KR20150085162A - 복합 질화물 형광체, 및 이를 포함하는 발광 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 복합 질화물 형광체, 및 이를 포함하는 발광 장치에 관한 것으로서, (Ba,Sr)2Si5N8, (Sr,Ca)2Si5N8, (Ca,Ba)2Si5N8에서 선택되어지는 1종 이상의 형광체, 및 MSi7N10 형광체를 포함하는 복합 질화물 형광체이다(여기서, M은, Sr, Ba, 또는 Ca이다). 본 발명의 복합 질합물 형광체는 종래의 단일상의 Eu가 도핑된 M2Si5N8 형광체 대비 우수한 신뢰성 및 광효율을 나타내는 효과가 있다.

Description

복합 질화물 형광체, 및 이를 포함하는 발광 장치{COMPLEX NITRIDE PHOSPHOR, AND LIGHT-EMITTING DEVICE COMPRISING THE SAME}
본 발명은, 복합 질화물 형광체, 및 이를 포함하는 발광 장치에 관한 것이다.
정보 및 통신 산업의 발달에 따라 휴대용 정보처리기기 및 이동통신 단말기의 고성능화가 지속적으로 요구됨에 따라 시스템의 각종 부품의 고성능 및 고급화가 계속적으로 요구되고 있다. 노트북과 같은 중대형 단말기의 모니터에 일반적으로 적용되는 LCD는 그 후면에 백색 백라이트의 광원을 필요로 한다. 그와 같은 백라이트 광원으로는 냉음극형광램프(CCFL)가 많이 사용되어 왔는데, 냉음극형광램프는 높은 휘도를 갖는 균일한 백색광을 구현하는 등의 장점을 가지지만, 향후 수은 규제에 따라 그 사용에 어려움이 예상 된다. 따라서 CCFL을 대체할 수 있는 백라이트 광원의 연구가 활발히 진행되고 있으며, 그 중 발광 다이오드를 포함하는 백색 발광소자를 이용한 백라이트 광원이 기존의 냉음극형광램프를 대체하는 광원으로 각광받고 있다.
백색 발광소자를 이용한 LCD 백라이트 광원에 관한 종래 기술로, 하기 특허문헌 1을 예시할 수 있다.
특허문헌 1은 청색 발광 다이오드 칩의 청색광을 형광체에 의하여 백색광으로 변환한 다음 이를 도광판에 입사시킴으로써 LCD의 균일한 광분포 및 저전력 소모와 함께 높은 내구성을 갖도록 한 LCD 백라이트 광원 모듈을 개시한다.
개시된 종래의 기술에 따른 백색 발광소자는, 청색 발광 다이오드 칩과 형광체를 이용함으로써, 높은 휘도를 갖는 균일한 백색광을 구현할 수 있으나, LCD의 백라이트 백색 광원으로 이용되는 경우, RGB 색필터를 투과했을 때 표현할 수 있는 색재현 범위가 상당히 좁기 때문에 보다 자연색에 가까운 화상을 구현하는데 큰 제약을 받는다. 특히 ADOBE RGB에서 규정하는 색재현 범위나 NTSC에서 규정하는 색재현 범위에 크게 못 미치기 때문에 보다 사실적인 색 구현에 어려움이 있다.
이에 대한 대안적 종래 기술로서, 하기 특허문헌 2를 예시할 수 있다.
특허문헌 2는 LCD 백라이트 조명으로, 백색 발광소자를 사용하거나 또는 적, 청, 녹의 3색 발광 다이오드 칩을 사용하여 백색의 백라이트 광원을 형성하고, 마이콤을 사용하여 각 발광 다이오드 칩들의 입력 전류, 색상을 측정하여 최종적으로 각 발광 다이오드 칩으로 공급되는 전류를 조절하는 방법을 개시한다.
위의 개시된 종래의 기술은, 적, 청, 녹의 3색 발광 다이오드 칩을 사용함으로써 기존의 CCFL에 비해 상당히 넓은 색재현 범위를 만족시킬 수 있으나, 각 발광 다이오드 칩들의 열적 또는 시간적 특성이 상이하기 때문에 사용 환경에 따라 색조가 변하고 특히, 색얼룩이 발생하는 등 균일한 혼색을 구현하지 못하는 단점이 있다.
또한 주변 온도에 따라 각 발광 다이오드 칩의 출력이 변하여 색 좌표가 달라지는데, 그 중에서도, 청색 및 녹색 발광 다이오드 칩에 비해, 적색 발광 다이오드 칩의 주변 온도에 따른 출력 저하가 두드러진다.
백색 광 구현에 널리 채용되어 사용되는 적색 형광체로서, 하기 특허문헌 3의 것을 예시할 수 있는데, 이와 같은 Eu이 도핑된 M2Si5N8 (M=Sr,Ba,Ca)적색 형광체는 Sr2Si5N8, Ba2Si5N8, Ca2Si5N8 형광체 단일 상(Single-Phase)을 가질 시 광변환 효율 및 신뢰성 저하의 문제점을 가지고 있는 것이다.
KR 공개 2002-0041480 A (2002.06.03.) KR 공개 2004-0087974 A (2004.10.15.) KR 등록 10-0801767 B1 (2008.01.30.)
상술한 바와 같이, Eu이 도핑된 Sr2Si5N8, Ba2Si5N8, Ca2Si5N8 단일 상(Single-Phase) 형광체의 광 효율 및 발광 장치, 화상표시 장치, 조명 장치에서의 신뢰성 저하의 문제점을 가지고 있었다.
이에 본 발명은, (Ba,Sr)2Si5N8, (Sr,Ca)2Si5N8, (Ca,Ba)2Si5N8의 복합상을 형성하고, 여기에 추가적으로 MSi7N10 (M=Sr, Ba, Ca)상을 가지는 복합 질화물 형광체를 형성함으로써, 종래 기술의 문제점을 해결한 신규한 적색 형광체를 제공하자 한다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서,
(Ba,Sr)2Si5N8, (Sr,Ca)2Si5N8, (Ca,Ba)2Si5N8에서 선택되어지는 1종 이상의 형광체, 및 MSi7N10 형광체를 포함하는 복합 질화물 형광체를 제공한다.
(여기서, M은, Sr, Ba, 또는 Ca이다)
본 발명에 있어서, (Ba,Sr)2Si5N8, 및 BaSi7N10 형광체를 포함하는 복합 질화물 형광체를 제공한다.
본 발명의 형광체를 포함하는 발광 장치를 제공한다.
본 발명의 복합 질합물 형광체는 종래의 단일상의 Eu가 도핑된 M2Si5N8 형광체 대비 우수한 신뢰성 및 광효율을 나타내는 효과가 있다.
도 1은, 본 발명 실시예의 XRD 그래프이다.
도 2는, 본 발명 비교예 1의 XRD 그래프이다.
도 3은, 본 발명 비교예 2의 XRD 그래프이다.
도 4는, 본 발명 실시예 및 비교예 1 및 2의 PL 그래프이다(X축은 파장을, Y축은 발광 강도를 나타낸다)
도 5는, 본 발명 실시예 및 비교예 2의 PKG 신뢰성 테스트 결과 그래프이다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명의 일측면은,
(Ba,Sr)2Si5N8, (Sr,Ca)2Si5N8, (Ca,Ba)2Si5N8에서 선택되어지는 1종 이상의 형광체, 및 MSi7N10 형광체를 포함하는 복합 질화물 형광체이다.
여기서, M은, Sr, Ba, 또는 Ca이다.
본 발명의 다른 측면은, 본 발명의 복합 질화물 형광체를 포함하는 발광 장치에 대한 것이다.
본 발명의 발광 장치는, 본 발명의 복합 질화물 형광체를 포함하는 것에 특징이 있을 뿐이므로, 이를 제외한 발광 장치에 제조에 사용되는 종래의 기술을 사용하여 제조될 수 있다.
이하, 본 발명에 대하여 실시예를 들어 보다 더 상세히 설명한다. 이하의 실시예는 발명의 상세한 설명을 위한 것일 뿐, 이에 의해 권리범위를 제한하려는 의도가 아님을 분명히 해둔다.
실시예
본 발명에서는 Ba3N2, Sr3N2, Si3N4, Eu2O3를 원료로 사용하여 Ba3N2를 15~25wt%, Sr3N2를 25~35wt%, Si3N4를 40~50wt%, Eu2O3를 2~5wt% 사이의 함량비로 혼합하고 0~30bar의 가압 질소 분위기 중에서 1400~2000℃의 온도에서 1시간 이상 소성을 진행하여 (Ba0 .5, Sr0 .5)2Si5N8과 BaSi7N10이 혼재되어있는 복합상의 형광체를 제조하였다.
도 1에 상기 복합상의 형광체의 XRD 데이터를 나타내었다.
비교예 1
(Ba,Sr)2Si5N8 형광체 화합물
도 2에 상기 형광체 화합물의 XRD 데이터를 나타내었다.
비교예 2
Sr2Si5N8의 형광체 화합물
도 3에 상기 형광체 화합물의 XRD 데이터를 나타내었다.
실험예
상기 제조된 실시예 및 비교예 1 및 2를 대상으로 발광 실험 및 PKG 신뢰성 테스를 진행하였다.
결과는 도 4 및 도 5와 같았다.

Claims (3)

  1. (Ba,Sr)2Si5N8, (Sr,Ca)2Si5N8, (Ca,Ba)2Si5N8에서 선택되어지는 1종 이상의 형광체, 및 MSi7N10 형광체를 포함하는 복합 질화물 형광체.
    (여기서, M은, Sr, Ba, 또는 Ca이다)
  2. 청구항 1에 있어서, (Ba,Sr)2Si5N8, 및 BaSi7N10 형광체를 포함하는 복합 질화물 형광체.
  3. 청구항 1, 또는 청구항 2의 형광체를 포함하는 발광 장치.

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