KR102471687B1 - 발광모듈 및 표시장치 - Google Patents

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Abstract

실시 예는 발광모듈, 발광모듈 제조방법 및 표시장치에 관한 것이다.
실시 예의 발광모듈은 기판과, 기판 위에 배치되는 복수의 발광부, 및 복수의 발광부 각각을 감싸는 제1 블랙 매트릭스를 포함하고, 복수의 발광부 각각은, 기판 위에 배치된 청색 광을 발광하는 제1 발광소자와, 기판 위에 배치된 청색 광을 발광하는 제2 발광소자와, 제1 발광소자 상에 배치된 적색 형광체층과, 제1 및 제2 발광소자 사이에 배치되고 기판 상면으로부터 적색 형광체층보다 높은 높이를 갖는 제2 블랙 매트릭스를 포함할 수 있다.
실시 예는 유사한 열적 특성 및 진기적 특성을 갖는 발광소자들에 의해 색감 차이를 개선할 수 있다.

Description

발광모듈 및 표시장치{LIGHT EMITTING MODULE AND DISPLAY DEVICE}
실시 예는 발광모듈, 발광모듈 제조방법 및 표시장치에 관한 것이다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)는 전류가 인가되면 광을 방출하는 발광 소자 중 하나이다. 발광 다이오드는 저 전압으로 고효율의 광을 방출할 수 있어 에너지 절감 효과가 뛰어나다. 최근, 발광 다이오드의 휘도 문제가 크게 개선되어, 액정표시장치의 백라이트 유닛(Backlight Unit), 전광판, 표시기, 가전 제품 등과 같은 각종 기기에 적용되고 있다.
일반적인 액정표시장치는 발광 다이오드가 실장된 복수의 발광소자 패키지의 광 및 액정의 투과율을 제어하여 컬러필터를 통과하는 빛으로 이미지 또는 영상을 표시한다.
최근에는 HD 이상의 고화질 및 100인치 이상의 표시장치가 요구되고 있으나, 일반적으로 주로 사용되고 있는 복잡한 구성들을 갖는 액정표시장치 및 유기전계 표시장치는 수율 및 비용에 의해 고화질의 100인치 이상의 표시장치를 구현하기에 어려움이 있었다.
실시 예는 풀 컬러를 제공할 수 있는 발광모듈, 발광모듈 제조방법 및 표시장치를 제공한다.
실시 예는 균일한 컬러 및 균일한 휘도를 구현할 수 있는 발광소자 패키지 및 표시장치를 제공한다.
실시 예는 구성을 간소화할 수 있고, 슬림화에 유리한 발광모듈, 발광모듈 제조방법 및 표시장치를 제공한다.
실시 예는 생산성을 향상시킬 수 있고, 수율을 향상시킬 수 있는 발광모듈, 발광모듈 제조방법 및 표시장치를 제공한다.
실시 예는 유사한 특성의 발광소자들에 의해 색감 차이를 개선하는 발광모듈, 발광모듈 제조방법 및 표시장치를 제공한다.
실시 예는 유사한 전기적 특성의 발광소자들에 의해 구동회로를 간소화하고, 제어가 용이한 발광모듈, 발광모듈 제조방법 및 표시장치를 제공한다.
실시 예는 각각의 발광부 컬러 구현의 신뢰도를 향상시킬 수 있는 발광모듈, 발광모듈 제조방법 및 표시장치를 제공한다.
실시 예는 이미지 및 영상의 직진성이 우수한 표시장치를 제공한다.
실시 예는 고해상도의 대형 표시장치를 구현할 수 있는 표시장치를 제공한다.
실시 예는 색순도(color purity) 및 색재현성(color reproduction)이 우수한 표시장치를 제공한다.
실시 예의 발광모듈은 기판; 상기 기판 위에 배치되는 복수의 발광부; 및 상기 복수의 발광부 각각을 감싸는 제1 블랙 매트릭스를 포함하고, 상기 복수의 발광부 각각은, 상기 기판 위에 배치된 청색 광을 발광하는 제1 발광소자; 상기 기판 위에 배치된 청색 광을 발광하는 제2 발광소자; 상기 제1 발광소자 상에 배치된 적색 형광체층; 상기 제1 및 제2 발광소자 사이에 배치되고 상기 기판 상면으로부터 상기 적색 형광체층보다 높은 높이를 갖는 제2 블랙 매트릭스를 포함할 수 있다.
실시 예는 유사한 열적 특성 및 진기적 특성을 갖는 발광소자들에 의해 색감 차이를 개선할 수 있다.
실시 예는 하나의 화소에 각각 개별 구동되는 플립 칩 타입의 제1 내지 제3 발광소자에 의해 풀 컬러를 구현할 수 있다.
실시 예는 균일한 컬러 및 균일한 휘도를 구현할 수 있다.
실시 예는 구성을 간소화할 수 있고, 슬림화에 유리한 장점을 갖는다.
실시 예는 생산성을 향상시킬 수 있고, 수율을 향상시킬 수 있다.
실시 예는 유사한 특성의 발광소자들에 의해 색감 차이를 개선할 수 있다.
실시 예는 유사한 전기적 특성을 갖는 발광소자들에 의해 구동회로를 간소화하고, 제어가 용이할 수 있다.
실시 예는 이미지 및 영상의 직진성이 우수한 HD화질의 100인치 이상 대화면 표시장치를 구현할 수 있다.
실시 예는 색순도(color purity) 및 색재현성(color reproduction)이 우수한 표시장치를 구현할 수 있다.
실시 예는 각각의 발광부 컬러 구현의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 실시 예의 발광모듈을 도시한 사시도이다.
도 2는 실시 예의 발광부를 도시한 사시도이다.
도 3은 실시 예의 기판 및 복수의 발광소자를 도시한 평면도이다.
도 4는 도 3의 Ⅰ-Ⅰ'라인을 따라 절단한 발광부를 도시한 단면도이다.
도 5는 실시 예의 기판의 하부면을 도시한 평면도이다.
도 6은 제1 실시 예의 발광부의 일부를 도시한 분해 사시도이다.
도 7 내지 도 11은 제1 실시 예의 발광모듈의 제조방법을 도시한 단면도이다.
도 12는 제2 실시 예의 발광모듈을 도시한 단면도이다.
도 13은 제3 실시 예의 발광모듈을 도시한 단면도이다.
도 14는 제4 실시 예의 발광모듈을 도시한 단면도이다.
도 15는 제5 실시 예의 발광모듈을 도시한 단면도이다.
도 16는 제6 실시 예의 발광모듈을 도시한 단면도이다.
도 17 및 도 18은 제7 실시 예의 발광모듈을 도시한 분해 사시도이다.
도 19 및 도 20은 제8 실시 예의 발광모듈을 도시한 평면도 및 분해 시도이다.
도 21 및 도 22는 제9 실시 예의 발광모듈을 도시한 평면도 및 분해 사시도이다.
도 23 및 도 24는 제10 실시 예의 발광모듈을 도시한 평면도 및 분해 사시도이다.
도 25는 제11 실시 예의 발광모듈을 도시한 평면도 및 분해 사시도이다.
도 26 및 도 27은 제12 실시 예의 발광모듈을 도시한 평면도 및 분해 사시도이다.
도 28은 제13 실시 예의 발광모듈을 도시한 평면도 및 분해 사시도이다.
실시예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on/over)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on/over)"와 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 상/위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도 1은 실시 예의 발광모듈을 도시한 사시도이고, 도 2는 실시 예의 발광부를 도시한 사시도이고, 도 3은 실시 예의 기판 및 복수의 발광소자를 도시한 평면도이고, 도 4는 도 3의 Ⅰ-Ⅰ'라인을 따라 절단한 발광부를 도시한 단면도이고, 도 5는 실시 예의 기판의 하부면을 도시한 평면도이다.
도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 실시 예의 발광모듈(10)은 복수의 발광부(100), 블랙 매트릭스(BM) 및 기판을 포함할 수 있다.
실시 예의 발광모듈(10)은 풀 컬러의 영상 또는 이미지를 구현하는 간소화된 구조, 슬림화 및 고휘도를 구현할 수 있다. 이를 위해 실시 예의 발광모듈(10)은 상기 발광부(100)가 COB(Chip on Board) 타입으로 기판 상에 직접 실장될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 도면에는 도시되지 않았지만, 상기 기판의 하부면에는 상기 발광부(100)를 구동시키는 구동회로(미도시)가 실장될 수 있다. 상기 발광부(100)는 하나의 화소와 대응될 수 있으며, 풀 컬러를 구현하기 위해 제1 내지 제3 발광소자(150a, 150b, 150c)를 포함할 수 있다.
일반적으로 적색 광을 발광하는 적색 발광다이오드는 열화에 약한 특성을 갖는다. 일반적인 적색 발광다이오드는 열적 신뢰성 저하로 일정 시간이 지나면, 광 출력이 저하되는 드룹(Droop) 현상이 청색 발광다이오드보다 크다.
실시 예는 드룹 특성이 유사한 발광다이오드들을 사용함으로써, 균일한 색감을 갖는 발광모듈을 제공할 수 있다. 드룹 특성이 유사하다는 것은 인접한 발광다이오드들 사이에서 광 특성 차이를 육안으로 인식할 수 없는 수준을 의미할 수 있다.
이를 위해 실시 예는 적색 이외의 파장을 발광하는 제2 및 제3 발광소자(150b, 150c)와 유사한 열적 특성 및 전기적 특성을 갖는 제1 발광소자(150a) 상에 적색 형광체층(52)을 배치하여 적색 파장을 구현할 수 있다.
실시 예의 제1 내지 제3 발광소자(150a, 150b, 150c)는 열적 특성이 유사한 발광다이오드일 수 있다. 예컨대 상기 제1 내지 제3 발광소자(150a, 150b, 150c)는 GaN계 발광다이오드일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 상기 제1 내지 제3 발광소자(150a, 150b, 150c)는 청색 발광다이오드, 녹색 발광다이오드, 보라색 발광다이오드, 황색 발광다이오드 중 적어도 하나가 선택될 수 있다. 실시 예는 열적 특성 및 전기적 특성이 유사하고, 풀 컬러를 구현할 수 있는 발광다이오드들을 포함할 수 있다.
일 예로 적색 파장은 상기 제1 발광소자(150a)는 청색 파장을 발광하는 청색 발광다이오드 및 상기 제1 발광소자(150a)를 덮는 적색 형광체층(52)을 이용하여 구현할 수 있다. 실시 예는 발광부(100) 내에 배치된 발광소자들의 열적 특성 및 전기적 특성이 유사한 발광다이오드들이라면 얼마든지 변경될 수 있다. 예컨대 상기 제1 내지 제3 발광소자(150a, 150b, 150c)는 모두 청색 발광다이오드일 수 있고, 제1 발광소자(150a) 위에 배치된 적색 형광체층(52)과, 상기 제2 발광소자(150b) 위에 배치된 녹색 형광체층을 포함할 수 있다. 다른 예로 상기 상기 제1 내지 제3 발광소자(150a, 150b, 150c)는 모두 녹색 발광다이오드일 수 있고, 제1 발광소자(150a) 위에 배치된 적색 형광체층(52)과, 상기 제3 발광소자(153) 위에 배치된 청색 형광체층을 포함할 수 있다. 또 다른 예로 적색, 녹색 및 청색의 파장을 구현할 수 있는 다양한 발광다이오드 및 형광체층을 포함할 수 있다.
상기 발광부(100)는 다각형 구조일 수 있다. 예컨대 상기 발광부(100)은 4개의 모서리 및 4개의 외측면을 포함할 수 있고, 상부면 및 하부면이 평평한 판 형상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 실시 예의 기판은 제1 내지 제4 모서리(Corner, 125, 126, 127, 128)와, 제1 내지 제4 외측면(121, 122, 123, 124)을 포함할 수 있다.
상기 제1 외측면(121)은 제1 방향(X-X')으로 제2 외측면(122)과 서로 나란하게 대칭될 수 있다. 상기 제3 외측면(123)은 제1 방향(X-X')으로 제4 외측면(124)과 서로 나란하게 대칭될 수 있다. 상기 제1 및 제2 외측면(121, 122)은 상기 제3 및 제4 외측면(123, 124)으로부터 직교하는 제2 방향(Y-Y')으로 배치될 수 있다.
상기 제1 모서리(125)는 상기 제1 외측면(121)과 상기 제3 외측면(123)이 만나는 영역에 배치될 수 있다. 상기 제2 모서리(126)는 상기 제2 외측면(122)과 제3 외측면(123)이 만나는 영역에 배치될 수 있다. 상기 제3 모서리(127)는 상기 제1 외측면(121)과 제4 외측면(124)이 만나는 영역에 배치될 수 있다. 상기 제4 모서리(128)는 상기 제2 외측면(122)과 제4 외측면(124)이 만나는 영역에 배치될 수 있다.
상기 기판은 수지 계열의 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board), 메탈 코어(Metal Core) PCB, 연성(Flexible) PCB, 세라믹 PCB, FR-4 기판을 포함할 수 있다. 제1 실시 예의 상기 기판(120)은 금속층을 갖는 인쇄회로기판을 포함할 수 있다. 상기 기판은 서브 기판(120S) 상에 상부 전극 패턴(131, 132, 133, 134)과, 서브 기판(120S) 아래에 하부 전극 패턴(141, 142, 143, 144), 및 상기 서브 기판(120S)를 관통하는 제1 내지 제3 연결 전극(161, 162, 163)을 포함할 수 있다.
상기 제1 내지 제3 발광소자(150a, 150b, 150c)는 서로 일정한 간격을 두고 배치될 수 있다. 상기 제1 내지 제3 발광소자(150a, 150b, 150c)는 는 제1 방향(X-X')으로 엇갈리게 배치될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 상기 제1 내지 제3 발광소자(150a, 150b, 150c)는 제1 방향(X-X') 또는 상기 제1 방향(X-X') 방향과 직교하는 제2 방향(Y-Y')으로 나란하게 배치될 수 있다. 상기 제1 내지 제3 발광소자(150a, 150b, 150c)는 는 COB(Chip on Board) 타입으로 기판 상에 직접 실장될 수 있다. 실시 예의 발광모듈(10)은 상기 제1 내지 제3 발광소자(150a, 150b, 150c)가 COB 타입으로 상기 기판 상에 직접 실장되어 구성을 간소화할 수 있고, 슬림화 및 고휘도를 구현할 수 있다. 상기 제1 내지 제3 발광소자(150a, 150b, 150c)는 기판 상에 SMT(Surface Mounting Technology)에 의해 실장될 수 있다. 상기 SMT는 솔더 페이스트(미도시)를 이용하여 상기 제1 내지 제3 발광소자(150a, 150b, 150c)를 기판에 실장하는 방법으로 상기 솔더 페이스트는 금속 페이스트일 수 있다. 예컨대 상기 솔더 페이스트는 AuSn, NiSn 등의 합금을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1 내지 제3 발광소자(150a, 150b, 150c)는 사파이어 기판(51), 발광층(53), 제1 및 제2 발광소자전극(57, 59)을 포함할 수 있다. 상기 제1 내지 제3 발광소자(150a, 150b, 150c)는 상기 제1 및 제2 발광소자전극(57, 59)이 하부에 배치되어 기판에 직접 실장되는 플립 칩 구조일 수 있다.
상기 적색 형광체층(52)은 상기 제1 발광소자(150a)의 상면 및 측면 상에 배치될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 적색 형광체층(52)은 상기 제1 발광소자(150a)와 직접 접할 수 있다. 상기 적색 형광체층(52)의 두께는 300㎛이하일 수 있고, 150㎛일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 적색 형광체층(52)는 불화물(fluoride) 화합물의 형광체를 포함할 수 있으며, 예컨대 MGF계 형광체, KSF계 형광체 또는 KTF계 형광체 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 MGF계 형광체는 예컨대, Mg4Ge1-xOyF:Mn4+ x의 조성식을 가지며, 상기 x는 0.001 ≤ x ≤ 0.1를 만족하며, y는 1 ≤ y ≤5를 만족할 수 있다. 상기 KSF계 형광체 예컨대, KaSi1-cFb:Mn4+ c의 조성식을 가질 수 있으며, 상기 a는 1 ≤ a ≤ 2.5, 상기 b는 5 ≤ b ≤ 6.5, 상기 c는 0.001 ≤ c ≤ 0.1를 만족할 수 있다. 상기 KTF계 형광체 예컨대, KdTi1-gFe:Mn4+ g의 조성식을 가질 수 있으며, 상기 d는 1 ≤ d ≤ 2.5, 상기 e는 5 ≤ e ≤ 6.5, 상기 g는 0.001 ≤ g ≤ 0.1를 만족할 수 있다. 상기 적색 형광체층(52)는 Mn4+ 활성제 형광체인 불화물 화합물 형광체는 높은 발광 효율을 가지며 청색 피크 파장에서 강한 흡수를 갖게 된다. 상기 적색 형광체층(52)는 황화물계 형광체 예컨대, (Ca,Sr)S:Eu2+ 또는 질화물계 예컨대, CaAlSiN3:Eu2+ 형광체를 포함할 수 있다. 상기 활성체는 Mn4+ 등의 4가 전이금속 이온이거나, 각종 희토류 이온이나 전이금속 이온에서 선택되는 금속 이온을 필요에 따라 적절히 선택할 수 있으며, 예를 들면, Eu2+ , Ce3+, Pr3+, Nd3+, Sm3+, Eu3+, Gd3+, Tb3+, Dy3+, Ho3+, Er3+, Tm3+, Yb3+ 등의 3가 희토류금속 이온, Sm2+, Eu2+, Yb2+ 등의 2가 희토류금속 이온, Mn2+ 등의 2가 전이금속이온, Cr3+이나 Fe3+ 등의 3가 전이금속이온 등이다.
실시 예는 일반적인 적색 발광다이오드를 사용하지 않고 유사한 열적 특성 및 전기적 특성을 갖는 발광 다이오드 및 적색 형광체(52)를 이용하여 적색 파장을 구현할 수 있다.
실시 예는 상기 적색 형광체층(52)으로부터 여기된 파장 중에 적색 파장을 통과시키는 상기 적색 컬러필터(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 적색 컬러필터는 적색 파장만을 통과시키므로 청색 발광다이오드의 빛이 상기 적색 형광체층(52)을 통과하더라도 상기 적색 컬러필터에 의해 차단될 수 있다. 실시 예는 적색 형광체층(52)을 통과하는 청색 발광다이오드의 빛이 상기 적색 형광체층(52)을 통과하는 전체 빛의 10% 이내로 하여 상기 적색 형광체층(52)을 통과한 청색 빛에 의한 색감 저하를 육안으로 인식못할 수 있다.
상기 몰딩부(170)는 상기 기판(120) 상에 배치될 수 있다. 상기 몰딩부(170)는 상기 제1 내지 제3 발광소자(150a, 150b, 150c)의 상부 및 측면들을 상에 배치될 수 있다. 상기 몰딩부(170)는 상기 기판(120) 및 상기 제1 내지 제3 발광소자(150a, 150b, 150c)와 직접 접할 수 있다. 상기 몰딩부(170)는 탑뷰가 정사각형 구조일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 몰딩부(170)의 탑뷰 형상은 표시장치의 단위 화소구조와 대응될 수 있다. 예컨대 상기 몰딩부(170)의 탑뷰는 직사각형, 다각형, 타원형, 원형 등 다양하게 변경될 수 있다. 상기 몰딩부(170)는 발광모듈(10)의 적용 분야에 따라 블랙 필러(filler)를 포함할 수 있다. 상기 블랙 필러는 비발광 시에 발광면 전체를 블랙 컬러로 구현함으로써, 외관 품질을 향상시킬 수 있다. 예컨대 블랙 필러는 사이니지, 실내외 전광판, public display 등에 사용되는 발광모듈에서 외관 품질을 향상시키기 위해 포함될 수 있다.
상기 몰딩부(170)는 상기 제1 내지 제3 발광소자(150a, 150b, 150c))를 보호하고, 상기 제1 내지 제3 발광소자(150a, 150b, 150c)로부터의 광 손실을 개선할 수 있는 두께를 가질 수 있다. 예컨대, 상기 제1 내지 제3 발광소자(150a, 150b, 150c) 위의 몰딩부(170) 높이는 상기 제1 내지 제3 발광소자(150a, 150b, 150c) 각각의 높이보다 낮을 수 있고, 사파이어 기판(51)의 높이보다 낮을 수 있다. 상기 제1 내지 제3 발광소자(150a, 150b, 150c) 위의 몰딩부(170) 높이는 몰딩부(170) 내에서의 광 혼합 및 몰딩부(170) 외부로의 직진성을 개선할 수 있다.
상기 블랙 매트릭스(BM)는 빛샘을 방지하고, 외관 품질을 개선하는 기능을 포함할 수 있다. 상기 블랙 매트릭스(BM)는 불투명한 유기물질일 수 있다. 예컨대 상기 블랙 매트릭스(BM)는 블랙 레진일 수 있고, 성형 구조물 및 성형 구조물의 표면에 블랙 층일 수 있다. 상기 블랙 매트릭스(BM)는 제1 내지 제3 발광소자(150a, 150b, 150c)가 배치되는 개구부를 포함할 수 있다. 하나의 개구부는 표시장치의 하나의 화소와 대응되고, 하나의 발광부(100)를 수용할 수 있다. 상기 블랙 매트릭스(BM)의 단면 두께는 상기 몰딩부(170)의 최대 단면 두께와 같을 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 블랙 매트릭스(BM)는 상기 다수의 발광부(100)의 외측면을 모두 감싸는 매트릭스 구조일 수 있다. 상기 블랙 매트릭스(BM)는 인접한 발광부(100) 사이의 빛의 간섭을 차단하고, 표시장치의 구동 정지 시에 블랙 컬러의 화면을 제공함으로써, 외관 품질을 향상시킬 수 있고, 각각의 화소의 컬러 구현 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
실시 예는 개별 구동될 수 있는 제1 내지 제3 발광소자(150a, 150b, 150c) 및 몰딩부(170)가 기판에 직접 배치되고, 발광부(100) 각각의 측면을 감싸는 매트릭스 타입의 블랙 매트릭스(BM)가 기판 상에 배치된 간소화된 구조의 발광모듈(10)을 제공할 수 있다. 즉, 실시 예는 풀 컬러를 구현하여 영상 및 이미지를 구현할 수 있는 발광모듈(10)을 제공하되 발광모듈(10)의 구성을 간소화하여 슬림화 및 고휘도를 구현할 수 있다.
실시 예는 유사한 열적 특성 및 진기적 특성을 갖는 제1 내지 제3 발광소자(150a, 150b, 150c)에 의해 색감 차이를 개선할 수 있다.
실시 예는 COB 타입의 발광모듈(10) 구조에 의해 전기적 접속 구성을 간소화함으로써, 소비전력을 줄일 수 있다.
실시 예는 유사한 열적 특성 및 진기적 특성을 갖는 제1 내지 제3 발광소자(150a, 150b, 150c)에 의해 일정한 구동전압 또는 구동전류가 요구되어 구동회로를 간소화할 수 있고, 제어가 용이한 장점을 갖는다.
도 6은 제1 실시 예의 발광부의 일부를 도시한 분해 사시도이고, 도 7 내지 도 11은 제1 실시 예의 발광모듈의 제조방법을 도시한 단면도이다.
도 6 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 제1 실시 예의 발광부는 적색 컬러필터(190)를 제외하고, 도 1 내지 도 5의 발광부(100)의 기술적 특징을 채용할 수 있다. 제1 실시 예는 몰딩부(170) 상에 배치된 적색 컬러필터(190)를 포함할 수 있다. 상기 적색 컬러필터(190)는 상기 적색 형광체층(52)을 통해서 변환된 파장 중에 적색 파장을 통과시키는 기능을 포함할 수 있다. 예컨대 상기 적색 형광체층(52)을 통해 방출되는 광은 적색 파장 및 청색 파장을 포함할 수 있다. 상기 적색 컬러필터(190)는 상기 적색 파장을 통과시키므로 순수한 적색 파장을 구현할 수 있다. 즉, 제1 실시 예는 청색 또는 녹색 발광다이오드, 적색 형광체층(52) 및 적색 컬러필터(190)를 포함하여 제1 및 제2 발광소자(152, 153)들이 동일한 물성을 포함함으로써, 열적 안정성을 향상시키고, 시간에 따라 변하는 색감 차이를 개선할 수 있다.
제1 실시 예의 상기 몰딩부(170)는 블랙 필러(171)를 포함할 수 있다. 상기 블랙 필러(171)는 비발광 시에 발광면 전체를 블랙 컬러로 구현함으로써, 외관 품질을 향상시킬 수 있다. 예컨대 블랙 필러(171)는 사이니지, 실내외 전광판, public display 등에 사용되는 발광모듈에서 외관 품질을 향상시키기 위해 포함될 수 있다.
도 7을 참조하면, 제1 실시 예의 발광모듈 제조방법은 먼저, 기판(120) 상에 제1 발광소자(151), 제2 발광소자(152) 및 제3 발광소자(153) 기판(120) 상에 COB 타입으로 배치될 수 있다. 상기 제1 내지 제3 발광소자(151, 152, 153)는 기판(120) 상에 SMT에 의해 실장될 수 있다. 상기 SMT는 솔더 페이스트를 이용할 수 있다. 상기 솔더 페이스트는 금속 페이스트일 수 있다. 예컨대 상기 솔더 페이스트는 AuSn, NiSn 등의 합금을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 제1 발광소자(151)는 청색 발광다이오드일 수 있고, 상기 제2 발광소자(153)은 녹색 발광다이오드일 수 있다. 제1 실시 예의 제1 및 제2 발광소자(151, 152)는 청색 파장을 발광하는 청색 발광다이오드를 한정하여 설명하고 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 상기 제1 발광소자(151)는 녹색 파장을 발광하는 녹색 발광다이오드로 변경될 수도 있다.
도 8을 참조하면, 적색 형광체층(52)은 상기 제1 발광소자(151) 상에 배치될 수 있다. 상기 적색 형광체층(52)은 상기 제1 발광소자(151)의 상부 및 측면상에 배치될 수 있다. 상기 적색 형광체층(52)은 상기 제1 발광소자(151)와 직접 접할 수 있다. 상기 적색 형광체층(52)은 상기 제1 발광소자(151)로부터의 광을 적색 파장으로 변경시킬 수 있다. 상기 적색 형광체층(52)는 불화물(fluoride) 화합물의 형광체를 포함할 수 있으며, 예컨대 MGF계 형광체, KSF계 형광체 또는 KTF계 형광체 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 MGF계 형광체는 예컨대, Mg4Ge1-xOyF:Mn4+ x의 조성식을 가지며, 상기 x는 0.001 ≤ x ≤ 0.1를 만족하며, y는 1 ≤ y ≤5를 만족할 수 있다. 상기 KSF계 형광체 예컨대, KaSi1-cFb:Mn4+ c의 조성식을 가질 수 있으며, 상기 a는 1 ≤ a ≤ 2.5, 상기 b는 5 ≤ b ≤ 6.5, 상기 c는 0.001 ≤ c ≤ 0.1를 만족할 수 있다. 상기 KTF계 형광체 예컨대, KdTi1-gFe:Mn4+ g의 조성식을 가질 수 있으며, 상기 d는 1 ≤ d ≤ 2.5, 상기 e는 5 ≤ e ≤ 6.5, 상기 g는 0.001 ≤ g ≤ 0.1를 만족할 수 있다. 상기 형광체층(52)는 Mn4+ 활성제 형광체인 불화물 화합물 형광체는 높은 발광 효율을 가지며 청색 피크 파장에서 강한 흡수를 갖게 된다. 상기 형광체층(52)는 황화물계 형광체 예컨대, (Ca,Sr)S:Eu2+ 또는 질화물계 예컨대, CaAlSiN3:Eu2+ 형광체를 포함할 수 있다. 상기 활성체는 Mn4+ 등의 4가 전이금속 이온이거나, 각종 희토류 이온이나 전이금속 이온에서 선택되는 금속 이온을 필요에 따라 적절히 선택할 수 있으며, 예를 들면, Eu2+ , Ce3+, Pr3+, Nd3+, Sm3+, Eu3+, Gd3+, Tb3+, Dy3+, Ho3+, Er3+, Tm3+, Yb3+ 등의 3가 희토류금속 이온, Sm2+, Eu2+, Yb2+ 등의 2가 희토류금속 이온, Mn2+ 등의 2가 전이금속이온, Cr3+이나 Fe3+ 등의 3가 전이금속이온 등이다.
도 9를 참조하면, 기판(120), 제1 내지 제3 발광소자(151, 152, 153) 상에 몰딩층(170a)이 형성될 수 있다. 상기 몰딩층(170a)은 에폭시 또는 실리콘과 같은 투광성 수지 재질을 포함할 수 있다. 상기 몰딩층(170a)은 상기 몰딩층(170a)은 블랙 필러(filler)를 포함할 수 있다. 상기 블랙 필러는 발광모듈의 비발광 시에 발광면 전체를 블랙 컬러로 구현함으로써, 외관 품질을 향상시킬 수 있다. 예컨대 블랙 필러는 사이니지, 실내외 전광판, public display 등에 사용되는 발광모듈에서 외관 품질을 향상시킬 수 있다.
도 10을 참조하면, 커팅공정에 의해 기판(120) 상에 단위 발광부(100)를 형성할 수 있다. 상기 커팅공정은 몰딩층을 에칭 또는 물리적으로 제거하여 몰딩부(170)를 형성할 수 있다.
도 11을 참조하면, 상기 기판(120) 상에 블랙 매트릭스(BM)가 형성될 수 있다. 상기 블랙 매트릭스(BM)는 상기 발광부(100)의 외측면을 감싸도록 형성될 수 있다. 상기 블랙 매트릭스(BM)는 스크린 프린팅, 디스펜싱 또는 사출 공정으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 몰딩부(170) 상에 적색 컬러필터(190)가 형성될 수 있다. 상기 적색 컬러필터(190)는 상기 적색 형광체층(52)과 수직으로 중첩될 수 있다. 상기 적색 컬러필터(190)는 상기 적색 형광체층(52)을 통해서 변환된 파장 중에 적색 파장만을 통과시키는 기능을 포함할 수 있다. 예컨대 상기 적색 형광체층(52)을 통해 방출되는 광은 적색 이외의 파장을 포함할 수 있다. 상기 적색 컬러필터(190)는 상기 적색 파장을 통과시키고, 적색 이외의 파장을 차단할 수 있다.
제1 실시 예의 제1 발광소자(151), 적색 형광체층(52) 및 적색 컬러필터(190)를 이용하여 적색 파장을 구현함으로써, 제1 내지 제3 발광소자(151, 152, 153)는 유사한 열적 특성 및 전기적 특성을 포함할 수 있다. 따라서, 제1 실시 예는 열적 안정성을 향상시키고, 시간에 따라 변하는 색감 차이를 개선할 수 있다.
제1 실시 예의 발광모듈 제조방법은 기판(120) 상에 COB 타입으로 직접 제1 내지 제3 발광소자(151, 152, 153)를 실장하고, 몰딩부(170) 및 블랙 매트릭스(BM)를 형성하여 제조공정을 간소화할 수 있다.
도 12는 제2 실시 예의 발광모듈을 도시한 단면도이다.
도 12에 도시된 바와 같이, 제2 실시 예의 발광모듈은 블랙 매트릭스(BM), 몰딩부(170) 및 단차부(171)를 제외하고, 도 1 내지 도 11의 제1 실시 예의 발광모듈(10)의 기술적 특징을 채용할 수 있다.
제2 실시 예는 몰딩부(170) 상에 단차부(171)가 배치될 수 있다. 상기 단차부(171)는 물리적 또는 화학적 식각공정을 통해서 형성될 수 있다. 예컨대 상기 단차부(171)는 상기 몰딩부(170)의 상부면으로부터 기판(120) 방향으로 오목한 형상일 수 있다. 예컨대 상기 단차부(171)의 바닥부는 제1 내지 제3 발광소자(151, 152, 153)의 상부면보다 아래에 배치될 수 있다. 상기 단차부(171)는 블랙 매트릭스(BM)의 위치를 결정할 수 있다. 상기 단차부(171)의 바닥부는 상기 제1 내지 제3 발광소자(151, 152, 153)의 상부면보다 아래에 배치되어 블랙 매트릭스(BM)의 바닥부에 반사되어 기판(120) 방향으로 손실되는 광을 줄일 수 있다. 상기 단차부(171)의 높이는 상기 몰딩부(170)의 높이보다 클 수 있다. 상기 단차부(171)의 높이는 상기 몰딩부(170)의 높이의 50% 이상일 수 있다.
제2 실시 예의 발광모듈 제조방법은 몰딩부(170) 및 블랙 매트릭스(BM) 형성단계를 제외하고 제1 실시 예의 발광모듈 제조방법의 기술적 특징을 채용할 수 있다.
상기 제2 실시 예의 발광모듈 제조방법은 몰딩층을 기판(120), 제1 내지 제3 발광소자(151, 152, 153) 상에 형성하고, 물리적 또는 화학적 식각 공정을 통해서 몰딩층 두께의 50% 이상의 깊이로 단차부(171)를 형성할 수 있다. 상기 블랙 매트릭스(BM)는 스크린 프린팅, 디스펜싱 또는 사출 공정으로 단차부(171)내에 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 블랙 매트릭스(BM)의 하면은 상기 제1 내지 제3 발광소자(151, 152, 153)의 상부면보다 아래에 배치되어 인접한 발광부 사이의 빛 간섭을 개선할 수 있다.
제2 실시 예는 개별 구동될 수 있는 제1 내지 제3 발광소자(151, 152, 153) 및 몰딩부(170)가 기판(120)에 직접 배치되고, 발광부(100) 각각의 측면을 감싸는 매트릭스 타입의 블랙 매트릭스(BM)가 기판(120) 상에 배치된 간소화된 구조의 발광모듈을 제공할 수 있다. 즉, 실시 예는 풀 컬러를 구현하여 영상 및 이미지를 구현할 수 있는 발광모듈을 제공하되 발광모듈의 구성을 간소화하여 슬림화 및 고휘도를 구현할 수 있다.
제2 실시 예는 동일한 물성을 갖는 발광소자들에 의해 열적 안정성을 향상시키고, 일정한 색감을 구현할 수 있다.
제2 실시 예는 적색 형광체층(52)를 이용하여 적색 컬러를 구현함으로써, 일반적인 적색 발광다이오드 대비 열적 안정성을 향상시키고, 일정한 색감을 구현할 수 있다.
도 13은 제3 실시 예의 발광모듈을 도시한 단면도이다.
도 13에 도시된 바와 같이, 제3 실시 예의 발광모듈은 적색 컬러필터(290)를 포함하는 제1 발광소자(151)를 제외하고, 도 1 내지 도 11의 제1 실시 예의 발광모듈(10)의 기술적 특징을 채용할 수 있다.
상기 적색 컬러필터(290)는 적색 형광체층(52) 상에 형성될 수 있다. 상기 적색 컬러필터(290)는 상기 적색 형광체층(52) 상부면과 접할 수 있다. 상기 적색 컬러필터(290)는 몰딩층(170) 내에 배치될 수 있다.
제3 실시 예의 발광모듈 제조방법은 적색 형광체층(52) 형성 단계 이후에 상기 적색 컬러필터(190)을 형성하고, 이후에 몰딩부(170) 및 블랙 매트릭스(BM) 순차적으로 형성할 수 있다.
제3 실시 예는 개별 구동될 수 있는 제1 내지 제3 발광소자(151, 152, 153) 및 몰딩부(170)가 기판(120)에 직접 배치되고, 발광부 각각의 측면을 감싸는 매트릭스 타입의 블랙 매트릭스(BM)가 기판(120) 상에 배치된 간소화된 구조의 발광모듈을 제공할 수 있다. 즉, 제3 실시 예는 풀 컬러를 구현하여 영상 및 이미지를 구현할 수 있는 발광모듈을 제공하되 발광모듈의 구성을 간소화하여 슬림화 및 고휘도를 구현할 수 있다.
제3 실시 예는 유사한 열적 특성 및 전기적 특성을 갖는 제1 내지 제3 발광소자(151, 152, 153)에 의해 열적 안정성을 향상시키고, 일정한 색감을 구현할 수 있다.
제3 실시 예는 적색 형광체층(52) 및 적색 컬러필터(290)를 이용하여 적색 컬러를 구현함으로써, 일반적인 적색 발광다이오드 대비 열적 안정성을 향상시키고, 일정한 색감을 구현할 수 있다.
도 14는 제4 실시 예의 발광모듈을 도시한 단면도이다.
도 14에 도시된 바와 같이, 제4 실시 예의 발광모듈은 파장 변환 필터 (380)를 제외하고, 도 1 내지 도 11의 제1 실시 예의 발광모듈(10)의 기술적 특징을 채용할 수 있다.
상기 파장 변환 필터(380)는 제1 발광소자(151)에 배치될 수 있다. 상기 파장 변환 필터(380)는 제1 발광소자(151)의 상부면 및 측면상에 배치될 수 있다. 상기 파장 변환 필터(380)는 제1 발광소자(151)와 직접 접할 수 있다. 상기 파장 변환 필터(380)는 적색 컬러필터 및 적색 형광체층을 포함할 수 있다. 상기 파장 변환 필터(380)는 제1 발광소자(151)의 광을 적색 파장으로 변환하고, 적색 이외의 파장을 차단하고, 적색 파장만을 통과시키는 기능을 포함할 수 있다.
제4 실시 예의 발광모듈 제조방법은 적색 컬러필터 및 적색 형광체가 혼합된 상기 파장 변환 필터(380)를 제1 발광소자(151) 상에 형성하고, 이후에 몰딩부(170) 및 블랙 매트릭스(BM) 순차적으로 형성할 수 있다.
제4 실시 예는 개별 구동될 수 있는 제1 내지 제3 발광소자(151, 152, 153) 및 몰딩부(170)가 기판(120)에 직접 배치되고, 발광부 각각의 측면을 감싸는 매트릭스 타입의 블랙 매트릭스(BM)가 기판(120) 상에 배치된 간소화된 구조의 발광모듈을 제공할 수 있다. 즉, 제4 실시 예는 풀 컬러를 구현하여 영상 및 이미지를 구현할 수 있는 발광모듈을 제공하되 발광모듈의 구성을 간소화하여 슬림화 및 고휘도를 구현할 수 있다.
제4 실시 예는 유사한 열적 특성 및 전기적 특성을 갖는 제1 내지 제3 발광소자(151, 152, 153)에 의해 열적 안정성을 향상시키고, 일정한 색감을 구현할 수 있다.
제4 실시 예는 적색 형광체층 및 적색 컬러필터를 포함하는 파장 변환 필터(380)를 이용하여 적색 컬러를 구현함으로써, 일반적인 적색 발광다이오드 대비 열적 안정성을 향상시키고, 일정한 색감을 구현할 수 있다.
도 15는 제5 실시 예의 발광모듈을 도시한 단면도이다.
도 15에 도시된 바와 같이, 제5 실시 예의 발광모듈은 파장 변환 필터 (480)를 제외하고, 도 14의 제4 실시 예의 발광모듈의 기술적 특징을 채용할 수 있다.
상기 파장 변환 필터(480)는 복수의 제1 발광소자(151)에 배치될 수 있다. 상기 파장 변환 필터(480)는 제1 발광소자(151)의 상부면상에 배치될 수 있다. 상기 파장 변환 필터(480)는 제1 발광소자(151)와 직접 접할 수 있다. 상기 파장 변환 필터(480)는 적색 컬러필터 및 적색 형광체층을 포함할 수 있다. 상기 파장 변환 필터(480)는 제1 발광소자(151)의 광을 적색 파장으로 변환하고, 적색 이외의 파장을 차단시키고, 적색 파장만을 통과시키는 기능을 포함할 수 있다.
제5 실시 예의 발광모듈 제조방법은 제4 실시 예의 발광모듈 제조방법의 기술적 특징을 채용할 수 있다.
제5 실시 예는 개별 구동될 수 있는 제1 내지 제3 발광소자(151, 152, 153) 및 몰딩부(170)가 기판(120)에 직접 배치되고, 발광부 각각의 측면을 감싸는 매트릭스 타입의 블랙 매트릭스(BM)가 기판(120) 상에 배치된 간소화된 구조의 발광모듈을 제공할 수 있다. 즉, 제5 실시 예는 풀 컬러를 구현하여 영상 및 이미지를 구현할 수 있는 발광모듈을 제공하되 발광모듈의 구성을 간소화하여 슬림화 및 고휘도를 구현할 수 있다.
제5 실시 예는 유사한 열적 특성 및 전기적 특성을 갖는 제1 내지 제3 발광소자(151, 152, 153)에 의해 일정한 색감을 구현할 수 있다.
제5 실시 예는 적색 형광체층 및 적색 컬러필터를 포함하는 파장 변환 필터(480)를 이용하여 적색 컬러를 구현함으로써, 균일한 색감을 구현할 수 있다.
도 16는 제6 실시 예의 발광모듈을 도시한 단면도이다.
도 16에 도시된 바와 같이, 제6 실시 예의 발광모듈은 적색 컬러필터(190)를 포함하는 상부 기판(TG)을 제외하고, 도 1 내지 도 11의 제1 실시 예의 발광모듈(10)의 기술적 특징을 채용할 수 있다.
상기 상부 기판(TG)는 몰딩부(170) 상에 배치될 수 있다. 상기 상부 기판(TG)는 투명 유리기판일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 적색 컬러필터(190)는 상기 상부 기판(TG) 상에 배치될 수 있다. 상기 적색 컬러필터(190)는 상부 기판(TG) 하부면 상에 배치될 수 있다. 상기 적색 컬러필터(190)는 적색 형광체층(52)과 수직으로 중첩될 수 있다.
제6 실시 예의 발광모듈 제조방법은 상기 상부 기판(TG) 상에 적색 컬러필터(190)을 형성하는 단계를 제외하고, 도 제1 실시 예의 발광모듈 제조방법의 기술적 특징을 채용할 수 있다. 상기 상부 기판(TG)은 상기 적색 형광체층(52)과 수직으로 중첩되도록 얼라인하는 단계를 포함할 수 있다.
제6 실시 예는 개별 구동될 수 있는 제1 내지 제3 발광소자(151, 152, 153) 및 몰딩부(170)가 기판(120)에 직접 배치되고, 발광부 각각의 측면을 감싸는 매트릭스 타입의 블랙 매트릭스(BM)가 기판(120) 상에 배치된 간소화된 구조의 발광모듈을 제공할 수 있다. 즉, 제6 실시 예는 풀 컬러를 구현하여 영상 및 이미지를 구현할 수 있는 발광모듈을 제공하되 발광모듈의 구성을 간소화하여 슬림화 및 고휘도를 구현할 수 있다.
제6 실시 예는 유사한 열적 특성 및 전기적 특성을 갖는 제1 내지 제3 발광소자(151, 152, 153)에 의해 일정한 색감을 구현할 수 있다.
제6 실시 예는 적색 형광체층(52) 및 상부 기판(TG)의 적색 컬러필터(190)를 이용하여 적색 컬러를 구현함으로써, 일반적인 적색 발광다이오드 대비 열적 안정성을 향상시키고, 일정한 색감을 구현할 수 있다.
도 17 및 도 18은 제7 실시 예의 발광모듈을 도시한 분해 사시도이다.
도 17 및 도 18에 도시된 바와 같이, 제7 실시 예는 제1 내지 제3 발광소자(151, 152, 153))를 포함하고, 상기 제1 발광소자(151) 상에 적색 형광체층(252) 및 적색 컬러필터(291)가 배치되고, 상기 제2 발광소자(152) 상에 녹색 형광체층(254) 및 녹색 컬러필터(293)가 배치될 수 있다. 제7 실시 예는 상기 제2 발광소자(152) 상에 녹색 형광체층(254) 및 녹색 컬러필터(293)를 제외하고, 도 1 내지 도 11의 제1 실시 예의 발광모듈(10)의 기술적 특징을 채용할 수 있다.
상기 녹색 형광체층(254)은 570nm 이하 예컨대, 540nm 내지 560nm의 피크 파장을 발광할 수 있다. 예컨대 상기 녹색 형광체층(254)은 (Y,Gd,Lu,Tb)3(Al,Ga)5O12:Ce, (Mg,Ca,Sr,Ba)2SiO4:Eu, (Ca,Sr)3SiO5:Eu, (La,Ca)3Si6N11:Ce, α-SiAlON:Eu, β-SiAlON:Eu, Ba3Si6O12N2:Eu, Ca3(Sc,Mg)2Si3O12:Ce, CaSc2O4:Eu, BaAl8O13:Eu, (Ca,Sr,Ba)Al2O4:Eu, (Sr,Ca,Ba)(Al,Ga,In)2S4:Eu, (Ca,Sr)8(Mg,Zn)(SiO4)4Cl2:Eu/Mn, (Ca,Sr,Ba)3MgSi2O8:Eu/Mn, (Ca,Sr,Ba)2(Mg,Zn)Si2O7:Eu, Zn2SiO4:Mn, (Y,Gd)BO3:Tb, ZnS:Cu,Cl/Al, ZnS:Ag,Cl/Al, (Sr,Ca)2Si5N8:Eu, (Li,Na,K)3ZrF7:Mn, (Li,Na,K)2(Ti,Zr)F6:Mn, (Ca,Sr,Ba)(Ti,Zr)F6:Mn, Ba0.65Zr0.35F2.7:Mn, (Sr,Ca)S:Eu, (Y,Gd)BO3:Eu, (Y,Gd)(V,P)O4:Eu, Y2O3:Eu, (Sr,Ca,Ba,Mg)5(PO4)3Cl:Eu, (Ca,Sr,Ba)MgAl10O17:Eu, (Ca,Sr,Ba)Si2O2N2:Eu, 3.5MgOㆍ0.5MgF2ㆍGeO2:Mn 등 중에서 한 종류 또는 2종류 이상이 선택될 수 있다. 상기 녹색 형광체층(254)은 양자점(quantum dot)을 포함할 수 있으며, 상기 양자점은 II-VI 화합물, 또는 III-V족 화합물 반도체를 포함할 수 있으며, 녹색 광을 발광할 수 있다. 상기 양자점은 예컨대, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdS, CdSe, CdTe, GaN, GaP, GaAs, GaSb, InP, InAs, In,Sb, AlS, AlP, AlAs, PbS, PbSe, Ge, Si, CuInS2, CuInSe2 등과 같은 것들 및 이들의 조합이 될 수 있다.
제7 실시 예는 제1 내지 제3 발광소자(151, 152, 153)를 모두 청색 발광다이오드를 이용하므로 생산성이 우수한 장점을 가질 수 있다.
제7 실시 예의 제조방법은 제1 실시 예의 제조방법의 기술적 특징을 채용할 수 있다.
제7 실시 예는 청색 발광다이오드의 제1 내지 제3 발광소자(151, 152, 153)와 적색 형광체층(252), 적색 컬러필터(291), 녹색 형광체층(254), 녹색 컬러필터(293) 및 몰딩부(170)가 기판(120)에 직접 배치되고, 발광부 각각의 측면을 감싸는 매트릭스 타입의 블랙 매트릭스(BM)가 기판(120) 상에 배치된 간소화된 구조의 발광모듈을 제공할 수 있다. 즉, 제7 실시 예는 풀 컬러를 구현하여 영상 및 이미지를 구현할 수 있는 발광모듈을 제공하되 발광모듈의 구성을 간소화하여 슬림화 및 고휘도를 구현할 수 있다.
제7 실시 예는 유사한 열적 특성 및 전기적 특성을 갖는 제1 내지 제3 발광소자(151, 152, 153)에 의해 열적 안정성을 향상시키고, 일정한 색감을 구현할 수 있다.
제7 실시 예는 제1 발광소자(151)과 적색 형광체층(252), 적색 컬러필터(291), 제2 발광소자(152), 녹색 형광체층(254) 및 녹색 컬러필터(293)을 이용하여 적색 및 녹색 컬러를 구현함으로써, 일반적인 적색 발광다이오드 대비 열적 안정성을 향상시키고, 일정한 색감을 구현할 수 있다.
도 19 및 도 20은 제8 실시 예의 발광모듈을 도시한 평면도 및 분해 시도이다.
도 19 및 도 20에 도시된 바와 같이, 제8 실시 예는 복수의 백색 발광 다이오드(350), 적색 컬러필터(391), 청색 컬러필터(392) 및 녹색 컬러필터(393)을 포함할 수 있다.
제8 실시 예는 하나의 화소와 다응되는 하나의 발광부에 4개의 백색 발광다이오드(350)가 배치될 수 있다.
상기 백색 발광다이오드(350)은 제1 내지 제4 백색 발광다이오드(350a, 350b, 350c, 350d)를 포함할 수 있다.
상기 적색 컬러필터(391)는 상기 제1 백색 발광다이오드(350a) 상에 배치될 수 있다. 상기 적색 컬러필터(391)는 상기 제1 백색 발광다이오드(350a)와 수직 방향으로 중첩될 수 있다. 상기 적색 컬러필터(391)는 상기 제1 백색 발광다이오드(350a)와 직접 접할 수 있다. 상기 적색 컬러필터(391)는 상기 제1 백색 발광다이오드(350a)로부터 발광된 광 중에 적색 파장의 광을 통과시킬 수 있다.
상기 청색 컬러필터(392)는 상기 제2 백색 발광다이오드(350b) 상에 배치될 수 있다. 상기 청색 컬러필터(392)는 상기 제2 백색 발광다이오드(350b)와 수직 방향으로 중첩될 수 있다. 상기 청색 컬러필터(392)는 상기 제2 백색 발광다이오드(350b)와 직접 접할 수 있다. 상기 청색 컬러필터(392)는 상기 제2 백색 발광다이오드(350b)로부터 발광된 광 중에 적색 파장의 광을 통과시킬 수 있다.
상기 녹색 컬러필터(393)는 상기 제3 백색 발광다이오드(350c) 상에 배치될 수 있다. 상기 녹색 컬러필터(393)는 상기 제3 백색 발광다이오드(350c)와 수직 방향으로 중첩될 수 있다. 상기 녹색 컬러필터(393)는 상기 제3 백색 발광다이오드(350c)와 직접 접할 수 있다. 상기 녹색 컬러필터(393)는 상기 제3 백색 발광다이오드(350c)로부터 발광된 광 중에 적색 파장의 광을 통과시킬 수 있다.
제8 실시 예는 모든 발광소자를 백색 발광다이오드(350)로 배치하고, 적색 컬러필터(391), 청색 컬러필터(392) 및 녹색 컬러필터(393)를 이용하여 풀 컬러를 구현함과 동시에 제4 백색 발광다이오드(350d)를 이용하여 컬러 균형, 밝기 등을 보상할 수 있다. 제8 실시 예는 생산성이 우수한 장점을 가질 수 있고, 색 순도 및 고휘도를 구현할 수 있다.
제8 실시 예는 유사한 열적 특성 및 전기적 특성을 갖는 백색 발광다이오드들에 의해 일정한 색감을 구현할 수 있다.
제8 실시 예는 백색 발광다이오드들과 적색 컬러필터(391), 청색 컬러필터(392) 및 녹색 컬러필터(393)을 이용하여 풀 컬러를 구현함으로써, 일반적인 적색 발광다이오드 대비 열적 안정성을 향상시키고, 일정한 색감을 구현할 수 있다.
도 21 및 도 22는 제9 실시 예의 발광모듈을 도시한 평면도 및 분해 사시도이다.
도 21 및 도 22에 도시된 바와 같이, 제9 실시 예는 백색 발광 다이오드(550)를 제외하고, 도 1 내지 도 11의 제1 실시 예의 발광모듈(10)의 기술적 특징을 채용할 수 있다.
제9 실시 예는 하나의 발광부 마다 백색 발광다이오드(550)가 포함되어 색 균형, 밝기 등을 보상할 수 있다. 제9 실시 예는 생산성이 우수한 장점을 가질 수 있고, 색 순도 및 고휘도를 구현할 수 있다.
제9 실시 예는 제1 내지 제3 발광소자(151, 152, 153)를 이용하여 풀 컬러를 구현함과 동시에 백색 발광다이오드(550)를 이용하여 컬러 균형, 밝기 등을 보상할 수 있다. 제9 실시 예는 생산성이 우수한 장점을 가질 수 있고, 색 순도 및 고휘도를 구현할 수 있다.
제9 실시 예는 유사한 열적 특성 및 전기적 특성을 갖는 청색 발광다이오드 및 녹색 발광다이오드에 의해 일정한 색감을 구현할 수 있다.
제9 실시 예는 청색 발광다이오드 및 녹색 발광다이오드, 적색 형광체층 및 적색 컬러필터를 이용하여 풀 컬러를 구현함으로써, 일반적인 적색 발광다이오드 대비 열적 안정성을 향상시키고, 일정한 색감을 구현할 수 있다.
도 23 및 도 24는 제10 실시 예의 발광모듈을 도시한 평면도 및 분해 사시도이다.
도 23 및 도 24에 도시된 바와 같이, 제10 실시 예의 발광모듈은 제2 블랙 매트릭스(BM2)를 제외하고, 제1 내지 제9 실시 예의 발광모듈의 기술적 특징을 채용할 수 있다.
상기 제2 블랙 매트릭스(BM2)는 블랙 레진일 수 있고, 성형 구조물 및 성형 구조물 표면에 코팅된 블랙 층일 수 있다. 상기 제2 블랙 매트릭스(BM2)는 하나의 발광부 내에 배치될 수 있다. 상기 제2 블랙 매트릭스(BM2)는 적색 형광체층(152)와 접하는 제1 발광소자(151)와 제2 및 제3 발광소자(152, 153) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제2 블랙 매트릭스(BM2)는 적색 형광체층(52)과 접하는 제1 발광소자(151)를 둘러 쌓고, 상기 적색 형광체층(52)으로부터 일정 간격 이격될 수 있다. 상기 제2 블랙 매트릭스(BM2)는 제1 블랙 매트릭스(BM1)으로부터 연장될 수 이다. 상기 제2 블랙 매트릭스(BM2)는 적색 형광체층(52)의 높이보다 높은 높이를 가질 수 있다. 예컨대 상기 제2 블랙 매트릭스(BM2)의 상부면은 상기 제1 블랙 매트릭스(BM1)과 같은 높이를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 제2 블랙 매트릭스(BM2)는 적색 형광체층(52)보다 높은 높이를 가짐으로써, 제2 및 제3 발광소자(152, 153)로부터 발광된 청색 광 및 녹색 광의 간섭을 방지할 수 있다. 구체적으로 제10 실시 예는 적색 형광체층(52)과 이격된 제2 및 제3 발광소자(152, 153)의 청색 및 녹색 광 차단함으로써, 원하는 컬러를 구현할 수 있다. 예컨대 제10 실시 예의 제2 블랙 매트릭스(BM2)는 녹색 구현 시에 제2 발광소자(153)로부터 발광된 녹색 파장의 광이 적색 형광체층(52)에 여기되어 적색 파장으로 변환되는 문제를 개선할 수 있다.
제10 실시 예의 발광모듈 제조방법은 제2 블랙 매트릭스(BM2) 형성단계를 제외하고 제1 실시 예의 발광모듈 제조방법의 기술적 특징을 채용할 수 있다.
상기 제2 블랙 매트릭스(BM2)는 스크린 프린팅, 디스펜싱 또는 사출 공정으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 제2 블랙 매트릭스(BM2)는 상기 제1 블랙 매트릭스(BM1) 형성시에 동시에 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제10 실시 예는 개별 구동될 수 있는 제1 내지 제3 발광소자(151, 152, 153) 및 몰딩부(170)가 기판(120)에 직접 배치되고, 발광부 각각의 측면을 감싸는 매트릭스 타입의 제1 블랙 매트릭스(BM)가 기판(120) 상에 배치된 간소화된 구조의 발광모듈을 제공할 수 있다. 즉, 실시 예는 풀 컬러를 구현하여 영상 및 이미지를 구현할 수 있는 발광모듈을 제공하되 발광모듈의 구성을 간소화하여 슬림화 및 고휘도를 구현할 수 있다.
제10 실시 예는 유사한 열적 특성 및 전기적 특성을 갖는 발광소자들에 의해 열적 안정성을 향상시키고, 일정한 색감을 구현할 수 있다.
제10 실시 예는 적색 형광체층(52) 및 적색 컬러필터(190)를 이용하여 적색 컬러를 구현함으로써, 일반적인 적색 발광다이오드 대비 열적 안정성을 향상시키고, 일정한 색감을 구현할 수 있다.
제10 실시 예는 적색 형광체층(52)과, 상기 적색 형광체층(52)과 이격된 제2 및 제3 발광소자(152, 153) 사이에 배치된 상기 제2 블랙 매트릭스(BM2)에 의해 발광부 각각의 컬러 구현 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
도 25는 제11 실시 예의 발광모듈을 도시한 평면도 및 분해 사시도이다.
도 25에 도시된 바와 같이, 제11 실시 예의 발광모듈은 제2 블랙 매트릭스(BM2)를 제외하고, 제1 내지 제9 실시 예의 발광모듈의 기술적 특징을 채용할 수 있다. 상기 제2 블랙 매트릭스(BM2)는 블랙 레진일 수 있다. 상기 제2 블랙 매트릭스(BM2)는 하나의 발광부 내에 배치될 수 있다. 상기 제2 블랙 매트릭스(BM2)는 적색 형광체층(52)을 포함하는 제1 발광소자(151)와 제2 및 제3 발광소자(152, 153) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제2 블랙 매트릭스(BM2)는 적색 형광체층(52)을 포함하는 제1 발광소자(151)를 둘러 쌓고, 상기 적색 형광체층(52)으로부터 일정 간격 이격될 수 있다. 상기 제2 블랙 매트릭스(BM2)는 제1 블랙 매트릭스(BM1)으로부터 연장될 수 이다. 상기 제2 블랙 매트릭스(BM2)는 적색 형광체층(52)의 높이보다 높은 높이를 가질 수 있다. 예컨대 상기 제2 블랙 매트릭스(BM2)의 상부면은 상기 적색 형광체층(52)의 상부면보다 위에 배치될 수 있다.
상기 제2 블랙 매트릭스(BM2)는 상기 제1 블랙 매트릭스(BM1)보다 낮은 높이를 가질 수 있다. 상기 제2 블랙 매트릭스(BM2)는 적색 형광체층(52)보다 높은 높이를 가짐으로써, 제2 및 제3 발광소자(152, 153)로부터 발광된 청색 광 및 녹색 광의 간섭을 방지할 수 있다. 구체적으로 제11 실시 예는 적색 형광체층(52)으로부터 이격된 제2 및 제3 발광소자(152, 153)의 청색 및 녹색 광을 차단함으로써, 원하는 컬러를 구현할 수 있다. 예컨대 제11 실시 예의 제2 블랙 매트릭스(BM2)는 녹색 구현 시에 제3 발광소자(153)로부터 발광된 녹색 파장의 광이 적색 형광체층(52)에 여기되어 적색 파장으로 변환되는 문제를 개선할 수 있다.
제11 실시 예의 발광모듈 제조방법은 제2 블랙 매트릭스(BM2) 형성단계를 제외하고, 제1 실시 예의 발광모듈 제조방법의 기술적 특징을 채용할 수 있다. 예컨대 상기 제2 블랙 매트릭스(BM2)는 몰딩층의 커팅공정에 의한 몰딩부(170) 형성 이후에 사출 공정으로 형성될 수 있다. 다른 예로 상기 제2 블랙 매트릭스(BM2)는 사출 공정을 통해서 상기 제1 블랙 매트릭스(BM1)와 동시에 또는 순차적으로 형성된 이후에 몰딩부(170)를 형성할 수도 있다.
제11 실시 예는 개별 구동될 수 있는 제1 내지 제3 발광소자(151, 152, 153) 및 몰딩부(170)가 기판(120)에 직접 배치되고, 발광부 각각의 측면을 감싸는 매트릭스 타입의 제1 블랙 매트릭스(BM1)가 기판(120) 상에 배치된 간소화된 구조의 발광모듈을 제공할 수 있다. 즉, 실시 예는 풀 컬러를 구현하여 영상 및 이미지를 구현할 수 있는 발광모듈을 제공하되 발광모듈의 구성을 간소화하여 슬림화 및 고휘도를 구현할 수 있다.
제11 실시 예는 유사한 열적 특성 및 전기적 특성을 갖는 발광소자들에 의해 열적 안정성을 향상시키고, 일정한 색감을 구현할 수 있다.
제11 실시 예는 적색 형광체층(52) 및 적색 컬러필터(190)를 이용하여 적색 컬러를 구현함으로써, 일반적인 적색 발광다이오드 대비 열적 안정성을 향상시키고, 일정한 색감을 구현할 수 있다.
제11 실시 예는 적색 형광체층(52)와 접하는 제1 발광소자(151)와, 제2 및 제3 발광소자(152, 153) 사이에 배치된 상기 제2 블랙 매트릭스(BM2)에 의해 발광부 각각의 컬러 구현 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
도 26 및 도 27은 제12 실시 예의 발광모듈을 도시한 평면도 및 분해 사시도이다.
도 26 및 도 27에 도시된 바와 같이, 제12 실시 예의 발광모듈은 적색 컬러필터(190)를 제외하고, 제10 실시 예의 발광모듈의 기술적 특징을 채용할 수 있다.
제12 실시 예는 몰딩부(170) 상에 배치된 적색 컬러필터(190)를 포함할 수 있다. 상기 적색 컬러필터(190)는 상기 적색 형광체층(52)을 통해서 변환된 파장 중에 적색 파장을 통과시키는 기능을 포함할 수 있다. 예컨대 상기 적색 형광체층(52)을 통해 방출되는 광은 적색 외의 파장을 포함할 수 있다. 상기 적색 컬러필터(190)는 상기 적색 파장만을 통과시키므로 순수한 적색 파장을 구현할 수 있다. 즉, 제12 실시 예는 적색 형광체층(52) 및 적색 컬러필터(190)를 포함하여 적색 파장의 색감을 향상시킬 수 있다.
도 28는 제13 실시 예의 발광모듈을 도시한 평면도 및 분해 사시도이다.
도 28에 도시된 바와 같이, 제13 실시 예의 발광모듈은 색 컬러필터(190)를 제외하고, 제11 실시 예의 발광모듈의 기술적 특징을 채용할 수 있다.
제13 실시 예는 몰딩부(170) 상에 배치된 적색 컬러필터(190)를 포함할 수 있다. 상기 적색 컬러필터(190)는 상기 적색 형광체층(52)을 통해서 변환된 파장 중에 적색 파장을 통과시키는 기능을 포함할 수 있다. 예컨대 상기 적색 형광체층(52)을 통해 방출되는 광은 적색 외의 파장을 포함할 수 있다. 상기 적색 컬러필터(190)는 상기 적색 파장만을 통과시키므로 순수한 적색 파장을 구현할 수 있다. 즉, 제13 실시 예는 적색 형광체층(52) 및 적색 컬러필터(190)를 포함하여 적색 파장의 색감을 향상시킬 수 있다.
실시 예에 따른 발광모듈(100)은 상기 표시장치뿐만 아니라 조명 유닛, 지시 장치, 램프, 가로등, 차량용 조명장치, 차량용 표시장치, 스마트 시계 등에 적용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 실시예를 한정하는 것이 아니며, 실시예가 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 설정하는 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
52: 적색 형광체층
100: 발광부
150a: 제1 발광소자
150b: 제2 발광소자
150c: 제3 발광소자

Claims (20)

  1. 기판;
    상기 기판 위에 배치되는 복수의 발광부; 및
    상기 복수의 발광부 각각을 감싸는 제1 블랙 매트릭스를 포함하고,
    상기 복수의 발광부 각각은,
    상기 기판 위에 배치된 청색 광을 발광하는 제1 발광소자;
    상기 기판 위에 배치된 청색 광을 발광하는 제2 발광소자;
    상기 기판 위에 배치된 청색 광을 발광하는 제3 발광소자;
    상기 제1 발광소자 상에 배치된 적색 형광체층;
    상기 제2 발광소자 상에 배치된 녹색 형광체층;
    상기 제1 블랙 매트릭스로부터 연장되어 상기 제2 및 제3 발광 소자에 인접하는 상기 제1 발광소자의 측면을 둘러싸는 제2 블랙 매트릭스를 포함하고,
    상기 제2 블랙 매트릭스는 상기 기판 상면으로부터 상기 적색 형광체층의 상면보다 높은 높이를 갖고, 상기 적색 형광체층과 이격되도록 배치되는 발광모듈.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 블랙 매트릭스의 높이는, 상기 제2 및 제3 발광소자의 높이보다 높고,
    상기 제2 블랙 매트릭스의 상부면은, 상기 녹색 형광체층의 상부면, 상기 제2 및 제3 발광소자의 상부면보다 상부에 배치되는 발광모듈.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제2 블랙 매트릭스는 상기 제1 블랙 매트릭스보다 작거나 같은 높이를 가지는 발광모듈.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 적색 형광체층 상에 배치된 적색 컬러필터를 더 포함하는 발광모듈.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 녹색 형광체층 상에 배치된 녹색 컬러필터를 더 포함하는 발광모듈.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 적색 형광체층은 10%이하의 청색 파장 투과율을 가지고,
    상기 적색 형광체층의 두께는 300㎛ 이하인 발광모듈.
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