KR20090127532A - 면발광장치 - Google Patents

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KR20090127532A
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Abstract

밝기 및 색상이 균일하면서 두께를 최소화할 수 있도록, 기판상에 배치되고 발광면이 기판의 측방향을 향하도록 실장되는 복수개의 발광다이오드, 상기 발광다이오드로부터 발산되는 빛을 기판의 전면쪽으로 분산시키기 위한 적어도 하나 이상의 반사구조물을 포함하는 면발광장치를 제공한다.
면발광, 측면발광다이오드, 반사구조물, 반사면, 기판, 측면

Description

면발광장치{SURFACE EMITTING DEVICE}
본 발명은 면발광장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게 본 발명은 발광다이오드의 측면발광을 통해 두께를 줄이면서도 균일도가 우수한 면광원을 구현할 수 있는 면발광장치에 관한 것이다.
일반적으로 점발광원인 발광다이오드(LED;Light Emitting Diode)나 선발광원인 냉음극형광램프(CCFL)를 이용한 면발광장치는 조명용이나 평판 디스플레이의 백라이트 유닛을 위한 면광원으로 이용된다.
면광원을 구현하기 위한 구조로써, 선발광원이나 점발광원을 평면상에 다수개를 배열하고 확산시트나 프리즘 시트 등을 통해 면에 균일하게 광이 분포되도록 하는 기술이 개시되어 있다.
그러나, 상기한 종래의 기술은 발광원이 발광면 바로 아래에 배치되므로 휘도 분포 불균일을 초래할 우려가 있다. 이에 발광원으로부터 발산된 광이 균일하게 섞일 수 있도록, 빛이 섞이는데 필요한 최소한의 거리만큼 발광원과 발광면 사이의 간격을 이격시킬 필요가 있다. 따라서 상기한 기술은 면발광장치의 전체 두께가 두꺼워지는 단점이 있다.
이를 개선하여 얇은 두께의 면광원을 구현하는 방법으로 도광판을 활용하는 기술이 개시되어 있다.
상기 종래의 기술은 도광판 측면에 선발광원이나 점발광원을 배열하여 평면 도광판의 측면을 통해 빛이 조사되는 구조로 되어 있다. 그러나 이러한 기술은 도광판의 측면에서 중앙으로 갈수록 선발광원이나 점발광원의 광이 도달하는 거리가 멀어지기 때문에 발광면 전체의 밝기가 균일하지 못한 문제가 있다. 또한, 이웃한 발광원과의 빛의 섞임이 용이하지 않아 대형 면광원이나 색상이 균일한 면광원을 구현하기에 많은 문제가 있다.
이에 밝기 및 색상이 균일하면서 두께를 최소화할 수 있도록 된 면발광장치를 제공한다.
또한, 발광다이오드의 다양한 색상의 혼합이 원활하게 이루어지도록 하여 원하는 면광원의 색상을 일정하게 구현할 수 있도록 된 면발광장치를 제공한다.
또한, 제조원가를 낮출 수 있도록 된 면발광장치를 제공한다.
이를 위해 본 장치는 기판상에 배치되고 발광면이 기판의 측방향을 향하도록 실장되는 복수개의 발광다이오드, 상기 발광다이오드로부터 발산되는 빛을 기판의 전면쪽의 발광평면으로 분산시키기 위한 적어도 하나 이상의 반사구조물을 포함할 수 있다.
이에 발광다이오드로부터 발산된 빛이 전면의 발광평면으로 집중되지 않고 반사구조물을 통해 분산되어 전면의 발광평면에서 균일하게 섞임으로써 발광원과 발광평면 사이의 거리를 최소화시키면서도 빛의 균일한 혼합이 이루어지게 된다.
여기서 상기 발광다이오드는 발광면이 발광평면에 대해 수직으로 배치되는 구조일 수 있다. 또한, 상기 발광다이오드는 발광면이 발광평면에 대해 경사져 배치된 구조일 수 있다.
상기 발광다이오드는 상기 반사구조물을 따라 간격을 두고 배열될 수 있다.
상기 발광다이오드는 측면에 발광면이 형성되는 측면발광다이오드일 수 있 다. 또한, 상기 발광다이오드는 전면에 발광면이 형성되는 전면발광다이오드일 수 있다. 이 경우 본 장치는 전면발광다이오드가 실장된 보조기판이 상기 기판에 전면발광다이오드의 발광면이 기판의 측면을 향하도록 실장된 구조일 수 있다.
상기 발광다이오드는 상기 반사구조물을 중심으로 대향 배치된 구조일 수 있다.
여기서 본 장치는 상기 발광다이오드의 발광면 이외의 적어도 한쪽 면에 대해 별도의 반사구조물이 기판 상에 더욱 형성될 수 있다.
또한, 상기 반사구조물은 측면이 경사져 반사면을 이루는 구조일 수 있다.
상기 반사구조물의 반사면은 평면 또는 곡면이나 비평면 형태로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 반사구조물의 반사면은 광을 전반사시키거나 일부는 투과되고 일부만 반사시키는 구조일 수 있다.
상기 반사구조물은 측면이 경사져 반사면을 이루는 타원뿔형 구조일 수 있다.
상기 반사구조물은 측면이 경사져 반사면을 이루는 원뿔형 구조일 수 있다.
상기 반사구조물은 적어도 일측면이 경사져 반사면을 이루는 직선형 구조일 수 있다.
상기 반사구조물은 타원뿔형이나 원뿔형의 구조물과 직선형 구조물이 조합된 구조일 수있다.
상기 반사구조물은 상기 발광다이오드의 발광면과 마주보도록 설치될 수 있다.
한편, 상기 반사구조물은 발광평면을 향해 오목하게 만곡된 반사면을 구비한 구조일 수 있다. 이러한 구조의 경우 발광다이오드가 상기 반사면에 설치되어 발광면이 반사면 저부를 향해 비스듬히 설치될 수 있다.
또한, 본 장치는 기판 상에 부착되는 반사시트를 더욱 포함할 수 있다.
또한, 본 장치는 상기 반사구조물이 발광평면에 평행하고 전면에 반사면이 형성된 보드를 포함할 수 있다. 이 경우 상기 발광다이오드는 발광면이 상기 반사면을 향해 비스듬히 설치될 수 있다. 상기 반사면 상에는 광 분산 렌즈가 더욱 설치될 수 있다.
또한, 본 장치는 상기 반사구조물이 기판 상에 부착되는 반사시트로 이루어지며, 상기 반사시트는 기판에서 상향 경사져 반사면을 이루는 구조일 수 있다. 여기서 상기 반사시트는 선단이 이웃하는 발광다이오드의 윗면을 덮는 구조일 수 있다.
한편, 본 장치는 기판 전면의 발광평면에 설치되어 광을 확산시키기 위한 확산시트를 더욱 포함할 수 있다.
본 장치는 기판 전면의 발광평면에 설치되어 광의 밝기를 높이기 위한 광시트를 더욱 포함할 수 있다.
본 장치는 기판 전면의 발광평면에 설치되어 발광면을 보호하기 위한 보호 시트를 더욱 포함할 수 있다.
이와 같이 본 장치는 발광원에서 발광평면까지의 거리를 최소화하면서 빛이 고르게 잘 섞이도록 하여 보다 장치의 두께를 최소화하면서 균일한 면발광을 제공할 수 있게 된다.
또한, 발광다이오드의 다양한 색상을 균일하게 배열하여 일정한 색상 및 밝기를 제어할 수 있고, 여러 종류의 측면발광다이오드를 모두 활용할 수 있는 장점이 있다. 또한, 이러한 장점은 면발광장치의 원가에 가장 큰 영향을 미치는 발광다이오드의 생산 수율을 극대로 증가시키는 역할을 하며, 이로인해 보다 경쟁력있는 면광원 장치를 제공함은 물론 생산성 향상과 품질향상에 많은 기여를 하는 장점이 있다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 다른 실시예에서 대응하거나 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다.
여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
도면을 참조하여 설명된 본 발명의 실시예는 본 발명의 이상적인 실시예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형, 예를 들면 제조 방법 및/또는 사양의 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다. 예를 들면, 편평하다고 도시되거나 설명된 영역은 일반적으로 거칠거나/거칠고 비선형인 특성을 가질 수 있다. 또한, 날카로운 각도를 가지는 것으로 도시된 부분은 라운드질 수 있다. 따라서 도면에 도시된 영역은 원래 대략적인 것에 불과하며, 이들의 형태는 영역의 정확한 형태를 도시하도록 의도된 것이 아니고, 본 발명의 범위를 좁히려고 의도된 것이 아니다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 면발광장치의 일부로써 그 구성을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
상기한 도면에 의하면, 본 장치(10)는 인쇄회로기판(12)의 전면에 인쇄회로기판(12)의 측면 방향으로 발광면이 향하도록 실장되는 복수개의 측면발광다이오드(13)와, 상기 측면발광다이오드(13)의 발광면과 마주보도록 인쇄회로기판(12) 상에 설치되어 측면발광다이오드(13)로부터 발산된 빛을 장치 전면의 발광평면으로 반사시키기 위한 복수개의 반사구조물(20), 상기 인쇄회로기판(12) 전면에 부착되는 반사시트(14)를 포함한다. 상기 반구조물은 반사시트(14) 상에 개별적으로 부착되거나 반사시트(14)에 일체로 형성될 수 있다.
본 장치(10)는 상기와 같이 반사구조물(20)과 복수개의 측면발광다이오드(13)가 기판(12) 상에 상호 유기적으로 배치되어 하나의 셀(11)을 구성하게 되며, 상기와 같은 구조의 셀(11)이 기판(12)상에 연속적으로 배치됨으로써 장치(10)의 발광면 크기에 관계없이 색균일도 및 밝기 균일도가 우수한 면광원을 제공할 수 있게 된다.
이하 설명에서는 본 장치(10)를 구성하는 소단위체인 셀(11)을 중심으로 그 구조를 설명하도록 한다. 또한, 이하 설명에서 기판의 측면이라 함은 도 1의 x축 방향을 의미하고, 기판의 전면이라 함은 y축 방향을 의미하는 것으로 정의한다. 또한, 측면발광다이오드의 발광면이라 함은 측면발광다이오드로부터 빛이 발산되는 면을 의미하며, 전면의 발광평면이라 함은 본 면발광장치의 실제 발광면을 의미하는 것으로 정의한다.
본 실시예에서 측면발광다이오드(13)는 발광면이 대략 x축 방향을 향하는 구 조이다. 이는 상기 발광면이 정확히 x축을 향하도록 하여 발광평면에 수직으로 배치는 것만을 의미하지 않는다.
또한, 본 장치(10)는 빛을 보다 균일하게 확산시키기 위한 확산시트(15)나 프리즘시트 또는 밝기 향상을 위한 광시트(BEF : Brightness Enhancement Film, DBEF : Dual Brightness Enhancement Film)(16)가 더욱 구비된다. 상기 확산시트나 프리즘시트 또는 광시트는 인쇄회로기판(12)의 전면쪽에 교대로 적층 설치되어 전면 발광평면을 이룬다. 또한, 본 실시예에서 상기 발광면평을 이루는 최외측 확산시트(15) 외측에는 발광평면을 보호하기 위한 보호시트(17)가 더욱 부착설치된다.
이에 측면발광다이오드(13)로부터 기판(12)의 측면 방향으로 발산된 빛은 반사구조물(20)과 반사시트(14)를 통해 기판(12)의 전면쪽으로 고르게 반사되어 서로 섞이게 된다.
따라서 본 장치(10)는 발광평면의 하부에 발광다이오드가 구비된 구조임에도 불구하고, 도광판을 사용하지 않고 측면발광다이오드(13)와 반사구조물(20)을 이용하여 빛을 전면으로 반사시켜 섞이도록 함으로써 균일한 면광원을 얻을 수 있고 빛의 집중에 의한 흑점 발생을 방지할 수 있게 된다.
도 1에서 미설명된 도면 부호 (18)은 기판(12)의 최측단에 설치되어 측벽을 이루는 리플렉터 가이드이다.
본 실시예에서 상기 기판(12)상에 실장되는 복수의 측면발광다이오드(13)는 백색광을 구현하는 단일 발광다이오드로만 구현된다. 백색광을 구현하기 위한 또다른 실시예로써 백색의 발광다이오드 외에 복수개의 적색, 녹색, 청색의 발광다이오 드를 기판(12)상에 적절히 배치하여 이들로부터 발산된 빛이 서로 섞임으로써 백색광을 구현할 수 있다.
또한, 상기 반사구조물(20)은 도 2에 도시된 바와 같이 기판 상에서 돌출되며 상부로 갈수록 직경이 작아지고 타원형 단면구조를 갖는 타원뿔 형태로 이루어진다. 상기 반사구조물(20)의 측면은 하향 경사져 빛을 기판(12)의 전면으로 반사시키기 위한 반사면(21)을 이룬다.
상기 반사구조물(20)의 측면 반사면(21)의 경사 각도에 대해서는 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 스넬의 법칙(Snell's law)에 의해 공기중 굴절률에 최적화되도록 설정될 수 있다.
또한, 상기 반사구조물(20)은 타원뿔형태를 이룸에 따라 측면 반사면(21)은 곡면형태로 이루어진다. 상기 반사면(21)은 곡면 구조 이외에 빛을 기판(12)의 전면이나 이웃한 측면으로 전반사시키는 구조면 굴곡형태나 비구면 또는 비평면 형태 모두 적용될 수 있다.
도 3은 본 실시예에 따라 반사구조물(20)이 측면발광다이오드(13)의 발광면 정면에 대응설치된 구조를 예시하고 있다. 상기 도 3에서와 같이 반사구조물(20)은 측면발광다이오드(13)와 마주보도록 설치되며 반사구조물(20)을 사이에 두고 두 개의 측면발광다이오드(13)가 서로 대향 배치되어 하나의 셀(11)을 이룬다.
상기 반사구조물(20)의 크기는 측면발광다이오드(13)의 크기와 관련이 있는 데, 측면발광다이오드(13)로부터 양측으로 퍼져나오는 빛을 전반사시킬 수 있는 정도의 크기면 적당하다 할 것이다.
도 4는 본 장치의 또다른 실시예로써, 반사구조물(30)이 원뿔형태로 이루어진 구조를 예시하고 있다. 또한, 본 실시예에서 4개의 측면발광다이오드(13)가 상기 반사구조물(30)에 90도 각도로 배치되고 발광면이 반사구조물을 향하도록 설치되어 하나의 셀(11)을 이룬다.
이러한 구조 역시 각 측면발광다이오드(13)의 발광면으로부터 발산된 빛은 측면발광다이오드(13)와 마주보는 반사구조물(30)의 반사면(31)에 의해 반사되어 기판(12)의 전면으로 고르게 분산된다.
한편, 도 5는 반사구조물의 또다른 실시예를 도시하고 있다.
상기 도 5에 의하면, 본 반사구조물(40)은 직선 바형태로 이루어지며, 사다리꼴 단면형태를 이룬다. 이에 반사구조물(40)의 양 측면은 하향 경사져 빛을 기판(12) 전면의 발광평면으로 반사시키는 반사면(41)을 이룬다.
본 실시예에서는 반사구조물(40)의 양 측면에 모두 반사면(41)이 형성된 구조를 예시하고 있으나, 한쪽 측면에만 형성된 구조 역시 적용될 수 있다.
이에 측면발광다이오드(도 1의 13 참조)는 발광면이 반사면(41)과 마주보도록 설치되며, 상기 직선 바형태의 반사구조물(40)을 따라 간격을 두고 복수개가 배열된다.
도 6은 또다른 실시예에 따라 측면발광다이오드와 반사구조물이 유기적으로 결합된 셀 구조를 예시하고 있다.
상기한 도면에 의하면, 간격을 두고 배치되는 3쌍의 측면발광다이오드(13)가 구비되며 각 쌍을 이루는 측면발광다이오드(13)는 서로 발명광면의 반대쪽 후면이 마주보도록 놓여져 각 발광면이 반대방향을 향하도록 배치된다. 그리고 측면발광다이오드(13)의 발광면 정면에는 직선 바형태의 반사구조물(40)이 배치되어 발광면으로부터 발산된 빛이 반사구조물(40)의 반사면(41)에 의해 반사되는 구조로 되어 있다.
또한, 본 실시예에 의하면 상기 측면발광다이오드(13)의 발광면에 대해 양쪽 측면쪽으로 측면반사구조물(50)이 기판(12)상에 더욱 설치되어 전체적으로 사각형태의 셀(11) 구조를 이룬다.
상기 측면반사구조물(50)은 반사구조물(40)과 연결되며 역시 측면이 하향 경사져 반사면(51)을 이루는 구조로 되어 있다.
이에 상기 측면발광다이오드(13)의 발광면에서 발산된 빛이나 반사구조물(40) 또는 반사시트(14)로부터 반사되어 측면반사구조물(50)로 진행된 빛 역시 반사구조물(40)과 마찬가지로 측면반사구조물의 반사면(51)에 의해 기판(12)의 전면 발광평면으로 되반사되어 다른 빛과 혼합된다.
도 7은 측면발광다이오드와 반사구조물이 유기적으로 결합된 셀 구조의 또다른 실시예이다.
상기한 도면에 의하면, 하나의 셀(11) 내에 복수개의 측면발광다이오드(13)가 구비되며, 각 측면발광다이오드(13)는 발광면이 같은 방향을 향하도록 간격을 두고 배열되며, 상기 측면발광다이오드(13)의 발광면의 정면에는 반사면(41)을 갖는 반사구조물(40)이 배치된 구조로 되어 있다.,
또한, 본 실시예에 의하면 상기 측면발광다이오드(13)의 발광면에 대해 양 측면과 발광면의 반대쪽 후면쪽으로 측면반사구조물(50)과 후면반사구조물(60)이 기판(12) 상에 더욱 설치되어 전체적으로 사각형태의 셀(11) 구조를 이룬다.
상기 후면반사구조물(60)은 측면반사구조물(50)과 연결되며 역시 측면이 하향 경사져 반사면(61)을 이루는 구조로 되어 있다.
이에 측면발광다이오드(13)의 전 면에 대해 반사구조물이 배치되어 셀(11)의 전 영역에서 빛을 기판(12)의 전면 발광평면으로 반사시켜 혼합하므로 더욱 고른 광분포를 유도하게 된다.
여기서 상기한 구조의 셀(11)이 기판 상에 연속적으로 배치되는 경우 일측 셀의 후면반사구조물은 다음 셀의 반사구조물 역할을 수행하게 된다. 즉, 연속적으로 배치되는 셀에 있어서, 이웃하는 셀 사이의 후면반사구조물과 반사구조물은 일체로 형성되어 하나의 몸체를 이룬다. 다만, 후면반사구조물의 한쪽 반사면은 일측 셀의 측면발광다이오드 후면에 위치하여 후면반사구조물의 반사면 역할을 하게 되고, 다른쪽 반사면은 이웃하는 셀의 측면발광다이오드 전면에 위치하여 반사구조물의 반사면 역할을 수행하게 된다.
도 8은 본 장치의 또다른 실시예로써 복수개의 셀이 인쇄회로기판 전면에 걸쳐 연속배치된 구조를 예시하고 있다.
본 장치(10)에 각 셀(11)은 타원뿔 형태의 반사구조물(20)과 직선 바형태의 반사구조물(40) 및 측면반사구조물(50)과 후면반사구조물(60)이 유기적으로 결합된 구조로 되어 있다.
즉, 직선 바형태의 반사구조물(40)과 측면반사구조물(50) 및 후면반사구조 물(60)이 측면발광다이오드(13)를 감싸 전체적으로 사각형태의 셀(11)구조를 이룬다. 그리고 내부의 측면발광다이오드(13)는 모두 반사구조물쪽으로 발광면이 향하도록 배치되며 각 측면발광다이오드(13)의 발광면 정면에는 타원뿔 형태의 반사구조물(20)이 배치된 구조로 되어 있다.
이에 측면발광다이오드(13)의 발광면에서 발산된 빛은 일차적으로 발광면 바로 정면에 위치한 타원뿔형태의 반사구조물(20)에 의해 기판(12) 정면으로 반사되고 이차적으로 셀(11)의 외각을 이루는 반사구조물(40)과 측면반사구조물(50) 및 후면반사구조물(60)에 의해 기판(12) 정면으로 반사되어 보다 고른 광 혼합을 통해 광 균일도를 높이게 된다.
도 9는 본 장치의 또다른 실시예를 도시하고 있다.
상기한 도면에 의하면 본 면발광장치(70)는 인쇄회로기판(71)의 전면에 인쇄회로기판(71)의 측면 방향으로 발광면이 향하도록 실장되는 복수개의 측면발광다이오드(13)와, 상기 측면발광다이오드(13)로부터 발산된 빛을 전면의 발광평면으로 반사시키기 위한 복수개의 반사구조물(72)을 포함하며, 상기 반사구조물(72)은 발광평면을 향하여 오목하게 만곡된 반사면(73)이 형성된 구조로 되어 있다. 그리고 상기 인쇄회로기판(71)은 상기 반사구조물(72)의 반사면(73)에 설치되어 측면발광다이오드(13)의 발광면이 발광평면에 대해 비스듬히 기울어져 반사면(73)의 저부를 향하는 구조로 되어 있다.
이에 본 실시예에 의하면 측면발광다이오드(13)의 발광면은 발광평면에 대해 수직으로 배치되지 않고 더 하부쪽을 향하여 경사져 배치되게 된다. 따라서 측면발 광다이오드(13)의 발광면에서 발산되는 빛이 직접 발광평면으로 진행하는 것을 방지하게 된다.
여기서 상기 측면발광다이오드(13)가 실장된 기판(71)의 발광평면에 대한 설치각도는 측면발광다이오드(13)의 발광면을 통한 빛의 상방향 발산 각도와 관련이 있다. 이에 상기 기판(71)의 설치각도는 측면발광다이오드(13)의 상방향 발산각도 이상으로 설정할 수 있다.
상기 반사구조물(72)은 발광평면 후면에 평행하게 배치되는 보드(74) 상에 설치된다. 상기 보드(74)는 상기 인쇄회로기판(71)과 연결되는 메인 인쇄회로기판이거나 단순히 지지를 위한 별도의 지지부재일 수 있다. 또한, 상기 인쇄회로기판(71)은 직선형태로 길게 연장된 구조로 간격을 두고 측면발광다이오드(13)가 연속적으로 실장될 수 있다.
상기 발광평면에는 빛을 보다 균일하게 확산시키기 위한 확산시트(15)나 프리즘시트 또는 밝기 향상을 위한 광시트(BEF : Brightness Enhancement Film, DBEF : Dual Brightness Enhancement Film)(16), 보호시트(17)가 더욱 구비된다. 이러한 구조는 위에서 이미 설명되었으므로 이하 상세한 설명은 생략한다.
상기한 구조로 되어, 측면발광다이오드(13)의 발광면으로부터 발산되는 빛은 반사구조물(72)의 오목한 반사면(73)에 의해 반사되어 빛의 진행방향이 상부 즉, 발광평면쪽으로 전환된다.
여기서 상기 측면발광다이오드(13)는 발광면이 아래를 향해 기울어져 있으므로 측면발광다이오드(13)의 발광면으로부터 발산된 빛은 직접 발광평면으로 조사되 지 않는다.
이와같이 측면발광다이오드(13)(13)로부터 발산된 빛은 반사구조물(72)의 반사면(73)을 통해 발광평면으로 반사되어 발광평면에서 서로 혼합되어 섞이게 된다.
이와같이 발광평면 전체에 걸쳐 반사된 빛이 서로 고르게 혼합됨으로써 광균일도가 우수한 면광원을 얻을 수 있게 된다.
도 10은 본 장치의 또다른 실시예를 도시하고 있다.
상기한 도면에 의하면, 본 면발광장치는 인쇄회로기판(81)의 전면에 인쇄회로기판(81)의 측면 방향으로 발광면이 향하도록 실장되는 복수개의 측면발광다이오드(13)와, 상기 측면발광다이오드(13)로부터 발산된 빛을 전면의 발광평면으로 반사시키기 위한 복수개의 반사구조물을 포함하며, 상기 반사구조물은 발광평면에 평행하게 배치되고 전면이 반사면(83)을 이루는 보드(82)를 포함하고, 상기 인쇄회로기판(81)은 상기 보드(82)에 비스듬히 기울어져 설치되어 측면발광다이오드(13)의 발광면이 보드(82)의 반사면(83)에 경사지게 배치된 구조로 되어 있다.
이에 본 실시예에 의하면 측면발광다이오드(13)의 발광면은 발광평면에 대해 수직으로 배치되지 않고 더 하부쪽을 향하여 경사져 배치되게 된다. 따라서 측면발광다이오드(13)의 발광면에서 발산되는 빛이 직접 발광평면으로 진행하는 것을 방지하게 된다.
여기서 상기 측면발광다이오드(13)가 실장된 기판(81)의 발광평면에 대한 설치각도는 측면발광다이오드(13)의 발광면을 통한 빛의 상방향 발산 각도와 관련이 있다. 이에 상기 기판(81)의 설치각도는 측면발광다이오드(13)의 상방향 발산각도 이상으로 설정할 수 있다.
또한, 상기 보드(82)의 반사면 상에는 측면발광다이오드(13)로부터 발산되는 빛을 분산시키기 위한 광 분산 렌즈(84)가 더욱 설치된다.
상기 보드(82)는 상기 인쇄회로기판(81)과 연결되는 메인 인쇄회로기판이거나 별도의 지지부재일 수 있다. 또한, 상기 인쇄회로기판(81)은 직선형태로 길게 연장된 구조로 간격을 두고 측면발광다이오드(13)가 연속적으로 실장될 수 있다.
상기 발광평면에는 빛을 보다 균일하게 확산시키기 위한 확산시트(15)나 프리즘시트 또는 밝기 향상을 위한 광시트(BEF : Brightness Enhancement Film, DBEF : Dual Brightness Enhancement Film)(16), 보호시트(17)가 더욱 구비된다. 이러한 구조는 위에서 이미 설명되었으므로 이하 상세한 설명은 생략한다.
상기한 구조로 되어, 측면발광다이오드(13)의 발광면으로부터 발산되는 빛은 보드(82)의 반사면(83)에 경사지게 조사된다. 경사지게 조사된 빛은 반사면(83)에 의해 반사되어 빛의 진행방향이 상부 즉, 발광평면쪽으로 전환된다. 상기 반사면에 설치되는 광 분산 렌즈(84)는 측면발광다이오드(13)로부터 발산되는 빛을 분산시켜 광의 집중을 최소화하게 된다.
여기서 상기 측면발광다이오드(13)는 발광면이 아래를 향해 기울어져 있으므로 측면발광다이오드(13)의 발광면으로부터 발산된 빛은 직접 발광평면으로 조사되지 않는다.
이와같이 측면발광다이오드(13)로부터 발산된 빛은 반사구조물인 보드(82)의 반사면(83)을 통해 발광평면으로 반사되어 발광평면에서 서로 혼합되어 섞이게 된 다.
이와같이 발광평면 전체에 걸쳐 반사된 빛이 서로 고르게 혼합됨으로써 광균일도가 우수한 면광원을 얻을 수 있게 된다.
도 11은 본 장치의 또다른 실시예를 도시하고 있다.
상기한 도면에 의하면 본 면발광장치는 인쇄회로기판(91)의 전면에 인쇄회로기판(91)의 측면 방향으로 발광면이 향하도록 실장되는 복수개의 측면발광다이오드(13)와, 상기 측면발광다이오드(13)로부터 발산된 빛을 전면의 발광평면으로 반사시키기 위한 복수개의 반사구조물을 포함하며, 상기 반사구조물은 기판(91) 상에 부착되는 반사시트(92)로 이루어지고, 상기 반사시트(92)는 기판(91)에서 상향 경사져 반사면(93)을 이루는 구조로 되어 있다.
여기서 본 실시예에 따르면 상기 측면발광다이오드(13)는 복수개가 간격을 두고 배치되며, 상기 반사시트(92)는 선단이 이웃하는 발광다이오드(13)의 윗면을 덮는 구조일 수 있다. 즉, 상기 반사시트(92)는 경사진 반사면(93)이 바로 측면발광다이오드(13)의 발광면 앞에 위치하도록 일측 발광다이오드(13)의 하부에서 시작하여 반사면(93)을 형성한 후 선단이 다음 측면발광다이오드(13)의 상단으로 연장된 구조로 되어 있다.
또한, 상기 발광평면에는 빛을 보다 균일하게 확산시키기 위한 확산시트(15)나 프리즘시트 또는 밝기 향상을 위한 광시트(BEF : Brightness Enhancement Film, DBEF : Dual Brightness Enhancement Film)(16), 보호시트(17)가 더욱 구비된다. 이러한 구조는 위에서 이미 설명되었으므로 이하 상세한 설명은 생략한다.
상기한 구조로 되어, 측면발광다이오드(13)의 발광면으로부터 발산되는 빛은 발광면에 대해 경사진 반사시트(92)의 반사면(93)에 의해 반사되어 빛의 진행방향이 상부 즉, 발광평면쪽으로 전환된다.
반사시트(92)의 반사면(93)을 통해 발광평면으로 반사된 빛은 발광평면에서 서로 혼합되어 섞이게 된다.
이와같이 측면발광다이오드(13)로부터 발산되는 빛을 반사하여 발광평면 전체에 걸쳐 반사된 빛이 서로 고르게 혼합되도록 함으로써 광균일도가 우수한 면광원을 얻을 수 있게 된다.
이하, 본 장치의 작용에 대해 도 1의 실시예에 따른 셀 구조를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
본 장치(10)는 측면발광다이오드(13)로부터 기판의 측면으로 발산되는 빛을 기판의 전면으로 반사시켜 두께가 얇으면서도 광 균일도가 우수한 면발광을 얻을 수 있는 장치이다.
즉, 측면발광다이오드(13)의 발광면으로부터 발산된 빛은 기판(12)의 측면인 x축 방향으로 발산된다.
이렇게 발산된 빛은 일부를 제외하고는 기판(12)의 전면 발광평면으로 직접 조사되지 않고 기판(12)의 측면 방향으로 퍼져나가게 된다.
기판(12)의 측면 방향으로 퍼져나간 빛 중 일부는 측면발광다이오드(13)의 발광면 정면에 배치되어 있는 반사구조물(20)의 경사진 반사면(21)에 의해 반사되어 진행방향이 상부 즉, 기판(12)의 전면쪽으로 전환된다. 여기서 상기 반사구조 물(20)은 타원뿔형태로 면이 휘어진 구조로 되어 보다 넓은 방사각으로 빛을 분산하여 반사시키게 된다.
또한, 측면발광다이오드(13)의 발광면으로부터 발산된 빛 중 기판(12)의 저부를 향하여 진행된 빛은 기판(12) 저부에 부착된 반사시트(14)에 의해 반사되어 기판(12)의 전면을 향하고 일부는 반사구조물(20)에 의해 반사되어 기판(12)의 전면을 향하게 된다.
이렇게 측면발광다이오드(13)로부터 측면으로 발산된 빛은 반사구조물(20)과 반사시트(14)를 통해 기판(12)의 전면으로 진행방향이 전환되어 기판(12)의 전면에서 서로 혼합되어 섞이게 된다.
이와같이 기판(12) 전면의 발광평면 전체에 걸쳐 반사된 빛이 서로 고르게 혼합됨으로써 광균일도가 우수한 면광원을 얻을 수 있게 된다.
상기와 같이 혼합된 빛은 기판(12)에서 일정 높이상에 설치되어 있는 확산시트(15)와 광시트(16)를 통과하면서 색 및 밝기 균일도가 더욱 높아지게 된다.
또한, 본 장치는 측면발광다이오드(13)를 통해 발산된 빛을 넓은 지향각을 갖도록 반사시켜 측면발광다이오드(13) 바로 위쪽에서 고르게 혼합되도록 함으로써 발광원인 측면발광다이오드(13)와 기판(12) 전면의 발광평면 사이의 간격을 최대한 줄이더라도 흑점 발생과 같은 현상이 발생되지 않는 균일한 면광원을 얻을 수 있게 된다.
이에 본 장치를 이용하는 경우 보다 얇은 구조의 조명기구나 액정소자의 백라이트유닛을 얻을 수 있게 된다.
도 12는 본 실시예와 종래기술에 따른 면발광장치에 의해 구현되는 평면상의 광 분포를 도시한 그래프로, 동일 면적에 대해 광을 받아들이는 입자가 점으로 표시되어 있다.
종래기술의 경우 중앙으로 광이 집중되는 것을 확인할 수 있으며, 이에 반해 본 실시예와 같이 측면발광다이오드와 반사구조물을 구비한 면발광장치는 광 분포가 넓고 균일한 광원을 구현할 수 있다는 것을 확인할 수 있다. 본 실시예에 따른 그래프는 두 개가 도시되고 있는 데, 그 중 하나는 기판 상에 반사구조물이 돌출된 구조에 대한 광 분포 그래프이고 나머지 하나는 기판 상에 반사시트가 경사져 설치된 구조에 대한 광 분포 그래프이다. 상기 두 개의 본 실시예에 따른 그래프는 광 분포가 매우 유사하게 나타났으며, 이에 기판 상에 반사구조물이 돌출된 구조나 반사시트가 경사져 설치된 구조 모두 동일하게 광 분포가 넓고 균일한 광원을 구현할 수 있음을 알 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 면발광장치의 개략적인 구성을 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 면발광장치의 반사구조물을 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 반사구조물과 발광다이오드의 설치 구조를 도시한 개략적인 평면도이다.
도 4는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 반사구조물과 발광다이오드의 설치구조를 도시한 개략적인 평면도이다.
도 5는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 면발광장치의 반사구조물의 또다른 실시예를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 면발광장치의 개략적인 평면도이다.
도 7은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 면발광장치의 개략적인 평면도이다.
도 8은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 면발광장치의 개략적인 평면도이다.
도 9는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 면발광장치의 개략적인 구성을 도시한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 면발광장치의 개략적인 구성을 도기한 단면도이다.
도 11은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 면발광장치의 개략적인 구성을 도시한 단면도이다.
도 12는 본 발명의 실시예과 종래기술에 따른 면발광장치에 의해 구현된 발광면의 광 분포를 비교 도시한 그래프이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
11 : 셀 12 : 인쇄회로기판
13 : 측면발광다이오드 14 : 반사시트
15 : 확산시트 20,30,40 : 반사구조물
21,31,41,51,61 : 반사면 50 : 측면반사구조물
60 : 후면반사구조물

Claims (13)

  1. 기판상에 배치되고 발광면이 기판의 측방향을 향하도록 실장되는 복수개의 발광다이오드,
    상기 기판 상에 설치되고 발광다이오드로부터 발산되는 빛의 방향을 전환하여 기판 전면쪽의 발광평면으로 분산시키기 위한 적어도 하나 이상의 반사구조물
    을 포함하는 면발광장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광다이오드는 전면에 발광면이 형성되는 전면발광다이오드이고, 보조기판에 실장되며, 상기 보조기판은 전면발광다이오드의 발광면이 기판의 측면을 향하도록 상기 기판 상에 실장된 면발광장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사구조물은 측면이 경사져 반사면을 이루는 면발광장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사구조물은 광을 전반사시키거나 일부는 투과되고 일부만 반사시키는 구조의 면발광장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사구조물은 상기 발광다이오드의 발광면과 마주보도록 기판 상에 설치되는 면발광장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 발광다이오드의 발광면 이외의 측면 또는 후면에 반사구조물이 더욱 설치된 면발광장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 상에 부착되는 반사시트를 더욱 포함하는 면발광장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사구조물은 기판 상에 부착되는 반사시트로 이루어지고, 상기 반사시트는 상기 발광다이오드의 발광면에 대해 경사지게 배치되어 반사면을 이루는 면발광장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 반사시트는 선단이 이웃하는 발광다이오드의 상단으로 연장되어 발광다이오드 상단을 덮는 구조의 면발광장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사구조물은 발광평면을 향해 오목하게 만곡된 반사면을 구비한 구조의 면발광장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 발광다이오드는 발광면이 상기 반사면의 오목한 저부를 향해 배치되는 면발광장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사구조물이 발광평면에 평행하고 전면에 반사면이 형성된 보드를 포함하고, 상기 발광다이오드는 발광면이 상기 반사면을 향해 비스듬히 설치된 면발광장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 반사면 상에는 광 분산 렌즈가 더욱 설치되는 면발광장치.
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