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KR20010062552A - 조명 장치 - Google Patents

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KR20010062552A
KR20010062552A KR1020000079161A KR20000079161A KR20010062552A KR 20010062552 A KR20010062552 A KR 20010062552A KR 1020000079161 A KR1020000079161 A KR 1020000079161A KR 20000079161 A KR20000079161 A KR 20000079161A KR 20010062552 A KR20010062552 A KR 20010062552A
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light
light source
light guide
source rod
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다나까아끼라
데즈까사다오
시오자와이사오
히라노마사야
후루까와신고
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추후제출
후지쯔 카세이 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명은 광원(light source)으로부터의 광이 도광판(light guide plate)의 입사면으로 들어가서, 상기 입사면에 수직한 방향으로 뻗은 상기 도광판의 출사면(exit surface)으로부터 조사 목적물(object of illumination)을 향하여 광을 투영하는 조명 장치에 관한 것이다. 여기서, 상기 광원은 발광 다이오드를 상기 도광판의 입사면에 평행한 세로 방향으로 뻗은 광원 로드(light source rod) 상에 또는 그 근방에 배치함으로써 형성하며, 상기 광원 로드와 상기 도광판은 공통 판 내에 슬롯(slot)을 형성하여 일체로 제조된다.

Description

조명 장치{LIGHTING APPARATUS}
본 발명은 광원 로드(light source rod) 상에 장착된 발광 다이오드(이하, LED라고도 한다)를 포함하는 광원으로부터 발생한 광이 도광판(light guide plate)을 거쳐서 목적물에 조사되는 조명 장치, 특히 액정 표시 유닛용 조명 장치에 관한것이다.
액정 표시 유닛은 많은 제품에 사용된다. 그러나, 발광 능력의 부족 때문에, 액정 표시 유닛은 전면으로부터의 광을 조사하는 전면 조명 장치(front lighting apparatus) 또는 상기 표시 화면의 후면 상의 비표시면(non-display surface)으로부터 광을 조사하는 백 라이트 장치(back lighting apparatus)를 필요로 한다.
액정 표시 유닛이 개인용 컴퓨터의 표시 화면 등의 비교적 큰 목적물에 대하여 사용되는 경우에는, 냉 음극선 관(cold cathode ray tube)을 포함하는 백 라이트 장치 또는 전면 조명 장치는 광원으로 사용되며, 여기서, 냉 음극선 관으로부터 방출된 광은 도광판을 거쳐서 액정 표시 유닛의 표시면 또는 이면인 비표시면을 향하여 투영된다.
그러나, 냉 음극선 관은 휴대 전화 등의 작은 제품에서 사용되는 액정 표시 유닛을 조사하기 위해 사용하기에는 너무 크다. 이러한 경우, 광원 로드에 LED가 결합되어 구성된 광원을 포함하는 전면 조명 장치 또는 백 라이트 장치가 사용된다. 광원 로드로부터 방출된 광은 도광판을 거쳐서 액정 표시 유닛의 표시면 또는 이면인 비표시면을 향하여 투영된다.
도 2는 광원 로드에 결합된 광원을 포함하는 종래의 조명 장치를 도식적으로 나타내며, 여기서, 광원 로드에 결합된 LED(40)를 포함하는 광원은 도광판으로부터 고립되어 형성된다. 그러므로, 조립 공정에 상당한 시간이 든다는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 LED가광원 로드에 결합되어 형성된 광원을 사용하여 조명 장치를 용이하게 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 조명 장치의 투시도.
도 2는 종래의 조명 장치의 투시도.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 조명 장치의 단면도.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예의 제 1 변형례에 의한 조명 장치의 단면도.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예의 제 2 변형례에 의한 조명 장치의 단면도.
도 6은 본 발명의 제 1 실시예의 제 3 변형례에 의한 조명 장치의 투시도.
도 7은 본 발명의 제 1 실시예의 제 4 변형례에 의한 조명 장치의 투시도.
도 8은 본 발명의 제 1 실시예의 제 5 변형례에 의한 조명 장치의 투시도.
도 9는 액정 표시 유닛의 전면 조명 장치에 사용된 제 1 실시예에 의한 조명 장치를 나타낸 도면.
도 10은 액정 표시 유닛의 백 라이트 장치에 사용된 제 1 실시예의 제 5 변형례에 의한 조명 장치를 나타낸 도면.
도 11은 본 발명의 제 2 실시예에 의한 조명 장치의 투시도.
도 12는 본 발명의 제 2 실시예의 제 1 변형례에 의한 조명 장치의 투시도.
도 13은 본 발명의 제 2 실시예의 제 2 변형례에 의한 조명 장치의 투시도.
도 14는 본 발명의 제 2 실시예의 제 3 변형례에 의한 조명 장치의 투시도.
도 15는 본 발명의 제 2 실시예의 제 4 변형례에 의한 조명 장치의 투시도.
도 16은 본 발명의 제 3 실시예에 의한 조명 장치의 투시도.
도 17은 본 발명의 제 4 실시예에 의한 조명 장치의 투시도.
도 18은 본 발명의 제 5 실시예에 의한 조명 장치의 투시도.
도 19는 본 발명의 제 5 실시예에 의한 조명 장치의 평면도.
도 20은 본 발명의 제 5 실시예의 제 1 변형례에 의한 조명 장치의 평면도.
도 21은 본 발명의 제 5 실시예의 제 2 변형례에 의한 조명 장치의 평면도.
도 22는 본 발명의 제 5 실시예의 제 3 변형례에 의한 조명 장치의 평면도.
도 23은 본 발명의 제 5 실시예의 제 4 변형례에 의한 조명 장치의 평면도.
도 24는 본 발명의 제 5 실시예의 제 5 변형례에 의한 조명 장치의 평면도.
도 25는 본 발명의 제 5 실시예의 제 6 변형례에 의한 조명 장치의 평면도.
도 26은 본 발명의 제 5 실시예의 제 7 변형례에 의한 조명 장치의 평면도.
도 27은 본 발명의 제 6 실시예에 의한 조명 장치의 측면도.
도 28은 본 발명의 제 6 실시예의 효과를 설명하는 도면.
본 발명에 의하면, 광원(light source)으로부터의 광이 도광판(light guide plate)의 입사면으로 들어가서, 상기 입사면에 수직한 방향으로 뻗은 상기 도광판의 출사면(exit surface)으로부터 조사 목적물(object of illumination)을 향하여 광을 투영하는 조명 장치에 있어서, 상기 광원은 발광 다이오드를 상기 도광판의 입사면에 평행한 세로 방향으로 뻗은 광원 로드(light source rod) 상에 또는 그 근방에 배치함으로써 형성하며, 상기 광원 로드와 상기 도광판은 공통 판 내에 슬롯(slot)을 형성하여 일체로 제조하는 조명 장치에 관한 것이다.
[실시예]
이하에서는, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.
첫째로, 제 1 실시예에 대하여 설명한다. 도 1은 제 1 실시예에 의한 조명 장치를 도식적으로 나타낸 투시도이다.
설명의 편의를 위하여, 도 1의 우측에 나타낸 바와 같이, 도광판(light guide plate)(20)의 입사면(incident surface)(21)이 뻗어 있는 방향을 세로 방향이라 하고, 도광판(20)의 두께를 따른 방향을 단순히 두께 방향이라 하고, 도광판(20)이 광원 유닛(10)으로부터 뻗어 나가는 방향을 가로 방향이라 한다.
도 1은 예컨대 도 9에 나타낸 바와 같은 표시 화면 측으로부터 액정 표시 유닛을 조사하기 위한 전면 조명 장치에 사용된 조명 장치를 나타낸다. 조명 장치는 LED(40)가 결합된 광원 로드(light source rod)(10)와, 굴절률이 약 1.45 ∼ 1.7인 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate)(PMMA) 등의 수지로 된 공통 직사각형 판 내에 슬롯(30)을 형성함으로써 일체로 형성된 도광판(20)을 포함한다.
즉, 슬롯(30)은 도 1의 좌측 상의 일 단부 근방에 평행하게 형성됨으로써, 슬롯(30)의 좌측은 광원 로드(10)를 구성하고, 슬롯(30)의 우측은 도광판(20)을 구성한다.
LED(40)는 단면 발광형(edge emitting type)이고, 예컨대 백색을 발광한다.
제 1 실시예에 의하면, 도 1에 나타낸 바와 같이, LED(40)(이해를 돕기 위해 해칭하였음)는 세로 방향으로 뻗은 광원 로드(10)의 세로 단에 결합된다. 광원 로드(10)와 결합되는 표면을 제외한 LED(40)의 표면은 반사 처리되어, 광이 세어나가는 것을 방지한다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 도면에서 광원 로드(10)의 좌측 상의 표면(11)은, 미소한 요철을 가지는 표면(11') 내로 샌드블라스트(sandblast)되며, 그 외부에 반사기(50)가 배치된다. 그 결과, LED(40)로부터 광원 로드(10)에 들어간 광이 도면의 우측 상의 광원 로드(10)의 표면(12)으로부터 슬롯(30) 내로 나간다.
슬롯(30) 내로 방출된 광은 도면의 좌측의 도광판(20)의 단면(端面)으로부터 도광판(20)으로 들어간다. 도광판(20)의 좌단면(21)에 평행하게 뻗은 리지(ridge)(23)와 밸리(valley)(24)를 갖는 프리즘 어레이(prism array)(22)는 도면에서 도광판(20)의 상면에 형성된다. 따라서, 도면의 좌측 상의 단면(21)으로부터 도광판(20)에 들어간 광은 프리즘 어레이(22)에 의해 도면에서 아래쪽으로 편향되고, 도면의 하면으로부터 도광판(20)을 떠나서, 도광판(20) 아래에 배치된 액정 표시 유닛(도시하지 않음)의 표시 화면을 조사한다.
상술한 바와 같이 구성된 제 1 실시예에서는, 광원 로드(10)와 도광판(20)이 서로 일체로 되어 있다. 그러므로, 종래 기술과는 달리 광원 로드(10)와 도광판(20)을 서로 조합할 필요가 없기 때문에, 제조가 용이해진다.
도 4는 광원 로드(10)의 상면과 하면 모두에 반사기(50)를 배치한 제 1 실시예의 제 1 변형례의 특징을 나타낸 도면이다. 도 5는 반사기(50)가 광원 로드(10)의 상면과 하면 각각이 도광판(20)을 향하여 뻗어서 광원 로드(10)의 상부 개구(31)와 하부 개구(32)를 덮도록 구성된 제 1 실시예의 제 2 변형례의 특징을 나타낸 도면이다.
도 6은 제 1 실시예의 제 3 변형례의 구성을 나타낸 도면으로, LED(40)는 노칭(notching)이 된 도광판(20)의 모서리에 배치됨으로써, 광원 로드(10)가 도광판(20)보다 짧다. 그렇게 함으로써, 모든 LED(40)가 돌출함이 없이 꼭 맞게 된다. 본 구성의 다른 부분은 제 1 실시예의 경우와 같다.
도 7은 제 1 실시예의 제 4 변형례에 의한 구성을 나타낸 도면이다. 이 구성은 도광판(20)의 하면에 배치되고 리지(23')와 밸리(24')를 갖는 프리즘 어레이(22')가 광원 로드(10)의 길이 방향을 따라서 뻗어 있다는 점에서 제 1 실시예와 다르다.
도 8은 제 1 실시예의 제 5 변형례에 의한 구성을 나타낸 도면이다. 이 구성은, 도광판(20)의 상면에 배치되고, 리지(26)와 밸리(27)를 갖는 프리즘 어레이(25)가 광원 로드(10)의 길이에 수직한 방향으로 뻗어 있는 점에서 제 1 실시예의 제 4 변형례와 다르다.
도 9는 제 1 실시예에 의한 조명 장치를 사용하여 그 전면으로부터, 전면 조명 액정 표시 유닛(100)의 표시 화면을 조사하는 조명 시스템 전체를 나타낸 도면이다.
도 10은 제 1 실시예의 제 4 변형례에 의한 조명 장치를 사용하여 그 후면으로부터 백 라이트 액정 표시 유닛(100)의 표시 화면(101)을 조사하는 조명 시스템 전체를 나타낸 도면으로, 광원 로드(10)로부터 방출된 광의 경로를 점선으로 나타내고 있다.
도 11은 제 2 실시예의 구성을 나타낸 도면으로, LED(40)는 광원 로드(10)의 상면 단부에 결합되어 있고, LED(40)가 결합된 광원 로드(10)의 단부의 하면은 도시한 바와 같이 경사면(13)을 형성하도록 사선으로 절단되어 있다. 도시하지 않은 반사기는 각각의 경사면(13)에 배치된다.
도 12는 제 2 실시예의 제 1 변형례에 의한 구성을 나타낸 도면으로, 제 2 실시예와는 반대로, LED(40)가 광원 로드(10)의 하면 단부에 결합되어 있고, LED(40)가 결합된 광원 로드(10)의 단부의 상면은 도시한 바와 같이 경사면(13)을 형성하도록 사선으로 절단되어 있다. 도시하지 않은 반사기는 각각의 경사면(13)에 배치된다.
또한, 슬롯(30)을 구성하는 광원 로드(10)의 옆 표면(12) 중 도광판(20)에더 가까운 것은 경사가 져서, 광원 로드(10)의 상면이 도광판(20)에 접근하고 있다. 이와 같이 슬롯(30)을 구성하는 광원 로드(10)의 옆 표면(12) 중 도광판(20)에 더 가까운 것을 경사지게 하는 것은 다른 실시예에도 적용할 수 있다. 또한, 도광판(20)의 입사면(21) 또는 양 표면(12, 21) 모두를 경사지게 할 수도 있다.
도 13은 제 2 실시예의 제 2 변형례에 의한 구성을 나타낸 도면으로, LED(40)는 도면의 좌측에서 광원 로드(10)의 단면에 결합되어 있고, 경사면(13)은 도시한 바와 같이 광원 로드(10)의 단부의 안쪽 방향으로 사선으로 노칭되어 있다. 도시하지 않은 반사기는 각각의 경사면(13)에 배치된다.
도 14는 제 2 실시예의 제 3 변형례에 의한 구성을 나타낸 도면으로, 광원 로드(10)와 도광판(20)을 연결하는 부분은 노칭되어 있고, LED(40)는 도시한 바와 같이 광원 로드(10)의 경사면(13)에 따라서 노치 내에 배치되어 있다. 도시하지 않은 반사기는 각각의 경사면(13)에 배치된다.
도 15는 제 2 실시예의 제 4 변형례에 의한 구성을 나타낸 도면으로, 슬롯(30)은 그 내부에 배치된 광원 로드(10)보다 긴 길이로 미리 형성된다. 광원 로드(10)의 모서리는 도시한 바와 같이 노칭되어 경사면(13)을 형성하고 있으며, 각각의 경사면(13)에는 도시하지 않은 반사기가 배치된다.
도 16은 제 3 실시예에 의한 구성을 나타낸 도면으로, LED(40)는 단부에 배치되어 있지 않고, 도광판(20)으로부터 멀리 떨어진 광원 로드(10)의 표면(11)의 중심부에 배치되어 있다. 도광판(20)에 더 가까운 광원 로드(10)의 옆 표면과, 슬롯(30)을 구성하는 광원 로드(10)에 더 가까운 도광판(20)의 옆 표면은 표면(12',21') 내로 샌드블라스트되며, 이 표면 각각은 편평하지 않아서 도광판(20)으로 들어가는 광을 균일하도록 할 수 있다.
같은 방법으로, 광원 로드(10)의 중심부에서 상면 또는 하면에 LED(40)를 번갈아서 배치하여, 동일한 효과를 얻을 수 있다.
이와 달리, 도광판(20)에 더 가까운 광원 로드(10)의 옆 표면(12)과 광원 로드(10)에 더 가까운 도광판(20)의 옆 표면을 샌드블라스트하지 말고, 서로 세로 방향으로 평행하게 뻗은 리지와 밸리로 프리즘 표면으로 형성할 수도 있다. 이러한 구성은 상기 실시예와 변형례 모두에 적용할 수 있다. 또한, 옆 표면 중 하나만을 상술한 방법으로 처리하여도 좋다.
도 17은 제 4 실시예에 의한 구성을 나타낸 도면으로, 광원 로드(10)의 중심부에서의, 도광판(20)으로부터 멀리 떨어진 옆 표면에는 각각 오목 렌즈 표면(11a)을 갖는 오목부(10a)가 형성되어 있다. LED(40)는 광원 로드(10)에 직접 접촉하지 않도록 배치됨으로써, 각각의 LED(40) 일부는 대응하는 오목부(10a) 내에 위치할 수 있다.
슬롯(30)을 구성하는 광원 로드(10)의 옆 표면 중 도광판(20)에 더 가까운 것과는 달리, 도광판(20)과 멀리 떨어진 쪽에는 오목 렌즈 표면(12a)을 구비함으로써, 도광판(20) 내에 균일한 광이 들어갈 수 있다.
광원 로드(10)의 상부 표면과 하부 표면 양쪽에 오목부를 형성하고, 그 오목부에 각각 LED(40)의 일부를 배치하여도 좋다. 또한, 단부 근방에 오목부를 형성하여도 좋다.
도광판(20)에 더 가까운 곳에 광원 로드(10)의 렌즈 표면(12)을 구비하는 것은 제 1 실시예 내지 제 3 실시예에도 적용하여 동일한 효과를 가져올 수 있으며, 도광판(20)의 입사면(21)도 렌즈 표면으로 형성하여도 좋다.
도 18은 제 5 실시예를 설명하기 위한 도면으로, 도광판(20)으로부터 멀리 떨어진 옆 표면(11)의 길이 방향의 중앙부에 도광판(20)의 입사면(21)에 평행하게 수광면(light receiving surface)(14)이 형성되어 있다. LED(40)는 수광면(14) 상에 배치되고, LED(40)의 옆 표면보다도 광원 로드(10)에 더 가까운 표면은 누광을 방지하도록 처리된다.
도광판(20)으로부터 멀리 떨어진 옆 표면(11)의 수광면(14) 외의 영역에는 프리즘 어레이(15)가 형성되어 있다. 프리즘 어레이(15)를 구성하는 각각의 프리즘(15')의 리지(16)와 밸리(17)는 두께 방향을 따라서 서로 평행하게 뻗어 있다. 제 5 실시예에 의하면, 각각의 리지(16)는 상부를 잘려 있으며, 도광판(20)의 입사면(21)에 평행한 평면부를 포함하고 있다.
한편, 수광면(14)에 반대 쪽인, 도광판(20)에 더 가까운 광원 로드(10)의 옆 표면(12)에는 삼각형 노치(18)가 형성되어 있다.
도광판(20)은 광원 로드(10)와 마찬가지로 투명한 재료로 형성되며, 표시 목적물에 더 가까운 도광판(20)의 표면에는 프리즘 어레이(22)가 형성되어 있다. 프리즘 어레이(22)의 리지(23)와 밸리(24)는 세로 방향으로 서로 평행하게 뻗어 있다.
도 19는 도 18에 나타낸 구성의 평면도이다. LED(40)로부터 방출된 광은 점선으로 나타낸 경로를 따라서 도광판(20)의 입사면에 도달한다.
구체적으로는, LED(40)로부터 방출된 광은 도광판(20)에 더 가까운 광원 로드(10)의 옆 표면(12)에 형성된 노치(18)의 내면 상에서 여러 가지 방향으로 반사되고, 반사된 광선은 프리즘 어레이(15)의 각각의 프리즘(15')의 내면을 향하여 진행하며, 거기서 반사되어 도광판(20)에 더 가까운 옆 표면(12)을 떠나서, 입사면(21)을 경유하여 도광판(20)에 들어간다.
만약 LED(40)로부터 방출된 광이 광원 로드(10)의 노치(18) 상에서 반사되지 않고, 도광판(20)의 입사면(21)을 향하여 직접 진행하면, 매우 밝은 부분이 발생하게 되고 만다. 이런 점에서, 직접적인 방출을 방지하기 위한 수단으로서, 노치(18)의 중심에 굵은 선으로 획정된 부분에는 직접적인 방출을 방지하는 수단으로서 반사기(19)가 형성되어 있다. 반사기 외에 다른 직접적인 방출 방지 수단으로는, 코팅 공정(coating process) 또는 흡광 부재(light absorbing member)의 설치 등을 들 수 있다.
이렇게 구성된 제 5 실시예와 상술한 바와 같은 작용에 의하면, 도광판(20)으로부터 균일한 광선이 방출된다.
도 20에 나타낸 제 5 실시예의 제 1 변형례는 광원 로드(10)의 노치(18)가 광원 로드(10)의 노치(18)가 매끈하게 뻗은 삼각형 말단부를 갖는다는 점에서만 제 1 실시예와 다르다. 이렇게 함으로써, LED(40)로부터 멀리 떨어진 영역의 휘도가 개선되고, 전체 휘도의 균일성을 향상시킬 수 있다.
도 21에 나타낸 제 5 실시예의 제 2 변형례는 광원 로드(10)의 프리즘 어레이(15)를 구성하는 프리즘(15')의 밸리의 깊이가 동일한 반면, 세로 방향으로의 밸리 피치 pn이 점차 증가하고 LED(40)로부터 멀어질수록 감소하는 점에서만 제 5 실시예와 다르다. 이렇게 함으로써, LED(40)로부터 먼 영역에서의 휘도가 개선되고, 전체 휘도의 균일성을 향상시킬 수 있다.
도 22에 나타낸 제 5 실시예의 제 3 변형례는 광원 로드(10)의 프리즘 어레이(15)를 구성하는 프리즘(15')의 밸리의 깊이 dn이 점차 감소하고 LED(40)로부터 멀어질수록 증가하는 점에서만 제 5 실시예와 다르다. 이렇게 함으로써, LED(40)로부터 멀리 떨어진 영역에서의 휘도가 개선되고 휘도의 균일성을 향상시킬 수 있다.
도 23에 나타낸 제 5 실시예의 제 4 변형례는 프리즘 어레이(15)를 구성하는 프리즘(15')의 리지(16)가 절단되어 있지 않고, LED(40)는 수광면(14)과 밀착되어 있지 않다는 점에서만 제 5 실시예와 다르다.
도 24에 나타낸 제 5 실시예의 제 5 변형례는 밸리가 평면을 갖고 있다는 점에서만 제 4 변형례와 다르다.
도 25에 나타낸 제 5 실시예의 제 6 변형례는 휘도의 균일성을 향상시키기 위하여 2 개의 LED(40)가 포함되어 있다는 점에서만 제 5 변형례와 다르다. 2 개의 LED(40)는 제 5 실시예와 제 5 실시예의 다른 변형례에도 포함시켜도 좋다. 또한, LED(40)의 수는 필요에 따라 증가시킬 수도 있다.
도 26에 나타낸 제 6 실시예에서는, 도광판(20)의 프리즘 어레이(22)가 백 라이트 장치(back lighting apparatus)의 전면에 배치되어 있으므로, 손상을 받기 쉽고 먼지가 끼기도 쉽다. 따라서, 보호 커버(60)가 프리즘 어레이(22)의 외부에배치된다.
상술한 보호 커버(60)는 제조 및 장착에 어려움이 있다. 그러므로, 평면을 갖는 외부 보호층을 중간층을 거쳐서 도광판(20)의 프리즘 어레이 표면 상에 배치한 제 7 실시예에 대하여 설명한다.
도 27은 제 7 실시예의 특징을 설명하는 도면으로, 액정 표시 유닛 상에 광을 조사하는 전면 조명 장치를 나타낸다. 도 27에서, 위쪽은 전면을 나타내고, 도광판(20)은 액정 표시 장치(100)의 전면에 배치된다.
제 1 중간층(71), 제 2 중간층(72) 및 다른 보호층(80)이 이 순서대로 도광판의 외부에 적층되어 있다. 이들 소자는 서로 밀착되어 있다.
도광판(20)의 재료는 굴절률이 1.5인 아크릴 수지이며, 공기와 직접 접하게 배치된 종래 기술과 마찬가지이다. 프리즘 어레이(22)는 전면에 형성된다. 도 27은 단지 2 개의 프리즘을 나타내지만, 실질상 약 400 개의 프리즘이 250 mm의 폭으로 형성된다. 프리즘의 밸리의 깊이는 약 5 ㎛이고, 후면(20b)으로부터 프리즘 상부까지의 높이는 약 1 mm이다.
제 1 중간층(71)은 굴절률이 2.2 ∼ 2.4이며 두께가 약 100 nm인 티타늄 산화물(TiO2)로 형성된다.
제 2 중간층(72)은 굴절률이 약 1.5이고, 두께가 약 100 nm인 실리콘 산화물(SiO2)로 형성된다.
도면에서는 확대하여 나타냈지만, 제 1 중간층(71)과 제 2 중간층(72)은 실질상 프리즘의 밸리 깊이보다 수십 배 작다. 따라서, 프리즘 밸리의 깊이를 충전하는 것은 상당히 불가능하다. 그 결과, 제 2 중간층(72)의 외부 상에, 도광판(20)의 프리즘 어레이(22)와 거의 같은 요철(unevenness)이 존재하게 된다.
외부 보호층(80)은 실록산(siloxane) 또는 아크릴 수지 등의 단단한 코팅 재료로 형성되며, 외부 표면(72)은 매끈하게 되어 있다. 그러나 상술한 바와 같이 도광판(20)의 프리즘 어레이(22)와 거의 같은 요철이 제 2 중간층(72)의 외부 상에 남아 있으며, 내부 표면(71)은 상보적으로 표면에 요철을 갖는다. 따라서, 외부 보호층(80)의 총 두께(외부 표면(72)으로부터 내부 표면(71) 상의 요철의 역전된 산 모양의 리지까지의 길이)는 적어도 약 5 ㎛보다 크거나, 도광판(20)의 프리즘의 밸리의 깊이는 약 10 ㎛인 것이 연구 중에 있다.
상술한 바와 같이, 단단한 코팅 재료에 의해 매끈하게 된 표면을 갖는 외부 보호층(80)은 쉽게 손상되지 않고 먼지도 잘 끼지 않는다. 또한, 서로 밀착된 층 사이에는 먼지가 끼지 않는다.
제 1 중간층(71)의 굴절률 M은 도광판(20)의 굴절률 L과 제 2 중간층(72)의 굴절률 N보다 크다. 그러므로, 도 27에서의 화살표로 나타낸 바와 같이, 도광판(20)에 들어간 광은 제 1 중간층(71)에 들어가서, 제 1 중간층(71)과 제 2 중간층(72) 사이의 경계면 상에서 반사되어, 제 1 중간층(71)을 떠나서, 다시 도광판(20)에 들어가고, 도광판(20)의 저면으로부터 도광판(20)을 떠나서, 액정 표시 유닛(100)에 들어간다. 이런 방식으로, 액정 표시 화면(100)을 조사(照射)할 수 있다.
중간층(71)의 두께는 광원(2)으로부터의 광의 파장(약 550 nm)을 굴절률의 네 배의 값으로 나누어서 얻어진 값이라고 가장하자. 그러면, 반사력은 최하가 되기 때문에 광은 제 1 중간층(71)을 떠나서 도광판(20)으로 향하기가 가장 쉽다.
제 7 실시예에 의하면, 상술한 바와 같이, 도광판(20)은 종래 기술과 같은 재료로 형성되며 굴절률 L이 약 1.5이다.
종래 기술에서, 도광판(20)은 공기와 접하고 있다. 도광판(20)과 공기는 굴절률 L이 각각 약 1.5, 약 1.0이므로, 도광판(20)의 굴절률과 공기의 굴절률 사이의 비는 약 1.5 이다. 한편, 본 발명의 제 1 실시예에 의하면, 제 1 중간층(71)의 굴절률 M은 약 2.2 ∼ 2.4이고, 제 2 중간층(72)의 굴절률 N은 약 1.5이므로, 두 굴절률 사이의 비는 약 1.5이다. 다시 말하면, L:M ≒ M:N, 즉, M2≒ L × N이다.
휘도 성능은, 도광판(20)과 그 외부 재료 사이의 경계면 상에 조사 목적물(이 경우에는, 액정 표시 유닛(100))을 향하여 광원 로드(10)로부터 도광판(20)으로 입사하는 광을 편향시키는 능력에 의존한다. 또한, 이 능력은 경계면을 형성하는 두 재료의 굴절률 사이의 비에 의해 결정된다. 그러므로, 본 발명의 제 7 실시예에 의하면, 종래 기술의 경우와 동일한 휘도 성능은 종래 기술과 같은 재료로 형성한 도광판(20)을 사용하여 얻을 수 있다.
광원 로드(10)로부터의 광은 상술한 바와 같이 제 1 중간층(71)과 제 2 중간층(72) 사이의 경계면 상에서 반사되므로, 제 2 중간층 외부의 외부 보호층(80)의 굴절률은 조사 성능에 영향을 미치지 않는다. 따라서, 외부 보호층(80)의 재료는상당히 자유롭게 선택할 수 있다. 구체적으로, 외부 보호층(80)의 재료의 굴절률은 제 2 중간층 재료(이 경우에는, 굴절률이 약 1.5인 SiO2)의 굴절률 N보다 크거나 작아도 좋다.
도 28은 프리즘의 경사각 α(도 27 참조), 제 1 중간층(71)의 굴절률 M, 도광판(20)의 굴절률 L, 및 제 2 중간층(72)의 굴절률 N 사이의 조합으로, 입사각 θ의 범위에 관한 출사각 φ의 범위를 나타내는 표이다. 이 표는 M/N의 값이 클수록, 출사각 φ가 0에 가까워짐으로써, 도광판(20)에 수직한 방향으로 떠나는 성분이 더 높은 조사 효율로 증가하는 것을 나타내고 있다.
TiO2의 단일 층을 사용하여도 좋다. 그러나, 외부 보호층의 굴절률은 조사 성능에 직접 영향을 받기 때문에, 외부 보호층의 재료를 선택하는 자유는 제한된다.
또한, 접착제를 사용하여 층들을 밀착할 수 있으며, 또한 접착제를 사용하여 외부 보호층(80)의 외부에 불소 플라스틱(fluorine plastic)으로 된 반오염막(anticontamination film)을 적층할 수도 있으며, 또는 접착제를 사용하여 도광판(20)의 후면에 반반사 재료(antireflection material)를 적층할 수도 좋다.
또한, 도광판(20)을 프리즘 어레이(22)를 함유하지 않은 부분과 프리즘 어레이(22)를 포함하는 부분으로 분할할 수 있다.
본 발명에 의하면, LED가 광원 로드에 결합되어 형성된 광원을 사용하여 조명 장치를 용이하게 제공할 수 있다. 즉, 광원 로드(10)와 도광판(20)이 서로 일체로 되어 있으므로, 종래 기술과는 달리 광원 로드(10)와 도광판(20)을 서로 조합할 필요가 없기 때문에, 제조가 용이해지는 것이다.

Claims (20)

  1. 광원(light source)으로부터의 광이 도광판(light guide plate)의 입사면으로 들어가서, 상기 입사면에 수직한 방향으로 뻗은 상기 도광판의 출사면(exit surface)으로부터 조사 목적물(object of illumination)을 향하여 광을 투영하는 조명 장치에 있어서,
    상기 광원은 발광 다이오드를 상기 도광판의 입사면에 평행한 세로 방향으로 뻗은 광원 로드(light source rod) 상에 또는 그 근방에 배치함으로써 형성하며, 상기 광원 로드와 상기 도광판은 공통 판 내에 슬롯(slot)을 형성하여 일체로 제조하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광 다이오드는 상기 광원 로드의 각각의 세로 단면(端面) 상에 장착된 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광 다이오드는 상기 광원 로드의 각각의 세로 단부에서, 상면, 저면, 상기 도광판에 더 가까운 상기 광원 로드의 옆 표면, 및 상기 도광판으로부터 멀리 떨어진 상기 광원 로드의 옆 표면 상에 장착하며, 광은 경사진 반사기에 의해 중심을 향하여 반사되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광 다이오드는 상기 도광판으로부터 멀리 떨어진 상기 광원 로드의 세로 중심부의 옆 표면 상에 장착되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 도광판으로부터 멀리 떨어진 상기 광원 로드의 옆 표면을 향하여 상기 발광 다이오드로부터 상기 광원 로드에 입사하는 광을 반사하기 위하여, 상기 도광판에 더 가까운 상기 광원 로드의 옆 표면 상에 장착된 반사 수단과, 상기 발광 다이오드가 장착되는 상기 도광판으로부터 멀리 떨어진 상기 광원 로드의 옆 표면 부분 외에서 두께를 따라서 뻗어있는 리지(ridge)를 갖는 프리즘 어레이(prism array)를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 반사 수단은 상기 도광판에 더 가까운 상기 광원 로드의 옆 표면으로부터 상기 발광 다이오드를 향하여 절단된 대체로 삼각형 노치(notch)이고, 노치 전단(前端)에서 직접 방사 방지 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 발광 다이오드로부터의 거리에 따라서 상기 프리즘 어레이의밸리(valley) 깊이 또는 피치(pitch)를 변화시킴으로써 형성된 원격 영역 휘도 개선 수단(remote area luminance improving means)을 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 발광 다이오드는 오목 렌즈 표면을 갖는 노치 내에 배치되고, 상기 도광판에 더 가까운 상기 광원 로드의 대응하는 옆 표면 상에 볼록 렌즈 표면이 형성된 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광 다이오드는 간극(gap)을 거쳐서 상기 발광 로드 상에 장착된 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광 다이오드가 상기 광원 로드 상에 장착되는 곳 외의 표면 부분은 반사되도록 처리된 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 도광판으로부터 멀리 떨어진 상기 광원 로드의 옆 표면 상에 미소 요철(micro-unevenness)이 형성된 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상면, 저면, 상기 도광판에 더 가까운 상기 광원 로드의 옆 표면, 및 상기 도광판으로부터 멀리 떨어진 상기 광원 로드의 옆 표면으로부터 선택된 적어도 하나에 반사기가 배치된 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    조사 목적물에 더 가까운 쪽의 슬롯의 개구와, 조사 목적물로부터 멀리 떨어진 쪽의 슬롯의 개구를 덮는 반사기를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 도광판에 더 가까운 상기 광원 로드의 옆 표면 및/또는 상기 도광판의 입사면 상에 입사하는 광의 균형을 맞추는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 도광판의 전면 및/또는 후면 상에 프리즘 어레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    적어도 중간층(intermediate layer)을 거쳐서 상기 프리즘 어레이의 외부에 배치된 복수의 외부 보호층(outer protective layer)을 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    제 1 내부 중간층의 굴절률은 상기 도광판의 굴절률보다 크고, 또한 외부의 제 2 중간층의 굴절률보다 큰 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 프리즘 어레이의 외부에 배치된 보호 커버(protective cover)를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  19. 제 1 항에 있어서,
    액정 표시 유닛용 전면 조명 장치(front lighting apparatus)를 설치한 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  20. 제 1 항에 있어서,
    액정 표시 유닛용 백 라이트 장치(back lighting apparatus)를 설치한 것을 특징으로 하는 조명 장치.
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