KR20040080883A - Red phosphor comprising samarium for light emitted diode - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A light emitting diode having an yttrium aluminate-based red fluorescent substance is provided, to improve emission luminance by using europium and samarium as a co-activator. CONSTITUTION: The light emitting diode comprises a UV LED chip which emits light in a wavelength range of 360-410 nm, is received in the cup located in the terminal of the frame of a cathode lead, and is connected with an anode lead and a cathode lead by a wire; and an epoxy mold layer which surrounds the UV LED chip in the cup, wherein the epoxy mold layer comprises a samarium-containing yttrium aluminate-based red fluorescent substance which comprises a yttrium aluminate-based matrix containing europium and samarium represented by (Y_1-a Eu_a)3Al5O12:Sm_b (0.05<=a<=0.3 and 0<b<=0.3).

Description

사마륨을 포함하는 알루미늄산이트륨계 적색형광체를 갖는 발광다이오드{Red phosphor comprising samarium for light emitted diode}Red phosphor containing samarium for light emitted diode

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.The present invention relates to a light emitting diode, and more particularly, aluminum containing samarium having improved luminous brightness by adding europium oxide and samarium oxide as an active agent to yttrium aluminium (Y 3 Al 5 O 12 ), which is a phosphor matrix. A light emitting diode having a yttrium-based red phosphor.

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.In order to manufacture LEDs such as red, green, and blue, it is necessary to manufacture different substrates such as GaAs, AlGaInP, InGaN, and GaN to utilize different semiconductor thin films, which causes high investment cost and high manufacturing cost in the LED manufacturing process. Have Therefore, if it is possible to manufacture LEDs emitting red, green, and blue light using the same semiconductor thin film, the process can be simplified, and manufacturing and investment costs can be drastically reduced.

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.In addition, the white LED, which is in the spotlight as a back light source for LCDs such as lighting, notebooks, and mobile phones, is currently manufactured by combining a YAG: Ce phosphor with a blue LED. White LEDs using blue LEDs have many problems with fluorescent materials suitable for the manufacture of white LEDs by mixing blue and yellow by exciting a yellow phosphor located in an upper layer by a blue light source having a wavelength of 450 to 470 nm. That is, with a blue LED having a wavelength of 450 ~ 470nm, it is difficult to implement only a white LED using YAG: Ce.

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.To solve these problems, efforts are being made to develop red, green, blue and white LEDs utilizing UV LEDs. That is, it is urgent to develop red, green, and blue fluorescent materials having excellent luminous efficiency from an excitation energy source between 350 and 410 nm.

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.On the other hand, a fluorescent material having excellent efficiency for long wavelength UV is also very important in the development of a fluorescent material for an active light emitting liquid crystal display device. In the active light emitting liquid crystal display, a light source irradiated from a back light source passes through a liquid crystal layer that prevents light from passing through the light by using an alignment property, and the back light passing through the liquid crystal layer excites a phosphor to realize a desired image. Is configured to. The active light emitting liquid crystal display device having such a structure needs to have excellent efficiency of the phosphor since the rear light source directly excites the phosphor coated on the front surface of the liquid crystal display device to emit light.

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 액정표시소자개발에 있어서도 매우 중요하다.In active light emitting liquid crystal display device, long wavelength UV of 380 ~ 420nm wavelength should be used as a back light source for the protection of liquid crystal. The development of red fluorescent material with high efficiency in long wavelength UV is the same as the development of red and white LED. It is also very important in the development of liquid crystal display devices.

현재 장파장 UV용으로 개발되어진 무기계 형광물질로는 K5Eu(WO4)6.25등이 있지만, 410nm 이상의 여기에너지원에서 발광효율이 매우 낮은 문제점을 가지고 있다.Inorganic fluorescent materials currently developed for long wavelength UV include K 5 Eu (WO 4 ) 6.25 , but have a very low luminous efficiency at excitation energy sources of 410 nm or more.

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.Accordingly, an object of the present invention is to use yttrium aluminum (Y 3 Al 5 O 12 ) using yttrium oxide (Y 2 O 3 ) and aluminum oxide (Al 2 O 3 ) as the raw material of the phosphor as a parent and to study here By adding europium oxide (Eu 2 O 3 ) and samarium oxide (Sm 2 O 3 ) to provide a light emitting diode having a yttrium-aluminum-based red phosphor containing samarium excellent emission intensity by an excitation light source of 350 ~ 410nm have.

도 1은 본 발명의 형광물질을 활용한 리드타입 발광다이오드 개략적인 구성도 및 일부 확대단면도,1 is a schematic configuration diagram and a partially enlarged cross-sectional view of a lead type light emitting diode using the fluorescent material of the present invention;

도 2는 본 발명의 형광체 및 이중몰드를 활용한 리드타입 발광다이오드 개략적인 구성도 및 일부 확대단면도,2 is a schematic configuration diagram and partly enlarged cross-sectional view of a lead type light emitting diode using the phosphor and the double mold of the present invention;

도 3은 본 발명의 형광체를 활용한 리플렉터 사출구조타입의 표면실장형 발광다이오드의 단면도,3 is a cross-sectional view of a surface mounted light emitting diode of a reflector injection structure type utilizing the phosphor of the present invention;

도 4는 본 발명의 형광체 및 이중몰드를 활용한 리플렉터 사출구조타입의 표면실장형 발광다이오드의 단면도,4 is a cross-sectional view of a surface mounted light emitting diode of a reflector injection structure type utilizing a phosphor and a double mold of the present invention;

도 5는 본 발명의 형광체를 활용한 PCB 타입의 표면실장형 발광다이오드의 단면도,5 is a cross-sectional view of a PCB-type surface mounted light emitting diode utilizing the phosphor of the present invention;

도 6은 본 발명의 사마륨을 첨가한 적색형광물질의 흡수스펙트럼을 나타낸 그래프,Figure 6 is a graph showing the absorption spectrum of the red phosphor added with samarium of the present invention,

도 7은 사마륨을 첨가하지 않은 적색형광물질과 본 발명의 사마륨을 첨가한 적색형광물질의 상대 빛 발광스펙트럼을 나타낸 그래프,7 is a graph showing a relative light emission spectrum of a red fluorescent substance without added samarium and a red fluorescent substance added with samarium of the present invention;

도 8은 사마륨을 첨가량에 따른 상대 발광 강도를 나타낸 그래프이다.8 is a graph showing relative light emission intensity according to the amount of samarium added.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

3, 10, 20 : LED칩3, 10, 20: LED chip

4, 11, 22 : 애노드 리드4, 11, 22: anode lead

5, 12, 21 : 캐소드 리드5, 12, 21: cathode lead

6, 6', 13, 13', 23 : 에폭시 몰드층6, 6 ', 13, 13', 23: epoxy mold layer

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.A light emitting diode having a yttrium-aluminum-based red phosphor containing samarium of the present invention for achieving the above object of the present invention is characterized by using a yttrium-aluminum-based red phosphor represented by the following formula (1).

(Y1-aEua)3Al5O12:Smbㆍㆍㆍㆍㆍㆍ「화학식 1」(Y 1-a Eu a ) 3 Al 5 O 12 : Sm b [ Formula 1]

상기 「화학식 1」에서 0.05≤a≤0.3이고, 0<b≤0.3이다.In said "formula 1", it is 0.05 <= a <= 0.3 and 0 <b <= 0.3.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.Hereinafter, the preferred embodiment of the present invention will be described in detail.

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.1 is a schematic configuration diagram and a partially enlarged cross-sectional view of a lead type light emitting diode using the fluorescent material of the present invention. As shown in FIG. 1, the lead type white light emitting diode of the present invention is manufactured by filling a phosphor pigment in a container in which a reflector in a cup form is implemented as a conventional structure. That is, using the anode wire (anode wire 1) and the cathode wire (cathode wire 2) to connect the LED chip 3, the anode lead (anode lead) 4 and the cathode lead (cathode lead) 5, respectively, An epoxy mold layer 6 in which a phosphor and an epoxy are mixed is formed in the cup, and the epoxy mold layer 6 is formed, and the surrounding material 7 is molded by encapsulating a colorless or colored translucent resin and encapsulated therein. consist of. However, the epoxy mold layer 6 is characterized in that it contains a yttrium aluminum-based red phosphor containing samarium as a feature of the present invention.

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.2 is a schematic configuration diagram and a partially enlarged cross-sectional view of a lead type light emitting diode using the phosphor and the double mold of the present invention. 2 is different from that of forming a mold material having a two-layer structure inside the cup as compared to FIG. 1. That is, a silicon layer or a mold material 8 is formed by laminating a transparent material including silicon having transparent properties up to and including an area around the LED chip 3 bonded to the chip inside the cup. It is preferable to laminate | stack the said silicon layer or the mold material 8 by the height set in the range of 100 micrometers-200 micrometers in consideration that the depth inside a cup has a value within the range of 0.25 mm-0.55 mm. This is a height considering that the height of the LED chip 3 is about 100㎛ based on the bottom surface inside the cup. The epoxy mold layer 6 'having the yttrium-aluminum-based red phosphor containing samarium of the present invention is laminated on the silicon layer or the mold material 8 so as to have the same surface as the upper surface of the upper end of the cup.

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.3 is a cross-sectional view of a surface mounted light emitting diode of a reflector injection structure type utilizing the phosphor of the present invention. As shown in FIG. 3, an LED chip 10, a metal post (anode lead 11), a metal post (cathode lead 12), and an epoxy mold layer 13 including phosphors are formed. The LED chip 10 and the metal posts 11 and 12 are respectively connected to N-type electrodes and P-type electrodes by tax wires 14, respectively. The epoxy mold layer 13 is an epoxy mold layer 13 including a phosphor having a yttrium-aluminum-based red phosphor containing samarium of the present invention, and includes an upper portion of the LED chip 10 and stacked on the bottom of a cup. Let's do it. Then, a transparent silicon layer or a mold material is laminated on the epoxy mold layer 13 to have the same surface as the upper surface of the upper end of the cup.

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 또는몰드재(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.4 is a cross-sectional view of a surface mounted light emitting diode of a reflector injection structure type utilizing a phosphor and a double mold of the present invention. 4 differs from that in which the mold material of the two-layer structure of FIG. 3 was formed, compared with what formed the mold material of the three-layer structure. That is, first, the transparent silicon layer or the mold material 15 is first stacked on the inner bottom of the cup including the upper portion of the LED chip 10, and then the samarium of the present invention is placed on the transparent silicon layer or the mold material 15. Forming an epoxy mold layer (13 ') comprising a phosphor having a yttrium-aluminum-based red phosphor comprising a transparent silicon layer or a mold material having the same surface as the upper surface of the top of the cup on the epoxy mold layer (13') Laminated.

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.5 is a cross-sectional view of a PCB-type surface mounted light emitting diode utilizing the phosphor of the present invention. As shown in FIG. 5, an LED chip 20, a metal post (anode lead 22), a metal post (cathode lead 21), and an epoxy mold layer 23 including phosphors are formed. The LED chip 20 and the metal posts 21 and 22 are respectively connected with N-type electrodes and P-type electrodes by tax lines. The epoxy mold layer 23 is an epoxy mold layer 23 including a phosphor having a yttrium-aluminum-based red phosphor containing samarium of the present invention, and is laminated at a predetermined height including an upper portion of the LED chip 20. . Then, a transparent silicon layer or a mold material is laminated on the epoxy mold layer.

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.The light emitting diodes shown in FIGS. 2 and 4 form shrinkage-expansion of the epoxy mold layers 6 'and 13' by forming transparent silicon layers or mold materials 8 and 15 on top of the LED chips 3 and 10. In addition to preventing the stress of the LED chips 3 and 10 applied by the light path, the light path difference of the light is reduced by the transparent silicon layer or the mold materials 8 and 15 during light emission, thereby improving the brightness.

상기한 발광다이오드에 적용된 사마륨을 포함하는 알루미늄산이트륨계 적색형광체에 대해 설명한다.A yttrium-aluminum-based red phosphor containing samarium applied to the light emitting diodes will be described.

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.In the present invention, the result of excellent red light emission luminance is obtained by adding europium oxide (Eu 2 O 3 ) and samarium oxide (Sm 2 O 3 ) to yttrium aluminium (Y 3 Al 5 O 12 ) as a activator. In particular, the yttrium-based red phosphor is sufficiently excited by a light source generated from 350 to 410 nm UV LED to emit red light, which is excellent in luminescence intensity and is suitable for UV LEDs and active light emitting liquid crystal display devices.

이와 같은 본 발명에 사용되는 알루미늄산이트륨(Y3Al5O12)계 적색형광체를 그 제조방법에 의거하여 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.Such a yttrium aluminum (Y 3 Al 5 O 12 ) -based red phosphor used in the present invention will be described in more detail based on the manufacturing method as follows.

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.First, yttrium oxide (E 2 O 3 ) and samarium oxide (Sm 2 O 3 ) are added and mixed as yttria (Y 2 O 3 ) and aluminum oxide (Al 2 O 3 ) as a activator. At this time, yttrium oxide used as a study aid is added to 0.1 mol known and samarium oxide to 0.01 to 0.3 mol, preferably 0.01 to 0.05 mol, if the amount is less than 0.01 mol to function as a study aid If the amount is not sufficient, and if it exceeds 0.05 mol, there may be a problem in that the luminance decreases due to the concentration?

상기와 같은 형광체 원료물질과 공부활제를 원하는 조성에 따른 각각의 소정비가 되도록 평량하고 보다 효과적인 혼합을 위해 아세톤 용매 하에서 볼밀링(ballmilling) 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.Mixing the phosphor raw material and the study agent as described above in a predetermined ratio according to the desired composition is sufficiently mixed so as to have a uniform composition by using a mixer such as ball milling or agate induction under acetone solvent for a more efficient mixing. do. Thereafter, the mixture is placed in an oven and dried at 100 to 150 ° C. for 1 to 2 hours. The dry mixture is placed in a high purity alumina boat, heat treated at an temperature of 1,200 ° C. to 1,700 ° C. for 3 to 6 hours using an electric furnace, and then sufficiently ground.

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.As a result of measuring the light emission intensity (Photoluminescence, PL) with respect to these powders, a red phosphor represented by the above-mentioned "Formula 1" exhibiting a strong emission spectrum in the region of 590 to 700 nm under 390 nm excitation and having excellent emission luminance was obtained. do.

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.As described above, the yttrium-aluminum-based red phosphor manufactured in the present invention emits red light having excellent light emission luminance under the ultraviolet long wavelength region, and thus has very high luminous efficiency when applied to UV LEDs and active light emitting liquid crystal display devices.

이하, 비교예를 통해 사마륨을 포함하는 알루미늄산이트륨계 적색형광체의 특성을 그래프를 통해 살펴보자.Hereinafter, the characteristics of the yttrium-aluminum-based red phosphor containing samarium through a comparative example through a graph.

비교예 1: (Y0.9Eu0.1)3Al5O12형광체의 제조Comparative Example 1: Preparation of (Y 0.9 Eu 0.1 ) 3 Al 5 O 12 phosphor

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)3Al5O12으로 표시되는 적색형광체를 수득한다.It is weighed at a ratio of 0.9 mol of yttrium oxide, 1 mol of aluminum oxide, and 0.1 mol of europium oxide, which is mixed evenly in acetone using agate induction. The mixed sample is dried at 130 ° C. for 1 hour using an oven. The obtained mixture was placed in a high purity alumina boat and heat-treated in an atmosphere using an electric furnace at a temperature between 1,200 ° C. and 1,700 ° C. for 3 to 6 hours, and then sufficiently pulverized to be represented as (Y 0.9 Eu 0.1 ) 3 Al 5 O 12 . Obtain a red phosphor.

실시예 1: (Y0.9Eu0.1)3Al5O12:Smx형광체의 제조Example 1: Preparation of (Y 0.9 Eu 0.1 ) 3 Al 5 O 12 : Sm x Phosphor

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.The production conditions were similar to those of Comparative Example 1 and only the samarium oxide (Sm 2 O 3 ) was changed from 0.005 to 0.3. The absorption spectrum of the prepared fluorescent material was observed between 350 nm and 500 nm, and the luminescence properties when 390 nm UV was used as the excitation energy source were observed.

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.Figure 6 shows the absorption spectrum of the prepared fluorescent material. Absorption spectra show high absorption peaks at 361, 380, 392, and 458 nm, which are red phosphors for UV LEDs, active light-emitting liquid crystal display devices, pink LED implementations, and UV-based applications. It can be seen that this is suitable.

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.FIG. 7 shows the red light emission spectrum with and without samarium. It can be seen that the fluorescent material to which 0.02 mol of samarium is added is superior in luminescence intensity to the fluorescent material to which samarium is not added in Comparative Example 1.

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.FIG. 8 shows the relative luminescence intensity of the fluorescent material according to the amount of samarium added. When the amount of samarium added is more than 0.02 mol, concentration quenching effect occurs to reduce luminescence brightness. Therefore, it can be seen that the concentration of samarium, which can exhibit particularly excellent luminescence brightness, is 0.02 mol.

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.As described above, the light emitting diode having the yttrium-aluminum-based red phosphor containing samarium according to the present invention is excited by adding europium and samarium as an active agent to the yttrium-aluminum-based phosphor, and thus a long-wavelength UV region of 380 to 410 nm excitation. Since it shows very excellent red light emission with high brightness under the following conditions, it can be applied to applications such as UV LED, active light emitting liquid crystal display device and long wavelength UV as energy source. The present invention is not limited to the above-described embodiment, and it will be apparent that many modifications are possible by those skilled in the art within the technical spirit of the present invention.

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,In the cup provided at the tip of the cathode frame forming the cathode, UV LED chips having light emission characteristics in the range of 360 nm to 410 nm, which are UV regions of the InGaN series, are stored and bonded, and the LED chips, anodes and cathodes are bonded. In the light emitting diodes each connected by a wire, including an epoxy mold layer containing a phosphor inside the cup including the surrounding the LED chip, 상기 에폭시 몰드층은 하기 「화학식 1」로 표시되는 알루미늄산이트륨계를 모체로 하고 유로피움과 사마륨이 첨가된 것임을 특징으로 하는 사마륨을 포함하는 알루미늄산이트륨계 적색형광체를 갖는 발광다이오드.The epoxy mold layer is a light emitting diode having a yttrium-aluminum-based red phosphor containing samarium, characterized in that the yttrium aluminum-based system represented by the following "Formula 1" as a matrix, and europium and samarium are added. (Y1-aEua)3Al5O12:Smbㆍㆍㆍㆍㆍㆍ「화학식 1」(Y 1-a Eu a ) 3 Al 5 O 12 : Sm b [ Formula 1] (여기서, 0.05≤a≤0.3, 0<b≤0.3)(Where 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,The LED chip is installed in the frame recess, and the epoxy mold layer including a predetermined phosphor is filled in the frame recess. The LED chip is connected to the terminal and the anode and the cathode surrounding the PCB by wires, respectively. In the surface-mounted light emitting diode made of, 상기 에폭시 몰드층은 하기 「화학식 2」로 표시되는 알루미늄산이트륨계를모체로 하고 유로피움과 사마륨이 첨가된 것임을 특징으로 하는 사마륨을 포함하는 알루미늄산이트륨계 적색형광체를 갖는 발광다이오드.The epoxy mold layer is a light emitting diode having a yttrium-aluminum-based red phosphor comprising samarium, characterized in that the yttrium-aluminum system represented by the following "Formula 2" as a mother, and europium and samarium are added. (Y1-aEua)3Al5O12:Smbㆍㆍㆍㆍㆍㆍ「화학식 2」(Y 1-a Eu a ) 3 Al 5 O 12 : Sm b [ Formula 2] (여기서, 0.05≤a≤0.3, 0<b≤0.3)(Where 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.The method of claim 1 or claim 2, wherein between the epoxy mold layer and the LED chip containing samarium, characterized in that formed by further forming a transparent silicon layer or mold material for preventing the stress of the LED chip and reducing the optical path difference A light emitting diode having a yttrium aluminum-based red phosphor.
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