KR20130014326A - 조명장치 및 이를 이용한 액정표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 인쇄회로기판 상에 형성되는 다수의 LED 광원과 상기 LED 광원이 관통되는 구조로 상기 인쇄회로기판 상에 적층되는 반사유닛을 포함하되, 상기 반사유닛은,상호 대향배치되는 제1반사필름 및 제2반사필름과 상기 제1및 제2반사필름을 접착시키며, 내부에 제1에어영역이 형성되는 다수의 단위에어셀이 상호 연통되는 구조로 밀착배치되는 제1접착패턴층을 포함하여 구성된다.
본 발명에 따르면, 인쇄회로기판의 표면에 에어영역을 가지는 반사유닛을 구비하여 광의 반사율 향상과 함께 휘도향상을 극대화하며, 조명장치의 두께나 광원의 수 증가 없이도 휘도를 높일 수 있으며, 에어영역을 형성하는 이격부재(스페이서)의 패턴 디자인으로 인해 광의 조절 및 반사효을을 극대화할 수 있는 효과도 있다.

Description

조명장치 및 이를 이용한 액정표시장치{Lamp device within resin layer for light-guide and LCD using the same}
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 도 2에 도시된 개념도와 같이, 상기 도광판(30)과 LCD 패널(50) 사이에 확산시트(31)나 프리즘 시트(32, 33), 보호시트(34) 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.
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 인쇄회로기판의 표면에 접착물질을 패터닝한 에어영역을 구비한 반사유닛을 형성하되, 상기 에어영역을 구현하는 단위셀간 상호 연통되는 구조의 연통홀을 구현하여 광의 반사율 향상과 함께 휘도향상을 극대화하며, 조명장치의 두께나 광원의 수 증가 없이도 휘도를 높일 수 있으며 광의 조절 및 반사효을을 극대화할 수 있는 조명장치를 제공하는 데 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명은 인쇄회로기판 상에 형성되는 다수의 LED 광원; 상기 LED 광원이 관통되는 구조로 상기 인쇄회로기판 상에 적층되는 반사유닛;을 포함하되, 상기 반사유닛은,상호 대향배치되는 제1반사필름 및 제2반사필름;과 상기 제1및 제2반사필름을 접착시키며, 내부에 제1에어영역이 형성되는 다수의 단위에어셀이 상호 연통되는 구조로 밀착배치되는 제1접착패턴층;을 포함하는 조명장치를 제공할 수 있도록 한다.
*특히, 이 경우 상기 제1접착패턴층은, 상기 단위에어셀이 상부가 개구된 구조의 접착격벽체의 구조로 패터닝되며, 상기 접착격벽체가 다수 밀착하여 배치되고, 각 접착격벽체는 적어도 1 이상의 연통홀을 구비하여 상호 연통되도록 구현할 수 있다.
또한, 상기 제1접착패턴층은, 상기 단위에어셀의 평면 형상이 동일한 형상으로 배치되거나, 상이한 평면형상을 가지는 구조가 다수 배치되는 구조로 구현할 수 있다.
아울러, 상기 제1접착패턴층은, 동일한 형상의 다각형 구조이며, 상기 연통홀은 다각형의 1 이상의 꼭지점 부분에 형성되도록 구현할 수 있다.
또한, 상기 제1반사필름은 베이스기재상에 적층되는 제1기재와 상기 제1기재상에 적층되는 금속층; 상기 제1반사필름과 이격되어 상기 제1에어영역을 형성하는 투명재질의 제2반사필름;을 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 제1반사필름은 상기 인쇄회로기판의 표면에 밀착하는 백색 PET(white polyethylen terephthalate)로 이루어지는 제1반사필름;과 상기 제1반사필름과 이격되어 제1에어영역을 형성하는 투명재질의 제2반사필름;을 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 제1접착패턴층은 열경화 PSA, 열경화접착제, UV 경화 PSA 타입의 물질을 이용하여 형성될 수 있다.
또한, 상기 제2반사필름은, 상기 제2반사필름의 표면에 반사패턴이 더 형성될 수 있으며, 이 경우 상기 반사패턴은, TiO2, CaCO3, BaSO4, Al2O3, Silicon, PS 중 어느 하나를 포함하는 반사잉크를 적용하여 형성될 수 있다.
특히, 본 발명에 따른 조명장치는 상기 반사유닛의 상면에 상기 LED 광원의 높이 이상으로 적층되는 레진층을 더 포함하여 형성될 수 있으며, 이 경우 상기 레진층은 빛의 반사를 증가시키는 비드(bead)를 전체 레진층 중량 대비 0.01~0.3중량%를 더 포함할 수 있다.
특히, 본 발명에 따른 조명장치는 상기 레진층의 상부에 배치되어 광을 확산시키는 광학패턴이 구현되는 광학패턴층을 더 포함하여 구성될 수 있다. 이 경우 상기 광학패턴은, TiO2, CaCO3, BaSO4, Al2O3, Silicon, PS 중 선택되는 어느 하나 이상의 물질을 포함하는 재료로 형성될 수 있다.
특히, 본 발명에 따른 상기 광학패턴층은 상기 광학패턴의 주변부를 포위하는 제2에어영역을 형성하는 제2접착패턴층을 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 광학패턴층은, 상기 광학패턴을 내부에 포함하는 제1기판 및 제2기판을 구비하며, 상기 제2접착패턴층은 상기 광학패턴의 주변부를 포위하는 상기 제2에어영역 이외의 부분에 도포되어 형성할 수 있다.
특히, 상기 광학패턴층의 상기 제2접착패턴층이 형성하는 상기 제2에어영역의 평면형상은, 원형, 타원형, 직사각형, 정사각형, 다각형 중 어느 하나를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 조명장치는 상기 광학패턴층의 상부에 배치되는 확산판을 더 포함하여 구성될 수 있으며, 또한 상기 광학패턴층과 상기 확산판의 사이에는 제3에어영역을 구비한 에어갭모듈이 더 구비될 수 있다.
이 경우 상기 에어갭모듈은, 상기 확산판의 하부를 패터닝하여 제3에어영역과 브릿지를 구현한 일체형 구조로 형성될 수 있다.
또한, 상기 에어갭모듈은, 상기 확산판의 하부에 독립적인 스페이서부재로 브릿지를 형성하여 제3에어영역을 구비한 구조로 형성될 수 있다.
상술한 구조의 본 발명에 따른 조명장치는 LCD 등의 액정 표시장치의 백라이트 유닛으로 적용될 수 있음은 물론이다.
본 발명에 따르면, 인쇄회로기판의 표면에 에어영역을 가지는 반사유닛을 구비하여 광의 반사율 향상과 함께 휘도향상을 극대화하며, 조명장치의 두께나 광원의 수 증가 없이도 휘도를 높일 수 있으며, 에어영역을 형성하는 이격부재(스페이서)의 패턴 디자인으로 인해 광의 조절 및 반사효을을 극대화할 수 있는 효과도 있다.
특히, 반사유닛 내의 공기층영역인 제1에어영역을 단위셀간에 연통이 가능한 구조로 형성하여 제1반사필름인 금속층 표면이나 백색 PET(white polyethylen terephthalate)의 구성요소와 더불어 반사율을 향상하여 광의 효율성을 극대화할 수 있는 효과도 있다.
또한, 본 발명은 광학패턴을 구비하는 광학패턴층을 형성하되 접착물질을 패터닝(접착패턴층)하여 에어영역을 구비하도록 하여, 차광패턴부분에 발생하는 핫스팟의 발생 및 암부의 발생을 제거할 수 있으며, 접착물질과 접착되는 부품간의 신뢰성이 확보됨과 동시에 광학적 특성의 유의차가 없는 조명장치로 구현할 수 있으며 부품간의 징밀한 어라인이 가능한 효과가 있다.
또한, 확산판에 패터닝을 하거나 별도의 부재를 이용하여 에어층을 구비한 에어갭모듈을 구비할 수 있도록 하여, 조명장치의 확산, 광균일도의 광학특성을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 일반적인 조명장치의 구조에 필수적인 도광판을 제거하고, 필름타입의 레진층을 이용하여 광원을 유도하는 구조를 형성함으로써, 광원수를 절감할 수 있으며, 조명장치의 전체적인 두께를 박형화하며, 제품 디자인의 자유도를 높일 수 있는 효과가 있다.
특히, 측면형 발광다이오드를 직하형으로 실장하여 광원의 수를 대폭 절감하면서도 광학특성을 확보할 수 있으며, 도광판을 제거하여 플렉서블 디스플레이의 구조에도 적용가능하며, 레진층에 반사패턴을 포함하는 반사필름 및 에어층을 포함하는 확산판을 구비하여 안정적인 발광특성을 확보할 수 있는 효과도 있다.
도 1 및 도 2는 종래의 조명장치의 구조를 도시한 개념도이다.
도 3은 본 발명에 따른 조명장치의 요부를 도시한 단면개념도이다.
도 4 및 도 5는 도 3에서 상술한 본 발명에 따른 조명장치에 포함되는 반사유닛을 구성하는 이격부재의 일 구현예를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 반사유닛의 구성의 일예를 도시한 것이다.
도 7는 본 발명에 따른 반사유닛의 제2반사필름의 종류에 따른 효율을 비교한 결과표이다.
도 8은 본 발명에 따른 조명장치의 다른 실시예를 구현한 것이다.
도 9는 본 발명에 따른 조명장치의 또 다른 실시예를 구현한 것이다.
도 10 및 도 11는 본 발명에 따른 광학패턴층 및 확산판에 구현되는 다양한 구현예를 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.
본 발명은 LED를 광원으로 이용하는 조명장치에서 LED 광원의 하부에 에어영역을 구비한 반사유닛을 배치하여 반사율 및 휘도를 향상시킬 수 있도록 하는 것을 요지로 한다. 특히, 상기 반사유닛의 단위셀 형상을 각 단위셀의 상호 연통하는 연통홀을 구비하여 배치되는 구조의 접착패턴층을 포함하도록 하여 반사율을 더욱 향상시킬 수 있도록 하는 것을 요지로 한다.
본 조명장치를 조명장치로 구현하는 경우, 종래의 조명장치의 구조에서 접착물질을 패터닝(접착패턴층)하여 에어영역을 구현하는 광학패턴층 또는 확산판에 패터닝을 하거나 별도의 부재를 이용하여 에어층을 구비한 에어갭모듈을 더 구비하여 광학특성을 개선하며, 특히 도광판을 제거하고, 이를 레진층으로 형성하여 조명장치의 전체 두께를 혁신적으로 감소시키는 한편, 광원수를 절감할 수 있는 구조를 제공할 수 있도록 한다.
이러한, 본 발명에 따른 조명장치는 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.
1. 제1실시예
도 3은 본 발명에 따른 조명장치의 요부를 도시한 단면개념도이며, 도 4는 도 3의 구조에서의 반사유닛의 세부 구성을 설명하기 위한 요부 확대도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 조명장치는, 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 조명장치는 인쇄회로기판(110) 상에 형성되는 다수의 LED 광원(130)을 구비하며, 상기 인쇄회로기판(110) 상부면에는 상기 LED 광원(130)이 관통되는 구조로 상기 인쇄회로기판(110) 상에 적층되는 반사유닛(120)을 포함하여 구성된다. 특히 이 경우 상기 반사유닛(120)의 내부에 에어(air)영역(A1)을 구비하는 것을 특징으로 한다. 상기 에어영역(A1)은 상기 광원(130)에서 출사하는 빛의 반사효율을 증진시켜 휘도를 극대화할 수 있다. 특히, 상기 반사유닛(120)은,상호 대향배치되는 제1반사필름(121) 및 제2반사필름(122)과 상기 제1및 제2반사필름을 접착시키며, 내부에 제1에어영역이 형성되는 다수의 단위에어셀이 상호 연통되는 구조로 밀착배치되는 제1접착패턴층(123)을 포함하여 구성됨이 바람직하다.
이 경우 상기 인쇄회로기판(110)의 표면에 밀착하는 금속층이 형성된 베이스기재 또는 백색 PET(white polyethylen terephthalate)로 이루어지는 제1반사필름(121)과 상기 제1반사필름(121)과 이격되어 상기 제1에어영역(123b)을 형성하는 투명재질의 제2반사필름(122)을 포함하여 구성될 수 있다. 상기 제1 및 제2반사필름(121, 122)은 상기 인쇄회로기판상에 적층되며, 상기 반사필름상에 형성된 홀을 관통하여 LED 광원(130)이 외부로 돌출되게 된다.
도 3의 구조에서 반사유닛(120)의 단면구조를 토대로, 도 4에 도시된 구조를 참조하면, 상기 제1접착패턴층(123)은 상기 제1반사필름(121) 상에 패터닝된 구조로 하나의 단위 에어셀(C)이 다수 밀착 배치되는 구조로 형성되며, 상기 단위에어셀(C)은 내부에 제1에어영역(123b)가 형성되도록 접착격벽체(123a)가 형성되며, 상기 접착격벽체(123a)가 형성하는 구조의 상부면은 개구된 구조로 형성될 수 있다. 특히 이 경우 다수의 단위에어셀(C)가 밀착배치되는 구조에서, 각각의 단위에어셀(C)은 연통홀(H)이 적어도 1 이상 배치되어 각각의 에어셀 간에 에어가 연통되는 구조로 구현된다. 상술한 단위에어셀(C)의 밀착구조로 형성되는 제1접착패턴층(123)의 존재는 광원에서 출사하는 광이 투명재질의 제2반사필름을 관통하여 전달되고, 이 광이 제2반사필름에서 재반사되는 과정에서 반사율을 극대화하게 된다.
즉, 상기 단위에어셀(C)은 내부에 공동(空洞)부가 구현되는 접착격벽체(123a)가 다수 배치되며, 상기 접착격벽체(123a)의 내측에는 비어 있는 구조로 제1에어영역(123b)이 구현되는 2차원 또는 3차원 적인 구조로 구현할 수 있다. 즉, 상기 접착격벽체(123a)의 단면은 다각형, 원, 타원 등 다양한 형상으로 구현될 수 있다. 특히 도시된 것과 같이, 각각의 하나의 접착격벽체(123a)가 다수개가 밀착하여 배치되는 구조 이외에도 상호간에 불규칙한 구도로 배치되어 단위 이격부재(123a)의 내부의 제1에어부(123b)와 각각의 단위 이격부재(123a) 사이의 비어있는 공간의 제2에어부(123c)로 구현하는 것도 가능하다.
특히, 도 5에 도시된 구조와 같이, (a) 단위에어셀의 내부에서 광의 반사광(화살표)이 자체적으로 제1에어영역(123b) 내에서 반사하는 구조로 반사효율을 높일 수 있게 되며, (b) 특히 본 발명에서 구현하는 연통홀(H)가 구현되는 경우 연통홀을 통한 반사광(화살표)이 더욱 반사효율이 높아질 수 있게 된다. 특히 각 단위에어셀(C)의 연통홀의 형성구조는 상기 연통홀은 다각형의 1 이상의 꼭지점 부분에 형성하도록 하여 효율성 높은 구조로 구현함이 바람직하다. 즉 하나의 연통홀로 3개의 단위에어셀을 상호 연통시킬 수 있도록 구현할 수 있다.
이러한 접착패턴층(123)이 형성되는 상기 제1반사필름(121)은 광을 반사시키는 반사구조물로 특히 본 발명에서는 다양한 구조로 변경될 수 있다.
특히, 도 6에 도시된 구조와 같이, 상술한 접착패턴층(123)이 배치되고, 그 상부에 투명 재질의 제1반사필름(122)가 배치되는 구조이며, 특히, 상기 제2반사필름(122)은 PET 등의 투명한 재질의 필름을 적용할 수 있으며, 접착물질을 패터닝하여 상기 제1 및 제2 반사필름(121, 122)를 이격시키는 제1접착패턴층(123)를 구비하여 에어영역을 형성하게 된다.
특히, 반사효율의 극대화를 위해 상기 제1반사필름(121)은 금속반사층(125)를 접착제(primer)를 매개로 접착하는 광학필름(126)을 구비하며, 상기 광학필름(126) 역시 릴리스필름(128) 상에 접착물질(PSA; 127)을 매개로 적층되는 구조로 구현될 수 있다. 이 경우 상기 금속반사층(125)는 Ag를 이용할 수 있다.
또는 이와는 달리, 단순화한 구조로서, 상기 제1반사필름(121)은 광을 반사시키는 반사구조물로 특히 본 발명에서는 백색 PET(white polyethylen terephthalate)를 이용할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 특유의 반사유닛에서 제1반사필름은 일반 금속반사물질층(Ag 등)으로 구현하는 것도 가능하나, 휘도 향상의 극대화된 효과를 구현하기 위해서는 백색 PET(white polyethylen terephthalate)를 이용할 수 있다(도 7 참조). 즉, 본 발명에 따른 반사유닛을 구현함에 있어서 백색 PET(white polyethylen terephthalate)를 제1반사필름으로 구현하는 경우 종래 대비 약 30%의 휘도 향상의 효과를 구현할 수 있게 된다. 즉, 도 7은 본 발명에 따른 반사유닛의 구조를 구현하는 경우 조명장치의 휘도 향상 정도를 비교하기 위한 결과표이다. 도시된 표는 (A)는 도 3의 구조에서 인쇄회로기판 표면에 Ag로 구현되는 반사필름 1장만을 형성한 경우의 휘도를 측정한 것이고, (B)는 본 발명에 따른 반사유닛의 구조, 즉 접착패턴물질을 실리콘으로 형성하여 도 4의 패턴을 형성하고, 제1반사필름을 Ag 필름으로 한 경우에 종래 (A) 구조와 비교하여 휘도 향상결과값을 측정한 것이다. 또한 (C)는 (B)와는 달리 제1반사필름을 백색 PET로 형성하고, 이에 따라 종래 (A) 구조와 비교하여 휘도 향상 결과값을 측정한 것이다.
측정 결과 (A)의 경우 휘도가 6605이며 이를 기준으로 할 때, (B)의 구조에서는 7468로 약 13%의 휘도 향상결과를 나타내며, 본 발명에 따른 백색 PET를 포함하여 반사유닛을 구현한 경우인 (C)에서는 8472로 (A) 대비 28.6%의 휘도 상승율을 나타내고 있다. 즉, 접착물질층을 패터닝한 구조(제1에어영역)를 구비함과 동시에 백색 PET를 사용하는 경우 휘도 향상의 극대화된 결과를 구현할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따른 제2반사필름(122)은 상기 LED에서 출사된 광이 상기 제1반사필름(122)의 표면에 전달되어 재반사되도록 투명한 소재의 필름을 이용함이 더욱 바람직하다.
특히, 상기 광원(130)에서 출사된 광이 제1반사필름을 투과해 제2반사필름에서 재반사되는 것 외에도, 제2반사필름(122)의 표면에 화이트 인쇄를 통해 반사패턴(124)을 구비하여 빛의 분산을 더욱 촉진시켜 휘도를 향상할 수 있도록 함이 더욱 바람직하다. 광의 반사율을 대폭 향상할 수 있도록 반사패턴(130)을 구비되며.상기 반사패턴은 TiO2, CaCO3, BaSO4, Al2O3, Silicon, PS 중 어느 하나를 포함하는 반사잉크를 이용하여 인쇄할 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 조명장치의 경우, 광원은 다양한 종류의 광원의 적용이 가능하며, 특히 바람직하게는 측면 발광형의 구조의 LED를 이용할 수 있으며 이 경우, 상기 반사패턴은 LED 광원의 광출사 방향에 형성함이 바람직하며, 특히 상기 LED 광원의 출사방향에서 멀어질 수록 패턴 밀도가 높아지도록 패턴을 배치할 수 있다. 측면 발광형의 구조의 LED구현하는 경우, 광원의 수를 대폭 절감할 수 있는 장점이 구현된다.
2. 제2실시예
도 8은 본 발명에 따른 조명장치의 다른 실시예를 구현한 것이다.
즉, 본 발명에 따른 제2실시예는 상술한 제1실시예에서 상기 인쇄회로기판 상에 레진층(140)을 적층하는 구조를 구현하는 것이다. 본 레진층의 구성은 액정표시장치의 조명장치의 도광판을 대체하는 구성에 해당하는 것으로, 광원에서 출사하는 빛을 전방으로 유도하는 기능을 수행하게 된다.
도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 조명장치는, 인쇄회로기판(110) 상에 형성되는 다수의 LED 광원(130)과 출사되는 빛을 전방으로 확산 유도하는 레진층(140)을 더 포함하여 구성된다. 즉, 상기 레진층(140)은 상기 LED 광원(130)의 주위를 둘러싸는 구조로 적층되며어, 측방향으로 출사하는 광원의 빛을 분산시키는 기능을 수행하게 된다. 즉 종래의 도광판의 기능을 상기 레진층(140)에서 수행할 수 있게 된다.
상기 레진층은 기본적으로 광을 확산할 수 있는 재질의 수지이면 어느 것이던 사용이 가능함은 물론이다. 일례로 본 발명에 따른 일 실시예로서의 레진층의 주재료는 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 주원료로 하는 레진을 이용할 수 있다. 이를테면, 합성올리고머인 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 폴리아크릴인 폴리머 타입과 혼합된 것을 사용할 수 있다. 물론, 여기에 저비점 희석형 반응성 모노머인 IBOA(isobornyl acrylate), HPA(Hydroxylpropyl acrylate, 2-HEA(2-hydroxyethyl acrylate) 등이 혼합된 모노머를 더 포함할 수 있으며, 첨가제로서 광개시제(이를 테면, 1-hydroxycyclohexyl phenyl-ketone 등) 또는 산화방지제 등을 혼합할 수 있다.
아울러, 상기 레진층(140)은 빛의 확산과 반사를 증가시키기 위해서 비드(bead;141)를 포함할 수 있다. 상기 비드(bead)는 전체 레진층 중량 대비 0.01~0.3% 포함하는 것이 바람직하다. 즉 LED에서 측방향으로 출사되는 광은 상기 레진층(140)과 비드를 통해 확산 및 반사되어 상부방향으로 진행할 수 있게 된다.
*이는 상술한 본 발명에 따른 상기 제1 실시예에서 상술한 반사유닛(120)과 더불어 반사 기능을 더욱 촉진시킬 수 있게 된다. 따라서, 상기 레진층의 존재는 종래의 도광판의 차지하던 두께를 혁신적으로 감소시켜 전체 제품의 박형화를 구현할 수 있음은 물론, 연성의 재질을 가지게 되는바 플렉서블한 디스플레이에도 적용할 수 있는 범용성을 구비할 수 있게 된다.
3. 제3실시예
상술한 제2실시예의 구조에서 개량된 구조로 상기 레진층 상에 광확산을 촉진하는 광학패턴층의 구현되는 제3실시예의 조명장치의 구조를 설명하기로 한다.
즉, 도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 조명장치는, 도 8에서 상술한 구조에서, 상기 레진층(140)의 상부에 배치되며 광학패턴(151)을 포함하는 광학패턴층(150)을 구비하는 구조로 구현할 수 있다.
특히, 상기 광학패턴층(150)은 상기 광학패턴의 주변부를 포위하는 제2에어영역(152)를 형성하는 제2접착패턴층(153)을 포함하여 구성될 수 있다. 즉 상기 제2접착패턴층(153)은 상기 광학패턴(151)에 일정한 형상의 패턴을 가지는 이격된 공간(제2에어영역)을 형성하고, 그 외 부분에는 접착물질을 도포하여 접착하여 구현된다. 즉 도시된 도면의 구조에서 상기 광학패턴층(150)과 제2접착패턴층(153)의 배치관계에서, 상기 광학패턴층(150)은, 상기 광학패턴을 내부에 포함하는 제1기판(150A) 및 제2기판(150B)를 구비하며, 상기 제1접착패턴층(153)은 상기 차광패턴의 주변부를 포위하는 상기 제2에어영역(152) 이외의 부분에 도포되어 제1기판(150A) 및 제2기판(150B)을 접착시키게 된다.
즉 상기 광학패턴(151)은 상기 LED 광원(130)에서 출사하는 광의 집중을 막기 위해 형성되는 차광패턴으로 형성될 수 있으며, 이를 위해서는 상기 광학패턴(151)과 LED 광원(130)의 위치 사이에 어라인(align)이 필요하며, 어라인 이후 고정력을 확보하기 위한 접착부재(adhensive)를 이용하여 접착하게 된다.
상기 제1기판(150A) 및 제2기판(150B)은 광투과율이 우수한 재질의 기판을 이용할 수 있으며, 일례로 PET를 이용할 수 있다. 이 경우 상기 제1기판(150A) 및 제2기판(150B)의 사이에 배치되는 광학패턴(151)은 기본적으로 LED 광원에서 출사되는 빛이 집중되지 않도록 하는 기능을 수행하며, 상기 제1기판(150A) 또는 제2기판(150B)의 어느 하나에 차광인쇄를 통해 구현할 수 있으며, 상기 차광패턴의 주변부를 포위하는 구조로 접착물질을 도포하는 접착층으로 두 기판을 접착하여 어라인을 구현할 수 있도록 한다. 즉, 상기 제1기판(150A) 및 제2기판(150B)의 접착구조는 인쇄된 차광패턴(151)을 고정하는 기능을 아울러 구현할 수 있게 된다. 아울러 상기 접착층은, 열경화 PSA, 열경화접착제, UV 경화 PSA 타입의 물질을 이용할 수 있다.
상기 제2접착패턴층(153)을 형성하여 접착시 제2에어영역(152)을 형성하는 패턴 구조로 접착을 하게 되는 경우, 접착물질이 차광패턴에 겹쳐 발생하는 강한 핫스팟(Hot spot) 또는 휘암부의 발생을 막을 수 있게 되며, 에어층(air layer)의 존재로 인해 광의 균일도를 높일 수 있게 된다.
상술한 구조의 본 발명에 따른 조명장치는 상술한 구성에 더하여 상기 레진층(140)의 상부에는 확산판(170)을 구비할 수 있으며, 상기 확산판(170)과 상기 광학패턴층(150)의 사이에는 제3에어영역(161)을 구비한 에어갭모듈(160)이 더 구비될 수 있다. 아울러, 상기 확산판의 상부에 프리즘시트, 보호시트 등이 부가적으로 구비될 수 있다.
도 10에 도시된 것은 상기 광학패턴(151)과 제2접착패턴층(153), 그리고 이에 의해 형성되는 제2에어영역(152)의 구성을 개념적으로 도시한 것이다.
상기 제1기판 상에 특정 패턴으로 인쇄되는 광학패턴(151)의 주위를 포위하는 구조로 접착물질을 이용하여 제2접착패턴층(153)을 형성하게 되면, 일정한 이격공간이 형성되면서 제2기판(150B)이 접착되는 경우 이 이격공간은 에어층이 형성된 밀폐구조가 되며, 이를 '제2에어영역'이라 정의한다. 상기 제2접착패턴층(153)이 형성하는 상기 제1에어영역(152)의 평면형상은, 원형, 타원형, 직사각형, 정사각형, 다각형등 다양한 형상으로 구현될 수 있다. 아울러 상기 접착패턴층은 열경화 PSA, 열경화접착제, UV 경화 PSA 타입의 물질을 이용하여 형성될 수 있다.
또한, 상기 광학패턴(151)은 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.
일례로는 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.
아울러, 본 발명은 광학패턴층(150)과 확산판(170) 사이에 배치되는 에어갭모듈을 더 포함하여 구현될 수 있다. 도 10는 도 9에 도시한 광학패턴층(150)과 확산판(170) 사이에 배치되는 에어갭모듈을 형성하는 구현례를 도시한 것이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 조명장치의 구성에는 광학패턴층(150)과 확산판(170) 사이에 에어층(제3에어영역;160)을 구비하는 구조를 추가할 수 있으며, 상기 제3에어영역(161)의 존재로 인해 상기 광원으로부터 출사된 광을 확산시키고, 광의 균일도(uniformity)를 향상시킬 수 있도록 하는 효과가 구현된다. 아울러, 상기 레진층(140)과 광학패턴층(150)을 투과한 빛의 편차를 최소화할 수 있게 하기 위해, 상기 제3에어영역(160)의 두께는 0.01~2mm로 형성함이 바람직하다.
상기 제3에어영역(160)은 확산판의 하부에 에어층을 형성할 수 있는 구조를 구현하여 형성할 수 있으며, 이러한 구조를 통해 구현되는 제3에어영역을 포함하여 "에어갭모듈"이라고 정의한다.
도 11을 참조하면, 상기 에어갭모듈은 확산판 자체를 가공하여 에어영역(에어층)을 구현하는 방식 또는, 확산판의 하부에 별도의 구조물을 형성하여 에어영역을 형성하는 구성 등을 모두 포함한다. 즉 도 11의 (a)에 도시된 것처럼, 확산판(170)의 하부에 스페이서(171)을 형성하여 제3에어영역(160)을 구현하거나, (b)에 도시된 것처럼, 확산판의 하부를 패터닝하여 하부의 층과 밀착하여 제3에어영역(air area)(160)을 형성하는 브릿지(172)의 구조로 구현될 수 있다.
이러한 일체형 구조는 상기 패터닝된 형상, 즉 에어영역을 형성하는 패턴의 형상에 따라 다양하게 변형될 수 있으며, 이에 따라 브릿지의 형상도 다양하게 변형될 수 있음은 자명하며, 이 또한 본 발명의 요지에 포함된다 할 것이다. 나아가 (c)에 도시된 구조처럼, 확산판의 하면 자체를 패터닝하는 방식 이외에 별도의 구조물을 이용하여 에어영역(160)을 형성하는 구조로도 구현할 수 있다. 물론 도시된 구조물은 스페이서 부재로 브릿지(174)를 형성하는 구조를 예시하였지만, 본 발명의 요지는 이러한 방식을 포함하여, 확산판의 하부에 에어층을 구현할 수 있는 다양한 변형 실시예 역시 본 발명의 요지에 해당한다 할 것이다.
(d)에 도시된 도면처럼, 확산판 자체를 패터닝하는 (b) 구성이나, 별도의 구조물을 이용하는 구성(c)처럼, 에어층을 단일층으로 하는 것 이외에, 독립적인 에어층을 구현할 수 있는 구조(175, 176)를 채용하여 복수의 층으로 에어영역(160, 161)을 형성하는 것도 가능하다.
이상과 같은 본 발명에 따른 조명장치는 도 5에서 도시된 것과 같은 광(L)을 출사하는 광원(130)의 배치 구도를 구현할 수 있다. 즉 광원수를 줄이기 위해 상기 LED 광원(130)은 측면 발광 LED를 적용하여 배치할 수 있다.
상술한 본 발명에 따른 조명장치는 다음과 같은 구성과 작용을 통해 LCD에 적용될 수 있다. 도 9를 참조하면 측면발광형 LED(130)에서 측방향으로 광이 출사하게 되며, 출사된 광은 종래의 도광판의 구조 대신 형성된 레진층(140)에서 반사, 확산하게 되며, 광학패턴층(150)을 통해 광의 집중을 막고, 확산판의 하부에 형성된 제3에어영역을 통해 빛의 편차를 최소화할 수 있게 된다. 특히, 상기 레진층(140)과 인쇄회로기판(110)의 사이에 배치되는 본 발명에 따른 반사유닛(120)의 존재로 인해 반사율을 더욱 향상시킬 수 있으며, 광의 효율성을 극대화하며 휘도향상의 효과를 구현할 수 수 있게 된다. 특히, 본 발명에 따른 반사유닛(120)의 경우, 접착물질층의 패터닝을 통해 에어영역을 구현하는 디자인을 다양하 시켜 반사율 조절을 구현할 수 있으며, 패터닝된 접착물질의 재료, 종류에 따라 다른 반사율, 색의 구현을 조정할 수 있는 효과도 있다. 나아가, 제2반사필름(122)의 광특성, 두께에 따라 반사율을 조절할 수도 있게 된다.
종합하면, 본 발명에 따른 반사유닛(120)과 반사패턴(124)에 의해 출사된 광은 더욱 반사효율이 높아져, 광을 전방으로 유도할 수 있게 된다. 이렇게 레진층(140)을 통과한 광은 광학패턴층(150)에 형성된 광학패턴(151)을 통해 확산 또는 차광되는 과정을 거치게 되며, 이렇게 정제된 광은 확산판의 하부에 형성되는 에어갭모듈을 통해 다시 한번 광학특성이 정제되어 균일도를 증가할 수 있게 되며, 추후 부가되는 프리즘시트(180), DBEF(190) 등의 광학 시트를 거쳐서 백색광으로 LCD 패널로 입사하게 된다.
이처럼, 본 발명에 따른 조명장치의 경우 반사유닛의 에어영역을 구비한 구조를 통해 반사효율을 극대화함은 물론, 조명장치로 구현시, 도광판의 구조를 제거하고, 광의 공급원을 측면발광형 LED를 적용하고 레진층을 통하여 광을 확산, 반사를 통해 광을 유도함으로써, 박형화 및 광원의 수를 감소키킬 수 있다. 한편, 광원의 감소로 인한 휘도저하 및 균일도의 문제를 반사패턴과 차광패턴 및 에어갭모듈의 에어영역을 구비하여 조절할 수 있도록 하여 광학 특성을 향상시킬 수 있게 된다.
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: 인쇄회로기판
120: 반사유닛
121: 제1반사필름
122: 제2반사필름
123: 제1접착패턴층
124: 반사패턴
130: 광원
140: 레진층
150: 광학패턴층
151: 광학패턴
152: 제1에어영역
153: 제2접착패턴층
160: 제2에어영역
170: 확산판
180: 프리즘시트
190: DBEF

Claims (21)

  1. 인쇄회로기판 상에 형성되는 다수의 LED 광원;
    상기 LED 광원이 관통되는 구조로 상기 인쇄회로기판 상에 적층되는 반사유닛;을 포함하되,
    상기 반사유닛은,상호 대향배치되는 제1반사필름 및 제2반사필름;과
    상기 제1및 제2반사필름을 접착시키며, 내부에 제1에어영역이 형성되는 다수의 단위에어셀이 상호 연통되는 구조로 밀착배치되는 제1접착패턴층;을 포함하는 조명장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1접착패턴층은,
    상기 단위에어셀이 상부가 개구된 구조의 접착격벽체의 구조로 패터닝되며,
    상기 접착격벽체가 다수 밀착하여 배치되고, 각 접착격벽체는 적어도 1 이상의 연통홀을 구비하여 상호 연통되는 조명장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1접착패턴층은,
    상기 단위에어셀의 평면 형상이 동일한 형상으로 배치되거나, 상이한 평면형상을 가지는 구조가 다수 배치되는 구조인 조명장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1접착패턴층은,
    동일한 형상의 다각형 구조이며,
    상기 연통홀은 다각형의 1 이상의 꼭지점 부분에 형성되는 조명장치.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1반사필름은 베이스기재상에 적층되는 제1기재와 상기 제1기재상에 적층되는 금속층;
    상기 제1반사필름과 이격되어 상기 제1에어영역을 형성하는 투명재질의 제2반사필름;을 포함하여 구성되는 조명장치.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1반사필름은 상기 인쇄회로기판의 표면에 밀착하는 백색 PET(white polyethylen terephthalate)로 이루어지는 제1반사필름;과
    상기 제1반사필름과 이격되어 제1에어영역을 형성하는 투명재질의 제2반사필름;을 포함하여 구성되는 조명장치.
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1접착패턴층은 열경화 PSA, 열경화접착제, UV 경화 PSA 타입의 물질을 이용하여 형성되는 조명장치.
  8. 청구항 2에 있어서,
    상기 제2반사필름은,
    상기 제2반사필름의 표면에 반사패턴이 더 형성되는 조명장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 반사패턴은,
    TiO2, CaCO3, BaSO4, Al2O3, Silicon, PS 중 어느 하나를 포함하는 반사잉크를 적용하여 형성되는 조명장치.
  10. 청구항 1 내지 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조명장치는,
    상기 반사유닛의 상면에 상기 LED 광원의 높이 이상으로 적층되는 레진층을 더 포함하는 조명장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 레진층은 빛의 반사를 증가시키는 비드(bead)를 전체 레진층 중량 대비 0.01~0.3중량%를 더 포함하는 조명장치.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 조명장치는,
    상기 레진층의 상부에 배치되어 광을 확산시키는 광학패턴이 구현되는 광학패턴층을 더 포함하는 조명장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 광학패턴은,
    TiO2, CaCO3, BaSO4, Al2O3, Silicon, PS 중 선택되는 어느 하나 이상의 물질을 포함하는 재료로 형성되는 조명장치.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 광학패턴층은 상기 광학패턴의 주변부를 포위하는 제2에어영역을 형성하는 제2접착패턴층을 포함하여 구성되는 조명장치.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 광학패턴층은,
    상기 광학패턴을 내부에 포함하는 제1기판 및 제2기판을 구비하며,
    상기 제2접착패턴층은 상기 광학패턴의 주변부를 포위하는 상기 제2에어영역 이외의 부분에 도포되는 조명장치.
  16. 청구항 14에 있어서,
    상기 제2접착패턴층이 형성하는 상기 제2에어영역의 평면형상은,
    원형, 타원형, 직사각형, 정사각형, 다각형 중 어느 하나를 포함하는 조명장치.
  17. 청구항 14에 있어서,
    상기 광학패턴층의 상부에 배치되는 확산판을 더 포함하는 조명장치.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 광학패턴층과 상기 확산판의 사이에는 제3에어영역을 구비한 에어갭모듈이 더 구비되는 조명장치.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 에어갭모듈은,
    상기 확산판의 하부를 패터닝하여 제3에어영역과 브릿지를 구현한 일체형 구조로 형성되는 조명장치.
  20. 청구항 18에 있어서,
    상기 에어갭모듈은,
    상기 확산판의 하부에 독립적인 스페이서부재로 브릿지를 형성하여 제3에어영역을 구비한 구조로 형성되는 조명장치.
  21. 인쇄회로기판 상에 형성되는 발광다이오드(LED);
    상기 발광다이오드(LED)를 덮는 구조로 적층되는 레진층;
    상기 인쇄회로기판과 상기 레진층 사이에 배치되는 제1에어영역을 구비한 반사유닛;을 포함하는 청구항 10의 조명장치를 포함하는 액정표시장치.
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