KR102249134B1 - Phosphor Plate with Reduced Yellow Ring Phenomenon and Method for Manufacturing Thereof - Google Patents
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Abstract
옐로우 링 현상이 저감된 형광체 플레이트 및 그의 제조방법을 개시한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 가넷(Garnet) 형광체 및 기공 형성체 각각의 분말을 분쇄하는 분쇄과정, 상기 각각의 분말에 신터링 에이드 또는 바인더를 추가하여 믹싱하는 믹싱과정, 상기 믹싱과정에서 형성된 분말 복합체에 액체 상태의 기능성 요소를 첨가하고, 기 설정된 제1 환경에서 교반하는 교반과정, 상기 교반과정에서 교반된 혼합물을 기 설정된 제2 환경에서 소결하는 제1 소결과정, 상기 소결과정에서 형성된 분말 복합체를 그라인딩(Grinding)하고 분쇄하는 분쇄과정, 상기 분쇄과정을 거친 분말 복합체에 대해 가압하는 가압과정, 상기 가압과정을 거친 분말 복합체를 기 설정된 제3 환경에서 열처리하는 열처리과정, 상기 열처리과정을 거친 분말 복합체에 대해 기 설정된 제4 환경에서 소결하는 제2 소결과정 및 상기 제2 소결과정을 거쳐 생성된 형광체 플레이트의 표면을 연마하는 연마과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 형광체 플레이트 제조방법을 제공한다.A phosphor plate with reduced yellow ring phenomenon and a method for manufacturing the same are disclosed.
According to an aspect of the present embodiment, a grinding process of pulverizing each powder of a Garnet phosphor and a pore-forming body, a mixing process of mixing by adding a sintering aid or a binder to each of the powders, and the powder formed in the mixing process. A stirring process in which a liquid functional element is added to the composite and stirred in a first preset environment, a first sintering process in which the mixture stirred in the stirring process is sintered in a second preset environment, and a powder composite formed in the sintering process A pulverization process of grinding and pulverizing, a pressing process of pressing the powder composite through the pulverization process, a heat treatment process of heat treating the powder composite subjected to the pressing process in a predetermined third environment, and the powder subjected to the heat treatment process It provides a method for manufacturing a phosphor plate comprising a second sintering process of sintering the composite in a predetermined fourth environment and a polishing process of polishing the surface of the phosphor plate generated through the second sintering process.
Description
본 발명은 옐로우 링 현상의 발생을 최소화하는 형광체 플레이트 및 그를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a phosphor plate that minimizes the occurrence of a yellow ring phenomenon and a method of manufacturing the same.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.The content described in this section merely provides background information on the present embodiment and does not constitute the prior art.
백색 광이 생성되는 방법으로는 다음과 같은 방법이 존재한다. 서로 상이한 파장대역의 광을 조사하는 복수의 광원을 이용하여 생성하는 방법이 있고, 형광체 플레이트를 광원에 배치하여 생성하는 방법이 존재한다. 통상적으로, 비용적인 측면이나 구조적인 측면상에서 유리한 방법인 형광체 플레이트를 배치하는 방법이 주로 사용된다.As a method of generating white light, the following methods exist. There is a method of generating using a plurality of light sources that irradiate light of different wavelength bands, and a method of generating by placing a phosphor plate on a light source. Typically, a method of arranging a phosphor plate, which is an advantageous method in terms of cost or structure, is mainly used.
형광체 플레이트는 광원이 광을 조사하는 방향으로 광원의 전방에 배치되어, 광원이 조사하는 광의 파장 대역을 변이시킨다. 통상적으로, 광원이 조사하는 광 파장대역은 자외선에 근접한 파장 대역에 해당한다. 형광체 플레이트는 자외선에 근접한 파장 대역의 광을 백색광으로 변이시킨다.The phosphor plate is disposed in front of the light source in a direction in which the light source irradiates light, and changes the wavelength band of the light irradiated by the light source. Typically, the light wavelength band irradiated by the light source corresponds to a wavelength band close to ultraviolet rays. The phosphor plate transforms light in a wavelength band close to ultraviolet light into white light.
이때, LED(Light Emitting Diode)가 광원으로 사용되는 경우, 형광체 플레이트의 동작에 아무런 문제가 발생하지 않는다. LED 특성상, LED에서 조사되는 광은 직진성이 강하지 않아, 온전히 형광체 플레이트에 퍼진 후 통과하게 된다. 이에 따라, 최종적으로 백색광이 출력된다.At this time, when an LED (Light Emitting Diode) is used as a light source, no problem occurs in the operation of the phosphor plate. Due to the characteristics of the LED, the light irradiated from the LED does not have strong straightness, so it passes after it is completely spread over the phosphor plate. Accordingly, white light is finally output.
그러나 LD(Laser Diode)가 광원으로 사용되는 경우, 형광체 플레이트 내 옐로우 링(Yellow Ring) 현상이 발생하는 문제가 발생한다. LED와 달리 LD에서 조사되는 레이저는 직진성이 강해, 온전히 형광체 플레이트에 퍼지지 않고 통과하게 된다. 이에 따라, 형광체 플레이트의 일부분에서는 백색광이 출력되나, 나머지 부분에서는 백색광이 출력되지 않고 황색 파장 대역의 광이 출력되는 옐로우 링(Yellow Ring) 현상이 발생한다. However, when LD (Laser Diode) is used as a light source, a yellow ring phenomenon occurs in the phosphor plate. Unlike LEDs, lasers irradiated from LDs have strong linearity, so they pass through without spreading completely over the phosphor plate. Accordingly, a yellow ring phenomenon occurs in which white light is output from a part of the phosphor plate, but white light is not output from the rest of the phosphor plate and light in a yellow wavelength band is output.
따라서 특히, 광원으로 LD가 사용될 경우에 있어, 옐로우 링 현상을 최소화할 수 있는 형광체 플레이트에 대한 필요가 존재한다.Therefore, in particular, when LD is used as a light source, there is a need for a phosphor plate capable of minimizing the yellow ring phenomenon.
본 발명의 일 실시예는, 기공을 포함하여 옐로우 링 현상이 저감된 형광체 플레이트 및 그의 제조방법을 제공하는 데 일 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a phosphor plate with reduced yellow ring phenomenon including pores and a method for manufacturing the same.
또한, 본 발명의 일 실시예는, 형광체 플레이트를 제조함에 있어, 기능성 화합물을 첨가하여 옐로우 링 현상이 저감된 형광체 플레이트 및 그의 제조방법을 제공하는 데 일 목적이 있다.In addition, an embodiment of the present invention is to provide a phosphor plate in which a yellow ring phenomenon is reduced by adding a functional compound in manufacturing a phosphor plate, and a method of manufacturing the same.
본 발명의 일 측면에 의하면, 가넷(Garnet) 형광체 및 기공 형성체 각각의 분말을 분쇄하는 분쇄과정; 상기 각각의 분말에 신터링 에이드 또는 바인더를 추가하여 믹싱하는 믹싱과정; 상기 믹싱과정에서 형성된 분말 복합체에 액체 상태의 기능성 요소를 첨가하고, 기 설정된 제1 환경에서 교반하는 교반과정; 상기 교반과정에서 교반된 혼합물을 기 설정된 제2 환경에서 소결하는 제1 소결과정; 상기 소결과정에서 형성된 분말 복합체를 그라인딩(Grinding)하고 분쇄하는 분쇄과정; 상기 분쇄과정을 거친 분말 복합체에 대해 가압하는 가압과정; 상기 가압과정을 거친 분말 복합체를 기 설정된 제3 환경에서 열처리하는 열처리과정; 상기 열처리과정을 거친 분말 복합체에 대해 기 설정된 제4 환경에서 소결하는 제2 소결과정; 및 상기 제2 소결과정을 거쳐 생성된 형광체 플레이트의 표면을 연마하는 연마과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 형광체 플레이트 제조방법을 제공한다.According to an aspect of the present invention, a pulverizing process of pulverizing the powder of each of the garnet phosphor and the pore-forming body; A mixing process of mixing by adding a sintering aid or a binder to each of the powders; A stirring process of adding a functional element in a liquid state to the powder composite formed in the mixing process and stirring in a preset first environment; A first sintering process of sintering the mixture stirred in the stirring process in a second preset environment; A grinding process of grinding and grinding the powder composite formed in the sintering process; A pressing process of pressing the powder composite that has undergone the pulverization process; A heat treatment process of heat-treating the powder composite after the pressing process in a predetermined third environment; A second sintering process of sintering the powder composite that has undergone the heat treatment process in a predetermined fourth environment; And a polishing process of polishing the surface of the phosphor plate generated through the second sintering process.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 액체 상태의 기능성 요소는, ATSB(Aluminum Tri Sec Butoxide)로 구현되는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, the functional element in a liquid state is characterized in that it is implemented with ATSB (Aluminum Tri Sec Butoxide).
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 ATSB는, 상기 형광체 플레이트 내에서 발생하는 옐로우 링(Yellow Ring) 현상을 저감시키는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, the ATSB is characterized in that it reduces a yellow ring phenomenon occurring in the phosphor plate.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 ATSB는, 상기 형광체 플레이트의 기계적 강도 및 열 내구성을 향상시키는 성분으로 구현되는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, the ATSB is characterized in that it is implemented with a component that improves mechanical strength and thermal durability of the phosphor plate.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 액체 상태의 기능성 요소는, 알루미나, 지르코늄 산화물, 마그네슘 산화물, 티타늄 산화물 중 적어도 하나로 대체될 수 있는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, the functional element in a liquid state may be replaced with at least one of alumina, zirconium oxide, magnesium oxide, and titanium oxide.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 제1 소결과정은, 상기 액체 상태의 기능성 요소에 대해 기 설정된 제2 환경에서 소결함으로써, 상기 액체 상태의 기능성 요소를 분말 상태로 제조하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, in the first sintering process, the liquid functional element is manufactured in a powder state by sintering the liquid functional element in a predetermined second environment.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 제2 소결과정은, 상기 분말 복합체에 대해 기 설정된 제4 환경에서 소결함으로써, 분말 복합체가 가압된 형상으로 형상을 유지하도록 하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, the second sintering process is characterized in that by sintering the powder composite in a predetermined fourth environment, the powder composite maintains its shape in a pressed shape.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 형광체 플레이트 제조방법에 의해 제조된 형광체 플레이트를 제공한다.According to an aspect of the present invention, a phosphor plate manufactured by the phosphor plate manufacturing method is provided.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 측면에 따르면, 형광체 플레이트 내 기공이 형성되어 있어, 형광체 플레이트에서 발생하는 옐로우 링 현상을 최소화할 수 있는 장점이 있다.As described above, according to an aspect of the present invention, since pores are formed in the phosphor plate, there is an advantage of minimizing a yellow ring phenomenon occurring in the phosphor plate.
본 발명의 일 측면에 따르면, 형광체 플레이트 내 기능성 화합물이 포함됨으로써, 형광체 플레이트에서 발생하는 옐로우 링 현상을 최소화할 수 있는 장점이 있다.According to an aspect of the present invention, since the functional compound is included in the phosphor plate, there is an advantage of minimizing a yellow ring phenomenon occurring in the phosphor plate.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 형광체 플레이트 내 기능성 화합물이 포함됨으로써, 기계적 강도와 열 내구성이 증대되는 장점이 있다.In addition, according to an aspect of the present invention, by including the functional compound in the phosphor plate, there is an advantage of increasing mechanical strength and thermal durability.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 형광체 플레이트의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 형광체 플레이트의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 형광체 플레이트를 제조하는 방법을 도시한 순서도이다.1 is a perspective view of a phosphor plate according to an embodiment of the present invention.
2 is a plan view of a phosphor plate according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a phosphor plate according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.In the present invention, various changes may be made and various embodiments may be provided, and specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail. However, this is not intended to limit the present invention to a specific embodiment, it should be understood to include all changes, equivalents, or substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing each drawing, similar reference numerals have been used for similar elements.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.Terms such as first, second, A, and B may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another component. For example, without departing from the scope of the present invention, a first element may be referred to as a second element, and similarly, a second element may be referred to as a first element. The term and/or includes a combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에서, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.When a component is referred to as being "connected" or "connected" to another component, it is understood that it may be directly connected or connected to the other component, but other components may exist in the middle. It should be. On the other hand, when a component is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that there is no other component in the middle.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In the present application, terms such as "comprise" or "have" should be understood as not precluding the possibility of existence or addition of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification. .
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해서 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.Unless otherwise defined, all terms including technical or scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Terms as defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and should not be interpreted as an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. Does not.
또한, 본 발명의 각 실시예에 포함된 각 구성, 과정, 공정 또는 방법 등은 기술적으로 상호간 모순되지 않는 범위 내에서 공유될 수 있다.In addition, each configuration, process, process, or method included in each embodiment of the present invention may be shared within a range not technically contradictory to each other.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 형광체 플레이트의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 형광체 플레이트의 평면도이다.1 is a perspective view of a phosphor plate according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view of a phosphor plate according to an embodiment of the present invention.
형광체 플레이트(110)는 광원(120)에서 조사되는 광의 파장을 변환한다.The
형광체 플레이트(110)는 광원에서 조사되는 광의 파장을 백색광으로 변환한다. 다만, 광원(120)이 조사하는 광의 특성에 따라, 형광체 플레이트(110)는 광을 모두 백색광으로 변환할 수 있으나, 그와 달리 일부만을 백색광으로 변환하고 나머지는 황색 파장 대역의 광으로 변환하게 된다. 이러한 현상을 옐로우 링(Yellow Ring) 현상이라 한다. 이러한 현상은 광원이 직진성이 강한 광을 조사할 경우 주로 발생한다. The
이러한 현상을 최소화하기 위해, 도 2에 도시된 바와 같이, 형광체 플레이트(110)는 기공(210)을 포함한다. 형광체 플레이트(110) 내 포함된 기공(210)은 직진성이 강한 광(레이저)을 분산시킴으로써, 상대적으로 형광체 플레이트(110) 내 광(레이저)의 도달 영역을 확대한다. 광원(120)으로부터 조사된 광(레이저)이 형광체 플레이트(110)로의 도달 영역이 증가함에 따라, 형광체 플레이트(110) 내에서 발생하는 옐로우 링 현상이 발생하는 영역이 감소하게 된다. 기공(210)은 형광체 플레이트(110) 내 고르게 분포하여, 옐로우 링 현상의 발생을 보다 감소시킨다. In order to minimize this phenomenon, as shown in FIG. 2, the
또한, 옐로우 링 현상을 최소화하기 위해 형광체 플레이트(110)는 기능성 화합물을 포함할 수 있다. 기능성 화합물은 액체 상태의 ATSB(Aluminum Tri Sec Butoxide)로 구성될 수 있으나, 반드시 이에 한정되지는 않으며, 형광체 플레이트(110) 내에서 발생하는 옐로우 링 현상을 저감시킬 수 있는 액체 상태의 기능성 화합물이라면 어떠한 물질로 구현되어도 무방하다. ATSB는 알루미늄과 sec-부탄올의 반응에 의해 제조되는 액체 상태의 물질로서, 형광체 플레이트(110) 제조시 함께 첨가된다. 종래에는 분말 상태의 알루미나(Al2O3), 지르코늄 산화물(ZrO2), 마그네슘 산화물(MgO) 또는 티타늄 산화물(TiO2) 중 일부 또는 전부로 구현되는 분말 상태의 기능성 화합물이 형광체 플레이트 제조시에 첨가되었다. 그러나 분말 상태의 기능성 화합물을 이용하여 형광체 플레이트를 제조할 경우, 화합물과 형광체가 고르게 섞이지 않아 소결 시에 기능성 화합물과 형광체가 분리되는 문제가 발생한다. 이와 같은 경우, 형광체 플레이트 내에서 발생하는 옐로우 링 현상이 지속됨으로써 형광체 플레이트의 품질을 저하시킨다는 문제가 있다. 한편, ATSB는 액체 상태이므로, 분말 상태의 형광체와 고르게 섞임으로써 소결이 된 후에도 형광체 플레이트(110) 내에 ATSB와 형광체가 균일하게 분포된다. 이에 따라, 형광체 플레이트(110) 내에서 발생하는 옐로우 링 현상이 최소화될 수 있다. 액체 상태의 기능성 화합물을 포함하는 형광체 플레이트(110)를 제조하는 방법에 대해서는 도 3을 참조하여 설명하도록 한다.In addition, in order to minimize the yellow ring phenomenon, the
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 형광체 플레이트를 제조하는 방법을 도시한 순서도이다.3 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a phosphor plate according to an embodiment of the present invention.
가넷 계열 형광체 및 기공 형성제를 각각 분쇄한다(S310). 가넷 계열 형광체는 이트륨 알루미늄 가넷의 호칭인 YAG(Y3Al3O12), YAG의 이트륨(Y)의 격자 위치를 다른 금속 원소, 특히, 희토류로 치환한 화합물, 알루미늄(Al)의 격자 위치를 다른 금속, 특히, 갈륨(Ga)로 치환한 화합물, YAG를 베이스로 하여 발광 중심으로서 기능하는 이온, 예를 들면, Ce3＋, Tb3＋, Eu3＋, Mn2＋, Mn4+, Fe3+, Cr3+로 대표되는 희토류 이온이나 전이 금속 이온 등을 첨가하여 이루어지는 무기 형광 물질, 이트륨(Y)을 루테튬(Lu)으로 치환한 화합물(LuAG계 형광체) 및 LuAG계 형광체를 Ce3+로 도핑한 LuAG:Ce계 형광체 등을 포함한다. The garnet-based phosphor and the pore former are pulverized, respectively (S310). Garnet-based phosphors have the lattice position of YAG (Y 3 Al 3 O 12 ), which is the name of yttrium aluminum garnet, the lattice position of yttrium (Y) of YAG, and a compound in which the lattice position of yttrium (Y) of YAG is replaced with other metal elements, especially rare earth, and the lattice position of aluminum (Al). Compounds substituted with other metals, especially gallium (Ga), ions that function as emission centers based on YAG, such as Ce 3+ , Tb 3+ , Eu 3+ , Mn 2+ , Mn 4+ , Fe 3+ , Inorganic fluorescent materials made by adding rare earth ions or transition metal ions typified by Cr 3+ , compounds in which yttrium (Y) is substituted with lutetium (Lu) (LuAG-based phosphors), and LuAG-based phosphors are doped with Ce 3+ LuAG: Ce-based phosphors and the like are included.
기공 형성제는 제조되는 형광체 플레이트 내 기공을 형성하는 화합물로서, 녹말(Starch), 셀룰로오스(Cellulose) 등을 포함한다. The pore-forming agent is a compound that forms pores in the prepared phosphor plate, and includes starch, cellulose, and the like.
가넷 계열 형광체 및 기공 형성제 각각은 분말로 분쇄된다. 분쇄를 위해 볼 밀링 공정이 수행될 수 있다. 볼 밀링 공정에 사용되는 볼은 산화지르코늄(ZrO2)으로 구현될 수 있다. 가넷 계열 형광체 및 기공 형성제 각각은 밀링 공정 등을 거치며, 아주 작은 입자 크기, 예를 들어, 나노 크기를 갖는 분말로 분쇄된다. Each of the garnet-based phosphor and pore former is pulverized into powder. A ball milling process can be performed for grinding. Balls used in the ball milling process may be implemented with zirconium oxide (ZrO 2 ). Each of the garnet-based phosphor and the pore former undergoes a milling process, and is pulverized into a powder having a very small particle size, for example, a nano size.
신터링 에이드 또는 바인더를 추가하여 믹싱한다(S315). 가넷 계열 형광체 및 기공 형성제 각각의 분말에 신터링 에이드(Sintering Aid) 및 바인더가 추가되어 믹싱된다. 신터링 에이드는 실리콘(Si), 리튬(Li), 칼슘(Ca), 마그네슘(Mg), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 세륨(Ce), 이트륨(Y), 스칸듐(Sc), 란탄(La) 또는 란탄족의 다른 원소들 중 하나의 산화물로부터 선택될 수 있다. A sintering aid or a binder is added and mixed (S315). A sintering aid and a binder are added to each powder of a garnet-based phosphor and a pore former and mixed. Sintering aids include silicon (Si), lithium (Li), calcium (Ca), magnesium (Mg), zirconium (Zr), hafnium (Hf), cerium (Ce), yttrium (Y), scandium (Sc), and lanthanum. (La) or an oxide of one of the other elements of the lanthanide group.
바인더는 PVP, PVA 및 PVC, 셀룰로오스계 수지, 폴리 염화비닐수지, 공중합 수지, 폴리비닐알코올계 수지, 폴리비닐피롤리돈계 수지, 아크릴 수지, 아세트산비닐-아크릴산에스테르 공중합 수지, 부티랄 수지, 알키드 수지, 에폭시 수지, 페놀 수지, 로진에스테르 수지, 폴리에스테르 수지 또는 실리콘 등 가넷 계열 형광체 및 기공 형성제 각각을 결합할 수 있는 성분이면 어떠한 것으로 구현될 수 있다.Binders are PVP, PVA and PVC, cellulose resin, polyvinyl chloride resin, copolymer resin, polyvinyl alcohol resin, polyvinylpyrrolidone resin, acrylic resin, vinyl acetate-acrylic acid ester copolymer resin, butyral resin, alkyd resin , Epoxy resin, phenol resin, rosin ester resin, polyester resin or silicone, etc., as long as it is a component capable of binding each of the garnet-based phosphor and pore former may be implemented with any.
가넷 계열 형광체 및 기공 형성제 각각의 결합 및 소결이 용이하게 되도록 신터링 에이드 또는 바인더가 추가되어 믹싱된다.A sintering aid or a binder is added and mixed to facilitate bonding and sintering of the garnet-based phosphor and the pore former.
액체 상태의 기능성 화합물을 첨가하여 기 설정된 제1 환경에서 교반한다(S320). 액체 상태의 기능성 화합물을 첨가하여, 가넷 계열 형광체 및 기공 형성제에 신터링 에이드 또는 바인더가 추가된 혼합물을 기 설정된 제1 환경에서 교반한다. 여기서, 액체 상태의 기능성 화합물은 ATSB일 수 있다. 종래에는 혼합물을 교반함에 있어, 용이하게 교반되도록 솔벤트(물, 알코올 등)를 추가하여 교반하였다. 그러나 본 발명의 일 실시예에 따른 형광체 플레이트(110)의 제조방법은 액체 상태의 ATSB가 첨가되므로, 별도의 솔벤트가 첨가되지 않더라도 교반이 용이하다는 장점이 있다. 교반에 있어, 일정한 용기 상에 혼합물과 액체 상태의 ATSB가 유입되고, 호모게나이저(Homogenizer)와 같은 교반기기를 이용하여 혼합물을 교반한다. 이때, 혼합물은 기 설정된 제1 환경에서 교반된다. 기 설정된 제1 환경은 다음과 같다. 교반기기의 회전속도가 400rpm을 중심으로 기 설정된 범위 내의 값을 가져야 하며, 교반되는 용기의 온도가 100℃를 초과해야 한다. 회전속도가 해당 범위에 미치지 못할 경우, 각 혼합물들이 고르게 교반되지 않아 기공이나 기능성 화합물이 형광체 플레이트에 고르게 분포하지 못하게 된다. 이에 따라, 형광체 플레이트의 옐로우 링 현상의 발생 억제 효율이 떨어지게 되고, 기계적 강도나 열 내구성이 상대적으로 떨어지게 된다. 반대로, 회전속도가 해당 범위를 초과할 경우, 혼합물들이 교반되는 과정에서 용기를 이탈하게 되는 문제가 있다. 기 설정된 제1 환경 상에서 혼합물들이 교반됨으로써, 각각의 성분들이 고르게 교반될 수 있다.The liquid functional compound is added and stirred in a preset first environment (S320). A liquid functional compound is added, and a mixture in which a sintering aid or a binder is added to a garnet-based phosphor and a pore former is stirred in a predetermined first environment. Here, the functional compound in a liquid state may be ATSB. Conventionally, in stirring the mixture, a solvent (water, alcohol, etc.) was added and stirred so as to be easily stirred. However, the method of manufacturing the
교반된 혼합물을 기 설정된 제2 환경에서 소결한다(S325). 교반공정에 의해 분말 상태의 가넷 계열 형광체 및 기공 형성체는 액체 상태의 ATSB와 고르게 교반된다. 그러나 액체 상태의 ATSB가 소결되지 않으면, 교반된 혼합물들이 굳어지지 않을 수 있다. 이에, ATSB를 분말 상태로 만들기 위해 교반된 혼합물을 기 설정된 제2 환경에서 소결한다. 여기서, 기 설정된 제2 환경은 다음과 같다. 교반된 혼합물을 1000~1050℃ 범위 내의 온도로 기 설정된 시간 동안 열처리한 후, 온도를 상승시킴으로써 1200℃의 온도에서 다시 기 설정된 동안 열처리한다. 이에 따라, 액체 상태의 ATSB는 분말 상태인 α-Al2O3(α-알루미나)로 변성된다.The stirred mixture is sintered in a preset second environment (S325). By the stirring process, the powdery garnet-based phosphor and the pore-forming body are evenly stirred with the liquid ATSB. However, if the liquid ATSB is not sintered, the stirred mixtures may not solidify. Accordingly, the stirred mixture is sintered in a preset second environment to make the ATSB into a powder state. Here, the preset second environment is as follows. After heat-treating the stirred mixture at a temperature within the range of 1000 to 1050° C. for a preset time, the temperature is increased to perform heat treatment at a temperature of 1200° C. for a preset period of time again. Accordingly, the liquid ATSB is denatured into a powdery α-Al 2 O 3 (α-alumina).
소결된 분말 복합체를 그라인딩하고 분쇄한다(S330). 소결공정을 거치며 생성된 분말 복합체를 그라인딩(Grinding)하고 분쇄(Sieving)한다.The sintered powder composite is ground and pulverized (S330). The powder composite produced through the sintering process is ground and sieved.
본 발명의 일 실시예에 따른 형광체 플레이트(110)가 제조되는 과정에 있어, 전술한 전처리 공정(S310 내지 S330)이 수행된다. 이는 가넷 계열 형광체에 기능성 화합물(즉, ATSB)이 추가되는 점에 있다. 가넷 계열 형광체 및 기능성 화합물은 비중 차이가 존재한다. 이에 따라, 아무런 전처리, 특히, 교반 공정을 수행하지 않고 형광체 플레이트(110)의 제조과정이 진행되는 경우, 형광체 플레이트(110) 내에서 양자가 고르게 분포할 수 없는 문제가 있다. 이러한 문제를 해소하고자, 본 발명의 일 실시예에 따른 형광체 플레이트(110) 제조 방법에서는, 기 설정된 제1 환경에서의 교반 공정을 포함하는 전처리 공정을 수행함으로써, 비중 차를 갖는 물질이 형광체 플레이트 내에서 고르게 분포할 수 있도록 한다.In the process of manufacturing the
분쇄한 분말 복합체를 일축 가압하여 몰딩한다(S335). 제조하고자 하는 형광체 플레이트(110)의 형상 모양을 갖는 금형에 분쇄한 분말 복합체를 투입하고, 일축 가압함으로써, 몰딩을 수행한다.The pulverized powder composite is uniaxially pressed and molded (S335). Molding is performed by injecting the pulverized powder composite into a mold having the shape of the
몰딩한 분말 복합체를 기 설정된 제3 환경에서 열처리한다(S340). 몰딩한 분말 복합체에 대해 기 설정된 제3 환경에서 열처리(Calcination)가 이루어진다. 몰딩한 분말 복합체가 가압된 형상으로 형상을 유지할 수 있도록, 열처리가 이루어진다. 이때, 열처리 공정은 기 설정된 제3 환경에서 수행될 수 있다. 열처리는 공기 중에서 1000℃를 중심으로 기 설정된 범위 내의 온도로, 6시간 내지 8시간을 중심으로 기 설정된 범위 내의 시간 동안 수행될 수 있다.The molded powder composite is heat-treated in a predetermined third environment (S340). Heat treatment (calcination) is performed on the molded powder composite in a predetermined third environment. Heat treatment is performed so that the molded powder composite can maintain its shape in a pressed shape. In this case, the heat treatment process may be performed in a predetermined third environment. The heat treatment may be performed at a temperature within a preset range centering on 1000° C. in air, and for a time within a preset range centering around 6 to 8 hours.
열처리한 분말 복합체를 정수압한다(S345). 열처리된 분말 복합체에 대해, 다시 정수압(Cold Isostatic Pressing)을 수행한다.The heat-treated powder composite is subjected to hydrostatic pressure (S345). On the heat-treated powder composite, cold isostatic pressing is performed again.
정수압된 분말 복합체를 기 설정된 제4 환경에서 소결한다(S350). 정수압된 분말 복합체에 대해 기 설정된 제4 환경에서 소결(Sintering)이 이루어진다. 이때, 소결 공정은 진공 상태에서, 1550℃를 중심으로 기 설정된 범위 내의 온도로, 6시간 내지 8시간을 중심으로 기 설정된 범위 내의 시간 동안 수행될 수 있다.The hydrostatically pressed powder composite is sintered in a preset fourth environment (S350). Sintering is performed on the hydrostatically pressed powder composite in a preset fourth environment. In this case, the sintering process may be performed in a vacuum state at a temperature within a preset range centering on 1550° C. and for a time within a preset range centering on 6 to 8 hours.
소결된 분말 복합체에 열처리하고 표면을 연마한다(S355). 소결된 분말 복합체에 재 열처리를 수행한다. 소결과정을 거친 분말 복합체는 표면이 검게 그을린 상태를 갖는다. 분말 복합체의 표면 상의 탄소원을 제거하기 위해, 소결된 분말 복합체에 재 열처리 공정이 수행된다.Heat treatment on the sintered powder composite and polishing the surface (S355). Re-heat treatment is performed on the sintered powder composite. The powder composite that has been subjected to the sintering process has a blackened surface. In order to remove the carbon source on the surface of the powder composite, the sintered powder composite is subjected to a reheat treatment process.
재 열처리 공정이 수행된 이후 표면을 연마함으로써, 형광체 플레이트(110)가 제조된다. By polishing the surface after the re-heat treatment process is performed, the
이와 같은 방법에 의해 ATSB를 포함하여 제조된 형광체 플레이트(110)는 우수한 옐로우 링 현상의 발생 억제율을 갖는다.The
도 3에서는 각 과정을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 발명의 일 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것이다. 다시 말해, 본 발명의 일 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 일 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 도 3에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 각 과정 중 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이므로, 도 3은 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.In FIG. 3, it is described that each process is sequentially executed, but this is merely illustrative of the technical idea of an embodiment of the present invention. In other words, a person of ordinary skill in the technical field to which an embodiment of the present invention belongs can change the order shown in FIG. 3 and execute one or more of each process within the scope not departing from the essential characteristics of an embodiment of the present invention. Since it is executed in parallel and can be applied by various modifications and variations, FIG. 3 is not limited to a time series order.
한편, 도 3에 도시된 과정들은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 즉, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등) 및 캐리어 웨이브(예를 들면, 인터넷을 통한 전송)와 같은 저장매체를 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.Meanwhile, the processes shown in FIG. 3 can be implemented as computer-readable codes on a computer-readable recording medium. The computer-readable recording medium includes all types of recording devices that store data that can be read by a computer system. That is, the computer-readable recording medium is a magnetic storage medium (e.g., ROM, floppy disk, hard disk, etc.), optical reading medium (e.g., CD-ROM, DVD, etc.), and carrier wave (e.g., Internet It includes a storage medium such as (transmitted through). In addition, the computer-readable recording medium can be distributed over a computer system connected through a network to store and execute computer-readable codes in a distributed manner.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present embodiment, and those of ordinary skill in the technical field to which the present embodiment belongs will be able to make various modifications and variations without departing from the essential characteristics of this embodiment. Accordingly, the present embodiments are not intended to limit the technical idea of the present embodiment, but to explain the technical idea, and the scope of the technical idea of the present embodiment is not limited by these embodiments. The scope of protection of this embodiment should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present embodiment.
110: 형광체 플레이트
120: 광원
210: 기공110: phosphor plate
120: light source
210: qigong
Claims (8)
가넷 형광체 및 기공 형성체 각각의 분말에 신터링 에이드 또는 바인더를 추가하여 믹싱하는 믹싱과정;
상기 믹싱과정에서 형성된 분말 복합체에 액체 상태의 기능성 요소를 첨가하고, 기 설정된 범위 내의 회전속도와 기 설정된 온도 이상에서 교반하는 교반과정;
상기 교반과정에서 교반된 혼합물을 기 설정된 제2 환경에서 소결하는 제1 소결과정;
상기 소결과정에서 형성된 분말 복합체를 그라인딩(Grinding)하고 분쇄하는 분쇄과정;
상기 분쇄과정을 거친 분말 복합체에 대해 가압하는 가압과정;
상기 가압과정을 거친 분말 복합체를 기 설정된 제3 환경에서 열처리하는 열처리과정;
상기 열처리과정을 거친 분말 복합체에 대해 기 설정된 제4 환경에서 소결하는 제2 소결과정; 및
상기 제2 소결과정을 거쳐 생성된 형광체 플레이트의 표면을 연마하는 연마과정
을 포함하는 것을 특징으로 하는 형광체 플레이트 제조방법.A pulverizing process of pulverizing the powder of each of the garnet phosphor and the pore-forming body;
A mixing process of adding a sintering aid or a binder to the powder of the garnet phosphor and the pore-forming body and mixing;
A stirring process in which a liquid functional element is added to the powder composite formed in the mixing process, and stirred at a rotation speed within a preset range and a preset temperature or higher;
A first sintering process of sintering the mixture stirred in the stirring process in a second preset environment;
A grinding process of grinding and grinding the powder composite formed in the sintering process;
A pressing process of pressing the powder composite that has undergone the pulverization process;
A heat treatment process of heat-treating the powder composite after the pressing process in a predetermined third environment;
A second sintering process of sintering the powder composite that has undergone the heat treatment process in a predetermined fourth environment; And
Polishing process of polishing the surface of the phosphor plate generated through the second sintering process
Phosphor plate manufacturing method comprising a.
상기 액체 상태의 기능성 요소는,
ATSB(Aluminum Tri Sec Butoxide)로 구현되는 것을 특징으로 하는 형광체 플레이트 제조방법.The method of claim 1,
The liquid functional element,
Phosphor plate manufacturing method, characterized in that implemented with ATSB (Aluminum Tri Sec Butoxide).
상기 ATSB는,
상기 형광체 플레이트 내에서 발생하는 옐로우 링(Yellow Ring) 현상을 저감시키는 것을 특징으로 하는 형광체 플레이트 제조방법.The method of claim 2,
The ATSB,
A method for manufacturing a phosphor plate, characterized in that reducing a yellow ring phenomenon occurring in the phosphor plate.
상기 ATSB는,
상기 형광체 플레이트의 기계적 강도 및 열 내구성을 향상시키는 성분으로 구현되는 것을 특징으로 하는 형광체 플레이트 제조방법.The method of claim 2,
The ATSB,
Phosphor plate manufacturing method, characterized in that implemented as a component that improves the mechanical strength and thermal durability of the phosphor plate.
상기 액체 상태의 기능성 요소는,
알루미나, 지르코늄 산화물, 마그네슘 산화물, 티타늄 산화물 중 적어도 하나로 대체될 수 있는 것을 특징으로 하는 형광체 플레이트 제조방법The method of claim 1,
The liquid functional element,
Phosphor plate manufacturing method, characterized in that it can be replaced with at least one of alumina, zirconium oxide, magnesium oxide, and titanium oxide
상기 제1 소결과정은,
상기 액체 상태의 기능성 요소에 대해 기 설정된 제2 환경에서 소결함으로써, 상기 액체 상태의 기능성 요소를 분말 상태로 제조하는 것을 특징으로 하는 형광체 플레이트 제조방법.The method of claim 1,
The first sintering process,
A method for manufacturing a phosphor plate, characterized in that by sintering the functional element in a liquid state in a predetermined second environment, thereby manufacturing the functional element in a liquid state in a powder state.
상기 제2 소결과정은,
상기 분말 복합체에 대해 기 설정된 제4 환경에서 소결함으로써, 분말 복합체가 가압된 형상으로 형상을 유지하도록 하는 것을 특징으로 하는 형광체 플레이트 제조방법.The method of claim 1,
The second sintering process,
A method for manufacturing a phosphor plate, characterized in that by sintering the powder composite in a predetermined fourth environment, the powder composite remains in a pressed shape.
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