KR20070105916A

KR20070105916A - 광 시스템

Info

Publication number: KR20070105916A
Application number: KR1020070040939A
Authority: KR
Inventors: 알렉산더 모로조프; 콘스탄틴 카라페티안; 마리아 포타포바
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2006-04-26
Filing date: 2007-04-26
Publication date: 2007-10-31
Also published as: RU2306587C1; KR100846804B1

Abstract

본 발명은 광 시스템(lighting system)에 관한 것으로, 방사 소스(radiation source), 도광 레이어(light guiding layer) 및 도광 레이어의 상부에 위치한 광 출력 요소들의 배열을 포함하고, 도광 레이어 및 광 출력 요소들은 광학적으로 투명한 재료로 제조되고, 도광 레이어는 상부 표면, 바닥 표면, 및 2개의 측면 표면들을 가지며, 상부 표면 및 바닥 표면은 투명한 측면 표면으로부터 도광 레이어로 들어오는 방사의 반사 능력을 가지고, 광 출력 요소들의 보다 작은 베이스들은 광학적 접촉의 형태를 가지는 도광 레이어의 상부 표면의 상부에 위치하며, 끝이 잘린 피라미드들의 형태이고, 및 광 출력 요소들의 측면들은 도광 레이어의 상부 표면에 수직인 방향으로 베이스를 통해서 들어오는 광을 반사하고, 피라미드들은 다각형의 형태로 실시되며, 피라미드들의 보다 큰 베이스들은 경계에서 서로 인접하고, 측면들의 경계선은 2차 곡선의 형태를 가지는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면 광의 균일성 및 광 평행 비율을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

광 시스템{Lighting system}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 시스템의 측면을 도시한 도면이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 시스템의 측면의 단면을 도시한 도면이다.

도 3은 광 출력 요소들의 위치를 상부에서 바라본 도면이다.

본 발명은 광학에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 액정(LC: liquid crystal) 디스플레이의 조명에 사용될 수 있는 광 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, LC 디스플레이 조명 장치는 다음과 같이 동작한다: 광원으로부터 방사되는 광은 도광판(light guiding plate) 안으로 들어가고, 도광판은 밝기의 균일성 및 광의 각 구경(angular aperture)의 제한을 제공하며, 광은 도광판을 통과한 후에 LC 패널의 표면 상에 투영된다. 원칙적으로, 도광판은 도광 레이어(light guiding layer) 및 그 상부에 위치한 광 출력 광학 요소들을 포함한다. 밝기의 균일성 및 광의 각 구경의 제한은 도광 레이어 및 광 출력 요소들의 대응하는 배열 및 위치에 기인하여 이루어진다.

광원, 도광 레이어, 및 도광 레이어 상부에 위치한 광 출력 요소들의 배열을 포함하는 광 시스템은 공지되어 있고(미국 공개특허 제2001-0053074호), 여기서 도광 레이어 및 광 출력 요소들은 광학적으로 투명한 재료로 제조되며, 광 출력 요소들은 도광판과의 접촉 장소들에서 원형의 측면 및 평평한 측면을 가지도록 실시된다. 그러한 판의 결점은, LC 패널의 조명의 균일성을 유지하기 위해, 원통형(cylindrical) 광 출력 요소들 사이의 거리가 판의 표면을 따라 변화하고, 따라서 LC 패널의 내부 표면 상에 이들 사이의 다양한 거리를 가지는 밝은 스트립들이 있다는 것이다. LC 패널의 조명의 불균일성을 방지하기 위해, 그러한 스트립들 사이의 거리는 픽셀의 크기보다 훨씬 더 작아야 한다. 이는 광 출력 요소들이 작은 크기이어야 함을 의미하고, 이것은 그러한 장치의 생산에 많은 복잡성을 만들어 낸다.

본 발명에 더 가까운 것은 미국 등록특허 제5,396,350호에 기술된 광 시스템으로서, 방사 소스(radiation source), 도광 레이어 및 도광 레이어의 상부에 위치한 광 출력 요소들의 배열을 포함하고, 여기서 도광판 및 광 출력 요소들은 광학적으로 투명한 재료로 제조되며, 도광 레이어는 상부 표면, 바닥 표면 및 서로 반대편에 위치한 두 개의 측면 표면들을 가지고, 그 요소들은 프리즘의 형태로 실시되어 보다 작은 베이스들은 광학적 접촉을 가지는 도광 레이어의 상부 표면의 상부에 위치하며, 광 출력 요소들의 측면들은 도광 레이어의 상부 표면의 방향으로 내부 전반사(total internal reflection)의 원칙에 따라서 베이스를 통해서 들어오는 광의 반사를 제공한다. 광 출력 요소들은 프리즘의 형태로 실시되고, 도광판의 표면 상부에 동일한 스텝을 가지고 위치하며, 도광 레이어로부터 방사 출력을 가능하게 하고, 또한 LC 패널로 들어가는 광의 각 구경을 어느 정도로 제한한다. 이러한 조명 시스템이 미국 등록특허 제5,396,350호에서 청구되는 전형적인 발명으로 선택된다.

이러한 기술의 단점은, 프리즘들의 보다 큰 베이스들 사이의 간격으로 인한, 또한 그러한 장치는 동일한 형태의 광 출력 요소들이 광원과의 거리에 관계없이 동일한 스텝을 가지고 위치하므로 광 시스템의 전체 표면에 대해 균일한 밝기를 유지하기 위한 어떤 리소스들도 가지고 있지 않기 때문에, 그러한 광 시스템의 출력에 대한 조명의 불충분한 균일성이 있다는데 있다. 그 외에도, 광 출력의 평평한 측면 표면들(이 경우에는 프리즘들)로부터 반사되는 광은 입사 각 구경의 추가적인 제한 없이 지나가는데, 이는 출력의 각 구경은, 실제로, 내부 전반사의 조건이 어떤 각에 대하여 유효한지인 도광판 내부의 방사 분배의 각들에 의해 결정되고, 따라서, 그러한 광 시스템은 출력에서 높은 광 평행 비율(collimation ratio)을 얻도록 허용하지 않기 때문이다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 증가된 조명의 균일성 및 출력에서의 향상된 광 평행을 가지는 광 시스템을 제공하는 것에 있다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 광 시스템은, 방사 소스(radiation source), 도광 레이어(light guiding layer) 및 상기 도광 레이어 상부에 위치한 광 출력 요소들의 배열을 포함하고, 상기 도광 레이어 및 상기 광 출력 요소들은 광학적으로 투명한 재료로 제조되며, 상기 도광 레이어는 상부 표면, 바닥 표면, 및 2개의 측면 표면들을 가지고, 상기 상부 표면 및 상기 바닥 표면은 상기 광 출력 요소들의 보다 작은 베이스들에 대한 방사를 반사할 가능성을 가지고 실시되며, 상기 방사는 상기 투명한 측면 표면으로부터 상기 도광 레이어 내부로 들어오고, 광 출력 요소들은 보다 작은 베이스들이 광학적 접촉을 가지는 상기 도광 레이어의 상기 상부 표면의 상부에 위치하는 끝이 잘린(truncated) 피라미드들의 형태로 실시되고, 및 광 출력 요소들의 측면들은 상기 도광 레이어의 상부 표면에 수직인 방향으로 상기 베이스를 통해서 입사하는 광의 반사를 제공하고, 상기 피라미드들은 다각형으로 실시되고, 상기 피라미드들의 보다 큰 베이스들은 주변에서 서로 인접함으로써, 상기 측면들의 경계선(ruling line)이 2차 곡선을 형성하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 시스템의 측면을 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 시스템의 측면의 단면을 도시한 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 광 시스템(1)은 방사 소스(2), 도광 레이어(3), 및 도광 레이어 상부에 위치한 광 출력 요소들(4)의 배열을 포함한다. 도광 레이어(3) 및 광 출력 요소들(4)은 광학적으로 투명한 재료로 제조된다.

도광 레이어(3)는 상부 표면(5), 바닥 표면(6) 및 서로 반대편에 위치한 측면 표면들(7, 8)을 포함한다. 본 발명의 다른 실시예들 중 하나로, 도광 레이어의 측면 표면(8)은 반사 표면으로 실시될 수 있다. 광 출력 요소들(4)은 끝이 잘린 피라미드들의 형태로 실시되고, 보다 작은 베이스들(9)은 도광 레이어(3)와 광학적 접촉을 형성하면서 도광 레이어(3)의 상부 표면(5)의 상부에 위치한다.

광 출력 요소들(4)의 베이스는 다각형, 예를 들어 사각형 또는 육각형(도 3을 참조)의 형태를 가진다. 피라미드들의 보다 큰 베이스들(10)은 경계에서 서로 접해 있어서, 베이스들 간의 갭(gap)을 제거할 수 있도록 하고, 본 발명의 광 시스템의 출력에서의 균일한 조명을 보장한다. 광 출력 요소들(4)의 측면들(11)은 도광 레이어(3)로부터 들어오는 빔의 내부 전반사를 제공하는 방식으로 실시되고, 또한, 광 출력 요소들(4)의 측면들(11)은 곡선으로 되며, 본 발명의 변형 중 하나로 측면들(11)의 경계선(ruling line)은 광 평행 비율을 증가시키는 포물선의 형태를 가진다.

광은 측면 표면(7)을 통해서 도광 레이어(3) 안으로 들어오고, 내부 전반사의 규칙에 따라 광 전도판 내부에 퍼진다. 광 출력 요소들(4)의 보다 작은 베이스들(9) 상으로 떨어지는 빔들은 도광 레이어(3)로부터 간 것이다. 광 출력 요소들(4)의 측면들(11)은 도광 레이어(3)의 표면(5)에 수직인 방향으로 보다 작은 베이스들(9)을 통해서 지나간 빔들을 반사하여, 밖으로 나오는 광의 평행을 보장한다. 광 출력 요소들(4)의 베이스들(9, 10)은 평평하고 서로 평행하다.

광 출력 요소들(4)의 출력에서 광의 균일한 분배는 도광 레이어(3)의 표면 상에서 광 출력 요소들(4)의 파라미터들의 변화에 기인하여, 즉, 도광판의 표면 상부의 광 출력 요소들(4)의 크고 작은 베이스들의 면적 비율의 변화에 의해서 이루어지고, 반면에 광 출력 요소의 큰 베이스의 면적 크기는 광 시스템의 출력에서 균일한 밝기를 유지하기 위하여 일정하게 한다. 광 출력 요소들(4)의 크고 작은 베이스들의 면적 크기의 비율은 광 출력 요소와 방사 소스 간의 거리의 증가와 함께 감소한다. 광원까지의 거리에 대한 이러한 비율 의존성은 선형적, 또는 비선형적, 또는 이산적인 스텝인 것(graduated)일 수 있다.

본 발명의 실시예의 변형 중 하나로, 본 발명의 광 시스템은 2개의 방사 소스를 가지고, 이 경우에 측면 표면들은 광학적으로 투명하며 광학적으로 투명한 재료로부터 실시되고, 광 시스템은 면 대칭(plane symmetry)을 가진다.

본 발명의 실시예의 상술한 변형은 청구되는 발명을 설명할 목적으로 개시된 것이고, 다양한 수정, 보충 및 치환이 가능함은 당업자에게 자명하므로, 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 첨부되는 청구항에 기술된 것으로 보아야 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 광 시스템은, 광 출력 요소들의 형태 및 위치를 변화시킴으로써, 광의 균일성 및 광 평행 비율을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims

방사 소스(radiation source), 도광 레이어(light guiding layer) 및 상기 도광 레이어의 상부에 위치한 광 출력 요소들의 배열을 포함하고,

상기 도광 레이어 및 상기 광 출력 요소들은 광학적으로 투명한 재료로 제조되고, 상기 도광 레이어는 상부 표면, 바닥 표면, 및 2개의 측면 표면들을 가지며, 상기 상부 표면 및 상기 바닥 표면은 상기 투명한 측면 표면으로부터 상기 도광 레이어로 들어오는 방사의 반사 능력을 가지고,

상기 광 출력 요소들의 보다 작은 베이스들은 광학적 접촉의 형태를 가지는 상기 도광 레이어의 상부 표면의 상부에 위치하며, 끝이 잘린 피라미드들의 형태이고, 및

상기 광 출력 요소들의 측면들은 상기 도광 레이어의 상부 표면에 수직인 방향으로 상기 베이스를 통해서 들어오는 광을 반사하고, 상기 피라미드들은 다각형의 형태로 실시되며, 상기 피라미드들의 보다 큰 베이스들은 경계에서 서로 인접하고, 상기 측면들의 경계선은 2차 곡선의 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 광 시스템.
제1항에 있어서,

상기 도광 레이어의 측면 표면들 중 하나는 반사면인 것을 특징으로 하는 광 시스템.
제1항에 있어서,

상기 도광 레이어의 하부 표면 및 상부 표면은 내부 전반사의 효과로 인해 상기 광을 반사하는 것을 특징으로 하는 광 시스템.
제1항에 있어서,

상기 광 시스템은 면 대칭을 가지고, 상기 도광 레이어의 양측 표면들은 광학적으로 투명하며 상기 방사를 입력할 수 있는 것을 특징으로 하는 광 시스템.
제1항에 있어서,

상기 광 출력 요소들의 피라미드들의 베이스는 육각형의 형태인 것을 특징으로 하는 광 시스템.
제1항에 있어서,

상기 광 출력 요소들의 피라미드들의 베이스는 사각형의 형태인 것을 특징으로 하는 광 시스템.
제1항에 있어서,

상기 광 출력 요소들은 광학적으로 투명한 재료의 마운트 상에 위치하는 것을 특징으로 하는 광 시스템.
제1항에 있어서,

상기 도광 레이어의 하부 표면 및 상부 표면은 서로 평행한 것을 특징으로 하는 광 시스템.
제1항에 있어서,

상기 도광 레이어의 하부 표면은 상기 도광 레이어의 상부 표면에 대하여 기울어져 있는 것을 특징으로 하는 광 시스템.
제1항에 있어서,

상기 광 출력 요소들의 측면들을 형성하는 선은 포물선의 형태인 것을 특징으로 하는 광 시스템.
제1항에 있어서,

상기 광 출력 요소들의 피라미드들의 큰 베이스 및 작은 베이스의 면적 크기 비율 값은 상기 광 출력 요소 및 상기 광원 간의 거리에 따라 변화하고, 및 상기 광 출력 요소들의 보다 큰 베이스들의 전체 배열의 면적 크기는 일정한 것을 특징으로 하는 광 시스템.
제11항에 있어서,

상기 면적 크기 비율은 상기 방사 소스로부터 상기 광 출력 요소까지의 거리의 증가에 따라 감소하는 것을 특징으로 하는 광 시스템.
제12항에 있어서,

상기 면적 크기 비율은 상기 방사 소스로부터 상기 광 출력 요소까지의 거리의 증가에 따라 선형적으로 감소하는 것을 특징으로 하는 광 시스템.
제12항에 있어서,

상기 면적 크기 비율은 상기 방사 소스로부터 상기 광 출력 요소까지의 거리의 증가에 따라 비선형적으로 감소하는 것을 특징으로 하는 광 시스템.
제12항에 있어서,

상기 면적 크기 비율은 상기 방사 소스로부터 상기 광 출력 요소까지의 거리의 증가에 따라 이산적인 스텝으로 감소하는 것을 특징으로 하는 광 시스템.