KR20110131444A - 컬러필터 및 이를 포함하는 백라이트 유닛 - Google Patents

컬러필터 및 이를 포함하는 백라이트 유닛 Download PDF

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Abstract

본 실시예는 발광 다이오드에서 출사되는 빛의 색상을 백색으로 변환할 수 있는 컬러필터 및 이를 구비하는 백라이트 유닛에 관한 것이다. 이러한 본 실시예는 발광 다이오드를 구비하는 발광 다이오드 패키지의 출광부에 인접하게 배치되는 필터 몸체부와; 상기 필터 몸체부에 마련되되, 상기 발광다이오드 패키지의 출광부에서 출광되는 빛의 색상을 백색으로 변환시키도록 복수의 서로 다른 색상을 구비하는 컬러변환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러필터 및 이를 포함하는 백라이트 유닛을 제공한다.

Description

컬러필터 및 이를 포함하는 백라이트 유닛 { A color filter and a backlight unit including the color filter }
본 실시예는 컬러필터 및 이를 포함하는 백라이트 유닛에 관한 것으로서, 상세하게는 발광 다이오드에서 출사되는 빛의 색상을 보다 용이하게 백색으로 변환할 수 있는 컬러필터 및 이를 포함하는 백라이트 유닛에 관한 것이다.
반도체의 3-5족 또는 2-6족 화합물 반도체 물질을 이용한 발광 다이오드(Ligit Emitting Diode)나 레이저 다이오드와 같은 발광 다이오드는 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.
본 실시예는 발광 다이오드에서 출사되는 빛의 색상을 백색으로 변환할 수 있는 컬러필터 및 이를 구비하는 백라이트 유닛에 관한 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 실시예는 발광 다이오드를 구비하는 발광 다이오드 패키지의 출광부에 인접하게 배치되는 필터 몸체부와; 상기 필터 몸체부에 마련되되, 상기 발광다이오드 패키지의 출광부에서 출광되는 빛의 색상을 백색으로 변환시키도록 복수의 서로 다른 색상을 구비하는 컬러변환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러필터를 제공한다.
또한, 다른 실시예는 바텀커버와; 상기 바텀커버에 마련되는 발광모듈과; 상기 발광모듈에 인접하게 배치되는 도광판과; 상기 발광모듈에 인접하게 배치되 배치되어, 상기 발광모듈에서 발산되는 빛의 색상을 백색으로 변환시키는 컬러필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛을 제공한다.
이와 같이, 상기 컬러필터는 발광 다이오드 패키지에서 발광되는 빛을 용이하게 백색광으로 변환시킬 수 있다. 특히, 상기 발광 다이오드 패키지에 종전과 같이 백색광 변환을 위한 형광체이 도포되어 않아도, 백색광을 만들 수 있는 장점이 있다.
상기 컬러필터는 상기 발광 다이오드 패키지와 이격되어 있기 때문에, 형광체만큼 발광 다이오드의 발열작용에 의하여 영향을 받지 않을 수 있다는 장점이 있다.
형광체가 화학물질인 이상, 열에 의하여 영향을 받아서 그 화학적 조성에 변화가 있어서 빛의 색상을 변환시키는 기능이 저하되면, 발광 다이오드 패키지를 교환하여야 하는 반면에, 본 실시예의 경우, 그러한 걱정이 없기 때문에 발광 다이오드 패키지의 수명이 현저하게 증가하게 된다.
도1내지 도4은 본 실시예에서 발광 다이오드 패키지와 컬러필터의 배치상태를 도시한 측단면도이다.
도5은 본 실시예에서 어레이 상태로 배치되는 발광 모듈 및 컬러필터의 배치상태를 도시한 측단면도이다.
도6과 도7는 본 실시예에서 바텀커버에 배치되는 발광모듈과 컬러필터의 배치상태를 도시한 측단면도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 실시에에 대하여 알아보기로 하겠다.
실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "위(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "위(on)"와 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
도 1는 발광 다이오드 패키지(300)의 일실시예 및 상기 발광 다이오드 패키지 상에 마련되는 컬러필터(400)의 단면도이다. 이하에서, 도 1를 참조하여 발광 다이오드 패키지의 일실시예를 설명한다.
도시된 바와 같이, 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지는 베이스부(310)와, 상기 베이스부(310)에 설치된 제1 전극(311) 및 제2 전극(312)과, 상기 제1 전극(311) 및 제2 전극(312)과 전기적으로 연결되는 발광 다이오드(100) 등의 발광 구조물과, 상기 발광 다이오드(100)의 주위를 둘러싸며 캐비티를 형성하는 패키지 몸체(330)와, 상기 패키지 몸체(330)에 의하여 형성된 캐비티를 채우며, 상기 발광 다이오드(100)를 포위하는 충진재(320)를 포함한다.
여기서, 발광 다이오드(100)는 상술한 실시예들에 기재된 발광 다이오드와 동일하다.
상기 패키지 몸체(330)는 실리콘 재질, 합성수지 재질, 또는 금속 재질을 포함하여 형성될 수 있다. 한편, 상기 캐비티 내부에는 상기 발광 다이오드(100)가 수용되도록 마련되되, 상기 캐비티에는 경사면이 형성되어 광추출 효율을 높일 수 있다.
상기 제1 전극(311) 및 제2 전극(312)은 서로 전기적으로 분리되며, 상기 발광 다이오드(100)에 전원을 제공한다. 또한, 상기 제1 전극(311) 및 제2 전극(312)은 상기 발광 다이오드(100)에서 발생된 광을 반사시켜 광 효율을 증가시킬 수 있으며, 상기 발광 다이오드(100)에서 발생된 열을 외부로 배출시키는 역할을 할 수도 있다.
상기 발광 다이오드(100)는 상기 패키지 몸체(330) 상에 설치되거나 상기 제1 전극(311) 또는 제2 전극(312) 상에 설치될 수 있다.
상기 발광 다이오드(100)는 상기 제1 전극(311) 및 제2 전극(312)과 와이어(314,315)로 이어지는 와이어 방식, 플립칩 방식 또는 다이 본딩 방식 중 어느 하나에 의해 전기적으로 연결될 수도 있다.
상기 충진재(320)는 상기 발광 다이오드(100)를 포위하여 보호할 수 있다.
상기 발광 다이오드 패키지(300) 는 상기에 개시된 실시 예들의 발광 다이오드 중 적어도 하나를 하나 또는 복수개로 탑재할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
본 실시 예에 따른 발광 다이오드 패키지(300)는 복수개가 기판 상에 어레이되며, 상기 발광 다이오드 패키지의 광 경로 상에 광학 부재인 도광판, 프리즘 시트, 확산 시트 등이 배치될 수 있다. 이러한 발광 다이오드 패키지, 기판, 광학 부재는 라이트 유닛으로 기능할 수 있다. 또 다른 실시 예는 상술한 실시 예들에 기재된 반도체 발광소자 또는 발광 다이오드 패키지를 포함하는 표시 장치, 지시 장치, 조명 시스템으로 구현될 수 있으며, 예를 들어, 조명 시스템은 램프, 가로등을 포함할 수 있다.
상기 발광 다이오드 패키지(300)의 일측에는 상기 발광 다이오드(100)로부터 출사되는 빛이 출광되는 출광부(340)가 마련되는데, 상기 출광부(340)는 상기 충진재(320)의 표면이 될 수 있다.
즉, 상기 발광 다이오드(100)에서 발산된 빛이 상기 충진재(320)를 통과하여 상기 발광 다이오드 패키지(300)의 외부로 출사되는 것이다.
상기 출광부(340)의 일측에는 상기 출광부(340)에서 나오는 빛의 색상을 백색으로 변환할 수 있는 컬러필터(400)가 마련된다. 통상적으로 상기 발광 다이오드(100)는 백색이 아닌 다른 색상을 출사하는 경우가 많으며, 특히, 청색의 빛을 출사하는 청색 다이오드가 주로 사용된다.
종래의 기술에서는 백색이 아닌 빛을 백색으로 전환하고, 전환된 백색의 빛이 백라이트 유닛의 도광판에 유입되도록 하기 위해서 발광 다이오드 패키지의 캐비티에 황색 계통의 형광체를 충진재와 함께 넣어서 발광 다이오드 패키지에서 출사되는 빛이 백색으로 변환되도록 하였다.
그러나, 형광체가 화학물질이어서 발광 다이오드의 열에 의하여 그 화학적 조성에 변화가 발생하고, 이에 의하여 발광 다이오드 패키지의 수명에 한계가 있엇다.
따라서, 본 실시예는 상기 캐비티에 형광체를 주입하지 않고도 상기 발광 다이오드 패키지(300)의 출광부(340)에 컬러필터(400)를 배치하여 상기 컬러필터(400)를 통과한 빛이 백색이 될 수 있도록 구현할 수 있다.
상기 컬러필터(400)의 구성을 보면, 상기 발광 다이오드 패키지(300)의 출광부(340)에 인접하게 배치되는 필터 몸체부(410)와, 상기 필터 몸체부(410)에 마련되어, 상기 출광부(340)에서 출광되는 빛의 색상을 백색으로 변환시키는 복수의 서로 다른 색상을 구비하는 컬러 변환부(420)를 포함한다.
상기 컬러 변환부(420)는 빛이 삼원색인 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 중 일부를 포함하고 있어야 하는데, 특히, 상기 발광 다이오드(100)가 청색인 경우, 적색(R)과, 녹색(G)을 포함하고 있어야 한다.
이는 적색의 빛과, 녹색의 빛, 그리고 청색의 빛이 혼합되면 백색의 빛이 되기 때문이다. 한편, 청색의 빛이 그대로 통과하여 상기 컬러필터에서 색 변환되어 방출되는 빛들과 혼합될 수 있도록 백색(W)의 부분이 상기 컬러변환부(420)에 구비되는 것도 생각할 수 있다.
한편, 상기 출광부(340)에서 출광되는 빛이 어느정도 퍼지면서 상기 컬러필터(400)로 유입될 수 있도록 상기 컬러필터(400)는 상기 출광부(340)와 어느정도 이격된 거리를 유지하는 것이 바람직하다.
한편, 필터 몸체부(410)의 길이는 상기 출광부(340)에서 나오는 빛을 커버하기 위하여 상기 출광부(340)의 길이와 같거나 길게 형성되는 것이 바람직하다.
상기 컬러 변환부(430)에는 상술한 바와 같이 복수개의 색상이 상호 이웃하여 배치되되, 빛의 혼합으로 인한 백색 빛으로의 변환이 잘 이루어질 수 있도록 색상의 배치는 반복적으로 이루어지는 것이 바람직하다.
즉, 상기 컬러 변환부(420)에 색상의 배치가 적색, 녹색, 흰색으로 이루어진 경우, 그러한 배치가 연속적으로 이루어지는 것을 의미한다.
즉, 도1에서 구체적으로 보면, 상기 컬러 변환부(420)에서의 색상 배치는 적새, 녹색, 흰색, 적색, 녹색, 흰색, 적색, 녹색, 흰색 으로 배치되는 것을 의미한다.
도2는 상기 컬러필터(400)의 컬러 변환부(420)에 적색(R)과 녹색(G) 이외에 청색(B)가 배치된 것을 도시하고 있다. 이는 상기 적색과 녹색, 청색의 혼합으로 인하여 백색광이 상기 컬러필터(400)에서 출사되도록 하기 위함이다.
도3는 상기 컬러필터(400)의 컬러 변환부(420)에 적색(R)과 녹색(G) 이외에 청색(B)과 오렌지색(O)이 배치된 것을 도시하고 있으며, 도6은 상기 컬러필터(400)의 컬러 변환부(420)에 적색(R)과 녹색(G) 이외에 청색(B)과, 오렌지색(O) 및 백색(W)이 배치된 것을 도시하고 있다.
오렌지 색(O)의 경우, 빛의 삼원색에 속하지는 아니하나, 그 파장수가 적색(R)과 녹색(G)의 사이에 있기 때문에 빛의 혼합시 백색광 산출에 도움이 되며,삼원색 이외에 다른 색의 광이 혼합이 되면, 백색광이 보다 자연광 상태에 가까워지기 때문에 오렌지 색(O)을 추가한 것이다. 상기 빛의 삼원색 이외에 추가된 색상은 상기 오렌지 색(O)에만 한정되는 것이 아니며, 다른 색도 가능하다.
상기 도2 내지 4에서도 상기 컬러 변환부(420)에 배치되는 복수의 색상의 이웃하는 배치는 상기 필터 몸체부(410)에 반복되는 형태로 이루어지는 것이 바람직하하며, 상기 컬러필터(400) 자체는 도3에서의 실시예처럼 상기 발광 다이오드 패키지(300)의 출광부(340)으로부터 소정 거리만큼 이격되는 것이 바람직하다.
도5은 상기 발광 다이오드 패키지(300)와 상기 발광 다이오드 패키지(300)가 어레이(array) 방식으로 장착되는 회로기판(500)을 포함하는 발광 모듈(600), 그리고, 상기 발광 모듈(600)의 길이방향으로 따라 배치되는 컬러필터(400)를 도시하고 있다.
상기 컬러필터(400)는 상술한 바와 같이 필터 몸체부(도1참조, 410)와, 상기 필터몸체부(410)에 마련되어 복수의 색상을 갖는 컬러 변환부(도1참조, 420)를 포함한다.
상기 컬러 변환부(420)에 구비되는 복수의 색상 중 적어도 하나 이상은 상기 발광 모듈(600)에서 출광되는 빛의 색상과 다른 것이 되어야 하며, 특히, 상기 발광모듈(600)에서 출사되는 빛의 색상이 청색인 경우, 상기 컬러변환부(도1참조, 420)에 마련되는 색상은 적어도 적색과 녹색으로 이루어져야 한다.
그리고, 상기 컬러변환부(420)에는 서로 다른 색상이 상호 이웃되게 배치되어야 하고, 서로 다른 색상의 배치는 상기 필터 몸체부(도1참조, 410)를 따라서 반복적으로 이루어져 한다는 점은 상술한 바와 같다.
상기 컬러필터(400)는 얇은 플레이트나, 막으로 구성되는 것이 바람직하고, 그 길이는 상기 발광모듈(600)의 길이에 대응되는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 컬러필터(400)는 상기 발광모듈(600)로부터 소정 간격 이격되는 것이 바람직한데, 이는 상술한 바와 같이 상기 발광모듈(600)에서 출사되는 빛이 퍼져서 상기 컬러필터(400)에 유입되어 백색광이 보다 원활하게 발생하기 위함이다.
도6 내지 도7은 발광모듈(600)과 상기 컬러필터(800)가 백라이트 유닛을 구성하는 바텀커버(700)에 장착되는 것을 도시한 것이다.
도6(a)의 경우, 사이드 엣지 타입(Side edge type)의 백라이트 유닛 상에서 상기 컬러필터(400)가 마련되는 것을 도시하였다.
여기서, 상기 발광모듈(600)는 상기 바텀커버(700)의 내부 일측에 배치되고, 상기 컬러필터(400)는 상기 발광모듈(600)에 마련되는 상기 발광 다이오드 패키지(300)에 인접하게 배치된다.
즉, 상기 발광모듈(600)은 상기 바텀커버(700)의 내부 좌측면 또는 우측면에 배치되고, 상기 컬러필터(400)는 상기 발광모듈(600)보다 내측에 위치한다.
여기서, 상기 발광모듈(600)에서 빛이 발산되면, 그 빛은 상기 컬러필터(400)를 향하고, 상기 컬러필터(400)를 거친 빛은 백색광으로 변환된다.
한편, 도6(b)의 경우, 바텀 엣지 타입(Bottom edge type)의 백라이트 유닛 상에서 상기 컬러필터(400)가 장착되는 것을 도시하였다.
상기 발광모듈(600)은 상기 바텀커버(700)의 내부 하측에 배치되고, 상기 컬러필터(400)는 상기 발광모듈(600)의 상부에 배치되어, 상기 발광모듈(600)에서 발산된 빛이 상부로 향하여 상기 컬러필터(400)를 향하면, 상기 컬러필터(400)를 통과한 빛은 백색으로 변환되어 백라이트 유닛에 배치되는 도광판(미도시)에 유입된다.
도7는 상기 발광모듈(600)이 상기 바텀커버(600)의 상하방향으로 배치되는 직하형 타입 백라이트 유닛을 도시한 것으로서, 상기 발광모듈(600)은 상기 바텀커버(700)의 전면에 배치되고, 상기 컬러필터(600)는 상기 발광모듈(600)의 전방에 배치된다.
따라서, 상기 발광모듈(600)의 발광 다이오드 패키지(300)에서 빛이 발산되면 그 빛은 전방으로 이동한 후, 상기 컬러필터(400)내부로 유입된다. 그리고, 상기 컬러필터(400)에서 의하여 유입된 빛은 상기 컬러필터(400)를 통과한 후, 여러가지 색상의 빛 상태로 통과하면서 상호 혼합되어 백색으로 변하게 된다.
그리고, 이러한 백색광은 상기 바텀 커버(600) 내부에 장착된 도광판(미도시)로 유입된다.
이로 인하여, 상기 발광 다이오드 패키지(300)에 종전과 같은 형광체가 도포되어 않아도, 백색광을 만들 수 있는 장점이 있으며, 형광체만큼 발광모듈(600)의 발열작용에 의하여 영향을 받지 않을 수 있다는 장점이 있는 것이다.
100: 발광 다이오드 300: 발광 다이오드 패키지
400: 컬러필터 410: 필터 몸체부
420: 컬러변환부

Claims (15)

  1. 발광 다이오드를 구비하는 발광 다이오드 패키지의 출광부에 인접하게 배치되는 필터 몸체부와;
    상기 필터 몸체부에 마련되되, 상기 발광다이오드 패키지의 출광부에서 출광되는 빛의 색상을 백색으로 변환시키도록 복수의 서로 다른 색상을 구비하는 컬러변환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러필터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 컬러변환부에 구비되는 복수의 색상 중 적어도 하나 이상은 상기 발광 다이오드 패키지의 출광되는 빛의 색상과 다른 것을 특징으로 하는 컬러필터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 발광다이오드가 청색 다이오드인 경우,
    상기 컬러변환부에 마련되는 색상은 최소한 적색과 녹색을 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러필터.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 컬러변환부에 마련되는 색상은 흰색을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러필터.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 컬러변환부에 마련되는 색상은 오렌지색을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러필터.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 컬러변환부에 마련되는 색상은 청색을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러필터
  7. 제2항에 있어서,
    상기 필터몸체부의 길이는 상기 출광부의 길이와 같거나 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 컬러필터.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 컬러변환부에서 서로 다른 색상이 상호 이웃하도록 배치되며,
    서로 다른 색상의 배치는 상기 필터 몸체부를 따라서 반복적으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 컬러필터.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 필터 몸체부는 상기 발광 다이오드 패키지의 출광부와 소정 거리만큼 이격되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 컬러필터.
  10. 발광 다이오드 및 출광부를 구비하는 복수의 발광 다이오드 패키지를 포함하는 발광모듈에 인접하게 배치되며, 상기 광원모듈의 길이방향을 따라서 배치되는 필터몸체부와;
    상기 필터 몸체부에 마련되되, 상기 발광모듈에서 출광되는 빛의 색상을 백색으로 변환시키도록 복수의 서로 다른 색상을 구비하는 컬러변환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러필터.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 컬러변환부에 구비되는 복수의 색상 중 적어도 하나 이상은 상기 발광 모듈에서 출광되는 빛의 색상과 다른 것을 특징으로 하되,
    상기 발광모듈에서 출사되는 빛의 색상이 청색인 경우, 상기 컬러변환부에 마련되는 색상은 적어도 적색과 녹색으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 컬러필터.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 컬러변환부에서 서로 다른 색상이 상호 이웃하도록 배치되며,
    서로 다른 색상의 배치는 상기 필터 몸체부를 따라서 반복적으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 컬러필터.
  13. 바텀커버와;
    상기 바텀커버에 마련되는 발광모듈과;
    상기 발광모듈에 인접하게 배치되어, 상기 발광모듈에서 발산되는 빛의 색상을 백색으로 변환시키는 컬러필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 발광모듈은 복수의 발광 다이오드 패키지를 포함하되,
    상기 컬러필터는 상기 발광모듈에 인접하게 배치되며, 상기 광원모듈의 길이방향을 따라서 배치되는 필터몸체부와;
    상기 필터 몸체부에 마련되되, 상기 발광모듈에서 출광되는 빛의 색상을 백색으로 변환시키도록 복수의 서로 다른 색상을 구비하는 컬러변환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 컬러필터는 상기 발광모듈 및 상기 도광판에 대하여 소정 거리만큼 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
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KR20190009021A (ko) * 2017-07-17 2019-01-28 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치

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