KR100818280B1 - 면발광장치 및 이를 채용한 디스플레이 장치 - Google Patents

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박승룡
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Abstract

면발광장치 및 이를 채용한 디스플레이 장치가 개시된다. 개시된 면발광장치는 광원과; 상기 광원에서의 광이 출사면을 통해 출사되도록 가이드하는 것으로, 홀로그램 패턴이 형성된 도광판;을 포함하며, 상기 홀로그램 패턴의 배열방향은 상기 도광판의 측면을 경유하지 않고 상기 홀로그램 패턴에 입사하는 광의 방위각이 45도 보다 크게 형성되어, 상기 도광판의 측면을 경유하지 전에 상기 홀로그램 패턴에 입사하는 광의 출광효율이 낮고 상기 도광판의 측면을 경유하여 상기 홀로그램 패턴에 입사하는 광의 출광효율이 높은 것을 특징으로 한다.

Description

면발광장치 및 이를 채용한 디스플레이 장치 {Surface illuminating device and display device employing the same}
도 1은 종래의 면발광장치를 보이는 개략적으로 도면이다.
도 2는 홀로그램 패턴에 도달하는 광의 고도각(α)과 방위각(δ)의 정의를 설명하는 도면이다.
도 3은 홀로그램 패턴이 형성된 도광판에서 출사되는 광의 효율분포를 홀로그램 패턴에 도달하는 광의 고도각(α)과 방위각(δ)에 따라 보이는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 면발광장치를 개략적으로 보이는 도면이다.
도 5는 도 4의 면발광장치에서 홀로그램 패턴의 깊이를 일정하게 한 경우 출사면에서의 광분포를 보인 시뮬레이션 도면이다.
도 6은 도 4의 면발광장치에서 홀로그램 패턴의 깊이 분포를 보인 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 도 4의 면발광장치에서 홀로그램 패턴의 깊이를 도 6과 같이 분포시킨 경우 출사광의 분포를 보이는 시뮬레이션 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 면발광장치를 개략적으로 보이는 도면이다.
도 9는 도 8의 면발광장치의 홀로그램 패턴의 배열방향의 분포도를 보이는 도면이다.
도 10a 및 도 10b는 도 8의 면발광장치에서 홀로그램 패턴의 깊이를 도 6과 같이 분포시킨 경우 출사광의 분포를 보이는 시뮬레이션 도면이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 면발광장치를 개략적으로 보이는 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치를 개략적으로 보이는 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100,200,300...면발광장치 110,210...광원
310,311...제1,제2광원 120,220,320...도광판
120a~120d, 220a~220d, 320a~320d...측면
123,223,323...출사면 126,226,326...홀로그램 패턴
400...디스플레이 패널 500...디스플레이 장치
본 발명은 수직 출사광량을 증가시키고 또한, 광이 전체 면에 고르게 분포되게 출사하는 면발광장치에 관한 것이다.
면발광장치는 예를 들어 스스로 빛을 내지 못하고 외부에서 공급되는 광을 이용하여 화상을 형성하는 액정 표시 장치(liquid crystal display;LCD)의 백라이트 등에 이용된다.
면발광장치는 광원의 배치 형태에 따라서 직하형(direct light type)과 측광형(edge light type)으로 분류된다. 직하형은 액정 패널의 바로 아래에 설치된 광원이 광을 액정 패널에 직접 조사하는 방식이며, 측광형은 도광판의 측면에 광원이 배치되는 방식이다. 직하형은 광원을 넓은 면적에 자유롭고 효과적으로 배치할 수 있기 때문에 대형 디스플레이에, 측광형은 광원이 도광판의 측면에 배치되어 박형화, 소형화에 유리한 구조이므로 모니터나 휴대폰에 채용되는 중소형 디스플레이에 주로 이용된다.
도 1은 종래의 측광형 면발광장치를 개략적으로 보이는 도면이다. 도면을 참조하면, 면발광장치는 광원(10)과 상기 광원(10)에서의 광을 측면에서 입사시켜 상부로 출사하는 도광판(12)을 포함한다. 도광판(12)은 입사된 광을 전반사에 의해 도광판 내에서 전파시키고 상부로 출사시키는 것으로 출사면이 되는 도광판의 상면에 홀로그램 패턴(14)을 구비하고 있다. 홀로그램 패턴(14)은 광을 회절시켜 출사면과의 각이 수직에 가까운 광으로 출사시키기 위한 것이다.
이러한 면발광장치는 전체 면에 걸쳐 고른 휘도로 광을 조명하는 것이 요구되며, 측광형 면발광장치의 경우 광분포의 균일성 측면에서 몇가지 문제점이 있다.
홀로그램 패턴이 형성된 도광판에서 출사되는 광의 분포는 홀로그램 패턴에 의 입사각에 따라 달라진다. 즉, 균일한 휘도 분포의 광을 출사하기 위해서 출사각을 일정하게 조절할 필요가 있다.
또한, 상기한 구조의 면발광장치의 경우 광원으로부터 먼 위치에서는 광원에서 멀어질수록 광원으로부터의 광이 감소하므로 발광량이 부족하다. 뿐만 아니라 광원에서 가까운 지점에 핫스팟(hot spot)이 생기며 그 주변에 암부가 발생하는 문제점이 있다.
이를 해결하기 위해 여러 가지 방법들이 시도되고 있다. 도광판의 홀로그램 패턴을 입광부 근처에서는 약하게 배치를 하거나 입광부에서 측면방향으로 산란시키기 위한 별도의 패턴을 삽입하는 방법이나 또는 광원의 발산각을 크게 하기 위해 입광부의 형상을 따로 설계 제작하여 사용하는 방법 등이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 전면에 고른 휘도 분포를 갖는 광을 출사하는 면발광장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 면발광장치는 광원과; 상기 광원에서의 광이 출사면을 통해 출사되도록 가이드하는 것으로, 홀로그램 패턴이 형성된 도광판;을 포함하며, 상기 홀로그램 패턴의 배열방향은 상기 도광판의 측면을 경유하지 않고 상기 홀로그램 패턴에 입사하는 광의 방위각이 45도 보다 크게 형성되어, 상기 도광판의 측면을 경유하지 전에 상기 홀로그램 패턴에 입사하는 광의 출광효율이 낮고, 상기 도광판의 측면을 경유하여 상기 홀로그램 패턴에 입사하는 광의 출광효율이 높은 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 콜리메이팅 확산판과 이를 채용한 디스플레이 장치를 상세히 설명하기로 한다. 그러나 아래에 예시되는 실시예는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니며, 본 발명을 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 충분히 설명하기 위해 제공되는 것이다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다.
도 2는 홀로그램 패턴에 도달하는 광의 고도각(α)과 방위각(δ)의 정의를 보이는 도면이다. 고도각은 광의 진행벡터(k)와 출사면의 법선이 이루는 각이고 방위각은 광의 진행벡터를 출사면에 투영한 벡터와 홀로그램 패턴의 배열방향이 이루는 각이다. 도면에서 x-y 평면이 홀로그램 패턴이 형성된 면이고 x 방향이 홀로그램 패턴의 배열방향이라고 가정하면, z축과 벡터 k가 이루는 각 α가 고도각이고, 벡터 k'이 x축과 이루는 각 δ가 방위각이다. 도 3은 홀로그램 패턴이 형성된 도광판에서 출사되는 광의 효율분포를 홀로그램 패턴에 도달하는 광의 고도각(α)과 방위각(δ)에 따라 보이는 도면이다. 도 3을 참조하면, 고도각과 방위각 중 출사광량에 주된 영향을 미치는 것은 방위각이며, 방위각이 대략 45도 이상인 경우 출사광은 급격히 감소함을 볼 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 홀로그램 패턴에 도달하는 광의 방위각을 적절히 조절하여 출사광량을 조절한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 면발광장치를 개략적으로 보이는 도면이다.
도면을 참조하면, 면발광장치(100)는 광원(110)과 도광판(120)을 포함하며 도광판(120)의 상면에는 홀로그램 패턴(126)이 형성되어 있다.
광원(120)으로는 예를 들어 LED(light emitting diode)가 채용될 수 있다.
도광판(120)은 광원(110)에서 조사된 광을 내부에서 진행시키고 상부로 출사시키기 위한 것으로, 도광판(120)의 상면이 출사면(123)이 된다. 도광판(120)의 재질로는 예를 들어 PMMA(polymethyl methacrylate), PC(poly carbonate)와 같은 광투과성 재질이 사용된다. 도광판(120)은 소정 각도로 입사된 광을 전반사시켜 내부에서 진행하게 하고 상부로 출사시키는 것이므로, 광은 도광판(120)의 하면(120e) 및 측면(120a~120d)에서 전반사가 일어날 수 있도록 임계각 보다 큰 각으로 입사하도록 되어야 한다. 또는, 이를 위하여 하면(120e) 및 측면(120a~120d)을 미러면으로 가공하거나 하면(120e) 및 측면(120a~120d)에 반사부재(미도시)를 마련하는 것이 바람직하다.
도광판(120)은 홀로그램 패턴(126)을 구비한다. 이하에서, 홀로그램 패턴(126)이 도광판(120)의 상면인 출사면(123)에 형성된 것으로 도시하여 설명할 것이나, 이는 예시적인 것이며, 도광판의 하면(120e)에 형성되거나 출사면(123)과 하면(120e) 모두에 형성되는 것도 가능하다. 홀로그램 패턴(126)은 깊이 d인 회절 격자가 일정방향을 따라 소정의 피치(p) 간격으로 반복 배열된 형상으로 되어 있다. 홀로그램 패턴(126)의 깊이(d)나 피치(p)는 일정할 수도 있고, 출사면(123)의 각 위치에서 다른 값을 갖도록 형성될 수도 있다.
본 발명의 실시예에서 홀로그램 패턴(126)의 배열방향은 도광판(120)의 내부를 진행하는 광의 주요 방향을 고려하여 형성된다. 즉, 광원(110)에서 조사되는 광의 방향과 홀로그램 패턴(126)의 배열 방향은 다음의 관계를 갖도록 형성된다. 광원(110)에서 조사되어 도광판(120)에 입사된 광이 처음에 홀로그램 패턴(126)에 도달할 때 그 방위각 분포는 출광효율이 낮은 각분포를 가지며, 도광판(120)의 측면(120a~120d) 중 어느 하나에서 반사된 다음 홀로그램 패턴(126)에 도달할 때는 그 방위각 분포가 출광효율이 높은 각분포를 갖도록 형성된다. 예를 들어, 도 3에서 설명한 바를 참조하면, 홀로그램 패턴(126)에 초기 입사하는 광은 방위각이 대략 45도 보다 큰 각이 되고, 측면 반사 후 홀로그램 패턴(126)에 입사하는 광은 방위각이 45도 보다 충분히 작은 각, 바람직하게는 0도에 가까운 각이 되도록 홀로그램 패턴(126)과 광원(110)의 배치가 설계된다.
광원(110)과 홀로그램 패턴(126)의 배치를 상세히 살펴보면 다음과 같다.
광원(110)은 상기 광원(110)에서의 광이 도광판(120)의 측면(120a~120d)에서 반사됨에 의해 홀로그램 패턴(126)에 입사되는 방위각이 바뀌도록 도광판(120)의 측면(120a~120d) 중 어느 하나를 향해 광을 조사한다. 예를 들어 광원(110)은 도광판(120)의 가로축에 대해 소정 각도를 갖도록 배치되어 측면 (120a)를 향해 광을 조사한다. 도면에서, 도광판(120)의 가로축은 x축이며 광원(110)은 x축과 각 γ을 이루는 방향으로 광을 조사하도록 배치된다.
홀로그램 패턴(126)의 배열방향은 광이 측면(120a)에서 반사된 후 홀로그램 패턴(126)에 입사하는 방위각이 대략 0도가 되도록 형성된다. 여기서, 홀로그램 패턴(126)의 배열방향은 홀로그램 패턴(126)의 길이방향에 대해 수직인 방향을 의미하며, 즉, 홀로그램 패턴(126)의 배열방향은 광이 측면(120a)에서 반사된 후의 진행 방향과 일치하도록 형성된다. 다시 말하면, 측면(120a)에서 반사된 광은 x 축과 -γ의 각을 이루는 방향을 향하며, 홀로그램 패턴(126)의 배열방향도 x 축에 대해 -γ의 각을 이루도록 형성된다.
상기 광원(110)은 도시한 바와 같이 도광판(120)의 모서리 쪽에 배치될 수 있고, 이 경우 광원(110)에서의 광은 도광판의 세 측면(120a,120b,120c)에서 각각 반사된 후 다른 모서리 쪽을 향하도록 상기 각 γ는 다음과 같이 결정되는 것이 바람직하다.
Figure 112006077177155-pat00001
여기서, L은 도광판의 세로축 길이이고 W는 도광판의 가로축 길이이다.
상기한 구조의 면발광장치(100)가 출사면(123) 전체에서 고른 휘도 분포를 갖는 광을 출사하는 과정은 다음과 같다. 광원(110)에서 도광판(120)의 측면(120a)을 향하여 광이 조사된다. 광은 도광판(120)의 측면(120a)에 도달하기 전에 도광판(120)의 하면(120e) 또는 출사면(123)에 도달할 수 있다. 도광판(120)의 하면(120e)에 도달하는 광은 전반사되며, 출사면(123)에 도달하는 광은 홀로그램 패턴(126)과 이루는 각 여하에 따라 출사 또는 반사된다. 특히, 홀로그램 패턴(126)에 입사하는 방위각이 주요 요인이 되는 것은 도 3에서 설명한 바와 같다. 광원(110)에서 조사하는 광은 도광판(220)의 가로축(x축)과 γ의 각을 이루며 따라서 홀로그램 패턴(126)에 입사하는 방위각, 즉 출사면에서 홀로그램 패턴(126)의 배열방향과 이루는 각은 2γ가 된다. 이 값은 출광효율이 낮은 각, 예컨대 45도보다 충분히 큰 값으로 선택될 수 있으며, 따라서 광은 상부로 출사되지 않고 반사된다. 도광판(120)의 측면(120a)에 도달한 광은 전반사되어 다른 측면(120b)을 향하게 된다. 이 때, 출사면(123)에서 본 광의 방향은 도광판(230)의 가로축(x축)에 대해 - γ의 각을 이룬다. 한편, 홀로그램 패턴(126)의 배열방향도 x축과 -γ의 각을 이루는 방향으로 형성되어 있으므로, 홀로그램 패턴(126)에 입사하는 방위각은 0도가 되어 출광효율이 높다. 또한, 홀로그램 패턴(126)에 도달하지 않고 측면(120b)에서 반사되어 측면(120c)를 향하는 광은 이번에는 홀로그램 패턴(126)과 이루는 방위각이 2γ이고, 이 값은 대략 45도 보다 큰 값으로 선택되었으므로 광은 출사되지 않고 반사된다. 광이 다시 측면(120c)에서 반사된 경우 x축에 대해 -γ의 방향을 가지며 홀로그램 패턴(126)과 이루는 방위각이 0도가 되어 출사된다. 이와 같이 광원(110)에 가까운 지점에서 홀로그램 패턴(126)에 입사하는 광은 대부분 측면 반사를 거치지 않고 홀로그램 패턴(126)에 입사하는 광이며 홀로그램 패턴(126)과의 방위각이 큰 값을 가지므로 출광효율이 낮다. 따라서 광원과 가까운 지점에서 발생하는 핫스팟이 생길 염려가 없다.
도 5는 도 4의 실시예에 의한 면발광장치에서 홀로그램 패턴(126)의 깊이 d를 일정하게 한 경우 출사면에서의 광분포를 보인 시뮬레이션 도면이다. 도면을 참조하면, 광원(110)에서 가까운 지점에서 홀로그램 패턴(126)에 입사하는 광은 방위각이 큰 각으로 입사하므로 출광효율이 낮아 입광부에서의 핫스팟은 상당히 줄어들었고 오히려 측면에서 1회 반사하고 홀로그램 패턴에 도달하는 광이 많이 분포된 부분에서 휘도가 높은 것을 볼 수 있다. 휘도를 보다 균일하게 하기 위해서 홀로그램 패턴(126)의 깊이 d를 조절하는 것이 좋다. 도 6은 도 5의 광분포를 고려하여 휘도가 낮은 곳에서 홀로그램 패턴(126)의 깊이를 깊게 분포시킨 것이다. 도 7a 및 도 7b는 도 4의 면발광장치(100)에서 홀로그램 패턴(126)의 깊이(d)를 도 6과 같이 분포시킨 경우 출사광의 분포를 보이는 시뮬레이션 도면이다. 도 7a는 출사각에 따른 광의 분포를 나타내며, 출사광은 고도각(α)이 0도 근방에 대부분 분포되어 있다. 도 7b는 광분포를 출사면 상에서 나타낸 것으로, 출사면 전체에 걸쳐 광은 고른 휘도로 분포하고 있음을 볼 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 의한 면발광장치를 보인다. 도면을 참조하면, 면발광장치(200)는 광원(210)과 도광판(220)을 포함하며 도광판(220)의 상면에는 홀로그램 패턴(226)이 형성되어 있다. 도광판(220)의 측면(220a~220d) 및 하면(미도시)은 미러면으로 가공되거나 또는 측면(220a~220d) 및 하면(미도시)에 반사부재(미도시)가 마련될 수 있다.
본 실시예는 광원(210)과 홀로그램 패턴(226)의 상세한 배치에서만 도 4의 실시예와 차이가 있다. 즉, 광원(210)과 홀로그램 패턴(226)은 광원(210)에서 조사되어 도광판(220)에 입사된 광이 처음에 홀로그램 패턴(226)에 도달할 때는 그 방위각 분포가 출광효율이 낮은 각분포를 가지며, 도광판(220)의 측면에서 반사된 다음 홀로그램 패턴(226)에 도달할 때는 그 방위각 분포가 출광효율이 높은 각이 되도록 형성된다는 점에서 도 4의 실시예와 동일하며, 본 실시예는 이를 구현하는 다른 예로서 제시되는 것이다.
광원(210)에서 조사되는 광은 일반적으로 발산각을 가지고 있고 광원(210)으로부터 방사형으로 진행하게 된다. 즉, 도광판(220)의 각 위치를 지나는 광의 방향은 하나의 값으로 고정되지 않는다. 따라서, 본 실시예는 내부에서 진행되는 광의 방향을 고려하여 홀로그램 패턴(226)의 배열방향을 출사면(223)의 각 위치에서 다 르게 형성하고 있다. 예를 들어, 도광판(220)의 영역을 초기 입사한 빔이 측면(220a)에 1회 반사하여 진행하는 광이 주로 출사되는 B 영역과 측면(220a,220b,220c)에 3회 반사한 후 진행하는 빛이 주로 출사되는 A 영역으로 나누어 볼 수 있다. 이 경우 A, B 두 영역에서 진행하는 광은 각각 점 P1, 점 P2에 광원에 위치한 것과 같은 경로로 진행하게 된다. 따라서 A 영역에서 홀로그램 패턴(226)의 배열방향은 점 P1에서 도광판의 측면(220c)을 향해 방사형으로 조사하는 광의 진행방향과 일치하게 형성하고, B 영역에서 홀로그램 패턴(226)의 배열방향은 점 P2에서 측면(220b)을 향해 방사형으로 퍼지는 광의 진행방향과 일치하게 형성된다. 이렇게 도광판(220)의 각 위치에서 도광판(220)의 내부를 진행하는 광의 방향을 고려하여 홀로그램 패턴의 배열방향을 조절하면 모든 위치에서 보다 균일한 휘도의 광을 출광시킬 수 있다. 도 9는 본 실시예에서 홀로그램 패턴(226)의 배열방향의 분포도이며, 배열방향은 x축에 대한 각으로 나타내고 있다.
도 10a 및 도 10b는 도 8의 실시예에 의한 면발광장치(200)에서 출사되는 광의 분포를 보인 시뮬레이션 도면이다. 홀로그램 패턴(226)의 깊이 분포는 도 6과 같다. 도 10a는 출사각에 따른 광의 분포를 나타내며, 출사광은 고도각(α)이 0도 근방에 대부분 분포되어 있다. 도 10b는 광분포를 출사면 상에서 나타낸 것으로, 출사면 전체에 걸쳐 광은 고른 휘도로 분포하고 있음을 볼 수 있다. 본 실시예의 경우 홀로그램 패턴(226)의 배열방향을 일정하게 한 것이 아니라 광빔이 방사형으로 진행함을 고려하여 출사면의 각 위치에서 다르게 형성함으로써, 특히 도 7a와 비교할 때 수직 출사광이 보다 증가한 것으로 나타나고 있다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 의한 면발광장치를 보이는 도면이다. 도면을 참조하면, 면발광장치(300)는 광원(310,312)과 도광판(320)을 포함하며, 도광판(320)의 상면에는 홀로그램 패턴(326)이 형성되어 있다. 도광판(320)의 측면(320a~320d) 및 하면(미도시)은 미러면으로 가공되거나 또는 측면(320a~320d) 및 하면(미도시)에 반사부재(미도시)가 마련될 수 있다.
본 실시예는 광원(310,312)과 홀로그램 패턴(326)의 상세한 배치에서만 도 4 및 도 8의 실시예와 차이가 있다. 즉, 광원(310,312)과 홀로그램 패턴(326)은 광원(310,312)에서 조사되어 도광판(320)에 입사된 광이 처음에 홀로그램 패턴(326)에 도달할 때는 그 방위각 분포가 출광효율이 낮은 각분포를 가지며, 도광판(320)의 측면에서 반사된 다음 홀로그램 패턴(326)에 도달할 때는 그 방위각 분포가 출광효율이 높은 각이 되도록 형성된다는 점에서 도 4 및 도 8의 실시예와 동일하며, 본 실시예는 이를 구현하는 다른 예로서 제시되는 것이다.
본 실시예에서, 광원(310,312)은 도광판(320)의 서로 대각방향에서 마주하는 두 모서리부에 각각 배치된다. 이 경우에도 도광판(320)의 내부를 진행하는 광의 방향을 고려하여 홀로그램 패턴(326)의 배열방향을 출사면(323)의 각 위치에서 다르게 형성한다. 예를 들어, 도광판(320)의 영역을 C,D,E 세 영역으로 나누어 볼 수 있다. 영역 C에서 출사되는 광은 제2광원(312)에서의 광이 측면(320c)에서 1회 반사하여 진행하는 광이 주를 이룬다. 즉, 영역 C에서는 점 P3 위치에 광원이 존재하 고 측면(320d)을 향해 광을 방사하는 것과 같은 경로로 광이 진행한다. 따라서, 홀로그램 패턴(326)의 배열방향도 이 진행방향과 일치하도록 한다. 영역 E에서 출사되는 광은 제1광원(310)에서의 광이 측면(320a)에서 1회 반사하여 진행하는 광이 주를 이룬다. 즉, 영역 E에서는 점 P4 위치에 광원이 존재하고 측면(320b)을 향해 광을 방사하는 것과 같은 경로로 광이 진행한다. 따라서, 홀로그램 패턴(326)의 배열방향도 이 진행방향과 일치하도록 한다. 영역 D에서 출사하는 광에는 제1광원(310)에서의 광이 측면(320a,320b,320c)에서 3회 반사하여 진행하는 광과 제2광원(312)에서의 광이 측면(320c,320d,320a)에서 3회 반사하여 진행하는 광이 함께 존재한다. 따라서 영역 D에는 영역 C나 영역 E와는 달리 일정한 방향으로 홀로그램 패턴(326)을 형성하는 것이 좋다. 예를 들어, 광원(310,312)에서 방사형으로 조사하는 광빔의 중심축이 도광판(320)의 세로축(x축)과 이루는 각이 γ라면 홀로그램 패턴(326)의 배열방향은 -γ로 한다.
이상 설명한 면발광장치에서 광원의 개수와 위치를 특정하여 설명하였지만, 이는 예시적인 것이다. 광원은 모서리뿐만 아니라 측면 다른 위치에 배치될 수도 있다. 세 개 이상 다수의 광원이 배치될 수 있으며, 이 경우 나란하게 배치되거나 또는 도 11과 같이 마주보는 배열로 배치될 수도 있다. 즉, 광원에서의 광이 도광판의 측면에 반사함에 의해 홀로그램 패턴에 입사하는 방위각이 바뀌고, 특히 이 때 방위각이 홀로그램 패턴으로부터 출사될 때 출광효율이 낮은 각에서 출광효율이 높은 각으로 바뀔 수 있는 구성이라면 어떤 배치라도 가능하다.
또한, 홀로그램패턴은 출사면인 도광판의 상면에 형성된 것으로 도시하여 설명하였으나, 이 뿐 아니라 도광판의 하면에 형성될 수도 있으며, 상면과 하면 모두에 형성될 수도 있다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치(500)를 보이는 도면이다. 디스플레이 장치(500)는 면발광장치(100)와 면발광장치(100)로부터 조명된 광을 이용하여 화상을 형성하는 디스플레이 패널(400)을 포함한다. 디스플레이 패널(400)은 예를 들어 액정 패널로 구성될 수 있다. 면발광장치(100)가 광원(110)과 홀로그램 패턴(126)이 형성된 도광판(120)을 포함하며, 출사면 전체에서 균일한 휘도의 광을 조명하는 작용은 전술한 바와 같으므로 이에 대한 설명은 생략한다. 또한, 도면에서는 도 4의 실시예의 면발광장치(100)로 도시되었지만 도 8 및 도 11의 면발광장치(도 8의 200, 도 11의 300)도 채용가능하다. 본 발명의 디스플레이 장치는 수직출사광이 증가되고 광분포가 균일한 광을 조명하는 면발광장치를 채용하므로 휘도 특성 등 화상 품질이 우수하다.
본 발명에 따른 면발광장치는 홀로그램 패턴을 구비하며, 상기 홀로그램 패턴은 도광판에 입사된 광이 초기에는 출광효율이 낮은 각분포로 홀로그램 패턴에 도달하고, 측면 반사를 거친 후에 출광효율이 높은 각분포로 홀로그램 패턴에 도달하도록 형성되는 것을 특징으로 한다. 이에 의해 광원에서 가까운 지점에서의 핫스팟이 제거되고, 출사광의 각 분포가 고도각이 대략 0도 근방으로 일정해지며, 휘도 분포가 균일해진다는 이점이 있다. 따라서, 디스플레이 장치에 채용되었을 때 우수 한 화상 특성이 구현된다.
상기한 실시예들은 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위 내에서 정해져야만 할 것이다.

Claims (14)

  1. 광원과;
    상기 광원에서의 광이 출사면을 통해 출사되도록 가이드하는 것으로, 홀로그램 패턴이 형성된 도광판;을 포함하며,
    상기 홀로그램 패턴의 배열방향은 상기 도광판의 측면을 경유하지 않고 상기 홀로그램 패턴에 입사하는 광의 방위각이 45도 보다 크게 형성된 것을 특징으로 하는 면발광장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 홀로그램 패턴은 상기 출사면 및/또는 상기 도광판의 하면에 형성된 것을 특징으로 하는 면발광장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 도광판의 측면에서 반사된 후 상기 홀로그램 패턴에 입사하는 광의 방위각은 0°이상이고 45°보다 작은 것을 특징으로 하는 면발광장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 도광판의 측면에서 반사된 후 상기 홀로그램 패턴에 입사하는 광의 방위각은 0°인 것을 특징으로 하는 면발광장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 출사면에서, 상기 광원에서 조사되는 광의 중심축과 상기 도광판의 일축이 이루는 각이 +θ 일 때,
    상기 홀로그램 패턴의 배열방향이 상기 일축과 이루는 각은 -θ 인 것을 특징으로 하는 면발광장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도광판의 측면은 미러면으로 이루어지거나,
    상기 도광판의 측면에 반사부재가 더 마련되는 것을 특징으로 하는 면발광장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 광원은 상기 도광판의 모서리 쪽에 배치되는 것을 특징으로 하는 면발광장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 광원은 상기 도광판의 대각방향에서 마주하는 두 모서리 쪽에 배치되는 것을 특징으로 하는 면발광장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 도광판의 출사면이 L×W의 직사각형인 경우, 상기 출사면에서, 상기 광원에서 조사하는 광의 중심축과 상기 도광판의 L 방향축이 이루는 각(γ)은 하기의 식과 같은 것을 특징으로 하는 면발광장치.
    <식>
    Figure 112007080645240-pat00002
  10. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 면발광장치와;
    상기 면발광장치에서 조명하는 광을 이용하여 화상을 형성하는 디스플레이 패널;을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 도광판의 측면은 미러면으로 이루어지거나,
    상기 도광판의 측면에 반사부재가 더 마련되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 광원은 상기 도광판의 모서리 쪽에 배치되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 광원은 상기 도광판의 대각방향에서 마주하는 두 모서리 쪽에 배치되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 도광판의 출사면이 L×W의 직사각형인 경우, 상기 출사면에서, 상기 광원에서 조사하는 광의 중심축과 상기 도광판의 L 방향축이 이루는 각(γ)은 하기의 식과 같은 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
    <식>
    Figure 112006077177155-pat00003
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