 연결되어 한 개의 일체형 판상 구조물을 형성할 수도 있다. 일체형 판상 구조물은 도 2(c)에 도시된 바와 같이 램프 개개의 다각형 구조물이 서로 이어져 만들어진 구조물로, 선광원을 중심으로 윗면과 아랫면에 다각형 형태의 동일한 패턴이 존재하는 연속적으로 이어진 구조를 갖게 된다.

보다 상세하게, 상기 일체형 판상 구조물은 도 3 (b)에 도시된 바와 같이 판상 구조물 상면의 임의의 한 골을 기준으로 하여 램프를 중심으로 시계방향으로 순 차적인 각 꼭지점을 각각 A', B, C, D, E', E", F, G, H 및 A"라 지칭하고, 이 때 판의 최소 두께를 형성하게 되는 골 부분의 두께를 Gap3(

)라고 지칭하여 설명한다.

상기 판상형 다각형의 최소 두께, 즉 골 부분인 A와 A' 또는 E와 E' 사이의 거리는 0.5mm≤ Gap3≤2×R_L이고, 램프 주위 꼭지점 B, D, F 및 H의 내각은 180°-θ_max ≤θ_B=θ_D=θ_F=θ_H≤

이며, 꼭지점 C 및 D의 내각은

≤θ_C=θ_G ≤180°의 범위인 것이 바람직하다. 여기서, θ_min과θ_max 는 하기 식 (1) 및 식 (2)에 의해서 정의된다:

식 (1)

식 (2)

한편, 상기 구조물 최박부의 두께(GAP 2)는 상술한 바와 같이 0.3 이상

이하인 것이 바람직하며, R_L은 램프의 반지름에 해당한다. 또한, 상기 구조물과 램프의 이격거리(Gap 1)는 상술한 바와 같이 선광원으로부터 0.1 이상

이하의 이격거리(GAP 1)를 갖도록 배치되는 것이 바람직하다.

판의 최소 두께(Gap3)가 0.5mm 보다 작으면 판이 내구성에 취약한 구조를 갖게 되는 문제가 있으며, 램프의 직경(2×R_L)보다 크면 램프 무라 개선 효과가 미미하다. B의 내각이 180°-θ_max 보다 작으면 판을 형성할 수 없으며, 보다 크면 내구성에 취약한 구조를 갖게 되는 문제가 있다. 또한, C의 내각이

미만인 경우는 다각형 구조물의 높이가 선광원 램프와 확산판 사이 거리(G₀)보다 크기 때문에 사용할 수 없으며, 180°를 초과하면 다각형 구조물에서 C(또는 G) 지점에서의 두께가 최박부의 두께(GAP 2)보다 작아져서 내구성에 문제를 일으킬 수 있다. 이 때, D, F 및 H의 내각은 상기 B의 내각과 동일하고, G의 내각은 상기 C의 내각과 동일한 것이 빛의 균일한 분 포를 위해 바람직하다.

본 발명에 의한 상기 개별적인 광 투과성 구조물 또는 판상의 광 투과성 구조물은 예를 들어 음각 형태의 사출 금형을 제작한 후, 금형 내로 수지 용융액을 주입한 후에 냉각하여 금형으로부터 구조물을 얻는 사출 공정에 의해 제조될 수 있으나, 상기 방법에 제한되지 아니하며, 임의의 형태의 수지 블록을 기계 가공을 통해 원하는 형상으로 절삭 및 광택 처리 공정을 통해 제작하는 방법 등을 포함하는 당해 기술 분야의 어떠한 방법에 의해 제조될 수 있다.

상기와 같이, 광원 주위에 광 투과성 구조물을 형성하면, 상기 광 투과성 구조물에 의해 광원으로부터 출사되는 광의 출사각과 휘도 분포가 조절될 수 있으며, 그 결과 광원 바로 윗 부분의 휘도를 줄이고 램프가 존재하지 않는 부분의 휘도를 증가시켜 휘도 차이를 줄임으로써 램프 무라의 개선이 가능하다.

상기 램프 및 광투과성 구조물은 이들을 수납하는 하부케이스 내에 포함되어 백라이트 유닛을 구성한다. 상기와 같이 형성된 본 발명에 의한 선광원 및 이를 둘러싸는 광투과성 구조물은 어떠한 직하형 백라이트 유닛에서도 사용될 수 있으며, 예를 들어 하부에는 상기 램프 및 구조물을 통과한 광을 반사하는 반사판이 배치될 수 있고, 상부에는 상기 램프 및 구조물을 통과한 광을 확산시키는 확산부재를 포함할 수 있으며, 확산부재 상부에는 필요에 따라 휘도 보정 기능과 집광 기능을 함 께 수행하는 복수의 집광 필름 또는 시야각에 따른 휘도 분포를 부드럽게 하기 위한 복수의 확산 필름 등을 다수 포함하여 이루어질 수 있다.

이하에서는 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 자세히 살펴보기로 한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 예시에 불과하며, 본 발명이 이로써 한정되는 것은 아니다.

실시예: 광투과성 구조물로 둘러싸인 광원의 램프무라

1. 광투과성 구조물을 포함하는 직하형 백라이트 유닛의 제조

CCFL 광원을 둘러싸는 광투과성 구조물은 상기 구조물의 음각 형태의 사출 금형을 제작한 후, 금형 내로 수지 용융액을 주입한 다음 냉각하여 금형으로부터 구조물을 얻는 사출 공정에 따라 형성하였다.

이 때 램프의 직경과 간격(P)은 각각 3.4mm와 26mm이고, P/G는 4.9였으며, 다면체 실린더 형상으로 광원 주위를 둘러싸는 상기 광투과성 구조물의 재질은 굴절률이 1.58인 폴리카보네이트를 사용하였고 상기 구조물의 최박 두께(Gap2)는 0.5mm였으며, 상기 구조물을 광원으로부터 0.3mm의 간격(Gap1)을 두고 배치되었다.

2. 광투과성 구조물로 둘러싸인 광원의 램프무라

이 경우 광원으부터 출사된 빛이 광원 상부에 배치되는 확산판에 입사된 후에 보이는 휘도 분포를 광선 추적 프로그램(Ray-tracing Program, 람다리서치사(Lambda Research Co.)의 TracePro)을 이용하여 본 발명의 광투과성 구조물로 둘러싸인 광원을 갖는 휘도 분포를 관찰하였다. 그 결과를 도 4에 나타내었다.

(1) 광원에 개별 광투과성 구조물이 적용된 경우

도 3 (a)에 도시된 바와 같이 다각형인 구조물의 내각은 좌측 꼭지점을 기준으로 하여 시계방향으로 θ_A 내지 θ_H로 나타낸다.

1) 다각형인 구조물의 내각이 각각 θ_A=θ_E=30°, θ_B=θ_D=θ_F=θ_H=170°, θ_C=θ_G=170°인 경우 1589의 최대 휘도 차이(Max. luminance difference)를 나타내었으며, 그 결과를 4(a)에 도시하였다.

2) 다각형인 구조물의 내각이 각각 θ_A=θ_E=40°, θ_B=θ_D=θ_F=θ_H=220°, θ_C=θ_G=120°인 경우 1858의 최대 휘도 차이(Max. luminance difference)를 나타내었으며, 그 결과를 4(b)에 도시하였다.

3) 다각형인 구조물의 내각이 각각 θ_A=θ_E=140°, θ_B=θ_D=θ_F=θ_H=170°, θ_C=θ_G=60°인 경우 2288의 최대 휘도 차이(Max. luminance difference)를 나타내었으며, 그 결과를 4(c)에 도시하였다.

4) 다각형인 구조물의 내각이 각각 θ_A=θ_E=180°, θ_B=θ_D=θ_F=θ_H=150°, θ_C=θ_G=60°인 경우 2230의 최대 휘도 차이(Max. luminance difference)를 나타내었으며, 그 결과를 4(d)에 도시하였다.

(2) 광원에 일체형 판상의 광투과성 구조물이 적용된 경우

도 3 (b)에 도시된 바와 같이 판상의 다각형 구조물의 골부분의 최소 두께는 Gap3로 나타내며, 상기 판상 구조물의 상부 및 하부의 다각형의 내각은, 상부의 다각형의 경우 좌측 꼭지점을 기준으로 하여 시계 방향으로 각각 θ_B 내지 θ_D,하부의 다각형의 경우 우측 꼭지점을 기준으로 하여 시계 방향으로 각각 θ_F 내지 θ_H로 나타낸다.

1) 판상구조물의 최소 두께와 내각이 각각 Gap3=0.54mm, θ_B=θ_D=θ_F=θ_H=180°,θ_C=θ_G=160°인 경우 1701의 최대 휘도 차이(Max. luminance difference)를 나타내었으며, 그 결과를 4(e)에 도시하였다.

2) 판상 구조물의 최소 두께와 내각이 각각 Gap3=2.03mm, θ_B=θ_D=θ_F=θ_H=180°, θ_C=θ_G=166.8°인 경우 1858의 최대 휘도 차이(Max. luminance difference)를 나타내었으며, 그 결과를 4(f)에 도시하였다.

비교예 1: 광투과성 구조물이 없는 일반적인 광원의 램프무라

광원이 광투과성 구조물로 둘러싸이지 않은 점을 제외하고는 상기 실시예와 동일한 조건 하에서 확산판에 입사된 후에 보이는 광원의 휘도 분포를 광선 추적 프로그램(Ray-tracing Program, 람다리서치사(Lambda Research Co.)의 TracePro)을 이용하여 관찰하였으며, 그 결과를 도 5에 나타내었다.

1) 광투과성 구조물이 없는 일반적인 광원의 간격(P)이 26mm이고, P/G=1.7일 때 최대 휘도 차이(Max. luminance difference)는 도 5(a)에 나타난 바와 같이 1950을 나타내었다.

2) 광투과성 구조물이 없는 일반적인 광원의 간격(P)이 26mm이고, P/G=4.9일 때 최대 휘도 차이(Max. luminance difference)는 도 5(b)에 나타난 바와 같이 2542을 나타내었다.

비교예 2: 광투과성 구조물을 형성하는 내각에 따른 광원의 램프무라

1. 광원에 개별 광투과성 구조물이 적용된 경우

(1) 다각형인 구조물의 내각이 각각 θ_A=θ_E=70°, θ_B=θ_D=θ_F=θ_H=150°, θ_C=θ_G=170°인 경우 2934의 최대 휘도 차이(Max. luminance difference)를 나타내었으며, 그 결과를 5(c)에 도시하였다.

(2) 다각형인 구조물의 내각이 각각 θ_A=θ_E=94°, θ_B=θ_D=θ_F=θ_H=135°, θ_C=θ_G=176°인 경우 2416의 최대 휘도 차이(Max. luminance difference)를 나타내었으며, 그 결과를 5(d)에 도시하였다.

2. 광원에 일체형 판상의 광투과성 구조물이 적용된 경우

판상 구조물의 최소 두께(Gap3)가 3.94mm, 내각이 각각 θ_B=θ_D=θ_F=θ_H=180°, θ_C=θ_G=160°이며, Gap1이 0.3mm 그리고 Gap2가 2.2mm인 경우, 2357의 최대 휘도 차이(Max. luminance difference)를 나타내었으며, 그 결과를 5(e)에 도시하였다.

상기 실시예 및 비교예 1에서 확인할 수 있는 바와 같이 P/G 값이 동일한 경우 본 발명에 의한 광투과성 구조물로 둘러싸인 광원에서의 최대 휘도 차이 값이 감소한 것으로 나타났으며, 특히 비교예 2에서 확인할 수 있는 바와 같이 광투과성 구조물의 내각이 본 발명의 범위를 벗어나는 경우에는 휘도 차이 값이 증가하여 램프무라 개선 효과가 감소하는 것을 확인할 수 있었다.

따라서, 본 발명의 광투과성 구조물로 둘러싸인 광원을 이용한 백라이트 유닛의 경우 램프 무라의 감소를 기대할 수 있다.

도 1은 종래의 직하형 백라이트 유닛(a) 및 본 발명에 의한 백라이트 유닛(b)의 단면도로서, 광원으로부터의 광경로를 개략적으로 도시한 것이다.

도 2는 종래 직하형 백라이트 유닛(a) 및 본 발명에 의한 개별 구조의 백라이트 유닛(b) 및 본 발명에 의한 판상 구조의 백라이트 유닛(c)의 사시도를 도시한 것이다.

도 3은 램프를 둘러싸는 본 발명에 의한 광투과성 구조물이 램프에 개별적으로 설치된 경우(a) 및 일체형으로 연결된 판상형 구조로 설치된 경우(b)의 단면을 예시적으로 도시한 것이다.

도 4는 본 발명에 따른 광투과성 구조물이 설치된 광원을 이용하여 관찰한 명암 패턴을 나타낸 것이다.

도 5는 본 발명에 따른 광투과성 구조물이 설치되지 않은 광원을 이용하거나, 본 발명의 범위를 벗어나는 내각으로 형성된 광투과성 구조물이 설치된 광원을 이용하여 관찰한 명암 패턴을 나타낸 것이다.

Claims

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일정한 간격을 두고 평행하게 배치된 복수의 선광원,

상기 선광원을 둘러싸는 광투과성 구조물,

상기 선광원 및 상기 광투과성 구조물을 수납하는 하부케이스, 및

상기 선광원 및 상기 광투과성 구조물의 상부에 배치되는 확산판을 포함하는 직하형 백라이트 유닛이며,

여기서, 상기 광투과성 구조물은 상기 선광원과 평행하게 연장된 4각형, 6각형 또는 8각형의 다각형 실린더 구조인 것을 특징으로 하며,

상기 다각형의 임의의 한 꼭지점을 기준으로 순차적인 각 꼭지점의 내각을 각각 θ_A, θ_B, θ_C, θ_D, θ_E, θ_F, θ_G 및 θ_H 라 하며, 상기 내각 θ_A 가 예각인 경우,

상기 내각 θ_A 및 θ_E 는
≤θ_A=θ_E≤50°이며,

상기 내각 θ_B, θ_D, θ_F 및 θ_H는 155°≤θ_B=θ_D=θ_F=θ_H≤

이며, 상기 내각 θ_C 및 θ_G 는

≤θ_C=θ_G≤ 180°이며,

여기서, R₁은 선광원의 중심으로부터 다각형의 일 변 또는 상기 다각형 일변의 연장선까지의 최단 거리를 나타내고, P는 선광원 중심과 인접 선광원 중심 사이의 간격을 의미하고, R_L은 램프의 반지름을 나타내고, G₀는 선광원의 중심으로부터 확산판 밑면까지의 거리를 나타내며,

상기 광투과성 구조물 최박부의 두께(GAP 2)는 0.3 내지
이고, 상기 광투과성 구조물은 선광원으로부터 0.1 내지
이격되도록(GAP 1) 배치되는 것을 특징으로 하는 직하형 백라이트 유닛.
일정한 간격을 두고 평행하게 배치된 복수의 선광원,

상기 선광원을 둘러싸는 광투과성 구조물,

상기 선광원 및 상기 광투과성 구조물을 수납하는 하부케이스, 및

상기 선광원 및 상기 광투과성 구조물의 상부에 배치되는 확산판을 포함하는 직하형 백라이트 유닛이며,

여기서, 상기 광투과성 구조물은 상기 선광원과 평행하게 연장된 4각형, 6각형 또는 8각형의 다각형 실린더 구조인 것을 특징으로 하며,

상기 다각형의 임의의 한 꼭지점을 기준으로 순차적인 각 꼭지점의 내각을 각각 θ_A, θ_B, θ_C, θ_D, θ_E, θ_F, θ_G 및 θ_H 라 하며, 상기 내각 θ_A 가 둔각인 경우,

상기 내각 θ_A 및 θ_E 는 100°≤θ_A=θ_E ≤180°이며,

상기 내각 θ_B, θ_D, θ_F 및 θ_H는 140° ≤θ_B=θ_D=θ_F=θ_H ≤180°이며,

상기 내각 θ_C 및 θ_G 는
≤θ_C=θ_G ≤80°이며,

여기서, R₁은 선광원의 중심으로부터 다각형의 일 변 또는 다각형 일 변의 연장선까지의 최단 거리를 나타내고, P는 선광원 중심과 인접 선광원 중심 사이의 간격을 의미하고, R_L은 램프의 반지름을 나타내고, G₀는 선광원의 중심으로부터 확산판 밑면까지의 거리를 나타내며,

상기 광투과성 구조물 최박부의 두께(GAP 2)는 0.3 내지
이고, 상기 광투과성 구조물은 선광원으로부터 0.1 내지
이격되도록(GAP 1) 배치되는 것을 특징으로 하는 직하형 백라이트 유닛.
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일정한 간격을 두고 평행하게 배치된 복수의 선광원,

상기 선광원을 둘러싸는 광투과성 구조물,

상기 선광원 및 상기 광투과성 구조물을 수납하는 하부케이스, 및

상기 선광원 및 상기 광투과성 구조물의 상부에 배치되는 확산판을 포함하는 직하형 백라이트 유닛이며,

여기서, 상기 광투과성 구조물이 인접한 광투과성 구조물과 서로 연결되어 판상 광투과성 구조물을 형성하며,

상기 판상 광투과성 구조물의 최소 두께(Gap3)는 0.5mm≤ Gap3≤2×R_L이며,

상기 판상 광투과성 구조물의 상부를 구성하는 다각형의 꼭지점을 임의의 한 골을 기준으로 하여 순차적으로 각각 B, C, D라 하고, 상기 B, C, D에 대응하여 하부를 구성하는 다각형의 꼭지점을 그 역방향으로 순차적으로 각각 F, G, H라 하고, 상기 각 꼭지점의 내각을 θ_B, θ_C, θ_D, θ_F, θ_G 및 θ_H라 하는 경우,

상기 내각 θ_B, θ_D, θ_F 및 θ_H는 180°-θ_max ≤θ_B=θ_D=θ_F=θ_H≤

이며,

상기 내각 θ_C 및 θ_G 는
≤θ_C=θ_G ≤180°이며,

여기서, R₁은 선광원의 중심으로부터 다각형의 일 변 또는 다각형의 일 변의 연장선까지의 최단 거리를 나타내고, P는 선광원 중심과 인접 선광원 중심 사이의 간격을 의미하고, R_L은 램프의 반지름을 나타내고, G₀는 선광원의 중심으로부터 확산판 밑면까지의 거리를 나타내며,

여기서, θ_min 및θ_max 는 하기 식 (1) 및 식 (2),

식 (1)

식 (2)

에 의해서 정의되는 것을 특징으로 하는 직하형 백라이트 유닛.
제 3항, 4항 및 8항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 광투과성 구조물은 투명도가 50% 이상이며, 굴절률이 1.3 내지 2.0인 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 직하형 백라이트 유닛.
제 3항, 4항 및 8항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 광투과성 구조물의 재질은 유리, 폴리메틸메타크릴레이트 (polymethylmethacrylate, PMMA), 폴리카보네이트 (polycarbonate, PC), 폴리스타이렌 (polystyrene, PS), 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (polyethylene terephtal-ate, PET), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC) 및 폴리메틸메타크릴레이트와 폴리스타이렌의 공중합체로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 직하형 백라이트 유닛.