KR100574628B1 - 색 필름을 이용한 발광 다이오드 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발광 다이오드 도트 매트릭스 모듈에 관한 것으로서, 기판에 장착된 복수의 발광 다이오드 칩과, 상기 발광 다이오드 칩을 측면에서 둘러싸는 반사기와, 상기 반사기의 상부에 설치되며 형광체를 함유하는 색 필름을 포함하는 발광 다이오드 도트 매트릭스 모듈에 관한 것이다.

본 발명에 따른 색 필름은 입사광의 일부를 흡수해서 흡수한 광의 파장과는 다른 파장을 가지는 광을 발광할 수 있는 필름이며, 본 발명에 따른 발광 다이오드 도트 매트릭스는 이러한 색 필름을 이용하여 간단한 구조로 백색을 구현하는 것이다.

색 필름, 형광체, 발광 다이오드, 도트 매트릭스

Description

색 필름을 이용한 발광 다이오드 모듈{LED module using Color film}

도1는 종래 발광 다이오드 도트 매트릭스 모듈의 사시도

도2는 종래 발광 다이오드 도트 매트릭스 모듈의 일례를 도시하는 부분 단면도

도3은 종래 발광 다이오드 도트 매트릭스 모듈의 다른 례를 도시하는 부분 단면도

도4는 본 발명에 따른 발광 다이오드 도트 매트릭스 모듈의 사시도

도5는 본 발명에 따른 발광 다이오드 도트 매트릭스 모듈을 도시하는 부분 단면도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1, 10: 반사기

2, 20: 개구부

3, 30: 기판

4, 40: 발광 다이오드 칩

70: 색 필름

80: 블랙 매트릭스

본 발명은 색 필름을 이용하여 제조하는 발광 다이오드 모듈에 관한 것이다. 즉, 본 발명은 형광체를 함유함으로써 입사광의 일부를 흡수해서 흡수한 광의 파장과는 다른 파장을 가지는 광을 발광할 수 있는 색 필름 및 이를 이용하여 제조하는 발광 다이오드 도트 매트릭스 모듈에 관한 것이다.

발광 다이오드는 화합물 반도체의 PN 접합 다이오드로 전압을 인가하여 빛을 발광하는 발광 소자로서, 일반적으로 사용 목적에 따라 고광도, 초소형 및 박형의 특징을 가진 칩 LED, 탑 LED, 초고광도 고내습성, 내열성 옥외 디스플레이 또는 전광판 등에 사용되는 램프 LED등으로 나뉜다.

발광 소자 중 발광 다이오드 칩을 이용한 도트 매트릭스 모듈은 도1과 같으며 반사기(1)에 복수개의 개구부(2)가 형성되고 개구부 내의 기판에 발광 다이오드 칩을 장착하여 개구부를 통해 광을 출광하는 구조이다.

발광 다이오드 칩을 이용한 도트 매트릭스 모듈에서 백색을 구현하기 위해서 종래에는 하나의 개구부에 빨간색(R), 녹색(G), 청색(B)의 세가지 색깔의 발광 다이오드 칩을 장착하였다. 도2 및 도3을 참조하여 이를 보다 상세히 살펴보면, 인쇄회로기판(3) 위에 빨간색(R), 녹색(G), 청색(B)의 세가지 색깔의 발광 다이오드 칩 을 한 쌍으로 하여 이들을 매트릭스 배열로 실장하며, 한 쌍(R, G, B)의 발광 다이오드 칩으로부터 출사되는 광을 반사하는 반사기를 발광 다이오드 칩의 측면 방향 주위에 설치한다. 발광 다이오드 칩의 상부는 투명 레진 등으로 채울 수도 있고(도2), 상기 발광 다이오드 칩이 공기와 접촉한 상태로 노출될 수도 있다(도3).

이러한 발광 다이오드 칩을 이용한 도트 매트릭스 모듈은 하나의 개구부에 빨간색(R), 녹색(G), 청색(B)의 세가지 색깔의 발광 다이오드 칩이 장착되도록 하여 세가지 색깔의 발광 다이오드 칩을 동시에 발광시켜 개구부 내에서 세가지 색깔이 색 중합되어 백색의 광을 출광하는 구조이다.

그러나 이러한 방법은 도트 매트릭스 모듈에 있어서 광이 출사되는 출광구(개구부)가 작은 경우 빨간색(R), 녹색(G), 청색(B)의 발광 다이오드 칩을 하나의 개구부내의 인쇄회로기판 상에 장착하는 것이 불가능한 문제점이 발생한다.

또한 출광구의 폭이 크더라도 빨간색(R), 녹색(G), 청색(B)의 발광 다이오드 칩의 색 중합을 균일하게 맞추려면 생산성이 저하되어 전광판 등 디스플레이로 활용할 때에는 많은 문제점이 야기된다. 또한 도트 매트릭스 모듈을 완성한 후 빨간색(R), 녹색(G), 청색(B)의 발광 다이오드 칩 중 한 칩이라도 오픈되는 경우는 전 세트가 불량으로 처리되므로 생산성에 손실을 가져온다.

본 발명의 목적은 전술된 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 제 조가 용이하며 생산성이 향상된 발광 소자용 색 필름을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 작업이 용이하며 양품율이 향상되는 발광 다이오드 도트 매트릭스 모듈을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 출광구에 하나의 청색 칩을 장착하고 그 상부에 색 필름을 설치하여 생산성이 매우 높은 백색 발광 다이오드 도트 매트릭스 모듈을 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 발광 다이오드용 색 필름으로서 형광체가 포함되며 광을 통과시키는 색 필름을 제공한다.

또한, 본 발명은 기판에 장착된 복수의 발광 다이오드 칩과, 상기 발광 다이오드 칩을 측면에서 둘러싸는 반사기와, 상기 반사기의 상부에 설치되며 형광체를 함유하는 색 필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 도트 매트릭스 모듈을 제공한다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다.

본 발명에 따른 발광 소자용 색 필름(70)은 광을 통과하는 일반적인 수지(PVC 계열 등)에 형광체를 혼합 확산시켜 얇은 필름 형태로 제조한 것으로 광을 통과시키면 입사된 입사광의 일부를 흡수해서 흡수한 광의 파장과는 다른 파장을 가지는 광으로 발광하여 색을 변환하는 기능을 수행한다. 이때 색 필름에 함유되는 형광체는 YAG계 또는 오소실리케이트(Ortho Sillicate) 계열의 형광체를 사용할 수 있으며, 원하는 색을 얻기 위하여 필요에 따라 여러 가지 형광체를 선택하여 사용할 수 있다.

예를 들어 (Y, Gd, Ce)-Al-O계 형광체를 함유시켜 황색 발광하는 색 필름을 제조한 경우, 이러한 색 필름에 청색 발광 다이오드에서 출광되는 청색 파장 450nm 내지 475nm의 광을 입사시키면 입사된 광은 색 필름을 통과하면서 파장 천이를 발생시켜 백색으로 색 변환하게 된다.

도4 및 도5는 본 발명에 따른 발광 다이오드 도트 매트릭스 모듈을 설명하기 위한 도면이다. 도4는 본 발명에 따른 발광 다이오드 도트 매트릭스 모듈의 사시도이며, 도5는 도트 매트릭스 모듈의 일부 영역을 절단한 단면도이다. 본 발명에 따른 발광 다이오드 도트 매트릭스 모듈은 기판(30) 위에 설치되며 매트릭스 형태로 배치된 복수개의 개구부가 형성된 반사기(10)와, 상기 복수개의 개구부(20)내의 기판 위에 실장된 발광 다이오드 칩과, 반사기의 상부에 반사기의 전면을 피복하는 색 필름(70)과, 색 필름의 상부에 설치되며 상기 개구부 외의 영역을 덮는 블랙 매트릭스(80)를 구비한다.

이러한 도트 매트릭스 모듈을 단면도를 참조하여 보다 상세히 살펴보면, 인쇄회로기판(30)에 복수의 발광 다이오드 칩(40)이 매트릭스 형태로 실장 되고 각각의 발광 다이오드 칩은 와이어(60)를 통해 전극(50)과 연결되며, 발광 다이오드 칩으로부터 출광되는 광을 반사하는 반사기(10)가 각 발광 다이오드 칩의 측면 방향으로 발광 다이오드 칩을 둘러싼다.

이때, 발광 다이오드 칩(40)은 적외선 영역에서부터 자외선 영역의 빛을 발광하는 칩 중에서 선택적으로 채택 가능하다.

또한 상기의 반사기(10)는 인쇄회로기판(30) 위에 실장된 발광 다이오드 칩(40)을 수용시키는 개구부(20)를 구비한다. 이러한 반사기(10)는 인쇄회로기판(30)과 일체로 제작되거나 별개로 제작된 후 인쇄회로기판(30)과 접착시킬 수 있다. 반사기의 개구부(20)를 형성하는 내면은 소정의 경사면을 이루고 있으며, 이에 의해 발광 다이오드 칩(40)에서 출광되는 광이 상향 반사된다. 광의 효과적인 반사를 위해 그 내면에 반사 물질 혹은 반사판을 부가시킬 수 있다.

상기의 발광 다이오드 칩(40) 및 반사기(10)의 상부에는 발광 다이오드 칩(10)으로부터 출광되는 광이 통과하는 색 필름(70)이 설치된다. 이때 발광 다이오드 칩과 색 필름 사이는 빈 공간으로 형성될 수도 있고, 투명 수지로 채워질 수도 있다. 상기 색 필름의 상부에는 블랙 매트릭스(80)가 설치된다. 상기의 블랙 매트릭스는 광이 출광되는 경로 외의 영역에 설치되어 불필요한 광을 차단한다.

상기 복수의 각 개구부 내의 인쇄회로기판 위에는 하나의 발광 다이오드 칩이 실장 되며 발광 다이오드 칩의 상부에는 색 필름이 위치하게 되고, 발광 다이오드 칩과 색 필름은 원하는 색을 발광시키기 위해서 여러 가지 조합으로 선택될 수 있다.

예를 들어 발광 다이오드 칩을 450nm 내지 475nm의 청색 파장을 출광하는 청색 발광 다이오드 칩으로 하고, 색 필름을 (Y, Gd, Ce)-Al-O계 형광체를 함유시켜 황색 발광하는 색 필름으로 하면, 청색 발광 다이오드 칩에서 출광되는 광이 색 필름에 입사되며 광은 색 필름을 통과하면서 파장 천이를 발생시켜 백색으로 색 변환하게 되어 간단한 구조로 백색을 출광하는 도트 매트릭스 모듈을 제조하게 된다.

이하에서는 본 발명에 따른 도트 매트릭스 모듈의 작용을 설명한다. 외부의 전원이 전극(50)을 통해 개구부 내의 발광 다이오드 칩(40)에 공급되면 발광 다이오드 칩(40)은 그 고유의 파장을 가지는 광을 발생시킨다. 발생되는 광은 반사기의 구조상 상부를 향해 진행하고 그 경로 상에 존재하는 색 필름(70)에 입사된다. 색 필름에 입사된 광은 색 필름을 통과하면서 파장 천이를 일으켜 입사광과는 다른 파장의 광을 출광하는 색 변환을 일으킨다.

종래에는 도트 매트릭스 모듈에서 발생되어 진행하는 광은 세가지 색깔의 복수의 발광 다이오드 칩에서 발생된 광이 반사기의 개구부에서 색 중합되기 때문에 빨간색(R), 녹색(G), 청색(B)의 발광 다이오드 칩의 색 중합을 균일하게 맞추기 어려운 경우가 많다. 그런데, 본 발명에 따르면 단일 발광 다이오드 칩을 사용하고 발광 다이오드 칩 상부에 색 필름을 설치하므로 발광 다이오드 칩으로부터 발생한 광이 형광체가 균일하게 분포한 색 필름 통과하면서 광의 색 변환이 일어나므로 고휘도의 균일한 색분포를 얻을 수 있다.

상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 색 필름은 매우 용이한 제조 과정을 통해 제조될 수 있으며 여러 가지 발광 소자에 적용될 수 있다.

상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 발광 다이오드 도트 매트릭스 모듈은 간 단한 공정으로 제조할 수 있어 작업이 용이하며 생산성을 향상시킬 수 있어 생산 단가를 감소시키는 효과가 있고, 구조가 간단하여 양품율을 증가시킨다.

또한 본 발명의 도트 매트릭스 모듈은 청색 발광 다이오드와 색 필름을 설치하여 간단한 구조로 백색을 구현할 수 있으며, 세가지 색깔의 발광 다이오드를 사용하는 종래의 백색 도트 매트릭스 모듈에 비해 소비 전력을 저감시킬 수 있다.

Claims (8)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 기판에 실장된 복수의 발광 다이오드 칩과,

   상기 발광 다이오드 칩을 측면에서 둘러싸는 반사기와,

   상기 발광 다이오드 칩의 상부에 설치되며 형광체를 함유하는 색 필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 도트 매트릭스 모듈
6. 제5항에 있어서, 상기 발광 다이오드 칩은 청색 발광 다이오드 칩이며 상기 색 필름은 황색 발광하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 도트 매트릭스 모듈
7. 제6항에 있어서, 상기 형광체는 (Y, Gd, Ce)-Al-O계인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 도트 매트릭스 모듈.
8. 제5항에 있어서, 상기 색 필름의 상부에 블랙 매트릭스를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 도트 매트릭스 모듈

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