KR20060006727A - 발광 다이오드 및 발광 다이오드를 구비하는 백라이트 모듈 - Google Patents

발광 다이오드 및 발광 다이오드를 구비하는 백라이트 모듈 Download PDF

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KR20060006727A
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Abstract

본 발명은 청색 형광체와 형광물질층을 포함하는 발광 다이오드에 관한 것이다. 상기 청색 형광체는 활성화되었을 때 청색광을 발생시키기 위해 사용된다. 상기 형광물질층은 활성화되었을 때 황색광을 발생시키기 위해 사용된다. 상기 발광 다이오드는, 상기 발광 다이오드의 출력광의 적색 성분을 증가시키기 위해, 활성화되었을 때 적색광을 발생시키기 위해 사용되는 적색 형광체를 더 포함한다. 본 발명은 또한 액정 디스플레이 또는 액정 디스플레이 텔레비전의 광원으로서 사용될 때 색채 조화성이 우수한 발광 다이오드를 구비하는 백라이트 모듈에 관한 것이다.
형광물질층, 청색 형광체, 발광 다이오드, 적색 형광체, 하우징, 광원, 반사판, 확산판, 백라이트 모듈, 램프, 녹색 발광 다이오드, 백색 발광 다이오드, 적색 발광 다이오드.

Description

발광 다이오드 및 발광 다이오드를 구비하는 백라이트 모듈{LIGHT EMITTING DIODE AND BACKLIGHT MODULE HAVING LIGHT EMITTING DIODE}
도 1은 종래기술의 백라이트 모듈의 사시도이다.
도 2는 종래기술의 발광 다이오드의 다이어그램이다.
도 3은 도 2의 종래기술의 발광 다이오드에 의해 발생된 백색광의 스펙트럼 분포를 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 백라이트 모듈의 사시도로서, 백라이트 모듈에 채택된 발광 다이오드는 종래기술의 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 발광 다이오드의 다이어그램이다.
도 6은 도 5의 발광 다이오드에 의해 발생된 백색광의 스펙트럼 분포를 도시하는 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 백라이트 모듈의 사시도로서, 도 5의 발광 다이오드가 백라이트 모듈에 채택되었다.
도 8은 본 발명에 따른 백라이트 모듈의 다른 형태의 사시도이다.
본 발명은 발광 다이오드 및 발광 다이오드를 구비하는 백라이트 모듈에 관한 것으로서, 특히 발광 다이오드 및 색체 조화성이 우수한 출력광을 가진 백라이트 모듈에 관한 것이다.
도 1은 종래기술의 백라이트 모듈의 사시도이다. 종래기술의 백라이트 모듈(1)은 복수의 램프(11), 확산판(12), 반사판(13), 및 하우징(14)을 포함한다. 백라이트 모듈(1)은 액정 디스플레이 디바이스(도시되지 않음) 내의 액정판 아래에 배치된다. 램프(11)는 광빔을 제공하기 위해 사용된다. 반사판(13)은 램프(11) 아래에 배치되고, 램프(11)에 의해 발생된 광빔을 확산판(12)으로 반사시키기 위해 사용된다. 확산판(12)은 램프(11) 위에 배치되고, 램프(11)에 의해 발생되고 반사판(13)에 의해 반사된 광빔을 확산시키기 위해 사용되어, 액정판은 광빔을 균일하게 분배시킨다. 하우징(14)은 사각형 프레임으로서, 램프(11), 확산판(12), 및 반사판(13)을 수용한다. 종래기술의 백라이트 모듈(1)의 램프(11)는 냉음극 형광 램프(CCFL)로서, 가시광 프렉트럼의 녹색 영역에서 강도가 부족하다는 단점을 갖는다. 종래기술의 백라이트 모듈(1)이 액정 디스플레이 디바이스에 적용될 때, 녹색은 액정 디스플레이 디바이스 상에 약하게 디스플레이되어, 색을 불량하게 만든다. 따라서, 종래기술의 백라이트 모듈(1)의 광원을 선택함에 있어서, 냉음극 형광 램프는 발광 다이오드에 의해 서서히 대치되고 있다.
도 2는 종래기술의 발광 다이오드의 다이어그램이다. 종래기술의 발광 다이오드(2)는 청색 형광체(21), 반사기 컵 리드 프레임(22), 2개의 리드(23, 24), 형광물질층(25), 및 캡슐(26)을 포함한다. 청색 형광체(21)는 갈륨 질화물(GaN) 형 광체이고, 활성화되었을 때 청색을 발생시킨다. 반사컵 리드 프레임(22)은 청색 형광체(21)와 형광물질층(25)을 수용하기 위해 사용된다. 청색 형광체(21)는 리드(23, 24)에 전기 접속되고, 리드(23, 24)는 외부 전원에 전기 접속되며, 외부 전원은 청색 형광체(21)에 전력을 공급한다. 형광물질층(25)은 이트륨 알루미늄 가넷(YAG) 인을 포함하고, 청색 형광체(21)를 덮는다. 형광물질층(25)은 활성화될 때 황색을 발생시키기 위해 사용된다. 청색 형광체(21)와 형광물질층(25)은 투명 에폭시인 캡슐(26)에 의해 봉입된다. 종래기술의 발광 다이오드(2)의 출력광은 백색이고, 가시광 스펙트럼의 적색 영역에서 강도가 부족하다는 단점을 가져, 색분포를 균형 있게 하지 못 한다.
도 3을 참조하면, 종래기술의 발광 다이오드(2)에 의해 발생된 백색광의 스펙트럼 분포가 도시되었는데, 청색 형광체(21)에는 400mA의 직류가 인가된다. 종래기술의 발광 다이오드(2)의 스펙트럼 분포는 2개의 피크(31, 32)를 포함하는데, 피크(31)는 주로 청색 형광체(21)에 의해 발생되고, 피크(32)는 주로 형광재료층(25)에 의해 발생된다. 도 3에 도시되듯이, 종래기술의 발광 다이오드(2)의 스펙트럼 분포는 가시광 스펙트럼의 적색 영역(610nm 내지 680nm의 범위)에서 불완전하다. 액정 디스플레이 디바이스용 백라이트의 광원으로서 사용될 때, 출력광에서의 적색의 불완전성은 액정 디스플레이 디바이스의 색을 불량하게 만든다.
상기 단점을 극복하기 위해, 미국특허 제6,351,069 B1호는 적색-불완전성-보상 인 LED(red-deficiency -compensating phosphor LED)를 개시하는데, 보충적 인이 LED의 형광물질층에 첨가되어, 그 출력광의 적색 성분을 증가시키고 출력과에 서의 적색 불완전성을 보상하는 것을 특징으로 한다. 그러나, 그러한 방법은 발광 다이오드의 밝기에 손신을 초래한다. 따라서, 백라이트 모듈의 광원으로서 사용될 때, 디스플레이 디바이스의 밝기를 감소시킬 것이다.
따라서, 상기 문제를 해결하기 위해 신규의 개량된 발광 다이오드 및 백라이트 모듈이 필요하다.
본 발명의 한가지 목적은 액정 디스플레이 텔레비전(LCD TV) 또는 액정 디스플레이 디바이스의 색 포화도(color saturation)를 개량하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 출력광 내의 적색 불완전성을 보상하기 위해 청색 형광체와 적색 형광체를 구비하는 발광 다이오드를 제공하는 것이다. 발광 다이오드가 백라이트 모듈의 광원으로서 사용될 때, 색 포화도를 증가시킬 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 출력광 내의 녹색 불완전성을 보상하기 위해 냉음극 형광 램프와 녹색 발광 다이오드를 구비하는 백라이트 모듈을 제공하는 것이다. 백라이트 모듈이 액정 디스플레이 텔레비전 또는 액정 디스플레이 디바이스의 광원으로서 사용될 때, 색 포화도를 증가시킬 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 출력광 내의 적색 불완전성을 보상하기 위해 백색 발광 다이오드와 적색 발광 다이오드를 구비하는 백라이트 모듈을 제공하는 것이다. 백라이트 모듈이 액정 디스플레이 텔레비전 또는 액정 디스플레이 디바이스의 광원으로서 사용될 때, 색 포화도를 증가시킬 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 백라이트 모듈의 사시도로서, 백라이트 모듈에 채택된 발광 다이오드는 종래기술의 것이다. 백라이트 모듈(4)은 복수의 램프(41), 확산판(42), 반사판(43), 하우징(44), 및 복수의 녹색 발광 다이오드(45)를 포함한다.
백라이트 모듈(4)은 액정 디스플레이 디바이스(도시되지 않음) 내의 액정판 아래에 배치된다. 램프(41)는 냉음극 형광 램프이고, 광빔을 제공하기 위해 사용된다. 반사판(43)은 램프(41) 아래에 배치되고, 램프(41)에 의해 발생된 광빔을 확산판(42)으로 반사시키기 위해 사용된다. 확산판(42)은 램프(41) 위에 배치되고, 램프(41) 및 녹색 발광 다이오드(45)에 의해 발생되고 반사판(43)에 의해 반사된 광빔을 확산시켜, 액정판에 광빔을 균일하게 분포시키기 위해 사용된다. 하우징(44)은 사각형 프레임이며, 램프(41), 확산판(42), 및 반사판(43)을 수용한다. 녹색 발광 다이오드(45)는 종래기술의 발광 다이오드이며, 램프(41)의 출력광에서의 녹색 불완전성을 보상하기 위해 사용된다. 그 결과, 백라이트 모듈(4)이 액정 디스플레이 텔레비전 또는 액정 디스플레이 디바이스의 광원으로서 사용될 때, 액정 디스플레이 텔레비전 또는 액정 디스플레이 디바이스의 색 포화도를 증가시킬 수 있다.
이 실시예에서, 각각의 녹색 발광 다이오드(45)는 입자의 구성이다. 또는, 각각의 녹색 발광 다이오드(45)는 스트립 또는 다른 형태의 구성일 수 있다. 이 실시예에서, 녹색 발광 다이오드(45) 및 램프(41)는 칼럼으로 교대로 배열된다. 또는, 모든 램프(41)는 녹색 발광 다이오드(45)에 의해 둘러싸일 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 발광 다이오드의 다이어그램이다. 발광 다이오드(51)는 청색 형광체(51), 반사 컵 리드 프레임(52), 2개의 청색 형광체 리드(53, 54), 형광물질층(55), 캡슐(56), 적색 형광체(57), 및 2개의 적색 형광체 리드(58, 59)를 포함한다.
청색 형광체(51)는 갈륨 질화물(GaN) 형광체이고, 활성화될 때 청색광을 발생시키기 위해 사용된다. 적색 형광체(57)는 활성화될 때 615nm과 640nm 사이의 파장을 가진 적색광을 발생시키기 위해 사용된다. 적색 형광체(57)의 물질은 인듐 갈륨 인화물(InGaAlP)을 포함하되 그에 제한되지는 않는다. 반사 컵 리드 프레임(52)은 청색 형광체(51), 적색 형광체(57), 및 형광물질층(55)을 수용하기 위해 사용된다. 청색 형광체(51)는 청색 형광체(51)에 전력을 공급하는 외부 전원에 전기 접속된 청색 형광체 리드(53, 54)에 전기 결합된다. 적색 형광체(57)는 적색 형광체(57)에 전력을 공급하는 외부 전원에 전기 접속된 적색 형광체 리드(58, 59)에 전기 결합된다. 형광물질층(55)은 이트륨 알루미늄 가넷(YAG) 인을 포함하며, 청색 형광체(51)와 적색 형광체(57)를 덮는다. 형광물질층(55)은 활성화되었을 때 황색광을 발생시키기 위해 사용된다. 청색 형광체(51), 적색 형광체(57) 및 형광물질층(55)은 투명 에폭시인 캡슐(56)에 의해 봉입된다.
도 6을 참조하면, 도 5의 발광 다이오드(5)에 의해 발생된 백색광의 스펙트럼 분포가 도시되었는데, 청색 형광체(51)에는 400mA의 직류가 인가되고, 적색 형광체(57)에는 100mA의 직류가 인가된다. 발광 다이오드(5)의 스펙트럼 분포는 3개의 피크(61, 62, 63)를 포함하는데, 피크(61)는 주로 청색 형광체(51)에 의해 발생 되고, 피크(62)는 주로 형광물질층(55)에 의해 발생된다. 도 3의 스펙트럼 분포와 비교하면, 차이는, 도 6의 스펙트럼 분포는 640nm의 파장에 대응하고 가시 스펙트럼의 적색 영역에 있다는 것이다. 따라서, 발광 다이오드(5)는 종래기술의 발광 다이오드의 출력광에서의 적색 불완전성을 보상할 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 백라이트 모듈의 사시도인데, 도 5의 발광 다이오드(5)가 백라이트 모듈(4)에 채택된다. 백라이트 모듈(7)은 복수의 발광 다이오드(5), 확산판(72), 반사판(73) 및 하우징(74)을 포함한다. 백라이트 모듈(7)은 액정 디스플레이 디바이스(도면에 도시되지 않음) 내의 액정판 아래에 배치된다. 발광 다이오드(5)는 도 5의 발광 다이오드(5)와 동일하며, 광빔을 제공하기 위해 사용된다. 확산판(72), 반사판(73) 및 하우징(74)은 도 1에 도시된 종래기술의 백라이트 모듈(1)의 확산판(12), 반사판(13) 및 하우징(14)과 동일하다. 발광 다이오드(5)는 출력광 내의 적색 불완전성을 보상할 수 있기 때문에, 백라이트 모듈(7)이 액정 디스플레이 텔레비전 또는 액정 디스플레이 디바이스에 적용될 때, 액정 디스플레이 텔레비전 또는 액정 디스플레이 디바이스의 색 포화도를 증가시킬 수 있다.
도 8은 본 발명의 백라이트 모듈의 또 다른 형태의 사시도이다. 백라이트 모듈(8)은 복수의 백색 발광 다이오드(81), 확산판(82), 반사판(83), 하우징(84), 및 복수의 적색 발광 다이오드(85)를 포함한다. 백라이트 모듈(8)은 액정 디스플레이 디바이스(도면에 도시되지 않음) 내의 액정판 아래에 배치된다. 백색 발광 다이오드(81)는 종래기술의 백색 발광 다이오드이며, 주 광빔을 제공하기 위해 사용된다. 적색 발광 다이오드(85)는 종래기술의 적색 발광 다이오드이며, 종래기술 의 백색 발광 다이오드(81)의 출력 백색광에서의 적색 불완전성을 보상하기 위해 사용된다. 확산판(82), 반사판(83) 및 하우징(84)은 도 1에 도시된 종래기술의 백라이트 모듈(1)의 확산판(12), 반사판(13) 및 하우징(14)과 동일하다. 이 실시예에서, 적색 발광 다이오드(85)는 출력광 내의 적색 불완전성을 보상하기 위해 부가되며, 따라서, 백라이트 모듈(8)이 액정 디스플레이 텔레비전 또는 액정 디스플레이 디바이스에 적용될 때, 액정 디스플레이 텔레비전 또는 액정 디스플레이 디바이스의 색 포화도를 증가시킬 수 있다. 이 실시예에서, 적색 발광 다이오드(85)와 백색 발광 다이오드(81)는 칼럼에 교대로 배열된다. 그러나, 다른 응용에서, 모든 백색 발광 다이오드(81)는 적색 발광 다이오드(85)에 의해 둘러싸이거나, 교대로 배열된다.
본 발명의 여러 가지 실시예가 도시되고 설명되었지만, 여러 가지 수정예 및 개량이 당업자에 의해 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 설명을 위한 것이지 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 발명은 도시된 특정한 형태에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 정신 및 범위를 유지하는 모든 수정예는 첨부된 청구범위에서 한정된 범위 내에 있도록 의도되었다.
본 발명의 발광 다이오드가 백라이트 모듈의 광원으로서 사용될 때, 색 포화도를 증가시킬 수 있다.
본 발명의 백라이트 모듈이 액정 디스플레이 텔레비전 또는 액정 디스플레이 디바이스의 광원으로서 사용될 때, 색 포화도를 증가시킬 수 있다.

Claims (16)

  1. 형광물질층에 의해 덮인 청색 형광체를 포함하는 발광 다이오드로서, 상기 청색 형광체는 활성화되었을 때 청색광을 발생시키기 위해 사용되며, 상기 형광물질층은 활성화되었을 때 황색광을 발생시키기 위해 사용되는, 발광 다이오드에 있어서,
    상기 발광 다이오드의 출력광의 적색 성분을 증가시키기 위해, 활성화되었을 때 적색광을 발생시키기 위해 사용되는 적색 형광체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  2. 제1항의 발광 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 모듈.
  3. 제2항의 백라이트 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이.
  4. 제2항의 백라이트 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 텔레비전.
  5. 하우징,
    상기 하우징 내에 배치되어 있는 광원,
    상기 광원 아래에 배치되어, 상기 광원에 의해 발생된 광빔을 반사시키기 위 해 사용되는 반사판, 및
    상기 광원 위에 배치되어, 상기 광원에 의해 발생되고 상기 반사판에 의해 반사된 상기 광빔을 확산시키기 위해 사용되는 확산판
    을 포함하는 백라이트 모듈에 있어서,
    상기 광원은 복수의 램프 및 복수의 녹색 발광 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 램프는 냉음극 형광 램프인 것을 특징으로 하는 백라이트 모듈.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 램프와 상기 녹색 발광 다이오드는 교대로 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 백라이트 모듈.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 녹색 발광 다이오드는 각각 스트립 형태로 되어 있는 것을 특징으로 하는 백라이트 모듈.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 램프는 모두 상기 녹색 발광 다이오드에 의해 둘러싸여 있는 것을 특징 으로 하는 백라이트 모듈.
  10. 제5항의 백라이트 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이.
  11. 제5항의 백라이트 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 텔레비전.
  12. 하우징,
    상기 하우징 내에 배치되어 있는 광원,
    상기 광원 아래에 배치되어, 상기 광원에 의해 발생된 광빔을 반사시키기 위해 사용되는 반사판, 및
    상기 광원 위에 배치되어, 상기 광원에 의해 발생되고 상기 반사판에 의해 반사된 상기 광빔을 확산시키기 위해 사용되는 확산판
    을 포함하는 백라이트 모듈에 있어서,
    상기 광원은 복수의 백색 발광 다이오드 및 복수의 적색 발광 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 모듈.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 백색 발광 다이오드와 상기 적색 발광 다이오드는 교대로 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 백라이트 모듈.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 백색 발광 다이오드는 모두 상기 적색 발광 다이오드에 의해 둘러싸여 있는 것을 특징으로 하는 백라이트 모듈
  15. 제12항의 백라이트 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이.
  16. 제12항의 백라이트 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 텔레비전.
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