KR20030020912A - 조명 시스템 및 디스플레이 장치 - Google Patents

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KR20030020912A
KR20030020912A KR10-2003-7000221A KR20037000221A KR20030020912A KR 20030020912 A KR20030020912 A KR 20030020912A KR 20037000221 A KR20037000221 A KR 20037000221A KR 20030020912 A KR20030020912 A KR 20030020912A
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light
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panel
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KR10-2003-7000221A
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홀렌크리스토프지에이
하르베르스제랄드
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루미리즈 라이팅 더 네덜란즈 비.브이.
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Abstract

디스플레이 장치를 조명하기 위한 백라이트 시스템은 전면 벽, 반대편의 후면 벽 및 에지 영역(4)을 가지는 발광 패널(1)을 포함한다. 적어도 하나의 에지 영역(4)은 빛을 투과하며, 광원과 결합된다. 발광 패널(1)의 광투과 에지 영역(4)과 연관된 광원은 3개의 상호적으로 서로 다른 발광 파장을 가지는 발광 다이오드의 대칭적인 클러스터(C)-예를 들면, 청색, 녹색, 적색의 LED(6G, 6B, 6R, 6B', 6G'; 6G, 6B, 6R, 6B', 6G'; ...)의 대칭적인 클러스터(C) 등-를 포함한다.

Description

조명 시스템 및 디스플레이 장치{ILLUMINATION SYSTEM AND DISPLAY DEVICE}
이러한 조명 시스템은 그 자체로도 알려져 있으며, 에지 점등 시스템(edge lighting system)으로 불리기도 한다. 특히, 이들은 예를 들면, 텔레비전 수신기 및 모니터 등의 (영상) 디스플레이 장치의 백라이트로서 사용된다. 이러한 조명 시스템은 (휴대용) 컴퓨터나 (무선) 전화기에 사용되며, LCD 패널로도 불리는 액정 디스플레이 장치 등의 비방사형(non-emissive) 소자를 위한 백라이트로서 특히 적합하게 사용될 수 있다.
상기 디스플레이 장치는 일반적으로 적어도 하나의 전극에 의해 각각 구동되는 픽셀의 규칙적인 패턴을 가지고 마련된 기판을 포함한다. 영상 혹은 그래픽 데이터를 (영상) 디스플레이 장치의 (디스플레이) 스크린의 해당 영역에 디스플레이를 재생하기 위해서, 디스플레이 장치는 제어 회로를 사용한다. LCD 장치에서, 백라이트로부터 생성된 빛은 여러 타입의 액정 효과가 적용되는 동안 스위치나 변조기(modulator)에 의해 변조된다. 게다가, 상기 디스플레이는 전기 영동 효과(electrophoretic effect) 또는 전기 기계 효과(electro mechanical effect)에 기초할 수 있다.
서론 단락에서 언급된 조명 시스템에서는, 관례상 관형 저압 수은 증기 방전형 램프(tubular low-pressure mercury vapor discharge lamp), 예를 들면, 하나 혹은 그 이상의 냉음극 형광 램프(cold cathode fluorescent lamps, CCFL)가 광원으로 사용되며, 작동 중에 광원에 의해 방출된 빛은 광도파로(optical waveguide)로서의 역할을 수행하는 발광 패널(light-emitting panel)과 커플링된다. 이 광도파로는 일반적으로 합성 수지 재료나 유리 등에 의해 만들어진 비교적 얇고 납작한 패널을 형성하고, 빛은 내부 (전)반사의 영향 하에 광도파로를 통해 전송된다.
또한, 이러한 조명 시스템은 예를 들면, 발광 다이오드(LED) 등의 전기 발광 요소(electroluminescent element)와 같은 복수의 광전자 요소(optoelectronic element)-전기 광학 요소(electro-optic element)로도 불림-형태의 대체 광원을 가지고 마련될 수 있다. 이러한 광원은 일반적으로 발광 패널의 광투과 에지 영역과근접하거나 접촉하도록 마련되기 때문에, 작동 중에 광원으로부터 발생된 빛은 광투과 에지 영역으로 입사되고 패널에서 확산된다.
공개 특허 WO-A 99 53 236은 LCD 패널을 서로 다른 타입의 앰비언트 라이트(ambient light)로 조명되도록 하는 조명 시스템을 개시한다. 광원은 빛을 발광 패널에 커플링시키는 백열 램프(incandescent lamp)-광도파관(light pipe)으로도 불림-로 이용된다. 발광 패널에서는, 다중 빛 반사에 의해 LCD 패널을 조명하기 위한 광 분포가 야기된다.
상기 언급된 타입의 조명 시스템은 발광 패널, 특히 발광 패널의 에지에서 광 분포의 균일성이 불충분하다는 단점을 가지고 있다. 이 결과로, 디스플레이 장치의 조명 균일성이 불충분하다.
본 발명은 디스플레이 장치를 조명하기 위한 조명 시스템(illumination system)에 관한 것으로, 조명 시스템은 정면 벽(front wall), 상기 정면 벽의 반대편에 위치한 후면 벽(rear wall), 정면 벽과 후면 벽 사이의 에지 영역(edge area)과, 패널에서 빛을 투과시키는 적어도 1개의 에지 영역과, 광투과(light transmitting) 에지 영역과 결합되는 적어도 1개의 광원과, 작동 중에, 광투과 에지 영역에 입사되고 패널에 확산되는 광원으로부터 발생된 빛을 포함하는 발광 패널(light-emitting panel)을 가지고 마련된다.
또한 본 발명은 상기 조명 시스템을 포함하는 디스플레이 장치와 관련된다.
도 1은 본 발명에 따른 조명 시스템의 실시예를 포함하는 디스플레이 장치의 단면도,
도 2a는 도 1에 도시된 조명 시스템의 실시예의 세부 사항을 도시하는 측면도,
도 2b는 도 1에 도시된 조명 시스템의 이와 다른 실시예의 세부 사항을 도시하는 측면도,
도 2c는 도 1에 도시된 조명 시스템의 추가적인 이와 다른 실시예의 세부사항을 도시하는 측면도,
도 3a는 본 발명에 따른 조명 시스템의 이와 다른 실시예를 포함하는 디스플레이 장치의 단면도,
도 3b는 도 3a에 도시된 조명 시스템 실시예의 세부 사항에 대한 사시도,
도 4a는 도 3a에 도시된 조명 시스템 실시예의 세부 사항에 대한 측면도,
도 4b는 도 3a에 도시된 조명 시스템의 이와 다른 실시예의 세부 사항에 대한 측면도,
도 4c는 도 3a에 도시된 조명 시스템의 추가적인 이와 다른 실시예의 세부 사항에 대한 측면도,
도 4d는 도 3a에 도시된 조명 시스템의 추가적인 이와 다른 실시예의 세부 사항에 대한 측면도,
도 5a는 도 1에 도시된 조명 시스템의 추가적인 이와 다른 실시예의 세부 사항에 대한 측면도,
도 5b는 도 1에 도시된 조명 시스템의 추가적인 이와 다른 실시예의 세부 사항에 대한 측면도,
도 5c는 도 1에 도시된 조명 시스템의 추가적인 이와 다른 실시예의 세부 사항에 대한 측면도.
위의 도면은 순수하게 개략적인 것으로, 실제 크기로 도시된 것이 아니다.특히, 명료성을 위해 몇몇 치수는 매우 과장되었다. 위의 도면에서, 유사한 참조 번호는 가능한 한 유사한 부분을 참조한다.
본 발명의 목적은 상기 언급된 단점을 완전히 또는 부분적으로 극복하고자 하는 것이다.
본 발명에 따르면, 이 목적은 발광 패널의 광 투과 에지 영역과 연관된 광원이 적어도 3개의 발광 다이오드-각각의 발광 파장(light emission wavelength)이 서로 다른 제 1, 제 2 및 제 3의 발광 파장을 가짐-에서의 클러스터를 포함하고, 클러스터와 연관된 가상의 거울면이 각 클러스터의 중앙에 위치하고, 클러스터 내의 발광 다이오드가 가상 거울면에 수직한 방향으로 배열되어 있고, 발광 다이오드에 의해 방출된 빛의 스펙트럼 방출(spectral emission)이 가상 거울면에 대해 거울 대칭인 방식으로 발광 다이오드가 클러스터 위에 분포되는 것에 의해 달성된다.
서로 다른 컬러의 LED는 발광 패널의 에지 부근에 바람직하지 못한 컬러 효과를 유발한다. 일반적으로, 이러한 조명 시스템에서는 LED의 클러스터가 작동 중에 LED에 의해 방출된 상대 광 플럭스(luminous flux)에 따라 R(적색):G(녹색):B(청색)=1:1:1 또는 R:G:B=1:2:1의 비율로 적용된다. 클러스터당 더 큰 수의 LED를 사용할 수 있으나, 이는 균질하게 색을 혼합하는 것이 점점 더 어려워진다는 단점을 가진다. 상기 LED의 선형적 어레이의 경우에는, LED의 클러스터 사이의 피치는 빛이 충분히 혼합되기 전에 요구되는 컬러 균일성을 달성하기 위해서 필요한 스페이스의 양에 강한 영향력을 가진다. 상기 알려진 임의의 주어진 R:G:B 비율에서, 빛을 충분히 혼합하는데 필요한 길이는 LED 클러스터 사이의 피치의 3, 4배에 달한다.
그러나 상기 알려진 R:G:B=1:1:1 또는 1:2:1 비율에서는, 발광 패널의 에지에서 각도 효과(angular effect)가 발생한다. 특히, 발광 패널의 에지 근처에서 바람직하지 못한 컬러 효과가 발생하고, 컬러 포인트는 발광 패널의 위치에 따라 좌우된다. LED의 방사 패턴(radiation pattern)은 상기 각도 효과에 영향을 미친다.
본 발명자는 사용된 LED 클러스터가 그들의 발광 파장에 대하여 대칭적이면, 이러한 각도 효과가 상당히 감소될 수 있다는 것을 인지해왔다. 광투과 에지 영역을 가로질러 확장하는 발광 패널의 에지 영역은 LED에 의해 방출된 빛의 (반사 및/또는 발산) 거울로 작용한다. LED가 클러스터 내에서 발광 파장에 대해 대칭적인 방식으로 배열되면, 광투과 에지 영역을 가로질러 확장하는 발광 패널의 에지 영역에서의 거울 효과는 상당히 감소된다.
LED가 발광 파장에 대해 대칭되는 방식으로 클러스터 내의 LED를 배열한다는 것은 동일한 발광 파장의 LED가 가상 거울면의 양쪽에 위치된다는 것을 의미한다. 만약 클러스터당 홀수의 LED가 존재한다면, 가상 거울면은 클러스터 내의 중간 LED와 교차한다.
본 발명에 따른 측정에 의해서, 조명 시스템에 의해 방출된 빛의 분포 균일성이 향상된다. 결과적으로, (영상) 디스플레이 장치의 더 균일한 조명이 획득된다.
광원은 청색, 녹색, 적색 발광 다이오드의 대칭적인 클러스터를 포함하는 것이 바람직하다. 청색, 녹색, 적색은 (영상) 디스플레이 장치에 사용되는 기본적인 컬러이다. 높은 광출력과 비교적 넓은 방사 패턴을 가지는 LED를 사용하는 것이 바람직하다. 더욱이, 빛의 혼합을 향상시키기 위해서는, 뚜렷한 로브(lobe)에서 빛을 방출하는 LED가 사용되는 것이 바람직하다.
각각의 발광 다이오드마다 적어도 5㏐의 광 플럭스를 가지는 것이 바람직하다. 이러한 높은 출력을 가지는 LED는 대체적으로 LED 파워 패키지라고 불린다.
클러스터당 LED의 수가 더 작아질 수록, 더 밀집된 조명 시스템이 설계될 수 있다.
상기 조명 시스템의 바람직한 실시예는 다음의 특징을 가진다.
- 각각의 클러스터마다 5개의 발광 다이오드가 포함된다.
- 제 1 발광 파장을 가지는 1개의 발광 다이오드는 클러스터의 중앙에 위치된다.
- 상기 발광 다이오드는 제 2 발광 파장을 가지는 2개의 발광 다이오드 사이에 배열된다.
- 상기 2개의 발광 다이오드의 각각은 발광 다이오드에 의해 클러스터 중앙으로부터 반대되는 면에서 제 3의 발광 파장을 가진 발광 다이오드와 측면을 접한다.
클러스터당 5개의 LED를 포함하는 조명 시스템을 채용하는 것이 특히 바람직한데, 여기에서 R:G:B 비율은 R:G:B=1:2:2, R:G:B=2:1:2 또는 R:G:B=2:2:1이다. 일례로서, 여기에서 언급된 클러스터는 연속적으로 GBRBG, RGBGR 또는 RBGBR LED를 포함한다. 이러한 R:G:B 비율을 가진 클러스터는 클러스터당 LED의 수가 비교적 작고, LED 출력의 변동이 즉시 보상될 수 있기 때문에 선호된다. 이는 LED 사이의 거리가 약간 더 큰 것이 선택될 수 있다는 추가적인 장점을 가진다.
조명 시스템의 이와 다른 실시예는 다음의 특징을 가진다.
- 각각의 클러스터마다 6개의 발광 다이오드를 포함한다.
- 제 1 발광 파장을 가지는 2개의 발광 다이오드는 클러스터의 중앙에 위치된다.
- 상기 2개의 발광 다이오드는 제 2 발광 파장을 가진 2개의 발광 다이오드 사이에 배열된다.
- 후자의 2개의 발광 다이오드는 클러스터 중앙으로부터 바깥쪽을 향한 면에서 제 3의 발광 파장을 가진 발광 다이오드와 측면을 접한다.
클러스터당 6개의 LED를 포함하는 조명 시스템을 채용하는 것은 특히 바람직하며, 여기에서 R:G:B 비율은 2:2:2이고, 예를 들면, 클러스터는 연속적으로 GBRRBG, RGBBGR 또는 BRGGRB LED를 포함한다.
조명 시스템의 추가적으로 이와 다른 실시예는 다음의 특징을 가진다.
- 각각의 클러스터마다 7개의 발광 다이오드를 포함한다.
- 제 1 발광 파장을 가지는 1개의 발광 다이오드는 클러스터의 중앙에 위치된다.
- 상기 발광 다이오드는 제 2 발광 파장을 가진 2개의 발광 다이오드 사이에 배열된다.
- 상기 2개의 발광 다이오드는 클러스터 중앙부로부터 바깥쪽을 향한 면에서 제 3의 발광 파장을 가지는 발광 다이오드와 각각 측면을 접한다.
- 후자의 발광 다이오드는 각각 클러스터의 중앙으로부터 바깥쪽 면에서 제 1 발광 파장을 가지는 발광 다이오드와 측면을 접한다.
R:G:B 비율이 R:G:B=2:2:3, R:G:B=2:3:2 또는 R:G:B=3:2:2이고, 클러스터당 7개의 LED를 포함하는 조명 시스템을 채용하는 것이 특히 바람직하다. 일례로, 여기에서 언급된 GBRGRBG, RGBRBGR 또는 BGRBRGB LED를 연속적으로 포함한다.
클러스터당 더욱 큰 수의 LED가 선택되면, 컬러가 잘 혼합되지 않은 결과로 조명 시스템의 에지에 주기적인 컬러 패턴이 형성된다. 이러한 주기성은 일반적으로 클러스터 사이의 피치에 대응한다.
일반적으로, 각 클러스터는 정수의 LED를 포함한다. 일반적으로, 각 클러스터가 짝수의 LED를 포함하면, 가상 거울면은 2개의 LED 사이에 위치된다. 반대로, 각 클러스터가 홀수의 LED를 포함하면, 일반적으로 가상 거울면은 1개의 LED 중앙에 위치된다. 즉, 가상 거울면이 클러스터의 중간 LED를 "교차"한다. 이에 따라, 가상 인터페이스는 LED의 2개의 클러스터 사이에서 확장되는 것으로 추측할 수 있다. 일반적으로 이러한 가상 인터페이스는 2개의 LED-한 클러스터의 부분을 형성하는 상기 LED 중의 하나와, 이웃하는 또 다른 클러스터의 부분을 형성하는 다른 LED-사이에서 확장된다. 조명 시스템에 관한 이와 다른 실시예에서, LED의 2개의 클러스터 사이의 가상 인터페이스는 한 LED의 중앙에 위치한다. 즉, 2개의 클러스터의 가상 인터페이스는 상기 LED와 교차한다. 결과적으로, 상기 LED의 절반은 LED의 1개의 클러스터의 부분을 형성하고 상기 LED의 또 다른 절반은 이웃한 또 다른 LED 클러스터의 부분을 형성한다. 1개의 LED는 두 클러스터 사이에서 공유되어 있기 때문에 LED의 수는 클러스터의 대칭성이 유지되는 동안 감소될 수 있다.
자체의 인터페이스에서 LED를 공유하는 LED 클러스터의 경우에 중요한 측면은 발광 패널의 에지에 위치한 LED의 절반만이 발광 패널 내의 빛의 생성에 기여한다는 것이다. 이는 원칙상, 이 LED의 절반만이 자체의 클러스터의 부분을 형성하지만, 상기 LED는 또 다른 클러스터의 경우에서와 마찬가지로, 다른 하나의 크러스터와 공유하지 않는다는 사실에 기인할 수 있다. 이러한 발광 패널 내에서 빛 생성에 대한 50%의 기여는 발광 패널의 에지에 위치한 LED의 절반을 차광하거나 상기 LED에 상기 LED의 빛 출력이 단지 정상적인 빛 출력의 50%가 되게 하는 전류를 공급하는 등의 간단한 방식으로 달성된다.
그러므로, 조명 시스템의 바람직한 실시예는 각 클러스터가 4개의 발광 다이오드를 포함하고, 2개의 인접한 LED 클러스터가 하나의 LED를 공유하는 것을 특징으로 하는데, 제 1 발광 파장을 가진 1개의 발광 다이오드는 클러스터의 중앙에 위치되고, 상기 발광 다이오드는 제 2 발광 파장을 가지는 2개의 발광 다이오드 사이에 배열되고, 상기 발광 다이오드는 각각 클러스터의 중앙으로부터 바깥쪽 면에서 제 3 발광 파장을 가지는 발광 다이오드-제 3의 발광 파장을 가지는 발광 다이오드의 절반은 인접한 LED의 클러스터의 부분을 형성-와 측면을 접한다.
R:G:B 비율이 R:G:B=1:1:2, R:G:B=1:2:1 또는 R:G:B=2:1:1이고 클러스터당 4개의 LED를 포함하는 조명 시스템을 채용하는 것은 특히 바람직하다. 일례로, 여기에서 언급된 클러스터는 GBRBG, GRBRG, RGBGR, RBGBR, BGRBG 또는 BRGRB LED를 연속적으로 포함한다. 이러한 모든 예에서, 처음으로 언급되고 마지막으로 언급된 LED는 이웃하는 클러스터의 부분을 형성하며, 발광 패널의 에지 부근에 위치한 LED는 절반만이 상기에 설명된 방식으로 해당 클러스터에 기여한다. 이러한 R:G:B 비율을 가진 클러스터는 클러스터당 LED의 수가 비교적 작고 LED의 출력에서의 변화를 즉시 보정할 수 있기 때문에 선호된다. 이는 LED 사이에 약간 더 큰 거리가 선택될 수 있다는 추가적인 장점을 가진다.
따라서, 조명 시스템의 이와 다른 실시예는, 각 클러스터가 5개의 발광 다이오드를 포함하고, 2개의 인접하는 LED 클러스터가 하나의 LED를 공유하는 것을 특징으로 하는데, 제 1 발광 파장을 가진 2개의 발광 다이오드는 클러스터의 중앙에 위치하고, 상기 발광 다이오드는 제 2 발광 파장을 가지는 2개의 발광 다이오드 사이에 위치되며, 후자의 발광 다이오드는 각각 클러스터의 중앙으로부터 바깥쪽 면에서 제 3 발광 파장을 가지는 발광 다이오드-제 3 발광 파장을 가지는 발광 다이오드의 절반은 이웃하는 LED 클러스터의 부분을 형성함-와 측면을 접한다.
R:G:B 비율이 R:G:B=1:2:2, R:G:B=2:2:1 또는 R:G:B=2:1:2이고 클러스터당 5개의 LED를 포함하는 조명 시스템을 채용하는 것은 특히 바람직하다. 일례로, 여기에서 언급된 클러스터는 RBGGBR, GRBBRG 또한 BGRRGB LED를 연속적으로 포함한다. 이러한 모든 예에서, 처음으로 언급되고 마지막으로 언급된 LED는 인접하는 클러스터의 부분을 형성하며, 발광 패널의 에지에 가장 가까이 위치한 LED는 절만만이 상기에 설명된 방식으로 해당 클러스터에 기여한다.
따라서, 조명 시스템의 추가적으로 이와 다른 예시에서는 클러스터당 6개의 LED를 포함하고, LED의 비율은 R:G:B=1:2:3, R:G:B=2:3:1 또는 R:G:B=3:2:1이거나 LED의 비율은 R:G:B=1:1:4, R:G:B=1:4:1 또는 R:G:B=4:1:1이다. 전자의 비율에 대한 일례로, 여기에서 언급된 클러스터는 RGBGBGR, RBGGGBR LED를 연속적으로 포함한다. 후자의 비율에 대한 일례로, 여기에서 언급된 클러스터는 RGGBGGR LED를 연속적으로 포함한다. 이러한 모든 예에서, 첫 번째와 마지막 LED는 인접하는 클러스터의 부분을 형성하고, 발광 패널의 에지에 가장 가까이 위치한 LED의 절반만이 상기에 설명된 방식으로 해당 클러스터에 기여한다.
조명 시스템의 이와 다른 흥미로운 실시예에서는, 2개의 발광 파장의 조합을 가진 LED를 사용한다. 이는 예를 들면, 청색의 LED를 부분적으로 녹색의 형광체(phosphor)와 함께 마련하는 것, 녹색의 LED를 부분적으로 적색의 형광체와함께 마련하는 것, 또는 청색의 LED를 부분적으로 적색의 형광체와 함께 마련하는 것에 의해 성립될 수 있다. 이러한 방식으로, 대칭적인 LED 클러스터는 더 작은 수의 LED를 사용하여 형성될 수 있다.
이를 달성하기 위해서, 조명 시스템의 실시예는 다음을 특징으로 한다.
- 발광 패널의 광 투과 에지 영역과 연관된 광원은 제 1 발광 파장을 가지는 적어도 1개의 발광 다이오드와 제 2 및 제 3 발광 파장의 조합을 가진 적어도 하나의 발광 다이오드의 클러스터를 포함-발광 파장은 서로 다름-한다.
- 클러스터에 연관된 가상 거울면이 각 클러스터의 중앙에 위치된다.
- 클러스터 내의 발광 다이오드는 가상 거울 면에 수직한 방향으로 배열된다.
- 발광 다이오드는 발광 다이오드에 의해 방출된 빛의 스펙트럼 방출이 가상 거울 면에 대하여 거울 대칭인 방식으로 클러스터에 위에 분포된다. .
조명 시스템의 상기 실시예에서, 각각의 클러스터는 3개의 발광 다이오드를 포함하는 것이 바람직하며, 제 1 발광 파장을 가진 1개의 발광 다이오드는 클러스터의 중앙에 위치되고, 상기 발광 다이오드는 제 2 및 제 3 발광 파장의 조합을 가지는 2개의 발광 다이오드 사이에 배열된다.
이와 다른 실시예에서, 제 2 및 제 3 발광 파장을 가지는 1개의 발광 다이오드는 클러스터의 중앙에 위치되고 각각의 면은 제 1 발광 파장을 가지는 발광 다이오드와 측면을 접한다.
클러스터당 3개의 LED를 사용하면, 대칭적인 LED의 클러스터를 가진 특히 밀집된 조명 시스템을 얻을 수 있다.
조명 시스템의 상기 실시예에서, 각각의 클러스터는 4개의 발광 다이오드를 포함하는 것이 바람직하며, 제 1 및 제 2 발광 파장의 조합을 가진 2개의 발광 다이오드는 클러스터의 중앙에 위치되고, 상기 발광 다이오드는 제 1 발광 파장을 가진 2개의 발광 다이오드 사이에 배열된다.
이와 다른 실시예에서, 제 3 발광 파장을 가지는 2개의 발광 다이오드는 클러스터의 중앙에 위치되고 각각의 면은 제 1 및 제 2 발광 파장의 조합을 가지는 발광 다이오드와 측면을 접한다.
클러스터당 4개의 LED를 사용하면, 대칭적인 LED 클러스터를 가진 매우 밀집된 조명 시스템을 얻을 수 있다.
조명 시스템의 상기 실시예에서, 각각의 클러스터는 5개의 발광 다이오드를 포함하며, 제 1 및 제 2 발광 파장의 조합을 가진 발광 다이오드 중의 하나는 클러스터의 중앙에 위치되고, 상기 발광 다이오드는 제 3 발광 파장을 가진 2개의 발광 다이오드 사이에 배열되고, 상기 2개의 발광 다이오드의 각각은 클러스터의 중앙으로부터 바깥쪽을 향한 면에서, 제 1 및 제 2 발광 파장의 조합을 가진 발광 다이오드와 측면을 접한다.
이와 다른 실시예에서, 제 3 발광 파장을 가진 발광 다이오드는 제 1 및 제 2 발광 파장의 조합을 가진 2개의 발광 다이오드 사이에서 클러스터의 중앙에 배열되고, 상기 2개의 발광 다이오드는 클러스터의 중앙으로부터 바깥쪽으로 향한 면에서, 제 1 발광 파장을 가진 발광 다이오드와 측면을 접한다.
클러스터당 5개의 LED를 사용하면, 대칭적인 LED 클러스터를 가진 밀집된 조명 시스템을 얻을 수 있다.
위에서 언급된 조명 시스템의 이와 다른 실시예에서, 두 LED 클러스터 사이의 가상 인터페이스는 한 LED의 중앙에 위치되고, 클러스터당 LED의 수를 추가적으로 감소할 수 있다.
그러므로, 조명 시스템의 바람직한 실시예에서는, 각 클러스터가 2개의 발광 다이오드를 포함하고, 2개의 이웃한 LED 클러스터가 하나의 LED를 공유하는 것을 특징으로 하는데, 제 1 발광 파장을 가진 1개의 발광 다이오드는 클러스터의 중앙에 위치되고, 상기 발광 다이오드는 제 2 및 제 3 발광 파장의 조합을 가진 2개의 발광 다이오드 사이에 배열되고, 제 2 및 제 3 발광 파장의 조합을 가진 발광 다이오드의 절반은 이웃한 LED 클러스터의 부분을 형성한다. 이와 반대의 경우에서, 제 2 및 제 3 발광 파장을 가진 1개의 발광 다이오드는 클러스터의 중앙에 위치되고, 상기 발광 다이오드는 제 1 발광 파장을 가진 2개의 발광 다이오드 사이에 배열된다. 후자의 경우에서, 제 1 발광 파장을 가진 (절반의) 발광 다이오드는 이웃하는 클러스터의 부분을 형성한다.
이에 대응하여, 조명 시스템의 이와 다른 실시예에서는 각각의 클러스터가 3개의 발광 다이오드를 포함하고, 이웃하는 2개의 LED 클러스터는 하나의 LED를 공유하는 것을 특징으로 하며, 제 1 발광 파장을 가지는 2개의 발광 다이오드는 클러스터의 중앙에 위치되고, 상기 2개의 발광 다이오드는 제 2 및 제 3 발광 파장의 조합을 가진 2개의 발광 다이오드 사이에 배열되고, 제 2 및 제 3 발광 파장을 가진 발광 다이오드의 절반은 이웃하는 LED 클러스터의 부분을 형성한다. 이와 반대의 경우에, 제 2 및 제 3 발광 파장의 조합을 가지는 2개의 발광 다이오드는 클러스터의 중앙에 위치되고, 상기 2개의 발광 다이오드는 제 1 발광 파장을 가진 2개의 발광 다이오드 사이에 배열된다. 후자의 경우에, 제 1 발광 파장을 가지는 2개의 발광 다이오드(의 절반)는 이웃하는 클러스터의 부분을 형성한다.
이에 대응하여, 조명 시스템의 추가적인 이와 다른 실시예에서는 각각의 클러스터가 4개의 발광 다이오드를 포함하고, 2개의 이웃하는 LED 클러스터가 1개의 LED를 공유하는 것을 특징으로 하며, 제 1 발광 파장을 가지는 3개의 발광 다이오드가 클러스터의 중앙에 위치되고, 상기 3개의 발광 다이오드가 제 2 및 제 3 발광 파장의 조합을 가지는 2개의 발광 다이오드 사이에 배열되고, 제 2 및 제 3 발광 파장의 조합을 가지는 발광 다이오드의 절반이 이웃하는 LED 클러스터의 부분을 형성한다. 이와 반대의 경우에서, 제 2 및 제 3 발광 파장의 조합을 가지는 3개의 발광 다이오드는 클러스터의 중앙에 위치되고, 상기 3개의 발광 다이오드는 제 1 발광 파장을 가지는 2개의 발광 다이오드 사이에 위치된다. 후자의 경우에서, 제 1 발광 파장을 가지는 2개의 발광 다이오드(의 절반)는 이웃하는 클러스터의 부분을 형성한다.
본 발명에 따른 목적은 다음에 의해 성립될 수 있다.
- 조명 시스템이 제 1 발광 패널과 제 2 발광 패널-상기 제 1 및 제 2 발광 패널은 서로 적어도 상당히 평행하게 배열됨-을 포함한다.
- 제 1 발광 패널의 광투과 에지 영역과 연관된 광원은 제 1 발광 파장을 가진 복수의 발광 다이오드를 포함한다.
- 제 2 발광 패널의 광투과 에지 영역과 연관된 광원이 제 2 및 제 3 발광 파장을 가진 적어도 2개의 발광 다이오드의 클러스터를 포함한다.
- 클러스터와 관련된 가상 거울면은 각 클러스터의 중앙에 위치된다.
- 클러스터 내의 발광 다이오드는 가상 거울 면에 수직한 방향으로 배열된다.
- 발광 다이오드는 발광 다이오드에 의해 방출된 빛의 스펙트럼 방출이 가상 거울 면에 대해 거울 대칭인 방식으로 클러스터 위에 분포된다.
- 제 1, 제 2 및 제 3 발광 파장은 서로 다르다.
조명 시스템에 하나 이상의 발광 패널을 적용하는 것의 장점은 제 1 발광 패널의 광투과 에지 영역이 서로 다른 발광 파장을 가지는 (최대한) 2개의 LED와 결합되고, 제 2 발광 패널의 광투과 에지 영역이 하나 혹은 (최대한) 2개의 LED와 결합된다는 것이다. 만약 서로 다른 컬러의 3개의 LED가 발광 패널의 광투과 에지 영역과 결합된다면, LED로부터 생성된 빛을 충분히 혼합하기 위해서는 비교적 더 많은 스페이스가 필요하다. 최대한 2가지 타입의 LED로부터 생성된 빛을 하나의 발광 패널과 결합하는 것에 의해서, 그리고 최대한 2가지 타입의 LED로부터 생성된 빛을 또 다른 발광 패널과 결합하는 것에 의해서, 빛을 혼합하기 위해 필요한 스페이스는 상당히 감소된다.
복수의 광 패널을 사용하는 것의 추가적인 장점은 각 패널의 광 출력과 광 분포는 개별적으로 영향을 받을 수 있다는 것이다.
제 1 광투과 패널의 광투과 에지 영역과 연관된 광원은 복수의 녹색 발광 다이오드를 포함하는 것이 바람직하고, 제 2 발광 패널의 광투과 에지 영역과 연관된 광원은 대칭적인 청색 및 적색 발광 다이오드의 클러스터와 결합되는 것이 바람직하다.
조명 시스템의 바람직한 실시예는 다음의 특징을 갖는다.
- 각각의 클러스터는 3개의 발광 다이오드를 포함한다.
- 제 2 발광 파장을 가지는 1개의 발광 다이오드는 클러스터의 중앙에 위치된다.
- 상기 발광 다이오드는 제 3 발광 파장을 가지는 2개의 발광 다이오드 사이에 배열된다.
클러스터당 3개의 LED를 포함하는 조명 시스템을 채용하는 것은 특히 바람직한데, 여기에서 제 2 발광 패널의 광투과 에지 영역과 결합된 LED 개수 사이의 비율은 1:2이다. 만약, 일례로서, 오직 G LED만이 제 1 발광 패널의 발광 에지 영역과 결합된다면, 연속적으로 BRB 또는 RBR의 클러스터는 제 2 발광 패널의 광투과 영역과 결합된다.
상기 언급된 조명 시스템의 이와 다른 실시예에서, LED의 두 클러스터 사이의 가상 인터페이스는 1개의 LED의 중앙에 위치되고, 클러스터당 LED의 수는 더욱 감소될 수 있다.
그러므로, 조명 시스템의 바람직한 실시예에서는 각 클러스터가 2개의 발광 다이오드를 포함하고, 2개의 이웃하는 LED 클러스터가 하나의 LED를 공유하는 것을특징으로 하는데, 제 2 발광 파장을 가지는 1개의 발광 다이오드는 클러스터의 중앙에 위치되고, 상기 발광 다이오드는 제 3 발광 파장을 가진 2개의 발광 다이오드 사이에 배열되고, 제 3 발광 파장을 가진 발광 다이오드의 절반은 이웃하는 LED 클러스터의 부분을 형성한다. 이와 반대의 경우, 제 3 발광 파장을 가지는 1개의 발광 다이오드는 클러스터의 중앙에 위치되고, 상기 발광 다이오드는 제 2 발광 파장을 가지는 2개의 발광 다이오드 사이에 배열된다. 후자의 경우, 제 2 발광 파장을 가진 발광 다이오드(의 절반)는 이웃하는 클러스터의 부분을 형성한다.
이와 다른 실시예에서, 제 1 및 제 2 발광 패널은 3개의 LED를 가진 클러스터를 가지고 마련된다. 일례로, 연속적인 GBG LED 클러스터는 제 1 발광 패널과 결합되고, 연속적으로 RGR LED의 클러스터는 제 2 발광 패널과 결합된다. 이러한 방식으로, 전체의 LED 개수들 사이에 1:2:3의 비율이 성립된다. 추가적인 예시에서, 연속적인 GBG LED의 클러스터는 제 1 발광 패널과 결합되고, 연속적인 RBR LED의 클러스터는 제 2 발광 패널과 결합된다. 이러한 방식으로 LED 전체 개수 사이에서 1:1:1 비율이 성립된다.
조명 시스템의 이와 다른 실시예는 다음의 특징을 가진다.
- 각 클러스터는 4개의 발광 다이오드를 포함한다.
- 제 2 발광 파장을 가지는 2개의 발광 다이오드는 클러스터의 중앙에 위치된다.
- 상기 발광 다이오드는 제 3 발광 파장을 가지는 2개의 발광 다이오드 사이에 배열된다.
클러스터당 4개의 LED를 포함하는 조명 시스템을 채용하는 것은 특히 바람직하며, 여기에서, 제 2 발광 패널의 광투과 에지 영역과 결합된 LED의 개수 사이의 비율은 2:2이다. 만약, 일례로, 오직 G LED만이 제 1 발광 패널의 광투과 에지 영역과 결합된다면, 연속적으로 BRRB 또는 RBBR의 클러스터가 제 2 발광 패널의 광투과 에지 영역과 결합된다.
추가적으로, 조명 시스템의 이와 다른 실시예는 다음의 특징을 가진다.
- 각각의 클러스터는 5개의 발광 다이오드를 가진다.
- 제 3 발광 파장을 가지는 하나의 발광 다이오드는 클러스터의 중시에 위치된다.
- 상기 발광 다이오드는 제 2 발광 파장을 가지는 2개의 발광 다이오드 사이에 배열된다.
- 상기 2개의 발광 다이오드는 클러스터의 중앙으로부터 바깥쪽을 향한 면에서, 제 3 발광 파장을 가진 발광 다이오드와 각각 측면을 접한다.
제 2 발광 패널의 광투과 에지 영역과 결합된 LED 개수 사이의 비율이 2:3인, 클러스터당 5개의 LED를 포함하는 조명 시스템을 채용하는 것은 특히 바람직하다. 만약, 일례로, 오직 G LED만이 제 1 발광 패널의 발광 에지 영역과 결합된다면, 연속적으로 BRBRB 또는 RBRBR의 클러스터는 제 2 발광 패널의 광투과 에지 영역과 결합된다.
조명 시스템의 추가적인 다른 실시예는 다음의 특징을 가진다.
- 각각의 클러스터는 5개의 발광 다이오드를 포함한다.
- 제 2 발광 파장을 가지는 하나의 발광 다이오드는 클러스터의 중앙에 위치된다.
- 상기 발광 다이오드는 제 3 발광 파장을 가진 2개의 발광 다이오드 사이에 배열된다.
- 상기 2개의 발광 다이오드는 클러스터의 중앙으로부터 바깥쪽으로 향하는 면에서, 제 3 발광 파장을 가지는 발광 다이오드와 측면을 접한다.
제 2 발광 패널의 광투과 에지 영역과 결합된 LED 개수들 사이의 비율이 1:4이고 클러스터당 5개의 LED를 포함하는 조명 시스템을 채용하는 것은 특히 바람직하다. 일례로, 오직 G LED만이 제 1 발광 패널의 광투과 에지 영역과 결합된다면, 연속적으로 BBRBB 또는 RRBRR의 클러스터는 제 2 발광 패널의 광투과 에지 영역과 결합된다.
조명 시스템의 다른 실시예에서, 발광 패널과 연관된 컬러는 교환된다. LED에 의해 방출된 빛의 양은 발광 다이오드의 광 플럭스를 변화시키는 것에 의해 조절된다. 광 플럭스의 조절은 일반적으로 효율 에너지 방식으로 발생된다. 예를 들면, 효율을 현저하게 감소시키지 않으면 LED가 흐려질 수 있다. 발광 다이오드에 의해서 방출된 빛의 강도는 디스플레이 장치에 의해 디스플레이되는 이미지의 조명 수준에 반응하여, 또는 앰비언트 라이트의 수준에 반응하여 변화되는 것이 바람직하다. 디스플레이 장치에 의해 디스플레이된 이미지의 컬러 포인트는 조명 시스템에 의해 결정되는 것이 바람직하다. 그에 의하여, 디스플레이 장치에 의해 디스플레이될 이미지의 (향상된) 다이내믹 레인지(예를 들면, 콘트라스트 등)를 얻을 수있다.
본 발명에 따른 측정에 의해서, 조명 시스템에 의해 방출된 빛은 더 균일하게 분포된다. 결과적으로, (영상) 디스플레이 장치의 더 균일한 조명을 얻을 수 있다. 게다가, 본 발명에 따른 조명 시스템은 동일한 빛의 균일성을 가지고 (측면으로) 더 밀집된 조명 시스템을 얻을 수 있게 한다.
조명 시스템의 추가적으로 이와 다른 실시예에서는, 특정한 발광 파장을 가지는 LED와는 별개로, LED에 의해 방출된 빛의 발광이 상기 형광체에 의해서 서로 다른, 바람직한 발광 파장을 가지는 빛으로 전환되는 결과로, 형광체를 가지고 마련된 LED가 사용된다. 적색 LED와 형광체 LED는 그 외의 컬러를 생산하기 위해서 특히 적합하게 사용될 수 있다.
각각의 발광 다이오드는 적어도 5㏐의 광 플럭스를 가지는 것이 바람직하다. 또한 이러한 높은 출력을 가지는 LED는 LED 파워 패키지라고 불린다. 이러한 고효율, 고출력의 LED의 사용이 바람직하고, 비교적 높은 빛 출력에서, LED의 수가 비교적 작다는 특정한 장점을 가진다. 이는 제조될 조명 시스템의 밀집도와 효율에 있어 긍정적인 효과를 가진다.
LED를 사용하면 동적 조명(dynamic illumination)의 가능성을 얻을 수 있다는 추가적인 장점이 있다. 이 목적을 위해서, 작동 중에 광원에 의해서 방출된 빛의 광 특성을 측정하기 위한 센서는 광투과 에지 영역에 위치되는 것이 바람직하다. 서로 다른 타입의 LED가 조합되고/또는 서로 다른 컬러의 LED가 채용된다면, 바람직한 방식(예를 들어, 조명 시스템이 바람직한 컬러 온도의 백색광을 방출하게하는 등)으로 컬러를 혼합하는 것이 가능하다. 더욱이, 디스플레이 장치의 환경에 관계없이 컬러 변화가 야기될 수 있다.
공간을 줄이기 위해서, 광 패널은 하나 뒤에 다른 하나를 배열하는 것이 바람직하다. 발광 패널의 전면 벽 또는 바람직하게는, 후면 벽이 패널 외부의 빛을 커플링 아웃하기 위한 수단을 가지고 마련된다. 외부의 빛을 커플링하기 위한 이러한 수단은 커플링-아웃 멤버로 불리기도 한다. 이러한 수단은 본질적으로 변형(의 패턴을) 포함하는 것으로 알려져 있다. 상기 수단은 반사, 분산, 및/또는 굴절에 의해 발광 패널 외부의 빛을 커플링한다. 일반적으로, 외부 빛의 커플링 수단은 해당하는 발광 패널의 후면 벽 위에 불균일하게 분포된다. 즉, 이들은 해당 발광 패널 외부에서 가능한 한 균일하게 빛이 커플링되도록 허용하는 미리 결정된 구배에서 마련된다.
디스플레이 장치에 가장 가까이 위치한 제 1 발광 패널은 디스플레이 장치로부터 먼 곳을 향하여 제 1 발광 패널의 측에 위치된 제 2 발광 패널로부터 생성된 빛의 통로를 허용한다. 이와 다른 실시예에서, 제 2 발광 패널은 제 1 발광 패널과 디스플레이 장치 사이에 배열된다.
광투과 에지 영역이 제 1 및 제 2 광투과 패널의 반대쪽 면에 교차적으로 위치되는 것이 특히 선호된다. 이는 구배가 동일한 (아직은 반대인) 방향에서 확장하기 때문에, 발광 패널 외부의 빛을 커플링하기 위한 수단의 분포에서의 구배로부터 생성된 빛의 어떠한 영향도 보상될 수 있게 한다. 이는 순차적으로 배열된 3개의 발광 패널과 유사한 방식으로 성립될 수 있다.
조명 시스템은 발광 다이오드의 광 플럭스를 변화시키기 위한 제어 전자 공학(control electronics)을 포함하는 것이 바람직하다. 적합한 제어 전자 공학은 바람직한 컬러 온도 효과가 성립될 수 있게 한다. 제어 전자 공학이 조립체의 사용자에 의해서 예를 들어, 엠비언트 라이트의 컬러 온도를 측정하는 센서, 또는 예를 들어 (개인용) 컴퓨터의 비디오 카드 및/또는 컴퓨터 프로그램의 구동 소프트웨어로부터 영향을 받을 수 있는 것이 특히 바람직하다.
본 발명에 따른 조명 시스템의 더욱 바람직한 실시예에서는, 제 1, 제 2 및 제 3 발광 파장을 가지는 필수적인 수의 발광 다이오드를 함유하고, 가상 거울 면의 거울 대칭을 나타내는 멀티 칩 패키지로서 LED의 클러스터가 형성된다. 따라서, 디스플레이 장치는 멀티 칩 패키지 LED 클러스터를 가지고 마련되는 것이 바람직하다. 이는 컬러의 혼합이 이미 칩 패키지 내부에서 시작되어, 발광 패널 내부의 혼합의 향상된 효과를 가진다는 장점이 있다. 그러므로 컬러 혼합뿐만 아니라 발광 패널 표면 위의 빛의 균일성이 모두 향상된다.
본 발명의 이들 측면 및 다른 측면은 아래에 설명된 실시예를 참조하여 명백해지고 명료해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 조명 시스템의 실시예에 대한 단면도이다. 조명 시스템은 광투과 재료의 발광 패널(1)을 포함한다. 상기 패널(1)은 예를 들어, 합성 수지, 아크릴, 폴리카보네이트, 퍼스펙스(Perspex) 등의 PPMA(polymethylmethacrylate), 또는 유리 등으로 만들어진다. 작동 중에, 빛은 내부 전반사의 영향 하에 패널(1)을 통해 전송된다. 패널(1)은 전면 벽(2)과 상기 전면 벽의 반대편에 후면 벽(3)을 가진다. 전면 벽(2)과 후면 벽(3) 사이에는, 에지 영역(4, 5)이 존재한다. 도 1에 도시된 예시에서, 4로 참조된 에지 영역은 광투과성이며, 그리고 적어도 하나의 광원(6)은 그것과 함께 결합된다. 작동 중에, 광원(6)으로부터 발생된 빛은 광투과 에지 영역(4, 14)으로 입사되고 패널(1)에서 확산된다.
조명 시스템의 이와 다른 실시예에서는, 또한 참조 번호가 5로 부여된 에지 영역이 빛을 투과하며, 추가적인 광원이 그것과 함께 결합된다.
본 발명에 따르면, 제 1, 제 2 및 제 3 발광 파장을 가지는 LED의 클러스터는 광투과 에지 영역과 결합되고(도 2a, 2b 및 2c 참조), LED는 클러스터에 대응되는 가상 거울면에 대하여 대칭적으로 배열된다.
작동 중에, 발광 패널(1)은 예를 들면, 액정 디스플레이 장치(LCD) 소자(25) 등의 디스플레이 장치의 방향에서 빛을 방출한다. 이를 위해서, 발광 패널(1)의 후면 벽(3)은 발광 패널(1) 외부의 빛을 커플링하기 위한 수단을 가지고 제공된다(도 1에 도시되지 않음). 이러한 수단은 변형(의 패턴)을 포함하며, 예를 들면, 스크린 프린트 도트, 웨지(wedge) 및/또는 리지(ridge) 등을 포함한다. 상기 수단은 예를 들면, 인쇄, 압축, 에칭, 스크라이빙(scribing) 또는 분사(sandblasting) 등에 의해 패널(1)의 후면 벽 내에 마련된다. 이와 다른 실시예에서, 변형은 발광 패널의 전면 벽에 제공된다. 수단은 반사, 분산 및/또는 굴절에 의해 발광 패널(1) 외부의 빛을 커플링한다. 외부의 빛을 커플링하는 수단은 일반적으로 해당 발광 패널의 후면 벽 위에 불균일하게 분포된다. 즉, 상기 수단은 해당 조명 시스템 외부에서 가능한 한 균일하게 커플링될 빛을 허용하는 미리 결정된 구배에서 마련된다.
외부 빛을 커플링하는 수단은 제 2 광원으로서의 역할을 수행한다. 특정한 광시스템(optical system)은 상기 제 2 광원과 결합될 수 있는데, 상기 광시스템은 예를 들면, 후면 벽(2)(도 1에 도시되지 않음) 위에 마련된다. 광시스템은 예를 들면, 넓은 라이트 빔(light bean)을 생성하는데 사용될 수 있다.
광원(6)은 또한 복수의 발광 다이오드(LED)(도 2a, 2b 및 2c를 참조)를 포함한다. 일반적으로, LED의 광원의 밝기는 형광 튜브의 수배에 달한다. 더욱이, LED를 사용할 때, 패널과 커플링된 빛의 효율은 형광 튜브의 경우보다 더 높다. 광원으로서 LED를 사용하는 것은 LED가 합성 수지 재료로 만들어진 패널과 접속될 수있다는 장점을 가진다. LED는 발광 패널(1)의 방향에서 거의 열을 방출하지 않으며 유해한 (UV) 방사선을 방출하지 않는다. LED의 사용은 LED로부터 발생된 빛을 패널로 커플링하기 위한 수단을 생략할 수 있는 추가적인 장점을 가진다. LED의 애플리케이션은 더 밀집된 조명 시스템이 되게 한다는 점에서 바람직하다.
도 1에서는 발광 패널(1)로부터 생성된 빛의 추가적인 혼합을 야기하는 선택적인 (분극) 확산기(diffuser)(21) 및 반사 확산기(22)가 도시되어 있다. 도 1은 매우 개략적으로, 참조 번호 25가 부여된 디스플레이 장치, 바람직하게는 LCD 패널을 추가적으로 도시한다. 발광 패널(1), 광원(6), 확산기(21), 디스플레이 장치(25) 및 하우징(28)의 어샘블리는 예를 들면, (비디오) 이미지 등을 디스플레이하기 위한 디스플레이 장치를 형성한다.
도 1에서는, 발광 패널(1)이 작동 중에 광원(6)에 의해 방출된 빛의 광 특성을 측정하기 위한 센서(10)를 가지고 추가적으로 마련된다. 이 센서(10)는 광원(6)의 광 플럭스를 적합하게 적용시키기 위해 제어 전자 기기(도 1에 도시되지 않음)와 커플링된다. 센서(10)와 제어 전자 기기에 의해, 발광 패널(1) 외부에서 커플링된 빛의 질과 양에 영향을 주기 위해 사용되는 피드백 메카니즘이 형성될 수 있다.
도 1에 도시된 예에서, LED는 발광 에지 영역(4)과 접촉한다. 1'로 참조 번호가 부여된 발광 패널(1)의 제 1 부분은 LED로부터 발생된 빛을 혼합하기 위해 사용된다.
도 2a는 도 1에 도시된 조명 시스템의 실시예의 세부 사항에 대한 측면도이다. 이 도면에서, 발광 패널(1)의 광투과 에지 영역(4)과 연관된 광원은 5개의LED(6G, 6B, 6R, 6B', 6G'; 6G, 6B, 6R, 6B', 6G';...)의 클러스터(C)를 포함한다. 상기 5개의 LED는 서로 다른 파장인 제 1, 제 2 및 제 3 발광 파장을 가지는 LED에 의해 형성된 그룹으로부터 선택된다. 도 2a에 도시된 예에서, LED는 작동 중에, 적색광(R), 청색광(B), 녹색광(G)을 방출한다. 클러스터와 연관된 가상 거울면(S)은 각 클러스터(C)의 중앙에 위치된다. 클러스터(C) 내의 LED는 가상 거울면(S)과 수직한 방향으로 배열된다. LED는 LED에 의해 방출된 빛의 스펙트럼 방출이 가상 거울면(S)에 대해 거울 대칭인 방식으로 클러스터(C) 위에 분포된다. 도 2a에 도시된 예에서, 하나의 LED(6R)는 클러스터(C)의 중앙에 위치된다. 가상 거울면(S)은 LED(6R)의 기하학적인 중앙에 위치된다. 상기 LED(6R)는 두 개의 LED(6B, 6B') 사이에 배열된다. 상기 LED는 각각 거울면(S)으로부터 바깥쪽을 향하는 클러스터(C)의 면에서 LED(6G, 6G')와 측면을 접한다. 이 예에서, 클러스터(C)는 GBRBG LED의 시퀀스를 포함한다. 이와 다른 실시예에서는, 서로 다른 시퀀스가 채용된다.
도 2b는 도 1에 도시된 조명 시스템과는 다른 실시예의 세부 사항에 대한 측면도이다. 이 도면에서, 발광 패널(1)의 광투과 에지 영역(4)과 연관된 광원은 6개 LED(16G, 16B, 16R, 16R', 16B', 16G; 16G, 16B, 16R, 16R', 16B', 16G'; ...)의 클러스터(C')를 포함한다. 상기 6개의 LED는 서로 다른 파장인 제 1, 제 2 및 제 3 발광 파장을 가지는 LED에 의해 형성된 그룹으로부터 선택된다. 도 2b에 도시된 예에서, 작동 중에 LED는 적색광(R), 청색광(B) 및 녹색광(G)을 방출한다. 각각의 클러스터(C')의 중앙에서는 상기 클러스터와 연관된 가상 거울면(S')이 존재한다. 클러스터(C') 내의 LED는 가상 거울면(S')과 수직한 방향으로 배열된다. LED는 LED에의해 방출된 빛의 스펙트럼 방출이 가상 거울면(S')에 대해 거울 대칭인 방식으로 클러스터(C') 위에 분포된다. 도 2b에 도시된 예에서, 2개의 LED(16R, 16R')는 클러스터(C')의 중앙에 위치된다. 가상 거울면(S')은 이러한 2개의 LED(16R, 16R') 사이에 위치된다. 상기 LED(16R, 16R')는 2개의 LED(16B, 16B') 사이에 배열된다. 후자의 두 LED는 각각 거울면(S')으로부터 바깥쪽을 향하는 클러스터(C'')의 면에서 LED(16G, 16G')와 측면을 접한다. 이 예에서, 클러스터(C')는 GBRRBG LED의 시퀀스를 포함한다. 이와 다른 실시예에서는 다른 시퀀스가 사용된다.
도 2c는 도 1에 도시된 조명 시스템의 추가적으로 이와 다른 실시예의 세부 사항에 대한 측면도이다. 이 도면에서, 발광 패널(1)의 광투과 에지 영역(4)과 연관된 광원은 7개 LED(26G', 26B, 26R, 26G, 26R', 26B, 26G''; 26G', 26B, 26R, 26G, 26R', 26B', 26G''; ...)의 클러스터(C'')를 포함한다. 상기 7개의 LED는 서로 다른 파장인 제 1, 제 2 및 제 3 발광 파장을 가지는 LED에 의해 형성된 그룹으로부터 선택된다. 도 2c에 도시된 예에서, 작동 중에 LED는 녹색광(G), 적색광(R) 및 청색광(B)을 방출한다. 각각의 클러스터(C")의 중앙에서는 상기 클러스터와 연관된 가상 거울면(S')이 존재한다. 클러스터(C'') 내의 LED는 가상 거울면(S'')과 수직한 방향으로 배열된다. LED는 LED에 의해 방출된 빛의 스펙트럼 방출이 가상 거울면(S'')에 대해 거울 대칭인 방식으로 클러스터(C'') 위에 분포된다. 도 2c에 도시된 예에서, LED(26G)는 클러스터(C'')의 중앙에 위치된다. 가상 거울면(S'')은 이러한 LED(26R)의 기하학적인 중앙에 위치된다. 상기 LED(26R)은 2개의 LED(26R, 26R') 사이에 배열된다. 후자의 LED의 각각은 거울면(S")으로부터 바깥쪽을 향해서LED(26G', 26G'')에 의해 접해있다. 이 예에서, 클러스터(C')는 GBRGRBG LED의 시퀀스를 포함한다. 이와 다른 실시예에서는 다른 시퀀스가 사용된다.
도 3a는 본 발명에 따른 조명 시스템의 이와 다른 실시예를 포함하는 디스플레이 장치의 단면도이다. 조명 시스템은 광투과 재료로 만들어진 발광 패널(101;111)을 포함한다. 작동 중에, 빛은 내부 전반사의 영향 하에 패널(101;111)을 통해 전송된다. 패널(101;111)은 전면 벽(101;112)과 상기 전면 벽의 반대편에 위치한 후면 벽(103;113)을 가진다. 에지 영역(104, 114; 105, 115)은 전면 벽(102;112)과 후면 벽(103;113) 사이에 위치된다. 도 3에 도시된 예에서, 104;114의 참조 번호가 부여된 에지 영역은 광을 투과하며 적어도 하나의 광원(106;116)이 그에 대해 결합되어 있다. 작동 중에, 광원(106:116)으로부터 발생된 빛은 광투과 에지 영역(104;114)으로 입사되고 패널(101;111) 내에서 확산된다.
상기 이와 다른 실시예에 따라, 조명 시스템은 제 1 발광 패널(101)과 제 2 발광 패널(111)을 포함하고, 상기 패널(101, 111)은 적어도 서로 충분히 평행하도록 열을 지어서 배열된다(또한, 도 3b를 참조). 작동 중에, 발광 패널(101, 111)은 예를 들면, 액정 디스플레이(LCD) 소자(125) 등의 디스플레이 장치 방향으로 빛을 방출한다. 이를 위해서, 각각의 발광 패널(101, 111)의 후면 벽(103, 113)은 발광 패널(101, 111) 외부에서 빛을 커플링하기 위한 수단(도 3a에 도시되지 않음)을 가지고 마련된다.
제 1 발광 패널로부터 발생된 빛이 디스플레이 장치에 도달하기 위해 제 2발광 패널을 통해 전파된다는 것은 주지되어야 한다. 제 2 (필요한 경우 제 3) 발광 패널의 전송은 디스플레이 장치의 위치에서 빛의 혼합에 영향을 미친다. 외부의 빛을 커플링하기 위한 수단은 널리 전달하는 커플링-아웃 멤버를 발광 패널 내에 포함하는 것이 바람직하고, 상기 커플링-아웃 멤버는 예를 들면, 해당 발광 패널의 후면 벽 표면을 거칠게 만드는 것에 의해서 배열된다. 더욱이, 발광 패널 위에 상기 커플링 아웃 멤버를 분포하는 것은 반대 방향으로 지시되는 것이 바람직하다. 다시 말하면, 빛이 해당 발광 패널 외부에서 커플링된 정도를 결정하기 위한 커플링 아웃 상수는 제 1 발광 패널의 특정한 방향에서 증가하고 제 2 발광 패널의 동일한 방향에서 감소한다.
(요구되는 빛의 컬러 온도와 컬러 연출의 설정을 위한) 디스플레이 장치의 위치에서 빛이 충분히 혼합되었는지 확인하기 위해서는, 발광 패널 내의 커플링 아웃 멤버의 분포의 구배와 부합되는 것이 바람직하다. 일반적으로, 제 2 발광 패널 내의 커플링 아웃 멤버는 제 1 발광 패널로부터 생성된 빛의 통로에 영향을 주거나 저하시킬 것이다. 이는 제 1 발광 패널 외부에서 커플링된 빛을 적합한 방식(예를 들면, 제 1 발광 패널 내에서 커플링 아웃 멤버의 분포 및/또는 밀도를 적응시키는 것 등)으로 영향을 주거나 증가시키는 것에 의해 보상될 수 있다. 일반적으로, 반복 공정을 사용하면, 발광 패널에 의한 광송신의 조절은 향상될 것이다.
디스플레이 장치(125)에 가장 가까이 위치하여, 111로 참조된 발광 패널은 디스플레이 장치(125)로부터 바깥쪽을 향한 발광 패널(111)의 측면에 위치되어, 101로 참조된 발광 패널로부터 발생된 빛의 통로를 허용한다. 도 3a에 도시된 예에서, 광투과 에지 영역(104, 114)은 제 1 및 제 2 광투과 패널(101, 111)의 반대편에 위치된다. 이러한 방식으로, 발광 패널(101:111) 외부의 빛을 커플링하기 위한 수단의 분포의 구배로부터 발생된 빛에 대한 어떠한 영향은 구배가 동일한 방향(반대쪽이긴 하지만)으로 확장하기 때문에 보상될 수 있다.
광원(106;116)은 복수의 발광 다이오드(LED)를 포함한다(또한, 도 3b를 참조).
도 3a는 선택적인 (분극화된) 확산기(121) 및 반사 확산기(122)를 도시하며, 이는 발광 패널(101;111)로부터 발생된 빛의 추가적인 혼합을 야기한다. 도 3a는 또한 디스플레이 장치, 바람직하게는 참조 번호 125가 부여된 LCD 패널을 매우 개략적으로 도시한다. 패널(101, 111), 광원(106, 116), 확산기(121), 디스플레이 장치(125) 및 하우징(128)은 예를 들면, (비디오) 이미지 등을 디스플레이하기 위한 디스플레이 장치를 형성한다.
도 3a에서, 각각의 발광 패널(101, 111)은 작동 중에 광원(106, 116)에 의해 방출된 빛의 광특성을 측정하기 위한 센서(110, 120)를 가지고 추가적으로 마련된다. 이러한 센서(110, 120)는 광원(106, 116)의 광 플럭스를 적합하게 적용하기 위해 제어 전자 기기(도 3a에 도시되지 않음)와 커플링된다. 이러한 센서(110, 120)와 제어 전자 기기에 의해서, 발광 패널(101, 111) 외부에서 커플링된 빛의 질과 양에 영향을 미치기도 하는 피드백 메카니즘이 형성될 수 있다.
도 3a에 도시된 예에서, LED는 광투과 에지 영역(104, 114)과 측면을 접한다. 101';111'로 참조된 발광 패널(101;111)의 제 1 부분은 LED로부터 발생된 빛을혼합하기 위해 사용된다. 조명 시스템의 이와 다른 실시예에서, 빛은 공기에 의해 채워져 있는 별도의 광 혼합 용기 내에서 혼합되는 것이 바람직하다.
도 3b는 도 3a에 도시된 조명 시스템의 실시예의 세부 사항에 대한 매우 개략적인 사시도이다. LED(106G, 106G', 106G'', ...; 116B, 116R, 116B')의 대칭적인 클러스터는 광투과 에지 영역(104, 114)을 통해서 빛을 패널(101, 111)로 커플링한다.
도 3b에 도시된 예에서, 제 1 발광 파장, 즉, 녹색의 LED(106G, 106G', 106G'')를 가지는 LED는 제 1 광투과 패널(101)과 결합된다. 제 1 광투과 패널(101), 즉, 청색과 적색의 LED(116B, 116R, 116B')와 결합된 LED의 발광 파장과는 서로 다른 발광 파장을 가지는 LED는 제 2 광투과 패널(111)과 결합된다. 만약 빛이 발광 패널(101;111)에 의해 적당하게 혼합된다면, 백색의 빛으로 발광되는 디스플레이 장치(25)가 성립된다. LED를 적합하게 구동하는 것에 의해서, 빛 레벨 및/또는 디스플레이 장치(125)에 입사된 빛 컬러 온도가 조절 될 수 있다.
도 4a는 도 3a에 도시된 조명 시스템의 실시예의 세부 사항에 대한 측면도이다. 이 도면에서, 제 2 발광 패널(111)의 광투과 에지 영역(114)과 연관된 광원은 3개의 LED(116B, 116R, 116B'; 116B, 116R, 116B'; ...)의 클러스터(C2)를 포함한다. 상기 3개의 LED는 각각 서로 다른 발광 파장인 제 2 및 제 3 발광 파장을 가지는 LED에 의해 형성된 그룹으로부터, 그리고 제 1 발광 패널(101)의 광투과 에지 영역(104)과 결합된 LED의 발광 파장으로부터 선택된다. 도 4a에 도시된 예에서,제 2 발광 패널(111)의 광투과 에지 영역(114)과 결합된 LED는 작동 중에 적색광(R) 및 청색광(B)을 방출한다. 각각의 클러스터(C2)의 중앙에서는 상기 클러스터와 연관된 가상 거울면(S2)이 존재한다. 클러스터(C2) 내의 LED는 가상 거울면(S2)에 수직한 방향으로 배열된다. LED는 LED에 의해 방출된 빛의 스펙트럼 방출이 가상 거울면(S2)에 대해 거울 대칭인 방식으로 클러스터(C2) 위에 분포된다. 도 4a에 도시된 예에서, 하나의 LED(116G)는 클러스터(C2)의 중앙에 위치된다. 가상 거울면(S2)은 이 LED(116G)의 기하학적인 중앙에 위치된다. 상기 LED(116G)는 두 개의 LED(116B, 116B') 사이에 배열된다. 이 실시예에서, 클러스터(C2)는 BRB LED의 시퀀스를 포함한다. 이와 다른 실시예에서는 서로 다른 시퀀스가 사용된다.
도 4b는 도 3a에 도시된 조명 시스템의 이와 다른 실시예의 세부 사항에 대한 측면도이다. 이 도면에서, 제 2 발광 패널(111)의 광투과 에지 영역(114)과 연관된 광원은 4개의 LED(126B, 126R, 126R', 126B'; 126B, 126R, 126R', 126B'; ...)의 클러스터(C2')를 포함한다. 상기 4개의 LED는 각각 서로 다른 발광 파장인 제 2 및 제 3 발광 파장을 가지는 LED에 의해 형성된 그룹으로부터, 그리고 제 1 발광 패널(101)의 발광 에지 영역(104)과 결합된 LED의 발광 파장으로부터 선택된다. 도 4b의 예에서, 제 2 발광 패널(111)의 광투과 에지 영역(114)과 결합된 LED는 작동 중에 적색광(R) 및 청색광(B)을 방출한다. 각 클러스터(C2')의 중앙에는 상기 클러스터와 연관된 가상 거울면(S2')이 존재한다. 클러스터(C2') 내의 LED는 가상 거울면(S2')에 수직한 방향으로 배열된다. LED는 LED에 의해 방출된 빛의 스펙트럼 방출이 가상 거울면(S2')에 거울 대칭인 방식으로 클러스터(C2') 위에 분포된다. 도 4b에 도시된 예에서, 2개의 LED(126R, 126R')는 클러스터(C2')의 중앙에 위치된다. 가상 거울면(S2')은 상기의 LED(126R, 126R') 사이에 위치된다. 상기 LED(126R, 126R')는 2개의 LED(126B, 126B') 사이에 배열된다. 이 실시예에서, 클러스터(C2')는 BRRB LED의 시퀀스를 포함한다. 이와 다른 실시예에서는 다른 시퀀스가 사용된다.
도 4c는 도 3a에 도시된 조명 시스템의 실시예에의 세부 사항에 대한 측면도이다. 이 도면에서, 제 2 발광 패널(111)의 광투과 에지 영역(114)과 연관된 광원은 5개의 LED(136B', 136R, 136B, 136R', 136B''; 136B', 136R, 136B, 136R', 136B''; ...)의 클러스터(C2'')를 포함한다. 상기 5개의 LED는 각각 다른 발광 파장인 제 2 및 제 3 발광 파장을 가지는 LED에 의해 형성된 그룹으로부터, 그리고 제 1 발광 패널(101)의 광투과 에지 영역(104)과 결합된 LED의 발광 파장으로부터 선택된다. 도 4c에 도시된 예에서, 제 2 발광 패널(111)의 광투과 에지 영역(114)과 결합된 LED는 작동 중에, 적색광(R) 및 청색광(B)을 방출한다. 각 클러스터(C2'')에는 상기 클러스터와 연관된 가상 거울면(S2'')이 존재한다. 클러스터(C2'') 내의LED는 가상 거울면(S2'')에 수직한 방향으로 배열된다. LED는 LED에 의해 방출된 빛의 스펙트럼 방출이 가상 거울면(S2'')에 대해 거울 대칭인 방식으로 클러스터(C2'') 위에 분포된다. 도 4c에 도시된 예에서, LED(136B)는 클러스터(C2'')의 중앙에 위치된다. 가상 거울면(S2'')은 상기의 LED(136B)의 중심에 위치된다. 상기 LED(136B)는 2개의 LED(136R, 136R') 사이에 배열된다. 이러한 LED의 각각은 거울면(S2'')으로부터 바깥쪽을 향한 클러스터(C2'')의 면에서 LED(136B', 136B'')와 측면을 접한다. 이 실시예에서, 클러스터(C2'')는 BRBRB LED의 시퀀스를 포함한다. 이와 다른 실시예에서는, 연속적으로 RBBBR LED를 가진 5개의 LED의 클러스터 등, 이와 다른 시퀀스가 채용된다.
도 4d는 도 3a에 도시된 조명 시스템의 실시예의 세부 사항에 대한 측면도이다. 이 도면에서, 제 2 발광 패널(111)의 광투과 에지 영역(114)과 연관된 광원은 5개의 LED(146B'', 146B, 146R, 146B', 146B'''; 146B'', 146B, 146R, 146B', 146B'''; ...)의 클러스터(C2''')를 포함한다. 상기 5개의 LED는 각각 다른 발광 파장인 제 2 및 제 3 발광 파장을 가지는 LED에 의해 형성된 그룹으로부터, 그리고 제 1 발광 패널(101)의 광투과 에지 영역(104)과 결합된 LED의 발광 파장으로부터 선택된다. 도 4d에 도시된 예에서, 제 2 발광 패널(111)의 광투과 에지 영역(114)과 결합된 LED는 작동 중에, 적색광(R) 및 청색광(B)을 방출한다. 각 클러스터(C2''')의 중앙에는 상기 클러스터와 연관된 가상 거울면(S2''')이 존재한다. 클러스터(C2''') 내의 LED는 가상 거울면(S2''')에 수직한 방향으로 배열된다. LED는 LED에 의해 방출된 빛의 스펙트럼 방출이 가상 거울면(S2''')에 대해 거울 대칭인 방식으로 클러스터(C2''') 위에 분포된다. 도 4d에 도시된 예에서, LED(146R)는 클러스터(C2''')의 중앙에 위치된다. 가상 거울면(S2''')은 상기의 LED(146R)의 중심에 위치된다. 상기 LED(146R)는 2개의 LED(146B, 146B') 사이에 배열된다. 이러한 LED의 각각은 거울면(S2''')으로부터 바깥쪽을 향한 클러스터(C2'')의 면에서 LED(146B'', 146B''')와 측면을 접한다. 이 실시예에서, 클러스터(C2''')는 BBRBB LED의 시퀀스를 포함한다. 이와 다른 실시예에서는, 다른 시퀀스가 채용된다.
도 3a에 도시된 바와 같은 2개의 발광 패널(101, 111)을 포함하는 조명 시스템의 실시예에서는, 커플링 아웃 멤버로도 불리는, 외부의 빛을 커플링하기 위한 수단이 후면 벽(103)(또는 전면 벽(102))의 표면 영역을 통해 마련된다(101';111'로 참조 번호가 부여되고, LED에 의해 발생된 빛을 혼합하는데 사용되는 발광 패널(101;222)의 제 1 부분의 일부는 제외함). 조명 시스템의 이와 다른 실시예에서, 각 발광 패널의 후면 벽의 일부분만이 커플링-아웃 멤버와 함께 마련된다. 발광 패널의 부분은 커플링-아웃 멤버와 함께 마련되지 않으므로 추가적인 외부의 빛이 균일하고 균질하게 커플링 아웃되었음을 확인하기 위한 광혼합 챔버의 역할을 수행한다. 일례로, 이러한 실시에에서는, 각 발광 패널에서 후면 벽의 표면 하부만이 패널 외부의 빛을 커플링하기 위한 수단으로 마련되며, 작동 중에, 상기 표면하부는 외부의 빛을 커플링하고 그것을 디스플레이 장치에서의 빛의 투사가 적어도 연속되는 방식으로 디스플레이 장치의 일부분에 투사한다. 이 실시예에서, 제 1 및 제 2 발광 패널 모두는 3가지 타입의 발광 파장을 가진 LED의 대칭적인 클러스터를 가지고 마련된다. 다시 말해, 도 2a-2d에 도시된 LED와 그에 관련하여 설명된 대안은 빛이 표면 하부를 통해 커플링 아웃되는 각각의 발광 패널과 결합된다.
이전의 단락에서 설명된 조명 시스템과는 다른 실시예에서는, 조명 시스템이 2개의 발광 패널을 포함하고, 상기 하부 표면이 각각의 발광 패널에서 후면 벽의 실질적인 부분 위에 확장되며, 빛이 커플링 아웃된 정도가 광투과 에지 영역에서부터의 거리의 함수로서 변동되도록 빛을 커플링 아웃하기 위한 수단을 배열한다.
도 5a는 도 1에서 도시된 조명 시스템의 추가적으로 이와 다른 실시예의 세부 사항에 대한 측면도이다. 이 도면에서, 발광 패널(1)의 광투과 에지 영역(4)과 연관된 광원은 3개의 LED의 클러스터(C3)(즉, 제 1 발광 파장을 가지는 하나의 LED(206R)가 제 2 및 제 3 발광 파장의 조합을 가지는 2개의 LED(206GB, 206GB')와 측면을 접함)를 포함한다. 도 5a에 도시된 예에서, 제 1 발광 파장을 가지는 LED는 작동 중에, 적색광(R)을 방출하고, 제 2 및 제 3 발광 파장의 조합을 가지는 LED는 작동 중에 녹색광(G) 및 청색광(B)을 방출한다. 각 클러스터(C3)의 중앙에서는 상기 클러스터와 연관된 가상 거울면(S3)이 존재한다. 클러스터(C3) 내의 LED는 가상 거울면(S3)에 수직한 방향으로 배열된다. LED는 LED에 의해 방출된 빛의 스펙트럼 방출이 가상 거울면(S3)에 대해 거울 대칭인 방식으로 클러스터(C3) 위에 분포된다. 도 5a의 예에서, 가상 거울면(S3)은 LED(206R)의 기하학적인 중심에 위치된다. 이와 다른 실시예에서는 다른 시퀀스가 사용된다.
도 5b는 도 1에 도시된 조명 시스템의 추가적으로 다른 실시예의 세부 사항에 대한 측면도이다. 이 도면에서, 발광 패널(1)의 광투과 에지 영역(4)과 연관된 광원은 4개의 LED-즉, 제 2 및 제 3 발광 파장의 조합을 가지는 2개의 LED(206GB, 206GB')가 제 1 발광 파장을 가지는 2개의 LED(216R, 216R')와 측면을 접함-를 가진 클러스터(C3')를 포함한다. 도 5c에 도시된 예에서, 제 1 발광 파장의 조합을 가지는 LED는 작동 중에 적색광(R)을 방출하고, 제 2 및 제 3 발광 파장의 조합을 가지는 LED는 작동 중에, 녹색광(G) 및 청색광(B)을 방출한다. 각 클러스터(C3')의 중앙에서는 상기 클러스터와 연관된 가상 거울면(S3')이 존재한다. 클러스터(C3') 내의 LED는 가상 거울면(S3')에 수직한 방향으로 배열된다. LED는 클러스터(C3') 위에 LED에 의해 방출된 빛의 스펙트럼 방출이 가상 거울면(S3')에 대해 거울 대칭인 방식으로 분포된다. 도 5b에 도시된 예에서, 가상 거울면(S3')은 2개의 LED(216GB, 216GB') 사이에 위치된다. 이와 다른 실시예에서는, 다른 시퀀스가 사용된다.
도 5c는 도 1에 도시된 조명 시스템의 추가적으로 다른 실시예의 세부 사항에 대한 측면도이다. 이 도면에서, 발광 패널(1)의 광투과 에지 영역(4)과 연관된 광원은 5개의 LED-즉, 제 1 발광 파장의 조합을 가지는 2개의 LED(206R, 206R')가제 2 및 제 3 발광 파장의 조합을 가지는 3개의 LED(226GB', 226GB, 226GB'')와 측면을 접함-의 클러스터(C3'')를 포함한다. 도 5c에 도시된 예에서, 제 1 발광 파장을 가지는 LED는 작동 중에 적색광(R)을 방출하고, 제 1 발광 파장의 조합을 가지는 LED는 작동 중에 녹색광(G) 및 청색광(B)을 방출한다. 각 클러스터(C3'')의 중앙에서는 상기 클러스터와 연관된 가상 거울면(S3'')이 존재한다. 클러스터(C3'') 내의 LED는 가상 거울면(S3'')에 수직한 방향으로 배열된다. LED는 클러스터(C3'') 위에 LED에 의해 방출된 빛의 스펙트럼 방출이 가상 거울면(S3'')에 대해 거울 대칭인 방식으로 분포된다. 도 5c에 도시된 예에서, 가상 거울면(S3'')은 LED(226GB)의 기하학적인 중심에 위치된다. 상기 LED(226GB)는 2개의 LED(226R, 226R') 사이에 배열된다. 상기 2개의 LED의 각각은 클러스터(C3'')의 면에서 거울면(S3'')으로부터 먼 방향을 향해 LED(226GB', 226GB'')에 의해 접해 있다. 이와 다른 실시예에서는, 다른 시퀀스가 사용된다.
조명 시스템의 여러 가지 실시예에서 사용되는 LED는 각각 5㏐의 광 플럭스를 가지는 LED인 것이 바람직하다. 이러한 높은 출력을 가지는 LED는 LED 파워 패키지로 불리기도 한다. 파워 LED의 일례로는, 적색 LED의 경우 35㏐, 녹색의 LED의 경우 20㏐, 청색 LED의 경우 8㏐, 그리고 호박색 LED의 경우 40㏐의 LED당 광 플럭스를 가지는 "LuxeonTM" 타입의 LED가 있다.
또한 이와 다른 실시예에서는 (2개의 스펙트럼 발광 파장을 사용하는지 여부에 상관없이) 비교적 높은 광 출력을 가지는 황색, 호박색, 시안색, 자홍색 및 보라색의 LED를 사용할 수 있다.
또한 추가적으로 이와 다른 실시예에서는 2개의 스펙트럼 밴드(즉, 청색 밴드 및 녹색 밴드)를 방출하도록 하는 형광체와 함께 마련되는 청색 LED와 적색 LED를 조합하여 사용할 수 있다.
LED는 (금속-코어) 인쇄 회로 기판 위에 장착되는 것이 바람직하다. 만약 파워 LED가 이러한 (금속-코어) 인쇄 회로 기판(PCB) 위에 장착된다면, LED에 의해 발생된 열은 PCB를 통한 열전도에 의해 즉시 분산될 수 있다. 조명 시스템의 흥미로운 실시예에서, (금속-코어) 인쇄 회로 기판은 열전도 접속을 통해 디스플레이 장치의 하우징과 접촉하고 있다.
상기 설명된 실시예에서 사용된 LED는 명료성을 위해 각각 단일-칩 패키지 LED로 도시된다. 이와 다른 실시예에서는 LED의 클러스터가 각각 제 1, 제 2 및 제 3 발광 파장을 가지는 발광 다이오드를 포함하고, 가상 거울면과 거울 대칭인 다중-칩 패키지로 형성된다.
당업자들에게는 본 발명의 범주 내에서 여러 변화가 가능하다는 것은 명백해질 것이다.
본 발명의 보호 범위는 본 명세서에 제시된 예에 한정되지 않는다. 본 발명은 각각의 새로운 특성과 각 특성의 조합으로 구체화된다. 청구 범위에서의 참조 번호는 이에 대한 보호 범주를 제한하지 않는다. "포함한다"라는 동사의 사용과 그의 활용형은 청구 범위에 언급된 것 이외의 요소의 존재를 배제하지 않는다. 단수로 기재된 항목은 해당 항목의 복수성의 존재를 배제하는 것이 아니다.

Claims (23)

  1. 디스플레이 장치를 조명하기 위한 조명 시스템에 있어서,
    상기 조명 시스템에는 발광 패널이 제공되고,
    상기 발광 패널은
    전면 벽(2), 상기 전면 벽의 반대편에 위치된 후면 벽(3), 전면 벽(2)과 후면 벽(3) 사이의 에지 영역(4, 5)과,
    상기 패널(1)에서 빛을 투과하는 적어도 하나의 에지 영역(4)과,
    광투과 에지 영역(4)에 연관된 적어도 하나의 광원(6)을 포함하며,
    작동 중에, 상기 광원(6)으로부터 발생된 빛이 상기 광투과 에지 영역(1)에 입사되고 패널(1)에서 확산되며,
    상기 발광 패널(1)의 광투과 에지 영역(4)과 연관된 광원(6)이 서로 다른 발광 파장인 제 1, 제 2 및 제 3 발광 파장을 가지는 적어도 3개의 발광 다이오드(6G, 6B, 6R, 6B', 6G'; 16G, 16B, 16R, 16R', 16B', 16G'; 26G'; 26B, 26R, 26G, 26R', 26B', 26G'')의 클러스터(C)를 포함하며,
    상기 클러스터(C)와 연관된 가상 거울면(S)은 각 클러스터의 중심에 위치되고,
    상기 클러스터(C) 내의 상기 발광 다이오드는 상기 가상 거울면(S)에 수직한 방향으로 배열되며,
    상기 발광 다이오드(6G, 6B, 6R, 6B', 6G'; 16G; 16B; 16R, 16R', 16B',16G'; 26G', 26B, 26R, 26G, 26R', 26B', 26G'')는 상기 발광 다이오드에 의해서 방출된 빛의 스펙트럼 방출이 상기 가상 거울면(S)에 대해 거울 대칭인 방식으로 클러스터(C) 위에 분포되는 조명 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    각각의 상기 클러스터(C)가 5개의 발광 다이오드(6G, 6B, 6R, 6B', 6G')를 포함하되,
    제 1 발광 파장을 가지는 1개의 발광 다이오드(6R)는 상기 클러스터(C)의 중심에 위치되고,
    상기 발광 다이오드는 제 2 발광 파장을 가지는 2개의 발광 다이오드(6B, 6B') 사이에 배열되고,
    상기 2개의 발광 다이오드의 각각은 상기 클러스터(C)의 중심으로부터 멀어지는 방향을 향하는 면에서, 제 3 발광 파장을 가지는 발광 다이오드(6G, 6G')와 측면을 접하는 조명 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    각각의 클러스터(C')가 6개의 발광 다이오드(16G, 16B, 16R, 16R', 16B', 16G')를 포함하되,
    제 1 발광 파장을 가지는 2개의 발광 다이오드(16R, 16R')는 상기 클러스터(C')의 중심에 위치되고,
    상기 2개의 발광 다이오드는 제 2 발광 파장을 가지는 2개의 발광 다이오드(16B, 16B') 사이에 배열되고,
    상기 2개의 발광 다이오드(16B, 16B')의 각각은 상기 클러스터(C')의 중심으로부터 멀어지는 방향을 향하는 면에서 제 3 발광 파장을 가지는 발광 다이오드(16G, 16G')와 측면을 접하는
    조명 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    각각의 클러스터(C'')가 7개의 발광 다이오드(26G', 26B, 26R, 26G, 26R', 16B', 16G'')를 포함하되,
    제 1 발광 파장을 가지는 1개의 발광 다이오드(26G)는 상기 클러스터(C'')의 중심에 위치되며,
    상기 발광 다이오드는 제 2 발광 파장을 가지는 2개의 발광 다이오드(26R, 26R') 사이에 배열되며,
    상기 2개의 발광 다이오드의 각각은 상기 클러스터(C'')의 중심으로부터 바깥쪽으로 향하는 면에서 제 3 발광 파장을 가지는 발광 다이오드(26B, 26B')와 측면을 접하며,
    상기 2개의 발광 다이오드(26B, 26B')의 각각은 상기 클러스터(C'')의 중심으로부터 바깥쪽을 향하는 면에서 제 3 발광 파장을 가지는 발광 다이오드(26G', 26G'')와 측면을 접하는
    조명 시스템.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    발광 패널(1)의 광투과 에지 영역(4)과 연관된 광원(6)이 청색, 녹색, 적색의 발광 다이오드(6G, 6B, 6R, 6B', 6G'; 16G; 16B, 16R, 16R', 16B', 16G'; 26G', 26B, 26R, 26G, 26R', 26B', 26G'')의 대칭적인 클러스터(C, C', C'')를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  6. 디스플레이 장치를 조명하기 위한 조명 시스템에 있어서,
    상기 조명 시스템에는 발광 패널(101;111)이 제공되고,
    상기 발광 패널은
    전면 벽(102;112), 상기 전면 벽의 반대편에 위치된 후면 벽(103;113), 상기 전면 벽(102;112)과 상기 후면 벽(103;113) 사이에 위치된 에지 영역(104, 105; 114, 115)과,
    상기 패널(101;111)에서 빛을 투과하는 적어도 하나의 에지 영역(104;114)과,
    광투과 에지 영역(104;114)과 결합되는 적어도 하나의 광원(106;116)을 포함하며,
    작동 중에, 상기 광원(106;116)으로부터 발생된 빛이 상기 광투과 에지 영역(104;114)에 입사하고, 패널(101;111)에서 확산되며,
    상기 조명 시스템이 제 1 발광 패널(101) 및 제 2 발광 패널(111)을 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 발광 패널(101, 111)은 서로 실질적으로 평행하게 배열되고,
    상기 제 1 발광 패널(101)의 상기 광투과 에지 영역(104)과 연관된 상기 광원(106)은 제 1 발광 파장을 가지는 복수의 발광 다이오드(106G, 106G', 106G'', ...)를 포함하고,
    상기 제 2 발광 패널(111)의 상기 광투과 에지 영역(114)과 연관된 상기 광원(116)은 제 2 및 제 3 발광 파장을 가진, 적어도 2개의 발광 다이오드(116B, 116R, 116B', 126B, 126R, 126R', 126B'; 136B', 136R, 136B, 136R, 136B''; 146B'', 146B, 146R, 146B', 146B'')을 가지는 클러스터(C2)를 포함하며,
    상기 클러스터에 관한 가상 거울면(S2)은 각 클러스터(C2)의 중앙에 배열되고,
    상기 클러스터(C2) 내의 상기 발광 다이오드는 상기 가상 거울면(S2)에 수직한 방향에 배열되고,
    상기 발광 다이오드(116B, 116R, 116B'; 126B, 126R, 126R', 126B'; 136B', 136R, 136B, 136R, 136B''; 146B'', 146B, 146R, 146B', 146B''')는 발광 다이오드에 의해 방출된 빛의 스펙트럼 방출이 상기 가상 거울면(S2)에 대해 거울 대칭인 방식으로 상기 클러스터(C2) 위에 분포되고,
    제 1, 제 2 및 제 3 발광 파장은 서로 다른
    조명 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    각각의 클러스터(C2)가 3개의 발광 다이오드(116B, 116R, 116B')를 포함하되,
    제 2 발광 파장을 가지는 1개의 발광 다이오드(116R)가 클러스터(C2)의 중앙에 위치되고,
    상기 발광 다이오드는 제 3 발광 파장을 가지는 2개의 발광 다이오드(116B, 116B') 사이에 배열되는 조명 시스템.
  8. 제 6 항에 있어서,
    각각의 클러스터(C2')가 4개의 발광 다이오드(126B, 126R, 126R', 126B')-제 2 발광 파장을 가지는 2개의 발광 다이오드(126R, 126R')는 클러스터(C2')의 중앙에 위치되고, 상기 2개의 발광 다이오드는 제 3 발광 파장을 가지는 2개의 발광 다이오드(126B, 126B') 사이에 배열됨-를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  9. 제 6 항에 있어서,
    각각의 클러스터(C2'')가 5개의 발광 다이오드(136B', 136R, 136B, 136R', 136B'')-제 3 발광 파장을 가지는 1개의 발광 다이오드(136B)는 클러스터(C2'')의 중앙에 위치되고, 상기 발광 다이오드는 제 2 발광 파장을 가지는 2개의 발광 다이오드(136R, 136R') 사이에 배열되고, 상기 발광 다이오드의 각각은 클러스터(C2'')의 중앙으로부터 바깥쪽을 향하는 면에서 제 3 발광 파장을 가지는 발광 다이오드(136B', 136B'')와 측면을 접함-를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  10. 제 6 항에 있어서,
    각각의 클러스터(C2''')가 5개의 발광 다이오드(146B'', 146B, 146R, 146B',146B''')-제 2 발광 파장을 가지는 1개의 발광 다이오드(146R)는 클러스터(C2''')의 중앙에 위치되고, 상기 발광 다이오드는 제 3 발광 파장을 가지는 2개의 발광 다이오드(146B, 146B') 사이에 배열되고, 상기 발광 다이오드의 각각은 클러스터(C2''')의 중앙으로부터 바깥쪽을 향하는 면에서 제 3 발광 파장을 가지는 발광 다이오드(146B'', 146B''')와 측면을 접함-를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  11. 제 6 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 발광 패널(101)의 상기 광투과 에지 영역(104)과 연관된 상기 광원(106)이 복수의 녹색 발광 다이오드(106G)를 포함하고,
    상기 제 2 발광 패널(111)의 상기 광투과 에지 영역(114)과 연관된 상기 광원(116)이 청색 및 적색 발광 다이오드(116B, 116R, 116B'; 126B, 126R, 126R', 126B'; 136B', 136R, 136B, 136R', 136B''; 146B'', 146B, 146R, 146B', 146B''')의 대칭적인 클러스터(C2, C2', C2'', C2''')를 포함하는 것
    을 특징으로 하는 조명 시스템.
  12. 제 6 항 내지 제 10 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 발광 패널(101)의 상기 광투과 에지 영역(104)과 연관된 상기 광원(106)은 복수의 적색 발광 다이오드를 포함하며,
    상기 제 2 발광 패널(111)의 상기 광투과 에지 영역(114)과 연관된 상기 광원(116)은 청색과 녹색의 발광 다이오드의 대칭적인 클러스터를 포함하는 것
    을 특징으로 하는 조명 시스템.
  13. 제 6 항 내지 제 10 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 발광 패널(101)의 상기 광투과 에지 영역(104)과 연관된 상기 광원(106)이 복수의 청색 발광 다이오드를 포함하고,
    상기 제 2 발광 패널(111)의 상기 광투과 에지 영역(114)과 연관된 광원(116)이 적색과 녹색의 발광 다이오드의 대칭적인 클러스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  14. 디스플레이 장치를 조명하기 위한 조명 시스템에 있어서,
    상기 조명 시스템에는 발광 패널(1)이 제공되고,
    상기 발광 패널은
    전면 벽(2), 상기 전면 벽의 반대편에 위치된 후면 벽(3), 상기 전면 벽(2)과 상기 후면 벽(3) 사이에 위치된 에지 영역(4, 5)과,
    상기 패널(1)에서 빛을 투과하는 적어도 하나의 에지 영역(4)과,
    광투과 에지 영역(4)과 연관된 적어도 하나의 광원(6)을 포함하며,
    작동 중에, 상기 광원(6)으로부터 발생된 빛이 상기 광투과 에지 영역(4)에 입사되고, 패널(1)에서 확산되며,
    발광 패널(1)의 광투과 에지 영역(4)과 연관된 광원(6)은 제 1 발광 파장을 가지는 적어도 1개의 발광 다이오드(206R; 216R, 216R'; 226R, 226R'')와 제 2 및 제 3 발광 파장의 조합(각 발광 파장은 서로 다름)을 가지는 적어도 1개의 발광 다이오드(206GB, 206GB'; 216GB, 216GB'; 226GB', 226GB, 226GB'')의 클러스터(C3)-상기 클러스터(C3)와 연관된 가상 거울면(S3)은 각 클러스터의 중앙에 위치되고, 상기 클러스터(C3) 내의 상기 발광 다이오드는 상기 가상 거울면(S3)에 수직한 방향으로 배열되고, 상기 발광 다이오드(206GB, 206R, 206GB'; 216R, 216GB, 216GB, 216GB', 216R; 226GB', 226R, 226GB, 226R', 226GB'')는 상기 발광 다이오드에 의해 방출된 빛의 스펙트럼 방출이 상기 가상 거울면(S3)에 대해 거울 대칭인 방식으로 상기 클러스터(C3) 위에 분포됨-를 포함하는 것
    을 특징으로 하는 조명 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 각각의 클러스터(C3)가 3개의 발광 다이오드(206GB, 206R, 206GB')-제 1 발광 파장을 가지는 1개의 발광 다이오드(206R)는 상기 클러스터(C3')의 중앙에 위치되고, 상기 발광 다이오드는 제 2 및 제 3 발광 파장의 상기 조합을 가지는 2개의 발광 다이오드(216R, 216R') 사이에 배열됨-를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 각각의 클러스터(C3')가 4개의 발광 다이오드(216R, 216GB, 216GB', 206R')-제 1 및 제 2 발광 파장의 조합을 가지는 2개의 발광 다이오드(216GB, 216GB')는 상기 클러스터(C3')의 중앙에 위치되고, 상기 2개의 발광 다이오드는 제 3 발광 파장을 가지는 2개의 발광 다이오드(216R, 216R') 사이에 배열됨-를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 각각의 클러스터(C3'')가 5개의 발광 다이오드(226GB', 226R, 206GB, 226R', 226GB'')-제 1 및 제 2 발광 파장의 조합을 가지는 1개의 발광다이오드(226GB)는 클러스터(C3'')의 중앙에 위치되고, 상기 발광 다이오드는 제 3 발광 파장을 가지는 2개의 발광 다이오드(226R, 226R') 사이에 배열되고, 상기 2개의 발광 다이오드는 클러스터(C3'')의 중앙으로부터 바깥쪽을 향하는 면에서 제 1 및 제 2 발광 파장의 조합을 가지는 발광 다이오드(226GB', 226GB''')와 측면을 접함-를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  18. 제 1 항, 제 6 항, 또는 제 14 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    2개의 이웃하는 발광 다이오드의 클러스터가 상기 클러스터 사이의 가상 인터페이스 위치에서 발광 다이오드를 공유하는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  19. 제 1 항 내지 제 4항, 제 6 항 내지 제 10 항 및 제 14 항 내지 제 17 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 각각의 발광 다이오드(6G, 6B, 6R, 6B', 6G'; 16G; 16B, 16R, 16R', 16B', 16G'; 26G', 26B, 26R, 26G, 26R', 26B', 26G''; 106G; 116B, 116R, 116B'; 126B, 126R, 126R', 126B'; 136B', 136R, 136B, 136R', 136B''; 146B'', 146B, 146R, 146B', 146B'''; 206GB; 206R, 206GB'; 216R, 216GB, 216GB', 216R; 226GB, 226R, 226GB, 226R', 226GB'')가 적어도 5㏐의 광 플럭스(luminous flux)를 가지는것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  20. 제 1 항 내지 제 19 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    발광 다이오드의 각 클러스터가 제 1, 제 2 및 제 3 발광 파장을 가지는 발광 다이오드를 함유하는 멀티-칩 패키지로 형성되는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  21. 제 1 항 내지 제 4항, 제 6 항 내지 제 10 항, 제 14 항 내지 제 18 항 및 제 20 항 중의 어느 한 항에서 설명된 바와 같은 조명 시스템을 가지고 마련된 디스플레이 장치.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 디스플레이 장치가 액정 디스플레이(25)를 포함하는 디스플레이 장치.
  23. 제 21 항 또는 제 22 항에 있어서,
    발광 다이오드의 각 클러스터가 제 1, 제 2 및 제 3 발광 파장을 가지는 발광 다이오드를 포함하는 멀티-칩 패키지로서 형성되는 디스플레이 장치.
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