KR102592483B1 - 퀀텀닷 플레이트 조립체의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 퀀텀닷 플레이트 조립체의 제조방법에 관한 것으로, 하부 투광 플레이트에 복수의 중공 영역들과 상기 복수의 중공 영역들의 외곽에 위치하는 복수의 측면 투광 플레이트들을 형성하는 단계; 상기 복수의 중공 영역들에 퀀텀닷 형광체(QD)를 형성하고, 상기 하부 투광 플레이트의 상부에 상부 투광 플레이트를 형성하는 단계; 상기 상부 투광 플레이트의 상면에 레이저 빔을 조사하여 상기 측면 투광 플레이트들 및 상기 상부 투광 플레이트를 용접하는 단계; 및 상기 복수의 중공 영역들 사이에 형성된 상기 측면 투광 플레이트들 및 상기 상부 투광 플레이트의 용접 영역을 수직한 방향으로 컷팅하여 복수의 컨텀닷 플레이트 조립체를 생성하는 단계를 포함하되, 상기 용접 단계는, 상기 복수의 중공 영역들의 장 방향에 대응하는 보조 용접 선을 따라 레이저 빔을 조사한 다음, 상기 보조 용접 선과 상기 복수의 중공 영역들 사이의 장 방향에 대응하는 제1 메인 용접 선들을 따라 레이저 빔을 조사하는 것을 특징으로 한다.

Description

퀀텀닷 플레이트 조립체의 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING QUANTUM DOT PLATE ASSEMBLY}
본 발명은 퀀텀닷 플레이트 조립체의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 투광 플레이트 바디의 중공 영역(Empty Portion)에 QD 형광체가 실링된 퀀텀닷 플레이트 조립체를 제조하는 방법에 관한 것이다.
발광 소자(LIGHT EMITTING DEVICE, LED)는 전기 에너지를 빛 에너지로 변환하는 반도체 소자의 일종이다. 발광 소자는 형광등, 백열등 등 기존의 광원에 비해 저 소비 전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안전성, 환경친화성의 장점을 가진다.
이에 기존의 광원을 발광 소자로 대체하기 위한 많은 연구가 진행되고 있으며, 실내/외에서 사용되는 각종 램프, 액정표시장치, 전광판, 가로등 등의 조명 장치의 광원으로서 발광 소자를 사용하는 경우가 증가하고 있다.
한편, LED 분야에서는 백색 LED에 대한 수요가 높다. 이러한 백색 LED를 구현하는 방식에는 여러 색상의 LED 칩들을 조합하는 방식과, 특정 색의 광을 방사하는 LED 칩과 해당 칩에서 방사되는 광의 파장을 변환하는 형광체를 조합하는 방식이 있다. 현재 백색 LED를 구현하기 위해서는 후자의 방식이 주로 사용되고 있으며, 가장 대표적으로는 청색 LED 칩 위에 YAG: Ce 벌크 형광체를 도포하여 백색 LED를 구현하고 있다.
그런데, 이러한 벌크 형광체를 적용한 LED 패키지는 디스플레이 제작 시, 고색재현성을 구현하기 어려운 문제가 있다. 이를 해결하기 위해, 최근에는 양자점(quantum dot, QD) 형광체를 이용하여 LED 패키지를 구현하기 위한 다양한 시도들이 진행되고 있다.
양자점은 반도체 특성을 갖는 수십 나노미터(nm) 이하 크기의 나노 입자를 말하며, 양자 제한 효과(quantum confinement effect)에 의해 벌크 크기의 입자들과는 상이한 특성을 나타내기 때문에 크게 주목 받고 있는 핵심 소재이다.
그런데, 이러한 양자점은 외부의 환경 조건(수분, 산소, 열 등)에 매우 취약하여 성능 저하가 쉽게 발생하는 문제가 있다. 특히, 레일 타입의 양자점은 레일 형태에 따른 가공의 어려움이 있고 열에 취약한 문제가 있다. 또한, 필름 타입의 양자점은 대면적 사용에 따른 고 비용 문제가 있다.
그리고, 종래에는 수지(polymer)에 양자점(QD)을 혼합하여 이를 시트(sheet) 상태로 만들고, 이 시트 표면을 외부의 수분 등으로부터 보호하고 제품 수명(life cycle)을 유지하기 위해, 다수의 베리어층(barrier layer)을 시트 표면에 코팅하는 방법을 사용하였다. 그러나 이러한 종래의 방법은 베리어층을 여러 번 코팅해야 함에 따라, 제조 비용이 많이 들고, 무엇보다도 양자점(QD)을 완벽하게 외부로부터 보호하는데 한계가 있었다.
본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다. 또 다른 목적은 투광 플레이트 바디의 중공 영역(Empty Portion)에 QD 형광체가 실링된 퀀텀닷 플레이트 조립체의 제조방법을 제공함에 있다.
또 다른 목적은 레이저 글래스 용접 시, 보조 용접 선을 추가하여 퀀텀닷 플레이트 조립체의 신뢰성을 개선할 수 있는 퀀텀닷 플레이트 조립체의 제조방법을 제공함에 있다.
또 다른 목적은 레이저 글래스 용접 시, 레이저 빔을 미리 설정된 용접 선들을 따라 사선 방향으로 조사하여 퀀텀닷 플레이트 조립체의 신뢰성을 개선할 수 있는 퀀텀닷 플레이트 조립체의 제조방법을 제공함에 있다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따르면, 하부 투광 플레이트에 복수의 중공 영역들과 상기 복수의 중공 영역들의 외곽에 위치하는 복수의 측면 투광 플레이트들을 형성하는 단계; 상기 복수의 중공 영역들에 퀀텀닷 형광체를 형성하고, 상기 하부 투광 플레이트의 상부에 상부 투광 플레이트를 형성하는 단계; 상기 상부 투광 플레이트의 상면에 레이저 빔을 조사하여 상기 측면 투광 플레이트들 및 상기 상부 투광 플레이트를 용접하는 단계; 및 상기 복수의 중공 영역들 사이에 형성된 상기 측면 투광 플레이트들 및 상기 상부 투광 플레이트의 용접 영역을 수직한 방향으로 컷팅하여 복수의 컨텀닷 플레이트 조립체를 생성하는 단계를 포함하되, 상기 용접 단계는, 상기 복수의 중공 영역들의 장 방향에 대응하는 보조 용접 선을 따라 레이저 빔을 조사한 다음, 상기 보조 용접 선과 상기 복수의 중공 영역들 사이의 장 방향에 대응하는 제1 메인 용접 선들을 따라 레이저 빔을 조사하는 것을 특징으로 하는 컨텀닷 플레이트 조립체의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 하부 투광 플레이트, 상기 하부 투광 플레이트에 퀀텀닷 형광체(QD)가 형성된 복수의 중공 영역들, 상기 복수의 중공들의 외곽에 위치하는 복수의 측면 투광 플레이트들 및 상기 복수의 측면 투광 플레이트들의 상부에 형성된 상부 투광 플레이트를 포함하는 투광 플레이트 조립체를 준비하는 단계; 및 상기 상부 투광 플레이트의 상면에 레이저 빔을 조사하여 상기 측면 투광 플레이트들 및 상기 상부 투광 플레이트를 용접하는 단계;를 포함하되, 상기 용접 단계는, 상기 복수의 중공 영역들의 단 방향에 대응하는 보조 용접 선을 따라 레이저 빔을 조사한 다음, 상기 보조 용접 선과 상기 복수의 중공 영역들 사이의 장 방향에 대응하는 제1 메인 용접 선들을 따라 레이저 빔을 조사하며, 상기 보조 용접 선을 따라 조사하는 레이저 빔은 수직방향으로 조사하며, 상기 제1 메인 용접 선들을 따라 조사하는 레이저 빔은 사선방향으로 조사하는 것을 특징으로 하는 컨텀닷 플레이트 조립체의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 빛의 파장을 변환하는 QD 물질; 및 상기 QD 물질을 실링하는 투광 플레이트 바디를 포함하되, 상기 투광 플레이트 바디는, 하부 투광 플레이트, 상기 하부 투광 플레이트의 상면에 형성되는 중공 영역, 상기 중공 영역을 둘러싸는 복수 개의 측면 투광 플레이트 및 상기 하부 투광 플레이트 상면에 대응하며 상기 복수 개의 측면 투광 플레이트의 상면에 형성되는 상부 투광 플레이트를 포함하며, 상기 투광 플레이트 바디의 일 측면에는 제1 형상을 갖는 제1 용접 영역이 형성되고, 상기 제1 용접 영역과 상기 중공 영역 사이에는 상기 제1 형상과 다른 제2 형상을 갖는 제2 용접 영역이 형성되는 것을 특징으로 하는 퀀텀닷 플레이트 조립체를 제공한다.
본 발명의 실시 예들에 따른 퀀텀닷 플레이트 조립체와 그 제조방법의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 상부 투광 플레이트와 하부 투광 플레이트 사이의 중공 영역에 QD 형광체를 주입한 후 레이저 빔으로 상부 및 하부 투광 플레이트를 용접하여 QD 플레이트 조립체를 구현함으로써, 외부의 환경 조건에 취약한 QD 형광체를 안전하게 보호할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 레이저 글래스 용접 시, 중공 영역들의 장 방향에 대응하는 방향으로 보조 용접 선을 추가함으로써, 메인 용접 선들 주변에서 들뜸 현상이 발생하는 것을 최소화할 수 있고, 그에 따라 QD 플레이트 조립체의 수율을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 레이저 글래스 용접 시, 미리 설정된 용접 선들을 따라 사선 방향으로 레이저 빔을 조사함으로써, 레이저 용접 공정에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있을 뿐만 아니라 하부 투광 플레이트와 상부 투광 플레이트 간의 결합력을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
다만, 본 발명의 실시 예들에 따른 퀀텀닷 플레이트 조립체와 그 제조방법이 달성할 수 있는 효과는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 QD 플레이트 조립체의 구성을 나타내는 도면;
도 2는 퀀텀닷의 크기와 발광 색상 간의 관계를 설명하기 위해 참조되는 도면;
도 3은 하부 투광 플레이트의 트렌치를 형성하는 방법들을 예시하기 위해 참조되는 도면;
도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 일 실시 예에 따른 QD 플레이트 조립체의 제조방법을 설명하는 도면;
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 용접 공정을 설명하기 위해 참조되는 도면;
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 레이저 용접 공정을 설명하기 위해 참조되는 도면;
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 용접 방식을 설명하기 위해 참조되는 도면;
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 레이저 용접 방식을 설명하기 위해 참조되는 도면;
도 9는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 레이저 용접 방식을 설명하기 위해 참조되는 도면
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 QD 플레이트 조립체의 단면도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하, 본 발명에 따른 실시 예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on)"에 또는 "하/아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on)"와 "하/아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명은 투광 플레이트 바디의 중공 영역에 QD 형광체가 실링된 퀀텀닷 플레이트 조립체의 제조방법을 제안한다. 또한, 본 발명은 레이저 글래스 용접 시, 보조 용접 선을 추가하여 퀀텀닷 플레이트 조립체의 신뢰성을 개선할 수 있는 퀀텀닷 플레이트 조립체의 제조방법을 제안한다.
이하에서는, 본 발명의 다양한 실시 예들에 대하여, 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 QD 플레이트 조립체의 구성을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 퀀텀닷 플레이트 조립체(또는 QD 플레이트 조립체, 100)는 빛의 파장을 변환하는 QD 물질(110)과, 상기 QD 물질(110)을 실링하는 투광 플레이트 바디를 포함할 수 있다.
QD 물질(110)은 퀀텀 닷(또는 양자점, Quantum Dot)을 포함하는 색광 변환 물질로서, 아크릴레이트(acrylate) 또는 에폭시 폴리머(epoxy polymer) 또는 이들의 조합과 같은 매트릭스 물질에 퀀텀 닷을 혼합 또는 분산하여 형성될 수 있다. 이하 본 명세서에서, 상기 QD 물질(110)은 QD 형광체로 지칭될 수 있다.
퀀텀닷은 지름이 수 나노미터(nm)인 반도체 나노 입자로 양자구속 혹은 양자가둠 효과(Quantum Confinement Effect)와 같은 양자 역학(Quantum Mechanics)적 특성을 지니고 있다. 여기서, 양자구속 효과란 반도체 나노 입자의 크기가 작아짐에 따라 띠 간격 에너지(band gap energy)가 커지는(역으로 파장은 작아지는) 현상을 의미한다. 화학 합성 공정으로 만들어지는 퀀텀닷은 재료를 바꾸지 않고 입자 크기를 조절하는 것만으로도 원하는 색상을 구현할 수 있다. 가령, 도 2에 도시된 바와 같이, 양자구속 효과에 따라 나노 입자 크기가 작을수록 짧은 파장을 갖는 청색 빛을 발광할 수 있고, 나노 입자의 크기가 클수록 긴 파장을 갖는 적색 빛을 발광할 수 있다. 본 실시 예에서, 나노 입자는 약 100nm 이하, 약 50nm 이하, 약 20nm 이하, 약 15nm 이하의 크기를 가질 수 있고, 또는 약 2 내지 10nm 크기 범위에 있을 수 있다.
퀀텀닷은 Ⅱ-Ⅵ족, Ⅲ-Ⅴ족 또는 Ⅳ족 물질일 수 있으며, 구체적으로 CdSe, CdTe, CdS, ZnSe, ZnTe, ZnS, InP, GaP, GaInP2, PbS, ZnO, TiO2, AgI, AgBr, Hg12, PbSe, In2S3, In2Se3, Cd3P2, Cd3As2 또는 GaAs일 수 있다. 또한, 퀀텀닷은 코어-쉘 구조(core-shell)를 가질 수 있다. 여기서, 코어(core)는 CdSe, CdTe, CdS, ZnSe, ZnTe, ZnS, HgTe 및 HgS로 이루어지는 그룹에서 선택된 어느 하나의 물질을 포함하고, 쉘(shell)은 CdSe, CdTe, CdS, ZnSe, ZnTe, ZnS, HgTe 및 HgS로 이루어지는 그룹에서 선택된 어느 하나의 물질을 포함할 수 있다.
투광 플레이트 바디는 하부 투광 플레이트(120), 상기 하부 투광 플레이트(120)의 상면에 형성되는 복수 개의 측면 투광 플레이트(140), 상기 하부 투광 플레이트(120) 상면에 대응하며 상기 복수 개의 측면 투광 플레이트(140)의 상면에 형성되는 상부 투광 플레이트(130)를 포함할 수 있다.
투광 플레이트 바디의 내측에는 QD 물질(110)을 실장하기 위한 중공 영역(또는 트렌치 영역, 150)이 형성될 수 있다.
하부 투광 플레이트(120)는 투광성이 좋은 투명한 재질로 형성될 수 있다. 또한, 하부 투광 플레이트(120)는 용접성 또는 접합성이 좋은 재질로 형성될 수 있다. 바람직한 실시 예로, 상기 하부 투광 플레이트(120)는 유리 재질로 형성될 수 있다.
하부 투광 플레이트(120)의 상면(또는 상부)에는 중공 영역(150) 및 측면 투광 플레이트(140)가 형성될 수 있다. 하부 투광 플레이트(120)의 상면에 중공 영역(150) 및 측면 투광 플레이트들(140)을 형성하는 방법으로는, 크게 세 가지 공정 즉, 기계적 가공 공정, 화학적 가공 공정 및 조립 공정 등이 있다.
가령, 도 3에 도시된 바와 같이, 기계적 가공 공정은 그라인더(grinder)로 하부 투광 플레이트(120)의 상면을 깎아서 트렌치를 형성하는 공정이다. 화학적 가공 공정은 에칭 용액과 마스크(mask)로 하부 투광 플레이트(120)의 상면을 식각하여 트렌치를 형성하는 공정이다. 조립 공정은 복수 개의 글래스 부재들을 레이저로 용접하여 트렌치를 형성하는 공정이다.
하부 투광 플레이트(120)의 전체적인 형상은 얇은 플레이트 형상으로 형성될 수 있으며 반드시 이에 제한되지는 않는다. 하부 투광 플레이트(120)의 상면과 하면은 미리 결정된 모양(가령, 직사각형, 정사각형, 원형, 타원형 등)으로 형성될 수 있다. 또한, 하부 투광 플레이트(120)는 균일한 두께를 갖도록 형성될 수 있다.
중공 영역(150)의 전체적인 형상은 하부 투광 플레이트(120)의 외부 형상과 동일 또는 유사한 모양으로 형성될 수 있으며 반드시 이에 제한되지는 않는다. 중공 영역(150)의 상면과 하면은 미리 결정된 모양(가령, 직사각형, 정사각형, 원형, 타원형 등)으로 형성될 수 있다. 상기 중공 영역(150)은 균일한 두께를 갖도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 중공 영역(150)은 하부 투광 플레이트(120)의 두께보다 작은 두께를 갖도록 형성될 수 있다.
복수의 측면 투광 플레이트들(140)은 하부 투광 플레이트(120) 상면의 맨 가장자리 영역을 따라 중공 영역(150)을 둘러싸도록 형성될 수 있다. 일 예로, 상기 복수의 측면 투광 플레이트들(140)은 직사각형의 고리 모양으로 형성될 수 있다.
상부 투광 플레이트(130)는 하부 투광 플레이트(120)와 동일한 재질 즉, 투광성 및 용접성이 좋은 투명한 재질로 형성될 수 있다. 바람직한 실시 예로, 상기 상부 투광 플레이트(130)는 유리 재질로 형성될 수 있다.
상부 투광 플레이트(130)는 측면 투광 플레이트들(140)의 상부에 배치되어, 상기 중공 영역(150)에 존재하는 QD 물질(110)을 커버할 수 있다. 하부 투광 플레이트(120)와 복수의 측면 투광 플레이트들(140)이 서로 만나는 영역을 펨토 레이저 빔으로 용접(welding)하여 QD 플레이트 조립체(100)를 형성할 수 있다. 이러한 레이저 글래스 용접(laser glass welding)을 통해, 하부 투광 플레이트(120)와 상부 투광 플레이트(130)와 측면 투광 플레이트들(140) 사이의 빈 공간(즉, 중공 영역, 150)에 QD 물질(110)을 밀봉할 수 있다.
상부 투광 플레이트(130)는 측면 투광 플레이트들(140)의 상부와 만나는 접촉부와 상기 중공 영역(150)에 대응되는 평탄(Flat)부를 구비할 수 있다.
상부 투광 플레이트(130)의 전체적인 형상은 얇은 플레이트 형상으로 형성될 수 있으며 반드시 이에 제한되지는 않는다. 상부 투광 플레이트(130)의 상면과 하면은 미리 결정된 모양(가령, 직사각형, 정사각형, 원형, 타원형 등)으로 형성될 수 있다. 상부 투광 플레이트(130)는 균일한 두께를 갖도록 형성될 수 있다.
상부 투광 플레이트(130)는 하부 투광 플레이트(120)와 동일한 모양 및 크기를 갖도록 형성될 수 있다. 또한, 하부 플레이트(120)와 상부 투광 플레이트(130)와 복수의 측면 투광 플레이트들(140)은 높은 평탄도를 갖도록 형성되어, 레이저 용접으로 인한 접합율을 향상시킬 수 있다. 일 예로, 상부 투광 플레이트(130)와 하부 투광 플레이트(120)와 복수의 측면 투광 플레이트들(140)은 1 마이크로미터(㎛) 이하의 평탄도를 가질 수 있다.
이러한 QD 물질(110), 하부 투광 플레이트(120), 상부 투광 플레이트(130) 및 측면 투광 플레이트들(140)을 포함하는 QD 플레이트 조립체(100)는 LED 칩(미도시) 상에 배치되어, 상기 LED 칩에서 방사되는 빛의 파장을 효과적으로 변환할 수 있다. 또한, 상기 QD 플레이트 조립체(100)는 레이저 빔을 이용하여 투광 플레이트 바디의 중공 영역(150)에 QD 물질(110)을 실링함으로써, 외부의 환경 조건에 취약한 QD 물질을 안전하게 보호할 수 있다.
도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 일 실시 예에 따른 QD 플레이트 조립체의 제조방법을 설명하는 도면이다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 일정한 크기 및 두께를 갖는 하부 투광 플레이트(또는 제1 글래스 플레이트, 410)를 생성할 수 있다. 상기 하부 투광 플레이트(410)는 미리 결정된 모양(가령, 직사각형 또는 정사각형)을 갖는 판 형상으로 구성될 수 있다.
하부 투광 플레이트(410)의 상면에 복수의 중공 영역들(420)과 상기 복수의 중공 영역들(420)의 외곽에 위치하는(또는 상기 복수의 중공 영역들을 둘러싸는) 복수의 측면 투광 플레이트들(413)을 형성할 수 있다. 일 실시 예로, 하부 투광 플레이트(410)의 상면을 그라인더(grinder)로 깎아서 복수의 중공 영역들(420)과 복수의 측면 투광 플레이트들(413)을 형성할 수 있다. 한편, 다른 실시 예로, 하부 투광 플레이트(410)의 상면을 에칭 용액 및 마스크(mask)로 식각하여 복수의 중공 영역들(420)과 복수의 측면 투광 플레이트들(413)을 형성할 수 있다.
트렌치 공정이 완료된 하부 투광 플레이트(410)는 복수의 중공 영역들(420)에 대응하는 평탄부(411)와 상기 평탄부(411)로부터 수직 방향으로 연장되는 복수의 측면 투광 플레이트들(413)로 구성될 수 있다.
복수의 중공 영역들(420)은 하부 투광 플레이트(410)의 상면에 매트릭스 형태로 배열되도록 형성될 수 있다. 상기 복수의 중공 영역들(420)은 일정한 간격으로 배치되도록 형성될 수 있다. 한편, 다른 실시 예로, 복수의 중공 영역들(420)은 하부 투광 플레이트(410)의 상면에 일렬로 배열되도록 형성될 수도 있다.
각각의 중공 영역(420)은 서로 동일한 모양 및 크기를 갖도록 형성될 수 있다. 일 예로, 각각의 중공 영역(420)은 얇은 직육면체 모양으로 형성될 수 있다. 또한, 각각의 중공 영역(420)은 균일한 두께를 갖도록 형성될 수 있다.
도 4c를 참조하면, 트렌치 공정이 완료된 하부 투광 플레이트(410)를 챔버(chamber) 내부로 이동시킨 후, 챔버 내부의 공기를 외부로 배출하여 상기 챔버 내부를 진공 상태로 만들 수 있다.
이러한 진공 조건에서, 형광체 주입 장치(미도시)를 이용하여 QD 형광체(430)를 하부 투광 플레이트(410)의 상면에 형성된 중공 영역들(420)에 주입할 수 있다.
통상 QD 형광체(430)는 졸(sol) 상태이므로, 각 중공 영역(420)의 하부에서부터 상부 방향으로 채워지게 된다. 상기 QD 형광체(430)는 형광체 주입 장치를 통해 복수의 측면 투광 플레이트들(413)의 상면과 동일한 높이 혹은 그 보다 약간 낮은 높이까지 주입될 수 있다.
QD 형광체(430)의 주입이 모두 완료되면, 챔버 내부의 온도를 미리 결정된 온도까지 상승시켜 복수의 중공 영역들(420)에 주입된 QD 형광체(430)를 단단하게 경화시킬 수 있다. 이에 따라, QD 형광체(430)는 중공 영역(420)의 형상에 대응한다.
이후, 레이저 글래스 용접을 수행하기 위해, 세척 장치를 이용하여 QD 형광체(430)와 인접한 측면 투광 플레이트들(413)의 상면을 세척할 수 있다. 또한, 세척 장치를 이용하여 측면 투광 플레이트들(413)과 용접할 상부 투광 플레이트(또는 제2 글래스 플레이트, 440)를 세척할 수도 있다.
도 4d를 참조하면, 일정한 모양 및 크기를 갖는 상부 투광 플레이트(440)를 생성할 수 있다. 마찬가지로, 상기 상부 투광 플레이트(440)는 미리 결정된 모양(가령, 직사각형 또는 정사각형)을 갖는 판 형상으로 구성될 수 있다.
상부 투광 플레이트(440)는 측면 투광 플레이트들(413)의 상부에 배치되어, 복수의 중공 영역들(420)에 존재하는 QD 형광체(430)를 커버할 수 있다. 이와 같이 적층된 하부 및 상부 투광 플레이트들(410, 440)을 투광 플레이트 조립체라 지칭하도록 한다.
하부 투광 플레이트(410)와 복수의 측면 투광 플레이트들(413)과 상부 투광 플레이트(440)는 높은 평탄도를 갖도록 형성되어, 레이저 용접으로 인한 접합율을 향상시킬 수 있다. 일 예로, 하부 투광 플레이트(410)와 복수의 측면 투광 플레이트들(413)과 상부 투광 플레이트(440)의 평탄도는 1 마이크로미터(㎛) 이하를 가질 수 있다.
하부 및 상부 투광 플레이트들(410, 440)이 적층된 상태에서, 레이저 장치(450)를 이용하여 미리 결정된 파장을 갖는 펨토 레이저 빔(femto laser beam)을 상부 투광 플레이트(440)의 상면에 수직한 방향으로 조사할 수 있다. 이때, 상기 미리 결정된 파장은 1000㎚ 내지 1100㎚의 파장을 포함할 수 있으며, 좀 더 바람직하게는 1030㎚ 내지 1060㎚의 파장을 포함할 수 있다.
레이저 장치(450)는 복수의 측면 투광 플레이트들(413)의 상면과 상부 투광 플레이트(440)의 하면이 서로 만나는 영역(즉, 도 4d에 도시된 점선 영역, 460)을 따라 펨토 레이저 빔을 조사할 수 있다. 상기 펨토 레이저 빔이 조사된 글래스 영역은 고온(가령, 2000℃ 내지 3000℃)으로 용융되어, 측면 투광 플레이트들(413)과 상부 투광 플레이트(440)를 접합시킨다. 본 발명에 따른 레이저 글래스 용접은 10-3g/㎡/day 미만의 투습도(즉, 단위면적당 습기가 침투할 수 있는 정도, Water Vapor Transmission Rate)를 유지함으로써, 상기 측면 투광 플레이트들(413)과 상부 투광 플레이트(440) 사이로 습기가 침투하는 것을 방지할 수 있다.
이러한 레이저 글래스 용접을 통해, 하부 투광 플레이트(410)와 상부 투광 플레이트(440) 사이에 존재하는 복수의 중공 영역들(420) 속에 QD 형광체(430)를 완벽하게 밀봉(sealing)할 수 있게 된다.
도 4e를 참조하면, 레이저 글래스 용접 완료 시, 컷팅 장치(미도시)를 이용하여 각 중공 영역들(420) 사이의 중간 지점(즉, 도 4e에 도시된 점선 영역, 470)을 따라 상부 투광 플레이트(440)의 상면에 수직한 방향으로 자를 수 있다. 즉, 컷팅 장치를 이용하여 복수의 측면 투광 플레이트들을 수직 방향으로 자를 수 있다. 이러한 단위 플레이트 영역에 따른 컷팅 공정을 통해 복수의 QD 플레이트 조립체(100)를 제작할 수 있다. 상기 컷팅 공정은 예를 들어, 블레이드(blade)를 이용해 물리적인 힘을 가하여 분리시키는 브레이킹 공정, 각 중공 영역 사이에 레이저 빔을 조사하여 분리시키는 레이저 스크라이빙 공정, 습식 식각 또는 건식 식각을 이용하여 분리시키는 식각 공정 등을 포함할 수 있으며 반드시 이에 한정되지는 않는다.
이상, 상술한 제조 과정들을 통해 생성된 QD 플레이트 조립체는, 레이저 글래스 용접 공정을 통해 일체로 형성된 투광 플레이트 바디의 중공 영역에 QD 형광체를 실링함으로써, 외부의 환경 조건에 취약한 QD 형광체를 안전하게 보호할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 용접 공정을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도 5를 참조하면, 하부 투광 플레이트의 상면에 형성된 복수의 중공 영역들(510)에 QD 형광체를 주입한 다음, 상기 QD 형광체 및 하부 투광 플레이트를 커버하도록 상부 투광 플레이트를 적층한다. 이러한 적층 상태에서, 레이저 장치(미도시)를 이용하여 미리 결정된 파장대의 펨토 레이저 빔을 상부 투광 플레이트의 상면에 조사할 수 있다.
레이저 장치는 펨토 레이저 빔을 조사하기 위한 이동 경로인 용접 선들(welding lines)을 미리 설정할 수 있다. 본 실시 예에서, 레이저 장치는 투광 플레이트 조립체 내부에 배열된 중공 영역들(510)의 장 방향에 대응하는 방향으로 제1 및 제2 용접 선들(520, 530)을 설정할 수 있고, 상기 중공 영역들(510)의 단 방향에 대응하는 방향으로 제3 및 제4 용접 선들(540, 550)을 설정할 수 있다. 여기서, 중공 영역(510)의 장 방향은, 중공 영역의 네 모서리 중 길이가 긴 모서리가 지시하는 방향을 의미하고, 중공 영역(510)의 단 방향은, 중공 영역의 네 모서리 중 길이가 짧은 모서리가 지시하는 방향을 의미한다.
제1 방향(즉, 중공 영역들의 장 방향)으로 배열되는 중공 영역들(510)과 그 인접 중공 영역들(510) 사이에는 제1 용접 선(520)과 제2 용접 선(530)이 설정될 수 있다. 제2 방향(즉, 중공 영역들의 단 방향)으로 배열되는 중공 영역들(510)과 그 인접 중공 영역들(510) 사이에는 제3 용접 선(540)과 제4 용접 선(550)이 설정될 수 있다. 상기 제1 및 제2 용접 선들(520, 530)은 제1 방향으로 배열되는 중공 영역들(510)의 인접 영역에 설정될 수 있고, 상기 제3 및 제4 용접 선들(540, 550)은 제2 방향으로 배열되는 중공 영역들(510)의 인접 영역에 설정될 수 있다.
레이저 장치는 제1 용접 선(520)을 따라 펨토 레이저 빔을 조사한 다음, 제2 용접 선(530)을 따라 펨토 레이저 빔을 조사할 수 있다. 이후, 레이저 장치는 제3 용접 선(540)을 따라 펨토 레이저 빔을 조사한 다음, 제4 용접 선(550)을 따라 펨토 레이저 빔을 조사할 수 있다. 즉, 레이저 장치는 제1 용접 선(520), 제2 용접 선(530), 제3 용접 선(540) 및 제4 용접 선(550) 순으로 펨토 레이저 빔을 조사할 수 있다.
레이저 글래스 용접 완료 시, 컷팅 장치(미도시)를 이용하여 각 중공 영역(510) 사이의 중간 지점을 따라 상부 투광 플레이트의 상면에 수직한 방향으로 자를 수 있다.
이처럼, 본 발명에 따른 레이저 용접 공정은, 중공 영역들(510)의 장 방향에 대응하는 용접 선들을 따라 레이저 빔을 조사한 다음, 상기 중공 영역들(510)의 단 방향에 대응하는 용접 선들을 따라 레이저 빔을 조사할 수 있다. 이러한 레이저 용접 공정은 하부 및 상부 투광 플레이트에서의 크랙(crack) 발생을 최소화할 수 있다.
그런데, 상술한 레이저 용접 공정은, 가장 먼저 레이저 용접을 수행한 제1 용접 선(520) 주변에서 글래스의 인장력에 의한 응력이 집중적으로 발생하여 들뜸 현상을 야기하고, 그로 인해 용접 선들이 만나는 지점들에서 크랙(crack)이 발생하는 문제가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 보조 용접 선을 추가하여 레이저 용접을 진행할 필요가 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 레이저 용접 공정을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도 6을 참조하면, 하부 투광 플레이트의 상면에 의해 형성된 복수의 중공 영역들(610)에 QD 형광체를 주입한 다음, 상기 QD 형광체 및 하부 투광 플레이트를 커버하도록 상부 투광 플레이트를 적층한다. 이러한 적층 상태에서, 레이저 장치(미도시)를 이용하여 미리 결정된 파장대의 펨토 레이저 빔을 상부 투광 플레이트의 상면에 조사할 수 있다.
레이저 장치는 펨토 레이저 빔을 조사하기 위한 이동 경로인 용접 선들을 미리 설정할 수 있다. 본 실시 예에서, 레이저 장치는 투광 플레이트 조립체의 내부에 배열된 중공 영역들(610)의 장 방향에 대응하는 보조 용접 선(620), 제1 메인 용접 선(630) 및 제2 메인 용접 선(640)을 설정할 수 있고, 상기 중공 영역들(610)의 단 방향에 대응하는 제3 메인 용접 선(650) 및 제4 메인 용접 선(660)을 설정할 수 있다.
제1 방향(즉, 중공 영역들의 장 방향)으로 배열되는 중공 영역들(610)과 그 인접 중공 영역들(610) 사이에는 보조 용접 선(620), 제1 메인 용접 선(630) 및 제2 메인 용접 선(640)이 설정될 수 있다. 여기서, 상기 보조 용접 선(620)은 제1 메인 용접 선(630)과 제2 메인 용접 선(640) 사이에 설정될 수 있다. 또한, 상기 보조 용접 선(620)은 제1 방향으로 배열되는 중공 영역들(610)과 그 인접 중공 영역들(610) 사이의 중간 지점을 따라 설정될 수 있다. 상기 제1 및 제2 메인 용접 선들(630, 640)은 제1 방향으로 배열되는 중공 영역들(610)의 인접 영역에 설정될 수 있다.
제2 방향(즉, 중공 영역들의 단 방향)으로 배열되는 중공 영역들(610)과 그 인접 중공 영역들(610) 사이에는 제3 메인 용접 선(650) 및 제4 메인 용접 선(660)이 설정될 수 있다. 상기 제3 및 제4 메인 용접 선들(650, 660)은 제2 방향으로 배열되는 중공 영역들(610)의 인접 영역에 설정될 수 있다.
레이저 장치는 가장 먼저 보조 용접 선(620)을 따라 펨토 레이저 빔을 조사한 다음, 제1 메인 용접 선(630)을 따라 펨토 레이저 빔을 조사하고, 그 다음 제2 메인 용접 선(640)을 따라 펨토 레이저 빔을 조사할 수 있다. 이후, 레이저 장치는 제3 메인 용접 선(650)을 따라 펨토 레이저 빔을 조사한 다음, 제4 메인 용접 선(660)을 따라 펨토 레이저 빔을 조사할 수 있다. 즉, 레이저 장치는 보조 용접 선(620), 제1 메인 용접 선(630), 제2 메인 용접 선(640), 제3 메인 용접 선(650) 및 제4 메인 용접 선(660) 순으로 펨토 레이저 빔을 조사할 수 있다.
레이저 글래스 용접 완료 시, 컷팅 장치(미도시)를 이용하여 각 중공 영역(610) 사이의 중간 지점을 따라 상부 투광 플레이트의 상면에 수직한 방향으로 자를 수 있다. 이때, 컷팅 장치는 보조 용접 선(620)을 따라 투광 플레이트 조립체의 상면에 수직한 방향으로 자를 수 있다.
한편, 다른 실시 예로, 레이저 장치는 투광 플레이트 조립체의 내부에 배열된 중공 영역들(610)의 단 방향에 대응하는 보조 용접 선, 제1 메인 용접 선 및 제2 메인 용접 선을 설정할 수 있고, 상기 중공 영역들(610)의 장 방향에 대응하는 방향으로 제3 메인 용접 선 및 제4 메인 용접 선을 설정할 수 있다. 이 경우, 상기 레이저 장치는 보조 용접 선, 제1 메인 용접 선, 제2 메인 용접 선, 제3 메인 용접 선 및 제4 메인 용접 선 순으로 펨토 레이저 빔을 조사할 수 있다.
이처럼, 본 발명에 따른 레이저 용접 공정은, 가장 먼저 보조 용접 선을 따라 레이저 용접을 진행함으로써, 글래스의 인장력에 의한 응력을 상기 보조 용접 선 주변에 집중적으로 발생시켜, 나머지 메인 용접 선들 주변에서 응력이 발생하는 현상을 최소화시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 레이저 용접 공정은, 메인 용접 선들 주변에서 들뜸 현상이 발생되는 것을 최소화할 수 있고, QD 플레이트 조립체의 수율을 현저히 향상시킬 수 있다.
레이저 장치가 미리 설정된 용접 선들을 따라 레이저 빔을 조사하는 방식으로는, 크게 상부 투광 플레이트의 상면에 수직한 방향으로 조사하는 수직 조사 방식과 상부 투광 플레이트의 상면에 사선 방향으로 조사하는 사선 조사 방식이 있다. 상기 수직 조사 방식으로는 미리 설정된 용접 선들을 한번만 조사하는 싱글 조사 방식과, 미리 설정된 용접 선들을 두 번 조사하는 더블 조사 방식이 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 용접 방식을 설명하기 위해 참조되는 도면이다. 본 실시 예에서 설명하는 레이저 용접 방식은 수직 조사 방식의 하나인 더블 조사 방식이다.
도 7을 참조하면, 레이저 장치(710)는 미리 설정된 용접 선들을 따라 상부 투광 플레이트(730)의 상면에 수직한 방향으로 펨토 레이저 빔을 두 번 조사할 수 있다.
즉, 레이저 장치(710)는 미리 설정된 용접 선들을 따라 펨토 레이저 빔을 한 차례 조사한 다음, 해당 용접 선들을 따라 펨토 레이저 빔을 다시 한 번 조사할 수 있다. 이때, 레이저 장치(710)는 각 용접 선을 기준으로 첫 번째 조사 위치와 두 번째 조사 위치를 약간 달리하여 펨토 레이저 빔을 조사할 수 있다. 이는 레이저 용접 영역을 확대함으로써 하부 투광 플레이트(720)와 상부 투광 플레이트(730) 간의 결합력을 향상시키기 위함이다.
이러한 더블 조사 방식을 통해 각 중공 영역 사이에 형성된 용접 범위(welding range)는 약 100 내지 110 마이크로미터(㎛)로 형성될 수 있으며 반드시 이에 제한되지는 않는다.
하지만, 더블 조사 방식은 복수의 용접 선들을 미리 결정된 순서에 따라 펨토 레이저 빔으로 두 번 조사하기 때문에, 레이저 용접 공정에 소요되는 시간이 늘어나는 단점이 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 레이저 용접 방식을 설명하기 위해 참조되는 도면이다. 본 실시 예에서 설명하는 레이저 용접 방식은 수직 조사 방식의 하나인 싱글 조사 방식이다.
도 8을 참조하면, 레이저 장치(810)는 미리 설정된 용접 선들을 따라 상부 투광 플레이트(830)의 상면에 수직한 방향으로 펨토 레이저 빔을 한 번 조사할 수 있다.
즉, 레이저 장치(810)는 복수의 용접 선들을 미리 결정된 순서에 따라 펨토 레이저 빔으로 한번씩 조사할 수 있다. 싱글 조사 방식을 통해 각 중공 영역 사이에 형성된 용접 범위(welding range)는 약 60 내지 70 마이크로미터(㎛)로 형성될 수 있으며 반드시 이에 제한되지는 않는다.
이러한 싱글 조사 방식은 복수의 용접 선들을 미리 결정된 순서에 따라 펨토 레이저 빔으로 한 번만 조사하기 때문에, 레이저 용접 공정에 소요되는 시간이 단축되는 장점이 있지만, 용접 범위가 좁아져 하부 투광 플레이트(820)와 상부 투광 플레이트(830) 간의 결합력이 약화되는 단점이 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 레이저 용접 방식을 설명하기 위해 참조되는 도면이다. 본 실시 예에서 설명하는 레이저 용접 방식은 사선 조사 방식이다.
도 9를 참조하면, 레이저 장치(910)는 미리 설정된 용접 선들을 따라 상부 투광 플레이트(930)의 상면에 사선 방향으로 펨토 레이저 빔을 한번 조사할 수 있다. 이때, 상부 투광 플레이트(930)의 상면과 레이저 빔의 사선이 만나는 각도는 약 20도 내지 70도 사이일 수 있으며 반드시 이에 제한되지는 않는다.
레이저 장치(910)는 복수의 용접 선들을 미리 결정된 순서에 따라 펨토 레이저 빔으로 한번씩 조사할 수 있다. 사선 조사 방식을 통해 각 중공 영역 사이에 형성된 용접 범위(welding range)는 약 80 내지 90 마이크로미터(㎛)로 형성될 수 있으며 반드시 이에 제한되지는 않는다.
레이저 장치(910)는 각각의 용접 선을 향하여 동일한 사선 방향으로 조사할 수 있다. 또한, 레이저 장치(910)는 사선 방향의 펨토 레이저 빔이 중공 영역(940)과 만나지 않도록 조사할 수 있다.
이러한 사선 조사 방식은 복수의 용접 선들을 미리 결정된 순서에 따라 펨토 레이저 빔으로 한 번만 조사하기 때문에, 레이저 용접 공정에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있을 뿐만 아니라, 싱글 조사 방식에 비해 용접 범위가 넓어져 하부 투광 플레이트(920)와 상부 투광 플레이트(930) 간의 결합력이 향상되는 장점이 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 QD 플레이트 조립체의 단면도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 퀀텀닷 플레이트 조립체(1000)는 빛의 파장을 변환하는 QD 물질(1010)과, 상기 QD 물질(1010)을 실링하는 투광 플레이트 바디(1020)를 포함할 수 있다.
QD 물질(1010)은 퀀텀 닷(또는 양자점, Quantum Dot)을 포함하는 색광 변환 물질로서, 아크릴레이트(acrylate) 또는 에폭시 폴리머(epoxy polymer) 또는 이들의 조합과 같은 매트릭스 물질에 퀀텀 닷을 혼합 또는 분산하여 형성될 수 있다.
투광 플레이트 바디(1020)는 하부 투광 플레이트(1021), 상기 하부 투광 플레이트(1021)의 상면에 형성되는 복수 개의 측면 투광 플레이트(1023), 상기 하부 투광 플레이트(1021) 상면에 대응하며 상기 복수 개의 측면 투광 플레이트(1023)의 상면에 형성되는 상부 투광 플레이트(1025)를 포함할 수 있다. 상기 투광 플레이트 바디(1020)의 내측에는 QD 물질(1010)을 실장하기 위한 중공 영역(또는 트렌치 영역, 1027)이 형성될 수 있다.
투광 플레이트 바디(1020)의 일 측면에는 일정한 형상(가령, 반 타원 형상 또는 반 물방울 형상)을 갖는 제1 용접 영역(1030)이 형성될 수 있다. 상기 제1 용접 영역(1030)은 반 타원의 장 반경이 수직 방향을 향하도록 형성될 수 있다. 상기 제1 용접 영역(1030)은 레이저 빔을 미리 설정된 보조 용접 선을 따라 수직 방향으로 조사하여 측면 투광 플레이트들 및 상부 투광 플레이트를 용접 및 커팅함에 따라 형성될 수 있다.
제1 용접 영역(1030)과 중공 영역(1027) 사이에는 일정한 형상(가령, 타원 형상 또는 물방울 형상)을 갖는 제2 용접 영역(1040)이 형성될 수 있다. 상기 제2 용접 영역(1040)은 타원의 장 반경이 사선 방향을 향하도록 형성될 수 있다. 상기 제2 용접 영역(1040)은 레이저 빔을 미리 설정된 (메인) 용접 선들을 따라 사선 방향으로 조사하여 측면 투광 플레이트들 및 상부 투광 플레이트를 용접함에 따라 형성될 수 있다.
하부 투광 플레이트(1021)는 투광성이 좋은 투명한 재질로 형성될 수 있다. 하부 투광 플레이트(1021)의 상면(또는 상부)에는 중공 영역 및 측면 투광 플레이트(1023)가 형성될 수 있다. 하부 투광 플레이트(1021)의 상면에 중공 영역(1027) 및 측면 투광 플레이트들(1023)을 형성하는 방법으로는, 크게 세 가지 공정 즉, 기계적 가공 공정, 화학적 가공 공정 및 조립 공정 등이 있다.
하부 투광 플레이트(1021)의 전체적인 형상은 얇은 플레이트 형상으로 형성될 수 있다. 하부 투광 플레이트(1021)의 상면과 하면은 미리 결정된 모양(가령, 직사각형, 정사각형, 원형, 타원형 등)으로 형성될 수 있다. 중공 영역(1027)의 전체적인 형상은 하부 투광 플레이트(1021)의 외부 형상과 동일 또는 유사한 모양으로 형성될 수 있다. 중공 영역(1027)의 상면과 하면은 미리 결정된 모양(가령, 직사각형, 정사각형, 원형, 타원형 등)으로 형성될 수 있다. 복수의 측면 투광 플레이트들(1023)은 하부 투광 플레이트(1021) 상면의 맨 가장자리 영역을 따라 중공 영역(1027)을 둘러싸도록 형성될 수 있다.
상부 투광 플레이트(1025)는 하부 투광 플레이트(1021)와 동일한 재질 즉, 투광성 및 용접성이 좋은 투명한 재질로 형성될 수 있다. 상부 투광 플레이트(1025)는 측면 투광 플레이트들(1023)의 상부에 배치되어, 상기 중공 영역(1027)에 존재하는 QD 물질(1010)을 커버할 수 있다. 하부 투광 플레이트(1021)와 복수의 측면 투광 플레이트들(1023)이 서로 만나는 영역을 펨토 레이저 빔으로 용접(welding)하여 QD 플레이트 조립체(1000)를 형성할 수 있다. 이러한 레이저 글래스 용접(laser glass welding)을 통해, 하부 투광 플레이트(1021)와 상부 투광 플레이트(1025)와 측면 투광 플레이트들(1023) 사이의 빈 공간(즉, 중공 영역, 1027)에 QD 물질(1010)을 밀봉할 수 있다.
이러한 QD 물질(1010), 하부 투광 플레이트(1021), 상부 투광 플레이트(1025) 및 측면 투광 플레이트들(1023)을 포함하는 QD 플레이트 조립체(1000)는 LED 칩(미도시) 상에 배치되어, 상기 LED 칩에서 방사되는 빛의 파장을 효과적으로 변환할 수 있다. 또한, 상기 QD 플레이트 조립체(1000)는 레이저 빔을 이용하여 투광 플레이트 바디(1020)의 중공 영역(1027)에 QD 물질(1010)을 실링함으로써, 외부의 환경 조건에 취약한 QD 물질을 안전하게 보호할 수 있다.
한편 이상에서는 본 발명의 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되지 않으며, 후술 되는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: QD 플레이트 조립체 110: QD 형광체
120: 하부 투광 플레이트 130: 상부 투광 플레이트
140: 측면 투광 플레이트 150: 중공 영역

Claims (20)

  1. 하부 투광 플레이트에 복수의 중공 영역들과 상기 복수의 중공 영역들의 외곽에 위치하는 복수의 측면 투광 플레이트들을 형성하는 단계;
    상기 복수의 중공 영역들에 퀀텀닷 형광체(Quantum dot, QD)를 형성하고, 상기 하부 투광 플레이트의 상부에 상부 투광 플레이트를 형성하는 단계;
    상기 상부 투광 플레이트의 상면에 레이저 빔을 조사하여 상기 측면 투광 플레이트들 및 상기 상부 투광 플레이트를 용접하는 단계; 및
    상기 복수의 중공 영역들 사이에 형성된 상기 측면 투광 플레이트들 및 상기 상부 투광 플레이트의 용접 영역을 수직한 방향으로 컷팅하여 복수의 컨텀닷 플레이트 조립체를 생성하는 단계를 포함하되,
    상기 용접 단계는, 상기 복수의 중공 영역들의 장 방향에 대응하는 보조 용접 선을 따라 레이저 빔을 조사한 다음, 상기 보조 용접 선과 상기 복수의 중공 영역들 사이의 장 방향에 대응하는 제1 메인 용접 선들을 따라 레이저 빔을 조사하는 것을 특징으로 하는 컨텀닷 플레이트 조립체의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보조 용접 선은, 각 중공 영역의 장 방향으로 배열되는 중공 영역들과 그 인접 중공 영역들 사이의 중간 지점을 따라 설정되는 것을 특징으로 하는 컨텀닷 플레이트 조립체의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 용접 단계는, 상기 제1 메인 용접 선들을 따라 레이저 빔을 조사한 다음, 상기 복수의 중공 영역들의 단 방향에 대응하는 제2 메인 용접 선들을 따라 레이저 빔을 조사하는 것을 특징으로 하는 컨텀닷 플레이트 조립체의 제조방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 메인 용접 선들은, 상기 장 방향으로 배열되는 중공 영역들의 인접 영역에 설정되고, 상기 제2 메인 용접 선들은 상기 단 방향으로 배열되는 중공 영역들의 인접 영역에 설정되는 것을 특징으로 하는 컨텀닷 플레이트 조립체의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 용접 단계에서, 상기 보조 용접 선 및 상기 제1 메인 용접 선들을 따라 조사하는 상기 레이저 빔은 상기 상부 투광 플레이트의 상면에 수직한 방향으로 조사하는 것을 특징으로 하는 컨텀닷 플레이트 조립체의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 용접 단계는, 상기 제1 메인 용접 선들을 따라 상기 레이저 빔을 한 차례 조사한 다음, 상기 제1 메인 용접 선들을 따라 상기 레이저 빔을 다시 한 번 조사하는 것을 특징으로 하는 컨텀닷 플레이트 조립체의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 생성 단계는, 상기 보조 용접 선을 따라 상기 측면 투광 플레이트들 및 상기 상부 투광 플레이트를 수직 방향으로 컷팅하는 것을 특징으로 하는 컨텀닷 플레이트 조립체의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 레이저 빔은, 1000㎚ 내지 1100㎚의 파장을 갖는 펨토 레이저 빔임을 특징으로 하는 퀀텀닷 플레이트 조립체의 제조방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 상부 투광 플레이트, 상기 측면 투광 플레이트들 및 상기 하부 투광 플레이트의 평탄도는 1 마이크로미터(㎛) 이하인 것을 특징으로 하는 퀀텀닷 플레이트 조립체의 제조방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 중공 영역들은, 기계적 가공 공정, 화학적 가공 공정 및 조립 공정 중 어느 하나의 공정으로 형성되는 것을 특징으로 하는 퀀텀닷 플레이트 조립체의 제조방법.
  11. 하부 투광 플레이트, 상기 하부 투광 플레이트에 퀀텀닷 형광체(Quantum dot, QD)가 형성된 복수의 중공 영역들, 상기 복수의 중공들의 외곽에 위치하는 복수의 측면 투광 플레이트들 및 상기 복수의 측면 투광 플레이트들의 상부에 형성된 상부 투광 플레이트를 포함하는 투광 플레이트 조립체를 준비하는 단계; 및
    상기 상부 투광 플레이트의 상면에 레이저 빔을 조사하여 상기 측면 투광 플레이트들 및 상기 상부 투광 플레이트를 용접하는 단계;를 포함하되,
    상기 용접 단계는, 상기 복수의 중공 영역들의 단 방향에 대응하는 보조 용접 선을 따라 레이저 빔을 조사한 다음, 상기 보조 용접 선과 상기 복수의 중공 영역들 사이의 장 방향에 대응하는 제1 메인 용접 선들을 따라 레이저 빔을 조사하며,
    상기 보조 용접 선을 따라 조사하는 레이저 빔은 수직방향으로 조사하며, 상기 제1 메인 용접 선들을 따라 조사하는 레이저 빔은 사선방향으로 조사하는 것을 특징으로 하는 컨텀닷 플레이트 조립체의 제조방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 보조 용접 선은, 각 중공 영역의 장 방향으로 배열되는 중공 영역들과 그 인접 중공 영역들 사이의 중간 지점을 따라 설정되는 것을 특징으로 하는 컨텀닷 플레이트 조립체의 제조방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 용접 단계는, 상기 제1 메인 용접 선들을 따라 레이저 빔을 조사한 다음, 상기 복수의 중공 영역들의 단 방향에 대응하는 제2 메인 용접 선들을 따라 레이저 빔을 조사하는 것을 특징으로 하는 컨텀닷 플레이트 조립체의 제조방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 메인 용접 선들은, 상기 장 방향으로 배열되는 중공 영역들의 인접 영역에 설정되고, 상기 제2 메인 용접 선들은 상기 단 방향으로 배열되는 중공 영역들의 인접 영역에 설정되는 것을 특징으로 하는 컨텀닷 플레이트 조립체의 제조방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 중공영역들 사이에 형성된 상기 측면 투광 플레이트들 및 상기 상부 투광 플레이트의 용접 영역을 수직한 방향으로 컷팅하는 단계를 더 포함하는 퀀텀닷 플레이트 조립체의 제조방법.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 레이저 빔은, 1000㎚ 내지 1100㎚의 파장을 갖는 펨토 레이저 빔임을 특징으로 하는 퀀텀닷 플레이트 조립체의 제조방법.
  17. 빛의 파장을 변환하는 QD 물질; 및
    상기 QD 물질을 실링하는 투광 플레이트 바디를 포함하되,
    상기 투광 플레이트 바디는, 하부 투광 플레이트, 상기 하부 투광 플레이트의 상면에 형성되는 중공 영역, 상기 중공 영역을 둘러싸는 복수 개의 측면 투광 플레이트 및 상기 하부 투광 플레이트 상면에 대응하며 상기 복수 개의 측면 투광 플레이트의 상면에 형성되는 상부 투광 플레이트를 포함하며,
    상기 투광 플레이트 바디의 일 측면에는 제1 형상을 갖는 제1 용접 영역이 형성되고, 상기 제1 용접 영역과 상기 중공 영역 사이에는 상기 제1 형상과 다른 제2 형상을 갖는 제2 용접 영역이 형성되며,
    상기 제1 형상은 반 타원 또는 반 물방울 형상이고, 상기 제2 형상은 타원 또는 물방울 형상임을 특징으로 하는 퀀텀닷 플레이트 조립체.
  18. 삭제
  19. 제17항에 있어서,
    상기 제1 용접 영역은, 레이저 빔을 미리 설정된 보조 용접 선을 따라 수직 방향으로 조사하여 상기 측면 투광 플레이트들 및 상기 상부 투광 플레이트를 용접 및 커팅함에 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 퀀텀닷 플레이트 조립체.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 제2 용접 영역은, 레이저 빔을 미리 설정된 메인 용접 선들을 따라 사선 방향으로 조사하여 상기 측면 투광 플레이트들 및 상기 상부 투광 플레이트를 용접함에 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 퀀텀닷 플레이트 조립체.
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