KR20130095233A - 형광 물질 및 이를 사용한 발광 장치 - Google Patents

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마사히로 카토
유미 후쿠다
아오이 오카다
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Abstract

본 실시태양에 따른 형광 물질은 일반적으로 (M1-xECx)aSibAlOcNd으로 나타내어지고, Sr2Si7Al3ON13 인광 물질의 일종이다. 이 물질은 20 내지 100 ㎛의 평균 입경를 가지고, 그 어스펙트 비가 2 내지 4의 범위인 결정 형태이다. 이 물질은 250 내지 500 nm 파장 범위의 빛으로 여기될 때 580 내지 660 nm 파장 범위에 피크를 가지는 발광을 방출한다. 본 실시태양은 또한 이 물질과 녹색 발광 형광 물질 및 발광 소자를 조합시킨 발광 장치도 제공한다.

Description

형광 물질 및 이를 사용한 발광 장치{FLUORESCENT SUBSTANCE AND LIGHT-EMITTING DEVICE EMPLOYING THE SAME}
<관련 출원과의 상호 참조>
본 출원은 그 전체 내용이 본원에 참고로 도입된 2010.09.02에 출원된 앞선 일본 특허 출원 제2010-196532호, 2011.02.25에 출원된 제2011-39988호 및 2011.08.23에 출원된 제2011-181831호에 기초하고 그로부터 우선권의 이익을 주장한다.
본 실시태양은 양자 효율이 우수한 형광 물질 및 이 물질을 사용한 발광 장치에 관한다.
발광 다이오드를 이용하는 LED 발광 장치는 기구의 많은 표시장치 요소, 예컨대, 모바일 장치, PC 주변 기기, OA 기기, 각종 스위치, 역광조명용 광원 및 표시판(indicating board)에서 사용된다. LED 발광 장치는 고효율을 가질 뿐만 아니라, 일반적인 조명을 위해 사용되는 경우 연색성에서 우수하거나 역광조명을 위해 사용되는 경우 광 색역(wide color gamut)을 전달하도록 강력히 요망된다. 발광 장치의 효율을 증가시키기 위해서, 그 안에서 사용되는 형광 물질을 개선하는 것이 필요하다. 또한, 높은 연색성의 실현 또는 색역의 광역화의 관점에서, 청색 발광 여기원, 청색 광에 의해 여기되어 녹색 발광을 방출하는 형광 물질 및 청색광에 의해 여기되어 적색 발광을 방출하는 다른 형광 물질의 조합을 포함하는 백색 발광 장치를 사용하는 것이 바람직하다.
한편, 고부하 LED 발광 장치는 구동시에 열을 발생시켜서, 그 안에서 사용되는 형광 물질이 일반적으로 약 100 내지 200 ℃까지 가열된다. 이렇게 가열되면, 형광 물질의 발광 강도가 일반적으로 손실된다. 따라서, 온도가 상당히 상승한다 하더라도 발광 강도의 저하(온도 소광)가 적은 형광 물질을 제공하는 것이 요망된다.
Eu 활성화 알칼리 토류 오르쏘실리케이트 인광 물질은 청색광으로 여기될 때 녹색 또는 적색 발광을 방출하는 형광 물질의 통상적인 예이고, 따라서 상술한 LED 발광 장치에서 바람직하게 사용된다. 이러한 인광 물질의 녹색 발광 형광 물질은, 예를 들면 460 nm에서 빛에 의해 여기될 때, 흡수율 73 %, 내부 양자 효율 85 % 및 발광 효율 62 % 등의 발광 특성을 나타내고; 이러한 인광 물질의 적색 발광 형광 물질은, 예를 들면 460 nm에서 빛에 의해 여기될 때, 흡수율 82 %, 내부 양자 효율 66 % 및 발광 효율 54 % 등의 발광 특성을 나타낸다. 이들의 조합을 포함하는 LED 발광 장치는 각각 여기광을 기준으로 186 lm/W 및 평균 연색 지수 Ra=86을 실현하는 고효율 및 높은 연색성을 가지는 백색광을 제공한다.
그러나, 이들 Eu 활성화 알칼리 토류 오르쏘실리케이트 인광 물질을 고부하 LED 발광 장치에서 사용할 경우, 종종 상술한 발광 강도의 저하가 일어난다. 구체적으로, 온도가 상승하면, 이들 형광 물질은 현저한 온도 소광이 일어나는 반면, 청색 LED는 그렇게 영향받지 않아서, 그 발광 강도는 약간만 저하된다. 결과적으로, 장치에서 방사된 생성된 빛은 청색 LED로부터의 방출과, 형광 물질로부터의 발광 사이의 밸런스를 잃기 쉽다. 또한, 녹색 및 적색 발광 형광 물질에서 온도 소광이 다른 방식으로 거동하기 때문에, 부하의 증가에 따라 생성된 빛에서의 녹색 및 적색 사이의 밸런스를 유지하기가 종종 어렵게 된다. 이 결과, 청색, 녹색 및 적색 방출 사이의 밸런스의 손실에 의해 심각한 색상의 불일치가 야기된다고 하는 문제가 있었다.
실시태양들이 첨부된 도면을 참고로 하여 이제 설명된다.
본 실시태양의 한 측면은 하기 일반식 (1)로 나타내어지고,
그 평균 입경이 20 내지 100 ㎛의 범위이고, 그 어스펙트 비가 2 내지 4의 범위인 결정 형태이며,
250 내지 500 nm 파장 범위의 빛으로 여기될 때 580 내지 660 nm 파장 범위에 피크를 가지는 발광을 방출하는 형광 물질에 관한다.
(M1 - xECx)aSibAlOcNd (1)
(식 중, M은 1족 원소, 2족 원소, 3족 원소, Al을 제외한 13족 원소, 희토류 원소, 4족 원소 및 Si를 제외한 14족 원소로 구성되는 군에서 선택되는 원소이며; EC는 Eu, Ce, Mn, Tb, Yb, Dy, Sm, Tm, Pr, Nd, Pm, Ho, Er, Cr, Sn, Cu, Zn, As, Ag, Cd, Sb, Au, Hg, Tl, Pb, Bi 및 Fe로 구성되는 군에서 선택되는 원소이고; x, a, b, c 및 d는 각각 0<x<0.4, 0.55<a<0.80, 2<b<3, 0<c≤0.6 및 4<d<5의 조건을 만족하는 숫자들임)
이에 더하여, 본 실시태양의 다른 측면은 250 내지 500 nm 파장 범위에 있는 빛을 발광하는 발광 소자(S1);
하기 일반식 (1)로 나타내어지고, 그 평균 입경이 20 내지 100 ㎛의 범위이고, 그 어스펙트 비가 2 내지 4의 범위인 결정 형태이며, 상기 발광 소자(S1)에서 발광된 빛에 의해 여기될 때 580 내지 660 nm 파장 범위에 피크를 가지는 발광을 방출하는 형광 물질 (R); 및
하기 일반식 (2)로 나타내어지고, 상기 발광 소자(S1)에서 발광된 빛에 의해 여기될 때 490 내지 580 nm 파장 범위에 피크를 가지는 발광을 방출하는 다른 형광 물질(G)을 포함하는 발광 장치에 관한다.
(M1 - xECx)aSibAlOcNd (1)
(식 중, M은 1족 원소, 2족 원소, 3족 원소, Al을 제외한 13족 원소, 희토류 원소, 4족 원소 및 Si를 제외한 14족 원소로 구성되는 군에서 선택되는 원소이며; EC는 Eu, Ce, Mn, Tb, Yb, Dy, Sm, Tm, Pr, Nd, Pm, Ho, Er, Cr, Sn, Cu, Zn, As, Ag, Cd, Sb, Au, Hg, Tl, Pb, Bi 및 Fe로 구성되는 군에서 선택되는 원소이고; x, a, b, c 및 d는 각각 0<x <0.4, 0.55<a<0.80, 2<b<3, 0<c≤0.6 및 4<d<5의 조건을 만족하는 숫자들임)
(M'1 - x'EC'x')3- y'Al3 + z'Si13 - z'O2 + u'N21 - w' (2)
(식 중, M'는 1족 원소, 2족 원소, 3족 원소, Al을 제외한 13족 원소, 희토류 원소, 4족 원소 및 Si를 제외한 14족 원소로 구성되는 군에서 선택되는 원소이며; EC'는 Eu, Ce, Mn, Tb, Yb, Dy, Sm, Tm, Pr, Nd, Pm, Ho, Er, Cr, Sn, Cu, Zn, As, Ag, Cd, Sb, Au, Hg, Tl, Pb, Bi 및 Fe로 구성되는 군에서 선택되는 원소이고; x', y', z', u' 및 w'는 각각 0<x'≤1, -0.1≤y'≤0.3, -3≤z'≤1 및 -3<u'-w'≤1.5의 조건을 만족하는 숫자들임)
또한, 본 실시태양의 또 다른 측면은 250 내지 430 nm 파장 범위에 있는 빛을 발광하는 발광 소자(S2);
하기 일반식 (1)로 나타내어지고, 그 평균 입경이 20 내지 100 ㎛의 범위이고, 그 어스펙트 비가 2 내지 4의 범위인 결정 형태이며, 상기 발광 소자(S2)에서 발광된 빛에 의해 여기될 때 580 내지 660 nm 파장 범위에 피크를 가지는 발광을 방출하는 형광 물질 (R);
하기 일반식 (2)로 나타내어지고, 상기 발광 소자(S2)에서 발광된 빛에 의해 여기될 때 490 내지 580 nm 파장 범위에 피크를 가지는 발광을 방출하는 다른 형광 물질(G); 및
상기 발광 소자(S2)에서 발광된 빛에 의해 여기될 때 400 내지 490 nm 파장 범위에 피크를 가지는 발광을 방출하는 또 다른 형광 물질(B)을 포함하는 발광 장치에 관한다.
(M1 - xECx)aSibAlOcNd (1)
(식 중, M은 1족 원소, 2족 원소, 3족 원소, Al을 제외한 13족 원소, 희토류 원소, 4족 원소 및 Si를 제외한 14족 원소로 구성되는 군에서 선택되는 원소이며; EC는 Eu, Ce, Mn, Tb, Yb, Dy, Sm, Tm, Pr, Nd, Pm, Ho, Er, Cr, Sn, Cu, Zn, As, Ag, Cd, Sb, Au, Hg, Tl, Pb, Bi 및 Fe로 구성되는 군에서 선택되는 원소이고; x, a, b, c 및 d는 각각 0<x <0.4, 0.55<a<0.80, 2<b<3, 0<c≤0.6 및 4<d<5의 조건을 만족하는 숫자들임)
(M'1 - x'EC'x')3- y'Al3 + z'Si13 - z'O2 + u'N21 - w' (2)
(식 중, M'는 1족 원소, 2족 원소, 3족 원소, Al을 제외한 13족 원소, 희토류 원소, 4족 원소 및 Si를 제외한 14족 원소로 구성되는 군에서 선택되는 원소이며; EC'는 Eu, Ce, Mn, Tb, Yb, Dy, Sm, Tm, Pr, Nd, Pm, Ho, Er, Cr, Sn, Cu, Zn, As, Ag, Cd, Sb, Au, Hg, Tl, Pb, Bi 및 Fe로 구성되는 군에서 선택되는 원소이고; x', y', z', u' 및 w'는 각각 0<x'≤1, -0.1≤y'≤0.3, -3≤z'≤1 및 -3<u'-w'≤1.5의 조건을 만족하는 숫자들임)
또한, 본 실시태양의 또 다른 측면은 상기 M의 질화물 또는 탄화물; Al의 질화물, 산화물 또는 탄화물; Si의 질화물, 산화물 또는 탄화물; 및 EC의 산화물, 질화물 또는 탄산염을 포함하는 물질을 혼합하는 단계; 및
4 시간 이하의 소성 시간 동안 상기 혼합물을 소성시키는 단계를 포함하는 적색 발광 형광 물질의 제조 방법에 관한다.
본 발명자들은 결정구조 및 조성이 모두 한정된 특정한 산질화물 형광 물질에 발광 중심 원소를 도입함으로써, 양자 효율이 높고, 강한 발광 강도를 제공하고, 온도가 상승하는 경우에도 발광 강도가 적게 저하하는 양호한 온도 특성을 가지는 적색 발광 형광 물질을 얻을 수 있음을 발견했다. 또한, 본 발명자들은 상술한 적색 발광 형광 물질에 특정한 녹색 발광 형광 물질을 조합하여 사용함으로써, 높은 전력(power)에서 구동하는 경우에도, 즉, 고온에서도 색상의 불일치가 적게 일어나는 발광 장치를 얻을 수 있음도 발견했다.
도 1은 본 실시태양의 일 측면에 따른 형광 물질을 이용하는 발광 장치를 개략적으로 도시하는 수직 단면도를 나타낸다.
도 2는 460 nm에서 광에 의해 여기된 실시예 1 내지 4에서 생성된 적색 형광 물질의 방출 스펙트럼을 나타낸다.
도 3은 실시예 1에서 사용되는 형광 물질의 온도 특성을 나타내는 그래프를 나타낸다.
도 4는 실시예 1에서 생성된 발광 장치를 개략적으로 도시하는 수직 단면도를 나타낸다.
도 5는 실시예 1에서 생성된 발광 장치의 방출 스펙트럼을 나타낸다.
도 6은 실시예 1에서 생성된 발광 장치에 관한 구동 전류와 색도 (2도 시야)의 관계를 나타낸다.
도 7은 실시예 2에서 생성된 발광 장치의 방출 스펙트럼을 나타낸다.
도 8은 실시예 3에서 생성된 발광 장치의 방출 스펙트럼을 나타낸다.
도 9은, 실시예 3에서 생성된 발광 장치에 관한 구동 전류와 색도 (2도 시야)의 관계를 나타낸다.
도 10은 실시예 4에서 사용되는 형광 물질의 온도 특성을 나타내는 그래프를 나타낸다.
도 11은 실시예 4에서 생성된 발광 장치의 방출 스펙트럼을 나타낸다.
도 12는 실시예 4에서 생성된 발광 장치에 관한 구동 전류와 색도 (2도 시야)의 관계를 나타낸다.
도 13은 실시예 5에서 생성된 발광 장치의 방출 스펙트럼을 나타낸다.
도 14는 실시예 5에서 생성된 발광 장치에 관한 구동 전류와 색도 (2도 시야)의 관계를 나타낸다.
도 15는 실시예 6에서 생성된 발광 장치의 방출 스펙트럼을 나타낸다.
도 16은 실시예 6에서 생성된 발광 장치에 관한 구동 전류와 색도 (2도 시야)의 관계를 나타낸다.
도 17은 실시예 9에서 사용되는 형광 물질의 온도 특성을 나타내는 그래프를 나타낸다.
도 18은 실시예 1에서 생성된 형광 물질의 XRD 프로파일이다.
도 19는 실시예 9에서 생성된 발광 장치의 방출 스펙트럼을 나타낸다.
도 20은 실시예 9에서 생성된 발광 장치에 관한 구동 전류와 색도 (2도 시야)의 관계를 나타낸다.
도 21은 460 nm에서 광에 의해 여기된 비교예 1에서 생성된 적색 형광 물질의 방출 스펙트럼을 나타낸다.
도 22는 비교예 1에서 사용되는 형광 물질의 온도 특성을 나타내는 그래프를 나타낸다.
도 23은 비교예 1에서 생성된 발광 장치의 방출 스펙트럼을 나타낸다.
도 24는 비교예 1에서 생성된 발광 장치에 관한 구동 전류와 색도 (2도 시야)의 관계를 나타낸다.
도 25는 비교예 2에서 사용되는 형광 물질의 온도 특성을 나타내는 그래프를 나타낸다.
도 26은 비교예 2에서 생성된 발광 장치의 방출 스펙트럼을 나타낸다.
도 27은 비교예 2에서 생성된 발광 장치에 관한 구동 전류와 색도 (2도 시야)의 관계를 나타낸다.
이하 본 실시태양에 따른 적색 발광 형광 물질 및 그 형광 물질을 사용한 발광 장치를 설명한다.
적색 발광 형광 물질
본 실시태양의 적색 발광 형광 물질은 하기 식 (1)로 나타내어진다:
(M1 - xECx)aSibAlOcNd (1)
(식 중, M은 1족 원소, 2족 원소, 3족 원소, Al을 제외한 13족 원소, 희토류 원소, 4족 원소 및 Si를 제외한 14족 원소로 구성되는 군에서 선택되는 원소이며; EC는 Eu, Ce, Mn, Tb, Yb, Dy, Sm, Tm, Pr, Nd, Pm, Ho, Er, Cr, Sn, Cu, Zn, As, Ag, Cd, Sb, Au, Hg, Tl, Pb, Bi 및 Fe로 구성되는 군에서 선택되는 원소이고; x, a, b, c 및 d는 각각 0<x<0.4, 0.55<a<0.80, 2<b<3, 0<c≤0.6 및 4<d<5의 조건을 만족하는 숫자들임)
발광 파장 가변성의 관점에서, 발광 중심 원소 EC는 Eu 또는 Mn 중 하나 이상인 것이 바람직하다.
발광 중심 원소 EC는 원소 M을 0.1 몰% 이상의 양으로 바람직하게 대체한다. 만약 그 양이 0.1 몰% 미만이면, 충분한 발광을 얻기 어렵다. 원소 M은 발광 중심 원소 EC로 완전히 대체될 수도 있지만, 만약 대체된 양이 50 몰% 미만이면, 발광 가능성의 감소(농도 소광)가 최대로 방지될 수 있다.
본 실시태양의 적색 발광 형광 물질 (R)은 황색에서 적색의 발광, 즉 250 내지 500 nm 범위의 파장의 빛에 의해 여기될 때 580 내지 660 nm 파장 범위에서 피크를 가지는 발광을 방출한다.
식 (1)에서, M은 1족 원소, 2족 원소, 3족 원소, Al을 제외한 13족 원소, 희토류 원소, 4족 원소 및 Si를 제외한 14족 원소로 구성되는 군에서 선택되는 원소이며; x, a, b, c 및 d는 각각 0<x<0.4 (바람직하게는, 0.01≤x≤0.3, 더욱 바람직하게는, 0.02≤x≤0.2), 0.55<a<0.80 (바람직하게는, 0.65<a<0.70, 더욱 바람직하게는, 0.66≤a≤0.69), 2<b<3 (바람직하게는, 2.1≤b≤2.7, 더욱 바람직하게는, 2.2≤b≤2.4), 0<c≤0.6 (바람직하게는, 0.3<c<0.6, 더욱 바람직하게는, 0.43≤c≤0.51) 및 4<d<5 (바람직하게는, 4.1≤d≤4.5, 더욱 바람직하게는, 4.2≤d≤4.3)의 조건을 만족하는 숫자들이다.
본 실시태양에 따른 적색 발광 형광 물질은 Sr2Si7Al3ON13과 실질적으로 동일한 결정구조를 가지는 무기 화합물을 기본으로 한다. 그러나, 그 구성 원소의 일부가 발광 소자로 치환되고, 각 원소의 조성이 소정의 범위 내로 제한되어, 이에 의해, 물질로 하여금 높은 양자효율을 나타내고, 물질이 발광 장치에 사용되는 때에 온도 소광을 적게 겪는 바람직한 온도 특성을 가지도록 하는 것이 가능해질 수 있다. 이하, 상기 결정 구조는 종종 "Sr2Si7Al3ON13형 결정"이라고 지칭한다.
Sr2Si7Al3ON13의 결정은 사방정계에 속하고, 그 격자 상수는 a=11.8033(13)Å, b=21.589(2)Å, 및 c=5.0131(6)Å이다.
본 실시태양에 따른 형광 물질은 X선 회절 또는 중성자 회절에 의해 식별될 수 있다. 이는 본 실시태양이 Sr2Si7Al3ON13과 동일한 XRD 프로파일을 나타내는 물질뿐 아니라, 특정 범위 내의 격자 상수를 변화시키도록 그 구성 원소가 다른 원소로 대체된 결정 구조를 가지는 물질도 포함한다는 것을 의미한다. Sr2Si7Al3ON13 결정의 구성 원소는 하기에 상세하게 설명되는 방법으로 다른 원소로 대체될 수 있다. 구체적으로, 결정 내의 Sr은 원소 M 및/또는 발광 중심 원소 EC로 대체될 수 있고; Si의 위치는 4가 원소, 예컨대, Ge, Sn, Ti, Zr 및 Hf로 구성되는 군에서 선택된 하나 이상의 원소로 채워질 수 있고; Al의 위치는 3가 원소, 예컨대, B, Ga, In, Sc, Y, La, Gd 및 Lu로 구성되는 군에서 선택된 하나 이상의 원소로 채워질 수 있고; O 또는 N의 위치는 O, N 및 C로 구성되는 군에서 선택된 하나 이상의 원소로 채워질 수 있다. 더욱이, Al 및 Si는 서로 부분적으로 치환될 수 있고/있거나, O 및 N은 서로 부분적으로 치환될 수 있다. 이들 물질들의 예는 Sr2Si8Al2N14, Sr2Si6Al4O2N12, Sr2Si5Al5O3N11 및 Sr2Si4Al6O4N10을 포함한다. 이들 물질들은 Sr2Si7Al3ON13형 결정에 속하는 결정 구조를 가진다.
원소가 적게 대체되는 경우, 다음의 간단한 방법으로 물질이 Sr2Si7Al3ON13형 결정에 속하는 결정 구조를 가지는지 여부를 판단할 수 있다. 변형된 결정의 XRD 프로파일을 측정하고 회절 피크의 위치를 Sr2Si7Al3ON13의 XRD 프로파일의 그것과 비교한다. 결과로서, 만약 주된 피크의 위치가 동일하면, 그 결정 구조들은 동일하다고 여겨질 수 있다.
결정 구조는 바람직하게는, CuKα의 특정 X선 (파장: 1.54056 Å)을 사용하여 측정한 XRD 프로파일이, 회절 각도 (2θ)의 관점에서 15.0 내지 15.25°, 23.1 내지 23.20°, 24.85 내지 25.05°, 26.95 내지 27.15°, 29.3 내지 29.6°, 30.9 내지 31.1°, 31.6 내지 31.8°, 33.0 내지 33.20°, 35.25 내지 35.45°, 36.1 내지 36.25° 및 56.4 내지 56.65°의 11 지점으로 구성되는 군에서 선택되는 7 지점 이상, 바람직하게는 9 지점 이상에서 동시에 회절 피크를 나타내는 성분을 함유한다. XRD 프로파일은, 예를 들면, M18XHF22-SRA형 X선 구조해석장치([상표명], 가부시끼가이샤 맥 사이언스 (MAC Science Co. Ltd.)제)를 이용해서 측정할 수 있다. 측정 조건은, 예를 들면, 관 전압: 40 kV, 관전류: 100 mA, 및 스캔 속도: 2°/분이다.
본 실시태양의 적색 발광 형광 물질은 또한 그 평균 입경이 특정 범위 내에 있는 주상 결정의 형태인 것으로 특징지어진다.
본 실시태양에 따른 적색 발광 형광 물질은 그 평균 입경이 20 내지 100 ㎛, 바람직하게는, 20 내지 40 ㎛, 더욱 바람직하게는 20 내지 30 ㎛의 범위에 있는 결정 형태이다. 또한, 평균 입경의 하한은 25 ㎛ 이상인 것이 바람직하다. 평균 입경은 레이저 회절 입경 분석계 (SALD-2000J [상표명], 가부시끼가이샤 시마즈 세이사꾸쇼(Shimadzu Corp.)제)를 이용하여 결정한 것이다.
한편, 본 실시태양의 적색 발광 형광 물질은, 주상 결정 형태이고, 그 어스펙트 비가 2 내지 4, 바람직하게는 3 내지 4의 범위 내이다. 여기에서, 용어 "어스펙트 비"는, L/r의 비를 의미하며, 여기에서 L은 주상 결정의 길이 방향 길이이고, r은 주상 결정의 길이 방향에 수직한 타원면의 장축 길이다. L 및 r의 값은 주사형 전자 현미경으로 관찰해서 측정한다. 본 실시태양의 물질은 상기 범위 외의 어스펙트 비를 가지는 결정을 함유할 수 있으나, 이들은 바람직하게는 20 % 이하의 양이다.
적색 발광 형광 물질의 제조 방법
본 실시태양에 따른 적색 발광 형광 물질의 제조 방법은, 상기 특정한 형태의 상기 특정한 조성을 가지는 물질을 제공하는 한, 특별하게 한정되지 않는다. 그러나, 이러한 특정한 적색 발광 형광 물질은 하기의 방법에 의해 제조될 수 있다.
본 실시태양의 형광 물질은 시작 물질, 예를 들면, 원소 M의 질화물; Al 및/또는 Si의 질화물, 산화물 및 탄화물; 및 발광 중심 원소 EC의 산화물, 질화물 및 탄산염으로부터 합성될 수 있다. 예를 들면, 발광 중심 원소 EC로서 Eu를 함유하는 물질을 생성하려는 경우, 사용가능한 물질의 예로는 Sr3N2, AlN, Si3N4, Al2O3 및 EuN을 들 수 있다. 물질 Sr3N2는 Ca3N2, Ba3N2, Sr2N, SrN 또는 그 혼합물로 대체될 수 있다. 목적하는 조성이 얻어질 수 있도록, 이들 물질들을 칭량하고 혼합한 후, 분체 혼합물을 도가니에서 소성하여 목적하는 형광 물질을 생성한다. 물질들은 예를 들면, 글로브 박스 내의 막자사발에서 혼합된다. 도가니는, 예를 들면, 질화 붕소, 질화 규소, 탄화 규소, 탄소, 질화 알루미늄, SiAlON, 산화 알루미늄, 몰리브덴 또는 텅스텐으로 만들어진다.
본 실시태양에 따른 적색 발광 형광 물질은 시작 물질들의 혼합물을 소정의 시간 동안 소성시켜서 얻을 수 있다. 본 실시태양의 제조 방법은 짧은 소성 시간을 특징으로 한다. 구체적으로, 본 실시태양의 제조 방법에서 소성 시간은 4 시간 이하여야 하고, 3 시간 이하인 것이 바람직하고, 2 시간 이하인 것이 보다 바람직하고, 1시간 이하인 것이 가장 바람직하다. 이는, 소성 시간이 지나치게 길면, 결정이 응집하여, 입경이 증가하고, 결과적으로 양자 효율을 저하시키기 때문이다. 또한, 소성 시간이 지나치게 길면, 결과적인 생성물이 상기 특정한 어스펙트 비를 가지는 결정을 감소된 양으로 함유하기 쉽다. 그러나, 반응을 완전히 진행시킨다는 관점에서, 소성 시간은 0.1 시간 이상인 것이 바람직하고, 0.2 시간 이상인 것이 보다 바람직하고, 0.5 시간 이상인 것이 가장 바람직하다. 소성은 총 1 회 또는 연속적으로 2회 이상 행해질 수 있다.
소성은 바람직하게는 대기압을 초과하는 압력 하에서 수행된다. 물질 중의 하나로 질화 규소가 사용되면, 질화 규소가 고온에서 분해되는 것을 방지하기 위해서, 압력은 바람직하게는 5 대기압 이상이다. 소성 온도는 바람직하게는, 1500 내지 2000 ℃의 범위, 더욱 바람직하게는 1600 내지 1900 ℃의 범위 내이다. 만약 온도가 1500 ℃ 미만이면, 목적하는 형광 물질을 획득하기가 종종 어렵다. 한편, 온도가 2000 ℃를 초과하면, 물질 또는 생성물이 승화될 수 있다는 우려가 있다. 더구나, AlN은 쉽게 산화되기 때문에, 소성은 바람직하게는 N2 분위기 하에서 수행된다. 그런 경우에, N2/H2 혼합 가스 분위기가 또한 사용가능하다.
분체 형태의 소성된 생성물은 그 후 필요한 경우 후-처리, 예컨대, 세척을 거쳐서 본 실시태양에 따른 형광 물질을 획득한다. 만약 수행된다면, 세척은 산 또는 순수한 물로 수행될 수 있다.
녹색 발광 형광 물질
본 실시태양의 발광 장치에서 사용가능한 녹색 발광 형광 물질 (G)는 예를 들면, 하기 식 (2)로 나타내어진다:
(M'1 - x'EC'x')3- y'Al3 + z'Si13 - z'O2 + u'N21 - w' (2)
식 (2)에서, M'는 1족 원소, 2족 원소, 3족 원소, Al을 제외한 13족 원소, 희토류 원소, 4족 원소 및 Si를 제외한 14족 원소로 구성되는 군에서 선택되는 원소이며; EC'는 Eu, Ce, Mn, Tb, Yb, Dy, Sm, Tm, Pr, Nd, Pm, Ho, Er, Cr, Sn, Cu, Zn, As, Ag, Cd, Sb, Au, Hg, Tl, Pb, Bi 및 Fe로 구성되는 군에서 선택되는 원소이고; x', y', z', u' 및 w'는 각각 0<x'≤1 (바람직하게는, 0.001≤x'≤0.5), -0.1≤y'≤0.3 (바람직하게는, -0.1≤y'≤0.15, 더욱 바람직하게는, -0.09≤y'≤0.07), -3≤z'≤1 (바람직하게는, -1≤z'≤1, 더욱 바람직하게는, 0.2≤z'≤1), 및 -3<u'-w'≤1.5 (바람직하게는, -1<u'-w'≤1, 더욱 바람직하게는, -0.1≤u'-w'≤0.3)의 조건을 만족하는 숫자들이다.
본 실시태양의 발광 장치에서 사용가능한 녹색 발광 형광 물질(G)은 Sr3Al3Si13O2N21과 실질적으로 동일한 결정구조를 가지는 무기 화합물을 기본으로 한다. 그러나, 그 구성 원소의 일부가 발광 소자로 치환되고, 각 원소의 조성이 소정의 범위 내로 제한되어, 이에 의해, 물질로 하여금 높은 양자효율을 나타내도록 하는 것이 가능해질 수 있다.
상술한 녹색 발광 형광 물질은 X선 회절 또는 중성자 회절에 의해 식별될 수 있다. 이는 녹색 발광 형광 물질이 Sr3Al3Si13O2N21과 동일한 XRD 프로파일을 나타내는 물질뿐 아니라, 특정 범위 내로 격자 상수를 변화시키도록 그 구성 원소가 다른 원소로 대체된 결정 구조를 가지는 물질도 포함한다는 것을 의미한다. Sr3Al3Si13O2N21 결정의 구성 원소는 하기에 상세하게 설명되는 방법으로 다른 원소로 대체될 수 있다. 구체적으로, 결정 내의 Sr은 원소 M' 및/또는 발광 중심 원소 EC'로 대체될 수 있고; Si의 위치는 4가 원소, 예컨대, Ge, Sn, Ti, Zr 및 Hf로 구성되는 군에서 선택된 하나 이상의 원소로 채워질 수 있고; Al의 위치는 3가 원소, 예컨대, B, Ga, In, Sc, Y, La, Gd 및 Lu로 구성되는 군에서 선택된 하나 이상의 원소로 채워질 수 있고; O 또는 N의 위치는 O, N 및 C로 구성되는 군에서 선택된 하나 이상의 원소로 채워질 수 있다. 더욱이, Al 및 Si는 서로 부분적으로 치환될 수 있고/있거나, O 및 N은 서로 부분적으로 치환될 수 있다. 이들 물질들의 예는 Sr3Al2Si14ON22, Sr3AlSi15N23, Sr3Al4Si12O3N20, Sr3Al5Si11O4N19 및 Sr3Al6Si10O5N18을 포함한다. 이들 물질들은 Sr3Al3Si13O2N21 결정과 동일한 군에 속하는 결정 구조를 가진다.
원소가 적게 치환되는 경우, 적색 발광 형광 물질에 대해 상술한 것과 동일한 간단한 방법으로 물질이 Sr3Al3Si13O2N21 결정과 동일한 군에 속하는 결정 구조를 가지는지 여부를 판단할 수 있다.
녹색 발광 형광 물질의 제조 방법
본 실시태양에서 사용가능한 녹색 발광 형광 물질은 시작 물질, 예를 들면, 원소 M'의 질화물; Al 및/또는 Si의 질화물, 산화물 및 탄화물; 및 발광 중심 원소 EC'의 산화물, 질화물 및 탄산염으로부터 합성될 수 있다. 예를 들면, 원소 M' 및 발광 중심 원소 EC'로서 각각 Sr 및 Eu를 함유하는 물질을 생성하려는 경우, 사용가능한 물질의 예로는 Sr3N2, AlN, Si3N4, Al2O3 및 EuN을 들 수 있다. 물질 Sr3N2는 Ca3N2, Ba3N2, Sr2N, SrN 또는 그 혼합물로 대체될 수 있다. 목적하는 조성이 얻어질 수 있도록, 이들 물질들을 칭량하고 혼합한 후, 분체 혼합물을 도가니에서 소성하여 목적하는 형광 물질을 생성한다. 물질들은 예를 들면, 글로브 박스 내의 막자사발에서 혼합된다. 도가니는, 예를 들면, 질화 붕소, 질화 규소, 탄화 규소, 탄소, 질화 알루미늄, SiAlON, 산화 알루미늄, 몰리브덴 또는 텅스텐으로 만들어진다.
본 실시태양에서 사용가능한 녹색 발광 형광 물질은 시작 물질들의 혼합물을 소정의 시간 동안 소성시켜서 얻을 수 있다. 소성은 바람직하게는 대기압을 초과하는 압력 하에서 수행된다. 물질 중의 하나로 질화 규소가 사용되면, 질화 규소가 고온에서 분해되는 것을 방지하기 위해서, 압력은 바람직하게는 5 대기압 이상이다. 소성 온도는 바람직하게는, 1500 내지 2000 ℃의 범위, 더욱 바람직하게는 1600 내지 1900 ℃의 범위 내이다. 만약 온도가 1500 ℃ 미만이면, 목적하는 형광 물질을 획득하기가 종종 어렵다. 한편, 온도가 2000 ℃를 초과하면, 물질 또는 생성물이 승화될 수 있다는 우려가 있다. 더구나, AlN은 쉽게 산화되기 때문에, 소성은 바람직하게는 N2 분위기 하에서 수행된다. 그런 경우에, N2/H2 혼합 가스 분위기가 또한 사용가능하다.
소성은 총 1 회 또는 연속적으로 2회 이상 행해질 수 있다. 소성을 2회 이상 연속적으로 행한다면, 각각의 소성 시간은 분체 혼합물의 조건에 따라 좌우되고, 바람직하게는 0.1 내지 4.0 시간, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 2.0 시간이다.
분체 형태의 소성된 생성물은 그 후 필요한 경우 후-처리, 예컨대, 세척을 거쳐서 본 실시태양에서 사용가능한 형광 물질을 획득한다. 만약 수행된다면, 세척은 산 또는 순수한 물로 수행될 수 있다.
청색 발광 형광 물질
후술하는 바와 같이, 본 실시태양의 발광 장치는 상술한 적색 및 녹색 발광 형광 물질의 조합을 포함한다. 이에 더하여, 본 장치는 추가로 청색 발광 형광 물질을 포함할 수 있다. 청색 발광 형광 물질은 400 내지 490 nm 파장 범위에 있는 피크를 가지는 발광을 방출하는 한, 특정한 제한은 없다.
그러나, 청색 발광 형광 물질이 불량한 온도 특성을 가지는 경우, 투입 전력의 증가에 따라 온도가 상승하는 경우, 장치로부터 방사되는 생성광은 황색 측으로 이동된 색도를 가질 수 있다. 이는 백색광이 요구되는 경우 특히 문제일 수 있다. 따라서, 본 실시태양의 목적을 달성하기 위해서는, 즉, 색상의 불일치가 적은 발광 장치를 제공하기 위하여는, 청색 발광 형광 물질이 적색 및 녹색 발광 형광 물질만큼 우수한 온도 특성을 가지는 것이 바람직하다.
바람직한 청색 발광 형광 물질의 예로는, (Ba,Eu)MgAl10O17, (Sr,Ca,Ba,Eu)10(PO4)5Cl2 및 (Sr,Eu)Si9Al19ON31을 들 수 있다.
발광 장치
본 실시태양에 따른 발광 장치는 상술한 형광 물질 및 형광 물질을 여기시킬 수 있는 발광 소자를 포함한다.
본 실시태양의 일 측면에 따른 장치는, 여기원으로 기능하는 LED; 및 LED로부터 방사되는 광에 의해 여기될 때 각각 발광을 방출하는 상술한 적색 발광 형광 물질 (R) 및 녹색 발광 형광 물질 (G)의 조합을 포함한다. 따라서, 발광 장치는 LED 및 적색 및 녹색 형광 물질로부터의 방출로 합성된 광을 방사한다.
본 실시태양의 다른 측면에 따른 발광 장치는 여기원으로 기능하는 LED; 및 각각이 상기 LED로부터 방사되는 광에 의해 여기될 때 발광을 방출하는 상술한 적색 발광 형광 물질 (R), 상술한 녹색 발광 형광 물질 (G), 및 청색 발광 형광 물질 (B)의 조합을 포함한다.
본 실시태양의 이들 측면에 따른 장치는 모두 특정한 적색 발광 형광 물질 (R) 및 특정한 녹색 발광 형광 물질 (G)의 조합을 필수로 포함하고. 이에 의해, 장치가 구동하는 동안 장치로부터 방사되는 광의 녹색 및 적색 사이의 색상 밸런스가 손실되는 것이 방지되어서, 색상의 불일치가 방지된다. 또한, 구동 시의 온도 소광을 적게 겪기 때문에, 이들 특정한 형광 물질들에서 LED로부터의 방출 및 청색 발광 형광 물질로부터의 청색 발광의 발광 밸런스도 거의 손실되지 않는다. 이 역시 색상의 불일치의 방지에 기여한다.
본 실시태양에서, 적색 및 녹색 발광 형광 물질은 모두 온도 소광을 적게 겪는다. 따라서, 이들은 장치를 높은 전력으로 구동한 경우조차, 적색 및 녹색 광성분이 적게 변동하는 광을 방사하는 발광 장치를 실현하는 것을 가능케한다. 또한, 온도 소광이 이들 두 물질에 실온 내지 약 200 ℃의 온도에서 비슷한 정도로 작용하기 때문에, 이들은 높은 전력으로 구동하여 장치 온도가 상승하는 경우에도, 적색 및 녹색 광성분의 색상의 불일치를 적게 겪는 광을 방사하는 발광 장치를 실현하는 것도 가능케한다. 장치 안에서 사용되는 적색 및 녹색 발광 형광 물질이 본 실시태양에서 규정한 물질과 상이한 경우에도, 발광 장치를 제조하는 것이 가능하지만, 그러한 장치는 본 실시태양의 장치와 비교하여 색상의 불일치를 방지하는 효과를 일반적으로 완전히 제공할 수 없다.
사용되는 경우, 청색 발광 형광 물질은 적색 및 녹색 발광 형광 물질과 동일한 정도로 온도 소광을 겪는 것이 바람직하며, 이는 색상의 불일치가 보다 효과적으로 방지될 수 있기 때문이다. 그러나, 청색 발광 형광 물질에 의한 발광은 여기 발광 소자로 기능하는 LED로부터의 방출로 보완될 수 있기 때문에, 청색 발광 형광 물질은 적색 및 녹색 발광 형광 물질에서와 같이 엄격히 제한될 필요는 없다.
본 장치에서 사용되는 발광 소자는 함께 사용되는 형광 물질에 따라 적절히 선택된다. 구체적으로, 발광 소자에서 방사된 광은 형광 물질을 여기시킬 수 있는 것일 필요가 있다. 또한, 장치가 백색광을 방사하는 것이 바람직한 경우, 발광 소자는 형광 물질로부터 방출되는 발광을 보완할 수 있는 그러한 파장의 빛을 방사하는 것이 바람직하다.
상기의 관점에서, 장치가 적색 및 녹색 형광 물질을 포함하는 경우, 발광 소자 (S1)는 일반적으로 250 내지 500 nm 파장 범위에 있는 광을 방사하는 것이 선택된다. 장치가 적색, 녹색 및 청색 형광 물질을 포함하는 경우, 발광 소자 (S2)는 일반적으로 250 내지 430 nm의 광을 방사하는 것이 선택된다.
본 실시태양에 따른 발광 장치는 임의의 종래 공지된 발광 장치의 형태일 수 있다. 도 1은 본 실시태양의 발광 장치를 개략적으로 도시하는 수직 단면도이다.
도 1에 나타난 발광 장치에서, 수지 시스템(100)은 리드 프레임의 일부로서 성형된 리드(101 및 102)와 리드 프레임과 함께 또한 일체형 성형에 의해 형성된 수지 부재(103)를 포함한다. 수지 부재(103)는 상부 개방부가 바닥보다 큰 오목부(105)를 가진다. 오목부의 내부 벽 위에는 반사 표면(104)이 제공된다.
오목부(105)의 거의 원형인 바닥의 중심에, 발광 소자(106)가 Ag 페이스트 등과 함께 탑재된다. 발광 소자(106)의 예는 발광 다이오드 및 레이저 다이오드를 포함한다. 발광 소자는 자외선을 내뿜을 수 있다. 발광 소자에는 특별한 제한이 없다. 따라서, 청색, 청색을 띄는 자색 또는 자외선에 근접한 광과 자외선을 방출할 수 있는 원소를 채용하는 것도 가능하다. 예컨대, 반도체 발광 소자, 예를 들면, GaN이 발광 소자로서 사용될 수 있다. 발광 소자(106)의 전극(도시되지 않음)은 각각 Au 등으로 만들어진 본딩 와이어(107 및 108)에 의해 리드(101 및 102)에 연결된다. 리드(101 및 102)의 위치는 적절히 변형될 수 있다.
수지 부재(103)의 오목부(105) 내에, 인광 물질 층(109)이 제공된다. 인광 물질 층(109)을 형성하기 위해서, 본 실시태양의 형광 물질을 포함하는 혼합물(110)은 5 내지 50 중량%의 양으로 실리콘 수지 등으로 만들어진 수지 층(111) 내에 분산되거나 침전될 수 있다. 본 실시태양의 형광 물질은 높은 공유원자가를 가지는 산질화물 매트릭스를 포함하고, 따라서, 일반적으로 소수성이어서 수지와 양호한 상용성을 가진다. 따라서, 수지와 형광 물질 사이의 계면에서의 산란(scattering)이 광 추출 효율을 개선시키기에 충분한 정도로 방지된다.
발광 소자(106)는 n-형 및 p-형 전극이 동일 평면 위에 위치하는 플립칩형을 가질 수 있다. 이 소자는 와이어와 연관된 문제점, 예컨대, 와이어의 단절 또는 전위 및 와이어에 의한 광 흡수를 회피할 수 있다. 따라서, 이런 경우에, 신뢰도 및 발광 모두에서 우수한 반도체 발광 장치가 획득될 수 있다. 또한, 발광 소자(106) 내에 n-형 기판을 사용하여, 하기에 설명되는 바와 같이 구성된 발광 장치를 생산하는 것도 가능하다. 그러한 장치에서, n-형 전극은 n-형 기판의 이면 위에 형성되는 반면, p-형 전극은 기판 위의 반도체 층의 상부 표면 위에 형성된다. n-형 및 p-형 전극 중의 하나는 리드 중의 하나 위에 탑재되고, 다른 전극은 와이어에 의해 다른 리드에 접속된다. 발광 소자(106)의 크기 및 오목부(105)의 수치 및 형태는 적합하게 변화될 수 있다.
본 실시태양에 따른 발광 장치는 도 1에 나타난 패키지 컵 형으로 제한되지 않으며, 임의의 형태의 장치에 자유롭게 적용될 수 있다. 예를 들면, 본 실시태양에 따른 형광 물질이 쉘 형 또는 표면 탑재형 발광 장치에 사용되더라도, 동일한 효과가 얻어질 수 있다.
[실시예]
본 실시태양은 하기의 실시예에 의해 추가적으로 설명될 것이며 이는 본 실시태양을 어떻게도 제한하지 않는다.
[실시예 1]
시작 물질로서, 각각 2.676 g, 0.398 g, 6.080 g, 0.680 g, 및 0.683 g의 양의 Sr3N2, EuN, Si3N4, Al203 및 AlN을 칭량하고 진공 글로브 박스 안의 마노 막자사발에서 건식-혼합하였다. 혼합물을 BN 도가니에 넣고 그 후 7.5 atm의 N2 분위기 하에서 4 시간 동안 1850 ℃에서 소성하여 설계 조성이 (Sr0 .92Eu0 .08)3Al3Si13O2N21인 형광 물질 (G1)을 합성하였다.
소성 후의 물질 (G1)은 황색을 띠는 녹색 분체의 형태이며, 흑색광으로 여기될 때 녹색 발광을 방출하였다.
한편, 시작 물질로서 각각 2.579 g, 0.232 g, 4.583 g, 0.476 g, 및 1.339 g의 양의 Sr3N2, EuN, Si3N4, Al203 및 AlN을 칭량하고 진공 글로브 박스 안의 마노 막자사발에서 건식-혼합하였다. 혼합물을 BN 도가니에 넣고 그 후 7.5 atm의 N2 분위기 하에서 4 시간 동안 1850 ℃에서 소성하여 설계 조성이 (Sr0 .95Eu0 .05)2Al3Si7ON13인 형광 물질 (R1)을 합성하였다.
소성 후의 물질 (R1)은 오렌지색 분체의 형태이며, 흑색광으로 여기될 때, 적색 발광을 방출하였다. 도 2는 457nm의 빛으로 여기될 때의 적색 발광 형광 물질 (R1)의 방출 스펙트럼을 나타낸다. 얻어진 물질 (R1)은, 평균 입경과 어스펙트 비가 각각 29 ㎛, 2.8인 결정의 형태로 판명되었다. 도 3은, 실온에서의 강도를 1.0이라고 가정한 경우, 녹색 및 적색 발광 형광 물질 (G1)과 (R1) 각각의 방출 강도의 온도 의존성을 나타낸다.
이들 형광 물질들을 사용하여 발광 장치를 제작했다. 그 장치는 도 4에 따른 구조를 가진다. 구체적으로, 455 nm에서 피크를 가지는 빛을 방출하는 LED(402)를 8 mm-사각형 AlN 패키지 기판(401)에 납땜하고, 금선(403)으로 전극에 접속했다. 그 후, LED에 돔 모양으로 투명 수지(404)를 도포하고, 돔을 598 nm에서 피크를 가지는 발광을 방출할 수 있는 적색 발광 형광 물질 (R1)을 30중량％ 포함하는 투명 수지 (405)의 층으로 도포하였다. 또한, 그 위에 형광 물질(G1)을 30중량％ 포함하는 투명 수지(406)의 다른 층을 형성하여, 발광 장치를 제조했다. 제작된 장치를 적분구(integrating sphere) 내에 설치하고, 20 mA 및 3.1 V로 구동시켰다. 방사광을 관찰하였는데 색도(0.345, 0.352), 색 온도 5000 K, 광속 효율 67.9 lm/W, 및 Ra=86을 가지는 것으로 판명되었다. 도 5는 제작된 장치의 방출 스펙트럼을 나타낸다.
구동 전류를 350 mA까지 증가시키는 동안, 상술한 방법으로 장치의 발광 특성을 측정했다. 도 6에 나타난 결과와 같이, 구동 전류가 증가한 경우에도 색도는 작은 범위에서 변동하였고, 350 mA로 장치가 작동되는 경우에도 JIS (일본 공업 규격)에 규정된 색도 범위를 벗어나지 않았다. 광속 효율 및 Ra 또한, 240 mA에서 각각 52.0 lm/W 및 Ra=79; 300 mA에서 각각 48.3 lm/W 및 Ra=77; 및 350 mA에서 각각 43.9 lm/W 및 Ra=75로 작은 범위에서 변동하였다.
*[실시예 2]
실시예 1과 같은 방법으로 녹색 발광 형광 물질 (G1)을 합성했다. 그 후, 소성 시간을 2 시간으로 변경한 것 이외에는 실시예 1의 절차를 반복하여 적색 발광 형광 물질 (R2)을 합성했다. 도 2는 적색 발광 형광 물질 (R2)이 457 nm의 빛으로 여기될 때의 방출 스펙트럼을 나타낸다. 얻어진 물질 (R2)은, 평균 입경과 어스펙트 비가 각각 28 ㎛, 2.2인 결정의 형태로 판명되었다.
실시예 1과 같은 방법으로 이들 형광 물질들을 사용하여 발광 장치를 제작했다. 제작된 장치를 적분구 내에 설치하고, 20 mA 및 3.1 V로 구동시켰다. 방사광을 관찰하였는데 색도 (0.345, 0.352), 색 온도 5000 K, 광속 효율 73.8 lm/W 및 Ra=79을 가지는 것으로 판명되었다. 도 7은 제작된 장치의 방출 스펙트럼을 나타낸다.
구동 전류를 350 mA까지 증가시키는 동안, 상술한 방법으로 장치의 발광 특성을 측정했다. 결과는 실시예 1의 경우와 거의 같았다. 구체적으로, 구동 전류가 증가하는 경우에도 색도는 작은 범위에서 변동하였다. 광속 효율 및 Ra 또한, 240 mA에서 각각 56.8 lm/W 및 Ra=78; 300 mA에서 각각 53.5 lm/W 및 Ra=77; 및 350 mA에서 각각 49.1 lm/W 및 Ra=76으로 작은 범위에서 변동하였다.
[실시예 3]
실시예 1과 같은 방법으로 녹색 발광 형광 물질 (G1)을 합성했다. 그 후, 소성 시간을 0.5 시간으로 변경한 것 이외에는 실시예 1의 절차를 반복하여 적색 발광 형광 물질 (R3)을 합성했다. 도 2는 이 적색 발광 형광 물질 (R3)이 457 nm의 빛으로 여기될 때의 방출 스펙트럼을 나타낸다. 얻어진 물질 (R3)은, 평균 입경과 어스펙트 비가 각각 26 ㎛, 3.7인 결정의 형태로 판명되었다.
실시예 1과 같은 방법으로 이들 형광 물질들을 사용하여 발광 장치를 제작했다. 제작된 장치를 적분구 내에 설치한 후, 20 mA 및 3.1 V로 구동시켰다. 방사광을 관찰하였는데 색도 (0.345, 0.352), 색 온도 5000 K, 광속 효율 64.8 lm/W, 및 Ra=90을 가지는 것으로 판명되었다. 도 8은 20 mA 구동 전류에서 구동되는 제작된 장치의 방출 스펙트럼을 나타낸다.
구동 전류를 350 mA까지 증가시키는 동안, 상술한 방법으로 장치의 발광 특성을 측정했다. 도 9에 나타난 결과와 같이, 구동 전류가 증가하는 경우에도 색도는 작은 범위에서 변동하였고, 350 mA로 장치가 작동되는 경우에도 JIS (일본 공업 규격)에 규정된 색도 범위를 벗어나지 않았다. 광속 효율 및 Ra 또한, 240 mA에서 각각 51.0 lm/W 및 Ra=85; 300 mA에서 각각 48.0 lm/W 및 Ra=84; 및 350 mA에서 각각 44.3 lm/W 및 Ra=82로 작은 범위에서 변동하였다.
[실시예 4]
실시예 1과 같은 방법으로 녹색 발광 형광 물질(G1)을 합성했다. 그 후, 소성 분위기만을 변경시킨 것 이외에는 실시예 1의 절차를 반복하여 적색 발광 형광 물질 (R4)을 합성했다. 소성 분위기는 H2/N2=5:5 분위기로 변경되었다. 도 2는 이 적색 발광 형광 물질 (R4)이 457 nm의 빛으로 여기될 때의 방출 스펙트럼을 나타낸다. 얻어진 물질 (R4)은, 평균 입경과 어스펙트 비가 각각 36㎛, 2.0인 결정의 형태로 판명되었다.
이들 형광 물질들을 사용하여 발광 장치를 제작했다. 구체적으로, 390 nm의 피크를 가지는 빛을 방출하는 LED를 8mm-사각형 AlN 패키지 기판에 납땜하고, 금선을 사용하여 전극에 접속했다. 그리고 LED에 돔 모양으로 투명 수지를 도포하고, 그 돔을 598 nm에 피크를 가지는 발광을 방출할 수 있는 적색 발광 형광 물질 (R4)을 30중량％ 포함하는 투명 수지의 층으로 도포하였다. 또한, 그 위에 형광 물질(G1)을 30중량％ 포함하는 투명 수지의 다른 층과, 청색 발광 형광 물질 (Ba0.9Eu0.1)MgAl10O17 (B1)을 30중량％ 포함하는 투명 수지의 또 다른 층을 적층하여, 발광 장치를 제조했다. 도 10은, 실온에서의 강도를 1.0이라고 가정한 경우, 녹색, 적색 및 청색 발광 형광 물질 (G1), (R4) 및 (B1) 각각의 방출 강도의 온도 의존성을 나타낸다.
제작된 장치를 적분구 내에 설치한 후, 20 mA 및 3.1 V로 구동시켰다. 방사광을 관찰하였는데 색도 (0.345, 0.352), 색 온도 5000K, 광속 효율 62.39 lm/W, 및 Ra=90을 가지는 것으로 판명되었다. 도 11은 제작된 장치의 방출 스펙트럼을 나타낸다.
구동 전류를 350 mA까지 증가시키는 동안, 상술한 방법으로 장치의 발광 특성을 측정했다. 도 12에 나타난 결과와 같이, 구동 전류가 증가한 경우에도 색도는 작은 범위에서 변동하였고, 350 mA로 장치가 작동되는 경우에도 JIS (일본 공업 규격)에 규정된 자연 백색의 색도 범위를 벗어나지 않았다. 광속 효율, Ra 및 색도도 240 mA에서 각각 47.7 lm/W, Ra=89 및 (x, y)=(0.341, 0.348); 300 mA에서 각각 44.7 lm/W, Ra=88 및 (x, y)=(0.339, 0.349); 및 350 mA에서 각각 41.5 lm/W, Ra=88 및 (x, y)=(0.336, 0.347)로 작은 범위에서 변동하였다.
[실시예 5]
실시예 1과 같은 방법으로 녹색 발광 형광 물질(G1)을 합성했다. 그 후 소성 분위기만을 H2/N2=5:5 분위기로 변경한 것 이외에는 실시예 2의 절차를 반복하여 적색 발광 형광 물질 (R5)을 합성했다. 얻어진 물질 (R5)은, 평균 입경과 어스펙트 비가 각각 34 ㎛ 및 2.8인 결정의 형태로 판명되었다.
실시예 4와 같은 방법으로 이들 형광 물질들을 사용하여 발광 장치를 제작했다. 제작된 장치를 적분구 내에 설치한 후, 20 mA 및 3.1 V로 구동시켰다. 방사광을 관찰하였는데 색도 (0.345, 0.352), 색 온도 5000 K, 광속 효율 70.49 lm/W, 및 Ra=81을 가지는 것으로 판명되었다. 도 13은 제작된 장치의 방출 스펙트럼을 나타낸다.
구동 전류를 350 mA까지 증가시키는 동안, 상술한 방법으로 장치의 발광 특성을 측정했다. 도 14에 나타난 결과와 같이, 구동 전류가 증가한 경우에도 색도는 작은 범위에서 변동하였고, 350 mA로 장치가 작동되는 경우에도 JIS (일본 공업 규격)에 규정된 자연 백색의 색도 범위를 벗어나지 않았다. 광속 효율, Ra 및 색도도 240 mA에서 각각 53.5 lm/W, Ra=81 및 (x, y)=(0.341, 0.348); 300 mA에서 각각 50.2 lm/W, Ra=81 및 (x, y)=(0.340, 0.346); 및 350 mA에서 각각 46.1 lm/W, Ra=81 및 (x, y)=(0.337, 0.343)로 작은 범위에서 변동하였다.
[실시예 6]
실시예 2와 같은 방법으로 녹색 발광 형광 물질 (G1)을 합성했다. 그 후, 소성 분위기만을 변경시킨 것 이외에는 실시예 3의 절차를 반복하여 적색 발광 형광 물질 (R6)을 합성했다. 소성 분위기는 H2/N2=5:5 분위기로 변경되었다. 얻어진 물질 (R6)은, 평균 입경과 어스펙트 비가 각각 27 ㎛ 및 3.2인 결정의 형태로 판명되었다.
실시예 4와 같은 방법으로 이들 형광 물질들을 사용하여 발광 장치를 제작했다. 제작된 장치를 적분구 내에 설치한 후, 20 mA 및 3.1 V로 구동시켰다. 방사광을 관찰하였는데 색도 (0.345, 0.352), 색 온도 5000 K, 광속 효율 59.79 lm/W, 및 Ra=92를 가지는 것으로 판명되었다. 도 15는 제작된 장치의 방출 스펙트럼을 나타낸다.
구동 전류를 350 mA까지 증가시키는 동안, 상술한 방법으로 장치의 발광 특성을 측정했다. 도 16에 나타난 결과와 같이, 구동 전류가 증가하는 경우에도 색도는 작은 범위에서 변동하였고, 350 mA로 장치가 작동되는 경우에도 JIS (일본 공업 규격)에 규정된 자연 백색의 색도 범위를 벗어나지 않았다. 광속 효율, Ra 및 색도도 240 mA에서 각각 46.5 lm/W, Ra=91 및 (x, y)=(0.34, 0.351); 300 mA에서 각각 43.5 lm/W, Ra=81 및 (x, y)=(0.339, 0.35); 및 350 mA에서 각각 39.9 lm/W, Ra=90 및 (x, y)=(0.336, 0.348)로 작은 범위에서 변동하였다.
[실시예 7]
실시예 1과 같은 방법으로 녹색 발광 형광 물질(G1)을 합성했다.
한편, 시작 물질로서 각각 2.625 g, 0.237 g, 4.911 g, 및 1.844 g의 양의 Sr3N2, EuN, Si3N4 및 AlN을 칭량하고 진공 글로브 박스 안의 마노 막자사발에서 건식-혼합하였다. 혼합물을 BN 도가니에 넣고 그 후 7.5 atm의 N2 분위기 하에서 4 시간 동안 1850 ℃에서 소성하여 설계 조성이 (Sr0 .95Eu0 .05)2Al3Si7N14인 형광 물질 (R7)을 합성하였다.
소성 후의 형광 물질 (R7)은 오렌지색 분체의 형태이며, 흑색광으로 여기될 때, 적색 발광을 방출하였다. 얻어진 물질 (R7)은, 평균 입경과 어스펙트 비가 각각 83 ㎛ 및 3.1인 결정의 형태로 판명되었다.
실시예 1과 같은 방법으로 이들 형광 물질들을 사용하여 발광 장치를 제작했다. 제작된 장치를 적분구 내에 설치하고, 20 mA 및 3.1V로 구동시켰다. 방사광을 관찰하였는데 색도 (0.345, 0.352), 색 온도 5000 K, 광속 효율 69.3 lm/W, 및 Ra=90을 가지는 것으로 판명되었다.
[실시예 8]
실시예 1과 같은 방법으로 녹색 발광 형광 물질(G1)을 합성했다.
한편, 시작 물질로서 각각 2.667 g, 0.166 g, 5.086 g, 및 1.691 g의 양의 Sr3N2, EuN, Si3N4 및 AlN을 칭량하고 진공 글로브 박스 안의 마노 막자사발에서 건식-혼합하였다. 혼합물을 BN 도가니에 넣고 그 후 7.5 atm의 N2 분위기 하에서 4 시간 동안 1850 ℃에서 소성하여 설계 조성이 (Sr0 .96Eu0 .04)2Al3Si7N14인 형광 물질 (R8)을 합성하였다.
소성 후의 형광 물질 (R8)은 오렌지색 분체의 형태이며, 흑색광으로 여기될 때 적색 발광을 방출하였다. 얻어진 물질 (R8)은, 평균 입경과 어스펙트 비가 각각 69 ㎛ 및 2.5인 결정의 형태로 판명되었다.
실시예 1과 같은 방법으로 이들 형광 물질들을 사용하여 발광 장치를 제작했다. 제작된 장치를 적분구 내에 설치하고, 20 mA 및 3.1 V로 구동시켰다. 방사광을 관찰하였는데, 색도 (0.345, 0.352), 색 온도 5000 K, 광속 효율 69.7 lm/W, 및 Ra=89을 가지는 것으로 판명되었다.
[실시예 9]
시작 물질로서, 각각 0.664 g, 0.792 g, 3.788 g, 및 7.009 g의 양의 SrCO3, Eu2O3, Si3N4 및 AlN을 칭량하고 진공 글로브 박스 안의 마노 막자사발에서 건식-혼합하였다. 혼합물을 BN 도가니에 넣고 그 후 7.5 atm의 N2 분위기 하에서 4 시간 동안 1800 ℃에서 소성하여 설계 조성이 (Sr0 .50Eu0 .50)3Al19Si9ON31인 형광 물질 (B2)을 합성하였다.
그 후, 실시예 1의 절차를 반복하여 녹색 및 적색 발광 형광 물질 (G1) 및 (R1)를 합성했다. 도 17은, 실온에서의 강도를 1.0이라고 가정한 경우, 녹색, 적색 및 청색 발광 형광 물질 (G1), (R1) 및 (B2) 각각의 방출 강도의 온도 의존성을 나타낸다.
실시예 1 내지 9에서 합성된 적색 발광 형광 물질에 대해, CuKα의 특정 X선(파장: 1.54056 Å)을 사용하여 XRD 프로파일을 측정했다. 도 18은 실시예 1에서 얻어진 형광 물질 (R1)의 XRD 프로파일을 나타낸다. 실시예 1 내지 9에서 제조된 모든 적색 발광 형광 물질은 사방정계에 속하는 결정 구조를 가졌으며, 각각의 XRD 프로파일은 회절 각도 (2θ)의 관점에서 11개의 지점에서의 회절 피크: 15.0 내지 15.25°, 23.1 내지 23.20°, 24.85 내지 25.05°, 26.95 내지 27.15°, 29.3 내지 29.6°, 30.9 내지 31.1°, 31.6 내지 31.8°, 33.0 내지 33.20°, 35.25 내지 35.45°, 36.1 내지 36.25° 및 56.4 내지 56.65°를 나타냈다.
XRD 프로파일은, 예를 들면, M18XHF22-SRA형 X선 구조해석장치([상표명], 가부시끼가이샤 맥 사이언스 (MAC Science Co. Ltd.)제)를 이용해서 측정했다. 측정 조건은 관 전압: 40 kV, 관전류: 100 mA, 및 스캔 속도: 2°/분이다.
실시예 4와 같은 방법으로 이들 형광 물질들을 사용하여 발광 장치를 제작했다. 제작된 장치를 적분구 내에 설치하고, 20 mA 및 3.1 V로 구동시켰다. 방사광을 관찰하였는데 색도 (0.345, 0.352), 색 온도 5000 K, 광속 효율 56.09 lm/W 및 Ra=89를 가지는 것으로 판명되었다. 도 19는 제작된 장치의 방출 스펙트럼을 나타낸다.
구동 전류를 350 mA까지 증가시키는 동안, 상술한 방법으로 장치의 발광 특성을 측정했다. 도 20에 나타난 결과와 같이, 구동 전류가 증가한 경우에도 색도는 작은 범위에서 변동하였고, 350 mA로 장치가 작동되는 경우에도 JIS (일본 공업 규격)에 규정된 자연 백색의 색도 범위를 벗어나지 않았다. 광속 효율, Ra 및 색도도 240 mA에서 각각 43.9 lm/W, Ra=85 및 (x, y)=(0.331, 0.340); 300 mA에서 각각 41.9 lm/W, Ra=85 및 (x, y)=(0.329, 0.339); 및 350 mA에서 각각 38.0 lm/W, Ra=84 및 (x, y)=(0.327, 0.337)로 작은 범위에서 변동하였다.
[비교예 1]
실시예 1과 같은 방법으로 녹색 발광 형광 물질 (G1)을 합성했다. 그 후, 비교를 위해 소성 시간을 16 시간으로 변경한 것 이외에는 실시예 1의 절차를 반복하여 적색 발광 형광 물질 (R9)을 합성했다.
소성 후의 물질 (R9)은 오렌지색 분체의 형태이며, 흑색광으로 여기될 때 적색 발광을 방출하였다. 도 21은 460 nm의 빛으로 여기될 때의 이 적색 발광 형광 물질 (R9)의 방출 스펙트럼을 나타낸다. 얻어진 물질 (R9)은, 평균 입경과 어스펙트 비가 각각 42 ㎛ 및 1.8인 결정의 형태로 판명되었다. 도 22는, 실온에서의 강도를 1.0이라고 가정한 경우, 녹색 및 적색 발광 형광 물질 (G1)과 (R9) 각각의 방출 강도의 온도 의존성을 나타낸다. 그 후, 이 물질 (R9)에 대해 CuKα의 특정 X선(파장 1.54056 Å)으로 X선 회절 분석을 하여, 형광 물질 (R1)의 XRD 프로파일에 해당하는 피크 이외에 8.64°, 11.18° 및 18.30°의 피크를 가지는 XRD 프로파일을 얻었다. 형광 물질에서 일정량의 다양한 상의 결정과 변형된 결정이 발견되었다.
실시예 4와 같은 방법으로 이들 형광 물질들을 사용하여 발광 장치를 제작했다. 제작된 장치를 적분구 내에 설치하고, 20 mA 및 3.1 V로 구동시켰다. 방사광을 관찰하였는데, 색도 (0.345, 0.352), 색 온도 5000 K, 광속 효율 24.0 lm/W 및 Ra=91을 가지는 것으로 판명되었다. 도 23은 제작된 장치의 방출 스펙트럼을 나타낸다.
구동 전류를 350 mA까지 증가시키는 동안, 상술한 방법으로 장치의 발광 특성을 측정했다. 도 24에 나타난 결과와 같이, 구동 전류가 증가한 때 색도는 큰 범위에서 변동해서, JIS (일본 공업 규격)에 규정된 색도 범위를 상당히 일탈했다. 광속 효율 및 Ra 또한, 240 mA에서 각각 15.5 lm/W 및 Ra=72; 300 mA에서 각각 14.0 lm/W 및 Ra=66; 및 350 mA에서 각각 12.2 lm/W 및 Ra=53으로 큰 정도로 감소했다.
[비교예 2]
다음 방법으로 발광 장치를 제작했다. 구체적으로, 460 nm에서 피크를 가지는 빛을 방출하는 LED를 8 mm-사각형 AlN 패키지 기판에 납땜하고, 금선으로 전극에 접속했다. 그 후, LED에 돔 모양으로 투명 수지를 도포하고, 돔을 585 nm에서 피크를 가지는 발광을 방출할 수 있는 적색 발광 형광 물질 (Ba0.1Sr0.8Ca0.1)2SiO4:Eu2+을 40 중량％ 포함하는 투명 수지의 층으로 도포하었다. 또한, 그 위에 녹색 발광 형광 물질 (Ba0 .1Sr0 .8)2SiO4:Eu2 +을 30 중량％ 포함하는 투명 수지의 다른 층을 형성하여, 도 4에 따른 구조를 가지는 발광 장치를 제조했다. 도 25는, 실온에서의 강도를 1.0이라고 가정한 경우, 녹색 및 적색 발광 형광 물질 각각의 방출 강도의 온도 의존성을 나타낸다. 제작된 장치를 적분구 내에 설치한 후, 20 mA 및 3.1 V로 구동시켰다. 방사광을 관찰하였는데, 색도 (0.345, 0.352), 색 온도 5000 K, 광속 효율 68.6 lm/W, 및 Ra=86을 가지는 것으로 판명되었다. 도 26은 20 mA 구동 전류에서 구동되는 제작된 장치의 방출 스펙트럼을 나타낸다.
구동 전류를 350 mA까지 증가시키는 동안, 상술한 방법으로 장치의 발광 특성을 측정했다. 도 27에 나타난 결과와 같이, 구동 전류가 증가한 때 색도는 큰 범위에서 변동하고, JIS(일본 공업 규격)에 규정된 색도 범위도 일탈했다. 광속 효율 및 Ra 또한, 240 mA에서 각각 43.9 lm/W 및 Ra=76; 300 mA에서 각각 33.9 lm/W 및 Ra=68; 및 350 mA에서 각각 26.9 lm/W 및 Ra=57로 큰 정도로 감소했다.
특정 실시태양들이 설명되었으며, 이들 실시태양들은 단지 예시의 방법으로 제시된 것이고, 본 발명의 범위를 제한하도록 의도되지 않았다. 사실상, 본원에 설명된 신규한 방법 및 시스템은 각종 다른 형태로 실시될 수 있다; 더욱이, 본원에 설명된 방법 및 시스템의 형태에서 각종 생략, 치환 및 변화가 본 발명의 취지를 벗어남이 없이 만들어질 수 있다. 첨부되는 청구항 및 이들의 동등물들이 이러한 형태 및 변경을 아우르도록 의도되었으며, 본 발명의 범위 및 취지 내에 속한다.
100: 수지 시스템
101, 102: 리드
103: 수지 부재
104: 반사 표면
105: 오목부
106: 발광 소자
107, 108: 본딩 와이어
109: 인광 물질 층
111: 수지 층

Claims (7)

  1. 하기 일반식 (1)로 나타내어지고,
    그 평균 입경이 20 내지 30 ㎛의 범위이고, 그 어스펙트 비가 3 내지 4의 범위인 결정 형태이며,
    250 내지 500 nm 파장 범위의 빛으로 여기될 때 580 내지 660 nm 파장 범위에 피크를 가지는 발광을 방출하는 형광 물질.
    (M1 - xECx)aSibAlOcNd (1)
    (식 중, M은 Sr이며; EC는 Eu이고; x, a, b, c 및 d는 각각 0<x <0.4, 0.55<a<0.80, 2<b<3, 0<c≤0.6 및 4<d<5의 조건을 만족하는 숫자들임)
  2. 하기 일반식 (1)로 나타내어지고,
    그 평균 입경이 30 내지 100 ㎛의 범위이고, 그 어스펙트 비가 2 내지 4의 범위인 결정 형태이며,
    250 내지 500 nm 파장 범위의 빛으로 여기될 때 580 내지 660 nm 파장 범위에 피크를 가지는 발광을 방출하는 형광 물질.
    (M1 - xECx)aSibAlOcNd (1)
    (식 중, M은 Sr이며; EC는 Eu이고; x, a, b, c 및 d는 각각 0<x <0.4, 0.55<a<0.80, 2<b<3, 0<c≤0.6 및 4<d<5의 조건을 만족하는 숫자들임)
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 M의 질화물 또는 탄화물; Al의 질화물, 산화물 또는 탄화물; Si의 질화물, 산화물 또는 탄화물; 및 EC의 산화물, 질화물 또는 탄산염을 포함하는 물질을 혼합하는 단계; 및
    4 시간 이하의 소성 시간 동안 상기 혼합물을 소성시키는 단계
    에 의해 제조되는 형광 물질.
  4. 250 내지 500 nm 파장 범위에 있는 빛을 발광하는 발광 소자(S1);
    하기 일반식 (1)로 나타내어지고, 그 평균 입경이 20 내지 30 ㎛의 범위이고, 그 어스펙트 비가 3 내지 4의 범위인 결정 형태이며, 상기 발광 소자(S1)에서 발광된 빛에 의해 여기한 때 580 내지 660 nm 파장 범위에 피크를 가지는 발광을 방출하는 형광 물질 (R); 및
    하기 일반식 (2)로 나타내어지고, 상기 발광 소자(S1)에서 발광된 빛에 의해 여기될 때 490 내지 580 nm 파장 범위에 피크를 가지는 발광을 방출하는 다른 형광 물질(G)을 포함하는 발광 장치.
    (M1 - xECx)aSibAlOcNd (1)
    (식 중, M은 Sr이며; EC는 Eu이고; x, a, b, c 및 d는 각각 0<x <0.4, 0.55<a<0.80, 2<b<3, 0<c≤0.6 및 4<d<5의 조건을 만족하는 숫자들임)
    (M'1 - x'EC'x')3- y'Al3 + z'Si13 - z'O2 + u'N21 - w' (2)
    (식 중, M'는 1족 원소, 2족 원소, 3족 원소, Al을 제외한 13족 원소, 희토류 원소, 4족 원소 및 Si를 제외한 14족 원소로 구성되는 군에서 선택되는 원소이며; EC'는 Eu, Ce, Mn, Tb, Yb, Dy, Sm, Tm, Pr, Nd, Pm, Ho, Er, Cr, Sn, Cu, Zn, As, Ag, Cd, Sb, Au, Hg, Tl, Pb, Bi 및 Fe로 구성되는 군에서 선택되는 원소이고; x', y', z', u' 및 w'는 각각 0<x'≤1, -0.1≤y'≤0.3, -3≤z'≤1 및 -3<u'-w'≤1.5의 조건을 만족하는 숫자들임)
  5. 250 내지 500 nm 파장 범위에 있는 빛을 발광하는 발광 소자(S1);
    하기 일반식 (1)로 나타내어지고, 그 평균 입경이 30 내지 100 ㎛의 범위이고, 그 어스펙트 비가 2 내지 4의 범위인 결정 형태이며, 상기 발광 소자(S1)에서 발광된 빛에 의해 여기한 때 580 내지 660 nm 파장 범위에 피크를 가지는 발광을 방출하는 형광 물질 (R); 및
    하기 일반식 (2)로 나타내어지고, 상기 발광 소자(S1)에서 발광된 빛에 의해 여기될 때 490 내지 580 nm 파장 범위에 피크를 가지는 발광을 방출하는 다른 형광 물질(G)을 포함하는 발광 장치.
    (M1 - xECx)aSibAlOcNd (1)
    (식 중, M은 Sr이며; EC는 Eu이고; x, a, b, c 및 d는 각각 0<x <0.4, 0.55<a<0.80, 2<b<3, 0<c≤0.6 및 4<d<5의 조건을 만족하는 숫자들임)
    (M'1 - x'EC'x')3- y'Al3 + z'Si13 - z'O2 + u'N21 - w' (2)
    (식 중, M'는 1족 원소, 2족 원소, 3족 원소, Al을 제외한 13족 원소, 희토류 원소, 4족 원소 및 Si를 제외한 14족 원소로 구성되는 군에서 선택되는 원소이며; EC'는 Eu, Ce, Mn, Tb, Yb, Dy, Sm, Tm, Pr, Nd, Pm, Ho, Er, Cr, Sn, Cu, Zn, As, Ag, Cd, Sb, Au, Hg, Tl, Pb, Bi 및 Fe로 구성되는 군에서 선택되는 원소이고; x', y', z', u' 및 w'는 각각 0<x'≤1, -0.1≤y'≤0.3, -3≤z'≤1 및 -3<u'-w'≤1.5의 조건을 만족하는 숫자들임)
  6. 하기 일반식 (1)
    (M1 - xECx)aSibAlOcNd (1)
    (식 중, M은 Sr이며; EC는 Eu이고; x, a, b, c 및 d는 각각 0<x<0.4, 0.55<a<0.80, 2<b<3, 0<c≤0.6 및 4<d<5의 조건을 만족하는 숫자들임)로 나타내어지고, 그 평균 입경이 20 내지 30 ㎛의 범위이고, 그 어스펙트 비가 3 내지 4의 범위인 결정 형태이며; 250 내지 500 nm 범위 파장의 빛으로 여기될 때 580 내지 660 nm 범위 파장에 피크를 가지는 발광을 방출하는 형광 물질의 제조 방법으로,
    상기 M의 질화물 또는 탄화물; Al의 질화물, 산화물 또는 탄화물; Si의 질화물, 산화물 또는 탄화물; 및 EC의 산화물, 질화물 또는 탄산염을 포함하는 물질을 혼합하는 단계; 및
    4 시간 이하의 소성 시간 동안 상기 혼합물을 소성시키는 단계
    를 포함하는 형광 물질의 제조 방법.
  7. 하기 일반식 (1)
    (M1-xECx)aSibAlOcNd (1)
    (식 중, M은 Sr이며; EC는 Eu이고; x, a, b, c 및 d는 각각 0<x<0.4, 0.55<a<0.80, 2<b<3, 0<c≤0.6 및 4<d<5의 조건을 만족하는 숫자들임)로 나타내어지고, 그 평균 입경이 30 내지 100 ㎛의 범위이고, 그 어스펙트 비가 2 내지 4의 범위인 결정 형태이며; 250 내지 500 nm 범위 파장의 빛으로 여기될 때 580 내지 660 nm 범위 파장에 피크를 가지는 발광을 방출하는 형광 물질의 제조 방법으로,
    상기 M의 질화물 또는 탄화물; Al의 질화물, 산화물 또는 탄화물; Si의 질화물, 산화물 또는 탄화물; 및 EC의 산화물, 질화물 또는 탄산염을 포함하는 물질을 혼합하는 단계; 및
    4 시간 이하의 소성 시간 동안 상기 혼합물을 소성시키는 단계
    를 포함하는 형광 물질의 제조 방법.
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