KR100671915B1 - 파장변환물질, 및 이를 포함하는 발광 장치와 캡슐화 물질 - Google Patents

파장변환물질, 및 이를 포함하는 발광 장치와 캡슐화 물질 Download PDF

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Abstract

파장변환물질은 파장변환재 입자 및 상기 파장변환재 입자 상의 투명층을 포함한다. 상기 파장변환물질은 파장변환특성 및 광 산란 특성을 모두 갖는 물질이다. 따라서, 파장변환물질이 발광 장치에서 사용되면 종래의 패키지에 비해 휘도가 개선되고 광 혼합이 더 균일해진다. 상기 파장변환물질을 포함하는 발광장치와 캡슐화 물질도 개시한다.
파장변환물질

Description

파장변환물질, 및 이를 포함하는 발광 장치와 캡슐화 물질{Wavelength converting substance and light emitting device and encapsulating material comprising the same}
도 1은 종래의 형광 물질 입자를 나타내는 도면이다.
도 2는 종래의 리드 타입 발광 다이오드 패키지를 나타내는 도면이다.
도 3은 종래의 칩 타입 발광 다이오드 패키지를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 파장변환물질을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 다른 파장변환물질을 나타내는 도면이다.
도 6은 상 1, 2 및 3중 두개의 상 사이의 관계를 나타내는 도면이다.
도 7은 LED 패키지 중에서의 종래 YAG의 내열성 및 본 발명에 따른 파장변환물질의 내열성을 각각 나타내는 그래프이다.
발명의 기술분야
본 발명은 파장변환물질, 이 파장변환물질을 포함하는 광 장치, 및 상기 파장변환물질을 포함하는 LED 장치용 캡슐화 물질에 관한 것이다.
종래기술
최근 높은 조도의 발광 다이오드(LED)에 대한 새로운 응용 분야가 개발되고 있다. 통상의 백열광과는 달리 냉조명 LED는 전력 소모가 적고, 수명이 길며, 지연 시간(idling tim)이 없고 반응 속도가 빠르다는 잇점이 있다. 또한, LED는 크기가 작고 대량 생산에 적합하며 소형 장치 또는 조립 장치로서 제작하기가 쉽기 때문에 정보, 통신, 그리고 소비자 전자 제품의 표시장치 및 지시등(indicating lamp)에 광범위하게 적용되고 있다. LED는 옥외의 교통 신호용 램프 또는 각종 옥외 표시장치에 사용될 뿐만 아니라 자동차 산업에서는 매우 중요한 부품이다. 또한, LED는 휴대용 전화기 및 개인용 데이타 보조장치의 배면광과 같은 휴대용 제품에서도 사용되고 있다. LED는 배면광 모듈의 광원을 선택함에 있어서 가장 중요한 선택 요소이기 때문에 가장 선호되는 액정 표시장치의 필수적인 핵심 부품이 된다.
통상의 발광 다이오드 패키지는 발광 다이오드 장치를 포함한다. 광이 발광 다이오드 장치로부터 방출될 때는 확산, 반사, 혼합, 또는 광 파장 변환을 포함하는 일련의 절차가 몰딩 물질 또는 캡슐화 물질 중에서 진행되어 만족스러운 색상과 휘도를 생성한다. 따라서, 발광 다이오드 패키지를 디자인하는데 있어 어떤 몰딩 물질 또는 캡슐화 물질을 선택하느냐가 중요하다.
파장변환물질과 확산제를 포함하는 캡슐화 물질이 가장 통상적인 LED 소자에서 사용된다. 파장변환물질은 광을 수동적으로 방출하는 물질로도 알려져 있다. 예를 들어 일련의 형광체 분말은 청색광 또는 UV광을 다른 파장을 갖는 광, 대개는 황색광, 적색광, 청색광 또는 녹색광으로 변환시키는데 사용된다. 청색광의 일부는 형광체 분말을 통해 전달되며 황색광과 혼합되어 백색광을 형성한다. 일부 LED 소자는 적색광, 청색광 또는 녹색광을 활성 광원으로서 사용한다. 일부 LED는 적색광, 청색광 또는 녹색광 변환 물질을 사용하여 백색광화시킨다. 도 1은 종래의 형광물질 입자를 나타내는 도면이다. 형광물질 입자(10)는 파장이 λ1인 입사광을 수용하여 파장이 λ2인 광으로 변환시킨다. 캡슐화 물질은 대개는 광 혼합이 더 균일해지도록 하는 포토-불활성 및 고 반사율 물질의 입자 또는 에어 버블을 포함하는데, 이를 확산제라고도 하며, 그 예로는 SiO2, PMMA, Si3N4, GaN, InGaN, AlInGaN 및 에어 버블이 있다. 그러나, 이러한 확산제는 광 강도를 소모시킴으로써 LED 장치의 휘도 저하를 초래할 것이다.
도 2는 종래의 리드 타입 발광 다이오드 패키지(20)를 나타내는 도면이다. 종래의 리드 타입 발광 다이오드 패키지(20)는 발광 다이오드 칩(21), 마운트 리드(24), 및 이너 리드(25)를 포함한다. 마운트 리드(24)는 컵(26)을 더 포함한다. 마운트 리드(24)는 음극(negative electrode)으로 사용되고 이너 리드(25)는 양극으로 사용된다. 발광 다이오드 칩(21)은 마운트 리드(24)의 컵(26)에 위치한다. 발광 다이오드 칩(21)의 P 전극과 N 전극 (모두 도면에는 미도시됨)은 도전성 와이어(23)에 의해 마운트 리드(24) 및 이너 리드(25)에 각각 연결된다. 컵(26)은 몰딩 물질(22)로 채워진다. 복수개의 형광 물질 (미도시)이 몰딩 물질(22)에 분산된다. 에폭시 수지(27)는 발광 다이오드, 도전성 와이어, 컵 및 리드 전체를 캡슐화하지만 각 리드의 일 단부는 노출시킨다.
도 3은 종래의 칩 타잎 발광 다이오드 패키지(30)을 나타내는 도면이다. 발광 다이오드 패키지(30)는 발광 다이오드 칩(31)과 케이징(32)을 포함한다. 케이징(32)은 양성 금속 터미널(34)과 음성 금속 터미날(35)을 포함한다. 양성 금속 터미날(34)은 양극으로 사용되고 음성 금속 터미날은 음극으로 사용된다. 발광 다이오드 칩(31)은 케이징(32)의 리세스(36) 안에, 그리고 양성 금속 터미날(34)의 상부에 위치한다. 발광 다이오드 칩(31)의 P 전극과 N 전극 (모두 도면에는 미도시됨)은 도전성 와이어(43)에 의해 양성 금속 터미날(34)과 음성 금속 터미날(35)에 각각 연결된다. 리세스(36)는 몰딩 물질(37)로 채워진다. 복수개의 형광물질(미도시)이 몰딩 물질(37)에 분산된다.
전술한 리드 타입 LED 패키지(20)와 칩 타입 LED 패키지(30)는 서로 다른 패키지 구조를 가지며, 모두는 광 혼합에 의해 백색광 또는 다른 유색광을 얻을 수 있다. 패키지 구조가 서로 다르기 때문에 다른 발광을 일으킨다. 그러나, 종래의 패키지 구조에서는 형광 물질과 매트릭스 물질 사이의 계면 특성(interface property) 또는 사용된 확산 물질 또는 확산층의 특성으로 인해 광 강도 손실이 일어나는데, 예를 들면 장치의 휘도가 저하된다.
따라서, LED 패키지의 휘도 개선 및 캡슐화 물질의 특성 개선이 여전히 요구되고 있다.
발명의 개요
따라서, 본 발명의 목적은 통상의 형광 물질과는 다른 구조를 갖는 파장 변환 물질을 제공하는 것이다. 파장변환물질은 파장 변환 특성과 광 산란 특성을 모두 가지고 있는 물질이며, 광 장치에서, 또는 캡슐화 물질로서 사용될 때 광 장치의 휘도 및 광 혼합 균일성을 개선시킬 수 있다. 파장변환물질은 개선된 내열성도 갖는다.
본 발명에 따른 파장변환물질은 파장변환재 입자와, 상기 파장변환재 입자 표면 상에 있는 투명층을 포함한다.
본 발명의 다른 태양은 광 장치를 제공하는 것이다. 광 장치는 구동시에 제1 광을 방출하는 발광 요소, 제1 광을 수용해서 제1 광을 제2 광으로 변환시키도록 위치하고 있는 복수개의 파장변환물질을 포함하며, 상기 각 파장변환물질이 파장변환재 입자와 상기 파장변환재 입자를 연속적으로 또는 섬 모양 방식으로 덮고 있는 투명층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 태양에서는 발광 다이오드용 캡슐화 물질을 제공한다. 캡슐화 물질은 매트릭스와 상기 매트릭스에 분산된 하나 이상의 파장변환물질을 포함한다. 파장변환물질은 파장변환재 입자와 상기 파장변환재 입자의 표면 상에 있는 투명층을 포함한다.
본 발명의 또 다른 태양에서는 광 장치가 제공된다. 이 장치는 구동시 전자 빔을 방출하는 전자 빔 방출 요소, 상기 전자 빔 방출 요소에 의해 방출된 전자 빔을 수용하여 전자 빔을 광으로 변환시키도록 위치하고 있는 복수개의 파장변환물질을 포함하며, 상기 파장변환물질이 파장변환재 입자와 상기 파장변환재 입자를 연속적으로 또는 섬 모양 방식으로 덮고 있는 투명층을 포함하는 것을 특징으로 한 다.
당업자가 여러 도면에서 설명하고 있는 하기 바람직한 구현예의 상세한 설명으로부터 본 발명의 전술한 목적 및 다른 목적들을 명백하게 이해할 것임은 의심의 여지가 없을 것이다.
도 4 및 5를 참조하라. 도 4 및 5는 본 발명에 따른 파장변환물질(46 및 56)의 구조 및 그의 제조공정을 나타내는 도면이다. 파장변환물질(46)은 파장변환재 입자(40)와 투명층(42a 및/또는 42b)을 포함한다. 파장변환물질(56)은 파장변환재 입자(50) 및 투명층(52)를 포함한다. 투명층은 파장변환재 입자의 표면 상에 형성된다.
본 발명에서 사용된 파장변환재 입자는 수동적으로 광을 방출하는 물질로 만들어진 입자, 예를 들면 형광물질, 인광물질, 염료 물질 또는 이들의 배합물로 만들어진 입자이다; 즉, 이 물질은 어떤 파장을 갖는 광을 다른 파장을 갖는 광으로 변환시키는 기능을 갖는다. 파장변환재의 예로는 화학식이 (A)3+t+u(B')5+u+2v(C)12+2t+3u+3v : D (식중, 0 < t < 5, 0 < u < 15, 0 < v < 9, A는 Y, Ce, Tb, Gd 및 Sc로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상이고, B'는 Al, Ga, Tl, In 및 B로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상이며, C는 O, S 및 Se로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상이고, D는 Ce 및 Tb로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상이다)로 표시되는 물질이 있다.
이어서, 마이크로미터 내지 나노미터 크기를 갖는 입자상 투명 물질을 파장변환재 입자의 표면에 부착시키고 신터링하여 파장변환재 입자의 표면 일부를 덮는 투명층을 형성한다. 예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 투명층(42a)은 파장변환재 입자(40)의 표면 일부를 연속적으로 덮으며, 투명층(42b)은 섬 모양으로 분포하여 파장변환재 입자(40)의 표면 일부를 덮는다. 다르게는, 도 5에서 보여진 바와 같이, 파장변환재 입자(50)의 표면에 대하여 화학적 증착, 물리적 증착 또는 스퍼터링을 실시하여 피장변환재 입자(50)의 전체 표면 상에 투명층(52)을 형성할 수 있다. 추가로 열처리하여 투명층(52)의 표면의 균일성과 평활성을 개선할 수 있다.
투명층(42a, 42b 또는 52)의 한가지 기능은 파장변환재 입자(40 또는 50)로부터 광을 분산하는 것이고, 다른 기능은 파장변환재(40 또는 50)의 표면을 부동화시켜서(passivate) 내열성을 개선하는 것이다. 따라서, 본 발명에 따른 파장변환물질은 비교적 높은 내열성을 갖는다.
투명층의 두께는 약 50Å 내지 2㎛인 것이 바람직하다. 파장변환재 입자의 크기는 5,000Å 내지 30㎛일 수 있지만 이로써 제한되지는 않는다. 투명층의 함량은 파장변환재 입자의 중량을 기준으로 하여 0.1 내지 10중량%인 것이 바람직한다. 이러한 상황에서, 파장변환재 입자는 5 내지 30㎛의 크기를 가지며 (ITO와 같은) 투명 물질 마이크론 입자와 함께 혼합한후 신터링하거나, 5,000Å 내지 1㎛의 크기를 가지며 (ITO와 같은) 투명한 물질 나노 입자와 함께 신터링될 수 있다. 그러나, 파장변환재 입자의 크기가 특정 범위로 제한되는 것은 아니다. 투명층 재료의 예로 는 인듐틴옥사이드(ITO) 또는 인듐징크옥사이드(IZO)이 있다.
본 발명에서 사용된 투명층은 광산란 특성을 가지며, 적절한 굴절율을 갖는 투명층 재료를 선택하여 프레스넬 에너지 손실(Fresnel energy loss)을 제어함으로써 파장변환물질의 휘도를 개선할 수 있다. 본 발명에서 사용된 투명층의 굴절율은 파장변환재 입자의 굴절율과 크게 다르지 않는 것이 바람직하다. 도 6을 참조하라. 도 6은 상 1, 2 및 3 중에서 각 두개의 상들 사이의 관계를 나타내는 도면이다. 파장이 λ인 광이 두개의 인접한 상들을 통과하는 경우 (예를 들면 상 1에서부터 상 2로), 광은 굴절된다. 상 1과 상 2가 각각 굴절율 n1과 n2를 갖는 것으로 가정한다. 프레스넬 반사율 R1은 하기의 식에 따라 산출될 수 있다: R1 = [(n2-n1) / (n2 + n1)]2. 전달 계수 = 4 / (2 + n1 / n2 + n2 / n1). 상 1 (예를 들면, 파장변환재 입자)과 상 2 (예를 들면 파장변환재 입자의 주변 분위기) 사이에 상 3 (예를 들면 투명층)이 있는 경우, 전달 계수가 증가하기 때문에 계면에 의한 프레스넬(굴절) 에너지 손실이 감소되며, 이로 인해 휘도가 개선된다. 바람직하게는, 파장변환재 입자는 대기 분위기의 상황에서는 투명층의 굴절율보다 더 큰 굴절율을 갖는다.
따라서, 본 발명에 따른 파장변환물질은 파장변환재 입자의 표면에 투명층을 포함하며, 파장변환 기능과 광 산란 기능을 가지고 있어서 사용하기 편리하다. 파장변환물질을 변환시키는 입사광은 UV광 또는 가시광선일 수 있으나, 이로써 한정되지는 않으며, 파장변환물질을 적절하게 선택하기만 한다면 전자빔도 유용하게 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 파장변환물질을 사용하여 광 장치를 디자인할 수 있 다. 따라서, 본 발명에 따른 광 장치는 발광 요소 및 복수개의 파장변환물질을 포함한다. 종래의 것과 같은 발광 요소는 구동시에 광을 방출한다. 복수개의 파장변환물질은 광을 수용해서 다른 파장을 갖는 광으로 변환시키도록 위치하고 있다. 발광 요소는 발광 다이오드 또는 다른 발광 요소일 수 있다. 본 발명에 따르면, 전자빔이 광 장치에 사용되는 경우, 광 장치는 전자빔 방출 요소와 복수개의 파장변환물질을 포함한다. 전자빔 방출 요소는 구동시 전자빔을 방출한다. 복수개의 파장변환물질은 전자빔 방출 요소로부터 방출된 전자빔을 수용하여 전자빔을 파장을 갖는 광으로 변환시키도록 위치한다.
본 발명에 따른 파장변환물질은 발광 다이오드를 캡슐화하는 캡슐화 물질로서 사용될 수 있다. 다르게는, 본 발명에 따른 파장변환물질을 포함하는 본 발명의 광 장치와 발광 다이오드는 캡슐화 물질로 캡슐화될 수 있다. 본 발명의 다른 태양에 있어서, 본 발명에 따른 파장변환물질을 매트릭스에 분산시켜 매트릭스와 혼합하여 종래의 리드 타입 LED 소자, 종래의 칩 타입 LED 소자와 같은 각종 광 장치에 사용되는 캡슐화 물질을 형성하는데, 이 캡슐화 물질은 종래의 파장변환물질과 분산제를 대체한다. 매트릭스는 플라스틱 물질(예를 들면, 에폭시 수지), 유기 몰딩 화합물, 투광성 세라믹 물질, 투광성 유리 물질, 투광성 절연 유체 물질 또는 전술한 물질들로 이루어진 군으로부터 선택된 두개 이상의 물질을 포함하는 복합 물질일 수 있다.
실시예
본 발명에 따른 파장변환물질의 제조방법
혼합 매질로서 산화지로코늄 볼을 구비하고 있는 드럼 믹서에서 약 10 내지 15g의 (Tb,Y)3Al5O12:Ce+3 및 ITO 나노 입자 (중량비는 10:1)를 200㎖의 폴리비닐알콜(PVA)에 가하고 약 2시간 동안 균일하게 혼합하였다. 이어서, 이 혼합물을 600℃에서 2시간 동안 신터링하고, PVA를 기화시켜서 본 발명의 파장변환물질을 수득하였다.
비교예로서 (Tb,Y)3Al5O12:Ce+3 (통상의 YAG)과 이 구현예에서 얻어진 본 발명의 파장변환물질을 캡슐화 물질로서 실리콘 글루, 밀봉재와 각각 혼합하여 LED 패키지를 제조하였다. 건조후, 이 혼합물을 약 50, 80, 100 및 150℃에서 24시간 동안 각각 열처리하였다. 매 열처리후, 광원인 455nm의 청색 LED 및 20㎃ 구동 전류를 사용하여 본 발명에 따른 파장변환물질 및 비교예를 사용하는 LED 패키지의 상대 조도를 이 구현예에서 형성된 직후의 열처리되지 않은 파장변환물질로 캡슐화된 LED 패키지의 조도에 대하여 평가하였다. 도 7에 결과를 나타내었다. 본 발명에 따른 샘플과 비교예의 샘플 사이의 조도 차이는 열처리 전에는 5%이고, 50℃에서의 열처리 후에는 7%이다. 열처리 온도가 높아지면 조도 차이가 커졌다. 150℃에서 열처리한 후에는 조도 차이가 14%이다. 이 결과로부터 보면, 본 발명의 파장변환물질은 개선된 내열성을 갖는 것을 알 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 파장변환물질과 비교예의 물질을 이용하는 LED 패키지 의 휘도를 각각 비교하였다. 파장이 455 내지 460nm이고 크기가 13 mil x 13 mil인 광을 이용하고 10, 15, 20, 25 및 30㎃의 다양한 전류에서 구동시켜서 LED 패키지에 대하여 조도 (mcd)를 측정하였다. 이 결과를 도 8에 나타내었다. 본 발명에 따른 파장변환물질을 이용하면 LED 패키지가 개선된다는 것을 분명히 알 수 있다.
당업자가 본 발명의 가르침을 유지하면서 장치 및 방법에 대한 각종 변형 및 변경이 가능하다는 것을 쉽게 알 수 있을 것이다. 따라서, 전술한 개시 내용은 첨부된 청구범위의 영역에 의해서만 한정되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명에 따른 파장변환물질을 이용하면 종래의 패키지보다 휘도가 개선되고 광 혼합이 더 균일한 광 장치를 얻을 수 있다.

Claims (34)

  1. 파장변환 기능을 갖는 것으로서, 화학식이 (A)3+t+u(B')5+u+2v(C)12+2t+3u+3v : D (식중, 0 < t < 5, 0 < u < 15, 0 < v < 9, A는 Y, Ce, Tb, Gd 및 Sc로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상이고, B'는 Al, Ga, Tl, In 및 B로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상이며, C는 O, S 및 Se로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상이고, D는 Ce 및 Tb로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상이다)로 표시되는 물질을 포함하는 파장변환재 입자; 및
    산란 기능을 갖는 층으로서 상기 파장변환재 입자의 표면 상에 형성되고 인듐틴옥사이드(ITO) 또는 인듐징크옥사이드(IZO)를 포함하는 투명층을 포함하는 파장변환물질.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 투명층이 파장변환재 입자를 부분적으로 덮고 있는 것을 특징으로 하는 파장변환물질.
  4. 제3항에 있어서, 상기 투명층이 파장변환재 입자를 연속적으로 또는 섬 모양 방식으로 덮고 있는 것을 특징으로 하는 파장변환물질.
  5. 제1항에 있어서, 상기 투명층이 파장변환재 입자 전체를 덮고 있는 것을 특징으로 하는 파장변환물질.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서, 상기 파장변환재 입자의 굴절율이 상기 투명층의 굴절율보다 더 큰 것을 특징으로 하는 파장변환물질.
  8. 제1항에 있어서, 상기 투명층의 두께가 50Å 내지 2㎛인 것을 특징으로 하는 파장변환물질.
  9. 제1항에 있어서, 상기 파장변환재 입자의 직경이 5000Å 내지 30㎛인 것을 특징으로 하는 파장변환물질.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 구동시 제1 광을 방출하는 발광 요소; 및
    상기 제1광을 수용하여 상기 제1 광을 제2 광으로 변환시키도록 위치하는 복수개의 파장변환물질을 포함하며,
    상기 각 파장변환물질이,
    화학식이 (A)3+t+u(B')5+u+2v(C)12+2t+3u+3v : D (식중, 0 < t < 5, 0 < u < 15, 0 < v < 9, A는 Y, Ce, Tb, Gd 및 Sc로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상이고, B'는 Al, Ga, Tl, In 및 B로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상이며, C는 O, S 및 Se로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상이고, D는 Ce 및 Tb로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상이다)로 표시되는 물질을 포함하는 파장변환재 입자와,
    상기 파장변환재 입자를 연속적으로 또는 섬 모양 방식으로 덮고 있으며 인듐틴옥사이드(ITO) 또는 인듐징크옥사이드(IZO)를 포함하는 투명층을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 장치.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 제12항에 있어서, 상기 파장변환재 입자의 굴절율이 상기 투명층의 굴절율보다 더 큰 것을 특징으로 하는 광 장치.
  16. 제12항에 있어서, 상기 투명층의 두께가 50Å 내지 2㎛인 것을 특징으로 하는 광 장치.
  17. 제12항에 있어서, 상기 파장변환재 입자의 직경이 5000Å 내지 30㎛인 것을 특징으로 하는 광 장치.
  18. 삭제
  19. 제12항에 있어서, 상기 발광 요소가 발광 다이오드인 것을 특징으로 하는 광 장치.
  20. 제19항에 있어서, 상기 파장변환물질이 발광 다이오드를 캡슐화하는 캡슐화 물질로서 형성된 것을 특징으로 하는 광 장치.
  21. 제19항에 있어서, 발광 다이오드와 파장변환물질을 캡슐화하는 캡슐화 물질을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 장치.
  22. 매트릭스; 및
    상기 매트릭스에 분산된 제1항, 3항 내지 5항 및 제7항 내지 9항 중 어느 한 항 기재의 파장변환물질 1종 이상을 포함하는 발광 다이오드용 캡슐화 물질.
  23. 삭제
  24. 삭제
  25. 삭제
  26. 삭제
  27. 삭제
  28. 삭제
  29. 삭제
  30. 제22항에 있어서, 상기 매트릭스가 에폭시 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 캡슐화 물질.
  31. 구동시 전자빔을 방출하는 전자빔 방출 요소; 및
    상기 전자빔 방출 요소로부터 방출된 전자빔을 수용하여 전자빔을 광으로 변환시키는 복수개의 파장변환물질을 포함하며, 각 파장변환물질이,
    화학식이 (A)3+t+u(B')5+u+2v(C)12+2t+3u+3v : D (식중, 0 < t < 5, 0 < u < 15, 0 < v < 9, A는 Y, Ce, Tb, Gd 및 Sc로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상이고, B'는 Al, Ga, Tl, In 및 B로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상이며, C는 O, S 및 Se로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상이고, D는 Ce 및 Tb로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상이다)로 표시되는 물질을 포함하는 파장변환재 입자, 및
    파장변환재 입자를 연속적으로 또는 섬모양 방식으로 덮고 있으며 인듐틴옥사이드(ITO) 또는 인듐징크옥사이드(IZO)를 포함하는 투명층을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 장치.
  32. 제31항에 있어서, 상기 파장변환재 입자의 굴절율이 상기 투명층의 굴절율보다 더 큰 것을 특징으로 하는 광 장치.
  33. 제31항에 있어서, 상기 투명층의 두께가 50Å 내지 2㎛인 것을 특징으로 하는 광 장치.
  34. 제31항에 있어서, 상기 파장변환재 입자의 직경이 5000Å 내지 30㎛인 것을 특징으로 하는 광 장치.
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