KR100323403B1 - Process for Preparing Oxidized Fluorescent Particles Evolving Blue Light by Spray Pyrolysis - Google Patents
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Abstract
본 발명은 원하는 조성의 혼합 용액을 미세한 액적으로 분무시키고, 건조와 열분해에 의해 미분체를 제조하는 분무열분해법에 의한 플라즈마 디스플레이, 전계방출형 디스플레이 및 음극선관(CRT)과 램프 등에 널리 사용될 수 있는 다성분계 푸른색 발광 산화물 형광체의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에서는 제조하려는 다성분계 산화물 형광체의 양론비에 맞도록 각 모체(host) 및 전기 모체에 도핑물질로 들어가는 활성제(activator)를 증류수에 용해시켜 전구체 용액을 제조한 다음, 필터액적 발생장치(filter expansion aerosol generator, FEAG) 또는 초음파 분무열분해장치를 이용하여 액적을 분무시키고 나서, 반응기 안으로 들어온 액적을 건조-분해-반응-결정화 반응시켜 형광체 입자로 전환시키고, 열처리 등의 후처리 공정을 통해 결정화 및 활성화시킴으로써 다성분계 푸른색 발광 산화물 형광체를 제조한다. 본 발명에 의하면, FEAG 또는 초음파 분무열분해장치를 이용하는 분무열분해법에 의해 고온에서의 장시간 열처리를 거치더라도 완벽한 구형을 유지하면서 입자들간의 응집이 전혀 없는 결정화도와 발광특성이 우수한 다성분계 푸른색 발광 산화물 형광체를 제조할 수 있다.The present invention can be widely used in plasma displays, field emission displays and cathode ray tubes (CRTs) and lamps by spray pyrolysis, which sprays a mixed solution of a desired composition into fine droplets and prepares fine powders by drying and pyrolysis. A method for producing a multicomponent blue light emitting oxide phosphor. In the present invention, the precursor solution is prepared by dissolving an activator entering a doping material in each host and the electric matrix in distilled water so as to meet the stoichiometric ratio of the multi-component oxide phosphor to be prepared, and then a filter droplet generator. expansion aerosol generator (FEAG) or an ultrasonic spray pyrolysis apparatus, and then spray the droplets into the reactor by drying-decomposing-reaction-crystallization and converting them into phosphor particles, and crystallization and By activating, a multicomponent blue light emitting oxide phosphor is prepared. According to the present invention, a multi-component blue light emitting oxide having excellent crystallinity and luminescent properties with no agglomeration between particles while maintaining a perfect spherical shape even after long-term heat treatment at high temperature by spray pyrolysis using FEAG or ultrasonic spray pyrolysis. Phosphors can be prepared.
Description
본 발명은 분무열분해법에 의한 다성분계 푸른색 발광 산화물 형광체의 제조방법에 관한 것이다. 좀 더 구체적으로, 본 발명은 원하는 조성의 혼합 용액을 미세한 액적으로 분무시키고, 건조와 열분해에 의해 미분체를 제조하는 분무열분해법에 의한 플라즈마 디스플레이, 전계방출형 디스플레이 및 음극선관(CRT)과 램프 등에 널리 사용될 수 있는 다성분계 푸른색 발광 산화물 형광체의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a multicomponent blue light emitting oxide phosphor by spray pyrolysis. More specifically, the present invention provides a plasma display, field emission display, cathode ray tube (CRT) and lamp by spray pyrolysis, which sprays a mixed solution of a desired composition into fine droplets and prepares fine powders by drying and pyrolysis. The present invention relates to a method for producing a multicomponent blue light emitting oxide phosphor which can be widely used.
디스플레이 및 램프용 형광체로는 주로 ZnS, CdS, ZnCdS 등과 같은 모체(host)에 귀금속이 도핑(doping)된 황화물 형광체들이 사용되어 왔다. 이들 황화물 형광체는 수십년동안 연구되면서 발전을 거듭하여, 현재는 더 이상의 효율 증가를 얻기 힘든 수준에까지 효율향상이 이루어졌다. 따라서, 몇년 전까지만 해도 이들 형광체에 대한 연구는 극히 일부의 연구 집단에 의해 이루어져 왔다.As phosphors for displays and lamps, sulfide phosphors doped with a noble metal in a host such as ZnS, CdS, ZnCdS, etc. have been mainly used. These sulfide phosphors have been studied for decades and have evolved to the point where efficiency is now improved to a level where no further increase in efficiency is possible. Thus, until a few years ago, research on these phosphors had been done by very few research groups.
그러나, 최근들어 고화질 텔레비젼(HDTV: high definition television)에 대한 관심이 높아지면서, 이에 상응하는 디스플레이의 개발도 활기를 되찾고 있다. 그 대표적인 디스플레이가 최근에 각광받는 플라즈마 디스플레이(plasma display, PDP)로 대표되는 평판 디스플레이 및 전계방출형 디스플레이(field emission display, FED)이다. 이들 평판 및 전계방출형 디스플레이는 종래의 디스플레이와는 달리, 가볍고 두께가 얇은 특성으로 인하여, 벽걸이형 TV, 컴퓨터, 캠코더 및 자동항법장치 등 여러 분야에서의 응용 가능성을 내포하고 있어, 많은 관심 및 연구의 대상이 되고 있다. 이때, 종래의 음극선관(CRT) 디스플레이에서는 황화물 형광체가 우수한 발광특성을 가지고 있으므로 문제가 없었으나, 평판 디스플레이 및전계방출형 디스플레이에서는 종래의 황화물 형광체를 사용하는데 어려움이 있어왔다. 즉, 평판 디스플레이 및 전계방출형 디스플레이는 고진공하에서 형광체들이 발광을 하기 때문에, 종래의 황화물 형광체를 사용하는 경우에는 황화물의 분해에 의한 진공도 저하 및 성능저하의 문제점이 발생하였다. 황화물 형광체와는 달리, 산화물 형광체의 경우는 디스플레이에서 발광을 위한 에너지원인 자외선이나 전자빔에 매우 안정하기 때문에, 평판 디스플레이용 형광체로 사용되고 있는 바, 그 대표적인 예가 알루미늄산염(aluminate), 규산염 (silicate), 티탄산염(titanate) 또는 붕산염(borate) 등이다.However, as interest in high definition television (HDTV) has recently increased, development of corresponding displays has been revived. Representative displays are flat panel displays and field emission displays (FEDs) which are recently represented by plasma displays (PDPs). Unlike conventional displays, these flat panel and field emission displays have the potential to be applied in various fields such as wall-mounted TVs, computers, camcorders, and auto navigation devices due to their light and thin characteristics. It becomes the target of. In the conventional cathode ray tube (CRT) display, since the sulfide phosphor has excellent light emission characteristics, there is no problem. However, in the flat panel display and the field emission display, there is a difficulty in using the conventional sulfide phosphor. That is, since the flat panel display and the field emission display emit light under high vacuum, when a conventional sulfide phosphor is used, problems such as a decrease in vacuum degree and a decrease in performance due to decomposition of sulfides occur. Unlike sulfide phosphors, oxide phosphors are very stable to ultraviolet rays or electron beams, which are energy sources for luminescence in displays, and thus are used as flat panel phosphors. Examples thereof include aluminates, silicates, Titanate or borate.
한편, 모든 디스플레이나 램프에 있어서, 푸른색을 내는 형광체의 특성이 떨어지기 때문에 전체적인 제품의 질을 떨어뜨리는 문제점들을 가지고 있다. 최근에 디스플레이나 램프용 푸른색 발광 형광체로서 많이 연구되어지고 있는 것이 BaxMgyAlzOm:Eu2+구조를 가지는 알루미늄산염(aluminate) 계열의 형광체들이다(이때, x, y, z 및 m은 각 원소의 변수를 나타낸다). 이러한 구조를 가지는 형광체는 각각의 조성 변화에 따라 그 특성이 다양하게 변하기 때문에, 적용하고자 하는 분야에 적합하도록 많은 연구가 진행되어지고 있다.On the other hand, in all displays or lamps, since the characteristics of the blue-emitting phosphor is inferior, there is a problem of degrading the overall product quality. Recently, blue light emitting phosphors for displays and lamps have been studied abundantly in aluminate-based phosphors having a Ba x Mg y Al z O m : Eu 2+ structure (where x, y, z and m represents the variable of each element). Since phosphors having such a structure vary in their composition according to each composition change, many studies have been conducted to suit the field to be applied.
현재, 이러한 푸른색 발광의 산화물 형광체 제조에 있어서는 대부분 고상법에 의해 제조되고 있다. 고상법에서는 각각의 구성 성분들의 산화물을 혼합하고 반복되는 고온열처리 및 분쇄공정을 거쳐 최종적으로 원하는 다성분 산화물 형광체를 제조하므로, 고상법으로 순수한 조성을 얻기 위해서는 고온과 장시간의 공정을 거쳐야 한다. 또한, 반복되는 열처리 및 분쇄과정을 거치면서 형광체 입자에 불순물이 함유될 수 있으며, 이 방법으로 제조되는 입자들은 일반적으로 크기가 수마이크론에 해당되며 표면이 거칠고 형태가 불균일하다. 특히, 위의 알루미늄산염 계열의 푸른색 발광 형광체들은 일반적인 열처리 공정에 의해서는 판상의 형태로 결정이 성장하기 때문에, 고상법이나 액상법에 의해 제조되어지는 입자들은 대부분 판상의 형태를 가지게 되나, 판상을 가지는 형광체 입자들은 디스플레이나 램프를 구성하기 위해서 슬러리를 형성시켜 기판에 도포시킬 때 많은 문제점들을 일으킨다. 따라서, 판상의 결정 성장 특성을 억제시키면서 구상을 유지시키고, 좋은 결정을 가지는 입자를 얻기 위한 새로운 제조 공정이 요구되었다. 또한, 이에 따라, 평판 디스플레이, 전계방출형 디스플레이 및 종래의 음극선관(CRT)과 램프를 모두 포함하는 범용 디스플레이용으로 널리 사용될 수 있는, 크기와 형태가 균일하며 우수한 발광특성을 가지는 푸른색 발광을 하는 산화물 형광체를 보다 간단한 공정으로 제조할 수 있는 방법을 개발해야 할 필요성이 끊임없이 대두되어 왔다.At present, most of these blue light-emitting oxide phosphors are produced by a solid phase method. In the solid phase method, the oxides of the respective components are mixed, and the desired multicomponent oxide phosphor is finally manufactured through repeated high temperature heat treatment and pulverization. Therefore, in order to obtain a pure composition by the solid phase method, a high temperature and a long process must be performed. In addition, impurities may be contained in the phosphor particles through repeated heat treatment and pulverization processes, and particles prepared by this method generally correspond to several microns in size, and have a rough surface and irregular shape. In particular, since the above-mentioned aluminate-based blue light emitting phosphors grow crystals in the form of a plate by a general heat treatment process, most of the particles produced by the solid state method or the liquid phase method have a plate shape. Phosphor particles have many problems when applied to a substrate by forming a slurry to form a display or a lamp. Therefore, a new manufacturing process has been required to maintain spherical shape while suppressing plate-shaped crystal growth characteristics and to obtain particles having good crystals. In addition, blue light emission with uniform size and shape and excellent light emission characteristics, which can be widely used for flat panel displays, field emission displays, and general-purpose displays including both conventional cathode ray tubes (CRTs) and lamps, is achieved. There is a constant need to develop a method for producing an oxide phosphor in a simpler process.
이에, 본 발명자들은 균일한 크기와 형태를 가지는 산화물 형광체의 효율적인 제조방법을 개발하고자 예의 연구 노력한 결과, 액적발생장치(FEAG: filter expansion aerosol generator), 초음파 또는 공기노즐과 같은 액적 발생 장치들을 이용하여 혼합 용액을 미세한 액적으로 분무시키고, 건조와 열분해에 의해 미분체를 제조하는 분무열분해법을 적용시켰을 때, 구형의 응집이 없는 균일한 형태로 결정화도 및 발광특성이 우수한 푸른색 발광을 하는 알루미늄산염(aluminate) 계열의 다성분계 산화물 형광체를 제조할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하게 되었다.Accordingly, the present inventors have diligently researched to develop an efficient method for producing an oxide phosphor having a uniform size and shape. As a result, the present inventors have used droplet generators such as filter expansion aerosol generators (FEAG), ultrasonic waves or air nozzles. When the mixed solution is sprayed into fine droplets and spray pyrolysis method for preparing fine powders by drying and pyrolysis is applied, aluminate having blue crystals having excellent crystallinity and luminescence properties in a uniform form without spherical aggregation ( It was confirmed that the multi-component oxide phosphor of the aluminate series can be manufactured, and thus, the present invention was completed.
결국, 본 발명의 주된 목적은 분무열분해법에 의해 수득될 수 있는 다성분계푸른색 발광 산화물 형광체의 제조방법을 제공하는 것이다.After all, the main object of the present invention is to provide a method for producing a multicomponent blue light emitting oxide phosphor which can be obtained by spray pyrolysis.
본 발명의 다른 목적은 전기 방법에 의해 제조된 다성분계 푸른색 발광 산화물 형광체를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a multi-component blue light emitting oxide phosphor prepared by the electric method.
도 1은 필터액적 발생장치(filter expansion aerosol generator, FEAG)의 구성을 모식적으로 나타낸 그림이다.1 is a diagram schematically showing the configuration of a filter expansion aerosol generator (FEAG).
도 2는 초음파 분무열분해장치의 구성을 모식적으로 나타낸 그림이다.2 is a diagram schematically showing the configuration of an ultrasonic spray pyrolysis device.
도 3은 초음파 분무열분해법에 의해 900℃에서 제조된 BaMgAl14O22:Eu2+입자를 1400℃에서 열처리한 입자의 전자현미경 사진이다.FIG. 3 is an electron micrograph of particles of BaMgAl 14 O 22 : Eu 2+ particles prepared at 900 ° C. by ultrasonic spray pyrolysis at 1400 ° C. FIG.
도 4는 초음파 분무열분해법에 의해 1300℃에서 제조된 BaMgAl14O22:Eu2+입자를 1400℃에서 열처리한 입자의 전자현미경 사진이다.4 is an electron micrograph of particles of BaMgAl 14 O 22 : Eu 2+ particles prepared at 1300 ° C. by ultrasonic spray pyrolysis at 1400 ° C. FIG.
도 5는 초음파 분무열분해법에 의해 900℃에서 제조된 BaMgAl14O22:Eu2+입자를 1400℃에서 열처리한 입자의 X선 회절분석 결과이다.FIG. 5 shows the results of X-ray diffraction analysis of BaMgAl 14 O 22 : Eu 2+ particles prepared at 900 ° C. by ultrasonic spray pyrolysis.
도 6은 FEAG 공정을 이용하여 900℃에서 제조된 BaMgAl14O22:Eu2+입자를 1400℃에서 열처리한 입자의 전자현미경 사진이다.6 is an electron micrograph of particles of BaMgAl 14 O 22 : Eu 2+ particles prepared at 900 ° C. by heat treatment at 1400 ° C. using the FEAG process.
도 7은 초음파 분무열분해법에 의해 600℃에서 제조된 BaMg2Al16O27:Eu2+입자를 1400℃에서 열처리한 입자의 전자현미경 사진이다.7 is an electron micrograph of particles of BaMg 2 Al 16 O 27 : Eu 2+ particles prepared at 600 ° C. by ultrasonic spray pyrolysis at 1400 ° C. FIG.
도 8은 초음파 분무열분해법에 의해 900℃에서 제조된 BaMg2Al16O22:Eu2+입자를 1400℃에서 열처리한 입자의 전자현미경 사진이다.8 is an electron micrograph of particles of BaMg 2 Al 16 O 22 : Eu 2+ particles prepared at 900 ° C. by ultrasonic spray pyrolysis at 1400 ° C.
도 9는 초음파 분무열분해법에 의해 900℃에서 제조된 BaMg2Al16O22:Eu2+입자를 1400℃에서 열처리한 입자의 X선 회절분석 결과이다.FIG. 9 is an X-ray diffraction analysis of BaMg 2 Al 16 O 22 : Eu 2+ particles prepared at 900 ° C. by ultrasonic spray pyrolysis.
도 10은 FEAG 공정을 이용하여 900℃에서 제조된 BaMg2Al16O27:Eu2+입자를1400℃에서 열처리한 입자의 전자현미경 사진이다.10 is an electron micrograph of particles of BaMg 2 Al 16 O 27 : Eu 2+ particles prepared at 900 ° C. by heat treatment at 1400 ° C. using the FEAG process.
도 11은 초음파 분무열분해법에 의해 600℃에서 제조된 Ba0.91Al12O12:Eu2+입자를 1400℃에서 열처리한 입자의 전자현미경 사진이다.FIG. 11 is an electron micrograph of particles of Ba 0.91 Al 12 O 12 : Eu 2+ particles prepared at 600 ° C. by ultrasonic spray pyrolysis at 1400 ° C. FIG.
도 12는 초음파 분무열분해법에 의해 900℃에서 제조된 Ba0.91Al12O12:Eu2+입자를 1400℃에서 열처리한 입자의 전자현미경 사진이다.12 is an electron micrograph of particles of Ba 0.91 Al 12 O 12 : Eu 2+ particles prepared at 900 ° C. by ultrasonic spray pyrolysis at 1400 ° C.
도 13은 초음파 분무열분해법에 의해 900℃에서 제조된 Ba0.91Al12O12:Eu2+입자를 1400℃에서 열처리한 입자의 X선 회절분석 결과이다.FIG. 13 shows the results of X-ray diffraction analysis of Ba 0.91 Al 12 O 12 : Eu 2+ particles prepared at 900 ° C. by ultrasonic spray pyrolysis.
도 14는 초음파 분무열분해법에 의해 900℃에서 제조된 BaMgAl10O17:Eu2+입자를 1400℃에서 열처리한 입자의 전자현미경 사진이다.FIG. 14 is an electron micrograph of particles obtained by thermally treating BaMgAl 10 O 17 : Eu 2+ particles prepared at 900 ° C. by ultrasonic spray pyrolysis at 1400 ° C. FIG.
본 발명의 다성분계 푸른색 발광 산화물 형광체는 분무열분해장치로서 필터액적 발생장치(filter expansion aerosol generator, FEAG) 또는 초음파 분무열분해장치를 사용하여 제조될 수 있다(참조: 도 1 및 도 2). 필터액적 발생장치(FEAG)는 종래의 다른 액적 발생장치들과 달리 저압에서 액적을 발생시키는 특성을 가지고 있으며, 연속적인 용액 공급을 위한 공기 노즐(pneumatic nozzle); 압력계; 유리, 금속, 고분자 또는 세라믹으로 제조될 수 있는 다공성 필터(filter); 입자형성 반응을 위한 고온 반응기(furnace, 관형 반응기); 제조된 입자를 회수하기 위한 입자 회수 장치(particle collector); 액체 질소 트랩; 및, 시스템 내부를 진공으로 만들기 위한 진공 펌프로 구성된다(참조: 대한민국특허 제144599호, 도 1). 또한, 초음파 분무열분해장치의 경우는 원료용액의 이송을 위한 페리스탈틱 펌프(peristaltic pump), 유량계, 미세한 액적을 발생시키는 초음파 액적 분무장치(ultrasonic nebulizer); 입자형성 반응을 위한 고온 반응기(관형 반응기); 및, 전기 집진기(electrostatic precipitator), 물 트랩(cold trap), 펌프, 유량계 및 필터를 포함하는 전기집진식 입자회수 장치로 구성된다(참조: 도 2).The multi-component blue light emitting oxide phosphor of the present invention can be prepared using a filter expansion aerosol generator (FEAG) or an ultrasonic spray pyrolysis apparatus as a spray pyrolysis apparatus (see FIGS. 1 and 2). The filter droplet generator FEAG has a characteristic of generating droplets at low pressure, unlike other conventional droplet generators, and includes a pneumatic nozzle for continuous solution supply; pressure gauge; Porous filters, which may be made of glass, metal, polymer or ceramic; High temperature reactor (furnace, tubular reactor) for particle formation reaction; A particle collector for recovering the produced particles; Liquid nitrogen traps; And a vacuum pump for vacuuming the inside of the system (see Korean Patent No. 144599, FIG. 1). In addition, the ultrasonic spray pyrolysis apparatus includes a peristaltic pump (peristaltic pump), a flow meter, an ultrasonic droplet nebulizer (ultrasonic nebulizer) for generating fine droplets for the transport of the raw material solution; High temperature reactor (tubular reactor) for particle formation reaction; And an electrostatic precipitator, including an electrostatic precipitator, a cold trap, a pump, a flow meter, and a filter (see FIG. 2).
본 발명에서는 제조하려는 다성분계 형광체의 양론비에 맞도록 각 모체(host) 및 전기 모체를 도핑하는 활성제(activator)를 증류수 또는 알코올에 용해시켜 전구체를 제조한 다음, FEAG 또는 초음파 분무열분해장치를 이용하여 액적을 분무시키고 나서, 반응기 안으로 들어온 액적을 건조-분해-반응-결정화의 과정을 거쳐 입자로 전환시키고, 가열 등의 후처리 공정을 통해 결정화 및 활성화시킴으로써, BaxMgyAlzOm:Eu2+(이때, 0.9<x<1.3, 1<y<2, 10<z<22이며; 및, m은 x, y, 및 z의 값과 연속되는 반응에 따라 임의의 값으로 결정되어진다) 구조를 가지는 알루미늄산염 (aluminate) 계열의 푸른색 발광 산화물 형광체 입자들을 제조할 수 있으며, 이때, x, y 및 z의 몰비및 전체적인 반응에 따라서 변수인 m의 값이 임의로 결정된다.In the present invention, a precursor is prepared by dissolving an activator doping each host and the electric matrix in distilled water or alcohol to meet the stoichiometric ratio of the multi-component phosphor to be prepared, and then using FEAG or ultrasonic spray pyrolysis apparatus. By spraying the droplets, and then converting the droplets introduced into the reactor into particles through a process of dry-decomposition-reaction-crystallization, and crystallization and activation through a post-treatment process such as heating, thereby providing Ba x Mg y Al z O m : Eu 2+ , where 0.9 <x <1.3, 1 <y <2, 10 <z <22; and m is determined to be an arbitrary value depending on the reaction that is continuous with the values of x, y, and z Aluminate-based blue light emitting oxide phosphor particles having a structure can be prepared, and the value of variable m is arbitrarily determined according to the molar ratio of x, y and z and the overall reaction.
이하, 본 발명의 FEAG 및 초음파 분무열분해장치를 이용한 분무열분해법에 의하여 다성분계 푸른색 발광 산화물 형광체를 제조하는 방법을 공정별로 나누어 보다 구체적으로 설명하고자 한다.Hereinafter, a method of manufacturing a multi-component blue light emitting oxide phosphor by spray pyrolysis using the FEAG and ultrasonic spray pyrolysis apparatus of the present invention will be described in more detail.
제 1공정: 형광체 입자 전구체의 수득 First Step : Obtaining a Phosphor Particle Precursor
분무열분해법으로 제조하려는 다성분계 푸른색 발광 산화물 형광체의 양론비에 맞도록 각각의 원료성분을 증류수에 용해시켜 전구체 용액을 제조한다. 이때, 각 원료성분은 모체(host) 및 전기 모체에 도핑물질로 들어가는 활성제(activator)로 구성되며, 이들은 증류수에 잘 용해되는 금속의 염, 즉, 금속의 질산염(nitrate), 초산염(acetate) 또는 염화물(chloride) 등을 사용하며, 바람직하게는 질산염을 사용한다. 모체로는 바륨(barium, Ba), 마그네슘(magnesium, Mg) 및 알루미늄(aluminum, Al)의 수용성염이 사용되고, 활성제로는 유로피움(europium, Eu)의 수용성염이 사용된다. 이들을 혼합할 시에는 다성분계 푸른색 발광 산화물 형광체(BaxMgyAlzOm:Eu2+(이때, 0.9<x<1.3, 1<y<2, 10<z<22이며; 및, m은 x, y, 및 z의 값과 연속되는 반응에 따라 임의의 값으로 결정되어진다))의 양론비에 맞도록 바륨, 마그네슘 및 알루미늄의 수용성염을 바륨의 수용성염 0.9 내지 1.3; 마그네슘의 수용성염 1 내지 2; 및, 알루미늄의 수용성염 10 내지 22인 몰비 및 유로피움의 수용성염을 마그네슘 수용성염의 1 내지 100몰%가 되도록 하는 조성으로 증류수에 용해시켜 형광체 입자 전구체 용액을 수득한다. 전구체 용액의 농도에 따라 제조되는 형광체 입자의 크기가 결정되기 때문에, 원하는 크기의 입자를 제조할 수 있도록 전구체 용액의 농도를 선택하는데, 바람직하게는 0.02 내지2.0M 범위의 농도가 좋으며, 용액의 농도를 0.02M에서 2M 사이에서 변화시켜가면서 입자의 크기조절에 의한 최적의 발광특성을 얻을 수 있게 된다.Precursor solutions are prepared by dissolving each raw material component in distilled water so as to meet the stoichiometric ratio of the multicomponent blue light emitting oxide phosphor to be prepared by spray pyrolysis. In this case, each raw material is composed of an activator that enters the host and the electric matrix as a doping material, and these are salts of metals that are well dissolved in distilled water, that is, nitrates, acetates or salts of the metals. Chloride and the like, and preferably nitrate. As the mother, a water-soluble salt of barium (Ba), magnesium (magnesium, Mg), and aluminum (aluminum, Al) is used, and a water-soluble salt of europium (Europium, Eu) is used as an activator. When mixing them, the multi-component blue light emitting oxide phosphor (Ba x Mg y Al z O m : Eu 2+ (where 0.9 <x <1.3, 1 <y <2, 10 <z <22; and m) Is determined to be an arbitrary value depending on the subsequent reaction with the values of x, y, and z) to suit the stoichiometric ratio of barium, magnesium and aluminum to the water-soluble salts of barium 0.9 to 1.3; Water-soluble salts of magnesium 1 to 2; And dissolving the molar ratio of the water-soluble salt of aluminum 10-22 and the water-soluble salt of europium in distilled water in a composition such that the water-soluble salt is 1-100 mol% of the magnesium water-soluble salt to obtain a phosphor particle precursor solution. Since the size of the phosphor particles to be produced is determined according to the concentration of the precursor solution, the concentration of the precursor solution is selected to produce particles of a desired size. Preferably, the concentration is in the range of 0.02 to 2.0M. While changing from 0.02M to 2M it is possible to obtain the optimum light emission characteristics by controlling the size of the particles.
제 2공정: 분무열분해장치를 이용한 액적의 분무 2nd process : spraying droplets using a spray pyrolysis apparatus
제조된 형광체 입자의 전구체 용액을 200 내지 1700℃의 고온을 유지시켜, FEAG에서는 다공성 필터를, 초음파 분무열분해장치에서는 분무장치(nebulizer)를 이용하여 기상에서 형광체를 결정화하여 안정화시킴으로써, 직경 5 내지 20㎛, 바람직하게는 약 10㎛ 내외의 액적을 발생시킨다. 이때, FEAG에 의하는 경우, 운반기체로 사용되는 공기의 유량을 600L/min으로 하여 길이 80cm, 내경 100mm의 1000℃까지 온도를 상승시킬 수 있는 관형반응기 내로 들어가게 되며, 초음파 분무열분해장치에 의하는 경우, 운반기체로 사용되는 질소 및 공기의 유속을 0.1L/min 내지 15L/min으로 하여, 연속공정에 의해 길이 1m, 내경 50mm의 1700℃까지 온도를 상승시킬 수 있는 관형반응기 내로 들어가게 된다.The precursor solution of the prepared phosphor particles was maintained at a high temperature of 200 to 1700 ° C., and the crystals were stabilized by crystallizing the phosphor in the gas phase by using a porous filter in the FEAG and a nebulizer in the ultrasonic spray pyrolysis apparatus. Droplets of about 10 μm, preferably about 10 μm are generated. At this time, by the FEAG, the flow rate of the air used as the carrier gas is 600L / min to enter into the tubular reactor that can raise the temperature to 1000 ℃ of 80cm in length, 100mm in inner diameter, by the ultrasonic spray pyrolysis device In this case, the flow rate of nitrogen and air used as the carrier gas is 0.1L / min to 15L / min, and enters into the tubular reactor capable of raising the temperature to 1700 ℃ of 1m length, 50mm inner diameter by a continuous process.
제 3공정: 반응기를 통한 형광체 입자의 생성 Third step : generation of phosphor particles through the reactor
반응기 내로 들어온 액적은 건조, 분해, 반응 및 결정화의 과정을 거쳐 형광체 입자로 전환된다. 이때, 건조는 액적에 포함된 수분이 증발되어 고체의 입자로 변환되는 과정이고, 분해는 고체로 상변이된 입자 내부에 존재하는 질소나 탄소 성분들이 NO2나 CO2의 가스로 방출되는 과정이며, 반응은 금속성분들, 예를 들어, Ba, Mg, Al 등이 산소와 결합하여 산화물로 전환하는 과정으로, 반응이 완료된 산화물들이 규칙적으로 재배열되는 결정화를 통하여 입자로 전환된다. FEAG의 경우 0.01초 내에, 초음파 분무열분해장치의 경우 수 초 이내에 이 모든 반응이 동시적으로 완료된다.Droplets entering the reactor are converted into phosphor particles through drying, decomposition, reaction and crystallization. At this time, drying is a process in which water contained in the droplets is evaporated and converted into solid particles, and decomposition is a process in which nitrogen or carbon components present in the phase-transformed particles are released as gases of NO 2 or CO 2 . The reaction is a process in which metal components, for example, Ba, Mg, Al, and the like are combined with oxygen and converted into oxides, and are converted into particles through crystallization in which the completed oxides are regularly rearranged. All these reactions are completed simultaneously in 0.01 seconds for FEAG and within several seconds for ultrasonic spray pyrolysis.
제 4공정: 형광체 입자의 결정화와 활성화를 위한 후처리 Fourth step : post-treatment for crystallization and activation of phosphor particles
반응기 내에서의 체류시간이 짧거나 저온에서 제조한 경우, 예를 들어 BaMgAl10O17:Eu2+형광체 입자를 1초보다 체류시간이 짧거나, 1200℃ 보다 낮은 온도에서 제조하는 경우, 결정화 및 활성화를 위한 후처리 공정이 필요하다. 이때, 후처리 공정은 전기 제 3공정에서 수득한 형광체 입자를 1000 내지 1700℃의 온도에서 30분내지 12시간동안 가열하여 수행되며, 활성화가 끝난 입자들의 푸른색 발광을 위하여 다시 5 내지 45%의 수소/질소 혼합가스하 및 1000 내지 1700℃의 온도에서 30분 내지 12시간동안 가열한다. 일반적으로, 후처리 온도나 처리 시간에 따라 발광효율이 현격하게 변화하며, 분무열분해법으로 제조된 형광체는 다른 방법으로 제조된 형광체 보다 낮은 온도와 짧은 후처리 시간으로도 충분한 발광특성을 나타낸다. 또한, 열처리를 통해서 얻어진 입자들이 푸른색 발광을 하도록 하기 위해서는 수소 분위기하에서 열처리를 거쳐주면 활성제인 Eu가 3+에서 2+로 전환된다.When the residence time in the reactor is short or prepared at low temperature, for example, when BaMgAl 10 O 17 : Eu 2+ phosphor particles are produced at a residence time shorter than 1 second or at a temperature lower than 1200 ° C., crystallization and There is a need for a post treatment process for activation. At this time, the post-treatment process is carried out by heating the phosphor particles obtained in the third process at a temperature of 1000 to 1700 ℃ for 30 minutes to 12 hours, again 5 to 45% for the blue light emission of the activated particles Heated under hydrogen / nitrogen mixed gas and at a temperature of 1000-1700 ° C. for 30 minutes to 12 hours. In general, the luminous efficiency varies considerably according to the post-treatment temperature or the treatment time, and the phosphor prepared by spray pyrolysis shows sufficient light emission characteristics even at a lower temperature and a shorter post treatment time than the phosphor prepared by other methods. In addition, in order for the particles obtained through the heat treatment to emit blue light, Eu, an active agent, is converted from 3+ to 2+ when the heat treatment is performed in a hydrogen atmosphere.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. These examples are only for illustrating the present invention in more detail, it will be apparent to those skilled in the art that the scope of the present invention is not limited by these examples in accordance with the gist of the present invention.
실시예 1: BaMgAl14O22:Eu2+형광체의 제조 Example 1 Preparation of BaMgAl 14 O 22 : Eu 2+ Phosphors
전구체 용액은 바륨(barium, Ba), 마그네슘(magnesium, Mg) 및 알루미늄(aluminum, Al)의 질산염을 1:1:14의 몰비로 증류수에 용해시키고, 유로피움(europium, Eu)의 질산염의 도핑 농도는 최적의 발광을 내는 농도로 고정하여 첨가하여 만들었으며, 전구체 용액의 총농도를 0.01에서 2M로 변화시키면서 입자의 크기 및 형태의 변화를 고찰하였다. 혼합용액을 미세한 액적으로 분무시키는 액적발생 장치로는 FEAG 또는 초음파 분무장치를 사용하였으며, 분무열분해 온도는 액적들이 충분히 건조되는 온도에서부터 1700℃로 변화시켰고, 제조된 입자들은 결정화와 도핑물질의 활성화를 위하여 관형반응기에서 제조된 입자들의 온도를 1000℃에서 1500℃로 변화시키면서 30분 내지 12시간 동안 열처리하여 입자의 결정화도, 형태 및 광학적인 특성들을 관찰하였으며, 열처리를 거친 입자들은 푸른색 발광을위해서 다시 25%의 질소/수소 혼합가스 분위기하의 관형반응로에서 1200℃의 온도로 3시간 동안 열처리 과정을 다시 거쳤다.The precursor solution dissolves nitrates of barium (Ba), magnesium (Mg) and aluminum (Aluminum, Al) in distilled water in a molar ratio of 1: 1: 14, and dope nitrates of europium (Eu). The concentration was made by adding fixed to the concentration that gives the best light emission, and the change in the size and shape of the particles was investigated while changing the total concentration of the precursor solution from 0.01 to 2M. FEAG or ultrasonic nebulizer was used as a droplet generator to spray the mixed solution into fine droplets, and the spray pyrolysis temperature was changed from the temperature at which the droplets were sufficiently dried to 1700 ° C. In order to observe the crystallinity, morphology, and optical properties of the particles produced by the tubular reactor for 30 minutes to 12 hours while changing the temperature of the particles from 1000 ° C to 1500 ° C, the heat-treated particles were again subjected to blue light emission. The heat treatment was repeated for 3 hours at a temperature of 1200 ° C. in a tubular reactor under a 25% nitrogen / hydrogen mixed gas atmosphere.
다음으로, X선회절장치(X-ray diffractometer, XRD)와 주사전자현미경 (scanning electron microscopy, SEM)을 이용하여 각각 제조된 입자들의 결정화도와 형태를 관찰하였고, 원심입자크기분석기(CPSA: centrifugal particle size analyzer)를 이용하여 입자의 크기 및 크기분포를 측정하였다. 입자들의 광학적인 성질로는 분광광도계(spectrophotometer)를 이용하여 발광(PL: photoluminescence) 특성을 측정하였으며, 입자를 여기시키기 위하여 크세논 램프(Xenon lamp)를 사용하여 UV를 발생시켜 사용하였다(참조: 도 3, 도 4, 도 5 및 도 6).Next, the crystallinity and shape of the prepared particles were observed using an X-ray diffractometer (XRD) and a scanning electron microscopy (SEM), and centrifugal particle analyzers (CPSA) were used. The size and size distribution of the particles were measured using a size analyzer. The optical properties of the particles were measured by using a spectrophotometer (PL: photoluminescence) properties, and to excite the particles by using a Xenon lamp (Xenon lamp) was used to generate UV (see Fig. 3, 4, 5 and 6).
도 3 및 도 4는 초음파분무열분해법에서 반응기 온도가 각각 900℃(참조: 도 3) 또는 1300℃(참조: 도 4)일 때 제조되어진 입자들을 공기중에서 1400℃에서 3시간씩 열처리를 하고 25%의 질소/수소 분위기하에서 2시간 동안 열처리를 거친 입자들의 전자현미경 사진들이다. 도 3 및 도 4에서 보듯이, 제조된 입자들은 제조 온도에 무관하게 고온에서의 열처리후에도 완벽한 구형을 유지하고 있었으며, 입자들간의 응집이 전혀 일어나지 않았다. 입자들의 형태를 보면, 마이크론 크기의 입자들 내부에 결정들이 성장해 있음을 볼 수 있었는 바, 즉 판상 구조로 결정성장하는 특성을 가지지만 구상의 입자 내부로 제한되어져 결정화후에도 완벽한 구형을 유지하고 있음을 확인하였다. 분무열분해법에서 900℃의 저온에서 제조되어진 입자들도 고온에서의 열처리과정 후에도 완벽한 구상과 응집이 없는 것으로 볼 때, 액적이 완전히 건조되는 온도 이상인 낮은 제조 온도에서도 구상의 알루미늄산염 계열의 파란색 발광 형광체 제조가 가능함을 알 수 있었다. 상술한 분무열분해법에 의하여 얻어진 입자들은 1500℃ 이상의 열처리 온도에서도 입자들간의 응집이 일어나지 않고 구형을 유지하였다. 이처럼 고온의 열처리 후에도 구형을 유지하면서 입자들간의 응집이 일어나지 않는 이유는, 분무열분해에서 얻어진 입자들 내부에 각각의 성분들이 나노미터 규모로 잘 분산 되어있기 때문에 고상법보다 저온의 열처리 온도에서 최종의 바륨-알루미늄-마그네슘(BAM) 결정이 얻어지기 때문으로, 전기 BAM 결정은 열적으로 안정하기 때문에, 일단 결정화가 이루어지면 고온에서 열처리를 거치더라도 그 형태를 그대로 유지한다.3 and 4 are heat treated for 3 hours at 1400 ℃ in the air prepared by the ultrasonic spray pyrolysis method when the reactor temperature is 900 ℃ (see Figure 3) or 1300 ℃ (see Figure 4), respectively 25 Electron micrographs of particles heat-treated for 2 hours under nitrogen / hydrogen atmosphere of%. As shown in FIGS. 3 and 4, the prepared particles remained perfectly spherical even after the heat treatment at high temperature irrespective of the preparation temperature, and no aggregation between the particles occurred. From the shape of the particles, it can be seen that crystals grow inside the micron-sized particles, that is, they have crystal growth characteristics in a plate-like structure, but are limited to the spherical particles to maintain a perfect spherical shape after crystallization. Confirmed. The particles prepared at a low temperature of 900 ° C. by spray pyrolysis do not show perfect spherical shape and agglomeration even after the heat treatment at a high temperature. As a result, spherical aluminate-based blue light-emitting phosphors can be produced even at low manufacturing temperatures above the temperature at which the droplets are completely dried. It can be seen that manufacturing is possible. The particles obtained by the above-described spray pyrolysis method maintained a spherical shape without agglomeration between the particles even at a heat treatment temperature of 1500 ° C. or higher. The reason why the agglomeration between the particles does not occur while maintaining the spherical shape after the high temperature heat treatment is because the individual components are well dispersed on the nanometer scale in the particles obtained by spray pyrolysis, and thus the final temperature is lower than the solid phase method. Because barium-aluminum-magnesium (BAM) crystals are obtained, the electrical BAM crystals are thermally stable, so once crystallized, they remain intact even after heat treatment at high temperatures.
도 5는 분무열분해법에의해 900℃ 의 온도에서 제조되고 1400℃에서 3시간 동안 열처리 과정을 거친 입자들의 XRD 결과로서, 입자들은 순수한 BaMgAl14O22의 결정을 가지고 있다. 이처럼 분무열분해법에서 고상법보다 낮은 열처리 온도에서 순수한 결정의 다성분계 입자들이 제조되어지는 이유는, 분무열분해법에서 얻어지는 입자들이 수내지 수십 나노미터 수준에서 각각의 성분들이 잘 분산되어져 있기 때문으로, 이 실시예에서 BAM 결정은 1200℃ 이상의 온도에서부터 나타나기 시작했으며 1300℃ 이상에서 순수한 BAM 결정을 얻을 수 있었다.FIG. 5 shows XRD results of particles prepared by spray pyrolysis at a temperature of 900 ° C. and subjected to heat treatment at 1400 ° C. for 3 hours, and the particles have crystals of pure BaMgAl 14 O 22 . The reason why the pure crystalline multicomponent particles are prepared at the heat treatment temperature lower than the solid phase method in the spray pyrolysis method is that the particles obtained by the spray pyrolysis method are well dispersed in the range of several to several tens of nanometers. In this example, BAM crystals began to appear at temperatures above 1200 ° C. and pure BAM crystals could be obtained above 1300 ° C.
도 6은 분무열분해장치로서 FEAG를 이용한 경우에 제조되어진 BaMgAl14O22:Eu2+입자들의 전자현미경 사진이다. 분무열분해법에 의해 900℃에서 입자를 제조하고, 1400℃에서 3시간 동안 열처리를 한 다음, 다시 1100℃에서 수소 분위기에서 열처리를 하였다. 이러한 공정에 의하여 수득된 산화물 형광체 입자는초음파분무열분해법에서 얻어진 입자들과 마찬가지로, 입자들간의 응집이 일어나지 않고 구형을 유지하였으며, 제조되어진 입자들은 초음파분무열분해법에서와 마찬가지로 순수한 BaMgAl14O22:Eu2+결정을 가졌음이 확인되었다.6 is an electron micrograph of BaMgAl 14 O 22 : Eu 2+ particles prepared when FEAG is used as a spray pyrolysis apparatus. Particles were prepared at 900 ° C. by spray pyrolysis, and heat treated at 1400 ° C. for 3 hours, followed by heat treatment at 1100 ° C. in a hydrogen atmosphere. The oxide phosphor particles obtained by this process, like the particles obtained by ultrasonic spray pyrolysis, remained spherical without aggregation of the particles, and the prepared particles were pure BaMgAl 14 O 22 : It was confirmed that it had an Eu 2+ crystal.
실시예 2: BaMg2Al16O27:Eu2+형광체의 제조 Example 2 Preparation of BaMg 2 Al 16 O 27 : Eu 2+ Phosphor
BAM 물질의 조성을 달리하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 BaMg2Al16O27:Eu2+입자를 제조하여, 수득된 산화물 형광체 입자를 X선회절장치(XRD)와 주사전자현미경(SEM)으로 분석하였다(참조: 도 7, 도 8, 도 9 및 도 10).Except for varying the composition of the BAM material, BaMg 2 Al 16 O 27 : Eu 2+ particles were prepared in the same manner as in Example 1, and the obtained oxide phosphor particles were X-ray diffractometer (XRD) and scanning electron microscope. (SEM) (see Figures 7, 8, 9 and 10).
도 7 및 도 8은 초음파분무열분해법에서 반응기 온도가 각각 600℃(참조: 도 7) 또는 900℃(참조: 도 8)일 때 제조되어진 입자들을, 공기중에서 1400℃에서 3시간씩 열처리하고, 20%의 질소/수소 분위기하에서 다시 1100℃에서 2시간 동안 열처리를 거친 입자들의 전자현미경 사진이다. 실시예 1에서 수득된 BaMgAl14O22:Eu2+와 마찬가지로, 입자들은 제조 온도에 무관하게 고온에서의 열처리 후에도 완벽한 구형을 유지하고 있었으며, 입자들간의 응집이 전혀 일어나지 않았고, 입자들의 내부 형태도 BaMgAl14O22:Eu2+에서와 마찬가지로 구형의 입자내부에 판상의 결정들이 성장해 있는 것을 확인할 수 있었다.7 and 8 are heat treated for 3 hours at 1400 ℃ in air, the particles prepared when the reactor temperature is 600 ℃ (see Figure 7) or 900 ℃ (see Figure 8) in the ultrasonic spray pyrolysis method, respectively, Electron micrographs of particles heat-treated again at 1100 ° C. for 2 hours under 20% nitrogen / hydrogen atmosphere. Like BaMgAl 14 O 22 : Eu 2+ obtained in Example 1, the particles remained perfectly spherical even after heat treatment at high temperatures regardless of the preparation temperature, no aggregation between the particles occurred, As in BaMgAl 14 O 22 : Eu 2+ , it was confirmed that plate crystals were grown in spherical particles.
도 9는 분무열분해법에의해 900℃의 온도에서 제조되고 1400℃에서 3시간 동안 열처리 과정을 거친 BaMg2Al16O27:Eu2+입자들의 XRD 결과이다. 역시, 수득된 산화물 형광체 입자들은 실시예 1에서 수득된 입자와 비슷한 결정 구조를 가지고 있었다.FIG. 9 shows XRD results of BaMg 2 Al 16 O 27 : Eu 2+ particles prepared by spray pyrolysis and subjected to heat treatment at 1400 ° C. for 3 hours. Again, the oxide phosphor particles obtained had a crystal structure similar to the particles obtained in Example 1.
도 10은 분무열분해장치로서 FEAG를 이용한 경우에 제조되어진 BaMg2Al16O27:Eu2+입자들의 전자현미경 사진으로, 전기 입자의 수득을 위하여 분무열분해법에 의해 900℃에서 입자를 제조하고, 1400℃에서 3시간 동안 열처리를 한 다음, 다시 1100℃에서 수소 분위기에서 열처리를 하였다. 도에서 보듯이, 수득된 산화물 형광체 입자들은 초음파 분무열분해장치에 의하여 얻어진 입자들과 마찬가지로, 입자들간의 응집이 일어나지 않았으며 구형을 유지하였으며, 입자들은 초음파 분무열분해법에서와 마찬가지로 순수한 BAM 결정을 가진 것으로 확인되었다.FIG. 10 is an electron micrograph of BaMg 2 Al 16 O 27 : Eu 2+ particles prepared when FEAG is used as a spray pyrolysis apparatus. Particles are prepared at 900 ° C. by spray pyrolysis to obtain electric particles. Heat treatment was performed at 1400 ° C. for 3 hours, and then heat treatment was performed at 1100 ° C. under hydrogen atmosphere. As shown in the figure, the obtained oxide phosphor particles, like the particles obtained by the ultrasonic spray pyrolysis apparatus, did not cause aggregation between particles and remained spherical, and the particles had pure BAM crystals as in the ultrasonic spray pyrolysis method. It was confirmed.
실시예 3: Ba0.91Al12O12:Eu2+형광체의 제조 Example 3 Preparation of Ba 0.91 Al 12 O 12 : Eu 2+ Phosphors
마그네슘 성분을 포함시키지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 산화물 형광체를 제조하였다: 이러한 산화물 형광체의 경우, 바륨이 정량보다 많거나(1<x<1.8) 적은(0.64<x<1) 경우에 푸른색 발광을 하며, 대개 바륨이 정량보다 많은 경우에는 x 가 1.27, 바륨이 정량보다 적은 경우에는 x 가 0.91 근처에서 최적의 푸른색 발광을 한다고 조사되었다. 물질의 조성만 다를뿐 제조방법과 분석방법은 실시예 1 및 실시예 2와 동일하였으며, 수득된 산화물 형광체 입자를 X선회절장치(XRD)와 주사전자현미경(SEM)으로 분석하였다(참조: 도 11, 도 12 및 도 13). 도 11 및 도 12는 초음파 분무열분해법에서 반응기 온도가 각각 600℃(참조: 도 11)와 900℃(참조: 도 12)일 때 제조되어진 Ba0.91Al12O12:Eu2+입자들을 공기중에서 1400℃에서 3시간씩 열처리를 하고 25%의 질소/수소 분위기하에서 2시간 동안 열처리를 거친 입자들의 전자현미경 사진이다. 실시예 1 및 실시예 2에서와 마찬가지로, 수득된 입자들은 제조 온도에 무관하게 고온에서의 열처리 후에도 완벽한 구형을 유지하고 있었으며, 입자들간의 응집이 전혀 일어나지 않았음은 물론, 입자들의 내부 형태도 실시예 1에서 수득된 BaMgAl14O22:Eu2+에서와 마찬가지로, 구형의 입자내부에 판상의 결정들이 성장해 있는 것을 확인하였다. 또한, 도 13은 분무열분해법에의해 900℃ 의 온도에서 제조되고 1400℃에서 3시간 동안 열처리 과정을 거친 Ba0.91Al12O12:Eu2+입자들의 XRD 결과로서, 입자들은 실시예 1에서 수득된 산화물 형광체 입자와 비슷한 결정 구조를 가지고 있었다.An oxide phosphor was prepared in the same manner as in Example 1 except that the magnesium component was not included: In such an oxide phosphor, barium was more than quantitative (1 <x <1.8) or less (0.64 <x <1). In the case of blue light emission, it was found that x is 1.27 when the barium is more than quantitatively and x is 0.9 blue when the barium is less than the quantitative light. The preparation method and analysis method were the same as those of Examples 1 and 2, except that the composition of the substance was different. The obtained oxide phosphor particles were analyzed by X-ray diffractometer (XRD) and scanning electron microscope (SEM). 11, 12 and 13). 11 and 12 illustrate Ba 0.91 Al 12 O 12 : Eu 2+ particles prepared in the air by ultrasonic spray pyrolysis at 600 ° C. (see FIG. 11) and 900 ° C. (see FIG. 12), respectively. Electron micrographs of particles heat-treated at 1400 ° C. for 3 hours and heat-treated for 2 hours under 25% nitrogen / hydrogen atmosphere. As in Examples 1 and 2, the obtained particles remained perfectly spherical even after the heat treatment at high temperature, regardless of the preparation temperature, the aggregation of the particles did not occur at all, as well as the internal shape of the particles As in BaMgAl 14 O 22 : Eu 2+ obtained in Example 1, it was confirmed that plate-like crystals were grown inside spherical particles. 13 is XRD results of Ba 0.91 Al 12 O 12 : Eu 2+ particles prepared by spray pyrolysis at a temperature of 900 ° C. and subjected to a heat treatment at 1400 ° C. for 3 hours, wherein the particles were obtained in Example 1 It had a crystal structure similar to the oxide phosphor particles.
실시예 4: BaMgAl10O17:Eu2+형광체의 제조 Example 4 Preparation of BaMgAl 10 O 17 : Eu 2+ Phosphors
BAM 물질의 조성을 달리하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 BaMgAl10O17:Eu2+입자를 제조하고, 수득된 산화물 형광체를 전자현미경으로 분석하였다(참조: 도 14): 도14는 초음파분무열분해법에서 반응기 온도가 900℃일 때 제조되어진 입자들을 공기중에서 1400℃에서 3시간씩 열처리하고, 25%의 질소/수소 분위기하에서 2시간 동안 열처리를 거친 입자들의 전자현미경 사진이다. 결과적으로, 위의 실시예 1 내지 실시예 3에서 제조되어진 입자들과는 조금 달리, 입자들간의 응집이 많이 일어났으며, 구형의 형태가 사라지고 불규칙한 형태를 가지는 입자들이 얻어졌다. 그 이유는 BaMgAl10O17:Eu2+의 경우, 실시예 1 내지 실시예 3에서 수득되는 물질과는 달리 마그네슘의 양이 많이 들어갔기 때문으로, 세라믹 분말의 소결 보조제로서 많이 사용되는 마그네슘 성분은 입자들간의 응집을 초래한다는 것이 재확인되었다. 이전 실시예에서의 BaMg2Al16O27:Eu2+의 경우에는 BaMgAl10O17:Eu2+경우 보다 마그네숨/알루미늄의 비가 더 크지만, 전자인 경우에는 입자들간의 응집이 일어나지 않고 구형을 유지하는 것으로 보아, 마그네슘/알루미늄의 상대적인 비가 아닌 알루미늄 전체의 양도 입자의 형태에 영향을 미침을 알 수 있었다. 즉, BaMg2Al16O27:Eu2+인 경우에는 마그네슘/알루미늄의 비가 상대적으로 BaMgAl10O17:Eu2+에 비해 크지만, 입자 전체적으로는 알루미늄의 양이 많이 존재하기 때문에 고온의소결온도에서 안정함을 가지는 것을 알 수 있었다.BaMgAl 10 O 17 : Eu 2+ particles were prepared in the same manner as in Example 1 except for changing the composition of the BAM material, and the obtained oxide phosphor was analyzed by an electron microscope (see FIG. 14): FIG. In the ultrasonic spray pyrolysis method, the particles prepared at the reactor temperature of 900 ° C. were heat treated at 1400 ° C. for 3 hours in air, and subjected to heat treatment for 2 hours under a nitrogen / hydrogen atmosphere of 25%. As a result, a little different from the particles produced in Examples 1 to 3, agglomeration between particles occurred a lot, and spherical shapes disappeared and particles having irregular shapes were obtained. The reason for this is that in the case of BaMgAl 10 O 17 : Eu 2+ , unlike the material obtained in Examples 1 to 3, a large amount of magnesium is contained, a magnesium component that is frequently used as a sintering aid of ceramic powder is It has been reconfirmed that it causes agglomeration between particles. In the case of BaMg 2 Al 16 O 27 : Eu 2+ in the previous example, the ratio of magnesium / aluminum is higher than that of BaMgAl 10 O 17 : Eu 2+ , but in the case of electrons, aggregation between particles does not occur and spherical It can be seen that maintaining the amount of aluminum rather than the relative ratio of magnesium / aluminum affects the shape of the particles. That is, in the case of BaMg 2 Al 16 O 27 : Eu 2+ , the ratio of magnesium / aluminum is relatively higher than that of BaMgAl 10 O 17 : Eu 2+ , but the high temperature sintering temperature is due to the large amount of aluminum. It was found to have a stable.
이상에서 상세히 설명하고 입증하였듯이, 본 발명은 분무열분해법에 의한 푸른색 발광 산화물 형광체 및 그의 제조방법을 제공한다. 본 발명에 의하면, FEAG 또는 초음파 분무열분해장치를 이용하는 분무열분해법에 의해 고온에서의 장시간 열처리를 거치더라도 완벽한 구형을 유지하면서 입자들간의 응집이 전혀 없는 결정화도와 발광특성이 우수한 다성분계 푸른색 발광 산화물 형광체를 제조할 수 있다.As described and demonstrated in detail above, the present invention provides a blue light emitting oxide phosphor by spray pyrolysis and a method of manufacturing the same. According to the present invention, a multi-component blue light emitting oxide having excellent crystallinity and luminescent properties with no agglomeration between particles while maintaining a perfect spherical shape even after long-term heat treatment at high temperature by spray pyrolysis using FEAG or ultrasonic spray pyrolysis. Phosphors can be prepared.
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