KR100289531B1 - 녹색발광 형광체 - Google Patents

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Abstract

형광체 특성이 우수하면서도 휘도가 향상된 형광체로서 유로퓸을 부활제로 하고, 칼슘클로로실리케이트를 모체로 하는 Ca10Si6O21Cl2:Eu 녹색발광 형광체가 제공된다. 이는 음극선이나 수은선 253.7nm 및 365nm에 의해 형광체로서 음극선관이나 형광램프 모두에 사용할 수 있는 것이다.

Description

녹색발광 형광체
제1도는 종래의 형광체(A; Ca2SiO4·CaCl2:Eu) 및 본 발명에 따른 형광체(B; Ca10Si6O21Cl2:Eu)의 XRD 비교 데이타이다.
제2도는 종래의 형광체(a; Ca2SiO4·CaCl2:Eu) 및 본 발명에 따른 형광체(b; Ca10Si6O21Cl2:Eu)의 휘도 특성을 나타내는 그래프이다.
본 발명은 녹색발광 형광체에 관한 것으로서, 상세하게는 휘도가 향상된 신규한 녹색발광 형광체에 관한 것이다.
할로실리케이트계 녹색발광 형광체로서 자외선 및 음극선에 의해 여기되는 Ca2SiO4·CaCl2:Eu 형광체가 영국 특허 제1,087,655호 및 이의 개량 특허인 영국 특허 제1,414,381호에 개시되어 있다.
상기한 Ca2SiO4·CaCl2:Eu 형광체는 열화 특성이 우수하고 여기시 발광응답 속도와 에너지의 제거시 감쇄 속도가 빠르다는 장점을 갖고 있는 반면에, 발광강도가 낮고 조해성이 있다는 문제점을 갖고 있다.
본 발명의 목적은 상기한 Ca2SiO4·CaCl2:Eu 형광체가 갖고 있는 문제점을 감안하여 우수한 발광강도를 가지는 새로운 조성의 녹색발광 형광체를 제공하고자 하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 유로퓸을 부활제로 하고, 칼슘클로로실리케이트를 모체로 하는 Ca10Si6O21Cl2:Eu 녹색발광 형광체를 제공한다.
특히 상기 부활제 Eu은 2가 이온이며, 이의 함유량은 모체의 양을 기준으로 하여 0.0001 내지 0.8몰%인 것이 바람직하다.
본 발명의 형광체는 Ca2SiO4·CaCl2:Eu 형광체의 조성을 변경하는 것에 의해 새로운 상(phase)으로 제조하여 얻어진 것으로서, 음극선이나 수은선 253.7nm와 365nm 방사에 의해 녹색을 발광하여 할로겐 램프나 음극선관 등에 모두 응용할 수있는 것이다.
또한 탄산칼슘과 산화규소의 양을 증가시켜 제조하는 것에 의해 이들의 양이 증가된 새로운 조성으로서 조해성이 감소되면서도, 휘도가 매우 향상된 것이다.
본 발명의 녹색발광 형광체는 대체로 다음 두가지 방법에 의해 제조될 수 있다. 그러나 본 발명의 형광체 제조방법이 다음으로만 한정되는 것은 아니다.
첫번째 방법에 의하면, 먼저 탄산칼슘(CaCO3), 산화규소(SiO2) 및 산화유로퓸(Eu2O3)을 각각 적정 비율로 취하고, 이를 염화캄슘(CaCl2), 염화암모늄(NH4Cl)과 같이 염소를 포함하는 화합물과 혼합한다. 혼합물을 약500∼600℃에서 약2∼3시간 동안 1차 소성하여 균일한 상을 얻는다. 소성물은 분쇄한후, 세정한다. 유로퓸을 2가 상태로 환원시키기 위해 중성 또는 환원성분위기하, 바람직하게는 5% 수소분위기하, 약800∼1000℃의 온도 범위에서 2차 소성하면 본 발명의 Ca10Si6O21Cl2:Eu 형광체가 얻어진다.
두번째 방법은 다음과 같다. CaCO3, SiO2, Eu2O3를 혼합하고 중성 또는 환원분위기하, 바람직하게는 5% 수소분위기하, 약1150∼1250℃ 온도 범위에서 1차 소성한다. 1차 소성물의 상은 Ca3Si2O7이다. 이 1차 소성물 3몰과 CaCl2, NH4Cl과 같이 염소를 포함하는 화합물 2 내지 5몰을 혼합하여 중성 또는 환원분위기하, 바람직하게는 5% 수소분위기하, 약800∼1000℃ 온도 범위에서 2차 소성하면 본 발명에 따른 Ca10Si6O21Cl2:Eu 상을 갖는 형광체가 제조된다.
바람직하게는 상기 두번 소성된 생성물을 중성 또는 환원분위기하, 바람직하게는 5% 수소분위기하, 약 900℃에서 약2시간 동안 다시 소성하여 제조할 수도 있다.
이하, 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명하기로 한다.
[실시예 1]
CaCO33몰, SiO22몰, Eu2O30.01몰을 건식으로 혼합하여 5% 수소분위기하, 1250℃에서 2시간 동안 1차 소성하였다. 1차 소성물(Ca3Si2O7) 3몰과 CaCl23몰을 균일하게 혼합하여 5% 수소분위기하, 800℃에서 3시간 동안 2차 소성하였다. 이 때 Ca10Si6O21Cl2:Eu2+가 얻어졌다. 이를 세정하고 분쇄한 다음 5%의 수소분위기하, 900℃에서 2시간 동안 다시 소성하였다.
[실시예 2]
CaCO311몰, SiO26몰, Eu2O30.1몰, NH4Cl 2몰을 혼합하여 5% 수소분위기하, 500℃에서 3시간 동안 1차 소성하였다. 1차 소성물을 분쇄한 후 세정하고, 5% 수소분위기하, 850℃에서 2차 소성하여 본 발명의 형광체를 수득하였다.
[실시예 3]
CaCO39몰, SiO26몰, Eu2O30.001몰, CaCl25몰을 균일하게 혼합하여 600℃에서 3시간 동안 1차 소성하였다. 1차 소성물을 분쇄한 후 5% 수소분위기하, 900℃에서 2시간 동안 2차 소성하여 본 발명의 형광체를 수득하였다.
제1도에 종래의 형광체(A; Ca2SiO4·CaCl2:Eu) 및 본 발명에 따른 형광체(B; Ca10Si6O21Cl2:Eu)의 XRD데이타를 비교하여 나타내었다. 도면으로부터 이들은 전혀 다른 구조를 갖고 있음을 확인할 수 있다.
그리고 본 발명 형광체와 종래 형광체의 특성을 비교하기 위하여 실시예1에 따라 제조된 형광체(a)와 종래 Ca2SiO4·CaCl2:Eu 형광체(b)의 휘도를 측정하여 제2도에 나타내었다.
도면으로부터, 본 발명의 새로운 형광체가 종래 Ca2SiO4·CaCl2:Eu 형광체보다 월등하게 향상된(거의 200% 향상) 휘도 효과를 나타냄을 알 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 형광체는 새로운 조성을 갖는 녹색발광 형광체로서, 휘도가 매우 높고, 음극선 뿐아니라 수은선 253.7nm 및 365nm에 모두 발광하기 때문에 할로겐 램프나 음극선광등에 모두 이용할 수 있는 것이다.

Claims (4)

  1. 유로퓸을 부활제로 하고, 칼슘클로로실리케이트를 모체로 하는 Ca10Si6O21Cl2:Eu 녹색발광 형광체.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 부활제 Eu의 양이 모체의 양을 기준으로 하여 0.0001 내지 0.8몰%인 것을 특징으로 하는 녹색발광 형광체.
  3. 제 1 항에 있어서, 염소화합물을 포함하는 원료 혼합물을 혼합하여 500∼600℃ 온도 범위에서 2∼3시간 동안 1차 소성한 후, 얻어진 소성물을 중성 또는 환원성분위기하, 800∼900℃ 온도 범위에서 2차 소성하는 단계를 포함하는 방법에 따라 제조되는 것을 특징으로 하는 녹색발광 형광체.
  4. 제 1 항에 있어서, 염소화합물을 제외한 원료 혼합물을 1150∼1250℃ 온도범위에서 1차 소성후, 이 소성물에 염소화합물을 혼합하여 800∼1000℃ 온도범위에서 2차 소성하는 단계를 포함하는 방법에 따라 제조되는 것을 특징으로 하는 녹색발광 형광체.
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