KR102221602B1 - 발광 모듈, 이 모듈을 포함하는 백 라이트 유닛 및 이 유닛을 포함하는 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

실시 예의 발광 모듈은, 기판과, 기판 상에 서로 이격되어 실장된 복수의 발광 소자 패키지 및 복수의 발광 소자 패키지 각각의 상부면에 접하여 배치된 복수의 렌즈를 포함하고, 복수의 렌즈 각각은 베지에 곡선(Bezier curve)의 시작점(SP= (x, z)), 끝점(EP= (x, Z_E)) 및 2개의 조정점(AP1= (X_01, Z_01), AP2= (X_02, Z_02))(여기서, x는 광축에 수직한 방향으로의 위치를 나타내고 z는 광축과 나란한 방향으로의 위치를 나타내고, 상기 SP는 고정되고, 0.5 ㎜ ≤ Z_E ≤ 0.78㎜, 1.62 ㎜ ≤ X_01 ≤ 1.8 ㎜, 1.44 ㎜ ≤ Z_01 ≤ 1.5 ㎜, 0.19 ㎜ ≤ X_02 ≤ 0.25 ㎜, 1.06 ㎜ ≤ Z_02 ≤ 1.26 ㎜)에 의해 표현되는 곡면을 포함한다.

Description

발광 모듈, 이 모듈을 포함하는 백 라이트 유닛 및 이 유닛을 포함하는 표시 장치{Light emitting module, backlight unit including the module, and the display apparatus including the unit}
실시 예는 발광 모듈, 이 모듈을 포함하는 백 라이트 유닛 및 이 유닛을 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
질화갈륨(GaN)의 금속 유기화학기상 증착법 및 분자선 성장법 등의 발달을 바탕으로 고휘도 및 백색광 구현이 가능한 적색, 녹색 및 청색 LED(Light Emitting Diode)가 개발되었다.
이러한 LED는 백열등과 형광등 등의 기존 조명기구에 사용되는 수은(Hg)과 같은 환경 유해물질이 포함되어 있지 않아 우수한 친환경성을 가지며, 긴 수명, 저 전력 소비특성 등과 같은 장점이 있기 때문에 기존의 광원들을 대체하고 있다. 이러한 LED의 핵심 경쟁 요소는 고효율ㆍ고출력칩 및 패키징 기술에 의한 고휘도의 구현이다.
또한, 전술한 LED를 포함하는 기존의 발광 소자 패키지의 상부에 렌즈가 배치될 수 있다. 이 경우, 렌즈와 발광 소자 패키지는 본드(bond)에 의해 접착됨으로써, 복수의 발광 소자 패키지를 발광 모듈의 제작 시, 불량률이 높아질 수 있고 제조 공정이 복잡해져서 비용과 공정 시간이 증가할 수 있다.
실시 예는 발광 모듈, 이 모듈을 포함하는 백 라이트 유닛 및 이 유닛을 포함하는 표시 장치를 제공한다.
실시 예의 발광 모듈은, 기판; 상기 기판 상에 서로 이격되어 실장된 복수의 발광 소자 패키지; 및 상기 복수의 발광 소자 패키지 각각의 상부면에 접하여 배치된 복수의 렌즈를 포함하고, 상기 복수의 렌즈 각각은 아래와 같이 베지에 곡선(Bezier curve)의 시작점(SP), 끝점(EP) 및 2개의 조정점(AP1, AP2)에 의해 표현되는 곡면을 포함할 수 있다..
SP = (x, z), EP = (x, Z_E), AP1 = (X_01, Z_01), AP2 = (X_02, Z_02)
여기서, x는 광축에 수직한 방향으로의 위치를 나타내고 z는 광축과 나란한 방향으로의 위치를 나타내고, 상기 SP는 고정되고, 0.5 ㎜ ≤ Z_E ≤ 0.78㎜, 1.62 ㎜ ≤ X_01 ≤ 1.8 ㎜, 1.44 ㎜ ≤ Z_01 ≤ 1.5 ㎜, 0.19 ㎜ ≤ X_02 ≤ 0.25 ㎜, 1.06 ㎜ ≤ Z_02 ≤ 1.26 ㎜일 수 있다.
시작점(SP)의 x는 1.5 ㎜이고 y는 0일 수 있다. X_01은 1.7 ㎜이고, Z_01은 1.45 ㎜이고, X_02는 0.2 ㎜이고, Z_02는 1.1 ㎜이고, Z_E는 0.6 ㎜일 수 있다. 또는, X_01은 1.0 ㎜이고, Z_01은 0.9 ㎜이고, X_02는 0.2 ㎜이고, Z_02는 0.1 ㎜이고, Z_E는 1.2 ㎜일 수 있다.
상기 복수의 렌즈 각각의 형상은 동일하거나 서로 다를 수 있다.
상기 복수의 렌즈 중 적어도 하나는 반구형상을 갖거나, 상부에 리세스를 갖는 상기 반구형상을 가질 수 있다. 여기서, 상기 리세스는 광축에 배치되며, 해당하는 발광 소자 패키지의 중심을 향해 오목할 수 있다. 또는, 상기 복수의 렌즈 중 적어도 하나는 절두형 반구형상을 가질 수도 있다.
상기 기판은 렌즈 영역을 정의하는 홈부를 갖고, 상기 복수의 렌즈 각각은 상기 렌즈 영역에 배치될 수 있다.
상기 복수의 발광 소자 패키지는 일정한 간격으로 배치되고, 상기 복수의 렌즈의 폭은 서로 동일할 수 있다. 또는, 상기 복수의 발광 소자 패키지는 서로 다른 간격으로 배치되고, 상기 복수의 렌즈의 폭은 서로 다를 수 있다.
상기 복수의 렌즈는 일정한 간격으로 배치되거나 서로 다른 간격으로 배치될 수 있다.
상기 복수의 렌즈는 상기 복수의 발광 소자 패키지를 에워싸는 형상으로 배치될 수도 있다. 상기 복수의 렌즈의 저면은 상기 기판의 상면 및 상기 복수의 발광 소자 패키지의 상면과 접하여 배치될 수도 있다.
또는, 상기 복수의 렌즈의 저면은 상기 기판의 상면으로부터 이격되어 배치될 수도 있다.
다른 실시 예에 의한 백 라이트 유닛은 상기 발광 모듈; 상기 발광 모듈의 아래에 배치된 반사부; 및 상기 발광 모듈의 위에 배치된 확산부를 포함할 수 있다.
또 다른 실시 예에 의한 표시 장치는, 상기 백라이트 유닛; 및 상기 백 라이트 유닛 위에 배치된 디스플레이 패널을 포함할 수 있다.
실시 예에 의한 발광 모듈, 이 모듈을 포함하는 백 라이트 유닛 및 이 유닛을 포함하는 표시 장치는 제조 비용과 시간이 절감되고, 본드를 사용하지 않고 렌즈를 발광 소자 패키지에 부착함으로써, 공정의 절차가 간소화되어 제조 비용과 시간이 더욱 절감될 수 있고, 소형화될 수도 있으며, 동일한 밝기를 내면서도 요구되는 발광 소자 패키지의 개수를 줄일 수 있고, 개선된 광 추출 효율을 가질 수 있다.
도 1은 실시 예에 의한 발광 모듈의 단면도를 나타낸다.
도 2는 도 1에 도시된 발광 모듈의 평면도를 나타낸다.
도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 발광 소자 패키지 각각의 예시적인 단면도를 나타낸다.
도 4는 베지에 곡선에 의해 표현되는 일 실시 예에 의한 제1 곡면을 나타낸다.
도 5는 베지에 곡선에 의해 표현되는 다른 실시 예에 의한 제2 곡면을 나타낸다.
도 6a 내지 도 6c는 도 1 및 도 2에 도시된 복수의 렌즈 각각의 단면 형상을 나타낸다.
도 7은 다른 실시 예에 의한 발광 모듈의 단면도를 나타낸다.
도 8은 또 다른 실시 예에 의한 발광 모듈의 단면도를 나타낸다.
도 9는 렌즈를 포함하지 않은 비교 례에 의한 발광 모듈의 단면도를 나타낸다.
도 10은 도 1에 도시된 발광 모듈의 단면도를 나타낸다.
도 11a 및 도 11b는 도 6a에 도시된 렌즈의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.
도 12a 및 도 12b는 도 6b에 도시된 렌즈의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.
도 13a 및 도 13b는 도 6c에 도시된 렌즈의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.
도 14는 실시 예에 의한 백 라이트 유닛의 개략적인 단면도를 나타낸다.
도 15는 비교 례에 의한 발광 모듈의 단면도를 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 발명에 따른 실시 예의 설명에 있어서, 각 element의 " 상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)”로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
또한, 이하에서 이용되는 "제1" 및 "제2," "상부" 및 "하부" 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.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
도 1은 실시 예에 의한 발광 모듈(100A)의 단면도를 나타내고, 도 2는 도 1에 도시된 발광 모듈(100A)의 평면도를 나타낸다. 도 1은 도 2의 I-I'선을 따라 절개한 부분 단면도를 나타내지만, 실시 예에 의한 도 1에 도시된 발광 모듈(100A)은 도 2에 도시된 평면도에 국한되지 않는다.
도 1 및 도 2에 도시된 발광 모듈(100A)은 기판(110A), 복수의 발광 소자 패키지(120-1 내지 120-6) 및 복수의 렌즈(130A1-1 내지 130A1-6)를 포함할 수 있다.
설명의 편의상, 도 2의 경우 6개의 발광 소자 패키지(120-1 내지 120-6) 및 6개의 렌즈(130A1-1 내지 130A1-6)만이 도시되어 있지만, 실시 예는 발광 소자 패키지(120-1 내지 120-6) 및 렌즈(130A1-1 내지 130A1-6) 각각의 개수에 국한되지 않는다. 즉, 발광 소자 패키지(120-1 내지 120-6)는 6개보다 많거나 적을 수 있으며, 렌즈(130A-1 내지 130A-6)의 개수는 발광 소자 패키지(120-1 내지 120-6)의 개수만큼 배치될 수 있다.
기판(110A) 상에 복수의 발광 소자 패키지(120-1 내지 120-6)가 서로 이격되어 실장될 수 있다. 여기서, 기판(110A)은 절연체에 회로 패턴이 인쇄된 것일 수 있으며, 예를 들어, 일반 인쇄회로기판(PCB:Printed Circuit Board), 메탈 코아(metal Core) PCB, 연성(flexible) PCB, 세라믹 PCB 등을 포함할 수 있다.
발광 소자 패키지(120-1 내지 120-6) 각각은 발광면이 향하는 방향에 따라 탑 뷰(Top view) 방식과 사이드 뷰(Side view) 방식으로 나뉠 수 있다. 이하, 발광 소자 패키지(120-1 내지 120-6) 각각은 발광면이 상측을 향해 형성되는 탑 뷰 방식을 예로 들어 설명하지만, 사이드 뷰 방식의 경우에도 하기의 설명은 적용될 수 있다.
또한, 발광 소자 패키지(120-1 내지 120-6) 각각은 적색, 청색, 녹색 등과 같은 컬러 중에서 적어도 한 컬러를 방출하는 유색 LED를 포함하거나, 백색 LED를 포함할 수 있다. 그리고, 유색 LED는 적색LED, 청색LED 및 녹색LED 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 발광 소자 패키지(120-1 내지 120-6) 각각(120)의 예시적인 단면도를 나타낸다.
예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 발광 소자 패키지(120-1 내지 120-6) 각각(120)은 패키지 몸체(122), 제1 및 제2 리드 프레임(124, 126), 몰딩 부재(128) 및 발광 소자(LED:Light Emitting Device)를 포함할 수 있다.
발광 소자(LED)는 소자 기판(121), 발광 구조물(123), 제1 및 제2 범프(215A, 215B)를 포함할 수 있다.
소자 기판(121)은 반도체 물질 성장에 적합한 물질, 캐리어 웨이퍼로 형성될 수 있다. 또한, 소자 기판(121)은 열전도성이 뛰어난 물질로 형성될 수 있으며, 전도성 기판 또는 절연성 기판일 수 있다. 예를 들어 소자 기판(121)은 사파이어(Al203), GaN, SiC, ZnO, Si, GaP, InP, Ga203, GaAs 중 적어도 하나를 포함하는 물질일 수 있다. 비록 도시되지는 않았지만 이러한 소자 기판(121)의 아래에는 요철 패턴이 형성될 수 있다.
발광 구조물(123)은 소자 기판(121) 아래에 제1 도전형 반도체층(123A), 활성층(123B), 및 제2 도전형 반도체층(123C)이 순차로 적층된 구조일 수 있다.
제1 도전형 반도체층(123A)은 반도체 화합물로 형성될 수 있다. 제1 도전형 반도체층(123A)은 3족-5족, 2족-6족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제1 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다.
예컨대, 제1 도전형 반도체층(123A)은 InxAlyGa1-x-yN (0=x=1, 0=y=1, 0=x+y=1)의 조성식을 가지는 반도체일 수 있다. 예컨대, 제1 도전형 반도체층(123A)은 InAlGaN, GaN, AlGaN, InGaN, AlN, InN 중 어느 하나를 포함할 수 있으며, n형 도펀트(예: Si, Ge, Sn 등)가 도핑될 수 있다.
활성층(123B)은 제1 도전형 반도체층(123A)과 제2 도전형 반도체층(123C) 사이에 배치되며, 제1 도전형 반도체층(123A) 및 제2 도전형 반도체층(123C)으로부터 각각 제공되는 전자(electron)와 정공(hole)의 재결합(recombination) 과정에서 발생하는 에너지에 의해 광을 생성할 수 있다.
활성층(123B)은 반도체 화합물, 예컨대, 3족-5족, 2족-6족의 화합물 반도체일 수 있으며, 이중 접합 구조, 단일 우물 구조, 다중 우물 구조, 양자 선(Quantum-Wire) 구조, 또는 양자 점(Quantum Dot) 구조 등으로 형성될 수 있다.
활성층(123B)이 양자우물구조인 경우 예컨데, InxAlyGa1-x-yN (0=x=1, 0=y=1, 0=x+y=1)의 조성식을 갖는 우물층과 InaAlbGa1-a-bN (0=a=1, 0=b=1, 0=a+b=1)의 조성식을 갖는 장벽층을 갖는 단일 또는 양자우물구조를 가질 수 있다. 우물층은 장벽층의 에너지 밴드 갭보다 낮은 밴드 갭을 갖는 물질일 수 있다.
제2 도전형 반도체층(123C)은 반도체 화합물로 형성될 수 있다. 제2 도전형 반도체층(123C)은 3족-5족, 2족-6족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제2 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다.
예컨대, 제2 도전형 반도체층(123C)은 InxAlyGa1-x-yN (0=x=1, 0=y=1, 0=x+y=1)의 조성식을 갖는 반도체일 수 있다. 예를 들어 제2 도전형 반도체층(123C)은 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중 어느 하나를 포함할 수 있으며, p형 도펀트(예컨대, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba)가 도핑될 수 있다.
발광 구조물(123)은 제1 도전형 반도체층(123A) 일부를 노출할 수 있다. 즉 발광 구조물(123)에서 제2 도전형 반도체층(123C), 활성층(123B) 및 제1 도전형 반도체층(123A)의 일부가 식각되어 제1 도전형 반도체층(123A)의 일부는 노출될 수 있다. 이때 메사 식각(mesa etching)에 의하여 노출되는 제1 도전형 반도체층(123A)의 노출면은 활성층(123B)의 상면보다 높게 위치할 수 있다.
활성층(123B)과 제1 도전형 반도체층(123A) 사이, 또는 활성층(123B)과 제2 도전형 반도체층(123C) 사이에는 도전형 클래드층(clad layer, 미도시)이 배치될 수도 있으며, 도전형 클래드층은 질화물 반도체(예컨대, AlGaN)로 형성될 수 있다.
이때, 제1 전극(미도시)이 제1 도전형 반도체층(123A)과 제1 범프(125A) 사이에 배치되고, 제2 전극(미도시)이 제2 도전형 반도체층(123C)와 제2 범프(125C) 사이에 배치될 수 있다.
제1 범프(125A)는 제1 전극과 제1 리드 프레임(124) 사이에 배치될 수 있다. 제2 범프(125C)는 제2 전극과 제2 리드 프레임(126) 사이에 배치될 수 있다.
제1 및 제2 리드 프레임(124, 126)은 발광 구조물(123)의 두께 방향과 수직한 방향인 x축 방향으로 서로 이격되어 배치될 수 있다. 따라서, 제1 및 제2 리드 프레임(124, 126)은 서로 전기적으로 분리되어 있다. 제1 및 제2 리드 프레임(124, 126) 각각은 도전형 물질 예를 들면 금속으로 이루어질 수 있으며, 실시 예는 제1 및 제2 리드 프레임(124, 126) 각각의 물질의 종류에 국한되지 않는다.
패키지 몸체(122)는 캐비티(C:Cavity)를 형성한다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 패키지 몸체(122)는 제1 및 제2 리드 프레임(124, 126)과 함께 캐비티(C)를 형성할 수 있다. 즉, 패키지 몸체(122)의 측면과 제1 및 제2 리드 프레임(124, 126)의 각 상부면은 캐비티(C)를 형성할 수 있다. 패키지 몸체(122)는 EMC(Epoxy Molding Compound) 등으로 구현될 수 있으나, 실시 예는 패키지 몸체(122)의 재질에 국한되지 않는다.
몰딩 부재(128)는 발광 소자(LED)를 포위하여 보호할 수 있다. 몰딩 부재(128)는 예를 들어 실리콘(Si)으로 구현될 수 있으며, 형광체를 포함하므로 발광 소자(LED)에서 방출된 광의 파장을 변화시킬 수 있다. 형광체로는 발광 소자(LED)에서 발생된 빛을 백색광으로 변환시킬 수 있는 YAG계, TAG계, Silicate계, Sulfide계 또는 Nitride계 중 어느 하나의 파장변환수단인 형광물질이 포함될 수 있으나, 실시 예는 형광체의 종류에 국한되지 않는다.
YAG 및 TAG계 형광물질에는 (Y, Tb, Lu, Sc ,La, Gd, Sm)3(Al, Ga, In, Si, Fe)5(O, S)12:Ce 중에서 선택하여 사용가능하며, Silicate계 형광물질에는 (Sr, Ba, Ca, Mg)2SiO4: (Eu, F, Cl) 중에서 선택 사용 가능하다.
또한, Sulfide계 형광물질에는 (Ca,Sr)S:Eu, (Sr,Ca,Ba)(Al,Ga)2S4:Eu 중에서 선택하여 사용가능하며, Nitride계 형광체는 (Sr, Ca, Si, Al, O)N:Eu (예, CaAlSiN4:Eu β-SiAlON:Eu) 또는 Ca-α SiAlON:Eu계인 (Cax,My)(Si,Al)12(O,N)16, 여기서 M 은 Eu, Tb, Yb 또는 Er 중 적어도 하나의 물질이며 0.05<(x+y)<0.3, 0.02<x<0.27 and 0.03<y<0.3, 형광체 성분 중에서 선택하여 사용 할 수 있다.
적색 형광체로는, N(예,CaAlSiN3:Eu)을 포함하는 질화물(Nitride)계 형광체를 사용할 수 있다. 이러한 질화물계 적색 형광체는 황화물(Sulfide)계 형광체보다 열, 수분 등의 외부 환경에 대한 신뢰성이 우수할 뿐만 아니라 변색 위험이 작다.
여기서, 발광 소자(LED)는 플립 칩 본딩 구조이지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 발광 소자(LED)는 도 3에 도시된 바와 달리, 수평형 본딩 구조나 수직형 본딩 구조로 구현될 수 있다.
다시, 도 1 및 도 2를 참조하면, 복수의 발광 소자 패키지(120-1 내지 120-6) 각각의 상부면에 복수의 렌즈(130A1-1 내지 130A1-6)가 각각 접하여 배치될 수 있다. 즉, 제1 발광 소자 패키지(120-1)의 상부에 제1 렌즈(130A1-1)가 배치되고, 제2 발광 소자 패키지(120-2)의 상부에 제1 렌즈(130A1-2)가 배치되고, 제3 발광 소자 패키지(120-3)의 상부에 제3 렌즈(130A1-3)가 배치되고, 제4 발광 소자 패키지(120-4)의 상부에 제4 렌즈(130A1-4)가 배치되고, 제5 발광 소자 패키지(120-5)의 상부에 제5 렌즈(130A1-5)가 배치되고, 제6 발광 소자 패키지(120-6)의 상부에 제6 렌즈(130A1-6)가 배치될 수 있다.
복수의 렌즈(130A1-1 내지 130A1-6) 각각은 다음 수학식 1과 같이 표현되는 베지에 곡선(Bezier curve)의 시작점(SP), 끝점(EP) 및 2개의 조정점(AP1, AP2)에 의해 표현되는 곡면을 포함할 수 있다.
Figure 112014107320899-pat00001
여기서, x는 광축(LX)에 수직한 방향(예를 들어, x축 방향)으로의 위치를 나타내고 z는 광축(LX) 또는 광축(LX)과 나란한 방향(예를 들어, z축 방향)으로의 위치를 나타낸다.
이때, 시작점(SP)은 고정될 수 있다. 예를 들어, 시작점(SP)의 x는 1.5 ㎜이고 y는 0일 수 있다. 또한, 0.5 ㎜ ≤ Z_E ≤ 0.78㎜, 1.62 ㎜ ≤ X_01 ≤ 1.8 ㎜, 1.44 ㎜ ≤ Z_01 ≤ 1.5 ㎜, 0.19 ㎜ ≤ X_02 ≤ 0.25 ㎜, 1.06 ㎜ ≤ Z_02 ≤ 1.26 ㎜일 수 있다.
도 4는 베지에 곡선에 의해 표현되는 일 실시 예에 의한 제1 곡면(BC1)을 나타내고, 도 5는 베지에 곡선에 의해 표현되는 다른 실시 예에 의한 제2 곡면(BC2)을 나타낸다.
도 4를 참조하면, 복수의 렌즈(130A1-1 내지 130A1-6) 각각에 포함될 수 있는 곡면을 표현하는 베지에 곡선의 끝점(EP)과 2개의 조정점(AP1, AP2)에서, X_01은 1.7 ㎜이고, Z_01은 1.45 ㎜이고, X_02는 0.2 ㎜이고, Z_02는 1.1 ㎜이고, Z_E는 0.6 ㎜일 수 있다.
또는, 도 5를 참조하면, 복수의 렌즈(130A1-1 내지 130A1-6) 각각에 포함될 수 있는 곡면을 표현하는 베지에 곡선의 끝점(EP)과 2개의 조정점(AP1, AP2)에서, X_01은 1.0 ㎜이고, Z_01은 0.9 ㎜이고, X_02는 0.2 ㎜이고, Z_02는 0.1 ㎜이고, Z_E는 1.2 ㎜일 수 있다.
전술한 바와 같이, 베지에 곡선으로 표현될 수 있는 곡면을 포함하는 복수의 렌즈(130A1-1 내지 130A1-6) 각각의 형상은 다양할 수 있다.
예를 들어, 도 1 및 도 2에 도시된 발광 모듈(100A)에서 렌즈(130A1-1 내지 130A1-6)는 반구(또는, 돔)형상을 갖지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 렌즈(130A1-1 내지 130A1-6)는 다양한 형상을 가질 수 있다.
도 6a 내지 도 6c는 도 1 및 도 2에 도시된 복수의 렌즈(130A1-1 내지 130A1-6) 각각의 단면 형상을 나타낸다.
도 6a에 도시된 바와 같이, 렌즈(130A)의 형상은 반구형일 수 있다. 이 경우, 반구형 렌즈(130A1-1 내지 130A1-6)의 x축 방향으로의 제1 폭(WA)은 3 ㎜일 수 있고, z축 방향으로의 제1 높이(HA)는 1.31 ㎜일 수 있지만, 실시 예는 이러한 특정 치수에 국한되지 않는다.
또는, 도 6b에 도시된 바와 같이, 렌즈(130B)의 형상은 절두형 반구형일 수 있다. 즉, 도 6a에 도시된 반구형 렌즈(130A)에서 머리 부분(130B-1)을 절단할 경우, 도 6b에 도시된 절두형 반구형상이 얻어질 수 있다. 이 경우, 절두형 반구형 렌즈(130B)의 저면의 x축 방향으로의 제2-1 폭(WB1)은 3 ㎜일 수 있고, 절두형 반구형 렌즈(130B)의 상면의 x축 방향으로의 제2-2 폭(WB2)은 1.28 ㎜일 수 있고, z축 방향으로의 제2 높이(HB)는 1 ㎜있지만, 실시 예는 이러한 특정 치수에 국한되지 않는다.
또는, 도 6c에 도시된 바와 같이, 렌즈(130C)는 상부에 리세스(recess)(R1)를 갖는 반구형상으로 구현될 수도 있다. 여기서, 리세스(R1)는 광축(LX)에 배치되며, 해당하는 발광 소자 패키지(120)의 중심을 향해 오목한 형상을 가질 수 있다. 이와 같이, 도 6c에 도시된 렌즈(130C)의 경우, 중심부로부터 가장 자리까지 포물선 형태를 이룰 수 있다. 이 경우, 리세스를 갖는 반구형 렌즈(130C)의 x축 방향으로의 제3 폭(WC)은 3 ㎜일 수 있고, z축 방향으로의 제3-1 높이(HC1)는 1.1 ㎜이고, z축 방향으로의 리세스(R1)까지의 제3-2 높이(HC2)는 0.79 ㎜일 수 있지만, 실시 예는 이러한 특정 치수에 국한되지 않는다.
도 1 및 도 2에 도시된 복수의 렌즈(130A1-1 내지 130A1-6)는 도 6a에 도시된 반구형 형상을 갖는 것으로 도시되어 있지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 도 1 및 도 2에 도시된 복수의 렌즈(130A1-1 내지 130A1-6) 각각은 도 6b 또는 도 6c에 도시된 형상으로 대체될 수도 있다.
또한, 도 1 및 도 2에 도시된 복수의 렌즈(130A1-1 내지 130A1-6) 각각의 형상은 서로 동일할 수도 있고 서로 다를 수도 있다. 예를 들어, 제1 렌즈(130A1-1), 제2 렌즈(130A1-2) 및 제3 렌즈(130A1-3)의 형상은 각각 도 6a, 도 6b 및 도 6c에 도시된 바와 같이 서로 다를 수 있다.
또한, 도 1 및 도 2에 도시된 복수의 렌즈(130A1-1 내지 130A1-6) 각각의 재질은 실리콘과 같은 물질을 포함할 수 있다.
또한, 복수의 발광 소자 패키지(120-1 내지 120-6)는 일정한 간격(또는, 피치(pitch))(L1, L2)으로 이격되어 기판(110A) 상에 실장될 수 있다. 복수의 렌즈(130A1-1 내지 130A1-6)의 폭(W1, W2, W3)은 서로 동일할 수 있다.
또는, 복수의 발광 소자 패키지(120-1 내지 120-6)는 서로 다른 간격(L1, L2)으로 이격되어 기판(110A) 상에 실장될 수 있다. 복수의 렌즈(130A1-1 내지 130A1-6)의 폭(W1, W2, W3)은 서로 다를 수 있다.
또는, 복수의 발광 소자 패키지(120-1 내지 120-6)는 일정한 간격(L1, L2)으로 이격되어 기판(110A) 상에 실장되고, 복수의 렌즈(130A1-1 내지 130A1-6)의 폭(W1, W2, W3)은 서로 다를 수 있다.
또한, 복수의 발광 소자 패키지(120-1 내지 120-6)는 서로 다른 간격(L1, L2)으로 이격되어 기판(110A) 상에 실장되고, 복수의 렌즈(130A1-1 내지 130A1-6)의 폭(W1, W2, W3)은 서로 동일할 수 있다.
또한, 복수의 렌즈(130A1-1 내지 130A1-6)는 서로 일정하거나 서로 다른 간격(d1, d2)으로 이격되어 기판(110A) 상에 실장될 수 있다.
또한, 도 1에 도시된 발광 모듈(100A)은 파장 변환부(140-1, 140-2, 140-3)를 더 포함할 수 있다. 파장 변환부(140-1, 140-2, 140-3)는 발광 소자 패키지(120-1, 120-2, 120-3)를 에워싸도록 배치될 수 있다. 이때, 파장 변환부(140-1, 140-2, 140-3)는 발광 소자 패키지(120-1, 120-2, 120-3)의 상면에 측면에 콘포멀(conformal)하게 형성될 수 있다. 여기서, 파장 변환부(140-1, 140-2, 140-3)는 발광 소자 패키지(120-1 내지 120-3)로부터 방출되는 광의 파장을 변환하는 역할을 한다. 이를 위해, 파장 변환부(140-1 내지 140-3) 각각은 도 3에 예시된 몰딩 부재(128)와 같이 형광 물질을 포함할 수 있다.
즉, 도 3에 도시된 몰딩 부재(128)에서 1차적으로 광의 파장이 변환되고, 파장 변환부(140-1, 140-2, 140-3)에서 2차적으로 광의 파장이 변환될 수 있다. 경우에 따라서, 파장 변환부(140-1 내지 140-3)는 생략될 수 있다. 이하, 설명의 편의상 파장 변환부(140-1 내지 140-3)는 생략된 것으로 설명한다.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 복수의 렌즈(130A1-1 내지 130A1-3)는 복수의 발광 소자 패키지(120-1 내지 120-3)를 에워싸는 형상으로 배치될 수 있다. 이 경우, 복수의 렌즈(130A1-1 내지 130A1-3)의 제1 저면(132-1)은 기판(110A)의 상면(112)에 접하여 배치되고, 복수의 렌즈(130A1-1 내지 130A1-3)의 제2 저면(132-2)은 복수의 발광 소자 패키지(120-1 내지 120-3)의 상면(122)과 접하여 배치될 수 있다.
도 7은 다른 실시 예에 의한 발광 모듈(100B)의 단면도를 나타낸다.
도 7에 도시된 발광 모듈(100B)은 기판(110A), 복수의 발광 소자 패키지(120-1 내지 120-3), 복수의 렌즈(130A2-1 내지 130A2-3) 및 파장 변환부(140-1 내지 140-3)를 포함한다. 여기서, 렌즈(130A2-1 내지 130A2-3)의 형태가 다름을 제외하면, 도 7에 도시된 발광 모듈(100B)은 도 1에 도시된 발광 모듈(100A)과 동일하므로, 동일한 참조부호를 사용하였으며 중복되는 설명을 생략한다.
도 1에 도시된 렌즈(130A1-1 내지 130A1-3)와 달리, 도 7에 도시된 렌즈(130A2-1 내지 130A2-3)의 제1 저면(132-1)은 기판(110A)의 상면(112)으로부터 일정 거리(d3)만큼 이격되어 배치될 수 있다.
도 8은 또 다른 실시 예에 의한 발광 모듈(100C)의 단면도를 나타낸다.
도 8에 도시된 발광 모듈(100C)은 기판(110B), 복수의 발광 소자 패키지(120-1 내지 120-3) 및 복수의 렌즈(130A3-1 내지 130A3-3)를 포함한다. 여기서, 도 1 또는 도 7에 도시된 바와 같이, 복수의 발광 소자 패키지(120-1 내지 120-3)를 에워싸는 형태로 파장 변환부(140-1 내지 140-3)가 더 배치될 수 있다.
도 8의 경우, 설명의 편의상 파장 변환부(140-1 내지 140-3)가 생략되고 기판(110B) 및 렌즈(130A3-1 내지 130A3-3)의 제1 저면(132-1)의 형태가 다름을 제외하면, 도 8에 도시된 발광 모듈(100C)은 도 1에 도시된 발광 모듈(100A)과 동일하므로, 동일한 참조부호를 사용하였으며 중복되는 설명을 생략한다.
도 1에 도시된 기판(110A)과 달리, 도 8에 도시된 기판(110C)은 렌즈 영역(LA:Lens Area)을 정의하는 홈부(R2)를 포함할 수 있다. 이때, 복수의 렌즈(130A3-1 내지 130A3-3) 각각은 렌즈 영역(LA)에 배치될 수 있다. 렌즈(130A3-1 내지 130A3-3)의 하부는 홈부(R2)에 매립될 수 있다.
이와 같이, 기판(110A)에 홈부(R2)가 형성되어 있을 경우, 렌즈(130A1-1 내지 130A1-6, 130A2-1 내지 130A2-3, 130A3-1 내지 130A3-3)를 형성하는 액상의 렌즈 형성 물질이 고상으로 굳기 이전에 유동성에 의해 흘러 내려 그(130A1-1 내지 130A1-6, 130A2-1 내지 130A2-3, 130A3-1 내지 130A3-3)의 형상이 변형되는 문제가 해결될 수 있다. 왜냐하면, 액상의 렌즈 형성 물질이 홈부(R2)에 채워짐으로써 더 이상 수평 방향(예를 들어, x축 방향)으로 흐르지 않기 때문이다. 또한, 이와 같이, 기판(110B)에 홈부(R2)를 형성할 경우, 렌즈(130A1-1 내지 130A1-6, 130A2-1 내지 130A2-3, 130A3-1 내지 130A3-3)와 발광 소자 패키지(120-1 내지 120-3) 간의 정렬이 흐트러지는 미스 얼라인(miss alignment) 현상도 해결될 수 있다.
도 9는 렌즈를 포함하지 않은 비교 례에 의한 발광 모듈의 단면도를 나타내고, 도 10은 도 1에 도시된 발광 모듈(100A)의 단면도를 나타낸다.
도 9에 도시된 비교 례에 의한 발광 모듈의 경우 렌즈를 포함하지 않으므로, 복수의 발광 소자 패키지(120-1, 120-2, 120-3) 각각으로부터 방출된 광이 분산되는 조사 영역(IA1, IA2, IA3)이 매우 좁다.
반면에, 도 10에 도시된 실시 예에 의한 발광 모듈(100A)의 경우 복수의 렌즈(130A1-1, 130A1-2, 130A1-3)가 배치됨으로써, 복수의 발광 소자 패키지(120-1, 120-2, 120-3) 각각으로부터 방출된 광이 렌즈(130A1-1, 130A1-2, 130A1-3)에서 분산된다. 따라서, 도 9와 비교할 때 조사 영역(IB1, IB2, IB3)이 매우 넓어짐을 알 수 있다. 따라서, 비교 례에서와 비교할 때, 실시 예에 의한 발광 모듈(100A)의 경우 광의 조사 영역이 매우 넓어 z축 방향으로 광을 넓게 비출 수 있다.
이하, 전술한 도 6a, 도 6b 및 도 6c에 도시된 렌즈(130A, 130B, 130C) 각각의 제조 방법에 대해 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 설명하지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 다른 방법에 의해서도 도 6a, 도 6b, 도 6c에 도시된 렌즈(130A, 130B, 130C)는 제조될 수 있음은 물론이다.
도 11a 및 도 11b는 도 6a에 도시된 렌즈(130A)의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.
도 11a를 참조하면, 기판(110A) 위에 발광 소자 패키지(120)를 실장한다. 이와 같이, 도 2에 도시된 복수의 렌즈(130A1-1 내지 130A1-6)가 동시에 발광 소자 패키지(120)에 실장될 수 있다.
이후, 도 11b를 참조하면, 튜브(210)에 담긴 액상의 렌즈 형성 물질(130)을 스퀴즈(squeeze)하여 발광 소자 패키지(120)를 에워싸도록 렌즈(130A)를 형성한다.
도 12a 및 도 12b는 도 6b에 도시된 렌즈(130B)의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.
도 12a를 참조하면, 도 6a에 도시된 형태의 액상 렌즈(130A)가 고상으로 굳기 이전에, 제1 형성 부재(220)를 화살표 방향(222)으로 가압하여 액상의 렌즈(130A)의 상부를 누를 경우, 도 6b에 도시된 바와 같은 렌즈(130B)를 형성할 수 있다.
또는, 도 12b를 참조하면, 도 6a에 도시된 형태의 렌즈(130A)가 액상으로부터 고상으로 굳어지기 이전이나 고상으로 굳은 이후에, 절단 부재(미도시)를 이용하여 화살표 방향(224)으로 렌즈(130A)의 상부(130B-1)를 절단함으로써, 도 6b에 도시된 바와 같은 렌즈(130B)를 형성할 수 있다.
도 13a 및 도 13b는 도 6c에 도시된 렌즈(130C)의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.
도 13a를 참조하면 도 6c에 도시된 렌즈(130C)의 형상을 갖는 금형(또는, 일종의 캡(cap))(230)의 내부에 액상의 렌즈 형성 물질(130)을 투입하여 도 6c에 도시된 바와 같은 렌즈(130C)를 형성할 수 있다.
또는, 도 13b를 참조하면, 도 6a에 도시된 바와 같은 형상을 갖는 액상 렌즈(130A)가 고상으로 굳기 이전에, 도 6c에 도시된 바와 같은 렌즈 형상을 갖는 제2 형성 부재((240)를 가압하여 도 6c에 도시된 바와 같은 렌즈(130C)를 형성할 수 있다. 이를 위해, 제2 형성 부재(240)의 하부(242)의 모양은 도 6c에 도시된 렌즈(130C)의 상부 모양과 동일할 수 있다.
한편, 전술한 광원 모듈(100A, 100B, 100C)은 다양한 분야에 적용될 수 있다. 예를 들어, 광원 모듈(100A, 100B, 100C)은 백 라이트 유닛, 표시 장치, 지시 장치 또는 조명 장치 등에 이용될 수 있다. 예를 들어, 조명 장치는 램프나 가로등을 포함할 수 있다.
도 14는 실시 예에 의한 백 라이트 유닛(300)의 개략적인 단면도를 나타낸다.
도 14를 참조하면, 실시 예에 의한 백 라이트 유닛(300)은 복수의 발광 모듈(LS1, LS2, LS3), 반사부(310) 및 확산부(320)를 포함할 수 있다.
도 14에 도시된 복수의 발광 모듈(LS1, LS2, LS3)은 도 1, 도 7 또는 도 8에 도시된 발광 모듈(100A, 100B, 100C)에 해당할 수 있다. 도 14의 경우 3개의 발광 모듈(LS1, LS2, LS3)만이 배치되어 있지만, 실시 예는 이에 국한되지 않으면 3개 보다 많거나 적은 발광 모듈이 배치될 수 있음은 물론이다.
반사부(310)는 발광 모듈(LS1, LS2, LS3)의 아래에 배치되어, 발광 모듈(LS1, LS2, LS3)로부터 방출되어 -z축 방향으로 향하는 광을 반사시키는 역할을 한다. 여기서, 반사부(310)는 반사율이 높고 초박형으로 사용 가능한 소재를 사용할 수 있고, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET:PolyEthylene Terephtalate)를 사용할 수 있다.
확산부(320)는 발광 모듈(LS1, LS2, LS3)의 위에 배치되어, 발광 모듈(LS1, LS2, LS3)로부터 방출되거나 반사부(310)에서 반사된 광을 확산(또는, 분산)시키는 역할을 한다.
또한, 도 14에 도시된 백 라이트 유닛(300)은 액정 디스플레이 등과 같은 표시 장치에 적용될 수도 있다. 이 경우, 도 14에 도시된 백 라이트 유닛(300)은 확산 필름(330)과 프리즘 필름(340)을 더 포함할 수 있다.
또한, 표시 장치는 도 14에 도시된 백 라이트 유닛(300)과, 그(300) 위에 배치된 디스플레이 패널(미도시)을 더 포함할 수도 있다.
디스플레이 패널은 서로 대향하여 균일한 셀 갭이 유지되도록 합착된 컬러 필터 기판 및 컬러 필터 기판의 하측에 제공되는 TFT(Thin Film Transistor) 기판을 포함하고, 두 개의 기판 사이에 액정층(미도시)이 형성될 수 있다.
컬러 필터 기판은 레드(R), 그린(G) 및 블루(B) 서브 픽셀로 이루어진 복수의 픽셀들을 포함하며, 광이 인가되는 경우 레드, 그린 또는 블루의 색에 해당하는 이미지를 발생시킬 수 있다.
픽셀들은 레드, 그린 및 블루 서브 픽셀로 구성될 수 있으나, 레드, 그린, 블루 및 화이트(W) 서브 픽셀이 하나의 픽셀을 구성하는 등 반드시 이에 한정되는 것이 아니며, 다양한 조합으로 구성될 수 있다.
TFT 기판은 스위칭 소자로서 화소 전극(미도시)을 스위칭할 수 있다. 예를 들어 공통 전극(미도시) 및 화소 전극은 외부에서 인가되는 소정 전압에 따라 액정층의 분자들의 배열을 변환시킬 수 있다.
액정층은 복수의 액정 분자들로 이루어져 있고, 액정 분자들은 상기 화소 전극과 공통 전극 사이에 발생된 전압차에 상응하여 배열을 변화시킨다, 이에 의해, 백 라이트 유닛(300)으로부터 제공되는 광은 액정층의 분자 배열의 변화에 상응하여 컬러 필터 기판에 입사될 수 있다.
또한, 디스플레이 패널은, TFT 기판의 저면에 제공되는 하부 편광판과, 상기 컬러 필터 기판의 상면에 안착되는 상부 편광판을 더 포함할 수 있다.
프리즘 필름(340)은 제1 및 제2 프리즘 시트를 포함할 수 있다. 제1 프리즘 시트는 지지 필름의 일면에, 투광성이면서 탄성을 갖는 중합체 재료로 형성될 수 있으며, 중합체는 복수 개의 입체구조가 반복적으로 형성된 프리즘층을 가질 수 있다. 여기서, 복수 개의 패턴은 마루와 골이 반복적으로 스트라이프 타입으로 구비될 수 있다.
그리고, 제2 프리즘 시트에서 지지 필름 일면의 마루와 골의 방향은, 제1 프리즘 시트 내의 지지필름 일면의 마루와 골의 방향과 수직할 수 있다. 이는 발광 모듈(LS1, LS2, LS3)과 반사부(310) 전달된 빛을 디스플레이 패널의 전면으로 고르게 분산하기 위함이다.
그리고, 확산 필름(330)은 폴리에스터와 폴리카보네이트 계열의 재료로 이루어질 수 있으며, 확산부(320)로부터 입사된 빛을 굴절과 산란을 통하여 광 투사각을 최대로 넓힐 수 있다. 그리고, 확산 필름(330)은 광확산제를 포함하는 지지층과, 광출사면(제1 프리즘 시트 방향)과 광입사면(반사부(310)) 방향)에 형성되며 광확산제를 포함하지 않는 제1 레이어와 제2 레이어를 포함할 수 있다.
전술한 도 14에 도시된 백 라이트 유닛(300)은 디스플레이 패널이 스스로 빛을 방출할 수 없으므로, 디스플레이 패널의 뒤에서 빛을 밝혀 액정을 투과시킴으로서, 액정 디스플레이가 색을 구현할 수 있도록 할 수 있다.
도 14에 도시된 백 라이트 유닛(300)은 직하형이지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 다른 실시 예에 의하면, 실시 예에 의한 발광 모듈(100A, 100B, 100C)은 에지형 백 라이트 유닛에도 적용될 수 있음은 물론이다.
도 15는 비교 례에 의한 발광 모듈의 단면도를 나타낸다.
도 15에 도시된 다른 비교 례에 의한 발광 모듈은 기판(10), 발광 소자 패키지(20), 렌즈 지지부(30) 및 렌즈(40)로 구현된다. 여기서, 기판(10), 발광 소자 패키지(20) 및 렌즈(40)는 도 1에 도시된 기판(110A), 발광 소자 패키지(120-1, 120-2, 120-3) 및 렌즈(130A1-1, 130A1-2, 130A1-3)와 각각 동일한 기능을 수행한다.
도 15에 도시된 비교 례에 의한 발광 모듈의 경우, 기판(10) 위에 복수의 발광 소자 패키지(20)를 실장시킨 다음, 렌즈 지지부(30)를 기판(10) 위에 실장한다. 이후, 렌즈 지지부(30)의 상부에 렌즈(40)를 실장한다. 이를 위해, 본딩(bonding) 작업 등이 많이 요구되는 등, 작업에 소요되는 경비와 시간이 증가할 수 있다.
반면에, 도 1, 도 7 및 도 8에 도시된 발광 모듈(100A, 100B, 100C)의 경우 발광 소자 패키지(120-1, 120-2, 120-3)와 렌즈(130A1-1 내지 130A-3, 130A2-1 내지 130A2-3, 130A3-1 내지 130A3-3)가 직접 접촉하므로 전술한 도 15에 도시된 비교 례에서와 같이 발광 모듈의 제작 작업에 소요되는 경비와 시간이 절감시킬 수 있다.
일반적으로 백 라이트 유닛의 경우, 수십개의 발광 소자 패키지를 사용한다. 이 경우, 반사형 렌즈 또는 굴절형 렌즈를 발광 소자 패키지에 각각 부착하여 백 라이트 유닛의 전면에서 골고루 광이 분포하도록 도모할 수 있다. 따라서, 많은 개수의 발광 소자 패키지마다 렌즈를 일일이 배열하여야 하므로, 추가 공정이 발생할 수 있다. 이때, 렌즈를 발광 소자 패키지에 고정시키기 위해 사용되는 본드가 불량을 발생시킬 수도 있다.
반면에, 실시 예에 의한 발광 모듈(100A, 100B, 100C)의 경우 본드를 사용하지 않고, 액상의 렌즈 형성 물질(130)을 발광 소자 패키지(120-1 내지 120-6) 위에 동시에 도포하여 렌즈(130A1-1 내지 130A1-6, 130A2-1 내지 130A2-3, 130A3-1 내지 130A3-3)를 형성할 수 있다. 따라서, 전술한 비교 례에서와 같이 본드를 사용함에 따른 불량이 원천적으로 해소될 수 있고, 제조 공정의 절차가 간소화되어, 제조 비용과 시간이 절감될 수 있고, 소형화될 수도 있다.
실시 예에 의한 발광 모듈(100A, 100B, 100C)을 포함하는 백 라이트 유닛(300)의 크기가 940 ㎜ x 460 ㎜의 42인치일 경우, 렌즈(130A1-1 내지 130A1-6, 130A2-1 내지 130A2-3, 130A3-1 내지 130A3-3)의 형태별 반치폭(FWHM:Full Width at Half Maximum), 피치(pitch)(여기서, 피치란, 발광 소자 패키지 간의 거리(L1, L2)를 의미) 및 발광 소자 패키지의 개수(N)를 살펴보면 다음 표 1과 같다.
렌즈 형태 FWHM(㎜) 피치(㎜) N(개)
렌즈가 없는 경우 33 32 450
도 6a의 반구형 38 37 338
도 6b의 절두형 50 48 200
도 6c의 리세스형 61 60 128
표 1을 참조하면 비슷한 밝기를 낼 때, 발광 모듈이 렌즈를 포함하지 않을 경우, 450개의 발광 소자 패키지가 필요한 반면, 렌즈의 형태가 도 6a 내지 도 6c에 도시된 바와 같을 경우 발광 소자 패키지의 개수(N)가 줄어듬을 알 수 있다. 특히, 렌즈의 형태가 도 6c에 도시된 바와 같이 리세스(R1)를 갖는 반구형상일 때, 발광 소자 패키지의 개수(N)는 128개로서, 발광 소자 패키지의 개수가 가장 작아짐을 알 수 있다.
또한, 렌즈(130A1-1 내지 130A1-6, 130A2-1 내지 130A2-3, 130A3-1 내지 130A3-3)가 전술한 바와 같이 베지에 곡선에 의해 표현되는 곡면을 포함하도록 형성될 경우 광 추출 효율이 더욱 개선될 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.
100A, 100B, 100C, LS1, LS2, LS3: 발광 모듈 110A, 110B: 기판
112: 기판의 상면 120, 120-1 내지 120-6: 발광 소자 패키지
121: 기판 122: 패키지 몸체
123: 발광 구조물 123A: 제1 도전형 반도체층
123B: 활성층 123C: 제2 도전형 반도체층
124: 제1 리드 프레임 125A: 제1 범프
125B: 제2 범프 126: 제2 리드 프레임
128: 몰딩 부재 130: 렌즈 형성 물질
130A1-1 내지 130A1-6, 130A2-1 내지 130A2-3, 130A3-1 내지 130A3-3, 130B, 130C: 렌즈
140-1 내지 140-6: 파장 변환부 210: 튜브
220: 제1 형성 부재 230: 금형
240: 제2 형성 부재 300: 백 라이트 유닛
310: 반사부 320: 확산부
330: 확산 필름 340: 프리즘 필름

Claims (20)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 서로 이격되어 실장된 복수의 발광 소자 패키지; 및
    상기 복수의 발광 소자 패키지 각각의 상부면에 접하여 배치된 복수의 렌즈를 포함하고,
    상기 복수의 렌즈 각각은 아래와 같이 베지에 곡선(Bezier curve)의 시작점(SP), 끝점(EP) 및 2개의 조정점(AP1, AP2)에 의해 표현되는 곡면을 포함하는 발광 모듈.
    SP = (x, z), EP = (x, Z_E), AP1 = (X_01, Z_01), AP2 = (X_02, Z_02)
    (여기서, x는 광축에 수직한 방향으로의 위치를 나타내고 z는 광축과 나란한 방향으로의 위치를 나타내고, 상기 SP는 고정되고, 0.5 ㎜ ≤ Z_E ≤ 0.78㎜, 1.62 ㎜ ≤ X_01 ≤ 1.8 ㎜, 1.44 ㎜ ≤ Z_01 ≤ 1.5 ㎜, 0.19 ㎜ ≤ X_02 ≤ 0.25 ㎜, 1.06 ㎜ ≤ Z_02 ≤ 1.26 ㎜, 또는 X_01은 1.0 ㎜이고, Z_01은 0.9 ㎜이고, X_02는 0.2 ㎜이고, Z_02는 0.1 ㎜이고, Z_E는 1.2 ㎜)
  2. 제1 항에 있어서, 상기 시작점(SP)의 x는 1.5 ㎜이고 y는 0인 발광 모듈.
  3. 제1 항에 있어서, X_01은 1.7 ㎜이고, Z_01은 1.45 ㎜이고, X_02는 0.2 ㎜이고, Z_02는 1.1 ㎜이고, Z_E는 0.6 ㎜인 발광 모듈.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1 항에 있어서, 상기 복수의 렌즈 중 적어도 하나는 반구형상을 갖는 발광 모듈.
  8. 제7 항에 있어서, 상기 복수의 렌즈 중 적어도 하나는 상부에 리세스를 갖는 상기 반구형상을 갖는 발광 모듈.
  9. 제8 항에 있어서, 상기 리세스는 광축에 배치되며, 해당하는 발광 소자 패키지의 중심을 향해 오목한 발광 모듈.
  10. 제1 항에 있어서, 상기 복수의 렌즈 중 적어도 하나는 절두형 반구형상을 갖는 발광 모듈.
  11. 제1 항에 있어서, 상기 기판은 렌즈 영역을 정의하는 홈부를 갖고, 상기 복수의 렌즈 각각은 상기 렌즈 영역에 배치된 발광 모듈.
  12. 삭제
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  16. 제1 항에 있어서, 상기 복수의 렌즈는 상기 복수의 발광 소자 패키지를 에워싸는 형상으로 배치된 발광 모듈.
  17. 제1 항에 있어서, 상기 복수의 렌즈의 저면은 상기 기판의 상면 및 상기 복수의 발광 소자 패키지의 상면과 접하여 배치된 발광 모듈.
  18. 제1 항에 있어서, 상기 복수의 렌즈의 저면은 상기 기판의 상면으로부터 이격되어 배치된 발광 모듈.
  19. 제1 항 내지 제3 항, 제7 항 내지 제11 항, 및 제16 항 내지 제18 항 중 어느 한 항에 기재된 발광 모듈;
    상기 발광 모듈의 아래에 배치된 반사부; 및
    상기 발광 모듈의 위에 배치된 확산부를 포함하는 백 라이트 유닛.
  20. 제19 항에 기재된 백라이트 유닛; 및
    상기 백 라이트 유닛 위에 배치된 디스플레이 패널을 포함하는 표시 장치.
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