KR20150089849A - 양자점을 이용한 엘이디 페키지 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다양한 색상 구현과 엘이디 소자의 열에 영향이 낮은 양자점을 이용한 엘이디 소자를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 내부에 공간이 형성된 베이스; 상기 베이스의 공간 상단에 안착되는 엘이디 소자; 상기 엘이디 소자와 일정 거리 이격되어 상기 베이스 상단에 부착되는 투명 기판; 및 상기 투명 기판 상단에 형성되되, 내부에 양자점이 분산되는 양자점층을 포함한다.

Description

양자점을 이용한 엘이디 페키지 및 그 제조 방법{LED package using quantum dots and preparation method thereof}
본 발명은 양자점을 이용한 엘이디 페키지 및 그 제조 방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 다양한 색으로 구현 가능하고 비교적 긴 수명의 엘이디 페키지 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
근래 엘이디 소자는 기존 조명을 대체할 수 있는 부품으로 각광받으면서, 수요가 급격히 늘고있다.
엘이디 소자는 높은 효율을 기반으로 적은 전력으로 높은 휘도의 빛을 얻을 수 있는 장점은 있으나, 종래 조명과는 다른 색특성을 나타내어 원하는 색의 조명으로 구현할 수 있는 연구가 진행되고 있으며, 대표적으로 양자점(QDs)을 추가하여 엘이디 소자에서 여기되는 여기광을 양자점의 특성을 변화시켜 발휘되는 빛을 조절하는 기술을 들 수 있다.
예를 들면, 공개특허 제2004-0098798호에는 고휘도 발광소자의 활성층으로 양자점 구조를 이용하여 LED의 넓은 파장 대역폭 특성과 레이저 다이오드의 높은 광출력 특성을 동시에 만족시키는 고휘도 발광소자 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 기판, 방출되는 광을 구속하기 위하여 기판 위에 형성된 제 1 클래딩층, 양자점들의 배열을 제어하기 위하여 제 1 클래딩층 위에 형성된 제 1초격자층, 사전설정된 파장을 갖는 광을 방출하기 위하여 제 1 초격자층 위에 형성된 양자점 구조의 활성층, 양자점들의 배열을 제어하기 위하여 활성층 위에 형성된 제 2 초격자층, 활성층으로부터 방출되는 광을 구속하기 위하여 제 2초격자층 위에 형성된 제 2 클래딩층 및 옴 접촉(ohmic contact)을 조절하기 위하여 제 2 클래딩층 위에 형성된 오믹층을 포함하는 고휘도 발광소자 및 그 제조 방법이 개시되어 있다.
또한, 등록특허 제991904호를 들 수 있다. 상기 발명은 양자점을 이용한 백색광 LED 소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 여기광원과, 양자점의 크기를 조절하여 여기광원에 의해 여기되어 적색, 황색, 녹색, 청색을 발하는 양자점들을 매트릭스 등에 분산하거나 담체하여 이들을 여기광원 위에 위치시키거나 양자점 자체를 여기광원위에 코팅시킴으로써 백색광을 구현하는 LED 소자에 관한 것으로, RYGB 양자점을 동시에 여기시키는 에너지 효율적인 단파장 광원을 결합하여 형성되기 때문에 자연광에 매우 유사한 높은 연색성을 갖는 효과를 제공하는 장점이 있다.
상기의 방법들은 양자점을 이용하여 다양한 색을 구현할 수 있는 엘이디 소자를 제공하는 장점이 있으나, 양자점을 일반적인 레진 봉지제와 물리적으로 혼합한 후, 엘이디 페키지 위에 분산시켜 제조한다. 상기와 같은 제조 방법은 엘이디 페키지에서 발생하는 100℃이상의 높은 열로 인하여 양자점의 성능 저하가 일어날 수 있으며, 또한 하나의 소자에서 구현할 수 있는 색은 다소 제한이 있는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 단점을 극복하기 위하여 안출된 것으로, 다양한 색상 구현과 엘이디 소자의 열에 영향이 낮은 양자점을 이용한 엘이디 소자를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 상기의 특성을 갖는 양자점을 이용한 엘이디 소자를 제조하기 위한 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 내부에 공간이 형성된 베이스; 상기 베이스의 공간 상단에 안착되는 엘이디 소자; 상기 엘이디 소자와 일정 거리 이격되어 상기 베이스 상단에 부착되는 투명 기판; 및 상기 투명 기판 상단에 형성되되, 내부에 양자점이 분산되는 양자점층을 포함한다.
바람직하게는, 상기 양자점층은 프리팅 기법에 의하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
더욱 바람직하게는, 상기 양자점층의 두께는 스크린 메쉬의 두께에 의하여 조절되는 것을 특징으로 한다.
더욱 바람직하게는, 상기 양자점층은 상하 두개의 층으로 구분되면, 각 층에는 다른 영역 파장대의 양자점이 분산되어 있는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 양자점층은 3개의 층으로 구분되면, 각 층에는 다른 영역 파장대의 양자점이 분산되어 있는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 양자점층은 양자점 용매와 레진의 혼합물에 의하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
더욱 바람직하게는, 상기 레진은 UV경화 레진인 것을 특징으로 한다.
더욱 바람직하게는, 상기 양자점층의 두께는 10㎛ 내지 1mm인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 투명 기판을 준비하는 투명 기판 준비 단계; 투명 기판 상단에 양자점층을 형성하는 양자점층 형성 단계; 형성된 양자점층을 경화하는 양자점층 경화 단계; 양자점층이 형성된 투명 기판을 분리하는 분리 단계; 및 상기 분리된 투명 기판 하단에 엘이디 소자를 부착하는 엘이디 소자 부착 단계를 포함한다.
바람직하게는, 상기 투명 기판은 사파이어, PET, 글래스, PMMA 및 폴리머류 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
더욱 바람직하게는, 상기 양자점층은 양자점 용매와 레진의 혼합물을 프리팅 기법에 의하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
더욱 바람직하게는, 상기 양자점층은 상하 두개의 층으로 구분되면, 각 층에는 다른 영역 파장대의 양자점이 분산되어 있는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 양자점층은 3개의 층으로 구분되면, 각 층에는 다른 영역 파장대의 양자점이 분산되어 있는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 레진은 UV경화 레진인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 양자점을 이용한 엘이디 소자 및 그 제조 방법은 엘이디 소자 상단에 일정 거리 이격된 위치에 투명 기판을 안착하고, 상기 투명 기판 상단에 양자점과 레진의 혼합물 층을 형성하는 것을 특징으로 하여, 엘이디 소자에서 발생하는 열에 의한 성능 저하를 원천적으로 차단할 수 있으며, 또한 투명 기판 상단에 혼합물 층을 다양하게 형성할 수 있으므로, 다양한 형태의 색상 구현이 가능한 엘이디 페키지를 제공하는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 양자점을 이용한 엘이디 페키지의 구성도이며,
도 2는 도 1의 다른 실시예이며,
도 3은 도 1의 양자점층 형성을 위한 프린팅 기법의 설명도이며,
도 4는 본 발명에 따른 양자점을 이용한 엘이디 페키지 제조 방법의 절차도이며,
도 5는 도 1에 도시된 투명 기판 준비 단계의 설명도이며,
도 6은 도 1에 도시된 양자점층 형성 단계의 설명도이며,
도 7은 도 1에 도시된 양자점층 경화 단계의 설명도이며,
도 8은 도 1에 도시된 분리 단계의 설명도이며,
도 9은 도 1에 도시된 엘이디 소자 부착 단계의 설명도이다.
이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.
먼저 본 발명에 따른 엘이디 패키지(10)는 도 1에 도시된 바와 같이, 내부에 공간이 형성된 베이스(1), 상기 베이스(1)의 상단에 안착되는 엘이디 소자(2), 상기 베이스(1) 상단에 안착되는 투명 기판(3), 상기 투명 기판(3) 상단에 형성되는 양자점층(4)을 포함하여 구성된다.
상기 베이스(1)는 내부에 엘이디 소자(2)를 수용할 수 있는 공간이 형성되고, 상기 공간에 엘이디 소자(2)가 안착된다.
상기 베이스(1)는 내부에 공간이 형성되고, 상기 공간에 엘이디 소자(2)가 안착될 수 있으면, 어떠한 형태로 무방하다.
상기 베이스(1) 상단에는 투명 기판(3)이 안착된다.
상기 투명 기판(3)은 광학적으로 투명한 재질로, 사파이어, PET, 글래스, PMMA 및 폴리머류 중 선택된 어느 하나로 구성할 수 있다.
상기 투명 기판(3) 상단에는 양자점층(4)이 형성되며, 두께는 10㎛ 내지 1mm로 형성하는 것이 상기 범위의 두께가 제조 공정상 가장 유리한다.
필요한 경우 다른 두께로도 형성 가능하며, 상기 양자점층(4)은 상기 엘이디 소자(2)와 일정 거리 이격되어 배치되는 것이 바람직하며, 상기 엘이디 소자(2)에서 발생되는 여기광에 의하여 특별한 색으로 필터링하는 역할을 한다.
상기 양자점층(4)은 양자점 용매와 레진이 혼합된 것으로, 양자점 용매의 종류와 양을 조절하는 경우 다양한 형태의 색을 조절할 수 있다.
이때 상기 레진은 열경화 레진 또는 UV경화 레진을 사용할 수 있으나, 양자점 자체가 열에 민감하므로, UV경화 레진을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 엘이디 소자(2)에서 방사되는 여기광에 발광 파장대가 다른 양자점을 선택하는 경우 전체 엘이디 페키지(10)에서 발광되는 빛의 색깔을 조절할 수 있는 장점이 있다.
또한 필요한 경우 상기 엘이디 페키지(10)는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 양자점층(4)을 제1양자점층(5) 및 제2양자점층(6)으로 구분하여 구성할 수 있다.
이때 제1양자점층(5)와 제2양자점층(6)에 다른 양자점 용매를 적용하는 경우 실제 자연광과 유사한 색이 발현되도록 구성할 수 있다.
한편, 상기 양자점층(4)은 도 3에 도시된 바와 같이, 프린팅 기법으로 도포하여 제조할 수 있다.
상기 프린팅 기법은 스크린 메쉬의 두께를 조절하는 경우 양자점층(4)의 두께도 조절할 수 있는 장점이 있다.
그리고, 복수의 층을 구성하는 경우 제1양자점층(5)을 형성한 후, UV를 통하여 경화한 후, 추가적으로 프린팅 기법에 의하여 제2양자점층(5)을 형성할 수 있다.
필요한 경우, 상기 양자점층(4)은 3개의 층으로 구성할 수 있으며, 상기 3개의 층 역시 2개의 층을 형성하는 방식과 동일하게 구현한다.
다음은 본 발명에 따른 양자점을 이용한 엘이디 페키지의 제조 방법은 도 4에 도시된 바와 같이, 투명 기판 준비 단계(S1), 양자점층 형성 단계(S2), 양자점층 경화 단계(S3), 분리 단계(S4) 및 엘이디 소자 부착 단계(S5)를 포함하여 구성된다.
각 단계에 대하여 구체적으로 설명한다.
기판 준비 단계(S1)
먼저 기판 준비 단계(S1)는 도 5에 도시된 바와 같이 평판의 투명 기판(3)을 준비하는 단계이다.
상기 투명 기판(3)은 상기한 바와 같이, 사파이어, PET, 글래스, PMMA 및 폴리머류 중 선택된 어느 하나이다.
양자점층 형성 단계(S2)
기판 준비 단계(S1)가 완료되면, 상기 투명 기판(3) 상단에 양자점층(4)을 형성하는 양자점층 형성 단계(S2)가 도 6에 도시된 바와 같이 수행된다.
상기 양자점층(4)은 별도의 양자점 용매와 레진을 혼합한 혼합물을 프린팅 기법을 이용하여 형성한다.
물론 양자점 용매는 발현되는 색을 기준으로 선택하고, 상기 레진을 UV경화 레진을 사용하는 것이 바람직하다.
또한 양자점층(4)의 두께는 스크린 메쉬의 두께를 선정하여 조절한다.
양자점층 경화 단계(S3)
양자점층(4)의 형성이 완료된 투명 기판(3)은 양자점층(4)의 경화를 위한 경화 단계(S3)가 도 7에 도시된 바와 같이, 수행된다.
이전 단계에서 사용된 레진이 열경화 레진인 경우에는 가열에 의하여 경화시키고, UV경화 레진인 경우에는 UV를 조사하여 경화한다.
분리 단계(S4)
양자점층 경화 단계(S3)가 완료되면, 도 8에 도시된 바와 같이, 투명 기판(3)을 엘이디 소자에 부착하기 적절한 크기로 절단한다.
엘이디 소자 부착 단계(S5)
상기 분리 단계(S4)에서 절단된 투명 기판(3) 하단에 도 9에 도시된 바와 같이 엘이디 소자(2)를 부착하나, 실질적으로는 베이스(1)의 상단을 상기 투명 기판(3) 하단에 부착하여 전체 엘이디 패키지(10)의 제조를 완료한다.
한편, 상기 양자점층(4)이 복수개 형성되는 경우 양자점층 형성 단계(S2)와 경화 단계(S3)를 반복적으로 수행하면 되고, 이때 양자점 용매를 달리하는 경우 각 양자점층(4)은 다른 색을 발휘하는 층으로 구현된다.
또한, 필요한 경우, 상기 분리 단계(S4) 이전에 엘이디 소자 부착 단계(S5)를 수행한 후, 투명 기판(3)을 분리하는 형태로도 진행될 수 있다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.
1: 베이스 2: 엘이디 소자
3: 투명 기판 4: 양자점층
5: 제1양자점층 6: 제2양자점층
10: 엘이디 패키지
S1: 투명 기판 준비 단계 S2: 양자점층 형성 단계
S3: 양자점층 경화 단계 S4: 엘이디 소자 부착 단계
S5: 분리 단계

Claims (14)

  1. 내부에 공간이 형성된 베이스;
    상기 베이스의 공간 상단에 안착되는 엘이디 소자;
    상기 엘이디 소자와 일정 거리 이격되어 상기 베이스 상단에 부착되는 투명 기판; 및
    상기 투명 기판 상단에 형성되되, 내부에 양자점이 분산되는 양자점층을 포함하는 양자점을 이용한 엘이디 패키지.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 양자점층은 프리팅 기법에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 양자점을 이용한 엘이디 패키지.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 양자점층의 두께는 스크린 메쉬의 두께에 의하여 조절되는 것을 특징으로 하는 양자점을 이용한 엘이디 패키지.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 양자점층은 상하 두개의 층으로 구분되면, 각 층에는 다른 영역 파장대의 양자점이 분산되어 있는 것을 특징으로 하는 양자점을 이용한 엘이디 패키지.
  5. 청구항 3에 있어서, 상기 양자점층은 3개의 층으로 구분되면, 각 층에는 다른 영역 파장대의 양자점이 분산되어 있는 것을 특징으로 하는 양자점을 이용한 엘이디 패키지.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 양자점층은 양자점 용매와 레진의 혼합물에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 양자점을 이용한 엘이디 패키지.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 레진은 UV경화 레진인 것을 특징으로 하는 양자점을 이용한 엘이디 패키지.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 양자점의 두께는 10㎛ 내지 1mm인 것을 특징으로 하는 양자점을 이용한 엘이디 패키지.
  9. 투명 기판을 준비하는 투명 기판 준비 단계;
    투명 기판 상단에 양자점층을 형성하는 양자점층 형성 단계;
    형성된 양자점층을 경화하는 양자점층 경화 단계;
    양자점층이 형성된 투명 기판을 분리하는 분리 단계; 및
    상기 분리된 투명 기판 하단에 엘이디 소자를 부착하는 엘이디 소자 부착 단계를 포함하는 양자점을 이용한 엘이디 패키지 제조 방법.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 투명 기판은 사파이어, PET, 글래스, PMMA 및 폴리머류 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 양자점을 이용한 엘이디 패키지 제조 방법.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 양자점층은 양자점 용매와 레진의 혼합물을 프리팅 기법에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 양자점을 이용한 엘이디 패키지 제조 방법.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 양자점층은 상하 두개의 층으로 구분되면, 각 층에는 다른 영역 파장대의 양자점이 분산되어 있는 것을 특징으로 하는 양자점을 이용한 엘이디 패키지 제조 방법.
  13. 청구항 11에 있어서, 양자점층은 3개의 층으로 구분되면, 각 층에는 다른 영역 파장대의 양자점이 분산되어 있는 것을 특징으로 하는 양자점을 이용한 엘이디 패키지 제조 방법.
  14. 청구항 11에 있어서, 상기 레진은 UV경화 레진인 것을 특징으로 하는 양자점을 이용한 엘이디 패키지 제조 방법.
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