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KR102389815B1 - 양자점 유리셀 및 이를 포함하는 발광소자 패키지 - Google Patents

양자점 유리셀 및 이를 포함하는 발광소자 패키지 Download PDF

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KR102389815B1
KR102389815B1 KR1020170069770A KR20170069770A KR102389815B1 KR 102389815 B1 KR102389815 B1 KR 102389815B1 KR 1020170069770 A KR1020170069770 A KR 1020170069770A KR 20170069770 A KR20170069770 A KR 20170069770A KR 102389815 B1 KR102389815 B1 KR 102389815B1
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quantum dot
glass
light emitting
emitting device
light
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KR1020170069770A
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유철희
송호영
최승환
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삼성전자주식회사
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Abstract

양자점 유리셀 및 이를 포함하는 발광소자 패키지가 제공된다. 이 양자점 유리셀은 양자점, 무기 균일화 입자 및 바인더가 혼합되어 있는 양자점 분말, 상기 양자점 분말이 분산된 분산 매트릭스, 및 상기 분산 매트릭스를 둘러싸는 유리 밀봉 구조를 포함할 수 있다. 상기 양자점 유리셀 및 이를 포함하는 발광소자 패키지는 발광 특성 및 신뢰성이 우수할 수 있다.

Description

양자점 유리셀 및 이를 포함하는 발광소자 패키지 {QUANTUM DOT GLASS CELL AND LIGHT EMITTING DEVICE PACKAGE COMPRISING THE SAME}
본 발명의 기술적 사상은 양자점 유리셀 및 이를 포함하는 발광소자 패키지에 관한 것이다. 보다 구체적으로는 발광특성 및 신뢰성이 향상된 양자점 유리셀 및 이를 포함하는 발광소자 패키지에 관한 것이다.
양자점은 대략 10nm 이하의 직경을 갖는 반도체 나노입자로 양자 제한(quantum confinement) 효과를 나타내는 물질이다. 양자점은 빛을 흡수하여 입사된 빛과 다른 파장의 빛을 출력할 수 있으므로 파장변환 물질로 기능할 수 있다.
양자점은 물질이 동일하더라도 입자 크기에 따라 방출하는 빛의 파장이 달라지는 특성이 있으므로 양자점은 파장 조절이 용이한 장점이 있다. 또한 양자점은 방출하는 빛의 반치폭이 좁은 장점이 있다. 그러나, 양자점이 제대로 분산되지 않거나, 열, 산소 또는 수분에 노출되는 경우, 발광 특성이 저하되는 문제가 있다. 따라서, 양자점을 포함하는 양자점 유리셀 및 이를 포함하는 발광소자 패키지의 발광 특성 및 신뢰성을 향상시킬 필요가 있다.
본 발명의 기술적 사상이 해결하고자 하는 과제는 발광 특성 및 신뢰성이 향상된 양자점 유리셀 및 이를 포함하는 발광소자 패키지를 제공하는 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 양자점 유리셀은 양자점, 무기 균일화 입자 및 바인더가 혼합되어 있는 양자점 분말, 상기 양자점 분말이 분산된 분산 매트릭스, 및 상기 분산 매트릭스를 둘러싸는 유리 밀봉 구조를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 양자점 유리셀은 개구부를 포함하는 유리 용기, 상기 개구부 상에 형성된 분산 매트릭스, 상기 분산 매트릭스 내에 분산된 양자점 분말, 및 상기 유리 용기 및 상기 분산 매트릭스 상에 형성된 유리 덮개를 포함하고, 상기 양자점 분말은, 양자점, 무기 균일화 입자 및 바인더를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 양자점 유리셀을 포함하는 발광소자 패키지는 기판, 상기 기판 상에 위치하고 공동을 포함하는 하우징, 상기 기판 상에 위치하며 상기 하우징의 공동 내에 위치하는 발광소자, 상기 발광소자를 덮는 발광소자 봉지부, 및 상기 발광소자 봉지부 상에 위치하는 양자점 유리셀을 포함하고, 상기 양자점 유리셀은 양자점, 무기 균일화 입자 및 바인더가 혼합되어 있는 양자점 분말, 상기 양자점 분말이 분산된 분산 매트릭스, 및 상기 분산 매트릭스를 둘러싸는 유리 밀봉 구조를 포함할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 양자점 유리셀 및 이를 포함하는 발광소자 패키지는 양자점이 균일하게 분산될 수 있고, 양자점을 열, 산소, 및 습기로부터 보호하여 발광 특성 및 신뢰성이 향상될 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 양자점 유리셀은 발광소자 패키지 내에 포함될 수 있으므로 응용 시스템마다 별도의 구조를 필요로 하지 않아 저렴하게 제조 가능한 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 양자점 유리셀을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2a는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 양자점 유리셀에 포함되는 양자점 분말의 전자현미경 이미지이다.
도 2b는 무기 균일화 입자를 포함하지 않는 양자점 분말의 전자현미경 이미지이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 양자점 유리셀에 포함되는 유리 밀봉 구조를 개략적으로 나타낸 개념도들이다.
도 5는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 양자점 유리셀을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 6a는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 양자점 유리셀에 포함되는 유리층의 흡수 스펙트럼이다.
도 6b는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 양자점 유리셀을 포함하는 발광소자 패키지의 발광 스펙트럼이다.
도 7은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 양자점 유리셀 제조 방법을 개략적으로 나타낸 단면도들이다.
도 8은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 양자점 유리셀 제조 방법을 개략적으로 나타낸 단면도들이다.
도 9는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 양자점 유리셀 제조 방법을 개략적으로 나타낸 단면도들이다.
도 10은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 양자점 유리셀을 포함하는 발광소자 패키지의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 11은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 양자점 유리셀을 포함하는 발광소자 패키지의 제조 방법을 개략적으로 나타낸 단면도들이다.
도 12는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지를 포함하는 백라이트 유닛의 개략적인 사시도이다.
도 13은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지를 포함하는 직하형 백라이트 유닛의 개략적인 단면도이다.
도 14는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지를 포함하는 디스플레이 장치의 개략적인 사시도이다.
도 15는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지를 포함하는 조명 장치로서 벌브형 램프를 간략하게 나타내는 사시도이다.
도 1은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 양자점 유리셀을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점 유리셀(100)은 양자점 분말(110), 상기 양자점 분말(110)이 분산된 분산 매트릭스(120), 및 상기 분산 매트릭스(120)를 둘러싸는 유리 밀봉 구조(130)를 포함할 수 있다.
상기 양자점 분말(110)에 대한 자세한 설명은 도 2a 및 도2b를 참조하여, 상기 유리 밀봉 구조(130)에 대한 자세한 설명은 도 3 및 도 4를 참조하여 후술하기로 하고, 먼저 분산 매트릭스(120)를 살펴보도록 한다.
상기 분산 매트릭스(120)는 양자점 분말(110)을 분산시키는 기능을 할 수 있다. 상기 분산 매트릭스(120)는 에폭시, 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate, PMMA), 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 또는 폴리우레탄 수지 중 적어도 하나를 포함하는 물질로 형성될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 분산 매트릭스(120)는 열, 습기, 빛에 대한 내구성이 강한 실리콘(silicone) 수지를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 분산 매트릭스(120)는 광확산제를 포함할 수 있다. 광확산제는 양자점 유리셀(100)에 입사한 빛이 양자점 유리셀(100) 전체에 균일하게 분산되도록 하여 광변환 효율을 증가시키고 균일한 파장 변환을 가능하게 할 수 있다. 또한 상기 광확산제는 상기 양자점 유리셀(100)이 채용되는 발광소자 패키지의 휘도를 개선할 수 있다. 상기 광확산제는 예를 들어, 실리카(SiO2), 티타니아(TiO2), 알루미나(Al2O3) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 광확산제는 알루미나(Al2O3) 분말을 포함할 수 있다. 상기 광확산제가 알루미나를 포함하는 경우, 양자점 분말(110)의 분산이 더욱 균일하게 되는 추가적인 효과가 발생할 수 있다.
도 2a는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에에 따른 양자점 유리셀에 포함되는 양자점 분말의 전자현미경 이미지이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점 분말은 양자점, 무기 균일화 입자 및 바인더가 혼합되어 있는 구조일 수 있다.
상기 양자점은 입사되는 빛을 흡수하여 입사된 빛과 다른 파장의 빛을 방출할 수 있다. 예를 들어, 상기 양자점은 청색광을 녹색광이나 적색광으로 변환시킬 수 있다. 다른 실시예에서는 자외선을 청색광, 녹색광 또는 적색광으로 변화시킬 수 있다.
상기 양자점은 실리콘계 나노결정, II-VI족계 화합물 반도체 나노결정, III-V족계 화합물 반도체 나노결정, IV-VI족계 화합물 반도체 나노결정 및 이들의 혼합물 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 II-VI족계 화합물 반도체 나노결정은 CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, HgS, HgSe, HgTe, CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe, HggZnTe, CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe 및 HgZnSTe 로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나일 수 있다.
상기 III-V족계 화합물 반도체 나노결정은 GaN, GaP, GaAs, AlN, AlP, AlAs, InN, InP, InAs, GaNP, GaNAs, GaPAs, AlNP, AlNAs, AlPAs, InNP, InNAs, InPAs, GaAlNP, GaAlNAs, GaAlPAs, GaInNP, GaInNAs, GaInPAs, InAlNP, InAlNAs, 및 InAlPAs 로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나일 수 있다.
상기 IV-VI족계 화합물 반도체 나노결정은 SbTe일 수 있다.
상기 양자점은 얼로이, 그레디언트, 또는 코어-쉘 구조일 수 있다. 상기 얼로이 양자점은 이종의 화합물 반도체 물질이 균일하게 섞여 있는 구조일 수 있다. 상기 그레디언트 양자점은 양자점 중심에서 외곽으로 갈수록 조성이 점진적으로 서서히 변화할 수 있다. 상기 코어-쉘 양자점은 코어 나노 결정 및 코어 나노 결정을 둘러싸는 쉘 나노 결정을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 코어 직경은 약 1nm 내지 약 30nm, 또는 약 3nm 내지 약 10nm일 수 있고, 상기 쉘 두께는 약 0.1nm 내지 약 20nm, 또는 약 0.5nm 내지 약 2nm일 수 있다. 또한, 쉘 나노 결정에는 코어 및 쉘의 안정화를 위한 유기 리간드가 결합되어 있을 수 있다.
얼로이 구조, 그레디언트 구조 또는 상기 코어/쉘 구조를 갖는 양자점은 CdSe/ZnS, CdSe/ZnSe/ZnS, CdSe/CdS/ZnCdS/ZnS, InP/ZnS, InP/Ga/ZnS, InP/ZnSe/ZnS, PbSe/PbS, CdSe/CdS, CdSe/CdS/ZnS, CdTe/CdS, CdTe/ZnS, CuInS2,/ZnS, Cu2SnS3/ZnS 로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나일 수 있다.
상기 무기 균일화 입자는 양자점 분말 크기를 균일화하고 미세화하는 기능을 할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 무기 균일화 입자는 실리카(SiO2), 티타니아(TiO2), 알루미나(Al2O3) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 실리카, 티타니아, 알루미나는 또한 광확산제로 기능할 수 있으므로 양자점 유리셀의 균일하고 효율적인 파장 변환을 가능하도록 할 수 있다.
상기 바인더는 양자점들과 무기 균일화 입자들을 결속시켜 분말을 형성할 수 있도록 할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 바인더는 ethylene-methacrylic acid(EMAA) 공중합체 수지, ethylene-acrylic acid(EAA) 공중합체 수지 중 적어도 하나를 포함 할 수 있다. 구체적으로, 상기 바인더는 DuPont에서 판매되는 Nucrel® 수지일 수 있다.
도 2a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점 분말은 양자점, 실리카(SiO2)를 포함하는 무기 균일화 입자, 및 바인더가 혼합되어 있는 구조이다. 상기 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점 분말의 직경은 약 1 μm 내지 약 50 μm 일 수 있고, 주로 약 5μm 내지 약 15μm 일 수 있다.
도 2b는 무기 균일화 입자를 포함하지 않는 양자점 분말의 전자현미경 이미지이다.
도 2b를 참조하면, 도 2b의 양자점 분말은 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점 분말과 비교할 때, 무기 균일화 입자를 포함하지 않는 점에서 차이가 있다. 즉, 도 2b의 양자점 분말은 양자점 및 바인더가 혼합되어 있는 구조이다.
도 2b의 양자점 분말의 크기는 약 1μm 내지 약 500 μm 일 수 있으며, 주로 약 1μm 내지 약 40μm 일 수 있다. 또한, 도면에 표시되지는 않았으나, 육안으로 확인 가능한 크기의 양자점 분말도 존재할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 양자점 분말과 비교할 때, 무기 균일화 입자를 포함하지 않는 양자점 분말은 크기가 더 크고, 불균일할 수 있다. 따라서 상기 무기 균일화 입자를 포함함으로써 크기가 미세하고 균일한 양자점 분말이 형성될 수 있음을 알 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 양자점 분말은 양자점이 양자점 분말 내에 분산되고, 양자점 분말이 미세하고 균일한 크기의 형태를 가질 수 있으므로, 본 발명의 양자점 유리셀은 균일하고 높은 발광 효율을 가질 수 있다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 양자점 유리셀에 포함되는 유리 밀봉 구조를 개략적으로 나타낸 개념도들이다.
도 3 및 도 4을 참조하면, 상기 유리 밀봉 구조(130)는 습기와 산소를 차단하여 양자점 유리셀(100)의 발광 특성 및 신뢰성을 향상시키는 기능을 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 유리 밀봉 구조(130)는 유리 용기(140, 140a, 140b)와 유리 덮개(150)가 레이저 가열에 의하여 용접된 구조일 수 있다. 상기 유리 밀봉 구조(130)는 별도의 접합 물질이 사용되지 않고 유리만으로 밀봉 되므로 습기와 산소를 효과적으로 차단하여 양자점 유리셀의 신뢰성이 향상될 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 유리 덮개(150)는 평판 형상일 수 있다. 상기 유리 덮개(150)의 두께(t3)는 유리 밀봉 구조(130)의 내구성을 확보하기 위하여 약 0.1mm 이상 일 수 있고, 예를들면 약 0.3mm 이상 약 1.0mm 이하일 수 있다. 상기 유리 덮개(150)의 너비(W)는 약 1.0mm 내지 약 3.0mm 일 수 있다. 그러나, 유리 덮개(150)의 형상은 이에 한정되지 않고 다양하게 변형될 수 있다.
상기 유리 용기(140, 140a, 140b)는 양자점 분말(110)이 혼합된 분산 매트릭스(120)가 형성되는 개구부(141, 141a, 141b) 및 유리 덮개(150)와 밀착되는 접합부(143, 143a, 143b)를 포함할 수 있다. 상기 유리 용기(140, 140a, 140b) 바닥의 두께(t1)는 유리 밀봉 구조(130)의 내구성을 확보하기 위하여 약 0.1mm 이상일 수 있고, 예를 들면 약 0.15mm 이상 약 1.0mm 이하일 수 있다. 상기 접합부(143, 143a, 143b)의 너비(t2)는 충분한 접합면적을 확보하기 위하여 약 0.1mm 내지 약 1mm 일 수 있고, 예를 들어 약 0.15mm 내지 약 0.4mm 일 수 있다. 상기 유리 용기(140,140a, 140b)의 높이(h)는 약 0.3mm 내지 약 1mm 일 수 있다.
그러나, 유리 용기(140)의 형상은 이에 한정되지 않고 다양하게 변형될 수 있다. 예를 들어, 개구부(141, 141a, 141b)는 도 3의 a와 같이 단면코너가 각진 형태이거나 도 3의 b와 같이 단면코너가 둥근 형태 일 수 있다. 다른 예를 들어, 유리 용기(140, 140a, 140b) 외부 측벽은 바닥면에 대하여 수직이 아닐 수 있다. 즉, 유리 용기(140, 140a, 140b)의 단면은 직사각형이 아닌 사다리꼴일 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 유리 밀봉 구조(130)는 유리 용기(140)와 유리 덮개(150)가 레이저 가열에 의하여 용접된 구조일 수 있다. 도 4의 (a)는 양자점 유리셀을 측면에서 바라본 단면도이고, 도 4의 (b)는 양자점 유리셀을 상면에서 바라본 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 유리 용기(140)와 유리 덮개(150)가 밀착되는 부분인 접합부(143)에 유리 용접 영역(160)을 포함할 수 있다. 상기 유리 용접 영역(160)은 상기 유리 용기(140) 및 상기 유리 덮개(150)의 일부가 용융되어 형성된 유리 구조일 수 있다.
상기 유리 용접 영역(160)은 레이저의 초점이 지나가는 용접선(170)을 중심으로 형성될 수 있다. 레이저의 점 크기(spot size)는 약 0.5μm 내지 약 5 μm일 수 있으며, 상기 레이저의 가열에 의하여 형성되는 유리 용접 영역(160)의 폭(W1)은 약 20μm 내지 약 200μm일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 용접선(170)은 폐루프 형상일 수 있다. 용접선(170)은 폐루프 형성이더라도, 상기 용접선(170)을 중심으로 형성된 유리 용접 영역(160)은 일부가 단절되어 있을 수 있다. 일부 영역에는 가열이 불충분하여 유리 덮개 또는 유리 용기의 용융이 불충분하게 일어날 수 있기 때문이다. 즉, 상기 유리 용접 영역(160)은 단절 영역(D)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 4와 같이 용접선(170)은 복수의 폐루프 형상일 수 있다. 상기 복수의 폐루프들은 실질적으로 서로 평행할 수 있다. 유리 용접 영역(160)이 복수의 폐루프를 따라 형성되므로, 상기 유리 밀봉 구조(130)의 산소 및 습기 차단 성능이 향상될 수 있다.
분산 매트릭스(120)에 분산된 양자점 분말(110)에 포함된 양자점이 레이저에 의해 가열되어 열화되는 것을 방지하기 위하여 상기 용접선(170)은 분산 매트릭스(120)로부터 약 20μm이상 떨어져 있을 수 있다. 즉, 상기 용접선(170)은 상기 유리 용기(140)의 내측벽 상단으로부터 약 20μm이상 떨어져 있을 수 있다.
도 5는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 양자점 유리셀 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 이하에서는 도 3을 참조하여 설명한 실시예와의 차이점을 중심으로 설명한다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점 유리셀(200)은 유리 용기(140)의 접합부(143)와 유리 덮개(150) 사이에 유리층(230)을 포함한다. 상기 유리층(230)은 유리 용기(140)의 접합부(143)와 유리 덮개(150) 사이에 도포된 유리 프릿(glass frit)(210, 도 8 참조)을 레이저로 가열하여 형성된 유리층(230)일 수 있다.
상기 유리 프릿(210, 도 8 참조)은 유리 분말, 유기 용매, 및 바인더를 포함할 수 있다. 또한, 상기 유리 프릿(210, 도 8 참조)은 레이저 광의 파장을 가진 광을 흡수하는 광 흡수재가 포함될 수 있다.
상기 유리 분말 재료는 예를 들어 산화 마그네슘, 산화 칼슘, 산화 스트론튬, 산화 바륨, 산화 세슘, 산화 나트륨, 산화 칼륨, 산화 붕소, 산화 바나듐, 산화 아연, 산화 텔루르, 산화 알루미늄, 이산화 실리콘, 산화 납, 산화 주석, 산화 인, 산화 루테늄, 산화 로듐, 산화 철, 산화 구리, 이산화 망간, 산화 몰리브덴, 산화 니오븀, 산화 티타늄, 산화 텅스텐, 산화 비스무트, 산화 지르코늄, 산화 리튬, 산화 안티몬, 납 붕산염 유리, 인산 주석 유리, 바나듐산염 유리, 및 보로실리케이트 유리로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 화합물을 포함할 수 있다.
상기 유리 프릿(210, 도 8 참조)에 레이저 광을 조사함으로써, 유기 용매나 바인더가 제거된 유리층(230)을 형성한다. 레이저 광의 조사에 의하여 상기 유리 프릿(210, 도 8 참조)에 포함되어 있던 유리 분말 재료는 완전히 용융, 고착되어 일체가 되거나 부분적으로 용융되어 고착된 상태일 수 있다.
도면에서 유리층(230)은 접합부(143) 전면적에 형성된 것으로 도시되었으나, 이와 달리 유리층(230)은 접합부(143) 일부 면적에만 형성될 수 있다. 이 경우, 유리층(230)의 폭은 약 100μm 내지 약 1mm 일 수 있다.
도 6a는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 양자점 유리셀에 포함되는 유리층의 흡수 스펙트럼이다.
도 6a를 참조하면, 가로축은 흡수되는 빛의 파장, 세로축은 유리층의 상대적인 흡수량를 나타낸다. 본 발명의 일 실시예에 따른 유리층(230, 도 5 참조)은 특정 영역 파장의 빛을 흡수할 수 있다. 예를 들어, 유리층(230, 도 5 참조)은 약 550nm 내지 약 600nm 파장의 빛을 흡수할 수 있으며, 약 570nm 내지 약 590nm 에서 최대 흡수 비율을 가질 수 있다.
도 6b는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 양자점 유리셀을 포함하는 발광소자 패키지의 발광 스펙트럼이다. 본 실시예의 양자점 유리셀(100, 도 4 참조)은 유리층(230, 도 5 참조)을 포함하지 않는다.
도 6b를 참조하면, 가로축은 방출되는 빛의 파장, 세로축은 양자점 유리셀의 상대적인 발광량을 나타낸다. 본 실시예의 발광소자 패키지는 약 430nm 내지 약 480nm 파장의 청색광, 약 490nm 내지 약 570nm 파장의 녹색광, 약 590nm 내지 약 650nm 파장의 적색광을 방출할 수 있다.
이와 같은 방출 스펙트럼을 갖는 발광소자 패키지에 상기 도6a와 같은 흡수 스펙트럼을 갖는 유리층(230, 도 5 참조)을 추가한다면, 녹색광과 적색광의 경계인 약 550nm 내지 약 600nm 파장을 갖는 빛의 방출량이 감소될 수 있다. 따라서, 색순도 및 색재현성이 향상될 수 있다.
도 7은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 양자점 유리셀 제조 방법을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 양자점 유리셀 제조 방법은 유리 용기(140)를 준비하는 단계, 상기 유리 용기(140)의 개구부(141) 내에 양자점 분말(110)이 분산된 분산 매트릭스(120)를 형성하는 단계, 및 유리 용기(140)의 접합부(143)와 유리 덮개(150)를 레이저를 이용하여 용접하는 단계를 포함할 수 있다. 각 단계에 대한 설명에 앞서, 먼저 양자점 분말(110) 제조 단계를 살펴보도록 한다.
첫 단계로, 양자점을 준비한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 양자점은 화학적 습식방법에 의해 합성될 수 있다. 상기 화학적 습식 방법에서, 양자점은 유기용매에 전구체 물질을 넣어 형성될 수 있다. 따라서 합성된 양자점은 유기 용매에 분산되어 있을 수 있다.
양자점이 유기 용매에 분산되어 있는 경우, 상기 양자점을 상기 유기 용매로부터 분리하는 단계를 수행할 수 있다. 상기 양자점을 분리하는 단계는 원심분리 방법을 이용할 수 있다. 상기 원심 분리는 복수 회 반복될 수 있다. 추가적으로, 원심 분리 후 유기 용매로부터 분리된 양자점을 이소프로필 알코올(isopropyl alcohol, IPA)나 헥산을 이용하여 세정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 유기 용매는 에폭시, 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate, PMMA), 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 폴리 우레탄, 또는 실리콘(silicone) 수지와 같은 봉지재의 경화를 방해하는 경향이 있다. 따라서, 유기 용매를 분리하여 제거하는 단계를 수행함으로써, 봉지재의 미경화를 방지하여 양자점 유리셀의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 특히, 봉지재로서 열, 습기, 빛에 대한 내구성이 강한 실리콘 수지가 사용될 수 있는데, 실리콘 수지는 경화속도가 비교적 느리므로 양자점에 포함된 유기 용매를 제거하는 공정을 거치는 것이 필요할 수 있다.
다음으로, 상기 분리된 양자점을 무기 균일화 입자 및 바인더와 혼합하여 양자점 분말(110)을 형성한다. 상기 무기 균일화 입자를 양자점 분말(110)에 첨가하여 제조함으로써, 양자점 분말(110)의 크기를 균일하게 하고 양자점 분말(110)의 분산성을 크게 개선할 수 있다.
또한, 도 7의 (a)와 같이 유리 용기(140)를 준비한다. 상기 유리 용기(140)는 다양한 방법으로 제조될 수 있다. 유리 용기(140)는 유리 판에 샌드 블래스트(sand blast) 또는 습식 식각 공정을 거쳐 개구부(141)를 형성하는 방법으로 제조될 수 있다. 다른 실시예로, 상기 유리 용기(140)는 금형 가공 또는 유리판에 접합부(143)를 구성하는 유리구조물을 접합하는 방법 등에 의하여 제조될 수 있다.
다음으로, 도 7의 (b)와 같이 상기 유리 용기(140)의 개구부(141) 내에 양자점 분말(110)이 분산된 분산 매트릭스(120)를 형성한다.
양자점 분말(110)을 형성한 후, 양자점 분말(110)과 봉지재를 혼합하여 혼합물을 형성한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 광확산제를 더 첨가하여 혼합물을 형성할 수 있다. 예를 들어, 양자점 분말(110), 봉지재, 및 알루미나(Al2O3) 분말을 혼합하여 혼합물을 형성할 수 있다.
다음 단계에서는, 상기 혼합물을 유리 용기(140)의 개구부(141)에 충전한 후, 상기 혼합물을 경화시켜 분산 매트릭스(120)를 형성한다. 상기 경화 단계는 상기 혼합물을 가열하는 공정일 수 있으며, 예를 들면 약 50℃ 이상 150℃ 이하에서 약 20분 내지 약 2시간 동안 경화 단계가 수행될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 경화 단계는 약 50℃ 이상 약 120℃ 이하에서 약 20분 내지 약 1시간 동안 수행될 수 있다. 상기 경화 단계는 양자점이 산소로 인하여 열화되는 것을 방지하기 위하여 비산화성 분위기, 예컨대 질소 분위기와 같은 불활성 분위기에서 수행될 수 있다.
분산 매트릭스(120)가 형성된 후, 도 7의 (c) 및 (d)와 같이 유리용기의 접합부(143)와 유리 덮개(150)를 레이저를 이용하여 용접할 수 있다. 상기 레이저 광으로서는 예를 들어, 가시광 영역, 적외 영역, 또는 자외 영역의 파장을 가진 레이저 광을 사용할 수 있다. 가시광 영역 또는 적외 영역의 파장을 가진 레이저 광을 발진하는 레이저로서는 예를 들어, Ar 레이저, Kr 레이저, CO2 레이저 등의 기체 레이저나, YAG 레이저, YVO4 레이저, YLF 레이저, YAlO3 레이저, GdVO4 레이저, KGW레이저, KYW 레이저, 알렉산드라이트 레이저, Ti:사파이어 레이저, Y2O3 레이저 등의 고체 레이저, GaN, GaAs, GaAlAs, InGaAsP 등의 반도체 레이저를 사용할 수 있다. 자외 영역의 파장을 가진 레이저 광을 발진하는 레이저로서는 예를 들어, XeCl 레이저, KrF 레이저 등의 엑시머레이저나, YAG 레이저, YVO4 레이저, YLF 레이저, YAlO3 레이저, GdVO4 레이저, KGW 레이저, KYW 레이저, 알렉산드라이트 레이저, Ti:사파이어 레이저, Y2O3 레이저 등의 고체 레이저가 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 레이저를 이용하여 용접하는 단계는 상기 접합부(143) 상에 상기 유리 덮개(150)를 밀착시키는 단계 및 상기 유리 용기(140)와 상기 유리 덮개(150)의 접촉부를 레이저로 가열하여 유리 용접 영역(160)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 이와 같은 접합 방법은 별도의 접합 물질이 사용되지 않고 유리만으로 밀봉되므로 습기와 산소를 효과적으로 차단하여 양자점 유리셀의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
다시 도 4를 참조하면, 상기 접촉부를 레이저로 가열하는 단계는 하나 이상의 용접선(170)을 따라 접촉부를 레이저로 가열하는 단계일 수 있다. 상기 용접선(170)은 폐루프 형태일 수 있다. 다른 예에서, 상기 용접선(170)은 복수의 폐루프 형태일 수 있다. 상기 복수의 폐루프는 실질적으로 서로 평행할 수 있다.
레이저가 조사되는 순서는 다양할 수 있다. 예를 들어, 용접선(170)을 따라 이동하며 연속적으로 빔을 조사하는 방법일 수 있다. 다른 실시예에서는, 연속적으로 하나의 용접선(170)을 따라 레이저를 조사한 후, 다시 동일한 용접선(170)을 따라 레이저를 조사하는 방법일 수 있다. 또 다른 실시예에서는, 먼저 하나의 용접선(170)을 따라 레이저 빔을 단속적으로 조사하여 이산적인 부분 접합을 얻은 후, 동일한 용접선(170)을 따라 레이저 빔을 연속적으로 조사하는 방법일 수 있다.
도 8은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 양자점 유리셀 제조 방법을 개략적으로 나타낸 단면도이다. 이하에서는 도 7을 참조하여 설명한 실시예와의 차이점을 중심으로 설명한다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 레이저를 이용하여 접합하는 단계는 유리 프릿(210)을 이용하여 수행될 있다. 구체적으로 상기 레이저를 이용하여 접합하는 단계는 상기 유리 용기(140)의 접합부(143) 상에 유리 프릿(210)의 층을 형성하는 단계, 상기 유리 프릿(210) 상에 상기 유리 덮개(150)를 밀착시키는 단계, 및 유리 프릿(210)에 레이저광을 조사하여 유리층(230)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 유리 프릿(210)에 레이저 광을 조사함으로써, 유기 용매나 바인더가 제거된 유리층(230)을 형성한다. 레이저 광의 조사에 의하여 상기 유리 프릿(210) 내의 유리 분말 재료는 완전히 용융, 고착되어 일체가 되거나 부분적으로 용융되어 고착된 상태일 수 있다.
이와 같은 접합 방법은 분산 매트릭스가 유리에 의하여 밀봉되므로 습기와 산소를 효과적으로 차단하여 양자점 유리셀의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한, 특정 파장의 빛, 예를 들어 약 550nm 내지 약 600nm의 빛을 흡수하는 유리층을 형성하는 경우, 색순도 및 색재현성이 향상될 수 있다.
도 9는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 양자점 유리셀 제조 방법을 개략적으로 나타낸 단면도이다. 이하에서는 도 7 또는 도 8을 참조하여 설명한 실시예와의 차이점을 중심으로 설명한다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수의 양자점 유리셀이 동시에 생산될 수 있다. 이 경우, 유리 용기(140c)는 복수의 개구부(141c)를 가질 수 있다. 복수의 개구부(141c)는 유리 용기(140c) 평면 상에 2차원적으로 배열될 수 있다. 상기 복수의 개구부(141c) 사이 접합부(143c)의 너비는 약 0.6mm 이상, 약 2mm 이내일 수 있다. 복수의 개구부(141c)는 하나의 유리 덮개(150)에 의하여 밀봉될 수 있다.
도 7 또는 도 8을 참조하여 설명한 것과 동일하게 양자점 분말(110)을 제조하고, 상기 양자점 분말(110)을 봉지재와 혼합하여 혼합물을 형성한다. 상기 혼합물을 복수의 개구부(141c)에 각각 도포한 후 상기 혼합물을 경화시켜 분산 매트릭스(120)를 형성한다.
다음으로, 유리 덮개(150)와 유리 용기(140c)를 레이저를 이용하여 용접할 수 있다. 레이저를 이용한 용접 방법은 도 7 또는 도 8을 참조하여 설명한 것과 동일하다. 다만, 접합부(143)를 용접할 때, 절단선(190)이 관통하는 영역에는 유리 용접 영역(160)이 형성되지 않도록 레이저의 초점이 지나가는 용접선(170, 도4 참조)은 절단선(190)으로부터 이격될 수 있다.
다음으로, 개구부(141c)와 개구부(141c) 사이 접합부(143c)를 관통하는 절단선(190)을 따라 유리 덮개(150) 및 유리 용기(140c)를 절단하여 복수의 양자점 유리셀을 제조할 수 있다. 상기 절단에는 기계적 가공 공정 또는 레이저를 이용한 절단 방법이 사용될 수 있다.
도 10은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 양자점 유리셀을 포함하는 발광소자 패키지의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지(400)는 기판(410), 공동(425)을 포함하는 하우징(420), 발광소자(430), 발광소자 봉지부(450), 및 양자점 유리셀(300)을 포함할 수 있다.
상기 기판(410)은 수지, 세라믹 또는 금속일 수 있다. 예를 들어, 상기 기판(410)은 인쇄 회로 기판(printed circuit board, PCB), 금속 인쇄 회로 기판(metal printed circuit board, MCPCB), 연성인쇄회로기판(flexible printed circuit board, FPCB)일 수 있다. 일 실시예에서, 상기 기판(410)은 양자점 분말과 발광소자를 열로부터 보호하고 발광소자 패키지(400)의 신뢰성을 향상하기 위하여 고방열 기판일 수 있다. 예를 들어, 상기 기판(410)은 세라믹 방열기판 또는 금속 인쇄회로기판일 수 있다.
공동(425)을 포함하는 하우징(420)이 상기 기판(410) 상에 위치할 수 있다. 상기 하우징(420)의 공동(425) 내부에 발광소자(430), 발광소자 봉지부(450), 양자점 유리셀(300) 등이 위치할 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 양자점 유리셀(300)은 하우징(420) 상에 위치할 수 있다.
상기 하우징(420)은 ABS(acrylonitrile butadiene styrene), LCP(liquid crystalline polymer), PA(polyamide), PPS(polyphenylene sulfide) 또는 TPE(thermoplastic elastomer)등과 같은 플라스틱 재료, 세라믹 재료 또는 금속 재료를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 하우징(420)의 소재는 효과적으로 열을 발광소자 패키지(400) 외부로 방출하여 발광소자 패키지(400)의 신뢰성을 향상하고, 발광소자(430) 및 양자점에서 방출된 빛을 효과적으로 반사하여 발광소자 패키지(400)의 광효율을 향상할 수 있는 고방열 고반사 소재일 수 있다. 예를 들어, 상기 하우징(420)은 알루미늄(Al) 또는 구리(Cu)와 같은 금속을 포함할 수 있다. 상기 하우징(420)의 반사율을 높이기 위하여 상기 하우징(420)의 동공은 경사진 내벽을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 하우징(420)의 공동 측벽에 반사부(470)를 포함할 수 있다. 상기 반사부(470)는 발광소자(430) 및/또는 양자점 유리셀(300)에서 방출된 빛을 반사하여 발광소자 패키지(400)의 휘도를 개선할 수 있다.
상기 반사부(470)는 고분자 물질에 광반사율이 높은 물질을 함유한 형태일 수 있다. 예를 들어 상기 고분자 물질은 PPA(polyphthalamide)와 같이 열 안정성 및 광 안정성이 우수한 물질일 수 있다. 상기 광반사율이 높은 물질은 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au)같은 금속 또는 이산화 티타늄(TiO2)과 같은 금속 산화물일 수 있다.
상기 반사부(470)는 상기 하우징(420) 상에 금속 또는 금속 산화물을 코팅하거나, 금속 잉크를 인쇄하여 형성될 수 있다. 또한, 상기 반사부(470)는 하우징(420) 상에 반사 필름을 접착하여 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 반사부(470)는 양자점 유리셀(300)의 측벽을 둘러쌀 수 있다. 상기 반사부(470)는 발광소자(430)에서 방출된 빛이 효과적으로 양자점 분말(110)에 입사되도록 하여 파장 변환 효율을 증가시키고, 양자점 유리셀(300)에서 파장 변환된 빛이 발광소자 패키지(400) 외부로 효과적으로 방출되도록 하여 휘도를 개선할 수 있다.
발광소자(430)는 상기 기판(410) 상에 위치할 수 있다. 상기 발광소자(430)는 상기 하우징(420)의 공동(425) 내에 위치할 수 있다. 상기 발광소자(430)는 LED와 같이 전기 신호를 입력 받아 빛을 방출하는 광전 소자일 수 있다. 예를 들어, 상기 발광소자는 청색광을 방출하는 GaN계 LED일 수 있다. 다른 예에서, 상기 발광소자는 자외선을 방출하는 AlGaN, AlGaInN계 LED 일 수 있다.
상기 발광소자(430)는 상기 기판(410)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 발광소자(430)는 도전성 와이어를 통하여 상기 기판(410)과 전기적으로 연결될 수 있다. 또는 도전성 와이어 없이 플립칩 본딩 방식으로 직접 기판(410)과 전기적으로 연결될 수 있다.
발광소자 봉지부(450)가 상기 발광소자(430)를 감쌀 수 있다. 상기 발광소자 봉지부(450)는 발광소자(430)를 물리적 및 화학적으로 보호하는 기능을 할 수 있다. 상기 발광소자 봉지부(450)는 에폭시(epoxy), PMMA(polymethyl methacrylate), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리스티렌(polystyrene), 또는 폴리 우레탄(polyurethane) 수지를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 발광소자 봉지부(450)는 열, 습기, 빛에 대한 내구성이 강한 실리콘 수지를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 발광소자 봉지부(450)는 형광체를 더 포함할 수 있다. 상기 형광체는 발광소자(430)에서 방출된 빛을 흡수하여 다른 파장의 빛을 방출하는 기능을 할 수 있다. 양자점 유리셀과 별도로 파장 변환 기능을 갖는 형광체를 포함하여 휘도 및 색좌표를 추가적으로 조절할 수 있다.
상기 형광체는 녹색광을 방출할 수 있으며, 이 경우 상기 형광체는 (Ba,Sr)2SiO4:Eu와 같은 실리케이트(Silicate) 계열, Y3Al5O12:Ce, Tb3Al5O12:Ce, Lu3Al5O12:Ce와 같은 산화물계열, β-SiAlON:Eu와 같은 질화물 계열 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 형광체는 적색광을 방출할 수 있으며, 이 경우 상기 형광체는 CaAlSiN3:Eu, Sr2Si5N8:Eu, SrSiAl4N7:Eu, SrLiAl3N4:Eu와 같은 질화물 계열, 또는 불화물 계열 형광체 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 불화물 계열 형광체는 A2MF6:Mn4+의 화학식을 가지는 형광체일 수 있다. 상기 화학식에서 A는 Li, Na, K, Rb, Ce 및 NH4 중 하나일 수 있고, M은 Si, Nb, Ti, Y, Gd 및 Ta 중 하나일 수 있다.
형광체 조성은 기본적으로 화학양론(stoichiometry)에 부합하여야 하며, 각 원소들은 주기율표상 각 족들 내 다른 원소로 치환이 가능하다. 예를 들어 Sr은 알카리토금속(Ⅱ)족의 Ba, Ca, Mg 등으로, Y는 란탄계열의 Tb, Lu, Sc, Gd 등으로 치환이 가능하다. 또한, 활성제인 Eu 등은 원하는 에너지 준위에 따라 Ce, Tb, Pr, Er, Yb 등으로 치환이 가능하며, 활성제 단독 또는 특성 변형을 위해 부활성제 등이 추가로 적용될 수 있다. 특히, 플루오라이트계 적색 형광체는 고온/고습에서의 신뢰성 향상을 위하여 각각 Mn을 함유하지 않는 불화물로 코팅되거나 형광체 표면 또는 Mn 을 함유하지 않는 불화물 코팅 표면에 유기물 코팅을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 발광소자 봉지부(450)는 광확산제를 더 포함할 수 있다. 상기 확산제는 입자의 형태로 발광소자 봉지부(450) 내에 분산되어 광을 다양한 방향으로 분산, 산란시킬 수 있다. 상기 확산제는 발광소자(430) 수직 상부의 양자점에 직접적으로 도달하는 광량을 상대적으로 감소시켜 양자점의 열화현상을 감소시키며, 양자점에 입사되는 총광량을 증가시켜 광변환 효율을 증가시킬 수 있다. 또한, 발광소자 패키지의 휘도를 향상시킬 수 있다. 상기 광확산제는 실리카, 티타니아, 알루미나 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 광확산제 입자 크기는 약 50nm 내지 약 10μm일 수 있다
양자점 유리셀(300)이 발광소자 봉지부(450) 상에 위치할 수 있다. 상기 양자점 유리셀(300)은 도 4 또는 도 5를 참조하여 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점 유리셀(100, 200)일 수 있다. 예를 들어, 상기 양자점 유리셀(300)은 양자점, 무기 균일화 입자 및 바인더가 혼합되어 있는 양자점 분말(110), 상기 양자점 분말(110)이 분산된 분산 매트릭스(120), 및 상기 분산 매트릭스(120)를 둘러싸는 유리 밀봉 구조(130)을 포함할 수 있다.
상기 양자점 유리셀(300)은 발광소자(430)가 방출한 빛을 흡수하여 다른 파장의 빛을 방출하는 파장 변환 기능을 할 수 있다. 예를 들어, 발광소자(430)에서 방출된 청색광을 녹색광이나 적색광으로 변환할 수 있다. 또는 발광소자(430)에서 방출된 자외선 광을 청색광, 녹색광 또는 적색광으로 변환할 수 있다.
상기 발광소자 패키지(400)는 양자점을 균일하게 분산시킬 수 있고, 열, 습기, 산소로부터 양자점을 보호할 수 있어 신뢰성과 발광 특성이 개선될 수 있다. 또한 본 발명에 따른 발광소자 패키지(400)는 양자점 분말을 포함하는 양자점 유리셀(300)을 발광소자 패키지(400) 내부에 포함하므로, 발광소자 패키지(400) 외부에 양자점을 포함하기 위한 추가적인 구조가 필요하지 않아 응용 시스템 마다 별도의 구조를 필요로 하지 않으므로 경제적인 장점이 있다.
도 11은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 양자점 유리셀을 포함하는 발광소자 패키지 제조 방법을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 11을 참조하면, 먼저 기판(410) 상에 하우징(420) 및 발광소자(430)를 조립한다. 상기 발광소자(430)는 와이어 본딩 공정 또는 플립 칩 본딩 공정을 통해 상기 기판(410)에 전기적으로 연결될 수 있다.
다음으로, 상기 발광소자(430)를 덮도록 상기 하우징(420)의 공동(425) 내에 봉지재(455)를 주입한다. 상기 봉지재(455)는 광확산제 또는 형광체를 더 포함할 수 있다. 제조된 양자점 유리셀(300)의 발광 특성을 측정하고, 이를 바탕으로 상기 봉지재(455)에 포함되는 형광체의 양 등을 결정하여 발광소자 패키지의 휘도 및 색좌표를 조절할 수 있다.
상기 광확산제는 다양한 방법으로 하우징(420)의 공동(425) 내에 주입될 수 있다. 예를 들어, 디스펜싱(dispensing), 스프레이 코팅(spray coating), 형광체가 봉지재에 혼합되어 하우징(420)의 공동(425) 내에 도포되는 방법, 형광체 필름을 제조하여 부착하는 방법 등이 사용될 수 있다.
다음으로, 양자점 유리셀을 상기 봉지재 상에 위치 시킨 후, 상기 봉지재를 경화시켜 발광소자 봉지부(450)를 형성함으로써 패키지를 완성한다.
도 12는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지를 포함하는 백라이트 유닛의 개략적인 사시도이다.
도 12를 참조하면, 백라이트 유닛(2000)은 도광판(2040) 및 도광판(2040) 양측면에 제공되는 광원모듈(2010)을 포함할 수 있다. 또한, 백라이트 유닛(2000)은 도광판(2040)의 하부에 배치되는 반사판(2020)을 더 포함할 수 있다. 본 실시예의 백라이트 유닛(2000)은 에지형 백라이트 유닛일 수 있다.
실시예에 따라, 광원모듈(2010)은 도광판(2040)의 일 측면에만 제공되거나, 다른 측면에 추가적으로 제공될 수도 있다. 광원모듈(2010)은 인쇄회로기판(2001) 및 인쇄회로기판(2001) 상면에 실장된 복수의 광원(2005)을 포함할 수 있다. 상기 광원(2005)은 앞서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지(400, 도 10 참조)일 수 있다.
도 13은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지를 포함하는 직하형 백라이트 유닛의 개략적인 단면도이다.
도 13을 참조하면, 백라이트 유닛(2100)은 광확산판(2140) 및 광확산판(2140) 하부에 배열된 광원모듈(2110)을 포함할 수 있다. 또한, 백라이트 유닛(2100)은 광확산판(2140) 하부에 배치되며, 광원모듈(2110)을 수용하는 바텀케이스(2160)를 더 포함할 수 있다. 본 실시예의 백라이트 유닛(2100)은 직하형 백라이트 유닛일 수 있다.
광원모듈(2110)은 인쇄회로기판(2101) 및 인쇄회로기판(2101) 상면에 실장된 복수의 광원(2105)을 포함할 수 있다. 상기 복수의 광원(2105)은 앞서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지(400, 도 10 참조)일 수 있다.
도 14는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지를 포함하는 디스플레이 장치의 개략적인 사시도이다.
도 14를 참조하면, 디스플레이 장치(3000)는, 백라이트 유닛(3100), 광학시트(3200) 및 액정 패널과 같은 화상 표시 패널(3300)을 포함할 수 있다.
백라이트 유닛(3100)은 바텀케이스(3110), 반사판(3120), 도광판(3140) 및 도광판(3140)의 적어도 일 측면에 제공되는 광원모듈(3130)을 포함할 수 있다. 광원모듈(3130)은 인쇄회로기판(3131) 및 광원(3132)을 포함할 수 있다. 특히, 광원(3105)은 광방출면에 인접한 측면으로 실장된 사이드뷰 타입 발광소자일 수 있다.
광학시트(3200)는 도광판(3140)과 화상 표시 패널(3300)의 사이에 배치될 수 있으며, 확산시트, 프리즘시트 또는 보호시트와 같은 여러 종류의 시트를 포함할 수 있다.
화상 표시 패널(3300)은 광학시트(3200)를 출사한 광을 이용하여 영상을 표시할 수 있다. 화상 표시 패널(3300)은 어레이 기판(3320), 액정층(3330) 및 컬러 필터 기판(3340)을 포함할 수 있다. 어레이 기판(3320)은 매트릭스 형태로 배치된 화소 전극들, 상기 화소 전극에 구동 전압을 인가하는 박막 트랜지스터들 및 상기 박막 트랜지스터들을 작동시키기 위한 신호 라인들을 포함할 수 있다. 컬러 필터 기판(3340)은 투명기판, 컬러 필터 및 공통 전극을 포함할 수 있다. 상기 컬러 필터는 백라이트 유닛(3100)으로부터 방출되는 백색광 중 특정 파장의 광을 선택적으로 통과시키기 위한 필터들을 포함할 수 있다. 액정층(3330)은 상기 화소 전극 및 상기 공통 전극 사이에 형성된 전기장에 의해 재배열되어 광투과율을 조절할 수 있다. 광투과율이 조절된 광은 컬러 필터 기판(3340)의 상기 컬러 필터를 통과함으로써 영상을 표시할 수 있다. 화상 표시 패널(3300)은 영상 신호를 처리하는 구동회로 유닛 등을 더 포함할 수 있다.
상기 광원(3132)은 앞서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지(400, 도 10 참조)일 수 있다. 상기 발광소자 패키지는 작은 반치폭을 가지는 청색광, 녹색광 및 적색광을 방출하므로, 방출된 광이 컬러 필터 기판(3340)을 통과한 후 높은 색순도의 청색, 녹색 및 적색을 구현할 수 있다.
도 15는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지를 포함하는 조명 장치로서 벌브형 램프를 간략하게 나타내는 사시도이다.
도 15를 참조하면, 조명 장치(4200)는 소켓(4210), 전원부(4220), 방열부(4230), 광원모듈(4240) 및 광학부(4250)를 포함할 수 있다. 본 발명의 예시적 실시예에 따라, 광원모듈(4240)은 발광소자 어레이를 포함할 수 있고, 전원부(4220)는 발광소자 구동부를 포함할 수 있다.
소켓(4210)은 기존의 조명 장치와 대체 가능하도록 구성될 수 있다. 조명 장치(4200)에 공급되는 전력은 소켓(4210)을 통해서 인가될 수 있다. 도시된 바와 같이, 전원부(4220)는 제1 전원부(4221) 및 제2 전원부(4222)로 분리되어 조립될 수 있다. 방열부(4230)는 내부 방열부(4231) 및 외부 방열부(4232)를 포함할 수 있고, 내부 방열부(4231)는 광원모듈(4240) 및/또는 전원부(4220)와 직접 연결될 수 있고, 이를 통해 외부 방열부(4232)로 열이 전달되게 할 수 있다. 광학부(4250)는 내부 광학부(미도시) 및 외부 광학부(미도시)를 포함할 수 있고, 광원모듈(4240)이 방출하는 빛을 고르게 분산시키도록 구성될 수 있다.
광원모듈(4240)은 전원부(4220)로부터 전력을 공급받아 광학부(4250)로 빛을 방출할 수 있다. 광원모듈(4240)은 하나 이상의 발광소자 패키지(4241), 회로기판(4242) 및 컨트롤러(4243)를 포함할 수 있고, 컨트롤러(4243)는 발광소자 패키지(4241)들의 구동 정보를 저장할 수 있다. 상기 발광소자 패키지(4241)는 앞서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지(400, 도 10 참조)일 수 있다.
본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100, 200, 300: 양자점 유리셀, 110: 양자점 분말, 120: 분산 매트릭스, 130: 유리 밀봉 구조, 140, 140a, 140b, 140c: 유리 용기, 141, 141a, 141b, 141c: 개구부, 143, 143a, 143b, 143c: 접합부, 150: 유리 덮개, 160: 유리 용접 영역, D: 단절 영역, 170: 용접선, 190: 절단선, 210: 유리 프릿, 230: 유리층 400: 발광소자 패키지, 410: 기판, 420: 하우징, 425: 공동, 430: 발광소자, 450: 발광소자 봉지부, 455: 봉지재, 470: 반사부, 2000: 백라이트 유닛, 2001:인쇄회로기판, 2005:광원 2010: 광원모듈, 2020:반사판 2040: 도광판, 2100: 백라이트 유닛, 2101: 인쇄회로기판, 2105:광원, 2110: 광원모듈, 2140: 광확산판, 2160: 바텀케이스, 3000: 디스플레이 장치, 3100: 백라이트 유닛, 3110: 바텀케이스, 3120: 반사판, 3130: 광원모듈, 3131: 인쇄회로기판 3132: 광원, 3140: 도광판, 3200:광학시트, 3300: 화상 표시 패널, 3320: 어레이 기판, 3330: 액정층, 3340:컬러 필터 기판, 4200: 조명 장치, 4210: 소켓, 4220: 전원부, 4221: 제1 전원부, 4222: 제2 전원부, 4230: 방열부, 4231: 내부 방열부, 4232:외부 방열부, 4240: 광원모듈, 4241: 발광소자 패키지, 4242: 회로기판, 4243: 컨트롤러, 4250: 광학부

Claims (20)

  1. 양자점, 무기 균일화 입자 및 바인더가 혼합되어 있는 양자점 분말;
    상기 양자점 분말이 분산된 분산 매트릭스; 및
    상기 분산 매트릭스를 둘러싸는 유리 밀봉 구조;를 포함하고,
    상기 양자점 분말의 직경은 1μm 내지 50μm인 것을 특징으로 하는 양자점 유리셀.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 무기 균일화 입자는 실리카(SiO2), 티타니아(TiO2), 알루미나(Al2O3) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 양자점 유리셀.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 분산 매트릭스는 실리콘(silicone) 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 양자점 유리셀.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 양자점 분말은 유기 용매에 분산된 양자점을 준비하는 단계;
    상기 유기 용매로부터 상기 양자점을 분리하는 단계; 및
    상기 분리된 양자점, 무기 균일화 입자, 및 바인더를 혼합하여 분말을 형성하는 단계;를 포함하는 방법에 의하여 제조된 것을 특징으로 하는 양자점 유리셀.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 유리 밀봉 구조는 유리 용기와 유리 덮개가 레이저 가열에 의하여 용접된 것을 특징으로 하는 양자점 유리셀.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 유리 용기는 상기 분산 매트릭스가 형성되는 개구부 및 상기 유리 덮개와 밀착되는 접합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 양자점 유리셀.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 접합부 상에 상기 레이저의 초점이 지나가는 용접선을 중심으로, 상기 유리 용기 및 상기 유리덮개의 일부가 용융되어 형성된 유리 용접 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 양자점 유리셀.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 유리 덮개와 상기 유리 용기 사이에 유리 프릿(glass frit)을 레이저로 가열하여 형성된 유리층을 포함하는 것을 특징으로 하는 양자점 유리셀.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 유리층은 550nm 내지 600nm 파장의 빛을 흡수하는 것을 특징으로 하는 양자점 유리셀.
  10. 기판;
    상기 기판 상에 위치하고, 공동을 포함하는 하우징;
    상기 기판 상에 위치하며, 상기 하우징의 공동 내에 위치하는 발광소자;
    상기 발광소자를 덮는 발광소자 봉지부; 및
    상기 발광소자 봉지부 상에 위치하는 양자점 유리셀;을 포함하고,
    상기 양자점 유리셀은 양자점, 무기 균일화 입자 및 바인더가 혼합되어 있는 양자점 분말;
    상기 양자점 분말이 분산된 분산 매트릭스; 및
    상기 분산 매트릭스를 둘러싸는 유리 밀봉 구조;를 포함하고,
    상기 양자점 분말의 직경은 1μm 내지 50μm인 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지.
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