KR101439567B1 - 다방출 피크를 가지는 실리케이트계 발광물질들, 그를 제조하는 방법 및 그를 사용하는 광방출 장치들 - Google Patents

다방출 피크를 가지는 실리케이트계 발광물질들, 그를 제조하는 방법 및 그를 사용하는 광방출 장치들 Download PDF

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Abstract

특히 백색계 광 방출 장치용의, UV에서부터 청색 방출 영역까지의 파장을 갖는 조사원에 의해 여기 가능한 실리케이트계 발광물질 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다. 상기 발광물질은 370~760nm 내에 적어도 두개의 방출 피크를 갖는 방출 스펙트럼을 갖는다. 발광물질의 일반적인 구성은 aAO·bA'O·cSiO2:xEu·yLn·zM·δN이고, 상기 A는 Sr, Ca, Mg, 및 이들의 조합들로 이루어지는 군으로부터 선택되고; A'는 Mg, Zn, 또는 이들의 조합들로 이루어지는 군으로부터 선택되고; Ln은 Nd, Dy, Ho, Tm, La, Ce, Er, Pr, Bi, Sm, Sn, Y, Lu, Ga, Sb, Tb, Mn, Pb 또는 이들의 조합들로 이루어지는 군으로부터 선택되고; M은 하나 이상의 할로겐 이온으로부터 선택되고; N은 Li+, Na+, K+, Ag+ 또는 이들의 조합들로 이루어지는 군으로부터 선택되고; a, b, c, x, y, z, δ는 몰계수를 나타낸다.
Figure 112009013904583-pct00007

Description

다방출 피크를 가지는 실리케이트계 발광물질들, 그를 제조하는 방법 및 그를 사용하는 광방출 장치들{SILICATE BASE LUMINESCENT MATERIALS HAVING MULTIPLE EMISSION PEAKS, PROCESSES FOR PREPARING THE SAME AND LIGHT EMITTING DEVICES USING THE SAME}
본 발명은 광전자 및 반도체 조명의 기술적 분야에 관한 것으로, 발광물질, 특히 반도체 광방출 소자들(예를 들면, LED)을 포함하는, 백색광 방출 장치들에 사용되는 발광물질, 그를 제조하기 위한 방법, 및 그를 사용한 광방출 장치에 관한 것이다.
백색광 LED의 출현은 표시(labeling) 기능에서부터 조명 기능을 하는 LED의 실질적인 발전을 의미한다. 백색광 LED에 의해 방출된 광은 대부분 일광과 유사하고, 조사(irradiation)하에서 사물의 참 색상을 보다 잘 반사할 수 있다. 기술의 관점에서, 백색광 LED는, 비오염, 긴 수명시간, 쇼크에 대한 저항성 및 충격에 대한 저항성의 더욱 뛰어난 특징들로 인해 의심할 여지 없이 가장 진보된 LED기술이고, 그리고 21세기에 전자광원의 제 4세대로서 광원의 새로운 세대가 될 것이다. 백색광 LED는 매우 넓은 범위의 분야에 응용될 것이다.
현재, 상기 백색광 LED는 선행 기술에서 주로 UV광-방출칩 또는 청색광-방출 칩으로 형광물질을 여기시키는 방법에 따라 적용되고 있다. 그러나, 이들 방법들은, 형광물질의 한계때문에 다소 제약이 있다.
예를 들면, 미국특허 제5,998,925호, 미국특허 제6,998,771호 및 ZL00801494.9에는 청색광-방출칩이 세륨-활성화된 희토류 가넷 형광물질(예를 들면, Y3Al5O12:Ce, (Y,Gd)3(Al,Ga)5O12:Ce, YAG로 약칭; 또는 Tb-가넷, TAG로 약칭)을 여기시키기 위해 사용되고, 청색광-방출칩에 의해 여기된 형광물질에 의해 방출된 황색광은 청색광-방출칩으로부터의 청색광의 일부와 함께 혼합되어 백색광을 방출한다고 개시되어 있다. 상기 방법에서 사용된 상기 형광물질들은 백색광 LED의 적용 및 성능에 큰 제약을 야기한다. 첫째, 이러한 형광물질들의 여기 파장 범위는 420~490nm이고, 이들 형광물질들의 가장 효과적인 여기 파장 범위는 370~470nm이지만, 상기 형광물질들은 단파장 영역 및 가시광선의 녹색광 영역뿐만 아니라 UV광 영역의 광에 의해서도 여기되지 않는다. 둘째, 희토류 가넷 구조의 이러한 형광물질 파우더의 방출 스펙트럼은 최대로 단지 약 540nm까지 이를 수 있고, 적색광 성분이 부족할 수 있어, 이에 따라 백색광 LED의 상대적으로 낮은 연색지수(color rendering index)의 결과를 초래한다.
예를 들어, 미국특허 제6,649,946호, US 20040135504, CN 1522291A, CN 1705732A, CN 1596292A, CN 1596478A, 및 미국특허 제6,680,569호는 UV에서부터 청색광 영역내에서 효과적으로 여기될 수 있는, 희토류에 의해 활성화된 질화 형광물질 및 질산화 형광물질에 관한 것이다. 이러한 형광물질의 효과적인 여기 파장 범 위는 다소 넓고, 방출 범위는 녹색광에서부터 적색광까지를 포괄할 수 있다. 그러나, 이러한 형광물질들의 발광도(luminance)는 상대적으로 낮고, 이들의 제조비용은 상대적으로 높다. 따라서, 상업적인 LED형광체로서 이들 형광물질을 사용하기에는 여전히 큰 제약이 있다.
예를 들면, 미국특허 제6,351,069호는, 연색지수를 보정하고, 색온도를 낮추기 위하여, 백색광 LED에 대한 색보정 성분으로서 첨가될 수 있는 적색광-방출 설파이드 형광물질에 관한 것이다. 그러나, 상기 설파이드 형광 물질의 발광도는 너무 낮아서, 상기 형광물질이 연색지수는 증가시키더라도 LED의 발광효율을 감소시키게 된다. 게다가 상기 형광물질은 화학적 안정성과 노화(aging) 저항성이 떨어지고, 칩을 부식시켜, 그로 인해 LED의 서비스 수명시간이 짧아진다.
상기에서 언급된 특허들에 있어서, 백색광 LED를 제조하기 위한 방법들은 두개 이상의 형광체들을 여기시키기 위한 자색광의 사용, 또는 백색광을 방출하기 위한 하나 이상의 형광체들을 여기시키기 위하여 청색광-방출칩의 사용을 포함한다. 특히, 몇몇 형광체들의 사용은, 서로 다른 종류의 형광체들의 화학적 안정성, 발광 특성 및 노화 특성과 같은 적용 특성들의 조화에 대하여 매우 높은 필요조건이 요구되고, 패키징(packaging) 산업에서의 제조에 있어서 상기 형광체들의 취급이 엄격하게 제한된다.
본 발명의 목적은, 광범위한 여기 파장 범위(240~475nm), 370~760nm의 파장 범위내의 적어도 두개의 방출 피크들, 높은 광전환 효율, 및 우수한 노화 저항성을 가지는, 광범위한 여기 스펙트럼 및 다방출 피크를 특징으로 하는 실리케이트 발광물질을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 이러한 실리케이트 발광물질을 제조하기 위한 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 세번째 목적은 본 발명에 따른 실리케이트 발광물질을 포함하는 광방출 장치, 특히 백색광 LED를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 실리케이트 발광물질의 주요 화학적 조성은 다음의 일반식(1)로 표시될 수 있다:
aAO·bA'O·cSiO2:xEu·yLn·zM·δN (1)
여기에서, A는 Sr, Ca, Ba, 및 이들의 조합들로 이루어지는 군으로부터 선택되고; A'는 Mg, Zn, 및 이들의 조합들로 이루어지는 군으로부터 선택되고; Ln은 Nd, Dy, Ho, Tm, La, Ce, Er, Pr, Bi, Sm, Sn, Y, Lu, Ga, Sb, Tb, Mn 및 Pb로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소의 이온(들)이고; M은 Cl-, F-, Br-, I-, 및 이들의 조합들로 이루어지는 군으로부터 선택되고; N은 Li+, Na+, K+, 및 이들의 조합들로 이루어지는 군으로부터 선택되고; a, b, c, x, y, z, 및 δ는 몰계수(molar coefficients)로서, 1.0≤a≤5.0; 0≤b≤2.0; 0.5≤c≤2.5; 0.001≤x≤0.2; 0≤y≤0.5; 0<z<0.5; 0<δ<0.2; 및 1≤(a+b)/c≤4이다. 상기 발광물질은, 240~475nm의 UV광-청색광 영역내에 방출 스펙트럼을 갖는 여기 광원으로서의 광방출 소자의 여기(excitation) 하에서, 상기 여기 광원으로부터의 광의 적어도 일부를 흡수하고, 이에 따라 370~760nm의 범위내에 적어도 두개의 피크를 가지는 방출 스펙트럼을 발생시키며, 광방출들이 결합되어 백색광을 방출한다.
본 발명의 바람직한 구체예에 있어서, 상기 실리케이트 발광물질은 상기 일반식(1)에 의해 표시되는 화학적 조성을 가지고 있고, 여기에서, A는 Sr, Ca, Ba, 및 이들의 조합들로 이루어지는 군으로부터 선택되고; A'는 Mg, Zn, 및 이들의 조합들로 이루어지는 군으로부터 선택되고; Ln은 Nd, Dy, Ho, Tm, La, Ce, Er, Pr, Sm, Lu, Ga, Bi, Sb, Tb 및 Mn으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소의 이온(들)이고; M은 Cl-, F-, 및 이들의 조합들로 이루어지는 군으로부터 선택되고; N은 Li+ 및/또는 Ag+이고; 그리고 여기에서 1.0≤a≤4.0; 0≤b≤2.0; 0.7≤c≤2.2; 0.001≤x≤0.1; 0.0≤y≤0.25; 0.001≤z<0.2; 0.001≤δ<0.1; 및 1.5≤(a+b)/c≤3이다.
본 발명의 바람직한 구체예에 있어서, 상기 실리케이트 발광물질은 240~455nm의 UV광에서부터 청자색광의 범위내에 하나의 방출 피크를 가지는 여기 광원으로부터의 광에 의해 여기되고, 370~760nm의 범위내에 두개의 피크를 가지는 방출 스펙트럼을 발생시킨다.
본 발명의 바람직한 구체예에 있어서, 상기 실리케이트 발광물질은 240~455nm의 UV광에서부터 청자색광의 영역내에 하나의 방출 피크를 가지는 여기 광원으로부터의 광에 의해 여기되고, 370~760nm의 범위내에 세개의 피크를 가지는 방출 스펙트럼을 발생시킨다.
본 발명의 바람직한 구체예에 있어서, 상기 실리케이트 발광물질은 455~475nm의 청색광 영역내에 하나의 방출 피크를 가지는 여기 광원으로부터의 광에 의해 여기되고, 370~760nm의 범위내에 두개의 피크를 가지는 방출 스펙트럼을 발생시킨다.
본 발명의 바람직한 구체예에 있어서, 상기 실리케이트 발광물질은 455~475nm의 청색광 영역내에 하나의 방출 피크를 가지는 여기 광원으로부터의 광에 의해 여기되고, 370~760nm의 범위내에 세개의 피크를 가지는 방출 스펙트럼을 발생시킨다.
본 발명의 바람직한 구체예에 있어서, 상기 실리케이트 발광물질은 240~475nm의 UV광에서부터 청색광 범위내에 하나의 방출 피크를 가지는 여기 광원으로부터의 광에 의해 여기되고, 상기 발광물질의 방출 피크 파장은 상기 여기 광원의 장파장 쪽에서의 방출 피크의 파장보다 더 장파장이다.
본 발명에 있어서, 발광물질의 광범위한 여기 피크 및 방출 피크 파장 범위는 실리케이트 발광물질내의 금속원소 A 및/또는 A'의 양 및 조합을 정밀하게 조절하므로써 달성된다. 희토류 이온의 에너지 레벨들 사이에서의 전이특성은 그것의 결정구조에 따라 크게 달라지고, 이는 희토류 이온의 흡수 파장 또는 방출 파장을 조절하여, 이에 따라 다양한 색의 광을 발생시키기 위해 활용된다. 본 발명에 있어서, 상기 결정내에서 사용된 Eu 및 Lu 이온들을 둘러싸는 결정장(crystal field) 환경은 상기 이온들의 5d 에너지 상태 및 상기 이온들의 4f-5d 전이상태에 현저한 영향을 발휘하기 때문에, 상기 전이의 최대 흡수 및 상기 방출 피크의 위치는 기재의 결정 격자 환경의 변화에 따라 현저하게 변하고, 그리고 방출 파장은 UV광에서부터 적색광 영역의 범위내에서 정밀하게 조절될 수 있다. 또한, 어떤 동질이형(allomeric) 화합물들에 있어서, 실리케이트 발광물질내의 금속 원소들 A 및/또는 A'의 양 및 조합을 정밀하게 조절하므로써, 상기 방출 피크의 위치는 기재의 화학적 조성의 변화에 따라 장파장 또는 단파장으로 일정하게 이동될 수 있다. 본 발명에 있어서, 전하이동(CTS) 전이, 즉 리간드의 가득 채워진 분자 오비트로부터 희토류 이온의 부분적으로 채워진 4f 쉘 층으로의 전자이동을 이용하므로써, 상대적으로 광범위한 전하이동 스펙트럼이 얻어지기 때문에, 밴드의 위치는 환경전하에 따라 변한다.
또한, Eu 이온의 농도의 변화는 본 발명에 따른 형광 물질에 의해 방출된 광의 메인 피크 위치에 영향을 미친다. 또한, 상기 발광물질에 의해 방출된 광의 메인 피크 위치는 Eu 및 Ln 이온의 농도를 조절함으로써 정밀하게 조절될 수 있다.
본 발명에 있어서 Ln의 도입의 목적은 희토류 이온들 사이의 에너지 전이를 사용하기 위한 것으로, 즉, 광방출 중심이 여기된 후에, 여기 에너지는 발광체내에서 한 위치에서 다른 위치로 또는 하나의 광방출 중심에서 다른 광방출 중심으로 전이가 가능하여, 결과적으로 높은 발광도 및 다방출 피크를 가지는 형광물질을 얻게 되는 것이다. 효과적인 조사-자유 에너지 이동은, 본 발명에 포함되는 Eu 이온과 Ln이온, 예를 들어 Mn 이온, Ce 이온, 또는 Bi 이온 등의 사이에서 일어날 수 있다.
본 발명에 있어서, M 및 N의 도입은 중요한 발견이자 혁신이다. M의 도입에 의해 발광물질의 여기 스펙트럼 범위가 매우 광범위해질 수 있고, 발광물질의 여기 밴드 적용성을 향상시킬 수 있으며, 특히 발광물질 Eu2 +의 적색-쪽 방출 밴드의 강도를 현저하게 증가시킬 수 있다. N의 도입에 의해, 알칼리 금속의 이온 반경이 알칼리토류 금속의 이온 반경보다 훨씬 낮은 것에 기인하여, 상이한 기재들내의 Eu2 + 이온들을 둘러싸는 결정 격자 환경들이 서로 확연히 차이가 나게 할 수 있다. Eu2 +가 알칼리 금속 이온에 대하여 치환되어 결정 격자로 들어갈 경우, 격자내의 Eu2 + 및 O2 - 사이의 거리는 알칼리토류 금속 기재 내의 Eu2 + 및 O2 - 사이의 거리보다 가깝기 때문에 Eu2 +의 5d 에너지는 증가한다. 즉, Eu2 +의 가장 낮은 5d 에너지 레벨과 그것의 바닥 레벨 사이의 에너지 차이는 점점 커지고, 발광 물질의 발광 강도는 증가된다. 또한, Ag+의 도입은 발광물질의 발광강도를 현저하게 증가시킬 수 있지만, 그것은 알칼리 금속 이온과는 다른 별개의 발광-향상 효과를 가진다. 한편, N의 도입은 추가로 전하 보정(charge compensation)의 효과도 갖는다.
본 발명에 따른 실리케이트 발광물질의 제조에 있어서, 사용된 원료물질들은 일반식(1)에서의 각각의 원소의 화합물들이다. 일반적으로, 사용된 원료물질들 중에서, A, A', Ln, N 또는 Eu의 화합물들은 각각 A, A', Ln, N 또는 Eu로 표시되는 원소들의 카보네이트, 설페이트, 니트레이트, 포스페이트, 보레이트, 아세테이트, 옥살레이트, 시트레이트, 옥사이드, 히드록사이드 또는 할라이드이고; M의 화합물들은 M으로 표시되는 원소들의 할라이드, 할로겐산 염들, 설파이드, 옥사이드-설파이드, 또는 설페이트이고; 그리고 Si의 화합물들은 SiO2, 규산, 실리카겔, 실리콘니트라이드 또는 실리케이트이다. 사용된 원료물질에 있어서 각각의 원소들의 몰비는 다음과 같다:
A: 1.0~5;
A': 0~2.0;
Si: 0.5~2.5;
Eu: 0.001~0.2;
Ln: 0.0~0.5;
M: 0~0.5;
N: 0~0.2;
여기에서, A는 Sr, Ca, 및 Ba의 하나 이상의 화합물을 나타내고; A'는 Mg, 및 Zn의 하나 또는 두개의 화합물을 나타내고, Si는 Si의 화합물을 나타내고; Eu는 Eu의 화합물을 나타내고; Ln은 Nd, Dy, Ho, Tm, La, Ce, Er, Pr, Bi, Sm, Sn, Y, Lu, Ga, Sb, Tb, Mn 및 Pb의 하나 이상의 화합물을 나타내고; M은 Cl, F, Br, 및 I의 하나 이상의 화합물을 나타내고; 그리고 N은 Li, Na, K, 및 Ag의 하나 이상의 화합물을 나타낸다.
고온 고체상 반응공정이 사용되며, 여기에서, 각각의 원소들을 포함하는 원료물질들을 상기 몰비에 따라 칭량하고, 균질적으로 혼합하고, 그리고 환원 분위기하(즉, 수소 가스, 암모니아 가스, 질소와 수소가스의 혼합물, 또는 입자상 탄소의 존재하)에서 소결로의 부피, 원료물질의 중량, 및 원료물질의 종류 및 조성에 따라 1000~1300℃에서 2~16시간 동안 소결시키고; 그런 다음, 결과의 물질을 냉각시키고, 분쇄하고, 그리고 체가름한다.
상기 발광물질의 질을 향상시키기 위하여, 미량(원료물질의 30중량%를 초과하지 않음)의 다른 화합물들, 예를 들면 NH4Cl, NH4F, (NH4)2HPO4, 글루코오스, 우레아, BaF2, CaF2, ZnF2, ZnS, SrS, CaS, SrSO4, SrHPO4, CaHPO4, Li2CO3, KNO3 또는 Na2CO3를 고체상 반응에 참여시키기 위하여 상기 원료물질내에 첨가할 수 있다.
또한, 본 발명은 여기 광원으로서 사용되는 광방출 소자, 및 상기 여기 광원으로부터의 광의 적어도 일부를 전환시킬 수 있는 발광물질들을 포함하는 광방출 장치에 관한 것으로, 여기에서;
상기 광방출 소자는 240~475nm의 UV광에서부터 청색광의 범위내에 하나의 피크를 가지는 방출 스펙트럼을 가지고, 상기 광방출 소자의 제 1의 방출 스펙트럼의 파장의 적어도 일부는 370~760nm의 파장 범위내에 적어도 두개의 피크를 가지는 발광물질의 제 2의 방출 스펙트럼을 발생시키기 위하여 변환되고, 그리고 상기 발광물질들 중 적어도 하나는 상기 일반식(1)로 표시되는 화학적 조성을 가지는 발광물질이다.
본 발명의 바람직한 구체예에 따른 광방출 장치에 있어서, 여기 광원으로서의 광방출 소자는 발광물질이 흡수밴드를 가지는 240~475nm의 UV광에서부터 청색광 범위내에 적어도 하나의 방출 피크를 갖는다.
본 발명의 바람직한 구체예에 따른 광방출 장치에 있어서, 상기 광방출 소자의 발광층은 질화물 반도체로 이루어지거나 또는 질화물 반도체를 포함한다.
본 발명의 바람직한 구체예에 따른 광방출 장치에 있어서, 사용되는 발광물질은 본 발명의 어떤 실리케이트 발광물질이다.
본 발명의 바람직한 구체예에 따른 광방출 장치에 있어서, 여기 광원으로서의 광방출 소자는 240~475nm의 UV광에서부터 청색광 범위내에 하나의 피크를 가지는 방출 스펙트럼을 가지고, 상기 사용되는 발광물질은 본 발명의 실리케이트 발광물질들의 하나 또는 조합이다; 여기에서 상기 발광물질은 상기 여기 광원으로부터 및/또는 조합된 다른 형광체로부터의 광의 적어도 일부를 흡수하고, 그것을 370~760nm의 파장범위내에 적어도 두개의 피크를 가지는 다른 방출 스펙트럼을 발생시키기 위해 광방출 소자의 방출 스펙트럼의 파장의 적어도 일부를 변환시키도록 전환시킴으로써, 이에 따라 백색광을 방출한다.
본 발명의 바람직한 구체예에 따른 광방출 소자에 있어서, 상기 사용되는 발광물질은, 본 발명의 실리케이트 발광물질들의 하나 이상과 함께 사용되는, 제 2의 발광물질, 및/또는 제 3의 발광물질, 및/또는 제 4의 발광물질을 더 포함한다. 상기 제 2의 발광물질 및/또는 제 3의 발광물질 및/또는 제 4의 발광물질은 여기 광원으로부터의 광의 일부 및/또는 본 발명의 실리케이트 발광물질로부터의 광의 적어도 일부를 전환시켜, 백색광을 방출한다.
본 발명의 바람직한 구체예에 따른 광방출 장치에 있어서, 상기 여기 광원으로서의 광방출 소자는 UV광에서부터 청색광 범위내에 하나의 피크값을 가지는 방출 스펙트럼을 가지고, 그리고 본 발명의 실리케이트 발광물질로부터의 광 및 상기 제 2의 발광물질 및/또는 제 3의 발광물질 및/또는 제 4의 발광물질로부터의 광의 적어도 일부를 포함하는 적어도 두개의 광빔이 조합되어, 이에 따라 백색광을 형성한다.
본 발명의 바람직한 구체예에 따른 광방출 장치에 있어서, 상기 제 2의 발광물질 및/또는 제 3의 발광물질 및/또는 제 4의 발광물질은 도핑된 희토류에 의해 활성화된 질산화물 형광체, 및/또는 도핑된 희토류에 의해 활성화된 질화물 형광체, 및/또는 도핑된 희토류에 의해 활성화된 할로실리케이트 형광체, 및/또는 도핑된 희토류에 의해 활성화된 가넷 구조의 형광체, 및/또는 도핑된 희토류에 의해 활성화된 설파이드 형광체, 및/또는 도핑된 희토류에 의해 활성화된 옥사이드 형광체, 및/또는 도핑된 희토류에 의해 활성화된 옥사이드-설파이드 형광체, 및/또는 도핑된 희토류에 의해 활성화된 알루미네이트 형광체, 및/또는 도핑된 Mn에 의해 활성화된 마그네슘 플루오로아르제네이트(게르마네이트) 형광체, 및/또는 도핑된 희토류에 의해 활성화된 보레이트 형광체, 및/또는 도핑된 희토류에 의해 활성화된 포스페이트 형광체, 및/또는 도핑된 희토류에 의해 활성화된 할로포스페이트 형광체, 및/또는 도핑된 희토류에 의해 활성화된 티타네이트 형광체, 및/또는 도핑된 희토류에 의해 활성화된 티오갈레이트 형광체이다.
본 발명의 바람직한 구체예에 있어서, 상기 광방출 장치는 직접적으로 또는 간접적으로 칩과 접촉되어 있는 발광물질을 포함하는 발광-전환 LED이다.
본 발명의 바람직한 구체예에 있어서, 상기 광방출 장치는, 본 발명의 발광물질을 사용하는 적어도 하나의 LED를 포함하는 조명장치이다.
본 발명에 있어서, 상기 발광물질의 여기 스펙트럼 및 방출 스펙트럼은 F-4500 형광 분광 광도계를 사용하여 측정된다.
LED의 상대적인 스펙트럼 출력 분포(spectrum power distributions) 및 색도좌표(chromaticity coordinates)는 PMS-50 모델 UV-가시광선-근적외선 분광 분석기(UV-visible-near IR spectral analyzer)를 사용하여 측정된다.
도 1은 실시예 1의 발광물질의, 세개의 방출 피크를 가지는 방출스펙트럼을 나타낸다.
도 2는 실시예 1의 발광물질의 여기 스펙트럼을 나타낸다.
도 3은 실시예 2의 발광물질의, 두개의 방출 피크를 가지는 방출 스펙트럼을 나타낸다.
도 4는 실시예 5의 발광물질의, 두개의 방출 피크를 가지는 방출 스펙트럼을 나타낸다.
도 5는 발광물질을 사용하는 LED의 구조를 나타내는 개략도이다.
본 발명의 실시예들은 하기에 기재한다. 본 발명은 이들 실시예에 의해 제한되지 않는 것으로 이해된다.
실시예 1
Figure 112009013904583-pct00001
상기 조성에 따른 원료물질들을 볼밀로 충분히 혼합하고, 그런 다음 도가니에 넣었다. 냉각시킨 후에, 상기 혼합물을 95%의 질소 및 5%의 수소로 이루어지는 혼합 가스가 통과하는 소결로에서 1200℃에서 6시간 동안 소결시켰다. 냉각시킨 후에, 결과의 소결된 반응물을 분쇄하고 볼밀로 빻고, 그런 다음 325메쉬 체를 통과시켜, 2.97BaO·1.02MgO·2.01SiO2:0.01Eu2 +·0.05 Mn2 +·0.005F-·0.005Li+의 화학적 조성을 가지는 본 발명의 발광물질을 생성하였다. 상기 물질은 240~450nm의 범위내의 여기 스펙트럼을 가지고, 피크 파장이 각각 438nm, 502nm 및 617nm인 세개의 방출 피크를 가지는 400~760nm의 범위의 방출 스펙트럼을 갖는다.
실시예 2~36
실시예 2~36의 발광물질들은, 원하는 방출 피크의 위치에 따라 기재 조성에서의 원소 A 및 A'의 종류 및 양을 변경시켜, 실시예 1에 기재된 공정에 따라 제조하였다. 소결 온도는 소결로의 부피, 물질의 중량, 및 물질의 종류 및 조성에 따라 1000~1300℃의 범위내에서 조절하였다. 환원 분위기는 수소 가스, 암모니아 가스, 질소와 수소의 혼합물, 또는 입자상 탄소에 의해 제공되었다. 다음의 화학적 조성을 갖는, 두개의 방출 피크를 가지는 발광물질들이 얻어졌다:
Figure 112009013904583-pct00002
Figure 112009013904583-pct00003
Figure 112009013904583-pct00004
다방출 피크를 가지는 본 발명의 발광물질에 있어서, 그들의 조성은 다음의 규칙에 따라 그들의 방출 파장에 영향을 미친다:
1≤(a+b)/c≤1.5일 때, 알칼리토류 금속 원소들은 다음 순서대로 발광물질의 방출 파장에 영향을 미친다: Ca>Ba>Sr. Ca의 양이 많을수록, 두개 또는 세개의 방출 피크를 가지는 발광물질의 피크 파장은 현저하게 더 장파장 쪽으로 이동한다. Ba의 효과는 두번째 수준이다. Sr이 사용되면, 상기 피크 파장은 최단파장이 된다.
여기 스펙트럼의 피크 파장에 대한 이들 원소들의 효과는 다음의 규칙에 따른다.
1.5<(a+b)/c≤2일 때, 알칼리토류 금속 원소들은 다음 순서의 크기대로 발광물질의 방출파장에 영향을 미친다: Ca>Sr>Ba. Ca의 양이 많을수록, 두개 또는 세개의 방출 피크를 가지는 발광물질의 피크 파장은 현저하게 더 장파장쪽으로 이동한다. Sr의 효과는 두번째 수준이다. Ba가 사용되면, 상기 피크 파장은 최단파장이 된다.
여기 스펙트럼의 피크 파장에 대한 이들 원소들의 효과는 다음의 규칙을 따른다.
2<(a+b)/c≤5일 때, 알칼리토류 금속 원소들은 다음 순서의 크기대로 발광물질의 방출파장에 영향을 미친다: Ba>Sr>Ca. Ba의 양이 많을수록, 두개 또는 세개의 방출 피크를 가지는 발광물질의 피크 파장은 현저하게 더 장파장쪽으로 이동한다. Sr의 효과는 두번째 수준이다. Ca가 사용되면, 상기 피크 파장은 최단파장이 된다.
여기 스펙트럼의 피크 파장에 대한 이들 원소들의 효과는 다음의 규칙을 따른다.
추가로, Mg의 양의 증가는 여기 파장 및 방출 파장이 더 단파장쪽으로 이동하도록 야기시킬 수 있다. Zn이 Mg의 일부로 대체되어 사용되면, 여기 파장 및 방출 파장은 Zn의 양이 증가됨에 따라 더 장파장쪽으로 이동할 것이다.
원소 A 및 A'의 각각의 효과를 고려하지 않을 경우, (a+b)/c 비율을 증가시키는 것은 여기 파장 및 방출 피크 파장이 더 장파장쪽으로 이동하도록 야기시킬 수 있다. 특히, 본 발명의 발광물질의 방출 스펙트럼의 두개 또는 세개의 방출 피크에 있어서, 각각의 피크는 이러한 규칙에 따라 이동한다.
UV광에서부터 청색광 영역의 여기 광원을 사용하고, 그리고 모니터링 파장으로서 가장 강한 여기 피크 파장을 사용함으로써 얻어진, 실시예 1~36의 발광물질의 방출 스펙트럼의 다방출 피크의 위치들을 표 1에 나타내었다.
표 1
Figure 112009013904583-pct00005
발광물질들의 제조에 있어서, 고체상 반응에 참여시키기 위해, NH4Cl, NH4F, (NH4)2HPO4, 글루코오스, 우레아, BaF2, CaF2, ZnF2, ZnS, SrS, CaS, SrSO4, SrHPO4, CaHPO4, 또는 Li2CO3 등을 원료물질의 중량을 기준으로 하여, 0~30중량% 첨가하므로써, 다양한 정도로 상기 물질의 상대 발광도를 향상시킬 수 있다는 것을 발견하였다.
실시예 37
Figure 112009013904583-pct00006
원료물질의 중량을 기준으로 하여 15중량%의 (NH4)2HPO4와 함께, 상기의 조성에 따른 상기 원료물질들을 볼밀로 충분히 혼합하고, 그런 다음 도가니에 넣었다. 상기 도가니를 탄소 입자들로 충전된 또 다른 큰 도가니에 넣고, 그런 다음 상기 큰 도가니를 전자 소결로에 넣어 1250℃에서 5시간 동안 상기 혼합물을 소결시켰다. 냉각 후에, 상기 결과의 소결된 반응체를 분쇄하고, 볼밀로 빻은 후, 그런 다음 325메쉬 체를 통과시켜, 황색광을 방출하는 본 발명의 발광물질을 얻었다: 1.2SrO·0.8BaO·0.2CaO·0.1MgO·SiO2:0.05Eu2 +·0.01Mn2 +·0.05Cl-·0.45F-·0.05Li+. 상기 물질은 386nm의 UV광원의 여기 하에서, 537nm 및 660nm에서 위치하고 있는 주요 피크들을 갖는 방출 스펙트럼을 생성하였다.
본 발명에 따른 제조방법에 있어서, 추가의 원료물질들의 종류 및 양은 여기 스펙트럼 및 방출 스펙트럼 범위 및 생성되는 발광물질의 상대적인 발광도에 따라 선택되어지는 반면에, 원한다면 다양한 추가의 원료물질들을 첨가하기 위한 방법은 실시예 37에 기재된 것과 유사하다.
또한, 본 발명은 본 발명의 하나 이상의 발광물질을 사용하는 조명 장치, 특히 반도체 LED, 더욱 특별히 여기 광원으로서 240~475nm의 범위내에 주요 방출 피크를 가지는 광방출 소자를 사용하는 백색광 LED에 관한 것이다. 본 발명에 청구된 보호범위는 다음의 구체적인 실시예들에 의해 예시된다.
도 5를 참고로 하여, 본 발명에 따른 LED는, 반도체 광방출칩(1), 양극(2), 음극(3), 핀(4), 발광물질(5), 패키징 물질(6), 리드(lead)(7), 반사컵(8) 및 필름(9)를 포함한다. 상기 반도체 광방출칩은 GaInN칩 또는 GaN칩이다. 상기 발광물질은, 본 발명의 하나 이상의 실리케이트 발광물질을 포함한다. 상기 패키징 물질은 투명수지이고, 투명 에폭시 수지, 및 투명 실리콘 등일 수 있다.
도면 중에서, 도 a는, 발광물질이 직접적으로 반도체 광방출칩과 접촉되는 방식을 나타내고, 여기에서 상기 발광물질은 투명 수지와 혼합되고, 그런 다음 균질하게 반도체 광방출칩 상에 코팅되어, 반사컵에 충전된다. 도 b는 발광물질이 간접적으로 반도체 광방출칩과 접촉되는 방식을 나타내고, 여기에서 상기 발광물질은 에폭시 수지 표면층내에 균일하게 분포되어 있다. 도 c는 발광물질이 간접적으로 반도체 광방출칩과 접촉되는 방식을 나타내고, 여기에서 상기 발광물질은 반도체 광방출칩 상의 에폭시 수지내에 균일하게 분포되어 있다. 도 d는 발광물질이 간접 적으로 반도체 광방출칩과 접촉되는 방식을 나타내고, 여기에서 발광물질은 투명 매체와 혼합되고, 필름으로 형성되고, 그런 다음 상기 필름은 반도체 광방출칩 상에 도포된다.
실시예 38
백색광 LED를, 도 5a에서 나타내는 LED 패키징 방식에 따라 제조하였다. 더욱 상세하게는, 상기 패키징 공정은 다음과 같이 실시하였다: 매치된 주요 방출 피크 파장을 갖는 칩은 발광물질의 효과적인 여기 파장 범위에 따라 선택되었다. 본 실시예에 있어서, 반도체 광방출칩은 390nm의 주요 방출 피크 파장을 가지고, 그리고 상기 발광물질은 실시예 1에 의해 얻어졌다. 상기 선택된 칩을, 결정 실장(crystal mounting), 와이어링(wiring) 및 건조 처리하였다. 상기 발광물질을 칭량하고, 적합한 비율로 투명 에폭시 수지와 균일하게 혼합하였고, 그런 다음, 결과의 혼합물을 반도체 광방출칩 상에 균일하게 코팅하였다(글루(glue) 적용). 글루-적용된 리드컵을 진공오븐내에서 경화시키고, 그런 다음, 에폭시 수지가 충전된 몰드에 주입하고, 진공오븐에서 경화시킨 후, 탈형하였다. 상기 얻어진 장치는 X=0.3293 및 Y=0.3317의 색도좌표, 및 5637K의 색온도를 가지고, 90의 연색지수를 가졌다. UV칩으로부터의 UV광의 여기 하에서, 상기 발광물질은, 백색광을 방출하고, 그 스펙트럼은 각각 청색광 영역, 녹색광 영역 및 적색광 영역내에 세개의 피크를 가졌다.
실시예 39
백색광 LED를 도 5b에 나타낸 LED 패키징 방식에 따라 제조하였다. 본 실시 예에서, 반도체 광방출칩은 400nm의 주요 방출 피크 파장을 가지고, 상기 발광물질은 적합한 비율로 실시예 7 및 10에서 얻어진 발광물질들을 혼합하므로써 얻어졌다. 상기 패키징 공정은, 발광물질이 에폭시 수지 표면층내에 균일하게 분포된 것을 제외하고는, 실시예 38에 기재된 것과 유사하였다. 청색광, 녹색광, 및 적색광의 스펙트럼으로 이루어지는 상기 백색광 LED의 방출 스펙트럼은, 그것이 UV칩으로부터의 UV광에 의해 여기된 후에 상기 발광물질로부터 방출되었다. 상기 백색광 LED는 X=0.3457 및 Y=0.3493의 색도좌표를 가지고, 그리고 4962K의 색온도를 가졌다.
실시예 40
백색광 LED를 도 5c에 나타낸 LED 패키징 방식에 따라 제조하였다. 본 실시예에 있어서, 반도체 광방출칩은 380nm의 주요 방출 피크 파장을 가지고, 상기 발광물질은, 실시예 6에서 얻어진 발광물질, 실시예 10에서 얻어진 발광물질, 및 도핑된 희토류에 의해 활성화된 가돌리늄마그네슘보레이트 형광체(Gd0 .65MgB9O16:Eu0 .35, 623nm의 주요 방출 피크 파장을 가짐)를 적합한 비율로 혼합하므로써 얻어졌다. 상기 패키징 공정은, 발광물질이 반도체 광방출칩상의 에폭시 수지내에 균일하게 분포된 것을 제외하고는, 실시예 38에 기재된 것과 유사하다. 상기 백색광 LED의 방출 스펙트럼은, 여기된 후에 각각 실시예 6의 발광물질 및 실시예 10의 발광물질에 의해 방출된 청색광 및 녹색광의 일부의 스펙트럼들, 및 여기된 후에 실시예 7의 발광물질로부터의 녹색광의 일부를 흡수함으로써 가돌리늄마그네슘보레이트 형광체 에 의해 방출된 적색광의 스펙트럼으로 이루어졌다. 상기 백색광 LED는 X=0.2947 및 Y=0.3013의 색도좌표, 및 8096K의 색온도를 가졌다.
LED는 도 5의 a, b, c 및 d에 나타낸 LED 패키징 방식들 중 어떤 것에 따라 제조할 수 있다. 패키징 공정들은 실시예 38, 39 및 40에 기재된 것과 유사하다. 그러나, 발광물질은 다음의 규칙에 따라 선택될 수 있다:
(1) 상기 발광물질의 효과적인 여기 파장 범위는 반도체 광방출칩의 주요 방출 피크 파장 및/또는 함께 사용된 다른 형광체(들)의 주요 방출 피크 파장과 서로 매치(match)되어야 한다.
(2) 상기 반도체 광방출칩의 주요 방출 피크 파장이 결정된 상황에서, 상기 발광물질은 LED 생산품에 의해 방출되는 광의 원하는 색상에 따라 선택될 수 있다.
(3) 본 발명의 실리케이트 발광물질 중 적어도 하나를 사용한다는 가정하에서, 본 발명의 발광물질 외에 제 2의 발광물질 및/또는 제 3의 발광물질 및/또는 제 4의 발광물질은 LED 생산품에 의해 방출되는 광의 원하는 색상에 따라 선택될 수 있다.
상기 제 2의 발광물질 및/또는 제 3의 발광물질 및/또는 제 4의 발광물질로서 사용될 수 있는 발광물질의 예들은: 도핑된 희토류에 의해 활성화된 산질화물 형광체, 도핑된 희토류에 의해 활성화된 질화물 형광체, 도핑된 희토류에 의해 활성화된 할로실리케이트 형광체, 도핑된 희토류에 의해 활성화된 가넷 구조의 형광체, 도핑된 희토류에 의해 활성화된 설파이드 형광체, 도핑된 희토류에 의해 활성화된 옥사이드 형광체, 도핑된 희토류에 의해 활성화된 옥사이드-설파이드 형광체, 도핑된 희토류에 의해 활성화된 알루미네이트 형광체, 도핑된 Mn에 의해 활성화된 마그네슘 플루오로아르제네이트(게르마네이트) 형광체, 도핑된 희토류에 의해 활성화된 보레이트 형광체, 도핑된 희토류에 의해 활성화된 포스페이트 형광체, 도핑된 희토류에 의해 활성화된 할로포스페이트 형광체, 도핑된 희토류에 의해 활성화된 티타네이트 형광체, 및 도핑된 희토류에 의해 활성화된 티오갈레이트 형광체이다.
제조된 LED에 의해 방출된 광의 색상은 사용되는 발광물질(들) 및 형광체(들)의 방출 스펙트럼 및 상대적인 발광도뿐만 아니라 사용되는 반도체 광방출칩의 방출 스펙트럼 및 상대적인 발광도에 의해 결정된다.
선행기술과 비교하여, 본 발명의 실리케이트 발광 물질은 다음의 현저한 특징을 갖는다: 240~475nm의 UV광에서부터 청색광의 범위내에 방출들을 갖는 광방출 소자의 여기하에서, 상기 발광물질은 370~760nm의 범위내에 두개 이상의 방출 피크를 가지는 방출 스펙트럼을 발생시킬 수 있다. 또한, 기재, 활성화제, 감광제, 및 첨가제들의 양 및 비율을 정밀하게 조절함으로써, 발광물질의 두개 또는 세개의 방출 피크들의 피크 파장 및 강도를 정밀하게 조절할 수 있어, 생성되는 백색광의 광-색상 파라미터들, 예를 들면 발광효율, 색온도 및 연색지수를 정밀하게 조절할 수 있다. 또한, 본 발명의 실리케이트 발광물질은 다방출 피크를 가지고 있으므로, 백색광 LED의 패키징 공정들에 사용되는 발광물질의 종류 및 수를 현저히 감소시킬 수 있다.

Claims (20)

  1. LED를 포함하는 광방출 장치에 사용되는 발광물질로서, 상기 발광물질은 실리케이트 및 활성화제 이온을 포함하고, 다음의 일반식으로 표시되는 화학적 조성을 가지고,
    aAO·bA'O·cSiO2:xEu·yLn·zM·δN
    여기에서, A는 Sr, Ca, Ba, 및 이들의 조합들로 이루어지는 군으로부터 선택되고; A'는 Mg, Zn, 및 이들의 조합들로 이루어지는 군으로부터 선택되고; Ln은 Nd, Dy, Ho, Tm, La, Ce, Er, Pr, Bi, Sm, Sn, Y, Lu, Ga, Sb, Tb, Mn 및 Pb로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소의 이온(들)이고; M은 Cl-, F-, Br-, I-, 및 이들의 조합들로 이루어지는 군으로부터 선택되고; N은 Li+, Na+, K+, Ag+, 및 이들의 조합들로 이루어지는 군으로부터 선택되고; a, b, c, x, y, z, 및 δ는 몰계수로서, 1.0≤a≤5.0; 0≤b≤2.0; 0.5≤c≤2.5; 0.001≤x≤0.2; 0≤y≤0.5; 0<z<0.5; 0<δ<0.2; 및 1≤(a+b)/c≤4이고; 그리고
    상기 발광물질은, 240~475nm의 UV광에서부터 청색광 영역내에 방출 스펙트럼을 갖는 여기 광원으로서의 광방출 소자의 여기 하에서, 상기 여기 광원으로부터의 광의 적어도 일부를 흡수하고, 이에 따라 370~760nm의 범위내에 적어도 두개의 피크를 가지는 방출 스펙트럼을 발생시키며, 광방출들이 결합되어 백색광을 방출하는 것을 특징으로 하는 발광물질.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 일반식으로 표시되는 화학적 조성에 있어서, A는 Sr, Ca, Ba, 및 이들의 조합들로 이루어지는 군으로부터 선택되고; A'는 Mg, Zn, 및 이들의 조합들로 이루어지는 군으로부터 선택되고; Ln은 Nd, Dy, Ho, Tm, La, Ce, Er, Pr, Sm, Lu, Ga, Bi, Sb, Tb 및 Mn으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소의 이온(들)이고; M은 Cl-, F-, 및 이들의 조합들로 이루어지는 군으로부터 선택되고; N은 Li+ 또는 Ag+ 또는 이들의 조합이고; 그리고 1.0≤a≤4.0; 0≤b≤2.0; 0.7≤c≤2.2; 0.001≤x≤0.1; 0≤y≤0.25; 0.001≤z<0.2; 0.001≤δ<0.1; 및 1.5≤(a+b)/c≤3인 것을 특징으로 하는 발광물질.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 발광물질은 240~455nm의 UV광에서부터 청자색광의 범위내에 하나의 방출 피크를 가지는 여기 광원으로부터의 광에 의해 여기되고, 370~760nm의 범위내에 두개의 피크를 가지는 방출 스펙트럼을 발생시키는 것을 특징으로 하는 발광물질.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 발광물질은 240~455nm의 UV광에서부터 청자색광의 범위내에 하나의 방출 피크를 가지는 여기 광원으로부터의 광에 의해 여기되고, 370~760nm의 범위내에 세개의 피크를 가지는 방출 스펙트럼을 발생시키는 것을 특징으로 하는 발광물질.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 발광물질은 455~475nm의 청색광 영역에서 하나의 방출 피크를 가지는 여기 광원으로부터의 광에 의해 여기되고, 370~760nm의 범위에서 두개의 피크를 가지는 방출 스펙트럼을 발생시키는 것을 특징으로 하는 발광물질.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 발광물질은 455~475nm의 청색광 영역에서 하나의 방출 피크를 가지는 여기 광원으로부터의 광에 의해 여기되고, 370~760nm의 범위에서 세개의 피크를 가지는 방출 스펙트럼을 발생시키는 것을 특징으로 하는 발광물질.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 발광물질은 240~475nm의 UV광에서부터 청색광 범위내에 하나의 방출 피크를 가지는 여기 광원으로부터의 광에 의해 여기되고, 상기 발광물질의 방출 피크 파장은 상기 여기 광원의 장파장 쪽에서의 방출 피크의 파장보다 더 장파장인 것을 특징으로 하는 발광물질.
  8. 발광물질의 제조방법으로서, 사용되는 원료물질들이 다음의 몰비에 따른 일반식 aAO·bA'O·cSiO2:xEu·yLn·zM·δN에서의 각각의 원소들의 화합물이고,
    A: 1.0~5;
    A': 0~2.0;
    Si: 0.5~2.5;
    Eu: 0.001~0.2;
    Ln: 0.0~0.5;
    M: 0.0~0.5;
    N: 0.0~0.2;
    여기에서, A는 Sr, Ca 및 Ba 중 하나 이상의 화합물을 나타내고; A'는 Mg 및 Zn 중 하나 또는 두개의 화합물을 나타내고; Si는 Si의 화합물을 나타내고, Eu는 Eu의 화합물을 나타내고; Ln은 Nd, Dy, Ho, Tm, La, Ce, Er, Pr, Bi, Sm, Sn, Y, Lu, Ga, Sb, Tb, Mn 및 Pb 중 하나 이상의 화합물을 나타내고; M은 Cl, F, Br, I, 및 S 중 하나 이상의 화합물들을 나타내고; 그리고 N은 Li, Na, 및 K 중 하나 이상의 화합물들을 나타내고;
    상기 A, A', Ln, N, 또는 Eu의 화합물들은 각각 A, A', Ln, N, 또는 Eu로 표시되는 원소들의 카보네이트, 설페이트, 니트레이트, 포스페이트, 보레이트, 아세테이트, 옥살레이트, 시트레이트, 옥사이드, 히드록사이드 또는 할라이드이고; 상기 M의 화합물들은 M으로 표시되는 원소들의 할라이드, 할로겐산 염들, 설파이드, 옥사이드-설파이드, 또는 설페이트이고; 그리고 Si의 화합물들은 SiO2, 규산, 실리카겔, 실리콘니트라이드 또는 실리케이트이고; 그리고
    상기 제조방법은 고온 고체상 반응 공정이고, 상기 제조방법에서 각각의 원소들을 함유하는 상기 원료물질들은 몰비에 따라 칭량되고, 균질적으로 혼합되고, 그리고 환원 분위기하에서 1000~1300℃에서 2~16시간 동안 소결되고; 그런 다음, 소결된 물질을 냉각시키고, 분쇄하고, 그리고 체가름하는 것을 특징으로 하는 발광물질의 제조방법.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 환원 분위기는 수소 가스, 암모니아 가스, 질소와 수소의 혼합물, 또는 입자상 탄소의 존재에 의해 제공되는 것을 특징으로 하는 발광물질의 제조방법.
  10. 제 8항에 있어서, 상기 고체상 반응에 참여시키기 위하여, 혼합된 원료물질에 NH4Cl, NH4F, (NH4)2HPO4, 글루코오스, 우레아, BaF2, CaF2, ZnF2, ZnS, SrS, CaS, SrSO4, SrHPO4, CaHPO4, Li2CO3, KNO3, 또는 Na2CO3를, 원료물질의 중량을 기준으로 하여, 0~30중량%의 양으로 첨가할 수 있는 것을 특징으로 하는 발광물질의 제조방법.
  11. 여기 광원으로서 사용되는 광방출 소자 및 상기 여기 광원으로부터의 광의 적어도 일부를 전환시킬 수 있는 발광물질들을 포함하는 광방출 장치로서, 상기 광방출 소자는 240~475nm의 UV광에서부터 청색광의 범위 내에 하나의 피크를 가지는 방출 스펙트럼을 가지고, 상기 광방출 소자의 제 1의 방출 스펙트럼의 파장의 적어도 일부는 370~760nm의 파장 범위내에 적어도 두개의 피크를 가지는 상기 발광물질들의 제 2의 방출 스펙트럼을 나타내기 위하여 변환되고, 그리고 상기 발광물질들 중 적어도 하나는 다음의 일반식 aAO·bA'O·cSiO2:xEu·yLn·zM·δN으로 표시되는 화학적 조성을 가지고 있고, 여기에서 A는 Sr, Ca, Ba, 및 이들의 조합들로 이루어지는 군으로부터 선택되고; A'는 Mg, Zn, 및 이들의 조합들로 이루어지는 군으로부터 선택되고; Ln은 Nd, Dy, Ho, Tm, La, Ce, Er, Pr, Bi, Sm, Sn, Y, Lu, Ga, Sb, Tb, Mn 및 Pb로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소의 이온(들)이고; M은 Cl-, F-, Br-, I-, 및 이들의 조합들로 이루어지는 군으로부터 선택되고; N은 Li+, Na+, K+, 및 이들의 조합들로 이루어지는 군으로부터 선택되고; a, b, c, d, x, y, z, 및 δ는 몰 계수로서, 1.0≤a≤5.0; 0≤b≤2.0; 0.5≤c≤2.5; 0.001≤x≤0.2; 0≤y≤0.5; 0<z<0.5; 0<δ<0.2; 및 1≤(a+b)/c≤4인 것을 특징으로 하는 광방출 장치.
  12. 제 11항에 있어서, 여기 광원으로서의 상기 광방출 소자는 상기 발광물질이 흡수밴드를 가지는 240~475nm의 UV광에서부터 청색광 범위내에 적어도 하나의 방출 피크를 가지는 것을 특징으로 하는 광방출 장치.
  13. 제 11항 또는 제 12항에 있어서, 상기 광방출 소자의 발광층은 질화 반도체 로 이루어지거나 또는 질화 반도체를 포함하는 것을 특징으로 하는 광방출 장치.
  14. 제 11항에 있어서, 사용되는 상기 발광물질은 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 기재된 실리케이트 발광물질인 것을 특징으로 하는 광방출 장치.
  15. 제 11항에 있어서, 상기 광방출 소자는 240~475nm의 UV광에서부터 청색광 범위내에 하나의 피크를 갖는 방출 스펙트럼을 가지고; 상기 발광물질은 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 기재된 실리케이트 발광물질들 중 하나 또는 그들의 조합이고; 그리고, 상기 발광물질은 상기 여기 광원 및 조합된 다른 발광물질 중 적어도 하나로부터의 광의 적어도 일부를 흡수하여, 370~760nm의 파장 범위내에 적어도 두개의 피크를 가지는 상이한 방출 스펙트럼을 나타내기 위하여, 상기 광방출 소자의 방출 스펙트럼의 파장의 적어도 일부를 변환시키도록 광을 전환시키므로써 백색광을 방출하는 것을 특징으로 하는 광방출 장치.
  16. 제 11항에 있어서, 상기 발광물질은 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 기재된 적어도 하나의 실리케이트 발광물질들과 함께 사용되는 제 2의 발광물질, 제 3의 발광물질 및 제 4의 발광물질 중 적어도 하나를 더 포함하고, 상기 제 2의 발광물질, 제 3의 발광물질 및 제 4의 발광물질 중 적어도 하나는 상기 여기 광원으로부터의 광의 일부 및 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 기재된 실리케이트 발광물질로부터의 광의 적어도 일부 중 적어도 하나를 전환시켜 백색광을 방출하는 것을 특징으로 하는 광방출 장치.
  17. 제 16항에 있어서, 상기 여기 광원으로서의 광방출 소자는 UV광에서부터 청색광 범위내에 하나의 피크값을 갖는 방출 스펙트럼을 가지고, 그리고 상기 실리케이트 발광물질로부터의 적어도 일부의 광 및 상기 제 2의 발광물질, 제 3의 발광물질 및 제 4의 발광물질 중 적어도 하나로부터의 광을 포함하는 적어도 두개의 광빔은 조합되어 백색광을 형성하는 것을 특징으로 하는 광방출 장치.
  18. 제 16항에 있어서, 상기 제 2의 발광물질, 제 3의 발광물질 및 제 4의 발광물질 중 적어도 하나는, 도핑된 희토류에 의해 활성화된 산질화물 형광체, 도핑된 희토류에 의해 활성화된 질화물 형광체, 도핑된 희토류에 의해 활성화된 할로실리케이트 형광체, 도핑된 희토류에 의해 활성화된 가넷 구조의 형광체, 도핑된 희토류에 의해 활성화된 설파이드 형광체, 도핑된 희토류에 의해 활성화된 옥사이드 형광체, 도핑된 희토류에 의해 활성화된 옥사이드-설파이드 형광체, 도핑된 희토류에 의해 활성화된 알루미네이트 형광체, 도핑된 Mn에 의해 활성화된 마그네슘 플루오로아르제네이트(게르마네이트) 형광체, 도핑된 희토류에 의해 활성화된 보레이트 형광체, 도핑된 희토류에 의해 활성화된 포스페이트 형광체, 도핑된 희토류에 의해 활성화된 할로포스페이트 형광체, 도핑된 희토류에 의해 활성화된 티타네이트 형광체 및 도핑된 희토류에 의해 활성화된 티오갈레이트 형광체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 광방출 장치.
  19. 제 11항 또는 제 12항에 있어서, 상기 광방출 장치는 상기 발광물질이 직접적으로 또는 간접적으로 칩과 접촉되어 있는 발광-전환 LED인 것을 특징으로 하는 광방출 장치.
  20. 제 11항 또는 제 12항에 있어서, 상기 광방출 장치는 상기 발광물질을 사용하는 적어도 하나의 LED를 포함하는 조명장치인 것을 특징으로 하는 광방출 장치.
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