KR101711643B1 - 컬러 렌즈를 이용한 발광 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 복수의 발광칩이 실장된 발광칩 패키지와, 상기 발광칩 패키지의 적어도 상면을 커버하고, 상기 복수의 발광칩에 대응하는 적어도 하나의 출사구가 형성된 하우징 및 상기 출사구에 탈착 가능하게 장착되는 렌즈부를 포함하고, 상기 렌즈부는 발광칩에서 생성된 광을 파장 변환하는 형광체가 혼입되거나, 또는 상기 렌즈부는 원하는 컬러로 착색된 발광 표시 장치를 제공한다.
이와 같은 본 발명은, 발광칩의 전면에 컬러 렌즈가 교체 가능하게 장착되어, 주문자의 요구 또는 사용자의 취향에 따라 발광칩의 컬러에 무관하게 표시 컬러를 자유롭게 변경할 수 있다.

Description

컬러 렌즈를 이용한 발광 표시 장치{LIGHT EMITTING DEVICE USING COLOR LENS}
본 발명은 발광 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 발광칩의 전면에 컬러 렌즈가 마련된 발광 표시 장치에 관한 것이다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED)는 반도체의 p-n 접합구조를 이용하여 주입된 소수캐리어(전자 또는 양공)를 만들어내고, 이들의 재결합에 의하여 발광되는 현상을 이용한 소자이다.
이러한 발광 다이오드는 수명이 길고, 소형화 및 경량화가 가능하며, 빛의 지향성이 강하고 저전압 구동이 가능하다. 또한, 충격 및 진동에 강하고, 예열 시간과 복잡한 구동 회로가 필요 없으며, 다양한 형태로 패키징할 수 있다. 따라서, 냉장고, 세탁기, 에어컨을 비롯한 백색 가전제품의 디스플레이, VCR, DVD, 전자레인지의 디스플레이 및 계측기를 비롯한 각종 산업기기의 디스플레이 장치로 이용되고 있다.
한편, 발광 다이오드를 이용한 디스플레이 장치는 일면이 개방된 박스(Box) 형상의 하우징 내부에 다수의 발광 다이오드가 실장된 인쇄 회로 기판이 장착되고, 각각의 발광 다이오드를 감싸도록 리플렉터가 장착된다. 또한, 개방된 하우징의 일면에 문자, 숫자, 기호 및 문양 등의 원하는 표시 패턴이 인쇄된 디스플레이 필름이 배치된다. 이때, 발광 다이오드에서 생성된 광은 디스플레이 필름을 투과하면서 원하는 컬러로 채색되어 사용자에게 인식된다.
그러나, 디스플레이 필름만을 사용하면 높은 휘도의 발광 다이오드 사용시 스팟(spot)이 발생되어 균일성이 저하되고, 이를 해결하기 위해 디스플레이 필름 하측에 확산 필름을 배치하면 휘도가 저하되는 문제점이 있었다. 또한, 표시 컬러의 변경시 디스플레이 필름 전체를 교체해야 하고, 일단 제작되면 디스플레이 필름을 교체하는 것이 어렵기 때문에 패션에 민감한 사용자가 쉽게 단조로움을 느끼는 문제점도 있었다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하고자 제안된 것으로서, 발광칩의 전면에 컬러 렌즈를 교체 가능하게 장착함으로써, 주문자의 요구 또는 사용자의 취향에 따라 표시 컬러를 용이하게 변경할 수 있도록 한 발광 표시 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 컬러 렌즈에 확산 패턴을 형성함으로써, 휘도의 저하없이도 균일한 분포의 광을 제공할 수 있도록 발광 표시 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 컬러 렌즈에 백색광을 구현하는 형광체를 혼입함으로써, 고가의 백색광 발광 다이오드를 사용하지 않고서도 백색광을 표시하도록 한 발광 표시 장치를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따른 발광 표시 장치는, 복수의 발광칩이 실장된 발광칩 패키지; 상기 발광칩 패키지의 적어도 상면을 커버하고, 상기 복수의 발광칩에 대응하는 적어도 하나의 출사구가 형성된 하우징; 및 상기 출사구에 탈착 가능하게 장착되는 렌즈부; 를 포함하고, 상기 렌즈부는 발광칩에서 생성된 광을 파장 변환하는 형광체가 혼입된다.
상기의 발명은 상기 렌즈부의 상면을 커버하도록 상기 하우징에 부착되고, 문자, 숫자 기호 및 문양 중 적어도 하나로 이루어진 표시 패턴이 형성된 디스플레이 필름을 더 포함할 수 있다.
상기 렌즈부의 적어도 일면에는 확산 패턴이 형성되는 것이 바람직하다.
상기 확산 패턴은 볼록한 반구 형상, 오목한 반구 형상, 돌출된 삼각산 형상 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 렌즈부는 문자, 숫자 기호 및 문양 중 적어도 하나로 이루어진 표시 패턴을 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.
상기 렌즈부와 상기 하우징의 접촉부위에는 적어도 하나 이상의 장착 수단이 구비되는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 측면에 따른 발광 표시 장치는, 복수의 발광칩이 실장된 발광칩 패키지; 상기 발광칩 패키지의 적어도 상면을 커버하고, 상기 복수의 발광칩에 대응하는 적어도 하나의 출사구가 형성된 하우징; 및 상기 출사구에 탈착 가능하게 장착되는 렌즈부; 를 포함하고, 상기 렌즈부는 원하는 컬러로 착색된다.
상기의 발명은 상기 렌즈부의 상면을 커버하도록 상기 하우징에 부착되고, 문자, 숫자 기호 및 문양 중 적어도 하나로 이루어진 표시 패턴이 형성된 디스플레이 필름을 더 포함할 수 있다.
상기 렌즈부의 적어도 일면에는 확산 패턴이 형성되는 것이 바람직하다.
상기 확산 패턴은 볼록한 반구 형상, 오목한 반구 형상, 돌출된 삼각산 형상 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 렌즈부는 문자, 숫자 기호 및 문양 중 적어도 하나로 이루어진 표시 패턴을 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.
상기 렌즈부와 상기 하우징의 접촉부위에는 적어도 하나 이상의 장착 수단이 구비되는 것이 바람직하다.
본 발명은 발광칩의 전면에 컬러 렌즈를 교체 가능하게 장착함으로써, 주문자의 요구 또는 사용자의 취향에 따라 발광칩의 컬러에 무관하게 표시 컬러를 자유롭게 변경할 수 있다.
또한, 본 발명은 컬러 렌즈에 확산 패턴을 형성함으로써, 휘도의 저하없이도 균일한 분포의 광을 제공하여 시인성을 높일 수 있다.
또한, 본 발명은 컬러 렌즈에 백색광을 구현하는 형광체를 혼입함으로써, 고가의 백색광 발광 다이오드를 사용하지 않고서도 백색광을 표시할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 2 내지 도 4는 도 1의 A-A' 선을 따라 절취한 렌즈부의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 발광 표시 장치의 분해 사시도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100, 500: 발광칩 패키지 121,122,123, 501,502: 발광칩
200,600: 하우징 201,202,203,601,602: 출사구
300,710: 렌즈부 400: 디스플레이 필름
720: 형광체 렌즈부
이후, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 더욱 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상의 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
<제 1 실시예>
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광 표시 장치의 분해 사시도이고, 도 2 내지 도 5는 도 1의 A-A' 선을 따라 절취한 렌즈부의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광 표시 장치는, 복수의 발광칩(121,122,123)이 실장된 발광칩 패키지(100), 상기 발광칩 패키지(100)의 상면을 커버하며 복수의 발광칩(121,122,123)에 대응하는 출사구(201,202,203)가 형성된 하우징(200) 및 상기 출사구(201,202,203)에 탈착 가능하게 장착되는 렌즈부(310,320,330;300)를 포함하고, 상기의 발광 표시 장치는 상기 렌즈부(310,320,330;300)의 상면을 커버하도록 상기 하우징(300)에 부착된 디스플레이 필름(400)을 더 포함할 수 있다. 여기서, 디스플레이 필름(400)은 주문자의 요구에 따라 문자, 숫자, 기호 및 문양 등의 원하는 표시 패턴이 인쇄된 필름이다.
발광칩 패키지(100)는 다수의 발광칩(121,122,123) 및 상기 다수의 발광칩(121,122,123) 각각이 실장되는 기판(110)을 포함하고, 도시되지는 않았지만, 이들을 일체로 몰딩하여 고정 및 보호하는 몰딩부를 더 포함할 수 있다.
상기 발광칩(121,122,123)은 외부 전원의 인가에 의해 광을 발생시키는 수단으로, 가시 광선 대역의 광을 출력하는 칩 중에서 선택될 수 있다. 상기 기판(110)에는 도시되지는 않았지만, 다수의 발광칩(121,122,123) 각각을 일체로 또는 독립적으로 구동시키기 위한 구동 회로가 형성된다. 따라서, 상기의 발광칩들(121,122,123)은 COB(Chip On Board) 방식 또는 SMD(Surface Mount Device) 방식 등으로 기판(110) 상에 실장되어 구동 회로와 전기적으로 연결된다. 상기 몰딩부는 기판(110)과, 이에 실장된 발광칩들(121,122,123)을 일체로 몰딩하여 고정하는 동시에 발광칩들(121,122,123)의 주변 공간을 봉지함으로써 발광칩들(121,122,123)이 외부와 접촉함으로써 발생될 수 있는 칩의 손상 및 칩의 신뢰성 저하를 방지한다.
하우징(200)은 발광칩 패키지(100)의 상면 및 측면을 감싸도록 제작되며, 각각의 발광칩(121,122,123)에서 발생된 광이 외부로 출사되도록 하우징(200)의 상면에는 적어도 하나의 출사구(201,202,203)가 형성된다. 예를 들어, 본 실시예의 하우징(200)은 하면이 개방된 박스 형태(box type)로 제작되고, 하우징(200)의 상면에는 대략 사각 형상의 출사구(201,202,203)가 마련된다. 이때, 출사구(201,202, 203) 각각의 개구 영역은 디스플레이 필름(400)에 형성된 각각의 표시 패턴(410,402,403)에 대응하는 위치 및 형상을 갖도록 형성되는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 디스플레이 필름(400)의 표시 패턴(410,402,403)에 대응하도록 발광칩의 실장 영역(121,122,123) 및 출사구(201,202,203)의 개구 영역이 형성될 수 있다. 또한, 상기 출사구(201,202,203) 각각은 발광칩(121,122,123)에서 생성된 광을 효과적으로 출사시키고, 출사된 광을 특정 영역으로 모아주는 일종의 리플렉터(reflector) 역활을 할 수 있다. 이를 위해, 상기 출사구(201,202,203) 각각의 측벽은 내측 방향으로 하향 경사지게 형성하여 상부에서 하부로 갈수록 개구 면적이 좁아지게 형성될 수 있다.
렌즈부(300)는 투광성 재질로 형성되고, 하우징(300)의 출사구들(201,202,203) 각각에 탈착 가능하게 장착된다. 이때, 각각의 렌즈부들(310,320,330)은 분리형으로 제작될 수도 있지만, 이와는 달리 인접한 렌즈부들(310-320 또는 320-330)을 일체형으로 제작할 수 있고, 전체의 렌즈부들(310,320,330)을 일체형으로 제작할 수도 있다. 이러한 렌즈부(300)는 하측에서 입사되는 광을 산란 및 난반사시켜 상측으로 출사되는 광을 균일하게 하기 위한 확산 패턴을 구비한다. 상기 확산 패턴은 다양한 형상으로 제작될 수 있다. 예를 들어, 렌즈부(320)의 수평면 하면에는 볼록한 반구 형상(도 2의 321), 오목한 반구 형상(도 3의 322) 및 돌출된 삼각산 형상(도 4의 323) 중 적어도 어느 하나의 형상을 갖는 확산 패턴을 형성할 수 있고, 이들이 조합된 확산 패턴을 형성할 수도 있다. 이러한 렌즈부(300)은 주문자의 요구 또는 사용자의 취향에 따라 적색, 녹색, 청색 등 다양한 컬러로 착색된다. 상기 렌즈부(300)는 파장변환부일 수 있다.
한편, 상기 하우징(200)과 상기 렌즈부(300)의 접촉 부위에는 적어도 하나 이상의 장착 수단(340)이 구비될 수 있다. 본 실시예는 렌즈부(300)의 측벽에서 하방으로 소정 길이 연장되어 돌기부(341)가 형성되고, 돌기부(341)의 단부에 갈고리 형상의 걸림턱(342)이 형성된다. 이때, 걸림턱(342)이 하우징(200)의 출사구(201)의 측벽 하단에 걸리면서 렌즈부(300)가 하우징(200)에 장착된다. 물론, 상기의 장착 수단(340)은 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 수단이 가능하다. 예를 들어, 렌즈부(300)의 측벽 외측에 돌기를 형성하고, 이에 대응하는 하우징(200)의 출사구들 내측에 요홈을 형성할 수도 있다. 다만, 상기 렌즈부(300)는 탈착이 가능해야 하므로, 장착 수단(340)은 어느 정도의 외력이 가해지면 렌즈부(300)가 탈착될 수 있는 수준의 장착력을 제공하는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성된 발광 표시 장치는 발광칩(121,122,123)에서 생성된 광이 렌즈부(310,320,330)를 투과하면서 원하는 컬러로 채색되고, 채색된 광이 디스플레이 필름(400)의 배면을 조명해줌에 따라 사용자는 디스플레이 필름(400)에 인쇄된 표시 패턴(401,402,403)을 원하는 컬러로 인식하게 된다. 이때, 렌즈부(310,320,330)에는 확산 패턴이 마련되어 있으므로 높은 휘도의 발광칩을 사용하더라도 스팟 현상이 발생하지 않으며, 휘도 저하가 발생하지 않는다. 또한, 렌즈부(310,320,330)는 다양한 컬러의 투광성 재질로 형성되고, 하우징(200)의 출사구(201,202,203) 각각에 탈착이 가능하게 장착된다. 따라서, 주문자의 요구 또는 사용자의 취향에 따라 표시 컬러를 변경할 필요가 있는 경우에는 디스플레이 필름(400) 전체를 교체하지 않고서도 간단히 각 렌즈부(310,320,330)만 원하는 컬러로 교체하여 표시 컬러를 변경할 수 있다.
<제 2 실시예>
한편, 본 발명에 따른 발광 표시 장치는 전술한 구성에 한정되지 않고, 다양한 실시예가 가능하다. 하기에서는, 이러한 가능성의 일예로 본 발명의 제 2 실시예 따른 발광 표시 장치에 관해 설명한다. 이때, 전술한 실시예와 중복되는 설명은 생략하거나 간략히 설명한다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 발광 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 발광 표시 장치는, 복수의 발광칩(501,502)이 실장된 발광칩 패키지(500), 상기 발광칩 패키지(500)의 상면을 커버하며 복수의 발광칩(501,502)에 대응하는 출사구(601,602)가 형성된 하우징(600) 및 상기 출사구(601,602)에 탈착 가능하게 장착되는 렌즈부(710)를 포함한다.
상기 하우징의 출사구(601,602) 및 렌즈부(710)는 소정의 표시 패턴을 갖도록 형성된다. 즉, 상기 하우징의 출사구(601,602) 및 렌즈부(710)가 주문자의 요구에 따라 문자, 숫자 기호 및 문양을 표현하도록 형성된다. 이에 따라, 전술한 제 1 실시예에서 하우징(200)의 상부에 배치하였던 디스플레이 필름(400)을 생략할 수 있으므로, 제조 원가를 절감할 수 있다.
또한, 상기 렌즈부(710)는 적색, 녹색, 청색 등 다양한 컬러로 착색된다. 이에 따라, 사용자는 렌즈부(710)를 원하는 컬러로 교체하여 다양한 표시 컬러를 연출할 수 있다.
한편, 렌즈부(710)는 발광칩(501,502) 각각에서 생성된 1차 광을 파장 대역이 다른 2차 광으로 여기하는 형광체(미도시)가 혼입된 형광체 렌즈부(720)가 사용될 수도 있다. 예를 들어, 표시 컬러를 백색광으로 구현하기 위하여, 상기 발광칩(501,502)으로 청색 발광 다이오드가 사용되었다면, 렌즈부(720)는 황색 발광 특성을 갖는 형광체를 혼입시켜 제작한다. 이러한 형광체 렌즈부(720)는 투명한 수지에 형광체를 혼합시킨 다음, 사출과 같은 성형 공정을 통하여 제작할 수 있다.
이와 같이 구성된 발광 표시 장치는 사용자의 취향에 맞는 다양한 표시 컬러를 연출할 수 있을 뿐만 아니라, 고가의 백색광 발광칩 대신에 저가의 적색광, 녹색광 또는 청색광 발광칩 중 어느 하나를 사용하여 백색광을 구현할 수 있다.
이상, 본 발명에 대하여 전술한 실시예 및 첨부된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명이 다양하게 변형 및 수정될 수 있음을 알 수 있을 것이다.

Claims (14)

  1. 복수의 발광칩이 실장된 기판;
    상기 기판의 상면을 커버하고, 상기 복수의 발광칩에 대응하는 적어도 하나의 출사구가 형성된 하우징; 및
    각각의 상기 출사구에 탈착 가능하게 장착되며, 상기 발광칩들에서 생성된 광을 파장변환하는 형광체가 혼입된 파장변환부들; 을 포함하고,
    상기 파장변환부들 중 적어도 하나는 대응하는 출사구와 다른 형상의 문자, 숫자 기호 및 문양 중 적어도 하나로 이루어진 표시 패턴을 갖는 발광 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 파장변환부들의 상면을 덮도록 상기 하우징에 부착된, 커버;
    를 더 포함하는 발광 장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 파장변환부들은 투명한 수지에 형광체가 혼합되어 사출 성형되는 발광 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 파장변환부들의 적어도 일면에는 확산 패턴이 형성된 발광 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 확산 패턴은 볼록한 반구 형상, 오목한 반구 형상, 돌출된 삼각산 형상 중 적어도 어느 하나를 포함하는 발광 장치.
  6. 삭제
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 커버는 문자, 숫자 기호 및 문양 중 적어도 하나로 이루어진 표시 패턴이 형성되고,
    상기 파장변환부들의 상면을 덮도록 상기 하우징과 부착되는 발광 장치.
  8. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 파장변환부들과 상기 하우징의 접촉부위에는 적어도 하나 이상의 장착 수단이 구비된 발광 장치.
  9. 복수의 발광칩이 실장된 기판; 및 상기 복수의 발광칩과 상기 기판을 몰딩하여 고정 및 보호하는 몰딩부를 포함하는 발광칩 패키지;
    상기 발광칩 패키지의 적어도 상면을 커버하고, 상기 복수의 발광칩에 대응하는 적어도 하나의 출사구가 형성된 하우징;
    각각의 상기 출사구에 장착되는 파장변환부들; 및
    상기 파장변환부들의 상면을 덮도록 상기 하우징에 부착된, 커버; 를 포함하고,
    상기 파장변환부들 중 적어도 하나는 대응하는 출사구와 다른 형상의 문자, 숫자 기호 및 문양 중 적어도 하나로 이루어진 표시 패턴을 갖는 발광 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 파장변환부들은 투명한 수지에 형광체가 혼합되어 사출 성형되는 발광 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 파장변환부들의 적어도 일면에는 확산 패턴이 형성된 발광 장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 확산 패턴은 볼록한 반구 형상, 오목한 반구 형상, 돌출된 삼각산 형상 중 적어도 어느 하나를 포함하는 발광 장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 파장변환부들과 상기 하우징의 접촉 부위에는 적어도 하나 이상의 장착 수단이 구비된 발광 장치.
  14. 청구항 1 또는 청구항 9에 있어서,
    상기 적어도 하나의 출사구는 복수의 발광칩들이 배치된 발광 장치.

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