KR101630327B1 - 발광소자와 이를 이용한 백 라이트 유닛 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 발광소자(Light Emitting Device)들의 발광 휘도 편차를 감소시킴으로써 발광소자들의 발광 효율과 함께 그 제조 공정효율 또한 향상시킬 수 있도록 한 발광소자와 이를 이용한 백 라이트 유닛에 관한 것으로, 미리 설정된 광 파장 영역별로 각각 분류되어 해당 파장대의 광을 발생하는 복수의 발광 칩(Light Emitting Chip) 중 어느 하나의 발광 칩; 상기 발광칩을 홈부에 실장하는 패키지 프레임; 서로 다른 색의 형광체들이 상기 분류된 복수의 발광 칩에 각각 대응되도록 서로 다른 혼합비율로 혼합되어 상기 복수의 발광 칩 중 해당되는 각각의 발광 칩을 커버하도록 상기 패키지 프레임의 홈부에 충진되는 형광 몰딩부; 및 상기 형광 몰딩부를 커버하도록 형성되어 상기 발광 칩 및 상기 형광 몰딩부로부터의 광을 외부로 투과시키는 보호 몰딩부를 구비한 것을 특징으로 한다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode), 형광체, 형광 몰딩부,
Description
본 발명은 발광소자(Light Emitting Device)에 관한 것으로, 특히 발광소자들의 발광 휘도 편차를 감소시킴으로써 발광소자들의 발광 효율과 함께 그 제조 공정효율 또한 향상시킬 수 있도록 한 발광소자와 이를 이용한 백 라이트 유닛에 관한 것이다.
최근 들어, 발광 소자로는 우수한 단색성 피크 파장을 가지며 광 효율성이 우수하고, 소형화가 가능하다는 장점을 가진 발광 다이오드(Light Emitting Diode)가 주로 이용되고 있다. 이러한, 발광 다이오드는 다양한 디스플레이 장치, 핸드폰 및 경관 조명등의 소자로 널리 사용되고 있는데, 특히 백색 발광 다이오드는 조명장치 또는 액정표시장치의 백라이트 광원으로 사용되고 있는 형광램프를 대처할 수 있는 고출력, 고효율 광원으로서 적극적으로 개발되고 있다.
일반적인 발광 다이오드는 패키지 프레임 등의 홈부에 구비되어 광을 발생하는 발광 칩(Light Emitting Chip), 발광 칩에 구동전원을 인가하는 리드 전극 및 와이어, 발광 칩을 커버하도록 패키지 프레임의 홈에 채워진 형광 몰딩부 및 상기 형광 몰딩부를 커버하도록 패키지 프레임 상에 형성되는 보호 몰딩부를 구비한다.
여기서, 형광 몰딩부는 투명 또는 불투명의 형광체가 혼합된 몰드물질(예를 들어, 적색, 녹색 또는 황색 등의 불투명 몰드 물질이나 투명 몰드물질)을 발광 칩이 실장된 패키지 프레임의 홈에 디스펜싱한 다음, 디스펜싱된 몰드물질을 경화시킴으로써 형성된다. 이때, 형광 물딩부는 발광 칩과 리드전극 및 와이어 등을 모두를 커버하도록 형성된다. 그리고, 보호 몰딩부는 광 추출 특성을 향상시키는 몰드물질 예를 들어, 투명 또는 불투명의 실리콘 등을 디스펜싱한 다음 경화시킴으로써 형성된다. 이때, 보호 몰딩부는 사출 금형 방식으로 별도 제작하기도 한다.
하지만, 상술한 바와 같이 디스펜싱 장치를 통해 형광 몰딩부 등을 형성하는 종래의 제조방법은 발광 칩의 발광 파장을 고려하지 않고 일괄적으로 진행하였기 때문에 발광소자들의 발광 휘도 편차가 크게 나타나는 문제가 발생하였다. 다시 말해, 발광 다이오드 등에 사용되는 발광 칩들은 서로 같거나 다른 영역대의 파장으로 발광함에도 불구하고, 소정의 색을 가진 형광체들이나 합성수지 등의 혼합비율을 동일하게 유지하여 동일한 방법으로 디스펜싱하기 때문에 색좌표 산포가 넓어지게 된다. 이와 같이, 서로 다르게 나타나는 발광 파장대와 유색 형광체들의 함량 차이 등에 따라 색좌표 산포 특히, 백색광에 대한 색좌표 산포가 넓어지게 되므로 색 재현성과 휘도 균일성이 저하되는 등의 다양한 문제들이 발생하게 되었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 발광소자들의 발광 휘도 편차를 감소시킴으로써 발광소자들의 발광 효율과 함께 그 제조 공정효율 또한 향상시킬 수 있도록 한 발광소자와 이를 이용한 백 라이트 유닛을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 발광 소자는미리 설정된 광 파장 영역별로 각각 분류되어 해당 파장대의 광을 발생하는 복수의 발광 칩(Light Emitting Chip) 중 어느 하나의 발광 칩; 상기 발광칩을 홈부에 실장하는 패키지 프레임; 서로 다른 색의 형광체들이 상기 분류된 복수의 발광 칩에 각각 대응되도록 서로 다른 혼합비율로 혼합되어 상기 복수의 발광 칩 중 해당되는 각각의 발광 칩을 커버하도록 상기 패키지 프레임의 홈부에 충진되는 형광 몰딩부; 및 상기 형광 몰딩부를 커버하도록 형성되어 상기 발광 칩 및 상기 형광 몰딩부로부터의 광을 외부로 투과시키는 보호 몰딩부를 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 서로 다른 형광체의 혼합비율은 상기 분류된 각각의 발광 칩으로부터 그에 대응되는 각각의 형광 몰딩부를 통해 출사되는 광이 모두 동일한 파장영역 또는 동일한 색 좌표로 발광될 수 있도록 사용자에 의해 미리 설정된 것을 특징으로 한다.
상기 각각의 형광 몰딩부는 투명 또는 불투명한 합성 수지에 상기 서로 다른 색이 혼합된 형광체들이 미리 설정된 비율로 더 혼합되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 합성수지와 상기 서로 혼합된 형광체들의 혼합 비율은 상기 분류된 각 발광 칩으로부터 그에 각각 대응되는 형광 몰딩부를 통해 출사되는 광이 동일한 휘도를 가지도록 사용자에 의해 미리 설정된 것을 특징으로 한다.
상기 각각의 형광 몰딩부는 상기 각각의 몰드물질들이 서로 다른 각각의 디스펜싱 장치에 의해 상기 각 패키지 프레임에 충진됨으로써 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시 예에 따른 발광소자는 미리 설정된 복수의 광 파장 영역별로 각각 분류되어 해당 파장대의 광을 발생하는 복수의 발광 칩; 상기 분류된 복수의 발광 칩 중 사용자에 의해 선택된 복수의 발광 칩 각각을 복수의 홈부에 각각 실장하는 패키지 프레임; 서로 다른 색의 형광체들이 상기 분류된 각 발광 칩에 대응되도록 서로 다른 혼합비율로 혼합되어 상기 각 홈부에 실장된 각각의 발광 칩 중 해당되는 발광 칩을 각각 커버하도록 상기 각 홈부에 충진되는 형광 몰딩부; 및 상기 각각의 형광 몰딩부를 커버하도록 형성되어 상기 발광 칩 및 상기 형광 몰딩부로부터의 광을 외부로 투과시키는 보호 몰딩부를 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 패키지 프레임에 실장되는 복수의 발광 칩은 그 평균 발광 파장대가 상기 실장되는 복수의 발광 칩들 중 어느 하나의 파장대와 동일해지도록 선택된 것을 특징으로 한다.
상기 서로 다른 형광체의 혼합비율은 상기 분류된 각각의 발광 칩으로부터 그에 대응되는 각각의 형광 몰딩부를 통해 출사되는 광이 모두 동일한 파장영역 또는 동일한 색 좌표로 발광될 수 있도록 사용자에 의해 미리 설정된 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 발광 소자는 미리 설정된 복수의 광 파장 영역별로 각각 분류되어 해당 파장대의 광을 발생하는 복수의 발광 칩; 상기 분류된 복수의 발광 칩 중 사용자에 의해 선택된 복수의 발광 칩들을 실장하는 패키지 프레임; 서로 다른 색의 형광체들이 상기 분류된 각 발광 칩에 대응되도록 서로 다른 혼합비율로 혼합되어 상기 각 홈부에 실장된 각각의 발광 칩 중 해당되는 발광 칩을 각각 커버하도록 COB(Chip On Board) 방식으로 형성된 형광 몰딩부; 및 상기 각각의 형광 몰딩부를 모두 커버하도록 형성되어 상기 발광 칩 및 상기 형광 몰딩부로부터의 광을 외부로 투과시키는 보호 몰딩부를 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 패키지 프레임에 실장되는 복수의 발광 칩은 그 평균 발광 파장대가 상기 실장되는 복수의 발광 칩들 중 어느 하나의 파장대와 동일해지도록 선택된 것을 특징으로 한다.
상기 서로 다른 형광체의 혼합비율은 상기 분류된 각각의 발광 칩으로부터 그에 대응되는 각각의 형광 몰딩부를 통해 출사되는 광이 모두 동일한 파장영역 또는 동일한 색 좌표로 발광될 수 있도록 사용자에 의해 미리 설정된 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 백 라이트 유닛은 광을 발생시키는 복수의 발광 소자; 상기 복수의 발광 소자를 수납하는 바텀커버; 상기 복수의 발광 소자에 대향되도록 바텀커버의 전면에 배치된 확산판; 및 상기 확산판으로부터의 광을 확산시켜 출광시키는 복수의 광학 시트들을 구비하며, 상기 복수의 발광 소자는 상기에서 상술한 본 발명의 각 실시 예에 따른 특징을 갖는 발광 소자인 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 특징을 갖는 본 발명의 실시 예에 따른 발광소자와 이를 이용한 백 라이트 유닛은 다음과 같은 효과가 있다.
즉, 본 발명은 발광 파장영역에 따라 발광 칩들을 분류 및 서로 조합하여 보다 효율적으로 발광 칩들을 사용할 수 있도록 함으로써, 발광소자 및 그를 이용한 백 라이트 유닛의 공정 수율을 향상시킬 수 있다.
또한, 발광 칩들의 광 파장영역에 따라 유색 형광체 및 합성수지 등의 혼합 비율을 조절할 수 있도록 함으로써, 발광소자들 및 백 라이트 유닛의 발광 표시편차 즉, 표시 휘도 편차를 최소화 시킬 수 있다.
이하, 상기와 같은 특징 및 효과를 갖는 본 발명의 실시 예에 따른 발광소자와 이를 이용한 백 라이트 유닛을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 복수의 발광소자를 나타낸 구성 단면 도이다.
도 1에 도시된 각각의 발광소자(12a)는 미리 설정된 광 파장 영역별로 각각 분류되어 해당 파장대의 광을 발생하는 복수의 발광 칩(Light Emitting Chip, C1 내지 C5)중 어느 하나의 발광 칩; 상기 복수의 발광 칩(C1 내지 C5) 중 어느 하나의 발광칩을 홈부에 실장하는 패키지 프레임(R1 내지 R5); 서로 다른 색의 형광체들이 상기 분류된 각 발광 칩(C1 내지 C5)에 대응되도록 서로 다른 혼합비율로 혼합되어 상기 복수의 발광 칩(C1 내지 C5) 중 해당되는 각각의 발광 칩을 커버하도록 상기 패키지 프레임(R1 내지 R5)의 홈부에 충진되는 형광 몰딩부(H1 내지 H5); 및 상기 형광 몰딩부(H1 내지 H5)를 커버하도록 형성되어 상기 발광 칩(C1 내지 C5) 및 상기 형광 몰딩부(H1 내지 H5)로부터의 광을 외부로 투과시키는 보호 몰딩부(S)를 구비한다.
각각의 패키지 프레임(R1 내지 R5)에는 상기의 형광 몰딩부(H1 내지 H5)가 충진될 수 있도록 각각의 홈이 형성된다. 각각의 홈에는 형광 몰딩부(H1 내지 H5)가 충진되기 이 전에 파장대별로 분류된 발광 칩(C1 내지 C5)들 중 적어도 하나의 발광 칩이 각각 실장된다. 여기서, 각 패키지 프레임(R1 내지 R5)의 홈은 각각의 형광 몰딩부(H1 내지 H5)가 형성되는 영역을 정의하기 위한 것으로 복수의 격벽이 구비되어 각 형광 몰딩부(H1 내지 H5) 영역을 구분할 수도 있고 홈 형태로 각각 형성될 수도 있다. 한편, 각각의 패키지 프레임(R1 내지 R5)에는 도면으로 도시되지 않았지만, 각 발광 칩(C1 내지 C5)에 구동전원을 인가하기 위한 리드 전극이 내부 또는 외부에 형성되기도 한다.
패키지 프레임(R1 내지 R5)은 플라스틱 등의 수지 계열로 형성될 수 있으며, 한편으로는 각 발광 칩(C1 내지 C5)의 방열을 위해 히트 금속 등으로 이루어질 수 있는데 만일, 패키지 프레임(R1 내지 R5)이 실리콘 기판이나 유리기판으로 이루어진 경우에는 별도의 히트 금속이 발광 칩(C1 내지 C5)에 접속되도록 마련될 수도 있다. 본 발명에서는 패키지 프레임(R1 내지 R5)이 플라스틱 등의 수지 계열로 형성된 것을 설명하기로 한다.
발광 칩(C1 내지 C5)은 자발분극 현상을 감소시켜 광 발생 경로가 일정할 수 있도록 한 4원계 질화 화합물 소자 등으로 이루어질 수 있다. 다시 말하여, 발광 칩(C1 내지 C5)에는 도전성 불순물이 도핑된 버퍼층, 버퍼층 상에 형성되는 발광층, 버퍼층의 하부에 형성되는 제 1 전극, 및 발광층 상부에 형성되는 제 2 전극이 구비될 수도 있다. 그리고, 발광 칩(C1 내지 C5)의 제 1 전극과 제 2 전극에 구동신호가 인가되면, 양 전극을 통해 인가되는 구동신호에 의한 에너지가 발광층에서 빛으로 변환되어 발광하게 된다.
이와 같은 구성을 가지는 복수의 발광 칩(C1 내지 C5)들은 제조공정 및 그 물질적인 특성 등의 차이에 의해 서로 동일하거나 다른 영역의 광 파장대로 발광하게 되는데, 도 2로 도시된 바와 같이 서로 동일하거나 다른 다양한 형태의 색 좌표 산포를 나타내게 된다. 예를 들어, 파장대가 소정의 크기만큼 다른 복수의 청색 발광 칩들에 적색 및 녹색의 형광체를 동일하게 혼합하여, 투명 또는 불투명의 합성수지(에폭시(epoxy) 계열 물질 또는 실리콘(silicone) 계열 물질)와 함께 충진한 다음, 발광 시켜서 그 색좌표 산포 정도를 측정해보면, 도 2와 같이 서로 다른 다 양한 색좌표 영역으로 발광하기 때문에 그 휘도 편차 또한 다양하게 발생될 수 밖에 없다.
이에, 본 발명에서는 각 발광 칩(C1 내지 C5)들의 발광 파장대를 측정하고, 그 결과에 따라 상기 발광 칩(C1 내지 C5)들을 상기의 표 1과 같이 각각의 파장 영역 즉, 발광 파장 범위별로 분류하도록 한다. 여기서, 상기와 같이 분류된 각 발광 칩(C1 내지 C5)들은 분류된 상태를 유지하도록 하여 각 패키지 프레임(R1 내지 R5)의 홈부에 실장된다.
형광 몰딩부(H1 내지 H5)는 패키지 프레임(R1 내지 R5)에 실장된 각각의 발광 칩(C1 내지 C5)과 리드전극들을 모두 커버하도록 패키지 프레임(R1 내지 R5)의 홈부에 충진됨으로써 형성된다. 여기서, 형광 몰딩부(H1 내지 H5)는 투명 또는 불투명의 합성수지에 서로 다른 색을 가지는 복수의 형광체가 소정의 비율로 혼합된 몰드물질(투명 또는 불투명한 몰드물질)로 형성된다. 이때, 합성수지에 혼합되어 사용되는 각각의 형광체는 분류된 각 발광 칩(C1 내지 C5)의 발광 파장 범위에 대응되도록 표 1에 도시된 형광체 혼합비율로 혼합되어 적용된다. 예를 들어, 복수의 패키지 프레임(R1 내지 R5) 중 적어도 하나의 패키지 프레임에 실장된 청색 발광 칩이 445.1nm 내지 447.5nm 파장대로 발광하는 2분류(Chip2)로 구분된다면, 이 패키지 프레임의 홈부에는 적색 및 녹색의 형광체가 4:6의 혼합비율(R4:G6)로 혼합되어 충진된다.
상술한 바와 같이, 상기 각각의 발광 칩(C1 내지 C5)들은 사용자에 의해 미리 설정된 발광 파장 범위에 따라 분류되므로, 분류된 각 발광 칩(C1 내지 C5)들이 사용된 본 발명의 발광소자(12a)들은 최대한 동일한 파장영역 또는 동일한 색 좌표로 발광 되도록 함이 바람직하다. 이를 위해서는 상기 분류된 각 발광 칩(C1 내지 C5)의 파장대에 각각 대응되도록 유색의 형광체들이 서로 혼합되어야 한다. 이에 따라, 상기 표 1과 같이 도시된 형광체 혼합비율은 상기 분류된 각각의 발광 칩(C1 내지 C5)으로부터 그에 대응되는 각각의 형광 몰딩부(H1 내지 H5)를 통해 출사되는 광이 모두 동일한 파장영역 또는 동일한 색 좌표로 발광될 수 있도록 사용자에 의해 미리 설정된다.
한편, 상기의 표 1로 도시된 바와 같이 각각의 형광 몰딩부(H1 내지 H5)는 투명 또는 불투명의 합성수지에 서로 다른 색의 형광체들이 소정의 혼합비율로 혼합되어 이루어진다. 상술한 바와 같이, 분류된 발광 칩(C1 내지 C5)들이 각각 사용된 복수의 발광소자(12a)들은 최대한 동일한 휘도로 발광되어야 하므로, 각 형광 몰딩부(H1 내지 H5)에 더 포함되는 합성수지의 혼합 비율(%) 또한 상기 분류된 각 발광 칩(C1 내지 C5)으로부터 형광 몰딩부(H1 내지 H5)를 통해 출사되는 광이 동일한 휘도로 발광될 수 있도록 사용자에 의해 미리 설정된다.
상술한 바와 같이, 각 발광 칩(C1 내지 C5)에 따라 미리 설정된 혼합 비율로 합성수지와 함께 혼합된 형광 몰딩부(H1 내지 H5)들은 혼합된 몰드물질 형태로 서로 다른 각각의 디스펜싱 장치에 의해 디스펜싱 되어 형성된다.
도 3은 도 1에 도시된 각 발광소자의 형광 몰딩부 형성 과정을 나타낸 도면이다.
도 3과 같이, 각 발광 칩(C1 내지 C5)에 따라 미리 설정된 혼합 비율로 혼합되어 소정의 합성수지에 함량된 몰드물질들은 서로 다른 각각의 디스펜싱 장치(D1 내지 D5)에 수용되며, 이러한 몰드물질들은 수용된 각각의 디스펜싱 장치(D1 내지 D5)에 의해 상기 각 발광 칩(C1 내지 C5)을 커버하도록 각 패키지 프레임(R1 내지 R5)에 충진된다. 다시 말해, 형광 몰딩부(H1 내지 H5)는 각 발광 칩(C1 내지 C5)에 따라 미리 설정된 혼합 비율로 혼합되어 소정의 합성수지가 더 포함되기도 한 몰드물질들이 서로 다른 각각의 디스펜싱 장치(D1 내지 D5)에 의해 상기 각 패키지 프레임(R1 내지 R5)에 충진됨으로써 형성된다.
보호 몰딩부(S)는 상기의 형광 몰딩부(H1 내지 H5)를 커버하도록 각 패키지 프레임(R1 내지 R5)의 홈부 또는 각 패키지 프레임(R1 내지 R5) 상에 형성되어 발광 칩(C1 내지 C5) 및 형광 몰딩부(H1 내지 H5)로부터의 광을 외부로 투과시킨다. 이러한 보호 몰딩부(S)는 높은 광 투과성 및 고 굴절율을 가지는 투명한 몰드 물질(에폭시(epoxy) 계열 물질 또는 실리콘(silicone) 계열 물질)로 형성될 수 있다. 이때, 보호 몰딩부(S)는 도시되지 않은 별도의 디스펜싱 장치에 의해 디스펜싱되어 상기의 형광 몰딩부(H1 내지 H5)를 커버하도록 형성된다. 여기서, 투명한 몰드 물질은 응집력과 부착력이 중력과 같거나 높은 특성(중력 ≤ (응집력+부착력))을 가진다. 따라서, 보호 몰딩부(S)는 각 패키지 프레임(R1 내지 R5)의 홈부에 채워진 형태 외에도 디스펜싱 방향에 따라 반구 형태로 형성될 수도 있다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 복수의 발광소자를 나타낸 구성 단면도이다.
도 2에 도시된 각각의 발광소자(12b)는 미리 설정된 복수의 광 파장 영역별로 각각 분류되어 해당 파장대의 광을 발생하는 복수의 발광 칩(Light Emitting Chip, C1 내지 C5); 상기 분류된 복수의 발광 칩(C1 내지 C5) 중 사용자에 의해 선택된 복수의 발광 칩 각각을 복수의 홈부에 각각 실장하는 패키지 프레임(R11); 서로 다른 색의 형광체들이 상기 분류된 각 발광 칩(C1 내지 C5)에 대응되도록 서로 다른 혼합비율로 혼합되어 상기 각 홈부에 실장된 각각의 발광 칩(C1 내지 C5) 중 해당되는 발광 칩을 각각 커버하도록 상기 각 홈부에 충진되는 형광 몰딩부(H1 내지 H5); 및 상기 각각의 형광 몰딩부(H1 내지 H5)를 커버하도록 형성되어 상기 발광 칩(C1 내지 C5) 및 상기 형광 몰딩부(H1 내지 H5)로부터의 광을 외부로 투과시키는 보호 몰딩부(S)를 구비한다.
각각의 패키지 프레임(R11)은 광 파장 영역별로 분류된 복수의 발광 칩(C1 내지 C5) 중 사용자에 의해 선택된 발광 칩이 복수개씩 실장되도록 한 멀티 타입 리드프레임(R11)이다. 다시 말해, 각 패키지 프레임(R11)에는 복수개의 발광 칩(C1 내지 C5)에 대응된 형광 몰딩부(H1 내지 H5)가 해당 발광 칩(C1 내지 C5) 상에 충진될 수 있도록 복수개의 홈이 형성된다.
도 2를 참조하여 설명한 바와 같이, 복수의 발광 칩(C1 내지 C5)들은 제조공정 및 그 물질적인 특성 등의 차이에 의해 서로 동일하거나 다른 영역의 광 파장대로 발광하게 되어 다양한 형태의 색 좌표 산포를 나타내게 된다. 이에, 본 발명에서는 각 발광 칩(C1 내지 C5)들의 발광 파장대를 측정하고, 그 결과에 따라 상기 발광 칩(C1 내지 C5)들을 상기의 표 1과 같이 각각의 파장 영역 즉, 발광 파장 범위별로 분류하도록 한다. 여기서, 상기와 같이 분류된 각 발광 칩(C1 내지 C5)들은 분류된 상태를 유지하도록 하여 각 패키지 프레임(R11)의 홈부에 실장된다.
특히, 본 발명에서는 멀티 타입의 패키지 프레임(R11)에 실장되는 발광 칩(C1 내지 C5)들은 그 평균 발광 파장대가 상기 실장되는 복수의 발광 칩(C1 내지 C5)들 중 어느 하나의 파장대와 동일해지도록 선택된다. 즉, 각 패키지 프레임(R11)에 실장되는 복수의 발광 칩(C1 내지 C5)들은 그 파장대가 서로 보완되도록 선택되어 복수개씩 실장된다. 구체적인 예를 들어 설명하면, 도 4와 같이 발광 소자(12b)의 패키지 프레임(R11)에는 제 1 내지 제 3 발광 칩(C1 내지 C3)이 실장될 수 있으며, 제 1 내지 제 3 발광 칩(C1 내지 C3)이 갖는 평균 발광 파장대는 제 2 발광칩(C2)의 파장대와 동일해지도록 선택되어 실장된다.
표 1을 참조하면, 제 1 발광 칩(C1)이 1분류(Chip1)로 구분되어 422.5nm 내지 445nm 파장대로 광을 발생하고, 제 2 발광 칩(C2)이 2분류(Chip2)로 구분되어 445.1nm 내지 447.5nm 파장대로 광을 발생하며, 제 3 발광 칩(C3)이 3분류(Chip3)로 구분되어 447.6nm 내지 450nm 파장대로 광을 발생하게 되므로, 제 1 내지 제 3 발광 칩(C1 내지 C3)의 평균 발광 파장대는 2분류(Chip2)로 구분된 제 2 발광 칩(C2)의 발광 파장대와 동일해진다.
만일, 도 4의 다른 발광 소자와 같이 패키지 프레임(R11)에는 제 1, 제 3, 제 5 발광 칩(C1,C3,C5)이 실장될 수 있으며, 제 1, 제 3, 제 5 발광 칩(C1,C3,C5)이 갖는 평균 발광 파장대는 제 3 발광칩(C3)의 파장대와 동일해지도록 선택되어 실장된다. 즉, 제 1 발광 칩(C1)이 1분류(Chip1)로 구분되어 422.5nm 내지 445nm 파장대로 광을 발생하고, 제 3 발광 칩(C3)이 3분류(Chip3)로 구분되어 447.6nm 내지 450nm 파장대로 광을 발생하며, 제 5 발광 칩(C5)이 5분류(Chip5)로 구분되어 452.6nm 내지 455nm 파장대로 광을 발생하게 되므로, 제 1, 제 3, 제 5 발광 칩(C1,C3,C5)의 평균 발광 파장대는 3분류(Chip3)로 구분된 제 3 발광 칩(C3)의 발광 파장대와 동일해진다.
이와 같이, 멀티 타입의 패키지 프레임(R11)에 실장되는 발광 칩(C1 내지 C5)들은 그 평균 발광 파장대가 상기 실장되는 복수의 발광 칩(C1 내지 C5)들 중 어느 하나의 파장대와 동일해지도록 선택되므로, 각각의 발광 소자(12b)들은 균일한 발광 파장대 및 색 좌표를 가지게 된다. 한편, 복수의 발광 칩(C1 내지 C5)들 중 몇개의 발광 칩을 선택하는 사용자들은 복수의 발광 파장 영역별로 분류된 복수의 발광 칩(C1 내지 C5)들 중 그 생산량이나 재고량 등을 감안하여 각 발광 칩(C1 내지 C5)들을 선택할 수 있으므로 발광 칩(C1 내지 C5)들이 사용되는 발광 소자(12b)들의 제조 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
형광 몰딩부(H1 내지 H5)는 패키지 프레임(R11)에 실장된 각각의 발광 칩(C1 내지 C5)과 리드전극들을 모두 커버하도록 패키지 프레임(R1 내지 R5)의 홈부에 충진됨으로써 형성된다. 제 1 실시 예로 설명한 바와 같이, 몰딩부(H1 내지 H5)는 함성수지에 서로 다른 색을 가지는 복수의 형광체가 서로 혼합되어 함량된 몰드물질로 형성된다. 이때, 각각의 형광체는 분류된 각 발광 칩(C1 내지 C5)의 발광 파장 범위에 대응되도록 표 1에 도시된 형광체 혼합비율로 혼합되어 사용된다. 예를 들어, 각 패키지 프레임(R11)에 실장된 발광 칩들 중 어느 하나의 청색 발광 칩이 445.1nm 내지 447.5nm 파장대로 발광하는 2분류(Chip2)로 구분된다면, 이 패키지 프레임의 홈부에는 적색 및 녹색의 형광체가 4:6의 혼합비율(R4:G6)로 혼합되어 충진된다.
상술한 바와 같이, 상기 각각의 발광 칩(C1 내지 C5)들은 사용자에 의해 미리 설정된 발광 파장 범위에 따라 분류되므로, 분류된 각 발광 칩(C1 내지 C5)들이 사용된 본 발명의 발광소자(12b)들은 최대한 동일한 파장영역 또는 동일한 색좌표로 발광되도록 함이 바람직하다. 이를 위해서는 상기 분류된 각 발광 칩(C1 내지 C5)의 파장대에 각각 대응되도록 유색의 형광체들이 서로 혼합되어야 한다. 이에 따라, 상기 표 1과 같이 도시된 형광체 혼합비율은 분류된 각 발광 칩(C1 내지 C5)으로부터 형광 몰딩부(H1 내지 H5)를 통해 출사되는 광이 동일한 파장영역 또는 동일한 색좌표로 발광될 수 있도록 사용자에 의해 미리 설정된다.
한편, 상기 각각의 형광 몰딩부(H1 내지 H5)에는 서로 다른 색의 형광체들 외에도 발광 파장대 및 발광 휘도 등을 조절하기 위해 투명 또는 불투명의 합성수지가 더 혼합되기도 한다. 상술한 바와 같이, 분류된 발광 칩(C1 내지 C5)들이 각각 사용된 복수의 발광소자(12b)들은 최대한 동일한 파장영역 또는 동일한 휘도를 가지고 발광되도록 해야 하므로, 형광 몰딩부(H1 내지 H5)와 합성수지의 혼합 비율(%) 또한 분류된 각 발광 칩(C1 내지 C5)으로부터 형광 몰딩부(H1 내지 H5)를 통해 출사되는 광이 동일한 휘도를 갖도록 사용자에 의해 미리 설정된다.
상술한 바와 같이, 각 발광 칩(C1 내지 C5)에 따라 미리 설정된 혼합 비율로 혼합되어 합성수지에 포함되어 이루어진 형광 몰딩부(H1 내지 H5)들은 혼합된 몰드물질 형태로 서로 다른 각각의 디스펜싱 장치에 의해 디스펜싱 되어 형성된다.
도 5는 도 4에 도시된 각 발광소자의 형광 몰딩부 형성과정을 나타낸 도면이다.
도 5와 같이, 각 발광 칩(C1 내지 C5)의 발광 파장 영역에 대응되도록 혼합된 몰드물질들은 서로 다른 각각의 디스펜싱 장치(D1 내지 D5)에 수용되며, 이러한 몰드물질들은 수용된 각각의 디스펜싱 장치(D1 내지 D5)에 의해 상기 각 발광 칩(C1 내지 C5)을 커버하도록 각 패키지 프레임(R1 내지 R5)에 충진된다. 다시 말해, 형광 몰딩부(H1 내지 H5)는 각 발광 칩(C1 내지 C5)에 따라 미리 설정된 혼합 비율로 혼합된 몰드물질들이 서로 다른 각각의 디스펜싱 장치(D1 내지 D5)에 의해 상기 각 패키지 프레임(R1 내지 R5)에 충진됨으로써 형성된다.
도 6은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 복수의 발광소자를 나타낸 구성 단면도이다.
도 6에 도시된 각각의 발광소자(12c)는 미리 설정된 복수의 광 파장 영역별로 각각 분류되어 해당 파장대의 광을 발생하는 복수의 발광 칩(C1 내지 C5); 상기 분류된 복수의 발광 칩(C1 내지 C5) 중 사용자에 의해 선택된 복수의 발광 칩들을 COB(Chip On Board) 방식으로 각각 실장하는 패키지 프레임(R12); 서로 다른 색의 형광체들이 상기 분류된 각 발광 칩(C1 내지 C5)에 대응되도록 서로 다른 혼합비율로 혼합되어 상기 각 홈부에 실장된 각각의 발광 칩(C1 내지 C5) 중 해당되는 발광 칩을 각각 커버하도록 COB 방식으로 형성된 형광 몰딩부(H1 내지 H5); 및 상기 각각의 형광 몰딩부(H1 내지 H5)를 모두 커버하도록 형성되어 상기 발광 칩(C1 내지 C5) 및 상기 형광 몰딩부(H1 내지 H5)로부터의 광을 외부로 투과시키는 보호 몰딩부(S)를 구비한다.
제 3 실시 예에 따른 본 발명의 발광 소자(12c)는 제 2 실시 예로 설명한 발광 소자(b)들과 비교했을 때, 복수의 발광 칩(C1 내지 C5)들이 COB 방식으로 형성되도록 한 후, 형광 몰딩부(H1 내지 H5) 또한 각각의 발광 칩(C1 내지 C5)들을 COB 방식으로 커버하도록 함에 그 차이가 있다. 즉, 제 2 실시 예로 도시한 발광 소자(12b)들의 경우는 각 패키지 프레임(R11)에 구비된 홈부에 각각의 발광 칩(C1 내지 C5)이 실장되고 그 홈부들에 각각의 형광 몰딩부(H1 내지 H5)가 형성된다. 하지만, 제 3 실시 예에 따른 발광 소자(12c)는 각각의 발광 칩(C1 내지 C5)들이 COB 방식으로 형성되며, 그를 커버하는 형광 몰딩부(H1 내지 H5) 또한 COB 방식으로 형성된다.
도 7은 도 6에 도시된 각 발광소자의 형광 몰딩부 형성과정을 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 각각의 형광체가 혼합된 각각의 몰드물질들은 서로 다른 각각의 디스펜싱 장치(D1 내지 D5)에 수용되며, 이러한 몰드물질들은 수용된 각각의 디스펜싱 장치(D1 내지 D5)에 의해 COB 방식으로 상기 각 발광 칩(C1 내지 C5)을 커버하도록 도포된다. 다시 말해, COB 방식으로 도포되는 형광 몰딩부(H1 내지 H5)는 각 발광 칩(C1 내지 C5)에 따라 미리 설정된 혼합 비율로 혼합된 몰드물질들이 서로 다른 각각의 디스펜싱 장치(D1 내지 D5)에 의해 상기 각 패키지 프레임(R1 내지 R5)에 충진됨으로써 형성된다.
도 8은 본 발명의 발광 소자가 적용된 백 라이트 유닛과 액정 표시장치를 개략적으로 나타낸 분해 단면도이다.
도 8에 도시된 액정 표시장치는 직하형의 백 라이트 유닛(10); 패널 가이드(17); 액정패널(20); 케이스(31)를 구비한다.
백 라이트 유닛(40)은 복수의 발광 소자(12), 복수의 발광 소자(12)를 수납하는 바텀커버(13), 복수의 발광 소자(12)에 대향되도록 바텀커버(13)의 전면에 배치된 확산판(15) 및 상기 확산판(15)으로부터의 광을 확산시켜 출광시키는 복수의 광학 시트(16)들을 구비한다.
각각의 발광 소자(12)는 상기 도 1 내지 도 7 및 표 1을 참조하여 구체적으로 설명한 제 1 내지 제 3 실시 예에 따른 발광 소자(12a 내지 12c)들 적용될 수 있다. 이러한, 발광 소자(12)들은 도시되지 않은 소켓들에 착탈 가능하게 장착되어 액정패널(20)과 대향되도록 구비된다.
바텀커버(13)는 복수의 발광 소자(12)와 대향되는 바닥면, 발광 소자(12)의 길이 방향에 대응되도록 바닥면의 상부 및 하부로부터 일정한 기울기로 경사진 경사면, 바닥면에 대향되도록 경사면으로부터 연장된 안착부를 포함하도록 제작된다. 또한, 바텀커버(13)의 바닥면 및 경사면에는 각 발광 소자(12)로부터의 광을 액정패널(20) 쪽으로 반사시키기 위한 반사시트(14)가 형성된다.
확산판(15)은 바텀커버(13)의 전면 개구부 상에 적층된다. 즉, 확산판(15)은 바텀커버(13)의 안착부 상면에 적층되는데, 이러한 확산판(15)은 복수의 발광 소자(12)로부터 조사되는 광을 액정패널(20)의 전 영역으로 확산시킨다.
복수의 광학 시트(16)는 확산판(15)에 의해 확산된 광이 액정패널(20)에 수직하게 조사되도록 한다. 이를 위해, 도 8에 도시된 광학 시트들(16)은 확산판(15)에서 출사된 광을 전 영역으로 확산시키는 하나의 확산 시트와, 상기 확산 시트에 의해 확산된 광의 진행각도를 액정패널(20)에 수직하도록 변환하는 제 1 및 제 2 프리즘 시트 등으로 구성된다.
한편, 패널 가이드(17)는 확산판(15) 및 복수의 광학 시트(16)의 가장자리 및 측면을 감쌈과 아울러 바텀커버(13)의 측면을 감싸도록 바텀커버(13)의 안착부에 장착된다. 그리고, 패널 가이드(17)는 액정패널(20)을 지지하는 패널 지지부를 포함하여 구성된다. 패널 지지부는 액정패널(20)의 배면 비표시영역과 측면을 지지하도록 단턱지도록 형성된다.
액정패널(20)은 패널 가이드(17)의 패널 지지부에 적층되어, 전면으로 입사되는 광을 반사시키거나 백 라이트 유닛(10)으로부터의 입사되는 광의 투과율을 조절하여 화상을 표시한다.
케이스(31)는 액정패널(20)의 전면 비표시영역과 커버(13)의 측면을 감싸도록 절곡된다. 이때, 케이스(31)는 커버(13)의 측면을 감싸는 패널 가이드(17)에 체결되어 고정된다.
이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 발광소자(12)와 이를 이용한 백 라이트 유닛(10) 및 그 제조방법은 발광 파장영역에 따라 발광 칩(C1 내지 C5)들을 분류 및 서로 조합하여 보다 효율적으로 발광 칩(C1 내지 C5)들을 사용할 수 있도록 함으로써, 발광소자(12) 및 그를 이용한 백 라이트 유닛(10)의 공정 수율을 향상시킬 수 있다. 또한, 발광 칩(C1 내지 C5)들의 광 파장영역에 따라 유색 형광체 및 합성수지 등의 혼합 비율을 조절할 수 있도록 함으로써, 발광 소자(12)들 및 백 라이트 유닛(10)의 발광 표시편차 즉, 표시 휘도 편차를 최소화 시킬 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 복수의 발광소자를 나타낸 구성 단면도.
도 2는 복수의 발광 소자로부터 나타나는 색 좌표 산포를 나타낸 그래프.
도 3은 도 1에 도시된 각 발광소자의 형광 몰딩부 형성 과정을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 복수의 발광소자를 나타낸 구성 단면도.
도 5는 도 4에 도시된 각 발광소자의 형광 몰딩부 형성과정을 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 복수의 발광소자를 나타낸 구성 단면도.
도 7은 도 6에 도시된 각 발광소자의 형광 몰딩부 형성과정을 나타낸 도면.
도 8은 본 발명의 발광 소자가 적용된 백 라이트 유닛과 액정 표시장치를 개략적으로 나타낸 분해 단면도.
＊도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명＊
C1 내지 C5: 복수의 발광 칩 H1 내지 H5: 복수의 형광 몰딩부
R1 내지 R5: 복수의 패키지 프레임 D1 내지 D5: 복수의 디스팬싱 장치
10: 백 라이트 유닛 12a, 12b, 12c, 12: 발광소자
20: 액정패널 31: 케이스
Claims (18)
- 광 파장 영역별로 각각 분류되어 해당 파장대의 광을 발생하는 복수의 발광 칩(Light Emitting Chip) 중 어느 하나의 발광 칩;상기 어느 하나의 발광칩을 홈부에 실장하는 패키지 프레임;상기 어느 하나의 발광칩을 커버하도록 상기 패키지 프레임의 홈부에 충진되는 형광 몰딩부; 및,상기 형광 몰딩부를 커버하도록 구비되어 상기 발광 칩 및 상기 형광 몰딩부로부터의 광을 외부로 투과시키는 보호 몰딩부를 구비하고,상기 형광 몰딩부는,상기 형광 몰딩부를 통해 출사되는 광이 일정한 파장 영역 또는 일정한 색좌표로 발광될 수 있도록 상기 광 파장 영역에 따라 소정의 비율로 혼합되는 복수의 형광체와, 상기 형광 몰딩부를 통해 출사되는 광이 일정한 휘도를 갖도록 상기 혼합된 복수의 형광체에 상기 광 파장 영역에 따라 소정의 비율로 더 혼합되는 투명 또는 불투명한 합성수지를 포함하는 발광 소자.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,상기 형광 몰딩부는상기 합성수지 및 상기 복수의 형광체가 혼합된 몰드물질이 디스펜싱 장치에 의해 상기 패키지 프레임에 충진되어 구비되는 발광 소자.
- 광 파장 영역별로 각각 분류되어 해당 파장대의 광을 발생하는 복수의 발광 칩(Light Emitting Chip);상기 복수의 발광 칩 각각을 복수의 홈부에 각각 실장하는 패키지 프레임;상기 각 홈부에 실장된 각각의 발광 칩 중 해당되는 발광 칩을 각각 커버하도록 상기 각 홈부에 충진되는 형광 몰딩부; 및,상기 각각의 형광 몰딩부를 커버하도록 구비되어 상기 발광 칩 및 상기 형광 몰딩부로부터의 광을 외부로 투과시키는 보호 몰딩부를 포함하고,상기 각각의 형광 몰딩부는,상기 분류된 각각의 발광 칩으로부터 그에 대응되는 각각의 형광 몰딩부를 통해 출사되는 광이 모두 동일한 파장영역 또는 동일한 색 좌표로 발광될 수 있도록 상기 광 파장 영역에 따라 소정의 비율로 혼합되는 복수의 형광체와, 상기 분류된 각 발광 칩으로부터 그에 각각 대응되는 형광 몰딩부를 통해 출사되는 광이 동일한 휘도를 가지도록 상기 혼합된 복수의 형광체에 상기 광 파장 영역에 따라 소정의 비율로 더 혼합되는 투명 또는 불투명한 합성수지를 포함하는 발광 소자.
- 제 6 항에 있어서,상기 패키지 프레임에 실장되는 복수의 발광 칩은그 평균 발광 파장대가 상기 실장되는 복수의 발광 칩들 중 어느 하나의 파장대와 동일한 발광 소자.
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- 제 6 항에 있어서,상기 각각의 형광 몰딩부는상기 합성수지 및 상기 복수의 형광체가 혼합된 몰드물질들 각각이 서로 다른 각각의 디스펜싱 장치에 의해 상기 패키지 프레임에 충진되어 구비되는 하는 발광 소자.
- 광 파장 영역별로 각각 분류되어 해당 파장대의 광을 발생하는 복수의 발광 칩(Light Emitting Chip);상기 복수의 발광 칩들을 실장하는 패키지 프레임;상기 실장된 각각의 발광 칩 중 해당되는 발광 칩을 각각 커버하도록 COB(Chip On Board) 방식으로 구비되는 형광 몰딩부; 및,상기 각각의 형광 몰딩부를 모두 커버하도록 구비되어 상기 발광 칩 및 상기 형광 몰딩부로부터의 광을 외부로 투과시키는 보호 몰딩부를 구비하고,상기 각각의 형광 몰딩부는,상기 분류된 각각의 발광 칩으로부터 그에 대응되는 각각의 형광 몰딩부를 통해 출사되는 광이 모두 동일한 파장영역 또는 동일한 색 좌표로 발광될 수 있도록 상기 광 파장 영역에 따라 소정의 비율로 혼합되는 복수의 형광체와, 상기 분류된 각 발광 칩으로부터 그에 각각 대응되는 형광 몰딩부를 통해 출사되는 광이 동일한 휘도를 가지도록 상기 혼합된 복수의 형광체에 상기 광 파장 영역에 따라 소정의 비율로 더 혼합되는 투명 또는 불투명한 합성수지를 포함하는 발광 소자.
- 제 12 항에 있어서,상기 패키지 프레임에 실장되는 복수의 발광 칩은그 평균 발광 파장대가 상기 실장되는 복수의 발광 칩들 중 어느 하나의 파장대와 동일한 발광 소자.
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- 제 12 항에 있어서,상기 각각의 형광 몰딩부는상기 합성수지 및 상기 복수의 형광체가 혼합된 몰드물질들 각각이 서로 다른 각각의 디스펜싱 장치에 의해 상기 패키지 프레임에 충진됨으로써 구비되는 발광 소자.
- 광을 발생시키는 복수의 발광 소자;상기 복수의 발광 소자를 수납하는 바텀커버;상기 복수의 발광 소자에 대향되도록 바텀커버의 전면에 배치된 확산판; 및상기 확산판으로부터의 광을 확산시켜 출광시키는 복수의 광학 시트들을 구비하며,상기 복수의 발광 소자는 상기 제 1 항, 제 5 항 내지 제 7 항, 제 11 항 내지 제 13 항, 제 17 항 중 어느 한 항의 특징을 갖는 발광 소자인 백 라이트 유닛.
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