KR102034067B1 - 조명유닛 - Google Patents

Abstract

본 발명은 LED를 광원으로 이용하는 조명장치, 나아가 상술한 조명장치를 이용하는 백라이트 유닛, 액정표시장치, 차량용램프장치에 관한 것으로, 다수의 광원이 실장되는 발광모듈 및 상기 발광모듈과 이격되어 배치되며, 상기 발광모듈 상부에 에어층을 형성하는 레진스페이서를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

조명유닛{Light unit}

본 발명은 LED를 광원으로 이용하는 조명장치, 나아가 상술한 조명장치를 이용하는 백라이트 유닛, 액정표시장치, 차량용램프장치에 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 작용되는 일예로서 액정표시장치를 들어 설명하면 다음과 같다.

도 1을 참조하면, 이러한 조명장치(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 조명장치에는 상기 도광판(30)과 LCD 패널(50) 사이에 확산시트나 프리즘 시트, 보호시트 등의 복수의 광학시트를 더 부가하는 구조로 형성될 수 있다.

따라서 이러한 도광판은 기본적으로 이러한 조명장치의 필수적인 부품으로 사용되지만, 이로 인해 도광판 자체의 두께로 인해 전체적인 제품의 두께를 박형화할 수 있는데 한계를 나타내고 있으며, 대면적 조명장치의 경우, 화질이 저하되는 문제를 야기하고 있다.

이에 본 출원인은 조명 장치의 박형화 및 광효율을 높일 수 있도록 도 2와 같은 구조의 조명유닛을 제안한바 있다.

도 2를 참조하면, 본 출원인이 제안한 신규한 구조의 조명유닛은 종래의 도광판을 제거하고, 대신 연성(flexible)을 가지는 레진을 도광판으로 이용하여 박형화 및 광효율화를 제안한 바 있다. 구체적으로는, 인쇄회로기판(10) 상에 형성되는 다수의 LED 광원(11)과, 상기 LED 광원(11) 상에 적층되어, 출사되는 빛을 전방으로 확산 유도하는 레진층(40)을 포함하여 구성하며, 상기 인쇄회로기판의 상부면에는 반사필름(20)이 적층될 수 있으며, 상기 레진층(40)의 상부에는 확산판을 구비할 수 있으며, 그 상부에 프리즘시트, 보호시트 등이 부가적으로 구비되는 구조의 조명유닛으로 구성된다.

그러나, 도 2의 조명유닛의 구조는 전체 조명유닛의 박형화를 구현하는 점과 광의 효율성을 확보하는 점에서는 크게 기여하였으나, 인쇄회로기판 전체에 도포되는 레진층으로 인해 재료비용이 높아지게 되며, 공정상 택타임이 길어지는 문제점도 발견되고 있다.

한국공개특허 제10-2010-0023515호

본 발명은 상술한 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 발광모듈에서 출사하는 광을 전방으로 유도하는 도광판의 구성을 제거하여 조명유닛의 박형화를 구현할 수 있음은 물론, 발광모듈에 인접하여 배치되는 레진스페이서를 통해 에어층을 형성하여 광의 균일하고 안정한 확산을 구현할 수 있는 조명장치를 제공하는 데 있다.

상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명은 다수의 광원이 실장되는 발광모듈; 및 상기 발광모듈과 이격되어 배치되며, 상기 발광모듈 상부에 에어층을 형성하는 레진스페이서;를 포함하는 조명유닛을 제공할 수 있도록 한다.

본 발명에 따르면, 발광모듈에서 출사하는 광을 전방으로 유도하는 도광판의 구성을 제거하여 조명유닛의 박형화를 구현할 수 있음은 물론, 발광모듈에 인접하여 배치되는 레진스페이서를 통해 에어층을 형성하여 광의 균일하고 안정한 확산을 구현할 수 있도록 한다.

나아가 광원을 매립하는 구조로 적층되는 레진층의 구조가 아니라 지지역할을 수행하는 구조의 스페이서 타입의 레진을 활용하여 플렉시블(flexible) 특성을 확보함은 물론, 공정의 단순화 및 재료비 절감을 구현할 수 있게 된다.

도 1 및 도 2는 종래의 조명 유닛의 구조를 도시한 개념도이다.
도 3은 본 발명에 따른 조명 유닛의 구조를 도시한 단면 개념도이다.
도 4는 본 발명에 따른 레진스페이서의 제조방법을 예시한 개념도이다.
도 5 내지 도 8은 본 발명에 따른 레진스페이서의 배치구조의 다양한 변형예를 도시한 것이다.

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.

도 3은 본 발명에 따른 조명유닛의 구조를 도시한 단면 개념도이다.

도시된 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 조명 유닛은 다수의 광원(112)이 실장되는 발광모듈(110) 및 상기 발광모듈과 이격되어 배치되며, 상기 발광모듈 상부에 에어층을 형성하는 레진스페이서(120)를 포함하여 구성된다.

즉, 도 2에서 상술한 조명장치의 도광판을 대체하는 레진층의 구성을 제거하는 구성을 제안하는 동시에 레진스페이서(120)을 통해 조명유닛의 지지역할과 광분산효율을 증진하는 효과를 구현하여 재료비절감은 물론 공정의 단순화 및 화질의 안정화를 구현할 수 있게 된다.

상기 발광모듈(110)은 광원(112)이 실장되는 패키지 타입의 모듈 구조물을 적용할 수 있으며, 광원으로는 일반적으로 다양한 종류의 광원의 적용이 가능하며, 특히 바람직하게는 측면 발광형(side view) 또는 상부 발광형(Top view)의 구조의 LED를 이용할 수 있다. 도 2에 도시된 구조의 발광모듈(110)은 LED 패키지로서 인쇄회로기판((111) 상에 LED(112)가 다수 실장되는 구조의 바타입(bar type)의 인쇄회로기판이 적용됨이 바람직하다. 사용 패키지의 형태에 따라 다양하게 변형될 수는 있으나 LED를 감싸는 보호층(113)이 형성되는 구조도 적용될 수 있다.

상기 레진스페이서(120)은 광투과성을 가지는 레진을 경화시킨 구조물로, 투명 재질의 열경화 또는 광경화성 고분자 수지를 포함하여 구성될 수 있으며, 상기 발광모듈의 높이 이상으로 형성되는 것이 바람직하다. 도시된 본 발명에 따른 일 실시예로서의 레진스페이서(120)은 경화된 고분자수지로 구성되는 스페이서몸체와 상기 스페이서몸체의 상면 또는 하면에 적층되는 접착물질층을 더 포함하여 구성될 수 있다. 상기 접착물질층은, 열경화 PSA, 열경화접착제, UV 경화 PSA 타입의 물질을 이용할 수 있다.

상기 레진스페이서(120)은 도 4에 도시된 것과 같이, 베이스필름(123) 상에 UV레진 등의 레진을 경화한 레진플레이트(121)를 형성하고, 그 상부에 접착물질층(122)를 형성한 플레이트 구조물을 형성한 후, 단위 개체(a1, a2, a3)로 절단하여 레진스페이서를 형성할 수 있다. 물론, 도시된 구조에서는 긴 바타입의 형상을 가지고 있는 사각기둥 형상으로 구현하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 금형에 따라 원형, 타원, 다각형의 단면 형상을 가지는 입체 구조물로 변형 구현할 수 있음은 물론이다. 상기 레진스페이서는, 반사를 증가시키는 비드(bead)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 아울러, 베이스필름(123)의 위치에 접착물질층을 형성하는 것도 가능하며, 아예 레진플레이트(121) 만으로 구성하는 것도 가능하다.

또한, 도 3 및 도 4를 참조하여 보면, 본 발명에 따른 레진스페이서(120)은 LED(112)가 다수 실장되는 구조의 바타입(bar type)의 인쇄회로기판(111)이 수용되는 수용영역(210)을 구비한 모듈커버부재(200)을 더 포함하여 구성됨이 바람직하다. 또한, 상기 모듈커버부재(200)의 표면에는 반사필름(220)이 적층될 수 있다. 상기 수용영역(210)의 내부에 인쇄회로기판(111)이 수용되는 구조로 장착되고, 상기 모듈커버부재(200)의 표면에 도 4에서 상술한 레진스페이서(120)가 배치되게 된다.

이 경우 상기 레진스페이서는, 상기 바타입(bar type)의 인쇄회로기판의 길이 방향을 따라 배치되는 바타입의 격벽구조물이거나, 또는 상기 바타입(bar type)의 인쇄회로기판과 이격되어 배치되는 다수의 입체구조물로 구현할 수 있다.

또한, 상기 레진스페이서(120)의 상부에는 상기 레진스페이서에의해 지지되며, 상기 일면 또는 상기 일면에 대향하는 타면에 차광패턴이 구현되는 제1플레이트(130)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

상기 제1플레이트(130)는 확산플레이트일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 투명한 재질의 플레이트(PP, PE 등)가 적용될 수 있으며, 특히 표면에는 LED에서 출사하는 빛이 강도가 과하게 강하여 광학특성이 나빠지거나 황색광이 도출(yellowish)되는 현상을 방지하기 위하여 일정 부분 차광효과가 구현될 수 있도록 차광패턴으로 형성됨이 바람직하다. 즉 빛의 집중이 이루어지지 않도록 차광잉크를 이용하여 차광패턴을 인쇄할 수 있다.

상기 광학패턴은 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.. 상기 광학패턴은 차광인쇄패턴 또는 차광홀패턴으로 구현되는 차광패턴으로 구현될 수 있다. 이 경우 상기 차광인쇄패턴은, 상기 확산플레이트의 일면에 형성되되, 적어도 1 이상의 층으로 구현되는 확산패턴으로 구성되거나, 또는, 상기 확산패턴 층에 광을 차광하는 차광패턴이 조합된 구조로 형성될 수 있다.

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.

또한, 상기 모듈커버부재(200)는 다양한 재질로 구현이 가능하나, 발열특성을 향상시키기 위해 금속재질로 구현할 수 있다. 또한, 상기 모듈커버부재(200)의 상부에 적층되는 반사필름은 광을 반사시키는 반사물질, 이를 테면 Ag 등의 금속층이 형성된 필름을 이용할 수 있으며, 나아가 광의 반사율을 대폭 향상할 수 있도록 반사패턴을 구비되며.상기 반사패턴은 TiO₂, CaCO₃, BaSO₄, Al₂O₃, Silicon, PS 중 어느 하나를 포함하는 반사잉크를 이용하여 인쇄할 수 있다.

도 5는 도 3에서 상술한 본 발명에 따른 조명 장치의 상부 평면도를 개념적으로 도시한 것이다. 도 3의 전체 구조와 도 5를 참조하여 배치관계를 설명하기로 한다.

도 5에 도시된 것과 같이, 모듈커버부재(200)에 수용영역(210)에 수용되는 인쇄회로기판(111)은 도시된 것과 같이 바타입의 형상으로 배치되며, 본 발명에 따른 레진스페이서(120)은 상기 인쇄회로기판의 길이방향(제1방향)을 따라서 이격 배치되는 구조로 다수가 배치될 수 있다. 상기 레진스페이서(120)은 도 4에서 상술한 것과 같이 베이스필름(123) 상에 UV레진 등의 레진을 경화한 레진플레이트(121)를 형성하고, 그 상부에 접착물질층(122)를 형성하게 되며, 이를 절단하여 사용할 수 있게 된다. 상기 레진플레이트(121)은 스페이서몸체로 정의하고, 상기 스페이서몸체(121)의 상면 또는 하면에는 접착물질층이 형성될 수 있으며, 조명 유닛 내부에 반사필름과 차광패턴이 구비되는 차광플레이트에 밀착하는 구조로 형성되게 된다.

물론, 도 5에서는 인쇄회로기판(111)을 따라서 이격배치되는 바타입의 구조로 레인스페이서(120)을 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 도 6과 같이 단위부재로 형성하여 배치하는 것도 가능하다. 단위부재로 배치하는 경우에는 전체 조명 유닛의 연성을 더욱 크게 할 수 있게 하는 장점이 증가된다.

도 7 및 도 8은 도 6과는 다른 배치 관계를 도시한 평면도이다.

즉, 본 발명에 따른 인쇄회로기판(111)을 제1방향(인쇄회로기판의 길이방향)으로 배치하되, 적어도 2 이상의 인쇄회로기판(110)을 배치하고 레진스페이서(120)을 배치하는 구도를 도시한 것이다. 즉, 본 발명에 따른 이웃하는 각각의 레진스페이서의 사이(120A, 120B) 영역에 적어도 2 이상의 발광모듈을 포함하는 구조로 배치될 수 있다.

또한, 도 8은 상기 제1방향 또는 상기 제1방향과 직교하는 제2방향을 따라 배치되는 구조를 도시한 것이다. 즉, 본 발명에 따른 레진스페이서(120)의 배치 구조는 특정된 것이 아니라 인쇄회로기판과 이격되는 구조로 다양하게 배치(120a~120f)될 수 있다.

이처럼, 본 발명에 따른 조명유닛의 경우 도광판의 구조를 제거하여 조명유닛 전체의 유연성을 높일 수 있으며, 박형화를 구현하여 더욱 슬림(slim)한 구조ㄹ로 구현이 가능하다. 또한, 인쇄회로기판과 밀착하는 레진층의 구조가 아니라, 레진스페이서 구조의 입체구조물을 통해 조명 유닛 전체의 지지구조를 확보함과 동시에 광을 확산, 반사를 통해 광을 유도함으로써, 박형화 및 광원의 수를 감소키킬 수 있다. 아울러, 레진층과 광원의 밀착지점에서 발생하는 광특성 저하를 제거하여 광학 특성을 향상시킬 수 있게 된다.

본 발명에 따른 조명장치는 연성을 가지는 구조로 휘도 향상이 가능하며 박형화를 구현하는 구조를 구비하는 것으로, 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.

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: 발광모듈
111: 인쇄회로기판
112: LED
120: 레진스페이서
121: 스페이서몸체
122: 접착물질층
123: 베이스필름(or 접착물질층)
130: 제1플레이트
131: 광학패턴
200: 모듈커버부재
210: 수용영역
220: 반사필름

Claims (19)

1. 다수의 수용영역을 구비한 모듈커버부재;
   상기 수용영역에 배치되는 바 타입의 인쇄회로기판 및 상기 인쇄회로기판 상에 배치되는 복수의 광원을 포함하는 복수의 발광모듈;
   상기 모듈커버부재의 표면에 배치되는 반사필름;
   상기 발광모듈과 이격 배치되며 상기 반사필름 상에 배치되어 상기 발광모듈 상부에 에어층을 형성하고 비드를 포함하는 복수의 레진스페이서; 및
   상기 복수의 레진스페이서 상에 배치되는 플레이트를 포함하고,
   상기 복수의 레진스페이서는 가로 방향인 제1방향 또는 상기 제1방향과 직교하는 제2방향을 따라 배치되고,
   상기 복수의 레진스페이서는 베이스 필름, 상기 베이스 필름 상에 경화된 고분자 수지로 구성되는 레진 플레이트와 상기 레진 플레이트의 상면 또는 하면에 적층되는 접착물질층을 포함하며,
   상기 복수의 레진스페이서는 상기 복수의 발광모듈의 최외곽을 둘러싸도록 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향으로 이격되어 배치되는 복수의 제1 레진스페이서와 상기 복수의 발광모듈 사이에 배치되는 복수의 제2 레진스페이서를 포함하고,
   상기 제1 방향으로 배치된 상기 제2 레진스페이서는 상기 제1 방향으로 배치된 상기 제1 레진스페이서 사이에 배치되고,
   상기 제2 방향으로 배치된 상기 복수의 제2 레진스페이서는 상기 제1 방향으로 배치된 상기 제1 레진스페이서와 상기 제1 방향으로 배치된 제2레진스페이서 사이에 배치되며,
   상기 제1 방향으로 배치된 상기 제2 레진스페이서의 길이는 상기 제2 방향으로 배치된 상기 제2 레진스페이서의 길이보다 길고,
   상기 발광모듈은 상기 제1 레진스페이서와 상기 제2 레진스페이서에 의해 둘러싸이는 조명 유닛.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 복수의 레진스페이서는 상기 발광모듈의 높이 이상으로 배치되고,
   상기 플레이트는 상기 복수의 레진스페이서에 의해 지지되며, 상기 플레이트의 일면 또는 상기 일면에 대향하는 타면에 배치되는 차광패턴을 더 포함하고,
   상기 차광패턴과 상기 발광모듈은 수직 방향으로 중첩되며,
   상기 차광패턴은 차광인쇄패턴 또는 차광홀패턴을 포함하며,
   상기 차광인쇄패턴은 상기 플레이트의 일면에 형성되되, 확산패턴과 상기 확산패턴에 광을 차광하는 차광패턴이 조합된 구조를 포함하고,
   상기 확산패턴은,
   TiO₂, CaCO₃, BaSO₄, Al₂O₃, Silicon 중 선택되는 어느 하나 이상의 물질을 포함하고,
   상기 차광패턴은,
   Al 또는 Al과 TiO₂의 혼합물질을 포함하는 조명 유닛.
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