KR20150034040A - 백라이트 패널 어셈블리 - Google Patents

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KR20150034040A
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light emitting
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류승렬
서영혜
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서울반도체 주식회사
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Abstract

백라이트 패널 어셈블리가 개시된다. 이 백라이트 패널 어셈블리는, 청색 발광 다이오드 칩 및 녹색 형광체를 포함하는 적어도 하나의 발광 다이오드 패키지; 및 적색 형광체를 함유하며, 상기 발광 다이오드 패키지로부터 이격된 파장변환시트를 포함한다. 상기 녹색 형광체는 상기 발광 다이오드 칩에서 방출된 청색광에 의해 여기되어 녹색광을 방출하고, 상기 적색 형광체는 상기 발광 다이오드 패키지에서 방출된 광에 의해 여기되어 적색광을 방출한다.

Description

백라이트 패널 어셈블리{BACK LIGHT PANEL ASSEMBLY}
본 발명은 백라이트 패널 어셈블리에 관한 것으로, 특히 높은 색 재현율을 가지는 백라이트 패널 어셈블리에 관한 것이다.
액정 디스플레이(liquid crystal display)는 일반적으로 디스플레이 패널을 백라이팅하기 위한 백라이트 패널 어셈블리를 포함한다. 최근 백라이트 패널의 광원으로 발광 다이오드가 채택되고 있다.
한편, 높은 색 재현율을 나타내기 위해 백라이트 패널은 청색광, 녹색광 및 적색광을 필요로 하고, 이를 위해 일반적으로 백색 발광 다이오드 패키지가 광원으로 채택되고 있다. 예를 들어, 대한민국 특허공개공보 10-2006-0104740호는 청색 발광 다이오드와, 녹색 형광체 및 적색 형광체를 포함하는 백색 발광 다이오드를 채택한 백라이트 패널을 개시하고 있다.
한편, 위 종래 기술은 패키지의 신뢰성이 좋지 않고, 색 혼합에 필요한 공간이 부족하다는 문제점을 가지고 있다. 특히, 설파이드 형광체에 함유된 황은 수분과 함께 패키지 내의 리드프레임, 특히 Ag를 부식시켜 패키지 신뢰성을 떨어뜨린다.
이에 따라, 발광 다이오드로부터 형광체를 이격시키는 기술이 연구되고 있다. 예를 들면, 대한민국 특허공개공보 10-2012-0082860호는 청색 발광 다이오드로부터 이격되어 투광판의 상부면이나 하부면에 형광막(또는, 형광체 시트)을 배치한 것을 개시하고 있다. 하나의 형광체 막이 녹색 및 적색 형광체를 모두 포함할 수 있으며, 또는 각각의 형광체를 포함하는 둘 이상의 형광체 막이 사용될 수 있다.
그러나, 이 기술에 따르면, 넓은 면적을 가지는 시트에 형광체를 분포시키기 때문에 형광체 양이 과다하게 사용되어 비용이 증가한다. 더욱이, 형광체 막의 전체 두께가 상대적으로 커서 백라이트 패널 어셈블리의 두께 증가를 초래한다. 나아가, 형광막을 사용한 백라이트 패널은 백색 발광 다이오드를 이용한 백라이트 패널에 비해 광 효율이 약 10% 떨어지는 것으로 나타난다.
더욱이, 내부에 형광체를 함유하지 않기 때문에, 발광 다이오드에서 방출된 청색광에 의해 패키지 하우징의 열화가 가속될 수 있다. 따라서, 청색 발광 다이오드 패키지의 신뢰성 또한 좋지 않다.
대한민국 특허공개공보 10-2006-0104740호 대한민국 특허공개공보 10-2012-0082860호
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 높은 신뢰성을 갖는 백라이트 패널 어셈블리를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 형광체 사용량을 줄여 제조비용을 절감할 수 있는 백라이트 패널 어셈블리를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 광 효율을 개선할 수 있는 백라이트 패널 어셈블리를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 형광체를 함유하는 파장변환시트의 두께를 감소시킬 수 있는 백라이트 패널 어셈블리를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 발광 다이오드 패키지의 신뢰성을 개선할 수 있는 백라이트 패널 어셈블리를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 패널 어셈블리는, 청색 발광 다이오드 칩 및 녹색 형광체를 포함하는 적어도 하나의 발광 다이오드 패키지; 및 적색 형광체를 함유하며, 상기 발광 다이오드 패키지로부터 이격된 파장변환시트를 포함한다. 상기 녹색 형광체는 상기 발광 다이오드 칩에서 방출된 청색광에 의해 여기되어 녹색광을 방출하고, 상기 적색 형광체는 상기 발광 다이오드 패키지에서 방출된 광에 의해 여기되어 적색광을 방출한다.
몇몇 실시예들에 있어서, 상기 백라이트 패널 어셈블리는, 복수의 발광 다이오드 패키지들이 상기 파장변환 시트 아래에 정렬된 직하형 구조일 수 있다. 나아가, 상기 복수의 발광 다이오드 패키지들에서 방출된 청색광 및 녹색광의 혼합광은 경로 변경 없이 상기 파장변환 시트로 입사할 수 있다. 즉, 상기 복수의 발광 다이오드 패키지들과 상기 파장변환 시트 사이의 공간은 에어 갭일 수 있다.
다른 실시예들에 있어서, 상기 백라이트 패널 어셈블리는 에지형 구조일 수 있다. 상기 백라이트 패널 어셈블리는 도광판을 더 포함할 수 있으며, 상기 발광 다이오드 패키지에서 방출된 광은 상기 도광판에 입사된다.
한편, 상기 파장변환시트는 상기 도광판과 상기 발광 다이오드 패키지 사이에 배치되거나, 상기 도광판의 광 출사면 상에 배치될 수 있다.
상기 발광 다이오드 패키지는 실리케이트계 녹색 형광체 또는 나이트라드계 녹색 형광체를 함유하고, 상기 파장변환시트는 설파이드계 적색 형광체를 함유할 수 있다. 설파이드계 적색 형광체를 사용함으로써 백라이트 패널 어셈블리의 색재현성을 향상시킬 수 있다. 나아가, 수분에 대해 안정한 특성을 가지는 실리케이트계 녹색 형광체 또는 나이트라드계 녹색 형광체를 채택함으로써, 패키지의 리드들이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 상기 백라이트 패널은, 상기 발광 다이오드에서 방출된 청색광, 상기 녹색 형광체에서 방출된 녹색광 및 상기 적색 형광체에서 방출된 적색광에 의해 백색광을 구현할 수 있다. 즉, 상기 발광 다이오드 패키지는 적색 형광체를 함유하지 않으며, 상기 파장변환시트는 녹색 형광체를 함유하지 않는다.
한편, 상기 발광 다이오드 패키지는 상기 발광 다이오드 칩을 봉지하는 몰딩부를 더 포함하고, 상기 녹색 형광체는 상기 몰딩부 내에 분포될 수 있다. 이와 달리, 상기 녹색 형광체는 상기 발광 다이오드 칩의 표면에 코팅(예, 컨포멀 코팅)될 수 있다.
발광 다이오드 패키지가 녹색 형광체를 함유하므로, 청색광에 의해 패키지 하우징이 열화되는 것을 완화할 수 있어 패키지의 신뢰성을 개선할 수 있다. 또한, 적색 형광체를 파장변환시트에 함유시킴으로써, 설파이드계 적색 형광체에 의해 패키지의 리드들이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 더욱이, 파장변환시트는 녹색 형광체를 함유할 필요가 없으므로, 파장변환시트의 두께를 감소시킬 수 있으며, 녹색 형광체의 사용량을 대폭 줄일 수 있다. 나아가, 녹색 형광체를 패키지 내에 배치함으로써 광 효율을 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 패널 어셈블리를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지의 일 예를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지의 다른 예를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 백라이트 패널 어셈블리를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 백라이트 패널 어셈블리를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1는 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 패널 어셈블리를 설명하기 위한 개략적인 단면도이고, 도 2는 백라이트 패널 어셈블리에 사용되는 발광 다이오드 패키지의 일 예를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 1을 참조하면, 백라이트 패널 어셈블리는 기판(10), 발광 다이오드 패키지(20), 도광판(30), 파장변환 시트(40)를 포함한다. 백라이트 패널 어셈블리는 또한, 도시하지는 않았지만, 일반적으로 사용되는 확산시트, 반사시트 및 프리즘 시트 등을 포함할 수 있다.
기판(10)은 백라이트 패널을 보호하기 위한 외부 프레임으로서 일반적으로 알루미늄으로 제작될 수 있다. 발광 다이오드 패키지(20)는 도광판(30)의 측면으로 광을 출사하도록 기판(10) 상에 조립된다. 통상, 복수의 발광 다이오드 패키지(20)들이 인쇄회로기판(도시하지 않음) 상에 탑재되고, 이 인쇄회로기판이 상기 기판(10) 상에 조립될 수 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 발광 다이오드 패키지(20)는 한 쌍의 리드들(21a, 21b), 패키지 하우징(23), 발광 다이오드 칩(25), 몰딩부(27) 및 녹색 형광체(27g)를 포함할 수 있다.
리드들(21a, 21b)은 발광 다이오드 칩(25)을 외부 전원에 연결하기 위한 단자들을 제공하며, 발광 다이오드 칩(25)의 애노드 및 캐소드에 각각 전기적으로 연결된다. 발광 다이오드 칩(25)은 예를 들어 도전성 접착제를 통해 리드(21a)에 전기적으로 연결되고, 본딩 와이어(도시하지 않음)를 통해 리드(21b)에 전기적으로 연결될 수 있다. 또는, 발광 다이오드 칩(25)은 두 개의 본딩 와이어들을 통해 리드들(21a, 21b)에 각각 연결될 수도 있다. 이와 달리, 발광 다이오드 칩(25)은 플립 본딩에 의해 리드들(21a, 21b)에 전기적으로 연결될 수도 있다.
패키지 하우징(23)은 발광 다이오드 칩(25)을 실장하기 위한 리세스를 포함할 수 있다. 패키지 하우징(23)은 또한 리드들(21a, 21b)을 고정시킨다. 패키지 하우징(23)의 재료는 특별히 한정되지 않으며, 플라스틱 또는 세라믹으로 형성될 수 있다.
발광 다이오드 칩(25)은 청색광을 방출하는 청색 발광 다이오드 칩으로서, 예컨대 질화갈륨계 반도체를 이용하여 제조될 수 있다. 다른 발광 다이오드 칩, 예컨대 자외선 발광 다이오드 칩이 패키지(20) 내에 포함될 수도 있다.
몰딩부(27)는 발광 다이오드 칩(25)을 덮어 봉지한다. 몰딩부(27)는 패키지 하우징(23)의 리세스를 채울 수 있다. 나아가, 몰딩부(27)는 상면이 볼록한 렌즈 형상을 가질 수도 있다. 몰딩부(27)는 에폭시나 실리콘 수지와 같은 투명 수지로 형성될 수 있다.
한편, 녹색 형광체(27g)가 몰딩부(27) 내에 분포될 수 있다. 녹색 형광체(27g)는 예를 들어 나이트라이드계 형광체나 실리케이트 형광체일 수 있으나, 이들에 반드시 한정되는 것은 아니다. 다만, 리드들(21a, 21b) 특히 Ag의 부식을 유발할 수 있는 설파이드계 형광체는 배제된다. 바람직하게, 상기 녹색 형광체(27g)는 반치폭이 70nm 이하의 녹색광을 방출하는 것이 바람직하다.
녹색 형광체(27g)는 발광 다이오드 칩(25)에서 방출된 청색광에 의해 여기되어 녹색광을 방출한다. 청색 발광 다이오드 칩(25)에서 방출된 광의 일부가 녹색 형광체(27g)에 의해 변환되므로, 청색광에 의해 패키지 하우징(23)의 내벽이 열화되는 것을 완화할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 리드들(21a, 21b)과 패키지 하우징(23)을 포함하는 특정 구조의 발광 다이오드 패키지를 예로서 설명하지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니며, 다양한 구조의 패키지들이 사용될 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 도광판(30)은 기판(10) 상에 위치한다. 도광판(30)은 발광 다이오드 패키지(20)에서 방출된 청색광 및 녹색광을 그 측면을 통해 수용하도록 배치된다. 통상, 도광판(30)의 측면을 따라 복수의 발광 다이오드 패키지들(20)이 배치된다. 도광판(30)은 발광 다이오드 패키지(20)에서 방출된 광을 면광으로 변환하여 상부 방향으로 방출한다. 도광판(30)은 투명 아크릴 수지, 폴리카보네이트 또는 에폭시 수지 등의 투명 수지나 유리 등으로 제조할 수 있다. 상기 도광판(30)의 양면은 필요에 따라 V형 그루브(groove)들, 렌즈 형상, 프리즘 형상 또는 홀로그램 패턴 등 다양한 패턴들로 가공될 수 있다. 또한, 반사 시트(도시하지 않음)는 도광판(30)의 하부에 배치될 수 있다.
한편, 파장변환시트(40)는 도광판(30)의 광 출사면 측에 위치한다. 파장변환시트(40)는 도광판(30)의 상면에 부착될 수 있다. 파장변환 시트(40)는 적색 형광체(40r)를 함유한다. 파장변환 시트(40)는 투명 필름에 형광체를 프린팅하여 형성할 수도 있으며, 형광체를 함유하는 유리 또는 수지를 필름 형상으로 경화시켜 제작할 수도 있다.
상기 적색 형광체(40r)는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 설파이드계 형광체일 수 있다. 적색 설파이드계 형광체(40r)는 다른 종류의 형광체들에 비해 적색 영역에 뚜렷한 발광 피크를 가지는 적색광을 방출한다. 또한, 설파이드계 형광체(40r)는 약 50nm의 반치폭을 가지는 적색광을 방출할 수 있다. 이에 따라, 백라이트 패널의 색재현성을 높일 수 있다.
한편, 확산 시트 또는 프리즘 시트 등은 상기 파장변환 시트 상에 배치될 수 있으며, 그 위에 LCD 패널(도시하지 않음)이 배치될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 적색 형광체(40r)와 함께 녹색 형광체(27g)를 사용함으로써, 색재현성을 높일 수 있는 백라이트 패널 어셈블리를 제공할 수 있다. 또한, 적색 설파이드계 형광체(40r)를 파장변환 시트(40) 내에 분포시킬 수 있어, 발광 다이오드 패키지(20)의 신뢰성이 떨어지는 것을 방지할 수 있다. 나아가, 녹색 형광체(27g)를 발광 다이오드 패키지(20) 내에 분포시킴으로써 패키지 하우징(23)이 열화되는 것을 완화할 수 있다. 나아가, 녹색 형광체(27g)를 발광 다이오드 패키지(20) 내에 배치함으로써, 녹색 형광체와 적색 형광체를 함유하는 파장변환시트를 채택한 종래 기술에 비해, 파장변환 시트(40)를 상대적으로 얇게 제조할 수 있으며, 녹색 형광체(27g)의 사용량을 줄일 수 있으며, 광 효율을 개선할 수 있다.
도 3은 백라이트 패널 어셈블리에 사용되는 발광 다이오드 패키지의 다른 예를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지(20a)는 도 2를 참조하여 설명한 발광 다이오드 패키지(20)와 대체로 유사하나, 녹색 형광체(37g)가 발광 다이오드 칩(25) 상에 코팅된 것에 차이가 있다.
즉, 도 2의 발광 다이오드 패키지(20)에서, 녹색 형광체(27g)는 몰딩부(27) 내에 분포된다. 이에 반해, 본 실시예에 있어서, 녹색 형광체(37g)는 발광 다이오드 칩(25) 상에 균일하게 코팅되며, 이것은 컨포멀 코팅으로 잘 알려져 있다. 녹색 형광체(37g)는 발광 다이오드 칩(25)의 상면에 코팅될 수 있으며, 측면에도 코팅될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 녹색 형광체(37g)의 사용량을 더욱 줄일 수 있으며, 광의 지향각에 따라 균일한 색 변환을 달성할 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 백라이트 패널 어셈블리를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 백라이트 패널 어셈블리는 도 1을 참조하여 설명한 백라이트 패널 어셈블리와 대체로 유사하나, 파장변환 시트(40a)가 도광판(30)의 측면에서 발광 다이오드 패키지(20)와 도광판(30) 사이에 위치하는 것에 차이가 있다.
즉, 적색 형광체(40r)를 함유하는 파장변환 시트(40a)는 도광판(30)의 측면에 배치된다. 발광 다이오드 패키지(20)에서 방출된 광은 파장변환시트(40a)를 통해 도광판(30)으로 입사된다. 또한, 발광 다이오드 패키지(20)에서 방출된 청색광에 의해 적색 형광체(40r)가 여기되어 적색광을 방출하며, 이 적색광 또한 도광판(30) 내로 입사된다.
본 실시예에 따르면, 파장변환시트(40a)를 상대적으로 작게 제작할 수 있어, 적색 형광체(40r)의 사용량을 절감할 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 백라이트 패널 어셈블리를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 5를 참조하면, 앞서 설명한 실시예들은 발광 다이오드 패키지(20)가 도광판(30)의 측면에 위치하는 에지형 구조의 백라이트 패널 어셈블리를 설명하였으나, 본 실시예에서는 직하형 구조의 백라이트 패널 어셈블리를 개시한다.
즉, 기판(10) 상에 조립된 복수의 발광 다이오드 패키지들(20)은 파장변환시트(40)의 하부면 아래에 정렬된다. 발광 다이오드 패키지들(20)에서 방출된 광은 직접 파장변환 시트(40)의 하부면으로 입사한다. 발광 다이오드 패키지들(20)과 파장변환시트(40) 사이의 영역은 에어갭(air gap)일 수 있으며, 도광판(30)은 생략될 수 있다. 따라서, 복수의 발광 다이오드 패키지들(20)에서 방출된 청색광 및 녹색광의 혼합광은 경로 변경 없이 상기 파장변환 시트(40)로 입사할 수 있다.

Claims (10)

  1. 청색 발광 다이오드 칩 및 녹색 형광체를 포함하는 적어도 하나의 발광 다이오드 패키지; 및
    적색 형광체를 함유하며, 상기 발광 다이오드 패키지로부터 이격된 파장변환시트를 포함하고,
    상기 녹색 형광체는 상기 발광 다이오드 칩에서 방출된 청색광에 의해 여기되어 녹색광을 방출하고,
    상기 적색 형광체는 상기 발광 다이오드 패키지에서 방출된 광에 의해 여기되어 적색광을 방출하는 백라이트 패널 어셈블리.
  2. 청구항 1에 있어서,
    복수의 발광 다이오드 패키지들이 상기 파장변환 시트 아래에 정렬된 직하형 구조인 백라이트 패널 어셈블리.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 복수의 발광 다이오드 패키지들에서 방출된 청색광 및 녹색광의 혼합광은 경로 변경 없이 상기 파장변환 시트로 입사하는 백라이트 패널 어셈블리.
  4. 청구항 1에 있어서,
    도광판을 더 포함하고,
    상기 발광 다이오드 패키지에서 방출된 광은 상기 도광판에 입사되는 백라이트 패널 어셈블리.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 파장변환시트는 상기 도광판과 상기 발광 다이오드 패키지 사이에 배치되는 백라이트 패널 어셈블리.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 파장변환시트는 상기 도광판의 광 출사면 상에 배치되는 백라이트 패널 어셈블리.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 발광 다이오드 패키지는 실리케이트계 녹색 형광체 또는 나이트라드계 녹색 형광체를 함유하고, 상기 파장변환시트는 설파이드계 적색 형광체를 함유하는 백라이트 패널 어셈블리.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 발광 다이오드에서 방출된 청색광, 상기 녹색 형광체에서 방출된 녹색광 및 상기 적색 형광체에서 방출된 적색광에 의해 백색광이 구현되는 백라이트 패널 어셈블리.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 발광 다이오드 패키지는 상기 발광 다이오드 칩을 봉지하는 몰딩부를 더 포함하고,
    상기 녹색 형광체는 상기 몰딩부 내에 분포된 백라이트 패널 어셈블리.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 녹색 형광체는 상기 발광 다이오드 칩의 표면에 코팅된 백라이트 패널 어셈블리.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108121112A (zh) * 2016-11-30 2018-06-05 三星显示有限公司 背光单元、显示设备及显示设备的制造方法

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