KR20170015580A - 광원모듈 및 이를 포함하는 면광원 장치 - Google Patents

광원모듈 및 이를 포함하는 면광원 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20170015580A
KR20170015580A KR1020150104613A KR20150104613A KR20170015580A KR 20170015580 A KR20170015580 A KR 20170015580A KR 1020150104613 A KR1020150104613 A KR 1020150104613A KR 20150104613 A KR20150104613 A KR 20150104613A KR 20170015580 A KR20170015580 A KR 20170015580A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light
light source
circuit board
point light
light sources
Prior art date
Application number
KR1020150104613A
Other languages
English (en)
Inventor
김재혁
김은석
박도한
정다운
기원도
Original Assignee
엘지전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to KR1020150104613A priority Critical patent/KR20170015580A/ko
Publication of KR20170015580A publication Critical patent/KR20170015580A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/50—Wavelength conversion elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00—Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/60—Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00—Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/60—Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction
    • F21K9/64—Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction using wavelength conversion means distinct or spaced from the light-generating element, e.g. a remote phosphor layer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/075—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00
    • H01L25/0753—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00 the devices being arranged next to each other
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/44—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the coatings, e.g. passivation layer or anti-reflective coating
    • H01L33/46—Reflective coating, e.g. dielectric Bragg reflector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/50—Wavelength conversion elements
    • H01L33/501—Wavelength conversion elements characterised by the materials, e.g. binder
    • H01L33/502—Wavelength conversion materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/52—Encapsulations
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/58—Optical field-shaping elements
    • H01L33/60—Reflective elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/62—Arrangements for conducting electric current to or from the semiconductor body, e.g. lead-frames, wire-bonds or solder balls
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2103/00—Elongate light sources, e.g. fluorescent tubes
    • F21Y2103/10—Elongate light sources, e.g. fluorescent tubes comprising a linear array of point-like light-generating elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Planar Illumination Modules (AREA)

Abstract

실시 예에 따른 광원모듈은 회로기판, 상기 회로기판과 전기적으로 연결되고, 상기 회로기판의 상면에 상기 회로기판의 길이 방향을 따라 배치되는 적어도 2개의 점광원, 상기 점광원들에서 입사되는 광을 상기 회로기판의 상부 방향으로 가이드하도록, 상기 회로기판의 상면에 배치되는 제1반사벽과, 상기 회로기판의 상면에 배치되어 상기 제1반사벽과의 사이에 상기 점광원들이 위치되는 광원공간을 정의하는 제2반사벽을 포함하는 광가이드, 상기 점광원들이 위치되는 광원공간에 위치되고, 적어도 2개의 점광원을 차폐하는 몰딩부 및 상기 점광원들이 위치되는 광원공간에 위치되어 입사되는 광의 파장을 변환하여 출력하는 파장변환부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 실시예의 면광원 장치는 상술한 광원모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

광원모듈 및 이를 포함하는 면광원 장치{ LIGHT SOURCE MODULE AND PLANE LIGHT SOURCE DEVICE}
실시 예는 광원모듈 및 면광원 장치에 관한 것이다.
발광소자의 대표적인 예로, LED(Light Emitting Diode; 발광 다이오드)는 화합물 반도체의 특성을 이용해 전기 신호를 적외선, 가시광선 또는 빛의 형태로 변환시키는 소자로, 가정용 가전제품, 리모콘, 전광판, 표시기, 각종 자동화 기기 등에 사용되고, 점차 LED의 사용 영역이 넓어지고 있는 추세이다.
발광다이오드가 적용된 면광원 장치는 발광 다이오드에서 점광원 형태로 출사되는 빛을 면광 형태로 전환시켜주는 장치이다. 이러한, 면광원 장치는 액정표시장치와 같은 표시장치에 사용될 수 있으며, 여타 광범위한 분야의 조명 장치에 사용될 수 있다.
종래의 도광 구조에서는 도광부 측단면의 광원으로부터 도광부에 광이 입사되어 출사면 또는 대광부로 광을 유도한다. 광유도 수단은 굴절률 차이를 이용한 전반사 혹은 광출사 수단으로 패턴이나 형상을 이용하여 광을 출사면으로 출사 시킨다.
도 12는 종래기술에 따른 면광원 장치를 광원모듈의 길이방향을 따라 절단한 단면도이다. 특히, 도 12를 참조하면, 종래기술에 따른 광원모듈은 점광원(1200)을 감싸게 패키지(1300)가 위치된다. 이러한, 패키징된 점광원(1200)들이 회로기판(1100)의 길이방향을 따라 일정한 피치를 가지고 배열된다.
하지만, 패키징 과정에서 점광원(1200)에서 생성된 광을 집중시키기 위해 패키지(1300)는 적어도 점광원(1200)의 상부는 오픈하고, 점광원(1200)의 측면을 감싸는 형태를 가지게 된다.
이러한 패키지(1300)는 점광원(1200)에서 생성된 광을 상부(도광판(1400))으로 집중시킬 수 있지만, 측방향으로 방출되는 빛이 적게 되어서, 점광원(1200)들 사이에 핫 스팟(hot spot)이 발생되는 문제점이 존재한다.
또한, 이러한 핫 스팟을 줄이기 위해, 점광원(1200)들 사이의 피치(pitch)를 줄이게 되면, 제조비용이 증가되는 문제점이 존재한다.
그리고, 패키징된 점광원(1200)들은 각각의 점광원(1200)들이 별도의 패키징 공정으로 각각 패키징된 후, 회로기판(1100)에 실장되게 된다. 따라서, 광원모듈을 제조하는 과정에서 공정의 중복이 발생되며, 제조 비용 및 시간이 증가되는 문제점이 존재한다. 또한, 패키징된 점광원(1200)들은 회로기판(1100) 상에 오픈된 상태로 존재하므로, 외부의 충격에 취약한 문제점이 존재한다. 또한, 도 13은 광원모듈에서 입사된 광이 도광판(1400)으로 광가이드(1500)에 의해 가이드되는 것을 도시하고 있다.
여기서, 광가이드(1500)는 점광원(1200)에서 도광판(1400)으로 진행될수록 그 폭이 줄어드는 형상을 가지고 있다.
따라서, 점광원(1200)에서 입사된 광이 광가이드(1500)의 내부에서 전반사되며 내부손실이 발생되는 문제점이 존재한다. 또한, 광가이드(1500)에서 출사된 광은 도광판(1400)에 입사될 때, 수광각(도광판(1400)에서 전반사될 수 있는 최대 허용 입사각)을 넘어서 입사되는 광이 존재하여서, 도광판(1400)에서 방사손실이 발생되는 문제점이 존재한다.
여기서, 수광각의 계산방식은 아래와 같다.
Figure pat00001
여기서, α는 수광각이고, n1 은 도광판의 굴절율이고, n2는 도광판 외부의 굴절율이다.
실시 예는 입광효율이 향상되고, 제조비용이 절감되는 광원모듈 및 면광원 장치를 제공한다.
실시 예에 따른 광원모듈은 회로기판, 상기 회로기판과 전기적으로 연결되고, 상기 회로기판의 상면에 상기 회로기판의 길이 방향을 따라 배치되는 적어도 2개의 점광원, 상기 점광원들에서 입사되는 광을 상기 회로기판의 상부 방향으로 가이드하도록, 상기 회로기판의 상면에 배치되는 제1반사벽과, 상기 회로기판의 상면에 배치되어 상기 제1반사벽과의 사이에 상기 점광원들이 위치되는 광원공간을 정의하는 제2반사벽을 포함하는 광가이드, 상기 점광원들이 위치되는 광원공간에 위치되고, 적어도 2개의 점광원을 차폐하는 몰딩부 및 상기 점광원들이 위치되는 광원공간에 위치되어 입사되는 광의 파장을 변환하여 출력하는 파장변환부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 실시예의 면광원 장치는 상술한 광원모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
실시예는 다수의 점광원들을 커버하는 몰딩부와 파장변환부의 구조를 가지므로, 제조비용, 제조시간 제조공정을 줄일 수 있는 이점을 가진다.
또한, 실시예는 다수의 점광원들을 커버하는 몰딩부와 파장변환부의 구조를 가지므로, 다수의 점광원들의 위치설정이 용이하고, 광원모듈의 신뢰성이 향상되는 이점을 가진다.
또한, 실시예는 광원모듈의 점광원들 사이에 발생하는 핫 스팟을 줄일 수 있게 되므로, 광원모듈에서 도광판으로 입사되는 광의 입광효율을 향상시키는 이점이 존재한다.
또한, 실시예는 점광원에 별도로 패키지 공정이 필요 없게 되므로, 제조비용 및 제조시간이 감소되는 이점이 존재한다.
또한, 실시예는 반사벽이 도광판과 점광원을 일정한 거리로 유지하므로, 점광원에서 발생되는 열에 의해 도광판이 변형되는 것을 방지하는 이점이 존재한다.
도 1는 본 발명의 일 실시예에 따른 면광원 장치를 도시한 분해 사시도이다.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 면광원 장치를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광원모듈의 평면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 광원모듈의 A-A 선을 취한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 면광원 장치에서 광 진행경로를 설명하는 참고도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 면광원 장치를 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 면광원 장치를 도시한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 면광원 장치를 도시한 단면도이다.
도 9a 내지 도 9g 는 다양한 실시예의 광가이드를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 면광원 장치를 도시한 단면도이다.
도 11은 본 발명의 면광원 장치를 포함하는 액정표시장치를 나타내는 분해 사시도이다.
도 12은 종래기술에 따른 면광원 장치를 나타내는 단면도이다.
도 13은 반사가이드가 도광판 방향으로 진행할수록 그 폭이 줄어드는 경우를 도시한 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 구성을 뒤집을 경우, 다른 구성의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성은 다른 구성의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성은 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기와 면적은 실제크기나 면적을 전적으로 반영하는 것은 아니다.
또한, 실시예의 구조를 설명하는 과정에서 언급하는 각도와 방향은 도면에 기재된 것을 기준으로 한다. 명세서에서 발광소자를 이루는 구조에 대한 설명에서, 각도에 대한 기준점과 위치관계를 명확히 언급하지 않은 경우, 관련 도면을 참조하도록 한다.
도 1는 본 발명의 일 실시예에 따른 면광원 장치를 도시한 분해 사시도, 도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 면광원 장치를 도시한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 일 실시예의 면광원 장치(10)는 광을 제공하는 광원모듈(20) 및 광원모듈(20)의 광을 광입사면(131)으로부터 도입하여 광입사면(131) 보다 큰 면적을 가지는 광출사면(132)에서 외부로 출사하는 도광판(13)을 포함한다.
먼저, 도면에 도시된 Z축은 전방으로 명명될 수 있다. 도면에 도시된 X축은 수평방향 또는 길이방향으로 명명될 수 있다. 도면에 도시된 Y축은 상부방향으로 명명될 수 있다.
도광판(13)은 광원모듈(20)의 점광원(22)에서 입사된 광을 확산하여 전파하는 역할을 한다. 즉, 입사된 광의 휘도와 균일하게 하고, 입사된 점광을 면광으로 변환하여 광출사면(132)을 통해 외부로 출사할 수 있다.
예를 들면, 도광판(13)은 내부로 광이 전파되는 투명재질, 내부가 빈 금속관 형태를 가질 수 있다. 구체적으로, 도광판(13)은 PMMA(polymethylmethacrylate)이나 투명 아크릴수지(resin)를 평면형태(flat type)나 쐐기형태(wedge type)로 제작하여 사용할 수 있으며, 유리 재질로 형성하는 것도 가능하고, 플라스틱 재질의 렌즈도 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
특히, 도 2을 참조하면, 도광판(13)은 면광이 출사되는 광출사면(132), 광출사면(132)과 반대측의 광반사면(135)과, 광출사면(132)과 광반사면(135)을 연결하는 4개의 측면을 가지는 판 형태일 수 있다. 다만, 도광판(13)의 형태는 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 다른 실시예에서는 도광판(13)의 전후방면(Z축 방향 양단)으로 광이 출사될 수도 있다.
광반사면(135)은 도광판(13)의 후면을 형성하고, 복수의 점광원(22)에서 광입사면(131)을 통해 입사된 광을 전방 방향(Z축 방향)으로 반사시킨다.
예를 들면, 광반사면(135)은 수지재질에 반사율이 우수한 알루미늄층이 증착되어서 형성되거나, 수지재질에 반사율이 우수한 알루미늄층이 증착되고, 다수 개의 돌기부가 랜덤하게 배치될 수도 있다. 상술한 돌기부는 복수의 점광원(22)에서 입광된 광을 여러 방향으로 반사시킨다.
광출사면(132)은 도광판(13)의 전면을 형성하고, 광반사면(135)에서 전방방향으로 이격되어 배치된다. 광반사면(135)과 광출사면(132) 사이에는 공기가 충진될 수 있다. 광출사면(132)과 광반사면(135)은 서로 평행하게 배치되는 것이 광을 효율적으로 전파할 수 있다.
구체적으로, 광출사면(132)은 규칙적으로 패터닝된 반사패턴이 배치될 수 있다. 광출사면(132)은 복수의 점광원(22)에서 광입사면(131)을 통해 입광된 광의 일부를 하부 방향으로 반사시켜서, 광입사면(131)의 반대방향으로 광을 전달하고, 복수의 점광원(22)에서 광입사면(131)을 통해 입광된 광의 다른 일부를 광출사면(132)을 통해 도광판(13)의 전방으로 배출하게 된다.
광입사면(131)은 광반사면(135)과 광출사면(132) 사이에 배치되어, 광원모듈(20)의 점광원(22)들에서 광을 입사 받는 공간이다.
예를 들면, 도 2에서 도시하는 바와 같이, 광입사면(131)은 도광판(13)의 측면에 위치될 수 있고, 개구되거나 투명물질일 수 있다. 특히, 광입사면(131)의 면적은 광출사면(132)의 면적 보다 작게 형성된다.
다른 예로, 도광판(13)은 투광성 재질이고, 도광판(13)과 외부의 굴절율 차이에 의해 도광판(13)의 광입사면(131)으로 입사된 광이 도광판(13)의 내부로 전파되는 구조를 가질 수도 있다.
그리고, 도광판(13)의 전방에는 도광판(13)에서 입사된 면광을 집광 및 광 확산하는 적어도 하나의 광학시트(14)를 포함할 수 있고, 도광판(13)의 후방에는 적어도 하나의 반사시트(12)를 포함할 수 있다.
또한, 도광판(13)의 아래에는 도광판(13)과 광원모듈(20)을 수용하는 버텀커버(11)를 더 포함할 수 있다.
반사시트(12)는 도광판(13)의 후방에 배치될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 반사시트(12)는 광원모듈(20)에서 발생한 빛을 도광판(13)의 전방으로 반사시켜 광 전달 효율을 높여줄 수 있다.
광학시트(14))는 도광판(13)에서 입사되는 면광을 집광 및 광 확산시키는 역할을 한다. 예를 들면, 광학시트(14)는 도광판(13)으로부터 입사되는 빛을 비드(bead) 등의 확산입자를 포함하여 액정 표시 패널(전방) 방향으로 확산시키는 확산필름(14a), 확산필름(14a)의 전방에서 광을 집중시키기 위해 프리즘 패턴이 형성된 프리즘필름(14b) 및 프리즘필름(14b)을 보호하기 위해 전면에 적층되는 보호필름(14c)을 포함할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
광학시트(14)는 광원모듈(20)로부터 출사되어 도광판(13)에 의해 가이드 되는 광을 확산 및 집광하여 휘도 및 시야각을 확보할 수 있다.
확산필름(14a)은 광원모듈(20)로부터의 광이나 프리즘필름(14b)으로부터의 귀환 광을 산란 및 집광하여 휘도를 균일하게 할 수 있다. 확산필름(14a)은 얇은 시트모양을 가질 수 있고, 투명수지로 형성될 수 있다. 예를 들면, 확산필름(14a)은 폴리카보네이트 또는 폴리에스테르로 이루어지는 필름에 광 산란용 및 광 집광용 수지가 코팅되어 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않는다.
프리즘필름(14b)은 광학 필름의 표면에 수직 또는 수평으로 프리즘 패턴을 형성한 것으로서 확산필름(14a)에서 출력되는 광을 집광한다.
프리즘필름(14b)의 프리즘패턴은 집광효율을 높이기 위해 삼각형 단면을 갖도록 형성될 수 있으며, 꼭지각이 90°인 직각프리즘을 사용할 때 가장 우수한 휘도가 얻어질 수 있다.
보호필름(14c)은 프리즘필름(14b)를 보호하기 위해 프리즘필름(14b)의 상면에 적층될 수 있다.
도광판(13)과 광원모듈(20)은 일정한 거리를 유지해야 광원모듈(20)에서 생성된 광이 효율적으로 도광판(13)으로 입사되게 된다. 특히, 얇은 두께의 면광원 장치가 요구되는 추세에 따라 광원모듈(20)의 도광판(13)의 길이방향에서 균등한 광을 제공해야 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광원모듈의 평면도, 도 4는 도 3에 도시된 광원모듈의 A-A 선을 취한 단면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 광원모듈(20)은 광을 생성하여 도광판(13)에 제공한다.
예를 들면, 광원모듈(20)은 광을 생성하는 복수개의 점광원(22)과, 점광원(22)들이 위치되는 회로기판(21)과, 점광원(22)에서 생성된 광을 가이드하는 광가이드와, 점광원(22)들이 위치되는 광원공간(C)에 위치되는 몰딩부(30) 및 파장변환부를 포함한다.
점광원(22)은 광을 생성하는 모든 수단을 포함할 수 있다. 예를 들면, 점광원(22)은 점 형태의 빛을 방출하는 광원을 의미한다. 점광원(22)은 발광 다이오드, 레이저 다이오드 등의 반도체 다이오드를 포함할 수 있다.
구체적으로, 점광원(22)은 도 3에 도시하는 바와 같이, 발광 다이오드가 회로기판(21)에 실장된 칩 온 보드(Chip on board) 타입으로 구현될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 점광원(22)은 적색, 녹색, 청색, 백색 등의 빛을 방출하는 유색 발광 다이오드 또는 자외선을 방출하는 UV(Ultra Violet) 발광 다이오드일 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
또한, 점광원(22)은 복수 개가 1열 또는 다열로 배치될 수 있다. 구체적으로, 점광원(22)은 적색, 녹색 또는 청색의 빛을 방출하는 발광소자가 교대로 배치되는 구조를 가질 수 있다.
구체적으로, 점광원(22)은 도광판(13)의 광입사면(131)의 길이방향(X축 방향)으로 일정한 피치를 가지고 반복되어 배열된다. 바람직하게는, 점광원(22)은 도광판(13)의 광입사면(131)의 길이방향과 평행한 방향으로 1열로 배치된다.
점광원(22)에서 출사되는 광은 광 출사방향을 기준으로 방사형태(부채꼴)로 방출된다. 점광원(22)의 광 출사방향은 광입사면(131)과 수직인 것이 일반적이다.
회로기판(21)은 점광원(22)이 위치되는 공간을 제공하고 점광원(22)을 지지한다. 회로기판(21)은 예를 들면, 전기 전도성을 갖는 전극패턴(미도시) 및 절연성을 가지며 전극패턴을 감싸고, 전극패턴의 일 영역이 노출되는 오프닝부(미도시)를 가지는 바디를 포함할 수 있다. 전극패턴에 점광원(22)이 전기적으로 연결된다. 회로기판(21)에는 외부전원과 전기적으로 연결되는 커넥터(26)가 구비된다. 커넥터(26)는 외부전원과 회로기판(21)을 전기적으로 연결한다.
회로기판(21)의 바디는 절연성을 갖는 재질을 포함할 수 있다. 예를 들면, FR-4로 형성되거나, 폴리이미드(polyimide), 액정 폴리머(liquid crystal polymer) 및 폴리에스테르(polyester) PEN(폴리에틸렌 나프탈레이트), PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트), LCP(리퀴드 크리스탈 폴리머) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다. 회로기판(21)은 일반 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board), 메탈 코아(Metal Core) PCB, 연성(Flexible) PCB, 세라믹 PCB 등일 수 있다.
회로기판(21)은 도광판(13)의 광입사면(131)과 마주보게 배치된다. 구체적으로, 회로기판(21)의 상면은 도광판(13)의 광입사면(131)과 마주보며 평행하게 배치된다. 또한, 회로기판(21)은 적어도 도광판(13)의 광입사면(131) 보다 큰 크기를 가진다. 즉, 회로기판(21)은 적어도 도광판(13)의 광입사면(131)과 중첩되게 위치된다.
회로기판(21)의 상면에는 회로기판(21)의 상면으로 입사되는 광을 반사하는 반사층(미도시)을 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 반사층은 회로기판(21)의 상면 전체에 반사물질이 도포되어서 형성될 수 있다.
예를 들면, 반사층은 은(Ag), 알루미늄(Al), 은(Ag)합금 및 알루미늄(Al)합금 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다른 예를 들면, 반사층은 굴절율이 서로 다른 층들이 교번적으로 반복 적층된 구조를 이룰 수 있다. 다만, 반사층은 이에 한정되는 것은 아니다.
이 때, 점광원(22)들은 회로기판(21)의 상면에 회로기판(21)의 길이방향(X축 방향, 광입사면(131)의 길이방향)을 따라 배열된다.
광가이드는 점광원(22)들에서 입사되는 광을 회로기판(21)의 상부 방향으로 가이드한다. 또한, 광가이드는 점광원(22)들에서 입사되는 광을 회로기판(21)에서 도광판(13)의 광입사면(131)으로 가이드한다.
광가이드는 회로기판(21)의 상면에 배치되는 제1반사벽(23)과, 회로기판(21)의 상면에 배치되어 제1반사벽(23)과의 사이에 점광원(22)들이 위치되는 광원공간(C)을 정의하는 제2반사벽(24)을 포함한다.
구체적으로, Y-Z축 단면에서 보아, 제1반사벽(23), 제2반사벽(24), 회로기판(21)의 상면 및 도광판(13)의 광입사면(131)은 닫힌 공간을 정의하고, 닫힌 공간 내에서는 점광원(22)들이 위치된다.
더욱 구체적으로, 제1반사벽(23)과 제2반사벽(24)은 회로기판(21)의 길이 방향으로 길게 배치된다. 바람직하게는, 제1반사벽(23)과 제2반사벽(24)은 광입사면(131)의 길이와 대응되는 길이를 가지고, 서로 평행하게 배치된다.
제1반사벽(23)과 제2반사벽(24)은 도광판(13)을 지지하여서, 도광판(13)이 점광원(22)과 접촉되는 것을 방지하고, 점광원(22)과 도광판(13)의 거리를 유지한다. 또한, 제1반사벽(23)과 제2반사벽(24)은 점광원(22)에서 입사된 광을 반사시킨다. 반사벽들은 수지재질로 이루어질 수 있다.
제1반사벽(23)과 제2반사벽(24)은 점광원(22)에서 생성된 열에 의해 도광판(13)이 변형되는 것을 방지하기 위해, 점광원(22)과 도광판(13)을 이격시킨다. 따라서, 제1반사벽(23) 및 제2반사벽(24) 중 적어도 어느 하나의 높이(h1, h2)는 점광원(22)의 높이 보다 높게 형성된다. 바람직하게는, 제1반사벽(23)과 제2반사벽(24)의 높이(h1, h2)는 점광원(22)의 높이 보다 높게 형성된다.
그리고, 도광판(13)의 광입사면(131)은 제1반사벽(23) 및 제2반사벽(24)의 상부 중 적어도 어느 하나에 지지된다. 구체적으로, 도광판(13)의 광입사면(131)의 전방단은 제1반사벽(23)의 상부에 지지되고, 광입사면(131)의 후방단은 제2반사벽(24)의 상부에 지지된다. 도광판(13)의 광입사면(131)이 제1반사벽(23) 또는 제2반사벽(24)에 지지되는 폭(d3)은 0.01mm를 초과하는 것이 바람직하다.
제1반사벽(23)과 제2반사벽(24)에는 점광원(22)에서 생성된 빛을 반사하는 반사면들이 형성된다. 반사면들은 은(Ag), 알루미늄(Al), 은(Ag)합금 및 알루미늄(Al)합금 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다른 예를 들면, 반사면들은 굴절율이 서로 다른 층들이 교번적으로 반복 적층된 구조를 이룰 수 있다.
반사면들은 제1반사벽(23)의 일면에 형성되어 빛을 반사하는 제1반사면(23a)과, 제2반사벽(24)의 일면에 형성되어 빛을 반사하는 제2반사면(24a)을 포함한다.
제1반사면(23a)과 제2반사면(24a)은 점광원(22)들을 기준으로 서로 마주보게 배치된단다. 제1반사면(23a)과, 제2반사면(24a)은 서로 평행하게 형성된다. 제1반사면(23a)과 제2반사면(24a)에 의해 형성되는 공간은 도광판(13)의 광입사면(131)과 수직적으로 중첩된다.
이러한 반사면들은 점광원(22)에서 입사된 광을 도광판(13)의 광입사면(131)으로 입사시킬 때, 도광판(13)의 경계면에서 전반사 되지 못하는 광이 적도록 해야 한다. 따라서, 광가이드는 광입사면(131)에 입사되는 광이 도광판(13)의 광출사면(132)과 평행하거나, 광출사면(132)과 이루는 각도가 작도록 해야 한다.
따라서, 특히 도 2를 참조하면, Y-Z축 단면에서 보아, 제1반사면(23a)과 제2반사면(24a)의 이격거리가 하부에서 상부방향으로 진행할수록 적어도 일부에서 증가되는 형상을 가질 수 있다. 각각의 반사면들이 상술한 형상을 가짐으로써, 점광원(22)에서 생성된 빛이 도광판(13)의 광입사면(131)으로 입사되는 각도가 도광판(13)의 광출사면(132)과 평행에 가까운 각도로 입사되어서, 도광판(13)의 내부에서 손실되는 광을 줄일 수 있다.
구체적으로, 제1반사면(23a)과 제2반사면(24a)의 이격거리는 하부에서 상부방향으로 진행될수록 증가되는 형상을 가질 수 있다. 또한, 제1반사면(23a)과 제2반사면(24a)의 이격거리는 회로기판(21)에서 도광판(13)의 방향으로 진행될수록 증가되는 형상을 가질 수 있다.
제1반사면(23a)의 상단과 제2반사면(24a)의 상단 사이의 폭(d2)은 도광판(13)의 광입사면(131)의 폭(d4) 보다 작을 수 있다. 바람직하게는, 제1반사면(23a)의 상단과 제2반사면(24a)의 상단 사이의 폭(d2)은 도광판(13)의 광입사면(131)의 폭(d4) 대비 90% 내지 95%일 수 있다. 제1반사면(23a)의 상단과 제2반사면(24a)의 상단 사이의 폭(d2)이 도광판(13)의 광입사면(131)의 폭(d4) 대비 90% 보다 작은 경우, 광입사면(131)에 인접한 광출사면(132)에 핫 스팟이 생기는 문제점이 존재하고, 제1반사면(23a)의 상단과 제2반사면(24a)의 상단 사이의 폭(d2)이 도광판(13)의 광입사면(131)의 폭(d4) 95%를 초과하는 경우, 도광판(13)의 광입사면(131)이 반사벽들의 상부에 지지되기 어렵기 때문이다.
또한, 제1반사면(23a)의 상단과 제2반사면(24a)의 상단 사이의 폭(d2)은 제1반사면(23a)의 하단과 제2반사면(24a)의 하단 사이의 폭(d1) 보다 크게 형성된다.
반사면들은 평탄면이거나, 곡률을 가질 수 있다. 그리고, 제1반사면(23a)과 제2반사면(24a)의 형상은 서로 대칭될 수도 있고, 서로 다를 수도 있다. 제1반사면(23a)과 제2반사면(24a)은 회로기판(21)의 상면과 경사를 가지거나, 수직된 경사를 가질 수 있다. 이때, 제1반사면(23a) 및 제2반사면(24a)이 회로기판(21)의 상면과 이루는 각도는 서로 동일하거나 다를 수 있다.
도 2에서는 제1반사면(23a)과 제2반사면(24a)의 평탄면을 가지고, 제1반사면(23a) 및 제2반사면(24a)이 회로기판(21)의 상면과 이루는 각도는 서로 동일한 것을 도시하고 있다. 다만, 다양한 반사면들의 형상은 후술하도록 한다.
도 4를 참조하면, 광원모듈(20)은 제1반사벽(23)과 제2반사벽(24)을 연결하는 브릿지(25)를 더 포함한다.
브릿지(25)는 제1반사벽(23)과 제2반사벽(24)의 길이가 길어져서 발생되는 휨을 방지하고,제1반사벽(23)과 제2반사벽(24)의 이격거리를 일정하게 유지하여서, 제1반사벽(23)과 제2반사벽(24)을 일체로 회로기판(21)과 결합하게 한다.
브릿지(25)의 일단은 제1반사벽(23)과 연결되고, 타단은 제2반사벽(24)과 연결된다. 브릿지(25)는 회로기판(21)의 길이방향을 따라 일정한 피치를 가지고 반복되어 배치될 수 있다. 바람직하게는, 브릿지(25)는 회로기판(21)의 길이방향을 따라 배열된 복수의 점광원(22)들 사이에 배치된다.
브릿지(25)의 높이(h3)는 제한이 없지만, 점광원(22)들에서 생성된 광이 광입사면(131)의 길이 방향으로 방출되는 것을 제한하지 않게 하기 위해, 브릿지(25)의 높이(h3)는 제1반사벽(23) 및 제2반사벽(24) 보다 낮게 형성되는 것이 바람직하다.
브릿지(25)로 입사되는 광을 반사시키기 위해, 브릿지(25)의 외면에는 빛을 반사하는 반사물질이 도포될 수 있다. 여기서, 반사물질인 상술한 반사층과 동일한 재질로 이루어진다.
아울러, 브릿지(25)의 형상에 제한이 없지만, 브릿지(25)는 하부에서 상부 방향(회로기판(21)에서 도광판(13) 방향)으로 진행될수록 그 폭이 감소되는 형상을 가지는 것이 바람직하다. 브릿지(25)는 회로기판(21)의 상면에 배치된다.
또한, 광가이드는 회로기판(21)에 형성된 결합홀(21a)에 내삽되는 결합돌기(29)를 더 포함할 수 있다. 결합돌기(29)는 광가이드가 회로기판(21)에 결합될 때, 그 결합위치를 결정하고, 고정력을 제공한다. 광가이드는 회로기판(21)과 본딩재에 의해 결합될 수 있다.
결합돌기(29)는 적어도 2개가 배치도어서, 광가이드의 회전 및 유동을 방지하게 된다. 구체적으로, 결합돌기(29)는 광가이드의 하부에서 돌출되어 형성된다. 더욱 구체적으로, 결합돌기(29)는 브릿지(25)의 하부에서 돌출되어 형성될 수 있다.
몰딩부(30)는 점광원(22)들이 위치되는 광원공간(C)에 위치된다. 몰딩부(30)는 제1반사벽(23) 및 제1반사벽(23)에 의해 정의되는 광원공간(C)에 충진된다. 여기서, 광원공간(C)은 도 2의 단면 상에서, 바닥면은 회로기판의 상면이고, 양측면은 제1반사벽(23) 및 제2반사벽(24)에 의해 정의되는 공간이다.
몰딩부(30)는 적어도 2개의 점광원(22)을 차폐한다. 구체적으로, 몰딩부(30)는 길이방향으로 길게 형성되는 제1반사벽(23)과 제2반사벽(24) 사이에 위치되는 모든 점광원(22)들을 커버한다. 여기서, 점광원(22)들을 커버한다는 것은 점광원(22)들의 노출된 면을 모두 덮어서 점광원(22)들을 외부와 격리하는 것을 의미한다. 물론, 몰딩부(30)는 점광원(22)들과 직접 접촉될 수도 있고, 이격될 수도 있다. 도2 에는 몰딩부(30)는 점광원(22)들과 직접 접촉되는 것을 도시되어 있다. 몰딩부(30)가 다수의 점광원(22)들이 배치된 상태에서 다수의 점광원(22)들을 커버하게 되면, 몰딩부(30)가 충진되는 시간 및 비용이 절감되는 이점이 존재한다.
몰딩부(30)는 점광원(22)들을 외부에서 격리시켜서 외부의 침습 및 물리적 충격 등에서 점광원(22)들을 보호한다. 몰딩부(30)는 수밀성, 내식성, 절연성이 우수한 실리콘, 에폭시, 및 기타 수지 재질로 형성될 수 있으며, 자외선 또는 열 경화하는 방식으로 형성될 수 있다. 몰딩부(30)는 투광성 재질이어서, 점광원(22)들에서 생성되는 빛을 투과한다. 또한, 몰딩부(30)는 접착성을 가지는 재질로 이루어진다. 몰딩부(30)가 접착성을 가지면 몰딩부(30)가 경화된 후 점광원(22)의 고정력이 향상되므로, 광원모듈의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
몰딩부(30)의 높이(h4)는 점광원(22)들의 높이 보다 높고, 제1반사벽(23) 및 제2반사벽(24)의 높이(h1, h2) 보아 낮게 형성된다. 따라서, 몰딩부(30)는 점광원(22)들을 덮어서 점광원(22)들을 보호한다. 몰딩부(30)의 높이(h4)가 제1반사벽(23) 및 제2반사벽(24)의 높이(h1, h2) 보다 낮게 형성되면, 제1반사벽(23) 및 제2반사벽(24)의 상단에 지지되는 도광판(13)과, 몰딩부(30)를 이격시키게 된다. 따라서, 몰딩부(30)의 열이 도광판(13)으로 전달되는 것이 제한된다.
구체적으로, 몰딩부(30)의 상단은 제1반사벽(23) 및 제2반사벽(24)의 상단 보다 아래에 위치된다. 몰딩부(30)는 도광판(13)에서 이격되어 배치된다. 더욱 구체적으로, 몰딩부(30)의 상단면과 도광판(13)의 광입사면(131)의 사이에는 열 전달을 완충하는 빈 공간이 형성된다.
단면 상에서, 몰딩부(30)의 상면 형상은 제한이 없지만, 적어도 도광판(13)과 이격되는 구조를 가진다. 몰딩부(30)의 상면은 볼록한 형상, 오목한 형상 및 평평한 형상 중 어느 하나가 선택될 수 있다.
파장변환부는 입사되는 빛의 파장을 변환하여 출력한다. 구체적으로, 파장변환부는 점광원(22)들에서 생성되는 빛을 제공받아 백색광을 출력한다.
예를 들면, 파장변환부는 다수의 형광체 입자(41)를 포함한다. 형광체 입자(41)는 수밀성, 내식성, 절연성이 우수한 수지 재질로 형성될 수 있다.
이러한 형광체 입자(41)는 점광원(22)들에서 방출되는 광의 파장에 따라 청색 발광 형광체, 청록색 발광 형광체, 녹색 발광 형광체, 황녹색 발광 형광체, 황색 발광 형광체, 황적색 발광 형광체, 오렌지색 발광 형광체, 및 적색 발광 형광체 중 하나가 적용될 수 있다.
즉, 형광체 입자(41)들은 점광원(22)들에서 방출되는 제1 빛을 가지는 광에 의해 여기 되어 가시광선 영역의 제2 빛을 생성할 수 있다. 예를 들어, 점광원(22)들에서 청색 계열의 빛이 방출되면 형광체가 황색 형광체인 경우, 황색 형광체는 청색 빛에 의해 여기되어 황색 빛을 방출할 수 있으며, 형광체에서 발생한 청색 빛 및 청색 빛에 의해 여기 되어 발생한 황색 빛이 혼색됨에 따라 광원모듈에서 방출되는 광은 백색 빛을 제공할 수 있다.
이러한 형광체 입자는 YAG계, TAG계, 황화물계, 실리케이트계, 알루미네이트계, 질화물계, 카바이드계, 니트리도실리케이트계, 붕산염계, 불화물계, 인산염계 등의 형광체 일 수 있다.
형광체 입자(41)는 점광원(22)들이 위치되는 광원공간(C)에 위치된다. 구체적으로, 형광체 입자(41)는 광원공간(C)에 충진되는 몰딩부(30)에 규칙적 또는 불규칙적으로 분산되어 배치된다. 즉, 점성을 가지는 몰딩부(30)에 형광체 입자(41)가 혼합된 후 광원공간(C)에 점광원(22)들을 커버하게 충진된다.
파장변환부는 도광판(13)에서 이격되어 배치된다. 따라서, 형광체 입자(41)들은 도광판(13)에서 이격되어 배치된다.
도 5는 본 발명의 면광원 장치에서 광 진행경로를 설명하는 참고도이다.
도 5a는 면광원 장치를 Y-Z축 단면을 따라 절단한 단면도이다. 도 5a를 참고하면, 제1반사면(23a)과 제2반사면(24a)의 이격거리가 하부에서 상부방향으로 진행할수록 적어도 일부에서 증가되는 형상을 가져서, 점광원(22)에서 생성된 빛이 도광판(13)의 광입사면(131)으로 입사되는 각도가 도광판(13)의 광출사면(132)과 평행에 가까운 각도로 입사된다. 따라서, 점광원(22)에서 생성된 빛이 도광판(13)의 광입사면(131)으로 입사되는 각도가 도광판(13)의 광출사면(132)과 평행에 가까운 각도로 입사되면 도광판(13)의 내부에서 손실되는 광을 줄일 수 있다.
도 5b는 면광원 장치를 X-Y축 단면을 따라 절단한 단면도이다.
도 5b를 참고하면, 제1반사면(23a)과 제2반사면(24a)에 의해 형성되는 공간이 광입사면(131)의 길이방향을 따라 연장되고, 점광원(22)들이 칩 온 보드 형태로 회로기판(21)의 상면에 위치되어서, 점광원(22)들에서 생성된 광이 광입사면(131)의 길이 방향으로 효과적으로 방출된다. 따라서, 복수 개의 점광원(22)에서 생성된 광은 광입사면(131)의 길이 방향을 따라 면광과 유사한 형태를 가지고 된다. 따라서, 복수 개의 점광원(22)에서 도광판(13)의 광입사면(131)으로 입사되는 빛은 균일하게 입사될 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 면광원 장치를 도시한 단면도이다.
도 6을 참조하면, 다른 실시예의 광원모듈 및 면광원 장치는 도 2의 실시예와 비교하면, 파장변환부의 배치에 차이점을 가진다.
다른 실시예의 파장변환부는 형광체필름(42)을 포함한다. 여기서, 형광체필름(42)은 얇은 판 형태로, 내부에 파장을 변환하는 형광체가 위치된다. 형광체필름(42)의 재질은 형광체 입자(41)와 동일한 재질이 사용될 수 있다.
형광체필름(42)은 필름 형태로, 평면 상에서 균일한 형광체 분포를 가지도록 미리 제조된다. 따라서, 형광체필름(42)이 사용되면, 광원모듈에서 출력되는 광의 균일성을 확보하고, 원하는 색좌표 상의 색표현이 용이하게 된다.
형광체필름(42)의 위치는 제한이 없다. 바람직하게는, 형광체필름(42)은 몰딩부(30) 상에 위치된다. 구체적으로, 형광체필름(42)은 몰딩부(30)의 상면을 커버한다. 형광체필름(42)은 몰딩부(30)의 상면 전체를 커버하여서, 적어도 2개 이상의 점광원(22)과 수직적으로 중첩된다. 따라서, 몰딩부(30)에 의해 점광원(22)들의 위치가 고정되고, 점광원(22)들이 외부와 격리되며, 형광체필름(42)에 의해 점광원(22)들에서 출력되는 빛의 파장이 변환되게 된다.
또한, 형광체필름(42)은 도광판(13)과 이격되게 배치되어서, 몰딩부(30)의 열이 도광판(13)에 전달하는 것을 제한하게 된다. 구체적으로, 형광체필름(42)의 상면은 제1반사벽(23) 및 제2반사벽(24)의 상단 보다 낮은 위치에 배치된다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 면광원 장치를 도시한 단면도이다.
도 7을 참조하면, 또 다른 실시예의 광원모듈 및 면광원 장치는 도 2의 실시예와 비교하면, 파장변환부의 배치에 차이점을 가진다.
또 다른 실시예와 파장변환부는 점광원(22)들의 외면을 감싸게 배치되는 다수의 형광체 입자(41)이다. 다수의 형광체 입자(41)는 외부로 노출된 점광원(22)들 외면에 접착된다.
다수의 형광체 입자(41)가 점광원(22)들의 감싸게 배치되면, 형광체 입자(41)를 사용량을 줄일 수 있고, 점광원(22)들에서 생성된 광이 형광체로 입사될 확률이 증가되는 이점이 존재한다. 따라서, 실시예는 형광체 입자(41)의 사용량을 줄이며, 방출되는 광의 색 균일성을 확보할 수 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 면광원 장치를 도시한 단면도이다.
도 8을 참조하면, 또 다른 실시예의 광원모듈 및 면광원 장치는 도 2의 실시예와 비교하면, 파장변환부의 배치와 이격부(32)를 더 포함하는 것에 차이점을 가진다.
이격부(32)는 점광원(22)들과 몰딩부(30) 사이에 배치되어 점광원(22)들과 몰딩부(30)를 이격시킨다. 즉, 이격부(32)는 몰딩부(30)에 포함되는 몰딩재가 점광원(22)들에서 발생하는 열에 의해 그 특성이 변하는 것을 방지한다.
이격부(32)는 회로기판(21) 상에 배치되는 점광원(22)들을 덮는 구조를 가진다. 이격부(32)는 점광원(22)들을 감싸게 배치된다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 이격부(32)는 점광원(22)들과 몰딩부(30)를 이격시키는 어떠한 구조도 가능하다.
이격부(32)의 단면 형상은 사각형 또는 모서리가 둥근 사각형일 수 있다. 다만 이에 한정되지 않고, 이격부(32)의 단면의 형상은 다양한 형상을 가질 수 있다. 이격부(32)의 단면은 반구형, 사다리꼴형, 정사각형 등의 형상을 가질 수 있다.
이격부(32)는 수밀성, 내식성, 절연성이 우수한 실리콘, 에폭시 및 기타 수지 재질 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 이격부(32)는 자외선 또는 열 경화하는 방식으로 형성될 수 있다.
이격부(32)의 상면과 점광원(22)들과의 거리는 몰딩부(30)가 점광원(22)들에서 발생하는 열에 영향을 거의 받지 않을 정도여야 하는데, 점광원(22)들의 상면과 이격부(32)의 상면 사이의 거리는 점광원(22)들의 높이의 대략 2배 내지 3배 이고, 점광원(22)들의 측면과 이격부(32)의 측면 사이의 거리는 점광원(22)들의 폭의 대략 2배 내지 3배인 것이 바람직하다.
이격부(32)의 외면에는 다수의 형광체 입자(41)가 안착된다. 이격부(32)의 외면에는 다수의 형광체 입자(41)가 안착되는 구조를 가질 수 있다. 예를 들면, 도 8에서 도시하는 바와 같이, 이격부(32)의 외면에서는 다수의 형광체 입자(41)들이 걸리거나, 내삽되는 요철구조(32a)를 가질 수 있다.;
즉, 이격부(32)가 점광원(22)들과 몰딩부(30)와의 거리를 이격시키게 된다. 따라서, 이격부(32)의 외면에 위치되는 형광체 입자(41)들은 점광원(22)들에서 발생되는 열에 의해 특성이 변화하지 않게 된다.
또한, 몰딩부(30) 내에 형광체 입자(41)는 열 경화 과정에서 중력에 의해 아래 쪽으로 침전되는데, 이격부(32)에 형성된 요철구조(32a)는 몰딩부(30)에서 침전된 형광체 입자(41)가 이격부(32)의 측면으로 흘러내리지 않게 고정하는 역할을 하게 된다. 특히 점광원(22)들이 수직형 발광 다이오드인 경우, 광의 대부분은 발광 다이오드의 상면으로 방출하게 되는데, 요철구조(32a)에 형광체 입자(41)가 안착되면, 점광원(22)들에서 발생된 광이 형광체 입자(41)에 의해 충분이 파장이 변환되어 원하는 색을 얻을 수 있고, 광의 균일성도 확보할 수 있는 이점이 있다.
또한, 요철구조(32a)는 형광체 입자(41)가 파장변환에 기여하지 않는 영역(점광원(22)들이 측면 하부영역)으로 침전되는 양을 줄일 수 있으므로, 적은 양의 형광체 입자(41)를 사용하더라고, 원하는 색의 광을 출광할 수 있는 이점이 있다.
도 9a 내지 도 9f 는 다양한 실시예의 광가이드를 도시한 도면이다. 도 9에 도시된 광가이드는 도 2에 도시된 광가이드의 형상이 변형된 예이다. 도 2에서 설명한 구성과 동일한 설명은 생략한다.
도 9a를 참고하면, 다른 실시예의 광가이드는 제1반사벽(23)과 제2반사벽(24)이 높이가 상이하다. 이 때도, 제1반사벽(23)과 제2반사벽(24)의 높이는 점광원(22)의 높이 보다 높게 형성된다.
그리고, 도광판(13)의 광입사면(131)에서 함몰 또는 돌출되는 단턱(131a)이 형성된다. 단턱(131a)은 제1반사벽(23) 또는 제2반사벽(24)의 상부와 형합된다. 따라서, 도광판(13)과 광원모듈(20)의 결합 위치를 결정할 수 있다.
실시예에서는, 제2반사벽(24)의 높이(h2)가 제1반사벽(23)의 높이(h1) 보다 높게 형성된다.
도 9b를 참고하면, 또 다른 실시예는 제1반사면(23a)과 제2반사면(24a)의 형상이 도 2의 실시예와 상이하다.
제1반사면(23a)과 제2반사면(24a)은 곡률을 가진다. 구체적으로, 제1반사면(23a)과 제2반사면(24a)은 점광원(22)의 직상방에 초점을 가지는 비구면 또는 구면 형상을 정의한다.
따라서, 초점에 위치되는 점광원(22)에서 생성된 빛의 대부분은 도광판(13)의 광출사면(132)과 거의 평행하게 입사되게 된다. 결국, 도광판(13)의 효율이 향상되게 된다.
도 9c를 참고하면, 또 다른 실시예는 제1반사면(23a)의 형상이 도 2의 실시예와 상이하다. 반사면들의 경사가 서로 상이하다. 제1반사면(23a)이 회로기판(21)의 상면과 이루는 경사각(Θ1)은 직각이고, 제2반사면(24a)이 회로기판(21)의 상면과 이루는 경사각(Θ2)은 직각 보다 크다.
도 9d를 참고하면, 또 다른 실시예는 제1반사면(23a)과 제2반사면(24a)의 형상이 도 2의 실시예와 상이하다. 제1반사면(23a)과 제2반사면(24a)은 서로 대칭되는 형상을 가진다.
제1반사면(23a)과 제2반사면(24a)의 하부(231, 241)는 서로의 이격거리가 회로기판(21)에서 도광판(13)으로 진행될수록 증가되는 경사를 가지고, 제1반사면(23a)과 제2반사면(24a)의 상부(232, 242)는 서로의 이격거리 일정하게 유지되는 형상을 가진다.
제1반사면(23a)과 제2반사면(24a)의 하부(231, 241)의 높이는 점광원(22) 보다 높거나 같을 수 있다.
도 9e를 참고하면, 또 다른 실시예는 제2반사면(24a)의 형상이 도 9d의 실시예와 상이하다. 또 다른 실시예의 반사면들은 서로 다른 형상을 가진다. 실시예의 제2반사면(24a)은 도 9d의 제2반사면(24a)과 동일하고, 제1반사면(23a)은 회로기판(21)의 상면과 수직한 경사를 가진다.
도 9f를 참고하면, 또 다른 실시예는 제2반사면(24a)의 형상이 도 2의 실시예와 상이하다. 또 다른 실시예의 반사면들 중 어느 하나는 평탄면을 가지고, 다른 하나는 곡률을 가진다.
제1반사면(23a)과 제2반사면(24a) 사이의 이격거리는 회로기판(21)에서 도광판(13)으로 진행될수록 증가되는 형성이고, 제1반사면(23a)은 평평하게 형성되고, 제2반사면(24a)은 곡률을 가진다.
도 9g를 참고하면, 또 다른 실시예는 제2반사면(24a)의 형상이 도 9d의 실시예와 상이하다. 또 다른 실시예의 반사면들은 서로 다른 형상을 가진다. 실시예의 제2반사면(24a)은 도 9d의 제2반사면(24a)과 동일하고, 제1반사면(23a)은 회로기판(21)의 상면과 수직 보다 큰 경사를 가진다.
제2반사면(24a)의 하부(241)의 높이는 점광원(22) 보다 높거나 같을 수 있다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 면광원 장치를 도시한 단면도이다.
도 10을 참조하면, 또 다른 실시예의 면광원 장치는 도 2의 실시예와 비교하면, 광원모듈(20)의 구조에 차이점이 존재한다.
점광원(22)들은 회로기판(21)의 상면에 배치될 때, 커넥터(26)의 배치 때문에, 일측으로 치우치게 배치될 수 있다. 이 때, 반사벽들 중 어느 하나의 폭은 다른 하나의 폭 보다 크게 형성된다. 반사벽들 어느 하나의 폭의 증가되면, 광가이드의 강성이 증가되고, 광가이드의 휨을 방지할 수 있다.
구체적으로, 점광원(22)은 회로기판(21)의 폭 방향(Z축 방향)에서 일측으로 치우치게 배치된다. 제1반사벽(23)의 폭(d5)은 제2반사벽(24) 보다 크게 형성된다. 물론, 제1반사벽(23)의 상부 및 하부의 폭은 제2반사벽(24)의 상부 및 하부의 폭 보다 크게 형성된다.
폭이 증가된 제1반사벽(23)의 상부에는 도광판(13)과 광학시트(14)가 안정적으로 지지될 수 있다.
도 11은 본 발명의 면광원 장치를 포함하는 액정표시장치를 나타내는 분해 사시도이다.
도 11을 참조하면, 실시예의 액정표시장치(100)는 화상을 표시하는 액정표시패널(110) 및 액정표시패널(110)에 광을 공급하는 면광원 장치(10)를 포함할 수 있다.
액정표시패널(110)은 면광원 장치로부터 제공되는 광을 이용하여 화상을 표시할 수 있다. 액정표시패널(110)은 액정을 사이에 두고 서로 대향하는 컬러 필터 기판(112) 및 박막 트랜지스터 기판(114)을 포함할 수 있다.
컬러 필터 기판(112)은 액정표시패널(110)을 통해 디스플레이되는 화상의 색을 구현할 수 있다.
박막 트랜지스터 기판(114)은 구동 필름(117)을 통해 다수의 회로부품이 실장되는 인쇄회로 기판(118)과 전기적으로 접속되어 있다. 박막 트랜지스터 기판(114)은 인쇄회로 기판(118)으로부터 제공되는 구동 신호에 응답하여 인쇄회로 기판(118)으로부터 제공되는 구동 전압을 액정에 인가할 수 있다.
박막 트랜지스터 기판(114)은 유리나 플라스틱 등과 같은 투명한 재질의 다른 기판상에 박막으로 형성된 박막 트랜지스터 및 화소 전극을 포함할 수 있다.
따라서, 실시예의 면광원 장치(1)를 사용하면, 엣지 부분에 핫 스팟이 없고, 광 균일성이 우수한 액정표시장치(100)를 제공할 수 있다.
또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 면광원 장치
20: 광원모듈
13: 도광판

Claims (19)

  1. 회로기판;
    상기 회로기판과 전기적으로 연결되고, 상기 회로기판의 상면에 상기 회로기판의 길이 방향을 따라 배치되는 적어도 2개의 점광원;
    상기 점광원들에서 입사되는 광을 상기 회로기판의 상부 방향으로 가이드하도록, 상기 회로기판의 상면에 배치되는 제1반사벽과, 상기 회로기판의 상면에 배치되어 상기 제1반사벽과의 사이에 상기 점광원들이 위치되는 광원공간을 정의하는 제2반사벽을 포함하는 광가이드;
    상기 점광원들이 위치되는 광원공간에 위치되고, 적어도 2개의 점광원을 차폐하는 몰딩부; 및
    상기 점광원들이 위치되는 광원공간에 위치되어 입사되는 광의 파장을 변환하여 출력하는 파장변환부를 포함하는 광원모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1반사벽 및 제2반사벽의 높이는 상기 점광원의 높이 보다 높게 형성되는 광원모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 몰딩부의 높이는 상기 점광원들의 높이 보다 높고, 상기 제1반사벽 및 제2반사벽의 높이 보아 낮게 형성되는 광원모듈.
  4. 제2항에 있어서,
    제1반사벽의 일면에 형성되어 빛을 반사하는 제1반사면과,
    상기 제2반사벽의 일면에 형성되어 빛을 반사하는 제2반사면을 포함하고,
    상기 제1반사면과 상기 제2반사면은 상기 점광원들을 기준으로 서로 마주보게 배치되는 광원모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1반사면과 상기 제2반사면의 이격거리는 하부에서 상부방향으로 진행될수록 증가되는 광원모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1반사벽과 상기 제2반사벽은 상기 회로기판의 길이 방향으로 길게 배치되는 광원모듈.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 광가이드는 상기 회로기판에 형성된 결합홀에 내삽되는 결합돌기를 더 포함하는 광원모듈.
  8. 제2항에 있어서,
    일단이 상기 제1반사벽과 연결되고 타단이 상기 제2반사벽과 연결되는 브릿지를 더 포함하는 광원모듈.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 브릿지의 외면에는 빛을 반사하는 반사물질이 도포되고, 브릿지는 하부에서 상부 방향으로 진행될수록 그 폭이 감소되는 광원모듈.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 파장변환부는 상기 몰딩부에 분산되어 배치되는 다수의 형광체 입자를 포함하는 광원모듈.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 파장변환부는 상기 점광원들의 외면을 감싸게 배치되는 다수의 형광체 입자를 포함하는 광원모듈.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 점광원들을 감싸게 배치되어 상기 몰딩부와 상기 점광원들을 이격시키는 이격부를 더 포함하고,
    상기 다수의 형광체 입자들은 적어도 상기 이격부의 외면에 안착되는 광원모듈.
  13. 제2항에 있어서,
    상기 파장변환부는 상기 몰딩부 상에 위치되는 형광체 필름을 포함하는 광원모듈.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 형광체 필름의 상면은 상기 제1반사벽 및 제2반사벽의 상단 보다 하부에 위치되는 광원모듈.
  15. 광을 제공하는 광원모듈; 및
    상기 광원모듈의 광을 광입사면으로부터 도입하여 상기 광입사면 보다 큰 면적을 가지는 광출사면에서 외부로 출사하는 도광판을 포함하고,
    상기 광원모듈은,
    회로기판;
    상기 회로기판과 전기적으로 연결되고, 상기 회로기판의 상면에 상기 광입사면의 길이 방향을 따라 배치되는 적어도 2개의 점광원;
    상기 점광원들에서 입사되는 광을 상기 회로기판에서 상기 도광판의 광입사면으로 가이드하도록, 상기 회로기판의 상면에 배치되는 제1반사벽과, 상기 회로기판의 상면에 배치되어 상기 제1반사벽과의 사이에 상기 점광원들이 위치되는 광원공간을 정의하는 제2반사벽을 포함하는 광가이드 광가이드;
    상기 점광원들이 위치되는 광원공간에 위치되고, 적어도 2개의 점광원을 차폐하며, 투광성 재질인 몰딩부; 및
    상기 점광원들이 위치되는 광원공간에 위치되어 입사되는 광의 파장을 변환하여 출력하는 파장변환부를 포함하는 면광원 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1반사벽 및 제2반사벽의 높이는 상기 점광원의 높이 보다 높게 형성되는 면광원 장치.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 도광판의 광입사면은 상기 제1반사벽 및 제2반사벽의 상부 중 적어도 어느 하나에 지지되는 면광원 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 몰딩부의 높이는 상기 점광원들의 높이 보다 높고, 상기 제1반사벽 및 제2반사벽의 높이 보아 낮게 형성되는 면광원 장치.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 몰딩부와 상기 파장변환부는 상기 도광판에서 이격되어 배치되는 면광원 장치.

KR1020150104613A 2015-07-23 2015-07-23 광원모듈 및 이를 포함하는 면광원 장치 KR20170015580A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150104613A KR20170015580A (ko) 2015-07-23 2015-07-23 광원모듈 및 이를 포함하는 면광원 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150104613A KR20170015580A (ko) 2015-07-23 2015-07-23 광원모듈 및 이를 포함하는 면광원 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20170015580A true KR20170015580A (ko) 2017-02-09

Family

ID=58154640

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150104613A KR20170015580A (ko) 2015-07-23 2015-07-23 광원모듈 및 이를 포함하는 면광원 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20170015580A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021261841A1 (ko) * 2020-06-26 2021-12-30 삼성전자주식회사 디스플레이 장치 및 그 제조 방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021261841A1 (ko) * 2020-06-26 2021-12-30 삼성전자주식회사 디스플레이 장치 및 그 제조 방법
US12044924B2 (en) 2020-06-26 2024-07-23 Samsung Electronics Co., Ltd. Light emiting display device and method for manufacturing same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3296811B1 (en) Light emitting device
US10753546B2 (en) Light module and lighting device having same
TWI785496B (zh) 發光模組及面狀光源
KR101659357B1 (ko) 발광소자패키지
KR101064036B1 (ko) 발광 소자 패키지 및 조명 시스템
CN104170104B (zh) 发射辐射的半导体组件、照明设备和显示设备
US8613533B2 (en) Optical sheet and light emitting device package having the same
CN102130109B (zh) 发光器件和使用发光器件的灯单元
US20080231772A1 (en) Flat panel display and fabrication method thereof
KR20130054040A (ko) 발광 소자 패키지 및 이를 구비한 조명 장치
US20110211334A1 (en) Light emitting device package and light unit having the same
CN106324745B (zh) 导光板以及具有该导光板的平面光源装置
KR102076243B1 (ko) 발광 소자 패키지
KR101830717B1 (ko) 발광 소자 패키지
JP2022082802A (ja) 発光装置
KR20200046478A (ko) 조명 모듈 및 이를 구비한 조명 장치
KR20140095913A (ko) 발광 모듈 및 이를 구비한 조명 장치
JP2008305714A (ja) 光源装置および平面照明装置
KR20170015580A (ko) 광원모듈 및 이를 포함하는 면광원 장치
KR102624157B1 (ko) 조명 모듈 및 이를 구비한 조명 장치
KR102432222B1 (ko) 광학 플레이트, 조명 소자 및 광원 모듈
JP2007311253A (ja) 光源装置および平面照明装置
KR101797968B1 (ko) 발광소자 패키지
KR101693656B1 (ko) 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 디스플레이 장치
KR102531846B1 (ko) 광학 플레이트, 발광 소자 및 광원 모듈