KR20090010915A - 광학 필름, 조명 장치 및 디스플레이 유닛 - Google Patents

광학 필름, 조명 장치 및 디스플레이 유닛 Download PDF

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Abstract

점 광원을 사용할 때 휘도 불규칙성을 감소시킬 수 있는 디스플레이 유닛이 제공된다. 디스플레이 유닛은 영상 신호에 기초하여 구동되는 패널과, 패널과 대면하는 영역 내에 배열된 복수의 점 광원과, 패널과 복수의 점 광원 사이에 배열된 광학 시트를 포함한다. 복수의 점 광원은 제1 방향 및 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배열되고, 광학 시트는 제1 및 제2 방향과 교차하는 방향으로 연장되는 제1 융기선과, 제1, 제2 및 제3 방향과 교차하는 방향으로 연장되는 제2 융기선을 포함하는 3차원 구성을 갖는다.
디스플레이 유닛, 조명 장치, 점 광원, 광원 영상 분할 시트, 융기선, 휘도 향상 필름

Description

광학 필름, 조명 장치 및 디스플레이 유닛 {OPTICAL FILM, LIGHTING DEVICE AND DISPLAY UNIT}
본 발명은 상부 표면 상에 3차원 구성을 갖는 광학 필름과, 이를 포함하는 조명 장치 및 디스플레이 유닛에 관한 것이다.
낮은 전력 소비, 공간 절약, 낮은 가격 등의 이점 때문에, LCD(액정 디스플레이)가 지금까지 디스플레이 시스템의 주류였던 CRT(음극선관)를 최근에 대체하고 있다.
LCD는 영상을 표시하기 위한 그의 조명 방법에 따라 몇 가지 유형으로 분류된다. 대표적인 예는 영상 표시를 위한 백라이트 시스템이 채용되는 투과식 LCD를 포함한다.
그러한 디스플레이 유닛이 그의 색역을 확장시키는 것이 양호하다. 그러한 목적으로, 광원으로서 청색, 녹색 및 적색의 3원색 LED(발광 다이오드)의 채용이 CCFL(냉음극 형광 램프) 대신에 제안되었다. 또한, 3원색 LED는 물론 4원색 또는 6원색 LED가 더 넓은 색역을 위해 채용되도록 제안된다.
광원으로서 CCFL 및 LED를 사용하기 위해서는, 휘도 및 색의 평면내 분포의 균일성이 필요하다. 조명 장치가 비교적 소형인 경우에, 측광 백라이트 시스템의 도광판이 사용될 수 있다. 그러나, 조명 장치가 비교적 대형이고 많은 광량이 필요한 경우에, 광원이 패널 등의 직접적인 후면 부분 내에 배치된 직하형 LCD 백라이트 시스템이 더 우세하다. 직하형에서 휘도 불규칙성 및 색 불균등성을 감소시키기 위한 기술 중 하나로서 광원 위의 위치에 충진재를 포함하는 확산판을 배열하는 것이 제안된다 (일본 특허 출원 공개 제54-155244호 참조). 다른 기술로서, 단면 구성이 하나의 방향에서 균일한 판을 제공하는 것이 제안된다 (일본 특허 출원 공개 제2005-326819호).
3원색 LED가 조명 장치의 광원에 대해 채용되는 경우에, CCFL이 채용되는 경우와 비교하여, 평면내 휘도 불규칙성 및 색 불균등성을 감소시키는 것이 어렵다. 이는 LED가 점 광원이며, CCFL이 백색 광을 방출하는 반면 3원색 LED의 경우에 백색은 3가지 색을 혼합함으로써 생성되는 사실로 인한 것이다. 예를 들어, 일본 특허 출원 공개 제54-155244호에 관해, 특히 LED가 광원으로서 사용될 때, 광원으로부터 확산판까지 비교적 긴 거리를 갖는 것이 필요하다. 결과적으로, 조명 장치는 두꺼워진다. 한편, 일본 특허 출원 공개 제2005-326819호에서 제안된 기술은 선 광원인 CCFL이 사용될 때 효과적일 수 있지만, 점 광원인 LED의 경우에, 휘도 불규칙성 및 색 불균등성 발생의 문제가 있다.
본 발명은 상기 문제의 관점에서 고안되었고, 점 광원이 얇은 조명 장치 내에서 사용되는 경우에도 휘도 불규칙성 및 색 불균등성이 감소되는, 광학 필름, 조명 장치 및 디스플레이 유닛을 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 서로 평면으로 배열된 복수의 점 광원과, 복수의 점 광원과 대면하는 영역 내에 배열된 광학 시트를 포함하는 조명 장치가 제공된다. 점 광원은 제1 방향 및 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배열된다. 광학 시트는 3차원 구성을 갖는다. 3차원 구성은 제1 및 제2 방향과 교차하는 제3 방향으로 연장되는 제1 융기선과, 제1, 제2 및 제3 방향과 교차하는 방향으로 연장 되는 제2 융기선을 포함한다.
본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 영상 신호에 기초하여 구동되는 패널과, 패널과 대면하는 영역 내에 배열된 복수의 점 광원과, 패널과 복수의 점 광원 사이에 배열된 광학 시트를 포함하는 디스플레이 유닛이 제공된다. 복수의 점 광원은 제1 방향 및 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배열된다. 광학 시트는 제1 및 제2 방향과 교차하는 제3 방향으로 연장되는 제1 융기선과, 제1, 제2 및 제3 방향과 교차하는 방향으로 연장되는 제2 융기선을 포함하는 3차원 구성을 갖는다.
본 발명의 실시 형태의 조명 장치 및 디스플레이 유닛에서, 광학 시트는 제1 및 제2 융기선들이 서로 교차하는 방향으로 연장되는 3차원 구성을 포함한다. 그러한 구성에서, 광선이 각각의 점 광원으로부터 광학 시트로 방출될 때, 광원 영상들 중 하나에 의해 생성된 광원 영상이 분할된 광원 영상들 사이의 공간이 각각의 점 광원들 사이의 공간보다 더 좁은 방식으로 광학 시트를 통해 복수의 영상으로 분할된다. 여기서, 점 광원은 광학 시트 상에 제공된 3차원 구성의 융기선(제1 또는 제2 융기선)의 연장 방향과 다른 방향(제1 또는 제2 어레이 방향)을 따라 배열된다. 그러한 구성에서, 분할된 광원 영상들의 중첩은 점 광원이 광학 시트 상에 제공된 3차원 구성의 융기선의 연장 방향에 대해 평행한 방향으로 배열되는 경우와 비교하여 감소되거나 회피될 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 직사각형 형상을 가지며, 하나의 방향으로 연장되는 제1 측면 및 하나의 방향에 대해 직교하는 방향으로 연장되는 제2 측면을 포함하는 광학 필름이 제공된다. 광학 필름은 제1 및 제2 측면의 연장 방향 과 각각 교차하는 방향으로 연장되는 제1 융기선과, 제1 및 제2 측면의 연장 방향 및 제1 융기선의 연장 방향과 교차하는 방향으로 연장되는 제2 융기선을 포함하는 3차원 구성을 갖는다.
본 발명의 실시 형태의 광학 필름은 서로 교차하는 제1 및 제2 융기선을 갖는 3차원 구성을 포함한다. 그러한 구성에서, 복수의 점 광원이 광학 필름과 대면하는 영역 내에 배치되고, 광이 복수의 점 광원으로부터 광학 필름을 향해 방출될 때, 점 광원들 중 하나에 의해 생성된 광원 영상은 각각의 분할된 광원 영상들 사이의 공간이 각각의 점 광원들의 공간보다 더 좁도록 광학 필름을 통해 복수의 영상으로 분할된다. 또한, 제1 융기선은 제1 및 제2 측면의 연장 방향과 각각 교차하고, 제2 융기선은 제1 및 제2 측면의 연장 방향 및 제1 융기선의 연장 방향과 각각 교차한다. 그러한 구성에서, 전술한 점 광원이 제1 및 제2 융기선과 각각 교차하는 방향을 따라 2차원으로 배열되면 (전형적으로, 제1 및 제2 측면에 대해 거의 평행한 방향을 따라 2차원으로 배열되면), 분할된 광원 영상들의 중첩은 점 광원이 광학 필름 상에 제공된 3차원 구성의 융기선의 방향에 대해 평행한 방향으로 배열되는 경우와 비교하여 감소되거나 회피될 수 있다.
본 발명의 실시 형태의 조명 장치 및 디스플레이 유닛에 따르면, 점 광원이 광학 시트 상에 제공된 3차원 구성의 융기선(제1 및 제2 융기선)과 다른 방향(제1 및 제2 어레이 방향)을 따라 배열되므로, 분할된 광원 영상들의 중첩은 점 광원이 광학 시트 상에 제공된 3차원 구성의 융기선의 방향에 대해 평행한 방향으로 배열되는 경우와 비교하여 감소되거나 회피될 수 있다. 따라서, 휘도 불규칙성 및 색 불균등성은 얇은 조명 장치 내에서 점 광원을 사용할 때에도 감소될 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따른 광학 필름에서, 제1 융기선은 제1 및 제2 측면의 연장 방향과 각각 교차하는 방향으로 연장되고, 제2 융기선은 제1 및 제2 측면과 제1 융기선의 연장 방향과 각각 교차하는 방향으로 연장된다. 그러한 구성에서, 복수의 점 광원이 제1 및 제2 융기선과 교차하는 방향으로 광학 필름과 대면하는 영역 내에서 2차원으로 배열되면, 분할된 광원 영상들의 중첩이 감소되거나 회피될 수 있다. 따라서, 휘도 불규칙성 및 색 불균등성이 얇은 조명 장치 내에서 점 광원을 사용할 때에도 감소될 수 있다.
본 발명의 다른 그리고 추가의 목적, 특징 및 장점은 다음의 설명으로부터 더 완전하게 나타날 것이다.
본 발명에 따르면, 얇은 조명 장치 내에서 점 광원을 사용할 때에도 휘도 불규칙성 및 색 불균등성이 감소될 수 있다.
본 발명의 실시 형태가 이하에서 도면을 참조하여 상세하게 설명될 것이다.
제1 실시 형태
도1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 디스플레이 유닛(1)의 개략적인 구성을 도시한다. 도2는 도1의 디스플레이 유닛(1)의 주요 부분의 사시도이다. 도1 및 도2는 단지 전형적으로 도시되었고, 실제 치수 및 구성과 반드시 동일하지는 않다는 것을 알아야 한다.
디스플레이 유닛(1)은 조명 장치(10), 조명 장치(10) 전방에 배치된 액정 디스플레이 패널(20), 및 액정 디스플레이 패널(20)을 구동하고 영상을 표시하기 위한 (도시되지 않은) 구동 회로를 포함한다. 디스플레이 유닛(1)에서, 액정 디스플레이 패널(20)의 전면은 (도시되지 않은) 관찰자에게 지향된다. 본 실시 형태에서, 편의상, 액정 디스플레이 패널(20)의 표면은 수평 평면에 대해 직교하는 것으로 간주된다.
액정 디스플레이 패널(20)
액정 디스플레이 패널(20)은 도시되지는 않았지만, 액정 층이 관찰자 측 상의 투명 기판과 조명 장치(10) 측 상의 다른 투명 기판 사이에 제공된 적층 구성을 갖는다. 구체적으로, 액정 디스플레이 패널(20)은 관찰자 측으로부터의 순서대로 배열된, 편광판, 투명 기판, 색 필터, 투명 전극, 정렬 필름, 액정 층, 다른 정렬 필름, 투명 화소 전극, 다른 투명 기판, 및 다른 편광판을 포함한다.
편광판은 한정된 패턴(편광)의 광파의 진동만을 투과시키는 일종의 광학 셔터이다. 2개의 편광판이 그들 각각의 편광 축이 서로에 대해 직교하는 방식으로 배열되어, 광원(4)으로부터의 방출 광을 액정 층을 통해 투과시키거나 차단한다. 투명 기판은 판유리와 같은 가시광에 대해 투명한 기판이다. 투명 화소 전극 및 배선 등에 전기적으로 연결된 구동 장치로서 TFT(박막 트랜지스터)를 포함하는 능동 매트릭스 구동 회로가 광원(4)에 더 가까운 투명 기판들 중 하나 상에 배치된다. 색 필터는 광원(4)으로부터의 방출 광을 예를 들어 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 3원색으로 각각 분리하기 위한 색 필터를 포함한다. 투명 전극은 전형적 으로 ITO(인듐 주석 산화물)로 만들어져서 공통 대향 전극으로서 기능한다. 정렬 필름은 전형적으로 폴리이미드와 같은 중합체 재료로 만들어져서 액정에 대해 정렬 처리를 수행한다. 액정 층은 전형적으로 VA(수직 정렬) 모드, TN(꼬임 네마틱) 모드 또는 STN(초꼬임 네마틱) 모드의 액정으로 만들어져서, 전압이 구동 회로로부터 인가될 때 각각의 화소에 대해 광원(4)으로부터의 방출 광을 투과시키거나 차단하도록 기능한다. 투명 화소 전극은 전형적으로 ITO로 만들어져서 각각의 화소에 대한 전극으로서 기능한다.
조명 장치(10)
조명 장치(10)는 복수의 점 광원(12)을 포함한다. 조명 장치(10)는 전형적으로 액정 디스플레이 패널(20)과 점 광원(12) 사이의 공간 내에서, 광원 영상 분할 시트(13), 확산 시트(14), 휘도 향상 필름(15), 반사 편광 시트(16) 등과 같은 복수의 직사각형 광학 시트를 점 광원(12)으로부터의 순서대로 포함하고, 점 광원(12)의 후면 상에 반사 시트(11)를 더 포함한다. 조명 장치(10)는 전술한 광학 시트 및 액정 디스플레이 패널(20)을 지지하기 위한 하우징(17)을 더 포함한다. 이하에서, 반사 시트(11), 확산 시트(14), 휘도 향상 필름(15) 및 반사 편광 시트(16)에 대한 설명이 먼저 이루어지고, 그 다음 점 광원(12) 및 광원 영상 분할 시트(13)에 대한 설명이 이어질 것이다.
반사 시트(11)
반사 시트(11)는 전형적으로 PET(폴리에틸렌테레프탈레이트), 은 침착 필름 또는 다층 반사 필름으로 만들어진다. 이는 광원 영상 분할 시트(13), 확산 시 트(14), 휘도 향상 필름(15) 및 반사 편광 시트(16)로부터 액정 디스플레이 패널(20)의 방향으로 부분적으로 반사된 광을 재반사시키도록 기능하여, 점 광원(12)으로부터 방출된 광을 효율적으로 사용하는 것을 가능케 한다.
확산 시트(14)
확산 시트(14)는 예를 들어, 광 확산 재료를 함유하는 투명 수지를 투명 수지의 비교적 얇은 필름 상에 도포함으로써 형성된 얇은 광학 시트이다. 여기서, 투명 수지 필름의 예는 PET, 아크릴, 또는 폴리카보네이트와 같은 광 투과성 열가소성 수지를 포함한다. 광 확산 재료의 예는 약 수 마이크로미터의 크기를 갖는 구형 형상의 아크릴 및 실리콘을 포함한다. 그러한 조성에서, 확산 시트(14)는 광원 영상 분할 시트(13)에 의해 생성된 광원 영상을 확산시키고 전방 방향으로의 휘도를 개선하도록 기능한다.
휘도 향상 필름(15)
휘도 향상 필름(15)은 휘도 향상 필름(15)의 바닥면에 대해 평행한 가상 평면을 따라 연장되며, 휘도 향상 필름(15)의 표면 형상이 도2에 도시된 바와 같이 칼럼형 프리즘의 반복 패턴을 형성하도록 나란하게 연속적으로 배열된, 복수의 칼럼형 프리즘(15A)을 전형적으로 포함하는 얇은 광학 시트이다. 휘도 향상 필름(15)은 투광성 수지 재료로 만들어진다. 그러한 구성에서, 휘도 향상 필름(15)은 그의 바닥면으로부터 진입한 광 중에서, 그의 바닥면에 대한 법선을 따라 프리즘(15A)의 배열 방향으로 전파되는 광 성분만을 굴절 및 투과시켜서, 방향성을 증가시키고 전방 휘도를 개선한다. 예를 들어, 프리즘(15A)의 연장 방향이 도3에 도 시된 바와 같이 서로에 대해 직교하는 방식으로 2개의 휘도 향상 필름(15)을 배치하는 것도 가능하다. 또한, 프리즘(15A)이 도2 및 도3에 도시된 바와 같이 예리한 정점을 갖는 삼각형 프리즘이지만, 프리즘은 이로 제한되지 않고, 정점은 예를 들어 둥글거나 지그재그 방향으로 이동할 수 있다. 또한, 도2 및 도3은 프리즘(15A)이 점 광원(12)의 후술하는 어레이 방향(L1, L2: 도4 참조)과 교차하는 방향으로 연장되는 경우를 도시하지만, 프리즘은 점 광원(12)의 어레이 방향(L1, L2)에 대해 평행한 방향으로 연장될 수 있다.
반사 편광 시트(16)
반사 편광 시트(16)는 서로 다른 굴절 지수를 각각 갖는 층들을 교대하여 적층시킴으로써 전형적으로 형성된 다층 구조를 갖고, 휘도 향상 필름(15)에 의해 방향성이 증가된 광을 편광시키고 분할하도록 기능하여, 액정 디스플레이 패널(20)의 입사 편광기의 투과 축의 방향을 따라 편광된 광의 성분만이 투과되고, 액정 디스플레이 패널(20)의 입사 편광기의 흡수 축의 방향을 따라 편광된 광의 성분은 선택적으로 반사된다. 반사 편광 시트(16)로부터 반사된 광이 다시 반사 시트(11)로부터 반사되며, 이 때 조명 장치(10) 내에서 탈편광되므로, 광은 재생될 수 있다.
점 광원(12)
각각의 점 광원(12)은 전형적으로 하나 이상의 단색 LED(한 가지 색의 광선만을 방출함)로부터 구성되거나, 적색, 녹색 및 청색 광선을 각각 방출하는 복수의 3원색 LED로부터 구성된다.
도4에 도시된 바와 같이, 점 광원(12)은 하나의 방향(도4의 X-축의 방향)으 로 연장되는 광원 영상 분할 시트(13)의 측면(13x)과 주어진 각도로 교차하는 방향(L1: 제1 방향)을 따른 어레이로 배열되고, 또한 하나의 방향(X-축의 방향)에 대해 직교하는 방향(도4의 Y-축의 방향)으로 연장되는 광원 영상 분할 시트(13)의 측면(13y)과 주어진 각도로 교차하는 방향(L2: 제2 방향)을 따른 어레이로 배열된다.
여기서, 점 광원(12)의 어레이 방향은 다음의 2개의 방향: (하나라도, 하나의 점 광원(12) 주위에 배치된 둘 이상의 최근접 점 광원(12)이 있으면) 점 광원(12)들 중 하나로부터, 하나의 점 광원(12) 주위에 배치된 점 광원들 중에서 하나의 점 광원(12)에 최근접한 다른 점 광원까지의 최단 선 세그먼트의 방향(편의상 방향(A)으로 불림)과, 하나의 점 광원(12)으로부터, 하나의 점 광원(12)으로부터 보았을 때 방향(A)에 대해 직교하는 방향으로 배치된 복수의 점 광원(12)들 중에서 하나의 점 광원(12)에 최근접한 다른 점 광원(12)까지의 최단 선 세그먼트의 방향을 포함한다.
각각의 점 광원(12)이 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 광선 중 하나만을 방출하는 단일 LED로부터 구성되거나, 3원색(RGB)을 각각 별도로 방출하는 복수의 LED로부터 구성되면, 점 광원의 어레이 방향은 전술한 규칙에 따라, 각각의 색에 대해 결정된다.
방향(L1)으로의 인접한 점 광원(12)들 사이의 피치(P3)가 방향(L2)으로의 인접한 점 광원(12)들 사이의 피치(P4)와 동일한 것이 바람직하지만, 서로 다를 수도 있다.
여기서, 인접한 점 광원(12)들 사이의 피치는 어레이 방향으로 배치된 인접 한 점 광원(12)들 사이의 공간(거리)을 말한다. 각각의 점 광원(12)이 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 중 하나만을 방출하는 단일 LED로부터 구성되거나, 3원색(RGB)을 각각 별도로 방출하는 복수의 LED로부터 구성되면, 점 광원들 사이의 피치는 전술한 규칙에 따라, 각각의 색에 대해 결정된다.
광원 영상 분할 시트(13)
광원 영상 분할 시트(13)는 예를 들어, 도4에 도시된 바와 같이, 그의 상부 표면 상에서 (발광 측면 상에서) 복수의 돌출부(13A) 및 복수의 돌출부(13B)가 교대하여 배열되는 방식으로 3차원으로 구성된다. 각각의 돌출부(13A)는 사이에 융기선(R1: 제1 융기선)을 구비한 한 쌍의 경사면(S1)으로부터 구성되고, 각각의 돌출부(13B)는 사이에 융기선(R2: 제2 융기선)을 구비한 한 쌍의 경사면(S2)으로부터 구성된다.
여기서, 융기선(R1)은 광원 영상 분할 시트(13)의 바닥면(입사 측면)에 대해 거의 평행하며 점 광원(12)의 어레이 방향(L1)과 주어진 각도(θ1: 도5 참조)로 교차하는 방향으로 연장된다. 융기선(R2)은 광원 영상 분할 시트(13)의 바닥면에 대해 거의 평행하며 점 광원(12)의 다른 어레이 방향(L2)과 주어진 각도(θ2: 도5 참조)로 교차하는 방향으로 연장된다. 즉, 광원 영상 분할 시트(13)의 융기선(R1, R2)은 점 광원(12)의 어레이 방향(L1, L2)과 다른 방향으로 연장된다. 도4가 융기선(R1, R2)들이 각각 광원 영상 분할 시트(13)의 측면(13x, 13y)들의 연장 방향과 교차하는 방향으로 연장되는 실시예를 도시하지만, 예를 들어 융기선(R1, R2)들이 각각 광원 영상 분할 시트(13)의 측면(13x, 13y)들의 연장 방향에 대해 평행한 방향으로 연장되는 것도 가능하다. x-축이 융기선(R1)의 방향으로 취해지고 y-축이 융기선(R2)의 방향으로 취해질 때, 함수, f(y)가 돌출부(13A)의 표면 구성을 표현하고 함수, f(x)가 돌출부(13B)의 표면 구성을 표현한다고 하면, 광원 영상 분할 시트(13)는 함수, Max[f(x), f(y)]를 만족시키는 표면 형상을 갖는다.
여기서, Max[f(x), f(y)]는 f(x) ≥ f(y)인 경우에 f(x)에 일치하고, f(x) < f(y)인 경우에 f(y)에 일치하는 함수이다.
도6a에 도시된 바와 같이, 경사면(S1)의 쌍의 표면 형상은 융기선(R1)에 대해 직교하는 방향(Y-축의 방향)으로 절단되었을 때의 돌출부(13A)의 단면이 융기선(R1)과 대칭으로 구성된 7각형 형상일 수 있고, 함께 경사면(S1)을 구성하며 각각 기울기(돌출부(13A)의 바닥선과 각각의 기울어진 표면 사이의 각도)(φy1, φy2, φy3: 여기서, φy1 > φy2 > φy3)를 갖는 세 종류의 기울어진 표면(S11, S12, S13)이 예를 들어, 인접한 돌출부(13A)들 사이에 배치된 홈(13C)으로부터 중심 융기선(R1)을 향해 순서대로 배열될 수 있도록, 3차원 구성을 갖도록 중심 융기선(R1)을 향해 상향 경사 지붕처럼 서로 대칭으로 대향된다. 각각의 기울어진 표면(S11, S12, S13)의 광원 영상 분할 시트(13)의 바닥면 상에 투사되었을 때 Y-축 방향으로 측정된 폭이 Δy1, Δy2, Δy3에 의해 표시되면, 폭들의 최적 비율은 점 광원(12)의 광도 분포에 기초하여 결정된다. 예를 들어, 점 광원(12)의 광도가 보통의 LED에 서 전형적인 람베르트 분포를 가지면, 폭들의 양호한 비율은 Δy1 > Δy2 > Δy3의 관계를 만족시킨다.
다른 실시예에 대해, 경사면(S1)의 쌍의 표면 형상은 융기선(R1)에 대해 직교하는 방향(Y-축의 방향)을 따라 절단되었을 때의 돌출부(13A)의 단면이 도7a에 도시된 바와 같이 융기선(R1)과 대칭으로 구성된 5각형 형상인 방식으로 3차원으로 구성될 수 있다. 여기서, 함께 경사면(S1)을 구성하며 각각 기울기(돌출부(13A)의 바닥선과 각각의 기울어진 표면 사이의 각도)(φy4, φy5: 여기서, φy4 > φy5)를 갖는 두 종류의 기울어진 표면(S14, S15)이 인접한 돌출부(13A)들 사이에 배치된 홈(13C)으로부터 중심 융기선(R1)을 향해 순서대로 배열될 수 있다. 각각의 기울어진 표면(S14, S15)의 광원 영상 분할 시트(13)의 바닥면 상에 투사될 때 Y-축 방향으로 측정된 폭이 Δy4, Δy5에 의해 표시되면, 폭들의 최적 비율은 점 광원(12)의 광도 분포에 기초하여 결정된다. 예를 들어, 점 광원(12)의 광도가 보통의 LED에서 전형적인 람베르트 분포를 가지면, 폭들의 양호한 비율은 Δy4 > Δy5의 관계를 만족시킨다.
돌출부(13A)의 7각형 또는 5각형 단면은 실시예일 뿐이고, 7각형 및 5각형 이외의 다각형과 같은 임의의 다른 구성, 또는 선 및 곡선들의 조합이 이용될 수 있다는 것을 알아야 한다.
도6b에 도시된 바와 같이, 경사면(S2)의 쌍의 표면 형상은 융기선(R2)에 대 해 직교하는 방향(X-축의 방향)을 따라 절단되었을 때의 돌출부(13B)의 단면이 융기선(R2)과 대칭으로 구성된 7각형 형상일 수 있고, 함께 경사면(S2)을 구성하며 각각 기울기(돌출부(13B)의 바닥선과 각각의 기울어진 표면 사이의 각도)(φx1, φx2, φx3: 여기서, φx1 > φx2 > φx3)를 갖는 세 종류의 기울어진 표면(S21, S22, S23)이 예를 들어, 인접한 돌출부(13B)들 사이에 배치된 홈(13C)으로부터 중심 융기선(R2)을 향해 순서대로 배열될 수 있도록, 3차원 구성을 갖도록 중심 융기선(R2)을 향해 상향 경사 지붕처럼 서로 대칭으로 대향된다. 각각의 기울어진 표면(S21, S22, S23)의 광원 영상 분할 시트(13)의 바닥면 상에 투사되었을 때 X-축 방향으로 측정된 폭이 Δx1, Δx2, Δx3에 의해 표시되면, 폭들의 최적 비율은 점 광원(12)의 광도 분포에 기초하여 결정된다. 예를 들어, 점 광원(12)의 광도가 보통의 LED에서 전형적인 람베르트 분포를 가지면, 폭들의 양호한 비율은 Δx1 > Δx2 > Δx3의 관계를 만족시킨다.
다른 실시예에 대해, 경사면(S2)의 쌍의 표면 형상은 융기선(R2)에 대해 직교하는 방향(X-축의 방향)을 따라 절단되었을 때의 돌출부(13B)의 단면이 도7b에 도시된 바와 같이 융기선(R2)과 대칭으로 구성된 5각형 형상인 방식으로 3차원으로 구성될 수 있다. 여기서, 함께 경사면(S2)을 구성하며 각각 기울기(돌출부(13B)의 바닥선과 각각의 기울어진 표면 사이의 각도)(φx4, φx5: 여기서, φx4 > φx5)를 갖는 두 종류의 기울어진 표면(S24, S25)이 인접한 돌출부(13B)들 사이에 배치된 홈(13C)으로부터 중심 융기선(R2)을 향해 순서대로 배열될 수 있다. 각각의 기울어진 표면(S24, S25)의 광원 영상 분할 시트(13)의 바닥면 상에 투사될 때 X-축 방향으로 측정된 폭이 Δx4, Δx5에 의해 표시되면, 폭들의 최적 비율은 점 광원(12)의 광도 분포에 기초하여 결정된다. 예를 들어, 점 광원(12)의 광도가 보통의 LED에서 전형적인 람베르트 분포를 가지면, 폭들의 양호한 비율은 Δx4 > Δx5의 관계를 만족시킨다.
여기서, 경사면(S1, S2)을 구성하는 S12와 같은 기울어진 표면의 유형의 개수, 및 φx1과 같은 기울어진 표면의 각각의 유형에 대한 기울기는 전술한 광원 영상(I1 내지 I4: 도10 참조)의 아암 길이(D1, D2)가 얼마나 길게 설정되어야 하는지에 의존하여 조정된다. 이는 도8에 도시된 바와 같이, 더 큰 투과각(θc)(광원 영상 분할 시트(13)의 투과 표면으로부터 투과되는 광선(E)과 그의 바닥면에 대한 법선 사이의 각도)이 점 광원(12)과 광원 영상의 위치 사이의 거리를 증가시킬 것이라는 사실로부터 이해된다. 그러나, 실제로는, 투과각(θc)은 전술한 S11과 같은 기울어진 표면의 유형의 개수 및 φx1과 같은 그의 기울기에 의존할 뿐만 아니라, 점 광원(12)으로부터 광원 영상 분할 시트(13)까지의 거리(H), 점 광원(12)과 광선(E)의 투과 지점으로부터 수직 하방으로 연장되는 가상선 사이의 거리(W), 광원 영상 분할 시트(13)의 굴절 지수, 광원 영상 분할 시트(13)와 점 광원(12) 사이에 배치된 매체의 굴절 지수, 및 광선(E)의 방출 지점 주위의 매체의 굴절 지수와 같은 다른 다양한 인자에 의존한다. 따라서, 아암 길이(D1, D2)는 모든 상기의 관점에서 결정된다.
그러한 구성에서, 예를 들어, 광원 영상 분할 시트(13)는 점 광원(12)으로부터 방출된 광 중에서, 임계각 이하의 각도로 바닥면 또는 경사면(S1, S2) 내로 진입한 광을 굴절 및 투과시키고, 임계각을 초과하는 각도로 진입한 모든 다른 광은 반사시킨다. 따라서, 이는 각각의 점 광원(12)에 의해 생성된 광원 영상을 경사면(S1, S2)을 구성하는 S11과 같은 기울어진 표면의 유형의 개수에 따라 여러 영상으로 분할하도록 기능한다. 즉, 도9에 도시된 바와 같은 광학 특성을 갖는 광이 예를 들어 각각의 점 광원(12)으로부터 광원 영상 분할 시트(13)를 향해 방출될 때, 광원 영상 분할 시트(13)는 분할된 광원 영상(I1 내지 I4)들 사이의 공간(예를 들어, 도면에서 D4 내지 D7)이 인접한 점 광원(12)들 사이의 피치(P3, P4)보다 더 좁은 방식으로 (이후에 상세하게 설명될) 도10, 도12 및 도13에서 예시되는 바와 같이 각각의 점 광원(12)에 의해 생성된 (도시되지 않은) 광원 영상을 여러 영상으로 분할한다. 이러한 방식으로, 분할 후의 광원 영상(I1 내지 I4)의 최대 휘도 수준과 분할 후의 광원 영상(I1 내지 I4)들 사이의 공간(암부)의 최소 휘도 수준 사이의 차이는 분할 전의 광원 영상의 최대 휘도 수준과 광원 영상들 사이의 공간의 최소 휘도 수준 사이의 차이와 비교하여 감소될 수 있어서, 조명 휘도 불규칙성을 감소시킨다. 따라서, 광원 영상 분할 시트(13)는 일종의 확산판이다.
광원 영상은 광의 휘도 분포의 피크 휘도 값을 표시하는 광속이고, 광원 영상들 사이의 공간은 휘도 분포에서의 광속의 인접한 피크들 사이의 평면내 거리라는 것을 알아야 한다.
광원 영상 분할 시트(13)는 열가소성 수지와 같은 투광성 수지 재료로 일체로 만들어질 수 있거나, PET(폴리에틸렌테레프탈레이트)와 같은 투광성 기부 재료 상에 (자외선과 같은) 에너지선 경화성 수지를 전사함으로써 형성될 수 있다.
도10, 도12, 및 도13에 의해 예시되는 바와 같이, 광원 영상 분할 시트(13)는 광원(12)에 의해 생성된 원래의 광원 영상을 여러 영상으로 분할함으로써 X-형(십자형) 광원 영상(I1 내지 I4)을 형성한다. 광원 영상(I1 내지 I4)의 구성 및 아암 폭(D3)은 점 광원(12)의 평면내 배열 방식에 의존하여 변하지 않지만, 광원 영상 분할 시트(13)의 3차원 구성에 기초하여 결정된다.
이에 의해, 예를 들어 도14 및 도15에 의해 도시된 바와 같이, 광원 영상 분할 시트(13)의 융기선(R1)이 점 광원(12)의 어레이 방향들 중 하나인 L1에 대해 평행한 방향으로 연장되고, 광원 영상 분할 시트(13)의 융기선(R2)이 점 광원(12)의 다른 어레이 방향인 L2에 대해 평행한 방향으로 연장될 때에도, 광원 영상은 또한 X-자 형상(십자 형상)으로 형성된다.
그러나, 각각의 점 광원(12)이 광원 영상 분할 시트(13)의 융기선(R1, R2)을 따라 2차원으로 배열되면, 연접한 광원 영상(I1 내지 I4)들의 아암은 도16에 도시된 바와 같이, 상호 중첩될 것이다. 도17은 시뮬레이팅된 광을 사용하여 계산된 평면내 휘도 분포의 결과를 도시한다. 여기서, 최대 휘도의 필드는 1로 설정되고, 최저 휘도의 필드는 0으로 설정된다. 이에 따라, 상호 중첩된 부분은 다른 부분과 비교하여 현저하게 밝아져서, 휘도 불규칙성의 효율적인 감소가 이용될 수 없다.
한편, 본 실시 형태에서, 광원 영상 분할 시트(13)의 융기선(R1)은 점 광원(12)의 어레이 방향들 중 하나인 L1과 주어진 각도(θ1: 도5 참조)로 교차하는 방향으로 연장되고, 광원 영상 분할 시트(13)의 융기선(R2)은 점 광원(12)의 다른 어레이 방향(L2)인 L2와 주어진 각도(θ2: 도5 참조)로 교차하는 방향으로 연장된다. 이러한 방식으로, 분할된 광원 영상들 사이의 중첩된 부분은 광원 영상 분할 시트(13)의 융기선(R1, R2)들이 각각 점 광원(12)의 어레이 방향(L1, L2)에 대해 평행한 방향으로 연장되는 경우와 비교하여 감소되거나 제거될 수도 있다. 결과적으로, 휘도 불규칙성의 감소가 이용될 수 있다.
본 실시 형태에서, 융기선(R1)은 도4 및 도5에 각각 도시된 바와 같이, 점 광원(12)의 어레이 방향인 L1 및 L2와, 3차원으로 구성된 광원 영상 분할 시트(13)의 융기선(R2)의 연장 방향을 포함한 3개의 방향과 동시에 교차하는 방향으로 연장된다. 융기선(R2)은 점 광원(12)의 어레이 방향(L1, L2)과, 3차원으로 구성된 광원 영상 분할 시트(13)의 융기선(R1)의 연장 방향을 포함한 3개의 방향과 각각 동시에 교차하는 방향으로 연장된다. 그 다음, 융기선(R1)과 어레이 방향(L1) 사이의 각도를 θ1이라 하고 융기선(R2)과 어레이 방향(L2) 사이의 각도를 θ2라고 하면, 광원 영상 분할 시트(13)의 융기선(R1, R2)은 회전각(θ1, θ2)이 각각 다음의 부등식을 동시에 만족시키도록 형성되는 것이 바람직하다:
10° < θ1 < 40°
10° < θ2 < 40°
어레이 방향(L1, L2)이 서로에 대해 직교하거나 거의 직교하면, 회전각(θ1, θ2)이 다음의 등식을 만족시키는 것이 더 바람직하다:
θ1 = θ2 = 25°
여기서, θ1 및 θ2의 각도가 25°가 되도록 광원 영상 분할 시트(13)의 융기선(R1, R2)이 형성되면, 광원 영상(I1 내지 I4)들의 공간(D4, D5, D6, D7)은 도10에 도시된 것과 거의 동일하게 된다. 그러한 구성에서, 광원 영상(I1 내지 I4)들 사이의 공간(암부)의 평면내 분포의 균일성이 이용될 수 있어서, 휘도 불규칙성을 상당히 감소시킨다.
D4는 융기선(R1)의 연장 방향으로의 광원 영상(I1, I3)들의 아암의 측면들 사이의 거리이고, D5는 융기선(R1)의 연장 방향으로의 광원 영상(I2)의 아암의 단부와 광원 영상(I1)의 측면 사이의 거리라는 것을 알아야 한다. D6는 융기선(R2)의 연장 방향으로의 광원 영상(I1, I2)들의 아암의 측면들 사이의 거리이고, D7은 융기선(R2)의 연장 방향으로의 광원 영상(I4)의 아암의 단부와 광원 영상(I2)의 아암의 측면 사이의 거리이다.
도11은 시뮬레이팅된 광선을 사용하여 계산된, 회전각(θ1, θ2)이 25°가 될 수 있도록, 광원 영상 분할 시트(13)의 융기선(R1, R2)이 형성될 때의 평면내 휘도 분포의 결과를 도시한다. 여기서, 최대 휘도의 필드는 1로 설정되고, 최소 휘도의 필드는 0으로 설정된다. 도11에 따르면, 점 광원들 중 임의의 하나에 의해 생성된 휘도 분포는 다른 광원의 휘도 분포와 중첩되지 않아서, 휘도 불규칙성을 상당히 감소시킨다.
각도(θ1, θ2)가 이용 가능한 하한 각도인 10°보다 더 크고 이용 가능한 상한 각도인 40°보다 더 작을 수 있도록, 광원 영상 분할 시트(13)의 융기선(R1, R2)이 형성되면, 광원 영상(I1 내지 I4)들의 중첩은 (θ1 및 θ2가 10°의 하한 부근일 때의) 도12 및 (θ1 및 θ2가 40°의 상한 부근일 때의) 도13에 도시된 바와 같이 회피될 수 있어서, 휘도 불규칙성을 감소시킨다.
광원 영상(I1 내지 I4)의 아암 길이(D1, D2)가 도10, 도12 및 도13에 도시된 것보다 더 짧으면, θ1 및 θ2의 하한은 전술한 10°의 하한보다 더 작게 설정될 수 있거나, 전술한 40°의 상한보다 더 크게 설정될 수 있다. 그러나, 이러한 경우에, 각각의 광원 영상(I1 내지 I4)들 사이의 거리(암부)가 증가하여, 휘도 불규칙성 감소 효과를 감소시킨다. 따라서, 광원 영상 분할 시트(13)의 경사면(S1, S2)을 구성하는 S11과 같은 기울어진 표면의 φx1과 같은 기울기는 각각의 광원 영상(I1 내지 I4)의 아암 길이(D1, D2)가 다음의 수학식을 만족시킬 수 있도록 적합하게 설정되는 것이 바람직하다:
D1 ≥ P3/2
D2 ≥ P4/2
이하에서, 본 실시 형태의 광원 영상 분할 시트(13)의 형성 방법의 일 실시예가 도18 내지 도22를 참조하여 설명될 것이다. 도18은 y-축 방향으로 절삭할 때 사용되는 절삭 공구(V1)의 치형부 구성의 일 실시예를 도시한다. 도19는 절삭 공 구(V1)를 사용하여 y-축 방향으로 원판(M)을 절삭하는 과정 중의 상태를 개략적으로 도시한다. 도20은 x-축 방향으로 절삭할 때 사용되는 절삭 공구(V2)의 치형부 구성의 일 실시예를 도시한다. 도21은 절삭 공구(V2)를 사용하여 x-축 방향으로 원판(M)을 절삭하는 과정 중의 상태를 개략적으로 도시한다. 도22는 절삭 작업 후의 가공된 원판(M)의 상부 표면 구성을 도시하는 사시도이다.
먼저, 원판(M)의 편평한 상부 표면이 도18에 도시된 바와 같은 치형부를 구비한 절삭 공구(V1)를 사용하여 y-축 방향으로, 도19에 도시된 바와 같이 절삭된다. y-축 방향으로의 절삭 작업이 종료되면, 원판(M)의 가공된 상부 표면은 그 다음 도20에 도시된 바와 같은 치형부를 구비한 절삭 공구(V2)를 사용하여, 도21에 도시된 바와 같이 x-축 방향으로 절삭된다. 이러한 방식으로, 광원 영상 분할 시트(13)를 구성하는 돌출부(13A, 13B)의 역면인 3차원 표면 구성을 구비한 원판(M)이 도22에 도시된 바와 같이 제조되었다.
다음의 공정은 3차원 표면 구성이 아래로 향하도록 뒤집힌 원판(M)이 하나의 평면 상에 배치된 투광성 수지 재료에 대해 눌리는 것이다. 그 다음, 열과 같은 에너지가 원판(M)이 수지 재료에 대해 가압된 채로 수지 재료에 인가되어, 수지 재료가 경화된다. 이러한 방식으로, 원판(M)의 3차원 구성이 전사되어, 광원 영상 분할 시트(13)가 형성된다.
본 실시 형태의 제조 방법에서, 광원 영상 분할 시트(13)의 역면인 3차원 구성은 x-축 방향 및 y-축 방향의 2개의 직각 방향으로 절삭함으로써 원판(M) 상에 제공된다. 그러므로, 광원 영상 분할 시트(13)를 쉽고 낮은 비용으로 제조하는 것 이 가능하다.
실시예
다음으로, 본 실시 형태에 따른 조명 장치(10)의 실시예가 비교 실시예의 조명 장치와 비교하여 설명될 것이다.
실시예 1 및 2와 비교 실시예 1
오스람 옵트 세마이컨덕터즈(OSRAM Opt Semiconductors)의 상부 방출 LED를 사용하는, 실시예 1 및 2와 비교 실시예 1에서, 각각의 점 광원(12)은 4개의 LED: 하나의 청색 LED, 2개의 녹색 LED 및 하나의 적색 LED로부터 구성되어, LED 클러스터를 형성하였다. 점 광원(12)들의 피치(P3, P4)는 각각 40 mm였다. 츠지덴 코.(TSUJIDEN Co.)의 RF220(상표명)이 반사 시트(11)로서 채용되었다. 반사 시트(11)는 점 광원(12)이 그로부터 돌출하도록 점 광원(12)의 바닥 윤곽에 따라 보링되어, 반사 시트(11)의 상부 표면 상에 점 광원(12)을 배치하였다. 실시예 1 및 2에서, 광원 영상 분할 시트(13)는 반사 시트(11)로부터 30 mm에 배치되었다. 비교 실시예 1에서, 확산판이 광원 영상 분할 시트(13) 대신에 동일한 위치 상에 배치되었다. 실시예 1에서, 도6a 및 도6b의 단면 구성을 갖는 광원 영상 분할 시트(13)가 채용되었고, 실시예 2에서, 도7a 및 도7b의 단면 구성을 갖는 광원 영상 분할 시트(13)가 채용되었다. 광원 영상 분할 시트(13)는 광원 영상 분할 시트(13)의 융기선(R1)과 점 광원(12)의 어레이 방향(L1) 사이의 각도(θ1)와, 광원 영상 분할 시트(13)의 융기선(R2)과 점 광원(12)의 어레이 방향(L2) 사이의 각도(θ2)가 각각 25°가 되도록 배열되었다. 비교 실시예 1에서, 충진재(테이진 케미 컬즈 엘티디.(Teijin Chemicals Ltd.)의 PC-9391(65HLW)(상표명))를 함유한 확산판이 광원 영상 분할 시트(13) 대신에 채용되었다. 확산 시트(14)로서, 츠지덴 코., 엘티디.의 D141Z(상표명)가 채용되었다. 휘도 향상 필름(15)으로서, 쓰리엠(3M)의 BEFⅢ(상표명)가 채용되었다. 반사 편광 시트(16)로서, 쓰리엠의 DBEF-440(상표명)이 채용되었다.
평면내 휘도 분포는 CCD 카메라를 사용하여 휘도 불규칙성을 정량적으로 평가하기 위해 측정되었다. 비스듬한 방향에서 보았을 때의 휘도 불규칙성을 측정할 때, CCD 카메라(30)는 도23에 도시된 바와 같이 조명 장치(10)의 직각 방향에 대해 비스듬하게 배치되었다. 측정 시에, CCD 카메라(30)의 광학 축(AX2)과 조명 장치(10)의 법선(AX1)의 각도를 투과각(α)이라 하고, CCD 카메라(30)의 광학 축(AX2)의 방위각을 β라고 하면, 측정은 15°의 증분으로 0 내지 60°의 α 범위 및 0 내지 360°의 β 범위 내에서 취해졌다. 측정 면적은 100 mm x 100 mm로 설정되었다.
실시예 1 및 2와 비교 실시예 1에서, 하나의 휘도 향상 필름(15)을 채용한 경우 및 2개의 휘도 향상 층(15)을 채용한 경우의 휘도 분포가 도24의 (a) 내지 (c)로부터 도29의 (a) 내지 (c)까지 각각 도시되어 있다. 여기서, 3개의 방향, 직각 방향(α = 0°, β = 0°), 비스듬한 방향(α = 45°, β = 0°) 및 다른 비스듬한 방향(α = 45°, β = 90°)에 대한 결과가 각각의 경우에 대해 대표적으로 표시되어 있다. 이들 도면에서, 점 광원(12)은 각각 (+20 mm, +20 mm), (+20 mm, -20 mm), (-20 mm, +20 mm), 및 (-20 mm, -20 mm)의 좌표를 갖는 4개의 위치에서의 어레이로 배열된다. 이들 도면은 평균 휘도와 비교한 휘도의 차이량에 기초한다. 진한 검은색 부분은 평균 값으로부터 0.5% 차이의 범위 내의 필드를 나타내어, 필드가 더 클수록, 차이량은 더 작다.
휘도 불규칙성의 수준은 단지 이들 도면을 고찰함으로써 충분히 구별될 수 있지만, 더 이해할 수 있는 평가를 얻기 위해서, 불규칙성의 비율이 다음과 같이 정의된다:
불규칙성의 비율 = (최대 휘도 - 최소 휘도)/평균 휘도
여기서, 최대 휘도는 평면내 휘도 분포의 최대 휘도를 의미하고, 최소 휘도는 평면내 휘도 분포의 최소 휘도를 의미한다. 평균 휘도는 평면내 휘도 분포의 평균 값을 의미한다. 불규칙성의 비율이 낮을수록, 휘도 불규칙성 및 색 불균등성이 더 완전하게 억제된다. 불규칙성의 비율은 각각의 경우에 대해 모든 이용 가능한 측정 각도의 범위에 걸쳐 계산되어, 불규칙성의 비율이 측정 각도에 걸쳐 어떻게 분포되는지(이하에서, 각도에 기초한 분포로 불림)를 인위적인 색으로 표시하는 원통 좌표계를 형성하였다. 결과가 도30에 도시되어 있다.
얻어진 결과는 실시예 1 및 2의 불규칙성의 비율이 하나 또는 2개의 휘도 향상 필름(15)이 채용될 때, 비교 실시예 1보다 더 작다는 것을 제안한다. 도30으로부터 명확한 바와 같이, 결과는 또한 전술한 특징이 특히 2개의 휘도 향상 필름(15)을 사용할 때 더욱 두드러져서, 2개의 휘도 향상 필름(15)의 채용이 임의의 각도로부터 보았을 때 휘도 불규칙성 및 색 불균등성을 충분히 완전하게 억제할 수 있다는 것을 제안한다. 결과는 또한 반사 시트(11)와 광원 영상 분할 시트(13) 사 이의 거리가 휘도 불규칙성 및 색 불균등성을 악화시키지 않고서 충분히 좁아질 수 있다는 것을 제안한다.
비교 실시예 2 및 3
다음으로, 휘도 불규칙성이 실시예 1 및 2와 달리, 광원 영상 분할 시트(13)의 융기선(R1, R2)과 점 광원(12)의 어레이 방향(L1, L2) 사이의 각도(θ1, θ2)가 25°가 되지 않는 방식으로 광원 영상 분할 시트(13)가 배치되었을 때 평가되었다. 비교 실시예 2에서, 휘도 향상 필름(15)은 각도(θ1, θ2)가 0°로 설정되도록 배치되었고, 비교 실시예 3에서, 휘도 향상 필름(15)은 각도(θ1, θ2)가 45°로 설정되도록 배치되었다. 여기서, 실시예 2와 유사한 도7a 및 도7b의 단면 구성을 갖는 광원 영상 분할 시트(13)가 비교 실시예 2 및 3에서 사용되었다.
휘도 불규칙성이 측정되었고, 각도에 기초한 분포가 전술한 절차에 따라 계산되었다. 비교 실시예 2 및 3에서, 하나의 휘도 향상 필름(15)을 채용한 경우 및 2개의 휘도 향상 필름(15)을 채용한 경우의 휘도 분포가 도31의 (a) 내지 (c)로부터 도34의 (a) 내지 (c)까지 각각 도시되어 있다. 여기서, 3개의 방향, 직각 방향(α = 0°, β = 0°), 비스듬한 방향(α = 45°, β = 0°) 및 다른 비스듬한 방향(α = 45°, β = 90°)에 대한 결과가 각각의 경우에 대해 대표적으로 표시되어 있다.
얻어진 결과는 휘도 불규칙성 및 색 불균등성이 특히 2개의 휘도 향상 필름(15)을 사용할 때, 비교 실시예 2 및 3보다 실시예 2의 경우에 더 효과적으로 억제될 수 있다는 것을 제안한다.
전술한 바와 같이, 본 발명이 실시 형태 및 실시예를 참조하여 설명되었지만, 본 발명은 이로 제한되지 않고, 다양하게 변형될 수 있다.
예를 들어, 전술한 실시 형태 등에서, 광원 영상 분할 시트(13)의 융기선(R1)은 점 광원(12)의 어레이 방향(L1)과 주어진 각도(θ1: 도5 참조)로 교차하는 방향으로 연장되고, 광원 영상 분할 시트(13)의 융기선(R2)은 점 광원(12)의 다른 어레이 방향(L2)과 주어진 각도(θ2: 도5 참조)로 교차하는 방향으로 연장된다. 광원 영상 분할 시트(13)의 융기선(R1, R2)이 점 광원(12)의 어레이 방향(L1, L2)과 다른 방향으로 연장되는 구성을 얻기 위해, 2개의 배열 방식이 있다. 하나의 실시예는 도4에 도시된 바와 같이, 점 광원(12)이 그의 어레이 방향(L1, L2)이 하우징(17)의 측벽에 대해 평행할 수 있도록 배열되는 것이고, 다른 실시예는 도시되지는 않았지만, 점 광원(12)이 그의 어레이 방향(L1, L2)이 하우징(17)의 측벽과 교차할 수 있도록 배열되는 것이다.
전술한 실시 형태에서, LCD의 특정 구성이 설명되었지만, LCD는 모든 층을 포함할 필요가 없거나, LCD는 다른 층을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 전술한 실시 형태에서, 광원 영상 분할 시트(13)가 투광성 기부 재료로 만들어지지만, 이는 몇몇 광학 확산 재료(충진재)를 함유할 수 있다. 또한, 전술한 실시 형태 등에서, 광원 영상 분할 시트(13)와 확산 시트(14) 사이의 공간, 휘도 향상 필름(15)과 반사 편광 시트(16) 사이의 공간, 및 2개의 휘도 향상 필름(15)이 사용될 때의 하부 휘도 향상 필름(15)과 상부 휘도 향상 필름(15) 사이의 공간이 공기로 충진되는 것이 양호하다. 그러나, 이들은 공기 이외의 특정 매체로 충진될 수 있다.
다양한 변형예, 조합, 하위 조합 및 변경예가 첨부된 청구범위 및 그의 등가물의 범주 내에 있는 한 설계 요건 및 기타 인자에 의존하여 발생할 수 있다는 것을 본 기술 분야의 당업자가 이해하여야 한다.
도1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 디스플레이 유닛의 단면 구성도.
도2는 도1의 휘도 향상 필름의 일 실시예를 도시하는 사시도.
도3은 도1의 휘도 향상 필름의 다른 실시예를 도시하는 사시도.
도4는 도1의 점 광원 및 광원 영상 분할 시트를 도시하는 사시도.
도5는 광원 영상 분할 시트의 융기선과 도1의 점 광원의 배열 사이의 관계를 설명하기 위한 개략도.
도6a 및 도6b는 도1의 광원 영상 분할 시트의 3차원 구성의 실시예를 도시하는 개념도.
도7a 및 도7b는 도1의 광원 영상 분할 시트의 3차원 구성의 다른 실시예를 도시하는 개념도.
도8은 도1의 광원 영상 분할 시트의 작동을 도시하는 개념도.
도9는 도1의 점 광원의 광학 특성의 일 실시예를 도시하는 특성 선도.
도10은 도1의 광원 영상 분할 시트의 작동의 일 실시예를 도시하는 개념도.
도11은 시뮬레이션 모델로 계산된, 도10의 광원 영상 분할 시트의 광학 특성을 도시하는 특성 선도.
도12는 도1의 광원 영상 분할 시트의 작동의 다른 실시예를 도시하는 개념도.
도13은 도1의 광원 영상 분할 시트의 작동의 다른 실시예를 도시하는 개념도.
도14는 비교 실시예에 따른 디스플레이 유닛의 확대된 주요 부분을 도시하는 사시도.
도15는 도14의 광원 영상 분할 시트의 융기선과 점 광원의 배열 사이의 관계를 설명하기 위한 개략도.
도16은 도14의 광원 영상 분할 시트의 작동을 도시하는 개념도.
도17은 시뮬레이션 모델로 계산된, 도16의 광원 영상 분할 시트의 광학 특성을 도시하는 특성 선도.
도18은 도1의 광원 영상 분할 시트를 제조할 때 사용되는 절삭 공구의 치형부의 개략적인 구성도.
도19는 도18의 절삭 공구를 사용하는 y 방향으로의 절단 작업 과정 중의 상태를 도시하는 사시도.
도20은 도1의 광원 영상 분할 시트를 제조할 때 사용되는 다른 절삭 공구의 치형부의 개략적인 구성도.
도21은 도20의 절삭 공구를 사용하는 x 방향으로의 절단 작업 과정 중의 상태를 도시하는 사시도.
도22는 광원 영상 분할 시트를 제조할 때 사용되는 원판의 사시도.
도23은 평면내 휘도 분포를 측정하는 방법을 설명하기 위한 패턴 선도.
도24의 (a) 내지 (c)는 하나의 휘도 향상 필름이 채용되고 θ1 및 θ2의 각도가 25°인, 실시예 1에 따른 실제 측정에 의해 얻어진 평면내 휘도 분포 및 불규칙성의 비율을 도시하는 특성 선도.
도25의 (a) 내지 (c)는 2개의 휘도 향상 필름이 채용되고 θ1 및 θ2의 각도가 25°인, 실시예 1에 따른 실제 측정에 의해 얻어진 평면내 휘도 분포 및 불규칙성의 비율을 도시하는 특성 선도.
도26의 (a) 내지 (c)는 하나의 휘도 향상 필름이 채용되고 θ1 및 θ2의 각도가 25°인, 실시예 2에 따른 실제 측정에 의해 얻어진 평면내 휘도 분포 및 불규칙성의 비율을 도시하는 특성 선도.
도27의 (a) 내지 (c)는 2개의 휘도 향상 필름이 채용되고 θ1 및 θ2의 각도가 25°인, 실시예 2에 따른 실제 측정에 의해 얻어진 평면내 휘도 분포 및 불규칙성의 비율을 도시하는 특성 선도.
도28의 (a) 내지 (c)는 하나의 휘도 향상 필름이 채용되고 θ1 및 θ2의 각도가 25°인, 비교 실시예 1에 따른 실제 측정에 의해 얻어진 평면내 휘도 분포 및 불규칙성의 비율을 도시하는 특성 선도.
도29의 (a) 내지 (c)는 2개의 휘도 향상 필름이 채용되고 θ1 및 θ2의 각도가 25°인, 비교 실시예 1에 따른 실제 측정에 의해 얻어진 평면내 휘도 분포 및 불규칙성의 비율을 도시하는 특성 선도.
도30은 도24의 (a) 내지 도29의 (c)에서 얻어진 불규칙성의 비율의 각도 분포를 도시하는 도면.
도31의 (a) 내지 (c)는 하나의 휘도 향상 필름이 채용되고 θ1 및 θ2의 각도가 0°인, 비교 실시예 2에 따른 실제 측정에 의해 얻어진 평면내 휘도 분포 및 불규칙성의 비율을 도시하는 특성 선도.
도32의 (a) 내지 (c)는 2개의 휘도 향상 필름이 채용되고 θ1 및 θ2의 각도가 0°인, 비교 실시예 2에 따른 실제 측정에 의해 얻어진 평면내 휘도 분포 및 불규칙성의 비율을 도시하는 특성 선도.
도33의 (a) 내지 (c)는 하나의 휘도 향상 필름이 채용되고 θ1 및 θ2의 각도가 45°인, 비교 실시예 3에 따른 실제 측정에 의해 얻어진 평면내 휘도 분포 및 불규칙성의 비율을 도시하는 특성 선도.
도34의 (a) 내지 (c)는 2개의 휘도 향상 필름이 채용되고 θ1 및 θ2의 각도가 45°인, 비교 실시예 3에 따른 실제 측정에 의해 얻어진 평면내 휘도 분포 및 불규칙성의 비율을 도시하는 특성 선도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 조명 장치
12 : 점 광원
13 : 광원 영상 분할 시트
13A, 13B : 융기선
15 : 휘도 향상 필름

Claims (10)

  1. 서로 평면으로 배열된 복수의 점 광원과,
    복수의 점 광원과 대면하는 영역 내에 배열된 광학 시트를 포함하고,
    복수의 점 광원은 제1 방향 및 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배열되고,
    광학 시트는 제1 및 제2 방향과 교차하는 제3 방향으로 연장되는 제1 융기선과, 제1, 제2 및 제3 방향과 교차하는 방향으로 연장되는 제2 융기선을 포함하는 3차원 구성을 갖는 조명 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    광학 시트는 제1 융기선을 사이에 두고 서로 대향된 한 쌍의 제1 경사면과, 제2 융기선을 사이에 두고 서로 대향된 한 쌍의 제2 경사면을 포함하고,
    각각의 제1 및 제2 경사면의 기울기는 복수의 점 광원 각각으로부터 방출된 광으로부터 생성된 광원 영상을 광학 시트를 통해 복수의 영상으로 분할함으로써 얻어지는 각각의 X-형 광원 영상의 아암 길이(D)가 점 광원의 피치가 P로서 정의될 때, 다음의 수학식을 만족시키도록 결정되는 조명 장치.
    D ≥ P/2
  3. 제1항에 있어서, 제1 및 제2 융기선의 연장 방향은 X-형 광원 영상들이 서로 중첩되지 않도록 각각 결정되는 조명 장치.
  4. 제1항에 있어서, 제1 및 제2 융기선들의 연장 방향은 각각의 X-형 광원 영상들 사이의 공간의 폭들이 대체로 동일하도록 각각 결정되는 조명 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    제1 방향 및 제2 방향은 서로에 대해 직교하거나 대체로 직교하고,
    θ1으로서 정의된, 제1 융기선과 제1 방향의 각도와, θ2로서 정의된, 제2 융기선과 제2 방향의 각도는 다음의 수학식을 만족시키는 조명 장치.
    10° < θ1 < 40°
    10° < θ2 < 40°
  6. 제1항에 있어서,
    제1 방향 및 제2 방향은 서로에 대해 직교하거나 대체로 직교하고,
    제1 융기선과 제1 방향의 각도(θ1)와, 제2 융기선과 제2 방향의 각도(θ2)는 다음의 수학식을 만족시키는 조명 장치.
    θ1 = θ2 = 25°
  7. 제1항에 있어서, 점 광원으로부터 광학 시트의 대향 측면 상에 배치된 하나 또는 2개의 휘도 향상 필름을 더 포함하고,
    휘도 향상 필름은 하나의 주어진 방향으로 연장되며 나란하게 연속적으로 배 열된 복수의 칼럼형 프리즘을 포함하는 조명 장치.
  8. 제7항에 있어서, 2개의 휘도 향상 필름을 포함하고, 휘도 향상 필름은 각각의 프리즘의 연장 방향이 서로 교차하는 방식으로 배치되는 조명 장치.
  9. 영상 신호에 기초하여 구동되는 패널과,
    패널과 대면하는 영역 내에 배열된 복수의 점 광원과,
    패널과 복수의 점 광원 사이에 배열된 광학 시트를 포함하고,
    복수의 점 광원은 제1 방향 및 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배열되고,
    광학 시트는 제1 및 제2 방향과 교차하는 제3 방향으로 연장되는 제1 융기선과, 제1, 제2 및 제3 방향과 교차하는 방향으로 연장되는 제2 융기선을 포함하는 디스플레이 유닛.
  10. 직사각형 형상을 가지며, 하나의 방향으로 연장되는 제1 측면 및 하나의 방향에 대해 직교하는 방향으로 연장되는 제2 측면을 포함하는 광학 필름이며,
    광학 필름은 제1 및 제2 측면의 연장 방향과 각각 교차하는 방향으로 연장되는 제1 융기선과, 제1 및 제2 측면의 연장 방향 및 제1 융기선의 연장 방향과 교차하는 방향으로 연장되는 제2 융기선을 포함하는 3차원 구성을 갖는 광학 필름.
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