WO2009091166A2 - Blue light-emitting silicate-based phosphor - Google Patents

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Abstract

The invention relates to: a light-emitting device which uses a blue light-emitting silicate-based phosphor of the following formula 1 and also uses wavelength capable of directly exciting Eu2+ ion with excitation wavelength; and to a display device employing the light-emitting device. In addition, this invention provides a silicate-based phosphor represented by the following formula 2 and a light-emitting device or a display device employing the silicate-based phosphor. When excited at 254nm, a phosphor of (SrxBay)MgSi2O8:Euz (x/y <1) exhibits higher luminance than that of a phosphor of (SrxBay)MgSi2O8:Euz (x/y >1). Moreover, the phosphor of (SrxBay)MgSi2O8:Euz (x/y <1) exhibits high luminance even in much higher Eu concentration since the trend in the concentration of conventional (SrxBay)MgSi2O8:Euz and Eu is different.

Description

청색 발광 실리케이트계 형광체Blue light emitting silicate-based phosphor
본 발명은 우수한 발광 특성 및 색 순도를 갖는 청색 발광 형광체, 이를 포함하는 발광 장치 및 디스플레이 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a blue light emitting phosphor having excellent light emission characteristics and color purity, a light emitting device and a display device including the same.
디스플레이 장치는 화소 자체가 스스로 광을 방출하는 자발광형 디스플레이와 별도의 램프와 조합되어 화상을 구현하는 비자발광형 디스플레이로 구별된다. 상기 자발광형 디스플레이의 예로서 플라즈마 디스플레이 패널(PDP), 음극선관(CRT), 유기 또는 무기 발광 디스플레이 장치(OLED) 등이 있으며, 비자발광형 디스플레이의 예로는 액정 디스플레이 장치(LCD)가 대표적이다. 일반적으로, 이들 디스플레이 장치에는 색상 구현을 위해 특정 파장의 가시 광선을 방출하는 형광체가 사용된다.The display device is divided into a self-luminous display in which the pixels themselves emit light and a non-luminous display in which an image is combined with a separate lamp to implement an image. Examples of the self-luminous display include a plasma display panel (PDP), a cathode ray tube (CRT), an organic or inorganic light emitting display device (OLED), and an example of a non-luminous display is a liquid crystal display device (LCD). . In general, these display devices use phosphors that emit visible light of a particular wavelength for color realization.
예를 들면, 디스플레이 장치 중 액정 디스플레이 장치의 경우, 특히 투과형 액정 디스플레이 장치에서는, 광스위치 역할을 하는 액정층에 광을 제공하는 백라이트에 상기 형광체가 사용된다. 상기 백라이트로서 형광 벌브(bulb) 또는 냉음극 형광 램프(cold cathode fluorescent lamp; CCFL)와 같은 형광 램프형 백라이트, 또는 적색, 녹색 또는 청색 발광 다이오드의 조합으로 형성된 백색 발광 다이오드형 백라이트 등이 응용되고 있다.For example, in the case of the liquid crystal display device of the display device, particularly in the transmissive liquid crystal display device, the phosphor is used for a backlight that provides light to the liquid crystal layer serving as an optical switch. As the backlight, a fluorescent lamp type backlight such as a fluorescent bulb or a cold cathode fluorescent lamp (CCFL), or a white light emitting diode type backlight formed of a combination of red, green, or blue light emitting diodes is used. .
액정 디스플레이 장치의 경우, 전술한 백라이트용 형광 램프에 적용되는 적색, 녹색 또는 청색 발광 형광체의 특성에 의해 휘도 및 색재현성과 같은 화질이 결정된다. 현재 액정 디스플레이 장치의 형광 램프로서 상용화된 청색 발광 형광체로는 주로 알루미네이트(aluminate)계 형광체, 예를 들면 BaMgAl10O17:Eu2+ 과 같은 소위 BAM 형광체가 있다. In the case of the liquid crystal display device, the image quality such as luminance and color reproducibility is determined by the characteristics of the red, green or blue light emitting phosphor applied to the above-described fluorescent lamp for backlight. Blue luminescent phosphors commercially available as fluorescent lamps in liquid crystal display devices are mainly aluminate-based phosphors, for example, so-called BAM phosphors such as BaMgAl 10 O 17 : Eu 2+ .
일반적으로, BAM 형광체를 사용하는 형광 램프는 액정 디스플레이의 색재현성을 고려하여 개발된 것이 아니고 조명용으로서 제안되어, 색온도, 휘도, 수명 및 효율의 관점에서 연구되어 왔다. 이로 인하여, BAM 형광체를 적용한 형광 램프의 경우, 칼라 TV 또는 칼라 모니터 등에 적용시 색 순도와 휘도 특성이 우수하지만, 색재현 능력이 충분치 않은 문제점을 가지고 있다. 이러한 문제점으로 인하여 액정 표시 소자의 백라이트용으로 새로운 청색 발광 형광체와 이를 이용한 다양한 디스플레이 장치가 요구된다.In general, a fluorescent lamp using a BAM phosphor has not been developed in consideration of the color reproducibility of a liquid crystal display, but has been proposed for illumination, and has been studied in terms of color temperature, brightness, lifetime and efficiency. For this reason, the fluorescent lamp to which the BAM phosphor is applied has excellent color purity and luminance characteristics when applied to a color TV or color monitor, but has a problem in that the color reproduction ability is not sufficient. Due to these problems, new blue light emitting phosphors and various display apparatuses using the same are required for backlights of liquid crystal display devices.
본 발명의 목적은 종래의 BAM 형광체를 대체하기 위하여 색순도의 개선을 통해 디스플레이의 색 재현 능력을 향상시킬 수 있는 청색 발광 형광체를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a blue light emitting phosphor that can improve the color reproduction ability of the display by improving the color purity in order to replace the conventional BAM phosphor.
본 발명의 다른 목적은 상술한 형광체를 이용하여 우수한 색 재현 능력을 제공할 수 있는 발광 장치 및 상기 형광체를 이용한 다양한 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a light emitting device capable of providing excellent color reproduction capability using the above-described phosphor and various display apparatuses using the phosphor.
본 발명은 하기 화학식 1의 청색발광 형광체를 사용하고, Eu2+ ion을 직접 여기할 수 있는 파장을 사용하는 것이 특징인 발광장치 및 상기 발광장치를 구비한 디스플레이 장치를 제공한다.The present invention provides a light emitting device and a display device having the light emitting device, characterized in that the blue light emitting phosphor of Formula 1 is used, and a wavelength capable of directly exciting Eu 2+ ions is used.
[화학식 1][Formula 1]
(SrxBay)MgaSibO8:Euz (Sr x Ba y ) Mg a Si b O 8 : Eu z
(상기 식에서, (Wherein
0.5≤x≤1.5이고, 1.5≤y≤2.5이며, 0.5 ≦ x ≦ 1.5, 1.5 ≦ y ≦ 2.5,
2.9≤x + y≤3.4이고, x < y이며, 2.9 ≦ x + y ≦ 3.4, x <y,
z 는 0.01 < z < 0.23이고,z is 0.01 <z <0.23,
a 는 0.99 ≤ a ≤ 1.1 이며, a is 0.99 ≦ a ≦ 1.1,
b 는 1.9 ≤ b ≤ 2.1 이다.)b is 1.9 ≦ b ≦ 2.1.)
또한, 본 발명은 하기 화학식 2로 나타내어지는 실리케이트계 형광체 및 상기 실리케이트계 형광체를 구비한 발광장치 또는 디스플레이 장치를 제공한다.In addition, the present invention provides a silicate-based phosphor represented by the following formula (2) and a light emitting device or a display device provided with the silicate-based phosphor.
[화학식 2][Formula 2]
(SrxBay)MgaSibO8:Euz (Sr x Ba y ) Mg a Si b O 8 : Eu z
(상기 식에서, (Wherein
0.5≤x≤1.5이고, 1.5≤y≤2.5이며, 0.5 ≦ x ≦ 1.5, 1.5 ≦ y ≦ 2.5,
2.9≤x + y≤3.4이고, x < y이며, 2.9 ≦ x + y ≦ 3.4, x <y,
z 는 0.12 ≤ z < 0.23이고, z is 0.12 ≦ z <0.23,
a 는 0.99 ≤ a ≤ 1.1 이며, a is 0.99 ≦ a ≦ 1.1,
b 는 1.9 ≤ b ≤ 2.1 이다.)b is 1.9 ≦ b ≦ 2.1.)
화학식 1의 형광체를 사용하는 발광장치는 여기파장이 240 내지 300 nm 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 250 내지 300 nm 이다. The light emitting device using the phosphor of Chemical Formula 1 preferably has an excitation wavelength of 240 to 300 nm, more preferably 250 to 300 nm.
한편, 화학식 1 또는 화학식 2의 형광체는 발광 파장의 중심이 420 nm 내지 450 nm의 범위 내에 존재한다. On the other hand, the phosphor of Formula 1 or Formula 2 is the center of the emission wavelength is in the range of 420 nm to 450 nm.
특히, 화학식 2의 형광체는 254nm 여기 파장에서의 발광스펙트럼 최대 휘도에서의 파장(중심파장)이 BAM의 그것보다 더 단파장인 것이 바람직하다. 또한, 254nm 여기 파장에서의 발광 휘도가 BAM의 휘도보다 높은 것이 바람직하다. In particular, it is preferable that the phosphor of the formula (2) has a shorter wavelength (central wavelength) at the emission spectrum maximum luminance at the 254 nm excitation wavelength than that of the BAM. In addition, it is preferable that the light emission luminance at the 254 nm excitation wavelength is higher than that of the BAM.
또한, 화학식 2의 형광체는 host lattice에 의해 흡수되는 여기 파장이 주로 100 내지 200 nm 영역이고, 직접 Eu2+ ion에 의해 흡수되는 여기파장이 주로 240 내지 300 nm 영역인 것이 바람직하다.In addition, the phosphor of Formula 2 preferably has an excitation wavelength absorbed by the host lattice mainly in a range of 100 to 200 nm, and an excitation wavelength absorbed by direct Eu 2+ ions is mainly in a range of 240 to 300 nm.
254nm에서 여기할 때, (SrxBay)MgSi2O8:Euz (x/y <1)의 형광체는 (SrxBay)MgSi2O8:Euz (x/y >1)의 형광체 보다 높은 휘도를 발휘한다. 또, (SrxBay)MgSi2O8:Euz (x/y <1)의 형광체는 종래 (SrxBay)MgSi2O8:Euz와 Eu 농도에 대한 trend가 달라 훨씬 높은 Eu 농도에서도 높은 휘도를 발휘한다.When excited at 254nm, (Sr x Ba y) MgSi 2 O 8: of: <(1 Eu z (x / y Eu z x / y) 1) phosphor (Sr x Ba y) MgSi 2 O 8 in> Higher brightness than the phosphor. In addition, the phosphor of (Sr x Ba y ) MgSi 2 O 8 : Eu z (x / y <1) has a much higher Eu than the conventional (Sr x Ba y ) MgSi 2 O 8 : Eu z and Eu concentrations. High brightness even at concentration.
도 1은 본 발명의 실리케이트 형광체를 사용하는 냉음극 형광 램프의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a cold cathode fluorescent lamp using the silicate phosphor of the present invention.
도 2는 실시예 1에서 제조된 실리케이트계 형광체인 Sr0.8Ba2.1Mg1Si2O8:Eu0.1의 254 nm 여기시 광(photoluminescent emission; PL) 스펙트럼을 도시한다.FIG. 2 shows a 254 nm photoluminescent emission (PL) spectrum of Sr 0.8 Ba 2.1 Mg 1 Si 2 O 8 : Eu 0.1 which is a silicate-based phosphor prepared in Example 1. FIG.
도 3은 실시예 2에서 제조된 실리케이트계 형광체들의 147 nm 여기시 광 스펙트럼을 도시한다.3 shows a light spectrum upon 147 nm excitation of the silicate-based phosphors prepared in Example 2. FIG.
도 4는 실시예 2에서 제조된 실리케이트계 형광체들의 147 nm 여기시 휘도를 도시한다.4 shows luminance at 147 nm excitation of the silicate-based phosphors prepared in Example 2. FIG.
도 5는 실시예 2에서 제조된 실리케이트계 형광체들의 147 nm 여기시 중심파장을 도시한다.FIG. 5 shows the central wavelength at 147 nm excitation of the silicate-based phosphors prepared in Example 2. FIG.
도 6은 실시예 2에서 제조된 실리케이트계 형광체들의 254 nm 여기시 광 스펙트럼을 도시한다.6 shows a light spectrum upon 254 nm excitation of the silicate-based phosphors prepared in Example 2. FIG.
도 7은 실시예 2에서 제조된 실리케이트계 형광체들의 254 nm 여기시 휘도를 도시한다.FIG. 7 shows luminance at 254 nm excitation of the silicate-based phosphors prepared in Example 2. FIG.
도 8은 실시예 2에서 제조된 실리케이트계 형광체들의 254 nm 여기시 중심파장을 도시한다.FIG. 8 shows the center wavelength at 254 nm excitation of the silicate-based phosphors prepared in Example 2. FIG.
도 9는 실시예 3에서 제조된 실리케이트계 형광체들의 147 nm 여기시 광 스펙트럼을 도시한다.9 shows a light spectrum at 147 nm excitation of the silicate-based phosphors prepared in Example 3. FIG.
도 10은 실시예 3에서 제조된 실리케이트계 형광체들의 147 nm 여기시 휘도를 도시한다.FIG. 10 shows luminance at 147 nm excitation of the silicate-based phosphors prepared in Example 3. FIG.
도 11은 실시예 3에서 제조된 실리케이트계 형광체들의 147 nm 여기시 중심파장을 도시한다.FIG. 11 shows the central wavelength at 147 nm excitation of the silicate-based phosphors prepared in Example 3. FIG.
도 12는 실시예 3에서 제조된 실리케이트계 형광체들의 254 nm 여기시 광 스펙트럼을 도시한다.FIG. 12 shows the light spectrum at 254 nm excitation of the silicate-based phosphors prepared in Example 3. FIG.
도 13은 실시예 3에서 제조된 실리케이트계 형광체들의 254 nm 여기시 휘도를 도시한다.FIG. 13 shows luminance at 254 nm excitation of the silicate-based phosphors prepared in Example 3. FIG.
도 14는 실시예 3에서 제조된 실리케이트계 형광체들의 254 nm 여기시 중심파장을 도시한다.FIG. 14 shows the center wavelength at 254 nm excitation of the silicate-based phosphors prepared in Example 3. FIG.
도 15는 실시예 4에서 제조된 형광체 1(y = 1.0) 내지 형광체 4(x = 1.95) 의 광스펙트럼을 도시한다.FIG. 15 shows light spectra of Phosphor 1 (y = 1.0) to Phosphor 4 (x = 1.95) prepared in Example 4. FIG.
도 16는 실시예 4에서 제조된 형광체 5(y = 2.1) 및 형광체 6(y = 2.4)의 광스펙트럼을 도시한다.FIG. 16 shows light spectra of Phosphor 5 (y = 2.1) and Phosphor 6 (y = 2.4) prepared in Example 4. FIG.
도 17은 실시예 5에서 제조된 형광체 7(z = 0.05) 내지 형광체 11(z = 0.25) 의 광스펙트럼을 도시한다.FIG. 17 shows light spectra of Phosphor 7 (z = 0.05) to Phosphor 11 (z = 0.25) prepared in Example 5. FIG.
도 18은 실시예 4에서 제조된 형광체 1(y = 1.0), 형광체 3(y = 1.5), 형광체 4(y = 1.8), 형광체 5(y = 2.1) 및 형광체 6(y = 2.4)를 선택하여 X선 회절 (XRD) 특성을 나타내는 그래프이다.18 is selected from phosphor 1 (y = 1.0), phosphor 3 (y = 1.5), phosphor 4 (y = 1.8), phosphor 5 (y = 2.1) and phosphor 6 (y = 2.4) prepared in Example 4 To X-ray diffraction (XRD) characteristics.
본 명세서에서, "청색 발광"이라 함은 청색 파장 대역에 속하는 광만이 발광되는 경우뿐만 아니라, 다른 색상의 형광체 또는 다른 색상의 광원과 함께 사용되는 경우 방출되는 광 중 본 발명의 형광체로 인한 청색 파장 대역이 포함된 경우도 지칭한다. 예를 들면, 본 발명에 따른 형광체와 함께 다른 색상의 발광 특성을 갖는 형광체를 함께 사용하여 백색 광을 방출하는 디스플레이 장치에 있어서, 이러한 디스플레이 장치도 청색 발광 특성을 가지는 것으로 이해되어야 한다.In the present specification, the term "blue light emission" refers to the blue wavelength due to the phosphor of the present invention, which is emitted not only when light belonging to the blue wavelength band is emitted, but also when used with a phosphor of another color or a light source of another color. It also refers to the case where the band is included. For example, in a display device that emits white light by using a phosphor according to the present invention together with a phosphor having a different color of light emitting property, it should be understood that such a display device also has blue light emitting property.
한편, 가시광선의 파장은 720㎚에서 380㎚의 범위이므로, 380㎚보다 짧은 파장의 빛이 자외선이다. 또한 200㎚보다 짧은 파장의 빛은 공기에 의해 강하게 흡수되기 때문에 진공 속에서만 취급할 수가 있어서 진공자외선이라고 한다.On the other hand, since the wavelength of visible light ranges from 720 nm to 380 nm, light having a wavelength shorter than 380 nm is ultraviolet light. In addition, since light having a wavelength shorter than 200 nm is strongly absorbed by air, it can be handled only in a vacuum, so it is called vacuum ultraviolet ray.
통상 형광체는 조성이 상이하면 휘도, 중심파장과 같은 광특성, 결정성이 달라진다.In general, when the phosphors have different compositions, optical properties such as brightness, center wavelength, and crystallinity are different.
종래 SrO-BaO-MgO-SiO2를 모체로하는 형광체 연구에서는 147nm의 여기파장을 사용하는 PDP 디스플레이 응용에 대한 것이 주를 이루었다. 진공자외선인 147nm을 여기 파장으로 사용하는 경우 발광 원리는 형광체의 bandgap 흡수가 우선적으로 일어나고 이어서 흡수된 에너지 일부가 활성제(activator)로 전달되어 발광을 하게 된다. 147nm을 여기 파장으로 사용하는 경우 형광체의 조성, 결정성, 표면 상태 등의 다양한 물성에 따라 다른 광학적 특성을 보이며, Eu2+를 직접 여기시키는 것과는 발광 원리가 다르다.In the past, phosphors based on SrO-BaO-MgO-SiO 2 have been mainly focused on PDP display applications using an excitation wavelength of 147 nm. In the case of using vacuum ultraviolet ray 147nm as the excitation wavelength, the emission principle is that the bandgap absorption of the phosphor occurs preferentially, and then some of the absorbed energy is transferred to an activator to emit light. When 147 nm is used as the excitation wavelength, it exhibits different optical properties according to various physical properties such as the composition, crystallinity, and surface state of the phosphor, and the emission principle is different from directly exciting Eu 2+ .
본 발명은 주된 발광 원리로 Eu2+를 직접 여기시키면서, 예컨대 254nm를 여기 파장으로 사용하면서, 147nm 여기 파장과 대조함으로써, 우수한 청색 형광체를 개발하고자 하였다.The present invention seeks to develop an excellent blue phosphor by directly exciting Eu 2+ as the main emission principle, for example by using 254 nm as the excitation wavelength, and comparing it with the 147 nm excitation wavelength.
본 발명자는 실험을 통해, (SrxBay)MgSi2O8:Euz 의 형광체는 147nm에서 여기했을 때 BAM 보다 낮은 휘도를 가지나(도 4 및 도 10), 254nm에서 여기했을 때는 특정 조성에서 BAM 보다 높은 휘도를 갖는 것(도 7 및 도 13)을 발견하였다.The inventors have conducted experiments that phosphors of (Sr x Ba y ) MgSi 2 O 8 : Eu z have a lower luminance than BAM when excited at 147 nm (FIGS. 4 and 10), but at a specific composition when excited at 254 nm It was found to have higher luminance than BAM (FIGS. 7 and 13).
또, 본 발명자는 실험을 통해, 254nm에서 여기할 때, (SrxBay)MgSi2O8:Euz 는 [Sr]/[Ba] <1인 경우가 [Sr]/[Ba] >1인 경우 보다 높은 휘도를 발휘한다는 것을 발견하였다(도 13). In addition, the present inventors experimented, when (Sr x Ba y ) MgSi 2 O 8 : Eu z is [Sr] / [Ba] <1 when [Sr] / [Ba]> 1 when excited at 254nm Was found to exhibit higher luminance (Fig. 13).
또한, 본 발명과 같이 (SrxBay)MgSi2O8:Euz에서 [Sr]/[Ba] <1인 경우는, 종래 (SrxBay)MgSi2O8:Euz와 Eu 농도에 대한 trend가 달라, 훨씬 높은 Eu 농도에서도 높은 휘도를 발휘한다는 것을 발견하였다. 즉, Eu의 농도가 0.1이상이어도 적어도 0.22까지는 높은 휘도를 보인다. In addition, when (Sr x Ba y ) MgSi 2 O 8 : Eu z to [Sr] / [Ba] <1 as in the present invention, conventionally (Sr x Ba y ) MgSi 2 O 8 : Eu z and Eu concentrations Different trends were found for high luminance at much higher Eu concentrations. That is, even if the concentration of Eu is 0.1 or more, at least 0.22 shows high luminance.
본 발명은 상기 발견에 기초한 것으로, 상기와 같은 결과는 다음과 같이 해석할 수 있다.The present invention is based on the above findings, and the above results can be interpreted as follows.
여기파장이 254nm인 경우에는, host lattice 자체가 흡광하고 나서 band gap energy transition이 Eu 2+으로 일어나는 것이 아니고, 여기파장에 해당하는 에너지를 직접 Eu2+ 가 흡광하여 발광되는 원리가 주로 작용하기 때문에 Eu의 농도가 높을수록 발광강도가 강해지는 경향을 보인다. 그러나, 일반적으로 Eu2+ 의 농도가 일정 값 이상이 되면 농도 소광(concentration quenching) 현상이 발생하기 때문에, Eu2+ 의 농도를 임의로 높일 수는 없다. 그런데, Sr2+ ion 자리에 원자 반경이 더 큰 Ba2+ 가 치환됨에 따라 결정 격자의 팽창 (lattice expansion)이 일어난다. 이로 인해 확장된 lattice내에 존재하는 Eu2+ ion들 사이의 거리가 늘어난다. Eu2+ ion들 사이의 거리가 늘어남에 따라 농도 소광이 시작되는 농도가 높아질 수 있다. 따라서, 본 발명은 (SrxBay)MgSi2O8:Euz 의 형광체에서 [Sr]/[Ba] <1로 조절함으로써, 254nm 여기시, 종래 형광체 보다 높은 Eu 농도범위 까지도, 예컨대 Eu 농도가 0.22까지도, 발광 강도를 증가시킬 수 있다. 즉, 종전의 동일한 형광체의 경우에는 다다르지 못한 높은 Eu2+ 이온 농도에서도 높은 발광 강도를 얻을 수 있다. 또 증가된 Eu 농도로 인해 254nm 여기시 BAM 보다도 높은 휘도를 발휘할 수 있다(도 7).In the case where the excitation wavelength is 254 nm, the band gap energy transition does not occur in Eu 2+ after the host lattice itself absorbs, but the principle that Eu 2+ absorbs and emits the energy corresponding to the excitation wavelength is mainly applied. The higher the concentration of Eu, the stronger the emission intensity. However, in general, concentration quenching occurs when the concentration of Eu 2+ is higher than or equal to a predetermined value, and thus the concentration of Eu 2+ cannot be arbitrarily increased. However, as Ba 2+ having a larger atomic radius is substituted for Sr 2+ ion sites, the lattice expansion of the crystal lattice occurs. This increases the distance between the Eu 2+ ions present in the expanded lattice. As the distance between Eu 2+ ions increases, the concentration at which concentration quenching starts may increase. Therefore, the present invention is controlled to [Sr] / [Ba] <1 in the phosphor of (Sr x Ba y ) MgSi 2 O 8 : Eu z , so that even at 254 nm excitation, the concentration of Eu is higher than that of the conventional phosphor, for example, Eu concentration. Even up to 0.22, the light emission intensity can be increased. That is, in the case of the same fluorescent substance as before, a high emission intensity can be obtained even at a high Eu 2+ ion concentration which is not reached. In addition, due to the increased concentration of Eu, it is possible to exhibit higher luminance than BAM at 254 nm excitation (FIG. 7).
한편, 여기파장이 147nm인 경우는, host lattice 자체가 우선적으로 여기 파장의 에너지를 흡수하고 host lattice에서 흡수된 에너지가 Eu2+ 으로 전달되어 여기되는 원리가 주가 된다. 이온반경이 큰 Ba가 상대적으로 작은 Sr을 치환하는 비율이 높아지면, host lattice를 변화시키고, 이에 따른 crystal field를 왜곡시켜 host에서 흡수된 에너지가 Eu2+ ion으로 전달되는데 장애가 되므로, 147nm 여기에서는 상대적으로 [Sr]/[Ba]>1 영역에서 높은 휘도를 보인다.On the other hand, when the excitation wavelength is 147 nm, the principle is that the host lattice itself absorbs energy of the excitation wavelength preferentially, and the energy absorbed by the host lattice is transferred to Eu 2+ and excited. If the ratio of Ba having a large ion radius is substituted for a relatively small Sr, the host lattice is changed and the crystal field is distorted accordingly, which impedes the transfer of energy absorbed from the host to Eu 2+ ions. It is relatively high in the [Sr] / [Ba]> 1 region.
한편, 본 발명에 따른 형광체는 화학식 1 또는 화학식 2에서 제시된 조성을 사용하는 것을 제외하고는 소성에 의한 일반적인 금속산화물 제조방법에 의해 제조될 수 있다.On the other hand, the phosphor according to the present invention can be prepared by a general method for producing a metal oxide by firing except using the composition shown in formula (1) or (2).
예컨대, 상기 제조방법은 원료물질들을 준비하는 공정; 제 1 분쇄 및 혼합 공정; 하소 공정; 제 2 분쇄 및 혼합 공정; 소성 공정을 포함할 수 있다.For example, the manufacturing method may include preparing raw materials; First grinding and mixing process; Calcination process; Second grinding and mixing process; Firing process.
본 발명에 따른 다양한 조성비를 갖는 (SrxBay)MgaSibO8:Euz의 화학식을 갖는 청색 발광 형광체를 제조하기 위하여, 예를 들면, 스트론튬, 바륨, 마그네슘 및 실리콘의 소스로서 스트론튬 카보네이트(SrCO3), 바륨 카보네이트(BaCO3), 마그네슘 산화물(MgO) 및 실리콘 산화물(SiO2)이 사용될 수 있다. 그러나 이는 예시적일 뿐, 이들 원소의 소스로서 각 원소의 히드록사이드, 카보네이트, 나이트레이트(nitrate), 할라이드(halide), 옥살레이트(oxalate) 등의 고온에서 분해 가능한 재료들이 사용될 수도 있다. 상기 형광체의 활성제(activator)인 Eu의 소스로서 Eu2O3와 같은 산화물이 사용될 수 있다. 그러나, 상기 Eu 소스로서, 산화물 이외에 불화물(fluoride) 등이 사용될 수도 있다. To prepare blue light emitting phosphors having the formula (Sr x Ba y ) Mg a Si b O 8 : Eu z with various composition ratios according to the invention, for example, strontium as a source of strontium, barium, magnesium and silicon Carbonate (SrCO 3 ), barium carbonate (BaCO 3 ), magnesium oxide (MgO) and silicon oxide (SiO 2 ) may be used. However, this is merely illustrative, and as a source of these elements, materials degradable at high temperatures such as hydroxide, carbonate, nitrate, halide, oxalate, etc. of each element may be used. An oxide such as Eu 2 O 3 may be used as a source of Eu, which is an activator of the phosphor. However, as the Eu source, fluoride or the like may be used in addition to the oxide.
상기 금속화합물들의 제1분쇄 및 혼합 공정은 약 40 분 내지 1시간 동안 수행될 수 있다. The first grinding and mixing process of the metal compounds may be performed for about 40 minutes to 1 hour .
상기 금속화합물들은, 예를 들면, ball mill, V형 혼합기, 교반기, 및 jet-mill등의 통상의 공업에서 사용되는 장치를 이용하여 분쇄 및/또는 혼합될 수 있으며, 건식 혼합법 또는 습식 혼합법 중 어느 쪽이라도 좋다.The metal compounds may be ground and / or mixed using, for example, a device used in a typical industry such as a ball mill, a V-type mixer, an agitator, and a jet-mill, and may be a dry mixing method or a wet mixing method. Either way is good.
또한, 상기 제 1 분쇄 및 혼합 공정을 용이하게 하기 위하여, 아세톤, 알코올 또는 증류수 등의 용매가 이용될 수 있다. 용매가 사용된 경우, 용매를 제거하기 위한 건조 공정을 유발 내에서 수행하면 분말의 손실이 방지될 수 있다.In addition, a solvent such as acetone, alcohol or distilled water may be used to facilitate the first grinding and mixing process. If a solvent is used, loss of powder can be prevented by carrying out a drying process to remove the solvent in the mortar.
후술하는 소성 공정에서 상기 각 원료 금속 화합물들의 혼합 및 상 형성을 돕기 위하여 융제(flux)가 전술한 제1분쇄 및 혼합 공정 이전에 원료 금속 화합물들에 첨가되거나, 또는, 후술하는 소성 공정 이전 단계에서 첨가될 수 있다. Flux may be added to the raw metal compounds prior to the first grinding and mixing process described above, or may be used in a step before the firing process described later to assist in mixing and phase-forming each of the raw metal compounds in the firing process described below. Can be added.
상기 융제로서는, 예를 들면 LiF, NaF, KF, LiCl, NaCl, KCl, Li2CO3, Na2CO3, K2CO3, NaHCO3, NH4FHF, NH4Cl, NH4I, MgF2, CaF2, SrF2, BaF2, MgCl2, CaCl2, SrCl2, BaCl2, MgI2, CaI2, SrI2 및 BaI2 중에서 선택되는 1종 이상의 물질, 대표적으로는 NH4Cl 을 전체 원료 중에서 0.05 wt% 내지 20wt%로, 바람직하게는 약 1wt% 농도로 첨가될 수 있다.As the flux, for example, LiF, NaF, KF, LiCl, NaCl, KCl, Li2CO3, Na2CO3, K2CO3, NaHCO3, NH4FHF, NH4Cl, NH4I, MgF2, CaF2, SrF2, BaF2, MgCl2, CaCl2, SrCl2, BaCl2, MgI2, CaI2, SrI2 And BaI2 At least one substance selected from, typically NH4Cl to 0.05 wt% to 20wt% of the total raw material, Preferably at about 1 wt% concentration.
상기 제 1 혼합 및 분쇄 공정을 거쳐, 건조된 혼합 분말에 대해 하소 공정이 수행된다. 하소 공정은 5 ℃/분 내지 10℃/분의 속도로 800 ℃ 내지 1000℃까지 승온시키고, 그 온도에서 2시간 내지 4시간 동안 산소 또는 공기 분위기에서 가열하고 이후 노냉시킴으로써 수행될 수 있다. Through the first mixing and grinding process, a calcination process is performed on the dried mixed powder. The calcination process can be carried out by heating up to 800 ° C. to 1000 ° C. at a rate of 5 ° C./min to 10 ° C./min, heating at that temperature for 2 to 4 hours in an oxygen or air atmosphere and then furnace cooling.
이후, 하소된 혼합 분말에 대하여, 제 2 분쇄 및 혼합 공정이 수행된다. 상기 제 2 분쇄 및 혼합 공정은 별도의 용매가 사용되지 않고 건식으로 진행되는 것이 바람직하다. 약 10 ~ 20 분 동안 제 2 혼합 및 분쇄 공정이 진행된 후, 소성 공정을 수행한다.Thereafter, for the calcined mixed powder, a second grinding and mixing process is performed. The second grinding and mixing process is preferably carried out dry without using a separate solvent. After the second mixing and grinding process is performed for about 10 to 20 minutes, the firing process is performed.
상기 소성 공정은 결정화를 위하여 적어도 900 ℃ 내지 1600 ℃에서, 바람직하게는 1000 ℃ 내지 1300 ℃에서 수행될 수 있다. 소성 온도가 1600 ℃ 보다 큰 경우 형광체 분말의 구성 원소가 휘발하여 화학양론비로부터 과도하게 어긋나거나 결정성의 저하가 초래되어 휘도가 급격히 저하될 수 있다. 상기 소성 공정은 1시간 내지 8시간 동안 수행될 수도 있다. 또한, 상기 소성 공정은 적어도 1회 이상 수행될 수 있다.The firing process may be carried out at least 900 ℃ to 1600 ℃, preferably at 1000 ℃ to 1300 ℃ for crystallization. When the firing temperature is higher than 1600 ° C., the constituent elements of the phosphor powder may volatilize, excessively shift from the stoichiometric ratio, or cause a decrease in crystallinity, thereby causing a sharp decrease in luminance. The firing process may be performed for 1 to 8 hours. In addition, the firing process may be performed at least once.
상기 소성 공정은 질소 분위기 또는 약한 환원성 분위기 하에서 수행될 수 있다. 약한 환원성 분위기를 제공하기 위하여, 질소 가스 대신에 예를 들면 N2:H2 = 95:5(부피비)를 만족하도록 수소가 미량 첨가된 질소/수소의 혼합 가스가 사용될 수도 있다. The firing process may be carried out under a nitrogen atmosphere or a weak reducing atmosphere. In order to provide a weak reducing atmosphere, a mixed gas of nitrogen / hydrogen in which a small amount of hydrogen is added to satisfy, for example, N 2 : H 2 = 95: 5 (volume ratio) may be used.
상술한 방법에 의해 얻어진 형광체를 볼 밀 (ball mill) 이나 제트 밀 (jet mill)등을 이용하여 분쇄할 수 있고, 분쇄와 소성은 2회 이상 반복될 수도 있다. 또한, 필요에 따라서 얻어진 형광체를 세척 또는 분급할 수 있다.The phosphor obtained by the above-described method may be pulverized using a ball mill, a jet mill, or the like, and pulverization and firing may be repeated two or more times. Moreover, the fluorescent substance obtained can be wash | cleaned or classified as needed.
한편, 하기에서는 본 발명에 따른 형광체를 구비한 발광장치 또는 디스플레이를 제공하기 위한 형광체 페이스트의 제조방법을 예시한다.On the other hand, the following illustrates a method of manufacturing a phosphor paste for providing a light emitting device or display with a phosphor according to the present invention.
본 발명에 따른 청색 발광 형광체 분말을 용제와 바인더 등의 유기물에 분산시키고, 혼합함으로써 형광체 페이스트가 제조된다. 이때, 선택적으로 당해 기술 분야에서 잘 알려진 적색 및 녹색 발광 형광체 분말을 상기 형광체 페이스트에 첨가할 수 있다.The phosphor paste is prepared by dispersing and mixing the blue light emitting phosphor powder according to the present invention in an organic material such as a solvent and a binder. At this time, optional red and green luminescent phosphor powders well known in the art may be added to the phosphor paste.
상기 용제의 비제한적인 예로는, 1가 알코올(alcohol) 중 고비등점을 갖는 알코올, 에틸렌 글리콜(ethylene glycol) 또는 글리세린(glycerin)과 같은 디올(diol) 또는 트리올(triol)등의 다가 알코올, 알코올(alcohol)을 에테르(ether)화 및/또는 에스테르(ester)화한 화합물(예를 들면, 에틸렌 글리콜 모노알킬 에테르(ethylene glycol mono-alkyl ether), 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르(ethylene glycol dialkyl ether), 에틸렌 글리콜 알킬 에테르 아세테이트(ethylene glycol alkyl ether acetate), 디에틸렌 글리콜 모노 알킬 에테르 아세테이트 (diethylene glycol mono alkyl ether acetate), 디에틸렌글리콜 디알킬 에테르(dielthyleneglycol dialkyl ether), 프로필렌 글리콜 모노 알킬 에테르 (alkyl ether), 프로필렌 글리콜 디알킬 에테르(propylene glycol dialkyl ether), 프로필렌 글리콜 알킬아세테이트(propylene glycol alkyl acetate))등을 들 수 있다. Non-limiting examples of the solvent include alcohols having a high boiling point among monohydric alcohols, polyhydric alcohols such as diol or triol such as ethylene glycol or glycerin, Etherified and / or esterified alcohols such as ethylene glycol mono-alkyl ethers, ethylene glycol dialkyl ethers, Ethylene Glycol Alkyl Ether Acetate, Diethylene Glycol Monoalkyl Ether Acetate, Diethylene Glycol Dialkyl Ether, Propylene Glycol Monoalkyl Ether Acetate Propylene glycol dialkyl ether, propylene glycol alkyl acetate, etc. Can be.
상기 바인더의 비제한적인 예로는, 셀룰로오스(cellulose)계 수지(에틸 셀룰로오스(ethyl cellulose), 메틸 셀룰로오스(methyl cellulose), 니트로셀룰로오스(nitrocellulose), 산성 섬유소(acetylcellulose), 셀룰로오스 프로피오네이트(cellulose propionate), 히드록시 프로필 셀룰로오스(hydroxyl propyl cellulose), 부틸 셀룰로오스(butyl cellulose), 벤질 셀룰로오스(benzyl cellulose), 변성 셀룰로오스(modified cellulose)등), 아크릴(acryl)계 수지(아크릴산, 메타크릴산, 메틸 아크릴레이트(methyl acrylate), 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate), 에틸 아크릴레이트(ethyl acrylate), 에틸 메타크릴레이트(ethyl methacrylate), 프로필 아크릴레이트(propyl acrylate), 프로필 메타크릴레이트(propyl methacrylate), 이소프로필 아크릴레이트(isopropyl acrylate), 이소프로필 메타크릴레이트(isopropyl methacrylate), n-부틸아크릴레이트, n-부틸메타크릴레이트, tert-부틸아크릴레이트, tert-부틸메타크릴레이트, 2-히드록시 에틸 아크릴레이트(hydroxyl ethyl acrylate), 2-히드록시 프로필 메타크릴레이트(hydroxyl propyl methacrylate), 벤질 아크릴레이트(benzyl acrylate), 벤질 메타크릴레이트(benzyl methacryate), 페녹시 아크릴레이트(phenoxy acrylate), 페녹시 메타크릴레이트(phenoxy methacrylate), 이소보닐 아크릴레이트(isobornyl acrylate), 이소보닐 메타크릴레이트(isobornyl methacrylate), 글리시딜 메타크릴레이트(glycidyl methacrylate), 스틸렌(stylene), α-메틸 스틸렌 아크릴아미드, 메타 아크릴아미드, 아크릴로니트릴(acrylonitrile), 메타 아크릴로니트릴(meta acrylonitrile)등의 단량체 중의 적어도 1종의 중합체, 에틸렌(ethylene)-초산비닐공중합체 수지, 폴리비닐 부티랄, 폴리비닐 알코올(polyvinyl alcohol), 프로필렌 글리콜(propylene glycol), 폴리에틸렌 옥사이드(polyethylene oxide), 우레탄(urethane)계 수지, 멜라민(melamine)계 수지, 페놀(phenol)수지 등을 들 수 있다. Non-limiting examples of the binder, cellulose-based resins (ethyl cellulose, methyl cellulose, nitrocellulose, acetylcellulose, cellulose propionate) , Hydroxy propyl cellulose, butyl cellulose, benzyl cellulose, modified cellulose, etc., acrylic resins (acrylic acid, methacrylic acid, methyl acrylate) (methyl acrylate), methyl methacrylate, ethyl acrylate, ethyl methacrylate, propyl acrylate, propyl methacrylate, isopropyl Acrylate (isopropyl acrylate), isopropyl methacrylate, n-butyl acrylate, n- Butyl methacrylate, tert-butyl acrylate, tert-butyl methacrylate, 2-hydroxy ethyl acrylate, 2-hydroxy propyl methacrylate, benzyl acrylate acrylate, benzyl methacryate, phenoxy acrylate, phenoxy methacrylate, isobornyl acrylate, isobornyl methacrylate, At least one of monomers such as glycidyl methacrylate, styrene, α-methyl styrene acrylamide, metha acrylamide, acrylonitrile and meta acrylonitrile Polymers, ethylene-vinyl acetate copolymer resins, polyvinyl butyral, polyvinyl alcohol, propylene glycol, poly There may be mentioned ethylene oxide (polyethylene oxide), polyurethane (urethane) resin, melamine (melamine) resin, phenol (phenol) resins.
한편, 본 발명에 따른 화학식 1 또는 화학식 2의 청색 발광 형광체를 사용하는 발광장치의 예로, 조명 장치가 있다.Meanwhile, an example of a light emitting device using the blue light emitting phosphor of Formula 1 or Formula 2 according to the present invention is a lighting device.
일례로, 조명 장치는 밀봉체 내부에 형광체 및 상기 밀봉체 내부에 봉입된 방전 가스를 포함한다. 상기 조명 장치는 냉음극 또는 필라멘트에 의해 상기 방전 가스가 방전되는 형광 램프일 수 있다. 또한, 상기 방전 가스는 수은 혹은 수은과 아르곤의 혼합 가스를 포함할 수 있다.In one example, the lighting device includes a phosphor inside the seal and a discharge gas enclosed in the seal. The lighting apparatus may be a fluorescent lamp in which the discharge gas is discharged by a cold cathode or a filament. In addition, the discharge gas may include mercury or a mixed gas of mercury and argon.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 실리케이트 형광체를 사용하는 냉음극 형광 램프(100)의 단면도이다. 상술한 형광체 페이스트를 유리 튜브와 같은 밀봉체(envelope; 101) 내벽에 도포하고, 건조 공정을 수행한 후, 약 300 ℃ 내지 600 ℃의 온도 범위에서 열처리를 하여 형광체 층(102)을 형성한다. 이 후, 밀봉체(101)의 양단부에 전극(103 및 104)을 배치하고 밀봉체 내에 소정 압력의 아르곤(Ar)등의 희가스 또는 수은(Hg) 또는 이들의 혼합된 혼합 가스(105)를 봉입하여 냉음극 형광 램프(100)를 제조한다. 전극(103 및 104) 대신에 필라멘트(미도시)가 배치되면 통상의 형광 벌브가 제공될 수 있다. 1 is a cross-sectional view of a cold cathode fluorescent lamp 100 using a silicate phosphor according to an embodiment of the present invention. The above-described phosphor paste is applied to an inner wall of an enclosure 101 such as a glass tube, and a drying process is performed, followed by heat treatment at a temperature range of about 300 ° C. to 600 ° C. to form the phosphor layer 102. Thereafter, the electrodes 103 and 104 are disposed at both ends of the sealing body 101, and a rare gas such as argon (Ar) or mercury (Hg) or a mixed mixed gas 105 of the predetermined pressure is enclosed in the sealing body. To produce a cold cathode fluorescent lamp (100). If a filament (not shown) is disposed instead of the electrodes 103 and 104, a conventional fluorescent bulb can be provided.
냉음극 형광 램프(100)는 전극(103 및 104) 사이의 강한 전계에 의해 일어나는 전자 방출에 의해 봉입된 가스(105)를 방전시킨다. 상기 방전된 가스로부터 방출되는 254nm의 UV에 의해서 형광체 층(102)이 여기될 수 있다.The cold cathode fluorescent lamp 100 discharges the enclosed gas 105 by the electron emission caused by the strong electric field between the electrodes 103 and 104. The phosphor layer 102 may be excited by 254 nm UV emitted from the discharged gas.
본 발명에 따른 화학식 1 또는 화학식 2의 청색 발광 형광체는 상술한 바와 같이 단독으로 사용되어 청색 발광 장치를 제공할 수도 있으며, 다른 색상의 형광체, 예를 들면 적색 및 녹색 발광 형광체와 혼합 사용되어 백색 기타 다른 색상의 광을 발광하는 장치를 제공할 수도 있다. 또한, 상기 발광 장치에 필요에 따라서 본 발명의 실시예에 따른 청색 발광 형광체와 함께 다른 종류의 청색 발광 형광체가 사용될 수도 있다. The blue light-emitting phosphor of Formula 1 or Formula 2 according to the present invention may be used alone as described above to provide a blue light-emitting device, and may be used in combination with phosphors of different colors, for example, red and green light-emitting phosphors. It is also possible to provide an apparatus for emitting light of different colors. In addition, other types of blue light emitting phosphors may be used in addition to the blue light emitting phosphors according to the embodiment of the present invention.
본 발명의 발광 장치에 사용될 수 있는 청색 발광 형광체의 비제한적인 예로는, BaMgAl10O17:Eu 및 (Sr, Ba, Ca)10(PO4)6Cl2:Eu등이 있으며, 적색 형광체의 비제한적인 예로는 CaAlSiN3:Eu, Sr2Si5N8:Eu, (Ba, Mg)SiO4:Eu, Y2O3:Eu, YVO4:Eu 등이 있다. 또한, 녹색 형광체의 비제한적인 예로는 Ba2MgSi2O7:Eu, BaAl2O4:Eu, BaMg2Al16O27:Eu, LaPO4:Ce,Tb 및 BaMgAl10O17:Eu,Mn 등이 있다. Non-limiting examples of blue light emitting phosphors that can be used in the light emitting device of the present invention include BaMgAl 10 O 17 : Eu and (Sr, Ba, Ca) 10 (PO 4 ) 6 Cl 2 : Eu, and the like. Non-limiting examples include CaAlSiN 3 : Eu, Sr 2 Si 5 N 8 : Eu, (Ba, Mg) SiO 4 : Eu, Y 2 O 3 : Eu, YVO 4 : Eu, and the like. Further non-limiting examples of green phosphors include Ba 2 MgSi 2 O 7 : Eu, BaAl 2 O 4 : Eu, BaMg 2 Al 1 6 O 27 : Eu, LaPO 4 : Ce, Tb and BaMgAl 10 O 17 : Eu, Mn Etc.
본 발명에 따른 디스플레이 장치는 액정층에 상술한 형광 램프와 같은 발광 장치가 결합된 LCD 등일 수 있다. 상기 LCD 등은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 공지된 구조이며 형광 램프를 이용하는 방법 등도 이미 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 이들 디스플레이에 대한 상세한 설명은 생략한다.The display device according to the present invention may be an LCD in which a light emitting device such as a fluorescent lamp is combined with a liquid crystal layer. The LCD and the like are structures known in the art to which the present invention pertains, and methods of using fluorescent lamps are already known, and thus detailed descriptions of these displays will be omitted.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred examples are provided to help understanding of the present invention, but the following examples are merely to illustrate the present invention, and the scope of the present invention is not limited to the following examples.
[실시예]EXAMPLE
<실시예 1><Example 1>
SrCO3, BaCO3, MgO, SiO2 및 Eu2O3의 원료 분말을 Sr, Ba, Mg, Si 및 Eu이 각각 0.8, 2.1, 1, 2 및 0.1 몰비가 되도록 각각 0.498g /1.749g /0.170g /0.507g /0.074g을 칭량하고, 이들 원료들에 약 1 wt%의 농도를 갖도록 NH4Cl 0.024g을 첨가하고, 약 1시간 동안 볼밀기를 이용하여 제 1 분쇄 및 혼합 공정을 수행했다. The raw material powders of SrCO 3 , BaCO 3 , MgO, SiO 2 and Eu 2 O 3 were 0.498 g /1.749 g /0.170 so that Sr, Ba, Mg, Si and Eu are 0.8, 2.1, 1, 2 and 0.1 molar ratios, respectively. g /0.507g /0.074g were weighed, 0.024g NH 4 Cl was added to these raw materials to have a concentration of about 1 wt%, and the first milling and mixing process was carried out using a ball mill for about 1 hour .
이후, 5 ℃/분 의 속도로 900 ℃까지 승온시키고, 3시간 동안 공기 분위기에서 가열하고 이후 노냉시킴으로써 하소 공정을 수행하였다. 이후, 하소된 혼합 분말에 대하여, 별도의 용매를 사용하지 않고 약 20분 동안 볼밀기를 이용하여 제 2 분쇄 및 혼합 공정을 수행하였다. 그 후, N2:H2 = 95: 5의 부피비로 혼합된 질소/수소 혼합 가스를 약 0.25 l/분의 유량으로 제공하면서, 3℃/분의 속도로 약 1200 ℃까지 승온시키고, 1200 ℃에서 3시간 동안 가열하고, 이후 5 ℃/분의 속도로 노냉시켜 상기 소성 공정을 수행하였다. Thereafter, the calcination process was performed by heating up to 900 ° C. at a rate of 5 ° C./min, heating in an air atmosphere for 3 hours, and then furnace cooling. Thereafter, the calcined mixed powder was subjected to a second milling and mixing process using a ball mill for about 20 minutes without using a separate solvent. Thereafter, the mixture was heated at a rate of 3 ° C./min to a temperature of about 1200 ° C. while providing a nitrogen / hydrogen mixed gas mixed at a volume ratio of N 2 : H 2 = 95: 5 at a flow rate of about 0.25 l / min, and 1200 ° C. The firing process was carried out by heating at 3 hours and then by quenching at a rate of 5 ° C./min.
본 발명자들은 Sr0.8Ba2.1Mg1Si2O8:Eu0.1의 조성식을 갖는 샘플 1과 동일한 조성식을 갖는 재현성 실험 샘플 2를 제조하였다. We prepared a reproducibility test sample 2 having the same compositional formula as sample 1 having a composition formula of Sr 0.8 Ba 2.1 Mg 1 Si 2 O 8 : Eu 0.1 .
Professional Scientific Instrument Co. Korea 社의 DARSA PRO 5100 PL System을 이용하여 상기 제조한 형광체 분말의 광(PL) 스펙트럼 및 중심 파장, 휘도 및 CIE 색좌표를 측정하였으며, 여기 파장은 254 nm 이었다.Professional Scientific Instrument Co. Using the DARSA PRO 5100 PL System of Korea Co., Ltd., the optical (PL) spectrum and the center wavelength, luminance, and CIE color coordinates of the prepared phosphor powder were measured, and the excitation wavelength was 254 nm.
도 2에 본 실시예에 따른 조성식 Sr0.8Ba2.1Mg1Si2O8:Eu0.1을 갖는 샘플 1과 2의 광(photoluminescent emission; PL) 스펙트럼을 상용 시판 BAM 형광체(Nichia社)의 광 스펙트럼과 함께 도시하였다. FIG. 2 shows photoluminescent emission (PL) spectra of samples 1 and 2 having the compositional formula Sr 0.8 Ba 2.1 Mg 1 Si 2 O 8 : Eu 0.1 according to the present embodiment and a light spectrum of a commercially available BAM phosphor (Nichia). Shown together.
도 2를 참조하면, 곡선 (R)로 나타난 바와 같이 종래의 상용화된 BAM 계 형광체는 중심 파장(최대 피크를 나타내는 파장)이 450nm에서 나타난다. 그러나, 실시예 1에 따른 샘플 1 및 2의 Sr0.8Ba2.1Mg1Si2O8:Eu0.1 인 청색 발광 형광체는, 각각 곡선 (a) 및 (b)로 나타낸 바와 같이, 437nm에서 중심 파장을 갖는다. 즉, 실시예 1에 따른 Sr0.8Ba2.1Mg1Si2O8:Eu0.1 의 조성식을 갖는 청색 발광 형광체의 중심 파장은 상용의 BAM 형광체의 중심 파장으로부터 Δ13nm 만큼 단파장쪽으로 이동함으로써 더 우수한 청색 순도를 가짐을 알 수 있으며, 중심파장에서의 휘도도 높았다. Referring to FIG. 2, as shown by the curve (R), the conventional commercially available BAM-based phosphor exhibits a center wavelength (wavelength representing the maximum peak) at 450 nm. However, the blue light-emitting phosphors of Sr 0.8 Ba 2.1 Mg 1 Si 2 O 8 : Eu 0.1 of Samples 1 and 2 according to Example 1 have a center wavelength at 437 nm, as shown by curves (a) and (b), respectively. Have That is, the center wavelength of the blue light-emitting phosphor having a compositional formula of Sr 0.8 Ba 2.1 Mg 1 Si 2 O 8 : Eu 0.1 according to Example 1 is shifted toward the shorter wavelength by Δ13 nm from the center wavelength of the commercially available BAM phosphor, thereby improving blue purity. It has a high brightness at the center wavelength.
<실시예 2> Eu 함량에 따른 휘도 변화 Example 2 Luminance Change According to Eu Content
실시예 1에 기재된 동일한 제조 방법에 따라, (Sr0.8,Ba2.1)MgSi2O8:Euz (z=0.005, 0.01, 0.06, 0.1, 0.15, 0.17, 0.2, 0.22, 0.23, 0.25, 0.4)를 제조하였으며, 여기 파장으로 각각 147nm 및 254 nm를 사용하고, Professional Scientific Instrument Co. Korea 社의 DARSA PRO 5100 PL System을 이용하여 상기 제조한 형광체 분말의 광(PL) 스펙트럼, 중심 파장 및 휘도를 측정하였다. 여기파장 147nm에서의 스펙트럼, 휘도 및 중심 파장은 각각 도 3 내지 5에 도시되어 있으며, 여기파장 254nm에서의 스펙트럼, 휘도 및 중심 파장은 각각 도 6 내지 8에 도시되어 있다. According to the same preparation method described in Example 1, (Sr 0.8 , Ba 2.1 ) MgSi 2 O 8 : Eu z (z = 0.005, 0.01, 0.06, 0.1, 0.15, 0.17, 0.2, 0.22, 0.23, 0.25, 0.4) And 147 nm and 254 nm, respectively, were used as excitation wavelengths. Using the DARSA PRO 5100 PL System of Korea Co., Ltd., the optical (PL) spectrum, the center wavelength, and the luminance of the prepared phosphor powder were measured. The spectrum, luminance and center wavelength at the excitation wavelength 147 nm are shown in Figs. 3 to 5, respectively. The spectrum, luminance and center wavelength at the excitation wavelength 254 nm are shown in Figs.
실시예 2에서 제조된 (Sr0.8,Ba2.1)MgSi2O8:Euz 는 [Sr]/[Ba] <1인 경우로, 147nm 여기했을 때 0.1<Eu<0.23 에서 높은 휘도를 나타냈으며, 중심파장 = 440nm이었다(도 4 및 5).(Sr 0.8 , Ba 2.1 ) MgSi 2 O 8 : Eu z prepared in Example 2 was [Sr] / [Ba] <1, and exhibited high luminance at 0.1 <Eu <0.23 when excited at 147 nm. Central wavelength = 440 nm (FIGS. 4 and 5).
또, 254nm 여기했을 때 0.01<Eu<0.23에서 높은 휘도를 나타냈으며, 중심파장 = 439nm이었다(도 7 및 8).Moreover, when it was excited at 254 nm, it showed high luminance at 0.01 <Eu <0.23, and center wavelength = 439 nm (FIGS. 7 and 8).
종래에는 (SrxBay)MgSi2O8:Euz 형광체에서는 147nm로 여기시 Eu의 농도가 0.1이상이 되면 휘도가 급격히 감소하는 것으로 보고되었다. Conventionally, in the (Sr x Ba y ) MgSi 2 O 8 : Eu z phosphor, when it is excited at 147 nm, when the concentration of Eu becomes 0.1 or more, the luminance is rapidly decreased.
그러나, 본 발명과 같이 (SrxBay)MgSi2O8:Euz 에서 [Sr]/[Ba] <1인 경우는 종래 (SrxBay)MgSi2O8:Euz 형광체의 Eu 농도에 대한 trend가 달라 훨씬 높은 Eu 농도에서도 높은 휘도를 발휘하였다. 즉, Eu의 농도가 0.1이상이어도 적어도 0.22까지는 높은 휘도를 보였다. However, as in the present invention (Sr x Ba y) MgSi 2 O 8: If the [Sr] / [Ba] < 1 in the Eu z is the conventional (Sr x Ba y) MgSi 2 O 8: Eu concentration of Eu z phosphor Different trends were shown for high luminance even at much higher Eu concentrations. That is, even if the concentration of Eu was 0.1 or more, the luminance was high up to at least 0.22.
본 발명에 따라 (SrxBay)MgSi2O8:Euz에서 [Sr]/[Ba] <1 인 경우 종전의 동일한 형광체의 경우에는 다다르지 못한 높은 Eu2+ 이온 농도, 예컨대 254nm 여기용으로 Eu 최적 농도가 0.22로 높은 농도에서 이루어지는 이유는 하기와 같이 유추할 수 있다. According to the invention for (Sr x Ba y ) MgSi 2 O 8 : Eu z for [Sr] / [Ba] <1 a high Eu 2+ ion concentration, such as 254 nm excitation, which has not been reached in the case of conventional phosphors Therefore, the reason why the optimum concentration of Eu is 0.22 is high. It can be inferred as follows.
여기파장이 254nm인 경우에는 host lattice의 band gap energy transition을 하지 않고 직접 Eu2+ excitation이 되기 때문에 Eu의 농도가 높게 되면 발광강도가 강해지나, Eu2+ 의 농도를 임의로 높일 수는 없으며, 이는 Eu 농도를 추가로 많이 넣을 경우 농도 소광 (concentration quenching) 현상이 발생하기 때문이다. Sr2+ ion 자리에 원자 반경이 더 큰 Ba2+ 가 치환됨에 따라 lattice expansion이 일어나는데, 확장된 lattice내에 존재하는 Eu2+ ion들 사이의 거리가 늘어난다. Eu2+ ion들 사이의 거리가 늘어남에 따라 농도 소광이 시작되는 농도가 높아지고, 그에 따라 발광 강도의 증가가 나타난 것이다.When the excitation wavelength is 254 nm, Eu 2+ excitation is performed directly without performing band gap energy transition of the host lattice. Therefore, when the concentration of Eu is high, the emission intensity increases, but the concentration of Eu 2+ cannot be arbitrarily increased. If a large amount of Eu is added, concentration quenching occurs. Lattice expansion occurs as Ba 2+ with a larger atomic radius is substituted for Sr 2+ ion sites, increasing the distance between Eu 2+ ions in the expanded lattice. As the distance between Eu 2+ ions increases, the concentration at which concentration quenching starts is increased, thereby increasing the emission intensity.
<실시예 3> Ba/Sr 비에 따른 휘도 변화Example 3 Luminance Variation According to Ba / Sr Ratio
실시예 1에 기재된 동일한 제조 방법에 따라, (SrxBay)MgSi2O8:Euz(z=0.01, 0.17) (x=0.6 y=2.3, x=0.8 y=2.1, x=1.6 y=1.3, x=1.9, y=1.0)를 제조하였으며, 여기 파장으로 각각 147nm 및 254 nm를 사용하고, Professional Scientific Instrument Co. Korea 社의 DARSA PRO 5100 PL System을 이용하여 상기 제조한 형광체 분말의 광(PL) 스펙트럼, 중심 파장 및 휘도를 측정하였다. 여기파장 147nm에서의 스펙트럼, 휘도 및 중심 파장은 각각 도 9 내지 11에 도시되어 있으며, 여기파장 254nm에서의 스펙트럼, 휘도 및 중심 파장은 각각 도 12 내지 14에 도시되어 있다. According to the same preparation method described in Example 1, (Sr x Ba y ) MgSi 2 O 8 : Eu z (z = 0.01, 0.17) (x = 0.6 y = 2.3, x = 0.8 y = 2.1, x = 1.6 y = 1.3, x = 1.9, y = 1.0), using 147 nm and 254 nm as excitation wavelengths, respectively. Using the DARSA PRO 5100 PL System of Korea Co., Ltd., the optical (PL) spectrum, the center wavelength, and the luminance of the prepared phosphor powder were measured. The spectrum, luminance and center wavelength at the excitation wavelength 147 nm are shown in Figs. 9 to 11, respectively. The spectrum, luminance and center wavelength at the excitation wavelength 254 nm are shown in Figs. 12 to 14, respectively.
실시예 3에서 제조된 (Sr0x,Bay)MgSi2O8:Euz 는 254nm에서 여기했을 때 [Sr]/[Ba] < 1 경우가 높은 휘도를 나타냈으나, 147nm에서 여기했을 때에는 [Sr]/[Ba] <1 경우가 낮은 휘도를 나타내었다. (Sr 0x , Ba y ) MgSi 2 O 8 : Eu z prepared in Example 3 exhibited high luminance when [Sr] / [Ba] <1 when excited at 254 nm, but when excited at 147 nm [ The case of Sr] / [Ba] <1 showed low luminance.
한편, 147nm 여기시 상대적으로 높은 [Sr]/[Ba] 에서 최적 Eu 농도를 보이는 이유는 다음과 같다. On the other hand, the reason for showing the optimum Eu concentration at a relatively high [Sr] / [Ba] at 147 nm excitation is as follows.
147nm 여기시에는 주로 host interband transition이 일어나고 254nm 여기시에는 Eu2+ ion이 직접 여기되는 direct excitation transition이 일어나므로, 여기파장에 따라 광흡수 작용기작이 상이하다. 147nm 여기시에는 host lattice에서 흡수된 에너지가 Eu2+ 으로 전달되어 여기되는데, 이온반경이 큰 Ba가 상대적으로 작은 Sr을 치환하는 비율이 높아지면, host에서 흡수된 에너지가 Eu2+ ion으로 전달되는데 장애가 되기 때문이다.In 147nm excitation, a host interband transition occurs mainly, and at 254nm excitation, a direct excitation transition occurs in which Eu 2+ ions are directly excited. Therefore, the mechanism of light absorption differs depending on the excitation wavelength. At 147nm excitation, the energy absorbed by the host lattice is transferred to Eu 2+ , and when the ratio of Ba having a large ion radius is substituted for relatively small Sr, the energy absorbed at the host is transferred to Eu 2+ ion. This is because it becomes an obstacle.
<실시예 4><Example 4>
Sr과 Ba의 상대적 조성 변화에 따른 광특성의 변화를 평가하기 위하여, (SrxBay)MgaSibO8:Euz 의 조성식에 따른 Sr 및 Ba의 조성비가 표 1에 나타낸 바와 같이 제어된 형광체 분말을 제조하였다. 즉, Sr의 몰비 x가 1.9, 1.7, 1.4, 1.1, 0.8 및 0.5로 감소하고, Ba의 몰비 y 가 1.0, 1.2, 1.5, 1.8, 2.1 및 2.4로 증가하는 조성을 각각 갖는 청색 발광 형광체를 제조하였다. 단, z는 0.1 이고, a는 1, 그리고 b는 2이다. In order to evaluate the change of optical properties according to the relative composition change of Sr and Ba, the composition ratio of Sr and Ba according to the composition formula of (Sr x Ba y ) Mg a Si b O 8 : Eu z is controlled as shown in Table 1. Phosphor powder was prepared. That is, a blue light emitting phosphor having a composition in which the molar ratio x of Sr is reduced to 1.9, 1.7, 1.4, 1.1, 0.8, and 0.5, and the molar ratio y of Ba is increased to 1.0, 1.2, 1.5, 1.8, 2.1, and 2.4, was prepared, respectively. . Provided that z is 0.1, a is 1, and b is 2.
표 1
실시예 조성 BAM대비보정휘도(%) 중심파장(nm) CIE 색좌표
형광체 1 (Sr1.9Ba1.0)MgSi2O8:Eu0.1 68% 438 (0.1541, 0.0291)
형광체 2 (Sr1.7Ba1.2)MgSi2O8:Eu0.1 65% 432 (0.1582, 0.0209)
형광체 3 (Sr1.4Ba1.5)MgSi2O8:Eu0.1 67% 431 (0.1590, 0.0193)
형광체 4 (Sr1.1Ba1.8)MgSi2O8:Eu0.1 73% 436 (0.1586, 0.0197)
형광체 5 (Sr0.8Ba2.1)MgSi2O8:Eu0.1 73% 438 (0.1573, 0.0215)
형광체 6 (Sr0.5Ba2.4)MgSi2O8:Eu0.1 75% 436 (0.1579, 0.0203)
비교예 1 BaMgAl10O17:Eu (상용 BAM) 100% 451 (0.1461, 0.0525)
Table 1
Example Furtherance Corrected luminance compared to BAM (%) Center wavelength (nm) CIE color coordinates
Phosphor 1 (Sr 1.9 Ba 1.0 ) MgSi 2 O 8 : Eu 0.1 68% 438 (0.1541, 0.0291)
Phosphor 2 (Sr 1.7 Ba 1.2 ) MgSi 2 O 8 : Eu 0.1 65% 432 (0.1582, 0.0209)
Phosphor 3 (Sr 1.4 Ba 1.5 ) MgSi 2 O 8 : Eu 0.1 67% 431 (0.1590, 0.0193)
Phosphor 4 (Sr 1.1 Ba 1.8 ) MgSi 2 O 8 : Eu 0.1 73% 436 (0.1586, 0.0197)
Phosphor 5 (Sr 0.8 Ba 2.1 ) MgSi 2 O 8 : Eu 0.1 73% 438 (0.1573, 0.0215)
Phosphor 6 (Sr 0.5 Ba 2.4 ) MgSi 2 O 8 : Eu 0.1 75% 436 (0.1579, 0.0203)
Comparative Example 1 BaMgAl 10 O 17 : Eu (commercial BAM) 100% 451 (0.1461, 0.0525)
도 15에는, 실시예 1과 같은 방법으로 254 nm 여기했을 때 형광체 1(y = 1.0) 내지 형광체 4(y = 1.8) 의 광스펙트럼이 각각 곡선 (a) 내지 (d)로 도시되어 있으며(도 15에서 (e)는 BAM임), 도 16에서는 실시예 1과 같은 방법으로 254 nm 여기했을 때 형광체 5(y = 2.1) 및 형광체 6(y = 2.4)의 광스펙트럼이 각각 곡선 (a) 및 (b)로 도시되어 있다(도 16에서(c)는 BAM임). 그리고, 형광체 1 내지 형광체 6에 따른 형광체의 휘도, 중심 파장 및 CIE 색좌표를 요약하여 표 1에 나타내었다. 여기서, 휘도(BAM 대비 보정 휘도 %)는 [(형광체 휘도/형광체 CIE y값)/(BAM휘도/BAM CIE y값)]x100 을 의미한다.In Fig. 15, the light spectra of phosphors 1 (y = 1.0) to phosphors 4 (y = 1.8) are shown by curves (a) to (d), respectively, when excited at 254 nm in the same manner as in Example 1 (Fig. (E) is BAM at 15), and in FIG. 16, the optical spectra of phosphors 5 (y = 2.1) and phosphors 6 (y = 2.4) are excited by 254 nm in the same manner as in Example 1, respectively. It is shown as (b) (in Figure 16 (c) is BAM). The luminance, the central wavelength, and the CIE color coordinates of the phosphors according to the phosphors 1 to 6 are summarized in Table 1 below. Here, luminance (% corrected luminance relative to BAM) means [(phosphor luminance / phosphor CIE y value) / (BAM luminance / BAM CIE y value)] × 100.
도 15 및 표 1를 참조하면, 형광체 1 내지 형광체 3의 중심 파장은 각각 438 nm, 432 nm 및 431 nm이다. 이에 따르면, Ba의 몰비 y가 1.0에서 1.5로 증가할수록, 중심 파장이 단파장쪽으로 이동하는 거동을 확인할 수 있다.15 and Table 1, the central wavelengths of the phosphors 1 to 3 are 438 nm, 432 nm and 431 nm, respectively. According to this, as the molar ratio y of Ba increases from 1.0 to 1.5, it can be seen that the movement of the central wavelength toward the shorter wavelength.
도 16 및 표 1를 참조하면, 형광체 4 내지 형광체 6의 중심 파장은 각각 436 nm, 438 nm, 및 436 nm이다. Ba의 몰비 y가 1.5이상으로 증가할수록 중심 파장은 장파장쪽으로 이동하는 거동을 갖는다.Referring to FIG. 16 and Table 1, the central wavelengths of the phosphors 4 to 6 are 436 nm, 438 nm, and 436 nm, respectively. As the molar ratio y of Ba increases to 1.5 or more, the central wavelength moves toward the longer wavelength.
도 15와 함께 도 16을 참조하면, (SrxBay)MgaSibO8:Euz 조성식을 갖는 형광체에서, Ba의 몰비 y가 증가하면, y = 1.5 까지는 단파장쪽으로 중심 파장이 이동하며, y=1.8 이후부터는 장파장쪽으로 다시 중심 파장이 이동한다. 또한, 형광체 3보다 중심파장이 장파장쪽으로 이동된 형광체 4, 5, 6의 경우에도, 중심 파장이 450 nm 미만이어서, 우수한 색 순도를 얻을 수 있다. 특히, Ba의 몰비 y가 1.0 ≤ y < 2.5 인 청색 발광 형광체의 경우, 중심 파장은 430 nm 내지 440 nm 범위에 존재하여 우수한 색재현력을 갖는다.Referring to FIG. 16 along with FIG. 15, (SrxBayMgaSibO8: Euz                  In the phosphor having the compositional formula, when the molar ratio y of Ba increases, the center wavelength shifts toward shorter wavelengths until y = 1.5, and the center wavelength shifts toward longer wavelengths after y = 1.8. Also, in the case of phosphors 4, 5, and 6 in which the center wavelength is shifted to the longer wavelength than the phosphor 3, the center wavelength is less than 450 nm, so that excellent color purity can be obtained. In particular, in the case of a blue light-emitting phosphor having a molar ratio y of Ba of 1.0 ≦ y <2.5, the center wavelength is in the range of 430 nm to 440 nm, and thus has excellent color reproduction.
도 18는 상기 실시예에서 제조된 다양한 형광체들 중 형광체 1(y = 1.0), 형광체 3(y = 1.5), 형광체 4(y = 1.8), 형광체 5(y = 2.1) 및 형광체 6(y = 2.4)를 선택하여 X선 회절 (XRD) 특성 평가를 수행한 결과를 도시한 그래프이다. 도 18에서, 곡선 (a) 내지 (e)는 각각 형광체 6, 5, 4, 3 및 1의 X선 회절 특성을 나타낸다. 도 18을 참조하면, 상기 청색 발광 형광체들은 2θ가 20o의 낮은 각도에서도 백그라운드 강도가 낮게 유지되고, 각 회절 피크가 날카로운 것으로 보아 우수한 결정성을 가짐을 알 수 있다.FIG. 18 shows Phosphor 1 (y = 1.0), Phosphor 3 (y = 1.5), Phosphor 4 (y = 1.8), Phosphor 5 (y = 2.1) and Phosphor 6 (y = among the various phosphors prepared in the above embodiment Is a graph showing the results of performing X-ray diffraction (XRD) characteristic evaluation by selecting 2.4). In Fig. 18, curves (a) to (e) show X-ray diffraction characteristics of phosphors 6, 5, 4, 3 and 1, respectively. Referring to FIG. 18, it can be seen that the blue light emitting phosphors have a low background intensity even at a low angle of 20 ° and have excellent crystallinity as each diffraction peak is sharp.
<실시예 5>Example 5
Ba과 Eu의 상대적인 조성 변화에 따른 광특성의 변화를 평가하기 위하여, (SrxBay)MgaSibO8:Euz 의 조성식에 따른 Eu의 조성 z가 표 2에 나타낸 바와 같이 제어된 형광체 분말을 제조하였다. 즉, z를 0.05, 0.1, 0.15, 0.2 및 0.25로 증가시켰다. 단, x는 0.8이고, y는 2.1이고, a는 1이며, b는 2이다. In order to evaluate the change of optical properties according to the relative change of Ba and Eu, the composition z of Eu according to the composition formula of (Sr x Ba y ) Mg a Si b O 8 : Eu z is controlled as shown in Table 2. Phosphor powder was prepared. That is, z was increased to 0.05, 0.1, 0.15, 0.2 and 0.25. However, x is 0.8, y is 2.1, a is 1, and b is 2.
표 2
실시예 조성 중심파장(nm) CIE 색좌표
형광체 7 (Sr0.8Ba2.1)MgSi2O8:Eu0.05 437 (0.1574, 0.0215)
형광체 8 (Sr0.8Ba2.1)MgSi2O8:Eu0.1 438 (0.1579, 0.0209)
형광체 9 (Sr0.8Ba2.1)MgSi2O8:Eu0.15 440 (0.1569, 0.0225)
형광체 10 (Sr0.8Ba2.1)MgSi2O8:Eu0.2 440 (0.1567, 0.0231)
형광체 11 (Sr0.8Ba2.1)MgSi2O8:Eu0.25 440 (0.1574, 0.0725)
TABLE 2
Example Furtherance Center wavelength (nm) CIE color coordinates
Phosphor 7 (Sr 0.8 Ba 2.1 ) MgSi 2 O 8 : Eu 0.05 437 (0.1574, 0.0215)
Phosphor 8 (Sr 0.8 Ba 2.1 ) MgSi 2 O 8 : Eu 0.1 438 (0.1579, 0.0209)
Phosphor 9 (Sr 0.8 Ba 2.1 ) MgSi 2 O 8 : Eu 0.15 440 (0.1569, 0.0225)
Phosphor 10 (Sr 0.8 Ba 2.1 ) MgSi 2 O 8 : Eu 0.2 440 (0.1567, 0.0231)
Phosphor 11 (Sr 0.8 Ba 2.1 ) MgSi 2 O 8 : Eu 0.25 440 (0.1574, 0.0725)
도 17에서는 실시예 1과 같은 방법으로 254 nm 여기했을 때 형광체 7(z = 0.05) 내지 형광체 11(z = 0.25)의 광스펙트럼이 각각 곡선 (a) 내지 (e)로 도시되어 있으며, 표 2에서는 형광체 7 내지 형광체 11의 중심 파장 및 CIE 색좌표를 요약하였다.In FIG. 17, light spectra of phosphors 7 (z = 0.05) to phosphors 11 (z = 0.25) when 254 nm excited in the same manner as in Example 1 are shown as curves (a) to (e), respectively. Summarizes the central wavelength and CIE color coordinates of phosphors 7-11.
도 17 및 표 2을 참조하면, 형광체 7 내지 형광체 11의 중심 파장은 각각 437 nm, 438 nm, 440 nm, 440 nm 및 440 nm이다. 이에 따르면, 0.05, 0.1, 0.15, 0.2 및 0.25(= Eu의 몰비 z)를 포함하는 0.03 내지 0.25의 범위 내에서는 청색 발광 형광체의 중심 파장이 440 nm 이하이고 CIE의 y 좌표값이 0.03 이하여서 우수한 색순도를 확보할 수 있다. Eu의 몰비 z의 변화에 따라, 휘도의 차이가 발생하는 것을 확인할 수 있다. 즉, Eu의 몰비 z가 바람직하게는, 0.1 내지 0.2의 범위 내에서 청색 발광 형광체는 우수한 휘도를 가지며, Eu의 몰비 z가 0.25를 초과하는 경우 휘도가 감소하는 것을 확인할 수 있다.17 and Table 2, the center wavelengths of the phosphors 7 to 11 are 437 nm, 438 nm, 440 nm, 440 nm and 440 nm, respectively. According to this, in the range of 0.03 to 0.25 including 0.05, 0.1, 0.15, 0.2 and 0.25 (= molar ratio z of Eu), the central wavelength of the blue light-emitting phosphor is 440 nm or less and the y-coordinate of CIE is 0.03 or less. Color purity can be secured. It can be confirmed that a difference in luminance occurs as the molar ratio z of Eu changes. That is, the molar ratio z of Eu is preferably in the range of 0.1 to 0.2, the blue light emitting phosphor has excellent luminance, and it can be seen that the luminance decreases when the molar ratio z of Eu exceeds 0.25.
<실시예 6><Example 6>
Mg의 조성 변화에 따른 광특성의 변화를 평가하기 위하여, (SrxBay)MgaSibO8:Euz 의 조성식에 따른 Mg의 조성 a가 표 3에 나타낸 바와 같이 제어된 형광체 분말을 제조하였다. 즉, a를 0.99, 1.00 및 1.1로 증가시켰다. 단, x는 0.8이고, y는 2.1이고, z는 0.1이며, b는 2이다.In order to evaluate the change of optical properties according to the composition of Mg, the composition a of Mg according to the composition formula of (Sr x Ba y ) Mg a Si b O 8 : Eu z is controlled as shown in Table 3. Prepared. That is, a was increased to 0.99, 1.00 and 1.1. However, x is 0.8, y is 2.1, z is 0.1, and b is 2.
표 3
조성 중심파장(nm) CIE 색좌표
형광체 12 (Sr0.8Ba2.1)Mg0.99Si2O8:Eu0.1 440 (0.1577, 0.0853)
형광체 13 (Sr0.8Ba2.1)Mg1.0Si2O8:Eu0.1 437 (0.1579, 0.0198)
형광체 14 (Sr0.8Ba2.1)Mg1.1Si2O8:Eu0.1 437 (0.1580, 0.0195)
TABLE 3
Furtherance Center wavelength (nm) CIE color coordinates
Phosphor 12 (Sr 0.8 Ba 2.1 ) Mg 0.99 Si 2 O 8 : Eu 0.1 440 (0.1577, 0.0853)
Phosphor 13 (Sr 0.8 Ba 2.1 ) Mg 1.0 Si 2 O 8 : Eu 0.1 437 (0.1579, 0.0198)
Phosphor 14 (Sr 0.8 Ba 2.1 ) Mg 1.1 Si 2 O 8 : Eu 0.1 437 (0.1580, 0.0195)
표 3에는 실시예 1과 같은 방법으로 254 nm 여기했을 때 Mg의 조성 a가 0.99, 1.00 및 1.1에서 중심 파장이 각각 440nm, 437nm, 437nm이고, CIE의 y 좌표값은 0.0853, 0.0198, 0.0195이다. 따라서, 0.99 ≤ a ≤ 1.1를 만족하는 형광체들은 우수한 색순도를 확보할 수 있다. 다만, 휘도 측면에서, 형광체 12에 비하여, 형광체 13 및 형광체 14가 더 우수한 휘도 특성을 가지므로, 바람직하게는 Mg 조성 a는 1.0 내지 1.1의 범위일 수 있다.In Table 3, when 254 nm is excited by the same method as in Example 1, the composition wavelengths of Mg are 0.99, 1.00, and 1.1, and the center wavelengths are 440 nm, 437 nm, and 437 nm, respectively, and the y-coordinate values of CIE are 0.0853, 0.0198, and 0.0195. Therefore, phosphors satisfying 0.99 ≦ a ≦ 1.1 can secure excellent color purity. However, in terms of luminance, since the phosphor 13 and the phosphor 14 have better luminance characteristics than the phosphor 12, the Mg composition a may be preferably in the range of 1.0 to 1.1.
<실시예 7><Example 7>
Si의 조성 변화에 따른 광특성의 변화를 평가하기 위하여, (SrxBay)MgaSibO8:Euz 의 조성식에 따른 Si의 조성 b가 표 4에 나타낸 바와 같이 제어된 형광체 분말을 제조하였다. 즉, b를 1.9, 2.0 및 2.1로 증가시켰다. 단, x는 0.8이고, y는 2.1이고, z는 0.1이며, a는 1이다.In order to evaluate the change of optical properties according to the composition of Si, the composition b of Si according to the composition formula of (Sr x Ba y ) Mg a Si b O 8 : Eu z was controlled as shown in Table 4. Prepared. That is, b was increased to 1.9, 2.0 and 2.1. However, x is 0.8, y is 2.1, z is 0.1, and a is 1.
표 4
실시예 조성 중심파장(nm) CIE 색좌표
형광체 15 (Sr0.8Ba2.1)Mg0.99Si1.9O8:Eu0.1 441 (0.1756, 0.3189)
형광체 16 (Sr0.8Ba2.1)Mg0.99Si2O8:Eu0.1 437 (0.1579, 0.0198)
형광체 17 (Sr0.8Ba2.1)Mg0.99Si2.1O8:Eu0.1 442 (0.1687, 0.2692)
Table 4
Example Furtherance Center wavelength (nm) CIE color coordinates
Phosphor 15 (Sr 0.8 Ba 2.1 ) Mg 0.99 Si 1.9 O 8 : Eu 0.1 441 (0.1756, 0.3189)
Phosphor 16 (Sr 0.8 Ba 2.1 ) Mg 0.99 Si 2 O 8 : Eu 0.1 437 (0.1579, 0.0198)
Phosphor 17 (Sr 0.8 Ba 2.1 ) Mg 0.99 Si 2.1 O 8 : Eu 0.1 442 (0.1687, 0.2692)
표 4를 참조하면, 실시예 1과 같은 방법으로 254 nm 여기했을 때 형광체 15 내지 형광체 17는 442nm 이하의 중심파장과 0.3189이하의 CIE의 y 좌표값을 가진다. 1.9 ≤ b ≤ 2.1를 만족하는 형광체들은 우수한 색순도와 휘도 특성을 확보할 수 있다.Referring to Table 4, when excited at 254 nm in the same manner as in Example 1, phosphors 15 to 17 have a central wavelength of 442 nm or less and a y coordinate value of CIE of 0.3189 or less. Phosphors satisfying 1.9 ≦ b ≦ 2.1 can secure excellent color purity and luminance characteristics.

Claims (15)

  1. 하기 화학식 1의 청색발광 형광체를 사용하고, 여기 파장으로 Eu2+ ion을 직접 여기할 수 있는 파장 영역을 사용하는 것이 특징인 발광장치:A light emitting device using a blue light emitting phosphor of Formula 1 and using a wavelength region capable of directly exciting Eu 2+ ions as an excitation wavelength:
    [화학식 1][Formula 1]
    (SrxBay)MgaSibO8:Euz (Sr x Ba y ) Mg a Si b O 8 : Eu z
    (상기 식에서, (Wherein
    0.5≤x≤1.5이고, 1.5≤y≤2.5이며, 0.5 ≦ x ≦ 1.5, 1.5 ≦ y ≦ 2.5,
    2.9≤x + y≤3.4이고, x < y이며, 2.9 ≦ x + y ≦ 3.4, x <y,
    z 는 0.01 < z < 0.23이고, z is 0.01 <z <0.23,
    a 는 0.99 ≤ a ≤ 1.1 이며, a is 0.99 ≦ a ≦ 1.1,
    b 는 1.9 ≤ b ≤ 2.1 이다.)b is 1.9 ≦ b ≦ 2.1.)
  2. 제1항에 있어서, 여기파장은 240 내지 300 nm 것이 특징인 발광장치. The light emitting device of claim 1, wherein the excitation wavelength is 240 to 300 nm.
  3. 제2항에 있어서, 여기파장은 254nm인 것이 특징인 발광장치. The light emitting device according to claim 2, wherein the excitation wavelength is 254 nm.
  4. 제1항에 있어서, 형광체의 발광 파장의 중심이 420 nm 내지 450 nm의 범위 내에 존재하는 것이 특징인 발광장치.The light emitting device according to claim 1, wherein the center of the emission wavelength of the phosphor is in the range of 420 nm to 450 nm.
  5. 제1항에 있어서, 발광장치는 밀봉체 내부에 도포된 화학식 1의 청색발광 형광체; 및 상기 밀봉체 내부에 봉입된 방전 가스를 포함하는 조명 장치인 것이 특징인 발광장치.The light emitting device of claim 1, further comprising: a blue light emitting phosphor of Chemical Formula 1 applied inside the sealing body; And a lighting device including a discharge gas enclosed in the sealing body.
  6. 제5항에 있어서, 냉음극 또는 필라멘트에 의해 상기 방전 가스가 방전되는 형광 램프인 것이 특징인 발광장치.6. The light emitting device according to claim 5, wherein the discharge gas is discharged by a cold cathode or a filament.
  7. 제5항에 있어서, 상기 방전 가스는 수은 혹은 수은과 아르곤의 혼합 가스를 포함하는 것이 특징인 발광장치. The light emitting device of claim 5, wherein the discharge gas comprises mercury or a mixed gas of mercury and argon.
  8. 제1항에 있어서, 적색 발광 형광체, 녹색 발광 형광체 및 다른 종류의 청색 발광체 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 형광체를 더 포함하는 발광 장치.The light emitting device of claim 1, further comprising at least one phosphor selected from among red light emitting phosphors, green light emitting phosphors, and other types of blue light emitting phosphors.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 발광장치를 구비한 디스플레이 장치. A display device comprising the light emitting device according to any one of claims 1 to 8.
  10. 하기 화학식 2로 나타내어지는 실리케이트계 형광체:Silicate phosphors represented by the following general formula (2):
    [화학식 2][Formula 2]
    (SrxBay)MgaSibO8:Euz (Sr x Ba y ) Mg a Si b O 8 : Eu z
    (상기 식에서, (Wherein
    0.5≤x≤1.5이고, 1.5≤y≤2.5이며, 0.5 ≦ x ≦ 1.5, 1.5 ≦ y ≦ 2.5,
    2.9≤x + y≤3.4이고, x < y이며, 2.9 ≦ x + y ≦ 3.4, x <y,
    z 는 0.12 ≤ z < 0.23이고, z is 0.12 ≦ z <0.23,
    a 는 0.99 ≤ a ≤ 1.1 이며, a is 0.99 ≦ a ≦ 1.1,
    b 는 1.9 ≤ b ≤ 2.1 이다.)b is 1.9 ≦ b ≦ 2.1.)
  11. 제10항에 있어서, host lattice에 의해 흡수되는 여기 파장은 주로 100 내지 200 nm 영역이고, 직접 Eu2+ ion에 의해 흡수되는 여기파장은 주로 240 내지 300 nm 영역인 것이 특징인 실리케이트계 형광체.The silicate-based phosphor according to claim 10, wherein the excitation wavelength absorbed by the host lattice is mainly 100 to 200 nm, and the excitation wavelength absorbed by direct Eu 2+ ions is mainly 240 to 300 nm.
  12. 제10항에 있어서, 254nm 여기 파장에서 중심파장이 BAM의 중심파장 보다 더 단파장인 것이 특징인 실리케이트계 형광체.The silicate-based phosphor according to claim 10, wherein the central wavelength at the 254 nm excitation wavelength is shorter than the central wavelength of the BAM.
  13. 제10항에 있어서, 254nm 여기파장에서의 휘도가 BAM의 휘도 보다 더 큰 것이 특징인 실리케이트계 형광체. The silicate-based phosphor according to claim 10, wherein the luminance at the 254 nm excitation wavelength is larger than that of the BAM.
  14. 제10항에 있어서, 발광 파장의 중심이 420 nm 내지 450 nm의 범위 내에 존재하는 것이 특징인 실리케이트계 형광체.The silicate-based phosphor according to claim 10, wherein the center of the emission wavelength is in the range of 420 nm to 450 nm.
  15. 제10항 내지 제14항에 기재된 실리케이트계 형광체를 구비한 디스플레이 장치.The display apparatus provided with the silicate type fluorescent substance of Claim 10-14.
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