KR101402814B1 - 조명장치 및 이를 이용한 액정표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반사모듈을 구비한 조명장치에 관한 것으로, 특히 인쇄회로기판 상에 형성되는 다수의 LED 광원과 상기 LED 광원을 덮는 구조로 적층되는 레진층 및 상기 인쇄회로기판 상에 형성되며, 상기 광원의 광출사방향에 대응하는 경사면을 구비한 반사모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 인쇄회로기판의 표면에 광원에서 출사되는 광을 효율적으로 반사시킬 수 있는 구조물인 반사모듈을 형성하여 광의 반사율 향상과 함께 휘도향상을 극대화할 수 있는 효과가 있다.

Description

조명장치 및 이를 이용한 액정표시장치{Lamp device within resin layer for light-guide and LCD using the same}
본 발명은 도광판의 구조를 제거하여 조명장치의 구조를 박형화 하고, 광효율을 확보할 수 있도록 할 수 있으며, 생산성 및 제조효율을 높일 수 있는 제조공정 및 이에 의해 제조되는 조명장치에 관한 것이다. 나아가 상술한 조명장치를 이용하는 백라이트 유닛, 액정표시장치, 차량용 램프장치에 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 적용되는 일예로서 액정표시장치를 들어 설명하면 다음과 같다.
액정표시장치(liquid crystal display; LCD)는 매트릭스 형태로 배열된 화소들에 화상정보에 따른 데이터신호를 개별적으로 공급하여 그 화소들의 광투과율을 조절함으로써 원하는 화상을 조절할 수 있는 표시장치로서, 자체적으로 발광하지 못하므로 그 배면에 조명장치(lamp device)을 설치하여 화상을 표현할 수 있도록 설계된다.
도 1을 참조하면, 이러한 조명장치(lamp device)(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 조명장치(lamp device)에는 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.
이러한 조명장치(lamp device)는 자체적으로 빛을 내지 못하는 LCD 뒷면에 디스플레이 영상이 보일 수 있도록 고르게 빛을 비춰주는 역할을 하며, 상기 도광판은 조명장치(lamp device)의 휘도와 균일한 조명 기능을 수행하는 부품으로 광원(LED)에서 발산되는 빛을 LCD 전체 면에 균일하게 전달하는 플라스틱 성형렌즈의 하나이다. 따라서 이러한 도광판은 기본적으로 이러한 조명장치(lamp device)의 필수적인 부품으로 사용되지만, 이로 인해 도광판 자체의 두께로 인해 전체적인 제품의 두께를 박형화할 수 있는데 한계를 나타내고 있으며, 대면적 조명장치(lamp device)의 경우, 화질이 저하되는 문제를 야기하고 있다.
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 인쇄회로기판의 표면에 광원에서 출사되는 광을 효율적으로 반사시킬 수 있는 구조물인 반사모듈을 형성하여 광의 반사율 향상과 함께 휘도향상을 극대화할 수 있는 조명장치를 제공함에 있다.
또한, 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 광원을 덮는 구조로 적층되는 레진층; 및 상기 인쇄회로기판 상에 형성되며, 상기 광원의 광출사방향에 대응하는 경사면을 구비한 반사모듈;을 포함하는 조명장치를 제공할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명의 상술한 구조에서 상기 반사모듈은, 상기 광원에서 출사되는 광의 수평입사경로와 상기 경사면이 형성하는 각도가 예각 또는 둔각을 형성하도록 구현할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 상기 반사모듈은 베이스면;과 상기 베이스면의 일측 또는 양측에 경사각을 가지고 형성되는 상기 경사면을 구비한 입체형상으로 구현할 수 있다. 특히, 이 경우 상기 입체형상의 수직단면이 삼각형, 사다리꼴, 반원, 반타원, 슬로프형으로 구현할 수 있다.
어느 경우이던, 본 발명에 따른 상기 반사모듈은, 상기 경사면에 반사층이 코팅되는 구조로 구현할 수 있다.
아울러, 상기 반사모듈은, 상기 반사층에 형성되는 다수의 반사패턴을 더 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 반사패턴은, TiO2, CaCO3, BaSO4, Al2O3, Silicon, PS 중 어느 하나를 포함하는 반사잉크로 인쇄된 패턴으로 구현할 수 있다.
본 발명에 따른 상기 반사모듈의 높이는 상기 레진층의 높이 이하로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서의 조명장치는, 상기 LED 광원이 관통되는 구조로 상기 레진층과 상기 인쇄회로기판 사이에 적층되며, 내부에 에어(air) 영역이 형성되는 반사유닛을 더 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 반사유닛은, 상기 인쇄회로기판의 표면에 밀착하는 제1반사필름;과 상기 제1반사필름과 접착패턴물질에 의해 이격되어 상기 에어영역을 형성하는 투명재질의 제2반사필름으로 구현할 수 있다. 또한, 상기 제2반사필름은 상기 제2반사필름의 표면에 반사패턴이 더 형성되는 구조로 구현할 수 있다.
상술한 구조의 본 발명에 따른 조명장치는 상기 레진층의 상부에 배치되어 광을 확산시키는 광학패턴이 구현되는 광학패턴층을 더 포함하여 구성될 수 있으며, 특히 이 경우 상기 광학패턴층은, 상기 광학패턴을 내부에 포함하는 제1기판 및 제2기판을 구비하며, 상기 광학패턴의 주변부를 포위하는 상기 제2에어영역 이외의 부분에 접착물질이 도포될 수 있다. 아울러, 이 경우 상기 광학패턴은 TiO2, CaCO3, BaSO4, Al2O3, Silicon, PS 중 선택되는 어느 하나 이상의 물질을 포함하는 재료로 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 조명장치는 상기 광학패턴층의 상부에 배치되는 확산판을 더 포함하여 구성되거나, 상기 광학패턴층과 상기 확산판의 사이에는 배치되는 제3에어영역을 더 포함하는 구조로 구현될 수 있다.
상술한 인쇄회로기판 상에 형성되는 발광다이오드(LED)와 상기 발광다이오드(LED)를 덮는 구조로 적층되는 레진층;을 포함하는 본 발명에 따른 조명장치는 액정표시장치로 구현될 수도 있다.
본 발명에 따르면, 인쇄회로기판의 표면에 광원에서 출사되는 광을 효율적으로 반사시킬 수 있는 구조물인 반사모듈을 형성하여 광의 반사율 향상과 함께 휘도향상을 극대화할 수 있는 효과가 있다.
특히, 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.
또한, 본 발명에 따른 반사모듈과 레진층의 요소에 에어영역을 가지는 반사유닛을 더 구비하는 경우 광의 반사율 향상과 함께 휘도향상을 더욱 향상시킬 수 있으며, 조명장치의 두께나 광원의 수 증가 없이도 휘도를 높일 수 있으며, 에어영역을 형성하는 스페이서의 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.
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 구조에 관한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 조명장치의 요부를 도시한 단면개념도이다.
도 4는 도 3에서 기술한 본 발명에 따른 조명장치의 내부에 배치되는 반사모듈의 다양한 실시예를 도시한 것이다.
도 5 및 도 6a, 도 6b는 본 발명에 따른 반사모듈을 구비한 인쇄회로기판 상의 LED 광원의 배치 후, 반사모듈의 형상 및 높이에 따른 휘도 변화 유무를 시뮬레이션한 결과를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명에 따른 다른 실시예로서의 조명장치를 도시한 단면개념도이다.
도 8은 본 발명에 따른 또 다른 실시예로서의 조명장치를 도시한 단면개념도이다.
도 9는 본 발명에 따른 다른 실시예의 구조를 도시한 단면 개념도이다.
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 광출사방향에 대응되는 경사면을 구비하는 반사모듈을 구비하여 반사율 및 휘도를 향상시킬 수 있도록 하는 조명장치을 제공하는 것을 요지로 한다. 또한, 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 조명장치은 인쇄회로기판(110) 상에 형성되는 다수의 LED 광원(130), 상기 LED 광원(130)을 덮는 구조로 적층되는 레진층(140)과, 특히 상기 인쇄회로기판(110) 상에 형성되며, 상기 광원의 광출사방향에 대응하는 경사면을 구비한 반사모듈(200)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. 특히, 상기 반사모듈(200)은 상기 LED 광원(130)에서 출사되는 광의 수평 진행경로를 고려할 때, 일정한 경사를 가지로 입사할 수 있는 경사면을 구비한 입체 구조물을 바람직한 실시예로서 고려할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 종래의 조명장치의 구조에서 도광판을 제거하고, 광원(130)에서 출사되는 광을 전면을 향해 유도하는 레진층(140)을 구비하며, 특히 레진층 상에 반사모듈을 구현하여 광의 반사율을 더욱 증진시킬 수 있도록 한다. 즉, 상기 레진층(140)은 상기 LED 광원(130)의 주위를 둘러싸는 구조로 적층되며, 측방향으로 출사하는 광원의 빛을 분산시키는 기능을 수행하게 된다. 즉 종래의 도광판의 기능을 상기 레진층(140)에서 수행할 수 있게 된다.
즉, 도 3에 도시된 것과 같이, 인쇄회로기판(110) 상에 형성되는 다수의 LED 광원은 측면 발광형(Side view LED) 구조의 LED를 이용할 수 있으며, 이 경우 다수의 LED 가 얼라인 된 구조에서 광출사면(131)에서 출사한 광은 상기 반사모듈(200)의 경사면(210)에 경사를 이루는 구조로 입사하여 반사할 수 있게 된다. 따라서, 이하 서술하는 본 발명에 따른 반사모듈이 구비하는 경사면이란, 광원에서 출사되는 광과 경사면이 수직으로 부딪히는 구조를 제외한 다양한 경사굴곡, 경사도를 구비한 구조를 모두 포괄하는 개념으로 정의한다.
아울러, 도 3의 반사모듈(200)의 경사각(θ)을 조절하여 반사율을 다양하게 조절하는 것이 가능하며, 휘도를 향상시키거나 균일도를 보정할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따른 상기 반사모듈(200)의 표면에는 Ag 등의 반사층(220)이 형성될 수 있으며, 나아가 상기 반사층(220) 상에는 음각 또는 양각의 반사패턴이 구현될 수 있다. 본 일 실시예에서는 상기 반사패턴은 TiO2, CaCO3, BaSO4, Al2O3, Silicon, PS 중 어느 하나를 포함하는 반사잉크를 이용하여 인쇄할 수 있다.
본 발명에서는 이러한 반사모듈(200)에 더하여 광의 반사율을 향상시키기 위해 인쇄회로기판(110) 표면에 반사필름(121)을 형성하고, 상기 반사필름(121) 상에도 상기 반사모듈에 구현되는 반사패턴을 형성하는 것도 가능하다. 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 기술한 본 발명에 따른 조명장치의 내부에 배치되는 반사모듈(200)의 다양한 실시예를 도시한 것이다.
본 발명에 따른 반사모듈(200)은 광원에서 출사한 광이 경사진 면에 반사되어 재반사될 수 있도록 경사(Slope)를 구비한 경사면을 구비한 구조이면 어느 것이나 적용될 수 있다.
이러한 예로서, 도 4의 (a)에 도시된 것과 같이, 삼각기둥 구조로 베이스면(230)의 양측에 일정한 경사도(θ)를 가지고 경사면 2개가 기울어져 맞닿은 구조로 구현될 수 있다.
상기 베이스면(230)이 인쇄회로기판(110)에 밀착하는 부분이며, 상기 경사면(210) 부분이 광원에서 출사되는 광과 부딪히는 부분에 해당하게 된다. 상술한 바와 같이, 상기 경사도(θ)를 조절하여 반사율을 조절할 수 있으며, 빛의 소실을 최소화하고 휘도를 향상시킬 수 있게 된다.
도 4의 (a)의 우측 이미지는 상술한 삼각기둥형의 반사모듈의 수직 단면도를 도시한 것으로 이는 삼각형 구조를 구비하게 되며, 도시된 것과 같이 가상의 좌표축(x, y축)을 고려할 때 하나의 경사면은 일정한 직선 구조(y=ax+b, a, b는 실수, a≠0)의 자취(240)를 가지게 된다.
도 4의 (b)는 경사면이 일정한 곡률을 가지는 구조로, 그 단면을 고려하면 경사면의 자취(240)가 포물선구조(y=ax2+b, a, b는 실수, a≠0)를 가지게 된다. 이러한 포물선 구조는 비단 이러한 수식에 따른 곡률 외에도 상술한 바와 같이 다양한 곡률을 가지는 곡선을 포함하는 개념이다.
즉, (c) 에 도시된 구조와 같이, 경사면은 반원기둥의 외부면과 같은 곡률을 구비할 수 있으며, 또는 반타원기둥의 외부면과 같은 곡률을 가지는 것도 가능하다(ax2+by2+c=0, a, b는 0이 아닌 실수).
나아가, (d)에 도시된 것과 같이 본 발명에 따른 반사모듈은 각기둥형, 즉 단면이 사다리꼴인 구조로도 구현될 수 있다.
아울러, (e)와 같이 불특정 곡선으로 경사면의 자취를 구현하는 것도 가능하다.
종합하면, 본 발명에 따른 반사모듈은 광출사면에 대응하는 면에 일정한 경사를 구현할 수 있는 경사면을 구비한 구조물을 모두 포함(즉, 출사되는 광과 반사모듈의 경사면이 만나는 각도가 직각이 아닌 구조의 경사면을 모두 포함)하는 개념이다. 도시된 것은 하나의 입체형상으로 예시하였으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, (a)~(e)의 구조에서 수직방향으로 절단하여 경사면이 하나인 구조, 각각의 모듈을 2개 이상 배치하거나 각각 서로 다른 형상의 것을 조합하는 것도 모두 본 발명의 요지에 포함된다 할 것이다.
도 5 및 도 6a, 도 6b는 본 발명에 따른 반사모듈을 구비한 인쇄회로기판 상의 LED 광원의 배치 후, 반사모듈의 형상 및 높이에 따른 휘도 변화 유무를 시뮬레이션한 결과를 도시한 것이다.
도 5에 도시된 것과 같이, 인쇄회로기판(110) 상에 다수의 LED 광원(130)이 배치되며, 이 중 중심부의 일 영역(X)의 단면 개념도를 고려하면, LED 빛의 방향(X1, X2)에 대응되는 반사모듈(200)을 하단의 단면도와 같이 배치될 수 있다.
특히, 이 경우 상기 반사모듈(200)의 단면의 형상이 삼각형인 구조(a)와, 사다리꼴인 구조(b)를 삽입 배치하여 형성하고, 반사모듈이 배치되지 않은 경우와의 휘도 변화를 도 6a에 도시하였다.
도 6a에 도시된 것과 같이, 반사모듈의 단면 형상이 삼각형, 사다리꼴의 높이에 따라 0.6t, 1.2t로 구분하여 반사모듈이 없는 경우(높이 0t)인 경우를 비교하였다.
반사모듈이 없는 경우(높이 0t)의 평균값(lux)이 4189이며, 반사모듈의 단면이 삼각형인 경우 높이 0.6t에서는 5797, 높이 1.2t에서는 8602로 휘도가 크게 향상하였으며, 반사모듈의 단면이 사다리꼴인 경우에도, 높이 0.6t에서는 6359, 높이 1.2t에서는 8856으로 휘도가 크게 향상됨을 알 수 있다.
즉, 반사모듈이 없는 경우에 비교하여, 휘도가 급격히 향상(기존대비 105% 향상)되는 것을 확인할 수 있으며, 동일 형상인 경우 본 발명의 반사모듈의 높이가 커질수록 휘도 역시 상승되게 됨을 확인할 수 있다. 또한, 구조물의 기울기 만으로도 휘도의 균일도를 제어할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 조명장치에서 반사모듈의 존재는 도광판을 제거하고, 필름타입의 레진층을 이용하여 광원을 유도하는 구조를 형성함으로써, 광원수를 절감할 수 있으며, 조명장치의 전체적인 두께를 박형화함과 동시에 휘도를 극대화할 수 있게 되는 장점이 구현되게 된다.
2. 제2실시예
도 7을 참조하면, 도 3에서 기술한 제1실시예의 구조에 더하여, 제2실시예로서 본 발명에서는 레진층(140) 상에 광학패턴층(150)을 더 구비한 구조로 구현할 수 있다.
즉, 도 7에 도시된 것과 같이, 인쇄회로기판(110) 상에 형성되는 다수의 LED 광원(130), 상기 LED 광원(130)을 덮는 구조로 적층되는 레진층(140)과, 상기 광원의 광출사방향에 대응하는 경사면을 구비한 반사모듈(200)의 구조서, 광패턴층(150)을 더 구비할 수 있다.
상기 레진층(140)은 상기 LED 광원(130)의 주위를 둘러싸는 구조로 적층되며, 측방향으로 출사하는 광원의 빛을 분산시키는 기능을 수행함은 상술한 바와 같으며, 상기 반사모듈(200)은 상기 광원에서 출사되는 광을 효율적으로 반사시켜, 휘도를 향상시키게 된다.
아울러, 본 제2실시예에서의 광학패턴층(150)은 상기 LED 광원(130)에서 출사하는 광의 집중을 막기 위해 형성되는 구조물로서, 다음과 같은 구조로 구현될 수 있다.
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 있다. 상기 광학패턴(151)의 주변부를 포위하는 제2에어영역(152)은 광학패턴(151)의 주변부를 포위하는 구조로 도포된 접착물질을 통해 두 기판을 접착하여 어라인함으로써 구현될 수 있다. 즉, 상기 제1기판(150A) 및 제2기판(150B)의 접착구조는 인쇄된 광학패턴(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, 후술하는 제3실시예의 도 9에 도시된 것과 같이, 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.
상기 광학패턴(151)은 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.
3. 제3실시예
상술한 제1실시예 또는 제2실시예와는 다른 구조의 제3실시예를 도 8을 참조하여 설명하기로 한다.
제3실시예는 상술한 제1 또는 제2실시예의 구성에서, 인쇄회로기판과 레진층 사이에 에어영역이 구현되는 구조로 반사유닛(120)을 형성하는 것을 특징으로 한다.
즉, 도 8에 도시된 것과 같이, 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, 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.
이러한 제3실시예에서의 반사유닛(120)은, 본 발명에 따른 반사모듈(200)과 더불어 광의 휘도를 극대화시킬 수 있게 하는 장점을 구현하게 된다.
4. 제4실시예
도 9을 참조하면, 본 발명에서는 상술한 제1 내지 제3 실시예에서 상술한 구조에 광학패턴층(150)과 확산판(170) 사이에 배치되는 에어영역을 더 포함하여 구현될 수 있다. 이중 하나의 구현례로 도 8에서 기술한 광학패턴층(150)과 확산판(170) 사이에 배치되는 에어영역(이하, 제3에어영역')을 구현한 예를 들어 설명하기로 한다.
즉, 본 발명에 따른 조명장치의 구성에는 광학패턴층(150)과 확산판(170) 사이에 에어층(제3에어영역;160)을 구비하는 구조를 추가할 수 있으며, 상기 제3에어영역(160)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 형성하게 된다. 상기 제3에어영역은 확산판 자체를 가공하여 에어영역(에어층)을 구현하는 방식 또는, 확산판의 하부에 별도의 구조물을 형성하여 에어영역을 형성하는 구성 등을 모두 포함한다.
상술한 본 발명에 따른 조명장치는 다음과 같은 구성과 작용을 통해 LCD에 적용될 수 있다. 도 9의 구조를 참조하면 측면발광형 LED(130)에서 측방향으로 광이 출사하게 되며, 출사된 광은 종래의 도광판의 구조 대신 형성된 레진층(140)에서 반사, 확산하게 되며, 특히 광의 출사면에 대응되는 반사모듈(200)의 경사면에 재반사되는 광으로 인해 광의 휘도가 더욱 향상되게 된다.
아울러, 출사 및 반사되는 빛은 확산판의 방향으로 진행하게 되며, 이 경우 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.
상술한 제1 내지 제4실시예에서 사용되는 레진층은 다음과 같은 레진을 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 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 레진층은 빛의 확산과 반사를 증가시키기 위해서 비드(bead)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. 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.
종합하면, 본 발명에 따른 광원의 광출사방향에 대응되는 면에 경사면을 구비한 반사모듈(200)의 존재는 전체적으로 광의 휘도를 극대화하게 된다. 나아가, 추가로 반사유닛(120)과 반사패턴(124)에 의해 광은 더욱 반사효율이 높아질 수 있게 되며, 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 제3에어영역을 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, 조명장치로 구현시, 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.
110: 인쇄회로기판
120: 반사유닛
121, 122:제1반사필름, 제2반사필름
123: 이격부재
124: 반사패턴
130: 광원
140: 레진층
150: 광학패턴층
151: 광학패턴
152: 제1에어영역
153: 접착층
160: 제2에어영역
170: 확산판
180: 프리즘시트
190: DBEF
200: 반사모듈
210: 경사면
220: 반사필름
230: 베이스면

Claims (17)

  1. 인쇄회로기판 상의 다수의 LED 광원;
    상기 인쇄회로기판 상에 형성되며, 상기 광원의 광출사방향에 대응하는 경사면을 구비하는 반사모듈;
    상기 LED 광원 및 상기 반사모듈을 매립하는 광가이드층;
    상기 광가이드층과 상기 인쇄회로기판 사이에 배치되고 내부에 제1이격영역을 구비하는 반사유닛; 및
    상기 광가이드층 상부에 배치되고, 제1기판, 제2기판, 상기 제1기판과 상기 제2기판 사이의 접착물질에 의한 제2이격영역, 및 상기 제1기판과 상기 제2기판 사이에서 상기 제2이격영역에 의해 포위되는 광학패턴을 구비하는 광학패턴층;
    을 포함하는 조명장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 반사모듈은,
    상기 LED 광원에서 출사되는 광의 수평입사경로와 상기 경사면의 각도가 예각 또는 둔각인 조명장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 반사모듈은,
    베이스면;과
    상기 베이스면의 일측 또는 양측에 상기 경사면을 구비한 입체형상인 조명장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 입체형상의 수직단면은 삼각형, 사다리꼴, 반원, 반타원, 슬로프 또는 이들의 조합 형태인 조명장치.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 반사모듈은,
    상기 경사면에 반사층을 구비하는 조명장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 반사모듈은,
    상기 반사층에 형성되는 다수의 반사패턴을 더 포함하는 조명장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 반사패턴은,
    TiO2, CaCO3, BaSO4, Al2O3, Silicon, PS 중 어느 하나를 포함하는 반사잉크로 인쇄된 것인 조명장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 반사모듈의 높이는 상기 광가이드층의 높이 이하인 조명장치.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 인쇄회로기판 상의 다수의 LED 광원;
    상기 인쇄회로기판 상에 형성되며, 상기 광원의 광출사방향에 대응하는 경사면을 구비하는 반사모듈;
    상기 LED 광원과 상기 반사모듈을 매립하는 광가이드층; 및
    상기 광가이드층 상부에 배치되는 광학패턴층;
    을 포함하며,
    상기 광학패턴층은, 제1기판, 제2기판, 상기 제1기판과 상기 제2기판 사이의 접착물질에 의한 제2이격영역, 및 상기 제1기판과 상기 제2기판 사이에서 상기 제2이격영역에 의해 포위되는 광학패턴을 구비하는 조명장치.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 광학패턴은 TiO2, CaCO3, BaSO4, Al2O3, Silicon, PS 중 선택되는 어느 하나 이상의 물질을 포함하는 조명장치.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 광학패턴층 상부의 확산판을 더 포함하는 조명장치.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 광학패턴층과 상기 확산판 사이의 제3이격영역을 더 포함하는 조명장치.
  17. 청구항 1 내지 청구항 8, 및 청구항 13 내지 청구항 16 중 어느 한 항의 조명장치를 포함하는 액정표시장치.
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