KR20180082041A - 발광 소자 패키지, 그 제조 방법, 발광 소자 패키지를 포함하는 백라이트 유닛, 및 표시 장치 - Google Patents

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유철희
강현아
이정우
이정희
장은주
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Abstract

중앙부에 형성된 오목부와, 오목부를 둘러싸고 있는 내벽과, 내벽과 상기 오목부의 바닥면에 각각 접하는 단차부(段差)를 포함하는 패키지 프레임; 오목부의 내부에 배치되어 있고, 제1광을 발광하는 광원; 광원 위에 위치되되, 단차부의 상부면에 안착되어 광원으로부터 이격되도록 배치되는 기판; 기판 위에 형성되어 있고, 제1광을 흡수하여 제1광과 다른 파장을 갖는 제2광을 방출하는 복수의 양자점을 포함하는 광 변환층; 및 적어도 광 변환층을 덮고 있는 복수의 배리어층을 포함하고, 복수의 배리어층은 제1 무기 배리어층, 및 제1 유기 배리어층을 포함하는 발광 소자 패키지와, 이를 제조하는 방법, 및 이를 포함하는 백라이트 유닛과 표시 장치가 제공된다.

Description

발광 소자 패키지, 그 제조 방법, 발광 소자 패키지를 포함하는 백라이트 유닛, 및 표시 장치 {LIGHT EMITTING DEVICE PACKAGE, METHOD OF MAKING THE SAME, BACKLIGHT UNIT AND DISPLAY DEVICE COMPRISING THE SAME}
발광 소자 패키지, 그 제조 방법, 및 발광 소자 패키지를 포함하는 백라이트 유닛과 표시 장치에 관한 것이다.
반도체 나노결정(semiconductor nanocrystal), 또는 양자점(quantum dot)으로 불리는 물질은 수 나노 크기의 결정 구조를 가진 반도체 물질로서, 수백에서 수천 개 정도의 원자로 구성되어 있다.
양자점은 크기가 매우 작기 때문에 단위 부피당 표면적이 넓고, 양자 구속(quantum confinement) 효과 등을 나타낸다. 따라서 반도체 물질 자체의 고유한 특성과는 다른 독특한 물리화학적 특성을 나타낸다.
특히, 양자점의 크기를 조절하는 방법 등을 통하여 나노결정의 광전자로서의 특성을 조절할 수 있으며, 표시 장치, 또는 생체 발광 표지 소자 등으로의 응용 개발이 이루어지고 있다.
아울러 중금속을 함유하지 않은 양자점은 환경 친화적이며 인체에 안전하기 때문에 발광 재료로서 다양한 장점을 가진다. 이러한 우수한 특성과 다양한 응용 가능성을 가진 양자점은 크기, 구조, 균일도 등을 조절하여 여러 가지 합성 기술들이 개발되고 있다.
한편, 양자점을 백라이트 유닛, 또는 표시 장치의 발광 소자 패키지에 적용하려면, 양자점의 산소, 수분에 대한 안정성, 발광 효율, 발광 소자 패키지 수명 등을 향상시키기 위한 기술이 필요하다.
일 구현예는 산소, 수분에 대한 안정성과 발광 효율이 모두 우수한 발광 소자 패키지를 제공하고자 한다.
다른 일 구현예는 상기 발광 소자 패키지를 제조하는 방법을 제공하고자 한다.
또 다른 구현예들은 상기 발광 소자 패키지를 포함하는 백라이트 유닛과 표시 장치를 제공하고자 한다.
일 구현예에 따르면, 중앙부에 형성된 오목부와, 상기 오목부를 둘러싸고 있는 내벽과, 상기 내벽과 상기 오목부의 바닥면에 각각 접하는 단차부(段差)를 포함하는 패키지 프레임; 상기 오목부의 내부에 배치되어 있고, 제1광을 발광하는 광원; 상기 광원 위에 위치되되, 상기 단차부의 상부면에 안착되어 상기 광원으로부터 이격되도록 배치되는 기판; 상기 기판 위에 형성되어 있고, 상기 제1광을 흡수하여 상기 제1광과 다른 파장을 갖는 제2광을 방출하는 복수의 양자점을 포함하는 광 변환층; 및 적어도 상기 광 변환층을 덮고 있는 복수의 배리어층을 포함하고, 상기 복수의 배리어층은 제1 무기 배리어층, 및 제1 유기 배리어층을 포함하는 발광 소자 패키지가 제공된다.
상기 단차부의 개구부 폭은 상기 기판의 길이방향 폭보다 좁을 수 있다.
상기 기판은 상기 오목부를 상기 광원이 위치되는 제1 영역과, 상기 광 변환층이 위치되는 제2 영역으로 구획하며, 상기 기판의 길이방향을 기준으로, 상기 제2 영역의 폭은 상기 제1 영역의 폭보다 넓을 수 있다.
상기 기판의 길이방향을 기준으로, 상기 광 변환층의 폭은 상기 제1 영역의 폭과 같거나, 상기 제1 영역의 폭보다 넓을 수 있다.
상기 기판의 길이방향을 기준으로, 상기 제1 영역은 상기 기판으로부터 멀어짐에 따라 점차 감소하는 폭을 가질 수 있다.
상기 기판의 길이방향을 기준으로, 상기 제2 영역은 상기 기판으로부터 멀어짐에 따라 점차 증가하는 폭을 가질 수 있다.
상기 단차부는, 상기 패키지 프레임의 바닥면과 접하는 제1 단차부, 및
상기 제1 단차부의 위에 형성되어 있는 제2 단차부를 포함할 수 있다.
상기 제1 단차부의 중앙부와 상기 제2 단차부의 중앙부는 각각 개구되어 있으며, 상기 기판의 길이방향을 기준으로, 상기 제2 단차부의 개구부 폭은 상기 제1 단차부의 개구부 폭보다 클 수 있다.
상기 단차부는 상기 제2 단차부의 위에 형성되어 있고 중앙부가 개구된 제3 단차부를 더 포함하고, 상기 기판의 길이방향을 기준으로, 상기 제3 단차부의 개구부 폭은 상기 제1 단차부의 개구부 폭, 및 상기 제2 단차부의 개구부 폭 보다 클 수 있다.
상기 제1 무기 배리어층은 상기 광 변환층의 표면의 적어도 일부를 덮고 있을 수 있고, 상기 제1 무기 배리어층이 상기 광 변환층의 표면을 전부 덮도록 형성될 수도 있다.
상기 제1 무기 배리어층은 적어도 상기 기판의 상부면 일부를 덮고 있을 수 있다.
상기 제1 무기 배리어층은 적어도 상기 내벽 일부를 덮고 있을 수 있다.
상기 제1 무기 배리어층은 산화실리콘, 질화실리콘, 산화알루미늄, 산화티타늄, 산화인듐, 산화주석, 산화주석인듐, 산화탄탈륨, 산화지르코늄, 산화니오븀, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 제1 유기 배리어층은 티올기(-SH)를 포함할 수 있다.
상기 제1 유기 배리어층은 제1 무기 배리어층 위에 형성될 수 있다.
상기 복수의 배리어층은 상기 제1 유기 배리어층을 덮고 있는 제2 무기 배리어층을 더 포함할 수 있다.
제2 무기 배리어층은 산화실리콘, 질화실리콘, 산화알루미늄, 산화티타늄, 산화인듐, 산화주석, 산화주석인듐, 산화탄탈륨, 산화지르코늄, 산화니오븀, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 복수의 배리어층은 상기 제2 무기 배리어층을 덮고 있는 제2 유기 배리어층을 더 포함할 수 있다.
상기 제2 유기 배리어층은 상기 기판에 의해 구획된 상기 오목부의 상부 공간을 메우고 있을 수 있다.
상기 제2 유기 배리어층은 에폭시, 비닐 중합체, 폴리이미드, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리아릴레이트, 폴리카보네이트, 폴리에테르이미드, 폴리에틸렌, 폴리아크릴레이트, 폴리에테르술폰, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 기판 상부면에는 그루브가 형성되어 있고, 상기 광 변환층은 적어도 상기 그루브를 메우고 있을 수 있다.
한편, 다른 일 구현예에 따르면, 중앙부에 형성된 오목부와, 상기 오목부를 둘러싸고 있는 내벽과, 상기 내벽과 상기 오목부의 바닥면에 각각 접하는 단차부(段差)를 포함하는 패키지 프레임을 준비하고, 상기 패키지 프레임의 바닥면에 제1광을 발광하는 광원을 배치하고, 상기 제1광을 흡수하여 상기 제1광과 다른 파장을 갖는 제2광을 발광하는 복수의 양자점을 포함하는 광 변환층을 준비하고, 상기 광 변환층을 기판 위에 부착하고, 상기 광 변환층이 부착된 기판을, 상기 내벽과 상기 패키지 프레임의 바닥면에 각각 접하되 상기 기판이 안착되는 단차(段差)부에 안착하고, 상기 광 변환층의 적어도 일부를 덮도록 제1 무기 배리어층을 형성하고, 상기 제1 무기 배리어층 위에 제1 유기 배리어층을 형성하는, 발광 소자 패키지 제조 방법이 제공된다.
상기 발광 소자 패키지 제조 방법은 상기 광 변환층을 상기 기판 위에 부착한 후 상기 제1 무기 배리어층을 형성할 수 있다.
상기 발광 소자 패키지 제조 방법은 상기 제1 유기 배리어층을 덮도록 제2 무기 배리어층을 형성할 수 있다.
상기 발광 소자 패키지 제조 방법은 상기 제2 무기 배리어층을 덮도록 제2 유기 배리어층을 형성할 수 있다.
상기 발광 소자 패키지 제조 방법은 상기 기판에 의해 구획된 상기 오목부의 상부 공간을 제2 유기 배리어층으로 메울 수 있다.
한편, 일 구현예에 따른 발광 소자 패키지를 포함하는 백라이트 유닛과, 이를 포함하는 표시 장치가 각각 제공된다.
산소, 수분에 대한 안정성과 발광 효율이 모두 우수한 발광 소자 패키지, 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다.
또한, 상기 발광 소자 패키지를 포함하여 신뢰성과 발광 효율이 모두 우수한 백라이트 유닛과, 고품질의 화상을 표시하는 표시 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 일 구현예에 따른 발광 소자 패키지의 개략적인 구조를 나타낸 단면도이고,
도 2 내지 도 4는 일 구현예에 따른 발광 소자 패키지의 다양한 패키지 프레임의 예시를 나타낸 단면도이고,
도 5는 일 구현예에 따른 발광 소자 패키지의 광 변환층 주변을 확대하여 나타낸 단면도이고,
도 6 내지 도 12는 도 2에 도시된 패키지 프레임이 적용된 발광 소자 패키지의 다양한 예시를 나타낸 단면도이고,
도 13 내지 도 15는 도 4에 도시된 패키지 프레임이 적용된 발광 소자 패키지의 다양한 예시를 나타낸 단면도이다.
이하, 실시예에 대하여 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
또한, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.
우선, 도 1을 참조하여 일 구현예에 따른 발광 소자 패키지(100)의 개략적인 구조를 설명한다.
도 1은 일 구현예에 따른 발광 소자 패키지의 개략적인 구조를 나타낸 단면도이다.
일 구현예에 따른 발광 소자 패키지(100)는, 패키지 프레임(11), 패키지 프레임(11) 내부에 배치되는 광원(12), 광원(12)과 이격되어 배치되되, 광원(12)의 위에 배치되는 기판(14), 기판(14) 위에 형성되고, 복수의 양자점(15a)을 포함하는 광 변환층(15), 및 적어도 광 변환층(15)을 덮고 있는 복수의 배리어층(16, 17)을 포함한다. 복수의 배리어층은 광 변환층(15) 표면을 덮고 있는 제1 무기 배리어층(16)과, 제1 무기 배리어층(16) 위에 형성되어 광 변환층(15)을 한 차례 더 덮고 있는 제1 유기 배리어층(17)을 포함할 수 있다.
일 구현예에 따른 발광 소자 패키지(100)는 광원(12), 기판(14) 및 광 변환층(15)이 모두 오목부(2)를 통하여 패키지 프레임(11)의 내부에 수용되어 있다. 다만, 일 구현예에 따른 발광 소자 패키지(100)에서는 기판(14)과 광 변환층(15) 모두, 광원(12)과 소정의 간격을 두고 이격되어 배치되어 있다.
광원(12)은 패키지 프레임(11)의 바닥면에 배치되어 있다. 일 구현예에 서는 광원(12)으로 발광 다이오드 칩(light emitting diode chip), 레이저(laser), 램프(lamp) 등, 다양한 발광 유닛을 사용할 수 있다.
광원(12)은 특정 파장 영역을 갖는 제1광을 발광할 수 있다. 일 구현예에서, 제1광은 420 nm 내지 480 nm 의 파장 영역을 갖는 청색광일 수 있으나, 일 구현예가 반드시 이에 제한되는 것은 아니며, 제1광이 자외선 파장 영역, 또는 상기 청색광과는 다른 파장 영역을 갖는 가시광일 수도 있다.
기판(14)은 광학적으로 투명한 소재로 이루어질 수 있다. 일 구현예에서 기판(14)은 광원(12)의 광 방사 방향 전방에 배치되므로, 광원(12)으로부터 방사된 광을 투과시켜 광 변환층(15)에 전달할 수 있다.
한편, 기판(14)은 광원(12)으로부터 소정 간격 이격되어 배치되되, 산소, 수분에 대한 차단성이 우수한 재료를 포함할 수 있다. 일 구현예에서, 기판(14)은 유리, 금속 산화물, 폴리올레핀, 폴리에스테르, 폴리이미드, 폴리카보네이트, 폴리에테르술폰, 티올렌(thiol-ene) 중합체, 가교, 또는 미가교 (메타)아크릴레이트 중합체, 멜라민(메타)아크릴레이트 중합체, 폴리에폭시, 에폭시(메타)아크릴레이트 중합체, 유기 규소 중합체, 실리콘(메타)아크릴레이트 중합체, 폴리우레탄(메타)아크릴레이트 중합체, 비닐 중합체, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
일 구현예에서 광 변환층(15)이란, 발광체를 포함하고 있어, 외부로부터 입사된 광, 예를 들어 광원(12)으로부터 제1광을 흡수하여, 제1광과 다른 파장 영역을 갖는 제2광으로 변환, 및 방출할 수 있는 층을 의미한다. 광 변환층은, 광 변환부재로 복수의 양자점(15a)을 포함할 수 있다.
광 변환층(15)은 기판(14)의 위에 배치되어 있다. 광 변환층(15)은 도 1에 도시된 바와 같이 기판(14) 위에 배치되어 기판(14) 상부면 일부를 가리고 있을 수 있다. 일 구현예에서는 제1 무기 배리어층(16)이 광 변환층(15)의 모든 표면(상부면, 측면, 및 하부면)을 전부 덮도록 형성되어 있을 수 있다. 즉, 제1 무기 배리어층(16)이 광 변환층(15)의 모든 표면을 둘러싸도록 형성되어 있을 수 있다.
광 변환층(15)은 발광체로 복수의 양자점(15a)이 분산되어 있는 수지를 기재 위에 도포 후 경화하거나, 내부에 중공이 형성된 미세관(capillary) 구조체에 복수의 양자점(15a)이 분산되어 있는 수지를 주입하여 경화하는 등의 방법을 이용해 형성할 수 있다.
양자점(15a)은 양자 구속 효과(quantum confinement effect)에 의해 불연속적인 에너지 밴드갭(energy band gap)을 가지므로, 제1광을 흡수하여 제1광과 다른 파장을 갖는 제2광으로 변환하여 방출할 수 있다. 이에 따라, 양자점(15a)을 광 변환층으로 사용하는 발광 소자 패키지(100)는 우수한 색재현율과 색순도를 갖는 광을 방출할 수 있다.
일 구현예에서, 양자점(15a)의 소재는 특별히 제한되지 않으며, 공지되었거나 상업적으로 입수 가능한 양자점을 사용할 수 있다. 예를 들어 양자점은, II족-VI족 화합물, III족-V족 화합물, IV족- VI족 화합물, IV족 화합물 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 II-VI족 화합물은 CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO, HgS, HgSe, HgTe, MgSe, MgS 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, MgZnSe, MgZnS 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물; 및 HgZnTeS, CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe, HgZnSTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 III-V족 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, InZnP 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물; 및 GaAlNP, 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 있다. 상기 IV-VI족 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.
상기 IV족 화합물은 Si, Ge 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 단원소 화합물; 및 SiC, SiGe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 이원소 화합물, 삼원소 화합물 또는 사원소 화합물은 균일한 농도로 입자 내에 존재하거나, 농도 분포가 부분적으로 다른 상태로 나누어져 동일 입자 내에 존재하는 것일 수 있다. 하나의 양자점(15a)이 다른 양자점(15a)을 둘러싸는 코어/쉘 구조를 가질 수도 있다. 코어와 쉘의 계면은 쉘에 존재하는 원소의 농도가 중심으로 갈수록 낮아지는 농도 구배(gradient)를 가질 수 있다. 또한, 상기 양자점(15a)은 하나의 양자점 코어와 이를 둘러싸는 다층의 쉘을 포함하는 구조를 가질 수도 있다. 이때 다층의 쉘 구조는 2 층 이상의 쉘 구조를 가지는 것으로 각각의 층은 단일 조성 또는 합금 또는 농도 구배를 가질 수 있다
또한, 양자점(15a)은 코어보다 쉘을 구성하는 물질 조성이 더 큰 에너지 밴드갭을 갖고 있어, 양자 구속 효과가 효과적으로 나타나는 구조를 가질 수 있다. 다층의 쉘을 구성하는 경우도 코어에 가까운 쉘보다 코어의 바깥 쪽에 있는 쉘이 더 큰 에너지 밴드갭을 갖는 구조일 수 있으며, 이 때 양자점(15a)은 자외선 내지 적외선 파장 범위를 가질 수 있다.
양자점(15a)은 약 10 % 이상, 예컨대, 약 30 % 이상, 약 50 % 이상, 약 60 % 이상, 약 70 % 이상, 또는 약 90 % 이상의 양자 효율(quantum efficiency)을 가질 수 있다.
복수의 양자점(15a)은 서로 동일한 소재로 형성될 수도 있고, 서로 다른 소재로 형성될 수도 있다. 또한, 복수의 양자점(15a)간에는 서로 동일한 크기를 가질 수도 있고, 서로 다른 크기를 가질 수도 있다.
일 구현예에서, 만약 입사광이 청색광일 경우, 복수의 양자점(15a)은 적어도 청색광을 녹색광으로 변환하는 녹색 양자점과 청색광을 적색광으로 변환하는 적색 양자점을 포함할 수 있다. 이에 따라, 일 구현예에 따른 광 변환층(15)이 최종적으로 방출하는 광이 청색광, 녹색광, 및 적색광의 혼색(color mixture)인 백색광이 되도록 조절할 수 있다.
다만, 일 구현예에서 발광체의 종류가 반드시 양자점으로 제한되는 것은 아니며, 양자점의 종류도 녹색 양자점과 적색 양자점으로 제한되는 것이 아니다.
예를 들어, 일 구현예에 따른 광 변환층은 녹색 양자점과 적색 형광체를 조합하여 백색광을 발광할 수도 있고, 적색 양자점과 녹색 형광체를 조합할 수도 있다. 또한, 양자점 외에 마젠타(magenta), 시안(cyan), 옐로우(yellow)를 발광하는 형광체를 각각 포함할 수도 있다.
제1 무기 배리어층(16)은, 전술한 바와 같이 적어도 광 변환층(15)의 표면을 전부 덮고 있을 수 있다. 제1 무기 배리어층(16)은 광 변환층(15)을 물리적 충격으로부터 보호하는 역할과 동시에, 외부의 산소, 수분 등으로부터 보호하는 역할을 수행할 수 있다.
제1 무기 배리어층(16)은 산소 및/또는 수분에 대한 차단성이 우수한 재료를 포함할 수 있다. 일 구현예에서, 제1 무기 배리어층(16)은 산화실리콘, 질화실리콘, 산화알루미늄, 산화티타늄, 산화인듐, 산화주석, 산화주석인듐, 산화탄탈륨, 산화지르코늄, 산화니오븀, 또는 이들의 조합을 포함하는 무기물일 수 있다.
제1 무기 배리어층(16)의 수증기 투과도(Water Vapor Transmission Rate, WVTR) 및 산소 투과도(Oxygen Transmission Rate, OTR)는 약 10-4g/m2/day 내지 10-2g/m2/day, 예를 들어 약 10-3g/m2/day일 수 있다. 제1 무기 배리어층(16)이 상기와 같이 낮은 수증기 투과도 및 산소 투과도를 가짐으로써, 광 변환층(15)을 산소 및/또는 수분으로부터 보호할 수 있다.
제1 유기 배리어층(17)은 제1 무기 배리어층(16) 표면에 밀착되되, 제1 무기 배리어층(16) 위에 형성되어 광 변환층(15)을 한 차례 더 덮고 있을 수 있다. 제1 유기 배리어층(17)은 제1 무기 배리어층(16) 위에 유기물 용액을 얹는 용액 공정 등을 통해 형성될 수 있다.
제1 유기 배리어층(17)은 적어도 광 변환층(15), 및 제1 무기 배리어층(16) 중 광 변환층(15)을 둘러싸고 있는 영역을 덮도록 형성되어 있을 수 있다. 다만, 일 구현예가 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
일 구현예에 따른 제1 유기 배리어층(17)은 수분, 산소 차단성이 우수한 소재로 이루어질 수 있다. 일례로, 제1 유기 배리어층(17)은 티올기(-SH)를 포함하는 유기층일 수 있다.
일 구현예에 따른 제1 유기 배리어층(17)은, 예를 들어 펜타에리트리톨 테트라키스 (3-머캅토프로피오네이트) (pentaerythritol tetrakis (3-mercaptopropionate), 펜타에리트리톨 테트라키스 (3-머캅토부틸레이트) (pentaerythritol tetrakis (3-mercaptobutylate), 트리메틸올프로판 트리스(3-머캅토프로피오네이트) (3T (trimethylopropane tris(3-mercaptopropionate)), 트리스[2-(3-머캅토프로피오닐옥시)에틸]이소시아누레이트 (3TI: tris[2-(3-mercaptopropionyloxy)ethyl] isocyanutte), 티올렌(thiol-ene) 중합체, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 티올렌 중합체는, 말단에 티올기(-SH)를 2 이상 갖는 제1 모노머와 말단에 탄소-탄소 불포화 결합을 2개 이상 가지는 제2 모노머를 포함하는 모노머 혼합물의 중합 생성물을 의미한다.
전자 산업의 발달에 따라, 디스플레이 장치 등에 광을 공급하기 위한 수단으로써, 일반적으로 광원으로 LED를 포함하고, 발광체로 특정 파장을 방출하는 형광체를 포함하는 발광 소자가 제공되고 있다. 다만, 이러한 형광체는 반도체 나노결정(양자점)에 비해 색재현율과 색순도가 좋지 않다. 이에 따라, 형광체를 대체하기 위한 물질로 양자점을 발광 소자에 적용하는 방안이 연구되고 있다.
그러나, 양자점은 형광체 등의 다른 발광체와는 달리 산소, 또는 수분에 매우 취약하므로, 형광체와 달리 산소, 또는 수분의 침투를 효과적으로 차단할 수 있는지 여부가 매우 중요하다. 예를 들어, 양자점을 포함하는 광 변환층을 광 변환층을 광원 바로 위에 배치시켜 둘 경우, 광원 쪽으로부터 광 변환층을 향해 산소, 또는 수분의 침투가 비교적 용이하므로, 양자점의 광 변환 성능의 열화가 발생할 우려가 있다.
다만, 일 구현예에 따른 발광 소자 패키지(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 광원(12)의 위에 산소, 수분에 대한 차단성이 우수한 기판(14)을 소정 간격 이격시켜 배치하고, 기판(14)의 바로 위에 제1 무기 배리어층(16)과 제1 유기 배리어층(17)에 의해 둘러싸인 광 변환층(15)을 배치한다. 이에 따라, 광원쪽으로부터 광 변환층(15)을 향해 침투하는 산소, 또는 수분을 기판(14)을 통해 효율적으로 차단할 수 있다. 또한, 제1 무기 배리어층(16)과 제1 유기 배리어층(17)이 광 변환층(15)의 양 측면과 상부면을 더 덮어 보호하므로, 광 변환층(15)으로 산소, 또는 수분이 직접 침투하는 것을 안정적으로 차단할 수 있다.
이와 같이, 일 구현예에 따른 발광 소자 패키지는 기판(14)과 제1 무기 배리어층(16)으로 광 변환층(15)을 1차적으로 보호하되, 수분, 산소 차단성이 우수한 제1 유기 배리어층(17)을 통해 광 변환층(15)을 2차적으로 보호할 수 있다. 이에 따라, 광 변환층(15)이 높은 신뢰성을 가질 수 있다.
이하에서는 전술한 도 1에 도 2 내지 도 5를 더 참조하여, 일 구현예에 따른 발광 소자 패키지의 구체적인 패키지 프레임 구조에 대하여 보다 상세히 설명한다.
우선 도 1과 도 2를 참조하면, 패키지 프레임(11)은 중앙부에 형성된 공간인 오목부(2)와, 오목부(2)를 둘러싸고 있는 내벽(4)을 포함한다. 즉, 패키지 프레임(11)은 상부가 개구된 중공 구조체일 수 있다.
패키지 프레임(11)의 입체 형상은 특정 형상으로 제한되지 않는다. 예를 들어, 패키지 프레임(11)의 전반적인 외형은 원기둥 형상으로 이루어질 수 있고, 이 경우, 오목부(2)는 패키지 프레임(11) 상부면에서 바라본 단면이 원형, 또는 또는 삼각형, 사각형 등의 다각형인 공간일 수 있다. 또한, 예를 들어, 패키지 프레임(11)의 전반적인 외형은 사각 기둥 형상으로 이루어질 수도 있으며, 이 경우, 오목부(2)는 패키지 프레임(11) 상부면에서 바라본 단면이 원형, 또는 삼각형, 사각형 등의 다각형인 공간일 수 있다.
일 구현예에서 패키지 프레임(11)은 발광 소자 패키지(100)의 전반적인 외형을 이루고 있다. 패키지 프레임(11)은 광 반사율이 높은 소재로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 패키지 프레임(11)은 금속, 폴리올레핀, 폴리에스테르, 폴리이미드, 폴리카보네이트, 폴리에테르술폰, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌, 폴리우레탄, 폴리프로필렌, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 중합체, 폴리스티렌 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
다만, 패키지 프레임(11)이 반드시 이와 같은 소재에 제한되는 것은 아니고, 패키지 프레임(11)의 내벽에 산화물(oxide)을 포함하는 광 반사층이 형성되어 있을 수도 있다.
오목부(2)는 패키지 프레임(11)의 바닥면에 배치된 광원(12)을 포함하는 영역인 제1 영역(2a)과, 도 1을 기준으로 제1 영역(2a)의 위에 형성되어 있으며 광 변환층(15)을 포함하는 제2 영역(2b)으로 이루어질 수 있다.
내벽(4)은 기판(14)이 광원(12)과 소정 간격 이격 배치될 수 있도록, 패키지 프레임(11)의 바닥면으로부터 소정의 높이만큼의 단차(段差)가 형성되어 있다. 즉, 일 구현예에 따르면, 패키지 프레임(11)은 상기 내벽(4)과 상기 패키지 프레임(11)의 바닥면에 각각 접하되, 패키지 프레임(11)의 바닥면과 소정의 높이만큼의 단차를 가진 단차부(5)를 포함한다.
단차부(5)는 중앙부가 개구되어 있고, 패키지 프레임(11)의 바닥면과 소정의 높이만큼의 단차가 형성되어 있어, 기판(14)이 상기 단차부(5)의 상부면에 안착될 수 있다.
한편, 단차부(5)의 형상은 패키지 프레임(11)의 형상 및/또는 오목부(2) 공간의 형상에 따라 다양한 입체 형상을 갖는다. 예를 들어 패키지 프레임(11)을 위에서 바라볼 경우 단차부(5)의 중앙 개구부는 원형, 또는 다각형의 단면 형상을 가질 수 있고, 단차부(5)는 원형 고리 형상, 또는 다각형 고리 형상을 가질 수 있다.
일 구현예에서, 단차부(5)와 패키지 프레임(11)은 일체(一體)로 형성되는 구조일 수 있다. 다만, 일 구현예가 반드시 이에 제한되는 것은 아니며, 패키지 프레임(11)의 오목부(2)를 통해 패키지 프레임(11)의 바닥면에 원형 고리 형상, 또는 다각형 고리 형상의 구조체를 배치함으로써 일 구현예에 따른 단차부를 형성할 수도 있다.
이와 같이 패키지 프레임(11)의 바닥면과 단차를 갖는 단차부(5)를 형성함으로써, 양자점(15a) 포함 광 변환층(15)이 형성된 기판(14)을 광원(12)으로부터 이격시켜 배치하기 용이하다.
일 구현예에서는, 도 1에 도시된 바와 같이 패키지 프레임(11) 내부에 배치된 기판(14)의 위치를 기준으로 기판(14)의 하부에 위치한 오목부(2) 공간을 제1 영역(2a)으로, 기판(14)의 상부에 위치한 오목부(2) 공간을 제2 영역(2b)으로 각각 정의한다.
즉, 기판(14)은 오목부(2)를 제1 영역(2a)과, 제2 영역(2b)으로 구획하되, 제1 영역(2a)은 단차부(5)와 기판(14) 하부면에 의하여 형성된 폐(閉)공간을, 제2 영역(2b)은 기판(14) 상부면, 기판(14) 양 측면, 단차부(5)의 위에 위치한 내벽에 의하여 형성된, 상부가 개방된 공간을 각각 의미한다.
제1 영역(2a)은 광원(12)을 제외한 나머지 공간이 비어 있을 수도 있고, 광학적으로 투명한 투명체(13)에 의해 메워져 있을 수도 있다.
이하에서, 어떤 구성요소의 "폭" 이라 함은, 도 1에 도시된 기판(14)의 길이방향을 기준으로 설정된 것이다.
우선, 단차부(5)가 형성되기 위한 전제 조건으로, 제2 영역(2b)의 폭 W2 는 제1 영역(2a)의 폭 W1 보다 넓게 형성되어야 한다.
제1 영역(2a)의 폭 W1 은, 기판(14)으로부터 멀어짐에 따라 점점 감소할 수 있다. 즉, 제1 영역(2a)의 폭 W1 은 기판(14)과 인접한 공간으로부터 바닥면으로 갈수록 점진적으로 감소하는 양상을 나타낼 수 있다. 제1 영역(2a)의 폭 W1은 도 2에 도시된 바와 같이 선형적으로 감소할 수 있으나, 일 구현예가 반드시 이에 제한되는 것은 아니며, 비선형적으로 감소할 수도 있다. 이에 따라, 제1 영역(2a)은 꼭지가 잘린 역원뿔, 또는 역다각뿔과 같은 입체 형상을 가질 수 있다.
제1 영역(2a)의 폭 W1 이 상기 조건을 만족하도록 단차부(5)를 형성함으로써, 광원(12)에 의해 방사된 광이 제1 영역(2a) 내부에 갇히지 않고 기판(14) 방향으로 용이하게 가이드 될 수 있다.
또한, 일 구현예세서 제1 영역(2a)의 폭 W1은 기판(14)의 길이방향 폭보다 좁게 형성되어야 한다. 이에 따라 기판(14)의 양 단이 도 1에 도시된 바와 같이 단차부(5)의 상부면에 걸쳐져 안착될 수 있다.
한편 구체적인 제1 영역(2a)의 폭 W1 값은, 기판(14)의 길이방향 폭, 제1 영역(2a)에 배치된 광원(12)의 종류, 패키지 프레임(11)의 소재, 단차부(5) 표면의 광 반사율 등에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
제2 영역(2b)의 폭 W2 은, 도 2에 도시된 바와 같이 기판(14)과의 거리와 무관하게 동일한 값을 가질 수 있다.
다만, 일 구현예가 반드시 이에 제한되는 것은 아니고, 단차부(5)의 상부 내벽(4)의 구체적인 형상에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 도 3을 참조하면, 단차부(5)의 상부면으로부터 멀어질수록 점점 증가하는 폭을 가질 수도 있다. 즉, 도 1을 기준으로 볼 때, 제2 영역의 폭 W2 이 기판(14)으로부터 멀어짐에 따라 점차 증가할 수도 있다. 이 경우, 제2 영역(2b)의 폭 W2 은 도 3에 도시된 바와 같이 선형적으로 증가할 수 있으나, 일 구현예가 반드시 이에 제한되는 것은 아니며, 비선형적으로 증가할 수도 있다.
구체적인 제2 영역(2b)의 폭 W1 값은, 양자점(15a)의 종류, 광 변환층(15)에 의해 변환된 광의 파장, 패키지 프레임(11)의 소재, 내벽(4)의 광 반사율 등에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
한편, 도 4를 참조하면, 일 구현예에 따른 발광 소자 패키지는 2 이상의 서로 다른 단차부(5a, 5b, 5c)를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 단차부(5)는 패키지 프레임(11)의 바닥면과 접하는 제1 단차부(5a), 제1 단차부(5a)의 위에 형성되어 있는 제2 단차부(5b), 및 제2 단차부(5b)의 위에 형성되어 있는 제3 단차부(5c)를 포함할 수 있다.
일 구현예에서는 제1 단차부(5a)의 상부면에 기판(14)이 안착되어 있을 수 있다. 다만, 일 구현예가 반드시 이에 제한되는 것은 아니며, 2 이상의 기판이 제1, 제2, 제3 단차부(5a, 5b, 5c)의 상부면 중 적어도 어느 하나의 위치에 안착되어 있을 수도 있다.
한편, 기판(14)의 두께는 제2 단차부(5b)의 단 높이보다 작을 수 있으나, 일 구현예가 반드시 이에 제한되는 것은 아니며, 기판(14)의 두께가 제2 단차부(5b)의 단 높이와 같거나 클 수도 있다. 즉, 기판(14)의 두께와 제1, 제2, 제3 단차부(5a, 5b, 5c) 각각의 단 높이는 패키지 프레임(11) 내부에 배치되는 다른 구성요소들과의 관계에 따라 다양하게 설계할 수 있다.
일 구현예에서, 제1, 제2, 제3 단차부(5a, 5b, 5c)는 모두 중앙부가 개구되어 있되, 각각의 개구부 폭은 서로 다르게 형성될 수 있다.
예를 들어, 제2 단차부(5b)의 개구부 폭 W2 은, 제1 단차부(5a)의 개구부 폭 W1보다 크게 형성되어 있을 수 있다. 또한, 제3 단차부(5c)의 개구부 폭 W3 은, 제1 단차부(5a)의 개구부 폭 W1과 제2 단차부(5b)의 개구부 폭 W2 보다 크게 형성되어 있을 수 있다.
일 구현예에서 단차부(5)가 서로 다른 제1, 제2, 제3 단차부(5a, 5b, 5c)를 갖는 경우, 적어도 제2 단차부(5b)의 개구부 폭 W2 은 기판(14)의 길이방향 폭과 같거나, 기판(14)의 길이방향 폭보다 클 수 있다.
예를 들어, 제1 단차부(5a)의 상부면에 기판(14)이 안착되어 있고, 제2 단차부(5b)의 개구부 폭 W2 이 기판(14)의 길이와 동일하다면, 기판(14) 하부면은 제1 단차부(5a)의 상부면에 의해 지지되고, 기판(14) 양 측면은 제2 단차부(5b)와 접촉하여 지지될 수 있다. 이와 같이 제1 단차부(5a)를 통해 기판(14) 하부면을 지지하고, 제2 단차부(5b)를 통해 기판(14)의 양 측면을 추가로 고정함으로써, 기판(14)이 배치된 위치를 이탈하는 것을 방지할 수 있다.
도 5는 일 구현예에 따른 발광 소자 패키지의 광 변환층 주변을 확대하여 나타낸 단면도이다.
한편, 도 5를 참조하면, 일 구현예에서 광 변환층(15)의 폭 W4 는, 적어도 제1 영역(2a)의 폭 W1 과 같거나, 제1 영역(2a)의 폭 W1 보다 넓게 형성될 수 있다. 이에 따라, 제1 영역(2a)으로부터 기판(14) 방향으로 가이드 되어온 광이 광 변환층(15)의 양 측부로 새어나가지 않고 광 변환층(15)으로 입사되도록 할 수 있다. 즉, 상기 광 변환층(15)의 폭 W4 과 제1 영역(2a)의 폭 W1 간 관계를 상기와 같이 설정함으로써, 광 변환층(15)의 광 변환 효율을 향상시킬 수 있다.
이하에서는, 전술한 도 1에 추가로 도 6 내지 도 12를 참조하여, 전술한 도 2에 도시된 패키지 프레임이 적용된 발광 소자 패키지의 다양한 예시에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.
도 6 내지 도 12는 도 2에 도시된 패키지 프레임이 적용된 발광 소자 패키지의 다양한 예시를 나타낸 단면도이다.
제1 무기 배리어층(16)은 광 변환층(15)의 표면을 둘러싸고 있는 것 외에도, 기판(14)의 상부면 일부, 또는 전부를 더 덮고 있거나, 적어도 패키지 프레임(11)의 내벽(4) 일부를 덮고 있을 수 있다.
예를 들어, 제 1 배리어층(16)은 광 변환층(15)의 표면만을 덮고 있을 수도 있고, 도 6에 도시된 바와 같이 광 변환층(15)의 표면에 추가로 내벽(4) 일부를 더 덮고 있거나, 도 7에 도시된 바와 같이 광 변환층(15)의 모든 표면과 기판(14) 상부면을 함께 덮고 있을 수 있다.
이와 같이 제1 무기 배리어층(16)을 광 변환층(15)의 표면으로부터 기판(14) 및 내벽(4)에 이르기까지 연장 형성함으로써, 광원(12) 및 기판(14) 방향으로부터 침투하는 수분, 및/또는 산소로부터 광 변환층(15)을 더욱 안정적으로 보호할 수 있다
한편, 일 구현예에 따른 복수의 배리어층은 도 9에 도시된 바와 같이 제1 유기 배리어층(17)을 덮고 있는 제2 무기 배리어층(18)을 포함할 수 있다.
제2 무기 배리어층(18)은 수분, 및/또는 산소가 제1 유기 배리어층(17)과 제1 무기 배리어층(16)을 통과하여 광 변환층(15)으로 침투하는 것을 차단할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 제2 무기 배리어층(18)은 산소, 수분에 대한 차단성이 우수한 재료를 포함할 수 있다. 일 구현예에서, 제2 무기 배리어층(18)은 산화실리콘, 질화실리콘, 산화알루미늄, 산화티타늄, 산화인듐, 산화주석, 산화주석인듐, 산화탄탈륨, 산화지르코늄, 산화니오븀, 또는 이들의 조합을 포함하는 무기물일 수 있다.
제2 무기 배리어층(18)의 수증기 투과도(Water Vapor Transmission Rate, WVTR) 및 산소 투과도(Oxygen Transmission Rate, OTR)는 약 10-4g/m2/day 내지 10-2g/m2/day, 예를 들어 약 10-3g/m2/day일 수 있다. 제2 무기 배리어층(18)이 상기와 같이 낮은 수증기 투과도 및 산소 투과도를 가짐으로써, 산소 및/또는 수분이 제1 유기 배리어층(17)으로 침투하는 것을 차단할 수 있다.
제2 무기 배리어층(18)은 제1 무기 배리어층(16)과 동일한 무기물일 수도 있고, 서로 다른 무기물일 수도 있다. 제1 무기 배리어층(16)과 제2 무기 배리어층(18)의 소재, 두께 등은 제1 유기 배리어층(17), 제2 무기 배리어층(18), 패키지 프레임(11) 각각의 수분 및/또는 산소 투과도, 두께, 발광 소자 패키지의 사용 환경 등에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
한편, 일 구현예에 따르면 복수의 배리어층은 제2 유기 배리어층(19)을 더 포함할 수 있다. 제2 유기 배리어층(19)은 제2 무기 배리어층(18) 위에 유기물 용액을 얹는 용액 공정 등을 통해 형성될 수 있다.
예를 들어, 제2 유기 배리어층(19)은 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이 기판(14)에 의해 구획된 오목부의 상부 공간을 전부 메우도록 형성되어 있을 수 있다. 이를 통해, 외부로부터 침투하는 수분, 산소를 더욱 효과적으로 차단하는 역할을 수행할 수 있다.
제2 유기 배리어층(19)은, 예를 들어 에폭시, 비닐 중합체, 폴리이미드, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리아릴레이트, 폴리카보네이트, 폴리에테르이미드, 폴리에틸렌, 폴리아크릴레이트, 폴리에테르술폰, 또는 이들의 조합을 포함하는 소재로 이루어지는 유기물일 수 있다.
이와 같이, 일 구현예에 따른 발광 소자 패키지는 기판(14)과 제1 무기 배리어층(16), 제1 유기 배리어층(17)으로 광 변환층(15)을 1차적으로 보호하되, 제2 무기 배리어층(18)과 제2 유기 배리어층(19)을 통해 더욱 효과적으로 수분, 산소의 침투를 차단할 수 있다. 이에 따라, 광 변환층(15)이 높은 신뢰성을 가질 수 있다.
한편, 도 12를 참고하면, 기판(14) 상부면에 그루브(14a)가 형성되고, 광 변환층(15)이 적어도 상기 그루브(14a)를 메우고 있을 수도 있다. 그루브(14a)는 광 변환층(15) 형성 시 일종의 가이드 역할을 수행할 수 있으므로, 기판(14) 위에 광 변환층(15)을 형성하기 용이하다.
한편, 제1 무기 배리어층(16)은 기판(14) 상부면과 광 변환층(15)의 노출된 상부면을 함께 덮고, 그 위에는 제1 유기 배리어층(17)이 형성되어 있다. 도 12에 따른 발광 소자 패키지의 경우, 광 변환층(15) 상부면과 기판(14) 상부면 간 단차 발생을 최소화할 수 있어, 제1 무기 배리어층(16)과 제1 유기 배리어층(17)을 보다 용이하게 형성할 수 있다.
이와 같이, 일 구현예에 따른 발광 소자 패키지는 상부면에 그루브(14a)가 형성된 기판(14)을 이용하여 광 변환층(15), 및 제1 무기 배리어층(16), 제1 유기 배리어층(17)을 용이하게 형성할 수 있다.
이하에서는, 전술한 도 1에 추가로 도 13 내지 도 15를 참조하여, 전술한 도 4에 도시된 패키지 프레임이 적용된 발광 소자 패키지의 다양한 예시에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.
도 13 내지 도 15는 도 4에 도시된 패키지 프레임이 적용된 발광 소자 패키지의 다양한 예시를 나타낸 단면도이다.
제1 무기 배리어층(16)은 광 변환층(15) 이외에도, 도 13에 도시된 바와 같이 기판(14)의 상부면과 패키지 프레임(11)의 내벽(4) 일부를 덮도록 형성되어 있을 수 있다.
한편, 일 구현예에 따른 발광 소자 패키지는 제1 유기 배리어층(17)이 도 14에 도시된 바와 같이 기판(14)에 의해 구획된 오목부의 상부 공간을 전부 메우고 있을 수도 있다. 즉, 제1 유기 배리어층(17)은 제2 단차부의 개구부 및 제3 단차부의 개구부를 전부 메우고 있을 수 있다.
반면, 일 구현예에 따른 발광 소자 패키지는 도 15에 도시된 바와 같이 제2 유기 배리어층(19)이 기판(14)에 의해 구획된 오목부의 상부 공간을 전부 메우고 있고, 제1 유기 배리어층(17)과 제2 유기 배리어층(19) 사이에는 제2 무기 배리어층(18)이 개재되어 있을 수 있다.
이와 같이, 전술한 도 4에 도시된 패키지 프레임이 적용된 발광 소자 패키지에 있어서도 제2 무기 배리어층(18) 및/또는 제2 유기 배리어층(19)을 다양하게 적용하거나, 다양한 소재, 구조체 등을 이용하여 광 변환층(15) 표면을 둘러싸는 제1 무기 배리어층(16)의 다양한 구조를 적용함으로써, 높은 신뢰성 및 높은 발광 효율을 갖는 발광 소자 패키지를 제공할 수 있다.
이하에서는 전술한 발광 소자 패키지를 제조하는 방법에 대하여 설명한다.
일 구현예에 따른 발광 소자 패키지를 제조하는 방법으로, 우선 중앙부에 형성된 오목부와, 상기 오목부를 둘러싸고 있는 내벽을 포함하는 패키지 프레임을 준비한다. 패키지 프레임은 전술한 도 2, 또는 도 4와 같이 적어도 하나 이상의 단차부를 가질 수 있다.
이후, 준비된 패키지 프레임의 오목부를 통해, 패키지 프레임의 바닥면에 광원을 배치하고, 패키지 프레임의 바닥면과 접하는 단차부에 대하여, 상기 단차부 중앙에 형성되어 있는 개구부를 투명체 수지로 전부 메운다. 다만, 일 구현예가 반드시 상기 방법에 제한되는 것은 아니고, 투명체 수지로 개구부를 메우는 과정을 생략할 수도 있다.
이후, 패키지 프레임의 내벽, 단차부의 상부면, 및 투명체 수지의 상부면 위에, 스퍼터링이나 화학 기상 증착, 또는 산화실리콘, 질화실리콘 포함 무기물 용액 등을 기판 위에 얹는 용액 공정 등을 통해 제1 무기 배리어층을 형성할 수 있다. 다만, 일 구현예가 반드시 이에 제한되는 것은 아니고, 패키지 프레임 내부에 제1 무기 배리어층을 형성하는 과정을 생략할 수도 있다.
한편, 이와 별개로 광 변환층을 준비한다. 일 구현예에서 광 변환층은, 산소, 및/또는 수분 투과도가 낮은 기판 위에 복수의 양자점을 포함하는 발광수지를 도포 후 경화하는 방법 등을 통해 형성할 수 있다. 광 변환층은 기판의 형상에 따라 다양한 형상을 가질 수 있으나, 일 구현예에서는 기판의 평평한 상부면에 형성되어, 전술한 도 1에 도시된 바와 같은 필름(film) 형상을 가질 수 있다. 다만, 일 구현예가 반드시 이에 제한되는 것은 아니고, 전술한 도 12에서와 같이 상부면에 그루브가 형성된 기판을 준비하고, 양자점을 포함하는 발광수지를 그루브에 도포, 및 경화함으로써 광 변환층을 형성할 수도 있다.
이후, 기판-광 변환층 적층체를 패키지 프레임 내부 단차부에 안착한다. 이때, 기판의 양측 하부면은 단차부 상부면에 의해 지지되고, 기판의 양 측부는 내벽, 또는 단차부와 접촉하여 고정될 수 있다.
한편, 기판-광 변환층 적층체의 배치 전, 단차부 상부면, 및/또는 내벽에 접착층을 형성하여 상기 적층체를 보다 안정적으로 고정시킬 수도 있다.
이후, 상기 광 변환층의 노출된 표면을 덮도록 제1 무기 배리어층을 형성한다. 제1 무기 배리어층은 스퍼터링이나 화학 기상 증착, 또는 산화실리콘, 질화실리콘 포함 무기물 용액 등을 기판 위에 얹는 용액 공정 등을 통해 형성할 수 있다.
이후, 제1 무기 배리어층 위에 유기물 용액을 얹는 용액 공정 등을 통해 적어도 상기 광 변환층을 덮도록 제1 유기 배리어층을 형성한다. 제1 유기 배리어층은 티올기(-SH)를 포함하는 유기층으로, 수분, 및/또는 산소 차단성이 우수하다.
기판에 의해 구획된 오목부 상부 영역 중 일부만을 차지하도록 형성할 수도 있고, 상기 영역 전부를 메우도록 형성할 수도 있다.
이후, 제1 유기 배리어층을 덮도록 스퍼터링이나 화학 기상 증착, 또는 산화실리콘, 질화실리콘 포함 무기물 용액 등을 기판 위에 얹는 용액 공정 등을 통해 제2 무기 배리어층을 형성한다. 제2 무기 배리어층은 제1 유기 배리어층으로 수분, 및/또는 산소가 이동하는 것을 차단할 수 있다. 제2 무기 배리어층은 제1 무기 배리어층과 동일한 소재 및/또는 방법으로 형성할 수 있으나, 상이한 소재 및/또는 방법으로 형성할 수도 있다.
이후, 유기물 용액을 얹는 용액 공정 등을 통해 기판에 의해 구획된 오목부 상부 영역 전부를 메우도록 제2 유기 배리어층을 형성할 수 있다. 제2 유기 배리어층은 광 변환층을 기준으로 볼 때 최외각에 배치되어, 외부로부터 침투하는 수분, 및/또는 산소를 1차적으로 차단하는 역할을 수행할 수 있다.
일 구현예에 따른 발광 소자 패키지의 제조 방법을 이용하면, 전술한 산소, 및/또는 수분에 대한 안정성과 발광 효율이 모두 우수한 발광 소자 패키지를 용이하게 제작할 수 있다. 제작된 발광 소자 패키지는 수분, 및/또는 산소 차단 효과가 우수한 기판, 제1 무기 배리어층 및 제1 유기 배리어층 외에도, 제2 무기 배리어층과 제2 유기 배리어층을 더 포함할 수 있다. 따라서, 일 구현예에 따른 발광 소자 패키지가 발광체로 양자점을 포함하더라도 수분 및/또는 산소에 대한 차단 성능이 우수하다. 즉, 일 구현에에 따르면, 신뢰성과 발광 효율이 모두 우수한 발광 소자 패키지를 제조할 수 있다.
한편, 일 구현예에 따르면, 전술한 발광 소자 패키지를 포함하는 백라이트 유닛이 제공된다. 일 구현예에 따른 백라이트 유닛은, 전술한 발광 소자 패키지와, 발광 소자 패키지로부터 방사되는 광의 경로를 가이드하는 도광판, 및 방사광 중 일부를 반사시켜 도광판으로 되돌려 보내는 반사판을 포함할 수 있다. 일 구현예에 따른 백라이트 유닛은 발광 소자 패키지가 도광판과 반사판의 측면에 배치된 “에지형(edge type)” 백라이트 유닛일 수도 있고, 발광 소자 패키지를 도광판 후방에 배치하는 “직하형(direct type)” 백라이트 유닛일 수도 있다.
한편, 일 구현예에 따르면, 상기 발광 소자 패키지 포함 백라이트 유닛을 포함하는 표시 장치를 제공할 수 있다. 상기 표시 장치는 예를 들어 액정 표시 장치일 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니고, 백라이트 유닛을 필요로 하는 다양한 종류의 표시 장치일 수 있다.
일 구현예에 따른 백라이트 유닛은 산소, 및/또는 수분에 대한 차단 성능과 발광 효율이 모두 우수한 발광 소자 패키지를 사용하므로, 신뢰성과 발광 효율이 모두 우수한 광원을 제공할 수 있다. 또한, 일 구현예에 따른 표시 장치는 상기 백라이트 유닛을 포함하여, 고품질의 화상을 표시할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들을 제시한다. 　다만, 하기에 기재된 실시예들은 본 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로서 본 발명이 제한되어서는 아니된다.
실시예 1
EMC(Epoxy molding compound)로 이루어진 가로, 세로, 높이 8.0 mm x 3.6 mm x 2.47 mm의 패키지 프레임 구조체를 준비한다. 패키지 프레임의 내부에는 오목부가 형성되어 있다. 패키지 프레임 내부에는 바닥면과 내벽면으로부터 각각 돌출되되, 바닥면으로부터 돌출된 높이가 0.5 mm 인 단차부가 형성되어 있다. 단차부의 중앙부는 개구되어 있으며, 패키지 프레임의 위에서 바라볼 경우, 단차부의 개구부는 사각 형상의 단면을 갖는다.
한편, 단차부의 개구부 폭은 최대 6 mm 이되, 상기 단차부의 개구부 폭은 단차부의 상부면으로부터 바닥면으로 갈수록 점차 좁아진다. 즉, 상기 단차부의 개구부는 꼭지가 잘린 역사각뿔 형상을 가질 수 있다.
상기 바닥면에 청색 발광 다이오드 광원을 배치, 고정시키고, 단차부의 개구된 공간을 광학적으로 투명한 실리콘 수지(Dow corning 社, EG6301 A)로 메운다.
이와 별도로, 0.3 mm의 두께, 5.5 mm의 폭을 갖는 유리판 위에 녹색 양자점 0.12 g, 적색 양자점 0.03 g 및 광학적으로 투명한 실리콘 수지(Dow corning 社, EG6301 A) 1 g 을 혼합한 발광수지를 3.5 mm의 폭을 갖도록 도포한 후 150 ℃에서 1 시간 동안 경화시킴으로써, 유리판 위에 녹색 양자점과 적색 양자점을 포함하는 발광필름을 형성한다.
형성된 발광필름을 유리판으로부터 분리하여 기판 위에 부착한다. 이후, 기판-발광필름 적층체를 단차부의 상부면에 안착한다. 이때, 발광필름이 기판의 위에 오도록 배치한다. 이에 따라, 발광필름은 광원으로부터 약 1.2 mm 이격되어 배치된다.
이후, 기판-발광필름 적층체가 안착된 패키지 프레임을 진공 챔버에 넣고, 이산화규소 타겟(TASCO 社)을 사용해 30 분 동안 400 W 로 스퍼터링을 수행하여, 상기 경화된 발광필름의 노출된 표면에 200 nm의 두께를 갖는 제1 이산화규소층을 형성한다.
한편, 펜타에리트리톨 테트라키스 (3-머캅토프로피오네이트)와 1,3,5-트리알릴-1,3,5-트리아진-2,4,6(1H,3H,5H)-트리온 (1,3,5-Triallyl-1,3,5-triazine-2,4,6(1H,3H,5H)-trione)이 혼합되어 있는 제1 유기 배리어층 형성용 조성물을 준비한다. 준비된 제1 유기 배리어층 형성용 조성물을 상기 제1 이산화 규소층 중 발광필름을 덮고 있는 영역에 100 ㎛의 두께로 도포하고, UV를 조사하여 경화시켜, 제1 이산화규소층에 이어 발광필름을 한차례 더 덮고 있는 제1 유기 배리어층을 형성한다.
이후, 제1 유기 배리어층이 형성된 패키지 프레임을 진공 챔버에 넣고, 이산화규소 타겟(TASCO 社)을 사용해 30 분 동안 400 W 로 스퍼터링을 수행하여, 상기 제1 유기 배리어층 표면, 기판 표면, 및 패키지 프레임의 내벽에 200 nm의 두께를 갖는 제2 이산화규소층을 형성한다.
이후, Epoxy 수지(Daicel 社)로 이루어진 제2 유기 배리어층 형성용 조성물을 패키지 프레임의 오목부를 전부 메우도록 도포한 후, UV를 조사하여 경화시켜, 패키지 프레임의 나머지 내부 공간을 메우고 있는 제2 유기 배리어층을 포함하는 실시예 1의 구조체를 제조할 수 있다. 실시예 1의 구조체는 패키지 프레임 내부에 광원, 및 기판-발광필름 적층체가 모두 포함되어 있으며, 발광필름의 폭이 단차부의 개구부의 폭보다 큰 값을 갖는다.
실시예 2
전술한 실시예 1 에서 제2 이산화규소층과 제2 유기 배리어층을 형성하는 대신, 제1 유기 배리어층 형성용 조성물을 패키지 프레임의 오목부를 전부 메우도록 도포한 후, UV를 조사하여 경화시켜, 패키지 프레임의 단차부에 기판-발광필름-제1 이산화규소층 적층체가 안착되어 있고, 나머지 내부 공간을 제1 유기 배리어층으로 메우고 있는 실시예 2의 구조체를 제조할 수 있다. 실시예 2의 구조체 또한, 패키지 프레임 내부에 광원, 및 기판-발광필름 적층체가 모두 포함되어 있으며, 발광필름의 폭이 단차부의 개구부의 폭보다 큰 값을 갖는다.
비교예 1
반사막이 코팅되어 있는 리플렉터층을 갖는 발광다이오드 패키지(삼성전자, SFL70)를 준비한다. 리플렉터층은 중앙부가 개구되어 있으며, 리플렉터층의 중앙 개구부 폭은 7.0 mm 이다.
이후, 단차부의 개구된 공간을 광학적으로 투명한 실리콘 수지(Dow corning 社, EG6301 A)로 메워, 발광 다이오드 패키지를 완성한다.
이와 별개로, 깊이 0.5 mm, 폭 5.6 mm 을 갖는 오목부가 형성되어 있는 유리 기판을 준비하고, 전술한 실시예 1과 동일한 발광수지로 상기 오목부 공간을 전부 메운 후, 150 ℃에서 1 시간 동안 경화시켜, 기판의 오목부에 녹색 양자점과 적색 양자점을 포함한 발광필름을 형성한다.
이후, 기판-발광필름 적층체를 진공 챔버에 넣고, 이산화규소 타겟(TASCO社)을 사용해 30 분 동안 400 W 로 스퍼터링을 수행하여, 상기 광 변환층의 노출된 표면과 기판의 상부면에 200 nm의 두께를 갖는 이산화규소층을 형성한다.
이후, 기판-발광필름-이산화규소층 적층체를 발광 다이오드 패키지 위에 배치함으로써, 내부에 광원을 포함한 발광 다이오드 패키지와, 발광 다이오드 패키지 외부에 기판-발광필름-이산화규소층 적층체가 배치된 비교예 1의 구조체를 제조할 수 있다. 완성된 비교예 1에서, 리플렉터층의 중앙 개구부 폭은 발광필름의 폭보다 큰 값을 갖는다.
평가 1: 실시예 1과 비교예 1의 광 효율
이후, 실시예 1과 비교예 1 구조체 각각에 대하여, 분광 광도계를 이용하여 색좌표 상 CIE_X: 0.28, CIE_Y: 0.25에 해당하는 지점의 휘도를 4 회에 걸쳐 측정하고, 그 결과를 표 1에 나타낸다.
회차 휘도 (lm)
@ (0.28, 0.25)
실시예 1 1 72.0
2 74.5
3 72.6
4 74.6
비교예 1 1 65.9
2 67.7
3 66.1
4 66.7
표 1을 참조하면, 색좌표 상 CIE_X: 0.28, CIE_Y: 0.25 지점에서 실시예 1이 모두 비교예 1보다 높은 휘도를 나타냄을 확인할 수 있다. 이는, 실시예 1과 비교예 1 모두 동일 광원을 사용하였고, 기판과 광원이 모두 소정 간격으로 이격되어 있는 구조라 할 지라도, 광원으로부터 발광필름에 실제 입사되는 광량에 차이가 발생함을 알 수 있다.
즉, 실시예 1의 경우 발광필름의 폭이 단차부의 개구부의 폭보다 큰 값을 가지고 패키지 내부에 존재하므로, 광원으로부터 방사된 광이 새어나가지 않고 발광필름에 입사되어 광 효율이 높다. 반면, 비교예 1의 경우 리플렉터층의 중앙 개구부 폭이 발광필름의 폭보다 크고 발광필름이 패키지 외부에 존재하므로, 광원으로부터 방사된 광이 발광필름에 흡수되지 못하고 손실되는 양이 상대적으로 많은 것으로 사료된다.
평가 2: 실시예 1과 실시예 2의 수분에 대한 안정성
한편, 실시예 1과 실시예 2의 구조체를 각각, 온도 60 ℃, 상대습도 30 % 조건을 유지하는 챔버(chamber)와 온도 60 ℃, 상대습도 90 % 조건을 유지하는 챔버(chamber)에 넣은 후, 시간의 변화에 따른 실시예 1과 실시예 2 구조체의 "수분에 대한 안정성" 변화를 측정하여, 표 2에 나타낸다.
일 구현예에서 "수분에 대한 안정성"이란, 일정 시간 간격으로 분광기를 통하여 측정된 휘도값을 초기 측정 값에 대한 백분율로 계산한 결과이다.
조건 경과 시간
1 시간 3 시간 18 시간 24 시간 168 시간 312 시간
실시예 1
 온도 60 ℃
상대습도 30 %		 100 % 100 % 100 % 98 % 96 % 95 %
온도 60 ℃
상대습도 90 %		 100 % 100 % 100 % 99 % 92 % 92 %
실시예 2 온도 60 ℃
상대습도 30 %		 100 % 100 % 100 % 97 % 92 % -
온도 60 ℃
상대습도 90 %		 100 % 100 % 100 % 94 % 89 % -
표 2를 참조하면, 실시예 1과 실시예 2 모두, 18 시간 경과에 이르기까지 수분 차단성능이 매우 우수한 것을 확인할 수 있으며, 특히 실시예 1의 경우 상대습도 30 % 조건에서 312 시간 경과하여도 안정성이 약 5 %만 저하되고, 상대습도 90 % 조건에서 312 시간 경과하더라도 안정성이 약 8 %만 저하되는 것을 확인할 수 있다. 실시예 2의 경우 상대습도 30 % 조건에서 24 시간 경과하면서 안정성이 약 3 % 저하되었고, 168 시간 경과 시, 안정성이 약 8 % 가량 저하되는 것을 확인할 수 있다. 또한 실시예 2는, 상대습도 90 % 조건에서 24 시간 경과하면서 안정성이 약 6 % 저하되었고, 168 시간 경과 시, 안정성이 약 11 % 가량 저하되는 것을 확인할 수 있다.
온도 60 ℃, 상대습도 30 % 조건과, 온도 60 ℃, 상대습도 90 % 조건 모두, 일반적인 발광 소자 패키지, 백라이트 유닛, 표시 장치의 사용 조건보다 가혹한 조건이나, 실시예 1과 실시예 2 모두, 상기 가혹한 온도 및 습도 조건에서도 높은 안정성을 나타냄을 확인할 수 있다.
또한, 발광필름을 제1 이산화규소층과 티올기 포함 제1 유기 배리어층만으로 보호하는 실시예 2의 구조보다는, 제1 이산화규소층-제1 유기 배리어층-제2 이산화규소층-제3 유기 배리어층과 같이 무기층과 유기층을 교번적으로 배치하여 광 변환층을 보호하는 실시예 1의 구조가 고습 조건에 유리함을 확인할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.
2: 오목부 4: 내벽
5: 단차부 11: 패키지 프레임
12: 광원 13: 투명체
14: 기판 15: 광 변환층
15a: 양자점 16: 제1 무기 배리어층
17: 제1 유기 배리어층 18: 제2 무기 배리어층
19: 제2 유기 배리어층

Claims (30)

  1. 중앙부에 형성된 오목부와, 상기 오목부를 둘러싸고 있는 내벽과, 상기 내벽과 상기 오목부의 바닥면에 각각 접하는 단차부(段差)를 포함하는 패키지 프레임;
    상기 오목부의 내부에 배치되어 있고, 제1광을 발광하는 광원;
    상기 광원 위에 위치되되, 상기 단차부의 상부면에 안착되어 상기 광원으로부터 이격되도록 배치되는 기판;
    상기 기판 위에 형성되어 있고, 상기 제1광을 흡수하여 상기 제1광과 다른 파장을 갖는 제2광을 방출하는 복수의 양자점을 포함하는 광 변환층; 및
    적어도 상기 광 변환층을 덮고 있는 복수의 배리어층을 포함하고,
    상기 복수의 배리어층은 제1 무기 배리어층, 및 제1 유기 배리어층을 포함하는 발광 소자 패키지.
  2. 제1항에서,
    상기 단차부의 개구부 폭은 상기 기판의 길이방향 폭보다 좁은 발광 소자 패키지.
  3. 제1항에서,
    상기 기판은 상기 오목부를 상기 광원이 위치되는 제1 영역과, 상기 광 변환층이 위치되는 제2 영역으로 구획하며,
    상기 기판의 길이방향을 기준으로, 상기 제2 영역의 폭은 상기 제1 영역의 폭보다 넓은 발광 소자 패키지.
  4. 제3항에서,
    상기 기판의 길이방향을 기준으로, 상기 광 변환층의 폭은 상기 제1 영역의 폭과 같거나, 상기 제1 영역의 폭보다 넓은 발광 소자 패키지.
  5. 제3항에서,
    상기 기판의 길이방향을 기준으로, 상기 제1 영역은 상기 기판으로부터 멀어짐에 따라 점차 감소하는 폭을 가지는 발광 소자 패키지.
  6. 제3항에서,
    상기 기판의 길이방향을 기준으로, 상기 제2 영역은 상기 기판으로부터 멀어짐에 따라 점차 증가하는 폭을 가지는 발광 소자 패키지.
  7. 제3항에서,
    상기 단차부는,
    상기 패키지 프레임의 바닥면과 접하는 제1 단차부, 및
    상기 제1 단차부의 위에 형성되어 있는 제2 단차부를 포함하는 발광 소자 패키지.
  8. 제7항에서,
    상기 제1 단차부의 중앙부와 상기 제2 단차부의 중앙부는 각각 개구되어 있으며,
    상기 기판의 길이방향을 기준으로, 상기 제2 단차부의 개구부 폭은 상기 제1 단차부의 개구부 폭보다 큰 발광 소자 패키지.
  9. 제8항에서,
    상기 기판의 길이방향을 기준으로, 상기 제2 단차부의 개구부 폭은 상기 기판의 길이와 같거나, 상기 기판의 길이보다 큰 발광 소자 패키지.
  10. 제8항에서,
    상기 단차부는 상기 제2 단차부의 위에 형성되어 있고 중앙부가 개구된 제3 단차부를 더 포함하고,
    상기 기판의 길이방향을 기준으로, 상기 제3 단차부의 개구부 폭은 상기 제1 단차부의 개구부 폭, 및 상기 제2 단차부의 개구부 폭 보다 큰 발광 소자 패키지.
  11. 제1항에서,
    상기 제1 무기 배리어층은 상기 광 변환층의 표면의 적어도 일부를 덮고 있는 발광 소자 패키지.
  12. 제11항에서,
    상기 제1 무기 배리어층은 상기 광 변환층의 표면을 전부 덮도록 형성되는 발광 소자 패키지.
  13. 제1항에서,
    상기 제1 무기 배리어층은 적어도 상기 기판의 상부면 일부를 덮고 있는 발광 소자 패키지.
  14. 제1항에서,
    상기 제1 무기 배리어층은 적어도 상기 내벽 일부를 덮고 있는 발광 소자 패키지.
  15. 제1항에서,
    상기 제1 무기 배리어층은 산화실리콘, 질화실리콘, 산화알루미늄, 산화티타늄, 산화인듐, 산화주석, 산화주석인듐, 산화탄탈륨, 산화지르코늄, 산화니오븀, 또는 이들의 조합을 포함하는 발광 소자 패키지.
  16. 제1항에서,
    상기 제1 유기 배리어층은 티올기(-SH)를 포함하는 발광 소자 패키지.
  17. 제1항에서,
    상기 제1 유기 배리어층은 제1 무기 배리어층 위에 형성되는 발광 소자 패키지.
  18. 제17항에서,
    상기 복수의 배리어층은 상기 제1 유기 배리어층을 덮고 있는 제2 무기 배리어층을 더 포함하는 발광 소자 패키지.
  19. 제18항에서,
    제2 무기 배리어층은 산화실리콘, 질화실리콘, 산화알루미늄, 산화티타늄, 산화인듐, 산화주석, 산화주석인듐, 산화탄탈륨, 산화지르코늄, 산화니오븀, 또는 이들의 조합을 포함하는 발광 소자 패키지.
  20. 제18항에서,
    상기 복수의 배리어층은 상기 제2 무기 배리어층을 덮고 있는 제2 유기 배리어층을 더 포함하는 발광 소자 패키지.
  21. 제20항에서,
    상기 제2 유기 배리어층은 상기 기판에 의해 구획된 상기 오목부의 상부 공간을 메우고 있는 발광 소자 패키지.
  22. 제20항에서,
    상기 제2 유기 배리어층은 에폭시, 비닐 중합체, 폴리이미드, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리아릴레이트, 폴리카보네이트, 폴리에테르이미드, 폴리에틸렌, 폴리아크릴레이트, 폴리에테르술폰, 또는 이들의 조합을 포함하는 발광 소자 패키지.
  23. 제1항에서,
    상기 기판 상부면에는 그루브가 형성되어 있고, 상기 광 변환층은 적어도 상기 그루브를 메우고 있는 발광 소자 패키지.
  24. 중앙부에 형성된 오목부와, 상기 오목부를 둘러싸고 있는 내벽과, 상기 내벽과 상기 오목부의 바닥면에 각각 접하는 단차부(段差)를 포함하는 패키지 프레임을 준비하고,
    상기 패키지 프레임의 바닥면에 제1광을 발광하는 광원을 배치하고,
    상기 제1광을 흡수하여 상기 제1광과 다른 파장을 갖는 제2광을 발광하는 복수의 양자점을 포함하는 광 변환층을 준비하고,
    상기 광 변환층을 기판 위에 부착하고,
    상기 광 변환층이 부착된 기판을, 상기 내벽과 상기 패키지 프레임의 바닥면에 각각 접하되 상기 기판이 안착되는 단차(段差)부에 안착하고,
    상기 광 변환층의 적어도 일부를 덮도록 제1 무기 배리어층을 형성하고, 상기 제1 무기 배리어층 위에 제1 유기 배리어층을 형성하는 발광 소자 패키지 제조 방법.
  25. 제24항에서,
    상기 광 변환층을 상기 기판 위에 부착한 후 상기 제1 무기 배리어층을 형성하는 발광 소자 패키지 제조 방법.
  26. 제25항에서,
    상기 제1 유기 배리어층을 덮도록 제2 무기 배리어층을 형성하는 발광 소자 패키지 제조 방법.
  27. 제24항에서,
    상기 제2 무기 배리어층을 덮도록 제2 유기 배리어층을 형성하는 발광 소자 패키지 제조 방법.
  28. 제27항에서,
    상기 기판에 의해 구획된 상기 오목부의 상부 공간을 제2 유기 배리어층으로 메우는 발광 소자 패키지 제조 방법.
  29. 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 따른 발광 소자 패키지를 포함하는 백라이트 유닛.
  30. 제29항에 따른 백라이트 유닛을 포함하는 표시 장치.
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017122996A1 (de) * 2017-10-04 2019-04-04 Osram Opto Semiconductors Gmbh Leuchtstoffmischung, Konversionselement und optoelektronisches Bauelement
KR102523976B1 (ko) 2017-11-21 2023-04-20 삼성전자주식회사 디스플레이 장치
TWI794127B (zh) * 2018-02-20 2023-02-21 晶元光電股份有限公司 發光元件及其製作方法
CN109003967B (zh) * 2018-07-27 2021-06-01 海信视像科技股份有限公司 一种灯板、背光模组和显示装置
KR20200049929A (ko) * 2018-10-29 2020-05-11 삼성디스플레이 주식회사 광학 부재 및 이를 포함하는 표시 장치
TWI800548B (zh) * 2018-11-06 2023-05-01 晶元光電股份有限公司 發光裝置及其製作方法
CN112366266B (zh) * 2020-10-28 2022-01-07 惠柏新材料科技（上海）股份有限公司 一种量子点led贴片的封装结构及制造方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6924514B2 (en) * 2002-02-19 2005-08-02 Nichia Corporation Light-emitting device and process for producing thereof
JP5801886B2 (ja) 2010-07-01 2015-10-28 サムスン エレクトロニクス カンパニー リミテッド 発光粒子−高分子複合体用の組成物、発光粒子−高分子複合体およびこれを含む素子
KR101771175B1 (ko) * 2011-06-10 2017-09-06 삼성전자주식회사 광전자 소자 및 적층 구조
KR101686572B1 (ko) 2011-10-21 2016-12-15 삼성전자 주식회사 발광 소자
WO2013061511A1 (ja) * 2011-10-27 2013-05-02 パナソニック株式会社 発光装置
KR101959035B1 (ko) * 2011-10-31 2019-03-18 서울바이오시스 주식회사 발광 다이오드 패키지 및 그것을 제조하는 방법
KR20140129934A (ko) * 2013-04-30 2014-11-07 제일모직주식회사 광경화 조성물 및 이를 포함하는 봉지화된 장치
GB2523645B (en) 2014-01-23 2018-10-17 Nanoco Tech Limited Quantum dot chip on board LEDs
KR20150092801A (ko) 2014-02-05 2015-08-17 삼성디스플레이 주식회사 발광 다이오드 패키지 및 그 제조 방법
JP2016076634A (ja) 2014-10-08 2016-05-12 エルジー ディスプレイ カンパニー リミテッド Ｌｅｄパッケージ、バックライトユニット及び液晶表示装置

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