KR20120046454A - 발광소자 패키지, 이를 포함하는 백라이트 유닛 및 조명장치 - Google Patents

발광소자 패키지, 이를 포함하는 백라이트 유닛 및 조명장치 Download PDF

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KR20120046454A
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Abstract

실시예는 몸체; 상기 몸체 상에 배치되는 발광소자; 상기 발광소자 위에 배치되고, 상기 발광소자로부터 방출된 빛의 일부는 차단하고 일부는 투과하는 반사층; 및 상기 발광소자에서 방출된 빛에 대하여, 상기 반사층과 상기 발광소자 사이에서 수평 방향으로 광경로를 형성하는 투광층을 포함하는 발광소자 패키지를 제공한다.

Description

발광소자 패키지, 이를 포함하는 백라이트 유닛 및 조명장치{LIGHT EMITTING DEVICE PACKAGE, BACKLIGHT UNIT INCLUDING THE SAME AND LIGHTING DEVICE}
실시예는 발광소자 패키지와 이를 포함하는 백라이트 유닛 및 조명장치에 관한 것이다.
반도체의 3-5족 또는 2-6족 화합물 반도체 물질을 이용한 발광다이오드(Lighit Emitting Diode; LED)나 레이저 다이오드(Laser Diode; LD)와 같은 발광 소자는 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.
상기 발광소자는 광원으로 백라이트 유닛에 구비되어, 표시장치에 사용되고 있다.
실시예는 광효율이 향상된 발광소자 패키지 및 이를 포함하는 백라이트 유닛을 제공하고자 한다.
실시예는 몸체; 상기 몸체 상에 배치되는 발광소자; 상기 발광소자 위에 배치되고, 상기 발광소자로부터 방출된 빛의 일부는 차단하고 일부는 투과하는 반사층; 및 상기 발광소자에서 방출된 빛에 대하여, 상기 반사층과 상기 발광소자 사이에서 수평 방향으로 광경로를 형성하는 투광층을 포함하는 발광소자 패키지를 제공한다.
여기서, 상기 투광층은 상기 발광소자에서 방출된 제1 파장영역의 빛에 의하여 여기되어 제2 파장 영역의 빛을 방출하는 형광체를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 발광소자는 상기 투광층의 주변부의 적어도 일부에 배치된 투광성 지지부재를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 투광성 지지부재는 상기 발광소자에서 방출된 제1 파장영역의 빛에 의하여 여기되어 제2 파장 영역의 빛을 방출하는 형광체를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 몸체는 베이스 필름 상에 반사패턴 또는 산란패턴이 배치될 수 있다.
그리고, 상기 발광소자 패키지는 상기 투광층의 저면에 구비된 반사판을 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 투광층은 상기 발광소자와 대응되는 영역에 홈이 형성될 수 있다.
그리고, 상기 투광층은 상기 발광소자와 대응되는 영역에 홈이 형성되고, 상기 반사층은 상기 홈에 대응될 수 있다.
그리고, 상기 투광층의 가장자리는 원형 또는 트랙형을 이룰 수 있다.
그리고, 상기 반사층은, 상기 발광소자와 대응되는 영역에서 반사율이 가장 높을 수 있다.
그리고, 상기 반사층은 오픈 영역과 반사 영역을 포함하고, 상기 발광소자와 대응되는 영역에서 상기 반사 영역의 밀도가 가장 클 수 있다.
그리고, 상기 반사층은 상기 발광소자와 대향하는 면에 반사패턴 또는 산란패턴이 배치될 수 있다.
그리고, 상기 반사패턴 또는 산란패턴은 상기 발광소자와 대응되는 영역에서 가장 밀도가 클 수 있다.
또한, 상기 발광소자 패키지는 상기 반사층 상에 렌즈를 더 포함하고, 상기 렌즈는 상기 발광소자로부터 전달된 빛의 상부 방향으로 배광을 증가시킬 수 있다.
다른 실시예는 서로 대향하는 반사시트와 광학시트; 및 상기 반사시트 상에 배치되고, 몸체; 상기 몸체 상에 배치되는 발광소자; 상기 발광소자 위에 배치되고, 상기 발광소자로부터 방출된 빛의 일부는 차단하고 일부는 투과하는 반사층; 및 상기 발광소자에서 방출된 빛에 대하여, 상기 반사층과 상기 발광소자 사이에서 수평 방향으로 광경로를 형성하는 투광층을 포함하는 발광소자 패키지를 포함하는 백라이트 유닛을 제공한다.
여기서, 상기 반사시트 상에 반사유닛 또는 산란유닛이 형성될 수 있다.
그리고, 상기 광학시트는 상기 발광소자 패키지와 대향하는 면에 반사유닛 또는 산란유닛이 배치될 수 있다.
또한, 상기 반사유닛 또는 산란유닛은 상기 발광소자 패키지와 대응되는 영역에서 가장 밀도가 작을 수 있다.
실시예에 따른 발광소자 패키지는 수평방향의 배광을 증가시킬 수 있으며, 전체적으로 고른 광분포를 이룰 수 있다. 또한, 백라이트 유닛에서 상술한 발광소자 패키지를 사용하여 핫 스팟이 생기지 않는다. 그리고, 조명 장치에서 균일한 광출력을 얻을 수 있다.
도 1, 도 2a 내지 도 2e는 발광소자 패키지의 일실시예들의 단면도이고,
도 3a 내지 도 3c는 발광소자 패키지의 반사층과 몸체 상의 반사패턴 또는 산란패턴을 나타낸 도면이고,
도 4는 표시장치의 일실시예의 분해사시도이고,
도 5a 내지 도 5g는 도 4에서 백라이트 유닛의 일실시예들의 단면도이고,
도 6a 및 도 6b는 백라이트 유닛의 일실시예의 휘도를 종래의 백라이트 유닛과 비교한 도면이고,
도 7은 발광소자 패키지를 포함하는 조명장치의 일실시예의 분해 사시도이다.
이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 몸체, 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 1, 도 2a 내지 도 2e는 발광소자 패키지의 일실시예들의 단면도이다. 이하에서, 도 1, 도 2a 내지 도 2e를 참조하여 발광소자 패키지의 일실시예들을 설명한다.
도 1에 도시된 실시예에서, 발광소자 패키지(100)는 몸체(110)과 상기 발광소자(130)이 배치되는데, 발광소자(130)는 수직형, 수평형 또는 플립형 발광 다이오드(Light emitting diode)일 수 있다. 그리고, 상기 발광소자(130)는 접착제(125)를 이용하여 상기 몸체(100) 상에 고정될 수 있는데, 상기 접착제(125)는 도전성 접착제일 수 있다.
상기 몸체(110)는 실리콘 계열의 재료로 이루어질 수 있으며, 예를 들어 실리콘 웨이퍼를 사용할 수 있고, 본 실시예에서는 평탄한 표면에 발광소자(130)가 배치될 수 있어야 한다. 상기 몸체(110) 상에는 리드 프레임(111, 112)이 형성되어 상기 발광소자(130)의 전극이 와이어(135) 본딩으로 연결될 수 있다. 상기 리드 프레임(111, 112)은 구리(Cu), 니켈(Ni) 등 도전성 물질로 이루어질 수 있다.
본 실시예에서는 수직형 발광소자(130)를 사용하여 발광소자(130)의 하나의 전극은 하나의 리드 프레임(112)에 와이어(135) 본딩으로 연결되고, 다른 하나의 전극은 접착제(125)를 통하여 몸체(110)과 연결된다.
그리고, 상기 몸체(110)과 리드 프레임(111, 112) 상에는 투광층(140)이 형성될 수 있다. 상기 투광층(140)은 상기 발광소자(130)에서 방출된 빛에 대하여 수평 방향으로 광경로를 형성한다. 여기서, 수평 방향이라 함은 상기 발광소자(130)과 하기의 반사층(150) 사이를 지나는 가상의 선에 대하여 수평한 방향을 뜻한다. 즉, 도시된 바와 상기 투광층(140) 상부에 구비된 반사층(150)의 작용으로 인하여 상기 발광소자(130)에서 방출된 빛은 발광소자 패키지(100) 내부를 지나서 화살표로 도시된 바와 같이 측면으로 진행한다.
상기 투광층(140)은 형광체(145)를 함유하는 투광성 수지로 형성될 수 있는데, 투광성 수지는 실리콘 또는 에폭시일 수 있다. 발광소자(130)가 청색광을 방출하는 경우, 황색 형광물질을 포함하는 투광층(140)을 배치하면, 발광소자 패키지에서는 백색광을 방출할 수 있다.
즉, 발광소자(130)에서 방출하는 제1 파장의 빛을 흡수하여 제2 파장의 빛을 방출하는 형광체를 투광층(140)에 포함할 수 있으며, 이때 제2 파장은 제1 파장보다 장파장이어야 한다.
그리고, 상기 투광층(140) 상에는 반사층(150)이 포함될 수 있는데, 상기 반사층(150)은 상기 발광소자(130)로부터 방출된 빛을 일부는 차단하고 일부는 투과할 수 있다.
상기 반사층(150)은 은(Ag) 또는 알루미늄(Al)과 같이 반사율이 높은 물질로 이루어질 수 있다. 도 1에서 상기 발광소자(130)부터 방출된 빛이 상기 반사층(150)과 몸체(110) 상의 반사판(120, 후술함)에 의하여 발광소자 패키지(100)의 측면으로 진행하는데, 실제로 상기 반사층(150)에서 100% 반사가 일어나지 않고 일부는 상기 반사층(150)을 투과할 수 있다. 상기 반사층(150)은 메탈(metal)과 산화물을 증착 내지 코팅하여 반사와 산란을 함께 일으킬 수도 있다.
여기서, 상기 반사판(120)은 상기 몸체(110)와 리드 프레임(111, 112) 상에 배치되어, 발광소자 패키지(100)의 하면으로 진행한 빛을 반사할 수 있다. 그리고, 상기 반사판(120)의 일부가 제거되어 상기 와이어(135)의 본딩 영역이 형성될 수 있다.
실시예에 따른 발광소자 패키지는 반사층(150)의 작용으로 인하여 수평방향으로만 빛이 진행하는 배광구조를 보일 수 있으며, 상기 반사판(120))은 이러한 배광구조에 더욱 기여할 수 있다. 그리고, 상기 투광층(140)의 가장자리를 연결한 면이 상기 발광소자 패키지(100)의 광출사면이 될 수 있는데, 원형 또는 트랙(track)형일 수 있다.
도 2a에 도시된 실시예는 도 1에 도시된 발광소자 패키지와 동일하나, 반사층(150)의 구성이 상이하다. 본 실시예에서 반사층(150)은 오픈 영역(150b)과 반사 영역(150a)을 포함하여 이루어진다.
상기 반사 영역(150a)은 도 1에서의 반사층과 동일한 조성으로 이루어질 수 있으며, 상기 오픈 영역(150b)은 상기 반사층의 조성에서 은 또는 알루미늄 등이 생략되고 투명수지 등으로만 이루어지거나, 상기 투광층(140)의 표면이 그대로 노출될 수 있다. 상술한 반사층(150)의 패터닝은 제조공정에서 마스크를 사용하여 가능할 수 있다.
그리고, 상기 반사 영역(150a)은 상기 발광소자(130)와 대응되는 영역에서 가장 밀하게 구비되고, 도시된 바와 같이 패키지의 가장자리로 갈수록 더 소하게 배치될 수 있다. 여기서, 밀하다 함은 반사 영역(150a)의 밀도가 큰 것을 의미하고 소하다 함은 반사 영역(150a)의 밀도가 작은 것을 의미하며, 아래의 실시예에서도 동일하다.
상술한 배치는 상기 발광소자 패키지(100)의 윗 방향으로도 빛을 방출하는데, 상기 오픈 영역(150b)이 상기 발광소자(130)와 대응되는 부분에서 소한 것은 상기 발광소자(130)와 대응되는 영역에 광량이 많기 때문이다.
도 2b는 발광소자 패키지의 또 다른 실시예를 나타낸 도면이다.
본 실시예는 도 1에 도시된 실시예와 동일하나 상기 투광층(140)의 주변부의 적어도 일부에 투광성 지지부재(160)가 배치되어 있다. 상기 투광성 지지부재(160)는 에폭시 또는 실리콘 계열의 수지 또는 고분자 계열의 물질로 이루어질 수 있는데, 상기 투광층(140)의 가장자리의 적어도 일부를 지지하여 제조공정에서 상기 투광층 재료를 수용하고, 상기 반사층(150)의 가장자리를 지탱할 수 있다. 상기 투광성 지지부재(160)가 포함되는 발광소자 패키지는 제조공정에서 상기 투광성 지지부재(160) 상에 형광체(145)를 포함하는 투광층(140) 재료를 도포한 후 블레이딩(blading)할 수 있다.
본 실시예에 따른 발광소자 패키지(100)는 상기 발광소자(130) 상의 투광층(140a)에 형광체가 포함되지 않고, 실리콘 또는 에폭시 계열의 수지 등으로 이루어진다.
그리고, 상기 투광층(140a)은 상기 발광소자(130)와 대응되는 영역에 홈이 형성되어 함몰되어 있고, 상기 반사층(150)은 상기 투광층(140a)의 표면에 구비되므로 상기 홈에 대응되어 상기 발광소자(130)와 대응되는 부분이 함몰되어 있다.
여기서, 상기 반사층(150)의 중앙 부분이 함몰되어 상기 발광소자(130)로부터 방출된 빛을 발광소자 패키지(100)의 수평 방향으로 전달하는데, 형광체에서 빛의 난반사가 발생할 수 있으므로 상기 투광층(140a) 내에 형광체를 포함하지 않는다.
따라서, 상기 투광층(140a)의 가장 자리에 다른 투광층(140)을 배치하고 상기 투광층(140)은 형광체를 포함하며, 상기 형광체(145)는 상기 발광소자(130)에서 방출된 제1 파장영역의 빛에 의하여 여기되어 제2 파장 영역의 빛을 방출한다. 즉, 본 실시예에서 투광층(140)은 발광소자 패키지(100)의 지지부재로서 작용하면서, 빛의 파장 변환도 수행한다.
도 2d는 발광소자 패키지의 또 다른 실시예를 나타낸 도면이다. 본 실시예는 도 1에 도시된 실시예와 동일하나, 투광층(140a)이 형광체를 포함하고 있지 않다. 따라서, 발광소자(130)에서 방출된 빛이 파장의 변화 없이 패키지 외부로 전달되며, 발광소자(130)에서 백색 빛이 방출되거나, 조명장치나 백라이트 유닛에서 다른 파장 변환 유닛이 구비된 경우에 백색광원으로 사용될 수 있다.
도 2e는 발광소자 패키지의 또 다른 실시예를 나타낸 도면이다. 본 실시예는 도 2c에 도시된 실시예와 동일하나, 투광층(140a)이 하나만 구비되고 패키지의 가장 자리에 다른 투광층(140)이 배치되지 않음이 상이하다. 따라서, 본 실시예에 따른 발광소자 패키지(100)도 발광소자(100)에서 방출된 빛이 파장 변화 없이 외부로 방출된다.
도 3a 내지 도 3c는 발광소자 패키지의 반사층과 몸체 상의 반사패턴 또는 산란패턴을 나타낸 도면이다.
반사패턴 또는 산란패턴은 발광소자로부터 방출된 빛의 반사 또는 산란을 활성화시켜서, 빛의 진행을 특히 측면 방향으로 유도할 수 있다. 도 3a에 도시된 실시예에서 반사층(150)은 기판(155) 상에 반사패턴 또는 산란패턴(157)이 형성되어 있다. 상기 반사패턴 또는 산란패턴(157)은 열가소성 수지와 글라스 파우더에 Al2O3 또는 Zn2O3가 첨가되거나, 폴리프탈아미드(Polyphthalamide, PPA)로 이루어질 수도 있다. 상기 Al2O3 또는 Zn2O3는 발광소자(130)로부터 방출된 빛을 반사 또는 산란하는 작용을 한다. 또한, TiO2가 10% 내외로 포함되어 광반사를 높일 수 있다.
그리고, 도 3b에 도시된 실시예에서는 상기 반사패턴 또는 산란패턴(157)의 간격이 일정하지 않고, 상기 발광소자(미도시)와 대응되는 영역에서 가장 밀하게 배치되어 있다. 즉, 157a로부터 157f 방향으로 점점 소하게 배치되어 있는데, 발광소자와 대응하는 영역에 광량이 가장 많기 때문이다.
도 3c에 도시된 바와 같이, 몸체(110)는 베이스 필름(110a) 상에 반사패턴 또는 산란패턴(11b)이 배치될 수 있다. 즉, 도 1에 도시된 실시예에서는 반사판(120)이 배치되어 패키지 저면에서의 빛의 반사를 일으켰는데, 본 실시예와 같이 몸체(110) 내에 반사패턴 또는 산란패턴(110b)를 구비할 수도 있다.
실시예에 따른 발광소자 패키지들은 수평방향의 배광이 대폭 증가하였으며, 도 1에 도시된 실시예 등에서는 발광소자로부터 방출된 거의 모든 빛이 패키지의 측면으로 진행할 수 있다. 또한, 기판으로 베이스 필름을 사용하여 패키지 전체의 두께를 줄일 수 있다.
상술한 발광소자 패키지는 측면 광량이 증가하여 아래와 같이 백라이트 유닛에 사용될 수 있다. 특히, 수직 방향의 광량이 큰 발광소자 패키지를 직하형 백라이트 유닛에 사용하면 광량의 집중에 의한 핫 스팟(hot spot)이 발생할 수 있는데, 아래의 실시예는 그러한 문제점을 해결할 수 있다.
실시 예에 따른 발광소자 패키지는 복수 개가 기판 상에 어레이되며, 상기 발광소자 패키지의 광 경로 상에 광학 부재인 도광판, 프리즘 시트, 확산 시트 등이 배치될 수 있다. 이러한 발광소자 패키지, 기판, 광학 부재는 라이트 유닛으로 기능할 수 있다. 또 다른 실시 예는 상술한 실시 예들에 기재된 반도체 발광소자 또는 발광소자 패키지를 포함하는 표시 장치, 지시 장치, 조명 시스템으로 구현될 수 있으며, 예를 들어, 조명 시스템은 램프, 가로등을 포함할 수 있다.
도 4는 표시장치의 일실시예의 분해사시도이다.
도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 표시장치(200)는 광원 모듈(미도시)과 백라이트 유닛(210)과, 상기 백라이트 유닛(210)의 전방에 배치되며 상기 광원 모듈에서 전달된 빛을 표시장치 전방으로 안내하는 확산시트(240)와, 상기 확산시트(240)의 전방에 배치되는 제1 프리즘시트(250)와 제2 프리즘시트(260)와, 상기 제2 프리즘시트(260)의 전방에 배치되는 패널(270)과 상기 패널(270)의 전반에 배치되는 컬러필터(280)를 포함하여 이루어진다.
상기 광원 모듈과 이를 포함하는 백라이트 유닛(210)의 구성은 후술하기로 한다. 상기 확산시트(240)와 제1 프리즘시트(250)과 제2 프리즘시트(260)는 광학시트를 이루는데, 상기 광학시트는 다른 조합 예를 들어, 마이크로 렌즈 어레이로 이루어지거나 확산시트와 마이크로 렌즈 어레이의 조합 또는 하나의 프리즘 시트와 마이크로 렌즈 어레이의 조합 등으로 이루어질 수 있다.
확산시트(240)는 폴리에스터와 폴리카보네이트 계열의 재료로 이루어질 수 있으며, 백라이트 유닛으로부터 입사된 빛을 굴절과 산란을 통하여 광 투사각을 최대로 넓힐 수 있다. 그리고, 상기 확산시트(240)는 광확산제를 포함하는 지지층과, 광출사면(제1 프리즘 시트 방향)과 광입사면(반사시트 방향)에 형성되며 광확산제를 포함하지 않는 제1 레이어와 제2 레이어를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 지지층은 메타크릴산-스틸렌 공중합체와 메타크릴산 메틸-스틸렌 공중합체가 혼합된 수지 100 중량부에 대하여, 1~10 마이크로 미터의 평균입경을 가진 실록산계 광확산제 0.1~10중량부, 1~10 마이크로 미터의 평균입경을 가진 아크릴계 광확산제 0.1~10중량부가 포함될 수 있다.
그리고, 상기 제1 레이어와 제2 레이어는 메타크릴산 메틸-스틸렌 공중합체 수지 100 중량부에 대하여, 자외선 흡수제 0.01 ~ 1 중량부, 대전 방지제 0.001 ~ 10중량부로 포함될 수 있다.
또한, 상기 확산시트(240)에서 상기 지지층의 두께는 100~10000 마이크로 미터이고, 상기 각각의 레이어의 두께는 10~1000 마이크로 미터일 수 있다.
그리고, 상기 제1 프리즘 시트(250)는 지지필름의 일면에, 투광성이면서 탄성을 갖는 중합체 재료로 형성되는데, 상기 중합체는 복수 개의 입체구조가 반복적으로 형성된 프리즘층을 가질 수 있다. 여기서, 상기 복수 개의 패턴은 도시된 바와 같이 마루와 골이 반복적으로 스트라이프 타입으로 구비될 수 있다.
그리고, 상기 제2 프리즘 시트(260)에서 지지필름 일면의 마루와 골의 방향은, 상기 제1 프리즘 시트(250) 내의 지지필름 일면의 마루와 골의 방향과 수직할 수 있다. 이는 광원 모듈과 반사시트로부터 전달된 빛을 상기 패널(270)의 전방향으로 고르게 분산하기 위함이다.
그리고, 도시되지는 않았으나 상기 각각의 프리즘 시트 상에는 보호 시트가 구비될 수 있는데, 지지필름의 양면에 광확산성 입자와 바인더를 포함하는 보호층이 구비될 수 있다. 또한, 상기 프리즘층은 폴리우레탄, 스티렌부타디엔 공중합체, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트 엘라스토머, 폴리이소프렌, 폴리실리콘으로 구성되는 군으로부터 선택되는 중합체 재료로 이루어질 수 있다.
상기 패널(270)은 액정 표시 패널(Liquid crystal display)가 배치될 수 있는데, 액정 표시 패널(260) 외에 광원을 필요로 하는 다른 종류의 디스플레이 장치가 구비될 수 있다.
상기 패널(270)은, 유리 몸체 사이에 액정이 위치하고 빛의 편광성을 이용하기 위해 편광판을 양 유리몸체에 올린 상태로 되어있다. 여기서, 액정은 액체와 고체의 중간적인 특성을 가지는데, 액체처럼 유동성을 갖는 유기분자인 액정이 결정처럼 규칙적으로 배열된 상태를 갖는 것으로, 상기 분자 배열이 외부 전계에 의해 변화되는 성질을 이용하여 화상을 표시한다.
디스플레이 장치에 사용되는 액정 표시 패널은, 액티브 매트릭스(Active Matrix) 방식으로서, 각 화소에 공급되는 전압을 조절하는 스위치로서 트랜지스터를 사용한다.
그리고, 상기 패널(270)의 전면에는 컬러 필터(280)가 구비되어 상기 패널(270)에서 투사된 빛을, 각각의 화소마다 적색과 녹색 및 청색의 빛만을 투과하므로 화상을 표현할 수 있다.
도 5a 내지 도 5g는 도 4에서 백라이트 유닛의 일실시예들의 단면도이다.
여기서 확산시트(240)만을 함께 도시하였으나, 제1 프리즘시트(250)과 제2 프리즘 시트(260)도 백라이트 유닛에 포함될 수 있다.
도 5a에 도시된 백라이트 유닛은(210)은 서로 대향하는 반사시트(212)와 확산시트(240)를 포함한다. 반사시트(212)는 은 또는 알루미늄 등 광반사율이 높은 물질이 코팅될 수 있으며, 확산시트(240)는 프리즘 시트 또는 마이크로 렌즈 어레이 등일 수도 있다.
상기 반사시트(212)는 바텀 샤시(211) 등의 지지부재에 고정될 수 있다. 그리고, 상기 반사시트(212) 상에는 발광소자 패키지(100)가 복수 개 구비될 수 있는데, 발광소자 패키지(100)는 상술한 실시예들에 도시된 것과 동일하다.
도 5a에서 발광소자(100)로부터 방출되는 빛이 도시되고, 측면 방향의 광량이 증가하여 확산시트(240) 방향으로 전체적으로 고른 광 분포를 나타내고 있다.
도 5b는 백라이트 유닛의 다른 실시예를 나타내고 있다.
도 5a에 도시된 실시예와 달리 발광소자 패키지(100) 상에 렌즈(170)가 배치되어 있다. 즉, 상기 발광소자 패키지(100)는 수평 방향의 광량이 증가하여 전체적으로 고른 광분포를 보일 수 있으나, 수직 방향보다 수평 방향의 광량이 더 큰 경우 렌즈(170)를 배치하여 수직 방향의 광량을 증가시켜서 전체적인 광분포를 고르게 할 수 있다.
그리고, 도 5c에 도시된 실시예는 상기 반사시트(212) 상에 반사유닛 또는 산란유닛(220)이 형성되어 있다. 반사 유닛 또는 산란 유닛(220)은 발광소자 패키지(100)로부터 방출된 빛의 반사 또는 산란을 활성화시켜서, 빛의 진행을 특히 측면 방향으로 유도할 수 있다. 반사유닛 또는 산란유닛(220)은 열가소성 수지와 글라스 파우더에 Al2O3 또는 Zn2O3가 첨가되거나, 폴리프탈아미드(Polyphthalamide, PPA)로 이루어질 수도 있다. 상기 Al2O3 또는 Zn2O3는 발광소자 패키지(100)로부터 방출된 빛을 반사 또는 산란하는 작용을 한다. 또한, TiO2가 10% 내외로 포함되어 광반사를 높일 수 있다.
즉, 상술한 발광소자 패키지에서는 패키지 내에서 베이스 필름(110a) 상에 반사패턴 또는 산란패턴(11b)이 구비되었는데, 본 백라이트 유닛의 실시예에서는 발광소자 패키지에서 방출된 빛을 외부의 반사시트에서 반사하며, 상기 반사시트(212) 상에 반사유닛 또는 산란 유닛(220)이 배치된다.
그리고, 도 5d에 도시된 실시예에서는, 상기 확산시트(240)의 상기 발광소자 패키지(100)와 대향하는 면에 반사유닛 또는 산란유닛(230)이 배치된다. 즉, 상기 발광소자 패키지(100)는 수평 방향으로 전달되는 광량이 너무 많을 경우 상기 반사유닛 또는 산란유닛(230)이 배치될 수 있다.
따라서, 도 5e에 도시된 바와 같이 상기 반사유닛 또는 산란유닛(230)은 상기 발광소자 패키지(100)와 대응되는 영역에서 가장 소하게 배치될 수 있다. 도 5e는 도 5d에서 A 영역의 확대도이다.
그리고, 도 5f는 도 5d에 도시된 실시예에서 반사시트(212) 상의 반사유닛 또는 산란유닛(220)이 추가된 구조이고, 도 5g는 도 5f에 도시된 실시예에서 발광소자 패키지(100) 상에 렌즈(170)가 추가된 구조이다.
도 6a 및 도 6b는 백라이트 유닛의 일실시예의 휘도를 종래의 백라이트 유닛과 비교한 도면이다.
도 6a에서 발광소자 패키지(100)의 수평 방향의 광량이 증가하고, 렌즈(170)를 사용하여 수직 방향의 광량을 조절하여 패널(200)이 전체적으로 고른 광분포를 보이고 있으며, 핫 스팟이 발생하지 않고 있다. 도 6b에 도시된 실시예에서는 종래의 수직 방향의 광량이 많은 발광소자 패키지(310)를 사용하여 패널(300)에서 발광소자 패키지 부근(B)에서의 광량이 다른 부분(C)에 비하여 상대적으로 많아서 핫 스팟이 발생하고 있다.
도 7은 발광소자 패키지를 포함하는 조명장치의 일실시예의 분해 사시도이다.
실시예에 따른 조명 장치는 광을 투사하는 광원(600)과 상기 광원(600)이 내장되는 하우징(400)과 상기 광원(600)의 열을 방출하는 방열부(500) 및 상기 광원(600)과 방열부(500)를 상기 하우징(400)에 결합하는 홀더(700)를 포함하여 이루어진다.
상기 하우징(400)은 전기 소켓(미도시)에 결합되는 소켓 결합부(410)와, 상기 소켓 결합부(410)와 연결되고 광원(600)이 내장되는 몸체부(420)를 포함한다. 몸체부(420)에는 하나의 공기 유동구(430)가 관통하여 형성될 수 있다.
상기 하우징(400)의 몸체부(420) 상에 복수 개의 공기 유동구(430)가 구비되어 있는데, 상기 공기 유동구(430)는 하나의 공기 유동구로 이루어지거나, 복수 개의 유동구를 도시된 바와 같은 방사상 배치 이외의 다양한 배치도 가능하다.
그리고, 상기 광원(600)은 기판(610) 상에 복수 개의 발광소자 패키지(650)가 구비된다. 여기서, 상기 기판(610)은 상기 하우징(400)의 개구부에 삽입될 수 있는 형상일 수 있으며, 후술하는 바와 같이 방열부(500)로 열을 전달하기 위하여 열전도율이 높은 물질로 이루어질 수 있다.
그리고, 상기 광원의 하부에는 홀더(700)가 구비되는데 상기 홀더(700)는 프레임과 또 다른 공기 유동구를 포함할 수 있다. 또한, 도시되지는 않았으나 상기 광원(600)의 하부에는 광학 부재가 구비되어 상기 광원(600)의 발광소자 패키지(650)에서 투사되는 빛을 확산, 산란 또는 수렴시킬 수 있다. 이때, 상술한 발광소자 패키지(650)는 수평 방향으로 고르게 광이 투사되므로, 조명장치에서 균일한 광출력을 얻을 수 있다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 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.
100, 310, 650 : 발광소자 패키지 110 : 몸체
110a : 베이스 필름 110b : 반사패턴, 산란패턴
120 : 반사판 125 : 접착제
130 : 발광소자 135 : 와이어
140, 140a : 투광층 145 : 형광체
150 : 반사층 155 : 기판
157 : 반사패턴, 산란패턴 160 : 투광성 지지부재 170 : 렌즈 200, 300 : 표시장치
210 : 백라이트 유닛 211 : 바텀 샤시
212 : 반사시트 220, 230 : 반사유닛, 산란유닛
240 : 확산시트 250, 260 : 제1,2 프리즘 시트
270 : 패널 280 : 컬러필터
400 : 하우징 410 : 소켓 결합부
410 : 몸체부 430 :공기 유동구
500 : 방열부 600 : 광원
610 : 기판 700 : 홀더

Claims (18)

  1. 몸체;
    상기 몸체 상에 배치되는 발광소자;
    상기 발광소자 위에 배치되고, 상기 발광소자로부터 방출된 빛의 일부는 차단하고 일부는 투과하는 반사층; 및
    상기 발광소자에서 방출된 빛에 대하여, 상기 반사층과 상기 발광소자 사이에서 수평 방향으로 광경로를 형성하는 투광층을 포함하는 발광소자 패키지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 투광층은 상기 발광소자에서 방출된 제1 파장영역의 빛에 의하여 여기되어 제2 파장 영역의 빛을 방출하는 형광체를 포함하는 발광소자 패키지.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 투광층의 주변부의 적어도 일부에 배치된 투광성 지지부재를 더 포함하는 발광소자 패키지.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 투광성 지지부재는 상기 발광소자에서 방출된 제1 파장영역의 빛에 의하여 여기되어 제2 파장 영역의 빛을 방출하는 형광체를 포함하는 발광소자 패키지.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 몸체는 베이스 필름 상에 반사패턴 또는 산란패턴이 배치된 발광소자 패키지.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 투광층의 저면에 구비된 반사판을 더 포함하는 발광소자 패키지.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 투광층은 상기 발광소자와 대응되는 영역에 홈이 형성되고, 상기 반사층은 상기 홈에 대응되어 형성된 발광소자 패키지.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 투광층의 가장자리는 원형 또는 트랙형을 이루는 발광소자 패키지.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사층은, 상기 발광소자와 대응되는 영역에서 반사율이 가장 높은 발광소자 패키지.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 반사층은 오픈 영역과 반사 영역을 포함하고, 상기 발광소자와 대응되는 영역에서 상기 반사 영역의 밀도가 가장 큰 발광소자 패키지.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사층은 상기 발광소자와 대향하는 면에 반사패턴 또는 산란패턴이 배치된 발광소자 패키지.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 반사패턴 또는 산란패턴은 상기 발광소자와 대응되는 영역에서 밀도가 가장 큰 발광소자 패키지.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사층 상에 렌즈를 더 포함하고, 상기 렌즈는 상기 발광소자로부터 전달된 빛의 상부 방향 배광을 증가시키는 발광소자 패키지.
  14. 서로 대향하는 반사시트와 광학시트; 및
    상기 반사시트 상에 배치되는 제1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항의 발광소자 패키지를 포함하는 백라이트 유닛.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 반사시트 상에 반사유닛 또는 산란유닛이 형성된 백라이트 유닛.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 광학시트는 상기 발광소자 패키지와 대향하는 면에 반사유닛 또는 산란유닛이 배치된 백라이트 유닛.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 반사유닛 또는 산란유닛은 상기 발광소자 패키지와 대응되는 영역에서 밀도가 가장 작은 백라이트 유닛.
  18. 제1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항의 발광소자 패키지를 포함하는 광원;
    상기 광원이 내장되는 하우징; 및
    상기 광원에서 발생하는 열을 방출하는 방열부를 포함하는 조명장치.
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