KR20080079314A - 콜리메이션 장치, 조명 시스템, 및 이를 이용한 디스플레이장치 - Google Patents

콜리메이션 장치, 조명 시스템, 및 이를 이용한 디스플레이장치 Download PDF

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KR20080079314A
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마티흔 리마이예르
조르주 엠. 칼론
에드윈 반 리에르
링리 왕
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코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

본 발명은 평면 베이스(16) 상에 배치된 적어도 하나의 발광 다이오드(12, 14)에서 방출된 광을 콜리메이팅하기 위한 콜리메이션 장치(1, 2, 3, 4)에 관한 것이다. 콜리메이션 장치(1, 2, 3, 4)는 콜리메이터(20, 22, 24)와 한 세트의 반사면(50, 52)을 포함한다. 콜리메이터는 적어도 하나의 발광 다이오드에서 방출된 광을 콜리메이터(20, 22, 24)에 입사시키기 위한 광 입사창(28, 30), 콜리메이터(20, 22, 24)로부터의 광을 방출하기 위한 광 출사창(32, 34), 제1 에지면(36), 제2 에지면(38), 제3 에지면(40, 42, 44) 및 제4 에지면(46, 48)을 포함한다. 콜리메이션 장치(1, 2, 3, 4)는 제3 및 제4 에지면(40, 42, 44, 46, 48)의 방향에서 적어도 하나의 발광 다이오드(12, 14)에서 방출된 광을 내부 전반사를 통해 광 출사창(32) 쪽으로 유도하도록 구성되고, 제1 및 제2 에지면(36, 38)의 방향에서 적어도 하나의 발광 다이오드(12, 14)에서 방출된 광을 반사면(50, 52)을 통해 유도하도록 구성된다. 이 구성에 따라서 콜리메이터 장치의 폭(w)이 쉽게 감소될 수 있다.
Figure 112008050184077-PCT00001
콜리메이션 장치, 반사면, 광 입사창, 광 출사창, 내부 전반사, 발광 다이오드

Description

콜리메이션 장치, 조명 시스템, 및 이를 이용한 디스플레이 장치{COLLIMATION ARRANGEMENT AND ILLUMINATION SYSTEM AND DISPLAY DEVICE USING THE SAME}
본 발명은 적어도 하나의 발광 다이오드에서 방출된 광을 콜리메이팅하는 콜리메이션 장치에 관한 것이다.
본 발명은 또한 조명 장치와 디스플레이 장치에 관한 것이다.
발광 다이오드에서 방출된 광을 콜리메이팅하는 콜리메이터 자체는 잘 알려져 있다. 콜리메이터는 특히 발광 다이오드(LED)에서 방출된 광의 각 분포(angular distribution)를 줄이고, 방출된 광을 예컨대 디스플레이 장치의 백라이팅 시스템 쪽으로 유도하는데 사용된다. 콜리메이터는 또한 방출된 광의 균일성을 향상시키는데 사용되며, 여러 가지 색의 광을 방출하는 복수의 발광 다이오드가 사용되는 경우에는 콜리메이터는 개별 발광 다이오드에서 방출된 광의 색혼합을 향상시킨다. 바람직하게는 광을 콜리메이트하는 콜리메이터의 벽으로부터의 광의 반사는 광 손실을 최소화하는 내부 전반사에 기초한다.
그와 같은 콜리메이터는 미국 특허출원 US 2003/0076034에 공지되어 있다. 이 특허출원에는 하나의 기다란 베이스(base) 상에 선형적인 어레이로 배열된 복수 의 착색 LED 칩을 포함하는 콜리메이터가 개시되어 있다. 이 콜리메이터는 베이스 상의 LED 칩 상에 일체적으로 장착되어 있다. 착색 LED 칩 어레이는 예컨대 조합되면 백색광을 발생하는 종래의 녹색, 적색 및 청색 LED 칩을 포함할 수 있다. 이 콜리메이터는 기다란 베이스에 평행하게 신장하는 평면적인 상부 벽을 가진 직사각형의 뿔 형상 부재로 구성되어 있다. 이 콜리메이터는 통상적으로 LED 칩을 위한 공동(cavity)을 가진 단일 고체 부재로서 플라스틱으로 제조된다. 이 공동은 LED 칩을 둘러싸며 통상적으로 투명한 실리콘 재료로 채워진다. LED 칩에서 방출된 광은 이 콜리메이터의 측벽으로부터 내부 전반사에 의해 반사되며, 이 콜리메이터는 이 방출된 광을 콜리메이트하고 혼합한다. 인용된 특허출원에 개시된 콜리메이터의 일 실시예에서는 콜리메이터는 6밀리 두께의 백라이트 도파관에 대해 최적화되어 있다. 그와 같은 응용에서 LED 칩을 둘러싸는 공동의 벽은 LED 칩으로부터 크게 콜리메이트된 광을 얻도록 성형되어야 한다.
백라이팅 시스템과 같은 광학 시스템에서의 경향은 시스템의 소형화이다. 이러한 광학 시스템은 대개는 콜리메이터를 포함한다. 공지된 콜리메이터의 결점은 콜리메이터의 치수가 너무 크다는 것이다.
본 발명의 목적은 치수가 감소된 콜리메이션 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 제1 양상에 따라서, 상기 목적은, 평면 베이스 상에 배치된 적어도 하나의 발광 다이오드에서 방출된 광을 콜리메이팅하며, 콜리메이터를 포함하는 콜리메이션 장치에 있어서, 상기 평면 베이스에 거의 수직인 대칭 평면, 상기 적어도 하나의 발광 다이오드에서 방출된 광을 상기 콜리메이터 내로 입사시키기 위한 광 입사창, 상기 콜리메이터로부터 상기 광을 방출하기 위한 광 출사창, 제2 에지면에 대향하는 제1 에지면, 제4 에지면에 대향하는 제3 에지면, 및 상기 평면 베이스와 상기 제1 및 제2 에지면 사이에 배치된 한 세트의 반사면을 포함하되, 상기 제1 및 제 2 에지면은 상기 대칭 평면의 반대 측에서 거의 평행하게 배치된 평면이고, 상기 광 입사창과 상기 광 출사창 사이에서 신장하고, 상기 제3 및 제4 에지면은 상기 광 입사창, 상기 광 출사창 및 상기 제1 및 제2 에지면 사이에 갇힌 비평면이고, 상기 대칭 평면에 평행하게 방출된 광을 내부 전반사를 통해 상기 광 출사창 쪽으로 유도하도록 성형되고, 상기 반사면은 상기 적어도 하나의 발광 다이오드에서 상기 반사면 쪽으로 방출된 광을 상기 콜리메이터 쪽으로 반사시키는 콜리메이션 장치에 의해 달성된다.
본 발명에 따른 수단의 효과는 제3 및 제4 에지면의 방향에서 적어도 하나의 발광 다이오드에서 방출된 광을 내부 전반사를 통해 광 출사창 쪽으로 유도하고, 제1 및 제2 에지면의 방향에서 적어도 하나의 발광 다이오드에서 방출된 광을 반사면을 통해 유도한다는 것이다. 제1 및 제2 에지면은 평면이다. 제1 에지면과 제2 에지면 간의 거리는 콜리메이터의 폭을 결정한다. 기존 콜리메이터에서는 발광 다이오드는 평면 베이스와 광 입사창에 의해 한정된 공동 내에 배치된다. 기존 콜리메이터의 공동은 통상적으로 콜리메이터의 일부로서 광 입사창과 콜리메이터의 에지면 사이에 형성된 공동 벽을 포함한다. 공동의 치수를 변경하지 않고 기존 콜리메이터의 치수를 감소시키면, 예컨대 2개의 대향하는 에지면 간의 거리를 감소시키면 그 2개의 대향하는 에지면의 방향에서 공동 벽이 더 얇아질 것이다. 2개의 대향하는 에지면 간의 소정 거리에서는 공동 벽은 매우 약하게 되어 그 공동은 발광 다이오드에서 방출된 광의 콜리메이션을 가능하게 하도록 더 이상 적당히 성형될 수 없을 것이다. 본 특허출원의 콜리메이션 장치는 콜리메이터와 반사면을 포함한다. 적어도 하나의 발광 다이오드는 콜리메이터의 공동 내에 배치된다. 이 공동은 제3 및 제4 에지면의 방향에서 공동 벽에 의해 한정되며, 제1 및 제2 에지면의 방향에서 반사면에 의해 한정된다. 제1 및 제2 에지면의 방향에서의 공동 벽을 콜리메이터의 일부가 아닌 반사면으로 대체함으로써 제1 에지면과 제2 에지면 간의 거리가 감소될 수 있고, 따라서 약한 공동 벽 없이 또는 콜리메이션이 가능하도록 적당히 성형될 수 없는 공동 벽 없이 콜리메이션 장치의 폭이 감소될 수 있다. 이에 따라서 그 치수를 쉽게 감소시킬 수 있는 콜리메이션 장치를 달성할 수 있다.
내부 전반사를 이용한 반사와 반사면으로부터의 반사 간의 차이는 내부 전반사는 무손실 반사인 반면에 반사면으로부터의 반사는 통상적으로 어느 정도 광손실이 있다는 것이다. 내부 전반사는 통상적으로 광학적으로 고밀도의 매체에서 광학적으로 저밀도의 매체 간의 경계에서 발생한다. 입사광이 이 경계에 입사하는 각인 입사각이 임계각 이상이면 그 경계에 입사하는 모든 광은 광학적으로 고밀도의 매체로 다시 반사될 것이다(광 빔의 입사각은 통상적으로 그 경계에서의 법선과 입사광 빔 사이에 한정된다). 이와 대조적으로 반사면, 예컨대 금속 코팅으로부터의 반사는 통상적으로 입사광의 일부가 반사면에 흡수됨에 따른 광 손실을 의미한다.
본 발명의 청구 대상의 다른 이점은 평면 베이스와 제1 및 제 2 에지면 사이에 배치된 반사면의 이용은 기존 콜리메이터에 비해 콜리메이션 장치의 제조성을 향상시킨다는 것이다. 기존 콜리메이터에서는 적어도 하나의 발광 다이오드는 이 적어도 하나의 발광 다이오드를 둘러싸는 공동 내에 배치된다. 기존 콜리메이터의 폭을 감소시키면 공동 벽이 매우 얇아져 콜리메이터가 제조와 조립 중에 쉽게 손상될 수가 있다. 본 발명자들은 제1 및 제2 에지면의 방향에서의 공동 벽을 평면 베이스와 제1 및 제2 에지면 사이에 배치된 반사면으로 대체하면 제1 및 제2 에지면에서 얇고 약한 공동 벽을 생략할 수 있음을 알았다. 본 발명에 따른 콜리메이션 장치에서 반사면을 이용하게 되면 양호한 제조성을 유지하면서 치수가 감소된 콜리메이션 장치를 제작할 수 있다.
발광 다이오드에서 방출된 광을 콜리메이팅하는 반사면의 이용은 유럽 특허출원 EP 1 103 759에 개시되어 있다. 이 특허출원은 콜리메이션을 위해 발광 다이오드를 둘러싸는 반사 컵의 이용에 대해 개시한다. 이와 대조적으로 본 발명의 콜리메이션 장치는 반사면을 통한 콜리메이션과 내부 전반사를 통한 유도 또는 콜리메이션의 독특한 조합을 보여 준다. 이와 같은 반사면으로부터의 반사와 내부 전반사를 통한 반사의 조합에 의해서 반사에 의한 광손실을 억제하면서 본 발명에 따른 콜리메이션 장치의 치수는 감소될 수 있다.
콜리메이션 장치의 실시예에서 상기 반사면은 상기 반사면으로부터 반사된 광을 내부 전반사를 통해 상기 제1 에지면과 상기 제2 에지면 사이에 한정할 수 있는 상기 반사면으로부터 반사된 광의 콜리메이터 내의 각 분포를 얻도록 성형된다. 이 실시예의 이점은 반사면으로부터의 반사 후에 광은 제1 에지면과 제2 에지면 사이에 거의 무손실로 가두어진다는 것이다. 반사면의 필요한 형상은 공지의 광선 추적 프로그램을 이용하여 결정될 수 있다.
콜리메이션 장치의 실시예에서 상기 반사면은 상기 평면 베이스 상에 배치된다. 이 실시예의 이점은 반사면이 적어도 하나의 발광 다이오드 옆에 있는 평면 베이스 상에 기계적으로 장착될 수 있어 본 발명에 따른 콜리메이션 장치의 조립을 단순화할 수 있다는 것이다.
콜리메이션 장치의 바람직한 실시예에서 상기 반사면은 상기 베이스의 일부이다. 예컨대 반사면과 평면 베이스 모두 하나의 형태로 사출 성형된다. 이 실시예의 이점은 평면 베이스에 대한 반사면의 위치가 항상 잘 정해져 콜리메이션 장치의 조립을 더 단순화한다는 것이다. 이 실시예의 다른 이점은 반사면과 함께 평면 베이스의 제조 비용이 감소될 수 있다는 것이다.
본 발명의 상기 및 다른 양상은 이하 설명되는 실시예들로부터 명료하게 밝혀질 것이다. 도면에서,
도 1A, 1B 및 1C는 본 발명에 따른 콜리메이션 장치의 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 다른 콜리메이션 장치의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 또 다른 콜리메이션 장치의 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 조명 시스템을 도시한 도이다.
도 5는 본 발명에 따른 디스플레이 장치를 도시한 도이다.
도면은 단지 도식적으로 나타낸 것이며 비율에 따라 축소 또는 확대한 것은 아니다. 특히 명료하게 하기 위하여 일부 치수는 특별히 과장되어 있다. 도면에서 유사한 구성 요소에 대해서는 가능한 많이 동일한 도면 부호를 병기한다.
도 1A, 1B 및 1C는 본 발명에 따른 콜리메이션 장치(1, 2)의 단면도이다. 도 1A의 단면은 도 1B 및 1C에 나타낸 대칭 평면(26)과 일치한다. 도 1A에서 콜리메이션 장치(1, 2)로 광을 방출하는 적어도 하나의 발광 다이오드(12, 14)를 가진 평면 베이스(16)가 도시되어 있다. 콜리메이션 장치(1, 2)는 콜리메이터(20)와 반사면(50, 52)을 포함한다. 콜리메이터(20)는 통상적으로 투명 플라스틱, 유리 또는 수정과 같은 투명 재료로 구성된다. 콜리메이터(20)는 광 입사창(32)을 포함하며, 적어도 하나의 발광 다이오드(12, 14)에서 방출된 광은 이 입사창을 통해 콜리메이터(20)로 입사된다. 콜리메이터(20)는 광 출사창(32)을 더 포함하며, 콜리메이팅된 광은 이 출사창을 통해 콜리메이터(20)에서 방출된다. 콜리메이터(20)는 제1 에지면(36)(도 1B 및 1C 참조), 제2 에지면(38)(도 1B 및 1C 참조), 제 3 에지면(40) 및 제4 에지면(46)을 포함한다. 제1 에지면(36)과 제2 에지면(38)은 대칭 평면(26)의 반대측에 배치된 평행 평면으로서 광 입사창(28)과 광 출사창(32) 상에서 신장한다. 제3 에지면(40)은 비평면의 제4 에지면(46)과 대향하는 비평면 에지면이다. 제3 에지면(40)과 제4 에지면(46)의 형상은 대칭 평면(26)에 평행하게 방출된 광이 내부 전반사를 통해 광 출사창(32)으로 유도되게끔 선택된다. 제3 에지면(40)과 제4 에지면(46)의 필요한 형상은 공지된 광선 추적 프로그램을 통해 결정될 수 있다. 콜리메이션 장치는 대칭 평면(26)의 반대 측에서 평면 베이스(16)와 제1 에지면(36) 사이에 그리고 평면 베이스(16)와 제2 에지면(38) 사이에 배치된 반사면(50, 52)을 더 포함한다. 도 1B에서 반사면(50)은 적어도 하나의 발광 다이오드(12, 14)에서 이 반사면(50) 쪽으로 방출된 광을 콜리메이터(20) 쪽으로 반사시키는 단순한 평면이다. 도 1C에서 반사면(52)은 적어도 하나의 발광 다이오드(12, 14)에서 반사면(52) 쪽으로 방출된 광이 콜리메이터(20) 쪽으로 반사되어 이 광이 내부 전반사를 통해 제1 에지면(36)과 제2 에지면(38) 사이에서 콜리메이터(20) 내부에 갇히도록 성형된다. 전술한 바와 같이 필요한 형상은 공지의 광선 추적 프로그램을 이용하여 결정될 수 있다.
콜리메이터(20)는 광 입사창(28), 평면 베이스(16) 및 반사면(50, 52)에 의해 한정되는 공동(18)을 더 포함한다. 기존의 콜리메이터에서는 이 공동은 광 입사창과 평면 베이스에 의해 한정된다. 공동의 벽은 콜리메이터로 구성된다. 기존의 콜리메이터에서 공동 벽의 두께는 기존 콜리메이터의 광 입사창과 에지면 간의 거리에 의해 결정된다. 기존 콜리메이터의 폭이 감소하면, 예컨대 2개의 대향하는 에지면 간의 거리를 줄이게 되면 이 2개의 대향 에지면의 방향에서 공동 벽은 통상적으로 매우 얇고 약하게 되어 기존 콜리메이터의 제조 중에 또는 기존 콜리메이터를 발광 다이오드와 조립하는 중에 쉽게 손상될 수가 있다. 본 발명에 따른 콜리메이션 장치(1, 2)에서는 공동(18)은 콜리메이터로 구성된 공동 벽(41, 47)에 의해 제3 에지면(40)과 제4 에지면(46)의 방향에서 한정되며, 제1 에지면(36)과 제2 에지면(38)의 방향에서는 공동(18)은 반사면(50, 52)에 의해 한정된다. 동일한 공동(18) 치수를 유지하면서 제1 에지면(36)과 제2 에지면(38) 간의 거리를 줄이는 것을 통해 본 발명에 따른 콜리메이션 장치(1, 2)의 폭(w)을 줄이려면 단순히 반사면(50, 52)을 이동시키기만 하면 된다. 콜리메이션 장치(1, 2)에는 얇고 약한 공동(18)이 없고 따라서 콜리메이터(20)의 제조성이 나빠지지 않는다.
도 1B는 반사면(50)이 적어도 하나의 발광 다이오드(12, 14)에서 방출된 광을 콜리메이터(20) 쪽으로 반사시키는 단순한 평면인 콜리메이션 장치(1)의 실시예를 보여준다. 광을 콜리메이터(20) 쪽으로 반사시키는데 단순한 평면을 이용하기 때문에 반사면(50)으로부터 반사된 광은 내부 전반사를 통해 제1 에지면(36)과 제2 에지면(38) 사이에 갇히지 않을 것이다. 그러므로 도 1B의 실시예에서는 광은 제1 에지면(36)과 제2 에지면(38)으로부터 '누설'되어 광손실을 초래할 수 있다.
도 1C는 반사면(42)이 광이 내부 전반사를 통해 제1 에지면(36)과 제2 에지면(38) 사의의 콜리메이터(20) 내부에 갇히도록 적어도 하나의 발광 다이오드(12, 14)에서 방출된 광을 콜리메이터(20) 쪽으로 반사시키는 성형면인 콜리메이션 장치(2)의 실시예를 보여준다. 도 1C에 도시된 반사면(52)의 형상으로 인해 반사면(52)으로부터 반사된 광의 거의 모두는 내부 전반사를 통해 제1 에지면(36)과 제2 에지면(38) 사이에 갇히게 되며, 따라서 제1 에지면(36)이나 제2 에지면(38)으로부터 '누설'되는 광은 거의 없을 것이다. 반사면(52)의 필요한 형상은 공지의 광선 추적 프로그램을 이용하여 결정될 수 있다.
적어도 하나의 발광 다이오드(12, 14) 옆에 있는 대칭 평면(26)의 반대 측에 반사면(50, 52)을 구비하기 위해서 평면 베이스(16)는 표면 성형 소자(49, 51)를 포함할 수 있다. 이 표면 성형 소자들(49, 51)은 콜리메이션 장치(1, 2)의 조립 중에 평면 베이스(16)에 배치된 개별 소자일 수 있다.
적어도 하나의 발광 다이오드(12, 14)가 복수의 서로 다른 원색을 방출하는 발광 다이오드 어레이인 콜리메이션 장치(1, 2)의 실시예에서 콜리메이션 장치(1, 2)는 바람직하게는 광 혼합 챔버로 이용된다. 발광 다이오드(12, 14) 어레이는 예컨대 콜리메이션 장치(1, 2) 내에서 적어도 부분적으로 혼합되는 적색, 녹색 및 청색의 원색을 방출할 수 있다.
도 1A, 1B 및 1C에 도시된 콜리메이션 장치(1, 2)는 콜리메이터(20)의 폭(w)을 많이 감소시킬 수 있다. 본 발명이 따른 콜리메이션 장치(1, 2)의 실시예에서 폭(w)은 5 밀리미터 이하이며 바람직하게는 2.5 밀리미터 이하이다. 제1 에지면(36)과 제2 에지면(38)의 방향에서의 콜리메이션은 반사면(50, 52)을 이용하여 달성된다.
도 2는 본 발명에 따른 다른 콜리메이션 장치(3)의 단면도이다. 도 2의 (a)에 도시된 콜리메이션 장치(3)는 도 1A에 도시된 콜리메이션 장치(1, 2)와는 다른 제3 에지면(42)을 가진 콜리메이터(22)를 포함한다. 이 채택된 제3 에지면(42) 때문에 콜리메이터(22)는 (도 1A의 콜리메이션 장치(1, 2)의 실시예에서 보여준 바와 같이) 평면(16)에 거의 수직인 광을 방출하지 않고 광 출사창(34)에 거의 수직인 방향에서 광을 방출한다. 채택된 제3 에지면(42)의 형상은 대칭 평면(26)에 평행한 적어도 하나의 발광 다이오드(12, 14)에서 방출된 광이 내부 전반사를 통해 콜리메이트되어 최종적으로 광 출사창(34)에 거의 수직인 방향으로 진행되도록 선택된다.
본 발명에 따른 콜리메이션 장치(3)의 다른 실시예에서 제3 에지면(42)과 제4 에지면(46)에서의 내부 전반사는 도 2에 도시된 바와 같이 광 입사창(30)의 형상과 제3 에지면(42)과 제4 에지면(46)의 형상을 조합함으로써 얻어질 수 있다. 광 입사창(30), 제3 에지면(42) 및 제4 에지면(46)의 형상과 함께 공동(19) 내의 충전 재료와 투명 콜리메이터(22)의 광밀도 차로 인한 굴절은 대칭 평면(26)에 평행한 방향에서 적어도 하나의 발광 다이오드(12, 14)에서 방출된 광이 내부 전반사를 통해 콜리메이트되도록 보장할 것이다. 제3 에지면(42)과 제4 에지면(46)과 함께 광 입사창(30)의 필요한 형상은 공지의 광선 추적 프로그램을 이용하여 결정될 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 또 다른 콜리메이션 장치(4)의 단면도이다. 반사면(미도시)은 여전히 존재하며, 적어도 하나의 발광 다이오드(12, 14) 옆에 있는 대칭 평면(26)의 반대 측에 배치되어 적어도 하나의 발광 다이오드에서 방출된 광을 콜리메이터(24) 쪽으로 콜리메이팅한다. 그러나 제3 에지면(44) 및 제4 에지면(48)의 방향에서 대칭 평면(26)에 평행하게 방출된 광은 콜리메이터(24)에 의해 콜리메이팅되지 않고, 적어도 하나의 발광 다이오드(12, 14)에서 방출된 광의 넓은 각 분포를 실질적으로 유지하면서 광 출사창(32) 쪽으로 유도될 것이다. 제3 에지면(44)과 제4 에지면(48)의 형상은 제3 에지면(44) 또는 제4 에지면(48)에 입사되는 광이 내부 전반사를 통해 광 출사창(32) 쪽으로 유도되도록 선택된다. 콜리메이션 장치(3)의 이 실시예는 발광 다이오드가 여러 가지 원색 광을 방출하는 발광 다이오드(12, 14) 어레이를 위한 광 혼합 챔버로서 특히 유리하다. 콜리메이션 장 치(4)는 발광 다이오드(12, 14) 어레이에서 방출된 광을 적어도 부분적으로 혼합할 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 조명 시스템(5)을 도시한 도이다. 조명 시스템(5)은 도광판(54)에 결합된, 도 1A 및 1C에 도시된 콜리메이션 장치(2)를 포함한다. 콜리메이션 장치(2)는 광을 광 출사창(32)을 통해 도광판(54)의 입사창(56)으로 방출한다. 도광판(54)은 통상적으로 요구되는 방향에서 광을 결합 출력하기 위한 광 아웃-커플링 소자(미도시)를 포함한다.
도 5는 본 발명에 따른 디스플레이 장치(6)를 도시한 도이다. 디스플레이 장치(6)는 예컨대 디스플레이를 구성하는 백라이팅 시스템과 액정 셀 어레이를 구비한 투과형 디스플레이 장치(6)이다. 백라이팅 시스템은 예컨대 도 4에 도시된 조명 시스템(5)을 포함한다. 개별 액정 셀의 투과도를 선택함으로써, 백라이팅 시스템에 의해 조명될 디스플레이 장치(6)에 영상이 형성될 수 있다.
전술한 실시예들은 본 발명을 한정하는 것이 아니라 예시하는 것이며, 당업자라면 청구범위로부터 벗어남이 없이 다른 많은 실시예를 고안해 낼 수 있을 것이다.
청구범위에서, 괄호 내의 도면 부호는 청구범위를 한정하는 것으로 해석되어서는 않 된다. 동사 "포함한다"와 그 활용은 청구항에 기재된 것 이외의 구성 요소나 단계의 존재를 배제하는 것은 아니다. 구성 요소는 단수로 표기하였다 하더라도 복수의 구성 요소를 배제하는 것은 아니다. 본 발명은 몇 가지 개별 요소를 포함하는 하드웨어로 구현될 수 있다. 몇 가지 수단을 열거한 장치 청구항에서 이 들 수단 중 몇 가지는 동일한 하드웨어 아이템으로 구체화될 수 있다. 여러 가지 종속 청구항에 특정 수단들이 기재되어 있다는 단순한 사실은 이들 수단들의 조합이 유리하게 이용될 수 없다는 것을 의미하는 것은 아니다.

Claims (10)

  1. 평면 베이스(16) 상에 배치된 적어도 하나의 발광 다이오드(12, 14)에서 방출된 광을 콜리메이팅하며, 콜리메이터(20, 22, 24)를 포함하는 콜리메이션 장치(1, 2, 3, 4)에 있어서,
    상기 평면 베이스(16)에 거의 수직인 대칭 평면(26),
    상기 적어도 하나의 발광 다이오드에서 방출된 광을 상기 콜리메이터(20, 22, 24) 내로 입사시키기 위한 광 입사창(28, 30),
    상기 콜리메이터(20, 22, 24)로부터 상기 광을 방출하기 위한 광 출사창(32, 34),
    제2 에지면(38)에 대향하는 제1 에지면(36),
    제4 에지면(46, 48)에 대향하는 제3 에지면(40, 42, 44), 및
    상기 평면 베이스(16)와 상기 제1 및 제2 에지면(36, 38) 사이에 배치된 한 세트의 반사면(50, 52)
    을 포함하되,
    상기 제1 및 제 2 에지면(36, 38)은 상기 대칭 평면(26)의 반대 측에서 거의 평행하게 배치된 평면이고, 상기 광 입사창(28, 30)과 상기 광 출사창(32, 34) 사이에서 신장하고,
    상기 제3 및 제4 에지면(40, 42, 44, 46, 48)은 상기 광 입사창(28, 30), 상기 광 출사창(32, 34) 및 상기 제1 및 제2 에지면(36, 38) 사이에 갇힌 비평면이 고, 상기 대칭 평면(26)에 평행하게 방출된 광을 내부 전반사를 통해 상기 광 출사창(32, 34) 쪽으로 유도하도록 성형되고,
    상기 반사면(50, 52)은 상기 적어도 하나의 발광 다이오드(12, 14)에서 상기 반사면(50, 52) 쪽으로 방출된 광을 상기 콜리메이터(20, 22, 24) 쪽으로 반사시키는 콜리메이션 장치(1, 2, 3, 4).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반사면(52)은 상기 반사면(52)으로부터 반사된 광을 내부 전반사를 통해 상기 제1 에지면(36)과 상기 제2 에지면(38) 사이에 가두기 위하여 상기 반사면(52)으로부터 반사된 광의 콜리메이터(20, 22, 24) 내의 각 분포를 얻도록 성형된 콜리메이션 장치(1, 2, 3, 4).
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제3 및 제4 에지면(40, 42, 46)은 상기 대칭 평면(26)에 평행하게 방출된 광을 내부 전반사를 통해 콜리메이팅하도록 성형된 콜리메이션 장치(1, 2, 3, 4).
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 반사면(50, 52)은 상기 평면 베이스(16) 상에 배치된 콜리메이션 장치(1, 2, 3, 4).
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 반사면(50, 52)은 상기 베이스(16)의 일부인 콜리메이션 장치(1, 2, 3, 4).
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 대칭 평면(26)에 대해 대칭적으로 배치된 발광 다이오드(12, 14) 어레이를 포함하는 콜리메이션 장치(1, 2, 3, 4).
  7. 제6항에 있어서,
    상기 발광 다이오드(12, 14) 어레이는 서로 다른 원색을 방출하는 발광 다이오드를 포함하는 콜리메이션 장치(1, 2, 3, 4).
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 콜리메이터의 폭(w)은 5 밀리미터 이하이고, 바람직하게는 2.5 밀리미터 이하인 콜리메이션 장치(1, 2, 3, 4).
  9. 제1항에 따른 콜리메이션 장치(1, 2, 3, 4)를 구비한 조명 시스템(5).
  10. 제1항에 따른 콜리메이션 장치(1, 2, 3, 4)를 구비한 디스플레이 장치(6).
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