KR20040104570A - 소형 조명 시스템 및 디스플레이 디바이스 - Google Patents

소형 조명 시스템 및 디스플레이 디바이스 Download PDF

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KR20040104570A
KR20040104570A KR10-2004-7016854A KR20047016854A KR20040104570A KR 20040104570 A KR20040104570 A KR 20040104570A KR 20047016854 A KR20047016854 A KR 20047016854A KR 20040104570 A KR20040104570 A KR 20040104570A
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크리스토프 지. 에이. 호엘렌
니콜라 비. 프페프퍼
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코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
루미리즈 라이팅 네덜란즈 비.브이.
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Abstract

본 발명은 광-방출 패널(1)이 구비하는 소형 백라이트 시스템으로서, 상기 패널은, 전방 벽(2)과, 이 전방 벽에 대향하여 위치된 후방 벽(3)과, 더 나아가 상기 전방 벽(2) 및 후방 벽(3) 사이에서 상기 광-방출 패널(1) 안으로 광을 커플링하는 투명 입력 에지 표면(4)을 포함한다. 광원(6, 6', ...)이 입력 에지 표면(4)과 연관된다. 본 발명에 따라, 광-방출 패널(1)의 제 1 부분(12)에서 후방 벽(3)에 다중 스텝들(13, 13', ...)을 제공하며, 또한 광-방출 패널(1)의 제 2 부분(22)은 입력 에지 표면(4)에서부터 상기 제 1 부분(12)과 대향하는 방향으로 넓어진다. 바람직하게, 입력 에지 표면(4)에 대향하는 스텝들(13, 13', ...)의 표면(17)이 광-방출 패널(1)을 이등분하는 이등분 평면(20) 상의 법선(25)에 대하여 각 βav≥ 5°를 이룬다.

Description

소형 조명 시스템 및 디스플레이 디바이스{COMPACT LIGHTING SYSTEM AND DISPLAY DEVICE}
이러한 시스템은 현재 알려져 있고 또한 에지 조명 시스템(edge lighting system)이라고도 지칭된다. 이들은 특히, 예컨대 TV 세트나 모니터를 위한 (화상) 디스플레이 디바이스 내의 백라이팅 시스템(backlighting system)으로서 사용된다. 이러한 시스템은 구체적으로, (휴대형) 컴퓨터나 (휴대형) 전화기에서 사용되는,LCD 패널이라고도 지칭되는, 액정 디스플레이 디바이스와 같은 비-방출형(non-emissive) 디스플레이를 위한 백라이트로서 사용하기에 적합하다.
상기 디스플레이 디바이스는 통상적으로, 각각이 적어도 하나의 전극에 의해 제어되는 픽셀들의 규칙적인 패턴이 구비된 기판을 포함한다. 이 디스플레이 디바이스는 (화상) 디스플레이 디바이스의 (화상) 스크린의 관련 필드 내에 화상 또는 데이터그래픽 디스플레이가 이루어지게 하기 위하여 제어 회로를 사용한다. LCD 디바이스에서 백라이트로부터 유래하는 광은 스위치 또는 변조기를 통해 변조되어, 다양한 유형의 액정 효과가 사용된다. 덧붙여서, 이 디스플레이는 전기영동(electrophoretic) 또는 전기역학(electromechanical) 효과에 기반할 수도 있다.
이러한 조명 시스템은 또한, 일반적인 조명 목적을 위하여, 또는 예컨대 상점 윈도우 조명 또는 예컨대 보석과 같은 품목이 그 위에 디스플레이되는 (투명한 또는 반투명한) 유리판이나 합성수지판의 조명과 같은, 상점 조명을 위한 조명장치로서도 사용된다. 이러한 조명 시스템은 또한, 예컨대 유리벽이 특정 조건하에서 광을 방사하도록 하거나 또는 광을 이용한 윈도우를 통한 전망을 흐리게 또는 완전히 차단하도록 하기 위한 윈도우 창유리로서 사용된다. 또 다른 대안적인 응용예는 이러한 조명 시스템을 광고판 조명을 위해 사용하는 것이다.
개시 단락에서 언급된 조명 시스템에서, 사용된 광원은 통상적으로 예컨대 하나 또는 복수의 CCFL(cold-cathode fluorescent lamp : 냉-캐소드 형광 램프)과 같은 관형 저압 수은 증기 방전 램프인데, 여기서 동작시 광원에서 방출된 광은광-방출 패널 안으로 커플링되며, 광-방출 패널은 광 웨이브 가이드로서 작용한다. 이 웨이브 가이드는 통상적으로, 예컨대 합성 수지나 유리로 만들어지는, 비교적 얇고 평평한 패널로 구성되는데, 이 패널 안에서 광은 (전) 내부 반사의 영향하에서 해당 광 웨이브 가이드를 통과하여 전파된다.
이러한 조명 시스템은 또한, 대안적인 광원으로서, 예컨대 전기발광 요소, 예컨대 LED(light-emitting diode)와 같은, 전기-광학(electro-optical) 요소라고도 지칭되는 광전자(optoelectronic) 요소가 복수 개 구비될 수 있다. 이들 광원은 통상적으로 광-방출 패널의 광-투과 에지 표면 근처 또는 그 표면에 접하여 제공되며, 이 경우 광원에서 유래하는 광은 동작시 상기 광-투과 에지 표면 상에 입사되고 상기 패널 내에서 그 자신을 분포시킨다.
조명 시스템은 US-A 5,575,549 에 의해 알려져 있다. 균일한 밝기를 가진 선형 광원으로부터의 광은, 광 입사 에지 표면을 통해, 또한 광 파이프라고도 지칭되는 광-방출 패널 안으로 커플링된다. 상기 광 입사 에지 표면을 통하여 통과되는 광의 일부는, 소위 오목부인 원뿔형 또는 다각 피라미드-형의 경사 표면 상에 입사된다. 광이 도광 부재(light-conducting member) 내의 오목부에서 굴절된 후 광은 광-방출 패널 외부로 커플링된다.
알려진 조명 시스템의 단점은 광-방출 패널 외부로 커플링되는 광의 균일한 분포가 여전히 상대적으로 빈약하다는 것이다.
본 발명은 광-방출 패널이 구비된 조명 시스템에 관한 것으로,
전방 벽과, 이 전방 벽에 대향하여 위치된 후방 벽과, 더 나아가 상기 전방 벽 및 후방 벽 사이에서 상기 광-방출 패널 안으로 광을 커플링하는 투명 입력 에지 표면을 포함하고,
여기서 적어도 하나의 광원이 상기 입력 에지 표면과 연관되며,
여기서, 동작시, 상기 광원으로부터 유래하는 광이 상기 입력 에지 표면 상에 입사하여 상기 광-방출 패널 내에서 그 자신을 분포시키는, 조명 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 또한 상기 조명 시스템이 구비된 디스플레이 디바이스에 관한 것이다.
도 1a는 본 발명에 따른 조명 시스템의 일 실시예를 포함하는 디스플레이 디바이스의 사시도.
도 1b는 도 1a에 도시된 바와 같은 조명 시스템의 일 상세부의 단면도.
도 2a는 하나의 단일 스텝을 가지며, 이 스텝의 표면에서 반사시 내부 전반사의 범위를 벗어나는, 쐐기-형태의 광-방출 패널로부터 방출된 광을 보여주는 개략도.
도 2b는 β가 양의 값과 음의 값을 교대로 취하는, 이격되지 않은 다수의 스텝들을 가진 패널에서, 이 스텝들의 표면에서 반사시 내부 전반사의 범위를 벗어나는, 쐐기-형태의 광-방출 패널로부터 방출된 광을 보여주는 개략도.
도 2c는 스텝들의 표면에서 반사시 광이 내부 전반사의 범위에서 벗어나며 후속적으로 서로에 대해 특정 거리에 있는 다수의 스텝들을 가진 본 발명에 따른 쐐기-형태의 광-방출 패널로부터 방출되는 것을 보여주는 개략도.
도 3은 각 β의 여러 값에서 하나의 단일 스텝을 가진 본 발명에 따른 광-방출 패널의 전방 벽에서 방출된 광의 균일성 분포를 보여주는 그래프.
도면들을 순전히 개략적이며 축척에 따라 그려지지 않았다. 몇몇 치수는 명확하게 하기 위하여 특히 크게 과장되어 있다. 등가의 구성요소는 도면들에서 가능한 경우마다 동일한 참조번호가 주어져 있다.
본 발명의 목적은, 전술한 단점들을 전부 또는 부분적으로 제거하려는 것이다. 본 발명에 따라, 개시 단락에서 언급된 종류의 조명시스템으로서, 이러한 목적으로, 광-방출 패널의 제 1 부분에서 후방 벽에 다중 스텝들을 제공하며, 또한 광-방출 패널의 제 2 부분은 입력 에지 표면에서부터 상기 제 1 부분과 대향하는 방향으로 넓어지는 것을 특징으로 한다.
광-방출 패널의 제 2 부분이 입력 에지 표면으로부터 제 1 부분을 향해 넓어지기 때문에, 입력 에지 표면에서 광-방출 패널 안으로 커플링되는 광은 입력 에지 표면으로부터 제 1 부분을 향해 광-방출 패널을 통과하는 상기 광의 제 1 전파 동안 광-방출 패널에서 벗어날 수 없다. 광-방출 패널의 이러한 쐐기-형상의 제 2 부분을 통과하여 전파하는 광의 각 광분포는 점차적으로 좁아진다. 일반적으로 말해서, 넓어지는 광-방출 패널 내에서 광은 콜리메이트(collimate: 평행하게 같은 방향으로)되어 있다. 내부 전반사(TIR : total internal reflection)에 기초하는 광-방출 패널에서, 한계각을 초과하지 않는 광은 광-방출 패널 외부로 커플링될 수 없다. 반대 상황 즉 좁아지는 광-방출 패널을 통과하여 광이 전파되는 상황에서는, 각 광분포는 점차적으로 커진다. 입력 에지 표면에서 광-방출 패널 안으로 커플링된 광은 광-방출 패널의 제 2 부분을 통과하는 상기 광의 제 1 전파 동안에 광-방출 패널의 이 제 2 부분에서 벗어날 수 없기 때문에, 광-방출 패널의 제 2 부분을 통과하는 이러한 전파 동안 광이 광-방출 패널 내에서 그 자신을 분포시키는 것이 증진되며, 또한 광이 서로 다른 컬러형의 광원일 수 있는 둘 이상의 소스로부터 유래하는 경우, 상기 광은 만족스럽게 혼합되는 것이 증진된다. 양호한 광 분포 및/또는 혼합은 광-방출 패널로부터 출사되는 광의 균일성을 증진시킨다. 광-방출 패널의 제 2 부분은, 마치 상기 제 2 부분이 광-방출 패널의 넓어지는 제 2 부분을 통과하는 광의 제 1 경로 상에서 광에 대하여 광-혼합 챔버인 것처럼 작용한다. 알려진 조명 시스템에 있어서 이러한 "광-혼합 챔버"는 통상적으로 광-방출 패널의 외부에 제공되는데, 그 결과 이러한 광-방출 패널은 필요한 것보다 더 많은 공간을 차지하게 된다. 본 발명에 따라 쐐기-형태의 제 2 부분을 가진 방-방출 패널을 채용함으로써, "광-혼합 챔버"는 광-방출 패널 안으로 통합되며 결과적으로 상당한 공간 절약을 가져온다.
주목되는 점은, 쐐기-형태의 광-방출 패널은 현재 알려져 있지만 (예컨대 US-A 5,575,549에 의해 알려진 조명 시스템 참조), 이러한 알려진 쐐기-형태의 광-방출 패널은 광이 광-방출 패널 안으로 커플링되는 에지 표면 영역에서 가장 넓고 광-방출 패널에 대향하는 단부에서 가장 좁다는 것이다.
통상적으로, 제 2 부분은 입력 에지 표면에 대향하는 광-방출 패널의 측부 상에서 반사 에지 표면 내에서 끝날 것이다. 반사 이후 각 광분포는, 반사가 일어나는 방식에 의존하여, 다시 증가한다. 이러한 광-방출 패널을 통과하는 광의 리턴 경로 상에서, 광은 광-방출 패널이 점차적으로 좁아진다는 사실 때문에 각 분포를 더 증가시킬 것이다. 특정 순간에 각 광분포는 너무 넓어져서 광의 일부가 내부 전반사에 대한 한계각을 초과할 정도로 될 것이고, 광은 광-방출 패널에서 출사될 것이다. 통상적으로, 반사시 광은 입력 에지 표면 방향으로 되돌아가는 경로 상에서 광의 출력을 증진시키도록 기울어진다. 그러나 반사된 광에 주어지는 기울기는, 디스플레이 디바이스를 균일하게 조명하기 위하여 광-방출 패널의 전방 벽의 전체 영역에 걸쳐 외부로 커플링되도록 이루어져야만 한다. 상기 반사 조건 하에서, 광의 밝은 띠가 상기 반사 에지 표면의 근처에서 광-방출 패널의 전방 벽으로부터 출사된다. 상기 광의 띠의 밝기는 실질적으로 광-방출 패널의 전방 벽의 나머지로부터 방출되는 광보다 더 높다. 해결책은, 디스플레이 디바이스를 조명하는데 기여하는 광으로부터 이 광의 밝은 띠를 제거하려는 것일 것이다. 그러나 이러한 차단(shielding)은 공간을 차지하며 시스템의 효율은 감소될 것이다.
본 발명자들은 전술한 광의 밝은 띠가 반사 에지 표면에서 반사 후 직접 외부로 커플링되는 광으로부터 유래한다고 통찰하였다. 광의 밝은 띠에서 외부로 커플링되는 광은 실제로 한계각보다 더 큰 입체각(solid angle)에서 커플링되는 모든 광의 합계인데, 그 이유는 반사 에지 표면에서 반사 이후 각도는 TIR을 위한 임계각과 동일하기 때문이다. 본 발명의 조치에 따라, 광-방출 패널의 제 1 부분에서 후방 벽에는 다중 스텝이 제공된다. 결과적으로, 광의 밝은 띠는 여러 개의 더 짧은 광의 밝은 띠들로 분할되고 이들은 광-방출 패널의 전방 벽에 걸쳐 확산된다. 광-방출 패널의 제 1 부분의 스텝들의 공간적인 빈도수는, 그 밝기가 평균화되어 균일하게 나타날 수 있도록, 상기 여러 개의 작은 광의 띠들로부터의 밝기 변조가 더 이상 분해될 수 없도록 선택될 수 있다. 평균화된 즉 더 낮은 밝기의 광의 밝은 띠는 전방 벽의 나머지 부분의 밝기와 동일한 높이로 되도록 동조될 수 있다.
본 발명에 따른 조치를 통해, 조명 시스템에 의해 방출된 광의 분포의 높은 균일성을 가진, 특히 소형의 조명 시스템이 얻어진다. 이러한 조명 시스템에 의해 디스플레이 디바이스의 더욱 균일한 조명이, 특히 (화상) 디스플레이 디바이스의경우에, 구현된다.
본 발명에 따른 조명 시스템의 바람직한 일 실시예는, 내부-커플링 에지 표면에 대향하는 스텝들의 표면이 광-방출 패널을 이등분하는 이등분 평면 상의 법선에 대하여 각 β를 이루며, 여기서 이등분 평면은 입력 에지 표면 내에 이등분 라인을 포함하며, 상기 이등분 라인은 전방 벽에 평행하고 입력 에지 표면을 이등분하며, 또한 여기서 각 β는 적어도 5°인 것을 특징으로 한다.
이등분 평면은 광-방출 패널의 전방 벽과 각도를 이루며 광-방출 패널의 제 2 부분을 반으로 분할한다. 각도 β 때문에, 리턴 경로 상에서 광이 광 가이드의 제 2 부분의 전체 길이에 걸쳐 추출되는, 리턴하는 광의 각 강도분포의 회전이 발생한다. 입력 에지 표면의 표면 영역 Ses과 광-방출 패널에서 가장 큰 표면 영역 Str의 비율에 종속하여, 스텝들의 상기 표면의 형태는 비율 Str/Ses≤ 2.5 에 대해 평평하게 되도록 선택될 수 있다. 그렇지 않은 경우, 각 β는 각 강도분포가 넓어지는 것을 보장하도록 변화되어야만 하며, 스텝 표면들의 형태는 곡면인 것이 바람직할 것이다. 아래에서, β의 평균값에 대한 값 βav이 논의될 것이다.
바람직하게, 각 βav는 5°≤ βav≤ 25°의 범위 내이다. 광 가이드 종료 및 반사 표면의 2개의 상이한 실시예가 구별될 수 있다. 한 실시예는 광 가이드 종료 및 (확산) 반사 표면 사이에 에어 갭(air gap)을 포함한다. 이 경우, 광 추출이 광 가이드의 제 2 부분의 처음부터 시작되는 것을 보장하기 위하여 굴절율 n1.5 인 광 가이드 물질에 대하여 βav> 5°이며, 여기서 "처음"이란 패널의 입력 에지 표면에 대향하는 측부를 의미한다. 그와 동시에, βav는, 광이 입력 에지 표면 근처에서도 여전히 추출되는 것을 보장하기 위하여, 너무 크지 않아야만 한다. 시뮬레이션이 보여준 바에 따르면, βav> 25°인 값들은 불리하다. 이것은 반사 이후 내부 전반사의 범위 외부에 존재하는 광 부분이 β값이 증가함에 따라 증가한다는 사실 때문이라고 할 수 있다. 물론 이것은 또한, 광이 광 가이드 내로 커플링된 때의 광의 각 분포에도 관련된다. 이 단계에서 더 작은 각 분포는 더 큰 β값이 가능하게 하며 및/또는 필요하게 하지만, 입력 에지에서 광 가이드의 더 큰 두께가 요구되는 이러한 더 좁은 분포를 얻게 하는데, 이는 또한 불리하다.
본 발명에 따른 조명 시스템의 바람직한 일실시예는, 입력 에지 표면에 대향하는 스텝들의 표면이 입력 에지 표면으로부터 먼쪽에서 대향하는 일 측부 상에서 정반사성 반사기(specular reflector)를 포함한다는 것을 특징으로 한다. 이러한 정반사성 반사기는 입력 에지 표면으로부터 전파되는 광의 원하는 반사를 제공하며 광-방출 패널로부터 광의 외부로의 커플링을 촉진시킨다.
대안적인 일실시예에서, 스텝들은 광-방출 패널로부터 먼쪽에서 대향하는 일 측부 상에 확산기를 포함하고, 에어 갭이 스텝들과 확산기 사이에 유지되며, 적어도 하나의 광학적 접촉이 광 가이드 및 확산 반사기 사이에서 차단된다. 바람직하게, 확산기는, 확산성의 고 반사형 물질로, 광-방출 패널의 제 1 부분의 스텝들의 형상을 복제함으로써 만들어진다. 이 경우 광-방출 패널 및 확산기 사이의 에어 갭의 두께는 조심스럽게 제어되어야만 한다. 바람직하게, 확산성 물질은 매우 짧은 침투 깊이(< 0.1 mm)를 가진다. 확산기를 채용하는 것의 이점은, 광원 방사 패턴 및 입력 기하학적 형태에 대한 매우 높은 저항성(robustness)이다.
본 발명에 따른 조명 시스템의 바람직한 일 실시예는, 광-방출 패널의 제 1 부분과 제 2 부분 사이의 천이 부분에서 광-방출 패널 내의 표면 영역 Str에 대한 입력 에지 표면의 표면 영역 Ses의 비율이 1 < Str/Ses< 10 이라는 관계식을 만족한다는 특징을 가진다. 광원으로부터 유래하며 광-방출 패널의 제 2 부분 안으로 커플링된 광은 약 1.5의 굴절율을 가진 전형적인 광 가이드 물질에 대해 약 +42°및 -42°사이에서 변화하는 각 분포를 가진다. 광-방출 패널이 가장 큰 두께를 가지는 제 1 부분과 제 2 부분 사이의 천이지점에서 단면 Str과 입력 에지 표면의 표면 영역 Ses의 비율에 있어 아래쪽 한계는, 광-방출 패널이 해당 광-방출 패널의 제 2 부분에서 쐐기-형상이라는 사실에 의해 주어진다. 비율 Str/Ses< 10 에 있어 윗쪽 한계는, 광-방출 패널이 너무 두껍게 되지 않아야만 한다는 바램에 의해 결정된다. 원리적으로, 예컨대 디스플레이 디바이스의 크기(스크린 직경)은 광-방출 패널의 크기(직경)을 결정한다. 만약 입력 에지 표면이 2 mm의 두께를 가진다면, Str/Ses= 10 이라는 방정식은, 제 2 에지 표면 또는 광-방출 패널의 가장 큰 두께 위치에서 입력 에지 표면에 평행한 광-방출 패널의 단면 중 어느 하나가 20 mm 의 두께를 가질 것임을 의미한다. 이러한 높은 비율의 경우 광-방출 패널 제조의 용이성도 역시감소된다.
바람직하게, 비율 Str/Ses은 관계식 1.5 < Str/Ses< 4 를 만족시킨다. 이 바람직한 범위 내의 임의의 Str/Ses비율을 가진 광-방출 패널은 한번의 (사출) 성형 공정으로 쉽게 제조될 수 있다.
사용된 광원은 예컨대 백색 LED 또는 여러 유형의 LED 및/또는 서로 결합된 상이한 컬러들의 LED와 같은 LED에 의해 형성될 수 있다. 컬러들은 예컨대 원하는 컬러 온도의 백색 광을 만들기 위하여, LED의 적합한 사용을 통하여 원하는 방식으로 혼합될 수 있다. 이런 목적으로, 본 발명에 따른 조명 시스템의 일 실시예는, 광원이 하나의 백색 LED 또는 상이한 광 방출 파장을 가지는 적어도 2개의 광-방출 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 한다. 바람직하게, 광원은 3개의 광-방출 다이오드를 포함한다. 하나의 단일 백색 LED를 채용하는 것은, 광-방출 패널의 넓어지는 부분이 광-방출 패널 내에서 광 분포의 균일성을 위해 사용되기 때문에 유리하다. LED는 바람직하게, 현재 알려져 있는 적, 녹, 청 LED의 조합, 또는 예컨대 적, 녹, 청, 앰버(amber) LED의 조합을 포함한다. 3개의 광 방출 파장을 가진 LED도 또한, 상이한 광 방출 파장을 가진 2개의 LED를 통해 구현될 수 있는데, 여기서 여러 유형들 중 한 유형의 LED가 형광체와 함께 (부분적으로) 제공되어, 해당 LED의 광 방출이 형광체에 의해 제 3의 원하는 광 방출 파장의 광으로 변환되도록 한다. 현재 알려져 있는 적, 녹, 청 LED의 조합은 디스플레이 디바이스의 상태와 무관하게 컬러 변화를 구현하는 것을 가능하게 한다. LED의 사용은, 동적인 조명 가능성이얻어지도록 한다는 추가 장점을 가진다. 이를 위하여, 동작시 광원에 의해 방출된 광의 광학적 성질을 측정하기 위하여 에지 표면들 중 하나에 센서가 제공된다.
LED에 의해 방출된 광량은 광-방출 다이오드의 광선속(luminous flux)이 변화되는 방식으로 조정된다. 이러한 광선속의 제어는 통상적으로 에너지-효율적인 방식으로 이루어진다. 따라서, LED는 효율에서 뚜렷한 손실없이 어두워질 수 있다. 바람직하게, 광-방출 다이오드에 의해 방출된 광의 강도는, 디스플레이 디바이스에 의해 디스플레이될 화상의 조명 레벨에 응답하여 또는 주변 광의 레벨에 응답하여 변화될 수 있다. 바람직하게, 디스플레이 디바이스에 의해 디스플레이된 화상의 컬러 포인트는 조명 시스템에 의해 결정된다. 이에 따라 디스플레이 디바이스에 의해 디스플레이될 화상의 (예컨대 콘트라스트와 같은) (향상된) 동적 범위가 성취된다.
바람직하게, 각각의 광-방출 다이오드는 적어도 5 lm(루멘)의 광선속을 가진다. 이러한 높은 값은, 고-휘도의 대형-스크린 응용예, 즉 10 lm/inch 보다 더 큰 광 방출 패널 휘도 출력 및 패널 대각선의 비율 값을 가진 응용예에 있어, 특히 유용하다. 이러한 상대적으로 높은 출력을 가진 LED는 또한 LED 파워 패키지(LED power package)라고도 지칭된다. 이들 고-효율의 고-출력 LED의 사용은, 원하는 비교적 높은 광 출력을 위해 요구되는 LED의 갯수가 비교적 적을 수 있다는 특별한 장점을 가진다. 이것은 제조될 조명 시스템의 소형 구성 및 효율에 유리하다. LED 사용의 다른 장점들에는, 비교적 매우 긴 유효 수명, 비교적 낮은 에너지 비용, 및 LED를 가진 조명 시스템에 있어 낮은 유지 비용 등이 있다.
입력 에지 표면으로부터 넓어지는 쐐기-형태의 부분을 포함하는 광-방출 패널을 가진 조명 시스템에 있어서, 여러 광 컬러들을 원하는 컬러 혼합에 도달되기까지, 예컨대 미리결정된 컬러 온도의 백색광에 도달되기까지 혼합하는데 상당한 길이가 이용가능하며, 또한 여기서 광은 광-방출 패널의 넓어지는 (제 2) 부분을 통과하는 상기 광의 제 1 전파 동안 외부로 커플링될 수 없다. 비교적 큰 크기의 광-방출 패널은, 전부해서 예컨대 6개 또는 심지어 단지 3개의 (고-출력) 상이한 광 방출 파장을 가진 광-방출 다이오드로 구성되는 광원을 이용하여, 이러한 방식으로 구현될 수 있다. 대안적인 일 실시예에서는 하나의 단일 LED도 충분하다. 알려진 조명 시스템에서, 광-방출 패널 내에서 광이 충분히 분포되고 다중 LED의 경우에는 혼합됨으로써 (화상) 디스플레이 디바이스 방향으로 광-방출 패널로부터 일정하고 균일하게 외부로 커플링되도록 하는 것을 성취하기 위하여, 이러한 제한된 수의 LED에 대하여, 상당한 크기의 광-혼합 챔버가 통상적으로 필요하다.
다른 바람직한 일 실시예에서, 조명 시스템은 광원의 광선속을 변화시키기 위한 제어 전자장치를 포함한다. 원하는 조명 효과는 적절한 제어 전자장치에 의해 성취되며 방출된 광의 균일성은 향상된다. 또한 백색광은 적절한 LED 조합을 통해 얻어지는데, 이를 위하여 제어 전자장치는 원하는 컬러 온도의 조절 가능성을 제공한다.
본 발명의 조치를 통해, 조명 시스템에 의해 방출된 광 분포의 높은 균일성을 가진, 특히 소형인 조명 시스템이 얻어진다. 이에 따라 특히 (화상) 디스플레이 디바이스의 경우 디스플레이 디바이스의 더욱 균일한 조명이 구현된다.
본 발명은 이제 다수의 실시예 및 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명될 것이다.
도 1a는 본 발명에 따른 조명 시스템의 일 실시예를 포함하는 디스플레이 디바이스의 사시도를 매우 개략적으로 보여준다. 조명 시스템은 광-투과 물질의 광-방출 패널(1)을 포함한다. 광-방출 패널(1)은 예컨대 합성 수지, 아크릴, 폴리카보네이트, 예컨대 Perspex(투명 아크릴 유리; 상표명)와 같은 PMMA(poly methyl metacrylate), 또는 유리를 원료로 사용하여 제조된다. 광은 동작시 광-방출 패널(1)을 통해 내부 전반사(TIR: total internal reflection)를 이용하여 전파된다. 광-방출 패널(1)은 전방 벽(2) 및 이에 대향하는 후방 벽(3)을 가진다. 입력 에지 표면(4)은 광-방출 패널(1)의 전방 벽(2)과 후방 벽(3) 사이에 제공된다. 도 1a의 예에서, 입력 에지 표면(4)은 광-방출 패널(1)의 전방 벽(2)에 대해 80°와 100°사이의 각도에서 존재한다. 입력 에지 표면(4)은 광-투과성이다. 조명 시스템은 예컨대 다수의 광-방출 다이오드(LED)과 같은, 광원(6, 6', ...)을 포함한다. 도 1a 및 도 1b에 도시된 상황에서, 광원(6, 6', ...)에서 유래하는 광은 동작시 광-방출 패널(1)의 입력 에지 표면(4)에 입사하며, 이 광은 광-방출 패널(1) 내에서 그 자신을 분포시킨다. 반사기 수단(도 1a에서는 미도시됨)이, 예컨대 LED의 광을 광-방출 패널(1) 안으로 가이드하기 위하여 광원(6, 6', ...)과 입력 에지 표면(4) 사이에 제공될 수 있다. 대안적인 일 실시예에서, LED는 광-방출 패널 내부에 제공된다. 이를 위하여 광-방출 패널에는 광원의 형태를 대체로 보완하는 형태의 홈이 구비될 수 있다. 이 경우 상기 홈은 입력 에지 표면으로서 작용한다. 본 발명의 조치에 따라, 광-방출 패널(1)의 제 1 부분(12)에서 후방 벽(3)에는 다중 스텝들(13, 13', ...)이 구비된다(도 1b도 참조). 덧붙여서, 광-방출 패널(1)의 제2 부분(22)은 입력 에지 표면(4)으로부터 넓어진다.
광은 광-방출 패널(1)의 제 2 부분(22)의 얇은 단부{입력 에지 표면(4)}에서 광-방출 패널(1) 안으로 커플링되고 광-방출 패널(1)의 제 1 부분(12)을 향해 전파된다. 도 1a의 예에서, 광-방출 패널(1)은 제 1 부분과 제 2 부분 사이의 천이지점에서 해당 패널의 가장 큰 단면 Str에 도달한다. 이 천이지점은 참조번호 122으로 가상 평면을 사용하여 도 1a에 지시되어 있다. 제 1 부분(12)에서, 광은 스텝들(13, 13', ...)의 표면들(17)에서 반사되며, 상기 표면들(17)은 입력 에지 표면(4)에 대향한다. 반사 이후, 광은 광-방출 패널(1) 외부로 커플링될 수 있다.
구체적으로 말해서, 스텝의 높이 hst는 0.1 ≤ hst≤ 0.5 mm 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 전방 벽에 가장 가까운 마지막 스텝은, 역학적인 이유에서 더 두껍게(예컨대 2mm) 선택될 수 있고, 이 특정 스텝의 각 β는 그에 따라 감소된다. 덧붙여서 두 스텝 사이의 거리 dst는 0.1 ≤ dst≤ 10 mm 범위 내에 있다.
광-방출 패널의 제 1 부분에 있어서 스텝들의 공간 빈도수는, 그 밝기가 평균화되어 균일하게 나타날 수 있도록, 여러 개의 작은 광의 띠들로부터의 밝기 변조가 더 이상 분해될 수 없도록 선택될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 조명 시스템의 바람직한 일 실시예는, 스텝들의 수가 25 내지 100개의 범위 내에 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 조명 시스템의 바람직한 일 실시예는, 전방 벽의 길이 lfw에비교할 때 제 1 부분의 길이 lfp는 0.05 ≤ lfp/lfw≤ 0.6 범위 내에 있다는 것을 특징으로 한다. 비율 lfp/lfw를 주어진 범위 내에서 선택함으로써, 광-방출 패널의 외부로 커플링하는 광의 균일성 분포가 추가적으로 향상된다.
바람직하게, 광-방출 패널(1)의 제 1 부분(12)과 제 2 부분(22) 사이의 가상 천이 평면(122)에서의 광-방출 패널 내 표면 영역 Str에 대한 입력 에지 표면(4)의 표면 영역 Ses의 비율은 1 < Str/Ses< 10 이라는 관계식을 만족한다. 특히 바람직하게, 비율 Str/Ses은 관계식 1.5 < Str/Ses< 4 를 만족시킨다. 바람직한 범위 내의 Str/Ses비율을 가진 광-방출 패널은 한번의 (사출) 성형 공정으로 쉽게 제조될 수 있다. 특히 적절한 비율은 Str/Ses 2 이다. 예컨대, 입력 에지 표면(4)의 적절한 두께는 3 mm이며, 이는 Str/Ses= 2에 대하여 광-방출 패널(1)의 가장 큰 두께는 6 mm 라는 것을 의미한다. 입력 에지 표면(4)에 있어 대안적인 적절한 두께는 1 mm이며, 이는 Str/Ses= 2인 경우 광-방출 패널(1)의 가장 큰 두께가 2 mm 라는 것을 의미한다.
광-방출 패널(1)의 제 2 부분(22)이 입력 에지 표면(4)으로부터 넓어지기 때문에, 넓어지는 제 2 부분(22)을 통과하는 상기 광의 제 1 전파 동안 광은 광-방출 패널(1)에서 벗어날 수 없다. 따라서, 광-방출 패널(1)의 제 2 부분(22)을 통과하는 상기 광의 제 1 전파 동안 광이 광-방출 패널(1) 내에서 그 자신을 분포시키는것이 증진되며, 또한 광-방출 패널(1) 내에서 혼합되는 것이 증진된다. 양호한 광 분포 및/또는 혼합은 광-방출 패널(1) 외부로 커플링되는 광의 균일성과 균질성을 증진시킨다. 광-방출 패널(1)의 제 2 부분(22)은, 도 1a에 도시된 바와 같이, 마치 상기 제 2 부분이 넓어지는 광-방출 패널을 통과하는 광의 제 1 전파 동안 광에 대하여 광-혼합 챔버인 것처럼 작용한다. 본 발명의 조치에 따라 광-혼합 챔버는 말하자면 광-방출 패널 안으로 통합되며 결과적으로 상당한 공간 절약을 가져온다. 본 발명의 조치를 통해, 조명 시스템에 의해 방출된 광 분포의 높은 균일성을 가진, 특히 소형인 조명 시스템이 얻어진다.
도 1a에서, 제 1 부분(12)의 길이 lfp가 전방 벽(2)의 길이 lfw와 함께 지시되어 있다. 바람직하게, 그 비율은 0.05 ≤ lfp/lfw≤ 0.6 범위 내에 있다. 만약, 예를 들어, 전방 벽(2)의 길이 lfw가 300 mm 라면, 제 1 부분(12)의 길이 lfp는 약 30 mm, 즉 lfp/lfw 0.1 이다. 바람직하게, 스텝들(13, 13', ...)의 갯수는 25 내지 100의 범위 내에 놓인다. 주어진 예(lfp 30 mm)에서 특히 바람직한 스텝들의 수는 50개이다. 바람직하게 하나의 스텝(13, 13', ...)(도 1b 참조)의 높이는 0.1 ≤ hst≤ 0.5 mm 범위 내에 있다. 이러한 스텝들을 가진 광-방출 패널(1)은 쉽게 제조될 수 있다.
도 1a의 예에서, 확산기가 스텝들(13, 13', ...) 뒤에 제공되고, 한편 에어 갭(33)이 스텝들(13, 13', ...)과 확산기(32) 사이에 유지된다. 도 1a의 예에서,확산기(32)는 광-방출 패널(1)의 제 1 부분(12)의 스텝들(13, 13', ...)의 형태를 보완하는 형태를 가진 하나의 블록이다. 바람직하게 확산기(32)는, 예컨대 Teflon(테플론; 상표명), 확산적으로 반사하는 알루미늄이거나 또는 할로포스페이트, 칼슘 파이로포스페이트, 스트론튬 파이로포스페이트, 및 티타늄 디옥사이드와 같은 높은 반사율의 입자를 함유한 코팅이거나 또는 예컨대 ePTFE(expanded polytetrafluoroethylene) 코팅과 같은, 확산성의 반사율이 높은 물질을 원료로 이용하여 제조된다. 이러한 코팅은, 깊은 침투 깊이를 보여주는 바, 더 높은 반사성을 달성하기 위해 그 뒤에 배열된 정반사성 반사기 층과 조합하여 박막(0.1 mm)으로서 사용될 수 있다. 유사하게, 광 가이드 상에 백색의 가루가 도포될 수 있는데, 대략 구형인 알갱이들은 가루 층과 광 가이드 사이에 실질적으로 아무런 광학적 접촉이 존재하지 않는다는 점을 보장하며, 고체의 정반사형 반사기는 가루가 제 위치에 유지되도록 하기 위하여 가루 층 뒤에 위치된다. 바람직하게, 확산 물질은 매우 짧은 침투 깊이(< 0.1 mm)를 가진다. 마찬가지로 에어 갭은 작아야만 하며 (< 0.1 mm) 또한 그 에지 높이에 걸쳐 두께가 제어된다(바람직하게는 ±0.025 mm). 조명 시스템의 대안적인 일 실시예에서, 입력 에지 표면에 대향하는 스텝들의 표면은 입력 에지 표면에서 먼쪽에서 대향하는 일 측부 상에 정반사성 반사기를 포함한다(도 1a에서는 도시되지 않음).
동작시, 광-방출 패널(1)은 예컨대 액정 디스플레이(LCD) 디바이스와 같은 디스플레이 디바이스 방향으로 해당 광-방출 패널(1)로부터 출사된 광의 추가적인 균일화를 위하여 투명 확산기(8)를 통해 광을 방출한다. 광원(6, 6', ...), 광-방출 패널(1), 및 LCD 디바이스(50)의 조립체는, 하우징(도 1a에서는 미도시됨) 내에 수용되어 있든지 아닌지 간에, 예컨대 (비디오) 영상을 디스플레이하는 디스플레이 디바이스를 형성한다. 광-방출 패널(1)에는 광의 광학적 성질을 측정하기 위한 센서(도 1a에서는 미도시됨)가 더 구비될 수 있다. 이 센서는 광원(6, 6', ...)의 광선속을 적절하게 적응시키기 위한 제어 전자장치(도 1a에서는 미도시됨)에 연결될 수 있다. 피드백 메커니즘이, 광-방출 패널의 외부로 커플링된 광의 질과 양에 영향을 끼치기 위하여 센서와 제어 전자장치에 의해 구현될 수 있다.
대안적인 일 실시예에서, 전방 벽(2)은 광 리디렉팅 포일(light redirecting foil)이 제공된다.
바람직하게, 광원(6, 6', ...)은 하나의 백색 LED 또는 상이한 광 방출 파장을 가진 적어도 2개의 광-방출 다이오드를 포함한다. 바람직하게, 광원은 청, 녹, 적 광 방출 파장을 가진 3개의 광-방출 다이오드를 포함한다. LED의 소스 밝기는 통상적으로 형광등의 소스 밝기보다 수배 더 높다. 더 나아가, LED를 이용하는 패널 안으로의 광 커플링 효율은 형광등을 이용하는 경우보다 더 크다. LED를 광원으로 이용하는 것은, LED가 합성수지를 원료로 이용하여 만들어진 패널에 접촉하여 배치할 수 있다는 장점을 가진다. LED는 거의 어떠한 열도 광-방출 패널(1) 방향으로 전달하지 않으며, 해로운 (UV) 방사를 생성하지도 않는다. 또한, LED의 사용은 아무런 수단도, 패널 안으로 LED로부터 유래하는 광을 커플링하기 위하여 가해질 필요가 없다는 장점을 가진다. 조명 시스템 내의 LED는 적절하게 선택된 청, 녹, 적 LED 클러스터, 또는 단일-컬러나 이중-컬러 LED의 적절한 대안적인 조합, 또는높은 광선속을 가진 복수의 백색 LED를 포함할 수 있다.
10 lm/inch 보다 더 큰, 광 방출 패널 휘도 출력 및 패널 대각선의 비율 값을 특징으로 하는, 대형-스크린의 고-휘도 조명 시스템에서 사용되는 LED는, 적어도 50 mW의 광 출력을 각각 가지는 LED인 것이 바람직하다. 이러한 고출력을 가진 LED는 또한 LED 파워 패키지라고도 지칭된다. 파워 LED의 예에는, "LuxeonTM" 타입의 LED(Lumileds)가 있으며, 이 LED는 LED당 광선속이 적색 LED에 대해 35 lm, 녹색 LED에 대해 30 lm, 청색 LED에 대해 8 lm 이며, 앰버 LED에 대해 40 lm 이다. 대안적인 실시예에서, 황색, 앰버, 시안, 마젠타, 및/또는 퍼플 LED가 사용되며, 이들은 (2개의 스펙트럼 광 방출 파장을 이용하든 아니든 간에) 비교적 높은 광 출력을 가진다. 또한 복수의 높은 광선속의 백색 LED를 사용하는 것도 가능하다. 다른 대안적인 실시예에서, 적색 LED가 청색 LED와 조합하여 사용될 수 있고, 이 청색 LED는 형광체가 제공되며, 형광체는 2개의 스펙트럼 대역, 즉 청색 대역 및 녹색 대역을 방출하게 된다.
바람직하게, LED는 (메탈-코어) 인쇄 회로 기판(도 1a에서는 미도시됨) 상에 장착된다. 파워 LED가 이러한 (메탈-코어) 인쇄 회로 기판(PCB) 상에 제공되는 경우, LED에 의해 생성된 열은 열전도를 통하여 PCB에 의해 쉽게 제거될 수 있다. 조명 시스템의 흥미로운 일 실시예는 (메탈-코어) 인쇄 회로 기판이 열 전도 연결장치를 통해 디스플레이 디바이스의 하우징에 연결되어 있는 예이다.
도 1b는 도 1a에 도시된 바와 같은 조명 시스템의 상세부의 단면도를 보여준다. 제 1 부분(12)에서, 입력 에지 표면(4)에 대향하는 스텝들(13, 13', ...)의 표면(17)은, 광-방출 패널(1)을 이등분하는 이등분 평면(20) 상의 법선(25)에 대해 각 β ≥ 5°을 이룬다. 이등분 평면(20)은 광-방출 패널(1)의 전방 벽(2)과 임의의 각도를 이루고 광-방출 패널(1)의 제 2 부분(22)을 반으로 분할한다. 이를 위하여, 이등분 평면(20)은 입력 에지 표면(4) 내에 이등분 라인(21)을 포함하며, 상기 이등분 라인(21)은 전방 벽(2)에 평행하고 입력 에지 표면(4)을 이등분한다. 바람직하게, 각 βav는 5°≤ βav≤ 25°범위 내에 있다. 특히 바람직하게는 각 βav는 약 15°- 19°이다.
도 2a는 전방 벽(102)과 후방 벽(103)을 가지며 하나의 단일 스텝(113)("단일-면 후 반사기")을 가진 쐐기-형태 광-방출 패널(101) 내의 광을 매우 도식적으로 보여준다. 광원(도 2a에서는 미도시됨)으로부터 먼쪽에서 대향하는 전방 벽(102)의 에지에서 광의 밝은 띠가 형성되는 것을 알 수 있다. 상기 광의 띠의 밝기는 광-방출 패널(101)의 전방 벽(102)의 나머지에서 방출된 광의 밝기보다 대체로 더 높다(2 이상의 배수만큼). 해결책은 이러한 광의 밝은 띠를 디스플레이 디바이스를 조명하는데 기여하는 광으로부터 제거하려는 것일 것이다. 그러나 전방 벽(102)의 이 부분을 "이용가능"하지 않게 만드는 것은 불리하다. 이러한 차단은 공간을 차지하며, 이는 광-방출 패널(101)이 디스플레이 디바이스를 위한 백라이트로서, 구체적으로 (랩탑) LCD 백라이팅을 위하여 응용된다면 문제가 된다. 덧붙여서, 시스템 효율은 감소(기하학적 형상에 따라 이는 10% 이상일 수 있다)될 것이며이는 (랩탑) 디스플레이 디바이스의 경우 특히 중요하다.
도 2b는, 전방 벽(202)과 후방 벽(203)을 가지며 스텝들(213) 사이에 거리가 없는 다수의 스텝들(213)을 가진("다중-면 후 반사기") 쐐기-형태 광-방출 패널(201)에서 방출된 광을 매우 도식적으로 보여준다. 이 상황은 도 2a의 상황에 대하여 개선되어 있다. 많은 광의 밝은 띠들이 생성된다. 그러나, 광의 밝은 띠들이 여전히 광원(도 2b에서는 미도시됨)에 먼쪽에서 대향하는 전방 벽(202)의 에지에 상대적으로 근접하여 발생한다.
도 2c는, 전방 벽(2)과 후방 벽(3)을 가지며 본 발명에 따라, 서로에 대해 이격된 다수의 스텝들(13, 13', ...)을 가진("늘려진 다중-면 후 반사기") 쐐기-형태 광-방출 패널(1)에서 방출된 광을 매우 도식적으로 보여준다(도 1a 및 도 1b도 참조). 광의 밝은 띠들이 광-방출 패널(1)의 전방 벽(2)의 상대적으로 넓은 부분에 걸쳐 분포되어 있다.
도 3은 각 β(도 1a 및 도 1b 참조)의 여러 값에서 단일-스텝 면에 있어서 본 발명에 따른 광-방출 패널(1)의 전방 벽(2)에서 방출된 광의 균일성 분포를 보여준다. 본 예에서 전방 벽(2)의 길이는 250 mm 이다. 도 3의 예에서 광-방출 패널(1)의 제 1 부분(12)과 제 2 부분(22) 사이의 가상 천이 평면(122)에서 광-방출 패널 내의 표면 영역 Str에 대한 입력 에지 표면(4)의 표면 영역 Ses의 비율은 Str/Ses= 2 이다. 광원은 x = 0 mm 인 광-방출 패널(1)의 측부 상에 위치된다. 각 β ≤ 10°의 값에 대하여, 광-방출 패널(1)의 처음(즉 x ≤ 100 mm)에서 너무 많은 광이 방출되어 결과적으로 전방 벽(2)의 나머지(즉 x > 100 mm)에서 방출된 광이 너무 낮은 광 레벨이 된다는 것을 알 수 있다. 각 22°≤ β ≤ 15°의 값에 대하여, 광 분포가 상대적으로 평평하지만, 광-방출 패널(1)의 끝(즉 x > 225 mm)에서 상대적으로 많은 광이 방출된다는 것을 알 수 있다. 약 17°의 각 β 값에 대하여, 본 발명의 늘려진 다중 면 해결책은 광 방출 패널의 끝에서 밝은 띠를 확산시키고 결합시켜 전체 전방 벽에 걸쳐서 상대적으로 평평한 광 분포를 가지도록 할 수 있다.
본 발명의 범위 안에서 당업자에게는 많은 수정들이 가능하다는 것이 명백할 것이다. 본 발명의 보호 범위는 주어진 실시예들에 국한되지 않는다. 본 발명은 각각의 새로운 특징들과 각각의 특징의 조합을 포함한다. 청구범위 내의 참조번호는 본 발명의 보호 범위를 제한하지 않는다. "포함한다"라는 동사와 그 활용형태는 해당 청구항에서 특정된 요소들이 아닌 다른 요소들의 존재를 배제하지 않는다. 임의의 요소에 사용되는 단수를 나타내는 용어는 이러한 요소들이 복수로 존재하는 것을 배제하지 않는다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 광-방출 패널이 구비된 조명 시스템 등에 이용될 수 있다.

Claims (17)

  1. 광-방출 패널(1)이 구비된 조명 시스템으로서,
    전방 벽(2)과, 이 전방 벽에 대향하여 위치된 후방 벽(3)과, 더 나아가 상기 전방 벽(2) 및 후방 벽(3) 사이에서 상기 광-방출 패널(1) 안으로 광을 커플링하는 투명 입력 에지 표면(4)을 포함하고,
    여기서 적어도 하나의 광원(6, 6', ...)이 상기 입력 에지 표면(4)과 연결되며,
    여기서, 동작시, 상기 광원(6, 6', ...)으로부터 유래하는 광이 상기 입력 에지 표면(4) 상에 입사하여 상기 광-방출 패널(1) 내에서 그 자신을 분포시키는,
    광-방출 패널(1)이 구비된 조명 시스템에 있어서,
    상기 광-방출 패널(1)의 제 1 부분(12)에서 상기 후방 벽(3)에 다중 스텝들(13, 13', ...)을 제공하며, 또한
    상기 광-방출 패널(1)의 제 2 부분(22)은 상기 입력 에지 표면(4)에서부터 상기 제 1 부분(12)과 대향하는 방향으로 넓어지는
    것을 특징으로 하는, 광-방출 패널이 구비된 조명 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 입력 에지 표면(4)에 대향하는 상기 스텝들(13, 13', ...)의 표면(17)이 상기 광-방출 패널(1)을 이등분하는 이등분 평면(20) 상의법선(25)에 대하여 평균 각 βav를 이루며,
    여기서 상기 이등분 평면(20)은 상기 입력 에지 표면(4) 내에 이등분 라인(21)을 포함하며, 상기 이등분 라인(21)은 상기 전방 벽(2)에 평행하고 상기 입력 에지 표면(4)을 이등분하며, 또한
    여기서 상기 각 βav는 적어도 5°인
    것을 특징으로 하는, 광-방출 패널이 구비된 조명 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 평균 각 βav는 5°≤ βav≤ 25°의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는, 광-방출 패널이 구비된 조명 시스템.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 입력 에지 표면(14)에 대향하는 상기 스텝들(13, 13', ...)의 표면(17)은 상기 입력 에지 표면(4)으로부터 먼쪽에서 대향하는 측부 상에서 정반사성 반사기(specular reflector)(31)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 광-방출 패널이 구비된 조명 시스템.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 스텝들(13, 13', ...)은 상기 광-방출 패널(1)로부터 먼쪽에서 대향하는 측부 상에 확산기(32)를 포함하고, 한편 에어 갭(33)이 상기 스텝들(13, 13', ...)과 상기 확산기(32) 사이에 유지되는 것을 특징으로 하는, 광-방출 패널이 구비된 조명 시스템.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 하나의 스텝(13, 13', ...)의 높이 hst는 0.1 ≤ hst≤ 0.5 mm 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는, 광-방출 패널이 구비된 조명 시스템.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 두 스텝(13, 13', ...) 사이의 거리 dst는 0.1 ≤ dst≤ 10 mm 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는, 광-방출 패널이 구비된 조명 시스템.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 스텝들(13, 13', ...)의 수가 25 내지 100개의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는, 광-방출 패널이 구비된 조명 시스템.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 전방 벽(2)의 길이 lfw에 비교할 때 상기 제 1 부분(12)의 길이 lfp는 0.05 ≤ lfp/lfw≤ 0.6 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는, 광-방출 패널이 구비된 조명 시스템.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 광-방출 패널(1)의 제 1 부분(12)과 제 2 부분(22) 사이의 천이지점에서 상기 광-방출 패널(1) 내의 표면 영역 Str에 대한 상기 입력 에지 표면(4)의 표면 영역 Ses의 비율은 1 < Str/Ses< 10 이라는 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하는, 광-방출 패널이 구비된 조명 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 비율은 1.5 < Str/Ses< 4 인 것을 특징으로 하는, 광-방출 패널이 구비된 조명 시스템.
  12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 전방 벽(2)에는 투명 확산기(translucent diffuser)(8)가 제공되는 것을 특징으로 하는, 광-방출 패널이 구비된 조명 시스템.
  13. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 전방 벽(2)에는 광 리디렉팅 포일(light redirecting foil)이 제공되는 것을 특징으로 하는, 광-방출 패널이 구비된 조명 시스템.
  14. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 광원(6, 6', ...)은 적어도 하나의 백색 LED 또는 상이한 광 방출 파장을 가진 적어도 2개의 광-방출 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는, 광-방출 패널이 구비된 조명 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 광-방출 다이오드 각각은 적어도 5 lm 의광선속(luminous flux)를 가지는 것을 특징으로 하는, 광-방출 패널이 구비된 조명 시스템.
  16. 제 1 항 또는 제 2 항에서 기재된 바와 같은 조명 시스템을 구비하는 디스플레이 디바이스.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 디스플레이 디바이스는 액정 디스플레이(50)를 포함하는, 디스플레이 디바이스.
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