KR100394078B1 - 분무열분해법에 의한 할로포스페이트계 형광체 분말의제조방법 - Google Patents
분무열분해법에 의한 할로포스페이트계 형광체 분말의제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR100394078B1 KR100394078B1 KR10-2000-0079928A KR20000079928A KR100394078B1 KR 100394078 B1 KR100394078 B1 KR 100394078B1 KR 20000079928 A KR20000079928 A KR 20000079928A KR 100394078 B1 KR100394078 B1 KR 100394078B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- halophosphate
- spray pyrolysis
- precursor
- phosphor powder
- metal
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
- C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
- C09K11/77—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
- C09K11/7783—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing two or more rare earth metals one of which being europium
- C09K11/7795—Phosphates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
- C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
- C04B35/62645—Thermal treatment of powders or mixtures thereof other than sintering
- C04B35/6267—Pyrolysis, carbonisation or auto-combustion reactions
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
- C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
- C09K11/77—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
- C09K11/7783—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing two or more rare earth metals one of which being europium
- C09K11/779—Halogenides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
- C01P2002/70—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/01—Particle morphology depicted by an image
- C01P2004/03—Particle morphology depicted by an image obtained by SEM
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Luminescent Compositions (AREA)
Abstract
본 발명은 분무열분해법에 의한 할로포스페이트(halophosphate)계 형광체 분말의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기존 분무열분해법에 대량의 액적을 발생시키는 초음파 분무 장치 등을 사용하고, 다양한 금속 전구체 및 특정한 인(P)의 전구체를 첨가하며, 염소(Cl)의 전구체로서 금속 염화물을 일정 비율로 첨가하는 등 전구체 물질들의 조합 및 농도를 최적화함으로써, 종래 고상법에서 얻어지는 분말이 불규칙한 형태를 가지는 반면, 고휘도를 가지는 완벽한 구형의 분말을 균일하게 얻을 수 있을 뿐 아니라 대량생산이 가능하여, 기존의 램프나 디스플레이 뿐 아니라 최근에 개발되는 평판디스플레이 등에 효과적으로 적용될 수 있는 다음 화학식 1로 표시되는 형광체 분말의 제조방법에 관한 것이다.
상기 화학식 1에서 : M은 주기율표상의 2A족 또는 2B족 금속 원자 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 금속 원자이고, D는 Eu 또는 Mn이다.
Description
본 발명은 분무열분해법에 의한 할로포스페이트(halophosphate)계 형광체 분말의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기존 분무열분해법에 대량의 액적을 발생시키는 초음파 분무 장치 등을 사용하고, 다양한 금속 전구체 및 특정한 인(P)의 전구체를 첨가하며, 염소(Cl)의 전구체로서 금속 염화물을 일정 비율로 첨가하는 등 전구체 물질들의 조합 및 농도를 최적화함으로써, 종래 고상법에서 얻어지는 분말이 불규칙한 형태를 가지는 반면, 고휘도를 가지는 완벽한 구형의 분말을 균일하게 얻을 수 있을 뿐 아니라 대량생산이 가능하여, 기존의 램프나 디스플레이 뿐 아니라 최근에 개발되는 평판디스플레이 등에 효과적으로 적용될 수 있는 다음 화학식 1로 표시되는 형광체 분말의 제조방법에 관한 것이다.
화학식 1
M5(PO4)3Cl:D
상기 화학식 1에서 :
M은 주기율표상의 2A족 또는 2B족 금속 원자 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 금속 원자이다.
D는 Eu 또는 Mn이다.
디스플레이 및 램프용 형광체로는 주로 ZnS, CdS, ZnCdS 등과 같은 모체에 귀금속이 도핑된 황화물 형광체들이 사용되어 왔다. 이들 황화물 형광체는 수십 년 동안 연구되면서 발전을 거듭하여, 현재는 더 이상의 효율 증가를 얻기 힘든 수준에까지 효율 향상이 이루어졌다. 따라서, 몇 년 전까지만 해도 이들 형광체에 대한 연구는 극히 일부의 연구 집단에 의해 이루어져 왔다.
그러나, 최근 들어 고화질 TV(HDTV: high definition television)에 대한 관심이 높아지면서 이에 따라 디스플레이의 개발도 활기를 띄고 있다. 그 대표적인 디스플레이가 최근에 각광받는 평판디스플레이인 플라즈마 디스플레이(PDP: plasma display) 및 전계방출형 디스플레이(FED: field emission display)이다. 이들 디스플레이는 종래의 디스플레이와 달리 가볍고 두께가 얇은 특성으로 인하여, 벽걸이형 TV, 컴퓨터, 캠코더 및 자동항법장치 등 여러 분야에서의 응용 가능성을 가지고 있어 많은 관심의 대상이 되고 있다.
한편, 종래의 음극선관(CRT) 디스플레이에서는 황화물 형광체가 우수한 발광특성을 가지고 있어 문제가 없었으나, 평판디스플레이 및 전계방출형 디스플레이에서는 종래의 황화물 형광체를 사용하는데 어려움이 있다. 즉, 평판디스플레이및 전계방출형 디스플레이는 고진공하에서 형광체들이 발광을 하기 때문에, 종래의 황화물 형광체를 사용하는 경우에는 황화물의 분해에 의한 진공도 저하 및 성능저하의 문제점이 발생한다.
할로포스페이트 계통의 형광체 분말들은 수십년간 램프나 디스플레이에 적용되어 온 것으로, 그 안정성이 입증된 형광체지만 아직 평판디스플레이용 등에 적합한 특성을 가지고 있지는 못하다. 즉, 할로포스페이트 계통의 형광체 분말들을 효율적으로 이용하기 위해서는 기존의 특성들을 개선할 필요가 있다.
분무열분해법은 구형의 형광체 분말들을 제조 할 수 있는 공정으로 최근에 활발히 연구되어지고 있다. 형광체 분말들이 비표면적이 작으면서 표면 결함이 적어야 좋은 발광 특성을 나타내는데 반해 일반적인 분무열분해법에 의해 제조되어지는 형광체 분말들은 속이 비면서 다공성인 형태를 가지기 때문에 문제점으로 지적되고 있다. 이러한 분무열분해법의 단점을 없애기 위한 방법으로써 콜로이드 용액을 적용하여 속이찬 형광체 분말을 얻는다든지 융제를 적용하여 표면 결함을 제거해주어 형광체 분말의 특성을 향상시키는 기술도 개발되어졌다. 하지만, 현재까지 분무열분해법에 의한 할로포스페이트 계통의 분말 제조에 대한 연구나 특허는 전혀 찾아볼 수가 없다. 따라서, 분무열분해법에서 할로포스페이트 계통의 분말을 제조할 수 있는 기술 개발이 필요하였다.
이에, 본 발명자들은 분무열분해법에서 다양한 할로포스페이트 형광체 분말의 제조에 대한 기술을 확보하고 고휘도의 발광 휘도를 갖는 형광체 분말을 얻고자 연구 노력하였다. 그 결과, 종래 고상법에 의해 제조된 형광체 입자가 불규칙한 형태를 갖는 반면, 균일하고도 완벽한 구형 및 우수한 발광 특성을 나타내었다.
따라서, 본 발명의 주된 목적은 분무열분해법에서 다양한 전구체 물질들과 도핑농도, 용액의 농도, 반응기의 온도, 열처리 온도, 환원처리 온도, 환원가스의 농도 등의 다양한 제조 변수 조건들을 최적화함으로써, 고휘도의 발광 휘도를 가지는 다양한 할로포스페이트 계통의 형광체 분말들을 대량으로 제조하며, 미세한 액적을 대량으로 발생시키는 초음파 분무 장치 등을 통하여 분무열분해법에서 형광체 분말의 대량 생산을 가능하게 하는 제조방법을 제공하는 것이다.
도 1은 인(P)의 전구체에 따른 Sr5(PO4)3Cl:Eu 형광체 분말의 X선 회절 분석 스펙트럼이다.
도 2는 스트론튬 질산염과 스트론튬 염화물의 첨가 비율에 따른 Sr5(PO4)3Cl:Eu 형광체 분말의 X선 회절 분석 스펙트럼이다.
도 3은 인의 전구체로서 암모늄 포스페이트(ammonium phosphate)를 사용한 경우 제조된 Sr5(PO4)3Cl:Eu 형광체 분말의 전자현미경 사진이다.
도 4는 인의 전구체로서 암모늄 디하이드로겐 포스페이트(ammonium dihydrogen phosphate)를 사용한 경우 제조된 Sr5(PO4)3Cl:Eu 형광체 분말의 전자현미경 사진이다.
도 5는 인의 전구체로서 인산(phosphoric acid)을 사용한 경우 제조된 Sr5(PO4)3Cl:Eu 형광체 분말의 전자현미경 사진이다.
도 6은 인의 전구체에 따른 Sr5(PO4)3Cl:Eu 형광체 분말의 빛 발광 스펙트럼이다.
도 7은 인의 전구체로서 암모늄 디하이드로겐 포스페이트를 사용하고, 스트론튬 질산염과 스트론튬 염화물의 비가 2:3일 때 얻어진 Sr5(PO4)3Cl:Eu 형광체 분말의 전자현미경 사진이다.
본 발명은 1) 형광체 모체를 구성하는 전구체 물질과, 모체를 도핑하는 활성제 전구체 물질을 증류수나 알코올에 용해시켜 0.02 ∼ 2 M의 형광체 입자 전구체 용액을 제조하는 공정;
2) 상기 전구체 용액을 분무장치에 투입하여 0.1 ∼ 100 ㎛ 직경의 액적을 발생시키는 공정; 그리고
3) 상기 발생된 액적을 반응기내(200 ∼ 1500 ℃)로 투입하여 다음 화학식 1로 표시되는 형광체 분말을 제조하는 공정을 포함하는 분무열분해법에 의한 할로포스페이트계 형광체 분말의 제조방법에 그 특징이 있다.
화학식 1
M5(PO4)3Cl:D
상기 화학식 1에서 :
M은 주기율표상의 2A족 또는 2B족 금속 원자 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 금속 원자이다.
D는 Eu 또는 Mn이다.
또한, 본 발명은 전기 형광체 입자를 800 ∼ 1500 ℃의 온도에서 1 ∼ 10시간 동안 공기 및 환원분위기 하에서의 후처리하는 공정을 추가로 포함할 수 있다.
그리고, 이와 같은 본 발명에 따라 제조되는 대표적인 형광체로는 Sr5(PO4)3Cl:Eu, (SrCaBa)5(PO4)3Cl:Eu, (BaCaMg)5(PO4)3Cl:Eu, (SrCaMg)5(PO4)3Cl:Eu, Cd5(PO4)3Cl:Mn 등이 있다.
이하, 본 발명의 분무열분해법에 의하여 상기 화학식 1로 표시되는 할로포스페이트 형광체를 제조하는 방법을 공정별로 나누어 보다 구체적으로 설명하고자 한다.
1) 제 1 공정 : 형광체 입자 전구체 용액의 수득
수용성이고 알코올에 용해되는 형광체 모체를 구성하는 전구체 물질과, 모체를 도핑하는 활성제 전구체 물질을 증류수나 알코올에 용해시켜 형광체 입자 전구체 용액을 제조하는 공정을 수행한다.
상기 형광체의 모체를 구성하는 금속 전구체 물질로는 스트론튬(Sr), 카드뮴(Cd), 칼슘(Ca), 마그네슘(Mg), 바륨(Ba) 등이 있으며, 모체를 도핑하는 활성제로는 유로피움(Eu), 망간(Mn) 등이 있다. 이들 금속 전구체 물질은 물이나 알코올 등의 용매에 쉽게 용해되는 초산염(acetate), 질산염(nitrate), 염화물(chloride), 수화물(hydroxide), 황화물 등의 형태로 사용하는바, 이들의 조합에 의해 최적의 조성을 도출한다. 즉, 금속 전구체 물질들의 조합을 다양하게 변화시켜 물이나 알코올 등에 용해시켜 사용한다.
그리고, 모체를 구성하는 인(P)의 전구체 물질로는 암모늄 포스페이트, 암모늄 디하이드로겐 포스페이트, 인산 등을 사용할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 암모늄 포스페이트, 암모늄 디하이드로겐 포스페이트를 사용한다.
특히, 할로포스페이트를 구성하는 염소(Cl)의 전구체는 상기 모체를 구성하는 금속 물질들 중에서 염화물을 일정량 사용하는 방법으로 공급한다. 그러한 예로서, 유로피움이 도핑된 스트론튬 할로포스페이트[Sr5(PO4)3Cl:Eu] 형광체 분말의 제조에 있어서는 Cl 성분을 공급하기 위해 스트론튬 염화물(SrCl2)을 스트론튬의 전구체 물질로 사용하였다. 이때, 염소 공급원으로서 사용되는 금속 염화물은 염소(Cl)의 화학 양론비 이상으로 첨가시켜야 한다.
또한, 전구체 용액의 농도에 따라 제조되는 형광체 입자의 크기가 결정되기 때문에 원하는 크기의 입자를 제조하기 위해서는 전구체 용액의 농도가 적절해야 하는 바, 전구체 용액의 총농도는 0.02 ∼ 2 M 범위가 바람직하며 높을수록 좋다.이때, 전구체 용액의 총농도가 0.02 M 미만인 경우 분말의 생산성이 떨어지는 문제점이 있고, 2 M을 초과하면 용해도 문제 때문에 분무용액을 얻을 수 없다.
2) 제 2 공정 : 액적의 분무
상기 과정 다음으로, 분무장치를 이용하여 형광체 입자의 전구체 용액을 액적으로 분무시키는 과정을 수행한다.
이때, 전구체를 액적으로 분무시키기 위한 분무장치로는 초음파 분무장치, 공기노즐 분무장치, 초음파노즐 분무장치, 필터 팽창 액적 발생장치(filter expansion aerosol generator, FEAG) 등이 사용될 수 있다. 여기서, 상기 초음파노즐 분무장치 및 FEAG 분무장치의 경우 고농도에서 서브마이크론 크기의 미세한 형광체 분말의 제조가 가능하고, 공기노즐과 초음파노즐은 마이크론에서 서브마이크론 크기의 입자들을 대량으로 생산할 수 있다.
또한, 분무된 액적의 직경은 0.1 ∼ 100 ㎛가 되도록 하며, 액적의 직경이 0.1㎛에 이르지 못하는 경우에는 생성되는 입자의 크기가 너무 작게 되는 문제점이 있고, 액적의 직경이 100㎛를 초과하는 경우에는 반대로 생성되는 입자의 크기가 너무 크다는 문제가 발생한다.
특히, 얻어지는 분말의 형태를 조절하기 위해서는 수 마이크론 크기의 미세한 액적을 발생시키는 장치가 필요하다. 여기에는 초음파 액적 발생 장치가 보다 적합하다. 이를 위해, 본 발명에서는 액적을 발생시키는 부위인 진동자를 6개 이상 나란히 연결하여 액적을 대량으로 발생시키며, 이러한 액적 발생 장치들을병렬로 연결하여 시간당 수십 ℓ의 액적을 발생하도록 하여 분무열분해법에 의해 형광체 분말의 상업 생산이 가능하게 한다. 또한, 기존의 초음파 액적 발생장치들은 진동자와 용액이 직접 접촉하게 되어 있는 반면, 본 발명에서는 폴리아세탈 필름을 이용하여 용액과 진동자간의 접촉을 막는다. 즉, 용액을 넣는 용기를 유리나 아크릴로 별도 제작하고, 그 밑면에 폴리아세탈 필름을 부착하여 사용한다. 폴리아세탈 필름은 액적의 분무가 잘 이루어지도록 하며 초음파의 진동에 매우 안정하여 영구적으로 사용이 가능하다.
3) 제 3 공정 : 형광체 분말의 생성
상기 액적을 고온의 관형 반응기 내부에서 형광체 입자의 전구 물질로 전환시키는 과정을 수행한다. 이때, 전기로의 온도는 전구체 물질들의 건조를 위한 200∼1500 ℃가 바람직하다. 할로포스페이트계 형광체 분말들은 일반적인 고상법에서 1100℃ 이상의 고온에서 수시간 이상의 반응에 의해서 결정이 얻어지는 물질이기 때문에 수초의 체류시간을 가지는 분무열분해 공정에서는 원하는 결정상이 얻어지지 않는다. 따라서, 분무열분해법에 의해 얻어진 전구체 물질들은 결정 성장을 위해서 후처리 공정이 필요하다. 후열처리 온도는 사용되어지는 융제의 종류나 첨가량에 따라서 그 적절한 온도가 달라지며 일반적으로는 900 ℃ 이상에서 충분한 결정 성장이 이루어진다. 또한, 유로피움을 도핑하여 푸른색 발광 형광체 분말을 얻기 위해서는 환원처리가 필요하기 때문에 적절한 환원가스를 사용한 열처리 공정도 필수적이다.
4) 제 4 공정 : 형광체 분말의 발광 특성 분석
얻어진 할로포스페이트계 형광체 분말들은 플라즈마 디스플레이, 전계방출형 디스플레이와 같은 디스플레이 및 램프에의 적용 특성을 알아보기 위하여, 진공자외선(Vacuum UV : VUV), 자외선 및 전자빔 영역에서 빛 발광 특성을 비교 분석하였다.
이하, 실시예에 의하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게서 자명할 것이다.
실시예 1: 인 전구체의 영향
Sr5(PO4)3Cl:Eu 형광체 분말의 제조에 있어서 스트론튬과 염소를 공급해 주기 위해 스트론튬의 전구체 물질로는 스트론튬 질산염과 스트론튬 염화물을 일정비율로 혼합하여 사용하였다. 인의 공급원으로는 인산, 암모튬 포스페이트 및 암모늄 디하이드로겐 포스페이트를 사용하였다. 또한, 유로피움의 전구체로는 유로피움 질산염을 사용하였다. 전구체 용액의 총농도는 0.5 M 이었다. 제조되어진 전구체 용액들은 액적을 대량으로 발생시키는 초음파 분무장치를 이용하여 수마이크론 크기의 액적으로 발생시켰으며 반응로에서 건조와 열분해시켜 분말을 얻었다. 이때, 반응기의 온도는 900 ℃로 유지하였다. 초음파 분무 장치는 액적을 대량으로 발생시킬 수 있는 장치로서 1.7 MHz 의 주파수를 가지는 진동자를 직렬로 6개 연결하여 사용하였다. 이 장치는 시간당 3l의 용액을 분무시키는 대용량으로 실제 생산 공정에서 사용 가능한 용량이다. 즉, 실제 생산 공정에서는 발생 용량을 증가시키기 위해 이 장치를 병렬로 여러 개를 연결할 수도 있으며, 혹은 장치내에 6개 이상의 진동자를 연결하여도 사용할 수 있다.
이렇게 하여 분무열분해법에 의해 얻어진 분말들은 Sr5(PO4)3Cl:Eu의 결정성을 가지나 반응기 온도가 낮기 때문에 충분히 결정화가 이루어지지 않았다. 따라서 후 열처리 과정을 거쳤다. 900 ℃에서 분무열분해법에 의해 제조한 분말들을 1000 ℃에서 10%의 수소/질소 혼합가스를 이용하여 3시간 동안 열처리하여 완성하였다.
도 1은 스트론튬 질산염과 스트론튬 염화물의 비를 Sr5(PO4)3Cl:Eu 형광체에서의 양론비인 4:1로 사용한 경우, 인의 전구체 종류에 따라 얻어진 분말들의 X선 회절분석을 나타낸다. 인의 전구체로서 인산과 암모늄 디하이드로겐 포스페이트를 사용한 경우에는 스트론튬 할로포스페이트와 스트론튬 포스페이트의 결정들이 동시에 존재하였다. 반면, 암모늄 포스페이트를 사용한 경우에 있어서는 순수한 스트론튬 할로포스페이트 결정들이 얻어졌다.
도 2는 암모늄 디하이드로겐 포스페이트를 인의 전구체로 사용하고, 스트론튬 질산염과 스트론튬 염화물의 비를 변화시켰을 때 얻어진 분말들의 X선 회절 특성을 나타낸다. 도 2에 나타났듯이 이 경우에 있어서도 스트론튬 염화물의 비를 양론비 이상으로 첨가하면 순수한 스트론튬 할로포스페이트 분말의 제조가 가능함을 알 수 있다.
도 3, 도 4 및 도 5는 인의 전구체 물질이 Sr5(PO4)3Cl:Eu 형광체 분말의 형태에 미치는 영향을 나타낸다. 암모늄 포스페이트와 암모늄 디하이드로겐 포스페이트를 사용한 경우인 도 3과 도 4의 경우에 있어서는 분말들이 구형의 형상을 가지고 있지만 인산을 사용한 경우에 있어서는 분말들간의 응집이 발생하였다.
도 6에서는 인의 전구체 물질이 Sr5(PO4)3Cl:Eu 형광체 분말의 발광 특성에 미치는 영향을 알 수 있는데, 스트론튬 질산염과 스트론튬 염화물을 양론비로 사용한 경우 얻어진 분말들이다. 여기서, 암모늄 디하이드로겐 포스페이트를 인의 전구체로 사용한 경우 얻어진 분말들은 450 ㎚에서 최대의 발광 강도를 나타냈으며, 인산을 사용한 경우에는 스트론튬 할로포스페이트가 아니라 스트론튬 포스페이트의 발광 특성인 420 ㎚에서 최대 발광 피크(peak)를 나타냈다. 즉, 도 1의 X선 회절에서도 보였듯이 인산을 사용하는 경우에 있어서는 원하는 스트론튬 할로포스페이트 분말의 제조가 어려움을 알 수 있다.
실시예 2: 금속 전구체의 영향
분무용액의 제조조건 및 분말 제조 조건은 실시예 1과 동일하였다. 단지 할로포스페이트 분말의 제조에 있어서 금속 전구체들의 영향을 알아보았다. 즉, 스트론튬 할로포스페이트 분말의 제조에 있어서 스트론튬 질산염, 스트론튬 초산염 및 스트론튬 염화물을 사용하였다. 이때, 모든 경우에 있어서 스트론튬 염화물의 양을 양론비 이상으로 넣어 주면 어떠한 스트론튬 전구체 물질들을 사용하더라도 순수한 Sr5(PO4)3Cl:Eu 형광체 분말들의 합성이 가능하였다.
그러나, 스트론튬 전구체 물질의 종류가 Sr5(PO4)3Cl:Eu 형광체 분말의 특성에 미치는 영향을 알아본 결과, 스트론튬의 전구체 물질로 초산염보다는 질산염이 보다 우수함을 알 수 있었다. 도 7에 나타낸 것처럼 스트론튬 질산염과 스트론튬 염화물의 비를 2:3으로 했을 때 얻어진 분말들이 가장 좋은 형태를 나타내었다. 또한, 스트론튬 질산염이 스트론튬 초산염보다 Sr5(PO4)3Cl:Eu 형광체 분말의 발광 휘도에도 좋은 효과를 나타내었다.
이상에서 상세히 설명하고 입증하였듯이, 본 발명에 따른 분무열분해법에 의한 할로포스페이트계 형광체 분말의 제조방법은 대량의 액적을 발생시키는 초음파 분무 장치 등을 사용하여 할로포스페이트 형광체 분말들의 대량 제조가 가능하게 하고, 사용되는 금속의 전구체 물질들과 인의 전구체 물질들을 선별하고, 그 조합을 최적화함으로써 균일한 구형의 형상을 가지는 고휘도의 형광체 분말의 제조가가능하다. 이러한 구형의 할로포스페이트계 형광체 분말은 기존의 램프나 디스플레이에 적용이 가능할 뿐만 아니라 최근에 개발되어지고 있는 평판디스플레이 등에서도 우수한 특성을 나타낼 것이다.
Claims (8)
1) 금속(M) 함유 염화물, 질산염, 초산염, 수화물 및 황화물 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 금속(M) 전구체와, 암모늄 포스페이트, 암모늄 디하이드로겐 포스페이트 및 인산 중에서 선택된 인(P) 전구체, 그리고 형광체 모체를 도핑하는 활성제 금속(D) 함유 염화물, 질산염, 초산염, 수화물 및 황화물 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 활성제(D) 전구체 물질을 증류수나 알코올에 용해시켜 0.02 ∼ 2 M의 형광체 입자 전구체 용액을 제조하는 공정;
2) 상기 전구체 용액을 분무장치에 투입하여 0.1 ∼ 100 ㎛ 직경의 액적을 발생시키는 공정; 그리고
3) 상기 발생된 액적을 반응기내(200 ∼ 1500 ℃)로 투입하여 다음 화학식 1로 표시되는 형광체 분말을 제조하는 공정
을 포함하는 것을 특징으로 하는 분무열분해법에 의한 할로포스페이트(halophosphate)계 형광체 분말의 제조방법 :
화학식 1
M5(PO4)3Cl:D
상기 화학식 1에서, M은 주기율표상의 2A족 또는 2B족 금속 원자 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 금속 원자이고, D는 Eu 또는 Mn이다.
제 1 항에 있어서, 상기 3)공정에서 얻어진 형광체 입자를 800 ∼ 1500 ℃의 온도에서 1 ∼ 5시간 동안 공기 또는 환원가스 분위기하에서 후처리하는 공정을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 분무열분해법에 의한 할로포스페이트계 형광체 분말의 제조방법.
삭제
제 1 항에 있어서, 상기 금속 염화물은 상기 화학식 1에서 염소(Cl)의 화학 양론비 이상으로 첨가시키는 것을 특징으로 하는 분무열분해법에 의한 할로포스페이트계 형광체 분말의 제조방법.
삭제
제 1 항에 있어서, 상기 분무장치로는 초음파 분무장치, 공기노즐 분무장치, 초음파 노즐 분무장치 및 필터 팽창 액적 발생장치가 포함되는 것을 특징으로 하는 분무열분해법에 의한 할로포스페이트계 형광체 분말의 제조방법.
제 6 항에 있어서, 상기 초음파 분무장치는 6 ∼ 100 개의 진동자를 연결하여 사용하는 것을 특징으로 하는 분무열분해법에 의한 할로포스페이트계 형광체 분말의 제조방법.
상기 청구항 1의 분무열분해법으로 제조된 것임을 특징으로 하는 다음 화학식 1로 표시되는 할로포스페이트계 형광체 :
화학식 1
M5(PO4)3Cl:D
상기 화학식 1에서, M은 주기율표상의 2A족 또는 2B족 금속 원자 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 금속 원자이고, D는 Eu 또는 Mn이다.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2000-0079928A KR100394078B1 (ko) | 2000-12-21 | 2000-12-21 | 분무열분해법에 의한 할로포스페이트계 형광체 분말의제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2000-0079928A KR100394078B1 (ko) | 2000-12-21 | 2000-12-21 | 분무열분해법에 의한 할로포스페이트계 형광체 분말의제조방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20020050675A KR20020050675A (ko) | 2002-06-27 |
| KR100394078B1 true KR100394078B1 (ko) | 2003-08-06 |
Family
ID=27684370
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR10-2000-0079928A KR100394078B1 (ko) | 2000-12-21 | 2000-12-21 | 분무열분해법에 의한 할로포스페이트계 형광체 분말의제조방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100394078B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100430755B1 (ko) * | 2001-12-24 | 2004-05-10 | 한국화학연구원 | 장파장 자외선용 청색 형광체 및 그의 제조방법 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1312252C (zh) * | 2005-11-28 | 2007-04-25 | 广州有色金属研究院 | 一种pdp用荧光材料的制备方法及其设备 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06206715A (ja) * | 1992-10-22 | 1994-07-26 | Gte Prod Corp | 燐化金属還元剤を使用するアルカリ土類金属ハロホスフェート燐光物質の製造法 |
| JPH09176633A (ja) * | 1995-12-26 | 1997-07-08 | Toshiba Corp | 蛍光体，蛍光体スラリーおよび蛍光ランプ |
| KR20000061429A (ko) * | 1999-03-26 | 2000-10-16 | 윤덕용 | 분무열분해법에 의한 다성분계 형광체 입자의 제조방법 |
| KR100323404B1 (ko) * | 1999-06-18 | 2002-02-19 | 윤덕용 | 입자의 내부가 충진된 산화물 형광체 및 그의 제조방법 |
-
2000
- 2000-12-21 KR KR10-2000-0079928A patent/KR100394078B1/ko not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06206715A (ja) * | 1992-10-22 | 1994-07-26 | Gte Prod Corp | 燐化金属還元剤を使用するアルカリ土類金属ハロホスフェート燐光物質の製造法 |
| JPH09176633A (ja) * | 1995-12-26 | 1997-07-08 | Toshiba Corp | 蛍光体，蛍光体スラリーおよび蛍光ランプ |
| KR20000061429A (ko) * | 1999-03-26 | 2000-10-16 | 윤덕용 | 분무열분해법에 의한 다성분계 형광체 입자의 제조방법 |
| KR100323404B1 (ko) * | 1999-06-18 | 2002-02-19 | 윤덕용 | 입자의 내부가 충진된 산화물 형광체 및 그의 제조방법 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100430755B1 (ko) * | 2001-12-24 | 2004-05-10 | 한국화학연구원 | 장파장 자외선용 청색 형광체 및 그의 제조방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20020050675A (ko) | 2002-06-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5885492A (en) | Method for preparing spherical phosphor particles | |
| KR100309707B1 (ko) | 융제가 도입된 분무열분해법에 의한 산화물 형광체의 제조방법 | |
| KR100376276B1 (ko) | 구상 녹색 형광체 분말의 제조방법 | |
| KR100394078B1 (ko) | 분무열분해법에 의한 할로포스페이트계 형광체 분말의제조방법 | |
| KR100390775B1 (ko) | 분무열분해법에 의한 ｐｄｐ용 적색 형광체의 제조방법 | |
| KR100381380B1 (ko) | 화염 분무열분해법에 의한 산화물 형광체 제조방법 | |
| KR100424804B1 (ko) | 결정성이 확보된 구형 형광체의 제조방법 | |
| KR100323404B1 (ko) | 입자의 내부가 충진된 산화물 형광체 및 그의 제조방법 | |
| KR100481618B1 (ko) | 나노 입자크기를 갖는 적색 형광체의 제조방법 | |
| JP2000336353A (ja) | アルミン酸塩蛍光体の製造方法 | |
| KR100398060B1 (ko) | 분무열분해법을 이용하는 전구체 최적화에 의한 ｂａｍ계청색 형광체의 제조방법 | |
| KR100323403B1 (ko) | 분무열분해법에 의한 푸른색 발광 산화물 형광체의 제조방법 | |
| KR100419859B1 (ko) | 구형 적색 형광체의 제조방법 | |
| KR100309706B1 (ko) | 분무열분해법에 의한 알루미네이트 계열 형광체의 제조방법 | |
| KR100371053B1 (ko) | 콜로이드 분무열분해법에 의한 복합형광체의 제조방법 | |
| KR100424866B1 (ko) | 화염 분무열분해법에 의한 스트론튬 티타네이트 형광체의제조방법 | |
| KR100496046B1 (ko) | 실리케이트계 형광체 및 그의 제조방법 | |
| KR100469214B1 (ko) | 잔광 시간이 짧은 구형 녹색 형광체 및 그의 제조방법 | |
| KR100376277B1 (ko) | 화염 분무열분해법에 의한 모노크리닉 및 큐빅상을 가지는적색 형광체의 제조방법 | |
| KR100451671B1 (ko) | 진공자외선용 적색 형광체 및 그의 제조방법 | |
| KR20020084502A (ko) | 알루미네이트계 청색 및 녹색 형광체 분말의 제조방법 | |
| KR100492521B1 (ko) | 알루미네이트계 형광체 분말의 개선된 제조방법 | |
| KR100411176B1 (ko) | 비유기성 고분자 용액을 이용한 분무열분해법에 의한바륨마그네슘알루미네이트계 청색 및 녹색 형광체 분말의제조방법 | |
| KR20000061429A (ko) | 분무열분해법에 의한 다성분계 형광체 입자의 제조방법 | |
| KR100496051B1 (ko) | 유로피움으로 활성화된 이트륨 가돌리늄 보레이트계형광체 및 그의 제조방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20080630 Year of fee payment: 6 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |