KR20200101722A - 발광다이오드 장치용 광학 구조물 및 이를 구비하는 조명용 발광다이오드 장치 - Google Patents

발광다이오드 장치용 광학 구조물 및 이를 구비하는 조명용 발광다이오드 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 발광다이오드 장치용 광학 구조물 및 이를 구비하는 조명용 발광다이오드 장치에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 사용되는 발광다이오드의 크기에 따른 도광판의 형성 두께에 제약을 받지 않고, 도광판이 극단적으로 얇은 두께로 형성되더라도 높은 광효율을 얻을 수 있는 발광다이오드 장치용 광학 구조물 및 이를 구비하는 조명용 발광다이오드 장치에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은, 제1 표면 및 상기 제1 표면과 대응되는 반대쪽 표면인 제2 표면을 포함하는 도광판; 및 상기 제1 표면 상의 가장자리에 배치되고, 일 방향을 따라 연속적으로 배열되어 패턴을 이루는 복수 개의 프리즘을 포함하는 프리즘 시트를 포함하되, 상기 프리즘은 빛을 굴절시키는 양측 면의 기울기가 서로 다른 비대칭 구조로 형성되는 발광다이오드 장치용 광학 구조물 및 이를 구비하는 조명용 발광다이오드 장치를 제공한다.

Description

발광다이오드 장치용 광학 구조물 및 이를 구비하는 조명용 발광다이오드 장치{OPTICAL STRUCTURES FOR LIGHT EMITTING DIODE DEVICE AND LIGHT EMITTING DIODE DEVICE FOR LIGHTING HAVING THE SAME}
본 발명은 발광다이오드 장치용 광학 구조물 및 이를 구비하는 조명용 발광다이오드 장치에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 사용되는 발광다이오드의 크기에 따른 도광판의 형성 두께에 제약을 받지 않고, 도광판이 극단적으로 얇은 두께로 형성되더라도 높은 광효율을 얻을 수 있는 발광다이오드 장치용 광학 구조물 및 이를 구비하는 조명용 발광다이오드 장치에 관한 것이다.
TV 뿐만 아니라 일반 조명에서도 그 두께를 얇게 만드는 것은 소비자에게 큰 부가가치를 제공한다. 일반적으로, 주거용 발광다이오드 조명에서는 두께 4 ㎜ ~ 6 ㎜의 아크릴 도광판이 사용되고 있다. 이때, 발광다이오드의 크기가 3 ㎜ 이하인 것도 생산되고 있지만, 이러한 크기의 발광다이오드 중에서 조명용으로 적절한 출력을 내는 것을 찾기는 쉽지 않다. 또한, 아크릴 도광판의 특성상 얇게 만들면 아래로 처지기 때문에 박형 발광다이오드 조명을 만들기 위해 아크릴 도광판의 두께를 무작정 줄이는데도 한계가 있다.
한편, 영율(Young's modulus)이 큰 유리기판의 경우, 처짐 양이 매우 작기 때문에 도광판으로 얇은 유리기판을 사용할 수 있다. 그러나 얇은 도광판에 적용 가능한, 크기가 작은 발광다이오드는 여전히 생산되고 있지 않기 때문에 얇은 유리 도광판을 사용하는 것에도 한계가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 즉, 얇은 도광판에 크기가 큰 혹은 상대적으로 두꺼운 발광다이오드를 적용하기 위해, 도광판과 발광다이오드 사이에 광학 커플러를 배치하는 방법이 제안되었다. 하지만, 이 경우에는 발광다이오드와 도광판의 치수별로 별도의 광학 커플러가 필요하며, 상황에 따라서도 별도의 광학 커플러가 필요하여 소량 다품종이 되기 쉽고, 그 결과, 비용이 증가되는 문제가 있다. 또한, 이 경우, 광학 커플러 적용 과정에서 광손실이 발생되는 문제가 있고, 조립 자체도 쉽지 않은 문제가 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1780426호(2017.09.14.)
본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 사용되는 발광다이오드의 크기에 따른 도광판의 형성 두께에 제약을 받지 않고, 도광판이 극단적으로 얇은 두께로 형성되더라도 높은 광효율을 얻을 수 있는 발광다이오드 장치용 도광판 및 이를 구비하는 조명용 발광다이오드 장치를 제공하는 것이다.
이를 위해, 본 발명은, 제1 표면 및 상기 제1 표면과 대응되는 반대쪽 표면인 제2 표면을 포함하는 도광판; 및 상기 제1 표면 상의 가장자리에 배치되고, 일 방향을 따라 연속적으로 배열되어 패턴을 이루는 복수 개의 프리즘을 포함하는 프리즘 시트를 포함하되, 상기 프리즘은 빛을 굴절시키는 양측 면의 기울기가 서로 다른 비대칭 구조로 형성되는 발광다이오드 장치용 광학 구조물을 제공한다.
여기서, 상기 프리즘 시트 상에 배치되는 반사판을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 프리즘은 삼각 프리즘일 수 있다.
이때, 상기 프리즘의 단면은, 양측 빗변이 비대칭을 형성할 수 있다.
상기 프리즘의 단면에서, 밑변과 일측 빗변이 이루는 내각(θ1)은 7° ~ 30°이고, 밑변과 타측 빗변이 이루는 내각(θ2)은 20° ~ 60°일 수 있다.
또한, 상기 도광판과 상기 프리즘 시트는 접착제를 매개로 서로 부착될 수 있다.
그리고 상기 복수 개의 프리즘에서, 서로 이웃하는 프리즘 간의 피치는 15 ㎛ ~ 40 ㎛일 수 있다.
상기 복수 개의 프리즘은 스트라이프 패턴을 이룰 수 있다.
또한, 상기 프리즘 시트의 폭은 상기 발광다이오드의 폭과 동일하거나 더 크게 형성될 수 있다.
상기 도광판은 유리 기판으로 이루어질 수 있다.
이때, 상기 도광판은 0.5 ㎜ ~ 2 ㎜ 두께로 형성될 수 있다.
또한, 상기 반사판의 일측 단부는 상기 도광판의 측면으로 연장 형성될 수 있다.
그리고 상기 반사판의 일측 단부는 상기 발광다이오드의 후면 측으로 더 연장 형성될 수 있다.
상기 도광판의 상기 제1 표면과 마주하는 상기 반사판의 표면에 상기 프리즘 시트가 형성될 수 있다.
또한, 상기 프리즘 시트는, 상기 복수 개의 프리즘 하측에 형성되고 상기 도광판의 상기 제1 표면 상에 배치되는 매트릭스 층, 및 상기 매트릭스 층 내부에 분산되어 있는 복수 개의 산란입자를 더 포함할 수 있다.
그리고 상기 광학 구조물은, 상기 프리즘 시트를 덮는 형태로 형성되고 평탄한 표면을 갖는 반사층을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 광학 구조물은, 상기 프리즘 시트의 표면에 코팅되어 있는 반사 코팅층을 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명은, 상기 광학 구조물; 상기 광학 구조물의 후면 가장자리에 상기 제2 표면과 마주하여 배치되는 발광다이오드; 및 상기 광학 구조물 및 상기 발광다이오드의 장착 공간을 제공하고, 상기 광학 구조물의 전면 가장자리 상에 형성되는 베젤부를 포함하는 프레임을 포함하는 조명용 발광다이오드 장치를 제공한다.
여기서, 상기 광학 구조물의 전면 가장자리는 상기 베젤부에 의해 가려질 수 있다.
본 발명에 따르면, 사용되는 발광다이오드의 크기에 따른 도광판의 형성 두께에 제약을 받지 않고, 그 결과, 도광판을 얇은 두께, 예컨대, 0.5 ㎜ ~ 2 ㎜ 두께로 형성할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 도광판이 극단적으로 얇은 두께로 형성되더라도 이에 구애 받지 않고 크기가 큰 발광다이오드를 사용하는 것이 가능함에 따라, 높은 광효율을 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 발광다이오드 장치용 광학 구조물을 개략적으로 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 발광다이오드 장치용 광학 구조물에서 프리즘 시트를 이루는 프리즘의 형상을 나타낸 모식도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 발광다이오드 장치용 광학 구조물을 구비하는 조명용 발광다이오드 장치를 개략적으로 나타낸 모식도이다.
도 4는 본 발명의 비교 예1에 따른 발광다이오드 장치용 광학 구조물을 개략적으로 나타낸 모식도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예1에 따른 발광다이오드 장치용 광학 구조물을 개략적으로 나타낸 모식도이다.
도 6은 본 발명의 비교 예1과 실시 예1의 발광다이오드와 도광판의 거리에 따른 광효율을 시뮬레이션한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 발광다이오드 장치용 광학 구조물을 개략적으로 나타낸 모식도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 발광다이오드 장치용 광학 구조물에서, 프리즘 형상을 나타낸 모식도이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 발광다이오드 장치용 광학 구조물을 개략적으로 나타낸 모식도이다.
도 10은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 발광다이오드 장치용 광학 구조물을 개략적으로 나타낸 모식도이다.
도 11은 본 발명의 제5 실시 예에 따른 발광다이오드 장치용 광학 구조물을 개략적으로 나타낸 모식도이다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 발광다이오드 장치용 광학 구조물 및 이를 구비하는 조명용 발광다이오드 장치에 대해 상세히 설명한다.
아울러, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 발광다이오드 장치용 광학 구조물은 발광다이오드(10)로부터 방출되는 빛을 전방으로 안내하기 위한 것으로, 도광판(110) 및 프리즘 시트(120)를 포함하여 형성된다.
도광판(110)은 발광다이오드(10)에서 나오는 빛의 손실을 최소화하면서 상면(도면 기준) 방향으로 빛 고르게 분산하여 면 광원으로 만들어주는 부재이다. 이러한 도광판(110)은 플레이트 형태로 이루어질 수 있다. 이때, 본 발명의 제1 실시 예에서, 설명의 편의를 위해, 도광판(110)의 표면 중 빛이 외부로 방출되는 표면은 제1 표면(111)으로 정의된다. 또한, 도광판(110)의 표면 중 배치되는 발광다이오드(10)와 마주하고 제1 표면(111)과 대응되는 반대쪽 표면은 제2 표면(112)으로 정의된다.
본 발명의 제1 실시 예에 따른 도광판(110)은 유리 기판으로 이루어질 수 있다. 이때, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 도광판(110)은 사용되는 발광다이오드(10)의 크기에 따른 형성 두께에 제약을 받지 않는다. 즉, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 도광판(110)은 매우 얇은 두께로 형성될 수 있고, 그 결과, 이를 적용하는 발광다이오드 장치의 박형화를 구현하여 그 가치를 높일 수 있다. 예를 들어, 도광판(110)은 0.5 ㎜ ~ 2 ㎜ 두께로 형성될 수 있다. 이와 같이, 도광판(110)이 발광다이오드(10)의 크기와 무관하게 얇은 두께 혹은 극단적으로 얇은 두께로 형성될 수 있는 이유는 도광판(110)의 제1 표면(111) 상에 배치되어 도광판(110)을 통과하는 빛을 굴절시키는 프리즘 시트(120) 때문인데, 이에 대해서는 하기에서 보다 상세히 설명하기로 한다.
프리즘 시트(120)는 도광판(110)의 제2 표면(112) 측에 배치되는 발광다이오드(10)에서 발광되어 도광판(110)을 통과하는 빛을 굴절시켜 광효율을 향상시키는 부재이다. 본 발명의 제1 실시 예에 따른 프리즘 시트(120)는 도광판(110)의 제1 표면(111) 상의 가장자리에 배치된다. 이에 따라, 도 3에 도시한 바와 같이, 프리즘 시트(120)는 조명용 발광다이오드 장치에서, 프레임(20)의 베젤부(21)에 의해 가려진다. 즉, 도광판(110)과 프리즘 시트(120)를 포함하는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 광학 구조물의 전면 가장자리는 이들에게 장착 공간을 제공하는 프레임(20)의 전방 영역인 베젤부(21)에 의해 가려지게 된다.
한편, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 프리즘 시트(120)는 일 방향을 따라 연속적으로 배열되어 패턴을 이루는 복수 개의 프리즘(121)을 포함한다. 이때, 복수 개의 프리즘(121)은 평면을 기준으로 봤을 때, 스트라이프 패턴을 이룰 수 있다. 또한, 복수 개의 프리즘(121)에서, 서로 이웃하는 프리즘(121) 간의 피치는 15 ㎛ ~ 40 ㎛로 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 제1 실시 예에서, 이러한 프리즘(121)은 빛을 굴절시키는 약측 면의 기울기가 서로 다른 비대칭 구조로 형성될 수 있다. 예를 들어, 프리즘(121)은 좌우 비대칭 구조의 삼각 프리즘일 수 있다. 하지만, 이는 일례일 뿐, 프리즘(121)은 비대칭 구조의 다양한 형상으로 형성될 수 있는 바, 본 발명에서 프리즘(121)의 형상을 반드시 좌우면이 비대칭을 이루는 삼각형 프리즘으로 한정하는 것은 아니다. 이때, 도 2에 도시한 바와 같이, 프리즘(121)의 단면은, 양측 빗변이 비대칭을 형성하는 삼각형 형태로 이루어질 수 있다. 프리즘(121)의 양측 빗변이 비대칭을 이루면, 양측 빗변이 대칭을 이루는 것보다 상대적으로 우수한 광효율을 나타낼 수 있다. 특히, 우수한 광효율을 구현하기 위해, 프리즘(121)의 단면을 이루는 삼각형에서, 밑변과 일측 빗변이 이루는 내각(θ1)은 7° ~ 30° 범위로 형성되는 것이 바람직하고, 밑변과 타측 빗변이 이루는 내각(θ2)은 20° ~ 60° 범위로 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 제1 실시 예에 따른 발광다이오드 장치용 광학 구조물은 이러한 프리즘 시트(120)를 통해 발광다이오드(10)의 크기에 상관 없이 도광판(110)을 매우 얇은 두께로 형성할 수 있게 된다. 또한, 이는 도광판(110)을 매우 얇은 두께로 형성하더라도 크기가 큰 발광다이오드(10)를 사용하는 것이 가능하다는 것을 의미하므로, 매우 얇은 두께의 도광판(110)과 크기가 큰 발광다이오드(10)를 조합하여, 높은 광효율을 얻을 수 있게 된다.
본 발명의 제1 실시 예에서, 프리즘 시트(120)의 폭은 도광판(110)의 제2 표면(112) 측에 배치되는 발광다이오드(10)의 폭과 동일하거나 더 크게 형성되는 것이 광효율 향상을 위해 바람직하다. 본 발명의 제1 실시 예에서, 프리즘 시트(120)는 도광판(110)과 접착제를 매개로 서로 부착될 수 있다. 이때, 접착제로는 예컨대, PSA(pressure sensitive adhesive) 필름이나 OCA(optically clear adhesive) 필름이 사용될 수 있다.
한편, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 발광다이오드 장치용 광학 구조물은 프리즘 시트(120) 상에 배치되는 반사판(130)을 더 포함할 수 있다. 이때, 반사판(130)은 도광판(110)의 가장자리에서의 광손실을 줄이기 위해, 즉, 발광다이오드(10)에서 사각으로 나온 빛도 도광판(110) 내부로 보내주기 위해, 도광판(110)의 측면으로 연장 형성되는 것이 바람직하다. 본 발명의 제1 실시 예에서, 이러한 반사판(130)은 확산 형태의 반사판이 사용될 수 있다. 하지만, 반사율만 높다면, 어떠한 재질이라도 무방하므로, 본 발명의 제1 실시 예에서, 반사판(130)으로 반드시 확산 형태의 반사판만을 한정하는 것이 아니다.
여기서, 프리즘 시트(120)에서 나온 굴절된 빛은 프리즘 시트(120) 상에 배치되어 있는 반사판(130)에 의해 반사되어 다시 발광다이오드(10) 측으로 반사되기 때문에, 도광판(110)의 제2 표면(112) 측에는 표면 반사율이 높은 발광다이오드(10)가 배치되는 것이 바람직하다. 또한, 광손실을 줄이기 위해, 도광판(110)의 제2 표면(112)과 가능한 한 가깝게 발광다이오드(10)를 배치하는 것이 바람직하다.
<비교 예1>
도 4에 도시한 바와 같이, 두께 0.5 ㎜로 이루어진 도광판의 측면에 높이 5 ㎜의 발광다이오드가 배치되는 구조를 가정하여 시뮬레이션하였다. 이때, 도광판과 발광다이오드의 간격은 0 ㎛로 설정하였다.
<실시 예1>
도 5에 도시한 바와 같이, 특정 두께로 이루어진 도광판의 하면 가장자리에 폭 5 ㎜, 표면 반사율 90%의 발광다이오드가 배치되고, 도광판의 상면에는 폭 6 ㎜의 일반적인 45도-45도 각도의 프리즘 시트가 배치되며, 프리즘 시트 상측 및 도광판의 측면에 반사율 95%, 램버시안(lambertian) 배광분포를 나타내는 반사판이 배치되는 구조를 가정하여 시뮬레이션하였다. 이때, 도광판의 두께를 0.5, 1.5, 2.0, 3.0 ㎜로 변경하였다.
도 6의 본 발명의 비교 예1과 실시 예1의 발광다이오드와 도광판의 거리에 따른 광효율을 시뮬레이션한 결과에서 보여지는 바와 같이, 비교 예1의 경우, 도광판의 두께가 측면에 배치되는 발광다이오드의 높이보다 얇을 경우, 대부분의 빛이 도광되지 않고, 도광판 외부로 빠져나가 버리는 것으로 확인되었다. 즉, 비교 예1의 경우에는 시뮬레이션 결과, 도광판의 두께가 0.5 ㎜인 경우, 광효율이 약 21%로 계산되었다. 즉, 약 80%의 광손실이 발생된 것을 의미한다.
반면, 비교 예1과 동일한 도광판의 두께를 갖지만 도광판 상면 위에 프리즘 시트가 배치되고 프리즘 시트 상측과 도광판의 측면에 반사판이 배치된 실시 예1의 경우에는 도광판의 두께 변화에 따라, 광효율이 35 ~ 70%로 계산되었다. 즉, 실시 예1의 경우, 도광판의 두께가 얇은 0.5 ㎜의 경우, 비교 예1보다 광효율이 1.6배 이상 개선되는 것으로 확인되었다.
이하, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 발광다이오드용 광학 구조물에 대하여 도 7을 참조하여 설명하기로 한다.
도 7은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 발광다이오드 장치용 광학 구조물을 개략적으로 나타낸 모식도이다.
도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 발광다이오드 장치용 광학 구조물은 도광판(110), 프리즘 시트(220) 및 반사판(130)을 포함하여 형성된다.
본 발명의 제2 실시 예는 본 발명의 제1 실시 예와 비교하여, 프리즘 시트의 구조에만 차이가 있을 뿐이므로, 동일한 구성요소들에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하고 이들에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 제2 실시 예에 따른 프리즘 시트(220)는 매트릭스 층(221) 및 복수 개의 산란입자(222)를 더 포함하여 형성될 수 있다. 여기서, 매트릭스 층(221)은 패턴을 이루는 복수 개의 프리즘(121) 하측에 형성된다. 이때, 도 8에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시 예에서는 프리즘(121)으로 통상의 45도-45도 프리즘(a)이 아닌, 20도-50도 프리즘(b)이 채용되었다. 방법적인 순서로는 매트릭스 층(221) 상에 복수 개의 프리즘(121)이 패턴을 이루도록 형성될 수 있다. 또한, 매트릭스 층(221)은 도광판(110)의 제1 표면(111) 상에 배치될 수 있다.
본 발명의 제2 실시 예에서, 복수 개의 산란입자(222)는 매트릭스 층(2221) 내부에 분산되어 있다. 이러한 복수 개의 산란입자(222)는 도광판(110)을 통과하는 빛을 산란시키는 역할을 하는 것으로, 매트릭스 층(221)과 굴절률이 다른 물질로 이루어질 수 있다.
한편, 프리즘 시트(220) 상에 배치되는 반사판(130)은 도광판(110)의 측면(113) 및 제2 표면(112) 측으로 빠져 나오는 빛을 다시 도광판(110) 내부로 보내주기 위해, 도광판(110)의 측면(113) 및 도광판(110)의 제2 표면(112) 측에 배치되는 발광다이오드(10)의 후면 측으로 더 연장 형성될 수 있다.
본 발명의 제2 실시 예는 복수 개의 프리즘(121)에 더해 복수 개의 산란입자(222)가 내부에 분산되어 있는 매트릭스 층(221)을 추가로 구비함으로써, 광효율을 보다 향상시킬 수 있게 된다.
이하, 본 발명의 제3 및 제4 실시 예에 따른 발광다이오드 장치용 광학 구조물에 대하여, 도 9 및 도 10을 참조하여 설명하기로 한다.
도 9는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 발광다이오드 장치용 광학 구조물을 개략적으로 나타낸 모식도이고, 도 10은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 발광다이오드 장치용 광학 구조물을 개략적으로 나타낸 모식도이다.
먼저, 도 9에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 발광다이오드 장치용 광학 구조물은 도광판(110), 프리즘 시트(120) 및 반사층(340)을 포함하여 형성된다.
또한, 도 10에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제4 실시 예에 따른 발광다이오드 장치용 광학 구조물은 도광판(110), 프리즘 시트(120) 및 반사 코팅층(450)을 포함하여 형성된다.
본 발명의 제3 및 제4 실시 예는 본 발명의 제1 실시 예와 비교하여, 반사판 대신 반사층(제3 실시 예) 또는 반사 코팅층(제4 실시 예)이 형성되는 것에만 차이가 있을 뿐이므로, 동일한 구성요소들에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하고, 이들에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 9에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 반사층(340)은 프리즘 시트(120)를 덮는 형태로 형성된다. 즉, 프리즘 시트(120)는 반사층(340)의 내부에 배치된다. 이때, 반사층(340)은 평탄한 표면을 갖는다. 이와 같이, 반사층(340)이 프리즘 시트(120)를 덮는 형태로 형성되면, 본 발명의 제1 실시 예에서 프리즘 시트(120)의 상측에 배치되는 반사판(도 1의 130)은 생략될 수 있다. 다만, 본 발명의 제3 실시 예에서는 도광판(110)의 측면(113) 및 제2 표면(112) 측으로 나오는 빛을 다시 도광판(110) 내부로 보내주기 위해, 도광판(110)의 측면(113) 및 도광판(110)의 제2 표면(112) 측에 배치되는 발광다이오드(10)의 후면 측에는 보조 반사판(341)이 배치될 수 있다.
한편, 도 10에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제4 실시 예에 따른 반사 코팅층(450)은 프리즘 시트(120)의 표면에 코팅되어 형성된다. 반사 코팅층(450)은 실버나 알루미늄으로 이루어질 수 있다. 이러한 물질을 프리즘 시트(120)의 표면에 코팅함에 따라, 반사 코팅층(450)은 프리즘 시트(120)의 프리즘(121) 형상을 따라 형성된다. 이와 같이, 반사 코팅층(450)이 프리즘 시트(120)의 표면에 코팅되면, 본 발명의 제3 실시 예와 마찬가지로, 본 발명의 제1 실시 예에서 프리즘 시트(120)의 상측에 배치되는 반사판(도 1의 130)은 생략될 수 있다. 또한, 본 발명의 제3 실시 예와 마찬가지로, 도광판(110)의 측면(113) 및 제2 표면(112) 측으로 나오는 빛을 다시 도광판(110) 내부로 보내주기 위해, 도광판(110)의 측면(113) 및 도광판(110)의 제2 표면(112) 측에 배치되는 발광다이오드(10)의 후면 측에는 보조 반사판(451)이 배치될 수 있다.
이하, 본 발명의 제5 실시 예에 따른 발광다이오드 장치용 광학 구조물에 대하여, 도 11을 참조하여 설명하기로 한다.
도 11은 본 발명의 제5 실시 예에 따른 발광다이오드 장치용 광학 구조물을 개략적으로 나타낸 모식도이다.
도 11에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제5 실시 예에 따른 발광다이오드 장치용 광학 구조물은, 도광판(110), 프리즘 시트(520) 및 반사판(130)을 포함하여 형성된다.
본 발명의 제5 실시 예는 본 발명의 제1 실시 예와 비교하여, 프리즘 시트의 형성 위치에만 차이가 있을 뿐이므로, 동일한 구성 요소들에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하고 이들에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 제5 실시 예에 따른 프리즘 시트(520)는 도광판(110)의 제1 표면(111)과 마주하는 반사판(130)의 표면에 형성된다. 이때, 프리즘 시트(520)는 예컨대, PSA 필름이나 OCA 필름과 같은 접착제를 매개로 반사판(130)의 표면에 부착될 수 있다. 접착제의 두께는 얇을수록 효율 측면에서 유리하다.
이와 같이, 필요에 따라 혹은 예컨대, 제조 공정 상의 편의에 따라 본 발명의 제5 실시 예와 같이, 반사판(130)의 표면에 프리즘 시트(520)가 부착될 수 있고, 본 발명의 제1 실시 예와 같이, 도광판(110)의 제1 표면(111)에 프리즘 시트(도 1의 120)가 부착될 수도 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
110; 도광판 111; 제1 표면
112; 제2 표면 113; 측면
120, 220, 520; 프리즘 시트 121; 프리즘
130; 반사판 221; 매트릭스 층
222; 산란입자 340; 반사층
341, 451; 보조 반사판 450; 반사 코팅층
10; 발광다이오드 20; 프레임
21; 베젤부

Claims (19)

  1. 제1 표면 및 상기 제1 표면과 대응되는 반대쪽 표면인 제2 표면을 포함하는 도광판; 및
    상기 제1 표면 상의 가장자리에 배치되고, 일 방향을 따라 연속적으로 배열되어 패턴을 이루는 복수 개의 프리즘을 포함하는 프리즘 시트;
    를 포함하되,
    상기 프리즘은 빛을 굴절시키는 양측 면의 기울기가 서로 다른 비대칭 구조로 형성되는 발광다이오드 장치용 광학 구조물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프리즘 시트 상에 배치되는 반사판을 더 포함하는 발광다이오드 장치용 광학 구조물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 프리즘은 삼각 프리즘인 발광다이오드 장치용 광학 구조물.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 프리즘의 단면은, 양측 빗변이 비대칭을 형성하는 발광다이오드 장치용 광학 구조물.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 프리즘의 단면에서, 밑변과 일측 빗변이 이루는 내각(θ1)은 7° ~ 30°이고, 밑변과 타측 빗변이 이루는 내각(θ2)은 20° ~ 60°인 발광다이오드 장치용 광학 구조물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 도광판과 상기 프리즘 시트는 접착제를 매개로 서로 부착되는 발광다이오드 장치용 광학 구조물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 프리즘에서, 서로 이웃하는 프리즘 간의 피치는 15 ㎛ ~ 40 ㎛인 발광다이오드 장치용 광학 구조물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 프리즘은 스트라이프 패턴을 이루는 발광다이오드 장치용 광학 구조물.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 프리즘 시트의 폭은 상기 발광다이오드의 폭과 동일하거나 더 크게 형성되는 발광다이오드 장치용 광학 구조물.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 도광판은 유리 기판으로 이루어진 발광다이오드 장치용 광학 구조물.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 도광판은 0.5 ㎜ ~ 2 ㎜ 두께로 형성되는 발광다이오드 장치용 광학 구조물.
  12. 제2항에 있어서,
    상기 반사판의 일측 단부는 상기 도광판의 측면으로 연장 형성되는 발광다이오드 장치용 광학 구조물.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 반사판의 일측 단부는 상기 발광다이오드의 후면 측으로 더 연장 형성되는 발광다이오드 장치용 광학 구조물.
  14. 제2항에 있어서,
    상기 도광판의 상기 제1 표면과 마주하는 상기 반사판의 표면에 상기 프리즘 시트가 형성되는 발광다이오드 장치용 광학 구조물.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 프리즘 시트는,
    상기 복수 개의 프리즘 하측에 형성되고 상기 도광판의 상기 제1 표면 상에 배치되는 매트릭스 층, 및
    상기 매트릭스 층 내부에 분산되어 있는 복수 개의 산란입자,
    를 더 포함하는 발광다이오드 장치용 광학 구조물.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 프리즘 시트를 덮는 형태로 형성되고 평탄한 표면을 갖는 반사층을 더 포함하는 발광다이오드 장치용 광학 구조물.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 프리즘 시트의 표면에 코팅되어 있는 반사 코팅층을 더 포함하는 발광다이오드 장치용 광학 구조물.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 따른 광학 구조물;
    상기 광학 구조물의 후면 가장자리에 상기 제2 표면과 마주하여 배치되는 발광다이오드; 및
    상기 광학 구조물 및 상기 발광다이오드의 장착 공간을 제공하고, 상기 광학 구조물의 전면 가장자리 상에 형성되는 베젤부를 포함하는 프레임;
    을 포함하는 조명용 발광다이오드 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 광학 구조물의 전면 가장자리는 상기 베젤부에 의해 가려지는 조명용 발광다이오드 장치.
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