KR20220053471A - 발광장치 - Google Patents

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Abstract

발광장치는 기판, 다수 개의 발광부품, 및 도광구조를 포함한다. 발광부품은 상기 기판 상에 배치된다. 상기 도광구조는 상기 기판 상에 배치된다. 상기 도광구조는 상기 발광부품들을 분리시키며 상기 발광부품들을 연속으로 에워싼다. 상기 도광구조와 상기 발광부품들은 서로 분리된다. 상기 발광부품들로부터 방출된 빛은 상기 도광구조 내에 진입하여 상기 도광구조가 발광하게 할 수 있다. 상기 도광구조는 굴절률이 1.1 내지 3인 재료로 만들어질 수 있다.

Description

발광장치{LIGHT-EMITTING DEVICE}
본 발명은 도광구조를 포함하는 발광장치에 관한 것이다.
자체 발광을 할 수 없는 모니터는 백라이트 모듈을 이용하여 광원의 공급을 받을 수 있다. 통상적으로, 백라이트 모듈은 엣지형(edge type)과 직하형(direct type)으로 구분될 수 있다.
직하형 백라이트 모듈의 경우, 발광 다이오드 어레이에 확산시트를 배치함으로써 모니터 디스플레이 시 밝기 불균일(Mura) 현상이 발생하는 것을 줄인다. 밝기 불균일 현상을 개선하기 위해 발광 다이오드의 수량을 늘리거나 광학 거리(optical distance; OD)를 늘리는 것을 고려할 수도 있다. 그러나, 발광 다이오드의 수량을 늘리면 재료 원가 및 제조 원가를 높이게 된다. 광학 거리를 늘리면 백라이트 모듈이 두꺼워져서 백라이트 모듈의 슬림화에 불리하다.
따라서, 발광 다이오드의 수량을 늘리지 않고 광학 거리를 늘리지 않으면서도 밝기 불균일 현상을 개선하는 것은 당 업계에서 시급히 해결해야 할 과제가 되고 있다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명은 발광 다이오드로부터 방출된 빛이 특수한 도광구조에 의해 적절하게 일부 반사, 일부 굴절 및 일부 투과되도록 함으로써 발광 다이오드의 개수를 증가하지 않고 광학 거리를 늘리지 않은 상황에서 밝기의 불균일 현상을 개선할 수 있는 발광장치를 개시한다. 본 발명의 도광구조는 심지어 발광 다이오드의 개수를 대폭 줄인 상황에서도 발광장치가 우수한 밝기 균일도를 갖도록 할 수 있다.
본 발명에서 개시하는 발광장치는 기판, 다수 개의 발광부품 및 도광구조를 포함한다. 발광부품은 기판 상에 배치된다. 도광구조는 기판에 배치되고, 도광구조는 발광부품을 분리시키고 발광부품을 연속으로 에워싸며, 도광구조와 발광부품은 서로 분리되고, 발광부품으로부터 방출된 빛은 도광구조 내에 진입하여 도광구조가 발광하게 할 수 있으며, 도광구조는 굴절률이 1.1 내지 3인 재료로 제작된다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 재료는 실리콘(silicone), 폴리메틸메타크릴레이트(Poly(methyl methacrylate); PMMA), 에폭시 수지, 유리, 석영, 무기질 입자 또는 이의 조합을 포함한다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 무기질 입자는 산화알루미늄, 황산바륨, 산화마그네슘, 산화지르코늄 및 산화규소로 구성된 군으로부터 선택된다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 발광장치는 발광부품, 도광구조 및 기판 위에 배치되는 확산구조를 더 포함하며, 확산구조는 도광구조와 접촉한다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 발광부품의 서로 인접하는 양자 사이의 도광구조의 폭은 도광구조와 서로 인접하는 두 개의 발광부품 중 하나와의 사이의 거리보다 크다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 폭과 거리의 비는 3보다 크거나 같다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 발광장치는 도광구조와 발광부품 사이에 채워지는 패키지 부재를 더 포함하며, 패키지 부재는 굴절률이 1.1보다 크거나 같으며 1.6보다 작은 다른 재료로 제작된다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 도광구조는 다수 개의 도광 유닛을 포함하며, 각 도광 유닛은 발광부품 중 하나를 연속으로 에워싼다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 도광구조의 가시광선 투과율은 도광구조의 가시광선 반사율보다 크다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 재료는 반투명 재료이다.
상기 일반적인 설명 및 아래의 상세한 설명은 모두 예시적이며 청구하고자 하는 본 발명을 더 잘 이해하도록 하기 위한 것임을 이해해야 한다.
실시예에 대한 다음의 상세한 설명을 독해하고 첨부 도면을 참조함으로써, 본 발명은 보다 완전하게 이해될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 발광장치의 평면 설명도이다.
도 2는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 발광장치의 단면 설명도이다.
도 3은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 발광장치의 단면 설명도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예들에 따른 발광부품이 발광하지 않은 발광장치의 촬영 영상이며, 이 발광장치는 발광부품 및 도광구조를 포함한다.
도 5는 도 4의 발광장치의 발광부품 발광 시 촬영 영상이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예들에 따른 발광부품의 발광 시 발광장치의 촬영 영상이며, 이 발광장치는 발광부품, 도광구조 및 확산구조를 포함한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예들에 따른 발광부품의 발광 시 발광장치의 촬영 영상이며, 이 발광장치는 발광부품, 도광구조, 확산구조 및 양자점 필름을 포함한다.
도 8은 도 7의 발광장치의 발광부품 발광 시 전하 결합 소자(charge coupled device; CCD)의 밝기 색도 영상이다.
이하, 본 발명을 더욱 상세하고 완벽하게 설명하기 위해 본 발명의 실시형태 및 구체적인 실시예를 설명 묘사한다. 그러나, 이들은 본 발명의 구체적인 실시예를 실시하거나 운용하는 유일한 방식이 아니다. 아래에서 개시되는 실시예들은 유익한 상황에서 서로 조합하거나 대체될 수 있고, 추가 설명 없이 일 실시예에 기타 실시예를 부가할 수도 있다. 아래의 설명에서 아래의 실시예들이 충분히 이해되도록 하기 위해 다수의 특정 세부사항을 상세하게 기재한다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 이러한 특정 세부사항이 포함되지 않은 상황에서도 구현될 수 있다.
이외에, 공간에 관한 상대적인 용어, 예를 들어서 '하방' 및 '상방' 등은 도면에서 하나의 부품이나 특징과 다른 부품이나 특징과의 상대적인 관계를 설명하기 위한 것이다. 공간적으로 상대적인 이러한 용어들의 실질적인 의미는 기타 방위를 포함한다. 예를 들면, 도면을 상하 180도로 뒤집을 때 일 부품과 다른 부품 사이의 관계는 '하방'에서 '상방'으로 변할 수 있다. 본문에서 사용되는 공간의 상대적 설명도 동일하게 이해되어야 할 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 발광 다이오드로부터 방출된 빛이 특수한 도광구조에 의해 적절하게 일부 반사, 일부 굴절 및 일부 투과되도록 함으로써 발광 다이오드의 개수를 증가하지 않고 광학 거리를 늘리지 않은 상황에서 밝기의 불균일 현상을 개선할 수 있는 발광장치를 개시한다. 본 발명의 도광구조는 심지어 발광 다이오드의 개수를 대폭 줄인 상황에서도 발광장치가 우수한 밝기 균일도를 갖도록 할 수 있다는 점에 유의할 필요가 있다. 이하 본 발명에 따른 발광장치의 실시예들을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 발광장치의 평면 설명도이다. 도 2은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 발광장치의 단면 설명도이다. 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이 발광장치(10)는 기판(110), 다수 개의 발광부품(120) 및 도광구조(130)를 포함한다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 발광부품(120)은 기판(110) 위에 배치된다. 일부 실시예들에서, 발광부품(120)은 기판(110)과 접촉한다. 일부 실시예들에서, 발광부품(120)은 발광 다이오드이다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 도광구조(130)는 기판(110) 위에 배치된다. 일부 실시예들에서, 도광구조(130)는 기판(110)과 접촉한다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 도광구조(130) 자체는 발광하지 않지만 발광부품(120)으로부터 방출된 빛은 먼저 기체 매체(예를 들면, 공기로서 굴절률은 1임)를 거쳐 굴절 방식으로 도광구조(130) 내에 진입함으로써 도광구조(130)가 발광하게 하기 때문에 발광장치(10)의 밝기 균일도를 효과적으로 높여 밝기 불균일 현상을 방지한다.
일부 실시예들에서, 도광구조(130)로부터 방출된 빛의 파장이 발광부품으로부터 방출된 빛의 파장과 비슷하고 양자의 파장 차이값은 10 나노미터보다 작거나 같다.
도광구조(130)는 굴절률이 1.1 내지 3인 재료로 제작되며, 예를 들면 굴절률이 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 2.0, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7, 2.8, 2.9 또는 3.0인 재료로 제작된다. 일부 실시예들에서, 도광구조(130)는 굴절률이 1.5 내지 3인 재료로 제작된다. 일부 실시예들에서, 도광구조(130)은 굴절률이 1.5보다 크며 3보다 작거나 같은 재료로 제작된다. 일부 실시예들에서, 도광구조(130)의 가시광선 투과율은 도광구조(130)의 가시광선 반사율보다 크다.
일부 실시예들에서, 도광구조(130)를 제작하는 재료는 반투명 재료이다. 일부 실시예들에서, 도광구조(130)를 제작하는 재료는 실리콘(silicone), 폴리메틸메타크릴레이트(Poly(methyl methacrylate); PMMA), 에폭시 수지, 유리, 석영, 무기질 입자 또는 이의 조합을 포함한다. 일부 실시예들에서, 무기질 입자는 산화알루미늄, 황산바륨, 산화마그네슘, 산화지르코늄 및 산화규소로 구성된 군으로부터 선택된다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 도광구조(130)는 격자 모양을 나타내고 다수 개의 발광부품(120)을 분리시키며 상기 발광부품들(120)을 연속으로 에워싼다. 도광구조(130)와 발광부품(120)은 서로 분리되어 서로 접촉하지 않는다. 일부 실시예들에서, 도광구조(130)는 다수 개의 도광 유닛(130a)을 포함하며, 각 도광 유닛(130a)은 발광부품(120) 중 하나를 연속으로 에워싼다. 일부 실시예들에서, 도광 유닛(130a)은 도 1에 나타낸 바와 같이 정방형 모양을 나타내지만, 다른 실시예에서 도광 유닛(130a)은 예를 들어서 다각형(예: 사각형, 오각형, 육각형 등), 원형, 타원형 등 다른 모양을 나타낼 수 있으며, 도광 유닛(130)이 발광부품(120)을 연속으로 에워싸면 된다.
일부 실시예들에서, 발광장치(10)는 도 2에 나타낸 바와 같이 발광부품(120), 도광구조(130) 및 기판(110) 위에 배치되는 확산구조(140)를 더 포함한다. 일부 실시예들에서, 확산구조(140)는 도광구조(130)의 상단과 접촉한다. 일부 실시예들에서, 확산구조(140)는 1개나 다수 개의 확산판 및 1개나 다수 개의 확산시트를 서로 중첩되게 구비하여 발광장치의 밝기 균일도를 높인다.
일부 실시예들에서, 발광부품(120)의 서로 인접하는 양자 사이의 도광구조(130)의 폭(W1)은 도 2에 나타낸 바와 같이 도광구조(130)와 서로 인접하는 두 개의 발광부품(120) 중 하나와의 사이의 거리(D1)보다 크다. 일부 실시예들에서, 폭(W1)과 거리(D1)의 비는 3보다 크거나 같으며, 심지어 4보다 크거나 같거나 또는 5보다 크거나 같다.
일부 실시예들에서, 도광구조(130)의 높이(H1)는 도 2에 나타낸 바와 같이 발광부품(120)의 높이(H2)보다 크다. 일부 실시예들에서, 높이(H1)와 높이(H2)의 비는 1.5보다 크거나 같으며, 심지어 2보다 크거나 같거나 또는 3보다 크거나 같다.
일부 실시예들에서, 발광장치(10)의 광학 거리(OD)와 도광구조(130)의 높이(H1)는 도 2에 나타낸 바와 같이 동일하다. 일부 실시예들에서, 광학 거리(OD)는 0.3mm와 3mm 사이이며, 예를 들면 0.35mm, 0.4mm, 0.45mm, 0.5mm, 0.55mm, 0.6mm, 0.65mm, 0.7mm, 0.75mm, 0.8mm, 0.85mm, 0.9mm, 0.95mm, 1mm, 또는 2mm이다.
도 3은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 발광장치의 단면 설명도이다. 도 3과 도 2의 차이점은 도 3의 발광장치(10)가 도광구조(130)와 발광부품(120) 사이에 채워지는 패키지 부재(150)를 더 포함하고 패키지 부재(150)가 굴절률이 1.1보다 크거나 같으며 1.6보다 작은 다른 재료로 제작되며, 예를 들면 굴절률이 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5 또는 1.55인 재료로 제작된다는 점이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 발광부품(120)으로부터 방출된 빛은 패키지 부재(150)를 거친 후 굴절 방식으로 도광구조(130)에 진입하여 도광구조(130)가 발광하게 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예들에 따른 발광부품이 발광하지 않은 발광장치의 촬영 영상이며, 이 발광장치는 발광부품 및 도광구조를 포함한다. 도 4에 나타낸 바와 같이 도광구조 자체는 발광하지 않는다.
도 5는 도 4의 발광장치의 발광부품 발광 시 촬영 영상이다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 발광부품의 발광 시 광선은 도광구조 내에 진입하여 도광구조가 발광하게 한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예들에 따른 발광부품의 발광 시 발광장치의 촬영 영상이며, 이 발광장치는 발광부품, 도광구조 및 확산구조를 포함한다. 도 6의 발광장치는 도 4의 발광장치에 확산구조를 부가한 것이다. 도 6 에 나타낸 바와 같이, 발광장치의 발광 영역에는 뚜렷한 밝기 불균일 현상이 없으며 밝기 균일도가 우수한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예들에 따른 발광부품의 발광 시 발광장치의 촬영 영상이며, 이 발광장치는 발광부품, 도광구조, 확산구조 및 양자점 필름(quantum dot film; QD film)을 포함한다. 도 7의 발광장치는 도 6의 발광장치에 양자점 필름을 부가한 것이다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 발광장치의 발광 영역에는 뚜렷한 밝기 불균일 현상이 없으며 밝기 균일도가 우수한다.
도 8은 도 7의 발광장치의 발광부품 발광 시 전하 결합 소자(charge coupled device; CCD)의 밝기 색도 영상이다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 발광장치의 발광 영역에는 뚜렷한 밝기 불균일 현상이 없으며 밝기 균일도가 우수한다.
아래의 실험예는 본 발명의 특정 실시 형태를 상세하게 설명하고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자가 본 발명을 실시할 수 있도록 하기 위한 것이다. 그러나, 아래의 실험예는 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다.
비교예 1 내지 비교예 6의 발광장치는 다수 개의 발광부품 및 확산구조를 포함하지만 도광구조를 포함하지 않는다. 실험예 1 내지 실험예 3의 발광장치는 다수 개의 발광부품, 도광구조 및 확산구조를 포함한다.
비교예 1 내지 비교예 6 및 실험예 1 내지 실험예 3의 발광부품의 간격, 사용된 확산구조의 종류, 도광구조의 존재 여부 및 발광장치의 시험 후 얻은 밝기 균일도는 모두 표 1에 나열하였다. 확산구조(1)의 두께는 확산구조(2)의 두께보다 400 내지 500 마이크로미터 더 크다는 점에 유의해야 한다. 확산구조(2)의 두께는 확산구조(3)의 두께 및 확산구조(4)의 두께보다 400 내지 500 마이크로미터 더 크다.
발광부품 간격
(마이크로미터)		 확산구조 도광구조 균일도
(%)
비교예 1 4 확산구조1 없음 89.63
비교예 2 5 확산구조2 없음 84.46
비교예 3 5 확산구조3 없음 82.93
비교예 4 5 확산구조4 없음 83.07
비교예 5 5 확산구조2 없음 83.50
비교예 6 5 확산구조4 없음 85.45
실험예 1 5 확산구조2 있음 87.38
실험예 2 5 확산구조3 있음 87.96
실험예 3 5 확산구조4 있음 88.04
발광부품의 간격이 작으면 사용되는 발광부품의 총 수량은 많아지며, 발광부품의 간격이 크면 사용되는 발광부품의 총 수량은 적어진다. 비교예 1 내지 비교예 6 및 실험예 1 내지 실험예 3에서, 발광부품의 간격이 5마이크로미터인 발광부품의 총 수량은 발광부품의 간격이 4마이크로미터인 발광부품의 총 수량 대비 36% 정도 감소했다.
표 1을 참고하면, 비교적 두꺼운 확산구조(1) 및 총 수량이 많은 발광부품(발광부품의 간격은 4마이크로미터)을 갖는 비교예 1에 비해, 비교적 얇은 확산구조(2), 확산구조(3) 또는 확산구조(4) 및 총 수량이 적은 발광부품(발광부품의 간격은 5 마이크로미터)을 갖는 비교예 2 내지 비교예 6의 발광장치의 밝기 균일도는 4% 내지 7% 정도 현저하게 낮아진다.
표 1을 계속 참고하면, 비교예 1에 비해, 비교적 얇은 확산구조(2), 확산구조(3) 또는 확산구조(4) 및 총 수량이 적은 발광부품(발광부품의 간격은 5 마이크로미터)을 갖는 실험예 1 내지 실험예 3의 발광장치는 본 발명에 따른 특수한 도광구조를 구비하기 때문에 발광장치의 밝기 균일도가 현저하게 낮아지지 않았다. 이상에서 알 수 있듯이, 본 발명의 도광구조는 발광 다이오드의 수량을 대폭 줄이고 비교적 얇은 확산구조를 사용하면서도 발광장치가 우수한 밝기 균일도를 갖게 하기 때문에, 본 발명의 도광구조를 사용하면 발광장치의 재료 및 제조 원가를 현저하게 낮출 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예는 본 발명을 매우 상세하게 설명하였지만 다른 실시예들의 존재도 역시 가능하다. 따라서, 특허청구범위의 사상 및 범위는 여기에 설명된 실시예의 기재에 국한되지 않는다.
본 발명의 범위나 사상을 벗어나지 않고 본 발명의 구조에 대해 다양한 수정이나 변화를 실시할 수 있다는 점은 당 업계의 기술자에게 있어 자명한 것이다. 따라서, 본 발명은 특허청구범위를 벗어나지 않는 한 본 발명의 수정 및 변화를 포괄하도록 의도된다.
10: 발광장치
110 기판
120: 발광부품
130: 도광구조
140: 확산구조
D1: 거리
H1, H2: 높이
OD: 광학 거리
W1: 폭

Claims (10)

  1. 발광장치로서,
    기판, 다수 개의 발광부품, 및 도광구조를 포함하고, 상기 다수 개의 발광부품은 상기 기판 상에 배치되고, 상기 도광구조는 상기 기판 상에 배치되고, 상기 도광구조는 상기 발광부품들을 분리시키며 상기 발광부품들을 연속으로 에워싸고, 상기 도광구조와 상기 발광부품들은 서로 분리되고, 상기 발광부품들로부터 방출된 빛은 상기 도광구조 내에 진입하여 상기 도광구조가 발광하게 할 수 있으며, 상기 도광구조는 굴절률이 1.1 내지 3인 재료로 제작되는,
    발광장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 재료는 실리콘(silicone), 폴리메틸메타크릴레이트(Poly(methyl methacrylate)，PMMA), 에폭시 수지, 유리, 석영, 무기질 입자 또는 이의 조합을 포함하는,
    발광장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 무기질 입자는 산화알루미늄, 황산바륨, 산화마그네슘, 산화지르코늄 및 산화규소로 구성된 군으로부터 선택되는,
    발광장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 발광부품들, 상기 도광구조 및 상기 기판 위에 배치되는 확산구조를 더 포함하며, 상기 확산구조는 상기 도광구조와 접촉하는,
    발광장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 발광부품들의 서로 인접하는 양자 사이의 상기 도광구조의 폭은 상기 도광구조와 상기 서로 인접하는 두 개의 발광부품 중 하나와의 사이의 거리보다 큰, 발광장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 폭과 상기 거리의 비는 3보다 크거나 같은,
    발광장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 도광구조와 상기 발광부품들 사이에 채워지는 패키지 부재를 더 포함하며, 상기 패키지 부재는 굴절률이 1.1보다 크거나 같으며 1.6보다 작은 다른 재료로 제작되는,
    발광장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 도광구조는 다수 개의 도광 유닛을 포함하며, 상기 도광 유닛 각각은 상기 발광부품들 중 하나를 연속으로 에워싸는,
    발광장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 도광구조의 가시광선 투과율이 상기 도광구조의 가시광선 반사율보다 큰,
    발광장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 재료는 반투명 재료인,
    발광장치.
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