KR100512600B1 - 사마륨을 포함하는 알루미늄산이트륨계 적색형광체를 갖는발광다이오드 - Google Patents
사마륨을 포함하는 알루미늄산이트륨계 적색형광체를 갖는발광다이오드 Download PDFInfo
- Publication number
- KR100512600B1 KR100512600B1 KR10-2003-0040648A KR20030040648A KR100512600B1 KR 100512600 B1 KR100512600 B1 KR 100512600B1 KR 20030040648 A KR20030040648 A KR 20030040648A KR 100512600 B1 KR100512600 B1 KR 100512600B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- samarium
- light emitting
- yttrium
- phosphor
- aluminum
- Prior art date
Links
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 51
- 229910052772 Samarium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 30
- KZUNJOHGWZRPMI-UHFFFAOYSA-N samarium atom Chemical compound [Sm] KZUNJOHGWZRPMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 30
- PSNPEOOEWZZFPJ-UHFFFAOYSA-N alumane;yttrium Chemical compound [AlH3].[Y] PSNPEOOEWZZFPJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 28
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 claims description 22
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 12
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052693 Europium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 claims description 3
- OGPBJKLSAFTDLK-UHFFFAOYSA-N europium atom Chemical compound [Eu] OGPBJKLSAFTDLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 abstract description 7
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 abstract description 7
- FKTOIHSPIPYAPE-UHFFFAOYSA-N samarium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Sm+3].[Sm+3] FKTOIHSPIPYAPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 7
- 229910001940 europium oxide Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- AEBZCFFCDTZXHP-UHFFFAOYSA-N europium(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Eu+3].[Eu+3] AEBZCFFCDTZXHP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 239000013543 active substance Substances 0.000 abstract description 4
- JNDMLEXHDPKVFC-UHFFFAOYSA-N aluminum;oxygen(2-);yttrium(3+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Y+3] JNDMLEXHDPKVFC-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 9
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 4
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 4
- SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoyttriooxy)yttrium Chemical compound O=[Y]O[Y]=O SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 3
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 229910001954 samarium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229940075630 samarium oxide Drugs 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000005424 photoluminescence Methods 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 1
- RUDFQVOCFDJEEF-UHFFFAOYSA-N yttrium(III) oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Y+3].[Y+3] RUDFQVOCFDJEEF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
- C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
- C09K11/77—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
- C09K11/7783—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing two or more rare earth metals one of which being europium
- C09K11/7792—Aluminates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
- C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
- C09K11/77—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
- C09K11/7759—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing samarium
- C09K11/7764—Aluminates; Silicates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
- C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
- C09K11/77—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
- C09K11/7766—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing two or more rare earth metals
- C09K11/7774—Aluminates
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
- H01L33/50—Wavelength conversion elements
- H01L33/501—Wavelength conversion elements characterised by the materials, e.g. binder
- H01L33/502—Wavelength conversion materials
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Led Device Packages (AREA)
Abstract
자외선 장파장영역 하에서 여기되어 발광하는 사마륨을 포함하는 알루미늄산이트륨계 적색형광체를 갖는 발광다이오드에 대해 개시한다. 본 발명은, 형광체 모체인 알루미늄산이트륨(Y3Al5O12)에 공부활제로 산화유로피움(Eu2
O3)과 산화사마륨(Sm2O3)을 첨가함으로써 350 ∼ 410nm의 여기되는 부분에서 발광 휘도가 우수한 다음 「화학식 1」로 표시되는 사마륨을 포함하는 알루미늄산이트륨계 적색형광체를 갖는 발광다이오드에 관한 것이다.
(Y1-aEua)3Al5O12:Smb ㆍㆍㆍㆍㆍㆍ「화학식 1」
상기 「화학식 1」에서 0.05≤a≤0.3이고, 0＜b≤0.3이다.
Description
본 발명은 발광다이오드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 형광체 모체인 알루미늄산이트륨(Y3Al5O12)에 공부활제로 산화유로피움과 산화사마륨을 첨가하여 발광휘도를 향상시킨 사마륨을 포함하는 알루미늄산이트륨계 적색형광체를 갖는 발광다이오드에 관한 것이다.
현재 적색, 녹색 및 청색 등의 LED를 제조하기 위해서는 GaAs, AlGaInP, InGaN, GaN등의 서로 다른 기판을 제조하여 서로 다른 반도체 박막을 활용해야 하기 때문에 LED 제조공정에 투자비가 많이 들고 제조단가가 비싸지는 문제점을 가지고 있다. 따라서 동일한 반도체 박막을 활용하여 적색, 녹색 및 청색 발광을 하는 LED제조가 가능하다면 공정이 간단해지므로 제조비용 및 투자비용을 획기적으로 줄일 수 있다.
또한 조명, 노트북, 핸드폰 등의 LCD용 배면광원으로 각광받고있는 백색 LED는 현재 청색 LED에 YAG:Ce형광체를 결합하여 제조되어지고 있다. 청색 LED를 이용한 백색 LED는 450 ∼ 470nm 파장의 청색광원에 의해 상부층에 위치한 황색형광체를 여기 시킴으로써 청색과 황색의 혼합에 의해 백색 LED를 제조하기 때문에 여기에 적합한 형광물질에 많은 문제점을 가지고 있다. 즉, 450 ∼ 470nm 파장의 청색 LED를 가지고서는 YAG:Ce을 이용한 백색 LED밖에 구현이 어렵다.
이러한 문제점들을 해결하기 위해 UV LED를 활용한 적색, 녹색, 청색 및 백색 LED를 개발하려는 노력이 활발하다. 즉, 350 ∼ 410nm 사이의 여기에너지원에서 발광효율이 우수한 적색, 녹색, 및 청색형광물질 개발이 시급하다.
한편, 장파장 UV에 효율이 우수한 형광물질은 능동발광형 액정표시소자용 형광물질 개발에 있어서도 매우 중요하다. 능동발광형 액정표시소자는 배면광원에서 조사되는 광원이 배향성을 이용하여 빛을 통과시키거나 통과되지 않도록 하는 액정층을 통과하게 되며 액정층을 통과한 배면광은 형광체를 여기 시킴으로써 원하는 화상을 구현할 수 있도록 구성되어있다. 이러한 구성의 능동발광형 액정표시소자는 배면광원이 액정표시소자의 전면에 도포된 형광체를 직접 여기 시켜 발광하는 구조이므로 형광체의 효율이 우수한 것이어야 할 필요가 있다.
능동발광형 액정표시소자에서는 액정의 보호를 위하여 380 ∼ 420nm 파장의 장파장 UV를 배면광원으로 사용되어야 하며, 장파장 UV에서 효율이 우수한 적색형광물질의 개발은 적색 및 백색 LED개발에서와 마찬가지로 능동발광형 액정표시소자 개발에 있어서도 매우 중요하다.
현재 장파장 UV용으로 개발되어진 무기계 형광물질로는 K5Eu(WO4)6.25등이 있지만, 410nm 이상의 여기에너지원에서 발광효율이 매우 낮은 문제점을 가지고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 산화이트륨(Y2O3) 및 산화알루미늄(Al2O3
)을 형광체 원료로 사용한 알루미늄산이트륨(Y3Al5O12)을 모체로 사용하고 여기에 공부활제로 산화유로피움(Eu2O3)과 산화사마륨(Sm2O3)을 첨가함으로써 350 ∼ 410nm의 여기광원에 의해 발광강도가 우수한 사마륨을 포함하는 알루미늄산이트륨계 적색형광체를 갖는 발광다이오드를 제공하는데 있다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 사마륨을 포함하는 알루미늄산이트륨계 적색형광체를 갖는 발광다이오드는, 하기 「화학식 1」로 표시되는 알루미늄산이트륨계 적색형광체를 이용하는 것을 특징으로 한다.
(Y1-aEua)3Al5O12:Smb ㆍㆍㆍㆍㆍㆍ「화학식 1」
상기 「화학식 1」에서 0.05≤a≤0.3이고, 0＜b≤0.3이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 형광물질을 활용한 리드타입 발광다이오드 개략적인 구성도 및 일부 확대단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 리드타입 백색 발광다이오드는 이미 통상적인 구조로서 패키지를 컵 형태의 반사판이 구현된 용기 내에 형광체 안료를 채워 제작한다. 즉, 애노드 와이어(anode wire, 1) 및 캐소드 와이어(cathode wire, 2)를 이용하여 LED칩(3)과 애노드리드(anode lead; 4) 및 캐소드리드(cathode lead; 5)를 각각 연결하고, 여기에 컵 내부에 형광체와 에폭시가 혼합된 에폭시 몰드층(6)을 형성시키고, 이 에폭시 몰드층(6)을 포함하여 그 주위를 무색 또는 착색된 투광성 수지로 몰딩하여 봉입하는 외장재(7)로 이루어져 있다. 그러나, 상기 에폭시 몰드층(6)은 본 발명의 특징으로서 사마륨을 포함하는 알루미늄산이트륨계 적색형광체를 포함하고 있는 것을 특징으로 한다.
도 2는 본 발명의 형광체 및 이중몰드를 활용한 리드타입 발광다이오드 개략적인 구성도 및 일부 확대단면도이다. 도 2는 도 1과 비교하여 컵 내부에 2층 구조의 몰드재를 형성시키고 있다는 것이 다른점이다. 즉, 컵 내부에 칩 본딩된 LED칩(3) 주변 영역을 포함하여 그 상부 임의의 영역까지 투명한 성질의 실리콘을 포함한 투명한 물질을 적층시킨 실리콘층 또는 몰드재(8)를 형성시키고 있다. 컵 내부의 깊이가 0.25㎜ ∼ 0.55㎜ 범위 내의 값을 갖는 것을 감안하여 상기 실리콘층 또는 몰드재(8)를 100㎛ ∼ 200㎛ 범위내에서 설정된 높이만큼 적층시키는 것이 바람직하다. 이는 LED칩(3)의 높이가 컵 내부 바닥면을 기준으로하여 100㎛ 정도임을 감안한 높이이다. 이 실리콘층 또는 몰드재(8) 상부로 본 발명의 사마륨을 포함하는 알루미늄산이트륨계 적색형광체를 갖는 에폭시 몰드층(6')을 컵 상단의 상면과 동일면을 갖게 적층시킨다.
도 3은 본 발명의 형광체를 활용한 리플렉터 사출구조타입의 표면실장형 발광다이오드의 단면도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, LED칩(10)과, 메탈포스트(애노드 리드, 11)와, 메탈포스트(캐소드 리드, 12)와, 형광체를 포함하는 에폭시 몰드층(13)으로 구성되어 있다. 상기 LED칩(10)과 메탈포스트(11, 12)는 세금선(14)으로 각각 N형전극 및 P형전극이 각각 접속되어 있다. 상기 에폭시 몰드층(13)은 본 발명의 사마륨을 포함하는 알루미늄산이트륨계 적색형광체를 갖는 형광체를 포함하는 에폭시 몰드층(13)이며, 상기 LED칩(10) 상부를 포함하여 컵 내부 바닥에 적층시킨다. 그리고, 이 에폭시 몰드층(13) 상부에 컵 상단의 상면과 동일면을 갖게 투명 실리콘층 또는 몰드재를 적층시킨다.
도 4는 본 발명의 형광체 및 이중몰드를 활용한 리플렉터 사출구조타입의 표면실장형 발광다이오드의 단면도이다. 도 4는, 도 3의 2층 구조의 몰드재를 형성시킨 것과 비교하여 3층 구조의 몰드재를 형성시키고 있다는 것이 다른점이다. 즉, 먼저, 상기 LED칩(10) 상부를 포함하여 컵 내부 바닥에 투명 실리콘층 또는 몰드재(15)를 먼저 적층시키고, 이후, 상기 투명 실리콘층 또는 몰드재(15) 상부로 본 발명의 사마륨을 포함하는 알루미늄산이트륨계 적색형광체를 갖는 형광체를 포함하는 에폭시 몰드층(13')을 형성시키며, 상기 에폭시 몰드층(13') 상부에 컵 상단의 상면과 동일면을 갖는 투명 실리콘층 또는 몰드재를 적층시킨다.
도 5는 본 발명의 형광체를 활용한 PCB 타입의 표면실장형 발광다이오드의 단면도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, LED칩(20)과, 메탈포스트(애노드 리드, 22)와, 메탈포스트(캐소드 리드, 21)와, 형광체를 포함하는 에폭시 몰드층(23)으로 구성되어 있다. 상기 LED칩(20)과 메탈포스트(21, 22)는 세금선으로 각각 N형전극 및 P형전극이 각각 접속되어 있다. 상기 에폭시 몰드층(23)은 본 발명의 사마륨을 포함하는 알루미늄산이트륨계 적색형광체를 갖는 형광체를 포함하는 에폭시 몰드층(23)이며, 상기 LED칩(20) 상부를 포함하여 일정 높이로 적층시킨다. 그리고, 이 에폭시 몰드층 상부에 투명 실리콘층 또는 몰드재를 적층시킨다.
도 2와 도 4에서 제시한 발광다이오드는 LED칩(3, 10)을 에워싸는 그 상부에 투명 실리콘층 또는 몰드재(8, 15)를 형성시킴으로써 에폭시 몰드층(6', 13')의 수축 팽창에 의해 인가되는 LED칩(3, 10)의 스트레스를 방지할 뿐만 아니라 광발산시 투명 실리콘층 또는 몰드재(8, 15)에 의해 광의 경로차가 감소되어 광도를 향상시킬 수 있다.
상기한 발광다이오드에 적용된 사마륨을 포함하는 알루미늄산이트륨계 적색형광체에 대해 설명한다.
본 발명에서는 발광다이오드에 알루미늄산이트륨(Y3Al5O12)에 공부활제로 산화유로피움(Eu2O3)과 산화사마륨(Sm2O3)을 첨가함으로써 적색 발광휘도가 우수한 결과를 얻을 수 있으며, 특히 알루미늄산이트륨계 적색형광체는 350 ∼ 410nm UV LED로부터 발생되는 광원에 의해 충분히 여기되어 적색 발광이 이루어져 발광강도가 우수하여 UV LED 및 능동발광형 액정표시소자용으로 적합하다.
이와 같은 본 발명에 사용되는 알루미늄산이트륨(Y3Al5O12)계 적색형광체를 그 제조방법에 의거하여 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
먼저, 산화이트륨(Y2O3) 및 산화알루미늄(Al2O3)에 공부활제로서 산화이트륨(Eu2O3)과 산화사마륨(Sm2O3)을 첨가하여 혼합한다. 이때 공부활제로서 사용되는 산화이트륨은 알려져 있는 0.1 mol을 첨가하고 산화사마륨에 대하여는 0.01 내지 0.3 mol, 바람직하게는 0.01 내지 0.05 mol로 첨가하는데, 만일 그 사용량이 0.01 mol 미만이면 공부활제로서의 기능을 하기에 충분한 양이 되지 못하며, 0.05 mol을 초과하면 농도??칭 효과에 따른 휘도 저하가 일어나는 문제점이 있을 수 있다.
상기와 같은 형광체 원료물질과 공부활제를 원하는 조성에 따른 각각의 소정비가 되도록 평량하고 보다 효과적인 혼합을 위해 아세톤 용매 하에서 볼밀링(ball milling) 또는 마노유발과 같은 혼합기를 이용하여 균일한 조성이 되도록 충분히 혼합한다. 그 후, 이 혼합물을 오븐에 넣고 100 내지 150℃에서 1 ∼ 2시간 동안 건조한다. 건조한 혼합물을 고순도 알루미나 보트에 넣고 전기로를 사용하여 1,200℃ ∼ 1,700℃ 이상의 온도에서 3 ∼ 6시간동안 열처리한 후, 충분히 분쇄한다.
이들 분말에 대하여 빛 발광강도(Photoluminescence, PL)를 측정한 결과, 390 nm 여기 하에서 590 ∼ 700nm의 영역에서 강한 발광스펙트럼을 나타내고, 발광 휘도가 매우 우수한 상기 「화학식 1」로 표시되는 적색형광체가 수득된다.
이와 같이 본 발명에서 제조한 알루미늄산이트륨계 적색형광체는 자외선 장파장 영역 하에서 발광 휘도가 우수한 적색 발광을 하므로, UV LED 및 능동발광형 액정표시소자에 적용시 매우 높은 발광효율을 가진다.
이하, 비교예를 통해 사마륨을 포함하는 알루미늄산이트륨계 적색형광체의 특성을 그래프를 통해 살펴보자.
비교예 1: (Y0.9Eu0.1)3Al5O12 형광체의 제조
산화이트륨 0.9 mol, 산화알루미늄 1 mol, 산화유로피움 0.1 mol의 비율로 평량하고, 이것을 마노유발을 사용하여 아세톤 중에서 충분히 고르게 혼합한다. 혼합한 시료를 오븐을 사용하여 130℃에서 1시간 동안 건조한다. 얻어진 혼합물을 고순도 알루미나 보트에 넣고 전기로를 사용하여 대기 중에서 1,200℃ ∼ 1,700℃ 사이의 온도에서 3 ∼ 6시간 동안 열처리한 후, 충분히 분쇄 처리하여 (Y0.9Eu0.1)3Al5O12 으로 표시되는 적색형광체를 수득한다.
실시예 1: (Y0.9Eu0.1)3Al5O12:Smx형광체의 제조
제조 조건은 비교예 1과 유사하고 단지 산화사마륨(Sm2O3)을 0.005 에서 0.3까지 변화시키고 있다. 제조되어진 형광물질을 350nm에서 500nm사이에서의 흡수스펙트럼을 관찰하였으며, 390nm UV를 여기에너지원으로 하였을 때의 발광특성을 관찰하였다.
도 6은 제조되어진 형광물질의 흡수스펙트럼을 나타낸 것이다. 흡수스펙트럼은 361, 380, 392 및 458nm에서 높은 흡수 피크를 보여주고 있어, UV LED, 능동발광형 액정표시소자, Pink LED구현 및 이 파장대의 UV를 에너지원으로 하는 응용분야에 있어서 이 적색형광물질이 적합함을 알 수 있다.
도 7은 사마륨을 첨가하였을 때와 첨가하지 않았을 때의 적색발광스펙트럼을 나타낸 것이다. 사마륨을 0.02 mol 첨가한 형광물질이 비교예 1의 사마륨을 첨가하지 않은 형광물질보다 발광강도가 우수함을 알 수 있다.
도 8은 사마륨의 첨가량에 따른 상기 형광물질의 상대적인 발광세기를 나타낸 것으로 사마륨 첨가량이 0.02 mol 보다 많은 경우 농도??칭 효과가 일어나 발광 휘도를 감소시킴을 확인할 수 있었다. 따라서, 특히 우수한 발광 휘도를 나타낼 수 있는 사마륨의 농도는 0.02 mol임을 확인할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 사마륨을 포함하는 알루미늄산이트륨계 적색형광체를 갖는 발광다이오드는, 알루미늄산이트륨계 형광체에 공부활제로서 유로피움과 사마륨을 첨가함으로써, 장파장 UV 영역인 380 ∼ 410nm 여기 하에서 고휘도를 갖는 매우 우수한 적색발광을 나타내므로 UV LED, 능동발광형 액정표시소자 및 장파장 UV를 에너지원으로 하는 응용분야에 적용할 수 있다. 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 많은 변형이 가능함은 명백할 것이다.
도 1은 본 발명의 형광물질을 활용한 리드타입 발광다이오드 개략적인 구성도 및 일부 확대단면도,
도 2는 본 발명의 형광체 및 이중몰드를 활용한 리드타입 발광다이오드 개략적인 구성도 및 일부 확대단면도,
도 3은 본 발명의 형광체를 활용한 리플렉터 사출구조타입의 표면실장형 발광다이오드의 단면도,
도 4는 본 발명의 형광체 및 이중몰드를 활용한 리플렉터 사출구조타입의 표면실장형 발광다이오드의 단면도,
도 5는 본 발명의 형광체를 활용한 PCB 타입의 표면실장형 발광다이오드의 단면도,
도 6은 본 발명의 사마륨을 첨가한 적색형광물질의 흡수스펙트럼을 나타낸 그래프,
도 7은 사마륨을 첨가하지 않은 적색형광물질과 본 발명의 사마륨을 첨가한 적색형광물질의 상대 빛 발광스펙트럼을 나타낸 그래프,
도 8은 사마륨을 첨가량에 따른 상대 발광 강도를 나타낸 그래프이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
3, 10, 20 : LED칩
4, 11, 22 : 애노드 리드
5, 12, 21 : 캐소드 리드
6, 6', 13, 13', 23 : 에폭시 몰드층
Claims (3)
- 캐소드를 형성하는 캐소드리드 프레임의 선단에 마련된 컵 내부에 InGaN계열의 UV영역인 360㎚ ∼ 410㎚ 범위에서 발광특성을 갖는 UV LED칩을 수납하여 본딩시키고, 이 LED칩과 애노드리드 및 캐소드리드를 와이어로 각각 연결시키며, 상기 LED칩 주위를 포함하여 컵 내부에 형광체를 포함한 에폭시 몰드층을 봉입하여 이루어진 발광다이오드에 있어서,상기 에폭시 몰드층은 하기 「화학식 1」로 표시되는 알루미늄산이트륨계를 모체로 하고 유로피움과 사마륨이 첨가된 것임을 특징으로 하는 사마륨을 포함하는 알루미늄산이트륨계 적색형광체를 갖는 발광다이오드.(Y1-aEua)3Al5O12:Smb ㆍㆍㆍㆍㆍㆍ「화학식 1」(여기서, 0.05≤a≤0.3, 0＜b≤0.3)
- 프레임 요부에 LED칩을 설치하고, 상기 프레임 요부에 소정의 형광체를 포함하는 에폭시 몰드층을 충진하며, 상기 LED칩을 프레임에 설치된 단자와 PCB를 에워싼 애노드리드 및 캐소드리드를 와이어로 각각 접속시켜서 이루어진 표면실장형 발광다이오드에 있어서,상기 에폭시 몰드층은 하기 「화학식 2」로 표시되는 알루미늄산이트륨계를 모체로 하고 유로피움과 사마륨이 첨가된 것임을 특징으로 하는 사마륨을 포함하는 알루미늄산이트륨계 적색형광체를 갖는 발광다이오드.(Y1-aEua)3Al5O12:Smb ㆍㆍㆍㆍㆍㆍ「화학식 2」(여기서, 0.05≤a≤0.3, 0＜b≤0.3)
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 에폭시 몰드층과 LED칩 사이에 LED칩의 스트레스 방지 및 광경로차 감소를 위한 투명 실리콘층 또는 몰드재를 더 형성시켜서 이루어진 것을 특징으로 하는 사마륨을 포함하는 알루미늄산이트륨계 적색형광체를 갖는 발광다이오드.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2003-0040648A KR100512600B1 (ko) | 2003-06-23 | 2003-06-23 | 사마륨을 포함하는 알루미늄산이트륨계 적색형광체를 갖는발광다이오드 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2003-0040648A KR100512600B1 (ko) | 2003-06-23 | 2003-06-23 | 사마륨을 포함하는 알루미늄산이트륨계 적색형광체를 갖는발광다이오드 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR20-2003-0007211U Division KR200323472Y1 (ko) | 2003-03-11 | 2003-03-11 | 사마륨을 포함하는 알루미늄산이트륨계 적색형광체를갖는 발광다이오드 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20040080883A KR20040080883A (ko) | 2004-09-20 |
| KR100512600B1 true KR100512600B1 (ko) | 2005-09-07 |
Family
ID=37365471
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR10-2003-0040648A KR100512600B1 (ko) | 2003-06-23 | 2003-06-23 | 사마륨을 포함하는 알루미늄산이트륨계 적색형광체를 갖는발광다이오드 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100512600B1 (ko) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100851605B1 (ko) * | 2006-09-06 | 2008-08-12 | 목산전자주식회사 | 화이트 엘이디의 제조방법 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11246857A (ja) * | 1998-02-27 | 1999-09-14 | Toshiba Electronic Engineering Corp | 赤色発光蛍光体，その製造方法およびｌｅｄランプ |
| US6596195B2 (en) * | 2001-06-01 | 2003-07-22 | General Electric Company | Broad-spectrum terbium-containing garnet phosphors and white-light sources incorporating the same |
| KR100443257B1 (ko) * | 2001-10-25 | 2004-08-04 | 한국화학연구원 | Ｕｖ ｌｅｄ 및 능동 발광 ｌｃｄ용 적색 형광체 |
-
2003
- 2003-06-23 KR KR10-2003-0040648A patent/KR100512600B1/ko not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11246857A (ja) * | 1998-02-27 | 1999-09-14 | Toshiba Electronic Engineering Corp | 赤色発光蛍光体，その製造方法およびｌｅｄランプ |
| US6596195B2 (en) * | 2001-06-01 | 2003-07-22 | General Electric Company | Broad-spectrum terbium-containing garnet phosphors and white-light sources incorporating the same |
| KR100443257B1 (ko) * | 2001-10-25 | 2004-08-04 | 한국화학연구원 | Ｕｖ ｌｅｄ 및 능동 발광 ｌｃｄ용 적색 형광체 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20040080883A (ko) | 2004-09-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100609830B1 (ko) | 녹색 및 적색형광체를 이용하는 백색 반도체 발광장치 | |
| JP5042999B2 (ja) | 色不足分を補償する発光材料を備えた照明システム | |
| EP2305776B1 (en) | Alkaline earth metal sulfide based red phosphor and white light emitting device thereof | |
| KR100807209B1 (ko) | 형광체, 그 제조방법 및 그 형광체를 사용한 발광장치 | |
| US7005086B2 (en) | Fluorescent substance, light-emitting diode and method for producing fluorescent substance | |
| JP2007059758A (ja) | 発光装置 | |
| JP2009073914A (ja) | 緑色発光蛍光体とそれを用いた発光モジュール | |
| JP2005167138A (ja) | 白色発光素子 | |
| KR100657137B1 (ko) | 티오갈레이트계 녹색 형광체 및 알칼리 토금속 황화물계 적색 형광체를 채용한 백색 발광 소자 | |
| KR100684043B1 (ko) | 백색 발광다이오드 및 그의 제조 방법 | |
| KR100512600B1 (ko) | 사마륨을 포함하는 알루미늄산이트륨계 적색형광체를 갖는발광다이오드 | |
| KR100672972B1 (ko) | 백색발광다이오드 | |
| JP2007059667A (ja) | 発光装置 | |
| KR100592510B1 (ko) | 보레이트계 황색형광체를 이용한 백색 반도체 발광장치 | |
| KR200323472Y1 (ko) | 사마륨을 포함하는 알루미늄산이트륨계 적색형광체를갖는 발광다이오드 | |
| KR100527921B1 (ko) | 백색 반도체 발광장치 | |
| KR100707871B1 (ko) | 조명용 백색 발광장치 | |
| CN100490192C (zh) | 发光二极管 | |
| KR100684044B1 (ko) | 백색 발광다이오드 및 그의 제조 방법 | |
| KR100647823B1 (ko) | 조명용 백색 발광장치 | |
| JP4890514B2 (ja) | 蛍光体及び発光ダイオード | |
| JP2008227550A (ja) | 発光ダイオード、その製造方法および白色照明装置 | |
| KR20140063067A (ko) | 형광체 조성물 | |
| KR20140063066A (ko) | 형광체 조성물 | |
| KR20090004344A (ko) | 백색 ｌｅｄ 장치 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A108 | Dual application of patent | ||
| A201 | Request for examination | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20090810 Year of fee payment: 5 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |