KR101508010B1 - 백라이트 조명 균일성 향상 시스템 - Google Patents

백라이트 조명 균일성 향상 시스템 Download PDF

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라비 샹카르 두르바슐라
마크 마샬 메이어스
피터 윌리암 로레인
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제너럴 일렉트릭 캄파니
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Abstract

조명 시스템(10)은 백라이트 하우징(19), 상기 백라이트 하우징(19)에 결합되는 복수의 광 밸브(11), 및 상기 백라이트 하우징(19) 내에 배열되고 상기 광 밸브(11)에 광학적으로 결합되는 복수의 광원(25)을 구비한다. 상기 조명 시스템(10)은 상기 복수의 광원(25)과 광 밸브(11) 사이에 광학적으로 결합되는 광-산란 기판(12), 및 분리된 광원에 의해 초래되는 줄무늬를 감소시킴으로써 증가된 휘도 균일성을 달성하기 위해 복수의 광원(25)으로부터의 광의 투과 강도를 변조하도록 상기 기판(12) 상에 패턴화되는 복수의 광 변조 도트(32)를 더 구비할 수 있다. 상기 광 변조 도트(32)는 반사성 도트, 투과성 도트, 흡수성 도트, 또는 그 조합을 구비할 수 있다.
백라이트 하우징, 광 밸브, 광원, 광-산란 기판, 광 변조 도트

Description

백라이트 조명 균일성 향상 시스템{SYSTEM FOR IMPROVED BACKLIGHT ILLUMINATION UNIFORMITY}
본 발명은 일반적으로 디스플레이 장치에서의 백라이트 조명 균일성 향상 시스템에 관한 것이다.
평판 액정 디스플레이(LCD)와 같은 대형(large format) 디스플레이 장치는 통상 광원으로서 냉음극 형광 램프(CCFL: cold cathode fluorescent lamps)를 사용한다. CCFL은 적은 형상 인자(form factor)를 갖지만(통상 2.6 내지 3.0 ㎜ 범위의 직경을 구비), 비교적 낮은 발광(luminous) 효율을 가지며, 길이가 긴 경우에는 깨지기 쉽다. 디스플레이 패널 스크린 대각선이 계속 증가되므로, 이러한 디스플레이를 조명하기 위한 기계적으로 튼튼하고 발광 효율이 높은 광원에 대한 필요성이 증가하고 있다.
최근에는, 이러한 평판 디스플레이용 광원으로서 열음극 형광 램프(HCFL: hot cathode fluorescent lamps)가 사용되고 있다. HCFL의 사용은 LCD 픽셀이 이미지 프레임 사이에서 상태 변화하기 위한 유한 지연 시간(finite lag time)에 의해 초래되는 동작 번짐(motion blur)을 감소시킬 수 있는 광 출력의 전류 맥동이 가능하게 한다. HCFL은 또한 CCFL보다 높은 발광 효율을 제공하며, (약 16 ㎜의 표준 직경을 갖는) 긴 튜브에 대해서 기계적으로 보다 튼튼하다. 그러나, 평판 디스플레이의 추세가 패널 깊이를 감소시키는 것이고 HCFL이 CCFL에 비해 큰 직경을 갖기 때문에, HCFL은 디스플레이 패널의 백라이트 공동 내에서 보다 많은 공간을 차지하는 경향이 있다. 이는 LCD 스크린 하의 조명에 있어서 줄무늬(banding) 형태의 큰 불균일성을 초래하는 바, 이는 보통 최종 사용자의 반발을 초래할 수 있다. 또한, 평판 디스플레이의 추세가 패널 깊이를 감소시키기는 것이기 때문에, 백라이트 공동의 깊이를 크게 증가시키지 않으면서 조명 균일성을 증가시키는 것이 일반적으로 요구된다.
일 실시예에서, 조명 시스템은 백라이트 하우징, 상기 백라이트 하우징에 결합되는 복수의 광 밸브(light valve), 및 상기 백라이트 하우징 내에 배열되고 상기 광 밸브에 광학적으로 결합되는 복수의 광원을 포함한다. 상기 조명 시스템은 상기 복수의 광원과 광 밸브 사이에 광학적으로 결합되는 광-산란(light-scattering) 기판, 및 분리된 광원에 의해 초래되는 줄무늬를 감소시킴으로써 증가된 휘도 균일성을 달성하기 위해 상기 복수의 광원으로부터 광의 투과 강도를 변조하도록 상기 기판 상에 패턴화되는 복수의 광 변조 도트(dot)를 더 구비할 수 있다.
다른 실시예에서, 광 확산기(optical diffuser)는 광-산란 기판, 및 넓게 분리된 광원에 의해 초래되는 줄무늬를 감소시킴으로써 증가된 휘도 균일성을 달성하기 위해 광원으로부터의 광의 투과 강도를 변조하도록 상기 기판 상에 패턴화되는 복수의 광 변조 도트를 구비한다.
일 실시예에서, 광 변조 도트는 반사성 도트, 투과성 도트, 흡수성 도트, 또는 그 조합을 포함할 수 있다.
본 발명의 조명 시스템에 의하면, 디스플레이 장치에서의 백라이트 조명 균일성을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 본 발명의 다양한 실시예에 관한 첨부도면을 참조하여 하기 상세한 설명을 검토함으로써 보다 완전하게 이해될 것이며, 이들 도면은 비제한적인 것으로 간주되어야 하며, 설명 및 이해를 위한 것으로, 유사한 도면부호는 도면 전체 에 걸쳐서 유사한 부분을 지칭한다.
<상세한 설명>
본 발명의 하나 이상의 실시예에 따르면, 조명 균일성을 향상시키기 위한 시스템 및 방법이 본 명세서에 개시된다. 이하의 상세한 설명에서는, 본 발명의 다양한 실시예의 완전한 이해를 제공하기 위해 수많은 특정 상세가 기술된다. 그러나, 당업자라면 실시예들이 이들 특정 상세 없이도 실시될 수 있으며, 본 발명이 이들 실시예에 한정되지 않고, 다양한 대체 실시예로 실시될 수 있음을 알 것이다. 다른 예에서는, 주지의 방법, 절차, 및 구성요소에 대해 상세히 기술하지 않았다. 더욱이, "일 실시예에서"라는 문구의 반복적인 사용이 동일 실시예를 지칭할 수도 있겠으나, 반드시 그러한 것은 아니다. 마지막으로, 본 명세서에서 사용되는 "포함하는", "구비하는", "갖는" 등의 용어는 달리 언급되지 않는 한 동의어로서 의도된다.
도 1은 일 실시예에 따른 예시적인 조명 시스템의 단면도이다. 도 1에서, 조명 시스템(10)은 백라이트 하우징(19), 상기 백라이트 하우징(19)에 결합되는 복수의 광 밸브(11), 및 상기 백라이트 하우징(19)에 배열되어 광 밸브(11)에 광학적으로 결합되는 복수의 분리된 광원(15)을 포함한다. 상기 조명 시스템은 상기 복수의 광원(15)과 광 밸브(11) 사이에 광학적으로 결합되는 적어도 하나의 광-산란 기판(12), 및 상기 광-산란 기판(12)에 대한 지지를 제공하기 위한 복수의 지지체(16)를 더 구비한다.
상기 광 밸브는 복수의 광원(15)에 의해 생성된 광의 투과율을 변조하도록 개별적으로 제어가능한 픽셀 개구를 구비하는 액정 디스플레이(LCD)와 같은 투과성 또는 반사성 광 밸브 어레이일 수 있다. 또한, 광-산란 기판(12)은 복수의 광원(15)에 의해 생성된 광의 조명 균일성을 증가시키기 위해 광 밸브(11)와 복수의 광원(15) 사이에 구비될 수도 있다. 이하에서 더 상세히 기술될 일 실시예에 따르면, 조명 시스템(10)은 증가된 휘도 균일성을 달성하기 위해 복수의 광원(15)으로부터의 광의 투과 강도를 변조하기 위해 하나 이상의 광-산란 기판(12) 상에 패턴화되는 복수의 광 변조 도트를 구비한다.
백라이트 하우징(19)은 예를 들어 조명 시스템의 의도된 용도에 따라 크기 및 형상 인자가 상이할 수 있다. 예를 들어, 조명 시스템(10)이 LCD 텔레비전으로서 사용되도록 의도된 경우에, 백라이트 하우징의 길이 및 폭은 약 50 내지 200 cm 및 심지어는 그 이상의 범위에 이르는 LCD 패널을 수용하도록 크기를 가질 수 있다. 그러나, 백라이트 하우징(19)의 직경이 이러한 대형 LCD 패널을 수용하도록 증가될 때도, 백라이트 하우징(19)의 깊이(예를 들면, 복수의 광원(15)이 배치되는 공간)는 약 25 ㎜ 정도로 계속 유지된다.
백라이트 하우징(19)은 복수의 광원(15)으로부터 방출된 광을 광 밸브(11)로 되반사시키기 위해 복수의 광원(15) 아래에 또는 그 사이에 형성되는 하나 이상의 반사체(14)를 구비할 수 있다. 반사체는 예를 들어, 코팅이 제공된 단일 반사성 금속판 또는 플라스틱 반사체 형태를 취할 수 있으며, 백라이트 하우징(19)과 광원(15) 사이에 균일하게 분포될 수 있다. 대안적으로, 반사체(14)는 백라이트 하우징(19)과 광원(15) 사이에 광원 위치의 함수로서 배치될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서는, 추가적인 광을 광-산란 기판(12) 상의 저강도 영역에 반사 또는 산란시킴으로써 조명 시스템(10)에 걸친 조명 균일성을 더 증가시키기 위해 각각의 광원(15) 사이에 하나 이상의 반사체(14)가 배치될 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른, 도 1의 조명 시스템(10)과 같은 예시적인 조명 시스템의 사시도이다. 도 2에서, 도시된 조명 시스템은 백라이트 하우징(19) 내에 일정한 간격으로 배열되는 광원(15), 및 상기 백라이트 하우징(19)과 광원(15) 사이에 적어도 부분적으로 제공되는 반사체(14)를 구비한다. 또한, 세 개의 광-산란 기판(확산기)(12a, 12b, 12c)이 도시되어 있으며, 이들 기판은 광 밸브(11)(도시되지 않음)와 복수의 광원(15) 사이에 광학적으로 결합된다. 광-산란 기판(12a, 12b, 12c)은 하나 이상의 확산 필름, 시트 또는 판을 구비할 수 있으며, 독립적으로 또는 일괄적으로 확산기로 지칭될 수 있다. 일 실시예에서, 광-산란 기판(12a, 12b, 12c) 중 하나 이상은 폴리카보네이트 수지를 구비할 수 있다. 일 실시예에서, 광-산란 기판(12c)은 약 2 mm의 두께를 갖는 비교적 두꺼운 판일 수 있는 반면에, 광-산란 기판(12a, 12b)의 각각은 약 0.2 mm의 두께를 갖는 박막일 수 있다. 일 실시예에서, 광-산란 기판(12c)은 Pittsfield MA 소재의 GE Plastics로부터 구입할 수 있는 GE 부품 번호 SW2005와 같은 두꺼운 용적의 산란 확산기일 수 있는 반면, 광-산란 기판(12a, 12b)은 역시 GE Plastics로부터 구입할 수 있는 ILLUMINEX 브랜드 디스플레이 필름 등급 DL4251 또는 DL4250일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 복수의 광원(15)은 하나 이상의 형광 램프를 구비할 수 있다. 보다 특별한 실시예에서, 광원(15)은 그 양 단부에 전극을 갖는 T5 램프와 같은 열음극 형광 램프(HCFL)를 구비할 수 있다. 따라서, 복수의 광원(15)은 그 양 단부에서 전극에 전압이 인가될 때 광을 발광한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 광원(15)으로 사용하기에 적합한 예시적인 T5 열음극 형광 램프(HCFL)를 도시하는 개략도이다. 보다 상세한 도시를 제공하기 위해, HCFL(25)의 가장 왼쪽 부분만 도시하였다. 그 단부의 각각에서, HCFL(25)은 램프에 전압 소스를 제공하기 위해 외부 보디(18) 및 두 전극(17)을 구비한다. HCFL(25)은 길이 'L' 및 폭 또는 직경 'D'를 갖는 것으로 특징지어질 수 있다. 일 실시예에서, HCFL(25)의 직경은 약 16 mm 인 반면, 길이는 의도된 용도에 따라 변경될 수 있다. 예를 들어 LCD 백라이트와 관련하여 사용될 때, 길이는 백라이트 하우징(19) 또는 광 밸브(예를 들면, LCD 패널)(11)의 직경에 따라서 변경될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 시스템(10)의 개략 정면도이다. 조명 시스템(10)은 전술한 백라이트 하우징(19), 및 복수의 열음극 형광 램프(HCFL)(25)를 구비한다. 열음극 형광 램프(25)는 광 밸브(11)에 평행한 평면에 실질적으로 배열될 수 있으며, 도시하듯이 백라이트 하우징(19)의 일측에서 다른 측으로 광 밸브를 지나서 길이 방향 'L'로 연장될 수 있다. 열음극 형광 램프(25)는 조명 시스템(10)의 폭에 걸쳐서 변하는 거리 만큼 또는 일정한 거리 만큼 상호 분리될 수 있다. 도 4의 도시된 실시예에서, 열음극 형광 램프(25)는 일정한 거리(27) 만큼 분리된다.
도 4의 조명 시스템(10)은 복수의 광원에 의해 생성되는 광의 조명 균일성을 증가시키기 위해 (전술했듯이) 광-산란 기판(12)을 더 구비한다. 그러나, 평판 백라이팅을 위해 보다 보편적으로 사용되는 냉음극 형광 램프의 직경에 비해 열음극 형광 램프(25)의 직경이 훨씬 크기 때문에(예를 들어, CCFL 램프에서는 2.6 내지 3.0 mm인 것에 대비해서 T5 램프에서는 16 mm), 램프의 상부가 광-산란 기판의 바닥에 매우 가까워서 광-산란 기판(12)을 통해서도 광 줄무늬가 있을 수 있다. 보다 구체적으로, CCFL 램프에서는 백라이트 하우징의 공동 깊이의 88%가 CCFL 램프의 상부의 위와 확산기의 아래에 있는 반면, T5 램프에서는 백라이트 공동 깊이의 48%만이 램프의 위와 광-산란 기판(12)의 아래에 있다.
일 실시예에 따르면, 조명 시스템(10)은 분리된 열음극 형광 램프(25)에 의해 초래되는 줄무늬를 감소시킴으로써 증가된 휘도 균일성을 달성하기 위해 열음극 형광 램프(25)로부터의 광의 투과 강도를 변조하기 위해 광-산란 기판(12) 상에 패턴화되는 복수의 광 변조 도트를 구비한다. 달리 언급되지 않는 한, "도트"란 용어는 작은 마크 또는 내포물(inclusion)을 개괄적으로 지칭하도록 의도된다. 광 변조 도트는 거의 라운드형일 수 있지만, 이러한 도트는 또한 정방형, 타원형, 사다리꼴, 또는 임의의 기타 기하학적/다각형 형태를 포함하지만 이것에 한정되지는 않는 형상을 가질 수 있다. 더욱이, 이러한 도트는 원형으로 직경을 가질 수 있지만, 다른 도트는 약간 타원형으로 장축과 단축을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 광 변조 도트는 관련 LCD 패널의 픽셀 개구 면적보다 작은 바, 이는 통상 약 200㎛ 내지 약 500㎛의 개구 면적을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 광 변조 도트는 약 300㎛ 미만의 도트 폭 또는 직경을 가질 수 있다. 보다 특별한 예에서, 광 변조 도트는 LCD 픽셀 면적의 크기의 1/3과 같거나 그 미만인 도트 면적을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 광 변조 도트는 약 150㎛의 도트 폭 또는 직경을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 광 변조 도트는 이산화티타늄(예를 들면, TiO2) 또는 산화알루미늄(예를 들면, AlO2)과 같은 고반사성 및 산란성 물질을 함유하는 페인트 또는 잉크로 구성된다. 또한, 광 변조 도트는 공지되거나 개발된 다양한 방법으로 광 확산기와 같은 광-산란 기판에 형성될 수도 있다. 예를 들어, 광 변조 도트는 실크-스크리닝, 잉크젯 프린팅, 또는 주문형 페인트 도트 프린팅을 통해서 확산기 상에 프린팅될 수 있다. 실크 스크리닝은 한 번의 작업으로 전체 표면의 신속한 프린팅을 가능하게 하는 반면, 잉크젯 및 주문형 도트 프린팅은 프린터가 각각의 스폿 위치에 개별적으로 접근할 것을 요구한다.
일 실시예에서, 본 명세서에 기재된 광 변조 도트는 반사성 도트, 산란 투과성 도트, 흡수성 도트, 및 그 조합을 구비할 수 있다. 반사성 도트는 정반사성이거나 확산될 수 있으며, 열음극 형광 램프(25)와 같은 광원에서 방출된 빛을 일반적으로 램프 및 백라이트 하우징(19)을 향해서 되반사시킬 수 있다. 램프위 영역에서 반사된 광은 램프 사이 영역에 걸쳐서 산란 및 확산될 것이며, 따라서 램프 사이의 강도를 증가시킬 것이다. 투과성 도트는 광원에서 방출된 빛을 램프 및 백라이트 하우징으로부터 실질적으로 멀어지는 전방 방향으로 산란시킨다. 대조적으로, 흡수성 도트는 열음극 형광 램프(25)와 같은 광원에서 방출된 빛을 적어도 부분적으로 흡수한다. 흡수성 도트는 전체 조명 균일성의 향상을 위해 램프 바로 위 의 광의 일부가 흡수되도록 변조 및 이격될 수 있다. 특정 실시예에서, 광 변조 도트는 부분 투과성, 부분 반사성 또는 부분 흡수성일 수 있다. 예를 들어, 광 변조 도트는 예를 들어 50 내지 95% 반사성을 나타내는 부분 투과성 도트를 구비할 수 있다. 이러한 부분 투과성 도트는 확산기의 벌크를 통해서 바라볼 때 관찰자에 의해 덜 보여질 수 있다.
일 실시예에서, 투과성 도트는 주위 산란 기판(12)의 굴절율에 비해 매치되지 않는 굴절율을 갖는 마이크로 또는 나노 구체(sphere)(또는 내포물)를 구비할 수 있다. 기판/확산기에 매립되거나 확산기의 표면에 부착되는, 굴절율이 높거나 낮은 구체의 사용은 구체가 제어된 원추 각도 내에 광을 포커싱시킬 수 있게 한다. 결과적인 산란의 속성에 영향을 미치는 파라미터는 구체(또는 내포물)의 크기, 그 굴절율, 및 그 밀도이다. 이들 구체는 100nm 내지 500㎛의 크기로 만들어질 수 있으며, 실리카 및 폴리스티렌을 포함하는 각종 재료로 구성될 수 있다. 이들 구체는 또한 주위 기판으로부터의 굴절율 변화를 최대화하기 위해 중공으로 만들어질 수 있다. 미소구체 또는 내포물의 밀도는 전체 조명 균일성을 향상시키기 위해 램프 바로 위에서 산란이 증가되고 램프 사이 공간에 걸쳐서 산란이 감소되도록 변조 및 이격될 수 있다.
광 변조 도트는 단일 광-산란 기판의 하나 이상의 표면(예를 들면, 12a, 12b, 12c)에 또는 이 표면 상에 형성될 수 있거나, 또는 하나 이상의 광-산란 기판 상에 적층될 수 있다. 더욱이, 광 변조 도트는 광-산란 기판(12)의 둘 이상의 층 사이에 형성될 수도 있다. 전술했듯이, 광-산란 기판(12)은 적어도 부분적으로 폴 리카보네이트 수지로 형성되는 확산기를 나타낼 수 있다.
또한, 광 변조 도트는 광 변조 도트 패턴으로 배열될 수 있다. 일 실시예에서, 광 변조 도트 패턴은 패턴 길이 및 패턴 폭을 갖는 것으로 특징지어질 수 있으며, 따라서 패턴 길이는 열음극 형광 램프(25)의 길이 방향 'L'에 평행하도록 정의되고 패턴 폭은 열음극 형광 램프(25)의 길이 방향 'L'에 직교하도록 정의된다. 일 실시예에서, 광 변조 도트는 결과적인 광 변조 도트 패턴 폭이 대응 광원의 폭 또는 직경보다 커지게 하는 패턴으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 열음극 형광 램프(25)와 관련하여 사용될 때, 광 변조 도트 패턴 폭은 T5 램프의 직경인 16 mm보다 클 수 있다. 일 실시예에서, 광 변조 도트 패턴 폭은 대응 광원의 직경의 두 배 미만일 수 있다. 일 실시예에서, 광 변조 도트 패턴 폭은 약 25 mm일 수 있다.
일 실시예에서, 광 변조 도트 패턴은 램프 위치의 함수로서 반복된다. 예를 들어, 도 4에서 각각의 반복되는 광 변조 도트 패턴은 대응하는 열음극 형광 램프(25) 위에 중심조정될 수 있다. 더욱이, 각각의 반복되는 광 변조 도트 패턴은 각각의 열음극 형광 램프(25)를 분리시키는 거리(27)의 대략 절반에서 시작 및 종료될 수 있다. 다른 실시예에서, 광 변조 도트 패턴은 램프 간격의 100%까지 연장될 수도 있다.
일 실시예에서, 열음극 형광 램프(25)와 같은 복수의 광원에서 방출된 광의 강도 투과율은 반사성 도트 간격 또는 도트 면적 또는 그 조합을 사용하는 확산기에 의해 변조될 수 있다. 일 실시예에서, 광 변조 도트 사이의 간격은 램프 폭 또는 직경을 따라서 및 예를 들어 도 4에 도시하듯이 길이 방향에 직교하는 방향으로 램프 중심으로부터의 거리의 함수로서 변화될 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따라 광원 위치의 함수로서 공간-변조된 패턴으로 형성되는 광 변조 도트를 구비하는 조명 시스템의 절취부의 도시도이다. 도 5의 조명 시스템의 도시된 부분은 백라이트 하우징(19), 단일 열음극 형광 램프(25), 및 공간-변조된 패턴으로 형성되는 광 변조 도트(32)를 구비하는 광-산란 기판(12)을 구비한다. 도시된 실시예에서, 광 변조 도트(32) 사이의 간격은 열음극 형광 램프(25)의 폭/직경의 함수로서, 램프의 길이 방향에 직교하는 방향으로 변화된다. 따라서, 열음극 형광 램프(25)와 같은 광원에 걸쳐서 산란하는 광은 이러한 광원을 분리시키는 공간에 걸쳐서 산란하는 광에 비해 증가된다. 일 실시예에서, 광 변조 도트는 하기 함수에 따라 이격되는 바,
Px(i) = A + B*(x/Ni) + C*(x/Ni)2 + D*(x/Ni)3
Py(j) = G*(y/Nj),
이들 함수는 램프의 중심에서 i번째 도트 위치까지의 횡방향 거리, 및 j번째 도트 위치까지의 종방향 거리를 나타낸다. 광 변조 도트의 위치에 대한 방정식은 10차항 까지의 다항식 형태일 수 있지만, 일반적으로 횡방향 변동을 수정하기 위해서는 2차 방정식으로 충분하며, 종방향으로 간격은 단순히 선형이다.
도 6은 일 실시예에 따라, 광 변조 도트 패턴 에지로부터의 도트 발생 계수(count)로 표현되는 램프 위치의 함수로서 광 변조 도트 간격을 도시하는 플롯이다. 이 플롯을 참조하면, 도트 사이의 간격이 열음극 형광 램프(25)와 같은 광원 의 중심에 대응하는 지점 'B'로부터, 주어진 광원에 대한 광 변조 도트 패턴의 시점 또는 종점에 각각 대응하는 지점 'A' 및 지점 'B'까지 상승함을 알 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 광 변조 도트를 구비하는 확산기가 구비된 조명 시스템 및 광 변조 도트를 갖지 않는 조명 시스템의 휘도를 도시하는 플롯이다. 보다 구체적으로, 도 7은 백라이트 하우징(19)을 따른 직선 변위(mm) 함수로서의 스테라디안(nits)에 대해, 확산기에 수직한 각도에서 측정된 휘도(lumens/㎠)를 도시한다. 도 7에서, 제 1 플롯(53)은 T5 열음극 형광 램프 및 확산기 패널을 구비하는 표준 조명 시스템에서의 공간 휘도(spatial luminance)를 나타낸다. 제 1 플롯(53)에 의해 도시되는 불균일성은 이 예에서 대략 11%이다. 대조적으로, 제 2 플롯(54)은 일 실시예에 따라 100㎛ 공간-변조된 광 반사 도트가 구비된 확산기 패널 및 T5 열음극 형광 램프를 구비하는 향상된 조명 시스템에서의 공간 휘도를 나타낸다. 제 2 플롯(54)에 의해 도시되는 불균일성은 대략 1%에 불과하다.
이제까지, 설명을 위한 논의는 HCFL 광원에 대해 집중되었다. 그러나 본 발명의 실시예들은 CCFL, 발광 다이오드(LED), 유기 발광 다이오드, 레이저 등을 포함하는 여러가지 다른 광원을 구비하거나 그와 더불어 사용될 수 있다. 광 반사 도트 패턴은 결과적인 광 균일성을 주어진 형태의 광원 및 용도에 기초하여 최적화하도록 수정될 수 있다.
본 명세서에서는 본 발명의 특정한 특징에 대해서만 기술하였으나, 당업자라면 여러가지 수정예 및 변형예가 있을 수 있음을 알 것이다. 따라서, 첨부하는 청구범위는 본 발명의 진정한 정신에 부합되는 이러한 수정예 및 변형예들을 망라하 도록 의도된 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 예시적인 조명 시스템(10)의 단면도,
도 2는 일 실시예에 따른 예시적인 조명 시스템(10)의 사시도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 광원(15)으로 사용하기에 적합한 열음극 형광 램프(HCFL)의 일 예(T5)를 도시하는 개략도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 시스템(10)의 개략 정면도,
도 5는 일 실시예에 따라 광원 위치의 함수로서 공간-변조된 패턴으로 형성되는 광 변조 도트를 구비하는 조명 시스템의 절취부의 도시도,
도 6은 일 실시예에 따라, 광 변조 도트 패턴 에지로부터의 도트 발생 계수로 표현되는 램프 위치의 함수로서 광 변조 도트 간격을 도시하는 도면,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 광 변조 도트를 구비하는 확산기가 구비된 조명 시스템 및 광 변조 도트를 갖지 않는 조명 시스템의 휘도를 도시하는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 조명 시스템 11: 광 밸브
12: 광-산란 기판 14: 반사체
15: 광원 16: 지지체
17: 전극 19: 백라이트 하우징
25: 열음극 형광 램프 32: 광 변조 도트

Claims (12)

  1. 광 확산기에 있어서,
    광-산란 기판;
    상기 광-산란 기판에 대한 지지를 제공하는 상기 광-산란 기판에 접촉하는 복수의 지지체; 및
    넓게 분리된 광원에 의해 발생되는 줄무늬를 감소시킴으로써 휘도 균일성을 향상시키기 위해 광원으로부터의 광의 투과 강도를 변조하도록 상기 기판 상에 패턴화되는 복수의 광 변조 도트를 포함하며,
    상기 광 변조 도트 사이의 간격은 적어도 하나의 상기 광원의 중심으로부터 상기 광 변조 도트의 거리가 증가함에 따라 증가하며,
    상기 광 변조 도트는 상기 기판의 굴절률과 상이한 굴절률을 갖는 마이크로 구체 또는 나노 구체를 포함하는
    광 확산기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 변조 도트는 고반사성 산란 물질을 함유하는 페인트 또는 잉크를 포함하는
    광 확산기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 광 변조 도트는 TiO2 또는 산화알루미늄을 포함하는
    광 확산기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 광원은 직경을 가지며, 상기 복수의 광 변조 도트는 상기 광원의 직경보다 큰 패턴 폭을 갖는 패턴으로서 배열되는
    광 확산기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 패턴 폭은 상기 광원의 직경의 두 배보다 작은
    광 확산기.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 광 변조 도트는 500 마이크로미터 미만의 도트 폭을 갖는
    광 확산기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 광 변조 도트는 150 마이크로미터의 도트 폭을 갖는
    광 확산기.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 광 밸브는 복수의 픽셀 개구를 포함하고, 상기 복수의 광 변조 도트 각각은 상기 픽셀 개구 각각의 크기보다 작은 도트 크기를 갖는
    광 확산기.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 광원으로부터의 광의 강도 투과율은 도트 간격, 또는 도트 면적, 또는 그 조합의 함수(function)로써 변조되는
    광 확산기.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 복수의 광원은 서로 평행하고 제 1 방향으로 길이방향(lengthwise) 연장되며, 상기 광 변조 도트 사이의 간격은 제 1 방향에 직교하는 제 2 방향으로 변화되는
    광 확산기.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 광 변조 도트 사이의 상기 간격은 상기 길이방향으로 주기적인
    광 확산기.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 광-산란 기판은 폴리카보네이트 수지를 포함하는
    광 확산기.
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