KR20070109751A - 발광 다이오드 및 파장 전환 물질 - Google Patents
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Abstract
파장 전환 활성제 및 산란제를 포함하는 파장 전환 물질을 제공한다. 상기 파장 전환 활성제는 파장 λ2를 가진 빛을 방출하기 위해 파장 λ1을 가진 빛으로 활성화되기에 적합하다. 상기 산란제는 상기 파장 전환 활성제 위에 배치된다. 상기 산란제는 첫 번째 빛 및 그것의 표면에 조사된 두 번째 빛을 산란시키기에 적합하다. 상기 파장 전환 활성제들 위의 상기 산란제들이 두 개의 서로 근접한 파장 전환 활성제들의 간격을 증가시키는 결과로, 상기 파장 전환 활성제들은 상기 파장 전환 물질들이 λ1의 빛으로 조사되는 동안 파장 λ2를 가진 빛을 방출하기 위해 충분히 활성화될 수 있다. 따라서, 상기 파장 전환 물질을 구비한 발광 다이오드의 휘도는 향상된다.
파장 전환 활성제, LED
Description
다음 도면들은 본 발명의 이해를 제공하기 위해 포함되며, 본 명세서에 통합되어 본 명세서의 부분을 구성한다. 도면들은 본 발명의 구현예들을 설명하며, 설명과 함께, 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다.
도 1은 통상적인 LED의 개략도이다.
도 2는 도 1에서 부분 A 의 확대된 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일구현예에 따른 파장 전환 물질의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일구현예에 따른 파장 전환 물질의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 일구현예에 따른 물질 형태의 파장 전환 물질의 개략도이다.
도 6은 본 발명의 일구현예에 따른 파장 전환 물질의 개략도이다.
도 7은 본 발명의 일구현예에 따른 파장 전환 물질의 개략도이다.
도 8은 본 발명의 일구현예에 따른 LED의 개략도이다.
본 발명은 발광 장치 및 발광 장치의 파장 전환 물질에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 고휘도를 갖는 발광 장치 및 그것의 파장 전환 물질에 관한 것이다.
도 1은 통상적인 발광 다이오드(LED)의 개략도이다. 도 1은 캐리어(110), 청색 LED 칩(120) 및 황색 형광체 캡슐화제(130)을 포함하는 LED(100)을 보여준다. 상기 청색 LED 칩(120)은 상기 캐리어(110) 위에 배치되어 있고 결합 도선 (140)을 통하여 전기적으로 상기 캐리어(110)과 연결되어 있으며, 여기서 상기 청색 LED 칩(120)은 청색광을 방출하기에 적합하다.
상기 황색 형광체 캡슐화제(130)은 상기 청색 LED 칩(120) 위에 직접 입혀져 상기 청색광의 조명 범위 내에 위치한다. 상기 황색 형광체 캡슐화제(130)은 투명 물질(132) 및 황색 형광체들(134)를 포함하며, 여기서 상기 황색 형광체들(134)는 상기 투명 물질(132) 내에 균일하게 혼합되어 있고 황색광을 방출하기 위해 상기 청색 LED 칩(120)에 의해 방출되는 청색광으로 활성화되기에 적합하다. 상기 LED(100)은 상기 청색광 및 황색광이 내부에서 적절히 혼합된 후 백색광 광원으로서 사용될 수 있다.
도 2는 도 1의 A 부분 확대 개략도이다. 도 2는 상기 황색 형광체(134)가 상기 투명 물질(132) 내에서 균일하게 혼합되어 있으나, 사실, 상기 황색 형광체(134a) - (134c)에서 보이는 것처럼 황색 형광체(134)의 응집 현상이 자주 발생하는 것을 보여준다. 이처럼, 상기 황색 형광체의 어떤 부분은((134a) 같은) 다른 황색 형광체((134b) 및 (134c) 같은)에 의해 가려지기 쉬워 상기 청색광에 의해 조사될 수 없다. 따라서, 상기 응집 현상은 상기 황색 형광체(134)의 빈약한 파장 전 환 효율을 야기한다.
추가적으로, 통상적인 기술에서, 상기 LED(100) 내에서 청색광 및 황색광을 균일하게 혼합하기 위해, 빛 둔감성(light insensitivity) 및 바람직한 반사성을 갖는 산란제 또는 공기 기포들이 상기 황색 형광체 캡슐화제(130)에 도핑되어 상기 황색 형광체들(134)와 균일하게 혼합된다. 그러나, 이 공정은 광량의 일 부분을 소모시켜 상기 LED(100)의 휘도를 감소시킨다.
따라서, 본 발명의 목적은 높은 파장 전환 효율을 갖는 파장 전환 물질을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 고휘도를 갖는 LED를 제공하는 것이다.
본 발명이 제공하는 상기 파장 전환 물질은 파장 전환 활성제 및 산란제를 포함한다. 상기 파장 전환 활성제는 파장 λ2를 가지는 빛을 방출하기 위해 파장 λ1을 가지는 빛으로 활성화되기에 적합하다. 상기 산란제는 상기 파장 전환 활성제 위에 배치된다. 상기 산란제는 그것의 표면으로 조사된 빛을 산란시키기에 적합하다.
본 발명의 구현예에서 설명되는 파장 전환 물질에 따르면, 상기 파장 전환 활성제 물질은 형광 물질, 인광 물질, 염료들 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택된다. 상기 파장 전환 활성제의 조성은, 예를 들어, (A)2x(B)2y(C)2z(D)3x + sy + tz:(E) 로 표현되며: 여기서 0≤x≤15, 0≤y≤9, 0≤z≤4이고; s는 성분 B의 원자가 수이고; t는 성분 C의 원자가 수이며; A는 Y, Ce, Tb, Gd, Sc, Sm, Eu, Al, Ga, Tl, In, B, Lu, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택되며; B는 Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cu, Ni, Li, Na, K, Ag, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택되며; C는 Mo, W, P, V, Si, Ti, Zr, Nb, Ta, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택되며; D는 O, S, Se, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택되며; E는 Ce, Eu, Tb, Mn, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택된다.
본 발명의 구현예에서 설명되는 파장 전환 물질에 따르면, 상기 산란제 물질은, 예를 들어, Al2O3, ZnO, SiO2, TiO2, 또는 (A)2 x'(B)2 y'(C)2 z'(D)3 x' + s'y' + t'z':(E)의 조성을 가진 물질로부터 선택되고, 여기서 0≤x'≤15, 0≤y'≤9, 0≤z'≤4이고; s'는 성분 B의 원자가 수이고; t'는 성분 C의 원자가 수이고; A는 Y, Ce, Tb, Gd, Sc, Sm, Eu, Al, Ga, Tl, In, B, Lu, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택되며; B는 Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cu, Ni, Li, Na, K, Ag, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택되며; C는 Mo, W, P, V, Si, Ti, Zr, Nb, Ta, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택되며; D는 O, S, Se, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택되며; E는 Ce, Eu, Tb, Mn, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택된다.
본 발명의 구현예에서 설명되는 파장 전환 물질에 따르면, 상기 산란제는 파장 λ3을 가진 빛을 방출하기 위해 파장 λ1을 가진 빛으로 활성화되기에 적합하다.
본 발명의 구현예에서 설명되는 파장 전환 물질에 따르면, 상기 산란제는 파 장 λ3을 가진 빛을 방출하기 위해 파장 λ2를 가진 빛으로 활성화되기에 적합하다.
본 발명의 구현예에서 설명되는 파장 전환 물질에 따르면, 결합 화합물이 추가적으로 포함되는데, 이는 상기 파장 전환 활성제 및 상기 산란제 사이에 배치된다. 또한, 상기 결합 화합물은 파장 λ4를 가진 빛을 방출하기 위해 파장 λ1을 가진 빛으로 활성화되기에 적합하다. 상기 결합 화합물의 물질은 M2sTitOsu+2t 또는 M2xAl2yOxu +3y이며, 여기서 M은 Al, Y, Ce, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Ni, Li, Na, K, 및 Ag로부터 선택된다.
본 발명의 구현예에서 설명되는 파장 전환 물질에 따르면, 상기 파장 전환 활성제는 코어 및 첫번째 투명 코팅을 포함한다. 상기 코어는 파장 λ2를 가진 빛을 방출하기 위해 파장 λ1을 가진 빛으로 활성화되기에 적합하다. 상기 코어는 첫번째 투명 코팅으로 피복된다. 상기 코어의 물질은 형광 물질, 인광 물질, 염료들, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택된다. 상기 코어의 조성은, 예를 들어: (A)2x(B)2y(C)2z(D)3x + sy + tz:(E)로 표현되는데, 여기서 0≤x≤15, 0≤y≤9, 0≤z≤4이고; s는 성분 B의 원자가 수이고; t는 성분 C의 원자가 수이고; A는 Y, Ce, Tb, Gd, Sc, Sm, Eu, Al, Ga, Tl, In, B, Lu, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택되고 ;B는 Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cu, Li, Na, K, Ag, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택되고; C는 Mo, W, P, V, Si, Ti, Zr, Nb, Ta, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택되고; D는 O, S, Se, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택되고; E는 Ce, Eu, Tb, Mn, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택된다.
본 발명의 구현예에서 설명되는 파장 전환 물질에 따르면, 두번째 투명 코팅이 상기 파장 전환 활성제 및 상기 산란제를 피복하기 위해 추가적으로 포함되며, 여기서 상기 두번째 투명 코팅 물질은, 예를 들어, SiO2이다.
본 발명의 구현예에서 설명되는 파장 전환 물질에 따르면, 상기 파장 전환 물질은 투명 물질을 추가적으로 포함하며, 여기서 상기 파장 전환 활성제 및 상기 산란제는 상기 투명 물질 내에 분포된다.
본 발명에 의해 제조되는 LED는 캐리어, LED 칩, 및 파장 전환 물질을 포함한다. 상기 LED 칩은 상기 캐리어 위에 배치되어 상기 캐리어에 전기적으로 연결되며, 여기서 상기 LED 칩은 파장 λ1을 가진 빛을 방출하기에 적합하다. 상기 파장 전환 물질은 상기 LED 칩 주위에 배치되며 파장 전환 활성제 및 산란제를 포함한다. 상기 파장 전환 활성제는 파장 λ2를 가진 빛을 방출하기 위해 파장 λ1을 가진 빛으로 활성화되기에 적합하다. 상기 산란제는 파장 전환 활성제 위에 배치되며 그것의 표면에 조사된 빛을 산란시키기에 적합하다.
본 발명의 구현예에서 설명되는 LED에 따르면, 상기 파장 전환 활성제의 물질은 형광 물질, 인광 물질, 염료들, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택된다. 상기 파장 전환 활성제의 조성은, 예를 들어, (A)2x(B)2y(C)2z(D)3x + sy + tz:(E)로 표현되며, 여기서 0≤x≤15, 0≤y≤9, 0≤z≤4이고; s는 성분 B의 원자가 수이고; t는 성분 C의 원자가 수이고; A는 Y, Ce, Tb, Gd, Sc, Sm, Eu, Al, Ga, Tl, In, B, Lu, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택되고; B는 Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cu, Li, Na, K, Ag, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택되고; C는 Mo, W, P, V, Si, Ti, Zr, Nb, Ta, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택되고; D는 O, S, Se, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택되고; E는 Ce, Eu, Tb, Mn, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택된다.
본 발명의 구현예에서 설명되는 LED에 따르면, 상기 산란제 물질은, 예를 들어, Al2O3, ZnO, SiO2, TiO2, 또는 (A)2 x'(B)2 y'(C)2 z'(D)3 x' + s'y' + t'z':(E)의 조성을 가진 물질이며, 여기서 0≤x'≤15, 0≤y'≤9, 0≤z'≤4이고; s'는 성분 B의 원자가 수이고; t'는 성분 C의 원자가 수이고; A는 Y, Ce, Tb, Gd, Sc, Sm, Eu, Al, Ga, Tl, In, B, Lu, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택되고; B는 Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cu, Ni, Li, Na, K, Ag, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택되고; C는 Mo, W, P, V, Si, Ti, Zr, Nb, Ta, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택되고; D는 O, S, Se,및 이들의 임의의 조합으로부터 선택되고; E는 Ce, Eu, Tb, Mn, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택된다.
본 발명의 구현예에서 설명되는 LED에 따르면, 상기 산란제는 파장 λ3을 가진 빛을 방출하기 위해 파장 λ1을 가진 빛으로 활성화되기에 적합하다.
본 발명의 구현예에서 설명되는 LED에 따르면, 상기 산란제는 파장 λ3을 가진 빛을 방출하기 위해 파장 λ2를 가진 빛으로 활성화되기에 적합하다.
본 발명의 구현예에서 설명되는 LED에 따르면, 결합 화합물이 추가로 포함되며, 이는 상기 파장 전환 활성제 및 상기 산란제 사이에 배치된다. 상기 결합 화합물은 파장 λ4를 가진 빛을 방출하기 위해 파장 λ1을 가진 빛으로 활성화되기에 적합하다. 상기 결합 화합물의 물질은 M2sTitOsu +2t 또는 M2xAl2yOxu +3y이고, 여기서 M은 Al, Y, Ce, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Ni, Li, Na, K, 및 Ag로부터 선택된다.
본 발명의 구현예에서 설명되는 LED에 따르면, 상기 파장 전환 활성제는 코어 및 첫번째 투명 코팅을 포함한다. 상기 코어는 파장 λ2를 가진 빛을 방출하기 위해 파장 λ1을 가진 빛으로 활성화되기에 적합하다. 상기 코어는 상기 첫번째 투명 코팅으로 피복되는데, 여기서 상기 첫번째 투명 코팅의 물질은, 예를 들어, SiO2이다. 상기 코어의 물질은 형광 물질, 인광 물질, 염료들, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택된다. 상기 코어의 조성은, 예를 들어: (A)2x(B)2y(C)2z(D)3x + sy + tz:(E)로 표현되며, 여기서 0≤x≤15, 0≤y≤9, 0≤z≤4이고; s는 성분 B의 원자가 수이고; t는 성분 C의 원자가 수이고; A는 Y, Ce, Tb, Gd, Sc, Sm, Eu, Al, Ga, Tl, In, B, Lu, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택되고; B는 Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cu, Li, Na, K, Ag, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택되고; C는 Mo, W, P, V, Si, Ti, Zr, Nb, Ta, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택되고; D는 O, S, Se, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택되고; E는 Ce, Eu, Tb, Mn, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택된다.
또한, 상기 투명 물질의 광굴절률은 상기 첫번째 투명 코팅의 광굴절률과 유사한데, 이는 빛이 상기 첫번째 투명 코팅으로부터 투명 물질 내부로 조사될 때 상기 첫번째 투명 코팅 및 상기 투명 물질의 접합 부분에서 전반사 및 ㅍ프프레넬(Fresnel) 손실을 피하기 위함이다.
본 발명의 구현예에서 설명되는 LED에 따르면, 두번째 투명 코팅이 상기 파장 전환 활성제 및 상기 산란제를 피복하기 위해 추가로 포함되는데, 여기서 상기 두번째 투명 코팅은, 예를 들어, SiO2다.
본 발명의 구현예에서 설명되는 LED에 따르면, 상기 파장 전환 물질은 투명 물질을 추가로 포함하는데, 여기서 상기 파장 전환 활성제 및 상기 산란제는 상기 투명 물질 내에 분포된다.
상기 파장 전환 활성제들 위의 산란제들은 서로 근접한 두 파장 전환 활성제들의 간격을 증가시키기 때문에, 상기 파장 전환 물질들이 파장 λ1을 가진 빛으로 조사될 때 파장 λ1을 가진 빛은 상기 파장 전환 활성제들 사이의 간격을 통과해서 상기 파장 전환 활성제들을 활성화시킨다. 따라서, 이러한 파장 전환 활성제들은 파장 λ2를 가진 빛을 방출하기 위해 충분히 활성화될 수 있다. 이처럼, 상기 파장 전환 물질을 구비한 발광 다이오드의 휘도는 더 높다.
상기 언급한 것들과 본 발명의 다른 목적들, 특징들 및 장점들을 이해할 수 있도록, 도면과 함께 바람직한 구현예들을 아래에 설명한다.
도 3은 본 발명의 구현예에 따른 파장 전환 물질의 개략도이다. 도 3에서, 상기 파장 전환 물질(300)은 주로 파장 전환 활성제(310) 및 산란제(320)를 포함한다. 상기 파장 전환 활성제(310)는 파장 λ2를 가진 빛을 방출하기 위해 파장 λ1을 가진 빛으로 활성화되기에 적합한데, 여기서 λ1≠λ2이다. 상기 파장 전환 활성제(310) 물질은, 예를 들어, 형광 물질, 인광 물질, 염료들, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택된다. 특히, 상기 파장 전환 활성제(310)의 조성은, 예를 들어, (A)2x(B)2y(C)2z(D)3x + sy + tz:(E)로 표현되며, 여기서 0≤x≤15, 0≤y≤9, 0≤z≤4이고; s는 성분 B의 원자가 수이고; t는 성분 C의 원자가 수이고; A는 Y, Ce, Tb, Gd, Sc, Sm, Eu, Al, Ga, Tl, In, B, Lu, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택되며; B는 Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cu, Li, Na, K, Ag, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택되며; C는 Mo, W, P, V, Si, Ti, Zr, Nb, Ta, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택되며; D는 O, S, Se, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택되며; E는 Ce, Eu, Tb, Mn, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택된다.
상기 산란제(320) 물질은, 예를 들어, Al2O3, ZnO, SiO2, TiO2, 및 특정 파장을 가진 빛을 반사할 수 있는 모든 물질로부터 선택된다. 상기 산란제(320)는 상기 파장 전환 활성제(310)와 물리적으로 또는 화학적으로 결합되어 있고 상기 파장 전환 활성제(310) 위에 배치되어 있다. 상기 산란제(320)는 특정 파장 범위에서 빛을 반사하는 작용만 할 수 있거나, 또는 특정 파장 범위에서 빛을 반사하는 작용을 할 수 있고 동시에 다른 특정 파장 범위에서 다른 빛으로 활성화될 수 있는 작용을 또한 할 수 있다는 것을 명심해야 한다. 그러한 이중작용을 가진 산란제 물질 은(320), 예를 들어, Al2O3, ZnO, SiO2, TiO2, 또는 (A)2 x'(B)2 y'(C)2 z'(D)3 x' + s'y' + t'z':(E)구성을 가진 물질로부터 선택되며, 여기서 0≤x'≤15, 0≤y'≤9, 0≤z'≤4이고; s'는 성분 B의 원자가 수이고 ; t'는 성분 C의 원자가 수이고; A는 Y, Ce, Tb, Gd, Sc, Sm, Eu, Al, Ga, Tl, In, B, Lu, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택되며; B는 Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cu, Ni, Li, Na, K, Ag, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택되며; C는 Mo, W, P, V, Si, Ti, Zr, Nb, Ta, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택되며; D는 O, S, Se, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택되며; E는 Ce, Eu, Tb, Mn, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택된다. x'와 x, y'와 y, z'와 z, s'와 s, 그리고 t'와 t의 수치 쌍의 하나 이상은 다르다는 것에 주의하여야 한다. 즉, 이중작용을 갖는 상기 산란제(320)의 성분 요소들은 상기 파장 전환 활성제(310)의 요소들의 성분과 같을 수 있으나, 그들의 조성비는 다르다.
상기 산란제(320)는 파장 λ1을 가진 빛으로 추가적으로 활성화되어 파장 λ3을 가진 빛을 방출하고 파장 λ2를 가진 빛을 반사한다. 또한, 다른 구현예에서, 상기 산란제(320)는 또한 파장 λ2를 가진 빛으로 활성화되어 파장 λ3을 가진 빛을 방출하고 파장 λ1을 가진 빛을 반사한다. 확실히, 본 발명의 다른 구현예에서, 상기 산란제(320)의 어떤 부분은 파장 λ1을 가진 빛으로 활성화되기에 적합해서 파장 λ3을 가진 빛을 방출하고 파장 λ2를 가진 빛을 반사한다. 상기 산란제(320)의 남 은 부분은 파장 λ2를 가진 빛으로 활성화되기에 적합해서 파장 λ3을 가진 빛을 방출하고 파장 λ1을 가진 빛을 반사한다.
상기 산란제(320)가 상기 파장 전환 활성제(310)와 화학적으로 결합되어 있을 때, 결합 화합물(330)은 상기 산란제(320) 및 상기 파장 전환 활성제(310) 사이에 위치한다. 상기 결합 화합물(330) 물질은, 예를 들어, M2sTitOsu +2t, M2xAl2yOxz+3y, 또는 상기 산란제(320) 및 상기 파장 전환 활성제(310)가 결합할 때 생성되는 임의의 화합물이며, 여기서 M은 Al, Y, Ce, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Ni, Li, Na, K, 및 Ag로부터 선택된다. 상기 산란제(320)는 그것의 표면에 조사된 빛을 산란시키기에 적합하다.
생성된 상기 결합 화합물(330)의 양은 도 3에서 보이는 바와 같이 상기 파장 전환 활성제(310)의 표면의 어떤 부분을 노출시키는 것에 덧붙여, 결합 반응의 조건에 의존하기 때문에, 도 4에서 보이는 바와 같이 상기 결합 화합물(330)은 또한 상기 파장 전환 활성제를 완전히 피복할 수 있다는 것을 명심해야하는데, 여기서 도 4는 본 발명의 구현예에 따른 상기 파장 전환 물질의 개략도이다. 또한, 상기 구현예에서, 상기 결합 화합물(330)은 특정 파장 범위의 빛으로 활성화되기에 적합하다. 예를 들어, 상기 결합 화합물(330)은 파장 λ4를 가진 빛을 방출하기 위해 파장 λ1을 가진 빛으로 활성화될 수 있다.
또한, 입자의 형태로 되는 것에 덧붙여, 상기 파장 전환 물질(300)은 제조과 정에서 겔 형태일 수 있다. 도 5는, 본 발명의 구현예에 따른 겔 형태의 상기 파장 전환 물질의 개략도이다. 상기 파장 전환 물질(300') 및 상기 파장 전환 물질(300)의 주요 차이점은 상기 파장 전환 물질(300')은 투명 물질(340)을 추가로 포함하며 상기 투명 물질에 상기 파장 전환 활성제(310) 및 상기 산란제(320)가 분포되어 있다는 것이다.
또한, 상기 파장 전환 활성제는 추가로 코어 및 첫번째 투명 코팅과 그 밖에 형광 물질, 인광 물질, 염료들, 및 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 관련 설명은 아래에 상세히 설명될 것이다.
도 6은 본 발명의 구현예에 따른 상기 파장 전환 물질의 개략도이다. 도 6에서, 상기 파장 전환 물질(301)은 주로 상기 파장 전환 활성제(310) 및 상기 산란제(320)를 포함한다. 상기 파장 전환 물질(301) 및 상기 파장 전환제(300) (도 3)의 차이점은 상기 파장 전환 활성제는 주로 코어(312) 및 첫번째 투명 코팅(314)을 포함한다는 것에 있다. 상기 코어(312)는 파장 λ2를 가진 빛을 방출하기 위해 파장 λ1을 가진 빛으로 활성화되기에 적합하며, 여기서 λ1≠λ2이다.
상기 코어(312) 물질은, 예를 들어, 형광 물질, 인광 물질, 염료들, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택된다. 특히, 상기 파장 전환 활성제(310)의 조성은, 예를 들어 (A)2x(B)2y(C)2z(D)3x + sy + tz로 표현되며, 여기서 0≤x≤15, 0≤y≤9, 0≤z≤4이고; s는 성분 B의 원자가 수이고; t는 성분 C의 원자가 수이고; A는 Y, Ce, Tb, Gd, Sc, Sm, Eu, Al, Ga, Tl, In, B, Lu, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택 되고; B는 Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cu, Li, Na, K, Ag, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택되고; C는 Mo, W, P, V, Si, Ti, Zr, Nb, Ta, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택되고; D는 O, S, Se, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택되고; E는 Ce, Eu, Tb, Mn, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택된다. 상기 첫번째 투명 코팅(314)은 상기 코어(312) 위에 피복되고, 여기서 상기 첫번째 투명 코팅(314)은, 예를 들어, SiO2 또는 다른 투명 물질이다. 상기 산란제(320)는 물리적으로 또는 화학적으로 상기 첫번째 투명 코팅(314)에 결합되어 있다.
확실히, 본 구현예의 상기 파장 전환 물질(301)은 도 5에서 보여지듯이 투명 물질(340)을 추가로 포함할 수 있고, 상기 파장 전환 물질(301)은 제조과정에서 겔의 형태일 수 있으며, 이후 다시 언급하지 않겠다.
또한, 본 발명의 다른 구현예에서, 상기 파장 전환 물질은 상기 첫번째 투명 코팅에 더하여 두번째 투명 코팅을 포함할 수 있다. 도 7은, 본 발명의 구현예에 따른 파장 전환 물질의 개략도이다. 상기 파장 전환 물질(302) 및 상기 파장 전환 물질(301)(도 6)의 주요 차이점은 상기 파장 전환 물질(302)이 두번째 투명 코팅(350)을 추가로 포함한다는 것이며, 여기서 상기 두번째 투명 코팅(350)은 상기 파장 전환 활성제(310) 및 상기 산란제(320) 위에 피복된다. 상기 두번째 투명 코팅(350)은, 예를 들어, SiO2 또는 다른 투명 물질이다.
물론, 본 구현예에서 상기 파장 전환 물질(302)은 도 5에서 보이는 것처럼 추가로 투명 물질을 포함할 수 있고, 상기 파장 전환 물질(302)은 제조 과정에서 겔 형태일 수 있으며, 이후 다시 언급하지 않겠다.
상기 사항에 기초해서, 본 발명에 따라, 상기 파장 전환 물질(상기 파장 전환 물질(300),(301), 및 (302) 같은)은 LEDs, 전계 방출 장치(field emission devices (FEDs)), 또는 다른 발광 장치 같은 여러 가지 발광 장치들에 또한 적용될 수 있다. LED를 예로 들어 아래에 자세히 설명한다.
도 8은 본 발명의 구현예에 따른 LED의 개략도이다. 도 8에서, 상기 LED(500)는 주로 캐리어(510), LED 칩(520), 및 파장 전환 물질(300')을 포함하며, 여기서 상기 LED 칩(520)은, 예를 들어, 청색 LED 칩, 자외선 LED 칩, 청색-녹색 LED 칩, 또는 활성화된 광원으로 작용하기에 적합한 것으로서 다른 LED 칩이다. 상기 LED 칩(520)은 상기 캐리어(510) 위에 배치되어 있고 결합 도선(530)으로 상기 캐리어(510)에 전기적으로 연결되어 있다. 상기 LED 칩(520)은 파장 λ1을 가진 빛을 방출하기에 적합하다. 본 구현예는 본 발명 캐리어의 형태 및 상기 LED 칩과 상기 캐리어의 연결 방법을 제한하려는 의도가 아니라는 것에 주의 하여야 한다. 본 발명의 다른 구현예에서, 납 프레임(lead frame) 같은 다른 형태의 캐리어가 도입될 수 있고 상기 캐리어는 다른 전기적인 연결 방법으로 LED 칩에 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 파장 전환 물질(300')은 상기 LED 칩(520) 주위에 배치된다. 또한, 본 발명에서 상기 LED(500)는 상기 캐리어(510) 위에 배치된 모울딩 화합물(540)을 추가로 포함하는데, 이는 상기 LED 칩(520) 및 상기 캐리어(510)와 상기 모울딩 화합 물(540) 사이의 상기 파장 전환 물질(300')을 밀봉하기 위함이다.
상기 LED 칩(520)이 파장 λ1을 가진 빛을 방출할 때, 파장 λ1을 가진 빛의 한 부분은 상기 파장 전환 활성제(310)에 직접 조사된다. 파장 λ1을 가진 빛의 나머지 부분은 상기 산란제(320)에 조사되고 다음으로 상기 산란제(320)에 의해 산란된 후 상기 파장 전환 활성제(310)에 조사된다. 다음으로, 상기 파장 전환 활성제(310)는 파장 λ2를 가진 빛을 방출하기 위해 파장 λ1을 가진 빛으로 활성화된다. 이처럼, 두 파장의 빛이 혼합된 후, 상기 LED 칩(520)은 특정 칼라을 갖는 칼라 빛을 방출할 수 있다. 예를 들어, λ1이 청색광의 파장 범위이고 λ2가 황색광의 파장 범위일 때, 상기 LED 칩(520)은 백색광을 방출할 수 있다.
상기 파장 전환 물질(300')을 구비한 상기 LED(500)를 예로 드나, 본 발명의 다른 구현예에서, 겔 형태의 파장 전환 물질(301)을 구비한 LED 또는 상기 파장 전환 물질(302)을 구비한 LED 또한 도입될 수 있다. 상기 LED가 제조 과정에서 겔 형태의 상기 파장 전환 물질(301)을 도입할 때, 본 구현예에서, 상기 투명 물질의 광굴절률은 상기 첫번째 투명 코팅(314)의 광굴절률에 근사하도록 조절될 수 있는데, 이는 빛이 상기 첫번째 투명 코팅(314)로부터 상기 투명 물질(340) 내부로 조사될 때 상기 첫번째 투명 코팅(314)과 상기 투명 물질(340)의 접합 부분에서 전반사 및 프레넬(Fresnel) 손실을 피하기 위함이라는 것을 주의하여야 한다.
상기 관점에서, 본 발명이 제공하는 상기 LED 및 상기 파장 전환 물질은 최소한 다음의 장점들을 가진다.
1. 상기 산란제들은 그것의 표면에 조사된 빛을 산란시킬 수 있으므로, 상기 LED에 의해 방출된 파장 λ1을 가진 빛과 상기 활성화된 파장 전환 활성제들에 의해 방출된 파장 λ2를 가진 빛은 균일하게 혼합될 수 있다.
2. 상기 파장 전환 활성제들 위의 상기 산란제들은 두 개의 근접한 파장 전환 활성제들 사이의 간격을 증가시킬 수 있어서, 상기 파장 전환 활성제들은 충분히 활성화될 수 있다. 도 5를 예로 들면, 상기 산란제(320)는 상기 파장 전환 활성제들(310) 사이의 간격을 증가시킬 수 있으므로, 상기 파장 전환 활성제들(310)의 응집 현상이 발생하더라도, 적당한 간격은 근접한 파장 전환 활성제들(310) 사이에서 여전히 유지될 수 있다. 따라서, 파장 λ1을 갖는 빛 L은 그러한 간격을 통과해서 상기 파장 전환 활성제를 활성화시킬 수 있다. 즉, 통상적인 기술과 비교해서, 본 발명이 제공하는 상기 파장 전환 활성제는 파장 λ2를 가진 빛을 방출하기 위해 충분히 활성화될 수 있다.
3. 상기 LED가 상기 파장 전환 물질을 구비하는 경우, 상기 파장 전환 활성제는 더 충분히 활성화될 수 있으므로, 본 발명이 제공하는 상기 LED의 휘도는 더 높다.
본 발명의 정신 또는 범위를 벗어남이 없이 본 발명의 구조에 여러 가지 변경들 및 변화들이 가해질 수 있음은 당업자에게 명백할 것이다. 이러한 관점에서, 변경들 및 변화들이 다음의 특허청구범위 및 그와 동등한 것들의 범위 내에 있다면 본 발명은 본 발명의 변경들 및 변화들을 포함하도록 의도된다.
본 발명이 제공하는 파장 전환 활성제는 파장 λ2를 가진 빛을 방출하기 위해 파장 λ1을 가진 빛으로 활성화되기에 적합하며, 상기 파장 전환 물질을 구비한 발광 다이오드의 휘도는 향상된다.
Claims (33)
- 파장 전환 물질로서:파장 λ2를 가진 빛을 방출하기 위해 파장 λ1을 가진 빛으로 활성화되기에 적합한 파장 전환 활성제; 및상기 파장 전환 활성제 위에 배치된 산란제로서, 상기 산란제의 표면에 조사된 빛을 산란시키기에 적합한 산란제를 포함하는 파장전환 물질.
- 제 1 항에 있어서, 상기 파장 전환 활성제가 형광 물질, 인광 물질, 염료들, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 파장 전환 물질.
- 제 2 항에 있어서, 상기 파장 전환 활성제의 조성이 (A)2x(B)2y(C)2z(D)3x + sy + tz:(E)로 표현되는 것으로서: 여기서 0≤x≤15, 0≤y≤9, 0≤z≤4이고; s는 성분 B의 원자가 수이고; t는 성분 C의 원자가 수이고; A는 Y, Ce, Tb, Gd, Sc, Sm, Eu, Al, Ga, Tl, In, B, Lu, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택되고; B는 Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cu, Ni, Li, Na, K, Ag, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택되고; C는 Mo, W, P, V, Si, Ti, Zr, Nb, Ta, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택되고; D는 O, S, Se, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택되고; E는 Ce, Eu, Tb, Mn, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 파장 전환 물질.
- 제 1 항에 있어서, 상기 산란제 물질이 Al2O3, ZnO, SiO2, TiO2, 또는 (A)2x'(B)2y'(C)2z'(D)3x' + s'y' + t'z':(E)의 조성을 갖는 물질로부터 선택되는 것으로서, 여기서 0≤x'≤15, 0≤y'≤9, 0≤z'≤4이고; s'는 성분 B의 원자가 수이고 ; t'는 성분 C의 원자가 수이고; A는 Y, Ce, Tb, Gd, Sc, Sm, Eu, Al, Ga, Tl, In, B, Lu,및 이들의 임의의 조합으로부터 선택되고; B는 Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cu, Ni, Li, Na, K, Ag, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택되고; C는 Mo, W, P, V, Si, Ti, Zr, Nb, Ta, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택되고; D는 O, S, Se, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택되고; E는 Ce, Eu, Tb, Mn, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 파장 전환 물질.
- 제 1 항에 있어서, 상기 산란제가 파장 λ3을 가진 빛을 방출하기 위해 파장 λ1을 가진 빛으로 활성화되기에 적합한 산란제인 것을 특징으로 하는 파장 전환 물질.
- 제 1 항에 있어서, 상기 산란제가 파장 λ3을 가진 빛을 방출하기 위해 파장 λ2를 가진 빛으로 활성화되기에 적합한 산란제인 것을 특징으로 하는 파장 전환 물 질.
- 제 1 항에 있어서, 상기 파장 전환 물질이 상기 파장 전환 활성제 및 상기 산란제 사이에 위치하는 결합 화합물을 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 파장 전환 물질.
- 제 7 항에 있어서, 상기 결합 화합물이 M2sTitOsu +2t 또는 M2xAl2yOxu +3y, 또는 상기 산란제 및 상기 파장 전환 활성제가 결합할 때 생성되는 임의의 화합물로서, 여기서 M은 Al, Y, Ce, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Ni, Li, Na, K, 및 Ag로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 파장 전환 물질.
- 제 7 항에 있어서, 상기 결합 화합물이 파장 λ4를 가진 빛을 방출하기 위해 파장 λ1을 가진 빛으로 활성화되기에 적합한 것을 특징으로 하는 파장 전환 물질.
- 제 1 항에 있어서, 상기 파장 전환 활성제가:파장 λ2를 가진 빛을 방출하기 위해 파장 λ1을 가진 빛으로 활성화되기에 적합한 코어 및상기 코어을 피복(clad)하는 첫번째 투명 코팅을포함하는 것을 특징으로 하는 파장 전환 물질.
- 제 10 항에 있어서, 상기 코어가 형광 물질, 인광 물질, 스테인(stain), 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 파장 전환 물질.
- 제 10 항에 있어서, 상기 코어의 조성이 (A)2x(B)2y(C)2z(D)3x + sy + tz로 표현되는 것으로서: 여기서 0≤x≤15, 0≤y≤9, 0≤z≤4이고; s는 성분 B의 원자가 수이고; t는 성분 C의 원자가 수이고; A는 Y, Ce, Tb, Gd, Sc, Sm, Eu, Al, Ga, Tl, In, B, Lu, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택되고; B는 Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cu, Ni, Li, Na, K, Ag, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택되고; C는 Mo, W, P, V, Si, Ti, Zr, Nb, Ta, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택되고; D는 O, S, Se, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택되고; E는 Ce, Eu, Tb, Mn, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 파장 전환 물질.
- 제 10 항에 있어서, 상기 첫번째 투명 코팅이 SiO2인 것을 특징으로 하는 파장 전환 물질.
- 제 1 항에 있어서, 상기 파장 전환 물질이 상기 파장 전환 활성제 및 상기 산란제를 피복(clad)하는 두번째 투명 코팅을 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 파장 전환 물질.
- 제 14 항에 있어서, 상기 두번째 투명 코팅이 SiO2인 것을 특징으로 하는 파장 전환 물질.
- 제 1 항에 있어서, 투명 물질을 추가적으로 포함하는 파장 전환 물질로서, 상기 파장 전환 활성제 및 상기 산란제가 상기 투명 물질에 분포되어 있는 것을 특징으로 하는 파장 전환 물질.
- 발광 다이오드 (LED)로서:캐리어;상기 캐리어 위에 배치되어 있고 상기 캐리어에 전기적으로 연결된 LED 칩으로서, 파장 λ1을 가진 빛을 방출하기에 적합한 LED 칩; 및상기 LED 칩 주위에 배치된 파장 전환 물질로서, 상기 파장 전환 물질이:파장 λ2를 가진 빛을 방출하기 위해 파장 λ1을 가진 빛으로 활성화되기에 적합한 파장 전환 활성제; 및산란제로서, 상기 파장 전환 활성제 위에 배치되어 있고 그것의 표면에 조사된 빛을 산란시키기에 적합한 산란제를 포함하는 파장 전환 물질을 포함하는 발광 다이오드 (LED).
- 제 17 항에 있어서, 상기 파장 전환 활성제가 형광 물질, 인광 물질, 염료들, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 LED.
- 제 18 항에 있어서, 상기 파장 전환 활성제의 조성이: (A)2x(B)2y(C)2z(D)3x + sy + tz로 표현되는 것으로서, 여기서 0≤x≤15, 0≤y≤9, 0≤z≤4이고; s는 성분 B의 원자가 수이고; t는 성분 C의 원자가 수이고 ; A는 Y, Ce, Tb, Gd, Sc, Sm, Eu, Al, Ga, Tl, In, B, Lu, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택되고; B는 Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cu, Ni, Li, Na, K, Ag, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택되고; C는 Mo, W, P, V, Si, Ti, Zr, Nb, Ta, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택되고; D는 O, S, Se, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택되고; E는 Ce, Eu, Tb, Mn, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 LED.
- 제 17 항에 있어서, 상기 산란제 물질이 Al2O3, ZnO, SiO2, TiO2, 또는 (A)2x'(B)2y'(C)2z'(D)3x' + s'y' + t'z':(E)의 조성을 갖는 물질로부터 선택되는 LED로서, 여기서 0≤x'≤15, 0≤y'≤9, 0≤z'≤4이고; s'는 성분 B의 원자가 수이고 ; t'는 성분 C의 원자가 수이고; A는 Y, Ce, Tb, Gd, Sc, Sm, Eu, Al, Ga, Tl, In, B, Lu, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택되고; B는 Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cu, Ni, Li, Na, K, Ag, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택되고; C는 Mo, W, P, V, Si, Ti, Zr, Nb, Ta, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택되고; D는 O, S, Se, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택되고; E는 Ce, Eu, Tb, Mn, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 LED.
- 제 17 항에 있어서, 상기 산란제가 파장 λ3을 가진 빛을 방출하기 위해 파장 λ1을 가진 빛으로 활성화되기에 적합한 것을 특징으로 하는 LED.
- 제 17 항에 있어서, 상기 산란제가 파장 λ3을 가진 빛을 방출하기 위해 파장 λ2를 가진 빛으로 활성화되기에 적합한 것을 특징으로 하는 LED.
- 제 17 항에 있어서, 상기 LED가 상기 파장 전환 활성제 및 상기 산란제 사이에 위치한 결합 화합물을 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 LED.
- 제 23 항에 있어서, 상기 결합 화합물이 파장 λ4를 가진 빛을 방출하기 위해 파장 λ1을 가진 빛으로 활성화되기에 적합한 것을 특징으로 하는 LED.
- 제 23 항에 있어서, 상기 결합 화합물이 M2sTitOsu +2t, M2xAl2yOxu +3y, 또는 상기 산란제 및 상기 파장 전환 활성제가 결합할 때 생성되는 임으의 화합물로서, 여기서 M은 Al, Y, Ce, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Ni, Li, Na, K, 및 Ag로부터 선택되는 것 을 특징으로 하는 LED.
- 제 17 항에 있어서, 상기 파장 전환 활성제가:파장 λ2를 가진 빛을 방출하기 위해 파장 λ1을 가진 빛으로 활성화되기에 적합한 코어 및상기 코어를 피복하는(clad) 첫번째 투명 코팅을포함하는 것을 특징으로 하는 LED.
- 제 26 항에 있어서, 상기 코어가 형광 물질, 인광 물질, 염료들, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 LED.
- 제 26 항에 있어서, 상기 코어의 조성이: (A)2x(B)2y(C)2z(D)3x + sy + tz:(E)로 표현되는 것으로서, 여기서 0≤x≤15, 0≤y≤9, 0≤z≤4이고; s는 성분 B의 원자가 수이고; t는 성분 C의 원자가 수이고; A는 Y, Ce, Tb, Gd, Sc, Sm, Eu, Al, Ga, Tl, In, B, Lu, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택되고; B는 Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cu, Ni, Li, Na, K, Ag, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택되고; C는 Mo, W, P, V, Si, Ti, Zr, Nb, Ta, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택되고; D는 O, S, Se, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택되고; E는 Ce, Eu, Tb, Mn, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 LED.
- 제 17 항에 있어서, 상기 파장 전환 물질이 투명 물질을 추가로 포함하며, 상기 파장 전환 활성제 및 상기 산란제가 상기 투명 물질 내에 분포되어 있는 것을 특징으로 하는 LED.
- 제 29 항에 있어서, 상기 첫번째 투명 코팅으로부터 상기 투명 물질 내부로 빛이 조사될 때 상기 첫번째 투명 코팅 및 상기 투명 물질의 접합 부분에서 전반사 및 프레넬(Fresnel) 손실을 피하기 위해, 상기 투명 물질의 광굴절률이 상기 첫번째 투명 코팅의 광굴절률과 근사한 것을 특징으로 하는 LED.
- 제 26 항에 있어서, 상기 첫번째 투명 코팅이 SiO2인 것을 특징으로 하는 LED.
- 제 17 항에 있어서, 상기 파장 전환 물질이 상기 파장 전환 활성제 및 상기 산란제를 피복하는 두번째 투명 코팅을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 LED.
- 제 32 항에 있어서, 상기 두번째 투명 코팅이 SiO2인 것을 특징으로 하는 LED.
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