KR20160069161A

KR20160069161A - 발광 모듈

Info

Publication number: KR20160069161A
Application number: KR1020140174739A
Authority: KR
Inventors: 강이임
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2014-12-08
Filing date: 2014-12-08
Publication date: 2016-06-16
Also published as: US10400988B2; EP3032310B1; CN105674067A; US20160161086A1; EP3032310A3; EP3032310A2; CN105674067B

Abstract

실시 예의 기판과, 기판 위에 배치된 적어도 하나의 광원부와, 적어도 하나의 광원부 위에 배치된 광학 부재 및 기판과 광학 부재 사이에서 적어도 하나의 광원부의 옆에 경사지게 배치되는 반사부를 포함하고, 반사부는 기판보다는 광학 부재에 더 가까운 위치에 배치되며 다른 부분보다 낮은 반사도를 갖는 패턴을 포함한다.

Description

발광 모듈{Light emitting module}

실시 예는 발광 모듈에 관한 것이다.

발광 다이오드(LED:Light Emitting Diode)는 화합물 반도체의 특성을 이용하여 전기를 적외선 또는 빛으로 변환시켜서 신호를 주고 받거나, 광원으로 사용되는 반도체 소자의 일종이다.

Ⅲ-Ⅴ족 질화물 반도체(group Ⅲ-Ⅴ nitride semiconductor)는 물리적 및 화학적 특성으로 인해 발광 다이오드(LED) 또는 레이저 다이오드(LD:Laser Diode) 등 발광소자의 핵심 소재로 각광을 받고 있다.

이러한 발광 다이오드는 백열등과 형광등 등의 기존 조명기구에 사용되는 수은(Hg)과 같은 환경 유해물질이 포함되어 있지 않아 우수한 친환경성을 가지며, 긴 수명과 저전력 소비특성 등과 같은 장점이 있기 때문에 기존의 광원들을 대체하고 있다.

일반적으로, 대표적인 대형 디스플레이 장치로는 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel) 등이 있다. 자발광 방식의 PDP와는 다르게 LCD는 자체적인 발광소자의 부재로 인해 별도의 백라이트 유닛이 필수적이다.

LCD에 사용되는 백라이트 유닛은 발광 소자, 그 발광 소자 위에 배치된 렌즈 및 렌즈 위에 배치된 확산판을 포함할 수 있으며, 광원의 위치에 따라 에지(edge) 방식의 백라이트 유닛과 직하(direct) 방식의 백라이트 유닛으로 구분된다. 에지 방식은 LCD 패널의 좌우 측면 또는 상하 측면에 광원을 배치하고 도광판을 이용하여 빛을 전면에 고르게 분산시키므로 빛의 균일성이 좋고 패널 두께의 초박형화가 가능하다. 직하 방식은 보통 20인치 이상의 디스플레이에 사용되는 기술로써, 패널 하부에 광원을 복수 개로 배치하므로 에지 방식에 비해 광효율이 우수한 장점이 있어 고휘도를 요구하는 대형 디스플레이에 주로 사용된다. 또한, 직하 방식은 에지 방식에 비해 베젤(bezel)의 사이즈를 줄이기 위해 유리할 수 있다.

그러나, 직하 방식은 발광 소자로부터 방출되는 광을 렌즈를 이용하여 퍼트려 확산판을 통해 출사시킨다. 이때, 발광 소자의 측부로 출사되는 광을 반사시켜 발광 소자의 상부로 출사시키기 위해 반사판이 배치될 경우, 발광 소자와 렌즈를 통해 방출되는 광의 지향각과 반사판의 경사각이 다름으로 인해, 확산판의 가장 자리로부터 출사되는 광의 밝기와 확산판의 중앙으로부터 출사되는 광의 밝기가 서로 달라 광의 균일도가 악화되는 문제점이 있다.

실시 예는 개선된 광 균일도와 저렴한 제조 비용을 갖고 베젤의 사이즈를 줄이거나 없앨 수 있는 발광 모듈을 제공한다.

실시 예에 의한 발광 모듈은, 기판; 상기 기판 위에 배치된 적어도 하나의 광원부; 상기 적어도 하나의 광원부 위에 배치된 광학 부재; 및 상기 기판과 상기 광학 부재 사이에서 상기 적어도 하나의 광원부의 옆에 경사지게 배치되는 반사부를 포함하고, 상기 반사부는 상기 기판보다는 상기 광학 부재에 더 가까운 위치에 배치되며 다른 부분보다 낮은 반사도를 갖는 패턴을 포함할 수 있다.

상기 적어도 하나의 광원부는 상기 기판 위에 배치된 광원; 및 상기 광원 위에 배치된 렌즈를 포함할 수 있다.

광축에 수직한 방향으로의 수평면을 기준으로, 상기 적어도 하나의 광원으로부터 출사되는 광의 지향각과 상기 반사부의 경사각은 서로 다를 수 있다.

상기 패턴은 띠 모양을 가질 수 있다. 상기 패턴은 점선 또는 실선 형태의 복수의 블라인드 홀 또는 복수의 관통 홀을 포함할 수 있다. 상기 점선 형태의 상기 블라인드 홀 또는 상기 관통 홀 간의 이격 거리는 상기 블라인드 홀 또는 상기 관통 홀의 길이보다 작을 수 있다.

상기 패턴이 형성된 위치는 아래와 같을 수 있다.

여기서, X는 광축에 수직한 제1 방향으로 상기 광학 부재와 상기 반사부의 접점과 상기 위치가 이격된 거리를 나타내고, Y는 상기 광축에 나란한 제2 방향으로 상기 위치가 상기 적어도 하나의 광원부와 이격된 거리를 나타내고, θ1은 상기 광원부를 지나는 상기 제1 방향으로의 수평면을 기준으로 상기 반사부가 기울어진 각도를 나타내고 θ2는 상기 적어도 하나의 광원부로부터 출사되는 광이 상기 수평면을 기준으로 기울어진 각도를 나타내고, w는 상기 제1 방향으로 상기 광원부와 상기 접점이 이격된 거리를 나타내고, H는 상기 제2 방향으로 상기 광원부와 상기 접점이 이격된 거리를 나타낼 수 있다.

상기 θ2는 아래와 같을 수 있다.

여기서, a 및 b는 상기 적어도 하나의 광원부로부터 출사되는 광의 지향각 및 상기 지향각의 폭을 각각 나타내고, k는 변수를 나타낼 수 있다.

상기 k는 0.35 내지 0.65일 수 있다.

패턴은 상기 반사부의 장축 또는 단축 중 적어도 한 곳에 배치될 수 있다.

상기 패턴은 상기 적어도 하나의 광원부의 상면보다 위에 배치될 수 있다.

상기 패턴은 상기 적어도 하나의 광원부를 기준으로 대칭된 형태로 배치될 수 있다.

실시 예에 따른 발광 모듈은 광 균일도가 확보됨은 물론이고 무라 현상이 해소되고, 얇은 두께를 가지며, 반사부에 펀칭을 통해 패턴을 형성함으로써 잉크로 패턴 인쇄를 하거나 반사부의 일 부분의 재질을 변경할 때보다 제조 공정이 간단하여 제조 단가를 줄일 수 있고, 동일한 광 출력을 발현하면서도 비교 례보다 광원부의 개수를 줄일 수 있어 전력 소비를 줄일 수 있도록 하고, 베젤의 사이즈를 줄여 얇게하거나 베젤을 없애도록 할 수 있다.

도 1은 실시 예에 의한 광학 모듈의 평면도를 나타낸다.
도 2는 도 1에 도시된 I-I'선을 따라 절취한 광학 모듈의 단면도를 나타낸다.
도 3a 내지 도 3c는 도 1에 도시된 'A' 부분의 실시 예의 부분 확대도를 나타낸다.
도 4는 도 1 및 도 2에 도시된 반사부과 렌즈를 나타낸다.
도 5는 지향각 및 지향각의 폭을 설명하기 위한 그래프이다.
도 6a 내지 도 6c는 비교 례에 의한 발광 모듈의 평면도, 평면 사진 및 국부 단면도를 각각 나타낸다.
도 7a 내지 도 7c는 실시 예에 의한 발광 모듈(100)의 평면도, 평면 사진 및 단면도를 각각 나타낸다.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시 예를 들어 설명하고, 발명에 대한 이해를 돕기 위해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시 예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 본 발명의 실시 예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.

본 실시 예의 설명에 있어서, 각 구성요소(element)의 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 구성요소(element)가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 구성요소(element)가 상기 두 구성요소(element) 사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다.

또한 "상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)"로 표현되는 경우 하나의 구성요소(element)를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.

또한, 이하에서 이용되는 "제1" 및 "제2," "상/상부/위" 및 "하/하부/아래" 등과 같은 관계적 용어들은, 그런 실체 또는 요소들 간의 어떠한 물리적 또는 논리적 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 내포하지는 않으면서, 어느 한 실체 또는 요소를 다른 실체 또는 요소와 구별하기 위해서만 이용될 수도 있다.

이하, 실시 예에 의한 광학 모듈(100)을 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다. 편의상, 데카르트 좌표계(x축, y축, z축)를 이용하여 광학 모듈(100)을 설명하지만, 다른 좌표계에 의해서도 이를 설명할 수 있음은 물론이다.

도 1은 실시 예에 의한 광학 모듈(100)의 평면도를 나타내고, 도 2는 도 1에 도시된 I-I'선을 따라 절취한 광학 모듈(100)의 단면도를 나타낸다. 발명의 이해를 돕기 위해, 편의상 도 1에서 광학 부재(140)의 도시는 생략되었다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 실시 예에 의한 광학 모듈(100)은 기판(110), 광원부(120), 반사부(130) 및 광학 부재(140)를 포함할 수 있다.

기판(110) 위에 광원부(120)가 배치될 수 있다. 여기서, 기판(110)은 전원을 공급하는 어댑터와 광원부(120)를 연결하기 위한 전극 패턴이 형성되어 있을 수 있다. 예를 들어, 기판(110)의 상면에는 광원부(120)과 어댑터를 연결하기 위한 전극 패턴이 형성될 수 있다.

이러한 기판(110)은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 유리, 폴리카보네이트(PC), 실리콘(Si)으로부터 선택된 어느 한 물질로 이루어진 PCB(Printed Circuit Board) 기판일 수도 있고, 필름 형태로 형성될 수도 있다.

또한, 기판(110)은 단층 PCB, 다층 PCB, 세라믹 기판, 메탈 코아 PCB 등을 선택적으로 사용할 수 있다.

또한, 기판(110)의 상부면은 광원부(120)로부터 방출되어 광학 부재(140)를 출사하지 못하고 반사되어 되돌아온 광을 반사시키기 위해 반사 물질로 코팅될 수도 있다.

도 1의 경우 12개의 광원부(120)가 배치된 것으로 예시되어 있지만, 실시 예는 광원부(120)의 특정한 개수에 국한되지 않는다. 즉, 다른 실시 예에 의하면, 광학 모듈(100)은 12개보다 적거나 많은 개수의 광원부(120)를 포함할 수 있음은 물론이다. 또한, 도 1 및 도 2의 경우, 복수 개의 광원부(120)는 서로 동일한 간격으로 이격되어 있는 것으로 예시되어 있지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 다른 실시 예에 의하면 복수의 광원부(120)는 서로 다른 간격으로 이격되어 배치될 수 있다.

광원부(120) 각각은 광원(122) 및 렌즈(124)를 포함할 수 있다.

광원(122)은 기판(110) 위에 배치되며, 발광 다이오드 칩(LED chip)일 수 있으며, 발광 다이오드 칩은 블루 LED 칩 또는 자외선 LED 칩으로 구성되거나 또는 레드 LED 칩, 그린 LED 칩, 블루 LED 칩, 엘로우 그린(Yellow green) LED 칩, 화이트 LED 칩 중에서 적어도 하나 또는 그 이상을 조합한 패키지 형태로 구성될 수도 있다.

여기서, 화이트 LED는 블루 LED 상에 옐로우 인광(Yellow phosphor)을 결합하거나, 블루 LED 상에 레드 인광(Red phosphor)과 그린 인광(Green phosphor)를 동시에 사용하여 구현할 수 있고, 블루 LED 상에 옐로우 인광(Yellow phosphor), 레드 인광(Red phosphor) 및 그린 인광(Green phosphor)를 동시에 사용하여 구현할 수도 있다.

광원(122)은 렌즈(124)와 광축(LX) 방향(예를 들어, y축 방향)으로 서로 중첩되어 배치될 수 있으나, 실시 예는 광원(122)의 위치에 국한되지 않는다. 광원(122)은 상면 발광형(top view type) 발광 다이오드일 수 있다. 경우에 따라서, 광원(122)은 측면 발광형(side view type) 발광 다이오드일 수도 있다.

또한, 발광 다이오드는 수직 본딩형, 수평 본딩형 또는 플립 칩 본딩형 구조를 가질 수 있으며, 다양한 파장 대역을 갖는 광을 방출할 수 있다.

렌즈(124)는 광원(122) 위에 배치되며 광원(122)으로부터 방출된 광을 굴절 및 투과시키는 역할을 한다. 예를 들어, 렌즈(124)는 광축(LX)을 중심으로 대칭 형상일 수도 있다.

또한, 렌즈(124)는 투명한 재질을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 실리콘, PC(Polycarbonate), PMMA(Polymethylmethacrylate)와 같은 아크릴 수지 계열, 유리 등을 포함할 수 있다.

또한, 렌즈(124)는 구면, 비구면 등 다양한 형상을 가질 수 있으며, 실시 예는 렌즈(124)의 형상에 국한되지 않는다.

도 2의 경우, 하나의 광원(122) 위에 하나의 렌즈(124)가 배치된 것으로 예시되어 있지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 다른 실시 예에 의하면, 복수의 광원(122) 위에 하나의 렌즈(124)가 배치될 수도 있고, 하나의 광원(122) 위에 복수의 렌즈(124)가 배치될 수 있음은 물론이다.

광학 부재(140)는 광원부(120) 위에 배치되어 광원부(120)를 통해 방출되거나 반사부(130)에서 반사된 광을 확산시키는 역할을 하며, 확산 효과를 증가시키기 위해 상부 표면에 요철 패턴을 형성할 수도 있다.

광학 부재(140)는 단일 층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 요철 패턴은 최상층 또는 어느 한 층의 표면에 형성될 수 있다. 요철 패턴은 광원부(120)에 따라 배치되는 스트라이프 형상을 가질 수도 있다.

경우에 따라, 광학 부재(140)는 적어도 하나의 시트로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 광학 부재(140)는 확산 시트, 프리즘 시트, 휘도 강화 시트 등을 선택적으로 포함할 수 있다. 확산 시트는 광원부(120)로부터 방출된 광을 확산시키는 역할을 한다. 프리즘 시트는 확산된 광을 발광 영역으로 가이드하는 역할을 한다. 휘도 확산 시트는 휘도를 강화시키는 역할을 한다.

또한, 도 1 및 도 2의 경우 광학 부재(140)와 광원부(120) 사이에 공기가 채워져 있지만, 다른 실시 예에 의하면 도광판(미도시)이 채워질 수도 있다. 도광판은 광원부(120)로부터 방출된 광은 가이드하는 역할을 수행할 수 있다. 예를 들어, 도광판은 PMMA(Polymethylmethacrylate)와 같은 아크릴 수지 계열, PET(polyethylene terephthlate), COC(Cyclic Olefin Copolymers), PEN(polyethylene naphthalate), PC(Polycarbonate), PS(Polystyrene), 및 MS(Mathacylate styrene) 수지 중 어느 하나일 수 있다.

한편, 반사부(130)는 기판(110)과 광학 부재(140) 사이에서 광원부(120)의 옆에 경사지게 배치될 수 있다. 반사부(130)는 광원부(120)로부터 방출되는 광의 균일도를 확보하기 위해, 광원부(120)로부터 방출된 광을 광학 부재(140)를 향해 반사시키는 역할을 한다. 반사부(130)는 시트 형태 등 다양한 형태로 구현될 수 있다. 반사부(130)는 금속 또는 금속 산화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 예를 들어, 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au) 또는 이산화 티타늄(TiO₂)과 같이 높은 반사율을 가지는 금속 또는 금속 산화물을 포함하여 구성될 수 있다.

실시 예에 의하면, 반사부(130)는 패턴(132-1 내지 132-4)을 포함할 수 있다. 여기서, 패턴(132-1 내지 132-4)은 기판(110)보다는 광학 부재(140)에 더 가까운 위치에 형성될 수 있다.

여기서, 광축(LX)(예를 들어, y축 방향)에 수직한 제1 방향(예를 들어, x축 방향)으로의 수평면을 기준으로, 반사부(130)의 경사각(도 4에서 후술되는 θ1에 해당)과 광원부(120)로부터 출사되는 광의 지향각은 서로 동일할 수도 있고 서로 다를 수 있다. 만일, 반사부(130)의 경사각과 지향각이 서로 동일할 경우 반사부(130)에서 패턴(134-1 내지 134-4)은 생략될 수도 있다.

그러나, 반사부(130)의 경사각과 지향각이 서로 다를 경우, 패턴(132-1 내지 132-4)은 생략되지 않을 수 있다.

또한, 도 1에 예시된 바와 같이 패턴(132-1 내지 132-4)은 띠 모양을 가질 수 있지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.

또한, 패턴(132-1 내지 132-4)은 반사부(130)의 장축 또는 단축 중 적어도 한 곳에 배치될 수 있다. 예를 들어, 광원부(120)가 도 1에 도시된 바와 같이 배치될 경우, x축에서보다 z축으로 더 많은 광원부(120)가 배열되어 있다. 이 경우, x축보다 더 많은 광원부(120)가 배치된 z축은 반사부(130)의 장축에 해당하고, z축보다 더 적은 광원부(120)가 배치된 x축은 반사부(130)의 단축에 해당한다. 이 경우, 도 1에 예시된 바와 같이, 반사부(130)의 장축(예를 들어, z축)과 단축(예를 들어, x축)에 모두 패턴(132-1 내지 132-4)이 배열될 수 있다.

또는, 도 1에 예시된 바와 달리, 반사부(130)의 장축(예를 들어 z축)에만 패턴(132-1, 132-2)이 배열될 수도 있고, 반사부(130)의 단축(예를 들어 x축)에만 패턴(132-3, 132-4)이 배열될 수도 있다.

또한, 패턴(132-1 내지 132-4)은 광원부(120)의 상면보다 위에 배치될 수도 있다. 즉, 도 2를 참조하면, 광축(LX) 방향인 y축 방향에서, 광원부(120)의 상면(124A)보다 더 높은 위치에 패턴(132-1 내지 132-4)이 배치될 수도 있지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 패턴(132-1 내지 132-4)의 세부적인 위치에 대해서는 도 4를 참조하여 상세하게 후술된다.

또한, 패턴(132-1 내지 132-4)은 광원부(120)를 기준으로 대칭된 형태로 배치될 수도 있다. 즉, 도 1을 참조하면, 반사부(130)의 단축 방향인 x축 방향에서 3개의 광원부(120)를 사이에 두고 패턴(132-1, 132-2)은 대칭된 형태로 배치될 수 있고, 반사부(130)의 장축 방향인 z축 방향에서 4개의 광원부(120)를 사이에 두고 패턴(132-3, 132-4)은 대칭된 형태로 배치될 수 있다. 그러나, 다른 실시 예에 의하면, x축 방향으로 패턴(132-1, 132-2)은 비대칭된 형태로 배치될 수도 있고 z축 방향으로 패턴(132-3, 132-4)은 비대칭된 형태로 배치될 수도 있다.

도 3a 내지 도 3c는 도 1에 도시된 'A' 부분의 실시 예(A1, A2, A3)의 부분 확대도를 나타낸다.

일 실시 예에 의하면, 도 3a에 예시된 바와 같이, 반사부(130)는 점선 형태로 서로 이격된 복수의 블라인드 홀(blind hole)(132-2A)을 포함하는 패턴을 가질 수 있다. 또한, 도 3c에 예시된 바와 같이, 반사부(130)는 점선 형태로 서로 이격된 복수의 블라인드 홀(132-2A1, 132-2A2)을 포함하는 패턴(132-2C)을 가질 수 있다.

다른 실시 예에 의하면, 도 3b에 예시된 바와 같이 반사부(130)는 실선 형태의 블라인드 홀(132-2B)을 포함하는 패턴을 가질 수도 있다.

또 다른 실시 예에 의하면, 도 3a 및 도 3b에 예시된 패턴(132-2A, 132-2B)은 하나의 띠 모양 형태로 형성되지만, 도 3c에 예시된 바와 같이 패턴(132-2C)은 복수의 띠 모양 형태로 형성될 수도 있다. 즉, 도 3c에 예시된 바와 같이, 패턴(132-2C)은 두 개의 띠(132-2A1, 132-2A2)를 포함할 수 있다.

전술한 블라인드 홀(132-2A, 132-2B, 132-2C)은 반사부(130)를 펀칭(punching)하여 형성될 수 있지만, 실시 예는 블라인드 홀(132-2A, 132-2B, 32-2C)의 형성 방법에 국한되지 않는다.

또한, 도 3a를 참조하면, 패턴(132-2A)이 점선 형태의 복수의 블라인드 홀을 포함할 경우, 블라인드 홀(132-2A) 간의 이격 거리(d)는 블라인드 홀(132-2A)의 길이(L)보다 작을 수 있다. 여기서, 이격 거리(d)는 복수의 블라인드 홀(132-2A)이 z축 방향으로 이격된 거리를 의미하고, 길이(L)는 복수의 블라인드 홀(132-2A)이 z축 방향으로 배열된 길이를 나타낸다.

또한, 도 3a 내지 도 3c에 도시된 홀(132-2A, 132-2B, 132-2C)은 도 2에 예시된 바와 같이 블라인드 홀일 수 있지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 다른 실시 예에 의하면, 패턴(132-1 내지 132-4)을 형성하는 홀(132-2A, 132-2B, 132-2C)은 관통 홀일 수도 있다.

이하, 반사부(130)에서 패턴(132-1 내지 132-4)이 형성된 위치를 첨부된 도 4를 참조하여 다음과 같이 설명한다.

도 4는 도 1 및 도 2에 도시된 반사부(130)과 렌즈(124)를 나타낸다. 여기서, x와 y는 도 1 및 도 2에 도시된 x축 및 y축에 각각 해당한다.

도 4에서, 반사부(130)는 다음 수학식 1과 같은 함수(y')로서 표현될 수 있다.

여기서, θ1은 광원부(120)(예를 들어, 렌즈(124)의 중심(P1))를 지나는 제1 방향(예를 들어, x축 방향)으로의 수평면(HS)을 기준으로 반사부(130)가 기울어진 경사각을 나타내고, H는 광축(LX)에 나란한 제2 방향(예를 들어, y축 방향)으로 광원부(120)(예를 들어, 렌즈(124)의 중심(P1))와 접점(P2)이 이격된 거리를 나타낸다. 여기서, 접점(P2)이란, 광학 부재(140)와 반사부(130)의 탑(top)가 만나는 지점을 의미할 수 있으며, 반사부(130)의 상단을 의미할 수도 있다.

또한, 광원부(120)(예를 들어, 렌즈(124)의 중심(P1))으로부터 출사되는 광(126)은 다음 수학식 2와 같은 함수(y")로 표현될 수 있다.

여기서, θ2는 광원부(120)(예를 들어, 렌즈(124)의 중심(P1))로부터 출사되는 광(126)이 수평면(HS)을 기준으로 기울어진 각도를 나타내고, w는 제1 방향(예를 들어, x축 방향)으로 광원부(120)(예를 들어, 렌즈(124)의 중심(P1))와 접점(P2)이 이격된 거리를 나타낸다.

이때, 패턴(132-1 내지 132-4)은 광(126)과 반사부(130)가 만나는 지점(P3)에 위치할 수 있다. 여기서, 패턴(132-1 내지 132-4)의 제1 방향(예를 들어, x축 방향)으로의 위치를 'X'라 하고 패턴(132-1 내지 132-4)의 y축 방향으로의 위치는 'Y'라 할 때, 지점(P3)의 위치(X,Y)는 전술한 수학식 1과 2로부터 다음 수학식 3 및 4와 같이 표현될 수 있다.

여기서, X는 광축(LX)에 수직한 제1 방향(예를 들어, x축 방향)으로 접점(P2)과 패턴(132-1 내지 132-4)의 위치(P3)가 이격된 거리를 의미할 수 있고, Y는 광축(LX)에 나란한 제2 방향(예를 들어, y축 방향)으로 광원부(120)(예를 들어, 렌즈(124)의 중심(P1))과 위치(P3)가 이격된 거리를 의미할 수도 있다.

전술한 수학식 2 내지 4 각각에서 경사각(θ2)은 다음 수학식 5와 같이 표현될 수 있다.

여기서, a 및 b는 광원부(120)로부터 출사되는 광의 지향각 및 지향각의 폭을 각각 나타내고, k는 변수를 나타낸다.

도 5는 지향각 및 지향각의 폭을 설명하기 위한 그래프로서, 종축은 정규화된 광의 강도(Intensity)를 나타내고, 횡축은 각도를 나타낸다.

도 5를 참조하면, 광원부(120)의 배광 분포에서 정규화된 광의 강도가 '1'일 때 지향각(a)은 각도(θB, θA) 간의 차(θB-θA)로서 180°이고, 지향각(a)의 폭(b)은 각도(θC, θD) 간의 차(θD-θC)로서 14.1°일 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.

이하, 비교 례에 의한 발광 모듈과 실시 예에 의한 발광 모듈을 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다.

도 6a 내지 도 6c는 비교 례에 의한 발광 모듈의 평면도, 평면 사진 및 국부 단면도를 각각 나타내고, 도 7a 내지 도 7c는 실시 예에 의한 발광 모듈(100)의 평면도, 평면 사진 및 단면도를 각각 나타낸다. 여기서, 도 6c 및 도 7c는 도 2에 도시된 'B' 부분에 대한 비교 례 및 실시 례의 국부 단면도에 각각 해당한다.

도 6a 및 도 6c를 참조하면, 비교 례에 의한 발광 모듈의 반사부(130)에는 패턴(132-1 내지 132-4)이 배치되지 않는다. 이 경우, 도 6c에 도시된 단면도(B1)를 참조하면, 반사부(130)에서 반사된 광은 산란되어 광학 부재(140)를 통해 여러 가지 방향으로 출사된다. 이는, 반사부(130)의 경사진 각도(θ1)가 지향각과 맞지 않기 때문이다. 이로 인해, 도 6b에 보여지는 바와 같이, 광학 부재(140)의 가장 자리의 광 출사 영역(C)의 밝기(220)과 광학 부재(140)의 중앙 영역에서의 밝기의 차 즉, 명암의 차이가 두드러지는 무라(mura) 현상(즉, 명암의 얼룩 현상)이 발생함을 알 수 있다. 도 2에 도시된 목표 조도면(TS)에 광이 도달하기 이전에 도 6b의 사진에서와 같이, 비교 례에 의한 발광 모듈의 경우 광 출사 영역(C)에서 휘선(또는, 밝은 선)이 발생함을 알 수 있다. 여기서, 목표 조도면(TS)이란 광학 모듈을 설계하기 위해 설정한 조도면을 의미할 수 있다.

반면에, 도 7a 및 도 7c를 참조하면, 실시 예에 의한 발광 모듈(100)의 반사부(130)에는 패턴(132-1 내지 132-4)이 배치된다. 이 경우, 도 7c에 도시된 단면도(B2)를 참조하면, 패턴(132-1 내지 132-4)이 배치된 위치에서 반사되는 광의 량이 줄어들어, 광은 산란되지 않고 광학 부재(140)를 통해 출사될 수 있다. 이로 인해, 도 7b에 보여지는 바와 같이, 광학 부재(140)의 가장 자리의 광 출사 영역(C)과 광학 부재(140)의 중앙 영역에서의 명암의 차이가 도 6b에 도시된 비교 례보다 줄어듬을 알 수 있다. 즉, 도 7b를 참조하면, 실시 예에 의한 발광 모듈(100)의 경우 광 출사 영역(C)에서 휘선이 제거되어 광 균일도가 확보됨은 물론이고 무라 현상이 해결될 수 있다.

또한, 무라 현상을 해결하는 패턴(132-1 내지 132-4)이 반사부(130)에 형성될 경우 발광 모듈(100)의 두께(H)가 줄어들 수 있다. 또한, 펀칭에 의해 쉽게 패턴(132-1 내지 132-4)을 형성할 수 있어, 반사부(130)에 잉크로 패턴 인쇄를 하거나 반사부(130)에서 일 부분의 재질을 변경할 때보다 제조 공정이 간단하여 제조 단가를 높이지도 않는다. 또한, 동일한 광 출력에서, 비교 례보다 광원부(120)의 개수를 줄일 수 있어 전력 소비를 줄일 수 있도록 하고, 베젤(210)의 사이즈를 실시 예에서 보다 줄여 얇게하거나 베젤을 없앨 수 있도록 한다.

또한, 전술한 수학식 5에서 k는 광원부(120)의 특징 또는 광원부(120) 간의 특징을 고려하여 설정될 수 있다. 예를 들어, 복수의 광원부(120) 간의 간격 등을 고려하여 k가 결정될 수 있다. 만일, k가 0.35보다 작거나 0.65보다 클 경우, 광학 부재(140)의 가장 자리와 중앙에서의 명암의 차이 즉, 무라 현상이 심해질 수 있다. 따라서, 이를 고려하여 k는 0.35 내지 0.65로 설정될 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.

전술한 실시 예에 의한 발광 모듈은 조명 장치, 표시 장치, 지시 장치 등 다양한 분야에 적용될 수 있다. 예를 들어, 발광 모듈은 램프, 가로등을 포함할 수 있다. 특히, 발광 모듈은 직하형 백라이트 유닛에 적용될 수 있다.

이상에서 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시 예에 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.

100: 광학 모듈 110: 기판
120: 광원부 122: 광원
124: 렌즈 126: 출사 광
130: 반사부 132-1 내지 132-4: 패턴
132-2A, 132-2B, 132-2A1, 132-2A2: 블라인드 홀 또는 관통 홀
140: 광학 부재 210: 베젤

Claims

기판;
상기 기판 위에 배치된 적어도 하나의 광원부;
상기 적어도 하나의 광원부 위에 배치된 광학 부재; 및
상기 기판과 상기 광학 부재 사이에서 상기 적어도 하나의 광원부의 옆에 경사지게 배치되는 반사부를 포함하고,
상기 반사부는 상기 기판보다는 상기 광학 부재에 더 가까운 위치에 배치되며 다른 부분보다 낮은 반사도를 갖는 패턴을 포함하는 발광 모듈.
제1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 광원부는
상기 기판 위에 배치된 광원; 및
상기 광원 위에 배치된 렌즈를 포함하는 발광 모듈.
제1 항에 있어서, 광축에 수직한 방향으로의 수평면을 기준으로, 상기 적어도 하나의 광원으로부터 출사되는 광의 지향각과 상기 반사부의 경사각은 서로 다른 발광 모듈.
제1 항에 있어서, 상기 패턴은 띠 모양을 갖는 발광 모듈.
제1 항에 있어서, 상기 패턴은 점선 또는 실선 형태의 복수의 블라인드 홀 또는 복수의 관통 홀을 포함하는 발광 모듈.
제5 항에 있어서, 상기 점선 형태의 상기 블라인드 홀 또는 상기 관통 홀 간의 이격 거리는 상기 블라인드 홀 또는 상기 관통 홀의 길이보다 작은 발광 모듈.
제1 항에 있어서, 상기 패턴이 형성된 위치는 아래와 같은 발광 모듈.

(여기서, X는 광축에 수직한 제1 방향으로 상기 광학 부재와 상기 반사부의 접점과 상기 위치가 이격된 거리를 나타내고, Y는 상기 광축에 나란한 제2 방향으로 상기 위치가 상기 적어도 하나의 광원부와 이격된 거리를 나타내고, θ1은 상기 광원부를 지나는 상기 제1 방향으로의 수평면을 기준으로 상기 반사부가 기울어진 각도를 나타내고 θ2는 상기 적어도 하나의 광원부로부터 출사되는 광이 상기 수평면을 기준으로 기울어진 각도를 나타내고, w는 상기 제1 방향으로 상기 광원부와 상기 접점이 이격된 거리를 나타내고, H는 상기 제2 방향으로 상기 광원부와 상기 접점이 이격된 거리를 나타낸다)
제7 항에 있어서, 상기 θ2는 아래와 같은 발광 모듈.

(여기서, a 및 b는 상기 적어도 하나의 광원부로부터 출사되는 광의 지향각 및 상기 지향각의 폭을 각각 나타내고, k는 변수를 나타낸다.)
제8 항에 있어서, 상기 k는 0.35 내지 0.65인 발광 모듈.
제1 항에 있어서, 상기 패턴은 상기 반사부의 장축 또는 단축 중 적어도 한 곳에 배치된 발광 모듈.
제1 항에 있어서, 상기 패턴은 상기 적어도 하나의 광원부의 상면보다 위에 배치된 발광 모듈.
제1 항에 있어서, 상기 패턴은 상기 적어도 하나의 광원부를 기준으로 대칭된 형태로 배치된 발광 모듈.