KR20120074899A - 광소자 및 이를 이용한 발광 다이오드 패키지, 백라이트 장치 - Google Patents
광소자 및 이를 이용한 발광 다이오드 패키지, 백라이트 장치 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20120074899A KR20120074899A KR1020100136883A KR20100136883A KR20120074899A KR 20120074899 A KR20120074899 A KR 20120074899A KR 1020100136883 A KR1020100136883 A KR 1020100136883A KR 20100136883 A KR20100136883 A KR 20100136883A KR 20120074899 A KR20120074899 A KR 20120074899A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- quantum dot
- light emitting
- emitting diode
- layer
- optical device
- Prior art date
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 77
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims abstract description 114
- 239000002096 quantum dot Substances 0.000 claims abstract description 112
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims abstract description 44
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 claims abstract description 29
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 27
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims abstract description 23
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 46
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 18
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 9
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N zinc oxide Inorganic materials [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- -1 Ta 2 O 5 Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 7
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 abstract description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 abstract description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 abstract description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 9
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 8
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 8
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 7
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 239000010408 film Substances 0.000 description 4
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 4
- 238000005424 photoluminescence Methods 0.000 description 4
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 4
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 4
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 238000009877 rendering Methods 0.000 description 3
- XHCLAFWTIXFWPH-UHFFFAOYSA-N [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[V+5].[V+5] Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[V+5].[V+5] XHCLAFWTIXFWPH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- UHYPYGJEEGLRJD-UHFFFAOYSA-N cadmium(2+);selenium(2-) Chemical compound [Se-2].[Cd+2] UHYPYGJEEGLRJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 229910021476 group 6 element Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002159 nanocrystal Substances 0.000 description 2
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 2
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 2
- 239000011112 polyethylene naphthalate Substances 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- ZNOKGRXACCSDPY-UHFFFAOYSA-N tungsten trioxide Chemical compound O=[W](=O)=O ZNOKGRXACCSDPY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001935 vanadium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- YBNMDCCMCLUHBL-UHFFFAOYSA-N (2,5-dioxopyrrolidin-1-yl) 4-pyren-1-ylbutanoate Chemical compound C=1C=C(C2=C34)C=CC3=CC=CC4=CC=C2C=1CCCC(=O)ON1C(=O)CCC1=O YBNMDCCMCLUHBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910017083 AlN Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017115 AlSb Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004613 CdTe Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910005540 GaP Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910005542 GaSb Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004262 HgTe Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000673 Indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- GPXJNWSHGFTCBW-UHFFFAOYSA-N Indium phosphide Chemical compound [In]#P GPXJNWSHGFTCBW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000764773 Inna Species 0.000 description 1
- 229910002665 PbTe Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910005642 SnTe Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910007709 ZnTe Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 1
- 229910021478 group 5 element Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- WPYVAWXEWQSOGY-UHFFFAOYSA-N indium antimonide Chemical compound [Sb]#[In] WPYVAWXEWQSOGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RPQDHPTXJYYUPQ-UHFFFAOYSA-N indium arsenide Chemical compound [In]#[As] RPQDHPTXJYYUPQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010954 inorganic particle Substances 0.000 description 1
- 230000000155 isotopic effect Effects 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- SBIBMFFZSBJNJF-UHFFFAOYSA-N selenium;zinc Chemical compound [Se]=[Zn] SBIBMFFZSBJNJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000000638 solvent extraction Methods 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 230000010473 stable expression Effects 0.000 description 1
- OCGWQDWYSQAFTO-UHFFFAOYSA-N tellanylidenelead Chemical compound [Pb]=[Te] OCGWQDWYSQAFTO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
- H01L33/50—Wavelength conversion elements
- H01L33/507—Wavelength conversion elements the elements being in intimate contact with parts other than the semiconductor body or integrated with parts other than the semiconductor body
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
- G02F1/1336—Illuminating devices
- G02F1/133614—Illuminating devices using photoluminescence, e.g. phosphors illuminated by UV or blue light
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
- H01L33/50—Wavelength conversion elements
- H01L33/501—Wavelength conversion elements characterised by the materials, e.g. binder
- H01L33/502—Wavelength conversion materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
- H01L33/58—Optical field-shaping elements
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F2202/00—Materials and properties
- G02F2202/36—Micro- or nanomaterials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
- H01L33/50—Wavelength conversion elements
- H01L33/505—Wavelength conversion elements characterised by the shape, e.g. plate or foil
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Led Device Packages (AREA)
Abstract
본 발명은 기판, 상기 기판의 일면에 형성되는 제1 투명 박막층, 상기 제1 투명 박막층의 상부에 형성되고, 양자점 입자들로 이루어진 양자점층, 상기 양자점층의 상면 또는 하면 중 적어도 일면에 형성되고, 금속 산화물 나노 입자들이 분산되어 있는 보호층 및 상기 양자점층 및 상기 보호층이 형성되는 영역을 설정하기 위하여 상기 제1 투명 박막층의 상면에 형성되는 격벽 부재를 포함하는 광소자 및 이를 이용한 발광 다이오드 패키지, 백라이트 장치에 관한 것이다.
Description
본 발명은 광소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 발광 다이오드 패키지에 사용하기 위한 광소자에 관한 것이다.
발광 다이오드(light emitting diode; LED)는 전계 발광(電界 發光) 효과에 의해 순방향 전압이 가해졌을 때, 빛을 발하는 반도체 소자로서 효율이 높고, 형광등이나 백열 전구에 비하여 수명이 길어 액정 디스플레이 등의 광원 및 조명 장치로의 사용 예가 급속히 늘어나고 있다.
발광 다이오드에 의해 백색 광원을 구현하는 방법으로는 적색, 녹색, 청색 등 삼원색을 각각 발하는 적색 발광 다이오드, 녹색 발광 다이오드 및 청색 발광 다이오드를 적절히 조합하여 구성하거나, 특정한 파장 대역의 빛을 소정의 상이한 파장 대역으로 천이 시키는 형광체 물질을 발광 다이오드 패키지의 광 출사 영역에 조립하여 구성함으로써 백색과 유사한 특성을 갖도록 구성하는 기술이 널리 활용되고 있다.
한편, 삼원색을 구성하는 적, 녹, 청 각각의 발광 다이오드를 다수 개 배열하여 혼색을 통해 백색 광원으로 활용하는 경우는 다수의 능동 발광 다이오드 소자를 조립하여 구성하므로 단가 상승, 전체 패키지 소형화에 대한 한계, 각각의 발광 다이오드 소자 특성의 불균일성과 열화되는 양상의 차이 등으로 인한 백색 광원 성능의 불균일성 증가 등의 단점이 있다.
또한, 청색 발광 다이오드 칩 패키지 상의 광 출사부에 황색 형광체 물질 등을 도포하여 청색 광과 형광체에 의해 색상이 천이되어 방사되는 혼합 광으로부터 백색 광과 유사한 스펙트럼 특성을 갖는 백색 발광 다이오드 패키지의 경우에는, 적색 및 녹색에 해당되는 스펙트럼이 뚜렷하게 나타나지 않아 액정 디스플레이 등의 광원으로 적용할 경우 색역이 상대적으로 좁아 적, 녹, 청 각각의 발광 다이오드를 적용한 광원에 비해 색상 표현 성능이 낮고, 일반 조명으로 적용할 경우에는 자연광과의 유사성을 나타내는 연색성 지수가 기존의 광원 수준을 충족시키기 어려우며, 조명의 색 온도를 소비자 기호에 맞게 조정하기가 어려운 단점을 갖고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 여기 광의 파장을 변환시켜 발광하는 양자점 입자인 반도체 나노 입자의 열화를 억제하는 투명 보호층을 구비하는 투명 박판 형상의 광소자 및 상기 광소자를 발광 다이오드 칩과 접합하여 삼원색의 순도가 높고, 색역이 넓으며, 색온도 조절이 용이한 발광 다이오드 패키지를 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 일실시예인 광소자는 기판, 상기 기판의 일면에 형성되는 제1 투명 박막층, 상기 제1 투명 박막층의 상부에 형성되고, 양자점 입자들로 이루어지는 양자점층, 상기 양자점층의 상면 또는 하면 중 적어도 일면에 형성되고, 금속 산화물 나노 입자들로 이루어지는 보호층 및 상기 양자점층 및 상기 보호층이 형성되는 영역을 설정하기 위하여 상기 제1 투명 박막층의 상면에 형성되는 격벽 부재를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 일실시예의 일태양에 의하면 상기 양자점층은, 서로 다른 밴드 갭을 갖는 양자점 입자들이 소정의 비율로 혼합되어 분산될 수 있다.
본 발명에 따른 일실시예의 일태양에 의하면 상기 금속 산화물 나노 입자들은, ZnO, TiO2, Al2O3, Ta2O5, MgO, NiO, Cr2O3, WO3, VOx 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 일실시예의 일태양에 의하면 상기 격벽 부재는, 상기 양자점층 및 보호층을 관통하여 소정의 간격으로 형성되는 복수의 기둥 또는 격자 형상의 돌기를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 일실시예의 일태양에 의하면 상기 광소자의 최상층에 형성되는 제2 투명 박막층을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 다른 실시예인 발광 다이오드 패키지는 발광 다이오드, 상기 발광 다이오드가 실장되는 저면부, 상기 저면부로부터 상방으로 돌출되도록 형성되며 상기 발광 다이오드를 둘러싸고 있는 측벽부, 개방된 상부에 형성되는 광 출사부를 구비하는 하우징 및 상기 광 출사부에 접합되고, 상기 발광 다이오드가 출사하는 광의 일부를 파장 변환시켜 발광하는 양자점 입자들을 포함하는 투명 박판 형상의 광소자를 포함하고, 상기 광소자는 기판, 상기 기판의 일면에 형성되는 제1 투명 박막층, 상기 제1 투명 박막층의 상부에 형성되고, 양자점 입자들로 이루어지는 양자점층, 상기 양자점층의 상면 또는 하면 중 적어도 일면에 형성되고, 금속 산화물 나노 입자로 이루어지는 보호층 및 상기 양자점층 및 상기 보호층이 형성되는 영역을 설정하기 위한 격벽 부재를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 다른 실시예의 일태양에 의하면 상기 광소자는, 상기 광소자의 최상층에 형성되는 제2 투명 박막층을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 다른 실시예의 일태양에 의하면 상기 격벽 부재는, 상기 양자점층 및 보호층을 관통하여 소정의 간격으로 형성되는 복수의 기둥 또는 격자 형상의 돌기를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 다른 실시예의 일태양에 의하면 상기 광소자는, 상기 기판 또는 상기 제2 투명 박막층이 상기 광 출사부에 접합될 수 있다.
본 발명에 따른 다른 실시예의 일태양에 의하면 상기 양자점층은, 서로 다른 밴드 갭을 갖는 양자점 입자들이 소정의 비율로 혼합되어 분산될 수 있다.
본 발명에 따른 다른 실시예의 일태양에 의하면 상기 금속 산화물 나노 입자들은, ZnO, TiO2, Al2O3, Ta2O5, MgO, NiO, Cr2O3, WO3, VOx 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 다른 실시예의 일태양에 의하면 상기 측벽부의 내면에 형성되는 반사 면을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 다른 실시예의 일태양에 의하면 상기 측벽부로 둘러싸이는 내측 공간은 발광 다이오드의 광 추출 효율을 향상시키는 투명한 굴절률 정합 물질로 채워질 수 있다.
본 발명에 따른 다른 실시예의 일태양에 의하면 상기 광소자의 상부에 형성되는 광도 조절부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 다른 실시예의 일태양에 의하면 상기 광도 조절부는 돔 형상의 렌즈, 미세 렌즈 배열 또는 요철 형상층 중 어느 하나일 수 있다.
본 발명에 따른 다른 실시예인 백라이트 장치는 상기한 발광 다이오드 패키지를 적용하여 구성할 수 있다.
상술한 구성을 가지는 본 발명에 따르면, 양자점 입자들로 이루어지는 양자점층의 적어도 일면에 투명 나노 입자들, 특히 무기(inorganic) 재료 기반의 나노 입자들로 이루어지는 보호층을 증착 또는 도포함으로써 양자점 입자의 신뢰성 및 내구성, 특히, 수분, 산소 및 자외선 등으로 인한 성능 열화를 억제할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 광소자는 투명 기판 상에 양자점층 등을 적층하여 구성함으로써, 대면적의 투명 기판으로부터 복수의 광소자를 칩 형태로 일괄 제조한 후 분할하여 사용할 수 있으므로, 제조 비용 절감 및 각 광소자 간의 편차를 감소시킬 수 있다.
본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지는 발광 다이오드로부터 출사되는 광을 파장 변환시켜 발광하는 양자점 입자들을 포함하는 광소자를 발광 다이오드 칩에 집적하여 구성함으로써, 패키지의 소형화가 용이하며, 칩 형태의 부품을 조립하는 방식으로 구현되므로 양산 적용이 유리하므로 제조 단가를 절감할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지는 반치 폭이 좁은 삼원색으로 구성되는 백색 광을 제공하므로, 보다 순도 높은 색상을 표시할 수 있고, 연색성이 높고 색 온도 조절이 용이한 이점이 있다.
도 1a 및 도1b는 본 발명에 따른 광소자를 개략적으로 설명하기 위한 사시도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 광소자의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지의 일실시예를 개략적으로 설명하기 위한 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지의 발광 스펙트럼을 도시한 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지의 다른 실시예의 사시도 및 단면도이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지의 다른 실시예의 사시도 및 단면도이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지의 다른 실시예의 사시도 및 단면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지의 다른 실시예의 사시도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 광소자의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지의 일실시예를 개략적으로 설명하기 위한 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지의 발광 스펙트럼을 도시한 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지의 다른 실시예의 사시도 및 단면도이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지의 다른 실시예의 사시도 및 단면도이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지의 다른 실시예의 사시도 및 단면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지의 다른 실시예의 사시도이다.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 설명한다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1a 및 도1b는 본 발명에 따른 광소자를 개략적으로 설명하기 위한 사시도이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 본 발명에 따른 광소자(100, 100-1)는 양자점층을 갖는 투명 박판 칩 형상을 가진다. 양자점(quantum dot)은 나노미터(nm) 수준의 직경을 갖는 반도체 입자로서, 광발광(광루미네선스:photoluminescence) 성질을 가지는 물질이다. 양자점의 발광은 들뜬 상태의 전자가 전도대에서 가전자대로 전이하면서 발생된다. 전도대와 가전자대의 간격을 밴드 갭(band gap)이라 하는데, 양자점은 그 크기에 따라 밴드 갭이 달라지는 성질을 나타낸다. 즉, 동일한 여기광에 대하여 양자점이 파장 변환된 광을 발광하는 경우에, 양자점의 크기가 작아질수록 밴드 갭이 커지고, 따라서 짧은 파장의 빛을 발광하기 때문에 양자점의 크기를 조절하여 원하는 파장 영역의 빛을 얻을 수 있다.
이러한 양자점 입자는 여기되는 높은 에너지의 광을 그 입자 크기에 따라 결정되는 밴드 갭에 대응하는 보다 파장이 긴 광으로 변환하여 발광하게 된다. 예를 들어, 입자 크기의 조절에 의해 밴드 갭의 에너지 값이 녹색 광에 해당되는 양자점 입자에 청색 광이 조사되면 녹색 광을 발광하게 되고, 밴드 갭의 에너지 값이 적색 광에 해당되는 양자점 입자에 청색 광이 조사되면 적색 광으로 변환하여 발광하게 된다. 양자점의 입자 크기가 균일하도록 양자점 입자들을 배열하여 구성하면, 양자점에 의한 발광은 원하는 파장 영역에서 매우 좁은 반치 폭(full width half maxima; FWHM)을 가지는 원색에 가까운 광을 발광하는 특성을 나타낸다.
본 발명에 따른 광소자(100, 100-1)는 양자점에 의한 광발광 현상이 발현되는 영역의 형태로서, 도 1a는 원형, 도 1b는 사각형을 도시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 양자점 입자를 포함하는 광소자의 광발광 현상을 응용하는 분야에 적합하게 다양한 형상으로 성형할 수 있다.
본 발명에 따른 광소자(100, 100-1)는 기판(110) 및 격벽 부재(130, 130-1)를 포함한다.
기판(110)은 유리 또는 광학용 투명 필름 등으로 구현될 수 있다. 상기 광학용 투명 필름의 예로서, PET(polyethylene terephthalate), PEN(polyethylene naphthalate), PC(polycarbonate), 아크릴 등의 투명성을 가지는 다양한 플라스틱 재료가 이에 해당할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
격벽 부재(130, 130-1)는 양자점층 등이 적층되는 광발광 영역을 설정하도록 성형된다. 본 발명에 따른 광소자(100, 100-1)는 기판 상에 양자점층 등을 적층하여 구성함으로써, 실리콘 집적 회로 소자 제작 공정과 유사하게 대면적의 기판에 복수의 광소자를 칩 형태로 일괄 제조한 후 분할하여 사용하게 되는데, 격벽 부재(130, 130-1)는 기판에 배열되는 각 광소자 칩의 분할 기준선으로 이용될 수 있다. 격벽 부재(130, 130-1)에 의해 설정되는 영역 내에 적층되는 다층 구조에 대해서 도 2a 및 도 2b를 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 광소자의 단면도이다. 도 2b는 도 2a의 일부 영역(S)에 대한 상세 구조를 도시한 도면이다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 본 발명에 따른 광소자(100)는 기판(110), 제1 투명 박막층(120), 격벽 부재(130), 양자점층(140), 보호층(150), 제2 투명 박막층(160)을 포함한다.
기판(110)은 유리 또는 PET(polyethylene terephthalate), PEN(polyethylene naphthalate), PC(polycarbonate), 아크릴 등의 투명성을 가지는 광학 투명 필름을 포함할 수 있다.
제1 투명 박막층(120)은 기판(110)의 일면에 형성된다. 제1 투명 박막층(120)은 소수성의 투명 박막을 기판(110)의 일면에 증착, 도포, 인쇄 등의 방법으로 형성할 수 있다. 제1 투명 박막층(120)은 양자점층(140)을 구성하는 양자점 입자들이 표면 장력 등에 의해서 서로 뭉치거나, 균일하지 않게 분산되는 것을 방지하기 위한 구성이다. 즉, 제1 투명 박막층(120)은 양자점층(140)에 분산되는 양자점 입자들의 균일도(uniformity)를 확보하는 역할을 수행한다.
격벽 부재(130)는 제1 투명 박막층(120)의 상면에 형성되어 양자점층(140)과 보호층(150)이 적층되는 영역을 설정한다. 격벽 부재(130)는 제1 투명 박막층(120)의 표면에 사진 묘화(photolithography) 공정 등의 미세 성형(patterning) 기술로 집적하여 형성하거나, 형상이 가공된 필름을 제1 투명 박막층(120)의 표면에 접합하여 형성할 수 있다. 격벽 부재(130)는 양자점층(140) 및 보호층(150)을 관통하여 소정의 간격으로 형성되는 복수의 기둥 또는 격자 형상의 돌기(131)를 더 포함할 수 있다. 격벽 부재(130), 기둥 또는 돌기(131)는 양자점층(140) 및 보호층(150)이 적층되는 두께와 동일한 높이를 가지도록 형성된다. 격벽 부재(130) 및 이에 포함되는 기둥 또는 돌기(131) 구조는 양자점층(140)에 분산되는 양자점 입자들의 균일도를 향상시킬 수 있다. 즉, 양자점층(140) 및 보호층(150)이 적층되는 과정에서 자체 정렬(self-alignment) 기능과 광소자(100)의 최상층에 형성되는 제2 투명 박막층(160)의 접합 시의 표면 간극 유지에 도움을 주게 되어 균일도를 향상시키는 기구적인 역할을 수행할 수 있다.
양자점층(140)은 양자점 입자들로 이루어지고, 제1 투명 박막층(120)의 상면에 형성된다. 양자점층(140)은 양자점 입자들이 분산된 용액을 건조시켜 고체 상태의 양자점 입자들로 구성된다. 양자점 입자들의 크기를 조절함으로써 밴드 갭을 조절할 수 있게 되어, 양자점층(140)에서 다양한 파장대의 광을 얻을 수 있다. 양자점층(140)은 동일한 크기를 갖는 양자점 입자들이 분산되어 단색광을 발광할 수 있도록 구성될 수 있고, 서로 다른 밴드 갭을 갖는 양자점 입자들(즉, 크기가 서로 다른 양자점 입자들)이 소정의 비율로 혼합되어 분산되도록 구성될 수 있다. 또한, 제1 밴드 갭을 갖는 양자점 입자들이 분산된 제1 양자점층, 제2 밴드 갭을 갖는 양자점 입자들이 분산된 제2 양자점층, …, 제n 밴드 갭을 갖는 양자점 입자들이 분산된 제n 양자점층이 적층되어 구성될 수 있다. 도 2b를 참조하면, 청색 여기 광을 적색 광으로 파장 변환하여 발광하는 제1 양자점 입자들(141)과 청색 여기 광을 녹색 광으로 파장 변환하여 발광하는 제2 양자점 입자들(143)이 소정의 비율로 혼합되어 분산되어 형성된 양자점층(140)을 예시하고 있다. 이와 같은 양자점층(140)에 청색 광을 여기하면, 양자점층(140)은 크기가 다른 양자점 입자들의 혼합 비율을 조정함으로써 좁은 반치 폭을 가지는 높은 순도의 백색 광을 발광할 수 있다.
양자점층(140)을 형성하는 양자점 입자로는 CdSe/ZnS등과 같이 중핵-껍질(core-shell) 구조의 나노 결정립으로 구성할 수 있고, 2족 원조-6족 원소의 화합물 반도체 나노 결정립, 3족 원소-5족 원소 화합물 반도체 결정립, 4족 원소-6족 원소 화합물 반도체 결정립 중의 하나이거나 상기 나노 결정립들 중 두 가지 이상의 조합으로 구성할 수 있다. 상기 2족 원조-6족 원소의 화합물은 CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO, HgS, HgSe, HgTe, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물, CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe, HgZnTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서선택되는 삼원소 화합물 및 CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe, HgZnSTe, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 상기 3족 원소-5족 원소 화합물은 GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, InN, InP, InAs, InSb, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물, GaNP, GaNAs, GaNSb, GaPAs, GaPSb, AlNP, AlNAs, AlNSb, AlPAs, AlPSb, InNP, InNAs, InNSb, InPAs, InPSb, GaAlNP, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물 및 GaAlNAs, GaAlNSb, GaAlPAs, GaAlPSb, GaInNP, GaInNAs, GaInNSb, GaInPAs, GaInPSb, InAlNP, InAlNAs, InAlNSb, InAlPAs, InAlPSb, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있고, 상기 4족 원소-6족 원소 화합물은 SnS, SnSe, SnTe, PbS, PbSe, PbTe, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물, SnSeS, SnSeTe, SnSTe, PbSeS, PbSeTe, PbSTe, SnPbS, SnPbSe, SnPbTe, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물 및 SnPbSSe, SnPbSeTe, SnPbSTe, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
보호층(150)은 양자점층(140)의 상면 또는 하면 중 적어도 일면에 형성되고, 무기(inorganic) 재료 기반의 투명 나노 입자들(151)이 분산되어 이루어진다. 상기 투명 나노 입자들은 수 나노 미터의 직경을 가지는 금속 산화물계 나노 입자들을 포함할 수 있다. 상기 투명 나노 입자들은 금속 산화물인 ZnO, TiO2, Al2O3, Ta2O5, MgO, NiO, Cr2O3, WO3(삼산화텅스텐:tungsten trioxide), VOx(산화바나듐:vanadium oxide) 등의 어느 하나 또는 두 가지 이상을 혼합하여 적용할 수도 있고, 하나 이상의 각각의 나노 입자 성분을 순서대로 적층하여 구성할 수 있다. 양자점층(140)을 구성하는 양자점의 재료인 반도체 나노 입자들은 통상적으로 수분, 산소를 포함하는 외기 및 외부에서 조사되는 자외선 등에 의하여 성능이 열화된다. 보호층(150)은 이러한 양자점 입자들의 성능 열화를 억제함으로써, 본 발명에 따른 광소자(100)의 신뢰성과 내구성을 향상시키고 광 변환 효율의 안정적인 발현을 제공할 수 있다. 도 2a 및 2b는 보호층(150)이 양자점층(140)의 상면에 적층된 예를 도시하고 있으나, 보호층(150)은 양자점층(140)의 하면에 적층될 수 있고, 또는 양자점층(140)의 상면 및 하면에 모두 형성될 수 있다.
제2 투명 박막층(160)은 본 발명에 따른 광소자(100)의 최상층에 형성되어 양자점층(140) 및 보호층(150)을 외부 환경으로부터 보호할 수 있다. 제2 투명 박막층(160)은 투명 유기(organic) 재료 또는 무기(inorganic) 재료 중 어느 하나로 이루어지거나 두 가지 재료가 적층 또는 접합되어 구성될 수 있으며, 예를 들어 레진을 포함할 수 있다. 기판(110) 상에 형성된 제1 투명 박막층(120)과 광소자(100)의 최상층에 선택적으로 형성될 수 있는 제2 투명 박막층(160)은 그 사이의 공간에 형성되는 양자점층(140) 및 보호층(150)의 기밀 봉지 특성을 향상시킬 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지를 개략적으로 설명하기 위한 사시도이다. 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지(300)는 도 1a 내지 2b에서 설명한 광소자(100)를 발광 다이오드 칩에 접합되어 이루어지는 것으로서, 광소자(100)에 대하여 이하에서 별도로 설명하는 것을 제외하고는 도 1a 내지 2b에서 설명한 것과 동일한 설명은 생략하도록 한다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지(300)는 발광 다이오드 칩(200)과 본 발명에 따른 광소자(100)를 포함한다.
도 3에는 격벽 부재(130)에 의해 설정되는 원형의 광발광 영역을 포함하는 광소자(100)가 도시되었지만, 광소자(100)의 광발광 영역 및 격벽 부재(130)의 형상은 이에 한정되는 것은 아니다.
발광 다이오드 칩(200)은 제1광을 발광하는 발광 다이오드(210), 상기 발광 다이오드가 실장되는 저면부와 상기 저면부로부터 상방으로 돌출되도록 형성되며 상기 발광 다이오드를 둘러싸고 있는 측벽부(230) 및 개방된 상부에 형성되는 광 출사부(220)를 구비하는 하우징을 포함한다.
측벽부(230)에는 반사면이 형성될 수 있다. 상기 반사면은 발광 다이오드(210)로부터 발생한 제1광을 반사시켜, 상기 제1광이 광 출사부(220)를 통하여 보다 효율적으로 외부로 발광될 수 있도록 한다.
본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지(300)는 발광 다이오드 칩(200)의 광 출사부(220)에 광소자(100)가 접합되어 이루어진다. 도 3에는, 광 출사부(220)에 광소자(100)의 제2 투명 박막층(160)이 접합되어, 기판(110)이 발광 다이오드 패키지(300)의 상부 면이 되는 경우가 도시되어 있다. 이에 대하여, 발광 다이오드 패키지(300)의 상부 면이 제2 투명 박막층(160)이 되도록, 광소자(100)의 기판(110)이 광 출사부(220)에 접합되는 경우도 구현될 수 있다.
상기 하우징의 측벽부(230)로 둘러싸이는 내측 공간, 즉 발광 다이오드(210)와 광소자(100) 사이의 공간은, 비어 있는 상태로 구성될 수 있고, 또는 발광 다이오드(210)의 광 추출 효율을 향상시키는 투명한 굴절률 정합 물질로 채워질 수 있다.
본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지(300)는 예를 들어, 청색 발광 다이오드를 포함하는 발광 다이오드 칩(200)에 광소자(100)를 접합하여 구현할 수 있다. 광소자(100)의 양자점층은 도 2b에 도시된 바와 같이, 청색 여기 광을 파장 변환하여 적색 광을 발광하는 제1 양자점 입자들과 청색 여기 광을 파장 변환하여 녹색 광을 발광하는 제2 양자점 입자들이 소정의 비율로 혼합되어 이루어질 수 있다. 이에 따라 청색 발광 다이오드에서 출사되는 청색 광의 일부가 녹색 광 또는 적색 광으로 변환된다. 즉, 청색 발광 다이오드를 포함하는 발광 다이오드 칩(200)에 상기와 같은 양자점층을 포함한 광소자(100)를 접합하게 되면, 청색광, 적색 광, 녹색 광이 혼합되어 결과적으로 백색 광을 발광하게 된다. 따라서 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지(300)는 상기 양자점 입자들의 혼합 비율을 조절함으로써, 액정 표시 장치 등의 백색 광원 장치로 적용될 수 있으며, 다양한 색상의 조명 장치로도 적용될 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지의 발광 스펙트럼을 도시한 도면이다.
도 4에는 청색 발광 다이오드 칩에 본 발명에 따른 광소자를 접합하여 구성한 발광 다이오드 패키지의 발광 스펙트럼이 도시되어 있다. 상기 발광 스펙트럼은 도 2b에 도시한 바와 같은 양자점층(140)을 포함하는 광소자(100)를 청색 발광 다이오드 칩에 접합한 발광 다이오드 패키지의 발광 스펙트럼이다. 즉, 상기 발광 스펙트럼은 청색 발광 다이오드에서 출사되는 청색 여기 광을 적색 광으로 파장 변환하여 발광하는 양자점 입자들(141)에 의한 적색 파장 대역의 광 스펙트럼과 청색 여기 광을 녹색 광으로 파장 변환하여 발광하는 양자점 입자들(143)에 의한 녹색 파장 대역의 광 스펙트럼을 평준화(normalize)하여 도시한 것이다.
도 4를 참조하면, (a)는 청색 발광 다이오드에서 출사되는 청색 광의 스펙트럼이고, (b)는 양자점층(140)에서 파장 변환되어 발광되는 녹색 광의 스펙트럼이며, (c)는 양자점층(140)에서 파장 변환되어 발광되는 적색 광의 스펙트럼을 나타낸다. 도 4를 참조하면, 청색, 녹색 및 적색의 각 원색 파장 대역의 광 스펙트럼이 좁은 반치 폭을 가지며, 순도가 높은 것을 알 수 있다. 이와 같이 색 순도가 높은 백색 광원을 액정 표시 장치 등의 백라이트로 적용할 경우, 색역(color gamut)이 넓어져 보다 자연색에 가까운 색상 표현이 가능하며, 일반 조명으로 적용할 경우에는 자연광과의 유사성을 나타내는 연색성 지수(color rendering index)를 기존의 발광 다이오드 조명 수준으로 구현할 수 있으며, 색 온도(color temperature) 조절이 용이하게 된다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지의 일실시예의 사시도 및 단면도이다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 발광 다이오드 패키지(310)는 발광 다이오드 칩(200)과 광소자(100)를 포함한다. 도 5a 및 도 5b는 광소자(100)의 기판이 발광 다이오드 칩(200)의 광 출사부에 접합되어 이루어지는 발광 다이오드 패키지(310)를 도시하고 있다. 즉, 도 3에 도시된 발광 다이오드 패키지(300)와 비교하여, 발광 다이오드 칩(200)의 광 출사부에 접합되는 광소자(100)의 부위가 상이하여, 발광 다이오드 패키지(310)의 상부 면이 광소자(100)의 제2 투명 박막층(160)이 되는 경우를 도시한다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지의 다른 실시예의 사시도 및 단면도이다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 발광 다이오드 패키지(320)는 발광 다이오드 칩(200)과 광소자(100-1)를 포함한다. 광소자(100-1)는 격벽 부재에 의하여 설정되는 광발광 영역이 사각형 형상으로 이루어진다.
도 6a 및 도 6b는 광소자(100-1)의 제2 투명 박막층이 발광 다이오드 칩(200)의 광 출사부에 접합되어 이루어지는 발광 다이오드 패키지(320)를 도시하고 있다. 즉, 발광 다이오드 패키지(320)의 상부 면이 광소자(100-1)의 기판(110)이 되는 경우를 도시한다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지의 다른 실시예의 사시도 및 단면도이다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 발광 다이오드 패키지(330)는 발광 다이오드 칩(200)과 광소자(100-1)를 포함한다. 광소자(100-1)는 격벽 부재에 의하여 설정되는 광발광 영역이 사각형 형상으로 이루어진다.
도 7a 및 도 7b는 광소자(100-1)의 기판이 발광 다이오드 칩(200)의 광 출사부에 접합되어 이루어지는 발광 다이오드 패키지(330)를 도시하고 있다. 즉, 발광 다이오드 패키지(330)의 상부 면이 광소자(100-1)의 제2 투명 박막층(160)이 되는 경우를 도시한다.
도 8은 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지의 다른 실시예의 사시도이다.
도 8을 참조하면, 발광 다이오드 패키지(340)는 광소자(100), 발광 다이오드 칩(200) 및 광도 조절부(240)를 포함한다.
광도 조절부(240)는 발광 다이오드 패키지(340)의 광 출사 효율 및 광도 분포 최적화를 위한 구성이다. 광도 조절부(240)는 돔(dome) 형상의 렌즈, 미세 렌즈 배열 또는 요철 형상층 등을 집적하여 성형하거나, 부품 형태로 제공되는 렌즈 등을 정렬 조립함으로써 구현할 수 있다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 보호 범위는 다음의 특허청구범위뿐만 아니라 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100 : 광소자 110 : 기판
120 : 제1 투명 박막층 130 : 격벽 부재
140 : 양자점층 150 : 보호층
160 : 제2 투명 박막층 200 : 발광 다이오드 칩
210 : 발광 다이오드 220 : 광 출사부
230 : 측벽부 240 : 광도 조절부
300, 310, 320, 330, 340 : 발광 다이오드 패키지
120 : 제1 투명 박막층 130 : 격벽 부재
140 : 양자점층 150 : 보호층
160 : 제2 투명 박막층 200 : 발광 다이오드 칩
210 : 발광 다이오드 220 : 광 출사부
230 : 측벽부 240 : 광도 조절부
300, 310, 320, 330, 340 : 발광 다이오드 패키지
Claims (16)
- 기판;
상기 기판의 일면에 형성되는 제1 투명 박막층;
상기 제1 투명 박막층의 상부에 형성되고, 양자점 입자들로 이루어지는 양자점층;
상기 양자점층의 상면 또는 하면 중 적어도 일면에 형성되고, 금속 산화물 나노 입자들로 이루어지는 보호층; 및
상기 양자점층 및 상기 보호층이 형성되는 영역을 설정하기 위하여 상기 제1 투명 박막층의 상면에 형성되는 격벽 부재를 포함하는 광소자.
- 제1항에 있어서,
상기 양자점층은,
서로 다른 밴드 갭을 갖는 양자점 입자들이 소정의 비율로 혼합되어 분산되어 있는 광소자.
- 제1항에 있어서,
상기 금속 산화물 나노 입자들은,
ZnO, TiO2, Al2O3, Ta2O5, MgO, NiO, Cr2O3, WO3, VOx 중 적어도 하나를 포함하는 광소자.
- 제1항에 있어서,
상기 격벽 부재는,
상기 양자점층 및 보호층을 관통하여 소정의 간격으로 형성되는 복수의 기둥 또는 격자 형상의 돌기를 더 포함하는 광소자.
- 제1항에 있어서,
상기 광소자의 최상층에 형성되는 제2 투명 박막층을 더 포함하는 광소자.
- 발광 다이오드;
상기 발광 다이오드가 실장되는 저면부, 상기 저면부로부터 상방으로 돌출되도록 형성되며 상기 발광 다이오드를 둘러싸고 있는 측벽부, 개방된 상부에 형성되는 광 출사부를 구비하는 하우징; 및
상기 광 출사부에 접합되고, 상기 발광 다이오드가 출사하는 광의 일부를 파장 변환시켜 발광하는 양자점 입자들을 포함하는 투명 박판 형상의 광소자를 포함하고,
상기 광소자는
기판;
상기 기판의 일면에 형성되는 제1 투명 박막층;
상기 제1 투명 박막층의 상부에 형성되고, 양자점 입자들로 이루어지는 양자점층;
상기 양자점층의 상면 또는 하면 중 적어도 일면에 형성되고, 금속 산화물 나노 입자로 이루어지는 보호층; 및
상기 양자점층 및 상기 보호층이 형성되는 영역을 설정하기 위한 격벽 부재를 포함하는 발광 다이오드 패키지.
- 제6항에 있어서,
상기 광소자는,
상기 광소자의 최상층에 형성되는 제2 투명 박막층을 더 포함하는 발광 다이오드 패키지.
- 제6항에 있어서,
상기 격벽 부재는,
상기 양자점층 및 보호층을 관통하여 소정의 간격으로 형성되는 복수의 기둥 또는 격자 형상의 돌기를 더 포함하는 발광 다이오드 패키지.
- 제7항에 있어서,
상기 광소자는,
상기 기판 또는 상기 제2 투명 박막층이 상기 광 출사부에 접합되는 발광 다이오드 패키지.
- 제6항에 있어서,
상기 양자점층은,
서로 다른 밴드 갭을 갖는 양자점 입자들이 소정의 비율로 혼합되어 분산되어 있는 발광 다이오드 패키지.
- 제6항에 있어서,
상기 금속 산화물 나노 입자들은,
ZnO, TiO2, Al2O3, Ta2O5, MgO, NiO, Cr2O3, WO3, VOx 중 적어도 하나를 포함하는 발광 다이오드 패키지.
- 제6항에 있어서,
상기 측벽부의 내면에 형성되는 반사 면을 더 포함하는 발광 다이오드 패키지.
- 제6항에 있어서,
상기 측벽부로 둘러싸이는 내측 공간은 발광 다이오드의 광 추출 효율을 향상시키는 투명한 굴절률 정합 물질로 채워지는 발광 다이오드 패키지.
- 제6항에 있어서,
상기 광소자의 상부에 형성되는 광도 조절부를 더 포함하는 발광 다이오드 패키지.
- 제14항에 있어서,
상기 광도 조절부는 돔 형상의 렌즈, 미세 렌즈 배열 또는 요철 형상층 중 어느 하나인 발광 다이오드 패키지.
- 제6항의 발광 다이오드 패키지를 적용한 백라이트 장치.
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020100136883A KR101710212B1 (ko) | 2010-12-28 | 2010-12-28 | 광소자 및 이를 이용한 발광 다이오드 패키지, 백라이트 장치 |
| CN201180027007.7A CN102918667B (zh) | 2010-12-28 | 2011-12-07 | 光学器件以及使用其的发光二极管封装，以及背光装置 |
| EP11852820.7A EP2660885B1 (en) | 2010-12-28 | 2011-12-07 | Optical device, light emitting diode package using the same, and backlight apparatus |
| PCT/KR2011/009403 WO2012091312A1 (ko) | 2010-12-28 | 2011-12-07 | 광소자 및 이를 이용한 발광 다이오드 패키지, 백라이트 장치 |
| US13/634,229 US20130016499A1 (en) | 2010-12-28 | 2011-12-07 | Optical device and light emitting diode package using the same, and backlight apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020100136883A KR101710212B1 (ko) | 2010-12-28 | 2010-12-28 | 광소자 및 이를 이용한 발광 다이오드 패키지, 백라이트 장치 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20120074899A true KR20120074899A (ko) | 2012-07-06 |
| KR101710212B1 KR101710212B1 (ko) | 2017-02-24 |
Family
ID=46383329
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020100136883A KR101710212B1 (ko) | 2010-12-28 | 2010-12-28 | 광소자 및 이를 이용한 발광 다이오드 패키지, 백라이트 장치 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20130016499A1 (ko) |
| EP (1) | EP2660885B1 (ko) |
| KR (1) | KR101710212B1 (ko) |
| CN (1) | CN102918667B (ko) |
| WO (1) | WO2012091312A1 (ko) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014099080A2 (en) * | 2012-09-26 | 2014-06-26 | University Of Florida Research Foundation, Inc. | Transparent quantum dot light-emitting diodes with dielectric/metal/dielectric electrode |
| WO2014148792A1 (ko) * | 2013-03-18 | 2014-09-25 | 고려대학교 산학협력단 | 무기 코팅층 및 고분자 코팅층을 포함하는 색변환 필름 및 이의 제조방법 |
| WO2016159608A1 (ko) * | 2015-03-27 | 2016-10-06 | 주식회사 엘지화학 | 발광 필름 |
| CN110023825A (zh) * | 2016-10-31 | 2019-07-16 | 纳米系统公司 | 用于显示器件的背光单元 |
Families Citing this family (31)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9018619B2 (en) | 2006-10-09 | 2015-04-28 | Cree, Inc. | Quantum wells for light conversion |
| US9685585B2 (en) * | 2012-06-25 | 2017-06-20 | Cree, Inc. | Quantum dot narrow-band downconverters for high efficiency LEDs |
| CN103840047B (zh) * | 2014-02-20 | 2016-07-06 | 浙江大学 | 一种以胶体NiO纳米晶薄膜为空穴传输层的光电器件及其制备方法 |
| KR20150106029A (ko) * | 2014-03-10 | 2015-09-21 | 삼성디스플레이 주식회사 | 백라이트 어셈블리 및 이를 포함하는 표시 장치 |
| KR102166715B1 (ko) | 2014-04-02 | 2020-10-19 | 삼성디스플레이 주식회사 | 광원 유닛 및 그 제조 방법, 및 이를 포함하는 백라이트 어셈블리 |
| EP3055890B1 (en) * | 2014-10-14 | 2017-03-29 | Philips Lighting Holding B.V. | Sideward emitting luminescent structures and illumination device comprising such luminescent structures |
| US9562793B2 (en) | 2014-11-17 | 2017-02-07 | Mitutoyo Corporation | Illumination portion for an optical encoder |
| DE102014117983A1 (de) * | 2014-12-05 | 2016-06-09 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Konversionselement, optoelektronisches Halbleiterbauelement und Verfahren zur Herstellung von Konversionselementen |
| KR20160069393A (ko) * | 2014-12-08 | 2016-06-16 | 엘지전자 주식회사 | 광 변환 복합재의 제조방법, 광 변환 복합재, 이를 포함하는 광 변환 필름, 백라이트 유닛 및 표시장치 |
| TWI594027B (zh) * | 2015-02-26 | 2017-08-01 | 明基材料股份有限公司 | 偏光板 |
| TWI591391B (zh) * | 2015-02-26 | 2017-07-11 | 明基材料股份有限公司 | 偏光板 |
| CN104808386B (zh) * | 2015-04-28 | 2018-05-29 | 武汉华星光电技术有限公司 | 光源单元、背光模组以及液晶显示器 |
| CN104793284A (zh) * | 2015-04-30 | 2015-07-22 | 武汉华星光电技术有限公司 | 导光板、背光模块及液晶显示器 |
| KR102367759B1 (ko) * | 2015-06-12 | 2022-02-28 | 삼성전자주식회사 | 백 라이트 유닛 및 이를 포함하는 디스플레이 장치 |
| US10030825B2 (en) * | 2015-08-03 | 2018-07-24 | Philips Lighting Holding B.V. | Lighting assembly with an optical element for reducing color over angle variation |
| KR101811103B1 (ko) * | 2015-08-11 | 2018-01-25 | 동우 화인켐 주식회사 | 자발광 감광성 수지 조성물, 이로부터 제조된 컬러필터 및 상기 컬러필터를 구비한 화상표시장치 |
| WO2017048825A1 (en) * | 2015-09-14 | 2017-03-23 | Ernest Lee | Local quantum dot optics |
| CN105552192A (zh) * | 2015-12-08 | 2016-05-04 | 李小鹏 | 一种多晶反射绝缘板及其制备方法 |
| DE102016106841B3 (de) | 2015-12-18 | 2017-03-23 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Konverter zur Erzeugung eines Sekundärlichts aus einem Primärlicht, Leuchtmittel, die solche Konverter enthalten, sowie Verfahren zur Herstellung der Konverter und Leuchtmittel |
| CN109937491A (zh) * | 2016-09-28 | 2019-06-25 | 沙特基础工业全球技术公司 | 量子点膜及其应用 |
| TWI657931B (zh) * | 2016-11-15 | 2019-05-01 | 迎輝科技股份有限公司 | Optical film |
| CN106444155A (zh) * | 2016-11-29 | 2017-02-22 | 天津市中环量子科技有限公司 | 一种背光模组及液晶显示器 |
| EP3419050A1 (en) | 2017-06-23 | 2018-12-26 | ams International AG | Radiation-hardened package for an electronic device and method of producing a radiation-hardened package |
| CN109713109B (zh) * | 2017-10-25 | 2021-07-16 | Tcl科技集团股份有限公司 | 一种薄膜及其制备方法与应用 |
| US10545379B2 (en) * | 2018-02-01 | 2020-01-28 | Innolux Corporation | Display device |
| CN108767094A (zh) * | 2018-05-15 | 2018-11-06 | 岭南师范学院 | 一种CdxZn1-xSe@ZnS量子点制备的白光LED器件 |
| CN110797448B (zh) * | 2018-08-02 | 2021-09-21 | 深圳光峰科技股份有限公司 | 波长转换元件及其制备方法 |
| KR102588082B1 (ko) * | 2018-09-06 | 2023-10-11 | 엘지디스플레이 주식회사 | 유기발광표시장치 및 이의 제조 방법 |
| WO2020129134A1 (ja) * | 2018-12-17 | 2020-06-25 | シャープ株式会社 | 電界発光素子および表示デバイス |
| TWI742335B (zh) * | 2018-12-25 | 2021-10-11 | 友達光電股份有限公司 | 顯示面板與其操作方法 |
| CN109901329B (zh) * | 2019-04-12 | 2021-09-17 | 纳晶科技股份有限公司 | 一种背光模组、量子点膜及其制作方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7294861B2 (en) * | 2005-06-30 | 2007-11-13 | 3M Innovative Properties Company | Phosphor tape article |
| WO2010077226A1 (en) * | 2008-12-30 | 2010-07-08 | Nanosys, Inc. | Methods for encapsulating nanocrystals and resulting compositions |
| KR20100129030A (ko) * | 2009-05-29 | 2010-12-08 | 삼성엘이디 주식회사 | 파장변환시트 및 이를 이용한 발광장치 |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7157839B2 (en) * | 2003-01-27 | 2007-01-02 | 3M Innovative Properties Company | Phosphor based light sources utilizing total internal reflection |
| KR100651936B1 (ko) * | 2004-06-04 | 2006-12-06 | 엘지전자 주식회사 | 탑 에미션 방식의 유기 ｅｌ 소자 및 그 제조 방법 |
| JP2006083219A (ja) * | 2004-09-14 | 2006-03-30 | Sharp Corp | 蛍光体およびこれを用いた発光装置 |
| KR101266130B1 (ko) * | 2005-06-23 | 2013-05-27 | 렌슬러 폴리테크닉 인스티튜트 | 단파장 ｌｅｄ들 및 다운-컨버젼 물질들로 백색광을생성하기 위한 패키지 설계 |
| US20070241661A1 (en) * | 2006-04-12 | 2007-10-18 | Yin Chua B | High light output lamps having a phosphor embedded glass/ceramic layer |
| US8030664B2 (en) * | 2006-12-15 | 2011-10-04 | Samsung Led Co., Ltd. | Light emitting device |
| US7952105B2 (en) * | 2007-01-29 | 2011-05-31 | Global Oled Technology, Llc. | Light-emitting display device having improved efficiency |
| WO2009078426A1 (ja) * | 2007-12-18 | 2009-06-25 | Idec Corporation | 波長変換器及び発光装置 |
| EP2281420B1 (en) * | 2008-04-09 | 2014-10-15 | Agency for Science, Technology And Research | Multilayer film for encapsulating oxygen and/or moisture sensitive electronic devices |
| KR100982992B1 (ko) * | 2008-09-08 | 2010-09-17 | 삼성엘이디 주식회사 | 양자점 파장변환시트, 및 양자점 파장변환시트를 포함하는 발광장치 |
| KR101577300B1 (ko) * | 2008-10-28 | 2015-12-15 | 삼성디스플레이 주식회사 | 양자점을 이용한 백색광 발광다이오드 구조 및 이를 포함하는 백라이트 어셈블리 |
| KR101097342B1 (ko) * | 2010-03-09 | 2011-12-23 | 삼성모바일디스플레이주식회사 | 양자점 유기 전계 발광 소자 및 그 형성방법 |
| EP2580788A2 (en) * | 2010-06-08 | 2013-04-17 | Pacific Integrated Energy, Inc. | Optical antennas with enhanced fields and electron emission |
-
2010
- 2010-12-28 KR KR1020100136883A patent/KR101710212B1/ko active IP Right Grant
-
2011
- 2011-12-07 WO PCT/KR2011/009403 patent/WO2012091312A1/ko active Application Filing
- 2011-12-07 EP EP11852820.7A patent/EP2660885B1/en active Active
- 2011-12-07 US US13/634,229 patent/US20130016499A1/en not_active Abandoned
- 2011-12-07 CN CN201180027007.7A patent/CN102918667B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7294861B2 (en) * | 2005-06-30 | 2007-11-13 | 3M Innovative Properties Company | Phosphor tape article |
| WO2010077226A1 (en) * | 2008-12-30 | 2010-07-08 | Nanosys, Inc. | Methods for encapsulating nanocrystals and resulting compositions |
| KR20100129030A (ko) * | 2009-05-29 | 2010-12-08 | 삼성엘이디 주식회사 | 파장변환시트 및 이를 이용한 발광장치 |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014099080A2 (en) * | 2012-09-26 | 2014-06-26 | University Of Florida Research Foundation, Inc. | Transparent quantum dot light-emitting diodes with dielectric/metal/dielectric electrode |
| WO2014099080A3 (en) * | 2012-09-26 | 2014-09-18 | University Of Florida Research Foundation, Inc. | Transparent quantum dot light-emitting diodes with dielectric/metal/dielectric electrode |
| US9419174B2 (en) | 2012-09-26 | 2016-08-16 | University Of Florida Research Foundation, Inc. | Transparent quantum dot light-emitting diodes with dielectric/metal/dielectric electrode |
| WO2014148792A1 (ko) * | 2013-03-18 | 2014-09-25 | 고려대학교 산학협력단 | 무기 코팅층 및 고분자 코팅층을 포함하는 색변환 필름 및 이의 제조방법 |
| KR101459718B1 (ko) * | 2013-03-18 | 2014-11-12 | 고려대학교 산학협력단 | 무기 코팅층 및 고분자 코팅층을 포함하는 색변환 필름 및 이의 제조방법 |
| WO2016159608A1 (ko) * | 2015-03-27 | 2016-10-06 | 주식회사 엘지화학 | 발광 필름 |
| US10386674B2 (en) | 2015-03-27 | 2019-08-20 | Lg Chem, Ltd. | Light-emitting film |
| CN110023825A (zh) * | 2016-10-31 | 2019-07-16 | 纳米系统公司 | 用于显示器件的背光单元 |
| US11320577B2 (en) | 2016-10-31 | 2022-05-03 | Nanosys, Inc. | Radiation absorbing element for increasing color gamut of quantum dot based display devices |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR101710212B1 (ko) | 2017-02-24 |
| EP2660885A4 (en) | 2015-08-19 |
| EP2660885A1 (en) | 2013-11-06 |
| EP2660885B1 (en) | 2021-08-18 |
| WO2012091312A1 (ko) | 2012-07-05 |
| US20130016499A1 (en) | 2013-01-17 |
| CN102918667A (zh) | 2013-02-06 |
| CN102918667B (zh) | 2016-08-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101710212B1 (ko) | 광소자 및 이를 이용한 발광 다이오드 패키지, 백라이트 장치 | |
| US10866463B2 (en) | Strip, and backlight unit and liquid crystal display including the same | |
| KR102627322B1 (ko) | 표시 장치 | |
| KR100982992B1 (ko) | 양자점 파장변환시트, 및 양자점 파장변환시트를 포함하는 발광장치 | |
| US10705271B2 (en) | Display device | |
| US8294156B2 (en) | Nanocrystal light-emitting diode | |
| US10976610B2 (en) | Display device | |
| US9447932B2 (en) | Light-emitting diode package and method of manufacturing the same | |
| US10770516B2 (en) | Self-light emitting display device | |
| US10734453B2 (en) | Method of manufacturing a color conversion display panel and method of manufacturing a display device including the same | |
| KR20200117080A (ko) | 표시 장치 및 이의 제조 방법 | |
| TWI565107B (zh) | 光學片材、其製作方法及具其之發光二極體模組與顯示器 | |
| KR20150072848A (ko) | 파장 변환체 및 이를 포함하는 액정표시장치 | |
| US20200127174A1 (en) | Light emitting diode package with enhanced quantum dot reliability | |
| KR102338707B1 (ko) | 광원 및 조명장치 | |
| KR102167515B1 (ko) | 색변환 패널 | |
| CN111061083B (zh) | 显示装置 | |
| KR102167982B1 (ko) | 색변환 패널 | |
| KR20240062533A (ko) | 조명장치 | |
| KR100990303B1 (ko) | 나노결정 발광 소자 | |
| KR20210040820A (ko) | 색변환 패널 | |
| KR20210040778A (ko) | 색변환 패널 | |
| KR20220167748A (ko) | 광원 및 조명장치 | |
| CN111061083A (zh) | 显示装置 | |
| TW201639195A (zh) | 一種光學透鏡及使用該光學透鏡之發光模組、平板燈及顯示器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| AMND | Amendment | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| AMND | Amendment | ||
| X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
| GRNT | Written decision to grant |