KR101942253B1 - 형광체 및 이를 구비한 발광 다이오드 패키지 - Google Patents
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Abstract
형광체 및 이를 구비한 발광 다이오드 패키지가 개시된다.
본 발명의 실시예에 따른 형광체는 발광 다이오드 패키지의 수지에 혼합되는 형광체에 있어서 상기 형광체는 화합물 반도체에서 발생되는 광에 의하여 여기되어 480nm ~ 520nm 영역에 주피크를 갖는 나이트라이드계 옐로우 형광체와, 상기 화합물 반도체에서 발생되는 광에 의하여 여기되어 520nm ~ 600nm 영역에 주피크를 갖는 실리케이트계 오렌지 형광체를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 형광체는 발광 다이오드 패키지의 수지에 혼합되는 형광체에 있어서 상기 형광체는 화합물 반도체에서 발생되는 광에 의하여 여기되어 480nm ~ 520nm 영역에 주피크를 갖는 나이트라이드계 옐로우 형광체와, 상기 화합물 반도체에서 발생되는 광에 의하여 여기되어 520nm ~ 600nm 영역에 주피크를 갖는 실리케이트계 오렌지 형광체를 포함한다.
Description
본 발명은 발광 다이오드 패키지에 관한 것으로, 나이트라이드 옐로우 형광체와 실리케이트계 오렌지(oxy-ortho) 형광체를 혼합한 형광체 및 이를 구비한 발광 다이오드 패키지에 관한 것이다.
일반적으로 사용되고 있는 표시장치들 중의 하나인 CRT(Cathode Ray Tube)는 TV를 비롯해서 계측기기, 정보 단말 기기 등의 모니터에 주로 이용되고 있으나, CRT의 자체 무게와 크기로 인해 전자 제품의 소형화, 경량화의 요구에 적극적으로 대응할 수 없었다.
따라서, 각종 전자 제품이 소형, 경량화되는 추세에서 CRT는 무게나 크기 등에 있어서 일정한 한계를 가지고 있으며, 이를 대체할 것으로 예상되는 것으로는 전계광학적인 효과를 이용한 액정표시장치(LCD:Liquid Crystal Display device), 가스 방전을 이용한 플라즈마 표시소자(PDP:Plasme Display Panel) 및 전계 발광 효과를 이용한 EL 표시소자(ELD:Electro Luminescence Display) 등이 있으며, 그 중에서 액정표시장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
이러한 액정표시장치는 자체 발광 소자가 아니기 때문에 액정표시패널의 하부에 백라이트 유닛을 마련하여 백라이트 유닛으로부터 출사된 광을 이용하여 화상을 표시한다.
이러한 백라이트 유닛의 광원으로는 에너지 절감 효과가 뛰어나며 친환경적이며, 높은 응답속도 등의 장점을 가진 발광 다이오드(LED:Light Emitting Diode)가 각광받고 있다. 이러한 발광 다이오드는 사용목적 및 요구되는 형태에 따라 패키지 형태로 제공될 수 있다.
상기 발광 다이오드를 이용해서 백색 광을 구현하는 방법으로는 비교적 제작이 용이하고, 효율이 우수한 청색 발광 다이오드칩과 상기 청색 발광 다이오드 칩에 의해 여기되어 황색을 발광하는 형광체를 조합한 바이너리 시스템(binary system)이 대표적으로 이용되고 있다.
바이너리 시스템에 있어서, 청색 발광 다이오드 칩을 여기 광원으로 사용하고, 이트륨 알루미늄 가넷계(YAG:Yttrium Aluminum Garnet) 형광체, 즉 YAG:Ce 형광체 또는 실리케이트계(Silicate) 형광체를 상기 청색 발광 다이오드칩에서 출사되는 여기광으로 여기시키는 형태의 백색 발광 다이오드가 주로 사용되어 왔다.
그러나, 상기 YAG:Ce 형광체의 경우 신뢰성 또는 발광 특성이 우수하지만 상관 색온도(CCT:Correlated Color Temperature)가 6000 ~ 8000k에 불과하고, 상기 실리케이트계 형광체의 경우 고온/고습한 조건에서 열화 특성이 저하되어 발광 다이오드의 발광 효율을 저하시키는 문제가 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 고온/고습한 조건에서 열화 특성이 저하되는 것을 방지하여 발광 효율을 향상시킬 수 있는 형광체 및 이를 구비한 발광 다이오드 패키지를 제공함에 그 목적이 있다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 형광체는 발광 다이오드 패키지의 수지에 혼합되는 형광체에 있어서 상기 형광체는 화합물 반도체에서 발생되는 광에 의하여 여기되어 480nm ~ 520nm 영역에 주피크를 갖는 나이트라이드계 옐로우 형광체와, 상기 화합물 반도체에서 발생되는 광에 의하여 여기되어 520nm ~ 600nm 영역에 주피크를 갖는 실리케이트계 오렌지 형광체를 포함한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지는 광을 발생하는 발광 다이오드 칩과, 상기 발광 다이오드 칩에서 발생되는 광에 의하여 여기되어 480nm ~ 520nm 영역에 주피크를 갖는 나이트라이드계 옐로우 형광체와, 상기 발광 다이오드 칩에서 발생되는 광에 의하여 여기되어 520nm ~ 600nm 영역에 주피크를 갖는 실리케이트계 오렌지 형광체 및 상기 나이트라인드계 옐로우 형광체 및 상기 실리케이트계 오렌지 형광체와 혼합되어 상기 발광 다이오드 칩을 감싸는 수지를 포함한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 형광체 및 이를 구비한 발광 다이오드 패키지는 나이트라이드 옐로우 형광체 및 실리케이트 오렌지 형광체를 혼합한 형광체를 구비하여 고온/고습한 조건에서 열화 특성이 저하되는 것을 방지하여 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지를 구비한 액정표시장치의 개략적인 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 발광 다이오드 패키지의 단면을 상세히 나타낸 도면이다.
도 3은 형광체 종류에 따른 온도 및 광의 세기를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 형광체의 파장 및 광의 세기를 나타낸 그래프이다.
도 5는 청색 발광 다이오드를 적용한 실리케이트 계 형광체 조합과 본 발명에 따른 형광체의 파장 및 광의 세기를 나타낸 그래프이다.
도 2는 도 1의 발광 다이오드 패키지의 단면을 상세히 나타낸 도면이다.
도 3은 형광체 종류에 따른 온도 및 광의 세기를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 형광체의 파장 및 광의 세기를 나타낸 그래프이다.
도 5는 청색 발광 다이오드를 적용한 실리케이트 계 형광체 조합과 본 발명에 따른 형광체의 파장 및 광의 세기를 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지를 구비한 액정표시장치의 개략적인 분해 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지를 구비한 액정표시장치는 영상을 표시하는 액정표시패널(100)과, 상기 영상을 표시하는 액정표시패널(100)에 광을 제공하는 백라이트 유닛(130)과, 상기 액정표시패널(100) 및 백라이트 유닛(130)을 수납하는 수납용기(160) 및 이들을 감싸는 탑 케이스(190)를 포함한다.
상기 액정패널(100)은 제1 기판(101)과, 상기 제1 기판(101)에 대향하는 제2 기판(103) 및 두 기판(101, 103) 사이에 형성된 액정층(도시하지 않음)으로 이루어진다.
상기 제2 기판(103)에는 다수의 화소가 매트릭스 형태로 구비되고, 상기 다수의 화소 각각은 제1 방향으로 연장된 게이트라인과, 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 연장된 데이터라인과, 상기 게이트라인 및 데이터라인의 교차부에 형성된 화소전극을 구비한다.
상기 각 화소에는 박막트랜지스터(TFT)가 형성되고, 상기 박막트랜지스터(TFT)는 상기 게이트라인, 데이터라인 및 화소전극에 각각 연결된다.
상기 액정패널(100)의 제2 기판(103)에는 상기 게이트라인을 구동하기 위한 게이트 드라이버 및 상기 데이터라인을 구동하기 위한 데이터 드라이버가 IC 형태로 실장될 수 있다.
상기 제1 기판(101)에는 컬러필터인 R, G, B 화소가 박막공정에 의해 형성되며, 상기 화소전극과 마주보는 공통전극이 형성된다. 따라서, 상기 액정층은 상기 화소전극 및 공통전극에 인가되는 전압에 의해 배열됨으로써, 상기 백라이트 유닛(130)으로부터 제공되는 광의 투과도를 조절한다.
상기 수납용기(160)는 바텀 커버(160b) 및 서포트 메인(160a)으로 이루어진다.
상기 바텀 커버(160b)는 바닥면 및 상기 바다멱으로부터 연장된 4개의 측벽으로 구성된다. 상기 바텀 커버(160b)의 4개의 측벽은 상기 서포트 메인(160a) 및 도광판(150)의 수납위치를 가이드 하는 역할을 한다.
이때, 상기 바텀 커버(160b)와 서포트 메인(160a)은 후크 체결 등의 방식으로 서로 결합될 수 있다. 상기 백라이트 유닛(130)을 지지하는 서포트 메인(160a)의 단차부에는 액정표시패널(100)이 안착된다.
상기 백라이트 유닛(130)은 광을 발생하는 광원 어레이(170)와, 상기 광원 어레이(170)에서 발생된 광을 특정 방향으로 출사시키는 도광판(150)과, 상기 도광판(150)에서 출사된 광을 산란 및 확산시키는 광학시트류(140) 및 상기 도광판(150) 하부에 위치하여 상기 도광판(150) 하부에 진행하는 광을 반사시키는 반사판(180)을 포함한다.
상기 도광판(150)은 광의 전반사 및 재료 내 흡수 손실을 최소화하기 위해 광굴절율 및 광 투과율이 높아야 하고, 특정 경도를 가지면서 신축성을 띠어 외력을 가했을 때 쉽게 구부러지며, 충분한 탄성을 가져서 구부러졌다가 외력이 제거되면 쉽게 복원되는 재료 특성이 요구된다.
이러한 특성을 모두 갖는 수지로서 고투명 실리콘이나 폴리우레탄 계열의 재료가 이용될 수 있다.
상기 광학시트류(140)는 상기 도광판(150)의 출사면을 통해 출사된 광의 광학특성을 향상시키며 확산시트와 프리즘 시트 및 보호시트를 포함할 수 있다.
상기 반사판(180)은 상기 도광판(150)의 하부면에 마주보도록 배치되어 수납용기(160) 내에 수납된다. 상기 반사판(180)은 상기 도광판(150)으로 입사된 광 중 도광판(150)의 하부로 출사된 광을 반사시킨다.
이와 같이, 상기 반사판(180)에 의해 반사된 광은 상기 도광판(150) 내로 재입사된다.
상기 광원 어레이(170)는 인쇄회로기판(170a) 상에 실장된 적어도 하나 이상의 발광 다이오드 패키지(170b)를 포함한다.
도 2는 도 1의 발광 다이오드 패키지의 단면을 상세히 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 발광 다이오드 패키지(170b)는 양극 및 음극의 리드 프레임(172)과, 상기 리드 프레임(172) 상에 실장되어 광을 발생하는 발광 다이오드 칩(174)과, 상기 리드 프레임(172)과 상기 발광 다이오드 칩(174)을 전기적으로 연결하는 본딩 와이어(176)와, 상기 발광 다이오드 칩(174)을 감싸는 몰드부(179) 및 상기 몰드부(179) 내부에 형성되어 상기 발광 다이오드 칩(174) 상부를 덮는 에폭시 수지 또는 실리콘 수지(178)를 포함한다.
상기 발광 다이오드 칩(174)은 상기 리드 프레임(172)으로부터 공급되는 구동전압에 의해 발광하여 제1 컬러 광을 방출한다. 여기서, 상기 제1 컬러 광은 청색 광이 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 리드 프레임(172)은 구리(Cu) 등으로 이루어진 플레이트에 은(Ag)을 도금한 은 플레이트로 이루어지며 서로 다른 전원을 상기 발광 다이오드 칩(174)으로 제공한다. 상기 리드 프레임(172)은 일정 간격으로 서로 이격되어 공간부를 형성할 수 있다.
상기 에폭시 수지 또는 실리콘 수지(178)에는 형광체(173)가 혼합되어 있다. 상기 형광체(173)는 (Sr, Ba)3SiO5:Eu2+를 기준 조성으로 하는 실리케이트계 오렌지 형광체(175)와, La3Si6N11:Ce3+를 기준 조성으로 하는 나이트라이드계 옐로우 형광체(177)를 포함한다.
여기서, 상기 에폭시 수지 또는 실리콘 수지(178)에 혼합되는 실리케이트계 오렌지 형광체(175)와 나이트라이드계 옐로우 형광체(177)의 혼합비율은 0 ~ 0.5:1 ~ 0.5가 되도록 한다.
상기 실리케이트계 오렌지 형광체(175)의 중심 파장은 도 4에 도시된 바와 같이, 520nm ~ 600nm이고, 상기 나이트라이드계 옐로우 형광체(177)의 중심 파장은 480nm ~ 520nm이다.
이러한 실리케이트계 오렌지 형광체(175)와 나이트라이드계 옐로우 형광체(177)의 혼합 비율은 상기 발광 다이오드 패키지(170b)의 모델에 상관없이 적용된다.
도 3은 형광체 종류에 따른 온도 및 광의 세기를 나타낸 그래프이다.
도 3을 참고하면, YAG 옐로우 형광체와, 나이트라이드계 옐로우 형광체가 고온의 환경에서도 광의 세기가 변함이 없으며 나이트라이드계 레드 형광체 및 실리케이트계 오렌지(Oxy-ortho) 형광체가 고온의 환경에서 발광 효율이 저하된다.
종래에 일반적으로 사용되던 실리케이트계 옐로우 형광체는 고온의 환경에서 발광 효율이 급격하게 저하되는 특성이 나타난다.
이러한 그래프를 통해, 나이트라이드계 옐로우 형광체는 고온에서 YAG 옐로우 형광체와 유사한 발광 효율을 나타내고, 실리케이트계 옐로우 형광체보다 발광 효율이 높다는 것을 확인할 수 있다.
또한, 실리케이트계 오렌지(Oxy-ortho) 형광체가 실리케이트 옐로우 형광체보다 고온에서 발광 효율이 높다는 것을 확인할 수 있다.
따라서, 나이트라이드계 옐로우 형광체 및 실리케이트계 오렌지(Oxy-ortho) 형광체를 혼합하여 백색 광을 구현할 경우, YAG계 형광체와 유사하며 실리케이트계 형광체보다는 높은 발광 효율을 얻을 수 있다.
도 5는 청색 발광 다이오드를 적용한 실리케이트 계 형광체 조합과 본 발명에 따른 형광체의 파장 및 광의 세기를 나타낸 그래프이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 형광체의 파장 및 광의 세기는 종래의 실리케이트계 형광체의 조합으로 이루어진 형광체의 파장 및 광의 세기와 유사하다.
즉, 나이트라이드계 옐로우 형광체와 실리케이트계 오렌지(Oxy-ortho) 형광체를 혼합한 본 발명의 형광체는 480nm ~ 520nm의 제1 중심 파장대에서 제1 피크값을 갖고, 520nm ~ 600nm의 제2 중심 파장대에서 제2 피크값을 갖는다.
일반적으로 사용되는 실리케이트계 형광체의 경우에도 본원발명과 마찬가지로 480nm ~ 520nm의 제1 중심 파장대에서 제1 피크값을 갖고, 520nm ~ 600nm의 제2 중심 파장대에서 제2 피크값을 갖는다.
이와 같이, 본 발명에 따른 형광체는 일반적으로 사용되는 실리케이트계 형광체와 동일한 광의 세기를 가지면서 고온에서도 열화 특성이 저하되지 않기 때문에 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 및 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
170b:발광 다이오드 패키지 172:리드 프레임
173:형광체 174:발광 다이오드 칩
175:실리케이트계 오렌지 형광체 176:본딩 와이어
177:나이트라이드계 옐로우 형광체 178:수지
179:몰드부
173:형광체 174:발광 다이오드 칩
175:실리케이트계 오렌지 형광체 176:본딩 와이어
177:나이트라이드계 옐로우 형광체 178:수지
179:몰드부
Claims (9)
- 발광 다이오드 패키지의 수지에 혼합되는 형광체에 있어서,
상기 형광체는,
화합물 반도체에서 발생되는 광에 의하여 여기되어 480nm ~ 520nm 영역에 주피크를 갖는 나이트라이드계 옐로우 형광체와,
상기 화합물 반도체에서 발생되는 광에 의하여 여기되어 520nm ~ 600nm 영역에 주피크를 갖는 실리케이트계 오렌지 형광체를 포함하며,
상기 나이트라이드계 옐로우 형광체와 상기 실리케이트계 오렌지 형광체의 비율은 1:0 ~ 0.5:0.5인 것을 특징으로 하는 형광체. - 제1 항에 있어서,
상기 나이트라이드계 옐로우 형광체는 La3Si6N11:Ce3+의 화학식을 갖는 것을 특징으로 하는 형광체. - 제1 항에 있어서,
상기 실리케이트계 오렌지 형광체는 (Sr, Ba)3SiO5:Eu2+의 화학식을 갖는 것을 특징으로 하는 형광체. - 삭제
- 광을 발생하는 발광 다이오드 칩;
상기 발광 다이오드 칩에서 발생되는 광에 의하여 여기되어 480nm ~ 520nm 영역에 주피크를 갖는 나이트라이드계 옐로우 형광체;
상기 발광 다이오드 칩에서 발생되는 광에 의하여 여기되어 520nm ~ 600nm 영역에 주피크를 갖는 실리케이트계 오렌지 형광체; 및
상기 나이트라이드계 옐로우 형광체 및 상기 실리케이트계 오렌지 형광체와 혼합되어 상기 발광 다이오드 칩을 감싸는 수지;를 포함하며,
상기 나이트라이드계 옐로우 형광체와 상기 실리케이트계 오렌지 형광체의 비율은 1:0 ~ 0.5:0.5인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지. - 제5 항에 있어서,
상기 나이트라이드계 옐로우 형광체는 La3Si6N11:Ce3+의 화학식을 갖는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지. - 제5 항에 있어서,
상기 실리케이트계 오렌지 형광체는 (Sr, Ba)3SiO5:Eu2+의 화학식을 갖는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지. - 삭제
- 제5 항에 있어서,
상기 발광 다이오드 칩은 청색 광을 발생하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
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ID=48860017
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|---|---|---|---|
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Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003206481A (ja) * | 2001-09-25 | 2003-07-22 | Patent Treuhand Ges Elektr Gluehlamp Mbh | 光源として少なくとも１つのｌｅｄを備えた照明ユニット |
-
2011
- 2011-12-02 KR KR1020110128614A patent/KR101942253B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003206481A (ja) * | 2001-09-25 | 2003-07-22 | Patent Treuhand Ges Elektr Gluehlamp Mbh | 光源として少なくとも１つのｌｅｄを備えた照明ユニット |
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