KR100926898B1 - 심적색 형광체 및 이의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 하기 화학식 (1)으로 표시되고, 망간 활성의 심적색(600nm~670nm) 형광체를 제공한다.
(k-x)MgO·xAF2·GeO2:yMn4+ --------------------(1)
[상기 화학식 (1)에서, 상기 k는 2.8 내지 5의 실수이고, 상기 x는 0.1 내지 0.7의 실수이고, 상기 y는 0.005 내지 0.015의 실수이며, 상기 A는 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 아연(Zn) 또는 이들의 혼합물이거나, 마그네슘(Mg) 및 상기 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 아연(Zn) 중 적어도 어느 하나와의 혼합물이다.]
상기 심적색 형광체는 발광 효율이 매우 우수하여, UV 광 또는 청색 광을 여기원으로 사용하는 LED 패키지, 또는 CCFL, FFL 등 형광 램프의 형광 층으로 적용되어 고휘도 성능 및 개선된 연색 성능을 나타낼 수 있다.
Description
도 1은 본 발명의 형광체 내의 발광물질의 기본 결정 구조를 개념적으로 도시한 개념도이다.
도 2는 실시예 1 및 비교예 1의 형광체에 대한, 여기원 400 nm에서의 파장에 따른 발광 스펙트럼 분포를 나타낸 그래프이다.
도 3은 실시예 1 및 비교예 1의 형광체에 대한, 여기원 254 nm에서의 파장에 따른 발광 스펙트럼 분포를 나타낸 그래프이다.
도 4는 실시예 1 및 비교예 1의 형광체에 대한, 형광체의 657 nm에서의 파장에 따른 여기 스펙트럼 분포를 나타낸 그래프이다.
도 5는 실시예 2 및 비교예 1의 형광체에 대한, 여기원 400 nm에서의 파장에 따른 발광 스펙트럼 분포를 나타낸 그래프이다.
도 6은 실시예 2 및 비교예 1의 형광체에 대한, 여기원 254 nm에서의 파장에 따른 발광 스펙트럼 분포를 나타낸 그래프이다.
도 7은 실시예 2 및 비교예 1의 형광체에 대한, 형광체의 657 nm에서의 파장에 따른 여기 스펙트럼 분포를 나타낸 그래프이다.
도 8은 실시예 3 및 비교예 1의 형광체에 대한, 여기원 400 nm에서의 파장에 따른 발광 스펙트럼 분포를 나타낸 그래프이다.
도 9는 실시예 3 및 비교예 1의 형광체에 대한, 여기원 254 nm에서의 파장에 따른 발광 스펙트럼 분포를 나타낸 그래프이다.
도 10은 실시예 3 및 비교예 1의 형광체에 대한, 형광체의 657 nm에서의 파장에 따른 여기 스펙트럼 분포를 나타낸 그래프이다.
도 11은 실시예 4 및 비교예 1의 형광체에 대한, 여기원 400 nm에서의 파장에 따른 발광 스펙트럼 분포를 나타낸 그래프이다.
도 12는 실시예 4 및 비교예 1의 형광체에 대한, 여기원 254 nm에서의 파장에 따른 발광 스펙트럼 분포를 나타낸 그래프이다.
도 13은 실시예 4 및 비교예 1의 형광체에 대한, 형광체의 657 nm에서의 파장에 따른 여기 스펙트럼 분포를 나타낸 그래프이다.
도 14는 비교예 2 및 비교예 1의 형광체에 대한, 여기원 400 nm에서의 파장에 따른 발광 스펙트럼 분포를 나타낸 그래프이다.
도 15는 비교예 3 및 비교예 1의 형광체에 대한, 여기원 400 nm에서의 파장에 따른 발광 스펙트럼 분포를 나타낸 그래프이다.
도 16은 비교예 4 및 비교예 1의 형광체에 대한, 여기원 400 nm에서의 파장에 따른 발광 스펙트럼 분포를 나타낸 그래프이다.
본 발명은 심적색 형광체 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 발광 효율이 우수하고 표시 장치 등에 적용되어 표시 영상의 연색성을 향상시킬 수 있는 심적색 형광체 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
적색 형광체는, 예를 들면 LED(light emitting diode), LCD(liquid crystal display), CCFL (cold cathode fluorescence lamp) 등과 같이 다양한 램프 또는 디스플레이를 위한 가시광선-발광체(visible-light emitting material)로서 사용되고 있다.
일반적으로, 백색 LED는 적색 다이오드, 녹색 다이오드 및 청색 다이오드를 조합함으로써, 제조되어 왔다. 적색 다이오드에는 적색 형광체가 사용된다. 그러나, 적색 다이오드, 녹색 다이오드 및 청색 다이오드를 조합하여 제조된 백색 LED의 제조 비용은 매우 비싸다. 또한, 백색 LED는 매우 복잡한 구동회로를 구비하여야 한다.
또 다른 방식의 백색 LED에 있어서, 여기 광원으로 UV LED를 사용하고, 가시광선 발광체로서 적색 형광체, 녹색 형광체 및 청색 형광체의 혼합물을 사용한다. 이러한 백색 LED에서, 여기 광원으로서 약 400nm의 장파장 UV가 주로 사용된다. 따라서, 이러한 백색 LED에서 사용되는 형광체에 대해서는, 그러한 장파장 UV 여기 광원에 의한 가시광선 발광 효율이 우수할 것이 요구된다.
이처럼, 백색 LED를 위하여, 많은 적색 형광체, 녹색 형광체 및 청색 형광체가 개발되었다. 그러나, 적색 형광체의 휘도는, 녹색 형광체 및 청색 형광체에 비하여 낮고, 이로 인하여 백색 LED 제조시, 청색 형광체 및 녹색 형광체의 함량 보 다 더 많은 함량의 적색 형광체를 사용하여야 한다.
현재 알려져 있는 장파장 UV용 적색형광체의 예로서는, 3.5MgO·0.5MgF2·GeO2:Mn, K5Eu(WO4)6.25 등이 있다. 그러나 이들은 만족스럽지 못한 발광 휘도를 가지고 있으며, 약 400nm 이상의 여기 광원에 의한 발광 효율이 매우 낮은 문제점을 갖는다.
특히, 최근 FULL HD TV 등 풍부한 색감을 표현하기 위한 고품질 디스플레이 장치의 수요가 확대되고 있으며, 고품격의 색상 표현을 위한 중요 인자 중의 하나인 적색 형광체의 수요가 확대되는 추세에 있다. 따라서, 적색 형광체, 특히 깊이 있는 적색을 표현할 수 있는 심적색 형광체의 발광 효율을 개선해야 할 필요성이 강화되고 있는 실정이다.
따라서, 본 발명의 목적은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 발광 효율 및 연색성이 우수한 심적색 형광체를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 심적색 형광체를 제조할 수 있도록 해 주는 상기 심적색 형광체를 제공하는 것이다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 특징에 따른 심적색 형광체는 망간 활성의 형광체이며, 하기 화학식 (1)로 표시된다.
상기 화학식 (1)에서, 상기 "k"는 2.8 내지 5의 실수이고, 상기 "x"는 0.1 내지 0.7의 실수이고, 상기 "y"는 0.005 내지 0.015의 실수이다. 또한, 상기 "A"원소로서는 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 아연(Zn), 또는 이들의 혼합물이 사용된다.
상기 형광체는 분말 형태이며, 분말의 성분은 발광의 유효성분뿐만 아니라, 과량의 마그네슘 옥사이드, 메탈 플로라이드 등의 비발광 성분을 포함한다.
본 발명의 일 특징에 따른 LED 패키지는 광원으로서, UV LED 또는 청색 LED를 포함하고, 상기 광원에 의하여 여기 되도록 상기 화학식 (1)로 표시되는 심적색 형광체를 포함한다.
본 발명의 일 특징에 따른 형광 램프는 상기 심적색 형광체를 포함하는 형광 층이 구비되어 있다.
본 발명의 일 특징에 따른 심적색 형광체를 제조 방법은 고상 반응에 의하여 이루어진다. 상기 제조 방법은, 마그네슘 옥사이드(MgO), 메탈 플로라이드(AF2, A는 금속), 저마늄 옥사이드(GeO2) 및 망간 전구체 화합물을 (k-x):x:1:y의 몰 비율이 되도록 균일 혼합하여 혼합 분말을 준비하는 단계, 상기 혼합 분말을 1000 내지 1200 ℃의 온도 하에서 4 내지 9 시간 동안 열처리하여 상기 혼합 분말을 소성(燒 成)하는 단계, 및 상기 소성된 분말을 세정 및 여과하는 단계를 포함한다. 상기 "k"는 2.8 내지 5의 실수이고, 상기 "x"는 0.1 내지 0.7의 실수이고, 상기 "y"는 0.005 내지 0.015의 실수이다.
이한 본 발명의 심적색 형광체 및 이의 제조 방법을 상세하게 설명하도록 한다.
본 발명의 심적색 형광체는 하기 화학식 1로 표시되는 조성으로 이루어지며, 망간 이온(Mn4 +)이 활성제로서 기능한다.
[화학식 1]
(k-x)MgO·xAF2·GeO2:yMn4 +
상기 화학식 (1)에서, 상기 "k"는 2.8 내지 5의 실수이고, 상기 "x"는 0.1 내지 0.7의 실수이고, 상기 "y"는 0.005 내지 0.015의 실수이다. 또한, 상기 "A" 원소로서는, 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 아연(Zn), 또는 마그네슘(Mg) 및 이들중 적어도 하나의 성분과의 혼합물이 사용된다. 즉, 마그네슘은 상기 "A"로서 단독으로는 포함되지 않는다.
상기 형광체는 분말 형태를 가지며, 분말 형태의 형광체는 유효 발광물질 외에도 과량의 마그네슘 옥사이드(MgO) 및 메탈 플로라이드(AF2)가 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 형광체 내 발광물질의 기본 결정 구조를 개념적으로 도시한 개념도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명 계열의 형광체 성분 중 발광물질의 기본적인 결정 구조를 알 수 있다. 옥타헤드럴(octahedral) MgO6 단위 구조가 옥타헤드럴 GeO6 단위 구조와 모서리 공유(edge sharing)를 하고 테트라헤드럴(tetrahedral) GeO4 단위 구조와 꼭지점 공유(corner sharing)을 하고 있는 구조를 갖는다. 결정 구조에 표시한 직사각형은 단위포(unit cell)를 나타낸다. 본 발명에 따른 심적색 형광체의 결정구조에서, 도시하지는 않았으나, 상기 망간 이온(Mn4 +)은 저마늄 이온(Ge4 +) 사이트(site) 및 마그네슘 이온(Mg2 +) 사이트에 부분적으로 위치해 있다. 마그네슘과 입자 크기가 다른 원소로서, 상기 칼슘, 스트론튬, 바륨, 아연 등의 원소들은 이온 상태로 상기 Mg2 + 사이트에 치환된 형태로 존재하여 마그네슘(Mg)으로 이루어진 호스트(host)에 국부적 변형을 주어 Mn4 + 주의의 구조적 대칭성을 떨어뜨려 발광 효율의 향상을 꾀할 수 있다. 플루오르(F)는 도 1에 표시한 산소(O) 사이트의 특정 위치에 일부 치환되어 존재 한다.
본 발명에 따른 심적색 형광체는 종래의 3.5MgO·0.5MgF2·GeO2:Mn4 + 형광체대비 최대 150% 가량의 발광 효율을 갖는다. 구체적인 발광 특성 결과치는 후술하도록 한다.
본 발명에 따른 심적색 형광체는 특히 UV광 및 청색 광에 대한 여기 효율이 우수하여 UV LED광원 또는 청색 LED광원을 여기 광원으로 사용하는 LED 패키지 (package)에 적용될 수 있다. 즉, 상기 심적색 형광체는 상기 패키지 내부에 수지 몰드 성분 등과 혼합되어 상기 LED 패키지의 심적색 발광 효율을 극대화할 수 있다. 또한, 상기 심적색 형광체는 수은 발광을 여기원으로 하는 냉음극선관형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp, CCFL), 면광원램프(Flat Fluorescent Lamp, FFL) 등의 형광 램프의 형광 층에 다른 형광체들과 함께 형광체 조성물을 이룸으로써, 적색 계열의 형광 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 심적색 형광체는 고상 반응에 의하여 제조될 수 있다. 상기 심적색 형광체를 제조하기 위해서는 우선, 원료 분말을 준비하여야 한다.
원료 분말로서는, 마그네슘 옥사이드(MgO), 메탈 플로라이드(AF2, A는 금속), 저마늄 옥사이드(GeO2) 및 망간 전구체 화합물이 사용된다. 상기 각 성분들은 Mg0:AF2:GeO2:망간 전구체의 몰 비율이 (k-x):x:1:y가 되도록 혼합된다. 예를 들면, 상기 원료 분말은 막자 사발 등을 이용하여 약 1시간 정도 균일 혼합되는 것이 바람직하다. 상기 "k"는 2.8 내지 5의 실수이고, 상기 "x"는 0.1 내지 0.7의 실수이고, 상기 "y"는 0.005 내지 0.015의 실수이다.
상기 메탈 플로라이드로서는, 칼슘 플로라이드(CaF2), 스트론튬 플로라이드(SrF2), 바륨 플로라이드(BaF2) 및 징크 플로라이드(ZnF2) 등이 사용될 수 있으며, 단독으로 또는 둘 이상의 조합으로 사용될 수 있다.
또한, 망간 전구체 화합물로는 망간 카보네이트(MnCO3) 등이 사용될 수 있 다.
이렇게 준비된 혼합 분말은 1000 내지 1200℃의 온도 하에서 4 내지 9 시간 동안 열처리 되어 소성(燒成)된다. 이 과정에서, 활성 성분으로서의 망간은 망간 4가 이온으로 산화된다(Mn2 + -> Mn4 +)
상기 소성된 분말은 세정 및 여과되어 심적색 형광체 분말로 제조될 수 있다. 상기 세정은 증류수에 의해 수행될 수 있다.
상기 소성 단계에서 사용되는 용기로서는, 알루미나(Al2O3) 용기가 바람직하다.
이하에서는, 구체적인 실시예들을 들어 더욱 자세하게 설명하도록 한다. 그러나 하기 실시예들에 의하여 본 발명의 기술적 사상이 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
[실시예 1]
분말 형태의 MgO, CaF2, GeO2 및 MnCO3을 각각 6.937g, 1.493g, 5g, 0.055g의 질량으로 막자 사발을 이용하여 1 시간 동안 혼합하였다. 잘 혼합된 형광체 원료를 알루미나 반응용기에 담고 1150˚C에서 5시간 동안 소성한 후 형광체를 세정하고 여과하여 분말 형태의 형광체 완제품을 제조하였다. 본 실시예에서 제조된 형광체는 3.6MgO·0.4CaF2 ·GeO2:0.01Mn4 +로 표시된다.
[실시예 2]
분말 형태의 MgO, SrF2, GeO2 및 MnCO3을 각각 6.937g, 2.401g, 5g, 0.055g의 질량으로 막자 사발을 이용하여 1 시간 동안 혼합하였다. 잘 혼합된 형광체 원료를 알루미나 반응용기에 담고 1150˚C에서 5시간 동안 소성한 후 형광체를 세정하고 여과하여 분말 형태의 형광체 완제품을 제조하였다. 본 실시예에서 제조된 형광체는 3.6MgO·0.4SrF2·GeO2:0.01Mn4 +로 표시된다.
[실시예 3]
분말 형태의 MgO, BaF2, GeO2 및 MnCO3을 각각 7.322g, 1.677g, 5g, 0.055g의 질량으로 막자 사발을 이용하여 1 시간 동안 혼합하였다. 잘 혼합된 형광체 원료를 알루미나 반응용기에 담고 1150˚C에서 5시간 동안 소성한 후 형광체를 세정하고 여과하여 분말 형태의 형광체 완제품을 제조하였다. 본 실시예에서 제조된 형광체는 3.8MgO·0.2BaF2·GeO2:0.01Mn4 +로 표시된다.
[실시예 4]
분말 형태의 MgO, ZnF2, GeO2 및 MnCO3을 각각 6.744g, 2.471g, 5g, 0.055g의 질량으로 막자 사발을 이용하여 1 시간 동안 혼합하였다. 잘 혼합된 형광체 원료를 알루미나 반응용기에 담고 1150˚C에서 5시간 동안 소성한 후 형광체를 세정하고 여과하여 분말 형태의 형광체 완제품을 제조하였다. 본 실시예에서 제조된 형광체는 3.5MgO·0.5ZnF2·GeO2:0.01Mn4 +로 표시된다.
[비교예]
[비교예 1]
비교예 1로서는, 종래의 3.5MgO·0.5MgF2·GeO2:0.01Mn4 + 형광체를 사용하였다.
[비교예 2]
분말 형태의 MgO, CaCO3, MgF2, GeO2 및 MnCO3을 각각 5.973g, 1.914g, 1.489g, 5g, 0.055g의 질량으로 막자 사발을 이용하여 1 시간 동안 혼합하였다. 잘 혼합된 형광체 원료를 알루미나 반응용기에 담고 1150˚C에서 5시간 동안 소성한 후 형광체를 세정하고 여과하여 분말 형태의 형광체 완제품을 제조하였다. 본 비교예에서 제조된 형광체는 3.1MgO·0.4CaO·0.5MgF2·GeO2:0.01Mn4 +로 표시된다. 즉, 본 비교예는 비교예 1의 MgO 부분의 Mg가 Ca으로 일부 치환된 형태이다.
[비교예 3]
분말 형태의 MgO, SrCO3, MgF2, GeO2 및 MnCO3을 각각 5.973g, 2.822g, 1.489g, 5g, 0.055g의 질량으로 막자 사발을 이용하여 1 시간 동안 혼합하였다. 잘 혼합된 형광체 원료를 알루미나 반응용기에 담고 1150˚C에서 5시간 동안 소성한 후 형광체를 세정하고 여과하여 분말 형태의 형광체 완제품을 제조하였다. 본 비교예에서 제조된 형광체는 3.1MgO·0.4SrO·0.5MgF2·GeO2:0.01Mn4 +로 표시된다. 즉, 본 비교예는 비교예 1의 MgO 부분의 Mg가 Sr으로 일부 치환된 형태이다.
[비교예 4]
분말 형태의 MgO, ZnO, MgF2, GeO2 및 MnCO3을 각각 5.781g, 1.946g, 1.489g, 5g, 0.055g의 질량으로 막자 사발을 이용하여 1 시간 동안 혼합하였다. 잘 혼합된 형광체 원료를 알루미나 반응용기에 담고 1150˚C에서 5시간 동안 소성한 후 형광체를 세정하고 여과하여 분말 형태의 형광체 완제품을 제조하였다. 본 비교예에서 제조된 형광체는 3.0MgO·0.5ZnO·0.5MgF2·GeO2:0.01Mn4 +로 표시된다. 즉, 본 비교예의 형광체는 비교예 1의 MgO 부분의 Mg가 Zn으로 일부 치환된 형태이다.
발광 효율 평가
실시예 1 내지 4에서 제조된 심적색 형광체 및 비교예의 형광체를 대상으로 발광 효율을 평가하였다.
[테스트 1]
비교예 1의 형광체에 대하여 각각 실시예 1 내지 4에서 제조된 형광체들의 여기원 400 nm에서의 파장(wavelength)에 따른 발광 스펙트럼 분포를 알아 보았다. 즉, 여기원의 파장을 고정하고 형광체의 발광 스펙트럼의 상대적인 적분 강도(integrated intensity)를 평가하였다.
도 2는 실시예 1 및 비교예 1의 형광체에 대한, 여기원 400 nm에서의 파장에 따른 발광 스펙트럼 분포를 나타낸 그래프이다. 도 5는 실시예 2 및 비교예 1의 형광체에 대한, 여기원 400 nm에서의 파장에 따른 발광 스펙트럼 분포를 나타낸 그래프이다. 도 8은 실시예 3 및 비교예 1의 형광체에 대한, 여기원 400 nm에서의 파장에 따른 발광 스펙트럼 분포를 나타낸 그래프이다. 도 11은 실시예 4 및 비교예 1의 형광체에 대한, 여기원 400 nm에서의 파장에 따른 발광 스펙트럼 분포를 나타낸 그래프이다.
도 2, 도 5, 도 8 및 도 11을 참조하면, 테스트 1에 따른 실시예 1 내지 4의 형광체들의 비교예 1의 형광체에 대한 상대적 발광 효율은 하기 표 1과 같다.
| 형광체 | 상대적 발광 효율 |
| 실시예 1 | 116% |
| 실시예 2 | 122% |
| 실시예 3 | 143% |
| 실시예 4 | 123% |
[테스트 2]
비교예 1의 형광체에 대하여 각각 실시예 1 내지 4에서 제조된 형광체들의 여기원 254 nm에서의 파장(wavelength)에 따른 발광 스펙트럼 분포를 알아 보았다. 즉, 여기원의 파장을 고정하고 형광체의 발광 스펙트럼의 상대적인 적분 강도(integrated intensity)를 평가하였다.
도 3은 실시예 1 및 비교예 1의 형광체에 대한, 여기원 254 nm에서의 파장에 따른 발광 스펙트럼 분포를 나타낸 그래프이다. 도 6은 실시예 2 및 비교예 1의 형광체에 대한, 여기원 254 nm에서의 파장에 따른 발광 스펙트럼 분포를 나타낸 그래프이다. 도 9는 실시예 3 및 비교예 1의 형광체에 대한, 여기원 254 nm에서의 파장에 따른 발광 스펙트럼 분포를 나타낸 그래프이다. 도 12는 실시예 4 및 비교예 1의 형광체에 대한, 여기원 254 nm에서의 파장에 따른 발광 스펙트럼 분포를 나타낸 그래프이다.
도 3, 도 6, 도 9 및 도 12를 참조하면, 테스트 2에 따른 실시예 1 내지 4의 형광체들의 비교예 1의 형광체에 대한 상대적 발광 효율은 하기 표 2와 같다.
| 형광체 | 상대적 발광 효율 |
| 실시예 1 | 101% |
| 실시예 2 | 114% |
| 실시예 3 | 125% |
| 실시예4 | 112% |
[테스트 3]
실시예 1 내지 4, 및 비교예 1의 형광체를 대상으로, 형광체의 657 nm에서의 파장에 따른 여기 스펙트럼 분포를 알아 보았다. 즉, 형광체의 발광 파장을 657 nm의 피크 파장으로 고정한 후 여기원 파장에 따른 상기 피크 파장 스펙트럼의 상대적인 강도를 평가하였다.
도 4은 실시예 1 및 비교예 1의 형광체에 대한, 형광체의 657 nm에서의 여기 스펙트럼 분포를 나타낸 그래프이다. 도 7은 실시예 2 및 비교예 1의 형광체에 대한, 형광체의 657 nm에서의 여기 스펙트럼 분포를 나타낸 그래프이다. 도 10은 실시예 3 및 비교예 1의 형광체에 대한, 형광체의 657 nm에서의 여기 스펙트럼 분포를 나타낸 그래프이다. 도 13은 실시예 4 및 비교예 1의 형광체에 대한, 형광체의 657 nm에서의 여기 스펙트럼 분포를 나타낸 그래프이다.
도 4, 도 7, 도 10 및 도 13을 참조하면, 657 nm의 피크 파장에서의 발광 효율 역시 실시예 1 내지 4의 형광체의 경우, 비교예 1의 형광체 대비 우수한 것을 알 수 있었다.
[테스트 4]
비교예 1의 형광체에 대하여 각각 비교예 2 내지 3에서 제조된 형광체들의 여기원 400 nm에서의 파장(wavelength)에 따른 발광 스펙트럼 분포를 알아 보았다. 즉, 여기원의 파장을 고정하고 형광체의 발광 스펙트럼의 상대적인 적분 강도(integrated intensity)를 평가하였다.
도 14는 비교예 2 및 비교예 1의 형광체에 대한, 여기원 400 nm에서의 파장에 따른 발광 스펙트럼 분포를 나타낸 그래프이다. 도 15는 비교예 3 및 비교예 1의 형광체에 대한, 여기원 400 nm에서의 파장에 따른 발광 스펙트럼 분포를 나타낸 그래프이다. 도 16은 비교예 4 및 비교예 1의 형광체에 대한, 여기원 400 nm에서의 파장에 따른 발광 스펙트럼 분포를 나타낸 그래프이다.
도 14 내지 도 16을 참조하면, 테스트 4에 따른 비교예 2 내지 4의 형광체들의 비교예 1의 형광체에 대한 상대적 발광 효율은 하기 표 3와 같다.
| 형광체 | 상대적 발광 효율 |
| 비교예 2 | 98% |
| 비교예 3 | 103% |
| 비교예 4 | 85% |
상기 표 3을 참조하면, 비교예 1의 형광체인 3.5MgO·0.5MgF2·GeO2:0.01Mn4 + 에서, MgO의 Mg 부분이 Ca 등의 다른 원소로 치환된 형광체의 경우 발광 효율 면에서 향상 효과가 나타나지 않음을 알 수 있었다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 발광 효율이 우수한 신규의 심적색 형광체 및 이의 제조 방법을 제공할 수 있다.
상기 심적색 형광체는, UV 광원 또는 청색 광원을 채용하는 백색 LED, 형광 램프의 연색성 향상을 위하여 사용됨으로써, 고휘도 및 고 연색성의 발광 장치를 제조할 수 있게 해줄 수 있다. 나아가, 신호등, 자동차 후미등, 안전 램프 등에 사용되는 적색 LED의 대체 효과를 창출할 것으로 기대하고 있다.
한편, 본 발명의 따른 심적색 형광체는 형광 램프 등 다양한 디스플레이 장치의 소스 광원으로 사용되어 상기 디스플레이 장치가 보다 향상된 표시 영상을 구현할 수 있도록 할 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예들에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
Claims (13)
- 하기 화학식 (1)으로 표시되고, 망간 활성의 심적색(600nm~670nm) 형광체. (k-x)MgO·xAF2·GeO2:yMn4+ --------------------(1)[상기 화학식 (1)에서, 상기 k는 2.8 내지 5의 실수이고, x는 0.1 내지 0.7의 실수이고, 상기 y는 0.005 내지 0.015의 실수이며, 상기 A는 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 아연(Zn) 또는 이들의 혼합물이거나, 마그네슘(Mg) 및 상기 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 아연(Zn) 중 적어도 어느 하나와의 혼합물이다.]
- 제1항에 있어서,상기 "A"는 바륨이며,UV광원, 청색광원 및 수은발광원으로 각각 여기되는 경우, 3.5MgO·0.5MgF2·GeO2:Mn4+ 형광체 대비 143 내지 150% 발광 효율을 갖는 망간 활성의 심적색 형광체.
- 삭제
- 삭제
- 광원으로서, UV LED 또는 청색 LED를 포함하고,상기 광원에 의하여 여기 되도록 상기 청구항 1의 심적색 형광체가 상기 광원 상에 배치된 LED 패키지.
- 상기 청구항 1의 심적색 형광체를 포함하는 형광 층을 구비한 형광 램프.
- 제6항에 있어서,상기 형광 램프는 냉음극선관형광램프(CCFL) 또는 면광원램프(FFL)인 것을 특징으로 하는 하는 형광 램프.
- 제6항에 있어서,상기 형광 램프는 수은 발광원을 여기원으로 사용하는 것을 특징으로 하는 형광 램프.
- 고상 반응에 의하여 심적색 형광체를 제조함에 있어서,마그네슘 옥사이드(MgO), 메탈 플로라이드(AF2, A는 금속), 저마늄 옥사이드(GeO2) 및 망간 전구체 화합물을 (k-x):x:1:y의 몰 비율이 되도록 균일 혼합하여 혼합 분말을 준비하는 단계;상기 혼합 분말을 1000 내지 1200℃의 온도 하에서 4 내지 9 시간 동안 열처리 하여 상기 혼합 분말을 소성(燒成)하는 단계; 및상기 소성된 분말을 세정 및 여과하는 단계를 포함하며,상기 메탈 플로라이드는 칼슘 플로라이드(CaF2), 스트론튬 플로라이드(SrF2), 바륨 플로라이드(BaF2) 및 징크 플로라이드(ZnF2)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 화합물을 포함하는 심적색 형광체의 제조 방법.(상기 k는 2.8 내지 5의 실수이고, 상기 x는 0.1 내지 0.7의 실수이며, 상기 y는 0.005 내지 0.015의 실수이다.)
- 삭제
- 제9항에 있어서,상기 망간 전구체 화합물은 망간 카보네이트(MnCO3)인 것을 특징으로 하는 심적색 형광체의 제조 방법.
- 제9항에 있어서,상기 세정은 증류수에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 심적색 형광체의 제조 방법.
- 제9항에 있어서,상기 혼합은 알루미나(Al2O3) 반응 용기 내에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 심적색 형광체의 제조 방법.
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