KR20110016377A - 백색 발광다이오드 소자용 시온계 산화질화물 형광체, 그의 제조방법 및 그를 이용한 백색 ｌｅｄ 소자 - Google Patents
백색 발광다이오드 소자용 시온계 산화질화물 형광체, 그의 제조방법 및 그를 이용한 백색 ｌｅｄ 소자 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20110016377A KR20110016377A KR1020100003560A KR20100003560A KR20110016377A KR 20110016377 A KR20110016377 A KR 20110016377A KR 1020100003560 A KR1020100003560 A KR 1020100003560A KR 20100003560 A KR20100003560 A KR 20100003560A KR 20110016377 A KR20110016377 A KR 20110016377A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- phosphor
- green
- red
- oxynitride phosphor
- sion
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 52
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 245
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 42
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 34
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims abstract description 28
- 239000003086 colorant Substances 0.000 claims abstract description 26
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 26
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 22
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 claims abstract description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 13
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims description 12
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 12
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims description 12
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 7
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 6
- 229910001420 alkaline earth metal ion Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 2
- LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N haloperidol Chemical compound C1CC(O)(C=2C=CC(Cl)=CC=2)CCN1CCCC(=O)C1=CC=C(F)C=C1 LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 abstract description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 abstract description 4
- 150000001455 metallic ions Chemical class 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 27
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 25
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 20
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 14
- 238000000695 excitation spectrum Methods 0.000 description 14
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 14
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 13
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 13
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 10
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 9
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 9
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052693 Europium Inorganic materials 0.000 description 8
- -1 alkali metal salt Chemical class 0.000 description 6
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 6
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 5
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 description 5
- 238000009877 rendering Methods 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 150000001341 alkaline earth metal compounds Chemical class 0.000 description 4
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 4
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 description 3
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052771 Terbium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- RAABOESOVLLHRU-UHFFFAOYSA-N diazene Chemical compound N=N RAABOESOVLLHRU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000071 diazene Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 229910052747 lanthanoid Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002602 lanthanoids Chemical class 0.000 description 2
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 2
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 2
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 150000003377 silicon compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 2
- 150000003568 thioethers Chemical class 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 108010043121 Green Fluorescent Proteins Proteins 0.000 description 1
- 229910052777 Praseodymium Inorganic materials 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004122 SrSi Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001242 acetic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 150000001339 alkali metal compounds Chemical class 0.000 description 1
- 150000004645 aluminates Chemical class 0.000 description 1
- PSBUJOCDKOWAGJ-UHFFFAOYSA-N azanylidyneeuropium Chemical compound [Eu]#N PSBUJOCDKOWAGJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- GHLITDDQOMIBFS-UHFFFAOYSA-H cerium(3+);tricarbonate Chemical compound [Ce+3].[Ce+3].[O-]C([O-])=O.[O-]C([O-])=O.[O-]C([O-])=O GHLITDDQOMIBFS-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000006735 deficit Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- OGPBJKLSAFTDLK-UHFFFAOYSA-N europium atom Chemical compound [Eu] OGPBJKLSAFTDLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001940 europium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- AEBZCFFCDTZXHP-UHFFFAOYSA-N europium(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Eu+3].[Eu+3] AEBZCFFCDTZXHP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002284 excitation--emission spectrum Methods 0.000 description 1
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 1
- 150000002366 halogen compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 150000004677 hydrates Chemical class 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000006748 manganese carbonate Nutrition 0.000 description 1
- 239000011656 manganese carbonate Substances 0.000 description 1
- 229940093474 manganese carbonate Drugs 0.000 description 1
- 229910000016 manganese(II) carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- XMWCXZJXESXBBY-UHFFFAOYSA-L manganese(ii) carbonate Chemical compound [Mn+2].[O-]C([O-])=O XMWCXZJXESXBBY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 150000003891 oxalate salts Chemical class 0.000 description 1
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- GZCRRIHWUXGPOV-UHFFFAOYSA-N terbium atom Chemical compound [Tb] GZCRRIHWUXGPOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
- C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
- C09K11/0883—Arsenides; Nitrides; Phosphides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
- C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
- C09K11/77—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
- C09K11/7728—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing europium
- C09K11/77347—Silicon Nitrides or Silicon Oxynitrides
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
- H01L33/50—Wavelength conversion elements
- H01L33/501—Wavelength conversion elements characterised by the materials, e.g. binder
- H01L33/502—Wavelength conversion materials
- H01L33/504—Elements with two or more wavelength conversion materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/4805—Shape
- H01L2224/4809—Loop shape
- H01L2224/48091—Arched
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
- H01L2224/732—Location after the connecting process
- H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
- H01L2224/73265—Layer and wire connectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L2224/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
- H01L2224/85909—Post-treatment of the connector or wire bonding area
- H01L2224/8592—Applying permanent coating, e.g. protective coating
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/181—Encapsulation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
- H01L33/50—Wavelength conversion elements
- H01L33/507—Wavelength conversion elements the elements being in intimate contact with parts other than the semiconductor body or integrated with parts other than the semiconductor body
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Luminescent Compositions (AREA)
Abstract
본 발명은 백색 발광다이오드 소자용 시온(SiON)계 산화질화물 형광체, 그의 제조방법 및 그를 이용한 백색 발광 변환 발광다이오드(LUMINESCENCE CONVERSION LIGHT EMITTING DIODE, 이하 “LED" 라 약칭함) 소자에 관한 것이다.
본 발명의 유로피움(Eu+2)이온으로 활성화 된 시온(SiON)계 산화질화물 형광체는 동일조성으로 이루어지되, 녹색-황색-적색의 3원색 중에서, 원하는 발광 중심 파장을 선택적으로 발현할 수 있으며, 특히 형광체 제조공정에서, 소성온도 및 환원가스의 유량을 특정조건으로 제어함으로써, 녹색-황색-적색의 3원색 중에서, 원하는 발광 중심 파장을 가지는 형광체를 선택적으로 제조할 수 있다. 나아가, 상기 시온(SiON)계 산화질화물 형광체를 이용함으로써, 색순도가 뛰어나고 색의 연색성이 뛰어난 백색 LED 소자를 제공할 수 있다.
본 발명의 유로피움(Eu+2)이온으로 활성화 된 시온(SiON)계 산화질화물 형광체는 동일조성으로 이루어지되, 녹색-황색-적색의 3원색 중에서, 원하는 발광 중심 파장을 선택적으로 발현할 수 있으며, 특히 형광체 제조공정에서, 소성온도 및 환원가스의 유량을 특정조건으로 제어함으로써, 녹색-황색-적색의 3원색 중에서, 원하는 발광 중심 파장을 가지는 형광체를 선택적으로 제조할 수 있다. 나아가, 상기 시온(SiON)계 산화질화물 형광체를 이용함으로써, 색순도가 뛰어나고 색의 연색성이 뛰어난 백색 LED 소자를 제공할 수 있다.
Description
본 발명은 백색 발광다이오드 소자용 시온(SiON)계 산화질화물 형광체, 그의 제조방법 및 그를 이용한 백색 LED 소자에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 동일조성의 형광체가 제조공정 상, 소성온도 및 환원가스의 유량을 특정조건으로 제어함에 따라, 녹색-황색-적색의 3원색 중에서 선택 발광하는 고순도의 시온(SiON)계 산화질화물 형광체, 그의 제조방법 및 그를 이용한 백색 LED 소자에 관한 것이다.
형광체는 여기원의 에너지를 가시광의 에너지로 전환시키는 매개체 역할을 하며, 다양한 디스플레이 소자의 이미지 구현에 필수적인 동시에 형광체의 효율이 디스플레이 제품의 효율과 직접 연관되는 주요 요소이다.
백색광을 방출하는 다이오드 소자들 중의 하나로 청색 LED 소자가 있다. 이는 청색 빛을 방출하는 소자에, 상기 청색광을 여기원으로 하여 황색광을 방출하는 형광체를 도포시킴으로써, 소자에서 나오는 청색광과 형광체에서 방출되는 황색광이 혼합되어 백색을 구현하고 있다.
즉, 백색광을 방출하는 LED 소자는 LED에 형광체를 도포하여 소자에서 나오는 청색광과 형광체로부터 방출되는 2차 광원을 이용하는 방법으로서, 청색 LED에 황색을 내는 YAG:Ce형광체를 도포하여 백색광을 얻는 방식[미국특허 제6,069,440호]이 일반적이다. 그러나, 상기 방법은 2차광을 이용하면서 발생하는 양자결손(quantum deficits) 및 재방사 효율에 기인한 효율감소가 수반되고, 색 랜더링이 용이하지 않다는 단점이 있다. 따라서, 종래의 백색 LED 백라이트는 청색 LED칩과 황색 형광체를 조합한 것으로서, 녹색과 적색 성분이 결여되어 부자연스러운 색상을 표현할 수밖에 없어 휴대 전화, 노트북 PC의 화면에 이용하는 정도로 한정되어 적용되고 있다. 그럼에도 불구하고 구동이 용이하고 가격이 현저히 저렴하다는 이점 때문에 널리 상용화되어 있다.
일반적으로 형광체는 모체 재료에 규산염, 인산염, 알루민산염 또는 황화물을 사용하고, 발광 중심에 천이 금속 또는 희토류 금속을 사용한 것이 널리 알려져 있다.
한편, 백색 LED에 관해서는 자외선 또는 청색광 등의 높은 에너지를 갖는 여기원에 의해 여기되어 가시광선을 발광하는 형광체에 대한 개발이 주류를 이루어왔다. 그러나, 종래 형광체는 여기원에 노출되면, 형광체의 휘도가 저하된다는 문제가 있어, 최근에는 휘도 저하가 적은 형광체로서, 질화 규소 관련 세라믹스를 호스트 결정으로 한 형광체의 연구를 진행한 결과, 결정 구조가 안정적이고, 여기광이나 발광을 장파장 측에 시프트할 수 있는 재료로서, 질화물 또는 산화질화물 형광체가 주목을 받고 있다.
특히, 2002년에는 YAG 형광체보다 발광 특성이 뛰어난 알파 사이알론(α-sialon:Eu) 황색 형광체가 개발되었으며, 2004년 8월에는 순질화물인 카즌(CaAlSiN3:Eu) 적색 형광체에 이어, 2005년 3월에는 베타 사이알론(β-sialon:Eu) 녹색 형광체가 개발되었다. 이러한 형광체가 청색 LED칩과 조합하면 색 순도가 좋은 발색을 하게 되고, 특히, 내구성이 뛰어나 온도 변화가 작은 특징이 있어 LED 광원의 장기 수명화와 신뢰성의 향상에 기여할 수 있다.
최근에 개발된 새로운 LED는 청색 LED칩과 β 사이알론 녹색 형광체와 적색 형광체 CaAlSiN3(카즌)를 개량해 조합하여, UV 또는 청색 LED가 발하는 파장 460nm의 광을, 녹색 또는 황색 형광체 540∼570nm, 적색 형광체 650nm로 변환해 3원색 성분을 발생할 수 있다.
본 발명의 목적은 녹색-황색-적색의 3원색을 선택 발광하는 시온(SiON)계 산화질화물 형광체를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 형광체의 제조공정의 조건을 단계별로 제어하여, 녹색-황색-적색의 3원색 중에서 선택 발광하도록 하는 상기 시온(SiON)계 산화질화물 형광체의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 시온(SiON)계 산화질화물 형광체를 이용한 백색 LED 소자를 제공하는 것이다.
본 발명은 350∼480nm 파장 영역을 여기원으로 하고, 480∼680nm의 가시광을 방출하는 녹색-황색-적색의 3원색 중에서 원하는 발광 중심 파장을 선택 발광하는 하기 화학식 1로 표시되는 백색 LED 소자용 시온(SiON)계 산화질화물 형광체를 제공한다.
화학식 1
MaSibOcNd: Eu
(상기에서, M은 Ra, Ba, Sr, Ca, Mg 및 Be으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1개 이상의 알칼리토금속 이온이고, 1≤a≤7, 2≤b≤13, 1≤c≤18 및 0<d≤16이다.
이에, 본 발명은 바람직한 시온(SiON)계 산화질화물 형광체의 제1실시형태로서 Sr2Si4ON6:Eu 형광체, 제2실시형태로서 Sr3Si7ON10:Eu 형광체, 제3실시형태로서 Sr3Si8ON12:Eu 형광체, 제4실시형태로서 Sr4Si7O3N10:Eu 형광체, 제5실시형태로서 Sr2Si3O2N4:Eu 형광체 및 제6실시형태로서 Sr2.6Ba0.2Si6O3N8:Eu0.2형광체를 제공한다.
본 발명은 1) Ra, Ba, Sr, Ca, Mg 및 Be으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1개 이상의 알칼리토금속의 2가 금속이온; Si 이온; 및 Eu 이온;을 포함하고 있는 금속염을 정량한 후, 혼합하여 원료염을 준비하는 단계; 및 2) 상기 혼합된 원료염을 1300 내지 1400℃ 및 환원가스 100 내지 250sccm으로 제어된 환원분위기에서 열처리하여 녹색-황색-적색의 3원색 중에서 녹색-황색을 선택 발광하는 시온(SiON)계 산화질화물 형광체의 제조방법을 제공한다.
상기 2) 단계에서 제조된 시온(SiON)계 산화질화물 형광체를 1500 내지 1700℃ 및 환원가스 400 내지 1000sccm로 제어된 환원분위기에서 추가 열처리하여 녹색-황색-적색의 3원색 중에서 적색을 선택 발광하는 시온(SiON)계 산화질화물 형광체의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 1) Ra, Ba, Sr, Ca, Mg 및 Be으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1개 이상의 알칼리토금속의 2가 금속이온; Si 이온; 및 Eu 이온;을 포함하고 있는 금속염을 정량한 후, 혼합하여 원료염을 준비하는 단계; 및 2) 상기 혼합된 원료염을 1500 내지 1700℃ 및 환원가스 400 내지 1000sccm으로 제어된 환원분위기에서 열처리하여 녹색-황색-적색의 3원색 중에서 적색을 선택 발광하는 시온(SiON)계 산화질화물 형광체의 제조방법을 제공한다.
상기 제조방법에 있어서, 시온(SiON)계 산화질화물 형광체는 유로피움(Eu+2) 이온으로 활성화되는 것으로서, 상기 혼합된 원료염에 Eu2+ 형태로 미량 첨가되어 알칼리토금속의 2가 금속 위치에 치환되는 구조이다. 이때, Eu2+ 을 포함하는 화합물은 알칼리 토금속의 2가 금속 대비, 0.001 내지 0.95의 몰농도로 함유된다.
나아가, 본 발명은 상기 녹색-황색-적색의 3원색을 선택 발광하는 시온(SiON)계 산화질화물 형광체 중, 적색형광체를 에폭시 수지에 균일하게 분산시켜 경화부를 제조하고, 상기 경화부를 청색광을 방출시키는 발광다이오드 칩 상에 도포 또는 박막형으로 올린 후, 100 내지 160℃에서 1 시간 동안 경화시켜 제조된 백색 LED 소자를 제공한다.
본 발명의 백색 LED 소자에 있어서, 상기 녹색-황색-적색의 3원색을 선택 발광하는 시온(SiON)계 산화질화물 형광체 중, 녹색형광체를 추가로 함유하여 제조할 수 있다.
이때, 상기 시온(SiON)계 산화질화물 형광체 중, 적색형광체의 첨가량이 에폭시 수지 100중량부에 대하여 0.1 내지 60 중량부이며, 녹색형광체의 첨가량은 에폭시 수지 100중량부에 대하여 3 내지 50 중량부가 함유된다.
본 발명은 동일조성으로 이루어지되, 녹색-황색-적색의 3원색 중에서, 원하는 발광 중심 파장을 선택적으로 발현할 수 있는 시온(SiON)계 산화질화물 형광체를 제공할 수 있다. 본 발명의 형광체는 상용 형광체제품 대비, 대등 또는 우수한 광방출특성 뿐만 아니라, 특히, 온도특성이 우수하므로 대체사용이 기대된다.
또한, 본 발명은 산화질화물 형광체 제조시, 소성온도, 환원가스의 유량 및 반응조건을 특정조건으로 제어함으로써, 동일조성의 형광체가 녹색-황색-적색의 3원색 중에서, 원하는 발광 중심 파장을 가지는 형광체로 제조될 수 있도록 그 제조방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 백색을 구현하는 통상의 방법에 있어서, 본 발명의 시온(SiON)계 산화질화물 형광체를 이용하여, 색순도가 뛰어나고 색의 연색성이 뛰어날 뿐 아니라 온도특성이 뛰어난 백색 LED 소자를 제공할 수 있다.
도 1a는 본 발명에 따른 실시예 1의 Sr2Si4ON6:Eu 형광체로 구현되는 녹색형광체의 여기 스펙트럼이고,
도 1b는 상기 Sr2Si4ON6:Eu 형광체로 구현되는 녹색형광체의 발광 스펙트럼이고,
도 1c는 상기 Sr2Si4ON6:Eu 형광체로 구현되는 녹색형광체의 XRD 스펙트럼을 나타낸 결과이고,
도 2a는 본 발명에 따른 실시예 1의 Sr2Si4ON6:Eu 형광체로 구현되는 적색형광체의 여기 스펙트럼이고,
도 2b는 상기 Sr2Si4ON6:Eu 형광체로 구현되는 적색형광체의 발광 스펙트럼이고,
도 2c는 상기 Sr2Si4ON6:Eu 형광체로 구현되는 적색형광체의 XRD 스펙트럼을 나타낸 결과이고,
도 3은 상기 실시예 1의 Sr2Si4ON6:Eu 형광체로 구현하는 (a) 녹색형광체, (b) 적색형광체 및 (c) 황색형광체의 사진이고,
도 4a는 본 발명에 따른 실시예 2의 (Sr, Ba)3Si7ON10:Eu 녹색형광체에서, 알칼리 토금속의 몰비변화에 따른 여기 스펙트럼이고,
도 4b는 본 발명에 따른 실시예 2의 (Sr, Ba)3Si7ON10:Eu 녹색형광체에서, 알칼리 토금속의 몰비변화에 따른 발광 스펙트럼이고,
도 4c는 본 발명에 따른 실시예 2의 (Sr, Ba)3Si7ON10:Eu 녹색형광체에서, 알칼리 토금속의 몰비변화에 따른 XRD 스펙트럼을 비교 관찰한 결과이고,
도 5는 본 발명의 실시예 3에서 제조된 Sr3Si8ON12:Eu의 녹색형광체(a)와, 실시예 4에서 제조된 Sr4Si7O3N10:Eu 녹색형광체(b)간의 XRD 스펙트럼을 비교한 결과이다.
도 6a는 본 발명의 실시예 5에 따른 Sr2Si3O2N4:Eu 형광체의 여기 스펙트럼이고,
도 6b는 상기 Sr2Si3O2N4:Eu 적색형광체의 발광 스펙트럼이고,
도 6c는 상기 Sr2Si3O2N4:Eu 적색형광체 대비 Sr2Si5N8:Eu의 상용형광체와의 XRD 스펙트럼 비교결과이고,
도 6d은 상기 Sr2Si3O2N4:Eu 적색형광체 입자를 주사전자현미경으로 관찰한 사진이고,
도 7a는 본 발명의 실시예 6에 따른 Sr2.6Ba0.2Si6O3N8:Eu0.2 녹색형광체의 여기 스펙트럼이고,
도 7b는 상기 Sr2.6Ba0.2Si6O3N8:Eu0.2 녹색형광체의 발광 스펙트럼이고,
도 7c는 상기 Sr2.6Ba0.2Si6O3N8:Eu0.2 녹색형광체의 XRD 스펙트럼 결과이고,
도 7d는 상기 Sr2.6Ba0.2Si6O3N8:Eu0.2 녹색형광체 입자를 주사전자현미경으로 관찰한 사진이고,
도 8은 상기 Sr2.6Ba0.2Si6O3N8:Eu0.2 녹색형광체의 온도특성을 나타낸 것이고,
도 9는 본 발명의 백색 LED 소자의 개략적인 구성도이다.
도 1b는 상기 Sr2Si4ON6:Eu 형광체로 구현되는 녹색형광체의 발광 스펙트럼이고,
도 1c는 상기 Sr2Si4ON6:Eu 형광체로 구현되는 녹색형광체의 XRD 스펙트럼을 나타낸 결과이고,
도 2a는 본 발명에 따른 실시예 1의 Sr2Si4ON6:Eu 형광체로 구현되는 적색형광체의 여기 스펙트럼이고,
도 2b는 상기 Sr2Si4ON6:Eu 형광체로 구현되는 적색형광체의 발광 스펙트럼이고,
도 2c는 상기 Sr2Si4ON6:Eu 형광체로 구현되는 적색형광체의 XRD 스펙트럼을 나타낸 결과이고,
도 3은 상기 실시예 1의 Sr2Si4ON6:Eu 형광체로 구현하는 (a) 녹색형광체, (b) 적색형광체 및 (c) 황색형광체의 사진이고,
도 4a는 본 발명에 따른 실시예 2의 (Sr, Ba)3Si7ON10:Eu 녹색형광체에서, 알칼리 토금속의 몰비변화에 따른 여기 스펙트럼이고,
도 4b는 본 발명에 따른 실시예 2의 (Sr, Ba)3Si7ON10:Eu 녹색형광체에서, 알칼리 토금속의 몰비변화에 따른 발광 스펙트럼이고,
도 4c는 본 발명에 따른 실시예 2의 (Sr, Ba)3Si7ON10:Eu 녹색형광체에서, 알칼리 토금속의 몰비변화에 따른 XRD 스펙트럼을 비교 관찰한 결과이고,
도 5는 본 발명의 실시예 3에서 제조된 Sr3Si8ON12:Eu의 녹색형광체(a)와, 실시예 4에서 제조된 Sr4Si7O3N10:Eu 녹색형광체(b)간의 XRD 스펙트럼을 비교한 결과이다.
도 6a는 본 발명의 실시예 5에 따른 Sr2Si3O2N4:Eu 형광체의 여기 스펙트럼이고,
도 6b는 상기 Sr2Si3O2N4:Eu 적색형광체의 발광 스펙트럼이고,
도 6c는 상기 Sr2Si3O2N4:Eu 적색형광체 대비 Sr2Si5N8:Eu의 상용형광체와의 XRD 스펙트럼 비교결과이고,
도 6d은 상기 Sr2Si3O2N4:Eu 적색형광체 입자를 주사전자현미경으로 관찰한 사진이고,
도 7a는 본 발명의 실시예 6에 따른 Sr2.6Ba0.2Si6O3N8:Eu0.2 녹색형광체의 여기 스펙트럼이고,
도 7b는 상기 Sr2.6Ba0.2Si6O3N8:Eu0.2 녹색형광체의 발광 스펙트럼이고,
도 7c는 상기 Sr2.6Ba0.2Si6O3N8:Eu0.2 녹색형광체의 XRD 스펙트럼 결과이고,
도 7d는 상기 Sr2.6Ba0.2Si6O3N8:Eu0.2 녹색형광체 입자를 주사전자현미경으로 관찰한 사진이고,
도 8은 상기 Sr2.6Ba0.2Si6O3N8:Eu0.2 녹색형광체의 온도특성을 나타낸 것이고,
도 9는 본 발명의 백색 LED 소자의 개략적인 구성도이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하고자 한다.
본 발명은 350∼480nm 파장 영역을 여기원으로 하고, 480∼680nm의 가시광을 방출하는 녹색-황색-적색의 3원색 중에서 원하는 발광 중심 파장을 선택 발광하는 하기 화학식 1로 표시되는 백색 LED 소자용 시온(SiON)계 산화질화물 형광체를 제공한다.
화학식 1
MaSibOcNd: Eu
(상기에서, M은 Ra, Ba, Sr, Ca, Mg 및 Be으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1개 이상의 알칼리토금속 이온이고, 1≤a≤7, 2≤b≤13, 1≤c≤18 및 0<d≤16이다.)
본 발명에서 개시하고 있는 바람직한 시온(SiON)계 산화질화물 형광체는 제1실시형태로서 Sr2Si4ON6:Eu 형광체, 제2실시형태로서 Sr3Si7ON10:Eu 형광체, 제3실시형태로서 Sr3Si8ON12:Eu 형광체, 제4실시형태로서 Sr4Si7O3N10:Eu 형광체, 제5실시형태로서 Sr2Si3O2N4:Eu 형광체 및 제6실시형태로서 Sr2.6Ba0.2Si6O3N8:Eu0.2 형광체를 제공한다.
본 발명의 시온(SiON)계 산화질화물 형광체는 350∼480nm 파장 영역을 여기원으로 하고, 발광 중심 파장이 510nm내지 550nm 영역까지의 녹색; 발광 중심 파장이 550nm 내지 580nm 영역까지의 황색형광체; 또는 발광 중심 파장이 590nm 내지 650nm영역까지의 적색형광체;로서의 발광 스펙트럼을 충족한다.
따라서, 동일조성 성분으로 이루어지더라도, 녹색-황색-적색의 3원색 중에서, 원하는 발광 중심 파장을 선택적으로 발현할 수 있으며, XRD 스펙트럼 비교결과, 녹색형광체 및 적색형광체간의 결정구조가 현저히 상이한 형광체임을 확인함에 따라, 본 발명의 시온(SiON)계 산화질화물 형광체가 녹색-황색-적색의 3원색 중에서, 원하는 발광 중심 파장을 선택적으로 발현할 수 있다는 것이 확인되었다[도 1a 내지 도 2c].
도 3은 본 발명의 동일조성의 시온(SiON)계 산화질화물 형광체에 의해서, 각각 발현되는 (a) 녹색형광체, (b) 적색형광체 및 (c) 황색형광체의 분말성상의 사진으로서, 동일조성의 형광체라 하더라도 제조공정의 제어에 따라, 녹색-황색-적색의 3원색 중에서, 원하는 발광 중심 파장을 가지는 산화질화물 형광체가 선택적으로 제조될 수 있다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 (Sr, Ba)3Si7ON10:Eu의 형광체 중 알칼리 금속염에서 알칼리 토금속간의 몰비가 Sr3-n, Ban에서 n이 0 내지 1일 경우, 동일한 결정구조 및 고순도의 녹색형광체 제조를 확인할 수 있다.
특히, 본 발명의 제5실시형태인 Sr2Si3O2N4:Eu 조성의 적색형광체는 상용 형광체 (CaAlSiN3:Eu 적색 형광체) 제품 대비 대등한 광방출특성(PL emission)을 보이고, 제6실시형태의 Sr2.6Ba0.2Si6O3N8:Eu0.2 의 녹색형광체는 75℃온도영역에서까지도 광방출특성이 잘 유지되는 것을 확인할 수 있다[도 8].
본 발명의 시온(SiON)계 산화질화물 형광체 모체를 형성하기 위한 원료염으로서, 금속원소 M은 알칼리 토금속의 2가 금속이온이며, 더욱 바람직하게는 Sr, Ba 또는 Ca에서 선택되는 적어도 하나 이상을 사용하는 것이다. 이때, 금속원소 M은 각각의 수용성 금속 염 또는 이들 금속을 포함하는 산화물 또는 질화물로 이루어진 군에서 선택된 단독 또는 2종 이상의 이온을 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로, 금속원소 M의 산화물을 생성할 수 있는 화합물은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 고순도 화합물의 입수 용이성, 대기 중에서의 취급 용이성 및 가격측면에서 유리한 알칼리 토금속류의 탄산염, 수산염, 질산염, 황산염, 초산염, 산화물, 과산화물, 수산화물 중에서 선택되는 적어도 하나 이상의 알칼리 토금속류 화합물이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 알칼리 토금속류의 탄산염, 수산염, 산화물, 수산화물이다. 특히 바람직하게는 알칼리 토금속류 화합물은 탄산염(MCO3) 형태를 사용하는 것이다. 또한, 알칼리 토금속류 화합물의 성상 역시 특별히 한정되지 않으나, 고성능의 형광체를 제조하기 위해서는 분말상이 덩어리상보다 바람직하다.
알칼리 토금속류 금속화합물 이외에, 본 발명의 원료염으로 사용되는 질화규소(Si3N4), 실리콘 디이미드 (Si(NH)2) 또는 산화규소(SiO2) 원료염의 성상 역시 고성능의 형광체를 제조하기 위해서는 분말상의 성상이 바람직하다. 또한, 상기 원료염끼리의 반응성을 높이기 위해서, 소성 시, 플럭스(flux)를 첨가하여 반응시킬 수 있으며, 플럭스로는 알칼리 금속 화합물(Na2CO3, NaCl, LiF) 또는 클로라이드 또는 플로라이드 계열의 할로겐 화합물(SrF2, CaCl2 등) 및 인산염, 황화물 계열에서 적절히 선택하여 이용할 수 있으며, 특히, 본 발명에서는 포스페이트 계열의 플럭스를 사용하면 현저히 좋은 효과를 관찰할 수 있었으며 산화물의 질화를 위해 황이 매우 유용하다.
본 발명의 규소 화합물은 본 발명의 실시형태의 형광체 조성물을 형성할 수 있는 규소 화합물이면, 특별히 한정되지 않으나, 고성능의 형광체를 제조하기 위한 요건으로 바람직하게는, 질화규소(Si3N4), 실리콘디이미드(Si(NH)2) 또는 산화규소(SiO2)를 사용하는 것이다.
본 발명의 형광체에서, 발광 중심 이온을 첨가하기 위한 원료로는 각종 희토금속이나 전이 금속, 또는 이들 화합물을 이용한다. 이러한 원소로는 원자 번호 58∼60, 또는 62∼71의 란타나이드나 전이 금속, 특히 Ce, Pr, Eu, Tb, Mn등이 있다. 이러한 원소를 포함하는 화합물로는 상기 란타나이드나 전이 금속의 산화물, 질화물, 수산화물, 탄산염, 수산염, 질산염, 황산염, 할로겐화물, 인산염 등이 있다. 구체적인 일례로는 탄산세륨, 산화유로퓸, 질화유로퓸, 금속테르븀, 탄산망간 등이다. 발광 중심 이온으로서, 즉, Ce3+, Eu2+, Tb3+, Mn2+ 등의 이온을 많이 생성하기 위해서는 환원 분위기가 바람직하다.
더욱 상세하게는 본 발명에서 사용되는 Eu의 첨가량은 알칼리 토금속의 2가 금속에 대비하여 0.001 내지 0.95몰을 함유하는 것이 바람직하며, 0.001몰 미만이면, 활성화가 부족하여 바람직하지 않고, 0.95몰을 초과하면, 농도 소광(concentration quenching)이 발생하여 휘도가 감소하는 문제가 있다.
본 발명은 동일조성의 형광체가 제조공정에 따라, 녹색-황색-적색의 3원색 중에서 원하는 발광 중심 파장을 선택 발광하는 시온(SiON)계 산화질화물 형광체의 제조방법을 제공한다.
이에, 본 발명의 제조방법에 있어서, 제1실시형태는 1) Ra, Ba, Sr, Ca, Mg 및 Be으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1개 이상의 알칼리토금속의 2가 금속이온; Si 이온; 및 Eu 이온;을 포함하고 있는 금속염을 정량한 후, 혼합하여 시료를 준비하는 단계; 및
2) 상기 혼합된 원료염을 1300 내지 1400℃ 및 환원가스 100 내지 250sccm으로 제어된 환원분위기에서 열처리하는 단계로 수행되는 것으로서, 발광 중심 파장인 510nm내지 550nm 영역의 녹색 및 550nm 내지 580nm 영역의 황색형광체의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 제조방법에 있어서, 제2실시형태는 상기 제조방법 중, 2) 단계에서 제조된 시온(SiON)계 산화질화물 형광체를 1450 내지 1700℃ 및 환원가스 400 내지 1000sccm로 제어된 환원분위기에서 추가 열처리함으로써, 발광 중심 파장이 610nm 내지 650nm인 적색형광체의 제조방법을 제공한다.
또는 본 발명의 제3실시형태의 제조방법은 1) Ra, Ba, Sr, Ca, Mg 및 Be으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1개 이상의 알칼리토금속의 2가 금속이온; Si 이온; 및 Eu 이온;을 포함하고 있는 금속염을 정량한 후, 혼합하여 시료를 준비하는 단계; 및 2) 상기 혼합된 원료염을 1500 내지 1700℃ 및 환원가스 400 내지 1000sccm으로 제어된 환원분위기에서 열처리하는 단계로 수행하여, 발광 중심 파장이 590nm 내지 650nm영역의 적색형광체의 제조방법을 제공한다.
일반적인 형광체 제조공정에 있어서, 소성온도는 1300℃ 내지 2000℃에서 수행되고, 형광체의 고성능화의 목적으로, 바람직하게는 1600℃ 내지 2000℃, 보다 바람직하게는 1700℃ 내지 1900℃에서 수행한다. 한편, 대량 생산의 목적으로는, 1400℃ 내지 1800℃, 보다 바람직하게는 1600℃ 내지 1700℃에서 수행한다.
반면에, 본 발명은 일반적인 소성을 단계별로 수행하고, 환원 가스의 유량을 제어함으로써, 결정구조가 다른 형광체를 제조할 수 있으며, 특히, 녹색, 황색 및 적색의 발광을 선택적으로 제어할 수 있는 고순도의 형광체를 제조할 수 있다. 즉, 본 발명은 시온(SiON)계 산화질화물 형광체를 모체로 사용하되, 소성온도가 1300 내지 1400℃에서 환원 가스가 100 내지 250sccm으로 제어되면, 최적의 발색효율을 가지는 녹색 및 황색형광체가 제조된다. 이때, 상기에서 소성온도 및 환원 가스의 유량 조건 미만이면, 반응이나 환원이 불충분하게 되어, 색순도가 저하되어 고품질의 형광체를 얻을 수 없다.
이어, 본 발명은 상기 동일조성 성분의 시온(SiON)계 산화질화물 형광체의 녹색 및 황색형광체를 소성온도 1500 내지 1700℃에서 환원 가스 400 내지 1000sccm 조건 하에서 다시 열처리하면, 적색형광체를 제조할 수 있다. 즉, 공정상의 소성온도 및 환원 가스의 유량의 제어를 통해 제조된 녹색형광체는 적색형광체로 변환 가능하다.
또한, 적색형광체를 제조하는 다른 방법으로는 원료염을 출발물질로 하여, 소성온도 1500 내지 1700℃ 및 환원 가스유량 400 내지 1000sccm으로 수행하더라도 고순도의 적색형광체를 제조할 수 있다.
따라서, 본 발명의 제조방법은 형광체 제조공정 상, 소성온도 및 환원 가스의 유량을 단계별 또는 개별적으로 수행하여 원하는 발광효율 및 발색의 형광체를 용이하게 제조할 수 있다.
이때, 본 발명은 혼합 원료염을 환원 분위기 하에서 소성하되, 질소 및 수소의 혼합가스에 의해 조성된 환원 가스 분위기 및 상압 조건에서 수행하는 것이다. 이때, 혼합가스는 질소 및 수소의 혼합비율이 95:5 내지 90:10로 이루어지는 것이 바람직하며, 특히 소성온도 및 혼합가스의 공급속도에 따라, 형광체의 발색 및 효율을 제어할 수 있다. 본 발명의 제조방법에서, 소성 시간은 생산성을 고려하면 300분 내지 12시간 범위 내에서 수행하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제조방법에 있어서, 시온(SiON)계 산화질화물 형광체는 Eu2+ 이온으로 활성화되며, Eu2+ 이온의 미량이 첨가되어 알칼리토금속 자리에 치환하는 구조이다. 이때, Eu2+ 이온을 포함하는 화합물은 0.001 내지 0.95의 몰농도로 함유된다.
본 발명의 제조방법에 의해 비교적 간단한 방법으로, 원하는 발광영역을 선택적으로 제어 가능한 형광체를 제조할 수 있으며, 특히, 고순도의 녹색-황색-적색의 3원색 중에서 선택 발광하는 시온(SiON)계 산화질화물 형광체를 제공할 수 있다.
나아가, 본 발명은 상기 녹색-황색-적색을 선택적으로 구현하는 시온(SiON)계 산화질화물 형광체를 이용하여, 색순도가 뛰어나고 색의 연색성이 뛰어난 백색 LED 소자를 제공한다.
본 발명의 백색 LED 소자는 상기 제조된 시온(SiON)계 산화질화물 형광체 중에서, 적색형광체를 에폭시 수지에 균일하게 분산시켜 경화부를 제조하고, 상기 경화부를 청색광을 방출시키는 발광다이오드 칩 상에 도포 또는 박막형으로 올린 후, 100 내지 160℃에서 1시간 동안 경화시켜 제조된다.
더욱 구체적으로는 도 9는 본 발명의 백색 LED 소자의 개략적인 구성도로서, Al2O3 또는 SiC에서 선택된 기판(17) 상에 청색 파장영역에서 광자를 방출시키는 발광다이오드 칩(11)을 올리고, 경화부(12)에 본 발명의 시온(SiON)계 산화질화물 형광체(10) 중, 적색형광체를 에폭시 수지와 혼합 산재시켜 제조할 수 있다. 상기 적색형광체외에, 본 발명의 제조방법에 의해 제조되는 녹색 또는 황색형광체를 더 함유하여 소자의 광효율을 높일 수 있다.
상기 청색 파장영역에서 광자를 방출시키는 발광다이오드 칩(11)은 465nm의 파장영역에서 청색광을 방출하는 GaN LED 소자가 바람직하다.
상기 발광다이오드 칩(11)은 기판(17) 상에 올린 후, 은 페이스트 등을 이용하여 애노드 전극(15), 캐소드 전극(16) 및 리드프레임(14)에 접착 고정시킨다.
상기 경화부(12)는 에폭시 수지에 본 발명에서 합성된 적색형광체(10)를 균일하게 분산시켜 제작되고, 이후 제작된 경화부(12)를 발광 다이오드 칩(11) 상에 도포 또는 박막형으로 올린 후, 100 내지 160℃에서 1시간 동안 경화하고 고정시켜 제작한다.
이때, 에폭시 수지 100 중량부에 대하여, 본 발명의 시온(SiON)계 산화질화물 형광체 중 적색형광체의 첨가량은 원하는 색 좌표에 따라 조정될 수 있으나, 0.1 내지 60 중량부가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 1 내지 30 중량부로 함유되는 것이다. 더욱 상세하게는, 상기 경화부(12)에는 백색 구현을 위하여 본 발명의 시온(SiON)계 산화질화물 형광체(10) 중, 녹색형광체를 더 혼합하여 사용한다. 이때, 녹색형광체는 에폭시 수지 100 중량부에 대하여, 3 내지 50 중량부로 함유될 수 있다.
아울러, 백색 LED 소자 제조 시, 소자의 광효율을 높이기 위하여 통상의 황색형광체를 더 함유할 수 있음은 당업자로부터 용이하게 이해될 수 있을 것이다. 본 발명에서 백색 구현을 위하여 첨가되는 황색형광체의 첨가량은 에폭시 수지 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 20 중량부를 사용할 수 있다.
특히, 상기 경화부(12) 내부의 본 발명의 적색형광체는 발광다이오드 칩(11)에서 방출되는 청색광을 여기원으로 하여, 480∼680nm의 가시광으로 광변환된다. 이때, 경화부에 함유되어 있는 형광체들과 발광다이오드 칩과는 광의 경로차가 감소되어 광변환 백색 LED 소자의 광효율을 향상시킬 수 있다. 따라서, 종래 청색광을 여기광원으로 하여 단일 황색형광체를 사용하여 백색을 구현하는 경우보다, 색의 연색성이 저하되는 문제점을 최소화하여 색순도가 뛰어나고 광효율이 높은 백색 LED 소자를 제조할 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다.
본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1> Sr
2
Si
4
ON
6
: Eu 제조
단계 1: 녹색형광체 제조
Sr, Si 및 Eu의 이온을 포함하고 있는 금속염을 정량하고, 800∼1200℃의 온도에서 2시간 산화 처리한 후, 볼밀 통에 넣어 2∼24 시간 동안 아세톤을 용매로 하여 볼밀링한 후 건조하였다. 이후, 1300℃의 온도에서 4∼10시간 동안 수소/질소가스(95:5v/v)의 공급속도가 100∼300sccm의 유량으로 제어된 환원분위기 하에서 소성하여, Sr2Si4ON6:Eu 형광체를 제조하였다. 이때, 상기 제조된 형광체는 380∼470nm 파장 영역을 여기 스펙트럼(도 1a), 525∼545nm의 가시광을 방출하는 발광 스펙트럼(도 1b) 및 XRD 스펙트럼(도 1c) 결과를 보이는 녹색형광체이다.
단계 2: 적색형광체 제조
상기 단계 1에서 제조된 Sr2Si4ON6:Eu 녹색형광체를 건조한 후, 1500℃의 온도에서 4∼10시간 동안 수소/질소가스(95:5v/v)의 공급속도가 400sccm이상의 유량으로 제어된 환원분위기 하에서 소성하였다.
상기 소성 후, 얻어진 형광체가 395∼470nm 파장 영역을 여기 스펙트럼(도 2a), 610∼640nm의 가시광을 방출하는 발광 스펙트럼(도 2b)을 보이는 적색형광체임을 확인하였다. 또한, 상기 Sr2Si4ON6:Eu 적색형광체의 XRD 스펙트럼(도 2c) 결과, 단계 1에서 제조된 녹색형광체의 XRD 스펙트럼 결과와는 현저히 상이한 결정구조를 확인하였다. 상기 결과로부터, 본 발명은 동일조성의 형광체라 하더라도 제조공정상의 소성온도 조건을 단계별로 실시하고, 환원가스의 유량을 제어함에 따라, 녹색-적색 형광체를 선택적으로 제조할 수 있으며, 특히, 이러한 방법을 통해 녹색형광체는 적색형광체로 전환 가능하다.
도 3은 상기 실시예 1의 Sr2Si4ON6:Eu 형광체로 구현하는 각각의 (a) 녹색형광체, (b) 적색형광체 및 (c) 황색형광체의 분말성상의 사진을 나타낸 것이다. 따라서, 본 발명은 동일조성의 형광체라 하더라도 제조공정의 제어에 따라, 녹색-황색-적색의 3원색 중에서, 원하는 발광 중심 파장을 가지는 시온(SiON)계 산화질화물 형광체를 선택적으로 제조할 수 있음을 확인하였다.
<실시예 2> Sr
3
Si
7
ON
10
: Eu 제조
단계 1: 녹색형광체 제조
Sr, Ba, Si 및 Eu의 이온을 포함하고 있는 금속염에 대하여, 알칼리 금속염에 대한 정량비를 변화하여 각각 칭량한 후, 1300℃의 온도에서 4∼10시간 동안 수소/질소가스의 혼합가스(90:10v/v)를 100∼300sccm의 유량으로 유지된 환원분위기 하에서 소성한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 (Sr, Ba)3Si7ON10:Eu 형광체를 제조하였다.
이때, 상기 제조된 (Sr, Ba)3Si7ON10:Eu의 형광체에서, 알칼리 금속염에 따른 여기 스펙트럼의 변화를 관찰하고(도 4a), 발광 스펙트럼(도 4b)을 관찰하여 녹색형광체가 제조되었음을 확인하였다. 또한, 각 녹색형광체의 XRD 스펙트럼을 비교 관찰한 결과를 도 4c에 도시하였다.
상기 스펙트럼 관찰결과, (Sr, Ba)3Si7ON10:Eu 형광체에서, 알칼리 토금속간의 몰비가 Sr3-n, Ban에서 n이 0 내지 1일 경우, 동일한 결정구조 및 고순도의 녹색형광체가 제조됨을 확인하였고, n이 1.5 내지 3일 경우, 발광 스펙트럼이 장파장이동(red shift)이 관찰되어, 고순도 녹색발현에 불리하다.
단계 2: 적색형광체 제조
상기 단계 1에서 (Sr, Ba)3Si7ON10:Eu 형광체 중, 고순도의 녹색형광체인 Sr3Si7ON10:Eu를 건조한 후, 1500℃의 온도에서 4∼10시간 동안 수소/질소가스의 혼합가스(90:10v/v)를 400sccm 이상의 유량으로 유지된 환원분위기 하에서 소성한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
<실시예 3> Sr
3
Si
8
ON
12
: Eu 제조
단계 1: 녹색형광체 제조
Sr, Si 및 Eu의 이온을 포함하고 있는 각각의 금속염을 칭량하여 원료조성물을 사용하고, 1300℃의 온도에서 10시간 동안 수소/질소가스의 혼합가스(90:10v/v)를 100∼300sccm의 유량으로 유지된 환원분위기 하에서 소성한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여, Sr3Si8ON12:Eu의 형광체를 제조하였다. 상기 제조된 Sr3Si8ON12:Eu의 형광체는 395∼475nm 파장 영역에서 여기 스펙트럼이 관찰되었으며[미도시], 520∼550nm의 가시광을 방출하는 발광 스펙트럼 결과를 보임으로써[미도시], 고순도의 녹색형광체가 제조되었음을 확인하였다.
단계 2: 적색형광체 제조
Sr, Si 및 Eu의 이온을 포함하고 있는 각각의 금속염을 칭량하여 원료조성물을 사용하고, 1500℃의 온도에서 12시간 동안 수소/질소가스의 혼합가스(90:10v/v)를 500sccm 이상의 유량으로 유지된 환원분위기 하에서 소성한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여, Sr3Si8ON12:Eu의 형광체를 제조하였다. 상기 Sr3Si8ON12:Eu의 형광체의 여기 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 통해[미도시] 고순도의 적색형광체가 제조되었음을 확인하였다.
<실시예 4> Sr
4
Si
7
O
3
N
10
: Eu 제조
단계 1: 녹색형광체 제조
Sr, Si 및 Eu의 이온을 포함하고 있는 각각의 금속염을 칭량하여 원료조성물을 사용하고, 1300℃의 온도에서 10시간 동안 수소/질소가스의 혼합가스(90:10v/v)를 100∼300sccm의 유량으로 유지된 환원분위기 하에서 소성한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 고순도의 Sr4Si7O3N10:Eu 녹색형광체를 제조하였다.
단계 2: 적색형광체 제조
Sr, Si 및 Eu의 이온을 포함하고 있는 각각의 금속염 칭량하여 원료조성물을 사용하고, 1500℃의 온도에서 12시간 동안 수소/질소가스의 혼합가스(90:10v/v)를 500sccm 이상의 유량으로 유지된 환원분위기 하에서 소성한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여, 고순도의 Sr4Si7O3N10:Eu 적색형광체를 제조하였다.
도 5는 상기 실시예 3에서 제조된 Sr3Si8ON12:Eu의 녹색형광체(적색)와, 실시예 4에서 제조된 Sr4Si7O3N10:Eu 녹색형광체(흑색)간의 XRD 스펙트럼을 통해 결정구조를 관찰한 결과이다. 상기 결과로부터, 조성이 다르더라도, 여기 및 발광 스펙트럼 상, 녹색형광체로 관찰된 녹색형광체의 동일한 패턴의 XRD 스펙트럼을 보이므로, 동일한 결정구조를 확인하였다.
<실시예 5> Sr
2
Si
3
O
2
N
4
: Eu 제조
단계 1: 녹색형광체 제조
SrCO3 0.7222g, Si3N4 1.3817g 및 Eu2O3 0.0479g의 형광체 원료를 각각 정량하고, 800∼1200℃의 온도에서 2시간 산화 처리한 후, 볼밀 통에 넣어 15 시간 동안 아세톤을 용매로 하여 볼밀링한 후 건조하였다. 이후, 1300∼1400℃의 온도에서 4∼10시간 동안 수소/질소가스(95:5v/v)의 공급속도가 100∼300sccm의 유량으로 제어된 환원분위기 하에서 소성하였다. 상기 소성시 플럭스로서, 황화물 계열 플럭스를 사용하였으며, 소성 후, 합성된 형광체 분말을 물과 함께 혼합하여 150rpm 이하에서 40분 정도 돌리고, 볼밀 후 오븐에 건조하였다. 상기 건조된 형광체를 결함이나 불순물 제거를 위하여 1100℃에서 3∼5시간 동안 소결하였다. 이때, 염산과 물의 비율이 2:8 이내로 혼합하여 세척하여, Sr2Si3O2N4:Eu 형광체를 제조하였다. 이때, 상기 제조된 형광체는 380∼470nm 파장 영역을 여기 스펙트럼, 525∼545nm의 가시광을 방출하는 발광 스펙트럼 및 XRD 스펙트럼 결과를 통해, 녹색형광체 제조를 확인하였다.
단계 2: 적색 형광체 제조
SrCO3 0.7222g, Si3N4 1.3817g 및 Eu2O3 0.0479g의 형광체 원료를 각각 정량하고, 800∼1200℃의 온도에서 2시간 산화 처리한 후, 볼밀 통에 넣어 15시간 동안 아세톤을 용매로 하여 볼 밀링한 후 건조하였다. 이후, 1500℃의 온도에서 6시간 동안 수소/질소가스(95:5v/v)의 공급속도가 400sccm이상의 유량으로 제어된 환원분위기 하에서 소성하였다. 상기 소성시 플럭스로서, 황화물 계열 플럭스를 사용하였으며, 소성 후, 합성된 형광체 분말을 물과 함께 혼합하여 150rpm 이하에서 40분 정도 돌리고, 볼밀 후 오븐에 건조하였다. 상기 건조된 형광체를 결함이나 불순물 제거를 위하여 1100℃에서 3∼5시간 동안 소결하였다. 이때, 염산과 물의 비율이 2:8 이내로 혼합하여 세척하여, Sr2Si3O2N4:Eu 형광체를 제조하였다. 상기 제조된 형광체는 395∼470nm 파장 영역에 거쳐 넓은 여기 스펙트럼을 가지며(도 6a), 610∼650nm영역의 가시광을 방출하고(도 6b), 반치폭(Full width at half maximum, FWHM)이 76.7nm의 발광 스펙트럼을 가지는 적색형광체임을 확인하였다.
도 6c에서 도시된 바와 같이 공지된 적색형광체인 Sr2Si5N8:Eu2+ 질화물계 형광체[JCPAS:85-0101]와 XRD 스펙트럼을 비교한 결과, 일치된 피크의 결정구조를 확인함으로써, 상기 Sr2Si3O2N4:Eu 적색형광체의 제조를 확인하였다.
또한, 도 6d는 상기 Sr2Si3O2N4:Eu 적색형광체 분말의 표면을 주사전자현미경(SEM 모델명: 필립스 모델 515)으로 관찰한 사진으로, 상기 Sr2Si3O2N4:Eu 적색형광체가 20㎛ 크기의 미세 입자가 고르게 분포되어 있음을 확인하였다.
<실시예 6> Sr
2.6
Ba
0.2
Si
6
O
4
N
8
:Eu
0.2
제조
SrCO3 0.7222g, BaCO3 0.1137g, Si3N4 1.3817g 및 Eu2O3 0.0479g의 형광체 원료를 각각 정량하고, 800∼1200℃의 온도에서 2시간 산화 처리한 후, 볼밀 통에 넣어 15시간 동안 아세톤을 용매로 하여 볼 밀링한 후 건조하였다. 이후, 1350℃의 온도에서 6시간 동안 수소/질소가스(95:5v/v)의 공급속도가 100∼300sccm의 유량으로 제어된 환원분위기 하에서 소성하였다. 상기 소성시 플럭스로서, 포스페이트 계열 플럭스를 사용하였으며, 소성 후, 합성된 형광체 분말을 물과 함께 혼합하여 150rpm 이하에서 40분 정도 돌리고, 볼밀 후 오븐에 건조하였다.
상기 제조된 형광체는 도 7a 의 여기 스펙트럼 결과, 395∼470nm 파장의 넓은 영역에 걸쳐 근자외선 LED영역(a)과 청색 LED 영역(b)의 여기밴드가 관찰되며, 도 7b에서 관찰되는 바와 같이, 500∼580nm의 가시광 영역 중, 최대흡수파장 피크가 541.5nm에서 관찰되고, 그 반치폭(FWHM)값이 76.7nm인 발광 스펙트럼을 통해 녹색형광체 제조를 확인하였다.
또한, 도 7c은 Sr 2.6 Ba0.2Si6O3N8:Eu0.2 의 XRD 스펙트럼 결과로서, 공지된 녹색형광체인SrSi2O2N2 형광체의 결정구조와 일치함을 확인함으로써, 녹색형광체 제조를 확인하였고, 도 7d의 표면 주사전자현미경(SEM 모델명: 필립스 모델 515)결과로부터, Sr2.6Ba0.2Si6O3N8:Eu0.2 의 녹색형광체가 3∼7㎛ 크기의 미세 입자가 고르게 분포된 것을 확인하였다.
<실험예 1> Sr
2
Si
3
O
2
N
4
:Eu 적색형광체를 사용한 백색 LED의 광특성
상기 실시예 5에서 제조된 Sr2Si3O2N4:Eu 적색형광체를 이용한 백색 LED의 광방출특성(PL emission)과 CaAlSiN:Eu2+조성으로 이루어진 상용 적색형광체(비교예 1)의 특성에 대한 비교결과를 하기 표 1 에 도시하였다.
그 결과, 본 발명의 Sr2Si3O2N4:Eu 적색형광체는 상용 형광체와 대등한 광방출특성(PL emission)을 확인하였으므로 대체 사용이 가능하다.
<실험예 2> Sr
2.6
Ba
0.2
Si
6
O
3
N
8
:Eu
0.2
의 녹색형광체의 광특성
상기 실시예 6에서 제조된 Sr2.6Ba0.2Si6O3N8:Eu0.2 녹색형광체에 대한 온도변화에 따른 광방출특성(PL emission)을 측정하였으며, 그 결과를 도 8에 도시하였다.
그 결과, 본 발명의 Sr2.6Ba0.2Si6O3N8:Eu0.2 녹색형광체는 25℃ 내지 75℃의 다양한 온도 영역에서 광방출특성(PL emission)이 변화없이 유지되었다.
상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 동일조성으로 이루어지되, 녹색-황색-적색의 3원색 중에서, 원하는 발광 중심 파장을 선택적으로 발현할 수 있는 시온(SiON)계 산화질화물 형광체를 제공하였다.
또한, 본 발명의 형광체는 상용 형광체제품 대비, 대등한 광방출특성 뿐만 아니라, 특히, Sr2.6Ba0.2Si6O3N8:Eu0.2 녹색형광체는 25℃ 내지 75℃의 다양한 온도 영역에서 광방출특성이 유지되므로, 대체사용이 가능하다.
본 발명은 제조공정 상, 종래의 소성온도 조건을 단계별로 실시하고, 환원가스의 유량을 특정하는 방법으로, 동일조성의 형광체가 녹색-황색-적색의 3원색 중에서, 원하는 발광 중심 파장을 가지는 형광체를 선택적으로 제조할 수 있는 제조방법을 제공하였다.
이에, 본 발명은 상기 시온(SiON)계 산화질화물 형광체를 이용하여, 색순도가 뛰어나고 색의 연색성이 뛰어난 백색 LED 소자를 제공할 수 있다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
1: 백색 LED 소자 10: 산화질화물 형광체
11: 발광다이오드 칩 12: 경화부
13: 반사기 14: 리드프레임
15: 애노드 전극 16: 캐소드 전극
17: 기판
11: 발광다이오드 칩 12: 경화부
13: 반사기 14: 리드프레임
15: 애노드 전극 16: 캐소드 전극
17: 기판
Claims (15)
- 350∼480nm 파장 영역을 여기원으로 하고, 480∼680nm의 가시광을 방출하는 녹색-황색-적색의 3원색 중에서 원하는 발광 중심 파장을 선택 발광하는 하기 화학식 1로 표시되는 백색 LED 소자용 시온(SiON)계 산화질화물 형광체:
화학식 1
MaSibOcNd: Eu
상기에서, M은 Ra, Ba, Sr, Ca, Mg 및 Be으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1개 이상의 알칼리토금속 이온이고, 1≤a≤7, 2≤b≤13, 1≤c≤18 및 0<d≤16이다. - 제1항에 있어서, 상기 시온계 산화질화물 형광체가 Sr2Si4ON6:Eu인 것을 특징으로 하는 상기 산화질화물 형광체.
- 제1항에 있어서, 상기 시온계 산화질화물 형광체가 Sr3Si7ON10:Eu 인 것을 특징으로 하는 상기 산화질화물 형광체.
- 제1항에 있어서, 상기 시온계 산화질화물 형광체가 Sr3Si8ON12:Eu 인 것을 특징으로 하는 상기 산화질화물 형광체.
- 제1항에 있어서, 상기 시온계 산화질화물 형광체가 Sr4Si7O3N10:Eu 인 것을 특징으로 하는 상기 산화질화물 형광체.
- 제1항에 있어서, 상기 시온계 산화질화물 형광체가 Sr2Si3O2N4:Eu인 것을 특징으로 하는 상기 산화질화물 형광체.
- 제1항에 있어서, 상기 시온계 산화질화물 형광체가 Sr2.6Ba0.2Si6O3N8:Eu0.2 인 것을 특징으로 하는 상기 산화질화물 형광체.
- 1) Ra, Ba, Sr, Ca, Mg 및 Be으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1개 이상의 알칼리토금속의 2가 금속이온; Si 이온; 및 Eu 이온;을 포함하고 있는 금속염을 정량한 후, 혼합하여 원료염을 준비하는 단계; 및
2) 상기 혼합된 원료염을 1300 내지 1400℃ 및 환원가스 100 내지 250sccm으로 제어된 환원분위기에서 열처리하여 녹색-황색-적색의 3원색 중에서 녹색-황색을 선택 발광하는 시온(SiON)계 산화질화물 형광체의 제조방법. - 제8항에 있어서, 상기 2) 단계에서 제조된 시온(SiON)계 산화질화물 형광체를 1500 내지 1700℃ 및 환원가스 400 내지 1000sccm로 제어된 환원분위기에서 추가 열처리하여 녹색-황색-적색의 3원색 중에서 적색을 선택 발광하는 시온계 산화질화물 형광체의 제조방법.
- 1) Ra, Ba, Sr, Ca, Mg 및 Be으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1개 이상의 알칼리토금속의 2가 금속이온; Si 이온; 및 Eu 이온;을 포함하고 있는 금속염을 정량한 후, 혼합하여 원료염을 준비하는 단계; 및
2) 상기 혼합된 원료염을 1500 내지 1700℃ 및 환원가스 400 내지 1000sccm으로 제어된 환원분위기에서 열처리하여 녹색-황색-적색의 3원색 중에서 적색을 선택 발광하는 시온계 산화질화물 형광체의 제조방법. - 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 혼합된 원료염에 Eu2+을 포함하는 화합물이 0.001 내지 0.95의 몰농도로 함유되는 것을 특징으로 하는 상기 시온계 산화질화물 형광체의 제조방법.
- 제1항의 녹색-황색-적색의 3원색을 선택 발광하는 시온(SiON)계 산화질화물 형광체 중, 적색형광체를 에폭시 수지에 균일하게 분산시켜 경화부를 제조하고, 상기 경화부를 청색광을 방출시키는 발광다이오드 칩 상에 도포 또는 박막형으로 올린 후, 100 내지 160℃에서 1 시간 동안 경화시켜 제조된 백색 LED 소자.
- 제12항에 있어서, 상기 녹색-황색-적색의 3원색을 선택 발광하는 시온(SiON)계 산화질화물 형광체 중, 녹색형광체를 추가로 함유하여 제조하는 것을 특징으로 하는 상기 백색 LED 소자.
- 제12항에 있어서, 상기 시온(SiON)계 산화질화물 형광체 중, 적색형광체의 첨가량이 에폭시 수지 100중량부에 대하여 0.1 내지 60 중량부인 것을 특징으로 하는 상기 백색 LED 소자.
- 제13항에 있어서, 상기 시온(SiON)계 산화질화물 형광체 중, 녹색형광체의 첨가량이 에폭시 수지 100중량부에 대하여 3 내지 50 중량부 함유되는 것을 특징으로 하는 상기 백색 LED 소자.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US12/991,772 US20110163322A1 (en) | 2009-08-10 | 2010-08-10 | Phosphor, phosphor manufacturing method, and white light emitting device |
| PCT/KR2010/005244 WO2011019191A2 (ko) | 2009-08-10 | 2010-08-10 | 형광체, 형광체 제조방법 및 백색 발광 소자 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020090073398 | 2009-08-10 | ||
| KR20090073398 | 2009-08-10 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20110016377A true KR20110016377A (ko) | 2011-02-17 |
| KR101172143B1 KR101172143B1 (ko) | 2012-08-07 |
Family
ID=43774804
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020100003560A KR101172143B1 (ko) | 2009-08-10 | 2010-01-14 | 백색 발광다이오드 소자용 시온계 산화질화물 형광체, 그의 제조방법 및 그를 이용한 백색 ｌｅｄ 소자 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20110163322A1 (ko) |
| KR (1) | KR101172143B1 (ko) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20130031644A (ko) * | 2011-09-21 | 2013-03-29 | 엘지이노텍 주식회사 | 산질화물 형광체 및 그를 포함한 발광소자 패키지 |
| KR101297619B1 (ko) * | 2011-09-09 | 2013-08-19 | 주식회사 에클립스 | 백색 led 소자용 삼사정계 산화질화물 황색형광체, 그의 제조방법 및 그를 이용한 백색 ｌｅｄ 소자 |
| WO2015072766A1 (ko) | 2013-11-13 | 2015-05-21 | 엘지이노텍(주) | 청녹색 형광체, 이를 포함하는 발광 소자 패키지 및 조명 장치 |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101034054B1 (ko) * | 2009-10-22 | 2011-05-12 | 엘지이노텍 주식회사 | 발광소자 패키지 및 그 제조방법 |
| CN102456802A (zh) * | 2010-10-19 | 2012-05-16 | 展晶科技(深圳)有限公司 | 发光二极管封装结构的制造方法 |
| JP2012186414A (ja) * | 2011-03-08 | 2012-09-27 | Toshiba Corp | 発光装置 |
| EP2831932B1 (en) | 2012-03-30 | 2020-09-30 | Lumileds Holding B.V. | Light emitting device with wavelength converting side coat |
| CN103378271A (zh) * | 2012-04-25 | 2013-10-30 | 展晶科技(深圳)有限公司 | 发光二极管封装结构及其制造方法 |
| TWI494413B (zh) | 2012-12-22 | 2015-08-01 | Chi Mei Corp | 螢光體與發光裝置 |
| CN103146386B (zh) * | 2013-03-15 | 2014-08-27 | 河北大学 | 一种铕掺杂镧系硅氧氮化合物及其制备方法 |
| TWI464238B (zh) * | 2013-03-27 | 2014-12-11 | Chi Mei Corp | 螢光體與發光裝置 |
| TWI464236B (zh) * | 2013-03-27 | 2014-12-11 | Chi Mei Corp | 螢光體粒子與發光裝置 |
| CN108473868B (zh) * | 2015-12-23 | 2021-07-09 | Lg伊诺特有限公司 | 荧光体组合物、包括该荧光体组合物的发光器件封装和照明装置 |
| JP2018022844A (ja) * | 2016-08-05 | 2018-02-08 | 日亜化学工業株式会社 | 発光装置及び発光装置の製造方法 |
| KR102001548B1 (ko) | 2018-11-14 | 2019-07-19 | 지엘비텍 주식회사 | 노광 공정 조명용 백색 광원 및 조명 장치 |
Family Cites Families (47)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0377940B1 (en) * | 1989-01-13 | 1994-11-17 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Compound semiconductor material and semiconductor element using the same and method of manufacturing the semiconductor element |
| TW383508B (en) * | 1996-07-29 | 2000-03-01 | Nichia Kagaku Kogyo Kk | Light emitting device and display |
| US6632379B2 (en) * | 2001-06-07 | 2003-10-14 | National Institute For Materials Science | Oxynitride phosphor activated by a rare earth element, and sialon type phosphor |
| DE10147040A1 (de) * | 2001-09-25 | 2003-04-24 | Patent Treuhand Ges Fuer Elektrische Gluehlampen Mbh | Beleuchtungseinheit mit mindestens einer LED als Lichtquelle |
| WO2003032407A1 (en) * | 2001-10-01 | 2003-04-17 | Matsushita Electric Industrial Co.,Ltd. | Semiconductor light emitting element and light emitting device using this |
| US7061024B2 (en) * | 2002-10-14 | 2006-06-13 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Light-emitting device comprising an EU(II)-activated phosphor |
| MY149573A (en) * | 2002-10-16 | 2013-09-13 | Nichia Corp | Oxynitride phosphor and production process thereof, and light-emitting device using oxynitride phosphor |
| JP4072632B2 (ja) * | 2002-11-29 | 2008-04-09 | 豊田合成株式会社 | 発光装置及び発光方法 |
| JP3717480B2 (ja) * | 2003-01-27 | 2005-11-16 | ローム株式会社 | 半導体発光装置 |
| KR100691143B1 (ko) * | 2003-04-30 | 2007-03-09 | 삼성전기주식회사 | 다층 형광층을 가진 발광 다이오드 소자 |
| TW200512949A (en) * | 2003-09-17 | 2005-04-01 | Nanya Plastics Corp | A method to provide emission of white color light by the principle of secondary excitation and its product |
| CN100472823C (zh) * | 2003-10-15 | 2009-03-25 | 日亚化学工业株式会社 | 发光装置 |
| TWI359187B (en) * | 2003-11-19 | 2012-03-01 | Panasonic Corp | Method for preparing nitridosilicate-based compoun |
| US7868343B2 (en) * | 2004-04-06 | 2011-01-11 | Cree, Inc. | Light-emitting devices having multiple encapsulation layers with at least one of the encapsulation layers including nanoparticles and methods of forming the same |
| WO2006016711A1 (ja) * | 2004-08-11 | 2006-02-16 | National Institute For Materials Science | 蛍光体とその製造方法および発光器具 |
| JP4543250B2 (ja) * | 2004-08-27 | 2010-09-15 | Ｄｏｗａエレクトロニクス株式会社 | 蛍光体混合物および発光装置 |
| JP5105347B2 (ja) * | 2004-09-22 | 2012-12-26 | 独立行政法人物質・材料研究機構 | 蛍光体とその製造方法および発光器具 |
| JP4988180B2 (ja) * | 2004-09-29 | 2012-08-01 | 昭和電工株式会社 | 酸窒化物系蛍光体及びその製造法 |
| KR101207660B1 (ko) * | 2005-02-25 | 2012-12-03 | 도와 일렉트로닉스 가부시키가이샤 | 이중 헤테로 접합을 가지는 Ａ1ＧａＡｓ계 발광 다이오드및 그 제조 방법 |
| 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 |
| KR20070115951A (ko) * | 2005-03-04 | 2007-12-06 | 도와 일렉트로닉스 가부시키가이샤 | 형광체 및 그 제조 방법 및 상기 형광체를 이용한 발광장치 |
| DE102005059521A1 (de) * | 2005-12-13 | 2007-06-14 | Patent-Treuhand-Gesellschaft für elektrische Glühlampen mbH | Rot emittierender Leuchtstoff und Lichtquelle mit einem derartigen Leuchtstoff |
| EP1985683B1 (en) * | 2006-02-02 | 2013-08-28 | Mitsubishi Chemical Corporation | Complex oxynitride phosphor, light-emitting device using same, image display, illuminating device, phosphor-containing composition and complex oxynitride |
| DE102006008300A1 (de) * | 2006-02-22 | 2007-08-30 | Patent-Treuhand-Gesellschaft für elektrische Glühlampen mbH | Leuchtstoff und Lichtquelle mit derartigem Leuchtstoff sowie Herstellverfahren für den Leuchtstoff |
| KR100896576B1 (ko) * | 2006-02-24 | 2009-05-07 | 삼성전기주식회사 | 질화물계 반도체 발광소자 및 그 제조방법 |
| JP2007273562A (ja) * | 2006-03-30 | 2007-10-18 | Toshiba Corp | 半導体発光装置 |
| JP2007324475A (ja) * | 2006-06-02 | 2007-12-13 | Sharp Corp | 波長変換部材および発光装置 |
| JP4911578B2 (ja) * | 2006-06-06 | 2012-04-04 | シャープ株式会社 | 酸窒化物蛍光体および発光装置 |
| JP5090802B2 (ja) * | 2006-06-28 | 2012-12-05 | ソウル セミコンダクター カンパニー リミテッド | 蛍光体及びその製造方法並びに発光ダイオード |
| WO2008020541A1 (fr) * | 2006-08-14 | 2008-02-21 | Fujikura Ltd. | Dispositif électroluminescent et dispositif d'éclairage |
| ES2391586T3 (es) * | 2006-08-15 | 2012-11-28 | Dalian Luminglight Co., Ltd. | Materiales luminiscentes basados en silicato que tienen múltiples picos de emisión, procedimientos para su preparación y uso de los mismos en dispositivos de emisión de luz |
| JP4228012B2 (ja) * | 2006-12-20 | 2009-02-25 | Ｎｅｃライティング株式会社 | 赤色発光窒化物蛍光体およびそれを用いた白色発光素子 |
| JP2008166782A (ja) * | 2006-12-26 | 2008-07-17 | Seoul Semiconductor Co Ltd | 発光素子 |
| KR100946015B1 (ko) * | 2007-01-02 | 2010-03-09 | 삼성전기주식회사 | 백색 발광장치 및 이를 이용한 ｌｃｄ 백라이트용 광원모듈 |
| KR100835116B1 (ko) * | 2007-04-16 | 2008-06-05 | 삼성전기주식회사 | 질화물 반도체 발광 소자 |
| KR101109988B1 (ko) * | 2007-05-22 | 2012-03-14 | 도쿠리츠교세이호징 붓시쯔 자이료 겐큐키코 | 형광체 및 그의 제조방법, 및 그것을 사용한 발광장치 |
| CN101157854B (zh) * | 2007-07-02 | 2010-10-13 | 北京宇极科技发展有限公司 | 一种氮氧化合物发光材料、其制备方法及其应用 |
| KR100966374B1 (ko) * | 2007-08-27 | 2010-07-01 | 삼성엘이디 주식회사 | 백색 ｌｅｄ를 이용한 면광원 및 이를 구비한 ｌｃｄ백라이트 유닛 |
| EP2191517B1 (en) * | 2007-08-31 | 2017-11-29 | LG Innotek Co., Ltd. | Light emitting device package |
| US8183557B2 (en) * | 2007-09-19 | 2012-05-22 | The Regents Of The University Of California | (Al,In,Ga,B)N device structures on a patterned substrate |
| JP5592602B2 (ja) * | 2008-07-31 | 2014-09-17 | 株式会社東芝 | 蛍光体およびそれを用いた発光装置 |
| US7955875B2 (en) * | 2008-09-26 | 2011-06-07 | Cree, Inc. | Forming light emitting devices including custom wavelength conversion structures |
| US9708531B2 (en) * | 2009-02-26 | 2017-07-18 | Nichia Corporation | Fluorescent substance, method of manufacturing the fluorescent substance, and light emitting device using the fluorescent substance |
| TWI478372B (zh) * | 2009-03-20 | 2015-03-21 | Huga Optotech Inc | 具有中空結構之柱狀結構之發光元件及其形成方法 |
| JP5517037B2 (ja) * | 2009-08-06 | 2014-06-11 | 独立行政法人物質・材料研究機構 | 蛍光体及びその製造方法、並びにそれを用いた発光装置 |
| WO2011028033A2 (ko) * | 2009-09-02 | 2011-03-10 | 엘지이노텍주식회사 | 형광체, 형광체 제조방법 및 백색 발광 소자 |
| TW201123508A (en) * | 2009-12-22 | 2011-07-01 | Univ Nat Chiao Tung | Antireflection layer, method for fabricating antireflection surface, and photovoltaic device applying the same |
-
2010
- 2010-01-14 KR KR1020100003560A patent/KR101172143B1/ko active IP Right Grant
- 2010-08-10 US US12/991,772 patent/US20110163322A1/en not_active Abandoned
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101297619B1 (ko) * | 2011-09-09 | 2013-08-19 | 주식회사 에클립스 | 백색 led 소자용 삼사정계 산화질화물 황색형광체, 그의 제조방법 및 그를 이용한 백색 ｌｅｄ 소자 |
| KR20130031644A (ko) * | 2011-09-21 | 2013-03-29 | 엘지이노텍 주식회사 | 산질화물 형광체 및 그를 포함한 발광소자 패키지 |
| WO2015072766A1 (ko) | 2013-11-13 | 2015-05-21 | 엘지이노텍(주) | 청녹색 형광체, 이를 포함하는 발광 소자 패키지 및 조명 장치 |
| KR20150055597A (ko) * | 2013-11-13 | 2015-05-21 | 엘지이노텍 주식회사 | 청녹색 형광체, 이를 포함하는 발광 소자 패키지 및 조명 장치 |
| WO2015072765A1 (ko) | 2013-11-13 | 2015-05-21 | 엘지이노텍(주) | 청녹색 형광체, 이를 포함하는 발광 소자 패키지 및 조명 장치 |
| US9837584B2 (en) | 2013-11-13 | 2017-12-05 | Lg Innotek Co., Ltd. | Bluish green phosphor and light emitting device package including the same |
| US10069046B2 (en) | 2013-11-13 | 2018-09-04 | Lg Innotek Co., Ltd. | Bluish green phosphor and light emitting device package including the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20110163322A1 (en) | 2011-07-07 |
| KR101172143B1 (ko) | 2012-08-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101172143B1 (ko) | 백색 발광다이오드 소자용 시온계 산화질화물 형광체, 그의 제조방법 및 그를 이용한 백색 ｌｅｄ 소자 | |
| JP5717075B2 (ja) | 蛍光体、その製造方法、発光装置および画像表示装置 | |
| TWI407474B (zh) | 陶瓷冷光轉換器及包含該轉換器之照明系統 | |
| JP6083881B2 (ja) | 蛍光体、その製造方法、発光装置、画像表示装置、顔料および紫外線吸収剤 | |
| US20130168888A1 (en) | METHOD FOR PREPARING A ß-SIAION PHOSPHOR | |
| US20080128654A1 (en) | Phosphor composition and method for producing the same, and light-emitting device using the same | |
| JP5885175B2 (ja) | 蛍光体およびその製造方法、蛍光体を用いた発光装置、画像表示装置、顔料および紫外線吸収剤 | |
| JP6057213B2 (ja) | 蛍光体、その製造方法、発光装置および画像表示装置 | |
| JP6061331B2 (ja) | 蛍光体、その製造方法、発光装置および画像表示装置 | |
| JP2009094231A (ja) | 発光装置 | |
| JP2012062472A (ja) | 緑色蛍光体およびその製造方法、ならびにそれを含む白色発光素子 | |
| JP2017210529A (ja) | 蛍光体、その製造方法、発光装置、画像表示装置、顔料、および、紫外線吸収剤 | |
| JP5920773B2 (ja) | 蛍光体、その製造方法、発光装置および画像表示装置 | |
| KR101297619B1 (ko) | 백색 led 소자용 삼사정계 산화질화물 황색형광체, 그의 제조방법 및 그를 이용한 백색 ｌｅｄ 소자 | |
| JP2010196049A (ja) | 蛍光体及びその製造方法、蛍光体含有組成物、並びに、該蛍光体を用いた発光装置、画像表示装置及び照明装置 | |
| JP5111181B2 (ja) | 蛍光体および発光装置 | |
| JP2017179017A (ja) | 蛍光体、その製造方法、発光装置、画像表示装置、顔料および紫外線吸収剤 | |
| KR101103999B1 (ko) | 산화질화물계 형광체, 그의 제조방법 및 발광 장치 | |
| JP6700630B2 (ja) | 蛍光体、その製造方法、発光装置、画像表示装置、顔料および紫外線吸収剤 | |
| JP2009138070A (ja) | 蛍光体とその製造方法及び蛍光体を用いた発光装置 | |
| KR101114190B1 (ko) | 산화질화물계 형광체, 그의 제조방법 및 발광 장치 | |
| JP2013144794A (ja) | 酸窒化物系蛍光体およびこれを用いた発光装置 | |
| WO2013108782A1 (ja) | 酸窒化物系蛍光体およびこれを用いた発光装置 | |
| JP6700632B2 (ja) | 蛍光体、その製造方法、発光装置、画像表示装置、顔料および紫外線吸収剤 | |
| JP2013214718A (ja) | 酸窒化物系蛍光体およびこれを用いた発光装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| N231 | Notification of change of applicant | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150706 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160707 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170704 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180710 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190711 Year of fee payment: 8 |