KR20150035742A

KR20150035742A - 발광 장치, 파장 변환 부재, 형광체 조성물 및 형광체 혼합물

Info

Publication number: KR20150035742A
Application number: KR1020147036183A
Authority: KR
Inventors: 다다히로 가츠모토; 미노루 소마; 도모유키 구루시마; 히사시 요시다
Original assignee: 미쓰비시 가가꾸 가부시키가이샤; 미쓰비시 엔지니어링-플라스틱스 코포레이션
Priority date: 2012-07-20
Filing date: 2013-07-19
Publication date: 2015-04-07
Also published as: US20160208164A1; US20150166888A1

Abstract

여기 파장의 차이에 의해 생기는 색미의 변화를 억제한, 양호한 비닝 특성을 갖는 발광 장치를 제공한다. 본 발명에서는 청색 반도체 발광 소자와 파장 변환 부재를 구비한 발광 장치로서, 상기 파장 변환 부재는, 하기 일반식 (Y1)으로 표시되고, 450nm에서 여기했을 때의 발광 파장 스펙트럼의 피크 파장이 540nm 이상 570nm 이하인 형광체 Y와,
(Y, Ce, Tb, Lu)_x(Ga, Sc, Al)_yO_z ··· (Y1) (x=3, 4.5≤y≤5.5, 10.8≤z≤13.4)
하기 일반식 (G1)으로 표시되고, 450nm에서 여기했을 때의 발광 파장 스펙트럼의 피크 파장이 520nm 이상 540nm 이하인 형광체 G를 포함하는 발광 장치에 의해 상기 과제를 해결한다.
(Y, Ce, Tb, Lu)_x(Ga, Sc, Al)_yO_z ··· (G1) (x=3, 4.5≤y≤5.5, 10.8≤z≤13.4)

Description

발광 장치, 파장 변환 부재, 형광체 조성물 및 형광체 혼합물{LIGHT EMITTING DEVICE, WAVELENGTH CONVERSION MEMBER, PHOSPHOR COMPOSITION, AND PHOSPHOR MIXTURE}

본 발명은 발광 장치에 관한 것이며, 특히 청색 반도체 발광 소자를 구비한 발광 장치에 관한 것이다. 또한, 발광 장치에 구비되어 있는 파장 변환 부재에 관한 것이다.

반도체 발광 소자를 이용한 발광 장치는 에너지 절약 발광 장치로서 그 존재감이 높아지고 있다. 한편, 반도체 발광 소자를 이용한 발광 장치의 개발이 진행됨에 따라 다양한 문제가 발생하고 있다.

예를 들면, 특허문헌 1에서는 점등 시간이 길어지게 되면 조명광 중에 색 불균일이 생기게 되는 과제가 확인되고 있다. 이 과제에 대해서는 동일 색의 가시광을 발생하는 2종류의 형광체를 구비하고, 2종류의 형광체의 여기 스펙트럼의 기울기가 반도체 발광 소자의 발광 피크 파장에 있어서 역이 되도록 함으로써 대응하는 것이 제안되고 있다(특허문헌 1 참조).

한편, 특허문헌 2에서는 「LED 비닝(binning)」을 과제로서 개시하고, 방출 파장 특성 및 휘도 특성에 의존하는 비닝 클래스를 갖는 복수의 셀 및 임피던스 소자를 갖는 다중 셀 LED 회로가 개시되어 있다(특허문헌 2 참조).

또한, 특허문헌 3에서는 빛의 피크 파장, 빛의 피크 강도 및 순전압 중 임의의 관점으로부터 LED를 비닝하는 것에 대하여 개시되며, 특히 LED 여기 파장의 변동에 따라서 색도를 자기 조정할 수 있는 「스마트」 형광체 조성물이 개시된다(특허문헌 3 참조).

추가로, 특허문헌 4에서는 반도체 발광 소자의 피크 파장의 변동에 대하여, 색도 변동이 저감된 반도체 발광 장치가 제안되며, 구체적으로는 반도체 발광 소자의 피크 파장 근방에 있어서, 파장의 증대와 함께 여기 강도가 증대하는 제1 형광체 및 파장의 증대에 대하여 여기 강도가 평탄 또는 감소하는 제2 형광체를 가지는 반도체 발광 장치가 제안되어 있다(특허문헌 4 참조).

특허문헌 1: 일본 특개 2005-228833호 공보 특허문헌 2: 일본 특표 2009-503831호 공보 특허문헌 3: 일본 특표 2010-500444호 공보 특허문헌 4: 일본 특개 2008-135725호 공보

LED의 비닝에 관해서는 몇몇 문헌에서 지적되고 있지만, 실용화에 이를 정도의 구체적인 제안은 되어 있지 않다. 본 발명자들이 상기 문헌에 관한 형광체의 조합을 검토한 결과, 특허문헌 3에서는 황색 형광체에 오렌지색 형광체를 추가함으로써 과제를 해결하려는 시도가 이루어져 있지만 색도 변화를 억제하지 못하여 실용화에는 불충분하다. 또한, 특허문헌 4에서는 황색 형광체와 오렌지색 형광체를 조합함으로써 색도 변화를 억제하려는 시도가 이루어져 있지만 연색성(演色性)이나 발광 효율이 불충분하게 된다.

본 발명은 이러한 과제를 해결하는 것으로서, 충분한 연색성과 발광 효율을 유지하고, 실용화에 견딜 수 있을 비닝 특성을 가진 발광 장치를 제공하는 것이다. 또한, 발광 장치에 적용한 경우에 실용화에 견딜 수 있는 비닝 특성을 가지는 발광 장치를 제공할 수 있는 파장 변환 부재를 형성할 수 있는 형광체 조성물 및 이 형광체 조성물을 성형하여 이루어지는 파장 변환 부재에 관한 것이다.

본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위하여 예의 연구하여, 청색 반도체 발광 소자를 이용한 발광 장치에 있어서, 황색 형광체와 녹색 형광체를 함유하는 파장 변환 부재, 황색 형광체를 함유하지 않고 특정의 녹색 형광체를 함유하는 파장 변환 부재, 또는 특정의 황녹색 형광체를 함유하는 파장 변환 부재를 이용함으로써 충분한 비닝 특성을 갖는 발광 장치를 제공할 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성시켰다.

본 발명은 이하의 제1 내지 제4 발명을 포함한다.

본 발명의 제1 발명은 발광 장치에 관한 발명이며, 그 제1 실시태양은 이하와 같다.

청색 반도체 발광 소자와 파장 변환 부재를 구비한 발광 장치로서,

상기 파장 변환 부재는,

하기 일반식 (Y1)으로 표시되고, 450nm에서 여기했을 때의 발광 파장 스펙트럼의 피크 파장이 540nm 이상 570nm 이하인 형광체 Y와,

(Y, Ce, Tb, Lu)_x(Ga, Sc, Al)_yO_z ··· (Y1)

(x=3, 4.5≤y≤5.5, 10.8≤z≤13.4)

하기 일반식 (G1)으로 표시되고, 450nm에서 여기했을 때의 발광 파장 스펙트럼의 피크 파장이 520nm 이상 540nm 이하인 형광체 G를 포함하는 발광 장치.

(Y, Ce, Tb, Lu)_x(Ga, Sc, Al)_yO_z ··· (G1)

(x=3, 4.5≤y≤5.5, 10.8≤z≤13.4)

또한, 제2 실시태양으로서,

상기 파장 변환 부재의 발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼 강도 변화율은 0.25 이하인 것이 바람직하다.

단, 파장 변환 부재의 여기 스펙트럼 강도 변화율은 450nm에서의 파장 변환 부재의 여기 스펙트럼 강도를 1.0으로 했을 때의, 435nm에서 465nm의 범위에서의 여기 스펙트럼 강도의 최대값과 최소값의 차로 나타낸다.

또한, 제3 실시태양으로서,

상기 형광체 Y가 하기 일반식 (Y2)로 표시되는 형광체이고,

상기 형광체 G가 하기 일반식 (G2)로 표시되는 형광체이며,

상기 파장 변환 부재의 발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼 강도 변화율이 0.23 이하인 것이 바람직하다.

Y_a(Ce, Tb, Lu)_b(Ga, Sc)_cAl_dO_e ···(Y2)

(a+b=3, 0≤b≤0.2, 4.5≤c+d≤5.5, 0≤c≤0.2, 10.8≤e≤13.4)

Y_a(Ce, Tb, Lu)_b(Ga, Sc)_cAl_dO_e ···(G2)

(a+b=3, 0≤b≤0.2, 4.5≤c+d≤5.5, 1.2≤c≤2.6, 10.8≤e≤13.4)

단, 파장 변환 부재의 여기 스펙트럼 강도 변화율은 450nm에서의 파장 변환 부재의 여기 스펙트럼 강도를 1.0으로 했을 때의, 435nm에서 470nm의 범위에서의 여기 스펙트럼 강도의 최대값과 최소값의 차로 나타낸다.

또한, 제4 실시태양으로서,

상기 형광체 Y가 하기 일반식 (Y3)로 표시되는 형광체이고,

상기 형광체 G가 하기 일반식 (G3)로 표시되는 형광체이며,

상기 파장 변환 부재의 발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼 강도 변화율이 0.33 이하인 것이 바람직하다.

Y_a(Ce, Tb, Lu)_b(Ga, Sc)_cAl_dO_e ···(Y3)

(a+b=3, 0≤b≤0.2, 4.5≤c+d≤5.5, 0≤c≤0.2, 10.8≤e≤13.4)

Lu_f(Ce, Tb, Y)_g(Ga, Sc)_hAl_iO_j ···(G3)

(f+g=3, 0≤g≤0.2, 4.5≤h+i≤5.5, 0≤i≤0.2, 10.8≤j≤13.4)

단, 파장 변환 부재의 여기 스펙트럼 강도 변화율은 450nm에서의 파장 변환 부재의 여기 스펙트럼 강도를 1.0으로 했을 때의, 430nm에서 465nm의 범위에서의 여기 스펙트럼 강도의 최대값과 최소값의 차로 나타낸다.

또한, 상기 제3 및 제4 실시태양에 있어서,

하기 합성 여기 스펙트럼의 강도 변화율이 0.15 이하인 것이 바람직하다.

합성 여기 스펙트럼은 각 파장에서의 여기 스펙트럼 강도가 하기 산출식 (Z)로 나타내는 여기 스펙트럼이다.

합성 여기 스펙트럼 강도 = (형광체 Y의 여기 스펙트럼 강도) × (형광체 Y의 중량 분율) + (형광체 G의 여기 스펙트럼 강도) × (형광체 G의 중량 분율) ···(Z)

형광체 Y의 중량 분율은 형광체 Y/(형광체 Y + 형광체 G)로 나타낸다.

형광체 G의 중량 분율도 마찬가지로 나타낸다.

합성 여기 스펙트럼 강도 변화율은 여기 스펙트럼의 450nm에서의 여기 스펙트럼 강도를 1.0으로 했을 때의, 430nm에서 470nm의 범위에서의 합성 여기 스펙트럼 강도의 최대값과 최소값의 차로 나타낸다.

또한, 상기 제1 내지 제4의 실시태양에 있어서,

상술한 발광 장치는 상기 형광체 Y가 발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼에 있어서, 430nm에서의 여기 스펙트럼 강도가 470nm에서의 여기 스펙트럼 강도보다도 작고, 상기 형광체 G가 발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼에 있어서, 430nm에서의 여기 스펙트럼 강도가 470nm에서의 여기 스펙트럼 강도보다도 큰 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1 내지 제4 실시태양에 있어서,

상술한 발광 장치는 하기 일반식 (B1)으로 표시되며, 450nm에서 여기했을 때의 발광 파장 스펙트럼의 피크 파장이 500nm 이상 520nm 이하인 청녹색 형광체를 더 포함하는 것이 바람직하다.

(Y, Ce, Tb, Lu)_x(Ga, Sc, Al)_yO_z ···(B1)

(x=3, 4.5≤y≤5.5, 10.8≤z≤13.4)

또한, 상기 제1 내지 제4 실시태양에 있어서,

상술한 발광 장치는 상기 형광체 Y와 상기 형광체 G의 조성비가 10:90 이상, 90:10 이하인 것이 바람직하다.

또한, 제1 발명에 있어서의 제5 실시태양은 이하와 같다.

상기 파장 변환 부재는,

하기 일반식 (G4)로 표시되며, 450nm에서 여기했을 때의 발광 파장 스펙트럼의 피크 파장이 520nm 이상 540nm 이하인 형광체 G를 포함하고,

상기 파장 변환 부재의 발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼 강도 변화율이 0.33 이하인 발광 장치.

Lu_f(Ce, Tb, Y)_g(Ga, Sc)_hAl_iO_j ···(G4)

(f+g=3, 0≤g≤0.2, 4.5≤h+i≤5.5, 0≤i≤0.2, 10.8≤j≤13.4)

단, 파장 변환 부재의 여기 스펙트럼 강도 변화율은 450nm에서의 파장 변환 부재의 여기 스펙트럼 강도를 1.0으로 했을 때의, 430nm에서 465nm의 범위에 있어서의 여기 스펙트럼 강도의 최대값과 최소값의 차로 나타낸다.

또한, 상기 제1 내지 제5의 실시태양에 관한 발광 장치에 있어서,

상기 청색 반도체 발광 소자의 발광 파장을 445nm에서 455nm로 연속적으로 변화시켰을 때에 발광 장치로부터 방사되는 빛의 색도 변화 △u'v'이 △u'v'≤0.004를 만족하는 것이 바람직하다.

단, △u'v'은 445nm에서 455nm에 있어서의 임의의 파장 inm에서의 색도(u'_i, v'_i)와, 445nm로부터 455nm에 있어서의 색도의 평균값(u'_ave, v'_ave)의 거리를 나타내는 것으로 한다.

또한, 상기 제1 내지 제5의 실시태양에 있어서,

상기 청색 반도체 발광 소자의 발광 파장을 435nm에서 470nm로 연속적으로 변화시켰을 때에 발광 장치로부터 방사되는 빛의 색도 변화 △u'v'이 △u'v'≤0.015를 만족하는 것이 바람직하다.

단, △u'v'은 435nm에서 470nm에 있어서의 임의의 파장 inm에서의 색도(u'_i, v'_i)와, 435nm에서 470nm에 있어서의 색도의 평균값(u'_ave, v'_ave)의 거리를 나타내는 것으로 한다.

또한, 상기 제1 내지 제5의 실시태양에 있어서,

적색 형광체를 더 포함하는 것이 바람직하고, 상기 적색 형광체는, 발광 피크 파장이 600nm 이상 640nm 미만, 또한 반값 폭이 2nm 이상 120nm 이하인 적색 형광체를 적색 형광체 전량에 대한 조성 중량비로 30% 이상 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 발광 피크 파장이 600nm 이상 640nm 미만, 또한 반값 폭이 2nm 이상 120nm 이하인 적색 형광체가 (Sr, Ca)AlSiN₃:Eu 또는 Ca₁ _- _xAl₁ _- _xSi₁ ₊ _xN₃ _- _xO_x:Eu(단, 0＜x＜0.5)인 것이 바람직하다.

또한, 적색 형광체로서 발광 피크 파장이 640nm 이상 670nm 이하, 또한 반값 폭이 2nm 이상 120nm 이하인 적색 형광체를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 발광 장치로부터 방사되는 빛이 광색의 흑체 복사 궤적으로부터의 편차 duv가 -0.0200∼0.0200이며, 또한 색 온도가 1800K 이상, 7000K 이하인 것이 바람직하고, 색 온도가 2500 이상, 3500K 이하인 것이 보다 바람직하다. 또한, 평균 연색 평가수 Ra가 80이상인 것이 바람직하다.

또한, 제1 발명에 있어서의 제6 실시태양은 이하와 같다.

상기 파장 변환 부재는 하기 일반식 (YG1)으로 표시되며, 450nm에서 여기했을 때의 발광 파장 스펙트럼의 피크 파장이 530nm 이상 550nm 이하인 황녹색 형광체를 포함하고,

상기 파장 변환 부재의 발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼 강도 변화율이 0.25 이하인 발광 장치이다.

(Y, Ce, Tb, Lu)_x(Ga, Sc, Al)_yO_z ···(YG1)

(x=3, 4.5≤y≤5.5, 10.8≤z≤13.4)

단, 파장 변환 부재의 여기 스펙트럼 강도 변화율은 450nm에서의 파장 변환 부재의 여기 스펙트럼 강도를 1.0으로 했을 때의, 430nm에서 470nm의 범위에 있어서의 여기 스펙트럼 강도의 최대값과 최소값의 차로 나타낸다.

상기 황녹색 형광체의 여기 스펙트럼 강도 변화율은 0.13 이하인 것이 바람직하다. 단, 황녹색 형광체의 여기 스펙트럼 강도 변화율은 450nm에서의 황녹색 형광체의 여기 스펙트럼 강도를 1.0으로 했을 때의, 430nm에서 465nm의 범위에서의 여기 스펙트럼 강도의 최대값과 최소값의 차로 나타낸다.

또한, 상기 청색 반도체 발광 소자의 발광 파장을 445nm에서 455nm로 연속적으로 변화시켰을 때에 발광 장치로부터 방사되는 빛의 색도 변화 △u'v'는 △u'v'≤0.005를 만족하는 것이 바람직하다. 단, △u'v'은 445nm에서 455nm에 있어서의 임의의 파장 inm에서의 색도(u'_i, v'_i)와, 445nm에서 455nm에 있어서의 색도의 평균값(u'_ave, v'_ave)의 거리를 나타내는 것으로 한다.

또한, 상기 황녹색 형광체가 하기 일반식 (YG2)로 표시되는 황녹색 형광체인 것이 바람직하다.

M_aA_bE_cAl_dO_e ···(YG2)

(M은 Ce 원소. A는 Y, Lu의 군으로부터 선택되며 Y를 90% 이상 포함하는 1 또는 2 이상의 원소. E는 Ga 또는 Ga 및 Sc. a+b=3, 4.5≤c+d≤5.5, 10.8≤e≤13.2, 0≤a≤0.9, 0.8≤c≤1.2)

또한, 상기 황녹색 형광체의 여기 스펙트럼의 강도 변화가 440nm에서 460nm에 있어서, 450nm에서의 여기 광 스펙트럼 강도의 4.0% 이하인 것이 바람직하다.

또한, 제1 발명에 있어서의 제7 실시태양은 이하와 같다.

청색 반도체 발광 소자와,

황녹색 형광체를 포함하는 파장 변환 부재를 구비한 발광 장치로서,

상기 황녹색 형광체가 하기 일반식 (YG3)로 표시되며, 440nm에서 460nm의 여기 파장에서 여기했을 때의 450nm의 여기 강도로 규격화한 여기 강도의 최대값과 최소값의 차가 0.05 이하인 형광체이고,

(Y, Ce)₃(Ga, Al)_fO_g ···(YG3)

(4.5≤f≤5.5, 10.8≤g≤13.2)

445nm에서 455nm의 여기 파장에서 여기했을 때에 파장 변환 부재로부터 방사되는 빛의 평균 색도로부터의 색도 변화 △u'v'가 0.005 이하인 발광 장치이다.

또한, 상기 제6 내지 제7 실시태양에 있어서, 적색 형광체를 더 포함하는 것이 바람직하고, 그 적색 형광체의 여기 스펙트럼의 강도 변화가 440nm에서 460nm에 있어서, 450nm에서의 여기 광 스펙트럼 강도의 4.0% 이하인 것이 바람직하다.

또한, 상기 적색 형광체가, 발광 피크 파장이 620∼640nm이며, 또한 반값 폭이 2nm 이상 100nm 이하인 적색 형광체를 적색 형광체 전량에 대한 조성 중량비로 50% 이상 포함하는 것이 바람직하고, 상기 적색 형광체가 SCASN인 것이 바람직하다.

또한, 적색 형광체로서 발광 피크 파장이 640∼670nm이며, 또한 반값 폭이 2nm 이상 120nm 이하인 적색 형광체를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 발광 장치가 발하는 빛이 광색의 흑체 복사 궤적으로부터의 편차 duv가 -0.0200∼0.0200이며, 또한 색 온도가 1800K 이상, 7000K 이하인 태양이 바람직하고, 한편, 발광 장치로부터 방사되는 빛의 색 온도가 7000K 이상, 20000K 이하인 것이 태양도 바람직하다.

또한, 상기 제6 내지 제7 실시태양에 있어서, 청색 반도체 발광 소자와 황녹색 형광체를 포함하는 파장 변환 부재가 공간을 개재하여 배치되어도 무방하다.

또한, 이들 발광 장치를 구비한 조명 장치나 이들 발광 장치를 포함하는 백라이트도 바람직한 발명이다.

본 발명의 제2 발명은 파장 변환 부재에 관한 발명이며, 그 제1 실시태양은 이하와 같다.

(Y, Ce, Tb, Lu)_x(Ga, Sc, Al)_yO_z ··· (Y1)

(x=3, 4.5≤y≤5.5, 10.8≤z≤13.4)

하기 일반식 (G1)으로 표시되고, 450nm에서 여기했을 때의 발광 파장 스펙트럼의 피크 파장이 520nm 이상 540nm 이하인 형광체 G와,

(Y, Ce, Tb, Lu)_x(Ga, Sc, Al)_yO_z ··· (G1)

(x=3, 4.5≤y≤5.5, 10.8≤z≤13.4)

투명 재료를 포함하는 파장 변환 부재.

또한, 제2 실시태양으로서,

발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼 강도 변화율이 0.25 이하인 것이 바람직하다.

또한, 제3 실시태양으로서,

상기 형광체 Y가 하기 일반식 (Y2)로 표시되는 형광체이고,

상기 형광체 G가 하기 일반식 (G2)로 표시되는 형광체이며,

Y_a(Ce, Tb, Lu)_b(Ga, Sc)_cAl_dO_e ···(Y2)

(a+b=3, 0≤b≤0.2, 4.5≤c+d≤5.5, 0≤c≤0.2, 10.8≤e≤13.4)

Y_a(Ce, Tb, Lu)_b(Ga, Sc)_cAl_dO_e ···(G2)

(a+b=3, 0≤b≤0.2, 4.5≤c+d≤5.5, 1.2≤c≤2.6, 10.8≤e≤13.4)

또한, 제4 실시태양으로서,

상기 형광체 Y가 하기 일반식 (Y3)로 표시되는 형광체이고,

상기 형광체 G가 하기 일반식 (G3)로 표시되는 형광체이며,

Y_a(Ce, Tb, Lu)_b(Ga, Sc)_cAl_dO_e ···(Y3)

(a+b=3, 0≤b≤0.2, 4.5≤c+d≤5.5, 0≤c≤0.2, 10.8≤e≤13.4)

Lu_f(Ce, Tb, Y)_g(Ga, Sc)_hAl_iO_j ···(G3)

(f+g=3, 0≤g≤0.2, 4.5≤h+i≤5.5, 0≤i≤0.2, 10.8≤j≤13.4)

또한, 상기 제3 및 제4 실시태양에 있어서,

형광체 G의 중량 분율도 마찬가지로 나타낸다.

또한, 상기 제1 내지 제4의 실시태양에 있어서,

상술한 파장 변환 부재는, 상기 형광체 Y가 발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼에 있어서, 430nm에서의 여기 스펙트럼 강도가 470nm에서의 여기 스펙트럼 강도보다도 작고, 상기 형광체 G가 발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼에 있어서, 430nm에서의 여기 스펙트럼 강도가 470nm에서의 여기 스펙트럼 강도보다도 큰 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1 내지 제4 실시태양에 있어서,

상술한 파장 변환 부재는 또한 하기 일반식 (B1)으로 표시되며, 450nm에서 여기했을 때의 발광 파장 스펙트럼의 피크 파장이 500nm 이상 520nm 이하인 청녹색 형광체를 포함하는 것이 바람직하다.

(Y, Ce, Tb, Lu)_x(Ga, Sc, Al)_yO_z ···(B1)

(x=3, 4.5≤y≤5.5, 10.8≤z≤13.4)

또한, 상기 제1 내지 제4 실시태양에 있어서,

상술한 파장 변환 부재는, 상기 형광체 Y와 상기 형광체 G의 조성비가 10:90 이상, 90:10 이하인 것이 바람직하다.

또한, 제2 발명에 있어서의 제5 실시태양은 이하와 같다.

하기 일반식 (G4)로 나타내며, 450nm에서 여기했을 때의 발광 파장 스펙트럼의 피크 파장이 520nm 이상 540nm 이하인 형광체 G와,

투명 재료를 포함하는 파장 변환 부재로서,

상기 파장 변환 부재의 발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼 강도 변화율이 0.33 이하인 파장 변환 부재.

Lu_f(Ce, Tb, Y)_g(Ga, Sc)_hAl_iO_j ···(G4)

(f+g=3, 0≤g≤0.2, 4.5≤h+i≤5.5, 0≤i≤0.2, 10.8≤j≤13.4)

또한, 상기 제1 내지 제5의 실시태양에 관한 파장 변환 부재에 있어서,

여기 파장을 445nm에서 455nm로 연속적으로 변화시켰을 때에 파장 변환 부재로부터 방사되는 빛의 색도 변화 △u'v'가 △u'v'≤0.004를 만족하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1 내지 제5의 실시태양에 있어서,

여기 파장을 435nm에서 470nm로 연속적으로 변화시켰을 때에 파장 변환 부재로부터 방사되는 빛의 색도 변화 △u'v'가 △u'v'≤0.015를 만족하는 것이 바람직하다.

또한, 제2 발명에 있어서의 제6 실시태양은 이하와 같다.

하기 일반식 (YG1)으로 표시되며, 450nm에서 여기했을 때의 발광 파장 스펙트럼의 피크 파장이 530nm 이상 550nm 이하인 황녹색 형광체와,

투명 재료를 포함하는 파장 변환 부재로서,

상기 파장 변환 부재의 발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼 강도 변화율이 0.25 이하인 파장 변환 부재이다.

(Y, Ce, Tb, Lu)_x(Ga, Sc, Al)_yO_z ···(YG1)

(x=3, 4.5≤y≤5.5, 10.8≤z≤13.4)

또한, 여기 파장을 445nm에서 455nm로 연속적으로 변화시켰을 때에 발광 장치로부터 방사되는 빛의 색도 변화 △u'v'는 △u'v'≤0.005를 만족하는 것이 바람직하다. 단, △u'v'은 445nm에서 455nm에 있어서의 임의의 파장 inm에서의 색도(u'_i, v'_i)와, 445nm에서 455nm에 있어서의 색도의 평균값(u'_ave, v'_ave)의 거리를 나타내는 것으로 한다.

M_aA_bE_cAl_dO_e ···(YG2)

본 발명의 제3 발명은 형광체 조성물에 관한 발명으로서, 그 제1 실시태양은 이하와 같다.

(Y, Ce, Tb, Lu)_x(Ga, Sc, Al)_yO_z ··· (Y1)

(x=3, 4.5≤y≤5.5, 10.8≤z≤13.4)

하기 일반식 (G1)으로 표시되고, 450nm에서 여기했을 때의 발광 파장 스펙트럼의 피크 파장이 520nm 이상 540nm 이하인 형광체 G와, 투명 재료를 포함하는 형광체 조성물.

(Y, Ce, Tb, Lu)_x(Ga, Sc, Al)_yO_z ··· (G1)

(x=3, 4.5≤y≤5.5, 10.8≤z≤13.4)

또한, 제2 실시태양으로서,

상기 형광체 조성물을 성형하여 파장 변환 부재로 했을 때, 이 파장 변환 부재의 발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼 강도 변화율이 0.25 이하인 것이 바람직하다.

또한, 제3 실시태양으로서,

상기 형광체 Y가 하기 일반식 (Y2)로 표시되는 형광체이고,

상기 형광체 G가 하기 일반식 (G2)로 표시되는 형광체이며,

상기 형광체 조성물을 성형하여 파장 변환 부재로 했을 때, 이 파장 변환 부재의 발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼 강도 변화율이 0.23 이하인 것이 바람직하다.

Y_a(Ce, Tb, Lu)_b(Ga, Sc)_cAl_dO_e ···(Y2)

(a+b=3, 0≤b≤0.2, 4.5≤c+d≤5.5, 0≤c≤0.2, 10.8≤e≤13.4)

Y_a(Ce, Tb, Lu)_b(Ga, Sc)_cAl_dO_e ···(G2)

(a+b=3, 0≤b≤0.2, 4.5≤c+d≤5.5, 1.2≤c≤2.6, 10.8≤e≤13.4)

또한, 제4 실시태양으로서,

상기 형광체 Y가 하기 일반식 (Y3)로 표시되는 형광체이고,

상기 형광체 G가 하기 일반식 (G3)로 표시되는 형광체이며,

상기 형광체 조성물을 성형하여 파장 변환 부재로 했을 때, 이 파장 변환 부재의 발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼 강도 변화율이 0.33 이하인 것이 바람직하다.

Y_a(Ce, Tb, Lu)_b(Ga, Sc)_cAl_dO_e ···(Y3)

(a+b=3, 0≤b≤0.2, 4.5≤c+d≤5.5, 0≤c≤0.2, 10.8≤e≤13.4)

Lu_f(Ce, Tb, Y)_g(Ga, Sc)_hAl_iO_j ···(G3)

(f+g=3, 0≤g≤0.2, 4.5≤h+i≤5.5, 0≤i≤0.2, 10.8≤j≤13.4)

또한, 상기 제1 내지 제4의 실시태양에 있어서,

상술한 형광체 조성물은, 상기 형광체 조성물을 성형하여 파장 변환 부재로 했을 때, 이 파장 변환 부재에서의 상기 형광체 Y는 발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼에 있어서, 430nm에서의 여기 스펙트럼 강도가 470nm에서의 여기 스펙트럼 강도보다도 작고, 이 파장 변환 부재에서의 상기 형광체 G는 발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼에 있어서, 430nm에서의 여기 스펙트럼 강도가 470nm에서의 여기 스펙트럼 강도보다도 큰 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1 내지 제4 실시태양에 있어서,

상술한 형광체 조성물은 하기 일반식 (B1)으로 표시되며, 450nm에서 여기했을 때의 발광 파장 스펙트럼의 피크 파장이 500nm 이상 520nm 이하인 청녹색 형광체를 더 포함하는 것이 바람직하다.

(Y, Ce, Tb, Lu)_x(Ga, Sc, Al)_yO_z ···(B1)

(x=3, 4.5≤y≤5.5, 10.8≤z≤13.4)

또한, 상기 제1 내지 제4 실시태양에 있어서,

상술한 형광체 조성물은, 상기 형광체 Y와 상기 형광체 G의 조성비가 10:90 이상, 90:10 이하인 것이 바람직하다.

또한, 제3 발명에 있어서의 제5 실시태양은 이하와 같다.

투명 재료를 포함하는 형광체 조성물로서,

상기 형광체 조성물을 성형하여 파장 변환 부재로 했을 때, 이 파장 변환 부재의 발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼 강도 변화율이 0.33 이하인 형광체 조성물.

Lu_f(Ce, Tb, Y)_g(Ga, Sc)_hAl_iO_j ···(G4)

(f+g=3, 0≤g≤0.2, 4.5≤h+i≤5.5, 0≤i≤0.2, 10.8≤j≤13.4)

또한, 제3 발명에 있어서의 제6 실시태양은 이하와 같다.

투명 재료를 포함하는 형광체 조성물로서,

상기 형광체 조성물을 성형하여 파장 변환 부재로 했을 때, 이 파장 변환 부재의 발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼 강도 변화율이 0.25 이하인 형광체 조성물이다.

(Y, Ce, Tb, Lu)_x(Ga, Sc, Al)_yO_z ···(YG1)

(x=3, 4.5≤y≤5.5, 10.8≤z≤13.4)

M_aA_bE_cAl_dO_e ···(YG2)

또한, 본 실시태양에 있어서, 적색 형광체를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 제4 발명은 형광체 혼합물에 관한 발명으로서, 그 제1 실시태양은 이하와 같다.

(Y, Ce, Tb, Lu)_x(Ga, Sc, Al)_yO_z ··· (Y1)

(x=3, 4.5≤y≤5.5, 10.8≤z≤13.4)

하기 일반식 (G1)으로 표시되고, 450nm에서 여기했을 때의 발광 파장 스펙트럼의 피크 파장이 520nm 이상 540nm 이하인 형광체 G를 포함하는 형광체 혼합물.

(Y, Ce, Tb, Lu)_x(Ga, Sc, Al)_yO_z ··· (G1)

(x=3, 4.5≤y≤5.5, 10.8≤z≤13.4)

또한, 제2 실시태양으로서,

발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼 강도 변화율이 0.40 이하인 것이 바람직하다.

단, 상기 형광체 혼합물의 여기 스펙트럼 강도 변화율은 450nm에서의 형광체 혼합물의 여기 스펙트럼 강도를 1.0으로 했을 때의, 430nm에서 470nm의 범위에서의 여기 스펙트럼 강도의 최대값과 최소값의 차로 나타낸다.

또한, 제3 실시태양으로서,

상기 형광체 Y가 하기 일반식 (Y2)로 표시되는 형광체이고,

상기 형광체 G가 하기 일반식 (G2)로 표시되는 형광체이며,

발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼 강도 변화율이 0.30 이하인 것이 바람직하다.

Y_a(Ce, Tb, Lu)_b(Ga, Sc)_cAl_dO_e ···(Y2)

(a+b=3, 0≤b≤0.2, 4.5≤c+d≤5.5, 0≤c≤0.2, 10.8≤e≤13.4)

Y_a(Ce, Tb, Lu)_b(Ga, Sc)_cAl_dO_e ···(G2)

(a+b=3, 0≤b≤0.2, 4.5≤c+d≤5.5, 1.2≤c≤2.6, 10.8≤e≤13.4)

단, 상기 형광체 혼합물의 여기 스펙트럼 강도 변화율은 450nm에서의 파장 변환 부재의 여기 스펙트럼 강도를 1.0으로 했을 때의, 435nm에서 470nm의 범위에서의 여기 스펙트럼 강도의 최대값과 최소값의 차로 나타낸다.

또한, 제4 실시태양으로서,

상기 형광체 Y가 하기 일반식 (Y3)로 표시되는 형광체이고,

상기 형광체 G가 하기 일반식 (G3)로 표시되는 형광체이며,

Y_a(Ce, Tb, Lu)_b(Ga, Sc)_cAl_dO_e ···(Y3)

(a+b=3, 0≤b≤0.2, 4.5≤c+d≤5.5, 0≤c≤0.2, 10.8≤e≤13.4)

Lu_f(Ce, Tb, Y)_g(Ga, Sc)_hAl_iO_j ···(G3)

(f+g=3, 0≤g≤0.2, 4.5≤h+i≤5.5, 0≤i≤0.2, 10.8≤j≤13.4)

단, 상기 형광체 혼합물의 여기 스펙트럼 강도 변화율은 450nm에서의 파장 변환 부재의 여기 스펙트럼 강도를 1.0으로 했을 때의, 435nm에서 465nm의 범위에서의 여기 스펙트럼 강도의 최대값과 최소값의 차로 나타낸다.

또한, 상기 제1 내지 제4의 실시태양에 있어서,

상기 형광체 Y는 발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼에 있어서, 430nm에서의 여기 스펙트럼 강도가 470nm에서의 여기 스펙트럼 강도보다도 작고, 상기 형광체 G는 발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼에 있어서, 430nm에서의 여기 스펙트럼 강도가 470nm에서의 여기 스펙트럼 강도보다도 큰 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1 내지 제4 실시태양에 있어서,

또한, 하기 일반식 (B1)으로 표시되며, 450nm에서 여기했을 때의 발광 파장 스펙트럼의 피크 파장이 500nm 이상 520nm 이하인 청녹색 형광체를 포함하는 것이 바람직하다.

(Y, Ce, Tb, Lu)_x(Ga, Sc, Al)_yO_z ···(B1)

(x=3, 4.5≤y≤5.5, 10.8≤z≤13.4)

또한, 상기 제1 내지 제4 실시태양에 있어서,

상기 형광체 Y와 상기 형광체 G의 조성비가 10:90 이상, 90:10 이하인 것이 바람직하다.

또한, 제4 발명에 있어서의 제5 실시태양은 이하와 같다.

하기 일반식 (G4)로 표시되며, 450nm에서 여기했을 때의 발광 파장 스펙트럼의 피크 파장이 520nm 이상 540nm 이하인 형광체 G를 포함하는 형광체 혼합물로서,

상기 형광체 혼합물의 발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼 변화율이 0.25 이하인 형광체 혼합물.

Lu_f(Ce, Tb, Y)_g(Ga, Sc)_hAl_iO_j ···(G4)

(f+g=3, 0≤g≤0.2, 4.5≤h+i≤5.5, 0≤i≤0.2, 10.8≤j≤13.4)

단, 파장 변환 부재의 여기 스펙트럼 강도 변화율은 450nm에서의 파장 변환 부재의 여기 스펙트럼 강도를 1.0으로 했을 때의, 435nm에서 465nm의 범위에 있어서의 여기 스펙트럼 강도의 최대값과 최소값의 차로 나타낸다.

또한, 제4 발명에 있어서의 제6 실시태양은 이하와 같다.

하기 일반식 (YG1)으로 표시되며, 450nm에서 여기했을 때의 발광 파장 스펙트럼의 피크 파장이 530nm 이상 550nm 이하인 황녹색 형광체를 포함하는 형광체 혼합물로서,

상기 형광체 혼합물의 발광 파장 575nm에서의 여기 스펙트럼 강도 변화율이 0.12 이하인 형광체 혼합물이다.

(Y, Ce, Tb, Lu)_x(Ga, Sc, Al)_yO_z ···(YG1)

(x=3, 4.5≤y≤5.5, 10.8≤z≤13.4)

단, 상기 형광체 혼합물의 여기 스펙트럼 강도 변화율은 450nm에서의 형광체 혼합물의 여기 스펙트럼 강도를 1.0으로 했을 때의, 430nm에서 465nm의 범위에 있어서의 여기 스펙트럼 강도의 최대값과 최소값의 차로 나타낸다.

또한, 상기 형광체 혼합물과 실리콘 수지를 혼합, 또는 폴리카보네이트 수지를 혼련, 성형하여 파장 변환 부재로 했을 때, 상기 파장 변환 부재의 발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼 강도 변화율이 0.05 이하인 것이 바람직하다.

단, 파장 변환 부재의 여기 스펙트럼 강도 변화율은 450nm에서의 파장 변환 부재의 여기 스펙트럼 강도를 1.0으로 했을 때의, 440nm에서 460nm의 범위에서의 여기 스펙트럼 강도의 최대값과 최소값의 차로 나타낸다.

M_aA_bE_cAl_dO_e ···(YG2)

본 발명의 제1 발명에서의 제1 내지 제7 실시태양에 의해, 비닝 특성이 우수하고 높은 발광 효율과 연색성을 가진 발광 장치를 제공할 수 있다. 특히, 형광체 Y와 형광체 G를 조합하여 이용함으로써 형광체 Y의 대표적인 예인 YAG 형광체, 또는 형광체 G의 대표적인 예인 GYAG 형광체를 단독으로 이용한 경우와 비교하여 높은 전광속(全光束)을 달성할 수 있다. 따라서, 발광 장치에 있어서 목표로 하는 전광속을 달성하려고 할 때에 투입하는 전력량이 저감되어 보다 에너지 절약을 달성할 수 있다.

또한, 제1 발명에서의 제5 실시태양에 의해, 형광체 G의 대표적인 예인 LuAG 형광체를 단독으로 이용함으로써 형광체 Y의 대표적인 예인 YAG 형광체를 단독으로 이용한 경우와 비교하여 높은 전광속을 달성할 수 있다. 특히 색 온도 4000K 이상의 높은 색 온도 영역에 있어서는 LuAG 형광체는 YAG 형광체를 이용한 경우와 비교하여 높은 전광속을 유지한 채, 고 연색성을 달성할 수 있다. 따라서, LuAG 형광체 이외의 형광체의 사용을 억제할 수 있다.

또한, 제1 발명에서의 제6 및 제7 실시태양에 의해, 특정의 황녹색 형광체를 단독으로 이용함으로써 형광체 Y의 대표적인 예인 YAG 형광체를 단독으로 이용한 경우와 비교하여 높은 전광속을 달성할 수 있다. 또한, 비닝 특성이 우수한 발광 장치를 제공할 수 있다. 그리고, 이들 발광 장치는 비닝 특성이 우수할 뿐만 아니라, 발광 효율이 높고, 또한 연색성도 높은 것이기 때문에, 이들 발광 장치를 탑재한 조명 장치, 백라이트로서 실용화가 가능하게 된다. 또한, 발광 효율이 높고, 형광체의 사용량이 저감된다는 점에서 경제적으로도 장점을 가진다.

또한, 본 발명의 제2 발명에 의해, 상기와 같은 비닝 특성이 우수하고, 높은 발광 효율과 연색성을 가진 발광 장치를 제공할 수 있는 파장 변환 부재를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 제3, 제4 발명에 의해, 상기와 같은 비닝 특성이 우수하고, 높은 발광 효율과 연색성을 가진 발광 장치를 제공할 수 있는 형광체 조성물 또는 형광체 혼합물을 제공할 수 있다.

도 1은 제1 발명의 일 실시형태에서의 예로서, YAG, GYAG , SCASN, CASN 각각의 형광체에 대하여, 여기 파장을 430nm에서 470nm까지 변화시켰을 때의 발광 강도의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 관한 발광 장치의 단면 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 관한 발광 장치의 단면 모식도이다.
도 4는 형광체의 종류에 따른 연색성과 발광 효율의 관계를 나타내는 시뮬레이션 결과를 플롯한 도면이다.
도 5는 형광체의 종류에 따른 연색성과 발광 효율의 관계를 나타내는 시뮬레이션 결과를 플롯한 도면이다.
도 6a는 일반식 (m3)로 나타내지는 형광체의 일반식의 조성과 여기 발광 스펙트럼의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 6b는 일반식 (m5)로 나타내지는 형광체의 일반식의 조성과 여기 발광 스펙트럼의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 7은 YAG, LuAG1, LuAG2, SCASN, CASN 각각의 형광체에 대하여, 여기 파장을 430nm에서 465nm까지 변화시켰을 때의 발광 강도의 변화를 나타내는 그래프이다. 또한, YAG과 LuAG1을 1:1의 가중평균으로 산출한 합성 여기 스펙트럼 강도의 변화를 아울러 나타내는 그래프이다.
도 8은 GYAG1, LuAG1, GLuAG, YAG 각각의 형광체에 대하여, 여기 파장을 430nm에서 470nm까지 변화시켰을 때의 발광 강도의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 9a는 실험예 1∼3에서 제작한 시험편의 발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼 강도 변화를 나타낸 그래프이다.
도 9b는 실험예 4∼8에서 제작한 시험편의 발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼 강도 변화를 나타낸 그래프이다.
도 9c는 실험예 9∼12에서 제작한 시험편의 발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼 강도 변화를 나타낸 그래프이다.
도 10a는 실험예 1∼3에서 제작한 발광 장치의 비닝 특성을 나타낸 그래프이다.
도 10b는 실험예 4∼8에서 제작한 발광 장치의 비닝 특성을 나타낸 그래프이다.
도 10c는 실험예 9∼12에서 제작한 발광 장치의 비닝 특성을 나타낸 그래프이다.
도 11a는 실험예 1∼3, 9∼12에서 제작한 발광 장치의 비닝 특성을 나타낸 그래프이다.
도 11b는 실험예 4∼8에서 제작한 발광 장치의 비닝 특성을 나타낸 그래프이다.
도 12a는 실험예 13 및 14에서 제작한 형광체 혼합물의, 발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼 강도 변화를 나타낸 그래프이다.
도 12b는 실험예 15∼20에서 제작한 형광체 혼합물의, 발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼 강도 변화를 나타낸 그래프이다.
도 12c는 실험예 21 및 22에서 제작한 형광체 혼합물의, 발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼 강도 변화를 나타낸 그래프이다.
도 13은 실험예 23∼27에서 제작한 발광 장치의 비닝 특성을 나타낸 그래프이다.

이하, 본 발명에 대하여 실시태양을 이용하여 설명하지만, 본 발명은 구체적인 실시태양에만 한정되는 것은 아니다.

이하, 본 명세서 중의 형광체 조성식에 있어서, 각 조성식의 구분은 모점(、)으로 구분하여 나타낸다. 또한, 콤마(,)로 구분하여 복수의 원소를 열기하는 경우에는 열기된 원소 중 1종 또는 2종 이상을 임의의 조합 및 조성으로 함유하고 있어도 무방함을 나타내고 있다.

제1 발명의 제1 내지 제7 실시태양에 관한 발광 장치는 청색 반도체 발광 소자와 파장 변환 부재를 구비한다.

청색 반도체 발광 소자는 420nm 이상 475nm 이하에서 발광 피크를 갖는 빛을 방출하는 반도체 발광 소자이다. 청색 반도체 발광 소자는 430nm 이상 465nm 이하에서 발광 피크를 갖는 빛을 방출하는 것이 바람직하고, 445nm 이상 455nm 이하에서 발광 피크를 갖는 빛을 방출하는 것도 바람직하다.

또한 청색 반도체 발광 소자는 반값 폭이 5nm 이상 30nm 이하인 것이 발광 효율의 점에서 바람직하다.

청색 반도체 발광 소자는 질소갈륨계, 산화아연계 또는 탄화규소계의 반도체로 형성된 pn 접합형의 발광부를 갖는 발광 다이오드 소자인 것이 바람직하다.

파장 변환 부재란 입사광의 적어도 일부를 파장 변환하여 상기 입사광과는 상이한 파장의 출사광을 방출하는 파장 변환 부재로서, 이 파장 변환 부재는 상기 입사광의 적어도 일부를 파장 변환하고, 상기 입사광과는 상이한 파장의 출사광을 방출하는 형광체를 포함한다. 상기 형광체는 수지 등의 가시광에 있어서 흡수가 적은 투명 또는 반투명 재료에 분산 등으로 되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 상기 파장 변환 부재는 함유하는 투명 재료 등으로 자립한 형상을 지지하고 있는 경우도 있다. 또한 다른 태양으로서 유리 등의 투명 기판에 형광체를 필요에 따라 수지 등에 혼합하여 도포한 것이어도 무방하다.

제1 발명에서의 제1 실시태양에 이용되는 파장 변환 부재는,

하기 일반식 (Y1)으로 표시되며, 450nm에서 여기했을 때의 발광 파장 스펙트럼의 피크 파장이 540nm 이상 570nm 이하인 형광체 Y와,

(Y, Ce, Tb, Lu)_x(Ga, Sc, Al)_yO_z ··· (Y1)

(x=3, 4.5≤y≤5.5, 10.8≤z≤13.4)

하기 일반식 (G1)으로 표시되고, 450nm에서 여기했을 때의 발광 파장 스펙트럼의 피크 파장이 520nm 이상 540nm 이하인 형광체 G를 포함한다.

(Y, Ce, Tb, Lu)_x(Ga, Sc, Al)_yO_z ··· (G1)

(x=3, 4.5≤y≤5.5, 10.8≤z≤13.4)

형광체 Y는 450nm에서 여기했을 때의 발광 파장 스펙트럼의 피크 파장이 540nm 이상 570nm 이하, 즉 황색 영역에 발광 파장 스펙트럼의 피크 파장을 갖는 황색 형광체이다.

형광체 Y의 대표예로는 YAG 형광체로 일컬어지는 이하의 일반식 (I)로 표시되는 형광체를 들 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.

Y_a(Ce, Tb, Lu)_b(Ga, Sc)_cAl_dO_e ···(I)

(a+b=3, 0≤b≤0.2, 4.5≤c+d≤5.5, 0≤c≤0.2, 10.8≤e≤13.4)

형광체 G는 450nm에서 여기했을 때의 발광 파장 스펙트럼의 피크 파장이 520nm 이상 540nm 이하, 즉 녹색 영역에 발광 파장 스펙트럼의 피크 파장을 갖는 녹색 형광체이다.

형광체 G의 대표예로는 GYAG 형광체로 일컬어지는 이하의 일반식 (m1)으로 표시되는 형광체나, LuAG 형광체로 일컬어지는 이하의 일반식 (m2)로 표시되는 형광체를 들 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.

Y_a(Ce, Tb, Lu)_b(Ga, Sc)_cAl_dO_e ···(m1)

(a+b=3, 0≤b≤0.2, 4.5≤c+d≤5.5, 1.2≤c≤2.6, 10.8≤e≤13.4)

Lu_f(Ce, Tb, Y)_g(Ga, Sc)_hAl_iO_j ···(m2)

(f+g=3, 0≤g≤0.2, 4.5≤h+i≤5.5, 0≤i≤0.2, 10.8≤j≤13.4)

제1 발명에서의 제1 실시태양에 관한 발광 장치는 상기 요건을 충족함으로써 실용화에 견딜 수 있는 우수한 비닝 특성을 가진 발광 장치가 된다. 발광 장치의 광원이 되는 청색 반도체 발광 소자에 있어서, 발광 피크 파장의 편차는 통상 10nm 정도인 것이 많다. 제1 발명에서의 제1 실시태양에 관한 발광 장치는 이러한 광원이 되는 청색 반도체 발광 소자의 발광 피크 파장의 편차에 대하여 반사하는 빛의 색도 변화가 작고, 이른바 비닝 특성이 우수한 발광 장치이다.

이러한 비닝 특성이 우수한 발광 장치는 상기 일반식 (Y1)으로 표시되는 형광체 Y 및 상기 일반식 (G1)으로 표시되는 형광체 G를 병용함으로써 달성할 수 있다.

이에 대하여, 형광체 Y의 대표예인 YAG 형광체 및 형광체 G의 대표예인 GYAG 형광체를 병용한 경우에 대하여 도 1을 이용하여 설명한다.

도 1은 YAG, GYAG, SCASN, CASN 각각의 형광체에 대하여, 여기 파장을 430nm에서 470nm까지 변화시켰을 때의 여기 발광 스펙트럼의 변화를 나타내는 그래프이다.

도 1로부터 이해할 수 있는 바와 같이, 일반식 (Y1)으로 표시되는 YAG는 445nm에서 455nm까지의 여기 파장에 있어서는 여기 파장이 증가함에 따라 그 발광 강도가 커지게 된다.

한편, 일반식 (G1)으로 표시되는 GYAG는 445nm에서 455nm까지의 여기 파장에 있어서는 여기 파장이 증가함에 따라 그 발광 강도가 작아지게 된다.

이러한 점에서, 일반식 (Y1)으로 표시되는 형광체 Y와 일반식 (G1)으로 표시되는 형광체 G를 병용함으로써 제1 발명에서의 제1 실시태양에 관한 발광 장치의 비닝 특성을 우수한 것으로 할 수 있게 된다.

제1 발명에 관한 발광 장치는 제2 실시태양으로서 파장 변환 부재의 발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼 강도 변화율이 0.25 이하인 것이 바람직하다.

상기 파장 변환 부재의 여기 스펙트럼 강도 변화율은 450nm에서의 파장 변환 부재의 여기 스펙트럼 강도를 1.0으로 했을 때의, 435nm에서 465nm의 범위에서의 여기 스펙트럼 강도의 최대값과 최소값의 차로 나타낸다. 또한, 여기 스펙트럼 강도 변화율은 발광 파장 540nm에서의 강도를 이용하여 산출된다.

본 발명자들은 어떠한 여기 파장에 있어서 어느 정도 강도의 빛을 형광체가 발하는지를 나타내는 형광체의 여기 스펙트럼 강도에 주목하고, 특히, 청색 반도체 발광 소자가 발하는 빛의 파장인 450nm의 빛 부근에서의 여기 스펙트럼 강도를 상세하게 검토하였다. 그 결과, 파장 변환 부재의 발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼 강도 변화율이 0.25 이하인 것으로 함으로써, 양호한 비닝 특성에 더하여 높은 전광속을 달성할 수 있을 것으로 생각하게 되었다.

여기 스펙트럼 강도가 크게 변화함으로써 여기 파장이 변화한 경우에 이 형광체가 발하는 형광 강도가 크게 변화하고, 발광 장치가 출사하는 빛의 색도에 차이가 발생한다. 본 실시태양에 있어서는 파장 변환 부재의 발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼 강도 변화율을 0.25 이하로 함으로써 파장 변환 부재로부터 방출되는 빛의 색도의 차이를 억제하였다.

파장 변환 부재의 발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼 강도 변화율은 0.24 이하로 하는 것이 바람직하고, 0.23 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.

또한, 여기 스펙트럼 강도 변화율은 0.03 이상인 것이 바람직하고, 0.05 이상인 것이 보다 바람직하다. 여기 스펙트럼 강도 변화율이 0.03 이하라면 여기 파장이 변화한 경우의 발광 스펙트럼 강도는 동일하지만 명소시(明所視) 감도가 상이하기 때문에 실질적으로 휘도나 색도가 변화하는 경우가 있다.

제1 발명에서의 제3 실시태양으로서

상기 형광체 Y가 하기 일반식 (Y2)로 표시되는 형광체이고,

상기 형광체 G가 하기 일반식 (G2)로 표시되는 형광체이며,

상기 파장 변환 부재의 발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼 강도 변화율이 0.23 이하인 것도 바람직하다.

Y_a(Ce, Tb, Lu)_b(Ga, Sc)_cAl_dO_e ···(Y2)

(a+b=3, 0≤b≤0.2, 4.5≤c+d≤5.5, 0≤c≤0.2, 10.8≤e≤13.4)

Y_a(Ce, Tb, Lu)_b(Ga, Sc)_cAl_dO_e ···(G2)

(a+b=3, 0≤b≤0.2, 4.5≤c+d≤5.5, 1.2≤c≤2.6, 10.8≤e≤13.4)

파장 변환 부재의 발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼 강도 변화율은 0.21 이하로 하는 것이 바람직하고, 0.20 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.

또한, 여기 스펙트럼 강도 변화율은 0.03 이상인 것이 바람직하고, 0.05 이상인 것이 보다 바람직하다.

또한, 형광체가 YAG 형광체인 경우, 반값 폭이 100nm 이상 130nm 이하인 것이 연색성의 관점에서 바람직하다. 또한, 형광체 G가 GYAG 형광체인 경우, 반값 폭이 105nm 이상 120nm 이하인 것이 연색성의 관점에서 바람직하다.

제1 발명에서의 제4 실시태양으로서,

상기 형광체 Y가 하기 일반식 (Y3)로 표시되는 형광체이고,

상기 형광체 G가 하기 일반식 (G3)로 표시되는 형광체이며,

상기 파장 변환 부재의 발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼 강도 변화율이 0.33 이하인 것도 바람직하다.

Y_a(Ce, Tb, Lu)_b(Ga, Sc)_cAl_dO_e ···(Y3)

(a+b=3, 0≤b≤0.2, 4.5≤c+d≤5.5, 0≤c≤0.2, 10.8≤e≤13.4)

Lu_f(Ce, Tb, Y)_g(Ga, Sc)_hAl_iO_j ···(G3)

(f+g=3, 0≤g≤0.2, 4.5≤h+i≤5.5, 0≤i≤0.2, 10.8≤j≤13.4)

파장 변환 부재의 발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼 강도 변화율은 0.30 이하로 하는 것이 바람직하고, 0.28 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.

또한, 형광체가 YAG 형광체인 경우, 반값 폭이 100nm 이상 130nm 이하인 것이 연색성의 관점에서 바람직하다. 또한, 형광체 G가 LuAG 형광체인 경우, 반값 폭이 30nm 이상 120nm 이하인 것이 연색성의 관점에서 바람직하다.

또한, 제1 발명에서의 제3 및 제4 실시태양에 있어서,

합성 여기 스펙트럼은 각 파장에서의 여기 스펙트럼 강도가 하기 산출식 (Z)로 표시되는 여기 스펙트럼이다.

형광체 G의 중량 분율도 마찬가지로 나타낸다.

본 발명자들은 상기와 마찬가지로, 어떠한 여기 파장에 있어서 어느 정도 강도의 빛을 형광체가 발하는지를 나타내는 형광체의 여기 스펙트럼 강도에 주목하고, 특히, 청색 반도체 발광 소자가 발하는 빛의 파장인 450nm의 빛 부근에서의 여기 스펙트럼 강도를 상세하게 검토하였다. 형광체 Y와 G의 합성 여기 스펙트럼 강도 변화율을 제3 및 제4 실시태양의 어느 것에 있어서도 0.15 이하로 함으로써 형광체 Y와 G가 발하는 형광 강도 변화를 토탈로 하여 억제하고, 색도의 차이를 억제하였다.

파장 변환 부재의 발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼 강도 변화율을 상기 제3 및 제4 실시태양에 있어서, 각각 0.23, 0.33 이하로 하기 위해서는 상기 합성 여기 스펙트럼 강도 변화율을 어떤 실시태양에 있어서도 0.15 이하로 한다면 바람직하고, 이를 위해서는 형광체 Y 및 형광체 G의 종류, 함유량을 적절히 조정하면 된다.

이용하는 형광체 Y 및/또는 형광체 G는 상기 어떤 실시태양에 있어서도 합성 여기 스펙트럼 강도가 0.15이하라면 각각 단독의 여기 스펙트럼 강도 변화율에 제한은 없으며, 형광체 Y 및/또는 형광체 G의 합성 여기 스펙트럼 강도가 단독으로 0.15 이하라도 된다.

또한, 상기 합성 여기 스펙트럼 강도 변화율은 어떤 실시태양에 있어서도 0.14 이하인 것이 보다 바람직하고, 0.12인 것이 보다 바람직하다.

또한, 합성 여기 스펙트럼 강도 변화율은 0.02 이상인 것이 바람직하고, 0.04 이상인 것이 보다 바람직하다.

또한, 제1 발명에서의 제1 내지 제4 실시태양에 있어서,

상기 형광체 Y는 발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼에 있어서, 430nm에서의 여기 스펙트럼 강도가 470nm에서의 여기 스펙트럼 강도보다도 작고,

상기 형광체 G는 발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼에 있어서, 430nm에서의 여기 스펙트럼 강도가 470nm에서의 여기 스펙트럼 강도보다도 큰 것이 바람직하다.

이 조건을 만족함으로써 여기 파장이 430nm에서 470nm로 변화했을 때에, 여기 파장 이외의 발광 스펙트럼이 형광체 G의 기여도가 높은 발광색으로부터 형광체 Y의 기여도가 높은 발광색으로 변화하고, 여기 파장을 포함하는 실질적인 발광 색이 여기 파장에 의존함 없이 항상 일정하게 할 수 있다.

또한, 제1 발명에서의 제1 내지 제4 실시태양에 있어서,

하기 일반식 (B1)으로 나타내며, 450nm에서 여기했을 때의 발광 파장 스펙트럼의 피크 파장이 500nm 이상 520nm 이하인 청녹색 형광체를 포함하는 것이 바람직하다.

(Y, Ce, Tb, Lu)_x(Ga, Sc, Al)_yO_z ···(B1)

(x=3, 4.5≤y≤5.5, 10.8≤z≤13.4)

상기 450nm에서 여기했을 때의 발광 파장 스펙트럼의 피크 파장이 500nm 이상 520nm 이하인 청녹색 형광체로는 예를 들면, 하기 일반식 (B2)로 나타내는 바와 같은 LuAG 형광체의 Al의 일부를 Ga으로 치환함으로써 발광 파장을 500nm 이상 520nm 이하로 조정한 청녹색 형광체를 들 수 있다(이하 GLuAG로 기재하는 경우가 있다).

Lu_fCe_gGa_hAl_iO_j ···(B2)

(f+g=3, 0≤g≤0.2, 4.5≤h+i≤5.5, 0≤i≤4.0, 10.8≤j≤13.4)

상기 청녹색 형광체를 포함함으로써 형광체 G와 형광체 Y에서는 재현할 수 없는 500∼520nm의 파장 영역의 발광 강도를 여기 파장 변화에 따라 조정할 수 있게 되어, 보다 양호한 비닝 특성을 달성할 수 있다.

제1 발명에서의 제1 내지 제4 실시태양에 있어서,

형광체 Y와 형광체 G의 조성비는 통상 10:90 이상, 90:10 이하이며, 바람직하게는 12:88 이상, 88:12 이하이고, 보다 바람직하게는 15:85 이상, 85:15 이하이다.

이 조건을 만족함으로써, 여기 파장이 변화했을 때의, 여기 광 이외의 발광 스펙트럼에 있어서 유의하게 형상을 조정할 수 있다. 상기 범위 외라면 조정 가능한 발광 스펙트럼 형상이 한정적이고 비닝 특성이 향상되지 않은 경우가 있어 바람직하지 않다.

제1 발명에서의 제5 실시태양에 이용되는 파장 변환 부재는,

상기 파장 변환 부재의 발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼 강도 변화율이 0.33 이하이다.

Lu_f(Ce, Tb, Y)_g(Ga, Sc)_hAl_iO_j ···(G4)

(f+g=3, 0≤g≤0.2, 4.5≤h+i≤5.5, 0≤i≤0.2, 10.8≤j≤13.4)

또한, 파장 변환 부재의 발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼 강도 변화율은 0.30 이하로 하는 것이 바람직하고, 0.28 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.

제1 내지 제5의 실시태양에 관한 발광 장치는 파장 변환 부재의 발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼 강도 변화율 상기 값 이하, 바람직하게는 식 (Z)로 표시되는 합성 여기 스펙트럼 강도 변화율을 상기 값 이하로 함으로써 대략 430nm에서 465nm 범위에 있어서 양호한 비닝 효과를 나타낸다. 실용적인 관점에서는 청색 반도체 발광 소자의 발광 파장을 445nm에서 455nm로 연속적으로 변화시켰을 때에 발광 장치로부터 방사되는 빛의 색도 변화 △u'v'이 △u'v'≤0.004를 만족하는 것이 바람직하다. 또한, △u'v'≤0.0035를 만족하는 것이 보다 바람직하다.

또한, 청색 반도체 발광 소자의 발광 파장을 435nm에서 470nm로 연속적으로 변화시켰을 때에 발광 장치로부터 방사되는 빛의 색도 변화 △u'v'이 △u'v'≤0.015를 만족하는 것이 바람직하다. 또한, △u'v'≤0.012를 만족하는 것이 보다 바람직하다.

단, △u'v'은 435nm에서 470nm에 있어서의 임의의 파장 inm에서의 색도(u'_i, v'_i)와, 435nm로부터 470nm에 있어서의 색도의 평균값(u'_ave, v'_ave)의 거리를 나타내는 것으로 한다.

제1 발명에 있어서의 제6 실시태양에 이용되는 파장 변환 부재는,

하기 일반식 (YG1)으로 표시되며, 450nm에서 여기했을 때의 발광 파장 스펙트럼의 피크 파장이 530nm 이상 550nm 이하인 황녹색 형광체를 포함하고,

상기 파장 변환 부재의 발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼 강도 변화율이 0.25 이하이다.

(Y, Ce, Tb, Lu)_x(Ga, Sc, Al)_yO_z ···(YG1)

(x=3, 4.5≤y≤5.5, 10.8≤z≤13.4)

상기 황녹색 형광체의 여기 스펙트럼 강도 변화율이 0.13 이하인 것이 바람직하다.

단, 황녹색 형광체의 여기 스펙트럼 강도 변화율은 450nm에서의 황녹색 형광체의 여기 스펙트럼 강도를 1.0으로 했을 때의, 430nm에서 465nm의 범위에서의 여기 스펙트럼 강도의 최대값과 최소값의 차로 나타낸다.

상기 청색 반도체 발광 소자의 발광 파장을 445nm에서 455nm로 연속적으로 변화시켰을 때에 발광 장치로부터 방사되는 빛의 색도 변화 △u'v'이 △u'v'≤0.005를 만족하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 황녹색 형광체가 하기 일반식 (YG2)로 표시되는 것이 바람직하다.

M_aA_bE_cAl_dO_e ···(YG2)

일반식 (YG1)으로 표시되는 형광체에는 450nm에서 여기했을 때의 발광 파장 스펙트럼의 피크 파장이 530nm 이상 550nm 이하, 즉 황녹색 영역에 발광 파장 스펙트럼의 피크 파장을 가지며, 일반적으로 GYAG로 일컬어지는 형광체가 포함된다.

상기 황녹색 형광체의 여기 스펙트럼의 강도 변화는 440nm에서 460nm에 있어서, 450nm에서의 여기 광 스펙트럼 강도의 4.0% 이하인 것이 바람직하다. 또한, 여기 스펙트럼의 강도 변화는 540nm에서의 강도에 기초하여 산출한다.

본 발명자들은 어떠한 여기 파장에 있어서 어느 정도 강도의 빛을 형광체가 발하는지를 나타내는 형광체의 여기 스펙트럼 강도에 주목하고, 특히, 청색 반도체 발광 소자가 발하는 빛의 파장인 450nm의 빛 부근에서의 여기 스펙트럼 강도를 상세하게 검토하였다. 그 결과, 파장 변환 부재의 발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼 강도 변화율이 0.25 이하인 것으로 함으로써, 양호한 비닝 특성에 더하여 높은 휘도를 달성할 수 있을 것으로 생각하게 되었다.

여기 스펙트럼 강도가 크게 변화함으로써 여기 파장이 변화한 경우에 이 형광체가 발하는 형광 강도가 크게 변화하고, 발광 장치가 출사하는 빛의 색도에 차이가 생긴다. 본 실시태양에 있어서는 파장 변환 부재의 발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼 강도 변화율을 0.25 이하로 함으로써 파장 변환 부재로부터 방출되는 빛의 색도의 차이를 억제하였다.

발광 장치의 광원이 되는 청색 반도체 발광 소자에 있어서, 발광 피크 파장의 편차는 통상 ±5nm 정도인 것이 많다. 또한, 가장 편차가 큰 청색 반도체 발광 소자여도 ±20nm 정도이다. 본 실시태양에 관한 발광 장치는 상기 요건을 충족함으로써 광원이 되는 청색 반도체 발광 소자의 발광 피크 파장의 편차에 대하여 방사하는 빛의 색도 변화가 작은, 이른바 비닝 특성이 우수한 발광 장치가 되어 바람직하다.

또한, 제1 발명에서의 제7 실시태양에 이용되는 파장 변환 부재는 하기 일반식 (YG3)로 표시되며, 440nm에서 460nm의 여기 파장에서 여기했을 때의 450nm의 여기 강도로 규격화한 여기 스펙트럼 강도의 최대값과 최소값의 차가 0.05 이하인 형광체인 황녹색 형광체를 포함한다.

(Y, Ce)₃(Ga, Al)_fO_g ···(YG3)

(4.5≤f≤5.5, 10.8≤g≤13.2)

440nm에서 460nm의 여기 파장에서 여기했을 때의 450nm의 여기 강도에서 규격화한 여기 스펙트럼 강도는 Ga 농도에 의존하기 때문에, 4.5≤f≤5.5의 범위에 있어서 Ga 농도를 조절함으로써 상기 여기 스펙트럼 강도의 최대값과 최소값의 차를 감소시켜 0.05 이하로 할 수 있다.

일반식 (YG2) 및 일반식 (YG3)로 표시되는 형광체가 GYAG 형광체인 경우, 반값 폭이 105nm 이상 120nm 이하인 것이 연색성의 관점에서 바람직하다.

본 실시태양에 있어서는 440nm에서 460nm의 여기 파장에서 여기했을 때의 450nm의 여기 강도로 규격화한 여기 스펙트럼 강도의 최대값과 최소값의 차를 0.05 이하로 함으로써 파장 변환 부재로부터 방출되는 빛의 색도 차이를 억제하였다.

따라서, 상기 파장 변환 부재를 구비함으로써 본 실시태양에서의 발광 장치는 445nm에서 455nm의 여기 파장에서 여기했을 때에 파장 변환 부재로부터 방사되는 빛의 평균 색도로부터의 색도 변화 △u'v'가 0.005 이하가 된다.

발광 장치의 광원이 되는 청색 반도체 발광 소자에 있어서, 발광 피크 파장의 편차는 통상 ±5nm 정도인 것이 많다. 또한, 가장 편차가 큰 청색 반도체 발광 소자라도 ±20nm 정도이다. 제1 발명에서의 제1 내지 제7 실시태양에 관한 발광 장치는 상기 요건을 충족함으로써 광원이 되는 청색 반도체 발광 소자의 발광 피크 파장의 편차에 대하여, 방사하는 빛의 색도 변화가 작은, 이른바 비닝 특성이 우수한 발광 장치가 되어 바람직하다.

상기 임의의 파장 inm에 있어서 발광 장치가 발하는 빛의 색도(u'_i, v'_i) 및 특정 영역의 파장에 있어서 발광 장치가 발하는 빛의 색도의 평균값(u'_ave, v'_ave)은 CIE 1976UCS 색도표에 기초하여 산출된다. 구체적으로는 랩스피어(Labsphere)사 제 20인치 적분구(LMS-200) 및 칼짜이스(Carl Zeiss)사 제 분광기(Solid Lambda UV-Vis)를 이용하여 발광 장치가 발하는 빛의 스펙트럼을 얻고, 그 스펙트럼을 기초로 색도(u'_i, v'_i)를 산출한다. 그리고, 산출된 색도(u'_i, v'_i)를 u'v' 색도표 상에 플롯하고, 이하의 수식에 의해 평균값(u'_ave, v'_ave) 과의 거리를 구하여 색도 변화 △u'v'으로 한다.

[수학식 1]

제1 발명에서의 제1 내지 제7 실시태양에 관한 발광 장치에 있어서는 여기 파장을 적어도 5nm씩, 바람직하게는 3nm씩, 보다 바람직하게는 2nm씩, 더욱 바람직하게는 1nm씩 변화시키고, 발광 장치가 발하는 임의의 파장 inm에서의 색도(u'_i, v'_i)를 측정하고, 그 평균값(u'_ave, v'_ave)을 산출한다. 그리고, 파장 inm에서의 색도(u'_i, v'_i)와 (u'_ave, v'_ave)의 거리를 구한다.

또한, 발광 장치가 발하는 빛의 색도의 평균값을 측정할 때에 파장을 변화시키는 간격은 일정해도 무방하며 랜덤해도 무방하다.

제1 발명에서의 제6 내지 제7 실시태양의 발광 장치에 관한 파장 변환 부재에 있어서, 일반식 (YG1)으로 표시되는 형광체, 일반식 (YG2)로 표시되는 형광체 및 일반식 (YG3)로 표시되는 형광체의 함유량에 대하여 특단의 제한은 없고, 발광 장치가 발하는 빛의 색 온도 등의 요청에 따라 적절히 설정할 수 있다.

제1 발명에서의 제1 내지 제5 실시태양에 있어서 이용되는 형광체의 입경은 통상 체적 기준의 메디안 지름 D_50v이 0.1㎛ 이상인 것이 바람직하고, 1㎛ 이상인 것이 보다 바람직하게 사용할 수 있다. 또한, 30㎛ 이하인 것이 바람직하고, 20㎛ 이하인 것이 보다 바람직하게 사용할 수 있다. 여기에서 체적 기준의 메디안 지름 D_50v란 레이저 회절·산란법을 측정 원리로 하는 입도 분포 측정 장치를 이용하여 시료를 측정하고, 입도 분포(누적 분포)를 구했을 때의 체적 기준의 상대 입자량이 50%가 되는 입자 지름으로 정의된다. 측정 방법으로는 예를 들면, 초순수 중에 형광체를 넣고, 초음파 분산기((주)카이조 제)를 이용하여 주파수를 19KHz, 초음파의 세기를 5W로 하고, 25초간 시료를 초음파로 분산시킨 후에 플로우 셀을 이용하여 투과율 88%로부터 92%의 범위로 조정하고, 응집하지 않음을 확인한 후에 레이저 회절식 입도 분포 측정장치(호리바 제작소 LA-300)에 의해 입경 범위 0.1㎛∼600㎛에서 측정하는 방법을 들 수 있다. 또한, 상술의 방법에서 형광체 입자가 응집해 버리는 경우에는 분산제를 포함하여도 되며, 예로서는 타몰(BASF사 제) 등을 0.0003중량% 포함하는 수용액 중에 형광체를 넣고, 상술의 방법과 동일하게 초음파로 분산시킨 후에 측정해도 된다.

입자 지름 분포의 정도를 나타내는 지표로는 형광체의 체적 기준의 평균 입자 지름 Dv와 개수 기준의 평균 입자 지름 Dn의 비(Dv/Dn)가 있다. 본원 발명에 있어서는 Dv/Dn이 1.0 이상인 것이 바람직하고, 1.2 이상이 보다 바람직하며, 1.4 이상이 더욱 바람직하다. 한편, Dv/Dn이 25 이하인 것이 바람직하고, 10 이하가 보다 바람직하며, 5 이하가 특히 바람직하다. Dv/Dn이 너무 큰 경우에는 중량이 크게 상이한 형광체 입자가 존재하게 되어 형광체층 중에 있어서 형광체 입자의 분산이 불균일하게 되는 경향이 있다.

또한, 형광체로는 그 표면을 제3 성분에 의해 미리 코팅한 것을 이용할 수도 있다. 코팅에 이용하는 제3 성분의 종류, 코팅의 방법은 특별히 한정되지 않으며, 공지의 임의의 제3 성분 및 방법을 이용하면 된다.

제3 성분으로는 예를 들면, 유기산, 무기산, 실란 처리제, 실리콘 오일, 유동 파라핀 등을 들 수 있다. 그 중에서도 실란 커플링재(모노알킬트리실란올, 디알킬디실란올, 트리알킬실란올, 모노알킬트리알콕시실란, 디알킬디알콕시실란, 트리알킬알콕시실란), 치환기를 가지는 실록산, 실리콘 등이 바람직하다. 이들 제3 성분을 이용하여 형광체를 표면 처리, 피복함으로써 수지 등의 파장 변환 부재로의 친화성, 분산성, 열안정성, 형광 발색성 등이 개선되는 경향이 있다. 표면 처리, 피복량으로는 통상, 100중량부의 형광체 당 0.01∼10중량부이며, 0.01중량부보다 적으면 친화성, 분산성, 열안정성, 형광 발색성 등의 개선 효과를 얻기 힘들며, 10중량부보다 많아도 열안정성, 기계적 특성, 형광 발색성이 저하하는 등의 미비점을 발생시키기 쉽게 된다.

제1 발명에서의 제1 내지 제5 실시태양에 있어서, 파장 변환 부재 중의 형광체의 함유량은 후술하는 광 확산재, 수지 종류에도 의존하지만, 예를 들어 수지가 폴리카보네이트 수지인 경우, 폴리카보네이트 수지 100중량부에 대하여 통상 0.1중량부 이상, 바람직하게는 0.5중량부 이상, 보다 바람직하게는 1중량부 이상이며, 또한 통상 50중량부 이하, 바람직하게는 40중량부 이하, 보다 바람직하게는 30중량부 이하, 더욱 바람직하게는 20중량부 이하이다. 형광체의 함유량이 너무 적으면 형광체의 파장 변환 효과를 얻기 어렵게 되는 경향이 있으며, 너무 많으면 기계적 특성이 저하되는 경우가 있어 바람직하지 않다.

또한, 예를 들면 수지가 실리콘 수지인 경우, 실리콘 수지 100중량부에 대하여 통상 0.1중량부 이상, 바람직하게는 1중량부 이상, 보다 바람직하게는 3중량부 이상이며, 또한 통상 80중량부 이하, 바람직하게는 60중량부 이하, 보다 바람직하게는 50중량부 이하, 더욱 바람직하게는 40중량부 이하이다. 형광체의 함유량이 너무 적으면 형광체의 파장 변환 효과를 얻기 어렵게 되는 경향이 있고, 너무 많으면 기계적 특성이 저하하는 경우가 있어 바람직하지 않다.

제1 발명에서의 제1 내지 제5 실시태양에 있어서 파장 변환 부재는 추가로 적색 형광체(제1 적색 형광체라고도 한다)를 더 포함하는 것이 바람직하다. 제1의 적색 형광체를 포함함으로써 발광 장치가 방출하는 빛의 연색성을 향상시킬 수 있으며, 또한 발광 장치의 비교적 저색 온도에서의 조정이 용이하게 된다.

제1 적색 형광체로는 그 여기 광 파장이 445nm에서 455nm로 변화했을 때의 여기 스펙트럼의 강도 변화가 455nm의 여기 광에 의한 여기 스펙트럼의 5.0% 이하인 것이 바람직하고, 3.0%인 것이 보다 바람직하며, 1.0% 이하인 것이 더욱 바람직하다. 이러한 적색 형광체를 이용함으로써 발광 장치가 갖는 비닝 특성을 충분한 것으로 한 후에, 보다 연색성을 향상시킬 수 있게 된다. 또한, 하한값은 특단의 한정이 없으며 0% 이상이다.

이러한 요건을 만족하는 적색 형광체로는 (Sr, Ca)AlSiN₃:Eu、 Ca₁ _- _xAl₁ _-xSi_1+xN_3-xO_x:Eu(단, 0＜x＜0.5)、 K₂SiF:Mn⁴ ⁺, Eu_y(Sr, Ca, Ba)_1-y:Al₁ ₊ _xSi₄ _- _xO_xN₇ _-x(단, 0≤x＜4, 0≤y＜0.2) 등을 들 수 있으며, (Sr, Ca)AlSiN₃:Eu 또는 Ca₁ _- _xAl₁ _- _xSi₁ ₊ _xN₃ _-xO_x:Eu(단, 0＜x＜0.5)인 것이 바람직하다.

또한, 제1의 적색 형광체로서 발광 피크 파장이 600nm 이상 640nm 미만, 또한 반값 폭이 2nm 이상 120nm 이하인 적색 형광체인 것이 바람직하다. 이러한 요건을 만족하는 적색 형광체로는 (Sr, Ca)AlSiN₃:Eu、 Ca₁ _- _xAl₁ _- _xSi₁ ₊ _xN₃ _- _xO_x:Eu(단, 0＜x＜0.5)、 Eu_y(Sr, Ca, Ba)_1-y:Al₁ ₊ _xSi₄ _- _xO_xN₇ _-x(단, 0≤x＜4, 0≤y＜0.2)、 K₂SiF:Mn⁴ ⁺등을 들 수 있으며, (Sr, Ca)AlSiN₃:Eu 또는 Ca₁ _- _xAl₁ _- _xSi₁ ₊ _xN₃ _- _xO_x:Eu(단, 0＜x＜0.5)인 것이 바람직하다.

또한, 발광 피크 파장이 600nm 이상 640nm 미만, 또한 반값 폭이 2nm 이상 120nm 이하인 제1 적색 형광체는 적색 형광체 전량에 대한 조성 중량비로 30% 이상 포함하는 것이 바람직하고, 40% 이상 포함하는 것이 보다 바람직하며, 50% 이상 포함하는 것이 특히 바람직하다. 또한, 95% 이하인 것이 바람직하고, 90% 이하인 것이 보다 바람직하며, 85% 이하인 것이 특히 바람직하다.

제1 발명에서의 제1 내지 제5 실시태양에서는 상술의 제1 적색 형광체에 더하여 또는 제1 적색 형광체를 대신하여 적색 형광체(이하 제2 적색 형광체라고도 한다)를 포함하는 것이 바람직하다. 2종류의 적색 형광체를 포함하는 것이 보다 바람직하다.

제1 적색 형광체에 더하여 제2 적색 형광체를 추가로 포함함으로써 형광체 X 및 형광체 Y와 합쳐서 적어도 4종류의 형광체를 포함하게 된다. 이와 같이 4종류의 형광체를 포함하는 발광 장치는 적색 형광체의 첨가에 의한 양호한 연색성에 더해 높은 변환 효율을 달성할 수 있는 발광 장치가 되기 때문에 선택할 수 있는 형광체의 종류·양에 대한 자유도가 증가한다. 이것은 후술하는 시뮬레이션의 결과에 의해 설명된다.

제2 적색 형광체로는 그 여기 광 파장이 445nm에서 455nm로 변화했을 때의 여기 스펙트럼의 강도 변화가 455nm의 여기 광에 의한 여기 스펙트럼의 5.0% 이하인 것이 바람직하고, 3.0% 이하인 것이 보다 바람직하며, 1.0% 이하인 것이 더욱 바람직하다.

또한, 발광 피크 파장이 640nm 이상 670nm 이하, 또한 반값 폭이 2nm 이상 120nm 이하인 적색 형광체가 바람직하다. 이러한 형광체로는 CaAlSiN₃:Eu 형광체、 3.5MgO·0.5MgF₂·GeO₂:Mn⁴ ⁺ 형광체 등을 들 수 있으며, CaAlSiN₃:Eu 형광체인 것이 바람직하다.

제2의 적색 형광체를 함유시키는 경우에는 본 발명의 효과를 저해하지 않는 한 그 함유량은 특별히 한정되지 않지만, 적색 형광체의 총량에 대한 조성 중량비로 0.0% 이상, 50.0% 이하로 하는 것이 바람직하다.

또한, 제2의 적색 형광체를 함유시키는 경우에는 제1 적색 형광체와 혼합한 경우에 그 여기 광 파장이 445nm로부터 455nm로 변화했을 때의 그 적색 형광체 혼합물의 여기 스펙트럼 강도 변화가 455nm의 여기 광에 의한 여기 스펙트럼의 5.0% 이하인 것이 바람직하고, 3.0% 이하인 것이 보다 바람직하며, 1.0% 이하인 것이 더욱 바람직하다.

제1 발명에서의 제6 내지 제7 실시태양에 있어서는 적색 형광체(제1 적색 형광체라고도 한다)를 더 포함하는 것이 바람직하다. 제1 적색 형광체를 포함함으로써 발광 장치가 방출하는 빛의 연색성을 향상시킬 수 있으며, 또한 발광 장치의 색 온도의 조정이 용이하게 된다.

제1 적색 형광체로는 그 여기 광 파장이 440nm에서 460nm로 변화했을 때의 여기 스펙트럼의 강도 변화가 450nm의 여기 광에 의한 여기 스펙트럼의 4.0% 이하인 것이 바람직하고, 3.0%인 것이 보다 바람직하며, 1.0% 이하인 것이 더욱 바람직하다. 이러한 적색 형광체를 이용함으로써 발광 장치가 갖는 비닝 특성을 충분한 것으로 하게 하며, 보다 연색성을 향상시킬 수 있게 된다. 또한, 하한값은 특단의 한정이 없으며 0% 이상이다.

이러한 요건을 만족하는 적색 형광체로는 (Sr, Ca)AlSiN₃:Eu、 Ca₁ _- _xAl₁ _-xSi_1+xN_3-xO_x:Eu(단, 0＜x＜0.5)、 K₂SiF:Mn⁴ ⁺、 Eu_y(Sr, Ca, Ba)_1-y:Al₁ ₊ _xSi₄ _- _xO_xN₇ _-x(단, 0≤x＜4, 0≤y＜0.2) 등을 들 수 있으며, (Sr, Ca)AlSiN₃:Eu 또는 Ca₁ _- _xAl₁ _- _xSi₁ ₊ _xN₃ _-xO_x:Eu(단, 0＜x＜0.5)인 것이 바람직하다.

또한, 제1의 적색 형광체로서 발광 피크 파장이 620nm 이상 640nm 미만, 또한 반값 폭이 2nm 이상 100nm 이하인 적색 형광체인 것이 바람직하다. 이러한 요건을 만족하는 적색 형광체로는 (Sr, Ca)AlSiN₃:Eu、 Ca₁ _- _xAl₁ _- _xSi₁ ₊ _xN₃ _- _xO_x:Eu(단, 0＜x＜0.5)、 Eu_y(Sr, Ca, Ba)_1-y:Al₁ ₊ _xSi₄ _- _xO_xN₇ _-x(단, 0≤x＜4, 0≤y＜0.2)、 K₂SiF:Mn⁴ ⁺등을 들 수 있으며, (Sr, Ca)AlSiN₃:Eu 또는 Ca₁ _- _xAl₁ _- _xSi₁ ₊ _xN₃ _- _xO_x:Eu(단, 0＜x＜0.5)인 것이 바람직하다.

상기 (Sr, Ca)AlSiN₃:Eu는 M_aA_bD_cE_dX_e(식 중, M은 Eu이며, A는 Mg, Ca, Sr, Ba으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 원소이고, D는 Si이며, E는 Al을 필수 원소로 하고, B, Al, Ga, In, Sc, Y, La, Gd, Lu로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 원소이며, X는 N을 필수 원소로 하고, O, N, F로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 원소이다. 또한, a, b, c, d, e의 값은 0.00001≤a≤0.1, a+b=1, 0.5≤c≤1.8, 0.5≤d≤1.8, 0.8×(2/3+4/3×c+d)≤e, e≤1.2×(2/3+4/3×c+d)의 조건을 모두 만족하는 값으로부터 선택된다)의 일반식으로 나타내지는 경우도 있다.

또한, 발광 피크 파장이 620nm 이상 640nm 미만, 또한 반값 폭이 2nm 이상 100nm 이하인 제1 적색 형광체는 적색 형광체 전량에 대한 조성 중량비로 30% 이상 포함하는 것이 바람직하고, 40% 이상 포함하는 것이 보다 바람직하며, 50% 이상 포함하는 것이 특히 바람직하다.

본 발명에서는 상술의 제1 적색 형광체에 더하여 또는 제1 적색 형광체를 대신하여 적색 형광체(이하 제2 적색 형광체라고도 한다)를 포함하는 것이 바람직하다. 2종류의 적색 형광체를 포함하는 것이 보다 바람직하다.

제2 적색 형광체를 포함함으로써 적색 형광체의 첨가에 의한 양호한 연색성에 더해 높은 변환 효율을 달성할 수 있는 발광 장치가 되기 때문에 선택할 수 있는 형광체의 종류·양에 대한 자유도가 증가한다.

제2 적색 형광체로는 그 여기 광 파장이 440nm에서 460nm로 변화했을 때의 여기 스펙트럼의 강도 변화가 450nm의 여기 광에 의한 여기 스펙트럼의 5.0% 이하인 것이 바람직하고, 3.0% 이하인 것이 보다 바람직하며, 1.0% 이하인 것이 더욱 바람직하다.

제2의 적색 형광체를 함유시키는 경우에는 본 발명의 효과를 저해하지 않는 한 그 함유량은 특별히 한정되지 않지만, 적색 형광체의 총량에 대한 조성 중량비로 0.0% 이상, 50.0% 이하인 것이 바람직하다.

또한, 제2의 적색 형광체를 함유시키는 경우에는 제1 적색 형광체와 혼합한 경우에 그 여기 광 파장이 440nm에서 460nm로 변화했을 때의 그 적색 형광체 혼합물의 여기 스펙트럼 강도 변화가 450nm의 여기 광에 의한 여기 스펙트럼의 5.0% 이하인 것이 바람직하고, 3.0% 이하인 것이 보다 바람직하며, 1.0% 이하인 것이 더욱 바람직하다.

제1 발명에서의 제1 내지 제7의 실시태양에서는 파장 변환 부재에, 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위에 있어서 다른 기지의 형광체를 추가할 수도 있으며, 그러한 태양에 대해서도 본 발명의 범위에 포함된다.

제1 발명에서의 제1 내지 제7의 실시태양에 관한 파장 변환 부재는 투명 재료를 포함한다. 투명 재료로는 실질적으로 빛을 흡수하지 않고 투과할 수 있으며, 형광체를 분산시킬 때에 이용하는 것이라면 특별히 한정되지 않지만, 1.3 이상 1.7 이하의 굴절률을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 투명 재료의 굴절률의 측정 방법은 아래와 같다. 측정 온도는 20℃이며, 프리즘 커플러법으로 측정한다. 측정 파장은 450nm이다.

이하의 표 1에, 투명 재료로서 일반적으로 이용되는 수지의 굴절률을 기재한다. 또한, 표 1에서의 각 수지의 굴절률은 일반적인 참고 값이며, 각 수지의 굴절률이 반드시 표 1에서의 값에 한정되는 것은 아니다.

[표 1]

상술한 투명 재료로서 이용되는 이들 수지는 1종류를 단독으로 이용해도 되며, 2종류 이상을 조합하여 이용해도 된다. 또한, 이들 수지의 공중합체여도 된다.

투명 재료로는 각종 열가소성 수지, 열경화성 수지, 광 경화성 수지 등의 수지, 유리 등을 용도에 따라 사용할 수 있지만, 폴리카보네이트 수지 및 실리콘 수지가 투명성, 내열성, 기계적 특성, 난연성이 우수하다는 점에서 바람직하게 사용할 수 있으며, 범용성의 관점에서 폴리카보네이트 수지가 보다 바람직하고, 내열성의 관점에서는 실리콘 수지가 바람직하다.

아래에 폴리카보네이트 수지에 대하여 상세하게 설명한다.

제1 발명에서의 제1 내지 제7 실시태양에 이용되는 폴리카보네이트 수지는 하기 일반적인 화학식 (1)로 표시되는 탄산결합을 가진 기본 구조의 중합체이다.

[화학식 1]

화학식 (1) 중, X¹은 일반적으로는 탄화수소이지만 다양한 특성 부여를 위해 헤테로 원자, 헤테로 결합이 도입된 X¹을 이용해도 된다.

또한, 폴리카보네이트 수지는 탄산결합에 직접 결합하는 탄소가 각각 방향족 탄소인 방향족 폴리카보네이트 수지 및 지방족 탄소인 지방족 폴리카보네이트 수지로 분류할 수 있지만, 그 어느 것을 이용할 수도 있다. 이 중에서도, 내열성, 기계적 물성, 전기적 특성 등의 관점에서 방향족 폴리카보네이트 수지가 바람직하다.

폴리카보네이트 수지의 구체적인 종류에 제한은 없지만, 예를 들면 디히드록시 화합물과 카보네이트 전구체를 반응시켜 되는 폴리카보네이트 중합체를 들 수 있다. 이때, 디히드록시 화합물 및 카보네이트 전구체에 추가하여, 폴리히드록시 화합물 등을 반응시키도록 해도 된다. 또한, 이산화탄소를 카보네이트 전구체로 하여 환상 에테르와 반응시키는 방법도 이용해도 된다. 또한, 폴리카보네이트 중합체는 직쇄상이어도 되며, 분기쇄상이어도 된다. 또한, 폴리카보네이트 중합체는 1종의 반복 단위로 이루어진 단독 중합체이어도 되고, 2종 이상의 반복 단위를 갖는 공중합체여도 된다. 이때 공중합체는 랜덤 공중합체, 블록 공중합체 등, 다양한 공중합체를 선택할 수 있다. 또한, 통상, 이러한 폴리카보네이트 중합체는 열가소성 수지가 된다.

방향족 폴리카보네이트 수지의 원료가 되는 모노머 중, 방향족 디히드록시 화합물의 예를 들면, 1,2-디히드록시벤젠, 1,3-디히드록시벤젠(즉, 레졸시놀), 1,4-디히드록시벤젠 등의 디히드록시벤젠류; 2,5-디히드록시비페닐, 2,2'-디히드록시비페닐, 4,4'-디히드록시비페닐 등의 디히드록시비페닐류; 2,2'-디히드록시-1,1'-비나프틸, 1,2-디히드록시나프탈렌, 1,3-디히드록시나프탈렌, 2,3-디히드록시나프탈렌, 1,6-디히드록시나프탈렌, 2,6-디히드록시나프탈렌, 1,7-디히드록시나프탈렌, 2,7-디히드록시나프탈렌 등의 디히드록시나프탈렌류; 2,2'-디히드록시디페닐에테르, 3,3'-디히드록시디페닐에테르, 4,4'-디히드록시디페닐에테르, 4,4'-디히드록시-3,3'-디메틸디페닐에테르, 1,4-비스(3-히드록시페녹시)벤젠, 1,3-비스(4-히드록시페녹시)벤젠 등의 디히드록시디아릴에테르류; 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판(즉, 비스페놀A), 1,1-비스(4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3-메틸-4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3-메톡시-4-히드록시페닐)프로판, 2-(4-히드록시페닐)-2-(3-메톡시-4-히드록시페닐)프로판, 1,1-비스(3-tert-부틸-4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(4-히드록시-3,5-디메틸페닐)프로판, 2,2-비스(3-시클로헥실-4-히드록시페닐)프로판, 2-(4-히드록시페닐)-2-(3-시클로헥실-4-히드록시페닐)프로판, α,α'-비스(4-히드록시페닐)-1,4-디이소프로필벤젠, 1,3-비스[2-(4-히드록시페닐)-2-프로필]벤젠, 비스(4-히드록시페닐)메탄, 비스(4-히드록시페닐)시클로헥실메탄, 비스(4-히드록시페닐)페닐메탄, 비스(4-히드록시페닐)(4-프로페닐페닐)메탄, 비스(4-히드록시페닐)디페닐메탄, 비스(4-히드록시페닐)나프틸메탄, 1-비스(4-히드록시페닐)에탄, 2-비스(4-히드록시페닐)에탄, 1,1-비스(4-히드록시페닐)-1-페닐에탄, 1,1-비스(4-히드록시페닐)-1-나프틸에탄, 1-비스(4-히드록시페닐)부탄, 2-비스(4-히드록시페닐)부탄, 2,2-비스(4-히드록시페닐)펜탄, 1,1-비스(4-히드록시페닐)헥산, 2,2-비스(4-히드록시페닐)헥산, 1-비스(4-히드록시페닐)옥탄, 2-비스(4-히드록시페닐)옥탄, 1-비스(4-히드록시페닐)헥산, 2-비스(4-히드록시페닐)헥산, 4,4-비스(4-히드록시페닐)헵탄, 2,2-비스(4-히드록시페닐)노난, 10-비스(4-히드록시페닐)데칸, 1-비스(4-히드록시페닐)도데칸 등의 비스(히드록시아릴)알칸류; 1-비스(4-히드록시페닐)시클로펜탄, 1-비스(4-히드록시페닐)시클로헥산, 4-비스(4-히드록시페닐)시클로헥산, 1,1-비스(4-히드록시페닐)-3,3-디메틸시클로헥산, 1-비스(4-히드록시페닐)-3,4-디메틸시클로헥산, 1,1-비스(4-히드록시페닐)-3,5-디메틸시클로헥산, 1,1-비스(4-히드록시페닐)-3,3,5-트리메틸시클로헥산, 1,1-비스(4-히드록시-3,5-디메틸페닐)-3,3,5-트리메틸시클로헥산, 1,1-비스(4-히드록시페닐)-3-프로필-5-메틸시클로헥산, 1,1-비스(4-히드록시페닐)-3-tert-부틸-시클로헥산, 1,1-비스(4-히드록시페닐)-3-tert-부틸-시클로헥산, 1,1-비스(4-히드록시페닐)-3-tert-부틸-시클로헥산, 1,1-비스(4-히드록시페닐)-3-페닐시클로헥산, 1,1-비스(4-히드록시페닐)-4-페닐시클로헥산 등의 비스(히드록시아릴)시클로알칸류; 9,9-비스(4-히드록시페닐)플루오렌, 9,9-비스(4-히드록시-3-메틸페닐)플루오렌 등의 카르도 구조 함유 비스페놀류; 4,4'-디히드록시디페닐설파이드, 4,4'-디히드록시-3,3'-디메틸디페닐설파이드 등의 디히드록시디아릴설파이드류; 4,4'-디히드록시디페닐설폭사이드, 4,4'-디히드록시-3,3'-디메틸디페닐설폭사이드 등의 디히드록시디아릴설폭사이드류; 4,4'-디히드록시디페닐설폰, 4,4'-디히드록시-3,3'-디메틸디페닐설폰 등의 디히드록시디아릴설폰류 등을 들 수 있다.

이들 중에서도 비스(히드록시아릴)알칸류가 바람직하고, 그 중에서도 비스(4-히드록시페닐)알칸류가 바람직하며, 특히 내충격성, 내열성의 점에서 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판(즉, 비스페놀A)이 바람직하다.

또한, 방향족 디히드록시 화합물은 1종을 이용해도 되며, 2종 이상을 임의의 조합 및 비율로 병용해도 된다.

또한, 지방족 폴리카보네이트 수지의 원료가 되는 모노머의 예를 들면 에탄-1,2-디올, 프로판-1,2-디올, 프로판-1,3-디올, 2,2-디메틸프로판-1,3-디올, 2-메틸-2-프로필프로판-1,3-디올, 부탄-1,4-디올, 펜탄-1,5-디올, 헥산-1,6-디올, 데칸-1,10-디올 등의 알칸디올류; 시클로펜탄-1,2-디올, 시클로헥산-1,2-디올, 시클로헥산-1,4-디올, 1,4-시클로헥산디메탄올, 4-(2-히드록시에틸)시클로헥산올, 2,2,4,4-테트라메틸-시클로부탄-1,3-디올 등의 시클로알칸디올류; 2,2'-옥시디에탄올(즉, 에틸렌글리콜), 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 스피로글리콜 등의 글리콜류; 1,2-벤젠디메탄올, 1,3-벤젠디메탄올, 1,4-벤젠디메탄올, 1,4-벤젠디에탄올, 1,3-비스(2-히드록시에톡시)벤젠, 1,4-비스(2-히드록시에톡시)벤젠, 2,3-비스(히드록시메틸)나프탈렌, 1,6-비스(히드록시에톡시)나프탈렌, 4,4'-비페닐디메탄올, 4,4'-비페닐디에탄올, 1,4-비스(2-히드록시에톡시)비페닐, 비스페놀A비스(2-히드록시에틸)에테르, 비스페놀S비스(2-히드록시에틸)에테르 등의 아랄킬디올류; 1,2-에폭시에탄(즉, 에틸렌옥사이드), 1,2-에폭시프로판(즉, 프로필렌옥사이드), 1,2-에폭시시클로펜탄, 1,2-에폭시시클로헥산, 1,4-에폭시시클로헥산, 1-메틸-1,2-에폭시시클로헥산, 2,3-에폭시노르보르난, 1,3-에폭시프로판 등의 환상 에테르류를 들 수 있고, 이들은 1종을 이용해도 되고, 2종 이상을 임의의 조합 및 비율로 병용해도 된다.

방향족 폴리카보네이트 수지의 원료가 되는 모노머 중, 카보네이트 전구체의 예를 들면, 카보닐할라이드, 카보네이트에스테르 등을 들 수 있다. 또한, 카보네이트 전구체는 1종을 이용해도 되고, 2종 이상을 임의의 조합 및 비율로 병용해도 된다.

카보닐할라이드로는 구체적으로 예를 들면, 포스겐이나 디히드록시 화합물의 비스클로로포르메이트체, 디히드록시 화합물의 모노클로로포르메이트체 등의 할로포르메이트 등을 들 수 있다.

카보네이트에스테르로는 구체적으로 예를 들면, 디페닐카보네이트, 디톨릴카보네이트 등의 디아릴카보네이트류; 디메틸카보네이트, 디에틸카보네이트 등의 디알킬카보네이트류; 디히드록시 화합물의 비스카보네이트체, 디히드록시 화합물의 모노카보네이트체, 환상 카보네이트 등의 디히드록시 화합물의 카보네이트체 등을 들 수 있다.

폴리카보네이트 수지의 제조 방법은 특별히 한정되는 것은 아니며 임의의 방법을 채용할 수 있다. 그 예를 들면, 계면 중합법, 용융 에스테르 교환법, 피리딘법, 환상 카보네이트 화합물의 개환 중합법, 프리폴리머의 고상 에스테르 교환법 등을 들 수 있다. 이하, 이들 방법 중 특히 바람직한 계면 중합법 및 용융 에스테르 교환법에 대하여 구체적으로 설명한다.

(계면 중합법)

계면 중합법에서는 반응에 불활성인 유기 용매 및 알칼리 수용액의 존재 하에서 통상 pH를 9 이상으로 유지하고, 디히드록시 화합물과 카보네이트 전구체(바람직하게는 포스겐)를 반응시킨 후, 중합 촉매의 존재하에서 계면 중합을 수행함으로써 폴리카보네이트 수지를 얻는다. 또한, 반응계에는 필요에 따라서 분자량 조정제(말단 정지제)를 존재시키도록 해도 되며, 디히드록시 화합물의 산화 방지를 위하여 산화 방지제를 존재시키도록 해도 된다.

디히드록시 화합물 및 카보네이트 전구체는 전술한 바와 같다. 또한, 카보네이트 전구체 중에서도 포스겐을 이용하는 것이 바람직하며, 포스겐을 이용한 경우의 방법은 특히 포스겐법이라고 불린다.

반응에 불활성인 유기 용매로는 예를 들면, 디클로로메탄, 1,2-디클로로에탄, 클로로포름, 모노클로로벤젠, 디클로로벤젠 등의 염소화 탄화수소 등; 벤젠, 톨루엔, 크실렌 등의 방향족 탄화수소 등을 들 수 있다. 또한 유기 용매는 1종을 이용해도 되고, 2종 이상을 임의의 조합 및 비율로 병용해도 된다.

알칼리 수용액에 함유되는 알칼리 화합물로는 예를 들면, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화리튬, 탄산수소나트륨 등의 알칼리 금속 화합물이나 알칼리 토류 금속 화합물을 들 수 있지만, 그 중에서도 수산화나트륨 및 수산화칼륨이 바람직하다. 또한, 알칼리 화합물은 1종을 이용해도 되고, 2종 이상을 임의의 조합 및 비율로 병용해도 된다.

알칼리 수용액 중의 알칼리 화합물의 농도에 제한은 없지만, 통상, 반응의 알칼리 수용액 중의 pH를 10∼12로 조정하기 위하여 5∼10중량%로 사용된다. 또한, 예를 들면 포스겐을 불어 넣을 때에는 수상(水相)의 pH가 10∼12, 바람직하게는 10∼11이 되도록 조정하기 위하여 비스페놀 화합물과 알칼리 화합물의 몰비를 통상 1:1.9 이상, 그 중에서도 1:2.0 이상, 또한 통상 1:3.2 이하, 그 중에서도 1:2.5 이하로 하는 것이 바람직하다.

중합 촉매로는 예를 들면, 트리메틸아민, 트리에틸아민, 트리부틸아민, 트리프로필아민, 트리헥실아민 등의 지방족 3급 아민; N,N'-디메틸시클로헥실아민, N,N'-디에틸시클로헥실아민 등의 지환식 3급 아민; N,N'-디메틸아닐린, N,N'-디에틸아닐린 등의 방향족 3급 아민; 트리메틸벤질암모늄클로라이드, 테트라메틸암모늄클로라이드, 트리에틸벤질암모늄클로라이드 등의 제4급 암모늄염, 피리딘, 구아닌, 구아니딘의 염 등을 들 수 있다. 또한, 중합 촉매는 1종을 이용해도 되고, 2종 이상을 임의의 조합 및 비율로 병용해도 된다.

분자량 조정제로는 예를 들면 1가의 페놀성 수산기를 갖는 방향족 페놀; 메탄올, 부탄올 등의 지방족 알코올, 머캅탄, 프탈산이미드 등을 들 수 있지만, 그 중에서도 방향족 페놀이 바람직하다. 이러한 방향족 페놀로는 구체적으로 m-메틸페놀, p-메틸페놀, m-프로필페놀, p-프로필페놀, p-tert-부틸페놀, p-장쇄알킬치환페놀 등의 알킬기 치환 페놀; 이소프로파닐페놀 등의 비닐기 함유 페놀, 에폭시기 함유 페놀, o-옥신 안식향산, 2-메틸-6-히드록시페닐 아세트산 등의 카르복시기 함유 페놀 등을 들 수 있다. 또한, 분자량 조정제는 1종을 이용해도 되고, 2종 이상을 임의의 조합 및 비율로 병용해도 된다.

분자량 조정제의 사용량은 디히드록시 화합물 100몰에 대하여 통상 0.5몰 이상, 바람직하게는 1몰 이상이며, 또한 통상 50몰 이하, 바람직하게는 30몰 이하이다. 분자량 조정제의 사용량을 이 범위로 함으로써 폴리카보네이트 수지 조성물의 열안정성 및 내가수분해성을 향상시킬 수 있다.

반응시에 반응 기질, 반응매, 촉매, 첨가제 등을 혼합하는 순서는 원하는 폴리카보네이트 수지를 얻을 수 있는 한 임의이며, 적절한 순서를 임의로 설정하면 된다. 예를 들면, 카보네이트 전구체로서 포스겐을 이용한 경우에는, 분자량 조절제는 디히드록시 화합물과 포스겐과의 반응(포스겐화)시로부터 중합 반응 개시시까지의 사이라면 임의의 시기에 혼합할 수 있다. 또한, 반응 온도는 통상 0∼40℃이고, 반응 시간은 통상은 수 분(예를 들면, 10분)∼수 시간(예를 들면, 6시간)이다.

(용융 에스테르 교환법)

용융 에스테르 교환법에서는 예를 들면, 탄산디에스테르와 디히드록시화합물과의 에스테르 교환 반응을 수행한다.

디히드록시 화합물은 전술한 바와 같다. 한편, 탄산디에스테르로는 예를 들면, 디메틸카보네이트, 디에틸카보네이트, 디-tert-부틸카보네이트 등의 탄산디알킬 화합물; 디페닐카보네이트; 디톨릴카보네이트 등의 치환 디페닐카보네이트 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 디페닐카보네이트 및 치환 디페닐카보네이트가 바람직하며, 특히 디페닐카보네이트가 바람직하다. 또한, 탄산디에스테르는 1종을 이용해도 되고, 2종 이상을 임의의 조합 및 비율로 병용해도 된다.

디히드록시 화합물과 탄산디에스테르의 비율은 원하는 폴리카보네이트 수지를 얻을 수 있는 한 임의이지만, 디히드록시 화합물 1몰에 대하여 탄산디에스테르를 동일 몰량 이상 사용하는 것이 바람직하며, 그 중에서도 1.01몰 이상 이용하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 상한은 통상 1.30몰 이하이다. 이러한 범위로 함으로써 말단 수산기량을 적절한 범위로 조정할 수 있다.

폴리카보네이트 수지에서는 그 말단 수산기량이 열안정성, 가수분해안정성, 색도 등에 큰 영향을 미치는 경향이 있다. 이 때문에, 공지의 임의의 방법에 따라 말단 수산기량을 필요에 따라서 조정해도 된다. 에스테르 교환 반응에 있어서는 통상, 탄산디에스테르와 방향족 디히드록시 화합물의 혼합 비율, 에스테르 교환 반응시의 감압도 등을 조정함으로써 말단 수산기량을 조정한 폴리카보네이트 수지를 얻을 수 있다. 또한, 이 조작에 의해 통상은 얻을 수 있는 폴리카보네이트 수지의 분자량을 조정할 수도 있다.

탄산디에스테르와 디히드록시 화합물의 혼합 비율을 조정하여 말단 수산기량을 조정하는 경우, 그 혼합 비율은 상기와 같다. 또한, 보다 적극적인 조정 방법으로서는 반응시에 별도, 말단 정지제를 혼합하는 방법을 들 수 있다. 이때의 말단 정지제로는 예를 들면 1가 페놀류, 1가 카르복시산류, 탄산디에스테르류 등을 들 수 있다. 또한, 말단 정지제는 1종을 이용해도 되고, 2종 이상을 임의의 조합 및 비율로 병용해도 된다.

용융 에스테르 교환법에 의해 폴리카보네이트 수지를 제조하는 때에는 통상, 에스테르 교환 촉매가 사용된다. 에스테르 교환 촉매는 임의의 것을 사용할 수 있다. 그 중에서도, 예를 들면 알칼리 금속 화합물 및/또는 알칼리 토류 금속 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 또한 보조적으로, 예를 들면 염기성 붕소 화합물, 염기성 인 화합물, 염기성 암모늄 화합물, 아민계 화합물 등의 염기성 화합물을 병용하여도 된다. 또한, 에스테르 교환 촉매는 1종을 이용해도 되고, 2종 이상을 임의의 조합 및 비율로 병용해도 된다.

용융 에스테르 교환법에 있어서, 반응 온도는 통상 100∼320℃이다. 또한, 반응시의 압력은 통상 2mmHg 이하의 감압 조건이다. 구체적 조작으로는 상기의 조건에서 방향족 히드록시 화합물 등의 부 생성물을 제거하면서 용융 중축합 반응을 수행하면 된다.

용융 중축합 반응은 배치식, 연속식의 어느 방법으로도 수행할 수 있다. 배치식으로 수행하는 경우, 반응 기질, 반응매, 촉매, 첨가제 등을 혼합하는 순서는 원하는 방향족 폴리카보네이트 수지를 얻을 수 있는 한 임의이며, 적절한 순서를 임의로 설정하면 된다. 단 그 중에서도, 폴리카보네이트 수지 및 폴리카보네이트 수지 조성물의 안정성 등을 고려하면 용융 중축합 반응은 연속식으로 수행하는 것이 바람직하다.

용융 에스테르 교환법에 있어서는 필요에 따라서 촉매 실활제를 이용하여도 된다. 촉매 실활제로는 에스테르 교환 촉매를 중화하는 화합물을 임의로 사용할 수 있다. 그 예를 든다면, 이온 함유 산성 화합물 및 그 유도체 등을 들 수 있다. 또한, 촉매 실활제는 1종을 이용해도 되고, 2종 이상을 임의의 조합 및 비율로 병용해도 된다.

촉매 실활제의 사용량은 상기 에스테르 교환 촉매가 함유하는 알칼리 금속 또는 알칼리 토류 금속에 대하여 통상 0.5 당량 이상, 바람직하게는 1 당량 이상이며, 또한 통상 10 당량 이하, 바람직하게는 5 당량 이하이다. 또한, 방향족 폴리카보네이트 수지에 대하여 통상 1ppm 이상이며, 또한 통상 100ppm 이하, 바람직하게는 20ppm 이하이다.

폴리카보네이트 수지의 분자량은 임의이고, 적절히 선택하여 결정하면 되지만 용융 점도로부터 환산한 점도 평균 분자량[Mv]은 통상 10,000 이상, 바람직하게는 16,000 이상, 보다 바람직하게는 18,000 이상이며, 또한, 통상 40,000 이하, 바람직하게는 30,000 이하이다. 점도 평균 분자량을 상기 범위의 하한값 이상으로 함으로써 본 발명의 폴리카보네이트 수지 조성물의 기계적 강도를 보다 향상시킬 수 있으며, 기계적 강도의 요구가 높은 용도에 이용하는 경우에 보다 바람직한 것으로 된다. 한편, 점도 평균 분자량을 상기 범위의 상한값 이하로 함으로써 본 발명의 폴리카보네이트 수지 조성물의 유동성 저하를 억제하고 개선할 수 있으며, 성형 가공성을 높여 성형 가공을 용이하게 수행할 수 있게 된다. 또한, 점도 평균 분자량이 상이한 2종류 이상의 폴리카보네이트 수지를 혼합하여 이용하여도 되고, 이 경우에는 점도 평균 분자량이 상기 바람직한 범위 외인 폴리카보네이트 수지를 혼합해도 된다.

또한, 점도 평균 분자량[Mv]이란, 용매로서 메틸렌클로라이드를 사용하고, 우베로데 점도계를 이용하여 온도 20℃에서의 극한 점도 [η](단위 dl/g)를 구해, Schnell의 점도식, 즉, η=1.23×10^-4Mv⁰ ^.83으로부터 산출되는 값을 의미한다. 또한, 극한 점도 [η]란, 각 용액 농도 [C](g/dl)에서의 비점도 [η_sp]를 측정하고, 하기 수식 (1)에 의해 산출한 값이다.

[수학식 2]

폴리카보네이트 수지의 말단 수산기 농도는 임의이며, 적절히 선택하여 결정하면 되지만, 통상 1,000ppm 이하, 바람직하게는 800ppm 이하, 보다 바람직하게는 600ppm 이하이다. 이로써 본 발명의 카보네이트 수지 조성물의 대류 열안정성 및 색조를 보다 향상시킬 수 있다. 또한, 통상 10ppm 이상, 바람직하게는 30ppm 이상, 보다 바람직하게는 40ppm 이상이다. 이로써, 분자량의 저하를 억제하고, 본 발명의 폴리카보네이트 수지 조성물의 기계적 특성을 보다 향상시킬 수 있다. 또한, 말단 수산기 농도의 단위는 폴리카보네이트 수지의 중량에 대한 말단 수산기의 중량을 ppm으로 표시한 것이다. 그 측정 방법은 사염화티탄/아세트산법에 의한 비색 정량(Macromol. Chem. 88 215(1965)에 기재된 방법)이다.

폴리카보네이트 수지는 1종을 단독으로 이용해도 되고, 2종 이상을 임의의 조합 및 비율로 병용해도 된다.

폴리카보네이트 수지는 폴리카보네이트 수지 단독(폴리카보네이트 수지 단독이란 폴리카보네이트 수지의 1종만을 포함하는 태양에 한정되지 않고, 예를 들면 모노머 조성이나 분자량이 서로 상이한 복수 종의 폴리카보네이트 수지를 포함하는 태양을 포함하는 의미로 사용된다)으로 이용해도 되고, 폴리카보네이트 수지와 다른 열가소성 수지와의 알로이(혼합물)를 조합하여 이용해도 된다. 또한, 예를 들면 난연성이나 내충격성을 보다 높일 목적으로 폴리카보네이트 수지를 실록산 구조를 갖는 올리고머 또는 폴리머의 공중합체; 열산화안정성이나 난연성을 보다 향상시킬 목적으로 인 원자를 갖는 모노머, 올리고머 또는 폴리머의 공중합체; 열산화안정성을 향상시킬 목적으로 디히드록시안트라퀴논 구조를 갖는 모노머, 올리고머 또는 폴리머와의 공중합체; 광학적 성질을 개량하기 위하여 폴리스티렌 등의 올레핀계 구조를 갖는 올리고머 또는 폴리머와의 공중합체; 내약품성을 향상시킬 목적으로 폴리에스테르 수지 올리고머 또는 폴리머와의 공중합체 등의 폴리카보네이트 수지를 주체로 하는 공중합체로 구성해도 된다. 다른 열가소성 수지와 조합하여 이용하는 경우는 수지 성분 중의 폴리카보네이트 수지의 비율이 50중량% 이상인 것이 바람직하고, 60중량% 이상인 것이 보다 바람직하며, 70중량% 이상인 것이 더욱 바람직하다.

또한, 성형품의 외관의 향상이나 유동성의 향상을 도모하기 위하여, 폴리카보네이트 수지는 폴리카보네이트 올리고머를 함유해도 된다. 이 폴리카보네이트 올러고머의 점도 평균 분자량[Mv]은 통상 1,500 이상, 바람직하게는 2,000 이상이며, 또한 통상 9,500 이하, 바람직하게는 9,000 이하이다. 또한, 함유되는 폴리카보네이트 올리고머는 폴리카보네이트 수지(폴리카보네이트 올리고머를 포함)의 30중량% 이하로 하는 것이 바람직하다.

또한, 폴리카보네이트 수지는 버진 원료뿐만 아니라, 사용이 끝난 제품으로부터 재생된 폴리카보네이트 수지(이른바 머티리얼 리사이클된 폴리카보네이트 수지)라도 무방하다. 상기 사용이 끝난 제품으로서는 예를 들면, 광학 디스크 등의 광 기록 매체; 도광판; 자동차 창유리, 자동차 헤드램프 렌즈, 풍방 등의 차량 투명 부재; 물병 등의 용기; 안경 렌즈; 방음벽, 유리창, 파판(波板) 등의 건축 부재 등을 들 수 있다. 또한, 제품의 부적합품, 스프레이, 러너 등으로부터 얻어진 분쇄품 또는 그들을 용융하여 얻은 펠릿 등도 사용 가능하다.

단, 재생된 폴리카보네이트 수지는 본 발명의 폴리카보네이트 수지 조성물에 포함되는 폴리카보네이트 수지 중, 80중량% 이하인 것이 바람직하고, 그 중에서도 50중량% 이하인 것이 보다 바람직하다. 재생된 폴리카보네이트 수지는 열 열화나 경년 열화 등의 열화를 받고 있을 가능성이 높기 때문에, 이러한 폴리카보네이트 수지를 상기 범위보다도 많이 이용한 경우, 색상이나 기계적 물성을 저하시킬 가능성이 있기 때문이다.

상술한 투명 재료에는 본 발명의 특성을 손상하지 않는 범위에 있어서 필요에 따라 공지의 각종 첨가제를 함유시킬 수 있다. 예를 들면, 열안정제, 산화방지제, 이형제, 난연제, 난연조제, 자외선 흡수제, 활제, 광안정제, 가소제, 대전방지제, 열전도성 개량제, 도전성 개량제, 착색제, 내충격성 개량제, 항균제, 내약품성 개량제, 강화제, 레이저 마킹 개량제, 굴절률 조정제 등을 들 수 있다. 이들 첨가제의 구체적인 종류나 양은 투명 재료에 대하여 공지의 적절한 것을 선택할 수 있다.

여기에서, 폴리카보네이트 수지에 배합하는 바람직한 첨가제에 대하여 예시한다.

열안정제로서는, 예를 들면 인계 화합물을 들 수 있다. 인계 화합물로서는 공지의 임의의 것을 사용할 수 있다. 구체적인 예를 들면 인산, 포스폰산, 아인산, 포스핀산, 폴리인산 등의 인의 옥소산; 산성 피로인산나트륨, 산성 피로인산칼륨, 산성 피로인산칼슘 등의 산성 피로인산 금속염; 인산칼륨, 인산나트륨, 인산세슘, 인산아연 등의 제1족 또는 제10족 금속의 인산염; 유기 포스페이트 화합물, 유기 포스파이트 화합물, 유기 포스포나이트 화합물 등을 들 수 있다.

그 중에서도, 트리페닐포스파이트, 트리스(모노노닐페닐)포스파이트, 트리스(모노노닐/디노닐·페닐)포스파이트, 트리스(2,4-디-tert-부틸페닐)포스파이트, 모노옥틸디페닐포스파이트, 디옥틸모노페닐포스파이트, 모노데실디페닐포스파이트, 디데실모노페닐포스파이트, 트리데실포스파이트, 트리라우릴포스파이트, 트리스테아릴포스파이트, 2,2-메틸렌비스(4,6-디-tert-부틸페닐)옥틸포스파이트 등의 유기 포스파이트가 바람직하다.

열안정제의 함유량은 폴리카보네이트 수지 100중량부에 대하여, 통상 0.0001중량부 이상, 바람직하게는 0.001중량부 이상, 보다 바람직하게는 0.01중량부 이상이며, 또한, 통상 1중량부 이하, 바람직하게는 0.5중량부 이하, 보다 바람직하게는 0.3중량부 이하, 더욱 바람직하게는 0.1중량부 이하이다. 열안정제가 너무 적으면 열안정성 개량 효과를 얻기 어렵고, 너무 많으면 반대로 열안정성이 저하하는 경우가 있다.

산화 방지제로는 예를 들면, 힌더드 페놀계 산화 방지제를 들 수 있다. 그 구체예로서는 펜타에리스리톨테트라키스[3-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트], 옥타데실-3-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트, 티오디에틸렌비스[3-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트], N,N'-헥산-1,6-디일비스[3-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시페닐프로피오나미드), 2,4-디메틸-6-(1-메틸펜타데실)페놀, 디에틸[[3,5-비스(1,1-디메틸에틸)-4-히드록시페닐]메틸]포스페이트, 3,3',3",5,5',5"-헥사-tert-부틸-a,a',a"-(메시틸렌-2,4,6-트리일)트리-p-크레졸, 4,6-비스(옥틸티오메틸)-o-크레졸, 에틸렌비스(옥시에틸렌)비스[3-(5-tert-부틸-4-히드록시-m-톨릴)프로피오네이트], 헥사메틸렌비스[3-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트], 1,3,5-트리스(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시벤질)-1,3,5-트리아진-2,4,6(1H,3H,5H)-트리온, 2,6-디-tert-부틸-4-(4,6-비스(옥틸티오)-1,3,5-트리아진-2-일아미노)페놀 등을 들 수 있다.

그 중에서도, 펜타에리스리톨테트라키스[3-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트], 옥타데실-3-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트가 바람직하다.

산화 방지제의 함유량은 폴리카보네이트 수지 100중량부에 대하여 통상 0.001중량부 이상, 바람직하게는 0.01중량부 이상이며, 또한 통상 1중량부 이하, 바람직하게는 0.5중량부 이하, 보다 바람직하게는 0.3중량부 이하이다. 산화 방지제의 함유량이 상기 범위의 하한값 미만인 경우는 산화 방지제로서의 효과가 불충분하게 될 가능성이 있고, 산화 방지제의 함유량이 상기 범위의 상한값을 넘는 경우는 효과가 더 이상 나오지 않게 되어 경제적이지 않을 가능성이 있다.

이형제로서는, 예를 들면 지방족 카르복시산, 지방족 카르복시산과 알코올과의 에스테르, 수 평균 분자량 200∼15,000의 지방족 탄화수소 화합물, 폴리실록산계 실리콘 오일 등을 들 수 있다.

지방족 카르복시산으로는 예를 들면, 포화 또는 불포화의 지방족 1가, 2가 또는 3가 카르복시산을 들 수 있다. 여기에서 지방족 카르복시산이란 지환식의 카르복시산도 포함한다. 이들 중에서 바람직한 지방족 카르복시산은 탄소수 6∼36의 1가 또는 2가 카르복시산이며, 탄소수 6∼36의 지방족 포화 1가 카르복시산이 보다 바람직하다. 이러한 지방족 카르복시산의 구체예로서는 팔미트산, 스테아르산, 카프로산, 카프르산, 라우르산, 아라킨산, 베헨산, 리그노세린산, 세로틴산, 멜리스산, 테트라트리아콘탄산, 몬탄산, 아디프산, 아제라인산 등을 들 수 있다.

지방족 카르복시산과 알코올과의 에스테르에서의 지방족 카르복시산으로는 예를 들면, 상기 지방족 카르복시산과 동일한 것을 사용할 수 있다. 한편, 알코올로는 예를 들면, 포화 또는 불포화의 1가 또는 다가 알코올을 들 수 있다. 이들 알코올은 불소 원자, 아릴기 등의 치환기를 가져도 된다. 이들 중에서는 탄소수 30 이하의 1가 또는 다가의 포화 알코올이 바람직하고, 탄소수 30 이하의 지방족 또는 지환식 포화 1가 알코올 또는 지방족 포화 다가 알코올이 보다 바람직하다.

이러한 알코올의 구체예로는 옥탄올, 데칸올, 도데칸올, 스테아릴알코올, 베헤닐알코올, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 글리세린, 펜타에리스리톨, 2,2-디히드록시퍼플루오로프로판올, 네오펜틸렌글리콜, 디트리메틸올프로판, 디펜타에리스리톨 등을 들 수 있다.

지방족 카르복시산과 알코올과의 에스테르의 구체예로서는 밀랍(미리실팔미테이트를 주성분으로 하는 혼합물), 스테아르산스테아릴, 베헨산베헤닐, 베헨산스테아릴, 글리세린모노팔미테이트, 글리세린모노스테아레이트, 글리세린디스테아레이트, 글리세린트리스테아레이트, 펜타에리스리톨모노팔미테이트, 펜타에리스리톨모노스테아레이트, 펜타에리스리톨디스테아레이트, 펜타에리스리톨트리스테아레이트, 펜타에리스리톨테트라스테아레이트 등을 들 수 있다.

수 평균 분자량 200∼15,000의 지방족 탄화수소 화합물로는 예를 들면, 유동 파라핀, 파라핀 왁스, 마이크로왁스, 폴리에틸렌왁스, 피셔-트롭쉬 왁스, 탄소수 3∼12의 α-올레핀 올리고머 등을 들 수 있다. 또한, 여기에서 지방족 탄화수소로는 지환식 탄화수소도 포함된다.

이들 중에서는 파라핀 왁스, 폴리에틸렌 왁스 또는 폴리에틸렌 왁스의 부분 산화물이 바람직하고, 파라핀 왁스, 폴리에틸렌 왁스가 보다 바람직하다.

또한, 상기 지방족 탄화수소의 수 평균 분자량은 바람직하게는 5,000 이하이다.

폴리실록산계 실리콘 오일로는 예를 들면 디메틸실리콘 오일, 페닐메틸실리콘 오일, 디페닐실리콘 오일, 불소화 알킬 실리콘 등을 들 수 있다.

이형제의 함유량은 폴리카보네이트 수지 100중량부에 대하여 통상 0.001중량부 이상, 바람직하게는 0.01중량부 이상이며, 또한 통상 5중량부 이하, 바람직하게는 3중량부 이하, 보다 바람직하게는 1중량부 이하, 더욱 바람직하게는 0.5중량부 이하이다. 이형제의 함유량이 상기 범위의 하한값 미만인 경우는 이형성의 효과가 충분하지 않은 경우가 있으며, 이형제의 함유량이 상기 범위의 상한값을 넘는 경우는 내가수분해성의 저하, 사출 성형시의 금형 오염 등이 발생할 가능성이 있다.

난연제로는, 예를 들면 할로겐계, 인계, 유기산 금속염계, 실리콘계, 유기 할로겐 화합물, 안티몬 화합물, 인 화합물, 질소 화합물 등의 유기 난연제 및 무기 난연제, 난연조제로는 불소 수지계 난연조제를 들 수 있다.

난연제 및 난연조제는 병용하는 것도 가능하며, 또한, 복수를 조합하여 사용할 수도 있다. 이 중에서도 바람직한 것은 인계 난연제, 유기산 금속염계 난연제, 불소 수지계 난연조제이다.

인계 난연제로는 방향족 인산 에스테르나 인 원자와 질소 원자의 결합을 주쇄에 갖는 페녹시 포스파젠, 아미노 포스파젠 등의 포스파젠 화합물을 들 수 있다.

상기 방향족 인산 에스테르계 난연제의 구체예로는, 트리페닐포스페이트, 레졸시놀비스(디크실레닐포스페이트), 하이드로퀴논비스(디크실레닐포스페이트), 4,4'-비페놀비스(디크실레닐포스페이트), 비스페놀A비스(디크실레닐포스페이트), 레졸시놀비스(디페닐포스페이트), 하이드로퀴논비스(디페닐포스페이트), 4,4'-비페놀비스(디페닐포스페이트), 비스페놀A비스(디페닐포스페이트) 등을 들 수 있다. 난연제의 함유량은 수지 100중량부에 대하여, 통상 0.01∼30중량부이다.

유기산 금속염계 난연제로는 유기 설폰산 금속염이 바람직하고 함불소의 유기 설폰산 금속염이 특히 바람직하며, 구체적으로는 퍼플루오로부탄설폰산 칼륨 등을 예시할 수 있다.

유기 할로겐 화합물로는 예를 들면, 브롬화폴리카보네이트, 브롬화에폭시 수지, 브롬화페녹시 수지, 브롬화폴리페닐렌에테르 수지, 브롬화폴리스티렌 수지, 브롬화비스페놀A, 펜타브로모벤질폴리아크릴레이트 등을 들 수 있다. 안티몬 화합물로는 예를 들면, 삼산화안티몬, 오산화안티몬, 안티몬산나트륨 등을 들 수 있다. 질소계 화합물로는 예를 들면, 멜라민, 시아누르산, 시아누르산 멜라민 등을 들 수 있다. 무기 난연제로는 예를 들면, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 규소 화합물, 붕소 화합물 등을 들 수 있다.

불소계 난연조제로서는 플루오로올레핀 수지가 바람직하고, 피브릴 구조를 갖는 테트라플루오로에틸렌 수지를 예시할 수 있다. 불소계 난연조제는 파우더 상이든지 디스퍼젼 상이든지, 불소 수지를 다른 수지로 피복한 파우더 상이든지 어떤 형태여도 무방하다.

자외선 흡수제로는 예를 들면, 산화세륨, 산화아연 등의 무기 자외선 흡수제; 벤조트리아졸 화합물, 벤조페논 화합물, 살리실레이트 화합물, 시아노아크릴레이트 화합물, 트리아진 화합물, 옥사닐라이드(oxanilide) 화합물, 마론산 에스테르 화합물, 힌더드 아민 화합물 등의 유기 자외선 흡수제 등을 들 수 있다. 이들 중, 유기 자외선 흡수제가 바람직하고, 그 중에서도 벤조트리아졸 화합물이 보다 바람직하다. 유기 자외선 흡수제를 선택함으로써 본 발명의 폴리카보네이트 수지 조성물의 투명성이나 기계 물성이 양호한 것으로 될 경향이 있다.

벤조트리아졸 화합물의 구체예로는 예를 들면, 2-(2'-히드록시-5'-메틸페닐)벤조트리아졸, 2-[2'-히드록시-3',5'-비스(α,α-디메틸벤질)페닐]-벤조트리아졸, 2-(2'-히드록시-3',5'-디-tert-부틸-페닐)-벤조트리아졸, 2-(2'-히드록시-3'-tert-부틸-5'-메틸페닐)-5-클로로벤조트리아졸, 2-(2'-히드록시-3',5'-디-tert-부틸-페닐)-5-클로로벤조트리아졸), 2-(2'-히드록시-3',5'-디-tert-아밀)-벤조트리아졸, 2-(2'-히드록시-5'-tert-옥틸페닐)벤조트리아졸, 2,2'-메틸렌비스[4-(1,1,3,3-테트라메틸부틸)-6-(2N-벤조트리아졸-2-일)페놀] 등을 들 수 있으며, 이 중에서도 2-(2'-히드록시-5'-tert-옥틸페닐)벤조트리아졸, 2,2'-메틸렌비스[4-(1,1,3,3-테트라메틸부틸)-6-(2N-벤조트리아졸-2-일)페놀]이 바람직하고, 특히 2-(2'-히드록시-5'-tert-옥틸페닐)벤조트리아졸이 바람직하다.

이러한 벤조트리아졸 화합물로는 구체적으로는 예를 들면, 시프로카세이사 제(상품명, 이하 동일) 「SEESORB 701」, 「SEESORB 702」, 「SEESORB 703」, 「SEESORB 704」, 「SEESORB 705」, 「SEESORB 709」, 쿄도야쿠힌사 제 「BioSorb 520」, 「BioSorb 580」, 「BioSorb 582」, 「BioSorb 583」, 케미프로카세이사 제 「KEMISORB 71」, 「KEMISORB 72」, 사이테크 인더스트리사 제 「CYASORB UV 5411」, 아데카사 제 「LA-32」, 「LA-38」, 「LA-36」, 「LA-34」, 「LA-31」, 치바·스페셜티·케미컬즈사 제 「Tinuvin P」, 「Tinuvin 234」, 「Tinuvin 326」, 「Tinuvin 327」, 「Tinuvin 328」 등을 들 수 있다.

자외선 흡수제의 바람직한 함유량은 폴리카보네이트 수지 100중량부에 대하여 0.01중량부 이상, 보다 바람직하게는 0.1중량부 이상이며, 또한, 5중량부 이하, 바람직하게는 3중량부 이하, 보다 바람직하게는 1중량부 이하, 더욱 바람직하게는 0.5중량부 이하이다. 자외선 흡수제의 함유량이 상기 범위의 하한값 미만인 경우는 내후성의 개량 효과가 불충분하게 될 가능성이 있고, 자외선 흡수제의 함유량이 상기 범위의 상한값을 넘는 경우는 금형 침전물(mold deposit) 등이 발생하고, 금형 오염을 일으킬 가능성이 있다. 또한, 자외선 흡수제는 1종이 함유되어도 무방하며, 2종 이상이 임의의 조합 및 비율로 함유되어도 무방하다.

다음, 실리콘 수지에 대하여 상세하게 설명한다.

제1 발명에서의 제1 내지 제7 실시태양에 이용되는 실리콘 수지로는 특별히 제한은 없지만, 가시광에 있어서 흡수가 적으면 적을수록 빛의 손실이 적게 되어 바람직하다. 또한, 액상 실리콘 수지 등이 형광체와의 혼합 및 파장 변환 부재로의 가공성이라고 하는 점에서 바람직하다. 특히 액상 실리콘 수지에 있어서는 히드록실화 반응에 의해 경화하는 부가 경화 타입을 이용하는 것이 경화시에 부생성물이 발생하지 않고, 금형 내의 압력이 아주 높게 되는 경우가 없다는 등의 문제가 없으며, 성형품에 수축 기공이나 기포가 발생하기 어렵고, 또한 경화 속도가 빠르기 때문에 성형 사이클을 짧게 할 수 있다고 하는 점에서 특히 바람직하다.

부가 경화 타입의 액상 실리콘 수지는 히드로실릴기를 갖는 오가노폴리실록산(제1 성분), 알케닐기를 갖는 오가노폴리실록산(제2 성분) 및 경화 촉매를 함유한다.

제1 성분의 전형예는 분자 내에 2개 이상의 히드로실릴기를 갖는 폴리디오가노실록산이며, 구체적으로는 양말단에 히드로실릴기를 갖는 폴리디오가노실록산, 양 말단이 트리메틸실릴기로 봉쇄된 폴리메틸히드로실록산, 메틸히드로실록산-디메틸실록산 공중합체 등이다. 제2 성분으로는 1분자 중에 규소 원자에 결합한 비닐기를 적어도 2개 가진 것이 바람직하게 이용된다. 제1 성분과 제2 성분을 겸용하는 오가노폴리실록산, 즉 1분자 중에 히드로실릴기와 알케닐기의 양쪽을 갖는 오가노폴리실록산이 사용되는 경우도 있다. 또한, 제1 성분 및 제2 성분을 단독으로 이용해도 되고 2종 이상의 제1 성분 및/또는 제2 성분을 병용해도 된다.

경화 촉매는 제1 성분 중의 히드로실릴기와 제2 성분 중의 알케닐기의 부가 반응을 촉진하기 위한 촉매이며, 그 예로는 백금흑, 염화제2백금, 염화백금산, 염화백금산과 1가 알코올과의 반응물, 염화백금산과 올레핀류와의 착체, 백금비스아세토아세테이트 등의 백금계 촉매, 팔라듐계 촉매, 로듐계 촉매 등의 백금족 금속 촉매를 들 수 있다. 경화 촉매는 단독으로 이용해도 되고 2종 이상을 병용해도 된다.

또한, 실리콘 수지에는 원료 조성물에 틱소트로피(thixotropy)성을 부여할 목적으로 흄드 실리카를 첨가할 수 있다.

흄드 실리카는 50m²/g 이상이라는 큰 비표면적을 갖는 초미립자이며, 시판되고 있는 것으로는 일본 아에로실(주)의 아에로실(등록상표), 아사히카세이 왁커 실리콘(주)의 WACKER HDK(등록상표) 등을 들 수 있다. 틱소트로피성의 부여는 형광체의 침강에 의해 원료 조성물의 조성이 불균일화하는 것을 방지한다는 점에서 유효하다.

특히, 트리메틸실릴기, 디메틸실릴기, 디메틸실리콘 사슬 등으로 표면 수식한 소수성 흄드 실리카를 사용하면 과도한 증점을 일으키지 않고 원료 조성물에 틱소트로피성을 부여할 수 있다. 환언하면, 사출 성형에 적합한 높은 유동성과 형광체의 침강 방지 효과의 양쪽을 구비한 원료 조성물을 얻을 수 있다.

흄드 실리카의 첨가량에 특히 제한은 없지만, 실리콘 수지 100중량부에 대하여 통상 0.1중량부 이상, 바람직하게는 0.5중량부 이상, 특히 바람직하게는 1중량부 이상이며, 통상 20중량부 이하, 바람직하게는 18중량부 이하, 특히 바람직하게는 15중량부 이하이다. 0.1중량부보다 적으면 사출 성형에 적합한 높은 유동성과 형광체의 침강 방지 효과를 충분히 얻을 수 없어 바람직하지 않고, 20중량부보다 많으면 점도가 높고 사출 성형시에 충분한 유동성을 얻을 수 없어 바람직하지 않다.

그 외, 원료 조성물에는 필요에 따라서 경화 속도 제어제, 노화 방지제, 라디칼 금지제, 자외선 흡수제, 접착성 개량제, 난연제, 계면 활성제, 보존 안정성 개량제, 오존 열화 방지제, 광 안정제, 가소제, 커플링제, 산화 방지제, 열 안정제, 대전 방지제, 이형제 등의 첨가물을 가할 수 있다.

제1 발명에서의 제1 내지 제7 실시태양의 파장 변환 부재는 확산재를 함유해도 된다. 확산재를 함유함으로써 파장 변환 부재에 광 확산성을 발현시키는 것이 가능하다.

확산재를 함유하는 경우는 무기계 광 확산재, 유기계 광 확산재 또는 기포를 함유하는 것이 바람직하다.

무기계 광 확산재의 구체예로는, 이산화규소(실리카), 화이트 카본, 용융 실리카, 탈크, 산화마그네슘, 산화아연, 산화티탄, 산화알루미늄, 산화지르코늄, 산화붕소, 질화붕소, 질화알루미늄, 질화규소, 탄산칼슘, 탄산바륨, 탄산마그네슘, 수산화알루미늄, 수산화칼슘, 수산화마그네슘, 수산화알루미늄, 황산바륨, 규산칼슘, 규산마그네슘, 규산알루미늄, 규산알루미화나트륨, 규산아연, 황화아연, 유리 입자, 유리 섬유, 유리 플레이크, 마이카, 규회석(wollastonite), 제올라이트, 세피올라이트, 벤토나이트, 몬모릴로나이트, 하이드로탈사이트, 카올린, 티탄산칼륨 등의 재료를 들 수 있다.

이들 무기계 광 확산재는 실란 커플링제, 티타네이트 커플링제, 메틸하이드로젠 폴리실록산, 지방산 함유 탄화수소 화합물 등의 각종 표면 처리제로 처리된 것이어도 되며, 표면을 불활성의 무기 화합물로 피복한 것이어도 된다.

유기계 광 확산재로는 스티렌계 (공)중합체, 아크릴계 (공)중합체, 실록산계 (공)중합체, 폴리아미드계 (공)중합체 등의 재료를 들 수 있다. 이들, 유기계 확산재의 분자의 일부 또는 전부는 가교되어 있어도 가교되어 있지 않아도 된다. 여기에서, 「(공)중합체」란 「중합체」 및 「공중합체」의 양쪽을 의미한다.

확산재로는 실리카, 유리, 탄산칼슘, 마이카, 가교 아크릴계 (공)중합체 입자, 실록산계 (공)중합체 입자로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 추가로 평균 입자 지름이 1㎛ 이상인 것이 바람직하고, 30㎛ 이하인 것이 바람직하다. 아울러, 평균 입자 지름은 적산 중량 백분율, 입도 분포계 등에 의해 측정한 입자 지름이다.

또한, 확산재로는 모스 경도가 8 미만인 것이 바람직하고, 7 미만인 것이 보다 바람직하다. 이러한 경도의 확산재를 이용함으로써 성형체의 변색이 억제되고, 또한 용기를 손상시키지 않으며 불순물이 섞이지 않는다.

또한, 확산재로는, 그 장경 L과 단경 D의 비 L/D가 200 이하인 것이 바람직하다. 이러한 범위의 확산재를 이용함으로써 성형체의 변색이 억제되고, 또한, 용기를 손상시키지 않으며 불순물이 섞이지 않는다. L/D는 50 이하인 것이 보다 바람직하다.

또한 확산재에 의해 파장 변환 부재의 투과율을 조정하는 때에는 예를 들면, 평균 입자 지름이 작은 확산재를 첨가하든가, 투명 재료와 굴절률 차가 큰 확산재를 첨가하든가, 또는 확산재의 첨가량을 늘려 파장 변환 부재의 투과율을 낮춤으로써 조정할 수 있다. 확산재의 평균 입자 지름은 통상 100㎛ 이하이며, 바람직하게는 0.1∼30㎛이고, 보다 바람직하게는 0.1∼15㎛이며, 더욱 바람직하게는 1∼5㎛이다.

상술한 재료 중, 소량으로 광 확산 효과를 크게 하기 위해서는 투명 재료의 굴절률과 선택한 확산재의 굴절률의 차가 큰 재료를 선택하는 것이 바람직하다. 또한, 발광 효율을 크게 저하시키지 않기 위해서는 높은 투명성을 가지고 있는 재료를 선택하는 것이 바람직하다.

예를 들면, 투명 재료가 폴리카보네이트 수지인 경우, 확산재로서는 가교 아크릴계 (공)중합체 입자, 아크릴계 화합물과 스티렌계 화합물의 공중합체의 가교 입자, 실록산계 (공)중합체 입자, 아크릴계 화합물과 규소 원자를 포함하는 화합물의 하이브리드형 가교 입자를 이용하는 것이 바람직하고, 가교 아크릴계 (공)중합체 입자, 실록산계 (공)중합체 입자를 이용하는 것이 보다 바람직하다.

가교 아크릴계 (공)중합체 입자로는 비가교성 아크릴 모노머와 가교성 모노머로 이루어진 중합체 입자가 보다 바람직하고, 메틸메타크릴레이트와 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트가 가교한 중합체 입자가 보다 바람직하다. 실록산계 (공)중합체로는 폴리오가노실세스퀴옥산 입자가 보다 바람직하고, 폴리메틸실세스퀴옥산 입자가 더욱 바람직하다.

본 발명에 있어서는 특히 폴리메틸실세스퀴옥산 입자가 열안정성이 우수하다는 점에서 바람직하다.

파장 변환 부재 중에서의 확산재의 분산 형상은 대략 구상, 판상, 침상, 부정형인 어떠한 것도 되지만, 광 산란 효과에 이방성이 없다는 점에서 대략 구상인 것이 바람직하다. 확산재의 평균적인 치수는 통상 100㎛ 이하이며, 바람직하게는 30㎛ 이하이고, 보다 바람직하게는 10㎛ 이하이며, 또한, 통상 0.01㎛ 이상이고, 바람직하게는 0.1㎛ 이상이다. 확산재의 평균적인 치수가 상기 범위로부터 벗어나는 경우는 확산재의 미묘한 함유량의 차이나 입자 지름의 차이에 따라 광 확산재가 크게 변동하기 쉽게 되고, 광 확산성을 안정적으로 컨트롤하는 것이 어렵게 되며, 본 발명에서 필요로 하는 충분한 광 확산성을 발휘하는 것이 곤란하게 되는 경우가 있다. 또한, 이에 따라 결과적으로 파장 변환 효율을 바람직한 범위에서 안정 제어하는 것이 어렵게 될 가능성이 생긴다. 여기에서, 확산재의 평균적인 치수란 체적 기준에 의한 50% 평균 치수이며, 레이저 또는 회절 산란법에 따라 측정되는 체적 기준 입도 분포의 메디안 지름(D50)의 값이다.

또한, 확산재의 입경 분포는 단분산계이어도, 몇몇의 피크 톱을 갖는 다분산계이어도 무방하며, 또한, 하나의 피크 톱으로서 그 입경 분포가 좁아지거나 넓어져도 무방하지만, 바람직하게는 입경 분포가 좁고 거의 단일의 입경인 것(단분산 또는 단분산에 가까운 입경 분포)이 바람직하다.

확산재의 입자 지름 분포의 정도를 나타내는 지표로는 확산재의 체적 기준의 평균 입자경 Dv와 개수 기준의 평균 입자경 Dn의 비(Dv/Dn)가 있다. 본원 발명에 있어서는 Dv/Dn이 1.0 이상인 것이 바람직하다. 한편으로, Dv/Dn이 5 이하인 것이 바람직하다. Dv/Dn이 너무 큰 경우에는 중량이 크고 상이한 확산재가 존재하는 것이 되어, 파장 변환 부재 중에 있어서 확산재의 분산이 불균일하게 되는 경향이 있다.

상술한 확산재로서 이용되는 무기계 광 확산재, 유기계 광 확산재 및 기포는 1종류를 단독으로 이용해도 되며, 재질이나 치수가 상이한 것을 2종류 이상 조합하여 이용해도 된다. 2종류 이상을 조합하여 이용하는 경우에 확산재의 굴절률은 복수의 확산재의 체적 평균에 따라 산출된다.

확산재의 굴절률은 1.0 이상 1.9 이하인 것이 바람직하다. 또한, 확산재는 투명성이 높고, 광 투과성이 우수한 것이 바람직하며, 예를 들면 흡광 계수가 10^-2 이하이어도 되며, 바람직하게는 10^-3 이하이고, 보다 바람직하게는 10^-4 이하이며, 특히 바람직하게는 10^-6 이하이다. 또한, 확산재의 굴절률은 YOSHIYAMA 등의 액침법(에어로졸 연구 Vol.9, No. 1 Spring pp.44-50 (1994))에 따라 측정할 수 있다. 측정 온도는 20℃, 측정 파장은 450nm이다.

이하의 표 2에 확산재로서 일반적으로 이용되는 재료의 굴절률을 기재한다. 또한, 표 2에서 각 재료의 굴절률은 일반적인 참고값이며, 각 재료의 굴절률이 반드시 표 2에서의 값으로 한정될 필요는 없다.

[표 2]

파장 변환 부재 중의 확산재의 함유량은 투명 재료의 종류에도 의존하는데, 예를 들면 투명 재료가 폴리카보네이트 수지이며, 확산재가 폴리메틸실세스퀴옥산 입자인 경우, 폴리카보네이트 수지 100중량부에 대하여 통상 0.1중량부 이상, 바람직하게는 0.3중량부 이상, 보다 바람직하게는 0.5중량부 이상이며, 또한 통상 10.0중량부 이하, 바람직하게는 7.0중량부 이하, 보다 바람직하게는 3.0중량부 이하이다. 확산재의 함유량이 너무 적으면 확산 효과가 불충분하게 되고, 너무 많으면 기계적 특정이 저하하는 경우가 있어 바람직하지 않다.

본 발명의 제2 발명은 파장 변환 부재에 관한 발명이며, 그 제1 실시태양은,

(Y, Ce, Tb, Lu)_x(Ga, Sc, Al)_yO_z ··· (Y1)

(x=3, 4.5≤y≤5.5, 10.8≤z≤13.4)

(Y, Ce, Tb, Lu)_x(Ga, Sc, Al)_yO_z ··· (G1)

(x=3, 4.5≤y≤5.5, 10.8≤z≤13.4)

투명 재료를 포함하는 파장 변환 부재이다.

제2 발명에서의 제1 내지 제6 실시태양에 관한 파장 변환 부재는 여기 광을 일부 또는 전부 흡수하고, 다른 파장으로 변환할 수 있는 부재이다. 파장 변환 부재의 구성에 대해서는 각각 제1 발명에서의 제1 내지 제6 실시태양의 설명이 적용된다.

파장 변환 부재의 제조 방법은 특별히 한정되지 않으며, 공지의 방법을 이용하면 된다. 예를 들면, 투명 재료가 폴리카보네이트 수지인 경우의 일반적인 제조 방법은 다음과 같다.

폴리카보네이트 수지에 형광체 및 필요에 따라 배합되는 확산재 등의 기타 성분을 가하고, 텀블러 믹서나 헨셀 믹서 등의 각종 혼합기로 혼합한다. 혼합은 전 원료 일괄 혼합해도 되며, 몇몇 원료를 분할하여 혼합해도 된다. 그 후에, 밴버리 믹서, 롤, 브라벤더, 단축 혼련 압출기, 이축 혼련 압출기, 니더 등으로 용융 혼련하여 수지 조성물 펠렛을 얻는다.

투명 재료가 폴리카보네이트 수지인 경우에, 기포 이외의 확산재를 함유시키는 경우에 대하여 보다 상세하게 바람직한 조건을 예시한다.

폴리카보네이트 수지와 형광체, 확산재, 기타 첨가제를 텀블러 믹서로 혼합한 후, 단축 또는 이축 압출기를 이용하여 용융 혼련한다. 용융 혼련 조건으로는 전단력을 너무 가하지 않도록 스크류로서 순방향 수송의 플라이트 스크류 엘리멘트를 중심으로 구성된 스크류를 사용한다. 역방향 수송의 플라이트 스크류, 니딩 스크류 엘리멘트 등의 전단력을 강하게 부하하는 스크류 엘리멘트를 많이 사용하는 것은 수지의 변색을 불러와 바람직하지 않다. 또한, 형광체가 견고한 경우, 스크류, 실린더의 재질로서 깎여나가기 어렵도록 내마처리가 되어 있는 재질의 것을 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 혼련 온도는 230∼340℃의 범위가 바람직하다. 실측 수지 온도로서 340℃를 넘으면 변색하기 쉽게 되기 때문에 바람직하지 않으며, 수지 온도가 230℃ 미만에서는 폴리카보네이트 수지의 용융 점도가 너무 높아 압출기에 대한 기계적 부하가 크게 되어 바람직하지 않다. 특히 바람직한 혼련 온도는 240∼300℃의 범위이다.

스크류 회전수, 토출량은 생산 속도, 압출기에 대한 부하, 수지 펠릿의 상태를 비추어 보아 적절히 선택하면 된다. 또한, 압출기에는 원료와 함께 말려 들어온 공기, 가열에 의해 발생한 가스를 압출기 계외로 방출하는 벤트 구조를 1개소 이상 설치하는 것이 바람직하다.

이상에 의해 얻어진 폴리카보네이트 수지 조성물 펠릿을 이용하여, 파장 변환 부재를 성형한다.

파장 변형 부재의 성형 방법은 특별히 한정되지 않으며, 요구되는 사양에 따라 공지의 방법으로 성형하면 된다. 예를 들면, 시트·필름 등의 압출 성형, 이형 압출 성형, 진공 성형, 사출 성형, 블로우 성형, 인젝션블로우 성형, 회전 성형, 발포 성형 등을 들 수 있다. 이 중에서도, 사출 성형법을 채용하는 것이 바람직하다. 또한, 필요에 따라서 그 성형체를 추가로 용착, 접착, 절삭 등 가공할 수도 있다. 또한, 확산재가 기포인 경우는 발포제 배합, 질소가스 주입, 초임계 가스 주입 등의 방법에 의해 부재 내에 기포를 구성하면 된다.

파장 변환 부재는 형광체 조성물만으로 성형되는 파장 변환 부재의 태양이어도 되며, 유리나 아크릴판 등의 투명 기판 위에 형광체 조성물을 도포하는 것으로 성형하여 파장 변환 부재로 해도 된다.

또한, 상기 폴리카보네이트 수지 조성물 펠릿은 본 발명의 제3 발명인 형광체 조성물의 일례이다.

본 발명의 제3 발명은 형광체 조성물에 관한 발명으로서, 제3 발명에서의 제1 실시태양은,

(Y, Ce, Tb, Lu)_x(Ga, Sc, Al)_yO_z ··· (Y1)

(x=3, 4.5≤y≤5.5, 10.8≤z≤13.4)

(Y, Ce, Tb, Lu)_x(Ga, Sc, Al)_yO_z ··· (G1)

(x=3, 4.5≤y≤5.5, 10.8≤z≤13.4)

투명 재료를 포함하는 형광체 조성물이다.

형광체 조성물은 펠릿 형태의 것에 한정되지 않지만, 유통성이나 취급의 용이성에서 펠릿 형태인 것이 바람직하다. 제3 발명에서의 제1 내지 제6 실시태양에 관한 형광체 조성물을 파장 변환 부재에 성형하는 방법은 상기 각각 제2 발명에서의 제1 내지 제6의 실시태양의 설명이 적용되며, 또한 형광체 조성물의 구성에 대해서는 각각 제1 발명에서의 제1 내지 제7 실시태양의 설명이 적용된다.

또한, 본 발명의 제4 발명은 형광체 혼합물에 관한 발명이며, 그 제1 실시태양은,

(Y, Ce, Tb, Lu)_x(Ga, Sc, Al)_yO_z ··· (Y1)

(x=3, 4.5≤y≤5.5, 10.8≤z≤13.4)

하기 일반식 (G1)으로 표시되고, 450nm에서 여기했을 때의 발광 파장 스펙트럼의 피크 파장이 520nm 이상 540nm 이하인 형광체 G를 포함하는 형광체 혼합물이다.

(Y, Ce, Tb, Lu)_x(Ga, Sc, Al)_yO_z ··· (G1)

(x=3, 4.5≤y≤5.5, 10.8≤z≤13.4)

또한, 제2 실시태양으로서,

형광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼 강도 변화율이 0.40 이하인 것이 바람직하다.

상기 형광체 혼합물의 여기 스펙트럼 강도 변화율은 450nm에서의 형광체 혼합물의 여기 스펙트럼 강도를 1.0으로 했을 때의, 430nm에서 470nm의 범위에서의 여기 스펙트럼 강도의 최대값과 최소값의 차로 나타낸다. 또한, 여기 스펙트럼 강도 변화율은 발광 파장 540nm에서의 강도를 이용하여 산출된다.

또한, 여기 스펙트럼 강도 변화율은 형광체 혼합물의 여기 스펙트럼을 실온(25℃)에서, 히타치 제작소 제 형광분광 광도계 F-4500을 이용하여 측정함으로써 구할 수 있다. 보다 구체적으로는 540nm의 발광 피크를 모니터하고, 430nm 이상 470nm 이하의 파장 범위 내의 여기 스펙트럼을 얻고, 또한 여기 파장 450nm에서의 여기 스펙트럼 강도를 1.0으로 하고, 여기 파장을 430nm에서 470nm까지 변화시켰을 때의, 여기 스펙트럼의 강도 변화를 산출함으로써 얻어진다.

파장 변환 부재의 발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼 강도 변화율은 0.36 이하로 하는 것이 바람직하고, 0.33 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. 이 범위로 함으로써 여기 파장 변화에 따른 발광 스펙트럼의 급격한 변화가 억제되며 양호한 비닝 특성을 얻을 수 있다. 또한, 여기 스펙트럼 강도 변화율은 0.03 이상인 것이 바람직하고, 0.05 이상인 것이 보다 바람직하다. 여기 스펙트럼이 0.03 이하라면 여기 파장이 변화한 경우의 발광 스펙트럼 강도는 동일하게 되지만, 명소시 감도가 상이하기 때문에 실질적으로는 휘도나 색도가 변화하는 경우가 있어 바람직하지 않다.

또한, 제3 실시태양으로서,

상기 형광체 Y가 하기 일반식 (Y2)로 표시되는 형광체이고,

상기 형광체 G가 하기 일반식 (G2)로 표시되는 형광체이며,

발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼 강도 변화율이 0.30 이하인 것도 바람직하다.

Y_a(Ce, Tb, Lu)_b(Ga, Sc)_cAl_dO_e ···(Y2)

(a+b=3, 0≤b≤0.2, 4.5≤c+d≤5.5, 0≤c≤0.2, 10.8≤e≤13.4)

Y_a(Ce, Tb, Lu)_b(Ga, Sc)_cAl_dO_e ···(G2)

(a+b=3, 0≤b≤0.2, 4.5≤c+d≤5.5, 1.2≤c≤2.6, 10.8≤e≤13.4)

상기 형광체 혼합물의 여기 스펙트럼 강도 변화율은 450nm에서의 파장 변환 부재의 여기 스펙트럼 강도를 1.0으로 했을 때의, 435nm에서 470nm의 범위에서의 여기 스펙트럼 강도의 최대값과 최소값의 차로 나타낸다. 또한, 여기 스펙트럼 강도 변화율은 발광 파장 540nm에서의 강도를 이용하여 산출된다.

또한, 여기 스펙트럼 강도 변화율은 상기와 동일하게 측정할 수 있다. 보다 구체적으로는 540nm의 발광 피크를 모니터하고, 435nm 이상 470nm 이하의 파장 범위 내의 여기 스펙트럼을 얻고, 또한 여기 파장 450nm에서의 여기 스펙트럼 강도를 1.0으로 하고, 여기 파장을 435nm에서 470nm까지 변화시켰을 때의, 여기 스펙트럼의 강도 변화를 산출함으로써 얻어진다.

파장 변환 부재의 발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼 강도 변화율은 0.28 이하로 하는 것이 바람직하고, 0.25 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. 이 범위로 함으로써 여기 파장 변화에 따른 발광 스펙트럼의 급격한 변화가 억제되며 양호한 비닝 특성이 얻어진다.

또한, 여기 스펙트럼 강도는 0.03 이상인 것이 바람직하고, 0.05 이상인 것이 보다 바람직하다.

또한, 제4 실시태양으로서,

상기 형광체 Y가 하기 일반식 (Y3)로 표시되는 형광체이고,

상기 형광체 G가 하기 일반식 (G3)로 표시되는 형광체이며,

발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼 강도 변화율이 0.25 이하인 것도 바람직하다.

Y_a(Ce, Tb, Lu)_b(Ga, Sc)_cAl_dO_e ···(Y3)

(a+b=3, 0≤b≤0.2, 4.5≤c+d≤5.5, 0≤c≤0.2, 10.8≤e≤13.4)

Lu_f(Ce, Tb, Y)_g(Ga, Sc)_hAl_iO_j ···(G3)

(f+g=3, 0≤g≤0.2, 4.5≤h+i≤5.5, 0≤i≤0.2, 10.8≤j≤13.4)

상기 형광체 혼합물의 여기 스펙트럼 강도 변화율은 450nm에서의 파장 변환 부재의 여기 스펙트럼 강도를 1.0으로 했을 때의, 435nm에서 465nm의 범위에서의 여기 스펙트럼 강도의 최대값과 최소값의 차로 나타낸다. 또한, 여기 스펙트럼 강도 변화율은 발광 파장 540nm에서의 강도를 이용하여 산출된다.

또한, 여기 스펙트럼 강도 변화율은 상기와 동일하게 측정할 수 있다. 보다 구체적으로는 540nm의 발광 피크를 모니터하고, 435nm 이상 465nm 이하의 파장 범위 내의 여기 스펙트럼을 얻고, 또한, 여기 파장 450nm에서의 여기 스펙트럼 강도를 1.0으로 하고, 여기 파장을 435nm에서 465nm까지 변화시켰을 때의 여기 스펙트럼의 강도 변화를 산출함으로써 얻어진다.

파장 변환 부재의 발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼 강도 변화율은 0.23 이하로 하는 것이 바람직하고, 0.20 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. 이 범위로 함으로써 여기 파장 변화에 따른 발광 스펙트럼의 급격한 변화가 억제되고 양호한 비닝 특성이 얻어진다.

또한, 형광체가 YAG 형광체인 경우, 반값 폭이 100nm 이상 130nm 이하이지만, 연색성의 관점에서 바람직하다. 또한, 형광체 G가 LuAG 형광체인 경우, 반값 폭이 30nm 이상 120nm 이하인 것이 연색성의 관점에서 바람직하다.

또한, 제5의 실시태양은,

하기 일반식 (G4)로 나타내며, 450nm에서 여기했을 때의 발광 파장 스펙트럼의 피크 파장이 520nm 이상 540nm 이하인 형광체 G를 포함하는 형광체 혼합물로서,

상기 형광체 혼합물의 발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼 변화율이 0.25 이하인 형광체 혼합물이다.

Lu_f(Ce, Tb, Y)_g(Ga, Sc)_hAl_iO_j ···(G4)

(f+g=3, 0≤g≤0.2, 4.5≤h+i≤5.5, 0≤i≤0.2, 10.8≤j≤13.4)

또한, 여기 스펙트럼 강도 변화율은 형광체 혼합물의 여기 스펙트럼을 실온(25℃)에서, 히타치 제작소 제 형광분광 광도계 F-4500을 이용하여 측정함으로써 구할 수 있다. 보다 구체적으로는 540nm의 발광 피크를 모니터하고, 435nm 이상 465nm 이하의 파장 범위 내의 여기 스펙트럼을 얻으며, 또한 여기 파장 450nm에서의 여기 스펙트럼 강도를 1.0으로 하고, 여기 파장을 435nm에서 465nm까지 변화시켰을 때의 여기 스펙트럼 강도 변화를 산출함으로써 얻어진다.

파장 변환 부재의 발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼 강도 변화율은 0.23 이하로 하는 것이 바람직하고, 0.20 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. 이 범위로 함으로써 여기 파장 변화에 따른 발광 스펙트럼의 급격한 변화가 억제되며 양호한 비닝 특성이 얻어진다.

제4의 발명에서의 제1 내지 제6 실시태양에 관한 형광체 혼합물의 기타 구성에 대해서는 제1 발명에서의 제1 내지 제7 실시태양의 설명이 적용된다. 또한, 형광체 혼합물을 실리콘 수지, 또는 폴리카보네이트 수지와 혼련, 성형하여 파장 변환 부재로 하는 방법은 상기 각각 제2 발명에서의 제1 내지 제6 실시태양의 설명이 적용된다. 구체적으로는 실시예에 기재된 방법에 의할 수도 있다.

이하, 본 발명의 제1 발명에서의 제1 내지 제7 실시태양에 관한 발광 장치에 대하여, 그 구성에 대해 도면을 이용하여 설명한다.

도 2는 제1 발명에서의 제1 내지 제7 실시태양에 관한, 파장 변환 부재를 구비한 발광 장치의 일례를 나타내는 모식도이다.

반도체 발광 장치(10)는 그 구성부재로서, 적어도 청색 반도체 발광 소자(1)와 파장 변환 부재(3)를 가진다. 청색 반도체 발광 소자(1)는 파장 변환 부재(3)에 함유되는 형광체를 여기하기 위한 여기 광을 발한다.

청색 반도체 발광 소자(1)는 통상 피크 파장이 425nm∼475nm의 여기 광을 발하고, 바람직하게는 피크 파장이 430nm∼465nm의 여기 광을 발한다. 청색 반도체 발광 소자(1)의 수는 장치가 필요로 하는 여기 광의 강도에 따라 적절하게 설정할 수 있다.

청색 반도체 발광 소자(1) 대신에, 자색 반도체 발광 소자를 이용할 수도 있다. 자색 반도체 발광 소자는 통상 피크 파장이 390nm∼425nm의 여기 광을 발하고, 바람직하게는 피크 파장이 395∼415nm의 여기 광을 발한다.

청색 반도체 발광 소자(1)는 배선 기판(2)의 칩 실장면(2a)에 실장된다. 배선 기판(2)에는 이들 청색 반도체 발광 소자(1)에 전극을 공급하기 위한 배선 패턴(도시하지 않음)이 형성되며, 전기 회로를 구성한다. 도 2 중, 배선 기판(2)에 파장 변환 부재(3)가 탑재해 있는 것처럼 표시되어 있지만, 이에 국한되지 않고, 배선 기판(2)과 파장 변환 부재(3)가 다른 부재를 개재하여 배치되어 있어도 된다. 예를 들면, 도 3에서는 배선 기판(2)과 파장 변환 부재(3)가 틀(4)을 개재하여 배치된다. 틀(4)은 빛에 지향성을 가지도록 하기 위하여 테이퍼 형태로 되어 있어도 된다. 또한, 틀(4)은 반사재라도 무방하다.

배선 기판(2)은 전기 절연성이 우수하고 양호한 방열성을 가지며, 또한 반사율이 높은 것이 바람직하지만, 배선 기판(2)의 칩 실장면 위에 청색 반도체 발광 소자(1)가 존재하지 않는 면 위, 또는 배선 기판(2)과 파장 변환 부재(3)를 접속하는 다른 부재의 내면의 적어도 일부에 반사율이 높은 반사판을 설치할 수도 있다. 이러한 배선 기판 또는 반사판의 반사율로는 80% 이상인 것이 바람직하다. 이러한 배선 기판으로는 알루미나계 세라믹, 수지, 유리 에폭시, 수지 중에 필러를 함유한 복합 수지 등을 이용할 수 있다. 또한, 배선 기판(2)의 칩 실장면(2a) 위에 설치하는 반사판으로는 알루미나 분말, 실리카 분말, 산화마그네슘, 산화티탄, 산화지르코늄, 산화아연, 황화아연 등의 백색 안료를 포함하는 수지를 이용할 수 있다. 바람직한 수지로는 실리콘 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리부틸렌테레프탈레이트 수지, 폴리페닐렌설파이드 수지, 불소계 수지 등을 들 수 있다.

파장 변환 부재(3)는 청색 반도체 발광 소자(1)가 발하는 입사광의 일부를 파장 변환하고, 입사광과는 상이한 파장의 출사광을 방사한다. 파장 변환 부재(3)는 투명 재료 및 형광체 G를 함유하고, 바람직하게는 추가로 형광체 Y를 함유한다. 형광체가 분산되는 수지로는 폴리카보네이트 수지, 폴리에스테르계 수지, 아크릴계 수지, 에폭시 수지, 실리콘계 수지 등을 들 수 있다.

또한, 파장 변환 부재(3) 중에는 형광체와 함께 소량의 확산재를 함유시키는 것이 바람직하다. 확산재로는 무기계 광 확산재, 유기계 광 확산재 또는 기포를 들 수 있다. 확산재로는 실리카, 유리, 탄산칼슘, 마이카, 가교 아크릴계 (공)중합체 입자, 실록산계 (공)중합체 입자로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 파장 변환 부재(3)는 청색 반도체 발광 소자(1)와의 사이에 거리를 가진다. 즉, 파장 변환 부재(3)와 청색 반도체 발광 소자(1)는 떨어져 존재한다. 파장 변환 부재(3)와 청색 반도체 발광 소자(1)의 사이는 공극이 있어도 되며, 충전제로 충전되어 있어도 된다. 이처럼, 파장 변환 부재(3)와 청색 반도체 발광 소자(1)의 사이에 거리를 갖는 태양에 의해, 청색 반도체 발광 소자(1)가 발하는 열에 의해 파장 변환 부재(3) 및 파장 변환 부재에 포함되는 형광체의 열화를 억제할 수 있다. 청색 반도체 발광 소자(1)와 파장 변환 부재(3) 사이의 거리는 10㎛ 이상이 바람직하고, 100㎛ 이상이 보다 바람직하며, 1.0mm 이상이 특히 바람직하다. 한편, 파장 변환 부재(3)와 청색 반도체 발광 소자(1)의 거리가 너무 커지면 파장 변환 부재의 발광 면적이 확대되고, 형광체 사용량이 증대해 버리기 때문에 파장 변환 부재(3)와 청색 반도체 발광 소자(1)의 거리는 1.0m 이하가 바람직하고, 500mm 이하가 보다 바람직하며, 100mm 이하가 특히 바람직하다.

발광 장치(10)는 일반 조명에 이용하는 발광 장치로서 바람직하게 적용할 수 있다.

발광 장치(10)는 제1 발명에서의 제1 내지 제5 실시태양의 발광 장치는 일반 조명 장치에 구비되며, 백색광을 발광하는 일반 조명 장치로서 이용되는 것이 바람직하다. 이러한 용도에 적용되는 경우, 발광 장치(10)는 발광 장치로부터 방사되는 빛이 광색의 흑체 복사궤적으로부터의 편차 duv가 -0.0200∼0.0200이며, 또한 색 온도가 1800K 이상, 7000K 이하인 것이 바람직하고, 5000K 이하인 것이 보다 바람직하다.

특히, 색 온도가 2500K 이상, 3500K 이하인 온백색을 발하는 발광 장치에 있어서, 우수한 비닝 특성을 발휘한다.

또한, 제1 발명에서의 제1 내지 제5 실시태양에 관한 발광 장치는 높은 연색성을 갖는 빛을 출사한다. 제1 발명에서의 제1 내지 제5 실시태양의 발광 장치는 평균 연색 평가수 Ra가 80 이상인 것이 바람직하고, 82 이상인 것이 보다 바람직하며, 85 이상인 것이 더욱 바람직하다.

또한, 발광 장치(10)는 화상 표시 장치에 구비되며, 백색광을 발광하는 화상 표시 장치로서 이용될 수 있다. 이러한 용도에 적용되는 경우, 발광 장치(10)는 발광 장치로부터 방사되는 빛이 광색의 흑체 복사 궤적으로부터의 편차 duv가 -0.0200∼0.0200이며, 또한 색 온도가 5000K 이상, 20000K 이하인 것이 바람직하고, 15000K 이하인 것이 보다 바람직하다.

또한, 제1 발명에서의 제6 내지 제7 실시태양에 관한 발광 장치는 일반 조명에 이용되는 발광 장치나 백라이트에 이용하는 발광 장치로서 바람직하게 적용할 수 있다.

제1 발명에서의 제6 내지 제7 실시태양의 발광 장치를 포함하는 일반 조명 장치는 백색광을 발광하는 일반 조명 장치인 것이 바람직하고, 이러한 용도에 적용되는 경우, 제1 발명에서의 제6 내지 제7 실시태양에 관한 발광 장치는 발광 장치로부터 방사되는 빛이 광색의 흑체 복사 궤적으로부터의 편차 duv가 -0.0200∼0.0200이며, 또한 색 온도가 1800K 이상, 7000K 이하인 것이 바람직하다.

한편, 제1 발명에서의 제6 내지 제7 실시태양의 발광 장치가 백라이트에 적용되는 경우, 제1 발명에서의 제6 내지 제7 실시태양에 관한 발광 장치는 발광 장치로부터 방사되는 빛이 색 온도가 7000K보다 높고, 20000K 이하인 것이 바람직하다.

실시예

이하, 실시예 및 시뮬레이션에 의해, 본 발명을 보다 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시태양에만 한정되지 않는다는 것은 말할 것도 없다.

＜1. 제1 실시태양＞

＜1-1-1. 연색성과 발광 효율의 시뮬레이션 1＞

도 4, 표 3은 본 발명자들이 수행한 일반식 (m1)으로 표시되는 형광체를 이용한 경우의 시뮬레이션 결과이며, 형광체의 종류에 따라 발광 장치가 출사하는 빛의 연색성과 발광 효율이 어떻게 변화하는지를 나타내고 있다.

시뮬레이션에서는 피크 파장 453nm의 칩을 여기 원으로서 이용하고, YAG, GYAG, SCASN, CASN(각각, 후술하는 실험예에서 사용하는 형광체의 발광 스펙트럼 등의 실측 데이터를 사용하였다)의 4종류의 형광체 중, 3종류의 형광체를 이용하여 파장 변환 부재를 구성하였다. 그리고, 각 형광체의 함유 비율을 파장 변환 부재로부터의 발광 색이 2700K가 되도록 조정함으로써 연색성과 발광 효율의 관계가 어떻게 변화하는지를 시뮬레이션하였다.

[표 3]

도 4에 있어서, 좌측에 위치하는 직선은 형광체로서 YAG, GYAG 및 CASN의 3종류를 이용하여 시뮬레이션한 경우를 나타내고, 발광 장치가 발하는 빛의 연색성(CRI)과 빛의 광속(Lumen)의 관계가 트레이드 오프의 관계가 되는 것을 나타낸다. 우측에 위치하는 직선은 형광체로서 YAG, GYAG 및 SCASN의 3종류를 이용한 경우, 상측에 위치하는 직선은 형광체로서 GYAG, SCASN 및 CASN의 3종류를 이용한 경우, 하측에 위치하는 직선은 형광체로서 YAG, SCASN, CASN의 3종류를 이용한 경우에 대하여 각각 시뮬레이션한 결과를 나타내고 있으며, 그 어느 것도 발광 장치가 발하는 빛의 연색성(CRI)과 빛의 광속(Lumen)의 관계가 트레이드 오프의 관계가 된다.

한편, 좌측의 직선 및 우측의 직선은 YAG 및 GYAG를 포함하는 본 실시태양에 관한 발광 장치가 발하는 빛의 연색성 및 광속을 나타내고 있는데, 상측의 직선 및 하측의 직선과 비교하여 직선의 기울기가 큰 것을 이해할 수 있다. 즉, 발광 장치가 발하는 빛의 연색성(CRI)과 빛의 광속(Lumen)의 관계가 트레이드 오프의 관계가 되지만, 연색성의 향상에 수반하는 광속의 저감이 억제된 발광 장치임을 알 수 있다.

이와 같이, YAG 및 GYAG를 포함하는 본 실시태양에 관한 발광 장치는 양호한 비닝 특성에 더하여, 높은 연색성과 변환 효율을 양립시킬 수 있는 발광 장치인 것을 이해할 수 있다.

추가로, 본 실시태양의 바람직한 실시태양에 관한 발광 장치인 4종류의 형광체를 이용한 발광 장치의 경우에는 이들 4개의 직선으로 둘러싸인 범위 내에 있어서, 발광 장치가 발하는 빛의 연색성(CRI)과 빛의 광속(Lumen)의 관계를 임의로 설정하는 것이 가능하게 된다. 그 때문에, 본 실시태양의 바람직한 실시태양에 있어서는 비닝 특성을 가지고, 또한 연색성과 변환 효율을 양립시킨 발광 장치를 제작하기 위한 형광체 선택의 자유도가 향상된다.

＜1-1-2. 연색성과 발광 효율의 시뮬레이션 2＞

도 5, 표 4는 본 발명자들이 수행한 일반식 (m2)로 표시되는 형광체를 이용한 경우의 시뮬레이션 결과이며, 형광체의 종류에 따라, 발광 장치가 출사하는 빛의 연색성과 발광 효율이 어떻게 변화하는지를 나타내고 있다.

시뮬레이션에서는 피크 파장 453nm의 칩을 여기 원으로서 이용하고, YAG, LuAG, SCASN, CASN(각각, 후술하는 실험예에서 사용하는 형광체의 발광 스펙트럼 등의 실측 데이터를 사용하였다)의 4종류의 형광체를 이용하여 파장 변환 부재를 구성하였다. 그리고, 각 형광체의 함유 비율을 파장 변환 부재로부터의 발광 색이 2700K가 되도록 조정함으로써 연색성과 발광 효율의 관계가 어떻게 변화하는지를 시뮬레이션하였다.

[표 4]

도 5에 있어서, 좌측에 위치하는 직선은 형광체로서 YAG, LuAG 및 CASN의 3종류를 이용하여 시뮬레이션한 경우를 나타내고, 발광 장치가 발하는 빛의 연색성(CRI)과 빛의 광속(Lumen)의 관계가 트레이드 오프의 관계가 되는 것을 나타낸다. 우측에 위치하는 직선은 형광체로서 YAG, LuAG 및 SCASN의 3종류를 이용한 경우, 상측에 위치하는 직선은 형광체로서 LuAG, SCASN 및 CASN의 3종류를 이용한 경우, 하측에 위치하는 직선은 형광체로서 YAG, SCASN 및 CASN의 3종류를 이용한 경우에 대하여 각각 시뮬레이션한 결과를 나타내고 있으며, 그 어느 것도 발광 장치가 발하는 빛의 연색성(CRI)과 빛의 광속(Lumen)의 관계가 트레이드 오프의 관계가 된다.

한편, 좌측의 직선 및 우측의 직선은 YAG 및 LuAG를 포함하는 본 발명의 실시태양에 관한 발광 장치가 발하는 빛의 연색성 및 광속을 나타내고 있는데, 상측의 직선 및 하측의 직선과 비교하여 직선의 기울기가 큰 것을 이해할 수 있다. 즉, 발광 장치가 발하는 빛의 연색성(CRI)과 빛의 광속(Lumen)의 관계가 트레이드 오프의 관계가 되지만, 연색성의 향상에 수반하는 광속의 저감이 억제된 발광 장치임을 알 수 있다.

이와 같이, YAG 및 LuAG를 포함하는 본 발명의 실시태양에 관한 발광 장치는 양호한 비닝 특성에 더하여, 높은 연색성과 변환 효율을 양립시킬 수 있는 발광 장치인 것을 이해할 수 있다.

추가로, 본 발명의 바람직한 실시태양에 관한 발광 장치인 4종류의 형광체를 이용한 발광 장치의 경우에는 이들 4개의 직선으로 둘러싸인 범위 내에 있어서, 발광 장치가 발하는 빛의 연색성(CRI)과 빛의 광속(Lumen)의 관계를 임의로 설정하는 것이 가능하게 된다. 그 때문에, 본 발명의 바람직한 실시태양에 있어서는 비닝 특성을 가지고, 또한 연색성과 변환 효율을 양립시킨 발광 장치를 제작하기 위한 형광체 선택의 자유도가 향상된다.

＜1-2. 형광체의 합성＞

＜1-2-1. 형광체 GYAG 1∼4의 합성＞

다음에, 일반식 (m1)으로 표시되는 형광체 중, Y_aCe_bGa_cAl_dO_e···(m3)로 표시되는 형광체에 대하여, c의 값을 변화시켜 여기 스펙트럼이 어떻게 변화하는지를 측정하기 위하여 후술하는 표 6-1에 나타내는 5종류의 형광체(YAG, GYAG1, GYAG2, GYAG3, GYAG4)를 합성하였다. 또한, a=2.94, b=0.06, c+d=5, e=12이다. 합성법은 Huh 등의 방법(Bull. Korean Chem. Soc. 2002, Vol. 23, No.1, p.1435-1438)에 따랐다.

＜1-2-2. 형광체 LuAG1의 합성＞

형광체의 각 원료의 배합 조성이 Lu₂ _.91Ce₀ _.09Al₅ _.0O₁₂가 되도록, Lu₂O₃를 409.57g, Al₂O₃를 180.33g, CeO₂를 10.96g 및 플럭스인 BaF₂를 27.6g 각각 칭량하고 충분히 교반 혼합한 후, 알루미나 도가니에 밀충전하였다. 이를 온도 조절기가 부착된 저항 가열식 전기로 내에 두고, 수소 함유 질소 분위기 하에서 1500℃까지 가열한 후, 실온까지 방냉하고 체로 거르는 처리, 염산 세척 처리에 의해 상기 형광체 LuAG1(평균입경 12㎛)을 얻었다.

＜1-2-3. 형광체 LuAG2의 합성＞

형광체의 각 원료의 배합 조성이 Lu₂ _.85Ce₀ _.15Al₅ _.0O₁₂가 되도록, Lu₂O₃를 401.12g, Al₂O₃를 180.33g, CeO₂를 18.27g 및 플럭스인 BaF₂를 27.6g 각각 칭량하고 충분히 교반 혼합한 후, 알루미나 도가니에 밀충전하였다. 이를 온도 조절기가 부착된 저항 가열식 전기로 내에 두고, 수소 함유 질소 분위기 하에서 1500℃까지 가열한 후, 실온까지 방냉하고 체로 거르는 처리, 염산 세척 처리에 의해 상기 형광체 LuAG2(평균입경 9㎛)를 얻었다.

＜1-2-4. YAG 형광체, GLuAG 형광체, SCASN 형광체, CASN 형광체의 합성＞

일본 특개 2006-265542에 기재되어 있는 제법으로 YAG 형광체 및 GLuAG 형광체를, 일본 특개 2008-7751호 공보에 기재되어 있는 제법으로 SCASN 형광체를, 일본 특개 2006-008721호 공보에 기재되어 있는 제법으로 CASN 형광체를 얻었다.

＜1-2-5. 형광체의 입경 및 발광 피크 파장＞

상기 방법에 의해 합성한 형광체의 입경 및 발광 피크 파장을 표 5에 나타낸다. 또한, GYAG 형광체에 대해서는 GYAG1만, LuAG 형광체에 대해서는 LuAG1만을 나타낸다.

[표 5]

＜1-3-1. 여기 스펙트럼 강도의 측정 1＞

상기와 같이 합성된 YAG 형광체 및 GYAG 1∼4 형광체의 5종류의 형광체에 대하여, 형광 스펙트럼의 피크 파장 및 색도 좌표를 측정하였다. 그 결과를 표 6-1에 나타낸다.

[표 6-1]

이어서, 형광체 YAG 및 형광체 GYAG1∼GYAG4에 대하여, 여기 스펙트럼을 실온(25℃)에서 히타치 제작소 형광분광 광도계 F-4500을 이용하여 측정하였다. 보다 구체적으로는 540nm의 발광 피크를 모니터하여, 430nm 이상 470nm 이하의 파장 범위 내의 여기 스펙트럼을 얻었다. 또한, 여기 파장 450nm에서의 여기 스펙트럼 강도를 1.0으로 하고, 여기 파장을 430nm에서 470nm까지 변화시켰을 때의, 여기 스펙트럼의 강도 변화를 산출하였다. 각 형광체에서의 여기 강도 변화 곡선을 도 6a에 나타낸다.

도 6a에 나타내는 바와 같이, 일반식 (m3)으로 표시되는 GYAG 형광체에 대해서는 c=1.0의 경우와 같이, c의 값이 작은 경우에는 여기 파장의 파장 장화에 수반한 규격화 여기 스펙트럼의 저하가 거의 없으며, 일반식 (I)로 표시되는 YAG 형광체의 규격화 여기 스펙트럼의 증대에 대응할 수 없다. 한편, c=1.6인 경우, 2인 경우, 2.5인 경우에서는 일반식 (I)로 표시되는 YAG 형광체의 규격화 여기 스펙트럼의 증대에 대응하고 있다.

따라서, 본 발명의 일반식 (m3)로 표시되는 GYAG는 c의 값이 1.2 이상 2.6 이하인 경우에, 우수한 비닝 특성을 갖는 발광 장치를 제공하는 것이 가능하게 된다. 또한, 바람직하게는 c의 값이 2.4 이하, 보다 바람직하게는 1.8 이하이다.

다음으로, 일반식 (m1)으로 표시되는 형광체 중, Y_f(Ce, Tb, Lu)_gGa_hSc_iAl_jO_k ···(m5)로 표시되는 형광체에 대하여 i 값을 변화시켜서 여기 스펙트럼이 어떻게 변화하는지를 측정하기 위하여 아래 표 6-2에 나타내는 5종류의 형광체(SC-1, SC-2, SC-3, SC-4, SC-5)를 합성하였다. 또한, f=2.88, g=0.12, h=0, k=12로서, 조성식 Y₂ _.88Ce₀ _.09Tb₀ _.03Sc_iAl_jO₁₂로 표시되는 형광체를 원료에 Sc₂O₃를 이용하여 Huh 등의 방법에 따라 합성하였다.

상기와 같이 합성된 5종류의 형광체에 대하여, 형광 스펙트럼의 피크 파장 및 색도 좌표를 측정하였다(표 6-2). 또한, 여기 광을 440nm에서 460nm로 변화시켰을 때의 형광체의 규격화 여기 스펙트럼을 측정·산출하였다. 또한, 각 형광체의 450nm의 여기광으로 여기했을 때의 규격화 여기 스펙트럼의 강도를 1로 하고 상대 강도를 구하였다. 결과를 도 6b에 나타낸다.

[표 6-2]

＜1-3-2. 여기 스펙트럼 강도의 측정 2＞

다음으로, 형광체 YAG 및 LuAG1∼2에 대하여, 파장 범위를 430nm에서 465nm로 한 점 이외는 상기와 동일하게 하여, 여기 스펙트럼의 강도 변화를 산출하였다. 각 형광체에서의 여기 강도 변화 곡선을 도 7에 나타낸다. 또한, 도 7에는 YAG 및 LuAG1의 각 파장에서의 여기 스펙트럼 강도를 50:50 가중평균으로 산출한 합성 여기 스펙트럼 강도 변화를 나타낸다.

여기에서, 각 형광체의 430nm에서 465nm의 범위에서의 스펙트럼 강도 변화율을 구하고, 표 7-1에 정리하였다. 스펙트럼 강도 변화율은 여기 파장 450nm에서의 여기 스펙트럼 강도를 1.0으로 하고, 430nm에서 465nm의 범위에서의 스펙트럼 강도의 최대값-최소값으로 산출하였다.

[표 7-1]

도 7 및 표 7-1로부터 알 수 있는 바와 같이, 일반식 (I)로 표시되는 YAG는 430nm에서 465nm까지의 여기 파장에 있어서는 여기 파장이 증가함과 함께 그 발광 강도가 크게 되고 있으며, 여기 스펙트럼 강도 변화율은 15.4%이다.

한편, 일반식 (m2)로 표시되는 LuAG1 및 LuAG2는 450nm 부근에 피크가 있으며, 산 모양의 여기 스펙트럼 강도를 나타낸다. 또한, 각각의 여기 스펙트럼 강도 변화율은 10.2% 및 8.6%이다.

또한, 일반식 (I)로 표시되는 YAG와 일반식 (m2)로 표시되는 LuAG1의 50:50 가중 평균으로 산출한 합성 여기 스펙트럼의 스펙트럼 강도 변화율은 11.1%이다.

이와 같이, 일반식 (X)로 표시되는 녹색 형광체를 함유함으로써 또는 일반식 (X)로 표시되는 황색 형광체와 녹색 형광체를 특정 원하는 비율로 병용함으로써 합성 여기 스펙트럼 강도 변화율을 12% 이하로 조정할 수 있다.

합성 여기 스펙트럼 강도 변화율을 12% 이하로 제조하기 위해서는 예를 들면, 여기 스펙트럼 강도 변화율이 12% 이하인 형광체 G를 이용하는 것으로 무방하다.

또한 형광체 Y를 함유시키는 경우에는 여기 스펙트럼 강도 변화율이 모두 12% 이하인 형광체 Y 및 형광체 G를 사용하는 것이 바람직하다. 또는, 430nm에서 465nm의 범위에서의 여기 스펙트럼 강도의 최대값이 450nm 이상에 있는 형광체 Y와, 430nm에서 465nm의 범위에서의 여기 스펙트럼 강도의 최소값이 450nm 이상에 있는 형광체 G를 이용하는 것이 바람직하다.

＜1-3-3. 여기 스펙트럼 강도의 측정 3＞

다음으로, 형광체 YAG, GYAG1 및 LuAG1에 대하여, 파장 범위를 430nm에서 470nm로 한 점 이외는 상기와 마찬가지로 하여, 여기 스펙트럼의 강도 변화를 산출하였다. 각 형광체에서의 여기 강도 변화 곡선을 도 8에 나타낸다.

여기에서, 각 형광체의 430nm에서 470nm의 범위에서의 스펙트럼 강도 변화율을 구하고, 표 7-2에 정리하였다. 스펙트럼 강도 변화율은 여기 파장 450nm에서의 여기 스펙트럼 강도를 1.0으로 하고, 430nm에서 470nm의 범위에서의 스펙트럼 강도의 최대값-최소값으로 산출하였다.

[표 7-2]

또한, 표 8에는 일반식 (I)로 표시되는 YAG, 일반식 (m1)으로 표시되는 GYAG1, 일반식 (m2)로 표시되는 LuAG1의 각 중량 분율에서의 합성 여기 스펙트럼의 스펙트럼 강도 변화율을 나타내었다.

여기에서, 스펙트럼 강도 변화율은 여기 파장 450nm에서의 여기 스펙트럼 강도를 1.0으로 하고, 430nm에서 470nm의 범위에서의 스펙트럼 강도의 최대값-최소값으로 산출하였다.

[표 8]

이와 같이, 일반식 (m1)으로 표시되는 GYAG 형광체를 함유함으로써 또는 일반식 (I)로 표시되는 형광체 Y와 상기 형광체 GYAG를 특정 원하는 비율로 병용함으로써 합성 여기 스펙트럼 강도 변화율을 15% 이하로 조정할 수 있다.

합성 여기 스펙트럼 강도 변화율을 15% 이하로 조정하기 위해서는 예를 들면, 여기 스펙트럼 강도 변화율이 15% 이하인 형광체 G를 이용하는 것으로써 무방하다.

또한 형광체 Y를 함유시키는 경우에는, 여기 스펙트럼 강도 변화율이 모두 15% 이하인 형광체 Y 및 형광체 G를 사용하는 것이 바람직하다. 또는, 430nm에서 470nm의 범위에서의 여기 스펙트럼 강도의 최대값이 450nm 이상에 있는 형광체 Y와, 430nm에서 470nm 범위에서의 여기 스펙트럼 강도의 최소값이 450nm 이상에 있는 형광체 G를 이용하는 것이 바람직하다.

＜1-4. 파장 변환 부재 및 발광 장치의 제조＞

표 9에 나타내는 형광체 혼합예 1∼11에 기재한 중량비로, 각 형광체를 총량 10g이 되도록 칭량하여 혼합하였다.

[표 9]

수지 A를 이용하고 있는 실험예 1∼3, 9∼12에 대해서는 표 10에 나타내는 중량비로, 각 재료를 총 중량 10g이 되도록 칭량하고, EME사 제 진공 탈포 혼련기 V-mini300을 이용하여 실온 하, 1200rpm으로 3분간 탈포 혼련하고 형광체 함유 실리콘 수지 조성물을 얻었다.

수지 B를 이용하고 있는 실험예 4∼8에 대해서는 표 10에 나타내는 중량비로, 각 재료를 총 중량 50g이 되도록 칭량하고, 토요세이키사 제 라보플라스트밀 10C100, 믹서 타입(R60)을 이용하여 260℃, 100rpm으로 5분간 용융 혼련하고, 각각 형광체 함유 폴리카보네이트 수지 조성물을 얻었다.

[표 10]

상기 형광체 GYAG1에 대하여, 조성 분석을 실시한 결과, 표 11에 나타내는 바와 같았다. 또한, 표 11에서 얻어진 분석 결과로부터 몰 비를 계산하였다. 결과를 표 12에, 배합시의 몰 비와 함께 나타낸다.

[표 11]

[표 12]

다음으로, 실험예 1∼3, 9∼12에 관한 형광체 함유 실리콘 수지 조성물을 62mmφ 두께 1mm가 되도록 주형하고, 150℃ 5분, 이어서 200℃ 20분 가열 경화함으로써 성형하여 광학 특성용 시험편을 얻고, 실험예 4∼8에 관한 형광체 함유 폴리카보네이트 수지 조성물을 120℃에서 2시간 진공 건조 후, 열 프레스 성형기(예로서, 이모토 제작소사 제)를 이용하여 260℃, 4MPa, 2분 용융 프레스하고, 이어서 수냉 프레스기(예컨대, 이모토 제작소사 제)를 이용하여 20℃, 1MPa로 5분간 냉각하고, 두께 1.2mm의 시트를 제작한다. 얻어진 시트로부터 15mmφ의 원판 형상으로 시험편을 뽑아 내었다.

얻어진 두께의 원판 시험편에 대하여, 히타치 분광형광 광도계 F-4500을 이용하여 발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼 강도 측정을 430nm에서 470nm의 범위에서 수행하고, 여기 스펙트럼 강도 변화율을 산출하였다. 얻어진 여기 스펙트럼 강도를 도 9a∼9c 및 표 13에 나타내었다. 또한 표 14∼16에는 각 실험예에 있어서, 상기 스펙트럼에 의해 산출한 435nm에서 465nm의 범위, 435nm에서 470nm의 범위 및 430nm에서 465nm의 범위에서의 여기 스펙트럼 강도 변화율을 각각 나타내었다.

[표 13]

[표 14]

[표 15]

[표 16]

＜1-5. 발광 특성＞

또한, 얻어진 원판 시험편에 대하여, LED 칩(피크 파장 450nm)에서 발광시킨 청색광을 조사함으로써 백색광을 얻을 수 있는 발광 장치를 제작하였다. 그 장치로부터 발광 스펙트럼을 SphereOptics사 제 20인치 적분구 및 OceanOptics사 제 분광기 USB2000을 이용하여 관측하고, 색도, 광속(lumen), Ra를 계측하였다. 측정 결과를 표 17에 나타낸다.

[표 17]

＜1-6. △u'v'의 측정＞

다음으로, 실험예 1∼12에서 제작한 발광 장치에 대하여, 여기 광원을 크세논 분광 광원으로 변경하고, 여기 파장을 445nm∼455nm까지 변화시켰을 때의, 색도의 변화 △u'v'를 측정하였다. 분광 광원은 스펙트라코프사 제를 이용하고, 랩스피어사 제 20인치 적분구(LMS-200) 및 Carl Zeiss사 제 분광기(Solid Lambda UV-Vis)에 의해 색도 변화를 관측하였다. 여기 파장 445nm, 448nm, 450nm, 452nm, 454nm, 455nm의 경우에서의 색도를 각각 측정하고, 그 평균값(u'_ave, v'_ave)을 계산하여 평균값과의 거리를 측정하였다.

결과를 표 18 및 도 10a∼10c로 나타낸다.

또한, 실험예 1∼12에서 제작한 반도체 발광 장치에 대하여, 여기 광원을 크세논 분광 광원으로 변경하고, 여기 파장을 425nm∼475nm까지 변화시켰을 때의, 색도 변화 △u'v'를 측정하였다. 분광 광원은 스펙트라코프사 제를 이용하고, 랩스피어사 제 20인치 적분구(LMS-200) 및 Carl Zeiss사 제 분광기(Solid Lambda UV-Vis)에 의해 색도 변화를 관측하였다. 여기 파장이 430nm, 440nm, 450nm, 460nm, 470nm인 경우, 또는 425nm, 435nm, 445nm, 455nm, 465nm, 475nm인 경우에서의 색도를 각각 측정하고 그 평균값(u'_ave, v'_ave)을 계산하여 평균값과의 거리를 측정하였다.

결과를 표 19, 20 및 도 11a∼11b로 나타낸다.

[표 18]

[표 19]

[표 20]

이상으로부터, 제1 발명에서의 제1 내지 제5 실시태양에 관한 발광 장치는 높은 연색성을 유지하면서, 높은 전광속(발광 효율)을 달성할 수 있음을 알 수 있다. 또한, 도 10a∼10c 및 도 11a∼11b로부터 본 발명의 발광 장치는 양호한 비닝 특성을 나타냄을 알 수 있다.

＜1-7. 형광체 혼합물의 여기 스펙트럼 강도 변화율＞

실험예 13∼22로서, 형광체 혼합예 1∼7 및 9∼11에 기재한 중량비로, 각 형광체를 총량 1g이 되도록 칭량하여 혼합하였다. 얻어진 혼합분(형광체만으로 이루어진 혼합물로서 투명 재료를 포함하지 않는다)을 각각 히타치 분광형광 광도계 F-4500을 이용하여 발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼 강도 측정을 430nm에서 470nm의 범위에서 수행하고, 여기 스펙트럼 강도 변화율을 산출하였다. 얻어진 여기 스펙트럼 강도를 도 12a∼12c 및 표 21에 나타내었다. 또한 표 22에는 각 실험예에 있어서, 상기 스펙트럼에 의해 산출한 430nm에서 470nm의 범위, 435nm에서 470nm의 범위 및 435nm에서 465nm 범위에서의 여기 스펙트럼 강도 변화율을 각각 나타내었다.

[표 21]

[표 22]

＜2. 제2 실시태양＞

본 실시태양에서의 실시예는 상술한 제1 실시태양에서의 실시예의 설명이 적용된다.

＜3. 제3 실시태양＞

＜3-1. 연색성과 발광 효율의 시뮬레이션＞

본 실시태양에서는, 상술한 제1 실시태양에서의 ＜1-1-1. 연색성과 발광 효율의 시뮬레이션 1＞의 설명이 적용된다.

＜3-2. 형광체의 합성＞

본 실시태양에서의 형광체 합성에 대해서는 상술한 제1 실시태양에서의 ＜1-2-1. 형광체 GYAG 1∼4의 합성＞, ＜1-2-4. YAG 형광체, GLuAG 형광체, SCASN 형광체, CASN 형광체의 합성＞의 설명이 적용된다.

또한, 형광체의 입경 및 발광 피크 파장에 대해서는 상술한 제1 실시태양에서의 ＜1-2-5. 형광체의 입경 및 발광 피크 파장＞에 기재한 GYAG1, GLuAG, YAG, SCASN, CASN의 설명이 적용된다.

＜3-3. 여기 스펙트럼 강도의 측정＞

본 실시태양에 있어서는 상술한 제1 실시태양에서의 ＜1-3-1. 여기 스펙트럼 강도의 측정 1＞ 및 ＜1-3-3. 여기 스펙트럼 강도의 측정 3＞에 기재한 GYAG1 및 YAG의 설명이 적용된다.

＜3-4. 파장 변환 부재 및 발광 장치의 제조＞

본 실시태양에 있어서는 상술한 제1 실시태양에서의 ＜1-4. 파장 변환 부재 및 발광 장치의 제조＞에 기재한 형광체 혼합예 3∼11 및 실험예 4∼9의 설명이 적용된다.

＜3-5. 발광 특성＞

본 실시태양에 있어서는 상술한 제1 실시태양에서의 ＜1-5. 발광 특성＞에 기재한 실험예 4∼8의 설명이 적용된다.

＜3-6. △u'v'의 측정＞

본 실시태양에 있어서는 상술한 제1 실시태양에서의 ＜1-6. △u'v'의 측정＞에 기재한 실험예 4∼8의 설명이 적용된다.

＜3-7. 형광체 혼합물의 여기 스펙트럼 강도 변화율＞

본 실시태양에 있어서는 상술한 제1 실시태양에서의 ＜1-7. 형광체 혼합물의 여기 스펙트럼 강도 변화율＞에 기재한 실험예 15∼20의 설명이 적용된다.

＜4. 제4 실시태양＞

＜4-1. 연색성과 발광 효율의 시뮬레이션＞

본 실시태양에서는 상술한 제1 실시태양에서의 ＜1-1-2. 연색성과 발광 효율의 시뮬레이션 2＞의 설명이 적용된다.

＜4-2. 형광체의 합성＞

본 실시태양에 있어서 형광체의 합성에 대해서는 상술한 제1 실시태양에서의 ＜1-2-2. 형광체 LuAG1의 합성＞, ＜1-2-3. 형광체 LuAG2의 합성＞, ＜1-2-4. YAG 형광체, GLuAG 형광체, SCASN 형광체, CASN 형광체의 합성＞의 설명이 적용된다.

또한, 형광체의 입경 및 발광 피크 파장에 대해서는 상술한 제1 실시태양에서의 ＜1-2-5. 형광체의 입경 및 발광 피크 파장＞에 기재한 LuAG1, GLuAG, YAG, SCASN, CASN 설명이 적용된다.

＜4-3. 여기 스펙트럼 강도의 측정＞

본 실시태양에 있어서는, 상술한 제1 실시태양에서의 ＜1-3-2. 여기 스펙트럼 강도의 측정 2＞ 및 ＜1-3-3. 여기 스펙트럼 강도의 측정 3＞에 기재한 LuAG1 및 YAG의 설명이 적용된다.

＜4-4. 파장 변환 부재 및 발광 장치의 제조＞

본 실시태양에 있어서는, 상술한 제1 실시태양에서의 ＜1-4. 파장 변환 부재 및 발광 장치의 제조＞에 기재한 형광체 혼합예 1, 2, 8∼10 및 실험예 1∼3의 설명이 적용된다.

＜4-5. 발광 특성＞

본 실시태양에 있어서는 상술한 제1 실시태양에서의 ＜1-5. 발광 특성＞에 기재한 실험예 1∼3의 설명이 적용된다.

＜4-6. △u'v'의 측정＞

본 실시태양에 있어서는 상술한 제1 실시태양에서의 ＜1-6. △u'v'의 측정＞에 기재한 실험예 1∼3의 설명이 적용된다.

＜4-7. 형광체 혼합물의 여기 스펙트럼 강도 변화율＞

본 실시태양에 있어서는 상술한 제1 실시태양에서의 ＜1-7. 형광체 혼합물의 여기 스펙트럼 강도 변화율＞에 기재한 실험예 13, 14, 20의 설명이 적용된다.

＜5. 제5 실시태양＞

＜5-1. 연색성과 발광 효율의 시뮬레이션＞

＜5-2. 형광체의 합성＞

또한, 형광체의 입경 및 발광 피크 파장에 대해서는 상술한 제1 실시태양에서의 ＜1-2-5. 형광체의 입경 및 발광 피크 파장＞에 기재한 LuAG1, YAG, SCASN, CASN 설명이 적용된다.

＜5-3. 여기 스펙트럼 강도의 측정＞

＜5-4. 파장 변환 부재 및 발광 장치의 제조＞

본 실시태양에 있어서는, 상술한 제1 실시태양에서의 ＜1-4. 파장 변환 부재 및 발광 장치의 제조＞에 기재한 형광체 혼합예 1, 2, 8, 9 및 실험예 1∼3의 설명이 적용된다.

＜5-5. 발광 특성＞

＜5-6. △u'v'의 측정＞

＜5-7. 형광체 혼합물의 여기 스펙트럼 강도 변화율＞

＜6. 제6 실시태양＞

＜6-1-1. 형광체 GYAG5의 합성(이하, 「합성예 1」이라고도 함)＞

형광체의 각 원료의 배합 조성이 Y₂ _.91Ce₀ _.09Al₃ _.8Ga₁ _.2O₁₂가 되도록 Y₂O₃를 232.44g, Al₂O₃를 137.04g, Ga₂O₃를 79.56g, CeO₂를 10.96g 및 플럭스인 BaF₂를 27.6g 각각 칭량하고 충분히 교반 혼합한 후, 알루미나 도가니에 밀충전하였다. 이를 온도 조절기가 부착된 저항 가열식 전기로 내에 두고, 수소함유 질소 분위기 하에서 1450℃까지 가열한 후 실온까지 방냉하고, 체 처리, 염산 세척 처리에 의해 상기 형광체 GYAG5(평균 입경 15㎛)를 얻었다.

＜6-1-2. 형광체 GYAG6의 합성(이하, 「합성예 2」라고도 함)＞

형광체의 각 원료의 배합 조성이 Y₂ _.91Ce₀ _.09Al₄ _.2Ga₀ _.8O₁₂가 되도록 Y₂O₃를 238.71g, Al₂O₃를 155.56g, Ga₂O₃를 54.47g, CeO₂를 11.25g 및 플럭스인 BaF₂를 27.6g 각각 칭량한 점 외에는 합성예 1과 마찬가지로 하여, 형광체 GYAG6(평균 입경 15㎛)를 얻었다.

＜6-1-3. 형광체 GYAG7의 합성(이하, 「합성예 3」이라고도 함)＞

형광체의 각 원료의 배합 조성이 Y₂ _.97Ce₀ _.03Al₄ _.2Ga₀ _.8O₁₂가 되도록 Y₂O₃를 245.01g, Al₂O₃를 156.43g, Ga₂O₃를 54.78g, CeO₂를 3.77g 및 플럭스인 BaF₂를 27.6g 각각 칭량한 점 외에는 합성예 1과 마찬가지로 하여, 형광체 GYAG7(평균 입경 12㎛)을 얻었다.

＜6-1-4. 형광체 GYAG8의 합성(이하, 「합성예 4」라고도 함)＞

형광체의 각 원료의 배합 조성이 Y₂ _.94Ce₀ _.06Al₄Ga₁O₁₂가 되도록 Y₂O₃를 238.62g, Al₂O₃를 146.58g, Ga₂O₃를 67.37g, CeO₂를 7.42g 및 플럭스인 BaF₂를 27.6g 각각 칭량한 점 외에는 합성예 1과 마찬가지로 하여, 형광체 GYAG8(평균 입경 11㎛)을 얻었다.

＜6-1-5. YAG 형광체, SCASN 형광체, CASN 형광체의 합성(이 중, YAG 형광체의 합성에 대해서는 이하 「합성예 5」라고도 함)＞

일본 특개 2006-265542에 기재되어 있는 제법으로 YAG 형광체를, 일본 특개 2008-7751호 공보에 기재되어 있는 제법으로 SCASN 형광체를, 일본 특개 2006-008721호 공보에 기재되어 있는 제법으로 CASN 형광체를 얻었다.

＜6-2. 분체 특성＞

합성예 1∼4에서 합성한 형광체 GYAG5∼8과, YAG 형광체(미쓰비시가가꾸사 제품 BY-102; 평균입경 18㎛)에서의 형광체의 Ga 또는 Ce의 배합 조성 및 분체 특성 결과(상대 휘도, 발광 피크, 색도, 입도, 450nm 여기 강도 100%로 했을 때의 각 파장 여기 강도)를 표 23에 정리하였다.

[표 23]

(분체 발광 특성 평가 방법)

또한, 히타치 제 분광형광 광도계 F-4500을 이용하여, 여기 파장 450nm에서의 발광 스펙트럼을 합성예 1∼5의 형광체에 대하여 상대 휘도, 발광 피크, 색도를 구하였다.

상대 휘도는 합성예 5의 YAG 형광체의 휘도를 100%로 했을 때의 각 형광체의 상대 휘도로 하였다.

(분체 휘도 측정 방법)

또한, 호리바 제작소사 제 레이저 회절식 입도 분포 측정 장치 LA-300에 의해 입도, 중량 메디안 지름 d50을 측정하였다. 구체적으로는 수용액 중에 형광체를 분산시켜 레이저 회절·산란법으로 측정된 빈도 기준 입도 분포 곡선으로부터 얻어지는 값이다.

(450nm 여기 강도 100%로 했을 때의 각 파장 여기 강도)

또한, 히타치 제 분광형광 광도계 F-4500을 이용하여, 각 형광체의 표 23에 나타내는 발광 피크에서의 여기 스펙트럼을 측정하고, 450nm의 여기 강도를 100%로 했을 때의 440nm∼460nm에서의 상대 여기 강도를 산출하였다.

표 23에 나타낸 바와 같이, 합성예 1∼4에 나타내는 형광체는 파장 440∼460nm의 범위에 있어서 여기 스펙트럼의 강도 변화가 450nm에서의 여기 광 스펙트럼 강도의 4.0% 이하이며, 440∼460nm 여기에서 안정적인 발광 스펙트럼을 얻을 수 있다.

＜6-3. 파장 변환 부재의 제조＞

다음으로, 표 24에 나타내는 중량비로 각 재료(형광체, 첨가재, 실리콘 수지)를 총 중량 10g이 되도록 칭량하고, EME사 제 진공 탈포 혼련기 V-mini300을 이용하여 실온 하, 1200rpm에서 3분간 탈포 혼련하고, 형광체 함유 실리콘 수지 조성물을 얻었다.

[표 24]

＜6-4. 발광 장치의 제조 및 발광 특성＞

얻어진 실리콘 수지 조성물을 20mm φ의 유리 제 바이알병에 두께 1mm가 되도록 주형하고, 150℃ 5분, 이어서 200℃ 20분 가열 경화하여 형광체 함유 실리콘 수지 조성물의 광학 특성용 시험편(파장 변환 부재)을 얻었다. 얻은 두께 1mm, 20mm φ의 시험편에 대하여, LED 칩(피크 파장 450nm)으로부터 발광시킨 청색광을 조사하여 백색광을 얻을 수 있는 발광 장치를 제작하였다. 그 장치로부터 발광 스펙트럼을 SphereOptics사 제 20인치 적분구 및 OceanOptics사 제 분광기 USB2000을 이용하여 관측하고, 색도, 광속(루멘), Ra를 계측하였다. 측정 결과를 표 25에 나타낸다.

[표 25]

이어서, 실험예 23∼27에서 제작한 발광 장치에 대하여, 히타치 사 제 분광형광 광도계 F-4500을 이용하여, 발광 540nm에서의 여기 스펙트럼을 측정하고, 450nm의 여기 강도를 1.0으로 했을 때의 430nm∼470nm에서의 상대 여기 강도를 산출하였다.

표 26에 나타낸 바와 같이, 실험예 23∼26에 나타내는 형광체는 파장 430∼470nm의 범위에서의 상대 여기 스펙트럼 강도의 최대값과 최소값의 차가 0.25 이하이며, 또한, 파장 440∼460nm의 범위에서의 상대 여기 스펙트럼 강도의 최대값과 최소값의 차가 0.13이하이고, 430∼470nm 여기에 있어서 안정적인 발광 스펙트럼이 얻어지며, 특히 440∼460nm에 있어서 안정적인 발광 스펙트럼이 얻어진다.

[표 26]

＜6-5. △u'v'의 측정＞

다음으로, 실험예 23∼27에서 제작한 발광 장치에 대하여, 여기 광원을 크세논 분광 광원으로 변경하고, 여기 파장을 445nm∼455nm까지 변화시켰을 때의, 색도의 변화 △u'v'을 측정하였다. 분광 광원은 스펙트라코프사 제를 이용하고, 랩스피어사 제 20인치 적분구(LMS-200) 및 Carl Zeiss사 제 분광기(Solid Lambda UV-Vis)에 의해 색도 변화를 관측하였다. 여기 파장이 445nm, 448nm, 450nm, 452nm, 454nm, 455nm인 경우에서의 색도 및 루멘값을 각각 측정하고, 색도에 있어서는 그 평균값(u'_ave, v'_ave)을 계산한 후, 평균값과의 거리를 산출하고, 루멘값에 있어서는 여기 파장 455nm의 루멘을 1로 했을 때의 상대 휘도를 산출하였다. 각각 도 13 및 표 27에 나타낸다.

[표 27]

표 25, 도 13 및 표 26으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에서의 형광체를 이용한 발광 장치는 고휘도 및 양호한 비닝 특성을 갖는다는 것을 알 수 있다.

＜6-6. 혼합 분체에서의 450nm 여기 강도 1.0으로 했을 때의 각 파장 여기 강도＞

표 28에 나타내는 배합비로 형광체를 밀폐 용기에 칭량하고, 충분히 교반 혼합함으로써 각각 혼합 형광체를 얻었다.

얻어진 혼합 형광체를 히타치사 제 분광형광 광도계 F-4500을 이용하여 발광 575nm에서의 여기 스펙트럼을 측정하고, 450nm의 여기 강도를 1.0으로 했을 때의 430nm∼465nm에서의 상대 여기 강도를 산출하였다.

표 29에 나타낸 바와 같이, 실험예 28∼32에 나타내는 형광체는 파장 430∼465nm의 범위에서의 상대 여기 스펙트럼 강도의 최대값과 최소값의 차가 0.12 이하이며, 또한 파장 440∼460nm의 범위에서의 상대 여기 스펙트럼 강도의 최대값과 최소값의 차가 0.05 이하이고, 430∼465nm 여기에 있어서 안정적인 발광 스펙트럼을 얻을 수 있으며, 특히 440∼460nm에 있어서 안정적인 발광 스펙트럼을 얻을 수 있다.

[표 28]

[표 29]

＜7. 제7 실시태양＞

본 실시태양에서의 실시예는 상술한 제6 실시태양에서의 실시예의 설명이 적용된다.

10 발광 장치
1 청색 반도체 발광 소자
2 배선 기판
2a 칩 실장면
3 파장 변환 부재
4 틀

Claims

청색 반도체 발광 소자와 파장 변환 부재를 구비한 발광 장치로서,
상기 파장 변환 부재는,
하기 일반식 (Y1)으로 표시되고, 450nm에서 여기했을 때의 발광 파장 스펙트럼의 피크 파장이 540nm 이상 570nm 이하인 형광체 Y와,
(Y, Ce, Tb, Lu)_x(Ga, Sc, Al)_yO_z ··· (Y1)
(x=3, 4.5≤y≤5.5, 10.8≤z≤13.4)
하기 일반식 (G1)으로 표시되고, 450nm에서 여기했을 때의 발광 파장 스펙트럼의 피크 파장이 520nm 이상 540nm 이하인 형광체 G를 포함하는 발광 장치.
(Y, Ce, Tb, Lu)_x(Ga, Sc, Al)_yO_z ··· (G1)
(x=3, 4.5≤y≤5.5, 10.8≤z≤13.4)
청구항 1에 있어서,
상기 파장 변환 부재는 발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼 강도 변화율이 0.25 이하인 발광 장치.
(단, 파장 변환 부재의 여기 스펙트럼 강도 변환율은 450nm에서의 파장 변환 부재의 여기 스펙트럼 강도를 1.0으로 했을 때의, 435nm에서 465nm의 범위에서의 여기 스펙트럼 강도의 최대값과 최소값의 차로 나타낸다.)
청구항 1에 있어서,
상기 형광체 Y가 하기 일반식 (Y2)로 표시되는 형광체이고,
상기 형광체 G가 하기 일반식 (G2)로 표시되는 형광체이며,
상기 파장 변환 부재의 발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼 강도 변화율이 0.23 이하인 발광 장치.
Y_a(Ce, Tb, Lu)_b(Ga, Sc)_cAl_dO_e ···(Y2)
(a+b=3, 0≤b≤0.2, 4.5≤c+d≤5.5, 0≤c≤0.2, 10.8≤e≤13.4)
Y_a(Ce, Tb, Lu)_b(Ga, Sc)_cAl_dO_e ···(G2)
(a+b=3, 0≤b≤0.2, 4.5≤c+d≤5.5, 1.2≤c≤2.6, 10.8≤e≤13.4)
(단, 파장 변환 부재의 여기 스펙트럼 강도 변화율은 450nm에서의 파장 변환 부재의 여기 스펙트럼 강도를 1.0으로 했을 때의, 435nm에서 470nm의 범위에서의 여기 스펙트럼 강도의 최대값과 최소값의 차로 나타낸다.)
청구항 1에 있어서,
상기 형광체 Y가 하기 일반식 (Y3)로 표시되는 형광체이고,
상기 형광체 G가 하기 일반식 (G3)로 표시되는 형광체이며,
상기 파장 변환 부재의 발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼 강도 변화율이 0.33 이하인 발광 장치.
Y_a(Ce, Tb, Lu)_b(Ga, Sc)_cAl_dO_e ···(Y3)
(a+b=3, 0≤b≤0.2, 4.5≤c+d≤5.5, 0≤c≤0.2, 10.8≤e≤13.4)
Lu_f(Ce, Tb, Y)_g(Ga, Sc)_hAl_iO_j ···(G3)
(f+g=3, 0≤g≤0.2, 4.5≤h+i≤5.5, 0≤i≤0.2, 10.8≤j≤13.4)
(단, 파장 변환 부재의 여기 스펙트럼 강도 변화율은 450nm에서의 파장 변환 부재의 여기 스펙트럼 강도를 1.0으로 했을 때의, 430nm에서 465nm의 범위에서의 여기 스펙트럼 강도의 최대값과 최소값의 차로 나타낸다.)
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 형광체 Y는, 발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼에 있어서, 430nm에서의 여기 스펙트럼 강도가 470nm에서의 여기 스펙트럼 강도보다도 작고,
상기 형광체 G는, 발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼에 있어서, 430nm에서의 여기 스펙트럼 강도가 470nm에서의 여기 스펙트럼 강도보다도 큰 발광 장치.
청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
하기 일반식 (B1)으로 표시되며, 450nm에서 여기했을 때의 발광 파장 스펙트럼의 피크 파장이 500nm 이상 520nm 이하인 청녹색 형광체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
(Y, Ce, Tb, Lu)_x(Ga, Sc, Al)_yO_z ···(B1)
(x=3, 4.5≤y≤5.5, 10.8≤z≤13.4)
청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 형광체 Y와 상기 형광체 G의 조성비가 10:90 이상, 90:10 이하인 발광 장치.
청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,
하기 합성 여기 스펙트럼의 강도 변화율이 0.15 이하인 발광 장치.
(합성 여기 스펙트럼은 각 파장에서의 여기 스펙트럼 강도가 하기 산출식 (Z)로 나타내는 여기 스펙트럼이다.
합성 여기 스펙트럼 강도 = (형광체 Y의 여기 스펙트럼 강도) × (형광체 Y의 중량 분율) + (형광체 G의 여기 스펙트럼 강도) × (형광체 G의 중량 분율) ···(Z)
형광체 Y의 중량 분율은 형광체 Y/(형광체 Y + 형광체 G)로 나타낸다.
형광체 G의 중량 분율도 마찬가지로 나타낸다.
합성 여기 스펙트럼 강도 변화율은 여기 스펙트럼의 450nm에서의 여기 스펙트럼 강도를 1.0으로 했을 때의, 430nm에서 470nm의 범위에서의 합성 여기 스펙트럼 강도의 최대값과 최소값의 차로 나타낸다.)
청색 반도체 발광 소자와 파장 변환 부재를 구비한 발광 장치로서,
상기 파장 변환 부재는,
하기 일반식 (G4)로 표시되며, 450nm에서 여기했을 때의 발광 파장 스펙트럼의 피크 파장이 520nm 이상 540nm 이하인 형광체 G를 포함하고,
상기 파장 변환 부재의 발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼 강도 변화율이 0.33 이하인 발광 장치.
Lu_f(Ce, Tb, Y)_g(Ga, Sc)_hAl_iO_j ···(G4)
(f+g=3, 0≤g≤0.2, 4.5≤h+i≤5.5, 0≤i≤0.2, 10.8≤j≤13.4)
(단, 파장 변환 부재의 여기 스펙트럼 강도 변화율은 450nm에서의 파장 변환 부재의 여기 스펙트럼 강도를 1.0으로 했을 때의, 430nm에서 465nm의 범위에 있어서의 여기 스펙트럼 강도의 최대값과 최소값의 차로 나타낸다.)
청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
상기 청색 반도체 발광 소자의 발광 파장을 445nm에서 455nm로 연속적으로 변화시켰을 때에 발광 장치로부터 방사되는 빛의 색도 변화 △u'v'이 △u'v'≤0.004를 만족하는 발광 장치.
(단, △u'v'은 445nm에서 455nm에 있어서의 임의의 파장 inm에서의 색도(u'_i, v'_i)와, 445nm에서 455nm에 있어서의 색도의 평균값(u'_ave, v'_ave)의 거리를 나타내는 것으로 한다.)
청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
상기 청색 반도체 발광 소자의 발광 파장을 435nm에서 470nm로 연속적으로 변화시켰을 때에 발광 장치로부터 방사되는 빛의 색도 변화 △u'v'이 △u'v'≤0.015를 만족하는 발광 장치.
(단, △u'v'은 435nm에서 470nm에 있어서의 임의의 파장 inm에서의 색도(u'_i, v'_i)와, 435nm에서 470nm에 있어서의 색도의 평균값(u'_ave, v'_ave)의 거리를 나타내는 것으로 한다.)
청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,
적색 형광체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
청구항 12에 있어서,
상기 적색 형광체는, 발광 피크 파장이 600nm 이상 640nm 미만, 또한 반값 폭이 2nm 이상 120nm 이하인 적색 형광체를 적색 형광체 전량에 대한 조성 중량비로 30% 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
청구항 13에 있어서,
상기 발광 피크 파장이 600nm 이상 640nm 미만, 또한 반값 폭이 2nm 이상 120nm 이하인 적색 형광체가 (Sr, Ca)AlSiN₃:Eu 또는 Ca₁ _- _xAl₁ _- _xSi₁ ₊ _xN₃ _- _xO_x:Eu(단, 0＜x＜0.5)인 발광 장치.
청구항 12 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 있어서,
적색 형광체로서 발광 피크 파장이 640nm 이상 670nm 이하, 또한 반값 폭이 2nm 이상 120nm 이하인 적색 형광체를 포함하는 발광 장치.
청구항 1 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 있어서,
발광 장치로부터 방사되는 빛이 광색의 흑체 복사 궤적으로부터의 편차 duv가 -0.0200∼0.0200이며, 또한 색 온도가 1800K 이상, 7000K 이하인 발광 장치.
청구항 1 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 있어서,
발광 장치로부터 방사되는 빛이 광색의 흑체 복사 궤적으로부터의 편차 duv가 -0.0200∼0.0200이며, 또한 색 온도가 2500 이상, 3500K 이하인 발광 장치.
청구항 1 내지 청구항 17 중 어느 한 항에 있어서,
평균 연색 평가수 Ra가 80이상인 발광 장치.
청색 반도체 발광 소자와 파장 변환 부재를 구비한 발광 장치로서,
상기 파장 변환 부재는 하기 일반식 (YG1)으로 표시되며, 450nm에서 여기했을 때의 발광 파장 스펙트럼의 피크 파장이 530nm 이상 550nm 이하인 황녹색 형광체를 포함하고,
상기 파장 변환 부재의 발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼 강도 변화율이 0.25 이하인 발광 장치.
(Y, Ce, Tb, Lu)_x(Ga, Sc, Al)_yO_z ···(YG1)
(x=3, 4.5≤y≤5.5, 10.8≤z≤13.4)
(단, 파장 변환 부재의 여기 스펙트럼 강도 변화율은 450nm에서의 파장 변환 부재의 여기 스펙트럼 강도를 1.0으로 했을 때의, 430nm에서 470nm의 범위에 있어서의 여기 스펙트럼 강도의 최대값과 최소값의 차로 나타낸다.)
청구항 19에 있어서,
상기 황녹색 형광체의 여기 스펙트럼 강도 변화율이 0.13 이하인 발광 장치.
(단, 황녹색 형광체의 여기 스펙트럼 강도 변화율은 450nm에서의 황녹색 형광체의 여기 스펙트럼 강도를 1.0으로 했을 때의, 430nm에서 465nm의 범위에서의 여기 스펙트럼 강도의 최대값과 최소값의 차로 나타낸다.)
청구항 19 또는 청구항 20에 있어서,
상기 청색 반도체 발광 소자의 발광 파장을 445nm에서 455nm로 연속적으로 변화시켰을 때에 발광 장치로부터 방사되는 빛의 색도 변화 △u'v'가 △u'v'≤0.005를 만족하는 발광 장치.
(단, △u'v'은 445nm에서 455nm에 있어서의 임의의 파장 inm에서의 색도(u'_i, v'_i)와, 445nm에서 455nm에 있어서의 색도의 평균값(u'_ave, v'_ave)의 거리를 나타내는 것으로 한다.)
청구항 19 내지 청구항 21 중 어느 한 항에 있어서,
상기 황녹색 형광체가 하기 일반식 (YG2)로 표시되는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
M_aA_bE_cAl_dO_e ···(YG2)
(M은 Ce 원소. A는 Y, Lu의 군으로부터 선택되며 Y를 90% 이상 포함하는 1 또는 2 이상의 원소. E는 Ga 또는 Ga 및 Sc. a+b=3, 4.5≤c+d≤5.5, 10.8≤e≤13.2, 0≤a≤0.9, 0.8≤c≤1.2)
청구항 19 내지 청구항 22 중 어느 한 항에 있어서,
상기 황녹색 형광체의 여기 스펙트럼의 강도 변화가 440nm에서 460nm에 있어서, 450nm에서의 여기 광 스펙트럼 강도의 4.0% 이하인 발광 장치.
청구항 19 내지 청구항 23 중 어느 한 항에 있어서,
적색 형광체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
청구항 24에 있어서,
상기 적색 형광체의 여기 스펙트럼의 강도 변화가 440nm에서 460nm에 있어서, 450nm에서의 여기 광 스펙트럼 강도의 4.0% 이하인 발광 장치.
청구항 24 또는 청구항 25에 있어서,
상기 적색 형광체가, 발광 피크 파장이 620∼640nm이며, 또한 반값 폭이 2nm 이상 100nm 이하인 적색 형광체를 적색 형광체 전량에 대한 조성 중량비로 50% 이상 포함하는 발광 장치.
청구항 24 내지 청구항 26 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적색 형광체가 SCASN인 발광 장치.
청구항 24 내지 청구항 27 중 어느 한 항에 있어서,
적색 형광체로서, 발광 피크 파장이 640∼670nm이며, 또한 반값 폭이 2nm 이상 120nm 이하인 적색 형광체를 더 포함하는 발광 장치.
청구항 19 내지 청구항 28 중 어느 한 항에 있어서,
발광 장치가 발하는 빛이 광색의 흑체 복사 궤적으로부터의 편차 duv가 -0.0200∼0.0200이며, 또한 색 온도가 1800K 이상, 7000K 이하인 발광 장치.
청구항 19 내지 청구항 28 중 어느 한 항에 있어서,
발광 장치로부터 방사되는 빛의 색 온도가 7000K 이상, 20000K 이하인 발광 장치.
청색 반도체 발광 소자와,
황녹색 형광체를 포함하는 파장 변환 부재를 구비한 발광 장치로서,
황녹색 형광체가 하기 일반식 (YG3)로 표시되며, 440nm에서 460nm의 여기 파장에서 여기했을 때의 450nm의 여기 스펙트럼 강도로 규격화한 여기 강도의 최대값과 최소값의 차가 0.05 이하인 형광체이고,
(Y, Ce)₃(Ga, Al)_fO_g ···(YG3)
(4.5≤f≤5.5, 10.8≤g≤13.2)
445nm에서 455nm의 여기 파장에서 여기했을 때에 파장 변환 부재로부터 방사되는 빛의 평균 색도로부터의 색도 변화 △u'v'가 0.005 이하인 발광 장치.
청구항 19 내지 청구항 31 중 어느 한 항에 있어서,
상기 청색 반도체 발광 소자와, 상기 황녹색 형광체를 포함하는 파장 변환 부재가 공간을 개재하여 배치되는 발광 장치.
청구항 1 내지 청구항 18, 청구항 19 내지 청구항 29, 청구항 31 및 청구항 32 중 어느 한 항에 기재된 발광 장치를 구비한 조명 장치.
청구항 19 내지 청구항 28 및 청구항 30 내지 청구항 32 중 어느 한 항에 기재된 발광 장치를 포함하는 백라이트.
하기 일반식 (Y1)으로 표시되고, 450nm에서 여기했을 때의 발광 파장 스펙트럼의 피크 파장이 540nm 이상 570nm 이하인 형광체 Y와,
(Y, Ce, Tb, Lu)_x(Ga, Sc, Al)_yO_z ··· (Y1)
(x=3, 4.5≤y≤5.5, 10.8≤z≤13.4)
하기 일반식 (G1)으로 표시되고, 450nm에서 여기했을 때의 발광 파장 스펙트럼의 피크 파장이 520nm 이상 540nm 이하인 형광체 G와,
(Y, Ce, Tb, Lu)_x(Ga, Sc, Al)_yO_z ··· (G1)
(x=3, 4.5≤y≤5.5, 10.8≤z≤13.4)
투명 재료를 포함하는 파장 변환 부재.
청구항 35에 있어서,
발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼 강도 변화율이 0.25 이하인 파장 변환 부재.
(단, 파장 변환 부재의 여기 스펙트럼 강도 변화율은 450nm에서의 파장 변환 부재의 여기 스펙트럼 강도를 1.0으로 했을 때의, 435nm에서 465nm의 범위에서의 여기 스펙트럼 강도의 최대값과 최소값의 차로 나타낸다.)
청구항 35에 있어서,
상기 형광체 Y가 하기 일반식 (Y2)로 표시되는 형광체이고,
상기 형광체 G가 하기 일반식 (G2)로 표시되는 형광체이며,
상기 파장 변환 부재의 발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼 강도 변화율이 0.23 이하인 파장 변환 부재.
Y_a(Ce, Tb, Lu)_b(Ga, Sc)_cAl_dO_e ···(Y2)
(a+b=3, 0≤b≤0.2, 4.5≤c+d≤5.5, 0≤c≤0.2, 10.8≤e≤13.4)
Y_a(Ce, Tb, Lu)_b(Ga, Sc)_cAl_dO_e ···(G2)
(a+b=3, 0≤b≤0.2, 4.5≤c+d≤5.5, 1.2≤c≤2.6, 10.8≤e≤13.4)
(단, 파장 변환 부재의 여기 스펙트럼 강도 변화율은 450nm에서의 파장 변환 부재의 여기 스펙트럼 강도를 1.0으로 했을 때의, 435nm에서 470nm의 범위에서의 여기 스펙트럼 강도의 최대값과 최소값의 차로 나타낸다.)
청구항 35에 있어서,
상기 형광체 Y가 하기 일반식 (Y3)로 표시되는 형광체이고,
상기 형광체 G가 하기 일반식 (G3)로 표시되는 형광체이며,
상기 파장 변환 부재의 발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼 강도 변화율이 0.33 이하인 파장 변환 부재.
Y_a(Ce, Tb, Lu)_b(Ga, Sc)_cAl_dO_e ···(Y3)
(a+b=3, 0≤b≤0.2, 4.5≤c+d≤5.5, 0≤c≤0.2, 10.8≤e≤13.4)
Lu_f(Ce, Tb, Y)_g(Ga, Sc)_hAl_iO_j ···(G3)
(f+g=3, 0≤g≤0.2, 4.5≤h+i≤5.5, 0≤i≤0.2, 10.8≤j≤13.4)
(단, 파장 변환 부재의 여기 스펙트럼 강도 변화율은 450nm에서의 파장 변환 부재의 여기 스펙트럼 강도를 1.0으로 했을 때의, 430nm에서 465nm의 범위에서의 여기 스펙트럼 강도의 최대값과 최소값의 차로 나타낸다.)
청구항 35 내지 청구항 38 중 어느 한 항에 있어서,
상기 형광체 Y는, 발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼에 있어서, 430nm에서의 여기 스펙트럼 강도가 470nm에서의 여기 스펙트럼 강도보다도 작고,
상기 형광체 G는, 발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼에 있어서, 430nm에서의 여기 스펙트럼 강도가 470nm에서의 여기 스펙트럼 강도보다도 큰 파장 변환 부재.
청구항 35 내지 청구항 39 중 어느 한 항에 있어서,
하기 일반식 (B1)으로 표시되며, 450nm에서 여기했을 때의 발광 파장 스펙트럼의 피크 파장이 500nm 이상 520nm 이하인 청녹색 형광체를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 파장 변환 부재.
(Y, Ce, Tb, Lu)_x(Ga, Sc, Al)_yO_z ···(B1)
(x=3, 4.5≤y≤5.5, 10.8≤z≤13.4)
청구항 35 내지 청구항 39 중 어느 한 항에 있어서,
상기 형광체 Y와 상기 형광체 G의 조성비가 10:90 이상, 90:10 이하인 파장 변환 부재.
청구항 37 또는 청구항 38에 있어서,
하기 합성 여기 스펙트럼의 강도 변화율이 0.15 이하인 파장 변환 부재.
(합성 여기 스펙트럼은 각 파장에서의 여기 스펙트럼 강도가 하기 산출식 (Z)로 나타내는 여기 스펙트럼이다.
합성 여기 스펙트럼 강도 = (형광체 Y의 여기 스펙트럼 강도) × (형광체 Y의 중량 분율) + (형광체 G의 여기 스펙트럼 강도) × (형광체 G의 중량 분율) ···(Z)
형광체 Y의 중량 분율은 형광체 Y/(형광체 Y + 형광체 G)로 나타낸다.
형광체 G의 중량 분율도 마찬가지로 나타낸다.
합성 여기 스펙트럼 강도 변화율은 여기 스펙트럼의 450nm에서의 여기 스펙트럼 강도를 1.0으로 했을 때의, 430nm에서 470nm의 범위에서의 합성 여기 스펙트럼 강도의 최대값과 최소값의 차로 나타낸다.)
하기 일반식 (G4)로 나타내며, 450nm에서 여기했을 때의 발광 파장 스펙트럼의 피크 파장이 520nm 이상 540nm 이하인 형광체 G와,
투명 재료를 포함하는 파장 변환 부재로서,
상기 파장 변환 부재의 발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼 강도 변화율이 0.33 이하인 파장 변환 부재.
Lu_f(Ce, Tb, Y)_g(Ga, Sc)_hAl_iO_j ···(G4)
(f+g=3, 0≤g≤0.2, 4.5≤h+i≤5.5, 0≤i≤0.2, 10.8≤j≤13.4)
(단, 파장 변환 부재의 여기 스펙트럼 강도 변화율은 450nm에서의 파장 변환 부재의 여기 스펙트럼 강도를 1.0으로 했을 때의, 430nm에서 465nm의 범위에 있어서의 여기 스펙트럼 강도의 최대값과 최소값의 차로 나타낸다.)
청구항 35 내지 청구항 43 중 어느 한 항에 있어서,
여기 파장을 445nm에서 455nm로 연속적으로 변화시켰을 때에 파장 변환 부재로부터 방사되는 빛의 색도 변화 △u'v'가 △u'v'≤0.004를 만족하는 파장 변환 부재.
(단, △u'v'은 445nm에서 455nm에 있어서의 임의의 파장 inm에서의 색도(u'_i, v'_i)와, 445nm로부터 455nm에 있어서의 색도의 평균값(u'_ave, v'_ave)의 거리를 나타내는 것으로 한다.)
청구항 35 내지 청구항 44 중 어느 한 항에 있어서,
여기 파장을 435nm에서 470nm로 연속적으로 변화시켰을 때에 파장 변환 부재로부터 방사되는 빛의 색도 변화 △u'v'가 △u'v'≤0.015를 만족하는 파장 변환 부재.
(단, △u'v'은 435nm에서 470nm에 있어서의 임의의 파장 inm에서의 색도(u'_i, v'_i)와, 435nm로부터 470nm에 있어서의 색도의 평균값(u'_ave, v'_ave)의 거리를 나타내는 것으로 한다.)
하기 일반식 (YG1)으로 표시되며, 450nm에서 여기했을 때의 발광 파장 스펙트럼의 피크 파장이 530nm 이상 550nm 이하인 황녹색 형광체와,
투명 재료를 포함하는 파장 변환 부재로서,
상기 파장 변환 부재의 발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼 강도 변화율이 0.25 이하인 파장 변환 부재.
(Y, Ce, Tb, Lu)_x(Ga, Sc, Al)_yO_z ···(YG1)
(x=3, 4.5≤y≤5.5, 10.8≤z≤13.4)
(단, 파장 변환 부재의 여기 스펙트럼 강도 변화율은 450nm에서의 파장 변환 부재의 여기 스펙트럼 강도를 1.0으로 했을 때의, 430nm에서 470nm의 범위에 있어서의 여기 스펙트럼 강도의 최대값과 최소값의 차로 나타낸다.)
청구항 46에 있어서,
상기 황녹색 형광체의 여기 스펙트럼 강도 변화율이 0.13 이하인 파장 변환 부재.
(단, 상기 황녹색 형광체의 여기 스펙트럼 강도 변화율은 450nm에서의 황녹색 형광체의 여기 스펙트럼 강도를 1.0으로 했을 때의, 430nm에서 465nm의 범위에서의 여기 스펙트럼 강도의 최대값과 최소값의 차로 나타낸다.)
청구항 46 또는 청구항 47에 있어서,
여기 파장을 445nm에서 455nm로 연속적으로 변화시켰을 때에 파장 변환 부재로부터 방사되는 빛의 색도 변화 △u'v'가 △u'v'≤0.005를 만족하는 파장 변환 부재.
(단, △u'v'은 445nm에서 455nm에 있어서의 임의의 파장 inm에서의 색도(u'_i, v'_i)와, 445nm에서 455nm에 있어서의 색도의 평균값(u'_ave, v'_ave)의 거리를 나타내는 것으로 한다.)
청구항 46 내지 청구항 48 중 어느 한 항에 있어서,
상기 황녹색 형광체가 하기 일반식 (YG2)로 표시되는 것을 특징으로 하는 파장 변환 부재.
M_aA_bE_cAl_dO_e ···(YG2)
(M은 Ce 원소. A는 Y, Lu의 군으로부터 선택되며 Y를 90% 이상 포함하는 1 또는 2 이상의 원소. E는 Ga 또는 Ga 및 Sc. a+b=3, 4.5≤c+d≤5.5, 10.8≤e≤13.2, 0≤a≤0.9, 0.8≤c≤1.2)
하기 일반식 (Y1)으로 표시되고, 450nm에서 여기했을 때의 발광 파장 스펙트럼의 피크 파장이 540nm 이상 570nm 이하인 형광체 Y와,
(Y, Ce, Tb, Lu)_x(Ga, Sc, Al)_yO_z ··· (Y1)
(x=3, 4.5≤y≤5.5, 10.8≤z≤13.4)
하기 일반식 (G1)으로 표시되고, 450nm에서 여기했을 때의 발광 파장 스펙트럼의 피크 파장이 520nm 이상 540nm 이하인 형광체 G와,
투명 재료를 포함하는 형광체 조성물.
(Y, Ce, Tb, Lu)_x(Ga, Sc, Al)_yO_z ··· (G1)
(x=3, 4.5≤y≤5.5, 10.8≤z≤13.4)
청구항 50에 있어서,
상기 형광체 조성물을 성형하여 파장 변환 부재로 했을 때, 상기 파장 변환 부재의 발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼 강도 변화율이 0.25 이하인 형광체 조성물.
(단, 파장 변환 부재의 여기 스펙트럼 강도 변화율은 450nm에서의 파장 변환 부재의 여기 스펙트럼 강도를 1.0으로 했을 때의, 435nm에서 465nm의 범위에서의 여기 스펙트럼 강도의 최대값과 최소값의 차로 나타낸다.)
청구항 50에 있어서,
상기 형광체 Y가 하기 일반식 (Y2)로 표시되는 형광체이고,
상기 형광체 G가 하기 일반식 (G2)로 표시되는 형광체이며,
상기 형광체 조성물을 성형하여 파장 변환 부재로 했을 때, 상기 파장 변환 부재의 발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼 강도 변화율이 0.23 이하인 형광체 조성물.
Y_a(Ce, Tb, Lu)_b(Ga, Sc)_cAl_dO_e ···(Y2)
(a+b=3, 0≤b≤0.2, 4.5≤c+d≤5.5, 0≤c≤0.2, 10.8≤e≤13.4)
Y_a(Ce, Tb, Lu)_b(Ga, Sc)_cAl_dO_e ···(G2)
(a+b=3, 0≤b≤0.2, 4.5≤c+d≤5.5, 1.2≤c≤2.6, 10.8≤e≤13.4)
(단, 파장 변환 부재의 여기 스펙트럼 강도 변화율은 450nm에서의 파장 변환 부재의 여기 스펙트럼 강도를 1.0으로 했을 때의, 435nm에서 470nm의 범위에서의 여기 스펙트럼 강도의 최대값과 최소값의 차로 나타낸다.)
청구항 50에 있어서,
상기 형광체 Y가 하기 일반식 (Y3)로 표시되는 형광체이고,
상기 형광체 G가 하기 일반식 (G3)로 표시되는 형광체이며,
상기 형광체 조성물을 성형하여 파장 변환 부재로 했을 때, 상기 파장 변환 부재의 발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼 강도 변화율이 0.33 이하인 형광체 조성물.
Y_a(Ce, Tb, Lu)_b(Ga, Sc)_cAl_dO_e ···(Y3)
(a+b=3, 0≤b≤0.2, 4.5≤c+d≤5.5, 0≤c≤0.2, 10.8≤e≤13.4)
Lu_f(Ce, Tb, Y)_g(Ga, Sc)_hAl_iO_j ···(G3)
(f+g=3, 0≤g≤0.2, 4.5≤h+i≤5.5, 0≤i≤0.2, 10.8≤j≤13.4)
(단, 파장 변환 부재의 여기 스펙트럼 강도 변화율은 450nm에서의 파장 변환 부재의 여기 스펙트럼 강도를 1.0으로 했을 때의, 430nm에서 465nm의 범위에서의 여기 스펙트럼 강도의 최대값과 최소값의 차로 나타낸다.)
청구항 50 내지 청구항 53 중 어느 한 항에 있어서,
상기 형광체 조성물을 성형하여 파장 변환 부재로 했을 때,
상기 파장 변환 부재에서의 상기 형광체 Y는, 발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼에 있어서, 430nm에서의 여기 스펙트럼 강도가 470nm에서의 여기 스펙트럼 강도보다도 작고,
상기 파장 변환 부재에서의 상기 형광체 G는, 발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼에 있어서, 430nm에서의 여기 스펙트럼 강도가 470nm에서의 여기 스펙트럼 강도보다도 큰 형광체 조성물.
청구항 50 내지 청구항 54 중 어느 한 항에 있어서,
하기 일반식 (B1)으로 표시되며, 450nm에서 여기했을 때의 발광 파장 스펙트럼의 피크 파장이 500nm 이상 520nm 이하인 청녹색 형광체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 형광체 조성물.
(Y, Ce, Tb, Lu)_x(Ga, Sc, Al)_yO_z ···(B1)
(x=3, 4.5≤y≤5.5, 10.8≤z≤13.4)
청구항 50 내지 청구항 54 중 어느 한 항에 있어서,
상기 형광체 Y와 상기 형광체 G의 조성비가 10:90 이상, 90:10 이하인 형광체 조성물.
하기 일반식 (G4)로 표시되며, 450nm에서 여기했을 때의 발광 파장 스펙트럼의 피크 파장이 520nm 이상 540nm 이하인 형광체 G와,
투명 재료를 포함하는 형광체 조성물로서,
상기 형광체 조성물을 성형하여 파장 변환 부재로 했을 때, 상기 파장 변환 부재의 발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼 강도 변화율이 0.33 이하인 형광체 조성물.
Lu_f(Ce, Tb, Y)_g(Ga, Sc)_hAl_iO_j ···(G4)
(f+g=3, 0≤g≤0.2, 4.5≤h+i≤5.5, 0≤i≤0.2, 10.8≤j≤13.4)
(단, 파장 변환 부재의 여기 스펙트럼 강도 변화율은 450nm에서의 파장 변환 부재의 여기 스펙트럼 강도를 1.0으로 했을 때의, 430nm에서 465nm의 범위에 있어서의 여기 스펙트럼 강도의 최대값과 최소값의 차로 나타낸다.)
하기 일반식 (YG1)으로 표시되며, 450nm에서 여기했을 때의 발광 파장 스펙트럼의 피크 파장이 530nm 이상 550nm 이하인 황녹색 형광체와,
투명 재료를 포함하는 형광체 조성물로서,
상기 형광체 조성물을 성형하여 파장 변환 부재로 했을 때, 상기 파장 변환 부재의 발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼 강도 변화율이 0.25 이하인 형광체 조성물.
(Y, Ce, Tb, Lu)_x(Ga, Sc, Al)_yO_z ···(YG1)
(x=3, 4.5≤y≤5.5, 10.8≤z≤13.4)
(단, 파장 변환 부재의 여기 스펙트럼 강도 변화율은 450nm에서의 파장 변환 부재의 여기 스펙트럼 강도를 1.0으로 했을 때의, 430nm에서 470nm의 범위에 있어서의 여기 스펙트럼 강도의 최대값과 최소값의 차로 나타낸다.)
청구항 58에 있어서,
상기 황녹색 형광체가 하기 일반식 (YG2)로 표시되는 것을 특징으로 하는 형광체 조성물.
M_aA_bE_cAl_dO_e ···(YG2)
(M은 Ce 원소. A는 Y, Lu의 군으로부터 선택되며 Y를 90% 이상 포함하는 1 또는 2 이상의 원소. E는 Ga 또는 Ga 및 Sc. a+b=3, 4.5≤c+d≤5.5, 10.8≤e≤13.2, 0≤a≤0.9, 0.8≤c≤1.2)
청구항 58 또는 청구항 59에 있어서,
적색 형광체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 형광체 조성물.
하기 일반식 (Y1)으로 표시되고, 450nm에서 여기했을 때의 발광 파장 스펙트럼의 피크 파장이 540nm 이상 570nm 이하인 형광체 Y와,
(Y, Ce, Tb, Lu)_x(Ga, Sc, Al)_yO_z ··· (Y1)
(x=3, 4.5≤y≤5.5, 10.8≤z≤13.4)
하기 일반식 (G1)으로 표시되고, 450nm에서 여기했을 때의 발광 파장 스펙트럼의 피크 파장이 520nm 이상 540nm 이하인 형광체 G를 포함하는 형광체 혼합물.
(Y, Ce, Tb, Lu)_x(Ga, Sc, Al)_yO_z ··· (G1)
(x=3, 4.5≤y≤5.5, 10.8≤z≤13.4)
청구항 61에 있어서,
발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼 강도 변화율이 0.40 이하인 형광체 혼합물.
(단, 상기 형광체 혼합물의 여기 스펙트럼 강도 변화율은 450nm에서의 형광체 혼합물의 여기 스펙트럼 강도를 1.0으로 했을 때의, 430nm에서 470nm의 범위에서의 여기 스펙트럼 강도의 최대값과 최소값의 차로 나타낸다.)
청구항 61에 있어서,
상기 형광체 Y가 하기 일반식 (Y2)로 표시되는 형광체이고,
상기 형광체 G가 하기 일반식 (G2)로 표시되는 형광체이며,
발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼 강도 변화율이 0.30 이하인 형광체 혼합물.
Y_a(Ce, Tb, Lu)_b(Ga, Sc)_cAl_dO_e ···(Y2)
(a+b=3, 0≤b≤0.2, 4.5≤c+d≤5.5, 0≤c≤0.2, 10.8≤e≤13.4)
Y_a(Ce, Tb, Lu)_b(Ga, Sc)_cAl_dO_e ···(G2)
(a+b=3, 0≤b≤0.2, 4.5≤c+d≤5.5, 1.2≤c≤2.6, 10.8≤e≤13.4)
(단, 상기 형광체 혼합물의 여기 스펙트럼 강도 변화율은 450nm에서의 파장 변환 부재의 여기 스펙트럼 강도를 1.0으로 했을 때의, 435nm에서 470nm의 범위에서의 여기 스펙트럼 강도의 최대값과 최소값의 차로 나타낸다.)
청구항 61에 있어서,
상기 형광체 Y가 하기 일반식 (Y3)로 표시되는 형광체이고,
상기 형광체 G가 하기 일반식 (G3)로 표시되는 형광체이며,
발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼 강도 변화율이 0.25 이하인 형광체 혼합물.
Y_a(Ce, Tb, Lu)_b(Ga, Sc)_cAl_dO_e ···(Y3)
(a+b=3, 0≤b≤0.2, 4.5≤c+d≤5.5, 0≤c≤0.2, 10.8≤e≤13.4)
Lu_f(Ce, Tb, Y)_g(Ga, Sc)_hAl_iO_j ···(G3)
(f+g=3, 0≤g≤0.2, 4.5≤h+i≤5.5, 0≤i≤0.2, 10.8≤j≤13.4)
(단, 상기 형광체 혼합물의 여기 스펙트럼 강도 변화율은 450nm에서의 파장 변환 부재의 여기 스펙트럼 강도를 1.0으로 했을 때의, 435nm에서 465nm의 범위에서의 여기 스펙트럼 강도의 최대값과 최소값의 차로 나타낸다.)
청구항 61 내지 청구항 64 중 어느 한 항에 있어서,
상기 형광체 Y는 발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼에 있어서, 430nm에서의 여기 스펙트럼 강도가 470nm에서의 여기 스펙트럼 강도보다도 작고,
상기 형광체 G는 발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼에 있어서, 430nm에서의 여기 스펙트럼 강도가 470nm에서의 여기 스펙트럼 강도보다도 큰 형광체 혼합물.
청구항 61 내지 청구항 65 중 어느 한 항에 있어서,
하기 일반식 (B1)으로 표시되며, 450nm에서 여기했을 때의 발광 파장 스펙트럼의 피크 파장이 500nm 이상 520nm 이하인 청녹색 형광체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 형광체 혼합물.
(Y, Ce, Tb, Lu)_x(Ga, Sc, Al)_yO_z ···(B1)
(x=3, 4.5≤y≤5.5, 10.8≤z≤13.4)
청구항 61 내지 청구항 65 중 어느 한 항에 있어서,
상기 형광체 Y와 상기 형광체 G의 조성비가 10:90 이상, 90:10 이하인 형광체 혼합물.
하기 일반식 (G4)로 표시되며, 450nm에서 여기했을 때의 발광 파장 스펙트럼의 피크 파장이 520nm 이상 540nm 이하인 형광체 G를 포함하는 형광체 혼합물로서,
상기 형광체 혼합물의 발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼 변화율이 0.25 이하인 형광체 혼합물.
Lu_f(Ce, Tb, Y)_g(Ga, Sc)_hAl_iO_j ···(G4)
(f+g=3, 0≤g≤0.2, 4.5≤h+i≤5.5, 0≤i≤0.2, 10.8≤j≤13.4)
(단, 파장 변환 부재의 여기 스펙트럼 강도 변화율은 450nm에서의 파장 변환 부재의 여기 스펙트럼 강도를 1.0으로 했을 때의, 435nm에서 465nm의 범위에 있어서의 여기 스펙트럼 강도의 최대값과 최소값의 차로 나타낸다.)
하기 일반식 (YG1)으로 표시되며, 450nm에서 여기했을 때의 발광 파장 스펙트럼의 피크 파장이 530nm 이상 550nm 이하인 황녹색 형광체를 포함하는 형광체 혼합물로서,
상기 형광체 혼합물의 발광 파장 575nm에서의 여기 스펙트럼 강도 변화율이 0.12 이하인 형광체 혼합물.
(Y, Ce, Tb, Lu)_x(Ga, Sc, Al)_yO_z ···(YG1)
(x=3, 4.5≤y≤5.5, 10.8≤z≤13.4)
(단, 상기 형광체 혼합물의 여기 스펙트럼 강도 변화율은 450nm에서의 형광체 혼합물의 여기 스펙트럼 강도를 1.0으로 했을 때의, 430nm에서 465nm의 범위에 있어서의 여기 스펙트럼 강도의 최대값과 최소값의 차로 나타낸다.)
청구항 69에 있어서,
적색 형광체를 더 포함하는 형광체 혼합물.
청구항 69 또는 청구항 70에 있어서,
상기 형광체 혼합물과 실리콘 수지를 혼합, 또는 폴리카보네이트 수지를 혼련, 성형하여 파장 변환 부재로 했을 때, 상기 파장 변환 부재의 발광 파장 540nm에서의 여기 스펙트럼 강도 변화율이 0.05 이하인 형광체 혼합물.
(단, 파장 변환 부재의 여기 스펙트럼 강도 변화율은 450nm에서의 파장 변환 부재의 여기 스펙트럼 강도를 1.0으로 했을 때의, 440nm에서 460nm의 범위에서의 여기 스펙트럼 강도의 최대값과 최소값의 차로 나타낸다.)
청구항 69 내지 청구항 71 중 어느 한 항에 있어서,
상기 황녹색 형광체가 하기 일반식 (YG2)로 표시되는 것을 특징으로 하는 형광체 혼합물.
M_aA_bE_cAl_dO_e ···(YG2)
(M은 Ce 원소. A는 Y, Lu의 군으로부터 선택되며 Y를 90% 이상 포함하는 1 또는 2 이상의 원소. E는 Ga 또는 Ga 및 Sc. a+b=3, 4.5≤c+d≤5.5, 10.8≤e≤13.2, 0≤a≤0.9, 0.8≤c≤1.2)