KR20140074489A - 광결정 형광체 - Google Patents

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KR20140074489A
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Abstract

광결정 형광체는, 외부 광을 흡수하여 소정의 스펙트럼을 갖는 여기광을 방사하는 형광체, 제1 두께로 형광체를 둘러싸며 제1 굴절률을 갖는 제1 코팅층, 및 제1 코팅층에 의해 둘러싸인 형광체를 제2 두께로 커버하며 제2 굴절률을 갖는 제2 코팅층을 포함한다.

Description

광결정 형광체{PHOTONIC CRYSTAL PHOSPHOR}
본 발명은 광결정 형광체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 표시장치에 사용되는 광결정 형광체에 관한 것이다.
일반적으로, 표시장치는 영상을 표시하기 위한 표시패널 및 상기 표시패널에 광을 제공하는 백라이트 유닛을 포함한다. 상기 표시패널은 상기 백라이트 유닛으로부터 제공되는 광의 휘도를 제어하여 영상을 표시한다. 상기 백라이트 유닛은 상기 광을 출사하는 광원을 포함한다. 최근에는 상기 백라이트 유닛의 광원으로서 발광 다이오드(light emitting diode; LED)가 주로 사용된다. 상기 LED는 예를 들어, 적색광, 녹색광, 또는 청색광을 출사한다.
상기 표시패널이 액정층을 포함하는 경우, 상기 백라이트 유닛으로부터 출사된 광은 상기 액정층에 의해 제어된다. 이와 같은, 액정표시(liquid crystal display; LCD)장치에 포함되는 백라이트 유닛의 광원으로서 일반적인 LED가 사용되는 경우, RGB 색이 완벽하게 구현되지 않는 한계가 있다.
구체적으로, ADOBE RGB 색공간과 같은 색공간의 색좌표들에 대응되는 색들이 표시장치의 색 영상으로 모두 표현되는 경우, 상기 표시장치는 색 재현성이 뛰어난 것으로 평가된다. 즉, 상기 표시장치에 포함된 광원으로부터 출사되는 광은, 파장에 따라 소정의 색 스펙트럼을 나타내는데, 상기 색 스펙트럼이 상기 RGB 색공간의 어느 색좌표에 대응되는 색에 집중되는 경우, 상기 표시장치는 상기 색을 재현하는 것으로 평가된다.
그러나, 액정표시장치에 포함되는 일반적인 LED 광원에 의해서는, 상기 RGB 색공간에서 색 순도가 높은 색들이 일부 재현되기 어려운 문제점이 있다. 예를 들어, 녹색광을 출사하는 LED의 색 스펙트럼에서는, 녹색 파장대 뿐 아니라 다른 파장대의 색광(color light) 또한 일부 포함되므로, 상기 LED로부터 출사되는 광 만으로는 ADOBE RGB 색공간의 색 순도가 높은 녹색을 재현하기 어렵다.
이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로, 본 발명의 목적은 색공간의 원하는 색도(chromaticity)를 갖는 색광을 구현할 수 있는 광결정 형광체를 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 서브픽셀 영역 크기 결정 방법은, 외부 광을 흡수하여 소정의 스펙트럼을 갖는 여기광을 방사하는 형광체; 제1 두께로 상기 형광체를 둘러싸며 제1 굴절률을 갖는 제1 코팅층; 및 상기 제1 코팅층에 의해 둘러싸인 상기 형광체를 제2 두께로 커버하며, 제2 굴절률을 갖는 제2 코팅층을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1 두께 및 제2 두께는 상이할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1 두께는 상기 스펙트럼의 최대 방사 파장, 상기 스펙트럼의 반치폭(full width at half maximum) 및 상기 제1 굴절률에 따라 결정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 최대 방사 파장이 L이고, 상기 반치폭이 WH이며, 상기 제1 굴절률이 n1 인 경우, 상기 제1 두께는 (L-WH)/(4×n1) nm(나노미터) 이상 (L+WH)/(4×n1) nm 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제2 두께는 상기 스펙트럼의 최대 방사 파장, 상기 스펙트럼의 반치폭 및 상기 제2 굴절률에 따라 결정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 최대 방사 파장이 L이고, 상기 반치폭이 WH이며, 상기 제2 굴절률이 n2 인 경우, 상기 제2 두께는 (L-WH)/(4×n2) nm 이상 (L+WH)/(4×n2) nm 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1 두께 및 제2 두께는 상기 스펙트럼의 최대 방사 파장, 상기 스펙트럼의 반치폭, 상기 제1 굴절률 및 상기 제2 굴절률에 따라 결정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 최대 방사 파장이 L이고, 상기 반치폭이 WH이며, 상기 제1 굴절률이 n1 이고, 상기 제2 굴절률이 n2 인 경우, 상기 제1 두께는 [L-100×|n1-n2|-WH]/(4×n1) nm 이상 [L-100×|n1-n2|+WH]/(4×n1) nm 이하일 수 있다. 단, |n1-n2|는 n1 및 n2 의 차이(절대값)를 나타낸다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 최대 방사 파장이 L이고, 상기 반치폭이 WH이며, 상기 제1 굴절률이 n1 이고, 상기 제2 굴절률이 n2 인 경우, 상기 제2 두께는 [L-100×|n1-n2|-WH]/(4×n2) nm 이상 [L-100×|n1-n2|+WH]/(4×n2) nm 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 최대 방사 파장이 L이고, 상기 반치폭이 WH이며, 상기 제1 굴절률이 n1 이고, 상기 제2 굴절률이 n2 인 경우, 상기 제1 두께는 [L+100×|n1-n2|-WH]/(4×n1) nm 이상 [L+100×|n1-n2|+WH]/(4×n1) nm 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 최대 방사 파장이 L이고, 상기 반치폭이 WH이며, 상기 제1 굴절률이 n1 이고, 상기 제2 굴절률이 n2 인 경우, 상기 제2 두께는 [L+100×|n1-n2|-WH]/(4×n2) nm 이상 [L+100×|n1-n2|+WH]/(4×n2) nm 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1 코팅층 및 상기 제2 코팅층은 제1 커버층을 형성하고, 상기 형광체는 겹겹이 배치되는 복수의 상기 제1 커버층들에 의해 둘러싸일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 형광체를 둘러싸는 상기 제1 커버층들은 3 개 이상 5 개 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1 코팅층 및 상기 제2 코팅층은 제1 커버층을 형성하고, 상기 제1 커버층은, 제3 두께로 상기 제1 커버층을 둘러싸며 제3 굴절률을 갖는 제3 코팅층 및 제4 두께로 상기 제3 코팅층을 둘러싸며 제4 굴절률을 갖는 제2 커버층에 의해 커버될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1 두께 및 제2 두께는 각각, 상기 제3 두께 및 제4 두께와 상이할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 스펙트럼은 530 nm 이상 550 nm 이하에서 최대 방사 파장을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 스펙트럼은 610 nm 이상 670 nm 이하에서 최대 방사 파장을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1 굴절률 및 제2 굴절률은 각각 1.6 이상 2.5 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1 코팅층 및 제2 코팅층은 규소 산화물, 티타늄 산화물, 알루미늄 산화물, 이트륨 산화물, 하프늄 산화물, 아연 산화물, 지르코늄 산화물, 마그네슘 산화물, 갈륨 질화물, 알루미늄 질화물 및 규소 탄화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이러한 광결정 형광체에 따르면, 소정의 스펙트럼을 갖는 여기광을 방사하는 형광체를 굴절률이 상이한 복수의 코팅층들에 의해 적절한 두께로 커버함으로써, 형광체로부터 출사되는 광의 색도를 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광결정 형광체를 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1의 A 부분을 확대하여 도시한 단면도이다.
도 3a는 도 1의 형광체에서 출사되는 광의 파장에 따른 출사율을 도시한 그래프이다.
도 3b는 도 1의 형광체에서 출사되는 광의 출사율 및 코팅층들의 반사율을 함께 도시한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광결정 형광체를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광결정 형광체를 도시한 단면도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광결정 형광체를 도시한 단면도이다.
도 1 을 참조하면, 광결정 형광체(100)는 중심에 배치되는 형광체(110), 상기 형광체(110)의 외면을 커버하는 제1 코팅층(121) 및 상기 제1 코팅층(121)을 커버하는 제2 코팅층(122)을 포함한다. 상기 제1 코팅층(121) 및 상기 제2 코팅층(122)은 제1 커버층(120)을 형성한다.
상기 형광체(110)는 일정한 파장대의 광을 흡수하여 여기 상태가 되었다가, 바닥 상태로 돌아가면서 상기 흡수한 광 에너지를 방사한다. 상기 방사되는 광 에너지는 파장에 따라 방사율(emissivity)이 달라지는 소정의 스펙트럼을 가진다. 상기 형광체(110)는 상기 스펙트럼의 최대 방사 파장에 따라 예를 들어, 적색광, 녹색광 또는 청색광을 방사할 수 있다. 상기 형광체(110)가 녹색광을 방사하는 경우, 상기 형광체(110)는 β-SiAlON (Si6-zALzOzN8-z), (Ba,Sr)2SiO4:Eu 또는 CaSc20:Ce 등의 물질을 포함할 수 있다. 상기 녹색광은 530 nm(나노미터) 이상 550 nm 이하에서 최대 방사 파장을 가질 수 있다. 또는, 상기 형광체(110)가 적색광을 방사하는 경우, 상기 형광체(110)는 CaAlSiN3:Eu, (Sr,Ca)AlSiN3:Eu 또는 CaAlSi(ON)3:Eu 등의 물질을 포함할 수 있다. 상기 적색광은 610 nm 이상 670 nm 이하에서 최대 방사 파장을 가질 수 있다.
상기 제1 코팅층(121)은 제1 굴절률(n1)을 가지며, 상기 스펙트럼에 기초하여 결정된 제1 두께(T1)로 상기 형광체(110)의 외면을 커버한다. 구체적으로, 상기 제1 두께는, 상기 스펙트럼의 최대 방사 파장, 상기 스펙트럼의 반치폭(full width at half maximum; FWHM) 및 상기 제1 굴절률(n1)에 따라 결정될 수 있다.
상기 제2 코팅층(122)은 제2 굴절률(n2)을 가지며, 상기 스펙트럼에 기초하여 결정된 제2 두께(T2)로 상기 제1 코팅층(121)을 커버한다. 구체적으로 상기 제2 두께는, 상기 스펙트럼의 최대 방사 파장, 상기 스펙트럼의 반치폭 및 상기 제2 굴절률(n2)에 따라 결정될 수 있다.
또는, 상기 제1 코팅층(121) 및 제2 코팅층(122)의 두께들(T1, T2)은 상기 스펙트럼의 최대 방사 파장, 상기 스펙트럼의 반치폭, 상기 제1 굴절률(n1) 및 상기 제2 굴절률(n2)에 따라 결정될 수 있다. 상기 제1 두께(T1) 및 제2 두께(T2)는 상이할 수 있다. 상기 제1 두께(T1) 및 제2 두께(T2)에 대해서는, 후술할 도 3b 를 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.
상기 제1 코팅층(121) 및 상기 제2 코팅층(122)은 예를 들어, 규소 산화물(silicon oxide), 티타늄 산화물(titanium oxide), 이트륨 산화물(yttrium oxide), 하프늄 산화물(hafnium oxide), 아연 산화물(zinc oxide), 지르코늄 산화물(zirconium oxide), 마그네슘 산화물(magnesium oxide), 갈륨 질화물(gallium nitride), 알루미늄 질화물(aluminum nitride) 및 규소 탄화물(silicon carbide) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 코팅층(121) 및 제2 코팅층(122)은 Al2O3, Y2O3, TiO2, BaTiO3, HfO2, ZnO, ZrO2, MgO, AlN, 및 GaN 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 제1 코팅층(121) 및 제2 코팅층(122)의 굴절률들(n1, n2)은 각각, 1.6 이상 2.5 이하일 수 있다.
도 2는 도 1의 A 부분을 확대하여 도시한 단면도이다.
도 2를 참조하면, 상기 형광체(110)로부터 방사되는 여기광은 소정의 파장을 갖는 복수의 광들을 포함한다. 예를 들어, 상기 여기광은 최대 방사 파장에 인접한 제1 파장을 갖는 제1 광(P1)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 여기광은 상기 제1 파장보다 길고, 상기 최대 방사 파장에 덜 인접한 제2 파장을 갖는 제2 광(P2)을 포함할 수 있다. 상기 제1 코팅층(121) 및 제2 코팅층(122)이 없는 경우, 상기 형광체(110)로부터 방사되는 상기 여기광은 상기 제1 광(P1) 및 제2 광(P2)을 모두 포함하며, 상기 형광체(110)에 의해 표현되는 색은 상기 제1 파장 및 제2 파장들의 색을 포함한다. 그러나, 도 2 에 도시된 광결정 형광체(100)와 같이, 형광체(110)의 외면에 상기 제1 코팅층(121) 및 제2 코팅층(122)이 커버되는 경우, 특정한 파장을 갖는 광은 상기 제1 코팅층(121) 및 제2 코팅층(122)에 의해 반사되며 상기 특정한 파장과 다른 파장을 갖는 광 만이 외부로 출사될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 파장을 갖는 제1 광(P1)은 상기 제1 코팅층(121) 및 제2 코팅층(122)을 투과하여 외부로 방출되나, 상기 제2 파장을 갖는 제2 광(P2)은 상기 제1 코팅층(121) 및 제2 코팅층(122)에 의해 반사된다. 이때, 상기 제1 광(P1) 및 제2 광(P2)은 상기 제1 코팅층(121) 및 제2 코팅층(122)의 두께들(T1, T2)에 따라 반사되거나 또는, 외부로 방출될 수 있다. 즉, 상기 형광체(110)로부터 방사되는 여기광이 갖는 스펙트럼에 따라, 상기 제1 코팅층(121) 및 제2 코팅층(122)의 두께들(T1, T2)을 조절하여 상기 광결정 형광체(100)로부터 출사되는 광을 조절할 수 있다.
도 3a는 도 1의 형광체에서 출사되는 광의 파장에 따른 출사율을 도시한 그래프이다. 도 3a에서, 가로축은 파장(단위는 나노미터임)을, 세로축은 방사율(emissivity)을 나타낸다.
도 3a를 참조하면, 형광체(110)로부터 출사되는 여기광의 스펙트럼은 특정 파장(L)에서 최대 방사율(Emax)을 가진다. 도 3a에서는 상기 최대 방사 파장(L)이 녹색광 파장대인 500 nm 및 550 nm 의 사이에 위치한 것으로 도시되었으나, 이는 예시적인 것으로서, 상기 형광체(110)의 여기광에 따라, 상기 스펙트럼의 최대 방사 파장은 적색광 파장대 또는 청색광 파장대에 위치할 수 있다.
상기 스펙트럼의 반치폭(full width at half maximum; FWHM) 은 상기 최대 방사율(Emax)의 50 %에 해당하는 방사율(Eh)을 갖는 파장들(w1, w2) 사이의 폭(WH)을 나타낸다. 상기 최대 방사 파장(L)은, 상기 반치폭(WH)의 경계가 되는 단파장(w1) 및 장파장(w2)의 사이에 위치한다.
도 3a의 그래프에서, 타겟 파장대역(target wavelength band)은 상기 광결정 형광체(100)로부터 출사되는 광의 스펙트럼을 집중시키려 하는 파장대역을 나타낸다. 즉, 상기 형광체(110)로부터 출사되는 광은 상기 타겟 파장대역 외에 속하는 파장을 갖는 광들을 포함하고 있으므로, 색공간의 원하는 색좌표에 대응되는 색을 얻기 위해서는, 상기 타겟 파장대역을 벗어나는 파장의 광들이 감소 또는 제거되어야 한다.
도 3b는 도 1의 형광체에서 출사되는 광의 출사율 및 코팅층들의 반사율을 함께 도시한 그래프이다. 도 3b에서, 가로축은 파장(단위는 나노미터임)을, 세로축은 방사율 또는 반사율(reflectivity)을 나타낸다. 도 3b에서, 실선(Ewc(λ))은 코팅층들에 의해 커버되는 광결정 형광체(100)의 방사율을, 점선(Ewoc(λ))은 형광체(110)의 방사율을, 일점쇄선(R(λ))은 코팅층들의 반사율을 각각 나타낸다.
도 3b를 참조하면, 상기 형광체(110)로부터 출사되는 광은, 점선으로 도시된 바와 같이, 타겟 파장대역 외에 속하는 파장을 갖는 광을 포함한다. 그러나, 상기 형광체(110)가 상기 제1 코팅층(121) 및 제2 코팅층(122)에 의해 커버되는 경우, 상기 제1 코팅층(121) 및 제2 코팅층(122)이 나타내는 반사율 스펙트럼에 따라, 상기 형광체(110)로부터 방사되는 광의 일부가 감소 또는 제거된다. 반면에, 상기 반사율 스펙트럼의 사이에 위치한 파장 대역, 즉, 최대 방사 파장(L)을 포함하는 타겟 파장대역에 속하는 파장에서는 방사율이 증가한다. 따라서, 상기 제1 코팅층(121) 및 제2 코팅층(122)에 의해 커버되는 형광체(110)로부터 출사되는 여기광은, 상기 타겟 파장대역에서 높은 방사율을 갖고, 상기 타겟 파장대역 외에서는 낮은 방사율을 갖는다.
이와 같이, 형광체로부터 방사되며 소정의 스펙트럼을 갖는 여기광이, 상기 형광체를 커버하는 코팅층들에 의해 일부 반사됨에 따라, 광결정 형광체로부터 출사되는 광의 파장에 따른 방사율이 조절될 수 있다. 또한, 표시장치가 상기 광결정 형광체를 포함함으로써, 색공간에서 원하는 색좌표에 대응되는 색광들을 충분히 구현할 수 있다.
한편, 상기 반사율 스펙트럼(R(λ))은, 상기 제1 코팅층(121) 및 제2 코팅층(122)의 두께들(T1, T2)에 따라 달라질 수 있다. 즉, 상기 제1 코팅층(121) 및 제2 코팅층(122)의 두께들(T1, T2)을 적절히 조절함으로써, 상기 타겟 파장대역의 경계를 벗어나는 파장의 광을 효과적으로 반사시킬 수 있다. 이때, 상기 제1 코팅층(121) 및 제2 코팅층(122)의 두께들(T1, T2)은, 상기 코팅층들의 굴절률, 상기 최대 방사 파장(L) 및 상기 반치폭(WH)에 따라 결정될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 코팅층(121)의 제1 두께(T1) 및 상기 제2 코팅층(122)의 제2 두께(T2)는 각각, [식 1] 및 [식 2]와 같이 설정될 수 있다.
[식 1]
Figure pat00001
[식 2]
Figure pat00002
단, L은 형광체의 최대 방사 파장을, WH는 스펙트럼의 반치폭을, n1은 제1 코팅층의 굴절률을, n2는 제2 코팅층의 굴절률을, 각각 나타낸다.
이와 같이, [식 1] 및 [식 2]의 범위에서 상기 제1 코팅층(121) 및 제2 코팅층(122)의 두께들(T1, T2)이 설정되는 경우, 상기 형광체(110)의 여기광이 나타내는 스펙트럼의 반치폭 내에 속하는 파장에서는 공명(resonance)이 발생하며, 그에 따라 상기 광결정 형광체의 최대 방사 파장(L)에서의 방사율이 증가된다.
또는, 상기 제1 코팅층(121)의 제1 두께(T1) 및 상기 제2 코팅층(122)의 제2 두께(T2)는 각각, [식 3] 및 [식 4]와 같이 설정될 수 있다.
[식 3]
Figure pat00003
[식 4]
Figure pat00004
단, |n1-n2|는 n1 및 n2 의 차이(절대값)를 나타낸다.
이와 같이, [식 3] 및 [식 4]의 범위에서 상기 제1 코팅층(121) 및 제2 코팅층(122)의 두께들(T1, T2)이 설정되는 경우, 상기 형광체(110)의 여기광이 나타내는 스펙트럼 중 타겟 파장대역의 장파장 경계(WtH)를 벗어나는 광들이 반사되어, 상기 타겟 파장대역 보다 긴 파장을 갖는 광들이 효과적으로 감소 또는 제거될 수 있다.
또는, 상기 제1 코팅층(121)의 제1 두께(T1) 및 상기 제2 코팅층(122)의 제2 두께(T2)는 각각, [식 5] 및 [식 6]과 같이 설정될 수 있다.
[식 5]
Figure pat00005
[식 6]
Figure pat00006
이와 같이, [식 5] 및 [식 6]의 범위에서 상기 제1 코팅층(121) 및 제2 코팅층(122)의 두께들(T1, T2)이 설정되는 경우, 상기 형광체(110)의 여기광이 나타내는 스펙트럼 중 타겟 파장대역의 단파장 경계(WtL)를 벗어나는 광들이 반사되어, 상기 타겟 파장대역 보다 짧은 파장을 갖는 광들이 효과적으로 감소 또는 제거될 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광결정 형광체를 도시한 단면도이다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 광결정 형광체(200)는 중심에 배치되는 형광체(210), 상기 형광체(210)의 외면을 커버하는 제1 코팅층(221) 및 상기 제1 코팅층(221)을 커버하는 제2 코팅층(222)을 포함한다. 상기 제1 코팅층(221) 및 상기 제2 코팅층(222)은 제1 커버층(220)을 형성한다. 도 4의 실시예에서, 상기 형광체(210)는 복수개의 커버층들(220, 230, 240)에 의해 코팅된다. 즉, 상기 제1 커버층(220)의 외면은 제3 코팅층(231) 및 제4 코팅층(232)에 의해 커버된다. 상기 제3 코팅층(231) 및 제4 코팅층(232)은 제2 커버층(230)을 형성한다. 또한, 상기 제2 커버층(230)의 외면은 제5 코팅층(241) 및 제6 코팅층(242)에 의해 커버된다. 상기 제5 코팅층(241) 및 제6 코팅층(242)은 제3 커버층(240)을 형성한다. 도 4 에는 3개의 커버층들에 의해 코팅된 광결정 형광체가 도시되었으나, 동일한 방식으로, 상기 광결정 형광체(200)는 3개 이상의 커버층들에 의해 코팅된 형광체(210)를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 커버층들은 3개 이상 5개 이하일 수 있다.
한편, 상기 제1 커버층(220), 제2 커버층(230) 및 제3 커버층(240)의 두께들(T1, T2) 및 굴절률들(n1, n2)들은 각각 동일할 수 있다. 즉, 상기 제1 코팅층(221), 제3 코팅층(231) 및 제5 코팅층(241)의 두께들은 모두 T1이고, 굴절률들은 모두 n1 일 수 있다. 또한, 상기 제1 코팅층(221), 제3 코팅층(231) 및 제5 코팅층(241)은 모두 동일한 물질로 형성될 수 있다. 마찬가지로, 상기 제2 코팅층(222), 제4 코팅층(232) 및 제6 코팅층(242)의 두께들은 모두 T2 이고, 굴절률들은 모두 n2 일 수 있다. 또한, 상기 제2 코팅층(222), 제4 코팅층(232) 및 제6 코팅층(242)은 모두 동일한 물질로 형성될 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 광결정 형광체(200)는 겹겹이 배치되는 복수개의 커버층들에 의해 둘러싸인 형광체(210)를 포함함으로써, 상기 형광체(210)의 여기광 스펙트럼을 조절하여, 원하는 색도의 색광을 출사할 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광결정 형광체를 도시한 단면도이다.
도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 광결정 형광체(300)는 중심에 배치되는 형광체(310), 상기 형광체(310)의 외면을 커버하는 제1 코팅층(321) 및 상기 제1 코팅층(321)을 커버하는 제2 코팅층(322)을 포함한다. 상기 제1 코팅층(321) 및 상기 제2 코팅층(322)은 제1 커버층(320)을 형성한다. 도 5의 실시예에서, 상기 형광체(310)는 복수개의 커버층들(320, 330, 340)에 의해 코팅된다. 도 5의 광결정 형광체(300)는 도 4의 광결정 형광체(200)와 달리, 서로 다른 두께 및 굴절률을 갖는 커버층들(320, 330, 340)에 의해 둘러싸인다.
즉, 상기 제1 커버층(320)의 외면은 제3 코팅층(331) 및 제4 코팅층(332)에 의해 커버된다. 상기 제3 코팅층(331) 및 제4 코팅층(332)은 제2 커버층(330)을 형성한다. 또한, 상기 제2 커버층(330)의 외면은 제5 코팅층(341) 및 제6 코팅층(342)에 의해 커버된다. 상기 제5 코팅층(341) 및 제6 코팅층(342)은 제3 커버층(340)을 형성한다. 도 4 에는 3개의 커버층들에 의해 코팅된 광결정 형광체가 도시되었으나, 동일한 방식으로, 상기 광결정 형광체(300)는 3개 이상의 커버층들에 의해 코팅된 형광체(310)를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 커버층들은 3개 이상 5개 이하일 수 있다.
본 실시예에서, 상기 제1 커버층(320), 제2 커버층(330) 및 제3 커버층(340)의 두께들(T1, T2) 및 굴절률들(n1, n2)들은 각각 상이할 수 있다. 즉, 상기 제1 코팅층(321), 제3 코팅층(331) 및 제5 코팅층(341)의 두께들은 각각, T1, T3, T5이고, 굴절률들은 각각 n1, n3, n5 일 수 있다. 또한, 상기 제1 코팅층(321), 제3 코팅층(331) 및 제5 코팅층(341)은 각각 서로 다른 물질로 형성될 수 있다. 마찬가지로, 상기 제2 코팅층(322), 제4 코팅층(332) 및 제6 코팅층(342)의 두께들은 각각 T2, T4, T6 이고, 굴절률들은 각각 n2, n4, n6 일 수 있다. 또한, 상기 제2 코팅층(322), 제4 코팅층(332) 및 제6 코팅층(342)은 각각 서로 다른 물질로 형성될 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 광결정 형광체(300)는 서로 다른 두께 및 굴절률들을 갖는 복수개의 커버층들에 의해 겹겹이 둘러싸인 형광체(310)를 포함함으로써, 상기 형광체(310)의 여기광 스펙트럼을 조절하여, 원하는 색도의 색광을 출사할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 표시장치에 포함되는 형광체를 굴절률이 상이한 코팅층들에 의해 적절한 두께로 커버함으로써, 형광체로부터 출사되는 광의 색도를 높일 수 있고, 그에 따라, 표시장치의 색 재현성을 향상시킬 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100, 200, 300: 광결정 형광체 120, 220, 320: 제1 커버층
121, 221, 321: 제1 코팅층 122, 222, 322: 제2 코팅층

Claims (19)

  1. 외부 광을 흡수하여 소정의 스펙트럼을 갖는 여기광을 방사하는 형광체;
    제1 두께로 상기 형광체를 둘러싸며 제1 굴절률을 갖는 제1 코팅층; 및
    상기 제1 코팅층에 의해 둘러싸인 상기 형광체를 제2 두께로 커버하며, 제2 굴절률을 갖는 제2 코팅층을 포함하는 광결정 형광체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 두께 및 제2 두께는 상이한 것을 특징으로 하는 광결정 형광체.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 두께는 상기 스펙트럼의 최대 방사 파장, 상기 스펙트럼의 반치폭(full width at half maximum) 및 상기 제1 굴절률에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 광결정 형광체.
  4. 제3항에 있어서, 상기 최대 방사 파장이 L이고, 상기 반치폭이 WH이며, 상기 제1 굴절률이 n1 인 경우, 상기 제1 두께는 (L-WH)/(4×n1) nm(나노미터) 이상 (L+WH)/(4×n1) nm 이하인 것을 특징으로 하는 광결정 형광체.
  5. 제2항에 있어서, 상기 제2 두께는 상기 스펙트럼의 최대 방사 파장, 상기 스펙트럼의 반치폭 및 상기 제2 굴절률에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 광결정 형광체.
  6. 제5항에 있어서, 상기 최대 방사 파장이 L이고, 상기 반치폭이 WH이며, 상기 제2 굴절률이 n2 인 경우, 상기 제2 두께는 (L-WH)/(4×n2) nm 이상 (L+WH)/(4×n2) nm 이하인 것을 특징으로 하는 광결정 형광체.
  7. 제2항에 있어서, 상기 제1 두께 및 제2 두께는 상기 스펙트럼의 최대 방사 파장, 상기 스펙트럼의 반치폭, 상기 제1 굴절률 및 상기 제2 굴절률에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 광결정 형광체.
  8. 제7항에 있어서, 상기 최대 방사 파장이 L이고, 상기 반치폭이 WH이며, 상기 제1 굴절률이 n1 이고, 상기 제2 굴절률이 n2 인 경우, 상기 제1 두께는 [L-100×|n1-n2|-WH]/(4×n1) nm 이상 [L-100×|n1-n2|+WH]/(4×n1) nm 이하인 것을 특징으로 하는 광결정 형광체.
  9. 제7항에 있어서, 상기 최대 방사 파장이 L이고, 상기 반치폭이 WH이며, 상기 제1 굴절률이 n1 이고, 상기 제2 굴절률이 n2 인 경우, 상기 제2 두께는 [L-100×|n1-n2|-WH]/(4×n2) nm 이상 [L-100×|n1-n2|+WH]/(4×n2) nm 이하인 것을 특징으로 하는 광결정 형광체.
  10. 제7항에 있어서, 상기 최대 방사 파장이 L이고, 상기 반치폭이 WH이며, 상기 제1 굴절률이 n1 이고, 상기 제2 굴절률이 n2 인 경우, 상기 제1 두께는 [L+100×|n1-n2|-WH]/(4×n1) nm 이상 [L+100×|n1-n2|+WH]/(4×n1) nm 이하인 것을 특징으로 하는 광결정 형광체.
  11. 제7항에 있어서, 상기 최대 방사 파장이 L이고, 상기 반치폭이 WH이며, 상기 제1 굴절률이 n1 이고, 상기 제2 굴절률이 n2 인 경우, 상기 제2 두께는 [L+100×|n1-n2|-WH]/(4×n2) nm 이상 [L+100×|n1-n2|+WH]/(4×n2) nm 이하인 것을 특징으로 하는 광결정 형광체.
  12. 제1항에 있어서, 상기 제1 코팅층 및 상기 제2 코팅층은 제1 커버층을 형성하고,
    상기 형광체는 겹겹이 배치되는 복수의 상기 제1 커버층들에 의해 둘러싸이는 것을 특징으로 하는 광결정 형광체.
  13. 제12항에 있어서, 상기 형광체를 둘러싸는 상기 제1 커버층들은 3 개 이상 5 개 이하인 것을 특징으로 하는 광결정 형광체.
  14. 제1항에 있어서, 상기 제1 코팅층 및 상기 제2 코팅층은 제1 커버층을 형성하고,
    상기 제1 커버층은, 제3 두께로 상기 제1 커버층을 둘러싸며 제3 굴절률을 갖는 제3 코팅층 및 제4 두께로 상기 제3 코팅층을 둘러싸며 제4 굴절률을 갖는 제2 커버층에 의해 커버되는 것을 특징으로 하는 광결정 형광체.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제1 두께 및 제2 두께는 각각, 상기 제3 두께 및 제4 두께와 상이한 것을 특징으로 하는 광결정 형광체.
  16. 제1항에 있어서, 상기 스펙트럼은 530 nm 이상 550 nm 이하에서 최대 방사 파장을 갖는 것을 특징으로 하는 광결정 형광체.
  17. 제1항에 있어서, 상기 스펙트럼은 610 nm 이상 670 nm 이하에서 최대 방사 파장을 갖는 것을 특징으로 하는 광결정 형광체.
  18. 제1항에 있어서, 상기 제1 굴절률 및 제2 굴절률은 각각 1.6 이상 2.5 이하인 것을 특징으로 하는 광결정 형광체.
  19. 제1항에 있어서, 상기 제1 코팅층 및 제2 코팅층은 규소 산화물, 티타늄 산화물, 알루미늄 산화물, 이트륨 산화물, 하프늄 산화물, 아연 산화물, 지르코늄 산화물, 마그네슘 산화물, 갈륨 질화물, 알루미늄 질화물 및 규소 탄화물 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 광결정 형광체.
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