KR20100062254A - 황적색 형광체 및 이를 이용한 백색 발광장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 근자외선 영역에서 청색광 영역 사이의 광을 흡수하여 황적색 부근의 넓은 영역에 걸쳐 발광하는 새로운 조성의 형광체 X3-yD2O5E2: yM (여기서, X는 Mg, Ca, Sr, Ba 및 Zn로부터 선택되는 1종 이상의 금속이고, D는 Al, Ga, In, Gd 및 Y로부터 선택되는 1종 이상의 금속이고, E는 Cl, F, Br로부터 선택되는 1종 이상의 원소이고, M은 Mn, Cr, Eu, Ce, Tm, Pr, Yb, Dy, Sm 및 Tb로부터 선택되는 1종 이상의 금속이고, 0 ≤ y ≤ 0.3임)와 그 제조 방법에 관한 것으로 상기 형광체를 근 자외선 및 청색 영역의 발광 영역을 가지는 발광다이오드(Light Emitting Diode; LED) 칩과 결합하여 색 변환 과정을 거쳐 고연색성, 높은 색 재현 특성을 가지는 난색의 백색광을 제공함으로써 각 종 디스플레이 장치에 응용될 수 있는 백색 발광장치에 관한 것이다.
형광체, 발광다이오드, 백색 발광장치

Description

황적색 형광체 및 이를 이용한 백색 발광장치{ORANGE COLOR PHOSPHOR AND WHITE LIGHT EMITTING DEVICE USING IT}
본 발명은 새로운 조성의 형광체, 그 제조방법 및 이를 이용한 백색 발광장치에 관한 것으로, 특히 근자외선에서 청색광 사이 영역의 광을 흡수하여 오렌지색 광을 구현할 수 있는 형광체에 관한 것이며, 더 상세하게는 산화알루미늄 계열의 단일 모체에 활성제를 첨가하여 모체 및 활성제에 의한 오렌지색의 가시광과 발광소자의 청색광을 조합하여 종래의 기술 보다 낮은 색온도를 가지는 난색의 백색을 구현하는 것을 특징으로 하며, 이러한 형광체를 GaN(gallium nitride)계열의 발광다이오드(Light Emitting Diode; LED)의 파장 변환용으로 적용하여 색재현성, 색조절 능력 및 연색성이 우수하며 색온도가 낮은 백색광을 갖는 난색의 백색 발광장치에 관한 것이다.
종래의 백색 발광장치는 고 휘도의 청색 발광다이오드에서 방출되는 충분히 높은 에너지를 갖는 청색광이 YAG(Y3Al5O12:Ce+3)계 황색 형광체를 여기 시켜 황색영역의 광을 방출시킴으로써 발광다이오드의 청색 및 형광체의 황색의 조합으로 백색 으로 변환하는 방법을 이용하였다. 그러나 종래의 YAG계 황색 형광체는 화학적 안정성이 매우 높다는 장점을 가지고 있지만, 이의 제조 공정의 온도가 고체 상태의 제조 시에 1600℃ 이상의 매우 높은 고온이 요구되어 제조방법에 있어서 어려운 점이 있으며, 녹색 영역과 적색 영역의 발광이 부족하고 청색 영역의 발광이 우세함에 따라 높은 색온도로 인하여 차가운 느낌의 백색을 발광하고, 연색성과, 색 조절 능력이 떨어진 다는 단점을 가지고 있다. 따라서 종래의 YAG계 황색 형광체를 이용하여 백색을 구현하는 방법은 상기의 단점들로 인해 디스플레이의 광원과 조명용 광원으로 이용하기가 어렵다.
상기의 문제점을 해결하기 위하여 Y를 Gd로 혹은 Al를 Ga로 치환하는 방법을 이용하였으나 색조절 능력과 연색성을 높이는 데는 어려움이 있고, 다수의 형광체를 혼합하여 연색성을 높이는 연구가 진행되었으나 서로 다른 형광모체를 사용하기 때문에 소광 온도의 차이로 인해 발광색의 안정성이 떨어지는 단점이 발견되고 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 원천적으로 극복할 수 있는 온도에 따른 발광색의 안정성을 가지는 새로운 조성의 형광체 개발과 높은 색재현성, 고 연색성 그리고 색온도가 낮은 난색의 백색을 발광하는 발광 다이오드를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 형광체는, X3-yD2O5E2 모체에 활성제로서 M이 포함된 화학식 X3-yD2O5E2: yM (여기서, X는 Mg, Ca, Sr, Ba 및 Zn로부터 선택되는 1종 이상의 금속이고, D는 Al, Ga, In, Gd 및 Y로부터 선택되는 1종 이상의 금속이고, E는 Cl, F, Br로부터 선택되는 1종 이상의 원소이고, M은 Mn, Cr, Eu, Ce, Tm, Pr, Yb, Dy, Sm 및 Tb로부터 선택되는 1종 이상의 금속이고, 0 ≤ y ≤ 0.3임) 로 표기된다.
본 발명의 형광체 제조방법 및 이를 이용한 백색 발광 장치 구현 방법은 a) 상기의 각각의 원료물질을 화학적 당량 비에 맞게 혼합 분쇄하는 단계, b) 상기의 혼합 분쇄된 물질을 1차 열처리 하는 단계, c) 상기 열처리된 물질을 환원분위기 속에서 2차 열처리하는 단계, d) 상기 형광체를 분쇄하는 단계를 포함한다. e) 상기와 같은 방법으로 수득된 형광체와 녹색영역을 발광하는 형광체와 혼합 분쇄하는 단계, f) 상기의 혼합된 형광체와 발광다이오드와 결합하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 상기 X를 함유하는 화합물은 XO, XCO3, X(NO3)2 (여기서, X는 Mg, Ca, Sr, Ba 및 Zn 중 하나임)중 적어도 어느 하나이고, D를 함유하는 화합물은 D2O3, D2(CO3)3, D(NO3)3, E를 함유하는 화합물은 XE2, XE2·yH2O 중 적어도 어느 하나이고, M을 함유하는 화합물은 MO, M2O3, M2(CO3)3, M(NO3)3 중 적어도 어느 하나이다.
또한 XCO3 : D2O3 : XE2·6H2O : M2O3의 몰 비를 3-y : 1 : 1 : y (여기서, 0 ≤ y ≤ 0.3임) 로 한다. 이 때 y값이 0.3이 초과 할 때에는 결정격자 속의 활성제인 M이 많아짐으로 인해서 M과 M 상호간의 공명(Resonance) 현상으로 인해 형광체 분말의 최종 발광 휘도가 감소하게 된다. 상기의 공명 현상은 활성제인 M이 외부로부터 에너지를 받아 방출하는 에너지의 파장이 흡수하는 파장과 같기 때문에, 결정격자 속에서 같은 종류의 다른 활성제가 그 에너지를 흡수 하는 것으로 결과적으로 최종적으로 발광하는 휘도는 감소하게 되는 것이다. 또한 상기의 1,2차 열처리 단계에서의 온도가 900 ℃ 이하 일 때에는 원료 물질에 포함되어져 있는 탄화물, 질화물 등이 제거 되지 않고, 또한 합성 시에 결적격자가 이루어지지 않아서 원하는 단일상이 형성되어지지 못하여 발광 휘도, 화학적 결합력이 떨어지게 된다. 또한 1300 ℃이상의 온도로 열처리 되면 각각의 원료 물질이 녹거나 기화되어 화학적 당량비가 맞질 않아 원하는 단일상의 결정격자가 이루어지지 못하여 900 ℃ 이하의 열처리 결과와 같이 발광 휘도가 감소하게 된다. 따라서 상기의 1차 열처리 단계는 상기의 원료 물질에 포함되어 합성 시에 생성되는 탄화물, 질화물 등을 제거하기 위해 900 ~ 1300℃ 사이의 온도 범위에서 10시간 내지 14시간동안 대기 분위기에서 가열하는 것이 바람직하고, 상기의 2차 열처리 단계는 900 ~ 1300 ℃의 온도범위에서 2 내지 4시간동안 환원 분위기에서 가열하는 것이 바람직하다. 이 2차 열처리 과정을 거침으로서 합성된 형광체의 크기 조절이 가능하여 발광 효율이 증가하고, 형광체 입자의 균일도 향상되어 이로 인해 휘도를 증가 시킬 수 있다. 고온 합성시 5 %의 H2/N2 가스를 사용은 환원분위기를 조성함으로써 활성제의 환원시키기 위함이다.
그리고 본 발명에 따른 난색의 백색 발광 장치는 상기의 형광체와 광 투과성이 우수한 합성수지를 혼합하고, 자외선 영역 및 청색 영역의 광을 방출하는 발광 다이오드에 도포한다. 이 장치를 재작함으로서 형광체가 발광다이오드의 광을 흡수하여 파장 변환에 의한 녹색 영역 및 적색 영역, 그리고 발광 다이오드의 청색 영역 각각의 비율에 따라 연색성이 높은 난색의 백색광을 구현한다.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해서 형광체 제조 방법은 아래 와 같다.
a) 원료 물질인 원료물질인 X(여기서, X는 Mg, Ca, Sr, Ba 및 Zn로부터 선택되는 1종 이상의 금속임)를 함유하는 화합물(예컨대, XO, XCO3, X(NO3)2), D를 함유하는 화합물(예컨대, D2O3), E를 함유하는 화합물(예컨대, XE2·6H2O)과 M을 함유하는 화합물(예컨대 MO, M2O3, M2(CO3)3, M(NO3)3)을 혼합한다. 이때 XCO3, D2O3, XE2ㆍ 6H2O로 하고, 활성제를 산화물인 Eu2O3, M2O3로 하는 경우, XCO3 : D2O3 : XE2·6H2O : M2O3의 몰 비를 3-y : 1 : 1 : y 로 균일한 혼합을 위해 막자사발 또는 볼 밀링(ball milling) 방법을 이용하여 혼합 및 분쇄한다. 상기의 화합물은 후 공정으로서 고온의 열처리 공정을 거치게 됨으로 산화물, 탄화물 또는 질화물 중 어느 하나의 화합물을 선택하여도 무방하다.
b) 상기의 혼합·분쇄된 혼합물을 전기 화로에 위치 시켜 900 ~ 1300 ℃ 사이, 온도를 올리는 데 걸리는 시간은 1 시간 내지 3시간, 상기의 온도에서 10시간 내지 14시간 동안 1차 열처리하는 것이 바람직하다.
c) 상기 열처리 된 형광체 분말을 자연냉각하고, 전기 화로에서 꺼낸 형광체 분말을 혼합·분쇄한다.
d) 상기의 혼합·분쇄된 형광체 분말을 환원 분위기 속의 전기 화로를 이용하여 1200 ℃ , 4 시간 동안 2차 열처리 한다. 이때 5%/95%의 H2/N2 혼합 가스 속에서 진행되는 것이 바람직하며, 이는 M3+, M4+ 를 M2+, M3+ 로 환원시키기 위한 것이며, 발광 효율의 증가를 위해 형광체 분말의 입자 크기 조절과 균일도 향상을 이루어 휘도를 향상 시킬 수 있다. 또한 열처리 온도는 900 ℃내지 1300 ℃, 상기 온도를 올리는 데 걸리는 시간은 1 시간 내지 3시간이며 그리고 상기 온도에서 2 ~ 4시간 동안 열처리 하는 것이 바람직하다.
e) 상기 열처리 된 형광체 분말을 상온(25 ℃) 까지 자연냉각하고, 전기 화로에서 꺼낸 형광체 분말을 혼합·분쇄한다.
위와 같은 일련의 공정을 거친 형광체를 분산 X선 회절 기를 이용하여 모체의 구조를 분석하여 X3-y-zD2O5E2 단일상의 결정이 잘 형성되었다는 것을 알 수 있다. 그리고 광 발광(Photoluminescence, PL) 특성을 조사한 결과 합성된 X3-y-zD2O5E2 : yM 형광체는 X를 구성하는 원소의 조성비에 따라서 550 nm부터 650 nm까지의 황적색을 보이며, M을 구성하는 원소의 조성비와 y 및 z 값에 따라서 450nm내지 700nm 부근의 청색 및 적색 영역의 발광한다. 그리고 상기의 형광체 분말은 250 nm 에서 450 nm 부근의 근자외선 영역에서 광흡수가 일어남을 확인할 수 있다.
따라서 상기의 공정을 거쳐 제조된 황적색 발광 형광체 X3-yD2O5E2 : yM 는 X, M 및 y 값을 변화시킴으로써 색온도가 종래의 YAG계열 형광체를 이용한 백색광보다 낮은 색온도를 나타내는 난색의 백색광(warm white)을 제공할 수 있다.
그리고 본 발명에 따른 백색 발광장치는 상기의 제조된 형광체 분말인 청색 영역의 광을 흡수하여 적색영역을 발광하는 형광체와 청색영역의 광을 흡수하여 녹색영역 및 황색영역을 발광하는 형광체 분말을 혼합하여, 근 자외선 및 청색 발광 다이오드 위에 도포하고, 파장 변환에 적용하여 색 조절 능력이 뛰어나고 연색성이 우수한 난색의 백색 발광장치를 제작할 수 있다. 혼합된 형광체 분말을 도포 시에는 광 투과성의 수지를 이용하여 발광다이오드를 덮도록 몰딩(moulding) 하는 것이 바람직하다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 형광체와 그 제조방법을 사용하 면, 형광체가 단일상을 가지기 때문에 화학적으로 안정되고 재현성이 우수하며, 고 휘도의 황ㆍ적색을 발광하는 형광체의 제공을 가능하게 하므로 고 휘도를 요구하는 LCD 백라이트 및 난색의 백색광을 요구하는 조명등에 활용할 수 있다. 그리고 기존의 YAG계 형광체에 비하여 합성온도가 낮아지고, X3-yD2O5E2 : yM 형광체의 X 및 M을 구성하는 원소의 조성비를 변화시킴으로써 다양한 색을 구현 가능 하여 색 조절 능력이 뛰어난 형광체를 얻을 수 있다. 또한 연색성이 우수한 자연 태양광에 가까운 백색광을 얻을 수 있으며, 3000캘빈 정도의 따뜻한 느낌을 줄 수 있는 낮은 색온도의 난색의 백색광을 발광하는 백색 발광장치를 구현 할 수 있다.
그러므로 자연스러운 천연색을 제공할 수 있으므로 가로등과 같은 조명 뿐 만 아니라, 의류매장 등의 각종 전시 광원으로 요구되는 높은 연색성과 낮은 색온도를 가진 백색 조명광원으로 응용될 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 실시예를 첨부 도면을 통하여 보다 상세하게 설명한다.
실시예 1
※ X3-yD2O5E2 : yM (X=Sr; D=Al; E=Cl; M=Eu, y=0.15) → Sr2.85Al2O5Cl2: 0.15Eu2+
XCO3 : D2O3 : XE2·6H2O : M2O3을 3-y : 1 : 1 : y 의 몰 비로 상기의 제조 공정을 이용하여 합성하면, Sr3Al2O5Cl2: 0.15Eu2+ 의 형광체를 얻을 수 있다. 도 1은 실시예의 X3-yD2O5E2 : yM (X=Sr; D=Al; E=Cl; M=Eu; y=0.15) 형광체 분말의 X선 회절 그래프이고, 이 그래프에 따라서 상기의 공정에 따라 합성 된 형광체 분말은 표준 분말 회절 무늬 (Joint Committee on Powder Diffraction Standard : JCPDS) # 80-0564와 일치하며, 이는 구조적으로 P212121의 공간군의 사방정계(orthorhombic)의 구조로 단일상(single phase)의 구조를 이루고 있음을 알 수 있다. 이와 같이 형광체가 단일상을 갖게 되면 이온 사이의 화학적 결합력이 강하여 화학적 성질이 안정되고, 특히 발광 휘도와 발광 스펙트럼의 재현성이 뛰어나게 된다. 도 2는 상기의 형광체 X3-yD2O5E2 : yM (X=Sr; D=Al; E=Cl; M=Eu, y=0.15)에 대한 광 흡수 스펙트럼 및 광 발광 스펙트럼이다. 상기 형광체의 광 흡수 영역은 350nm에서 450nm까지의 근자외선영역 및 청색 영역으로 400 nm 최대 흡수할 수 있으며, 620 nm을 최대치를 가지고 550nm에서 750nm까지의 황ㆍ적색영역을 발광한다. 이는 Eu2+의 4f65d-5f7의 전이에서 기인하는 발광 영역이다. 따라서 상기 형광체는 근자외선을 방출하는 발광 다이오드와 결합시켜 본 발명에서 제공하고자 하는 고 휘도 난색의 백색광을 제공할 수 있다.
실시예 2
※ X3-yD2O5E2 : yM (X=Sr; D=Al; E=Cl; M=Ce, y=0.02) → Sr2.98Al2O5Cl2: 0.002Ce3+
상기 X3-yD2O5E2 : yM (X=Sr; D=Al; E=Cl; M=Ce; y=0.02) 형광체 분말은 상기의 Sr3Al2O5Cl2: 0.15Eu2+ 형광체 분말과 동일한 X선 회절 패턴을 나타내어 동일한 구조의 단일상을 확인 할 수 있었으며, 도 3으로 형광체 분말의 흡수 영역은 340 nm를 최대치로 가지는 300 ~ 350 nm 영역이고, 발광 영역은 440 nm을 최대치로 400 ~ 500nm내의 청색영역을 발광함을 알 수 있다. 상기의 스펙트럼은 Ce3+의 4f -5d 전이로 이루어지는 발광이다.
실시예 3
※ X3-yD2O5E2 : yM (X=Sr, Ba; D=Al; E=Cl; M=Eu; y=0.15) → (Sr1.95Ba0.9)Al2O5Cl2:0.15Eu2+
X3-yD2O5E2 : yM (X=Sr, Ba; D=Al; E=Cl; M=Eu; y=0.15)의 화학식을 가지는 형광체 분말의 X선 회절 패턴이 JCPDS # 80-0564와 일치 하고, 이에 의해 상기의 Sr3Al2O5Cl2: 0.15Eu2+ 형광체 분말과 동일한 구조임을 알 수 있다. 그리고 도 4의 스펙트럼 분석으로 Ba의 첨가로 의해 상기의 Sr3Al2O5Cl2: 0.15Eu2+ 형광체 분말과 같은 발광 영역과 흡수 영역을 나타내고, 최대 발광 파장의 위치도 변화는 변화가 없다. 그러나 발광 휘도는 10% 정도 향상을 나타내었다.
실시예 4
※ X3-yD2O5E2 : yM (X=Sr; D=Al, Ga; E=Cl; M=Eu; y=0.15) → Sr2.85(Al1.9Ga0.1)O5Cl2:0.15Eu2+
실시예 4의 본 형광체는 실시예1의 Sr2.85Al2O5Cl2:0.15Eu2+ 형광체 분말과 동일한 X선 회절 패턴 및 흡수 및 발광 스펙트럼을 보인다. 그러나 그 발광 휘도는 5% 정도 향상되었다. 특히, 실시예1의 형광체는, 주변 온도가 100 ℃에서의 발광휘도가 주변 온도 20 ℃에서의 발광 휘도와 비교해거 50 %정도 온도 저하 현상을 보이는 반면, 실시예의 형광체는 45 %정도의 온도 저하 특성을 보인다.
실시예 5
※ X3-yD2O5E2 : yM (X=Sr; D=Al; E=Cl, F; M=Eu; y=0.15) → Sr2.85Al2O5Cl1.8F0.2:0.15Eu2+
실시예 5의 본 형광체는 실시예1의 Sr2.85Al2O5Cl2:0.15Eu2+ 형광체 분말과 비 교해서, 동일한 X선 회절 패턴을 보이고. 그 발광스펙트럼은 5 nm 정도 적색 편이 현상을 보인다. 이러한 적색 편이 현상은 원자 반경이 적은 F의 치환으로 인한 Eu2+ 이온의 결정장 크기를 증가시킴에 그 원인이 있다.
실시예 6
※ X3-yD2O5E2 : yM (X=Sr; D=Al; E=Cl; M=Eu, Ce ; y=0.15, 0.002) → Sr2.848Al2O5Cl2: 0.15Eu2+ , 0.002Ce3+
상기의 X3-yD2O5E2 : yM (X=Sr; D=Al; E=Cl; M=Eu, Ce ; y=0.15, 0.002) 화학구조식을 가지는 형광체 분말은 상기의 X선 회절 패턴 분석을 통하여 상기의 Sr2.85Al2O5Cl2: 0.15Eu2+ 형광체 분말과 같은 P212121의 공간군의 사방정계의 구조로 단일상을 가짐을 확인하였다. 도 2의 (3)에서 보이는 Eu의 흡수 영역과 도 3의 (6)에서 보이는 Ce의 발광 영역의 겹쳐짐과, 도 5에서 Ce에 의한 청색 발광 영역이 나타나지 않고 Eu에 의한 적색 발광 영역이 2배 이상 증가하는 것을 알 수 있다. 이때 나타나는 Eu의 발광 휘도 증가는 활성제인 Ce에 의해서 발광된 에너지를 또 다른 활성제인 Eu이 흡수하여 발광하는 메커니즘으로 에너지 전달(energy transfer) 현상으로 인한 것이다. 이로서 하나의 모체에 다른 두 개의 활성제를 사용하여 도 2와 같이 상기의 하나의 활성제가 사용된 형광체 보다 도 5와 같이 본 발명의 모체 인 Sr3Al2O5Cl2에 Ce과 Eu 두 개의 활성제가 사용되어, Ce의 발광 에너지를 Eu이 흡수하여 발광하는 활성제 간의 에너지 전달과정에 의해서 상대적인 휘도를 200% 이상 향상 시킬 수 있 수 있다. 그러므로 청색 발광 다이오드와 결합하여 백색 발광장치의 광 변환용으로서 백색의 휘도를 향상 시킬 수 있음을 알 수 있다.
실시예 7
※ X3-yD2O5E2 : yM (X=Sr; D=Al; E=Cl; y=0.15) 및 Ba1.52Sr0.4SiO4 :0.08 Eu2+ 의 혼합물을 발광 다이오드의 색 변환용으로 사용한 백색 발광장치
도6의 (10)는 X3-yD2O5E2 : yM (X=Sr; D=Al; E=Cl; M=Eu; y=0.15) 과 464 nm 영역의 청색 발광 다이오드를 이용한 백색 발광소자는 3546 캘빈의 색온도와 66의 연색성을 나타내고, (11)는 형광체와 녹색영역을 발광하는 Ba1.52Sr0.4SiO4 :0.08 Eu2+형광체 분말((주) 루시미아 제품, 한국)과의 혼합하여 464nm 영역의 청색 영역을 방출하는 발광 다이오드를 이용한 백색 발광장치는 4300 캘빈의 색온도와 90의 연색성을 나타내고, 또한 (12) 스펙트럼은 X3-yD2O5E2 : yM (X=Sr; D=Al; E=Cl; M=Eu; y=0.15)의 형광체 분말을 420nm 영역의 근자외선을 방출하는 발광다이오드 칩의 광변환용으로 이용한 백색 발광장치의 스펙트럼으로 2447 캘빈의 색온도와 76 연색성을 나타낸다. 이는 종래 YAG계열의 백색 발광 장치의 색온도가 7000 캘빈의 차가 운 백색임에 반하여 본 발명에 따른 백색 발광장치는 3000 캘빈 정도의 난색의 백색을 나타낼 수 있다. 뿐만 아니라 연색성 또한 종래의 YAG계열의 백색 발광 장치는 70인데 비해 본 발명의 백색 발광 장치는 60~95사이의 우수한 연색성을 나타낸다. 도 7의 (13)는 X3-yD2O5E2 : yM (X=Sr; D=Al; E=Cl; M=Eu; y=0.15) 과 464 nm 영역의 청색 발광 다이오드를 이용한 백색 발광소자의 색좌표로 x=0.3761, y=0.3160 부근임을 나타내며, (14)는 녹색 영역을 발광하는 Ba1.52Sr0.4SiO4 :0.08 Eu2+ 형광체 분말과 X3-yD2O5E2:yM (X=Sr; D=Al; E=Cl; M=Eu; y=0.15)형광체 분말을 혼합하여 및 청색영역의 464 nm의 발광다이오드 이용한 백색 발광장치는 x= 0.3713, y=0.3882 부근의 색좌표를 가지고, 또한 (15)은 X3-yD2O5E2 : yM (X=Sr; D=Al; E=Cl; M=Eu; y=0.15)의 형광체 분말을 420nm 영역의 근자외선을 방출하는 발광다이오드 칩의 광변환용으로 이용한 백색 발광장치의 색좌표는 x= 0.4389, y= 0.3455의 색좌표를 나타내는 것을 알 수 있다.
그러므로 종래의 YAG계 백색 발광 장치가 제공 할 수 없는 녹색 및 적색 영역을 발광함으로써 , 우수한 연색성을 가지는 난색의 백색 발광 장치를 구현할 수 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 범위는 실시예에 국한 되어 정해져서는 아니 되며 후술하 는 특허 청구범위 뿐만 아니라 특허 청구 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 형광체 Sr2.85Al2O5Cl2: 0.15Eu 의 X선 회절 그래프.
도 2는 본 발명에 따른 형광체 Sr2.85Al2O5Cl2: 0.15Eu 의 광 흡수 및 발광 스펙트럼을 나타낸 그래프.
도 3은 본 발명에 따른 형광체 Sr2.998Al2O5Cl2: 0.002Ce3+ 의 광 흡수 및 발광 스펙트럼을 나타낸 그래프.
도 4는 본 발명에 따른 형광체 (Sr1.95Ba0.9)Al2O5Cl2: 0.15Eu 의 광 흡수 및 발광 스펙트럼을 나타낸 그래프.
도 5는 본 발명에 따른 형광체 Sr2.848Al2O5Cl2: 0.15Eu2+, 0.002Ce3+ 의 광 흡수 및 발광 스펙트럼을 나타낸 그래프.
도 6은 본 발명에 따른 형광체 Sr2.848Al2O5Cl2: 0.15Eu2+, 0.002Ce3+ 과 Ba1.52Sr0.4SiO4 :0.08 Eu2+ 의 혼합물을 청색 발광 다이오드에 도포하여 제작된 백색 발광장치의 발광 스펙트럼을 나타낸 그래프.
도 7은 본 발명에 따른 형광체 Sr2.85Al2O5Cl2: 0.15Eu 과 Ba1.52Sr0.4SiO4 :0.08 Eu2+ 의 혼합물을 460nm부근 및 420nm 부근의 발광 영역을 가지는 청색 발광 다이오드에 도포하여 제작된 백색 발광장치의 색 좌표를 나타낸 그래프.
<도면의 주요부분에 대한 간단한 설명>
(1) : 표준 분말 회절 무늬 (Joint Committee on Powder Diffraction Standard : JCPDS)의 # 80-0564
(2) : Sr2.85Al2O5Cl2: 0.15Eu2+의 X선 회절 무늬
(3) :Sr2.85Al2O5Cl2: 0.15Eu2+ 의 흡수 스펙트럼
(4) : Sr2.85Al2O5Cl2: 0.15Eu2+의 발광 스펙트럼
(5) : Sr2.998Al2O5Cl2: 0.002Ce3+의 흡수 스펙트럼
(6) : Sr2.998Al2O5Cl2: 0.002Ce3+의 발광 스펙트럼
(7) : (Sr1.95Ba0.9)Al2O5Cl2:0.15Eu2+의 흡수 스펙트럼
(8) : (Sr1.95Ba0.9)Al2O5Cl2:0.15Eu2+의 발광 스펙트럼
(9) : Sr2.848Al2O5Cl2: 0.15Eu2+, 0.002Ce3+의 발광 스펙트럼
(10) : 청색 다이오드(460 nm)와 Sr2.85Al2O5Cl2:0.15Eu2+를 결합한 백색 발광 장치의 발광 스펙트럼
(11) : 청색 다이오드(460 nm)와 Sr2.85Al2O5Cl2:0.15Eu2+, 그리고 Ba1.52Sr0.4SiO4 :0.08 Eu2+를 결합한 백색 발광 장치의 발광 스펙트럼
(12) : 근 자외선 다이오드(420 nm)와 Sr2.85Al2O5Cl2:0.15Eu2+를 결합한 백색 발광 장치의 발광 스펙트럼
(13) : 청색 다이오드(460 nm)와 Sr2.85Al2O5Cl2:0.15Eu2+를 결합한 백색 발광 장치의 색좌표
(14) : 청색 다이오드(460 nm)와 Sr2.85Al2O5Cl2:0.15Eu2+, 그리고 Ba1.52Sr0.4SiO4 :0.08 Eu2+를 결합한 백색 발광 장치의 색좌표
(15) : 근 자외선 다이오드(420 nm)와 Sr2.85Al2O5Cl2:0.15Eu2+를 결합한 백색 발광 장치의 색좌표

Claims (9)

  1. X3-yD2O5E2: yM (여기서, X는 Mg, Ca, Sr, Ba 및 Zn로부터 선택되는 1종 이상의 금속이고, D는 Al, Ga, In, Gd 및 Y로부터 선택되는 1종 이상의 금속이고, E는 Cl, F 및 Br로부터 선택되는 1종 이상의 원소이고, M은 Mn, Cr, Eu, Ce, Tm, Pr, Yb, Dy, Sm 및 Tb로부터 선택되는 1종 이상의 금속이고, 0 ≤ y ≤ 0.3임)의 화학식을 가지는 형광체.
  2. 제 1항에 있어서, 형광체의 구조가 P212121의 공간군에 사방정계의 구조를 가지는 형광체.
  3. 제 1항에 있어서, X는 Sr ,Ba 및 Ca 을 필수적으로 포함하는 형광체.
  4. 제 1항에 있어서, D는 Al ,Ga 및 In 을 포함하는 형광체.
  5. 제 1항에 있어서, E는 Cl 및 F 을 포함하는 형광체.
  6. 제 1항에 있어서, M은 Eu, 및 Ce을 포함하는 형광체.
  7. (Sr, Eu, Ce)3Al2O5Cl2의 화학 구조식을 가지는 형광체.
  8. 제 1항의 형광체와 청ㆍ녹색 영역을 발광하는 형광체와 혼합하는 형광체.
  9. 제 1항의 형광체를 근자외선 영역 및 청색 영역을 발광하는 LED와 결합하는 발광 장치.
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