KR102094829B1 - 백색 발광 장치 및 이를 이용한 디스플레이 장치 - Google Patents

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Abstract

회로기판에 실장되어 청색광을 방출하는 복수 개의 광원과 회로기판과 이격되어 위치하여, 광원으로부터 입사된 청색광을 백색광으로 전환시키는 광전환부와 회로기판에 적층되어 청색광을 관전환층 방향으로 반사하는 반사시트와 회로기판과 반사시트 사이에 마련되어 청색광을 백색광으로 변환하는 보상부;를 포함하는 백색 발광 장치를 제공한다.

Description

백색 발광 장치 및 이를 이용한 디스플레이 장치{WHITE LIGHT EMITTING DEVICE DISPLAY DEVICE USING THE SAME}
단색광을 생성하는 광원을 이용하여 백색광을 생성하는 백색 발광 장치 및 그를 포함한 디스플레이 패널에 관한 것이다.
발광다이오드(Light Emitting Diode; LED)와 같은 발광소자(Light Emitting Device)는 광 반도체(semiconductor) 장치로 소수캐리어(전자 또는 전공)의 재결합에 의하여 발광한다. 소수캐리어에 재결합에 생성되는 광은 일정 범위의 파장을 가지는 단색광이다.
백색광을 생성하는 방법으로는 보색 관계에 있는 단색광을 방출하는 복수 개의 발광소자를 이용하는 방법과, 하나의 발광소자와 발광소자에 방출되는 단색광과 보생 관계에 있는 형광체를 이용하는 방법이 있다.
복수 개의 발광소자를 이용하여 백색을 합성하는 경우 색재현 범위가 넓은 장점이 있다. 그러나, 각각의 발광소자의 전기적 특성이 다르기 때문에 구동 회로가 복잡해지며 사용에 따른 각각의 발광소자 특성 변화가 서로 상이한 바 색 균일성이 보장되지 않을 수 있다.
또한, 하나의 발광소자와 형광체를 이용하여 백색광을 합성하는 경우 구동회로가 단순해지는 장점이 있다. 다만, 단색광의 반사, 굴절 등으로 인하여 색 균일성이 보장되지 않을 수 있다.
색 균일성이 향상된 백색 발광 장치 및 그 백색 발광 장치를 이용한 디스플레이 패널을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 일 측면에 따른 백색 발광 장치는 회로기판;과 회로기판에 실장되어 단색광을 방출하는 복수 개의 광원;과 회로기판에서 이격되어 위치하여 광원으로부터 입사된 단색광을 백색광으로 전환시키는 광전환부;와 회로기판과 관전환부 사이에 마련되어 입사되는 단색광을 백색광으로 전환하여 보상부;를 포함한다.
또한, 보상부는 입사되는 단색광과 보색 관계를 가지는 형광체로 형성된 복수 개의 형광부재;를 포함할 수 있다.
또한, 복수 개의 형광부재는 복수 개의 광원 사이에 배치될 수 있다.
또한, 복수 개의 형광부재는 복수 개의 광원 내부에 배치될 수 있다.
또한, 광원은 단색광을 생성하는 발광소자 패키지; 및 발광소자 패키지를 수용하고 단색광을 외부로 방출하는 렌즈;를 포함하고, 형광부재는 발광소자 패키지와 렌즈 사이에 배치되어 광원 내부에서 반사되는 단색광을 백색광으로 변환할 수 있다.
또한, 복수 개의 형광부재는 배치 패턴은 광전환부에서 출사되는 백색광의 색 얼룩(Color Mura)의 패턴에 따라 결정될 수 있다.
이때, 회로기판의 중앙에 비하여 회로기판의 가장자리에서 형광부재는 더 조밀하게 배치될 수 있다.
또한, 형광부재의 크기는 광전환부에서 전환되는 백색광의 색 얼룩의 정도에 따라 결정될 수 있다.
이때, 회로기판의 중앙에 비하여 회로기판의 가장자리에서 형광부재가 더 클 수 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 다른 측면에 따른 백색 발광 장치는 회로기판;과 회로기판에 실장되어 청색광을 방출하는 복수 개의 광원;과 회로기판과 이격되어 위치하여, 광원으로부터 입사된 청색광을 백색광으로 전환시키는 광전환부;과 회로기판에 적층되어 청색광을 관전환층 방향으로 반사하는 반사시트;와 회로기판과 반사시트 사이에 마련되어 청색광을 백색광으로 변환하는 보상부;를 포함할 수 있다.
또한, 보상부는 황색 형광체로 구성된 복수 개의 형광부재를 포함할 수 있다.
또한, 복수 개의 형광부재는 복수 개의 광원 사이에 배열된다.
또한, 복수 개의 형광부재의 배열 형태는 광전환부에서 전환되는 백색광의 색 얼룩의 발생 패턴에 따라 결정된다.
또한, 회로기판의 중앙에 비하여 회로기판의 가장자리에서 형광부재의 배열 패턴이 더 조밀할 수 있다.
또한, 복수 개의 형광부재는 반사시트에 직접 인쇄되어 형성될 수 있다.
또한, 광원은 청색광을 생성하는 발광소자 패키지; 및 발광소자 패키지에서 생성된 청색광을 방출하는 렌즈를 포함하고, 복수 개의 형광부재는 렌즈와 발광소자 사이에 배치될 수 있다.
또한, 보상부는 복수 개의 형광부재가 형성된 시트 또는 필름으로 형성되어, 반시시트에 본딩될 수 있다.
또한, 보상부는 반사시트에 복수 개의 형광부재를 증착하여 형성될 수 있다.
또한, 보상부는 반사시트에 복수 개의 형광부재를 본딩하여 형성될 수 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 일 양상에 따른 디스플레이 장치는 액정패널;와 액정패널 후방에 마련된 도광판;과 도광판 후방에 마련되어도광판으로 백색광을 조사하는 백색 발광 장치를 포함한다. 이때, 백색 발광 장치는, 회로기판;과 회로기판에 실장되어 단색광을 방출하는 복수 개의 광원;과 회로기판에서 이격되어 위치하여 광원으로부터 입사된 단색광을 백색광으로 전환시키는 광전환부;와 회로기판과 관전환부 사이에 마련되어 입사되는 단색광을 백색광으로 전환하여 보상부;를 포함한다.
상술한 바와 같이 백색 발광 장치 내부에서 반사, 굴절되는 단색광을 백색광으로 변환하여 백색 발광 장치의 색 균일성을 향상시킬 수 있다.
또한, 백색 발광 장치의 색 얼룩(Color Mura) 패턴에 따라 형광부재의 배치를 결정하여 효과적으로 색 얼룩을 보상할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 백색 발광 장치의 개략적인 분해사시도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 백색 발광 장치의 광원의 단면도이다.
도 3은 단색광을 생성하는 발광소자의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 4은 일 실시예에 따른 백색 발광 장치의 단면도이다.
도 5은 또 다른 실시예에 따른 백색 발광 장치의 단면도이다.
도 6은 또 다른 실시예에 따른 백색 발광 장치의 단면도이다.
도 7은 형광부재 배열 패턴의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 형광부재 배열 패턴의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 9은 형광부재 배열 패턴의 또 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 형광부재 배열 패턴의 또 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 일 실시예에 따른 백색 발광 장치의 색 얼룩의 패턴을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 형광부재 배열 패턴의 또 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 12은 일 실시예에 따른 백색 발광 장치의 색 얼룩의 패턴을 설명하기 위한 도면이다.
도 14은 테두리에서의 형광부재 배열 패턴의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 15은 일 실시예에 따른 백색 발광 장치에서의 형광부재의 배치 위치 변경을 설명하기 위한 단면도이다.
도 16은 다른 실시예에 따른 백색 발광 장치에서의 형광부재의 배치 위치 변경을 설명하기 위한 단면도이다.
도 17은 또 다른 실시예에 따른 백색 발광 장치에서의 형광부재의 배치 위치 변경을 설명하기 위한 단면도이다.
도 18은 형광부재 배열 패턴의 또 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 19은 형광부재 배열 패턴의 또 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 20은 형광부재 배열 패턴의 또 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 21은 형광부재 배열 패턴의 또 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 22는 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 분해 사시도이다.
도 23은 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 분해 사시도이다.
도 24는 복수의 광원 모듈을 포함한 백색 발광 장치의 개략적인 분해 사시도이다.
도 25는 광원 모듈을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 26는 도 24의 백색 발광 장치의 단면도이다.
도 27은 코팅층을 더 포함한 백색 발광 장치의 단면도이다.
도 28은 반사부를 더 포함한 백색 발광 장치의 분해 사시도이다.
도 29는 반사부를 더 포함한 백색 발광 장치의 단면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 백색 발광 장치의 개략적인 분해 사시도이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 백색 발광 장치(100)는 회로기판(110), 회로기판(110)에 실장되어 단색광(Monochromatic Light; ML)을 방출하는 복수 개의 광원(120), 단색광을 백색광으로 전환하는 광전환부(130), 및 복수 개의 광원(120) 사이에 마련되어 색 얼룩(Color Mura)를 완화하는 보상부(140)를 포함할 수 있다.
단색광은 일정 범위의 파장을 가지는 광으로 시각적으로 한가지 색으로 나타난다. 예를 들어, 단색광은 청색광, 적색광, 녹색광 중 어느 하나의 색을 가지는 광일 수 있다.
회로기판(110)에는 복수 개의 광원(120)이 실장된다. 회로기판(110)에는 전극 패턴 또는 회로 패턴 등이 형성될 수 있으며, 광원(120)과 회로기판(110)은 와이어 본딩(Wire Bonding) 또는 플립 칩 본딩(Flip Chip Bonding) 등에 방식으로 전기적으로 연결될 수 있다. 회로기판(110)은 인쇄회로기판(110)(printed circuit board)으로 구현될 수 있으나, 필요에 따라 연성회로기판(110)(Flexible Copper Clad Laminate)으로 구현될 수도 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 백색 발광 장치(100)의 광원(120)의 단면도이다. 도 3은 단색광을 생성하는 발광소자(121a)의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 광원(120)은 패키지 형태로 마련되어 회로기판(110)에 실장될 수 있다. 광원(120)은 단색광을 생성하여 방출한다. 구체적으로, 광원(120)은 단색광을 생성하는 발광소자 패키지(121)와 단색광을 방출하는 렌즈(122)를 포함한다.
발광소자 패키지(121)는 단색광을 생성하는 발광소자(121a)와 발광소자(121a)가 수용되는 몸체(121b)로 구성된다. 발광소자(121a)는 발광다이오드(Light Emitting Diode; LED)일 수 있다. 이하, 도 3을 참조하여 발광소자(121a)의 일례를 설명한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 발광소자(121a)는 기판(1211)과, n형 반도체층(1212), 활성층(1213), p형 반도체층(1214)이 순차적으로 적층된 구조를 가질 수 있다.
기판(1211)은 사파이어를 포함하는 투명한 재료를 이용하여 형성될 수 있으며, 사파이어 이외에 징크 옥사이드(zinc oxide, ZnO), 갈륨 나이트라이드(gallium nitrice, GaN), 실리콘 카바이드(silicon carbide, SiC), 알루미늄 나이트라이드(AlN) 등으로 형성될 수도 있다.
이때, 기판(1211)과 n형 반도체층(1212) 사이에는 버퍼층(미도시)이 형성될 수 있다. 버퍼층(미도시)은 기판(1211)상에 n형 반도체층(1212)을 성장시키기 전해 기판(1211)과의 격자 정합을 향상시키기 위한 것으로, 공정 조건 및 소자 특성에 따라 생략 가능하다.
n형 반도체층(1212)은, InXAlYGa(1-X-Y)N 조성식(여기서, 0 ≤ X, 0 ≤ Y, X+Y ≤ 1)을 갖는 반도체 물질로 이루어질 수 있다. 보다 상세하게, n형 반도체층(1212)은 n형 도전성 불순물이 도핑된 GaN층 또는 GaN/AlGaN층으로 이루어질 수 있으며, n형 도전형 불순물로는 예를 들어 규소(Si), 게르마늄(Ge), 주석(Sn) 등을 사용할 수 있다.
n형 반도체층(1212)은 제 1 영역(1212a) 및 제 2 영역(1212b)으로 구분된다. 제 1 영역(1212a)은 발광면을 정의할 수 있으며, 제 1 영역(1212a)의 면적은 제 2 영역(1212b)의 면적보다 크게 형성되어 발광소자(121a) 의 광학 특성을 향상시킬 수 있다. 제 1 영역(1212a)에는 활성층(1213) 및 p형 반도체층(1214)이 순차 적층되어 발광 구조물을 이룰 수 있다.
활성층(1213)은 다중 양자우물(Multi-Quantum Well) 구조의 InGaN/GaN 층으로 이루어질 수 있다.
p형 반도체층(1214)은 InXAlYGa(1-X-Y)N 조성식(여기서, 0 ≤ X, 0 ≤ Y, X+Y ≤ 1)을 갖는 반도체 물질로 이루어질 수 있다. 보다 상세하게, p형 반도체층(1214)은 p형 도전성 불순물이 도핑된 GaN층 또는 GaN/AlGaN 층으로 이루어질 수 있으며, p형 도전성 불순물로는 예를들어 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 베릴륨(Be) 등을 사용할 수 있다.
n형 반도체층(1212) 상에는 n형 전극(1215)이 형성되며, p형 반도체층(1214)상에는 p형 전극(1216)이 형성된다.
접착층(1217)은 각각의 단일 원소로 이루어진 금속층이 복수층 적층되어 있는 구조로 이루어질 수 있으며, 리드프레임(120)의 반사도가 발광소자(121a) 의 특성에 영향을 주는 것을 방지하기 위해 반사 물질을 포함하여 이루어질 수 있다. 예를 들어, 접착층(1217)은 주석(Sn) 또는 은(Ag)이 함유된 금속으로 이루어질 수 있다.
리드 프레임은 몸체(121b)의 저면에 형성되어 발광소자(121a)에서 전원을 공급한다. 또한, 리드 프레임은 반사 물질을 포함하거나, 반사 물질로 코팅되어 발광소자(121a)에서 생성된 광을 반사할 수 있다.
리드 프레임은 제1 리드 프레임과 제2 리드 프레임으로 구성된다. 제1 리드 프레임과 제2 리드 프레임은 서로 소정거리 이격되어 형성되면, 제1 리드 프레임은 n형 전극(1215)과 전기적으로 연결되며 제2 리드 프레임은 P형 전극(1216)과 전기적으로 연결된다.
상술한 발광소자 패키지(121)에 전기가 인가되면 n형 반도체층(1212)과 p형 반도체층(1214)에서 활성층(1213)으로 전자와 정공이 유입되고, 활성층(1213) 내에 유입된 전자와 정공들이 재결합에 단색광이 생성된다.
발광소자 패키지(121)에서 생성되는 단색광의 색상은 상술한 반도체의 성분에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, GaN 계열의 반도체가 적용되는 경우 발광소자(121a)는 청색광을 생성하다.
한편, 도 3은 발광소자 패키지(121)의 일례를 설명하기 위한 것으로, 발광소자 패키지(121)의 구조가 이에 한정되는 것이 아니다. 예를 들어, 발광소자(121a)는 상부에 p형 반도체층(1214)이 배치되고, 하부에 n형 반도체층(1212)이 배치된 구조를 가질 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 몸체(121b)는 발광소자(121a)를 수용한다. 몸체(121b)는 폴리프탈아미드(PPA; Polyphthalamide)와 같은 수지 재질, 실리콘(Si), 알루미늄(Al), 알루미늄 나이트라이드(AlN), 액정폴리머(PSG, photo sensitive glass), 폴리아미드9T(PA9T), 신지오택틱폴리스티렌(SPS), 금속 재질, 사파이어(Al2O3), 베릴륨 옥사이드(BeO), 인쇄회로기판(110)(PCB, Printed Circuit Board) 중 적어도 하나로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
몸체(121b)는 사출 성형, 에칭 공정 등에 의해 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 몸체(121b)는 회로기판(110)과 일체로 사출 성형되어 형성될 수 있다.
또한, 몸체(121b)는 상술한 발광소자(121a)가 수용되는 캐비티(123)를 포함한다. 캐비티(123)의 폭과 높이는 발광소자(121a)의 폭 및 높이보다 크게 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
캐비티(123)는 상부에서 하부로 갈수로 폭이 작아지는 형상으로 형성될 수 있다. 즉, 캐비티(123)의 측벽(124)은 경사를 가지도록 형성될 수 있다. 이때, 측벽(124)의 각도에 따라 발광소자(121a)에서 방출되는 단색광의 반사각이 달라진다. 그러므로, 측벽(124)의 경사도를 조절하여 단색광의 지향각을 조절할 수 있다.
구체적으로, 측벽(124)의 경사도가 줄어들면, 광의 지향각이 줄어들어 발광소자(121a) 에서 외부로 방출되는 광의 집중성은 증가한다. 반대로 측벽(124)의 경사도가 증가하면 광의 지향각이 커져 발광소자(121a)에서 외부로 방출되는 광의 집중성은 감소한다.
또한, 측벽(124)에는 발광소자(121a)에서 발생되는 광을 반사시키는 반사 물질이 도포되어, 발광소자(121a)에서 생성되는 빛의 이용률을 향상시킬 수 있다.
한편, 캐비티(123)는 수밀성 내식성, 절연성이 우수한 재질로 몰딩되어, 캐비티(123) 내부의 실장된 발광소자(121a)를 봉지할 수 있다. 예를 들어, 캐비티(123)는 에폭시 수지 또는 실리콘 수지 등의 재료로 몰딩될 수 있으며, 몰딩은 자외선 또는 열 경화 방식으로 이루어질 수 있다.
렌즈(122)는 발광소자 패키지(121)의 외부에 마련되어, 발광소자 패키지(121)에서 생성된 단색광을 방출한다. 렌즈(122)는 발광소자 패키지(121)에서 생성된 단색광을 광전환부(130) 방향으로 방출한다.
렌즈(122)는 넓은 광지향각을 가질 수 있다. 렌즈(122)에 의하여 발광소자 패키지(121)에서 방출되는 단색광의 지향각이 확대될 수 있다. 이와 같이 광지향각이 확대되면 광원(120)과 광전환부(130)가 인접하여 마련될 수 있는 바, 백색 발광 장치(100)의 두께를 줄일 수 있다.
또한, 광지향각이 확대되면 복수 개의 발광소자 패키지(121)에서 방출되는 단색광이 고르게 광전환부(130)로 입사되는 바, 백색 발광 장치(100)의 휘도 균일성이 증가한다.
렌즈(122)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 반구형으로 형성될 수 있으나, 렌즈(122)의 형상이 이에 한정되는 것이 아니다.
예를 들어, 렌즈(122)는 정육면체와 같은 사각 기둥, 원기둥, 타원형, 중앙부가 오목한 배트-윙(bat-wing) 형상, 타원형 중 어느 하나의 군으로부터 선택될 수 있다. 다만, 관전환층으로 입사효율이 우수한 반구형으로 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 도 1에는 광원(120)이 바둑판형(rectangular)으로 배열되는 것으로 도시되어 있으나, 광원(120)의 배열이 이에 한정되는 것이 아니다. 즉, 복수 개의 광원(120)은 휘도 및 색 편차를 줄이고, 백색광 출력의 균일성을 향상시키기 위한 다양한 형태로 배열될 수 있다. 예를 들어, 광원(120)은 벌집형(hexagonal)으로 배열될 수도 있다.
도 4은 일 실시예에 따른 백색 발광 장치(100)의 단면도이다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 광전환부(130)는 입사된 단색광을 백색광으로 전환하여 전면으로 출사한다. 이를 위해, 광전환부(130)는 입사된 단색광의 파장을 변환하여 다른 색상의 단색광을 출사하는 형광체를 포함할 수 있다.
예를 들어, 형광체는 YAG (yttrium aluminum garnet) 계열, TAG (terbium aluminum garnet) 계열, 실리케이트 계열, 설파이드 (sulfide) 계열, 나이트라이드 계열, 붕산염계, 인산염계 등의 발광 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 형광체를 구성하는 발광 물질이 이에 한정되는 것은 아니다.
형광제를 구성하는 발광 물질은 광원(120)으로부터 입사되는 단색광에 따라 결정될 수 있다. 즉, 광전환부(130)는 광원(120)에서 방출되는 단색광과 보색 관계를 가진 색상이 발광하는 형광제를 포함할 수 있다,
예를 들어, 광전환부(130)는 광원(120)에서 방출되는 광이 청색(Blue)광이면 청색과 보색관계에 있는 황색(Yellow) 발광 형광제를 포함할 수 있다. 황색 발광 형광제는 YAG 계열의 발광물질로 구성되어, 입사되는 청색광을 흡수하고 황색광을 출사한다. 그리고, 황색 형광체의 발광에 관여하지 않은 청색광과 황색 형광체에 의하여 출사된 황색광이 혼합되어 백색광이 된다.
또한, 광원(120)에서 방출되는 광이 적색(Red)광이면 광전환부(130)는 적색과 보색관계에 있는 청록(Cyan) 발광 형광제를 포함하고, 광원(120)에서 방출되는 광이 녹색(Green)광이면 녹색과 보색관계에 있는 주홍(Magenta) 발광 형광제를 포함할 수 있다.
한편, 광전환부(130)는 복수 개의 형광체를 이용하여 단색광을 백색광으로 변환할 수 있다. 상술한 바와 같이 광전환부(130)는 광의 혼합 원리에 기초하여 단색광을 백색광으로 변환한다. 예를 들어, 백색광은 청색광, 적색광, 녹색광의 혼합으로도 생성될 수 있다.
그러므로, 광전환부(130)는 서로 다른 색상을 발광하는 형광체를 복수 개 포함할 수 있다. 즉, 광전환부(130)는 복수 개의 형광체를 이용하여 광원(120)에서 출사되는 단색광과 보색 관계에 있는 보색광을 생성할 수 있다.
예를 들어, 광원(120)에서 방출되는 단색광이 청색(Blue)이면, 광전환부(130)는 녹색 발광 형광체와 적색 발광 형광체를 포함할 수 있다. 적색 발광 형광체는 입사되는 청색광을 흡수하여 적색광을 출사하고, 녹색 형광체는 청색광을 흡수하여 녹색광을 출사한다.
따라서, 형광체의 발광에 관여하지 않은 청색광, 녹색 발광 형광제에서 출력된 녹색광, 및 적색 발광 형광체에서 출사된 적색광이 혼합되어 백색광이 된다. 이때, 녹색 발광 형광체와 적색 발광 형광체는 서로 다른 층으로 형성될 수 있다.
녹색 발광 형광체는, 질화물(nitride) 계열 형광 물질, 황화물(sulfide) 계열 형광 물질, 규화물(silicate) 계열 형광 물질 및 퀀텀 닷(quantum dot) 계열 형광 물질을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
적색 발광 형광체는, 질화물(nitride) 계열 형광 물질, 황화물(sulfide) 계열 형광 물질, 불소계(fluorinated) 계열 형광 물질 및 퀀텀 닷(quantum dot) 계열 형광 물질을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
보상부(140)는 백색 발광 장치(100)의 색균일성(Color Uniformity)을 향상시킨다. 백색 발광 장치(100)에서 발생하는 단색광의 굴절, 반사, 회절에 의하여, 백색 발광 장치(100)에는 색 얼룩(Color Mura)이 발생한다. 보상부(140)는 회로기판(110)과 광전환부(130) 사이에 위치하여 굴절, 반사, 회절되는 단색광을 백색광으로 변환하여 색 얼룩(Color Mura)를 보상할 수 있다.
구체적으로, 도 4에 도시된 바와 같이 발광소자 패키지(121)에서 생성된 단색광은 렌즈(122)를 통해 광전환부(130)를 향해 방출된다. 그러나, 발광소자 패키지(121)에서 생성된 일부 단색광은 백색 발광 장치(100) 내부에서 산란, 반사, 또는 회절, 순환(Recycling)하여 광전환부(130)로 입사된다. 예를 들어, 렌즈(122)에 의하여 굴절된 단색광은 기판에 반사되어 광전환부(130)로 입사된다.
이와 같은 단색광의 입사 경로의 차이로 인하여 백색 발광 장치(100)에는 색 얼룩(Color Mura)가 발생한다. 구체적으로, 광원(120)과 인접한 광전환부(130) 부분(P1)에서는 상대적으로 청색광이 많이 입사되어 푸르스름한 색상(Bulish Color)의 백색광(WL)이 출사된다. 그러나, 광원(120)과 광원(120) 사이의 광전환부(130) 부분(P2)에서는 다른 광 경로를 가지는 청색광이 많이 입사되어 누르스름한 색상(Yellowish Color)의 백색광(WL)이 출사된다.
이에 보상부(140)는 다른 광경로를 통해 광전환부(130)로 입사되는 광의 일부를 백색광으로 변환하여 색 얼룩을 완화시킨다. 보상부(140)는 입사되는 단색광을 백색광으로 변환하는 적어도 하나의 형광부재(141)를 포함할 수 있다.
형광부재(141)는 입사된 단색광의 파장을 변환하여 다른 색상의 단색광을 출사하는 형광체를 포함할 수 있다. 형광부재(141)에 포함되는 형광체도 상술한 바와 같이 다양한 종류의 형광물질로 구성되어 입사된 단색광을 다른 파장의 광으로 변환하여 출사할 수 있다.
이때, 형광제를 구성하는 발광 물질은 광원(120)으로부터 입사되는 단색광(ML)에 따라 결정될 수 있다. 즉, 형광부재(141)는 광원(120)에서 방출되는 단색광(ML)과 보색 관계를 가진 색상이 발광하는 형광제를 포함할 수 있다,
보상부(140)와 광전환부(130)에 입사되는 단색광(ML)은 동일하므로 형광부재(141)의 형광체와 광전환부(130)의 형광체가 동일한 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것이 아니다.
예를 들어, 형광부재(141)는 황색 발광 형광체를 포함하여 입사되는 청색광을 백색광으로 변환하고, 광전환부(130)는 적색 발광 형광체와 녹색 발광 형광체를 포함하여 입사되는 청색광을 백색광으로 변환할 수 있다.
반대로, 광전환부(130)는 황색 발생 형광체를 포함하여 입사되는 청색광을 백색광으로 변환하고, 형광부재(141)는 적색 발생 형광체와 녹색 발광 형광체를 포함하여 입사되는 청색광을 백색광으로 변환할 수 있다.
이와 같이 보상부(140)는 산란, 또는 반사되어 광전환부(130)로 입사되는 단색광(ML) 중 일부를 백색광으로 전환하여 백색 발광 장치(100)의 색균일성(Color Uniformity)을 향상시킬 수 있다.
보상부(140)의 배치 위치에는 그 제한이 없으나, 보상부(140)는 도 4에 도시된 바와 같이, 회로기판(110)과 인접하여 마련되어 회로기판(110)에 의하여 반사되는 단색광(ML)을 백색광으로 변환할 수 있다.
이때, 보상부(140)는 도 1에 도시된 바와 같이 형광부재(141)가 포함된 보상 시트 또는 보상 필름 형태로 마련되어, 보상시트 또는 보상 시트 또는 보상 필름을 회로기판(110)에 본딩하여 형성될 수 있다. 그러나, 보상부(140)의 형성 방법이 이에 한정되는 것이 아니다.
다른 실시예로 보상부(140)는 도 23에 도시된 바와 같이, 직접적으로 회로기판(110)에 형성될 수 있다. 구체적으로, 보상부(140)는 형광부재(141)를 일정한 패턴으로 회로기판(110)에 코팅하는 방법으로 형성되거나, 형광부재(141)를 일정한 패턴으로 회로기판(110)에 증착하는 방법으로 형성될 수 있다.
또한, 보상부(140)는 형광부재(141)를 회로기판(110)에 직접 인쇄하는 방법으로 형성될 수도 있다. 구체적으로, 형광체와 형광체를 회로기판(110)에 고정하기 위한 접착제를 혼합하여 형광 잉크를 생성하고, 생성된 형광 잉크를 회로기판(110)에 직접 인쇄하여 형광부재(141)를 생성하는 방식으로 보상부(140)를 형성할 수 있다. 이때, 형광부재(141)는 일정한 패턴으로 형성될 수도 있다. 형광부재(141)의 패턴에 대해서는 아래에서 상세히 설명한다.
도 5은 다른 실시예에 따른 백색 발광 장치(100)의 단면도이다.
도 5을 참조하면, 백색 발광 장치(100)는 반사부(150)를 더 포함할 수 있다. 반사부(150)는 회로기판(110)에 적층될 수 있다. 반사부(150)는 광원(120)에서 방출된 단색광을 광전환부(130) 방향으로 반사하여 단색광의 이용률을 증가시킬 수 있다.
반사부(150)는 탄성력이 좋고 광반사가 뛰어나며 박형 형성이 용이한 반사 부재로 이루어 질 수 있다. 예를 들어, 반사부(150)는 백색의 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate; PET) 또는 백색의 폴리카보네이트(polycarbonate; PC)등의 반사물질로 이루어 질 수 있다.
반사부(150)는 반사 시트 또는 반사 필름 형태로 마련된 이후, 보상부(140)가 마련된 회로기판(110)에 본딩되는 방식으로 회로기판(110)에 결합될 수 있으나, 반사부(150)의 형성 방식이 이에 한정되는 것이 아니다.
예를 들어, 반사부(150)는 반사부재를 보상부(140)가 마련된 회로기판(110)에 증착하는 방식으로 형성되거나, 반사부재와 접착제를 혼합하여 보상부(140)가 마련된 회로기판(110)에 접착제와 혼합된 반사부재를 인쇄 또는 코팅하는 방법으로 형성될 수도 있다.
도 6은 또 다른 실시예에 따른 백색 발광 장치(100)의 단면도이다.
도 6을 참조하면, 또 다른 실시예의 백색 발광 장치(100)는 회로기판(110), 회로기판(110)에 실장되어 단색광을 방출하는 복수 개의 광원(120), 단색광(ML)을 백색광으로 전환하는 광전환부(130), 회로기판(110)에 마련된 반사시트, 및 반사시트에 마련된 보상부(140)를 포함할 수 있다.
도 4 내지 도 5에서는 반사부(150) 아래에 보상부(140)가 마련되는 것으로 도시되어 있으나, 도 6에 도시된 바와 같이, 회로기판(110), 반사부(150), 보상부(140) 순서로 적층될 수도 있다. 이와 같이 백색 발광 장치(100)의 적층 순서가 변경되는 경우 백색 발광 장치(100)의 제조 방법도 달라 질 수 있다.
상술한 바와 같이 반사부(150)는 반사 시트 또는 반사 필름 형태로 마련되고, 보상부(140)는 보상 시트 또는 보상 필름 형태로 마련되고, 시트 또는 필름을 순서대로 적층하여 발색 발광 장치의 하부가 생성될 수 있다. 그러나, 발색 발광 장치 하부의 생성 방법이 이에 한정되는 것이 아니다.
다른 실시예로, 반사 시트 또는 반사 필름에 보상부(140)가 형성된 이후 회로기판(110)에 반사 시트 또는 반사 필름을 결합하여 발색 발광 장치의 하부를 생성할 수 있다.
구체적으로, 보상부(140)는 형광부재(141)를 일정한 패턴으로 반사 시트 또는 반사 필름에 코팅하는 방법으로 형성되거나, 형광부재(141)를 일정한 패턴으로 반사 시트 또는 반사 필름에 증착하는 방법으로 형성될 수 있다.
또한, 보상부(140)는 형광부재(141)를 반사 시트 또는 반사 필름에 직접 인쇄하는 방법으로 형성될 수도 있다. 형광체와 형광체를 반사 시트 또는 반사 필름에 고정하기 위한 접착제를 혼합하여 형광 잉크를 생성하고, 형광 잉크를 반사 시트 또는 반사 필름에 직접 인쇄하여 형광부재(141)를 생성하는 방식으로 보상부(140)가 형성될 수 있다. 이때, 형광부재(141)는 일정한 패턴으로 형성될 수도 있다.
이하, 형광부재(141)의 형상 및 형광부재(141)의 배열 패턴에 대하여 상세히 설명한다.
도 7은 형광부재 배열 패턴의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이고, 도 8은 형광부재 배열 패턴의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이고, 도 9은 형광부재 배열 패턴의 또 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이고, 도 10은 형광부재 배열 패턴의 또 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7 내지 도 10을 참조하면, 형광부재(141)는 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 형광부재(141)는 도 7에 도시된 바와 같이 사각형으로 마련되거나, 도 8에 도시된 바와 같이 마름모형으로 형성될 수 있다. 또한, 형광부재(141)는 도 9에 도시된 바와 같이 원형으로 마련되거나, 도 10에 도시된 바와 같이 타원형으로 마련될 수 있다. 즉, 형광부재(141)는 색 얼룩을 완화하기 위한 적절한 형상으로 마련될 수 있다.
또한, 형광부재(141)는 일정한 패턴으로 배열될 수 있다. 형광부재(141)의 배열 패턴은 색 얼룩의 패턴에 따라 달라질 수 있다.
즉, 형광부재(141)는 색 얼룩의 패턴에 대응되는 패턴으로 배열될 수 있다. 이때, 색 얼룩의 패턴은 광원(120)의 배치, 렌즈(122)의 형상, 발광소자 패키지(121)의 종류 등에 따라 달라질 수 있다.
또한, 색 얼룩의 정도에 따라 단위 광원당 형광부재의 면적이 결정될 수 있다. 형광부재(141)의 면적이 지나치게 넓어지면 색 얼룩이 과보상되어 색균일성이 저하되고, 형광부재(141)가 면적이 지나치게 좁아지면 색 얼룩이 미흡 보상되어 생균일성이 저하된다. 그러므로, 색 얼룩의 정도에 따라 형광부재(141)의 면적이 결정될 수 있다.
구체적으로, 단위 광원당 형광부재의 면적은 형광부재(141)의 크기 및 형광부재(141)의 수에 따라 결정될 수 있다. 즉, 광원(120)당 A 크기의 형광부재(141)가 n개 배치되는 경우, 단위 광원당 형광부재의 면적은 A*n이 된다.
그러므로, 색 얼룩의 정도에 따라 형광부재(141)의 크기 A를 조절하거나, 광원(120) 주위에 배치되는 형광부재(141)의 수 n을 조절하여 색 얼록의 보상 정도를 결정할 수 있다.
형광부재(141)의 배열 패턴의 일 실시예로, 형광부재(141)는 광원(120)과 광원(120) 사이의 공간에 일정한 패턴으로 배열될 수 있다. 구체적으로, 복수 개의 형광부재(141)는, 도 7 내지 도 10에 도시된 바와 같이 광원(120)으로부터 일정거리 이격되어 마련되고, 각 형광부재(141)는 광원(120)을 중심으로 소정 각도를 간격으로 배열될 수 있다.
이때, 광원(120)과 형광부재(141) 사이의 거리는 복수 개의 광원(120) 사이의 거리에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 광원(120)과 광원(120)간의 거리에 비례하여 광원(120)과 형광부재(141) 사이의 거리가 결정될 수 있다.
한편, 도 7 내지 도 10에서는 복수 개의 형광부재(141)가 원형으로 배열된 것으로 도시되어 있으나, 형광부재(141)는 광원(120)의 모양, 특히 렌즈(122)의 형상에 따라 형광부재(141)의 배열일 달라질 수도 있다. 예를 들어, 광원(120)이 사각형상의 렌즈(122)를 포함하는 경우 형광부재(141)는 사각형으로 배열될 수 있다.
또한, 도 7 내지 도 10에는 형광부재(141)가 광원(120)의 중심에서 방사형으로 배열된 것으로 도시하였으나, 형광부재(141)의 배열 패턴이 이에 한정되는 것이 아니다.
도 11은 형광부재(141) 배열 패턴의 또 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다. 도 12은 일 실시예에 따른 백색 발광 장치(100)의 색 얼룩의 패턴을 설명하기 위한 도면이다.
복수 개의 형광부재(141)의 배치 패턴은 색 얼룩의 발생 패턴에 따라 결정될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이 격자무늬로 광원(120)이 배치되는 경우 색 얼룩도 도 12에 도시된 바와 같이 격자 패턴을 나타낸다.
그러므로, 형광부재(141)의 배열 패턴도 도 11에 도시된 바와 같이 격자 형태일 수 있다. 구체적으로, 복수 개의 형광부재(141)를 일정한 간격으로 격자 배열하여 그룹(2241, 2242, 2243, 2244)화하고, 각 그룹(2241, 2242, 2243, 2244)을 광원(120)의 상하좌우에 배열할 수 있다.
이때, 각 그룹(2241, 2242, 2243, 2244)을 구성하는 형광부재(141)의 수와 형광부재(141)의 크기는 앞서 설명한 바와 같이 색 얼룩의 정도에 따라 결정될 수 있다.
한편, 도 12에 도시된 바와 같이, 백색 발광 장치(100)의 중앙부에 비하여 백색 발광 장치(100)의 테두리에서의 색 얼룩이 상대적으로 많이 발생하는 바, 백색 발광 장치(100)의 테두리 부분에서의 형광부재(141)의 배열 패턴은 다른 부분과 상이할 수 있다.
상술한 바와 같이, 색 얼룩이 보정은 단위 광원당 형광부재의 넓이에 비례하는 바, 색 얼룩이 심한 테두리 영역의 단위 광원당 형광부재의 넓이가 커지도록 형광부재(141)의 패턴을 조절할 수 있다. 이하, 도 13 내지 도 14를 참조하여 이에 대하여 상세히 설명한다.
도 13은 테두리에서의 형광부재 배열 패턴의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 13에 도시된 바와 같이. 백색 발광 장치(100)의 테두리 부분에 위치한 광원(120a)에 대응되는 형광부재(141a)와 백색 발광 장치(100)의 가운데 부분에 위치한 광원(120b)에 대응되는 형광부재(141b)의 크기가 상이하다.
즉, 상대적으로 색 얼룩이 강하게 발생하는 테두리에서는 색 얼룩이 더 보강되도록 테두리 부분에 위치한 광원(120a)에 대응되는 형광부재(141a)의 크기가 가운데 부분에 위치한 광원(120b)에 대응되는 형광부재(141b)보다 더 클 수 있다.
한편, 광원당 형광부재의 넓이는 형광부재의 개수에도 영향을 받는 바, 테두리 부분에 위치한 광원(120a)에 대응되는 형광부재(141a)의 개수가 가운데 부분에 위치한 광원(120b)에 대응되는 형광부재(141b)보다 더 많을 수 있다.
도 14은 테두리에서의 형광부재 배열 패턴의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 14를 참조하면, 백색 발광 장치(100)의 테두리 부분에 위치한 광원(120c)에 대응되는 형광부재(141c)와 백색 발광 장치(100)의 가운데 부분에 위치한 광원(120d)에 대응되는 형광부재(141d)의 모양이 상이할 수 있다.
가운데 부분에 위치한 광원(120d)에 대응되는 형광부재(141d)는 원형이고, 상대적으로 색 얼룩이 강하게 발생하는 테두리에서는 색 얼룩이 더 보정되도록 테두리 부분에 위치한 광원(120a)에 대응되는 형광부재(141a)는 다각형으로 결정될 수 있다.
한편, 도 1 내지 14에서는 형광부재(141)가 광원(120)과 광원(120) 사이에 위치하는 것으로 설명하였으나, 형광부재(141)의 위치가 이에 한정되는 것이 아니다. 이하, 형광부재(141)의 배치 위치에 대하여 설명한다.
도 15은 일 실시예에 따른 백색 발광 장치에서의 형광부재의 배치 위치 변경을 설명하기 위한 단면도이다. 도 16은 다른 실시예에 따른 백색 발광 장치에서의 형광부재의 배치 위치 변경을 설명하기 위한 단면도이다. 도 17은 또 다른 실시예에 따른 백색 발광 장치에서의 형광부재의 배치 위치 변경을 설명하기 위한 단면도이다.
도 15 내지 도 17를 참조하면, 형광부재(145)는 광원(120) 내부에 마련되어, 광원(120) 내부에서 굴절, 반사되는 단색광을 백색광으로 변환할 수 있다. 이때, 형광부재(145)는 발광소자 패키지(121)와 렌즈(122) 사이에 공간에 배치될 수 있다.
더 구체적으로, 형광부재(145)는 도 15 내지 도 17에 도시된 바와 같이, 렌즈(122)와 발광소자 패키지(121)가 안착되지 않은 공간에 마련될 수 있다. 이때, 광원(120) 내부에 마련되는 형광부재(145)도 일정한 패턴에 따라 배열될 수 있다.
도 18은 형광부재 배열 패턴의 또 다른 실시예를 설명하기 위한 광원의 평면도이다. 도 19은 형광부재 배열 패턴의 또 다른 실시예를 설명하기 위한 광원의 평면도이다. 도 20은 형광부재 배열 패턴의 또 다른 실시예를 설명하기 위한 한 광원의 평면도이다.
도 2, 도 18 내지 도 20을 참조하면, 렌즈(122)의 내부에는 발광소자 패키지(121)가 마련된다. 렌즈(122)는 120ㅀ각도로 배치된 지지부(127)에 의하여 회로기판(110)에 고정된다.
형광부재(145)는 렌즈(122)와 발광조사 패키지 사이에 형성된 공간에 마련된다. 형광부재(145)는 도 18 내지 20 에 도시된 바와 같이 지지부(127) 사이의 공간에 배열될 수 있다.
상술한 바와 같이, 색 얼룩이 보정은 단위 광원(120)당 형광부재(145)의 넓이에 비례하는 바, 광원(120) 내부에 존재하는 형광부재(145)의 크기 및 수는 색 얼룩의 보정에 따라 달라 질 수 있다.
도 21은 형광부재 배열 패턴의 또 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 21에 도시된 바와 같이, 보상부(140)는 광원(120)과 광원(120) 사이에는 마련되는 제1 형광부재(141)와 광원(120) 내부에 존재하는 제2 형광부재(145)를 포함할 수 있다.
제1 형광부재(141)와 제2 형광부재(145)의 형상 및 크기는 상술한 바와 같이 색 얼룩의 정도에 따라 결정될 수 있다. 이때, 제1 형광부재(141)와 제2 형광부재(145)의 형상은 서로 상이할 수 있다. 예를 들어, 제1 형광부재(141)는 원형으로 마련되고, 제2 형광부재(145)는 내측이 절개된 부채꼴 형상으로 마련될 수 있다. 또한, 제1 형광부재(141)와 제2 형광부재(145)의 크기도 서로 상이할 수 있다.
또한, 제1 형광부재(141)와 제2 형광부재(145)의 배열 패턴도 서로 상이할 수 있다. 예를 들어, 제1 형광부재(141)는 30ㅀ도 각도로 원형으로 배치되고, 제2 형광부재(145)는 120ㅀ도 각도로 배치될 수 있다.
도 22는 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 분해 사시도이다. 도 23은 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 분해 사시도이다.
도 22, 23을 참조하면, 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(200)는 프레임(210), 액정 패널(220), 광학부(230), 확산판(240), 및 백색 발광 장치(100)을 포함한다.
프레임(210)은 액정 패널(220), 광학부(230), 및 백색 발광 장치(100)를 수용한다. 프레임(210)은 사각 틀 형상을 가지며, 그 재질로 플라스틱 또는 강화 플라스틱 재질이 사용될 수 있다.
프레임(210)의 하부 또는 측면에는 프레임(210)을 감싸며 백라이트 어셈블리(230)를 지지하는 샤시(미도시)가 배치되어, 프레임(210)의 내구성 및 내화성을 향상시킬 수 있다.
액정 패널(220)은 백색발광유닛에서 입사된 백색광을 각기 다른 패턴으로 광을 굴절시키는 액정층의 배열을 조절하여 사용자에게 표시될 영상을 생성할 수 있다. 이를 위해, 액정 패널(220)은 박판 트랜지스터 기판(221) 및 박막 트랜지스터 기판(221)과의 사이에 액정층이 마련되는 색상 표시 기판(222)을 더 포함할 수도 있다.
박판 트랜지스터 기판(221) 및 색상 표시 기판(222)은 일정한 거리로 이격될 수 있다. 색상 표시 기판(222)에는 컬러 필터와 흑색매트리스가 마련될 수 있다. 박막 트랜지스터 기판(221)에는 박막 트랜지스터 기판(221)에 구동 신호를 인가하기 위한 구동부(223)가 설치될 수 있다. 구동부(223)는 제1 기판(224), 제1 기판(224)과 연결되는 구동칩(225) 및 구동칩(225)이 설치되는 제2 기판(226)을 포함할 수 있다. 제2 인쇄 회로기판(226)은 실시예에 따라서 연성 인쇄 회로기판(110)(FPCB, Flexible Printed Circuit Board)일 수도 있다.
상술한 액정 패널(220) 외에도 통상의 기술자가 고려할 수 있는 다양한 패널이 액정 패널(220)의 일례가 될 수 있다.
필요에 따라서 액정 패널(220)에는 터치 조작을 감지하기 위한 폴리에스테르 필름이나 글라스 등을 포함하는 터치 패널이 더 설치되거나, 액정 패널(220)을 통해 외부로 방출되는 광의 편광을 위한 편광판이 더 설치될 수도 있다.
광학부(230)는 액정 패널(220)과 백색 발광 장치 (100) 사이에 마련된다. 광학부는 확산판(240)에서 인도되는 백색광을 확산하고 집광하여 액정 패널(220)로 진행시킨다.
광학부(230)는 확산 시트(233) 및 프리즘 시트(231, 232)로 이루어질 수 있다. 확산 시트(233)는 확산판(240)에서 출사된 광을 확산시키는 역할을 하며, 프리즘 시트(231, 232)는 확산 시트(238)에 의해 확산된 광을 집광하여 액정 패널(220)에 균일한 광이 공급되도록 하는 역할을 한다.
확산 시트(233)는 입사되는 광을 확산시켜 출력한다. 확산 시트(233)에 의하여 액정 패널(220)에는 더 균일한 백색광이 제공될 수 있다. 확산 시트(233)는 경우에 필요에 따라 생략되거나, 복수 개의 시트로 구성될 수 있다.
프리즘 시트(231, 232)는 프리즘이 x, y 축 방향으로 수직으로 교차하는 제 1 프리즘 시트(231) 및 제 2 프리즘 시트(232)가 구비될 수 있다. 프리즘 시트(231, 232)는 x, y 축 방향에서 광을 굴절시켜 광의 직진성을 향상시키도록 함이 바람직하다.
확산판(240)은 백색 발광 장치(100)에서 출력된 백색광을 확산하여 출력한다. 즉, 백색 발광 장치(100)에서 출사된 백색광은 확산판(240)을 통과하면서 더 확산된다. 이와 같이 백색광을 확산시켜 휘도 균일성을 더 향상시킬 수 있다.
구체적으로, 확산판(240)은 판 형상으로 마련될 수 있다. 예를 들어, 확산판(240)은 그 두께가 1~2.5 mm 정도의 반투명 아크릴판으로 구현되어, 백색 발광 장치(100)에서 출사되는 백색광을 고르게 퍼트리는 역할을 수행할 수 있다
디스플레이 장치는 앞서 설명한 백색 발광 장치(100)가 적용될 수 있다. 백색 발광 장치(100)는 상술한 액정 패널(220)에 백 라이트를 제공한다.
구체적으로, 백색 발광 장치(100)는 상술한 바와 같이 회로기판(110), 회로기판(110)에 실장되어 단색광(Monochromatic Light; ML)을 방출하는 복수 개의 광원(120), 단색광을 백색광으로 전환하는 광전환부(130), 및 복수 개의 광원(120) 사이에 마련되어 색 얼룩(Color Mura)를 완화하는 보상부(140)를 포함할 수 있다.
광원(120)은 패키지 형태로 마련되어 회로기판(110)에 복수 개가 실장될 수 있다. 도 22 및 도 23에서는 격자 패턴으로 광원(120)이 배열된 것으로 도시되어 있으나, 원의 배열 패턴은 필요에 따라 다양한 형태로 변형될 수 있다.
이때, 광원(120)은 단색광을 생성하여 방출한다. 예를 들어, 광원(120)은 청색 LED에서 생성되는 청색광을 방출할 수 있다. 이때, 청색 LED에서 생성되는 청색광은 상술한 렌즈 (도 2의 122)에 의하여 넓은 지향각으로 방출될 수 있다.
광원(120)에서 방출된 단색광은 광전환부(130)를 통과하면서 백색광으로 전환된다. 이를 위해, 광전환부(130)는 형광체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 광전환부(130)는 청색광과 보색 관계에 있는 황색 발광 형광체를 포함할 수 있다. 또한, 광전환부(130)는 황색 발광 형광체 대신 광 형광체와 녹색 발광 형광체를 포함하여 백색광을 생성할 수도 있다.
광전환부(130)에서 출사되는 백색광은 확산판(240)과 광학부(230)를 거쳐 액정 패널(220)에 도달한다. 액정 패널(220)은 이와 같이 백색 발광 장치(100)에서 제공되는 백색광을 백 라이트로 사용하여 소정의 화면을 표시한다.
이때, 디스플레이 장치 및 백색 발광 장치(100)의 내부에서는 광의 굴절, 반사, 회절이 발생할 수 있다. 이와 같은 광 경로의 변화에 따라 백색 발광 장치(100)에는 출사되는 백색광에는 색 얼룩(Color Mura)이 발생한다.
이에, 보상부(140)는 회로기판(110)과 광전환부(130) 사이에 위치하여 굴절, 반사, 회전되는 단색광을 백색광으로 변환하여 색 얼룩(Color Mura)를 보상할 수 있다.
보상부(140)는 상술한 바와 같이 다양한 형태의 패턴으로 배열될 수 있는 형광부재(141)를 포함할 수 있다. 형광부재(141)는 형광체를 포함할 수 있다. 형광부재(141)는 보상부(140)로 입사되는 단색광 중 일부를 백색광으로 변환하여 출력할 수 있다.
형광부재(141)에 포함되는 형광체는 상술한 광전환부(130)의 형광체와 동일할 수도 있다. 예를 들어, 형광부재(141)는 청색광과 보색 관계에 있는 황색 발광 형광체를 포함할 수 있다. 또한, 형광부재(141)는 황색 발광 형광체 대신 광 형광체와 녹색 발광 형광체를 포함하여 백색광을 생성할 수도 있다.
형광부재(141)는 상술한 바와 같이 광원(120)과 광원(120) 사이에 마련될 수 있으나, 광원(120) 내부에 마련될 수도 있다. 또한, 형광부재(141)는 광원(120)내부 및 광원(120)과 광원(120) 사이에 모두에 마련될 수도 있다.
또한, 형광부재(141)의 배열 패턴은 상술한 바와 같이 색 얼룩의 발생 패턴에 따라 달라질 수 있다.
또한, 디스플레이부의 가장자리에서는 중앙부보다 색 얼룩의 정도의 더 심할 수 있는 바, 디스플레이부의 가장 자리의 형광부재(141)의 패턴과 디스플레이부의 중앙부의 형광부재(141)의 패턴은 서로 상이할 수 있다.
또한, 개별적인 형광부재(141)의 형상 및 크기는 색 얼룩의 정도에 따라 정해질 수 있으며, 보상부(140)는 서로 다른 형상을 가진 복수 개의 형광부재(141)를 포함할 수 있다.
이때, 보상부(140)는 도 22에 도시된 바와 같이 형광부재(141)가 포함된 보상 시트 또는 보상 필름 형태로 마련되어, 보상시트 또는 보상 시트 또는 보상 필름을 회로기판(110)에 본딩하여 형성될 수 있다.
또한, 다른 실시예로 보상부(140)는 도 23에 도시된 바와 같이, 직접적으로 회로기판(110)에 형성될 수 있다. 구체적으로, 보상부(140)는 형광부재(141)를 일정한 패턴으로 회로기판(110)에 코팅하는 방법으로 형성되거나, 형광부재(141)를 일정한 패턴으로 회로기판(110)에 증착하는 방법으로 형성될 수 있다.
또한, 보상부(140)는 형광부재(141)를 회로기판(110)에 직접 인쇄하는 방법으로 형성될 수도 있다. 구체적으로, 형광체와 형광체를 인쇄기판에 고정하기 위한 접착제를 혼합하여 형광 잉크를 생성하고, 생성된 형광 잉크를 회로기판(110)에 직접 인쇄하여 형광부재(141)를 생성하는 방식으로 보상부(140)를 형성할 수 있다.
또한, 백색 발광 장치(100)는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 반사부(150)를 더 포함할 수 있다. 반사부(150)는 회로기판(110)에 적층되어, 광원(120)에서 방출된 광을 광전환부(130) 방향으로 반사하여 광원(120)의 이용률을 증가시킬 수 있다. 이때, 반사부(150)는 반사 시트 또는 반사 필름 형태로 마련될 수 있다.
반사부(150)가 반사 시트 또는 반사 필름 형태로 마련된 경우, 보상부(140)는 반사 시트 또는 필름에 직접 형성될 수도 있다.
구체적으로, 보상부(140)는 형광부재(141)를 일정한 패턴으로 반사 시트 또는 반사 필름에 코팅하는 방법으로 형성되거나, 형광부재(141)를 일정한 패턴으로 반사 시트 또는 반사 필름에 증착하는 방법으로 형성될 수 있다.
또한, 보상부(140)는 형광부재(141)를 반사 시트 또는 반사 필름에 직접 인쇄하는 방법으로 형성될 수도 있다. 형광체와 형광체를 반사 시트 또는 반사 필름에 고정하기 위한 접착제를 혼합하여 형광 잉크를 생성하고, 형광 잉크를 반사 시트 또는 반사 필름에 직접 인쇄하여 형광부재(141)를 생성하는 방식으로 보상부(140)가 형성될 수 있다. 이때, 형광부재(141)는 일정한 패턴으로 형성될 수도 있다.
이하, 도면을 참조하여 복수의 광원 모듈을 포함한 백색 발광 장치에 대하여 구체적으로 설명한다. 상술한 실시예와 동일한 구성은 동일한 번호를 부여하고 그 구체적인 설명은 생략한다.
도 24는 복수의 광원 모듈을 포함한 백색 발광 장치의 개략적인 분해 사시도이고, 도 25는 광원 모듈을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 26는 도 24의 백색 발광 장치의 단면도이고, 도 27은 코팅층을 더 포함한 백색 발광 장치의 단면도이다. 도 24를 참조하면, 백색 발광 장치(300)는 베이스(310), 단색광을 방출하는 복수 개의 광원 모듈(320), 및 복수 개의 광원 모듈(320)에서 방출된 단색광을 백색광으로 전환하는 광전환부(130)를 포함한다.
베이스(310)에는 광원 모듈(320)이 결합된다. 베이스(310)는 플라스틱 또는 강화 플라스틱 재질로 마련될 수 있으나, 이에 한정되는 것이 아니다.
또한, 베이스(310)는 필요에 따라 생략되거나, 다른 구성으로 치환될 수 있다. 예를 들어, 도 22에 도시된 프레임(210)이 베이스(310)가 될 수 있다. 즉, 복수의 광원 모듈(320)은 프레임(210)에 결합될 수 있다.
또한, 베이스(310)의 표면에는 반사 부재가 마련되어, 광원 모듈(320)을 통해 입사되는 단색광을 광전환부(130) 반향으로 반사할 수 있다.
광전환부(130)는 단색광을 백색광으로 변환한다. 광전환부(130)는 광원 모듈(320)과 소정 거리 이격되어, 광원 모듈(320)에서 방출되는 단색광을 백색광으로 전환하여 전면으로 출사한다. 이를 위해, 광전환부(130)는 입사된 단색광의 파장을 변환하여 다른 색상의 단색광을 출사하는 형광체를 포함할 수 있다.
복수의 광원 모듈(320)은 서로 소정 거리(D1) 이격되어 마련될 수 있다. 이때, 광원 모듈(320)의 이격 거리는 모두 동일할 수 있으나, 필요에 따라 광원 모듈(320) 간의 이격 거리는 서로 상이할 수 있다. 예를 들어, 제1 광원 모듈(320_1)과 제2 광원 모듈(320_2)과의 이격 거리보다 제2 광원 모듈(320_2)과 제3 광원 모듈(320_3)의 이격 거리가 짧을 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.
도 25 및 도 26을 참조하면, 광원 모듈(320_1)은 회로기판(110), 보상부(140), 및 복수의 광원(120)을 포함한다.
회로기판(110)에는 복수 개의 광원(120)이 실장된다. 회로기판(110)은 길이가 긴 바 형상으로 마련될 수 있다.
회로기판(110)의 길이(l)는 백색 발광 장치(300)의 길이에 대응되도록 결정되고, 회로기판(110)의 폭(W1)은 광원(120)에 대응되도록 결정될 수 있다. 구체적으로, 회로기판(110)의 폭(W1)은 도 25와 같이 광원(120)의 폭(W2)보다 크게 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것이 아니고, 광원(120)의 발광소자 패키지(121)가 실장 가능할 정도의 폭으로 형성될 수도 있다.
복수의 광원(120)은 소정의 간격을 가지고 회로기판(110)에 실장되어 단색광을 방출한다. 복수의 광원(120) 간의 간격은 동일할 수 있으나, 필요에 따라 복수의 광원(120)은 서로 다른 간격으로 배치될 수도 있다.
보상부(140)는 광전환부(130)과 회로기판(110) 사이에 마련되어 백색 발광 장치(300)의 색균일성을 향상시킨다. 구체적으로, 보상부(140)는 입사되는 단색광을 백색광으로 전환하여 출력함으로써 백색 발광 장치(300)의 색 얼룩을 완화시킨다.
보상부(140)는 입사되는 단색광을 백색광으로 변환하여 출력하는 복수의 형광부재(141)를 포함할 수 있다. 이때, 형광부재(141)는 적어도 하나의 형광 물질로 구성되어 입사되는 단색광의 파장을 변환하는 형광체를 포함할 수 있다. 형광부재(141)를 구성하는 형광 물질은 광원(120)에서 입사되는 단색광에 따라 결정될 수 있다.
보상부(140)는 회로기판(110)에 복수의 형광부재(141)를 형성하는 방식으로 마련될 수 있다. 구체적으로, 보상부(140)는 형광부재(141)를 일정한 패턴으로 회로기판(110)에 코팅하는 방법으로 형성되거나, 형광부재(141)를 일정한 패턴으로 회로기판(110)에 증착하는 방식으로 형성될 수 있다.
또한, 보상부(140)는 형광부재(141)를 회로기판(110)에 직접 인쇄하는 방식으로 형성될 수도 있다. 구체적으로, 형광체와 형광체를 회로기판(110)에 고정하기 위한 접착제를 혼합하여 형광 잉크를 생성하고, 생성된 형광 잉크를 회로기판(110)에 직접 인쇄하여 형광부재(141)를 생성하는 방식으로 보상부(140)를 형성할 수 있다.
형광부재(141)는 광원(120)의 내부 또는 외부에 걸쳐 마련될 수 있으나, 형광부재(141)의 형성 위치가 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 상술한 것과 같이 형광부재(141)는 광원(120)의 내부 또는 광원(120)의 외부에만 형성되거나, 광원(120)의 외부와 내부에 각각 형성될 수 있다.
형광부재(141)는 다양한 형상으로 마련될 수 있다. 예컨대, 형광부재(141)는 도 25에 도시된 것과 같이 직사각형 형상으로 마련될 수 있다. 이때, 형광부재(141)의 길이는 광원(120)의 폭(D2) 또는 회로기판(110)의 폭(D1)과 대응될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
복수의 형광부재(141)는 소정의 패턴을 가지고 형성될 수 있다. 예컨대, 형광부재(141)는 도 25에 도시된 것과 같이 광원 모듈(320_1)의 길이 방향을 따라 소정의 간격을 가지고 형성될 수 있으나, 형광부재(141)의 형성 패턴이 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 백색 발광 장치(300)는 도 27에 도시된 것과 같이 투명한 코팅층(330)을 더 포함할 수 있다. 코팅층(330)은 형광부재(141)가 형성된 회로기판(110)에 적층되어 형광부재(141) 및 회로기판(110)의 손상을 방지할 수 있다.
도 28은 반사부를 더 포함한 백색 발광 장치의 분해 사시도이고, 도 29는 반사부를 더 포함한 백색 발광 장치의 단면도이다.
도 28 및 도 29를 참조하면, 복수의 광원 모듈(320)을 포함한 백색 발광 장치(300)는 반사부(340)를 더 포함할 수 있다.
반사부(340)는 복수의 광원 모듈(320)에 적층되어 광원(120)에서 방출될 광을 광전환부(130) 방향으로 반사하여, 광원(120)의 이용율을 증가시킬 수 있다. 이때, 반사부(340)는 반사 시트 또는 반사 필름의 형태로 마련될 수 있다.
반사부(340)는 광원(120)이 모두 실장된 광원 모듈(320)에 적층되는 방식으로 마련될 수 있다. 이를 위해 반사부(340)는 복수의 광원(120)에 대응되도록 형성된 복수의 개구(341)를 포함할 수 있다. 반사부(340)에 형성되는 개구(341)는 광원(120)의 직경보다 크게 형성될 수 있다.
이와 같이 반사부(340)가 광원(120)이 실정된 광원 모듈(320)에 적층되는 방식으로 마련됨으로써, 광원(120)의 수리 용이성이 향상될 수 있다.
본원 발명의 실시 예 들과 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 개시된 방법들은 한정적인 관점이 아닌 설명적 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 발명의 상세한 설명이 아닌 특허청구 범위에 나타나며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 백색 발광 장치 110: 회로기판
120: 광원 130: 광전환부
140: 보상부 150: 반사부
200: 디스플레이 장치 210: 프레임
220: 액정 패널 230: 광학부
240: 확산판 300: 백색 발광 장치

Claims (22)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 설치되고, 각각이 렌즈와 청색광을 방출하는 발광소자를 포함하는 복수의 광원들;
    상기 기판으로부터 이격되고, 청색광이 입사되는 것에 응답하여 백색광을 방출하는 광전환부; 및
    상기 기판과 상기 광전환부 사이에 마련되고, 청색광이 입사되는 것에 응답하여 백색광을 방출하는 보상부를 포함하고,
    상기 보상부는 황색 발광 형광체를 포함하는 복수의 형광 부재들을 포함하고,
    상기 복수의 형광 부재들은 상기 발광소자를 둘러싸는 원의 원주 상에 규칙적인 패턴으로 배치되는 백색 발광 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보상부는 상기 기판 상에 직접 형성되는 백색 발광 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 보상부는 상기 기판 상에 배치되는 시트 또는 필름 상에 직접 형성되는 백색 발광 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 보상부는 상기 복수의 광원들 각각의 내부와 상기 복수의 광원들 각각의 외부 중 적어도 하나에 마련되는 백색 발광 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 형광 부재들은 상기 복수의 광원들 사이에 마련되는 백색 발광 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 형광 부재들은 상기 발광소자와 상기 렌즈 사이에 마련되고, 상기 복수의 광원들 내부에서 반사된 청색광을 변환하는 백색 발광 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 형광 부재들은 상기 기판의 중심부에 비하여 상기 기판의 가장자리에 더 조밀하게 마련되는 백색 발광 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 기판의 가장자리 상의 복수의 형광 부재들의 크기는 상기 기판의 중심부 상의 복수의 형광 부재들의 크기보다 큰 백색 발광 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 보상부 상에 배치된 코팅층을 더 포함하는 백색 발광 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 보상부는 시트 또는 필름 중에 적어도 하나에 형성되는 백색 발광 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 광원들에 대응되는 복수의 개구들을 포함하고, 상기 기판 상에 배치되고, 청색광을 상기 광전환부로 반사하는 반사부를 더 포함하는 백색 발광 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 형광 부재들은 원에 대응되는 형상을 가지는 백색 발광 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 형광 부재들은 상기 발광소자로부터 미리 정해진 거리에 제공되는 백색 발광 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 형광 부재들은 상기 발광소자의 주변에 미리 정해진 각도를 가지는 간격으로 배치되는 백색 발광 장치.
  15. 액정 패널;
    상기 액정 패널의 후방에 제공되는 도광판; 및
    상기 도광판의 후방에 제공되고, 상기 도광판으로 백색광을 조사하는 백색 발광 장치를 포함하고,
    상기 백색 발광 장치는 제1항 내지 제14항 중 어느 하나에 기재된 백색 발광 장치인 디스플레이 장치.
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