KR102590830B1 - 면광원 조명 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 점광원인 발광 소자를 소정 간격으로 배치하여 면광원으로 구현할 수 있게 하기 위하여 발광 소자로부터 출력되는 광이 균일하게 출력되도록 하는 면광원 조명 장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 기판; 및 상기 기판 상에 형성되고, 면 발광면을 포함하는 확산 커버; 를 포함하고, 상기 확산 커버는 투광 시트; 확산 시트; 광학 시트; 및 광차단부; 를 포함하며, 상기 광차단부는 상기 확산 커버의 면 발광면을 적어도 둘 이상의 영역으로 구분하기 위한 경계선을 형성할 수 있다.

Description

면광원 조명 장치 및 그 제조 방법 {SURFACE LIGHT SOURCE LIGHTING DEVICE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 면광원 조명 장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 점광원인 발광 소자를 소정 간격으로 배치하여 면광원으로 구현할 수 있게 하기 위하여 발광 소자로부터 출력되는 광이 균일하게 출력되도록 하는 면광원 조명 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
발광 소자(LIGHT EMITTING DEVICE, LED)는 전기 에너지를 빛 에너지로 변환하는 반도체 소자의 일종이다. 발광 소자는 형광등, 백열등 등 기존의 광원에 비해 저 소비 전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안전성, 환경친화성의 장점을 가진다.
이에 기존의 광원을 발광 소자로 대체하기 위한 많은 연구가 진행되고 있으며, 실내/외에서 사용되는 각종 램프, 액정표시장치, 전광판, 가로등 등의 조명 장치의 광원으로서 발광 소자를 사용하는 경우가 증가하고 있다.
특히, 발광 소자를 통해 제작되는 발광 패키지는 상기한 장점에 의하여 차량의 조명 장치로서 많이 사용된다. 최근, 조명 기술의 발전에 따라 차량의 외장형 조명에 사용되는 발광 패키지도 점차 점광원에서 면광원으로 변화하고 있는 추세이다. 면광원은 점광원에 비하여 출력되는 광의 균일도가 높아 눈부심이 적고 부드러운 그림자를 만들어주어 심미성이 높아 그 선호도가 증가하고 있다.
면광원에 사용되는 발광 소자로서 색재현성이 우수한 유기 발광 소자(Organic LED)가 제시될 수 있으나, 제조 비용이 크고 내구성이 약하여 차량에 탑재되어 사용하기에 수명이 짧은 문제점이 있었다. 따라서, 유기 발광 소자가 아닌 발광 소자를 통해 차량의 조명 장치를 제조할 필요성이 있다.
또한, 차량의 후방에 위치하는 제동등의 경우, 심미성이나 시인성 증대를 위하여 발광되는 면의 영역이 소정의 모양을 가진 경계선으로 구분할 수 있다. 이러한 경우, 경계선을 표시하기 위하여 경계선이 위치하는 영역에는 발광 소자를 설치하지 않음으로써 발광 소자가 설치되는 다른 영역에 비하여 어둡게 표현할 수 있다. 그러나 복수 발광 소자들이 확산되는 과정에서 경계선이 뚜렷하게 보이지 않고 발광 영역의 경계가 모호해져 시인성과 심미성이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 것과 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 출력되는 광의 균일도를 향상시키면서 제조 비용을 절감할 수 있는 면광원 조명 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 면광원 조명 장치의 발광면에 표시되는 경계면을 보다 뚜렷하게 보이도록 함으로써 면광원 조명 장치의 시인성과 심미성을 향상시키는 것에 다른 목적이 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 면광원 조명 장치는 복수의 발광 소자가 실장된 기판; 및 상기 기판 상에 형성되고, 면 발광면을 포함하는 확산 커버; 를 포함하고, 상기 확산 커버는 상기 발광 소자의 상부에 형성되며 상기 발광 소자에서 출력되는 광을 굴절시키는 투광 시트; 상기 투광 시트의 상부에 형성되며 상기 투광 시트를 통해 굴절되는 광을 확산시키는 확산 시트; 상기 확산 시트 상부에 위치하며 상기 확산 시트를 통해 확산된 광을 확산시키는 광학 시트; 및 상기 투광 시트 및 상기 확산 시트 각각의 내부를 상하로 관통하여 형성되며, 상기 투광 시트 및 상기 확산 시트의 내부에서 확산되는 광 중 일부를 차단하는 광차단부; 를 포함하며, 상기 광차단부는 상기 확산 커버의 면 발광면을 적어도 둘 이상의 영역으로 구분하기 위한 경계선을 형성할 수 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 면광원 조명 장치는 복수의 발광 소자가 실장된 기판; 및 상기 기판 상에 형성되고, 면 발광면을 포함하는 확산 커버; 를 포함하고, 상기 확산 커버는 상기 발광 소자의 상부에 형성되며 상기 발광 소자에서 출력되는 광을 굴절시키는 투광 시트; 상기 투광 시트 상부에 형성되며 상기 확산 시트를 통해 굴절된 광을 확산시키는 확산 시트; 및 상기 투광 시트 및 상기 확산 시트 각각의 내부를 상하로 관통하여 형성되며, 상기 투광 시트 및 상기 확산 시트의 내부에서 확산되는 광 중 일부를 차단하는 광차단부; 를 포함하며, 상기 광차단부는 상기 면 발광면을 적어도 둘 이상의 영역으로 구분하기 위한 경계선을 형성하며, 상기 경계선을 기준으로 구분된 상기 둘 이상의 영역의 상기 발광 소자가 각각 개별 제어 될 수 있다.
또한, 상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 면광원 조명 장치 제조 방법은 광학 시트의 상부에 제1 높이로 제1 광차단부를 형성하는 단계; 상기 광학 시트의 상부에 상기 제1 광차단부의 상기 제1 높이에 대응하여 확산 시트를 형성하는 단계; 상기 확산 시트의 상부에 제2 높이로 제2 광차단부를 형성하는 단계; 상기 확산 시트의 상부에 상기 제2 광차단부의 상기 제2 높이에 대응하여 투광 시트를 형성하는 단계; 상기 투광 시트 및 상기 확산 시트의 외곽을 둘러싸며, 내면을 통해 발광 소자에서 출력되는 광을 차단하는 외곽 프레임을 형성함으로써 확산 커버를 완성하는 단계; 및 상기 확산 커버를 복수의 상기 발광 소자가 실장된 기판과 결합하는 단계; 를 포함할 수 있다.
다만, 본 발명의 일 실시예에 따른 효과는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 출력되는 광의 균일도를 향상시키면서 제조 비용을 절감하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 면광원 조명 장치의 발광면에 표시되는 경계면을 보다 뚜렷하게 보이도록 함으로써 면광원 조명 장치의 시인성과 심미성을 향상시킬 수 있다.
다만, 본 발명의 일 실시예에 따른 효과는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는 첨부도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 면광원 조명 장치의 평면도를 예시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 면광원 조명 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 면광원 조명 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 면광원 조명 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 면광원 조명 장치 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 6 내지 도 11 도 5의 실시예에 따른 면광원 조명 장치 제조 방법을 보다 상세히 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 면광원 조명 장치 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 이하에서는 특정 실시예들을 첨부된 도면을 기초로 상세히 설명하고자 한다.
이하의 실시예는 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시 예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다.
또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
이하에서는, 본 발명을 예시한 실시 형태들이 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 면광원 조명 장치의 평면도를 예시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 외곽 프레임(250)의 내부에서 면광원 조명 장치에서 평면 방향으로 연장되어 형성되는 광차단부에 의한 경계선(A)과 경계선(A)이 위치하는 영역 외에 배열되는 발광 소자 영역(L)을 확인할 수 있다.
도 1에서 발광 소자 영역(L)은 후술할 면광원 조명 장치에 의하여 발광되는 면 발광면에 해당할 수 있다. 도 1에서 외곽 프레임(250)과 경계선 및 발광 소자 영역(L)의 크기와 형태는 설계자의 의도에 따라 다양할 수 있다. 전술한 바와 같이, 경계선(A)과 발광 소자 영역(L)을 서로 중복되지 않게 하고, 경계선(A)에 광차단부를 위치시킴으로써 면광원 조명 장치 내에서 경계선(A)이 뚜렷하게 보이도록 할 수 있다. 이하 설명되는 도 2 내지 도 4는 도 1의 I-I 방향에 대한 절단면을 예시하여 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 면광원 조명 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 면광원 조명 장치는 발광 소자(110)가 상부에 실장된 기판(100)과 확산 커버(200)를 포함할 수 있고, 확산 커버(200)는 투광 시트(210), 확산 시트(220), 광학 시트(230), 광차단부(240, 241) 및 시트 접착층(260)을 포함할 수 있다.
확산 커버(200)는 기판(100)에 실장된 발광 소자(110)로부터 출력되는 광을 확산시킴으로써 확산 커버(200)의 상부를 통하여 균일하게 광이 외부로 출력되도록 할 수 있다.
기판(100)은 복수의 발광 소자(110)를 실장하고 확산 커버(200)를 지지할 수 있도록 적당한 기계적 강도와 절연성을 갖는 재료나 전도성 재료로 제작될 수 있다. 예를 들어서, 기판(100)은 에폭시계 수지 시트를 다층 형성시킨 PCB(Printed Circuit Board)일 수 있다. 또한, 기판(100)은 연성 재질의 FPCB(Flexible Printed Circuit Board)일 수 있다. 이외에도, 기판(100)은 레진, 글래스 에폭시 등의 합성 수지 기판이나, 열전도율을 고려하여 세라믹 기판이 적용될 수 있고, 이외에도 절연 처리된 알루미늄, 구리, 아연, 주석, 납, 금, 은 등의 금속 기판 등이 적용될 수 있으며, 플레이트 형태나 리드 프레임 형태의 기판들이 적용될 수 있다.
더욱 구체적으로 예시하면, 기판(100)은 비교적 저렴한 재질인 알루미늄, 철, 또는 구리 성분을 포함하는 평판 타입의 금속 기판일 수 있고, 기판(100)의 표면에는 각종 산화 공정을 수행하여 각종 절연층이 형성될 수 있다.
이 외에도, 기판(100)은 가공성을 향상시키기 위해 적어도 EMC(Epoxy Mold Compound), PI(Polyimide), 세라믹, 그래핀, 유리합성섬유 및 이들의 조합들 중 어느 하나 이상을 선택하여 이루어지는 것일 수 있다.
발광 소자(110)는 기판(100) 상부에 실장되고, 기판(100)의 상부 및 근처의 방향으로 광을 출력할 수 있다. 기판(100)에는 복수의 발광 소자(110)가 일정한 간격으로 이격 배열될 수 있다. 기판(100)의 상부에 실장되는 발광 소자(110)는 도시된 예시에 한정되지 않고 다양한 수의 발광 소자(110)가 기판(100)에 실장될 수 있다. 또한, 기판(100)에 실장되는 발광 소자(110) 역시 하나의 열 또는 행으로 배열되는 것에 한정되지 않으며, 설계자의 의도에 따라 형성된 기판(100)의 평면 상에 다양한 형태로 실장될 수 있다.
발광 소자(110)는 LED(Light Emitting Diode)가 내장된 패키지 구조의 장치로서, 흔히들 LED 패키지로 칭해지는 장치의 한 종류일 수 있다. 상기한 LED 패키지는 구조나 용도에 따라 많은 종류가 있으며, 그 중 하나로 소형 LCD 등의 조명 장치의 백라이트 모듈의 광원으로 이용되는 LED 패키지가 예시될 수 있다.
본 발명에서 발광 소자(110)는 적색 광을 출력하는 적색 LED 또는 청색 광을 출력하는 청색 LED가 사용될 수 있다. 상기에 예시된 것과 같은 LED 패키지를 사용함으로써 유기 LED를 사용하는 경우보다 조명 장치의 제조 비용을 절감할 수 있게 된다.
이 때, 기판(100)에 실장되는 각각의 발광 소자(110)는 일면이 100마이크로미터 이하인 마이크로 LED일 수 있다. 그리고 상기한 예시에서 100마이크로 미터의 발광 소자(110)가 사용되는 경우 기판(100)의 두께는 700 내지 800마이크로미터의 두께를 가질 수 있다.
복수의 발광 소자(110)들로부터 출력되는 광은 후술할 투광 시트, 확산 시트, 광학 시트를 통하여 확산되어 균일한 크기로 면광원 조명 장치의 외부로 출력될 수 있다.
확산 커버(200)는 복수의 발광 소자(110)가 실장된 기판(100)의 상부를 커버하고, 발광 소자(110)로부터 출력되는 광을 확산하여 면광원의 형태로 출력하기 위한 구성일 수 있다.
확산 커버(200)는 투광 시트(210), 확산 시트(220), 광학 시트(230) 및 광차단부(240, 241)들을 포함할 수 있다. 또한, 다른 실시예에서 확산 커버(200)의 평면상 형상을 결정하고, 내면을 통해 확산 커버(200)의 내부에서 확산 되는 광을 차단하기 위환 외곽 프레임(250)이 더 포함될 수 있다.
투광 시트(210)는 기판(100)의 상부에 형성되며, 발광 소자(110)에서 출력되는 광을 굴절시킬 수 있다. 보다 상세하게, 투광 시트(210)는 확산 커버(200)에 구성되는 시트들 중 발광 소자(110)와 제일 가까이에 위치하는 시트일 수 있다.
투광 시트(210)는 실리콘 수지로 형성되며, 소정의 두께로 형성되어 발광 소자(110)를 둘러싸는 공기와 다른 굴절률을 가짐으로써 발광 소자(110)에서 출력되는 광을 굴절시킬 수 있다. 투광 시트(210)는 실리콘 시트로서 확산 커버(200)의 두께를 일정 두께 이상으로 유지하고, 발광 소자(110)와 확산 커버(200) 사이의 간격을 줄일 수 있다. 투광 시트(210)는 실리콘 수지로 구성되어 공기와 다른 굴절률을 가질 수 있다. 즉, 발광 소자(110)와 투광 시트(210) 사이에 공기 층이 형성될 수 있다.
이러한 특징으로 인하여 발광 소자(110)에서 출력되는 광은 발광 소자(110)를 둘러싸는 공기를 거쳐, 투광 시트(210)를 통해 1차적으로 굴절될 수 있다. 투광 시트(210)는 250 내지 350 마이크로미터의 두께를 가질 수 있다.
확산 시트(220)는 실리콘 수지와 광확산제를 혼합하여 형성될 수 있다. 확산 시트(220)는 투광 시트(210)의 상부에 형성되는 시트 접착층(260)의 상부에 형성될 수 있으며, 투광 시트(210)를 통해 굴절되는 광을 확산할 수 있다.
확산 시트(220)는 투광 시트를 통해 굴절되는 광을 보다 원활하게 확산시키기 위하여 TiO2와 같은 확산제가 사용될 수 있다. 상기한 확산 시트(220)는 650 내지 750 마이크로미터의 두께로 형성됨이 바람직하다.
그리고, 투광 시트(210)와 확산 시트(220)의 사이에 형성되는 시트 접착층(260)은 발광 소자(110)에서 출력되는 광이 쉽게 투과할 수 있도록 투명한 재질로 형성될 수 있다. 또한, 시트 접착층(260)은 투광 시트(210)의 상면에 전체적으로 도포될 수 있다. 한편, 확산 시트(220)는 접착성을 포함하여 구비될 수 있으며, 이러한 경우 시트 접착층(260)은 생략될 수 있다.
확산 시트(220)는 발광 소자(110)가 청색 LED인 경우, 면광원 조명 장치를 통해 출력되는 광의 색을 변화시키기 위하여 형광체를 포함할 수 있다. 광학 시트(230)는 확산 시트(220)의 상부에 형성되며, 확산 시트(220)를 통해 확산되는 광을 추가로 확산할 수 있다.
광학 시트(230)는 확산 시트(220)를 통해 확산되는 광의 측광(side light)을 정면광으로 바꾸고 방사되는 광을 집광시켜 전체적인 휘도를 증가시킬 수 있다. 광학 시트(230)에는 프리즘 시트 또는 편광 필름이 사용될 수 있다.
광차단부(240, 241)는 투광 시트(210) 및 확산 시트(220) 각각의 내부를 상하로 관통하며, 발광 소자(110)에서 출력되는 광 중 일부를 차단할 수 있다. 보다 상세하게, 광차단부(240, 241)는 투광 시트(210) 및 확산 시트(220)를 관통하는 방향의 수직하는 방향으로 연장됨으로써 발광 소자(110)에서 출력되는 광을 적어도 둘 이상의 영역으로 구분하기 위한 경계선을 형성할 수 있다. 그리고 발광 소자(110)는 발광 소자는 기판(100) 상에서 경계선이 위치한 영역 이외의 영역에 소정 간격으로 이격 배열될 수 있다.
광차단부(240)는 투광 시트(210)의 내부에서 투광 시트(210)의 상하 방향으로 관통할 수 있고, 광차단부(241)는 확산 시트(220)의 내부에서 확산 시트(220)의 상하방향으로 관통할 수 있다. 광차단부(240, 241)가 위치하는 영역은 면광원 조명장치의 설계자가 임의로 설정할 수 있다. 광차단부(240, 241)가 연장되어 형성하는 영역은 면광원 조명 장치를 평면상에서 바라볼 때 면광원 장치의 발광 영역을 구분하기 위한 경계선 영역에 해당할 수 있다.
도 2에서 광차단부(240)는 투광 시트(210)의 내부에 2개가 위치하는 것으로 표시하였고, 광차단부(241)는 확산 시트(220)의 내부에 2개가 위치하는 것으로 표시하였으나 이는 예시적 표현으로서, 경계선이 형성되는 모양에 따라 단면도에 표시되는 광차단부(240, 241)의 위치와 개수는 다양할 수 있다.
광차단부(240, 241)에 의하여 형성되는 경계선이 위치하는 영역을 따라 경계선이 뚜렷하게 보이도록 하기 위하여 발광 소자(110)들은 기판(100) 상에서 경계선이 위치한 영역 이외의 영역에 소정 간격으로 이격 배열될 수 있다.
기판(100) 상에 실장되는 발광 소자(110)들은 광차단부(240, 241)에 의해 형성되는 경계선을 기준으로 구분될 수 있다. 그리고 경계선에 의하여 구분되는 둘 이상의 영역에 실장되는 발광 소자들은 각 영역에 대응하는 그룹 별로 각각 발광 상태가 제어 될 수 있다.
광차단부(240, 241)는 평면상에서 보여지는 면광원 조명 장치의 경계선을 보다 뚜렷하게 표현하기 위하여 발광 소자(110)에서 출력되는 광의 색과 반대되는 색으로 설정됨이 바람직하다. 광차단부(240, 241)는 유색 계열 중에서 흑색으로 구성됨이 바람직하다. 광차단부(240, 241)는 실리콘 또는 에폭시 수지로 구성될 수 있다.
광차단부(240)가 투광 시트(210)를 관통하며 형성하는 광차단부(240)의 높이는 투광 시트(210)의 높이에 대응될 수 있고, 광차단부(241)가 확산 시트(220)를 관통하며 형성하는 광차단부(241)의 높이는 확산 시트(220)의 높이에 대응될 수 있다. 그리고 광차단부(240, 241)의 두께는 경계선의 모양과 형태에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
광차단부(240, 241)를 투광 시트(210)와 확산 시트(220)의 내부에 각각 형성하는 과정은 후술하기로 한다.
외곽 프레임(250)은 확산 커버(200)의 외곽을 둘러싸고 확산 커버(200)를 지지하기 위한 구성일 수 있다. 외곽 프레임(250)은 소정의 경도를 가지는 재질로 구성될 수 있다. 외곽 프레임(250)의 내면은 투광 시트(210) 및 확산 시트(220)의 측면과 대면할 수 있다. 외곽 프레임(250)의 높이는 투광 시트(210), 시트 접착층(260) 및 확산 시트(220)의 높이에 대응하여 설정될 수 있다.
외곽 프레임(250)은 상기한 내면을 통해, 면광원 조명 장치의 투광 시트(210) 및 확산 시트(220)를 통해 확산되는 광이 외곽 프레임(250)의 내부 영역 까지만 확산되도록 광을 차단할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 면광원 조명 장치를 설명하기 위한 도면이다. 도 3을 참조하면, 면광원 조명 장치의 광차단부(242)가 도 2와 같이 시트 접착층(260)을 기준으로 서로 분리되지 않고 투광 시트(210), 시트 접착층(260) 및 확산 시트(220)를 상하로 같이 관통하여 형성된 것을 알 수 있다. 도 3을 설명함에 있어서, 도 2의 실시예와 중복되는 구성 또는 효과에 대한 설명은 생략하기로 한다.
광차단부(242)는 투광 시트(210), 시트 접착층(260) 및 확산 시트(220)를 모두 관통하여 형성될 수 있다. 이를 위해, 투광 시트(210) 및 확산 시트(220)에 관통 홀을 형성하는 과정이 선행될 수 있다. 투광 시트(210) 및 확산 시트(220)에 형성된 홀에 젤 타입의 광차단부(242)를 주입한 후 경화시키는 과정을 통하여 도 2의 같은 형상의 광차단부(242)를 형성할 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 면광원 조명 장치를 설명하기 위한 도면이다. 도 4를 참조하면, 면광원 조명 장치는 발광 소자(110)가 상부에 실장된 기판(100)과 확산 커버(300)를 포함할 수 있고, 확산 커버(300)는 투광 시트(310), 확산 시트(320), 광학 시트(330), 광차단부(340, 341), 발광 소자 접착층(360), 시트 접착층(370) 및 필름 접착층(380)을 포함할 수 있다.
또한, 다른 실시예에서 확산 커버(300)의 평면상 형상을 결정하고, 내면을 통해 확산 커버의 내부에서 확산 되는 광을 차단하기 위환 외곽 프레임(350)이 더 포함될 수 있다.
도 4를 설명함에 있어서, 도 2와 중복되는 구성 또는 효과에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 4를 참조하면, 도 3 또는 도 2의 실시예와 달리, 확산 커버(300)가 발광 소자 접착층(360), 투광 시트(310), 시트 접착층(370), 확산 시트(320), 필름 접착층(380) 및 광학 시트(330)를 포함할 수 있다. 즉, 도 4의 실시예는 도 2의 실시예에서 발광 소자 접착층(360)과 필름 접착층(380)이 더 추가된 것으로 이해될 수 있다.
발광 소자 접착층(360)은 발광 소자(110)와 투광 시트(310) 사이에 형성될 수 있다. 발광 소자 접착층(360)은 발광 소자(110)와 투광 시트(310)에 연결되어 둘 간의 접착 상태를 유지할 수 있다. 발광 소자(110)에서 출력되는 광은 발광 소자(110)의 상부에 형성되는 발광 소자 접착층(360)과 투광 시트(210)를 통해 1차적으로 확산될 수 있다. 발광 소자 접착층(360) 발광 소자(110)에서 출력되는 광이 쉽게 투과할 수 있도록 투명한 재질로 형성될 수 있다.
투광 시트(310)는 발광 소자 접착층(360)을 통해 발광 소자(110)와 접착된 상태를 유지할 수 있다. 투광 시트(310)는 실리콘 수지와 광확산제를 혼합하여 형성될 수 있다. 투광 시트(310)는 발광 소자(110)에서 출력되는 광을 확산할 수 있다.
투광 시트(310)는 광을 보다 원활하게 확산시키기 위하여 TiO2와 같은 확산제가 사용될 수 있다.
상기한 투광 시트(310)는 400 내지 500 마이크로미터의 두께로 형성됨이 바람직하다.
투광 시트(310)의 상부에는 시트 접착층(370)이 도포될 수 있다. 시트 접착층(370)은 발광 소자(110)에서 출력되는 광이 쉽게 투과할 수 있도록 투명한 재질로 형성될 수 있다. 즉, 시트 접착층(370)은 투광 시트(310)와 확산 시트(320) 사이에 형성될 수 있다. 시트 접착층(370)은 투광 시트(310)와 확산 시트(320)에 연결되어 둘 간의 접착 상태를 유지할 수 있다.
확산 시트(320)는 투광 시트(310)의 상부에 위치할 수 있다. 확산 시트(320)는 투광 시트(310)와 같은 소재로 구성될 수 있다.
즉, 확산 시트(320)는 실리콘 수지와 광확산제를 혼합하여 형성될 수 있다. 확산 시트(320)는 투광 시트(310)를 통해 확산되는 광을 추가로 확산할 수 있다. 확산 시트(320)는 광을 보다 원활하게 확산시키기 위하여 TiO2와 같은 확산제가 사용될 수 있다.
확산 시트(320)의 상부에는 필름 접착층(380)이 도포될 수 있다. 필름 접착층(380)은 발광 소자(110)에서 출력되는 광이 쉽게 투과할 수 있도록 투명한 재질로 형성될 수 있다. 필름 접착층(380)은 확산 시트(320)와 광학 시트(330)에 연결되어 둘 간의 접착 상태를 유지할 수 있다.
확산 시트(320)는 발광 소자(110)가 청색 LED인 경우, 면광원 조명 장치를 통해 출력되는 광의 색을 변화시키기 위하여 형광체를 포함할 수 있다. 광학 시트(330)은 확산 시트(320)의 상부에 위치하며, 확산 시트(320)를 통해 확산되는 광의 수직 또는 수평 편파를 구분하여 통과시키거나 차단시킬 수 있다. 광학 시트(330)은 확산되는 광 중에서 편광 축과 동일한 방향으로 진동하는 광만 투과시키고 그 외는 흡수 또는 반사하여 특정 방향의 편광으로 만들 수 있다. 광학 시트(330)에는 프리즘 시트 또는 편광 필름이 예시될 수 있다.
광차단부(340, 341)는 투광 시트(310) 및 확산 시트(320) 각각의 내부를 상하로 관통하며, 발광 소자(110)에서 출력되는 광 중 일부를 차단할 수 있다. 보다 상세하게, 광차단부(340, 341)는 투광 시트(310) 및 확산 시트(320)를 관통하는 방향의 수직하는 방향으로 연장됨으로써 발광 소자(110)에서 출력되는 광을 적어도 둘 이상의 영역으로 구분하기 위한 경계선을 형성할 수 있다. 그리고 발광 소자(110)는 발광 소자는 기판(100) 상에서 경계선이 위치한 영역 이외의 영역에 소정 간격으로 이격 배열될 수 있다.
광차단부(340)는 투광 시트(310)의 내부에서 투광 시트(310)의 상하 방향으로 관통할 수 있고, 광차단부(341)는 확산 시트(320)의 내부에서 확산 시트(320)의 상하방향으로 관통할 수 있다. 광차단부(340, 341)가 위치하는 영역은 면광원 조명장치의 설계자가 임의로 설정할 수 있다. 광차단부(340, 341)가 연장되어 형성하는 영역은 면광원 조명 장치를 평면상에서 바라볼 때 면광원 장치의 발광 영역을 구분하기 위한 경계선 영역에 해당할 수 있다.
도 4에서 광차단부(340)는 투광 시트(310)의 내부에 2개가 위치하는 것으로 표시하였고, 광차단부(341)는 확산 시트(320)의 내부에 2개가 위치하는 것으로 표시하였으나 이는 예시적 표현으로서, 경계선이 형성되는 모양에 따라 단면도에 표시되는 광차단부(340, 341)의 위치와 개수는 다양할 수 있다.
광차단부(340, 341)에 의하여 형성되는 경계선이 위치하는 영역을 따라 경계선이 뚜렷하게 보이도록 하기 위하여 발광 소자(110)들은 기판(100) 상에서 경계선이 위치한 영역 이외의 영역에 소정 간격으로 이격 배열될 수 있다.
광차단부(340, 341)는 평면상에서 보여지는 면광원 조명 장치의 경계선을 보다 뚜렷하게 표현하기 위하여 발광 소자(110)에서 출력되는 광의 색과 반대되는 색으로 설정됨이 바람직하다. 광차단부(340, 341)는 유색 계열 중에서 흑색으로 구성됨이 바람직하다. 광차단부(340, 341)는 실리콘 또는 에폭시 수지로 구성될 수 있다.
광차단부(340)가 투광 시트(310)를 관통하는 광차단부(340)의 높이는 투광 시트(310)의 높이에 대응될 수 있고, 확산 시트(320)를 관통하는 광차단부(341)의 높이는 확산 시트(320)의 높이에 대응될 수 있다. 그리고 광차단부(340, 341)의 두께는 경계선의 모양과 형태에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
외곽 프레임(350)은 확산 커버(300)의 외곽을 둘러싸고 확산 커버(300)를 지지하기 위한 구성일 수 있다. 외곽 프레임(350)은 소정의 경도를 가지는 재질로 구성될 수 있다. 외곽 프레임(350)의 내면은 투광 시트(310) 및 확산 시트(320)의 측면과 대면할 수 있다. 외곽 프레임(350)의 높이는 투광 시트(310), 시트 접착층(370) 및 확산 시트(320)의 높이에 대응하여 설정될 수 있다.
또한, 다른 실시예에서 확산 커버(300)의 평면상 형상을 결정하고, 내면을 통해 확산 커버(300)의 내부에서 확산 되는 광을 차단하기 위환 외곽 프레임(350)이 더 포함될 수 있다.
외곽 프레임(350)은 상기한 내면을 통해, 면광원 조명 장치의 투광 시트(310) 및 확산 시트(320)를 통해 확산되는 광이 외곽 프레임(350)의 내부 영역 까지만 확산되도록 광을 차단할 수 있다.
한편, 도 4에서 설명된 것과 달리 투광 시트(310), 확산 시트(320) 및 광학 시트(330)에는 접착 성분이 포함될 수 있다. 이러한 경우, 발광 소자 접착층(360), 시트 접착층(370) 및 필름 접착층(380) 중 적어도 하나 이상이 생략될 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 면광원 조명 장치 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 도 5를 참조하면, 면광원 조명 장치 제조 방법은 제1 광차단부 형성 단계(S100), 확산 시트 형성 단계(S110), 시트 접착층 형성 단계(S120), 제2 광차단부 형성 단계(S130), 투광 시트 형성 단계(S140), 외곽 프레임 형성 단계(S150) 및 확산 커버 결합 단계(S160)를 포함할 수 있다. 또한, 제1 광차단부 형성 단계(S100)에 앞서, 광학 시트가 준비되는 광학 시트 준비 단계(S90)가 추가로 구성될 수 있다.
보다 상세히 설명하기 위하여, 도 6 내지 도 11을 참조하여 설명하기로 한다. 도 6 내지 도 11을 설명함에 있어, 앞선 도면과 중복되는 구성 또는 효과에 대한 설명은 생략하기로 한다. 이하 도 6 내지 도 11에서 설명하는 상하 방향은 앞선 도 1 내지 도 3의 상하 방향과 반대되는 방향으로 이해될 수 있다. 도 6 내지 도 11을 통해 제조되는 확산 커버(200)는 이후 기판(100)과 조립되는 과정에 앞서 상하가 뒤집어진 후 결합될 수 있다.
도 6은 제1 광차단부 형성 단계(S100)를 설명하기 위한 도면이다. 제1 광차단부 형성 단계(S100)는 광학 시트 준비 단계를 통해 준비된 광학 시트(230)의 상부에 광차단부(241)를 소정의 높이로 형성시키는 단계일 수 있다. 광차단부(241)가 실리콘 수지로 구성되는 경우, 재질의 특성상 적층할 수 있는 높이에 제한이 있기 때문에, 광차단부(241)가 적층되는 높이는 800마이크로미터 이하로 함이 바람직하다. 광차단부(241)가 적층되는 위치는 면광원 조명 장치에 형성되는 경계선의 모양과 크기에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
도 7은 확산 시트 형성 단계(S110)를 설명하기 위한 도면이다. 확산 시트 형성 단계(S110)는 광학 시트(230)의 상부에 광차단부(241)의 높이에 대응하여 확산 시트(220)를 형성하는 단계일 수 있다. 확산 시트(220)는 광차단부(241)의 높이에 맞추어 광학 시트(230)의 상부에 적층될 수 있다.
도 8은 시트 접착층 형성 단계(S120)를 설명하기 위한 도면이다. 시트 접착층 형성 단계(S120)는 확산 시트(220)의 상부에 시트 접착층(260)을 형성하는 단계일 수 있다.
도 9는 제2 광차단부 형성 단계(S130)를 설명하기 위한 도면이다. 제2 광차단부 형성 단계(S130)는 시트 접착층(260)의 상부에 광차단부(241)를 소정의 높이로 형성하는 단계일 수 있다. 광차단부(240)가 실리콘 수지로 구성되는 경우, 재질의 특성상 적층할 수 있는 높이에 제한이 있기 때문에, 광차단부(240)가 적층되는 높이는 800마이크로미터 이하로 함이 바람직하다. 광차단부(240)가 적층되는 위치는 면광원 조명 장치에 형성되는 경계선의 모양과 크기에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
도 10은 투광 시트 형성 단계(S140)를 설명하기 위한 도면이다. 투광 시트 형성 단계(S140)는 확산 시트(220)의 상부에 광차단부(240)의 높이에 대응하여 투광 시트(210)를 형성하는 단계일 수 있다. 투광 시트(210)는 광차단부(240)의 높이에 맞추어 확산 시트(220)의 상부에 적층될 수 있다.
도 11은 외곽 프레임 형성 단계(S150)를 설명하기 위한 도면이다. 외곽 프레임 형성 단계(S150)는 투광 시트(210) 및 확산 시트(220)의 외곽을 둘러싸며, 확산 커버(200)를 지지하는 외곽 프레임(250)을 형성함으로써 확산 커버를 완성하는 단계일 수 있다. 이후, 상기한 방법으로 제조된 확산 커버(200)를 발광 소자(110)가 실장된 기판(100)에 결합하는 확산 커버 결합 단계(S160)가 수행됨으로써 면광원 조명 장치가 완성될 수 있다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 면광원 조명 장치 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 도 12를 참조하면, 면광원 조명 장치 제조 방법은 광학 시트 형성 단계(S200), 확산 시트 형성 단계(S210), 시트 접착층 형성 단계(S220), 투광 시트 형성 단계(S230), 관통홀 형성 단계(S240), 광차단부 주입 단계(S250), 외곽 프레임 형성 단계(S260) 및 확산 커버 결합 단계(S270)를 포함할 수 있다.
도 12의 실시예에 따른 면광원 조명 장치 제조 방법은 앞선 실시예와 달리, 광학 시트, 확산 시트, 시트 접착층, 투광 시트의 순서로 각 시트를 적층한 후, 투광 시트, 시트 접착층 및 확산 시트를 관통하는 홀을 형성한다.
이후, 형성된 홀에 광차단부를 주입함으로써 투광 시트, 시트 접착층 및 확산 시트를 관통하는 광차단부를 형성할 수 있다. 이후, 상기한 방법으로 제조된 확산 커버를 발광 소자가 실장된 기판에 결합하는 확산 커버 결합 단계(S270)가 수행됨으로써 면광원 조명 장치가 완성될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 기재된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의해서 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 기판 110: 발광 소자
200: 확산 커버 210: 투광 시트
220: 확산 시트 230: 광학 시트
240, 241: 광차단부 250: 외곽 프레임
260: 시트 접착층

Claims (20)

  1. 복수의 발광 소자가 실장된 기판; 및
    상기 기판 상에 형성되고, 면 발광면을 포함하는 확산 커버; 를 포함하고,
    상기 확산 커버는
    상기 발광 소자의 상부에 형성되며 상기 발광 소자에서 출력되는 광을 굴절시키는 투광 시트;
    상기 투광 시트의 상부에 형성되며 상기 투광 시트를 통해 굴절되는 광을 확산시키는 확산 시트;
    상기 확산 시트 상부에 위치하며 상기 확산 시트를 통해 확산된 광을 집광시키는 광학 시트; 및
    상기 투광 시트 및 상기 확산 시트 각각의 내부를 상하로 관통하여 형성되며, 상기 투광 시트 및 상기 확산 시트의 내부에서 확산되는 광 중 일부를 차단하는 광차단부; 를 포함하며,
    상기 광차단부는 상기 확산 커버의 면 발광면을 적어도 둘 이상의 영역으로 구분하기 위한 경계선을 형성하며, 상기 경계선을 기준으로 구분된 둘 이상의 영역의 각각에는 복수개의 발광 소자들이 포함되는 것을 특징으로 하는 면광원 조명 장치.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 발광 소자는 적어도 일면이 100 마이크로미터 이하인 마이크로 LED인 것을 특징으로 하는 면광원 조명 장치.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 발광 소자와 상기 투광 시트 사이에 공기 층이 형성된 것을 특징으로 하는 면광원 조명 장치.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 확산 커버는
    상기 확산 커버의 외곽을 둘러싸고 상기 확산 커버를 지지하는 외곽 프레임; 을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 면광원 조명 장치.
  5. 제4 항에 있어서, 상기 외곽 프레임은 상기 발광 소자에서 발광되는 광을 차단하는 것을 특징으로 하는 면광원 조명 장치.
  6. 제1 항에 있어서, 상기 발광 소자는
    상기 기판 상에서 상기 경계선이 위치한 영역 이외의 영역에 소정 간격으로 이격 배열되는 것을 특징으로 하는 면광원 조명 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 투광 시트와 상기 확산 시트 사이에 형성되며, 상기 투광 시트와 상기 확산 시트를 접착하기 위한 시트 접착층; 더 포함하는 것을 특징으로 하는 면광원 조명 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 광차단부는 상기 투광 시트, 상기 시트 접착층 및 상기 확산 시트를 관통하여 형성되는 것을 특징으로 하는 면광원 조명 장치.
  9. 제1 항에 있어서, 상기 광학 시트는
    프리즘 시트 또는 편광 시트인 것을 특징으로 하는 면광원 조명 장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 발광 소자는 청색 LED 이고,
    상기 확산 시트는 상기 발광 소자에서 출력되는 청색 광을 다른 색의 광으로 변환하기 위한 형광체가 포함된 것을 특징으로 하는 면광원 조명 장치.
  11. 제1 항에 있어서, 상기 광차단부는
    상기 투광 시트 및 상기 확산 시트를 관통하는 방향의 수직하는 방향으로 연장되어 형성되는 것을 특징으로 하는 면광원 조명 장치.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 발광 소자와 상기 투광 시트 사이에 형성되어 상기 발광 소자와 상기 투광 시트의 접착 상태를 유지하기 위한 발광 소자 접착층;
    상기 투광 시트와 상기 확산 시트 사이에 형성되어 상기 투광 시트와 상기 확산 시트를 연결하기 위한 시트 접착층; 및
    상기 확산 시트와 상기 광학 시트 사이에 형성되어 상기 확산 시트와 상기 광학 시트를 연결하기 위한 필름 접착층; 을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 면광원 조명 장치.
  13. 복수의 발광 소자가 실장된 기판; 및
    상기 기판 상에 형성되고, 면 발광면을 포함하는 확산 커버; 를 포함하고,
    상기 확산 커버는
    상기 발광 소자의 상부에 형성되며 상기 발광 소자에서 출력되는 광을 굴절시키는 투광 시트;
    상기 투광 시트 상부에 형성되며 상기 투광 시트를 통해 굴절된 광을 확산시키는 확산 시트; 및
    상기 투광 시트 및 상기 확산 시트 각각의 내부를 상하로 관통하여 형성되며, 상기 투광 시트 및 상기 확산 시트의 내부에서 확산되는 광 중 일부를 차단하는 광차단부; 를 포함하며,
    상기 광차단부는 상기 면 발광면을 적어도 둘 이상의 영역으로 구분하기 위한 경계선을 형성하며,
    상기 경계선을 기준으로 구분된 둘 이상의 영역의 각각에는 복수개의 발광 소자들이 포함되며,
    상기 경계선을 기준으로 구분된 상기 둘 이상의 영역의 상기 발광 소자가 각각 개별 제어 되는 것을 특징으로 하는 면광원 조명 장치.
  14. 제13 항에 있어서, 상기 발광 소자는 적어도 일면이 100 마이크로미터 이하인 마이크로 LED인 것을 특징으로 하는 면광원 조명 장치.
  15. 제13 항에 있어서, 상기 확산 커버는
    상기 확산 커버의 외곽을 둘러싸고 상기 확산 커버를 지지하는 외곽 프레임; 을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 면광원 조명 장치.
  16. 제15 항에 있어서, 상기 외곽 프레임은 상기 발광 소자에서 발광되는 광을 차단하는 것을 특징으로 하는 면광원 조명 장치.
  17. 제13 항에 있어서,
    상기 발광 소자는 청색 LED 이고,
    상기 확산 시트는 상기 발광 소자에서 출력되는 청색 광을 다른 색의 광으로 변환하기 위한 형광체가 포함된 것을 특징으로 하는 면광원 조명 장치.
  18. 광을 집광하는 광학 시트의 상부에 제1 높이로 제1 광차단부를 형성하는 단계;
    상기 광학 시트의 상부에 상기 제1 광차단부의 상기 제1 높이에 대응하여 확산 시트를 형성하는 단계;
    상기 확산 시트의 상부에 제2 높이로 제2 광차단부를 형성하는 단계;
    상기 확산 시트의 상부에 상기 제2 광차단부의 상기 제2 높이에 대응하여 투광 시트를 형성하는 단계;
    상기 투광 시트 및 상기 확산 시트의 외곽을 둘러싸며, 내면을 통해 발광 소자에서 출력되는 광을 차단하는 외곽 프레임을 형성함으로써 확산 커버를 완성하는 단계; 및
    상기 확산 커버를 복수의 상기 발광 소자가 실장된 기판과 결합하는 단계; 를 포함하는 면광원 조명 장치 제조 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제1 광차단부를 형성하는 단계와 상기 제2 광차단부를 형성하는 단계는
    상기 제2 광차단부가 상기 발광 소자에서 출력되는 광을 소정의 영역 별로 구분하기 위한 경계선의 형상을 따라 형성되는 단계인 것을 특징으로 하는 면광원 조명 장치 제조 방법.
  20. 제18 항에 있어서,
    상기 발광 소자는 청색 LED 이고,
    상기 확산 시트를 형성하는 단계는 상기 발광 소자에서 출력되는 청색 광을 다른 색의 광으로 변환하기 위한 형광체가 포함되도록 상기 확산 시트를 형성하는 단계인 것을 특징으로 하는 면광원 조명 장치 제조 방법.
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