KR100657137B1 - White light emitting device having green phosphor of thiogallate and red phosphor of alkaline earth sulfide - Google Patents

White light emitting device having green phosphor of thiogallate and red phosphor of alkaline earth sulfide Download PDF

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Abstract

본 발명은 자외선 또는 청색 광을 방출하는 발광 다이오드의 상부면에 녹색 발광이 가능한 티오갈레이트계 형광체 및 적색발광이 가능한 알칼리 토금속 황화물계 형광체를 배치함으로써, 이들의 혼색에 의하여 고휘도의 백색광 및 필터 여과 후에 색 재현성이 뛰어난 색 순도(Color Purity)를 가지는 우수한 특성의 백색광을 방출하는 백색 발광 소자를 제공한다.According to the present invention, by disposing a thigallate-based phosphor capable of emitting green light and an alkaline earth metal sulfide-based phosphor capable of emitting red light on the upper surface of the light emitting diode emitting ultraviolet or blue light, high brightness white light and filter filtration are performed by the color mixture thereof. Thereafter, a white light emitting device for emitting white light having excellent characteristics having color purity having excellent color reproducibility is provided.

티오갈레이트, 녹색형광체, 알칼리토금속 황화물, 적색형광체, 백색발광소자 Thiogallate, green phosphor, alkaline earth metal sulfide, red phosphor, white light emitting device

Description

티오갈레이트계 녹색 형광체 및 알칼리 토금속 황화물계 적색 형광체를 채용한 백색 발광 소자{WHITE LIGHT EMITTING DEVICE HAVING GREEN PHOSPHOR OF THIOGALLATE AND RED PHOSPHOR OF ALKALINE EARTH SULFIDE}WHITE LIGHT EMITTING DEVICE HAVING GREEN PHOSPHOR OF THIOGALLATE AND RED PHOSPHOR OF ALKALINE EARTH SULFIDE}

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 백색 발광 소자의 개략적인 단면 구성도.1 is a schematic cross-sectional view of a white light emitting device according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 백색 발광 소자에 채용되는 티오갈레이트계 녹색 형광체의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼 그래프.2 is an absorption spectrum and emission spectrum graph of a thiogallate-based green phosphor employed in a white light emitting device according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 백색 발광 소자에 채용되는 알칼리 토금속 황화물계 적색 형광체의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼 그래프.Figure 3 is an absorption spectrum and emission spectrum graph of the alkaline earth metal sulfide-based red phosphor employed in the white light emitting device according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 티오갈레이트계 녹색 형광체 및 알칼리 토금속 황화물계 적색 형광체와 청색 발광 다이오드를 이용한 백색 발광 소자의 발광 스펙트럼 그래프.4 is a light emission spectrum graph of a white light emitting device using a thigallate-based green phosphor, an alkaline earth metal sulfide-based red phosphor, and a blue light emitting diode according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 백색 발광 소자와 종래의 백색 발광 소자의 색 좌표 특성을 비교한 그래프.5 is a graph comparing the color coordinate characteristics of the white light emitting device and the conventional white light emitting device according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

1 : 프레임 본체 2 : 히트 싱크1: frame body 2: heat sink

3 : 발광 다이오드 4 : 투광성 몰드재3: light emitting diode 4: translucent mold material

5 : 티오갈레이트 녹색 형광체 6 : 알칼리 토금속 황화물계 적색 형광체5: Thiogallate Green Phosphor 6: Alkaline Earth Metal Sulfide-based Red Phosphor

7 : 캐소드 리드 7a : 세금선7: cathode lead 7a: tax line

8 : 애노드 리드 8a : 세금선8: anode lead 8a: tax ship

본 발명은 발광 소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 개선된 광효율을 갖는 티오갈레이트계 녹색 형광체 및 알칼리 토금속 황화물계 적색 형광체를 채용한 백색 발광 소자에 관한 것이다.The present invention relates to a light emitting device, and more particularly, to a white light emitting device employing a thiogallate green phosphor and an alkaline earth metal sulfide red phosphor having improved light efficiency.

백색 발광 소자(white light emitting device)는 조명, 노트북, 핸드폰, PDA 등에 사용되는 LCD용 배면 광원(backlight)으로 각광을 받고 있다.White light emitting devices have been in the spotlight as backlights for LCDs used in lighting, notebooks, mobile phones, PDAs, and the like.

종래에 백색 발광 소자를 제작하기 위한 방법으로, 청색 발광 다이오드에 YAG:Ce 형광체 또는 (Ba,Sr,Ca)2SiO4:Eu 형광체를 결합시켜 제작하는 방법과, 적색, 녹색 및 청색 발광 다이오드를 하나의 패키지에 부착하여 혼색에 의해 백색광이 방출 가능하도록 제작하는 방법이 사용되고 있다.Conventionally, a method for fabricating a white light emitting device includes a method of fabricating a blue light emitting diode by combining a YAG: Ce phosphor or (Ba, Sr, Ca) 2 SiO 4 : Eu phosphor, and a red, green, and blue light emitting diode. The method of attaching to one package and manufacturing white light by mixed color is used.

그러나, 청색 발광 다이오드를 이용한 백색 발광 소자는 주로 450 ~ 470nm 파장대의 청색 광원에 의해 상부층에 위치한 YAG:Ce 또는 (Ba,Sr,Ca)2SiO4:Eu 등의 황색 형광체를 여기·발광 시킴으로써, 청색과 황색의 혼색에 의해 백색을 방출하 도록 구성되어 있기 때문에 LCD 배면 광원에 적합한 백색 발광 재현에 많은 문제점을 가지고 있다. However, a white light emitting device using a blue light emitting diode mainly excites and emits yellow phosphors such as YAG: Ce or (Ba, Sr, Ca) 2 SiO 4 : Eu, which are located in an upper layer by a blue light source in the wavelength range of 450 to 470 nm. Since it is configured to emit white color by mixing of blue and yellow, there are many problems in reproducing white light emission suitable for an LCD back light source.

즉, 450 ~ 470nm 파장대의 청색 발광 다이오드와 YAG:Ce 또는 (Ba,Sr,Ca)2SiO4:Eu 등의 황색 형광체의 조합으로 이루어진 백색 발광 다이오드는 물질의 특성상 녹색과 적색부의 스펙트럼 결핍으로 배면광의 특성에서 가장 중요한 색필터 여과 이후 색 재현성이 떨어지는 단점이 있다. That is, a white light emitting diode composed of a combination of a blue light emitting diode in the wavelength range of 450 to 470 nm and a yellow phosphor such as YAG: Ce or (Ba, Sr, Ca) 2 SiO 4 : Eu, etc. The color reproducibility is poor after the color filter filtration which is most important in the characteristics of light.

한편, 적색, 녹색 및 청색 발광 다이오드를 이용하여 백색 발광 소자를 제조하기 위해서는 GaAs, AlGaInP, AlInGaN, GaN등의 서로 다른 기판을 제조하여 서로 다른 반도체 박막을 활용해야 하기 때문에, 발광 다이오드 제조 공정 및 이를 배면 광원으로 이용시 매우 복잡한 구동 원리와 혼색에 있어서 큰 문제점을 나타내며, 제조 단가가 비싸지는 문제점이 있다. Meanwhile, in order to manufacture a white light emitting device using red, green, and blue light emitting diodes, different substrates such as GaAs, AlGaInP, AlInGaN, and GaN should be manufactured to utilize different semiconductor thin films. When used as a back light source shows a very complex driving principle and mixed color, there is a problem that the manufacturing cost is expensive.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 하나의 발광원을 사용하여 백색 발광이 가능하고, 필터 여과 후에 색 재현성이 우수한 색 순도(Color Purity)를 갖는 티오갈레이트계 녹색 형광체 및 알칼리 토금속 황화물계 적색 형광체를 채용한 백색 발광 소자를 제공하는 데 있다.The technical problem to be achieved by the present invention is a thiogallate-based green fluorescent substance and an alkaline earth metal sulfide-based red phosphor which can emit white light using one light emitting source and have excellent color purity after filter filtration. The present invention provides a white light emitting device.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 의하면, 자외선 또는 청색 광을 방출하는 발광 다이오드의 상부에 녹색 발광이 가능한 티오갈레이트계 형광체 및 적색발광이 가능한 알칼리 토금속 황화물계 형광체를 배치함으로써, 이들의 혼색에 의하여 고휘도의 백색광 및 필터 여과 후에 색 재현성이 뛰어난 색 순도(Color Purity)를 가지는 우수한 특성의 백색광을 방출하는 백색 발광 소자를 제공한다.According to an aspect of the present invention for achieving this object, by arranging a thiogallate-based phosphor capable of emitting green light and an alkaline earth metal sulfide-based phosphor capable of emitting red light on top of the light emitting diode emitting ultraviolet or blue light, Provided is a white light emitting device that emits white light of excellent characteristics by having high luminance white light and color purity excellent in color reproducibility (Color Purity) after filter filtration by mixing color of.

바람직하게 상기 티오갈레이트계 녹색 형광체는 일반식 (A1-x-yEux (MⅠ 0.5 MⅢ 0.5)y)B2S4 ; x+y < 1이고, 여기에서 A는 Ba, Sr, Ca 으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 원소이고, B는 Al, Ga, In 으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 원소이고, x는 0.01에서 0.1 범위 내로 설정되고, MⅠ은 Li, Na, K으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 원소이며, MⅢ는 Sc, Y, Lu, Gd, La으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 원소이고, y는 0.2에서 0.8 범위내로 설정된다. Preferably the thiogallate-based green phosphor is a general formula (A 1-xy Eu x (M I 0.5 M III 0.5 ) y ) B 2 S 4 ; x + y <1, where A is at least one element selected from the group consisting of Ba, Sr, Ca, B is at least one element selected from the group consisting of Al, Ga, In, x is from 0.01 to 0.1 Is set within a range, M I is at least one element selected from the group consisting of Li, Na, K, M III is at least one element selected from the group consisting of Sc, Y, Lu, Gd, La, y is 0.2 Is set in the range 0.8.

바람직하게 상기 알칼리 토금속 황화물계 적색 형광체는 일반식이 Ax-aEuaGeSz 이고, 여기에서, A는 Ca, Sr 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 원소이고, z=x+2이고, x는 2에서 5 범위 내로 설정되고, a/x는 0.0005에서 0.02 범위 내로 설정된다.Preferably the alkaline earth metal sulfide-based red phosphor is of general formula A xa Eu a GeS z , wherein A is at least one element selected from the group Ca, Sr, z = x + 2, and x ranges from 2 to 5 And a / x are set in the range 0.0005 to 0.02.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 백색 발광 소자의 개략적인 단면 구성도이다.1 is a schematic cross-sectional view of a white light emitting device according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 백색 발광 소자는 리플렉터 구조타입의 표면실장형인 백색 발광 소자로서, 사출, 프레싱 또는 가공에 의해 요홈부가 형성된 프레임 본체(1)에 히트 싱크(2)가 설치되고, 히트 싱크(2)위에 청색 광을 방출하는 발광 다이오드(3)가 설치된다.Referring to FIG. 1, a white light emitting device according to an exemplary embodiment of the present invention is a surface mounted white light emitting device having a reflector structure type, and includes a heat sink 2 in a frame body 1 in which grooves are formed by injection, pressing, or processing. ) Is provided, and a light emitting diode (3) emitting blue light is provided on the heat sink (2).

발광 다이오드(3)의 상부에는 발광 다이오드(3)로부터 방출된 광의 일부와 혼색되어 백색광을 방출시키도록 발광 다이오드(3)로부터 방출된 광에 의해 여기되어 녹색 광을 방출하는 티오갈레이트 녹색 형광체(5)와, 적색 광을 방출하는 알칼리 토금속 황화물계 적색 형광체(6)를 포함하는 투광성 몰드재(4)가 프레임 본체(1)내에 형성된다.On the top of the light emitting diode 3 is a thigallate green phosphor which is mixed with a part of the light emitted from the light emitting diode 3 and is excited by the light emitted from the light emitting diode 3 to emit green light. 5) and a translucent mold material 4 including an alkaline earth metal sulfide-based red phosphor 6 that emits red light is formed in the frame body 1.

물론, 투광성 몰드재(4)를 사용하지 않고, 티오갈레이트계 녹색 형광체(5) 및 알칼리 토금속 황화물계 적색 형광체(6)를 직접 발광 다이오드(3)의 상부에 도포하여 설치할 수 도 있다.Of course, without using the light-transmissive mold material 4, the thiogallate green phosphor 5 and the alkaline earth metal sulfide-based red phosphor 6 may be directly applied to the upper portion of the light emitting diode 3.

여기에서는, 티오갈레이트계 녹색 형광체(5) 및 알칼리 토금속 황화물계 적색 형광체(6)가 투광성 몰드재(4)에 함유되어 발광 다이오드(3)의 상부에 설치된 예를 설명하도록 한다.Here, an example in which the thigallate-based green phosphor 5 and the alkaline earth metal sulfide-based red phosphor 6 are contained in the light-transmissive mold material 4 and installed on the light emitting diode 3 will be described.

발광 다이오드(3)는 외부전원에 연결되기 위해 두 개의 전극들을 구비한다. 전극들은 발광 다이오드(3)의 동일 측면(side) 또는 서로 반대 측면 상에 위치할 수 있다. 전극들은 접착제를 통해 리드단자에 전기적으로 연결되거나, 세금선을 통 해 리드단자에 연결될 수 있다.The light emitting diode 3 has two electrodes for connection to an external power source. The electrodes may be located on the same side or opposite sides of the light emitting diode 3. The electrodes may be electrically connected to the lead terminal via an adhesive, or may be connected to the lead terminal via a tax wire.

여기에서는, 프레임의 양측에 애노드 리드(8) 및 캐소드 리드(7)를 세금선(8a, 7a)으로 접속시키도록 하였다.Here, the anode leads 8 and the cathode leads 7 are connected to both sides of the frame by the tax wires 8a and 7a.

발광 다이오드(3)는 GaN, InGaN, AlGaN 또는 AlGaInN 계열의 발광 다이오드로서, 청색 광을 방출한다. 여기에서는 발광 다이오드(3)는 420 내지 480 nm 범위의 청색 광을 방출하는 발광 다이오드를 사용하였다. 발광 다이오드(3)는 청색 광뿐만 아니라 자외선을 방출하는 발광 다이오드를 사용할 수 도 있다.The light emitting diode 3 is a light emitting diode of GaN, InGaN, AlGaN or AlGaInN series, and emits blue light. Here, the light emitting diode 3 used a light emitting diode emitting blue light in the range of 420 to 480 nm. The light emitting diode 3 may use a light emitting diode that emits ultraviolet light as well as blue light.

여기에서는, 사출, 프레싱 또는 가공에 의해 형성된 프레임 본체(1)에 히트 싱크(2)를 개재하여 요홈부를 형성하고, 히트 싱크(2)에 발광 다이오드(3)를 설치하고, 프레임의 양측에 설치된 단자인 애노드리드 및 캐소드리드를 세금선으로 접속시키도록 구성된 리플렉터 구조타입의 표면 실장형으로 구현되었지만, 여러 가지 변형이 가능하다.Here, a recess is formed in the frame main body 1 formed by injection, pressing or processing via a heat sink 2, a light emitting diode 3 is provided in the heat sink 2, and provided on both sides of the frame. Although the terminals anode and cathode are implemented in a surface mount type of reflector structure type configured to connect with a tax wire, various modifications are possible.

일변형예로서 리드 프레임(미도시됨)의 선단에 반사컵 또는 반사판 모양의 댐모양으로 요홈부를 형성하고 그 요홈부에 발광 다이오드(3)를 설치하고, 프레임 요부에 설치된 단자인 애노드 리드와 캐소드 리드를 세금선으로 연결시켜 형성된 리드타입의 백색 발광 소자로 구현할 수 있다.In one variation, a recess is formed in the shape of a reflecting cup or a reflector plate at the tip of a lead frame (not shown), and the light emitting diode 3 is provided in the recess, and the anode lead and the cathode, which are terminals provided in the frame recess, are provided. The lead may be implemented as a lead type white light emitting device formed by connecting a lead with a tax wire.

리드타입의 경우에는 발광 다이오드(3)의 상부면을 포함하여 요홈부 내부로 티오갈레이트계 녹색 형광체(5) 및 알칼리 토금속 황화물계 적색 형광체(6)를 포함하는 투광성 몰드재(4)를 요홈부 상면과 동일면을 갖게 충진시키고, 투광성 몰드재 및 애노드와 캐소드의 일부를 포함하여 투광성 외장재로 밀봉시켜서 구현할 수 있 다.In the case of the lead type, a light-transmitting mold material 4 including a thigallate-based green phosphor 5 and an alkaline earth metal sulfide-based red phosphor 6 into the recess including the upper surface of the light emitting diode 3 is required. Filled to have the same surface as the upper surface of the groove portion, it may be implemented by sealing with a transparent transparent material including a transparent mold material and a portion of the anode and the cathode.

다른 변형예로서 사출, 프레싱 또는 가공에 의해 형성된 프레임 요부에 요홈부를 형성하고 그 요홈부에 발광 다이오드를 설치하고, 프레임 요부에 설치된 단자인 애노드리드 및 캐소드리드를 세금선으로 접속시키도록 형성된 PCB(printed circuit board)타입의 표면 실장형의 백색 발광 소자로 구현할 수 있다.As another modification, a PCB formed to form recesses in the recesses of the frame formed by injection, pressing, or machining, and to install light emitting diodes in the recesses, and to connect anode and cathode, which are terminals provided in the recesses, with a tax wire ( A printed circuit board) type surface mount type white light emitting device can be implemented.

표면 실장형의 경우에는 발광 다이오드(3)의 상부면을 포함하여 프레임 본체(1)의 내부로 티오갈레이트계 녹색 형광체(5) 및 알칼리 토금속 황화물계 적색 형광체(6)를 포함하는 투광성 몰드재(4)를 프레임 본체(1)의 상면과 동일면을 갖게 충진시켜서 이루어지도록 구현할 수 있다.In the case of the surface mount type, a light-transmissive mold material including a thigallate-based green phosphor 5 and an alkaline earth metal sulfide-based red phosphor 6 into the frame body 1 including the upper surface of the light emitting diode 3. (4) can be implemented to be filled to have the same surface as the upper surface of the frame body (1).

이때, 발광 다이오드(3)는 사파이어(Al2O3)를 기판으로 하는 GaN, InGaN, AlGaInN 계열의 발광 다이오드이거나, SiC 재질을 기판으로 하는 GaN, InGaN, AlGaInN 계열의 발광 다이오드가 사용될 수 있다.In this case, the light emitting diode 3 may be a GaN, InGaN, or AlGaInN based light emitting diode based on sapphire (Al 2 O 3 ), or a GaN, InGaN, AlGaInN based light emitting diode based on SiC material may be used.

또는 임의의 기판을 사용하여 제작된 GaN, InGaN, AlGaInN 계열의 발광 다이오드가 사용될 수 있다.Alternatively, GaN, InGaN, or AlGaInN series light emitting diodes manufactured using any substrate may be used.

한편, 티오갈레이트 녹색 형광체(5) 및 알칼리 토금속 황화물계 적색 형광체(6)는 발광 다이오드(3) 상부에 위치하여, 발광 다이오드(3)에서 방출된 광의 일부를 그 보다 상대적으로 장파장인 광으로 변환시킨다. On the other hand, the thiogallate green phosphor 5 and the alkaline earth metal sulfide-based red phosphor 6 are located above the light emitting diode 3, so that a part of the light emitted from the light emitting diode 3 is converted into light having a relatively longer wavelength. Convert

이때, 티오갈레이트 녹색 형광체(5) 및 알칼리 토금속 황화물계 적색 형광체(6)는 투광성 몰드재(4) 내에 분산되어 위치된다.At this time, the thiogallate green phosphor 5 and the alkaline earth metal sulfide-based red phosphor 6 are dispersed and positioned in the light transmitting mold material 4.

투광성 몰드재(4)는 발광 다이오드(3)를 덮어, 수분 또는 외력과 같은 외부환경으로부터 발광 다이오드(3)를 보호한다. 투광성 몰드재(4)는 에폭시 또는 실리콘(silicone)일 수 있으며, 도시한 바와 같이 프레임 본체(1)내에 위치할 수 있다.The transparent mold material 4 covers the light emitting diode 3 to protect the light emitting diode 3 from an external environment such as moisture or external force. The translucent mold material 4 may be epoxy or silicone and may be located in the frame body 1 as shown.

한편, 발광 다이오드(3)가 청색광을 방출할 경우, 발광 다이오드(3)에서 방출된 청색광과, 티오갈레이트 녹색 형광체(5)로 방출되는 녹색광과, 알칼리 토금속 황화물계 적색 형광체(6)로부터 방출되는 적색광이 혼색되어 백색광이 되어 외부로 방출된다. On the other hand, when the light emitting diode 3 emits blue light, the blue light emitted from the light emitting diode 3, the green light emitted by the thiogallate green phosphor 5, and the alkaline earth metal sulfide-based red phosphor 6 are emitted. The red light is mixed and becomes white light and is emitted to the outside.

구체적으로 티오갈레이트계 녹색 형광체(5)는 일반식 (A1-x-yEux (MⅠ 0.5 MⅢ 0.5)y)B2S4 ; x+y < 1로 표시된다. Specifically, the thioglate green phosphor 5 may be represented by the general formula (A 1-xy Eu x (M I 0.5 M III 0.5 ) y ) B 2 S 4 ; It is represented by x + y <1.

여기에서 A는 Ba, Sr, Ca 으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 원소이고, B는 Al, Ga, In 으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 원소이다. Wherein A is at least one element selected from the group consisting of Ba, Sr, Ca, and B is at least one element selected from the group consisting of Al, Ga, In.

x는 0.01에서 0.1 범위 내로 설정되고 MⅠ은 Li, Na, K으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 원소이며, MⅢ는 Sc, Y, Lu, Gd, La으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 원소이고, y는 0.2에서 0.8 범위내로 설정된다.x is set in the range of 0.01 to 0.1 and M I is at least one element selected from the group consisting of Li, Na, K, M III is at least one element selected from the group consisting of Sc, Y, Lu, Gd, La , y is set in the range of 0.2 to 0.8.

알칼리 토금속 황화물계 적색 형광체(6)는 일반식 Ax-aEuaGeSz 로 표시된다. 여기에서, A는 Ca, Sr 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 원소이다. z=x+2이고, x는 2에서 5 범위 내로 설정되고, a/x는 0.0005에서 0.02 범위 내로 설정된다.The alkaline earth metal sulfide-based red phosphor 6 is represented by the general formula A xa Eu a GeS z . Here, A is at least one element selected from Ca and Sr groups. z = x + 2, x is set in the range 2 to 5, and a / x is set in the range 0.0005 to 0.02.

이러한 녹색 및 적색 형광체(5, 6)는 형광체 원료물질과 활성제를 원하는 조성에 따른 각각의 소정비가 되도록 평량하고 보다 효과적인 혼합을 위해 알코올 용매하에서, 볼밀링(ball milling) 또는 마노유발 같은 혼합기를 이용하여 균일한 조성이 되도록 충분히 혼합한다. These green and red phosphors 5, 6 are used in mixers, such as ball milling or agate, under alcoholic solvents for a balanced and more effective mixing of the phosphor raw material and the activator in a given ratio according to the desired composition. And mix sufficiently to make a uniform composition.

그 후, 이 혼합물을 오븐에 넣고, 100내지 150℃ 에서 1 ~ 2시간 동안 건조한다. 건조한 혼합물을 고순도 알루미나 보트에 넣고 전기로를 사용하여 800 ~ 1300℃ 사이의 온도에서 H2S 대기중에 열처리하여 형광체 분말을 합성한 후 충분히 분쇄한다. The mixture is then placed in an oven and dried at 100 to 150 ° C. for 1-2 hours. The dry mixture is placed in a high purity alumina boat and heat treated in an H 2 S atmosphere at a temperature between 800 and 1300 ° C. using an electric furnace to synthesize phosphor powder and then sufficiently grind.

이들 분말에 대하여 빛 발광강도(Photoluminescence, PL)를 측정한 결과 Sr0.36Eu0.04Y0.3Li0.3Ga2S4로 표현되는 대표적인 조성의 티오갈레이트계 녹색 형광체는 470 ~ 630nm의 영역에 걸쳐서 강한 발광 스펙트럼을 나타내고, Sr2.185Eu0.015Ca0.8GeS5 알칼리 토금속 황화물계 적색 형광체는 520 ~ 780nm의 영역에 걸쳐서 강한 발광 스펙트럼을 나타낸다.As a result of measuring the photoluminescence (PL) of these powders, the thiogallate-based green phosphor represented by Sr 0.36 Eu 0.04 Y 0.3 Li 0.3 Ga 2 S 4 exhibits strong emission over the range of 470 to 630 nm. It shows a spectrum, and the Sr 2.185 Eu 0.015 Ca 0.8 GeS 5 alkaline earth metal sulfide-based red phosphor exhibits a strong emission spectrum over a range of 520 to 780 nm.

이상과 같은 녹색 및 적색 형광체(5, 6)는 백색 발광 소자의 제작에 있어, 투광성 몰드재(4)에 포함되어 발광 다이오드(3)의 상부면을 포함하여 프레임 본체(1) 내부를 충진시켜 이루어진다.The green and red phosphors 5 and 6 as described above are included in the light-transmissive mold material 4 in the manufacture of the white light emitting device, and the inside of the frame body 1 is filled by including the upper surface of the light emitting diode 3. Is done.

이와 같이, 청색 발광 또는 자외선의 발광이 가능한 질화갈륨계(AlInGaN) 화합물 반도체 소자로 이루어지는 발광 다이오드(3)와 티오갈레이트계 녹색 형광체 (5)및 알칼리 토금속 황화물계 적색 형광체(6)를 조합시킴으로써 발광 다이오드(3) 로부터의 청색 발광과 그 발광에 의해 여기된 형광체(5, 6)로부터의 녹색 및 적색 발광과의 혼색에 의해 백색광 구현이 가능해진다.Thus, by combining the light-emitting diode (3) consisting of a gallium nitride-based (AlInGaN) compound semiconductor device capable of emitting blue light or ultraviolet light, a thigallate green phosphor (5) and an alkaline earth metal sulfide-based red phosphor (6) White light can be realized by mixing blue light from the light emitting diode 3 with green and red light emitted from the phosphors 5 and 6 excited by the light emission.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 백색 발광 소자에 채용되는 티오갈레이트계 녹색 형광체의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼 그래프이다.2 is an absorption spectrum and emission spectrum graph of a thiogallate-based green phosphor employed in a white light emitting device according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 티오갈레이트계 녹색 형광체의 흡수 스펙트럼은 350 ~ 500 nm 에서 높은 흡수 피크를 보여 주고 있고, 535 nm에서 최대 피크를 갖는 우수한 발광 스펙트럼을 나타낸다.Referring to FIG. 2, the absorption spectrum of the thigallate green phosphor shows a high absorption peak at 350 to 500 nm, and shows an excellent emission spectrum having a maximum peak at 535 nm.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 백색 발광 소자에 채용되는 알칼리 토금속 황화물계 적색 형광체의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼 그래프이다.3 is an absorption spectrum and emission spectrum graph of an alkaline earth metal sulfide-based red phosphor employed in a white light emitting device according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 백색 발광 소자에 채용되는 알칼리 토금속 황화물계 적색 형광체의 흡수 스펙트럼은 400 ~ 550 nm에서 높은 흡수 피크를 보여주고 있고, 630 nm에서 최대피크를 갖는 우수한 발광 스펙트럼 특성을 나타낸다.Referring to FIG. 3, an absorption spectrum of an alkaline earth metal sulfide-based red phosphor employed in a white light emitting device according to an embodiment of the present invention shows a high absorption peak at 400 to 550 nm, and has a maximum peak at 630 nm. It exhibits excellent emission spectral characteristics.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 티오갈레이트계 녹색 형광체 및 알칼리 토금속 황화물계 적색 형광체와 청색 발광 다이오드를 이용한 백색 발광 소자의 발광 스펙트럼 그래프이다.4 is a light emission spectrum graph of a white light emitting device using a thiogallate green phosphor, an alkaline earth metal sulfide-based red phosphor, and a blue light emitting diode according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 청색 발광 다이오드로부터 발생된 기준광과 방출된 광의 일부를 형광체가 흡수 또는 여기되어 방출되는 제 2의 광인 녹색광 및 적색광이 혼색되어 백색이 구현됨을 알 수 있다.Referring to FIG. 4, it can be seen that white light is realized by mixing the reference light generated from the blue light emitting diode and a part of the emitted light with the green light and the red light, which are the second light emitted by the phosphor being absorbed or excited.

즉, 청색, 녹색 및 적색의 혼색에 의한 백색광을 구현함으로써 LCD 구조내의 색필터 여과 후에 색 재현성이 우수한 색순도를 가진다. That is, by implementing white light by a mixture of blue, green and red color, the color purity is excellent after color filter filtration in the LCD structure.

이에 따라, 본 발명의 일실시예에 따른 백색 발광 소자를 직렬 또는 병렬구조로 배치하여 LCD용 배면광원(backlight)으로 적용할 경우 종래의 청색 발광 다이오드에 YAG:Ce 또는 (Ba,Sr,Ca)2SiO4:Eu 황색 형광체를 결합시킨 백색광에 비해 우수한 색순도를 제공할 수 있게 된다.Accordingly, when a white light emitting device according to an embodiment of the present invention is disposed in series or in parallel, and applied as a backlight for LCD, YAG: Ce or (Ba, Sr, Ca) is applied to a conventional blue light emitting diode. Compared with the white light combined with 2 SiO 4 : Eu yellow phosphor, excellent color purity can be provided.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 백색 발광 소자와 종래의 백색 발광 소자의 색좌표 특성을 비교한 그래프이다.5 is a graph comparing color coordinate characteristics of a white light emitting device and a conventional white light emitting device according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일실시예에 따른 백색 발광 소자와 종래의 백색 발광 소자가 각각 동일한 색 필터를 통과한 후에 구현할 수 있는 색 재현 범위를 색 좌표를 나타낸다.Color coordinates represent a color reproduction range that can be implemented after the white light emitting device according to the exemplary embodiment of the present invention and the conventional white light emitting device each pass through the same color filter.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 티오갈레이트계 녹색 형광체 및 알칼리 토금속 황화물계 적색 형광체와 청색 발광 다이오드를 조합한 백색 발광 소자에서의 색 재현 범위가, 종래의 기술에 따른 청색 발광 다이오드와 (Ba,Sr,Ca)2SiO4:Eu 황색 형광체를 사용하는 백색 발광 소자에서의 색 재현 범위보다 훨씬 넓은 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 5, a color reproduction range in a white light emitting device in which a thigallate-based green phosphor, an alkaline earth metal sulfide-based red phosphor, and a blue light emitting diode are combined according to an embodiment of the present invention is blue according to the related art. It can be seen that the color reproduction range of the light emitting diode and the white light emitting device using (Ba, Sr, Ca) 2 SiO 4 : Eu yellow phosphor is much wider.

백색 발광 소자에서 색 좌표의 범위가 넓을수록 표현할 수 있는 색의 수는 증가하게 되어 보다 자연색에 가까운 색표현이 가능하다는 것을 의미한다.As the range of color coordinates in a white light emitting device is wider, the number of colors that can be expressed increases, which means that color expression that is closer to natural colors is possible.

본 발명은 바람직한 실시예 및 많은 구체적인 변형 실시예를 참조하여 설명되었다. 그렇지만, 구체적으로 설명된 것과는 다른 많은 기타 실시예들이 또한 본 발명의 사상 및 범위 내에 들어간다는 것을 관련 분야의 당업자들은 이해할 것이다. The present invention has been described with reference to preferred embodiments and many specific variations. However, those skilled in the art will understand that many other embodiments other than those specifically described also fall within the spirit and scope of the invention.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 티오갈레이트계 녹색 형광체 및 알칼리 토금속 황화물계 적색 형광체를 갖는 백색 발광 소자는 장파장 자외선 영역 및 특히 청색 영역대의 여기하에 매우 우수한 녹색 및 적색발광을 나타냄으로써, 자외선 발광 다이오드용 녹색, 적색 및 백색 발광 소자와, 청색 발광 다이오드용 녹색, 핑크 및 백색 반도체 발광장치, 장파장 자외선 및 청색 영역대를 에너지원으로 하는 응용분야에 적용할 수 있다.  As described above, the white light emitting device having the thiogallate-based green phosphor and the alkaline earth metal sulfide-based red phosphor according to the present invention exhibits excellent green and red light emission under the excitation of the long wavelength ultraviolet region and especially the blue region, thereby emitting ultraviolet light. It can be applied to green, red and white light emitting devices for diodes, green, pink and white semiconductor light emitting devices for blue light emitting diodes, and applications in which long wavelength ultraviolet and blue bands are used as energy sources.

특히, 녹색 및 적색 형광체를 하나의 청색 발광 다이오드에 적용하여 백색광을 구현함으로써, 청색 발광 다이오드와 황색 형광체를 통해 구현된 백색광보다 색 재현성이 우수한 색순도(Color Purity)를 갖으면서, 발광 다이오드 자체의 제조공정 및 제조 단가 등의 문제점을 획기적으로 해결할 수 있다.In particular, by applying green and red phosphors to a single blue light emitting diode to implement white light, the light emitting diode itself is manufactured while having color purity superior in color reproducibility than white light implemented through the blue light emitting diode and the yellow phosphor. Problems such as process and manufacturing cost can be solved drastically.

Claims (7)

삭제delete 삭제delete 청색광을 방출하는 발광 다이오드와,A light emitting diode emitting blue light, 상기 발광 다이오드의 상부에 설치되어 상기 발광 다이오드로부터 방출된 광의 일부와 혼색되어 백색광을 방출시키도록 상기 발광 다이오드로부터 방출된 광에 의해 여기되어 녹색광을 방출하는 티오갈레이트 녹색 형광체와,A thiogallate green phosphor installed on top of the light emitting diode and mixed with a portion of the light emitted from the light emitting diode to be excited by the light emitted from the light emitting diode to emit green light; 상기 발광 다이오드의 상부에 설치되어 상기 발광 다이오드로부터 방출된 광의 일부와 혼색되어 백색광을 방출시키도록 상기 발광 다이오드로부터 방출된 광에 의해 여기되어 적색광을 방출하는 알칼리 토금속 황화물계 적색 형광체를 포함하는 백색 발광 소자.A white light emitting device including an alkaline earth metal sulfide-based red phosphor disposed on an upper portion of the light emitting diode and mixed with a portion of the light emitted from the light emitting diode to be excited by the light emitted from the light emitting diode to emit red light; device. 청구항 3에 있어서, 상기 발광 다이오드는, 자외선을 더 포함하여 방출하는 백색 발광 소자.The white light emitting device of claim 3, wherein the light emitting diode further includes ultraviolet rays. 청구항 3에 있어서, 상기 티오갈레이트계 녹색 형광체는,The method according to claim 3, wherein the thigallate green phosphor, 일반식 (A1-x-yEux (MⅠ 0.5 MⅢ 0.5)y)B2S4 ; x+y < 1이고, 여기에서 A는 Ba, Sr, Ca 으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 원소이고, B는 Al, Ga, In 으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 원소이고, x는 0.01에서 0.1 범위 내로 설정되고, MⅠ은 Li, Na, K으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 원소이며, MⅢ는 Sc, Y, Lu, Gd, La으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 원소이고, y는 0.2에서 0.8 범위내로 설정되는 백색 발광 소자.General formula (A 1-xy Eu x (M I 0.5 M III 0.5 ) y ) B 2 S 4 ; x + y <1, where A is at least one element selected from the group consisting of Ba, Sr, Ca, B is at least one element selected from the group consisting of Al, Ga, In, x is from 0.01 to 0.1 Is set within a range, M I is at least one element selected from the group consisting of Li, Na, K, M III is at least one element selected from the group consisting of Sc, Y, Lu, Gd, La, y is 0.2 White light emitting device is set within a range of 0.8. 청구항 3에 있어서, 상기 알칼리 토금속 황화물계 적색 형광체는,The method according to claim 3, wherein the alkaline earth metal sulfide-based red phosphor, 일반식이 Ax-aEuaGeSz 이고, 여기에서, A는 Ca, Sr 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 원소이고, z=x+2이고, x는 2에서 5 범위 내로 설정되고, a/x는 0.0005에서 0.02 범위 내로 설정되는 백색 발광 소자.The general formula is A xa Eu a GeS z , where A is at least one element selected from the group Ca, Sr, z = x + 2, x is set within the range 2 to 5, and a / x is at 0.0005 A white light emitting element set within a range of 0.02. 청구항 3에 있어서, 투광성 몰드재를 더 포함하되,The method of claim 3, further comprising a transparent mold material, 상기 티오갈레이트 녹색 형광체 및 상기 알칼리 토금속 황화물계 적색 형광체는 상기 투광성 몰드재내에 분산된 백색 발광 소자.And the thioclate green phosphor and the alkaline earth metal sulfide-based red phosphor are dispersed in the light-transmissive mold material.
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