KR20190079020A - 코어 셀 구조를 갖는 청색 형광체 나노입자 및 이를 이용한 청색 발광 다이오드 - Google Patents

코어 셀 구조를 갖는 청색 형광체 나노입자 및 이를 이용한 청색 발광 다이오드 Download PDF

Info

Publication number
KR20190079020A
KR20190079020A KR1020170180911A KR20170180911A KR20190079020A KR 20190079020 A KR20190079020 A KR 20190079020A KR 1020170180911 A KR1020170180911 A KR 1020170180911A KR 20170180911 A KR20170180911 A KR 20170180911A KR 20190079020 A KR20190079020 A KR 20190079020A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
phosphor
znl
weight
parts
cell structure
Prior art date
Application number
KR1020170180911A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102021328B1 (ko
Inventor
강준길
조동율
Original Assignee
주식회사 디엔에스
강준길
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 주식회사 디엔에스, 강준길 filed Critical 주식회사 디엔에스
Priority to KR1020170180911A priority Critical patent/KR102021328B1/ko
Publication of KR20190079020A publication Critical patent/KR20190079020A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102021328B1 publication Critical patent/KR102021328B1/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
    • C09K11/02Use of particular materials as binders, particle coatings or suspension media therefor
    • 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
    • C09K11/02Use of particular materials as binders, particle coatings or suspension media therefor
    • C09K11/025Use of particular materials as binders, particle coatings or suspension media therefor non-luminescent particle coatings or suspension media
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y20/00Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00Manufacture or treatment of nanostructures

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Luminescent Compositions (AREA)

Abstract

본 발명은 코어 셀 구조를 갖는 청색 형광체 나노입자 및 이를 이용한 청색 발광 다이오드에 관한 것으로, 좀 더 자세하게는 쉬프(Shiff)염기 및 Zn의 착물인 청색 형광체 코어에 실리카 셀이 형성되어 형광체의 열적·광학적 안정성이 향상되어 휘도가 높은 청색광을 발광하는 코어 셀 구조를 갖는 청색 형광체 나노입자 및 이를 이용한 청색 발광 다이오드에 관한 것이다. 본 발명의 형광체는 N,N'-비스(살리실리덴)-3,6-디옥사-1,8-디아미노옥탄과 아연의 착화합물인 것을 특징으로 한다.

Description

코어 셀 구조를 갖는 청색 형광체 나노입자 및 이를 이용한 청색 발광 다이오드{Blue phosphor nanoparticles having a core cell structure and blue light emitting diode using the same}
본 발명은 코어 셀 구조를 갖는 청색 형광체 나노입자 및 이를 이용한 청색 발광 다이오드에 관한 것으로, 좀 더 자세하게는 쉬프(Shiff)염기 및 Zn의 착물인 청색 형광체 코어에 실리카 셀이 형성되어 형광체의 열적·광학적 안정성이 향상되어 휘도가 높은 청색광을 발광하는 코어 셀 구조를 갖는 청색 형광체 나노입자 및 이를 이용한 청색 발광 다이오드에 관한 것이다.
전기적 에너지를 광학적 에너지로 변환시키는 메카니즘인 광전계효과(Electroluminescent Effect)를 이용하는 발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED)는 p-n 접합(Positive-Negative junction)에 순방향 바이어스를 인가하여 빛을 방출시키는 고체 p-n접합 소자로서, 특히 반도체를 이용한 백색 발광 다이오드(White Light Emitting Diode)는 수명이 길고, 소형화가 가능하며, 소비전력이 적고, 무수은 등 환경 친화적인 특징으로 인해 기존의 발광소자를 대체할 수 있는 차세대 발광소자 중 하나로서 각광 받고 있다. 이러한 백색 발광 다이오드는 액정 디스플레이(LCD)의 백라이트(Backlight), 자동차의 계기 판넬 등에도 폭넓게 사용되고 있다.
백색 발광 다이오드를 액정 디스플레이의 백라이트로 사용하기 위해, 효율 및 색순도가 우수한 삼색(적색, 녹색, 청색)발광 다이오드를 모두 사용하는 방법이 기존에 제시되어 왔다. 그러나 상기의 경우 제조비용이 고가이며 구동회로가 복잡하기 때문에 효율 및 색순도의 성능을 유지하면서도, 제조비용을 낮출 수 있고 소자의 구조를 단순화할 수 있는 단일 칩 솔루션(One Chip Solution)의 개발이 요청되고 있다.
이에 청색 발광 다이오드에 YAG:Ce(Cerium-doped Yttrium Aluminium Garnet)형광체를 조합한 백색 발광 다이오드가 개발되었다. 이러한 발광 다이오드는 청색 발광 다이오드에서 발생하는 청색광의 일부가 YAG:Ce 형광체를 여기시켜 황록색을 발생시키며, 상기 청색과 황록색이 합성되어 백색을 발광시키는 원리로 동작한다. 그러나 청색 발광 다이오드에 YAG:Ce 형광체를 조합한 백색 발광 다이오드의 빛은 가시광선 영역의 일부 스펙트럼만을 가지고 있기 때문에 연색지수(color rendering index) 및 색순도가 낮은 문제점이 있어 고화질을 요구하는 표시 소자에 응용하기에는 적절하지 못한 한계가 있다.
최근에는 청색 발광 다이오드를 여기원으로 사용하는 것보다, 에너지 효율이 높을 것으로 기대되는 자외선 발광 다이오드를 여기원으로 사용하고, 청색 발광 다이오드 위에 녹색발광 나노결정과 적색 발광 나노결정을 도포하는 방법도 시도되고 있다. 이에 자외선 발광 다이오드를 활용한 백색 발광 다이오드에 적합한 형광물질의 개발이 시급한 실정이다. 그러나 형광물질로서 사용되는 대부분의 유기물의 염료나 착화합물들은 열적 및 광학적 안정성이 매우 낮아 산화, 변색 등이 발생하여 실제로 광 디바이스에 활용하기에는 많은 문제점을 가지고 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명자들은 쉬프 염기와 금속 착물을 결합하여 형광체를 제조하고, 상기 형광체에 셀 입자를 형성시켜 코어 셀 구조를 가지게 함으로써 형광체의 열적 및 광학적 안정성을 높여 산화, 변색 등을 방지하며, 이에 휘도가 높은 청색광을 발광하는 코어 셀 구조를 갖는 청색 형광체 나노입자 및 이를 이용한 청색 발광 다이오드를 개발하게 되었다.
대한민국 공개특허 제10-2006-0024144호 (발명의 명칭 : 자외선 여기용 청색 형광체와 그 제조방법 및 발광소자, 출원인 : 학교법인 호서학원, 공개일 : 2006년03월16일)
본 발명의 목적은 ZnL 형광체를 제조하고 이를 실리카로 코팅시켜, 형광체의 열적 및 광학적 안정성을 높이며, 이에 휘도가 높은 청색광을 발광하는 ZnL 형광체에 실리카가 코팅된 코어 셀 구조를 갖는 청색 형광체 나노입자를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 다른 목적은 ZnL 형광체에 실리카가 코팅된 코어 셀 구조를 갖는 청색 형광체 나노입자를 근자외선 발광다이오드(NUV-LED)에 접목시켜 고효율의 청색 발광 다이오드를 제공하는 데에 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 (1단계) ZnL 형광체를 제조하는 단계;
(2단계) 아세톤에 상기 1단계에서 제조된 ZnL 형광체를 용해시키는 단계;
(3단계) ZnL 형광체가 용해된 아세톤 용액을 비이온성 계면활성제, n-헥산올 및 시클로헥산 혼합용액에 적가하는 단계; 및
(4단계) ZnL 형광체가 분산된 혼합용액에 실리카 전구체 및 암모니아수를 첨가하는 단계;를 포함하는 코어 셀 구조를 갖는 청색 형광체 나노입자 제조방법을 제공한다.
이때, 상기 ZnL 형광체는 N,N'-비스(살리실리덴)-3,6-디옥사-1,8-디아미노옥탄(N,N'-bis(salicylidene)-3,6-dioxa-1,8-diaminooctane)과 아연(Zn)의 착화합물인 것을 특징으로 한다.
상기 1단계의 ZnL 형광체 제조단계는 (A단계) 2,2'-(에틸렌디옥시)비스(에틸아민)[2,2'-(ethylenedioxy)bis(ethylamine)] 및 살리실알데하이드(sailcylaldehyde)를 메탄올에 적가하여 리간드 N,N'-비스(살리실리덴)-3,6-디옥사-1,8-디아미노옥탄을 제조하는 단계;
(B단계) 제조된 리간드 N,N'-비스(살리실리덴)-3,6-디옥사-1,8-디아미노옥탄을 에탄올에 용해시킨 후 Zn(NO3)·6H2O 수용액을 가해주는 단계;
(C단계) N,N'-비스(살리실리덴)-3,6-디옥사-1,8-디아미노옥탄 및 Zn(NO3)·6H2O 혼합용액에 KOH를 가해 pH를 조절하는 단계; 및
(D단계) 이후 생성된 침전물을 세척, 건조하여 ZnL 형광체를 제조하는 단계;를 포함한다.
이때, 상기 A단계에서 2,2'-(에틸렌디옥시)비스(에틸아민)은 살리실알데하이드 100 중량부를 기준으로 50 ~ 60 중량부가 혼합되는 것이 바람직하다. 2,2'-(에틸렌디옥시)비스(에틸아민)의 함량이 살리실알데하이드 100 중량부를 기준으로 50 ~ 60 중량부를 벗어나는 경우 리간드의 수득률이 저하되므로 바람직하지 않다.
상기 B단계에서 Zn(NO3)·6H2O는 리간드 N,N'-비스(살리실리덴)-3,6-디옥사-1,8-디아미노옥탄 100 중량부 기준으로 80 ~ 90 중량부가 혼합되는 것이 바람직하다. Zn(NO3)·6H2O의 함량이 N,N'-비스(살리실리덴)-3,6-디옥사-1,8-디아미노옥탄 100 중량부 기준으로 80 ~ 90 중량부를 벗어나는 경우 ZnL 형광체의 수득률이 저하되므로 바람직하지 않다.
상기 C단계에서 pH 값은 7.0 ~ 7.5로 조절되는 것이 바람직하다. pH 값이 7.0 미만일 경우 LH2 일부가 착물 반응에 미반응 상태로 남아 있을 수 있으며, 7.5를 초과하는 경우 산화아연(ZnO) 등의 침전물이 생성될 수 있어 바람직하지 않다.
상기 2단계에서 ZnL 형광체는 아세톤 100 중량부를 기준으로 0.1 ~ 10 중량부가 용해되는 것이 바람직하다. ZnL 형광체의 함량이 아세톤 100 중량부를 기준으로 0.1 중량부 미만일 경우 수용액의 과다 사용에 의한 제조 공정 비용상의 문제가 발생하며, 10 중량부를 초과하는 경우 분산이 용이하지 않아 바람직하지 않다.
상기 3단계에서 비이온성 계면활성제는 트리톤계 계면활성제인 것이 바람직하며, 예를 들어 Triton X-100, Triton X-45, Triton X-114, Triton X-102, Triton X-165, Triton X-305, Triton X-405, Nonider P-40 등 일 수 있으며, 가장 바람직하게는 Triton X-100을 사용하는 것이 좋다.
또한, 상기 3단계에서 혼합용액은 혼합용액 총 100 중량% 기준으로 비이온성 계면활성제 15 ~ 25 중량%, n-헥산올 10 ~ 20 중량% 및 시클로헥산 55 ~ 75 중량%가 혼합되어 있는 것이 바람직하다. 이때 비이온성 계면활성제의 함량이 15 중량% 미만일 경우 실리카 전구체 혼합 시 실리카 전구체의 가수분해가 충분히 진행되지 않으며, 25 중량%를 초과하는 경우 중량에 따른 효과가 미미하여 바람직하지 않다.
상기 3단계에서 ZnL 형광체가 용해된 아세톤 용액은 비이온성 계면활성제, n-헥산올 및 시클로헥산 혼합용액 100 중량부를 기준으로 10 ~ 20 중량부가 혼합되는 것이 바람직하다. ZnL 형광체가 용해된 아세톤 용액이 혼합용액 100 중량부를 기준으로 10 중량부 이하로 혼합되는 경우 실리카 전구체 혼합 시 실리카 전구체의 가수분해가 충분히 진행되지 않으며, 20 중량부를 초과하여 혼합되는 경우 분산이 용이하지 않아 바람직하지 않다.
상기 4단계에서 실리카 전구체는 테트라에틸 오쏘실리케이트(Tetraethyl orthosilicate; TEOS)인 것이 바람직하며, ZnL 형광체 100 중량부를 기준으로 4500 ~ 5000 중량부가 첨가되는 것이 더욱 바람직하다. 실리카 전구체의 함량이 ZnL 형광체 100 중량부를 기준으로 4500 중량부 미만일 경우 ZnL 형광체를 완전히 코팅하지 못하며, 5000 중량부를 초과하는 경우 코어 셀 구조를 갖는 형광체 나노입자의 단위입자 크기가 증가하므로 바람직하지 않다.
상기 4단계에서 암모니아수의 농도는 25 ~ 30%인 것이 바람직하며, ZnL 형광체 100 중량부를 기준으로 85 ~ 90 중량부가 첨가되는 것이 더욱 바람직하다. 암모니아수의 함량이 ZnL 형광체 100 중량부를 기준으로 85 중량부 미만일 경우 실리카 전구체의 가수분해가 충분히 진행되지 않으며, 90 중량부를 초과하는 경우 코어 셀 구조를 갖는 형광체 나노입자가 분산되지 못하고 서로 응집하는 문제가 발생할 수 있어 바람직하지 않다.
또한, 본 발명은 상기의 제조방법을 통해 제조된 ZnL 형광체에 실리카가 코팅된 코어 셀 구조를 갖는 청색 형광체 나노입자를 제공하며, 상기 코어 셀 구조를 갖는 청색 형광체 나노입자는 20 ~ 50nm의 입자크기를 가지면서, 이때 셀 두께는 5 ~ 10nm이고, 360nm의 들뜸광 및 450nm 정도의 청색 형광 파장범위를 갖는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 상기 ZnL 형광체에 실리카가 코팅된 코어 셀 구조를 갖는 청색 형광체 나노입자를 포함하는 청색 발광 다이오드를 제공한다.
본 발명에서 제공하는 ZnL 형광체에 실리카가 코팅된 코어 셀 구조를 갖는 청색 형광체 나노입자는 실리카 셀로 인해 형광체의 열적 및 광학적 안정성이 우수하며, 이에 산화 및 변색 등을 방지할 수 있어 발광 소자에 접목 시 다이오드의 수명을 향상시킬 수 있다.
또한, 휘도가 높은 청색 발광색을 구현할 수 있는 본 발명의 ZnL 형광체에 실리카가 코팅된 코어 셀 구조를 갖는 청색 형광체 나노입자를 근자외선 발광 다이오드(NUV-LED)에 접목시켜 고효율의 발광 소자를 제작할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제조예에 따라 제조된 ZnL 형광체의 NMR 스펙트럼 그래프이다.
도 2는 본 발명의 제조예에 따라 제조된 LH2 및 ZnL 형광체의 FT-IR 스펙트럼 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시예 및 비교예에 따라 제조된 코어 셀 구조를 갖는 청색 형광체 나노입자의 TEM 이미지이다.
도 4는 본 발명의 실시예 및 비교예에 따라 제조된 코어 셀 구조를 갖는 청색 형광체 나노입자의 형광 스펙트럼 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 코어 셀 구조를 갖는 청색 형광체 나노입자의 FT-IR 스펙트럼 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 코어 셀 구조를 갖는 청색 형광체 나노입자를 이용한 청색 발광 바이오드의 루미네센스 스펙트럼 그래프이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 내용이 철저하고 완전해지도록, 당업자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제공하는 것이다.
가. 청색 형광체 제조
제조예 1. ZnL 형광체 제조
먼저 1.32ml(12.14mmol)의 살리실알데하이드(98%)를 20ml 메탄올에 용해하여 살리실알데하이드 용액을 제조하였다. 이어서 0.88ml(6.02mmol)의 2,2'-(에틸렌디옥시)비스(에틸아민)을 소량의 메탄올에 용해시킨 후 살리실알데하이드 용액에 한 방울씩 천천히 가해주었다. 이후 혼합용액을 3시간 정도 실온에서 저어 준 후 0℃로 냉각시켜, 노란색 결정을 생성하였다. 이어서 상기 노란색 결정을 차가운 상태로 감압 여과한 후 메탄올로 세척하고, 공기 중에서 건조시켜 쉬프 염기인 N,N'-비스(살리실리덴)-3,6-디옥사-1,8-디아미노옥탄(이하 LH2라고 함) 리간드를 제조하였다.
다음으로 상기에서 제조한 리간드 LH2 0.356g(1mmol)을 20ml 에탄올에 녹였다. 이어서 0.297g(1mmol)의 Zn(NO3)·6H2O를 10mL의 증류수에 녹인 후 리간드가 녹아있는 에탄올 용액에 가해준 후 혼합 용액을 저어주면서 pH가 7.0 ~ 7.5 사이가 되도록 KOH 수용액을 천천히 가하였다. 이후 생성된 하얀색의 침전물을 여과지로 거른 후, 에탄올과 증류수로 번갈아 가면서 각각 3회씩 세척하고, 65℃의 전기 오븐에서 24시간동안 건조시켜 ZnL 형광체를 제조하였다.
ZnL 형광체의 NMR 측정
상기에서 제조한 ZnL 형광체를 CDCl3 용매에 용해시킨 후 자기장 600MHz 조건하에서 NMR을 측정하였으며, 그 결과를 도 1에 나타내었다.
도 1을 참고하여, 각 피크의 할당은 다음과 같았다.
δ8.194 : 1H(-CH=N)
δ7.313-6.594 : 4H(벤젠 링)
δ4.051-3.775 : 2H(=N-CH2)
δ3.688-3.431 : 4H(-CH2-O-CH2-)
상기 NMR 스펙트럼으로부터 확인된 리간드 LH2의 분자구조는 하기 화학식 1로 표시하였다.
Figure pat00001
[화학식 1]
ZnL 형광체의 FT-IR 스펙트럼 측정
또한, 상기에서 제조한 리간드 LH2 및 ZnL 형광체의 FT-IR 스펙트럼을 측정하였으며, 그 결과를 도 2에 나타내었다.
도 2를 참고하여, 형광체의 FT-IR 띠(cm-1)의 할당은 다음과 같았다.
3380(b, w) : 분자 간의 수소결합
1620(s) : C=N 신축진동
1540(s) : Zn-O 신축진동
1465, 1440, 1405 : 벤젠 고리의 C=C 신축진동
1305 : Zn과 결합한 phenolate의 신축진동
1121 : C-O-C의 신축진동
759 : ortho 위치에 치환된 벤젠 고리의 신축진동
이상의 결과로부터 ZnL 형광체가 예상대로 잘 제조되었음을 확인하였다.
나. 코어 셀 구조를 갖는 형광체 나노입자 제조
실시예 1
먼저 제조예 1에서 제조한 ZnL 형광체 40mg을 5ml의 아세톤에 용해시켰다. 이어서, 100ml 유리병에 Triton X-100, n-헥산올, 시클로헥산을 각각 5ml, 5ml, 20ml 씩 첨가하여 혼합한 후, ZnL 형광체가 녹아있는 아세톤 용액을 한 방울씩 적가하여 혼합용액을 제조하였다. 이후 상기 혼합용액을 저어주면서 테트라에틸 오쏘실리케이트 2.0ml를 천천히 가하고, 암모니아수 40㎕를 첨가한 후 뚜껑을 닫고 20시간 저어주었다. 이후 원심분리기로 침전물을 얻은 후, 에탄올 및 증류수로 각각 2번씩 세척하여 코어 셀 구조를 갖는 형광체 나노입자를 제조하였다.
비교예 1
100ml 유리병에 ZnL 형광체 0.2g을 넣고 80ml의 무수 에탄올을 가하여 완전히 용해시킨 후, 이 용액을 저어주면서 테트라에틸 오쏘실리케이트 2.0ml를 천천히 가해주었다. 이어서 암모니아수 320㎕를 천천히 가하고 뚜껑을 닫은 후 용액이 약간 혼탁해질 때까지 계속 저어주었다. 이후 원심분리기로 침전물을 얻은 후 에탄올로 3번 세척하여 코어 셀 구조를 갖는 형광체 나노입자를 제조하였다.
비교예 2
실시예 1과 동일하게 코어 셀 구조를 갖는 형광체 나노입자를 제조하되, 암모니아수 30㎕를 첨가하여 제조하였다.
비교예 3
실시예 1과 동일하게 코어 셀 구조를 갖는 형광체 나노입자를 제조하되, 암모니아수 50㎕를 첨가하여 제조하였다.
비교예 4
실시예 1과 동일하게 코어 셀 구조를 갖는 형광체 나노입자를 제조하되, Triton X-100, n-헥산올 및 시클로헥산을 각각 2.23ml, 6.14ml 및 22.47ml 혼합하여 제조하였다.
비교예 5
실시예 1과 동일하게 코어 셀 구조를 갖는 형광체 나노입자를 제조하되, 테트라에틸 오쏘실리케이트 2.5ml를 첨가하여 제조하였다.
코어 셀 구조를 갖는 형광체 나노입자의 TEM 이미지, FT-IR 및 형광 스펙트럼 측정
실시예 1 및 비교예 1 내지 5에서 제조한 코어 셀 구조를 갖는 형광체 나노입자의 FT-IR 스펙트럼, TEM 이미지 및 형광 스펙트럼을 측정하였으며, 그 결과를 도 3 내지 도 5에 나타내었다.
도 3은 실시예 1 및 비교예 1 내지 5에서 제조된 코어 셀 구조를 갖는 형광체 나노입자의 TEM 이미지를 나타낸 도면이다. 도 3을 참고하여, 실시예 1의 코어 셀 구조를 갖는 형광체 나노입자는 20 ~ 50nm의 입자크기를 가지면서, 균일한 입자분포를 나타내었고, 이때 셀 두께는 5 ~ 10nm 인 것을 확인 할 수 있었다. 반면 비교예 3 및 5의 경우 형광체 나노입자의 단위 입자 크기 및 셀의 두께가 증가한 것을 볼 수 있으며, 또한 나노입자의 크기가 균일하지 못하고, 응집이 발생하였다. 또한, 비교예 1, 2, 4의 경우 실리카가 ZnL 형광체를 완전히 코팅하고 있지 못하여, 형광체의 열적 및 광학적 안정성이 저하되었다.
도 4는 실시예 1 및 비교예 2 내지 3에서 제조된 코어 셀 구조를 갖는 형광체 나노입자의 형광 스펙트럼을 보여주고 있다. 도 4를 참고하여, 실시예 1의 코어 셀 구조를 갖는 형광체 나노입자의 형광 강도가 상대적으로 높음을 확인할 수 있었다. 이때 실시예 1의 코어 셀 구조를 갖는 형광체 나노입자는 360nm의 들뜸광 및 450nm의 청색 형광 피크를 나타냈다.
도 5는 실시예 1에서 제조된 코어 셀 실리카 나노입자의 FT-IR 스펙트럼을 보여주고 있다. 도 5를 참고하여, 1057cm-1에서 나타난 강한 띠는 전형적인 Si-O-Si 진동에 해당되며, 789cm-1에서 나타난 약한 띠는 Si-O 진동에 해당된다. 이에 실리카가 ZnL 형광체를 완전히 코팅하고 있음을 확인할 수 있었으며, 이에 ZnL 형광체의 열적 및 광학적 안정성이 향상되었음을 알 수 있었다.
다. 청색 발광 다이오드 제조
실리콘 봉합제에 무게 대비 5%의 실시예 1에 따라 제조된 코어 셀 구조를 갖는 형광체 나노입자를 잘 섞은 후 365nm의 NUV-LED 표면 위에 캐스팅한 후, 90℃ 전기 오븐에서 하루 동안 건조시켜 청색 발광 다이오드를 제작하였다.
상기에서 제작한 청색 발광 다이오드의 루미네센스 스펙트럼을 측정하였으며, 그 결과를 도 6에 나타내었다.
도 6을 참고하여, 360 ~ 400㎚ 파장의 루미네센스 띠는 NUV-LED로부터 방출되는 루미네센스이며, 400 ~ 600㎚ 파장 범위의 루미네센스 띠는 NUV- LED 광을 흡수하여 유발된 청색 형광체의 루미네센스이다.
이때 상기에서 제조된 청색 발광 다이오드의 CIE 좌표는 (0.094, 0.067)이었다.

Claims (12)

  1. (1단계) ZnL 형광체를 제조하는 단계;
    (2단계) 아세톤에 상기 1단계에서 제조된 ZnL 형광체를 용해시키는 단계;
    (3단계) ZnL 형광체가 용해된 아세톤 용액을 비이온성 계면활성제, n-헥산올 및 시클로헥산 혼합용액에 적가하는 단계; 및
    (4단계) ZnL 형광체가 분산된 혼합용액에 실리카 전구체 및 암모니아수를 첨가하는 단계;를 포함하는 코어 셀 구조를 갖는 청색 형광체 나노입자 제조방법.
    이때, 상기 ZnL 형광체는 N,N'-비스(살리실리덴)-3,6-디옥사-1,8-디아미노옥탄과 아연의 착화합물인 것을 특징으로 한다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 1단계의 ZnL 형광체 제조단계는 (A단계) 2,2'-(에틸렌디옥시)비스(에틸아민) 및 살리실알데하이드를 메탄올에 적가하여 N,N'-비스(살리실리덴)-3,6-디옥사-1,8-디아미노옥탄을 제조하는 단계;
    (B단계) 제조된 N,N'-비스(살리실리덴)-3,6-디옥사-1,8-디아미노옥탄을 에탄올에 용해시킨 후 Zn(NO3)·6H2O 수용액을 가해주는 단계;
    (C단계) N,N'-비스(살리실리덴)-3,6-디옥사-1,8-디아미노옥탄 및 Zn(NO3)·6H2O 혼합용액에 KOH를 가해 pH를 조절하는 단계; 및
    (D단계) 이후 생성된 침전물을 세척, 건조하여 ZnL 형광체를 제조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 코어 셀 구조를 갖는 청색 형광체 나노입자 제조방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 C단계에서 pH 값은 7.0 ~ 7.5로 조절되는 것을 특징으로 하는 코어 셀 구조를 갖는 청색 형광체 나노입자 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 2단계에서 ZnL 형광체는 아세톤 100 중량부를 기준으로 0.1 ~ 10 중량부가 혼합되는 것을 특징으로 하는 코어 셀 구조를 갖는 청색 형광체 나노입자 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 3단계에서 비이온성 계면활성제는 트리톤계 계면활성제인 것을 특징으로 하는 코어 셀 구조를 갖는 청색 형광체 나노입자 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 3단계에서 혼합용액은 혼합용액 총 100 중량% 기준으로 비이온성 계면활성제 15 ~ 25 중량%, n-헥산올 10 ~ 20 중량% 및 시클로헥산 55 ~ 75 중량%가 혼합되어 있는 것을 특징으로 하는 코어 셀 구조를 갖는 청색 형광체 나노입자 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제3단계에서 ZnL 형광체가 용해된 아세톤 용액은 비이온성 계면활성제, n-헥산올 및 시클로헥산 혼합용액 100 중량부를 기준으로 10 ~ 20 중량부가 혼합되는 것을 특징으로 하는 코어 셀 구조를 갖는 청색 형광체 나노입자 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 4단계에서 실리카 전구체는 테트라에틸 오쏘실리케이트인 것을 특징으로 하는 코어 셀 구조를 갖는 청색 형광체 나노입자 제조방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 4단계에서 실리카 전구체는 ZnL 형광체 100 중량부를 기준으로 4500 ~ 5000 중량부가 첨가되는 것을 특징으로 하는 코어 셀 구조를 갖는 청색 형광체 나노입자 제조방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 4단계에서 암모니아수 농도는 25 ~ 30%이며, ZnL 형광체 100 중량부를 기준으로 85 ~ 90 중량부가 첨가되는 것을 특징으로 하는 코어 셀 구조를 갖는 청색 형광체 나노입자 제조방법.
  11. 제1항의 내지 제10항의 중 어느 한 항의 제조방법을 통해 제조된 코어 셀 구조를 갖는 청색 형광체 나노입자.
  12. 제11항의 코어 셀 구조를 갖는 청색 형광체 나노입자를 포함하는 청색 발광 다이오드.
KR1020170180911A 2017-12-27 2017-12-27 코어 셀 구조를 갖는 청색 형광체 나노입자 및 이를 이용한 청색 발광 다이오드 KR102021328B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170180911A KR102021328B1 (ko) 2017-12-27 2017-12-27 코어 셀 구조를 갖는 청색 형광체 나노입자 및 이를 이용한 청색 발광 다이오드

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170180911A KR102021328B1 (ko) 2017-12-27 2017-12-27 코어 셀 구조를 갖는 청색 형광체 나노입자 및 이를 이용한 청색 발광 다이오드

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190079020A true KR20190079020A (ko) 2019-07-05
KR102021328B1 KR102021328B1 (ko) 2019-09-16

Family

ID=67224964

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170180911A KR102021328B1 (ko) 2017-12-27 2017-12-27 코어 셀 구조를 갖는 청색 형광체 나노입자 및 이를 이용한 청색 발광 다이오드

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102021328B1 (ko)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09255951A (ja) * 1996-03-25 1997-09-30 Kasei Optonix Co Ltd 青色発光蛍光体
KR20060024144A (ko) 2004-09-13 2006-03-16 학교법인 호서학원 자외선 여기용 청색 형광체와 그 제조방법 및 발광소자
KR20090071457A (ko) * 2007-12-27 2009-07-01 우베 마테리알즈 가부시키가이샤 청색 발광 형광체
KR20120072671A (ko) * 2010-12-24 2012-07-04 한국생명공학연구원 형광 고분자 기반 실리카 나노입자의 제조방법
KR20130027884A (ko) * 2011-09-08 2013-03-18 한국생명공학연구원 형광 자성 나노복합체 및 그 제조방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09255951A (ja) * 1996-03-25 1997-09-30 Kasei Optonix Co Ltd 青色発光蛍光体
KR20060024144A (ko) 2004-09-13 2006-03-16 학교법인 호서학원 자외선 여기용 청색 형광체와 그 제조방법 및 발광소자
KR20090071457A (ko) * 2007-12-27 2009-07-01 우베 마테리알즈 가부시키가이샤 청색 발광 형광체
KR20120072671A (ko) * 2010-12-24 2012-07-04 한국생명공학연구원 형광 고분자 기반 실리카 나노입자의 제조방법
KR20130027884A (ko) * 2011-09-08 2013-03-18 한국생명공학연구원 형광 자성 나노복합체 및 그 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR102021328B1 (ko) 2019-09-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6501030B2 (ja) 蛍光体及びその製造方法と、その蛍光体を用いた蛍光体含有組成物及び発光装置、並びに、その発光装置を用いた画像表示装置及び照明装置
Aboulaich et al. Ce-doped YAG nanophosphor and red emitting CuInS2/ZnS core/shell quantum dots for warm white light-emitting diode with high color rendering index
JP5446511B2 (ja) 蛍光体及びその製造方法と、その蛍光体を用いた蛍光体含有組成物及び発光装置、並びに、その発光装置を用いた画像表示装置及び照明装置
JP5428147B2 (ja) 有機蛍光体材料
JP5272343B2 (ja) 新規希土類錯体、希土類錯体蛍光体並びに該蛍光体を用いた蛍光体含有組成物、積層体、色変換フィルム、発光装置、照明装置及び画像表示装置
JP5446432B2 (ja) 蛍光体と、その蛍光体を用いた蛍光体含有組成物及び発光装置、並びに、その発光装置を用いた画像表示装置及び照明装置
Jung et al. White light-emitting diodes using thermally and photochemically stable fluorescent silica nanoparticles as color-converters
US11680203B2 (en) Red phosphor, preparation method thereof and light-emitting device prepared therefrom
US10020430B2 (en) Phosphor with preferred orientation, fabricating method thereof, and light-emitting element package structure employing the same
CN105295906A (zh) Led红色荧光粉及其组合物的制备方法以及产品和应用
KR102021328B1 (ko) 코어 셀 구조를 갖는 청색 형광체 나노입자 및 이를 이용한 청색 발광 다이오드
CN105331360A (zh) Led红色荧光粉及其组合物的产业化制备方法以及产品和应用
JP2008182197A (ja) 有機蛍光体、有機蛍光体材料、発光装置およびその発光方法
KR102165294B1 (ko) 녹색 형광체 및 이를 이용한 녹색 발광 다이오드
KR101164960B1 (ko) 보론 나이트라이드계 형광체 및 이의 제조방법
KR102054751B1 (ko) 코어 셀 구조를 갖는 청색 형광체 나노입자를 포함하는 고분자 필름
CN103980899B (zh) 一种基于多金属氧酸盐的发光颜色可调及白光发射薄膜及其制备方法
JP2022161116A (ja) 波長変換用材料、波長変換部材及び発光装置並びにこれに用いる化合物
KR20180079607A (ko) 녹색 유무기 복합 발광 재료를 적용한 led 패키지 및 백라이트 유닛
CN110760301A (zh) 硅氧烷有机荧光粉与其制法
Kwak et al. High color rendering white LED based on dye-bridged siloxane hybrid encapsulation mixed with silicate phosphor
KR20180079621A (ko) 녹색 유무기 복합 발광 재료를 포함하는 led 패키지 및 이를 적용한 백라이트 유닛
KR20100098235A (ko) 프라세오디뮴과 망간이 도핑된 황화아연 백색발광나노입자 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 백색 발광다이오드
JP2017141318A (ja) Ledパッケージ、照明装置、バックライトユニット、ディスプレイ。
CN102382651A (zh) 一种发光二极管用红色氮化物荧光粉的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant