KR101748485B1 - WHITE LIGHT-EMITTING DEVICE FOR LCD Back-Light-Unit - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 휘도 및 색재현율이 우수하여, 저 원가의 LCD 백라이트 유닛으로 사용될 수 있는 백색 발광 장치에 관한 것으로서, 보다 상세히는, 하기 화학식 1의 녹색 형광체 및 M2Si5N8:Eu2 + (M은, Ca, Sr, 또는 Ba이다), 및 (Ca,Sr)AlSiN3:Eu2 +에서 선택되는 1종 이상의 적색 형광체를 포함하는 백색 발광 장치이다. 본 발명의 백색 발광 장치는, 기존 LCD BLU에 비해, 보다 높은 색 재현율 및 S-RGB 값을 나타내는 효과가 있다.
[화학식 1]
(Lu1-(x1+x2),Rx1,Ax2)3(Al(1-y),By)5(O(1-z),Cz)12
A은 Y, Gd, Sm, Tb, La, Sr, Ba, Ca 등 2가 또는 3가의 양이온 금속 원소로 이루어진 군에서 선택되는 1종, B는 제Ⅳ족 원소 C, Si, Ge, Sn, Pb으로 이루어진 군 또는 B, Ga 에서 선택되는 1종, C는 F, Cl, Br, N, S 의 음이온 원소로 이루어진 군에서 선택되는1종, R은 Ce이며, 0<X1+X2<1, 0<Y<1, 0<Z<1이다.The present invention relates to a white light emitting device which is excellent in luminance and color reproducibility and can be used as a low cost LCD backlight unit. More particularly, the present invention relates to a green light emitting device and a M 2 Si 5 N 8 : Eu 2 + (M is, Ca, is Sr, or Ba), and (Ca, Sr) AlSiN 3: a white light emitting device including the red phosphor at least one type of compound selected from Eu 2 +. The white light emitting device of the present invention has a higher color reproduction rate and an S-RGB value than the conventional LCD BLU.
[Chemical Formula 1]
(Lu 1- (x1 + x2) , R x1, A x2) 3 (Al (1-y), B y) 5 (O (1-z), C z) 12
A is at least one element selected from the group consisting of divalent or trivalent cation metal elements such as Y, Gd, Sm, Tb, La, Sr, Ba and Ca; B is at least one element selected from the group consisting of Group IV elements C, Si, Ge, Sn, Pb C is at least one element selected from the group consisting of F, Cl, Br, N and S, R is Ce and 0 <X1 + X2 <1, <Y <1, 0 <Z <1.
Description
본 발명은, 휘도 및 색재현율이 우수하여, 저 원가의 LCD 백라이트 유닛으로 사용될 수 있는 백색 발광 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a white light emitting device which is excellent in luminance and color reproduction rate and can be used as a low cost LCD backlight unit.
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.As the information and communication industry has progressed, there has been a constant demand for high performance of portable information processing devices and mobile communication terminals, so that high performance and high quality of various components of the system are continuously required. LCDs, which are typically applied to monitors of medium and large terminals such as laptops, require a light source of white backlight on the back. Cold-cathode fluorescent lamps (CCFL) have been widely used as such backlight sources. Cold-cathode fluorescent lamps have advantages such as uniform white light with high luminance. However, Difficulty is expected. Therefore, a backlight source capable of replacing the CCFL has been actively studied. Among them, a backlight source using a white light emitting device including a light emitting diode has attracted attention as a light source replacing a conventional cold cathode fluorescent lamp.
백색 발광소자를 이용한 LCD 백라이트 광원에 관한 종래 기술로, 하기 특허문헌 1을 예시할 수 있다.As an example of a related art related to an LCD backlight source using a white light emitting element, the following Patent Document 1 can be exemplified.
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.Patent Document 1 discloses an LCD backlight light source module that converts blue light of a blue light emitting diode chip into white light by a phosphor, and then enters the light guide plate, thereby achieving uniform light distribution of the LCD, low power consumption and high durability.
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.The white light emitting device according to the related art can realize a uniform white light having a high luminance by using a blue light emitting diode chip and a fluorescent material. However, when the white light emitting device is used as a backlight white light source of an LCD, Since the color reproduction range that can be expressed is very narrow, it is greatly restricted in realizing an image closer to a natural color. In particular, it falls short of the color reproduction range defined by ADOBE RGB or the color reproduction range defined by NTSC, which makes it difficult to realize a more realistic color.
이에 대한 대안적 종래 기술로서, 하기 특허문헌 2를 예시할 수 있다.As an alternative prior art to this, the following Patent Document 2 can be exemplified.
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.Patent Document 2 discloses a white backlight light source using a white light emitting element or a three-color light emitting diode chip of red, blue, and green as an LCD backlight, and uses a microcomputer to calculate an input current of each light emitting diode chip, And finally controlling the current supplied to each LED chip.
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 달라진다.The above-described conventional technique can achieve a significantly wider color reproduction range than the conventional CCFL by using the red, blue and green three-color LED chips, but since the thermal or temporal characteristics of the LED chips are different There is a disadvantage in that the color tone changes depending on the use environment, and in particular, uniform color mixture such as color unevenness occurs. Also, the output of each light emitting diode chip changes according to the ambient temperature, and the color coordinates are changed.
즉, 기존 LCD BLU(Back-Light-Unit)의 동등 이상 밝기 구현을 위하여 LED PKG 개수 감소 및 높은 구동전류에 따라, LED Chip 자체 온도가 상승하기 때문에 기존 LED PKG에 사용되는 종래 형광체의 열화에 의한 색 좌표 변화 및 휘도 저하 문제가 발생되는 것이다. In other words, due to the decrease in the number of LED PKGs and the high driving current, the temperature of the LED chip itself rises in order to realize equivalent brightness of the conventional LCD BLU (Back-Light-Unit) A color coordinate change and a luminance lowering problem occur.
이를 해결하고자 질화물계 형광체를 사용하기도 하지만, 질화물계 형광체는 원가가 높아서, 직하형 LCD BLU의 저원가 구현에 적합하지 않다.Although nitride-based phosphors are used to solve this problem, nitride-based phosphors are not suitable for low cost implementation of direct-type LCD BLU because of high cost.
따라서, 기존 LCD BLU의 동등 이상 밝기 및 색 재현 구현이 가능한 저원가 직하 LCD BLU 용 저가 형광체 개발이 필요하다.Therefore, it is necessary to develop a low-cost phosphor for low-cost direct-current LCD BLU that can realize equal brightness and color reproduction of conventional LCD BLU.
본 발명은, 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 고가의 질화물계 황색 및 녹색 형광체가 아닌 기존 Garnet구조에 질소 원자를 포함하는 저가의 신규 녹색 산질화물과 기존 적색 질화물 형광체를 이용한 LCD BLU용 백색 발광 장치를 제공하고자 한다. DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and it is an object of the present invention to provide a low cost new green oxynitride containing a nitrogen atom and a conventional red nitride phosphor using an existing Garnet structure instead of expensive nitride- And a white light emitting device.
본 발명은, 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서,SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems of the conventional art,
하기 화학식 1의 녹색 형광체 및 M2Si5N8:Eu2 + (M은, Ca, Sr, 또는 Ba이다), 및 (Ca,Sr)AlSiN3:Eu2 +에서 선택되는 1종 이상의 적색 형광체를 포함하는 백색 발광 장치를 제공한다.To a green phosphor and a M 2 Si 5 N 8 in the general formula 1: Eu 2 + (M is, Ca, Sr, or Ba a), and (Ca, Sr) AlSiN 3: at least one type of compound selected from Eu 2 + red phosphor Emitting device.
[화학식 1][Chemical Formula 1]
(Lu1-(x1+x2),Rx1,Ax2)3(Al(1-y),By)5(O(1-z),Cz)12 (Lu 1- (x1 + x2) , R x1, A x2) 3 (Al (1-y), B y) 5 (O (1-z), C z) 12
A은 Y, Gd, Sm, Tb, La, Sr, Ba, Ca 등 2가 또는 3가의 양이온 금속 원소로 이루어진 군에서 선택되는 1종, B는 제Ⅳ족 원소 C, Si, Ge, Sn, Pb으로 이루어진 군 또는 B, Ga 에서 선택되는 1종, C는 F, Cl, Br, N, S 의 음이온 원소로 이루어진 군에서 선택되는1종, R은 Ce이며, 0<X1+X2<1, 0<Y<1, 0<Z<1이다.A is at least one element selected from the group consisting of divalent or trivalent cation metal elements such as Y, Gd, Sm, Tb, La, Sr, Ba and Ca; B is at least one element selected from the group consisting of Group IV elements C, Si, Ge, Sn, Pb C is at least one element selected from the group consisting of F, Cl, Br, N and S, R is Ce and 0 <X1 + X2 <1, <Y <1, 0 <Z <1.
본 발명에 있어서, 백색 발광 장치의 용도는, LCD 백라이트 유닛용인 것임을 특징으로 하는 백색 발광 장치를 제공한다.In the present invention, the use of the white light emitting device is for an LCD backlight unit.
본 발명의 백색 발광 장치는, 기존 LCD BLU에 비해, 보다 높은 색 재현율 및 S-RGB 값을 나타내는 효과가 있다.The white light emitting device of the present invention has a higher color reproduction rate and an S-RGB value than the conventional LCD BLU.
도 1은, 본 발명 실시예 및 비교예의 LED 발광 스펙트럼을 비교한 그래프이다.
도 2는, 본 발명 실시예 및 비교예의 NTSC 좌표를 비교한 그래프이다.Fig. 1 is a graph comparing LED emission spectra of Examples and Comparative Examples of the present invention.
2 is a graph comparing NTSC coordinates of the embodiment of the present invention and the comparative example.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명은, According to the present invention,
하기 화학식 1의 녹색 형광체 및 M2Si5N8:Eu2 + (M은, Ca, Sr, 또는 Ba이다), 및 (Ca,Sr)AlSiN3:Eu2 +에서 선택되는 1종 이상의 적색 형광체를 포함하는 백색 발광 장치이다.To a green phosphor and a M 2 Si 5 N 8 in the general formula 1: Eu 2 + (M is, Ca, Sr, or Ba a), and (Ca, Sr) AlSiN 3: at least one type of compound selected from Eu 2 + red phosphor Emitting device.
[화학식 1][Chemical Formula 1]
(Lu1-(x1+x2),Rx1,Ax2)3(Al(1-y),By)5(O(1-z),Cz)12 (Lu 1- (x1 + x2) , R x1, A x2) 3 (Al (1-y), B y) 5 (O (1-z), C z) 12
여기서, A은 Y, Gd, Sm, Tb, La, Sr, Ba, Ca 등 2가 또는 3가의 양이온 금속 원소로 이루어진 군에서 선택되는 1종, B는 제Ⅳ족 원소 C, Si, Ge, Sn, Pb으로 이루어진 군 또는 B, Ga 에서 선택되는 1종, C는 F, Cl, Br, N, S 의 음이온 원소로 이루어진 군에서 선택되는1종, R은 Ce이며, 0<X1+X2<1, 0<Y<1, 0<Z<1이다.Here, A is at least one element selected from the group consisting of divalent or trivalent cation metal elements such as Y, Gd, Sm, Tb, La, Sr, Ba and Ca, B is at least one element selected from the group IV elements C, Si, Ge, Sn , Pb or an element selected from the group consisting of B and Ga, and C is an element selected from the group consisting of F, Cl, Br, N and S, R is Ce and 0 <X1 + X2 <1 0 < Y < 1, and 0 < Z <
본 발명의 장치는, LCD 백라이트 유닛용으로 활용될 수 있다.The device of the present invention can be utilized for an LCD backlight unit.
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.Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples. It is to be understood that the following embodiments are for the purpose of illustration only and are not intended to limit the scope of the present invention.
실시예Example
녹색 형광체의 제조Preparation of green phosphors
Lu2O3 분말 1 중량부, CeO2 분말 0.046 중량부, Al2O3 분말 O.39 중량부, AlN 분말 0.05 중량부를 혼합이 완료된 원료를 알루미나 도가니에 넣고, 질소 가스 분위기 중에서 1400~1600 온도 및 질소(N2) 가스, 압력 1bar 분위기에서 약 3시간 이상 소성하여, 최종적으로 형광체 화합물을 제조하였다. 최종적으로 제조된 형광체 화합물의 조성은, [Lu2.85Ce0.15]Al5O11.3N0.7와 같았다.1 parts by weight of Lu 2 O 3 powder, 0.046 parts by weight of CeO 2 powder, 0.39 parts by weight of Al 2 O 3 powder and 0.05 part by weight of AlN powder were placed in an alumina crucible and heated at a temperature of 1400 to 1600 And nitrogen (N 2 ) gas at a pressure of 1 bar for about 3 hours or more to finally produce a phosphor compound. The composition of the finally prepared phosphor compound was the same as [Lu 2.85 Ce 0.15 ] Al 5 O 11.3 N 0.7 .
녹색 형광체: (Lu2.85Ce0.15)Al5O11.3N0.7 Green phosphor: (Lu 2.85 Ce 0.15 ) Al 5 O 11.3 N 0.7
적색 형광체의 제조Preparation of Red Phosphor
미쓰비시사(Mitsubishi Chemical Company)의 BR-102C™를 적색 형광체로 사용하였다. 형광체의 조성은, 하기와 같았다.BR-102C (TM) from Mitsubishi Chemical Company was used as a red phosphor. The composition of the phosphor was as follows.
적색 형광체: (Sr0 . 76,Ca0 . 2,Eu0 . 04)AlSiN3 Red phosphor: (... Sr 0 76 , Ca 0 2, Eu 0 04) AlSiN 3
상기 녹색 형광체 및 적색 형광체를 각각 70.1중량%, 29.9중량% 비율로 혼합하여 백색 형광체 조성물을 제조하였다.The green phosphor and the red phosphor were mixed at a ratio of 70.1 wt% and 29.9 wt%, respectively, to prepare a white phosphor composition.
비교예Comparative Example
황색 형광체의 제조Preparation of Yellow Phosphor
미쓰비시사(Mitsubishi Chemical Company)의 BY-201A™를 적색 형광체로 사용하였다. 형광체의 조성은, 하기와 같았다.BY-201A (TM) from Mitsubishi Chemical Company was used as a red phosphor. The composition of the phosphor was as follows.
황색 형광체: (La0 . 85,Ce0 . 15)3Si6N11 Yellow phosphor: (.. La 0 85, Ce 0 15) 3 Si 6 N 11
적색 형광체의 제조Preparation of Red Phosphor
미쓰비시사(Mitsubishi Chemical Company)의 BR-102C™를 적색 형광체로 사용하였다. 형광체의 조성은, 하기와 같았다.BR-102C (TM) from Mitsubishi Chemical Company was used as a red phosphor. The composition of the phosphor was as follows.
적색 형광체: (Sr0 . 76,Ca0 . 2,Eu0 . 04)AlSiN3 Red phosphor: (... Sr 0 76 , Ca 0 2, Eu 0 04) AlSiN 3
상기 황색 광체 및 적색 형광체를 각각 95중량%, 5중량% 비율로 혼합하여 백색 형광체 조성물을 제조하였다.The yellow light body and the red phosphor were mixed at a ratio of 95 wt% and 5 wt%, respectively, to prepare a white phosphor composition.
상기 실시예 및 비교예의 패널 좌표 및 NTSC/S-RGB를 비교한 결과는 하기 표 1 및 2와 같았다.Table 1 and Table 2 show the results of comparing the panel coordinates and NTSC / S-RGB of the above embodiments and comparative examples.
상기 표 1 및 2에 나타난 바와 같이, 본 발명은 고가의 질화물계 황색 및 녹색 형광체가 아닌 기존 Garnet구조에 질소 원자를 포함하는 저가의 신규 녹색 산질화물과 기존 적색 질화물 형광체를 이용하여 기존 LCD BLU(색 재현율:66.8%, S-RGB:94%) 구조보다 색 재현율(NTSC) 68.7% 및 S-RGB 97% 향상된 결과를 얻을 수 있음을 확인하였다.As shown in Tables 1 and 2, the present invention uses existing low-priced green green oxynitrides containing nitrogen atoms and existing red nitride phosphors in existing Garnet structures instead of expensive nitride-based yellow and green phosphors, (NTSC) of 68.7% and S-RGB of 97%, respectively, than the structure of the color reproduction ratio (66.8%, S-RGB: 94%
Claims (2)
[화학식 1]
(Lu1-(x1+x2),Rx1,Ax2)3(Al(1-y),By)5(O(1-z),Cz)12
A은 Y, Gd, Sm, Tb, La, Sr, Ba, Ca 의 2가 또는 3가의 양이온 금속 원소로 이루어진 군에서 선택되는 1종, B는 제Ⅳ족 원소 C, Si, Ge, Sn, Pb으로 이루어진 군 또는 B, Ga 에서 선택되는 1종, C는 F, Cl, Br, N, S 의 음이온 원소로 이루어진 군에서 선택되는 1종, R은 Ce이며, 0<X1+X2<1, 0<Y<1, 0<Z<1이다.A green phosphor of Formula 1; And a red phosphor of M 2 Si 5 N 8 : Eu 2+ (M is Ca, Sr, or Ba).
[Chemical Formula 1]
(Lu 1- (x1 + x2) , R x1, A x2) 3 (Al (1-y), B y) 5 (O (1-z), C z) 12
A is at least one element selected from the group consisting of divalent or trivalent cation metal elements of Y, Gd, Sm, Tb, La, Sr, Ba and Ca; B is at least one element selected from the group consisting of Group IV elements C, Si, Ge, Sn, Pb C is at least one element selected from the group consisting of F, Cl, Br, N and S, R is Ce and 0 <X1 + X2 <1, <Y <1, 0 <Z <1.
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2015
- 2015-07-07 KR KR1020150096572A patent/KR101748485B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (3)
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