KR20010108062A

KR20010108062A - 대각선 비틀림을 정정하기 위한 백라이트

Info

Publication number: KR20010108062A
Application number: KR1020017008414A
Authority: KR
Inventors: 제프리에이. 래인
Original assignee: 추후제출; 피지컬 옵틱스 코포레이션
Priority date: 1998-12-31
Filing date: 1999-12-28
Publication date: 2001-12-07
Also published as: TW504602B; CN1125943C; AU2595200A; CA2358104A1; EP1144907A4; WO2000039500A1; CN1332834A; KR100456354B1; US6256447B1; CA2358104C; EP1144907A1; JP2002533891A

Abstract

백라이트 장치는 광입력단부(54), 상부표면(58), 상기 상부표면과 대향된 바닥표면(56), 대향측면(60), 광입력단부와 대향된 먼 단부 및 도파간의 물질을 위한 전체 내부반사임계각을 가진다.

다수의 제 1 패싯(80)은 바닥표면내에서 광입력단부와 먼단부사이의 시준도파관을 따라 분배되고 대향측면들사이의 부분적으로 연장된다.

각각의 제 1 패싯(80)은 먼단부로부터 이격된 방향에서 상부표면을 향하여 수렴하는 만곡된 제 1 패싯바닥표면을 가진다.

제 1 패싯 바닥 표면(82)은 시준도파관의 먼단부에 전체 내부로 반사되는 광입력단부로 광선이 들어가도록 하고, 먼단부(62)에서 산란 및 반사표면이 광입력단부를 향하여 후방으로 입사하는 광선을 반사 및 산란한다. 제 1 패싯바닥표면(82)은 상부표면을 빠져나가기 위해 먼단부(62)로부터 광선이 반사되도록 한다.

Description

대각선 비틀림을 정정하기 위한 백라이트{A BACKLIGHT FOR CORRECTING DIAGONAL LINE DISTORTION}

랩탑 컴퓨터에 사용되는 액정디스플레이 또는 LCD와 같은 평평한 패널 디스플레이는 일반적으로 액정기반 디스플레이 패널을 발광시키기 위한 백라이팅 시스템이 사용된다. 상기 백라이팅 시스템의 중요한 요건은 실질적으로 균일한 광분배 및 디스플레이 패널의 전체 평면에 충분히 강한 광분배를 제공하는 것이다.

상기 요건을 달성하기 위해, 백라이팅 시스템은 통상 광원으로부터 LCD 패널가지 광에너지를 결합하는 광파이프가 채용된다. 산란하는 백라이팅 시스템에서, 확산요소의 층은 출력평면을 향하여 입사하는 광선을 산란하기 위해 광파이프의 한 표면을 따라 확산된다.

상기 출력평면은 LCD 평면으로 및 이를 통하여 광선을 연결하는 LCD 패널에 연결된다. 산란하는 백라이팅 시스템이 산란표면상의 산란매체의 분제를 제어함으로써 광분배를 제어능력을 가지는 동안에는 광분배각을 제어하는 능력을 가지지는않는다. 백라이팅 시스템에의해 제공되는 많은 광에너지는 LCD 디스플레이의 관찰자 또는 사용자에게 별로 유용하지 않는 방향으로 산란되기 때문에 버려진다.

많은 광에너지가 사용자를 향하지 않기 때문인데 따라서, 산란하는 백라이팅 시스템이 의도하는 광에너지 강도 또는 밝기가 부족하게 된다.

비산란 백라이팅 시스템은 광분배 및 분배각을 둘다 제어할 수 있는 잇점을 제공한다. 따라서 광에너지는 이용가능한 광에너지의 더 충분한 사용을 제공하는 방향으로 진행한다.

예를들어, 광에너지는 실질적으로 모든 광에너지가 사용자를 향하도록 할 수 있다. 비산란 백라이팅 시스템을 서술하기 위해 사용되는 용어는 "결정적(Deterministic)"이라는 용어인데 광선의 출력점이 입력 위치에 기반을 두는 것으로 알려져 있기 때문이다. 따라서 비산란 백라이팅 시스템은 입력 광에너지의 광선과 출력 광에너지의 광선이 상호관련된다.

상기 상호관련은 대다수의 광선이 사용자를 향하게 하는 백라이팅 시스템의 설계에 사용되는 것이 바람직하다.

비산란 백라이팅 시스템에서 입력광선과 출력광선의 상호관련은 광입력에서 투영되는 것으로부터 상승하는 잠재적 불이익이 광출력에서도 나타나게 한다.

만약 입력에서 광에너지의 비틀림이 존재한다면 상기 비틀림은 역시 출력에서도 나타나게 된다. 상기 비틀림은 광원 또는 입력 광옵틱에서 거칠거나 단절되게된다. 일반적으로 상기 비틀림은 출력 내의 비균일 광밀도 또는 음영영역에서 일어난다.

비틀림의 다른 자원은 광원에 수직인 광파이프의 벽의 구축이다. 상기 벽은 대단히 부드럽고 평평하게 이루어져야하거나 이들은 출력에서 비틀림 또는 음역을 가져온다.

비산란 백라이팅 시스템에서 관찰되는 특별한 비틀림은 백라이트의 출력 평면을 가로지르는 대각선의 형성이다. 이는 광파이프의 각측면벽과 광파이프의 입력 표면사이의 코너 또는 인터페이스에서 비틀림이 어두운 대각선으로 출력으로 투영되는 것으로 관찰된다.

각 코너에서의 비틀림은 광파이프의 구성시 제조상의 한계로 인한 것이다. 상기 비틀림의 출현을 감소시키기 위해 표면을 부드럽고 광택나게 할 수 있으나 상기 과정은 시간을 많이 소모하고 노동집약적이며 따라서 광파이프의 대량생산에는 부적절하다.

또한 광원의 직접출력에서 비균성성이 비틀림과 출력에서 음영의 원인이 된다는 것이 관찰된다. 특히, 예를들어 차가운 음극 형광(CCFL)은 CCFL의 각단부에서 전극에 인접한 내재적인 어두운 영역을 가진다.

상기 어두운 영역은 CCFL에서 오는 광출력이 균일하지 않은 영역이며 상기 광출력은 실질적으로 튜브의 중심부분에 비해 감소된다. 상기 어두운 영역은 출력 평면에 투영될뿐 아니라 대각선이 출현하게 하고 상태를 악화시킨다.

다른 광원은 발광다이오드(LED), 백열전구, 레이저 다이오드 및 실제로 다른 점광원과 같은 LCD 광파이프에서 이용될 수 있다.

상기 광원은 통상 각각 LCD 출력에서 비틀림 문제를 일으키는 것과 마찬가지로 광출력 에너지의 비균일성을 노출하게된다.

동일출원인 "백라이팅 시스템을 이한 광파이프"라는 제목의 미국특허출원 제 09/137,549는 대각선문제를 제기한 광파이프 구조를 공개하고 있다. 공개된 광파이프는 큰 광원으로 사용되기 위한 출력 표면 면적의 주변을 넘는 연장부를 포함한다. 상기 연장부 및 연장된 전구는 대각선 문제를 수정하나 광파이프의 면적이 커지는 단점이 있다. 필요한 것은 액정디스플레이의 출력시 비틀림을 제거하나 백라이트 제조시 비용, 시간 및 노동 집약적 노력을 줄이는 백라이팅 시스템을 위한 장치이다.

역시 필요한 것은 광파이프인데 여기서, 광파이프와 광원은 종래의 크기이나 LCD 디스플레이 자체에서 필요한 것보다 더 큰 면적을 요구하지 않는다.

본 발명의 목적은 대각선 비틀림문제를 제거하고 종래의 백라이트의 특징 및 동일한 크기를 갖는 LCD를 위한 백라이트 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 대각선 비틀림 문제를 제거하고 종래의 백라이트 구조보다 제조공정시 부가적인 노력을 요하지 않는 백라이트 장치를 제공하기 위한 것이다.

상기 및 다른 목적 및 잇점은 본 발명의 백라이트구조에 의해 달성될 수 있다. 한 실시예에서, 백라이트 장치는 광입력단부, 상부표면, 바닥표면, 대향측면, 먼단부의 반대 광입력단부, 도파관의 물질을 위한 전체내부 반사 임계각을 가지는 시준도파관을 포함한다.

본 발명은 일반적으로 평평한 패널 액정 디스플레이(LCD)를 백라이팅하는데 사용되는 것과 같은 백라이트에 관한 것으로, 특히 LCD에 균일한 광분포를제공하기 위해 배치되는 광입력을 가지는 백라이트에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 시준도파관을 도시한다.

도 2는 백라이트 장치와 LCD 조립체의 다양하게 가능한 선택적인 구성을 도시한다.

도 3은 본 발명에 따른 시준 도파관의 부분단면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 시준도파관의 부분의 사시도이다.

도 5는 웨지 시준 도파관의 단면도이다.

도 6은 본 발명에 따른 분배된 웨지 시준도파관의 단면도이다.

도 7은 만곡된 패싯을 가지는 시준도파관으 부분의 개략적 단면도이다.

도 8은 본 발명에 따라 도 7에 도시된 시준도파관의 부분의 구성을 도시한다.

도 9는 본 발명에 따라 도 7에 도시된 시준도파관의 부분의 구성을 도시한다.

도 10은 본 발명에 따라 도 7에 도시된 시준도파관의 부분의 구성을 도시한다.

도 11은 본 발명에 따라 도 7에 도시된 시준도파관의 부분의 그래프로 나타낸다.

도 12는 본 발명에 따른 만곡된 패싯 시준 도파관의 부분을 나타낸다.

도 13은 본 발명에 따른 액정 디스플레이 시스템의 부분의 측면도이다.

도 14는 도 13에서 도시된 액정 디스플레이 시스템의 부분의 개략도이다.

도 15는 본 발명에 따른 액정 디스플레이 백라이팅 시스템의 단면도이다.

도 16A는 본 발명에 따른 지향성 회전필름의 부분의 단면도이다.

도 16B는 본 발명에 따른 시준도파관을 가지고 사용하기 위한 지향성 회전필름의 부분의 단면도이다.

도 17A는 본 발명에 따른 시준도파관에 인접하여 사용하기 위한 각 필터링 필름의 부분의 개략적 단면도이다.

도 17B는 본 발명에 따른 시준도파관에 인접하여 사용하기 위한 각 필터링필름의 개략적 단면도이다.

도 18은 본 발명에 따른 시준도파관을 가지고 사용하기 위한 지향성 회전필름의 부분의 개략적 단면도이다.

도 19는 본 발명에 따른 만곡된 패싯 시준도파관의 부분의 개략적 단면도이다.

도 20A, 20B 및 20C는 본 발명과 관련되어 사용하기 위한 각 필터링 필름의 몇가지 실시예를 도시한다.

상기 장치는 역시 광입력단부와 먼단부사이의 시준도파관을 따라 분배되고 바닥표면내에 형성되는 다수의 제 1 패싯(facet)을 가진다.

상기 다수의 제 1 패싯은 대향측면사이의 어느정도까지 연장된다. 각각의 제 1 패싯은 약 10도 이하의 상부표면에 대한 각에서 먼단부로 이격되는 방향으로 상부표면을 향하여 수렴하는 제 1 패싯 바닥표면을 가진다.

광산란 반사표면은 시준도파관의 먼단부와 인접하여 배치된다. 상기 제 1 패싯 바닥표면은 이들이 상부표면으로부터 누출되지 않고 시준도파관의 먼단부에 내부로 전체적으로 반사되어지는 광입력단부로 들어가는 광선을 발생하도록 배열된다.

반사표면은 먼단부에서 반사되고 광입력단부를 향하여 뒤로 입사하는 광선을 산란한다. 상기 제 1 패싯바닥표면은 이들이 도파관의 상부표면을 빠져나오는 전체 내부반사 임계각근처의 각도에서 그리고 먼단부로부터 반사되는 광선을 발생하도록 배열된다.

상기 구성은 입력단부로 들어가는 광전체가 액정디스플레이와 인접한 상부표면을 통하여 누출되기 전에 시준도파관의 전체길이를 진행하는 점에서 종래의 구성과 다르다.

본 발명의 한 실시예에서, 액정디스플레이 장치는 정면관찰표면 및 대향 후방표면을 가지는 액정 요소를 가진다. 시준도파관은 광입력 단부, 액정디스플레이의 후방표면과 면하는 상부표면, 바닥표면, 대향측면, 광입력단부와 대향되는 먼단부 및 도파관의 물질을 위한 전체내부반사 임계각을 가진다.

광원은 광입력단부와 인접하여 배치된다. 다수의 제 1 패싯은 바닥표면내에 형성되고, 입력단부와 먼단부사이의 시준도파관을 따라 분배되며 대향측면들 사이로 어느정도 연장된다. 각각의 제 1 패싯은 약 10도 이하의 상부표면에 대한 각도에서 먼단부로부터 이격되는 방향으로 상부표면을 향하여 수렴하는 제 1 패싯 바닥표면을 가진다. 광산란 반사표면은 시준도파관의 먼단부에 배치된다.

제 1 패싯 바닥표면은 시준도파관의 먼단부로 내부전체로 반사되는 광입력단부로 들어가는 광선을 발생하도록 배치된다. 먼단부의 반사표면은 광입력단부를 향하여 후방으로 입사하는 광선을 반사하고 산란한다.

제 1 패싯바닥표면은 액정디스플레이 요소를 향하여 시준도파관의 상부표면을 빠져나가는 먼단부로부터 반사되는 관성을 발생하도록 배치된다.

한 실시예에서, 제 1 패싯 바닥 표면은 서로 일반적으로 평행한 직립 패싯이다. 다른실시예에서, 제 1 패싯 바닥표면은 나곡된 또는 비선형표면이다.

본 발명의 상기 및 다른 특징과 목적은 후술하는 것과 동반된 도면과 관련되었을 때 더욱 잘 이해될 수 있다.

그러나, 후술하는 바는 본 발명의 바람직한 실시예를 나타내는 것이나 제한적이 아니고 예시적이라는 것을 이해하여야 한다.

많은 변경과 수정이 본 발명의 범위내에서 본 발명의 사상을 벗어남이 없이 시행될 수 있으며 본 발명은 상기 모든 변경을 포함한다.

본 발명의 바람직한 실시예는 동일한 요소에는 동일한 참조번호를 가지는 동반도면에서 도시된다.

본 발명의 백라이팅 장치는 출력표면으로부터 발산하는 빛없이 광입력단부로부터 광파이프 또는 도파관의 전체길이를 따라 빛을 전송한다.

그후 상기 빛은 광원단부를 향하여 복귀하고 광파이프 또는 광파이프의 먼단부에서 반사표면을 산란함으로써 산란되고 반사된다.

먼단부로부터 반사하는 광이 광원을 향하여 후방으로 진행하기 때문에 상부방출 또는 출력표면을 향하여 백라이트이 바닥표면에 의해 반사된다.

그후 빛은 디스플레이 또는 액정요소를 향하여 백라이팅 장치를 빠져나온다. 상기 백라이트는 LCD 조립체의 디스플레이표면 전체로 실질적으로 균일한 광밀도분배를 제공한다. 본 발명의 구성을 이용함으로써, CCFL 튜브의 전극단부에서와 같은 광원의 비균일 또는 어두운 영역이 없어져서 디스플레이시 대각선 또는 비틀림이 발생하지 않게한다.

또한 본 발명의 광파이프는 광원과 광전송요소 또는 도파관사이의 결합표면의 단부에서 예리한 코너구성에 의해 유발되는 디스플레이시 비틀림을 제거한다.

본 발명과 다양한 특징 및 잇점은 후술한는 비제한적인 실시에를 참조로 더 완전하게 설명된다.

도면에 따르면 도 1은 일반적으로 평면인 시준 도파관(52)을 가지는 백라이트 장치(50)를 도시하고 있다. 상기 도파관(52)은 광입력단부(54), 바닥표면(56), 상부표면(58), 대향측면(60), 및 광입력단부와 대향된 먼단부(62)를 가진다.

광원조립체(64)는 광입력단부(54)와 광학적으로 교통하고 연장 광원 또는 발광체(66)와 광원주위의 만곡된 반사기표면(68)을 가진다.

본 발명에 따라 시준 도파관(52)은 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 결합된 다른 특징과 다른요소를 포함할 수 있다.

예를들어, 도 2는 균질화하는 확산기(70)에 광학적으로 차례로 연결된 도파관 시준기(52)에 연결되는 것을 도시한다. 액정요소(72)는 상기 확산기(70)에 광학적으로 연결되고 광형성확산기(74)는 액정요소(72)의 출력에 광학적으로 연결된다.상기 및 다른 변형과 구성은 하기하는 본 발명의 범위내에서 가능하다.

광형성 확산기(70)와 액정요소(72)의 순서는 마찬가지로 쉽게 역전될 수 있다. 도 3은 바닥표면(56)을 포함하는 도파관(52)의 부분을 확대하여 도시한다.

더 상세히 후술되는 바와 같이, 상기 바닥표면(56)은 각각 제 1 패싯 바닥표면(82)을 포함하는 다수의 제 1 패싯(80)을 포함한다.

각 실시예에서 각 패싯(80)은 도파관(52)의 먼단부(62)로부터 이격되는 방향으로 상부표면(58)을 향하여 상부로 각을 이루며 약간 수렴한다.

후술하는 바와 같이, 상기 패싯(80)은 선형 또는 직립될 수 있거나 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 만곡될 수 있다. 그러나, 각 실시예에서, 상기 패싯은 먼단부로부터 이격되는 방향으로 상부표면을 향하여 수렴한다.

A. 발광원

루이빌의 이론(Liouvilles' theorem)에 따르면, 발광요소(66)를 포함하는 최적화된 광원(64)을 위해, 입력분배는 거의 균일하고 따라서 람버션(lambertian)이 된다. 다음이 식(42)은 루이빌 이론의 결과이다.

도 4에서 도시되고 엘포트 및 윈스톤과 윈스톤 및 잰슨에 의해 제기된 바와 같이 D는 도파괸의 폭 또는 두께이다. d는 광원 또느 에미터의 직경이고 beta 는 대기중의 출력 각이다:

식(42)에서 90도 요소는 빛이 모든방향에서 광원으로부터 들어온다는 사실에 기반을 둔다. 식(42)에 따른 최적의 광시준엔진 또는 광원(64)은 최대 시준(즉, 최소각 beta )를 제공할뿐만 아니라 균일한 발광을 제공한다.

거의 최적화된 관련된 설계는 역시 본 발명에서 적용가능하다.

식 42

dsin90°=Dsinβ

광원(64) 또는 요소(66)의 특정형태는 본 발명의 사상을 벗어남이 없이 변화할 수 있다. 예를들어 CCFL 튜브, LED, 레이저다이오드, 백열등 또는 다른 어떤 점광원이 이용가능하다.

본 발명은 비록 최적화된 광원이 바람직할지라도 특정관원에 제한되지 않는다.

B. 반사기

반사기 표면(68)은 연장된 광원 정밀 거울인 것이 바람직하고 요소(66) 뒤 그리고 주위에 위치되는 것이 바람직하다. 용어 정밀은 아크 또는 곡선(2,3), 면적을 서술한다.

웰포드는 연장된 광원, 특히 구형 및 원통형 광원에 의해 방출되는 빛의 최적 시준을 제시한다. 반사기의 최적형태는 의되된 광원의 가장 특징적인 것이나 실제로 포물선은 아니다. 정밀한 거울구조는 구조의 나머지에 광원의 부착을 위한 이상적인 고정물을 제공할 수 있다.

발광원이 트랜스포머로부터 이격되어 움직이기 때문에 연장된 자원 정밀거울의 최적설게는 중요하게 증가한다.

C. 시준 도파관

시준되기 위해 빛은 먼저 시준도파관에 연결되어야 한다.

도 3에서 나타난 커플러 특성은 통신 응용분야에서 사용되기 위해 공지된바 있다. 그러나, 통상의 통신응용에서는, 도파관(즉, 광섬유)은 대략 10 마이크론 또는 그 이하의 폭을 가진다. 본 출원에서는 광파이프 도파관의 폭이 수 밀리미터에 달한다. 도 3은 빛이 연결되어지는 도파관(52)의 이론적 구성을 나타낸다. 도파관의 입력 단부(54)또는 입사 변부로 수직으로 입사하는 빛 L₀은 굴절되지 않고 직접 통과한다. 각도에서 빛 L₁은 굴절된다.

스넬의 법칙에 따라 입사표면에 비수직으로 들어오는 낮은 빛은 시준된다. 90도의 빛L₂은 1.55의 매체를위해 굴절지수 n으로 주어진 약 40도의 임계각으로 연결된다.

도파관 α의 입사각은 약 50도와 같다. 상기 값은 alpha_c보다 큰 약 50도 이며, 따라서, 도파관 시준기가 들어가는 모든 빛이 전체 내부반사(TIR)에 의해 도파관 시준기내에 포함된다.

도 3은 전체 내부반사(TIR)로 인하여 도파관내에 잡혀있는 도파관으로 들어가는 빛을 도시한다. 입사각 90도보다 더 나쁜 경우에도 빛은 도파관내에 잡혀있다.

도파관외부의 매체가 공기중에 있고 도파관은 굴절지수 n을 가지는 투명물질로 구성된다고 추정할 때, 빛은 alpha_c하에서 도파관(52)으로 들어간다.

식 45

도파관이 조직될 수 있는 통상의 저비용의 물질은 플라스틱, 점착제 및 유리이다. 상기 물질을 위해, 통상의 구절지수는 약 1.55이다. 따라서 임계각 alpha_c는 대략 40도이다. 따라서, 빛은 alpha 가 alpha_c보다 크기 때문에 도파관내에 갇힌다.

alpha_c보다 더 큰 alpha 때문에 전체내부반사(TIR)가 일어난다. 만약 alpha 가 alpha_c보다 작다면 도파관외부로 누출될 것이다.(누출은 도시되지 않음) 그리고, 누출은 50%이상의 순서로 명확하게 일어난다. 따라서 각이 alpha_c보다 큰 alpha_c이하로 변할 때 균열천이가 일어난다.

90도의 입사각일 때조차도 빛은 지수 1.55로 공기중으로부터 진행하는동안 임계각 alpha_c으로 굴절된다. 발광관원으로부터 빛의 시준은 약 0도에서 90도의 각범위로부터 약 0도에서 40의 각범위로 변화하게된다.

시준하는 도파관은 금속 반사 또는 전체 내부반사(TIR)를 기반으로 할 수있다. 이전의 도파관에서 상기 구조는 통상 비어있다. 후의 도파관에서, 상기 도파관은 물질로 채워진다. 일반적으로 전체내부반사(TIR) 도파관이 바람직한데, 이는TIR이 금속반사가 표면의 오염, 공해 또는 반사표면의 다른문제로 인해 80%까지 떨어질 때 100%반사하기 때문이다.

종래기술의 도파관은 일반적으로 백라이팅 응용을 위해 한 금속화된 측면을 가진다. 트랜스포머는 도파관을 통하여 빛을 전송할뿐만 아니라, 빛의 방향을 변화시킨다. 90도(수직으로)빛의 방향을 변화시키는 트랜스포머는 백라이팅 적용에서 사용하기 위해 바람직한 방향으로 고의로 빛을 누출하는데 사용될 수 있다.

도파관(52)으로 들어가는 빛의 시준은 먼저 빛이 광원(64)으로부터 광입력단부(54)로 들어감으로써 발생한다. 백퍼센트의 시준효율은 광원의 직경 d가 도파관의 크기 D보다 크기 때문에 달성될 수 없다.

다른 한편으로, 만약 광원의 직경이 도파관의 크기보다 작거나 같다면 최적효율에 접근할 수 있다. 실제적으로, 반사표면 또는 거울(68)로부터의 손실은 100% 연결을 방해한다.

따라서 100%연결의 제시는 거울을 가진 빛의 상호작용으로 인한 손실을 무시한 것이다. 반사기(68)의 설계는 특정 d/D비율을 위해 최적화되어야 한다.

이상적인 설계는 루이빌이론이 만족되는 것이다. 만족된 결과는 도파관에 연결된 빛의 100%연결이다. 이상적인 설계는 역시 도파관내의 빛의 분배가 균일한 것을 의미한다. 어떤 결과적인 거울 또는 반사체 설계는 포물선과는 거리가 멀다. 포물선 설계는 오직 점, 선, 광원을 위해서만 최적화된다. 반사체 내부의 부피는 매체 또는 단순히 공기로 채워질 수 있다.

어떤 경우, 반사체(68)의 내부표면은 거울화되어야 한다.(예:금속화) 비록깊은 IR 및 근처 IR을 위한 반사효율이 단일에 근접할 수 있을지라도 가시광내의 에너지 반사효율은 표면의 더러움과 같은 오염으로인해 90% 또는 80%로 쉽게 떨어질 수 있다.

도파관을 위한 최대 반사효율은 금속화된 거울표면으 가정할 때, 약 96%이다. 반대로 TIR 요소의 효율은 항상 100%이다. 금속반사기는 IR 범위에서 절대로 100%가 될 수 없다. 따라서, 반사체(68)의 내부는 스넬의 법칙의 시준효과를 최대화하기 위해 공기를 포함하는 것이 바람직하다. 광원의 직경이 도파관의 크기 또는 두께보다 클지라도 최악의 경우 입사광은 약 40도로 시준된다.

2. 도파관 패싯

산란 센터 또는 패싯의 일반적인 제시는 다음과 같다. 도 4를 참조하면, 도파관(52)은 다수의 패싯 또는 그루브(80)를 가지도록 도시된다. 상기 그루브는 다양한 공간x를 가진다.

점선으로 표시된 것과 같이 상기 패싯(80)은 측면 또는 세로 연속이 필요하지 않고, 산란 센터가 분리될 수 있다는 것을 주목하여야 한다.

빛은 TIR에 의해 입력단부(54)로부터 빛이 산란하고 반사하는 먼단부로 진행하며 입력단부를 향하여 후방으로 먼단부로부터 반사된다.

따라서, I₀는 역시 먼 단부(62)로부터 반사되는 빛을 나타낸다. I는 광입력단부(54)를 향하여 후방으로 스칼라 거리 x를 통과한 후의 강도이다. 장치의 전체길이는 L이다.

dx는 스칼라 거리 x의 극미하게 작은부분을 나타낸다. 도 4는 도시된대로 dx에의해 표시된 슬라이스 또는 단면을 도시한다. 일반적인 형태에서, I₀는 dl이 바닥으로 누출되기 때문에 I₀-dl 로 감소된 우측으로부터의 강도이다.

상기 특성은 x좌표에 고정된다. 실제로 작은양의 누출은 입력단부(54)에서 먼단부(62)로 TIR에 의해 빛이 통과함으로써 발생한다. 상기 누출은 여기서는 무시되나 다음의 해석은 마찬가지로 상기 초기누출이 적용된다.

일반식(1)은 빛 -dl의 누출이 I에 비례하여야 한다는 것을 나타낸다.

식 1

-dI= alphaI rho dx

dl은 역시 rho 로 나타나는 패싯(80)의 밀도에서와 마찬가지로 슬라이스의 두께 dx에 비례한다. 상기 문자 a는 비례상수이다. 식(2)은 밀도가 유닛 증가거리당 패싯의 수와 동일하다는 것을 나타낸다.

식 2

rho 를 위한 유닛은 cm^-1이고 먼단부(62)로부터 x=0을 위해 I=I이다. 극미의 길이 dx당 패싯의 수는 dN이다.

N_t은 도파관에서 패싯의 전체 수이다. 상부표면에 빛의 균일한 누출을 보존하기 위해 dl은 오직 dx에 비례해야한다. 왜냐하면 I는, 빛이 장치를 지나먼단부(62)로부터 더 이격되어 움직이는 것에 따라 감소하고 rho 는 입력단부(54)를 향하여 먼단부로부터 이격되어 움직이엿 따라서 증가해야 하기 때문이다.

식(4)는 식(1)과 같으나 균일한 누출상태를 위해 I rho 를 A로 대체한다.

식 4

dI=- alpha Adx

a와 A가 둘다 상수이기 때문에 적분 산출식(5)은 다음과 같다.

식 5

I= { I}_{o } - alpha Ax

식(6)은 그루브 또는 패싯(80)의 밀도가 식(5)에 의해 일정하게 나누어지는 것과 같다는 것을 나타낸다.

식 6

따라서, rho 는 x의 함수이고 점L₀에서 단색으로 증가한다.

A의 물리적 의미의 제시는 다음과 같다. 둘다 상수이다.

식 6b

-dI=

해석식(6b는 식(6c)를 산출한다.

식 6c

I= { I}_{o } { e}^{- alpha N }

식(7)은 a를 정의한다.

식 7

dI/I는 관련누출을 나타낸다. dN은 극소의 길이당 그루브의 수이다. a는 그루브당 누출의 퍼센티지이다. 식(8)은 전체 길이 L 또는 점 L₁에서 강도가 0일 때를 나타낸다.

식 8

식(8)은 전체길이 L에서 rho 의 밀도가 무한대에 도달할 수 없기 때문에 단수로 나타낸다. 실제적 목적을 위하여, 이용가능한 빛의 5%가 광입력 단부(54)에 후방으로 먼단부로부터 더 이상 모두 연결되지 않는다.

식(18)은 값 -3으로 주어진 지수를 가지고 aN=3을 나타낸다.

식(6c)에 따라 이것은 도파관에서 광입력단부에서 복귀하는 빛의 5%와 일치한다. 상기 빛은 새로 들어오는 빛을 따라 반사기(68)에 의해 후방으로 반사된다.

식 18

더 높은 밀도를 가짐에 따라 길이의 단부에서 좌측에 더 적은 빛이 존재한다. 그러나 매우 타이트하게 싸여진 패싯(80)을 생산하는 것은 물리적으로 제한된다.

식(20)은 패싯사이의 평균거리인에 의해 나누어진 길이와 동일한 패싯의 전체수를 나타낸다.

식 20

다음예는 식(21)으로 나타나는 대략 2000 인 패싯의 전체수를 산출하는 20CM의 전체길이 슬랩을 따라 100마이크론의 패싯 사이의 평균길이를 사용한다.

식 21

식(19)은 이제 N_T이 알려져있기 때문에 계산될 수 있다.

식 19

alpha { N}_{ T} =3

식(22)은 a가 다음과 같다는 것을 나타낸다.

식 22

패싯당 평균누출은 따라서 식(22)에서 나타난 바와 같이 1.5*10_-3이다.

A. 웨지 형상의 도파관

일반화된 웨지 개념에 의한 시준이 도 5에 따라 서술된다. 상기 웨지내의 입사각 alpha 의 삼각법에 의한 관계는 gamma 을 웨지각으로 할 때 각각의 바운스(bounce) 후 2 gamma d로 감소되는 입사각을 발생시킨다.

초기 입사각이 약 40도라면 alpha 는 50도이다. 이것은 임계각보다 더 큼에 따라 제 1 바운스가 전체 내부반사(TIR)에 의하게 된다.

몇몇 지점에서 바운스가 존재하면 광선의 몇몇부분이 누출된다. 웨지각 gamma 를 5도로 하면 2 gamma 은 1도이고 40도에 근접하기 위해 오직 바닥에서 세어 최소 10바운스가 요구된다.

식(49)은 입사각 alpha 와 웨지각 gamma 으로 시작하는 누출상태를 서술한다.

식 49

alpha -N(2 gamma )= { alpha }_{cond }

단일의 연속으로 나누어지는 단일웨지는 분배된 웨지를 특징으로 한다.

B. 직립 패싯표면

도 6에 따라 본발명에 따른 분배된 웨지는 직립 패싯을 가지고 도시된다. nd 웨지의 분배는 균질의 방출을 제공한다. 상기 개념은 식(1)과 유사하다. 변화가능한 a 상수를 가지는 chi 의 함수로써 rho 를 도시한다. 다음 유도에서 변수 a는 chi 의 함수이고 rho 는 상수이다. 다른 유도가 사용될 수 있다. 다음유도에서 P는 I를 대체한다.

P는 광학파워이다. 식(101)은 다음을 제외하고 식(1)과 유사하다.

식 101

-dP= alpha (x)P rho dx

변수 a는 chi 의 함수이고 rho 는 상수이다.

식 102

식(118)은 상수 A와 동일하게 p chi a를 둔다.

식 118

dx=-A rho dx

식(123)은 식(6)과 비교되어진다.

식 123

식(123)에서 a가 chi 의 a 함수이고 식(6)에서 rho 가 chi 의 함수인 것은 명백하다. A는 두식에서 상수이다. 식(123)에서 a는 변수이고 여기서 rho 는 상수이다. 상기 변숨는 마이크로요소당 누출율이다.

식 126

전체 람버션 산란은 pi /2가 된다.이것은 2 beta 로 감소된다. 여기서 beta 는 비록 몇몇 시준과장이 이전에 발생한것보다 작을 수 있지만 이전상호작용로부터 약 40도인 임계각이다.

상기 각 gamma 는 의도하는 누출을 달성하기 위해 계산되어야 한다. 강도는 J=J₀cos alpha 이다. 한편 I는 광강도 이고, 평방미터당 와트단위로 표현된다. 예를들어 방사강도 J는 스테라디안(steradian)당 와트단위로 표현된다.

그러나, 상기 유도는 오직 이차원경우에서 고려되고 J는 라디안당 와트로 표현된다. 람버트의 법칙은 J=J₀cos alpha 로 표현된다. 식(10)에서 적분은 - beta 에서 + beta 까지의 도파관을 통하여 진행하는 전체 파워를 서술한다.

식 110

식(113)에서P는 2 gamma 로부터의 누출이다.

식 113

gamma 가 1 라디안보다 작으면 상기P는 다음식(125)에서 사용된다.

식 125

식(126)은 각 경우 비교누출을 나타낸다. 분배된 웨지에서 사건당 비교 누출은 gamma 에 비례하고 식(126)에 식(123)을 적용하면 식(128)이 산출된다.

식 128

식(128)에서, gamma 는 식(132)에서 보여진 관계에 따라 chi 로 치환된다.

식 132

gamma 가 일정한 누출을 제공하도록 chi 로 증가하면 규칙적인 gamma 을 이용할 수 있다. 선택적으로 밀도 rho 가 상술한 바와같이 변할 수 있다. 밀도가 밀리미터당 10으로 일정하면 rho 는 식(136)에서 보여진 상수이다.

식 136

전체길이가 20cm이면, 식(137)은 그루브당 누출이 작다는 것을 보여준다.

식 137

식(140)은 시작하는 각이 오직 1/10도가 되도록 필요하다는 것을 도시한다.

식 140

다시, 상기 추정은 경사광선을 무시한다. 발광되는 경사광선은 완전한 광선추적 프로그램으로만 가능하다. 경사광선을 적용하기 위해서는 직립형태를 원통형으로 수정하는 것이 바람직하다. 이것은 수직축주위를 회전하는 반복되는 다면을 포함한다. 회전은 역시 원에 대향된 그늘을 기반으로 한다. (z,x)단면에서, 삼각형은 프리즘으로 나타나나, 경사광산의 결합을 위해 (x,y)평면을 따라 고려할 때, 상기 삼각형단면은 경사광선을 적용하기 위해 실제로 원추형이나 더욱 복잡한 타원형형상이 된다.

식(128)의 더 정밀한 형태는 프레넬 반사(Fresnel reflection)의 고려를 포함한다. 식(128)의 파워 p는 식(300)에서 다음으로 대체된다.

식 300

P -> P(1-R-D)

여기서 R은 프레넬 반사계수이고 D는 흡수계수이다. 따라서 식(116)은 식(301)이 된다.

식 301

여기서 D계수는 P계수와 마찬가지로 일정하다. 비누출 단일성을 유지하기 위해 다음식(302)가 만족된다.

식 302

여기서 A'는 상수 A와 유사한 새로운 상수이다. 상기와 동일한 이유로 다음식(303)은 a계수를 얻게된다.

식 303

식(303)은 R=D=O로 놓는 식(128)과 동일하며 각 sigma 대신 alpha 각 표시를 사용한다.

sigma <<1 및 alpha <<1을 위해 sigma 와 gamma 사이의 관계는 식(304)에서 보여진다.

식 304

여기서 스넬의 법칙이 포함된다. 각 sigma 는 누출각이고 각 gamma 는 프리즘각이다. 이것은 표 1에서 보여진다.

누출각 2 sigma 에 대한 n=1.55일때의 웨지각 gamma

gamma	0.5°	1°	1.5°	2°
2 sigma	11.6°	17.5°	21°	24.5°

표 1은 작은 gamma 각일지라도 sigma 각이 상당히 클 수 있다는 것을 나타낸다. 임계각 alpha_c(sin alpha_c=/n)에 근접한 각을 위해, 프레넬반사게수는 상당히 크다. 예를들어, gamma =0.2°를 위해 R=51%를 얻고 반면, gamma =0.5°를 위해 R=30%를 얻는다.

예를들어, 직관적인 식(303)의 대략의 해법은 다음과 같다.

R계수가 sigma 에 따르기 때문에 식(303)은 해석학적으로 풀수 없기 때문에 직관적이다. 식(303)을 대략 풀기 위해, 제 1 반복단계에서 프레넬 반사 계수값:R=30%가 되는 alpha_L값(즉, x=L을 위한 gamma 값)은 0.5°와 같다. 또한, 도파관(52)의 광입력단부(54)에서 먼단부(62)로 반사되는 광파워의 오직 5%만이 남는다.;

즉, P(L)=0.05P₀이다.

2%의 흡수 계수값(보존적인)이 역시 가정된다. 그후, n=1.55를 위해 alpha_c

=40°, alpha_L=0.74°이다.

제 1 반복단계에서 비교적 잘작용한다. 식(304)를 사용하면 sigma =7도가 얻어진다. 따라서 누출각(공기중의)은 14도와 같다. 물론, x=0을 위해 각 gamma 와 sigma 의값(즉, gamma₀와 sigma₀의값)은 더 작을 수 있다. 따라서 이 경우, gamma 분배는 균일하지 않다. 상기 수적예는 분배된 웨지시스템을 설계하는 방법을 예시한다. 상기 예시적 파라미터는 표 2에 요약되어 있다.

분배된 웨지의 예시적 파마리터의 요약

#	파라미터	기호	값
1	길이	L	20cm
2	패싯밀도	rho	10/mm
3	웨지굴절지수	n	1.55
4	도파관 두께	D	3mm
5	단부에서 파워단편	P_L/P₀	0.05
6	웨지각 ATx=L	gamma_L	0.74°
7	최대누출각 ATx=L	2 sigma_L	14°

C. 만곡된 패싯표면

각 패싯의표면의 다른부분은 다른 방향으로 들어오는 다른 광선에 이용가능하다. 따라서 평평한 표면패싯은 이용가능한 빛이 이상적으로 분배되지 않기 때문에 항상 최적화되지 않는다. 경사광선을 무시함으로써, 최적화된 만곡 표면이 균질의 입사 플럭스를 가정함으로써 쉽게 설계될 수 있다. 예를들어, 이등변 피트 피라미드의 바닥이 낮은 입사각의 광선에 이용할 수 없다. 반사하는 주어진 표면에 이용가능한 플럭스 원추의 강도를 측정하도록 패싯의 설계를 최적화하는 것이 바람직하다.

예를들어, 좌측으로 들어오는 광선을 반사하는 평평하게된 프리즘 표면대신 아크를 구성하는 것은 도파관의 형태에 기반을 둔 아크의 부분을 타격할 수 있는 광선을 위한 최대 및 최소각을 한정할 것을 요한다.

특히, 아크의 상부에서 파동은 이들이 이전의 정점에서 인터셉트되기 때문에 0°이하의 각에서 도달할 수 없다. 반대로, 아크의 바닥에서 파동은 더 넓은 각범위로 도달할 수 있다.

도 7을 참조하면, 상기 두 각의 중심을 이분하는 것은 곡선의 탄젠트의 단순한 형태정의를 나타낸다. 그러나, 상기 두각의 각각의 중심점을 측정하는 플럭스는이분형태와는 약간다른데 이는 도파관이 다소 대칭 플럭스 분배일지라도 비평면을 차체로 일으키는 광원으로 인해 광원으로부터 균일하게 발광되지 않기 때문이다.

만곡된 톱니 패싯(100)은 비추어질 수 있고 흐르미효과로 언급될수 있다. 여기서는 작은 크기이고 구조에 의해 광선의 작은 부분이 막혀진다.

선택적인 제 2 패싯(102)은 평평할 수 있다. 비록, 가장낮은 극단의 광선의 해석이 용이하도록 평평하게 보여지지만, 제 2 패싯은 실제로 볼록 또는 오목하다.

정점의 바닥에서 각도 스펙트럼은 매우 제한된다. 가장넓은 각도 스펙트라는 상부에서 들어오는 광선을 기반으로 한다.

분류된 좌표시스템은 구조의 바닥에서 그 기원을 가진다. 문제는 만곡된 표면을 위한 x의 함수로써 z를 발견하는 것이다.

도 8을 참조하면, 만곡된 곡선 도는 패싯(100)을 가지는 톱니형상은 최적 만곡표면 z(x)를 가져오도록 표시된다. 이것은 평평한 표면보다 더 만곡되는데, 왜냐하면 도 8에서, 점 O, Q, P에서 입사하는 광선이 도 8의 해칭된 영역에의해 표시되는 분리가 증가하게 되기 때문이다.

도 8은 만곡된 웨지 또는 톱니(99)를 도시한다. 비투영 옵틱(NIO)톱니의 정점(104)은 O이고 윌포드 및 윈스톤에 의해 일반적으로 설명되는 루이빌 이론에 따른 후속하는 빔 시준 최적화가 위치한다.

임의의점 Q(101)는 최적화되어지는 곡선위에 위치한다: z=z(x),

물론 임의의 점 Q(101)는 두좌표(x,z)를 가진다. 만곡된 벽위의 최고점(106)은 P이다. 톱니(108)의 높이는 P와 O사이에 있다. 직립벽의 수평길이는 109로 나타난다. 점Q의 z 좌표는 107로 나타난다. 점Q는 역시 좌표시스템의 기원이다.

점 Q에서 입사하는 광선의 가장 낮은 각 alpha

점 Q에서 입사하는 광선의 가장 높은 각 beta 는 112로 나타난다. 이것은 역시빔 분기의 최대각도이다.

시준 도파관 내부의 전체내부 반사(TIR)의 결과로, 각 beta 의 최대값은: ARCTAN(1/n), 여기서, n은 대기로 둘러싸인 톱니의 반사지수이다. n=1.55를 위해서는 beta =40°이다.

와같은 이분각 114로 나타난다.

점 Q에 접근하는 빔(또는 광선다발)을 위한 중심광선은 각도 116으로 나타난다. 각도 118은 이분광선의 반사각이고 각도 116과 같다.

120은 이분광선의 대칭각도( sigma )를 나타낸다. 대칭선(122)는 접선라인(124)에 수직인 것을 주목하여야 한다.

따라서, 접선각은 90°- sigma (또는 pi /2- sigma )이다. 102는 톱니의 직선(또는 원통형상의 벽)이다. 100은 외부빔의 분리를 최소화하는 최적 NIO 프로파일을 특징으로 하는 만곡된 패싯표면이다. 이것은 프리즘과는 반대로 표면의 어떤 점에서 광선다발이 수직방향으로 대칭으로 반사하기 때문이다. 이것은 어떤 광선다발의 이분선이 정확히 수직으로 반사되는 것에 기인한다.

124는 점Q에서 곡선에 대한 접선이다. 130은 점O에서의 입사광선이다. 이것은 최대 이분광선이다. 132는 점 Q에서 광선다발을 위한 가장낮은 경사광선이다.

134는 점 Q에서 가장높은 경사광선이다. 122는 접선(122)에 정밀하게 수직인 이분 입사광선(136)과 이분반사광선(138)에 대칭인 선이다.

138은 정밀하게 수직하거나 z축에 평행한 입사광선(130)에 반사되는 광선이다. 140은 최적화 원리에 따라 역시 정밀하게 수직인 입사광선(130)에 반사되는 광선이다. 142는 수평방향을 가지고 점 P에서 입사하는 가장 낮은 경사이다. 144는 광선의 최대량을 적용시키기 위해, beta 로 가정되는 가장높은 경사이다.

146은 최적화 원리에 따라 정밀하게 수직으로 이분되는 광선(124)에 반사되는 광선이다. 최적화된 곡선 z=z(x)를 정의하기 위한 해석단계는 다음과 같다.

도 10에 따라 각도 120, 또는 sigma 은

식 200

여기서 alpha 는 각도 110이고 는 각도 112이다. 한편 최적화 원리에 따라 beta 각도는 일정하고 점 Q를 위해 곡선에서 alpha 각도는 다음과 같이 정의된다.:

식 201

즉, alpha 는 z 좌표의 함수이다. 따라서, sigma 각도는 역시 z의 함수이다. 따라서, 최적화 원리에 따라 선 113은 직립하지 않고 만곡된다.

식 202

여기서

식 203

최적화 이론을 한정하는 기초미분 방정식은

식 204

또는

식 205

dx=dz tanδ

여기서 dx 및 dz는 극소량의 변화 또는 좌표(x,z)이고 식(202),(203),(204) 및 (205)를 사용하는 곡선의 점 Q에서 다음을 얻는다.

식 206

그리고 뭄제의 해답은 다음과 같다.

식 207

통상 해답은 식(207)에 역함수형태로 나타난다.

식 208

식(208)은 G의 변화값 및 각도 beta 를 위해 수치적으로 계산될 수 있다. 두 경우의 곡선z(x)를 위한 계산 및 도시에서, x(z)는 도 9에서 도시된 식(207)로 결정된다. 도 12는 다일방향성 발광을 위한 도 8 및 9에서 도시된 광요소의 곱으로 나타난다.

도 10을 참조하면, G=100 mu m, beta =40°인경우를 위한 톱니 또는 만곡된 패싯(99)설계의 계산 및 도시가 보여진다.

여기서 표면(102)이 실제로 만곡된 것을 볼 수 있다. 도 10으로부터 단일 톱니 요소는 도 11에 상세히 도시되며 도 13에서 시준 도파관의 일측면에 적용되는 실제적인 톱니를 도시하기 위해 도 12에서 확대된다.

경사광선은 상기 해석에서 명료성을 위해 도시하지 않는다.

흐리게 처리된 만곡된 톱니에서 곡선의 형태는 각 광요소의 제 1 패싯 및 제 2 패싯에의해 한정되는 틈의 형태일뿐만 아니라 광엔진의 출력의 함수이다. 따라서, 광엔진의 플럭스 확산과 시준 도파관내의 플럭스 확산을 고려하는 것이 바람직하다.

3. 시준 도파관의 제작

본 발명의 시준도파관은 제작방법을 사용함으로써 편리하게 실행된다. 제조작업을 위해 복제/적층 방법을 채용하는 잇점이 있다. 이등변 삼각형은 하부절개없이 형성되는 시준 도파관을 복제하기 위해 마스터를 제작할 때 잘릴 수 있다.

하부절개는 몰드가 해제되는 것을 막는다. 마스터에서 서브마스터로 끝나는 부분까지 움직하는 일반적인 붕괴가 존재한다. 붕괴는 변부를 제거한다. 많은 상기 붕괴는 해제시 가해지는 힘 때문이다. 따라서, 마스터 상의 형상은 끝나는 패싯 구조에서 필수적인 것은 아니다. 비록 패싯 자체가 해제공중으로 인해 볼록해지더라도 오목한 형상을 만드는 것도 가능하다.

또한 혼합 오목구조를 한정하기 위해 두 패싯을 결합하는 것도 비교적 쉽다.

상술한 광요소의 조립체를 위한 마스터를 제작하기위해 금속 마스터가 다이아몬드 기구로 가공될 수 잇다. 원통형으로 변화가능한 각도를 가진 평평한 패싯 마이크로 그루브를 가공하는 것이 가능하다. 구형 또는 타원형 곡선은 다이아 몬드로 잘릴 수 있고, 결과적으로 만곡된 광 마이크로요소는 50마이크론 정도의 작은 크기일 수 있다.

다양한 공간이 평평한 패싯과 만곡된 패싯 둘 다에 가능하다. 또한 마이크로렌즈를 투영하는 것은 200마이크론정도의 작은 크기로 잘릴 수 있다. 그러나, 다이아몬드 기구가공은 잘 마모되므로, 한 마스터를 제작하고 그후 일련의 서브마스터를 복제하는 것이 바람직하다.

A. 액정디스플레이

액정 디스플레이는 높은 한정 또는 낮은 한정이 될 수 있다. 픽셀의 수는 예를들어 2000 x 2000이다. 현재 작은 크기의 픽셀 해상도는 약 20마이크론이다.

상기 LCD는 바람직하지 않은 픽셀링 효과를 가진다. 관찰자는 실제로 상기 픽셀 경계를 볼 수 있다.

B. 확산기

시준 도파관과 LCD 사이에 위치한 확산기에 의해 수행될 수 있는 중요한 기능은 LCD로부터 픽셀링 효과를 제거하는 것이다. 상기 확산기의 사용은 균질화로 불린다.

또한 LCD로부터 방출되는 빛의 지향성은 LCD의 상부에 위치한 방향특성을 가지는 확산기의 사용을 통하여 최적화 될 수 있다. 이것은 랩탑컴퓨터로부터 사적으로제한된 시청범위를 가능하게 한다. 지향성 확산기는 미국특허 제 5,365,354호에서 제시된바 있으며, 평파응답에 의해 한정되는 광특성을 가지는 비람버션 확산기이다.

입사파는 완전히 시준되지 않으나 약 ±10°의 분기(divergence)를 가진다. 물론, 상기 확산기로부터 분기는 이것이 도달하는 분기보다 작다. 통상의 값은 약 1-40°반각으로부터 일 수 있다. 실제적으로 만약 입사하는 분기가 약 20°이고 확산기의 분기가 약 1°라면 그후 출력은 분기로 간주되는 입력과 거의 동일하다.

확산기는 시준시 도움이 되지 않는다. 그러나 확산기는 균질화에는 가장 절대적인 도움을 준다. 특히, 상기 확산기는 LCD로부터 픽셀링을 제거할 수 있다. 확산기는 그루브 구조와 LCD 구조사이에 위치할 수 있거나, LCD뒤에 위치될 수 있다. 앞의 경우, 확산기는 오직 그리드구조를 균질화하고 픽셀은 균질화하지 않는다. 뒤의 경우 확산기는 둘다 균질화한다.

C. 산란 및 반사하는 먼 단부

도파관(52)의 먼단부(62)는 광 산란 표면 및 반사표면이다. 먼단부(62)의 특정구조는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 상당히 변할 수 있다.

적절한 표면의 예는 반사확산기 표면, 반사 홀로그래픽 표면 또는 입사하는빛을 반사하고 산란하는 어떤 다른 형태의 표면을 포함한다.

도 1 및 3을 참조하면, 광원(66)은 반사기 표면(68)에 의해 한정된 공간내에 위치한다. 상기 광원(66)은 차가운 음극 형광 전등, 또는 상술한 다른 어떤 형태의 광원일 수 있다. 광원(66)으로부터 오는 빛은 도파관 시준기(52)를 향한다.

광원(66)은 발광자원으로 더 일반적으로 언급된다. 도파관 시준기(52)는 입사단부 또는 광입력단부(54)를 포함한다. 도파관 시준기(52)의 바닥표면(56)은 실질적으로 평행한 다수의 제 1 광요소 또는 패싯(80)으로 형성된다. 각각의 제 1 다수의 실질적으로 평행한 광요소(80)는 제 1 패싯(82)과 제 2 패싯(84)를 포함한다. 도파관 시준기(52)는 역시 상부표면(58)과 먼표면(62)을 포함한다.

예로써 도시된 것에 대해 그리고 다른 실시에에서 발광원으로부터 온 빛은 입사단부로 직접 입사될 수 있다. 이것은 발광원과 입사단부사이의 구조가 없다는 것을 말한다. 예를들어 발광원과 입사단부사이의 공간은 공기로 채워지거나 진공이다. 발광원과 입사단부사이에 구조가 존재하지 않기 때문에 더 높은 등급의 시준이 빛이 스넬의 법칙에 따라 입사단부를 통과할 때 달성된다.

도 13을 참조하면, 분배된 웨지 시준 도파관(52)은 제 1 다수의 실질적으로 평행한 패싯(80)을 포함한다. 상기 각각의 다수의 패싯(80)은 실질적으로 평평할수있는 제 1 패싯(82)과 실질적으로 평평할 수 있는 제 2 패싯(84)을 반영한다.

먼저 분배된 웨지 시준도파관(52)은 역시 상부표면(58)을 포함한다. 상부표면으로 이루어진 제 1 패싯(82)이 반영된 각으로 한정된 각 은 최적화된다.

제 2 분배된 웨지 시준 도파관(170)은 제 1 분배된 웨지 시준 도파관(52)에 광학적으로 연결된다. 제 2 분배된 웨지 시준 도파관(170)은 상부표면(172)을 포함한다. 상부표면(172)으로부터 온 빛을 균질화하기 위한 제 1 확산기(180)는 제 1 분배된 웨지 시준 도파관(170)에 광학적으로 연결된다.

다수의 투영광학기를 포함하는 확산기와 같은 부가적인 도파관은 제 1 확산기(180)와 제 1 분배된 웨지 시준 도파관(170)사이에 위치할 수 있다. 또한 확산기 각 필터링 필름은 입사단부(54)에 인접하여 위치할 수 있다.

도 14는 도 13에서 묘사된 장치를 위한 광선 다이어그램을 도시한다. 도 14의 우측에서 광선은 상부표면으로 0도 각 근처에서 누출된다.

상기 빛이 우측을 향하여 확산기의 상부로부터 방출된다. 도 14의 중간에서 빛은 각 gamma 에서 상부표면으로부터 방출된다.

상기 광선은 확산기에 의해 한정되는 평면에 수직으로 나온다. 도 14의 좌측을 향하여 광선은 각도 gamma 에서 상부표면으로부터 나온다. 상기 광선은 좌측을 향하여 확산기로부터 방출된다. 다른 실시에가 역시 본 발명의 사상을 벗어남이 없이 가능하다. 도 15를 참조하면, 액정디스플레이 백라이팅 시스템은 시준 도파관(300)과 광벤딩 과 관찰 필름(400)을 기반으로 할 수 있다.

시준 도파관(300)은 광입력단부(319)에서 램프(310)와 반사기(320)에 연결된다. 램프로부터 온 빛은 비투영 옵틱(NIO)(340)에 각 필터링 필름(330)을 통하여 전달된다. 각 필터링 필름(330)은 평평한 측면(321)과 다수의 평행한 이등변 삼각프리즘을 가지는 제 2 측면(322) 도는 도 20A-20C에서 도시된 프리즘의 2d층을 포함한다.

각도 필터링 필름의 기능은 스트레이광선이 거부된 빛을 시준하는 것이다. 상술한 바와 같이 광선은 전체 내부반사를 통해 먼단부(342)로 N10(340)의 전체길이를 진행한다. 도 15를 참조하면, NIO(340)는 도시된 바와 같이 직사각형 상부 및 바닥표면을 가진 광파이프 또는 경사진 상부 및 바닥표면을 가지는 시준 도파관일 수 있다.

비투영 옵틱(340)은 시준 도파관(300)과 연결되거나 일체로 형성된다. 바람직한 실시예에서, 하나 또는 그 이상의 반사기(320), 각 필터링 필름(330) 및 NIO(340)이 누락되고 상기 요소가 선택적이 되더라도 본 발명이 유지된다.

도 15에서, 시준 도파관(300)의 바닥에서 형성된 각각의 제 1 다수의 광요소(350)는 두 평면 패싯, 한 평평한 패싯 및 한 만곡된 패싯 또는 두 만곡된 패싯을 가질 수 있다. 묘사된 실시예에서 각각의 제 1 다수의 광요소는 후에 전체 내부반사(TIR)에 의해 기능하도록 설계된 제 1 평평한 패싯(351), 제 2 평평한 패싯(352)을 가진다.

바람직한 실시에에서, 각각의 제 1 다수의 광요소는 후에 전체내부반사(TIR)에의해 기능하도록 설계된 평평한 패싯 및 오목한 만곡 패싯을 가진다.

하나, 둘 또는 다수의 광요소(350)의 패싯은 전체내부반사에의해 기능하도록설계될 수 없거나 선택적으로 금속 반사, 흡수 도는 전송을 포함한다.

묘사된 실시예에서, 제 2 평평한 패싯(352)을 통하여 시준 도파관(300)으로부터 출력되는 광선(361-362)은 시준도파관(300)의 상부표면에 수직하지 않은 비교적 좁은 각범위 내로 한정된다.

그러나, 본 발명은 출력 각 범위가 상부표면에 수직인 실시예를 포함한다.

도 18B를 참조하면, 하부층(360)은 제 1 다수의 광요소(350)밑에 위치한다. 하부층(360)은 예를들어, 임페리얼 화학 산업(ICI) 메리넷그 #329-500과 같은 반사물질의 분리도니 가요성 층일 수 있다.

하부층(360)은 밝기 효율 및 시스템의 미관을 둘다 개선한다. 상기 하부층(360)은 완전히 불투명, 실질적으로 불투명 도는 부분적으로 투명할 수 있다.

바람직한 실시예에서, 상기 하부층은 흰색,진주색 도는 유색일수 있다.

상기 시스템은 도시된 부조립체위에 위치한 LCD(도시되지 않음)를 포함한다. LCD의 기능은 랩탑 컴퓨터 또는 다른 디스플레이를 제공하기 위한 것이다.

도 15를 다시 참조하면, 제 2 평평한 패싯(352)에서 TIR을 통해 시준 도파관(300)의 상부로부터 출력되는 광선(361-362)은 광벤딩 및 관찰필름(400)에 의해 더 굴절되고 반사된다. 광벤딩 및 관찰필름(400)은 제 2 다수의 광요소(410)를 포함하다.

각각의 제 2 다수의 광요소(410)는 후에 TIR에 의해 기능하도록 설계된 제 1 평평한 패싯(411)과 제 평평한 패싯(412)을 가진다.

각각의 제 2 다수의 광요소(410)는 두 평평한 패싯, 한 평평한 패싯 및 한 만곡된 패싯 또는 두 만곡된 패싯을 가질 수 있다. 또한 둘, 하나 또는 패싯은 TIR에의해 기능하도록 설계되지 않거나 선택적으로 금속 반사 흡수 또는 전송을 포함한다.

바람직한 실시예에서, 제 2 패싯은 TIR에 의해 기능하고 제 1 패싯에 대해 오목하다.

도 15에 따르면, 시준도파관(300)으로부터 출력되는 빛은 시준도파관(300)의 상부표면과 제 2 다수의 광요소(410)의 제 1 패싯(411)사이를 진행한후 광벤딩 및 관찰필름(400)으로 들어가서 굴절된다.

그후 굴절된 빛은 제 2 다수의 광요소(410)의 제 2 패싯(412)에 의해 TIR을 겪게된다. 상술한 바와 같이, 상기 반사는 예를들어 묘사된 전체내부반사에 더하여금속화층 또는 코팅에 의한 흡수 또는 전송으로 인해 투영되어 반사된다.

도 15에서, 제 2 패싯(412)으로부터 반사된 빛은 그후 표면 확산기(420)를 향하여 진행한다. 상기 표면 확산기(420)는 필름(400)의 일체부분 또는 적층된 또는 필름(400)에 부착된 분리층일 수 있다.

표면 확산기가 복제되거나 주조되는 물질은 그의 통합부분이 아닐지라도 필름의 나머지와 동일한 굴절지수를 가질 수 있다. 표면 확산기(420)를 통해 광밴딩 및 관찰필름(400)으로부터 출력되는 빛은 비교적 좁은 각법위로 형성되거나 비교적 넓은 각범위로 산란될 수 있다.

유사하게, 표면확산기(420)를 통해 출력되는 빛은 광벤딩 및 관찰필름(400)의 상부에 수직 또는 비수직일 수 있다. 도 15에서 묘사된 실시예에서, 출력되는 빛은 표면 확산기(420)의 상부표면의 평균에 이르도록 비수직이고 넓게 산란된다.

도 16A을 참조하면, 광벤딩 및 관찰필름(400)은 표면 확산기를 한정하는 상부 토포그래피(428)와 제 2 다수의 광요소를 한정하는 하부 토포그라피(426)을 포함하는 단일물질층일 수 있다.

선택적으로, 광벤딩 및 관찰필름(400)은 둘 또는 셋 또는 그 이상의 층구성물질일 수 있다. 예를들어, 제 2 다수의 광요소는 폴리에스터 캐리어 웹이 한측면에 형성되는 포토폴리머 물질의 제 1 층내에 복제될수 있다.

그후 표면 확산기는 폴리에스트 캐리어 웹의 다른측면에 형성되는 포토폴리머 물질의 제 2 층내에 복제될 수 있다. 선택적으로, 캐리어 웹은 복제되고 폴리머화되는 대향된 포토폴리머 물질층이 동시에 형성될 수 있다.

다른 선택으로, 캐리어 웹을 사용하는 대신 토코그래피중 하나가 제 2 토포그라피가 복제되는 포토폴리머물질의코팅을 위한 캐리어로써 작용하는 층을 형성하도록 압축주조될 수 있다.

두 필름(400)의 토포그라피는 폴리카보네이트 또느 다른 적절한 물질 또는 사출성형된 단일층에 엠보싱될 수 있다. 도 16A에서 광선 트레이싱은 국지화된 자원으부터 방출되는 빛을 위해 보여진다.

특히 도 16A에서, 다수의 광선은 필름(400)의 기초적 응답을 묘사하는 가상의 점자원으로부터 나와 도시된다.

도 16B를 참조하면, 광 벤딩 및 회전필름(910)은 표면 확산기(929)를 한정하는 상부 토포그라피(928)와 다수의 광요소를 한정하느 하부 토포그라피(926)를 포함한다. 시준도파관(950)은 하부 토포그라피(926)근처에 위치한다. 도파관(950)내에 도시된 많은 광선은 TIR에 의해 반사되고 하부토포그라피(926)에 도달하지 않는다. 따라서 나타나는 광선은 상당히 잘 시준된다. 또한 일련의 광선 931,932 및 933을 참조하면 필름(910)은 하부토포그라피(926)을 통하여 필름(910)에 들어가는 광을 더 시준하는 기능을 한다. 도 17A를 참조하면, 각필터링 필름(500)(즉, 미네소타의 3M으로부터 이용가능한 BEF)은 시준도파관(도시되지 않음)의 광엔진인입단부에 인접하여 위치할 수 있다. 필름(500)은 열역학 제 2 법칙과는 반대효과를 가지기 때문에 밝기강화필름이란 용어로 적절히 표현될 수 없다.

각 필터링 필름은 더 정밀하다. 각 필터링 필름(500)은 평평한 측면(510)과 다수의 이등변 삼각형 프리즘(530)을 가지는 제 2 측면(520)을 포함할 수 있다. 하방으로 나아가는 화살표(555)로 표시되는 입사광의 부분은 필름(500)에 의해 시준된다. 필름(500)은 삼각형프리즘의 정점(535)에 대한 상기 광선의 입사위치에 따라 다른 광선을 위한 거부필터로 동시에 그리고 몇몇 광선을 위한 시준구조로 기능한다. 예를들어 광선 541,542,543 및 544는 도면의 상부를 향하여 복귀하는 필름(500)에 의해 거부된다.

도 17B를 참조하면, 필름(500)과 상호작용하는 다수의 광선이 도시된다. 오직 입사광(525)의 단편만이 LCD(도시되지 않음)를 향한다.

도 20A, 20B 및 20C를 참조하면, 상기 구조로 형성되는 통상의 2d 필터링에 더하여 3D필터링 등급을 제공하는 세 선택적인 각 필터링 필름이 묘사된다.

피라미드(560)의 평면층은 도 20A에 도시된다. 확장된 피라미드구조의 평면층은 도 20B에 도시된다. 원추(580)의 평면층은 도 20C에 도시된다.

모든 세가지 실시예는 X 및 Y 방향에서와 마찬가지로 Z방향에서 각필터링의 몇가지 등급을 제공한다.

도 18을 참조하면, 광회전 및 관찰 필름(700)은 다수이 광요소(710)를 포함하면 이들각각은 평평한 패싯(720)과 만곡된 패싯(730)을 가진다.

상기 만곡된 패싯은 패싯에 의해 반사되어지도록 기대되는 플럭스에 대해 최적화되거나 이와 동일할 수 있다. 상기 실시예에서, 평평한 패싯(720)은 투명하고 만곡된(730)은 전체내부반사로 기능한다. 그러나, 제 1 패싯이 투명할것이 필수적인반면, 상기 제 2 패싯은 투영된 반사에 의해 동작하도록 평평하거나 금속화될 수 있다. 도 19를 참조하면, 시준 도파관(800)은 다수의 광요소(810)를 포함할 수 있으며, 이들각각은 패싯에 의해 반사되어지기를 기대하는 플럭스에 대해 최적화된 만곡된 패싯(820)을 가진다.

다수의 광요소(810)의 각각은 역시 평평한 패싯(830)을 포함한다. 만곡된 패싯(820)은 투영된 반사에 의해 기능하도록 반사코팅이 형성되거나 전체 내부반사에의해 기능할 수 있다. 상기 반사 패싯은 평평하거나 만곡될 수 있다.

다수의 광요소의 패싯은 평평하거나 만곡된 표면의 조합과 마찬가지로 전체내부반사 또는 투영된 조합으로 사용되도록 제작될 수 있다. 도시된 실시예에서, 광원은 우측단부에 있고 반사먼단부는 좌측에 있다.

만곡된 패싯은 도면의 좌측에서 반사먼 단부로부터 이격되는것보다 더 짧게된다.(도시되지 않음) 곡선형상과 마찬가지로 일치하는 만곡된 패싯과 평평한 패싯사이의 상부 정점각은 일정하나 반사먼단부로부터 이격됨으로써 평평한 패싯각이 증가한다.

정점에의해 한정된 평면에 대해 그루브의 깊이는 광원으로부터 이격되는 거리로 감소한다. 상기 토포그라피는 각각 다수의 광요소가 이전의요소에 대해 증가하는 방향으로 회전된 다이아몬드 기구로 연속적으로 잘리는 마스터를 사용하여 복제될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예들은 시준된 출력을 존재를 테스트함으로써 시간적으로 동일할 수 있다. 시준된 출력의 존재를 위한 테스트는 단순한고 종래의 극성실험을 사용함으로써 실험없이 수행될 수 있다.

시준된 출력의 특징을 가지는 실시예를 찾는 다른 방법들 사이에서 다음의 바람직한 실시에르 향한 길잡이는 균질성의 존재에 기반을 둘 수 있다.

공개된 실시예들은 방출되는 빛의 기능을 수행하기 위한 구조로써 백열등을 도시하나, 빛을 방출하는 구조는 예를들어 광방출다이오드(LED), 또는 스토로보 빛과 같은 다른 단색광원을 포함하는 방출광의기능을 수행할 수 있는 다른 구조일 수 있다.

상기 방출광원은 상업적으로 이용가치가 적음에도 불구하고 단색광원일 수 있다. 공개된 실시예는 도파관 상부표면너머로 시준을 투영하는 기능을 수행하나 시준을 투영하기 위한 구조로써 원통형 및 원추형 마이크로렌즈를 도시한다. 그러나, 다른 예를들어 종래의 챔버와 같은 비선형 옵틱을 포함하는 분기광을 변경하는기능을 수행할 수 있는 다른 구조를 가질 수 있다.

공개된 실시예는 광을 형성하는 기능을 수행하는 구조로써 광형성확산기를 도시하나 광을 형성하는 구조는 예를들어 프레넬렌즈와 같은 렌즈를 포함하는 광을 형성하는 기능을 수행할 수 있는 다른 구조일 수 있다.

기술분야내의 값을 가지는 본 발명의 실제적 적용은 발광하는 액정디스플레이이다. 또한 본 발명의 모든 공개된 실시예들은 데이터를 디스플레이하는 목적 또는 이미지를 디스플레이하는 목적 또는 이와 유사한 목적으로 사용되는 액정디스플레이와 관련되어 유용하다.

여기에 서술된 본 발명을 위한 수많은 사용이 있을 수 있으며 이들은 여기서 다 서술하지 않았다.

여기에 서술된 본 발명은 대각선 비틀림이 없는 비교적 낮은 파워로 달성되는 매우좋은 출력을 나타내는 개선된 결과를 제공한다.

여기에 서술된 본 발명은 실험없이 실제로 사용될 수 있다. 상술 및 후술된 모든 것은 참조로써 표현되고 달성된 것들이다.

비록 본 발명을 수행한 발명자에 의해 최적실시예가 공개되었으나 본 발명의 실제사용은 여기에 제한되지 않는다. 본 발명의 특징의 다양한 부가, 변경, 재배치가 본 발명의 사상의 범위를 벗어나지 않고 이루어질 수 있다.

예를들어, 시스템의 단순함은 더 얇은 광원 또는 더 얇은 시준도파관을 제공함으로써 강화될 수 있다. 유사하게, 비록 플라스틱이 시준도파관으로 바람직하지만, 어떤 광학굴절물질이 적절히 사용될 수 있다. 또한 나머지 개별요소들은 공개된 물질로 제작될 수 있으나, 실제로 어떤 적절한 물질로 제작될 수 있다.

또한 개별요소는 공개된 형태로 형성되거나 공개된 특성을 가지고 조립될 수 있으나, 백라이팅을 제공하도록 광을 시준하는 어떤 특성으로 조립되고, 어떤 형상으로 제공될 수 있다.

또한, 비록 여기에 서술된 액정 디스플레이시스템이 물리적으로 분리된 모듈이나 연합된 장치로 통합될 수도 있음을 밝힌다. 또한, 각 공개된 실시예의 모든 공개된 특징은 상기 특징들이 서로 배타적인 것을 제외하고 모든 다른 공개된 실시예의 공개된 특징과 결합하거나 이를 대체할 수 있다.

부가된 청구범위는 도든 추가, 변경 및 재배치를 커버하도록 의도된 것이다. 본 발명의 편의상의 실시예는 부가된 종속항과 구별된다.

참조문헌

1. W.T. 웰포드와 R. 윈스톤 비투영 선광기의 옵틱, 아카데믹 프레스(1978)

2. R. 윈스톤과 T. 잰슨, 루이빌 이론과 선광기의 옵틱. 미국 광학협회저널. A. 3.7(1986) 그리고 A1.1226(1984).

Claims

백라이트 장치에 있어서,

상기 백라이트 장치가, 광입력단부, 상부표면, 상기 상부표면과 대향된 바닥표면, 대향측면, 광입력단부와 대향된 먼 단부 및 전체 내부반사임계각을 가지는 시준도파관과;

광입력단부와 먼단부사이의 시준도파관을 따라 분배되고 대향측면들사이의 부분적으로 연장되는 바닥표면내의 다수의 제 1 패싯과;

약 10°이하의 상부표면에 대한 각 gamma 에서 먼단부로부터 이격되는 방향으로 상부표면을 향하여 수렴하는 제 1 패싯 바닥 단부르 f가지는 각각의 제 1 패싯과;

시준도파관의 먼단부에 인접하여 배치된광 산란 및 반사표면을 포함하고;

상기 제 1 패싯 바닥 표면이 시준도파관의 먼단부에 전체 내부로 반사되는 광입력단부로 광선이 들어가도록 하고, 먼단부에서 산란 및 반사표면이 광입력단부를 향하여 후방으로 입사하는 광선을 반사 및 산란하며, 상기 제 1 패싯바닥표면이 상부표면을 빠져나가기 위해 먼단부로부터 광선이 반사되도록 하는 것을 특징으로 하는 백라이트장치.
제 1항에 있어서, 제 1 패싯 바닥표면이 상부표면에 대해 약 2 gamma 의 각도로 상부표면을 빠져나오도록 전체내부반사 임계각근저의 각도에서 먼단부로부터광선이 반사되도록 하는 것을 특징으로 하는 백라이트장치.
제 1항에 있어서, 상기 제 1 패싯 바닥표면이 시준도파관을 따라 먼단부로부터 거리의 함수로 변화하는 시준도파관의 바닥표면을 따라 분배되는 밀도 rho 를 가지는 것을 특징으로 하는 백라이트장치.
제 3항에 있어서, 상기 밀도 rho 가 먼단부로부터의 거리가 증가함에 따라 증가하는 것을 특징으로 하는 백라이트장치.
제 1항에 있어서, 각각의 상기 제 1 패싯 바닥표면이 직립패싯바닥표면인 것을 특징으로 하는 백라이트장치.
제 3항에 있어서, 각각의 제 1 패싯바닥표면이 직립패싯바닥표면이고, 상기 직립 제 1 패싯 바닥표면이 먼단부로부터의 거리가 증가함에따라 증가하며 각각 연속적인 제 1 직립 패싯바닥표면의 각 gamma 가 각각 이전의 제 1 직립 패싯 바닥표면에 대해 먼단부로부터 이격되는 방향으로 약간 증가하는 것을 특징으로 하는 백라이트장치.
제 6항에 있어서, 각각의 직립 제 1 패싯바닥표면이 다른 각각의 직립패싯바닥표면과 평행한 것을 특징으로 하는 백라이트장치.
제 1항에 있어서, 상기 백라이트 장치가 제 2 패싯바닥표면을 가지는 바닥표면내의 다수의 제 2 패싯과, 대향측면들사이에 부분적으로 연장되고 다수의 제 1 패싯들사이에 선택적으로 삽입되는 먼단부와 광입력단부사이의 시준도파관을 따라 분배되어지는 다수의 제 2 패싯을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트장치.
제 8항에 있어서, 각각의 제 1 패싯 바닥표면이 각각의 제 1 패싯바닥표면으로부터 빛이 누출되는 것을 차단하는 반사층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트장치.
제 9항에 있어서, 각각의 제 1 패싯바닥표면상의 반사층이 금속화된 반사층인 것을 특징으로 하는 백라이트장치.
제 1항에 있어서, 각각의 제 1 패싯이 대향측면들사이의 백라이트 시준도파관을 전체적으로 가로질러 연장되는 것을 특징으로 하는 백라이트장치.
제 1항에 있어서, 다수의 제 1 패싯이 바닥표면을 따라 분배되어 시준도파관의길이를 통해 상부표면으로부터 방출되는 빛이 균일한 강도를 가지는 것을 특징으로 하는 백라이트장치.
제 1항에 있어서, 상부표면을 빠저나오는 균질화된 빛을 위해 시준도파관의 상부표면에 광학적으로 연결된 확산기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트장치.
제 1항에 있어서, 광입력단부로부터 반사를 감소하도록 시준도파관의 광입력단부에 광학적으로 연결된 비람버션 확산기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트장치.
제 1항에 있어서, 시준도파관에 광학적으로 연결된 공간 광 모듈레이터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트장치.
제 1항에 있어서, 시준도파관의 광입력단부에 광학적으로 연결된 광원을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트장치.
제 1항에 있어서, 시준도파관의 상부표면에 광학적으로 연결된 액정디스플레이를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트장치.
액정 디스플레이장치에 있어서,

상기 액정디스플레이장치가, 전방관찰표면과 대향된 후방표면으 가지는 액정요소와;

광입력단부, 액정디스플레이의 후방표면에 면하는 상부표면, 상부표면에 대향된 바닥표면, 대향측면, 광입력단부와 대향된 먼단부 및 전체 내부반사 입계각을 가지는 시준도파관과;

광입력단부에 인접하여 배치된 광원과;

대향측면들사이에서 부분적으로 연장되고 먼단부와 광입력단부사이에서 시준도파관을 따라 분배되는 바닥표면내의 다수의 제 1 패싯과;

약 10°이하의 상부표면에 대한 각 gamma 에서 먼단부로부터 이격되는 방향으로 상부표면을 향하여 수렴하는 제 1 패싯 바닥 단부를 가지는 각각의 제 1 패싯과;

시준도파관의 먼단부에 인접하여 배치된광 산란 및 반사표면을 포함하고;

상기 제 1 패싯 바닥 표면이 시준도파관의 먼단부에 전체 내부로 반사되는 광입력단부로 광선이 들어가도록 하고, 먼단부에서 산란 및 반사표면이 광입력단부를 향하여 후방으로 입사하는 광선을 반사 및 산란하며, 상기 제 1 패싯바닥표면이 상부표면을 빠져나가기 위해 먼단부로부터 광선이 반사되도록하는 것을 특징으로 하는 액정디스플레이장치.
제 18항에 있어서, 액정디스플레이를 빠져나가는 광선을 위해 액정요소에 광학적으로 연결된 비람버션 제 1 확산기와;

상부표면을 빠져나가는 균질화된 광선을 위한 시준도파관의 상부표면에 광학적으로 연결된 제 2 확산기와;

광입력단부로부터 반사를 감소시키기위해 시준도파관의 광입력 단부에 광학적으로 연결된 비람버션 제 3 확산기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정디스플레이장치.
제 17항에 있어서, 시준도파관에 광학적으로 연결된 공간 광모듈레이터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정디스플레이장치.
제 18항에 있어서, 상기 액정디스플레이 장치가 제 2 패싯바닥표면을 가지는 바닥표면내의 다수의 제 2 패싯과, 대향측면들사이에 부분적으로 연장되고 다수의 제 1 패싯들사이에 선택적으로 삽입되는 먼단부와 광입력단부사이의 시준도파관을 따라 분배되어지는 다수의 제 2 패싯을 더 포함하고,

상기 제 1 패싯 바닥 표면과 제 2 패싯바닥표면이 시준도파관의 먼단부에 전체 내부로 반사되는 광입력단부로 광선이 들어가도록 하고, 먼단부에서 산란 및 반사표면이 광입력단부를 향하여 후방으로 입사하는 광선을 반사 및 산란하며, 상기 제 1 패싯바닥표면이 상부표면을 빠져나가기 위해 상부표면에 거의 접선인 각도로 먼단부로부터 광선이 반사되도록 하는 것을 특징으로 하는 액정디스플레이장치.
백라이트장치에 있어서,

상기 백라이트장치가, 광입력단부, 상부표면, 상기 상부표면과 대향된 바닥표면, 대향측면, 광입력단부와 대향된 먼 단부 및 전체 내부반사임계각을 가지는시준도파관과;

광입력단부와 먼단부사이의 시준도파관을 따라 분배되고 대향측면들사이의 부분적으로 연장되는 바닥표면내의 다수의 제 1 패싯과;

먼단부로부터 이격된 방향에서 상부표면을 향하여 수렴하는 만곡된 제 1 패싯바닥표면을 가지는 각각의 제 1 패싯과;

제 2 패싯바닥표면을 가지는 바닥표면내의 다수의 제 2 패싯과, 대향측면들사이에 부분적으로 연장되고 다수의 제 1 패싯들사이에 선택적으로 삽입되는 먼단부와 광입력단부사이의 시준도파관을 따라 분배되어지는 다수의 제 2 패싯을 더 포함하고,

상기 제 1 패싯 바닥 표면과 제 2 패싯바닥표면이 시준도파관의 먼단부에 전체 내부로 반사되는 광입력단부로 광선이 들어가도록 하고, 먼단부에서 산란 및 반사표면이 광입력단부를 향하여 후방으로 입사하는 광선을 반사 및 산란하며, 상기 제 1 패싯바닥표면이 상부표면을 빠져나가기 위해 상부표면에 거의 수직인 각도로 먼단부로부터 광선이 반사되도록 하는 것을 특징으로 하는 백라이트장치.