JP2014522082A - 照明装置及びこれを用いた液晶表示装置 - Google Patents

照明装置及びこれを用いた液晶表示装置 Download PDF

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Abstract

【課題】本発明は、ＬＥＤを光源として用いる照明装置、さらに上述した照明装置を用いるバックライトユニット、液晶表示装置、車両用ランプユニットに関する。
【解決手段】本発明は、プリント回路基板上に形成される複数のＬＥＤ光源と前記ＬＥＤ光源が貫通される構造で前記プリント回路基板上に積層される反射ユニットとを含み、前記反射ユニットは、互いに対向して配置される第１反射フィルム及び第２反射フィルムと前記第１及び第２反射フィルムを接着させ、内部に第１エア領域が形成される複数の単位エアセルが相互に連通される構造で密着して配置される第１接着パターン層とを含んで構成される。
本発明によると、プリント回路基板の表面にエア領域を有する反射ユニットを備えることにより、光の反射率の向上と共に、輝度向上を極大化し、照明装置の厚さや光源の数を増加させなくても輝度を向上させることができ、エア領域を形成する離隔部材(スペーサ)のパターンデザインにより光の調節及び反射効率を極大化することができる効果もある。
【選択図】図３
【その他】 国際段階で住所変更があったにもかかわらず、その手続がなされない状態で、国内書面上は変更後の住所を記載するものである。

Description

本出願は、韓国特願１０-２０１１-００７６２５９(出願日：２０１１年０７月２９日)及び韓国特願１０-２０１２-００１７２８５(出願日：２０１２年０２月２１日)を優先権主張して出願し、その内容は上記の二つの発明を参照として含む。
本発明は、ＬＥＤを光源として用いる照明装置、より詳しくは、照明装置を用いるバックライトユニット、液晶表示装置、及び車両用ランプ装置に関する。
光源から発光する光を誘導して照明を実現する装置は、照明用ランプや車両用ランプ、液晶表示装置などに多様に必要とされている。このような照明装置においては、装備の構造を薄くする技術と光効率を向上させることができる構造が最も重要な技術として認識されている。
このような照明装置が適用される一例として液晶表示装置を挙げて説明する。
図１を参照すると、このような照明装置１は、基板２０上に平坦な導光板３０が配置され、導光板３０の側面には複数の側面型ＬＥＤ１０(１つだけ図示)がアレイ状に配置される。
ＬＥＤ１０から導光板３０に入射された光Ｌは、導光板３０の底面に提供された微細な反射パターン又は反射シート４０によって上部に反射され、導光板３０から出射された後導光板３０上部のＬＣＤパネル５０に光を提供することになる。
このような照明装置は、図２に示す概念図のように、前記導光板３０とＬＣＤパネル５０との間に拡散シート３１やプリズムシート３２、３３、保護シート３４などの複数の光学シートをさらに加える構造で形成することができる。
よって、このような導光板は、基本的に、このような照明装置の必須部品として 用いられているが、これにより、導光板自体の厚さにより製品の薄型化に限界があり、大面積の照明装置の場合、画質が低下するという問題を引き起こす。
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであって、本発明の目的は、プリント回路基板の表面に接着物質をパターニングしたエア領域を備えた反射ユニットを形成し、前記エア領域を形成する単位セル間の相互に連通される構造の連通孔を形成することにより、光の反射率の向上と共に、輝度向上を極大化し、照明装置の厚さや光源の数を増加させなくても輝度を向上させることができ、光の調節及び反射効率を極大化させることができる照明装置を提供することにある。
上述した課題を解決するための手段として、本発明は、プリント回路基板上に形成される複数のＬＥＤ光源と、前記ＬＥＤ光源が貫通される構造で前記プリント回路基板上に積層される反射ユニットとを含み、前記反射ユニットは、互いに対向して配置される第１反射フィルム及び第２反射フィルムと、前記第１及び第２反射フィルムを接着させ、内部に第１エア領域が形成される複数の単位エアセルが相互に連通される構造で密着して配置される第１接着パターン層とを含む照明装置を提供することができる。
特に、この場合、前記第１接着パターン層は、前記単位エアセルが上部の開口した構造を有する接着隔壁体の構造でパターニングされ、前記接着隔壁体が複数密着して配置され、各接着隔壁体は、少なくとも１つ以上の連通孔を備えて相互に連通するように形成することができる。
又、前記第１接着パターン層は、前記単位エアセルの平面形状が同じ形状に配置されるか、互いに異なる平面形状を有する構造が複数配置される構造で形成することができる。
さらに、前記第１接着パターン層は同じ形状の多角形状の構造であり、前記連通孔は多角形状の１つ以上の頂点部分に形成されるように実現することができる。
又、前記第１反射フィルムは、ベース基材上に積層される第１基材と前記第１基材上に積層される金属層と、前記第１反射フィルムと離隔されて前記第１エア領域を形成する透明物質の第２反射フィルムとを含んで構成することができる。
又、前記第１反射フィルムは、前記プリント回路基板の表面に密着する白色ＰＥＴ(ｗｈｉｔｅ ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ)からなる第１反射フィルムと、前記第１反射フィルムと離隔されて第１エア領域を形成する透明物質の第２反射フィルムとを含んで構成することができる。
又、前記第１接着パターン層は、熱硬化型ＰＳＡ 、熱硬化型接着剤、ＵＶ硬化型ＰＳＡタイプの物質を用いて形成することができる。
又、前記第２反射フィルムは、前記第２反射フィルムの表面に反射パターンがさらに形成されても良く、この場合、前記反射パターンは、ＴｉＯ２、ＣａＣＯ３、ＢａＳＯ４、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉｌｉｃｏｎ、ＰＳのうちいずれか１つを含む反射インクを適用して形成することができる。
特に、本発明に係る照明装置は、前記反射ユニットの上面に前記ＬＥＤ光源の高さ以上に積層されるレジン層をさらに含んで形成することができ、この場合、前記レジン層は、光の反射を増加させるビーズ(ｂｅａｄ)をレジン層の全体重量に対して０.０１〜０.３重量％さらに含むことができる。
特に、本発明に係る照明装置は、前記レジン層の上部に配置されて光を拡散させる光学パターンが形成される光学パターン層をさらに含んで構成されても良い。この場合、前記光学パターンは、ＴｉＯ２、ＣａＣＯ３、ＢａＳＯ４、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉｌｉｃｏｎ、ＰＳから選ばれるいずれか１つ以上の物質を含む材料で形成することができる。
特に、本発明に係る前記光学パターン層は、前記光学パターンの周辺部を取り囲む第２エア領域を形成する第２接着パターン層を含んで構成されても良い。
又、前記光学パターン層は、前記光学パターンを内部に含む第１基板及び第２基板を備え、前記第２接着パターン層は、前記光学パターンの周辺部を取り囲む前記第２エア領域以外の部分に塗布して形成することができる。
特に、前記光学パターン層の前記第２接着パターン層が形成する前記第２エア領域の平面形状は、円形、楕円形、長方形、正方形、多角形のうちいずれか１つを含んで構成することができる。
又、本発明に係る照明装置は、前記光学パターン層の上部に配置される拡散板をさらに含んで構成しても良く、又、前記光学パターン層と前記拡散板との間には第３エア領域を備えたエアギャップモジュールをさらに備えることができる。
この場合、前記エアギャップモジュールは、前記拡散板の下部をパターニングして第３エア領域とブリッジを形成した一体型構造で形成することができる。
又、前記エアギャップモジュールは、前記拡散板の下部に独立したスペーサ部材としてブリッジを形成して第３エア領域を備えた構造で形成することができる。
上述した構造を有する本発明に係る照明装置は、ＬＣＤなどの液晶表示装置のバックライトユニットに適用可能であることは勿論である。
本発明によると、プリント回路基板の表面にエア領域を有する反射ユニットを備えて光の反射率の向上と共に、輝度向上を極大化し、照明装置の厚さや光源の数を増加させなくても輝度を向上させることができ、エア領域を形成する離隔部材(スペーサ)のパターンデザインにより光の調節及び反射効率を極大化することができる効果もある。
特に、反射ユニット内の空気層領域である第１エア領域を単位セル間に連通が可能な構造で形成することにより、第１反射フィルムである金属層の表面や白色ＰＥＴ(ｗｈｉｔｅ ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ)の構成要素と共に反射率を向上させて光の効率性を極大化することができる効果もある。
又、本発明は、光学パターンを備える光学パターン層を形成し、接着物質をパターニング(接着パターン層)してエア領域を備えることにより、遮光パターン部分に発生するホットスポットの発生及び暗部の発生を抑えることができ、接着物質と接着される部品間の信頼性が確保されると共に、光学的特性の有意差のない照明装置として実現することができ、部品間の精密なアラインが可能であるという効果がある。
又、拡散板にパターニングをするか、別の部材を利用してエア層を備えたエアギャップモジュールを備えることにより、照明装置の拡散、光の均一性の光学特性を向上させることができる効果がある。
又、一般的な照明装置の構造に不可欠な導光板を省略し、フィルムタイプのレジン層を用いて光源を誘導する構造を形成することにより、光源の数を減らすことができ、照明装置の全体的な厚さを薄型化し、製品デザインの自由度を高めることができる効果がある。
特に、側面型発光ダイオードを直下型に実装して光源の数を大幅に減らしながらも、光学特性を確保することができ、導光板を省略してフレキシブルディスプレイの構造にも適用可能であり、レジン層に反射パターンを含む反射フィルム及びエア層を含む拡散板を備えて安定した発光特性を確保することができる効果もある。
従来の照明装置の構造を示す概念図である。 従来の照明装置の構造を示す概念図である。 本発明に係る照明装置の要部を示す断面概念図である。 図３に示した本発明に係る照明装置に含まれる反射ユニットを構成する離隔部材の一実施例を示すものである。 図３に示した本発明に係る照明装置に含まれる反射ユニットを構成する離隔部材の一実施例を示すものである。 本発明に係る反射ユニットの構成の一例を示すものである。 本発明に係る反射ユニットの第２反射フィルムの種類に応じた効率を比較した結果表である。 本発明に係る照明装置の他の実施例を示すものである。 本発明に係る照明装置の又他の実施例を示すものである。 本発明に係る光学パターン層及び拡散板の多様な実施例を示すものである。 本発明に係る光学パターン層及び拡散板の多様な実施例を示すものである。
以下、添付した図面を参照して本発明に係る構成及び作用を具体的に説明する。但し、本発明はこれらにより限定されるものではない。本明細書に亘って同じ構成要素に対しては同じ符号を付し、これについての重複説明は省略する。
本発明は、ＬＥＤを光源として用いる照明装置においてＬＥＤ光源の下部にエア領域を備えた反射ユニットを配置することにより、反射率及び輝度を向上させることを要旨とする。特に、前記反射ユニットの単位セル形成を各単位セルが相互に連通する連通孔を備えて配置される構造の接着パターン層を含ませることにより、反射率をより向上させることを要旨とする。
本発明の照明装置を実現する場合、従来の照明装置の構造において接着物質をパターニング(接着パターン層)してエア領域を形成する光学パターン層又は拡散板にパターニングをするか、別の部材を利用してエア層を備えたエアギャップモジュールをさらに備えることにより、光学特性を改善し、特に導光板を省略し、これをレジン層で形成して照明装置の全体厚さを格段に減少させる一方、光源の数を減らすことができる構造を提供することができる。
このような本発明に係る照明装置は液晶表示装置のバックライトユニットに適用されることに限定されない。すなわち、照明を必要とする様々なランプ装置、例えば車両用ランプ、家庭用照明装置、産業用照明装置に適用が可能であることは勿論である。車両用ランプはヘッドライト、室内照明、後方ライトなどにも適用が可能であることは勿論である。
(実施形態)
１．第１実施例
図３は、本発明に係る照明装置の要部を示す断面概念図であり、図４は、図３の構造での反射ユニットの細部構成を説明するための要部拡大図である。
図３を参照すると、本発明に係る照明装置は、プリント回路基板１１０上に形成される複数のＬＥＤ光源１３０を備え、前記プリント回路基板１１０の上部面には、前記ＬＥＤ光源１３０が貫通する構造で前記プリント回路基板１１０上に積層される反射ユニット１２０を含んで構成される。特に、この場合、前記反射ユニット１２０の内部にエア(ａｉｒ)領域Ａ１を備えることを特徴とする。前記エア領域Ａ１は、光源１３０から出射する光の反射効率を増進させて輝度を極大化させることができる。特に、前記反射ユニット１２０は、互いに対向して配置される第１反射フィルム１２１及び第２反射フィルム１２２と前記第１及び第２反射フィルムを接着させ、内部に第１エア領域が形成される複数の単位エアセルが相互に連通される構造で密着して配置される第１接着パターン層１２３を含んで構成されることが望ましい。
この場合、前記プリント回路基板１１０の表面に密着する金属層が形成されたベース基材又は白色ＰＥＴ(ｗｈｉｔｅ ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ)からなる第１反射フィルム１２１と前記第１反射フィルム１２１と離隔されて前記第１エア領域１２３ｂを形成する透明物質の第２反射フィルム１２２とを含んで構成することができる。前記第１及び第２反射フィルム１２１、１２２は、前記プリント回路基板上に積層され、前記反射フィルム上に形成された孔を貫通してＬＥＤ光源１３０が外部に突出することになる。
図３の構造において反射ユニット１２０の断面構造に基づいて図４に示された構造を参照すると、前記第１接着パターン層１２３は、前記第１反射フィルム１２１上にパターニングされた構造で１つの単位エアセルＣが複数密着して配置される構造で形成され、前記単位エアセルＣは、内部に第１エア領域１２３ｂが形成されるように接着隔壁体１２３ａが形成され、前記接着隔壁体１２３ａが形成する構造の上部面は開口された構造で形成できる。特に、この場合、複数の単位エアセルＣが密着して配置される構造において、それぞれの単位エアセルＣは、連通孔Ｈが少なくとも１以上配置されてそれぞれのエアセル間にエアが連通される構造で形成される。上述した単位エアセルＣの密着構造で形成される第１接着パターン層１２３の存在は、光源から出射する光が透明物質の第２反射フィルムを貫通して伝達され、この光が第２反射フィルムで再反射される過程で反射率を極大化させることになる。
すなわち、前記単位エアセルＣは、内部に空洞部が形成される接着隔壁体１２３ａが複数配置され、前記接着隔壁体１２３ａの内側には、空いている構造で第１エア領域１２３ｂが形成される２次元又は３次元的な構造で実現することができる。すなわち、前記接着隔壁体１２３ａの断面は、多角形、円形、楕円形などの様々な形状に形成することができる。特に示されたように、それぞれの１つの接着隔壁体１２３ａが複数密着して配置される構造以外にも、相互に不規則な構図で配置されて単位離隔部材１２３ａの内部の第１エア部１２３ｂとそれぞれの単位離隔部材１２３ａ間の空いている空間である第２エア部１２３ｃで形成することも可能である。
特に、図５に示す構造のように、(ａ) 単位エアセルの内部で光の反射光(矢印)が独自に第１エア領域１２３ｂ内で反射する構造で反射効率を高めることができ、(ｂ) 特に、本発明で連通孔Ｈが形成される場合、連通孔によって反射光(矢印)が反射効率をより高めることができる。特に、各単位エアセルＣの連通孔は、多角形の１つ以上の頂点部分に形成されるようにし、効率性の高い構造で形成することが望ましい。すなわち、１つの連通孔で３つの単位エアセルを相互に連通可能なように形成することができる。
このような接着パターン層１２３が形成される前記第１反射フィルム１２１は、光を反射させる反射構造物であって、特に、本発明では様々な構造に変更することができる。
特に、図６に示す構造のように、上述した接着パターン層１２３が配置され、その上部に透明材質の第２反射フィルム１２２が配置される構造であり、特に、前記第２反射フィルム１２２は、ＰＥＴなどの透明な材質のフィルムを適用することができ、接着物質をパターニングして前記第１及び第２反射フィルム１２１、１２２を離隔させる第１接着パターン層１２３を備えてエア領域を形成するようになる。
特に、反射効率の極大化のために、前記第１反射フィルム１２１は、金属反射層１２５を接着剤(ｐｒｉｍｅｒ)を介して接着する光学フィルム１２６を備え、前記光学フィルム１２６もリリースフィルム１２８上に接着物質(ＰＳＡ)１２７を介して積層される構造で実現することができる。この場合、前記金属反射層１２５は、Ａｇを用いることができる。
又はこれとは異なり、単純化した構造として、前記第１反射フィルム１２１は、光を反射させる反射構造物として、特に、本発明では、白色ＰＥＴ(ｗｈｉｔｅ ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ)を用いることができる。すなわち、本発明に係る特有の反射ユニットにおいて、第１反射フィルムは、一般的な金属反射物質層(Ａｇなど)で形成することも可能であるが、輝度向上の極大化された効果を実現するためには、白色ＰＥＴ(ｗｈｉｔｅ ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ)を用いることも可能である(図７参照)。すなわち、本発明に係る反射ユニットの形成において、白色ＰＥＴ(ｗｈｉｔｅ ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ)で第１反射フィルムを形成する場合、従来に比べて約３０％の輝度向上の効果を実現できるようになる。すなわち、図７は、本発明に係る反射ユニットの構造を有する照明装置の輝度向上程度を比較するための結果表である。示された表において、(Ａ)は、図３の構造を有するプリント回路基板の表面にＡｇからなる反射フィルム１枚だけを形成した場合の輝度を測定したものであり、(Ｂ)は、本発明に係る反射ユニットの構造、すなわち、接着パターン物質をシリコンで形成して図４のパターンを形成し、第１反射フィルムをＡｇフィルムとした場合と従来の(Ａ)構造を比較して輝度向上の結果値を測定したものである。又、(Ｃ)は、(Ｂ)とは異なり、第１反射フィルムを白色ＰＥＴで形成し、これにより、従来の(Ａ)構造と比較して輝度向上の結果値を測定したものである。
測定の結果、(Ａ)の場合は、輝度が６６０５であり、これを基準にしたとき、(Ｂ)の構造では７４６８であって、約１３％の輝度向上の結果を示し、本発明に係る白色ＰＥＴを含んで反射ユニットを形成する場合の(Ｃ)では８４７２であって、(Ａ)に比べて２８.６％の輝度上昇率を示している。すなわち、接着物質層をパターニングした構造(第１エア領域)を備え、且つ白色ＰＥＴを用いる場合に輝度向上の極大化された結果を実現できるようになる。
又、本発明に係る第２反射フィルム１２２は、前記ＬＥＤから出射された光が前記第２反射フィルム１２２の表面に伝達されて再反射されるように透明な素材のフィルムを用いることがより望ましい。
特に、前記光源１３０から出射された光が第１反射フィルムを透過して第２反射フィルムで再反射されること以外にも、第２反射フィルム１２２の表面に白色印刷により反射パターン１２４を備えて光の分散をより促進させて輝度を向上させることがより望ましい。光の反射率を大幅に向上させることができるように反射パターンを備え、前記反射パターンは、ＴｉＯ２、ＣａＣＯ３、ＢａＳＯ４、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉｌｉｃｏｎ、ＰＳのうちいずれか１つを含む反射インクを用いて印刷することができる。特に、本発明に係る照明装置の場合、光源は様々な種類の光源を適用することが可能であり、特に望ましくは側面発光型の構造のＬＥＤを利用することができ、この場合、前記反射パターンは、ＬＥＤ光源の光出射方向に形成することが望ましく、特に、前記ＬＥＤ光源の出射方向から遠ざかるほどパターンの密度が高くなるようにパターンを配置することができる。側面発光型構造のＬＥＤを実現する場合、光源の数を大幅に減らすことができるという利点が実現される。
２．第２実施例
図８は、本発明に係る照明装置の他の実施例を示すものである。
すなわち、本発明に係る第２実施例は、上述した第１実施例で前記プリント回路基板上にレジン層１４０を積層する構造を実現したものである。本発明のレジン層の構成は、照明装置の導光板を代替する構成であって、光源から出射する光を前方に誘導する機能を行うようになる。
図８を参照すると、本発明に係る照明装置は、プリント回路基板１１０上に形成される複数のＬＥＤ光源１３０と出射される光を前方に拡散して誘導するレジン層１４０をさらに含んで構成される。すなわち、前記レジン層１４０は、前記ＬＥＤ光源１３０の周りを取り囲む構造で積層され、側方向に出射する光源の光を分散させる機能を行うようになる。すなわち、従来の導光板の機能を前記レジン層１４０が行うようになる。
前記レジン層は、基本的に光を拡散させることができる材質の樹脂であればいずれも使用可能であることは勿論である。一例として、本発明に係る一実施例としてのレジン層の主材料としては、ウレタンアクリレートオリゴマーを主原料とするレジンを用いることができる。例えば、合成オリゴマーであるウレタンアクリレートオリゴマーをポリアクリルであるポリマータイプと混合したものを用いることができる。もちろん、ここに低沸点希釈型反応性モノマーであるＩＢＯＡ(ｉｓｏｂｏｒｎｙｌ ａｃｒｙｌａｔｅ)、ＨＰＡ(Ｈｙｄｒｏｘｙｌｐｒｏｐｙｌ ａｃｒｙｌａｔｅ)、２-ＨＥＡ(２-Ｈｙｄｒｏｘｙｅｔｈｙｌ ａｃｒｙｌａｔｅ)などが混合されたモノマーをさらに含むことができ、添加剤として光開始剤(例えば、１-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(１-ｈｙｄｒｏｘｙｃｙｃｌｏｈｅｘｙｌ ｐｈｅｎｙｌ-ｋｅｔｏｎｅ)など)又は酸化防止剤などを混合することができる。
なお、前記レジン層１４０は、光の拡散と反射を増加させるためにビーズ(ｂｅａｄ)を含むことができる。前記ビーズは、レジン層の全体重量に対して０.０１〜０.３重量％含むことが望ましい。すなわち、ＬＥＤから側方向に出射される光は、前記レジン層１４０とビーズにより拡散及び反射されて上部方向に進行するようになる。
これは、上述した本発明に係る前記第１実施例で上述した反射ユニット１２０と共に反射機能をさらに促進させることができる。したがって、前記レジン層の存在は、従来の導光板が占めていた厚さを格段に減少させ、製品の薄型化を実現できることは勿論、軟性の性質を有するようになり、フレキシブルなディスプレイにも適用できる汎用性を備えるようになる。
３．第３実施例
上述した第２実施例の構造から改良された構造で前記レジン層上に光拡散を促進する光学パターン層が形成された第３の実施例の照明装置の構造を説明する。
すなわち、図９を参照すると、本発明に係る照明装置は、図８で上述した構造で前記レジン層１４０の上部に配置され、光学パターン１５１を含む光学パターン層１５０を備える構造で実現することができる。
特に、前記光学パターン層１５０は、前記光学パターンの周辺部を取り囲む第２エア領域１５２を形成する第２接着パターン層１５３を含んで構成することができる。すなわち、前記第２接着パターン層１５３は、前記光学パターン１５１に一定の形状のパターンを有する離隔された空間(第２エア領域)を形成し、その他の部分には接着物質を塗布して接着して形成される。すなわち、図示された構造において、前記光学パターン層１５０と第２接着パターン層１５３の配置関係で前記光学パターン層１５０は、前記光学パターンを内部に含む第１基板１５０Ａ及び第２基板１５０Ｂを備え、前記第１接着パターン層１５３は、前記遮光パターンの周辺部を取り囲む前記第２エア領域１５２以外の部分に塗布されて第１基板１５０Ａ及び第２基板１５０Ｂを接着させる。
すなわち、前記光学パターン１５１は、前記ＬＥＤ光源１３０から出射する光の集中を防ぐために形成される遮光パターンで形成され、このためには、前記光学パターン１５１とＬＥＤ光源１３０との位置間にアライン(ａｌｉｇｎ)が必要であり、アライン後固定力を確保するために接着部材(ａｄｈｅｎｓｉｖｅ)を用いて接着するようになる。
前記第１基板１５０Ａ及び第２基板１５０Ｂは、光透過率に優れた材質の基板を用いることができ、一例としてＰＥＴを用いることができる。この場合、前記第１基板１５０Ａ及び第２基板１５０Ｂの間に配置される光学パターン１５１は、基本的にＬＥＤ光源から出射される光が集中しないようにする機能をし、前記第１基板１５０Ａ又は第２基板１５０Ｂのいずれかに遮光印刷により形成でき、前記遮光パターンの周辺部を取り囲む構造で接着物質を塗布した接着層で二基板を接着してアラインを実現する。すなわち、前記第１基板１５０Ａ及び第２基板１５０Ｂの接着構造は、印刷された遮光パターン１５１を固定する機能をさらに行うことになる。又、前記接着層は、熱硬化型ＰＳＡ、熱硬化型接着剤、ＵＶ硬化型ＰＳＡタイプの物質を用いることができる。
前記第２接着パターン層１５３を形成して接着するときに、第２エア領域１５２を形成するパターン構造で接着する場合、接着物質が遮光パターンに重ねて発生する強いホットスポット(Ｈｏｔ ｓｐｏｔ)又は暗部の発生を防ぐことができ、エア層(ａｉｒ ｌａｙｅｒ)の存在により光の均一性を向上させることができる。
上述した構造の本発明に係る照明装置は、上述した構成に加えて、前記レジン層１４０の上部に拡散板１７０を備えることができ、前記拡散板１７０と前記光学パターン層１５０との間に第３エア領域１６１を備えたエアギャップモジュール１６０をさらに備えることができる。なお、前記拡散板の上部にプリズムシート、保護シートなどが付加的に備えられても良い。
図１０は、前記光学パターン１５１と第２接着パターン層１５３、そしてこれにより形成される第２エア領域１５２の構成を概念的に示すものである。
前記第１基板上に特定のパターンで印刷される光学パターン１５１の周辺部を取り囲む構造で接着物質を用いて第２接着パターン層１５３を形成すると、一定の離隔空間が形成されながら第２基板１５０Ｂが接着される場合、この離隔空間は空気層が形成された密閉構造となり、これを「第２エア領域」と定義する。前記第２接着パターン層１５３が形成する前記第１エア領域１５２の平面形状は、円形、楕円形、長方形、正方形、多角形など様々な形状に形成することができる。又、前記接着パターン層は、熱硬化型ＰＳＡ、熱硬化型接着剤、ＵＶ硬化型ＰＳＡタイプの物質を用いて形成することができる。
又、前記光学パターン１５１は、光の強度が過度に強くて光学特性が悪くなったり、黄色光が導き出される(ｙｅｌｌｏｗｉｓｈ)現象を防止するために一定部分の遮光効果が出るように遮光パターンで形成されることが望ましい。即ち、光が集中しないように遮光インクを用いて遮光パターンを印刷することができる。
前記光学パターンは、光を完全に遮断する機能ではなく、光の一部遮光及び拡散機能を実行できるように１つの光学パターンで光の遮光度や拡散度を調節できるように形成することができる。より望ましくは、本発明に係る光学パターンは、複合的なパターンの重畳印刷構造で形成することもできる。重畳印刷構造とは一つのパターンを形成し、その上部にもう一つのパターン形状を印刷して形成する構造をいう。
一例としては、前記光学パターン１５１は、光の出射方向に高分子フィルムの下面にＴｉＯ２、ＣａＣＯ３、ＢａＳＯ４、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉｌｉｃｏｎ、ＰＳから選ぶことができるいずれか１つ以上の物質を含む遮光インクを用いて形成される拡散パターンと、Ａｌ又はＡｌとＴｉＯ２の混合物質を含む遮光インクを用いた遮光パターンの重畳印刷構造で形成することができる。すなわち、高分子フィルムの表面に拡散パターンを白色印刷して形成した後、その上に遮光パターンを形成したり、これとは逆の順序で２重構造で形成することも可能である。勿論、このようなパターン形成のデザインは光の効率と強度、遮光率を考慮して多様に変形できることは自明であろう。又は、順次積層構造において中央層に金属パターンの遮光パターンを形成し、その上部と下部にそれぞれ拡散パターンを形成する３重構造で形成することも可能である。このような３重構造においては上述した物質を選択して形成することが可能であり、望ましい一例としては、屈折率に優れたＴｉＯ２を用いて拡散パターンのいずれか一つを形成し、光安定性と色感に優れたＣａＣＯ３をＴｉＯ２と共に用いて他の拡散パターンを形成し、隠蔽性に優れたＡｌを用いて遮光パターンを形成する３重構造により光の効率性と均一性を確保することができる。特にＣａＣＯ３は黄色光の露出を遮断する機能により、最終的に白色光を実現するように機能をすることでより安定した光の効率を実現でき、ＣａＣＯ３以外にもＢａＳＯ４、Ａｌ２Ｏ３、シリコンビーズなどの粒子サイズが大きく、類似の構造を有する無機材料を活用することもできる。さらに、光学パターンは、前記ＬＥＤ光源の出射方向から遠ざかるほどパターン密度が低くなるようにパターン密度を調節して形成することが光効率の面で望ましい。
さらに、本発明は、光学パターン層１５０と拡散板１７０との間に配置されるエアギャップモジュールをさらに含んで形成することができる。図１０は、図９に示す光学パターン層１５０と拡散板１７０との間に配置されるエアギャップモジュールを形成する一実現例を示すものである。
図９及び図１０を参照すると、本発明に係る照明装置の構成には、光学パターン層１５０と拡散板１７０との間にエア層(第３エア領域)１６０を備える構造をさらに含ませることができ、前記第３エア領域１６１の存在により、前記光源から出射された光を拡散させ、光の均一性(ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ)を向上させることができる効果が実現される。なお、前記レジン層１４０と光学パターン層１５０を透過した光のばらつきを最小化するために、前記第３エア領域１６０の厚さは０.０１〜２ｍｍに形成することが望ましい。
前記第３エア領域１６０は、拡散板の下部にエア層を形成できる構造で形成することができ、このような構造により形成される第３エア領域を含んで「エアギャップモジュール」と定義する。
図１１を参照すると、前記エアギャップモジュールは、拡散板自体を加工してエア領域(エア層)を形成する方法、又は、拡散板の下部に別の構造物を形成してエア領域を形成する構成などをすべて含む。すなわち、図１１の(ａ)に示すように、拡散板１７０の下部にスペーサ１７１を形成して第３エア領域１６０を形成したり、(ｂ)に示すように、拡散板の下部をパターニングして下部の層と密着して第３エア領域(ａｉｒ ａｒｅａ)１６０を形成するブリッジ１７２の構造で形成することができる。
このような一体型構造は、前記パターニングされた形状、すなわち、エア領域を形成するパターンの形状に応じて多様に変形させることができ、これによりブリッジの形状も多様に変形させることができることは自明であり、これも本発明の要旨に含まれる。さらに、(ｃ)に示す構造のように、拡散板の下面自体をパターニングする方法以外に、別の構造物を用いてエア領域１６０を形成する構造でも実現することができる。もちろん、図示された構造物は、スペーサ部材としてブリッジ１７４を形成する構造を例示したが、本発明の要旨はこのような方法を含み、拡散板の下部にエア層を形成できる様々な変形実施例も本発明の要旨に該当することは言うまでもない。
(ｄ)に示すように、拡散板自体をパターニングする(ｂ)の構成や、別の構造物を用いる構成(ｃ)のように、エア層を単一層にすること以外にも、独立したエア層を形成できる構造１７５、１７６を採用して複数の層でエア領域１６０、１６１を形成することも可能である。
以上のような本発明に係る照明装置は、図５に示すような光Ｌを出射する光源１３０の配置構図を実現することができる。すなわち、光源の数を減らすために前記ＬＥＤ光源１３０は、側面発光型ＬＥＤを適用して配置することができる。
上述した本発明に係る照明装置は、次のような構成と作用によりＬＣＤに適用することができる。図９を参照すると、側面発光型ＬＥＤ１３０から側方向に光が出射され、出射された光は、従来の導光板を有する構造の代わりに形成されたレジン層１４０で反射及び拡散され、光学パターン層１５０により光の集中を防ぎ、拡散板の下部に形成された第３エア領域により光のばらつきを最小化することができる。特に、前記レジン層１４０とプリント回路基板１１０との間に配置される本発明に係る反射ユニット１２０の存在により、反射率をより向上させることができ、光の効率性を極大化し輝度向上の効果を実現することができる。特に、本発明に係る反射ユニット１２０の場合、接着物質層のパターニングによりエア領域を形成するデザインを多様化させて反射率を調節でき、パターニングされた接着物質の材料及び種類に応じて反射率、色の実現を調整できる効果もある。さらに、第２反射フィルム１２２の光の特性及び厚さに応じて反射率を調節することもできる。
まとめると、本発明に係る反射ユニット１２０と反射パターン１２４によって出射された光はより一層反射効率が高くなり、光を前方に誘導できるようになる。このように、レジン層１４０を通過した光は光学パターン層１５０に形成された光学パターン１５１を通じて拡散又は遮光される過程を経て、このように精製された光は、拡散板の下部に形成されるエアギャップモジュールにより再度光学特性が精製されて均一性を高めることができ、その後加えられるプリズムシート１８０、ＤＢＥＦ１９０などの光学シートを経て白色光としてＬＣＤパネルに入射することになる。
このように、本発明に係る照明装置の場合、反射ユニットのエア領域を備えた構造により反射効率を極大化することはもちろん、照明装置を実現するとき、導光板の構造を省略し、光の供給源として側面発光型ＬＥＤを採用し、レジン層により光を拡散及び反射させて光を誘導することで、薄型化及び光源の数を減らすことができる。一方、光源の減少による輝度の低下及び均一性の問題を反射パターンと遮光パターン及びエアギャップモジュールのエア領域を備えて調節できるようにして光学特性を向上させることができる。
本出願は、韓国特願１０-２０１１-００７６２５９(出願日：２０１１年０７月２９日)及び韓国特願１０-２０１２-００１７２８５(出願日：２０１２年０２月２１日)を優先権主張して出願し、その内容は上記の二つの発明を参照として含む。
本発明は、ＬＥＤを光源として用いる照明装置、より詳しくは、照明装置を用いるバックライトユニット、液晶表示装置、及び車両用ランプ装置に関する。
光源から発光する光を誘導して照明を実現する装置は、照明用ランプや車両用ランプ、液晶表示装置などに多様に必要とされている。このような照明装置においては、装備の構造を薄くする技術と光効率を向上させることができる構造が最も重要な技術として認識されている。
このような照明装置が適用される一例として液晶表示装置を挙げて説明する。
図１を参照すると、このような照明装置１は、基板２０上に平坦な導光板３０が配置され、導光板３０の側面には複数の側面型ＬＥＤ１０(１つだけ図示)がアレイ状に配置される。
ＬＥＤ１０から導光板３０に入射された光Ｌは、導光板３０の底面に提供された微細な反射パターン又は反射シート４０によって上部に反射され、導光板３０から出射された後導光板３０上部のＬＣＤパネル５０に光を提供することになる。
このような照明装置は、図２に示す概念図のように、前記導光板３０とＬＣＤパネル５０との間に拡散シート３１やプリズムシート３２、３３、保護シート３４などの複数の光学シートをさらに加える構造で形成することができる。
よって、このような導光板は、基本的に、このような照明装置の必須部品として 用いられているが、これにより、導光板自体の厚さにより製品の薄型化に限界があり、大面積の照明装置の場合、画質が低下するという問題を引き起こす。
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであって、本発明の目的は、プリント回路基板の表面に接着物質をパターニングした離隔領域を備えた反射ユニットを形成し、前記離隔領域を形成する単位セル間の相互に連通される構造の連通孔を形成することにより、光の反射率の向上と共に、輝度向上を極大化し、照明装置の厚さや光源の数を増加させなくても輝度を向上させることができ、光の調節及び反射効率を極大化させることができる照明装置を提供することにある。
上述した課題を解決するための手段として、本発明は、プリント回路基板上に形成される複数のＬＥＤ光源と、前記ＬＥＤ光源が貫通される構造で前記プリント回路基板上に積層される反射ユニットとを含み、前記反射ユニットは、互いに対向して配置される第１反射フィルム及び第２反射フィルムと、前記第１及び第２反射フィルムを接着させ、内部に第１離隔領域が形成される複数の単位離隔セルが相互に連通される構造で密着して配置される第１接着パターン層とを含む照明装置を提供することができる。
特に、この場合、前記第１接着パターン層は、前記単位離隔セルが上部の開口した構造を有する接着隔壁体の構造でパターニングされ、前記接着隔壁体が複数密着して配置され、各接着隔壁体は、少なくとも１つ以上の連通孔を備えて相互に連通するように形成することができる。
又、前記第１接着パターン層は、前記単位離隔セルの平面形状が同じ形状に配置されるか、互いに異なる平面形状を有する構造が複数配置される構造で形成することができる。
さらに、前記第１接着パターン層は同じ形状の多角形状の構造であり、前記連通孔は多角形状の１つ以上の頂点部分に形成されるように実現することができる。
又、前記第１反射フィルムは、ベース基材上に積層される第１基材と前記第１基材上に積層される金属層と、前記第１反射フィルムと離隔されて前記第１離隔領域を形成する透明物質の第２反射フィルムとを含んで構成することができる。
又、前記第１反射フィルムは、前記プリント回路基板の表面に密着する白色ＰＥＴ(ｗｈｉｔｅ ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ)からなる第１反射フィルムと、前記第１反射フィルムと離隔されて第１離隔領域を形成する透明物質の第２反射フィルムとを含んで構成することができる。
又、前記第１接着パターン層は、熱硬化型ＰＳＡ 、熱硬化型接着剤、ＵＶ硬化型ＰＳＡタイプの物質を用いて形成することができる。
又、前記第２反射フィルムは、前記第２反射フィルムの表面に反射パターンがさらに形成されても良く、この場合、前記反射パターンは、ＴｉＯ２、ＣａＣＯ３、ＢａＳＯ４、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉｌｉｃｏｎ、ＰＳのうちいずれか１つを含む反射インクを適用して形成することができる。
特に、本発明に係る照明装置は、前記反射ユニットの上面に前記ＬＥＤ光源の高さ以上に積層されるレジン層をさらに含んで形成することができ、この場合、前記レジン層は、光の反射を増加させるビーズ(ｂｅａｄ)をレジン層の全体重量に対して０.０１〜０.３重量％さらに含むことができる。
特に、本発明に係る照明装置は、前記レジン層の上部に配置されて光を拡散させる光学パターンが形成される光学パターン層をさらに含んで構成されても良い。この場合、前記光学パターンは、ＴｉＯ２、ＣａＣＯ３、ＢａＳＯ４、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉｌｉｃｏｎ、ＰＳから選ばれるいずれか１つ以上の物質を含む材料で形成することができる。
特に、本発明に係る前記光学パターン層は、前記光学パターンの周辺部を取り囲む第２離隔領域を形成する第２接着パターン層を含んで構成されても良い。
又、前記光学パターン層は、前記光学パターンを内部に含む第１基板及び第２基板を備え、前記第２接着パターン層は、前記光学パターンの周辺部を取り囲む前記第２離隔領域以外の部分に塗布して形成することができる。
特に、前記光学パターン層の前記第２接着パターン層が形成する前記第２離隔領域の平面形状は、円形、楕円形、長方形、正方形、多角形のうちいずれか１つを含んで構成することができる。
又、本発明に係る照明装置は、前記光学パターン層の上部に配置される拡散板をさらに含んで構成しても良く、又、前記光学パターン層と前記拡散板との間には第３離隔領域を備えた離隔モジュールをさらに備えることができる。
この場合、前記離隔モジュールは、前記拡散板の下部をパターニングして第３離隔領域とブリッジを形成した一体型構造で形成することができる。
又、前記離隔モジュールは、前記拡散板の下部に独立したスペーサ部材としてブリッジを形成して第３離隔領域を備えた構造で形成することができる。
上述した構造を有する本発明に係る照明装置は、ＬＣＤなどの液晶表示装置のバックライトユニットに適用可能であることは勿論である。
本発明によると、プリント回路基板の表面に離隔領域を有する反射ユニットを備えて光の反射率の向上と共に、輝度向上を極大化し、照明装置の厚さや光源の数を増加させなくても輝度を向上させることができ、離隔領域を形成する離隔部材(スペーサ)のパターンデザインにより光の調節及び反射効率を極大化することができる効果もある。
特に、反射ユニット内の空気層領域である第１離隔領域を単位セル間に連通が可能な構造で形成することにより、第１反射フィルムである金属層の表面や白色ＰＥＴ(ｗｈｉｔｅ ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ)の構成要素と共に反射率を向上させて光の効率性を極大化することができる効果もある。
又、本発明は、光学パターンを備える光学パターン層を形成し、接着物質をパターニング(接着パターン層)して離隔領域を備えることにより、遮光パターン部分に発生するホットスポットの発生及び暗部の発生を抑えることができ、接着物質と接着される部品間の信頼性が確保されると共に、光学的特性の有意差のない照明装置として実現することができ、部品間の精密なアラインが可能であるという効果がある。
又、拡散板にパターニングをするか、別の部材を利用して離隔層を備えた離隔モジュールを備えることにより、照明装置の拡散、光の均一性の光学特性を向上させることができる効果がある。
又、一般的な照明装置の構造に不可欠な導光板を省略し、フィルムタイプのレジン層を用いて光源を誘導する構造を形成することにより、光源の数を減らすことができ、照明装置の全体的な厚さを薄型化し、製品デザインの自由度を高めることができる効果がある。
特に、側面型発光ダイオードを直下型に実装して光源の数を大幅に減らしながらも、光学特性を確保することができ、導光板を省略してフレキシブルディスプレイの構造にも適用可能であり、レジン層に反射パターンを含む反射フィルム及び離隔層を含む拡散板を備えて安定した発光特性を確保することができる効果もある。
従来の照明装置の構造を示す概念図である。 従来の照明装置の構造を示す概念図である。 本発明に係る照明装置の要部を示す断面概念図である。 図３に示した本発明に係る照明装置に含まれる反射ユニットを構成する離隔部材の一実施例を示すものである。 図３に示した本発明に係る照明装置に含まれる反射ユニットを構成する離隔部材の一実施例を示すものである。 本発明に係る反射ユニットの構成の一例を示すものである。 本発明に係る反射ユニットの第２反射フィルムの種類に応じた効率を比較した結果表である。 本発明に係る照明装置の他の実施例を示すものである。 本発明に係る照明装置の又他の実施例を示すものである。 本発明に係る光学パターン層及び拡散板の多様な実施例を示すものである。 本発明に係る光学パターン層及び拡散板の多様な実施例を示すものである。
以下、添付した図面を参照して本発明に係る構成及び作用を具体的に説明する。但し、本発明はこれらにより限定されるものではない。本明細書に亘って同じ構成要素に対しては同じ符号を付し、これについての重複説明は省略する。
本発明は、ＬＥＤを光源として用いる照明装置においてＬＥＤ光源の下部に離隔領域を備えた反射ユニットを配置することにより、反射率及び輝度を向上させることを要旨とする。特に、前記反射ユニットの単位セル形成を各単位セルが相互に連通する連通孔を備えて配置される構造の接着パターン層を含ませることにより、反射率をより向上させることを要旨とする。
本発明の照明装置を実現する場合、従来の照明装置の構造において接着物質をパターニング(接着パターン層)して離隔領域を形成する光学パターン層又は拡散板にパターニングをするか、別の部材を利用して離隔層を備えた離隔モジュールをさらに備えることにより、光学特性を改善し、特に導光板を省略し、これをレジン層で形成して照明装置の全体厚さを格段に減少させる一方、光源の数を減らすことができる構造を提供することができる。
このような本発明に係る照明装置は液晶表示装置のバックライトユニットに適用されることに限定されない。すなわち、照明を必要とする様々なランプ装置、例えば車両用ランプ、家庭用照明装置、産業用照明装置に適用が可能であることは勿論である。車両用ランプはヘッドライト、室内照明、後方ライトなどにも適用が可能であることは勿論である。
(実施形態)
１．第１実施例
図３は、本発明に係る照明装置の要部を示す断面概念図であり、図４は、図３の構造での反射ユニットの細部構成を説明するための要部拡大図である。
図３を参照すると、本発明に係る照明装置は、プリント回路基板１１０上に形成される複数のＬＥＤ光源１３０を備え、前記プリント回路基板１１０の上部面には、前記ＬＥＤ光源１３０が貫通する構造で前記プリント回路基板１１０上に積層される反射ユニット１２０を含んで構成される。特に、この場合、前記反射ユニット１２０の内部に離隔(ａｉｒ)領域Ａ１を備えることを特徴とする。前記離隔領域Ａ１は、光源１３０から出射する光の反射効率を増進させて輝度を極大化させることができる。特に、前記反射ユニット１２０は、互いに対向して配置される第１反射フィルム１２１及び第２反射フィルム１２２と前記第１及び第２反射フィルムを接着させ、内部に第１離隔領域が形成される複数の単位離隔セルが相互に連通される構造で密着して配置される第１接着パターン層１２３を含んで構成されることが望ましい。
この場合、前記プリント回路基板１１０の表面に密着する金属層が形成されたベース基材又は白色ＰＥＴ(ｗｈｉｔｅ ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ)からなる第１反射フィルム１２１と前記第１反射フィルム１２１と離隔されて前記第１離隔領域１２３ｂを形成する透明物質の第２反射フィルム１２２とを含んで構成することができる。前記第１及び第２反射フィルム１２１、１２２は、前記プリント回路基板上に積層され、前記反射フィルム上に形成された孔を貫通してＬＥＤ光源１３０が外部に突出することになる。
図３の構造において反射ユニット１２０の断面構造に基づいて図４に示された構造を参照すると、前記第１接着パターン層１２３は、前記第１反射フィルム１２１上にパターニングされた構造で１つの単位離隔セルＣが複数密着して配置される構造で形成され、前記単位離隔セルＣは、内部に第１離隔領域１２３ｂが形成されるように接着隔壁体１２３ａが形成され、前記接着隔壁体１２３ａが形成する構造の上部面は開口された構造で形成できる。特に、この場合、複数の単位離隔セルＣが密着して配置される構造において、それぞれの単位離隔セルＣは、連通孔Ｈが少なくとも１以上配置されてそれぞれの離隔セル間にエアが連通される構造で形成される。上述した単位離隔セルＣの密着構造で形成される第１接着パターン層１２３の存在は、光源から出射する光が透明物質の第２反射フィルムを貫通して伝達され、この光が第２反射フィルムで再反射される過程で反射率を極大化させることになる。
すなわち、前記単位離隔セルＣは、内部に空洞部が形成される接着隔壁体１２３ａが複数配置され、前記接着隔壁体１２３ａの内側には、空いている構造で第１離隔領域１２３ｂが形成される２次元又は３次元的な構造で実現することができる。すなわち、前記接着隔壁体１２３ａの断面は、多角形、円形、楕円形などの様々な形状に形成することができる。特に示されたように、それぞれの１つの接着隔壁体１２３ａが複数密着して配置される構造以外にも、相互に不規則な構図で配置されて単位離隔部材１２３ａの内部の第１離隔部１２３ｂとそれぞれの単位離隔部材１２３ａ間の空いている空間である第２離隔部１２３ｃで形成することも可能である。
特に、図５に示す構造のように、(ａ) 単位離隔セルの内部で光の反射光(矢印)が独自に第１離隔領域１２３ｂ内で反射する構造で反射効率を高めることができ、(ｂ) 特に、本発明で連通孔Ｈが形成される場合、連通孔によって反射光(矢印)が反射効率をより高めることができる。特に、各単位離隔セルＣの連通孔は、多角形の１つ以上の頂点部分に形成されるようにし、効率性の高い構造で形成することが望ましい。すなわち、１つの連通孔で３つの単位離隔セルを相互に連通可能なように形成することができる。
このような接着パターン層１２３が形成される前記第１反射フィルム１２１は、光を反射させる反射構造物であって、特に、本発明では様々な構造に変更することができる。
特に、図６に示す構造のように、上述した接着パターン層１２３が配置され、その上部に透明材質の第２反射フィルム１２２が配置される構造であり、特に、前記第２反射フィルム１２２は、ＰＥＴなどの透明な材質のフィルムを適用することができ、接着物質をパターニングして前記第１及び第２反射フィルム１２１、１２２を離隔させる第１接着パターン層１２３を備えて離隔領域を形成するようになる。
特に、反射効率の極大化のために、前記第１反射フィルム１２１は、金属反射層１２５を接着剤(ｐｒｉｍｅｒ)を介して接着する光学フィルム１２６を備え、前記光学フィルム１２６もリリースフィルム１２８上に接着物質(ＰＳＡ)１２７を介して積層される構造で実現することができる。この場合、前記金属反射層１２５は、Ａｇを用いることができる。
又はこれとは異なり、単純化した構造として、前記第１反射フィルム１２１は、光を反射させる反射構造物として、特に、本発明では、白色ＰＥＴ(ｗｈｉｔｅ ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ)を用いることができる。すなわち、本発明に係る特有の反射ユニットにおいて、第１反射フィルムは、一般的な金属反射物質層(Ａｇなど)で形成することも可能であるが、輝度向上の極大化された効果を実現するためには、白色ＰＥＴ(ｗｈｉｔｅ ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ)を用いることも可能である(図７参照)。すなわち、本発明に係る反射ユニットの形成において、白色ＰＥＴ(ｗｈｉｔｅ ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ)で第１反射フィルムを形成する場合、従来に比べて約３０％の輝度向上の効果を実現できるようになる。すなわち、図７は、本発明に係る反射ユニットの構造を有する照明装置の輝度向上程度を比較するための結果表である。示された表において、(Ａ)は、図３の構造を有するプリント回路基板の表面にＡｇからなる反射フィルム１枚だけを形成した場合の輝度を測定したものであり、(Ｂ)は、本発明に係る反射ユニットの構造、すなわち、接着パターン物質をシリコンで形成して図４のパターンを形成し、第１反射フィルムをＡｇフィルムとした場合と従来の(Ａ)構造を比較して輝度向上の結果値を測定したものである。又、(Ｃ)は、(Ｂ)とは異なり、第１反射フィルムを白色ＰＥＴで形成し、これにより、従来の(Ａ)構造と比較して輝度向上の結果値を測定したものである。
測定の結果、(Ａ)の場合は、輝度が６６０５であり、これを基準にしたとき、(Ｂ)の構造では７４６８であって、約１３％の輝度向上の結果を示し、本発明に係る白色ＰＥＴを含んで反射ユニットを形成する場合の(Ｃ)では８４７２であって、(Ａ)に比べて２８.６％の輝度上昇率を示している。すなわち、接着物質層をパターニングした構造(第１離隔領域)を備え、且つ白色ＰＥＴを用いる場合に輝度向上の極大化された結果を実現できるようになる。
又、本発明に係る第２反射フィルム１２２は、前記ＬＥＤから出射された光が前記第２反射フィルム１２２の表面に伝達されて再反射されるように透明な素材のフィルムを用いることがより望ましい。
特に、前記光源１３０から出射された光が第１反射フィルムを透過して第２反射フィルムで再反射されること以外にも、第２反射フィルム１２２の表面に白色印刷により反射パターン１２４を備えて光の分散をより促進させて輝度を向上させることがより望ましい。光の反射率を大幅に向上させることができるように反射パターンを備え、前記反射パターンは、ＴｉＯ２、ＣａＣＯ３、ＢａＳＯ４、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉｌｉｃｏｎ、ＰＳのうちいずれか１つを含む反射インクを用いて印刷することができる。特に、本発明に係る照明装置の場合、光源は様々な種類の光源を適用することが可能であり、特に望ましくは側面発光型の構造のＬＥＤを利用することができ、この場合、前記反射パターンは、ＬＥＤ光源の光出射方向に形成することが望ましく、特に、前記ＬＥＤ光源の出射方向から遠ざかるほどパターンの密度が高くなるようにパターンを配置することができる。側面発光型構造のＬＥＤを実現する場合、光源の数を大幅に減らすことができるという利点が実現される。
２．第２実施例
図８は、本発明に係る照明装置の他の実施例を示すものである。
すなわち、本発明に係る第２実施例は、上述した第１実施例で前記プリント回路基板上にレジン層１４０を積層する構造を実現したものである。本発明のレジン層の構成は、照明装置の導光板を代替する構成であって、光源から出射する光を前方に誘導する機能を行うようになる。
図８を参照すると、本発明に係る照明装置は、プリント回路基板１１０上に形成される複数のＬＥＤ光源１３０と出射される光を前方に拡散して誘導するレジン層１４０をさらに含んで構成される。すなわち、前記レジン層１４０は、前記ＬＥＤ光源１３０の周りを取り囲む構造で積層され、側方向に出射する光源の光を分散させる機能を行うようになる。すなわち、従来の導光板の機能を前記レジン層１４０が行うようになる。
前記レジン層は、基本的に光を拡散させることができる材質の樹脂であればいずれも使用可能であることは勿論である。一例として、本発明に係る一実施例としてのレジン層の主材料としては、ウレタンアクリレートオリゴマーを主原料とするレジンを用いることができる。例えば、合成オリゴマーであるウレタンアクリレートオリゴマーをポリアクリルであるポリマータイプと混合したものを用いることができる。もちろん、ここに低沸点希釈型反応性モノマーであるＩＢＯＡ(ｉｓｏｂｏｒｎｙｌ ａｃｒｙｌａｔｅ)、ＨＰＡ(Ｈｙｄｒｏｘｙｌｐｒｏｐｙｌ ａｃｒｙｌａｔｅ)、２-ＨＥＡ(２-Ｈｙｄｒｏｘｙｅｔｈｙｌ ａｃｒｙｌａｔｅ)などが混合されたモノマーをさらに含むことができ、添加剤として光開始剤(例えば、１-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(１-ｈｙｄｒｏｘｙｃｙｃｌｏｈｅｘｙｌ ｐｈｅｎｙｌ-ｋｅｔｏｎｅ)など)又は酸化防止剤などを混合することができる。
なお、前記レジン層１４０は、光の拡散と反射を増加させるためにビーズ(ｂｅａｄ)を含むことができる。前記ビーズは、レジン層の全体重量に対して０.０１〜０.３重量％含むことが望ましい。すなわち、ＬＥＤから側方向に出射される光は、前記レジン層１４０とビーズにより拡散及び反射されて上部方向に進行するようになる。
これは、上述した本発明に係る前記第１実施例で上述した反射ユニット１２０と共に反射機能をさらに促進させることができる。したがって、前記レジン層の存在は、従来の導光板が占めていた厚さを格段に減少させ、製品の薄型化を実現できることは勿論、軟性の性質を有するようになり、フレキシブルなディスプレイにも適用できる汎用性を備えるようになる。
３．第３実施例
上述した第２実施例の構造から改良された構造で前記レジン層上に光拡散を促進する光学パターン層が形成された第３の実施例の照明装置の構造を説明する。
すなわち、図９を参照すると、本発明に係る照明装置は、図８で上述した構造で前記レジン層１４０の上部に配置され、光学パターン１５１を含む光学パターン層１５０を備える構造で実現することができる。
特に、前記光学パターン層１５０は、前記光学パターンの周辺部を取り囲む第２離隔領域１５２を形成する第２接着パターン層１５３を含んで構成することができる。すなわち、前記第２接着パターン層１５３は、前記光学パターン１５１に一定の形状のパターンを有する離隔された空間(第２離隔領域)を形成し、その他の部分には接着物質を塗布して接着して形成される。すなわち、図示された構造において、前記光学パターン層１５０と第２接着パターン層１５３の配置関係で前記光学パターン層１５０は、前記光学パターンを内部に含む第１基板１５０Ａ及び第２基板１５０Ｂを備え、前記第１接着パターン層１５３は、前記遮光パターンの周辺部を取り囲む前記第２離隔領域１５２以外の部分に塗布されて第１基板１５０Ａ及び第２基板１５０Ｂを接着させる。
すなわち、前記光学パターン１５１は、前記ＬＥＤ光源１３０から出射する光の集中を防ぐために形成される遮光パターンで形成され、このためには、前記光学パターン１５１とＬＥＤ光源１３０との位置間にアライン(ａｌｉｇｎ)が必要であり、アライン後固定力を確保するために接着部材(ａｄｈｅｎｓｉｖｅ)を用いて接着するようになる。
前記第１基板１５０Ａ及び第２基板１５０Ｂは、光透過率に優れた材質の基板を用いることができ、一例としてＰＥＴを用いることができる。この場合、前記第１基板１５０Ａ及び第２基板１５０Ｂの間に配置される光学パターン１５１は、基本的にＬＥＤ光源から出射される光が集中しないようにする機能をし、前記第１基板１５０Ａ又は第２基板１５０Ｂのいずれかに遮光印刷により形成でき、前記遮光パターンの周辺部を取り囲む構造で接着物質を塗布した接着層で二基板を接着してアラインを実現する。すなわち、前記第１基板１５０Ａ及び第２基板１５０Ｂの接着構造は、印刷された遮光パターン１５１を固定する機能をさらに行うことになる。又、前記接着層は、熱硬化型ＰＳＡ、熱硬化型接着剤、ＵＶ硬化型ＰＳＡタイプの物質を用いることができる。
前記第２接着パターン層１５３を形成して接着するときに、第２離隔領域１５２を形成するパターン構造で接着する場合、接着物質が遮光パターンに重ねて発生する強いホットスポット(Ｈｏｔ ｓｐｏｔ)又は暗部の発生を防ぐことができ、離隔層(ａｉｒ ｌａｙｅｒ)の存在により光の均一性を向上させることができる。
上述した構造の本発明に係る照明装置は、上述した構成に加えて、前記レジン層１４０の上部に拡散板１７０を備えることができ、前記拡散板１７０と前記光学パターン層１５０との間に第３離隔領域１６１を備えた離隔モジュール１６０をさらに備えることができる。なお、前記拡散板の上部にプリズムシート、保護シートなどが付加的に備えられても良い。
図１０は、前記光学パターン１５１と第２接着パターン層１５３、そしてこれにより形成される第２離隔領域１５２の構成を概念的に示すものである。
前記第１基板上に特定のパターンで印刷される光学パターン１５１の周辺部を取り囲む構造で接着物質を用いて第２接着パターン層１５３を形成すると、一定の離隔空間が形成されながら第２基板１５０Ｂが接着される場合、この離隔空間は空気層が形成された密閉構造となり、これを「第２離隔領域」と定義する。前記第２接着パターン層１５３が形成する前記第１離隔領域１５２の平面形状は、円形、楕円形、長方形、正方形、多角形など様々な形状に形成することができる。又、前記接着パターン層は、熱硬化型ＰＳＡ、熱硬化型接着剤、ＵＶ硬化型ＰＳＡタイプの物質を用いて形成することができる。
又、前記光学パターン１５１は、光の強度が過度に強くて光学特性が悪くなったり、黄色光が導き出される(ｙｅｌｌｏｗｉｓｈ)現象を防止するために一定部分の遮光効果が出るように遮光パターンで形成されることが望ましい。即ち、光が集中しないように遮光インクを用いて遮光パターンを印刷することができる。
前記光学パターンは、光を完全に遮断する機能ではなく、光の一部遮光及び拡散機能を実行できるように１つの光学パターンで光の遮光度や拡散度を調節できるように形成することができる。より望ましくは、本発明に係る光学パターンは、複合的なパターンの重畳印刷構造で形成することもできる。重畳印刷構造とは一つのパターンを形成し、その上部にもう一つのパターン形状を印刷して形成する構造をいう。
一例としては、前記光学パターン１５１は、光の出射方向に高分子フィルムの下面にＴｉＯ２、ＣａＣＯ３、ＢａＳＯ４、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉｌｉｃｏｎ、ＰＳから選ぶことができるいずれか１つ以上の物質を含む遮光インクを用いて形成される拡散パターンと、Ａｌ又はＡｌとＴｉＯ２の混合物質を含む遮光インクを用いた遮光パターンの重畳印刷構造で形成することができる。すなわち、高分子フィルムの表面に拡散パターンを白色印刷して形成した後、その上に遮光パターンを形成したり、これとは逆の順序で２重構造で形成することも可能である。勿論、このようなパターン形成のデザインは光の効率と強度、遮光率を考慮して多様に変形できることは自明であろう。又は、順次積層構造において中央層に金属パターンの遮光パターンを形成し、その上部と下部にそれぞれ拡散パターンを形成する３重構造で形成することも可能である。このような３重構造においては上述した物質を選択して形成することが可能であり、望ましい一例としては、屈折率に優れたＴｉＯ２を用いて拡散パターンのいずれか一つを形成し、光安定性と色感に優れたＣａＣＯ３をＴｉＯ２と共に用いて他の拡散パターンを形成し、隠蔽性に優れたＡｌを用いて遮光パターンを形成する３重構造により光の効率性と均一性を確保することができる。特にＣａＣＯ３は黄色光の露出を遮断する機能により、最終的に白色光を実現するように機能をすることでより安定した光の効率を実現でき、ＣａＣＯ３以外にもＢａＳＯ４、Ａｌ２Ｏ３、シリコンビーズなどの粒子サイズが大きく、類似の構造を有する無機材料を活用することもできる。さらに、光学パターンは、前記ＬＥＤ光源の出射方向から遠ざかるほどパターン密度が低くなるようにパターン密度を調節して形成することが光効率の面で望ましい。
さらに、本発明は、光学パターン層１５０と拡散板１７０との間に配置される離隔モジュールをさらに含んで形成することができる。図１０は、図９に示す光学パターン層１５０と拡散板１７０との間に配置される離隔モジュールを形成する一実現例を示すものである。
図９及び図１０を参照すると、本発明に係る照明装置の構成には、光学パターン層１５０と拡散板１７０との間にエア層(第３離隔領域)１６０を備える構造をさらに含ませることができ、前記第３離隔領域１６１の存在により、前記光源から出射された光を拡散させ、光の均一性(ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ)を向上させることができる効果が実現される。なお、前記レジン層１４０と光学パターン層１５０を透過した光のばらつきを最小化するために、前記第３離隔領域１６０の厚さは０.０１〜２ｍｍに形成することが望ましい。
前記第３離隔領域１６０は、拡散板の下部に離隔層を形成できる構造で形成することができ、このような構造により形成される第３離隔領域を含んで「離隔モジュール」と定義する。
図１１を参照すると、前記離隔モジュールは、拡散板自体を加工して離隔領域(離隔層)を形成する方法、又は、拡散板の下部に別の構造物を形成して離隔領域を形成する構成などをすべて含む。すなわち、図１１の(ａ)に示すように、拡散板１７０の下部にスペーサ１７１を形成して第３離隔領域１６０を形成したり、(ｂ)に示すように、拡散板の下部をパターニングして下部の層と密着して第３離隔領域(ａｉｒ ａｒｅａ)１６０を形成するブリッジ１７２の構造で形成することができる。
このような一体型構造は、前記パターニングされた形状、すなわち、離隔領域を形成するパターンの形状に応じて多様に変形させることができ、これによりブリッジの形状も多様に変形させることができることは自明であり、これも本発明の要旨に含まれる。さらに、(ｃ)に示す構造のように、拡散板の下面自体をパターニングする方法以外に、別の構造物を用いて離隔領域１６０を形成する構造でも実現することができる。もちろん、図示された構造物は、スペーサ部材としてブリッジ１７４を形成する構造を例示したが、本発明の要旨はこのような方法を含み、拡散板の下部に離隔層を形成できる様々な変形実施例も本発明の要旨に該当することは言うまでもない。
(ｄ)に示すように、拡散板自体をパターニングする(ｂ)の構成や、別の構造物を用いる構成(ｃ)のように、離隔層を単一層にすること以外にも、独立した離隔層を形成できる構造１７５、１７６を採用して複数の層で離隔領域１６０、１６１を形成することも可能である。
以上のような本発明に係る照明装置は、図５に示すような光Ｌを出射する光源１３０の配置構図を実現することができる。すなわち、光源の数を減らすために前記ＬＥＤ光源１３０は、側面発光型ＬＥＤを適用して配置することができる。
上述した本発明に係る照明装置は、次のような構成と作用によりＬＣＤに適用することができる。図９を参照すると、側面発光型ＬＥＤ１３０から側方向に光が出射され、出射された光は、従来の導光板を有する構造の代わりに形成されたレジン層１４０で反射及び拡散され、光学パターン層１５０により光の集中を防ぎ、拡散板の下部に形成された第３離隔領域により光のばらつきを最小化することができる。特に、前記レジン層１４０とプリント回路基板１１０との間に配置される本発明に係る反射ユニット１２０の存在により、反射率をより向上させることができ、光の効率性を極大化し輝度向上の効果を実現することができる。特に、本発明に係る反射ユニット１２０の場合、接着物質層のパターニングにより離隔領域を形成するデザインを多様化させて反射率を調節でき、パターニングされた接着物質の材料及び種類に応じて反射率、色の実現を調整できる効果もある。さらに、第２反射フィルム１２２の光の特性及び厚さに応じて反射率を調節することもできる。
まとめると、本発明に係る反射ユニット１２０と反射パターン１２４によって出射された光はより一層反射効率が高くなり、光を前方に誘導できるようになる。このように、レジン層１４０を通過した光は光学パターン層１５０に形成された光学パターン１５１を通じて拡散又は遮光される過程を経て、このように精製された光は、拡散板の下部に形成される離隔モジュールにより再度光学特性が精製されて均一性を高めることができ、その後加えられるプリズムシート１８０、ＤＢＥＦ１９０などの光学シートを経て白色光としてＬＣＤパネルに入射することになる。
このように、本発明に係る照明装置の場合、反射ユニットの離隔領域を備えた構造により反射効率を極大化することはもちろん、照明装置を実現するとき、導光板の構造を省略し、光の供給源として側面発光型ＬＥＤを採用し、レジン層により光を拡散及び反射させて光を誘導することで、薄型化及び光源の数を減らすことができる。一方、光源の減少による輝度の低下及び均一性の問題を反射パターンと遮光パターン及び離隔モジュールの離隔領域を備えて調節できるようにして光学特性を向上させることができる。

Claims (21)

  1. プリント回路基板上に形成される複数のＬＥＤ光源と、
    前記ＬＥＤ光源が貫通される構造で前記プリント回路基板上に積層される反射ユニットとを含み、
    前記反射ユニットは、互いに対向して配置される第１反射フィルム及び第２反射フィルムと
    前記第１及び第２反射フィルムを接着させ、内部に第１エア領域が形成される複数の単位エアセルが相互に連通される構造で密着されて配置される第１接着パターン層とを含む照明装置。
  2. 前記第１接着パターン層は、
    前記単位エアセルが上部の開口した接着隔壁体の構造でパターニングされ、
    前記接着隔壁体が複数密着して配置され、各接着隔壁体は、少なくとも１以上の連通孔を備えて相互に連通される請求項１に記載の照明装置。
  3. 前記第１接着パターン層は、
    前記単位エアセルの平面形状が同じ形状に配置されるか、互いに異なる平面形状を有する構造が複数配置される構造である請求項２に記載の照明装置。
  4. 前記第１接着パターン層は、
    同じ形状の多角形構造であり、
    前記連通孔は、多角形の１つ以上の頂点部分に形成される請求項２に記載の照明装置。
  5. 前記第１反射フィルムは、ベース基材上に積層される第１基材と前記第１基材上に積層される金属層と、
    前記第１反射フィルムと離隔されて前記第１エア領域を形成する透明物質の第２反射フィルムとを含んで構成される請求項２項に記載の照明装置。
  6. 前記第１反射フィルムは、前記プリント回路基板の表面に密着する白色ＰＥＴ (ｗｈｉｔｅ ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ)からなる第１反射フィルムと、
    前記第１反射フィルムと離隔されて第１エア領域を形成する透明物質の第２反射フィルムとを含んで構成される請求項２に記載の照明装置。
  7. 前記第１接着パターン層は、熱硬化型ＰＳＡ、熱硬化型接着剤、ＵＶ硬化型ＰＳＡタイプの物質を用いて形成される請求項２に記載の照明装置。
  8. 前記第２反射フィルムは、
    前記第２反射フィルムの表面に反射パターンがさらに形成される請求項２項に記載の照明装置。
  9. 前記反射パターンは、
    ＴｉＯ２、ＣａＣＯ３、ＢａＳＯ４、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉｌｉｃｏｎ、ＰＳのうちいずれか１つを含む反射インクを適用して形成される請求項８に記載の照明装置。
  10. 前記照明装置は、
    前記反射ユニットの上面に前記ＬＥＤ光源の高さ以上に積層されるレジン層をさらに含む請求項１に記載の照明装置。
  11. 前記レジン層は、光の反射を増加させるビーズ(ｂｅａｄ)をレジン層の全体重量に対し て０.０１〜０.３重量％さらに含む請求項１０に記載の照明装置。
  12. 前記照明装置は、
    前記レジン層の上部に配置されて光を拡散させる光学パターンが形成される光学パターン層をさらに含む請求項１０に記載の照明装置。
  13. 前記光学パターンは、
    ＴｉＯ２、ＣａＣＯ３、ＢａＳＯ４、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉｌｉｃｏｎ、ＰＳから選ばれるいずれか１つ以上の物質を含む材料で形成される請求項１２に記載の照明装置。
  14. 前記光学パターン層は、前記光学パターンの周辺部を取り囲む第２エア領域を形成する第２接着パターン層を含んで構成される請求項１２に記載の照明装置。
  15. 前記光学パターン層は、
    前記光学パターンを内部に含む第１基板及び第２基板を備え、
    前記第２接着パターン層は、前記光学パターンの周辺部を取り囲む前記第２エア領域以外の部分に塗布される請求項１４に記載の照明装置。
  16. 前記第２接着パターン層が形成される前記第２エア領域の平面形状は、
    円形、楕円形、長方形、正方形、多角形のうちいずれか１つを含む請求項１４に記載の照明装置。
  17. 前記光学パターン層の上部に配置される拡散板をさらに含む請求項１４に記載の照明装置。
  18. 前記光学パターン層と前記拡散板との間には第３エア領域を備えるエアギャップモジュールがさらに備えられる請求項１７に記載の照明装置。
  19. 前記エアギャップモジュールは、
    前記拡散板の下部をパターニングして第３エア領域とブリッジを形成した一体型構造で形成される請求項１８に記載の照明装置。
  20. 前記エアギャップモジュールは、
    前記拡散板の下部に独立したスペーサ部材としてブリッジを形成して第３エア領域を備えた構造で形成される請求項１８に記載の照明装置。
  21. プリント回路基板上に形成される発光ダイオード(ＬＥＤ)と、
    前記発光ダイオード( ＬＥＤ)を覆う構造で積層されるレジン層と、
    前記プリント回路基板と前記レジン層との間に配置される第１エア領域を備える反射ユニットとを含む請求項１０に記載の照明装置を含む液晶表示装置。
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