KR101943836B1 - The Direct-type surface light source device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 직하형 면광원 장치에 대한 것이다.The present invention relates to a direct-type surface light source device.
더욱 상세하게는 균일한 광도를 얻으면서도 제품의 두께를 줄일 수 있는 직하형 면광원 장치에 대한 것이다. More particularly, the present invention relates to a direct-type surface light source device capable of reducing the thickness of a product while obtaining a uniform luminous intensity.
LED(Light Emitting Diode) 광원은 수명이 길고 에너지 효율이 높은 친환경적 특성으로 인해 차세대 광원이다. 그러나 LED 광원은 발열, 가격, 휘도 불균일 등 몇 가지 해결해야 할 문제점이 있다. 특히, 많은 열이 발생하여 방열 설계를 하지 않으면 수명과 효율이 떨어지는 단점이 있다. LED (Light Emitting Diode) light source is a next generation light source because of its long life and energy efficient and environmentally friendly characteristics. However, the LED light source has some problems to be solved such as heat generation, price, uneven brightness. Particularly, there is a disadvantage that the life and the efficiency are inferior unless a heat radiation design is performed because a lot of heat is generated.
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.
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.The direct type is a method of arranging the light source on the back side of the light guide plate and sending light to the front side, which is advantageous for adjusting the brightness and color. 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 case of the direct light type device, it is not easy to form a thin backlight because a distance from the light guide plate to the diffusion plate must be set at a certain distance in order 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.
본 발명은 면광원 장치의 두께를 줄이고, 광 휘도 및 광 균일성을 크게 향상시킬 수 있는 직하형 면광원 장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION 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 greatly improving light luminance and light uniformity.
실시예는 투광성 재질로 형성되며, 하면에서 내측으로 음각의 원통형 렌즈 패턴이 형성되어 있는 도광판; 상기 음각의 원통형 렌즈 패턴 내부에 배치되도록 상측에 소정의 간격으로 광원이 배치된 기판; 및 상기 도광판의 원통형 렌즈 패턴 상에 소정의 크기로 배치된 반사시트;를 포함하는 직하형 면광원 장치를 제공한다.A light guide plate formed of a translucent material and having a cylindrical lens pattern of a concave shape formed inward from a lower surface thereof; A substrate on which a light source is disposed at a predetermined interval on an upper side so as to be disposed inside the cylindrical lens pattern of the negative oblique angle; And a reflective sheet disposed at a predetermined size on the cylindrical lens pattern of the light guide plate.
상기 렌즈 패턴의 하면은 아래로 볼록한 면을 가질 수 있다.The lower surface of the lens pattern may have a downward convex surface.
상기 도광판의 두께가 4 내지 5mm를 가질 때, 상기 렌즈 패턴의 직경은 6.5 내지 7.5mm를 가지며, 상기 반사시트는 15 내지 20mm의 직경을 갖는 원형으로 형성될 수 있다.When the thickness of the light guide plate is 4 to 5 mm, the lens pattern has a diameter of 6.5 to 7.5 mm, and the reflective sheet may have a circular shape having a diameter of 15 to 20 mm.
상기 도광판의 하면으로부터 형성된 상기 렌즈 패턴의 깊이와 렌즈 패턴의 하면으로부터 도광판의 상면까지의 거리의 비율을 A:B 라고 할 때, A는 4.0 내지 4.5의 범위를 가지고, B는 0.5 내지 1.0의 범위를 가질 수 있다.When the ratio of the depth of the lens pattern formed from the lower surface of the light guide plate to the distance from the lower surface of the lens pattern to the upper surface of the light guide plate is A: B, A has a range of 4.0 to 4.5, B has a range of 0.5 to 1.0 Lt; / RTI >
본 발명에 따르면, 도광판의 하면에 음각의 홈이 형성될 때, 상기 홈의 상면에 원형의 반사시트를 형성하여 홈에 배치되는 광원으로부터의 빛을 전반사와 난반사에 의해 면광원으로 변환하여 출사함으로써, 도광면과 화면 사이의 거리를 20mm 이내로 줄여도 흑화 현상 또는 백화 현상 없는 균일한 광도를 얻을 수 있다. According to the present invention, when an engraved groove is formed on the lower surface of the light guide plate, a circular reflective sheet is formed on the upper surface of the groove to convert light from the light source disposed in the groove into a planar light source by total reflection and diffuse reflection, , Even if the distance between the light guide surface and the screen is reduced to 20 mm or less, a uniform brightness without blackening phenomenon or whitening can be obtained.
또한, 적은 수의 광원을 사용하면서도 광 휘도 및 광 효율을 크게 향상시킬수 있으며, 소비 전력이 종래 기술에 비해 1/3 이하로 감소함으로써 유지 비용이 절감될 수 있다.In addition, the light intensity and the light efficiency can be greatly improved while using a small number of light sources, and the power consumption can be reduced to 1/3 or less as compared with the conventional technology, so that the maintenance cost can be reduced.
또한, 다양한 실험을 통해 최적의 도광판 두께, 최적의 홈 크기, 반사시트의 크기 및 홈의 형상을 특정함으로써 최대 효율을 얻을 수 있다.In addition, the maximum efficiency can be obtained by specifying the optimum light guide plate thickness, the optimum groove size, the size of the reflective sheet and the shape of the groove through various experiments.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 직하형 면광원 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 직하형 면광원 장치의 도광판과 기판의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 직하형 면광원 장치의 단면도이다.
도 4는 제2 테스트를 위한 기판의 형상을 도시한 것이다.
도 5a 내지 도 5c는 제3 테스트를 위한 기판의 형상을 도시한 것이다.
도 6은 제4 테스트의 비교예의 도광판의 단면도이다.
도 7a 및 도 7b는 5mm 두께의 도광판에서의 홈 형상에 따른 광량을 테스트한것이다.
도 8a 및 도 8b는 4mm 두께의 도광판에서의 홈 형상에 따른 광량을 테스트한것이다.
도 9는 3mm 두께의 도광판에서의 홈 형상에 따른 광량을 테스트한 것이다.1 is a perspective view of a direct-type surface light source device according to an embodiment of the present invention.
2 is an exploded perspective view of a light guide plate and a substrate of the direct underlying type surface light source device of FIG.
3 is a cross-sectional view of the direct underlying type surface light source device of FIG.
Figure 4 shows the shape of the substrate for the second test.
Figures 5A-5C show the shape of the substrate for the third test.
6 is a cross-sectional view of a light guide plate of a comparative example of the fourth test.
FIGS. 7A and 7B show the light quantity of the light guide plate according to the groove shape of 5 mm thickness.
8A and 8B show the light quantity of the light guide plate with a thickness of 4 mm according to the groove shape.
Fig. 9 is a graph showing a light amount according to a groove shape in a light guide plate having a thickness of 3 mm.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing.
제1, 제2, A, B 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. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. The terms first, second, A, B, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component. And / or < / RTI > includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprises" or "having" and the like are used to specify that there is a feature, a number, a step, an operation, an element, a component or a combination thereof described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 직하형 면광원 장치의 사시도이고, 도 2는 도 1의 직하형 면광원 장치의 도광판과 기판의 분해 사시도이며, 도 3은 도 1의 직하형 면광원 장치의 단면도이다.FIG. 1 is a perspective view of a direct-type surface light source device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an exploded perspective view of a light guide plate and a substrate of the direct- Fig.
본 발명의 직하형 면광원 장치(100)는 도 1 내지 도 3에 나타낸 바와 같이, 하면 전체에 음각의 원통형 렌즈 패턴(115)이 형성된 도광판(110), 상기 도광판(110) 하부에 배치되며 상기 음각의 원통형 렌즈 패턴(115) 내부에 배치되도록 상측에 소정의 간격으로 광원(131)이 배치된 기판(130), 상기 기판(130)의 상면에 배치되어 빛을 반사하는 반사층(120)과, 상기 도광판(110)의 원통형 렌즈 패턴(115)과 대응하여, 상기 렌즈 패턴(115) 상에 소정의 크기로 배치된 반사시트(140)를 포함하여 구성된다.1 to 3, a direct-type surface
상기 도광판(110)은 투광성 재질로 형성될 수 있으며, 하면 전체에 상기 광 확산 패턴(도시하지 않음)이 일체로 형성될 수 있다. 또한, 상기 도광판(110)은 하나의 단일판이거나 하나 이상의 층이 포함될 수 있다. 상기 도광판(110)은 그 두께가 광학적인 고려사항에 의해 결정된다. The
상기 도광판(110)의 두께는 상기 도광판(110)이 설치되는 장치의 크기와 무게 및 제조 비용 등의 고려사항에 결정될 수 있다. 3∼5㎜와 같은 범위로 구성될 수 있다. 더 구체적으로 한정하면, 상기 도광판(110)의 두께는 4㎜로 사용하여 구성될 수 있다.The thickness of the
일반적으로, 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. Generally, when the thickness of the
본 발명의 면광원 장치(100)는 도광판(110)의 두께를 4mm로 하면서도 렌즈 패턴(115)의 홈의 깊이, 홈의 형상 및 반사 시트(140)의 크기를 제어하여 무아레 현상이 발생하지 않으면서 휘도를 확보할 수 있다.The surface
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 패턴이 일체로 형성하고, 하측에 음각의 원통형 렌즈 패턴(115)을 형성하고, 상기 도광판(110)의 원통형 렌즈 패턴(115)이 형성된 위치와 대응하는 위치에서 상기 도광판(110)의 상면에 소정의 크기로 반사시트(140)를 배치함으로써, 도광판 내부로 입사된 광원의 빛을 전반사와 난반사에 의해 면광원으로 변환하여 출사되도록 구현할 수 있다.In order to achieve this, the
상기 광 확산 패턴은 상기 도광판(110)의 하면 전체에 상기 도광판(110)과 일체로 형성될 수 있다.The light diffusion pattern may be formed integrally with the
상기 광 확산 패턴은 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 패턴은 수직패턴, 수평 패턴, 사선패턴, 물결패턴, 바둑판 패턴 중에서 선택된 어느 하나 이상으로 이루어질 수도 있다. 이때, 상기 광 확산 패턴은 패턴에 의한 각 문양의 폭과 간격 등이 조정될 수 있으며, 규칙적 또는 불규칙하게 반복되는 문양이나 스타일(style)을 모두 포함하고 있다.The light diffusion pattern may be formed by regularly or irregularly arranging one or more shapes selected from among cones, triangles, and beards at predetermined intervals. The light diffusion pattern may be at least one selected from a vertical pattern, a horizontal pattern, a diagonal pattern, a wavy pattern, and a checkerboard pattern. At this time, the light diffusion pattern can be adjusted in width, interval, etc. of each pattern by the pattern, and includes patterns or styles that are regularly or irregularly repeated.
이러한 형상을 갖는 상기 광 확산 패턴은 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 light diffusion pattern having such a shape realizes a planar light source by scattering and diffusing the light incident on the irregular surface of the pattern to the total interior of the
상기 음각의 원통형 렌즈 패턴(115)은 상기 도광판(110)의 하면에서 내측으로 음각으로 홈의 형태로 형성될 수 있다. 이때, 상기 음각의 원통형 렌즈 패턴(115)은 원통 형상을 가지되 원통형의 홈의 상면은 아래로 볼록한 형상의 곡면을 가진다. 상기 홈의 직경은 약 7mm를 충족할 수 있으며, 상기 음각의 원통형 렌즈 패턴(115)의 곡면은 곡률 반지름이 27 내지 30mm를 충족 할 수 있으며, 바람직하게는 27.72mm일 수 있다. The recessed
이러한 구조를 갖는 상기 음각의 원통형 렌즈 패턴(115)은 아래의 광원(131)에서 출사하는 빛을 상기 도광판(110)의 내부로 투과, 굴절 및 확산시키는 역할을 한다. 상기 도광판(110)에 형성된 상기 광 확산 패턴 및 상기 음각의 렌즈 패턴(115)은 상기 도광판(110)을 형성할 때 일체로 형성될 수 있다.The intaglio
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 및 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 및 상기 음각의 렌즈 패턴(115)은 광학적 설계에 의해 형성될 수 있다. For example, the
상기 도광판(110)의 상부로 출사(투과)하는 빛은 상기 원통형 렌즈 패턴(115) 상에 배치된 반사시트(140)에 의해 상기 도광판(110) 내부로 반사된다.Light that is emitted (transmitted) to the upper portion of the
여기서, 상기 반사시트(140)는 상기 원통형 렌즈 패턴(115)의 상부를 충분히 덮을 수 있도록 소정의 크기를 가지며, 원형, 사각형 등 소정의 모양을 가질 수 있으나 바람직하게는 원형일 수 있다. 그리고, 상기 반사시트(140)는 점착성 또는 접착성 시트로 구성될 수 있다. 상기 반사시트(140)의 직경(W1)은 15mm 내지 20mm을 충족할 수 있다. 이때, 상기 반사시트(140)는 상기 도광판(110)의 상면과 접착되는 면이 빛을 반사하도록 형성될 수 있다.Here, the
본 발명의 실시예와 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
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상기 기판(130)의 상면에는 빛을 반사하는 반사층(120)이 배치될 수 있다. 상기 반사층(120)은 상기 광 확산 패턴에 의해 변환된 면광원이 상기 도광판(110)의 하면으로 출사되지 못하도록 상기 도광판(110)의 상면으로 빛을 반사하는 역할을 한다.A
상기 반사층(120)은 상기 도광판(110)의 하면에 배치되어 빛을 반사하며, 상기 음각의 원통형 렌즈 패턴(115)이 드러나도록 상기 음각의 원통형 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 패턴이 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 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
상기 반사층(120)의 하부에는 광원(131)이 포함된 기판(130)이 배치된다.A
상기 광원(131)은 상기 음각의 원통형 렌즈 패턴(115) 내부에 배치되도록 상기 기판(130)의 상측에 소정의 간격으로 배치될 수 있다. 이때, 상기 광원(131)의 개수는 상기 음각의 원통형 렌즈 패턴(115)의 개수와 동일하다. 그리고, 상기 광원(131)이 배치된 위치는 상기 음각의 원통형 렌즈 패턴(115)이 형성된 위치와 대향하도록 형성될 수 있다. 따라서 상기 광원(131)은 상기 음각의 원통형 렌즈 패턴(115)의 배치 형태에 따라 규칙 또는 불규칙하게 배열될 수 있다.The
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 원통형 렌즈 패턴(115)을 통해 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 원통형 렌즈 패턴(115)에서 투과 및 굴절된 빛은 상기 도광판(110)의 내부로 전반사되고 나머지 일부는 투과되어 상측 방향으로 직진된다. The light emitted from the
이와 같이, 상기 도광판(110) 내부로 입사된 상기 광원(131)의 빛이 전반사와 난반사에 의해 면광원으로 변환된다.As described above, the light of the
따라서 본 발명의 실시 예에 의한 직하형 면광원 장치(100)는 상기 도광판(110)의 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 유효 면적을 넓게 향상시킬 수 있다. 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, in 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
이러한 면광원 장치(100)의 경우, 렌즈 패턴(115)의 깊이, 도광판(110)의 두께, 반사 시트(140)의 크기 및 렌즈 패턴(115)의 형상에 따라 휘도 및 균일성이 서로 다르다.In this surface
이하에서는 도 4 내지 도 9를 참고하여, 다양한 테스트를 통해 면광원 장치의 최적의 수치를 추출하는 방법을 설명한다.Hereinafter, a method of extracting an optimal numerical value of the surface light source device through various tests will be described with reference to FIGS.
도 4는 제2 테스트를 위한 기판의 형상을 도시한 것이고, 도 5a 내지 도 5c는 제3 테스트를 위한 기판의 형상을 도시한 것이고, 도 6은 제4 테스트의 비교예의 도광판의 단면도이고, 도 7a 및 도 7b는 5mm 두께의 도광판에서의 홈 형상에 따른 광량을 테스트한 것이고, 도 8a 및 도 8b는 4mm 두께의 도광판에서의 홈 형상에 따른 광량을 테스트한 것이며, 도 9는 3mm 두께의 도광판에서의 홈 형상에 따른 광량을 테스트한 것이다.FIG. 4 shows the shape of the substrate for the second test, FIGS. 5A to 5C show the shape of the substrate for the third test, FIG. 6 is a sectional view of the light guide plate of the comparative example of the fourth test, FIGS. 8A and 8B show the light quantity of the light guide plate according to the groove shape of the light guide plate having the thickness of 4 mm, and FIG. 9 shows the light guide plate with the thickness of 3 mm, And the light amount according to the groove shape in the test.
제1 테스트First test
5mm의 두께를 가지는 도광판(110)에 렌즈 패턴(115)의 홈의 깊이(h1) 및 반사 시트(140)의 직경(W1)을 가변하여 빛의 세기를 검출하여 표 1에 도시하였다.The depth h1 of the groove of the
2㎜Depth of groove
2
3㎜Depth of groove
3
4㎜Depth of groove
4
표 1과 같이 반사 시트(140)의 직경은 10, 13, 15, 20mm를 갖도록 테스트하였으며, 렌즈 패턴(115)인 홈이 없는 경우, 홈 깊이(h1)가 2mm인 경우, 홈 깊이(h1)가 3mm 인 경우, 홈 깊이(h1)가 4 mm 인 경우에 대하여 각 홈으로부터 동일한 간격으로 이격된 지점(홈이 없는 경우, 발광 소자의 위치로부터 동일한 간격으로 이격된 지점)에서 빛의 세기를 측정하였다.As shown in Table 1, the
측정 결과, 5mm 두께의 도광판에 대하여, 홈의 깊이(h1)가 4mm인 때, 가장 센 빛의 세기를 가지는 면 광원 장치를 제공할 수 있음을 알 수 있다.As a result of the measurement, it can be seen that a planar light source device having the highest intensity of light when the depth h1 of the groove is 4 mm with respect to the light guide plate having a thickness of 5 mm can be provided.
제2 테스트Second test
도 4와 같이, 5mm 두께의 도광판(110)에서, 제1 테스트에서 도출된 것과 같이 4mm의 홈을 가지는 렌즈 패턴(115)를 75㎜ 간격으로 4개 가공한 후, 반사 시트(140)의 직경(W1)이 10, 13, 15, 20mm를 갖도록 변경하면서 중심(x로 표시한 영역)에서와 중심으로부터 고광판(110) 평면에 대하여 수직한 방향으로 25mm 이격된 지점인 중심 상공에서의 빛의 세기를 각각 측정하였다.4, four
렌즈
패턴4 mm
lens
pattern
10mmDiameter of reflective sheet
10mm
표 2를 참고하면, 5mm 두께의 도광판(110)에서 빛의 세기가 가장 센 4mm의 렌즈 패턴을 형성한 뒤, 렌즈 패턴(115)의 위가 아닌 렌즈 패턴(115)이 형성되지 않은 영역, 일 예로 중심영역에서 빛의 세기 및 중심 영역에 대하여 소정 거리 위의 상공에서 빛의 세기를 반사 시트(140)의 직경을 달리하여 측정한 것이다.Referring to Table 2, after a lens pattern having a maximum light intensity of 4 mm is formed on the
표 2와 같이, 15mm인 반사 시트(140)에 대하여 중심 상공에서의 빛의 세기가 가장 크고, 20mm인 반사 시트(140)에 대하여 중심표면에서의 빛의 세기가 가장 큰 것을 알 수 있다.As shown in Table 2, it can be seen that the light intensity at the center surface is the largest at 15 mm, and the light intensity at the center surface is the largest at 20 mm for the
비교예 1은 렌즈 패턴(115)의 형성 없이 도광판(110)의 하부에 광원이 배치된 경우를 의미하며, 비교예 1과 20mm인 반사 시트(140) 및 렌즈 패턴(115)이 형성된 본 발명의 실시예를 비교할 때, 본 발명의 실시예에서 빛의 세기가 더 큰 것을 관찰할 수 있다. In Comparative Example 1, a light source was disposed under the
제3 테스트Third test
5mm 두께의 도광판(110)에 도 5a 내지 도 5c와 같이 75mm 간격으로 9개의 영역에서 LED 광원(131)을 배치하고, 도 5a는 렌즈 패턴(115)이 형성되어 있지 않은 비교예 2를 나타내고, 도 5b는 4mm 깊이의 렌즈 패턴(115)을 형성하고, 각 렌즈 패턴(115)의 상부에 15mm 직경의 반사 시트(140)를 형성한 것이며, 도 5c는 4mm 깊이의 렌즈 패턴(115)을 형성하고, 각 렌즈 패턴(115)의 상부에 20mm 직경의 반사 시트(140)를 형성한 것이다.LED
도 5a 내지 도 5c의 o 영역이 led 광원(131)이 배치된 영역을 나타내고, x 영역이 빛의 세기를 측정한 영역이다. 5A to 5C show the area where the
표 3은 x 영역에서의 각각의 빛의 세기를 측정하여 이를 평균한 평균값을 나타낸 것이다. Table 3 shows the averages of the intensity of each light in the x region.
표 3과 같이 20mm의 반사시트(140)를 형성한 실시예의 경우에 비교예 2에 대하여 약 14% 의 빛의 세기가 증가된 것을 알 수 있다.As shown in Table 3, in the case of the embodiment in which the
제4 테스트The fourth test
5mm 두께의 도광판(110)에 4mm 깊이의 홈을 가지는 렌즈 패턴(115)을 형성한 뒤 도광판 위에 소정 거리만큼 이격된 광확산 시트를 가지는 경우, 반사 시트(140)의 직경에 따른 빛의 세기를 측정한다. When a
(평균 값)Comparative Example 3
(Average value)
(평균 값)Reflective sheet diameter 15mm
(Average value)
표 4를 참고하면, 도광판(110) 위에 10, 15, 20, 25 및 30 mm 두께의 광확산 시트를 별도로 추가하는 경우, 홈을 가지지 않는 비교예 3의 경우와 홈을 가지고 반사 시트(140)의 직경을 15mm 로 가지는 경우 및 홈을 가지고 반사 시트(140)의 직경을 20mm로 가지는 경우의 빛의 세기를 측정한 것이다.Table 4 shows that when the light diffusion sheets of 10, 15, 20, 25 and 30 mm in thickness are additionally provided on the
표 4와 같이 광 확산 시트가 20mm 이상인 경우에 육안으로 광원(131)이 비춰지는 서클이 관측되지 않으며, 20mm 두께의 광 확산 시트일 때 빛의 세기가 가장 센 것을 알 수 있다. 또한 20mm 두께의 광 확산 시트를 가질 때, 반사 시트가 15mm인 경우에는 비교예 3에 대하여 약 15%의 빛의 세기가 증가하는 반면, 반사 시트(140)가 20mm인 경우에는 비교예 3에 대하여 약 10% 증가된 빛의 세기를 가진다.As shown in Table 4, when the light-diffusing sheet is 20 mm or more, the circle in which the
따라서, 광 확산 시트를 가지는 경우에는 20mm 만큼 도광판(110)으로부터의 이격 거리를 가지고, 렌즈 패턴(115) 위에 15mm의 직경을 가지는 반사 시트(140)를 가지는 경우가 광 효율이 증가된다. Therefore, in the case of having the light diffusion sheet, the light efficiency is increased when the
제5 테스트Fifth test
제5 테스트는 도광판(110)의 두께를 5mm, 4mm, 3mm로 가변하면서 그에 따라 렌즈 패턴(115)의 홈의 형상을 각이 있는 경우 및 곡면인 경우로 나누어 빛의 세기를 측정한다.In the fifth test, the thickness of the
이때, 반사 시트(140)는 모두 15mm의 직경을 갖도록 형성되고, 도광판(110)의 두께에 관계 없이 렌즈 패턴(115)의 홈의 깊이(h1)와 홈의 끝단으로부터 도광판(110)까지의 거리(h2)의 비율은 4.2:0.8을 충족한다. At this time, the
즉, 도 6과 같이 렌즈 패턴(115)의 단면에서 홈의 상면(116)이 측면에 대하여 각을 가지는 경우와 곡면을 가지는 도 3과 같은 경우에 빛의 세기를 측정하였다. That is, as shown in FIG. 6, intensity of light was measured in the case where the
도 7a는 5mm 두께의 도광판의 도 6의 각이 있는 경우에 대한 것이고, 도 7b는 5mm 두께의 도광판의 도 3의 곡선을 가지는 경우에 대한 것이다.Fig. 7A shows the case where the angle of Fig. 6 of a 5 mm-thick light guide plate is present, and Fig. 7B shows the case where the light guide plate has a curve of Fig.
도 8a는 4mm 두께의 도광판의 도 6의 각이 있는 경우에 대한 것이고, 도 8b는 4mm 두께의 도광판의 도 3의 곡선을 가지는 경우에 대한 것이다. Fig. 8A shows the case of the angle of Fig. 6 of a 4 mm thick light guide plate, and Fig. 8B shows the case of Fig. 3 of the 4 mm thick light guide plate.
도 9는 3mm 두께의 도광판의 도 3의 곡선을 가지는 경우에 대한 것이다.Fig. 9 shows a case in which the light guide plate having a thickness of 3 mm has the curve of Fig.
도 7a 내지 도 9의 o 영역이 광원이 배치되는 영역이고, x 영역이 빛의 세기를 측정한 영역이다.7A to 9 are regions where the light sources are arranged, and x regions are regions where light intensity is measured.
x 영역 하단의 수치가 각 영역에서의 빛의 세기를 나타낸다. The numerical value at the bottom of x indicates the intensity of light in each area.
5mm 두께의 도광판(110)의 경우에는 렌즈 패턴(115)의 홈의 깊이가 4.2mm 를 충족하고, 4mm 두께의 도광판(110)의 경우에는 렌즈 패턴(115)의 홈의 깊이가 3.36mm를 충족하고, 3mm 두께의 도광판(110)의 경우에는 렌즈 패턴(115)의 홈의 깊이가 2.52mm를 충족한다.The depth of the groove of the
렌즈 패턴Angular
Lens pattern
(곡선의 렌즈패턴)Growth rate
(Curved lens pattern)
표 5와 같이, 4mm 두께의 도광판(110)을 사용하는 경우에 가장 큰 빛의 세기가 관측되며, 특히 각이 있는 렌즈 패턴(115)에 대하여 곡면의 렌즈 패턴(115)이 약 22%의 빛의 세기 증가를 보인다.As shown in Table 5, the largest light intensity is observed when the
따라서, 홈의 깊이(h1)에 대한 비율을 4.2:0.8을 갖도록 하면서 4mm의 두께의 도광판(110)에 홈의 상면이 곡면을 갖도록 형성하는 경우, 빛의 세기 및 빛의 확산을 충족할 수 있다. 또한, 20mm 이격 거리를 가지고 배치되는 광 확산 시트에 의해 흑화 또는 백화 현상 없이 높은 빛의 세기를 얻을 수 있으므로 화면과 도광판 사이의 거리가 축소되어 모듈의 두께를 획기적으로 감소시킬 수 있어 디자인적으로 활용 범위가 넓어진다.Accordingly, when the upper surface of the groove is formed to have a curved surface on the
이러한 실험결과를 종합하여 보면, 상기 도광판의 하면으로부터 형성된 상기 렌즈 패턴의 깊이와 상기 렌즈 패턴의 하면으로부터 도광판의 상면까지의 거리의 비율을 A:B 라고 할 때, A는 4.0 내지 4.5의 범위를 가지고, B는 0.5 내지 1.0의 범위를 가지는 것이 바람직하다는 결론을 도출할 수 있었다.When the ratio of the depth of the lens pattern formed from the lower surface of the light guide plate to the upper surface of the light guide plate is A: B, A is 4.0 to 4.5 , And B is preferably in the range of 0.5 to 1.0.
이에 따라 빛의 손실이 감소하고, 빛의 세기가 커짐으로써 소비 전력이 최소 300%이상으로 감소하여 유지 비용이 줄어들 수 있다.As a result, the loss of light is reduced and the light intensity is increased, so that the power consumption is reduced to at least 300% and the maintenance cost can be reduced.
이상, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하였으나 이는 예시에 불과한 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the accompanying drawings, the present invention is by way of example only.
해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims.
Claims (4)
상기 음각의 원통형 렌즈 패턴 내부에 배치되도록 상측에 소정의 간격으로 광원이 배치된 기판;
상기 기판의 상면에 배치되어 빛을 반사하는 반사층; 및
상기 원통형 렌즈 패턴이 형성된 위치와 대응하는 위치에서 상기 도광판의 상면에 소정의 크기로 배치된 반사시트;를 포함하고,
상기 렌즈 패턴의 하면은 아래로 볼록한 곡면을 가지며,
상기 도광판의 하면으로부터 형성된 상기 렌즈 패턴의 깊이와 상기 렌즈 패턴의 하면으로부터 도광판의 상면까지의 거리의 비율을 A:B 라고 할 때,
A는 4.0 내지 4.5의 범위를 가지고,
B는 0.5 내지 1.0의 범위를 가지는 것을 특징으로 하는 직하형 면광원 장치.A light guide plate formed of a translucent material and having a cylindrical lens pattern of a concave shape formed inward from a lower surface thereof;
A substrate on which a light source is disposed at a predetermined interval on the upper side so as to be disposed inside the cylindrical lens pattern of the negative oblique angle;
A reflective layer disposed on an upper surface of the substrate and reflecting light; And
And a reflective sheet disposed on the upper surface of the light guide plate at a position corresponding to a position where the cylindrical lens pattern is formed,
The lower surface of the lens pattern has a curved surface which is convex downward,
When the ratio of the depth of the lens pattern formed from the lower surface of the light guide plate and the distance from the lower surface of the lens pattern to the upper surface of the light guide plate is A: B,
A has a range of 4.0 to 4.5,
And B is in the range of 0.5 to 1.0.
상기 도광판의 두께가 4 내지 5mm를 가질 때, 상기 렌즈 패턴의 직경은 6.5 내지 7.5mm를 가지며, 상기 반사시트는 15 내지 20mm의 직경을 갖는 원형으로 형성된 것을 특징으로 하는 직하형 면광원 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the lens pattern has a diameter of 6.5 to 7.5 mm when the thickness of the light guide plate is 4 to 5 mm, and the reflective sheet has a circular shape having a diameter of 15 to 20 mm.
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