KR101484466B1 - Direct Type surface light source device for improved Luminescence and Uniformity - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 휘도 및 휘도의 균일도를 향상시킨 직하형(Direct Type) 면광원 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기존에 비해 적은 수의 광원을 사용하면서도 면광원 장치의 두께를 줄이고 광 휘도 및 광 효율을 크게 향상시킬 수 있는 직하형 면광원 장치에 관한 것이다.
[0001] The present invention relates to a direct type surface light source device having improved luminance and luminance uniformity, and more particularly, to a direct type surface light source device capable of reducing the thickness of a surface light source device while using a smaller number of light sources, To a direct-type surface light source device capable of greatly improving the surface light source device.
오늘날, LED(Light Emitting Diode) 조명은 일반 광원에 비해 수명이 길고 에너지 효율이 높은 친환경적 특성으로 인해 차세대 광원으로 주목을 받고 있다. LED 조명은 이같이 많은 장점을 지니고 있지만, 발열문제, 가격, 확산판 및 전원장치가 필요한 점 등 몇 가지 해결해야 할 문제점이 있다. 특히, 많은 열이 발생하여 방열설계를 하지 않으면 수명과 효율이 떨어지는 단점이 존재한다. 또한, LED 조명은 초기 시장형성 단계여서 기존 조명에 비해 상당히 높은 가격을 형성하고 있기 때문에 보급에 어려움을 겪고 있다.Today, LED (Light Emitting Diode) lighting is attracting attention as a next-generation light source because of its long lifetime and energy-efficient environment-friendly characteristics compared to general light sources. LED lighting has many advantages, but there are some problems to be solved such as heat problems, price, diffuser and power supply. Particularly, there is a disadvantage that the lifetime and the efficiency are inferior unless a heat radiation design is performed due to generation of a lot of heat. In addition, LED lighting is in the early stage of market formation, so it is difficult to supply LED lighting because it is significantly higher than existing lighting.
LED 조명에 사용되는 면광원 장치는 광원의 위치에 따라 직하형(Direct Type)과 에지형(Edge Type)으로 구분된다. The surface light source device used for LED illumination is divided into a direct type and an edge type according to the position of a light source.
여기서, 직하형은 광원을 도광판의 후면에 배치하여 정면으로 빛을 보내는 방식으로, 밝기와 색상 조절에 유리하다. 그리고, 에지형은 광원을 도광판의 측면에 배치하여 도광판의 굴절 및 반사를 이용하여 광원으로부터 출사되는 빛을 정면으로 보내는 방식으로, 직하형에 비해 더 적은 수의 LED를 채용해 두께가 더 얇고 가격도 저렴한 편이다. Here, the direct type is a method of arranging the light source on the rear surface of the light guide plate and sending light to the front side, which is advantageous in terms of brightness and color control. In the edge type, a light source is disposed on the side surface of the light guide plate, and light emitted from the light source is transmitted to the front side by using the refraction and reflection of the light guide plate. It is also cheap.
최근 LED 조명에 사용되는 면광원 장치는 직하형, 에지형 뿐만 아니라 다양한 형태로 진화를 거듭하면서 기술적 진보를 이끌고 있다.Recently, surface light source devices used in LED lighting have evolved into various types as well as direct-type and edge-type, leading technological progress.
그러나, 면광원 장치 중 직하형 방식은 LED에 의해 발생하는 휘점을 제거하기 위해 도광판에서 확산판까지 일정 이상 거리를 둘 수밖에 없어 박형의 백라이트를 구성하는 것이 쉽지 않았다. 그리고, LED는 점광원에 해당하므로 면광원 장치의 광원으로 사용될 때, LED와 LED 사이에 암부가 발생하여 휘도가 균일하지 못한 문제점이 있다. 그러므로, 휘도를 균일하게 하기 위해 LED의 개수를 늘여서 간격을 줄이게 되면 사용해야 하는 LED의 숫자가 크게 늘어나기 때문에 소비전력이 늘어나고 제조 비용을 크게 증가하는 등 여러 가지 문제점이 발생하게 된다.
However, in the direct light type of the surface light source device, it is difficult to form a thin backlight because a distance of a certain distance from the light guide plate to the diffusing plate is required to remove the luminescent spot generated by the LED. Since the LED is a point light source, when the LED is used as a light source of a surface light source device, a dark portion is generated between the LED and the LED, resulting in a problem that the brightness is not uniform. Therefore, if the number of LEDs is increased and the interval is shortened in order to make the brightness uniform, the number of LEDs to be used is greatly increased, which causes various problems such as increased power consumption and a large increase in manufacturing cost.
전술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 기존에 비해 적은 수의 광원을 사용하면서도 면광원 장치의 두께를 줄이고 광 휘도 및 광 효율을 크게 향상시킬 수 있는 직하형 면광원 장치를 제시하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a direct-type surface light source device capable of reducing the thickness of a surface light source device and significantly improving light luminance and light efficiency, I have to propose.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 광 확산 패턴이 형성된 도광판의 상면 및 하면에 음각의 원뿔형 반사 패턴과 음각의 원뿔형 렌즈 패턴이 형성된 직하형 면광원 장치를 제시하는 데 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a direct-type surface light source device in which a concave reflection pattern of a concave shape and a conical lens pattern of a concave shape are formed on an upper surface and a lower surface of a light-
또한, 본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 광 확산 패턴이 형성된 도광판의 상면 및 하면에 음각의 원뿔형 반사 패턴과 음각의 원뿔형 렌즈 패턴이 형성되고 도광판의 하면에 반사층이 배치된 직하형 면광원 장치를 제시하는 데 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a light guide plate comprising a light guide plate having a light diffusion plate and a concave lens pattern formed on the upper and lower surfaces of the light guide plate, Device.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 광 확산 패턴이 형성된 도광판의 상면 및 하면에 음각의 원뿔형 반사 패턴과 음각의 원뿔형 렌즈 패턴이 형성되고, 도광판의 하면에 반사층이 배치되고, 상기 원뿔형 반사 패턴 상에 소정의 크기로 반사시트가 배치된 직하형 면광원 장치를 제시하는 데 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a light guide plate including a light guide plate having a concave reflection pattern and a concave lens pattern formed on a top surface and a bottom surface of the light guide plate, a reflective layer disposed on a lower surface of the light guide plate, And a reflective sheet is disposed on the reflective pattern at a predetermined size.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 광 확산 패턴이 형성된 도광판의 상면 및 하면에 음각의 원뿔형 반사 패턴과 음각의 원뿔형 렌즈 패턴이 형성되고, 도광판의 하면에 반사층이 배치되고, 원뿔형 반사 패턴 상에 소정의 크기로 반사시트가 배치되며, 광원이 음각의 원뿔형 렌즈 패턴 내부에 배치된 직하형 면광원 장치를 제시하는 데 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a light guide plate including a light guide plate having a concave reflection pattern and a concave lens pattern formed on a top surface and a bottom surface of the light guide plate, a reflection layer disposed on a lower surface of the light guide plate, And a reflective sheet is disposed on the pattern at a predetermined size, and the light source is disposed inside the conical lens pattern of the obtuse angle.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 광원의 직상 부분에서 높은 휘도에 의해 초래되는 휘도 불균일을 저감시킴으로써, 광 휘도 및 광 효율을 크게 향상시킬 수 있는 직하형 면광원 장치를 제시하는 데 있다.
Another aspect of the present invention is to provide a direct-type surface light source device capable of significantly improving light luminance and light efficiency by reducing luminance unevenness caused by high luminance in a direct portion of a light source have.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
The solution to the problem of the present invention is not limited to those mentioned above, and other solutions not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명에 의한 직하형 면광원 장치는, 투광성 재질로 형성되며, 하면 전체에 광 확산 패턴이 일체로 형성된 도광판과, 상기 도광판의 상면에서 내측으로 형성된 음각의 원뿔형 반사 패턴과, 상기 도광판의 하면에서 내측으로 형성되되 상기 음각의 원뿔형 반사 패턴과 대향되게 형성된 음각의 원뿔형 렌즈 패턴과, 상기 도광판의 하면에 배치되어 빛을 반사하며, 상기 음각의 원뿔형 렌즈 패턴이 드러나도록 구멍이 형성된 반사층과, 상기 반사층 하부에 배치되며, 상기 음각의 원뿔형 렌즈 패턴 내부에 배치되도록 상측에 소정의 간격으로 광원이 배치된 기판과, 상기 도광판의 원뿔형 반사 패턴 상에 소정의 크기로 배치된 반사시트를 포함하여 구성될 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a direct-type surface light source device comprising: a light guide plate formed of a translucent material and having a light diffusion pattern integrally formed on a lower surface thereof; And a concave lens pattern formed on the lower surface of the light guide plate and facing the cone-shaped reflection pattern of the concave-convex pattern, and a concave lens pattern disposed on the lower surface of the light guide plate to reflect light, And a light source disposed at a predetermined interval on the upper side so as to be disposed inside the conical lens pattern of the negative oblique angle; and a light guide plate having a conical reflection pattern of a predetermined size As shown in Fig.
여기서, 상기 광원의 빛은 상기 음각의 원뿔형 렌즈 패턴을 통해 상기 음각의 원뿔형 반사 패턴으로 투과 및 굴절되고, 상기 음각의 원뿔형 반사 패턴과 상기 반사시트를 통해 상기 도광판의 내부로 전반사되고, 상기 광 확산 패턴에 의해 상기 도광판의 내부로 전반사 및 난반사 됨과 동시에 상기 반사층에 의해 반사되어 면발광되도록 구성될 수 있다.Here, the light of the light source is transmitted and refracted through the conical lens pattern of the intaglio angle with the conical reflection pattern of the intaglio, and is totally reflected into the light guide plate through the conical reflection pattern of the intaglio angle and the reflective sheet, The light is totally reflected and diffused to the inside of the light guide plate by the pattern, and is reflected by the reflective layer to be emitted from the surface.
그리고, 상기 반사층은 점착성 또는 접착성 시트로 구성될 수 있고, 상기 반사시트는 점착성 또는 접착성 시트로 구성될 수 있다.And, the reflective layer may be composed of a sticky or adhesive sheet, and the reflective sheet may be composed of a sticky or adhesive sheet.
또한, 상기 음각의 원뿔형 반사 패턴은 원뿔 형상을 가지되 원뿔의 꼭지점 사이에 있는 두 변이 각각 원호를 이루고, 상기 음각의 원뿔형 렌즈 패턴은 원뿔 형상을 가지되 원뿔의 꼭지점 사이에 있는 두변이 각각 소정의 길이를 갖는 직선과 원호를 이루며, 상기 음각의 원뿔형 반사 패턴과 상기 음각의 원뿔형 렌즈 패턴은 규칙 또는 불규칙하게 배열될 수 있다.In addition, the concave reflection pattern of the concave shape has a conical shape, and both sides between the vertexes of the cone form an arc, and the conical lens pattern of the concave shape has a conical shape, And the conical reflection pattern of the engraved angle and the conical lens pattern of the engraved angle may be regularly or irregularly arranged.
또한, 상기 광 확산 패턴은 소정의 간격으로 배열된 원뿔, 삼각추, 사각추 중 어느 하나의 형상으로 이루어지거나 수직패턴, 수평패턴, 사선패턴, 물결패턴, 바둑판 패턴 중에서 선택된 어느 하나 이상으로 이루어질 수 있다.Also, the light diffusion pattern may have any one of a cone shape, a triangle shape, and a tetragonal shape arranged at predetermined intervals, or may be formed of at least one of a vertical pattern, a horizontal pattern, a diagonal pattern, a wavy pattern and a checkerboard pattern.
또한, 상기 광원은 백색, 적색, 등색, 황색, 녹색, 청색, 남색, 또는 자색 중 어느 1개 또는 2개 이상을 조합시켜 이루어진 LED로 구성될 수 있다.
In addition, the light source may be composed of LEDs formed by combining one or more of white, red, orange, yellow, green, blue, indigo, or purple.
본 발명에 따르면, 광 확산 패턴이 형성된 도광판의 상면 및 하면에 음각의 원뿔형 반사 패턴과 음각의 원뿔형 렌즈 패턴이 형성되고 도광판의 하면에 반사층이 배치되고 원뿔형 반사 패턴 상에 소정의 크기로 반사시트가 배치되며 광원이 음각의 원뿔형 렌즈 패턴 내부에 배치되어, 도광판 내부로 입사된 광원의 빛을 전반사와 난반사에 의해 면광원으로 변환하여 출사함으로써, 기존에 비해 적은 수의 광원을 사용하면서도 면광원 장치의 두께를 줄일 수 있고 광 휘도 및 광 효율을 크게 향상시킬 수 있다.According to the present invention, a concave lens pattern of a concave reflection pattern and a concave lens pattern of a concave shape are formed on the upper and lower surfaces of a light guide plate having a light diffusion pattern, a reflection layer is disposed on the lower surface of the light guide plate, And the light source is disposed inside the conical lens pattern of the concave lens so that the light of the light source incident into the light guide plate is converted into a planar light source by total reflection and diffusive reflection and emitted, It is possible to reduce the thickness and greatly improve the light luminance and the light efficiency.
또한, 도광판 내부로 입사된 빛을 균일한 휘도와 넓은 면적으로 산란시켜 면광원으로 변환하여 전방으로 균일하게 분산 방출되도록 함으로써, 고품질의 도광판 및 고휘도의 점광원을 사용하지 않고 기존에 비해 적은 수량의 광원을 사용하면서도 균일한 광도를 구현할 수 있다.In addition, since the light incident into the light guide plate is scattered with a uniform luminance and a large area, the light is converted into a planar light source, and uniformly dispersed and emitted in a forward direction. Thus, a high quality light guide plate and a high- A uniform light intensity can be realized while using a light source.
또한, 전방의 표지판 또는 확산판과 도광판 사이의 거리를 크게 줄일 수 있어 디스플레이장치나 표지판 또는 광고판의 두께를 크게 줄일 수 있다. In addition, since the distance between the front signboard or the diffusion plate and the light guide plate can be greatly reduced, the thickness of the display device, the signboard, or the billboard can be greatly reduced.
또한, 광원의 빛을 균일하게 확산 방출하여 넓은 영역에 대하여 고른 광도의 빛을 조사함으로써, 고품질의 면광원 장치를 제공할 수 있다.In addition, it is possible to provide a high-quality surface light source device by uniformly diffusing and emitting light from a light source to irradiate light of a uniform brightness over a wide area.
또한, 도광판 내부로 입사된 빛이 광학 패턴에 의하여 구석구석 전달되고 산란하므로 면광원에서 부분적인 명암 차이가 발생하지 않아 표시되는 정보의 품질을 높일 수 있다.In addition, since the light incident into the light guide plate is transmitted and scattered everywhere by the optical pattern, a partial contrast difference does not occur in the plane light source, thereby improving the quality of displayed information.
또한, 광원의 수를 크게 줄이면서도 계면에서의 휘도 감쇄를 없애고 출사되는 면광원의 밝기를 크게 향상시킬 수 있다.In addition, it is possible to greatly reduce the number of light sources and to reduce the brightness attenuation at the interface, thereby greatly improving the brightness of the plane light source to be emitted.
또한, 본 발명의 광 확산 패턴, 음각의 원뿔형 반사 패턴, 음각의 원뿔형 렌즈 패턴이 일체로 형성된 도광판을 사출금형 또는 압출금형을 사용하여 한번의 공정으로 성형함으로써, 생산 시간을 줄이고 제조 공정을 간단하게 하며 불량률을 줄여 양산을 용이하게 하는 산업적 이용 효과가 있다.Further, by forming the light guide plate integrally formed with the light diffusion pattern, the concave reflection pattern of the obtuse angle, and the conical lens pattern of the obtuse angle in one step by using the injection mold or the extrusion mold, the production time can be shortened and the manufacturing process can be simplified And it has an industrial use effect that facilitates mass production by reducing defective rate.
또한, 금형을 사용하여 도광판의 다양한 문양의 광학패턴을 정확하게 형성할 수 있는 효과가 있다.
In addition, there is an effect that an optical pattern of various patterns of the light guide plate can be accurately formed by using a metal mold.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
The effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
도 1 내지 도 13은 본 발명의 바람직한 실시 예에 의한 직하형 면광원 장치를 나타낸 도면으로,
도 1은 직하형 면광원 장치의 사시도이고,
도 2는 도광판과 기판의 분해 사시도이고,
도 3은 직하형 면광원 장치의 분해 사시도이고,
도 4는 도광판의 상부 모습을 나타낸 사시도이고,
도 5는 도광판의 하부 모습을 나타낸 사시도이고,
도 6은 반사시트가 부착된 도광판의 상부 모습을 나타낸 사시도이고,
도 7 내지 도 11은 직하형 면광원 장치의 제조 과정을 나타낸 공정 단면도이고,
도 12 내지 도 13은 도광판에 형성된 음각의 원뿔 반사 패턴과 음각의 렌즈 패턴의 형상과 크기를 설명하기 위한 단면도이다.1 to 13 are views showing a direct-type surface light source device according to a preferred embodiment of the present invention,
1 is a perspective view of a direct-type surface light source device,
2 is an exploded perspective view of the light guide plate and the substrate,
3 is an exploded perspective view of the direct-type surface light source device,
4 is a perspective view showing an upper part of the light guide plate,
5 is a perspective view showing a lower part of the light guide plate,
6 is a perspective view showing a top view of a light guide plate with a reflection sheet,
FIGS. 7 to 11 are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of the direct-type surface light source device,
12 to 13 are sectional views for explaining conical reflection patterns of a negative angle formed on the light guide plate and shape and size of a negative lens pattern.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명되는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙여 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly explain the present invention in the drawings, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by similar reference numerals throughout the specification.
이하, 본 발명에서 실시하고자 하는 구체적인 기술내용에 대해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
직하형 면광원 장치(100)의 실시 예Embodiment of direct-type surface
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 의한 직하형 면광원 장치(100)의 사시도이고, 도 2는 도광판(110)과 기판(130)의 분해 사시도이고, 도 3은 직하형 면광원 장치(100)의 분해 사시도이고, 도 4는 도광판(110)의 상부 모습을 나타낸 사시도이고, 도 5는 도광판(110)의 하부 모습을 나타낸 사시도이고, 도 6은 반사시트(140)가 부착된 도광판(110)의 상부 모습을 나타낸 사시도이고, 도 7 내지 도 11은 직하형 면광원 장치(100)의 제조 과정을 나타낸 공정 단면도이다.2 is an exploded perspective view of a
본 발명의 직하형 면광원 장치(100)는 도 1 내지 도 11에 나타낸 바와 같이, 하면 전체에 광 확산 패턴(114)이 일체로 형성되고 상측 및 하측에 음각의 원뿔형 반사 패턴(113)과 음각의 원뿔형 렌즈 패턴(115)이 형성된 도광판(110)과, 상기 도광판(110)의 하면에 배치되어 빛을 반사하는 반사층(114)과, 상기 반사층(114) 하부에 배치되며 상기 음각의 원뿔형 렌즈 패턴(115) 내부에 배치되도록 상측에 소정의 간격으로 광원(131)이 배치된 기판(130)과, 상기 도광판(110)의 원뿔형 반사 패턴(113) 상에 소정의 크기로 배치된 반사시트(140)를 포함하여 구성된다.1 to 11, a
상기 도광판(110)은 투광성 재질로 형성될 수 있으며, 하면 전체에 상기 광 확산 패턴(114)이 일체로 형성될 수 있다. 또한, 상기 도광판(110)은 하나의 단일판이거나 하나 이상의 층이 포함될 수 있다. 상기 도광판(110)은 그 최소 두께가 광학적인 고려사항에 의해 결정되는 박판이다. The
상기 도광판(110)의 두께는 상기 도광판(110)이 설치되는 장치의 크기와 무게 및 제조 비용 등의 고려사항에 결정될 수 있다. 예를 들어, 상기 도광판(110)의 두께(T)는 1∼20㎜의 범위를 가질 수 있으며, 바람직하게는 4.5∼5㎜와 같은 2∼10㎜의 범위로 구성될 수 있다. 더 구체적으로 한정하면, 상기 도광판(110)의 두께는 5㎜로 사용하여 구성될 수 있다. The thickness of the
이때, 상기 도광판(110)의 두께를 4㎜ 이하로 형성할 경우에는 빛의 간섭 현상으로 무아레(Moire) 현상이 발생하여 검은 줄무늬로 인화 화면의 품질에 영향을 줄 수 있다. 그리고, 상기 도광판(110)의 두께를 7㎜ 이상으로 형성할 경우에는 넓은 면적에서 무게로 인한 취급의 불편함과 빛의 변환 효율이 많이 떨어지게 된다.At this time, when the thickness of the
상기 도광판(110)은 투광성이 뛰어나고 내후성이 양호하며 경도가 높고 성형성과 표면 광택성이 우수한 폴리메틸메타크릴레이트 아크릴 수지(PMMA: Poly-Methy1-Methacrylate)나 PC(polycarbonate) 또는 레진 수지를 사용하여 형성될 수 있다. 또한, 상기 도광판(110)은 예를 들어 폴리탄산에스테르(polycarbonate) 또는 퍼스펙스(Perspex)와 같은 플라스틱으로 이루어질 수 있다.The
상기 도광판(110)은 빛의 회절 및 내부 전반사 효과를 구비하기 위하여 굴절률이 1.3 이상을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 도광판(110)이 PMMA로 구성된 경우 굴절률은 1.5일 수 있다. The
통상적으로, 도광판은 면광원으로 변환된 후에 부분적인 명암의 차이가 없고, 면광원의 유효면적을 넓게 하기 위하여 도광판 내부에서 빛의 산란이 잘 이루어져야 한다. 이때, 산란이 잘 이루어지기 위해서는 내부에서 전반사 및 난반사가 원활하게 이루어져야 하고 또한, 빛의 출사 경로에서 휘도가 불필요하게 감쇄하지 않아야 한다.Generally, the light guide plate has no partial difference of light and darkness after being converted into a planar light source, and light scattering should be performed well inside the light guide plate to widen the effective area of the planar light source. At this time, in order for scattering to be performed well, total reflection and diffuse reflection should be performed smoothly, and the luminance should not be unnecessarily attenuated in the light emission path.
이를 위해, 본 발명의 상기 도광판(110)에서는 하면 전체에 광 확산 패턴(114)이 일체로 형성하고, 상측 및 하측에 음각의 원뿔형 반사 패턴(113)과 음각의 원뿔형 렌즈 패턴(115)을 형성하고, 상기 도광판(110)의 원뿔형 반사 패턴(113) 상에 소정의 크기로 반사시트(140)를 배치함으로써, 도광판 내부로 입사된 광원의 빛을 전반사와 난반사에 의해 면광원으로 변환하여 출사되도록 구현하였다.For this, in the
먼저, 상기 광 확산 패턴(114)은 상기 도광판(110)의 하면 전체에 상기 도광판(110)과 일체로 형성될 수 있다. 상기 광 확산 패턴(114)은 원뿔, 삼각추, 사각추 중에 선택된 한 개 또는 두 개 이상의 형상이 소정의 간격을 두고 규칙적으로 또는 불규칙적으로 배열되어 형성될 수 있다. 또한, 상기 광 확산 패턴(114)은 수직패턴, 수평패턴, 사선패턴, 물결패턴, 바둑판 패턴 중에서 선택된 어느 하나 이상으로 이루어질 수도 있다. 이때, 상기 광 확산 패턴(114)은 패턴에 의한 각 문양의 폭과 간격 등이 조정될 수 있으며, 규칙적 또는 불규칙하게 반복되는 문양이나 스타일(style)을 모두 포함하고 있다.First, the
이러한 형상을 갖는 상기 광 확산 패턴(114)은 패턴의 불규칙한 면에 의하여 입사된 빛을 전반사와 난반사 시켜 상기 도광판(110)의 내부 전체로 산란 및 확산시킴으로써 면광원을 구현하고 상면 및 하면으로 각각 빛을 출사하게 된다. The
상기 음각의 원뿔형 반사 패턴(113)은 상기 도광판(110)의 상면에서 내측으로 음각으로 형성될 수 있다. 이때, 상기 음각의 원뿔형 반사 패턴(113)은 원뿔 형상을 가지되 원뿔의 꼭지점 사이에 있는 두 변이 각각 원호 형태로 구성될 수 있다(도 7 내지 도 11 참조). 상기 음각의 원뿔형 반사 패턴(113)의 치수에 대해서는 후술하는 도 12 내지 도 13에서 상세히 설명하기로 한다.The cone-shaped
이러한 구조를 갖는 상기 음각의 원뿔형 반사 패턴(113)은 아래의 상기 음각의 원뿔형 렌즈 패턴(115)에서 출사하는 광원의 빛을 원뿔형의 두 변을 통해 상기 도광판(110)의 아래 방향으로 반사시키는 역할을 한다. 이때, 상기 음각의 원뿔형 반사 패턴(113)에 의해 반사되지 못하고 상기 도광판(110)의 상부로 출사(투과)하는 빛은 상기 원뿔형 반사 패턴(113) 상에 배치된 반사시트(140)에 의해 상기 도광판(110) 내부로 반사된다. The
여기서, 상기 반사시트(140)는 상기 원뿔형 반사 패턴(113)의 상부를 충분히 덮을 수 있도록 소정의 크기를 가지며, 원형, 사각형 등 소정의 모양을 가질 수 있다. 그리고, 상기 반사시트(140)는 점착성 또는 접착성 시트로 구성될 수 있다. 이때, 상기 반사시트(140)는 상기 도광판(110)의 상면과 접착되는 면이 빛을 반사하도록 형성될 수 있다.Here, the
본 발명의 실시 예와 같이 직하형 면광원 장치의 경우, 상기 광원(131)에서 출사되는 빛이 상기 광원(131)의 상부에 집중되면서 휘도가 불균일한 문제가 있었지만, 상기 광원(131) 상부에 상기 반사시트(140)를 배치하여 상기 광원(131)에서 직접 출사하는 빛을 상기 도광판(110)의 내부로 반사시켜 면광원을 구현함으로써, 휘도 및 휘도의 균일도를 보다 더 향상시킬 수 있다. The light emitted from the
상기 음각의 원뿔형 렌즈 패턴(115)은 상기 도광판(110)의 하면에서 내측으로 음각으로 형성될 수 있다. 이때, 상기 음각의 원뿔형 렌즈 패턴(115)은 원뿔 형상을 가지되 원뿔의 꼭지점 사이에 있는 두변이 각각 소정의 길이를 갖는 직선(도 13의 115a)과 원호(도 13의 115b)로 이루어져 있다(도 7 내지 도 11 참조). 상기 음각의 원뿔형 렌즈 패턴(115)의 치수에 대해서는 후술하는 도 12 내지 도 13에서 상세히 설명하기로 한다.The
이러한 구조를 갖는 상기 음각의 원뿔형 렌즈 패턴(115)은 아래의 광원(131)에서 출사하는 빛을 원뿔형의 두 변을 통해 상기 도광판(110)의 내부로 투과, 굴절 및 확산시키는 역할을 한다. 즉, 상기 원뿔형 렌즈 패턴(115)의 꼭지점 사이에 있는 두 변에서 변이 직선으로 된 부분(도 13의 115a)에서는 상기 광원(131)의 빛을 자신의 위에 배치된 상기 음각의 원뿔형 렌즈 패턴(115)으로 투과 및 굴절시키고, 변이 원호로 된 부분(도 13의 115b)에서는 상기 광원(131)의 빛을 상기 도광판(110)의 내부로 굴절 및 확산시키게 된다.The
상기 도광판(110)에 형성된 상기 광 확산 패턴(114), 상기 음각의 원뿔 반사 패턴(113), 상기 음각의 렌즈 패턴(115)은 상기 도광판(110)을 형성할 때 일체로 형성될 수 있다. The
예를 들어, 상기 도광판(110)은 사출금형을 통해 액체 상태인 재료를 주입(injection)하여 미세한 패턴이 형성된 도광판(110)을 성형할 수 있다. 즉, 상기 광 확산 패턴(114), 상기 음각의 원뿔 반사 패턴(113), 상기 음각의 렌즈 패턴(115)과 같이 미세한 패턴이 형성된 상기 도광판(110)을 사출금형을 통해 성형할 수 있다. 이때, 상기 도광판(110)에 형성된 상기 광 확산 패턴(114), 상기 음각의 원뿔 반사 패턴(113), 상기 음각의 렌즈 패턴(115)은 광학적 설계에 의해 형성될 수 있다.For example, the
여기서, 사출금형은 성형하고자 하는 물체의 외형을 음각 형상으로 만든 것으로, 가열되어 액체 상태인 재료를 주입(injection)하고 식힌 후에 꺼내므로 양각 상태의 물체로 성형하는 장치이다.Here, the injection mold is an apparatus for forming an outer shape of an object to be formed into a depressed shape, which is molded by an embossed object because it is heated, injected with a liquid material, cooled, and taken out.
다음으로, 상기 도광판(110)의 하면에는 빛을 반사하는 반사층(120)이 배치될 수 있다. 상기 반사층(120)은 상기 광 확산 패턴(114)에 의해 변환된 면광원이 상기 도광판(110)의 하면으로 출사되지 못하도록 상기 도광판(110)의 상면으로 빛을 반사하는 역할을 한다.Next, a
상기 반사층(120)은 상기 도광판(110)의 하면에 배치되어 빛을 반사하며, 상기 음각의 원뿔형 렌즈 패턴(115)이 드러나도록 상기 음각의 원뿔형 렌즈 패턴(115)과 대향되는 위치에 구멍이 각각 형성되어 있다.The
상기 반사층(120)은 일 면에 빛을 반사하는 물질이 형성된 점착성 또는 접착성 시트 형태로 구성될 수 있다. 이때, 상기 반사층(120)이 점착성 또는 접착성 시트 형태로 구성된 경우 상기 광 확산 패턴(114)이 형성된 상기 도광판(110)의 하면에 부착하여 구성될 수 있다.The
또한, 상기 반사층(120)은 빛을 반사하는 재질을 사용하여 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 반사층(120)는 알루미늄(Al) 박판으로 이루어질 수 있으며, 평평하거나 광학패턴이 형성된 것 중에서 선택된 어느 하나를 사용할 수 있고, 상기 도광판(110)의 하면에 밀착 상태로 부착된다.In addition, the
만약, 상기 반사층(120)에 광학패턴이 형성된 경우, 상기 도광판(110)의 하면에 형성된 광 확산 패턴과 동일하거나 또는 다르게 성형될 수 있으며, 필요에 의하여 어느 하나를 선택하여 형성될 수도 있다. If an optical pattern is formed on the
계속해서, 상기 반사층(120)의 하부에는 광원(131)이 포함된 기판(130)이 배치될 수 있다. 상기 광원(131)은 상기 음각의 원뿔형 렌즈 패턴(115) 내부에 배치되도록 상기 기판(130)의 상측에 소정의 간격으로 배치될 수 있다. 이때, 상기 광원(131)의 개수는 상기 음각의 원뿔 반사 패턴(113)과 상기 음각의 원뿔형 렌즈 패턴(115)의 개수와 동일하다. 그리고, 상기 광원(131)이 배치된 위치는 상기 음각의 원뿔형 렌즈 패턴(115)이 형성된 위치와 대향되게 형성될 수 있다. 따라서 상기 광원(131)은 상기 음각의 원뿔형 렌즈 패턴(115)의 배치 형태에 따라 규칙 또는 불규칙하게 배열될 수 있다.Subsequently, a
상기 광원(131)은 상기 도광판(110)의 후방에 등 간격을 이루어 2차원으로 배열될 수 있다. The
상기 광원(131)은 LED를 사용하여 구성될 수 있다. 이때, 상기 광원(131)을 LED를 사용하여 백색광원으로 구현하는 경우에는 빛의 3원색인 빨강(R), 초록(G), 파랑(B) 색상의 LED를 동시에 사용하는 방식과, 청색(B)의 LED에 황색(Yellow)을 발광하는 형광물질을 도포하여 백색 광원을 구현하는 방식을 사용할 수 있다.The
또한, 상기 광원(131)은 백색, 적색, 등색, 황색, 녹색, 청색, 남색, 또는 자색 중 어느 1개 또는 2개 이상을 조합시켜 이루어진 LED로 구성될 수 있다.The
상기 광원(131)에서 나온 빛은 상기 음각의 원뿔형 렌즈 패턴(115)을 통해 일부는 상기 음각의 원뿔형 반사 패턴(113)으로 투과 및 굴절되고, 나머지 일부는 상기 도광판(110)의 내부로 확산되어 상기 도광판(110)의 전면으로 출사되거나 상면에 일부가 반사되어 아래로 반사된다. 이때, 상기 음각의 원뿔형 렌즈 패턴(115)에서 상기 음각의 원뿔형 반사 패턴(113)으로 투과 및 굴절된 빛은 상기 음각의 원뿔형 반사 패턴(113)을 통해 일부는 상기 도광판(110)의 내부로 전반사되고 나머지 일부는 투과되어 상측 방향으로 직진된다. 이때, 상기 음각의 원뿔형 반사 패턴(113)을 통해 상측 방향으로 투과된 빛은 상기 반사시트(140)에 의해 상기 도광판(110) 내부로 반사된다. The light from the
그리고, 상기 음각의 원뿔형 반사 패턴(113)에서 전반사된 빛은 상기 도광판(110)의 하면에 형성된 상기 광 확산 패턴(114)에 의해 상기 도광판(110)의 내부로 반사 및 확산되고, 상기 광 확산 패턴(114)에 의해 반사 또는 굴절되어 아래로 통과한 빛은 상기 반사층(120)에 의해 상기 도광판(110)의 내부로 반사됨으로써, 상기 도광판(110) 내부로 입사된 상기 광원(131)의 빛이 전반사와 난반사에 의해 면광원으로 변환된다. The light totally reflected by the
따라서 본 발명의 실시 예에 의한 직하형 면광원 장치(100)는 상기 도광판(110)의 상부 및 하부에 형성된 광학 패턴으로 인하여 상기 도광판(110)의 내부에서 전반사 및 난반사가 원활하게 이루어지기 때문에 빛의 출사 경로에서 휘도가 불필요하게 감쇄하지 않는다. 이로 인해, 상기 직하형 면광원 장치(100)는 면광원으로 변환된 후에도 부분적인 명암의 차이가 없고, 상기 도광판(110)의 내부에서 빛의 산란이 잘 이루어짐으로써 면광원의 유효면적을 넓게 향상시킬 수 있다.Therefore, in the direct-type surface
그러므로, 실시 예의 직하형 면광원 장치(100)는 면광원의 향상에 따라 광 휘도 및 광 효율을 크게 향상시킬 수 있다. 또한, 기존에 비해 적은 수의 광원(131)을 사용하더라도 광 휘도 및 광 효율을 크게 향상시킬 수 있으며, 면광원 장치의 두께를 줄일 수 있다.Therefore, the direct-type surface
한편, 본 발명의 실시 예에서는 상기 직하형 면광원 장치(100)가 원형으로 구성된 예를 도면에 나타내고 있으나, 타원형, 마름모형, 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형, 팔각형 등 필요에 따라 여러 가지 형태와 모양으로 구현될 수 있다.
In the embodiment of the present invention, examples of the direct-type surface
도광판(110)의 광학 패턴 치수의 예 Examples of optical pattern dimensions of the
도 12 및 도 13은 도광판(110)에 형성된 음각의 원뿔 반사 패턴(113)과 음각의 렌즈 패턴(115)의 형상과 크기를 설명하기 위한 단면도이다.12 and 13 are sectional views for explaining the shape and size of the
본 발명의 실시 예에 의한 직하형 면광원 장치(100)는 상기 도광판(110)에 형성된 광학 패턴의 형상과 크기를 다음과 같은 설계 치수로 구성할 수 있다.The shape and size of the optical pattern formed on the
도 12 및 도 13을 참조하여 설명하면, 상기 도광판(110)의 두께(a)는 4.5∼5.5㎜(예를 들어, 5㎜)의 범위를 가질 수 있다. 이때, 상기 반사층(120)의 두께(b)는 0.15∼0.25㎜(예를 들어, 0.20㎜)의 크기로 구성될 수 있다. 12 and 13, the thickness a of the
그리고, 상기 원뿔형 반사 패턴(113)은 상기 도광판(110)의 상면에 9.00∼10.00㎜(예를 들어, 9.50㎜)의 패턴 폭(c)을 가질 수 있고, 상기 도광판(110)의 상면에서 내측으로 1.50∼2.00㎜(예를 들어, 1.70㎜)의 패턴의 깊이(d)를 가질 수 있으며, 원뿔 꼭지점 사이에 있는 두 변이 각각 19∼20㎜의 반지름을 갖는 원호(m,n)로 이루어질 수 있다.The
또한, 상기 원뿔형 렌즈 패턴(150)은 상기 도광판(110)의 하면에 7.00∼8.00㎜(예를 들어, 7.27㎜)의 패턴의 폭(e)을 가질 수 있고, 상기 도광판(110)의 하면에서 내측으로 7.00∼7.50㎜(예를 들어, 7.27㎜)의 패턴의 깊이(f)를 가질 수 있으며, 원뿔의 꼭지점 사이에 있는 두 변이 각각 85∼95도(예를 들어, 90도)의 꼭지점 사이각(h)을 가지며 9∼10㎜의 반지름을 갖는 원호(i,k)로 이루어질 수 있다.The conical lens pattern 150 may have a width e of 7.00 to 8.00 mm (for example, 7.27 mm) on the lower surface of the
여기서, 상기 원뿔형 반사 패턴(113)과 상기 원뿔형 렌즈 패턴(115) 사이의 간격(g)은 0.40∼0.80㎜(예를 들어, 0.60㎜)의 크기를 가질 수 있다.Here, the gap g between the
한편, 상기 도광판(110)의 광학 패턴의 치수는 하나의 예를 들어 설명한 것으로, 상기 직하형 면광원 장치(100)의 크기, 상기 도광판(110)의 두께 및 길이(크기) 등에 따라 다르게 설계될 수 있다. 하지만, 상기 원뿔형 반사 패턴(113)과 상기 원뿔형 렌즈 패턴(115)은 상기 도광판(110)의 크기에 따라 치수가 달라질 수는 있으나 형상과 모양은 앞에서 설명한 바와 같고 도 12 및 도 13에 나타낸 바와 같다.
The dimensions of the optical pattern of the
상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 직하형 면광원 장치는 광 확산 패턴이 형성된 도광판의 상면 및 하면에 음각의 원뿔형 반사 패턴과 음각의 원뿔형 렌즈 패턴이 형성되고 도광판의 하면에 반사층이 배치되고 원뿔형 반사 패턴 상에 소정의 크기로 반사시트가 배치되며 광원이 음각의 원뿔형 렌즈 패턴 내부에 배치되어, 도광판 내부로 입사된 광원의 빛을 전반사와 난반사에 의해 면광원으로 변환하여 출사함으로써, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제를 해결할 수 있다.
As described above, in the direct-type surface light source device according to the present invention, a conical reflection pattern of a negative angle and a conical lens pattern of a negative angle are formed on an upper surface and a lower surface of a light guide plate having a light diffusion pattern, a reflection layer is disposed on a lower surface of the light guide plate, The light source is arranged inside the conical lens pattern of a negative angle and the light of the light source incident on the inside of the light guide plate is converted into a surface light source by total reflection and diffuse reflection and then emitted, It is possible to solve the technical problem.
이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시 예들은 기술적 과제를 해결하기 위해 개시된 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(당업자)라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가 등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and changes can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention as defined by the appended claims. It will be appreciated that such modifications and variations are intended to fall within the scope of the following claims.
100 : 직하형 면광원 장치 110 : 도광판
111 : 몸체 112 : 상면
113 : 음각의 원뿔형 반사 패턴 114 : 광 확산 패턴
115 : 음각의 원뿔형 렌즈 패턴 120 : 반사층
121 : 몸체 122 : 구멍
130 : 기판 131 : 광원
140 : 반사시트100: direct-type surface light source device 110: light guide plate
111: body 112: upper surface
113: conical reflection pattern of the engraved 114: light diffusion pattern
115: Conical-
121: body 122: hole
130: substrate 131: light source
140: reflective sheet
Claims (4)
상기 도광판의 상면에서 내측으로 형성된 음각의 원뿔형 반사 패턴;
상기 도광판의 하면에서 내측으로 형성되되 상기 음각의 원뿔형 반사 패턴과 대향되게 형성된 음각의 원뿔형 렌즈 패턴;
상기 도광판의 하면에 배치되어 빛을 반사하며, 상기 음각의 원뿔형 렌즈 패턴이 드러나도록 구멍이 형성된 반사층;
상기 반사층 하부에 배치되며, 상기 음각의 원뿔형 렌즈 패턴 내부에 배치되도록 상측에 소정의 간격으로 광원이 배치된 기판; 및
상기 도광판의 원뿔형 반사 패턴 상에 소정의 크기로 배치된 반사시트;
를 포함하는 직하형 면광원 장치.
A light guide plate formed of a light transmitting material and having a light diffusion pattern integrally formed on the entire lower surface thereof;
A conical reflection pattern formed on the upper surface of the light guide plate and formed inwardly;
A concave lens pattern formed on an inner surface of the lower surface of the light guide plate and facing the conical reflection pattern of the concave shape;
A reflective layer disposed on the lower surface of the light guide plate and reflecting light, and having a hole for exposing the conical lens pattern of the engraved angle;
A substrate disposed below the reflective layer and having a light source arranged at a predetermined interval on the upper side so as to be disposed inside the conical lens pattern of the negative oblique angle; And
A reflective sheet disposed on the conical reflection pattern of the light guide plate at a predetermined size;
Wherein the light source is a light source.
상기 광원의 빛은 상기 음각의 원뿔형 렌즈 패턴을 통해 상기 음각의 원뿔형 반사 패턴으로 투과 및 굴절되고, 상기 음각의 원뿔형 반사 패턴과 상기 반사시트를 통해 상기 도광판의 내부로 전반사되고, 상기 광 확산 패턴에 의해 상기 도광판의 내부로 전반사 및 난반사 됨과 동시에 상기 반사층에 의해 반사되어 면발광되는,
직하형 면광원 장치.
The method according to claim 1,
The light of the light source is transmitted and refracted through the conical lens pattern of the intaglio angle with the conical reflection pattern of the intaglio angle and is totally reflected into the light guide plate through the conical reflection pattern of the intaglio angle and the reflection sheet, The light is reflected and diffused to the inside of the light guide plate,
Direct type surface light source device.
상기 반사층은 점착성 또는 접착성 시트로 구성되고,
상기 반사시트는 점착성 또는 접착성 시트로 구성된,
직하형 면광원 장치.
The method according to claim 1,
The reflective layer is composed of a sticky or adhesive sheet,
Wherein the reflective sheet comprises a tacky or adhesive sheet,
Direct type surface light source device.
상기 음각의 원뿔형 반사 패턴은 원뿔 형상을 가지되 원뿔의 꼭지점 사이에 있는 두 변이 각각 원호를 이루고,
상기 음각의 원뿔형 렌즈 패턴은 원뿔 형상을 가지되 원뿔의 꼭지점 사이에 있는 두변이 각각 소정의 길이를 갖는 직선과 원호를 이루며,
상기 음각의 원뿔형 반사 패턴과 상기 음각의 원뿔형 렌즈 패턴은 규칙 또는 불규칙하게 배열된,
직하형 면광원 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the concave reflection pattern of the concave shape has a conical shape and two sides between the apexes of the conical shape arc respectively,
Wherein the concave lens pattern of the concave shape has a conical shape and two sides between the apexes of the cone form a straight line and a circular arc having a predetermined length,
Wherein the conical reflection pattern of the engraved and the conical lens pattern of the engraved are in a regular or irregularly arranged,
Direct type surface light source device.
Priority Applications (1)
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KR20140075590A KR101484466B1 (en) | 2014-06-20 | 2014-06-20 | Direct Type surface light source device for improved Luminescence and Uniformity |
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Publications (1)
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