KR102464032B1 - 렌즈, 이를 포함하는 발광소자 패키지 및 디스플레이 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판, 상기 기판상에 배치되어 광을 방출하는 발광소자 및 상기 발광소자의 적어도 하나 이상의 면과 면 접촉을 하도록 형성되는 렌즈를 포함하고, 상기 렌즈는 상기 발광소자에서 방출한 광을 소정 영역을 향하여 집광시키는 곡면을 포함하는 발광소자 패키지에 관한 것이다.

Description

렌즈, 이를 포함하는 발광소자 패키지 및 디스플레이 장치{LENS, A LIGHT EMITTING DEVICE AND A DISPLAY APPARATUS INCLUDING THE SAME}
실시예는 렌즈와 이를 포함하는 발광소자 패키지 및 디스플레이 장치에 관한 것이다.
GaN, AlGaN 등의 3-5 족 화합물 반도체는 넓고 조정이 용이한 밴드 갭 에너지를 가지는 등의 많은 장점으로 인해 광 전자 공학 분야(optoelectronics)와 전자 소자를 위해 등에 널리 사용된다.
특히, 반도체의 3-5족 또는 2-6족 화합물 반도체 물질을 이용한 발광 다이오드(Light Emitting Diode)나 레이저 다이오드와 같은 발광소자는 박막 성장 기술 및 소자 재료의 개발로 적색, 녹색, 청색 및 자외선 등 다양한 색을 구현할 수 있으며, 형광 물질을 이용하거나 색을 조합함으로써 효율이 좋은 백색 광선도 구현이 가능하며, 형광등, 백열등 등 기존의 광원에 비해 저소비전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안전성, 환경친화성의 장점을 가진다.
따라서, 광 통신 수단의 송신 모듈, LCD(Liquid Crystal Display) 표시 장치의 백라이트를 구성하는 냉음극관(CCFL: Cold Cathode Fluorescence Lamp)을 대체하는 발광 다이오드 백라이트, 형광등이나 백열 전구를 대체할 수 있는 백색 발광 다이오드 조명 장치, 자동차 헤드 라이트 및 신호등에까지 응용이 확대되고 있다.
LCD 표시 장치는 액정층 및 상기 액정층을 사이에 두고 서로 대향하는 TFT 기판 및 컬러 필터 기판을 포함하고, 자체 발광력이 없어 디스플레이 장치로부터 제공되는 광을 사용하여 화상을 표시할 수 있다.
현재 디스플레이 장치, 옥외 광고판 등에 주로 쓰이는 발광소자 패키지는 기본적으로 저 소비전력, 친환경 등의 이유로 그 소비가 증대 되고 있다.
최근에는 자외선(Ultraviolet, UV)영역의 광을 방출하는 발광소자 패키지의 필요성이 증가되고 있는 추세이다.
상기 자외선 영역의 광을 방출하는 발광소자 패키지는 정수, 살균등으로 활용 가능한 장점이 있다.
하지만 종래의 디스플레이 장치 및 조명에 사용되는 발광소자 패키지에 사용되는 렌즈는 출광영역을 확대시켜 넓은 면적에 빛을 조사하는 목적으로 적용 및 개발되고 있었으나, 자외선 영역의 광을 방출하는 발광소자 패키지는 넓은 영역에 빛을 조사하는 것 보다 집광된 광을 방출하는 것이 보다 중요하기 때문에 지향분포를 좁히는 렌즈 및 이를 포함하는 발광소자 패키지 및 디스플레이 장치의 필요성이 있다.
본 발명은 발광소자 패키지의 지향분포를 좁혀 발광소자 패키지에서 발광하는 자외선 영역대의 광을 집광시키는 렌즈 및 이를 포함하는 발광소자 패키지 및 디스플레이 장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
본 발명은 상술한 과제를 해결하기 위하여, 기판, 상기 기판상에 배치되어 광을 방출하는 발광소자 및 상기 발광소자의 적어도 하나 이상의 면과 면 접촉을 하도록 형성되는 렌즈를 포함하고, 상기 렌즈는 상기 발광소자에서 방출한 광을 소정 영역을 향하여 집광시키는 곡면을 포함하는 발광소자 패키지를 제공하는 것을 과제의 해결 수단으로 한다.
또한, 상기 곡면은 상기 발광소자를 향하여 오목한 오목면인 발광소자 패키지를 제공하는 것을 과제의 해결 수단으로 한다.
또한, 상기 오목면의 곡률반경은 상기 발광소자와 상기 소정 영역과의 위치 또는 상기 렌즈의 굴절률에 의해 정해지는 발광소자 패키지를 제공하는 것을 과제의 해결 수단으로 한다.
또한, 상기 오목면은 곡률반경은 아래의 수식에 의해 정해지는 발광소자 패키지를 제공하는 것을 과제의 해결 수단으로 한다.
Figure 112016003153777-pat00001
상기 수식에서, a는 상기 발광소자의 중심에서 방출된 광이 상기 소정 영역에 도달하는 최단 거리의 자취에서 상기 발광소자의 상부면에서 렌즈의 오목면까지 도달하는 광 경로의 길이, b는 렌즈의 오목면에서 상기 소정 영역까지 도달하는 광 경로의 길이, n'은 공기중의 굴절률 및 n은 상기 렌즈의 굴절률이다.
또한, 상기 렌즈의 굴절률은 1.41 내지 1.53인 발광소자 패키지를 제공하는 것을 과제의 해결 수단으로 한다.
또한, 외관을 형성하는 렌즈하우징 및 적어도 하나의 하부를 향하여 오목하게 구비되는 오목면을 포함하고, 상기 오목면은 상기 렌즈하우징의 하부면상에 배치되는 발광소자에서 발광한 광이 소정 영역에 집광되는 곡률반경을 갖는 렌즈를 제공하는 것을 과제의 해결 수단으로 한다.
또한, 상기 렌즈의 상기 오목면은 아래의 수식에 의해 정해지는 렌즈를 제공하는 것을 과제의 해결 수단으로 한다.
Figure 112016003153777-pat00002
상기 수식에서, a는 상기 발광소자의 중심에서 방출된 광이 상기 소정 영역에 도달하는 최단 거리의 자취에서 상기 발광소자의 상부면에서 렌즈의 오목면까지 도달하는 광 경로의 길이, b는 렌즈의 오목면에서 상기 소정 영역까지 도달하는 광 경로의 길이, n'은 공기중의 굴절률 및 n은 상기 렌즈의 굴절률이다.
또한, 상기 렌즈의 굴절률은 1.41 내지 1.53인 렌즈를 제공하는 것을 과제의 해결 수단으로 한다.
또한, 바텀 샤시, 상기 바텀 샤시와 대향하여 배치되는 광학시트 구동기판, 상기 구동기판 상에 배치되는 적어도 하나 이상의 발광소자 및 상기 적어도 하나 이상의 발광소자에서 방출된 광을 제어하는 복수 개의 광학부재를 포함하고, 상기 광학부재는 상기 발광소자에서 방출된 광을 소정 영역으로 집광시키는 적어도 하나의 오목면을 포함하는 렌즈를 포함하는 디스플레이 장치를 제공하는 것을 과제의 해결 수단으로 한다.
또한, 상기 렌즈의 상기 오목면은 아래의 수식에 의해 정해지는 디스플레이 장치를 제공하는 것을 과제의 해결 수단으로 한다.
Figure 112016003153777-pat00003
상기 수식에서, a는 상기 발광소자의 중심에서 방출된 광이 상기 소정 영역에 도달하는 최단 거리의 자취에서 상기 발광소자의 상부면에서 렌즈의 오목면까지 도달하는 광 경로의 길이, b는 렌즈의 오목면에서 상기 소정 영역까지 도달하는 광 경로의 길이, n'은 공기중의 굴절률 및 n은 상기 렌즈의 굴절률이다.
본 발명은 발광소자 패키지의 지향분포를 좁히는 렌즈의 구조적 설계를 통하여 발광소자 패키지에서 발광하는 자외선 영역대의 광을 집광시킬 수 있다.
또한, 발광소자 패키지에서 발광하는 광을 집광시킴으로 인하여 광 손실을 최소화 하면서 살균성능을 극대화 할 수 있다.
또한, 발광소자 패키지에서 발광하는 광을 집광시킴으로 인하여 발광소자 패키지의 개수를 감소시킬 수 있다.
도 1은 렌즈를 포함하는 종래 발광 소자 패키지를 나타낸 측 단면도이다.
도 2는 몰딩부를 포함하는 종래 발광 소자 패키지를 나타낸 측 단면도이다.
도 3a 및 도 3b는 발광소자 패키지의 일 실시 예를 도시한 것이다.
도 4는 발광소자 패키지와 렌즈의 결합관계를 도시한 도면이다.
도 5는 및 도 6은 발광소자 패키지를 포함하는 디스플레이 장치를 나타낸 도면이다.
이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명에 따른 실시예의 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)”으로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향 뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
도 1은 렌즈를 포함하는 종래 발광 소자 패키지(10A)를 나타낸 측 단면도이고, 도 2는 몰딩부를 포함하는 종래 발광 소자 패키지(10B)를 나타낸 측 단면도이다.
도 1의 발광 소자 패키지(10A)는, 기판(16) 상에 발광 소자(12)가 배치되고, 기판(16) 상에는 리드 프레임(14,15)이 형성될 수 있다.
리드 프레임(14, 15)에는 발광 소자(12)의 전극(미도시)이 와이어(13) 본딩으로 연결되어 있다. 발광 소자(12) 상에는 렌즈(11)가 구비될 수 있다.
도 2의 발광 소자 패키지(10B)는 기판(16)과, 기판(16)상에 배치되는 발광 소자(12)를 포함할 수 있다.
도 2는 기판(16)의 상부에 발광 소자(12)를 둘러싸도록 형성된 몸체(18)를 포함하며, 발광 소자(12)의 보호를 위해 몸체(18)의 중앙 홀에 형성된 몰딩부(17)를 포함할 수 있다.
몰딩부(17)의 내부에는 확산제가 포함될 수 있다.
또한, 몰딩부(17) 내부에 형광체가 더 포함될 수도 있다.
그러나 도 1 및 도 2에 개시된 발광 소자 패키지(10A, 10B)는 발광 소자(12)에서 방사된 광이 일정한 광경로를 따라 발광소자 패키지(10A, 10B)의 외부로 방사되므로, 제품마다 정해진 배향 특성을 갖게 되고 조사 빔 각도의 변경이나 조정을 위한 기능은 발광 소자(12)에 구비되어 있지 않기 때문에 배광각(light distribution angle)이 협소하고 이를 변경할 수 없다는 문제점이 있다.
이를 해결하기 위하여 이하 도 3 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 렌즈, 발광소자 패키지 및 이를 포함하는 디스플레이 장치를 설명하도록 한다.
도 3a 및 도 3b는 발광소자 패키지의 일 실시 예를 도시한 것이다.
도 3a를 참조하면, 제1 리드 프레임(210)과 제2 리드 프레임(210)이 절연 부재(220)에 의하여 전기적으로 분리되고, 측벽(230)이 패키지 몸체를 이루고 있다. 제1 리드 프레임과 제2 리드 프레임(210)이 캐비티의 바닥면을 이루고, 캐비티에는 몰딩부(270)가 채워질 수 있다.
도 3a에서 발광소자 패키지(200)에서 후술하는 바와 같이 와이어가 생략된 플립 칩 타입의 발광소자가 배치되어 광추출 효율이 보다 우수할 수 있다. 따라서, 발광소자 패키지의 표면에서 광이 출사되는 면적을 더 작게 할 수 있으며, 도시된 바와 같이 광이 출사되는 영역인 캐비티의 입구에서의 폭(b)은 예를 들면 15 밀리미터 내지 18 밀리미터일 수 있다. 캐비티의 입구에서의 폭은 이에 한정하지 않으며 발광소자 패키지나 렌즈의 크기등에 따라 다른 값을 가질 수도 있다.
도 3b에서는 도 3a의 발광소자를 도시하고 있다.
도 3b를 참조하면, 발광소자(250)는 기판(251)과, 기판(251) 상에 배치된 버퍼층(252)과, 제1 도전형 반도체층(253a)과 활성층(253b) 및 제2 도전형 반도체층(253c)을 포함하는 발광 구조물(253)과, 발광 구조물(253) 상의 투광성 도전층(255)과, 제1 도전형 반도체층(253a)과 제2 도전형 반도체층(253c) 상에 각각 배치된 제1 전극(257)과 제2 전극(258)을 포함하여 이루어진다. 기판(251)과 발광 구조물(253) 사이에는 버퍼층(252)이 배치될 수 있으며 이에 한정하지 않는다.
기판(251)은 반도체 물질 성장에 적합한 물질이나 캐리어 웨이퍼로 형성될 수 있으며, 열 전도성이 뛰어난 물질로 형성될 수 있고, 전도성 기판 또는 절연성 기판을 포함할 수 있다. 예컨대, 사파이어(Al2O3), SiO2, SiC, Si, GaAs, GaN, ZnO, GaP, InP, Ge, Ga203 중 적어도 하나를 사용할 수 있다.
사파이어 등으로 기판(251)을 형성하고, 기판(251) 상에 GaN이나 AlGaN 등을 포함하는 발광구조물(253)이 배치될 때, GaN이나 AlGaN과 사파이어 사이의 격자 부정합(lattice mismatch)이 매우 크고 이들 사이에 열 팽창 계수 차이도 매우 크기 때문에, 결정성을 악화시키는 전위(dislocation), 멜트 백(melt-back), 크랙(crack), 피트(pit), 표면 모폴로지(surface morphology) 불량 등이 발생할 수 있으므로, AlN 등으로 버퍼층(252) 형성할 수 있다.
제1 도전형 반도체층(253a)은 기판(251) 상에 배치되어 Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제1 도전형 도펀트가 도핑되어 제1 도전형의 반도체층일 수 있다. 제1 도전형 반도체층(253a)은 AlxInyGa(1-x-y)N (0≤≤x≤≤1, 0≤≤y≤1, 0≤≤x+y≤≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질, AlGaN, GaN, InAlGaN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다.
제1 도전형 반도체층(253a)이 n형 반도체층인 경우, 제1 도전형 도펀트는 Si, Ge, Sn, Se, Te 등과 같은 n형 도펀트를 포함할 수 있다. 제1 도전형 반도체층(253a)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
활성층(253b)은 제1 도전형 반도체층(253a)의 상부면에 배치될 수 있으며, 단일 우물 구조(Double Hetero Structure), 다중 우물 구조, 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물(MQW:Multi Quantum Well) 구조, 양자점 구조 또는 양자선 구조 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
활성층(253b)은 Ⅲ-Ⅴ족 원소의 화합물 반도체 재료를 이용하여 우물층과 장벽층, 예를 들면 AlGaN/AlGaN, InGaN/GaN, InGaN/InGaN, AlGaN/GaN, InAlGaN/GaN, GaAs(InGaAs)/AlGaAs, GaP(InGaP)/AlGaP 중 어느 하나 이상의 페어 구조로 형성될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. 우물층은 장벽층의 에너지 밴드 갭보다 작은 에너지 밴드 갭을 갖는 물질로 형성될 수 있다.
제2 도전형 반도체층(253c)은 활성층(253b) 상에 반도체 화합물로 형성될 수 있다. 제2 도전형 반도체층(253c)은 Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제2 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 제2 도전형 반도체층(253c)은 예컨대, InxAlyGa1 -x- yN (0=x=1, 0=y=1, 0=x+y=1)의 조성식을 갖는 반도체 물질, AlGaN, GaN AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다.제2 도전형 반도체층(253c)은 제2 도전형 도펀트가 도핑되어 제2 도전형의 반도체층일 수 있는데, 제2 도전형 반도체층(253c)이 p형 반도체층일 경우 제2 도전형 도펀트는 Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등과 같은 p형 도펀트일 수 있다. 제2 도전형 반도체층(253c)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
본 실시예에서, 제1 도전형 반도체층(253a)은 n형 반도체층, 제2 도전형 반도체층(253c)은 p형 반도체층으로 구현할 수 있으나, 반대의 극성 즉 제1 도전형 반도체층(253a)은 p형 반도체층, 제2 도전형 반도체층(253c)은 n형 반도체층으로 구현할수 있으며, 또한 상기 제2 도전형 반도체층(253c) 상에는 제2 도전형과 반대의 극성을 갖는 제3 도전형 반도체층을 형성할 수 있다. 이에 따라 발광 구조물은 n-p 접합 구조, p-n 접합 구조, n-p-n 접합 구조, p-n-p 접합 구조 등의 한 구조로 구현할 수 있다.
도시되지는 않았으나, 활성층(253b)과 제2 도전형 반도체층(253c)의 사이에는 전자 차단층(Electron blocking layer)이 배치될 수 있다. 전자 차단층은 초격자(superlattice) 구조로 이루어질 수 있는데, 초격자는 예를 들어 제2 도전형 도펀트로 도핑된 AlGaN이 배치될 수 있고, 알루미늄의 조성비를 달리하는 GaN이 층(layer)을 이루어 복수 개 서로 교번하여 배치될 수도 있다.
발광 구조물(253)의 일부 영역에서 제2 도전형 반도체층(253)으로부터 활성층(253b)과 제1 도전형 반도체층(253a)의 일부가 메사 식각되어, 제1 도전형 반도체층(253a)의 표면이 노출될 수 있다.
노출된 제1 도전형 반도체층(253a)의 표면과 제2 도전형 반도체층(253c) 상에는 각각 제1 전극(257)과 제2 전극(258)이 배치되는데, 제1 전극(257)과 제2 전극(258)은 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 구리(Cu), 금(Au) 중 적어도 하나를 포함하여 단층 또는 다층 구조로 형성될 수 있으며, 각각 와이어(미도시)에 연결될 수 있다.
또한, 서브 마운트(260)에 제1 전극 패드(261)와 제2 전극 패드(262)가 배치되고, 제1 전극 패드(261) 및 제2 전극 패드(262)는 범프(267, 268)를 통하여 제1 전극(257) 및 제2 전극(258)과 각각 본딩 될 수 있다.
도 4은 발광소자 패키지와 렌즈의 결합관계를 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 실시 예의 발광소자 패키지는 발광소자(200) 및 발광소자(200)의 적어도 하나 이상의 면을 감싸도록 형성되어 발광소자(200)에서 방출하는 광의 경로를 변화시키는 렌즈(100)를 포함할 수 있다.
렌즈(100)는 외관을 형성하는 렌즈하우징(101)를 더 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이 종래의 디스플레이 장치 및 조명에 사용되는 발광소자 패키지에 사용되는 렌즈(100)는 출광영역을 확대시켜 넓은 면적에 빛을 조사하는 목적으로 적용 및 개발되고 있었으나, 자외선 영역의 광을 방출하는 발광소자 패키지는 넓은 영역에 빛을 조사하는 것 보다 집광된 광을 방출하는 것이 보다 중요하기 때문에 지향분포를 좁히는 렌즈 및 이를 포함하는 발광소자 패키지 및 디스플레이 장치의 필요성이 있다.
보다 자세하게는, 일반적으로 발광소자(200) 또는 적어도 하나 이상의 발광소자(200)를 포함하여 형성되는 발광소자 패키지의 경우 소정의 지향각 분포를 가질 수 있다.
자외선의 파장 영역대를 갖는 광을 방출하는 발광소자(200)는 의료장비 등에 사용될 수 있는데, 이 경우, 사용자는 필요한 부분에만 광을 조사 할 수 있는 발광소자 패키지가 필요 하다.
실시 예의 렌즈(100)는 복수 개의 발광소자(200)를 포함하는 발광소자 패키지에서 발광하는 광이 소정 사용 영역으로 집광되도록 할 수 있다.
렌즈(100)는 실리콘(Silocon)으로 이루어 질 수 있으며, 일면이 발광소자(200)를 향하여 오목한 형상(Concave)으로 구비될 수 있다.
발광소자(200)의 오목한 형상으로 구비되는 오목면의 곡률반경(r)은 아래의 수식에 의해 정해질 수 있다.
Figure 112016003153777-pat00004
a는 상기 렌즈(100)는 발광소자(200)의 중심에서 방출된 광이 사용영역에 도달하는 최단 거리의 자취에서 발광소자(200)의 상부면에서 렌즈(100)의 오목면까지 도달하는 광 경로의 길이, b는 렌즈(100)의 오목면에서 사용 영역까지 도달하는 광 경로의 길이, n'은 공기중의 굴절률 및 n은 렌즈(100) 내부의 굴절률이다.
렌즈(100)가 실리콘으로 이루어지는 경우에 렌즈(100)내부의 굴절률(n)은 1.41 내지 1.53일 수 있다.
발광소자 패키지는 복수 개의 발광소자(200)가 선형(Linear)하게 배치되도록 구비될 수 있다.
또한, 발광소자 패키지는 복수 개의 발광소자(200)가 매트릭스(Matrix) 형태로 배치되도록 구비될 수 있다.
예컨대, 발광소자 패키지가 16개의 발광소자(200)를 포함한다면 16개의 발광소자(200)는 모두 일렬로 배치될 수도 있고, 16개의 발광소자(200)가 4X4의 매트릭스(Matrix) 형태로 배치될 수도 있다.
다만, 상술한 실시 예는 일 예를 설명하기 위한 것이고, 사용자는 필요에 따라 발광소자 패키지에 배치되는 발광소자(200)의 형태를 보다 다양하게 변형할 수 있고, 본 발명의 권리범위 또한 이에 한정되지 아니한다.
발광소자(200)가 어떠한 형태로 배치되던지, 실시 예의 발광소자 패키지는 복수 개의 발광소자(200)에서 발광한 광이 소정의 사용 영역을 향하여 집광되도록 구비될 수 있다.
이는 렌즈(100)의 형상을 결정하는 곡률반경(r)이 발광소자(200)의 중심에서 방출된 광이 사용영역에 도달하는 최단거리의 자취에서 발광소자(200)의 상부면에서 렌즈(100)의 오목면까지 도달하는 광 경로의 길이인 a, 렌즈(100)외부에서 사용 영역까지 도달하는 광 경로의 길이인 b에 의해 달라질 수 있기 때문이다.
도 5는 및 도 6은 발광소자 패키지를 포함하는 디스플레이 장치를 나타낸 도면이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 실시예에 따른 디스플레이 장치(400)는, 바텀 샤시(435)와, 바텀 샤시(435)와 대향하여 배치되는 광학시트(420)와, 바텀 샤시(435) 상에 배치되고 광학시트(420)와 이격되어 배치되는 발광소자 패키지를 포함하여 이루어진다.
도 5에서 디스플레이 장치(400)의 바텀 샤시(435)에는 구동부(455) 및 구동부(455)를 감싸는 구동부 커버(440)가 배치될 수 있다.
전면 커버(430)는 광을 투과시키는 투명한 재질의 전면 패널(미도시)을 포함할 수 있으며, 전면 패널은 일정한 간격을 두고 액정 패널(430a)을 보호하며, 광학시트(420)로부터 방출되는 광이 액정 패널(430a)에서 표시되어 영상이 외부에서 보여질 수 있다.
바텀 커버(435)는 전면 커버(430)와 결합하여 광학시트(420)와 액정 패널(430a)을 보호할 수 있다.
바텀 커버(435)의 일면에는 구동부(455)가 배치될 수 있다.
구동부(455)는 구동 제어부(455a), 메인보드(455b) 및 전원공급부(455c)를 포함할 수 있다. 구동 제어부(455a)는 타이밍 컨트롤러로 일 수 있으며, 액정 패널(430a)의 각 드라이버 IC에 동작 타이밍을 조절하는 구동부이고, 메인보드(455b)는 타이밍 컨트롤러에 V싱크, H싱크 및 R, G, B 해상도 신호를 전달하는 구동부이며, 전원 공급부(455c)는 액정 패널(430a)에 전원을 인가하는 구동부이다.
구동부(455)는 바텀 커버(435)에 구비되어 구동부 커버(440)에 의해 감싸질 수 있다.
바텀 커버(435)에는 복수의 홀이 구비되어 액정 패널(430a)과 구동부(455)가 연결될 수 있고, 디스플레이 장치(400)를 지지하는 스탠드(460)가 구비될 수 있다.
도 6에서, 바텀 커버(435)의 표면에 반사시트(435a)가 배치되고, 반사시트(435a) 위에 발광소자 패키지(200)가 배치되며, 발광소자 패키지(200)의 전면에는 렌즈(100)가 배치되고 있다.
발광소자 패키지(200)에서 방출되어 렌즈(100)에서 방출된 광은 상술한 바와 같이 측면으로 지향각이 넓어지고, 광전달 영역(435b)를 통과하여 광학시트(421~423)으로 전달될 수 있다.
광학시트(421~423)를 통과한 광은 액정 패널(430a)로 향할 수 있다.
도 6에서 반사시트(435a)와 광학시트(421) 사이의 거리(d1)는 10 내지 15밀리미터일 수 있고, 렌즈(100)를 포함하는 발광소자 패키지(200)의 높이(d2)는 7 밀리미터 정도일 수 있으며, 반사시트(435a)와 광학시트(421) 사이의 거리(d1)보다 작을 수 있다.
상술한 바와 같이 렌즈의 작용으로 발광소자 패키지에서 방출된 광이 측면으로 충분히 진행하므로, 반사시트(435a)와 광학시트(421) 사이의 거리(d1)가 15 밀리미터 이하로 좁아지더라도 광간섭 및 무라의 발생을 방지할 수 있다. 렌즈(100)를 포함하는 발광소자 패키지(200)의 높이(d2)가 7 밀리미터 정도인 점을 고려하면, 반사시트(435a)와 광학시트(421) 사이의 거리(d1)는 10 밀리미터 이상이어야 광학시트(421)와 렌즈(100)의 충돌에 의한 손상을 방지할 수 있다.
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.
발광소자: 200 렌즈: 100
렌즈하우징: 101 곡률반경: r
디스플레이 장치: 400 바텀 샤시: 435
광학시트: 420 구동부: 455

Claims (10)

  1. 기판;
    상기 기판상에 배치되어 광을 방출하는 발광소자; 및
    상기 발광소자의 적어도 하나 이상의 면과 면 접촉을 하도록 형성되는 렌즈;를 포함하고,
    상기 렌즈는 상부에 소정의 곡률을 갖는 오목면을 포함하여 상기 발광소자에서 방출한 광을 소정 영역을 향하여 집광시키고,
    상기 곡률(r)은 아래의 수식에 의해 정해지는 발광소자 패키지.
    Figure 112022067178131-pat00005

    상기 수식에서, a는 상기 발광소자의 중심에서 방출된 광이 상기 소정 영역에 도달하는 최단 거리의 자취에서 상기 발광소자의 상부면에서 렌즈의 오목면까지 도달하는 광 경로의 길이, b는 렌즈의 오목면에서 상기 소정 영역까지 도달하는 광 경로의 길이, n'은 공기중의 굴절률 및 n은 상기 렌즈의 굴절률이다.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 렌즈의 굴절률은 1.41 내지 1.53인 발광소자 패키지.
  4. 외관을 형성하는 렌즈하우징; 및
    상부에 소정의 곡률을 갖는 오목면;을 포함하고,
    상기 오목면은 상기 렌즈하우징의 하부면상에 배치되는 발광소자에서 발광한 광이 소정 영역에 집광되는 곡률을 갖되,
    상기 곡률(r)은 아래의 수식에 의해 정해지는 렌즈.
    Figure 112022067178131-pat00015

    상기 수식에서, a는 상기 발광소자의 중심에서 방출된 광이 상기 소정 영역에 도달하는 최단 거리의 자취에서 상기 발광소자의 상부면에서 렌즈의 오목면까지 도달하는 광 경로의 길이, b는 렌즈의 오목면에서 상기 소정 영역까지 도달하는 광 경로의 길이, n'은 공기중의 굴절률 및 n은 상기 렌즈의 굴절률이다.
  5. 바텀 샤시;
    상기 바텀 샤시와 대향하여 배치되는 광학시트
    구동기판;
    상기 구동기판 상에 배치되는 적어도 하나 이상의 발광소자; 및
    상기 적어도 하나 이상의 발광소자에서 방출된 광을 제어하는 복수 개의 광학부재를 포함하고,
    상기 광학부재는,
    상부에 소정의 곡률을 갖는 오목면을 포함하여 상기 발광소자에서 방출된 광을 소정 영역으로 집광시키는 렌즈를 포함하고,
    상기 곡률(r)은 아래의 수식에 의해 정해지는 디스플레이 장치.
    Figure 112022067178131-pat00016

    상기 수식에서, a는 상기 발광소자의 중심에서 방출된 광이 상기 소정 영역에 도달하는 최단 거리의 자취에서 상기 발광소자의 상부면에서 렌즈의 오목면까지 도달하는 광 경로의 길이, b는 렌즈의 오목면에서 상기 소정 영역까지 도달하는 광 경로의 길이, n'은 공기중의 굴절률 및 n은 상기 렌즈의 굴절률이다.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100667504B1 (ko) * 2005-06-29 2007-01-10 엘지전자 주식회사 발광 소자의 패키지 및 그의 제조 방법
KR20150110141A (ko) * 2014-03-24 2015-10-02 엘지이노텍 주식회사 렌즈, 이를 포함하는 발광소자 패키지 및 백라이트 유닛

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011258676A (ja) 2010-06-07 2011-12-22 Toshiba Corp 半導体発光装置及びその製造方法
JP2012226922A (ja) 2011-04-18 2012-11-15 Phoenix Electric Co Ltd Ｌｅｄ発光装置

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