KR20150026364A - 질화 붕소계 형광체, 그 제조 방법 및 이를 이용한 발광 소자 패키지 - Google Patents

질화 붕소계 형광체, 그 제조 방법 및 이를 이용한 발광 소자 패키지 Download PDF

Info

Publication number
KR20150026364A
KR20150026364A KR20130105098A KR20130105098A KR20150026364A KR 20150026364 A KR20150026364 A KR 20150026364A KR 20130105098 A KR20130105098 A KR 20130105098A KR 20130105098 A KR20130105098 A KR 20130105098A KR 20150026364 A KR20150026364 A KR 20150026364A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
phosphor
boron nitride
temperature
activator
light emitting
Prior art date
Application number
KR20130105098A
Other languages
English (en)
Inventor
강동원
Original Assignee
엘지전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to KR20130105098A priority Critical patent/KR20150026364A/ko
Priority to US14/786,631 priority patent/US20160186054A1/en
Priority to PCT/KR2014/007688 priority patent/WO2015030410A1/en
Publication of KR20150026364A publication Critical patent/KR20150026364A/ko

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/55Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing beryllium, magnesium, alkali metals or alkaline earth metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/77Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
    • C09K11/7728Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing europium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/0883Arsenides; Nitrides; Phosphides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/77Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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
    • H01L33/50Wavelength conversion elements
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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
    • H01L33/50Wavelength conversion elements
    • H01L33/501Wavelength conversion elements characterised by the materials, e.g. binder
    • H01L33/502Wavelength conversion materials
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2933/00Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2933/0008Processes
    • H01L2933/0033Processes relating to semiconductor body packages
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2933/00Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2933/0008Processes
    • H01L2933/0033Processes relating to semiconductor body packages
    • H01L2933/0041Processes relating to semiconductor body packages relating to wavelength conversion elements

Abstract

본 발명은 형광체에 관한 것으로 특히, 질화 붕소계 형광체, 그 제조 방법 및 이를 이용한 발광 소자 패키지에 관한 것이다. 본 발명은, 하기의 화학식(1)로 표시되는 질화 붕소계 형광체를 제공할 수 있다.
화학식(1): M3 - xB1 - yN3 -2/3x-y:E
상기 화학식(1)에서 M은 Mg, Ca, Sr 및 Ba 중 적어도 어느 하나를 포함하는 알칼리토금속이고, E는 Eu, Ce, Pr, Mn 및 Bi 중 적어도 어느 하나를 포함하는 활성제이거나 이들의 화합물이다.

Description

질화 붕소계 형광체, 그 제조 방법 및 이를 이용한 발광 소자 패키지 {Boron Nitride based phophor, method for manufacturing the same and light emitting device package}
본 발명은 형광체에 관한 것으로 특히, 질화 붕소계 형광체, 그 제조 방법 및 이를 이용한 발광 소자 패키지에 관한 것이다.
백색 광을 발광하는 발광 다이오드(light emitting diode; LED)는 기존의 일반 조명 중 가장 대표적이라 할 수 있는 형광등을 대체 할 수 있는 차세대 발광 소자 후보의 하나이다.
발광 다이오드는 기존의 광원보다 소비전력이 적으며, 형광등과 달리 수은을 포함하지 않아 친환경적이라 할 수 있다. 또한 기존의 광원과 비교하여 수명이 길며 응답속도가 빠르다는 장점을 갖는다.
백색 발광 다이오드를 제조하는 방법에는 크게 세 가지가 있는데 적색, 녹색, 청색 LED를 조합하여 백색 광을 구현하는 방법과, 청색 LED에 황색 형광체를 도포하여 백색광을 구현하는 방법, 그리고 자외선(UV) LED에 적색, 녹색, 청색 LED를 조합하여 백색광을 구현하는 방법이 그것이다.
이 중에서 청색 LED에 황색 형광체를 도포하여 백색광을 구현하는 방법은 발광 다이오드를 이용하여 백색광을 구현하는 가장 대표적인 방법이다.
백색 LED 램프에 사용되는 녹색 내지 황색 형광체로서는 (Sr,Ba,Mg)2SiO4:Eu,Mn 등의 유로피움(Eu) 및 망간(Mn) 활성화 알칼리토류 규산염 형광체가 알려져 있다.
이러한 형광체의 제조에는 고온 고압의 제조 공정이 필요하고 폭발성이 있는 전구체를 이용하여 제조가 용이하지 않다.
또한, 위에서 언급한 형광체 외에도 다양한 특성을 가지는 형광체가 요구된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 새로운 발광 기능을 가지는 형광체를 제공할 수 있는 질화 붕소계 형광체, 그 제조 방법 및 이를 이용한 발광 소자 패키지를 제공하는 데 있다.
또한, 안정한 전구체를 이용하여 저온 저압 공정으로 공정 시간을 단축할 수 있는 질화 붕소계 형광체, 그 제조 방법 및 이를 이용한 발광 소자 패키지를 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 제1관점으로서, 본 발명은, 하기의 화학식(1)로 표시되는 질화 붕소계 형광체를 제공할 수 있다.
화학식(1): M3-xB1-yN3-2/3x-y:E
상기 화학식(1)에서 M은 Mg, Ca, Sr 및 Ba 중 적어도 어느 하나를 포함하는 알칼리토금속이고, E는 Eu, Ce, Pr, Mn 및 Bi 중 적어도 어느 하나를 포함하는 활성제이거나 이들의 화합물이다.
여기서, 상기 활성제는, 염소(Cloride)계 활성제를 이용할 수 있다.
이때, 상기 염소계 활성제는, 상기 모체 대비 0.1 wt% 내지 30 wt%의 조성을 가질 수 있다.
또한, 상기 염소계 활성제는, EuCl3, EuCl2 및 CeCl3 중 어느 하나일 수 있다.
한편, 상기 x 및 y는, 0 < x < 1 및 0 < y < 0.9의 조건을 만족할 수 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 제2관점으로서, 본 발명은, 알칼리토금속, 붕소(B), 질소(N) 및 활성제를 이용하여 하기 화학식(1)로 표시되는 형광체를 제조하는 제조 방법을 제공할 수 있다.
화학식(1): M3 - xB1 - yN3 -2/3x-y:E
상기 화학식(1)에서 M은 Mg, Ca, Sr 및 Ba 중 적어도 어느 하나를 포함하는 알칼리토금속이고, E는 Eu, Ce, Pr, Mn 및 Bi 중 적어도 어느 하나를 포함하는 활성제이거나 이들의 화합물이다.
여기서, 상기 형광체의 제조는 GPS(Gas Press Sintering) 공정을 이용할 수 있다.
여기서, 상기 형광체의 제조는, 0.1 내지 0.9 MPa의 압력 범위에서 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 형광체의 제조는, 1000 ℃ 내지 1300 ℃ 온도 범위에서 3 내지 6시간 반응하여 제조될 수 있다.
이때, 상기 온도 범위로 승온 시, 중간 온도까지 승온시키는 시간당 승온 비율은 상기 중간 온도 이후에 승온시키는 시간당 승온 비율보다 빠를 수 있다.
또한, 상기 온도 범위로 하온 시, 중간 온도까지 하온시키는 시간당 하온 비율은 상기 중간 온도 이후에 하온시키는 시간당 하온 비율보다 느릴 수 있다.
여기서, 상기 활성제는, 염소(Cloride)계 활성제를 이용할 수 있다.
여기서, 상기 알칼리토금속은 질화 금속 형태로 이용할 수 있다.
또한, 상기 붕소(B) 및 질소(N)는, 육방정계 질화 붕소(hexagonal-Boron Nitride; h-BN)를 이용할 수 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 제3관점으로서, 본 발명은, 위에서 게재한 형광체 또는 형광체의 제조 방법에 의하여 제조되는 화학식(1)로 표시되는 형광체를 포함하는 발광 소자 패키지를 제공할 수 있다.
본 발명은 다음과 같은 효과가 있는 것이다.
본 발명은 metal-BN 계열의 형광체 및 그 제조 방법을 제시할 수 있다.
이러한 metal-BN 계열의 물질은 형광체로서 보고된 바 없으나, 본 발명은 새로운 형광체 물질을 제시하고 있다.
이와 같은 형광체 물질의 제조에는 1MPa이하의 저압을 이용하여 형광체를 합성할 수 있는 GPS(Gas Press Sintering)를 이용할 수 있다.
따라서, 이러한 GPS 방법을 이용하여 상대적 저온에서 형광체의 제조가 가능하다.
이러한 형광체의 제조 방법은, 총 공정 시간이 10시간 이내로 크게 축소될 수 있다. 이는, 보통 24시간 이상 진행되는 종래의 공정 시간에 비하여 크게 단축될 수 있는 것이다.
도 1은 합성된 Mg3BN3 구조체의 XRD 스펙트럼이다.
도 2는 도 1의 물질의 결정 구조 모형을 나타내는 개략도이다.
도 3은 합성된 Ca3BN4 구조체의 XRD 스펙트럼이다.
도 4는 도 3의 물질의 결정 구조 모형을 나타내는 개략도이다.
도 5는 발광된 Mg3BN3:Eu의 XRD 스펙트럼이다.
도 6은 발광된 Mg3BN3:Eu의 발광(emission) 스펙트럼이다.
도 7은 metal-BN 계열의 형광체가 이용된 발광 소자 패키지의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 8은 metal-BN 계열의 형광체가 이용된 발광 소자 패키지의 다른 예를 나타내는 개략도이다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명이 여러 가지 수정 및 변형을 허용하면서도, 그 특정 실시예들이 도면들로 예시되어 나타내어지며, 이하에서 상세히 설명될 것이다. 그러나 본 발명을 개시된 특별한 형태로 한정하려는 의도는 아니며, 오히려 본 발명은 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 사상과 합치되는 모든 수정, 균등 및 대용을 포함한다.
층, 영역 또는 기판과 같은 요소가 다른 구성요소 "상(on)"에 존재하는 것으로 언급될 때, 이것은 직접적으로 다른 요소 상에 존재하거나 또는 그 사이에 중간 요소가 존재할 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
비록 제1, 제2 등의 용어가 여러 가지 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들을 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 이러한 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들은 이러한 용어에 의해 한정되어서는 안 된다는 것을 이해할 것이다.
본 발명은 질화 붕소(Boron Nitride; BN)계 형광체를 제시하고 있다.
하기의 화학식(1)로 표시되는 질화 붕소(Boron Nitride)계 형광체를 제공할 수 있다.
화학식(1): M3 - xB1 - yN3 -2/3x-y:E
이러한 화학식(1)에서 M은 Mg, Ca, Sr 및 Ba 중 적어도 어느 하나를 포함하는 알칼리토금속이고, E는 Eu, Ce, Pr, Mn 및 Bi 중 적어도 어느 하나를 포함하는 활성제이거나 이들의 화합물일 수 있다.
또한, x 및 y는, 0 < x < 1 및 0 < y < 0.9의 조건을 만족할 수 있다.
한편, 위에서 언급한 활성제(activator)를 이용하여 도핑함으로써 발광체로서의 기능을 부여할 수 있다.
이러한 활성제는 낮은 분해 온도를 가지는 염소(Cloride)계 활성제를 이용할 수 있다.
이때, 이러한 염소계 활성제는, 모체 대비 0.1 wt% 내지 30 wt%의 조성을 가질 수 있다.
구체적으로, 염소계 활성제는, EuCl3, EuCl2 및 CeCl3 중 어느 하나일 수 있다.
이하, 이러한 질화 붕소(Boron Nitride; BN)계 형광체를 제조하는 구체적인 예를 설명한다.
질화 붕소(BN)는 안정한 결정 구조로 인하여 질화 붕소(BN)를 기반으로 한 다양한 결정 구조들이 존재한다.
여기에 금속을 첨가하여 다양한 금속-질화 붕소 구조체를 제조할 수 있으나, 그 제조가 용이하지는 않다.
여기서 금속은 2가의 Mg, Ca, Sr 및 Ba 등의 알칼리토금속 전구체를 이용하여 저온 저압에서 형광체의 모체를 이루는 제조 방법을 제시한다.
이와 같은 금속(metal)-질화 붕소(BN) 결정 구조체를 이용하여 발광 특성을 갖는 metal-BN 조성을 제시할 수 있다.
이러한 metal-BN의 조성식은 다음과 같다
화학식(2): M3 - xB1 - yN3 -2/3x-y
위에서 언급한 바와 같이, M은 알칼리토금속이다.
이러한 조성의 물질을 합성하기 위한 원료는 대기중에 불안정하고 폭발성의 금속 자체를 사용하지 않고 금속 질화물(metal Nitride)을 이용하고, BN은 육방정계 BN(hexagonal Boron Nitride; h-BN)을 사용할 수 있다.
본 발명에서는 종래의 GPa 이상의 요구되는 고압의 HIP(Hot Isostatic Press) 장비를 사용하지 않고, 1 MPa이하의 저압을 이용하여 형광체를 합성할 수 있는 GPS(Gas Press Sintering)를 이용할 수 있다.
따라서, 이러한 GPS 방법을 이용하여 상대적 저온에서 형광체의 제조가 가능하다.
구체적인 공정 단계는 다음과 같다.
먼저, 형광체의 제조를 위한 압력 조건은, 0.1 내지 0.9 MPa의 압력 범위에서 이루어질 수 있다.
또한, 형광체의 제조는, 1000 ℃ 내지 1300 ℃ 온도 범위에서 3 내지 6 시간 반응하여 제조될 수 있다.
보다 구체적으로는 1200 ℃의 온도에서 반응시켜 제조할 수 있다.
이때, 이러한 온도 범위로 승온 시, 중간 온도까지 승온시키는 시간당 승온 비율은 상기 중간 온도 이후에 승온시키는 시간당 승온 비율보다 빠를 수 있다.
예를 들어, 1200 ℃에서 반응시킨다면 600 ℃까지는 빠른 비율로, 그리고 600 ℃ 이후로는 느린 비율로 승온시킬 수 있다. 이와 같이, 서로 다른 비율로 승온시키는 이유 중 하나는 중간 온도까지는 실질적으로 전구체의 반응이 일어나지 않기 때문이다.
보다 구체적으로, 600 ℃까지는 분당 5 ℃(5 ℃/min)의 비율로 승온시킬 수 있고, 600 ℃ 이후에는 분당 2 ℃(2 ℃/min)의 비율로 승온시킬 수 있다.
반응 이후 온도를 내리는 하온의 경우도 마찬가지로 두 단계로 이루어질 수 있다.
예를 들어, 1200 ℃에서 반응시킨다면 600 ℃까지는 느린 비율로, 그리고 600 ℃ 이후로는 빠른 비율로 하온시킬 수 있다.
보다 구체적으로, 1200 ℃에서 600 ℃까지는 분당 2 ℃(2 ℃/min)의 비율로 하온시킬 수 있고, 600 ℃ 이하에는 분당 5 ℃(5 ℃/min)의 비율로 하온시킬 수 있다.
이와 같은 공정에 의하여 총 공정 시간이 10시간 이내로 크게 축소될 수 있다. 즉, 반응 시간이 크게 축소되고, 이러한 반응 시간은 승온 시간과 중첩될 수 있어, 반응이 완료되는 시간까지 10시간 이내로 축소될 수 있는 것이다.
이는, 보통 24시간 이상 진행되는 종래의 공정 시간에 비하여 크게 단축된 것이다.
이하, 구체적인 실시예를 설명한다.
실시예1
Mg 3 BN 3 구조체의 합성
Mg3N2 + BN 전구체 조합으로 위에서 설명한 합성 공정으로 진행하였다.
도 1은 합성된 Mg3BN3 구조체의 XRD 스펙트럼으로서, 도 1을 참조하면, 육방정계 결정 구조(hexagonal crystal structure)의 공간 그룹(space group) P 63/mmc의 Mg3BN3의 결정 구조와 동일한 상(phase)으로 합성된 것을 확인할 수 있다.
이러한 결정 구조의 구조 모형은 도 2에서 도시하는 바와 같다.
실시예2
Ca 3 BN 4 구조체의 합성
3Ca3N2 + 6BN 전구체 조합으로 위에서 설명한 합성 공정으로 진행하였다.
도 3은 합성된 Ca3BN4 구조체의 XRD 스펙트럼으로서, 도 3을 참조하면, 정육면체 결정 구조(cubic crystal structure)의 공간 그룹(space group) Im-3m의 Ca9(BN2)6의 M결정 구조와 동일한 상(phase)으로 합성된 것을 확인할 수 있다.
이러한 결정 구조의 구조 모형은 도 4에서 도시하는 바와 같다.
실시예3
위에서 설명한 실시예1 및 실시예2에서 제시한 바와 같이 기존의 공법과 차별화된 공법으로 metal-BN 구조체를 제조할 수 있었다.
이와 같은 방법으로 제조된 Metal-BN 구조체에 활성제(activator)를 도핑(doping)하여 발광체로서의 기능을 부여하고자 한다.
보통 많이 이용되는 형광체는 산화물(Oxide) 또는 질화물(Nitride) 기반의 결정 구조에 활성제로서 Eu, Ce, Tb, Mn 및 Sn 등의 물질을 도핑하여 빛을 내는 물질이다.
무수히 많은 발광 장치용 형광체 조성이 존재하지만 아직까지 Mg3BN3의 결정의 발광 기능을 가진 형광체는 아직 존재하지 않으로, 발광 특성을 가진 Mg3BN3 결정의 형광체의 제조를 제시하고자 한다.
종래에 많이 이용되는 활성제로는 란탄족 산화물(lanthanum oxide)로서, Eu2O3,CeO2, Pr2O3, MnO2, Bi2O3와 같은 전구체를 주로 사용한다.
그러나, 본 발명의 실시예로서 형광체 조성 Mg3BN3에서는, 낮은 합성 온도로 높은 분해 온도를 가지는 산화물 계열이 활성제로서 Mg3BN3 구조에 도핑되지 못하여 낮은 분해 온도를 가지는 염소(Chloride)계 전구체를 활성제로 사용하여 발광을 구현함으로써 형광체로 이용하고자 한다.
여기서 사용된 활성제의 종류는 EuCl3, EuCl2 및 CeCl3 중 어느 하나이고, 이러한 활성제의 조성은 모체 대비 0.1 wt% 내지 30 wt%의 조성을 가질 수 있다.
이와 같이, Mg3BN3에 EuCl3 또는 EuCl2를 활성제로 적용하여 합성된 Mg3BN3:Eu의 발광을 통하여 각각 황색 및 녹색의 발광을 확인할 수 있었다.
이때의 여기 광(excitation)으로는 365 nm의 파장을 가지는 근자외선(near UV) 광원을 사용하였다.
이러한 형광체의 제조 방법은 위에서 제시된 실시예1 및 실시예2와 동일한 공법으로 진행되었으며, 이때, 전구체는 Mg3N2, BN, EuCl3 및 EuCl2를 사용하여 Mg3BN3의 발광을 구현하여 형광체로서의 역할을 할 수 있는 새로운 조성의 형광체 물질을 제조하였다.
도 5는 발광된 Mg3BN3:Eu의 XRD 스펙트럼으로서, 도 5에서 도시하는 바와 같이, Mg3BN3와 동일한 상을 가짐을 확인할 수 있었다. 즉, 도핑을 통하여 Eu원소는 Mg와 완벽하게 치환된 것으로 보인다.
도 6은 발광된 Mg3BN3:Eu의 발광(emission) 스펙트럼으로서, 녹색 및 황색 영역의 발광을 나타내고 있다.
또한, d 오비탈에서 f 오비탈로 전이되는 방출 스펙트럼(emission)을 볼 때, Mg 자리에 도핑된 Eu2 +의 에너지 준위에 의해 나타난 방출 스펙트럼(emission)임을 알 수 있다.
이와 같은 metal-BN 계열의 결정 구조체를 이용하는 형광체는 지금까지 존재하지 않았던 새로운 형광체로서, 발광 소자 또는 표시 소자에 이용될 수 있다.
도 7은 metal-BN 계열의 형광체가 이용된 발광 소자 패키지의 일례를 나타내고 있다.
패키지 몸체(10)에 형성된 반사컵(11) 내측에 발광 소자(20)가 장착되고, 이 발광 소자(20)의 상측에 위에서 설명한 metal-BN 계열의 형광체(41)가 구비된다.
이때, 반사컵(11) 내의 발광 소자(20) 상에는 충진재(30)가 위치하고, 형광체(41)는 이러한 충진재(30)에 고르게 혼합되어 구비될 수 있다.
또한, 이러한 충진재(30) 및 형광체(41) 상에는 발광 소자(20)에서 방출되는 빛을 집속할 수 있는 렌즈(50)가 구비될 수 있다.
도 8은 metal-BN 계열의 형광체가 이용된 발광 소자 패키지의 다른 예를 나타내고 있다.
도시하는 바와 같이, metal-BN 계열의 형광체를 이용하여 별도의 형광체층(40)을 제작하여 발광 소자 패키지를 구성할 수 있다.
즉, 패키지 몸체(10)에 형성된 반사컵(11) 내측에 발광 소자(20)가 장착되고, 이 발광 소자(20)의 상측에는 충진재(30)가 위치한다.
이때, 이러한 충진재(30) 상에 발광 소자(20)와 이격된 형광체층(40)이 위치할 수 있는 것이다.
위에서는 metal-BN 계열의 형광체가 발광 소자 패키지에 이용되는 예를 나타내고 있으나, 그 외에도 PDP, CRT, FED 등의 표시 장치에도 이용될 수 있음은 물론이다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
10: 패키지 몸체 11: 반사컵
20: 발광 소자 30: 충진재
40: 형광체층 41: 형광체
50: 렌즈

Claims (15)

  1. 하기의 화학식(1)로 표시되는 질화 붕소계 형광체.
    화학식(1): M3 - xB1 - yN3 -2/3x-y:E
    상기 화학식(1)에서 M은 Mg, Ca, Sr 및 Ba 중 적어도 어느 하나를 포함하는 알칼리토금속이고, E는 Eu, Ce, Pr, Mn 및 Bi 중 적어도 어느 하나를 포함하는 활성제이거나 이들의 화합물이다.
  2. 제1항에 있어서, 상기 활성제는, 염소(Cloride)계 활성제인 것을 특징으로 하는 질화 붕소계 형광체.
  3. 제2항에 있어서, 상기 염소계 활성제는, 상기 모체 대비 0.1 wt% 내지 30 wt%의 조성을 가지는 것을 특징으로 하는 질화 붕소계 형광체.
  4. 제2항에 있어서, 상기 염소계 활성제는, EuCl3, EuCl2 및 CeCl3 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 질화 붕소계 형광체.
  5. 제1항에 있어서, 상기 x 및 y는, 0 < x < 1 및 0 < y < 0.9의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 질화 붕소계 형광체.
  6. 알칼리토금속, 붕소(B), 질소(N) 및 활성제를 이용하여 하기 화학식(1)로 표시되는 형광체를 제조하는 것을 특징으로 하는 질화 붕소계 형광체의 제조 방법.
    화학식(1): M3 - xB1 - yN3 -2/3x-y:E
    상기 화학식(1)에서 M은 Mg, Ca, Sr 및 Ba 중 적어도 어느 하나를 포함하는 알칼리토금속이고, E는 Eu, Ce, Pr, Mn 및 Bi 중 적어도 어느 하나를 포함하는 활성제이거나 이들의 화합물이다.
  7. 제6항에 있어서, 상기 형광체의 제조는 GPS(Gas Press Sintering) 공정을 이용하는 것을 특징으로 하는 질화 붕소계 형광체의 제조 방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 형광체의 제조는, 0.1 내지 0.9 MPa의 압력 범위에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 질화 붕소계 형광체의 제조 방법.
  9. 제6항에 있어서, 상기 형광체의 제조는, 1000 ℃ 내지 1300 ℃ 온도 범위에서 3 내지 6시간 반응하여 제조되는 것을 특징으로 하는 질화 붕소계 형광체의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 온도 범위로 승온 시, 중간 온도까지 승온시키는 시간당 승온 비율은 상기 중간 온도 이후에 승온시키는 시간당 승온 비율보다 빠른 것을 특징으로 하는 질화 붕소계 형광체의 제조 방법.
  11. 제9항에 있어서, 상기 온도 범위로 하온 시, 중간 온도까지 하온시키는 시간당 하온 비율은 상기 중간 온도 이후에 하온시키는 시간당 하온 비율보다 느린 것을 특징으로 하는 질화 붕소계 형광체의 제조 방법.
  12. 제6항에 있어서, 상기 활성제는, 염소(Cloride)계 활성제인 것을 특징으로 하는 질화 붕소계 형광체의 제조 방법.
  13. 제6항에 있어서, 상기 알칼리토금속은 질화 금속 형태로 이용하는 것을 특징으로 하는 질화 붕소계 형광체의 제조 방법.
  14. 제6항에 있어서, 상기 붕소(B) 및 질소(N)는, 육방정계 질화 붕소(hexagonal-Boron Nitride)를 이용하는 것을 특징으로 하는 질화 붕소계 형광체의 제조 방법.
  15. 제1항의 화학식(1)로 표시되는 형광체 또는 제6항의 방법에 의하여 제조되는 화학식(1)로 표시되는 형광체를 포함하는 발광 소자 패키지.
KR20130105098A 2013-09-02 2013-09-02 질화 붕소계 형광체, 그 제조 방법 및 이를 이용한 발광 소자 패키지 KR20150026364A (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20130105098A KR20150026364A (ko) 2013-09-02 2013-09-02 질화 붕소계 형광체, 그 제조 방법 및 이를 이용한 발광 소자 패키지
US14/786,631 US20160186054A1 (en) 2013-09-02 2014-08-19 Boron nitride phosphor, method for manufacturing the same and light emitting device package including the same
PCT/KR2014/007688 WO2015030410A1 (en) 2013-09-02 2014-08-19 Boron nitride phosphor, method for manufacturing the same and light emitting device package including the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20130105098A KR20150026364A (ko) 2013-09-02 2013-09-02 질화 붕소계 형광체, 그 제조 방법 및 이를 이용한 발광 소자 패키지

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20150026364A true KR20150026364A (ko) 2015-03-11

Family

ID=52586893

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR20130105098A KR20150026364A (ko) 2013-09-02 2013-09-02 질화 붕소계 형광체, 그 제조 방법 및 이를 이용한 발광 소자 패키지

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20160186054A1 (ko)
KR (1) KR20150026364A (ko)
WO (1) WO2015030410A1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3204464A1 (de) * 2014-10-09 2017-08-16 Merck Patent GmbH Leuchtstoffe
US11162025B2 (en) * 2018-04-10 2021-11-02 Nichia Corporation Boron nitride fluorescent material, and method for producing the same

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100430456C (zh) * 2002-03-22 2008-11-05 日亚化学工业株式会社 氮化物荧光体,其制造方法及发光装置
EP1686202B1 (en) * 2003-11-18 2011-03-23 National Institute for Materials Science Single crystal of highly purified hexagonal boron nitride capable of far ultraviolet high-luminance light emission, process for producing the same, far ultraviolet high-luminance light emitting device including the single crystal, and utilizing the device, solid laser and solid light emitting unit
JP4788875B2 (ja) * 2005-05-09 2011-10-05 独立行政法人物質・材料研究機構 希土類等の付活剤を添加した蛍光発光特性を有する窒化ホウ素結晶とその製造方法及び窒化ホウ素蛍光体
US8084105B2 (en) * 2007-05-23 2011-12-27 Applied Materials, Inc. Method of depositing boron nitride and boron nitride-derived materials

Also Published As

Publication number Publication date
US20160186054A1 (en) 2016-06-30
WO2015030410A1 (en) 2015-03-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI377242B (en) Aluminate-based blue phosphors
US8350463B2 (en) Alpha-sialon phosphor
US20030132422A1 (en) Red photoluminescent phosphors
JP2013536264A (ja) 蛍光体及び係る蛍光体を有する光源
EP3230405B1 (en) Phosphor compositions and lighting apparatus thereof
JP2010268004A (ja) 赤色蛍光体およびそれを用いた発光装置
US10340426B2 (en) Phosphor and illumination device utilizing the same
KR101496718B1 (ko) 형광체 및 발광소자
JP2014019870A (ja) 蛍光体及び発光装置
KR20150026364A (ko) 질화 붕소계 형광체, 그 제조 방법 및 이를 이용한 발광 소자 패키지
JP2009167382A (ja) 蛍光材料と発光装置
KR102171446B1 (ko) 적색 발광 형광체, 그 제조 방법 및 이를 이용한 발광 소자 패키지
JP4927907B2 (ja) 白色発光蛍光体およびその発光装置
JP2008024852A (ja) 蛍光体の製造方法
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
WO2015126072A1 (ko) 산 질화물 형광체, 그 제조 방법 및 이를 이용한 발광 소자 패키지
KR20170054806A (ko) 적색 발광 형광체, 그 제조 방법 및 이를 이용한 발광 소자 패키지
KR102113044B1 (ko) 리튬계 가넷 형광체, 이의 제조방법, 및 이의 발광 특성
KR20170024861A (ko) 적색 발광 형광체 및 이를 이용한 발광 소자 패키지
KR20170029233A (ko) 적색 발광 형광체 및 이를 이용한 발광 소자 패키지
KR101687622B1 (ko) 질화물 형광체, 그 제조 방법 및 이를 이용한 발광 소자 패키지
JP2014127500A (ja) 白色発光装置
TWI516572B (zh) 螢光材料、及包含其之發光裝置
TWI527880B (zh) 螢光粉體及發光裝置

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid