KR102113044B1 - Lithium-based garnet phosphor, preparing method of the same, and luminescent property of the same - Google Patents
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Abstract
리튬계 가넷 형광체, 상기 리튬계 가넷 형광체의 제조 방법, 및 상기 리튬계 가넷 형광체의 발광 특성에 관한 것이다.It relates to a lithium-based garnet phosphor, a method for manufacturing the lithium-based garnet phosphor, and light emission characteristics of the lithium-based garnet phosphor.
Description
본원은, 리튬계 가넷 (garnet) 형광체 (phosphor), 상기 리튬계 가넷 형광체의 제조 방법, 및 상기 리튬계 가넷 형광체의 발광 특성에 관한 것이다.The present application relates to a lithium-based garnet phosphor, a method for manufacturing the lithium-based garnet phosphor, and light emission characteristics of the lithium-based garnet phosphor.
발광 다이오드는, 전계발광 (electroluminescence)을 통해 전기를 빛으로 변환하기 위하여 순방향 바이어스 하에서 작동하도록 설계된 p-n 접합 다이오드이다. 그 중, GaP LED는 디스플레이 등에서 널리 이용되어 왔다.Light emitting diodes are p-n junction diodes designed to operate under a forward bias to convert electricity into light through electroluminescence. Among them, GaP LEDs have been widely used in displays and the like.
1996 년, Nichia Chemical Co. 는 황색 형광체 Y3Al5O12:Ce3 +(YAG:Ce)로 코팅된 InGaN 청색 LED 칩을 사용하여 최초의 상업용 백색 LED 소자를 제조하였다. 상기 YAG:Ce 형광체는 방출된 일부의 청색광을 흡수하여 황색광을 생성하고, 상기 황색광은 남은 청색광과 결합하여 백색광을 생성한다.1996, Nichia Chemical Co. The first commercial white LED device was manufactured using an InGaN blue LED chip coated with a yellow phosphor Y 3 Al 5 O 12 : Ce 3 + (YAG: Ce). The YAG: Ce phosphor absorbs a part of the emitted blue light to generate yellow light, and the yellow light combines with the remaining blue light to generate white light.
백색 발광 다이오드(white light emission diode, WLED)는 차세대 발광소자로서, 종래 백열등 및 형광등보다 소비 전력이 적으며, 높은 발광효율, 고휘도, 빠른 응답 속도 등 장점이 있으며, 그에 따라 백열등 및 형광등의 대체물로서 널리 이용되고 있다.A white light emitting diode (WLED) is a next-generation light emitting device, and has less power consumption than conventional incandescent and fluorescent lamps, and has advantages such as high luminous efficiency, high brightness, and fast response speed. Therefore, it is a substitute for incandescent and fluorescent lamps. It is widely used.
형광체-변환 백색 발광 다이오드(pc-WLED)는, 낮은 전력 소모, 고효율, 긴 수명, 및 환경 친화성과 같은 우수한 특성으로 인해 차세대 고체 광원으로 주목 받고 있다. 상기 pc-WLED의 성능은 형광체에 의해 생성되는 백색광의 품질에 크게 의존하며, 실리케이트, 알루미네이트, 알루미노 실리케이트, 질화물, 및 붕산염 등이 형광체 모체 (host)로 사용되고 있다.Phosphor-converted white light emitting diodes (pc-WLEDs) are attracting attention as next generation solid state light sources due to their excellent properties such as low power consumption, high efficiency, long life, and environmental friendliness. The performance of the pc-WLED is highly dependent on the quality of the white light generated by the phosphor, and silicate, aluminate, alumino silicate, nitride, and borate, etc. are used as the phosphor host.
백색 발광 다이오드를 제작하는 기술은 크게 두 가지 방법으로 구분될 수 있다. 첫 번째 방법은, 적색, 청색 및 녹색 발광 다이오드를 사용하여 백색 발광소자를 제작하는 기술이다. 상기 첫 번째 방법으로 제작된 백색 발광 다이오드는 매우 우수한 연색지수(color rendering index; CRI) 및 광 특성을 가지는 반면, 제작 비용이 많이 들고 각각의 LED를 따로 구동해야 하는 기술적인 문제 때문에 의학 기구용 특수 조명에만 국한적으로 사용되고 있다. 두 번째 방법은, 현재 상용화된 기술로서 청색 발광 다이오드 칩 위에 황색 형광체를 도포하는 바이너리 시스템(binary system)을 이용하여 백색 발광소자를 제작하는 기술이다. 바이너리 시스템은 매우 우수한 광 특성을 가지는 백색 발광 다이오드를 간단한 구조로 만들 수 있어 제작비용이 적게 든다는 장점이 있는 반면에, 적색 영역의 발광 특성 부족으로 인해 연색 지수(CRI)가 낮은 단점을 가지고 있다.The technique of manufacturing a white light emitting diode can be roughly divided into two methods. The first method is a technique of manufacturing a white light emitting device using red, blue, and green light emitting diodes. The white light-emitting diode manufactured by the first method has a very good color rendering index (CRI) and optical characteristics, but is expensive for manufacturing and technical problems requiring driving each LED separately make it special for medical devices. It is used only for lighting. The second method, which is currently commercialized, is a technique for manufacturing a white light emitting device using a binary system that applies a yellow phosphor on a blue light emitting diode chip. The binary system has the advantage of being able to make a simple structure of a white light emitting diode having very good light characteristics, and thus has a low manufacturing cost, but has a disadvantage of low color rendering index (CRI) due to lack of light emission characteristics in the red region.
[선행기술문헌][Advanced technical literature]
대한민국 공개특허 제2013-0128100호.Republic of Korea Patent Publication No. 2013-0128100.
본원은, 리튬계 가넷 형광체, 상기 리튬계 가넷 형광체의 제조 방법, 및 상기 리튬계 가넷 형광체의 발광 특성을 제공하고자 한다.The present application is intended to provide a lithium-based garnet phosphor, a method for manufacturing the lithium-based garnet phosphor, and light-emitting characteristics of the lithium-based garnet phosphor.
그러나, 본원이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the problems to be solved by the present application are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본원의 제 1 측면은, 하기 화학식 1로서 표시되는, 리튬계 가넷 형광체를 제공한다:The first aspect of the present application provides a lithium-based garnet phosphor represented by Formula 1 below:
Li7La3-xZr2O12:xLn3+;Li 7 La 3-x Zr 2 O 12 : xLn 3+ ;
상기 화학식 1에 있어서,In Chemical Formula 1,
Ln은 Ce, Tb, Dy, Sm, Ho, Pr, Er, 또는 Yb 이고,Ln is Ce, Tb, Dy, Sm, Ho, Pr, Er, or Yb,
0≤x≤0.5 임.0≤x≤0.5.
본원의 제 2 측면은, 고상법(solid-state reaction method)을 이용한, 하기 화학식 1로서 표시되는 리튬계 가넷 형광체의 제조 방법을 제공한다:The second aspect of the present application provides a method for producing a lithium-based garnet phosphor represented by the following Chemical Formula 1 using a solid-state reaction method:
[화학식 1][Formula 1]
Li7La3-xZr2O12:xLn3+;Li 7 La 3-x Zr 2 O 12 : xLn 3+ ;
상기 화학식 1에 있어서,In Chemical Formula 1,
Ln은 Ce, Tb, Dy, Sm, Ho, Pr, Er, 또는 Yb 이고,Ln is Ce, Tb, Dy, Sm, Ho, Pr, Er, or Yb,
0≤x≤0.5 임.0≤x≤0.5.
본원의 구현예들에 따르면, 고상법 (solid-state reaction method)을 이용하여 Li7La3-xZr2O12:xLn3+ (Ln=Ce 또는 Tb) 로서 표시되는, 지금까지 보고되지 않은 신규한 백색-발광 다이오드용 리튬계 가넷 형광체를 제조할 수 있다.According to the embodiments herein, it has not been reported so far, expressed as Li 7 La 3-x Zr 2 O 12 : xLn 3+ (Ln = Ce or Tb) using a solid-state reaction method. A new lithium-based garnet phosphor for white-emitting diodes can be produced.
본원의 구현예들에 따른 리튬계 가넷 형광체는, 도핑되는 희토류 금속 이온의 종류에 따라 각각 황색, 적색, 또는 녹색을 발광하여 발광색의 제어가 가능하며, 고광도, 고색순도, 및 고휘도 등의 특성을 가지므로 백색-발광 다이오드 디바이스에 응용될 수 있다.The lithium-based garnet phosphor according to embodiments of the present application emits yellow, red, or green light, respectively, according to the type of the rare earth metal ion to be doped to control emission color, and has characteristics such as high brightness, high color purity, and high brightness. Therefore, it can be applied to white-light emitting diode devices.
도 1의 (a)는, 본원의 일 실시예에 있어서, Li7La3Zr2O12의 관찰된 Rietveld 데이터 (흑색 실선), 계산된 데이터 (적색 실선), 및 차이점 프로파일 (청색 실선)을 나타낸 것이다.
도 2는, 본원의 일 실시예에 있어서, Li7La3 - x Zr2O12:xCe3 + (0≤x≤0.10) 형광체의 XRD 패턴을 나타낸 것이다.
도 3은, 본원의 일 실시예에 있어서, 466 nm에서 모니터링된 Li7La3 - x Zr2O12:xCe3+ (0.02≤x≤0.10) 형광체의 여기 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 4는, 본원의 일 실시예에 있어서, 260 nm에서 모니터링된 Li7La3 - x Zr2O12:xCe3+ (0.02≤x≤0.10) 형광체의 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 5는, 본원의 일 실시예에 있어서, Li7La3 - x Zr2O12:xTb3 + (0.02≤x≤0.10) 형광체의 XRD 패턴을 나타낸 것이다.
도 6은, 본원의 일 실시예에 있어서, 545 nm에서 모니터링된 Li7La3 - x Zr2O12:xTb3+ (0.02≤x≤0.10) 형광체의 여기 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 7의 (a) 는, 본원의 일 실시예에 있어서, Li7La3 - x Zr2O12:xTb3 + (0.02≤x≤0.10) 형광체의 발광 스펙트럼을 나타낸 것이며, 도 7의 (b)는, 본원의 일 실시예에 있어서, 5D3 → 7F6 및 5D4 → 7F5 전이에 의한 발광 세기를 나타낸 것이다.
도 8은, 본원의 일 실시예에 있어서, x가 각각 0.02 (●), 0.04 (■), 0.06 (◆), 0.08 (▲), 및 0.10 (▼) 일 때, Li7La3 - x Zr2O12:xTb3 + (0.02≤x≤0.10) 형광체의 CIE 좌표를 나타낸 것이다.Figure 1 (a), in one embodiment of the present application, the observed Rietveld data of Li 7 La 3 Zr 2 O 12 (solid black line), calculated data (solid red line), and the difference profile (solid blue line) It is shown.
2, in one embodiment of the present application, Li 7 La 3 - x Zr 2 O 12 : x Ce 3 + (0 ≤ x ≤ 0.10) It shows the XRD pattern of the phosphor.
3 is, in one embodiment of the present application, Li 7 La 3 - x Zr 2 O 12 : x Ce 3+ (0.02 ≤ x ≤ 0.10) monitored at 466 nm It shows the excitation spectrum of the phosphor.
4, in one embodiment of the present application, Li 7 La 3 - x Zr 2 O 12 : x Ce 3+ (0.02≤ x ≤0.10) monitored at 260 nm It shows the emission spectrum of the phosphor.
5, in one embodiment of the present application, Li 7 La 3 - x Zr 2 O 12 : x Tb 3 + (0.02≤ x ≤0.10) It shows the XRD pattern of the phosphor.
FIG. 6 shows an excitation spectrum of Li 7 La 3 − x Zr 2 O 12 : x Tb 3+ (0.02 ≦ x ≦ 0.10) phosphor monitored at 545 nm in one embodiment of the present application.
7 (a), in one embodiment of the present application, Li 7 La 3 - x Zr 2 O 12 : x Tb 3 + (0.02 ≤ x ≤ 0.10) shows the emission spectrum of the phosphor, and in Figure 7 ( b), in one embodiment of the present application, 5 D 3 → 7 F 6 and 5 D 4 → It shows the luminescence intensity due to the 7 F 5 transition.
8 is, in one embodiment of the present application, when x is 0.02 (●), 0.04 (■), 0.06 (◆), 0.08 (▲), and 0.10 (▼), respectively, Li 7 La 3 - x Zr 2 O 12 : x Tb 3 + (0.02≤ x ≤0.10) It shows the CIE coordinates of the phosphor.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present application will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art to which the present application pertains may easily practice. However, the present application may be implemented in various different forms and is not limited to the embodiments described herein. In addition, in order to clearly describe the present application in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and like reference numerals are assigned to similar parts throughout the specification.
본원 명세서 전체에서, "형광체(phosphor)"는 다양한 형태의 에너지를 흡수하여 그 자체 물질이 가지는 고유한 에너지 차이에 의해 가시광선의 에너지를 발광하는 물질을 의미하는 것으로서, 일반적인 무기물 형광체는 모체와 적절한 위치에 혼입된 활성체(activator)로 구성되며, 상기 활성체는 발광 과정에 관여하는 에너지 준위를 결정함으로써 발광 색을 결정하는 역할을 한다.Throughout this specification, “phosphor” refers to a material that absorbs various types of energy and emits visible light energy due to a unique energy difference of its own material. It is composed of an active agent (activator) incorporated in, the active body serves to determine the emission color by determining the energy level involved in the emission process.
본원 명세서 전체에서, "가넷 구조(garnet structure)"는 일반적으로 X3Y2Z3O12의 구조식으로서 구성되어 있는 구조를 의미하는 것으로서, 여기서 X는 정십이면체 자리(dodecahedral site), Y는 정팔면체 자리(octahedral site), Z는 정사면체 자리(tetrahedral site)이다.Throughout the present specification, "garnet structure" generally refers to a structure that is configured as a structural formula of X 3 Y 2 Z 3 O 12 , where X is a dodecahedral site, Y is The octahedral site, Z is the tetrahedral site.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 “연결”되어 있다고 할 때, 이는 “직접적으로 연결”되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 “전기적으로 연결”되어 있는 경우도 포함한다. Throughout this specification, when a part is “connected” to another part, this includes not only “directly connected” but also “electrically connected” with another element in between. do.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 “상에” 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.Throughout this specification, when one member is positioned “on” another member, this includes not only the case where one member abuts another member, but also the case where another member exists between the two members.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 “포함” 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 “약”, “실질적으로” 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 “~(하는) 단계” 또는 “~의 단계”는 “~ 를 위한 단계”를 의미하지 않는다.Throughout the present specification, when a part “includes” a certain component, it means that the component may further include other components, not to exclude other components, unless specifically stated to the contrary. The terms “about”, “substantially”, etc., used to the extent of the present specification are used in or near the numerical values when manufacturing and substance tolerances unique to the stated meanings are presented, and To aid, accurate or absolute figures are used to prevent unscrupulous use of the disclosed disclosure by unscrupulous infringers. The term “~ (steps)” or “steps of” as used in the entire specification does not mean “steps for ~”.
본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 “이들의 조합(들)”의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.Throughout the present specification, the term “combination (s)” included in the expression of the marki form means one or more mixtures or combinations selected from the group consisting of the components described in the expression of the marki form, It means to include one or more selected from the group consisting of the above components.
본원 명세서 전체에서, “A 및/또는 B”의 기재는 “A 또는 B, 또는 A 및 B”를 의미한다.Throughout this specification, the description of “A and / or B” means “A or B, or A and B”.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본원의 구현예 및 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 본원이 이러한 구현예 및 실시예와 도면에 제한되지 않을 수 있다.Hereinafter, embodiments and examples of the present application will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present application may not be limited to these embodiments and examples and drawings.
본원의 제 1 측면은, 하기 화학식 1로서 표시되는, 리튬계 가넷 형광체를 제공한다:The first aspect of the present application provides a lithium-based garnet phosphor represented by Formula 1 below:
Li7La3-xZr2O12:xLn3+;Li 7 La 3-x Zr 2 O 12 : xLn 3+ ;
상기 화학식 1에 있어서,In Chemical Formula 1,
Ln은 Ce, Tb, Dy, Sm, Ho, Pr, Er, 또는 Yb 이고,Ln is Ce, Tb, Dy, Sm, Ho, Pr, Er, or Yb,
0≤x≤0.5 임.0≤x≤0.5.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 리튬계 가넷 형광체는 입방정계 가넷 결정 구조를 갖는 것일 수 있다.In one embodiment of the present application, the lithium-based garnet phosphor may have a cubic crystal garnet crystal structure.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 가넷 구조는 일반적으로 X3Y2Z3O12의 구조식으로서 구성되어 있는 구조를 의미하는 것으로서 [여기서, X는 정십이면체 자리(dodecahedral site), Y는 정팔면체 자리(octahedral site), Z는 정사면체 자리(tetrahedral site)임], 예를 들어, Li7La3Zr2O12 가넷 구조를 포함하는 것일 수 있다.In one embodiment of the present application, the garnet structure generally refers to a structure configured as a structural formula of X 3 Y 2 Z 3 O 12 [where X is a dodecahedral site, Y is a regular octahedron Site (octahedral site, Z is tetrahedral site)], for example, Li 7 La 3 Zr 2 O 12 It may be a garnet structure.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 가넷 구조 산화물 형광체는 황색, 적색, 녹색, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 발광을 포함하는 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 희토류 금속 이온인 Ce3 +, Tb3 +, Dy3 +, Sm3 +, Ho3 +, Pr3 +, Er3 +, 또는 Yb3+ 등의 종류에 따라, 각각 황색, 적색, 또는 녹색으로 발광할 수 있으며, 이들의 조합으로 백색광을 구현할 수 있다.In one embodiment of the present application, the garnet structured oxide phosphor may include luminescence selected from the group consisting of yellow, red, green, and combinations thereof. For example, depending on the type of the rare earth metal ions Ce 3 + , Tb 3 +, Dy 3 + , Sm 3 + , Ho 3 + , Pr 3 + , Er 3 + , or Yb 3+ , each yellow, It can emit red or green light, and a combination thereof can realize white light.
본원의 일 구현예에 따른 리튬계 가넷 형광체는, 고발광 강도, 고색순도, 및 고휘도 등을 가지기 때문에, LED, 특히 WLED 등 다양한 디스플레이용 형광체로서 적합하게 사용될 수 있다.Lithium-based garnet phosphor according to one embodiment of the present application, because it has a high luminescence intensity, high color purity, and high brightness, can be suitably used as a variety of phosphors for LED, especially WLED display.
본원의 제 2 측면은, 고상법(solid-state reaction method)을 이용한, 하기 화학식 1로서 표시되는 리튬계 가넷 형광체의 제조 방법을 제공한다:The second aspect of the present application provides a method for producing a lithium-based garnet phosphor represented by the following Chemical Formula 1 using a solid-state reaction method:
[화학식 1][Formula 1]
Li7La3-xZr2O12:xLn3+;Li 7 La 3-x Zr 2 O 12 : xLn 3+ ;
상기 화학식 1에 있어서,In Chemical Formula 1,
Ln은 Ce, Tb, Dy, Sm, Ho, Pr, Er, 또는 Yb 이고,Ln is Ce, Tb, Dy, Sm, Ho, Pr, Er, or Yb,
0≤x≤0.5 임.0≤x≤0.5.
본원의 제 2 측면에 따른 리튬계 가넷 형광체의 제조 방법에 대하여, 본원의 제 1 측면과 중복되는 부분들에 대해서는 상세한 설명을 생략하였으나, 그 설명이 생략되었더라도 본원의 제 1 측면에 기재된 내용은 본원의 제 2 측면에 동일하게 적용될 수 있다.Regarding the method for manufacturing a lithium-based garnet phosphor according to the second aspect of the present application, detailed descriptions of parts overlapping with the first aspect of the present application have been omitted, but the description of the first aspect of the present application is omitted even if the description is omitted. The same can be applied to the second aspect.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 고상법은, Li, La, Zr, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택된 금속의 산화물 또는 탄산염; 및 Ce, Tb, Dy, Sm, Ho, Pr, Er, 또는 Yb 등의 산화물 또는 탄산염을 혼합하여 약 100℃ 내지 약 1,000℃의 온도 범위에서 하소하고; 및 상기 하소된 분말을 약 1,000℃ 내지 약 2,000℃의 온도 범위에서 어닐링하여 리튬계 가넷 형광체를 수득하는 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the present application, the solid-phase method may include an oxide or carbonate of a metal selected from the group consisting of Li, La, Zr, and combinations thereof; And an oxide or carbonate such as Ce, Tb, Dy, Sm, Ho, Pr, Er, or Yb, and calcined in a temperature range of about 100 ° C to about 1,000 ° C; And annealing the calcined powder in a temperature range of about 1,000 ° C to about 2,000 ° C to obtain a lithium-based garnet phosphor, but may not be limited thereto.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 고상법은, 세라믹 제조 방법 중 가장 보편적인 방법으로서, 상기 고상법에 의해 상기 리튬계 가넷 형광체를 쉽고, 경제적으로 대량 생산할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. In one embodiment of the present application, the solid-phase method is the most common method among ceramic manufacturing methods, and the lithium-based garnet phosphor can be easily and economically mass-produced by the solid-phase method, but may not be limited thereto.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 하소하는 단계는 유기물과 같은 불순물을 제거하기 위해 수행되는 것일 수 있으며, 상기 하소는 약 100℃ 내지 약 1,000℃의 온도 범위에서 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 하소는 약 100℃ 내지 약 1,000℃, 약 100℃ 내지 약 800℃, 약 100℃ 내지 약 600℃, 약 100℃ 내지 약 400℃, 약 100℃ 내지 약 200℃, 약 200℃ 내지 약 1,000℃, 약 200℃ 내지 약 800℃, 약 200℃ 내지 약 600℃, 약 200℃ 내지 약 400℃, 약 400℃ 내지 약 1,000℃, 약 400℃ 내지 약 800℃, 약 400℃ 내지 약 600℃, 약 600℃ 내지 약 1,000℃, 약 600℃ 내지 약 800℃, 약 800℃ 내지 약 1,000℃, 또는 약 500℃ 내지 약 700℃, 약 100℃ 내지 약 800℃, 약 100℃ 내지 약 800℃, 약 100℃ 내지 약 800℃의 온도 범위에서 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the present application, the calcining step may be performed to remove impurities such as organic substances, and the calcining may be performed at a temperature range of about 100 ° C to about 1,000 ° C, but is not limited thereto. It may not. For example, the calcination is about 100 ° C to about 1,000 ° C, about 100 ° C to about 800 ° C, about 100 ° C to about 600 ° C, about 100 ° C to about 400 ° C, about 100 ° C to about 200 ° C, about 200 ° C To about 1,000 ° C, about 200 ° C to about 800 ° C, about 200 ° C to about 600 ° C, about 200 ° C to about 400 ° C, about 400 ° C to about 1,000 ° C, about 400 ° C to about 800 ° C, about 400 ° C to about 600 ° C, about 600 ° C to about 1,000 ° C, about 600 ° C to about 800 ° C, about 800 ° C to about 1,000 ° C, or about 500 ° C to about 700 ° C, about 100 ° C to about 800 ° C, about 100 ° C to about 800 ° C ℃, may be performed in a temperature range of about 100 ℃ to about 800 ℃, but may not be limited thereto.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 하소된 후 융제(flux) 추가가 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 하소된 후 소량의 융제가 첨가되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the present application, after the calcination, a flux may be added, but may not be limited thereto. For example, a small amount of flux may be added after the calcination, but may not be limited thereto.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 융제는 어닐링 온도보다 낮은 융점을 가지는 액상 형태일 수 있으며, 반응물 간의 전달자 역할을 수행하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the present application, the flux may be in a liquid form having a melting point lower than the annealing temperature, and may be a role of a transporter between reactants, but may not be limited thereto.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 융제는 최종 생성물에 잔존하지 않으며, 생성물의 결정 성장을 촉진시키는 것일 수 있다. In one embodiment of the present application, the flux does not remain in the final product, and may be to promote crystal growth of the product.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 융제는 예를 들어, 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 또는 할로겐 화합물일 수 있으며, 예를 들어, Li2CO3일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the present application, the flux may be, for example, an alkali metal, an alkaline earth metal, or a halogen compound, for example, Li 2 CO 3 , but may not be limited thereto.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 융제로 인하여 열처리 온도가 낮아질 수 있으며, 그에 따라 형광체의 생성 비용이 감소하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the present application, the heat treatment temperature may be lowered due to the flux, and thus the cost of generating the phosphor may be reduced, but may not be limited thereto.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 어닐링은 약 1,000℃ 내지 약 2,000℃의 온도 범위에서 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 어닐링 온도가 약 2,000℃를 초과하는 경우에는 응집이 심해지며, 상기 어닐링 온도가 약 1,000℃ 미만일 경우 단사정계 결정 구조를 가질 수 있으므로, 상기 어닐링은 약 1,000℃ 내지 약 2,000℃의 온도 범위에서 수행되는 것이 바람직하다.In one embodiment of the present application, the annealing may be performed at a temperature range of about 1,000 ° C to about 2,000 ° C, but may not be limited thereto. For example, when the annealing temperature exceeds about 2,000 ° C, aggregation becomes severe, and when the annealing temperature is less than about 1,000 ° C, it may have a monoclinic crystal structure, so the annealing is about 1,000 ° C to about 2,000 ° C. It is preferably carried out in the temperature range.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 어닐링은 약 1,000℃ 내지 약 2,000℃, 약 1,000℃ 내지 약 1,800℃, 약 1,000℃ 내지 약 1,600℃, 약 1,000℃ 내지 약 1,400℃, 약 1,000℃ 내지 약 1,200℃, 약 1,200℃ 내지 약 2,000℃, 약 1,200℃ 내지 약 1,800℃, 약 1,200℃ 내지 약 1,600℃, 약 1,200℃ 내지 약 1,400℃, 약 1,400℃ 내지 약 2,000℃, 약 1,400℃ 내지 약 1,800℃, 약 1,400℃ 내지 약 1,600℃, 약 1,600℃ 내지 약 2,000℃, 약 1,600℃ 내지 약 1,800℃, 약 1,800℃ 내지 약 2,000℃, 또는 약 1,500℃ 내지 약 1,700℃의 온도 범위에서 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the present application, the annealing is about 1,000 ° C to about 2,000 ° C, about 1,000 ° C to about 1,800 ° C, about 1,000 ° C to about 1,600 ° C, about 1,000 ° C to about 1,400 ° C, about 1,000 ° C to about 1,200 ° C , About 1,200 ° C to about 2,000 ° C, about 1,200 ° C to about 1,800 ° C, about 1,200 ° C to about 1,600 ° C, about 1,200 ° C to about 1,400 ° C, about 1,400 ° C to about 2,000 ° C, about 1,400 ° C to about 1,800 ° C, about 1,400 ° C to about 1,600 ° C, about 1,600 ° C to about 2,000 ° C, about 1,600 ° C to about 1,800 ° C, about 1,800 ° C to about 2,000 ° C, or about 1,500 ° C to about 1,700 ° C may be performed in the temperature range, but It may not be limited.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 어닐링은 세라믹 결정을 합성하는 공정으로서, 상기 어닐링을 통해 활성체가 모체 격자에 들어갈 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the present application, the annealing is a process of synthesizing ceramic crystals, and the active material may enter the matrix lattice through the annealing, but may not be limited thereto.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 리튬계 가넷 형광체는 상기 어닐링을 통해 입방정계 결정 구조를 갖는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. In one embodiment of the present application, the lithium-based garnet phosphor may have a cubic crystal structure through the annealing, but may not be limited thereto.
이하, 본원의 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 하나, 하기의 실시예는 본원의 이해를 돕기 위하여 예시하는 것 일뿐, 본원의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through the examples of the present application, but the following examples are only illustrative to aid understanding of the present application, and the contents of the present application are not limited to the following examples.
[실시예] [Example]
리튬계 가넷 형광체의 제조Preparation of lithium-based garnet phosphor
Li7La3 - xZr2O12:xLn (0≤x≤0.10, Ln = Ce3 + 또는 Tb3 +) 형광체를 고상법 공정을 통해 제조하였다. 상기 공정에서 사용된 출발 물질은 다음과 같다: La2O3 (High Purity Chemical, 99.99%), ZrO(NO3)2 (High Purity Chemical, 98%), Li2CO3 (High Purity Chemical, 99%), CeO2 (High Purity Chemical, 99.99%), 및 Tb4O7 (High Purity Chemical, 99%). Li 7 La 3 - x Zr 2 O 12 : xLn (0≤x≤0.10, Ln = Ce 3 + or Tb 3 + ) phosphor was prepared through a solid-state process. The starting materials used in the above process are: La 2 O 3 (High Purity Chemical, 99.99%), ZrO (NO 3 ) 2 (High Purity Chemical, 98%), Li 2 CO 3 (High Purity Chemical, 99) %), CeO 2 (High Purity Chemical, 99.99%), and Tb 4 O 7 (High Purity Chemical, 99%).
먼저, Li2CO3, La2O3, ZrO(NO3)2, CeO2, 및 Tb4O7을 칭량하여, 상기 칭량된 분말을 아세톤 (5 mL)과 혼합하였고, 상기 혼합물을 막자와 모르타르를 사용하여 30 분 동안 균질하게 혼합하였다. 후속되는 어닐링 공정 동안 Li2O의 손실을 보충하기 위해, 과량의 Li2CO3(10 중량%)을 출발 물질에 첨가하였다. 그 후, 상기 혼합된 분말을 알루미나 도가니로 옮겨 900℃에서 5 시간 동안 하소하였다. 상기 Li7La3 -xZr2O12:xCe3+ (0≤x≤0.10) 형광체의 하소된 분말을, 980℃에서 5 시간 동안 어닐링한 후 분쇄하고 이를 980℃에서 5 시간 동안 어닐링하였다. Li7La3 - xZr2O12:xTb3 + (0≤x≤0.10) 형광체의 경우, 하소 분말을 환원 분위기 (5% H2 + 95% N2)에서 980℃에서 5 시간 동안 어닐링하였다.First, Li 2 CO 3 , La 2 O 3 , ZrO (NO 3 ) 2 , CeO 2 , and Tb 4 O 7 were weighed, and the weighed powder was mixed with acetone (5 mL), and the mixture was blocked with pestle. Mix homogeneously for 30 minutes using mortar. To compensate for the loss of Li 2 O during the subsequent annealing process, excess Li 2 CO 3 (10% by weight) was added to the starting material. Thereafter, the mixed powder was transferred to an alumina crucible and calcined at 900 ° C for 5 hours. The calcined powder of the Li 7 La 3 -x Zr 2 O 12 : xCe 3+ (0≤x≤0.10) phosphor was annealed at 980 ° C for 5 hours, then pulverized and annealed at 980 ° C for 5 hours. For the Li 7 La 3 - x Zr 2 O 12 : xTb 3 + (0≤x≤0.10) phosphor, the calcined powder was annealed at 980 ° C for 5 hours in a reducing atmosphere (5% H 2 + 95% N 2 ). .
리튬계 가넷 형광체의 특성 분석Characterization of lithium-based garnet phosphors
상기 제조된 리튬계 가넷 형광체의 결정 구조를 Cu Kα 선 (α=1.5406)을 이용한 X-선 회절분석기 (XRD; Rigaku RINT2000, Japan)를 사용하여 분석하였다. 상기 형광체의 PL (photoluminescence; 발광) 스펙트럼을 제논 램프가 장착된 분광 형광 측정기 (FS-2, Scinco Co., Korea)를 사용하여 수득하였다. 모든 발광 스펙트럼은 동일한 양의 제조된 형광체를 사용하여 얻었으며 동일한 조건 하에서 기록하였다. CIE 계산기를 사용하여 관찰된 발광 스펙트럼으로부터 CIE (Commission Internationale de l' Eclairage) 색도 좌표 (x, y)를 계산하였다. 또한, CIE 좌표 (x, y) 데이터를 사용하여 상관 색온도 (correlated color temperate; CCT)와 색 순도를 계산하였다.The crystal structure of the prepared lithium-based garnet phosphor is Cu Kα line (α = 1.5406 ) Was analyzed using an X-ray diffractometer (XRD; Rigaku RINT2000, Japan). The PL (photoluminescence) spectrum of the phosphor was obtained using a spectrofluorimeter equipped with a xenon lamp (FS-2, Scinco Co., Korea). All emission spectra were obtained using the same amount of phosphor prepared and recorded under the same conditions. The CIE (Commission Internationale de l'Eclairage) chromaticity coordinates (x, y) were calculated from the observed emission spectrum using a CIE calculator. In addition, correlated color temperate (CCT) and color purity were calculated using CIE coordinate (x, y) data.
모체 물질로서 LiLi as a parent material 77 LaLa 3-x3-x ZrZr 22 OO 1212 의 선택Choice of
본 실시예에서, Li7La3Zr2O12를 호스트 물질로서 선택하였고 Ce3 + 또는 Tb3 +가 도핑된 Li7La3Zr2O12 형광체의 구조 및 PL 특성을 연구하였다.In this example, Li 7 La 3 Zr 2 O 12 was selected as the host material and the structure and PL characteristics of the Li 7 La 3 Zr 2 O 12 phosphor doped with Ce 3 + or Tb 3 + were studied.
실시예Example 1: One: LiLi 77 LaLa 33 -- xx ZrZr 22 OO 1212 :: xx CeCe 33 + + (0≤(0≤ xx ≤0.10) 형광체 ≤0.10) phosphor
Li7La3Zr2O12 의 결정 구조를 확인하기 위한 구조 파라미터를 종래 문헌으로부터 수득하였다. 상기 Li7La3Zr2O12에 대한 JCPDS 데이터를 사용할 수 없었으므로, Li7La3- x Zr2O12:xCe3+ 형광체의 XRD 패턴을 종래 문헌에 보고된 Li7La3Zr2O12의 XRD 패턴과 비교하였다. Li7La3 - x Zr2O12:xCe3 + 형광체의 XRD 패턴은, 종래 보고된 Li7La3Zr2O12의 XRD 패턴과 일치하였다(도 1). 분석 결과 및 구조 파라미터를 각각 표 1 및 표 2에 요약하였다. 상기 Li7La3 - x Zr2O12:xCe3 + (0≤x≤0.10) 형광체는 입방정계 결정 구조 및 I41acd 공간 그룹을 갖는다. 상기 도펀트와 관련된 어떠한 불순물 피크도 관찰되지 않았다. 상기 Li7La3 - x Zr2O12:xCe3 + (0≤x≤0.10) 형광체의 XRD 패턴을 도 2에 나타내었다.Structural parameters for confirming the crystal structure of Li 7 La 3 Zr 2 O 12 were obtained from conventional literature. Since the JCPDS data for the Li 7 La 3 Zr 2 O 12 could not be used, the XRD pattern of the Li 7 La 3- x Zr 2 O 12 : x Ce 3+ phosphor was reported in the literature Li 7 La 3 Zr 2 It was compared with the XRD pattern of O 12 . The XRD pattern of the Li 7 La 3 - x Zr 2 O 12 : x Ce 3 + phosphor was consistent with the XRD pattern of the previously reported Li 7 La 3 Zr 2 O 12 (FIG. 1). Analysis results and structural parameters are summarized in Table 1 and Table 2, respectively. The Li 7 La 3 - x Zr 2 O 12 : x Ce 3 + (0≤x≤0.10) phosphor has a cubic crystal structure and an I4 1 acd space group. No impurity peaks associated with the dopant were observed. The XRD pattern of the Li 7 La 3 - x Zr 2 O 12 : x Ce 3 + (0≤x≤0.10) phosphor is shown in FIG. 2.
466 nm에서 모니터링된 상기 Li7La3 - x Zr2O12:xCe3 + (0.02≤x≤0.10) 형광체의 여기 스펙트럼을 도 3에 나타내었다. 상기 여기 스펙트럼은 260 nm 및 415 nm에서 두 개의 넓은 대역을 보여주고 있다. 상기 밴드들은 Ce3 + 이온의 4f1 (2F5/2) -> 4f05d1 (2D5/2 및 2D3 /2) 전이 때문이다. 415 nm에서의 넓은 밴드는 청색 LED 칩의 발광과 일치하며, 따라서 상기 Li7La3 - x Zr2O12:xCe3 + 형광체를 백색 LED의 청색 LED 칩에 사용할 수 있음을 나타낸다. The excitation spectrum of the Li 7 La 3 - x Zr 2 O 12 : x Ce 3 + (0.02≤x≤0.10) phosphor monitored at 466 nm is shown in FIG. 3. The excitation spectrum shows two broad bands at 260 nm and 415 nm. The bands 4f 1 (2 F 5/2) of the Ce + 3-ion is due> 4f 0 5d 1 (2 D 5/2 and 2 D 3/2) transition. Broad band at 415 nm is consistent with the emission of the blue LED chip, so that the Li 7 La 3 - x Zr 2 O 12: x
260 nm 여기 하에서 수득된 상기 Li7La3 - x Zr2O12:xCe3 + (0.02≤x≤0.10) 형광체의 발광 스펙트럼을 도 4에 나타내었다. 상기 발광 스펙트럼은 5d 여기 상태에서 4f 기저 상태 (2F5/2 및 2F7/2) 로의 Ce3 + 이온 전이 때문이고, 427 nm 및 466 nm에 중심을 둔 넓은 비대칭 형태를 보이고 있다.The emission spectrum of the Li 7 La 3 - x Zr 2 O 12 : x Ce 3 + (0.02≤x≤0.10) phosphor obtained under 260 nm excitation is shown in FIG. 4. The emission spectrum is due to 5d where 4f ground state (2 F 5/2 and 2 F 7/2) Ce 3 + ions to the transition from the state, showing a broad asymmetric shape centered at 427 nm and 466 nm.
실시예Example 2: 2: LiLi 77 LaLa 33 -- xx ZrZr 22 OO 1212 :: xx TbTb 33 + + (0≤(0≤ xx ≤0.10) 형광체≤0.10) phosphor
상기 Li7La3 - x Zr2O12:xTb3 + (0≤x≤0.10) 형광체의 결정 구조를 조사하기 위해, 도 5에 나타낸 바와 같은 XRD 패턴을 수득하였다. 상기 Li7La3 - x Zr2O12:xTb3 + (0≤x≤0.10) 형광체의 XRD 패턴은 Li7La3Zr2O12에 대해 보고된 패턴과 잘 일치하였으며, 입방정계 구조와 I41acd 공간 그룹을 가지고 있음을 알 수 있다. 도핑되지 않은 Li7La3Zr2O12와, Tb3 + 이온이 도핑된 상기 Li7La3 - x Zr2O12 (0.02≤x≤0.10) 형광체 사이에 큰 차이는 관찰되지 않았으며, 이것은 상기 도핑된 Tb3 + 이온이 Li7La3Zr2O12의 결정 구조에 영향을 미치지 않음을 의미한다.In order to investigate the crystal structure of the Li 7 La 3 - x Zr 2 O 12 : x Tb 3 + (0≤x≤0.10) phosphor, an XRD pattern as shown in FIG. 5 was obtained. The XRD pattern of the Li 7 La 3 - x Zr 2 O 12 : x Tb 3 + (0≤x≤0.10) phosphor was in good agreement with the pattern reported for Li 7 La 3 Zr 2 O 12 , and the cubic structure and It can be seen that I4 has 1 acd space group. No significant difference was observed between the undoped Li 7 La 3 Zr 2 O 12 and the T 7 3 + doped Li 7 La 3 - x Zr 2 O 12 (0.02≤x≤0.10) phosphor, It means that the doped Tb 3 + ion does not affect the crystal structure of Li 7 La 3 Zr 2 O 12 .
545 nm에서 모니터링된, 상기 Li7La3 - x Zr2O12:xTb3 + (0.02≤x≤0.10) 형광체의 여기 스펙트럼을 도 6에 나타냈다. 262 nm 및 298 nm에서 관찰된 밴드는 Tb3 + 이온의 4f8 → 4f75d1 전이에서 파생된 스핀 허용 및 스핀 금지 전이에 기인한다. 355 nm, 373 nm, 380 nm 및 489 nm에서 관찰된 약한 피크는 각각 Tb3 + 이온의 7F6 → 5D2, 7F6 → 5L10, 7F6 → 5D3 및 7F6 → 5D4 전이 때문이며, 이것은 상기 Tb3 + 이온의 4f8-4f8 금지 전이(forbidden transition)에 해당한다. 262 nm에서 관찰된 피크의 강도는 상기 Tb3 + 농도가 6 mol%까지 증가함에 따라 증가하고, 그 이상의 Tb3 + 농도에서는 감소하였다.The excitation spectrum of the Li 7 La 3 - x Zr 2 O 12 : x Tb 3 + (0.02≤x≤0.10) phosphor monitored at 545 nm is shown in FIG. 6. The band observed at 262 nm and 298 nm is due to the spin-allowed and the spin forbidden transition derives from the 4f 8 → 4f 7 5d 1 transition of Tb 3 + ions. The weak peaks observed at 355 nm, 373 nm, 380 nm and 489 nm are 7 F 6 → 5 D 2 , 7 F 6 → 5 L 10 , 7 F 6 → 5 D 3 and 7 F 6 of Tb 3 + ions, respectively. → due to the 5 D 4 transition, which corresponds to the 4f 8 -4f 8 forbidden transition of the Tb 3 + ion. The intensity of the peak observed at 262 nm increases as the Tb + 3 concentration is increased up to 6 mol%, which was reduced at higher Tb + 3 concentration.
도 7(a)에 나타낸 바와 같이, 상기 Li7La3 - x Zr2O12:xTb3 + (0.02≤x≤0.10) 형광체의 발광 스펙트럼은 383 nm, 417 nm, 438 nm, 및 470 nm 에서 4 개의 피크를 나타냈으며, 이것은 각각 Tb3 + 이온의 5D3 → 7F6, 5D3 → 7F5, 5D3 → 7F4, 및 5D3 → 7F3 전이 때문이다. 또한, 488 nm, 545 nm, 592 nm 및 662 nm의 피크는 각각 Tb3 +의 5D4 → 7F6, 5D4 → 7F5, 5D4 → 7F4 및 5D4 → 7F3 전이에 기인하였다. 그 중, 545 nm에 있는 가장 강한 피크 (5D4 → 7F5)는 녹색 발광에 해당한다. Tb3 + 이온의 농도가 2 mol%에서 10 mol%로 증가함에 따라, 5D3 → 7F6 전이에 의해 야기된 발광의 강도는 다소 감소하지만, 5D4 → 7F5 전이에 의해 야기된 발광의 강도는 교차 이완 (cross relaxation) 과정으로 인해 증가하였다 [도 7 (b)].As shown in Figure 7 (a), the Li 7 La 3 - x Zr 2 O 12 : x Tb 3 + (0.02≤x≤0.10) phosphor emission spectrum of 383 nm, 417 nm, 438 nm, and 470 nm Showed four peaks at 5 D 3 → 7 F 6 and 5 D 3 of Tb 3 + ions, respectively. → 7 F 5 , 5 D 3 → 7 F 4 , and 5 D 3 → 7 F 3 because of the transition. In addition, the peaks of 488 nm, 545 nm, 592 nm, and 662 nm are 5 D 4 → 7 F 6 , 5 D 4 → 7 F 5 , 5 D 4 → 7 F 4 and 5 D 4 → 7 of Tb 3 + , respectively. Due to the F 3 transition. Among them, the strongest peak at 545 nm ( 5 D 4 → 7 F 5 ) corresponds to green emission. As the concentration of Tb 3 + ion increased from 2 mol% to 10 mol%, 5 D 3 → intensity of the light emission caused by the 7 F 6 transitions are somewhat reduced, but, 5 D 4 → caused by the 7 F 5 transition The intensity of emitted light increased due to the cross relaxation process [Fig. 7 (b)].
상기 Li7La3 - x Zr2O12:xTb3 + (0.02≤x≤0.10) 형광체의 CIE 색도 좌표 (x, y)는 도 8에 나타나 있다. Tb3 + 이온의 농도가 증가함에 따라 발광색은 백색 근처에서 녹색으로 변화하였다. 표 3은, 계산된 CIE 좌표 (x, y), CCT, (5D0 → 7F2)/(5D0 → 7F1) 및 색순도를 나타낸다. 계산된 CCT는 상기 Tb3 + 농도가 증가함에 따라 감소하였다. 또한, 상기 Li7La3 - x Zr2O12:xTb3 + (0.02≤x≤0.10) 형광체의 색순도는 14.9% 내지 28.8% 범위였다.The CIE chromaticity coordinates (x, y) of the Li 7 La 3 - x Zr 2 O 12 : x Tb 3 + (0.02≤x≤0.10) phosphor are shown in FIG. 8. As the concentration of Tb 3 + ion increased, the emission color changed from white to green. Table 3 shows the calculated CIE coordinates (x, y), CCT, ( 5 D 0 → 7 F 2 ) / ( 5 D 0 → 7 F 1 ) and color purity. Calculated CCT decreased as the Tb + 3 concentration. In addition, the color purity of the Li 7 La 3 - x Zr 2 O 12 : x Tb 3 + (0.02≤x≤0.10) phosphor was in the range of 14.9% to 28.8%.
본 실시예에서, 희토류 금속 이온(Ce3 + 또는 Tb3 +)이 도핑된 신규 리튬계 가넷 Li7La3-xZr2O12 형광체를 고상법으로 제조하였다. 본원에 의하여 Ce3 + 또는 Tb3 +가 도핑된 Li7La3-xZr2O12 형광체의 결정 구조 및 PL 특성을 처음으로 연구하였다. 상기 신규 리튬계 가넷 형광체는 Ce3 + 또는 Tb3 + 이온을 첨가하여 각각 황색 또는 녹색을 발광하며, 그에 따라 백색 LED에 응용될 수 있는 유망한 형광체이다.In this example, a novel lithium-based garnet Li 7 La 3-x Zr 2 O 12 phosphor doped with rare earth metal ions (Ce 3 + or Tb 3 + ) was prepared by a solid-phase method. The crystal structure and PL properties of the Li 7 La 3-x Zr 2 O 12 phosphor doped with Ce 3 + or Tb 3 + were first studied by the present application. The new lithium-based garnet phosphor is a promising phosphors that respectively emit yellow or green by the addition of Ce + 3 or Tb 3 + ion, and therefore can be applied to the white LED.
전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The foregoing description of the present application is for illustration, and a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present application belongs will understand that it is possible to easily change to other specific forms without changing the technical spirit or essential characteristics of the present application. Therefore, it should be understood that the above-described embodiments are illustrative in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may be implemented in a combined form.
본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present application is indicated by the claims, which will be described later, rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and equivalent concepts should be interpreted to be included in the scope of the present application.
Claims (5)
빛 조사시, Tb3+ 이온의 농도가 증가함에 따라 발광색은 옅은 녹색에서 녹색으로 변화하는 것인, 리튬계 가넷 형광체:
[화학식 1]
Li7La3-xZr2O12:xLn3+;
상기 화학식 1에 있어서,
Ln은 Tb이고,
0<x≤0.5 임.
A lithium-based garnet phosphor represented by the following Chemical Formula 1,
Lithium-based garnet phosphors in which light emission color changes from light green to green as the concentration of Tb 3+ ions increases upon irradiation with light:
[Formula 1]
Li 7 La 3-x Zr 2 O 12 : xLn 3+ ;
In Chemical Formula 1,
Ln is Tb,
0 <x≤0.5.
상기 리튬계 가넷 형광체는 입방정계 가넷 결정 구조를 갖는 것인, 리튬계 가넷 형광체.
According to claim 1,
The lithium-based garnet phosphor has a cubic crystal garnet crystal structure, a lithium-based garnet phosphor.
상기 리튬계 가넷 형광체는 녹색 발광을 포함하는 것인, 리튬계 가넷 형광체.
According to claim 1,
The lithium-based garnet phosphor is to include green light emission, lithium-based garnet phosphor.
[화학식1]
Li7La3-xZr2O12:xLn3+;
상기 화학식 1에 있어서,
Ln은 Tb이고,
0<x≤0.5임.
Method for preparing a lithium-based garnet phosphor represented by the following formula (1) using a solid-state reaction method:
[Formula 1]
Li 7 La 3-x Zr 2 O 12 : xLn 3+ ;
In Chemical Formula 1,
Ln is Tb,
0 <x≤0.5.
상기 고상법은,
Li, La, Zr, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택된 금속의 산화물 또는 탄산염; 및 Tb의 산화물 또는 탄산염을 혼합하여 100℃ 내지 1,000℃의 온도 범위에서 하소하고; 및
상기 하소된 분말을 1,000℃ 내지 2,000℃의 온도 범위에서 어닐링하여 리튬계 가넷 형광체를 수득하는 것을 포함하는 것인,
리튬계 가넷 형광체의 제조 방법.
The method of claim 4,
The solid phase method,
An oxide or carbonate of a metal selected from the group consisting of Li, La, Zr, and combinations thereof; And mixing the oxide or carbonate of Tb and calcining in a temperature range of 100 ° C to 1,000 ° C; And
It comprises annealing the calcined powder in a temperature range of 1,000 ℃ to 2,000 ℃ to obtain a lithium-based garnet phosphor,
Method for producing lithium-based garnet phosphor.
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