JP6370537B2 - 照明装置 - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、照明装置に関し、より詳しくは、導光板構造を除去して全体の厚さを薄型化し光効率を確保し、突出光学パターンを形成して視野角に応じて光の形状と立体感が変わる効果を実現できる照明装置の構造に関する。
ＬＥＤ(Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｅｄ Ｄｉｏｄｅ)素子は、化合物半導体の特性を利用して電気信号を赤外線又は光に変換させる素子であって、蛍光灯とは異なり水銀などの有害物質を使用せず、環境を汚染させる要因が少なく、従来の光源に比べて寿命が長いという利点を有している。また、ＬＥＤ素子は、従来の光源に比べて消費電力が低く、高い色温度により視認性に優れ、眩しさが少ないという利点を有している。
したがって、現在の照明装置は、従来の白熱電球や蛍光灯などのような従来の光源を利用する形態から、上述したＬＥＤ素子を光源として利用する形態に発展しており、特に特許文献１に開示されているような、導光板を用いることにより面発光機能を行う照明装置が提供されている。
導光板は、基本的に、従来の照明装置の必須の部品として用いられるが、導光板自体の厚さのため製品の薄型化に限界があり、導光板自体の材質が柔らかくないため屈曲が形成された外部ハウジングなどには適用しにくいという欠点、これにより製品設計及びデザインの変形が容易でないという問題を有している。
本発明の実施形態は、上述した従来の問題を解決するためになされたものであり、全体の厚さを薄型化できる照明装置の構造を提供することを目的とする。
なお、本発明の実施形態は、プリント回路基板の上部又は光学部材の下部に照明装置自体が柔軟性を有するようにして製品のデザインの自由度を向上させると共に、信頼性を確保できる照明装置の構造を提供することを目的とする。
併せて、本発明の実施形態は、幾何学的光学パターンを実現できる照明装置を提供することを目的とする。
上述した課題を解決するための本発明の実施形態に係る照明装置は、隣接層とのギャップを形成する突出光学パターンを含む光学部材と、上記光学部材に挿入される一つ以上の発光ユニットと、上記光学部材と一つ以上の発光ユニット上に形成されるレジン層と、を含んでなる。
本発明の実施形態によれば、導光板を除去し、レジン層を用いて光を誘導することにより、発光ユニットの数を低減できる効果、照明装置の全体の厚さを薄型化できる効果を有するようになる。
なお、本発明の実施形態によれば、フレキシブルプリント回路基板及びレジン層を用いて照明装置を形成することにより柔軟性を確保することができ、製品のデザインの自由度を高めることができる効果がある。
併せて、本発明の実施形態によれば、レジン層と反射部材との間に突出光学パターンが形成された光学部材を備えることにより視野角に応じて光の形状と立体感が変わる効果、光学部材と反射部材との間に接着パターンを形成して突出光学パターンの形状の変形が可能な効果、審美性が向上した照明装置を提供できる効果、及び種々の照明装置に応用及び適用が可能であるという利点を有する。
併せて、本発明の実施形態によれば、発光ユニットから出射される光を効率的に反射させることができる構造物の反射部材及び反射パターンを備えることにより、光の反射率の向上と共に輝度の向上を極大化できる効果及び均一な面光源を提供できる効果がある。
なお、本発明の実施形態によれば、光学パターンを備える第１の光学基板又は第２の光学基板を形成し、接着層に空気層が形成される離隔部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及び暗部を除去することができ、接着層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がない照明装置を実現できる効果、部品間の精密なアライン(ａｌｉｇｎ)が可能である効果がある。
以下、添付の図面を参照して本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を容易に実施できる望ましい実施形態を詳しく説明する。但し、本明細書に記載された実施形態と図面に図示された構成は、本発明の望ましい一実施形態に過ぎず、本発明はこれ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、これに対する重複説明は省略する。
本発明は、発光ユニットとしてＬＥＤを光源として用いる照明装置に関するものであり、導光板を除去しこれをレジン層に代替して形成するが、反射部材とレジン層との間に突出光学パターンが備えられた光学部材をさらに形成することにより、単純な面発光ではない、幾何学的形状の実現により様々なアプリケーションに適用が可能な照明装置の構造を提供することを要旨とする。
本発明は、発光ユニットとしてＬＥＤを光源として用いる照明装置に関するものであり、導光板を除去しこれをレジン層に代替して形成するが、反射部材とレジン層との間に突出光学パターンが備えられた光学部材をさらに形成することにより、単純な面発光ではない、幾何学的形状の実現により様々なアプリケーションに適用が可能な照明装置の構造を提供することを要旨とする。
併せて、本発明の実施形態による照明装置は、照明が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。例えば車両用ランプに適用される場合、ヘッドライト、車両室内照明、ドアスカーフ、後方ライトなどにも適用が可能である。さらに、実施形態の照明装置は、液晶表示装置に適用されるバックライトユニット分野にも適用可能であり、これ以外にも、現在開発されて市販されているか、今後の技術発展に伴って実現可能なあらゆる照明関連分野に適用可能である。
図３は、本発明の実施形態による照明装置の要部を示す図である。
図３を参照すると、実施形態による照明装置１００ａは、光学パターンを含む光学部材(ｏｐｔｉｃａｌ ｍｅｍｂｅｒ)２１０と、上記光学部材２１０に挿入される一つ以上の発光ユニット１３０を含んで構成することができる。すなわち、上記光学部材２１０を貫通する構造で上記発光ユニット１３０と配置構造を形成することができる。併せて、上記光学部材２１０と上記一つ以上の発光ユニット１３０上に形成されるレジン層１５０をさらに含んで構成することができる。
このような基本的な構成を中心に実現される本発明の一実施形態による照明装置の構成を図３により説明すると、本発明の実施形態では、上述した発光ユニット１３０を実装するプリント回路基板１１０をさらに含んで形成することができる。
具体的には、本発明の一実施形態による照明装置は、上記プリント回路基板１１０上に形成された一つ以上の発光ユニット１３０と、上記発光ユニット１３０が挿入される構造で形成され、特に表面に突出光学パターンが備えられた光学部材２１０が順次形成されており、発光ユニット１３０を埋めて、出射される光を前方に誘導するレジン層１５０を含んで構成してもよい。
ここに上記プリント回路基板１１０上に形成された反射部材１２０をさらに含んで構成してもよい。上記光学部材２１０は光学的作用をする手段を含むものであり、例えば、光ガイド、レンズ、導波管などを含むことができる。図１には、一実施形態による光学部材２１０が二層以上の積層構造を有する構造が示されているが、特にこれに限定されるのではない。
上記プリント回路基板１１０は、基板上に回路パターンが形成された基板、即ち、ＰＣＢを意味し、特に、本発明では一定の柔軟性を確保するためにフレキシブルプリント回路基板(ＦＰＣＢ)を用いて形成可能である。
上記発光ユニット１３０は、フレキシブルプリント回路基板１１０上に一つ以上の個数で配列されて光を出射するものであり、実施形態の発光ユニット１３０は側面型(ｓｉｄｅ ｖｉｅｗ ｔｙｐｅ)発光ダイオードからなる。側面型発光ダイオードを用いる場合は、上部発光型(Ｔｏｐ ｖｉｅｗ)発光ダイオードを用いる場合に比べて上部に伝達される光がレジン層を通じて伝達されるようにするので、光度を調節して上記発光ユニット１３０を埋める構造で積層されるレジン層の厚さを薄くすることができる利点が実現され、レジンにより平板構造の発光面の光の均一性を確保することができる利点が実現可能である。即ち、上部発光型発光ダイオードを用いる場合には光の方向が上方に向かうが、この場合、発光ダイオード(ＬＥＤ)の周辺に光が広がる範囲が狭く、側面型発光ダイオードは、側面に光が広く広がって光分布特性を良好にし、光量確保特性が向上して光源の数を減らすことができる。即ち、出射される光の方向が直上に直進するのではなく、側面に向かって出射する構造の発光ダイオードを実施形態の発光ユニット１３０として用いることができる。
併せて、本発明の実施形態による上記発光ユニットは、レジン層に埋められる構造で形成でき、また、発光ユニットがレジン層に埋められる構造で形成される場合には、レジン層と発光ユニットが一体に形成されるので、構造が単純化される。また、発光ユニットとして用いられるＬＥＤのような発光体素子を適用する場合には、ＬＥＤ光素子の前方に配置される蛍光体シリコンとレジン層の屈折率が変わり、即ち、空気に直接出射する時よりも屈折率の差によりＬＥＤから出る光の量が多くなる効果が発生する。
具体的には、蛍光体シリコンの屈折率は、通常１.５であり、レジン層の屈折率は、通常１.４７であることを考慮すると、光が通過する媒質の屈折率の差が小さいほど臨界角が大きくなり、この結果、ＬＥＤの内部で損失される光が減少し、光の量を多く確保することができる。
なお、上記発光ユニットがレジン層に挿入される構造で形成される場合、上部面に導光板を配置する従来の構造に比べて相対的に照明装置の全体厚さを薄くすることができ、直接光学部材の内部に光が出射する構造で形成されるので、光の漏れ量を減らして光効率を向上させることをできる利点が実現される。
併せて、本発明の実施形態による照明装置１００ａは、側面型発光ダイオードからなる発光ユニット１３０を直下に配置するので、光拡散及び反射機能をするレジン層を活用して上部方向に光を拡散及び誘導することにより、全体発光ユニットの数を低減させることができ、照明装置の全体重量及び厚さを格段に減少させることができる。
上記レジン層１５０は、上記光学部材２１０及び上記発光ユニット１３０の上部に形成され、このようなレジン層１５０は、発光ユニット１３０から出射される光を前方に拡散及び誘導することになる。即ち、上記レジン層１５０は、上記発光ユニット１３０を埋める構造で形成することにより、発光ユニット１３０から側方向に出射する光を分散させる機能を実行することになる。
このような実施形態の上記レジン層１５０は、基本的に光を拡散できる材質の樹脂からなる。例えば、実施形態のレジン層１５０は、オリゴマーを含む紫外線硬化樹脂からなり、より具体的にレジン層１５０は、ウレタンアクリレートオリゴマーを主原料とする樹脂を用いて形成してもよい。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とポリアクリルであるポリマータイプを混合した樹脂を用いてもよい。勿論、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んでもよく、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-ｈｙｄｒｏｘｙ ｃｙｃｌｏｈｅｘｙｌ ｐｈｅｎｙｌ-ｋｅｔｏｎｅ)など)又は酸化防止剤などを混合してもよい。但し、上述した内容は一例に過ぎず、これ以外にも、現在開発されて市販されているか、今後の技術発展に伴って実現可能な光拡散機能を実行できる適切な樹脂を用いて実施形態のレジン層１５０を形成することができる。
本発明の実施形態によれば、上記レジン層１５０の存在により、従来の導光板が占めていた厚さを格段に減少させることができることから、製品の薄型化を実現することができ、軟性の性質を有するようになり、屈曲面にも容易に適用できるという利点、デザインの自由度を向上させることができるという利点、及びその他のフレキシブルディスプレイにも応用及び適用が可能であるという利点を有することになる。
本発明の実施形態によれば、上記レジン層１５０の存在により、従来の導光板が占めていた厚さを格段に減少させることができることから、製品の薄型化を実現することができ、軟性の性質を有するようになり、屈曲面にも容易に適用できるという利点、デザインの自由度を向上させることができるという利点、及びその他のフレキシブルディスプレイにも応用及び適用が可能であるという利点を有することになる。
上記反射部材１２０は、上記プリント回路基板１１０の上面に形成され、発光ユニット１３０が挿入して形成される構造からなる。このような実施形態の反射部材１２０は、反射効率が高い材質で形成されることにより、発光ユニット１３０から出射される光を上部に反射させて光の損失を減らす役割を果たす。このような反射部材１２０は、フィルム形態でなり、光の反射特性及び光の分散を促進する特性を実現するために、白色顔料を分散及び含有する合成樹脂を含んで形成してもよい。例えば白色顔料としては、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、炭酸鉛、硫酸バリウム、炭酸カルシウムなどを用いてもよく、合成樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリオレフィン、セルロースアセテート、耐候性塩化ビニルなどを用いてもよいが、これに限定されるのではない。
上記反射部材１２０の表面には、例えば反射パターン１２１を形成してもよく、反射パターン１２１は、入射される光を散乱及び分散させることにより、上部に光が均一に伝達されるようにする役割を果たす。反射パターン１２１は、ＴｉＯ２、ＣａＣＯ３、ＢａＳＯ４、Ａｌ２Ｏ３、シリコン(Ｓｉｌｉｃｏｎ)、ＰＳのうちいずれか一つを含む反射インクを用いて反射部材１２０の表面に印刷することにより形成してもよいが、これらに限定されるのではない。
特に、上記反射パターン１２１が反射インクを用いて印刷方法で形成される場合、光源の配置に応じた反射率を高める必要がある部分と低める必要がある部分を考慮して光学パターンの設計が容易になり、印刷によるパターンの１色印刷のみでなく、重畳印刷(２色、３色印刷)などの工法を適用することで、所望の反射パターンを容易に形成することができる。併せて、上述した金属材の成分が含む反射インクを適用する場合、その反射特性が一般的な突出構造で形成される構造的な側面の反射パターンより反射効率に優れた利点が実現される。
なお、上記反射パターン１２１は、複数の突出したパターンを備える構造でなり、光の散乱効果を増大させるためにドット(ｄｏｔ)パターン形状、プリズム形状、レンチキュラー形状、レンズ形状、又はこれらを組み合わせた形状になるが、これに限定されるのではない。また、反射パターン１２１の断面形状は、三角形状、四角形状、半円形状、正弦波状などの様々な形状を有していてもよい。
上記光学部材２１０は、上記反射部材１２０の上面に配置されていてもよく、上記反射部材１２０を向く面に光学パターンが形成される構造からなる。これは、上記反射部材１２０上にレジン層を形成するが、上記光学パターンの突出パターンが上方に位置するようになる場合、プリズムパターンの間間にレジンが入ってパターンの機能を失うことになる問題が発生する恐れがある。
なお、上記光学パターンが反射部材と接する面に形成される場合、反射部材で反射される光が直ぐ光学パターンにより散乱されるようにするので、光の利用効率の面で有利な効果を実現することができる。
上記光学部材２１０の光学パターンは、レジン層１５０と接する面の反対側の面に形成されることが望ましい。
この時、上記光学部材２１０は、複数の単位プリズムレンズパターンを備えたプリズムシート、マイクロレンズアレイシート、及びレンチキュラーレンズシートのいずれか一つ又はこれらの組み合わせからなる。上述した光学部材のレンズパターンの差異は、本発明の実施形態による立体構造の光出射経路を形成する特性を多様に設計できるという利点が実現される点にその意義があると言える。
図から分かるように、上記光学パターンにより、上記光学部材２１０と反射部材１２０との間にはギャップ２３０が形成されたり、上記光学パターンに対応する形状に接着パターン２２０が形成されて光学部材２１０と反射部材１２０を接着する。
実施形態によれば、上記接着パターン２２０は上記反射部材１２０上に形成される。上記接着パターン２２０が形成される部位には空気層で形成されるギャップ２３０が形成されない。特に、この場合、空気層がなく両面接着剤を使用して全面接着をすると、外観に汚染が発生し、空気層によって立体感を増加させることができる。また、接着パターンが存在する部分は、接着効果以外にも、接着パターンが存在しない部分の空気層の形成部分と比較して屈折率の差を形成することになるので、立体的な光の形成に様々なデザイン的効果を達成できる利点が実現される。
このように、単純な面発光ではない、光学パターンが形成されたプリズムシートなどの光学部材２１０を備えることにより、幾何学的光学パターンを形成させて視野角に応じて光の形状と立体感が変わる効果を実現することができる。
この時、反射部材１２０に反射インクを用いたパターンを形成すると、光の強度を調整することができ、反射部材１２０と光学部材２１０との間の接着パターン２２０を用いて突出光学パターンの形状を変形させることができる。
図２は、図１に示された実施形態の照明装置にビーズと光学部材を付加した構造１００ｂを示す図である。
図１及び図２を参照すると、本発明の実施形態のレジン層１５０には、内部に中空(又は間隙)が形成された複数の光拡散体１５１が混合及び拡散された形態でさらに含まれていてもよく、このような光拡散体１５１は、光の反射及び拡散特性を向上させる役割を果たす。例えば、発光ユニット１３０から出射された光がレジン層１５０の内部の光拡散体１５１に入射すると、光は光拡散体１５１の中空により反射及び透過されて拡散及び集光されレジン層の上部に出射されることになる。上記光拡散体１５１は一例としてビーズ(ｂｅａｄ)構造物で形成することができる。
図２に示された本発明の一実施形態による照明装置１００ｂは、レジン層１５０の上方に第２の光学部材２９０をさらに含んで構成されてもよい。
本発明の実施形態のような照明装置に図２に示された構造のような、上記第２の光学部材２９０がある場合には、上記レジン層において拡散及び集光された光が上記第２の光学部材２９０に出射されるようになり、この時、光拡散体１５１によって光の反射率及び拡散率が増加することになり、その後、第２の光学部材２９０に供給される出射光の光量及び均一性が向上し、結果的に照明装置の輝度を向上させる効果が得られる。
上記第２の光学部材２９０は光学的作用をする手段を含むものであって、例えば、光ガイド、レンズ、光拡散層などを含んでも良い。図２には、一実施形態による第２の光学部材２９０が光拡散層であることが示されているが、特にこれに限定されるのではない。
なお、上記光拡散体１５１の含有量は、所望の光拡散効果を得るために適宜調整することができ、より具体的には、全体レジン層１５０の重量に対して０.０１〜０.３％の範囲で調整できるが、これに限定されるのではない。即ち、発光ユニット１３０から側方向に出射される光は、レジン層１５０と光拡散体１５１を介して拡散及び反射されて上部方向に進行できるようになる。このような光拡散体１５１は、シリコン(ｓｉｌｉｃｏｎ)、シリカ(ｓｉｌｉｃａ)、グラスバブル(ｇｌａｓｓ ｂｕｂｂｌｅ)、ＰＭＭＡ、ウレタン(ｕｒｅｔｈａｎｅ)、Ｚｎ、Ｚｒ、Ａｌ２Ｏ３、アクリル(ａｃｒｙｌ)から選ばれるいずれか一つからなり、上記光拡散体１５１がビーズ構造で形成される場合、ビーズの粒径は１μｍ〜２０μｍの範囲で形成されてもよいが、これに限定されるのではない。
本発明の実施形態による照明装置１００ｂは、上述したように、第２の光学部材２９０をさらに含んで形成してもよい。この場合、上記第２の光学部材２９０は、レジン層１５０の上部に形成され、上記レジン層１５０を通過して出射される光を集光する役割を果たす。このような第２の光学部材２９０は、一般的にアクリル樹脂で形成してもよいが、これに限定されるのではなく、その他にもアクリル、ポリカーボネート(ＰＣ)、ポリスチレン(ＰＳ)、ポリメチルメタクリレート(ＰＭＭＡ)、環状オレフィンコポリマー(ＣＯＣ)、ポリエチレンテレフタレート(ＰＥＴ)、レジン(ｒｅｓｉｎ)のような高透過性プラスチックなどの集光機能をすることができるあらゆる材質からなる。
一方、図には示していないが、第２の光学部材２９０の下部には反射パターンを形成してもよい。反射パターンとは、パターンが均一又は不均一に配置された構造を意味し、入射される光を反射及び分散させることにより外部に放出される光が幾何学的なパターンを形成するようにする役割を果たす。このような反射パターンは、複数のパターンを備える構造でなり、光の反射及び分散効果を増大させるためにプリズム形状、レンチキュラー形状、凹レンズ形状、凸レンズ形状又はこれらを組み合わせた形状になるが、これに限定されるのではない。また、反射パターンの断面形状は、三角形状、四角形状、半円形状、正弦波状などの様々な形状を有していてもよい。そして、発光ユニット１３０との距離に応じて各パターンの大きさ又は密度を変化させる構造からなっていてもよい。
このような実施形態の反射パターンは、第２の光学部材２９０を直接加工して形成してもよいが、その制限はなく、一定のパターンが形成されたフィルムを第２の光学部材２９０に貼付する方法など、現在開発されて市販されているか、今後の技術発展に伴って実現可能なあらゆる方法で形成してもよい。
上記第２の光学部材２９０とレジン層１５０との間には第１の離隔部２８０を介して互いに離隔される。この時、上記第１の離隔部２８０の存在により、第２の光学部材２９０に供給される光の均一性を増加させることができ、結果的に第２の光学部材２９０を通過して出射される光の均一性(ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ)を向上させる効果、均一な面発光を実現できる効果を有するようになる。一方、レジン層１５０を透過した光のばらつきを最小化するため、第１の離隔部２８０の厚さＨ１は０超過２０ｍｍ以下の範囲で形成してもよい。第１の離隔部の厚さが０である場合には、離隔部が存在しなくなり、２０ｍｍを超える場合は、光量が少なくなり、照明装置としての信頼性を確保しにくくなるという問題がある。
図３は、図１に示された実施形態の照明装置に第２の光学部材及び光学シートを付加した構造１００ｃを示す図である。
図１〜図３を参照すると、本発明の実施形態による照明装置１００ｃは、レジン層１５０と第の２光学部材２９０との間に形成され、上記レジン層１５０の上面に形成された第１の光学シート１７０、第１の光学シート１７０上に形成された第２の光学シート１９０及び第１の光学シート１７０と第２の光学シート１９０との間に形成された接着層１８０をさらに含んで形成してもよく、接着層１８０には第２の離隔部１８１をさらに形成してもよい。即ち、上記接着層１８０は、光学パターン１８３の周りに離隔された空間(第２の離隔部)１８１を形成し、その他の部分には、接着物質を塗布して第１の光学シート１７０及び第２の光学シート１９０を相互に接着する構造で実現することができる。
また、第１の光学シート１７０の上面又は第２の光学シート１９０の下面には、光学パターン１８３をさらに形成してもよく、第２の光学シート１９０上にさらに一つ以上の光学シートを形成してもよい。第１の光学シート１７０、第２の光学シート１９０、接着層１８０、及び光学パターン１８３を含む構造は、光学パターン層Ａと定義することができる。上記第２の光学シート１９０を備えて第１の光学シート１７０との関係において複層構造で形成する場合、光学パターンの周辺部に空気層が形成されてレジンを通過した光が、再度屈折率が異なる空気層によって散乱されるので、光の拡散特性が良くなり、上記接着層の場合、このような空気層を形成するスペーサとしての役割を果たすと共に、光学パターンの周辺部を取り囲む構造で形成する場合には、光学パターンで実現される遮光効果を実現すると共に、周辺部では光の拡散が起こるようになる効果が実現される。また、空気層がない場合は遮光効果が顕著に低下することになる。
なお、上記第１の光学シート１７０の上面又は第２の光学シート１９０の下面に形成された光学パターン１８３は、発光ユニット１３０から出射される光の集中を防ぐために形成される遮光パターンでなってもよく、そのためには、光学パターン１８３と発光ユニット１３０との間にアライン(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層１８０を用いて第１の光学シート１７０及び第２の光学シート１９０を接着することになる。
上記第１の光学シート１７０及び第２の光学シート１９０は、光透過率に優れた材質を用いて形成してもよく、一例として、ＰＥＴを用いてもよい。
上記第１の光学シート１７０と第２の光学シート１９０との間に配置される光学パターン１８３は、基本的に発光ユニット１３０から出射される光が集中しないようにする機能を果たす。このような光学パターン１８３は、光の強度が強すぎて光学特性が悪くなったり、黄色光が導出(ｙｅｌｌｏｗｉｓｈ)される現象を防止するために、一定部分の遮光効果があるように遮光パターンで形成してもよく、このような遮光パターンは、遮光インクを用いて第１の光学シート１７０の上面又は第２の光学シート１９０の下面に印刷工程を行うことにより形成してもよい。
上記光学パターン１８３は、光を完全に遮断する機能でなく、光の一部遮光及び拡散機能を実行できるように一つの光学パターンで光の遮光度や拡散度を調整できるように形成してもよい。より具体的には、本発明による光学パターン１８３は、複合的なパターンの重畳印刷構造で形成してもよい。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する構造をいう。
本発明の実施形態によれば、光学パターン１８３は、光の出射方向に高分子フィルム(例えば、第２の光学シート)の下面にＴｉＯ２、ＣａＣＯ３、ＢａＳＯ４、Ａｌ２Ｏ３、シリコン(ｓｉｌｉｃｏｎ)から選ばれるいずれか一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の混合物を含む遮光インクを用いて形成される遮光パターンの重畳構造で実現することができる。このような光学パターンの重畳印刷構造は、ＬＥＤなどの光源から出射される光によって発生するホットスポット現象を効率的に制御するためであり、１色印刷で形成される遮光パターンに比べてより安定した遮光効果を奏することになる。また、印刷工程で実現可能な厚さの限界があるので、複数の印刷工程で互いに異なるパターン形状を形成し、ＬＥＤから遠ざかる距離に応じて形状を調整してパターン自体の部分的な厚さの差を形成して遮光効率を向上させることもできる。
即ち、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重構造で形成してもよい。
このような重畳印刷の構造において拡散パターンを白色印刷して形成した後、その上部に遮光パターンを印刷する構造や、これとは反対構造を有する場合、上記拡散パターンの存在は透過する光を完全に遮断するのではない、遮光パターンによってフィルタリングされた光を上部に拡散されるようにして光の利用効率を向上させることができる。
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、遮光率を考慮して設計することができる。または、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重構造で形成してもよい。このような３重構造では上述した物質を選択して形成してもよく、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構造の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機能を果たしてより安定した効率の光を実現でき、ＣａＣＯ３以外にもＢａＳＯ４、Ａｌ２Ｏ３、シリコン(ｓｉｌｉｃｏｎ)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してもよい。併せて、光学パターン１８３は、上記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整して形成することが光効率の面で望ましい。
上記接着層１８０は、光学パターン１８３の周辺部を取り囲み、その他の部分に第２の離隔部１８１を形成する構造又は光学パターン１８３の周辺部に第２の離隔部１８１を形成する構造で形成してもよく、これにより、二枚の光学シートを接着してアラインを形成できるようになる。即ち、第１の光学シート１７０及び第２の光学シート１９０の接着構造は、印刷された光学パターン１８３を固定する機能をさらに実現することができる。
この時、接着層１８０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もよいが、これに限定されるのではない。
この時、図４の説明で上述した第１の離隔部２８０は、第２の光学シート１９０と第２の光学部材２９０との間に形成してもよく、第１の離隔部２８０の存在により、第２の光学部材２９０に供給される光の均一性を増加させることができ、結果的に第２の光学部材２９０を通過して出射される光の均一性(ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ)を向上させる効果を実現することになる。この時、レジン層１５０を透過した光のばらつきを最小化するために、第１の離隔部２８０の厚さＨ１は０超過２０ｍｍ以下の範囲で形成してもよいが、これに限定されるのではなく、必要に応じて適宜設計及び変更可能であることは図４の説明で上述したとおりである。上記第１の離隔部の存在は、光学部材１５０と光学パターン層を通過した光がもう一度離隔部の空気層を過ぎ、屈折率の異なる媒質を透過するようにして光の拡散特性や散乱特性を向上させる機能を実現し、その後、第２の光学部材により屈折率の異なる媒質に透過させることにより、拡散および散乱された光の均一性を向上させることができる。
上記第２の光学部材２９０をＬＥＤの上部にのみ配置されるように片状に形成し配置して外部でＬＥＤが見えないように隠すことができ、点灯/未点灯の時、外観が良くなり、面発光が可能になる。さらに、ＬＥＤのない部分には面発光効果が奏する。
また、図には示していないが、必要に応じて光学パターン層Ａ上に一つ以上の光学シートがさらに形成されても良いことは上述したとおりである。
図４は、本発明の実施形態による照明装置を車両用ヘッドライトに適用した構造を概略的に示す図である。
図４を参照すると、本発明による照明装置１００ａは、フレキシブル回路基板及びレジン層を用いて形成され、それ自体が一定の柔軟性を有するようになる。したがって、図４に示すように、屈曲が形成された車両用ヘッドライトハウジングＨにも容易に装着可能であり、これによりハウジングと結合した完成品のデザインの自由度を向上させることができる効果、及びデザインの自由度の向上にもかかわらず、均一な輝度及び照度を確保できる効果が得られる。一方、図４には、図１に示された照明装置が装着されたことが示されているが、これは一例に過ぎず、図２又は図３に示された照明装置が装着されてもよい。
図５は、本発明による照明装置の正面、底面、側面において実際の動作状態のイメージを示す図である。図５を参照すると、突出光学パターンが実現されることにより、光源を見る視野角に応じて光の形状が変わることを確認することができる。
１１０ プリント回路基板
１２０ 反射部材
１２１ 反射パターン
１３０ 発光ユニット
１５０ レジン層
１５１ 光拡散体
１７０ 第１の光学シート
１８０ 接着層
１８１ 第２の離隔部
１８３ 光学パターン
１９０ 第２の光学シート
２１０ 光学部材
２２０ 接着パターン
２３０ ギャップ
２８０ 第１の離隔部
２９０ 第２の光学部材
Ｈ ハウジング
１２０ 反射部材
１２１ 反射パターン
１３０ 発光ユニット
１５０ レジン層
１５１ 光拡散体
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１８０ 接着層
１８１ 第２の離隔部
１８３ 光学パターン
１９０ 第２の光学シート
２１０ 光学部材
２２０ 接着パターン
２３０ ギャップ
２８０ 第１の離隔部
２９０ 第２の光学部材
Ｈ ハウジング
Claims (14)
- プリント回路基板と、
上記プリント回路基板上に配置され、第１の光学パターンを含む光学部材と、
上記光学部材を貫通して上記プリント回路基板と電気的に接続される複数の発光ユニットと、
上記光学部材と上記複数の発光ユニットを覆うレジン層と、
上記プリント回路基板と光学部材との間に配置される反射部材と、
上記レジン層上に配置される光学パターン層を含み、
上記光学パターン層は、
上記レジン層の上面に配置される第１の光学シート、
上記第１の光学シートの上に配置される第２の光学シート、
上記第１の光学シートと上記第２の光学シートとの間に配置され、内部に複数の離隔部を含む接着層、および
上記第１の光学シートと上記第２光学シートの間で、上記離隔部内に配置されている第２の光学パターンを含み、
上記第２の光学パターンは、
ＴｉＯ ２ 、ＣａＣＯ ３ 、ＢａＳＯ ４ 、シリコン(ｓｉｌｉｃｏｎ)から選ばれるいずれか一つ以上の物質を含む拡散パターン、および
Ａｌ又はＡｌとＴｉＯ ２ の混合物を含む遮光パターンを含み、
上記拡散パターン及び上記遮光パターンが重畳構造であり、
上記光学部材の第１の光学パターンは、上記反射部材と対向するように配置されることにより、複数のエアギャップを形成し、
上記拡散パターンの幅及び上記遮光パターンの幅が概略等しい照明装置。 - 上記光学部材は、
複数の単位プリズムレンズパターンを備えたプリズムシート、マイクロレンズアレイシート、及びレンチキュラーレンズシートのいずれか一つ又はこれらの組み合わせからなる請求項１に記載の照明装置。 - 上記光学部材の上記第１の光学パターンは、
上記反射部材と接する面に備えられる請求項１に記載の照明装置。 - 上記光学部材と上記反射部材との間に接着パターンをさらに含む請求項３に記載の照明装置。
- 上記反射部材上の反射パターンをさらに含む請求項３又は請求項４に記載の照明装置。
- 上記反射パターンは、
ＴｉＯ２、ＣａＣＯ３、ＢａＳＯ４、Ａｌ２Ｏ３、シリコン(ｓｉｌｉｃｏｎ)、ＰＳのうちいずれか一つを含む請求項５に記載の照明装置。 - 上記照明装置は、
上記レジン層の上部に第２の光学部材をさらに含む請求項１に記載の照明装置。 - 上記レジン層と上記第２の光学部材との間に第１の離隔部を含む請求項７に記載の照明装置。
- 上記レジン層と上記第２の光学部材は互いに０超過２０ｍｍ以下で離隔された請求項８に記載の照明装置。
- 上記拡散パターンは、
上記遮光パターンの上面又は下面のうち少なくともいずれか一面に印刷された請求項１乃至９のいずれか一項に記載の照明装置。 - 上記レジン層は、
オリゴマーを含む紫外線硬化樹脂である請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の照明装置。 - 上記オリゴマーは、
ウレタンアクリレート(Ｕｒｅｔｈａｎｅ Ａｃｒｙｌａｔｅ)、エポキシアクリレート(Ｅｐｏｘｙ Ａｃｒｙｌａｔｅ)、ポリエステルアクリレート(Ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ Ａｃｒｙｌａｔｅ)、アクリル酸アクリレート(Ａｃｒｙｌｉｃ Ａｃｒｙｌａｔｅ)から選ばれるいずれか一つの物質を含む請求項１１に記載の照明装置。 - 上記レジン層は、
シリコン(ｓｉｌｉｃｏｎ)、シリカ(ｓｉｌｉｃａ)、グラスバブル(ｇｌａｓｓ ｂｕｂｂｌｅ)、ＰＭＭＡ、ウレタン(ｕｒｅｔｈａｎｅ)、Ｚｎ、Ｚｒ、Ａｌ２Ｏ３、アクリル(ａｃｒｙｌ)から選ばれるいずれか一つを含む光拡散体をさらに含む請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の照明装置。 - 上記発光ユニットは側面型(ｓｉｄｅ ｖｉｅｗ ｔｙｐｅ)発光ダイオードである請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の照明装置。
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