KR101566940B1 - 실리케이트계 유리 소재 및 이를 포함하는 색변환 부재 및 백색 발광 다이오드 - Google Patents

실리케이트계 유리 소재 및 이를 포함하는 색변환 부재 및 백색 발광 다이오드 Download PDF

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Abstract

본 발명은 저온 소성이 가능한 실리케이트계 유리 소재 및 이를 포함하는 색변환 부재 및 백색 발광 다이오드에 관한 것이다. 본 발명에 따른 실리케이트계 유리 소재는 (P2O5 + B2O3)-ZnO-SiO2계 유리를 포함하되, 상기 (P2O5 + B2O3)는 40 내지 55 mol%로, 상기 ZnO는 25 내지 40 mol%로, 상기 SiO2는 5 내지 10 mol%로 포함하고, 상기 B2O3에 대한 P2O5의 몰비는 8 내지 10이다.

Description

실리케이트계 유리 소재 및 이를 포함하는 색변환 부재 및 백색 발광 다이오드{SILICATE GLASS MATERIALS AND COLOR CONVERTER CONTAINING THEREOF AND WHITE LIGHT EMITTING DIODE}
본 발명은 실리케이트계 유리 소재 및 이를 포함하는 색변환 부재 및 백색 발광 다이오드에 대한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 550 ℃ 이하의 저온 소성이 가능한 실리케이트계 유리 소재 및 이를 포함하는 색변환 부재 및 백색 발광 다이오드에 관한 것이다.
발광 다이오드(light emitting diode)는 에너지 변환 효율이 높고, 수명이 길며, 저 전압 구동이 가능하며, 복잡한 구동회로가 필요하지 않는 장점이 있다. 따라서, 발광 다이오드는 가까운 미래에 백열등, 형광등 및 수은등과 같은 기존의 광원을 대체할 고체 조명(solid-state lighting)으로 기대를 모으고 있다. 특히, 백색 발광 다이오드는 차세대 광원으로서의 효용 가치가 높다.
일반적으로 발광 다이오드는 그 발광 원리상 좁은 파장 범위의 단색광 밖에는 방출 할 수 없으므로, 백색 발광 다이오드를 구현하기 위해서는 둘 이상의 다른 색을 방출하는 발광 다이오드들을 조합하거나, 하나의 발광 다이오드에서 둘 이상의 활성 영역을 갖도록 하거나, 발광 다이오드와 파장 변환 물질, 예를 들어, 형광체, 반도체 도는 염료 등을 조합하는 기술 등이 사용된다. 이들 중에서 파장 변환 물질을 이용하여, 변환된 파장의 광과 변환되지 않는 광이 혼색되어 백색광을 구현하는 기술이 통상적으로 사용된다.
상기 파장 변환 물질 중에서 형광체가 일반적으로 사용되며, 형광체는 실리케이트(silicate)계, YAG(yttrium aluminium garnet), TAG(terbium aluminium garnet), 나이트라이드(nitride)계 등의 형광체가 사용된다. 이들 형광체는 분말형태로 제조되어 레진(resin), 실리콘(silicon) 등의 합성 유기 소재에 담지되어 파장 변환 물질로서 사용된다. 종래의 형광체 담지체인 유기 합성 수지는 장시간 소용 시, 자외선 및 수분 등의 외부적 요인과 발광 다이오드 자체의 열 및 빛 등의 내부적 요인으로 인해 소재 자체가 황변 또는 갈변되거나 열화되는 문제가 있었다. 이로 인해, 발광 다이오드의 신뢰성이 떨어지고 수명이 감소되어 그 사용이 제한되었다. 하지만, 무기물을 담지체로 사용하는 경우, 기존의 유기물을 사용하는 경우와 같이 형광체의 조절이 용이하고, 기존의 유기물 소재가 갖는 변색, 열화 등의 문제점이 개선될 수 있다.
다만, 유리를 형광체 담지체로서 사용하가 위해서는 형광체를 담지하기에 적합한 유리 프릿(frit)이 제공되어야 한다. 예컨대, 실리케이트계 및 나이트라이트계 형광체는 고온에서 활성이온의 변질로 인한 효율 전하가 손쉽게 발생하므로, 형광체를 담지하기 위한 유리 프릿은 700℃ 이하의 소성 온도가 요구되고, 소성 시 형광체와의 반응이 최소화되어야 하며, 소성 온도에서 높은 유동성을 가져야 공정 시간이 단축되고 기포의 발생이 억제된다. 또한, 소성 후에도 높은 투과도를 가져야 발광 다이오드의 파장 변환 물질로 사용될 수 있다.
종래의 실리케이트계 유리 소재는 소성 온도가 750℃ 이상으로 높기 때문에, 공정 비용이 높고, 사용이 가능한 형광체가 제한적이고, SnO가 포함된 유리의 소성 분위기는 환원 분위기를 사용해야 하므로 공정이 불리해지는 단점이 있다.
따라서, 700℃ 이하의 온도에서 소성이 가능하고, 열적 및 화학적으로 안정된 유리 소재의 개발이 요구된다. 예컨대, 적색광을 방출하는 CaAlSiN:Eu3+ 형광체의 경우, 550 ℃ 이상의 온도에서 소성 시 열화현상으로 인한 변색 때문에 통상적인 황색 형광체와 함께 적색 형광체를 혼합하여 다양한 색온도를 구현하기 위해서는 550 ℃ 이하에서 소성이 가능한 유리 소재가 필수적이다.
종래의 특허 문헌들(일본 공개특허 2008-255362호, 대한민국 공개특허 10-2009-0026754호)에 제시된 제시된 SiO2-B2O3, SiO2-P2O5, SiO2-B2O3-BaO, SiO2-BaO-RO 등의 실리케이트(silicate)계 유리는 그 소성 온도가 높아 다양한 형광체에 적용하기 힘든 단점이 있다. 그리고, 대한민국 공개특허 10-2013-0127716호에 제시된 P2O5-ZnO-SiO2 실리케이트계 유리의 경우에는, 550℃ 이하의 온도에서 소성하기 위한 P2O5의 함량이 비교적 높기 때문에, 흡습성이 높아 양산이 어렵고, 장기적인 내구성이 취약한 단점이 있다. 따라서, 상술한 단점들을 극복하기 위한 연구가 진행되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 안정성 및 신뢰성이 높은 실리케이트계 저온 소성 유리 소재를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 낮은 소성 온도를 가지는 실리케이트계 유리 소재, 바람직하게는 소성온도가 550℃ 이하인 실리케이트계 유리 소재를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 열적 및 화학적으로 안정한 실리케이트계 유리 소재를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 흡습성이 낮고, 상분리의 가능성이 낮은 실리케이트계 유리 소재를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 다양한 형광체를 담지할 수 있는 실리케이트계 유리 소재를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 공정 조건의 민감도 및 양산성이 개선된 실리케이트계 유리 소재를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 상기 실리케이트계 유리 소재 및 형광체를 포함하는 색변환 부재를 제공하여, 신뢰성 및 수명이 개선된 백색 발광 다이오드를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 실리케이트계 유리 소재는 (P2O5 + B2O3)-ZnO-SiO2계 유리를 포함하되, 상기 (P2O5 + B2O3)는 40 내지 55 mol%로, 상기 ZnO는 25 내지 40 mol%로, 상기 SiO2는 5 내지 10 mol%로 포함하고, 상기 B2O3에 대한 P2O5의 몰비는 8 내지 10일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 실리케이트계 유리 소재는 R2O를 더 포함하되, 상기 R은 Li, Na, K, Rb 및 Cs 중 어느 하나이며, 상기 R2O는 20 mol%미만으로 포함될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 실리케이트계 유리 소재는 MgO, SrO, Al2O3, Y2O3, Ga2O3, In2O3, GeO2 및 La2O3 중 적어도 하나는 5 mol% 이하로 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 실리케이트계 유리 소재가 포함하는 상기 (P2O5 + B2O3)-ZnO-SiO2계 유리의 소성 온도는 550℃ 이하일 수 있다. 본 발명에 따른 실리케이트계 유리 소재는 저온 공정이 가능하므로, 공정 적용성이 우수하고, 다양한 종류의 형광체를 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 색변환 부재는 상술한 실리케이트 유리 소재; 및 상기 실리케이트계 유리 소재에 담지된 형광체를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 색변환 부재가 포함하는 상기 형광체는 YAG계 형광체, TAG계 형광체, 실리케이트(silicate)계 형광체, 나이트라이트(nitride)계 형광체, 플로우라이드(fluoride)계 형광체, 설파이드(sulfide)계 형광체, 옥시설파이드(oxysulfide)계 형광체, 옥시나이트라이드(oxynitride)계 형광체 및 옥시플루오라이드(oxyfluoride)계 형광체 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 l일 실시예에 따른 백색 발광 다이오드는 상술한 색변환 부재를 포함할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 백색 발광 다이오드는 열적 및 화학적으로 안정하여, 발광 다이오드의 수명이 길고, 신뢰성 및 효율이 개선될 수 있다.
본 발명에 따른 실리케이트계 유리 소재는, 균일하게 형광체를 담지할 수 있고, 착색이 적어 투과도가 높으며, 화학적 및 물리적으로 안정하여 변성, 변색 및 열화 발생이 효과적으로 억제될 수 있으므로, 신뢰성 및 효율이 높고 수명이 길다.
본 발명에 따른 색변환 부재는 상기 실리케이트계 유리 소재가 SnO를 포함하지 않게 되어 상기 색변환 부재가 대기 분위기 도는 환원 분위기에서 수행될 수 있으므로 제조 공정이 용이하다.
또한, 본 발명에 따른 실리케이트계 유리 소재는 550℃ 이하의 온도에서 소성이 가능하여 공정 적용성이 우수하고, 다양한 형광체를 적용하여 색변환 부재를 제조할 수 있다.
더욱이, 본 발명에 다른 백색 발광 다이오드는 상기 실리케이트계 유리 소재 및 이를 포함하는 색변환 부재를 포함하여, 내, 외부적 요인에 의해 색변환 부재가 변성, 변색 및 열화되는 문제점을 해소할 수 있어, 백색 발광 다이오드의 수명이 길어지고 신뢰성 및 효율이 개선되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실리케이트계 유리 소재 및 형광체를 포함하는 색변환 부재를 포함하는 백색 발광 다이오드의 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 실리케이트계 유리 소재는 (P2O5 + B2O3)-ZnO-SiO2계 유리를 포함한다. (P2O5 + B2O3)-ZnO-SiO2계 유리에 있어서, (P2O5 + B2O3)는 40 내지 55 mol%로, ZnO는 25 내지 40 mol%로, SiO2는 5 내지 10 mol%로 포함될 수 있다. 또한, P2O5/B2O3의 몰비는 8 내지 10일 수 있다. 상술한 몰비를 가지는 실리케이트계 유리 소재는 결정화 및 상 분리가 일어나지 않고, 흡습성이 낮으며, 저온에서 유동성이 높아 소성 고정이 용이하다.
또한, 상술한 (P2O5 + B2O3)-ZnO-SiO2계 유리는 비교적 저온인 550℃ 이하의 소성 온도를 가질 수 있으므로, 소성 공정이 용이하고, 고온에서 활성이온의 변질로 효율 저하가 일어나는 형광체, 예를 들어, 실리케이트계 형광체 및 나이트라이트계 형광체의 바인더로 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 유리 소재는 SnO를 포함하지 않기 때문에, 공정 분위기의 제한이 감소되어 대기 분위기 또는 환원 분위기에서 소성될 수 있다.
(P2O5 + B2O3)-ZnO-SiO2계 유리가 포함하는 조성 중 P2O5는 유리 망목 형성제 중 하나로서 유리 내에서 1차원 또는 2차원적 기본 구조를 형성할 수 있다. P2O5를 포함하는 유리는 소성 공정 시 유동성이 증가하여 공정을 용이하게 만들 수 있으나. 함량이 높을수록 유리의 화학적 내구성이 약해질 수 있다. 따라서, (P2O5 + B2O3)-ZnO-SiO2계 유리는 (P2O5 + B2O3)를 40 내지 55 mol% 미만으로 포함하는 것이 바람직하다. (P2O5 + B2O3)-ZnO-SiO2계 유리가 (P2O5 + B2O3)를 40 mol% 미만으로 포함하는 경우에는 상 분리가 발생하거나 결정화가 진행될 수 있고, (P2O5 + B2O3)를 55 mol% 초과로 포함하는 경우에는 흡습성이 높을 수 있다.
또한, (P2O5 + B2O3)-ZnO-SiO2계 유리는 P2O5를 45 mol% 이하로 포함하는 것이 바람직하다. (P2O5 + B2O3)-ZnO-SiO2계 유리가 P2O5를 45 mol% 초과하여 포함하는 경우에는, 유리의 흡습성이 높아질 수 있다. 또한, (P2O5 + B2O3)-ZnO-SiO2계 유리는 B2O3를 5 mol% 이상으로 포함하는 것이 바람직하다. (P2O5 + B2O3)-ZnO-SiO2계 유리가 B2O3를 5 mol% 미만으로 포함하는 경우에는, 저온 소성 특성을 유지하기 어려울 수 있다. 즉, B2O3를 5 mol% 이상으로 포함하는 (P2O5 + B2O3)-ZnO-SiO2계 유리는 저온 소성 특성을 유지할 수 있고, 동시에 유리 구조를 강화시켜 내구성을 향상시킬 수 있다.
(P2O5 + B2O3)-ZnO-SiO2계 유리가 포함하는 조성 중 B2O3에 대한 P2O5의 몰비는 8 내지 10일 수 있다. 몰비가 10 초과인 경우에는, 소성 시 유동이 발생하기 어렵고, 몰비가 8 미만인 경우에는 상 분리가 발생할 수 있다.
(P2O5 + B2O3)-ZnO-SiO2계 유리가 포함하는 조성 중 ZnO는 망목구조를 단절시키는 망목 변형제 역할을 할 수 있으나, 다량 함유 시 일부 P2O5와 함께 유리 구조를 형성할 수 있다. 또한, 유리를 안정화 시키고, 열팽창 계수를 저하시키는 역할을 할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 실리케이트계 유리 소재가 포함하는 (P2O5 + B2O3)-ZnO-SiO2계 유리는 ZnO를 25 내지 40 mol%로 포함하는 것이 바람직하다. (P2O5 + B2O3)-ZnO-SiO2계 유리가 ZnO를 25mol% 미만으로 포함하는 경우 다량의 (P2O5 + B2O3)로 인해 흡습성이 높아져 유리의 안정성이 감소될 수 있고, 반면 (P2O5 + B2O3)-ZnO-SiO2계 유리가 ZnO를 40 mol% 초과하여 포함하는 경우 유리가 결정화 되거나 소성 시 결정화 될 수 있다.
(P2O5 + B2O3)-ZnO-SiO2계 유리가 포함하는 조성 중 SiO2는 망목 형성제로서 유리 내에 3차원 망목 구조를 형성하여 유리의 안정성을 높일 수 있다. 그러나, SiO2의 함량이 증가할수록 연화점(Ts) 및 점도가 증가할 수 있다. 연화점(softening point)은 유리가 가열에 의해 변형 또는 연화를 시작하는 온도를 의미한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 실리케이트계 유리 소재가 포함하는 (P2O5 + B2O3)-ZnO-SiO2계 유리는 SiO2를 5 내지 10 mol%로 포함할 수 있다. SiO2를 5 mol% 미만으로 포함하는 경우에는 유리의 안정성이 떨어져 유리 소재로서 사용되기 어려울 수 있고, 반면, SiO2를 10 mol% 초과하여 포함하는 경우에는 유리의 점도가 증가하여 550℃ 이하의 온도에서 유동성이 부족하여 소성이 어렵고 유리가 쉽게 상 분리될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 실리케이트계 유리 소재는 R2O를 더 포함할 수 있다. R2O에서 R은 알칼리 금속, 예를 들어, Li, Na, K, Rb 및 Cs 중 하나일 수 있다. R2O는 (P2O5 + B2O3)-ZnO-SiO2계 유리에 추가적으로 더 포함될 수 있고, 또는 P2O5 또는 ZnO의 일부 도는 전부를 대체하여 포함될 수 있다. 상술한 R2O는 (P2O5 + B2O3)-ZnO-SiO2계 유리 내에서 P2O5 및 SiO2로 이루어진 망목을 단절시켜, 유리 전이 온도(Tg) 및 연화점(Ts)을 저하시켜 유리의 유동성을 증가시키는 역할을 할 수 있다. R2O는 20 mol% 미만으로 포함될 수 있다. (P2O5 + B2O3)-ZnO-SiO2계 유리가 R2O를 20 mol% 이상으로 포함하는 경우, 유리의 안정성이 떨어질 수 있고, 소성 후에 착색이 더 쉽게 발생할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 실리케이트계 유리 소재는 (P2O5 + B2O3)-ZnO-SiO2계 유리를 포함하고, MgO, SrO, Al2O3, Y2O3, Ga2O3, In2O3, GeO2 및 La2O3에서 선택된 어느 하나 또는 이들의 조합을 더 포함할 수 있다. 이를 통하여, 유리의 안정성을 향상시킬 수 있다. (P2O5 + B2O3)-ZnO-SiO2계 유리는, MgO, SrO, Al2O3, Y2O3, Ga2O3, In2O3, GeO2 및 La2O3 중 적어도 하나를 5 mol% 이하로 더 포함할 수 있고, 5 mol%를 초과하여 포함하는 경우에는 유리의 결정화가 발생하여 유동성이 저하될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 실리케이트계 유리 소재는 Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Mo, Sn, Sb 및 Bi와 같은 전이 금속의 산화물을 포함하지 않는 것이 바람직하다. 전이 금속은 유리 조성물 내에서 전자 천이에 의한 가시광선 흡수 현상을 야기할 수 있으며, 이를 통하여 유리의 착색 현상이 발생할 수 있다. 따라서, 실리케이트계 유리의 투과도를 저하시킬 수 있다. 다만, 본 발명에 따른 실리케이트계 유리 소재는 이에 제한되지 않고, 발명의 목적 및 필요에 따라 일부 전이 금속이 포함될 수도 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 실리케이트계 유리 소재를 분말화하여 유리 프릿(frit)을 만들고, 이를 형광체 분말과 혼합하여 색변환 부재를 형성할 수 있다. 색변환 부재는 상술한 본 발명의 실시예들에 따른 실리케이트계 유리 소재와 형광체를 혼합하고, 혼합된 유리 소재와 형광체를 소정의 소성 온도에서 소성하여 제조될 수 있다. 색변환 부재는 상술한 유리 소재와 형광체를 압착하여 형성될 수 있다. 색변환 부재의 제조 방법으로 소성 및 압착을 예로 들었지만, 이에 국한되는 것은 아니다. 이어서 보다 상세하게 색변환 부재의 제조 방법을 설명한다.
본 발명의 실시예들에 따른 실리케이트계 유리 소재와 형광체 분말을 발명의 목적과 필요에 따른 적정량을 혼합한다. 실리케이트계 유리 소재와 형광체 분말은 용매를 이용하여 혼합될 수 있다. 상술한 용매는 에탄올일 수 있다. 이어서, 볼 밀링 공정을 통하여 실리케이트계 유리 소재와 형광체 분말을 균일하게 혼합하고, 혼합된 실리케이트계 유리 소재와 형광체 분말을 소정의 소성 온도로 가열하여 용융시켜 성형한다. 이후, 혼합되어 성형된 실리케이트계 유리 소재와 형광체 분말을 냉각시켜 색변환 부재를 제조한다. 상기 성형 공정 및 가열 용융 공정은 동시에 또는 이시에 수행될 수 있고, 가압 공정을 더 포함할 수 있다.
혼합된 실리케이트계 유리 소재와 형광체 분말의 소정의 소성 온도는 550℃ 이하일 수 있다. (P2O5 + B2O3)-ZnO-SiO2계 유리는 앞에서 설명한 바와 같이, 550℃ 이하에서 높은 유동성을 보이므로 공정이 용이하다. 550℃ 이하의 온도에서 소성이 가능하므로, 다양한 종류의 형광체의 사용이 가능하다. 색변한 부재가 포함하는 형광체는 YAG계 형광체, TAG계 형광체, 실리케이트(silicate)계 형광체, 나이트라이트(nitride)계 형광체, 플로라이드(fluoride)계 형광체, 설파이드(sulfide)계 형광체, 옥시설파이드(oxysulfide)계 형광체, 옥시나이트라이드(oxynitride)계 형광체 및 옥시플루오라이드(oxyfluoride)계 형광체 중 적어도 하나일 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따른 색변환 부재가 포함하는 형광체의 종류는 상술한 형광체의 종류에 국한되지 않고, 발명의 목적과 사용자의 필요에 따라 다양한 종류의 형광체들이 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실리케이트계 유리 소재 및 형광체를 포함하는 색변환 부재를 포함하는 백색 발광 다이오드의 단면도이다. 도 1을 참조하면, 백색 발광 다이오드는 하우징(101), 발광 다이오드 칩(102), 색변환 부재(103) 및 형광체들(104, 105)을 포함한다.
하우징(101) 상에 발광 다이오드 칩(102) 및 형광체들(104, 105)을 포함하는 색변환 부재(103)가 배치될 수 있다. 색변환 부재(103)는 본 발명의 실시예들에 따른 실리케이트계 유리 소재를 포함할 수 있다. 도 1에서는 본 발명에 따른 색변환 부재(103)를 플레이트(plate) 형상을 가지고, 발광 다이오드 칩(102)와 이격되어 배치된 것으로 설명하였지만, 이에 국한되는 것은 아니다. 즉, 색변환 부재(103)는 다양한 형상을 가지고 하우징(101)에 배치될 수 있고, 색변환 부재(103)는 발광 다이오드 칩(102)와 이격되지 않고 직접 배치될 수 있다.
단위: mol%
유리 시료 P2O5+B2O3 ZnO SiO2 R2O Al2O3 P2O5/B2O3
ratio		 용융결과 소성결과 비고
1 60 25 5 10 0 0.7 X - 상분리
2 60 20 10 10 0 10 O X 유동미발생
3 55 30 5 10 0 10 O O
4 55 30 5 10 1 10 O O
5 55 30 5 10 2 10 O O
6 55 30 5 10 3 10 O O
7 55 30 5 10 0 4.5 X - 상분리
8 55 30 5 10 3 4.5 O X 유동미발생
9 50 35 5 10 3 9 O O
10 50 35 5 15 3 9 O O
11 50 35 5 10 0 4 X - 상분리
12 50 40 10 0 0 4 O X 유동미발생
13 50 30 10 10 0 4 O X 유동미발생
14 50 30 10 10 0 1.5 X - 상분리
15 50 25 15 10 0 1.5 X - 상분리
16 45 40 5 10 3 8 O O
17 45 35 5 15 3 8 O O
18 45 30 5 20 3 8 X - 상분리
19 40 35 5 20 3 7 O X 유동미발생
20 40 40 5 15 3 7 O X 유동미발생
21 40 40 10 10 0 3 X - 상분리
22 40 40 10 10 0 0.33 O X 유동미발생
23 40 30 20 10 0 3 X - 상분리
(용융 결과: O - 우수, △ - 보통, X - 결정화 또는 미용융)
(소성 결과: O - 우수, △ - 보통, X - 결정화 또는 유동 미발생)
표 1은 본 발명에 따른 (P2O5 + B2O3)-ZnO-SiO2계 유리의 조성별 용융 결과 및 소성 결과를 나타낸다. 표 1의 첫 번째 세로줄은 유리 시료의 번호를, 두 번째 세로줄은 (P2O5 + B2O3)의 몰비(mol%)를, 세 번째 세로줄은 ZnO의 몰비(mol%)를, 네 번째 세로줄은 Si02의 몰비(mol%)를, 다섯 번째 세로줄은 R2O의 몰비(mol%)를, 여섯 번째 세로줄은 Al2O3의 몰비(mol%)를, 일곱 번째 세로줄은 B2O3에 대한 P2O5의 비율을, 여덟 번째 세로줄은 용융 결과를, 아홉 번째 세로줄은 소성 결과를, 열 번째 세로줄은 유리 시료의 실험 결과를 간략히 나타내었다.
표 1의 용융 결과에서 O 표시는 우수하기 용융되었음을, △ 표시는 보통으로 용융되었음을, X 표시는 결정화되었거나 용융되지 않았음을 의미한다. 표 1의 소성 결과에서 O 표시는 우수하기 소성되었음을, △ 표시는 보통으로 소성되었음을, X 표시는 결정화되었거나 유동이 발생되지 않았음을 의미한다.
유리 시료 1 내지 23은 대기 중의 전기로에서 1300℃로 1시간동안 가열하여 용융 후, 급냉하여 제조하였다. 표 1을 참조하면, 유리 시료들은 (P2O5 + B2O3)를 40 내지 60 mol%로, ZnO를 25 내지 40 mol%로, SiO2를 5 내지 20 mol%로 포함하고 있고, 모두 투명하다.
유리 시료 1 내지 23 각각을 100㎛ 이하의 분말로 형성하여 유리 프릿(frit)을 제조한다. 유리 시료 1 내지 23의 유리 프릿을 550℃로 가열하여 30분간 소성하였다. 표 1을 참조하면, SiO2가 5 내지 10 mol%로 포함된 유리 시료들에서 주로 우수한 소성 결과가 나타났으며, 다른 조성에서는 흡습성이 높거나, 소성 후 결정화 되거나, 또는 낮은 유동성을 나타냄을 알 수 있다. 또한, P2O5/ B2O3의 몰비의 범위를 8 내지 10으로 포함하는 유리 시료들이 우수한 용융결과 및 소성 결과를 나타냄을 알 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 실리케이트계 유리 소재는 저온에서 소성이 가능할 뿐만 아니라, 우수한 용융 결과 및 소성 결과를 보인다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
101: 하우징
102: 발광 다이오드 칩
103: 색변환 부재
104, 105: 형광체

Claims (7)

  1. (P2O5 + B2O3)-ZnO-SiO2계 유리; 및
    R2O를 포함하되,
    상기 (P2O5 + B2O3)는 40 내지 55 mol%로, 상기 ZnO는 25 내지 40 mol%로, 상기 SiO2는 5 내지 10 mol%로 포함하고,
    상기 B2O3에 대한 P2O5의 몰비는 8 내지 10이고,
    상기 R은 Li, Na, K, Rb 및 Cs 중 어느 하나이며, 상기 R2O는 20 mol% 미만으로 포함되고,
    상기 (P2O5 + B2O3)-ZnO-SiO2계 유리의 소성 온도는 550℃ 이하인 실리케이트계 유리 소재.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    MgO, SrO, Al2O3, Y2O3, Ga2O3, In2O3, GeO2 및 La2O3 중 적어도 하나는 5 mol% 이하로 더 포함하는 실리케이트계 유리 소재.
  4. 삭제
  5. 청구항 1 또는 3의 실리케이트 유리 소재; 및 상기 실리케이트계 유리 소재에 담지된 형광체를 포함하는 색변환 부재.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 형광체는 YAG계 형광체, TAG계 형광체, 실리케이트(silicate)계 형광체, 나이트라이트(nitride)계 형광체, 플로우라이드(fluoride)계 형광체, 설파이드(sulfide)계 형광체, 옥시설파이드(oxysulfide)계 형광체, 옥시나이트라이드(oxynitride)계 형광체 및 옥시플루오라이드(oxyfluoride)계 형광체 중 적어도 하나를 포함하는 색변환 부재.
  7. 청구항 5에 따른 색변환 부재를 포함하는 백색 발광 다이오드.
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