KR101593582B1 - Quantum dot formed glass composite for color converter, preparation method thereof and white light emitting diode - Google Patents

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KR101593582B1 KR1020140177435A KR20140177435A KR101593582B1 KR 101593582 B1 KR101593582 B1 KR 101593582B1 KR 1020140177435 A KR1020140177435 A KR 1020140177435A KR 20140177435 A KR20140177435 A KR 20140177435A KR 101593582 B1 KR101593582 B1 KR 101593582B1
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glass composite
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정운진
한가람
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공주대학교 산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a color converting glass composite with quantum dots, a preparation method of the same, and a white light emitting diode (LED). More particularly, the present invention relates to a color converting glass composite formed with dispersed quantum dots which are composed of cadmium, sulfur, and selenium in glass. The present invention provides a color converting glass composite with quantum dots, which can utilize advantages of an inorganic color converting material and quantum dots and can embody various colors as well as white light.

Description

양자점이 형성된 색변환용 유리 복합체, 이의 제조방법 및 백색광 LED 소자{Quantum dot formed glass composite for color converter, preparation method thereof and white light emitting diode}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a glass composite for color conversion in which quantum dots are formed, a method of manufacturing the same, and a white light LED device,

본 발명은 양자점이 형성된 색변환용 유리 복합체, 이의 제조방법 및 백색광 LED 소자에 관한 것이다.
The present invention relates to a glass composite for color conversion in which quantum dots are formed, a method for producing the same, and a white light LED element.

LED는 P형과 N형 반도체의 접합으로 이뤄져 있으며 전압을 가하면 전자와 정공의 결합으로 반도체의 밴드갭(bandgap)에 해당하는 에너지의 빛의 형태로 방출하는 일종의 광전자 소자이다. 기존의 백열전등 대비 낮은 소비 전력과 긴 수명 및 친환경 소재의 적용으로 인해 LED 광원은 최근 들어 폭발적으로 그 수요가 증가하고 있다. 특히, 실내외 조명, 디스플레이 및 휴대전자기기의 back light unit(BLU)와 자동차 조명 등에서 백색광 LED의 응용과 수요가 크게 증가하고 있다. 백색광 LED의 구현은 일반적으로 청색 LED 다이오드 위에 황색 또는 녹색과 적색의 형광체를 유기 바인더에 섞어 도포한 형태가 널리 사용되고 있다. 유기 바인더로는 주로 에폭시(epoxy)나 실리콘(silicone) 계열이 사용되고 있다. 이러한 방식은 형광체를 유기바인더와 혼합하여 청색 LED chip 위에 도포하기 용이하여 양산성이 높고 생산단가가 비교적 저렴하여 기존의 백색광 LED 제조에 널리 사용되어 왔다. 그러나, 최근 백색광 LED의 응용이 확대되면서 실내외 조명 및 전장용 등 고출력 백색광 LED가 요구됨에 따라 유기 바인더가 가지는 내재적 한계로 인해 이를 대체할 수 있는 기술이 각광받고 있다. 유기 바인더는 UV나 150 ℃ 이상에 장시간 노출될 경우 바인더가 황색 또는 갈색으로 변하는 현상(coloring)이 발생하여 LED의 실질적인 사용수명을 제한하게 된다. 또한, 유기 바인더의 점도로 인해 내부의 형광체가 이동하여 LED의 색이 위치 별로 다르게 나타나는 블러링(blurring) 현상이 존재하며, 균질하게 혼합되지 않을 경우 LED chip마다 색 좌표가 달라지는 비닝(binning) 현상이 발생하게 되어 생산 효율을 저하시키는 원인이 된다. LED is a kind of optoelectronic device that emits in the form of light of energy corresponding to the bandgap of semiconductor by the combination of electrons and holes when a voltage is applied. Due to low power consumption, long lifespan and application of eco-friendly materials compared to conventional incandescent lamps, demand for LED light sources has exploded in recent years. Particularly, applications and demands of white light LEDs are greatly increasing in backlight unit (BLU) and automobile lighting of indoor and outdoor lighting, display and portable electronic devices. The implementation of white light LEDs is generally applied by mixing yellow or green and red phosphors on a blue LED diode with an organic binder. As the organic binder, an epoxy or silicone series is mainly used. This method has been widely used in the manufacture of conventional white light LEDs because it is easy to apply the phosphor on the blue LED chip by mixing the phosphor with the organic binder and has high mass productivity and relatively low production cost. However, as the application of white light LEDs has recently expanded, high power white light LEDs such as indoor and outdoor lighting and electric field light are required. Therefore, technologies capable of replacing them have been attracting attention due to inherent limitations of organic binders. When the organic binder is exposed to UV or 150 ° C. for a long time, coloring of the binder to yellow or brown occurs, thereby limiting the practical service life of the LED. In addition, there is a blurring phenomenon in which the fluorescent material of the organic binder moves due to the viscosity of the organic binder and the color of the LED is different depending on the position. When the fluorescent material is not uniformly mixed, binning phenomenon Resulting in lowering the production efficiency.

이러한 원인을 근본적으로 해결하기 위해 유기 바인더를 사용하지 않고 100% 세라믹 소재로 구성된 무기물 색변환 소재가 제시되었다. 무기물 색변환 소재는 열적, 화학적 내구성이 우수하여 변색의 우려가 없으며, 균질성이 우수하여 블러링 및 비닝 문제가 발생하지 않는 장점이 있다. 이에, 전술한 바와 같은 무기물 색변환 소재를 이용하여 무기 소재의 장점과 동시에 유리 소재가 가지는 공정의 자유도와 경제성을 바탕으로 종래 유기 바인더를 대체할 수 있는 기술이 필요한 실정이다. In order to solve this problem fundamentally, inorganic color conversion material composed of 100% ceramic material was proposed without using organic binder. The inorganic color conversion material is excellent in thermal and chemical durability, so there is no fear of discoloration, and it is advantageous in that it has excellent homogeneity and does not cause blurring and binning problems. Accordingly, there is a need for a technique capable of replacing the conventional organic binder on the basis of the advantages of the inorganic material and the freedom and processability of the glass material using the inorganic color conversion material as described above.

한편, 양자점(quantum dot)은 수 나노미터 크기의 반도체 입자로써, 입자의 크기에 따라 방출하는 빛의 파장이 달라지는 물질이다. 양자점이 발산하는 빛은 전도대(conduction band)에서 가전자대(valence band)로 전자가 내려오면서 발생한다. 이때 발생하는 형광(발광)은 양자점의 입자가 작을수록 짧은 파장의 빛이 발생하고, 입자가 클수록 긴 파장의 빛을 발생하게 된다. 이론적으로 100%의 양자효율을 가지며, 입자의 크기 제어를 통한 발광 파장 제어가 용이하여 색변환용 소재로 이용이 가능하다. 그러나, 기존 양자점 소재는 화학적으로 합성된 소재로서 양자점 상호간의 응집을 막기 위해 특수한 패시베이션층(passivation layer)과 용액을 반드시 사용해야 하며, 공기중 노출시 수명이 매우 짧아 실질적인 응용이 매우 제한적인 한계가 있다. On the other hand, a quantum dot is a semiconductor particle having a size of several nanometers, and the wavelength of light emitted varies depending on the particle size. The light emitted by the quantum dot is generated by electrons coming from the conduction band to the valence band. Fluorescence (light emission) generated at this time generates light of a shorter wavelength as the particles of the quantum dots become smaller, and generates light of a longer wavelength as the particle size increases. Theoretically, it has a quantum efficiency of 100% and can easily be used as a material for color conversion by controlling light emission wavelength through particle size control. However, existing quantum dot materials are chemically synthesized materials. In order to prevent aggregation between quantum dots, a special passivation layer and solution must be used. .

이와 관련된 선행문헌으로는 대한민국 공개특허 제10-2009-0064079호(2009.06.18. 공개)에 개시되어 있는 양자점을 이용한 백색광 LED 소자 및 그 제조방법이 있다.
Prior art related to this is a white light LED element using a quantum dot disclosed in Korean Patent Laid-Open No. 10-2009-0064079 (published on Jun. 18, 2009) and a manufacturing method thereof.

따라서, 본 발명은 무기물 색변환 소재가 가지는 장점을 이용하는 동시에 양자점이 갖는 이점을 활용하여 백색광뿐 아니라 다양한 색을 구현할 수 있는 양자점이 형성된 색변환용 유리 복합체, 이의 제조방법 및 백색광 LED 소자를 제공하는데 있다. Accordingly, the present invention provides a glass composite for color conversion in which quantum dots capable of realizing various colors as well as white light are utilized by exploiting the advantages of the inorganic color conversion material while utilizing the advantages of the quantum dots, a method for manufacturing the same, and a white light LED element have.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)는 이하의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
The problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problem (s), and another problem (s) not mentioned can be understood by those skilled in the art from the following description.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 유리 내에 카드뮴, 황 및 셀레늄으로 구성된 양자점이 분산되어 형성된 것을 특징으로 하는 색변환용 유리 복합체를 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention provides a glass composite for color conversion, characterized in that quantum dots composed of cadmium, sulfur and selenium are dispersed and formed in the glass.

상기 유리는 실리케이트(silicate), 보로실리케이트(boro-silicate), 알루미노실리케이트(alumino-silicate), 보레이트(borate), 포스페이트(phosphate), 텔루라이트(tellurite), 옥시플루오라이드(oxyflouride), 옥시니트라이드(oxynitride) 및 옥시설파이드(oxysulfide)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종을 사용할 수 있다. The glass may be selected from the group consisting of silicates, borosilicates, alumino-silicates, borates, phosphates, tellurites, oxyflourides, oxynitrides, Oxynitride, and oxysulfide may be used as the organic solvent.

상기 카드뮴, 황 및 셀레늄으로 구성된 양자점은 CdS1 -xSex(0<x<1)의 단일 합금 또는 CdSe 외부에 CdS가 형성된 CdSe/CdS 코어-셀 구조인 것을 특징으로 한다. The quantum dots composed of cadmium, sulfur and selenium are characterized by being a single alloy of CdS 1 -x Se x (0 <x <1) or a CdSe / CdS core-cell structure formed with CdS outside CdSe.

또한, 본 발명은 유리 내에 카드뮴, 황 및 셀레늄으로 구성된 양자점이 분산되어 형성된 색변환용 유리 복합체; 및 상기 색변환용 유리 복합체 하부에 구비되는 청색 LED 칩;을 포함하고, 상기 청색 LED 칩에서 발생된 청색 파장의 빛이 상기 색변환용 유리 복합체를 통과하여 백색 파장의 빛을 방출하는 것을 특징으로 하는 백색광 LED 소자를 제공한다.The present invention also relates to a glass composite for color conversion in which quantum dots composed of cadmium, sulfur and selenium are dispersed in glass; And a blue LED chip provided below the glass composite for color conversion, wherein light of a blue wavelength generated from the blue LED chip passes through the glass composite for color conversion to emit white light. And a white light LED element.

또한, 본 발명은 유리 조성물에 카드뮴화합물과 아연화합물을 첨가한 후 혼합하는 단계; 및 상기 혼합물을 용융시키고 급냉 및 어닐링한 후 열처리하는 단계;를 포함하는 양자점이 형성된 색변환용 유리 복합체의 제조방법을 제공한다.The present invention also provides a method for preparing a glass composition, comprising: adding a cadmium compound and a zinc compound to a glass composition; And a step of melting and quenching the mixture, annealing the mixture, and heat-treating the mixture, wherein the quantum dots are formed.

상기 유리 조성물은 SiO2 50 ~ 70 몰%, Na2O 10 ~ 30 몰%, ZnO 1 ~ 10 몰% 및 BaO 1 ~ 10 몰%를 포함하는 것을 특징으로 한다. The glass composition is characterized by containing 50 to 70 mol% of SiO 2 , 10 to 30 mol% of Na 2 O, 1 to 10 mol% of ZnO and 1 to 10 mol% of BaO.

상기 카드뮴 화합물은 CdS, CdSe 및 CdO로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종을 사용할 수 있다. The cadmium compound may be one selected from the group consisting of CdS, CdSe, and CdO.

상기 카드뮴 화합물은 유리 조성물에 대해 0.2 ~ 3 몰%로 첨가되는 것을 특징으로 한다. The cadmium compound is added in an amount of 0.2 to 3 mol% based on the glass composition.

상기 아연 화합물은 ZnS 및 ZnSe인 것을 특징으로 한다. And the zinc compound is ZnS and ZnSe.

상기 아연 화합물은 유리 조성물에 대해 0.1 ~ 5 몰%로 첨가되는 것을 특징으로 한다. The zinc compound is added in an amount of 0.1 to 5 mol% based on the glass composition.

상기 열처리는 450 ~ 600 ℃에서 0.5 ~ 40 시간 동안 수행되는 것을 특징으로 한다.
The heat treatment is performed at 450 to 600 ° C for 0.5 to 40 hours.

본 발명에 따르면, 유리 내에 카드뮴, 황 및 셀레늄으로 구성된 CdS1 -xSex(0<x<1)의 양자점을 형성시키고 분산시켜 열적, 화학적 내구성이 우수하여 변색의 우려가 없으며, 균질성이 우수하여 LED의 색이 위치별로 다르게 나타나는 블러링(blurring) 현상 및 LED마다 색 좌표가 달라지는 비닝(binning) 문제가 발생하지 않는다. According to the present invention, quantum dots of CdS 1- x Se x (0 < x < 1) composed of cadmium, sulfur and selenium are formed and dispersed in a glass to prevent discoloration due to excellent thermal and chemical durability, There is no blurring phenomenon in which the LED color is different depending on the position and binning problem in which the color coordinates are changed for each LED.

또한, 양자점을 형성시키기 위해 습식 화학 공정을 사용하는 종래 방법과는 달리 열처리만으로 양자점을 형성시키므로 입자가 뭉치는 것을 방지하기 위한 패시베이션층 및 용액이 필요하지 않은 이점이 있고, 열적 및 화학적으로 안정한 무기물 기반 양자점을 제공할 수 있으며, 열처리 온도 및 색변환용 유리의 두께에 따라 다양한 색을 구현할 수 있다.
Unlike the conventional method using a wet chemical process for forming quantum dots, since the quantum dots are formed only by heat treatment, there is an advantage that a passivation layer and a solution for preventing aggregation of particles are not needed, and a thermal and chemically stable inorganic Based quantum dots can be provided, and various colors can be implemented according to the heat treatment temperature and the thickness of the glass for color conversion.

도 1은 본 발명에 따른 백색광 LED 소자를 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명에 따른 실시예 1에서 열처리 시간에 따른 양자점이 형성된 색변환용 유리 복합체의 색변화를 나타낸 사진이다.
도 3은 본 발명에 따른 실시예 1에서 제조된 양자점이 형성된 색변환용 유리 복합체의 투과전자현미경(TEM) 사진이다.
도 4는 본 발명에 따른 실시예 2에서 열처리 시간에 따른 양자점이 형성된 유리 복합체의 색변화를 나타낸 사진이다.
도 5는 본 발명에 따른 실시예 2에서 열처리 시간에 따른 양자점이 형성된 색변환용 유리 복합체의 흡수스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명에 따른 실시예 2에서 제조된 양자점이 형성된 색변환용 유리 복합체의 투과전자현미경(TEM) 사진이다.
도 7은 양자점이 형성된 유리 복합체의 흡수 피크 변화를 나타낸 그래프로서, 도 7의 (a)는 CdSSe 양자점이 형성된 유리 복합체이며, (b)는 CdSe 양자점이 형성된 유리 복합체이고, (c)는 CdS의 양자점이 형성된 유리 복합체이다.
도 8은 본 발명에 따른 실시예 3에서 제조된 양자점이 형성된 색변환용 유리 복합체의 CIE 색도 변화를 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명에 따른 실시예 3에서 제조된 양자점이 형성된 색변환용 유리 복합체의 열처리 시간에 따른 LED의 발광스펙트럼 변화를 나타낸 그래프이다.
도 10은 본 발명에 따른 실시예 2에서 제조된 양자점이 형성된 색변환용 유리 복합체의 CIE 색도 변화를 나타낸 그래프이다.
1 is a schematic view showing a white light LED device according to the present invention.
2 is a photograph showing color change of a glass composite for color conversion in which quantum dots are formed according to heat treatment time in Example 1 according to the present invention.
3 is a transmission electron microscope (TEM) photograph of a glass composite for color conversion in which quantum dots are formed according to Example 1 of the present invention.
FIG. 4 is a photograph showing color change of a glass composite in which quantum dots are formed according to heat treatment time in Example 2 according to the present invention. FIG.
5 is a graph showing an absorption spectrum of a glass composite for color conversion in which quantum dots are formed according to heat treatment time in Example 2 according to the present invention.
6 is a transmission electron microscope (TEM) photograph of a glass composite for color conversion in which quantum dots are formed according to Example 2 of the present invention.
7 (a) is a glass composite in which CdSSe quantum dots are formed, (b) is a glass composite in which CdSe quantum dots are formed, and FIG. 7 (c) It is a glass composite in which quantum dots are formed.
8 is a graph showing changes in CIE chromaticity of a glass composite for color conversion in which quantum dots are formed according to Example 3 of the present invention.
9 is a graph showing changes in the emission spectrum of the LED according to the heat treatment time of the glass composite for color conversion in which the quantum dot formed in Example 3 according to the present invention is formed.
10 is a graph showing changes in CIE chromaticity of a glass composite for color conversion in which quantum dots are formed according to Example 2 of the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving it will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings.

그러나 본 발명은 이하에 개시되는 실시예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. To fully disclose the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims.

또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.

본 발명은 유리 내에 카드뮴, 황 및 셀레늄으로 구성된 양자점이 분산되어 형성된 것을 특징으로 하는 색변환용 유리 복합체를 제공한다.The present invention provides a glass composite for color conversion, wherein quantum dots composed of cadmium, sulfur and selenium are dispersed in a glass.

본 발명에 따른 색변환용 유리 복합체는 유리 내에 카드뮴, 황 및 셀레늄으로 구성된 양자점을 형성시키고 분산시켜 열적, 화학적 내구성이 우수하여 변색의 우려가 없으며, 균질성이 우수하여 LED의 색이 위치별로 다르게 나타나는 블러링(blurring) 현상 및 LED마다 색 좌표가 달라지는 비닝(binning) 문제가 발생하지 않는다. 또한, 양자점을 형성시키기 위해 습식 화학 공정을 사용하는 종래 방법과는 달리 열처리만으로 양자점을 형성시키므로 입자가 뭉치는 것을 방지하기 위한 패시베이션층 및 용액이 필요하지 않는 이점이 있다. 또한, 본 발명에 따른 양자점이 형성된 색변환용 유리 복합체는 열적 및 화학적으로 안정한 무기물 기반 양자점을 제공할 수 있으며, 열처리 온도 및 색변환용 유리의 두께에 따라 다양한 색을 구현할 수 있다. The glass composite for color conversion according to the present invention is formed by forming and dispersing quantum dots composed of cadmium, sulfur and selenium in a glass, so that there is no risk of discoloration due to excellent thermal and chemical durability and the homogeneity is excellent, The blurring phenomenon and the binning problem in which the color coordinates are changed for each LED do not occur. Unlike the conventional method using a wet chemical process for forming quantum dots, since the quantum dots are formed only by heat treatment, there is an advantage that a passivation layer and a solution for preventing the aggregation of particles are not needed. Further, the glass composite for color conversion in which the quantum dots are formed according to the present invention can provide thermally and chemically stable inorganic-based quantum dots, and various colors can be realized according to the heat treatment temperature and the thickness of the glass for color conversion.

본 발명에 따른 색변환용 유리 복합체에 있어서, 상기 유리는 실리케이트(silicate), 보로실리케이트(boro-silicate), 알루미노실리케이트(alumino-silicate), 보레이트(borate), 포스페이트(phosphate), 텔루라이트(tellurite), 옥시플루오라이드(oxyfluoride), 옥시니트라이드(oxynitride) 및 옥시설파이드(oxysulfide)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종을 사용할 수 있다. In the glass composite for color conversion according to the present invention, the glass may be a silicate, a boro-silicate, an alumino-silicate, a borate, a phosphate, a tellurite tellurite, oxyfluoride, oxynitride, and oxysulfide may be used as the metal oxide.

또한, 상기 양자점은 CdS1 -xSex(0<x<1)의 단일 합금 또는 CdSe 외부에 CdS가 형성된 CdSe/CdS 코어-셀 구조이고, 상기 양자점의 크기는 2 ~ 8 nm인 것이 바람직하다. 상기 양자점의 크기가 2 nm 미만인 경우에는 발광 파장이 가시광선 보다 짧은 UV영역인 문제가 있고, 8 nm를 초과하는 경우에는 발광 파장이 가시광선 보다 긴 근적외선 영역인 문제가 있다.
The quantum dot may be a single alloy of CdS 1 -x Se x (0 <x <1) or a CdSe / CdS core-cell structure having CdS formed outside CdSe, and the quantum dot preferably has a size of 2 to 8 nm . When the size of the quantum dots is less than 2 nm, there is a problem that the emission wavelength is shorter than visible light. When the size exceeds 8 nm, there is a problem that the emission wavelength is in the near-infrared region longer than visible light.

또한, 본 발명은 유리 내에 카드뮴, 황 및 셀레늄으로 구성된 양자점이 분산되어 형성된 색변환용 유리 복합체; 및The present invention also relates to a glass composite for color conversion in which quantum dots composed of cadmium, sulfur and selenium are dispersed in glass; And

상기 색변환용 유리 하부에 구비되는 청색 LED 칩;을 포함하고,And a blue LED chip provided under the glass for color conversion,

상기 청색 LED 칩에서 발생된 청색 파장의 빛이 상기 색변환용 유리를 통과하여 백색 파장의 빛을 방출하는 것을 특징으로 하는 백색광 LED 소자를 제공한다.And blue light emitted from the blue LED chip passes through the color conversion glass to emit white light.

본 발명에 따른 백색광 LED 소자는 양자점이 분산되어 형성된 색변환용 유리 복합체 및 청색 LED 칩을 포함하고, 상기 청색 LED 칩에서 발생된 청색 파장의 빛이 상기 색변환용 유리 복합체를 통과하여 백색 파장의 빛을 방출할 수 있다. The white light LED device according to the present invention includes a glass composite for color conversion formed by dispersing quantum dots and a blue LED chip, and the blue wavelength light generated from the blue LED chip passes through the glass composite for color conversion, It can emit light.

도 1은 본 발명에 따른 백색광 LED 소자를 나타낸 모식도이다. 도 1을 참고하면, 본 발명에 따른 백색광 LED 소자(100)는 청색 LED 칩(120) 상부에 양자점이 분산되어 형성된 색변환용 유리 복합체(110)가 구비된다.
1 is a schematic view showing a white light LED device according to the present invention. Referring to FIG. 1, a white light LED device 100 according to the present invention includes a glass composite body 110 for color conversion in which quantum dots are dispersed on a blue LED chip 120.

또한, 본 발명은 유리 조성물에 카드뮴 화합물과 아연 화합물을 첨가한 후 혼합하는 단계; 및The present invention also provides a method for preparing a glass composition, comprising: adding a cadmium compound and a zinc compound to a glass composition; And

상기 혼합물을 용융시키고 급냉 및 어닐링한 후 열처리하는 단계;를 포함하는 양자점이 형성된 색변환용 유리 복합체의 제조방법을 제공한다.
And melting and quenching the mixture, annealing the mixture, and heat-treating the mixture, wherein the quantum dots are formed.

본 발명에 따른 양자점이 형성된 색변환용 유리 복합체의 제조방법은 유리 조성물에 카드뮴화합물과 아연화합물을 첨가한 후 혼합하는 단계를 포함한다. The method for producing a glass composite for color conversion in which quantum dots are formed according to the present invention includes a step of adding a cadmium compound and a zinc compound to a glass composition and then mixing.

이때, 상기 유리 조성물은 SiO2 50 ~ 70 몰%, Na2O 10 ~ 30 몰%, ZnO 1 ~ 10 몰% 및 BaO 1 ~ 10 몰%를 포함한다. At this time, the glass composition includes 50 to 70 mol% of SiO 2 , 10 to 30 mol% of Na 2 O, 1 to 10 mol% of ZnO and 1 to 10 mol% of BaO.

상기 SiO2는 열처리에 의해 유리의 주결정상을 생성시키는 주요 성분으로서, SiO2가 50 몰% 미만인 경우에는 유리 결정이 불안정하여 조직이 거칠어지고 열팽창 계수가 증가하는 문제가 있고, 70 몰%를 초과하는 경우에는 유리의 용융 및 성형이 어려워지는 문제가 있다. When the SiO 2 content is less than 50 mol%, the glass crystal is unstable, the structure becomes rough and the thermal expansion coefficient increases, and when the SiO 2 content is more than 70 mol% There is a problem that melting and molding of the glass becomes difficult.

또한, Na2O는 유리의 용융온도를 저하시키는 효과가 있으며, Na2O가 10 ~ 30몰%로 포함되게 함으로써 유리의 실투 온도의 상승을 억제시킬 수 있고 유리화를 용이하게 수행할 수 있다. In addition, Na 2 O has an effect of lowering the melting temperature of the glass. By including Na 2 O in an amount of 10 to 30 mol%, increase in the glass transition temperature can be suppressed and vitrification can be easily carried out.

또한, ZnO는 유리의 실투 온도를 내리고 유리 전이점을 내리는 성분으로, 1 ~ 10 몰%로 포함되어 유리가 분상되거나 내실투성이 저하되는 문제를 방지할 수 있고, BaO는 유리의 용융성을 향상시키며 석출되는 유리 결정의 거칠기를 낮추는 역할을 하며, 1 ~ 10 몰%로 포함되어 ZnO와 동일한 문제를 방지할 수 있다. In addition, ZnO is a component that reduces the glass transition temperature and decreases the glass transition point, and is contained in an amount of 1 to 10 mol%, thereby preventing the glass from being dispersed or degraded in resistance to devitrification. BaO improves the melting property of the glass And serves to lower the roughness of the glass crystal to be precipitated, and is contained in an amount of 1 to 10 mol%, thereby preventing the same problem as ZnO.

전술한 유리 조성물은 추가적으로 다른 첨가물이 포함될 수 있어 유리 조성물을 구성하는 물질들의 조성 및 함량이 다양할 수 있으므로, 이에 제한되는 것은 아니다. The above-described glass composition may additionally contain other additives, so that the composition and the content of the materials constituting the glass composition may vary, and thus the present invention is not limited thereto.

상기 카드뮴 화합물은 상기 유리 조성물에 대해 0.2 ~ 3 몰%로 첨가되는 것이 바람직하다. 상기 카드뮴 화합물은 CdSe, CdS 및 CdO로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종을 사용할 수 있다. 상기 카드뮴 화합물이 0.2 몰% 미만으로 첨가되는 경우에는 양자점이 형성되지 않는 문제가 있고, 3 몰%를 초과하는 경우에는 열처리를 통해 양자점의 형성을 조절할 수 없는 문제가 있다. The cadmium compound is preferably added in an amount of 0.2 to 3 mol% based on the glass composition. The cadmium compound may be one selected from the group consisting of CdSe, CdS, and CdO. When the cadmium compound is added in an amount of less than 0.2 mol%, quantum dots are not formed. When the amount of the cadmium compound is more than 3 mol%, the formation of quantum dots can not be controlled through heat treatment.

또한, 상기 아연 화합물은 ZnS 및 ZnSe이다. 상기 아연 화합물이 ZnS만 첨가되는 경우에는 색 변환이 되지 않으며, 색 변환 효율이 낮은 문제가 있다. The zinc compound is ZnS and ZnSe. When the zinc compound is added only to ZnS, the color conversion is not performed and the color conversion efficiency is low.

상기 아연 화합물은 유리 조성물에 대해 0.1 ~ 5 몰%로 첨가되는 것이 바람직하다. 구체적으로, ZnS 0.1 ~ 2 몰%와 ZnSe 0.1 ~ 2 몰%로 첨가되는 것이 바람직하며, ZnS와 ZnSe가 0.1 몰% 미만으로 첨가되는 경우에는 양자점이 형성되지 않고, 2 몰%를 초과하는 경우에는 양자점의 크기 조절이 되지 않아 원하는 색을 구현할 수 없는 문제가 있다.
The zinc compound is preferably added in an amount of 0.1 to 5 mol% based on the glass composition. Specifically, ZnS and ZnSe are preferably added in an amount of 0.1 to 2 mol% and ZnSe in an amount of 0.1 to 2 mol%, respectively. When ZnS and ZnSe are added in an amount of less than 0.1 mol%, quantum dots are not formed. The size of the quantum dots can not be controlled and a desired color can not be realized.

다음으로, 본 발명에 따른 양자점이 형성된 색변환용 유리 복합체의 제조방법은 상기 혼합물을 용융시키고 급냉 및 어닐링한 후 열처리하는 단계를 포함한다. Next, a method for producing a glass composite for color conversion in which quantum dots are formed according to the present invention includes a step of melting, quenching and annealing the mixture, followed by heat treatment.

본 발명에 따른 양자점이 형성된 색변환용 유리 복합체의 제조방법에서 상기 용융은 1300 ~ 1500 ℃에서 수행되는 것이 바람직하다. 상기 용융이 1300 ℃ 미만에서 수행되는 경우에는 유리 조성물이 용융되지 않아 유리 복합체가 제조되지 않는 문제가 있고, 1500 ℃를 초과하는 경우에는 유리 조성물이 쉽게 휘발되어 조성 제어가 어려운 문제가 있다. In the method for producing a glass composite for color conversion in which quantum dots are formed according to the present invention, the melting is preferably performed at 1300 to 1500 ° C. When the melting is performed at a temperature lower than 1300 ° C, the glass composition is not melted and a glass composite is not produced. When the melting temperature is higher than 1500 ° C, the glass composition is easily volatilized and composition control is difficult.

상기 급냉 공정을 통해 유리를 제조할 수 있으며, 상기 급냉 공정은 금속 또는 카본 플레이트 위에 유리 용융물을 부어서 급냉시킬 수 있고, 공기 또는 가스를 이용하여 수행될 수 있으며, 물, 액체 질소 등과 같은 액체를 이용하여 수행될 수 있다. The quenching process may be performed by pouring a glass melt onto a metal or a carbon plate, and may be performed using air or gas, and may be performed using a liquid such as water, liquid nitrogen, or the like. . &Lt; / RTI &gt;

또한, 상기 어닐링(annealing)은 유리 전이 온도 부근 또는 300 ~ 400 ℃에서 수행되는 것이 바람직하다. 상기 어닐링이 300 ℃ 미만에서 수행되는 경우에는 유리제조시 발생한 열적 스트레스가 남아 강도가 저하되는 문제가 있고, 400 ℃를 초과하는 경우에는 양자점 제어가 어려운 문제가 있다. The annealing is preferably performed at a temperature in the vicinity of the glass transition temperature or 300 to 400 ° C. When the annealing is performed at a temperature of less than 300 ° C, there is a problem that the thermal stress generated during the production of the glass is lowered, and when the temperature exceeds 400 ° C, the control of the quantum dots is difficult.

상기 열처리는 450 ~ 600 ℃에서 0.5 ~ 40 시간 동안 수행되는 것이 바람직하다. 상기 열처리 온도가 450 ℃ 미만에서 수행되는 경우에는 양자점이 생성되지 않는 문제가 있고, 600 ℃를 초과하는 경우에는 과도한 양자점의 성장으로 인한 크기 제어가 곤란한 문제가 있다. 또한, 상기 열처리 시간은 전술한 열처리 온도의 한정이유와 동일하다.
The heat treatment is preferably performed at 450 to 600 ° C for 0.5 to 40 hours. When the heat treatment temperature is lower than 450 캜, there is a problem that quantum dots are not formed. When the heat treatment temperature is higher than 600 캜, there is a problem that size control due to excessive quantum dot growth is difficult. Further, the heat treatment time is the same as the reason for limiting the above-mentioned heat treatment temperature.

실시예 1: 양자점이 형성된 색변환용 양자점 유리 복합체의 제조 1Example 1: Production of quantum dot glass composite for quantum dots with color conversion 1

65 몰%의 SiO2, 25 몰%의 Na2O, 5 몰%의 ZnO, 5 몰%의 BaO의 유리 조성물에 1 몰%의 CdO, 0.25 몰%의 ZnS 및 0.25 몰%의 ZnSe를 첨가하여 혼합하였다. 상기 혼합물을 1400 ℃에서 1시간 동안 용융시키고 350 ℃에서 1시간 동안 어닐링한 후 520 ℃에서 열처리하여 양자점이 형성된 색변환용 유리 복합체를 제조하였다. 1 mol% CdO, 0.25 mol% ZnS and 0.25 mol% ZnSe were added to a glass composition of 65 mol% SiO 2 , 25 mol% Na 2 O, 5 mol% ZnO and 5 mol% BaO . The mixture was melted at 1400 占 폚 for 1 hour, annealed at 350 占 폚 for 1 hour, and then heat-treated at 520 占 폚 to prepare quantum dot-forming glass composites for color conversion.

도 2는 본 발명에 따른 실시예 1에서 열처리 시간에 따른 양자점이 형성된 색변환용 유리 복합체를 나타낸 사진이고, 위쪽 사진은 벌크상의 유리 복합체, 아래쪽 사진은 1mm 두께로 연마한 유리 복합체이다. 도 2에 나타난 바와 같이, 열처리 전의 유리는 투명하나, 열처리 시간이 높아짐에 따라 색이 발생되는 것을 확인할 수 있다. FIG. 2 is a photograph showing a glass composite for color conversion in which quantum dots are formed according to the heat treatment time according to Example 1 of the present invention. FIG. 2 is a glass composite in a bulk state, and the lower picture is a glass composite polished in a thickness of 1 mm. As shown in FIG. 2, the glass before the heat treatment is transparent, but it is confirmed that the color is generated as the heat treatment time is increased.

도 3은 본 발명에 따른 실시예 1에서 제조된 양자점이 형성된 색변환용 유리 복합체의 투과전자현미경(TEM) 사진이다. 도 3에 나타난 바와 같이, 유리 내에 CdS1 -xSex(0<x<1)의 단일 합금 양자점이 분산되어 형성된 것을 알 수 있다.
3 is a transmission electron microscope (TEM) photograph of a glass composite for color conversion in which quantum dots are formed according to Example 1 of the present invention. As shown in FIG. 3, it can be seen that single alloy quantum dots CdS 1 -x Se x (0 < x < 1) are dispersed in the glass.

실시예 2: 양자점이 형성된 색변환용 유리 복합체의 제조 2Example 2: Production of glass composite for quantum dots with color conversion 2

65 몰%의 SiO2, 25 몰%의 Na2O, 5 몰%의 ZnO, 5 몰%의 BaO의 유리 조성물에 0.5 몰% CdO, 1 몰%의 ZnS 및 0.5 몰%의 ZnSe를 첨가하여 혼합한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 양자점이 형성된 색변환용 유리 복합체를 제조하였다. 0.5 mol% CdO, 1 mol% ZnS and 0.5 mol% ZnSe were added to a glass composition of 65 mol% SiO 2 , 25 mol% Na 2 O, 5 mol% ZnO and 5 mol% , A glass composite for color conversion in which quantum dots were formed was prepared in the same manner as in Example 1 above.

도 4는 본 발명에 따른 실시예 2에서 열처리 시간에 따른 양자점이 형성된 유리 복합체를 나타낸 사진이다. 도 4에 나타난 바와 같이, 열처리 시간을 점차 증가시킬수록 연두색에서 빨간색으로 변화하는 것을 알 수 있다. 4 is a photograph showing a glass composite in which quantum dots are formed according to heat treatment time in Example 2 according to the present invention. As shown in FIG. 4, as the heat treatment time is gradually increased, it changes from green to red.

도 5는 본 발명에 따른 실시예 2에서 열처리 시간에 따른 양자점이 형성된 색변환용 유리 복합체의 흡수 스펙트럼을 나타낸 그래프이다. 도 5에 나타난 바와 같이, 열처리 시간을 증가시킬수록 양자점 크기 변화에 따른 흡수 스펙트럼의 변화가 발생하고 있다. 5 is a graph showing an absorption spectrum of a glass composite for color conversion in which quantum dots are formed according to heat treatment time in Example 2 according to the present invention. As shown in FIG. 5, as the annealing time is increased, the absorption spectrum changes according to the change of the quantum dot size.

도 6은 본 발명에 따른 실시예 2에서 제조된 양자점이 형성된 색변환용 유리 복합체의 투과전자현미경(TEM) 사진이다. 도 6에 나타난 바와 같이, 유리 내에 CdS1 -xSex(0<x<1)의 양자점이 분산되어 형성된 것을 알 수 있고, 상기 CdS1 -xSex(0<x<1)는 CdSe 외부에 CdS가 형성된 코어-셀 구조인 것을 알 수 있다.
6 is a transmission electron microscope (TEM) photograph of a glass composite for color conversion in which quantum dots are formed according to Example 2 of the present invention. As shown in FIG. 6, it can be seen that quantum dots of CdS 1 -x Se x (0 <x <1) are dispersed in the glass, and CdS 1 -x Se x (0 <x <1) Cell structure in which CdS is formed.

실시예 3: 백색광 LED 소자Example 3: White light LED element

유리 내에 카드뮴, 황 및 셀레늄으로 구성된 CdS1 -xSex(0<x<1)의 양자점이 분산되어 형성된 상기 실시예 1 내지 2의 색변환용 유리 복합체 및 상기 색변환용 유리 복합체 하부에 청색 LED 칩을 구비하여 백색광 LED 소자를 제조하였다.
Consisting of cadmium, sulfur and selenium in glass CdS 1 -x Se x (0 < x <1) of Example 1 to glass complex for 2 color conversion of the color conversion and the blue glass complex for the lower quantum dot formed by the dispersion of the A white light LED device was fabricated with an LED chip.

실험예: 양자점이 형성된 색변환용 유리 복합체의 조성과 열처리 시간에 따른 피크 변화 및 CIE 색도 분석Experimental Example: Analysis of Peak Change and CIE Chromaticity according to Composition and Heat Treatment Time of Glass Composite for Color Conversion with Quantum Dots

본 발명에 따른 양자점이 형성된 색변환용 유리 복합체에서 첨가되는 산화카드뮴과 아연화합물의 조성과 열처리 시간에 따른 피크 변화 및 CIE 색도 변화를 분석하고, 그 결과를 도 7, 도 8, 도 9 및 도 10에 나타내었다. The composition of the cadmium oxide and the zinc compound added in the glass composite for color conversion with the quantum dots according to the present invention and the change in the peak and CIE chromaticity according to the heat treatment time were analyzed and the results are shown in FIGS. 7, 8, 9 10.

도 7은 본 발명에 따른 양자점이 형성된 색변환용 유리 복합체의 흡수 피크 변화를 나타낸 그래프로서, 구체적으로 도 7의 (a)는 CdSSe 양자점이 형성된 유리 복합체이며, (b)는 CdSe 양자점이 형성된 유리 복합체이고, (c)는 CdS의 양자점이 형성된 유리 복합체이다. 도 7에 나타난 바와 같이, 유리 복합체 내에 CdSSe의 양자점이 형성된 유리 복합체는 색변환에 의한 600 nm 파장에서 피크가 나타나는 것을 알 수 있다. 반면, CdSe 및 CdS는 LED에 의한 450 nm에서 피크외에 색변환에 의한 발광 스펙트럼이 적거나 나타나지 않아 색 변환을 구현하기에 적합하지 않은 것을 알 수 있다. 7 (a) is a glass composite in which CdSSe quantum dots are formed, and FIG. 7 (b) is a graph showing a change in absorption peak of a glass having a CdSe quantum dot formed thereon (C) is a glass composite in which quantum dots of CdS are formed. As shown in FIG. 7, the glass composite in which the quantum dot of CdSSe is formed in the glass composite shows a peak at a wavelength of 600 nm due to color conversion. On the other hand, CdSe and CdS are not suitable for realizing color conversion because there is little or no emission spectrum due to color conversion in addition to the peak at 450 nm due to LED.

또한, 도 8은 본 발명에 따른 실시예 3에서 제조된 양자점이 형성된 색변환용 유리 복합체의 CIE 색도 변화를 나타낸 그래프이다. 도 8에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 색변환용 유리 복합체는 CdSSe의 양자점이 형성되고 흰색 영역 근처에서 배색(color coordination)이 나타나므로 백색광을 구현할 수 있음을 알 수 있고, 색 변환 효율(conversion efficiency)이 크게 향상되는 것을 알 수 있다. 8 is a graph showing changes in CIE chromaticity of a glass composite for color conversion in which quantum dots are formed according to Example 3 of the present invention. As shown in FIG. 8, the glass composite for color conversion according to the present invention can realize white light because quantum dots of CdSSe are formed and color coordination appears near the white region, and the color conversion efficiency (conversion efficiency is greatly improved.

도 9는 본 발명에 따른 실시예 3에서 제조된 양자점이 형성된 색변환용 유리 복합체의 열처리 시간에 따른 LED의 발광 스펙트럼 변화를 나타낸 그래프이다. 열처리는 500 ℃에서 수행하였다. 도 9에 나타난 바와 같이, 유리 복합체 내에 CdSSe의 양자점이 형성된 유리 복합체는 열처리를 5시간 동안 수행한 경우 약 500 nm 파장에서 피크가 발생하였으며, 열처리 시간이 10시간, 15시간, 20시간으로 증가할수록 피크는 약 540 nm에서 약 580 nm로 이동하였다. 따라서, 열처리 시간을 조절하여 유리 복합체의 색을 변화시켜 다양한 색을 구현할 수 있으며, 이를 LED 칩에 구비시켜 LED 색을 조절할 수 있음을 알 수 있다. 9 is a graph showing changes in the emission spectrum of the LED according to the heat treatment time of the glass composite for color conversion in which the quantum dot formed in Example 3 according to the present invention is formed. The heat treatment was performed at 500 캜. As shown in FIG. 9, the glass composite in which the quantum dot of CdSSe was formed in the glass composite peaks at a wavelength of about 500 nm when the heat treatment is performed for 5 hours, and the heat treatment time increases to 10 hours, 15 hours, and 20 hours The peak shifted from about 540 nm to about 580 nm. Accordingly, various colors can be realized by changing the color of the glass composite by adjusting the heat treatment time, and LED color can be adjusted by providing the LED chip.

또한, 도 10은 본 발명에 따른 실시예 2에서 제조된 양자점이 형성된 색변환용 유리 복합체의 CIE 색도 변화를 나타낸 그래프이다. 각 열처리 시간별로 유리 복합체의 두께를 1.3 mm에서 1.1 mm까지 변화시켰다. 도 10에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 색변환용 유리 복합체는 열처리 시간 및 두께 조절에 따라 다양한 LED의 색을 구현할 수 있음을 알 수 있다. 도 10에서 빨간점은 (x,y)값이 (0.3277, 0.3458)이다. 도 10에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 색변환용 유리 복합체는 열처리 시간에 따라 다양한 색을 구현할 수 있음을 알 수 있고, 열처리 시간과 색변환용 유리 복합체의 두께를 조절하여 백색광 구현이 가능함을 알 수 있다.
10 is a graph showing the CIE chromaticity change of the glass composite for color conversion with the quantum dot formed in Example 2 according to the present invention. The thickness of the glass composite was varied from 1.3 mm to 1.1 mm for each annealing time. As shown in FIG. 10, it can be seen that the glass composite for color conversion according to the present invention can realize various LED colors according to the heat treatment time and thickness control. In Fig. 10, the red dot (x, y) is (0.3277, 0.3458). As shown in FIG. 10, the glass composite for color conversion according to the present invention can realize various colors according to the heat treatment time, and the white light can be realized by adjusting the heat treatment time and the thickness of the glass composite for color conversion Able to know.

지금까지 본 발명에 따른 양자점이 형성된 색변환용 유리 복합체, 이의 제조방법 및 백색광 LED 소자에 관한 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.Although a glass composite for color conversion in which quantum dots are formed according to the present invention, a method of manufacturing the same, and a specific embodiment of the white light LED device have been described, various modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Do.

그러므로 본 발명의 범위에는 설명된 실시예에 국한되어 전해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the above-described embodiments, but should be determined by the scope of the appended claims and equivalents thereof.

즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
It is to be understood that the foregoing embodiments are illustrative and not restrictive in all respects and that the scope of the present invention is indicated by the appended claims rather than the foregoing description, It is intended that all changes and modifications derived from the equivalent concept be included within the scope of the present invention.

100: 백색광 LED 소자
110: 양자점이 형성된 색변환용 유리 복합체
120: 청색 LED 칩
100: white light LED element
110: Glass composite for color conversion in which quantum dots are formed
120: Blue LED chip

Claims (12)

유리 내에 카드뮴, 황 및 셀레늄으로 구성된 양자점이 분산되어 형성된 것을 특징으로 하되,
상기 양자점은 CdO가 0.2 내지 3 몰%로 첨가되고, ZnS 및 ZnSe가 0.1 내지 5 몰%로 첨가된 유리 조성물을 용융하고 급냉한 이후에 열처리하여 CdS1-xSex(0<x<1))의 단일 합금 또는 CdSe 외부에 CdS가 형성된 CdSe/CdS 코어-셀 구조인 것을 특징으로 하는 색변환용 유리 복합체.
Wherein quantum dots composed of cadmium, sulfur and selenium are dispersed in the glass,
The quantum dots include CdS 1-x Se x (0 < x < 1) by melting and quenching a glass composition containing 0.2 to 3 mol% of CdO and 0.1 to 5 mol% of ZnS and ZnSe, ) Or a CdSe / CdS core-cell structure in which CdS is formed outside of CdSe.
제1항에 있어서,
상기 유리는 실리케이트(silicate), 보로실리케이트(boro-silicate), 알루미노실리케이트(alumino-silicate), 보레이트(borate), 포스페이트(phosphate), 텔루라이트(tellurite), 옥시플루오라이드(oxyflouride), 옥시니트라이드(oxynitride) 및 옥시설파이드(oxysulfide)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종인 것을 특징으로 하는 색변환용 유리 복합체.
The method according to claim 1,
The glass may be selected from the group consisting of silicates, borosilicates, alumino-silicates, borates, phosphates, tellurites, oxyflourides, oxynitrides, Oxynitride, and oxysulfide. The glass composite for color conversion according to claim 1,
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 카드뮴, 황 및 셀레늄으로 구성된 양자점의 크기는 2 ~ 8 nm인 것을 특징으로 하는 색변환용 유리 복합체.
The method according to claim 1,
Wherein the quantum dot comprising cadmium, sulfur and selenium has a size of 2 to 8 nm.
유리 내에 카드뮴, 황 및 셀레늄으로 구성된 양자점이 분산되어 형성된 색변환용 유리 복합체; 및
상기 색변환용 유리 복합체 하부에 구비되는 청색 LED 칩;을 포함하고,
상기 청색 LED 칩에서 발생된 청색 파장의 빛이 상기 색변환용 유리 복합체를 통과하여 백색 파장의 빛을 방출하되,
상기 양자점은 CdO가 0.2 내지 3 몰%로 첨가되고, ZnS 및 ZnSe가 0.1 내지 5 몰%로 첨가된 유리 조성물을 용융하고 급냉한 이후에 열처리하여 CdS1-xSex(0<x<1))의 단일 합금 또는 CdSe 외부에 CdS가 형성된 CdSe/CdS 코어-셀 구조인 것을 특징으로 하는 백색광 LED 소자.
A glass composite for color conversion in which quantum dots composed of cadmium, sulfur and selenium are dispersed in glass; And
And a blue LED chip provided under the glass composite for color conversion,
Wherein light of a blue wavelength generated from the blue LED chip passes through the glass composite for color conversion to emit white light,
The quantum dots include CdS 1-x Se x (0 < x < 1) by melting and quenching a glass composition containing 0.2 to 3 mol% of CdO and 0.1 to 5 mol% of ZnS and ZnSe, ) Or a CdSe / CdS core-cell structure in which CdS is formed outside CdSe.
유리 조성물에 CdO를 0.2 내지 3 몰%로 첨가하고, ZnS 및 ZnSe를 0.1 내지 5 몰%로 첨가한 후 혼합하는 단계; 및
상기 혼합물을 용융시키고 급냉 및 어닐링한 후 열처리하는 단계;를 포함하는 양자점이 형성된 색변환용 유리 복합체의 제조방법.
Adding 0.2 to 3 mol% of CdO to the glass composition, adding 0.1 to 5 mol% of ZnS and ZnSe, and then mixing; And
And melting and quenching the mixture, annealing the mixture, and heat-treating the mixture, wherein the quantum dots are formed.
제 6항에 있어서,
상기 유리 조성물은 SiO2 50 ~ 70 몰%, Na2O 10 ~ 30 몰%, ZnO 1 ~ 10 몰% 및 BaO 1 ~ 10 몰%를 포함하는 것을 특징으로 하는 양자점이 형성된 색변환용 유리 복합체의 제조방법.
The method according to claim 6,
Wherein the glass composition comprises 50 to 70 mol% of SiO 2 , 10 to 30 mol% of Na 2 O, 1 to 10 mol% of ZnO and 1 to 10 mol% of BaO. Gt;
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제6항에 있어서,
상기 열처리는 400 ~ 600 ℃에서 0.5 ~ 40 시간 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 양자점이 형성된 색변환용 유리 복합체의 제조방법.
The method according to claim 6,
Wherein the heat treatment is performed at 400 to 600 ° C for 0.5 to 40 hours.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020197029A1 (en) * 2019-03-26 2020-10-01 홍수정 Light output device for health care
KR20210014825A (en) * 2019-07-30 2021-02-10 공주대학교 산학협력단 Multiple wavelength emitting color conversion material and fabrication method thereof
CN114213004A (en) * 2021-12-31 2022-03-22 云南大学 White light quantum dot luminescent glass and preparation method and application thereof
KR20220092670A (en) * 2020-12-24 2022-07-04 공주대학교 산학협력단 Glass composite comprising light emitting nanoparticle and LED device comprinsing the same
KR20240103228A (en) * 2022-12-27 2024-07-04 한국세라믹기술원 Glass having low melting point, manufacturing method of the glass, phosphor in glass color conversion materials using the glass and manufacturing method of the phosphor in glass color conversion materials

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5308804A (en) 1992-12-15 1994-05-03 Lee Huai Chuan Moving disks made of semiconductor nanocrystallite embedded glass
JP2013095849A (en) 2011-11-01 2013-05-20 Nippon Electric Glass Co Ltd Wavelength conversion member and light emitting device using the same

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5308804A (en) 1992-12-15 1994-05-03 Lee Huai Chuan Moving disks made of semiconductor nanocrystallite embedded glass
JP2013095849A (en) 2011-11-01 2013-05-20 Nippon Electric Glass Co Ltd Wavelength conversion member and light emitting device using the same

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020197029A1 (en) * 2019-03-26 2020-10-01 홍수정 Light output device for health care
KR20210014825A (en) * 2019-07-30 2021-02-10 공주대학교 산학협력단 Multiple wavelength emitting color conversion material and fabrication method thereof
KR102265057B1 (en) * 2019-07-30 2021-06-15 공주대학교 산학협력단 Multiple wavelength emitting color conversion material and fabrication method thereof
KR20220092670A (en) * 2020-12-24 2022-07-04 공주대학교 산학협력단 Glass composite comprising light emitting nanoparticle and LED device comprinsing the same
KR102471078B1 (en) 2020-12-24 2022-11-28 공주대학교 산학협력단 Glass composite comprising light emitting nanoparticle and LED device comprinsing the same
CN114213004A (en) * 2021-12-31 2022-03-22 云南大学 White light quantum dot luminescent glass and preparation method and application thereof
CN114213004B (en) * 2021-12-31 2022-08-02 云南大学 White light quantum dot luminescent glass and preparation method and application thereof
KR20240103228A (en) * 2022-12-27 2024-07-04 한국세라믹기술원 Glass having low melting point, manufacturing method of the glass, phosphor in glass color conversion materials using the glass and manufacturing method of the phosphor in glass color conversion materials
KR102687489B1 (en) * 2022-12-27 2024-07-29 한국세라믹기술원 Glass having low melting point, manufacturing method of the glass, phosphor in glass color conversion materials using the glass and manufacturing method of the phosphor in glass color conversion materials

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