KR20120104704A - Green phosphor, light emitting device, display apparatus and illumination apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 형광체에 관한 것으로서, 특히 색순도가 우수한 녹색 형광체와, 이을 이용하여 높은 색재현성과 우수한 연색성를 갖는 백색 발광장치 및 조명장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
일반적으로, 파장변환을 위한 형광체 물질은 다양한 광원의 특정 파장광을 원하는 파장광으로 변환시키는 물질로 사용되고 있다. 특히, 다양한 광원 중 발광다이오드는 저전력 구동 및 우수한 광효율으로 인해 LCD 백라이트와 자동차 조명 및 가정용 조명장치로서 유익하게 적용될 수 있으므로, 최근에 형광체 물질은 백색 발광장치를 제조하기 위한 핵심기술로 각광받고 있다.
In general, phosphor materials for wavelength conversion are used as materials for converting specific wavelength light of various light sources into desired wavelength light. In particular, since light emitting diodes among various light sources can be advantageously applied as LCD backlights, automobile lights, and home lighting devices due to low power driving and excellent light efficiency, phosphor materials have recently been spotlighted as a core technology for manufacturing white light emitting devices.
일반적으로, 백색 발광장치는 청색 또는 자외선 LED칩에 1종 이상의 형광체(예, 황색 또는 적색 및 청색)을 적용하는 방식으로 제조되고 있다. 특히, 적색 형광체와 함께 다른 1종 이상의 형광체를 조합하여 사용하는 형태에서, 각 형광체의 반치폭이 낮은 경우에 충분한 연색지수를 확보하기 어려우며, 원하는 천연 백색광을 구현하는데 한계가 있다. 이러한 연색성에 대한 요구는 상기 백색 발광장치가 조명용 광원으로 채용되는데 있어서 중요한 평가사항이 될 수 있다.
In general, white light emitting devices are manufactured by applying one or more phosphors (eg, yellow or red and blue) to a blue or ultraviolet LED chip. In particular, in the form using a combination of one or more other phosphors with a red phosphor, it is difficult to secure a sufficient color rendering index when the half-value width of each phosphor is low, there is a limit to implement the desired natural white light. Such a demand for color rendering may be an important evaluation matter when the white light emitting device is employed as a light source for illumination.
특히, 종래의 녹색 형광체는 색순도가 낮으며, 상대적으로 휘도가 낮다는 문제점을 갖고 있으므로, 백색 발광장치에 다른 색의 형광체와 함께 조합하여 사용될 경우에, 높은 색재현성과 함께 우수한 연색성을 구현하는데 어려움이 있어 왔다. In particular, since the conventional green phosphor has a problem of low color purity and relatively low luminance, when used in combination with phosphors of different colors in a white light emitting device, it is difficult to realize excellent color rendering with high color reproducibility. This has been.
본 발명의 목적 중 하나는 상기한 종래 기술의 문제를 해결하기 위한 것으로서, 색순도가 우수하면서 고휘도를 보장할 수 있는 새로운 녹색 형광체를 제공하는데 있다.One of the objectives of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and to provide a new green phosphor that can guarantee high brightness while excellent in color purity.
또한, 본 발명의 목적 중 또 다른 하나는 상기한 녹색 형광체를 채용하여 높은 색재현성과 우수한 연색지수를 갖는 백색 발광장치 및 조명장치를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a white light emitting device and a lighting device having high color reproducibility and excellent color rendering index by employing the green phosphor.
상기한 기술적 과제를 실현하기 위해서, 본 발명의 일 관점은, In order to realize the above technical problem, one aspect of the present invention is
모체 구성원소로서 적어도 M 원소와 Al 원소 및 규소, 산소 및 질소와 함께, 부활제로서 적어도 1종의 희토류 원소(Re)를 함유하며, 여기서, M은 Mg, Ca, Sr 및 Ba로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 1종의 원소이고, 상기 희토류 원소(Re)는, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm 및 Yb으로 구성된 그룹으로부터 선택되고, X 선 회절 패턴에서 최대 강도의 회절 피크가 100% 일 때에 2θ이 29.0°?30.5°와 31.0°?31.5°범위에서 상대 강도가 20% 이상의 회절 피크를 나타내는 상을 가지는 녹색 형광체를 제공한다.
It contains at least one rare earth element (Re) as an activator, with at least M element and Al element and silicon, oxygen and nitrogen as parent member elements, where M is from a group consisting of Mg, Ca, Sr and Ba At least one element selected, and the rare earth element Re is selected from the group consisting of Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm and Yb, and has an X-ray diffraction pattern When the diffraction peak of the maximum intensity is 100% in the present invention provides a green phosphor having a phase exhibiting a diffraction peak of 20% or more relative intensity in the range 29.0 ° 30.5 ° and 31.0 ° 31.5 °.
상기 형광체는 430㎚?470㎚ 피크파장을 갖는 여기원을 조사할 때에 520?530㎚ 범위에 피크 파장을 갖는 광을 방출할 수 있다.
The phosphor may emit light having a peak wavelength in the range of 520 to 530 nm when irradiating an excitation source having a 430 nm to 470 nm peak wavelength.
상기 형광체의 X 선 회절 패턴에서 26.3°?27.3°, 33.0°?34.0° 및 35.5°?36.5°의 범위에서 상대 강도가 20% 이상의 회절 피크를 나타낼 수 있다.
In the X-ray diffraction pattern of the phosphor, a relative intensity may exhibit a diffraction peak of 20% or more in the range of 26.3 ° -27.3 °, 33.0 ° -34.0 °, and 35.5 ° -36.5 °.
상기 형광체는 일반식 BaqSim - xAlxOyNn -y:Re으로 표현될 수 있으며, 상기 식에서, m은 3의 배수±0.2이며, n은 4의 배수±0.2이며, 0.1 < q/m ≤0.7와 0.001 < x/m ≤0.1을 만족한다. 여기서, 상기 부활제인 희토류 원소(Re)는 Eu를 포함할 수 있다.
The phosphor may be represented by the general formula Ba q Si m - x Al x O y N n -y : Re, wherein m is a multiple of 3 ± 0.2, n is a multiple of 4 ± 0.2, 0.1 < It satisfies q / m ≤ 0.7 and 0.001 <x / m ≤ 0.1. Here, the rare earth element Re as the activator may include Eu.
본 발명의 다른 측면은, 여기광을 방출하는 LED 칩과, 상기 LED 칩 주위에 배치되어 상기 여기광의 적어도 일부를 파장변환하며, 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 녹색 형광체와, 상기 LED 칩의 방출파장 및 상기 녹색 형광체의 발광파장과 다른 파장의 광을 제공하는 적어도 하나의 발광요소를 포함하며, 상기 적어도 하나의 발광요소는, 추가적인 LED 칩 및 다른 종의 형광체 중 적어도 하나인 백색 발광장치를 제공한다. According to another aspect of the present invention, there is provided an LED chip that emits excitation light, a green phosphor according to any one of
상기 LED 칩은 430~470nm 범위에 피크파장을 갖는 청색 LED 칩이며, 상기 적어도 하나의 발광요소는 적색 형광체를 포함할 수 있다. 이 경우에, 상기 적색 형광체의 발광파장 피크는 600?660nm이고, 상기 녹색 형광체의 발광파장 피크는 520?530nm일 수 있다.
The LED chip is a blue LED chip having a peak wavelength in the range of 430 ~ 470nm, the at least one light emitting element may include a red phosphor. In this case, the emission wavelength peak of the red phosphor may be 600-660 nm, and the emission wavelength peak of the green phosphor may be 520-530 nm.
본 발명의 또 다른 측면은, 디스플레이 장치는 LED 광원 모듈과, 상기 LED 광원 모듈의 광을 조사되며, 화상을 표시하기 위한 화상표시패널을 포함하며, 상기 LED 광원 모듈은, 회로 기판과, 상기 회로기판에 실장되며 상술된 녹색 형광체를 파장변환물질로 이용하는 백색 발광장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
Another aspect of the invention, the display device includes an LED light source module, an image display panel for displaying an image, irradiated with the light of the LED light source module, the LED light source module, the circuit board, the circuit The display device may include a white light emitting device mounted on a substrate and using the above-described green phosphor as a wavelength conversion material.
본 발명의 다른 측면은, LED 광원 모듈과, 상기 LED 광원 모듈의 상부에 배치되며, 상기 LED 광원 모듈로부터 입사된 광을 균일하게 확산시키는 확산시트;를 포함하며, 상기 LED 광원 모듈은, 회로 기판과, 상기 회로기판에 실장되며 상술된 녹색 형광체를 파장변환물질로 이용하는 백색 발광장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명장치를 제공할 수 있다.Another aspect of the present invention includes an LED light source module and a diffusion sheet disposed above the LED light source module and uniformly diffusing light incident from the LED light source module, wherein the LED light source module includes a circuit board. And a white light emitting device mounted on the circuit board and using the above-described green phosphor as a wavelength converting material.
새로운 녹색 형광체를 구현하여 각 결정의 장점을 결합함으로써 우수한 특성을갖는 파장변환물질을 제공할 수 있다. β-사이알론 형광체의 결정을 부분적으로 채용함으로써 고연색성을 보장할 수 있는 큰 반치폭을 갖는 적색광을 제공할 수 있으며, 그 비율에 따라 다양한 특성을 만족하는 발광스펙트럼을 제공할 수 있다. 종래의 백색 발광장치에 대비하여 5% 이상의 CRI(연색지수) 상승효과를 기대할 수 있다. New green phosphors can be implemented to combine the advantages of each crystal to provide wavelength converting materials with superior properties. By partially employing the crystals of the β-sialon phosphor, red light having a large half width can be provided to ensure high color rendering, and a light emission spectrum that satisfies various characteristics according to the ratio can be provided. As compared with the conventional white light emitting device, a CRI (color rendering index) synergistic effect of 5% or more can be expected.
또한, 알루미늄 함유와 함께 산소 원소 자리에 질소 원소를 부분적으로 치환함으로써 새로운 복합 결정을 도입하여 고연색성을 보장할 수 있을 뿐만 아니라, 질화물계 형광체에서 기대되는 높은 발광특성과 우수한 열적, 화학적 안전성을 가질 수 있고, 이러한 장점에 의해 고출력/고신뢰성 백색 발광장치 제조에 유익하게 사용될 수 있다. In addition, by partially substituting the nitrogen element in place of the oxygen element together with the aluminum content, new complex crystals can be introduced to ensure high color rendering, and also have high luminescence properties and excellent thermal and chemical safety expected in nitride-based phosphors. By this advantage, it can be advantageously used for manufacturing high power / high reliability white light emitting devices.
도1은 본 발명의 실시예에 따른 녹색 형광체와 종래의 녹색 형광체의 XRD 회절 패턴을 비교하는 그래프이다.
도2는 본 발명의 실시예에 따른 녹색 형광체의 XRD 회절 패턴의 주요부분을 나타내는 그래프이다.
도3은 본 발명의 실시예에 따른 녹색 형광체와 종래의 녹색 형광체의 발광스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
도4 내지 도6은 본 발명의 다양한 실시형태에 따른 백색 발광장치를 나타내는 개략도이다.
도7 및 도8은 본 발명의 일 실시형태에 따른 LED 광원모듈을 개략적으로 나타내는 측단면도이다.
도9a 및 도9b는 본 발명의 다양한 실시형태에 따른 백라이트 유닛을 나타내는 단면도이다.
도10은 본 발명의 일 실시형태에 따른 디스플레이 장치를 나타내는 분해사시도이다.1 is a graph comparing XRD diffraction patterns of a green phosphor and a conventional green phosphor according to an embodiment of the present invention.
2 is a graph showing the main part of the XRD diffraction pattern of the green phosphor according to the embodiment of the present invention.
Figure 3 is a graph showing the emission spectrum of the green phosphor and the conventional green phosphor according to an embodiment of the present invention.
4 to 6 are schematic diagrams illustrating a white light emitting device according to various embodiments of the present disclosure.
7 and 8 are side cross-sectional views schematically showing an LED light source module according to an embodiment of the present invention.
9A and 9B are cross-sectional views illustrating a backlight unit according to various embodiments of the present disclosure.
10 is an exploded perspective view showing a display device according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면 및 실시예를 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
Hereinafter, with reference to the accompanying drawings and embodiments will be described the present invention in more detail.
본 발명에 따른 녹색 형광체는 모체 구성원소로서 적어도 M 원소와 Al 원소 및 규소, 산소 및 질소와 함께, 부활제로서 적어도 1종의 희토류 원소(Re)를 함유한다. 여기서, M은 Mg, Ca, Sr 및 Ba로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 1종의 원소이고, 상기 희토류 원소(Re)는, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm 및 Yb으로 구성된 그룹으로부터 선택된다. The green phosphor according to the present invention contains at least one rare earth element (Re) as an activator together with at least M element and Al element and silicon, oxygen and nitrogen as the parent member. Here, M is at least one element selected from the group consisting of Mg, Ca, Sr and Ba, and the rare earth element Re is Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er , Tm and Yb.
또한, 본 발명에 따른 녹색 형광체는 X 선 회절 패턴으로 정의될 수 있다. 상기 녹색 형광체에 대한 X선 회절 패턴에서는, 2θ이 29.0°?30.5°와 31.0°?31.5°범위에서 회절 피크를 나타낸다. 이 때에, 각 회절 피크는 최대 강도의 회절 피크가 100% 일 때에 상대 강도가 20% 이상을 갖는다(실시예 및 도1,2 참조).
In addition, the green phosphor according to the present invention may be defined as an X-ray diffraction pattern. In the X-ray diffraction pattern for the green phosphor, 2θ shows a diffraction peak in a range of 29.0 ° to 30.5 ° and 31.0 ° to 31.5 °. At this time, each diffraction peak has a relative intensity of 20% or more when the diffraction peak of maximum intensity is 100% (see Examples and Figs. 1 and 2).
추가적으로, 상기 형광체의 X 선 회절 패턴에서 26.3°?27.3°, 33.0°?34.0° 및 35.5°?36.5°의 범위에서 상대 강도가 20% 이상의 회절 피크를 나타낼 수 있다.
In addition, in the X-ray diffraction pattern of the phosphor, the relative intensity may exhibit a diffraction peak of 20% or more in the range of 26.3 ° -27.3 °, 33.0 ° -34.0 °, and 35.5 ° -36.5 °.
상기 신규한 녹색 형광체는 430㎚?470㎚ 피크파장을 갖는 여기원을 조사할 때에 520?530㎚ 범위에 피크 파장을 갖는 광을 방출할 수 있다. 반치폭도 비교적 좁고, 기존의 540㎚ 피크파장을 갖는 녹색 형광체이 비해 색순도가 우수하다. 이러한 색 순도가 우수한 녹색 형광체를 이용하여 백색 발광장치를 색재현성이 우수하면서 연색지수가 향상되는 효과를 기대할 수 있다.
The novel green phosphor may emit light having a peak wavelength in the range of 520 to 530 nm when irradiating an excitation source having a 430 nm to 470 nm peak wavelength. The half width is also relatively narrow, and color purity is superior to that of the green phosphor having a conventional 540 nm peak wavelength. By using the green phosphor having excellent color purity, the white light emitting device can be expected to have an excellent color reproducibility while improving the color rendering index.
상기 녹색 형광체는 일반식 BaqSim - xAlxOyNn -y:Re으로 표현될 수 있으며, 상기 식에서, m은 3의 배수±0.2이며, n은 4의 배수±0.2이며, 0.1 < q/m ≤0.7와 0.001 < x/m ≤0.1을 만족한다. 여기서, 상기 부활제인 희토류 원소(Re)는 Eu를 포함할 수 있다.
The green phosphor is represented by the general formula Ba q Si m - x Al x O y N n -y: and can be expressed by Re, and, wherein, m is a multiple of ± 0.2 3, n is a multiple of 4 ± 0.2, 0.1 <q / m ≤ 0.7 and 0.001 <x / m ≤ 0.1 are satisfied. Here, the rare earth element Re as the activator may include Eu.
적어도 M 원소 또는 그 화합물, Al 또는 Al 화합물 및 Si 또는 Si 화합물과 함께 부활제로 사용될 희토류 원소(Re) 화합물을 측량하여 혼합한다. 여기서, 각각의 화합물은 탄산화물, 산화물 및 질화물 중 어느 하나일 수 있다. A rare earth element (Re) compound to be used as an activator is measured and mixed with at least M element or a compound thereof, Al or Al compound and Si or Si compound. Here, each compound may be any one of carbonate, oxide and nitride.
여기서, M은 Mg, Ca, Sr 및 Ba로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 1종의 원소이고, 상기 희토류 원소(Re)는, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm 및 Yb으로 구성된 그룹으로부터 선택된다. Here, M is at least one element selected from the group consisting of Mg, Ca, Sr and Ba, and the rare earth element Re is Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er , Tm and Yb.
상기한 혼합물을 질소분위기에서 1800?2200℃에서 소성하고, 소성된 결과를 수거하여 분쇄하고, 소정의 후열처리 및 산세공정을 통해 원하는 녹색 형광체를 제조할 수 있다.
The mixture is calcined at 1800-2200 ° C. in a nitrogen atmosphere, the calcined results are collected and pulverized, and a desired green phosphor can be prepared through a predetermined post-heat treatment and pickling process.
이하, 다양한 실시예를 통해서 본 발명을 더욱 상세히 설명하나 본 발명의 기술적 사상이 이러한 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail through various embodiments, but the technical spirit of the present invention is not limited to these embodiments.
이하, 다양한 실시예를 통해서 본 발명을 더욱 상세히 설명하나 본 발명의 기술적 사상이 이러한 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail through various embodiments, but the technical spirit of the present invention is not limited to these embodiments.
<< 실시예Example >>
원료물질 BaO, Si3N4, Al2O3, Eu2O3을 칭량하여 원료물질을 마련하고, 마련한 원료물질을 볼밀을 이용하여 에탄올 용매와 혼합하였다.Raw materials BaO, Si 3 N 4 , Al 2 O 3 , Eu 2 O 3 were weighed to prepare raw materials, and the prepared raw materials were mixed with an ethanol solvent using a ball mill.
원료혼합물을 건조기를 사용하여 에탄올 용매를 휘발시키고, 질화붕소(BN) 도가니에 건조된 원료혼합물을 충진하고, 원료혼합물이 충진된 질화붕소 도가니를 가열로에 삽입하고, 질소(N2) 분위기의 가스상태에서 1950℃로 8시간 동안 소성하였다. In the raw material mixture, a ethanol solvent was volatilized using a dryer, a boron nitride (BN) crucible was filled with the dried raw material mixture, a boron nitride crucible filled with the raw material mixture was inserted into a heating furnace, and a nitrogen (N 2 ) atmosphere was added. The gas was calcined at 1950 ° C. for 8 hours.
소성된 형광체를 분쇄하고, 소정의 후열처리 및 산세공정을 통해 복합 결정 형광체를 마련하였다.
The calcined phosphor was pulverized, and a composite crystal phosphor was prepared through a predetermined post-heat treatment and pickling process.
실시예에 따라 합성된 녹색 형광체와 함께 종래의 β-SIALON에 대한 X선 회절(XRD) 패턴을 측정하여 도1에 나타내었다.The X-ray diffraction (XRD) pattern for the conventional β-SIALON along with the green phosphor synthesized according to the embodiment was measured and shown in FIG. 1.
도1을 참조하면, 실시예의 녹색 형광체에 따른 XRD 패턴(ⓐ)은 종래의 β-SIALON의 XRD 패턴(ⓑ)과 비교하여 주요하게는 A로 표시된 영역에서 고유한 피크영역을 나타낸다. Referring to Fig. 1, the XRD pattern ⓐ according to the green phosphor of the embodiment shows an inherent peak region in the region marked A mainly in comparison with the conventional XRD pattern ⓑ of β-SIALON.
도1의 XRD 패턴에서 A영역을 확대하여 나타낸 도2를 참조하면, 최대 강도의 회절 피크(@ 약 34°)를 100%이라 할 때에, 2θ가 29.0°?30.5°범위와 31.0°?31.5°범위에서 상대 강도가 20% 이상의 회절 피크를 나타낸다.Referring to Fig. 2 showing an enlarged area A in the XRD pattern of Fig. 1, when the diffraction peak of maximum intensity (@ about 34 °) is 100%, 2θ is in the range of 29.0 ° to 30.5 ° and 31.0 ° to 31.5 °. Relative intensity in the range shows a diffraction peak of 20% or more.
구체적으로, 도2에 도시된 바와 같이, 29.0°?30.5°범위에서 4개의 회절 피크(약 29.1°, 약 29.6°, 약 30.1°, 약 30.3°)를 나타내며, 31.0°?31.5°범위에서 2개의 회절 피크(약 31.2°, 약 31.3°)를 나타낸다.
Specifically, as shown in FIG. 2, four diffraction peaks (about 29.1 °, about 29.6 °, about 30.1 °, and about 30.3 °) are displayed in the range of 29.0 ° to 30.5 °, and 2 in the range of 31.0 ° to 31.5 °. Diffraction peaks (about 31.2 °, about 31.3 °).
상기한 회절 피크 외에도, 상기 형광체의 X선 회절 패턴에서는, 도1에 도시된 바와 같이, β-SIALON의 XRD 패턴(ⓑ)과 유사하게, 26.3°?27.3°, 33.0°?34.0° 및 35.5°?36.5°의 범위에서 상대 강도가 20% 이상의 회절 피크를 나타낼 수 있다.
In addition to the diffraction peaks described above, in the X-ray diffraction pattern of the phosphor, as shown in FIG. 1, similar to the XRD pattern (ⓑ) of β-SIALON, 26.3 ° -27.3 °, 33.0 ° -34.0 °, and 35.5 ° Relative intensity in the range of 36.5 ° can exhibit diffraction peaks of 20% or more.
도3은 본 발명의 실시예에 따른 녹색 형광체(ⓐ)와 종래의 β-SIALON 녹색 형광체(ⓑ)의 발광스펙트럼을 나타내는 그래프이다. Figure 3 is a graph showing the emission spectrum of the green phosphor (ⓐ) and the conventional β-SIALON green phosphor (ⓑ) according to an embodiment of the present invention.
도3에 나타난 바와 같이, 종래의 β-SIALON(ⓑ)은 약 540㎚의 피크 파장을 갖는 반면에, 본 발명에 따른 녹색 형광체는 약 525㎚의 피크 파장으로 약 15㎚도 보다 짧게 쉬프트된 것을 확인할 수 있다. 즉, 본 실시예에 따른 녹색 형광체의 발광파장이 보다 단파장화됨으로써 종래의 녹색 형광체보다 높은 색순도를 제공할 수 있다는 것을 알 수 있다.
As shown in Fig. 3, the conventional β-SIALON (ⓑ) has a peak wavelength of about 540 nm, whereas the green phosphor according to the present invention is shifted shorter by about 15 nm with a peak wavelength of about 525 nm. You can check it. That is, it can be seen that the light emission wavelength of the green phosphor according to the present embodiment is shorter, thereby providing higher color purity than the conventional green phosphor.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 형광체를 포함하는 다양한 응용형태를 설명하기로 한다.
Hereinafter, various application forms including phosphors according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도4은 본 발명의 일 실시형태에 따른 백색 발광장치를 나타내는 개략도이다.4 is a schematic view showing a white light emitting device according to an embodiment of the present invention.
도4에 도시된 바와 같이, 본 실시형태에 따른 백색 발광 장치(10)는, 청색 LED 칩(15)과 이를 포장하며 상부로 볼록한 렌즈 형상을 갖는 수지 포장부(19)를 포함한다. As shown in Fig. 4, the white
본 실시형태에 채용된 수지포장부(19)는, 넓은 지향을 확보할 수 있도록 반구 형상의 렌즈 형상을 갖는 형태로 예시되어 있다. 상기 청색 LED 칩(15)는 별도의 회로기판에 직접 실장될 수 있다. 상기 수지 포장부(19)는 상기 실리콘 수지나 에폭시 수지 또는 그 조합으로 이루어질 수 있다. 상기 수지포장부(19)의 내부에는 녹색 형광체(12)와 적색 형광체(14)가 분산된다. The
여기서, 상기 녹색 형광체(12)는, 상술된 높은 색순도를 갖는 녹색 형광체가 사용될 수 있다. 물론, 상기 녹색 형광체(12)로, 다른 공지된 녹색 형광체와 함께 사용될 수도 있다.The
한편, 본 실시형태에 채용가능한 적색 형광체(14)는, M1AlSiNx:Re(1≤x≤5)인 질화물계 형광체, M1D:Re인 황화물계 형광체 및 (Sr,L)2SiO4 - xNy:Eu인 실리케이트계 형광체(여기서, 0<x<4, y=2x/3) 중 선택된 적어도 하나일 수 있다.On the other hand, the
여기서, M1는 Ba, Sr, Ca, Mg 중 선택된 적어도 1종의 원소이고, D는 S, Se 및 Te 중 선택된 적어도 1종의 원소이며, L은 Ba, Ca 및 Mg로 구성되는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 제2족 원소 또는 Li, Na, K, Rb 및 Cs로 구성되는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 제1 족 원소이고, D는 S, Se 및 Te 중 선택된 적어도 1종이며, Re는 Y, La, Ce, Nd, Pm, Sm, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, F, Cl, Br 및 I 중 선택된 적어도 하나이다.
Wherein
상기 적색 형광체 중 (Sr,L)2SiO4 - xNy:Eu인 실리케이트계 형광체의 경우에, 바람직하게, x범위가 0.15≤x≤3 조건일 수 있다. 상기 조성식에서 Si 중 일부는 다른 원소로 치환될 수 있다. 예를 들어, B, Al, Ga 및 In으로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 1종의 원소로 치환될 수 있으며, 이와 달리, Ti, Zr, Gf, Sn 및 Pb로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 1종의 원소로 치환될 수 있다.
In the case of the silicate-based phosphor of (Sr, L) 2 SiO 4 - x N y : Eu among the red phosphors, preferably, the x range may be 0.15 ≦ x ≦ 3. Some of Si in the above formula may be substituted with other elements. For example, it may be substituted with at least one element selected from the group consisting of B, Al, Ga, and In. Alternatively, with at least one element selected from the group consisting of Ti, Zr, Gf, Sn, and Pb. Can be substituted.
상기 청색 LED 칩의 주파장은 430~470nm 범위일 수 있다. 이 경우에, 가시광선대역에서 넓은 스펙트럼을 확보하여 보다 큰 연색지수의 향상을 위해서, 상기 녹색 형광체(12)의 발광파장 피크는 520?530nm범위이며, 상기 적색 형광체(14)의 발광파장 피크는 600?660nm범위일 수 있다.
The dominant wavelength of the blue LED chip may range from 430 nm to 470 nm. In this case, the emission wavelength peak of the
이와 같이, 본 발명에서는 색순도가 우수한 본 발명에 따른 녹색 형광체를 적색 형광체와 함께 사용함으로써 70 이상의 높은 연색지수를 갖는 백색광을 제공할 수 있으며, 색재현성을 향상시킬 수 있다.
As described above, in the present invention, by using the green phosphor according to the present invention having excellent color purity together with the red phosphor, white light having a high color rendering index of 70 or more can be provided, and color reproducibility can be improved.
본 발명의 다른 실시형태에서는, 상술된 적색 형광체(12)와 녹색 형광체(14) 외에 추가적으로 황색 내지 황등색 형광체를 포함할 수 있다. 이 경우에 보다 향상된 연색지수를 확보할 수 있다. 이러한 실시형태는 도5에 도시되어 있다.
In another embodiment of the present invention, in addition to the
도5를 참조하면, 본 실시형태에 따른 백색 발광장치(20)는, 중앙에 반사컵이 형성된 패키지 본체(21)와, 반사컵 바닥부에 실장된 청색 LED칩(25)와, 반사컵 내에는 청색 LED칩(25)를 봉지하는 투명 수지 포장부(29)를 포함한다.
Referring to FIG. 5, the white
상기 수지 포장부(29)는 예를 들어, 실리콘 수지나 에폭시 수지 또는 그 조합을 사용하여 형성될 수 있다. 본 실시형태에서는, 상기 수지 포장부(29)에 도19에서 설명된 녹색 형광체(22) 및 적색 형광체(24)과 함께 추가적으로 황색 내지 황등색 형광체(26)를 포함한다. The
여기서, 녹색 형광체(22)는, 앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 녹색 형광체 단독 또는 다른 공지된 녹색 형광ㅊ와 조합하여 사용할 수 있으며, 적색 형광체(24)는, M1AlSiNx:Re(1≤x≤5)인 질화물계 형광체 및 M1D:Re인 황화물계 형광체 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
Here, as described above, the
또한, 본 실시형태에서 채용된 제3 형광체(26)는 녹색과 적색 파장대역의 중간에 위치한 파장대역의 광을 방출할 수 있는 황색 내지 황등색 형광체일 수 있다. 상기 황색 내지 황등색 형광체는 실리케이트계 형광체일수 있으며, 상기 황등색 형광체는 α-SiAlON:Re계 또는 YAG, TAG의 가넷계인 형광체일 수 있다.
In addition, the
상술된 실시형태에서는, 2종 이상의 형광체 분말을 단일한 수지포장부영역에 혼합분산시킨 형태를 예시하였으나, 다른 구조를 다양하게 변경되어 실시될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기한 2종 또는 3종의 형광체는 서로 다른 층구조로 제공될 수 있다. In the above-described embodiment, a form in which two or more kinds of phosphor powders are mixed and dispersed in a single resin packaging portion region is illustrated, but other structures may be variously changed. More specifically, the two or three phosphors may be provided in different layer structures.
일 예에서, 상기 녹색 형광체, 상기 적색 형광체 및 상기 황색 내지 황등색 형광체는 그 형광체 분말을 고압으로 분산시켜 복층 구조의 형광체막으로 제공될 수도 있다. 이와 달리, 도6에 도시된 바와 같이, 복수의 형광체 함유 수지층 구조로 구현될 수 있다.In one example, the green phosphor, the red phosphor, and the yellow to yellow orange phosphor may be provided as a multilayered phosphor film by dispersing the phosphor powder at high pressure. On the contrary, as shown in FIG. 6, it may be implemented with a plurality of phosphor-containing resin layer structures.
도6을 참조하면, 본 실시형태에 따른 백색 발광장치(30)는, 앞선 실시형태와 유사하게, 중앙에 반사컵이 형성된 패키지 본체(31)와, 반사컵 바닥부에 실장된 청색 LED(35)와, 반사컵 내에는 청색 LED(35)를 봉지하는 투명 수지 포장부(39)를 포함한다.Referring to FIG. 6, the white
상기 수지 포장부(39) 상에는 각각 다른 형광체가 함유된 수지층이 제공된다. 즉, 상기 녹색 형광체가 함유된 제1 수지층(32), 상기 적색 형광체가 함유된 제2 수지층(34) 및 상기 황색 또는 황등색 형광체가 함유된 제3 수지층(36)로 파장변환부가 구성될 수 있다.On the
본 실시형태에서 사용되는 형광체는 도6에서 도시되어 설명된 형광체와 동일하거나 유사한 형광체가 채택되어 사용될 수 있다.
As the phosphor used in the present embodiment, a phosphor that is the same as or similar to the phosphor illustrated in FIG. 6 may be adopted.
본 발명에서 제안된 형광체의 조합을 통해 얻어지는 백색광은 높은 연색지수를 얻을 수 있다. 즉, 청색 LED 칩에 황색 형광체를 결합할 경우에, 청색 파장광과 함께 변환된 황색광을 얻을 수 있다. 전체 가시광선 스펙트럼에서 볼 때에 녹색 및 적색 대역의 파장광이 거의 없으므로, 자연광에 가까운 연색지수를 확보하기 어렵다. 특히, 변환된 황색광은 높은 변환효율을 얻기 위해서 좁은 반치폭을 갖게 되므로, 이 경우에는 연색지수를 더욱 낮아질 것이다. 또한, 단일한 황색 변환정도에 따라 발현되는 백색광의 특성이 쉽게 변경되므로, 우수한 색재현성을 보장하기 어렵다.White light obtained through the combination of the phosphors proposed in the present invention can obtain a high color rendering index. That is, when the yellow phosphor is coupled to the blue LED chip, yellow light converted with the blue wavelength light can be obtained. Since there is little wavelength light in the green and red bands in the entire visible light spectrum, it is difficult to secure a color rendering index close to natural light. In particular, the converted yellow light has a narrow half-width in order to obtain high conversion efficiency, so that the color rendering index will be further lowered in this case. In addition, since the characteristics of the white light expressed by a single yellow conversion degree are easily changed, it is difficult to ensure excellent color reproducibility.
이에 반하여, 청색 LED칩과 녹색 형광체(G)와 적색 형광체(R)를 조합하는 발명예에는, 기존예에 비해 녹색 및 적색 대역에서 발광되므로, 가시광선 대역에서 보다 넓은 스펙트럼을 얻을 수 있으며, 결과적으로 연색지수를 크게 향상시킬 수 있다. 추가적으로, 녹색 및 적색 대역 사이에 중간파장대역을 제공할 수 있는 황색 또는 황등색 형광체를 더 포함함으로써 연색지수를 더욱 크게 향상시킬 수 있다.
On the contrary, in the invention example combining the blue LED chip, the green phosphor (G) and the red phosphor (R), since the light is emitted in the green and red bands as compared with the conventional example, a broader spectrum can be obtained in the visible light band. This can greatly improve the color rendering index. In addition, the color rendering index may be further improved by further including a yellow or yellowish orange phosphor capable of providing an intermediate wavelength band between the green and red bands.
본 발명의 다른 측면은 LCD 백라이트 유닛의 광원으로 유익하게 사용될 수 있는 백색 광원 모듈을 제공할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 백색 광원 모듈은 LCD 백라이트 유닛의 광원으로서 여러가지 광학 부재(확산판, 도광판, 반사판, 프리즘 시트 등)와 결합되어 백라이트 어셈블리를 구성할 수 있다. 도7 및 도8은 이러한 백색 LED 광원 모듈을 예시한다.
Another aspect of the invention can provide a white light source module that can be advantageously used as a light source of the LCD backlight unit. That is, the white light source module according to the present invention may be combined with various optical members (diffusion plate, light guide plate, reflector plate, prism sheet, etc.) as a light source of the LCD backlight unit to form a backlight assembly. 7 and 8 illustrate this white LED light source module.
우선, 도7을 참조하면, LED 광원 모듈(50)은, 회로 기판(51)과 그 위에 실장된 복수의 백색 LED 장치(10)들의 배열을 포함한다. 회로 기판(51) 상면에는 LED 장치(10)와 접속되는 도전패턴(미도시)이 형성될 수 있다. First, referring to FIG. 7, the LED
각각의 백색 LED 장치(10)는, 도19에서 도시되어 설명된 백색 LED 장치로 이해할 수 있다. 즉, 청색 LED(15)가 회로 기판(51)에 COB(Chip On Board) 방식으로 직접 실장된다. 각각의 백색 LED 장치(10)의 구성은, 별도의 반사벽을 갖지 않고 렌즈 기능을 갖는 반구형상의 수지 포장부(19)를 구비함으로써, 각각의 백색 LED 장치(20)는 넓은 지향각을 나타낼 수 있다. 각 백색 광원의 넓은 지향각은, LCD 디스플레이의 사이즈(두께 또는 폭)를 감소시키는데 기여할 수 있다.
Each
도8을 참조하면, LED 광원 모듈(60)은, 회로 기판(61)과 그 위에 실장된 복수의 백색 LED 장치(20)들의 배열을 포함한다. 상기 백색 LED 장치(20)는 도5에서 설명된 바와 같이 패키지 본체(21)의 반사컵 내에 실장된 청색 LED 칩(25)과 이를 봉지하는 수지 포장부(29)를 구비하고, 수지 포장부(29) 내에는, 상술된 복합 결정 형광체를 포함한 적색 형광체(24)와 함께, 녹색 형광체(22)및 황색 또는 황등색 형광체(26)가 분산되어 있다.
Referring to FIG. 8, the LED
도9a 및 도9b는 본 발명의 다양한 실시형태에 따른 백라이트 유닛의 일 예를 나타내는 단면도이다.9A and 9B are cross-sectional views illustrating an example of a backlight unit according to various embodiments of the present disclosure.
도9a를 참조하면, 본 발명에 따른 발광다이오드 패키지가 광원으로 적용될 수 있는 백라이트 유닛의 일 예로서 에지형 백라이트 유닛(1500)이 도시되어 있다. 9A, an edge
본 실시형태에 따른 에지형 백라이트 유닛(1500)은 도광판(1440)과 상기 도광판(1440) 양측면에 제공되는 LED 광원 모듈(1300)을 포함할 수 있다. The edge
본 실시형태에서는 도광판(1440)의 대향하는 양측면에 LED 광원 모듈(1300)이 제공된 형태로 예시되어 있으나, 일 측면에만 제공될 수 있으며, 이와 달리, 추가적인 LED 광원 모듈이 다른 측면에 제공될 수도 있다.In the present exemplary embodiment, the LED
도9a에 도시된 바와 같이, 상기 도광판(1440) 하부에는 반사판(1420)이 추가적으로 제공될 수 있다. 본 실시형태에 채용된 LED 광원 모듈(1300)은 인쇄회로기판(1310)과 그 기판(1310) 상면에 실장된 복수의 LED 광원(1350)을 포함하며, 상기 LED 광원(1350)는 상술된 녹색 형광체를 이용한 발광소자 패키지가 적용된다.
As shown in FIG. 9A, a reflecting
도9b를 참조하면, 다른 형태의 백라이트 유닛의 일 예로서 직하형 백라이트 유닛(1800)이 도시되어 있다. 9B, a
본 실시형태에 따른 직하형 백라이트 유닛(1800)은 광확산판(1740)과 상기 광확산판(1740) 하면에 배열된 LED 광원 모듈(1600)을 포함할 수 있다. The direct
도9b에 예시된 백라이트 유닛(1800)은 상기 광확산판(1740) 하부에는 상기 광원 모듈을 수용할 수 있는 바텀케이스(1710)를 포함할 수 있다. The
본 실시형태에 채용된 LED 광원 모듈(1600)은 인쇄회로기판(1610)과 그 기판(1610) 상면에 실장된 복수의 LED 광원(1650)을 포함한다. 상기 복수의 LED 광원(1650)은 상술된 녹색 형광체를 파장변환물질로 이용하는 발광소자 패키지일 수 있다.
The LED
물론, 본 발명에 따른 녹색 형광체는 LED 광원에 직접 적용되지 않고, 백라이트 유닛 등의 다른 장치에 적용된 형태로 구현될 수도 있다.
Of course, the green phosphor according to the present invention is not directly applied to the LED light source, but may be implemented in a form applied to other devices such as a backlight unit.
도10은 본 발명의 일 실시형태에 따른 디스플레이 장치를 나타내는 분해사시도이다.10 is an exploded perspective view showing a display device according to an embodiment of the present invention.
도10에 도시된 디스플레이 장치(2000)는, 백라이트 유닛(2200)과 액정 패널과 같은 화상 표시 패널(2300)을 포함한다. 상기 백라이트 유닛(2200)은 도광판(224)과 상기 도광판(2240)의 적어도 일 측면에 제공되는 LED 광원모듈(2100)을 포함한다. The
본 실시형태에서, 상기 백라이트 유닛(2200)은 도시된 바와 같이, 바텀케이스(2210)와 도광판(2240) 하부에 위치하는 반사판(2220)을 더 포함할 수 있다. In the present exemplary embodiment, the
또한, 다양한 광학적인 특성에 대한 요구에 따라, 상기 도광판(2240)과 액정패널(2300) 사이에는 확산시트, 프리즘시트 또는 보호시트와 같은 여러 종류의 광학시트(2260)를 포함할 수 있다.
In addition, according to the demand for various optical properties, the
상기 LED 광원모듈(2100)은, 상기 도광판(2240)의 적어도 일 측면에 마련되는 인쇄회로기판(2110)과, 상기 인쇄회로기판(2110) 상에 실장되어 상기 도광판(2240)에 광을 입사하는 복수의 LED 광원(2150)을 포함한다. 상기 복수의 LED 광원(2150)은 상술된 발광소자 패키지일 수 있다. 본 실시형태에 채용된 복수의 LED 광원은 광방출면에 인접한 측면이 실장된 사이드 뷰타입 발광소자 패키지일 수 있다.
The LED
이와 같이, 상술된 형광체는 다양한 실장구조의 패키지에 적용되어 다양한 형태의 백색광을 제공하는 LED 광원 모듈에 적용될 수 있다. 상술된 발광소자 패키지 또는 이를 포함한 광원 모듈은 다양한 형태의 디스플레이 장치 또는 조명장치에 적용될 수 있을 것이다.
As described above, the above-described phosphor may be applied to a package of various mounting structures to be applied to an LED light source module that provides various types of white light. The light emitting device package or the light source module including the same may be applied to various types of display devices or lighting devices.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.It is intended that the invention not be limited by the foregoing embodiments and the accompanying drawings, but rather by the claims appended hereto. It will be apparent to those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. something to do.
Claims (12)
X 선 회절 패턴에서 최대 강도의 회절 피크가 100% 일 때에 2θ이 29.0°?30.5°와 31.0°?31.5°범위에서 상대 강도가 20% 이상의 회절 피크를 나타내는 상을 가지는 녹색 형광체.
It contains at least one rare earth element (Re) as an activator, with at least M element and Al element and silicon, oxygen and nitrogen as parent member elements, where M is from a group consisting of Mg, Ca, Sr and Ba At least one element selected, and the rare earth element Re is selected from the group consisting of Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, and Yb,
A green phosphor having a phase in which 2θ exhibits a diffraction peak of 20% or more in a relative intensity in the range of 29.0 ° to 30.5 ° and 31.0 ° to 31.5 ° when the diffraction peak of the maximum intensity is 100% in the X-ray diffraction pattern.
430㎚?470㎚ 피크파장을 갖는 여기원을 조사하여 520?530㎚ 범위에 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 것으로 하는 녹색 형광체.
The method of claim 1,
The green fluorescent substance which irradiates the excitation source which has a 430 nm-470 nm peak wavelength, and emits light which has a peak wavelength in the range of 520-530 nm.
상기 X 선 회절 패턴에서 26.3°?27.3°, 33.0°?34.0° 및 35.5°?36.5°의 범위에서 상대 강도가 20% 이상의 회절 피크를 나타내는 것을 특징으로 하는 녹색 형광체.
The method of claim 1,
The green phosphor according to the X-ray diffraction pattern, the relative intensity shows a diffraction peak of 20% or more in the range of 26.3 ° ~ 27.3 °, 33.0 ° ~ 34.0 ° and 35.5 ° ~ 36.5 °.
일반식 BaqSim - xAlxOyNn -y:Re을 표현되며, 상기 식에서, m은 3의 배수±0.2이며, n은 4의 배수±0.2이며, 0.1 < q/m ≤0.7와 0.001 < x/m ≤0.1을 만족하는 것을 특징으로 하는 녹색 형광체.
The method of claim 1,
General formula Ba q Si m - x Al x O y N n -y : Re, wherein m is a multiple of 3 ± 0.2, n is a multiple of 4 ± 0.2, 0.1 <q / m ≤ 0.7 And 0.001 <x / m ≤ 0.1.
상기 부활제인 희토류 원소(Re)는 Eu를 포함하는 것을 특징으로 하는 녹색 형광체.
The method of claim 1,
The green earth phosphor, characterized in that the rare earth element (Re) is the activator comprises Eu.
상기 LED 칩 주위에 배치되어 상기 여기광의 적어도 일부를 파장변환하며, 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 녹색 형광체; 및
상기 LED 칩의 방출파장 및 상기 녹색 형광체의 발광파장과 다른 파장의 광을 제공하는 적어도 하나의 발광요소를 포함하며,
상기 적어도 하나의 발광요소는, 추가적인 LED 칩 및 다른 종의 형광체 중 적어도 하나인 백색 발광장치.
An LED chip emitting excitation light;
A green phosphor disposed around the LED chip to wavelength convert at least a portion of the excitation light, and comprising: a green phosphor according to any one of claims 1 to 6; And
At least one light emitting element for providing light of a wavelength different from the emission wavelength of the LED chip and the emission wavelength of the green phosphor,
Wherein said at least one light emitting element is at least one of an additional LED chip and another type of phosphor.
상기 LED 칩은 430~470nm 범위에 피크파장을 갖는 청색 LED 칩이며,
상기 적어도 하나의 발광요소는 적색 형광체를 포함하는 것을 특징으로 하는 백색 발광장치.
The method of claim 6,
The LED chip is a blue LED chip having a peak wavelength in the range of 430 ~ 470nm,
The at least one light emitting element is a white light emitting device, characterized in that it comprises a red phosphor.
상기 적색 형광체의 발광파장 피크는 600?660nm이고, 상기 녹색 형광체의 발광파장 피크는 520?530nm인 것을 특징으로 하는 백색 발광장치.
The method of claim 7, wherein
The emission wavelength peak of the red phosphor is 600 ~ 660nm, the emission wavelength peak of the green phosphor is 520 ~ 530nm, characterized in that the white light emitting device.
Display device using the green phosphor according to any one of claims 1 to 5 as a wavelength conversion material.
상기 LED 광원 모듈의 광을 조사되며, 화상을 표시하기 위한 화상표시패널을 포함하며,
상기 LED 광원 모듈은, 회로 기판과, 상기 회로기판에 실장되며 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 녹색 형광체를 파장변환물질로 이용하는 백색 발광장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
LED light source module; And
It is irradiated with light of the LED light source module, and comprises an image display panel for displaying an image,
The LED light source module includes a circuit board and a white light emitting device mounted on the circuit board and using the green phosphor according to any one of claims 1 to 5 as a wavelength converting material.
An illumination device using the green phosphor according to any one of claims 1 to 5 as a wavelength conversion material.
상기 LED 광원 모듈의 상부에 배치되며, 상기 LED 광원 모듈로부터 입사된 광을 균일하게 확산시키는 확산시트;를 포함하며,
상기 LED 광원 모듈은, 회로 기판과, 상기 회로기판에 실장되며 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 녹색 형광체를 파장변환물질로 이용하는 백색 발광장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명장치.LED light source module; And
And a diffusion sheet disposed on the LED light source module and uniformly diffusing the light incident from the LED light source module.
The LED light source module includes a circuit board and a white light emitting device mounted on the circuit board and using a green phosphor according to any one of claims 1 to 5 as a wavelength conversion material.
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