KR101026898B1 - 도광 부재, 이 도광 부재를 구비한 면 광원 장치, 및 이 면광원 장치를 사용한 디스플레이 장치 - Google Patents

도광 부재, 이 도광 부재를 구비한 면 광원 장치, 및 이 면광원 장치를 사용한 디스플레이 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 목적은 LED 램프 등의 발광 소자가 장착된 발광 소자 장착 기판의 상부 표면상에 적층되는 도광 부재를 제공하는 것이다. 도광 부재에서, 발광 소자 바로 위의 섹션에서의 휘도가 저하되고, 도광 판의 광 방출 표면상에서의 휘도 분포가 균일화될 수 있고, 휘도 면에서의 불균일성 그리고 색상의 불균일성이 감소될 수 있고, 광의 이용 효율이 증가될 수 있고, 고휘도가 구현될 수 있다. 추가로, 본 발명의 목적은 도광 부재, 도광 부재가 제공된 면 광원 장치 그리고 도광 부재를 사용한 면 광원 장치로서 박형화 및 소형화될 수 있는 면 광원 장치를 사용한 디스플레이 장치를 제공하는 것이다. 발광 소자가 장착되는 발광 소자 장착 기판의 상부 표면상에 적층되고 발광 소자로부터 방출된 광을 상방으로 확산시켜 안내하는 도광 판은 발광 소자 근방의 영역 이외의 영역 내의 도광 부재의 저면 상에 형성되는 광 확산반사부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Figure R1020087015620
도광 부재, 발광 소자, 발광 소자 장착 기판, 광 확산반사부, 광 확산반사부가 형성되지 않은 섹션

Description

도광 부재, 이 도광 부재를 구비한 면 광원 장치, 및 이 면 광원 장치를 사용한 디스플레이 장치{LIGHT GUIDE MEMBER, PLANAR LIGHT SOURCE DEVICE PROVIDED WITH THE LIGHT GUIDE MEMBER, AND DISPLAY APPARATUS USING THE PLANAR LIGHT SOURCE DEVICE}
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 35 U.S.C.§111(b)에 따라 2005년 12월 8일자로 출원된 가출원 제60/748,191호 및 2006년 4월 5일자로 출원된 가출원 제60/789,128호의 출원일의 35 U.S.C.§119(e)(1)에 따른 이익을 주장하는 35 U.S.C.§111(a) 하에서 출원된 출원이다.
본 발명은 도광 부재, 면 광원 장치 그리고 면 광원 장치를 사용한 디스플레이 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 도광 부재; 광고 램프, 조명 그리고 액정 디스플레이용 백라이트(back light) 등의 광원으로서 사용되며 발광 소자로부터의 광을 상방으로 균일하게 확산시켜 안내할 수 있는 도광 부재를 구비한 면 광원 장치; 그리고 이 면 광원 장치를 사용하는 액정 디스플레이 장치와 같은 디스플레이 장치에 관한 것이다.
최근, 액정 디스플레이 등의 패널의 배면 또는 측면으로부터 광을 조사하는 면 광원 장치(백라이트)를 사용한 디스플레이 장치가 널리 사용되고 있다. 종래, 이러한 액정 디스플레이용 백라이트 광원의 주류는, 광원으로서의 냉음극관이 그 장치의 박형화 및 저전력 소비를 위해 섀시의 에지면 상에 배치되는 소위 에지 라이트형(edge light type)이 되어 왔다.
이러한 에지 라이트형의 백라이트 광원으로서, 도24에 도시된 구성을 갖는 광원이 사용되고 있다.
보다 구체적으로, 에지 라이트형의 백라이트 광원(100)에 대해, 냉음극관(104)이 섀시(102)의 에지 부분 상에 배치된다. 도광 부재(106)가 냉음극관(104)의 측면 상에 배치되고, 확산 시트(108)가 도광 부재(106)의 상부 표면 위에 배치되며, 그에 의해 백라이트 광원(100)을 구성한다.
미소한 불균일 구조에 의해 제조되거나 예컨대 백색 잉크로 도트 형상을 작도함으로써 제조되는 반사부(116)가 도광 부재(106) 아래에 형성된다. 더욱이, 액정 패널(110)이 백라이트 광원(100)의 확산 부재(108)의 상부 표면상에 적층되며, 그에 의해 액정 디스플레이 장치(112)를 구성한다.
에지 라이트형의 백라이트 광원(100)에 대해, 냉음극관(104)이 광원이 되게 함으로써 냉음극관(104)으로부터 조사된 광이 도광 부재(106)의 측면 부분 내로 진입한다.
도광 부재(106) 안으로 진입한 광은 도광 부재(106) 아래에 형성되고 미소한 불균일 구조에 의해 제조되고 예컨대 백색 잉크로 도트 형상을 작도함으로써 제조되는 반사부(116)와 도광 부재(106)의 상부 표면(118) 사이에서 반사를 반복하면서 확산된다. 광은 이어서 도광 부재(106)의 상부 표면(118)으로부터 상방으로 균일하게 안내된다.
위의 구성에 의해, 광이 확산 부재(108)에 의해 균일하게 확산되며, 그에 의해 액정 패널(110)의 휘도 면에서의 불균일성을 감소시킨다.
그러나, 액정 디스플레이를 대형화하는 요구가 근년에 들어 증가되었고, 이러한 에지 라이트형의 백라이트 광원(100)은 휘도 그리고 휘도 면에서의 균일성을 개선시키는 데 한계를 갖는다.
그러므로, 대형 액정 디스플레이에 대해 직하형 광원(direct lighting type light)의 적용이 검토되고 있다.
그러나, 위에서 설명된 냉음극관이 직하형의 광원으로서 사용되는 경우에, 냉음극관은 비교적 크므로, 액정 디스플레이의 두께가 커진다. 추가로, 색상 재현성 그리고 냉음극관의 응답성이 만족스럽지 못하고 잔상 현상이 일어나는 문제점이 있다.
최근, 발광 소자의 발광 효율이 매우 개선되었고, 광원으로의 발광 소자의 적용이 진행 중이다. 특히, 액정 디스플레이용 백라이트 광원(면 광원)으로서 발광 다이오드(LED: light emitting diode)를 사용하는 경우에, 우수한 색 재현성 및 고속 응답성을 구현할 수 있고 고품위 화상을 달성할 것으로 기대되고 있다.
그러므로, 종래로부터, 복수개의 LED가 액정 패널 아래에 일정한 피치로 배치되는 직하형의 백라이트 광원이 제안되었다.
이러한 직하형의 백라이트 광원으로서, 도25에 도시된 구성을 갖는 광원이 제안된다.
더 구체적으로, 직하형의 백라이트 광원(200)에 대해, 복수개의 LED 램프(206)가 섀시(202)의 저면 상에 어떤 어레이 패턴으로 일정한 피치로 배치된다.
확산 부재(208)가 LED 램프(206)로부터 일정한 거리에 떨어져 섀시(202)의 상부 표면 위에 배치되고, 프리즘 시트(210)가 확산 부재(208)의 상부 표면 위에 배치되며, 그에 의해 백라이트 광원(200)을 구성한다.
반사 시트 등으로 제조된 반사부(214)가 섀시(202)의 저면(204) 및 측면(212) 상에 형성된다.
위에서 설명된 것과 같이 구성된 직하형의 백라이트 광원(200)에 대해, 광이 LED 램프(206)로부터 발생되는 경우에, 방출된 광은 확산 시트(208)를 향해 직접적으로 이동한다. 또한, 방출된 광은 또한 섀시(202)의 저면(204) 및 측면(212) 상의 반사부(214)에 의해 반사되고, 확산 시트(208)를 향해 이동한다.
확산 시트(208) 내로 진입한 광은 그 다음에 확산 시트(208) 내에서 확산되고, 확산 시트(208)의 상부 표면상의 프리즘 시트(210)를 통과함으로써 수직 방향으로 향하게 된다. 광은 그 다음에 프리즘 시트(210)의 상부 표면 위에 배치되는 (도시되지 않은) 액정 패널 내로 진입한다.
더욱이, LED 램프(206)로부터 방출된 광들이 LED 램프와 확산 시트(208) 사이의 공간 내에서 혼합된다. 이 혼합은 그 다음에 확산판(208) 내에서의 확산에 의해 촉진되며, 그에 의해 균일한 휘도 그리고 균일한 색도(chromaticity)를 구현한다.
더욱이, 일반적으로, LED 램프(206) 바로 위의 섹션에서의 휘도가 다른 섹션보다 높다. 그러므로, 휘도 면에서의 균일성이 LED 램프(206) 바로 위의 섹션에서 확산 시트(208)의 확산성을 증가시킴으로써 추가로 개선될 수 있다.
종래의 직하형의 백라이트 광원(200)에 대해, 확산 시트(208)는 위에서 설명된 것과 같이 휘도 및 색도를 균일화하기 위해 LED 램프(206) 떨어져 배치된다. 그러나, 이러한 경우에도, 위의 수단은 LED 램프(206) 바로 위의 섹션에서의 휘도가 더 높아지는 문제점을 해결하는 데 불충분하다.
최근, 색상 혼합이 (단색 LED를 사용하지 않고) 특히 적색, 녹색 및 청색의 삼원색의 LED로 구성된 복수개의 색상(RGB)의 LED 램프를 사용함으로써 수행되고 있다. 이러한 경우에, 일부의 경우에, 혼색이 불충분하고 색상의 불균일성이 발견될 수가 있다.
따라서, 휘도 면에서의 불균일성 그리고 색상의 불균일성을 감소시키기 위해, LED 램프(206) 바로 위의 섹션에서의 확산 시트(208)의 확산성이 위에서 설명된 것과 같이 추가로 증가된다.
또한, 특허 문헌 1(일본공개특허공보 제2001-42782호)에서는, 광 반투과성을 갖는 회색 인쇄 층 등의 소위 조명 커튼이 일부의 경우에 LED 램프 바로 위의 섹션에서의 휘도를 감소시키기 위해 LED 램프 바로 위에 배치된다.
그러나, 위의 수단은 광의 이용 효율을 저하시킨다.
또한, 확산 시트(208)가 LED 램프(206)로부터 더욱 떨어져 제작되는 경우에, 휘도 면에서의 불균일성 그리고 색상의 불균일성이 감소될 수 있다. 그러나, 이 방법은 백라이트의 두께를 크게 하여, 평판 디스플레이를 위해 바람직하지 않다.
결국, 특허 문헌 2(일본특허공개 제1998-82915호)는 도26에 도시된 것과 같은 면 광원 장치(300)를 제안한다.
더 구체적으로는, 면 광원 장치(300)에 있어서, 도광 부재(306)가 LED 램프(302)가 장착된 발광 소자 장착 기판(308)의 상부 표면상에 적층된다. LED 램프 하우징용 오목부(304)가 그 폭이 도광 부재의 표면으로부터 더 깊은 섹션에서 더 좁은 방식으로 LED 램프(302)에 대응하는 위치에서 도광 부재(306) 내에 형성된다.
더욱이, 반사 시트 등으로 제조된 반사부(312)가 LED 램프 하우징용 오목부(304)에 대응하는 섹션을 제외한 도광 부재(306)의 저면(310) 상에 형성된다.
위의 구성에 의해, 도26에 도시된 것과 같이, LED 램프(302)로부터 방출된 광(B1)이 화살표(B2)에 의해 도시된 것과 같이 도광 부재(306)의 상부 표면(314)과 도광 부재(306)의 저면(310) 상에 형성된 반사부(312) 사이에서 반사를 반복하면서 확산되고, 도광 부재(306)의 상부 표면(314)으로부터 상방으로 균일하게 안내된다.
결과적으로, 도광 부재(306)의 상부 표면상에 형성되는 (도시되지 않은) 확산 시트에 의해 광이 균일하게 확산되며, 그에 의해 휘도 면에서의 불균일성이 발생하는 것을 방지하고 도광 부재(306)의 광 방출 평면에서의 균일한 휘도 분포를 구현한다.
결국, 특허 문헌 2에서 개시된 면 광원 장치(300)는 종래의 장치보다 얇고, 적은 색상 불균일성을 갖고, 휘도를 개선시킬 수 있다.
[특허 문헌 1] 일본공개특허공보 제2001-42782호
[특허 문헌 2] 일본특허공보 제1998-82915호
특허 문헌 2에 기재된 면 광원 장치(300)에서는 휘도를 균일화하고자 시도하고 있다. 그러나, 도26에 도시된 바와 같이, 면 광원 장치(300)에 있어서는, LED 램프(302)로부터 조사된 광이 화살표(B3)에 의해 도시된 것처럼 LED 램프(302) 바로 근방에서 반사부(312)에 의해 반사되고, 도광 부재(306)의 상부 표면(314)으로부터 상방으로 방출 및 안내된다.
결과적으로, LED 램프(206) 바로 위의 섹션에서의 도광 부재(306)의 상부 표면(314)으로부터 방출되는 광의 양이 크고, 도4의 그래프에서 일점 쇄선에 의해 도시된 것과 같이, 위의 수단은 LED 램프(206) 바로 위의 섹션에서의 휘도가 더 높아지는 문제점을 해결하는데 불충분하다.
본 발명은 이러한 상황을 감안하여 이루어졌으며, 본 발명의 목적은 LED 램프 등의 발광 소자가 장착된 발광 소자 장착 기판의 상부 표면상에 적층되는 도광 부재를 제공하는 것이다. 도광 부재에서, 발광 소자 바로 위의 섹션에서의 휘도가 저하되고, 도광 부재의 광 방출 표면상에서의 휘도 분포가 균일화될 수 있고, 휘도 면에서의 불균일성 그리고 색상의 불균일성이 감소될 수 있고, 광의 이용 효율이 증가될 수 있고, 고휘도가 구현될 수 있다. 또한, 도광 부재를 사용하는 면 광원 장치를 또한 박형화 및 소형화할 수 있다.
더욱이, 본 발명의 또 다른 목적은 휘도 면에서의 불균일성 그리고 색상의 불균일성이 감소될 수 있고 광의 이용 효율이 증가될 수 있고 고휘도가 구현될 수 있는 면 광원 장치, 및 이 면 광원 장치를 사용한 디스플레이 장치를 제공하는 것이다. 또한, 면 광원 장치 및 디스플레이 장치를 또한 박형화 및 소형화할 수 있다.
본 발명의 발명자들은 위의 문제를 해결하기 위해 연구하였다. 그 결과, 본 발명의 발명자들은 본 발명과 관련된 도광 부재, 도광 부재가 제공된 면 광원 장치 그리고 면 광원 장치를 사용하는 디스플레이 장치를 발명하였다.
더 구체적으로는, 본 발명은 예컨대 다음의 양태 (1) 내지 (16)을 포함한다.
(1) 발광 소자가 장착되는 발광 소자 장착 기판의 상부 표면 위에 배치되고 발광 소자로부터 방출된 광을 상방으로 확산시켜 안내하는 도광 부재이며,
발광 소자 주위 근방이 아닌 위치에서 도광 부재의 저면 상에 형성되는 광 확산반사부와,
발광 소자 주위 근방의 위치에서 도광 부재의 저면 상에 광 확산반사부가 형성되어 있지 않은 섹션을 포함하는 것을 특징으로 하는 도광 부재.
(2) 위의 양태 (1)에 있어서, 발광 소자에 대응하는 위치에서의 도광 부재 내의 발광 소자용 오목부와,
발광 소자용 오목부의 오목부 상의 표면 일부 상의 광 반투과부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도광 부재.
(3) 위의 양태 (2)에 있어서, 오목부 상의 표면상의 광 반투과부는 발광 소자의 위의 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 도광 부재.
(4) 위의 양태 (1) 내지 양태 (3) 중 어느 한 양태에 있어서, 발광 소자 근방의 영역은 발광 소자로부터 일정한 거리까지의 영역인 것을 특징으로 하는 도광 부재.
(5) 위의 양태 (1) 내지 양태 (4) 중 어느 한 양태에 있어서, 발광 소자에 보다 근접한 섹션에서는 광 확산반사부의 도트 밀도가 더 낮아지도록, 발광 소자 근방의 영역 내에 도트 형상의 광 확산반사 영역을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도광 부재.
(6) 위의 양태 (1)에 있어서, 발광 소자에 대응하는 도광 부재의 상부 표면상의 위치에 광 반투과부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도광 부재.
(7) 위의 양태 (6)에 있어서, 광 반투과부는 발광 소자 바로 위의 위치에서 도광 부재의 상부 표면상에 형성되는 것을 특징으로 하는 도광 부재.
(8) 위의 양태 (7)에 있어서, 광 반투과부는 발광 소자로부터 일정한 거리까지 발광 소자 근방의 도광 부재의 상부 표면상에 형성되는 것을 특징으로 하는 도광 부재.
(9) 위의 양태 (1) 내지 양태 (8) 중 어느 한 양태에 있어서, 발광 소자 장착 기판 상에 장착되는 복수개의 발광 소자가 떨어져서 배치되고 광 확산반사부가 형성되어 있지 않은 발광 소자 근방의 영역은 발광 소자에 대응하는 도광 부재의 저면의 복수개의 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 도광 부재.
(10) 위의 양태 (9)에 있어서, 복수개의 발광 소자의 인접하는 발광 소자들 사이의 거리가 D이고 발광 소자로부터 광 확산반사부가 형성되어 있지 않은 발광 소자 근방의 영역의 주변 에지까지의 일정한 거리가 d인 경우에, D/4는 d 이상인 것을 특징으로 하는 도광 부재.
(11) 위의 양태 (1) 내지 양태 (10) 중 어느 한 양태에 있어서, 발광 소자 장착 기판 상에 장착된 발광 소자는 상이한 발광색을 갖는 여러 종류의 발광 소자가 조합된 유닛(unit) 발광 소자에 의해 구성되고, 광 확산반사부가 형성되어 있지 않은 발광 소자 근방의 영역은 유닛 발광 소자에 대응하여 형성되는 것을 특징으로 하는 도광 부재.
(12) 위의 양태 (2) 내지 양태 (5) 중 어느 한 양태에 있어서, 발광 소자 장착 기판 상에 장착된 발광 소자는 상이한 발광색을 갖는 여러 종류의 발광 소자가 조합된 유닛 발광 소자에 의해 구성되고, 발광 소자용 오목부는 유닛 발광 소자에 대응하여 형성되는 것을 특징으로 하는 도광 부재.
(13) 위의 양태 (1) 내지 양태 (12) 중 어느 한 양태에서 한정된 것과 같은 도광 부재가 발광 소자가 장착되는 발광 소자 장착 기판의 상부 표면 위에 배치된 것을 특징으로 하는 면 광원 장치.
(14) 위의 양태 (13)에 있어서, 발광 소자는 발광 다이오드인 것을 특징으로 하는 면 광원 장치.
(15) 위의 양태 (13) 또는 양태 (14)에서 한정된 것과 같은 면 광원 장치의 상부 표면 위에 배치된 표시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
(16) 위의 양태 (15)에 있어서, 표시부는 액정 패널인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
본 발명과 관련된 도광 부재는 발광 소자 근방의 도광 부재의 저면에서의 상방으로의 확산의 강도가 그 주변 섹션에서 광 확산반사부가 제공되는 도광 부재의 저면에서의 상방으로의 확산의 강도보다 작은 방식으로 발광 소자 근방에 있지 않은 위치에서 도광 부재의 저면 상에 형성되는 광 확산반사부와, 광 확산반사부가 발광 소자 근방에 있는 위치에서 도광 부재의 저면 상에 형성되지 않는 섹션을 포함한다. 결국, 발광 소자 바로 위의 섹션에서의 휘도가 저하되고, 도광 부재의 광 방출 표면상에서의 휘도 분포가 균일화될 수 있고, 휘도 면에서의 불균일성 그리고 색상의 불균일성이 감소될 수 있고, 광의 이용 효율이 증가될 수 있고, 고휘도가 구현될 수 있다.
본 발명의 실시예에 의해, 발광 소자에 대응하는 도광 부재의 상부 표면상의 위치에서 광 반투과부가 형성되거나, 도광 부재 내에 형성된 발광 소자용 오목부의 오목부 상의 표면상에 반사 및 확산시키는 기능을 갖는 광 반투과부가 형성된다. 결국, 발광 소자로부터 방출된 광이 광 반투과부에 의해 확산 반사되므로, 발광 소자 바로 위의 섹션에서의 휘도 면에서의 증가가 억제되고, 도광 부재의 광 방출 표면상에서의 휘도 분포가 균일화될 수 있고, 휘도 면에서의 불균일성 그리고 색상의 불균일성이 감소될 수 있고, 광의 이용 효율이 증가될 수 있고, 고휘도가 구현될 수 있다.
더욱이, 도광 부재가 면 광원 장치로서 사용되는 경우에, 휘도 분포가 균일화될 수 있고, 휘도 면에서의 불균일성 그리고 색상의 불균일성이 감소될 수 있고, 광의 이용 효율이 증가될 수 있고, 고휘도가 구현될 수 있고, 이 장치가 박형화 및 소형화될 수 있다.
나아가, 이러한 도광 부재를 사용한 면 광원 장치에 의해, 발광 소자 바로 위의 섹션에서의 휘도가 저하되므로, 휘도가 균일하고, 고휘도가 구현될 수 있고, 색상의 불균일성이 일어나지 않고, 색도가 면 광원 장치의 전체 표면에 대해 균일하다.
결국, 본 발명과 관련된 면 광원 장치가 디스플레이 장치 특히 액정 디스플레이용 백라이트로서 사용되는 경우에, 박형 및 고품위 화상을 갖는 디스플레이 장치가 얻어질 수 있다.
도1은 본 실시예가 적용되는 전형적인 액정 디스플레이 장치의 전체 구성을 도시하는 도면이다.
도2는 본 발명과 관련된 도광 부재가 적용되는 본 발명과 관련된 면 광원 장치의 제1 실시예를 도시하는 평면도이다.
도3은 도2에 도시된 A-A 선을 따른 구성을 도시하는 부분 확대 단면도이다.
도4는 수평 방향으로의 LED로부터의 거리 그리고 상대 휘도를 도시하는 그래프이다.
도5는 광 확산반사부가 본 발명과 관련된 도광 부재에 대해 형성되지 않는 발광 소자 근방의 영역의 형상을 개략적으로 도시하는 평면도이다.
도6은 광 확산반사부가 본 발명과 관련된 도광 부재에 대해 형성되지 않는 발광 소자 근방의 영역의 형상을 개략적으로 도시하는 평면도이다.
도7은 본 발명과 관련된 면 광원 장치의 제2 실시예를 도시하는 개략 단면도이다.
도8은 본 발명의 또 다른 실시예와 관련된 도광 부재가 적용되는 본 발명의 제3 실시예를 도시하는 평면도이다.
도9는 도8에 도시된 A-A 선을 따른 구성을 도시하는 부분 확대 단면도이다.
도10은 본 발명의 또 다른 실시예와 관련된 도광 부재가 적용되는 본 발명과 관련된 면 광원 장치의 제4 실시예를 도시하는 평면도이다.
도11은 본 발명의 또 다른 실시예와 관련된 도광 부재가 적용되는 본 발명과 관련된 면 광원 장치의 제5 실시예를 도시하는 평면도이다.
도12는 본 발명과 관련된 도광 부재가 적용되는 본 발명과 관련된 면 광원 장치의 제6 실시예를 도시하는 평면도이다.
도13은 도12에 도시된 A-A 선을 따른 구성을 도시하는 부분 확대 단면도이다.
도14는 광 확산반사부가 본 발명과 관련된 도광 부재에 대해 형성되지 않는 발광 소자 근방의 영역의 형상을 개략적으로 도시하는 평면도이다.
도15는 광 확산반사부가 본 발명과 관련된 도광 부재에 대해 형성되지 않는 발광 소자 근방의 영역의 형상을 개략적으로 도시하는 평면도이다.
도16은 본 발명과 관련된 면 광원 장치의 제7 실시예를 도시하는 개략 단면도이다.
도17은 본 발명의 또 다른 실시예와 관련된 도광 부재가 적용되는 본 발명과 관련된 면 광원 장치의 제8 실시예를 도시하는 평면도이다.
도18은 본 발명의 실시예 1과 관련된 도광 부재가 적용되는 본 발명과 관련된 면 광원 장치를 도시하는 평면도이다.
도19는 본 발명의 실시예 2와 관련된 도광 부재가 적용되는 본 발명과 관련된 면 광원 장치를 도시하는 평면도이다.
도20은 본 발명의 실시예 3과 관련된 도광 부재가 적용되는 본 발명과 관련된 면 광원 장치를 도시하는 평면도이다.
도21은 본 발명의 비교예 1과 관련된 도광 부재가 적용되는 본 발명과 관련된 면 광원 장치를 도시하는 평면도이다.
도22는 본 발명의 비교예 2와 관련된 도광 부재가 적용되는 본 발명과 관련된 면 광원 장치를 도시하는 평면도이다.
도23은 본 발명의 실시예 및 비교예와 관련된 수평 방향으로의 발광 소자(14)로부터의 거리 그리고 상대 휘도를 도시하는 그래프이다.
도24는 종래의 에지 라이트형의 백라이트 광원을 도시하는 개략 단면도이다.
도25는 종래의 직하형의 백라이트 광원을 도시하는 개략 단면도이다.
도26은 종래의 면 광원 장치를 도시하는 개략 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도1은 본 실시예가 적용되는 액정 디스플레이 장치의 예의 전체 구성을 도시하는 도면이다. 본 실시예가 적용되는 액정 디스플레이 장치에는 발광 부분을 포위하는 백라이트 프레임(51) 그리고 고체 발광 소자인 복수개의 발광 다이오드(LED)(53)가 광원으로서 배열되는 기판으로서의 LED 기판(발광 소자 장착 기판)(52)을 포함하는 직하형의 백라이트 장치(백라이트)(50)가 제공된다. 백라이트 장치(50)에는 LED 기판(장착 기판)(52) 상의 도광 부재(판 또는 시트)(54)가 제공된다. 본 발명이 특징으로 하는 도광 부재는 백라이트 프레임(섀시)(51) 내에 포위된다.
도25에 도시된 종래의 직하형의 백라이트 장치와의 차이점은 도광 부재가 발광 다이오드와 확산 부재(판) 사이의 공간 내에 배치된다는 것이다. 추가로, 백라이트의 두께가 증가되지 않고 발광 다이오드와 확산 부재(판) 사이의 공간이 감소될 수 있다. 전체 표면상에서의 균일한 휘도를 구현하기 위해 광을 산란 및 확산시키는 확산 부재(판 또는 시트)(55) 그리고 전방 집중 효과를 갖는 회절 격자 필름인 프리즘 시트(56, 57)가 도광 부재 상에 광학 보상 시트의 적층체로서 배치된다. 더욱이, 액정 디스플레이 모듈(60)에는 액정이 2개의 유리 기판 그리고 어떤 방향에 광파 진동을 제한하기 위해 액정 패널(11)의 각각의 유리 기판 상에 적층되는 편광판(편광 필터)(62, 63)에 의해 개재되는 액정 패널(61)이 제공된다. 나아가, 액정 디스플레이 장치에는 이것이 도면에 도시되어 있지 않지만 구동 LSI 등의 주변 부재가 제공된다.
액정 패널(61)은 이들이 도면에 도시되어 있지 않지만 많은 종류의 부품을 포함한다. 예컨대, 액정 패널에는 이들이 도면에 도시되어 있지 않지만 2개의 유리 기판, 디스플레이 전극, 박막 트랜지스터 등의 능동 소자, 액정, 스페이서, 밀봉제, 배향 필름, 공통 전극, 보호 필름 및 컬러 필터가 제공된다.
더욱이, 백라이트 장치(50)의 임의의 구성 유닛이 선택될 수 있다. 예컨대, LED 기판(52)이 제공되는 백라이트 프레임(51)의 유닛만이 백라이트 장치(백라이 트)로서 호칭될 수 있고, 확산 부재(53) 및 프리즘 시트(54, 55) 등의 광학 보상 시트의 적층체를 포함하지 않는 유통(flow-through) 형태가 구현될 수 있다.
백라이트 프레임(51)은 알루미늄, 마그네슘, 철 또는 이들의 금속 합금 등의 재료로 제조된 섀시 구조를 갖는다. 더욱이, 고반사 성능을 갖는 백색 폴리에스테르 필름 등이 섀시 구조의 내면에 점착되며, 그에 의해 반사부로서의 기능을 포함한다. 섀시 구조에는 액정 디스플레이 모듈(60)의 크기에 대응하여 형성되는 배면부 및 배면부의 4개의 변을 둘러싸는 측면부가 제공된다. 필요하다면, 열을 방산하는 냉각 핀 등의 히트 싱크 구조가 일부의 경우에 배면부 또는 측면부에 형성된다.
도2는 본 발명과 관련된 도광 부재가 적용되는 본 발명과 관련된 면 광원 장치의 제1 실시예를 도시하는 평면도이다. 도3은 도2의 A-A 선을 따른 구성을 도시하는 부분 확대 단면도이다.
도2 및 도3에서, 본 발명과 관련된 면 광원 장치(10)가 전체적으로 도시되어 있다.
도3에 도시된 것과 같이, 본 발명과 관련된 면 광원 장치(10)에는 발광 소자 장착 기판(12)이 제공되며, LED 등의 발광 소자(14)가 발광 소자 장착 기판(12)의 상부 표면상에 장착된다.
도2에 도시된 것과 같이, 복수개의 발광 소자(14)가 발광 소자 장착 기판(12)의 상부 표면상에 어떤 어레이 패턴으로 일정한 피치로 배치된다.
더욱이, 투명 수지 등으로 제조된 도광 부재(16)가 발광 소자 장착 기판(12) 의 상부 표면 위에 배치된다. 도3에 도시된 바와 같이, 발광 소자용 오목부(20)가 발광 소자(14)에 대응하는 위치에서 도광 부재(16)의 저면(18) 상에 형성되고, 발광 소자(14)는 발광 소자용 오목부(20) 내에 수납된다.
발광 소자용 오목부(20)의 형상은 돔형 형상, 반구형 형상, 원추형 형상 등으로 적절하게 변형될 수 있다.
구리 등으로 제조된 배선 패턴이 발광 소자 장착 기판(12) 상에 형성되며, 그에 의해 이것이 도면에 도시되어 있지 않지만 발광 소자(14)의 광 방출을 제어한다.
도광 부재(16)는, 발광 소자(14) 근방에 있지 않은 위치에서 도광 부재(16)의 저면 상에 형성되는 광 확산반사부(22), 및 광 확산반사부(22)가 발광 소자(14) 근방에 있는 위치에서 도광 부재(16)의 저면 상에 형성되지 않는 섹션을 포함한다. 그러므로, 발광 소자(14) 근방의 도광 부재(16)의 저면에서의 상방으로의 확산의 강도는 그 주변 섹션에서 광 확산반사부(22)가 제공된 도광 부재(16)의 저면에서의 상방으로의 확산의 강도보다 작다.
더 구체적으로, 본 실시예에서, 도2 및 도3에 도시된 것과 같이, 백색 페인트 등으로 제조된 광 확산반사부(22)가 발광 소자(14) 근방의 영역을 제외한 도광 부재(16)의 저면(18)의 거의 전체 표면 아래에 형성된다.
도26에 도시된 것과 같이, 종래의 면 광원 장치(300)에 대해, 화살표(B)에 의해 도시된 것과 같이, LED 램프(302)로부터 방출된 광이 LED 램프(302) 바로 근방의 반사부(312)에 의해 반사되고 광이 확산 반사되는 방식으로 도광 부재(306)의 상부 표면(314)으로부터 상방으로 안내된다.
결과적으로, 도4의 그래프에서 일점 쇄선으로 도시된 바와 같이, 종래의 면 광원 장치(300)에 있어서는, LED 램프(302) 바로 위의 섹션에서의 도광 부재(306)의 상부 표면(314)으로부터 방출되는 광의 양 및 LED 램프(302) 바로 위의 섹션에서의 휘도가 더 높아진다.
이와는 달리, 본 실시예와 관련된 면 광원 장치(10)에 있어서는, 광 확산반사부(22)가 발광 소자(14) 근방에 형성되지 않으므로, 도3에서 화살표(C)에 의해 도시된 바와 같이, 발광 소자(14)로부터 방출된 광이 발광 소자(14) 근방의 도광 부재(16)의 저면(18)에 의해 전반사되고 도광 부재(16)의 상부 표면(26)과 저면(18) 사이에서 바로 안내된다. 광은 확산 반사에 의해 도광 부재(16)의 상부 표면(26)으로부터 상방으로 안내되지 않는다.
도3에서 화살표(C)에 의해 도시된 바와 같이, 광 확산반사부(22)에 도달한 광은 확산 반사에 의해 도광 부재(16)로부터 상방으로 확산 반사된다.
상기 구성에 의해, 위에서 설명된 바와 같이, 발광 소자(14) 근방의 도광 부재(16)의 저면에서의 상방으로의 확산의 강도는 그 주변 섹션에서의 도광 부재(16)의 저면에서의 상방으로의 확산의 강도보다 작다.
상기 구성에 의해, 도4의 그래프에서 점선으로 도시된 바와 같이, 발광 소자(14) 바로 위의 섹션 주위에서의 휘도는 종래의 백라이트 광원에 비해 감소되고 섹션 외부측에서의 휘도는 종래의 백라이트 광원에 비해 증가되어, 그에 의해 균일한 휘도를 개선시킨다.
광 확산반사부(22)가 형성되지 않는 발광 소자(14) 근방의 영역(24)은 발광 소자(14)로부터 그 영역의 임의의 에지까지의 거리가 일정하도록 본 실시예에서는 원형 형상으로 되어 있지만, 이 영역의 형상은 위의 형상으로 한정되지 않는다. 도5에 도시된 것과 같이, 이 영역의 형상은 타원형[도5의 (A)], 직사각형[도5의 (B)], 삼각형[도5의 (C)], 아치형[도5의 (D)], 다각형 또는 다른 형상일 수 있다.
또한, 광 확산반사부(22)가 형성되지 않는 발광 소자(14) 근방의 영역(24), 즉 도3에 도시된 것과 같은 발광 소자(14)의 중심으로부터 발광 소자 근방의 영역(24)의 주변 에지까지의 거리(d1)는 휘도가 발광 소자(14)의 종류 및 휘도, 도광 부재(16)의 종류 및 두께 그리고 광 확산반사부(22)의 종류 및 필름 두께에 대응하여 도4의 그래프에서 실선에 의해 도시된 것과 같이 거의 균일할 수 있는 방식으로 특정될 수 있다. 위의 영역은 특정하게 제한되지 않는다.
예컨대, 발광 소자(14)가 LED인 경우에, 도광 부재(16)는 투명 수지판이고 3 ㎜의 두께를 갖고, 광 확산반사부(22)는 백색 페인트이고 5 내지 100 ㎛의 범위 내의 두께를 갖고, 발광 소자(14)로부터 발광 소자 근방의 영역의 주변 에지까지의 거리(d1)는 대략 40 ㎜일 수 있다.
더욱이, 도2에 도시된 것과 같이, 복수개의 발광 소자(14)의 인접한 발광 소자들 사이의 거리가 D이고 발광 소자(14)의 중심으로부터 발광 소자 근방의 영역(24)의 주변 에지까지의 일정한 거리가 d인 경우에, D/4는 d 이상인 것이 바람직하다.
발광 소자(14)는 특정하게 제한되지 않지만, 예컨대 LED가 액정 디스플레이 의 백라이트 광원을 위해 바람직한데, 만족스러운 색상 재현성, 고속 응답성 및 고품위 화상이 구현될 수 있기 때문이다.
단색 LED가 LED로서 사용될 수 있지만, 상이한 발광색을 갖는 복수 종류의 발광 소자가 조합된 유닛 발광 소자, 예컨대 적색, 녹색 및 청색의 삼원색의 LED 칩, 즉 적색 광을 방출하는 LED 칩(R), 녹색 광을 방출하는 LED 칩(G) 그리고 청색 광을 방출하는 LED 칩(B)이 사용되는 소위 쓰리-인-원(three-in-one) 형태의 패키지가 적절하게 사용될 수 있으며, 백색 색상이 이들 색상을 혼합함으로써 발생된다.
발광 소자(14)로서, LED가 몰드 수지로 밀봉되는 몰드 패키지 제품 또는 그 상부 표면상에 반구형 렌즈가 제공되는 LED가 사용될 수 있다.
상이한 발광색을 갖는 복수 종류의 발광 소자(14)가 쓰리-인-원 형태와 같이 사용되도록 조합된 경우에도, 도6에 도시된 것과 같이, 발광 소자(14) 근방의 영역(24)의 형상은 또한 LED 칩의 배치 형상에 대응하여 도2의 실시예에서 도시된 것과 같은 원형에 추가하여 타원형[도6의 (A)], 직사각형[도6의 (B)], 삼각형[도6의 (C)], 아치형[도6의 (D)], 다각형 또는 다른 형상일 수 있다.
이러한 경우, 이것은 도면에 도시되어 있지 않지만, 유닛 발광 소자는, 위에서 설명된 것과 같은 1개의 R, 1개의 G 그리고 1개의 B의 유닛 이외에도 1개의 R, 2개의 G 그리고 1개의 B의 유닛 또는 2개의 R, 2개의 G 그리고 1개의 B의 유닛일 수 있고, 이 조합은 특정하게 제한되지 않는다.
더욱이, 유닛 발광 소자는 위에서 설명된 것과 같은 적색, 녹색 및 청색의 3 개의 색으로 제한되지 않는다. 예를 들어, 황색, 주황색 및 청록색 등의 소위 중간색을 갖는 LED 칩이 4개, 5개 이상의 색상의 LED 칩을 구성하기 위해 1개의 기판 상에 설치될 수 있다.
더욱이, 도광 부재(16)는 광이 도광 부재(16) 내에서 전파되는 경우에 특정하게 제한되지 않고, 아크릴 수지, 폴리카보네이트 수지, 액정 중합체 및 폴리스티렌 수지가 예컨대 도광 부재(16)를 위해 사용될 수 있다. 비교적 두꺼운 판 형상 또는 비교적 얇은 시트 형상을 갖는 부재가 개별적으로 적절하게 사용될 수 있거나 적층되어 사용될 수 있다.
발광 소자용 오목부(20)의 형상은 특정하게 제한되지 않고 예컨대 원추형, 피라미드형, 원형 실린더형, 프리즘형 또는 반구형일 수 있다.
더욱이, 광 확산반사 층(22)은 특정하게 제한되지 않고 예컨대 알루미늄 포일 등의 금속 포일, 알루미늄, 금, 은 및 백금 등의 금속 박막, 또는 백색 잉크로 제조될 수 있다.
알루미늄 포일 등의 금속 포일의 경우에, 금속 포일은 투명 접착제에 의해 결합될 수 있다. 더욱이, 알루미늄, 금, 은 및 백금 등의 금속 박막의 경우에, 금속 박막은 증착, 스퍼터링 및 무전해 도금 등의 방법에 의해 형성될 수 있다. 나아가, 백색 잉크의 경우에, 예컨대 티타늄 이산화물을 함유한 아크릴 수지가 사용될 수 있고, 아크릴 수지는 분배기, 스프레이 코팅, 분말 코팅, 롤 코터, 커튼 유동 코터 및 페인트브러시 등의 방법에 의해 코팅될 수 있다.
위의 수단들 중에서, 백색 잉크의 코팅이 조작 면에서의 용이성의 관점으로 부터 바람직하다.
이 경우에, 백색 잉크의 두께는 바람직하게는 광 확산반사 효과를 고려하여 5 내지 100 ㎛의 범위 내에 있다.
수지 비드 및 유리 비드 등의 광 확산제가 백색 잉크에 혼합될 수 있으며, 그에 의해 광 확산 정도를 개선시킨다.
더욱이, 도7에 도시된 제2 실시예에서는, 도광 부재(16)측에 발광 소자용 오목부(20)를 형성하는 대신에, 발광 소자용 오목부(28)가 발광 소자 장착 기판(12)측에 형성될 수 있고, 반사부(30)가 절연 층(21)을 통해 발광 소자 장착 기판(12)과 도광 부재(16) 사이에 형성될 수 있다.
본 실시예에서, 복수개의 발광 소자(14)가 발광 소자 장착 기판(12)의 상부 표면상에 어떤 어레이 패턴으로 일정한 피치로 배치된다. 그러나, 발광 소자(14)의 개수(1개의 발광 소자가 물론 가능함) 그리고 그 배치 형상은 특정하게 제한되지 않고, 적절하게 변형될 수 있다. 예컨대, 발광 소자(14)는 또한 동심 원 패턴으로 또는 엇갈린 패턴으로 배치될 수 있다.
본 발명에 따라 위에서 설명된 것과 같이 구성된 면 광원 장치(10)는 광고 램프, 조명 그리고 액정 디스플레이용 백라이트 등의 광원으로서 사용된다. 예컨대, 면 광원 장치가 액정 디스플레이용 백라이트로서 사용되는 경우에, 도1에 도시된 것과 같이, 액정 디스플레이 장치가 확산 시트 및 프리즘 시트를 통해 도광 부재(16)의 상부 표면상에 액정 패널을 배치함으로써 구성될 수 있다.
도8은 본 발명의 또 다른 실시예와 관련된 도광 판이 적용되는 본 발명과 관 련된 면 광원 장치의 제3 실시예를 도시하는 평면도이다. 도9는 도8에 도시된 A-A 선을 따른 구성을 도시하는 부분 확대 단면도이다.
본 실시예와 관련된 면 광원 장치(10)의 구성은 도2 및 도3에 도시된 면 광원 장치(10)와 기본적으로 동등하므로, 이전에 설명된 것들과 동등한 요소에는 유사하게 도면 부호가 부여되고 동등한 요소의 상세한 설명은 생략된다.
도8 및 도9에 도시된 것과 같이, 본 실시예와 관련된 면 광원 장치(10)에 대해, 원형 형상으로 된 광 반투과부(32)가 발광 소자(14)에 대응하는 도광 부재(16)의 상부 표면상의 위치에서 즉 발광 소자(14)가 상방으로 돌출되는 섹션을 포함한 영역 내에 추가로 형성된다.
광 반투과부(32)의 형상은 특정하게 한정되지 않는다. 광 반투과부(32)는 발광 소자(14)로부터 광 반투과부(32)의 모든 에지까지의 거리가 균일하도록 본 실시예에서는 원형 형상으로 되어 있지만, 광 반투과부의 형상은 위의 형상으로 한정되지 않는다. 이것은 도면에 도시되어 있지 않지만, 발광 소자(14) 근방의 영역(24)의 형상과 유사하게, 광 반투과부의 형상은 타원형, 직사각형, 삼각형, 아치형, 다각형 또는 다른 형상일 수 있다.
더욱이, 광 반투과부 즉 도9에 도시된 것과 같은 발광 소자(14)로부터 광 반투과부(32)의 주변 에지까지의 거리(d2)는 휘도가 발광 소자(14)의 종류 및 휘도, 도광 부재(16)의 종류 및 두께 그리고 광 확산반사부(22)의 종류 및 필름 두께 그리고 발광 소자(14)로부터 발광 소자(14) 근방의 영역(24)의 주변 에지까지의 거리(d1)에 대응하여 도4의 그래프에서 실선에 의해 도시된 것과 같이 거의 균일할 수 있는 방식으로 특정될 수 있다. 위의 거리(d2)는 특정하게 제한되지 않는다.
예컨대, 발광 소자(14)가 LED인 경우에, 도광 부재(16)는 투명 수지판이고 3 ㎜의 두께를 갖고, 광 확산반사부(22)는 백색 페인트이고 5 내지 100 ㎛의 범위 내의 두께를 갖고, 발광 소자(14)로부터 발광 소자(14) 근방의 영역(24)의 주변 에지까지의 거리(d1)는 40 ㎜이고, 발광 소자로부터의 거리(d2)는 바람직하게는 2 내지 30 ㎜의 범위 내에 있다.
광 반투과부(32)는 발광 소자(14)로부터 방출된 광의 부분 반사를 위한 것이고 광의 반사율은 바람직하게는 50 내지 95%의 범위 내에 그리고 더 바람직하게는 80 내지 95%의 범위 내에 있다.
더욱이, 광 반투과부(32)는 특정하게 제한되지 않고 예컨대 알루미늄, 금, 은 및 백금 등의 금속 박막, 또는 백색 잉크로 제조될 수 있다.
알루미늄, 금, 은 및 백금 등의 금속 박막의 경우에, 금속 박막은 증착, 스퍼터링 및 무전해 도금 등의 방법에 의해 형성될 수 있다. 더욱이, 백색 잉크의 경우에, 예컨대 티타늄 이산화물을 함유한 아크릴 수지가 사용될 수 있고, 아크릴 수지는 분배기 및 인쇄 등의 방법에 의해 코팅될 수 있다.
위의 수단들 중에서, 백색 잉크의 코팅이 조작 특성을 고려하여 용이하고 바람직하다.
광 반투과부(32) 및 광 확산반사부(22)의 양쪽 모두가 백색 잉크로 제조되는 경우에, 광 반투과부(32)의 필름 두께는 광의 일부가 광 반투과부 내에서 투과되도록 얇게 조정되고, 광 확산반사부(22)의 필름 두께는 어떠한 광도 광 확산반사부 내에서 투과되지 않도록 두껍게 조정된다.
위의 구성에 의해, 도9에서 화살표(D)에 의해 도시된 것과 같이, 발광 소자(14)로부터 발광 소자(14) 바로 위의 도광 부재(16)의 상부 표면으로 안내된 광이 광 반투과부(32)를 통과하고 감쇠되며, 그에 의해 이 섹션에서의 휘도를 감소시킨다.
위의 구성에 의해, 도4의 그래프에서 실선에 의해 도시된 것과 같이, 발광 소자(14) 바로 위의 섹션 주위에서의 휘도가 종래의 백라이트 광원 그리고 도2 및 도3에 도시된 실시예와 관련된 면 광원 장치(10)에 비해 감소되며, 그에 의해 균일한 휘도를 얻는다.
도10은 본 발명의 또 다른 실시예와 관련된 도광 부재가 적용되는 본 발명과 관련된 면 광원 장치의 제4 실시예를 도시하는 평면도이다.
본 실시예와 관련된 면 광원 장치(10)의 구성은 도2 및 도3에 도시된 면 광원 장치(10)와 기본적으로 동등하므로, 이전에 설명된 것들과 동등한 요소에는 유사하게 도면 부호가 부여되고 동등한 요소의 상세한 설명은 생략된다.
본 실시예와 관련된 면 광원 장치(10)에서, 도10에 도시된 것과 같이, 광 산란 도트 패턴이 도광 부재(16)의 저면(18) 상의 발광 소자(14) 근방의 영역(24) 내에 형성된다.
광 산란 도트 패턴은 도트 형상으로 된 광 확산반사부의 도트 밀도가 발광 소자에 더 근접한 섹션에서 더 낮은 방식으로 형성된다.
위에서 설명된 것과 같이 도광 부재(16)의 저면(18) 상의 발광 소자(14) 근방의 영역(24) 내에 도트 패턴을 형성함으로써, 발광 소자(14) 근방의 영역(24)과 광 확산반사부(22) 사이의 경계에서의 확산 강도의 격차가 완화될 수 있다.
도트 인쇄 패턴은 특정하게 제한되지 않지만, 도트 인쇄 패턴은 그 중심이 발광 소자(14) 바로 위의 위치이고 도광 부재(16)로부터 상방으로의 확산의 강도가 도트 패턴의 중심에서 최소이고 주변에 더 근접한 위치에서 더 큰 원형 패턴이다.
이러한 광 산란 도트는 산란 잉크의 도트 인쇄 또는 도광 부재(16)와의 일체형 성형에 의해 형성될 수 있다.
산란 잉크는 특정하게 제한되지 않고 예컨대 수지 비드 또는 유리 비드를 함유한 잉크 또는 위에서 설명된 백색 잉크가 사용될 수 있다.
이러한 구성을 갖는 면 광원 장치(10)에서, 발광 소자(14) 바로 위의 섹션 주위에서의 휘도가 감소되며, 그에 의해 균일한 휘도를 얻는다.
이 경우에도, 도11에 도시된 제5 실시예에서, 도8 및 도9에 도시된 실시예와 관련된 면 광원 장치(10)와 유사하게, 원형 형상으로 된 광 반투과부(32)가 발광 소자(14)에 대응하는 도광 부재(16)의 상부 표면상의 위치에서 즉 발광 소자(14) 바로 위의 위치에서 형성될 수 있다.
광 산란 도트 패턴은 본 실시예에서 도광 부재(16)의 저면(18) 상의 발광 소자(14) 근방의 영역(24) 내에 형성되지만, 미소한 불균일 형상부가 또한 도트 형상부 대신에 확산의 강도를 제어하기 위해 도광 부재(16)의 저면(18) 상에 형성될 수 있다.
도12는 본 발명의 또 다른 실시예과 관련된 도광 부재가 적용되는 본 발명과 관련된 면 광원 장치의 제6 실시예를 도시하는 평면도이다. 도13은 도12에 도시된 A-A 선을 따른 구성을 도시하는 부분 확대 단면도이다.
본 실시예와 관련된 면 광원 장치(10)의 구성은 도2 및 도3에 도시된 면 광원 장치(10)와 기본적으로 동등하므로, 이전에 설명된 것들과 동등한 요소에는 유사하게 도면 부호가 부여된다.
도12 및 도13에서, 본 발명과 관련된 면 광원 장치(10)가 전체적으로 도시되어 있다.
도13에 도시된 것과 같이, 본 발명과 관련된 면 광원 장치(10)에는 발광 소자 장착 기판(12)이 제공되며, LED 등의 발광 소자(14)가 발광 소자 장착 기판(12)의 상부 표면상에 장착된다.
도12에 도시된 것과 같이, 복수개의 발광 소자(14)가 발광 소자 장착 기판(12)의 상부 표면상에 어떤 어레이 패턴으로 일정한 피치로 배치된다.
더욱이, 투명 수지 등으로 제조된 도광 부재(16)가 발광 소자 장착 기판(12)의 상부 표면 위에 배치된다. 도13에 도시된 것과 같이, 발광 소자용 오목부(20)가 발광 소자(14)에 대응하는 위치에서 도광 부재(16)의 저면(18) 상에 형성되고, 발광 소자(14)는 발광 소자용 오목부(20) 내에 수납된다.
발광 소자용 오목부(20)의 형상은 돔형 형상, 반구형 형상, 원추형 형상 등으로 적절하게 변형될 수 있다. 구리 등으로 제조된 배선 패턴이 발광 소자 장착 기판(12) 상에 형성되며, 그에 의해 이것이 도면에 도시되어 있지 않지만 발광 소자(14)의 광 방출을 제어한다.
더욱이, 도광 부재(16)는 발광 소자(14) 근방의 도광 부재(16)의 저면에서의 상방으로의 확산 광의 강도가 그 주변 섹션 상에 광 확산반사부(22)가 제공된 도광 부재(16)의 저면에서의 상방으로의 확산 광의 강도보다 작은 방식으로 구성된다.
더 구체적으로, 본 실시예에서, 도12 및 도13에 도시된 것과 같이, 광을 반사 및 확산시키는 기능을 갖는 광 확산반사부(22)가 발광 소자(14) 근방의 영역을 제외한 도광 부재(16)의 저면(18) 상에 형성된다.
더욱이, 도13에 도시된 것과 같이, 발광 소자(14) 위의 위치에서 발광 소자용 오목부(20)의 오목부 상의 표면상에 광을 반사 및 확산시키는 기능을 갖고 광의 일부가 투과되는(광 투과도: 대략 10 내지 50%) 광 반투과부(11)가 형성된다.
여기에서, "발광 소자 위의 위치"는 [렌즈가 형성되는 경우에 렌즈(13)를 포함한] 대향 발광 소자(14)가 상방으로 돌출되는 영역 즉 발광 소자(14) 바로 위의 섹션에서의 적어도 일부를 포함한 영역을 의미한다. 도13은 광 반투과부(11)가 발광 소자용 오목부(20)의 오목부 상의 표면에서 발광 소자(14)[렌즈(13)] 바로 위의 전체 영역과 거의 동등한 영역 내에 형성되는 경우에 대응한다.
그러나, 광 반투과부(11)는 도광 부재(16) 내의 발광 소자용 오목부(20)의 오목부 상의 표면 내의 발광 소자(14)에 대응하는 위치에 배치될 수 있다. 더 구체적으로, 광 반투과성 층(11)은 위에서 설명된 것과 같이 발광 소자(14) 바로 위의 위치(발광 소자 바로 위의 전체 표면상에 층을 형성할 것이 필요하지 않음)뿐만 아니라, 또한 발광 소자(14)로부터 방출된 광 그리고 광 반투과부(11)에 의해 확산 및 반사된 광이 발광 소자용 오목부(20)로부터 외부측으로 방출되는 범위 내의 발 광 소자(14) 바로 위의 위치를 포함한 것보다 큰 영역 내에 형성될 수 있다.
더욱이, 광 반투과부(11)가 형성되는 범위, 즉 도13에 도시된 것과 같은 발광 소자(14)로부터 광 반투과부(11)의 주변 에지까지의 거리(d3)는 휘도가 발광 소자(14)의 종류 및 휘도, 도광 부재(16)의 종류 및 두께, 광 확산반사부(22)의 종류 및 필름 두께, 발광 소자(14)로부터 발광 소자(14) 근방의 영역(24)의 주변 에지까지의 거리(d1) 그리고 발광 소자용 오목부(20)의 형상에 대응하여 도4의 그래프에서 실선에 의해 도시된 것과 같이 거의 균일할 수 있는 방식으로 특정될 수 있다. 위의 범위는 특정하게 제한되지 않는다.
렌즈(13)가 발광 소자용 오목부(20) 내로 끼워진 섹션에서 발광 소자(14) 상에 형성된다. 그러나, 물론 어떠한 렌즈(13)도 형성하지 않는 것이 또한 가능하다.
도26에 도시된 것과 같이, 종래의 면 광원 장치(300)에 대해, 화살표(B)에 의해 도시된 것과 같이, LED 램프(302)로부터 방출된 광이 LED 램프(302) 바로 근방의 반사 층(312)에 의해 반사되고 광이 확산 반사되는 방식으로 도광 부재(306)의 상부 표면(314)으로부터 상방으로 안내된다.
결과적으로, 도4의 그래프에서 일점쇄선에 의해 도시된 것과 같이, 종래의 면 광원 장치(300)에 대해, LED 램프(302) 바로 위의 섹션에서의 도광 부재(306)의 상부 표면(314)으로부터 방출되는 광의 양 그리고 LED 램프(302) 바로 위의 섹션에서의 휘도가 더 높아진다.
반면에, 본 실시예와 관련된 면 광원 장치(10)에 대해, 도광 부재(16) 내의 발광 소자용 오목부(20)의 오목부 상의 표면상에 광 반투과부(11)가 형성된다. 결국, 도13의 (B)에 도시된 것과 같이, 발광 소자(14)로부터 그리고 광 반투과부(11)가 존재하지 않는 섹션으로부터 방출된 광(E1)이 화살표(E2)에 의해 도시된 것과 같이 도광 부재(16)의 상부 표면(26)에서 반사되고, 반사가 도광 부재(16)의 상부 표면(26)과 저면(18) 사이에서 반복된다. 그 다음에, 광은 도13의 (A)에서 화살표(E3)에 의해 도시된 것과 같이 광 확산반사부(22)에 도달하고, 도13의 (A)에서 화살표(C1 내지 C3)에 의해 도시된 것과 같이 확산 및 반사된다. 마지막으로, 광은 도광 부재로부터 상방으로 확산 및 반사된다.
더욱이, 발광 소자(14)로부터 직접 상방으로 방출된 광(D)이 광 반투과부(11)에 의해 감소된다. 결과적으로, 도광 부재(16)의 상부 표면으로부터 방출되는 광이 감소된다.
결국, 도광 부재(16) 내의 발광 소자(14) 바로 위의 위치에서의 휘도가 억제될 수 있다.
나아가, 광 확산반사부(22)는 발광 소자(14) 근방의 도광 부재의 저면 상에 형성되지 않으므로, 도13에서 화살표(E1)에 의해 도시된 것과 같이, 발광 소자(14)로부터 방출된 광이 화살표(E2)에 의해 도시된 것과 같이 발광 소자(14) 근방의 도광 부재(16)의 저면(18)에 의해 전반사되고 도광 부재(16)의 상부 표면(26)과 저면(18) 사이에서 바로 안내된다. 광은 확산 반사에 의해 도광 부재(16)의 상부 표면(26)으로부터 상방으로 안내되지 않는다.
도13에서 화살표(E3)에 의해 도시된 것과 같이 광 확산반사부(22)에 도달한 광은 화살표(C1 내지 C3)에 의해 도시된 것과 같이 확산 반사에 의해 도광 부재(16)로부터 상방으로 확산 반사된다.
위의 구성에 의해, 위에서 설명된 것과 같이, 발광 소자(14) 근방의 도광 부재(16)의 저면에서의 상방으로의 확산의 강도는 그 주변 섹션에서 광 확산반사부(22)가 제공된 도광 부재의 저면에서의 상방으로의 확산의 강도보다 작다.
위의 구성에 의해, 도4의 그래프에서 점선에 의해 도시된 것과 같이, 발광 소자(14) 바로 위의 섹션 주위에서의 휘도가 종래의 백라이트 광원에 비해 감소되고 섹션 외부측에서의 휘도가 대신에 종래의 백라이트 광원에 비해 증가되며, 그에 의해 균일한 휘도를 개선시킨다.
광 확산반사부(22)가 형성되지 않는 발광 소자(14) 근방의 영역(24)은 발광 소자(14)로부터 그 영역의 임의의 에지까지의 거리가 일정하도록 본 실시예에서는 원형 형상을 갖지만, 이 영역의 형상은 위의 형상으로 한정되지 않는다. 도14에 도시된 것과 같이, 이 형상은 타원형[도14의 (A)], 직사각형[도14의 (B)], 삼각형[도14의 (C)], 아치형[도14의 (D)], 다각형 또는 다른 형상일 수 있다.
더욱이, 광 확산반사부(22)가 형성되지 않는 발광 소자(14) 근방의 영역(24) 즉 도13에 도시된 것과 같은 발광 소자(14)로부터 발광 소자 근방의 영역(24)의 주변 에지까지의 거리(d1)는 휘도가 발광 소자(14)의 종류 및 휘도, 도광 부재(16)의 종류 및 두께 그리고 광 확산반사부(22)의 종류 및 필름 두께에 대응하여 도4의 그래프에서 실선에 의해 도시된 것과 같이 거의 균일할 수 있는 방식으로 특정될 수 있다. 위의 거리는 특정하게 제한되지 않는다.
예컨대, 발광 소자(14)가 LED인 경우에, 도광 부재(16)는 투명 수지판이고 3 ㎜의 두께를 갖고, 광 확산반사 층(22)은 백색 페인트이고 5 내지 100 ㎛의 범위 내의 두께를 갖고, 발광 소자(14)로부터 발광 소자 근방의 영역(24)의 주변 에지까지의 거리(d1)는 대략 40 ㎜일 수 있다.
더욱이, 복수개의 발광 소자(14)의 인접한 발광 소자의 중심들 사이의 거리가 D이고 발광 소자(14)로부터 발광 소자 근방의 영역(24)의 주변 에지까지의 일정한 거리가 d인 경우에, D/4는 d 이상인 것이 바람직하다.
발광 소자(14)는 특정하게 제한되지 않지만, 예컨대 LED가 액정 디스플레이의 백라이트 광원을 위해 바람직한데, 만족스러운 색상 재현성, 고속 응답성 및 고품위 화상이 구현될 수 있기 때문이다.
단색 LED가 LED로서 사용될 수 있지만, 상이한 발광색을 갖는 복수 종류의 발광 소자가 조합된 유닛 발광 소자, 예를 들어 적색, 녹색 및 청색의 삼원색의 LED 칩, 즉 적색 광을 방출하는 LED 칩(R), 녹색 광을 방출하는 LED 칩(G) 그리고 청색 광을 방출하는 LED 칩(B)이 사용되는 소위 쓰리-인-원 패키지를 사용하는 것이 바람직하고, 이들 색상을 혼합함으로써 백색 색상이 발생된다.
상이한 발광색을 갖는 복수 종류의 발광 소자(14)가 쓰리-인-원 형태와 같이 사용되도록 조합된 경우에도, 도15에 도시된 것과 같이, 발광 소자 근방의 영역(24)의 형상은 또한 LED 칩의 배치 형상에 대응하여 도12의 실시예에서 도시된 것과 같은 원형에 추가하여 타원형[도15의 (A)], 직사각형[도15의 (B)], 삼각형[도15의 (C)], 아치형[도15의 (D)], 다각형 또는 다른 형상일 수 있다.
이러한 경우에, 이것은 도면에 도시되어 있지 않지만, 유닛 발광 소자는 위에서 설명된 것과 같은 1개의 편의 R, 1개의 편의 G 그리고 1개의 편의 B의 유닛에 추가하여 1개의 편의 R, 2개의 편의 G 그리고 1개의 편의 B의 유닛 또는 2개의 편의 R, 2개의 편의 G 그리고 1개의 편의 B의 유닛일 수 있고, 이 조합은 특정하게 제한되지 않는다.
더욱이, 유닛 발광 소자는 위에서 설명된 것과 같은 적색, 녹색 및 청색의 3개의 색상에 제한되지 않는다. 예컨대, 황색, 주황색 및 청록색 등의 소위 중간 색을 갖는 LED 칩이 4개, 5개 이상의 색상의 LED 칩을 구성하기 위해 1개의 기판 상에 설치될 수 있다.
더욱이, 도광 부재(16)는 광이 도광 부재(16) 내에서 전파되는 경우에 특정하게 제한되지 않고, 아크릴 수지, 폴리카보네이트 수지, 액정 중합체 및 폴리스티렌 수지가 예컨대 도광 부재(16)를 위해 사용될 수 있다.
더욱이, 광 반투과부(11)는 광을 반사 및 확산시키는 기능을 갖고 광의 일부가 광 반투과부(11) 내에서 투과되는(광 투과도: 대략 10 내지 50%) 경우에 특정하게 제한되지 않고, 예컨대 알루미늄 포일 등의 금속 포일, 알루미늄, 금, 은 및 백금 등의 금속 박막, 또는 백색 잉크로 제조될 수 있다.
나아가, 광 확산반사부(22)는 광을 반사 및 확산시키는 기능을 갖는다면, 특정하게 제한되지 않고, 예컨대 백색 잉크로 제조될 수 있다.
나아가, 티타늄 이산화물로 제조된 확산 물질이 혼합된 고무형 몰딩이 발광 소자용 오목부(20)의 내부 표면에 결합될 수 있거나, 발광 소자용 오목부(20)의 내 부 표면상에 인쇄될 수 있거나, 이것을 형성하도록 블라스팅될 수 있다.
알루미늄 포일 등의 금속 포일의 경우에, 금속 포일은 투명 접착제에 의해 결합될 수 있다. 더욱이, 알루미늄, 금, 은 및 백금 등의 금속 박막의 경우에, 금속 박막은 증착, 스퍼터링 및 무전해 도금 등의 방법에 의해 형성될 수 있다. 나아가, 백색 잉크의 경우에, 예컨대 티타늄 이산화물을 함유한 아크릴 수지가 사용될 수 있고, 아크릴 수지는 분배기 및 인쇄 등의 방법에 의해 코팅될 수 있다.
위의 수단들 중에서, 백색 잉크의 코팅이 조작 특성을 고려하여 용이하고 바람직하다.
광 반투과부(11) 및 광 확산반사부(22)가 양쪽 모두 백색 잉크로 제조되는 경우에, 광 반투과부(11)의 필름 두께는 광의 일부가 광 반투과부 내에서 투과되도록 얇게 조정되고, 광 확산반사부(22)의 필름 두께는 어떠한 광도 광 확산반사부 내에서 투과되지 않도록 두껍게 조정된다.
수지 비드 및 유리 비드 등의 광 확산제가 백색 잉크에 혼합될 수 있으며, 그에 의해 광 확산 계수를 개선시킨다.
발광 소자용 오목부의 형상은 특정하게 제한되지 않고 예컨대 원추형, 피라미드형, 원형 실린더형, 프리즘형 또는 반구형일 수 있다.
발광 소자(14)에 렌즈(13)가 제공되는 경우에, 렌즈(13)는 투명하고 특정된 곡률을 갖는 표면을 갖는 경우에 특정하게 제한되지 않는다. 예컨대, 렌즈(13)는 실리콘 수지 또는 에폭시 수지로 제조될 수 있다.
더욱이, 도16에 도시된 제7 실시예에서, 발광 소자용 오목부(28)가 발광 소 자 장착 기판(12)측 상에 형성될 수 있고, 반사부(30)가 절연 층(21)을 통해 발광 소자 장착 기판(12)과 도광 부재(16) 사이에 형성될 수 있다.
본 실시예에서, 복수개의 발광 소자(14)가 발광 소자 장착 기판(12)의 상부 표면상에 어떤 어레이 패턴으로 일정한 피치로 배치된다. 그러나, 발광 소자(14)의 개수(1개의 발광 소자가 물론 가능함) 그리고 그 배치 형상은 특정하게 제한되지 않고, 적절하게 변형될 수 있다. 예컨대, 발광 소자(14)는 또한 동심 원 패턴으로 또는 엇갈린 패턴으로 배치될 수 있다.
본 발명에 따라 위에서 설명된 것과 같이 구성된 면 광원 장치(10)는 광고 램프, 조명 그리고 액정 디스플레이용 백라이트 등의 광원으로서 사용된다. 예컨대, 면 광원 장치가 액정 디스플레이용 백라이트로서 사용되는 경우에, 도1에 도시된 것과 같이, 액정 디스플레이 장치가 확산 시트 및 프리즘 시트를 통해 도광 부재(16)의 상부 표면상에 액정 패널을 배치함으로써 구성될 수 있다.
도17은 본 발명의 또 다른 실시예와 관련된 도광 부재가 적용되는 본 발명과 관련된 면 광원 장치의 제8 실시예를 도시하는 평면도이다.
본 실시예와 관련된 면 광원 장치(10)의 구성은 도2 및 도3에 도시된 면 광원 장치(10)와 기본적으로 동등하므로, 이전에 설명된 것들과 동등한 요소에는 유사하게 도면 부호가 부여되고 동등한 요소의 상세한 설명은 생략된다.
본 실시예와 관련된 면 광원 장치(10)에서, 도17에 도시된 것과 같이, 제4 실시예와 같이, 광 산란 도트 패턴이 도광 부재(16)의 저면(18) 상에 광 확산반사부(22)가 형성되지 않는 발광 소자(14) 근방의 영역(24) 내에 형성된다.
광 산란 도트 패턴은 도트 형상으로 된 광 확산반사부의 도트 밀도가 발광 소자에 더 근접한 섹션에서 더 낮은 방식으로 형성된다.
위에서 설명된 것과 같이 도트 패턴을 형성함으로써, 발광 소자(14) 근방의 영역(24)과 광 확산반사부(22) 사이의 경계에서의 확산 강도의 격차가 완화될 수 있다.
도트 인쇄 패턴은 특정하게 제한되지 않지만, 도트 인쇄 패턴은 그 중심이 발광 소자(14) 바로 위의 위치이고 도광 부재(16)로부터 상방으로의 확산의 강도가 도트 패턴의 중심에서 최소이고 주변에 더 근접한 위치에서 더 큰 원형 패턴이다.
이러한 광 산란 도트는 산란 잉크의 인쇄 또는 도광 부재(16)와의 일체형 성형에 의해 형성될 수 있다.
산란 잉크는 특정하게 제한되지 않고 예컨대 수지 비드 또는 유리 비드를 함유한 잉크 또는 위에서 설명된 백색 잉크가 사용될 수 있다.
이러한 구성을 갖는 면 광원 장치(10)에서, 발광 소자(14) 바로 위의 섹션 주위에서의 휘도가 감소되며, 그에 의해 균일한 휘도를 얻는다.
광 산란 도트 패턴은 본 실시예에서 도광 부재(16)의 저면(18) 상의 발광 소자(14) 근방의 영역(24) 내에 형성되지만, 미소한 불균일 형상부가 또한 도트 형상 대신에 확산 광의 강도를 제어하기 위해 도광 부재(16)의 저면(18) 상에 형성될 수 있다.
실시예
(실시예 1)
1 W 클래스의 적색, 녹색 및 청색의 LED 칩이 발광 소자로서 조합되는 유닛 발광 소자는 폭 115 ㎜ × 길이 135 ㎜의 발광 소자 장착 기판(12) 상에 도2에 도시된 것과 같이 어떤 어레이 패턴으로 배치된다.
폭 115 ㎜ × 길이 135 ㎜ 그리고 3 ㎜의 두께의 아크릴 수지로 제조된 투명 판이 도광 부재(16)로서 준비된다. 2.5 ㎜의 반경을 갖는 반구형 형상으로 된 발광 소자용 오목부(20)가 각각의 발광 소자(14)의 중심 바로 위의 위치에서 도광 부재(16)의 저면(18) 상에 형성된다.
50%의 티타늄 이산화물(고체 물질만)을 함유한 아크릴 수지로 제조된 백색 페인트가 필름 두께가 100 ㎛인 방식으로 스프레이 코팅에 의해 도광 부재(16)의 저면(18) 상에 코팅되며, 그에 의해 광 확산반사부(22)를 형성한다.
이 경우에, 광 확산반사부(22)는 발광 소자(14) 근방의 영역(24) 이외의 영역 내에 형성된다. 발광 소자 근방의 영역(24)은 발광 소자(14)의 중심으로부터 발광 소자 근방의 영역(24)의 주변 에지까지의 거리(d1)가 40 ㎜인 방식으로 형성된다(도18).
인접한 발광 소자(14)들 사이의 거리(D)는 180 ㎜이다.
아크릴 수지로 제조된 투명 판이 그 다음에 발광 소자용 오목부(20)가 발광 소자(14)와 대면하는 방식으로 적층 및 고정되며, 그에 의해 본 발명과 관련된 면 광원 장치(10)를 얻는다(도3).
후속적으로, 280 ㎃(적색), 360 ㎃(녹색) 및 120 ㎃(청색)의 전류가 각각 적색 LED, 녹색 LED 및 청색 LED에 인가된다.
이것에 의해, 상대 휘도가 그 다음에 (코니카 미놀타사에 의해 제조된) 분광 복사계 CS-1000A를 사용함으로써 수평 방향으로 0.5 ㎝ 피치로 확산판의 상부 표면상의 위치(O)로부터 0.5 ㎜의 거리에서 측정된다. 상대 휘도는 (데이진 리미티드에 의해 제조된) 확산판 PC9391-50HLW가 본 발명과 관련된 수지 도광 부재 위의 25 ㎜에서 배치된 상태로 측정된다.
측정된 결과는 표1 그리고 도23의 그래프에 있다.
(실시예 2)
도19에 도시된 것과 같은 본 발명과 관련된 면 광원 장치(10)가 다음의 특징을 제외하면 실시예 1과 유사하게 얻어진다.
더 구체적으로, 도8 및 도9에 도시된 것과 같이, 원형 형상으로 된 광 반투과부(32)가 발광 소자(14)에 대응하여 도광 부재(16)의 상부 표면상의 위치에서 즉 발광 소자(14) 바로 위의 위치에서 추가로 형성된다.
50%의 티타늄 이산화물(고체 물질만)을 함유한 아크릴 수지로 제조된 백색 페인트가 필름 두께가 20 ㎛인 방식으로 스프레이 코팅에 의해 발광 소자(14)로부터 광 반투과부(32)의 주변 에지까지의 거리(d2)가 5 ㎜인 상태로 도광 부재의 상부 표면상에 코팅되며, 그에 의해 광 반투과부(32)를 형성한다.
이것에 의해, 상대 휘도가 그 다음에 실시예 1과 유사하게 수평 방향으로 0.5 ㎝ 피치로 발광 소자(14) 바로 위의 확산판의 상부 표면상의 위치(O)로부터 0.5 ㎜의 거리에서 측정된다.
측정된 결과는 표1 그리고 도23의 그래프에 있다.
(실시예 3)
도20에 도시된 것과 같은 본 발명과 관련된 면 광원 장치(10)가 다음의 특징을 제외하면 실시예 1과 유사하게 얻어진다.
더 구체적으로, 광 반투과부(11)가 발광 소자용 오목부(20)의 오목부 상의 표면상에 형성된다.
50%의 티타늄 이산화물을 함유한 아크릴 수지로 제조된 백색 페인트가 필름 두께가 20 ㎛인 방식으로 스프레이 코팅에 의해 코팅되며, 그에 의해 광 반투과부(11)를 형성한다.
광 반투과부(11)가 형성되는 범위, 즉 발광 소자(14)의 중심으로부터 그 광 반투과부(11)의 주변 에지까지의 돌출 거리(d3)는, 적색, 녹색 및 청색의 LED 칩이 도20에 도시된 것과 같이 거의 덮이도록 대략 1.8 ㎜이다.
50%의 티타늄 이산화물을 함유한 아크릴 수지로 제조된 백색 페인트가 필름 두께가 200 ㎛인 방식으로 스프레이 코팅에 의해 도광 부재(16)의 저면(18)의 거의 전체 표면상에 코팅되며, 그에 의해 광 확산반사부(22)를 형성한다.
이 경우에, 광 확산반사부(22)는 발광 소자(14) 근방의 영역(24) 이외의 영역 내에 형성된다. 발광 소자 근방의 영역(24)은 발광 소자(14)의 중심으로부터 발광 소자 근방의 영역(24)의 주변 에지까지의 거리(d1)가 40 ㎜인 방식으로 형성된다(도20).
아크릴 수지로 제조된 투명 판이 그 다음에 발광 소자용 오목부(20)가 발광 소자(14)와 대면하는 방식으로 적층 및 고정되며, 그에 의해 본 발명과 관련된 면 광원 장치(10)를 얻는다(도13).
후속적으로, 280 ㎃(적색), 360 ㎃(녹색) 및 120 ㎃(청색)의 전류가 각각 적색 LED, 녹색 LED 및 청색 LED에 인가된다.
이것에 의해, 상대 휘도가 그 다음에 수평 방향으로 0.5 ㎝ 피치로 발광 소자(14) 바로 위의 확산판의 상부 표면상의 위치(O)로부터 0.5 ㎜의 거리에서 측정된다.
측정된 결과는 표1 그리고 도23의 그래프에 있다.
(비교예 1)
도21에 도시된 것과 같은 면 광원 장치(10)가 다음의 특징을 제외하면 실시예 1과 유사하게 얻어진다.
더 구체적으로, 도21에 도시된 것과 같이, 50%의 티타늄 이산화물(고체 물질만)을 함유한 아크릴 수지로 제조된 백색 페인트가 필름 두께가 100 ㎛인 방식으로 스프레이 코팅에 의해 발광 소자용 오목부(20)를 제외한 도광 부재(16)의 저면(18)의 전체 표면상에 코팅되며, 그에 의해 광 확산반사부(22)를 형성한다. 이 경우에, 실시예 1과 같이, 광 확산반사부(22)가 형성되지 않는 발광 소자 근방의 원형 형상으로 된 영역(24)은 실질적으로 형성되지 않고, 발광 소자(14)의 크기에 대응하는 5 ㎜의 직경을 갖는 상태로 발광 소자용 오목부(20)에 대응하는 원형 형상으로 된 작은 결손 부분(34)만이 형성된다.
이것에 의해, 상대 휘도가 그 다음에 수평 방향으로 0.5 ㎝ 피치로 발광 소자(14) 바로 위의 확산판의 상부 표면상의 위치(O)로부터 0.5 ㎜의 거리에서 측정된다.
측정된 결과는 표1 그리고 도23의 그래프에 있다.
(비교예 2)
도22에 도시된 것과 같은 면 광원 장치(10)가 다음의 특징을 제외하면 실시예 1과 유사하게 얻어진다.
더 구체적으로, 도22에 도시된 것과 같이, 50%의 티타늄 이산화물(고체 물질만)을 함유한 아크릴 수지로 제조된 백색 페인트가 필름 두께가 100 ㎛인 방식으로 스프레이 코팅에 의해 발광 소자용 오목부(20)를 제외한 도광 부재(16)의 저면(18)의 전체 표면상에 코팅되며, 그에 의해 광 확산반사부(22)를 형성한다. 이 경우에, 실시예 1과 같이, 광 확산반사부(22)가 형성되지 않는 발광 소자 근방의 원형 형상으로 된 영역(24)은 실질적으로 형성되지 않고, 발광 소자(14)의 크기에 대응하는 5 ㎜의 직경을 갖는 상태로 발광 소자용 오목부(20)에 대응하는 원형 형상으로 된 작은 결손 부분(34)만이 형성된다.
50%의 티타늄 이산화물(고체 물질만)을 함유한 아크릴 수지로 제조된 백색 페인트가 필름 두께가 20 ㎛인 방식으로 스프레이 코팅에 의해 발광 소자(14)로부터 광 반투과부(32)의 주변 에지까지의 거리(d2)로 도광 부재의 상부 표면상에 코팅되며, 그에 의해 광 반투과부(32)를 형성한다. 이 경우, 광 반투과부(32)는 그 크기가 위의 결손 부분(34)보다 작은 4 ㎜의 직경인 방식으로 형성된다(도22).
이것에 의해, 상대 휘도가 그 다음에 수평 방향으로 0.5 ㎝ 피치로 발광 소자(14) 바로 위의 확산판의 상부 표면상의 위치(O)로부터 0.5 ㎜의 거리에서 측정된다.
측정된 결과는 표1 그리고 도23의 그래프에 있다.
거리 (㎝) 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2
0 100 100 100 100 100
0.5 95.1 98 100 96.6 101.6
1 90.3 95.3 100 87.9 93
1.5 84.2 91 96.3 77.9 77.2
2 75.8 85.4 90.8 67.5 64.6
2.5 66 77.3 85.1 57 52.5
3 57.4 70 77.5 48 40.4
3.5 49.4 61 70 40 32.8
4 42 54.6 60.7 35 28
4.5 37.8 48.7 54.8 31 24.2
5 33.1 44 48 27 21.6
표1 및 도23에 의해, 발광 소자(14) 바로 위의 위치에 대한 외부측에서의 상대 휘도가 비교예에 비해 본 발명(실시예)과 관련된 면 광원 장치(10)에 대해 증가되고 균일한 휘도가 개선될 수 있다는 것이 밝혀졌다. 추가로, RGB의 혼색이 또한 개선된다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 본 발명은 이 실시예로 제한되지 않으므로, 다양한 변경 및 수정이 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않고 행해질 수 있다. 예컨대, 본 발명과 관련된 도광 부재 및 면 광원 장치는 상이한 발광색을 갖는 복수개의 발광 소자를 장착하는 데 유용하지만, 혼색이 요구되지 않는 백색 발광 소자를 장착하는 것이 또한 가능하다.

Claims (16)

  1. 발광 소자가 발광 다이오드이고,
    상기 발광 소자가 장착되는 발광 소자 장착 기판의 상부 표면 위에 배치되고 상기 발광 소자로부터 방출된 광을 상방으로 확산시켜 안내하는 도광 부재이며,
    상기 발광 소자 근방이 아닌 위치에서 상기 도광 부재의 저면 상에 형성되는 광 확산반사부와,
    상기 발광 소자 근방의 위치에서 상기 도광 부재의 저면 상에 광 확산반사부가 형성되어 있지 않은 섹션과,
    상기 발광 소자에 대응하는 위치에서의 상기 도광 부재 내의 발광 소자용 오목부와,
    상기 발광 소자용 오목부의 오목부 상의 표면 일부 상의 광 반투과부를 포함하며,
    상기 발광 소자 근방의 영역은 상기 발광 소자로부터 일정한 거리까지의 영역인 도광 부재.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 오목부 상의 표면상의 상기 광 반투과부는 상기 발광 소자 위의 위치에 형성되는 도광 부재.
  4. 삭제
  5. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 발광 소자 근방의 영역 내에 도트 형상의 광 확산반사부를 더 포함하며, 이때 상기 발광 소자에 보다 근접한 섹션에서는 광 확산반사부의 도트 밀도가 더 낮은 도광 부재.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 발광 소자에 대응하는 도광 부재의 상부 표면상의 위치에 광 반투과부를 더 포함하는 도광 부재.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 광 반투과부는 상기 발광 소자 바로 위의 위치에서 상기 도광 부재의 상부 표면상에 형성되는 도광 부재.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 광 반투과부는 상기 발광 소자로부터 일정한 거리까지 상기 발광 소자 근방의 도광 부재의 상부 표면상에 형성되는 도광 부재.
  9. 제1항, 제3항 및 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광 소자 장착 기판 상에 장착되는 복수개의 상기 발광 소자가 이격되어 배치되고 광 확산반사부가 형성되어 있지 않은 상기 발광 소자 근방의 영역은 상기 발광 소자에 대응하는 상기 도광 부재의 저면의 복수개의 위치에 배치되는 도광 부재.
  10. 제9항에 있어서,
    복수개의 상기 발광 소자의 인접하는 발광 소자 사이의 거리가 D이고 상기 발광 소자로부터 광 확산반사부가 형성되어 있지 않은 상기 발광 소자 근방의 영역의 주변 에지까지의 일정한 거리가 d인 경우에, D/4는 d 이상인 도광 부재.
  11. 제1항, 제3항 및 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광 소자 장착 기판 상에 장착된 상기 발광 소자는 상이한 발광색을 갖는 여러 종류의 발광 소자가 조합된 유닛 발광 소자에 의해 구성되고, 광 확산반사부가 형성되어 있지 않은 상기 발광 소자 근방의 영역은 상기 유닛 발광 소자에 대응하여 형성되는 도광 부재.
  12. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 발광 소자 장착 기판상에 장착된 상기 발광 소자는 상이한 발광색을 갖는 여러 종류의 발광 소자가 조합된 유닛 발광 소자에 의해 구성되고, 상기 발광 소자용 오목부는 상기 유닛 발광 소자에 대응하여 형성되는 도광 부재.
  13. 제1항, 제3항 및 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 도광 부재가 발광 소자가 장착되는 발광 소자 장착 기판의 상부 표면 위에 배치된 면 광원 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 발광 소자는 발광 다이오드인 면 광원 장치.
  15. 제13항에 기재된 면 광원 장치의 상부 표면 위에 배치된 표시부를 포함하는 디스플레이 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 표시부는 액정 패널인 디스플레이 장치.
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