JP6404432B2 - 照明装置 - Google Patents
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Description
れた構造の照明として室内照明、車両用ランプ、バックライトユニット、液晶表示装置に
適用が可能な照明装置の構造に関する。
液晶表示装置などに多様に必要とされている。このような照明装置においては、装備の構
造を薄くする技術と光効率を向上させることができる構造が最も重要な技術として認識さ
れている。
れ、この導光板30の側面には、複数の側面型LED10(一つのみ図示)がアレイ状に配
置される。
な反射パターン又は反射シート40により上部に反射されて導光板30から出射された後
導光板30の上部のLCDパネル50に光を提供することになる。
間に拡散シート31やプリズムシート32、33、保護シート34などの複数の光学シー
トをさらに付加する構造で形成することができる。
いられているが、これにより、導光板自体の厚さにより製品の薄型化に限界があり、大面
積の照明装置の場合、画質が低下するという問題を引き起こす。
基板の表面に離隔領域を有する反射ユニットを備え、光の反射率と共に輝度の向上を極大
化し、照明装置の厚さや光源の数の増加がなくても輝度を高めることができ、離隔領域を
形成する離隔部材(スペーサ)のパターンデザインにより、光の調節及び反射効率を極大化
できる照明装置を提供することができる。
光板を除去し、フィルムタイプのレジン層を用いて光源を誘導する構造を形成することに
より、光源の数を低減することができ、照明装置の全体の厚さを薄型化し、製品のデザイ
ンの自由度を高めることができる信頼性の高い製品を提供することができる。
ト回路基板上に形成される複数のLED光源と、上記LED光源が貫通する構造で上記プ
リント回路基板上に積層される反射ユニットとを含み、上記反射ユニットは、上記プリン
ト回路基板の表面に密着する金属物質を含む反射部材又は白色PET(white pol
yethylen terephthalte)からなる第1反射部材と、上記第1反射部
材と離隔され、上記離隔領域を形成する透明材質の第2反射部材とを含む照明装置を提供
する。
射率と共に輝度の向上を極大化し、さらに上記反射ユニットを白色PETを用いて離隔領
域を実現することにより、光の反射率と共に輝度の向上を極大化し、照明装置の厚さや光
源の数の増加がなくても輝度を高めることができ、離隔領域を形成する離隔部材(スペー
サ)のパターンデザインにより、光の調節及び反射効率を極大化することができる。
物質を用いるか、又は白色PETを用いて実現することにより、光の反射率と共に輝度の
向上を極大化し、照明装置の厚さや光源の数の増加がなくても輝度を高めることができ、
離隔領域を形成する離隔部材(スペーサ)のパターンデザインにより、光の調節や反射効率
を極大化できる効果もある。
ング(接着パターン層)して離隔領域を備えることにより、遮光パターン部分に発生するホ
ットスポット及び暗部の発生を除去することができ、接着物質と接着される部品間の信頼
性が確保されると共に、光学的特性の有意差がない照明装置を実現することができ、部品
間の精密なアラインが可能である効果がある。
ルを備えることにより、照明装置の拡散及び光の均一性の光学特性を向上させることがで
きる効果がある。
ジン層を用いて光源を誘導する構造を形成することにより、光源の数を低減することがで
き、照明装置の全体の厚さを薄型化し、製品のデザインの自由度を高めることができる効
果がある。
特性を確保することができ、導光板を除去してフレキシブルディスプレイの構造にも適用
可能であり、レジン層に反射パターンを含む反射部材及び離隔層を含む拡散板を備えて安
定した発光特性を確保できる効果もある。
図を参照して説明するに当たり、図面符号に関係なく同一の構成要素は同一の参照符号を
付与し、これについての重複説明は省略する。第1、第2等の用語は様々な構成要素を説明
するのに使用できるが、上記構成要素は上記用語により限定されてはならない。上記用語
は一つの構成要素を他の構成要素と区別する目的のみで使用される。
備えた反射ユニットを配置して反射率及び輝度を向上させることを要旨とする。特に、従
来の照明装置の構造において接着物質をパターニング(接着パターン層)して離隔領域を形
成する光学パターン層又は拡散板にパターニングしたり、別途の部材を用いて離隔層を備
えた離隔モジュールを備えることにより光学特性を改善し、特に導光板を除去し、これを
レジン層で形成することにより、照明装置の全体の厚さを格段に減少させる一方、光源の
数を低減できる構造を提供することを要旨とする。
(第1の実施例)
図3は、本発明に係る照明装置の要部を示す断面概念図である。
複数のLED光源130を備え、上記プリント回路基板110の上部面には、上記LED
光源130が貫通する構造で上記プリント回路基板110上に積層される反射ユニット1
20を含んで構成される。特に、この場合、上記反射ユニット120の内部に離隔(ai
r)領域A1を備えることを特徴とする。上記離隔領域A1は、上記光源130から出射
する光の反射効率を向上させて輝度を極大化することができる。
反射部材121と、上記第1反射部材121と離隔され、上記離隔領域A1を形成する透
明材質の第2反射部材122とを含んで構成することができる。上記第1及び第2反射部
材121、122は、上記プリント回路基板上に積層され、上記反射部材上に形成された
孔を貫通してLED光源130が外部に突出することになる。
などの部材を用いずに、一体に圧着された構造で形成することが可能であり、さらに図示
されているように、別途の接着部材などの離隔部材123により空気が収容されている離
隔領域A1を形成するために、上記第1および第2反射部材121、122を離隔させて
形成することも可能である。
属層が形成されたフィルムを用いることができ、上記第2反射部材122は、上記LED
から出射された光が上記第1反射部材122の表面に伝達されて再反射されるように透明
な素材のフィルムを用いることがより望ましい。特に、本発明において上記第1反射部材
121は、光を反射させる反射構造物として特に白色PETを用いることが望ましい。即
ち、本発明に係る特有の反射ユニットにおいて、第1反射部材は、一般的な金属反射物質
層(Agなど)で形成することも可能であるが、輝度向上の極大化のためには白色PETを
用いることが良い。反射ユニットの実現において、白色PETを用いて第1反射部材を形
成する場合、従来に比べ約30%の輝度向上の効果を得ることができる。
射されること以外にも、第2反射部材122の表面に白色印刷により反射パターン124
を備えることにより、光の分散をより促進させて輝度を向上させることがより望ましい。
光の反射率を大幅に向上できるように反射パターン130を備え、上記反射パターンは、
TiO2、CaCO3、BaSO4、Al2O3、シリコン、PSのうちいずれか一つを
含む反射インクを用いて印刷することができる。
しくは側面発光型構造のLEDを用いることができ、この場合、上記反射パターンはLE
D光源の光出射方向に形成することが望ましく、特に、上記LED光源の出射方向から遠
ざかるほどパターン密度が高くなるようにパターンを配置できる。側面発光型構造のLE
Dを用いる場合、光源の数を大幅に低減することができるという利点がある。
部材の一例を示す図である。
ーサ部材や接着性を有するスペーサ部材などの一般的な離隔機能を行って離隔領域を形成
することも可能であるが、より望ましくは、離隔領域の配置を効率化すると共に接着効率
を向上させるために、離隔部材を、図4に示すようなパターニング構造で均一に又はラン
ダムにパターニングして形成することができる。
aが複数配置され、上記単位離隔部材123aの内側に空いている構造で第1離隔部12
3bが形成される、2次元又は3次元的な構造で形成することができる。即ち、上記単位
離隔部材123aの断面は多角形状、円状、楕円状など様々な形状に形成できる。特に、
図示されたように、それぞれの一つの単位離隔部材123aが複数個密着して配置される
構造以外にも、相互に不規則な構造で配置されて単位離隔部材123aの内部の第1離隔
部123bと、それぞれの単位離隔部材123a間の空いている空間の第2離隔部123
cとから形成することも可能である。
に係る反射ユニット120は、上述したように、上記プリント回路基板の表面に密着する
第1反射部材121と、上記第1反射部材と対向するように離隔して配置される第2反射
部材122とを含む。特に、上記第2反射部材122は、PETなどの透明な材質のフィ
ルムを適用でき、接着物質をパターニングして上記第1および第2反射部材121、12
2を離隔させる離隔部材123を備えて離隔領域を形成する。
剤(primer; T1、T2)を媒介として接着する光学フィルム126を備え、上記光
学フィルム126もリリースフィルム128上に接着物質(PSA)127を媒介として積
層される構造で形成することができる。
は、光を反射させる反射構造物として白色PETを用いて形成することができる。
の程度を比較するための結果表である(CIE X、CIE Yは色度表である。)。
図示された表は、(A)は図3に示す構造においてプリント回路基板の表面にAgから形
成される反射部材1枚のみを形成した場合の輝度を測定したものであり、(B)は本発明に
係る反射ユニットの構造、即ち接着パターン物質をシリコンから形成して図4のパターン
を形成し、第1反射部材をAgフィルムとした場合における、従来の(A)構造と比較して
輝度向上の結果値を測定したものである。
の(A)構造と比較して輝度向上の結果値を測定したものである。
構造では輝度が7468nitであって、約13%の輝度向上の結果を示し、本発明に係
る白色PETを含んで形成した反射ユニットの場合である(C)では輝度が8472nit
であって、(A)に比べ28.6%の輝度上昇率を示している。即ち、接着物質層をパター
ニングした構造(離隔領域)を備えると共に、白色PETを用いる場合、輝度向上の極大化
を実現することができる。
図7は、本発明に係る照明装置の他の実施例を示すものである。
上に光ガイド部材を積層する構造を実現するものである。上記光ガイド部材としてはレジ
ン層を用いることができ、このようなレジン層は、液晶表示装置の照明装置などで使用さ
れるプレート状の導光板を代替する構成に該当するものであり、光源から出射する光を前
方に誘導する機能を実行することになる。
る複数のLED光源130と出射される光を前方に拡散及び誘導する光ガイド部材をさら
に含んで構成される。以下、上記光ガイド部材をレジン層で実現する実施例について説明
する。
即ち、上記レジン層140は、上記LED光源130の周りを取り囲む構造で積層され
、側方向に出射する光源の光を分散させる機能を実行することになる。即ち、従来の導光
板の機能を上記レジン層140で行うようになる。
ない。一例として、本発明に係る一実施例としてのレジン層はウレタンアクリレートオリ
ゴマーを主原料とするレジンを用いることができる。例えば、合成オリゴマーであるウレ
タンアクリレートオリゴマーをポリアクリルであるポリマータイプと混合したものを用い
ることができる。もちろん、ここに低沸点希釈型反応性モノマーであるIBOA(iso
bornyl acrylate)、HPA(Hydroxylpropyl acryla
te)、2-HEA(2-Hydroxyethyl acrylate)などが混合されたモ
ノマーをさらに含むことができ、添加剤として光開始剤(例えば、1-ヒドロキシシクロヘ
キシルフェニルケトン(1-hydroxycyclohexyl phenyl-keto
ne)など)又は酸化防止剤などを混合することができる。
むことができる。この場合、上記光拡散体はビーズ(bead)を含むことができる。上記
ビーズはレジン層の全体重量に対して0.01〜0.3%含むことが望ましい。即ち、LE
Dから側方向に出射される光は、上記レジン層140とビーズにより拡散及び反射されて
上部方向に進行するようになる。
ができる。したがって、上記レジン層の存在は、従来の導光板が占めていた厚さを格段に
減少させ、製品の薄型化を実現できることは勿論、軟性の性質を有するようになり、フレ
キシブルなディスプレイにも適用できる汎用性を備えるようになる。
上述した第2の実施例の構造から改良された構造で上記レジン層上に光の拡散を促進さ
せる光学パターン層が形成される第3の実施例の照明装置の構造を説明する。
0の上部に配置され、光学パターン151を含む光学パターン層150を備える構造で形
成することができる。
域152を形成する接着パターン層153を含んで構成することができる。即ち、上記接
着パターン層153は、上記光学パターン151に一定の形状のパターンを有する離隔さ
れた空間(第2離隔領域)を形成し、その他の部分には接着物質を塗布して形成する。
置関係で、上記光学パターン層150は、上記光学パターンを内部に含む第1基板150
A及び第2基板150Bを備え、上記接着パターン層153は、上記遮光パターンの周辺
部を取り囲む上記第2離隔領域152以外の部分に塗布され、第1基板150A及び第2
基板150Bを接着させる。
ために遮光パターンで形成でき、このためには、上記光学パターン151とLED光源1
30との間にアライン(align)が必要であり、アライン後固定力を確保するために接
着部材(adhensive)を用いて接着することになる。
ことができ、一例としてPETを用いることができる。この場合、上記第1基板150A
及び第2基板150Bの間に配置される光学パターン151は、基本的にLED光源から
出射される光が集中しないようにする機能をし、上記第1基板150A又は第2基板15
0Bのいずれかに遮光印刷により形成でき、上記遮光パターンの周辺部を取り囲む構造で
接着物質を塗布した接着層を介して二基板を接着してアラインを実現する。即ち、上記第
1基板150A及び第2基板150Bの接着構造は、印刷された遮光パターン151を固
定する機能をさらに実行することになる。又、上記接着層は、熱硬化型PSA、熱硬化型
接着剤、UV硬化型PSAタイプの物質を用いることができる。
ーン構造で接着すると、接着物質が遮光パターンに重なって発生する強いホットスポット
(Hot spot)又は暗部の発生を防ぐことができ、離隔層(air layer)の存在
により光の均一性を高めることができるようになる。
の上部に拡散板170を備えることができ、上記拡散板170と上記光学パターン層15
0との間に第3離隔領域161を備えた離隔モジュール160をさらに備えることができ
る。なお、上記拡散板の上部にプリズムシート、保護シートなどが付加的に備えられる。
る第2離隔領域152の構成を概念的に示す図である。
構造で接着物質を用いて接着パターン層153を形成すると、一定の離隔空間が形成され
ながら第2基板150Bが接着される。このような離隔空間は離隔層が形成された密閉構
造となり、これを‘第2離隔領域’と定義する。上記接着パターン層153が形成する上
記第1離隔領域152の平面形状は、円形、楕円形、長方形、正方形、多角形など様々な
形状に形成できる。又、上記接着パターン層は熱硬化型PSA、熱硬化型接着剤、UV硬
化型PSAタイプの物質を用いて形成できる。
色光が導き出される(yellowish)現象を防止するために一定部分の遮光効果が出
るように遮光パターンで形成されることが望ましい。即ち、光が集中しないように遮光イ
ンクを用いて遮光パターンを印刷できる。
を実行できるように一つの光学パターンで光の遮光度や拡散度を調節できるように形成す
ることができる。より望ましくは、本発明に係る光学パターンは、複合的なパターンの重
畳印刷構造で形成することもできる。重畳印刷構造とは一つのパターンを形成し、その上
部にもう一つのパターン形状を印刷して形成する構造をいう。
iO2、CaCO3、BaSo4、Al2O3、シリコンから選択されるいずれか一つ以
上の物質を含む遮光インクを用いて形成される拡散パターンと、Al又はAlとTiO2
の混合物質を含む遮光インクを用いた遮光パターンの重畳印刷構造で形成することができ
る。 即ち、高分子フィルムの表面に拡散パターンを白色印刷して形成した後、その上に
遮光パターンを形成したり、これとは逆の順序で2重構造で形成することも可能である。
勿論、このようなパターン形成のデザインは光の効率と強度、遮光率を考慮して多様に変
形できることは自明であろう。又は、順次積層構造において中央層に金属パターンの遮光
パターンを形成し、その上部と下部にそれぞれ拡散パターンを形成する3重構造で形成す
ることも可能である。このような3重構造においては上述した物質を選択して形成するこ
とが可能であり、望ましい一例としては、屈折率に優れたTiO2を用いて拡散パターン
のいずれか一つを形成し、光安定性と色感に優れたCaCO3をTiO2と共に用いて他
の拡散パターンを形成し、隠蔽性に優れたAlを用いて遮光パターンを形成する3重構造
により光の効率性と均一性を確保することができる。特にCaCO3は黄色光の露出を遮
断する機能により、最終的に白色光を実現するように機能をすることでより安定した光の
効率を実現でき、CaCO3以外にもBaSO4、Al2O3、シリコンビーズなどの粒
子サイズが大きく、類似の構造を有する無機材料を活用することもできる。さらに、光学
パターンは、上記LED光源の出射方向から遠ざかるほどパターン密度が低くなるように
パターン密度を調節して形成することが光効率の面で望ましい。
ールをさらに含んで形成できる。
ジュールを形成する一例を示す図である。
に離隔層(第3離隔領域)160を備える構造をさらに含ませることができ、上記第3領域
161の存在により、上記光源から出射された光を拡散させ、光の均一性(unifor
mity)を向上させることができる効果が実現される。なお、上記レジン層140と光
学パターン層150を透過した光のばらつきを最小化するために、上記第3離隔領域16
0の厚さは0.01〜2mmの範囲で形成することが望ましい。
でき、このような構造により形成される第3離隔領域を含んで‘離隔モジュール’と定義
する。
拡散板の下部に別途の構造物を形成して離隔領域を形成する構成などを全て含む。
3離隔領域160を形成したり、(b)に示すように、拡散板の下部をパターニングして下
部の層と密着して第3離隔領域(air area)160を形成するブリッジ172の構
造で形成することができる。
るパターンの形状に応じて多様に変形させることができ、これによりブリッジの形状も多
様に変形させることできることは自明であり、これも本発明の要旨に含まれる。さらに(
c)に示す構造のように、拡散板の下面自体をパターニングする方法以外に、別途の構造
物を用いて離隔領域160を形成する構造でも形成することができる。もちろん、図示さ
れた構造物は、スペーサ部材としてブリッジ174を備える構造を例示したが、本発明の
要旨はこのような方法を含み、拡散板の下部に離隔層を形成できる様々な変形例も本発明
の要旨に該当することは言うまでもない。
る(c)の構成のように、離隔層を単一層にすること以外にも、独立した離隔層を形成でき
る構造175、176を採用して複数の層で離隔領域160、161を形成することも可
能である。
ンプ、家庭用照明装置、産業用照明装置への適用が可能であることはもちろんである。車
両用ランプは、ヘッドライト、室内照明、テールライトなどにも適用が可能である。上述
した本発明に係る照明装置が次のような構成と作用によりLCDに適用される一例を挙げ
て説明すると次の通りである。
本発明に係る照明装置は、光源の数を減らすために、上記LED光源130は側面発光
LEDを採用して配置できる。図8を参照すると側面発光型LED130から側方向に光
が出射され、出射された光は従来の導光板の代わりに形成されたレジン層140で反射及
び拡散され、光学パターン層150により光の集中を防ぎ、拡散板の下部に形成された第
3離隔領域により光のばらつきを最小化できる。特に、上記レジン層140とプリント回
路基板110との間に配置される本発明に係る反射ユニット120の存在により、反射率
をより向上させることができ、光の効率性を極大化し輝度向上の効果を実現することがで
きる。特に、本発明に係る反射ユニット120の場合、接着物質層のパターニングにより
離隔領域を形成するデザインを多様に変形して反射率を調節でき、パターニングされた接
着物質の材料及び種類に応じて反射率、色の実現を調整できる効果もある。さらに、第2
反射部材122の光の特性及び厚さに応じて反射率を調節することもできる。
た光はより一層反射効率が高くなり、光を前方に誘導できるようになる。このように、レ
ジン層140を通過した光は光学パターン層150に形成された光学パターン151を通
じて拡散又は遮光される過程を経て、このように精製された光は、拡散板の下部に形成さ
れる離隔モジュールにより再度光学特性が精製されて均一性を高めることができ、その後
付加されるプリズムシート180、DBEF190などの光学シートを経て白色光として
LCDパネルに入射することになる。
内用照明や車両用ランプ装置等に様々に変形して適用することができる。
り反射効率を極大化することはもちろん、導光板の構造を除去し、光の供給源として側面
発光型LEDを採用し、レジン層により光を拡散及び反射させて光を誘導することで、薄
型化及び光源の数を低減することができる。一方、光源の減少による輝度の低下及び均一
性の問題を反射パターンと遮光パターン及び離隔モジュールの離隔領域を備えて調節でき
るようにして光学特性を向上させることができる。
明のカテゴリから逸脱しない限度内で様々な変形が可能である。本発明の技術的思想は本
発明の実施例に限られてはならず、特許請求の範囲だけでなく本特許請求の範囲と均等な
ものにより定められなければならない。
家庭用照明装置、産業用照明装置に適用可能である。車両用ランプは、ヘッドライト、室
内照明、テールライトなどにも適用可能であることは勿論である。
Claims (17)
- プリント回路基板と、
上記プリント回路基板上に配置される反射ユニット、および
上記プリント回路基板上に配置される複数個の光源を含み、
上記反射ユニットは上記プリント回路基板上に配置される第1反射部材、
上記第1反射部材上に配置される第2反射部材、および
上記第1反射部材および上記第2反射部材の間に配置される離隔部材を含み、
上記プリント回路基板の上面を基準として上記複数個の光源の上面までの距離は上記反射ユニットの上面までの距離より大きく、
上記離隔部材は複数個の中空を含む、照明装置。 - プリント回路基板と、
上記プリント回路基板上に配置される反射ユニット、および
上記プリント回路基板上に配置される複数個の光源を含み、
上記反射ユニットは上記プリント回路基板上に配置される第1反射部材、
上記第1反射部材上に配置される第2反射部材、
上記第1反射部材および上記第2反射部材の間に形成される離隔領域、および
上記複数個の光源が貫通して配置される複数個のホールを含み、
上記複数個の光源は第1方向に光を出射し、
上記第1方向は上記プリント回路基板の長さ方向である、照明装置。 - 上記反射ユニット上に配置されて上記複数個の光源を覆う光ガイド部材を含む、請求項1または請求項2に記載の照明装置。
- 上記光ガイド部材上に配置される光学パターン層を含み、
上記光学パターン層は複数個の光学パターンと上記光学パターンの間に配置される接着パターン層を含み、
上記光学パターンと上記接着パターン層は互いに離隔した、請求項3に記載の照明装置。 - 上記光学パターン層は、上記光ガイド部材上に配置される第1基板および上記第1基板と離隔して配置される第2基板を含み、
上記複数個の光学パターンと接着パターン層は上記第1基板と上記第2基板の間に配置される、請求項4に記載の照明装置。 - 上記光学パターン層は、上記光学パターンと上記第1基板の間に空間が形成される、請求項5に記載の照明装置。
- 上記光学パターンは、上記第2基板の下部面に配置される、請求項5または請求項6に記載の照明装置。
- 上記光学パターンは、上記プリント回路基板と垂直な方向に上記光源とオーバーラップされる、請求項4乃至請求項7のいずれかに記載の照明装置。
- 上記反射ユニットは、上記第1反射部材および上記第2反射部材の間に配置され、上記離隔領域が形成された離隔部材をさらに含み、
上記離隔領域は複数個の中空を含む、請求項2に記載の照明装置。 - 上記離隔部材は複数個の単位離隔部材を含み、
上記単位離隔部材は、上記複数個の中空のうち一つの中空が配置される、請求項1または請求項9に記載の照明装置。 - 上記単位離隔部材の断面は多角形である、請求項10に記載の照明装置。
- 上記複数個の単位離隔部材間には互いに連結される、請求項10に記載の照明装置。
- 上記複数個の単位離隔部材は接着物質を含む、請求項10に記載の照明装置。
- 上記中空は多角形の形状である、請求項1または請求項9に記載の照明装置。
- 上記第2反射部材は上記光源から出射した光を上部に反射する複数個の反射パターンを含む、請求項1乃至請求項14のいずれかに記載の照明装置。
- 上記複数個の反射パターンの密度または断面積は一方向に行くほど増加する、請求項15に記載の照明装置。
- 上記複数個の光源は側面型の発光素子である、請求項1乃至請求項16のいずれかに記載の照明装置。
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