KR20060049457A - 평면 광원 장치 - Google Patents

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Abstract

개시된 것은 평면 광원 장치로서, 이것은 적어도 2 개의 발광 요소들을 구비하는 광 발생 장치; 혼합된 선형 광을 발생시키도록 광 발생 장치로부터 발생된 광을 혼합하기 위한 광 혼합 장치; 및 평면 광을 발생시키도록 혼합된 선형 광을 수용하는 광 산란 부분을 구비하는 평면 광 발생 장치;를 구비한다.

Description

평면 광원 장치{Planar light source device}
도 1 은 본 발명에 따른 평면 광원 장치의 바람직한 구현예를 도시한다.
도 2 는 도 1 에 도시된 바와 같은 평면 광원의 광 혼합 장치와 광원 장치를 도시하는 단면도이다.
도 3 은 도 1 에 도시된 바와 같은 광 혼합 장치를 도시하는 개략적인 다이아그램이다.
도 4 는 본 발명에 따른 평면 광원 장치의 바람직한 구현예를 도시한다.
도 5 는 도 4 에 도시된 바와 같은 광 혼합 장치와 광원 장치를 도시하는 단면도이다.
도 6 은 본 발명에 따른 평면 광원 장치의 바람직한 구현예를 도시한다.
도 7 은 도 6 에 도시된 바와 같은 광 혼합 장치와 광원 장치를 도시하는 단면도이다.
< 도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명 >
1. 평면 광원 장치 11. 광 혼합 장치
12. 평면 광 발생 장치 13. 광 산란 부분
22. 평면 광 발생 장치 23. 광 산란 부분
101.102.103. 광 산란 부분 231. 반사층
본 발명은 평판 광원 장치에 관한 것이다.
액정 디스플레이(LC) 또는 다른 평판 디스플레이 장치들은 비발광 디스플레이로서, 배면광 모듈이 면적 광원을 발생시키도록 구비되어야 한다. 배면광 모듈은 2 개의 유형으로 분류될 수 있는데, 상부 조명 유형과 측부 조명 유형이다. LCD 의 선행 기술의 상부 조명 유형의 배면광 모듈은 냉음극 형광 램프(CCFL), 확산기, 프리즘 시이트등을 구비한다. LCD를 위한 적절한 평면 광원을 제공하도록 광을 균일하게 분포시키기 위하여, 광원들 사이와, 광원들과 확산기와 프리즘 시이트 사이의 거리들은 불균일 조명의 문제를 회피하도록 정확하게 제어되어야만 한다. 상기 언급된 상부 조명 배면광 모듈의 구성부들 이외에도, LCD 의 선행 기술에 따른 측부 조명 배면광 모듈은 광을 분산시키기 위한 광 안내 플레이트를 더 구비한다. 그러나, 불균일한 조명의 문제를 해결할 수는 없다. 더욱이, 2 가지 유형의 배면광 모듈은 복잡하며 고가의 제조 비용과 복잡한 조립의 문제를 야기한다.
상기의 문제점들을 극복하기 위하여, 타이완 특허 공보 제 541726 호에 개시된 측부 조명 발광 다이오드는 발광 다이오드 패키지 및 렌즈들을 구비한다. 렌즈들은 LED 패키지로부터 조사된 광을 안내하여 광 안내 플레이트가 광을 안내하기 이전에 평탄한 측부 조명광이 되도록 한다. 그러나, 측부 조명 발광 다이오드는 여전히 복잡하여 제조 비용이 여전히 문제이다.
타이완 특허 공보 제 575722 호에 개시된 배면광 모듈은 (튜브들과 같은) 복수개의 선형 광원들이나, 또는 (발광 다이오드와 같은) 복수개의 점 광원들, 광 안내 플레이트 및, (확산기와 프리즘 시이트와 같은) 광학 멀티플레이어 필름(optical multi-player film)을 구비한다. 광 안내부는 그것의 저부에 튜브들을 수용하기 위한 복수개의 홈들과, 그것의 상부에 전체적인 내부 반사에 의하여 광 안내 플레이트를 통하여 튜브로부터 조사된 광을 확산시키기 위한 홈들에 대응하는 복수개의 절제부를 구비한다. 그러나, 상기 언급된 배면광 모듈은 단지 단색 광원을 위해서만 이용될 수 있다. 배면 광원을 위한 백색광이 상이한 칼러들(예를 들면, 레드, 그린 및 블루의 발광 다이오드들)의 점 광원들을 혼합함으로써 형성된다면, 배면광 모듈의 배면 광원은 불균일의 칼러 혼합 문제 또는 부분적인 수렴의 문제를 야기한다. 이외에도 제조 비용과 조립에서의 곤란성이 여전히 문제이다.
따라서 본 발명의 목적은 평탄 광원 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 평면 광원 장치는 상이한 광 칼러들을 발생시키기 위한 적어도 2 개의 발광 요소들을 구비하는 광 발생 장치; 혼합된 선형의 광을 발생시키도록 광 발생 장치로부터의 광을 혼합시키기 위한 광 혼합 장치; 및 혼합된 광을 수용하여 평면 광을 발생시키도록 광 산란 부분을 구비하는 평면광 발생 장치;를 구비한다.
본 발명의 이러한 목적들 및 다른 목적들은 다양한 도면들에 도시된 바람직 한 구현예에 대한 다음의 상세한 설명을 이해함으로써 당해 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자들에게 의심할 나위 없이 명백해질 것이다.
구현예 1
도 1을 참조하면, 평면 광원 장치(1)는 적색광, 녹색광 및 청색광을 조사할 수 있는 발광 요소를 가지는 광 발생 장치(10); 혼합된 선형 광을 발생시키도록 광 발생 장치(10)로부터 발생된 광을 혼합시키는 광 혼합 장치(11); 및 평면 광 발생 장치(12)를 구비하며, 평면 광 발생 장치(12)의 저부 부분은 원호 표면을 한정하고 광 혼합 효율을 증가시키기 위하여 저부로 조사된 광을 반사시키도록 그것의 저부에 반사층(121)을 구비한다. 평면 광원 장치(12)는 평면광을 발생시키도록 혼합된 선형 광을 수용하기 위한 상부의 광 산란 부분(13)도 구비한다. 광 산란 부분(13)은 홈(groove)일 수 있다. 홈의 형상은 V 형상, U 형상, 파도 형상 및 다른 대체 형상들로 이루어진 프로파일 그룹으로부터 선택된다. 도 1 에 있어서, 광 산란 부부분(13)의 형상은 V 형상의 홈이다. 광 혼합 장치(11)로부터의 광이 광 산란 부분(13)에 충돌하면, 홈의 다른 측상의 재료는 (공기와 같이) 상대적으로 희박한 매체(sparse medium)이기 때문에 광은 특정의 각도로 내부 전반사(total internal reflection; TIR)를 달성할 것이다. 예를 들면, 홈이 V 형상이고 각도가 θ 이고, 광 혼합 장치(11)의 임계 각도가 θC 이므로, 광은 θ< 2 x (90-θC) 일 때 내부 전반사(TIR)를 달성할 것이다. 마찬가지로, 광은 U 형상과 파도 형상의 홈에서 특정 의 각도에서 TIR 을 달성할 것이다. 더욱이, 반사층(131)은 광 산란 효율을 향상시키도록 V 형상의 홈에 형성될 수 있다.
도 2를 참조하면, 광 발생 장치(10)는 발광 요소(101,102 및 103)을 구비한다. 광 혼합 장치(11)는 광 산란 부분(111,112,113)을 구비하는데, 여기에서 광 산란 부분들의 양은 발광 요소들의 양과 같다. 도 3을 참조하면, 광 산란 부분(111,112,113)들은 V 형상의 홈들인데, 이들은 U 형상, 파도 형상 및 다른 대체 형상으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 형상일 수도 있다. 상기 언급된 광 산란 부분(13)의 원리와 유사하게, 광 발생 장치(10)로부터의 광이 광 산란 부분(111,112,113)상에 충돌하면, 광은 광 산란 부분들을 통과하여 광 혼합 장치(11)의 2 개 측부로 확산될 수 있다. 따라서, 각각의 광 발생 장치로부터의 광은 광 혼합 목적을 달성하도록 혼합될 수 있다. 광 산란 부분(111,112,113)의 V 형상 홈들과 광 산란 부분(13)의 V 형상 홈은 서로 평행하도록 배치되며, 바람직한 배치는 평면 광 발생 장치(12)로부터 균일한 평면 광을 발생시키기 위하여 광 산란 부분(111,112,113)들의 V 형상 홈들이 광 산란 부분(13)의 V 형상인 홈에 직각이도록 된다.
구현예 2
도 4를 참조하면, 평면 광원 장치(2)는 광 발생 장치(10); 혼합된 선형 광을 발생시키도록 광 발생 장치(10)로부터의 광을 혼합시키기 위한 광 혼합 장치(21); 및 평면 광 발생 장치(22)를 구비한다. 평면 광 발생 장치(22)의 상부 부분은 평면 광을 발생시키도록 혼합된 선형의 광을 수용하기 위한 광 산란 부분(23)과 2 개의 경사진(외측으로부터 내측으로 기울어진) 평면들로 이루어진다. 더욱이, 평면 광 발생 장치(22)는 광 혼합 효율을 향상시키기 위하여 광을 평면 광 발생 장치(22)로 반사시키도록 그것의 저부 부분에 반사층을 구비한다. 광 산란 부분(23)은 홈의 형태일 수 있다. 홈의 형상은 V-형상, U-형상, 파도-형상 및 다른 대체 형상으로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다. 도 4 에 있어서, 광 산란 부분(23)의 형상은 V-형상의 홈이다. 부가적으로, 반사층(231)은 광 산란 효율을 향상시키도록 V-형상의 홈 위에 형성될 수 있다.
도 5를 참조하면, 광 혼합 장치(21)는 광 산란 부분(211,212,213)을 구비하는데, 여기에서 각각의 이들 광 산란 부분들은 원추의 형상이다. 광 산란 부분의 양은 광 발생 장치의 양과 같다. 광 발생 장치(10)로부터의 광이 광 산란 부분들상에 충돌하면, 광은 광 산란 부분들을 통과하여 광 혼합 장치(21)의 2 개 측부들로 확산될 수 있다. 따라서, 각각의 광 발생 장치로부터의 광은 광 혼합 목적을 달성하도록 혼합될 수 있다.
구현예 3
도 6을 참조하면, 평면 광원 장치(3)는 광 발생 장치(10); 혼합된 선형광을 발생시키도록 광 발생 장치(10)로부터의 광을 혼합시키기 위한 광 혼합 장치(31); 및 평면광 발생 장치(32)를 구비한다. 평면광 발생 장치(32)의 상부 부분은 평면광을 발생시키도록 (외측으로부터 내측으로 기울어진) 2 개의 경사 평면과 혼합된 광 을 수용하기 위한 광 산란 부분(33)으로 이루어진다. 평면 광 발생 장치(32)의 저부 부분의 형상은 원호 표면의 형상이다. 이외에도, 평면광 발생 장치(32)는 광 혼합 효율을 향상시키기 위하여 배면광을 평면 광 발생 장치(32)로 반사시키도록 그것의 저부 부분에 있는 반사층을 구비한다. 더욱이, 반사층(331)은 광 산란 효율을 향상시키도록 광 산란 부분(33)상에 형성될 수 있다.
도 7을 참조하면, 광 발생 장치(10)는 광이 공기를 통하여 광 혼합 장치(31)로 이동할 때 광의 소산(dissipation)을 감소시키도록 광 혼합 장치(31) 안에 함입될 수 있다.
광 혼합 효율을 증가시키기 위하여, 평면광 발생 장치로부터 광 혼합 장치로 다시 광을 반사시키도록 반사층은 상기 언급된 구현예들의 광 혼합 장치 둘레에 배치될 수 있다. 마찬가지로, 반사층은 광을 광 혼합 장치로 안내하도록 광 발생 장치의 저부에 형성될 수도 있다. 반사층의 형상은 U 형상으로 오목할 수 있으며 반사층의 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
상기의 구현예들에서, 광원 장치(10)는 그 어떤 광원 유형일 수도 있는데, 발광 다이오드, 형광, 백열 램프, 또는 할로겐 전구를 포함한다. 광원 장치는 상이한 칼러의 광을 발생시킬 수 있는 적어도 2 개의 발광 요소들이나 또는 2 개의 광 조사 요소들을 구비한다. 광 발생 장치들은 균일한 광을 발생시키도록 주기적으로 또는 그룹을 이루어 배치될 수 있다.
반사층은 금속층, 미러 표면 또는 다른 장치들로부터 선택될 수 있거나, 또는 광을 반사시킬 수 있도록 하기 위하여 표면 처리에 의해 가공될 수 있다. 광 혼 합 장치는 아크릴 수지, COC, PMMA, PC, 폴리에테르이미드, 플루오로카본 폴리머, 실리콘 및 다른 그 어떤 대체의 재료들로 이루어진 그룹으로부터 선택된 재료일 수 있다. 평면광 발생 장치와 광 혼합 플레이트는 광 혼합 장치와 유사한 재료를 사용할 수 있다. 열 소산 장치는 광 발생 장치의 외측에 배치될 수 있다. 본 발명의 평면 광원 장치는 대형의 LCD 에 적용될 수 있으므로, 대형 LCD에서 사용되기 위한 배열을 형성하도록 복수개의 평면 광원 장치들을 결합시킬 수 있다.
당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 장치와 방법의 다양한 변형과 수정이 본 발명의 원리를 유지하면서 이루어질 수 있다는 점을 용이하게 이해할 것이다. 따라서 상기의 개시된 바는 첨부된 청구 범위들의 범위와 한계에 의해서만 제한되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명은 LCD 장치등에서 LCD 장치의 효율을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (27)

  1. 적어도 2 개의 발광 요소들을 구비하는 광 발생 장치;
    혼합된 선형 광을 발생시키도록 광 발생 장치로부터의 광을 혼합하기 위한 광 혼합 장치; 및
    평면 광의 발생을 위한 혼합된 선형 광을 수용하는 광 산란 부분을 구비하는 평면 광 발생 장치;를 구비하는 평면 광원 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    광 발생 장치는 점 광원인 것을 특징으로 하는 평면 광원 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    광 혼합 장치는 복수개의 광 산란 부분들을 구비하는 것을 특징으로 하는 평면 광원 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    광 산란 부분들의 양은 발광 요소들의 양과 같은 것을 특징으로 하는 평면 광원 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    광 혼합 장치의 광 산란 부분들 각각은 홈인 것을 특징으로 하는 평면 광원 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    홈의 형상은 V 형상, U 형상, 파도 형상 및 다른 대체 형상들로 이루어진 그룹으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 평면 광원 장치.
  7. 제 3 항에 있어서,
    광 산란 부위는 원추형 공동(cone cavity)의 형태인 것을 특징으로 하는 평면 광원 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    광 혼합 장치의 측방향 측은 인쇄된 분배 패턴의 형태인 것을 특징으로 하는 평면 광원 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    광 산란 부분은 홈의 형태인 것을 특징으로 하는 평면 광원 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    홈의 형상은 V 형상, U 형상, 파도 형상 및 다른 대체 형상들로 이루어진 그 룹으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 평면 광원 장치.
  11. 제 3 항에 있어서,
    광 혼합 장치의 광 산란 부분들은 평면 광 발생 장치의 광 산란 부분에 직각인 것을 특징으로 하는 평면 광원 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    혼합된 광의 광 이동 방향을 제한하도록 평면 광원 장치 둘레에 배치된 반사층을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 평면 광원 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    평면 광 발생 장치의 광 산란 부분상에 반사층을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 평면 광원 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    반사층은 광을 반사시킬 수 있는 금속층, 미러 표면이나 또는 다른 장치들이거나 또는 열처리된 표면의 형태인 것을 특징으로 하는 평면 광원 장치.
  15. 제 1 항에 있어서,
    복사 장치가 열 소산을 위하여 광원 장치의 외측에 제공되는 것을 특징으로 하는 평면 광원 장치.
  16. 제 1 항에 있어서,
    반사층은 광 혼합 장치의 둘레에 형성된 것을 특징으로 하는 평면 광원 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    반사층은 광을 반사시킬 수 있는 금속층, 미러 평면이나 또는 다른 장치들인 것을 특징으로 하는 평면 광원 장치.
  18. 제 1 항에 있어서,
    평면 광 발생 장치의 저부는 원호의 표면 형태인 것을 특징으로 하는 평면 광원 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    원호의 표면은 반사 표면인 것을 특징으로 하는 평면 광원 장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    반사 표면은 광을 반사시킬 수 있는 금속 표면, 미러 표면이나 또는 다른 장치들이나 또는 열처리 표면들의 형태인 것을 특징으로 하는 평면 광원 장치.
  21. 제 1 항에 있어서,
    광 발생 장치의 2 개의 발광 요소들은 상이한 컬러로 광을 발생시키는 것을 특징으로 하는 평면 광원 장치.
  22. 제 1 항에 있어서,
    광 발생 장치는 반사 표면을 구비하는 것을 특징으로 하는 평면 광원 장치.
  23. 제 22 항에 있어서,
    반사 표면은 광을 반사시킬 수 있는 금속 표면, 미러 표면이나 또는 다른 장치들이나 또는 열처리된 표면들인 것을 특징으로 하는 평면 광원 장치.
  24. 제 1 항에 있어서,
    광 발생 장치는 광 혼합 장치 안에 함입되는 것을 특징으로 하는 평면 광원 장치.
  25. 제 1 항에 있어서,
    광 혼합 장치는 아크릴 수지, COC, PMMA, PC, 폴리에테르이미드, 플루오로카본 폴리머, 실리콘 및 다른 대체 재료들로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 재료로 제작되는 것을 특징으로 하는 평면 광원 장치.
  26. 제 1 항에 있어서,
    평면 광 발생 장치는 아크릴 수지, COC, PMMA, PC, 폴리에테르이미드, 플루오로카본 폴리머, 실리콘 및 다른 대체 재료들로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 재료로 제작되는 것을 특징으로 하는 평면 광원 장치.
  27. 제 4 항에 있어서,
    광 혼합 장치는 아크릴 수지, COC, PMMA, PC, 폴리에테르이미드, 플루오로카본 폴리머, 실리콘 및 다른 대체 재료들로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 재료로 제작되는 것을 특징으로 하는 평면 광원 장치.
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