KR20100057466A - 발광 장치 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

실시 예는 발광 장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
실시 예에 따른 발광 장치는, 제1컬러의 광을 발광하는 제1발광 다이오드 칩 및 제2컬러의 광을 발광하는 제2발광 다이오드 칩을 포함하는 제1발광 디바이스; 제1 및 제2발광 다이오드 칩을 포함하고, 상기 제1발광 디바이스와 다른 색도 랭크를 갖는 제2발광 디바이스를 포함한다.
LED, CIE, 색 공간

Description

발광 장치 및 그 제조방법{LIGHT EMITTING APPARATUS AND FABRICATION METHOD THEREOF}
실시 예는 발광 장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근에는 발광 디바이스의 연구 및 개발이 활발히 진행되고 있다. 이러한 발광 디바이스의 응용 분야를 고려하여, 백색 발광 디바이스의 개발은 중요한 이슈가 될 수 있다. 왜냐하면, 만약 충분한 휘도, 발광 효율, 소자 수명 및 색도를 갖는 백색 발광 디바이스에 컬러 필터를 결합함으로써, 고화질의 풀 컬러 디스플레이가 제작될 수 있고, 백라이트, 조명 등의 백색 광원으로의 응용 또한 기대할 수 있기 때문이다.
이에 따라 LED 칩을 이용하여 여러 가지의 컬러를 발광할 수 있어, 다양한 분야의 광원으로 이용되고 있다.
실시 예는 복수개의 발광 디바이스가 멀티 색도 랭크를 갖는 발광 장치 및 그 제조방법을 제공한다.
실시 예는 복수개의 발광 디바이스 중 적어도 하나는 타켓 색도의 센터 랭크와 인접한 랭크를 갖는 발광 장치 및 그 제조방법을 제공한다.
실시 예는 멀티 색도 랭크를 갖는 복수개의 발광 디바이스를 이용하여 타켓 색도의 범위 내로 어레이하는 발광 장치 및 그 제조방법을 제공한다.
실시 예에 따른 발광 장치는, 제1컬러의 광을 발광하는 제1발광 다이오드 칩 및 제2컬러의 광을 발광하는 제2발광 다이오드 칩을 포함하는 제1발광 디바이스; 제1 및 제2발광 다이오드 칩을 포함하고, 상기 제1발광 디바이스와 다른 색도 랭크를 갖는 제2발광 디바이스를 포함한다.
실시 예에 따른 발광장치 제조방법은, 발광 디바이스의 광 특성을 CIE Lxy 색 공간의 산포로 생성하는 단계; 상기 CIE Lxy 생 공간의 산포를 CIE Lab 공간의 산포로 생성하는 단계; 상기 CIE Lab 공간에서 색도를 세분화한 랭크별 색차 범위를 설정하여 다수개의 랭크를 구성하는 단계; 상기 구성된 랭크들 중에서 타켓 색도 범위에 근접한 랭크에 속한 복수개의 발광 디바이스를 조합하여 발광 장치를 구성하는 단계를 포함한다.
실시 예는 LED 칩의 사용 수율을 개선시켜 줄 수 있다.
실시 예는 LED 패키지의 사용 수율을 개선시켜 줄 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 제1실시 예에 따른 발광 디바이스를 나타낸 측 단면도이며, 도 2는 도 1의 평면도이다.
도 1을 참조하면, 발광 디바이스(100)는 패키지 몸체(110), 캐비티(115), 복수개의 리드 프레임(131,132), 복수개의 발광 다이오드 칩(120,122,124)을 포함한다.
상기 패키지 몸체(110)는 실리콘 재료, 세라믹 재료, 수지 재료 중에서 어느 하나로 이루어질 수 있으며, 예컨대, 실리콘(silicon), 실리콘 카바이드(silicon carbide : SiC), 질화 알루미늄(aluminum nitride ; AlN), 폴리프탈아마이드(poly phthal amide : PPA), 고분자액정(Liquid Crystal Polymer : LCP) 중 적어도 한 재질로 이루어질 수 있으며, 이에 한정하지는 않는다. 또한 상기 패키지 몸체(110)는 적어도 하나의 기판을 이용한 구조물로 형성될 수 있으며, 이러한 패키지 몸체의 형상이나 구조물에 대해 한정하지는 않는다.
상기 패키지 몸체(110)의 상부에는 컵 형상의 개구부를 갖는 캐비티(115)가 형성된다. 상기 캐비티(115)의 표면은 다각형으로 형성될 수 있으며, 이러한 형상은 변경될 수 있다.
상기 캐비티(115)의 측면(113)은 외측으로 경사지게 형성될 수 있으며, 상기 측면(113)을 통해 입사되는 광을 개구 방향으로 반사시켜 준다.
상기 캐비티(115)의 바닥에는 상기 패키지 몸체(110)를 평행하게 관통하는 복수개의 리드 프레임(131,132)이 배치되며, 상기 복수개의 리드 프레임(131,132)의 끝단은 상기 패키지 몸체(110)의 외부 전극(135,136)으로 이용될 수 있다. 상기 외부 전극(135,136)은 패키지 몸체(110)의 전면(S1) 또는 후면(S2)으로 절곡되어 사이드 뷰 형태로 이용될 수 있다.
상기 복수개의 발광 다이오드 칩(120,122,124)은 어느 하나의 리드 프레임(132)에 접착제로 부착될 수 있으며, 복수개의 리드 프레임(131,132)에 와이어(122)로 연결될 수 있다. 상기 발광 다이오드 칩(120,122,124)은 와이어 방식 뿐만 아니라, 다이 본딩 방식, 플립 칩 본딩 방식 등을 선택적으로 이용하여 연결할 수 있으며, 이러한 연결 방식에 대해 한정하지는 않는다.
상기 발광 다이오드 칩(120,122,124)은 복수개의 리드 프레임(131,132)에 서로 병렬 또는 직렬로 연결될 수 있으며, 이에 한정하지는 않는다. 여기서, 직렬로 연결되는 경우 캐비티(115) 내에는 리드 프레임(131,132)이 더 배치될 수 있다.
상기 발광 다이오드 칩(120,122,124)은 3족과 5족의 화합물 반도체 예컨대 AlInGaN, InGaN, GaN, GaAs, InGaP, AllnGaP, InP, InGaAs 등의 계열의 반도체 중에서 선택적으로 포함할 수 있다.
또한 상기 각 발광 다이오드 칩(120,122,124)은 청색 LED 칩, 황색 LED 칩, 녹색 LED 칩, 적색 LED 칩, UV LED 칩, 호박색 LED 칩, 청-녹색 LED 칩 등으로 이루어질 수 있다. 또한 상기 캐비티(115)에 배치되는 발광 다이오드 칩(120,122,124)의 개수, 발광 다이오드 칩의 종류 등은 변경될 수 있다. 또한 복수개의 발광 다이오드 칩(120,122,123)은 서로 다른 컬러를 발광하는 LED 칩이거나 서로 동일한 컬러를 발광하는 LED 칩일 수 있다.
상기 캐비티(115)에는 수지물(150)이 형성된다. 상기 수지물(150)은 실리콘 또는 에폭시와 같은 투명한 수지 재료를 이용할 수 있다. 또한 상기 수지물(150)의 표면이 플랫 형태, 오목 형태, 볼록 형태로 형성될 수 있으며, 상기 수지물(150) 위에 렌즈가 부착될 수도 있다. 상기 수지물(150)에는 형광체가 첨가될 수도 있다.
상기 발광 디바이스(100)는 복수개의 발광 다이오드 칩(120,122,124)을 이용하여 타켓 광인 백색 발광 디바이스로 구현할 수 있다. 여기서, 상기 백색 발광 디바이스는 서로 보색 관계에 있는 컬러(Red/Green/Blue)의 LED 칩들을 조합하여 구성하거나, 청-녹색 LED 칩과 호박(amber)색 LED 칩들을 조합하여 구성할 수 있다. 이하, 제1실시 예에서는 상기 발광 디바이스(100)은 청색 LED 칩(120), 적색 LED 칩(122), 녹색 LED 칩(124)을 포함하는 것으로 설명하기로 한다.
또한 상기 발광 디바이스(100)는 복수개로 어레이될 수 있으며, 복수개의 발광 디바이스에는 멀티 색도 랭크(이하, 멀티 랭크로 약칭함)로 이루어질 수 있다. 예컨대, 복수개의 발광 디바이스의 RGB(Red, Green, Blue) 컬러의 LED 칩 중 어느 하나는 단일 랭크(Rank)가 아닌 멀티 랭크의 LED 칩(예: 청색 LED 칩)이 구비될 수 있으며, 이러한 멀티 랭크의 발광 디바이스를 통해 타켓 컬러의 색도를 만들 수 있다.
상기 단일 랭크라 함은, 예를 들어 설명하면 청색 LED 칩의 경우, 기존의 발명에서는 450~455nm의 칩을 1nm로 소팅하게 되면, 450,451,452,453,454,455nm 파장 을 갖는 5개의 랭크가 발생하는데, 실질적으로 하나의 제품(BLU set 및 LED Array Module)에 사용되는 청색 LED 칩은 동일한 파장의 랭크를 사용하게 된다. 즉, 단일 제품에 사용되는 것은 5개중 1개의 랭크만 이용하여 발광 디바이스를 구성하게 된다. 이러한 방법으로 녹색 LED 칩, 적색 LED 칩을 각각 미세하게 분류하여 CIE Lxy의 특정 영역을 갖도록 만든다.
여기서, 상기 랭크(Rank)는 발광 디바이스(100)의 각 LED 칩(120,122,123)의 광 특성을 색좌표 또는 파장 등의 기준으로 세분화하여 분류되는 영역이거나, 발광 디바이스(100)의 광 특성을 색도 또는/및 휘도 등의 기준으로 세분화한 영역일 수 있다.
실시 예는 도 2의 디바이스(100)에서 청색 LED 칩(120), 녹색 LED 칩(122), 적색 LED 칩(124) 중에서 적어도 하나는 서로 다른 랭크에 존재하는 것으로, RGB LED 칩을 이용하여 복수개의 백색 발광 디바이스를 구현 할 경우 예를 들면, 녹색 LED 칩(122), 적색 LED 칩(124)은 단일 랭크를 사용하고, 청색 LED 칩은 451~455nm 파장의 칩을 각 1nm로 소팅할 경우 5개의 랭크가 발생하는데, 5개의 랭크 중 2개 이상의 랭크로 각 디바이스에 구성함으로써, 각 디바이스 간에는 청색 LED 칩의 파장이 다른 멀티 랭크로 구성될 수 있다.
이러한 방식으로, 서로 보색 관계에 있는 각 LED 칩(120,122,124)의 파장을 1nm로 소팅하여 각각 5개의 랭크로 만들 수 있으며, 이러한 랭크들의 LED 칩을 사용한 발광 디바이스를 조합하여 발광 장치로 구현할 수 있다.
다시 말하면, 서로 다른 랭크를 갖는 발광 디바이스를 복수개 조합하여 CIE Lxy 영역에서의 색도도 분포에 존재하도록 배치할 수 있다. 예를 들면, 청색 LED 칩의 5개의 랭크와 녹색 LED 칩, 적색 LED 칩을 조합하면, 5개 디바이스의 타켓 색도 영역이 생성이 된다. 이때, 기존에는 타켓 CIE Lxy가 청색 LED 칩을 453nm 파장을 이용한 경우에는 453nm 파장의 청색 LED 칩을 이용하지 않은 4개의 디바이스는 사용하지 못하게 된다.
실시 예는 5개 랭크의 LED 칩을 갖는 발광 디바이스를 조합하여, 타켓 색도 영역을 만들 있다. 즉, 타켓 색도를 기준으로 서로 대칭 구조 및/또는 서로 보색 관계에 있는 발광 디바이스를 서로 혼용하여 사용함으로써, 타켓 색도 영역을 만들 수 있다. 이는 멀티 랭크의 발광 디바이스의 조합이라고 정의할 수 있다.
여기서, 5개의 랭크의 디바이스를 조합할 때 기준 색좌표 분포에 속한 랭크와 기준 색좌표 분포에 벗어난 랭크(또는 인접한 랭크)들도 포함할 수 있으며, 디바이스를 구현할 때 상기 각 디바이스의 구성은 서로 대칭되는 랭크의 디바이스들로 조합하거나, 서로 보색 관계에 있는 랭크들의 디바이스로 조합하여 구성하여, 도 3과 같은 타켓 색도의 센터 랭크(E) 내에 존재하는 백색 발광 장치를 제공할 수 있다.
실시 예는 복수개의 발광 디바이스에 탑재된 적어도 한 LED 칩을 멀티 랭크로 구성함으로써, 발광 다이오드 칩의 사용 수율을 개선시켜 줄 수 있다.
도 3은 제1실시 예에 따른 발광 디바이스에 대한 CIE 색좌표를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 발광 디바이스의 광 특성(광도 및 색도 등)을 측정하면, CIEx 및 CIEy 좌표 상에서 영역(G1) 내에 광범위하게 산포하게 된다. 이는 멀티 랭크의 발광 디바이스는 발광 다이오드 칩(도 2의 120,122,124) 중 어느 한 칩을 멀티 랭크로 각각 구성함으로써, 멀티 랭크의 발광 디바이스는 색좌표 상에서 광범위한 영역에 분포하게 된다. 상기 산포 영역 G1은 삼색 컬러의 발광 디바이스를 측정한 것으로, CIEx에서 x1,x2,x3은 0.42,0.44,0.46일 수 있으며, Y1,Y2는 0.385,0.425일 수 있으며, 이에 한정하지는 않는다.
상기 멀티 랭크를 분류하는 기준은 색 좌표 차이로 분류하는 것으로, 발광 디바이스의 광 산포 특성을 측정하여 얻어진 전체 산포 영역 G1에 대해 휘도와 색도의 범위를 세분화하여 다수개의 랭크들로 분류하게 된다. 상기 G1 영역 중에서 유사 색으로 재현할 수 있는 영역(Target CIE Lxy 영역)이 센터 랭크(E)가 된다.
또한 각 랭크는 실제 사람이 시감으로 유사하게 느껴지는 랭크(A1,A2,B1,B2,E)들의 영역으로 지정될 수 있으며, 기존의 단일 랭크는 센터 랭크(E)의 디바이스를 이용하는 것이며, 멀티 랭크는 전체 영역(G1)의 랭크(A1,A2,B1,B2,E)들 중 서로 다른 랭크의 디바이스를 조합하여 구성할 수 있다. 이는 기존의 단일 랭크를 사용하는 것 보다는, 패키지의 사용 수율이 개선될 수 있다.
상기 멀티 랭크의 조합은 센터 랭크(E)와 주변 랭크(A1,A2,B1,B2)에 포함된 디바이스를 조합하여 구성할 수 있다. 예를 들면, 서로 보색 관계의 A2/A1 랭크의 디바이스들, B1/B2 랭크의 디바이스들을 조합할 수 있으며, 타켓 색도를 경유하는 A1/B1/B2, A1/A2/B1, A1/A2/B2, B1/B2/A2 랭크의 디바이스들을 조합할 수 있으며, 이러한 조합을 통해 타켓 색도를 맞추어 줄 수 있다. 또한 상기 멀티 랭크에는 센터 랭크(E)의 디바이스를 포함할 수도 있다.
이러한 멀티 랭크로 조합하는 기준은 색도 및/또는 휘도를 모두 고려하여 CIE Lab(사람 시감을 고려한 색 공간)에 의한 색차 △E가 0<△E≤5 범위를 기준으로 하나의 랭크로 설정하게 되며, 상기 설정된 랭크 중에서 서로 다른 색 공간에 위치한 랭크들을 조합하게 된다.
이하, 구체적으로 발광 장치의 제조 방법에 대해 상세하게 설명하기로 한다.
도 4은 제1 실시 예에 따른 발광 장치의 제조 방법을 나타낸 플로우 챠트이다.
도 4를 참조하면, 발광 디바이스의 광 특성 예컨대, 휘도 및 색도를 측정하여 CIE Lxy 색 공간의 산포를 생성하게 된다(S101,S103).
상기 CIE(Commission International de I'Eclairage) Lxy 색 공간은 빛의 3 원색인 적색, 녹색, 청색을 X,Y,Z의 3차원 공간에서 X와 Y를 각각 X축과 Y축으로 하여 도표된 만든 것이 색도도이다. 예컨대, 멀티 랭크의 각 발광 디바이스의 광 산포를 표시하게 된다. 상기 L은 밝기를 나타내는 축이며, xy는 색도도를 x와 y의 2차원 평면 좌표로 나타낸다.
상기 CIE Lxy 색 공간에서 Lab 공간의 변동 산포로 생성하게 된다. 즉, 상기 CIE Lxy 색 공간의 산포 특성을 사람 시감을 고려한 색 공간인 CIE Lab 공간의 변 동 산포로 변환하게 된다(S105).
상기 CIE Lab 색 공간에서는 휘도 및 색도를 모두 고려하여 Lab 기준으로 랭크를 구성하게 된다(S107). 이때 각 랭크별 △E의 색차 범위를 설정하게 된다. 상기 △E는 Lab 공간의 색차로서, 3차원 공간 거리 값으로 계산될 수 있다.
도 5는 제1실시 예에 따른 발광장치 제조방법에 있어서, 발광 디바이스의 CIE Lab 색 공간을 나타낸 다이어그램이다. 여기서, L은 루미넌스(Luminance) 값을 밝기(Lightness) 즉, 사람이 느끼는 밝기로 변환한 것이며, ab에서 +a는 Redness이며, -a는 Greeness 한 색감을 가지며, +b는 yelloness, -b는 blueness한 색감을 가지게 된다.
도 6은 CIE Lab 색 공간을 평면으로 나타낸 도면으로서, L*는 수직축으로서 밝기를 나타내며, -a*, +a*는 색도를 나타내며 수평 평면으로 하는 공간으로 구성되어 있다. 여기서, +a*가 양의 방향으로 큰 값일수록 빨간 기미를 많이 띠게 되며, 음의 방향으로 갈수록 파란 기미를 많이 띤다. 또한 +b*가 양의 방향으로 큰 값일수록 노란 기미를 많이 띠고 음의 방향으로 큰 값으로 갈수록 파란 기미를 많이 띤다. CIE Lab 색 공간에서 중앙은 무채색이다. △Eab*는 Lab 공간에서 3차원 공간에서의 두 점간의 거리 즉, 색차를 나타낸다.
상기 L, a*, b*를 구하는 계산식은 수학식 1과 같다.
Figure 112008080572194-PAT00001
L*는 밝기이며, a*는 redness-greenness 값이며, b*는 yellowness-blueness 값을 나타낸다. 상기 Yn,Xn,Zn은 흰색의 삼자 극치를 나타내며, X,Y,Z는 색좌표 값이다.
색차 값은
Figure 112008080572194-PAT00002
로 구해지며, 색차값 △E는 랭크별 두 점 사이의 거리를 나타낸다. 이러한 랭크별 색차 값 △E는 0<△E≤5 범위로 될 수 있다. 여기서, 상기 △E에 대한 사람의 인식 범위는 단색 이미지일 때 2~3 색차를 가지며, 복합 이미지일 때 사람의 최대 인식 가능 범위는 5~6 색차를 가질 수 있다. 즉, 색차가 적을수록 사람의 시감에 균일하게 보일 수 있다.
도 7은 제1실시 예에 따른 발광 장치 제조방법에 있어서, 발광 디바이스의 CIE Lab 공간에서의 멀티 랭크를 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, CIE Lab 색 공간의 변동 산포는 광 특성별로 세분화하여 랭크들로 구성될 수 있다. 상기 랭크 분류 기준은 기준 컬러(예컨대: 센터 랭크)와 유사한 색도 및 휘도에 따라 여러 단계로 분류될 수 있다. 여기서, 상기 발광 디바이스의 휘도 및 색도 등의 발광 특성에 따라 랭크별로 구별하게 된다.
상기 분류된 랭크 중에서 센터 랭크는 유사 색으로 재현될 수 있는 기준 컬러(예컨대 : 백색) 영역의 센터 랭크(W)이며, 상기 센터 랭크(W)를 중심으로 그 둘레에는 주변 랭크들(1~8)이 배치될 수 있다. 상기 센터 랭크(W) 및 주변 랭크들(1~8)은 멀티 랭크를 위한 가용 랭크로 정의될 수 있다.
또한 각 랭크는 각 영역의 중심에서 동일한 거리 내에 있는 범위를 하나의 랭크로 정의될 수 있으며, 각 랭크의 거리 값에 따라 가용 랭크들의 개수가 달라질 수 있다.
예컨대, 상기 각 랭크(W,1~8)의 색차는 △E= ±3거리로 설정할 수 있으며, 상기 각 랭크는 △E는 0<△E≤5 범위에 따라 변경될 수 있으며, 이때 상기 색차 △E 값이 작아지면 가용 랭크의 거리는 커지고 그 개수는 상대적으로 줄어들며, 색차 △E 값이 증가하면 가용 랭크의 거리는 작아지고 그 개수는 상대적으로 늘어나게 된다. 이러한 가용 랭크는 4,8,16,32 개 등으로 변경될 수 있으며, 이에 한정하지는 않는다.
상기 발광 디바이스들의 랭크가 구성되면, 상기 구성된 랭크 중에서 멀티 랭크의 발광 디바이스로 조합하여 발광 장치를 구성할 수 있다(S109). 여기서, 멀티 랭크를 선정함에 있어서, 1) 기준 컬러 영역의 랭크를 중심으로 서로 대칭 영역의 랭크들에 속한 발광 디바이스들을 조합할 수 있다. 일 예로, 도 7에서 3번/7번 랭크, 1번/5번 랭크, 4/8번 랭크, 2번/6번 랭크 등을 조합할 수 있다. 2) 센터 랭크의 일부를 경유하는 주변 랭크들에 속한 발광 디바이스들을 조합할 수 있다. 일 예로, 도 7에서 3번/4번/8번 랭크, 2번/4번/8번 랭크, 2/5/8번 랭크, 1/5/8번 랭크 등을 조합할 수 있다. 3) 상기 1) 랭크 조합, 2) 랭크 조합에는 센터 랭크에 속한 발광 디바이스를 조합할 수도 있다.
발광 장치는 상기와 같은 랭크 구성을 통해 멀티 랭크의 발광 디바이스를 조합하여 목표로 하는 타켓 색도를 구현할 수 있게 된다.
실시 예는 색에 대한 가용 랭크의 조합뿐만 아니라, 밝기의 레벨을 세분화한 밝기 랭크를 조합하여 발광 장치를 구성할 수도 있다.
도 8의 제1실시 예에 따른 발광 장치 제조방법에 있어서, 발광 디바이스의 밝기 레벨의 랭크를 나타낸 도면이다.
도 8를 참조하면, 발광 디바이스의 밝기에 따른 랭크 구성은 다단계로 구분할 수 있다. 상기 발광 디바이스의 밝기 레벨은 최고 레벨이 100이고, 최저 레벨을 90이라 할 때, 90~100 사이의 10 개의 레벨을 일정 단계(예: 3단계)로 세분화하여 나눌 수 있다. 예컨대, 상기 밝기 레벨을 3단계(L-1,L-2,L-3)로 나눌 경우, 상기 3단계의 밝기 레벨은 가용 랭크와 조합될 수 있다.
다시 말하면, 3단계로 분류된 밝기 레벨(L-1,L-2,L-3)과 9개의 가용 랭크(W, 1~8)의 조합으로 27가지의 경우의 수가 존재하며, 이러한 경우의 수를 통해 멀티 랭크를 선택적으로 조합하여 타켓 색도를 발광하는 발광 장치를 구현할 수 있다. 또한 상기 3단계로 분류된 밝기 레벨은 모든 가용 랭크에 적용될 수 있다. 예컨대, 밝기 레벨이 L-1인 발광 디바이스와 색도에 의한 2개의 가용 랭크의 발광 디바이스를 조합하여 타켓 색도를 구현할 수 있다. 즉, 색도에 대한 가용 랭크와 밝기에 대한 랭크들의 발광 디바이스를 조합하여 발광 장치를 구성할 수 있다.
도 9는 제2실시 예에 따른 발광 장치 제조방법을 나타낸 플로우 챠트이다.
도 9를 참조하면, 각 LED 칩의 광 특성 파라미터 예컨대, 피크 파장(peak wavelength), 반치 폭(FWHM), 밀도(intensity)를 검출하여 광 산포를 생성하게 된다(S111). 여기서, 상기 LED 칩은 적색 LED 칩, 녹색 LED 칩, 청색 LED 칩일 수 있다.
각 LED 칩에 대해 상기와 같은 3가지의 특성 파라미터(PW, FWHM, intensity)의 조합을 통하여 모든 가용 경우의 수를 조합하게 된다. 즉, 각 LED 칩마다 3가지의 특성 파라미터의 조합을 통해 가우시안 함수를 적용하여, 모든 가용 경우의 수를 조합하게 된다.
그리고, 적색 LED 칩, 녹색 LED 칩, 청색 LED 칩의 조합으로 시뮬레이션된 발광 디바이스의 CIE Lxy 공간에서 CIE Lab 공간으로 변환하여 변동 산포를 생성하게 된다(S113).
상기 CIE Lab 공간에서 각 디바이스의 랭크를 구성하고(S117), 기준 컬러(예: 백색) 영역 대비 유사한 랭크들의 조합의 수를 결정하게 된다(S119). 여기서, 각 랭크는 색차 △E의 산출을 통한 범위를 설정하게 된다. 즉, CIB Lab 색 공간에서 색차 △E의 범위에 따라 가용 랭크를 설정하고, 상기 가용 랭크들 중에서 기준 컬러(예: 백색) 영역에 유사한 랭크들의 조합의 수(2개 이상)를 결정하게 된다. 이후, 상기 조합되는 랭크의 발광 디바이스의 조합으로 타켓 색도를 구현하게 된다(S121).
도 10은 제3실시 예에 따른 발광 디바이스를 나타낸 도면이다. 이러한 도 10 의 실시 예를 설명함에 있어서, 도 1 및 도 2과 동일한 부분에 대해서는 중복 설명은 생략하기로 한다.
도 10을 참조하면, 발광 디바이스(100B)는 복수개의 LED 칩(120A,122A)과, 형광체(151)가 첨가된 수지물(150)을 포함한 구성이다. 상기 LED 칩(120A,122A)는 청색 LED 칩이며, 상기 형광체는 황색 형광체일 수 있다.
상기 발광 디바이스(100B)는 발광 다이오드 칩(120A,122A)과 형광체(151)의 조합을 이용하여 백색 발광 디바이스로 구현할 수 있다. 상기 형광체(151)은 상기 LED 칩(120A,122A)에서 발광된 광과 보색 관계에 있는 광을 방출한다. 또한 실시 예에서는 보색 관계에 있는 LED 칩과 형광체의 조합은 다양하게 변경하여 백색 발광을 구현할 수 있으며, 이에 한정하지는 않는다.
도 11은 제4실시 예에 따른 발광 디바이스를 나타낸 도면이다. 이러한 도 11을 설명함에 있어서, 도 1 및 도 2와 동일한 부분에 대해서는 중복 설명은 생략하기로 한다.
도 11을 참조하면, 발광 디바이스(200)는 실리콘 재질의 패키지 몸체(210)와, 상기 패키지 몸체(210) 내의 캐비티(215)에 복수개의 발광 다이오드 칩(220,222,224)을 포함하는 구성이다. 상기 패키지 몸체(210)에는 복수개의 전극(213,216)이 형성되며, 상기 복수개의 전극(213,216)에는 발광 다이오드 칩(220,222,224)이 전기적으로 연결된다.
상기 발광 디바이스(200)는 복수개의 발광 다이오드 칩(220,222,224)의 조합을 이용하여 백색 발광 디바이스로 구현할 수 있다.
상기 제3실시 예의 발광 디바이스(100B)와 제4실시 예의 발광 디바이스(200)는 도 4와 같은 방법 또는 도 9와 같은 방법을 이용하여 멀티 랭크의 발광 디바이스로 조합되어 발광 장치로 구현할 수 있다.
도 12는 제5실시 예에 따른 표시 장치를 나타낸 도면이다.
도 12를 참조하면, 표시 장치(300)는 기판(301) 및 어레이 형태의 발광 디바이스(310,311)를 포함하는 발광 장치(302), 반사 플레이트(351), 광 가이드 플레이트(353), 광학 시트(355), 표시 패널(357)을 포함한다. 상기 발광 장치(302), 반사 플레이트(351), 광 가이드 플레이트(353), 광학 시트(355)는 라이트 유닛으로 기능한다.
상기 발광 장치(302)는 기판(301) 위에 멀티 랭크의 발광 디바이스(310,311)가 교대로 배열된다. 상기 기판(301)은 단단한 재질의 기판이거나 플렉시블한 재질의 기판일 수 있다.
상기 발광 장치(302)는 예를 들면, 제1발광 디바이스(310) 및 제2발광 디바이스(311)는 적색 LED칩, 녹색 LED 칩, 청색 LED 칩으로 이루어진 경우, 상기 청색 LED 칩은 동일 파장대(예: 610nm)의 칩을 각각 사용하고, 녹색 LED칩은 동일 파장대(예: 530nm)의 칩을 사용하며, 청색 LED 칩은 서로 다른 파장(즉, 제1발광 디바이스에는 454nm 파장의 LED 칩, 제2발광 디바이스에는 455nm 파장의 LED 칩)의 칩을 사용하여, 멀티 랭크를 구성할 수 있다.
여기서, 상기 청색 LED 칩은 청색 광의 440~460nm 파장을 1nm 또는 2nm 단위 로 소팅하여 복수개의 랭크로 구분할 수 있고, 상기 녹색 LED 칩은 녹색 광의 파장 525~535nm을 1nm 또는 2nm 단위로 소팅하여 복수개의 랭크로 구분할 수 있고, 상기 적색 LED 칩은 적색 광의 파장 615~630nm을 1nm 또는 2nm 단위로 소팅하여 복수개의 랭크로 구분할 수 있다. 이러한 랭크들을 선택적으로 상기 제1발광 디바이스 및 제2발광 디바이스에 적용하여 멀티 랭크로 구성할 수 있다.
각 발광 디바이스(310,311)는 도 1과 같이 구현된 소자일 수 있으며, 적어도 2개의 발광 디바이스(310,311)를 멀티 랭크 그룹으로 할 수 있고, 또는 3개 이상의 발광 발광 디바이스를 멀티 랭크 그룹으로 하여, 일정 간격으로 배열할 수 있다. 예컨대, 제 1발광 디바이스(310)와 제 2발광 디바이스(311)의 순서로 교대로 배열되거나, 어느 하나의 디바이스는 복수개씩 배치될 수 있다. 멀티 랭크의 제 1 및 제 2발광 디바이스(310,311)로부터 방출되는 색이 조합되어 타켓 색도를 만들어 줄 수 있다.
상기 발광 장치(302)의 일측에는 광 가이드 플레이트(353)가 배치되며, 상기 광 가이드 플레이트(353)의 하부에는 반사 플레이트(351)가 배치되고, 상부에는 광학 시트(355)가 배치된다. 상기 광 가이드 플레이트(353)는 PC 재질 또는 PMMA(Poly methy methacrylate) 재질로 이루어질 수 있으며, 이에 한정하지는 않는다.
상기 발광 장치(302)로부터 방출된 광은 광 가이드 플레이트(353)에 입사되며, 상기 광 가이드 플레이트(353)는 발광 장치(302)로부터 입사되는 광을 전체 영역으로 가이드하여 면 광원으로 방출하게 된다. 상기 반사 플레이트(351)는 광 가 이드 플레이트(353)로부터 누설되는 광을 반사하여 주며, 상기 광학 시트(355)는 상기 광 가이드 플레이트(353)로부터 입사된 광을 확산, 집광하여 표시 패널로 조사하게 된다.
여기서, 상기 광학 시트는 확산 시트, 수평 및 수직 프리즘 시트, 휘도 강화 필름 등에서 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 확산 시트는 입사되는 광을 확산시켜 주고, 상기 수평 및 수직 프리즘 시트는 입사되는 광을 표시 영역으로 집광시켜 주며, 상기 휘도 강화 필름은 휘도 분포를 균일하게 해 준다.
상기 표시 패널(357)은 LCD 패널로서, 서로 대향되는 투명한 재질의 제 1 및 제 2기판, 그리고 제 1 및 제 2기판 사이에 개재된 액정층을 포함한다. 상기 제 1기판은 예컨대, 컬러필터 어레이 기판으로 구현될 수 있고, 제 2기판은 예컨대, TFT 어레이 기판으로 구현될 수 있으며, 이의 반대의 구조로 구현될 수도 있다. 이러한 표시 패널에 대해서는 변경될 수 있으며, 이에 한정하지는 않는다. 상기 표시 패널의 적어도 일면에는 편광판이 부착될 수 있으며, 이러한 편광판의 부착 구조로 한정하지는 않는다.
도 13은 제6실시 예에 따른 표시 장치를 나타낸 측 단면도이다.
도 13을 참조하면, 표시 장치(300)는 발광 장치(302), 바텀 커버(351), 광학 시트(355) 및 표시 패널(357)을 포함한다. 상기 발광 장치(302), 바텀 커버(351), 광학 시트(355)는 라이트 유닛(350)으로 기능한다.
상기 바텀 커버(351)는 상부가 개방된 캐비티(353)를 포함하며, 상기 캐비티(353)의 측면(352)은 경사지게 형성된다.
상기 발광 장치(302)는 모듈 형태로 구현되고, 상기 바텀 커버(351)의 캐비티(353) 바닥면에 적어도 하나가 배치될 수 있다. 이러한 상기 발광 장치(302)에는 기판(301) 위에 도 12에 개시된 발광 디바이스가 탑재된 것으로, 멀티 랭크의 제 1 및 제 2발광 디바이스(310,311)들이 교대로 배치된다.
여기서, 상기 발광 장치(302)는 서로 다른 랭크에 있는 3개 또는 4개 이상의 발광 디바이스를 교대로 또는 하나의 그룹으로 배치할 수도 있다. 이에 따라 발광 디바이스를 3개 주기 또는 4개 이상의 주기로 배치함으로써, 타켓 색도를 만들어 줄 수 있다. 이러한 멀티 랭크의 발광 디바이스들은 추가 또는 변경될 수 있으며, 상기의 디바이스의 개수로 한정하지는 않는다. 상기 발광 디바이스(310,311)는 복수개가 교차되게 배치되거나, 서로 대칭되는 위치에 배치되거나,인접한 열과 지그재그 형태로 배열될 수 있다.
상기 광학 시트(355)는 확산 시트, 수평 및 수직 프리즘 시트, 휘도 강화 필름 등에서 적어도 하나 이상이 배치될 수 있다. 상기 확산 시트는 입사되는 광을 확산시켜 주고, 상기 수평 및 수직 프리즘 시트는 입사되는 광을 표시 영역으로 집광시켜 주며, 상기 휘도 강화 필름은 휘도 분포를 균일하게 해 준다.
상기 표시 패널(357)은 LCD 패널로서, 서로 대향되는 투명한 재질의 제 1 및 제 2기판, 그리고 제 1 및 제 2기판 사이에 개재된 액정층을 포함한다. 상기 제 1기판은 예컨대, 컬러필터 어레이 기판으로 구현될 수 있고, 제 2기판은 예컨대, TFT 어레이 기판으로 구현될 수 있으며, 이의 반대의 구조로 구현될 수도 있다. 이러한 표시 패널에 대해서는 변경될 수 있으며, 이에 한정하지는 않는다. 상기 표시 패널의 적어도 일면에는 편광판이 부착될 수 있으며, 이러한 편광판의 부착 구조로 한정하지는 않는다.
실시 예는 LED 패키지의 광 특성 즉, 색도 및 휘도에 따라 CIB Lab 공간에서의 랭크의 색차를 설정하고, 상기 CIB Lab 공간에서 상기 색차를 기준으로 랭크를 각각 분류하게 된다. 상기 분류된 랭크는 기준 컬러(예: 백색) 영역의 랭크를 중심으로 서로 보색 또는/및 대칭 관계에 있는 색감들의 LED 패키지를 조합하여 타켓 색도를 맞추어 주고자 한다.
실시 예에 따른 발광 장치는 사이드 뷰 또는 탑 뷰 타입으로 휴대 단말기, 휴대 컴퓨터, 방송 장치 등의 제품의 프론트 라이트 또는/및 백 라이트 등의 광원, 조명 분야 등에 적용될 수 있다.
이상에서 본 발명에 대하여 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다.
예를 들어, 본 발명의 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.
도 1은 제1 실시 예에 따른 발광 디바이스를 나타낸 단면도이다.
도 2는 도 1의 평면도이다.
도 3은 실시 예에 따른 발광 디바이스의 타켓 색도의 랭크를 나타내는 xy색도도이다.
도 4는 제1 실시 예에 따른 발광 장치 제조방법을 나타낸 플로우 챠트이다.
도 5는 CIE Lab 공간의 다이어그램을 나타낸 도면이다.
도 6은 CIE Lab 공간을 평면으로 나타낸 도면이다.
도 7은 제1실시 예에 따른 발광 장치 제조방법에 있어서, 발광 디바이스의 CIE Lab 공간에서의 멀티 랭크를 나타낸 도면이다.
도 8은 제1실시 예에 따른 발광 장치 제조방법에 있어서, 발광 디바이스의 밝기 레벨에 따른 랭크를 나타낸 도면이다.
도 9는 제2실시 예에 따른 발광 장치 제조방법을 나타낸 플로우 챠트이다.
도 10은 제3실시 예에 따른 발광 디바이스를 나타낸 측 단면도이다.
도 11은 제4실시 예에 따른 발광 디바이스를 나타낸 평면도이다.
도 12는 제5실시 예에 따른 표시장치를 나타낸 사시도이다.
도 13은 제6실시 예에 따른 표시장치를 나타낸 측 단면도이다.

Claims (19)

  1. 제1컬러의 광을 발광하는 제1발광 다이오드 칩 및 제2컬러의 광을 발광하는 제2발광 다이오드 칩을 포함하는 제1발광 디바이스;
    제1 및 제2발광 다이오드 칩을 포함하고, 상기 제1발광 디바이스와 다른 색도 랭크를 갖는 제2발광 디바이스를 포함하는 발광 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2발광 다이오드 칩을 포함하고, 상기 제1발광 디바이스와 상기 제2발광 디바이스 중 적어도 하나와 다른 색도 랭크를 갖는 적어도 하나의 제3발광 디바이스를 포함하는 발광 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 및 제2발광 디바이스 중 적어도 하나는 타켓 색도 범위의 센터 랭크로부터 인접한 색도 랭크를 갖는 발광 다이오드 패키지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2발광 디바이스는 타켓 색도 범위의 센터 랭크로부터 서로 보색 방향의 색도 랭크를 갖는 발광 다이오드 패키지.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1발광 디바이스는 적색 LED 칩, 녹색 LED 칩, 적색 LED 칩 중 적어도 2개를 포함하며, 상기 LED 칩들 중 적어도 하나는 제2발광 디바이스의 동일 종류의 LED 칩과 멀티 랭크로 구성되는 발광 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 멀티 랭크의 LED 칩 간에는 발광 파장 또는 색좌표 분포의 랭크가 서로 다른 발광 장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 제1내지 제3발광 디바이스 중 적어도 하나는 타켓 색도의 센터 랭크, 상기 센터 랭크에 인접한 랭크, 상기 센터 랭크를 중심으로 서로 대향되는 랭크, 상기 센터 랭크를 중심으로 서로 보색관계에 있는 랭크 중 적어도 하나의 랭크를 갖는 발광 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 발광 디바이스는 패키지 몸체; 상기 패키지 몸체의 일측에 형성되며, 상기 복수개의 발광 다이오드 칩이 배치된 캐비티; 상기 캐비티에 복수개의 발광 다이오드 칩이 전기적으로 연결된 복수의 전극을 포함하는 발광 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 캐비티에는 수지물 또는 형광체가 첨가된 수지물을 포함하는 발광 다이오드 패키지.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 복수개의 발광 다이오드 칩은 서로 직렬 또는 병렬로 연결되는 발광 다이오드 패키지.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 색도 랭크는 CIE Lab 공간에서 색차 △E가 0<△E≤5 범위를 포함하며, 상기 △E는 Lab 공간 상에서 두 점 사이의 거리를 나타내는 발광 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1발광 디바이스와 상기 제2발광 디바이스는 서로 다른 휘도의 랭크를 갖는 발광 장치.
  13. 제2항에 있어서,
    상기 제 1내지 제3발광 디바이스의 그룹이 어레이된 기판을 포함하며,
    상기 제1내지 제3발광 디바이스는 사이드 뷰 타입 또는 탑 뷰 형태로 이용되는 발광 장치.
  14. 발광 디바이스의 광 특성을 CIE Lxy 색 공간의 산포로 생성하는 단계;
    상기 CIE Lxy 생 공간의 산포를 CIE Lab 공간의 산포로 생성하는 단계;
    상기 CIE Lab 공간에서 색도를 세분화한 랭크별 색차 범위를 설정하여 다수개의 랭크를 구성하는 단계;
    상기 구성된 랭크들 중에서 타켓 색도 범위에 근접한 랭크에 속한 복수개의 발광 디바이스를 조합하여 발광 장치를 구성하는 단계를 포함하는 발광 장치 제조방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 발광 디바이스는 복수개의 청색 LED 칩 또는 삼색(RED/BLUE/GREEN) LED 칩을 포함하는 발광 장치 제조방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 각각의 랭크는 CIE Lab 공간에서 색차 △E가 0<△E≤5 범위를 포함하며, 상기 △E는 상기 CIE Lab 공간상에서 두 점 사이의 거리를 나타내는 발광 장치 제조방법.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 멀티 랭크는 상기 발광 디바이스의 광 특성으로부터 색에 대한 복수개 의 랭크 및 밝기에 대한 복수개의 랭크 중에서 선택적으로 포함하는 발광 장치 제조방법.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 CIE Lxy 색 공간의 변동 산포는 각 LED 칩의 피크 파장, 반치폭, 밀도의 파라미터를 조합하여 생성하는 발광 장치 제조방법.
  19. 제14항에 있어서,
    상기 복수개의 발광 디바이스 중 적어도 하나는 타켓 색도의 센터 랭크, 상기 센터 랭크에 인접한 랭크, 상기 센터 랭크를 중심으로 서로 대향되는 랭크, 상기 센터 랭크를 중심으로 서로 보색관계에 있는 랭크 중 적어도 하나의 랭크를 갖는 발광 장치 제조방법.
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