KR20080031573A - 점광원을 사용한 선광원 - Google Patents

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KR20080031573A
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이홍석
이수미
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삼성전자주식회사
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Abstract

점광원을 사용한 선광원이 개시된다. 개시된 선광원은, 길이방향의 양 단면과, 네 개의 측면을 가진 막대 형상의 도광판과, 도광판의 양 단면 중 적어도 하나의 단면을 통해 도광판 내부로 광을 출사하는 적어도 하나의 점광원과, 도광판의 네 개의 측면 중 적어도 하나의 측면에 돌출 형성되는 것으로, 도광판 내부로 입사된 광을 전반사시켜 도광판 외부로 출광시키는 다수의 출광요소를 구비하며, 상기 다수의 출광요소 각각은 입사된 광을 전반사하는 반사면과, 반사된 광을 출광하는 출광면을 가진다. 이와 같은 구성에 의하면, 점광원을 이용하되 도광판에 다수의 출광요소를 형성함으로써 선형의 광을 출사할 수 있으며, 또한 출사광의 휘도 분포의 균일도가 향상될 수 있다.

Description

점광원을 사용한 선광원{Line light source using point light source}
도 1은 종래의 액정 표시장치의 예시적인 구성을 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 종래의 백라이트 유닛을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 3a는 도 2에 도시된 종래의 백라이트 유닛의 출광면에서의 휘도 분포를 보여주는 사진이고, 도 3b는 도 2와 도 3a에 표시된 A-A'선을 따른 휘도 분포를 보여주는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 선광원을 도시한 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시된 선광원을 액정 표시장치용 조명장치에 적용한 예를 보여주는 평면도이다.
도 6은 도 4에 도시된 출광요소의 반사면의 다른 예를 도시한 평면도이다.
도 7a와 도 7b는 도 4에 도시된 출광요소의 변형예들을 도시한 사시도들이다.
도 8은 도 4에 도시된 점광원의 다른 배치를 보여주는 평면도이다.
도 9는 도 4에 도시된 점광원의 다른 예를 보여주는 사시도이다.
도 10a 내지 도 10d는 도 4에 도시된 도광판의 변형예들을 보여주는 사시도들이다.
도 11은 도 4에 도시된 프레임의 변형예를 보여주는 사시도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 선광원을 도시한 사시도이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 선광원을 도시한 사시도이다.
도 14a는 도 4에 도시된 선광원으로부터 출사된 광의 휘도 분포를 보여주는 사진이고, 도 14b는 도 14a에 표시된 X축 방향을 따른 휘도 분포를 보여주는 그래프이며, 도 14c는 도 14a에 표시된 Y축 방향을 따른 휘도 분포를 보여주는 그래프이다.
도 15a는 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 선광원을 채용한 액정 표시장치용 조명장치의 출광면을 통해 출사되는 광의 휘도 분포를 보여주는 사진이고, 도 15b는 도 15a에 표시된 X축 방향을 따른 휘도 분포를 보여주는 그래프이며, 도 15c는 도 15a에 표시된 Y축 방향을 따른 휘도 분포를 보여주는 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100,600,700...선광원 110,210,310,610,710...점광원(LED)
120,620,720...막대형상 도광판 130,230,330,430,630,730...출광요소
132,232,332,432,632,732...반사면 134,234,334,434,634,734...출광면
140,240,640...프레임 190...면형상 도광판
228,248,528...프리즘 패턴 315...커플링
328...렌즈 패턴 428...산란 패턴
본 발명은 액정 표시장치 또는 일반적인 조명장치에 사용되는 선광원에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 발광다이오드(LED)와 같은 점광원을 사용하여 선형의 광을 출광하는 선광원에 관한 것이다.
액정 표시장치(LCD; Liquid Crystal Display)는 무게가 가볍고 소비전력이 적은 장점을 가지고 있어서 널리 이용되고 있다. 액정 표시장치의 액정 패널은 그 자체가 발광하여 화상을 형성하지 못하고, 외부로부터 광이 입사되어 화상을 형성하는 수광형 표시장치이므로, 백라이트(back light) 또는 프론트라이트(front light)와 같은 조명장치를 필요로 한다.
액정 표시장치에 사용되는 조명장치는 광원의 배치에 따라 액정 패널의 바로 아래에 설치된 다수의 램프가 광을 액정 패널에 직접 조사하는 직하 발광형(direct light type)과, 면형상 도광판의 측면 쪽에 설치된 램프가 광을 조사하고 이 광이 면형상 도광판을 통해 액정 패널에 전달되는 측면 발광형(edge light type)으로 분류된다.
상기 측면 발광형 조명장치는 광원으로서 선광원과 점광원을 사용할 수 있다. 대표적인 선광원으로는 냉음극 형광램프(CCFL: cold cathode fluorescent lamp)가 있고, 점광원으로는 발광다이오드(LED: light emitting diode)가 주로 사용된다. 최근, 표시장치의 박형화에 따라 광원의 두께가 얇고 효율이 높은 LED와 같은 점광원을 사용한 조명장치가 많이 개발되고 있다.
도 1은 종래의 액정 표시장치의 예시적인 구성을 보여주는 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 종래의 백라이트 유닛을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 1과 도 2를 함께 참조하면, 액정 표시 장치에는 액정 패널(10)의 배면쪽에 액정 패널(10)을 조명하기 위한 조명장치로서 백라이트 유닛이 배치되어 있다. 상기 백라이트 유닛은 점광원으로서 적어도 하나의, 예컨대 4개의 발광다이오드(LED)(40)와, 상기 LED(40)로부터 입사된 광을 액정 패널(10)쪽으로 출광시키는 면형상 도광판(30)을 구비한다. 구체적으로, 상기 4개의 LED(40)는 도광판(30)의 일측 가장자리를 따라 소정 간격으로 배치되고, 4개의 LED(40) 각각으로부터 출사된 광은 도광판(30)의 입광면(31)을 통해 도광판(30) 내부로 입사된다. 도광판(40) 내부로 입사된 광은 도광판(30)의 저면에 마련된 광경로변환수단, 예컨대 도트 프린트 패턴(35)에 의해 그 경로가 변환되어 도광판(30)의 출광면(33)을 통해 출사된다. 도광판(30)의 출광면(33)을 통해 출사된 광은 확산시트(21), 프리즘시트(22, 23) 및/또는 프로텍터(24)를 통과하여 액정 패널(10)에 도달하게 된다. 한편, 도광판(30)의 광경로변환수단으로는 상기한 도트 프린트 패턴(35)뿐만 아니라, 잘 알려져 있는 홀로그램 패턴, 역프리즘 패턴 또는 역사다리꼴 패턴등이 이용될 수도 있다. 그리고, 도광판(30)의 배면쪽에는 도광판(30)을 빠져나온 광을 반사시키기 위한 반사판(50)이 마련될 수도 있다.
도 3a는 도 2에 도시된 종래의 백라이트 유닛의 출광면에서의 휘도 분포를 보여주는 사진이고, 도 3b는 도 2와 도 3a에 표시된 A-A'선을 따른 휘도 분포를 보여주는 그래프이다.
도 3a와 도 3b를 함께 참조하면, 상기한 바와 같은 구성을 가진 종래의 백라 이트 유닛에 있어서는, 점광원, 즉 LED(40)로부터 출사되는 광의 방사각에 제한이 있다. 따라서, 다수의 LED(40)를 배치한다 하더라도, 도광판(30)에는 각각의 LED(40)로부터 출사되는 광이 겹쳐지는 부분과 광이 도달하지 않는 부분이 존재하게 된다. 이러한 현상으로 인해, 도 3a와 도 3b에 도시된 바와 같이, 도광판(30)의 출광면(33)을 통해 출사되는 광의 휘도 분포가 불균일하게 되고, 이러한 현상은 도광판(30)의 입광면(31)에 인접한 영역에서 현저하게 나타난다. 즉, 도광판(30)의 입광면(31)에 인접한 영역에 암선 및/또는 휘선이 쉽게 발생하게 된다.
이와 같이, 종래의 백라이트 유닛에 있어서는, 도광판(30)에 휘도의 분포가 불균일한 영역이 발생하게 되고, 이러한 영역은 액정 패널(10)을 조명하기 위한 유효한 영역으로서 사용되지 못하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 특히 발광다이오드(LED)와 같은 점광원을 사용하되 선형의 광을 출광하는 구조를 가짐으로써 출사되는 광의 휘도 분포의 균일도를 향상시킬 수 있는 선광원을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 선광원은,
길이방향의 양 단면과, 네 개의 측면을 가진 막대 형상의 도광판;
상기 도광판의 양 단면 중 적어도 하나의 단면을 통해 상기 도광판 내부로 광을 출사하는 적어도 하나의 점광원; 및
상기 도광판의 네 개의 측면 중 적어도 하나의 측면에 돌출 형성되는 것으로, 상기 도광판 내부로 입사된 광을 전반사시켜 상기 도광판 외부로 출광시키는 다수의 출광요소;를 구비하며,
상기 다수의 출광요소 각각은 입사된 광을 전반사하는 반사면과, 상기 반사된 광을 출광하는 출광면을 가진 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 점광원은 발광다이오드(LED)인 것이 바람직하며, 상기 도광판의 양 단면과 마주하도록 배치될 수 있다. 그리고, 상기 점광원은 상기 도광판의 길이방향 축에 대해 소정 각도로 틸트될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 점광원은 상기 도광판의 두께보다 두꺼운 두께를 가질 수 있으며, 이 경우 상기 점광원과 상기 도광판 사이에 상기 점광원으로부터 상기 도광판쪽으로 가면서 그 두께가 점차 얇아지는 테이퍼 형상을 가진 커플링이 설치될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 다수의 출광요소는 상기 도광판과 일체로 형성된 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 다수의 출광요소 각각의 반사면은 소정 각도로 경사진 경사면 또는 곡면으로 이루어질 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 다수의 출광요소 각각의 출광면은 사각형의 형상을 가질 수 있으며, 상기 다수의 출광요소 각각의 평면 형상은 상기 도광판쪽으로 가면서 그 폭이 점차 좁아지는 사다리꼴일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 다수의 출광요소 각각의 출광면은 원형 또는 타원형 의 형상을 가질 수 있으며, 상기 다수의 출광요소 각각은 상기 도광판쪽으로 가면서 그 수직 단면적이 점차 좁아지는 뿔 형상을 가질 수 있다.
본 발명에 따른 선광원은 상기 도광판, 점광원, 및 다수의 출광요소를 보호하는 프레임을 더 구비하는 것이 바람직하다. 상기 프레임은 상기 도광판의 출광요소들이 형성된 면을 제외한 나머지 면들을 덮는 형상을 가질 수 있으며, 상기 프레임의 내면은 상기 도광판을 빠져나온 광을 다시 상기 도광판 내부로 반사하는 반사면으로 이루어진 것이 바람직하다. 그리고, 상기 프레임의 반사면에는 프리즘 패턴, 렌즈 패턴, 산란 패턴 및 회절격자패턴으로 이루어진 군 중에서 선택된 어느 하나의 패턴이 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 다수의 출광요소는 상기 도광판의 네 측면 중 제1측면에만 형성되고, 상기 제1측면 반대쪽의 제2측면에는 프리즘 패턴, 렌즈 패턴, 산란 패턴 및 회절격자패턴으로 이루어진 군 중에서 선택된 어느 하나의 패턴이 형성될 수 있다. 상기 프리즘 패턴은 상기 도광판의 길이방향 또는 두께방향으로 연장된 다수의 프리즘으로 이루어질 수 있으며, 상기 렌즈 패턴은 상기 도광판의 길이방향 또는 두께방향으로 연장된 다수의 렌즈로 이루어질 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 다수의 출광요소는 상기 도광판의 네 측면 중 서로 마주보는 두 개의 측면 각각에 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 다수의 출광요소는 상기 도광판의 네 측면 각각에 형성될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 점광원을 사용한 선광원의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 가리킨다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 선광원을 도시한 사시도이고, 도 5는 도 4에 도시된 선광원을 액정 표시장치용 조명장치에 적용한 예를 보여주는 평면도이다.
도 4와 도 5를 함께 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 선광원(100)은, 적어도 하나의, 바람직하게는 두 개의 점광원(110)과, 상기 점광원(110)으로부터 광이 입사되는 도광판(120)과, 상기 도광판(120) 내부로 입사된 광을 선 형태로 출사하기 위한 다수의 출광요소(130)를 구비한다.
상기 도광판(120)은 길이방향 양 단면(121, 122)과, 네 개의 측면(123, 124, 125, 126)을 가진 막대 형상을 가진다.
상기 점광원(110)으로는 발광다이오드(LED)가 사용될 수 있다. 상기 LED(110)는 상기 도광판(120)의 양 단면(121, 122)과 마주하도록 배치되어 상기 양 단면(121, 122)을 통해 도광판(120) 내부로 광을 출사한다. 한편, 상기 LED(110)는 상기 도광판(120)의 양 단면(121, 122) 중 어느 하나의 단면(121)쪽에 하나만 배치될 수도 있다.
상기한 다수의 출광요소(130)는 상기 도광판(120)과 일체로 형성되며, 이에 따라 출광요소(130)와 도광판(120) 사이의 경계면에서 광이 산란되는 등의 문제점이 발생하지 않는다.
상기 다수의 출광요소(130)는 상기 도광판(120)의 네 측면(123, 124, 125, 126) 중 광을 출사하고자 하는 방향의 측면, 예컨대 제1측면(123)에 돌출 형성된다. 상기 다수의 출광요소(130)는 상기 도광판(120) 내부로 입사된 광을 전반사시켜 상기 도광판(120) 외부로 출사하는 역할을 한다. 이를 위해, 상기 다수의 출광요소(130) 각각은 광을 전반사하는 반사면(132)과, 상기 반사된 광을 출광하는 출광면(134)을 가진다.
상기 다수의 출광요소(130) 각각의 출광면(134)은 직사각형의 형상을 가질 수 있으며, 상기 다수의 출광요소(130) 각각의 반사면(132)은 소정 각도(Θ)로 경사진 경사면으로 이루어질 수 있다. 따라서, 상기 다수의 출광요소(130) 각각의 평면 형상은 도광판(120)쪽으로 가면서 그 폭이 점차 좁아지는 대략 사다리꼴이 된다. 상기 반사면(132)의 경사 각도(Θ)는 LED(110)로부터 입사되는 광의 각분포와 원하는 출광분포에 따라 다양하게 결정될 수 있다. 바람직하게는, 상기 반사면(132)의 경사 각도(Θ)는 가장 강한 세기를 가진 각도의 입사광이 상기 반사면(132)에서 전반사되어 상기 출광면(134)에 대해 직각으로 출광될 수 있는 각도, 예를 들어 54.5도로 정해질 수 있다. 상기 경사 각도(Θ)는 다수의 출광요소(130) 각각의 반사면(132)에 있어서 동일한 값을 가질 수도 있으나, 서로 다른 값을 가질 수도 있다. 그리고, 상기 다수의 출광요소(130)는 상기 도광판(130)의 제1측면(123)을 따라 일정한 간격을 두고 배열될 수 있고, 또는 서로 다른 간격을 두고 배열될 수도 있다. 또한, 상기 다수의 출광요소(130) 각각은 서로 다른 크기를 가질 수도 있다. 즉, 상기 다수의 출광요소(130) 각각의 반사면(132)의 경사 각도(Θ), 다수의 출광요소(130)의 배열 간격 및 다수의 출광요소(130) 각각의 크기 등 을 조절함으로써, 다수의 출광요소(130)를 통한 출광분포와 각분포를 조절할 수 있다.
본 발명에 따른 선광원(100)은 상기 LED(110), 도광판(120) 및 다수의 출광요소(130)를 보호하는 프레임(140)을 더 구비할 수 있다. 상기 프레임(140)은 상기 도광판(120)의 출광요소들(130)이 형성된 면을 제외한 나머지 다섯 면, 즉 양 단면(121, 122)과 세 측면(124, 125, 126)을 덮는 형상을 가질 수 있다. 그리고, 상기 프레임(140)의 내면은 상기 도광판(120)을 빠져나온 광을 다시 도광판(120) 내부로 반사하는 반사면(142)으로 이루어질 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 선광원(100)은 액정 표시장치용 조명장치, 예컨대 백라이트 유닛의 광원으로 사용될 수 있다. 상기 선광원(100)은 백라이트 유닛의 면형상 도광판(190)의 일측에 배치될 수 있다. 구체적으로, 상기 선광원(100)은 다수의 출광요소(130)의 출광면들(134)과 면형상 도광판(190)의 측면, 즉 입광면(191)이 서로 마주 보도록 설치된다.
상기 LED(110)로부터 출사된 광은 도광판(120)의 양 단면(121, 122)을 통해 도광판(120) 내부로 입사된다. 이와 같이 도광판(120) 내부로 입사된 광은 다수의 출광요소(130)의 반사면(132)에서 전반사되어 출광면(134)을 통해 출사된다. 한편, 도광판(120)의 제2측면(124)을 통해 빠져나온 일부의 광은 프레임(140)의 반사면(142)에서 반사되어 다시 도광판(120) 내부로 입사된다.
상기한 바와 같이 다수의 출광요소(130)의 출광면들(134)을 통해 출사되는 광은 전체적으로 선형의 광을 이루면서 면형상 도광판(190)의 입광면(191)을 통해 면형상 도광판(190) 내부로 입사된다. 이와 같이, 본 발명은 종래의 점광원으로부터 출사되는 광을 직접 이용하는 것이 아니라 점광원을 이용하되 이 점광원으로부터 출사된 광을 선형의 광으로 변환시켜 사용한다는 점에 그 특징이 있는 것이다. 이러한 특징에 의해, 본 발명에 따른 선광원(120)은 그 길이방향을 따른 출광분포가 균일하고, 이에 따라 백라이트 유닛의 면형상 도광판(190)의 입광부에서의 휘도 분포의 균일성이 향상된다. 이에 대해서는 뒤에서 실험 결과를 참조하며 다시 설명하기로 한다.
도 6은 도 4에 도시된 출광요소의 반사면의 다른 예를 도시한 평면도이고, 도 7a와 도 7b는 도 4에 도시된 출광요소의 변형예들을 도시한 사시도들이다.
먼저, 도 6을 참조하면, 다수의 출광요소(230) 각각은 출광면(234)과 반사면(232)을 가지는데, 상기 반사면(232)은 일정한 각도로 경사진 경사면이 아니라 곡면으로 이루어질 수도 있다. 다음으로, 도 7a를 참조하면, 다수의 출광요소(330) 각각의 출광면(334)은 원형으로 형성될 수 있으며, 이에 따라 다수의 출광요소(330) 각각은 그 수직 단면적이 도광판(120)쪽으로 가면서 점차 좁아지는 대략 원뿔 형상을 가지게 된다. 이 경우, 대략 원뿔 형상의 출광요소(330)의 외주면이 반사면(332)을 이루게 된다. 또한, 도 7b를 참조하면, 다수의 출광요소(430) 각각의 출광면(434)은 대략 타원형으로 형성될 수 있으며, 이에 따라 다수의 출광요소(430) 각각은 그 수직 단면적이 도광판(120)쪽으로 가면서 점차 좁아지는 대략 타원뿔 형상을 가지게 된다. 이 경우, 대략 타원뿔 형상의 출광요소(430)의 외주면이 반사면(432)을 이루게 된다.
도 8은 도 4에 도시된 점광원의 다른 배치를 보여주는 평면도이고, 도 9는 도 4에 도시된 점광원의 다른 예를 보여주는 사시도이다.
먼저, 도 8을 참조하면, LED(210)는 도광판(120)의 길이방향 축에 대해 소정 각도로 틸트되도록 설치될 수 있다. 이 경우, LED(210)로부터 출사되는 광의 중심부를 보다 효율적으로 이용할 수 있다.
다음으로, 도 9를 참조하면, LED(310)는 도광판(120)의 두께보다 두꺼운 두께를 가질 수 있다. 이 경우, 상기 LED(310)와 도광판(120) 사이에 LED(310)로부터 출사된 광을 도광판(120)으로 안내하는 커플링(315)이 설치될 수 있다. 상기 커플링(315)은 LED(310)로부터 도광판(120)쪽으로 가면서 그 두께가 점차 얇아지는 테이퍼 형상을 가진 것이 바람직하다. 이에 따라, 보다 두꺼운 두께를 가진 LED(310)로부터 출사된 광은 보다 얇은 두께를 가진 도광판(120) 내부로 손실 없이 입사될 수 있다.
도 10a 내지 도 10d는 도 4에 도시된 도광판의 변형예들을 보여주는 사시도들이고, 도 11은 도 4에 도시된 프레임의 변형예를 보여주는 사시도이다.
먼저, 도 10a를 참조하면, 다수의 출광요소(130)가 형성된 도광판(120)의 제1측면(123) 반대쪽의 제2측면(124)에는 프리즘 패턴(228)이 형성된다. 상기 프리즘 패턴(228)은 도광판(120)의 길이방향을 따라 길게 연장된 다수의 프리즘으로 이루어질 수 있다. 그리고, 도 10b를 참조하면, 도광판(120)의 제2측면(124)에는 렌즈 패턴(328)이 형성될 수도 있다. 상기 렌즈 패턴(328)은 도광판(120)의 길이방향을 따라 길게 연장된 다수의 렌즈로 이루어질 수 있다. 또한, 도 10c를 참조하면, 도 광판(120)의 제2측면(124)에는 산란 패턴(428)이 형성될 수도 있다. 한편, 도시되지는 않았지만 도광판(120)의 제2측면(124)에는 회절격자패턴이 형성될 수도 있다.
도 10a 내지 도 10c에 도시된 프리즘 패턴(228), 렌즈 패턴(328), 산란 패턴(428) 또는 회절격자패턴(미도시)에 의해 도광판(120)의 제2측면(124)에서 반사되는 광의 수직 방향 각분포를 제어할 수 있다.
다음으로, 도 10d를 참조하면, 도광판(120)의 제2측면(124)에는 프리즘 패턴(528)이 형성될 수 있으며, 이 프리즘 패턴(528)은 도광판(120)의 두께방향으로 연장된 다수의 프리즘으로 이루어질 수 있다. 이와 같은 프리즘 패턴(528)에 의해 도광판(120)의 제2측면(124)에서 반사되는 광의 수평 방향 각분포를 제어할 수 있다.
한편, 도 10a 내지 10d에 도시된 프리즘 패턴(228, 528), 렌즈 패턴(328) 또는 산란 패턴(428)은 도광판(120)이 아니라 프레임(도 11의 240)에 형성될 수도 있다. 예를 들어, 도 11을 참조하면, 도광판(120)의 제2측면(124)과 대면하는 프레임(240)의 내면, 즉 반사면(242)에 도광판(120)의 길이방향을 따라 연장된 다수의 프리즘으로 이루어진 프리즘 패턴(248)이 형성될 수 있다. 상기 프리즘 패턴(248)에 의해 프레임(240)의 반사면(242)에서 반사되는 광의 수직 방향 각분포를 제어할 수 있다.
상기한 바와 같이, 도광판(120)의 제2측면(124) 또는 프레임(240)의 내측 반사면(242)에 형성되는 프리즘 패턴(228, 248, 528), 렌즈 패턴(328) 또는 산란 패턴(428)에 의해 광의 수직 및 수평 방향의 각분포를 제어함으로써, 다수의 출광요 소(130)를 통해 출사되는 광을 원하는 출광 분포에 따라 최적화할 수 있으며 출광 효율을 높일 수 있다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 선광원을 도시한 사시도이고, 도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 선광원을 도시한 사시도이다.
먼저, 도 12를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 선광원(600)은 적어도 하나의 점광원, 예컨대 LED(610)와, 상기 LED(610)로부터 광이 입사되는 도광판(620)과, 상기 도광판(620) 내부로 입사된 광을 출사하기 위한 다수의 출광요소(630)를 구비한다.
상기 LED(610)는 상기 도광판(620)의 양 단면(621, 622)과 마주하도록 배치될 수 있다. 상기한 다수의 출광요소(630)는 상기 도광판(620)과 일체로 형성된다. 상기 다수의 출광요소(630)는 상기 도광판(620)의 네 측면(623, 624, 625, 626) 중 서로 마주보는 두 개의 측면, 예컨대 제1측면(623)과 제2측면(624)에 돌출 형성된다. 상기 다수의 출광요소(630)는 상기 도광판(620) 내부로 입사된 광을 전반사시켜 상기 도광판(620)의 양 측면(623, 624)을 통해 외부로 출사하는 역할을 한다. 이를 위해, 상기 다수의 출광요소(630) 각각은 광을 전반사하는 반사면(632)과, 상기 반사된 광을 출광하는 출광면(634)을 가진다.
그리고, 상기 선광원(600)도 상기 LED(610), 도광판(620) 및 다수의 출광요소(630)를 보호하는 프레임(640)을 더 구비할 수 있다. 상기 프레임(640)은 상기 도광판(620)의 출광요소들(60)이 형성된 두 개의 면을 제외한 나머지 네 면, 즉 양 단면(621, 622)과 두 측면(625, 626)을 덮는 형상을 가질 수 있다.
한편, 도 6 내지 도 9에 도시된 여러 가지 변형예들은 도 12에 도시된 선광원(600)에도 적용될 수 있다.
다음으로, 도 13을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 선광원(700)은 적어도 하나의 점광원, 예컨대 LED(710)와, 상기 LED(710)로부터 광이 입사되는 도광판(720)과, 상기 도광판(720) 내부로 입사된 광을 출사하기 위한 다수의 출광요소(730)를 구비한다.
상기 LED(710)는 상기 도광판(720)의 양 단면(721, 722)과 마주하도록 배치될 수 있다. 상기한 다수의 출광요소(730)는 상기 도광판(720)과 일체로 형성된다. 상기 다수의 출광요소(730)는 상기 도광판(720)의 네 측면(623, 624, 625, 626)에 돌출 형성된다. 상기 다수의 출광요소(730)는 상기 도광판(720) 내부로 입사된 광을 전반사시켜 상기 도광판(720)의 네 측면(623, 624, 625, 626)을 통해 외부로 출사하는 역할을 한다. 이를 위해, 상기 다수의 출광요소(730) 각각은 광을 전반사하는 반사면(732)과, 상기 반사된 광을 출광하는 출광면(734)을 가진다.
한편, 도 6 내지 도 9에 도시된 여러 가지 변형예들은 도 13에 도시된 선광원(700)에도 적용될 수 있다.
도 14a는 도 4에 도시된 선광원으로부터 출사된 광의 휘도 분포를 보여주는 사진이고, 도 14b는 도 14a에 표시된 X축 방향을 따른 휘도 분포를 보여주는 그래프이며, 도 14c는 도 14a에 표시된 Y축 방향을 따른 휘도 분포를 보여주는 그래프이다.
도 14a 내지 도 14c를 보면, 본 발명에 따른 선광원으로부터 출사된 광은 X 축 방향(도광판의 두께방향)과 Y축 방향(도광판의 길이방향)으로 그 휘도 분포가 비교적 균일함을 알 수 있다.
도 15a는 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 선광원을 채용한 액정 표시장치용 조명장치의 출광면을 통해 출사되는 광의 휘도 분포를 보여주는 사진이고, 도 15b는 도 15a에 표시된 X축 방향을 따른 휘도 분포를 보여주는 그래프이며, 도 15c는 도 15a에 표시된 Y축 방향을 따른 휘도 분포를 보여주는 그래프이다.
도 15a 내지 도 15c를 보면, 본 발명에 따른 선광원으로부터 출사된 광이 조명장치, 예컨대 액정 표시장치용 백라이트 유닛의 면형상 도광판에 입사된 경우, 면형상 도광판의 출광면을 통해 출사되는 광의 휘도 분포가 종래에 비해 전체적으로 균일함을 알 수 있다. 특히, 도 15b에 도시된 바와 같이, 면형상 도광판의 입광면에 인접한 영역에서의 X축 방향(본 발명에 따른 선광원의 길이방향에 대응됨)의 휘도 분포의 균일도가 종래에 비해 훨씬 향상되고, 이에 따라 암선 및/또는 휘선이 발생하지 않았음을 알 수 있다.
본 발명은 개시된 실시예들을 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 예를 들어, 상기한 실시예에서 본 발명에 따른 선광원은 액정 표시장치용 조명장치에 사용되는 것으로 도시되고 설명되었으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 특히, 도 12와 도 13에 도시된 선광원은 일반적인 조명장치에도 유효하게 채용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
이상에서 설명된 바와 같이, 본 발명에 따른 선광원은 점광원을 이용하되 도광판에 다수의 출광요소를 형성함으로써 선형의 광을 출사할 수 있으며, 또한 출사광의 휘도 분포의 균일도가 향상될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 선광원을 채용한 액정 표시장치용 조명장치의 면형상 도광판을 통해 출사되는 광의 휘도 분포도 더욱 균일화된다. 특히, 면형상 도광판의 입광면에 인접한 영역에서의 휘도 분포의 균일도가 향상되어 암선 및/또는 휘선이 발생하지 않는 장점이 있다. 이에 따라, 액정 패널을 조명하기 위한 면형상 도광판의 유효 영역이 넓어지게 된다.

Claims (21)

  1. 길이방향의 양 단면과, 네 개의 측면을 가진 막대 형상의 도광판;
    상기 도광판의 양 단면 중 적어도 하나의 단면을 통해 상기 도광판 내부로 광을 출사하는 적어도 하나의 점광원; 및
    상기 도광판의 네 개의 측면 중 적어도 하나의 측면에 돌출 형성되는 것으로, 상기 도광판 내부로 입사된 광을 전반사시켜 상기 도광판 외부로 출광시키는 다수의 출광요소;를 구비하며,
    상기 다수의 출광요소 각각은 입사된 광을 전반사하는 반사면과, 상기 반사된 광을 출광하는 출광면을 가진 것을 특징으로 하는 선광원.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 점광원은 발광다이오드(LED)인 것을 특징으로 하는 선광원.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 점광원은 상기 도광판의 양 단면과 마주하도록 배치된 것을 특징으로 하는 선광원.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 점광원은 상기 도광판의 길이방향 축에 대해 소정 각도로 틸트된 것을 특징으로 하는 선광원.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 점광원은 상기 도광판의 두께보다 두꺼운 두께를 가지고, 상기 점광원과 상기 도광판 사이에 상기 점광원으로부터 상기 도광판쪽으로 가면서 그 두께가 점차 얇아지는 테이퍼 형상을 가진 커플링이 설치된 것을 특징으로 하는 선광원.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 다수의 출광요소는 상기 도광판과 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 선광원.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 다수의 출광요소 각각의 반사면은 소정 각도로 경사진 경사면으로 이루어진 것을 특징으로 하는 선광원.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 다수의 출광요소 각각의 반사면은 곡면으로 이루어진 것을 특징으로 하는 선광원.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 다수의 출광요소 각각의 출광면은 사각형의 형상을 가진 것을 특징으로 하는 선광원.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 다수의 출광요소 각각의 평면 형상은 상기 도광판쪽으로 가면서 그 폭이 점차 좁아지는 사다리꼴인 것을 특징으로 하는 선광원.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 다수의 출광요소 각각의 출광면은 원형 또는 타원형의 형상을 가진 것을 특징으로 하는 선광원.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 다수의 출광요소 각각은 상기 도광판쪽으로 가면서 그 수직 단면적이 점차 좁아지는 뿔 형상을 가진 것을 특징으로 하는 선광원.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 도광판, 점광원, 및 다수의 출광요소를 보호하는 프레임을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 선광원.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 프레임은 상기 도광판의 출광요소들이 형성된 면을 제외한 나머지 면들을 덮는 형상을 가진 것을 특징으로 하는 선광원.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 프레임의 내면은 상기 도광판을 빠져나온 광을 다시 상기 도광판 내부로 반사하는 반사면으로 이루어진 것을 특징으로 하는 선광원.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 프레임의 반사면에는 프리즘 패턴, 렌즈 패턴, 산란 패턴 및 회절격자패턴으로 이루어진 군 중에서 선택된 어느 하나의 패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 선광원.
  17. 제 1항에 있어서,
    상기 다수의 출광요소는 상기 도광판의 네 측면 중 제1측면에만 형성되고, 상기 제1측면 반대쪽의 제2측면에는 프리즘 패턴, 렌즈 패턴, 산란 패턴 및 회절격자패턴으로 이루어진 군 중에서 선택된 어느 하나의 패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 선광원.
  18. 제 16항 또는 제 17항에 있어서,
    상기 프리즘 패턴은 상기 도광판의 길이방향 또는 두께방향으로 연장된 다수 의 프리즘으로 이루어진 것을 특징으로 하는 선광원.
  19. 제 16항 또는 제 17항에 있어서,
    상기 렌즈 패턴은 상기 도광판의 길이방향 또는 두께방향으로 연장된 다수의 렌즈로 이루어진 것을 특징으로 하는 선광원.
  20. 제 1항에 있어서,
    상기 다수의 출광요소는 상기 도광판의 네 측면 중 서로 마주보는 두 개의 측면 각각에 형성된 것을 특징으로 하는 선광원.
  21. 제 1항에 있어서,
    상기 다수의 출광요소는 상기 도광판의 네 측면 각각에 형성된 것을 특징으로 하는 선광원.
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