KR20160031352A - Oxynitride-based fluorescent material and light emitting apparatus using same - Google Patents

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Abstract

An oxynitride-based fluorescent material represented by Sr_(n-y)Si_nO_(3n-3x)N_(2x):Eu_y has a monoclinic crystal form, and discharges a red or yellow red light by being excited by a near-infrared ray or light in a blue range. Also, the fluorescent material is an oxynitride-based red fluorescent having new composition and structure unlike an existing pure nitride-based red fluorescent material. In the formula, 0.6<=n<=1.6, 0.01<=x<=1, and 0.001<=y<=0.6.

Description

산질화물계 형광체 및 이를 이용한 발광 장치{OXYNITRIDE-BASED FLUORESCENT MATERIAL AND LIGHT EMITTING APPARATUS USING SAME}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an oxynitride-based fluorescent material, and a light emitting device using the same. BACKGROUND ART [0002]

본 발명은 적색을 발광하는 산질화물계 형광체, 이의 제조방법 및 이를 이용한 발광 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to an oxynitride-based fluorescent material emitting red light, a method for producing the same, and a light emitting device using the same.

종래의 백색 발광 장치는 고휘도의 청색 발광다이오드에서 방출되는 충분히 높은 에너지를 갖는 청색광이 YAG(Y3Al5O12:Ce3+)계 황색 형광체를 여기시켜 황색 영역의 광을 방출시킴으로써 발광다이오드의 청색 및 형광체의 황색의 조합으로 백색으로 변환하는 방법을 이용하였다(대한민국 등록특허공보 제10-0517271호).A conventional white light emitting device is a blue light having a sufficiently high energy emitted from the blue light emitting diode of high luminance YAG: a light-emitting diode to excite by the (Y 3 Al 5 O 12 Ce 3+) based phosphor emits yellow light at a yellow region A combination of blue and yellow of the phosphor is used (Korean Patent Registration No. 10-0517271).

그러나 이와 같은 종래의 장치는 적색 영역의 발광이 부족하고 청색 영역의 발광이 우세함에 따라, 높은 색온도로 인하여 차가운 느낌의 백색을 발광하고, 연색성(color rendering index, CRI)과 색조절 능력이 떨어진다는 단점을 가지고 있다. 따라서 종래의 YAG계 황색 형광체를 이용하여 백색을 구현하는 방법은 상기의 단점들로 인해 디스플레이의 광원과 조명용 광원으로 이용하기가 어려웠다. 상기의 문제점을 해결하기 위하여 Y를 Gd로 혹은 Al를 Ga로 치환하는 방법을 이용하였으나 적색의 결핍으로 인하여 색조절 능력과 연색성을 높이는 데에 어려움이 있었다. 그 동안 이러한 적색 결핍 문제를 해결하기 위해 순수한 질화물인 CaAlSiN3:Eu2+, Sr2Si5N8:Eu2+ 등이 사용되고 있고, 오렌지색을 발광하는 산질화물인 Sr3Si2O4N2:Eu2+이 문헌에 보고되어 있다(X.M. Wang et al., Inorganic Chemistry, 51, 3540 (2012) 참조). However, such a conventional device has a problem in that it emits white light with a cold feeling due to a high color temperature and has poor color rendering index (CRI) and color control ability due to insufficient light emission in a red region and light emission in a blue region It has disadvantages. Therefore, the method of realizing white using the conventional YAG yellow phosphor has been difficult to use as a light source for a display and a light source for a display due to the drawbacks described above. In order to solve the above problems, the method of replacing Y with Gd or Al with Ga has been used, but it has been difficult to improve color control ability and color rendering due to red deficiency. In order to solve the problem of red deficiency, pure nitrides such as CaAlSiN 3 : Eu 2+ and Sr 2 Si 5 N 8 : Eu 2+ have been used, and oxides such as Sr 3 Si 2 O 4 N 2 : Eu 2+ have been reported in the literature (XM Wang et al., Inorganic Chemistry, 51, 3540 (2012)).

대한민국 등록특허공보 제10-0517271호 (2005.09.28.)Korean Registered Patent No. 10-0517271 (September 28, 2005)

X.M. Wang et al., Inorganic Chemistry, 51, 3540 (2012). X.M. Wang et al., Inorganic Chemistry, 51, 3540 (2012).

본 발명의 목적은 새로운 구조 및 조성을 갖는 적색을 발광하는 산질화물계 형광체를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide an oxynitride-based phosphor which emits red light having a novel structure and composition.

본 발명의 다른 목적은 상기 형광체를 이용하여 색재현성 및 연색성이 우수한 발광 장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a light emitting device which is excellent in color reproducibility and color rendering property by using the phosphor.

본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 산질화물계 형광체를 제공한다:The present invention provides an oxynitride-based phosphor represented by the following general formula (1): ????????

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Srn-ySinO3n-3xN2x:Euy Sr ny Si n O 3n-3x N 2x : Eu y

상기 화학식 1에서 In Formula 1,

0.6≤n≤1.6, 0.01≤x≤1, 및 0.001≤y≤0.6 이다.0.6? N? 1.6, 0.01? X? 1, and 0.001? Y? 0.6.

본 발명은 또한 상기 산질화물계 형광체를 포함하는 발광 장치를 제공한다.The present invention also provides a light emitting device comprising the oxynitride-based fluorescent material.

본 발명의 형광체는 근자외선 또는 청색 영역의 광에 의해 여기되어 적색 또는 황적색의 광을 방출할 수 있다. 종래의 적색 형광체가 순수한 질화물 형광체인 것과는 달리 본 발명의 형광체는 산질화물계의 적색 형광체로서, 기존에 알려지지 않은 새로운 구조의 형광체이다.
The phosphor of the present invention can be excited by light in the near ultraviolet or blue region to emit red or yellow red light. Unlike the conventional red phosphor, which is a pure nitride phosphor, the phosphor of the present invention is an oxynitride-based red phosphor, and is a phosphor of a novel structure which has not been known yet.

도 1은 실시예 1에서 제조된 형광체의 광학현미경 사진을 나타낸 것이다.
도 2는 실시예 1에서 제조된 형광체가 365㎚ 파장의 여기광에 의해 발광하는 것을 광학현미경으로 관찰한 것이다.
도 3은 실시예 1에서 제조된 형광체에서 적색 발광하는 입자의 단결정 XRD 패턴을 나타낸 것이다.
도 4는 실시예 1에서 제조된 형광체의 분말 XRD 패턴을, 단결정 분석에 의해 설계된 XRD 패턴과 비교한 것이다.
도 5는 실시예 1에서 제조된 형광체의 구조를 나타낸 모식도이다.
도 6은 도 5의 구조의 ac 면을 나타낸 것이다.
도 7은 O-Sr 간의 결합 구조를 나타낸 그림이다.
도 8은 도 6의 구조를 약간 기울여서 나타낸 것이다.
도 9는 실시예 1에서 제조된 형광체의 PL(photo luminescence) 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 10은 실시예 1에서 제조된 형광체의 CL(cathode luminescence) 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 11은 실시예 1에서 제조된 형광체의 라만 스펙트럼(우측 곡선)을 나타낸 것이다.
도 12는 실시예 2에서 제조된 형광체의 SEM 사진이다.
도 13은 실시예 2에서 제조된 형광체의 XRD 패턴을 나타낸 것이다.
도 14는 실시예 2에서 제조된 형광체의 PL 스펙트럼을 나타낸 것이다.
Fig. 1 is an optical microscope photograph of the phosphor prepared in Example 1. Fig.
Fig. 2 is an optical microscope showing that the phosphor prepared in Example 1 emits light with excitation light having a wavelength of 365 nm. Fig.
Fig. 3 shows a single crystal XRD pattern of a red emitting phosphor in the phosphor prepared in Example 1. Fig.
4 compares the powder XRD pattern of the phosphor prepared in Example 1 with the XRD pattern designed by single crystal analysis.
5 is a schematic view showing the structure of the phosphor prepared in Example 1. Fig.
Figure 6 shows the ac side of the structure of Figure 5;
7 is a view showing a bonding structure between O-Sr.
Figure 8 shows the structure of Figure 6 at a slight angle.
FIG. 9 shows a PL (photo luminescence) spectrum of the phosphor prepared in Example 1. FIG.
10 shows the CL (cathode luminescence) spectrum of the phosphor prepared in Example 1. Fig.
Fig. 11 shows a Raman spectrum (right curve) of the phosphor prepared in Example 1. Fig.
12 is an SEM photograph of the phosphor prepared in Example 2. Fig.
13 shows the XRD pattern of the phosphor prepared in Example 2. Fig.
Fig. 14 shows PL spectra of the phosphor prepared in Example 2. Fig.

이하 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described more specifically.

본 발명의 산질화물계 형광체는 하기 화학식 1로 표시된다:The oxynitride-based fluorescent material of the present invention is represented by the following formula (1)

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Srn-ySinO3n-3xN2x:Euy Sr ny Si n O 3n-3x N 2x : Eu y

상기 화학식 1에서 0.6≤n≤1.6, 0.01≤x≤1, 및 0.001≤y≤0.6 이다.0.6? N? 1.6, 0.01? X? 1, and 0.001? Y? 0.6 in the above formula (1).

바람직하게는, 상기 화학식 1에서 0.6≤n≤1.6, 0.03≤x≤0.7, 및 0.01≤y≤0.4 일 수 있다. Preferably, in Formula 1, 0.6? N? 1.6, 0.03? X? 0.7, and 0.01? Y? 0.4.

이때, 상기 화학식 1에서 n > y 일 수 있고, n > x 일 수 있다.In this case, n> y in formula (1), and n> x.

또한, n=1 인 경우 0.15<x<0.25인 것이 바람직하다. 이는, 예를 들어 n=1 이면서 y=0.013 인 경우, x가 0.15 이하이면 SrSiO3:Eu 형광체가 형성될 수 있고, x가 0.25 이상이면 SrSi2O2N2:Eu 형광체가 형성될 수 있으며, 또한 x가 0.4 이상이면 Sr3Si2N4O2:Eu 형광체가 형성될 수 있기 때문이다. When n = 1, it is preferable that 0.15 < x < 0.25. For example, when n = 1 and y = 0.013, a SrSiO 3 : Eu phosphor can be formed if x is 0.15 or less, and a SrSi 2 O 2 N 2 : Eu phosphor can be formed if x is 0.25 or more , And when x is 0.4 or more, a Sr 3 Si 2 N 4 O 2 : Eu phosphor can be formed.

바람직한 일례로서, 상기 화학식 1에서 n=1, x=0.088 및 y=0.013일 수 있다. 즉, 상기 산질화물계 형광체는 Sr0 .987 Eu0 .013 Si O2 .736 N0 . 176 으로 표시될 수 있다.
As a preferable example, n = 1, x = 0.088 and y = 0.013 in the above formula (1). That is, the oxynitride-based fluorescent material is Sr 0 .987 Eu 0 .013 Si 2 O 3 .736 N 0 . 176 &lt; / RTI &gt;

상기 화학식 1에서 Eu 대신 Mn, Ce, Cr, Tm, Pr, Yb, Dy, Sm 및 Tb 중 어느 하나의 성분 또는 이들이 조합된 성분을 사용할 수 있다. 또한, 상기 화학식 1에서 산소의 빈격자점을 보상하기 위해 Si 대신 P를 사용할 수 있고, Sr 대신 La계 금속을 사용할 수 있다.
In the above formula (1), any one of Mn, Ce, Cr, Tm, Pr, Yb, Dy, Sm and Tb may be used instead of Eu or a combination thereof. In addition, P may be used instead of Si in order to compensate for the vacancy lattice point of oxygen in Formula 1, and La-based metal may be used instead of Sr.

본 발명에서 "산질화물계 형광체"는 550㎚ 내지 750㎚ 범위의 영역에서 발광하는 산소와 질소가 포함되어 있는 조성의 형광체를 의미한다. 하지만, 산소와 질소의 비율을 정확히 분석하는 것은 어려울 수 있다.
In the present invention, "oxynitride-based fluorescent substance" means a fluorescent substance having a composition including oxygen and nitrogen that emits light in the range of 550 nm to 750 nm. However, accurate analysis of the ratio of oxygen to nitrogen may be difficult.

본 발명의 산질화물계 형광체는 단사정계(monoclinic) 결정형을 가진 것일 수 있다. 또한, 상기 단사정계 결정형은 P21/m의 공간군(space group)을 가질 수 있다. 구체적인 예로서, 본 발명의 산질화물계 적색 형광체는 후술되는 실시예 1의 표 1 및 도 5에 나타난 바와 같은 결정형을 가질 수 있다.The oxynitride-based fluorescent material of the present invention may have a monoclinic crystal form. In addition, the monoclinic crystal form may have a space group of P21 / m. As a specific example, the oxynitride-based red phosphor of the present invention may have a crystal form as shown in Table 1 and Fig. 5 of Example 1 described later.

상기 화학식 1의 형광체(예를 들어 n=1, x=0.088 및 y=0.013인 경우)는 단위격자 모서리 길이(격자상수)로서 각각 6.8Å≤a≤7.1Å, 3.9Å≤b≤4.1Å 및 10.1Å≤c≤10.3Å를 가질 수 있으며, 보다 구체적으로는 6.93Å≤a≤7.03Å, 4.05Å≤b≤4.1Å 및 10.17Å≤c≤10.27Å를 가질 수 있고, 예컨대 a=6.9814Å, b=4.0721Å 및 c=10.2205Å일 수 있다. The phosphor of Formula 1 (for example, when n = 1, x = 0.088 and y = 0.013) has a unit lattice edge length (lattice constant) of 6.8 Å ≤ a ≤7.1 Å, 3.9 Å b ≤4.1 Å, And more specifically, 6.93A? A? 7.03A, 4.05A? B? 4.1A, and 10.17A? C? 10.27A, for example, a = 6.9814A, b = 4.0721 ANGSTROM and c = 10.2205 ANGSTROM.

또한, 단위격자 모서리간 각도(α, β, γ)로서 α=90°, 95°≤β≤115° 및 γ=90°를 가질 수 있고, 바람직하게는 α=90°, 100°≤β≤110° 및 γ=90°, 보다 바람직하게는 α=90°, 102°≤β≤106° 및 γ=90°, 특히 α=90°, β=103.9° 및 γ=90°일 수 있다. Further, it is also possible to have? = 90 deg., 95 deg.?? T = 115 deg. And? = 90 deg., And preferably? = 90 deg., 100 deg. 110 ° and γ = 90 °, more preferably α = 90 °, 102 ° ≦ β ≦ 106 ° and γ = 90 °, in particular α = 90 °, β = 103.9 ° and γ = 90 °.

본 발명에서 상기 단위격자 모서리 길이(격자상수)인 a, b 및 c는 각각 똑같은 형태와 구조의 분자가 모여있는 결정 안의 원자 간의 가로, 세로 및 높이 간격(격자간 거리)을 의미하며, 조성에 따라 격자 상수 및 각도는 조절될 수 있다.
In the present invention, a, b and c, which are the unit cell lattice constant (lattice constants), mean the width, height and height interval (inter-lattice distance) between atoms in a crystal in which molecules of the same shape and structure are gathered, The lattice constants and angles can be adjusted accordingly.

또한, 상기 산질화물계 형광체는 2.50~2.65Å의 Sr-O간 평균 결합길이를 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 Sr-O간 평균 결합길이는 2.50~2.62Å이거나, 또는 2.63~2.65Å일 수 있다.
In addition, the oxynitride-based fluorescent material may have an average bond length between Sr and O ranging from 2.50 to 2.65 Å. Specifically, the average bond length between Sr and O may be from 2.50 to 2.62 Å, or from 2.63 to 2.65 Å.

본 발명의 산질화물계 적색 형광체는 판상, 구형, 다각형, 막대 등의 형태를 가질 수 있다.The oxynitride-based red phosphor of the present invention may have a plate shape, a spherical shape, a polygonal shape, a rod shape, or the like.

본 발명의 산질화물계 적색 형광체는 평균 입경이 1㎛ 내지 100㎛의 범위일 수 있고, 예를 들어 3㎛ 내지 30㎛의 범위일 수 있으며, 더욱 한정한다면 5㎛ 내지 20㎛의 범위일 수 있다. 상기 바람직한 범위의 평균 입경을 갖는 형광체를 발광 장치에 사용할 경우 높은 광속의 발광 장치를 얻을 수 있다. 이들 평균 입경은 D50 기준의 입경일 수 있다.
The oxynitride-based red phosphor of the present invention may have an average particle diameter ranging from 1 탆 to 100 탆, for example, from 3 탆 to 30 탆, and more preferably from 5 탆 to 20 탆 . When a phosphor having an average particle diameter in the above preferable range is used for a light emitting device, a light emitting device having a high light flux can be obtained. These average particle diameters may be diameters based on D 50 .

본 발명의 산질화물계 적색 형광체는 근자외선 또는 청색광, 예를 들어 300㎚ 내지 500㎚ 영역의 광에 의해 충분히 여기되어 발광을 할 수 있으며, 이로써 적색 또는 황적색의 광을 방출할 수 있다. 일례에 따르면, 본 발명의 산질화물계 적색 형광체는 550㎚ 내지 750㎚의 범위, 예를 들어 600㎚ 내지 700㎚ 영역의 광을 발광할 수 있다. 또한 발광 영역의 최대 피크는 약 600㎚ 내지 660㎚에 위치할 수 있다. 발광 영역 및 최대 피크는 상기 화학식 1의 성분비 n, x, y에 따라 조절될 수 있다.
The oxynitride-based red phosphor of the present invention can emit light with sufficient excitation by near-ultraviolet or blue light, for example, light in the range of 300 to 500 nm, thereby emitting red or yellow red light. According to one example, the oxynitride-based red phosphor of the present invention can emit light in the range of 550 nm to 750 nm, for example, in the range of 600 nm to 700 nm. Further, the maximum peak of the luminescent region can be located at about 600 nm to 660 nm. The luminescent region and the maximum peak can be controlled according to the composition ratios n, x, y of the above formula (1).

본 발명의 산질화물계 형광체는 종래의 형광체와는 다른 새로운 결정형 및 격자 상수를 가진다. 이와 같은 본 발명에 따른 산질화물계 형광체는 근자외선 또는 청색 영역의 광에 의해 여기되어 적색 또는 황적색의 광을 방출할 수 있다. 따라서, 본 발명의 형광체는 근자외선 또는 청색광을 방출하는 발광 다이오드와 결합시킬 경우 고연색성의 백색광을 제공할 수 있다.
The oxynitride-based fluorescent material of the present invention has a new crystal form and lattice constant different from those of conventional phosphors. The oxynitride-based fluorescent material according to the present invention may be excited by light in the near ultraviolet or blue region to emit red or yellow red light. Therefore, the phosphor of the present invention can provide white light of high color rendering when it is combined with a light emitting diode emitting near ultraviolet light or blue light.

본 발명의 산질화물계 형광체는 다음의 단계를 포함하는 방법에 의해 제조될 수 있다: The oxynitride-based fluorescent material of the present invention can be produced by a method including the following steps:

(a) 원료 물질을 화학적 당량비에 맞게 혼합하고 분쇄하는 단계, (a) mixing and pulverizing raw materials in a chemical equivalent ratio,

(b) 수득한 원료 혼합물을 질소 분위기에서 고온 소성하는 단계, 및(b) calcining the obtained raw material mixture at a high temperature in a nitrogen atmosphere, and

(c) 수득한 소성물을 분쇄하여 형광체 분말을 얻는 단계.
(c) pulverizing the obtained fired product to obtain a phosphor powder.

상기 단계 (a)는 원료 물질을 원하는 화학적 당량비에 맞게 혼합하고 분쇄하는 단계이다.In the step (a), the raw material is mixed and pulverized according to a desired chemical equivalent ratio.

상기 원료 물질은 Sr, Si 및 Eu 각각을 함유하는 화합물이며, 예를 들어 이들의 질화물(nitride), 산화물(oxide), 질산염(nitrate), 또는 탄산염(carbonate)일 수 있는데, 상기 원료 물질 중 적어도 하나는 질화물 또는 산화물인 것이 좋다.The raw material is a compound containing each of Sr, Si and Eu, and may be, for example, nitride, oxide, nitrate, or carbonate thereof. At least one of the raw materials One of them is preferably a nitride or an oxide.

Sr을 함유하는 화합물의 구체적인 예로는 SrO, SrCO3, Sr(NO3)2, Sr3N2, SrCl2및 이들의 혼합물을 들 수 있다. Si를 함유하는 화합물의 구체적인 예로는 SiO2, Si(NO3)4, Si3N4, SiCl4및 이들의 혼합물을 들 수 있다. Eu를 함유하는 화합물의 구체적인 예로는 Eu2O3, EuN, EuF3, Eu2(CO3)3, Eu(NO3)3, EuCl2, EuCl3 및 이들의 혼합물을 들 수 있다. 이들 원료 물질의 혼합 몰비는 최종적으로 얻기를 원하는 형광체의 조성에 따라 적절히 조절할 수 있다.Specific examples of the compound containing Sr, may be mentioned SrO, SrCO 3, Sr (NO 3) 2, Sr 3 N 2, SrCl 2 , and mixtures thereof. Specific examples of the compounds containing Si are SiO 2, Si (NO 3) 4, Si 3 N 4, SiCl 4 and mixtures thereof. Specific examples of the compound containing Eu include Eu 2 O 3 , EuN, EuF 3 , Eu 2 (CO 3 ) 3 , Eu (NO 3 ) 3, EuCl 2 , EuCl 3 and mixtures thereof. The mixing molar ratio of these raw materials can be suitably adjusted according to the composition of the phosphor to be finally obtained.

상기 혼합 및 분쇄에는 균일한 혼합을 위해 막자사발 또는 볼 밀링(ball milling)을 이용할 수 있다.In the mixing and pulverizing, a mortar bowl or a ball milling may be used for uniform mixing.

상기 단계 (b)는 앞서 수득한 원료 혼합물을 질소 분위기에서 고온 소성하는 단계이다.The step (b) is a step of calcining the raw material mixture obtained at a high temperature in a nitrogen atmosphere.

상기 고온 소성은 고순도의 알루미나, 카본, BN, 몰리브덴, 텅스텐 등의 소재의 보트를 사용하여, 전기로 등을 통해 1 내지 100 bar의 질소 분위기에서 1,300℃ 내지 2,000℃의 온도로 수행되는 것이 바람직하다. 또한, 승온 시간을 1 내지 8 시간으로 하여, 상기 범위의 온도에서 1 내지 30 시간 동안 소성하는 것이 바람직하다. 또한 상온까지의 온도 하강시간을 1 내지 100 시간 동안 진행할 수 있다. 압력 범위 및 소성 온도가 상기 바람직한 범위일 때 소성시에 원료 물질로부터 생성되는 탄화물, 질화물 등이 잘 제거됨으로써 화학적 당량비가 적합한 단일상의 결정 격자가 잘 형성되어 발광 휘도 및 화학적 결합력이 향상될 수 있다.
The high-temperature firing is preferably performed at a temperature of 1,300 ° C to 2,000 ° C in a nitrogen atmosphere of 1 to 100 bar through an electric furnace, using a boat of high purity alumina, carbon, BN, molybdenum, tungsten or the like . Further, it is preferable to carry out the calcination for 1 to 30 hours at the temperature in the above range, with the temperature rise time being 1 to 8 hours. Further, the temperature lowering time to room temperature may be 1 to 100 hours. When the pressure range and the firing temperature are within the above-mentioned preferable range, carbide, nitride, etc. generated from the raw material are well removed during firing, so that a single phase crystal lattice suitable for the chemical equivalent ratio is well formed, and the luminescence brightness and chemical bonding force can be improved.

상기 단계 (c)는 앞서 수득한 소성물을 분쇄(해쇄)하여 최종 형광체 분말을 얻는 단계이다. 구체적으로, 소성 단계를 마친 소성물을 상온까지 자연 냉각하고, 소성로에서 꺼낸 뒤 볼 밀링 등을 이용하여 분쇄(해쇄)할 수 있다.The step (c) is a step of grinding (pulverizing) the fired product obtained above to obtain a final phosphor powder. Specifically, the fired product having been subjected to the firing step can be naturally cooled to room temperature, removed from the firing furnace, and then pulverized (crushed) by ball milling or the like.

이상의 제조방법에 따라 입자 형상 및 균일도가 우수하고, 광효율이 우수한 형광체 분말을 수득할 수 있다.
According to the above production method, a phosphor powder excellent in particle shape and uniformity and excellent in light efficiency can be obtained.

본 발명의 형광체는 근자외선 또는 청색 발광다이오드(LED)의 색변환 형광체로서 사용될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 형광체는 근자외선 또는 청색 LED에 도포되어 발광 장치를 구성할 수 있다. 또한, 녹색(또는 녹황색) 발광 형광체와 함께 구비되어 백색의 발광 장치로 구성될 수 있다. The phosphor of the present invention can be used as a color conversion phosphor of a near ultraviolet or blue light emitting diode (LED). Accordingly, the phosphor of the present invention can be applied to near-ultraviolet or blue LEDs to constitute a light-emitting device. Further, the phosphor may be provided with a green (or greenish-yellow) light-emitting phosphor to constitute a white light-emitting device.

따라서, 본 발명은 본 발명의 형광체를 포함하는 발광 장치를 제공한다. 구체적인 예시로서, 상기 발광 장치는 청색 LED, 및 상기 청색 LED 상에 도포된 본 발명의 형광체 및 녹색 형광체를 포함하도록 구성될 수 있다.
Accordingly, the present invention provides a light emitting device comprising the phosphor of the present invention. As a specific example, the light emitting device may be configured to include a blue LED and a phosphor of the present invention applied on the blue LED and a green phosphor.

이와 같은 발광 장치는 다음을 포함하는 방법에 의해 제조될 수 있다:Such a light emitting device can be manufactured by a method including the following:

(a) 본 발명의 산질화물계 적색 형광체를, 녹색 형광체(또는 녹색 형광체 및 황색 형광체)와 혼합하는 단계; 및(a) mixing the oxynitride-based red phosphor of the present invention with a green phosphor (or a green phosphor and a yellow phosphor); And

(b) 수득한 형광체 혼합물을 청색 LED와 결합하는 단계. (b) combining the resulting phosphor mixture with a blue LED.

상기 단계 (b)에서, 상기 형광체 혼합물은 광 투과성의 수지를 이용하여 코팅제를 만든 뒤, 이를 청색 LED 상에 도포 또는 몰딩(molding)할 수 있다.In the step (b), the phosphor mixture may be coated with a blue LED by molding a coating agent using a light-transmissive resin.

이와 같은 본 발명의 발광 장치는 우수한 발광성의 산질화물계 적색 형광체를 사용함에 따라 종래보다 고연색성 백색광(warm white light)을 방출할 수 있고, 색재현성(color gamut) 및 색조절성이 뛰어나다.
The light emitting device of the present invention can emit a warm white light with higher color gamut and better color controllability than the conventional one by using the oxynitride-based red phosphor having excellent luminescence.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 보다 상세히 설명한다. 단 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples. The following examples are illustrative of the present invention, but the present invention is not limited to the following examples.

실시예 1: SrExample 1: Preparation of Sr 0.9870.987 EuEu 0.0130.013 SiOSiO 2.7362.736 NN 0.1760.176 의 제조Manufacturing

원료로서 SrCO3, SiO2, Si3N4 및 Eu2O3를 4.9 : 6 : 1.5 : 0.1의 몰비로 에탄올에 30분간 고르게 혼합하였다. 이를 건조하여 팰렛(pellet)을 제작한 후 탄소(carbon) 도가니에 장입하였다. 준비된 도가니는 소성로에서 2시간 26분 동안 승온하였고, 1460℃에서 10시간 동안 유지한 후 660℃까지 8시간 동안 냉각하였다. 이후 상온까지 자연 냉각하였다. 이 때 질소가스는 200mL/min으로 투입하였다. 그 결과 Sr0.987Eu0.013SiO2.736N0.176 조성의 형광체를 수득하였다.SrCO 3 , SiO 2 , Si 3 N 4 and Eu 2 O 3 as raw materials were evenly mixed in ethanol at a molar ratio of 4.9: 6: 1.5: 0.1 for 30 minutes. This was dried to prepare a pellet and charged into a carbon crucible. The prepared crucible was heated in a firing furnace for 2 hours and 26 minutes, held at 1460 ° C for 10 hours and cooled to 660 ° C for 8 hours. Thereafter, it was naturally cooled to room temperature. At this time, nitrogen gas was introduced at 200 mL / min. As a result, a phosphor having a composition of Sr 0.987 Eu 0.013 SiO 2.736 N 0.176 was obtained.

제조된 형광체의 광학현미경 사진을 도 1에 나타내었다. 또한, 365㎚의 여기파장을 조사하여 적색 발광하는 사진을 도 2에 나타내었다. 도 3은 적색 발광하는 입자에 대한 단결정 XRD 패턴 결과를 나타낸다.An optical microscope photograph of the phosphor prepared is shown in Fig. FIG. 2 shows a photograph of a red light emission by irradiating an excitation wavelength of 365 nm. Figure 3 shows the results of a single crystal XRD pattern for red emitting particles.

제조된 형광체 분말의 XRD 패턴을 도 4에 나타내었고, 단결정 분석을 통해 설계(simulation)된 XRD 패턴을 도 4에 함께 나타내어 비교하였다. The XRD patterns of the phosphor powders produced are shown in FIG. 4, and XRD patterns simulated through single crystal analysis are shown in FIG. 4 for comparison.

제조된 형광체의 적색 발광 입자에 대해 단결정 구조분석을 진행하여 결정형, 격자상수, 공간군 및 β 값을 분석하여 표 1에 나타내었으며, 그 구조의 모식도를 도 5에 나타내었다. 도 6는 도 5의 ac 면을 나타낸 것이며, 도 7은 O-Sr 간의 결합(bonding) 구조를 나타낸 것이다. 도 8은 도 6의 구조를 약간 기울여서 나타낸 것이다. 또한, 도 9에는 제조된 형광체의 PL(photo luminescence) 스펙트럼을 나타내었고(점선은 여기 스펙트럼이며, 실선은 발광 스펙트럼을 나타낸다), 도 10에는 CL(cathode luminescence) 스펙트럼을 나타내었다. 또한, 도 11에서는 라만 스펙트럼(우측 곡선)을 CL 스펙트럼과 함께 나타내었다.The crystal structure, lattice constant, space group and β value of the red phosphorescent phosphor particles were analyzed and the results are shown in Table 1, and a schematic diagram of the structure is shown in FIG. FIG. 6 shows the ac surface in FIG. 5, and FIG. 7 shows the bonding structure between O-Sr. Figure 8 shows the structure of Figure 6 at a slight angle. 9 shows the PL (photo luminescence) spectrum of the phosphor produced (dotted line is excitation spectrum and solid line is luminescence spectrum), and FIG. 10 shows a CL (cathode luminescence) spectrum. In Fig. 11, the Raman spectrum (right curve) is shown along with the CL spectrum.

도 2 및 도 9~11을 통해 형광체가 적색 발광하는 것을 확인할 수 있었다. 2 and 9 to 11, it was confirmed that the phosphor emits red light.

결정계Crystal system 단사정계Monoclinic system 공간군Space group P21/mP21 / m
격자 상수

Lattice constant
a=6.9814Åa = 6.9814 A
b=4.0721Åb = 4.0721Å c=10.2205Åc = 10.2205 βbeta 103.9°103.9 DEG

실시예 2: SrExample 2: Preparation of Sr 0.980.98 EuEu 0.020.02 SiOSiO 2.502.50 NN 0.330.33 의 제조Manufacturing

원료로서 SrO, SiO2, Si3N4 및 Eu2O3을 11.76 : 9 : 1 : 0.12의 몰비로 혼합하여, 막자사발을 사용하여 고르게 분쇄하였다. 이후 텅스텐 보트를 사용하여 소성로에서 승온 시간을 6시간 이내로 하여 1,400℃ 및 5 bar의 질소 분위기 하에서 2시간 동안 소성하였다. 얻어진 소성물을 증류수에 넣고 교반기를 사용하여 해쇄 후 볼밀 처리하여, Sr0.98Eu0.02SiO2.50N0.33 조성의 형광체를 수득하였다.As the raw material SrO, SiO 2, Si 3 N 4 and Eu 2 O 3 11.76 to 9: 1 were mixed in a mole ratio of 0.12, were uniformly pulverized using a mortar. Subsequently, a tungsten boat was used and fired in a furnace at a temperature of 1,400 ° C. and a nitrogen pressure of 5 bar for 2 hours. The obtained fired product was placed in distilled water and subjected to ball milling treatment by using a stirrer to obtain a phosphor of Sr 0.98 Eu 0.02 SiO 2.50 N 0.33 composition.

제조된 형광체의 SEM(scanning electron microscope) 이미지 및 XRD 패턴을 각각 도 12 및 13에 나타내었다.SEM (scanning electron microscope) image and XRD pattern of the phosphor prepared are shown in Figs. 12 and 13, respectively.

제조된 형광체의 광 발광 스펙트럼을 도 14에 나타내었다. 350㎚ 내지 500㎚의 근자외선 내지 청색 영역에서 광을 흡수하여, 600㎚ 내지 700㎚의 황적색 영역(최대 피크 652㎚)에서 발광함을 알 수 있었다. 이는 Eu2+의 4f65d-5f7의 전이에서 기인하는 발광영역에 해당한다.
The photoluminescence spectrum of the phosphor prepared is shown in Fig. It was found that light was absorbed in the near ultraviolet to blue region of 350 nm to 500 nm and emitted at a red-yellow region (maximum peak: 652 nm) of 600 nm to 700 nm. This corresponds to the emission region originating from the transition of 4f 6 5d-5f 7 of Eu 2+ .

제조예: 발광 장치의 제조Manufacturing Example: Fabrication of Light Emitting Device

상기 실시예 1에서 제조한 산질화물계 적색 형광체를 녹색 형광체 및 광 투과성고분자 수지와 혼합하였다.The oxynitride-based red phosphor prepared in Example 1 was mixed with a green phosphor and a light-transmitting polymer resin.

수득한 형광체 혼합물을 청색 LED 칩과 결합하여 발광 장치를 제조하였다.The resulting phosphor mixture was combined with a blue LED chip to prepare a light emitting device.

이상, 본 발명을 상기 실시예를 중심으로 하여 설명하였으나 이는 예시에 지나지 아니하며, 본 발명은 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 다양한 변형 및 균등한 기타의 실시예를 이하에 첨부한 청구범위 내에서 수행할 수 있다는 사실을 이해하여야 한다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation, It is to be understood that the invention may be practiced within the scope of the appended claims.

Claims (14)

하기 화학식 1로 표시되는 산질화물계 형광체:
[화학식 1]
Srn-ySinO3n-3xN2x:Euy
상기 식에서
0.6≤n≤1.6, 0.01≤x≤1, 및 0.001≤y≤0.6 이다.
An oxynitride-based fluorescent material represented by the following formula (1): ????????
[Chemical Formula 1]
Sr ny Si n O 3n-3x N 2x : Eu y
In the above formula
0.6? N? 1.6, 0.01? X? 1, and 0.001? Y? 0.6.
제 1 항에 있어서,
상기 화학식 1에서 0.6≤n≤1.6, 0.03≤x≤0.7, 및 0.01≤y≤0.4 인 것을 특징으로 하는, 산질화물계 형광체.
The method according to claim 1,
Wherein in the formula (1), 0.6? N? 1.6, 0.03? X? 0.7, and 0.01? Y? 0.4.
제 2 항에 있어서,
상기 화학식 1에서 n=1, x=0.088 및 y=0.013 인 것을 특징으로 하는, 산질화물계 형광체.
3. The method of claim 2,
Wherein n = 1, x = 0.088 and y = 0.013 in the formula (1).
제 1 항에 있어서,
상기 산질화물계 형광체가 단사정계(monoclinic) 결정형을 가지는 것을 특징으로 하는, 산질화물계 형광체.
The method according to claim 1,
Wherein the oxynitride-based fluorescent material has a monoclinic crystal form.
제 4 항에 있어서,
상기 단사정계 결정형이 P21/m의 공간군을 가지는 것을 특징으로 하는, 산질화물계 형광체.
5. The method of claim 4,
Wherein the monoclinic crystal form has a space group of P21 / m.
제 4 항에 있어서,
상기 단사정계 결정형이 단위격자 모서리 길이로서 6.8Å≤a≤7.1Å, 3.9Å≤b≤4.1Å 및 10.1Å≤c≤10.3Å 을 갖는 것을 특징으로 하는, 산질화물계 형광체.
5. The method of claim 4,
6. The oxynitride-based fluorescent material according to claim 1, wherein the monoclinic crystal form has a unit cell edge length of 6.8? A? 7.1, 3.9? B? 4.1 and 10.1? C?
제 6 항에 있어서,
상기 단위격자 모서리 길이가 6.93Å≤a≤7.03Å, 4.05Å≤b≤4.1Å 및 10.17Å≤c≤10.27Å 인 것을 특징으로 하는, 산질화물계 형광체.
The method according to claim 6,
6. The oxynitride-based fluorescent material according to claim 1, wherein the unit lattice edge length is 6.93? A? 7.03, 4.05? B? 4.1 and 10.17? C? 10.27.
제 4 항에 있어서,
상기 단사정계 결정형이 단위격자 모서리간 각도로서 α=90°, 100°≤β≤110° 및 γ=90°를 갖는 것을 특징으로 하는, 산질화물계 형광체.
5. The method of claim 4,
Wherein the monoclinic crystal type has angles? = 90 deg., 100 deg.?? 110 deg., And gamma = 90 deg. As angles between unit lattice corners.
제 8 항에 있어서,
상기 단위격자 모서리간 각도가 α=90°, β=103.9° 및 γ=90°인 것을 특징으로 하는, 산질화물계 형광체.
9. The method of claim 8,
Wherein the angle between the unit lattice corners is? = 90 °,? = 103.9 ° and? = 90 °.
제 1 항에 있어서,
상기 산질화물계 형광체가 2.50Å 내지 2.65Å의 Sr-O간 평균 결합길이를 갖는 것을 특징으로 하는, 산질화물계 형광체.
The method according to claim 1,
Wherein the oxynitride-based fluorescent material has an average bond length between Sr-O of 2.50 Å to 2.65 Å.
제 1 항에 있어서,
상기 산질화물계 형광체가 550㎚ 내지 750㎚ 범위의 발광 영역을 갖는 것을 특징으로 하는, 산질화물계 형광체.
The method according to claim 1,
Wherein the oxynitride-based fluorescent material has a luminescent region in a range of 550 nm to 750 nm.
제 11 항에 있어서,
상기 발광 영역이 600㎚ 내지 660㎚ 범위에서 최대 피크를 갖는 것을 특징으로 하는, 산질화물계 형광체.
12. The method of claim 11,
Wherein the light emitting region has a maximum peak in the range of 600 nm to 660 nm.
제 12 항에 있어서,
상기 산질화물계 형광체가 300㎚ 내지 500㎚ 범위의 여기광을 흡수하는 것을 특징으로 하는, 산질화물계 형광체.
13. The method of claim 12,
Wherein the oxynitride-based fluorescent material absorbs excitation light in the range of 300 nm to 500 nm.
제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항의 산질화물계 형광체를 포함하는 발광 장치.A light emitting device comprising the oxynitride-based fluorescent material according to any one of claims 1 to 13.
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