KR20190081679A - Color conversion material and led package using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 색변환 소재 및 이를 적용한 LED 패키지에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는, 저온 소결이 가능한 유리를 통해 제조된 색변환 소재 및 이를 적용한 LED 패키지에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a color conversion material and an LED package using the same, and more particularly, to a color conversion material produced through glass capable of low-temperature sintering and an LED package using the same.
발광 다이오드(light emitting diode, 이하 'LED'라고 함)는 갈륨(Ga), 인(P), 비소(As) 등을 재료로 하여 만들어진 반도체로서, 전류를 흐르게 하면 빛을 발하는 성질을 갖는다. LED는 종래 전구에 비해 수명이 길고 응답속도가 빠를 뿐만 아니라 소형화가 가능하면서도 선명한 색의 광을 방출하기 때문에 각종 표시장치의 광원으로 널리 활용되고 있다. 예를 들어, 액정표시장치(liquid crystal display, LCD)의 액정 화면 뒤에서 빛을 방출해 주는 백라이트 유닛(backlight unit, BLU)에서의 발광소자로 LED 칩을 포함하는 LED 패키지가 사용되고 있다.2. Description of the Related Art A light emitting diode (hereinafter referred to as LED) is a semiconductor made of gallium (Ga), phosphorus (P), arsenic (As), or the like. LEDs are widely used as light sources for various display devices because they have a longer life span and faster response speed than conventional bulbs, and can emit light of a clear color while enabling miniaturization. For example, an LED package including an LED chip is used as a light emitting device in a backlight unit (BLU) that emits light behind a liquid crystal display of a liquid crystal display (LCD).
일반적으로 백라이트 유닛 등에 사용되는 LED 패키지는 LED 칩을 인쇄회로기판 상에 실장한 후 봉지재로 봉지한 후 렌즈를 부착하여 형성한다. 여기에서, 봉지재는 기본적으로 LED 칩을 열, 수분, 외부 충격으로부터 보호하면서 LED 칩으로부터의 빛을 투과시켜 외부로 방출시키는 역할을 한다.In general, an LED package used in a backlight unit or the like is formed by mounting an LED chip on a printed circuit board, encapsulating the encapsulation material, and attaching a lens. Here, the encapsulating material basically protects the LED chip from heat, moisture, and external impact while transmitting light from the LED chip and discharging it to the outside.
봉지재로는 주로 에폭시 계열과 실리콘 계열의 수지를 사용하는 것이 일반적이며, 이러한 수지를 형광체와 혼합하여 사용함으로써 LED 칩에서의 발광색을 변환시키는 기능도 한다. 예를 들어, LED 칩으로 청색광을 발하는 청색 LED를 사용할 때 수지와 황색 형광체를 혼합한 봉지재를 사용함으로써 백색광으로 색변환하는 방법이 알려져 있다. 또한, 종래에는 이러한 수지를 플레이트 형상으로 형성한 후 LED 칩 상에서 가압하는 방법으로 봉지하는 방법이 알려져 있다. Epoxy-based and silicone-based resins are generally used as encapsulants, and these resins are used in combination with phosphors to convert light emitted from LED chips. For example, when using a blue LED that emits blue light as an LED chip, there is known a method of converting color into white light by using an encapsulant obtained by mixing a resin and a yellow phosphor. Further, conventionally, there is known a method in which such a resin is formed into a plate shape and then sealed by a method of pressing on the LED chip.
하지만 수지로 봉지재를 형성하는 때에는 청색 LED와 같이 높은 에너지가 발생하는 경우 고온에 의해 수지가 열화되기 쉬우며 발광색이 변화하기 쉽다는 문제가 있다. However, when an encapsulant is formed by resin, when a high energy such as a blue LED is generated, the resin tends to deteriorate due to high temperature and the emitted color tends to change easily.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 고온 열특성 및 장기 신뢰성 특성이 우수한 CaAlSiN3:Eu2+계 레드 색변환 소재를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a CaAlSiN3: Eu2 + based red color conversion material excellent in high-temperature thermal characteristics and long-term reliability characteristics.
그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 해당 분야 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the problems to be solved by the present invention are not limited to those mentioned above, and other matters not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본 발명의 일 실시예에 따른 색변환 소재의 제조 방법은, 유리 및 형광체를 혼합하여 혼합물을 준비하는 단계; 및 450 ℃ 내지 550 ℃의 온도로 상기 혼합물을 소결하는 단계;를 포함한다.A method of manufacturing a color conversion material according to an embodiment of the present invention includes: preparing a mixture by mixing glass and a fluorescent material; And sintering the mixture at a temperature of 450 ° C to 550 ° C.
일 측면에 따르면, 상기 유리는, SiO2 1 중량부 내지 10 중량부, P2O5 30 중량부 내지 60 중량부 및 ZnO 30 중량부 내지 60 중량부를 포함하는 것일 수 있다. According to one aspect, the glass may comprise 1 part by weight to 10 parts by weight of SiO 2 , 30 parts by weight to 60 parts by weight of P 2 O 5 and 30 parts by weight to 60 parts by weight of ZnO.
일 측면에 따르면, 상기 형광체는, CaAlSiN3:Eu2+ 형광체이고, 550 nm 내지 700 nm 파장의 빛을 발광하는 것일 수 있다.According to an aspect of the present invention, the phosphor is a CaAlSiN3: Eu 2+ phosphor, and may emit light having a wavelength of 550 nm to 700 nm.
일 측면에 따르면, 상기 유리 : 상기 형광체의 혼합 중량비는. 6 : 4 내지 8 : 2인 것일 수 있다.According to an aspect of the present invention, the weight ratio of the glass: 6: 4 to 8: 2.
본 발명의 일 실시예에 따른 LED 패키지는, LED 칩; 및 상기 LED 칩을 봉지하는 색변환 소재;를 포함하고, 상기 색변환 소재는, 유리에 CaAlSiN3:Eu2+ 형광체가 분산되어 있는 것이다.According to an embodiment of the present invention, there is provided an LED package including: an LED chip; And a color conversion material for encapsulating the LED chip, wherein the color conversion material is a CaAlSiN 3 : Eu 2+ phosphor dispersed in a glass.
본 발명에 따르면, 고온 열특성 및 장기 신뢰성 특성이 우수한 CaAlSiN3:Eu2+계 레드 색변환 소재를 제조할 수 있다.According to the present invention, it is possible to produce a CaAlSiN 3: Eu 2+ -based red color conversion material excellent in high-temperature thermal characteristics and long-term reliability characteristics.
또한, 본 발명에 따른 CaAlSiN3:Eu2+계 레드 색변환 소재를 통해, 고신뢰성 자동차 LED용 패키지를 구현할 수 있다.Further, a package for a highly reliable automotive LED can be realized through the CaAlSiN3: Eu2 + red color conversion material according to the present invention.
도 1은, 본 발명에 따른 색변환 소재에 포함되는 CaAlSiN3:Eu2+ 형광체의 열처리 온도에 따른 빛의 세기를 나타낸 그래프이다.1 is a graph showing intensity of light according to a heat treatment temperature of a CaAlSiN 3: Eu 2+ phosphor included in a color conversion material according to the present invention.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. In addition, terms used in this specification are terms used to appropriately express the preferred embodiments of the present invention, which may vary depending on the user, the intention of the operator, or the practice of the field to which the present invention belongs. Therefore, the definitions of these terms should be based on the contents throughout this specification.
명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.Throughout the specification, when a member is located on another member, it includes not only when a member is in contact with another member but also when another member exists between the two members.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a section is referred to as "including" an element, it means that it can include other elements, not excluding other elements.
이하, 본 발명의 색변환 소재 및 이를 적용한 LED 패키지에 대하여 실시예 및 도면을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다. 그러나, 본 발명이 이러한 실시예 및 도면에 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the color conversion material of the present invention and the LED package to which the color conversion material is applied will be described in detail with reference to embodiments and drawings. However, the present invention is not limited to these embodiments and drawings.
본 발명의 일 실시예에 따른 색변환 소재의 제조 방법은, 유리 및 형광체를 혼합하여 혼합물을 준비하는 단계; 및 450 ℃ 내지 550 ℃의 온도로 상기 혼합물을 소결하는 단계;를 포함한다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 색변환 소재는, 유리에 형광체가 분산되어 있는 PIG(phosphor in glass)이다.A method of manufacturing a color conversion material according to an embodiment of the present invention includes: preparing a mixture by mixing glass and a fluorescent material; And sintering the mixture at a temperature of 450 ° C to 550 ° C. That is, the color conversion material according to one embodiment of the present invention is a phosphor in glass (PIG) in which phosphors are dispersed in glass.
450 ℃ 미만의 온도 조건으로 상기 소결하는 단계를 진행할 경우, 유리 파우더가 녹지 않아서 소결되지 않기 때문에 기포가 많아져서 발광효율이 낮아지는 문제점이 발생할 수 있고, 550 ℃를 초과하는 온도로 상기 소결하는 단계를 진행할 경우, 혼합물에 포함되는 형광체가 변형되는 문제점이 발생할 수 있다.When the sintering step is carried out under a temperature condition of less than 450 ° C, the glass powder is not melted and is not sintered, so that the number of bubbles increases and the luminous efficiency may be lowered. The phosphor contained in the mixture may be deformed.
일 측면에 따르면, 상기 혼합물을 소결하는 단계는 0.5시간 내지 2 시간 동안 수행하는 것일 수 있다. 0.5 시간 미만으로 수행할 경우 낮은 온도에서 소성하는 것과 마찬가지로 유리가 용융되지 않아 미소성이 발생하는 문제점이 발생할 수 있고, 2 시간을 초과하여 수행할 경우 형광체가 열화되어 발광 특성을 잃어버리는 문제점이 발생할 수 있다.According to one aspect, the step of sintering the mixture may be performed for 0.5 to 2 hours. If the time is less than 0.5 hours, the glass may not be melted as in the case of firing at a low temperature, resulting in unfavorable properties. If the firing is performed for more than 2 hours, the phosphor may deteriorate to lose its luminescent properties .
일 측면에 따르면, 상기 유리는, SiO2 1 중량부 내지 10 중량부, P2O5 30 중량부 내지 60 중량부 및 ZnO 30 중량부 내지 60 중량부를 포함하는 것일 수 있다. 바람직하게는 SiO2 1 중량부 내지 5 중량부, P2O5 35 중량부 내지 45 중량부 및 ZnO 30 중량부 내지 40 중량부를 포함하는 것일 수 있다. 매우 바람직하게는 P2O5 및 ZnO를 70 중량부 내지 80 중량부를 포함하는 것일 수 있다.According to one aspect, the glass may comprise 1 part by weight to 10 parts by weight of SiO 2 , 30 parts by weight to 60 parts by weight of P 2 O 5 and 30 parts by weight to 60 parts by weight of ZnO. Preferably 1 part by weight to 5 parts by weight of SiO 2 , 35 parts by weight to 45 parts by weight of P 2 O 5 and 30 parts by weight to 40 parts by weight of ZnO. And most preferably 70 to 80 parts by weight of P 2 O 5 and ZnO.
SiO2 를 1 중량부 미만으로 포함할 경우 유리의 안정성이 낮아지는 문제점이 발생할 수 있고, SiO2 를 10 중량부 초과하여 포함할 경우 소결 온도가 높아져서 형광체 열화가 발생하는 문제점이 발생할 수 있다. 또한, P2O5 를 30 중량부 미만으로 포함할 경우 Glass 용융 온도를 높이는 문제점이 발생할 수 있고, P2O5 를 60 중량부 초과하여 포함할 경우 유리의 안정성이 떨어지기 때문에 수분에 용해되는 등의 문제점이 발생할 수 있다. 또한, ZnO 를 30 중량부 미만으로 포함할 경우 유리온도가 높은 문제점이 발생할 수 있고, ZnO 를 60 중량부 초과하여 포함할 경우 온도가 높아지는 문제점이 발생할 수 있다.If SiO 2 is contained in an amount of less than 1 part by weight, stability of the glass may be lowered. If SiO 2 is contained in an amount exceeding 10 parts by weight, the sintering temperature may be increased and phosphor deterioration may occur. If P 2 O 5 is contained in an amount of less than 30 parts by weight, the glass melting temperature may be increased. If P 2 O 5 is contained in an amount exceeding 60 parts by weight, stability of the glass is deteriorated. And the like. If ZnO is contained in an amount of less than 30 parts by weight, a problem of high glass temperature may occur. If ZnO is contained in an amount of more than 60 parts by weight, the temperature may increase.
이외에도, 저온소결 유리를 구현하기 위해, 상기 유리는 Na2O, K2O, B2O3을 더 포함할 수 있으며, 각각, 1 중량부 내지 5 중량부로 포함될 수 있다.In addition, in order to realize a low-temperature sintered glass, the glass may further include Na 2 O, K 2 O, and B 2 O 3, and may be included in an amount of 1 part by weight to 5 parts by weight, respectively.
아래의 표 1은, 본 발명에 따른 색변환 소재에 포함되는 유리의 전이점(Tg), 연화점(Ts), 입도(D50, Dmax) 및 색상을 나타낸 표이다.Table 1 below is a table showing the transition point (Tg), softening point (Ts), particle size (D50, Dmax) and color of glass contained in the color conversion material according to the present invention.
상기 표 1을 참조하면, 유리에 포함되는 조성물이 상술한 함량 범위를 만족함으로써, 450 ℃ 내지 550 ℃의 온도에서 소결 가능한 유리가 구현되는 것을 알 수 있다.Referring to Table 1, it can be seen that a sinterable glass is realized at a temperature of 450 ° C to 550 ° C because the composition contained in the glass satisfies the above-described content range.
일 측면에 따르면, 상기 형광체는, CaAlSiN3:Eu2+ 형광체이고, 550 nm 내지 700 nm 파장의 빛을 발광하는 것일 수 있다. 질화물계 형광체인 CaAlSiN3:Eu2+ 형광체를 사용함으로써, 고온 열특성 및 장기 신뢰성 특성이 우수한 CaAlSiN3:Eu2+계 레드 색변환 소재를 제조할 수 있다. 또한, 이를 자동차 후미등에 적용하여 사용할 수 있다.According to an aspect of the present invention, the phosphor is a CaAlSiN 3 : Eu 2+ phosphor and may emit light having a wavelength of 550 nm to 700 nm. The nitride-based phosphor of CaAlSiN 3: By using Eu 2+ phosphor, having excellent high temperature thermal and long-term reliability characteristics CaAlSiN 3: Eu 2+ can be prepared a red-based color conversion material. In addition, it can be applied to automotive rear lights.
도 1은, 본 발명에 따른 색변환 소재에 포함되는 CaAlSiN3:Eu2+ 형광체의 열처리 온도에 따른 빛의 세기를 나타낸 그래프이다.1 is a graph showing intensity of light according to a heat treatment temperature of a CaAlSiN 3 : Eu 2+ phosphor included in a color conversion material according to the present invention.
도 1을 참조하면, 550 ℃의 온도 이상으로 열처리를 수행할 경우, PL의 세기가 급격하게 감소하는 것을 알 수 있으며, 550 nm 내지 700 mm 파장의 빛을 발광하는 것을 알 수 있다. Referring to FIG. 1, when the heat treatment is performed at a temperature of 550 ° C or more, PL intensity sharply decreases, and light of 550 nm to 700 mm is emitted.
일 측면에 따르면, 상기 유리 : 상기 형광체의 혼합 중량비는. 6 : 4 내지 8 : 2인 것일 수 있다.According to an aspect of the present invention, the weight ratio of the glass: 6: 4 to 8: 2.
최적 함량비를 만족하는 색변환 소재를 LED에 적용함으로써, 98% 이상의 색순도를 가지는 단색광 적색 LED를 구현할 수 있다. 또한, 형광체와 유리간 젖음성 향상되고, 99% 이상의 소결 밀도를 가지는 색변환 소재를 구현할 수 있다.By applying the color conversion material satisfying the optimum content ratio to the LED, a monochromatic red LED having a color purity of 98% or more can be realized. Further, the wettability between the phosphor and glass is improved, and a color conversion material having a sintered density of 99% or more can be realized.
본 발명의 일 실시예에 따른 LED 패키지는, LED 칩; 및 상기 LED 칩을 봉지하는 색변환 소재;를 포함하고, 상기 색변환 소재는, 유리에 CaAlSiN3:Eu2+ 형광체가 분산되어 있는 것이다. According to an embodiment of the present invention, there is provided an LED package including: an LED chip; And a color conversion material for encapsulating the LED chip, wherein the color conversion material is a CaAlSiN 3 : Eu 2+ phosphor dispersed in a glass.
일 측면에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 색변환 소재의 제조 방법을 통해 제조되는 것일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 색변환 소재의 제조 방법에 따라 제조된 CaAlSiN3:Eu2+계 레드 색변환 소재를 통해, 고신뢰성 자동차 LED용 패키지를 구현할 수 있다.According to an aspect, it may be manufactured through a method of manufacturing a color conversion material according to an embodiment of the present invention. The package for the high reliability automotive LED can be realized through the CaAlSiN 3 : Eu 2+ red color conversion material manufactured according to the method of manufacturing the color conversion material according to the embodiment of the present invention.
일 측면에 따르면, 상기 LED 칩은, GaN 칩인 것일 수 있다. 청색의 GaN 칩을 CaAlSiN3:Eu2+계 레드 색변환 소재로 봉지함으로써, 고온 열특성 및 수명 특성이 우수한 자동차 후미등 용 LED 패키지를 구현할 수 있다.According to an aspect, the LED chip may be a GaN chip. By sealing the blue GaN chip with a CaAlSiN 3 : Eu 2+ red color conversion material, it is possible to realize an LED package for a tail lamp for a car which is excellent in high temperature thermal characteristics and lifespan characteristics.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. 그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. For example, if the techniques described are performed in a different order than the described methods, and / or if the described components are combined or combined in other ways than the described methods, or are replaced or substituted by other components or equivalents Appropriate results can be achieved. Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.
Claims (5)
450 ℃ 내지 550 ℃의 온도로 상기 혼합물을 소결하는 단계;를 포함하는
색변환 소재의 제조 방법.
Mixing the glass and the phosphor to prepare a mixture; And
And sintering the mixture at a temperature of 450 ° C to 550 ° C.
Method of manufacturing color conversion material.
상기 유리는,
SiO2 1 중량부 내지 10 중량부, P2O5 30 중량부 내지 60 중량부 및 ZnO 30 중량부 내지 60 중량부를 포함하는 것인,
색변환 소재의 제조 방법.
The method according to claim 1,
The glass,
1 to 10 parts by weight of SiO 2 , 30 to 60 parts by weight of P 2 O 5 and 30 to 60 parts by weight of ZnO.
Method of manufacturing color conversion material.
상기 형광체는, CaAlSiN3:Eu2+ 형광체이고, 550 nm 내지 700 nm 파장의 빛을 발광하는 것인,
색변환 소재의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the phosphor is a CaAlSiN 3 : Eu 2+ phosphor and emits light having a wavelength of 550 nm to 700 nm,
Method of manufacturing color conversion material.
상기 유리 : 상기 형광체의 혼합 중량비는. 6 : 4 내지 8 : 2인 것인,
색변환 소재의 제조 방법.
The method according to claim 1,
The weight ratio of the glass to the phosphor is as follows. 6: 4 to 8: 2.
Method of manufacturing color conversion material.
상기 LED 칩을 봉지하는 색변환 소재;를 포함하고,
상기 색변환 소재는, 유리에 CaAlSiN3:Eu2+ 형광체가 분산되어 있는 것인,
LED 패키지.LED chip; And
And a color conversion material sealing the LED chip,
Wherein the color conversion material is a material in which a CaAlSiN 3 : Eu 2+ phosphor is dispersed in a glass,
LED package.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E601 | Decision to refuse application |