KR20190090572A - 불화물계 형광체의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본원은 불화물계 형광체의 제조 방법에 관한 것이다.
Description
본원은 불화물계 형광체의 제조 방법에 관한 것이다.
발광다이오드(Light Emittig Diode, LED)는 기본적으로 화합물 반도체 단자에 전류를 흘려 P-N 접합 부근이나 활성층에서 전자와 홀의 결합에 의해 빛을 방출하는 소자이다. 최근 장수명, 저 소비전력 및 지구 온난화 등 환경에 대한 전 세계적인 높은 관심과 함께 환경 친화적인 장점을 가지고 있는 발광다이오드 광원에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
2008 년 기준, 전 세계적으로 약 8 조원 가량의 발광다이오드 시장이 형성되고 있으며, 그 규모는 점점 커질 것으로 예상되고 있다. 이렇게 우수한 장점을 가지고 있는 발광다이오드가 형광등이나 백열전구를 대체할 광원으로 쓰이기 위해서는 백색 발광다이오드를 구현하는 것이 가장 중요하다.
발광다이오드로서 백색 발광다이오드를 구현하는 방법에는 적색, 녹색, 그리고 청색 발광다이오드를 모두 사용하여 백색 발광다이오드를 구현하는 방법이 있다. 이러한 형태는 매우 우수한 연색 지수 및 광 특성을 가지고 있는 반면, 제작비용이 많이 들고 각각의 발광다이오드를 따로 구동해야 하는 기술적인 문제 때문에 의학 기구와 같은 특수한 조명에만 국한적으로 사용되고 있다. 다른 방법으로는 현재 상용으로 쓰이는 있는 형태로, 청색 발광다이오드 상에 황색 형광체를 도포하여 백색을 구현하는 방법이다. 이러한 형태는 매우 우수한 광 특성을 가지고, 간단한 구조로 만들 수 있어 제작비용이 적게 든다는 장점을 가지고 있다. 하지만 적색 영역의 발광 부족으로 인해 연색 지수가 낮은 단점을 가지고 있다. 또한 450 nm 여기 하에서 우수한 광 특성을 보이는 형광체가 그리 많지 않아, 최근에는 이러한 문제를 해결하고자 활발한 연구가 진행되고 있다.
이와 같이 발광다이오드를 기반으로 한 백색 발광다이오드는 LCD-TV 용 백라이트, 자동차 헤드램프, 일반조명 등으로 실용화되고 있으며 그 수요가 급격하게 확대될 전망이다. 이러한 백색 발광다이오드는 수은을 사용하지 않으므로 친환경적이고 고체 소자이기 때문에 장수명이어서 현재는 백열전등을 대체하고 있으며, 미래에는 형광등을 대체할 수 있을 것으로 예측된다. 그래서 백색 발광다이오드 조명이 기존의 조명 방식을 모두 대체한다고 하면 사회적, 경제적 영향을 대단히 클 것이다.
한편, 적색 형광체로서 CaAlSiN3:Eu 나 (Sr,Ca)AlSiN3:Eu 등의 질화물 형광체나 (Ca,Sr)S:Eu 등의 황화물 형광체 등이 잘 알려져 있는데, 일반식 A2MF6:Mn4 +(원소 A 는 Li, Na, K, Rb, Cs, NH4 등, 원소 M 은 Ge, Si, Sn, Ti, Zr 등)로서 나타나는 복합 불화물 형광체는 형광 스펙트럼이 매우 샤프하고 짙은 적색이면서 휘도가 높은 적색 형광체로서 주목 받고 있다. 이 형광체는 4 가의 원소 M 사이트의 일부에 Mn4+ 가 치환 고용된 구조를 가지며, Mn4 + 의 전자 전이에 의해 복수의 라인형상 발광이 조합된 형광 스펙트럼을 나타낸다.
대한민국 등록특허 제 10-0393130 호는 청색 발광다이오드로부터 발생하는 460 ㎚ 파장의 청색 광원에 의해 상부층에 위치한 황색 형광체를 여기시켜 백색 광을 나타내는 발광다이오드를 개시하고 있다.
그러나, 우수한 연색성 및 색 재현성을 갖는 백색 발광다이오드를 구현하기 위해서는 청색 발광다이오드로부터 발생되는 청색 광에 의해 여기되어 발광되는 고휘도의 녹색과 적색 형광체가 필요하다. 특히, 상기 형광체는 우수한 수명 특성 및 고온, 고습한 조건에서 높은 안정성을 가지는 것이 필요하다.
본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 기존의 불화물계 형광체의 제조 방법에 비해 안전하고 간단한 불화물계 형광체의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
다만, 본원의 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들도 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 제 1 측면은, 하기 화학식 1 로서 표시되는 불화물계 형광체의 제조 방법에 있어서, 금속 전구체 및 불화제를 반응시켜 모체를 합성하는 단계; 및 상기 모체 상에 망간을 도핑하여 상기 불화물계 형광체를 합성하는 단계;를 포함하는, 불화물계 형광체의 제조 방법을 제공한다:
[화학식 1]
MxTFy:Mn4 +
(상기 화학식 1 에서,
M 은 칼륨, 루비듐, 세슘, 나트륨, 또는 리튬이고,
T 는 스칸듐, 이트륨, 란타넘, 또는 악티늄이고,
1≤x≤5 이고,
4≤y≤8 임).
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 불화제는 KF, RbF, CsF, NaF, LiF, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 불화제는 HF 를 포함하지 않는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 금속 전구체는 화학식 2 로서 표시되고, 벌크 구조를 가지는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다:
[화학식 2]
TFa
(상기 화학식 2 에서,
T 는 스칸듐, 이트륨, 란타넘, 또는 악티늄이고,
1≤a≤5 임).
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 금속 전구체는 액상법에 의해 제조되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 액상법은 50℃ 내지 90℃의 온도 하에서 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 액상법은 침전법, 가수분해법, 용매증발법, 졸겔법, 공침법, 수열합성법, 공침전법, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 모체를 합성하는 단계는 고상법에 의해 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 고상법은 350℃ 내지 450℃의 온도 하에서 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 불화물계 형광체는 근자외선 또는 청색 광을 흡수하여 530 nm 내지 730 nm 의 황색 광 내지 적색 광으로 변환시키는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 제 2 측면은, 상기 불화물계 형광체의 제조 방법에 의해 제조된 불화물계 형광체를 제공한다.
본원의 제 3 측면은, 근자외선 또는 청색 광을 발광하는 발광다이오드; 및 상기 발광다이오드 상에 형성된 상기 불화물계 형광체의 코팅층;을 포함하는, 백색 발광다이오드를 제공한다.
상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본원을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.
전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 본원에 따른 불화물계 형광체는 불산을 사용하여 모체를 합성하지 않아 불산의 사용량을 줄일 수 있다. 불산은 독성이 강한 산 물질로서 합성 과정에서 공기에 노출되면 인체에 매우 해롭다. 기존의 제조 공정은 모체 합성과 이온 교환 공정에서 불산을 사용하는 반면, 본원의 제조 방법은 모체 합성에서 불산을 사용하지 않으므로 기존의 합성 공정보다 안전하다는 장점이 있다.
본원에 따른 백색 발광다이오드는 새로운 조성의 불화물계 형광체를 적용함으로써 발광 휘도가 증가할 뿐만 아니라 우수한 소비 전력을 갖는다.
본원의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1 은 본원의 일 구현예에 따른 불화물계 형광체의 제조 방법의 순서도이다.
도 2 의 (a) 내지 (c)는 본원의 일 실시예에 따른 불화물계 형광체의 제조 방법의 모식도로서, (a)는 금속 전구체의 합성, (b)는 모체의 합성, (c)는 불화물계 형광체의 제조 과정이다.
도 3 은 본원의 일 실시예에 따른 불화물계 형광체의 광 발광 스펙트럼이다.
도 4 의 (a) 및 (b)는 각각 본원의 일 실시예에 따른 불화물계 형광체에 대한 금속 전구체의 결정 구조 스펙트럼(a), 모체의 결정 구조 스펙트럼(b)이다.
도 5 의 (a) 및 (b)는 각각 본원의 일 실시예에 따른 불화물계 형광체의 결정 구조 스펙트럼(a), 결정 구조를 나타낸 이미지(b)이다.
도 2 의 (a) 내지 (c)는 본원의 일 실시예에 따른 불화물계 형광체의 제조 방법의 모식도로서, (a)는 금속 전구체의 합성, (b)는 모체의 합성, (c)는 불화물계 형광체의 제조 과정이다.
도 3 은 본원의 일 실시예에 따른 불화물계 형광체의 광 발광 스펙트럼이다.
도 4 의 (a) 및 (b)는 각각 본원의 일 실시예에 따른 불화물계 형광체에 대한 금속 전구체의 결정 구조 스펙트럼(a), 모체의 결정 구조 스펙트럼(b)이다.
도 5 의 (a) 및 (b)는 각각 본원의 일 실시예에 따른 불화물계 형광체의 결정 구조 스펙트럼(a), 결정 구조를 나타낸 이미지(b)이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에", "상부에", "상단에", "하에", "하부에", "하단에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 또한, 본원 명세서 전체에서, "~ 하는 단계" 또는 "~의 단계"는 "~를 위한 단계"를 의미하지 않는다.
본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.
본원 명세서 전체에서, "A 및/또는 B" 의 기재는, "A, B, 또는, A 및 B" 를 의미한다.
이하, 본원의 불화물계 형광체의 제조 방법에 대하여 구현예 및 실시예와 도면을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다. 그러나, 본원이 이러한 구현예 및 실시예와 도면에 제한되는 것은 아니다.
본원의 제 1 측면은, 하기 화학식 1 로서 표시되는 불화물계 형광체의 제조 방법에 있어서, 금속 전구체 및 불화제를 반응시켜 모체를 합성하는 단계; 및 상기 모체 상에 망간을 도핑하여 상기 불화물계 형광체를 합성하는 단계;를 포함하는, 불화물계 형광체의 제조 방법에 관한 것이다:
[화학식 1]
MxTFy:Mn4 +
(상기 화학식 1 에서,
M 은 칼륨, 루비듐, 세슘, 나트륨, 또는 리튬이고,
T 는 스칸듐, 이트륨, 란타넘, 또는 악티늄이고,
1≤x≤5 이고,
4≤y≤8 임).
예를 들면, 상기 불화물계 형광체는 K3ScF6:Mn4 +, K3YF6:Mn4 +, K3LaF6:Mn4 +, K3AcF6:Mn4+, Rb3ScF6:Mn4 +, Rb3YF6:Mn4 +, Rb3LaF6:Mn4 +, Rb3AcF6:Mn4 +, Cs3ScF6:Mn4 +, Cs3YF6:Mn4+, Cs3LaF6:Mn4 +, Cs3AcF6:Mn4 +, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 포함하는 것일 수 있다. 바람직하게는, 상기 불화물계 형광체는 K3ScF6:Mn4+ 를 포함하는 것일 수 있다.
이하, 도 1 을 참조하여 상기 제조 방법에 대해 설명하도록 한다.
먼저, 금속 전구체 및 불화제를 반응시켜 모체를 합성한다 (S100).
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 금속 전구체는 화학식 2 로서 표시되고, 벌크 구조를 가지는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다:
[화학식 2]
TFa
(상기 화학식 2 에서,
T 는 스칸듐, 이트륨, 란타넘, 또는 악티늄이고,
1≤a≤5 임).
예를 들면, 상기 금속 전구체는 ScF3, YF3, LaF3, AcF3, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 포함하는 것일 수 있고, 바람직하게는, 상기 금속 전구체는 ScF3 을 포함하는 것일 수 있다.
상기 금속 전구체는 벌크 구조를 가질 수 있고, 이를 이용하여 수백 나노 내지 수백 마이크론의 입자 크기를 가지는 형광체를 합성할 수 있다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 금속 전구체는 액상법에 의해 제조되는것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 액상법은 침전법, 가수분해법, 용매증발법, 졸겔법, 공침법, 수열합성법, 공침전법, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 바람직하게는, 상기 액상법은 침전법을 포함하는 것일 수 있다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 액상법은 50℃ 내지 90℃의 온도 하에서 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 바람직하게는, 상기 액상법은 70℃의 온도 하에서 수행되는 것일 수 있다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 불화제는 KF, RbF, CsF, NaF, LiF, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 바람직하게는, 상기 불화제는 KF 를 포함하는 것일 수 있다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 불화제는 HF 를 포함하지 않는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
불산은 독성이 강한 산 물질로서 합성 중 공기에 노출되면 인체에 매우 해롭기 때문에 안전상의 문제가 있었다. 기존의 불화물계 형광체는 불산을 기반으로 합성되기 때문에 이의 제조 공정에서 대량의 불산이 요구되었으나, 본원에 따른 불화물계 형광체는 모체의 합성 과정에서 불산을 사용하지 않으므로 제조 공정의 안정성을 높일 수 있다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 모체를 합성하는 단계는 고상법에 의해 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
고상법을 통해 모체를 합성하면 전구체를 용해시키기 위한 용매가 필요하지 않으므로 폐액의 발생량이 적은 장점이 있다. 또한, 고상법은 믹서 기계와 열처리 장비만으로도 합성이 가능하므로 공정을 단순화시킬 수 있다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 고상법은 350℃ 내지 450℃의 온도 하에서 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 바람직하게는, 상기 고상법은 400℃의 온도 하에서 수행되는 것일 수 있다.
이어서, 상기 모체 상에 망간을 도핑하여 불화물계 형광체를 합성한다 (S200).
최종적으로 도펀트의 이온 치환을 위해 상기 모체 상에 망간을 도핑하는 과정에서 미량의 불산을 사용할 수 있다. 다만, 모체 합성 과정 및 이온 교환 과정에서 모두 불산이 사용되는 기존의 제조 방법에 비해 극히 소량의 불산을 사용하는 것이므로, 본원에 따른 제조방법에 의하는 경우 친환경적인 합성 공정을 구현할 수 있다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 불화물계 형광체는 근자외선 또는 청색 광을 흡수하여 530 nm 내지 730 nm 의 황색 광 내지 적색 광으로 변환시키는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 불화물계 형광체는 자외선 영역에 걸쳐 청색 영역까지의 파장에 의해 여기되어 황색 발광 내지 적색 발광을 제공할 수 있다. 예를 들어, 300 nm 내지 500 nm 범위의 피크 파장을 가지는 여기 광을 흡수하여 530 nm 내지 730 nm 범위의 피크 파장을 가지는 황색 광 내지 적색 광을 방출할 수 있다. 구체적으로는, 상기 불화물계 형광체는 근자외선 또는 청색 광을 흡수하여 631 nm 의 적색 광으로 변환시키는 것일 수 있다.
본원의 제 2 측면은, 상기 불화물계 형광체의 제조 방법에 의해 제조된, 불화물계 형광체를 제공한다.
상기 불화물계 형광체는 반치폭이 작은 딥 레드 대역이 구현 가능하므로, 높은 색 재현성을 갖는 동시에 높은 휘도를 보장할 수 있는 장점이 있다.
본원의 제 3 측면은, 근자외선 또는 청색 광을 발광하는 발광다이오드; 및 상기 발광다이오드 상에 형성된 상기 불화물계 형광체의 코팅층;을 포함하는, 백색 발광다이오드를 제공한다.
상기 발광다이오드는 근자외선 또는 청색 광을 발광하는 것이라면, 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 수평형 또는 수직형 발광다이오드가 모두 이용될 수 있다.
상기 백색 발광다이오드는 360 nm 내지 740 nm 범위의 파장에서 발광할 수 있다.
또한, 상기 백색 발광다이오드는 상기 새로운 조성의 불화물계 형광체를 적용함으로써 발광 휘도가 증가할 뿐만 아니라 우수한 소비 전력을 가질 수 있다.
[실시예 1] 금속 전구체의 준비
도 2 의 (a)는 본원의 일 실시예에 따른 불화물계 형광체의 제조 방법의 모식도 중 금속 전구체의 합성 과정이다.
도 2 의 (a)를 참조하면, 0.5 mmol 의 Sc(NO3)3 및 5 ml 의 H2O 를 혼합한 제 1 용액을 교반시킴과 동시에 1.5 mmol 의 KHF2 및 5 ml 의 H2O 를 혼합한 제 2 용액을 투입하여 함께 교반시켰다. 상기 혼합물을 정제하고 70℃의 건조기에서 24 시간 동안 건조시켜 금속 전구체인 ScF3 를 수득하였다.
[실시예 2] 모체의 합성
도 2 의 (b)는 본원의 일 실시예에 따른 불화물계 형광체의 제조 방법의 모식도 중 모체의 합성 과정이다.
도 2 의 (b)를 참조하면, 상기 실시예 1 에 따른 1 mmol 의 ScF3 와 3 mmol 의 KF 를 혼합하여 400℃의 고온에서 3 시간 동안 열처리 하여 모체인 K3ScF6 을 수득하였다.
[실시예 3] 불화물계 형광체의 제조
도 2 의 (c)는 본원의 일 실시예에 따른 불화물계 형광체의 제조 방법의 모식도 중 불화물계 형광체의 제조 과정이다.
도 2 의 (c)를 참조하면, 0.15 ml 의 HF 및 0.0018 g 의 K2MnF6 의 혼합물을 10 분 동안 교반시키고, 상기 혼합물 상에 상기 실시예 2 에 따른 0.3 g 의 K3ScF6 을 투입하여 30 분 동안 교반시켰다. 이어서, 상기 혼합물을 80℃의 건조기에서 12 시간 동안 건조시켜 불화물계 형광체인 K3ScF6:Mn4 + 를 수득하였다.
[실험예]
도 3 은 본원의 실시예 3 에 따른 불화물계 형광체의 광 발광 스펙트럼이다.
도 3 을 참조하면, 상기 실시예 3 에 따른 불화물계 형광체는 UV 영역 또는 블루 영역의 빛을 흡수하여 장파장인 612 nm 의 적색 영역에서 좁은 반치폭을 가지는 발광 스펙트럼을 가지는 것을 확인할 수 있다.
도 4 의 (a) 및 (b)는 각각 본원의 실시예 3 에 따른 불화물계 형광체에 대한 금속 전구체의 결정 구조 스펙트럼(a), 모체의 결정 구조 스펙트럼(b)이다.
도 4 의 (a)를 참조하면, 빨간색 선은 본원의 실시예 1 에 따른 금속 전구체인 ScF3 을 정제하기 전의 결정 구조 스펙트럼이고, 파란색 선은 본원의 실시예 1 에 따른 금속 전구체인 ScF3 을 정제한 후의 결정 구조 스펙트럼이다. 상기 데이터는 레퍼런스 ScF3 의 결정 구조 스펙트럼(검정색 선)과 모두 일치하는 것을 확인하였다.
도 4 의 (b)를 참조하면, 빨간색 선은 본원의 실시예 2 에 따른 모체인 K3ScF6 의 결정 구조 스펙트럼이고, 상기 데이터는 레퍼런스 K3ScF6 의 결정 구조 스펙트럼(검정색 선)과 일치하는 것을 확인하였다.
도 5 의 (a) 및 (b)는 각각 본원의 실시예 3 에 따른 불화물계 형광체의 결정 구조 스펙트럼(a), 결정 구조를 나타낸 이미지(b)이다.
도 5 의 (a)를 참조하면, 빨간색 선은 Mn 을 도핑하지 않은 K3ScF6 의 결정 구조 스펙트럼, 파란색 선은 0.003 mol 의 Mn 을 도핑한 K3ScF6:Mn4 + 의 결정 구조 스펙트럼, 초록색 선은 0.005 mol 의 Mn 을 도핑한 K3ScF6:Mn4 + 의 결정 구조 스펙트럼이고, 상기 데이터는 레퍼런스 K3ScF6:Mn4 + 의 결정 구조 스펙트럼(검정색 선)과 일치하는 것을 확인하였다.
도 5 의 (a)의 각 결정 구조 스펙트럼이 상기 도 4 의 (b)의 결정 구조 스펙트럼과 일치한 것으로 보아, 상기 K3ScF6 상에 Mn 을 도핑하여도 결정 구조를 그대로 유지하고, 망간의 몰 비율에 상관 없이 일정한 데이터를 가지는 것을 알 수 있다.
도 5 의 (b)를 참조하면, K3ScF6 의 결정 구조 상에 Mn4 + 이 도핑될 때, 뒤틀어진 옥타헤드론 사이트를 포함하는 두 개의 다른 옥타헤드론 사이트에 치환되어서 들어갈 수 있음을 나타낸다.
전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
Claims (12)
- 하기 화학식 1 로서 표시되는 불화물계 형광체의 제조 방법에 있어서,
금속 전구체 및 불화제를 반응시켜 모체를 합성하는 단계; 및
상기 모체 상에 망간을 도핑하여 상기 불화물계 형광체를 합성하는 단계;
를 포함하는, 불화물계 형광체의 제조 방법:
[화학식 1]
MxTFy:Mn4+
(상기 화학식 1 에서,
M 은 칼륨, 루비듐, 세슘, 나트륨, 또는 리튬이고,
T 는 스칸듐, 이트륨, 란타넘, 또는 악티늄이고,
1≤x≤5 이고,
4≤y≤8 임).
- 제 1 항에 있어서,
상기 불화제는 KF, RbF, CsF, NaF, LiF, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함하는 것인, 불화물계 형광체의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 불화제는 HF 를 포함하지 않는 것인, 불화물계 형광체의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 금속 전구체는 화학식 2 로서 표시되고,
벌크 구조를 가지는 것인, 불화물계 형광체의 제조 방법:
[화학식 2]
TFa
(상기 화학식 2 에서,
T 는 스칸듐, 이트륨, 란타넘, 또는 악티늄이고,
1≤a≤5 임).
- 제 1 항에 있어서,
상기 금속 전구체는 액상법에 의해 제조되는 것인, 불화물계 형광체의 제조 방법.
- 제 5 항에 있어서,
상기 액상법은 50℃ 내지 90℃의 온도 하에서 수행되는 것인, 불화물계 형광체의 제조 방법.
- 제 5 항에 있어서,
상기 액상법은 침전법, 가수분해법, 용매증발법, 졸겔법, 공침법, 수열합성법, 공침전법, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함하는 것인, 불화물계 형광체의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 모체를 합성하는 단계는 고상법에 의해 수행되는 것인, 불화물계 형광체의 제조 방법.
- 제 8 항에 있어서,
상기 고상법은 350℃ 내지 450℃의 온도 하에서 수행되는 것인, 불화물계 형광체의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 불화물계 형광체는 근자외선 또는 청색 광을 흡수하여 530 nm 내지 730 nm 의 황색 광 내지 적색 광으로 변환시키는 것인, 불화물계 형광체의 제조 방법.
- 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 제조 방법에 의해 제조된, 불화물계 형광체.
- 근자외선 또는 청색 광을 발광하는 발광다이오드; 및
상기 발광다이오드 상에 형성된 제 11 항에 따른 불화물계 형광체의 코팅층;을 포함하는, 백색 발광다이오드.
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|---|---|---|---|---|
| US20090020775A1 (en) * | 2007-07-16 | 2009-01-22 | Lumination Llc | RED LINE EMITTING COMPLEX FLUORIDE PHOSPHORS ACTIVATED WITH Mn4+ |
| KR20150067588A (ko) * | 2013-12-10 | 2015-06-18 | 삼성전자주식회사 | 발광장치 제조방법 |
| KR20150126298A (ko) * | 2014-05-01 | 2015-11-11 | 제네럴 일렉트릭 컴퍼니 | 적색 발광 인광체의 제조 방법 |
| KR20160127066A (ko) * | 2014-02-26 | 2016-11-02 | 덴카 주식회사 | 형광체, 발광 소자 및 발광 장치 |
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2018
- 2018-01-25 KR KR1020180009430A patent/KR102036661B1/ko active IP Right Grant
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