KR20130055360A - A lutetium-aluminium perovskite phosphor materials and their applications for white-light-emitting device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 청색광 여기용 루테슘-알루미늄 페로브스카이트계 형광체와 이를 이용한 백색발광다이오드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 페로브스카이트 구조를 기본구조로 하고 루테슘과 알루미늄이 함유된 형광체로, 여기파장이 380 ~ 470 nm이고, 발광파장이 510 ~ 560 nm 범위를 유지하므로, 청색광 또는 자외선 광에서 여기가 가능하여 우수한 발광효율로 녹색광 및 황색광 발현이 가능한 청색광 여기용 루테슘-알루미늄 페로브스카이트계 형광체와 이를 이용한 백색발광장치에 관한 것이다.The present invention relates to a blue light excitation ruthenium-aluminum perovskite-based phosphor and a white light emitting diode using the same, and more particularly, to a phosphor containing ruthenium and aluminum as a basic structure based on a perovskite structure. Since the wavelength ranges from 380 to 470 nm and the emission wavelength is maintained in the range of 510 to 560 nm, it is possible to excite from blue or ultraviolet light, so that the green light and yellow light can be expressed in the blue light and yellow light. The present invention relates to a phosphor-based phosphor and a white light emitting device using the same.
현재 청색, 녹색 및 적색 등의 발광 다이오드들을 제조하기 위해서는 InGaN, GaN, GaAs 및 ZnO 등의 서로 다른 기판을 제조하여야 하는 바, 이러한 제조 공정은 서로 다른 반도체 박막을 활용해야 하기 때문에 발광 다이오드 제조 공정에 투자비가 많이 들고 제조 단가가 높아지는 문제점을 갖고 있다. 따라서, 동일소재의 반도체 박막을 이용하여 청색, 적색 및 녹색발광을 하는 발광 다이오드 제조가 가능하다면 공정이 간단해 지기 때문에 제조비용 및 투자비용을 획기적으로 줄일 수 있다. Currently, in order to manufacture light emitting diodes such as blue, green, and red, different substrates such as InGaN, GaN, GaAs, and ZnO must be manufactured. This manufacturing process requires the use of different semiconductor thin films. It has a problem of high investment cost and high manufacturing cost. Therefore, if a light emitting diode with blue, red, and green light emitting diodes can be manufactured using the same semiconductor thin film, the manufacturing process and the investment cost can be drastically reduced since the process is simplified.
또한 조명, 노트북, 핸드폰 등의 액정 디스플레이용 후면광원으로 각광받는 백색 발광 다이오드는 청색 발광 다이오드에 황색(560 nm)을 내는 YAG:Ce 형광체를 결합하여 제조되고 있다. 청색 발광 다이오드를 활용한 백색 발광 다이오드는 여기 에너지원으로 450 ~ 470 nm의 파장을 가지고 있기 때문에 거기에 적합한 형광물질에 많은 문제점을 가지고 있다. 즉, 450 ~ 470 nm 대의 파장을 가지는 청색 발광 다이오드를 이용해서는 YAG:Ce을 이용한 백색 발광 다이오드 밖에 구현이 어렵다. 이러한 문제점들을 해결하기 위해 황색과 적색 및 녹색과 오렌지색의 형광체를 혼합하여 사용하려는 시도들이 진행되고 있고, 따라서 황색뿐만 아니라 적색 및 녹색 형광체의 개발이 시급하다.In addition, a white light emitting diode, which is spotlighted as a back light source for a liquid crystal display such as lighting, a notebook, a mobile phone, and the like, is manufactured by combining a YAG: Ce phosphor emitting yellow (560 nm) to a blue light emitting diode. Since white light emitting diodes utilizing blue light emitting diodes have wavelengths of 450 to 470 nm as excitation energy sources, there are many problems with suitable fluorescent materials. That is, using a blue light emitting diode having a wavelength of 450 ~ 470 nm is difficult to implement only a white light emitting diode using YAG: Ce. Attempts have been made to use a mixture of yellow, red, green and orange phosphors to solve these problems, and therefore, development of red and green phosphors as well as yellow is urgent.
본 발명은 상술한 배경 기술의 문제점을 해결하기 위하여 450 ~ 470 nm 대의 여기파장을 이용할 수 있는 새로운 녹색 형광체를 제공함에 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a new green phosphor that can use an excitation wavelength of 450 ~ 470 nm band in order to solve the problems of the background art described above.
또한 녹색 형광체를 다른 형광체와 혼합한 백색발광장치를 제공함에 그 목적이 있다.It is also an object of the present invention to provide a white light emitting device in which a green phosphor is mixed with other phosphors.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 루테슘-알루미늄계 페로브스카이트계 형광체는, 다음 화학식 1으로 표시된다.The ruthenium-aluminum perovskite-based phosphor of the present invention for solving the above problems is represented by the following formula (1).
[화학식 1][Formula 1]
(Lu1 -a- bAaBb)DdO3 (Lu 1 -a- b A a B b ) D d O 3
(여기서, A는 Sc, Y, La, 및 Gd 중에서 선택된 하나 또는 2 이상의 원소이고, B는 란탄계 원소인 Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Dy, Ho, Er, Tm 및 Yb 중에서 선택된 하나 또는 2 이상의 원소이고, D는 Al 단독 또는 Al과 B, Ga 및 In 중에서 선택된 하나 또는 2 이상의 원소와의 혼합물이고, 0 ≤ a ≤ 0.6이고, 0.001 ≤ b ≤ 0.5이고, 0.5 ≤ d ≤ 1.5를 나타냄)(Wherein A is one or two or more elements selected from Sc, Y, La, and Gd, and B is one selected from Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Dy, Ho, Er, Tm, and Yb, which are lanthanum-based elements) Or 2 or more elements, D is Al alone or a mixture of Al and one or more elements selected from B, Ga, and In, 0 ≦ a ≦ 0.6, 0.001 ≦ b ≦ 0.5, and 0.5 ≦ d ≦ 1.5 Indicates)
바람직하게, 상기 형광체는 여기파장이 380 ~ 470 nm이고, 발광파장이 510 ~ 560 nm 범위인 것임을 특징으로 한다.Preferably, the phosphor is characterized in that the excitation wavelength is 380 ~ 470 nm, the emission wavelength is in the range of 510 ~ 560 nm.
또한 본 발명의 백색발광장치는, 380 ~ 410 nm 또는 430 ~ 480 nm 범위의 여기 광원; 및 제1항의 형광체를 녹황색 형광체, 오렌지색 형광체 및 적색 형광체 중에서 선택된 하나 또는 2 이상의 형광체와 혼합한 혼합 형광체; 를 포함한다.In addition, the white light emitting device of the present invention, the excitation light source in the range of 380 ~ 410 nm or 430 ~ 480 nm; And a mixed phosphor obtained by mixing the phosphor of claim 1 with at least one phosphor selected from a green yellow phosphor, an orange phosphor, and a red phosphor; .
바람직하게, 상기 녹황색 형광체는 (Lu, Y, Gd)3(Al, Ga)5O12:Ce계열 형광체와 (Sr, Ba)2SiO4: Eu계열 형광체 중 적어도 어느 하나이다.Preferably, the green yellow phosphor is at least one of (Lu, Y, Gd) 3 (Al, Ga) 5 O 12 : Ce-based phosphor and (Sr, Ba) 2 SiO 4 : Eu-based phosphor.
바람직하게, 상기 오렌지색 형광체는 (Sr,Ba)Si2O2N2:Eu2 +계열 형광체와 (Sr, Ba)3SiO5: Eu2 +계열 형광체 중 적어도 어느 하나이다.Preferably, the orange phosphor is (Sr, Ba) Si 2 O 2 N 2: Eu 2 + phosphor and a line (Sr, Ba) 3 SiO 5 : Eu 2 + of at least any one series phosphors.
바람직하게, 상기 적색 형광체는 (Sr, Ba)2Si5N8:Eu계열 형광체와 CaAlSiN:Eu계열 형광체 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 백색발광장치.
Preferably, the red phosphor is at least one of (Sr, Ba) 2 Si 5 N 8 : Eu-based phosphor and CaAlSiN: Eu-based phosphor.
본 발명의 형광체는, 녹색 영역에서부터 황색에 이르기까지 선택 사용할 수 있고 청색(450 ~ 470 nm)용 발광 다이오드나 자외선(380 ~ 410 nm)용 발광 다이오드에 선택 사용이 가능하고, 이로부터 여기되어 녹색과 오렌지색의 혼합 및 단독 사용으로 백색의 발현 및 발광효율이 우수하여 청색광 발광 다이오드 및 능동 발광형 액정 디스플레이에 적용이 용이하다.The phosphor of the present invention can be selectively used from the green region to the yellow color, and can be selectively used for the light emitting diode for blue (450 to 470 nm) or the light emitting diode for ultraviolet light (380 to 410 nm), and is excited and green from this. It is easy to apply to blue light emitting diode and active light emitting liquid crystal display because of excellent white expression and luminous efficiency by mixing and using alone and orange.
도 1은 본 발명의 실시예 1 에서 제조된 (Lu0 .95Ce0 .05)AlO3 형광체를 450 nm의 청색 여기광으로 여기시켜 얻은 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따라 실시예 2 에서 제조된 (Lu1 - aCea)AlO3 형광체의 a의 변화에 따른 형광체를 450 nm의 청색 여기광으로 여기시켜 얻은 발광 강도의 변화를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 따라 실시예 3에서 제조된 (Lu0 .95Ce0 .05)AlO3 형광체의 합성온도 변화에 따른 형광체를 450 nm의 청색 여기광으로 여기시켜 얻은 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 따라 실시예 1 에서 제조된 (Lu0 .95Ce0 .05)AlO3 형광체의 여기 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명에 따라 실시예 4에서 제조된 (Lu0 .65Y0 .3Ce0 .05)AlO3의 형광체를 450 nm의 청색 여기광으로 여기시켜 얻은 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명에 따라 실시예 5에서 제조된 (Lu0 .95Ce0 .05)AlO3 형광체의 융제 첨가에 따른 형광체를 450 nm의 청색 여기광으로 여기시켜 얻은 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명에 따라 실시예 7에서 제조된 (Lu0 .95Ce0 .05)AlO3 형광체 및 상용 (Sr2 .93Eu0 .07)SiO5 형광체의 혼합 형광체 및, (Lu0 .95Ce0 .05)AlO3 형광체 및 상용 (Lu2.94Ce0.06)Al5O12 형광체의 혼합 형광체를 450 nm의 청색 여기광으로 여기시켜 얻은 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.1 shows an emission spectrum obtained by exciting the A (Lu 0 .95 0 .05 Ce) AlO 3 phosphor prepared in Example 1 of the present invention with an excitation light of 450 nm blue light.
2 is manufactured by a second embodiment according to the invention shows the (Lu 1 a Ce a) excites the phosphor according to the change of the AlO three phosphors a with an excitation light of 450 nm blue shift in the emission intensity gained.
3 shows an emission spectrum obtained by exciting the phosphor according to the synthesis temperature of the (Lu 0 .95 0 .05 Ce) AlO 3 phosphor prepared in Example 3 according to the present invention with an excitation light of 450 nm blue light.
Figure 4 shows the excitation spectra of (Lu 0 .95 0 .05 Ce) AlO 3 phosphor prepared in Example 1 according to the present invention.
Figure 5 shows an emission spectrum obtained by exciting the phosphor of (Y Lu 0 .65 0 .05 0 .3 Ce) AlO 3 prepared in Example 4 according to the present invention with an excitation light of 450 nm blue light.
6 shows an emission spectrum obtained by exciting the phosphor according to the addition of the flux (Lu 0 .95 0 .05 Ce) AlO 3 phosphor prepared in Example 5 according to the present invention with an excitation light of 450 nm blue light.
7 is manufactured by the seventh embodiment according to the present invention (Lu 0 .95 0 .05 Ce) AlO 3 and commercial phosphor (Sr 2 .93 Eu 0 .07) SiO mixed phosphor of the phosphor 5, and, (Lu 0. 95 Ce 0 .05) shows a phosphor 3 AlO and commercial (Lu 2.94 Ce 0.06) emission spectrum obtained by exciting the phosphor mixture of the Al 5 O 12 phosphor with an excitation light of 450 nm blue light.
본 발명은 다음 화학식 1로 표시되는 루테슘-알루미늄 페로브스카이트계 형광체에 그 특징이 있다.The present invention is characterized by a ruthenium-aluminum perovskite-based phosphor represented by the following formula (1).
[화학식 1][Formula 1]
(Lu1 -a- bAaBb)DdO3 (Lu 1 -a- b A a B b ) D d O 3
상기 화학식 1에 있어서, A는 Sc, Y, La, 및 Gd 중에서 선택된 하나 또는 2 이상의 원소이고, B는 란탄계 원소인 Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Dy, Ho, Er, Tm 및 Yb 중에서 선택된 하나 또는 2 이상의 원소이고, D는 Al 단독 또는 Al과 B, Ga 및 In 중에서 선택된 하나 또는 2 이상의 원소와의 혼합물이고, 0 ≤ a ≤ 0.6이고, 0.001 ≤ b ≤ 0.5이고, 0.5 ≤ d ≤ 1.5를 나타낸다.In Formula 1, A is one or two or more elements selected from Sc, Y, La, and Gd, and B is a lanthanum-based element Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Dy, Ho, Er, Tm, and Yb One or two or more elements selected from among D is Al alone or a mixture of Al and one or two or more elements selected from among B, Ga and In, 0 ≦ a ≦ 0.6, 0.001 ≦ b ≦ 0.5, and 0.5 ≦ d ≤ 1.5.
a의 함량이 0.6 몰을 초과하는 경우에는 구조적 불균일성으로 인하여 휘도 저하가 발생한다.When the content of a exceeds 0.6 mol, the luminance decreases due to structural nonuniformity.
b는 활성제의 함량 범위로, 0.001 ~ 0.5 몰, 바람직하게는 0.001 ~ 0.3 몰을 사용한다. 0.001 몰 미만이면 활성제로서의 기능을 하기에 충분한 양이 되지 못하고, 0.5 몰을 초과하는 경우에는 농도 소광 현상에 따른 휘도 저하가 일어난다. b is a content range of the active agent, using 0.001 to 0.5 mol, preferably 0.001 to 0.3 mol. If it is less than 0.001 mole, it will not become an amount sufficient to function as an active agent, and if it exceeds 0.5 mole, the brightness will fall due to concentration quenching phenomenon.
d의 함량은 0.5 몰 미만이면 페로브스카이트 구조를 이루는데 있어서 결정성이 떨어지게 되고 1.5 몰을 초과하는 경우에는 미반응된 알루미늄 옥사이드나 갈륨옥사이드가 잔존하는 문제가 발생한다.If the content of d is less than 0.5 mole, the crystallinity of the perovskite structure is inferior, and if it exceeds 1.5 moles, unreacted aluminum oxide or gallium oxide remains.
본 발명은 380 ~ 410 nm 또는 430 ~ 480 nm 범위에서 여기하여 녹색광 및 황색광 발현이 가능한 루테슘-알루미늄 페로브스카이트계 형광체이다.The present invention is a ruthenium-aluminum perovskite-based fluorescent material which is excited in the range of 380 to 410 nm or 430 to 480 nm to express green light and yellow light.
일반적으로 녹색광을 발현하기 위하여 450 ~ 470 nm 대의 청색 파장에서 여기하는 형광체로 사이알론이나 실리케이트계 형광체가 국한적으로 사용되고 있으나, 이들은 특허 침해의 문제가 있어 이를 대체할 수 있는 신규의 녹색 형광체 개발이 시급하다.Generally, sialon or silicate-based phosphors are used locally as phosphors excited at blue wavelengths of 450 to 470 nm in order to express green light. However, there is a problem of patent infringement. It's urgent.
이에 본 발명은 페로브스카이트 구조를 가져 450 ~ 470 nm 대의 청색 파장에서 여기밴드를 갖으면서 루테슘과 알루미늄이 함유되어 합성 온도를 낮추어 주며 입자의 분포가 고르게 되어 450 ~ 470 nm 대의 청색 파장에서 효율적으로 발광하여 청색파장이나 자외선 파장범위에서 여기되어 녹색 및 황색광 발현이 가능하다.
Therefore, the present invention has a perovskite structure and has a excitation band in the blue wavelength range of 450 ~ 470 nm while containing ruthenium and aluminum to reduce the synthesis temperature and evenly distributed particles in the blue wavelength range of 450 ~ 470 nm It emits light efficiently and is excited in the blue or ultraviolet wavelength range, and green and yellow light can be expressed.
이하, 본 발명의 루테슘-알루미늄 페로브스카이트계 형광체를 제조하는 방법을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.Hereinafter, a method of manufacturing the ruthenium-aluminum perovskite-based phosphor of the present invention will be described in detail.
먼저, 화학식 1에 나타난 바와 같이, 형광체를 구성하는 원료원소의 전구체 화합물을 칭량 및 혼합하여 전구체를 제조한다. 원료원소의 전구체 화합물은 당 분야에서 일반적으로 사용되는 것으로, 할로겐화물, 산화물, 질화물, 황화물, 염화물 등이 사용될 수 있으나, 본 발명에서는 공기 중에서 안정한 산화물을 사용하는 것이 바람직하다. First, as shown in Formula 1, a precursor compound is prepared by weighing and mixing a precursor compound of a raw material element constituting the phosphor. The precursor compound of the raw material is generally used in the art, halides, oxides, nitrides, sulfides, chlorides and the like may be used, but in the present invention, it is preferable to use an oxide that is stable in air.
혼합방법은 당 분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 특별히 한정하지는 않으나, 본 발명에서는 마노유발 또는 볼밀을 이용하여 혼합한다. 이후에, 이 혼합물을 오븐에 넣고 100 ~ 150 ℃에서 15 ~ 30 시간동안 건조하는 바, 상기 건조온도가 100 ℃ 미만이면 효율적인 건조가 일어나지 않고 150 ℃를 초과하는 경우에는 혼합물이 약간씩 뭉치는 문제가 발생한다.The mixing method is generally used in the art, and is not particularly limited, but in the present invention, mixing is performed using agate induction or ball mill. Subsequently, the mixture is placed in an oven and dried at 100 to 150 ° C. for 15 to 30 hours. If the drying temperature is less than 100 ° C., efficient drying does not occur. Occurs.
다음으로, 혼합된 전구체를 질소와 수소의 혼합가스 분위기 하에서 열처리하여 상기 화학식 1로 표시되는 루테슘-알루미늄 페로브스카이트계 형광체를 제조한다. 이때 열처리를 위하여 고순도 알루미나 보트에서 전기로를 사용하는 것이 일반적이다. 열처리 시 온도는 1200 ~ 1800 ℃, 바람직하기로는 1400 ~ 1700 ℃ 범위에서 수행하는 것이 좋으며 1 ~ 48 시간 동안 수행되는 바, 상기 열처리 온도가 1200 ℃ 미만이면 결정상이 형성되지 않아 발광을 하지 아니하고 1800 ℃를 초과하는 경우에는 샘플이 용융되어 올바른 분말을 얻지 못하며 발광 효율이 떨어지는 문제가 발생하므로 상기 범위를 유지하는 것이 바람직하다.Next, the mixed precursor is heat-treated under a mixed gas atmosphere of nitrogen and hydrogen to prepare a ruthenium-aluminum perovskite-based phosphor represented by Chemical Formula 1. In this case, it is common to use an electric furnace in a high purity alumina boat for heat treatment. Temperature during heat treatment is preferably performed in the range of 1200 ~ 1800 ℃, preferably 1400 ~ 1700 ℃ and is carried out for 1 to 48 hours, when the heat treatment temperature is less than 1200 ℃ do not emit light because no crystal phase is formed 1800 ℃ In the case of exceeding, it is preferable to keep the above range because the sample is melted to obtain the correct powder and the luminous efficiency is lowered.
이때 혼합가스 중 수소가스는 전구체와 반응하여 활성제를 환원시키고 페로브스카이트 상을 형성시키기 위하여 도입된 것으로, 질소와 수소가스는 75 ~ 98 : 2 ~ 25 부피비로 혼합 사용하는 것이 바람직하다. 질소의 부피비가 상기 범위를 초과하는 경우에는 활성제의 환원이 잘 수행되지 않아 원하는 색상의 빛을 발현할 수 없으며, 수소의 부피비가 상기 범위를 초과하는 경우에는 수소 가스가 외부 산소와 반응하여 폭발하는 문제가 발생하므로 상기 부피비를 유지하는 것이 바람직하다.At this time, the hydrogen gas in the mixed gas is introduced to react with the precursor to reduce the activator and form a perovskite phase, and it is preferable to use nitrogen and hydrogen gas in a 75 to 98: 2 to 25 volume ratio. When the volume ratio of nitrogen exceeds the above range, the reduction of the activator is not performed well, so that light of a desired color cannot be expressed. When the volume ratio of hydrogen exceeds the above range, hydrogen gas reacts with external oxygen and explodes. As a problem arises, it is desirable to maintain the volume ratio.
상기에서 얻어진 분말에 대하여 450 nm의 여기파장으로 빛 발광 스펙트럼(Photoluminescence, PL)을 측정한 결과 녹색 내지 황색 영역 내에(510 nm ~ 560 nm) 주피크를 갖는 스펙트럼을 보인다.The photoluminescence (PL) of the powder obtained above was measured with an excitation wavelength of 450 nm, and a spectrum having a main peak in the green to yellow region (510 nm to 560 nm) was shown.
이상에서 제조된 본 발명의 형광체는 루테슘-알루미늄 페로브스카이트계를 기본구조로 하고, 세륨 등의 란탄계 원소가 활성제로 도핑된 녹색 및 황색 형광체는 청색광 발광 다이오드 및 능동 발광형 액정 디스플레이에 적용되었을 때 매우 높은 발광효율을 갖는다.
The phosphor of the present invention prepared above has a ruthenium-aluminum perovskite-based structure, and green and yellow phosphors doped with lanthanum-based elements such as cerium as an activator are applied to a blue light emitting diode and an active light emitting liquid crystal display. It has very high luminous efficiency.
이하에서는 도면을 참고하여 본 발명에 대하여 구체적으로 설명한다. 물론 본 발명의 청구범위는 실시예에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Of course, the claims of the present invention are not limited to the examples.
실시예Example 1: ( One: ( LuLu 00 .95.95 CeCe 00 .05.05 )) AlOAlO 33 형광체 Phosphor
루테슘옥사이드(Lu2O3), 알루미늄옥사이드(Al2O3) 및 세륨옥사이드(CeO2)를 원료물질로 하여 원하는 조성에 따른 각각의 소정비가 되도록 칭량하였다. 효과적인 혼합을 위해 아세톤 용매 5 mL 하에서 볼밀링(ball milling) 또는 마노 유발의 혼합기를 이용하여 균일한 조성이 되도록 충분히 혼합하였다. 이후에 상기 혼합물을 오븐에 넣고 120 ℃에서 24시간동안 건조하였다. 건조한 혼합물을 고순도 알루미나 보트에 넣고 전기로를 사용하여 24시간 동안 수소 25 부피%와 질소 75 부피%의 혼합가스를 0.3 L/hr동안 공급하는 환원 분위기 하에서 1700 ℃에서 열처리하여 (Lu0.95Ce0.05)AlO3 형광체를 제조하였다.Ruthenium oxide (Lu 2 O 3 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ) and cerium oxide (CeO 2 ) as a raw material was weighed to each predetermined ratio according to the desired composition. The mixture was sufficiently mixed to achieve a uniform composition using a ball milling or agate induction mixer under 5 mL of acetone solvent for effective mixing. The mixture was then placed in an oven and dried at 120 ° C. for 24 hours. The dry mixture was placed in a high-purity alumina boat and heat-treated at 1700 ° C. under a reducing atmosphere in which a mixed gas of 25% by volume of hydrogen and 75% by volume of nitrogen was supplied for 0.3 hours / hour using an electric furnace (Lu 0.95 Ce 0.05 ) AlO 3 phosphors .
이로부터 얻어진 형광체의 발광 스펙트럼을 측정하여 도 1에 나타내었다. 도면에 의하면 중심파장이 녹색(주피크가 약 510 nm)임을 확인할 수 있었다.
The emission spectrum of the phosphor obtained therefrom was measured and shown in FIG. 1. According to the drawings, it was confirmed that the central wavelength is green (the main peak is about 510 nm).
실시예Example 2: ( 2: ( LuLu 1One -- bb CeCe bb )) AlOAlO 33 형광체 Phosphor
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 세륨옥사이드(CeO2)의 양을 조절하여 b의 함량이 0.005부터 1 몰 범위로 변화시켜 (Lu1 - bCeb)AlO3 형광체를 제조하였다.In the same manner as in Example 1, by adjusting the amount of cerium oxide (CeO 2 ) to change the content of b to 0.005 to 1 molar range to prepare a (Lu 1 - b Ce b ) AlO 3 phosphor.
이로부터 얻어진 형광체의 발광스펙트럼을 측정하여 그 결과를 도 2에 나타낸 결과, Ce의 양이 증가함에 따라 녹색(주피크가 약 510 nm)의 중심파장은 변화없이 강도가 증가하다가 다시 감소함을 확인할 수 있었다.
As a result of measuring the emission spectrum of the phosphor obtained therefrom, the result is shown in FIG. 2, and as the amount of Ce increases, the center wavelength of green (main peak is about 510 nm) increases without change and the intensity decreases again. Could.
실시예Example 3 : ( 3: ( LuLu 00 .95.95 CeCe 00 .05.05 )) AlOAlO 33 형광체 Phosphor
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 루테슘옥사이드(Lu2O3)와 알루미늄옥사이드(Al2O3), 세륨옥사이드(CeO2)를 사용하였으며, 상기 합성시의 합성온도를 1300도부터 1700도까지 변화시켜 (Lu0 .95Ce0 .05)AlO3 형광체를 제조하였다.In the same manner as in Example 1, but using ruthenium oxide (Lu 2 O 3 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), cerium oxide (CeO 2 ), the synthesis temperature at the time of synthesis from 1300 to 1700 It was also changed to (Lu 0 .95 0 .05 Ce) AlO 3 was prepared in the phosphor.
이로부터 얻어진 형광체의 발광스펙트럼을 측정하여 그 결과를 도 3에 나타낸 결과, 합성 온도가 증가함에 따라 발광강도가 점점 증가함을 확인할 수 있었다.
The emission spectrum of the phosphor obtained therefrom was measured and the results are shown in FIG. 3. As a result, the emission intensity was gradually increased as the synthesis temperature was increased.
실시예Example 4 : ( 4 : ( LuLu 00 .95.95 CeCe 00 .05.05 )) AlOAlO 33 형광체 Phosphor
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 루테슘옥사이드(Lu2O3)와 알루미늄옥사이드(Al2O3), 세륨옥사이드(CeO2)를 사용하였으며, 상기 합성시의 합성온도를 1500도하여 (Lu0 .95Ce0 .05)AlO3 형광체를 제조하였다.In the same manner as in Example 1, ruthenium oxide (Lu 2 O 3 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), cerium oxide (CeO 2 ) was used, the synthesis temperature in the synthesis at 1500 degrees ( Lu 0 .95 Ce 0 .05) to prepare a phosphor AlO 3.
이로부터 얻어진 형광체의 여기 스펙트럼을 측정하여 그 결과를 도 4에 나타내었다.
The excitation spectrum of the phosphor obtained therefrom was measured and the results are shown in FIG. 4.
실시예Example 5 : ( 5: ( LuLu 00 .75.75 YY 00 .2.2 CeCe 00 .05.05 )) AlOAlO 33 형광체 Phosphor
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 루테슘옥사이드(Lu2O3), 이트륨옥사이드(Y2O3), 알루미늄옥사이드(Al2O3), 세륨옥사이드(CeO2)를 사용하였으며, 상기 이트륨옥사이드(Y2O3)의 양을 조절하여 (Lu0.75Y0.2Ce0.05)AlO3 형광체를 제조하였다.In the same manner as in Example 1, ruthenium oxide (Lu 2 O 3 ), yttrium oxide (Y 2 O 3 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), cerium oxide (CeO 2 ) was used, the yttrium By adjusting the amount of oxide (Y 2 O 3 ) (Lu 0.75 Y 0.2 Ce 0.05 ) AlO 3 To prepare a phosphor.
이로부터 얻어진 형광체의 발광스펙트럼을 측정하여 그 결과를 도 5에 나타낸 결과, Y의 첨가량이 증가함에 따라 발광밴드가 장파장으로 이동한다는 것을 확인할 수 있었다.
The emission spectrum of the phosphor obtained therefrom was measured and the results are shown in FIG. 5. As a result, the emission band shifted to a longer wavelength as the amount of Y added increased.
실시예Example 6 : ( 6: ( LuLu 00 .95.95 CeCe 00 .05.05 )) AlOAlO 33 형광체 Phosphor
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 루테슘옥사이드(Lu2O3), 알루미늄옥사이드(Al2O3), 세륨옥사이드(CeO2)를 사용하였으며, 상기 (Lu0 .95Ce0 .05)AlO3 형광체의 제조시 융제로 암모늄플로라이드 (NH4)를 사용하였다.The synthesis was carried out as Example 1, the base potassium oxide (Lu 2 O 3), aluminum oxide (Al 2 O 3), was used as a cerium oxide (CeO 2), the (Lu 0 .95 Ce 0 .05) Ammonium fluoride (NH 4 ) was used as flux in the preparation of AlO 3 phosphors.
이로부터 얻어진 형광체의 발광스펙트럼을 측정하여 그 결과를 도 6에 나타낸 결과, 암모늄플로라이드 (NH4)를 사용하였을 경우가 사용하지 않았을 경우보다 약 10%의 발광강도가 증가 한다는 것을 확인할 수 있었다.
The emission spectrum of the phosphor obtained therefrom was measured, and the results are shown in FIG. 6. As a result, it was confirmed that the use of ammonium fluoride (NH 4 ) increased the emission intensity of about 10% compared to the case without use.
실시예Example 7 : ( 7: ( LuLu 00 .95.95 CeCe 00 .05.05 )) AlOAlO 33 형광체 및 ( Phosphor and ( SrSr 22 .93.93 EuEu 00 .07.07 )) SiOSiO 55 형광체 혼합 Phosphor mixing
상기 실시예 1로 제작된 (Lu0 .95Ce0 .05)AlO3 형광체 및 종래에 잘 알려진 상용 오렌지색의 (Sr2.93Eu0.07)SiO5 형광체를 질량비로 1:1로 혼합하였다. Were mixed at a 1: Example 1 a (Lu 0 .95 0 .05 Ce) AlO 3 phosphor and one of the well-known commercially available orange, (Sr 2.93 Eu 0.07) SiO 5 fluorescent material in a mass ratio to the prior made.
이로부터 얻어진 혼합 형광체를 실리콘와 질량비로 1:0.05로 혼합한 수지를 청색 발광다이오드상에 패키징하고, 그 결과로 얻어진 백색 발광 다이오드의 발광스펙트럼을 측정하여 그 결과를 도 7에 나타낸 결과, 색온도가 4500 K 및 연색성 80의 고품질의 백색을 확인할 수 있었다.
The mixed phosphor obtained therefrom was mixed with silicon at a mass ratio of 1: 0.05 on a blue light emitting diode, and the emission spectrum of the resulting white light emitting diode was measured. The result is shown in FIG. 7, and the color temperature was 4500. A high quality white color of K and color rendering index 80 could be confirmed.
실시예Example 8 : ( 8 : ( LuLu 00 .95.95 CeCe 00 .05.05 )) AlOAlO 33 형광체 및 ( Phosphor and ( LuLu 22 .94.94 CeCe 00 .06.06 )) AlAl 55 OO 1212 형광체 혼합 Phosphor mixing
상기 실시예 1로 제작된 (Lu0 .95Ce0 .05)AlO3 형광체 및 종래에 잘 알려진 상용녹황색의 (Lu2.94Ce0.06)Al5O12 형광체를 질량비로 1:1로 혼합하였다. Were mixed at a 1: Example 1 a (Lu 0 .95 0 .05 Ce) AlO 3 phosphor and of the commercial green-yellow well known in the art (Lu 2.94 Ce 0.06) Al 5 O 1 to 12 in a mass ratio of the phosphor produced with.
이로부터 얻어진 혼합 형광체를 실리콘와 질량비로 1:0.05로 혼합한 수지를 청색 발광다이오드상에 패키징하고, 그 결과로 얻어진 백색 발광 다이오드의 발광스펙트럼을 측정하여 그 결과를 도 7에 나타낸 결과, (Lu0 .95Ce0 .05)AlO3 형광체 단독으로 사용하였을 때와 비교하여, 색온도가 더 낮아지고 연색성은 더 우수해짐을 확인할 수 있었다. 이는 (Lu2 .94Ce0 .06)Al5O12 형광체에서 나오는 녹색에서 황색까지의 발광색의 의한 효과에 기인한다.
A mixed fluorescent material obtained therefrom to silrikonwa mass ratio 1: and packaged in a light-emitting blue color to the resin mixture diode to 0.05, by measuring the emission spectrum of the white LED obtained as a result shown in Fig. 7 and the results Results, (Lu 0 as compared to .95 Ce 0 .05) when used as a single phosphor AlO 3, the color temperature is lower, the color rendering property could be confirmed to become more excellent. This (Lu 2 .94 Ce 0 .06) in green from the Al 5 O 12 phosphor due to the effect of the luminescent color to yellow.
실시예Example 9 : ( 9: ( LuLu 00 .95.95 CeCe 00 .05.05 )) AlOAlO 33 형광체와 적색 Phosphor and red SrSr 22 SiSi 55 NN 88 :: EuEu 형광체 혼합 Phosphor mixing
상기 실시예 1로 제작된 (Lu0 .95Ce0 .05)AlO3 형광체 및 종래에 잘 알려진 상용적색 Sr2Si5N8:Eu 형광체를 질량비로 1:0.5로 혼합하였다. Were mixed at a 0.5: Example 1 a (Lu 0 .95 0 .05 Ce) AlO 3 phosphor and a well-known commercial red Sr2Si5N8 the prior made of: the first fluorescent material in a mass ratio of Eu.
이로부터 얻어진 혼합 형광체를 실리콘와 질량비로 1:0.05로 혼합한 수지를 청색 발광다이오드상에 패키징하고, 그 결과로 얻어진 백색 발광 다이오드의 발광스펙트럼을 측정한 결과 색온도 (3800 K)가 더 낮아지고 연색성 (85)은 더 우수해짐을 확인할 수 있었다. 이는 적색 Sr2Si5N8:Eu 형광체에서 나오는 620 nm의 적색발광에 기인한다.The resin obtained by mixing the mixed phosphor obtained at 1: 0.05 in a mass ratio of silicon was packaged on a blue light emitting diode, and the emission spectrum of the resulting white light emitting diode was measured. As a result, the color temperature (3800 K) was lowered and color rendering ( 85) was confirmed to be better. This is due to 620 nm red emission from the red Sr 2 Si 5 N 8 : Eu phosphor.
해당사항 없음None
Claims (6)
[화학식 1]
(Lu1 -a- bAaBb)DdO3
(여기서, A는 Sc, Y, La, 및 Gd 중에서 선택된 하나 또는 2 이상의 원소이고, B는 란탄계 원소인 Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Dy, Ho, Er, Tm 및 Yb 중에서 선택된 하나 또는 2 이상의 원소이고, D는 Al 단독 또는 Al과 B, Ga 및 In 중에서 선택된 하나 또는 2 이상의 원소와의 혼합물이고, 0 ≤ a ≤ 0.6이고, 0.001 ≤ b ≤ 0.5이고, 0.5 ≤ d ≤ 1.5를 나타냄)A ruthenium-aluminum-based perovskite-based phosphor, characterized in that represented by the following formula (1).
[Formula 1]
(Lu 1 -a- b A a B b ) D d O 3
(Wherein A is one or two or more elements selected from Sc, Y, La, and Gd, and B is one selected from Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Dy, Ho, Er, Tm, and Yb, which are lanthanum-based elements) Or 2 or more elements, D is Al alone or a mixture of Al and one or more elements selected from B, Ga, and In, 0 ≦ a ≦ 0.6, 0.001 ≦ b ≦ 0.5, and 0.5 ≦ d ≦ 1.5 Indicates)
상기 형광체는 여기파장이 380 ~ 470 nm이고, 발광파장이 510 ~ 560 nm 범위인 것임을 특징으로 하는 루테슘-알루미늄계 페로브스카이트계 형광체. The method of claim 1,
The phosphor has an excitation wavelength of 380 to 470 nm, and a light emitting wavelength of 510 to 560 nm in the ruthenium-aluminum-based perovskite-based phosphor.
상기 여기 광원에 의하여 여기되며, 제 1 항의 형광체를 녹황색 형광체, 오렌지색 형광체 및 적색 형광체 중에서 선택된 하나 또는 2 이상의 형광체와 혼합한 혼합 형광체;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 백색발광장치.Excitation light sources in the range of 380-410 nm or 430-480 nm; And
A mixed phosphor that is excited by the excitation light source and mixed the phosphor of claim 1 with one or two or more phosphors selected from a green yellow phosphor, an orange phosphor, and a red phosphor;
White light emitting device comprising a.
상기 녹황색 형광체는 (Lu, Y, Gd)3(Al, Ga)5O12:Ce계열 형광체와 (Sr, Ba)2SiO4: Eu계열 형광체 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 백색발광장치.The method of claim 3, wherein
The green-yellow phosphor is at least one of (Lu, Y, Gd) 3 (Al, Ga) 5 O 12 : Ce-based phosphor and (Sr, Ba) 2 SiO 4 : Eu-based phosphor.
상기 오렌지색 형광체는 (Sr,Ba)Si2O2N2:Eu2 +계열 형광체와 (Sr, Ba)3SiO5: Eu2+계열 형광체 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 백색발광장치.The method of claim 3, wherein
The orange phosphor is at least one of (Sr, Ba) Si 2 O 2 N 2 : Eu 2 + -based phosphor and (Sr, Ba) 3 SiO 5 : Eu 2+ -based phosphor.
상기 적색 형광체는 (Sr, Ba)2Si5N8:Eu계열 형광체와 CaAlSiN:Eu계열 형광체 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 백색발광장치.The method of claim 3, wherein
The red phosphor is at least one of (Sr, Ba) 2 Si 5 N 8 : Eu-based phosphor and CaAlSiN: Eu-based phosphor.
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