KR20090057114A - 반도체 발광 장치, 이 반도체 발광 장치로 이루어진 백라이트 및 표시 장치 - Google Patents

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야스마사 오오야
료 사카이
하지메 다케우치
츠토무 이시이
야스히로 시라카와
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가부시끼가이샤 도시바
도시바 마테리알 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 자외선 반도체 발광 소자와 파장 변환 재료층 사이에 광강도차 저감화층이 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 발광 장치, 이 반도체 발광 장치로 이루어진 백라이트 및 표시 장치이다. 본 발명은 발광 균일성이 개선된, 휘도 불균일이나 색도 불균일이 저감된 LED 발광 장치를 제공한다. 본 발명에 따른 발광 장치는 각종 표시 장치, 바람직하게는 휴대전화, 휴대정보단말, 전자사전, 디지털카메라, 컴퓨터, 액정 TV 및 이들의 주변기기 등과 같이, 소형화, 경량화, 박형화, 전력 절약화, 고휘도 및 양호한 연색성이 특히 요구되는 기기의 표시 장치 등에 적합하다.

Description

반도체 발광 장치, 이 반도체 발광 장치로 이루어진 백라이트 및 표시 장치{SEMICONDUCTOR LIGHT EMITTING DEVICE, BACKLIGHT COMPOSED OF THE SEMICONDUCTOR LIGHT EMITTING DEVICE, AND DISPLAY DEVICE}
본 발명은, 반도체 발광 장치, 이것을 이용하여 이루어진 백라이트 및 표시 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은, 휘도 불균일과 색 불균일이 적은 반도체 발광 장치, 이것을 이용하여 이루어진 백라이트 및 표시 장치에 관한 것이다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode 이하 LED)는 전기 에너지를 자외광이나 가시광 등의 광으로 변환하여 방사하는 반도체 소자로서, 이러한 LED 칩을, 예컨대 투명 수지로 밀봉한 LED 램프가 각종 분야에서 사용되고 있다. LED 칩은 반도체 소자이기 때문에, 수명이 길고, 또한, 신뢰성이 높아 광원으로서 이용했을 경우에 교환 작업 등이 경감되기 때문에, 휴대통신기기, PC 주변기기, OA 기기, 가정용 전기기기, 신호 장치, 각종 스위치류, 백라이트형 표시판 등의 각종 표시 장치의 구성 부품으로서 널리 이용되게 되었다.
이들 중 액정 백라이트에는 현재 냉음극관이 주로 이용되고 있지만, 냉음극관은 수은을 함유하는 등 환경에 유해하며, 또한 LED가 전술한 바와 같은 많은 이 점을 갖기 때문에, LED로의 전환이 예의 검토되고 있다. 그러나 한편, LED는 광 균일성과 밝기의 면에서 냉음극선관보다 뒤떨어져, 이들 문제를 해결하는 것이 본격적인 응용 전개를 향한 과제가 되고 있다.
광 균일성에 대해서 LED가 문제가 되는 것은 주로 3가지 이유가 있다. 우선 첫 번째는, LED는 1개당 크기가 대표적인 것으로 0.3 ㎜×0.3 ㎜×0.25 ㎜ 정도의 작은 점광원인 사실에 의한다. 통상은 복수개의 LED를 기판 상에 배열하여 사용되지만, 어떠한 배열 방법을 행하여도 완전한 선광원이나 면광원이 되지 않아, LED에 의한 밝게 발광하는 부분과, LED와 LED의 간극의 비발광 부분에 의한 밝기의 불균일이 발생한다는 문제가 있다.
두 번째 이유는, LED 자체의 발광 불균일이다. LED는 통상 직방체 또는 직방체와 비슷한 형상으로써 사용되지만, 직방체형의 각 면에서 방출되는 광의 강도에 차이가 있어, LED로부터의 광을 취출하는 방향에 따라 휘도차가 발생하는 것이다.
제3 불균일성은 색 불균일이다. 색 불균일에 대해서는 LED와 형광체 재료 등의 파장 변환 재료를 조합하여, 예컨대 백색광을 합성하는 경우에 발생하는 문제이다. 예컨대 현재까지 실용화되어 있는 사례로는 일본 특허 공개 제2003-315796호 공보가 있다. 이 발명은 청색 발광 LED와 황색 발광 형광체(YAG 등)를 조합하여 백색 발광을 얻는 것이지만, 보는 방향에 따라서는 황색에 가깝게 보이거나, 또한 백색면에 투영시켰을 때에 황색과 청색의 불균일이 나타난다고 하는 난점을 갖고 있다. 이 때문에, 이러한 타입의 백색 LED 램프는 의사(擬似) 백색이라 불리는 경우도 있다.
냉음극관에 대한 LED의 결점 중, 밝기에 대해서는 다수개의 LED를 사용함으로써, 어느 정도는 해결되지만, 광 균일성에 대해서는 유효한 대책이 없어 큰 과제가 되었다.
[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 제2003-315796호 공보
발명의 개시
발명이 해결하고자 하는 과제
본 발명은 상기 과제를 해결하는 것으로서, 그 목적으로 하는 바는 광 균일성이 향상된 반도체 발광 장치를 제공하는 것이다. 본 발명은 광 균일성의 문제를 개선하고, 연색성이 양호하며, 보다 밝은 자연스런 다색 발광 장치를 얻는 것을 목적으로 이루어진 것이다.
과제를 해결하기 위한 수단
본 발명에 따른 반도체 발광 장치는, 자외선 반도체 발광 소자와 파장 변환 재료층 사이에 광강도차 저감화층이 형성되고, 상기 파장 변환 재료층은 상기 자외선 반도체 발광 소자로부터의 자외선을 흡수하여 적색, 청색 또는 녹색으로 발광하는 3종류의 형광체 중 적어도 1종으로 이루어진 파장 변환 재료를 함유하는 것을 특징으로 하는 것이다.
이러한 본 발명에 따른 반도체 발광 장치는, 바람직하게는, 상기 광강도차 저감화층은 투명 수지 재료로 형성된 것을 포함한다.
이러한 본 발명에 따른 반도체 발광 장치는, 바람직하게는, 상기 파장 변환 재료층은 투명 수지 재료 속에 상기 자외선 반도체 발광 소자로부터의 자외선을 흡수하여 적색, 청색 또는 녹색으로 발광하는 3종류의 형광체 중 적어도 1종으로 이루어진 파장 변환 재료를 분산시킨 것을 포함한다.
이러한 본 발명에 따른 반도체 발광 장치는, 바람직하게는, 기판 상에 설치된 복수개의 자외선 반도체 발광 소자, 상기한 복수개의 자외선 반도체 발광 소자 중 임의의 2개 이상의 자외선 반도체 발광 소자를 덮는 광강도차 저감화층의 연속층 및 이 광강도차 저감화층의 연속층을 덮는 파장 변환 재료층의 연속층으로 이루어진 것을 포함한다.
이러한 본 발명에 따른 반도체 발광 장치는, 바람직하게는, 기판 상에 설치된 복수개의 자외선 반도체 발광 소자, 상기한 복수개의 자외선 반도체 발광 소자 중 임의의 1개 또는 2개 이상의 자외선 반도체 발광 소자를 덮는 광강도차 저감화층의 비연속층 및 이 광강도차 저감화층의 비연속층을 덮는 파장 변환 재료층의 연속층으로 이루어진 것을 포함한다.
이러한 본 발명에 따른 반도체 발광 장치는, 바람직하게는, 상기 광강도차 저감화층은, 상기 자외선 반도체 발광 소자 및 이 자외선 반도체 발광 소자에 접속된 배선 양쪽 모두를 피복하도록 형성된 것을 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 백라이트는, 상기 어느 하나의 반도체 발광 장치로 이루어진 것을 특징으로 하는 것이다.
그리고, 본 발명에 따른 표시 장치는, 상기한 백라이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.
발명의 효과
본 발명에 따른 반도체 발광 장치는, 자외선 반도체 발광 소자와 파장 변환 재료층 사이에 광강도차 저감화층이 형성된 것이기 때문에, 자외선 반도체 발광 소자에서 발생한 광(자외선 등을 포함함)이 광강도차 저감화층을 투과할 때에 균일화되어, 파장 변환 재료층에 균일하게 광이 도달하기 때문에, 파장 변환 재료에 있어서의 발광 균일성이 개선된다.
파장 변환 재료층에 도달하는 광의 균일화는 파장 변환 재료층 내에 존재하는 형광체의 발색을 균일화하고, 특히 파장 변환 재료층에 존재하는 복수종의 형광체의 발색 밸런스를 양호하게 한다. 따라서, 연색성이 양호하고, 보다 자연스런 색 표현이 가능한 다색 발광 장치를 얻을 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 발광 장치는, 그 우수한 특성을 살려 각 용도에 이용할 수 있다. 본 발명의 효과가 특히 현저히 확인되는 것으로서는, 각종 표시 장치, 바람직하게는, 예컨대 휴대전화, 휴대정보단말, 전자사전, 디지털카메라, 컴퓨터, 액정 TV 및 이들 주변기기 등과 같이 소형화, 경량화, 박형화, 전력 절약화 및 태양광 중에서도 양호한 시인성(視認性)을 얻을 수 있도록 하는 고휘도 및 양호한 연색성이 특히 요구되는 기기의 표시 장치에 있어서의 발광 장치 등을 들 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 반도체 발광 장치의 특히 바람직한 일 구체예의 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 반도체 발광 장치의 특히 바람직한 일 구체예의 단면 도.
도 3은 본 발명에 따른 반도체 발광 장치의 특히 바람직한 일 구체예의 단면도.
도 4는 반도체 발광 장치의 휘도 불균일을 평가할 때의 측정점의 위치를 도시한 도면.
도 5는 실시예의 반도체 발광 장치의 색 불균일의 평가 결과를 도시한 도면.
도 6은 비교예의 반도체 발광 장치의 색 불균일의 평가 결과를 도시한 도면.
본 발명에 따른 반도체 발광 장치는, 자외선 반도체 발광 소자와 파장 변환 재료층 사이에 광강도차 저감화층이 형성된 것을 특징으로 하는 것이다.
이러한 본 발명에 따른 반도체 발광 장치의 특히 바람직한 일 구체예로서는 도 1에 도시된 장치를 들 수 있다. 이 도 1에 도시된 본 발명에 따른 반도체 발광 장치(1)는, 기판(2) 상에 설치된 1개의 자외선 반도체 발광 소자(3)의 표면에 광강도차 저감화층(4)이 형성되고, 이 광강도차 저감화층(4)의 표면에 파장 변환 재료층(5)이 더 형성된 것이다.
도 1에 도시된 본 발명에 따른 반도체 발광 장치(1)에 있어서, 자외선 반도체 발광 소자(3)로서는, 자외선 반도체 발광 소자가 특히 바람직하고, 또한, 상기파장 변환 재료층(5)은, 상기 자외선 반도체 발광 소자(3)로부터의 자외선을 흡수하여 적색, 청색 또는 녹색으로 발광하는 3종류의 형광체 중 적어도 1종으로 이루어진 파장 변환 재료를 함유하는 것이 바람직하다. 이 자외선 반도체 발광 소자(3) 의 표면부에 배선(6)이 접속되어 있는 경우, 상기 광강도차 저감화층(4)은 상기 자외선 반도체 발광 소자(3) 및 배선(6) 양쪽 모두를 피복하도록 형성되어 있는 것이 바람직하다.
<자외선 반도체 발광 소자>
자외선 반도체 발광 소자로서는 다양한 것을 이용할 수 있다. 본 발명에서는, 특히, 그 발광 스펙트럼에 있어서 360 ㎚ 이상 440 ㎚의 파장 영역 내에 피크 파장을 갖는 자외선 반도체 발광 소자가 바람직하다. 그러한 자외선 반도체 발광 소자의 구체예로서는, 예컨대 InGaN계, GaN계, AlGaN계의 다이오드 등을 들 수 있다.
이와 같이, 360 ㎚ 이상 440 ㎚의 파장 영역 내에 피크 파장을 갖는 자외선 반도체 발광 소자를 이용함으로써, 후술하는 파장 변환 재료와의 조합에 의해 연색성이 보다 우수한 백색 발광 장치를 얻을 수 있다.
(주: 일반적으로 자외선이란 400 ㎚ 이하의 파장 영역을 가리킨다. 단, 많은 자외 발광 반도체 소자는 440 ㎚의 범위까지 피크 파장이 있고, 발광 스펙트럼의 단파장측에 400 ㎚ 이하의 자외선 파장 영역에 발광 스펙트럼이 나타나 있으며, 여기서는 자외선 반도체 발광 소자로 함)
<파장 변환 재료층>
본 발명에서의 파장 변환 재료층은, 바람직하게는, 투명 수지 재료 속에, 자외선 반도체 발광 소자로부터의 자외선을 흡수하여 적색, 청색 또는 녹색으로 발광하는 3종류의 형광체 중 적어도 1종으로 이루어진 파장 변환 재료를 분산시킨 것이 다. 이하, 적색으로 발광하는 형광체를 적색 형광체라 하고, 청색으로 발광하는 형광체를 청색 형광체라 하며, 녹색으로 발광하는 형광체를 녹색 형광체라고 한다.
상기한 청색 발색 형광체 및 녹색 발색 형광체, 적색 발색 형광체의 혼합에 의해 백색광을 얻는 경우, 각 형광체의 평균 입자 직경은 특별히 한정되지 않지만, 평균 입자 직경 3 ㎛ 이상이 바람직하다. 평균 입자 직경이 3 ㎛ 이상, 즉 입자 직경이 큰 쪽이 고휘도를 얻기 쉽다. 평균 입자 직경의 상한에 대해서는 특별히 한정은 없고, 본 발명에 따른 백색 발광 장치의 구조에 맞추어 적절하게 결정할 수 있지만, 너무 지나치게 크면 균일하게 혼합되기 어렵기 때문에 상한은 평균 입자 직경 100 ㎛ 이하가 바람직하다. 또한, 청색 발색 형광체와 녹색 발색 형광체, 적색 형광체의 혼합 비율에 대해서는, 발광 소자로서 적당한 색도가 되도록 하는 비율이라면 임의이지만, 청색 발색 형광체 10중량%∼25중량%, 녹색 발색 형광체 10중량%∼25중량%, 적색 발색 형광체 50중량%∼80중량%의 범위 내가 바람직하다.
청색 발색 형광체 및 녹색 발색 형광체, 적색 발색 형광체를 각 단색의 발광 재료로서 사용하는 경우는, 평균 입자 직경 등의 제한은 없다.
이와 같은 본 발명의 반도체 발광 장치에 사용되는 자외선 반도체 발광 소자와 형광체의 조합은, 바람직한 형태로서, 상기한 자외선 반도체 발광 소자가, 그 발광 스펙트럼에 있어서 360 ㎚ 이상 440 ㎚의 파장 영역 내에 피크 파장을 갖는 것이 적합하며, 파장 변환 재료로서의 형광체는, 구체적으로는, 그 발광 스펙트럼에 있어서 440 ㎚ 이상 460 ㎚ 이하의 청색부의 파장 영역 내에 피크 파장을 가지며, 또한 510 ㎚ 이상 530 ㎚ 이하의 녹색부의 파장 영역 내에 피크 파장을 가지 며, 또한 585 ㎚ 이상 630 ㎚ 이하의 적색부의 파장 영역 내에 피크 파장을 갖는 것의 1종 또는 조합이 적합하다.
이와 같은 조합에서는, LED로부터의 자외선 에너지를 받아 균일한 발광을 나타내는 것으로부터, 불균일한 불균일을 발생시키지 않고, 또한 의사 백색이라 불리는 부자연스런 백색이 아니라, 보다 자연광에 가까운 연색성이 우수한 백색광 등을 얻을 수 있기 때문에 특히 바람직하다.
청색 발색 형광체
본 발명에 있어서 바람직한 청색 발색 형광체로서는, 그 발광 스펙트럼에 있어서 440 ㎚ 이상 460 ㎚ 이하의 청색부의 파장 영역 내에 피크 파장을 갖는 것이 바람직하다. 그러한 바람직한 청색 발색 형광체의 구체예로서는, 하기 일반식(Ⅰ)로 표시되는 유로퓸 활성화 할로인산염 형광체를 들 수 있다.
(Sr1-x-yBaxCayEuz)10(PO4)6·Cl2 (Ⅰ)
[식 중, x, y, z는 x＜0.2, y＜0.1, 0.005＜z＜0.1이다. 이 식 (I)에 있어서, x 및 y는 0(제로)을 포함한다]
본 발명에 있어서 특히 바람직한 청색 발색 형광체에는 하기의 것이 포함된다.
(1) (Sr0.99Eu0.01)10(PO4)6·Cl2
(2) (Sr0.97Ca0.02Eu0.01)10(PO4)6·Cl2
(3) (Sr0.97Eu0.01)10(PO4)6·Cl2
(4) (Sr0.75Ba0.23Ca0.01Eu0.01)10(PO4)6·Cl2
(5) (Sr0.98Eu0.02)10(PO4)6·Cl2
(6) (Sr0.99Eu0.03)10(PO4)6·Cl2
본 발명에서는, 특히 (1) (Sr0.99Eu0.01)10(PO4)6·Cl2가 바람직하다.
녹색 발색 형광체
본 발명에 있어서 바람직한 녹색 발색 형광체로서는, 그 발광 스펙트럼에 있어서 510 ㎚ 이상 530 ㎚ 이하의 녹색부의 파장 영역 내에 피크 파장을 갖는 것이 바람직하다. 그러한 바람직한 녹색 발색 형광체의 구체예로서는, 하기 일반식 (II)로 표시되는 유로퓸, 망간 활성화 알루민산염 형광체를 들 수 있다.
(Ba1-x-y-zSrxCayEuz)(Mg1-uMnu)Al10O17 (Ⅱ)
[식 중, x, y, z, u는 x＜0.5, y＜0.1, 0.15＜z＜0.4, 0.3＜u＜0.6, 이 식 (II)에 있어서, x 및 y는 0(제로)을 포함한다]
본 발명에 있어서 특히 바람직한 녹색 발색 형광체에는 하기의 것이 포함된다.
(1) (Ba0.726Eu0.274)(Mg0.65Mn0.35)Al10O17
(2) (Ba0.726Eu0.274)(Mg0.50Mn0.50)Al10O17
(3) (Ba0.25Sr0.475Eu0.275)(Mg0.55Mn0.45)Al10O17
(4) (Ba0.756Eu0.274)(Mg0.55Mn0.45)Al10O17
(5) (Ba0.756Eu0.274)(Mg0.65Mn0.35)Al10O17
(6) (Ba0.35Sr0.375Eu0.275)(Mg0.55Mn0.45)Al10O17
(7) (Ba0.75Eu0.25)(Mg0.55Mn0.45)Al10O17
(8) (Ba0.726Eu0.274)(Mg0.55Mn0.45)Al10O17
본 발명에서는, 특히 (1) (Ba0.726Eu0.274)(Mg0.65Mn0.35)Al10O17이 바람직하다.
적색 발색 형광체
본 발명에 있어서 바람직한 적색 발색 형광체로서는, 그 발광 스펙트럼에 있어서 585 ㎚ 이상 630 ㎚ 이하의 적색부의 파장 영역 내에 피크 파장을 갖는 것이 바람직하다. 그러한 바람직한 적색 발색 형광체의 구체예로서는, 하기 일반식 (III)으로 표시되는 유로퓸, 사마륨 활성화 희토류 옥시설파이드 형광체를 들 수 있다.
M2O2S:Eu3+ 1-x, Sm3+ x (Ⅲ)
[식 중, x는 x＜0.5, M은 Y, La, Ga, Gd 중에서 선택되는 적어도 1종 이상, 이 식 (Ⅲ)에 있어서, x는 0(제로)을 포함한다]
본 발명에 있어서 특히 바람직한 적색 발색 형광체에는 하기의 것이 포함된다.
(1) La2O2S:Eu3+ 0.95, Sm3+ 0.05
(2) Y2O2S:Eu3+
(3) La2O2S:Eu3+
(4) Y2O2S:Eu3+ 0.95, Sm3+ 0.05
본 발명에서는, 특히 (1) La2O2S: Eu3+ 0.95, Sm3+ 0.05가 바람직하다.
투명 수지 재료
투명 수지 재료로서는, 상기 형광체의 입자를 분산시킬 수 있는 목적에 맞는 임의의 투명 수지 재료를 이용할 수 있다. 그러한 투명 수지 재료의 바람직한 구체예로서는, 예컨대 에폭시수지, 우레탄수지, 실리콘수지, 변성 에폭시수지, 변성 실리콘수지를 들 수 있다. 이 중에서 특히 바람직한 것은 실리콘수지이다.
파장 변환 재료층
본 발명에 있어서의 파장 변환 재료층은 상기 투명 수지 재료 속에, 상기 자외선 반도체 발광 소자로부터의 자외선을 흡수하여 적색, 청색 또는 녹색으로 발광하는 3종류의 형광체 중 적어도 1종으로 이루어진 파장 변환 재료를 분산시킨 것이다.
이 파장 변환 재료층은 동일한 파장 변환 재료층 속에, 적색, 청색 또는 녹 색으로 발광하는 3종류의 형광체중 어느 1종류만이 분산되어 있어도, 2종류 이상의 형광체가 분산되어 있어도 좋다.
파장 변환 재료층의 형성 방법은 특별히 한정되지 않지만, 본 발명에서는, 예컨대, 각 색의 형광체 분말을 각각 투명 수지 재료와 혼합한 후, 각 색의 수지와의 혼합체를 혼합하여 혼합 형광체를 제작하는 방법이나, 미리 각 색의 형광체 분말끼리를 혼합한 후, 투명 수지 재료를 혼합하여 혼합 형광체를 제작하는 방법 등이 바람직하다.
파장 변환 재료층의 두께는 파장 변환 재료의 구체적 종류나 입자 직경, 충전 밀도, 그 밖의 조건 등에 따라 적절하게 정할 수 있지만, 0.3 ㎜ 이상 3.0 ㎜ 이하, 특히 0.5 ㎜ 이상 2.0 ㎜ 이하가 바람직하다.
<광강도차 저감화층>
본 발명에 있어서의 반도체 발광 장치에 있어서의 광강도차 저감화층은, 주로, 자외선 반도체 발광 소자에서 발생한 광을, 이 광강도차 저감화층을 투과할 때에 균일화하여, 파장 변환 재료층에 광을 균일하게 도달시키는 기능을 갖는 것이다.
이러한 광강도차 저감화층이 형성되어 있지 않은 종래의 반도체 발광 장치에서는, 자외선 반도체 발광 소자 자체의 발광 불균일이나, 자외선 반도체 발광 소자의 유무에 의한 여기 에너지의 강도차가 그대로 반영되어, 파장 변환 재료층에도 발광 강도 불균일이 발생하지만, 소정의 광강도차 저감화층이 형성된 본 발명에 있어서의 반도체 발광 장치에서는, 광강도차 저감화층을 통과한 여기 에너지는 이 층 내에서 그 강도의 균일화가 도모되기 때문에, 파장 변환 재료층 속에 있어서의 형광체의 발광 균일성이 개선된다.
본 발명의 광강도차 저감화층은 임의의 투명 수지 재료를 이용하여 형성할 수 있다. 그러한 투명 수지 재료의 바람직한 구체예로서는, 예컨대 에폭시수지, 우레탄수지, 실리콘수지, 변성 에폭시수지, 변성 실리콘수지를 들 수 있다. 이 중에서 특히 바람직한 것은 실리콘수지이다.
광강도차 저감화층을 형성하는 투명 수지 재료는 상기한 파장 변환 재료층에 있어서 파장 변환 재료를 분산시키기 위해서 이용된 투명 수지 재료와, 동일한 종류의 것이어도 좋고, 다른 종류의 것이어도 좋지만, 본 발명에서는 동일 종류의 것이 바람직하다. 이것에 의해, 광강도차 저감화층과 파장 변환 재료층과의 화학적, 기계적 특성이 일치 내지 근사하여, 양층 간의 접합 강도의 향상이나, 열적, 화학적 영향에 의한 경시 변화를 최소한으로 억제하고, 또한 양층의 형성 작업을 보다 확실하고 또한 효율적으로 행하는 것이 더욱 용이해진다.
광강도차 저감화층의 두께는 자외선 반도체 발광 소자의 크기나, 반도체 발광 장치의 구체적 용도, 자외선 반도체 발광 소자의 발광 불균일의 정도, 필요한 광강도차 저감화 작용 등을 고려하여 적절하게 정할 수 있다. 본 발명에서는, 0.3 ㎜ 이상 3.0 ㎜ 이하, 특히 0.5 ㎜ 이상 2.0 ㎜ 이하가 바람직하다.
이 광강도차 저감화층은, 자외선 반도체 발광 소자 및 이 자외선 반도체 발광 소자에 접속된 배선 양쪽 모두를 피복하도록 형성된 것인 경우, 이 광강도차 저감화층은 동시에 자외선 반도체 발광 소자 및 배선에 양쪽 모두를 피복하여 고정화 하는 기능도 발휘한다.
<반도체 발광 장치>
본 발명에 따른 반도체 발광 장치는 자외선 반도체 발광 소자와 파장 변환 재료층 사이에 광강도차 저감화층이 형성된 것이다.
본 발명에 따른 반도체 발광 장치에 있어서, 광강도차 저감화층은 자외선 반도체 발광 소자와 파장 변환 재료층 양쪽 모두에 직접 접촉하고 있는 것이 바람직하지만, 이들에 직접 접촉하지 않아도 좋다. 즉, 광강도차 저감화층과 자외선 반도체 발광 소자 사이 또는 광강도차 저감화층과 파장 변환 재료층 사이에는, 필요에 따라 다른 층이 개재될 수 있다.
이러한 본 발명에 따른 반도체 발광 장치는, 도 1에 도시된 장치를 바람직한 일 구체예로 하지만, 그 이외의 장치도 다른 바람직한 구체예로서 포함한다. 도 2및 도 3은 그러한 다른 바람직한 구체예를 도시한 것이다.
도 2는 기판 상에 설치된 복수개의 자외선 반도체 발광 소자, 복수개의 자외선 반도체 발광 소자 중 임의의 2개 이상의 자외선 반도체 발광 소자를 덮는 광강도차 저감화층의 연속층 및 이 광강도차 저감화층의 연속층을 덮는 상기 파장 변환 재료층의 연속층으로 이루어진, 본 발명에 따른 반도체 발광 장치의 하나의 바람직한 구체예를 도시한 것이다. 이러한 반도체 발광 장치에 따르면, 광속의 배광성(light distribution)을 좁히는 것이 가능해져, 예컨대 도광판을 이용한 백라이트 등에 있어서 그 입광면에 효율적으로 광속을 입력할 수 있다고 하는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 도 3은 기판 상에 설치된 복수개의 자외선 반도체 발광 소자, 상기한 복수개의 자외선 반도체 발광 소자 중 임의의 1개 또는 2개 이상의 자외선 반도체 발광 소자를 덮는 광강도차 저감화층의 비연속층 및 이 광강도차 저감화층의 비연속층을 덮는 상기 파장 변환 재료층의 연속층으로 이루어진 본 발명에 따른 반도체 발광 장치의 하나의 바람직한 구체예를 도시한 것이다. 이러한 반도체 발광 장치에 따르면, 광속의 배광성을 넓히는 것이 가능해져, 예컨대 직하형 백라이트, 조명 등에 있어서 광범위하게 광속을 조사할 수 있다고 하는 효과를 얻을 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 본 발명에 따른 반도체 발광 장치(10)는, 기판(20) 상에 설치된 복수개(구체적으로는 3개)의 자외선 반도체 발광 소자(30)의 표면에, 광강도차 저감화층(40)이 형성되고, 이 광강도차 저감화층(40)의 표면에 파장 변환 재료층(50)이 더 형성된 것이다. 광강도차 저감화층(40)은 복수개의 자외선 반도체 발광 소자(30)가 공통의 연속된 광강도차 저감화층(40) 내에 포함되도록 형성할 수 있고(도 2), 또한, 복수개의 자외선 반도체 발광 소자(30)가 각각의 독립된 광강도차 저감화층(40) 내에 포함되도록 형성할 수 있다(도 3).
도 2 및 도 3에는, 구체적으로는 3개의 자외선 반도체 발광 소자가 하나의 파장 변환 재료층(50)의 연속층에 덮여진 반도체 발광 장치가 도시되어 있지만, 본 발명에 따른 반도체 발광 장치에 있어서 하나의 파장 변환 재료층의 연속층에 덮여지는 자외선 반도체 발광 소자의 개수는 임의이다. 하나의 파장 변환 재료층의 연속층 내에 덮여지는 자외선 반도체 발광 소자의 개수는 바람직하게는 2∼16개, 특히 바람직하게는 3∼8개이다.
<백라이트 및 표시 장치>
본 발명에 따른 백라이트는 상기 어느 하나의 반도체 발광 장치로 이루어진 것을 특징으로 하는 것이다.
이러한 본 발명에 따른 백라이트의 바람직한 구체예로서는, 예컨대, 도 1∼도 3에 도시된 반도체 발광 장치(1, 10)를 최소의 구성 단위(모듈)로 하고, 이 반도체 발광 장치(1, 10)의 1단위(1모듈) 또는 2단위(2모듈) 이상으로 이루어진 것을 들 수 있다. 이 구성 단위(모듈)를 평면적으로, 또는 경우에 따라 3차원적으로, 규칙적 또는 불규칙적으로, 반복 배치함으로써, 원하는 크기, 면적의 본 발명에 따른 백라이트를 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 반도체 발광 장치에서는, 모듈의 크기가 작기 때문에, 단위면적 내에 설치 가능한 모듈의 수를 늘릴 수 있다. 따라서, 모듈의 설치 개수 내지 설치 밀도가 높음으로써, 휘도의 향상을 한층 더 도모할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 반도체 발광 장치 및 백라이트는, 그 우수한 특성을 살려 각 용도에 이용할 수 있다. 본 발명의 효과가 특히 현저히 확인되는 것으로서는, 각종 표시 장치, 바람직하게는, 예컨대 휴대전화, 휴대정보단말, 전자사전, 디지털카메라, 컴퓨터, 액정 TV 및 이들 주변기기 등과 같이 소형화, 경량화, 박형화, 전력 절약화 및 태양광 중에서도 양호한 시인성을 얻을 수 있도록 하는 고휘도 및 양호한 연색성이 특히 요구되는 기기의 표시 장치에 있어서의 발광 장치 등을 들 수 있다.
실시예
<실시예 1>
도 1에 도시된 본 발명에 따른 반도체 발광 장치를 하기 방법에 의해 제작하였다.
배선 패턴 전극을 구비한 기판(세로 2.0 ㎜×가로 2.0 ㎜)에, 자외선 발광 LED를 땜납 페이스트 등에 의해 다이 본딩하였다. 접합된 LED 칩을 금 와이어를 이용하여 배선 패턴에 와이어 본딩하여 접합하였다. LED의 점등을 확인한 후, 자외선 발광 LED 및 금 와이어를 열경화성 투명 실리콘수지로 피복하였다. 피복 방법은 상기 수지를 디스펜서, 마스크 등을 이용하여 필요량을 자외선 발광 LED가 중심부가 되도록 도포하고, 100℃∼150℃의 온도에서 가열 경화시키며, 필요에 따라, 도포, 가열 경화를 반복하여 광강도차 저감화층을 형성하였다. 광강도차 저감화층의 크기는 세로 1.5 ㎜×가로 1.5 ㎜이며, 두께는 0.5 ㎜였다.
다음에, 광강도차 저감화층의 표면에, 형광체를 포함한 열경화성 투명 실리콘수지를 도포하고, 가열 경화시킴으로써 파장 변환 재료층(세로 2.0 ㎜×가로 2.0 ㎜×두께 1.5 ㎜)을 형성하여, 본 발명에 따른 반도체 발광 장치를 제조하였다.
<비교예 1>
실시예 1에 있어서 광강도차 저감화층을 형성하지 않는 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 반도체 발광 장치를 제조하였다.
<실시예 2>
도 2에 도시된 본 발명에 따른 반도체 발광 장치를 하기 방법에 의해 제작하였다.
배선 패턴 전극을 구비한 기판(세로 8.0 ㎜×가로 3.0 ㎜)에, 3개의 자외선 발광 LED를 각각 2.0 mm의 간격으로 땜납 페이스트 등에 의해 다이 본딩하였다. 접합된 LED 칩을 금 와이어를 이용하여 배선 패턴에 와이어 본딩하여 접합하였다. LED의 점등을 확인한 후, 자외선 발광 LED 및 금 와이어를 열경화성 투명 실리콘수지로 피복하였다. 피복 방법은 상기 수지를 디스펜서, 마스크 등을 이용하여 필요량을, 중앙의 자외선 발광 LED가 중심부가 되고, 상기 3개의 자외선 발광 LED가 공통의 연속된 광강도차 저감화층으로 피복되도록 도포하고, 100℃∼150℃의 온도로 가열 경화시키고, 필요에 따라, 도포, 가열 경화를 반복하여, 광강도차 저감화층을 형성하였다. 광강도차 저감화층의 크기는 세로 5.5 ㎜×가로 2.5 ㎜이며, 두께는 1.3 ㎜였다.
다음에, 광강도차 저감화층의 표면에, 형광체를 포함한 열경화성 투명 실리콘수지를 도포하고, 가열 경화시킴으로써 파장 변환 재료층(세로 7.5 ㎜×가로 3.0 ㎜×두께 1.5 ㎜)을 형성하여, 본 발명에 따른 반도체 발광 장치를 제조하였다.
<비교예 2>
실시예 2에 있어서 광강도차 저감화층을 형성하지 않는 것 이외에는, 실시예 2와 동일하게 하여 반도체 발광 장치를 제조하였다.
<실시예 3>
도 3에 도시된 본 발명에 따른 반도체 발광 장치를 하기 방법에 의해 제작하였다.
배선 패턴 전극을 구비한 기판(세로 8.0 ㎜×가로 3.0 ㎜)에, 3개의 자외선 발광 LED를 각각 2.0 ㎜의 간격으로 땜납 페이스트 등에 의해 다이 본딩하였다. 접합된 LED 칩을 금 와이어를 이용하여 배선 패턴에 와이어 본딩하여 접합하였다. LED의 점등을 확인한 후, 자외선 발광 LED 및 금 와이어를 열경화성 투명 실리콘수지로 피복하였다. 피복 방법은 상기 수지를 디스펜서, 마스크 등을 이용하여 필요량을, 중앙의 자외선 발광 LED가 중심부가 되고, 상기 3개의 자외선 발광 LED의 각각이 각각의 독립된 광강도차 저감화층 내에 포함되도록, 상기 열경화성 투명 수지를 도포하고, 100℃∼150℃의 온도로 가열 경화시키고, 필요에 따라, 도포, 가열 경화를 반복하여, 광강도차 저감화층을 형성하였다. 광강도차 저감화층의 크기는 세로2.5 ㎜×가로 2.5 ㎜이며, 두께는 1.3 ㎜였다.
다음에, 광강도차 저감화층의 표면에, 형광체를 포함한 열경화성 투명 실리콘수지를 도포하고, 가열 경화시킴으로써 파장 변환 재료층(세로 7.5 ㎜×가로 3.0 ㎜×두께 1.3 ㎜)을 형성하여, 본 발명에 따른 반도체 발광 장치를 제조하였다.
<비교예 3>
실시예 3에 있어서 광강도차 저감화층을 형성하지 않는 것 이외에는, 실시예 3과 동일하게 하여 반도체 발광 장치를 제조하였다.
<평가>
실시예 1 및 비교예 1에서 얻어진 각 반도체 발광 장치의 파장 변환 재료층 상의 9개의 측정점(도 4의 A), 실시예 2 및 비교예 2에서 얻어진 각 반도체 발광 장치의 파장 변환 재료층 상의 9개의 측정점(도 4의 B), 실시예 3 및 비교예 3에서 얻어진 각 반도체 발광 장치의 파장 변환 재료층 상의 9개의 측정점(도 4의 B)의, 휘도를 코니카미놀타사에서 제조한 2차원 색채 휘도계 CA-2000에 의해 측정하여, 각 측정점의 휘도의 측정값으로부터 각 반도체 발광 장치의 휘도 불균일을 평가하였다.
결과는 표 1에 표시된 바와 같다. 표 안의 수치는 휘도(Cd/㎡)이며, ( )안의 수치는 e점에 있어서의 휘도를 100으로 한 경우의 상대값을 나타낸다.
중심점 e와 그 주위의 각 점과의 휘도 비교를 행하면, 각 실시예에 있어서의 중심부와 주위부의 휘도차는 각 비교예의 휘도차보다 적어, 실시예의 발광 장치가 균일한 휘도 특성을 갖고 있는 것을 알 수 있다.
[표 1]
Figure 112009021813615-PCT00001
또한, 실시예 2 및 비교예 2에서 얻어진 각 반도체 발광 장치의 색 불균일을 코니카미놀타사에서 제조한 2차원 색채 휘도계 CA-2000에 의해 평가하였다. 결과는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같다. 도면 중에 플롯된 흑점의 집합은 발광 장치로부터 출력되는 광의 색도 편차를 나타낸다. xy 색도도 위의 중심부의 백색 영역에 데 이터는 집중하고 있지만, 실시예 쪽이 비교예보다도 데이터 분포의 면적이 작아 색 불균일이 적은 것을 알 수 있다.

Claims (8)

  1. 자외선 반도체 발광 소자와 파장 변환 재료층 사이에 광강도차 저감화층이 형성되고, 상기 파장 변환 재료층은, 상기 자외선 반도체 발광 소자로부터의 자외선을 흡수하여 적색, 청색 또는 녹색으로 발광하는 3종류의 형광체 중 1종 이상으로 이루어진 파장 변환 재료를 함유하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광강도차 저감화층은 투명 수지 재료로 형성된 것인 반도체 발광 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 파장 변환 재료층은, 투명 수지 재료 속에, 상기 자외선 반도체 발광 소자로부터의 자외선을 흡수하여 적색, 청색 또는 녹색으로 발광하는 3종류의 형광체 중 1종 이상으로 이루어진 파장 변환 재료를 분산시킨 것인 반도체 발광 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    기판 상에 설치된 복수개의 자외선 반도체 발광 소자, 상기 복수개의 자외선 반도체 발광 소자 중 임의의 2개 이상의 자외선 반도체 발광 소자를 덮는 광강도차 저감화층의 연속층, 및 이 광강도차 저감화층의 연속층을 덮는 파장 변환 재료층의 연속층으로 이루어진 반도체 발광 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    기판 상에 설치된 복수개의 자외선 반도체 발광 소자, 상기 복수개의 자외선 반도체 발광 소자 중 임의의 1개 또는 2개 이상의 자외선 반도체 발광 소자를 덮는 광강도차 저감화층의 비연속층, 및 이 광강도차 저감화층의 비연속층을 덮는 파장 변환 재료층의 연속층으로 이루어진 반도체 발광 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 광강도차 저감화층은, 상기 자외선 반도체 발광 소자 및 이 자외선 반도체 발광 소자에 접속된 배선의 양쪽 모두를 피복하도록 형성된 것인 반도체 발광 장치.
  7. 제1항에 기재한 반도체 발광 장치로 이루어진 것을 특징으로 하는 백라이트.
  8. 제7항에 기재한 백라이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
KR1020097007462A 2006-09-27 2007-09-27 반도체 발광 장치, 이 반도체 발광 장치로 이루어진 백라이트 및 표시 장치 KR20090057114A (ko)

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