KR20070003873A - 휘도 개선 막, 조명 장치, 표시 장치, 광 안내 플레이트 및발광 개선 방법 - Google Patents

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이스트맨 코닥 캄파니
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Abstract

휘도 개선 막은 테이퍼진 구조체의 어레이를 포함하며, 테이퍼진 구조체는 광 입력 개구 및 보다 큰 광 출력 개구를 갖는다. 테이퍼진 구조체 각각의 내측 표면은 입력 개구에서 입사한 오프축 광을 출력 개구에 반사시키기에 적합하다.

Description

휘도 개선 막, 조명 장치, 표시 장치, 광 안내 플레이트 및 발광 개선 방법{BRIGHTNESS ENHANCEMENT FILM USING LIGHT CONCENTRATOR ARRAY AND LIGHT GUIDING PLATE, ILLUMINATION SYSTEM, AND DISPLAY APPARATUS USING THE SAME}
본 발명은 휘도 개선 제품에 관한 것으로, 특히 랩톱 LCD 표시 장치와 같은 후면 표시 장치(backlit display devices)에 사용하기 위한 조명을 조절하는 집광 장치 구조의 어레이를 이용하는 휘도 개선 막(brightness enhancement film)에 관한 것이다
LCD 표시 장치가 CRT 모니터에 비해 콤팩트하고, 경량인 반면에, LCD 표시 장치용 다수의 적용에 있어서 휘도, 또는 보다 적절하게는 발광성의 레벨이 낮음으로 인해 만족스럽지 못하다. 종래의 랩톱 컴퓨터 표시 장치에 사용되는 투과형 LCD는 후면 표시 장치 타입으로서, LCD를 향해 외측으로 광을 지향시키기 위해 LCD 후방에 위치설정된 광 공급면(light-providing surface)을 갖는다. 광 공급면 자체는 실질적으로 완전 확산(Lambertian), 즉 광범위의 각도에 걸쳐 실질적으로 일정한 발광성을 갖는 조명을 제공한다. 온축(on-axis) 및 근방축(near-axis)을 증 대시킬 목적으로, 다수의 휘도 개선 막이 표시 장치 표면에 대해 수직방향을 향해 완전 확산 분포를 갖는 광의 일부를 재지향시키기 위해 제안되어 있다. LCD 표시 장치 및 다른 유형의 후면 표시 장치에 사용되는 휘도 또는 발광성 개선을 위한 제안된 해결책은 다음의 것이 있다.
니시오(Nishio) 등에 허여된 미국 특허 제 5,592,332 호는 LCD 표시 장치내에 광의 각도 범위를 조절하기 위한 2개의 교차형 렌티큘라 렌즈 표면에 대한 사용을 개시하고 있다.
오키노(Ogino) 등에 허여된 미국 특허 제 5,611,611 호는 소정의 광 발산 및 휘도를 획득하기 위해 프레스넬(Fresnel) 및 렌티큘라(lenticular) 렌즈 시트의 조합체를 이용하는 후방 프로젝션 표시 장치를 개시하고 있다.
알렌(Allen) 등에 허여된 미국 특허 제 6,111,696 호는 표시 장치 또는 조명 장치 고정체용 휘도 개선 막을 개시하고 있다. 미국 특허 제 6,111,696 호에 개시된 광학 막의 경우, 조명원에 대면하는 표면이 매끄럽고, 반대 표면이 조명 각도를 재지향시키기 위해 삼각형 프리즘과 같은 일련의 구조체를 갖는다. 미국 특허 제 6,111,696 호에 개시된 막은 보다 좁은 각도로 광을 재지향시키기 위한 보정도(degree of correction)를 제공하도록 오프축(off-axis) 광을 굴절시킨다. 그러나, 이러한 막 설계는 오프축 광을 재시향시키기 위한 최선책이며, 막 표면에 수직인 입사광은 투과라기보다는 조명원을 향해 후방 반사될 수 있다.
아비리어(Abileah) 등에 허여된 미국 특허 제 5,629,784 호는 휘도, 콘트라스트비 및 반사형의 LCD 표시 장치의 색 균일성을 개선하기 위해 이용된 프리즘 시 트에 대한 각종 실시예를 개시하고 있다. 미국 특허 제 5,629,784 호에 개시된 실시예에 있어서, 미국 특허 제 6,111,696 호의 것과 유사한 휘도 개선 막이 감소된 주위 광 효과뿐만 아니라 개선된 발광성을 제공하기 위한 반사된 광원에 대면하도록 구성된 표면으로 배치된다. 이러한 구성요소가 반사형 영상 장치에 사용되기 때문에, 미국 특허 제 5,629,784 호의 프리즘 시트는 투과형 LCD 시스템에 사용되는 위치(즉, 광원과 LCD 사이)가 아니라, 시청자와 LCD 표면 사이에 위치된다.
파커(Parker) 등에 허여된 미국 특허 공개 공보 제 2001/00530075 호는 LCD 표시 장치용 광 재지향 막에 사용되는 각종 유형으로서, 프리즘 및 다른 구조체를 구비하는 표면 구조체를 개시하고 있다.
히구치(Higuchi) 등에 허여된 미국 특허 제 5,887,964 호는 LCD 표시 장치에서의 개선된 배광 전파 및 발광성을 위한 각각의 표면을 따르는 연장된 프리즘 구조체를 갖는 투명 프리즘 시트를 개시하고 있다. 상술한 미국 특허 제 6,111,696 호에 관해 언급된 바와 같이, 다수의 온축 광은 이러한 구성을 투과가 아니라 반사된다. 광원에 대해서는, 미국 특허 제 5,887,964 호에 개시된 프리즘 시트의 배향이 미국 특허 제 6,111,696 호에 사용된 것과는 반대이다. 미국 특허 제 6,111,696 호에 나타낸 구성은 소형이고, 휴대용 표시 장치에만 사용가능하고, 완전 확산 광원을 사용하지 않는다.
가디너(Gardiner) 등에 허여된 미국 특허 제 6,356,391 호는 프리즘 어레이를 이용하여 LCD 표시 장치 내의 광을 재지향시키기 위한 한쌍의 광학 변조 막을 개시하고 있으며, 프리즘은 상이한 치수를 가질 수 있다.
퐁(Fong) 등에 허여된 미국 특허 제 6,280,063 호는 무디거나 만곡된 정점을 갖는 막의 일 측면상에 프리즘 구조체를 갖는 휘도 개선 막을 개시하고 있다.
탱(Tang)에 허여된 미국 특허 제 6,277,471 호는 만곡된 말단면을 갖는 복수의 대체로 삼각형인 프리즘 구조체를 구비한 휘도 개선 막을 개시하고 있다.
오닐(O'Nieill) 등에 허여된 미국 특허 제 5,917,664 호는 종래의 막 타입에 비해 "소프트(soft)" 컷오프 각도를 가져서, 시야 각도가 증가함에 따라 발광성의 변화를 완화시키는 휘도 개선 막을 개시하고 있다.
휴(Hou) 등에 허여된 미국 특허 제 5,839,823 호는 마이크로프리즘을 이용하여 비완전 확산원에 대해 재생하는 광을 갖는 조명 시스템을 개시하고 있다.
비슨(Beeson) 등에 허여된 미국 특허 제 5,396,350 호는 광 재생 형상부를 갖는 후광 장치로서, 열이 문제될 수 있고 그리고 비교적 불균일한 광 출력이 수용가능한 조명 장치에서의 광 재지향용 광원과 접촉하는 마이크로프리즘 어레이를 이용하는 백라이트 장치를 개시하고 있다.
도 1은 종래 해결책 중 하나의 유형으로서, 광원(18)으로부터 제공된 광을 개선하기 위한 휘도 개선 막(10)을 도시하고 있다. 휘도 개선 막(10)은 광 공급면(14)을 향해 대면하는 매끄러운 면(12)을 가져서, 반사 표면(19)과, LCD 구성요소(20)에 대면하는 프리즘 구조체의 열을 포함한다. 미국 특허 제 6,111,696 호 및 제 5,629,784 호(위에서 언급됨) 및 다케우치(Takeuchi) 등에 허여된 미국 특허 제 5,944,405 호에 기재된 바와 같이, 이러한 구성은 대체로 잘 작동하여, 오프축 광선의 굴절에 의해 온축 발광성을 개선하고 수직인 광축에 보다 근접하게 광의 일 부를 지향시킨다. 도 1에 도시한 바와 같이, 오프축 광선(R1)은 수직방향쪽으로 굴절된다. 그러나, 전체 내측 반사(total internal reflection: TIR)로 인해, 근방축 광선(R3)은 보다 극도의 각도로 수직방향으로부터 떨어져 굴절될 수 있음을 알 수 있다. 더욱이, 온축 광선(R4)은 실제로 LCD 구성요소(20)를 향해 지향되는 것이 아니라 반사 표면(19)으로부터의 확산 및 반사를 위한 광 공급면(14)을 향해 후방 반사될 수 있다. 근방축 광선(R3)의 굴절, 및 온축 광의 적어도 일부를 광 공급면(14) 내로 반사하는 것은 후술하는 바와 같이 시야 각도에 대해 조명 발광성을 조절하는 기능을 한다. 광 공급면(14) 및 반사 표면(19)의 작용에 의해, 휘도 개선 막(10)으로부터 후방 반사된 광의 일부는 결국 확산되어, 대체로 수직 각도로 LCD 구성요소를 향해 외측으로 다시 지향된다.
이에 따라, 휘도 개선 막(10)의 목적은 광 공급면(14)으로부터 큰 각도 범위 걸쳐서 제공되는 광을 재지향시켜서, LCD 구성요소(20)가 수직방향으로 대체로 지향되도록 출력 광이 제공된다. 이와 같이 함으로써, 휘도 개선 막(10)은 표시 장치 표면에 수직으로 바로 보일 때뿐만 아니라, 경사 각도로 볼 때에도 표시 장치의 발광성을 개선하는데 도움을 준다.
수직으로부터의 시야 각도가 증가됨에 따라, 감지된 발광성은 임계 각도 이상에서 상당히 감소될 수 있다. 도 3의 그래프는 종래의 휘도 개선 막(10)을 사용하는 경우의 발광성과 시야 각도의 특성 관계를 나타낸 발광 곡선(26)을 도시하고 있다. 기대하는 바와 같이, 발광은 수직에서 정점을 이루고, 수직의 각 측면의 임계 컷오프 각도(θ 컷오프)를 향해 감소된다. 그러나, 약간의 증가는 θ 컷오프 이상으로 발생되며, 이것은 LCD 표시 장치 자체의 특성으로 인해 관찰자에 쉽게 인지될 수 없는 소모된 광을 나타낸다.
도 2의 발광 곡선(26)을 참조하면, 곡선의 전체 형상이 하나의 특징이다. 시야 각도의 범위 이상의 발광은 이들 각도에 대한 곡선 아래의 영역에 비례한다. 전형적으로, 발광 정점값은 기대되는 바와 같이 수직 근방의 각도에서 발생한다. 다수의 적용에 있어서, 수직에 대해 중심설정된 적은 범위의 시야 각도 내에서 발광을 증대시키는 것이 가장 유익하다.
상술된 종래 기술의 개시내용과 같은 종래의 접근 방법이 좁은 시야 각도로 휘도 개선에 대한 몇 가지의 수단을 제공하는 반면, 이들 접근 방법은 몇 가지의 결정을 갖는다. 상술된 몇 가지의 해결책은 최상의 온축 시야에 대해 수직을 향해 광을 재지향하기 보다는, 바람직한 각도 범위에 걸쳐 광을 재분배하기 위해 보다 효과적이다. 종래의 휘도 개선 막은 방향성 바이어스를 가져서, 광을 일 방향으로 재지향시키는데 최상으로 작용한다. 예를 들면, 휘도 개선 막은 표시 장치 표면에 대한 폭방향으로 광 경로를 재지향할 수 있지만, 길이방향으로는 광을 조금도 영향을 미치지 못한다. 그 결과, 다수의 직각으로 교차된 시트는, 표시 장치 표면에 대해 수평방향 및 수직방향 양방향으로 광을 재지향하기 위해 일반적으로 이용되는 상이한 방향으로 광을 재지향하기 위해 중첩되어야 한다. 물론, 이러한 접근 방법이 다소 해결을 하지만, 광이 2개의 직각 축에 대각선 방향으로 최적화되지는 않는다.
상술한 특허 문헌에 개시된 바와 같이, 휘도 개선 제품은 기판 재료의 상부 에 형성된 각종 유형의 굴절 표면 구조체로서, 별개의 프리즘 구조체의 매트릭스 및 길다란 프리즘 구조체 양자로서 다수의 돌출 프리즘 형상을 이용하는 구성을 구비하며, 광원을 향해 대면하고 그리고 그로부터 떨어지게 대면하는 프리즘의 정점을 갖는다. 대개, 종래의 해결책은 방향성 바이어스를 나타내며, 실제적인 적용에 있어서 다수의 시트의 사용을 필요로 한다.
포물선형의 반사기는 축을 따라 전자기 에너지를 수집 또는 전달하기 위한 각종 적용예에 잘 공지되어 있다. 룸 조명 적용에 있어서, 예컨대 포물선형의 반사기 및 대략 포물선 형상을 갖는 반사기는 광을 수집하여 외측으로, 대체로 일 방향으로 광을 지향시키는 램프 또는 다른 광원 주위에 위치설정된다. 축을 따르는 광의 최적의 포물선형 반사를 위해, 광원은 포물선형의 반사기에 대한 초점에 위치설정될 것이다.
복합형 포물선형의 집광 장치(compound parabolic concentrator: CPC)와 같은 보다 효과적인 집광 장치는 각종 적용, 특히 태양 에너지 적용에서 광을 수집하는데 이용되고 있다. 예를 들면, 윈스턴(Winston)에 허여된 미국 특허 제 4,002,499 호 및 제 4,003,638 호는 복사 에너지 수집용 반사형 포물선형의 집광 장치의 요소를 사용하는 것을 개시하고 있다. 첸(Chen)에 허여된 미국 특허 제 6,384,320 호는 거주용 태양열 발전 시스템에 사용되는 반사형 CPC 장치의 어레이를 사용하는 것이 개시되어 있다. 또한, 집광 장치는 광 감지 장치를 지지하는데 이용되고 있다. 예를 들면, 레오나드(Leonard)에 의해 출원된 영국 특허 출원 제 GB 326 525 호는 전하 결합 소자(Charge-Coupled Device: CCD)와 같은 광 센서용 광을 획득하기 위한 집광 장치로서의 반사형 CPC를 사용하는 것이 개시되어 있다. 그러나, 전적으로, CPC 및 유사한 구조체는 개선된 광 분포 및 재지향을 성취하기 위한 것이라기보다는, 각종 적용에서 광을 수집하고 감지하기 위해 이용되고 있다.
표시 장치의 발광을 개선하기 위해 들이는 일치된 노력에도 불구하고, 특히 고레벨의 근방축에 요구되는 발광에 대한 개선의 여지가 아직 남아 있다. LCD 표시 장비는 휘도를 개선하고 콘트라스트를 향상시키며, 표시 장치 포장에 대한 복잡성 및 용적을 추가하기 위해 복수층의 직교하는 막을 필요로 한다. 이에 따라, 광 효율적이고 근방축 시야 각도에서 발광을 개선하는 휘도 개선 막에 대한 필요성이 있음을 알 수 있다.
발명의 요약
본 발명은 광 입력 개구 및 보다 큰 광 출력 개구를 갖는 테이퍼진 구조체의 어레이를 포함하는 휘도 개선 막을 제공하며, 상기 테이퍼진 구조체의 내측 표면은 상기 입력 개구에 입사되는 오프축 광을 상기 출력 개구에 반사하는데 적합하다. 또한, 본 발명은 조명 시스템, 표시 장치, 광 가이드 플레이트 및 막을 이용하는 조도를 개선하는 방법을 제공한다.
본 명세서가 본 발명의 요지를 특별히 지적하고 명백하게 청구하는 청구범위로 완결되지만, 본 발명은 첨부한 도면과 함께 취해진 하기의 상세한 설명으로부터 보다 잘 이해될 것이다.
도 1은 LCD 표시 장치에 사용되는 종래의 휘도 개선 막을 나타내는 측단면도,
도 2는 종래의 휘도 개선 막용 시야 각도에 대한 발광성의 관계를 나타내는 그래프,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 있어서의 반사 공동의 작은 부분을 나타내는 사시도,
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 있어서의 반사 공동을 이용하는 박의 상부 사시도,
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 있어서의 반사 공동을 이용하는 박의 하부 사시도,
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 변형 실시예에 사용되는 상이한 유형의 반사 구조체를 나타내는 상부 사시도,
도 6은 도 3 내지 도 5에 도시한 막의 와이어 프레임(wire frame) 도면,
도 7은 본 발명에 따른 광선 취급시의 반사 공동의 거동을 나타내는 레이 다이아그램,
도 8은 시야 각도에 대해 종래의 휘도 개선 막의 발광 거동에 대한 본 발명의 다른 실시예의 상대 발광을 비교하는 그래프,
도 9는 본 발명의 변형 실시예에 있어서의 광 재지향용으로 TIR을 사용하는 굴절 구조체의 사시도,
도 10은 본 발명에 따른 광선을 취급할 대의 중실형 테이퍼진 집광 장치의 구조체의 거동을 나타내는 레이 다이아그램,
도 11은 TIR값을 결정하기 위한 키 변수를 나타내는, 본 발명에 따른 중실형 집광 장치 구조체의 측면도,
도 12는 측벽 프로파일의 키 치수를 나타내는, 본 발명에 따른 중실형 집광장치 구조체의 측벽의 일부의 확대 측면도,
도 13은 도 9의 변형 실시예에 사용되는 광학 렌즈 구조체의 사시도,
도 14는 출력 렌즈 구조체를 갖거나 갖지 않는 중실형 테이퍼진 집광 장치 구조체를 이용하는 경우의 상대 휘도 효과를 나타내는 그래프,
도 15는 제 1 실시예의 휘도 개선 막을 이용하는 조명 시스템을 나타내는 개략적인 블록 다이아그램,
도 16은 제 2 실시예의 휘도 개선 막을 이용하는 조명 시스템을 나타내는 개략적인 블록 다이아그램.
본 발명은 위에서 요약하였다.
일 실시예로부터, 본 발명은 광 입력 표면과 광 출력 표면 사이로 연장되는 중공형 반사 공동의 어레이를 포함하는 휘도 개선 막을 제공한다.
다른 실시예로부터, 본 발명은 광 입력 표면을 따르는 입력 개구와 광 출력 표면을 따르는 출력 개구 사이로 연장되는 집광 장치의 어레이를 포함하는 휘도 개선 막을 제공하며, 상기 집광 장치 각각은 대체로 포물선 형상을 갖고, 상기 집광 장치 각각에 대해, 입력 개구의 영역은 출력 개구의 영역보다 작으며, 상기 입력 표면은 광 안내 플레이트와 접촉하고, 상기 집광 장치 각각은 광 안내 플레이트의 굴절 지수와 실질적으로 동일한 굴절 지수를 갖는다.
본 발명은 광의 매우 효과적인 재분포를 성취하기 위한 막 구조체의 반사 특성을 이용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 이점은 종래 기술의 해결책에 대해 개선된 온축 및 근방축 발광을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 이점은 종래 기술의 구조체의 방향성 바이어스 없이 광 재지향용 단일 막을 제공하는 것이다. 이에 따라, 본 발명의 휘도 개선 막의 배향에 대해 정렬이 필요하지 않다. 더욱이, 본 발명의 휘도 개선 막은 방향성 바이어스를 나타내지 않아서, 직교되는 휘도 개선 막을 제공할 필요성을 없앤다.
본 발명의 다른 이점은 각을 이룬 영역과 나선형 영역 양자내에 균일한 광 분포를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 이점은 광 분포 각도에 걸쳐서 제어 수단을 허용하는 것이다.
본 발명의 또 다른 이점은 광 안내 플레이트내에 확산 장치 또는 마이크로구조체를 필요로 하지 않는 휘도 개선 막의 실시예를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 이점은 휘도 개선 막을 위한 콤팩트한 해결책을 제공하는 것이다. 본 발명의 막은 광 공급면에 대해 직접 놓여서, 분리 거리를 필요로 하지 않는다.
본 발명의 이들 목적, 특징 및 이점은 도면과 함께 취해진 하기의 상세한 설명을 읽음으로써 당업자에게 명백할 것이며, 본 발명의 예시적인 실시예가 기재되어 있다. 본 설명은, 특히 본 발명에 따른 장치의 일부를 형성하거나 그와 직접 협동하는 요소에 관한 것이다. 특히 도시 또는 기재되지 않은 요소는 당업자에 잘 공지된 각종 형태를 취할 수 있음이 이해되어야 한다.
제 1 실시예 : 표면 반사를 이용하는 중공형 집광 장치
도 3을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 있어서 중공형 테이퍼진 구조체의 어레이를 포함하는 휘도 개선 막(30)을 도시하고 있다. 이러한 어레이는 입력 표면(34)과 출력 표면(36) 사이로 연장되고 집광 장치로서 기능하는 반사 공동(32)으로 이루어진다. 휘도 개선 막(30)의 입력 표면(34)은 광 공급면(14)에 대해 또는 그에 매우 근접하게 위치된다. 상하의 확산 장치(22)를 갖는 광 공급면(14)은 실질적으로 완전 확산 광을 입력 표면(34)에 제공한다. 이에 따라, 출력 표면(36)은 출력 조명을 LCD(도시하지 않음) 또는 다른 후면 구성요소에 제공한다.
도 4a를 참조하면, 반사 공동(32)의 출력 개구(35)를 나타내는, 휘도 개선 막(30)의 출력 표면(36)의 사시도를 도시하고 있다. 도 4b를 참조하면, 입력 표면(34) 상의 입력 개구를 배면도로서 도시하고 있다.
도 3, 도 4a 및 도 4b는 반사 공동(32)이 대체로 포물선형의 길이방향 단면과, 원형의 폭방향 단면을 갖는 바람직한 실시예를 도시하고 있다. 그러나, 도 5a 내지 도 5c에 도시한 바와 같이, 반사 공동(32)을 위한 상이한 구성이 가능하다. 도 5a에 있어서, 반사 공동(32)은 대체로 원추 형상이며, 목방향으로 원형의 단면을 갖는다. 도 5b에 있어서, 반사 공동(32)은 폭방향 단면이 직사각형이다. 도 5c에 있어서, 반사 공동(32)은 폭방향 단면이 육각형이다. 도 5b 및 도 5c의 실시예를 위한 길이방향 단면은 포물선형, 대체로 포물선형 또는 예컨대 입력 개구(33)가 출력 개구(35)보다 작다면 직선형일 수 있다.
도 6은 사시도로부터 바람직한 실시예의 와이어 프레임 도면을 도시하고 있다. 도 3, 도 4a, 도 4b, 도 5a, 도 5b 및 도 5c에 있어서, 반사 공동(32)은 입력 표면(34)으로부터 출력 표면(36)까지 휘도 개선 막(30)을 통해 충분히 연장되게 도시되어 있다. 그러나, 예컨대 투명 기판을 이용하여, 반사 공동(32)이 휘도 개선 막(30)을 부분적으로만 통해 연장되는 실시예일 수 있다. 이에 따라, 예컨대 광로의 견지에서, 출력 개구(35) 후에, 또는 입력 개구(33) 전에 추가적인 투명 기판 재료가 있을 수 있다.
상술한 바와 같이, 집광 장치로서 사용을 위해, 출력 개구(35)의 영역은 입력 개구의 영역보다 커야 한다. 일반적으로, 이것은 반사 공동(32)이 어느 정도 테이퍼지는 것을 필요로 한다. 출력 개구(35)와 입력 개구(33)의 관계가 만족되면, 반사 공동(32)은 다양한 방식으로 형성될 수 있다. 바람직한 실시예에 있어서, 반사 공동(32)은, 도 6의 와이어 프레임 도면에 보다 명확하게 도시되어 있는 바와 같이, 길이방향 단면이 전체적으로 만곡된 포물선 형상을 갖도록 만곡된다. 이러한 유형의 형상의 전체적인 이점은 도 7의 레이 다이아그램에 나타나 있다. 반사 공동(32)이 이상적인 포물선형 프로파일을 갖는 경우, 입력 표면(34) 상의 지점(P)으로부터의 광범위한 각도 범위에 걸쳐 방출된 광성(R)은 일반적으로 출력 표면(36)으로부터 동일한 각도로 나타난다. 특히, 반사 공동(32)의 측벽(38)으로부터 반사되는 지점(P)으로부터의 광선은 일반적으로 그 지점으로부터의 반사된 광선의 최대 빔 각도(θmax)에 대응하는 각도(θmin)로 배출된다.
도 8을 참조하면, 도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 휘도 개선 막(30)의 출력 발광을 위한 모의 실험된 발광 곡선(26b)과 종래의 휘도 개선 막(10)을 사용하는 발광 곡선(26a)을 비교하는 그래프를 도시하고 있다. 이러한 모의 실험은 LCD의 후광을 위한 전형적인 조건에 근거한다. 이러한 모의 실험의 작동 전제는 완전 확산 광원, 0.96의 굴절값 및 20°의 최대 빔 각도(θmax)를 들 수 있다. 하부 확산 장치(22)(도 3)로부터의 손실은 없다고 가정한다.
도 8의 발광 곡선(26b)에 도시한 바와 같이, 집광 장치로서 반사 공동(32)의 어레이를 이용하는 본 발명의 휘도 개선 막(30)은 종래의 휘도 개선 막(10) 해결책을 이용하는 얻어지는 것보다 높은 온축 발광을 성취한다. 오프축인 광의 실질적인 양은 도 7에 대해 도시한 바와 같이 수직을 향해 재지향된다. 그러나, 도 8에 도시한 바와 같이, 온축 발광의 증가가 상당한 값으로 되는, 즉 오프축이 상응적으로 감소된다는 것을 알아야 한다. 이에 따라, 본 발명의 휘도 개선 막(30)은 증가된 효과적인 시야 각도에 요구되는 적용이라기보다는 보다 극도의 온축 조명을 필요로 하는 적용에 최적화된다. 유리하게는, 본 발명의 휘도 개선 막(30)을 이용하는 경우, 도 1의 종래의 휘도 개선 막(10)에서의 제 2 정점(28)을 야기한 폐광이 도 8의 발광 곡선(26a, 26b)과 비교하여 도시한 바와 같이 추가적인 근방축 조명을 제공하도록 재지향된다.
제 1 실시예를 위한 전형적인 치수, 형상 및 제조
휘도 개선 막(30)의 제 1 실시예에서의 반사 공동(32)의 전형적인 값을 하기로 들 수 있다.
출력 개구(35) 직경 : 400㎛
입력 개구(33) 직경 : 140㎛
높이 : 720㎛
반사율 : 공칭 0.96
전형적인 최대 빔 각도(θmax) : 20°
제 1 실시예에 있어서, 휘도 개선 막(30)은 금속 또는 플라스틱 재료로 형성될 수 있으며, 예컨대 폴리카보네이트, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 또는 아크릴 막을 들 수 있다. 재료가 반사형인 경우, 코팅이 불필요하다. 투명 재료 또는 금속 표면과 같이 충분히 반사하지 않는 재료를 이용하는 경우, 반사 코팅은 반사 공동(32)의 내측 표면에 도포되고, 선택적으로 구조체의 다른 부분에 도포된다. 반사 공동(32) 자체를 형성하는 제조 기술은 드릴링 및 에칭을 들 수 있다.
도 4a, 도 4b, 도 5a, 도 5b, 도 5c 및 도 6은 구조체를 지지하는 반사 공동(32)의 각종 구성을 도시하고 있다. 이들 실시예의 대부분은 입력 표면(34) 및 출력 표면(36)에 몇몇의 지지 구조체를 갖는다. 그러나, 도 5b에 도시한 바와 같이, 입력 및 출력 표면(34 또는 36) 중 하나 또는 나머지 하나는 개별적인 반사 공동(32) 사이의 지지 구조체 재료를 사용하지 않을 수 있다. 도 5c의 육각형 출력 개구(35)에 있어서, 인접한 반사 공동(32)의 측면은 공유된다. 이러한 구성 양자는 출력 표면(36)에 견고한 구조체를 제공하고 출력 개구(35)의 최대 영역을 허용한다.
바람직한 실시예에 있어서, 반사 공동(32)은 만곡되어, 수평방향 단면[즉, 휘도 개선 막(30)의 출력 표면에 평행한 단면]으로 취해진다. 그러나, 다른 형성이 가능하며, 반사 공동(32)은 예컨대 구형 또는 직사각형 단면 형상을 갖게 한다. 일반적으로, 비구형의 단면 형상은 휘도 개선 막(30)의 충전 요인을 호의적으로 증대시킬 수 있다. 이와 동시에, 출력 표면(36)에서의 전체적인 충전 요인, 즉 출력 개구(35)(도 4 내지 도 7)의 영역이 휘도 개선 막(30)을 위한 충분한 지지 구조체를 유지하기 위해 주의 깊게 고려되어야 한다.
바람직한 실시예를 위해, 전체적으로 포물선형의 수직방향 단면 형상은, 도 7을 참조하여 기술한 바와 같이, 반사 공동(32)에 매우 이점을 갖는다. 복합 포물선형 집광 장치(CPC)의 전체 형상은 반사 공동(32)의 측벽(38)을 위해 바람직한 형상이다. 그러나, 반사 측벽(38)은 실질적으로 수직방향(즉, 규정된 경사가 없음)일 수 있거나, 또는 고정형 혹은 가변형 경사를 가질 수 있다. 제 1 실시예를 위해, 상술한 바와 같이, 반사 공동(32)은 입력 개구(33)의 영역이 출력 개구(35)의 영역보다 작은 요구조건을 만족해야 한다.
반사 공동(32)의 불균일한 사이즈, 형상 및 분포는 균일한 광 출력을 제공하기에 적합할 수 있다. 이에 따라, 예컨대 반사 공동(32)의 어레이를 이용하는 막은 다른 실시예를 위한 반사 공동(32)의 상이한 사이즈 및 분포를 필요로 할 수 있다.
제 2 실시예 : TIR 효과를 이용하는 중실형 집광 장치
도 9를 참조하면, 휘도 개선 막(40)이 중실형의 테이퍼진 구조체의 어레이를 포함하는 본 발명의 제 2 실시예를 도시하고 있다. 도 3 내지 도 7의 제 1 실시예의 테이퍼진 대체로 기동 형상의 구조체와 마찬가지로, 도 9에 도시한 실시예는 반사를 이용하여 광을 조절하기 위한 대체로 포물선형의 구조체를 이용하지만, 상이한 반사 원리를 이용한다. 여기서, 휘도 개선 막(40)은 중실형 포물선형의 집광 장치(42)의 테이퍼진 어레이를 이용한다. 제 1 실시예의 반사 공동(32)과는 달리, 중실형 포물선형의 집광 장치(42)는 반사형 내측 코팅을 필요로 하지 않는다. 그 대신에, 포물선형의 집광 장치(42) 각각은 입력 개구(43)로부터 출력 개구(45)까지 광을 지향하도록 전체 내측 반사(Total Internal Reflection: TIR)를 이용한다. 도 9에 도시한 바와 같이, 포물선형 집광 장치(42) 각각의 입력 표면(44)은 광 안내 플레이트(54)에 대해 위치된다. 이러한 실시예를 위해, 하기의 특정 요구조건을 만족해야 한다.
(i) 포물선형 집광 장치(42)를 형성하는데 이용되는 재료는 광 안내 플레이트(54)의 굴절 지수와 실질적으로 동일한 약 ±0.1 이내의 굴절 지수(n)를 갖는다.
(ii) 본 실시예를 위한 광 안내 플레이트(54)는 확산 장치를 제공하지 않는다.
(iii) 포물선형 집광 장치(42)의 입력 개구(43)는 광 안내 플레이트(54)와 직접 접촉하는, 즉 입력 개구(43)는 임의의 공기 갭 없이 광 안내 플레이트(54)에 대해 놓인다. 입력 개구(43)는, 예컨대 광 안내 플레이트(54)의 표면에 접착, 가압, 성형 또는 부착될 수 있다.
본 실시예를 위해, 광 안내 플레이트(54), 광 파이프의 유형은 광원 반대측의 반사 표면을 필요로 하며, LCD 후광 기술의 당업자에게 잘 공지된 구성을 이용한다. 도 16을 참조하면, 광원(18) 반대측에 반사 표면(24) 및 직각으로 결합된 외부 표면을 갖는 광 안내 플레이트(54)를 위한 적합한 구성을 도시하고 있다.
도 10을 참조하면, 중실형 포물선형 집광 장치(42)의 전체 거동은 입력 표면(44)을 따라 입력 개구(43)에서 상이한 원점으로부터의 광선(R)을 위해 도시되어 있다. 반사 공동(32)을 이용하고 도 7에 나타낸 제 1 실시예와 유사한 방식으로, 내측벽(48)의 바람직한 곡률반경이 대체로 포물선이어서, 각도 범위에 걸쳐 입력 개구(43)에 입사하는 광은 TIR로 인해 측벽(48)으로부터 반사되어, 출력 표면(46) 상의 출력 개구(45)로 출력된다. 제 1 실시예를 참조하여 알 수 있는 바와 같이, 입력 개구(43)의 영역은 출력 개구(45)의 영역보다 작아야 한다.
측벽(48)의 표면 곡률반경의 규정
제 2 실시예의 중실형 포물선형의 집광 장치(42)를 위해, 측벽(48)의 표면 프로파일은 전체 내부 반사(TIR)가 광 공급면(14)으로부터 광을 지향시키는 방법을 결정한다. 도 11을 참조하면, 포물선형 집광 장치(42)의 측벽(48)의 윤곽은 수직방향 단면으로 도시되어 있다. 이러한 기재를 위해, 다른 형상이 이용될 수도 있지만, 포물선형 집광 장치(42)의 수평방향(즉, 폭방향) 단면도는 원형인 것을 가정한다. 입력 표면(44) 상에, 포물선형 집광 장치(42)의 입력 개구(43)는 반경(ri)을 갖는다. 출력 표면(46) 상에, 출력 개구(45)는 반경(re)을 갖는다. 값(h)은 포물선형 집광 장치(42)의 높이를 나타낸다. 입력 개구의 원주 상의 기준점(P)으로부터 TIR이 발생할 수 있는 최대 각도는 수학식 1에 의해 규정된 θmax이다.
[수학식 1]
Figure 112006060298319-PCT00001
검토한 바, TIR는 입사광을 위한 임계 각도(θTIR)가 수학식 2에 규정된 바와 같이 초과된 경우에 성취되며, 이 때 n은 포물선형 집광 장치(42)에 사용된 재료의 굴절 지수이다.
[수학식 2]
Figure 112006060298319-PCT00002
TIR을 이용하기 위해 측벽(48)의 설계를 위한 키 각도 관계는 도 12에 도시되어 있다. 여기서, 각도(θslope)는 지점(S)에서의 측벽(48)의 경사도를 나타낸다. 각도(θinc)는 지점(S)에서 수직에 대해, 지점(P)으로부터의 광을 위한 입사각을 나타낸다. 지점(P)으로부터의 광을 위한 TIR을 측벽(48) 상의 각각의 지점(S)에서 유지하기 위해, 수학식 2의 관계가 유지되어야 한다.
[수학식 3]
Figure 112006060298319-PCT00003
대체로 포물선형 경사는 수학식 3을 만족하고 도 10에 도시한 일반적인 광 재지향 거동을 제공한다.
상기의 기재 및 수학식 1 내지 3에 근거하여, 제 2 실시예에서의 측벽(48)을 위한 소정의 프로파일을 확립하기 위해 하기의 단계가 이용된다.
(단계 1) 포물선형 집광 장치(42)의 하기의 변수를 규정한다.
(a) 입력 개구 rinput
(b) 높이 h
(c) 각도 θmax
(단계 2) 수학식 1을 이용하여 출력 개구(routput)의 반경을 계산한다.
(단계 3) 수학식 3을 이용하여, 측벽(44)(도 12)을 따라 연속적인 다수의 지점(S)에서의 경사각도(θslope)를 결정한다.
제 1 실시예의 휘도 개선 막(30)에서와 같이, 제 2 실시예의 휘도 개선 막(40)은, 도 10에 대해 기재된 바와 같이, 수직을 향해 광을 재지향한다.
렌즈 구조체의 추가
도 13을 참조하면, 포물선형 집광 장치(42)의 출력 표면(46)의 일부 상에 출력 개구(45)의 변형 구성을 도시하고 있다. 이러한 구성에 있어서, 렌즈(50)는 하나 또는 그 이상의 포물선형 집광 장치(42)의 출력 개구(45) 상에 형성되며, 광 공급면(14)으로부터의 광의 개선된 재지향을 제공한다.
수학식 4는 렌즈(50)를 위한 곡률반경을 기재하고 있다.
[수학식 4]
Figure 112006060298319-PCT00004
여기서, rout은 출구 개구(45)의 반경이고, φpeak은 정점 강도가 도 14a에 도시한 바와 같이 렌즈(50) 없이 발생하는 각도이다.
도 14b를 참조하면, 비교를 위해, 도 1에 도시한 종래의 BEF 해결책을 위한 발광 곡선(52a)과, 렌즈(50)를 갖는 포물선형 집광 장치(42)를 이용하는 제 2 실시예의 휘도 개선 막(40)을 위한 발광 곡선(52b)을 도시하고 있다. 도 14a의 발광 곡선(52c)과 도 14b의 발광 곡선(52b)을 비교하면, 렌즈(50)가 출력 개구(45)에서의 광을 조정하는 방법을 나타내며, 약 0°(BEF 표면에 수직)으로 중심설정된 단일 돌출부 내로 광을 효과적으로 수집한다.
제 2 실시예를 위한 전형적인 치수, 형상 및 제조
휘도 개선 막(40)의 제 2 실시예에서의 중실형 포물선형의 집광 장치(42)를 위한 전형적인 값은 하기로 들 수 있다.
출력 개구(45) 직경 : 400㎛
입력 개구(43) 직경 : 140㎛
높이 : 720㎛
전형적인 최대 빔 각도(θmax) : 20°
포물선 집광 장치(42)를 갖는 휘도 개선 막(40)은 각종 플라스틱 재료로 형성될 수 있으며, 예컨대 폴리카보네이트, PMMA 또는 아크릴 막을 들 수 있다. 포물선형 집광 장치(42)의 밀도는 적용에 따라 다르다. 개선된 나선형 불균일성을 제공하기 위해, 입력 및 출력 개구(43, 45) 치수 및 전체 형상뿐만 아니라, 포물선형 집광 장치(42)의 이격 거리 도는 중심간의 피치는 휘도 개선 막(40)을 가로질러 균일하지 않을 수 있다. 예를 들면, 포물선형 집광 장치(42)는 광원 근방의 위치보다는 광원으로부터 떨어진 위치에 보다 밀집해 있을 수 있다.
개선된 조명 시스템
도 15를 참조하면, 광을 LCD 구성요소(20)에 제공하기 위해 제 1 실시예의 휘도 개선 막(30)을 이용하는, 표시 장치(60)를 위한 조명 시스템(56)을 도시하고 있다. 상부 및 하부 확산 장치(22)를 갖는 광 공급면(14) 및 반사 표면(24)은 광원(18)으로부터 휘도 개선 막(30)까지 완전 확산된 광을 제공한다. 이에 따라, 휘도 개선 막(30)으로부터의 조절된 출력은 LCD 구성요소(20)를 통해 지향된다.
도 16을 참조하면, 광을 LCD 구성요소(20)에 제공하기 위해 제 2 실시예의 휘도 개선 막(40)을 이용하는, 표시 장치(60)를 위한 조명 시스템(58)을 도시하고 있다. 반사 표면(24)을 갖는 광 공급면(54)은 휘도 개선 막(40)에 의해 조절하기 위한 적절한 각도로 입사각을 제공한다. 휘도 개선 막(40)의 입력 표면(44)은 광 공급면(54)에 대해 가압, 접착 또는 직접 형성된다. 이에 따라, 출력 광은 LCD 구성요소(20)를 통해 지향된다[확산 장치(22)는 제 2 실시예에서는 요구되지 않는다].
상술된 배경기술란에서와 같이, 휘도 개선 막(10)을 이용하는 종래의 해결책은 방향성 바이어스를 가져서, 대부분의 적용에 있어서 직교하는 바람직한 각도를 갖는 2개의 막 시트의 사용을 필요로 한다. 휘도 개선 막(30, 40)은 막 시트를 가로질러 이러한 방향성 바이어스의 부재에 대해 종래 기술의 설계 이상의 이점을 갖는다. 대체로 원형의 반사 공동(32) 또는 포물선형 집광 장치(42)의 경우, 상이한 각도로 광을 취급하도록 다수의 휘도 개선 막(30 또는 40)을 이용할 필요는 없다.
중공형 및 중실형 실시예를 위해, 입사 광의 주요한 조절법은 측벽(38)(제 1 실시예) 또는 측벽(48)(제 2 실시예)으로부터의 반사에 의해 제공된다. 도 3 내지 도 7의 제 1 실시예의 경우, 몇 가지의 광은 측벽(38)으로부터의 반사 없이 반사 공동(32)의 중공형 반사 구조체를 직접 통과한다. 그와는 반대로, 도 9 내지 도 12의 제 2 실시예의 경우, 매우 적은 광이 측벽(48)으로부터의 반사 없이 중실형 포물선형 집광 장치(42)를 통과할 수 있다.
영역 조명 적용을 위한 사용
상기의 설명은 후면 표시 장치 적용에 있어서의 본 발명의 휘도 개선 막(30, 40)의 사용에 대해 주로 초점이 맞춰져 있다. 그러나, 본 명의 제 1 또는 제 2 실시예에 사용된 테이퍼진 구조체의 어레이는 영역 조명 적용에 사용될 수도 있다. 광범위한 각도 범위에서 광을 수용하고, 수직 축을 향해 광을 지향하는 이들 어레이의 능력은, 예컨대 독서 램프 및 수술 조명 장치와 같은 가능한 사용 범위를 제시한다. 본 발명의 휘도 개선 막(30, 40)은 일반적인 완전 확산 광원을 이용하는 조명 적용에 특히 적합하다.
본 발명은 바람직한 실시예를 참조하여 기술되었지만, 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 당업자에 의해 변형 및 수정될 수 있다. 예를 들면, 이상적인 포물선 형상이 특정한 이점을 가지지만, 포물선에 가까운 형상이 도 3 내지 도 7의 중공형의 반사형 제 1 실시예 또는 도 9 내지 도 13의 중실형 제 2 실시예의 경우 수직 축을 향해 광의 재지향을 위해 효과적이다. 제 1 반사형 실시예를 위해, 적절한 반사 특정을 얻기 위해, 각종 유형의 코팅이 투명 또는 비반사형 기판에 도포될 수 있다. 제 2 반사형 실시예를 위해, 포물선형 집광 장치(42)가 광 안내 플레이트(54)의 표면에 성형 또는 형성될 수 있어서, 휘도 개선 막(40)은 광 안내 플레이트(54)의 일부로서 효과적으로 제조된다.
본 발명의 휘도 개선 막은 막 표면에 대해 수직 축을 향해 오프축 광을 지향시키고, 이에 따라 LCD 표시 장치 및 다른 유형의 후광 표시 장치에 사용되기에 특히 적합하다.
(부호의 설명)
10 : 휘도 개선 막 12 : 매끄러운 측면
14 : 광 공급면 16 : 프리즘 구조체
18 : 광원 19 : 반사 표면
20 : LCD 구성요소 22 : 확산 장치
24 : 반사 표면 26, 26a, 26b : 발광 곡선
28 : 제 1 정점 30 : 휘도 개선 막
32 : 반사 공동 33, 43 : 입력 개구
34 : 입력 표면 36 : 출력 표면
38, 48 : 측벽 40 : 휘도 개선 막
42 : 포물선형 집광 장치 44 : 입력 표면
35, 45 : 출력 개구 46 : 출력 표면
50 : 렌즈 52a, 52b, 52c : 발광 곡선
54 : 광 안내 플레이트 56, 58 : 조명 시스템
60 : 표시 장치

Claims (46)

  1. 테이퍼진 구조체를 포함하는 휘도 개선 막에 있어서,
    상기 테이퍼진 구조체는 광 입력 개구 및 보다 큰 광 출력 개구를 가지며,
    상기 테이퍼진 구조체 각각의 내측 표면은 상기 입력 개구에서 입사한 오프축 광을 상기 출력 개구에 반사시키는
    휘도 개선 막.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 테이퍼진 구조체의 어레이는 광 입력 표면과 광 출력 표면 사이로 연장되는 중공형 반사 공동의 어레이를 포함하는
    휘도 개선 막.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 테이퍼진 구조체의 어레이는 입력 표면 상의 입력 개구와 광 출력 표면 상의 출력 개구 사이로 연장되는 집광 장치의 어레이를 포함하며, 상기 집광 장치 각각은 대체로 포물선 형상을 가지며,
    상기 입력 표면은 광 안내 플레이트와 접촉하고, 상기 집광 장치 각각은 상기 광 안내 플레이트의 굴절 지수와 실질적으로 동일한 굴절 지수를 갖는
    휘도 개선 막.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 출력 개구에 평행한 단면에 있어서, 상기 테이퍼진 구조체는 실질적으로 원형인
    휘도 개선 막.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 출력 개구에 평행한 단면에 있어서, 상기 테이퍼진 구조체는 실질적으로 육각형인
    휘도 개선 막.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 출력 개구에 평행한 단면에 있어서, 상기 테이퍼진 구조체는 실질적으로 직사각형인
    휘도 개선 막.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 오프축 광은 광 안내 플레이트에 의해 제공되는
    휘도 개선 막.
  8. 휘도 개선 막에 있어서,
    광 입력 표면과 광 출력 표면 사이로 연장되는 중공형 반사 공동의 어레이를 포함하는
    휘도 개선 막.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 중공형 반사 공동 중 적어도 하나는 만곡된 측벽을 포함하는
    휘도 개선 막.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 입력 표면으로부터 상기 출력 표면까지의 단면에 있어서, 상기 만곡된 측벽은 실질적으로 포물선형인
    휘도 개선 막.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 출력 표면에 평행한 단면에 있어서, 상기 중공형 반사 공동은 실질적으로 원형인
    휘도 개선 막.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 반사 공동 중 적어도 하나의 측벽은 반사 코팅을 포함하는
    휘도 개선 막.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 중공형 반사 공동 중 적어도 2개는 서로 치수가 상이한
    휘도 개선 막.
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 입력 표면은 투명 기판을 포함하는
    휘도 개선 막.
  15. 제 8 항에 있어서,
    상기 출력 표면은 투명 기판을 포함하는
    휘도 개선 막.
  16. 제 8 항에 있어서,
    상기 출력 표면은 투명 기판을 포함하는
    휘도 개선 막.
  17. 제 8 항에 있어서,
    상기 중공형 반사 공동 각각은 입력 개구 및 출력 개구를 가지며, 상기 출력 개구의 영역은 상기 입력 개구의 영역보다 큰
    휘도 개선 막.
  18. 광 입력 표면과 광 출력 표면 사이로 연장되는 중공형 반사 공동의 어레이를 포함하는 광 개선 막에 있어서,
    상기 중공형 반사 공동 각각은 오프축 광의 입사를 허용하는 입력 개구와, 출력 개구를 갖는
    휘도 개선 막.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 중공형 반사 공동 중 적어도 하나는 상기 입력 표면으로부터 상기 출력 표면까지의 단면이 실질적으로 포물선형인
    휘도 개선 막.
  20. 조명 시스템에 있어서,
    (a) 일반적인 완전 확산 광원을 제공하는 광 안내 플레이트와,
    (b) 광 입력 표면과 광 출력 표면 사이로 연장되는 중공형 반사 공동의 어레이를 포함하는 휘도 개선 막으로서, 상기 휘도 개선 막의 입력 표면은 광을 수용하도록 상기 광 안내 플레이트에 근접하게 배치되는, 상기 휘도 개선 막을 포함하는
    조명 시스템.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 휘도 개선 막의 상기 반사 공동 중 적어도 하나는 만곡된 측벽을 포함하는
    조명 시스템.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 입력 표면으로부터 상기 출력 표면까지 연장되는 단면에 있어서, 상기 만곡된 측벽은 실질적으로 포물선형인
    조명 시스템.
  23. 제 20 항에 있어서,
    상기 휘도 개선 막의 출력 표면에 평행한 단면에 있어서, 상기 반사 공동 중 적어도 하나는 실질적으로 원형인
    조명 시스템.
  24. 제 20 항에 있어서,
    상기 휘도 개선 막의 출력 표면에 평행한 단면에 있어서, 상기 반사 공동 중 적어도 하나는 실질적으로 직사각형인
    조명 시스템.
  25. 제 20 항에 있어서,
    상기 휘도 개선 막의 출력 표면에 평행한 단면에 있어서, 상기 반사 공동 중 적어도 하나는 실질적으로 육각형인
    조명 시스템.
  26. 제 20 항에 있어서,
    상기 휘도 개선 막의 상기 반사 공동 중 적어도 하나의 측벽은 반사 코팅을 포함하는
    조명 시스템.
  27. 제 20 항에 있어서,
    상기 휘도 개선 막의 상기 중공형 반사 공동 중 적어도 2개는 서로 치수가 상이한
    조명 시스템.
  28. 제 20 항에 있어서,
    상기 휘도 개선 막의 상기 입력 표면은 투명 기판을 포함하는
    조명 시스템.
  29. 제 20 항에 있어서,
    상기 휘도 개선 막의 상기 출력 표면은 투명 기판을 포함하는
    조명 시스템.
  30. 제 20 항에 있어서,
    상기 휘도 개선 막의 상기 입력 표면은 반사형인
    조명 시스템.
  31. 표시 장치에 있어서,
    (a) 일반적인 완전 확산 광원을 제공하는 광 안내 플레이트와,
    (b) 광 입력 표면과 광 출력 표면 사이로 연장되는 중공형 반사 공동의 어레이를 포함하는 휘도 개선 막으로서, 상기 휘도 개선 막의 입력 표면은 상기 광 안내 플레이트에 근접하게 배치되며, 상기 휘도 개선 막은 상기 출력 표면으로부터 후광 조명을 제공하는, 상기 휘도 개선 막과,
    (c) 영상을 형성하도록 상기 후광 조명을 조절하는 LCD 표시 패널을 포함하는
    표시 장치.
  32. 입력 표면을 따르는 광 입력 개구와 출력 표면을 따르는 광 출력 개구 사이 로 연장되는 집광 장치의 어레이를 포함하는 휘도 개선 막으로서, 상기 집광 장치는 일반적인 포물선 형상을 갖는, 상기 휘도 개선 막에 있어서,
    상기 집광 장치 각각에 대해,
    (a) 입력 개구의 영역은 출력 개구의 영역보다 작고,
    (b) 상기 입력 표면은 광 안내 플레이트와 접촉하며,
    (c) 굴절 지수는 상기 광 안내 플레이트의 굴절 지수와 실질적으로 동일한
    휘도 개선 막.
  33. 제 32 항에 있어서,
    렌즈는 적어도 하나의 상기 집광 장치를 위한 상기 출력 개구에 형성되는
    휘도 개선 막.
  34. 제 32 항에 있어서,
    상기 집광 장치 각각의 내부의 전체 내부 반사는 상기 입력 개구로부터 상기 출력 개구까지 오프축 광의 일부를 지향시키는
    휘도 개선 막.
  35. 조명 시스템에 있어서,
    (a) 광을 제공하는 광 안내 플레이트와,
    (b) 입력 표면을 따르는 광 입력 개구와 출력 표면을 다르는 광 출력 개구 사이로 연장되는 집광 장치의 어레이를 포함하는 휘도 개선 막으로서, 상기 집광 장치 각각은 대체로 포물선 형상을 가지며,
    상기 집광 장치 각각에 대해,
    (1) 상기 입력 개구의 영역은 출력 개구의 영역보다 작고,
    (2) 상기 입력 표면은 상기 광 안내 플레이트와 접촉하고,
    (3) 굴절 지수는 상기 광 안내 플레이트의 굴절 지수와 실질적으로 동일한
    조명 시스템.
  36. 표시 장치에 있어서,
    (a) 광을 제공하는 광 안내 플레이트와,
    (b) 입력 표면을 따르는 광 입력 개구와 출력 표면을 따르는 광 출력 개구 사이로 연장되는 집광 장치의 어레이를 포함하는 휘도 개선 막으로서,
    상기 집광 장치 각각은,
    (1) 대체로 포물선 형상을 가지며, 상기 집광 장치 각각에 대해, 입력 개구의 영역은 출력 개구의 영역보다 작고,
    (2) 상기 광 안내 플레이트와 접촉하는 입력 표면을 가지며,
    (3) 상기 광 안내 플레이트의 굴절 지수와 실질적으로 동일한 굴절 지수를 갖는, 상기 휘도 개선 막과,
    (c) 영상을 형성하도록 상기 후광 조명을 조절하는 LCD 표시 패널을 포함하는
    표시 장치.
  37. 대체로 포물선 형상을 갖고, 광 입력 개구 및 광 출력 개구를 구비한 테이퍼진 집광 장치의 어레이를 갖는 출력 표면을 포함하는, 후광을 제공하는 광 안내 플레이트에 있어서,
    상기 집광 장치 각각의 입력 개구는 상기 출력 개구보다 작은
    광 안내 플레이트.
  38. 조명 장치에 있어서,
    (a) 광원과,
    (b) 광 입력 표면과 광 출력 표면 사이로 연장되는 중공형 반사 공동의 어레이를 포함하는 휘도 개선 막으로서, 상기 휘도 개선 막의 입력 표면은 상기 광원에 근접하게 배치되는, 상기 휘도 개선 막을 포함하는
    조명 장치.
  39. 조명 장치에 있어서,
    (a) 광을 제공하는 광원 표면과,
    (b) 입력 표면을 따르는 광 입력 개구와 입력 표면을 따르는 광 출력 개구 사이로 연장되는 집광 장치의 어레이를 포함하는 휘도 개선 막으로서, 상기 집광 장치 각각은 대체로 포물선 형상을 가지며,
    상기 집광 장치 각각에 대해,
    (1) 입력 개구의 영역은 출력 개구의 영역보다 작고,
    (2) 상기 입력 표면은 상기 광원 표면과 접촉하며,
    (3) 굴절 지수는 상기 광원 표면의 굴절 지수와 실질적으로 동일한, 상기 휘도 개선 막을 포함하는
    조명 장치.
  40. 후광 표시 장치를 위한 발광을 개선하는 방법에 있어서,
    (a) 광 입력 개구와 광 출력 개구를 갖는 중공형 반사 공동의 어레이를 제공하는 단계와,
    (b) 광을 상기 공동의 어레이에 지향시키는 단계를 포함하는
    발광 개선 방법.
  41. 제 40 항에 있어서,
    상기 중공형 반사 공동의 어레이를 제공하는 단계는, 상기 공동을 막 기판 내에 형성하는 단계를 포함하는
    발광 개선 방법.
  42. 제 41 항에 있어서,
    상기 공동을 코팅하는 단계를 더 포함하는
    발광 개선 방법.
  43. 제 40 항에 있어서,
    적어도 하나의 중공형 반사 공동은 상기 광 입력 개구로부터 상기 광 출력 개구까지 취해진 대체로 포물선형 단면을 갖는
    발광 개선 방법.
  44. 제 40 항에 있어서,
    상기 광을 상기 입력 개구에 지향시키는 단계는 완전 확산 광원으로부터 광을 발생시키는 단계를 포함하는
    발광 개선 방법.
  45. 후면 표시 장치를 위한 발광을 개선하는 방법에 있어서,
    (a) 제 1 굴절 지수(n1)를 갖는 광 안내 표면을 제공하는 단계와,
    (b) 대체로 포물선 형상을 갖는 테이퍼진 집광 장치의 어레이를 형성하는 단계로서,
    (1) 상기 집광 장치 각각의 입력 개구는 상기 출력 개구보다 작고,
    (2) 상기 집광 장치 각각은 제 2 굴절 지수(n)를 가지며,
    (3) n2는 n1과 실질적으로 동일한, 상기 집광 장치의 어레이 형성 단계와,
    (c) 복수의 상기 집광 장치의 입력 개구를 상기 광 안내 표면에 대해 배치시키는 단계를 포함하는
    발광 개선 방법.
  46. 제 45 항에 있어서,
    복수의 상기 집광 장치의 입력 개구를 상기 광 안내 표면에 대해 배치시키는 단계는 상기 테이퍼진 집광 장치의 어레이의 입력 표면에 접착제를 도포하는 단계를 포함하는
    발광 개선 방법.
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