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KR101683888B1 - 발광 장치 및 이를 구비한 표시 장치 - Google Patents

발광 장치 및 이를 구비한 표시 장치 Download PDF

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KR101683888B1
KR101683888B1 KR1020100028061A KR20100028061A KR101683888B1 KR 101683888 B1 KR101683888 B1 KR 101683888B1 KR 1020100028061 A KR1020100028061 A KR 1020100028061A KR 20100028061 A KR20100028061 A KR 20100028061A KR 101683888 B1 KR101683888 B1 KR 101683888B1
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Abstract

실시 예는 발광 장치 및 이를 구비한 표시 장치에 관한 것이다.
실시 예에 따른 발광 장치는, 제1광을 방출하는 반도체 발광소자 및 상기 제1광을 흡수하여 상기 제1광보다 장파장의 제2광을 발광하는 형광체를 갖는 형광체층을 포함하며, 상기 제1광과 제2광의 혼합에 의해 제1컬러의 광을 발광하는 발광 소자의 어레이를 포함하며, 상기 발광 소자의 어레이는 제1광의 제1피크 파장 랭크를 갖는 제1발광 소자와, 제1광의 제2피크 파장 랭크를 갖는 제2발광 소자의 파장이 서로 접근되도록 어레이된다.

Description

발광 장치 및 이를 구비한 표시 장치{LIGHT EMITTING APPARATUS AND DISPLAY APPARATUS HAVING THE SAME}
실시 예는 발광 장치 및 이를 구비한 표시 장치에 관한 것이다.
발광다이오드(LED: Light Emitting Diode)는 GaAs 계열, AlGaAs 계열, GaN 계열, InGaN 계열 및 InGaAlP 계열 등의 화합물 반도체 재료를 이용하여 빛을 생성하는 광원을 구성할 수 있다.
이러한 발광다이오드는 패키지화되어 다양한 색을 방출하는 발광 소자로 이용되고 있으며, 상기 발광 소자는 칼라를 표시하는 점등 표시기, 문자 표시기 및 영상 표시기 등의 다양한 분야에 광원으로 사용되고 있다.
실시 예는 서로 다른 피크 파장을 갖는 복수의 발광 소자를 혼합하여 균일한 범위의 피크 파장을 갖는 제공할 수 있는 발광 장치 및 이를 구비한 표시 장치를 제공한다.
실시 예는 복수의 발광 소자의 피크 파장이 제로 섬(zerosum)되도록 어레이를 갖는 발광 장치 및 이를 구비한 표시 장치를 제공한다.
실시 예에 따른 발광 장치는, 제1광을 방출하는 반도체 발광소자 및 상기 제1광을 흡수하여 상기 제1광보다 장파장의 제2광을 발광하는 형광체를 갖는 형광체층을 포함하며, 상기 제1광과 제2광의 혼합에 의해 제1컬러의 광을 발광하는 발광 소자의 어레이를 포함하며, 상기 발광 소자의 어레이는 제1광의 제1피크 파장 랭크를 갖는 제1발광 소자와, 제1광의 제2피크 파장 랭크를 갖는 제2발광 소자의 파장이 서로 접근되도록 어레이된다.
실시 예에 따른 표시 장치는, 복수의 발광 소자 어레이를 포함하는 발광 장치; 및 상기 발광 장치의 일측에 배치된 표시 패널을 포함하며, 상기 발광 소자 어레이는 제1광을 방출하는 반도체 발광소자 및 상기 제1광을 흡수하여 상기 제1광보다 장파장의 제2광을 발광하는 형광체를 갖는 형광체층을 포함하며, 상기 제1광과 제2광의 혼합에 의해 제1컬러의 광을 발광하는 발광 소자의 어레이를 포함하며, 상기 발광 소자의 어레이는 제1광의 제1피크 파장 랭크를 갖는 제1발광 소자와, 제1광의 제2피크 파장 랭크를 갖는 제2발광 소자의 파장이 서로 접근되도록 어레이된다.
실시 예는 발광 소자의 사용 수율을 개선시켜 줄 수 있다.
실시 예는 반도체 발광소자인 LED 칩의 사용 수율을 개선시켜 줄 수 있다.
실시 예는 서로 상이한 피크 파장 랭크를 갖는 발광 소자들의 혼합을 통해 기준 파장 범위에 속하도록 함으로써, 균일한 면 광원을 제공할 수 있다.
도 1내지 도 3은 실시 예들에 따른 발광 소자의 예를 나타낸 단면도이다.
도 4는 실시 예에 따른 백색 발광 소자의 CIE 색도도를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 4의 색도 랭크의 좌표를 나타낸 표이다.
도 6은 실시 예에 따른 청색 LED 칩의 피크 파장 랭크의 예를 나타낸 도면이다.
도 7은 실시 예는 발광 장치를 나타낸 도면이다.
도 8은 실시 예에 있어서, 합성 피크 파장 랭크의 예를 나타낸 도면이다.
도 9는 실시 예에 있어서, 백색 발광 소자의 합성 피크 파장의 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
도 10은 실시 예에 따른 탑뷰 방식의 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
도 11 내지 도 15는 도 10의 발광 소자 어레이를 나타낸 도면이다.
도 16은 실시 예에 따른 사이드 방식의 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
도 17내지 도 19는 도 16의 발광 소자 어레이를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 실시 예의 설명에 있어서, 각 구성 요소의 두께는 일 예이며, 각 구성 요소의 위 또는 아래는 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 또한 각 실시 예의 기술적 특징은 각 실시 예로 한정하지 않고 다른 실시 예에 선택적으로 적용될 수 있다.
도 1은 제1실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 측 단면도이다.
도 1을 참조하면, 발광 소자(10)는 상부가 개방된 캐비티(14)를 갖는 패키지 몸체(11), 복수의 리드 전극(12,13), 복수의 리드 전극(12,13)에 전기적으로 연결된 발광 다이오드 칩(15), 상기 캐비티에 형성된 수지물(17)을 포함한다.
상기 패키지 몸체(11)는 실리콘 재료, 세라믹 재료, 수지 재료 중에서 어느 하나로 이루어질 수 있으며, 예컨대, 실리콘(silicon), 실리콘 카바이드(silicon carbide: SiC), 질화 알루미늄(aluminum nitride; AlN), 폴리프탈아마이드(polyphthalamide : PPA), 고분자액정(Liquid Crystal Polymer : LCP) 중 적어도 한 재질로 이루어질 수 있으며, 이에 한정하지는 않는다. 또한 상기 패키지 몸체(11)는 단층 또는 다층 기판의 구조물로 형성되거나, 사출 성형될 수 있으며, 이러한 패키지 몸체의 형상이나 구조물에 대해 한정하지는 않는다.
상기 패키지 몸체(11)의 상부에는 개구부를 갖는 캐비티(14)가 형성된다. 상기 캐비티(14)의 표면 형상은 오목한 컵 형상 또는 소정 곡률을 갖는 오목 튜브 형상으로 형성될 수 있으며, 그 표면 형상은 원형 또는 다각형 등으로 형성될 수 있으며, 이러한 형상은 변경될 수 있다.
상기 캐비티(14)의 둘레는 패키지 바닥면에 대해 외측으로 경사지게 형성될 수 있으며, 입사되는 광을 개구 방향으로 반사시켜 준다.
상기 패키지 몸체(11)에는 양측으로 관통하는 복수의 리드 전극(12,13)이 배치되며, 상기 복수의 리드 전극(12,13)은 상기 패키지 몸체(11)의 바닥면에 배치되어 외부 전극으로 이용될 수 있다. 이러한 발광 소자(10)는 탑 뷰 형태로 이용될 수 있다.
상기 복수의 리드 전극(12,13)는 리드 프레임 타입, 금속 박막 타입, PCB 의 패턴 타입 등으로 형성될 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위해 리드 프레임 타입으로 설명하기로 한다.
상기 발광 다이오드 칩(15)은 제1리드 전극(12)에 전도성 접착제로 부착되고, 상기 와이어(16)로 제2리드 전극(13)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 발광 다이오드 칩(15)은 와이어 본딩, 다이 본딩, 플립 본딩 방식을 선택적으로 이용하여 탑재할 수 있으며, 이러한 본딩 방식은 칩 종류 및 칩의 전극 위치에 따라 변경될 수 있다.
상기 발광 다이오드 칩(15)은 3족과 5족 원소의 화합물 반도체 예컨대 AlInGaN, InGaN, GaN, GaAs, InGaP, AllnGaP, InP, InGaAs 등의 계열의 반도체를 이용하여 제조된 반도체 발광소자를 선택적으로 포함할 수 있다.
또한 상기 각 발광 다이오드 칩(15)은 청색 LED 칩, 황색 LED 칩, 녹색 LED 칩, 적색 LED 칩, UV LED 칩, 호박색 LED 칩, 청-녹색 LED 칩 등으로 이루어질 수 있다. 또한 상기 발광 소자(10) 내에 배치된 발광 다이오드 칩(15)의 개수 및 그 종류는 변경될 수 있으며, 또한 복수의 발광 다이오드 칩(10)이 배치된 경우 서로 동일한 컬러의 발광 피크를 가지는 광을 발광할 수 잇다.
상기 캐비티(14)에는 수지물(17)이 형성된다. 상기 수지물(17)은 실리콘 또는 에폭시와 같은 투명한 수지 재료를 이용할 수 있다. 또한 상기 수지물(17)의 표면은 플랫 형태, 오목 형태, 볼록 형태로 형성될 수 있으며, 상기 수지물(17) 위에 렌즈가 부착될 수도 있다.
상기 수지물(17)에는 적어도 한 종류의 형광체가 첨가될 수도 있다. 상기 형광체는 황색 형광체이거나, 황색형광체와 적색 형광체를 포함할 수 있다. 실시 예의 설명을 위해, 상기 발광 다이오드 칩(15)는 청색 LED 칩이고, 상기 형광체는 황색 형광체이거나, 황색 형광체와 적색 형광체가 혼합된 구조를 일 예로 설명하기로 한다.
상기 발광 소자(10)의 랭크(Rank)는 발광 소자로부터 방출된 광을 측정하고, 측정된 광 특성에 따라 색도 랭크, 광도 랭크, 및 피크 파장 랭크 등으로 세분화하여 분류할 수 있다.
도 2는 제2실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 측 단면도이다. 제2실시 예를 설명함에 있어서, 제1실시 예와 동일, 유사한 부분은 제1실시 예를 참조하기로 한다.
도 2를 참조하면, 발광 소자(20)는 세라믹 기판(21) 상의 제1 및 제2리드 전극(22,23)에 발광 소자(25)를 탑재하고, 상기 발광 소자(25) 위에 형광체를 갖는 수지물(27)을 형성하게 된다. 상기 수지물(27)에는 황색 형광체 또는 황색 형광체와 적색 형광체가 포함될 수 있다. 상기 발광 소자(25)는 플립 방식으로 탑재될 수 있으며, 이러한 플립 방식은 지향각을 넓게 가져갈 수 있고, 와이어를 제거하여 수지물(27)의 높이를 낮추어줄 수 있다.
상기 세라믹 기판(21)의 하부에는 제3 및 제4리드 전극(24,25)이 배치되며, 상기 제3 및 제4리드 전극(24,25)은 전도성 비아(24)를 통해 서로 연결된다. 상기 제1 내지 제4리드 전극(22,23,24,25)는 세라믹 기판의 상부 동박과 하부 동박을 이용한 회로 패턴으로 구현될 수 있다.
이러한 세라믹 기판(21)은 플래너 타입으로 제공되며, 상기 수지물(27)이 볼록 렌즈 형상으로 형성된다.
도 3은 제3실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 측 단면도이다. 제3실시 예를 설명함에 있어서, 제3실시 예와 동일, 유사한 부분은 제1실시 예를 참조하기로 한다.
도 3을 참조하면, 발광 소자(30)는 패키지 몸체(31)의 캐비티(34)에 수지물(37)을 형성하고, 상기 캐비티(34) 내의 복수의 리드 전극(32,33)을 배치하며, 상기 리드 전극(32,33)에는 발광 소자(35)가 복수의 와이어(36)으로 연결된다.
상기 리드 전극(32,33)은 상기 패키지 몸체(31)의 외측으로 노출된 후 적어도 한 번 절곡 또는/및 벤딩된 후, 사이드 뷰 타입 또는 탑 뷰 타입으로 배치된다.
상기 수지물(37)은 황색 형광체 또는 황색 형광체와 적색 형광체가 첨가될 수 있다.
상기에 개시된 제1 내지 제3실시 예의 발광 소자는 백색 발광 소자로서, 이하 실시 예는 백색 발광 소자 및 이의 광 특성을 그 예로 하여 설명하기로 한다.
백색 발광 소자는 기본적으로 순백에 가까운 색도를 가지지만, 제조 공정 상의 불균일이 존재하기 때문에, 실제의 색도는 미리 결정된 색도 범위 내에서 불균일하게 된다. 백색 발광 소자는 청색 LED 칩의 불균일 및 황색 형광체량의 불균일이 존재하며, 이러한 불균일한의 요인은 이상적인 색도 영역의 LED를 대량으로 안정적으로 공급할 수 없게 된다. 그러므로, 백색 발광 소자는 색도 범위가 비교적 크게 되고, LED 메이커는 좁은 기준 색도 범위의 백색 발광 소자를 안정적으로 공급할 수 없으므로, 제조된 제품 중 색도 범위를 구획하게 된다. 백색 발광 소자는 예컨대, 도 4와 같은 미리 결정된 색도 범위에 존재할 수 있다.
도 4는 실시 예에 따른 백색 발광 소자의 CIEx, CIEy 색도를 나타낸 도면이며, 도 5는 도 4의 각 색도 랭크의 좌표 예를 나타낸 도면이고, 도 6은 실시 예에 따른 청색 LED 칩의 피크 파장 랭크의 예를 나타낸 도면이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, CIE 색도도에서는 미리 결정된 표준 색도 범위(111)를 15개의 색도 랭크(A~0)로 구획할 수 있으며, 상기 랭크 중 중심부의 H 랭크를 기준으로 좁은 영역은 기준 색도 범위(113)가 된다. 상기 기준 색도 범위(113)는 미리 결정된 표준 색도 범위(111) 예컨대, 가용 색도 범위 보다는 좁은 범위를 갖고 있어, LED 칩의 사용 수율은 저하될 수 있다.
실시 예는 미리 결정된 표준 색도 범위(111)들에 존재하는 발광 소자들을 혼합하여 그 방출된 광의 혼합 색도가 상기 기준 색도 범위에 속하도록 한 어레이를 제공할 수 있다.
여기서, 상기 미리 결정된 표준 색도 범위(111)의 좌표(CIEx, CIEy) 정보를 보면, (0.2648, 0.2285), (0.2468,0.2315), (0.2633, 0.2715), (0.2813, 0.2685)가 된다. 기준 색도 범위(113)는 상기 미리 결정된 표준 색도 범위(111)와 오버랩되는 영역으로서, 그 좌표(CIEx, CIEy) 정보를 보면 (0.2729, 0.2420), (0.2501, 0.2420), (0.2501, 0.2579), (0.2725, 0.2579)로 구해질 수 있으며, 이들 4 좌표를 연결한 범위(113) 중 미리 결정된 표준 색도 범위(111)와 오버랩된 영역을 기준 색도 범위(113)로 사용하게 된다.
도 5의 색도 랭크 A의 좌표는 도 4의 Z1-Z2, Z2-Z3, Z3-Z4, Z4-Z1을 연결한 선분 내의 범위이며, 각 좌표는 Z1(0.2528, 0.2305), Z2(0.2468, 0.2315), Z3(0.2501, 0.2395), (0.2561, 0.2385)로 나타낼 수 있으며, 다른 랭크 B~O의 범위도 도시된 표와 같이 나타낼 수 있다.
여기서, 각 색도 랭크 A~0의 범위를 보면 CIEx 방향으로는 Z1과 Z2 사이는 0.060이고, Z2와 Z3 사이는 0.033이며, Z3와 Z4 사이는 0.060이고, Z4와 Z1 사이는 0.033 정도로 이격된다. 각 색도 랭크 A~0의 범위를 보면, CIEy 방향으로는 Z1과 Z2는 0,010, Z2와 Z3 사이는 0.080, Z3와 Z4 사이는 0.010, Z4와 Z1 사이는 0.080 정도로 이격된다.
상기 기준 색도 범위(111) 내에서 최적의 색도 랭크의 범위는 색도 랭크 H로서, (0.2654, 0.2375), (0.2561, 0.2385), (0.2594, 0.2465), (0.2654, 0.2455)의 좌표(CIEx, CIEy)들을 포함하며, 이들 좌표를 서로 연결한 선분의 내부 영역을 포함한다.
도 6은 실시 예에 따른 백색 발광 소자의 청색 LED 칩의 피크 파장을 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 청색 LED 칩의 피크 파장 랭크는 청색 컬러대의 파장 중 피크 파장에 대해 예컨대, 3개의 랭크로 구분할 수 있으며, 제1피크 파장 랭크(R1)는 434nm~441nm, 제2피크 파장 랭크(R2)는 441nm~445nm, 제3피크 파장 랭크(R3)는 445nm~451nm로 구분할 수 있다. 각 피크 파장 랭크 간의 간격은 0nm ~ 13nm 정도일 수 있다. 실시 예는 청색 LED 칩의 최소 피크 파장(예: 434nm)과 최대 피크 파장(예: 451nm)의 범위를 표준 피크 파장 범위로 설정할 수 있다.
실시 예에 따른 발광 소자 어레이는 상기 색도 랭크, 및 상기 피크 파장 랭크 중 선택적인 랭크 조합으로 원하는 광 특성을 갖도록 구성할 수 있다.
도 7은 실시 예에 따른 복수의 발광 소자를 이용한 발광 장치를 나타낸 도면이며, 도 8은 실시 예에 따른 합성 피크파장 랭크의 예를 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 제1 및 제2발광 소자(41,42)는 백색 발광 소자이며, 각 발광 소자(41,42)의 지향각은 100 ~ 180° 정도의 각도 범위이다. 제1발광 소자(41)로부터 방출된 광은 제1랭크(01)로 발광하며, 상기 제2발광 소자(42)로부터 방출된 광은 제2랭크(02)로 발광하게 된다. 상기 제1랭크(01)와 제2랭크(02)는 혼합 영역 상에서 서로 혼합되며, 그 혼합된 광은 혼합 랭크(03)가 될 수 있다. 상기의 혼합 랭크(03)는 색도 랭크 및 피크 파장 랭크 중 적어도 피크 파장 랭크가 서로 다른 랭크를 갖게 된다.
상기 발광 소자(41,42)는 지향각, 광도, 혼합 영역의 위치(즉, 패널과의 간격) 등을 고려하여 최적의 면 광원으로 제공할 수 있는 위치로 선정되며, 이에 따라 인접한 발광 소자(41,42) 간의 간격(D1)은 15mm ~ 100mm 정도까지 이격될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
발광 장치(40)의 혼합 랭크(03)는 서로 다른 피크 파장의 랭크를 갖는 발광 소자(41,42)에 의해 혼합될 수 있으며, 또한 상기 혼합 랭크에는 서로 동일한 색도 랭크 또는 서로 다른 색도 랭크가 혼합될 수 있다. 실시 예의 혼합 랭크는 피크 파장 랭크의 차이를 갖고 동일한 색도 랭크 또는 서로 다른 색도 랭크의 광들이 혼합된다. 상기 혼합된 랭크의 특성은 각 발광 소자가 가지는 랭크 특성을 제로 섬 방식으로 증가 및 감소시켜 주게 된다. 상기 혼합된 랭크의 특성은 제로 섬 형태로 혼합되는 것으로, 상기 혼합 랭크(03)는 상기 제1랭크(01)와 제2랭크(02)를 서로 반대 방향의 범위로 이동시켜 줄 수 있다.
예컨대, 상기 복수의 발광 소자(41,42)는 피크 파장이 적어도 4nm 정도의 차이를 갖도록 배열할 수 있다. 여기서, 인접한 발광 소자(41,42)의 혼합 피크 파장은 최소치와 최대치 사이의 중간값에 접근하도록 혼합될 수 있다.
도 8을 참조하면, 도 7에 개시된 복수의 백색 발광 소자(41,42)의 청색 LED 칩의 피크 파장 랭크를 혼합한 예를 나타낸 도면이다. 제1합성 피크 파장 랭크(R1+R2)는 438nm ~ 442nm의 범위로 혼합되며, 제2합성 피크 파장 랭크(R2+R3)는 443nm ~ 448nm의 범위로 혼합되며, 제3합성 피크 파장 랭크(R1+R3)은 441nm ~ 445nm의 범위로 혼합된다.
여기서, 상기 제1합성 피크 파장 랭크(R1+R2)는 예컨대, 도 5에 도시된 제1랭크(R1)의 434nm ~ 441nm 범위에 속한 청색 LED 칩과 제2랭크(R2)의 441nm ~ 445nm 범위에 속하는 청색 LED 칩의 피크 파장을 혼합하여 438nm ~ 442nm로 구현할 수 있다. 따라서 제1합성 피크 파장 랭크(R1+R2)는 최소치<(R1+R2)<최대치의 범위에 존재할 수 있으며, 이는 합성 피크 파장은 두 피크 파장의 평균치에 접근하도록 혼합될 수 있다.
도 9는 실시 예에 따른 제1랭크와 제2랭크의 피크 파장을 혼합한 예를 나타낸 도면으로서, 제1피크 파장 랭크(R1)의 어느 한 파장과 제2피크 파장 랭크(R2)의 어느 한 파장을 혼합한 합성 피크 파장 랭크(R1+R2)는 두 파장의 중간 정도의 파장 스펙트럼을 갖는다.
도 10은 실시 예에 따른 탑뷰 방식의 표시 장치를 나타낸 측 단면도이다.
도 10을 참조하면, 표시 장치(50)는 바텀 커버(52), 모듈 기판(63) 및 그 위에 복수의 발광 소자(61,62), 광학 시트(54), 및 표시 패널(55)을 포함한다. 상기 모듈 기판(63), 바텀 커버(52), 광학 시트(54)는 라이트 유닛(51)으로 기능한다.
상기 바텀 커버(52)는 상부가 개방된 홈(53)을 포함하며, 상기 홈(53)의 내 측면은 경사지게 형성된다. 여기서, 상기 바텀 커버(52)와 그 측면은 별도의 구조물로 결합될 수 있다.
상기 모듈 기판(63)은 상기 바텀 커버(52)의 상측에 적어도 하나가 배치될 수 있다. 상기 모듈 기판(63) 위에는 상기에 개시된 제1피크 파장 랭크의 발광 소자(61)와 제2피크 파장 랭크의 제2발광소자(62)가 교대로 배치될 수 있다.
여기서, 상기 제1 및 제2발광 소자(61,62)는 예컨대, 서로 다른 피크 파장 랭크에 있는 2개 또는 그 이상의 랭크를 교대로 또는 하나의 그룹으로 배치할 수도 있다. 이에 따라 제1 및 제2발광 소자(61,62)를 일정 간격으로 배치함으로써, 원하는 피크 파장으로 혼합시켜 줄 수 있다. 이러한 멀티 피크 파장 랭크의 발광 소자(61,62)들은 추가 또는 변경될 수 있으며, 상기의 발광 소자(61,62)의 개수로 한정하지는 않는다. 상기 발광 소자(61,62)는 복수개가 교대로 배치되거나, 서로 대칭되는 위치에 배치되거나, 인접한 열과 지그재그 형태로 배열될 수 있다. 상기의 발광 소자(61,62)는 서로 다른 피크 파장 랭크를 혼합함으로써, 그 혼합 랭크의 피크 파장은 서로 다른 피크 파장을 제로 섬(zerosum) 형태로 혼합된 값으로 나타나게 된다.
상기의 발광 소자(61,62)는 표준 색도 범위 또는 표준 색도 범위 내의 기준 색도 범위에 있는 랭크들로 배치하거나, 혼합 색도 범위가 표준 색도 범위로 혼합되도록 배치할 수 있다.
상기 광학 시트(54)는 확산 시트, 수평 및 수직 프리즘 시트, 휘도 강화 필름 등에서 적어도 하나 이상이 배치될 수 있다. 상기 확산 시트는 입사되는 광을 확산시켜 주고, 상기 수평 및 수직 프리즘 시트는 입사되는 광을 표시 영역으로 집광시켜 주며, 상기 휘도 강화 필름은 버려지는 광을 재 사용하여 광 효율을 개선시켜 준다.
상기 표시 패널(55)은 예컨대, LCD 패널로서, 서로 대향되는 투명한 재질의 제 1 및 제 2기판, 그리고 제 1 및 제 2기판 사이에 개재된 액정층을 포함한다. 상기 제 1기판은 예컨대, 컬러필터 어레이 기판으로 구현될 수 있고, 제 2기판은 예컨대, TFT 어레이 기판으로 구현될 수 있으며, 이의 반대의 구조로 구현될 수도 있다. 이러한 표시 패널에 대해서는 변경될 수 있으며, 이에 한정하지는 않는다. 상기 표시 패널의 적어도 일면에는 편광판이 부착될 수 있으며, 이러한 편광판의 부착 구조로 한정하지는 않는다.
상기의 모듈 기판 상의 발광 소자 어레이는 도 11 내지 도 15를 예로 설명하고 있다.
도 11을 참조하면, 발광 소자 어레이는 도 6과 같이 조합될 수 있는 피크 파장 랭크들 중 제1피크 파장 랭크(R1)를 갖는 제1발광 소자와 제2피크 파장 랭크(R2)를 갖는 제2발광 소자를 교대로 행 방향 및 종 방향으로 어레이된다. 상기 제1피크 파장 랭크(R1)와 제2피크 파장 랭크(R2)는 서로 다른 피크 파장으로서, 이러한 피크 파장을 갖는 발광 소자들을 전 영역에 행 방향 및 종 방향으로 배치될 수 있다.
상기의 발광 소자 어레이는 서로 다른 피크 파장 랭크(R1,R2)를 혼합함으로써, 그 혼합 랭크의 피크 파장은 미리 정해진 최소 파장 값(예: 434nm) 또는 최대 파장 값(예: 451nm)보다는 반대 방향으로 이동하게 된다.
도 12를 참조하면, 발광 소자 어레이는 도 6에 개시된 제1피크 파장 랭크(R1)를 갖는 발광 소자와 제2피크 파장 랭크(R2)를 갖는 발광 소자를 최 외측인 주변부를 따라 교대로 배치된다. 상기의 발광 소자 어레이의 피크 파장 랭크(R1,R2)는 주변부에서 서로 다른 피크 파장 랭크로 혼합됨으로써, 그 혼합 랭크는 두 피크 파장 랭크의 사이의 피크 파장으로 혼합될 수 있다. 여기서, 1열 및 1행의 발광 소자가 어레이된다. 그리고, 발광 소자 어레이의 내측 영역에는 제2피크 파장 랭크 또는 기준 색도 범위의 랭크(O)를 갖는 발광 소자를 배치할 수 있다.
도 13을 참조하면, 도 6에 개시된 제1피크 파장 랭크(R1)를 갖는 제1발광 소자를 제1행으로 배열하고, 제2피크 파장 랭크(R2)를 갖는 제2발광 소자를 제2행으로 배열하며, 상기 제1 및 제2발광 소자를 지그 재그 형태로 배열한다. 즉, 제1발광 소자와 제2발광 소자는 서로 어긋나게 배치할 수 있다. 상기의 발광 소자 어레이의 피크 파장 랭크(R1,R2)는 두 피크 파장 사이의 피크 파장을 갖게 된다.
도 14를 참조하면, 발광 소자 어레이는 제1행에 제1피크 파장 랭크(R1)와 제2피크 파장 랭크(R2)를 갖는 제1 및 제2발광 소자들을 교대로 배치하고, 제2행에는 제2피크 파장 랭크(R2)와 제3피크 파장 랭크(R3)를 갖는 제2 및 제3발광 소자들을 교대로 배치하게 된다. 이러한 어레이 형태는 전 영역에 배치될 수 있어, 서로 다른 피크 파장을 갖는 발광 소자들을 혼합시켜 배열할 수 있다.
도 15를 참조하면, 발광 소자 어레이는 제1행에 제1피크 파장 랭크(R1)를 갖는 제1발광 소자를 배치하고, 제2행에 제2피크 파장 랭크(R2)를 갖는 제2발광 소자를 배치하며, 상기 제1행과 제2행의 중간 행에 제3피크 파장 랭크(R3)를 갖는 제3발광 소자를 배치하게 된다. 상기 제3발광 소자는 상기 제1발광 소자와 제2발광 소자로부터 지그 재그 형태로 배열될 수 있다. 이러한 어레이 형태는 전 영역에 배치될 수 있어, 서로 다른 피크 파장을 갖는 발광 소자들을 혼합시켜 배열할 수 있다.
도 16은 실시 예에 따른 사이드 뷰 방식의 표시 장치를 나타낸 사시도이다.
도 16을 참조하면, 표시 장치(70)는 모듈 기판(83) 및 서로 다른 피크 파장 랭크를 포함하는 발광 소자(81,82)를 포함하는 발광 모듈(80), 반사 플레이트(71), 광 가이드 플레이트(72), 광학 시트(73), 표시 패널(74)을 포함한다. 상기 발광 모듈(80), 반사 플레이트(71), 광 가이드 플레이트(72), 광학 시트(73)는 라이트 유닛으로 기능한다. 상기의 라이트 유닛은 바텀 커버 또는 바텀 샤시 등에 의해 보호될 수 있다.
상기 발광 모듈(80)은 모듈 기판(83) 위에 서로 다른 피크 파장 랭크의 제1 및 제2발광 소자(81,82)가 교대로 배열된다. 상기 모듈 기판(83)은 단단한 재질의 기판이거나 플렉시블 기판일 수 있다.
상기 발광 모듈(80)은 예를 들면, 제1발광 소자(81) 및 제2발광 소자(82)는 청색 LED 칩과 황색 형광체이거나, 또는 청색 LED 칩과 황색 형광체 및 적색 형광체를 포함한다.
상기 발광 모듈(80)은 서로 다른 피크 파장 랭크를 갖는 인접한 2개의 발광 소자(81,82)를 교대로 배열하거나, 2개의 발광 소자(81,82) 사이에 다른 피크 파장 랭크 또는 기준 색도 범위의 소자를 더 배치할 수 있다. 예컨대, 제 1발광 소자(81)와 제 2발광 소자(82)의 순서로 교대로 배열되거나, 1: 2 또는 2: 1씩 배열할 수 있다. 서로 다른 피크 파장 랭크의 제 1 및 제 2발광 소자(81,82)로부터 방출되는 광이 혼합되어 목표로 하는 피크 파장이 될 수 있다. 상기 제1발광 소자(81)와 제2발광소자(82)의 피크 파장은 제로 섬 형태로 혼합되며, 그 혼합 랭크는 기준 색도 범위를 갖게 된다.
상기 발광 모듈(80)의 일측에는 광 가이드 플레이트(72)가 배치되며, 상기 광 가이드 플레이트(72)의 하부에는 반사 플레이트(71)가 배치되고, 상부에는 광학 시트(73)가 배치된다. 상기 광 가이드 플레이트(72)는 상기 발광 소자(81,82)와 0.5mm 이하로 이격될 수 있으며, 그 재질은 PC 재질 또는 PMMA(Poly methy methacrylate) 재질로 이루어질 수 있으며, 이에 한정하지는 않는다.
상기 발광 모듈(80)로부터 방출된 광은 광 가이드 플레이트(72)에 입사되며, 상기 광 가이드 플레이트(72)는 발광 모듈(80)로부터 입사되는 광을 전체 영역으로 가이드하여 면 광원으로 방출하게 된다. 상기 반사 플레이트(71)는 광 가이드 플레이트(72)로부터 누설되는 광을 반사하여 주며, 상기 광학 시트(73)는 상기 광 가이드 플레이트(72)로부터 입사된 광을 확산, 집광하여 표시 패널로 조사하게 된다.
여기서, 상기 광학 시트(73)는 확산 시트, 수평 및 수직 프리즘 시트, 휘도 강화 필름 등에서 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 표시 패널(74)은 예컨대, LCD 패널로 구현될 수 있다.
도 17 내지 도 19는 도 16에 개시된 발광 모듈의 발광 소자 어레이를 나타낸 도면들이다.
도 17을 참조하면, 제1피크 파장 랭크(R1)를 갖는 제1발광 소자와 제2피크 파장 랭크(R2)를 갖는 제2발광 소자를 교대로 1열로 어레이할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 제1피크 파장 랭크(R1)와 제2피크 파장 랭크(R2)의 파장은 제로 섬 형태로 혼합되게 된다.
도 18을 참조하면, 제1피크 파장 랭크(R1)를 갖는 제1발광 소자, 제2피크 파장 랭크(R2)를 갖는 제2발광 소자, 임의의 피크 파장을 갖고 기준 색도 랭크(0)를 갖는 제3발광 소자를 교대로 1열로 어레이할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 제1피크 파장 랭크(R1), 제2피크 파장 랭크(R2) 및 임의의 피크 파장은 제로 섬 형태로 혼합되며, 그 혼합 랭크는 기준 피크 파장을 갖게 된다.
도 19를 참조하면, 제1피크 파장 랭크(R1)를 갖는 제1발광 소자와 제2피크 파장 랭크(R2)를 갖는 제2발광 소자를 하나의 그룹으로 배치하고, 다른 그룹과의 이격(D3)과 이격시켜 준다. 여기서, 상기 제1 및 제2발광 소자 사이의 간격(D2)는 15~100mm 이며, 다른 그룹 간의 간격(D3)는 D2보다 넓은 간격으로 배치될 수 있다.
실시 예에 따른 발광소자 어레이는 가로등, 전조등, 조명등, 전광판 등에 설치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
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.
40: 발광장치, 10,20,41,42,61,62,81,82: 발광소자, 50,70:표시장치, 51;라이트 유닛, 52:바텀 커버, 63,83:모듈 기판, 54,73:광학 시트, 55,74:표시 패널, 71:반사 플레이트, 72:광 가이드 플레이트, 80:발광모듈

Claims (18)

  1. 모듈 기판;
    상기 모듈 기판 위에, 제1내지 제3발광 소자를 갖는 복수의 발광 소자가 배열된 발광 소자 어레이를 포함하며,
    상기 발광 소자 어레이의 각 발광 소자는, 제1광을 방출하는 반도체 발광소자 및 상기 제1광을 흡수하여 상기 제1광보다 장파장의 제2광을 발광하는 형광체를 갖는 형광체층을 포함하며, 상기 제1광과 제2광의 혼합에 의해 제1컬러의 광을 발광하며,
    상기 발광 소자 어레이는 제1광의 제1피크 파장 랭크를 갖는 상기 제1발광 소자와, 제1광의 제2피크 파장 랭크를 갖는 상기 제2발광 소자의 파장이 서로 접근되도록 어레이되며,
    상기 제1피크 파장 랭크 및 제2피크 파장 랭크는 적어도 4nm의 피크 파장 차이를 가지며,
    상기 제1피크 파장 랭크는 434nm ~ 441nm의 범위이며,
    상기 제2피크 파장 랭크는 441nm ~ 445nm의 범위이며,
    상기 발광 소자 어레이의 최 외측에는 상기 제1발광 소자와 상기 제2발광 소자가 교대로 배치되며,
    상기 발광 소자 어레이의 내측 영역에는 기준 색도 범위의 랭크를 갖는 상기 제3발광 소자가 배치되며,
    상기 기준 색도 범위는 (0.2729, 0.2420), (0.2501, 0.2420), (0.2501, 0.2579), (0.2725, 0.2579)의 좌표(CIEx, CIEy)를 서로 연결한 선분의 내부 영역을 포함하는 발광 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 반도체 발광소자는 청색에 발광 피크를 가지는 청색 LED 칩이며, 상기 형광체는 황색에 발광 피크를 가지는 황색 형광체인 발광 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 형광체는 적색에 발광 피크를 가지는 적색 형광체를 포함하는 발광 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 제1컬러는 백색을 포함하는 발광 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 발광 소자의 표준 색도 범위는 (0.2648, 0.2285), (0.2468,0.2315), (0.2633, 0.2715), 및 (0.2813, 0.2685)의 좌표(CIEx, CIEy)를 서로 연결한 선분의 내부 영역을 포함하는 발광 장치.
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서, 상기 발광 소자의 어레이 내에서 혼색된 광의 색도 범위는 (0.2654, 0.2375), (0.2561, 0.2385), (0.2594, 0.2465), (0.2654, 0.2455)의 좌표(CIEx, CIEy)들을 포함하는 발광 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 제1발광 소자와 상기 제2발광 소자는 횡 방향 및 종 방향으로 교대로 배치되는 발광 장치.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제2항에 있어서, 상기 제1 및 제2발광 소자의 어레이에 따른 혼합 파장은 상기 청색 LED 칩로부터 방출된 청색 광의 표준 피크 파장 범위의 최소치와 최대치의 중간값에 접근하도록 혼합되는 발광 장치.
  15. 제1항에 있어서, 상기 복수의 발광 소자의 광 출사측에 배치된 도광판 및 광학 시트 중 적어도 하나를 포함하는 발광 장치.
  16. 제1항에 있어서, 상기 제1발광 소자와 상기 제2발광 소자 간의 간격은 15mm ~ 100 mm 범위 내에 있는 발광 장치.
  17. 모듈 기판 및 상기 모듈 기판 위에 제1 내지 제3발광 소자를 갖는 복수의 발광 소자가 배열된 발광 소자 어레이를 포함하는 발광 장치; 및
    상기 발광 장치의 일측에 배치된 표시 패널을 포함하며,
    상기 발광 소자 어레이의 각 발광 소자는 제1광을 방출하는 반도체 발광소자 및 상기 제1광을 흡수하여 상기 제1광보다 장파장의 제2광을 발광하는 형광체를 갖는 형광체층을 포함하며, 상기 제1광과 제2광의 혼합에 의해 제1컬러의 광을 발광하며,
    상기 발광 소자의 어레이는 제1광의 제1피크 파장 랭크를 갖는 상기 제1발광 소자와, 제1광의 제2피크 파장 랭크를 갖는 상기 제2발광 소자의 파장이 서로 접근되도록 어레이되며,
    상기 제1피크 파장 랭크 및 상기 제2피크 파장 랭크는 적어도 4nm의 피크 파장 차이를 가지며,
    상기 제1피크 파장 랭크는 434nm ~ 441nm의 범위이며,
    상기 제2피크 파장 랭크는 441nm ~ 445nm의 범위이며,
    상기 발광 소자 어레이의 최 외측에는 상기 제1발광 소자와 상기 제2발광 소자가 교대로 배치되며,
    상기 발광 소자 어레이의 내측 영역에는 기준 색도 범위의 랭크를 갖는 상기 제3발광 소자가 배치되며,
    상기 기준 색도 범위는 (0.2729, 0.2420), (0.2501, 0.2420), (0.2501, 0.2579), (0.2725, 0.2579)의 좌표(CIEx, CIEy)를 서로 연결한 선분의 내부 영역을 포함하는 표시 장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 제1발광 소자의 제1피크 파장 랭크와 상기 제2발광 소자의 제2피크 파장 랭크는 제로 섬 형태로 혼합되는 표시 장치.
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