KR20110102120A - 형광 물질, 형광 물질의 제조 방법, 발광 장치 및 발광 모듈 - Google Patents

형광 물질, 형광 물질의 제조 방법, 발광 장치 및 발광 모듈 Download PDF

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KR20110102120A
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료스케 히라마츠
쿠니오 이시다
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Abstract

본 실시태양은 산질화물 형광 물질의 생산 방법을 제공한다. In 또는 Ga를 함유하는 화합물이 그의 물질로서 방법에 채용된다. 본 방법에 의해 생산된 적색 형광 물질은 반도체 발광 요소와 결합되어서 발광 장치 또는 발광 모듈에서 사용될 수 있다.

Description

형광 물질, 형광 물질의 제조 방법, 발광 장치 및 발광 모듈{FLUORESCENT SUBSTANCE, PROCESS FOR PRODUCTION OF FLUORESCENT SUBSTANCE, LIGHT-EMITTING DEVICE AND LIGHT-EMITTING MODULE}
[관련 출원과의 상호 참조]
본 출원은 그 전체 내용이 본원에 참고문헌으로 도입된 2010.3.9에 출원된 선 일본 특허 출원 제2010-51630호에 기초하고 그로부터 우선권 이익을 주장한다.
본 실시태양은 형광 물질, 형광 물질의 제조 방법, 발광 장치 및 발광 모듈에 관한다.
발광 다이오드를 이용하는 LED 램프는 기구의 많은 표시장치 요소, 예컨대, 모바일 장치, PC 주변 기기, OA 기기, 각종 스위치, 역광조명용 광원 및 표시판(indicating board)에서 사용된다.
LED 램프는 고효율을 가질 뿐만 아니라, 일반적인 조명을 위해 사용되는 경우 연색성에서 우수하거나 역광조명을 위해 사용되는 경우 광 색역(wide color gamut)을 전달하도록 강력히 요망된다. 이들 요구사항들을 만족시키기 위한 목적으로, LED의 발광 부분에 사용되는 형광 물질들을 개선시키는 것이 필요하다. 예를 들어, 램프의 효율을 증가시키기 위해서, 고효율 형광 물질을 LED에 채용하는 것이 필요하다. 더욱이, 연색성의 개선 및 램프의 색역의 광역화를 위해서, 형광 물질로부터 방출되는 발광의 색도를 개선시키는 것이 요망된다.
한편, 고부하 LED는 작동 중에 그 안에 사용된 형광 물질이 최대 대략 100 내지 200 ℃ 온도까지 가열되어서 일반적으로 뜨거워진다. 따라서 형광 물질이 가열되는 경우, 그들의 방출 강도는 일반적으로 저하된다. 따라서, 형광 물질이 가열되더라도 방출 강도가 덜 저하되는 것이 요망된다. 즉, 온도 켄칭(temperature quenching) 이 덜 유도되는 것이 요망된다.
온도 켄칭에서 개선된 형광 물질로는, 주로 규소 및 알루미늄을 포함하는 공지된 적색 SiAlON 인광 물질이 있다(WO2007/105631). 이들 인광 물질은, 예컨대, 식 (Sr1 -xEux)aSibAlcOdNe에 의해 나타내어지며, 이들은 종래 인광 물질, 예컨대, Sr2Si5N8:Eu 및 CaS:Eu에 비교하여 온도 켄칭에서 개선되었다.
본 실시태양의 일 측면은 4가 금속 원소로 구성되는 군에서 선택된 금속 원소 M1을 함유하는 화합물,
In(III) 및 Ga(III)이 아닌 3가 금속 원소로 구성되는 군에서 선택된 금속 원소 M2를 함유하는 화합물,
M1, M2, In(III) 및 Ga(III)이 아닌 금속 원소로 구성되는 군에서 선택된 금속 원소 M을 함유하는 화합물,
임의의 상술한 금속 원소가 아닌 방출 중심 원소 EC를 함유하는 화합물, 및
In(III) 및 Ga(III)으로 구성되는 군에서 선택된 금속 원소 L을 함유하는 화합물
을 혼합하여 물질 혼합물을 제조하는 단계, 및
물질 혼합물을 연소하는 단계
를 포함하는, 250 내지 500 nm의 파장 범위에 있는 광에 의한 여기 하에서 570 내지 650 nm의 파장 범위에서 피크를 갖는 발광을 방출하는 형광 물질의 생산 방법에 관한다.
본 실시태양의 또 다른 측면은 4가 금속 원소로 구성되는 군에서 선택된 금속 원소 M1을 함유하는 화합물,
In(III) 및 Ga(III)이 아닌 3가 금속 원소로 구성되는 군에서 선택된 금속 원소 M2를 함유하는 화합물,
M1, M2, In(III) 및 Ga(III)이 아닌 금속 원소로 구성되는 군에서 선택된 금속 원소 M을 함유하는 화합물,
임의의 상술한 금속 원소가 아닌 방출 중심 원소 EC를 함유하는 화합물, 및
In(III) 및 Ga(III)으로 구성되는 군에서 선택된 금속 원소 L을 함유하는 화합물
을 혼합하여 물질 혼합물을 제조하는 것, 및
상기 물질 혼합물을 연소하는 것에 의해서 획득되며, 250 내지 500 nm의 파장 범위에 있는 광에 의한 여기 하에서 570 내지 650 nm의 파장 범위에서 피크를 갖는 발광을 방출하는 제1 형광 물질에 관한다.
본 실시태양의 또 다른 측면은 하기의 화학식 (I)에 의해 나타내어지고;
(M1 - xECx)aM1 bM2LcOdNe (I)
(상기 식에서, M1은 4가 금속 원소로 구성되는 군에서 선택된 금속 원소이고, M2는 In(III) 및 Ga(III)이 아닌 3가 금속 원소로 구성되는 군에서 선택된 금속 원소이고, L은 In(III) 및 Ga(III)으로 구성되는 군에서 선택된 금속 원소이고, M은 M1, M2, In(III) 및 Ga(III)이 아닌 금속 원소로 구성되는 군에서 선택된 금속 원소이고, EC는 임의의 상술한 금속 원소가 아닌 방출 중심 원소이고, x, a, b, c, d 및 e는 각각 0<x<0.4, 0.65<a<0.80, 2<b<3, 0<c<0.1, 0.3<d<0.6 및 4<e<5의 조건을 만족시키는 숫자이다)
250 내지 500 nm의 파장 범위에 있는 광에 의한 여기 하에서 570 내지 650 nm의 파장 범위에서 피크를 갖는 발광을 방출하는 제2 형광 물질에 관한다.
또한, 일 실시태양에 따른 발광 장치는
250 내지 500 nm의 파장 범위에서 빛을 발하는 발광 요소 (S1),
상기 제1 또는 제2 형광 물질 (R), 및
상기 발광 요소 (S1)으로부터 발한 빛에 의한 여기 하에서 430 내지 580 nm의 파장 범위에서 피크를 갖는 발광을 방출하는 다른 형광 물질 (G)을 포함한다.
더구나, 또 다른 실시태양에 따른 발광 장치는
250 내지 430 nm의 파장 범위에서 빛을 발하는 발광 요소 (S2),
상기 제1 또는 제2 형광 물질 (R),
상기 발광 요소 (S2)로부터 발한 빛에 의한 여기 하에서 490 내지 580 nm의 파장 범위에서 피크를 갖는 발광을 방출하는 다른 형광 물질(G); 및
상기 발광 요소 (S2)로부터 발한 빛에 의한 여기 하에서 400 내지 490 nm의 파장 범위에서 피크를 갖는 발광을 방출하는 또 다른 형광 물질(B)을 포함한다.
여전히 또한, 일 실시태양에 따른 발광 장치 모듈은 기판 및 그 위에 제공된 복수의 발광 장치를 포함하고, 상기 각각의 발광 장치가
250 내지 500 nm의 파장 범위에서 빛을 발하는 발광 요소 (S1),
상기 제1 또는 제2 형광 물질 (R), 및
상기 발광 요소 (S1)로부터 발한 빛에 의한 여기 하에서 430 내지 580 nm의 파장 범위에서 피크를 갖는 발광을 방출하는 다른 형광 물질(G)을 포함한다.
여전히 또한, 다른 실시태양에 따른 발광 장치 모듈은 기판 및 그 위에 제공된 복수의 발광 장치를 포함하고, 상기 각각의 발광 장치가
250 내지 430 nm의 파장 범위에서 빛을 발하는 발광 요소 (S2),
상기 제1 또는 제2 형광 물질 (R),
상기 발광 요소 (S2)로부터 발한 빛에 의한 여기 하에서 490 내지 580 nm의 파장 범위에서 피크를 갖는 발광을 방출하는 다른 형광 물질(G); 및
상기 발광 요소 (S2)로부터 발한 빛에 의한 여기 하에서 400 내지 490 nm의 파장 범위에서 피크를 갖는 발광을 방출하는 또 다른 형광 물질(B)
을 포함한다.
실시태양들이 첨부된 도면을 참고하여 이제 설명될 것이다.
본 실시태양의 방법에 의해 생산된 형광 물질은 Sr을 함유하는 종래의 적색 형광 물질과는 상이한 발광 성질을 가진다. 예컨대, In 화합물이 물질로서 사용되기 때문에 획득된 형광 물질은 청색 내지 녹색 발광을 내는 헤테로-상(hetero-phase)을 덜 포함하고 더 작은 반치폭(half-width)을 가지는 방출 스펙트럼을 나타낸다. 결론적으로, 실시태양에 따른 형광 물질은 공지된 Sr-함유 적색 형광 물질에 비교하여 색도에서 향상된다. 또한, 실시태양의 형광 물질은 종래의 Sr-함유 적색 형광 물질보다 더 큰 그레인(grain)의 형태이고, 따라서 방출 효율을 개선시키기에 충분히 높은 흡수 효율을 가진다고 추정된다. 본 실시태양에 따른 형광 물질의 이들 장점들은 결정 성장 동안 물질(5)에 의해서 주어진다고 생각된다.
도 1은 Sr2Al3Si7ON13의 XRD 프로파일이다.
도 2는 일 실시태양에 따른 형광 물질을 이용한 발광 장치의 구조를 개략적으로 도시하는 수직 단면도를 보인다.
도 3a 및 3b는 일 실시태양에 따른 형광 물질을 이용한 다른 발광 장치의 구조를 개략적으로 도시하는 수직 단면도를 보인다.
도 4는 458 nm에서 광에 의해 여기된 실시예 1 및 2의 적색 형광 물질에 의해 주어진 방출 스펙트럼을 보인다.
도 5는 458 nm에서 광에 의해 여기된 실시예 3 및 4의 적색 형광 물질에 의해 주어진 방출 스펙트럼을 보인다.
도 6은 458 nm에서 광에 의해 여기된 실시예 5 및 비교예 7의 적색 형광 물질에 의해 주어진 방출 스펙트럼을 보인다.
도 7은 365 nm에서 광에 의해 여기된 실시예 1, 2 및 비교예 1의 적색 형광 물질에 의해 주어진 방출 스펙트럼을 보인다.
도 8은 365 nm에서 광에 의해 여기된 실시예 3, 4 및 비교예 1의 적색 형광 물질에 의해 주어진 방출 스펙트럼을 보인다.
도 9는 365 nm에서 광에 의해 여기된 실시예 5 및 비교예 1의 적색 형광 물질에 의해 주어진 방출 스펙트럼을 보인다 .
도 10는 실시예 1, 2 및 비교예 1의 적색 형광 물질에 의해 주어진 방출의 색도 점을 보인다.
도 11은 실시예 3, 4 및 비교예 1의 적색 형광 물질에 의해 주어진 방출의 색도 점을 보인다.
도 12는 실시예 5 및 비교예 1의 적색 형광 물질에 의해 주어진 방출의 색도 점을 보인다.
도 13은 실시예 3 및 비교예 1의 적색 형광 물질에 의해 주어진 방출 강도의 온도 특성을 보이는 그래프이다.
도 14는 적용예 101 내지 105 및 비교 적용예 102 내지 106에서 사용되는 색 필터의 전파 스펙트럼을 보인다.
도 15는 적용예 101 내지 105의 발광 장치에 의해 주어진 방출 스펙트럼을 보인다.
도 16은 적용예 151 내지 155 및 비교 적용예 152 내지 156의 각각에서 생산된 방출 장치 모듈의 개념적인 스케치이다.
도 17은 적용예 151 내지 155 및 비교 적용예 152 내지 156의 각각에서 생산된 발광 장치 모듈의 발광 효율 vs NTSC 비 관계를 보이는 그래프이다.
도 18은 적용예 201 내지 205의 발광 장치에 의해 주어진 방출 스펙트럼을 보인다.
도 19는 적용예 251 내지 255 및 비교 적용예 252 내지 254 및 256의 각각에서 생산된 발광 장치 모듈의 개념적인 스케치이다.
도 20은 적용예 251 내지 255 및 비교 적용예 252 내지 254 및 256 각각에서 생산된 발광 장치 모듈의 방출 효율 vs. NTSC 비 관계 보이는 그래프이다.
적색 발광 형광 물질의 생산 방법
적색 형광 물질의 생산을 위한 실시태양의 방법은 물질로서 In (III) 또는 Ga(III)을 함유하는 화합물을 채용하는 것으로 특징지어진다. 본 실시태양에 따른 산질화물(oxynitride) 형광 물질은 Si 또는 Si을 대체하는 4가 금속 원소, Al 또는 Al를 대체하는 3가 금속 원소, 산화물 및 질소를 포함하는 매트릭스를 가지는 SiAlON 인광 물질이라고 일컬어지는 것이다. 일반적으로, 산질화물 형광 물질은 상기 원소들을 함유하는 화합물을 혼합하여 물질 혼합물을 제조하는 단계, 및 그 후 그 혼합물을 연소시키는 단계로 생산될 수 있다. 이 실시태양에 따르면, 물질 혼합물은 In (III) 또는 Ga(III)을 함유하는 화합물을 포함한다.
하기의 (1) 내지 (5)는 산질화물 형광 물질의 생산을 위한 본 실시태양의 방법에서 사용된 물질이다. 이들은,
(1) 4가 금속 원소로 구성되는 군에서 선택된 금속 원소 M1을 `함유하는 화합물,
(2) In(III) 및 Ga(III)이 아닌 3가 금속 원소로 구성되는 군에서 선택된 금속 원소 M2를 함유하는 화합물,
(3) M1, M2, In(III) 및 Ga(III)이 아닌 금속 원소로 구성되는 군에서 선택된 금속 원소 M을 함유하는 화합물,
(4) 임의의 상술한 금속 원소가 아닌 방출 중심 원소 EC를 함유하는 화합물, 및
(5) In(III) 및 Ga(III)으로 구성되는 군에서 선택된 금속 원소 L을 함유하는 화합물이다.
물질 (1)에 함유된 금속 원소 M1은 Si 또는 Si를 대체하는 원소이고, 이는 본 실시태양에 의해 형성되도록 의도한 SiAlON 인광 물질을 구성하고, 4가 금속 원소로 구성되는 군에서 선택된다. 4가 금속 원소 M1은 바람직하게는, IVA 및 IVB 군으로부터 선택되고, 그의 예들은 Si, Ge, Sn, Ti, Zr 및 Hf를 포함한다. 금속 원소 M1으로, Si가 특히 바람직하다. 금속 원소 M1은 단일 원소 또는 2 이상의 원소의 조합물일 수 있다. M1의 화합물은 바람직하게는 질화물, 산화물 또는 탄화물이다.
물질 (2)에 함유된 금속 원소 M2는 Al 또는 Al을 대체하는 원소이고, 이는 본 실시태양에 의해 형성되도록 의도한 SiAlON 인광 물질을 구성하고, 3가 금속 원소로 구성되는 군에서 선택된다. 3가 금속 원소 M2는 바람직하게는, IIIA 및 IIIB 군으로부터 선택되고, 그의 예들은 Al, B, Sc, Y, La, Gd 및 Lu를 포함한다. 금속 원소 M2으로, Al이 특히 바람직하다. 그러나, 금속 원소 M2는 In(III) 또는 Ga(III)이 아니다. 금속 원소 M2는 단일 원소 또는 2 이상의 원소의 조합물일 수 있다. M2의 화합물은 바람직하게는 질화물, 산화물 또는 탄화물이다.
물질 (3)에 함유된 금속 원소 M은 상기 M1, M2, In(III) 및 Ga(III)이 아닌 금속 원소로 구성된 군에서 선택된다. 특히, 금속 원소 M은 바람직하게는 IA (알칼리 금속) 군 원소, 예컨대, Li, Na 및 K; IIA (알칼리 토금속) 군 원소, 예컨대, Mg, Ca, Sr 및 Ba; IIIA 군 원소, 예컨대, B; IIIB 군 원소, 예컨대, Y 및 Sc; 희토류 원소, 예컨대, Gd, La 및 Lu; 또는 IVA 군 원소, 예컨대, Ge에서 선택된다. 금속 원소 M으로, Sr이 특히 바람직하다. 금속 원소 M은 단일 원소 또는 2 이상의 원소의 조합물일 수 있다. 원소 M을 함유하는 화합물은 바람직하게는 질화물 또는 탄화물, 예컨대, 시안아미드이다.
상기에서, 일부 원소들은 금속 원소 M 및 원소 M1 및 M2의 예에 반복적으로 포함된다. 그러나. 본 실시태양의 형광 물질 내의 금속 원소 M은 원소 M1 및 M2와 상이하도록 선택된다.
물질 (4)에 함유된 금속 원소 EC는 형광 물질의 방출 중심으로서 기능한다.
본 실시태양에 따른 형광 물질은 기본적으로 M, M1, M2 및 O 및/또는 N을 포함하는 결정 구조를 가지지만, 금속 원소 M은 부분적으로 방출 중심 원소 EC로 대체된다.
방출 중심 원소 EC의 예는 Eu, Ce, Mn, Tb, Yb, Dy, Sm, Tm, Pr, Nd, Pm, Ho, Er, Cr, Sn, Cu, Zn, As, Ag, Cd, Sb, Au, Hg, Tl, Pb, Bi 및 Fe를 포함한다. 이들 중에서, Eu 및 Mn 중의 하나 또는 둘 모두는 방출 파장 가변성 등에 대한 고려 하에 바람직하게 선택될 수 있다. 금속 원소 EC를 함유하는 화합물은 바람직하게는 산화물, 질화물 또는 카르보네이트이다.
물질(5)는 In (III) 또는 Ga(III)을 함유하는 화합물이다. 화합물의 예로는 산화물 및 질화물, 예컨대, In2O3, Ga2O3 및 GaN을 포함한다.
물질의 혼합비는 산질화물 형광 물질이 어떠한 조성을 갖도록 의도되는지에 따라 적절히 제어될 수 있다.
본 실시태양의 방법에 의해 생산되도록 의도된 산질화물 형광 물질은 250 내지 500 nm의 파장 범위의 광에 의해 여기된 경우 570 내지 650 nm 파장 범위에서 피크를 가지는 발광을 방출한다. 그 방출을 하는 형광 물질은 기본적으로 M2M1 7M2 30N13의 결정 구조를 가지지만, 금속 원소 M은 부분적으로 방출 중심 원소 EC로 대체된다. 따라서, 물질은 일반적으로 M 및 EC의 총 량 중에서 M1의 양 및 M2의 양의 몰 비가 약 2:7:3이 될 수 있도록 혼합된다. 그러나, 이 값은 몰 비가 발광의 피크 파장 등의 관점에서 제어될 수 있기 때문에 엄격하게 유지되어야 하지는 않는다.
바람직하게는, 0.1 몰% 이상의 금속 원소 M이 방출 중심 원소 EC로 대체된다. 대체된 M의 양이 0.1 몰% 미만이면, 충분한 방출 강도를 획득하기 어렵다. 금속 원소 M은 방출 중심 원소 EC로 완전히 대체될 수 있다. 그러나, 만약 대체된 M의 양이 50 몰% 미만이면, 방출 가능성(농도 켄칭)의 감소가 최대로 방지될 수 있다. 본 실시태양의 적색 형광 물질은 황색에서 적색 범위의 빛을 방출하며, 즉, 250 내지 500 nm의 빛에 의해 여기된 경우 570 내지 650 nm 파장 범위에서 피크를 가지는 발광을 발한다.
형광 물질의 생산을 위한 본 실시태양의 방법은 물질(5) (즉, 금속 원소 L을 함유하는 화합물)의 사용에 의해 특징지어진다. 물질(5)를 다른 물질들과 함께 채용하는 것은 본 실시태양에서 필수적이지만, 이는 산질화물 형광 물질이 금속 원소 L을 함유하는 것을 반드시 의미하지는 않는다. 예컨대, 물질(5)가 비교적 많은 양으로 사용되면, 원소 L은 획득된 산질화물 형광 물질의 분석에서 종종 발견된다. 따라서, 결과된 형광 물질에서, 원소 L은 금속 M1 등을 대체할 수도 있다. 한편, 그러나, 물질(5)이 결과된 산질화물 형광 물질 내의 원소 L이 분석의 측정 한계 미만의 양이도록 소량으로 사용되는 경우라 하더라도, 실시태양의 효과는 때때로 명백히 관찰된다. 이들 사실들에 기초하여, 물질(5)이 형광 물질의 결정 내로 혼입될 뿐만이 아니고, 이는 그의 결정 성장을 제어할 수 있다는 것이 고려된다. 구체적으로, 예컨대, 연소 단계에서 첨가된 물질(5)이 연소 단계 동안의 결정 성장을 위한 일부 기능을 제공할 수 있는 액체 또는 기체 상을 형성할 수 있고, 따라서 결과로서, 본 실시태양의 효과를 줄 수 있는 것으로 추정된다.
상기 효과는 In(III) 또는 Ga(III)이 함유된 화합물이 사용된 경우에만 관찰되었음을 인지해야한다. 만약 다른 금속 원소, 예컨대, Sc(III)을 함유한 화합물이 사용된다면, 본 실시태양의 효과는 얻어질 수 없다.
본 실시태양의 방법에 의해 생산된 형광 물질은 Sr을 함유하는 종래의 적색 형광 물질과는 상이한 발광 성질을 가진다. 예컨대, In 화합물이 물질로서 사용되기 때문에, 획득된 형광 물질은 청색 내지 녹색 발광을 내는 헤테로-상(hetero-phase)을 덜 포함하고 더 작은 반치폭(half-width)을 가지는 방출 스펙트럼을 나타낸다. 결론적으로, 본 실시태양에 따른 형광 물질은 공지된 Sr-함유 적색 형광 물질에 비교하여 색도에서 향상된다. 또한, 본 실시태양의 형광 물질은 종래의 Sr-함유 적색 형광 물질보다 더 큰 그레인(grain)의 형태이고, 따라서 방출 효율을 개선시키기에 충분히 높은 흡수 효율을 가진다고 추정된다. 본 실시태양에 따른 형광 물질의 이들 장점들은 결정 성장 동안 물질(5)에 의해서 주어진다고 생각된다.
상술한 바와 같이, 물질 (5) 내의 금속 원소 L은 형광 물질의 결정 구조 내에 포함된 3가 금속 원소 M2를 언제나 대체하지는 않는다. 따라서, M2의 양에 기초하여 물질 (5)의 양을 규제하는 것이 언제나 합당하지는 않다. 그러나, 편리함의 관점에서, 물질 (5)에 함유된 L의 양은 물질(3)에 함유된 M2의 양의 기초 위에 다음과 같이 규제된다; 즉, L의 양은 M2의 양을 기초로, 바람직하게는 0.1 내지 50 몰%, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 20 몰%이다. 금속 원소 L이 과다하게 함유되면, 형광 물질의 생산에 있어서 헤테로-상이 증가해서 그의 수득률이 저하될 수 있다고 믿어진다. 이는 주목되어야 한다.
적색 발광 형광 물질의 생산을 위한 본 실시태양의 방법은, 상술한 물질을 요망하는 비로 혼합하는 단계; 일반적으로 막자사발에서 혼합물을 분쇄하고 혼합하는 단계; 및 그 후 혼합물을 연소하는 단계를 포함한다. 구체적으로, Sr, Eu, Si, Al 및 In이 각각 원소 M, EC, M1, M2 및 L의 원소로 선택된 경우에, Sr3N2, AlN, Si3N4, Al203, In2O3 및 EuN을 시작 물질로 채용하는 것이 가능하다. 또한 Sr2N, SrN 또는 이들의 혼합물을 Sr3N2 대신에 사용하는 것도 가능하다. 또한, In2O3는 다른 In 화합물로 대체될 수 있다. 이들 물질들은 목적하는 조성물이 얻어질 수 있도록 칭량되고 혼합되고, 준비된 분체 혼합물이 그 후 도가니에서 연소되어서 목적하는 형광 물질을 생산한다. 물질들은, 예컨대, 글로브 상자(glove box) 내의 막자사발에서 혼합된다. 도가니는, 예컨대, 질화 붕소, 질화 규소, 탄화 규소, 탄소, 질화 알루미늄, SiAlON, 산화 알루미늄, 몰리브덴 또는 텅스텐으로 만들어질 수 있다.
본 실시태양에 따른 산질화물 형광 물질의 생산 방법은 시작 물질의 혼합물을 소정의 시간 동안 연소하는 단계를 포함한다. 연소는 바람직하게는 대기압을 초과하는 압력 하에서 수행된다. 물질 (2), 예컨대, 질화 규소가 고온에서 분해되는 것을 방지하기 위해서, 압력은 바람직하게는 5 대기압 이상이다. 연소 온도는 바람직하게는, 1500 내지 2000 ℃의 범위, 더욱 바람직하게는 1800 내지 2000 ℃의 범위 내이다. 만약 온도가 1500 ℃ 미만이면, 목적하는 형광 물질을 획득하기가 종종 어렵다. 한편, 온도가 2000 ℃를 초과하면, 물질 또는 생성물이 승화될 수 있다는 두려움이 있다. 더구나, 물질 AlN은 쉽게 산화가 되기 때문에, 연소는 바람직하게는 N2 대기 하에서 수행된다. 그런 경우에, N2/H2 혼합 가스 대기가 또한 사용가능하다.
분체 형태의 연소된 생성물은 그 후 필요한 경우 후-처리, 예컨대, 세척을 거쳐서 본 실시태양에 따른 형광 물질을 획득한다. 수행되면, 세척은 산 또는 순수한 물로 수행될 수 있다.
적색 발광 형광 물질
본 실시태양에 따른 제1 적색 발광 형광 물질은 상술한 방법에 의해서 생산된다. 구체적으로, 250 내지 500 nm의 파장 범위 내의 빛에 의한 여기 하에서 570 내지 650 nm 파장 범위에서 피크를 갖는 발광을 방출하고, 물질(5)의 존재 하에 상술한 물질 (1) 내지 (4)를 연소시켜서 획득되는 산질화물 형광 물질이 있다.
형광 물질의 결정 구조는 X-선 회절 또는 중성자 회절에 의해 식별될 수 있다. 본 실시태양에 따른 적색 발광 형광 물질은 바람직하게는, Sr2Al3Si70N13과 동일한 XRD 프로파일을 나타내는 결정 구조를 가지고, 특정 범위 내의 격자 상수를 변화시키도록 Sr2Al3Si70N13의 구성 원소가 다른 원소로 대체된 결정 구조를 가지는 것도 또한 바람직하다. 도 1은 기본 Sr2Al3Si7ON13의 XRD 프로파일이다. Sr2Al3Si7ON13의 구성 원소는 하기에 상세하게 설명되는 방법으로 다른 원소로 대체된다. 구체적으로, 결정 내의 Sr은 원소 M 및/또는 방출 중심 원소 EC로 대체되고; Si의 지점은 4가 원소, 예컨대, Ge, Sn, Ti, Zr 및 Hf으로 구성되는 군에서 선택된 하나 이상의 원소로 충전되고; Al의 지점은 3가 원소, 예컨대, B, Sc, Y, La, Gd 및 Lu로 구성되는 군에서 선택된 하나 이상의 원소로 충전되고; O 또는 N의 지점은 O, N 및 C로 구성되는 군에서 선택된 하나 이상의 원소로 충전된다. 더욱이, Al 및 Si는 서로 부분적으로 치환될 수 있고, O 및 N은 서로 부분적으로 치환될 수 있다. 이들 물질들의 예는 Sr2Al2Si8N14, Sr2Al4Si6O2N12, Sr2Al15Si5O3N11 및 Sr2Al6Si4O4N10을 포함한다. 이들 물질들은 Sr2Al3Si7ON13에 기초한 결정 구조를 가진다.
결정 구조가 약간 융합된 경우에, 융합된 결정이 Sr2Al3Si7ON13에 기초한 구조를 가지는지 또는 그렇지 않은지 여부는 하기의 간단한 방법에 의해 판단될 수 있다. 변형된 결정의 XRD 프로파일을 측정하고, 회절 피크의 위치를 Sr2Al3Si7ON13의 XRD 프로파일 내의 그것과 비교한다. 결과로서, 주 피크의 위치가 동일하다면, 이들 결정 구조는 동일하다고 여겨질 수 있다. 비교를 위한 주 피크로서, 강한 회절 강도를 가지는 10개의 피크를 선택하는 것이 바람직하다.
상술한 방법에 의해 생산되는 산질화물 형광 물질의 하나는 조성식에 의해 나타내어질 수 있다. 구체적으로, 본 실시태양에 따른 제2 적색 발광 형광 물질은 하기의 식(I)에 의해 나타내어진다:
(M1 - xECx)aM1 bM2LcOdNe (I)
(식 중에서, M1은 4가 금속 원소로 구성되는 군에서 선택된 금속 원소이고, M2는 In(III) 및 Ga(III)이 아닌 3가 금속 원소로 구성되는 군에서 선택된 금속 원소이고, L은 In(III) 및 Ga(III)으로 구성되는 군에서 선택된 금속 원소이고, M은 M1, M2, In(III) 및 Ga(III)이 아닌 금속 원소로 구성되는 군에서 선택된 금속 원소이고, EC는 임의의 상술한 금속 원소가 아닌 방출 중심 원소이고, x, a, b, c, d 및 e는 각각 0<x<0.4, 0.65<a<0.80, 2<b<3, 0<c<0.1, 0.3<d<0.6 및 4<e<5의 조건을 만족시키는 숫자이다.) 숫자들은 바람직하게는 각각 0.02≤x≤0.2, 0.66≤a≤0.73, 2.2≤b≤2.7, 0<c≤0.05, 0.35≤d≤0.49 및 4.2≤e≤4.7의 조건을 만족시킨다.
금속 원소 L의 조성비는 상기에서 0을 초과하고, 이는 원소 L의 함량이 분석 장치의 측정 한계 미만이라는 것을 의미하지 않는다. 구체적으로, 존재하는 최고의 검출 감도를 가지는 장치를 사용하여 형광 물질을 분석한 경우에 원소 L이 검출되지 않는다 해도, 미래에 원소 L이 검출되도록 기술이 개선될 수 있다. 그런 경우에, 이러한 형광 물질은 본 실시태양의 제2 형광 물질에 포함된다. 또한, 원소 L의 함량이 여전히 측정 한계 미만인 경우라 해도, 이러한 형광 물질은 그의 생산 방법에서 물질(5)가 사용되는 한, 본 실시태양에 따른 제1 형광 물질에 명백히 포함된다.
산질화물 형광 물질의 조성은 임의의 공지된 방법, 예컨대, 하기의 방식으로 분석될 수 있다.
M, M1, M2 및 EC의 함량은 예컨대, 유도 결합 플라즈마 원자 방출 분광 분석법(종종 "ICP 분석법"으로 칭해짐)으로 측정될 수 있다. 구체적으로, 산질화물 형광 물질의 샘플은 백금 도가니에서 칭량되고 그 후 알칼리 용융에 의해 분해된다. 내부 표준 원소 Y가 첨가된 후에, 분해된 샘플은 용해되어서 샘플 용액을 만들고, 이를 후속적으로 ICP 분석을 한다. 분석은 예컨대, ICP 방출 분광기 (SII 나노 테크놀로지 인크.(Nano Technology Inc.)에 의해 제조, SPS-4000[상표])를 사용하여 수행될 수 있다.
O 및 N의 함량은 예컨대, 불활성 가스 용융 방법에 의해 측정될 수 있다. 구체적으로, 산질화물 형광 물질의 샘플은 가열되어서 흑연 도가니에서 녹고, 샘플 내에 함유된 O 원자는 불활성 가스 전이와 함께 CO로 전환된다. CO는 추가적으로 CO2로 산화되고, 이는 그 후 IR 흡수 분광법에 의해 측정되어 O의 함량을 결정한다. CO2가 샘플로부터 제거된 후에, N의 함량은 열 전도 방법에 의해 측정된다. 측정은 예컨대, 산소, 질소-수소 분석기(레코 코포레이션(LECO corporation) (미국)에 의해 제조, TC-600 [상표])에 의해 수행될 수 있다.
In의 함량은 ICP 분석법에 의해 측정될 수 있다. 구체적으로, 산질화물 형광 물질의 샘플이 압력 분해 용기에서 칭량된 후, 압력 하에서 산-분해되어서 샘플 용액을 제조하고, 이를 후속적으로 ICP 분석을 행한다. 분석은 예컨대, ICP 방출 분광기(SII 나노 테크놀로지 인크.에 의해 제조, SPQ-9000 [상표])를 사용하여 수행될 수 있다.
Ga의 함량 역시 ICP 분석법에 의해 측정될 수 있다. 이 경우에, 샘플 용액은 원소 M의 측정에서와 동일한 방법으로 제조되고, 그 후 예컨대, ICP 방출 분광기(SII 나노 테크놀로지 인크.에 의해 제조, SPS-1500V [상표])를 사용하여 ICP 분석을 행한다.
발광 장치 및 발광 장치 모듈
본 실시태양에 따른 발광 장치는 상기 적색 발광 형광 물질 및 형광 물질을 여기시킬 수 있는 발광 요소를 포함한다.
본 실시태양의 일 측면에 따른 장치는 여기원(excitation source)으로 기능하는 발광 요소, 예컨대, LED; 및 각각이 발광 요소로부터 발해진 빛에 의한 여기 하에서 발광을 방출하는, 상술한 적색 형광 물질(R) 및 녹색 형광 물질(G)의 조합을 포함한다. 따라서, 발광 장치는 발광 요소와 적색 및 녹색 형광 물질로부터의 방출로 합성된 빛을 내뿜는다.
다른 실시태양에 따른 발광 장치는 여기원으로 기능하는 발광 요소; 및 각각이 발광 요소로부터 발해진 빛에 의한 여기 하에서 발광을 방출하는 상기 적색 형광 물질 (R), 상기 녹색 형광 물질 (G) 및 청색 형광 물질 (B)의 조합을 포함한다.
각각의 실시태양에 따른 발광 장치는 실시태양의 제1 또는 제2 형광 물질을 채용할 수 있다.
장치 내에서 사용되는 발광 요소는 함께 사용되는 형광 물질에 따라서 적합하게 선택된다. 구체적으로, 발광 요소로부터 발해진 빛은 형광 물질을 여기시킬 수 있을 필요가 있다. 또한, 장치가 백색 광을 내뿜는 것이 바람직하다면, 발광 요소는 바람직하게는 형광 물질로부터 방출된 발광을 보완할 수 있는 이러한 파장을 갖는 빛을 발한다.
상기의 관점에서, 장치가 적색 및 녹색 형광 물질을 포함한다면, 발광 요소(S1)는 일반적으로 이것이 250 내지 500 nm 파장 범위의 빛을 발하도록 선택된다. 장치가 적색, 녹색 및 청색 형광 물질을 포함한다면, 발광 요소(S2)는 일반적으로 250 내지 430 nm의 빛을 발하도록 선택된다.
본 실시태양에 따른 발광 장치는 임의의 종래 공지된 발광 장치의 형태일 수 있다. 도 2는 본 실시태양의 패키지 컵-형 발광 장치를 개략적으로 도시하는 수직 단면도이다.
도 2에 나타난 발광 장치에서, 수지 스템(resin stem) (200)은 리드 프레임의 일부로서 성형된 리드(201 및 202)와 리드 프레임과 함께 또한 일체형 성형에 의해 형성된 수지 부재(203)를 포함한다. 수지 부재(203)는 상부 개방부가 바닥보다 큰 오목부(205)를 가진다. 오목부의 내부 벽 위에는 반사 표면(204)이 제공된다.
오목부(205)의 거의 원형인 바닥의 중심에, 발광 요소(206)가 Ag 페이스트 등과 함께 탑재된다. 발광 요소(206)의 예시는 발광 다이오드 및 레이저 다이오드를 포함한다. 발광 요소는 자외선을 내뿜을 수 있다. 발광 요소에는 특별한 제한은 없다. 따라서, 청색, 청색을 띄는 자색 또는 자외선에 근접한 광과 자외선을 방출할 수 있는 원소를 채용하는 것도 가능하다. 예컨대, 반도체 발광 요소, 예컨대, GaN은 발광 요소로서 사용될 수 있다. 발광 요소(206)의 전극(도시되지 않음)은 각각 Au 등으로 만들어진 본딩 와이어(207 및 208)에 의해 리드(201 및 202)에 접속된다. 리드(201 및 202)의 위치는 적절히 변형될 수 있다.
수지 부재(203)의 오목부(205) 내에, 인광 물질 층(209)이 제공된다. 인광 물질 층(209)을 형성하기 위해서, 본 실시태양의 형광 물질(210)은 분산되거나 5 내지 50 중량%의 양으로 실리콘 수지 등으로 만들어진 수지 층(211) 내에 침전될 수 있다. 본 실시태양의 형광 물질은 높은 공유원자가를 가지는 산질화물 매트릭스를 포함하고, 따라서, 일반적으로 소수성이어서 수지와 양호한 상용성을 가진다. 따라서, 수지와 형광 물질 사이의 계면에서의 산란(scattering)은 광 추출 효율을 개선시키기에 충분한 정도로 방지된다.
발광 요소(206)는 n-형 및 p-형 전극이 동일 평면 위에 위치하게 되는 플립칩형을 가질 수 있다. 이 원소는 와이어와 연관된 문제점, 예컨대, 와이어의 단절 또는 전위 및 와이어에 의한 광 흡수를 회피할 수 있다. 따라서, 이런 경우에, 신뢰도 및 발광 모두에서 우수한 반도체 발광 장치가 획득될 수 있다. 또한, 발광 요소(206) 내에 n-형 기판을 사용하여, 하기에 설명되는 바와 같이 구성된 발광 장치를 생산하는 것도 가능하다. 그러한 장치에서, n-형 전극은 n-형 기판의 이면 위에 형성되는 반면, p-형 전극은 기판 위의 반도체 층의 상부 표면 위에 형성된다. n-형 및 p-형 전극 중의 하나는 리드 중의 하나 위에 탑재될 수 있고, 다른 전극은 와이어에 의해 다른 리드에 접속된다. 발광 요소(206)의 크기 및 오목부(205)의 수치 및 형태는 적합하게 변화될 수 있다.
도 3은 또 다른 실시태양에 따른 쉘-형 발광 장치의 개략적인 수직 단면도를 도시한다. 도 3a에 나타난 발광 장치에서, 예컨대, 445 nm에서 방출 피크를 가지는 빛을 방출하는 다이오드(301)이 AlN 등으로 만들어진 패키지 기판(302) 위에 땜납되고, 전기전도성 와이어(303)에 의해 전극에 접속된다. 또한, 발광 다이오드(301)는 실리콘 수지 등으로 만들어진 투명 수지층(304)으로 돔화되고(domed) 그 위에 적색 발광 형광 물질을 함유하는 투명 수지층(305), 투명 수지층(306) 및 녹색 발광 형광 물질을 함유하는 투명 수지층(307)이 순서대로 적층된다. 따라서, 도 3a의 장치는 발광 요소 및 각각이 다이오드로부터 방출된 빛에 의한 여기 하에서 발광을 발하는 적색 및 녹색 발광 형광 물질을 포함한다. 장치에는 추가적으로 청색 발광 형광 물질의 층이 제공될 수 있다. 도 3b는 투명 수지층(308) 및 청색 발광 형광 물질을 함유하는 층(309)을 추가적으로 포함하는 이러한 장치의 개략적인 수직 단면도를 보인다. 이들 층은 도 3a에 나타난 장치의 녹색 형광 물질층(307) 위에 형성된다. 도 3b의 장치에서 사용되는 발광 다이오드는 일반적으로 도 3a의 장치에서보다 더 적은 양으로 청색 성분을 함유하는 빛을 내뿜도록 설계된다. 이는 여기 광 및 각각의 형광 물질로부터 방출된 발광이, 발광 장치가 요망하는 색의 빛, 예컨대, 전체적으로, 백색광을 발할 수 있도록 설계되기 때문이다.
본 실시태양에 따른 발광 장치는 각각 도 2 및 도 3에 나타난 패키지 컵-형 및 쉘-형으로 제한되지 않으며, 임의의 형태의 장치에 자유롭게 적용될 수 있다. 예컨대, 본 실시태양에 따른 형광 물질이 표면-탑재형 발광 장치에 사용되더라도, 동일한 효과가 얻어질 수 있다.
한편, 본 실시태양에 따른 발광 장치 모듈은 기판 위에 배열된 복수의 상술한 발광 장치를 포함한다. 본 실시태양의 형광 물질을 포함하는, 임의의 상기 발광 장치가 자유롭게 선택되어 모듈에서 사용될 수 있다. 예컨대, 상술된 쉘-형 장치는 모듈에서 바람직하게 사용되는 것들 중의 하나이다. 구체적으로, 발광 장치 모듈은 복수의 임의의 하기의 발광 장치를 포함한다:
(1) 250 내지 500 nm 파장 범위의 빛을 발하는 발광 요소 (S1)를 기판 위에 제공하는 단계; 그 위에 투명 수지로 돔을 형성하는 단계; 돔을 투명 수지에 분산된 상기 형광 물질(R)로 코팅하는 단계; 및 그 위에 투명 수지에 분산된 녹색 형광 물질(G)을 도포하는 단계에 의해 생산되는 라미네이트 구조를 갖는 발광 장치; 및
(2) 250 내지 430 nm 파장 범위의 빛을 발하는 발광 요소(S2)를 기판 위에 제공하는 단계; 그 위에 투명 수지로 돔을 형성하는 단계; 돔을 투명 수지에 분산된 상기 형광 물질(R)로 코팅하는 단계; 그 위에 투명 수지에 분산된 녹색 형광 물질(G)을 도포하는 단계; 및 그 위에 투명 수지에 분산된 청색 형광 물질(B)를 추가적으로 도포하는 단계에 의해 생산되는 라미네이트 구조를 갖는 발광 장치.
기판의 재료에는 특정한 제한이 없고, 따라서 이는 목적에 따라 공지된 물질로부터 자유롭게 선택될 수 있다. 물질의 예로는 유리, 실리콘, 반도체 및 수지를 포함한다.
기판의 표면은 필요에 따라 다양하게 변형될 수 있다. 예컨대, 발광 장치를 위한 배선 또는 절연 구조가 표면 위에 놓여질 수 있다. 또한, 방열을 개선하기 위해서, 열-싱킹층(heat-sinking layer)이 그 위에 형성될 수 있다. 기판 그 자체가 열 전도성이 우수한 열-싱킹 기판일 수 있다.
녹색 형광 물질은 발광 요소 (S1) 또는 (S2)로부터 발한 빛에 의해 여기된 경우 490 내지 580 nm 파장 범위에서 피크를 가지는 발광을 방출하고, 청색 형광 물질은 발광 요소 (S1) 또는 (S2)로부터 발한 빛에 의해 여기된 경우 400 내지 490 nm 파장 범위에서 피크를 가지는 발광을 방출한다.
발광 장치는 규칙적으로 또는 불규칙적으로 기판 위에 배열되어서 발광 장치 모듈을 형성한다. 우수한 온도 특성을 가지기 때문에, 본 실시태양의 형광 물질은 작동시에 발생되는 열에 의해 거의 영향받지 않는다. 따라서, 형광 물질을 포함하는 장치는 그들 사이의 간격이 축소될 수 있도록 조밀하게 배열될 수 있다. 예컨대, 상술한 쉘-형 장치는 위에서 본 경우 원 또는 타원으로 보이고, 이들은 1≤(d/a)≤5 (여기에서, "a" 및 "d"는 각각 타원의 주축 길이 및 그들 사이의 최단 거리임)의 조건을 만족시키면서 이러한 배열로 놓여질 수 있다. 여기에서 "주축 길이"는 각각의 발광 장치의 수평 구간의 최장 직경을 의미한다. 다른 말로, 만약 각각의 발광 장치가 원형 또는 타원형 수평 구간을 가지면, 이는 이의 직경 또는 이의 주축 길이를 각각 의미한다. 필요하다면, 발광 장치는 임의의 형태, 예컨대, 직사각형, 다각형 또는 선의 구간을 가질 수 있다. 그런 경우, 그들 사이의 간격은 균일하게 규제될 수 없다. 그러나, 그렇다 하더라도 그들 사이의 간격은 전체 발광 장치 모듈의 휘도를 증강시키기에 충분하게 단축될 수 있다. 이는 본 실시태양의 형광 물질이 온도 특성에서 우수하여, 이의 발광이 작동 중인 인접한 발광 장치에 의해 발생되는 열에 의해 거의 영향받지 않기 때문이다.
본 실시태양에 따른 발광 장치 또는 발광 장치 모듈에서 본 실시태양의 적색 발광 형광 물질을 사용하는 것은 필수적이다. 그러나, 녹색 발광 형광 물질(G) 및 청색 발광 형광 물질(B)에 대해서는 특별한 제한이 없다. 본 실시태양의 적색 형광 물질(R)은 우수한 온도 특성을 가져서, 이는 온도 변화에 거의 영향받지 않는다. 이러한 장점을 최대한으로 이용하기 위해서, 바람직하게는, 녹색 형광 물질(G) 및 청색 것(B)도 모두 온도 특성에서 우수하다. 이들 바람직한 형광 물질들을 포함한다면, 발광 장치 또는 모듈은 온도가 변화하는 경우에도 색이 덜 변화하는 빛을 발한다. 이는 적색 형광 물질이 강도가 덜 변화된 발광을 방출하기 때문일 뿐만 아니라, 다른 형광 물질도 강도가 덜 변화된 발광을 방출하기 때문이다.
상술한 바와 같이, 온도 변화에 거의 영향을 받지 않을 만큼 충분히 우수한 온도 특성을 가지는 적색 형광 물질을 포함하기 때문에, 발광 장치 또는 모듈은 고온 조건 하에서의 작업을 위해 특히 적합하다.
본 실시태양의 발광 장치 또는 모듈에서 바람직하게 사용되는 녹색 형광 물질 (G) 중의 하나는 상기 적색 형광 물질이 그러한 바와 같이, SiAlON 인광 물질 중에 속하지만, 그의 기본 결정 구조는 적색 형광 물질의 그것과 상이하다.
녹색 형광 물질(G)은 사방결정계에 속하는 Sr3Si13Al302N21에 기초한다. 그의 구성 원소는 부분적으로 적색 형광 물질의 것들이 그렇듯이 발광 요소로 대체된다. 대체와 같은 변형은 결정 구조를 약간 변화시킬 수도 있으나, 실시태양의 효과는 기본 결정 구조가 본질적으로 변화되지 않는 한 획득될 수 있다. 어떠한 범위까지 기본 결정 구조가 변화되지 않는 것인지는 적색 형광 물질의 그것과 동일하다.
녹색 형광 물질은 X-선 회절 또는 중성자 회절에 의해 식별될 수 있다. 녹색 형광 물질은 Sr3Si13Al302N21과 동일한 XRD 프로파일을 나타내는 형광 물질 뿐만 아니라, Sr3Si13Al302N21의 구성 원소들이 다른 원소로 대체되어서 특정 범위 내의 격자 상수가 변화되는 물질도 포함한다.
본 실시태양에 따른 발광 장치 또는 모듈은 또한 바람직하게는 온도 특성에서 우수한 청색 형광 물질을 포함한다. 바람직한 청색 형광 물질의 예는 (Ba,Eu)MgAl10O17, (Sr,Ca,Ba,Eu)10(PO4)5Cl2 및 (Sr,Eu)Si9Al19ON31을 포함한다.
본 실시태양은 하기의 실시예에 의해 추가적으로 설명될 것이며 이는 본 실시태양을 어떻게도 제한하지 않는다.
시작 물질로서, 각각 2.308 g, 0.697 g, 4.583 g, 0.454 g, 1.339 g 및 0.039 g의 양의 Sr3N2, EuN, Si3N4, Al203, AlN 및 Ga203를 칭량하고 진공 글로브 박스 안의 마노 막자사발에서 건식-혼합하였다. 혼합물을 BN 도가니에 넣고 그 후 7.5 atm의 N2 대기 하에서 4 시간 동안 1850 ℃에서 연소시켜 형광 물질을 합성하였다.
Al203 및 Ga203의 양을 각각 0.262 g 및 0.394 g으로 변화시킨 것을 제외하고는 실시예 1의 과정을 반복하여 형광 물질을 합성하였다.
시작 물질로서, 각각 2.308 g, 0.697 g, 4.583 g, 0.476 g, 1.322 g 및 0.035 g의 양의 Sr3N2, EuN, Si3N4, Al203, AlN 및 GaN을 칭량하고 진공 글로브 박스 안의 마노 막자사발에서 건식-혼합하였다. 혼합물을 BN 도가니에 넣고 그 후 7.5 atm의 N2 대기 하에서 4 시간 동안 1850 ℃에서 연소시켜 형광 물질을 합성하였다.
AlN 및 GaN의 양을 각각 1.167 g 및 0.352 g으로 변화시킨 것을 제외하고는 실시예 3의 과정을 반복하여 형광 물질을 합성하였다.
[비교예 1]
Sr3N2, EuN, Si3N4, Al203 및 AlN의 양을 각각 2.308 g, 0.697 g, 4.583 g, 0.476 g 및 1.339 g으로 사용한 것을 제외하고는 실시예 1의 과정을 반복하여 디자인된 조성물이 (Sr0 .85Eu0 .15)2Al3Si7ON13인 형광 물질을 합성하였다.
[비교예 2]
Sr3N2 및 EuN의 양을 각각 2.443 g 및 0.465 g으로 변화시킨 것을 제외하고는 비교예 1의 과정을 반복하여 디자인된 조성물이 (Sr0 .9Eu0 .1)2Al3Si7ON13인 형광 물질을 합성하였다.
[비교예 3]
Sr3N2 및 EuN의 양을 각각 2.172 g 및 0.929 g으로 변화시킨 것을 제외하고는 비교예 1의 과정을 반복하여 디자인된 조성물이 (Sr0 .8Eu0 .2)2Al3Si7ON13인 형광 물질을 합성하였다.
[비교예 4]
Sr3N2 및 EuN의 양을 각각 1.629 g 및 1.859 g으로 변화시킨 것을 제외하고는 비교예 1의 과정을 반복하여 디자인된 조성물이 (Sr0 .6Eu0 .4)2Al3Si7ON13인 형광 물질을 합성하였다.
[비교예 5]
Sr3N2 및 EuN의 양을 각각 1.357 g 및 2.324 g으로 변화시킨 것을 제외하고는 비교예 1의 과정을 반복하여 디자인된 조성물이 (Sr0 .5Eu0 .5)2Al3Si7ON13인 형광 물질을 합성하였다.
[비교예 6]
Sr3N2 및 EuN의 양을 각각 0.543 g 및 3.718 g으로 변화시킨 것을 제외하고는 비교예 1의 과정을 반복하여 디자인된 조성물이 (Sr0 .2Eu0 .8)2Al3Si7ON13인 형광 물질을 합성하였다.
시작 물질로서, 각각 2.308 g, 0.697 g, 4.583 g, 0.262 g, 1.339 g 및 0.583 g의 양의 Sr3N2, EuN, Si3N4, Al2O3, AlN 및 In2O3를 칭량하고 진공 글로브 박스 안의 마노 막자사발에서 건식-혼합하였다. 혼합물을 BN 도가니에 넣고 그 후 7.5 atm의 N2 대기 하에서 4 시간 동안 1850 ℃에서 연소시켜 형광 물질을 합성하였다.
[비교예 7]
0.583 g의 In2O3를 0.290 g의 Sc2O3로 대체한 것을 제외하고는 실시예 5의 과정을 반복하여 형광 물질을 합성하였다.
실시예 1 내지 5의 형광 물질들을 조성물 분석하였고, 결과는 표 1에 제시된 바와 같았다. 표 1의 조성물 비는 Al 함량을 1로 여겨서 정규화되었다. 실시예 1 또는 3의 물질 내의 Al:Ga의 공급비는 99:1이었고, 실시예 2 또는 4의 물질 내의 Al:Ga의 그것은 90:10이었고, 실시예 5의 물질 내의 Al:In의 그것은 90:10이었다. 그러나, 모든 생성된 형광 물질은 그들을 공급비와 상이한 비로 함유하였고, 각각의 형광 물질이 In 또는 Ga를 첨가량보다 소량으로 함유하는 것으로 밝혀졌다.
Figure pat00001
실시예 1 내지 5 및 비교예 7의 적색 분체형 물질을 분쇄한 후, 458 nm에서 피크를 갖는 빛을 방출하는 LED 광원으로 여기하였다. 획득된 방출 스펙트럼을 도 4 내지 6에 보였다. 도 4 내지 6의 각각에서, 458 nm에서의 피크는 여기광의 반사에 기여하였다. 도면에 보인 바와 같이, 실시예 1 내지 5의 각각의 적색 분체형 물질은 615 내지 620 nm 파장 범위에서 피크를 가지는 단일 방출 대역을 나타냈다. 한편, 비교예 7의 그것은 610 내지 615 nm 파장 범위에서 피크를 갖는 단일 방출 대역을 나타냈다.
도 6에 보인 바와 같이, 비교예 7의 적색 분체는 실시예 5의 그것보다 현저히 약한 강도를 갖는 발광을 방출했고, 따라서 질 낮은 형광 물질로 여겨졌다. 이는, Ga 또는 In을 함유하는 화합물이 형광 물질을 생산하는 데 있어서 물질로서 사용되면 본 실시태양의 효과가 획득될 수 있는 반면에, Ga 또는 In을 함유하는 화합물이 Sc를 함유하는 화합물로 대체되면 효과가 얻어질 수 없다는 것을 지시한다.
독립적으로, 실시예 1 내지 5의 비교예 1의 적색 분체형 물질을 분쇄하고 그 후 365 nm에서 피크를 갖는 광을 방출하는 광원으로 여기하였다. 획득된 방출 스펙트럼을 도 7 내지 도 9에 나타냈다. 또한, 도 10 내지 12는 이들 스펙트럼으로부터 계산한 색도 점을 보인다.
결과로서, 실시예 1 내지 5의 적색 형광 물질은 400 내지 580 nm의 광 성분(light-component)을 비교예 1의 그것보다 적은 양으로 가지는 것으로 밝혀졌다.
실시예 1 내지 5 및 비교예 1의 적색 형광 물질에 대하여, 표 2는 CIE1931 색도 다이아그램 내의 그들의 색도 좌표 (x, y)를 나타낸다.
Figure pat00002
후속적으로, 실시예 3 및 비교예 1의 적색 분체형 물질은 그들이 실온부터 200 ℃까지 히터로 가열되는 동안 여기되었고, 방출 스펙트럼의 변화를 측정하였다. 여기를 위해 사용된 광원은 458 nm에서 피크를 갖는 광을 방출하는 LED였다. 결과는 도 13에 보였고, 이는 방출 스펙트럼의 피크 강도의 온도 의존성을 나타낸다. 도 13의 y축 위에 도시된 상대 강도는 실온에서 각각의 형광 물질의 강도가 1.00이라고 여겨진 조건 하에서 정규화되었다.
도 13은 실시예 3의 적색 형광 물질이 비교예 1만큼 우수한 온도 특성을 가지는 것을 보인다.
적용예 101 내지 105 및 비교 적용예 102 내지 106
적용예 101의 발광 장치를 실시예 1에서 합성한 형광 물질을 사용하여 제조하였다. 장치는 도 3a에 따른 구조를 가졌다. 구체적으로, 440 nm에서 피크를 갖는 광을 방출하는 LED(301)을 8 mm 정사각형 AlN 패키지 기판(302) 위에 땜납하고, 금 와이어(303)을 사용하여 전극에 접속시켰다. 그 후, LED를 투명 수지(304)로 돔화하고, 돔을 실시예 1의 적색 형광 물질을 함유하는 투명 수지(305)의 층으로 코팅하였다. 또한, 투명 수지(306)의 다른 층 및 520 nm에서 피크를 가지는 발광을 방출하는 녹색 형광 물질을 함유하는 투명 수지(307)의 또 다른 층을 그 위에 순서대로 적층하여 발광 장치를 생산하였다.
실시예 2 내지 5 및 비교예 2 내지 6에서 합성된 각각의 형광 물질을 사용한 것을 제외하고는 적용예 101의 과정을 반복하여, 적용예 102 내지 105 및 비교 적용예 102 내지 106의 발광 장치를 각각 생산하였다.
적용예 101 내지 105의 방출 스펙트럼을 측정하고, 도 15에 나타내었으며, 이를 x축과 스펙트럼 곡선에 의해 둘러싸여진 면적이 동일할 수 있도록 각각의 스펙트럼의 상대 강도를 정규화하였다.
적용예 151 내지 155 및 비교 적용예 152 내지 156
적용예 151의 발광 장치 모듈을 실시예 1에서 합성한 형광 물질을 사용하여 생산하였다. 도 16은 적용예 151의 발광 장치 모듈을 나타내는 개념적인 스케치이다. 이 모듈은 그 위에 배열된 열-싱킹 기판(1601) 및 복수의 쉘-형 발광 장치(1600)를 포함한다. 각각의 쉘-형 발광 장치는 도 3a에 보인 구조를 가졌다. 발광 장치 모듈을 하기의 방법으로 생산하였다. 먼저, 440 nm에서 피크를 갖는 광을 방출하는 16 개의 LED(301)를 준비하고, 그들을 그들 중의 중심-대-중심 간격이 6 mm일 수 있는 배열로 열-싱킹 기판(1601) 위에 위치시키고 땜납하였다. 후속적으로, 기판 위에 땜납한 각각의 LED를 금 와이어(303)로 전극에 접속시켰다. 각각의 LED를 그 후 투명 수지(304)로 돔화하고, 돔을 실시예 1의 적색 형광 물질을 함유하는 투명 수지(305)의 층으로 코팅하였다. 또한, 투명 수지(306)의 다른 층 및 520 nm에서 피크를 가지는 발광을 방출하는 녹색 형광 물질을 함유하는 투명 수지(307)의 또 다른 층을 그 위에 순서대로 적층하여 발광 장치 모듈을 생산하였다. 각각의 장치는 위에서 본 경우에 원으로 보였고, 그의 직경은 2.8 mm였다.
실시예 2 내지 5 및 비교예 2 내지 6에서 합성된 각각의 형광 물질을 사용한 것을 제외하고는 적용예 151의 과정을 반복하여, 적용예 152 내지 155 및 비교 적용예 152 내지 156의 발광 장치 모듈을 각각 생산하였다.
적용예 151 내지 155 및 비교 적용예 152 내지 156의 각각의 모듈에 대해서, 표 3 및 도 17에 산광기 및 색 필터를 통해 측정한 방출 효율 및 NTSC 비(즉, CIE1976 색도 다이아그램 상의 u'-v' 색도 좌표계의 값)을 보였다.
Figure pat00003
상기 결과는 종래의 형광 물질을 채용한 비교 적용예 152 내지 156의 모듈에서는 높은 방출 효율 및 큰 NTSC 비를 모두 인지하기 어렵다는 것을 나타낸다. 한편, 그러나, 본 결과는 또한 본 실시태양에 따른 적용예 151 내지 155의 모듈이 비교 적용예의 그것과 비교하여 높은 방출 효율 및 큰 NTSC 비를 모두 인지했다는 것을 나타낸다.
적용예 201 내지 205 및 비교 적용예 202 내지 204 및 206
적용예 201의 발광 장치를 실시예 1에서 합성한 형광 물질을 사용하여 제조하였다. 장치는 도 3b에 따른 구조를 가졌다. 구체적으로, 390 nm에서 피크를 갖는 광을 방출하는 LED(301)를 8 mm 정사각형 AlN 패키지 기판(302) 위에 땜납하고, 금 와이어(303)를 사용하여 전극에 접속시켰다. 그 후 LED를 투명 수지(304)로 돔화하고, 돔을 실시예 1의 적색 형광 물질을 함유하는 투명 수지(305)의 층으로 코팅하였다. 또한, 투명 수지(306)의 다른 층, 520 nm에서 피크를 가지는 발광을 방출하는 녹색 형광 물질을 함유하는 투명 수지(307)의 또 다른 층, 그리고 투명 수지(308)의 층, 그리고 또 452 nm에서 피크를 가지는 발광을 방출하는 청색 형광 물질을 함유하는 투명 수지(309)의 또 다른 층을 그 위에 순서대로 적층하여 발광 장치를 생산하였다.
실시예 2 내지 5 및 비교예 2 내지 4 및 6에서 합성된 각각의 형광 물질을 사용한 것을 제외하고는 적용예 201의 과정을 반복하여, 적용예 202 내지 205 및 비교 적용예 202 내지 204 및 206의 발광 장치를 각각 생산하였다.
적용예 201 내지 205의 방출 스펙트럼을 측정하고, 도 18에 나타내었으며, 이는 x축과 스펙트럼 곡선에 의해 둘러싸여진 면적이 같을 수 있도록 각각의 스펙트럼의 상대 강도가 정규화되었다.
적용예 251 내지 255 및 비교 적용예 252 내지 254 및 256
적용예 251의 발광 장치 모듈을 실시예 1에서 합성된 형광 물질을 사용하여 생산하였다. 도 19는 적용예 251의 발광 장치 모듈을 나타내는 개념적인 스케치이다. 이 모듈은 그 위에 배열된 열-싱킹 기판(1901) 및 복수의 쉘-형 발광 장치(1900)를 포함한다. 각각의 쉘-형 발광 장치는 도 3b에 보인 구조를 가졌다. 발광 장치 모듈을 하기의 방법으로 생산하였다. 먼저, 390 nm에서 피크를 갖는 광을 방출하는 16 개의 LED(301)를 준비하고, 그들을 그들 중의 중심-대-중심 간격이 6 mm일 수 있는 배열로 열-싱킹 기판(1901) 위에 위치시키고 땜납하였다. 후속적으로, 기판 위에 땜납한 각각의 LED를 금 와이어(303)로 전극에 접속시켰다. 각각의 LED를 그 후 투명 수지(304)로 돔화하고, 돔을 실시예 1의 적색 형광 물질을 함유하는 투명 수지(305)의 층으로 코팅하였다. 또한, 투명 수지(306)의 다른 층, 520 nm에서 피크를 가지는 발광을 방출하는 녹색 형광 물질을 함유하는 투명 수지(307)의 또 다른 층, 그리고 투명 수지(308)의 또 다른 층, 그리고 또 452 nm에서 피크를 가지는 발광을 방출하는 청색 형광 물질을 함유하는 투명 수지(309)의 또 다른 층을 그 위에 순서대로 적층하여 발광 장치 모듈을 생산하였다. 각각의 장치는 위에서 본 경우에 원으로 보였고, 그의 직경은 3.0 mm였다.
실시예 2 내지 5 및 비교예 2 내지 4 및 6에서 합성된 각각의 형광 물질을 사용한 것을 제외하고는 적용예 251의 과정을 반복하여, 적용예 252 내지 255 및 비교 적용예 252 내지 254 및 256의 발광 장치 모듈을 각각 생산하였다.
적용예 251 내지 255 및 비교 적용예 252 내지 254 및 256의 각각의 모듈에 대해서, 표 4 및 도 20에 산광기 및 색 필터를 통해 측정한 방출 효율 및 NTSC 비(즉, CIE1976 색도 다이아그램 상의 u'-v' 색도 좌표계의 값)을 보였다.
Figure pat00004
상기 결과는 종래의 형광 물질을 채용한 비교 적용예의 모듈에서는 높은 방출 효율 및 큰 NTSC 비를 모두 인지하기 어렵다는 것을 나타낸다. 한편, 그러나, 본 결과는 또한 본 실시태양에 따른 적용예 251 내지 255의 모듈이 비교 적용예의 그것과 비교하여 높은 방출 효율 및 큰 NTSC 비를 모두 인지했다는 것을 나타낸다.
특정 실시태양들이 설명되었으며, 이들 실시태양들은 단지 예시의 방법으로 제시된 것이고, 본 발명의 범위를 제한하도록 의도되지 않았다. 사실상, 본원에 설명된 신규한 방법 및 시스템은 각종 다른 형태로 실시될 수 있다; 더욱이, 본원에 설명된 방법 및 시스템의 형태에서 각종 생략, 치환 및 변화가 본 발명의 취지를 벗어남이 없이 만들어질 수 있다. 첨부되는 청구항 및 이들의 동등물들이 이러한 형태 및 변경을 아우르도록 의도되었으며, 본 발명의 범위 및 취지 내에 속한다.
200: 수지 스템
201: 리드
202: 리드
203: 수지 부재
204: 반사 표면
205: 오목부
206: 발광 요소
207: 본딩 와이어
208: 본딩 와이어
209: 인광 물질 층
210: 인광 물질 물질
211: 수지 층

Claims (13)

  1. 4가 금속 원소로 구성되는 군에서 선택된 금속 원소 M1을 함유하는 화합물,
    In(III) 및 Ga(III)이 아닌 3가 금속 원소로 구성되는 군에서 선택된 금속 원소 M2를 함유하는 화합물,
    M1, M2, In(III) 및 Ga(III)이 아닌 금속 원소로 구성되는 군에서 선택된 금속 원소 M을 함유하는 화합물,
    임의의 상술한 금속 원소가 아닌 방출 중심 원소 EC를 함유하는 화합물, 및
    In(III) 및 Ga(III)으로 구성되는 군에서 선택된 금속 원소 L을 함유하는 화합물
    을 혼합하여 물질 혼합물을 제조하는 단계, 및
    물질 혼합물을 연소하는 단계
    를 포함하는, 250 내지 500 nm의 파장 범위에 있는 빛에 의한 여기 하에서 570 내지 650 nm의 파장 범위에서 피크를 갖는 발광을 방출하는 형광 물질의 생산 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 금속 원소 M1, M2 및 M이 각각 Si, Al 및 Sr인 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 금속 원소 L을 함유하는 화합물이 산화물 또는 질화물인 방법.
  4. 4가 금속 원소로 구성되는 군에서 선택된 금속 원소 M1을 함유하는 화합물,
    In(III) 및 Ga(III)이 아닌 3가 금속 원소로 구성되는 군에서 선택된 금속 원소 M2를 함유하는 화합물,
    M1, M2, In(III) 및 Ga(III)이 아닌 금속 원소로 구성되는 군에서 선택된 금속 원소 M을 함유하는 화합물,
    임의의 상술한 금속 원소가 아닌 방출 중심 원소 EC를 함유하는 화합물, 및
    In(III) 및 Ga(III)으로 구성되는 군에서 선택된 금속 원소 L을 함유하는 화합물
    을 혼합하여 물질 혼합물을 제조하는 단계, 및
    상기 물질 혼합물을 연소하는 단계에 의해서 획득되며, 250 내지 500 nm의 파장 범위에 있는 빛에 의한 여기 하에서 570 내지 650 nm의 파장 범위에서 피크를 갖는 발광을 방출하는 형광 물질.
  5. 250 내지 500 nm의 파장 범위에서 빛을 발하는 발광 요소(S1);
    4가 금속 원소로 구성되는 군에서 선택된 금속 원소 M1을 함유하는 화합물,
    In(III) 및 Ga(III)이 아닌 3가 금속 원소로 구성되는 군에서 선택된 금속 원소 M2를 함유하는 화합물,
    M1, M2, In(III) 및 Ga(III)이 아닌 금속 원소로 구성되는 군에서 선택된 금속 원소 M을 함유하는 화합물,
    임의의 상술한 금속 원소가 아닌 방출 중심 원소 EC를 함유하는 화합물, 및
    In(III) 및 Ga(III)으로 구성되는 군에서 선택된 금속 원소 L을 함유하는 화합물
    을 혼합하여 물질 혼합물을 제조하는 단계, 및
    물질 혼합물을 연소하는 단계에 의해서 획득되며, 상기 발광 요소(S1)으로부터 발한 빛에 의한 여기 하에서 570 내지 650 nm의 파장 범위에서 피크를 갖는 발광을 방출하는 형광 물질(R); 및
    상기 발광 요소(S1)로부터 발한 빛에 의한 여기 하에서 430 내지 580 nm의 파장 범위에서 피크를 갖는 발광을 방출하는 다른 형광 물질(G)
    을 포함하는 발광 장치.
  6. 250 내지 430 nm의 파장 범위에서 빛을 발하는 발광 요소(S2);
    4가 금속 원소로 구성되는 군에서 선택된 금속 원소 M1을 함유하는 화합물,
    In(III) 및 Ga(III)이 아닌 3가 금속 원소로 구성되는 군에서 선택된 금속 원소 M2를 함유하는 화합물,
    M1, M2, In(III) 및 Ga(III)이 아닌 금속 원소로 구성되는 군에서 선택된 금속 원소 M을 함유하는 화합물,
    임의의 상술한 금속 원소가 아닌 방출 중심 원소 EC를 함유하는 화합물, 및
    In(III) 및 Ga(III)으로 구성되는 군에서 선택된 금속 원소 L을 함유하는 화합물
    을 혼합하여 물질 혼합물을 제조하는 단계, 및
    물질 혼합물을 연소하는 단계에 의해서 획득되며, 상기 발광 요소(S2)로부터 발한 빛에 의한 여기 하에서 570 내지 650 nm의 파장 범위에서 피크를 갖는 발광을 방출하는 형광 물질(R);
    상기 발광 요소(S2)로부터 발한 빛에 의한 여기 하에서 490 내지 580 nm의 파장 범위에서 피크를 갖는 발광을 방출하는 다른 형광 물질(G); 및
    상기 발광 요소(S2)로부터 발한 빛에 의한 여기 하에서 400 내지 490 nm의 파장 범위에서 피크를 갖는 발광을 방출하는 또 다른 형광 물질(B)
    을 포함하는 발광 장치.
  7. 기판 및 그 위에 제공된 복수의 발광 장치를 포함하고,
    상기 각각의 발광 장치가
    250 내지 500 nm의 파장 범위에서 빛을 발하는 발광 요소(S1);
    4가 금속 원소로 구성되는 군에서 선택된 금속 원소 M1을 함유하는 화합물,
    In(III) 및 Ga(III)이 아닌 3가 금속 원소로 구성되는 군에서 선택된 금속 원소 M2를 함유하는 화합물,
    M1, M2, In(III) 및 Ga(III)이 아닌 금속 원소로 구성되는 군에서 선택된 금속 원소 M을 함유하는 화합물,
    임의의 상술한 금속 원소가 아닌 방출 중심 원소 EC를 함유하는 화합물, 및
    In(III) 및 Ga(III)으로 구성되는 군에서 선택된 금속 원소 L을 함유하는 화합물
    을 혼합하여 물질 혼합물을 제조하는 단계, 및
    상기 물질 혼합물을 연소하는 단계에 의해서 획득되며, 250 내지 500 nm의 파장 범위에 있는 빛에 의한 여기 하에서 570 내지 650 nm의 파장 범위에서 피크를 갖는 발광을 방출하는 형광 물질 (R); 및
    상기 발광 요소(S1)로부터 발한 빛에 의한 여기 하에서 430 내지 580 nm의 파장 범위를 갖는 발광을 방출하는 다른 형광 물질(G)
    을 포함하는 발광 장치 모듈.
  8. 기판 및 그 위에 제공된 복수의 발광 장치를 포함하고,
    상기 각각의 발광 장치가
    250 내지 430 nm의 파장 범위에서 빛을 발하는 발광 요소(S2);
    4가 금속 원소로 구성되는 군에서 선택된 금속 원소 M1을 함유하는 화합물,
    In(III) 및 Ga(III)이 아닌 3가 금속 원소로 구성되는 군에서 선택된 금속 원소 M2를 함유하는 화합물,
    M1, M2, In(III) 및 Ga(III)이 아닌 금속 원소로 구성되는 군에서 선택된 금속 원소 M을 함유하는 화합물,
    임의의 상술한 금속 원소가 아닌 방출 중심 원소 EC를 함유하는 화합물, 및
    In(III) 및 Ga(III)으로 구성되는 군에서 선택된 금속 원소 L을 함유하는 화합물
    을 혼합하여 물질 혼합물을 제조하는 단계, 및
    물질 혼합물을 연소하는 단계에 의해서 획득되며, 상기 발광 요소(S2)로부터 발한 빛에 의한 여기 하에서 570 내지 650 nm의 파장 범위에서 피크를 갖는 발광을 방출하는 형광 물질(R);
    상기 발광 요소(S2)로부터 발한 빛에 의한 여기 하에서 490 내지 580 nm의 파장 범위에서 피크를 갖는 발광을 방출하는 다른 형광 물질(G); 및
    상기 발광 요소(S2)로부터 발한 빛에 의한 여기 하에서 400 내지 490 nm의 파장 범위에서 피크를 갖는 발광을 방출하는 또 다른 형광 물질(B)
    을 포함하는 발광 장치 모듈.
  9. 하기의 화학식 (I)에 의해 나타내어지고:
    (M1 - xECx)aM1 bM2LcOdNe (I)
    (상기 식에서, M1은 4가 금속 원소로 구성되는 군에서 선택된 금속 원소이고, M2는 In(III) 및 Ga(III)이 아닌 3가 금속 원소로 구성되는 군에서 선택된 금속 원소이고, L은 In(III) 및 Ga(III)으로 구성되는 군에서 선택된 금속 원소이고, M은 M1, M2, In(III) 및 Ga(III)이 아닌 금속 원소로 구성되는 군에서 선택된 금속 원소이고, EC는 임의의 상술한 금속 원소가 아닌 방출 중심 원소이고, x, a, b, c, d 및 e는 각각 0<x<0.4, 0.65<a<0.80, 2<b<3, 0<c<0.1, 0.3<d<0.6 및 4<e<5의 조건을 만족시키는 숫자임); 및
    250 내지 500 nm의 파장 범위에 있는 빛에 의한 여기 하에서 570 내지 650 nm의 파장 범위에서 피크를 갖는 발광을 방출하는 형광 물질.
  10. 250 내지 500 nm의 파장 범위에서 빛을 발하는 발광 요소(S1);
    하기의 화학식 (I)에 의해 나타내어지고;
    (M1 - xECx)aM1 bM2LcOdNe (I)
    (상기 식에서, M1은 4가 금속 원소로 구성되는 군에서 선택된 금속 원소이고, M2는 In(III) 및 Ga(III)이 아닌 3가 금속 원소로 구성되는 군에서 선택된 금속 원소이고, L은 In(III) 및 Ga(III)으로 구성되는 군에서 선택된 금속 원소이고, M은 M1, M2, In(III) 및 Ga(III)이 아닌 금속 원소로 구성되는 군에서 선택된 금속 원소이고, EC는 임의의 상술한 금속 원소가 아닌 방출 중심 원소이고, x, a, b, c, d 및 e는 각각 0<x<0.4, 0.65<a<0.80, 2<b<3, 0<c<0.1, 0.3<d<0.6 및 4<e<5의 조건을 만족시키는 숫자임); 및 250 내지 500 nm의 파장 범위에 있는 빛에 의한 여기 하에서 570 내지 650 nm의 파장 범위에서 피크를 갖는 발광을 방출하는 형광 물질 (R); 및
    상기 발광 요소(S1)로부터 발한 빛에 의한 여기 하에서 430 내지 580 nm의 파장 범위에서 피크를 갖는 발광을 방출하는 다른 형광 물질(G)
    을 포함하는 발광 장치.
  11. 250 내지 430 nm의 파장 범위에서 빛을 발하는 발광 요소(S2);
    하기의 화학식 (I)에 의해 나타내어지고;
    (M1 - xECx)aM1 bM2LcOdNe (I)
    (상기 식에서, M1은 4가 금속 원소로 구성되는 군에서 선택된 금속 원소이고, M2는 In(III) 및 Ga(III)이 아닌 3가 금속 원소로 구성되는 군에서 선택된 금속 원소이고, L은 In(III) 및 Ga(III)으로 구성되는 군에서 선택된 금속 원소이고, M은 M1, M2, In(III) 및 Ga(III)이 아닌 금속 원소로 구성되는 군에서 선택된 금속 원소이고, EC는 임의의 상술한 금속 원소가 아닌 방출 중심 원소이고, x, a, b, c, d 및 e는 각각 0<x<0.4, 0.65<a<0.80, 2<b<3, 0<c<0.1, 0.3<d<0.6 및 4<e<5의 조건을 만족시키는 숫자임); 및 250 내지 500 nm의 파장 범위에 있는 빛에 의한 여기 하에서 570 내지 650 nm의 파장 범위에서 피크를 갖는 발광을 방출하는 형광 물질 (R);
    상기 발광 요소(S2)로부터 발한 빛에 의한 여기 하에서 490 내지 580 nm의 파장 범위에서 피크를 갖는 발광을 방출하는 다른 형광 물질(G); 및
    상기 발광 요소(S2)로부터 발한 빛에 의한 여기 하에서 400 내지 490 nm의 파장 범위에서 피크를 갖는 발광을 방출하는 또 다른 형광 물질(B)
    을 포함하는 발광 장치.
  12. 기판 및 그 위에 제공된 복수의 발광 장치를 포함하고,
    상기 각각의 발광 장치가
    250 내지 500 nm의 파장 범위에서 빛을 발하는 발광 요소(S1);
    하기의 화학식 (I)에 의해 나타내어지고;
    (M1 - xECx)aM1 bM2LcOdNe (I)
    (상기 식에서, M1은 4가 금속 원소로 구성되는 군에서 선택된 금속 원소이고, M2는 In(III) 및 Ga(III)이 아닌 3가 금속 원소로 구성되는 군에서 선택된 금속 원소이고, L은 In(III) 및 Ga(III)으로 구성되는 군에서 선택된 금속 원소이고, M은 M1, M2, In(III) 및 Ga(III)이 아닌 금속 원소로 구성되는 군에서 선택된 금속 원소이고, EC는 임의의 상술한 금속 원소가 아닌 방출 중심 원소이고, x, a, b, c, d 및 e는 각각 0<x<0.4, 0.65<a<0.80, 2<b<3, 0<c<0.1, 0.3<d<0.6 및 4<e<5의 조건을 만족시키는 숫자임); 및 250 내지 500 nm의 파장 범위에 있는 빛에 의한 여기 하에서 570 내지 650 nm의 파장 범위에서 피크를 갖는 발광을 방출하는 형광 물질 (R); 및
    상기 발광 요소(S1)로부터 발한 빛에 의한 여기 하에서 430 내지 580 nm의 파장 범위에서 피크를 갖는 발광을 방출하는 다른 형광 물질(G)
    을 포함하는 발광 장치 모듈.
  13. 기판 및 그 위에 제공된 복수의 발광 장치를 포함하고,
    상기 각각의 발광 장치가
    250 내지 430 nm의 파장 범위에서 빛을 발하는 발광 요소(S2);
    하기의 화학식 (I)에 의해 나타내어지고;
    (M1 - xECx)aM1 bM2LcOdNe (I)
    (상기 식에서, M1은 4가 금속 원소로 구성되는 군에서 선택된 금속 원소이고, M2는 In(III) 및 Ga(III)이 아닌 3가 금속 원소로 구성되는 군에서 선택된 금속 원소이고, L은 In(III) 및 Ga(III)으로 구성되는 군에서 선택된 금속 원소이고, M은 M1, M2, In(III) 및 Ga(III)이 아닌 금속 원소로 구성되는 군에서 선택된 금속 원소이고, EC는 임의의 상술한 금속 원소가 아닌 방출 중심 원소이고, x, a, b, c, d 및 e는 각각 0<x<0.4, 0.65<a<0.80, 2<b<3, 0<c<0.1, 0.3<d<0.6 및 4<e<5의 조건을 만족시키는 숫자임); 및 250 내지 500 nm의 파장 범위에 있는 빛에 의한 여기 하에서 570 내지 650 nm의 파장 범위에서 피크를 갖는 발광을 방출하는 형광 물질 (R);
    상기 발광 요소(S2)로부터 발한 빛에 의한 여기 하에서 490 내지 580 nm의 파장 범위에서 피크를 갖는 발광을 방출하는 다른 형광 물질(G); 및
    상기 발광 요소(S2)로부터 발한 빛에 의한 여기 하에서 400 내지 490 nm의 파장 범위에서 피크를 갖는 발광을 방출하는 또 다른 형광 물질(B)
    을 포함하는 발광 장치 모듈.
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