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WO2012138123A2 - 조명장치 - Google Patents

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WO2012138123A2
WO2012138123A2 PCT/KR2012/002532 KR2012002532W WO2012138123A2 WO 2012138123 A2 WO2012138123 A2 WO 2012138123A2 KR 2012002532 W KR2012002532 W KR 2012002532W WO 2012138123 A2 WO2012138123 A2 WO 2012138123A2
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WO
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air
light
reflective film
optical pattern
lighting device
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PCT/KR2012/002532
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English (en)
French (fr)
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WO2012138123A3 (ko
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이병언
박무룡
박광호
김철홍
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LG Innotek Co Ltd
Original Assignee
LG Innotek Co Ltd
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Priority to EP12767224.4A priority patent/EP2696129B1/en
Priority to JP2014503594A priority patent/JP6231473B2/ja
Priority to EP22157660.6A priority patent/EP4080275A1/en
Application filed by LG Innotek Co Ltd filed Critical LG Innotek Co Ltd
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    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
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    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Definitions

  • the present invention relates to a lighting apparatus using LED as a light source, and more particularly to a structure that can be applied to indoor lighting, vehicle lamps, backlight units, liquid crystal display devices with a light of a thin structure.
  • a device for implementing lighting by inducing light emitted from a light source has been variously required in an illumination lamp, a vehicle lamp, a liquid crystal display device, and the like.
  • the technology of thinning the structure of the equipment and the structure that can increase the light efficiency is recognized as the most important technology.
  • such a lighting apparatus 1 includes a flat light guide plate 30 disposed on a substrate 20, and a plurality of side surface type LEDs 10 (only one) is arranged on the side of the light guide plate 30. Is placed.
  • the light L incident from the LED 10 to the light guide plate 30 is reflected upward by a minute reflection pattern or a reflective sheet 40 provided on the bottom surface of the light guide plate 30, and exits from the light guide plate 30.
  • Light is provided to the upper LCD panel 50.
  • a plurality of optical devices such as a diffusion sheet 31, a prism sheet 32 and 33, a protective sheet 34, and the like are disposed between the light guide plate 30 and the LCD panel 50. It can be formed into a structure for further adding a sheet.
  • such a light guide plate is basically used as an essential component of such a lighting device, but because of this, the thickness of the entire product can be reduced due to the thickness of the light guide plate itself, which presents a limitation, and in the case of a large-area lighting device, image quality deteriorates. Is causing.
  • an object of the present invention is to provide a reflecting unit having an air area on the surface of the printed circuit board to maximize the brightness and improve the reflectance of the light, It is possible to increase the luminance without increasing the number of light sources, and to provide an illumination device capable of maximizing light control and reflecting effect due to the pattern design of the spacer (spacer) forming the air region.
  • the lighting device of the present invention when the lighting device of the present invention is implemented as a lighting device, by removing the light guide plate essential to the structure of a general lighting device, and by forming a structure for inducing a light source using a film-type resin layer, it is possible to reduce the number of light sources
  • Another object of the present invention is to provide a reliable product which can reduce the overall thickness of the lighting device and increase the degree of freedom of product design.
  • the present invention includes a plurality of LED light source formed on a printed circuit board, a reflection unit stacked on the printed circuit board in a structure that the LED light source penetrates, the reflection unit Silver, a transparent material that is spaced apart from the first reflective film and the first reflective film made of a reflective film or a white polyethylen terephthalate (PET) and a metal material in close contact with the surface of the printed circuit board to form the air region
  • PET white polyethylen terephthalate
  • the reflection unit including a metal reflection layer on the surface of the printed circuit board is provided to improve the reflectance of the light and to maximize the brightness improvement, and furthermore, the reflection unit is realized by using white polyethylen terephthalate (PET) to realize an air region.
  • PET white polyethylen terephthalate
  • the brightness is maximized, and the brightness can be increased without increasing the thickness of the lighting device or the number of light sources, and the pattern design of the spacer (spacer) forming the air area can maximize the control of the light and the reflection effect. Will be.
  • a reflective unit having an air area on the surface of a printed circuit board is realized by using a metal reflective material or using white polyethylen terephthalate (PET) to maximize the brightness and increase the luminance and improve the illumination.
  • PET white polyethylen terephthalate
  • the luminance can be increased without increasing the thickness of the device or the number of light sources, and due to the pattern design of the spacer (spacer) forming the air region, there is an effect of maximizing light control and reflection effect.
  • the present invention forms an optical pattern layer having an optical pattern, but by patterning the adhesive material (adhesive pattern layer) to provide an air region, it is possible to eliminate the occurrence of hot spots and dark areas generated in the light shielding pattern portion.
  • the reliability between the adhesive material and the parts to be bonded can be secured, and at the same time, the lighting device can be realized without a significant difference in optical characteristics, and a dense arrangement between the parts can be achieved.
  • the diffusion plate may be patterned or an additional member may be used to provide an air gap module having an air layer, thereby increasing the optical characteristics of the diffusion and light uniformity of the lighting apparatus.
  • the number of light sources can be reduced, the overall thickness of the lighting device can be reduced, and the product design can be reduced by removing the light guide plate essential to the general lighting device structure and forming a structure that guides the light source using a film type resin layer. It is effective to increase the degree of freedom.
  • the optical characteristics can be secured while greatly reducing the number of light sources, and it is also applicable to the structure of the flexible display by removing the light guide plate, and a reflective film including a reflective pattern in the resin layer. And it is also provided with a diffuser plate including an air layer has the effect of ensuring a stable light emission characteristics.
  • 1 and 2 is a conceptual diagram showing the structure of a conventional lighting device.
  • FIG. 3 is a cross-sectional conceptual view showing main parts of a lighting apparatus according to the present invention.
  • Figure 4 shows an embodiment of a spacer member constituting a reflection unit included in the lighting apparatus according to the present invention described above in FIG.
  • FIG. 5 is a conceptual diagram illustrating an embodiment of a reflection unit according to the present invention.
  • FIG 7 is another embodiment of the lighting apparatus according to the present invention.
  • FIG 9 and 10 illustrate various embodiments implemented in the optical pattern layer and the diffusion plate according to the present invention.
  • the present invention is to provide a reflecting unit having an air region in the lower portion of the LED light source in the lighting device using the LED as a light source to improve the reflectance and brightness.
  • a conventional lighting device is provided with an air gap module having an air layer by patterning on an optical pattern layer or a diffuser plate to form an air area by patterning an adhesive material (adhesive pattern layer) or using a separate member.
  • an adhesive material adheresive pattern layer
  • the lighting apparatus according to the present invention is not limited to being applied to the backlight unit of the above-described liquid crystal display device. That is, of course, it is possible to apply to a variety of lamp devices, such as vehicle lamps, home lighting devices, industrial lighting devices that require lighting. Vehicle lamps can also be applied to headlights, interior and lighting, rear lights, of course.
  • FIG. 3 is a cross-sectional conceptual view showing main parts of a lighting apparatus according to the present invention.
  • the lighting apparatus includes a plurality of LED light sources 130 formed on a printed circuit board 110, and the LED light source 130 is disposed on an upper surface of the printed circuit board 110.
  • the penetrating structure includes a reflection unit 120 stacked on the printed circuit board 110.
  • the air unit A1 is provided in the reflection unit 120.
  • the air region A1 may maximize the luminance by increasing the reflection efficiency of the light emitted from the light source 130.
  • the reflective unit 120 is transparent to be spaced apart from the first reflective film 121 and the first reflective film 121 in close contact with the surface of the printed circuit board 110 to form the air region (A1). It may be configured to include a second reflective film 122 of the material.
  • the first and second reflective films 121 and 122 are stacked on the printed circuit board, and the LED light source 130 protrudes to the outside through the holes formed on the reflective film.
  • the air region A1 may be formed by integrally compressing the first and second reflective films 121 and 122 without using an adhesive or the like. Likewise, the first and second reflective films 121 and 122 may be spaced apart from each other so as to realize an air region A1 in which air is accommodated through a spacer 123 such as a separate adhesive member.
  • the first reflecting film 121 may use a film formed with a reflective material reflecting light, such as Ag, and the like, and the second reflecting film 122 may include light emitted from the LED. It is more preferable to use a film of a transparent material so as to be transmitted to the surface of the first reflective film 122 and reflected again.
  • the first reflective film 121 is a reflective structure that reflects light, and in the present invention, it is preferable to use white polyethylen terephthalate (PET).
  • the first reflective film may be implemented as a general metal reflective material layer (Ag, etc.), but in order to realize the maximum effect of improving the brightness, white polyethylen terephthalate (PET) may be used. It is available. In implementing the reflective unit, if white polyethylen terephthalate (PET) is used as the first reflective film, the brightness improvement of about 30% can be realized.
  • PTT white polyethylen terephthalate
  • the reflective pattern 124 is formed on the surface of the second reflective film 122 by white printing. It is more preferable to further enhance the dispersion of light to improve the brightness.
  • a reflective pattern 130 is provided to significantly improve the reflectance of the light.
  • the reflective pattern is printed using a reflective ink including any one of TiO 2 , CaCO 3 , BaSO 4 , Al 2 O 3 , Silicon, and PS. can do.
  • the light source of the lighting apparatus according to the present invention can be applied to various kinds of light sources, and particularly preferably a side emitting type LED can be used, in this case, the reflection pattern is in the light output direction of the LED light source. It is preferable to form, and in particular, the pattern may be arranged so that the pattern density increases as the distance from the LED light source exits.
  • the LED of the side-emitting type structure is implemented, an advantage of greatly reducing the number of light sources is realized.
  • Figure 4 shows an embodiment of a spacer member constituting a reflection unit included in the lighting apparatus according to the present invention described above in FIG.
  • the spacer member according to the present invention may implement an air region by performing a separation function in general, such as a spacer member for simply separating the first reflective film and the second reflective film or a spacer member having adhesiveness, but more preferably.
  • a separation function in general, such as a spacer member for simply separating the first reflective film and the second reflective film or a spacer member having adhesiveness, but more preferably.
  • the patterned structure may be formed by uniformly or randomly patterning the structure shown in FIG. 4 in implementing the spacer member.
  • a plurality of unit spacers 123a in which a cavity is implemented are disposed, and a first air part having an empty structure is formed inside the unit spacers 123a.
  • 123b) may be implemented in a two-dimensional or three-dimensional structure. That is, the cross section of the unit spacer 1230a may be implemented in various shapes such as polygons, circles, and ellipses.
  • each of the unit spacers 123a is arranged in an irregular structure to each other in addition to the structure in which a plurality of close contact with each other and the first air portion 123b in the interior of the unit spacers 123a It is also possible to implement with the second air portion 123c of the empty space between the unit spacer 123a.
  • the reflective unit 120 includes a first reflective film 121 which is in close contact with the surface of the printed circuit board and a second reflective film 122 which is spaced apart from the first reflective film. ).
  • the second reflective film 122 may be a film of a transparent material such as PET, the spacer member 123 to separate the first and second reflective films 121 and 122 by patterning the adhesive material. It is provided to form an air region.
  • the first reflective film 121 includes an optical film 126 for adhering the metal reflective layer 125 through adhesives T 1 and T 2 .
  • 126 may also be implemented in a structure in which the adhesive film (PSA) 127 is laminated on the release film 128.
  • the first reflective film 121 may be implemented using white polyethylen terephthalate (PET) as a reflective structure for reflecting light.
  • PET white polyethylen terephthalate
  • CIE X, CIE Y is a color coordinate.
  • Table (A) is a measure of the luminance in the case of forming only one reflective film formed of Ag on the surface of the printed circuit board in the structure of Figure 3
  • (B) is a structure of the reflection unit according to the present invention, That is, when the adhesive pattern material is formed of silicon to form the pattern of FIG. 4 and the first reflecting film is made of Ag film, the luminance improvement result is measured as compared with the conventional (A) structure.
  • the first reflective film is formed of white PET, and thus the luminance improvement result value is measured as compared with the conventional (A) structure.
  • the luminance is 6605 nit
  • the result of the luminance improvement of about 13% is 7468 nit
  • the reflection unit including the white PET according to the present invention is implemented.
  • Phosphorus (C) shows 8472nit, which is 28.6% higher than that of (A). That is, when the white PET is used at the same time as having a structure (air region) in which the adhesive material layer is patterned, it is possible to realize the maximum result of the luminance improvement.
  • FIG 7 is another embodiment of the lighting apparatus according to the present invention.
  • the second embodiment of the present invention implements a structure in which a resin layer is laminated on the printed circuit board in the first embodiment.
  • the resin layer corresponds to a structure that replaces a plate-shaped light guide plate used in an illumination device of a liquid crystal display, and performs a function of inducing light emitted from a light source to the front.
  • the lighting apparatus further includes a plurality of LED light sources 130 formed on the printed circuit board 110 and a resin layer 140 which induces diffused light to the front. do.
  • the resin layer 140 is stacked in a structure surrounding the LED light source 130, and serves to disperse light of the light source emitted laterally. That is, the function of the conventional light guide plate may be performed in the resin layer 140.
  • the resin layer may be used as long as it is a resin of a material capable of diffusing light.
  • a resin containing a urethane acrylate oligomer as a main raw material may be used as the main material of the resin layer according to an embodiment of the present invention.
  • a mixture of the urethane acrylate oligomer which is a synthetic oligomer with the polymer type which is a polyacryl may be used.
  • the low-boiling dilution-type reactive monomer IBOA (isobornyl acrylate), HPA (Hydroxylpropyl acrylate, 2-HEA (2-hydroxyethyl acrylate), etc. may further include a monomer, a photoinitiator (for example, 1 -hydroxycyclohexyl phenyl-ketone, etc.) or antioxidants can be mixed.
  • the resin layer 140 may include a bead 141 to increase the diffusion and reflection of light.
  • the beads preferably contain 0.01 to 0.3% of the total resin layer weight. That is, the light emitted laterally from the LED is diffused and reflected through the resin layer 140 and the beads to proceed upward.
  • the presence of the resin layer can reduce the thickness of the conventional light guide plate to innovatively reduce the thickness of the entire product, as well as to have a versatility that can be applied to a flexible display that will have a soft material. It becomes possible.
  • the structure of the lighting apparatus of the third embodiment which is an implementation of the optical pattern layer for promoting light diffusion on the resin layer with the structure improved from the structure of the above-described second embodiment will be described.
  • the lighting apparatus includes the optical pattern layer 150 disposed on the resin layer 140 and including the optical pattern 151 in the structure described above with reference to FIG. 7. It can be implemented in a structure provided.
  • the optical pattern layer 150 may include an adhesive pattern layer 153 forming a second air region 152 surrounding the periphery of the optical pattern. That is, the adhesive pattern layer 153 is formed by forming a space (second air region) having a predetermined shape in the optical pattern 151, and applying and bonding an adhesive material to the other portions.
  • the optical pattern layer 150 may include a first substrate 150A including the optical pattern therein and A second substrate 150B is provided, and the adhesive pattern layer 153 is applied to a portion other than the second air region 152 surrounding the periphery of the light shielding pattern, so that the first substrate 150A and the second substrate are provided. 150B will be bonded.
  • the optical pattern 151 may be formed as a light shielding pattern formed to prevent concentration of light emitted from the LED light source 130, and for this purpose, between the optical pattern 151 and the position of the LED light source 130. Alignment is required, and after the alignment is performed using an adhesive member (adhensive) to secure the fixing force.
  • the first substrate 150A and the second substrate 150B a substrate made of a material having excellent light transmittance may be used.
  • PET may be used.
  • the optical pattern 151 disposed between the first substrate 150A and the second substrate 150B basically serves to prevent the light emitted from the LED light source from being concentrated, and the first substrate ( 150A) or the second substrate 150B may be implemented through shading printing, and the two layers may be bonded to each other by an adhesive layer for applying an adhesive material in a structure surrounding the periphery of the shading pattern. . That is, the adhesive structure of the first substrate 150A and the second substrate 150B may be implemented together with the function of fixing the printed light shielding pattern 151.
  • a thermosetting PSA, a thermosetting adhesive, or a UV curing PSA type material may be used as the adhesive layer.
  • the adhesive pattern layer 153 is formed to be bonded in a pattern structure that forms the second air region 152 when the adhesive pattern layer 153 is formed, a strong hot spot or a dark portion formed by the adhesive material overlapping the light shielding pattern is formed. It is possible to prevent the occurrence, and to increase the uniformity of light due to the presence of the air layer (air layer).
  • the lighting apparatus according to the present invention having the above-described structure may include a diffusion plate 170 on the resin layer 140, and the diffusion plate 170 and the optical pattern layer 150. Between the air gap module 160 having a third air region 161 may be further provided. In addition, a prism sheet, a protective sheet, etc. may be additionally provided on the diffusion plate.
  • FIG. 9 conceptually illustrates the configuration of the optical pattern 151, the adhesive pattern layer 153, and the second air region 152 formed by the optical pattern 151.
  • the adhesive pattern layer 153 is formed using an adhesive material in a structure surrounding the optical pattern 151 printed in a specific pattern on the first substrate, the second substrate 150B is formed while a predetermined space is formed. ) Is bonded, the separation space becomes a sealed structure in which an air layer is formed, which is defined as a 'second air area'.
  • the planar shape of the first air region 152 formed by the adhesive pattern layer 153 may be implemented in various shapes such as circular, elliptical, rectangular, square, and polygonal.
  • the adhesive pattern layer may be formed using a thermosetting PSA, a thermosetting adhesive, or a UV curing PSA type material.
  • the optical pattern 151 is preferably formed as a light shielding pattern so that a part of the light shielding effect can be implemented in order to prevent the phenomenon that the light is excessively strong so that the optical characteristics deteriorate or yellowish light (yellowish). That is, the light shielding pattern may be printed using the light shielding ink so that light does not concentrate.
  • the optical pattern may not be a function of completely blocking light, but may be implemented to control light blocking degree or diffusing degree of light with one optical pattern to perform a function of partially blocking and diffusing light.
  • the optical pattern according to the present invention may be implemented as a superimposed printed structure of a complex pattern.
  • the superimposed printing structure refers to a structure that forms one pattern and prints another pattern shape on the upper portion thereof.
  • a light shielding ink including any one or more materials selected from TiO 2 , CaCO 3 , BaSO 4 , Al 2 O 3 , and Silicon on the bottom surface of the polymer film in the light emitting direction It is possible to implement a superimposed printed structure of the light shielding pattern using a diffusion pattern formed by using a light shielding ink containing Al or a mixture of Al and TiO 2 . That is, after the diffusion pattern is formed by white printing on the surface of the polymer film, a light shielding pattern may be formed thereon, or a double structure may be formed in the reverse order.
  • the patterned design of the pattern may be variously modified in consideration of light efficiency, intensity, and light blocking rate.
  • a light shielding pattern which is a metal pattern
  • a triple structure may be formed on the upper and lower portions thereof to implement a diffusion pattern, respectively.
  • one of the diffusion patterns is implemented using TiO 2 having excellent refractive index
  • CaCO 3 having excellent light stability and color sense is used together with TiO 2. It is possible to realize different diffusion patterns, and to secure light efficiency and uniformity through the triple structure of the structure implementing the light shielding pattern using Al having excellent concealment.
  • CaCO 3 functions to subtract the exposure of yellow light to finally implement white light, thereby realizing more stable light.
  • the optical pattern is formed by adjusting the pattern density so that the pattern density is lowered away from the emitting direction of the LED light source.
  • the present invention may further include an air gap module disposed between the optical pattern layer 150 and the diffusion plate 170.
  • FIG. 10 illustrates an example of forming an air gap module disposed between the optical pattern layer 150 and the diffusion plate 170 illustrated in FIG. 8.
  • a structure including an air layer (third air region) 160 between the optical pattern layer 150 and the diffusion plate 170 may be added, and the third air region may be added. Due to the presence of 161, an effect of diffusing the light emitted from the light source and improving the uniformity of the light is realized.
  • the thickness of the third air region 160 is preferably formed to be 0.01 ⁇ 2mm.
  • the third air region 160 may be formed by implementing a structure capable of forming an air layer under the diffusion plate, and defined as an “air gap module” including a third air region implemented through such a structure. do.
  • the air gap module includes both a method of realizing an air region (air layer) by processing the diffusion plate itself, or a configuration of forming an air region by forming a separate structure under the diffusion plate.
  • the spacer 171 is formed under the diffusion plate 170 to implement the third air region 160, or as shown in (b), the lower portion of the diffusion plate. It may be implemented in the structure of the bridge 172 to form a third air area (160) in close contact with the lower layer by patterning.
  • such a unitary structure may be variously modified according to the patterned shape, that is, the shape of the pattern forming the air region, and thus, the shape of the bridge may be variously modified. Will be included.
  • the structure of forming the air region 160 using a separate structure may be implemented.
  • the illustrated structure illustrates a structure for forming the bridge 174 with the spacer member, but the gist of the present invention includes this manner, various modifications that can implement the air layer on the bottom of the diffuser plate also of the present invention The gist will correspond.
  • an independent air layer can be realized in addition to the single layer of the air layer, such as the configuration of (b) the patterning of the diffusion plate itself or the configuration (c) using a separate structure. It is also possible to form the air regions 160 and 161 in a plurality of layers by employing the structures 175 and 176.
  • the lighting apparatus according to the present invention described above can be applied to the LCD through the following configuration and operation.
  • the LED light source 130 may be disposed by applying a side light emitting LED to reduce the number of light sources.
  • light is emitted laterally from the side-emitting LED 130, and the emitted light is reflected and diffused from the resin layer 140 formed instead of the structure of the conventional light guide plate, and the optical pattern layer 150.
  • the reflection unit 120 disposed between the resin layer 140 and the printed circuit board 110 can further improve the reflectance, maximize the efficiency of light and improve the brightness Can be implemented.
  • the reflective unit 120 it is possible to implement the reflectance control by varying the design to implement the air region through the patterning of the adhesive material layer, and reflectance different according to the material, type of the patterned adhesive material It also has the effect of adjusting the color implementation. Furthermore, the reflectance may be adjusted according to the optical characteristics and the thickness of the second reflective film 122.
  • the light emitted by the reflecting unit 120 and the reflecting pattern 124 according to the present invention has a higher reflecting efficiency, thereby guiding the light forward.
  • the light passing through the resin layer 140 is subjected to a process of being diffused or shielded through the optical pattern 151 formed on the optical pattern layer 150, and thus the purified light is formed in the lower portion of the diffuser plate.
  • the optical properties can be refined once again to increase the uniformity, and then enters the LCD panel as white light through optical sheets such as the prism sheet 180 and the DBEF 190 which are added later.
  • the lighting device maximizes the reflection efficiency through the structure including the air region of the reflection unit, removes the structure of the light guide plate, and applies the side light emitting LED to the light source and through the resin layer.
  • the thickness and the number of light sources can be reduced.
  • it is possible to improve the optical characteristics by controlling the problem of the luminance decrease and uniformity due to the reduction of the light source with the air pattern of the reflective pattern, the light shielding pattern and the air gap module.
  • the lighting device according to the present invention is applicable to various lamp devices that require lighting, such as vehicle lamps, home lighting devices, industrial lighting devices. Vehicle lamps can also be applied to headlights, interior and lighting, rear lights, of course.

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Abstract

본 발명은 LED를 광원으로 이용하는 조명장치, 그리고 이를 이용한 디스플레이 장치에 관한 것으로, 특히 인쇄회로기판 상에 형성되는 다수의 LED 광원과 상기 LED 광원이 관통되는 구조로 상기 인쇄회로기판 상에 적층되는 반사유닛을 포함하되, 상기 반사유닛의 내부에 에어(air) 영역을 구비하는 조명장치를 제공하는 것을 특징으로 한다.

Description

조명장치
본 발명은 LED를 광원으로 이용하는 조명장치에 관한 것으로, 구체적으로 박형화된 구조의 조명으로 실내조명, 차량용램프, 백라이트유닛, 액정표시 장치에 적용이 가능한 구조에 관한 것이다.
광원에서 발광하는 광을 유도하여 조명을 구현하는 장치는 조명용램프나 차량용램프, 액정표시장치 등에서 다양하게 필요로 되고 있다. 이러한 조명장치에서는 장비의 구조를 얇게 하는 기술과 광효율을 높일 수 있는 구조가 가장 중요한 기술로 인식되고 있다.
이러한 조명장치가 작용되는 일예로서 액정표시장치를 들어 설명하면 다음과 같다.
도 1을 참조하면, 이러한 조명장치(1)는 기판(20) 상에 평탄한 도광판(30)이 배치되고 이 도광판(30)의 측면에는 복수의 측면형 LED(10)(하나만 도시)가 어레이 형태로 배치된다.
LED(10)에서 도광판(30)으로 입사된 빛(L)은 도광판(30)의 밑면에 제공된 미세한 반사 패턴 또는 반사 시트(40)에 의해 상부로 반사되어 도광판(30)에서 출사된 다음 도광판(30) 상부의 LCD 패널(50)에 광을 제공하게 된다.
이러한 조명장치에는 도 2에 도시된 개념도와 같이, 상기 도광판(30)과 LCD 패널(50) 사이에 확산시트(31)나 프리즘 시트(32, 33), 보호시트(34) 등의 복수의 광학시트를 더 부가하는 구조로 형성될 수 있다.
따라서 이러한 도광판은 기본적으로 이러한 조명장치의 필수적인 부품으로 사용되지만, 이로 인해 도광판 자체의 두께로 인해 전체적인 제품의 두께를 박형화할 수 있는데 한계를 나타내고 있으며, 대면적 조명장치의 경우, 화질이 저하되는 문제를 야기하고 있다.
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 인쇄회로기판의 표면에 에어영역을 가지는 반사유닛을 구비하여 광의 반사율 향상과 함께 휘도향상을 극대화하며, 조명장치의 두께나 광원의 수 증가 없이도 휘도를 높일 수 있으며, 에어영역을 형성하는 이격부재(스페이서)의 패턴 디자인으로 인해 광의 조절 및 반사효을을 극대화할 수 있는 조명장치를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 조명장치가 조명장치로 구현되는 경우, 일반적인 조명장치의 구조에 필수적인 도광판을 제거하고, 필름타입의 레진층을 이용하여 광원을 유도하는 구조를 형성함으로써, 광원수를 절감할 수 있으며, 조명장치의 전체적인 두께를 박형화하며, 제품 디자인의 자유도를 높일 수 있는 신뢰성 있는 제품을 제공하는 것을 본 발명의 또 다른 목적으로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명은 인쇄회로기판 상에 형성되는 다수의 LED 광원, 상기 LED 광원이 관통되는 구조로 상기 인쇄회로기판 상에 적층되는 반사유닛을 포함하되, 상기 반사유닛은, 상기 인쇄회로기판의 표면에 밀착하는 금속물질을 포함하는 반사필름이나 또는 백색 PET(white polyethylen terephthalate)로 이루어지는 제1반사필름과 상기 제1반사필름과 이격되어 상기 에어영역을 형성하는 투명재질의 제2반사필름을 포함하는 조명장치를 제공할 수 있도록 한다.
이를 통해, 인쇄회로기판의 표면에 금속반사층을 포함하는 반사유닛을 구비하여 광의 반사율 향상과 함께 휘도향상을 극대화하며, 나아가 상기 반사유닛을 백색 PET(white polyethylen terephthalate)를 이용하여 에어영역을 구현하여 광의 반사율 향상과 함께 휘도 향상을 극대화하며, 조명장치의 두께나 광원의 수 증가 없이도 휘도를 높일 수 있으며, 에어영역을 형성하는 이격부재(스페이서)의 패턴 디자인으로 인해 광의 조절 및 반사효을 극대화할 수 있게 된다.
본 발명에 따르면, 인쇄회로기판의 표면에 에어영역을 가지는 반사유닛을 금속반사물질을 이용하거나, 또는 백색 PET(white polyethylen terephthalate)를 이용하여 구현하여 광의 반사율 향상과 함께 휘도향상을 극대화하며, 조명장치의 두께나 광원의 수 증가 없이도 휘도를 높일 수 있으며, 에어영역을 형성하는 이격부재(스페이서)의 패턴 디자인으로 인해 광의 조절 및 반사효을을 극대화할 수 있는 효과도 있다.
또한, 본 발명은 광학패턴을 구비하는 광학패턴층을 형성하되 접착물질을 패터닝(접착패턴층)하여 에어영역을 구비하도록 하여, 차광패턴부분에 발생하는 핫스팟의 발생 및 암부의 발생을 제거할 수 있으며, 접착물질과 접착되는 부품간의 신뢰성이 확보됨과 동시에 광학적 특성의 유의차가 없는 조명장치를 구현할 수 있으며 부품간의 징밀한 어라인이 가능한 효과가 있다.
또한, 확산판에 패터닝을 하거나 별도의 부재를 이용하여 에어층을 구비한 에어갭모듈을 구비할 수 있도록 하여, 조명장치의 확산, 광균일도의 광학특성을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 일반적인 조명장치의 구조에 필수적인 도광판을 제거하고, 필름타입의 레진층을 이용하여 광원을 유도하는 구조를 형성함으로써, 광원수를 절감할 수 있으며, 조명장치의 전체적인 두께를 박형화하며, 제품 디자인의 자유도를 높일 수 있는 효과가 있다.
특히, 측면형 발광다이오드를 직하형으로 실장하여 광원의 수를 대폭 절감하면서도 광학특성을 확보할 수 있으며, 도광판을 제거하여 플렉서블 디스플레이의 구조에도 적용가능하며, 레진층에 반사패턴을 포함하는 반사필름 및 에어층을 포함하는 확산판을 구비하여 안정적인 발광특성을 확보할 수 있는 효과도 있다.
도 1 및 도 2는 종래의 조명장치의 구조를 도시한 개념도이다.
도 3은 본 발명에 따른 조명장치의 요부를 도시한 단면개념도이다.
도 4는 도 3에서 상술한 본 발명에 따른 조명장치에 포함되는 반사유닛을 구성하는 이격부재의 일 구현예를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 반사유닛의 일 구현예를 도시한 개념도이다.
도 6은 본 발명에 따른 반사유닛의 효율을 비교한 결과표이다.
도 7은 본 발명에 따른 조명장치의 다른 실시예를 구현한 것이다.
도 8은 본 발명에 따른 조명장치의 또 다른 실시예를 구현한 것이다.
도 9 및 도 10은 본 발명에 따른 광학패턴층 및 확산판에 구현되는 다양한 구현예를 도시한 것이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 구성 및 작용을 구체적으로 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성요소는 동일한 참조부여를 부여하고, 이에 대한 중복설명은 생략하기로 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 발명은 LED를 광원으로 이용하는 조명장치에서 LED 광원의 하부에 에어영역을 구비한 반사유닛을 배치하여 반사율 및 휘도를 향상시킬 수 있도록 하는 것을 요지로 한다. 특히, 종래의 조명장치의 구조에서 접착물질을 패터닝(접착패턴층)하여 에어영역을 구현하는 광학패턴층 또는 확산판에 패터닝을 하거나 별도의 부재를 이용하여 에어층을 구비한 에어갭모듈을 구비하여 광학특성을 개선하며, 특히 도광판을 제거하고, 이를 레진층으로 형성하여 조명장치의 전체 두께를 혁신적으로 감소시키는 한편, 광원수를 절감할 수 있는 구조를 제공하는 것을 요지로 한다.
아울러, 본 발명에 따른 조명장치는 상술한 액정표시장치의 백라이트 유닛으로 적용됨에 한정되지 않는다. 즉 조명이 필요로 하는 다양한 램프장치, 이를테면 차량용램프, 가정용 조명장치, 산업용 조명장치에 적용이 가능함은 물론이다. 차량용 램프는 헤드라이트, 실내와 조명, 후방라이트 등에도 적용이 가능함은 물론이다.
1. 제1실시예
도 3은 본 발명에 따른 조명장치의 요부를 도시한 단면개념도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 조명장치는 인쇄회로기판(110) 상에 형성되는 다수의 LED 광원(130)을 구비하며, 상기 인쇄회로기판(110) 상부면에는 상기 LED 광원(130)이 관통되는 구조로 상기 인쇄회로기판(110) 상에 적층되는 반사유닛(120)을 포함하여 구성된다. 특히 이 경우 상기 반사유닛(120)의 내부에 에어(air)영역(A1)을 구비하는 것을 특징으로 한다. 상기 에어영역(A1)은 상기 광원(130)에서 출사하는 빛의 반사효율을 증진시켜 휘도를 극대화할 수 있다.
특히, 상기 반사유닛(120)은 상기 인쇄회로기판(110)의 표면에 밀착하는 제1반사필름(121)과 상기 제1반사필름(121)과 이격되어 상기 에어영역(A1)을 형성하는 투명재질의 제2반사필름(122)을 포함하여 구성될 수 있다. 상기 제1 및 제2반사필름(121, 122)은 상기 인쇄회로기판상에 적층되며, 상기 반사필름상에 형성된 홀을 관통하여 LED 광원(130)이 외부로 돌출되게 된다.
상기 에어영역(A1)의 형성은 상기 제1 및 제2반사필름(121, 122)을 별도의 접착제등의 부재를 이용하지 않고, 일체로 압착된 구조로 형성하는 것이 가능하며, 나아가 도시된 것과 같이, 별도의 접착부재등의 이격부재(123)를 통해 공기가 수용되어 있는 에어영역(A1)을 구현하도록 상기 제1 및 제2반사필름(121, 122)을 이격시켜 구현하는 것도 가능하다.
이 경우, 상기 제1반사필름(121)은 광을 반사시키는 반사물질, 이를 테면 Ag 등의 금속층이 형성된 필름을 이용할 수 있으며, 상기 제2반사필름(122)는 상기 LED에서 출사된 광이 상기 제1반사필름(122)의 표면에 전달되어 재반사되도록 투명한 소재의 필름을 이용함이 더욱 바람직하다. 특히, 본 발명에서는 상기 제1반사필름(121)은 광을 반사시키는 반사구조물로 특히 본 발명에서는 백색 PET(white polyethylen terephthalate)를 이용함이 바람직하다. 즉, 본 발명에 따른 특유의 반사유닛에서 제1반사필름은 일반 금속반사물질층(Ag 등)으로 구현하는 것도 가능하나, 휘도 향상의 극대화된 효과를 구현하기 위해서는 백색 PET(white polyethylen terephthalate)를 이용할 수 있다. 반사유닛을 구현함에 있어서 백색 PET(white polyethylen terephthalate)를 제1반사필름으로 구현하는 경우 종래 대비 약 30%의 휘도 향상의 효과를 구현할 수 있게 된다.
특히, 상기 광원(130)에서 출사된 광이 제1반사필름을 투과해 제2반사필름에서 재반사되는 것 외에도, 제2반사필름(122)의 표면에 화이트 인쇄를 통해 반사패턴(124)을 구비하여 빛의 분산을 더욱 촉진시켜 휘도를 향상할 수 있도록 함이 더욱 바람직하다. 광의 반사율을 대폭 향상할 수 있도록 반사패턴(130)을 구비되며.상기 반사패턴은 TiO2, CaCO3, BaSO4, Al2O3, Silicon, PS 중 어느 하나를 포함하는 반사잉크를 이용하여 인쇄할 수 있다.
특히, 본 발명에 따른 조명장치의 광원은 다양한 종류의 광원의 적용이 가능하며, 특히 바람직하게는 측면 발광형의 구조의 LED를 이용할 수 있으며 이 경우, 상기 반사패턴은 LED 광원의 광출사 방향에 형성함이 바람직하며, 특히 상기 LED 광원의 출사방향에서 멀어질 수록 패턴 밀도가 높아지도록 패턴을 배치할 수 있다. 측면 발광형의 구조의 LED구현하는 경우, 광원의 수를 대폭 절감할 수 있는 장점이 구현된다.
도 4는 도 3에서 상술한 본 발명에 따른 조명장치에 포함되는 반사유닛을 구성하는 이격부재의 일 구현예를 도시한 것이다.
즉, 본 발명에 따른 이격부재는 제1반사필름과 제2반사필름을 단순히 이격시키는 스페이서부재나 접착성을 가지는 스페이서 부재 등 일반적으로 이격기능을 수행하여 에어영역을 구현하는 것도 가능하나, 더욱 바람직하게는 에어영역의 배치를 효율화함과 동시에 접착효율을 증진하기 위해서, 이격부재를 구현함에 있어서 도 4에 도시된 구조로 패터닝된 구조를 균일하게 또는 랜덤하게 패터닝하여 형성할 수 있다.
도 4에 도시된 이격부재(123)은 내부에 공동(空洞)부가 구현되는 단위 이격부재(123a)가 다수 배치되며, 상기 단위 이격부재(123a)의 내측에는 비어 있는 구조로 제1에어부(123b)가 구현되는 2차원 또는 3차원 적인 구조로 구현할 수 있다. 즉, 상기 단위 이격부재(1230a)의 단면은 다각형, 원, 타원 등 다양한 형상으로 구현될 수 있다. 특히 도시된 것과 같이, 각각의 하나의 단위 이격부재(123a)가 다수개가 밀착하여 배치되는 구조 이외에도 상호간에 불규칙한 구도로 배치되어 단위 이격부재(123a)의 내부의 제1에어부(123b)와 각각의 단위 이격부재(123a) 사이의 비어있는 공간의 제2에어부(123c)로 구현하는 것도 가능하다.
도 5는 도 3 및 도 4에서 상술한 반사유닛의 구체적인 구현예를 도시한 것이다. 본 발명에 따른 반사유닛(120)은 상술한 바와 같이, 상기 인쇄회로기판의 표면에 밀착하는 제1반사필름(121)과 상기 제1반사필름과 대향되하도록 이격 배치되는 제2반사필름(122)를 포함한다. 특히, 상기 제2반사필름(122)은 PET 등의 투명한 재질의 필름을 적용할 수 있으며, 접착물질을 패터닝하여 상기 제1 및 제2 반사필름(121, 122)를 이격시키는 이격부재(123)를 구비하여 에어영역을 형성하게 된다.
특히, 반사효율의 극대화를 위해 상기 제1반사필름(121)은 금속반사층(125)를 접착제(primer;T1, T2)를 매개로 접착하는 광학필름(126)을 구비하며, 상기 광학필름(126) 역시 릴리스필름(128) 상에 접착물질(PSA; 127)을 매개로 적층되는 구조로 구현될 수 있다.
도 5에 상술한 구조에서 제1반사필름의 실시예와는 달리, 상기 제1반사필름(121)은 광을 반사시키는 반사구조물로 백색 PET(white polyethylen terephthalate)를 이용하여 구현할 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 반사유닛의 구조를 구현하는 경우 조명장치의 휘도 향상 정도를 비교하기 위한 결과표이다.(CIE X, CIE Y는 색좌표이다.)
도시된 표는 (A)는 도 3의 구조에서 인쇄회로기판 표면에 Ag로 구현되는 반사필름 1장만을 형성한 경우의 휘도를 측정한 것이고, (B)는 본 발명에 따른 반사유닛의 구조, 즉 접착패턴물질을 실리콘으로 형성하여 도 4의 패턴을 형성하고, 제1반사필름을 Ag 필름으로 한 경우에 종래 (A) 구조와 비교하여 휘도 향상결과값을 측정한 것이다.
또한 (C)는 (B)와는 달리 제1반사필름을 백색 PET로 형성하고, 이에 따라 종래 (A) 구조와 비교하여 휘도 향상 결과값을 측정한 것이다.
측정 결과 (A)의 경우 휘도가 6605nit이며 이를 기준으로 할 때, (B)의 구조에서는 7468nit로 약 13%의 휘도 향상결과를 나타내며, 본 발명에 따른 백색 PET를 포함하여 반사유닛을 구현한 경우인 (C)에서는 8472nit로 (A) 대비 28.6%의 휘도 상승율을 나타내고 있다. 즉, 접착물질층을 패터닝한 구조(에어영역)를 구비함과 동시에 백색 PET를 사용하는 경우 휘도 향상의 극대화된 결과를 구현할 수 있게 된다.
2. 제2실시예
도 7은 본 발명에 따른 조명장치의 다른 실시예를 구현한 것이다.
즉, 본 발명에 따른 제2실시예는 상술한 제1실시예에서 상기 인쇄회로기판 상에 레진층을 적층하는 구조를 구현하는 것이다. 본 레진층의 구성은 액정표시장치의 조명장치 등에서 사용되는 플레이트 형상의 도광판을 대체하는 구성에 해당하는 것으로, 광원에서 출사하는 빛을 전방으로 유도하는 기능을 수행하게 된다.
도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 조명장치는 인쇄회로기판(110) 상에 형성되는 다수의 LED 광원(130)과 출사되는 빛을 전방으로 확산 유도하는 레진층(140)을 더 포함하여 구성된다.
즉, 상기 레진층(140)은 상기 LED 광원(130)의 주위를 둘러싸는 구조로 적층되며어, 측방향으로 출사하는 광원의 빛을 분산시키는 기능을 수행하게 된다. 즉 종래의 도광판의 기능을 상기 레진층(140)에서 수행할 수 있게 된다.
상기 레진층은 기본적으로 광을 확산할 수 있는 재질의 수지이면 어느 것이던 사용이 가능함은 물론이다. 일례로 본 발명에 따른 일 실시예로서의 레진층의 주재료는 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 주원료로 하는 레진을 이용할 수 있다. 이를테면, 합성올리고머인 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 폴리아크릴인 폴리머 타입과 혼합된 것을 사용할 수 있다. 물론, 여기에 저비점 희석형 반응성 모노머인 IBOA(isobornyl acrylate), HPA(Hydroxylpropyl acrylate, 2-HEA(2-hydroxyethyl acrylate) 등이 혼합된 모노머를 더 포함할 수 있으며, 첨가제로서 광개시제(이를 테면, 1-hydroxycyclohexyl phenyl-ketone 등) 또는 산화방지제 등을 혼합할 수 있다.
아울러, 상기 레진층(140)은 빛의 확산과 반사를 증가시키기 위해서 비드(bead;141)를 포함할 수 있다. 상기 비드(bead)는 전체 레진층 중량 대비 0.01~0.3% 포함하는 것이 바람직하다. 즉 LED에서 측방향으로 출사되는 광은 상기 레진층(140)과 비드를 통해 확산 및 반사되어 상부방향으로 진행할 수 있게 된다.
이는 상술한 본 발명에 따른 반사유닛(120)과 더불어 반사 기능을 더욱 촉진시킬 수 있게 된다. 따라서, 상기 레진층의 존재는 종래의 도광판의 차지하던 두께를 혁신적으로 감소시켜 전체 제품의 박형화를 구현할 수 있음은 물론, 연성의 재질을 가지게 되는바 플렉서블한 디스플레이에도 적용할 수 있는 범용성을 구비할 수 있게 된다.
3. 제3실시예
상술한 제2실시예의 구조에서 개량된 구조로 상기 레진층 상에 광확산을 촉진하는 광학패턴층의 구현되는 제3실시예의 조명장치의 구조를 설명하기로 한다.
즉, 도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 조명장치는, 도 7에서 상술한 구조에서, 상기 레진층(140)의 상부에 배치되며 광학패턴(151)을 포함하는 광학패턴층(150)을 구비하는 구조로 구현할 수 있다.
특히, 상기 광학패턴층(150)은 상기 광학패턴의 주변부를 포위하는 제2에어영역(152)를 형성하는 접착패턴층(153)을 포함하여 구성될 수 있다. 즉 상기 접착패턴층(153)은 상기 광학패턴(151)에 일정한 형상의 패턴을 가지는 이격된 공간(제2에어영역)을 형성하고, 그 외 부분에는 접착물질을 도포하여 접착하여 구현된다.
즉 도시된 도면의 구조에서 상기 광학패턴층(150)과 접착패턴층(153)의 배치관계에서, 상기 광학패턴층(150)은, 상기 광학패턴을 내부에 포함하는 제1기판(150A) 및 제2기판(150B)를 구비하며, 상기 접착패턴층(153)은 상기 차광패턴의 주변부를 포위하는 상기 제2에어영역(152) 이외의 부분에 도포되어 제1기판(150A) 및 제2기판(150B)을 접착시키게 된다.
즉 상기 광학패턴(151)은 상기 LED 광원(130)에서 출사하는 광의 집중을 막기 위해 형성되는 차광패턴으로 형성될 수 있으며, 이를 위해서는 상기 광학패턴(151)과 LED 광원(130)의 위치 사이에 어라인(align)이 필요하며, 어라인 이후 고정력을 확보하기 위한 접착부재(adhensive)를 이용하여 접착하게 된다.
상기 제1기판(150A) 및 제2기판(150B)은 광투과율이 우수한 재질의 기판을 이용할 수 있으며, 일례로 PET를 이용할 수 있다. 이 경우 상기 제1기판(150A) 및 제2기판(150B)의 사이에 배치되는 광학패턴(151)은 기본적으로 LED 광원에서 출사되는 빛이 집중되지 않도록 하는 기능을 수행하며, 상기 제1기판(150A) 또는 제2기판(150B)의 어느 하나에 차광인쇄를 통해 구현할 수 있으며, 상기 차광패턴의 주변부를 포위하는 구조로 접착물질을 도포하는 접착층으로 두 기판을 접착하여 어라인을 구현할 수 있도록 한다. 즉, 상기 제1기판(150A) 및 제2기판(150B)의 접착구조는 인쇄된 차광패턴(151)을 고정하는 기능을 아울러 구현할 수 있게 된다. 아울러 상기 접착층은, 열경화 PSA, 열경화접착제, UV 경화 PSA 타입의 물질을 이용할 수 있다.
상기 접착패턴층(153)을 형성하여 접착시 제2에어영역(152)을 형성하는 패턴 구조로 접착을 하게 되는 경우, 접착물질이 차광패턴에 겹쳐 발생하는 강한 핫스팟(Hot spot) 또는 휘암부의 발생을 막을 수 있게 되며, 에어층(air layer)의 존재로 인해 광의 균일도를 높일 수 있게 된다.
상술한 구조의 본 발명에 따른 조명장치는 상술한 구성에 더하여 상기 레진층(140)의 상부에는 확산판(170)을 구비할 수 있으며, 상기 확산판(170)과 상기 광학패턴층(150)의 사이에는 제3에어영역(161)을 구비한 에어갭모듈(160)이 더 구비될 수 있다. 아울러, 상기 확산판의 상부에 프리즘시트, 보호시트 등이 부가적으로 구비될 수 있다.
도 9에 도시된 것은 상기 광학패턴(151)과 접착패턴층(153), 그리고 이에 의해 형성되는 제2에어영역(152)의 구성을 개념적으로 도시한 것이다.
상기 제1기판 상에 특정 패턴으로 인쇄되는 광학패턴(151)의 주위를 포위하는 구조로 접착물질을 이용하여 접착패턴층(153)을 형성하게 되면, 일정한 이격공간이 형성되면서 제2기판(150B)이 접착되는 경우 이 이격공간은 에어층이 형성된 밀폐구조가 되며, 이를 '제2에어영역'이라 정의한다. 상기 접착패턴층(153)이 형성하는 상기 제1에어영역(152)의 평면형상은, 원형, 타원형, 직사각형, 정사각형, 다각형등 다양한 형상으로 구현될 수 있다. 아울러 상기 접착패턴층은 열경화 PSA, 열경화접착제, UV 경화 PSA 타입의 물질을 이용하여 형성될 수 있다.
또한, 상기 광학패턴(151)은 빛이 강도가 과하게 강하여 광학특성이 나빠지거나 황색광이 도출(yellowish)되는 현상을 방지하기 위하여 일정 부분 차광효과가 구현될 수 있도록 차광패턴으로 형성됨이 바람직하다. 즉 빛의 집중이 이루어지지 않도록 차광잉크를 이용하여 차광패턴을 인쇄할 수 있다.
상기 광학패턴은 광을 완전차단하는 기능이 아니라, 광의 일부 차광 및 확산의 기능을 수행할 수 있도록 하나의 광학패턴으로 광의 차광도나 확산도를 조절할 수 있도록 구현할 수 있다. 나아가 더욱 바람직하게는 본 발명에 따른 광학패턴은 복합적인 패턴의 중첩인쇄구조로 구현할 수도 있다. 중첩인쇄의 구조란 하나의 패턴을 형성하고, 그 상부에 또 하나의 패턴형상을 인쇄하여 구현하는 구조를 말한다.
일례로는 상기 광학패턴(151)을 구현함에 있어서, 광의 출사방향으로 고분자필름의 하면에 TiO2, CaCO3, BaSO4, Al2O3, Silicon 중 선택되는 어느 하나 이상의 물질을 포함하는 차광잉크를 이용하여 형성되는 확산패턴과, Al 또는 Al과 TiO2의 혼합물질을 포함하는 차광잉크를 이용한 차광패턴의 중첩인쇄구조로 구현할 수 있다. 즉 고분자필름의 표면에 확산패턴를 화이트인쇄 하여 형성한 후, 그 위에 차광패턴를 형성하거나, 이와 반대의 순서로 2중 구조로 형성하는 것도 가능하다. 물론 이러한 패턴의 형성 디자인은 광의 효율과 강도, 차광율을 고려하여 다양하게 변형할 수 있음은 자명하다 할 것이다. 또는, 순차적층구조에서 가운데층에 금속패턴인 차광패턴를 형성하고, 그 상부와 하부에 각각 확산패턴을 구현하는 3 중구조로 형성하는 것도 가능하다. 이러한 3 중구조에서는 상술한 물질을 선택하여 구현하는 것이 가능하며, 바람직한 일례로서는 굴절율이 뛰어난 TiO2를 이용하여 확산패턴 중 하나를 구현하고, 광안정성과 색감이 뛰어난 CaCO3를 TiO2와 함께 사용하여 다른 확산패턴을 구현하며, 은폐가 뛰어난 Al을 이용하여 차광패턴을 구현하는 구조의 3 중 구조를 통해 빛의 효율성과 균일성을 확보할 수 있다. 특히 CaCO3는 황색광의 노출을 차감하는 기능을 통해 최종적으로 백색광을 구현하도록 하는 기능을 하여 더욱 안정적인 효율의 광을 구현할 수 있게 되며, CaCO3이외에도 BaSO4, Al2O3, Silicon 비드 등의 입자 사이즈가 크고, 유사한 구조를 가진 무기 재료들을 활용할 수도 있다. 아울러, 상기 광학패턴은 상기 LED 광원의 출사방향에서 멀어질수록 패턴밀도가 낮아지도록 패턴밀도를 조절하여 형성함이 광효율의 측면에서 바람직하다.
아울러, 본 발명은 광학패턴층(150)과 확산판(170) 사이에 배치되는 에어갭모듈을 더 포함하여 구현될 수 있다.
도 10은 도 8에 도시한 광학패턴층(150)과 확산판(170) 사이에 배치되는 에어갭모듈을 형성하는 구현례를 도시한 것이다.
즉, 본 발명에 따른 조명장치의 구성에는 광학패턴층(150)과 확산판(170) 사이에 에어층(제3에어영역;160)을 구비하는 구조를 추가할 수 있으며, 상기 제3에어영역(161)의 존재로 인해 상기 광원으로부터 출사된 광을 확산시키고, 광의 균일도(uniformity)를 향상시킬 수 있도록 하는 효과가 구현된다. 아울러, 상기 레진층(140)과 광학패턴층(150)을 투과한 빛의 편차를 최소화할 수 있게 하기 위해, 상기 제3에어영역(160)의 두께는 0.01~2mm로 형성함이 바람직하다.
상기 제3에어영역(160)은 확산판의 하부에 에어층을 형성할 수 있는 구조를 구현하여 형성할 수 있으며, 이러한 구조를 통해 구현되는 제3에어영역을 포함하여 "에어갭모듈"이라고 정의한다.
상기 에어갭모듈은 확산판 자체를 가공하여 에어영역(에어층)을 구현하는 방식 또는, 확산판의 하부에 별도의 구조물을 형성하여 에어영역을 형성하는 구성 등을 모두 포함한다.
즉 도 10의 (a)에 도시된 것처럼, 확산판(170)의 하부에 스페이서(171)을 형성하여 제3에어영역(160)을 구현하거나, (b)에 도시된 것처럼, 확산판의 하부를 패터닝하여 하부의 층과 밀착하여 제3에어영역(air area)(160)을 형성하는 브릿지(172)의 구조로 구현될 수 있다.
이러한 일체형 구조는 상기 패터닝된 형상, 즉 에어영역을 형성하는 패턴의 형상에 따라 다양하게 변형될 수 있으며, 이에 따라 브릿지의 형상도 다양하게 변형될 수 있음은 자명하며, 이 또한 본 발명의 요지에 포함된다 할 것이다. 나아가 (c)에 도시된 구조처럼, 확산판의 하면 자체를 패터닝하는 방식 이외에 별도의 구조물을 이용하여 에어영역(160)을 형성하는 구조로도 구현할 수 있다. 물론 도시된 구조물은 스페이서 부재로 브릿지(174)를 형성하는 구조를 예시하였지만, 본 발명의 요지는 이러한 방식을 포함하여, 확산판의 하부에 에어층을 구현할 수 있는 다양한 변형 실시예 역시 본 발명의 요지에 해당한다 할 것이다.
(d)에 도시된 도면처럼, 확산판 자체를 패터닝하는 (b) 구성이나, 별도의 구조물을 이용하는 구성(c)처럼, 에어층을 단일층으로 하는 것 이외에, 독립적인 에어층을 구현할 수 있는 구조(175, 176)를 채용하여 복수의 층으로 에어영역(160, 161)을 형성하는 것도 가능하다.
상술한 본 발명에 따른 조명장치는 다음과 같은 구성과 작용을 통해 LCD에 적용될 수 있다. 이상과 같은 본 발명에 따른 조명장치는 광원수를 줄이기 위해 상기 LED 광원(130)은 측면 발광 LED를 적용하여 배치할 수 있다.
도 8을 참조하면 측면발광형 LED(130)에서 측방향으로 광이 출사하게 되며, 출사된 광은 종래의 도광판의 구조 대신 형성된 레진층(140)에서 반사, 확산하게 되며, 광학패턴층(150)을 통해 광의 집중을 막고, 확산판의 하부에 형성된 제3에어영역을 통해 빛의 편차를 최소화할 수 있게 된다. 특히, 상기 레진층(140)과 인쇄회로기판(110)의 사이에 배치되는 본 발명에 따른 반사유닛(120)의 존재로 인해 반사율을 더욱 향상시킬 수 있으며, 광의 효율성을 극대화하며 휘도향상의 효과를 구현할 수 수 있게 된다. 특히, 본 발명에 따른 반사유닛(120)의 경우, 접착물질층의 패터닝을 통해 에어영역을 구현하는 디자인을 다양하 시켜 반사율 조절을 구현할 수 있으며, 패터닝된 접착물질의 재료, 종류에 따라 다른 반사율, 색의 구현을 조정할 수 있는 효과도 있다. 나아가, 제2반사필름(122)의 광특성, 두께에 따라 반사율을 조절할 수도 있게 된다.
종합하면, 본 발명에 따른 반사유닛(120)과 반사패턴(124)에 의해 출사된 광은 더욱 반사효율이 높아져, 광을 전방으로 유도할 수 있게 된다. 이렇게 레진층(140)을 통과한 광은 광학패턴층(150)에 형성된 광학패턴(151)을 통해 확산 또는 차광되는 과정을 거치게 되며, 이렇게 정제된 광은 확산판의 하부에 형성되는 에어갭모듈을 통해 다시 한번 광학특성이 정제되어 균일도를 증가할 수 있게 되며, 추후 부가되는 프리즘시트(180), DBEF(190) 등의 광학 시트를 거쳐서 백색광으로 LCD 패널로 입사하게 된다.
이처럼, 본 발명에 따른 조명장치의 경우 반사유닛의 에어영역을 구비한 구조를 통해 반사효율을 극대화함은 물론, 도광판의 구조를 제거하고, 광의 공급원을 측면발광형 LED를 적용하고 레진층을 통하여 광을 확산, 반사를 통해 광을 유도함으로써, 박형화 및 광원의 수를 감소키킬 수 있다. 한편, 광원의 감소로 인한 휘도저하 및 균일도의 문제를 반사패턴과 차광패턴 및 에어갭모듈의 에어영역을 구비하여 조절할 수 있도록 하여 광학 특성을 향상시킬 수 있게 된다.
전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 기술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
본 발명에 따른 조명장치는 조명이 필요로 하는 다양한 램프장치, 이를테면 차량용램프, 가정용 조명장치, 산업용 조명장치에 적용이 가능하다. 차량용 램프는 헤드라이트, 실내와 조명, 후방라이트 등에도 적용이 가능함은 물론이다.

Claims (22)

  1. 인쇄회로기판 상에 실장되는 다수의 LED 광원;
    상기 LED 광원이 관통되는 구조로 상기 인쇄회로기판 상에 적층되는 반사유닛;을 포함하되,
    상기 반사유닛의 내부에 에어(air) 영역이 마련되는 조명장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 반사유닛은,
    상기 인쇄회로기판의 표면에 밀착하는 제1반사필름;과
    상기 제1반사필름과 이격되어 상기 에어영역을 형성하는 투명재질의 제2반사필름;을 포함하는 조명장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1반사필름은,
    베이스기재상에 적층되는 제1기재와 상기 제1기재상에 적층되는 금속층을 포함하는 조명장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1반사필름은,
    상기 인쇄회로기판의 표면에 밀착하는 백색 PET(white polyethylen terephthalate)로 이루어지는 조명장치.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 반사유닛은,
    상기 제1반사필름과 상기 제2반사필름을 이격시키는 이격부재를 더 포함하는 조명장치.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 이격부재는,
    내부에 공동부가 형성되어 제1에어부를 형성하는 접착물질로 구성되는 단위 이격부재가 적어도 1 이상 배치되는 조명장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 반사유닛에 포함되는 상기 이격부재는,
    다수 개의 단위이격부재가 상호 이격 배치되며,
    상기 단위이격부재의 상호 이격되는 공간에 제2에어부를 형성하는 조명장치.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 이격부재는 열경화 PSA, 열경화접착제, UV 경화 PSA 타입의 물질을 이용하여 형성되는 조명장치.
  9. 청구항 2에 있어서,
    상기 제2반사필름은,
    상기 제2반사필름의 표면에 반사패턴이 더 형성되는 조명장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 반사패턴은,
    TiO2, CaCO3, BaSO4, Al2O3, Silicon, PS 중 어느 하나를 포함하는 반사잉크를 적용하여 형성되는 조명장치.
  11. 청구항 2에 있어서,
    상기 조명장치는,
    상기 반사유닛의 상면에 상기 LED 광원을 매립하는 구조로 적층되는 레진층을 더 포함하는 조명장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 레진층은,
    빛의 반사를 증가시키는 비드(bead)를 전체 레진층 중량 대비 0.01~0.3중량%를 더 포함하는 조명장치.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 조명장치는,
    상기 레진층의 상부에 배치되어 광을 확산시키는 광학패턴이 구현되는 광학패턴층을 더 포함하는 조명장치.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 광학패턴은,
    TiO2, CaCO3, BaSO4, Al2O3, Silicon, PS 중 선택되는 어느 하나 이상의 물질을 포함하는 재료로 형성되는 조명장치.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 광학패턴층은,
    상기 광학패턴의 주변부를 포위하는 제2에어영역을 형성하는 접착패턴층을 포함하여 구성되는 조명장치.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 광학패턴층은,
    상기 광학패턴을 내부에 포함하는 제1기판 및 제2기판을 구비하며,
    상기 접착패턴층은 상기 광학패턴의 주변부를 포위하는 상기 제2에어영역 이외의 부분에 도포되는 조명장치.
  17. 청구항 15에 있어서,
    상기 접착패턴층이 형성하는 상기 제2에어영역의 평면형상은,
    원형, 타원형, 직사각형, 정사각형, 다각형 중 어느 하나를 포함하는 조명장치.
  18. 청구항 15에 있어서,
    상기 광학패턴층의 상부에 배치되는 확산판을 더 포함하는 조명장치.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 광학패턴층과 상기 확산판의 사이에는 제3에어영역을 구비한 에어갭모듈이 더 구비되는 조명장치.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 에어갭모듈은,
    상기 확산판의 하부를 패터닝하여 제3에어영역과 브릿지를 구현한 일체형 구조로 형성되는 조명장치.
  21. 청구항 19에 있어서,
    상기 에어갭모듈은,
    상기 확산판의 하부에 독립적인 스페이서부재로 브릿지를 형성하여 제3에어영역을 구비한 구조로 형성되는 조명장치.
  22. 인쇄회로기판 상에 형성되는 발광다이오드(LED);
    상기 발광다이오드(LED)를 매립하는 구조로 적층되는 레진층;
    상기 인쇄회로기판과 상기 레진층 사이에 배치되는 제1에어영역을 구비한 반사유닛;을 포함하는 청구항 10의 조명장치를 포함하는 액정표시장치.
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