WO2015190688A1 - 신뢰성이 개선된 산질화물 형광체, 그 제조방법, 및 이를 포함하는 백색 발광 소자 - Google Patents

신뢰성이 개선된 산질화물 형광체, 그 제조방법, 및 이를 포함하는 백색 발광 소자 Download PDF

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phosphor
oxynitride phosphor
blue
green
coating
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이성훈
이상준
김영식
류정곤
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Hyosung Corp
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Hyosung Corp
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00—Electroluminescent light sources
    • H05B33/12—Light sources with substantially two-dimensional [2D] radiating surfaces
    • H05B33/14—Light sources with substantially two-dimensional [2D] radiating surfaces characterised by the chemical or physical composition or the arrangement of the electroluminescent material, or by the simultaneous addition of the electroluminescent material in or onto the light source
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
    • H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
    • H10H20/80—Constructional details
    • H10H20/85—Packages
    • H10H20/851—Wavelength conversion means

Definitions

  • the present invention relates to an oxynitride phosphor having improved reliability, a method of manufacturing the same, and a white light emitting device including the same.
  • the method of implementing the white light emitting device includes a method of realizing white by using a UV LED light source and exciting three primary colors of light, and a method of realizing white by exciting red and green phosphors using a blue LED as a light source. Or blue LEDs as light sources to excite the yellow phosphor to implement white.
  • yellow, green, and red phosphors are used to emit high red color index by emitting insufficient red color.
  • an index for a reference light source (sunlight) and a CRI (Commission International de IEdairage Index) value are low.
  • a phosphor having a light emission spectrum with a half-width of 30 to 40 nm is required to emit light up to a maximum emission value of 480 to 520 nm using a blue LED as a light source to realize an illumination close to a reference light source.
  • Some oxynitride phosphors have been developed as candidate phosphors.
  • the phosphor oxynitride phosphor has a disadvantage in structural weakness, and has a disadvantage in that luminous efficiency is lowered due to a great influence as an illumination light source due to heat degradation, which is a major factor in deterioration of reliability.
  • luminous efficiency is lowered due to a great influence as an illumination light source due to heat degradation, which is a major factor in deterioration of reliability.
  • the moisture adsorption power is high, so that it is difficult to store the sample, which causes thermal degradation and another factor of lowering the reliability of the phosphor.
  • An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art and to provide a highly reliable bluish green phosphor.
  • the present invention has been made to solve the above problems of the prior art,
  • M is at least one metal selected from Ba, Sr, Ca, B, Y, Lu, La, Al, Mg, Sc, or Ga, x ⁇ 1, 1.0 ⁇ a ⁇ 1.2, 2.0. ⁇ B ⁇ 2.2 , 0 ⁇ c ⁇ 0.5, 2.0 ⁇ d ⁇ 2.2, 2.0 ⁇ e ⁇ 2.2.
  • the present invention provides a bluish green oxynitride phosphor characterized in that the coating of the inorganic or organic coating on the surface of the phosphor.
  • the inorganic material is at least one oxide selected from Ba, Sr, Ca, B, Y, Lu, La, Al, Mg, Sc, Si, Ce, La, and Ag. To provide a bluish green oxynitride phosphor.
  • the organic material provides a bluish green oxynitride phosphor, characterized in that at least one selected from C 18 H 34 O 2 , C 18 H 36 O 2 , and C 16 H 32 O 2 .
  • the phosphor has a size of 12 ⁇ 5 ⁇ m
  • the coating provides a green green oxynitride phosphor, characterized in that having a thickness of 20 to 1000 nm.
  • the content of the coating provides a bluish green oxynitride phosphor, characterized in that within the range of 1 to 20% by weight relative to the total weight of the oxynitride phosphor.
  • a bluish green oxynitride phosphor which emits light within a range of 480 to 520 nm.
  • the step of mixing the coating liquid of the inorganic or organic powder and sol form to the blue green oxynitride phosphor represented by the formula (1) of the present invention, adjusting the pH of the mixture to 4 to 9, pH-controlled mixture It provides a method for producing the phosphor of claim 2, comprising the steps of forming an inorganic or organic coated on the surface of the oxynitride phosphor by stirring for 0.5 to 2 hours, and filtering the stirred mixture.
  • the present invention also provides a white light emitting device including the bluish green oxynitride phosphor of the present invention and a blue LED or UV LED excitation source.
  • the oxynitride phosphor of the present invention is not only close to the reference light in the implementation of a white light source using UV and blue LEDs as an excitation source, but also has improved deterioration characteristics such as refractive index, thermal conductivity, moisture resistance, and high light emission to a degree suitable for commercialization. It shows efficiency.
  • Example 2 is a result of measuring the luminance decrease rate with time of Example 1 of this invention and a comparative example (measurement conditions: 120 mA, 60 degreeC, humidity 90%).
  • Example 3 is a result of measuring the luminance decrease rate with time of Example 1 of this invention and a comparative example (120 mA, 85 degreeC).
  • Example 4 is a SEM photograph of the inorganic coating phosphor of Example 1 of the present invention.
  • One aspect of the invention is a bluish green oxynitride phosphor represented by the following formula (1).
  • M is at least one metal selected from Ba, Sr, Ca, B, Y, Lu, La, Al, Mg, Sc, or Ga, x ⁇ 1, 1.0 ⁇ a ⁇ 1.2, 2.0. ⁇ B ⁇ 2.2 , 0 ⁇ c ⁇ 0.5, 2.0 ⁇ d ⁇ 2.2, 2.0 ⁇ e ⁇ 2.2.
  • the phosphor of the present invention may be coated with a coating of an inorganic material, an organic material, or an organic / inorganic multilayer on the surface of the phosphor.
  • a coating of an inorganic material, an organic material, or an organic / inorganic multilayer on the surface of the phosphor By coating an inorganic or organic coating on the surface of the phosphor, it is possible to increase the refractive index, thermal conductivity, moisture resistance, etc. without changing the composition of the phosphor itself, thereby increasing the reliability of the phosphor.
  • the inorganic material may be one or more oxides selected from Ba, Sr, Ca, B, Y, Lu, La, Al, Mg, Sc, Si, Ce, La, and Ag, and the organic material, One or more selected from C 18 H 34 O 2 , C 18 H 36 O 2 , and C 16 H 32 O 2 can be used.
  • the thickness of the coating is preferably a phosphor having a size of 12 ⁇ 5 ⁇ m, and the coating has a thickness or size of 20 to 1000 nm.
  • the content of the coating is preferably within the range of 1 to 20% by weight based on the total weight of the oxynitride phosphor.
  • the blue-green oxynitride phosphor of the present invention is characterized in that it emits blue-green light (in the range of 480 to 520 nm).
  • the blue-green oxynitride phosphor can be used to produce white light having a high color rendering index. There is an advantage.
  • the white light emitting device of the present invention is characterized by including the blue-green oxynitride phosphor of the present invention, and there is no particular limitation on the content thereof, and may be combined with other conventional phosphors as appropriate.
  • the bluish green oxynitride phosphor of the present invention can emit bluish green (in the range of 480 to 520 nm) by using a blue LED or a UV LED as an excitation source.
  • a blue LED or UV LED as an excitation source.
  • Appropriate selection of a blue LED or UV LED and, accordingly, further combination of appropriate phosphors may produce white light with high color rendering properties.
  • the mixed raw materials were placed in an alumina crucible and calcined at 1400 to 1600 ° C. temperature, nitrogen (N 2 ) gas, and pressure 1 bar atmosphere for at least 3 hours in a nitrogen gas atmosphere to finally prepare a phosphor compound.
  • the composition of the finally prepared phosphor compound was (Ba 0.98 , Eu 0.02 ) Si 2 C c O 2-c N 2 (where 0 ⁇ c ⁇ 0.5), and Y 2 O 3 on the surface of the phosphor was 100 ⁇ . It was coated in the form of 800 nm powder size.
  • the mixed raw materials were placed in an alumina crucible and calcined at 1400 to 1600 ° C. temperature, nitrogen (N 2 ) gas, and pressure 1 bar atmosphere for at least 3 hours in a nitrogen gas atmosphere to finally prepare a phosphor compound.
  • the composition of the finally prepared phosphor compound was equal to (Ba 0.98 , Eu 0.02 ) Si 2 C c O 2-c N 2 (where 0 ⁇ c ⁇ 0.5).
  • the prepared phosphor and 10 parts by weight of C 18 H 34 O 2 were added to ethanol, adjusted to pH 7 of the mixed solution, stirred for about 0.5 to 4 hours, and then dried.
  • the prepared phosphor and 10 parts by weight of C 18 H 34 O 2 were added to an appropriate solvent, adjusted to a mixed solution pH of 7, stirred for about 0.5 to 4 hours, and dried to coat the surface of the phosphor.
  • an organic layer was coated with a thickness of 300 nm.
  • BaCO 3 powder were mixed with 0.65 parts by weight, SiO 2 powder, 0.01 part by weight, Si 3 N 4 powder O.24 parts by weight, Eu 2 O 3 powder, 0.012 parts by weight.
  • the mixed raw materials were placed in an alumina crucible and calcined at 1400 to 1600 ° C. temperature, nitrogen (N 2 ) gas, and pressure of 1 bar atmosphere for at least 3 hours in a nitrogen gas atmosphere to finally prepare a phosphor compound.
  • the composition of the finally prepared phosphor compound was equal to (Ba 0.98 , Eu 0.02 ) Si 2 C c O 2-c N 2 (where 0 ⁇ c ⁇ 0.5).
  • the particle size of Y 2 O 3 should be smaller than the phosphor ( ⁇ 1000 nm), the size of more than 100 nm is most suitable.
  • Y 2 O 3 was coated at 100 to 500 nm on the surface of the phosphor.
  • a mixture of the plastic insert the complete raw material in an alumina crucible, a nitrogen gas atmosphere in a 1400 ⁇ 1600 °C temperature, and nitrogen (N 2) gas, at least about 3 hours at a pressure of 1 bar atmosphere, and finally preparing the phosphor compound.
  • the composition of the finally prepared phosphor compound was equal to (Ba 0.98 , Eu 0.02 ) Si 2 C c O 2-c N 2 (where 0 ⁇ c ⁇ 0.5).
  • the particle size of Y 2 O 3 should be smaller than the phosphor ( ⁇ 1000 nm), the size of more than 100 nm is most suitable.
  • the mixed raw materials were placed in an alumina crucible and calcined at 1400 to 1600 ° C. temperature, nitrogen (N 2 ) gas, and pressure 1 bar atmosphere for at least 3 hours in a nitrogen gas atmosphere to finally prepare a phosphor compound.
  • composition of the finally prepared phosphor compound was equal to (Ba 0.98 , Eu 0.02 ) Si 2 C c O 2-c N 2 (where 0 ⁇ c ⁇ 0.5).
  • Example 1 the measurement test was changed and the reliability test (luminance fall rate measurement with time) was done twice.
  • the Y 2 O 3 coated phosphor although having the same phosphor composition, it can be seen that it shows a higher reliability than when not.

Landscapes

  • Luminescent Compositions (AREA)

Abstract

본 발명은, 신뢰성이 개선된 산질화물 형광체, 그 제조방법, 및 이를 포함하는 백색 발광 소자에 관한 것으로서, 보다 상세히는, 하기 화학식 1로 표현되는 청녹색 산질화물 형광체이고, 상기 형광체 표면에 무기물 또는 유기물의 코팅물이 코팅된 것을 특징으로 한다. 본 발명의 산질화물 형광체는, UV 및 청색 LED를 여기원으로 한 백색 광원 구현에 있어서, 기준광에 가까울뿐 아니라, 개선된 상업화하기에 적합한 정도로 개선된 열화 특성 즉, 굴절율, 열전도률, 방습성, 및 높은 발광 효율을 나타낸다. [화학식 1] [M1-x,,Eux]aSibCcOdNe 여기서, M은 Ba, Sr, Ca, B, Y, Lu, La, Al, Mg, Sc 또는 Ga에서 선택되는 1종 이상의 금속이고, x≤1, 1.0≤a<1.2, 2.0.<b≤2.2, 0<c≤0.5, 2.0<d≤2.2, 2.0<e≤2.2 이다.

Description

신뢰성이 개선된 산질화물 형광체, 그 제조방법, 및 이를 포함하는 백색 발광 소자
본 발명은, 신뢰성이 개선된 산질화물 형광체, 그 제조방법, 및 이를 포함하는 백색 발광 소자에 관한 것이다.
상기 백색 발광 소자를 구현하는 방법은, UV LED 광원을 이용하고 빛의 삼원색인 삼원색 형광체를 여기시켜 백색을 구현하는 방식, 청색 LED를 광원으로 사용하여 적색 및 녹색 형광체를 여기시켜 백색을 구현하는 방식, 또는 청색 LED를 광원으로 사용하여 황색 형광체를 여기시켜 백색을 구현하는 방식으로 구분된다. 상기 세 가지 방법 중에서 청색 LED를 광원으로 사용하는 황색 및 녹색 형광체를 여기시킴으로서 백색을 구현하는 방식이 있다. 근래에는 황색, 녹색 그리고 적색 형광체를 사용하여 부족한 적색영역을 발광시킴으로써 높은 연색지수를 구현하는 방식을 사용한다. 하지만, 청색 LED와 녹색 형광체 사이의 발광이 없어 조명광원으로써 기준광원(태양광)에 대한 지수, CRI (Commission International de IEdairage Index) 값이 낮게 나타나는 단점이 있다.
따라서, 기준광원에 가까운 조명으로 구현하기 위해 청색 LED를 광원으로 사용하여 발광최대치480~520 nm까지 발광하며, 반치폭이 30~40 nm 정도 좁은 발광 스펙트럼을 가지는 형광체가 요구 되어 상기 문제를 해결하기 위한 후보 형광체로 일부 산질화물 형광체가 개발되었다. 높은 CRI값을 갖도록 하는 상기 형광체 산질화물 형광체(MSi2O2N2,M=Ba,Sr,Ca)는 이제까지 공지된 산질화물 형광체의 제조 방법은 고온 및 고압의 공정 조건으로 제조하며, 고온 및 고압에서 견딜 수 있게 고안된 특별한 장치를 요구한다. 하지만 상기 형광체 산질화물 형광체는 구조적인 취약한 단점을 가지고 있어서 신뢰성 저하에 주요 요인이 되는 열 퇴화로 조명 광원으로써의 큰 영향을 미쳐 발광효율을 저하시키는 단점이 있다. 특히, 고출력 청색 LED를 사용할 경우, 고열로 인한 형광체의 광 특성이 저하되어 고연색 조명을 재현하는데 많은 어려움이 있다. 또한 수분흡착력이 높아, 시료의 보관에 어려움이 따르고, 열 퇴화와 더불어 형광체의 신뢰성 저하의 또 다른 요인을 초래하고 있다고 알려져 있다.
따라서 고연색 조명 발광 장치 및 디스플레이 소자에 신뢰성이 개선된 산질화물 형광체의 개발이 요구되고 있다.
본 발명의 목적은, 상술한 종래기술의 문제점을 해결하고, 신뢰성이 높은 청녹색 형광체를 제공하는 것이다.
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서,
하기 화학식 1로 표현되는 청녹색 산질화물 형광체를 제공한다.
[화학식 1]
[M1-x,,Eux]aSibCcOdNe
여기서, M은 Ba, Sr, Ca, B, Y, Lu, La, Al, Mg, Sc 또는 Ga에서 선택되는 1종 이상의 금속이고, x≤1, 1.0≤a<1.2, 2.0.<b≤2.2, 0<c≤0.5, 2.0<d≤2.2, 2.0<e≤2.2 이다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 형광체 표면에 무기물 또는 유기물의 코팅물이 코팅된 것을 특징으로 하는 청녹색 산질화물 형광체를 제공한다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 무기물은, Ba, Sr, Ca, B, Y, Lu, La, Al, Mg, Sc, Si, Ce, La, 및 Ag로부터 선택되어지는 1종 이상의 산화물인 것을 특징으로 하는 청녹색 산질화물 형광체를 제공한다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 유기물은, C18H34O2, C18H36O2, 및 C16H32O2 에서 선택되어지는 1종 이상의 것을 특징으로 하는 청녹색 산질화물 형광체를 제공한다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 형광체는 12±5 ㎛의 크기를 가지고, 상기 코팅물은 20 내지 1000 ㎚의 두께를 가진 것을 특징으로 하는 청녹색 산질화물 형광체를 제공한다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 코팅물의 함량은, 상기 산질화물 형광체 전체 중량 대비, 1 내지 20 중량% 범위 이내인 것을 특징으로 하는 청녹색 산질화물 형광체를 제공한다.
또한 본 발명에 있어서, 480 내지 520 ㎚ 범위 이내에서 발광하는 것을 특징으로 하는 청녹색 산질화물 형광체를 제공한다.
또한, 또한 본 발명의 화학식 1로 표현되는 청녹색 산질화물 형광체에 분말 및 졸 형태의 무기물 또는 유기물의 코팅액을 혼합하는 단계, 상기 혼합액의 pH가 4 내지 9가 되도록 조절하는 단계, pH 조절된 혼합액을 0.5 내지 2 시간 동안 교반하여 산질화물 형광체 표면에 코팅된 무기물 또는 유기물을 형성하는 단계, 및 교반된 혼합물을 여과하는 단계를 순차적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 청구항 2의 형광체의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 청녹색 산질화물 형광체, 및 청색 LED 또는 UV LED 여기원을 포함하는 백색 발광 장치를 제공한다.
본 발명의 산질화물 형광체는, UV 및 청색 LED를 여기원으로 한 백색 광원 구현에 있어서, 기준광에 가까울뿐 아니라, 상업화하기에 적합한 정도로 개선된 열화 특성 즉, 굴절율, 열전도률, 방습성, 및 높은 발광 효율을 나타낸다.
도 1은, 본 발명의 산질화물 형광체((Ba0.98,Eu0.02)Si2CcO2-cN2(여기서, 0<c≤0.5))의 PL 스펙트럼이다(X축은 ㎚ 단위이다).
도 2는, 본 발명 실시예 1 및 비교예의 시간에 따른 휘도 저하율을 측정한 결과이다(측정조건: 120 mA, 60 ℃, 습도 90%).
도 3은, 본 발명 실시예 1 및 비교예의 시간에 따른 휘도 저하율을 측정한 결과이다(120 mA, 85 ℃).
도 4는, 본 발명 실시예 1의 무기물 코팅된 형광체의 SEM 사진이다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명의 일측면은, 하기 화학식 1로 표현되는 청녹색 산질화물 형광체이다.
[화학식 1]
[M1-x,,Eux]aSibCcOdNe
여기서, M은 Ba, Sr, Ca, B, Y, Lu, La, Al, Mg, Sc 또는 Ga에서 선택되는 1종 이상의 금속이고, x≤1, 1.0≤a<1.2, 2.0.<b≤2.2, 0<c≤0.5, 2.0<d≤2.2, 2.0<e≤2.2 이다.
특히, 본 발명의 형광체는, 형광체 표면에 무기물, 유기물, 또는 유·무기 다층의 코팅물이 코팅된 것일 수 있다. 형광체 표면에 무기물 또는 유기물의 코팅물을 코팅함으로써, 형광체 자체의 조성을 변동시키지 않아도, 굴절율, 열전도율, 방습성 등을 증가시켜 형광체의 신뢰성을 높일 수 있다.
상기 무기물은, Ba, Sr, Ca, B, Y, Lu, La, Al, Mg, Sc, Si, Ce, La, 및 Ag로부터 선택되어지는 1종 이상의 산화물인 것을 사용할 수 있고, 상기 유기물은, C18H34O2, C18H36O2, 및 C16H32O2 에서 선택되어지는 1종 이상의 것을 사용할 수 있다.
코팅물의 두께는, 형광체 12±5 ㎛의 크기를 가진 형광체에, 코팅물은 20 내지 1000 ㎚의 두께 또는 크기를 가지는 것이 바람직하다.
상기 코팅물의 함량은, 상기 산질화물 형광체 전체 중량 대비, 1 내지 20 중량% 범위 이내인 것이 바람직하다.
본 발명의 청녹색 산질화물 형광체는, 청녹색(480 내지 520 ㎚ 범위) 발광하는 것을 특징으로 하는 바, 백색 발광원 제조에 있어서, 종래의 녹색 형광체와 달리, 연색성 지수가 높은 백색 광 제조에 사용될 수 있다는 이점이 있다.
본 발명의 다른 측면은,
청구항 1의 화학식 1로 표현되는 청녹색 산질화물 형광체에 분말 및 졸 형태의 무기물 또는 유기물의 코팅액을 혼합하는 단계;
상기 혼합액의 pH가 4 내지 9가 되도록 조절하는 단계;
pH 조절된 혼합액을 0.5 내지 2 시간 동안 교반하여 산질화물 형광체 표면에 코팅된 무기물 또는 유기물을 형성하는 단계; 및
교반된 혼합물을 여과하는 단계를 순차적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 본 발명의 청녹색 산질화물 형광체의 제조방법이다.
본 발명의 또 다른 측면은,
연색성 지수가 매우 높은 백색 발광 소자이다.
본 발명의 백색 발광 소자는 상기 본 발명의 청녹색 산질화물 형광체를 포함하는 것에 특징이 있고, 그 함량에 특별한 제한은 없고, 종래의 다른 형광체과 적절히 조합될 수도 있다.
본 발명의 청녹색 산질화물 형광체는, 청색 LED 또는 UV LED을 여기원으로 하여, 청녹색(480 내지 520 ㎚ 범위) 발광할 수 있는 바, 당해 기술분야 통상의 지식을 가진 자는 필요에 따라, 여기원으로서 청색 LED 또는 UV LED를 적절히 선택하고, 이에 맞춰, 적절한 형광체를 추가 조합하여, 연색성이 높은 백색 광을 만들 수 있을 것이다.
이하, 본 발명에 대하여 실시예를 들어 보다 더 상세히 설명하도록 한다. 이하의 실시예는 발명의 상세한 설명을 위한 것일 뿐이며, 이에 의해 권리범위를 제한하려는 의도가 아님을 분명히 한다.
실시예
실시예 1 -건식
BaCO3 분말 0.65 중량부%, SiO2 분말 0.01 중량부%, Si3N4 분말 O.24 중량부%, Eu2O3 분말 0.012 중량부%를 혼합하였다.
또한 Y(NO3)3·6H2O를 0.1 중량부% 혼합하였다.(건식) 이때 코팅용 분말의 크기는 100 내지 1000 nm를 사용하였다.
혼합이 완료된 원료를 알루미나 도가니에 넣고, 질소 가스 분위기 중에서 1400~1600 ℃ 온도 및 질소(N2) 가스, 압력 1 bar 분위기에서 약 3 시간 이상 소성하여, 최종적으로 형광체 화합물을 제조하였다.
최종적으로 제조된 형광체 화합물의 조성은, (Ba0.98,Eu0.02)Si2CcO2-cN2(여기서, 0<c≤0.5)와 같았으며, 형광체 표면에는 Y2O3가 100~800 nm 분말 크기 형태로 코팅되었다.
실시예 2 - 습식
BaCO3 분말 0.65 중량부%, SiO2 분말 0.01 중량부%, Si3N4 분말 O.24 중량부%, Eu2O3 분말 0.012 중량부%를 혼합하였다.
혼합이 완료된 원료를 알루미나 도가니에 넣고, 질소 가스 분위기 중에서 1400~1600 ℃ 온도 및 질소(N2) 가스, 압력 1 bar 분위기에서 약 3 시간 이상 소성하여, 최종적으로 형광체 화합물을 제조하였다. 최종적으로 제조된 형광체 화합물의 조성은, (Ba0.98,Eu0.02)Si2CcO2-cN2(여기서, 0<c≤0.5)와 같았다.
제조된 형광체와 형광체 10 중량부%의 C18H34O2를 에탄올에 투입후 혼합액의 pH가 7이 되도록 조절하여 0.5 ~ 4 시간 정도 교반 시킨후 건조한다.
이후, 제조된 형광체와 형광체 10 중량부%의 C18H34O2 를 적절한 용매에 투입 후 혼합액 pH가 7이 되도록 조절하여 0.5 ~ 4 시간 정도 교반 시킨후 건조하여 형광체 표면을 코팅하였다.
형광체 표면에는 유기물층이 300 nm두께로 코팅되었다.
실시예 3 - 습식
BaCO3 분말 0.65 중량부, SiO2 분말 0.01 중량부, Si3N4 분말 O.24 중량부, Eu2O3 분말 0.012 중량부를 혼합하였다.
혼합이 완료된 원료를 알루미나 도가니에 넣고, 질소 가스 분위기 중에서 1400~1600 ℃ 온도 및 질소(N2) 가스, 압력 1bar 분위기에서 약 3시간 이상 소성하여, 최종적으로 형광체 화합물을 제조하였다. 최종적으로 제조된 형광체 화합물의 조성은, (Ba0.98,Eu0.02)Si2CcO2-cN2(여기서, 0<c≤0.5)와 같았다.
이후, 제조된 형광체와 형광체 중량부 10 중량%의 Y2O3를 적절한 용매에 투입후 1 ~ 4시간 정도 교반 시킨 후 건조하였다. 이때 Y2O3의 입경크기는 형광체(≒1000 nm)보다 작아야 하며, 100 nm이상의 크기가 가장 적당하다.
최종적으로 제조된 형광체 표면을 코팅하였다.
형광체 표면에는 Y2O3가 100~500 nm로 코팅되었다.
실시예 4 - 습식
BaCO3 분말 0.65 중량부, SiO2 분말 0.01 중량부, Si3N4 분말 O.24 중량부, Eu2O3 분말 0.012 중량부를 혼합하였다.
혼합이 완료된 원료를 알루미나 도가니에 넣고, 질소 가스 분위기 중에서 1400~1600 ℃ 온도 및 질소(N2) 가스, 압력 1 bar 분위기에서 약 3 시간 이상 소성하여, 최종적으로 형광체 화합물을 제조하였다. 최종적으로 제조된 형광체 화합물의 조성은, (Ba0.98,Eu0.02)Si2CcO2-cN2(여기서, 0<c≤0.5)와 같았다.
이후, 제조된 형광체와 형광체 중량부 10 wt%의 Y2O3를 용매에 투입후 1 ~ 4시간 정도 교반 시킨후 건조한다. 이때 Y2O3의 입경크기는 형광체(≒1000 nm)보다 작아야하며, 100 nm이상의 크기가 가장 적당하다.
코팅된 형광체의 중량부 10 wt%의 C18H34O2를 용매에 투입 후 혼합액의 pH가 7이 되도록 조절하여 0.5 ~ 4 시간 정도 교반 시킨 후 건조한다. 최종적으로 제조된 형광체 표면에는 무기물층과 유기물층이 다층 코팅되었다.
비교예
BaCO3 분말 0.65 중량부, SiO2 분말 0.01 중량부, Si3N4 분말 O.24 중량부, Eu2O3 분말 0.012 중량부를 혼합하였다.
혼합이 완료된 원료를 알루미나 도가니에 넣고, 질소 가스 분위기 중에서 1400~1600 ℃ 온도 및 질소(N2) 가스, 압력 1 bar 분위기에서 약 3 시간 이상 소성하여, 최종적으로 형광체 화합물을 제조하였다.
최종적으로 제조된 형광체 화합물의 조성은, (Ba0.98,Eu0.02)Si2CcO2-cN2(여기서, 0<c≤0.5)와 같았다.
실험예 - 신뢰성 테스트
실시예 1 및 비교예에 대해서, 측정조건을 달리하여, 2회에 걸쳐 신뢰성 테스트(시간에 따른 휘도 저하율 측정)를 하였다.
120 ㎃, 60 ℃, 습도 90 % 조건 하에서, 결과는 도 2와 같았고, 120 ㎃, 85 ℃ 조건 하에서, 결과는 도 3과 같았다.
도 2 및 도 3에서 확인할 수 있듯이, Y2O3 코팅된 형광체가, 같은 형광체 조성을 가졌음에 불구하고, 그렇지 않은 경우에 비해, 보다 높은 신뢰성을 나타냄을 확인할 수 있었다.

Claims (9)

  1. 하기 화학식 1로 표현되는 청녹색 산질화물 형광체.
    [화학식 1]
    [M1-x,,Eux]aSibCcOdNe
    여기서, M은 Ba, Sr, Ca, B, Y, Lu, La, Al, Mg, Sc 또는 Ga에서 선택되는 1종 이상의 금속이고, x≤1, 1.0≤a<1.2, 2.0.<b≤2.2, 0<c≤0.5, 2.0<d≤2.2, 2.0<e≤2.2 이다.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 형광체 표면에 무기물 또는 유기물의 코팅물이 코팅된 것을 특징으로 하는 청녹색 산질화물 형광체.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 무기물은, Ba, Sr, Ca, B, Y, Lu, La, Al, Mg, Sc, Si, Ce, La, 및 Ag로부터 선택되어지는 1종 이상의 산화물인 것을 특징으로 하는 청녹색 산질화물 형광체.
  4. 청구항 2에 있어서, 상기 유기물은, C18H34O2, C18H36O2, 및 C16H32O2 에서 선택되어지는 1 종 이상의 것을 특징으로 하는 청녹색 산질화물 형광체.
  5. 청구항 2에 있어서, 상기 형광체는 12±5 ㎛의 크기를 가지고, 상기 코팅물은 20 내지 1000 ㎚의 두께를 가진 것을 특징으로 하는 청녹색 산질화물 형광체.
  6. 청구항 2에 있어서, 상기 코팅물의 함량은, 상기 산질화물 형광체 전체 중량 대비, 1 내지 20 중량% 범위 이내인 것을 특징으로 하는 청녹색 산질화물 형광체.
  7. 청구항 1 내지 6 중 어느 한 청구항에 있어서, 480 내지 520 ㎚ 범위 이내에서 발광하는 것을 특징으로 하는 청녹색 산질화물 형광체.
  8. 청구항 1의 화학식 1로 표현되는 청녹색 산질화물 형광체에 분말 및 졸 형태의 무기물 또는 유기물의 코팅액을 혼합하는 단계;
    상기 혼합액의 pH가 4 내지 9가 되도록 조절하는 단계;
    pH 조절된 혼합액을 0.5 내지 2 시간 동안 교반하여 산질화물 형광체 표면에 코팅된 무기물 또는 유기물을 형성하는 단계; 및
    교반된 혼합물을 여과하는 단계를 순차적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 청구항 2의 형광체의 제조방법.
  9. 청구항 1 내지 6 중 어느 한 청구항의 청녹색 산질화물 형광체, 및 청색 LED 또는 UV LED 여기원을 포함하는 백색 발광 장치.
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