KR20110121595A - 발광소자 패키지, 광원 모듈, 백라이트 유닛, 디스플레이 장치, 텔레비전 세트 및 조명 장치 - Google Patents

발광소자 패키지, 광원 모듈, 백라이트 유닛, 디스플레이 장치, 텔레비전 세트 및 조명 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 발광소자 패키지, 광원 모듈, 백라이트 유닛, 디스플레이 장치, 텔레비전 세트 및 조명 장치에 관한 것으로서, 본 발명의 일 측면은, 전기 신호 인가시 빛을 방출하는 발광소자를 포함하는 하나 이상의 광원부 및 상기 광원부의 상부에 배치되며, 0˚ 미만 및 0˚ 초과의 방사 각도에서 각각 제1 및 제2 피크를 갖는 형태의 이등방 투과 분포 함수(Bidirectional Transmittance Distribution Function) 특성을 나타내는 광학시트를 포함하는 광원 모듈을 제공한다.

Description

발광소자 패키지, 광원 모듈, 백라이트 유닛, 디스플레이 장치, 텔레비전 세트 및 조명 장치 {LIGHT EMITTING DEVICE PACKAGE, LIGHT SOURCE MODULE, BACKLIGHT UNIT, DISPLAY APPARATUS, TELEVISION SET AND ILLUMINATION APPARATUS}
본 발명은 발광소자 패키지, 광원 모듈, 백라이트 유닛, 디스플레이 장치, 텔레비전 세트 및 조명 장치에 관한 것이다.
반도체 발광소자의 일 종인 발광 다이오드(LED)는 전류가 가해지면 p, n형 반도체의 접합 부분에서 전자와 정공의 재결합에 기하여, 다양한 색상의 빛을 발생시킬 수 있는 반도체 장치이다. 이러한 발광 다이오드는 필라멘트에 기초한 발광소자에 비해 긴 수명, 낮은 전원, 우수한 초기 구동 특성, 높은 진동 저항 등의 여러 장점을 갖기 때문에 그 수요가 지속적으로 증가하고 있다. 특히, 최근에는, 청색 계열의 단파장 영역의 빛을 발광할 수 있는 3족 질화물 반도체가 각광을 받고 있다.
한편, LCD 백라이트 등에 사용되는 광원 모듈의 경우, 종래에는 냉음극 형광 램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp, CCFL)이 사용되었으나, CCFL은 수은 가스를 사용하므로 환경 오염을 유발할 수 있고, 응답속도가 느리며, 색 재현성이 낮을 뿐만 아니라 LCD 패널의 경박단소화에 적절하지 못한 단점을 가졌다. 이에 비해 발광다이오드는 친환경적이며, 응답속도가 수 나노 초로 고속 응답이 가능하여 비디오 신호 스트림에 효과적이고, 임펄시브(Impulsive) 구동이 가능하며, 색 재현성이 100% 이상이고 적색, 녹색, 청색 발광다이오드의 광량을 조정하여 휘도, 색 온도 등을 임의로 변경할 수 있을 뿐만 아니라, LCD 패널의 경박단소화에 적합한 장점들을 가지므로, 최근 백라이트용 광원 모듈로서 적극적으로 채용되고 있는 실정이다.
본 발명의 목적 중 하나는 확산 시트를 구비하는 광원 모듈에서 광학 거리를 줄이며 광원의 수를 저감할 수 있는 광원 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적 중 또 다른 하나는 상기의 광원 모듈을 구비함으로써 얇은 두께를 가지면서도 광 균일도가 우수한 백라이트 유닛을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적 중 또 다른 하나는 상기의 광원 모듈을 구비하는 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적 중 또 다른 하나는 상기의 광원 모듈을 구비하는 텔레비전 세트를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적 중 또 다른 하나는 상기의 광원 모듈을 구비하는 조명 장치를 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 일 측면은,
전기 신호 인가시 빛을 방출하는 발광소자를 포함하는 하나 이상의 광원부 및 상기 광원부의 상부에 배치되며, 0˚ 미만 및 0˚ 초과의 방사 각도에서 각각 제1 및 제2 피크를 갖는 형태의 이등방 투과 분포 함수(Bidirectional Transmittance Distribution Function) 특성을 나타내는 광학시트를 포함하는 광원 모듈을 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 광원부는 0˚ 미만 및 0˚ 초과의 방사 각도에서 각각 제1 및 제2 피크를 갖는 형태의 배광 패턴을 나타낼 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 광원부의 지향각은 120˚ 이상일 수 있다.
이 경우, 상기 0˚ 미만의 방사 각도 및 상기 0˚ 초과의 방사 각도의 차이는 20 ~ 50˚일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 광원부는 방사 각도 0˚에서 피크를 갖는 형태의 배광 패턴을 나타낼 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 광원부는 상기 발광소자에서 방출된 빛의 경로 상에 배치된 렌즈부를 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 광원부는 발광소자 패키지 형태로 제공될 수 있으며, 이와 달리, 상기 발광소자가 실장되는 회로 기판을 더 포함하며, 상기 렌즈부는 상기 회로 기판과 접하도록 배치될 수도 있다.
또한, 상기 렌즈부는 상기 발광소자의 직상부에 대응하는 영역이 다른 영역과 비교하여 상대적으로 상기 발광소자를 향하여 함몰된 형상을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 광학 시트는 일면에 형성된 요철 구조를 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 요철 구조는 상기 광원부에서 입사된 빛이 상기 광학 시트를 거쳐 투과하는 측에 형성될 수 있다.
또한, 상기 요철 구조는 다각뿔 형상의 구조물을 다수 구비하되, 상기 다수의 다각뿔 구조물 중 적어도 일부는 수평면에 경사지게 배치된 경사면을 복수 개 구비하며, 상기 복수의 경사면은 서로 다른 경사 각도를 가질 수 있다.
이 경우, 상기 다수의 다각뿔 구조물 중 서로 인접한 것의 경사면은 서로 다른 경사 각도를 가질 수 있다.
이 경우, 상기 다수의 다각뿔 구조물은 서로 다른 크기를 가지며, 하나의 다각뿔 구조물을 기준으로 그 주변에 인접하여 다른 다각뿔 구조물이 비주기적으로 배치되되, 상기 비주기적 배치 구조가 주기적으로 반복되어 상기 요철 구조를 형성할 수 있다.
또한, 상기 다수의 다각뿔 구조물 중 적어도 일부는 서로 높이가 다를 수 있다.
또한, 상기 다수의 다각뿔 구조물 중 적어도 일부는 인접한 다른 구조물과 오버랩될 수 있다.
또한, 상기 요철 구조는 원뿔 형상의 구조물을 다수 구비할 수 있다.
또한, 상기 다수의 원뿔 구조물은 행과 열을 이루며 배열될 수 있다.
또한, 상기 광학 시트는 뿔 형상을 갖되, 평면 형상의 측면과 곡면 형상의 측면을 모두 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 광학 시트는 내부에 광 확산 입자를 포함하지 않을 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 광원부에서 방출되어 상기 광학 시트를 투과한 빛의 경로 상에 배치되며, 투광성 베이스 내부에 분산된 확산 입자를 구비하는 구조의 확산 시트를 더 포함할 수 있으며, 이 경우, 상기 광학 시트는 일면에 형성된 요철 구조를 포함하며, 상기 요철 구조는 상기 광원부에서 입사된 빛이 상기 광학 시트를 거쳐 투과하는 측에 형성될 수 있다.
또한, 상기 광학 시트와 상기 확산 시트는 소정 거리 이격되도록 배치되거나 이와 달리, 상기 확산 시트는 상기 광학 시트 상에 적층되도록 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 광원부는 회로 기판 상에 복수 개로 배열되며, 상기 회로 기판과 상기 확산 시트 간의 거리는 상기 복수의 광원부의 피치의 1/2보다 작거나 같은 것을 특징으로 하는 광원 모듈.
한편, 본 발명의 다른 측면은,
전기 신호 인가시 빛을 방출하는 발광소자를 포함하는 하나 이상의 광원부와, 상기 광원부의 상부에 배치되며, 0˚ 미만 및 0˚ 초과의 방사 각도에서 각각 제1 및 제2 피크를 갖는 형태의 이등방 투과 분포 함수(Bidirectional Transmittance Distribution Function) 특성을 나타내는 광학시트 및 상기 광원부에서 방출되어 상기 광학 시트를 투과한 빛의 경로 상에 배치되며, 투광성 베이스 내부에 분산된 확산 입자를 구비하는 구조의 확산 시트를 포함하는 백라이트 유닛을 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 확산 시트를 투과한 빛의 경로 상에 배치된 휘도 향상 시트를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면은,
전기 신호 인가시 빛을 방출하는 발광소자를 포함하는 하나 이상의 광원부와, 상기 광원부에서 방출된 빛의 경로 상에 배치되며, 0˚ 미만 및 0˚ 초과의 방사 각도에서 각각 제1 및 제2 피크를 갖는 형태의 이등방 투과 분포 함수(Bidirectional Transmittance Distribution Function) 특성을 나타내는 광학시트와, 상기 광원부에서 방출되어 상기 광학 시트를 투과한 빛의 경로 상에 배치되며, 투광성 베이스 내부에 분산된 확산 입자를 구비하는 구조의 확산 시트 및 상기 확산 시트의 상부에 배치된 디스플레이 패널을 포함하는 디스플레이 장치를 제공한다.
이 경우, 본 발명의 또 다른 측면에서는 상기와 같은 디스플레이 장치를 포함하는 텔레비전 세트를 제공한다.
본 발명의 또 다른 측면은,
전기 신호 인가시 빛을 방출하는 발광소자를 포함하는 하나 이상의 광원부와, 상기 광원부에서 방출된 빛의 경로 상에 배치되며, 0˚ 미만 및 0˚ 초과의 방사 각도에서 각각 제1 및 제2 피크를 갖는 형태의 이등방 투과 분포 함수(Bidirectional Transmittance Distribution Function) 특성을 나타내는 광학시트와, 상기 광원부 및 광학시트를 둘러싸도록 배치된 하우징 및 상기 광원부와 전기적으로 연결된 소켓 구조를 포함하는 조명 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 의할 경우, 확산 시트를 구비하는 광원 모듈에서 광학 거리를 줄이며 광원의 수를 저감할 수 있는 광원 모듈을 얻을 수 있다.
또한, 상기의 광원 모듈을 구비함으로써 얇은 두께를 가지면서도 광 균일도가 우수한 백라이트 유닛, 디스플레이 장치, 텔레비전 세트 및 조명 장치를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 의할 경우, 열 방출 성능이 향상되어 패키지 본체에 해당하는 수지부의 열화가 최소화되며, 나아가, 리드 프레임과 패키지 본체와의 결합력이 높아짐에 따라 구조적 신뢰성이 향상될 수 있는 발광소자 패키지를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시형태에 따른 발광소자 패키지는, 넓은 광 지향각을 가지며, 균일한 면 광원을 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시형태에 따른 백라이트 유닛은, 적은 수의 발광소자 패키지만으로도 균일한 면 광원을 얻을 수 있으므로 경제적이며, 광원인 발광소자 패키지와 확산판 사이의 거리를 최소화할 수 있으므로, 장치의 슬림화, 소형화가 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 광원 모듈을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2, 도 3, 도 5 및 도 10은 도 1의 광원부의 일 예를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 4는 도 1의 광원부가 가질 수 있는 배광 패턴의 일 예를 나타내는 그래프로서, 가로축은 방사 각도를 나타내며, 세로축의 광 세기는 상대적인 값을 나타낸다.
도 6은 도 1의 광원부의 다른 예를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 7은 도 1의 광원부가 가질 수 있는 배광 패턴의 다른 예를 나타내는 그래프이다.
도 8은 도 1의 광원 모듈에서 채용될 수 있는 광학 시트의 일 예를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 9는 광학 시트의 표면을 촬영한 이미지이다.
도 11은 광학 시트가 가질 수 있는 이등방 투과 분포 함수의 일 예를 나타내는 그래프이다.
도 12 및 도 13은 각각 비교 예에 따른 광학 시트로부터 얻을 수 있는 발광 분포를 나타낸다.
도 14는 도 11의 BTDF를 갖는 광학 시트로부터 얻을 수 있는 발광 분포를 나타낸다.
도 15 및 도 16은 각각 비교 예와 본 발명의 실시 예에 따른 발광 분포를 나타낸 것이다.
도 17은 광학 시트의 다른 예를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 18은 도 1의 광원 모듈에서 채용될 수 있는 확산 시트의 일 예를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 19는 본 발명의 실시 예 및 비교 예에 따른 광원 모듈의 구성을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 20은 도 19의 광원 모듈의 상부에서의 발광 분포를 나타낸 것이다.
도 21 내지 23은 본 발명의 변형 예에 따른 광원 모듈을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 24는 본 발명의 일 실시형태에 따른 발광소자 패키지를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 25는 도 24에 도시된 발광소자 패키지를 AA' 라인을 따라 절단한 단면의 형태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 26은 볼록부와 상기 볼록부 내에 오목부를 구비하는 렌즈 상면의 휘도 분포를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 27 내지 도 29는 상기 리드 프레임의 표면 거칠기에 따른 광 분포를 설명하기 위한 도면과 사진을 나타낸다.
도 30은 본 발명의 일 실시형태에 따른 발광소자 패키지의 리드 프레임 GAM 지수에 따른 방사 패턴과 휘도 분포를 나타낸다.
도 31은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 발광소자 패키지를 측면에서 바라본 개략적인 도면이다.
도 32는 본 발명의 일 실시형태에 따른 백라이트 유닛을 측면에서 바라본 개략적인 도면이다.
도 33은 본 발명의 일 실시형태에 따른 발광소자 패키지의 파장변환층 두께에 따른 방사 패턴을 나타낸다.
도 34는 도 33의 발광소자 패키지의 휘도 분포를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 35는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 발광소자 패키지를 개략적으로 나타낸 단면도이며, 도 36은 도 35의 발광소자 패키지를 상부에서 바라본 개략적인 평면도이다.
도 37은 도 35의 발광소자 패키지에서 파장변환부와 도전성 와이어 주변 영역을 확대하여 나타낸 것이다.
도 38 및 도 39는 도 35의 실시 형태에서 변형된 실시 형태에 따른 반도체 발광소자를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 40은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 발광소자 패키지를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 41은 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 발광소자 패키지를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 42는 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 발광소자 패키지를 개략적으로 나타낸 평면도이며, 도 43은 도 42의 발광소자 패키지에서 제1 및 제2 리드 프레임을 아래로부터 바라본 사시도이다.
도 44 및 도 45는 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 발광소자 패키지를 개략적으로 나타낸 것으로서 각각 평면도 및 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태들을 설명한다.
그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 광원 모듈을 개략적으로 나타내는 단면도이다. 도 2, 도 3 및 도 5는 도 1의 광원부의 일 예를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 또한, 도 4는 도 1의 광원부가 가질 수 있는 배광 패턴의 일 예를 나타내는 그래프로서, 가로축은 방사 각도를 나타내며, 세로축의 광 세기는 상대적인 값을 나타낸다. 또한, 도 6은 도 1의 광원부의 다른 예를 개략적으로 나타내는 단면도이며, 도 7은 도 1의 광원부가 가질 수 있는 배광 패턴의 다른 예를 나타내는 그래프이다.
우선, 도 1을 참조하면, 본 실시 형태에 따른 광원 모듈(100)의 경우, 광원부(101) 및 광학 시트(103)를 포함하는 구조로서, 이에 더하여 광원부(101)가 실장되는 회로 기판(102), 광학 시트(103) 상부에 배치된 확산 시트(104) 및 휘도 향상 시트(105)를 포함할 수 있다.
광원부(101)는 도 2에 도시된 것과 같이, 전기 신호 인가시 빛을 방출하는 발광소자(111)를 포함하며, 광원 모듈(100)에는 하나 이상(본 실시 형태에서는 복수 개)의 광원부(101)가 포함될 수 있다. 이 경우, 발광소자(111)로부터 방출된 빛의 경로 상에는 렌즈부(113)가 배치될 수 있다. 또한, 발광소자(111)와 전기적으로 연결되는 패키지 기판(112)을 포함할 수 있으며, 패키지 기판(112)의 예로서, PCB, MCPCB, MPCB, FPCB 등의 기판이나 리드 프레임 등을 들 수 있다. 발광소자(111)는 전기 신호 인가 시 빛을 방출하는 소자라면 어느 것이나 사용될 수 있으며, 바람직하게는 발광 다이오드가 이용될 수 있을 것이다.
이 경우, 도 2의 예에서는 광원부(101)에 하나의 발광소자(111)가 구비된 구조를 나타내었으나, 필요에 따라, 복수 개의 발광소자(111)가 구비될 수도 있을 것이다. 예를 들어, 하나의 광원부(101)에는 각각 적색, 녹색 및 청색의 빛을 방출하는 발광소자가 구비될 수 있으며, 후술할 바와 같이, 본 실시 형태에서 제안하는 광원부(101)와 광학 시트(103)를 이용함으로써 3색 광이 혼합 특성이 우수한 백색광을 얻을 수 있다. 물론, 실시 형태에 따라서는 광원 모듈(100)에 구비된 복수의 광원부(101)에서 방출되는 빛이 서로 색을 가질 수도 있을 것이다.
이와 다른 예로서, 렌즈부(113)에는 발광소자(111)로부터 방출된 빛을 다른 색으로 변환하는 파장변환물질(예컨대, 형광체, 양자점 등)이 분산되어 있을 수 있으며, 예를 들어, 발광소자(111)가 청색광을 방출하고, 상기 파장변환물질은 녹색, 황색 및 적색 형광체 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 렌즈부(113)에 파장변환물질이 분산된 구조의 경우, 이하의 실시 형태에서도 모두 반영될 수 있을 것이다. 또 다른 예로서, 파장변환물질은 렌즈부(113)가 아닌 다른 위치에도 적용될 수 있으며, 예를 들어, 발광소자(111)의 표면에 코팅되거나 패키지 레벨에서 발광소자(111)로부터 이격된 위치에 배치될 수 있다. 나아가, 후술할 바와 같이, 광학 시트(103)의 표면이나 내부에 파장변환물질이 적용될 수도 있을 것이다.
한편, 도 2의 예에서는 광원부(101)가 평판형의 패키지 기판(112) 상에 배치된 형태의 패키지 구조를 나타내었으나, 발광소자(111)는 반사컵 형상의 패키지 본체에 배치될 수도 있는 등 후술할 바와 같이, 본 실시 형태에서 의도하는 배광 패턴을 갖는다면 다양한 구조로 변형될 수 있을 것이다. 예를 들어, 도 3(a)의 단면도에 도시된 변형된 형태의 광원부(101`)와 같이, 발광소자(111)는 제1 및 제2 리드 프레임(112a, 112b) 중 적어도 어느 하나(본 실시 형태에서는 제1 리드 프레임) 상에 배치되며, 발광소자(111)와 제1 및 제2 리드 프레임(112a, 112b)과는 도전성 와이어(W)에 의하여 전기적으로 연결될 수 있다. 다만, 발광소자(111)의 형태에 따라 도전성 와이어(W)는 1개만 필요하거나 필요하지 않을 수 있으며, 예컨대, 발광소자(111)의 전극이 발광구조물을 사이에 두고 상하면에 형성된 구조에서는 도전성 와이어(W)가 1개만 필요할 수 있고, 발광소자(111)가 플립칩 형태로 2개의 리드 프레임(112a, 112b)에 걸쳐 배치된 경우에는 도전성 와이어(W)가 따로 필요하지 않을 수 있다.
한편, 도 3의 광원부(101`)의 경우, 제1 및 제2 리드 프레임(112a, 112b)의 하면은 외부로 노출되어 전기 연결부로 제공될 수 있으며, 이러한 구조에 의하여 방열 효과의 향상을 기대할 수 있다. 이 경우, 도 3(b)의 상부 평면도에서 볼 수 있듯이, 제1 리드 프레임(112a)은 제2 리드 프레임(112b)을 향하는 부분 중 일부가 돌출되고 제2 리드 프레임(112b)은 이를 수용하도록 대응하는 부분이 오목하게 형성될 수 있으며, 이러한 구조에 의하여 렌즈부(113)와의 결합력이 향상될 수 있다. 렌즈부(113)는 투광성 수지로 이루어질 수 있으며, 제1 및 제2 리드 프레임(112a, 112b)과 결합되어 이들을 지지하는 기능을 할 수 있다. 구체적으로 도시하지는 않았으나, 제1 및 제2 리드 프레임(112a, 112b)에는 렌즈부(113)와의 접촉 면적이 더욱 늘어날 수 있도록 홀이나 단차 구조, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 이와 관련된 설명은 도 41 내지 45를 참조하여 후술한다. 또한, 광원부(101)는 상술한 구조 외에도 다른 다양한 패키지 구조로 변형될 수 있으며, 이는 도 24 내지 45를 참조하여 후술한다.
한편, 광원부(101)는 패키지 형태가 아닌 다른 형태로 제공될 수 있다. 즉, 도 5에 도시된 것과 같은 소위, COB (Chip On Board) 구조로 제공될 수 있으며, 구체적으로, 회로 기판(102) 상에 발광소자(111)가 직접 실장되며, 렌즈부(114)는 회로 기판(102) 상에 안착되어 회로 기판(102)과 접촉하도록 배치될 수 있다. 한편, 도 1에 도시된 회로 기판(102)은 광원부(101)의 실장 영역을 제공하며, 당 기술 분야에서 사용되는 회로 기판, 예컨대, PCB, MCPCB, MPCB, FPCB 등을 이용할 수 있다. 이 경우, 회로 기판(102)은 그 표면과 내부 등에 배선 패턴(미 도시)을 구비하며, 상기 배선 패턴은 광원부(101)와 전기적으로 연결될 수 있다.
본 실시 형태의 경우, 광원부(101)는 도 4에 도시된 것과 같은 형태의 배광 패턴을 가질 수 있다. 구체적으로, 광원부(101)는 직상부, 즉, 0˚가 아닌 0˚ 미만 및 0˚ 초과의 방사 각도에서 각각 제1 및 제2 피크를 갖는 형태의 배광 패턴을 나타낼 수 있다. 일 예로서, 도 4(a) 및 4(b)에서 볼 수 있듯이, 광원부(101)의 배광 패턴은 총 2개의 피크, 즉, 0˚ 미만 및 0˚ 초과의 방사 각도에서 각각 1개씩의 피크를 가질 수 있다. 도 4에서는 방사각도 0˚에서 피크가 없는 형태를 나타내고 있지만, 광원부(101)의 구조에 따라, 방사각도 0˚에서도 국소적인 피크가 발생할 수 있으며, 다만, 이 경우에도 방사각도 0˚에서의 피크는 상기 제1 및 제2 피크보다는 크기가 작을 수 있다.
이러한 배광 패턴을 갖는 광원부(101)는 직상부(즉, 방사각도 0˚)보다 그 주변에서의 상대적인 광 세기가 더 크며, 지향각도 상대적으로 큰 값(120˚ 이상)을 가질 수 있다. 광원부(101)의 이러한 광 특성, 즉, 광이 광원부(101)의 직상부에 집중되지 아니하고 직상부의 주변으로 퍼져나가는 특성에 의하여, 광원부(101) 상부 영역에서 다른 광원부(101)와의 광 혼합에 보다 유리할 수 있으며, 특히, 후술할 바와 같이, 본 실시 형태에서 제안하는 광학 특성을 갖는 광학 시트(103)와 결합될 경우 광 혼합 효과는 더욱 두드러질 수 있다.
광원부(101)가 도 4에 도시된 형태의 배광 배턴을 갖기 위하여, 도 2, 도 3, 도 5, 도 24 및 도 25의 예에 나타낸 바와 같이, 렌즈부(113, 114)는 발광소자(111)의 직상부에 대응하는 영역이 다른 영역과 비교하여 상대적으로 발광소자(111)를 향하여 함몰된 형상을 가짐으로써 빛을 직상부가 아닌 그 주변 영역으로 유도할 수 있으며, 큰 지향각을 가질 수 있다. 다만, 도 2, 도 3, 도 5, 도 24 및 도 25에 나타낸 렌즈부의 형상은 일 예일 뿐이며, 도 4와 유사한 형태의 배광 패턴을 갖는 광원부(101)나 렌즈부의 형상을 다양하게 변형될 수 있을 것이다. 예를 들어, 렌즈부를 반구형으로 형성하더라도 렌즈부의 표면이나 내부에 산란 입자나 반사부를 적절한 형상으로 적용한다면 도 4와 유사한 형태의 광 특성을 나타낼 수도 있을 것이다.
한편, 광원부의 경우, 상기와 같이 0˚ 미만 및 0˚ 초과의 방사 각도를 갖는 구조 외에, 도 7과 같이 방사각도 0˚에서 가장 광 세기가 큰 피크(소위, 가우시안 패턴)를 갖는 구조를 사용할 수도 있다. 도 6의 광원부(101``)는 이러한 배광 패턴을 나타내는 구조의 일 예에 해당하며, 발광소자(111)를 덮는 반구 형상의 렌즈부(113`)를 포함한다. 이러한 구조 외에도 도 3 및 도 5의 광원부에서 렌즈부의 형상을 도 6의 렌즈부(113`)와 유사한 형상으로 변경한 구조도 사용할 수 있을 것이다. 광원부가 도 7과 같은 배광 패턴을 갖는 경우, 즉, 광원부(101``)의 직상부에서 광 세기가 가장 큰 경우에도 후술할 바와 같이 수직 방향으로 입사된 빛을 측 방향으로 유도하는 기능을 하는 광학 시트(103)를 상부에 배치함으로써 높은 수준의 광 혼합 효과를 얻을 수 있다.
광원부(101)에서 방출된 빛의 경로 상(본 실시 형태에서는 광원부의 상부)에 배치된 광학 시트(103)는 광원부(101)의 도 4에 도시된 형태와 유사한 배광 특성을 보이며, 도 8 내지 16을 참조하여 이를 구체적으로 설명한다. 도 8은 도 1의 광원 모듈에서 채용될 수 있는 광학 시트의 일 예를 개략적으로 나타낸 단면도이며, 도 9는 도 8의 광학 시트의 표면을 촬영한 이미지이다. 또한, 도 11은 광학 시트가 가질 수 있는 이등방 투과 분포 함수(Bidirectional Transmittance Distribution Function, 이하, 'BTDF'라 함)의 일 예를 나타내는 그래프이다. 이 경우, 광학 시트의 BTDF는 광학 시트에 수직 방향으로 입사된 레이저에 의한 방사 패턴을 각도에 따라 측정함으로써 얻어질 수 있다.
도 11을 참조하면, 광학 시트(103)의 BTDF 특성은 0˚ 미만 및 0˚ 초과의 방사 각도에서 각각 제1 및 제2 피크를 갖는 형태를 나타내며, 구체적으로, 0˚ 미만 및 0˚ 초과의 방사 각도에서 각각 1개씩의 피크를 갖는다. 이 경우, 상기 0˚ 미만의 방사 각도 및 상기 0˚ 초과의 방사 각도의 차이(θ)는 약 20 ~ 50˚의 범위가 될 수 있다. 후술할 바와 같이, 이러한 투광 특성을 보이는 광학 시트(103)를 앞서 설명한 배광 패턴을 갖는 광원부들(101, 101`, 101``)과 결합시킬 경우, 광학 시트(103) 상부에서의 광 균일도는 더욱 향상될 수 있다. 또한, 구체적으로 도시하지는 않았으나, 광학 시트(103)의 표면이나 내부에는 형광체나 양자점과 같은 파장변환물질(예컨대, 황색, 녹색 및 적색 파장변환물질 중 적어도 하나)이 적용되어 광원부(101)로부터 방출된 빛(예컨대, 청색광)을 변환할 수 있으며, 이에 의하여 광원 모듈(100)에서는 의도한 색의 빛, 예컨대, 고 연색성의 백색광을 얻을 수 있다.
한편, 광학 시트(103)의 경우, 상술한 투광 특성을 보일 수 있는 다양한 구조로 채용될 수 있으며, 일 예를 설명하면, 도 8에 도시된 것과 같이, 광학 시트(103)는 일면에 형성된 요철 구조(122)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 광학 시트(103)는 투광성 베이스(121) 및 이로부터 연장된 형태의 요철 구조(122)를 포함하며, 이 경우, 요철 구조(122)는 광원부(101)에서 입사된 빛이 광학 시트(103)를 거쳐 투과하는 측에 형성된다. 즉, 도 8을 기준으로 광원부(101)는 투광성 베이스(121)의 하부에 배치된 것으로 이해될 수 있다. 투광성 베이스(121)는 약 0.5 ~ 1.5㎜의 두께를 가질 수 있으며, PMMA 등과 같이 당 기술 분야에서 광학 소자를 제조하는데 널리 이용되는 물질로 형성될 수 있다. 요철 구조(122)는 수십 ㎛ 수준의 두께를 가질 수 있으며, 투광성 베이스(121)와 동일한 물질로 이루어질 수도 있으나, 자외선이나 열 경화성 물질을 투광성 베이스(121)에 적용하여 요철을 전사한 후 경화 공정을 거침으로써 형성될 수도 있다. 다만, 광학 시트(103)가 반드시 요철 구조(122)를 구비해야 하는 것은 아니며, 도 11의 BTDF 특성을 나타낼 수 있다면 요철 구조가 아닌 다른 형태의 광학 구조(예컨대, 산란 구조, 반사 구조 등)를 적용할 수도 있을 것이다. 또한, 도 10에 도시된 것과 같이, 도 8의 요철 구조(112)와 동일 또는 유사한 형상의 요철 구조를 렌즈(113``)의 표면에 적용할 수도 있으며, 이 경우, 광원 모듈(100)은 광학 시트(103)를 따로 구비하지 않을 수도 있을 것이다.
광학 시트(103)의 BTDF가 도 11에 나타낸 특성을 보이기 위하여 요철 구조(122)의 형상은 적절히 조절될 수 있으며, 상기 요철 구조는 수직 방향으로 입사된 빛을 주변으로 퍼뜨리기에 적합하도록 뿔 형상을 가질 수 있다. 다만, 상기 요철 구조는 반드시 뿔 형상으로만 한정되는 것은 아니며, 도 11의 BTDF 특성을 나타낸다면 다른 형상의 요철 구조도 채용될 수 있을 것이다. 상기 요철 구조가 뿔 형상으로 형성되는 경우, 수직 방향으로 입사된 빛은 뿔 형상 구조물의 경사진 측면에 의하여 경로가 변경되어 측 방향으로 퍼져나갈 수 있다. 여기서, 뿔 형상은 다각뿔이나 원뿔 외에도 이들의 복합적인 형태, 즉, 평면 형상의 측면과 곡면 형상의 측면을 모두 갖는 형상의 뿔 구조도 가능할 것이다. 그 예를 설명하면, 요철 구조는 도 8 및 도 9에 도시된 것과 같이, 다각뿔 형상의 구조물을 다수 구비하되, 이들 중 적어도 일부는 수평면, 즉, 투광성 베이스(121)의 상면이나 하면과 경사지게 배치된 경사면을 복수 개 구비한다. 상기 다각뿔 구조물의 형상을 더욱 세부적으로 살펴보면, 도 8 및 도 9에서 볼 수 있듯이, 상기 다수의 다각뿔 구조물 중 적어도 일부는 이에 구비된 2개 이상의 상기 경사면이 서로 다른 경사 각도를 가질 수 있으며, 나아가, 서로 인접한 다각뿔 구조물의 경사면 역시 서로 다른 경사 각도를 가질 수 있다. 또한, 도 9에서 볼 수 있듯이, 상기 다수의 다각뿔 구조물은 이들 중 적어도 일부가 서로 다른 크기와 높이를 가질 수 있으며, 하나의 다각뿔 구조물을 기준으로 그 주변에 인접하여 다른 다각뿔 구조물이 비주기적으로 배치될 수 있다. 이 경우, 광학 시트(103)를 완성하는 방법의 일 예로서, 이러한 비주기적 배치 구조를 주기적으로 반복할 수 있을 것이다. 또한, 도 9에서 볼 수 있듯이, 상기 다수의 다각뿔 구조물 중 적어도 일부는 인접한 다른 구조물과 오버랩될 수 있다.
다만, 도 17의 변형 된 예에 따른 광학 시트(103`)에서 볼 수 있듯이, 다각뿔 형태가 아니더라도 광학 시트(103`)는 상술한 형태의 광학 특성을 갖기 위한 다른 형태의 구조물, 예컨대, 원뿔 구조를 구비하여 수직 방향으로 입사된 빛의 경로를 변화시켜 측 방향으로 유도할 수 있으며, 이 경우, 상기 원뿔 구조는 복수 개 구비되어 행과 열을 이루도록 배열될 수 있다.
한편, 상기와 같은 뿔 형상의 구조물에 의하여 광의 진행 경로가 측 방향으로 적절히 퍼져나가기 위해서는 광학 시트(103)의 투명도는 높은 것이 바람직하며, 따라서, 광학 시트(103)는 내부에 광 확산 입자를 포함하지 않을 수 있다. 이와 같이, 광학 시트(103) 내부에 광 확산 입자가 포함되지 않는 경우, 광 확산 입자에 의한 광 손실이 최소화되어 광학 시트(103)를 이용한 광원 모듈(100)의 발광 효율이 향상될 수 있다. 다만, 광학 시트(103) 내부에 광 확산 입자가 전혀 포함되지 않아야 함을 의미하는 것은 아니며, 광학 시트(103)의 제조 과정에서 불가피하게 광 확산 입자가 존재하는 경우나 의도적으로 미량의 광 확산 입자를 광학 시트(103) 내부에 분산시키는 경우까지 배제하는 것은 아니라 할 것이다.
상술한 바와 같이, 다각뿔 구조물을 비주기적 배치한 구조를 가짐으로써 광학 시트(103)는 상술한 도 10의 BTDF 특성을 나타낼 수 있으며, 이를 도 12 내지 14를 참조하여 설명한다. 도 12 및 도 13은 각각 비교 예에 따른 광학 시트로부터 얻을 수 있는 발광 분포를 나타내며, 도 4의 배광 패턴을 갖는 광원부를 하부로부터 조사한 후 광 세기(illumination)을 측정하여 얻어진 것이다. 도 14는 도 11의 BTDF를 갖는 광학 시트로부터 얻을 수 있는 발광 분포를 나타내며, 마찬가지로, 도 4의 배광 패턴을 갖는 광원부를 하부로부터 조사하여 얻어진 것이다.
도 12의 광학 시트는 스트라이프 형상의 삼각 기둥이 일 방향으로 배열된 패턴(S1)을 구비하며, 삼각 기둥의 2개의 경사면에 의하여 좌우(도 12 기준)로만 빛이 퍼져나간 형태의 발광 분포를 나타낸다. 도 13의 광학 시트는 4각뿔이 행과 열을 이루며 규칙적으로 배열된 패턴(S2)을 구비하며, 4각뿔의 4개의 경사면에 의하여 상하좌우(도 13을 기준)로만 빛이 퍼져나간 형태의 발광 분포를 나타낸다. 이와 같이, 도 12 및 도 13의 광학 시트를 사용한 경우에는 발광 분포가 특정한 방향성을 나타내므로, 도 11에서 설명한 BTDF 특성을 갖지 아니한다. 이와 비교하여, 도 14의 발광 분포에서 볼 수 있듯이, 본 실시 형태에서 제안하는 광학 시트를 사용한 경우에는 발광 분포가 지향성을 갖지 아니하고 모든 방향에 대하여 실질적으로 동일한 발광 특성을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
도 15 및 도 16을 참조하여 본 실시 형태에서 제안하는 광학 시트에 따른 효과를 다른 측면에서 비교한 결과를 살펴본다. 도 15 및 도 16은 각각 비교 예와 본 발명의 실시 예에 따른 발광 분포를 나타낸 것이다. 우선, 도 15의 경우, 배광 패턴이 서로 다른 광원부(101, 101`)의 상부에 확산 시트(104)를 배치하여 발광 분포를 측정한 것이며, 확산 시트(104)는 후술할 바와 같이, 투광성 베이스 내부에 확산 입자가 분산된 구조이다. 이 경우, 광원부(101, 101`)은 각각 도 2 및 도 6에서 설명한 구조를 갖는다. 도 16의 경우, 도 15의 비교 예에서 확산 시트(104)를 광학 시트(103)로 대체하여 발광 분포를 측정한 것이다.
우선, 도 15를 참조하면, 비교 예의 경우, 광원부(101, 101`)가 위치한 영역에서 광 세기가 상대적으로 큰 것을 볼 수 있으며, 이는 확산 시트(104)에 대하여 수직 방향으로 입사된 빛이 측 방향으로 퍼지는 효과가 크지 않았음을 의미한다. 이와 비교하여, 도 16의 발광 분포에서 볼 수 있듯이, 광원부(101, 101`)의 상부에 본 실시 형태에서 제안하는 광학 시트(103)를 배치한 경우, 발광 면적 자체는 줄어들었으나, 광 세기가 전체적으로 균일하게 되며, 이는 뿔 형상의 구조물을 갖는 광학 시트(103)에 의하여 빛이 측 방향으로 충분히 퍼져나갔음을 의미한다. 특히, 도 16을 참조하면, 이와 같은 효과는 0˚ 미만 및 0˚ 초과의 방사 각도에서 각각 제1 및 제2 피크를 갖는 광원부(101)와 0˚에서 피크를 갖는 광원부(101`) 모두에 대하여 나타났음을 확인할 수 있다. 한편, 상술한 바와 같이, 광학 시트(103)만 사용 시 전체적인 발광 면적이 상대적으로 작게 나타날 수 있으나, 광학 시트(103)와 광원부(101, 101`) 간의 거리를 조절하거나 도 1에 도시된 구조와 같이, 광학 시트(103) 상부에 확산 시트(104)를 배치하는 방법 등으로 발광 면적은 증가될 수 있을 것이다.
광학 시트(103)로부터 방출된 빛의 경로 상(본 실시 형태에서는 광학 시트의 상부)에 배치된 확산 시트(104)는 복수의 경로에서 입사된 광의 경로를 변경하여 이들을 혼합하는 기능 면에서는 광학 시트(103)와 유사하지만, 그 내부 구조는 광학 시트(103)와 상이하다. 즉, 도 18에 도시된 것과 같이, 확산 시트(104)는 투광성 베이스(131) 및 그 내부에 분산된 확산 입자(132)를 포함하여 구성될 수 있으며, 확산 입자(132)는 TiO2, SiO2 등과 같은 물질로 이루어질 수 있다. 다만, 본 실시 형태에서는 '확산 시트'라는 용어를 사용하였으나, 이는 확산 기능을 수행하고 평면 형태의 광학 구조물을 통칭하는 것으로서, 다른 구조물이 없더라도 형태가 변형되지 않는 '확산판'과 같은 광학 소자도 모두 포함한다 할 것이다. 한편, 확산 시트(104)에서 방출된 빛의 경로 상(본 실시 형태에서는 확산 시트의 상부)에 배치된 휘도 향상 시트(105)는 액정 패널 등에 빛을 제공하기 위하여 빛의 방향을 상부로 유도하는 기능 등을 수행하며, 예를 들어, 다수의 다각뿔 구조를 구비할 수 있다. 이 경우, 휘도 향상 시트(105)의 예로서, DBEF(Dual Brightness Enhancement Film)와 BEF(Brightness Enhancement Film) 등을 사용할 수 있다.
이하, 본 실시 형태에서 제안하는 광원 모듈(100)의 상기와 같은 구성, 즉, 광학 시트(103)와 확산 시트(104)를 모두 사용한 구조에 따른 광 혼합 효과를 살펴본다. 도 19는 본 발명의 실시 예 및 비교 예에 따른 광원 모듈의 구성을 개략적으로 나타낸 단면도로서, 점선을 기준으로 좌측은 도 1의 광원 모듈에 해당하며, 우측은 도 1의 광원 모듈에서 광학 시트(103) 대신 확산 시트(104`)를 채용한 구조에 해당한다. 이 경우, 광원부(101)는 도 4에 도시된 형태의 배광 패턴을 가지며, 확산 시트(104`)는 도 18에 도시된 구조와 유사하게 투광성 베이스에 확산 입자가 분산된 구조에 해당한다.
도 20은 도 19의 광원 모듈의 상부에서의 발광 분포를 나타낸 것으로서, 점선으로 나타낸 영역은 도 19에서 좌측 구조, 즉, 광학 시트(103) 및 확산 시트(104)를 사용한 구조에 해당한다. 도 20에서 볼 수 있듯이, 광학 시트(103) 및 확산 시트(104)를 결합한 구조에서 광 혼합 특성이 상대적으로 우수한 것을 확인할 수 있다. 즉, 확산 시트(104, 104`)를 2개 적용한 경우에 비하여 광학 시트(103) 및 확산 시트(104)를 결합한 경우에 광 혼합 특성이 더 우수하며, 이는 광학 시트(103)에 의하여 수직 방향으로 입사된 빛 중 적어도 일부를 적절히 차단되었기 때문으로 볼 수 있다. 또한, 이러한 광 혼합 특성 향상 효과는 가우시안 배광 패턴이 아닌 도 4의 배광 패턴을 갖는 광원부(101)를 사용한 경우에 더욱 두드러질 수 있을 것이다. 이와 같이, 광 혼합 효과가 향상될 경우, 확산 시트가 배치되는 위치에 해당하는 광학 거리(L)를 줄일 수 있으며, 이와 동시에 또는 독립적으로 광원부(101)의 피치(P)는 증가되어 광원부(101)의 개수를 줄일 수 있다.
구체적으로, 도 1을 참조하면, 회로 기판(102)과 확산 시트(104) 간의 거리(L)는 복수의 광원부(101)의 피치(P)의 1/2보다 작거나 같을 수 있으며, 이는 가우시안 배광 패턴의 광원부를 사용 시 L/P가 약 1 수준인 것과 비교하여 매우 효율적인 수준으로서 이와 같이 광학 거리나 광원부의 수를 줄이더라도 우수한 광 균일도를 확보할 수 있다. 따라서, 이러한 광원 모듈을 백라이트 유닛으로 이용할 경우, LCD 등의 디스플레이 장치의 이미지가 더욱 선명해질 수 있으며, 나아가, 이러한 디스플레이 장치가 구비된 텔레비전 세트의 두께, 광원 개수, 소모 전력 등을 줄일 수 있을 것이다. 아울러, 상기와 같은 광원 모듈은 백라이트 유닛, 디스플레이 장치, 텔레비전 세트 외에도 조명 장치로도 사용될 수 있으며, 이 경우에도 광원 두께나 개수를 줄일 수 있는 장점을 제공한다. 즉, 상기와 같은 구조의 광원 모듈의 주변에 하우징, 소켓 구조 등을 결합하고, 광원 모듈의 광 방출 경로 상에 예를 들어 반구 형상의 렌즈를 배치하여 조명 장치로 사용할 수 있을 것이다.
한편, 상술한 구조의 광원 모듈의 경우, 광원부(101) 및 광학 시트(103)의 광학적 특성이 유지되는 한 다양한 형태로 변형될 수 있으며, 이하, 도 21 내지 23을 참조하여, 그 예들을 설명한다. 우선, 도 21의 광원 모듈의 경우, 다른 구조는 도 1의 경우와 동일하며, 다만, 확산 시트(104)와 광학 시트(103)가 서로 이격된 도 1의 경우와 달리, 확산 시트(104)가 광학 시트(103)에 부착, 즉, 확산 시트(104)가 광학 시트(103) 상에 적층되도록 배치되어 있다. 이러한 구조에 의하여 광학 거리가 줄어들어 광원 모듈은 더욱 컴팩트한 구조가 될 수 있다.
다음으로, 도 22의 광원 모듈의 경우, 회로 기판(102)이 2개 이상으로 분리되어 있는 구조 면에서, 도 1의 광원 모듈과 차이가 있다. 분리된 회로 기판(102) 각각에는 광원부(101)가 배치되며, 서로 다른 회로 기판(102)에 배치된 광원부(101)는 서로 독립적으로 제어될 수 있다. 다음으로, 도 23의 광원 모듈의 경우, 샤시 형태의 지지부(200)를 포함하며, 지지부(200) 내부에 광원부(101), 회로 기판(102), 광학 시트(103), 확산 시트(104) 및 휘도 향상 시트(105)가 구비된다. 또한, 본 변형 예의 경우와 같이, 회로 기판(102)의 상부에는 빛을 광학 시트(103) 방향으로 유도하는 반사부(201)가 배치될 수 있으며, 반사부(201)는 앞서 설명한 실시 형태에도 채용될 수 있을 것이다.
이하, 렌즈부, 리드 프레임 및 파장변환층과 관련된 발광소자 패키지의 다양한 변형 예를 도 24 내지 34를 참조하여 설명한다. 이하의 발광소자 패키지는 상술한 광원 모듈에 적용될 수 있을 것이다.
도 24는 본 발명의 일 실시형태에 따른 발광소자 패키지를 개략적으로 나타낸 사시도이다. 또한, 도 25는 도 24에 도시된 발광소자 패키지를 AA' 라인을 따라 절단한 단면의 형태를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 24 및 도 25를 참조하면, 본 실시형태에 따른 발광소자 패키지(100)는 적어도 하나의 발광소자(10), 그 일면에 상기 발광소자(10)가 배치되며, 상기 발광소자(10)로부터 방출된 빛의 적어도 일부를 산란시키도록 상기 발광소자(10)가 배치된 면과 동일한 면은 거친 표면을 갖는 리드 프레임(20a, 20b), 상기 리드 프레임(20a, 20b)과 상기 발광소자(10)의 적어도 적어도 일부를 덮도록 형성되며, 그 표면의 일부가 오목한 형상을 갖는 투광성 수지부(30)를 포함한다.
상기 발광소자(10)는 전기 신호 인가시 빛을 방출하는 광전 소자라면 어느 것이나 이용 가능하며, 대표적으로, 성장기판 상에 반도체층을 에피택셜 성장시킨 반도체 발광소자를 이용할 수 있다. 성장기판은 사파이어가 적용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 스피넬, SiC, GaN, GaAs 등과 같은 공지된 성장용 기판을 이용할 수 있다. 구체적으로, 상기 발광소자(10)는 BN, SiC, ZnSe, GaN, InGaN, InAlGaN, AlGaN, BAlGaN, BInAlGaN 등으로 이루어질 수 있으며, Si 또는 Zn 등으로 도핑할 수 있다. 또한, 상기 발광소자(10)의 발광층은 InxAlyGa1-x-y(0≤X≤1, 0≤Y≤1, X+Y≤1)로 이루어진 질화물 반도체로 구성될 수 있으며, 단일 또는 다중 양자 우물 구조로 이루어져 출력을 향상시킬 수 있다.
도 24 및 도 25에 도시된 바와 같이, 상기 발광소자(10) 상면에 형성된 전극(미도시)은 한 쌍의 리드 프레임(20a, 20b)과 와이어 본딩되어 외부로부터 전기 신호를 인가받을 수 있다. 본 실시형태의 경우, 상기 발광소자(10) 상면에 형성된 양 전극을 통해 한 쌍의 리드 프레임(20a, 20b) 각각과 와이어 본딩되는 형태로 도시되어 있으나, 이와는 달리, 발광소자(10)의 실장 영역으로 제공되는 리드 프레임(20a)과는 와이어를 이용하지 않고 직접 전기적으로만 연결되고 다른 리드 프레임(20b)과만 도전성 와이어로 연결되는 등 구체적인 연결 방식은 필요에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 하나의 발광소자 패키지(100) 내에 하나의 발광소자(10)가 도시되어 있으나, 하나의 리드 프레임(20a) 상에 2개 이상의 발광소자(10)가 구비될 수도 있을 것이다.
상기 발광소자(10)의 상면에는 상기 발광소자(10)와 리드 프레임(20a, 20b)의 적어도 일부를 덮도록 투광성 수지부(30)가 형성될 수 있다. 상기 투광성 수지부(30)를 구성하는 재료는 광 투과성이면 그 성분은 특별히 제한되지 않으며, 실리콘 수지 조성물, 변성 실리콘 수지 조성물, 에폭시 수지 조성물, 변성 에폭시 수지 조성물, 아크릴수지 조성물 등의 투광성을 갖는 절연 수지가 적용될 수 있다. 또한, 실리콘, 에폭시, 불소 수지 중 적어도 하나 이상을 포함하는 하이브리드 수지 등 내후성이 뛰어난 수지를 이용할 수 있으며, 상기 투광성 수지부(30)의 재료는 유기물에 한정되지 않고, 유리, 실리카겔 등의 내광성이 뛰어난 무기물이 적용될 수도 있다. 또한, 상기 투광성 수지부(30)의 표면 형상을 조절하여 렌즈의 기능을 하도록 할 수 있으며, 구체적으로, 볼록 렌즈, 오목렌즈, 타원 등의 형상을 갖도록 하여, 배광 분포를 제어할 수 있다.
상기 발광소자(10)의 광 방출면에 형성되는 상기 투광성 수지부(30)가 상부로 볼록한 반구 형상을 갖는 경우, 상기 발광소자(10)의 중앙 영역에서 가장 높은 휘도를 가지며, 발광소자(10)로부터 멀어질수록 그 휘도가 감소하여 스팟(spot)성 점광원의 형태를 띄게 된다. 따라서, 복수 개의 발광소자를 이용하여 면광원을 형성하는 경우, 예를 들면, 직하형 백라이트 유닛의 광원으로 적용하는 경우, 복수의 발광소자로 이루어진 광원 모듈의 광 방출면에 확산판을 배치함으로써 상기 발광소자로부터 입사된 광을 균일하게 확산시키며, 또한, 상기 광원 모듈과 확산판 사이의 거리를 조절함으로써 균일한 면 광원을 얻기 위한 시도들이 이루어지고 있다. 그러나, 확산판 상면에서 균일한 휘도를 얻기 위하여 광원과 확산판 사이의 거리를 증가시키는 경우, 전체적인 휘도가 감소할 뿐만 아니라 광원 장치의 두께가 증가하는 문제가 있다.
본 실시형태의 경우, 상기 발광소자(10)와 상리 리드 프레임(20a, 20b)의 적어도 일부를 덮도록 형성되는 투광성 수지부(30)의 표면 중 일부가 오목한 형상을 갖도록 형성되어, 상기 발광소자(10)로부터 방출되는 광의 지향각을 넓히고, 배광 분포를 변화시킬 수 있다. 구체적으로, 도 24 및 도 25에 도시된 바와 같이, 상기 투광성 수지부(30)는, 상기 발광소자(10)의 상면에 형성된 볼록부(30a)를 구비하며, 상기 볼록부(30a) 내에 오목부(30b)가 형성된다. 상기 오목부(30b)는 상기 볼록부(30a)의 중앙 영역에 상기 볼록부(30a)의 최대 직경보다 작은 직경을 갖도록 형성될 수 있으며, 상기 볼록부(30a)와 상기 오목부(30b)의 중심이 일치하도록 형성될 수 있다. 또한, 이때 상기 발광소자(10)는 상기 볼록부(30a)와 상기 오목부(30b)의 중심선 상에 배치될 수 있다.
도 24 및 도 25에 도시된 형태의 투광성 수지부(30)를 구비하는 경우, 상부로 볼록한 반구 형상의 렌즈를 구비와는 경우와는 달리, 상기 발광소자(10)로부터 일정거리 이격된 위치에서 휘도가 최대값을 나타낸다. 구체적으로, 상기 볼록부(30a)와 오목부(30b)의 경계를 이루는 볼록한 영역에서, 링(ring) 형태의 가장 밝은 영역이 형성되며, 상기 발광소자(10)의 중심 부근에서 그 다음으로 밝은 영역을 형성하게 된다.
도 26은 볼록부와 상기 볼록부 내에 오목부를 구비하는 렌즈 상면의 휘도 분포를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 26(a)는 이를 상부에서 바라본 개략적인 도면이며, 도 26(b)는 이를 측면에서 바라본 개략적인 도면이다. 도 26을 참조하면, 도 26에 도시된 렌즈(L)의 A 영역 아래에 발광소자(a)가 배치되고, 상기 발광소자(a)가 배치된 영역 상면에는 오목부가 형성되며, 상기 렌즈(L)는 전체적으로 볼록한 형상을 갖는다. 이 경우, 전술한 바와 같이, 상기 발광소자(a)가 배치된 영역(A)과, 상기 발광소자(a)로부터 일정 거리 이격된 위치(C)에서 높은 휘도값을 나타내므로, 상기 A 영역과 C 영역 사이의 경계부(B)에서 링(ring) 형태의 암부가 나타나게 되는 문제가 있다.
본 실시형태의 경우, 상기 발광소자(10)가 실장되는 리드 프레임(20a, 20b)의 표면 거칠기를 제어하여, 볼록 및 오목한 형상을 가지는 투광성 수지부(30)에서 나타날 수 있는 링 형상의 암부(B)를 제거할 수 있으므로, 광 균일도가 향상되고 넓은 지향각을 갖는 발광소자 패키지를 제공할 수 있다. 상기 리드 프레임(20a, 20b)은 거친 표면을 갖도록 형성되어, 상기 리드 프레임(20a, 20b) 표면에서의 광 산란 비율을 높임으로써 광 균일도가 향상된 면광원을 제공할 수 있다.
도 27 내지 도 29는 상기 리드 프레임의 표면 거칠기에 따른 광 분포를 설명하기 위한 도면과 사진을 나타낸다. 우선, 도 27(a)를 참조하면, 표면 거칠기가 작은(nano scale, 수 nm 이하) 거울 표면일 때, 이때 입사각과 반사각의 크기가 동일한 반사의 법칙(reflection law)을 따르게 된다. 즉, 빛의 방향과 경계면에 수직인 직선(법선)이 이루는 각도를 입사각이라 하고, 평면에서 반사되어 나아갈 때 빛의 방향과 법선이 이루는 각을 반사각이라 하며, 이상적인 거울 표면에서는 리드 프레임의 표면을 통해 입사된 빛이 입사각과 동일한 반사각을 갖도록 반사되며, 표면 산란이 거의 없다. 도 28은 표면 거칠기가 서브-마이크론(sub-micron) 이하일 때의 광 분포를 나타내며, 입사광에 대한 반사광의 광 분포는 내부 반사와 반사광에 대한 약 산란분포를 갖는다. 즉, 그 입사광에 대하여 그 일부는 반사되며, 표면에서 약간의 산란이 일어나게 된다. 이러한 산란을 가우시안 산란(Gaussian Scattering)이라 한다. 다음으로, 도 29는 표면 거칠기가 마이크론(micron) 이상일 때의 광 분포를 나타내며, 이때 반사각의 광 분포는 거의 없고, 리드 프레임 표면에서 광 산란 분포를 갖는다. 이러한 산란을 랑베르 산란(Lambertian scattering)이라 한다.
본 실시형태에 따른 리드 프레임(20a, 20b)은 도 29에 도시된 바와 같은 랑베르 산란을 위한 표면 거칠기를 가지며, 보다 구체적으로 상기 도 6에 도시된 요철은 약 5㎛ 정도의 폭을 가질 수 있다. 상기 리드 프레임(20a, 20b)의 표면 광택도는, GAM 지수를 이용하여 수치화할 수 있다. 이는 GAM사의 광도계를 이용하여 표면 광택도를 측정했을 때의 값을 나타낸 것으로, 리드 프레임(20a, 20b) 표면에서 거울반사(정반사)된 빛만을 측정하여 0 내지 4의 값을 갖도록 수치화한 것이다. 정반사는 거울처럼 매끈한 면을 경계로 일어나는 반사를 의미하는 것으로, 전술한 바와 같이 입사각과 동일한 반사각을 갖도록 반사된 광을 말한다. 이때, 정반사되는 빛이 없고, 금속 표면에서 모두 산란되는 경우의 GAM 지수를 0이라 하고, 입사된 빛이 모두 반사되는 경우의 GAM 지수를 4라 한다. 즉, 0에 가까울수록 거친 표면을 가지며, 4에 가까울수록 매끄러운 표면을 갖게 되어, 정반사되는 비율이 높을수록 산란을 통해 확산 반사되는 비율은 감소한다. 본 실시형태에 따른 리드 프레임(20a, 20b)은 약 0.4 내지 1.0의 GAM 지수를 가질 수 있다.
도 24 및 도 25를 참조하면, 본 실시형태에 따른 리드 프레임(20a, 20b)은 발광소자(10)의 실장 영역으로 제공되는 동시에, 상기 발광소자(10)에 외부로부터 공급되는 전기 신호를 인가하기 위한 단자로 기능할 수 있다. 이를 위하여, 상기 리드 프레임(20a, 20b)은 전기 전도성이 우수한 금속 물질로 이루어질 수 있으며, 상기 한 쌍의 리드 프레임(20a, 20b)은 전기적 접속을 위해 서로 전기적으로 절연될 수 있다. 상기 리드 프레임(20a, 20b)은 금속의 부식을 방지하기 위해, 은(Ag), 금(Au), 팔라듐(Pd), 로듐(Rh) 등을 이용하여, 그 표면을 도금할 수 있다.
일반적으로, 상기 리드 프레임(20a, 20b)은 표면 반사율을 높여 휘도를 증가시키기 위해 그 표면을 매끈하게 가공하며, 고 반사성의 금속, 예를 들면, Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au 등의 물질을 포함하여 이루어진다. 그러나, 본 발명의 일 실시형태의 경우, 오목부를 포함하는 볼록한 형상의 투광성 수지부(30)에 적용되는 상기 리드 프레임(20a, 20b)의 표면을 거칠게 하여 확산 반사 비율을 높임으로써, 휘도의 감소 없이 넓은 광 지향각을 갖는 발광소자 패키지를 제공할 수 있다.
도 30은 본 발명의 일 실시형태에 따른 발광소자 패키지의 리드 프레임 GAM 지수에 따른 방사 패턴과 휘도 분포를 나타낸다. 도 7(a)는 GAM 지수에 따른 방사 패턴을 나타내며, 도 30(b)는 GAM 지수에 따른 휘도 분포를 나타낸다. 도 30(a)를 참조하면, a는 GAM 지수가 0.24일 때, b는 GAM 지수가 0.65일 때, c는 GAM 지수가 1.2일 때 방사 패턴이다. 전술한 바와 같이, 볼록부(30a) 형상의 중앙 영역에 오목부(30b)를 갖는 투광성 수지부(30)를 구비하는 경우, 휘도가 최대치를 나타내는 피크에서 피크까지(Peak to Peak)의 각도를 지향각이라 할 때 지향각은 약 127°가 된다. 이때, 리드 프레임이 매끄러운 표면을 갖는 경우(GAM 지수 1.2), a가 나타내는 바와 같이, 발광소자가 위치한 영역 상부에서 그 주위 영역보다 상대적으로 높은 휘도값을 나타내게 되고, 따라서, 발광소자를 중심으로 링 형상의 암부(dark ring)이 나타나게 된다. 그러나, 리드 프레임의 표면을 거칠게 하여, 리드 프레임의 표면에서 정반사 대비 확산 반사가 일어나는 비율을 높이면, 도 30(a)의 b(GAM 지수 0.65)와 c(GAM 지수 1.2)가 나타내는 바와 같이 발광소자가 배치된 영역 직 상부에서의 휘도가 감소되어 링 형상의 암부(dark ring)을 제거할 수 있다.
본 실시형태에 따른 발광소자 패키지는, 상기 발광소자(10)가 배치된 영역을 기준으로 방사각 20°이하의 영역에서, 휘도 값이 거의 일정하게 나타나는 평탄한 영역을 갖는다. 구체적으로, 본 실시형태에 따른 발광소자 패키지(100)의 최대 휘도 값을 1이라 할 때, 상기 평탄한 영역에서의 휘도 값은 약 0.29 내지 0.34를 나타내게 되며, 그 값은 영역 내에서 거의 일정하게 유지된다. 상기 발광소자(10) 상면에 형성되는 평탄 영역에 의해, 링 형상의 암부(dark ring) 발생이 억제되므로, 상기 발광소자 패키지(100)의 광 균일도가 향상될 수 있다.
한편, 도 30(b)를 참조하면, GAM 지수에 따른 휘도 분포의 변화를 나타낸 것으로, 리드 프레임의 표면이 가장 매끄러운 c의 경우 높은 휘도값을 가지며, b를 참조하면 GAM 지수를 0.65로 낮추는 경우에도 c와 휘도 차이가 거의 나타나지 않는 것을 알 수 있다. 다만, GAM 지수를 0.24로 하는 a의 경우에는, c에 비하여 상대적으로 휘도가 저하되며, 따라서, 리드 프레임이 0.4 내지 1.0의 GAM 지수를 갖도록 하는 경우, 휘도의 저하 없이 링 형상의 암부를 제거하는 효과를 얻을 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시형태에서는, 발광소자 상면에 지향각을 넓히기 위해 구비되는, 오목부를 갖는 투광성 수지부(30) 또는 렌즈에서 발생하는 링 형상의 암부를 제거하기 위해 리드 프레임의 표면 거칠기를 제어함으로써 광 균일도 및 휘도가 향상되므로, 백라이트 유닛의 광원으로 적용되는 경우에 장치의 두께를 감소시키는 효과를 얻을 수 있다.
도 31은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 발광소자 패키지를 측면에서 바라본 개략적인 도면이다. 본 실시형태에 따른 발광소자 패키지(200)는, 도 24에 도시된 실시형태와는 달리, 상기 발광소자(10)의 광 방출면에 형성되며, 파장변환용 형광체 입자를 포함하는 파장변환층(40)을 더 구비할 수 있다. 이 경우, 파장변환층(40)의 두께는 350 um 이상일 수 있다. 상기 형광체는 황색(yellow), 적색(red) 및 녹색(green) 중 어느 하나로 파장을 변환시키는 형광체로 이루어질 수 있으며, 상기 형광체의 종류는, 상기 발광소자(10)의 활성층으로부터 방출되는 파장에 의해 결정될 수 있다. 구체적으로, 상기 파장변환층(40)은 YAG계, TAG계, Silicate계, Sulfide계 또는 Nitride계 중 어느 하나의 형광물질을 포함할 수 있다. 구체적으로, 녹색 형광체 물질의 경우, ß-SiAlON 형광체, MSiON 형광체 (MSi2O2N2:Eu, M은 Sr, Ba 및 Ca 중 적어도 하나), GAL 형광체 (Lu3Al5O12:Ce) 및 실리케이트 형광체 (M2SiO4:Eu, M은 Sr, Ba, Ca, Mg, Cl 및 F 중 적어도 하나)로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나 이상으로 이루어질 수 있다. 적색 형광체의 경우, MSiAlN3:Eu (M은 Sr, Ba, Ca, Mg, Cl 및 F 중 적어도 하나), M2Si5N8:Eu(M은 Sr, Ba, Ca, Mg, Cl 및 F 중 적어도 하나) 및 M1 - yA1 + xSi4 - xOx +2 yN7 -x-2y:RE (M은 Ba, Sr, Ca 및 Mg 중 적어도 하나, A는 Al, Ga 및 B 중 적어도 하나, RE는 희토류 금속, Y, La 및 Sc 중 적어도 하나) 로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나 이상으로 이루어질 수 있다. 노란색 또는 오렌지색(통칭하여 황색) 형광체의 경우, α-SiAlON, YAG 및 CezLa3 -x- zCa1 .5 xSi6OyN11 -y로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나 이상으로 이루어질 수 있다. 이러한 녹색, 적색 및 황색 형광체를 사용할 경우, 색재현성이 향상될 수 있다.
또한, 상기 파장변환층(40)은 양자점(Quantum Dot)을 포함할 수 있다. 양자점은 대략 1~10nm의 직경을 갖는 반도체 물질의 나노결정(nano crystal)으로서, 양자제한(Quantum confinement) 효과를 나타내는 물질이다. 양자점은 발광구조물(120)에서 방출되는 광의 파장을 변환하여 파장변환광, 즉 형광을 발생시킨다. 양자점으로는, Si계 나노결정, II-VI족계 화합물 반도체 나노결정, III-V족계 화합물 반도체 나노결정, IV-VI족계 화합물 반도체 나노결정 등을 예로 들 수 있는데, 본 실시예에서 양자점으로는 이들 각각을 단독으로 사용하거나 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.
양자점 물질을 보다 구체적으로 살펴보면, II-VI족계 화합물 반도체 나노결정은 예를 들어 CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, HgS, HgSe, HgTe, CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe, HggZnTe, CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe 및 HgZnSTe로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나일 수 있다. III-V족계 화합물 반도체 나노결정은 예를 들어 GaN, GaP, GaAs, AlN, AlP, AlAs, InN, InP, InAs, GaNP, GaNAs, GaPAs, AlNP, AlNAs, AlPAs, InNP, InNAs, InPAs, GaAlNP, GaAlNAs, GaAlPAs, GaInNP, GaInNAs, GaInPAs, InAlNP, InAlNAs, 및 InAlPAs로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나일 수 있다. IV-VI족계 화합물 반도체 나노결정은 예를 들어 SbTe일 수 있다.
양자점은 유기용매 혹은 고분자 수지와 같은 분산매질에 자연스럽게 배위된 형태로 분산될 수 있으며, 상기 파장변환층(40)의 분산매질로는 양자점의 파장변환성능에 영향을 미치지 않으면서 광에 의해 변질되거나 광을 반사시키지 않으며, 광흡수를 일으키지 않도록 하는 투명한 매질이라면 어느 것이든 사용할 수 있다. 예를 들어, 유기용매는 톨루엔(toluene), 클로로포름(chloroform), 및 에탄올(ethanol) 중 적어도 한가지를 포함할 수 있으며, 고분자 수지는 에폭시(epoxy), 실리콘(silicone), 폴리스틸렌(polysthylene), 및 아크릴레이트(acrylate) 중 적어도 한 가지를 포함할 수 있다.
한편, 양자점의 발광은 전도대에서 가전자대로 들뜬 상태의 전자가 전이하면서 발생되는데 동일한 물질의 경우에도 입자 크기에 따라 파장이 달라지는 특성을 나타낸다. 양자점의 크기가 작아질수록 짧은 파장의 빛을 발광하기 양자점의 크기를 조절하여 원하는 파장 영역의 빛을 얻을 수 있다. 이 경우, 양자점의 크기는 나노결정의 성장조건을 적절하게 변경함으로써 조절이 가능하다.
또한, 본 실시형태와는 달리, 상기 파장변환층(40)을 별도로 구비하지 않고, 상기 투광성 수지부(30) 내에 형광체 입자 또는 양자점 등의 파장변환부재가 분산되도록 할 수 있다. 상기 파장변환부재는 상기 투광성 수지부(30) 내에 균일하게 혼합될 수 있으며, 구체적으로, YAG계, TAG계, Silicate계, Sulfide계 또는 Nitride계 중 어느 하나의 형광체 또는 Si계 나노결정, II-VI족계 화합물 반도체 나노결정, III-V족계 화합물 반도체 나노결정, IV-VI족계 화합물 반도체 나노결정으로 이루어진 양자점을 포함할 수 있다. 또한, 상기 투광성 수지부(30)는, 점도중량제, 광 확산제, 안료, 형광물질 등 사용용도에 따라 적절한 부재를 첨가할 수 있으며, 상기 광 확산제는 발광소자(10) 및 형광물질로부터 방출된 빛을 양호하게 난반사시켜, 큰 입자지름의 형광물질을 이용함으로써 발생할 수 있는 얼룩을 억제할 수 있다. 한편, 상기 투과성 수지부(30) 내에 5㎛ 내지 100㎛의 입자로 형성된 필러 입자를 함유시켜, 투광성 수지부(30)의 내열 충격성을 향상시킬 수 있다.
도 32는 본 발명의 일 실시형태에 따른 백라이트 유닛을 측면에서 바라본 개략적인 도면이다. 도 32를 참조하면, 본 실시형태에 따른 백라이트 유닛(1000)은 발광소자(10)와, 그 일면에 상기 발광소자(10)가 배치되며, 상기 발광소자(10)로부터 방출된 빛의 적어도 일부를 산란시키도록 상기 발광소자(10)가 배치된 면과 동일한 면은 거친 표면을 갖는 리드 프레임(20)과, 상기 리드 프레임(20)과 상기 발광소자(10)의 적어도 일부를 덮도록 형성되며, 그 표면의 일부가 오목한 형상을 갖는 투광성 수지부(30)를 포함하는 발광소자 패키지(100), 상기 발광소자 패키지(100)가 실장되며, 상기 발광소자 패키지(100)와 전기적으로 연결되는 회로 배선을 구비하는 기판(300) 및 상기 발광소자 패키지(100)가 실장된 기판(300) 상부에 배치되며, 상기 발광소자 패키지(100)로부터 입사된 광을 균일하게 확산시키는 확산부(400)를 포함한다.
상기 발광소자 패키지(100)가 배치되는 기판(300)은, PCB(인쇄 회로 기판)일 수 있고, 에폭시, 트리아진, 실리콘, 폴리이미드 등을 함유하는 유기 수지 소재 및 기타 유기 수지 소재로 형성되거나, AlN, Al2O3 등의 세라믹 소재, 또는 금속 및 금속화합물을 소재로 하여 형성될 수 있으며, 구체적으로는 메탈 PCB의 일종인 MCPCB일 수 있다. 다만, 인쇄 회로 기판(PCB)에 한정되는 것은 아니고, 발광소자 패키지(100)가 실장된 면과 그 대향하는 면 모두에 발광소자 패키지(100)를 구동하기 위한 배선 구조가 형성된 기판이면 어느 것이나 가능하다. 구체적으로, 기판(300)의 표면 및 이면에는 각각의 발광소자 패키지(100)와 전기적으로 접속하기 위한 배선이 형성될 수 있으며, 기판(300)의 발광소자 패키지(100)가 실장되는 면에 형성되는 배선은, 스루홀이나 범프(미도시)를 통하여 그 이면에 형성되는 배선에 접속될 수 있다.
발광소자를 이용한 직하형 백라이트 유닛에서는, 액정 패널 아래에 발광소자 등으로 구성되는 광원을 배치하고, 상기 광원에서 액정 패널을 직접 조광한다. 상기 복수의 발광소자로 구성된 광원 상에는, 상기 광원으로부터 일정 거리 이격되어 확산판, 프리즘 시트 등의 광학 시트가 배치되어, 상기 발광소자로부터 방출된 광을 균일하게 확산시킨다. 상기 확산판(400)은 폴리에스테르를 기재로 하여 확산판 내의 구형 또는 타원형 등의 확산제 입자를 포함할 수 있다. 이러한 확산제 입자(미도시)는 아크릴계 수지로 이루어질 수 있으며, 확산판(400)을 통과하는 빛을 확산시키고 혼합해주는 역할을 수행할 수 있다.
백라이트 유닛에서, 휘도와 광 균일도는 상기 확산판(400)과 발광소자 패키지(100) 등으로 구성된 광원 사이의 거리에 의해 조절될 수 있다. 즉, 발광소자 패키지(100)로부터 확산판(400)까지의 높이가 낮을수록, 발광소자 패키지(100) 사이의 피치가 클수록 광 균일도가 저하되어 발광소자 사이에 암부가 강하게 나타나게 된다. 본 실시형태에 따른 백라이트 유닛(1000)을 구성하는 발광소자 패키지(100)는, 넓은 광 지향각을 갖는 균일한 면 광원을 형성할 수 있고, 따라서, 적은 수의 발광소자 패키지만으로도 균일한 면 광원을 얻을 수 있으므로 보다 경제적이며, 광원인 발광소자 패키지(100)와 확산판(400) 사이의 거리를 최소화할 수 있으므로, 장치의 슬림화, 소형화가 가능해진다.
도 33은 본 발명의 일 실시형태에 따른 발광소자 패키지의 파장변환층의 두께에 따른 방사 패턴을 나타낸다. 또한, 도 34는 도 33의 발광소자 패키지의 휘도 분포를 개략적으로 나타내는 도면이다. 구체적으로, 표면의 일부가 오목한 형상을 갖는 동일한 렌즈에 대하여 형광체를 포함하는 파장변환층의 두께만을 달리한 경우에 방사 패턴과 휘도의 변화를 나타낸다. 도 33 및 도 34를 참조하면, 발광소자로부터 파장변환층의 두께가 345㎛에서 500㎛로 변화할 때 지향각과 휘도가 모두 변화하는 것을 알 수 있다. 파장변환층의 두께가 두꺼워지면방사 패턴에서 피크 투 피크(peak to peak) 값이 작아지고, 발광소자의 상부와 피크 사이 경계에 나타내는 암부(dark ring, B')에서의 휘도값은 커지게 된다. 도 34에서도 알 수 있듯이, 휘도 값이 증가하면 발광소자와 피크 사이의 경계면에서 암부(B')가 급격히 줄어들게 되므로, 파장변환층의 두께를 조절함으로써 암부 발생 영역을 제어할 수 있다.
이하, 방열 성능과 구조적 안정성을 제공할 수 있는 발광소자 패키지의 다양한 변형 예를 도 35 내지 45를 참조하여 설명한다. 이하의 발광소자 패키지는 상술한 광원 모듈에 적용될 수 있을 것이다.
도 35는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 발광소자 패키지를 개략적으로 나타낸 단면도이며, 도 36은 도 35의 발광소자 패키지를 상부에서 바라본 개략적인 평면도이다. 또한, 도 37은 도 35의 발광소자 패키지에서 파장변환부와 도전성 와이어의 주변 영역을 확대하여 나타낸 것이다. 우선, 도 35 및 도 36을 참조하면, 본 실시 형태에 따른 발광소자 패키지(100)는 제1 및 제2 리드 프레임(101, 102)을 구비하며, 제1 및 제2 리드 프레임(101, 102) 각각은 제1 및 제2 주면(S1, S2)을 갖는다. 제1 및 제2 리드 프레임(101, 102)의 제2 주면(S2, 도 1을 기준으로 하면)은 패키지 본체(106)에 의하여 덮이지 않고 외부로 노출된다. 이에 따라, 발광소자(103) 등으로부터 발생된 열이 제1 및 제2 리드 프레임(101, 102)을 통하여 외부로 용이하게 방출될 수 있다. 이를 위하여 제1 및 제2 리드 프레임(101, 102)은 전기 전도성과 열 전도성이 우수한 금속 재질로 형성될 수 있다. 제1 리드 프레임(101)의 제1 주면(S1) 상에는 발광소자(103)가 배치되며, 발광소자(103)는 전기 신호 인가에 의하여 빛을 방출할 수 있는 소자라면 어느 것이나 사용될 수 있지만, 효율성과 소형화 등의 측면을 고려하여 발광 다이오드를 사용하는 것이 바람직하다.
발광소자(103)는 제1 및 제2 리드 프레임(101, 102)과 전기적으로 연결되어 외부 전기 신호를 받을 수 있으며, 제2 리드 프레임(102)과 연결되기 위한 도전성 와이어(105)가 구비된다. 도 1에 도시된 구조의 경우, 발광소자(103)는 하부에 형성된 전극을 통하여 제1 리드 프레임(101)과 전기적으로 연결되고 있으나, 도 38의 변형 예에 따른 발광소자 패키지(100`)에서와 같이, 제1 리드 프레임(101)과도 도전성 와이어(105)에 의하여 연결될 수 있을 것이다.
패키지 본체(106) 내부에 형성되는 파장변환부(104)는 발광소자(103)로부터 방출되는 빛의 파장을 변환시키도록 광 변환물질을 구비하며, 예컨대, 실리콘(Silicone) 수지와 광 변환물질이 혼합된 구조로 이루어질 수 있다. 이 경우, 광 변환물질로는 형광체와 양자점(Quantum Dot)를 예로 들 수 있다. 파장변환부(104)에 의하여 변환된 광과 발광소자(103)로부터 방출된 광이 혼합되어 발광소자 패키지(100)로부터 백색광을 얻을 수 있다. 본 실시 형태의 경우, 파장변환부(104)는 투명 몰딩 수지에 해당하는 패키지 본체(106)에 전체적으로 형성되지 않으며, 발광소자(103) 주변 영역에 한정되어 형성된다. 이에 따라, 발광소자 패키지(100)에 의하여 제공되는 광원의 실질적인 면적이 줄어드는 효과가 생기며, 광원의 면적당 광량이 높아진다. 이와 같이, 광원의 면적당 광량이 높아짐에 따라 본 실시 형태에서 제공하는 발광소자 패키지(100)는 낮은 에탄듀(etendue)를 갖는 광원이 요구되는 조명 장치, 예컨대, 플래시, 자동차용 헤드램프, 프로젝터용 광원 등에 적합하게 사용될 수 있다.
파장변환부(104)가 발광소자(103) 주변 영역에 한정하여 형성되기 위해 제공되는 구조로서, 제1 리드 프레임(101)의 제1 주면(S1)에는 트렌치 구조(T)가 구비되며, 트렌치 구조(T)에 의하여 정의되는 상대적인 돌출 영역, 즉, 트렌치 구조(T)의 내부 영역에 발광소자(103)가 배치된다. 파장변환부(104)는 상기 돌출 영역에 한정되어 발광소자(103)와 도전성 와이어(105)의 일부를 덮도록 형성된다. 주변에 트렌치 구조(T)가 형성됨에 따라 파장변환부(104)는 경화되기 전에도 표면 장력에 의하여 그 형상이 유지될 수 있으며, 예컨대, 그 형상은 반구형이 될 수 있다. 이 경우, 파장변환부(104)가 그 형상을 유지하기 위해서는 도전성 와이어(105)의 형상을 적절히 조절할 필요가 있다. 도 37을 참조하여 이를 설명하면, 파장변환부(104)의 형상이 유지되도록 지지체로서 기능할 수 있는 도전성 와이어(105)의 경우, 도 36에서 점선으로 나타낸 것과 같이 상대적으로 낮은 위치에 형성된다면 경화 전의 파장변환부(104)에 포함된 수지가 아래 방향(화살표)으로 흘러 파장변환부(104)가 의도된 형상이 유지되기 어려운 문제가 있다.
이러한 문제를 최소화하기 위하여, 도전성 와이어(105)는 파장변환부(104)와 패키지 본체(106)의 계면에 형성된 부분이 도 37을 기준으로 아래를 향하지 않도록 형성될 필요가 있다. 구체적으로, 수지가 흘러내리지 않도록 도전성 와이어(105)에서 파장변환부(104)를 뚫고 나오는 부분은 제1 및 제2 리드 프레임(101, 102)의 제2 주면(S2)과 이루는 기울기가 0°보다는 크고 180°보다는 작거나 같은 것이 바람직하며, 이는 제2 주면(S2)을 기준으로 아래를 향하는 것은 음의 기울기로 정의한 것이다. 또한, 도전성 와이어(105)에서 파장변환부(104) 외부에 형성된 부분이 파장변환부(104)의 높이보다 높은 위치에서 하부로 절곡되거나 파장변환부(104)에 대응하는 위치, 즉, 트렌치 구조(T)가 시작되는 지점까지는 높이가 증가하거나 유지된 구조를 갖는 경우, 수지가 흘러내리는 것을 더욱 방지할 수 있다. 한편, 트렌치 구조(T)는 원하는 파장변환부(104)의 형상에 따라 적절히 그 형상을 선택할 수 있으며, 링 형상으로 이루어질 수 있다. 다만, 도 36에 도시된 것과 같이, 원형의 링 구조만이 가능한 것은 아니며, 다각형상의 링 구조가 될 수도 있을 것이다.
패키지 본체(106)는 나머지 구성 요소들을 보호하는 기능을 수행함과 더불어 제1 및 제2 리드 프레임(101, 102)을 고정하는 기능을 하며, 제1 및 제2 리드 프레임(101, 102)의 제1 주면(S1) 상부와 제1 및 제2 리드 프레임(101, 102)의 사이에 형성된다. 본 실시 형태의 경우, 프리몰딩(Premolding) 방식, 즉, 반사컵 형상의 패키지 본체 내부에 투명 봉지재가 채워진 구조를 사용하지 않았으며, 전기 절연성과 투광성을 갖는 물질(예컨대, 실리콘 수지, 에폭시 등)로 패키지 본체(106)를 형성하였다. 이에 따라, 제조 공정이 간소화될 수 있으며, 소자의 동작 시에 발생할 수 있는 프리몰드의 열화를 방지할 수 있다. 나아가, 발광소자(103)로부터 방출된 빛의 손실이나 왜곡을 발생시킬만한 요소를 구비하지 않아 광 효율이 우수하며, 경로 왜곡이 발생하지 않는 장점이 있다. 한편, 본 실시 형태의 경우, 패키지 본체(106)의 표면이 평탄한 구조를 설명하였으나, 도 39의 변형 예에 따른 발광소자 패키지(100``)와 같이, 패키지 본체(106`)는 렌즈 형상을 가지며, 상기 렌즈 형상은 발광소자(103)로부터 방출된 빛의 경로에 형성될 수 있다.
도 40은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 발광소자 패키지를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 본 실시 형태에 따른 발광소자 패키지(200)는 이전 실시 형태와 같이, 제1 및 제2 리드 프레임(201, 202), 발광소자(203), 파장변환부(204), 도전성 와이어(205) 및 패키지 본체(206)를 구비하는 구조이다. 이전 실시 형태와 다른 구조로서, 트렌치 구조 대신 제1 리드 프레임(201)의 제1 주면에는 격벽 구조(207)가 제공되며, 격벽 구조(207)의 내부를 채우도록 파장변환부(204)가 형성된다. 격벽 구조(207)를 이용함으로써 보다 용이하게 파장변환부(204)를 형성할 수 있다. 격벽 구조(207)는 특별히 물질의 제한은 없으나, TiO2와 같은 백색 필러가 분산된 수지나 금속과 같이 광 반사율이 높은 물질을 사용하는 것이 바람직하며, 원형이나 다각형 등의 링 구조를 가질 수 있다.
도 41은 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 발광소자 패키지를 개략적으로 나타낸 평면도이다. 본 실시 형태에 따른 발광소자 패키지(300)는 도 35의 실시 형태와 같이, 제1 및 제2 리드 프레임(301, 302), 발광소자(303), 파장변환부(304), 도전성 와이어(305) 및 패키지 본체(306)를 구비하는 구조이다. 이 경우, 본 실시 형태에서는 반드시 요구되는 사항은 아니지만, 제1 리드 프레임(301)의 제1 주면에는 트렌치 구조(T)가 형성되며, 이에 의해 정의된 상대적인 돌출 영역 위에 발광소자(303)와 파장변환부(304)가 형성된다. 본 실시 형태의 경우, 제1 및 제2 리드 프레임(301, 302)은 도 41에 도시된 것과 같이, 제1 및 제2 주면 사이의 측면으로부터 일부가 제거된 영역을 갖는다. 이는 제1 및 제2 리드 프레임(301, 302)과 패키지 본체(306)와의 접촉 면적이 넓어지게 하여 서로 간의 접합력을 향상시키기 위한 것이다. 실리콘 수지는 기계적 강도가 상대적으로 낮기 때문에 발광소자 패키지(300)의 기계적 안정성을 향상시키기 위한 방안이 요구되며, 이를 위하여 제1 및 제2 리드 프레임(301, 302)과 패키지 본체(306)와의 접촉 면적을 증가시킨 것이다.
또한, 발광소자 패키지(300)의 기계적 강도를 더욱 향상시키기 위한 측면에서, 제1 리드 프레임(301)은 돌출부를 갖고, 제2 리드 프레임(302)은 상기 돌출부를 수용하도록 함몰부를 구비할 수 있다. 구체적으로, 제1 리드 프레임(301)은 제1 및 제2 주면 사이의 일 측면이 일 방향, 즉, 제2 리드 프레임(302) 방향으로 돌출된 돌출부를 가지며, 제2 리드 프레임(302)은 제1 및 제2 주면 사이의 일 측면이 일 방향으로 함몰되어 제1 리드 프레임(301)의 돌출부를 수용한다. 이에 따라, 제1 리드 프레임(301)은 "T"와 유사한 형상이 되며, 제2 리드 프레임(302)은 "U"와 유사한 형상이 된다. 이 경우, 발광소자(303)는 제1 리드 프레임(301)의 상기 돌출부에 해당하는 영역에 배치되는 것이 바람직하다. 본 실시 형태와 같이, 제1 및 제2 리드 프레임(301, 302)이 돌출부와 함몰부에 의하여 서로 맞물리는 구조를 가짐에 따라 기계적 안정성은 더욱 향상될 수 있으며, 특히, 제1 및 제2 주면에 수직인 방향으로 인가되는 벤딩 모멘트(Bending Moment)에 대한 안정성이 향상될 수 있다.
기계적 강성이 향상되기 위해서는 서로 맞물리는 부분이 충분히 보장될 필요가 있으며, 이를 위하여, 제1 및 제2 리드 프레임(301, 302)의 크기와 이에 각각 구비된 돌출부 및 함몰부의 크기는 적절히 조절될 수 있다. 구체적으로, 상기 돌출부가 형성된 방향(도 41에서 가로 방향)을 기준으로 제1 리드 프레임(301)의 길이(A)는 발광소자 패키지(300)의 길이(L)의 1/2보다 크거나 같은 것이 바람직하다. 이 경우, 제1 리드 프레임(301)의 길이(A)는 돌출부가 형성되지 않은 측면으로부터 돌출부의 종단까지의 거리에 해당한다. 마찬가지로, 제2 리드 프레임(302)의 길이(B)는 발광소자 패키지(300)의 길이(L)의 1/2보다 크거나 같은 것이 바람직하다. 또한, 제1 및 제2 리드 프레임(301, 302)의 경우, 상기 돌출부와 상기 함몰부가 서로 중첩된 부분의 길이(C)는 상기 발광소자 패키지의 길이의 1/4보다 크거나 같은 것이 바람직하다.
도 42는 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 발광소자 패키지를 개략적으로 나타낸 평면도이며, 도 43은 도 42의 발광소자 패키지에서 제1 및 제2 리드 프레임을 아래로부터 바라본 사시도이다. 도 42를 참조하면, 본 실시 형태에 따른 발광소자 패키지(400)는 도 41의 실시 형태와 유사하며, 제1 및 제2 리드 프레임(401, 402), 발광소자(403), 파장변환부(404), 도전성 와이어(405) 및 패키지 본체(406)를 구비하는 구조이다. 제1 리드 프레임(401)의 제1 주면에는 트렌치 구조(T)가 형성되며, 이에 의해 정의된 상대적인 돌출 영역 위에 발광소자(403)와 파장변환부(404)가 형성된다. 본 실시 형태의 경우, 제1 및 제2 리드 프레임(401, 402)은 제1 및 제2 주면을 관통하는 관통홀(h)을 구비하며, 패키지 본체(406)는 관통홀(h)의 내부를 채우도록 형성된다. 이러한 구조에 의하여 패키지 본체(406)와 제1 및 제2 리드 프레임(401, 402)의 접합력은 더욱 향상될 수 있다. 제1 및 제2 리드 프레임(401, 402)의 관통홀(h)은 패키지 본체(406)와의 안정적인 결합력을 제공하기 위하여 적절한 위치에 형성되며, 예컨대, 제1 및 제2 리드 프레임(401, 402)의 가장 자리에 형성될 수 있다.
또한, 제1 및 제2 리드 프레임(401, 402) 각각의 돌출부 및 함몰부 주변의 경우, 벤딩 모멘트가 집중될 수 있으므로, 상기 돌출부 및 함몰부 주변에 관통홀(h)을 형성하는 것이 바람직하다. 이 경우, 제2 리드 프레임(402)의 관통홀(h) 중 적어도 하나는 제1 리드 프레임(401)에서 돌출부가 형성된 측면에 대향하는 타 측면으로부터의 거리가 돌출부에 형성된 관통홀(h)보다 가까운 구조를 가질 수 있다. 이에 따라, 돌출부의 관통홀(h)과 함몰부의 관통홀(h)이 서로 맞물리는 효과를 볼 수 있다.
한편, 제1 및 제2 리드 프레임(401, 402)에 관통홀(h)을 형성함과 더불어 관통홀(h) 주변에 단차를 형성함으로써 패키지 본체(406)와의 결합력은 더욱 향상될 수 있다. 도 43을 참조하면, 제1 및 제2 리드 프레임(401, 402)의 제2 주면 중 관통홀(h)의 주변 영역이 단차를 갖도록 형성되며, 패키지 본체(406)는 상기 단차를 갖는 영역에 형성된다. 이에 따라, 제1 및 제2 리드 프레임(401, 402)과 패키지 본체(406)가 접촉하는 면적과 결합력은 더욱 증가될 수 있으므로, 이러한 관통홀(h)과 단차 구조의 조합에 의하여 기계적 안정성의 향상을 기대할 수 있다.
도 44 및 도 45는 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 발광소자 패키지를 개략적으로 나타낸 것으로서 각각 평면도 및 단면도이다. 도 44 및 도 45를 참조하면, 본 실시 형태의 경우, 발광소자 패키지(500)는 제1 및 제2 리드 프레임(501, 502), 발광소자(503), 파장변환부(504), 도전성 와이어(505) 및 패키지 본체(506)를 구비하는 구조이다. 앞선 실시 형태와 유사하게 제1 리드 프레임(501)의 제1 주면에는 트렌치 구조(T)가 형성되며, 이에 의해 정의된 상대적인 돌출 영역 위에 발광소자(503)와 파장변환부(504)가 형성된다. 본 실시 형태의 경우, 제1 및 제2 리드 프레임(501, 502) 사이 영역에 이들과 연결되도록 절연부(507)가 형성된다. 이 경우, 절연부(507)는 제1 및 제2 리드 프레임(501, 502)을 이루는 물질의 산화물로 이루어질 수 있으며, 예를 들어, 제1 및 제2 리드 프레임(501, 502)은 Al로 이루어지고, 절연부(507)는 Al2O3로 이루어질 수 있다.
이러한 구조는 판금 형상의 Al 등의 금속의 일부 영역을 두께 방향으로 절연되도록 산화시켜 2개 이상의 전극(리드 프레임)으로 분리하는 산화 공정으로 얻어질 수 있으며, 이러한 공정에 의할 경우, 도 11에 도시된 것과 같이, 절연부(507)는 외부로 노출된 표면으로부터 제1 및 제2 리드 프레임(501, 502)의 두께 방향을 기준으로 내부로 갈수록 폭이 좁아지는 형상을 가질 수 있다. 따라서, 본 실시 형태의 경우, 전기적으로 분리하기 위하여 리드 프레임을 절단하거나 2개 이상의 리드 프레임을 따로 마련해야할 필요가 없으므로 공정 편의성이 향상될 수 있을 것이다. 이러한 절연부(507)는 산화 반응에 의하여 부피가 팽창될 수 있으며, 그 물질적 특성에 의하여 외부 충격에 쉽게 파손될 수 있지만, 본 실시 형태와 같이, 리드 프레임에 돌출부 및 함몰부를 형성하여 이들이 맞물리도록 배치함으로써 이러한 문제가 최소화될 수 있으므로, 기계적 강도가 증가하고 외부 충격에 대한 내성이 큰 발광소자 패키지를 얻을 수 있다.
본 발명은 상술한 실시 형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
101: 광원부 102: 회로 기판
103: 광학 시트 104: 확산 시트
105: 휘도 향상 시트 111: 발광 소자
112: 패키지 기판 112a, 112b: 제1 및 제2 리드 프레임
W: 도전성 와이어 113, 114: 렌즈부
121, 131: 투광성 베이스 122: 요철 구조
132: 확산 입자 200: 지지부
201: 반사부

Claims (30)

  1. 전기 신호 인가시 빛을 방출하는 발광소자를 포함하는 하나 이상의 광원부; 및
    상기 광원부의 상부에 배치되며, 0˚ 미만 및 0˚ 초과의 방사 각도에서 각각 제1 및 제2 피크를 갖는 형태의 이등방 투과 분포 함수(Bidirectional Transmittance Distribution Function) 특성을 나타내는 광학시트;
    를 포함하는 광원 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광원부는 0˚ 미만 및 0˚ 초과의 방사 각도에서 각각 제1 및 제2 피크를 갖는 형태의 배광 패턴을 나타내는 것을 특징으로 하는 광원 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광원부의 지향각은 120˚ 이상인 것을 특징으로 하는 광원 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 0˚ 미만의 방사 각도 및 상기 0˚ 초과의 방사 각도의 차이는 20 ~ 50˚인 것을 특징으로 하는 광원 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 광원부는 방사 각도 0˚에서 피크를 갖는 형태의 배광 패턴을 나타내는 것을 특징으로 하는 광원 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 광원부는 상기 발광소자에서 방출된 빛의 경로 상에 배치된 렌즈부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광원 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 광원부는 발광소자 패키지 형태로 제공되는 것을 특징으로 하는 광원 모듈.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 발광소자가 실장되는 회로 기판을 더 포함하며, 상기 렌즈부는 상기 회로 기판과 접하도록 배치된 것을 특징으로 하는 광원 모듈.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 렌즈부는 상기 발광소자의 직상부에 대응하는 영역이 다른 영역과 비교하여 상대적으로 상기 발광소자를 향하여 함몰된 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 광원 모듈.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 광학 시트는 일면에 형성된 요철 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 광원 모듈.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 요철 구조는 상기 광원부에서 입사된 빛이 상기 광학 시트를 거쳐 투과하는 측에 형성된 것을 특징으로 하는 광원 모듈.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 요철 구조는 다각뿔 형상의 구조물을 다수 구비하되, 상기 다각뿔 구조물 중 적어도 일부는 수평면에 경사지게 배치된 경사면을 복수 개 구비하며, 상기 복수의 경사면은 서로 다른 경사 각도를 갖는 것을 특징으로 하는 광원 모듈.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 다수의 다각뿔 구조물 중 서로 인접한 것의 경사면은 서로 다른 경사 각도를 갖는 것을 특징으로 하는 광원 모듈.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 다수의 다각뿔 구조물은 서로 다른 크기를 가지며, 하나의 다각뿔 구조물을 기준으로 그 주변에 인접하여 다른 다각뿔 구조물이 비주기적으로 배치되되, 상기 비주기적 배치 구조가 주기적으로 반복되어 상기 요철 구조를 형성하는 것을 특징으로 하는 광원 모듈.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 다수의 다각뿔 구조물 중 적어도 일부는 서로 높이가 다른 것을 특징으로 하는 광원 모듈.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 다수의 다각뿔 구조물 중 적어도 일부는 인접한 다른 구조물과 오버랩된 것을 특징으로 하는 광원 모듈.
  17. 제10항에 있어서,
    상기 요철 구조는 원뿔 형상의 구조물을 다수 구비하는 것을 특징으로 하는 광원 모듈.
  18. 제10항에 있어서,
    상기 다수의 원뿔 구조물은 행과 열을 이루며 배열된 것을 특징으로 하는 광원 모듈.
  19. 제10항에 있어서,
    상기 광학 시트는 뿔 형상을 갖되, 평면 형상의 측면과 곡면 형상의 측면을 모두 갖는 것을 특징으로 하는 광원 모듈.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 광학 시트는 내부에 광 확산 입자를 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 광원 모듈.
  21. 제1항에 있어서,
    상기 광원부에서 방출되어 상기 광학 시트를 투과한 빛의 경로 상에 배치되며, 투광성 베이스 내부에 분산된 확산 입자를 구비하는 구조의 확산 시트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광원 모듈.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 광학 시트는 일면에 형성된 요철 구조를 포함하며, 상기 요철 구조는 상기 광원부에서 입사된 빛이 상기 광학 시트를 거쳐 투과하는 측에 형성된 것을 특징으로 하는 광원 모듈.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 광학 시트와 상기 확산 시트는 소정 거리 이격되도록 배치된 것을 특징으로 하는 광원 모듈.
  24. 제22항에 있어서,
    상기 확산 시트는 상기 광학 시트 상에 적층되도록 배치된 것을 특징으로 하는 광원 모듈.
  25. 제22항에 있어서,
    상기 광원부는 회로 기판 상에 복수 개로 배열되며, 상기 회로 기판과 상기 확산 시트 간의 거리는 상기 복수의 광원부의 피치의 1/2보다 작거나 같은 것을 특징으로 하는 광원 모듈.
  26. 전기 신호 인가시 빛을 방출하는 발광소자를 포함하는 하나 이상의 광원부;
    상기 광원부의 상부에 배치되며, 0˚ 미만 및 0˚ 초과의 방사 각도에서 각각 제1 및 제2 피크를 갖는 형태의 이등방 투과 분포 함수(Bidirectional Transmittance Distribution Function) 특성을 나타내는 광학시트; 및
    상기 광원부에서 방출되어 상기 광학 시트를 투과한 빛의 경로 상에 배치되며, 투광성 베이스 내부에 분산된 확산 입자를 구비하는 구조의 확산 시트;
    를 포함하는 백라이트 유닛.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 확산 시트를 투과한 빛의 경로 상에 배치된 휘도 향상 시트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  28. 전기 신호 인가시 빛을 방출하는 발광소자를 포함하는 하나 이상의 광원부;
    상기 광원부의 상부에 배치되며, 0˚ 미만 및 0˚ 초과의 방사 각도에서 각각 제1 및 제2 피크를 갖는 형태의 이등방 투과 분포 함수(Bidirectional Transmittance Distribution Function) 특성을 나타내는 광학시트;
    상기 광원부에서 방출되어 상기 광학 시트를 투과한 빛의 경로 상에 배치되며, 투광성 베이스 내부에 분산된 확산 입자를 구비하는 구조의 확산 시트; 및
    상기 확산 시트의 상부에 배치된 디스플레이 패널;
    을 포함하는 디스플레이 장치.
  29. 제28항의 디스플레이 장치를 포함하는 텔레비전 세트.
  30. 전기 신호 인가시 빛을 방출하는 발광소자를 포함하는 하나 이상의 광원부;
    상기 광원부의 상부에 배치되며, 0˚ 미만 및 0˚ 초과의 방사 각도에서 각각 제1 및 제2 피크를 갖는 형태의 이등방 투과 분포 함수(Bidirectional Transmittance Distribution Function) 특성을 나타내는 광학시트;
    상기 광원부 및 광학시트를 둘러싸도록 배치된 하우징; 및
    상기 광원부와 전기적으로 연결된 소켓 구조;
    를 포함하는 조명 장치.
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