(57)【要約】【課題】  長波長紫外線発光ダイオード及び自己発光型液晶ディスプレイなどに適用され色純度の改善を可能とし発光効率を高める。【解決手段】  Ｓｒ2−ＳｉＯ4：Ｅｕ2+x（０．００１≦ｘ≦１）と表示されるストロンチウムシリケート系蛍光体及びその製造方法。
2006511697.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学式１で表示されることを特徴とするストロンチウムシリケート系蛍光体。
[化学式１]
Ｓｒ2-xＳｉＯ4：Ｅｕ2+x（０．００１≦ｘ≦１）
【請求項２】
ストロンチウムカルボネート(ＳｒＣＯ3)、シリカ(ＳｉＯ2)及びユーロピウムオキシド(Ｅｕ2Ｏ3)が混合された混合物を形成する段階と、
前記混合物を乾燥する段階と、
前記乾燥した混合物を還元雰囲気で熱処理する段階と、によりＳｒ2-xＳｉＯ4：Ｅｕ2+x（０．００１≦ｘ≦１）が形成されることを特徴とするストロンチウムシリケート系蛍光体の製造方法。
【請求項３】
前記混合物を形成する段階はそれぞれの構成物を量り、所定の溶媒下で混合し混合物を形成することを特徴とする請求項２に記載のストロンチウムシリケート系蛍光体の製造方法。
【請求項４】
前記乾燥する段階で、乾燥温度は１００〜１５０℃の範囲であることを特徴とする請求項２に記載のストロンチウムシリケート蛍光体の製造方法。
【請求項５】
前記乾燥する段階で、乾燥時間は１〜２４時間の範囲であることを特徴とする請求項２に記載のストロンチウムシリケート系蛍光体の製造方法。
【請求項６】
前記乾燥する段階で、乾燥温度は１００〜１５０℃、乾燥時間は１〜２４時間の範囲であることを特徴とする請求項２に記載のストロンチウムシリケート系蛍光体の製造方法。
【請求項７】
前記乾燥する段階で、乾燥手段としてオーブンが使用されることを特徴とする請求項２に記載のストロンチウムシリケート系蛍光体の製造方法。
【請求項８】
前記熱処理段階で、熱処理温度は８００〜１５００℃の範囲であることを特徴とする請求項２に記載のストロンチウムシリケート系蛍光体の製造方法。
【請求項９】
前記熱処理段階で、熱処理時間は１〜４８時間であることを特徴とする請求項２に記載のストロンチウムシリケート系蛍光体の製造方法。
【請求項１０】
前記熱処理段階で、熱処理温度は８００〜１５００℃、熱処理時間は１〜４８時間の範囲であることを特徴とする請求項２に記載のストロンチウムシリケート系蛍光体の製造方法。
【請求項１１】
前記乾燥する段階で、乾燥温度は１１０〜１３０℃、乾燥時間は８〜１２時間であり、
前記熱処理段階で、熱処理温度は１２００〜１４００℃、熱処理時間は２〜５時間の範囲であることを特徴とする請求項２に記載のストロンチウムシリケート系蛍光体の製造方法。
【請求項１２】
前記熱処理段階で、還元雰囲気は水素混合ガスにより造成されることを特徴とする請求項２に記載のストロンチウムシリケート系蛍光体の製造方法。
【請求項１３】
前記熱処理段階で使用される水素混合ガスは水素含量が２〜２５重量％の窒素が使用されることを特徴とする請求項２に記載のストロンチウムシリケート系蛍光体の製造方法。
【請求項１４】
発光ダイオードと、
前記発光ダイオードから出射された光により励起され次の化学式１で表示されるストロンチウムシリケート系蛍光体が含まれることを特徴とする白色発光ダイオードチップ。
[化学式１]
Ｓｒ2-xＳｉＯ4：Ｅｕ2+x（０．００１≦ｘ≦１）
【請求項１５】
前記蛍光体により出射される光は４５０〜６５０ｎｍの波長帯を有することを特徴とする請求項１４に記載の白色発光ダイオードチップ。
【請求項１６】
前記発光ダイオードは出射された光が反射される反射カップ上に置かれることを特徴とする請求項１４に記載の白色発光ダイオードチップ。
【請求項１７】
前記蛍光体を励起する発光ダイオードは青色発光ダイオードであることを特徴とする請求項１４に記載の白色発光ダイオードチップ。
【請求項１８】
前記発光ダイオード及び前記蛍光体は透光性樹脂によりモールディングされることを特徴とする請求項１４に記載の白色発光ダイオードチップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はストロンチウムシリケート系蛍光体に関する。
詳しくは、ストロンチウムシリケート母体に活性体成分としてユーロピウムオキシド(Ｅｕ2Ｏ3)を添加して混合する工程と、特定の条件で乾燥する工程と、特定の条件の熱処理工程が行われることにより、発光ダイオードまたは自己発光型液晶ディスプレイに適用された時に非常に高い発光効率を有することができるストロンチウムシリケート系蛍光体及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に青色(Blue)、緑色(Green)及び赤色(Red)などの発光ダイオードを製造するためにはＩｎＧａＮ、ＧａＮ、ＧａＡｓ、Ｚｎｏなどの相違する基板を製造しなければならない。
こうした製造工程は相違する半導体薄膜を活用するので発光ダイオード製造工程に高費用がかかり、製造単価が高くなる問題点がある。
従って、同一な半導体薄膜を用いて青色、赤色及び緑色発光をする発光ダイオードの製造が可能であれば、工程が簡単になり、製造費用及び投資費用の画期的な低減ができる。
尚、白色発光ダイオードは照明、ノートブックコンピュータ、携帯電話などの液晶ディスプレイ用の後面光源として脚光を浴びている。
【０００３】
このような白色発光ダイオードを製造するための一方法として、ＩｎＧａＮ系の発光ダイオードに、発光ダイオードから出射される４７０ｎｍ付近の紫外線を励起源(excitation source)として使用する蛍光体をさらに塗布する試みがある。
例えば、ＩｎＧａＮ系の青色発光ダイオードに黄色(５６０ｎｍ)を発するＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体を塗布して、白色発光ダイオードを製造している。
【０００４】
しかしながら、前記青色発光ダイオードは、ピーク値(Emission peak)が４５０〜４７０ｎｍ帯(Band)の青色光が放出されるので、ＹＡＧ：ＣＥ蛍光体が応用される白色発光ダイオードの具現には適合しない。
詳しくは、青色発光ダイオードの励起源としてはＹＡＧ：ＣＥ蛍光体による黄色光の発光効率が劣るようになる。
このような問題点を解決するためＹＡＧ：ＣＥ以外に黄色を具現する新たな蛍光物質が切実に要求される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記の問題点を改善するため、本発明の目的は広い波長のスペクトラムを有し、主ピークが広く変化する、ストロンチウムシリケート系蛍光体及びその製造方法を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は Ｓｒ2-xＳｉＯ4：Ｅｕ2+x(０．００１≦ｘ≦１) と表示されるストロンチウムシリケート系蛍光体を提案する。
【０００７】
他の側面に係る本発明はストロンチウムカルボネート(ＳｒＣＯ3)、シリカ(ＳｉＯ2)及びユーロピウムオキシド(Ｅｕ2Ｏ3)を混合して混合物を形成する段階と、前記混合物を乾燥する段階と、前記乾燥した混合物を還元雰囲気で熱処理する段階と、が含まれるストロンチウムシリケート系蛍光体の製造方法を提案する。
【０００８】
他の側面に係る本発明の白色発光ダイオードは発光ダイオード及び前記発光ダイオードから出射された光に励起され、Ｓｒ2-xＳｉＯ4：Ｅｕ2+x(０．００１≦ｘ≦１)の化学式を有するストロンチウムシリケート系蛍光体が含まれる白色発光ダイオードを提案する。
【０００９】
本発明は、広い波長のスペクトラムを示し、母体をドーピングするユーロピウム(Ｅｕ)の濃度によって主ピークの移動の容易な黄色蛍光体を得ることができる。従って、長波長紫外線発光ダイオード及び自己発光型液晶ディスプレイに適用する場合に色純度の改善を可能とし、発光効率を高めることができる長所がある。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るストロンチウムシリケート系蛍光体及びその製造方法によると、広い波長のスペクトラムを有し、混合されるユーロピウムの濃度を変化させスペクトラムの主ピークが広く変化する蛍光体を得られる。特に、主ピークが広く変化するので色純度の改善が可能となり高効率の黄色蛍光体に適用されることができる。
尚、本発明の蛍光体を長波長紫外線発光ダイオード及び自己発光型液晶ディスプレイの後面光源に適用するとき、非常に高い発光効率を有することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して本発明に係る実施例を説明する。ただ、本発明の思想が提示の実施例に限定されるのではなく、構成要素の付加、置換などにより他の実施例を容易に提案できるのである。
【００１２】
以下、本発明の思想に係るストロンチウムシリケート系蛍光体の製造方法の具体的実施例を説明する。
【００１３】
まず、ストロンチウムカルボネート(ＳｒＣＯ3)、シリカ(ＳｉＯ2)及びユーロピウムオキシド(Ｅｕ2Ｏ3)を量ってから、所定の溶媒下で混合する。
詳しくは、母体のドーピングに使用されるユーロピウムオキシド(Ｅｕ2Ｏ3)はストロンチウムシリケート母体を構成するストロンチウム使用量に対して０．００１〜１モル比にする。
ここで、ストロンチウム使用量に対するユーロピウムオキシド(Ｅｕ2Ｏ3)のモル比は０．０１〜０．３モル比を添加して使用するのが好ましい。
その理由は、前記ユーロピウムオキシドの使用量が０．００１モル比未満であれば活性剤としての機能をするのに十分な量になれず、１モル比を超過すれば濃度消光現象による輝度低下の問題が発生するからである。
【００１４】
そして、前記混合物をオーブンで乾燥する。ここで、乾燥温度を１００〜１５０℃、乾燥時間は１〜２４時間とする。
以降、乾燥した混合物を高純度アルミナボートに入れて、電気炉に水素混合ガスの還元雰囲気で熱処理をする。ここで、熱処理温度が８００℃未満であればストロンチウムシリケート結晶の完全な生成ができなくなり発光効率が減少し、１５００℃を超過すれば過敏反応により輝度が低下する問題が発生する。
従って熱処理温度を８００〜１５００℃とし、熱処理時間は１〜４８時間とする。
詳しくは、前記水素混合ガスは還元が起きうる環境を造成するため、水素が２〜２５％重量比率で混合された窒素ガスを使用する。
【００１５】
＜実験例＞
本実験例では、前記実施例を具体的に実験するため、ストロンチウムカルボネート(ＳｒＣｏ3)、シリカ(ＳｉＯ2)及びユーロピウムオキシド(Ｅｕ2Ｏ3)を量って混合する溶媒としてアセトンを使用し、混合器としてボールミリング(ball milling)または瑪瑙乳鉢を使用する。
【００１６】
尚、母体のドーピングに使用されるユーロピウムオキシド(Ｅｕ2Ｏ3)はストロンチウムシリケート母体を構成するストロンチウム使用量に対して０．００５、０．０３、０．０５、０．１のモル比を適用して比較実験を行った。
【００１７】
そして、オーブンでの乾燥温度は１２０℃、乾燥時間は２４時間とし、熱処理温度は１３５０℃、熱処理時間は４８時間とする。
【００１８】
図１は本実験に係るストロンチウムシリケート系蛍光体を４０５ｎｍの紫外線で励起して得られた発光スペクトラムの変化を図示する。
ここで、(ａ)、(ｂ)、(ｃ)、(ｄ)はそれぞれストロンチウムシリケート母体を構成するストロンチウムに対比されるユーロピウムオキシド(Ｅｕ2Ｏ3)のモル比が０．００５、０．０３、０．０５、０．１である場合を示す。
図１を参照すると、本実験に係るストロンチウムシリケート系蛍光体は４５０〜６５０ｎｍの広い波長のスペクトラムを示し、ユーロピウムの濃度が増加するほど発光スペクトラムの強度の最大値である主ピークが５２０から５５０ｎｍの方へ増加する。尚、比較的広い黄色光の範囲を有することが分かる。
【００１９】
本実験によりストロンチウムシリケート系蛍光体は比較的広い波長のスペクトラムを示すことが分かる。そして、ユーロピウムの濃度によって主ピークも変化する。従って、長波長紫外線発光ダイオード及び自己発光型液晶ディスプレイに黄色蛍光体として使用される場合高い効率が得られる。
【００２０】
一方、前記実験例の乾燥条件及び熱処理条件に限定されず、前記乾燥温度は１１０〜１３０℃、前記乾燥時間は８〜１２時間、前記熱処理温度は１２００〜１４００℃、前記熱処理時間は２〜５時間の範囲とする場合にも類似した実験結果が得られる。
【００２１】
以下、本発明の効果を説明するため、ストロンチウムシリケート系蛍光体が発光ダイオードチップに適用される実験例と、従来ＹＡＧ蛍光体が発光ダイオードチップに適用される比較例を相互比較して説明する。
【００２２】
図２は本発明の思想が適用される長波長紫外線白色発光ダイオードの構造を示す図面である。
【００２３】
図２を参照すると、本発明の思想に係る発光ダイオードチップは、反射カップ２０２と、前記反射カップ２０２の上に設けられるＧａＮ系の発光ダイオード２０４と、前記発光ダイオード２０４から出射された光により励起される蛍光体２０８と、前記発光ダイオード２０４に連結される電極線２０６と、前記蛍光体２０８の周囲を無色または着色された透光性樹脂でモールディングして封入する外装材２１０と、が含まれる。
【００２４】
詳しく、前記ＧａＮの発光ダイオード２０４は電極線２０６により外部電源と連結される。
そして、前記ＧａＮ系発光ダイオード２０４から出射された光により励起される蛍光体２０８が発光ダイオード２０４の外側に形成され、前記蛍光体２０８を含んでその周囲を無色または着色された透光性樹脂からなる外装材２１０を使用してモールディングし封入する。
このような構成により長波長紫外線白色発光ダイオードチップが形成される。ここで、透光性樹脂としてエポキシまたはシリコン樹脂が使用される。
【００２５】
尚、前記蛍光体２０８は前記発光ダイオード２０４の外側に形成される。こうすることで、前記発光層から出射される光が前記蛍光体２０８の励起光として作用する。
【００２６】
ここで、前記ＧａＮ系の発光ダイオード２０４は４０５ｎｍの波長の紫外線を発生させ、発光ダイオード２０４で励起される蛍光体２０８としては本発明に係るストロンチウムシリケート系蛍光体を使用する。
【００２７】
実験例に係る長波長紫外線白色発光ダイオードチップと既存のダイオードチップを比較する。ここで比較例として使用される発光ダイオードチップはＹＡＧ蛍光体と４６０ｎｍの発光をするＩｎＧａＮチップを使用するＹＡＧ：Ｃｅ黄色蛍光体を活用する長波長紫外線発光ダイオードチップである。
【００２８】
図３は本発明のストロンチウムシリケート系蛍光体(Ｓｒ2ＳｉＯ4：Ｅｕ)を用いて製造した白色発光ダイオードチップと、既存のＩｎＧａＮチップを用いたダイオードチップを比較する。ここで、実線は本発明のストロンチウムシリケート系蛍光体(Ｓｒ2ＳｉＯ4：Ｅｕ)を用いて製造した白色発光ダイオードチップのスペクトラムを示し、点線は既存のＩｎＧａＮチップを用いたダイオードチップのスペクトラムを示す。
【００２９】
図３を参照すると、本発明に係るストロンチウムシリケート系蛍光体を使用して製造された発光ダイオードチップは４５０〜６５０ｎｍの広い波長のスペクトラムを示し、主ピークも広く変化するようになる。それに反し、比較例は４５０〜４７０ｎｍの狭い波長のスペクトラムを示し、主ピークも狭い範囲で形成されることが分かる。
【００３０】
従って、本発明に係るストロンチウムシリケート系蛍光体を用いれば、色純度の改善が可能となり、長波長紫外線発光ダイオード及び自己発光型液晶ディスプレイに使用される場合、高効率黄色適用物質として適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係るストロンチウムシリケート系蛍光体を４０５ｎｍの紫外線で励起して得られた発光スペクトラムを示す図面である。
【図２】本発明に係るストロンチウムシリケート系蛍光体を活用した発光ダイオードの断面図である。
【図３】Ｓｒ2-xＳｉＯ4：Ｅｕ2+xのストロンチウムシリケート系蛍光体を用いた白色発光ダイオードチップ(ＧａＮ)と、ＹＡＧ：Ｃｅの黄色蛍光体を用いた白色発光ダイオードチップ(ＩｎＧａＮ)の相対輝度発光スペクトラムを示す図面である。
【符号の説明】
【００３２】
２０２・・・反射カップ
２０４・・・発光ダイオード
２０６・・・電極線
２０８・・・蛍光体
２１０・・・外装材
【図１】
2006511697.tif 000003
【図２】
2006511697.tif 000004
【図３】
2006511697.tif 000005
【国際調査報告】
2006511697.tif 000006
2006511697.tif 000007