KR101575531B1 - 발광 물질 - Google Patents

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Abstract

한 실시양태에 따르면, 발광 물질은 250 내지 500 nm의 파장 범위 내에서 발광 피크를 갖는 광으로 여기했을 때에, 500 내지 600 nm의 파장 범위 내에서 발광 피크를 나타낸다. 발광 물질은 하기 화학식 1로 표시되는 조성을 갖는다.
<화학식 1>
Figure 112014090249227-pat00014

여기서, M은 Sr을 나타내며, Sr의 일부는 Ba, Ca 및 Mg로부터 선택되는 적어도 1종으로 치환될 수도 있으며; x, y, z, u 및 w는 이하의 조건을 만족한다:
0<x≤1, 0.8≤y≤1.1, 2≤z≤3.5, u≤1
1.8≤z-u, 및 13≤u+w≤15.

Description

발광 물질{LUMINESCENT MATERIAL}
여기에 기재하는 실시양태는 일반적으로 발광 물질, 발광 장치 및 발광 물질의 제조 방법에 관한 것이다.
백색-발광 장치는, 예를 들어 청색 광을 사용한 여기에 의해 적색 광을 발하는 발광 물질, 청색 광을 사용한 여기에 의해 녹색 광을 발하는 발광 물질 및 청색 LED를 조합해서 구성된다. 청색 광을 사용한 여기에 의해 황색 광을 발광하는 발광 물질을 이용하면, 보다 적은 종류의 발광 물질을 이용해서 백색-발광 장치를 구성할 수 있다. 이러한 황색-발광 발광 물질로서는, 예를 들어 Eu-활성화 오르토실리케이트 발광 물질이 알려져 있다.
온도 특성, 양자 효율 및 발광 스펙트럼 반값 폭을 향상시키기 위한 황색-발광 발광 물질에 대한 요구가 높아지고 있다.
일반적으로, 일 실시양태에 따르면, 발광 물질은 250 내지 500 nm의 파장 범위 내에서 발광 피크를 갖는 광으로 여기했을 때에, 500 내지 600 nm의 파장 범위 내에서 발광 피크를 나타내어, 황녹색으로부터 오렌지색에 걸친 영역의 광을 발광할 수 있는 발광 물질이다. 주로 황색 영역의 광을 발하기 때문에, 이하에 있어서는 본 실시양태의 발광 물질을 "황색-발광" 발광 물질이라고 칭한다. 발광 물질은 Sr2Si7Al3ON13의 결정 구조와 실질적으로 동일한 결정 구조를 갖는 모재를 포함한다. 이 모재는 Ce에 의해 활성화된다. 본 실시양태에 따른 황색-발광 발광 물질의 조성은 하기 화학식 1로 표시된다.
Figure 112014090249227-pat00001
(여기서, M은 Sr을 나타내며, Sr의 일부는 Ba, Ca 및 Mg로부터 선택되는 적어도 1종으로 치환될 수도 있다. x, y, z, u 및 w는 이하의 조건을 만족한다:
0<x≤1, 0.8≤y≤1.1, 2≤z≤3.5, u≤1
1.8≤z-u, 및 13≤u+w≤15)
상기 화학식 1에 나타낸 바와 같이, 발광 중심 원소 Ce는 M의 적어도 일부를 치환한다. M은 Sr을 나타내며, Sr의 일부는 Ba, Ca 및 Mg로부터 선택되는 적어도 1종으로 치환될 수도 있다. Ba, Ca 및 Mg로부터 선택되는 적어도 1종이 M의 총량의 15 원자％ 이하, 보다 바람직하게는 10 원자％ 이하의 양으로 함유되어 있어도, 헤테로상(heterophase)의 생성이 촉진되지 않는다.
M의 적어도 0.1 몰％이 Ce로 치환되어 있으면, 충분한 발광 효율을 얻을 수 있다. Ce는 M의 전량을 치환할 수도 있다(x=1). x가 0.5 미만인 경우에는, 발광 확률의 저하(농도 소광)를 최대한 억제할 수 있다. 따라서, x는 0.001 내지 0.5가 바람직하다. 발광 중심 원소 Ce가 함유될 경우, 본 실시양태의 발광 물질은 250 내지 500 nm의 파장 범위 내에서 피크를 갖는 광으로 여기했을 때, 황녹색으로부터 오렌지색에 걸치는 영역의 발광, 즉 500 내지 600 nm의 파장 범위 내에서 피크를 갖는 발광을 나타낸다. 이때, 불가피한 불순물과 같은 다른 원소가 Ce의 총량을 기준으로 15 원자％ 이하, 보다 바람직하게는 10 원자％ 이하로 함유되며, 원하는 특성이 손상되지 않는다. 그의 예는 Tb, Eu 및 Mn 등이다.
y가 0.8 미만인 경우에는, 결정 결함이 많아져서 효율의 저하를 초래한다. 한편, y가 1.1을 초과하면, 과량의 알칼리 토류 금속이 헤테로상으로서 석출하기 때문에, 발광 특성의 저하를 초래한다. y는 0.85 내지 1.06이 바람직하다.
z가 2 미만인 경우에는, 과량의 Si가 헤테로상으로서 석출하기 때문에, 발광 특성의 저하를 초래한다. 한편, z가 3.5를 초과하면, 과량의 Al이 헤테로상으로서 석출하기 때문에, 발광 특성의 저하를 초래한다. z는 2.5 내지 3.3이 바람직하다.
u가 1을 초과하면, 결정 결함 증가에 의해 효율이 저하된다. u는 0.001 내지 0.8이 바람직하다.
(z-u)가 1.8 미만인 경우에는, 본 실시양태의 결정 구조를 유지할 수 없게 된다. 경우에 따라서는, 헤테로상이 생성하여, 본 실시양태의 효과가 발휘되지 않는다. (u+w)가 13 미만 또는 15 초과인 경우에도, 마찬가지로 본 실시양태의 결정 구조를 유지할 수 없게 된다. 경우에 따라서는, 헤테로상이 생성하여, 본 실시양태의 효과가 발휘되지 않는다. (z-u)는 2 이상이 바람직하고, (u+w)는 13.2 내지 14.2가 바람직하다.
본 실시양태에 따른 발광 물질은 상술한 조건을 모두 구비하고 있으므로, 250 내지 500 nm의 파장 범위 내에서 발광 피크를 갖는 광으로 여기했을 때에, 발광 스펙트럼 반값 폭이 넓은 황색 광을 높은 효율로 발광할 수 있다. 따라서, 연색성(color rendering property)이 우수한 백색 광이 얻어진다. 게다가, 본 실시양태에 따른 황색-발광 발광 물질은 온도 특성이 양호하다.
본 실시양태의 황색-발광 발광 물질은 Sr2Al3Si7ON13족 결정을 베이스 물질로 사용하여, Sr, Si, Al, O 또는 N(결정의 구성 원소)을 다른 원소로 치환하고, Ce 등의 다른 금속 원소를 용해시켜 얻을 수 있다. 이러한 치환에 의해, 결정 구조가 변화될 수도 있다. 그러나 골격 원자들 간의 화학 결합이 끊어질 만큼 원자 위치가 크게 변하는 경우는 적다. 원자 위치는 결정 구조, 원자가 차지하는 사이트 및 그 좌표에 의해 주어진다.
본 실시양태의 황색-발광 발광 물질의 기본적인 결정 구조가 변화되지 않는 범위 내에서, 본 실시양태의 효과를 발휘할 수 있다. 본 실시양태에 따른 발광 물질은, 격자 상수 및 M-N 및 M-O의 화학 결합의 길이(근접 원자간 거리)가 Sr2Al3Si7ON13의 경우와 다를 수 있다. 그 변화량이 Sr2Al3Si7ON13의 격자 상수 및 Sr2Al3Si7ON13에 있어서의 화학 결합의 길이(Sr-N 및 Sr-O)의 ±15％ 이내이면, 변화되지 않은 결정 구조로 정의한다. 격자 상수는 X선 회절이나 중성자선 회절에 의해 측정할 수 있고, M-N 및 M-O의 화학 결합의 길이(근접 원자간 거리)는 원자 좌표로부터 계산할 수 있다.
Sr2Al3Si7ON13의 결정은 사방정계이며, 그의 격자 상수는 a=11.8Å, b=21.6Å, C=5.01Å이다. 또한, 결정은 공간 군 Pna21에 속한다. Sr2Al3Si7ON13에 있어서의 화학 결합의 길이(Sr-N 및 Sr-O)는 하기 표 1에 나타낸 원자 좌표로부터 계산할 수 있다.
Figure 112014090249227-pat00002
본 실시양태의 황색-발광 발광 물질은 이러한 결정 구조를 갖는 것을 필수로 한다. 이 범위를 초과해서 화학 결합의 길이가 변화되면, 그 화학 결합이 끊어져서 다른 결정으로 전환된다. 본 발명에 의한 효과를 얻을 수 없어진다.
본 실시양태의 황색-발광 발광 물질은 Sr2Al3Si7ON13과 실질적으로 동일한 결정 구조를 갖는 무기 화합물을 베이스 물질로서 포함하며, 그 구성 원소 M의 일부가 발광 중심 이온 Ce로 치환된 것이다. 각 원소의 조성은 소정의 범위 내로 규정된다. 이때, 발광 물질은 고효율, 넓은 발광 스펙트럼 반값 폭, 및 온도 특성과 같은 바람직한 특성을 나타낸다.
상기 표 1에 나타낸 원자 좌표에 기초하면, Sr2Al3Si7ON13의 결정 구조는 도 1a, 1b 및 1c에 도시한 바와 같다. 도 1a는 c축 방향으로의 투영도이며, 도 1b는 b축 방향으로의 투영도이며, 도 1c는 a축 방향으로의 투영도이다. 도면 중, 301은 Sr 원자를 나타내고, 그 주위는 Si 원자 또는 Al 원자(302) 및 O 원자 또는 N 원자(303)로 둘러싸여 있다. Sr2Al3Si7ON13의 결정은 XRD나 중성자 회절에 의해 동정될 수 있다.
본 실시양태의 발광 물질은 상기 화학식 1로 표시되는 조성을 갖는다. 발광 물질은 Cu-Kα선을 이용한 Bragg-Brendano법에 의한 X선 회절 패턴에 있어서 특정한 회절 각도(2θ)에서 피크를 갖는다. 즉, 그것은 15.05-15.15, 23.03-23.13, 24.87-24.97, 25.7-25.8, 25.97-26.07, 29.33-29.43, 30.92-31.02, 31.65-31.75, 31.88-31.98, 33.02-33.12, 33.59-33.69, 34.35-34.45, 35.2-35.3, 36.02-36.12, 36.55-36.65, 37.3-37.4, 및 56.5-56.6의 회절 각도(2θ)에서 적어도 10개의 피크를 갖는다.
본 실시양태에 따른 황색-발광 발광 물질은 각 원소를 포함하는 원료 분말을 혼합하고 소성함으로써 제조할 수 있다.
M 원료는 M의 질화물 및 탄화물로부터 선택할 수 있다. Al 원료는 Al의 질화물, 산화물 및 탄화물로부터 선택할 수 있고, Si 원료는 Si의 질화물, 산화물 및 탄화물로부터 선택할 수 있다. 발광 중심 원소 Ce의 원료는 Ce의 산화물, 질화물 및 탄산염으로부터 선택할 수 있다.
이때, 질소는 질화물 원료 또는 질소를 포함하는 분위기 중에서의 소성으로부터 얻어질 수 있고, 산소는 산화물 원료, 및 질화물 원료의 표면 산화 피막으로부터 얻어질 수 있다.
예를 들어, Sr3N2, AlN, Si3N4, Al2O3, AlN 및 CeO2를 원하는 조성의 출발 조성으로 혼합한다. Sr3N2 대신에 Sr2N, SrN, 또는 이것들의 혼합물을 이용할 수 있다. 균일한 혼합 분말을 얻기 위해서, 각각의 원료 분말을 질량이 증가하는 순서로 건식 혼합하는 것이 바람직하다.
원료는, 예를 들어 글러브 박스 내에서 유발을 이용해서 혼합할 수 있다. 혼합 분말을 도가니 내에 수용하고, 소정의 조건에서 소성함으로써, 본 실시양태에 따른 발광 물질이 얻어진다. 도가니의 재질은 특별히 한정되지 않고, 질화붕소, 질화규소, 탄화규소, 탄소, 질화알루미늄, 사이앨론(sialon), 산화알루미늄, 몰리브덴 및 텅스텐으로부터 선택할 수 있다.
혼합 분말의 소성은 대기압 이상의 압력에서 행하는 것이 바람직하다. 대기압 이상의 압력에서의 소성은 질화규소가 분해되기 어렵다는 점에서 유리하다. 질화규소의 고온에서의 분해를 억제하기 위해서, 압력은 5 기압 이상인 것이 바람직하고, 소성 온도는 1500 내지 2000℃가 바람직하다. 이러한 조건에서 소성을 실시하면, 재료 또는 생성물의 승화와 같은 문제점을 야기하지 않고, 원하는 소결체가 얻어진다. 소성 온도는 1800 내지 2000℃가 보다 바람직하다.
AlN의 산화를 피하기 위해서는, 질소 분위기 중에서 소성을 행하는 것이 바람직하다. 분위기 중의 수소량은 약 90 원자％까지일 수 있다.
혼합 분말을 상술한 온도에서 0.5 내지 4 시간 소성한 후, 소성물을 도가니로부터 취출해서 해쇄하고, 다시 마찬가지의 조건에서 소성하는 것이 바람직하다. 이러한 취출, 해쇄 및 소성의 일련의 공정을 최대 약 10회 반복할 경우, 결정 입자들끼리의 융착이 적고, 조성 및 결정 구조가 균일한 분말이 생성하기 쉽다는 이점이 얻어진다.
소성 후에는, 필요에 따라 세정 공정 등의 후처리를 실시하여, 일 실시양태에 따른 발광 물질이 얻어진다. 세정 공정으로서는, 예를 들어 순수(pure water) 세정, 산 세정 등을 채용할 수 있다. 산으로서는, 예를 들어, 황산, 질산, 염산 및 불화수소산 등의 무기산, 및 포름산, 아세트산, 옥살산 등의 유기산, 및 이들의 혼합 산 등을 이용할 수 있다.
산 세정 후에는, 필요에 따라 포스트 어닐링 처리를 실시할 수도 있다. 포스트 어닐링 처리는 예를 들어 질소와 수소를 포함하는 환원 분위기 중에서 행할 수 있다. 이러한 포스트 어닐링 처리를 실시하는 것에 의해 결정성 및 발광 효율이 향상된다.
일 실시양태에 따른 발광 장치는, 전술의 발광 물질을 포함하는 발광층과, 상기 발광 물질을 여기하는 발광 소자를 구비한다. 도 2는 일 실시양태에 따른 발광 장치의 구조를 나타내는 개략도이다.
도 2에 도시한 발광 장치에 있어서는, 기재(100) 상에, 리드(101 및 102) 및 패키지 컵(103)이 배치되어 있다. 기재(100) 및 패키지 컵(103)은 수지로부터 형성된다. 패키지 컵(103)은 상부가 저부보다 넓은 오목부(105)를 갖고 있다. 이 오목부의 측벽은 반사면(104)으로서 작용한다.
오목부(105)의 대략 원형인 저면 중앙부에는, 발광 소자(106)이 Ag 페이스트에 의해 실장되어 있다. 이용할 수 있는 발광 소자(106)는 400 내지 500 nm의 파장 범위 내에서 발광 피크를 갖는 광을 발하는 것이다. 예를 들어, 발광 다이오드 및 레이저 다이오드를 들 수 있다. 구체적으로는, GaN계 LED 등의 반도체 발광 소자가 사용되지만, 특별히 이에 한정되지는 않는다.
발광 소자(106)의 ｐ 및 n 전극 (도시 생략)은, Au 등으로 이루어지는 본딩 와이어(107 및 108)를 통해 리드(101) 및 리드(102)에 각각 접속되어 있다. 리드(101 및 102)의 배치는 적절히 변경할 수 있다.
발광 소자(106)로서는, n 전극과 p 전극을 동일 면 상에 갖는 플립-칩(flip-chip) 구조를 이용할 수도 있다. 이 경우에는, 와이어의 단선이나 박리, 및 와이어에 의한 광 흡수 등의 와이어에 기인한 문제를 해소하여, 신뢰성 및 휘도가 우수한 반도체 발광 장치가 얻어진다. 또한, n형 기판을 갖는 발광 소자를 이용하여, 다음과 같은 구성으로 할 수도 있다. 발광 소자의 n형 기판의 이면에 n 전극을 형성하고, 기판 상에 적층된 ｐ형 반도체층의 상면에는 p 전극을 형성한다. n 전극은 리드 위에 실장하고, p 전극은 와이어에 의해 다른 쪽의 리드에 접속한다.
패키지 컵(103)의 오목부(105) 내에는, 일 실시양태에 따른 발광 물질(110)을 함유하는 발광층(109)이 배치된다. 발광층(109)에 있어서는, 예를 들어 실리콘 수지로 이루어지는 수지층(111)중에, 5 내지 60 질량％의 발광 물질(110)이 함유된다. 상술한 것 같이, 본 실시양태에 따른 발광 물질은 Sr2Al3Si7ON13을 모재로서 함유한다. 이러한 산질화물은 공유결합성이 높다. 이로 인해, 본 실시양태에 따른 발광 물질은 소수성이며, 수지와의 상용성이 양호하다. 따라서, 수지층과 발광 물질의 계면에서의 산란이 현저하게 억제되고, 광 취출 효율이 향상된다.
본 실시양태에 따른 황색-발광 발광 물질은, 온도 특성이 양호하며, 발광 스펙트럼 반값 폭이 넓은 황색 광을 높은 효율로 발광할 수 있다. 400 내지 500 nm의 파장 범위 내에서 발광 피크를 갖는 광을 발하는 발광 소자와 조합하는 것에 의해, 발광 특성이 우수한 백색-발광 장치가 얻어진다.
발광 소자(106)의 크기 및 종류, 및 오목부(105)의 크기 및 형상은 적절히 변경할 수 있다.
일 실시양태에 따른 발광 장치는, 도 2에 도시한 바와 같은 패키지 컵형에 한정되지 않고, 적절히 변경할 수 있다. 구체적으로는, 포탄형 LED나 표면 실장형 LED의 경우에도, 실시양태의 발광 물질을 사용해서 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
도 3은 다른 실시양태에 따른 발광 장치의 구조를 나타내는 개략도이다. 도시한 발광 장치에 있어서는, 방열성의 절연 기판(201)의 소정의 영역에 p 및 n 전극(도시 생략)이 형성되고, 그 위에 발광 소자(202)가 배치되어 있다. 방열성의 절연 기판의 재질은 예를 들어 AlN일 수 있다.
발광 소자(202)에 있어서의 한 쪽의 전극은 그 저면에 설치되어 있고, 방열성의 절연 기판(201)의 n 전극에 전기적으로 접속된다. 발광 소자(202)에 있어서의 다른 쪽의 전극은 금 와이어(203)를 통해 방열성의 절연 기판(201) 상의 p 전극(도시 생략)에 접속된다. 발광 소자(202)로서는, 400 내지 500 nm의 파장 범위 내에서 발광 피크를 갖는 광을 발하는 발광 다이오드를 이용한다.
발광 소자(202) 상에는, 돔 형상의 내측 투명 수지층(204), 발광층(205) 및 외측 투명 수지층(206)이 순차적으로 형성된다. 내측 투명 수지층(204) 및 외측 투명 수지층(206)은, 예를 들어 실리콘 등을 이용해서 형성할 수 있다. 발광층(205)에 있어서는, 예를 들어 실리콘 수지로 이루어지는 수지층(208) 중에, 본 실시양태의 황색-발광 발광 물질(207)이 함유된다.
도 3에 도시한 발광 장치에 있어서, 본 실시양태에 따른 황색-발광 발광 물질을 포함하는 발광층(205)은, 진공 인쇄 또는 디스펜서에 의한 적하 도포와 같은 방법을 채용하여 간편하게 제작할 수 있다. 게다가, 이러한 발광층(205)은, 내측 투명 수지층(204)과 외측 투명 수지층(206) 사이에 끼워져 있으므로, 취출 효율이 향상되는 효과가 얻어진다.
이때, 본 실시양태에 따른 발광 장치의 발광층 중에는, 본 실시양태의 황색-발광 발광 물질과 함께, 청색 광을 사용한 여기에 의해 녹색 광을 발하는 발광 물질 및 청색 광을 사용한 여기에 의해 적색 광을 발하는 발광 물질이 함유될 수도 있다. 이 경우에는, 연색성이 보다 우수한 백색-발광 장치가 얻어진다.
본 실시양태에 따른 황색-발광 발광 물질은 250 내지 400 nm의 파장 범위 내에서 발광 피크를 갖는 자외 영역의 광으로 여기했을 경우에도, 황색 발광이 얻어진다. 따라서, 본 실시양태에 따른 발광 물질과, 예를 들어 자외선을 사용한 여기에 의해 청색광을 발하는 발광 물질 및 자외선 발광 다이오드 등의 발광 소자를 조합하여 백색-발광 장치를 구성할 수도 있다. 이러한 백색-발광 장치에 있어서의 발광층 중에는, 본 실시양태의 황색-발광 발광 물질과 함께, 자외선을 사용한 여기에 의해 다른 파장에서 피크를 갖는 광을 발하는 발광 물질이 함유될 수도 있다. 그의 예로서, 자외선을 사용한 여기에 의해 적색 광을 발하는 발광 물질 및 자외선을 사용한 여기에 의해 녹색 광을 발하는 발광 물질을 들 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 실시양태의 발광 물질은, 온도 특성이 양호하며, 발광 스펙트럼 반값 폭이 넓은 황색 광을 높은 효율로 발광할 수 있다. 본 실시양태의 황색-발광 발광 물질을 250 내지 500 nm의 파장 범위 내에서 발광 피크를 갖는 광을 발하는 발광 소자와 조합할 경우, 적은 종류의 발광 물질을 이용하여, 발광 특성이 우수한 백색-발광 장치를 얻을 수 있다.
도 1a, 1b 및 1c는 Sr2Al3Si7ON13의 결정 구조를 도시하는 도면이다.
도 2는 일 실시양태에 따른 발광 장치의 구조를 나타내는 개략도이다.
도 3은 다른 실시양태에 따른 발광 장치의 구조를 나타내는 개략도이다.
도 4는 실시예 1의 발광 물질의 XRD 패턴이다.
도 5는 실시예 1의 발광 물질의 발광 스펙트럼을 도시하는 도면이다.
도 6은 실시예 1의 발광 물질의 온도 특성을 도시하는 도면이다.
도 7은 실시예 2의 발광 물질의 XRD 패턴이다.
도 8은 실시예 3의 발광 물질의 XRD 패턴이다.
도 9는 실시예 4의 발광 물질의 XRD 패턴이다.
도 10은 실시예 5의 발광 물질의 XRD 패턴이다.
도 11은 실시예 6의 발광 물질의 XRD 패턴이다.
도 12는 실시예 7의 발광 물질의 XRD 패턴이다.
도 13은 실시예 8의 발광 물질의 XRD 패턴이다.
도 14는 실시예 9의 발광 물질의 XRD 패턴이다.
도 15는 실시예 10의 발광 물질의 XRD 패턴이다.
도 16은 실시예 11의 발광 물질의 XRD 패턴이다.
도 17은 실시예 12의 발광 물질의 XRD 패턴이다.
도 18은 실시예 13의 발광 물질의 XRD 패턴이다.
도 19는 실시예 14의 발광 물질의 XRD 패턴이다.
도 20은 실시예 15의 발광 물질의 XRD 패턴이다.
도 21은 실시예 16의 발광 물질의 XRD 패턴이다.
도 22은 실시예 17의 발광 물질의 XRD 패턴이다.
도 23은 실시예 13의 발광 물질의 온도 특성을 도시하는 도면이다.
이하, 발광 물질 및 발광 장치의 구체예를 개시한다.
Sr 원료, Ce 원료, Si 원료 및 Al 원료로서 Sr3N2, CeO2, Si3N4 및 AlN을 준비하고, 이 물질들을 진공 글러브 박스 중에서 칭량했다. Sr3N2, CeO2, Si3N4 및 AlN의 배합 질량은 각각 2.680 g, 0.147 g, 5.086 g 및 1.691 g이었다. 배합된 원료 분말을 유발 내에서 건식 혼합했다.
얻어진 혼합물을 질화붕소(BN) 도가니에 수용하고, 7.5 기압의 질소 분위기 중에서 1800℃로 2 시간 소성했다. 소성물을 도가니로부터 취출하고, 유발에서 해쇄했다. 해쇄된 소성물을 다시 도가니에 수용하고, 1800℃에서 2 시간 소성했다. 이 취출, 해쇄 및 소성의 일련의 공정을 두 번 더 반복함으로써, 실시예 1의 발광 물질이 얻어졌다.
얻어진 발광 물질은, 체색이 노란 분말이었다. 그것을 블랙 라이트에서 여기했을 때, 황색 발광이 확인되었다.
이 발광 물질의 XRD 패턴을 도 4에 도시한다. 여기에서의 XRD 패턴은, Cu-Kα선을 이용한 Bragg-Brendano법에 의한 X선 회절에 의해 측정되었다. 도 4에 도시한 바와 같이, 15.05-15.15, 23.03-23.13, 24.87-24.97, 25.7-25.8, 25.97-26.07, 29.33-29.43, 30.92-31.02, 31.65-31.75, 31.88-31.98, 33.02-33.12, 33.59-33.69, 34.35-34.45, 35.2-35.3, 36.02-36.12, 36.55-36.65, 37.3-37.4, 및 56.5-56.6의 회절 각도(2θ)에서 피크가 나타난다.
도 4에 도시된 피크의 상대 강도를 하기 표 2에 요약한다.
Figure 112014090249227-pat00003
이 발광 물질을 발광 파장 450 nm에서 분광한 크세논 램프로부터의 광으로 여기했을 경우의 발광 스펙트럼을 도 5에 도시한다. 도 5에서, 450 nm 근방의 반값 폭이 좁은 발광은 여기 광의 반사이며, 발광 물질의 발광은 아니다. 551 nm를 피크 파장으로 하는 높은 발광 강도가 확인되었다. 또한, 순간 멀티채널 분광계에 의해 계산된 반값 폭은 117 nm였다. 반값 폭은 발광 장치로부터 발생하는 백색 광의 연색성의 지표의 하나이다. 일반적으로, 반값 폭이 넓을수록 연색성이 우수한 백색 광이 얻어지기 쉽다. 반값 폭이 117 nm이므로, 이것은 실시예 1의 발광 물질을 이용함으로써 연색성이 우수한 백색 광이 쉽게 얻어짐을 시사한다.
도 6에는, 이 발광 물질의 온도 특성을 나타낸다. 온도 특성은 다음과 같이 측정했다. 발광 물질을 히터에 의해 가열하고, 소정의 온도 T℃에 있어서의 발광 강도(IT)를 얻었다. 발광 강도의 측정에는, 순간 멀티채널 분광계를 이용했다. 25℃에 있어서의 발광 강도(I25)를 이용하여, (IT/I25)×100의 공식으로부터 산출했다. 도 6에 도시된 바와 같이, 150℃에 있어서도 0.88 이상의 강도 유지율이 얻어지고 있어, 온도가 상승해도 발광 강도의 저하가 작은 것으로 밝혀졌다.
본 실시예의 발광 물질을 이용하여, 도 3에 도시한 구조의 발광 장치를 제작했다.
방열성의 절연 기판(201)으로서, 소정의 영역에 p 및 n 전극(도시 생략)이 형성된 한 변이 8 mm인 정사각형 AlN 기판을 준비했다. 발광 소자(202)로서, 발광 피크 파장이 460 nm인 발광 다이오드를 땜납에 의해 기판에 접합했다. 발광 소자(202)에 있어서의 한 쪽의 전극은 그 저면에 설치하고, AlN 기판(201)의 n 전극에 전기적으로 접속했다. 발광 소자(202)에 있어서의 다른 쪽의 전극은 금 와이어(203)를 통해 AlN 기판(201) 상의 p 전극(도시 생략)에 접속했다.
발광 소자(202) 상에는, 내측 투명 수지층(204), 발광층(205) 및 외측 투명 수지층(206)을 순차적으로 돔 형상으로 형성하여, 본 실시예의 발광 장치를 제작했다. 내측 투명 수지층(204)의 재질로서는 실리콘 수지를 이용하고, 디스펜서에 의해 층을 형성했다. 발광층(205)의 형성에는, 본 실시예의 발광 물질을 50 질량％ 함유하는 투명 수지를 이용했다. 이용한 투명 수지는 실리콘 수지이다. 또한, 발광층(205) 위의 외측 투명 수지층(206)의 형성에는, 내측 투명 수지층(204)의 경우와 마찬가지로 실리콘 수지를 이용했다.
이 발광 장치를 적분구 내에 설치하고, 20 mA 및 3.3 V로 구동시켰을 때, 색 온도는 6300 K이고 광속 효율은 180 lm/W이며 Ra는 76이었다. 색 온도, 광속 효율 및 Ra는 순간 멀티채널 분광계로부터 얻어졌다.
본 실시예의 발광 물질을 발광 피크 파장이 460 nm인 청색 LED와 조합하는 것에 의해, 본 실시양태의 백색-발광 장치가 얻어졌다. 백색-발광 장치의 사용은, 발광 효율이 높고 연색성이 높은 하이파워용 백색 LED의 형성을 허용한다.
또한, 하기 표 3 및 4에 나타낸 것 같이 원료 및 그 배합 질량을 변경하는 이외에는 실시예 1에 기재된 것과 마찬가지인 방법에 의해, 실시예 2 내지 17, 및 비교예 1 및 2의 발광 물질을 얻었다.
Figure 112014090249227-pat00004
Figure 112014090249227-pat00005
실시예 2 내지 17의 발광 물질은 체색이 노란 분말이었다. 이것들을 블랙 라이트에서 여기하였을 때 황색 발광이 확인되었다. 이들 발광 물질의 XRD 패턴을 도 7 내지 22에 순차적으로 도시한다. XRD 패턴으로부터 강도가 낮아지는 순서로 선택된 10개의 피크를 최강 피크로서 식별하였다. 그 회절 각도(2θ)를 하기 표 5 및 6에 "○"로 표시했다.
Figure 112014090249227-pat00006
Figure 112014090249227-pat00007
실시예의 어느 발광 물질에서나, 최강 피크 10개는 15.05-15.15°, 23.03-23.13°, 24.87-24.97°, 25.7-25.8°, 25.97-26.07°, 29.33-29.43°, 30.92-31.02°, 31.65-31.75°, 31.88-31.98°, 33.02-33.12°, 33.59-33.69°, 34.35-34.45°, 35.2-35.3°, 36.02-36.12°, 36.55-36.65°, 37.3-37.4°, 및 56.5-56.6°의 회절 각도(2θ) 중 어느 것에 속하는 것으로 밝혀졌다.
실시예 2 내지 17의 발광 물질 및 비교예 1 및 2의 발광 물질에 대해서도, 전술한 바와 마찬가지로 하여 발광 특성을 조사했다. 그 결과를 실시예 1의 발광 물질의 발광 특성과 함께 하기 표 7에 요약한다. 표 7에 있어서의 발광 강도는 실시예 1의 발광 강도를 1이라고 했을 때의 상대 강도를 나타내고, 색도(Cx, Cy)는 적분구형 전광속 측정 장치로부터 얻어졌다.
Figure 112014090249227-pat00008
상기 표 7에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 내지 17의 발광 물질은 544 내지 555 nm의 파장 범위 내에서 발광 피크를 가졌고, 0.85 이상의 높은 발광 강도가 얻어졌다. 또한, 발광 반값 폭이 116 nm 이상인 넓은 발광이 얻어졌다. 한편, 비교예 1 내지 2의 발광 물질은 발광 강도가 0.32 내지 0.52이고 충분한 밝기가 얻어지지 않았다.
실시예 2 내지 17의 발광 물질에 대해서, 전술한 것과 마찬가지의 방법에 의해 온도 특성을 조사했다. 실시예 2 내지 17의 모든 발광 물질은 150℃에 있어서의 강도 유지율이 0.81 이상이며, 실시예 1의 경우와 마찬가지로 양호한 온도 특성을 갖는 것이 확인되었다. 그 결과의 일부를 하기 표 8 및 도 23에 나타낸다.
Figure 112014090249227-pat00009
실시예 1 내지 17 및 비교예 1 내지 2의 발광 물질에 대해서 유도 결합 플라즈마(ICP)에 의한 화학 분석을 행한 결과를 하기 표 9에 요약한다. 표 9에 나타낸 수치는 Al 양과 Si 양의 합을 10으로 하여, 분석된 각 원소의 농도를 규격화하여 얻은 몰 비이다.
Figure 112014090249227-pat00010
상기 표 9 중의 x, y, z, u 및 w는 하기 화학식 1에 있어서의 x, y, z, u 및 w에 대응한다.
<화학식 1>
Figure 112014090249227-pat00011
상기 표 9에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 내지 17의 발광 물질 중 어느 것에서나, x, y, z, u 및 w는 이하의 범위 내이다.
0<x≤1, 0.8≤y≤1.1, 2≤z≤3.5, u≤1
1.8≤z-u, 13≤u+w≤15
실시예의 발광 물질은 소정의 조성을 갖고 있으므로, 발광 스펙트럼 반값 폭이 넓은 황색 광을 높은 효율로 발광할 수 있고 온도 특성도 양호하다. 한편, 충분한 밝기가 얻어지지 않은 비교예 1은, z-u가 1.39 내지 1.41로 작다. 또한, 비교예 2는, z가 3.56으로 크고, u는 2.17로 크다.
그 다음에, 비교예 3의 발광 물질로서, 시판되는 Eu-활성화 오르토실리케이트 발광 물질을 준비했다.
또한, 하기 표 10에 나타낸 것 같이 화학식 1에 있어서의 다음 조성을 각각 변경한 것 이외에는, 실시예 1의 발광 물질과 마찬가지인 조성에서, 비교예 4 내지 11의 발광 물질을 합성했다.
Figure 112014090249227-pat00012
전술한 것과 마찬가지로 하여, 비교예 3 내지 11의 발광 물질의 XRD 패턴을 측정했다. 그 결과, 이들 비교예의 발광 물질에 있어서는, 15.05-15.15, 23.03-23.13, 24.87-24.97, 25.7-25.8, 25.97-26.07, 29.33-29.43, 30.92-31.02, 31.65-31.75, 31.88-31.98, 33.02-33.12, 33.59-33.69, 34.35-34.45, 35.2-35.3, 36.02-36.12, 36.55-36.65, 37.3-37.4, 및 56.5-56.6의 회절 각도 (2θ)에서, 항상 피크가 나타나지는 않았다.
또한, 전술한 바와 마찬가지로 파장 450 nm의 광을 방사하여 비교예 3 내지 11의 발광 물질을 여기했다. 발광 특성을 조사하고, 각 발광 물질의 온도 특성을 측정했다. 비교예의 모든 발광 물질은 발광 특성과 온도 특성을 겸비할 수 없는 것이 확인되었다.
구체적으로는, Eu-활성화 오르토실리케이트 발광 물질(비교예 3)은, 반값 폭이 약 70 nm로 좁다. 발광 물질을 청색-발광 다이오드와 조합해도 연색성이 양호한 발광 장치가 얻어지지 않는다. 게다가, 고온에서의 휘도 저하가 현저하다. 투입 전력이 약 300 mW 이상인 고출력 발광 장치의 경우에는 효율이 낮아진다.
화학식 1에 있어서의 y의 값이 0.8 미만인 경우(비교예 4)에는, Sr+Ce의 양이 지나치게 적어지고 결정성이 저하되어 저효율이 된다. 한편, y의 값이 1.1을 초과했을 경우(비교예 5)에는, Sr+Ce의 양이 지나치게 많아지고, 과량의 Sr+Ce가 헤테로상을 생성해 저효율이 된다.
화학식 1에 있어서의 z의 값이 2 미만인 경우(비교예 6)에는, Al의 양이 지나치게 적어진다. 따라서, 결정 구조가 유지되지 않고, 다른 결정 구조로 전환되어, 특성이 불충분하게 된다. 한편, z의 값이 3.5를 초과했을 경우(비교예 7)에는, Al의 양이 지나치게 많아지고, 결정 구조가 과량의 Al을 포함하는 다른 결정 구조로 전환되어, 특성이 불충분하게 된다.
화학식 1에 있어서의 u의 값이 1 이상인 경우(비교예 8)에는, O의 양이 지나치게 많아진다. 따라서, 공유결합성이 저하되고, 파장이 짧아지며, 효율이 낮아져, 온도 특성이 불충분하게 된다. 한편, z-u의 값이 1.8 미만인 경우(비교예 9)에는, Al에 비교해서 O의 양이 지나치게 많아지고, 결정 구조가 유지되지 않고, 다른 결정 구조로 전환된다. 따라서, 원하는 특성이 얻어지지 않는다.
화학식 1에 있어서의 u+w의 값이 13 미만인 경우(비교예 10)에는, 음이온의 양이 지나치게 적어져, 전하 밸런스가 무너진다. 따라서, 결정 구조가 유지되지 않고, 다른 결정 구조로 전환되어, 특성이 불충분하게 된다. 한편, u+w의 값이 15를 초과했을 경우(비교예 11)에는, 음이온의 양이 지나치게 많아져, 전하 밸런스가 무너진다. 따라서, 결정 구조가 유지될 수 없고, 다른 결정 구조로 전환되어, 특성이 불충분하게 된다.
본 발명의 실시양태에 따르면, 온도 특성이 양호하고, 발광 스펙트럼 반값 폭이 넓은 황색 광을 높은 효율로 발광할 수 있는 발광 물질이 제공된다. 본 실시양태의 황색-발광 발광 물질을 청색 LED와 조합하면, 연색성이 우수하고 발광 특성이 양호한 백색-발광 장치를 얻을 수 있다.
특정 실시양태를 설명하였으나, 이들 실시양태는 단지 예시로서 제시된 것으로 본 발명의 범위를 제한하려 함은 아니다. 실제로는, 여기에 기재된 신규 실시양태들은 다양한 다른 형태로 구현될 수 있으며, 나아가 여기에서 기재된 실시양태에 대한 다양한 생략, 치환 및 형태 변화가 본 발명의 취지에서 벗어남 없이 이루어질 수 있다. 첨부하는 특허청구범위 및 그의 균등물은 그러한 형태 또는 변경을 본 발명의 범위 및 취지 내에 드는 것으로 포괄하고자 한다.

Claims (16)

  1. 250 내지 500 nm의 파장 범위 내에서 발광 피크를 갖는 광으로 여기했을 때에, 500 내지 600 nm의 파장 범위 내에서 발광 피크를 나타내고, 하기 화학식 1로 표시되는 조성을 가지고,
    <화학식 1>
    Figure 112014090249227-pat00013

    여기서, M은 Sr을 나타내며, Sr의 일부는 Ba, Ca 및 Mg로부터 선택되는 적어도 1종으로 치환될 수도 있으며; x, y, z, u 및 w는 이하의 조건을 만족한다:
    0<x≤1, 0.8≤y≤1.1, 2≤z≤3.5, u≤1,
    1.8≤z-u, 및 13≤u+w≤15,
    Cu-Kα선을 이용한 Bragg-Brendano법에 의한 X선 회절에 있어서 15.05-15.15, 23.03-23.13, 24.87-24.97, 25.7-25.8, 25.97-26.07, 29.33-29.43, 30.92-31.02, 31.65-31.75, 31.88-31.98, 33.02-33.12, 33.59-33.69, 34.35-34.45, 35.2-35.3, 36.02-36.12, 36.55-36.65, 37.3-37.4, 및 56.5-56.6의 회절 각도(2θ)에서 적어도 10개의 피크를 갖는 발광 물질.
  2. 제1항에 있어서, x가 0.001 내지 0.5인 발광 물질.
  3. 제1항에 있어서, y가 0.85 내지 1.06인 발광 물질.
  4. 제1항에 있어서, z는 2.5 내지 3.3인 발광 물질.
  5. 제1항에 있어서, u는 0.001 내지 0.8인 발광 물질.
  6. 제1항에 있어서, z-u는 2 이상인 발광 물질.
  7. 제1항에 있어서, u+w는 13.2 내지 14.2인 발광 물질.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, Ce의 15 원자％ 이하가 다른 원소로 치환된 발광 물질.
  9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 사방정계 결정 구조를 갖는 발광 물질.
  10. 250 내지 500 nm의 파장 범위 내에서 발광 피크를 갖는 광을 발하는 발광 소자; 및
    상기 발광 소자로부터 광을 흡수하여 황색 광을 발하는 발광 물질을 포함하는 발광층을 포함하며,
    상기 황색 광을 발하는 발광 물질은 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 발광 물질을 포함하는 것인 발광 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    발광 소자가 그 위에 배치된 방열성의 절연 기판을 추가로 포함하고,
    발광층은 돔 형상인 발광 장치.
  12. 제10항에 있어서, 상기 발광층은 청색 광을 사용한 여기에 의해 녹색 광을 발하는 발광 물질 및 청색 광을 사용한 여기에 의해 적색 광을 발하는 발광 물질로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종을 더 포함하는 발광 장치.
  13. 제10항에 있어서, 상기 발광 소자는 250 내지 400 nm의 파장 범위에서 피크를 갖는 자외선을 발하고, 상기 발광층은 자외선을 사용한 여기에 의해 청색 광을 발하는 발광 물질을 더 포함하는 발광 장치.
  14. M의 질화물 및 탄화물로부터 선택되는 M 원료와, Al의 질화물, 산화물 및 탄화물로부터 선택되는 Al 원료와, Si의 질화물, 산화물 및 탄화물로부터 선택되는 Si 원료와, Ce의 산화물, 질화물 및 탄산염으로부터 선택되는 Ce 원료를 혼합해서 혼합물을 얻는 것; 및
    5 기압 이상의 압력 및 1500 내지 2000℃의 온도에서 상기 혼합물을 소성하는 것을 포함하는, 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 발광 물질의 제조 방법.
  15. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발광 물질의 결정이 공간 군 Pna21에 속하는, 발광 물질.
  16. 250 내지 500 nm의 파장 범위 내에서 발광 피크를 갖는 광으로 여기했을 때에, 500 내지 600 nm의 파장 범위 내에서 발광 피크를 나타내고, 하기 화학식 1로 표시되는 조성을 가지고,
    <화학식 1>
    Figure 112015046718714-pat00040

    여기서, M은 Sr을 나타내며, Sr의 일부는 Ba, Ca 및 Mg로부터 선택되는 적어도 1종으로 치환될 수 있으며; x, y, z, u 및 w는 이하의 조건을 만족한다:
    0<x≤1, 0.8≤y≤1.1, 2≤z≤3.5, u≤1,
    1.8≤z-u, 및 13≤u+w≤15,
    상기 발광 물질의 결정이 사방정계이며 공간 군 Pna21에 속하는, 발광 물질.
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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5746672B2 (ja) 2012-09-25 2015-07-08 株式会社東芝 蛍光体、発光装置、および蛍光体の製造方法
JP6081235B2 (ja) * 2013-03-07 2017-02-15 株式会社東芝 白色発光装置
JP2014177592A (ja) * 2013-03-15 2014-09-25 Toshiba Corp 蛍光体およびそれを用いた発光装置
JP2014181260A (ja) * 2013-03-18 2014-09-29 Toshiba Corp 蛍光体、発光装置、および蛍光体の製造方法
JP2014224182A (ja) 2013-05-15 2014-12-04 株式会社東芝 蛍光体、発光装置、および蛍光体の製造方法
JP2015157919A (ja) * 2014-02-25 2015-09-03 株式会社東芝 蛍光体、発光装置、および蛍光体の製造方法
JP2015166416A (ja) * 2014-03-03 2015-09-24 株式会社東芝 蛍光体、蛍光体の製造方法およびそれを用いた発光装置
JP2015187250A (ja) * 2014-03-12 2015-10-29 株式会社東芝 蛍光体、その製造方法、およびその蛍光体を用いた発光装置
JP2015211202A (ja) * 2014-04-30 2015-11-24 株式会社東芝 発光装置
JP6645429B2 (ja) * 2014-08-07 2020-02-14 三菱ケミカル株式会社 蛍光体、発光装置、画像表示装置及び照明装置
JP2016060844A (ja) * 2014-09-18 2016-04-25 株式会社東芝 蛍光体、発光装置、および蛍光体の製造方法
JP2016060845A (ja) * 2014-09-18 2016-04-25 株式会社東芝 蛍光体、蛍光体の製造方法、およびそれを用いた発光装置
WO2017051457A1 (ja) * 2015-09-24 2017-03-30 株式会社 東芝 蛍光体、その製造方法、およびその蛍光体を用いた発光装置
CN108922955B (zh) * 2018-06-25 2024-04-16 欧普照明股份有限公司 一种光源模组及包括该光源模组的照明装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070228949A1 (en) * 2006-03-31 2007-10-04 Dowa Electronics Materials Co., Ltd. Light emitting device and method for producing same

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10146719A1 (de) * 2001-09-20 2003-04-17 Patent Treuhand Ges Fuer Elektrische Gluehlampen Mbh Beleuchtungseinheit mit mindestens einer LED als Lichtquelle
DE10147040A1 (de) * 2001-09-25 2003-04-24 Patent Treuhand Ges Fuer Elektrische Gluehlampen Mbh Beleuchtungseinheit mit mindestens einer LED als Lichtquelle
US7524437B2 (en) * 2005-03-04 2009-04-28 Dowa Electronics Materials Co., Ltd. Phosphor and manufacturing method of the same, and light emitting device using the phosphor
JP5145934B2 (ja) 2005-03-04 2013-02-20 三菱化学株式会社 蛍光体およびその製造方法、並びに当該蛍光体を用いた発光装置
JP4975269B2 (ja) 2005-04-28 2012-07-11 Ｄｏｗａホールディングス株式会社 蛍光体およびその製造方法、並びに当該蛍光体を用いた発光装置
US8062549B2 (en) * 2005-09-27 2011-11-22 Mitsubishi Chemical Corporation Phosphor and manufacturing method therefore, and light emission device using the phosphor
WO2007041563A2 (en) * 2005-09-30 2007-04-12 The Regents Of The University Of California Cerium based phosphor materials for solid-state lighting applications
EP2518129B1 (en) 2006-03-10 2014-04-23 Kabushiki Kaisha Toshiba Luminescent material and light-emitting device
JP4869317B2 (ja) * 2008-10-29 2012-02-08 株式会社東芝 赤色蛍光体およびそれを用いた発光装置
JP5185421B2 (ja) 2010-09-09 2013-04-17 株式会社東芝 赤色発光蛍光体およびそれを用いた発光装置
US8414795B2 (en) 2010-09-09 2013-04-09 Kabushiki Kaisha Toshiba Red light-emitting fluorescent substance and light-emitting device employing the same
JP5746672B2 (ja) * 2012-09-25 2015-07-08 株式会社東芝 蛍光体、発光装置、および蛍光体の製造方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070228949A1 (en) * 2006-03-31 2007-10-04 Dowa Electronics Materials Co., Ltd. Light emitting device and method for producing same

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US9133391B2 (en) 2015-09-15
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