KR100411176B1 - 비유기성 고분자 용액을 이용한 분무열분해법에 의한바륨마그네슘알루미네이트계 청색 및 녹색 형광체 분말의제조방법 - Google Patents

비유기성 고분자 용액을 이용한 분무열분해법에 의한바륨마그네슘알루미네이트계 청색 및 녹색 형광체 분말의제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 비유기성 고분자 용액을 이용한 분무열분해법에 의한 바륨마그네슘알루미네이트계 청색 및 녹색 형광체 분말의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 종래 대량 생산을 위한 분무열분해법에서는 일반적인 염 용액을 원료로 사용함으로써, 내부가 비어 있는 형태의 분말들이 얻어져 고온의 열처리 공정에서 구형의 형상이 깨지고 불균일한 형태가 되는 반면, 비유기성 알루미늄 고분자 용액을 원료로 사용함으로써 분말의 형태를 획기적으로 개선시켜 분무열분해 공정에서 내부가 충전된 분말들을 얻을 수 있으므로 열적 안정성이 높아 고온의 열처리 공정을 거친다 할지라도 완벽한 구형의 형상을 가질 뿐 아니라 분말간의 응집이 발생하지 않고, 대량 생산이 가능하여 플라즈마 디스플레이 및 삼파장 램프 등에 널리 활용할 수 있는 신규한 바륨마그네슘알루미네이트계 형광체 분말의 제조방법에 관한 것이다.

Description

비유기성 고분자 용액을 이용한 분무열분해법에 의한 바륨마그네슘알루미네이트계 청색 및 녹색 형광체 분말의 제조방법{Preparation method of blue and green emitting Barium-Magnesium-aluminate phosphor particles by spray pyrolysis using non-organic polymer solution}
본 발명은 비유기성 고분자 용액을 이용한 분무열분해법에 의한 바륨마그네슘알루미네이트계 청색 및 녹색 형광체 분말의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 종래 대량 생산을 위한 분무열분해법에서는 일반적인 염 용액을 원료로 사용함으로써, 내부가 비어 있는 형태의 분말들이 얻어져 고온의 열처리 공정에서 구형의 형상이 깨지고 불균일한 형태가 되는 반면, 비유기성 알루미늄 고분자 용액을 원료로 사용함으로써 분말의 형태를 획기적으로 개선시켜 분무열분해 공정에서 내부가 충전된 분말들을 얻을 수 있으므로 열적 안정성이 높아 고온의 열처리 공정을 거친다 할지라도 완벽한 구형의 형상을 가질 뿐 아니라 분말간의 응집이 발생하지 않고, 대량 생산이 가능하여 플라즈마 디스플레이 및 삼파장 램프 등에 널리 활용할 수 있는 신규한 바륨마그네슘알루미네이트계 형광체 분말의 제조방법에 관한 것이다.
분무열분해법은 구형의 형광체 분말들을 제조할 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. 특히, 분무열분해 공정을 통해 형광체 분말들을 대량으로 생산하기 위한 조건에서는 더욱 속이 빈 분말들이 얻어진다. 즉, 대량 생산을 위한 조건인 고농도의 용액, 액적의 짧은 체류 시간, 큰 반응기 등의 조건하에서는 더욱속이 빈 분말들이 얻어진다. 이러한 분무열분해법의 단점을 없애기 위한 방법으로써 콜로이드 용액을 적용하여 속이 찬 형광체 분말을 얻는다든지, 융제를 적용함으로써 표면 결함을 제거하여 형광체 분말의 특성을 향상시키는 기술이 개발되었다.
하지만, 융제나 콜로이드를 이용하는 분무열분해 공정은 적색이나 녹색의 형광체 일부의 경우에 한해서 보고되었고, 청색 혹은 녹색 발광의 바륨마그네슘알루미네이트계 형광체에 대해서는 아직 뚜렷한 결과가 나오지 않고 있다. 따라서, 분무열분해법에서 청색 및 녹색 발광의 바륨마그네슘알루미네이트계 형광체의 특성을 조절하기 위한 새로운 기술 개발이 절실히 요구되고 있다.
바륨마그네슘알루미네이트계 형광체는 도핑 물질에 따라서 청색 혹은 녹색 발광을 하는 형광체로서 BaMgAl10O17, BaMgAl14O22, BaMg2Al16O27, BaAl12O19등을 모체로 하고, 유로퓸 또는 망간을 도핑 물질로 하는 형광체이다. 이 형광체는 평판디스플레이인 플라즈마 디스플레이 뿐만 아니라 삼파장 램프에서 청색 혹은 녹색 발광 형광체로서 매우 중요한 형광체이다. 현재 이러한 형광체는 주로 융제를 이용한 고상법에 의해 제조되어지고 있다. 그러나, 일반적인 고상법에서는 알루미네이트계 형광체가 판상형을 가지기 때문에 그 형태가 디스플레이나 램프에 적용하기에 부적절한 문제점을 가지고 있다.
이에, 본 발명자들은 콜로이드나 융제를 사용하지 않으면서도, 구형을 가지면서 입자 내부가 충전되고 표면결함이 적은 청색 및 녹색 발광의 바륨마그네슘알루미네이트계 형광체 분말을 제조하는 방법을 개발하기 위하여 연구 노력하였다. 분무열분해 공정에서 속이 빈 분말이 얻어지는 이유는, 전구체 물질들이 용해되어 있는 액적들이 건조되는 단계에서 액적의 표면에서 과포화에 의해 먼저 석출이 일어나기 때문이므로, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명에서는 분무 용액으로 분자량이 큰 고분자 용액을 사용함으로써 전구체 물질들의 이동도를 줄여 주어 속이 찬 바륨마그네슘알루미네이트계 형광체 분말들을 제조하였고, 특히 고분자 용액은 분말 내에 탄소 오염의 우려가 있는 일반적인 유기 물질을 이용하는 것이 아니고 비유기성 고분자 용액을 제조하여 이용하였다.
결국, 본 발명의 주된 목적은 대량 생산을 위한 분무열분해 공정에서 분무 용액으로 비유기성 고분자 용액을 사용함으로써 청색 혹은 녹색 발광을 하는 바륨마그네슘알루미네이트계 형광체 분말들의 특성을 최적화하는 것이다. 즉, 구형의 형태를 가지면서 최적의 발광 특성을 나타내는 바륨마그네슘알루미네이트계 형광체 분말 대량 제조 공정을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명의 비유기성 알루미늄 성분의 고분자 용액을 이용하여 분무열분해 공정에 의해 제조된 BaMgAl10O17:Eu 형광체 분말의 전자현미경 사진이다.
도 2는 기존의 질산염 혼합 용액을 이용하여 분무열분해 공정에 의해 제조된 BaMgAl10O17:Eu 형광체 분말의 전자현미경 사진이다.
도 3은 본 발명의 비유기성 알루미늄 성분의 고분자 용액을 이용하여 분무열분해 공정에 의해 제조된 BaAl12O19:Mn 형광체 분말의 전자현미경 사진이다.
도 4는 기존의 질산염 혼합 용액을 이용하여 분무열분해 공정에 의해 제조된 BaAl12O19:Mn 형광체 분말의 전자현미경 사진이다.
본 발명은 1) 용해도가 좋은 알루미늄 질산염, 초산염, 염화물, 황화물 중에서 선택된 1종 이상의 알루미늄 염에 암모니아수를 첨가하여 알루미늄 수화물 침전을 얻은 다음, 질산을 알루미늄 1몰에 대하여 0.01 ∼ 2.9 몰비로 첨가하여 알루미늄 성분의 고분자 용액을 제조하는 공정,
2) a)상기 알루미늄 성분의 고분자 용액과; b)바륨 질산염, 바륨 초산염, 바륨 염화물 및 바륨 수화물 중에서 선택된 1종 이상과; c) 마그네슘 질산염, 마그네슘 초산염, 마그네슘 염화물 및 마그네슘 수화물 중에서 선택된 1종 이상과; d)유로퓸의 또는 망간의 산화물, 질산염, 초산염, 염화물 및 황화물 중에서 선택된 염을 바륨 1몰에 대하여 0.01 ∼ 1.0 몰비로 증류수 또는 알코올에 용해시켜 전구체 용액을 제조하는 공정,
3) 상기 전구체 용액을 분무장치에 투입하여 0.1 ∼ 100 ㎛ 직경의 액적을 발생시키는 공정, 그리고
4) 상기 발생된 액적을 반응기내(200 ∼ 1500 ℃)로 투입하여 구형 형광체 분말을 제조하는 공정
을 포함하는 분무열분해법에 의한 바륨마그네슘알루미네이트계 청색 및 녹색 형광체 분말의 제조방법을 특징으로 한다.
이렇게 제조된 형광체 입자를 1000 ∼ 1500 ℃에서 1 ∼ 10시간 동안 산화분위기 또는 환원분위기 하에서 후처리하는 공정을 추가하여 결정이 성장된 형광체 입자를 얻을 수 있다.
상기 방법에 의해 제조된 청색 및 녹색 발광의 바륨마그네슘알루미네이트계 형광체는 다음 화학식으로 표시될 수 있으며,
화학식
Baa-bMgcAldOx: Db(0.5<a<2, 0.01<b<1.0, 0≤c<4, 5<d<20, x = a+c+3d/2, D는 Eu 또는 Mn)
상기 화학식에서 대표적인 청색 분말의 조성으로는 BaMgAl10O17:Eu, BaMgAl14O22:Eu, BaMg2Al16O27:Eu 등의 것이고, 대표적인 녹색 분말의 조성으로는 Ba0.7Al12O19:Mn, BaAl12O19:Mn, Ba1.3Al12O19:Mn 등의 것이다.
본 발명의 비유기성 고분자 용액을 이용한 분무열분해법에 의한 바륨마그네슘알루미네이트계 청색 및 녹색 형광체를 제조하는 방법을 공정별로 나누어 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
1) 고분자 용액의 수득
비유기성 고분자 분무 용액을 얻기 위한 원료로서 증류수에 용해도가 좋은 질산염, 초산염, 염화물, 황화물 등의 알루미늄 염들을 사용하는데, 그 중에서도 가장 바람직하게는 질산염을 사용한다. 먼저, 알루미늄 질산염을 증류수에 용해시켜 원하는 농도의 용액으로 만든 후, 알루미늄 염을 완전히 석출시킬 수 있는 충분한 양의 암모니아수를 첨가하여 알루미늄 수화물을 침전시킨다. 이때, 알루미늄 염 용액에 암모니아수를 한 방울씩 떨어뜨려 수화물 침전물을 얻는 것이 중요하다. 그리고 나서, 침전 반응에 의해 얻어진 케이크를 필터를 이용하여 걸러낸 다음, 케이크에 증류수와 적당량의 질산을 첨가하여 온도를 20 ∼ 70 ℃로 유지시키면서 서서히 용해시켜 점성이 있는 알루미늄 고분자 용액을 얻는다. 이때반응 용액의 온도는 40 ∼ 50 ℃가 적절하다. 이때, 알루미늄과 질산의 비를 변화시켜 알루미늄 고분자 용액의 특성을 조절한다. 즉, 알루미늄 질산염[Al(NO3)3]을 얻기 위한 알루미늄과 질산의 1:3 비율에서 질산을 당량비 보다 적게 첨가함으로써 알루미늄 성분의 비유기성 고분자를 얻는다. 이때, 질산의 첨가량을 변화시킴으로써, 얻어지는 고분자 용액의 특성을 변화시킬 수 있다.
2) 전구체 용액의 제조
상기에서 얻어진 알루미늄 성분의 고분자 용액에 모체를 구성하는 바륨 및 마그네슘 염들과, 활성제인 유로퓸 및 망간 염들을 용해시켜 분무 용액으로 사용한다. 전구체 물질들로는 물이나 알코올 등의 용매에 쉽게 용해하는 초산염(acetate), 질산염(nitrate), 염화물(chloride) 및 수화물(hydroxide) 등을 사용한다. 그리고, 상기 활성제로서 모체에 도핑되는 물질인 유로퓸이나 망간, 또는 이들의 혼합물은 바륨 1몰에 대하여 0.01 ∼ 1 몰비로 첨가시킨다. 본 발명에서 가장 중요한 것은 비유기성인 알루미늄 고분자 용액을 어떻게 제조하느냐에 있으며, 이 용액의 특성은 최종 생성되는 형광체 분말의 특성에 많은 영향을 끼친다.
또한, 전구체 용액의 농도에 따라 생성되는 형광체 입자의 크기가 결정되기 때문에 원하는 크기의 입자를 제조하기 위해서는 전구체 용액의 농도가 적절해야 하는 바, 전구체 용액의 총 농도는 금속 성분을 기준으로 0.02 ∼ 3.0 M 범위가 바람직하다. 전구체 용액의 농도가 0.02 M에 이르지 못한 경우 생성되는 형광체 입자의 양이 너무 적어지는 어려움이 있고, 한편 3.0 M을 초과하는 농도로는 전구체 물질들을 증류수에 녹이기 어려운 문제가 있다.
3) 분무장치를 이용하여 전기 전구체 용액을 액적으로 분무
상기 분무장치로는 초음파 분무장치, 공기노즐 분무장치, 초음파 노즐 분무장치 및 필터 팽창 액적 발생장치(filter expansion aerosol generator, FEAG) 등이 사용될 수 있다. 초음파 분무장치 및 필터 팽창 액적 발생장치는 고농도에서 서브마이크론 크기의 미세한 형광체 분말의 제조가 가능하고, 공기노즐과 초음파노즐 분무장치는 마이크론에서 서브마이크론 크기의 입자들을 대량으로 생산이 가능하다. 특히, 본 발명에서는 초음파 분무장치의 경우에 액적을 발생시키는 부위인 진동자를 6개 이상 나란히 연결하여 액적을 대량으로 발생시키며, 이러한 분무장치들을 병렬로 연결하여 시간당 수백 리터의 액적을 발생하도록 하여 분무열분해법에 의해 형광체 분말의 상업 생산을 가능하게 하였다. 이때 분무 용액이 진동자와 직접 접촉하는 것을 방지하기 위해 아크릴로 제작된 분무 용기의 밑바닥 부분을 폴리에스테르 필름으로 사용한다. 폴리에스테르 필름은 용액의 분무에 적절하고 초음파에 강하여 분무 용기의 밑바닥 재료로써 적합하다.
4) 구형 형광체 분말의 생성
상기 생성된 액적을 고온의 관형 반응기 내부에서 형광체 입자의 전구 물질로 전환시킨다. 이때, 전기로의 온도는 전구체 물질들의 건조를 위하여 200 ∼ 1500℃가 바람직하다.
바륨마그네슘알루미네이트계 형광체 분말들은 일반적인 고상법에서 1500 ℃ 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. 후처리 공정은 산화/환원 복합 공정 또는 직접 환원 공정의 두가지 방법을 모두 사용할 수 있다. 산화/환원 복합 공정은 산화분위기에서 열처리를 거치고 후에 환원분위기에서 재열처리하는 공정이고, 직접 환원 공정은 환원분위기에서 직접 열처리하는 방법이다. 산화/환원 복합 공정에 있어서는 먼저 1100 ∼ 1500 ℃의 온도에서 1 ∼ 10시간 동안 열처리 과정을 거친 다음, 900 ∼1400 ℃의 온도에서 수소와 질소의 혼합가스를 이용하여 환원처리 과정을 거친다. 반면에, 직접 환원하는 경우에는 1100 ℃ 이상의 고온에서 수소와 질소의 혼합가스를 이용하여 직접 열처리 과정과 환원처리 과정을 거친다.
이하, 본 발명을 실시예에 의하여 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 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
제조예: 고분자 용액의 제조
알루미늄 성분의 비유기성 고분자 용액을 만들기 위해 먼저 알루미늄 성분으로서 질산염을 사용하였다. 75 g의 알루미늄 질산염을 300 ㎖의 증류수에 용해시켰다. 별도의 용기에는 28%의 암모니아수 45 ㎖에 증류수 120 ㎖를 첨가하였다. 그런 다음, 상기 준비된 암모니아수 용액에 마이크로 펌프를 이용하여 알루미늄 질산염 용액을 1 시간 동안 한 방울씩 떨어뜨려 침전을 얻었다. 이때, 생성된 침전 용액을 필터를 이용하여 걸러내고 증류수로 세척하여 깨끗한 케이크 형태의 분말들을 얻었다. 이러한 케이크 형태의 분말에 다시 물을 첨가하여 350 ㎖의 슬러리 용액을 만든 다음, 알루미늄 질산염을 생성시키기 위한 당량비의 1/6인 6.93 ㎖의 질산을 첨가하고, 45 ∼ 50 ℃ 근처에서 3시간 동안 반응시켜 깨끗한 용액을 얻었다. 이때, 얻어지는 비유기성 알루미늄 고분자 용액의 pH는 3.8 이었다.
실시예 1: 청색 발광 BaMgAl 10 O 17 : Eu 형광체 분말의 제조
상기 제조예에서 얻어진 알루미늄 고분자 용액에 바륨 및 마그네슘의 원료로서 각각의 질산염을 BaMgAl10O17을 형성하기 위한 당량비 만큼씩 첨가하였다. 활성제인 유로퓸의 원료로는 유로퓸 산화물을 사용하였다. 알루미늄 고분자 용액이 산성이기 때문에 유로퓸 산화물이 잘 용해하였다. 이때 얻어지는 혼합 용액의 농도를 1 M로 맞추기 위해 가열에 의해 240 ㎖까지 농축시켰다.
이렇게 얻어진 혼합 용액을 분무용액으로 하고 초음파 분무장치를 이용한 분무열분해 공정에 의해 BaMgAl10O17:Eu 전구체 분말들을 제조하였다. 초음파 분무 장치는 진동자가 6개로 이루어져 있고 분무 용액과 진동자가 접촉하지 않도록 아크릴로 밀폐된 분무 용기를 제작하였다. 분무 용기의 밑바닥은 분무가 잘되도록 하기 위해 폴리에스테르 필름을 붙여 사용하였다. 액적이 건조되고 열분해되는 가열부는 전기로를 사용하였으며 온도를 900 ℃로 유지시켰다. 운반기체로는 압축공기를 분당 150 ℓ씩 보내주었다. 이때, 액적 및 분말의 반응기내 체류시간은 0.2초였다. 분말은 테프론 재질의 필터를 사용하여 회수하였다.
이렇게 하여 얻어지는 분말들은 하얀색을 띠었으며, 아직 형광체 결정이 생성되지 않았다. 따라서, 얻어진 전구체 분말들을 1350 ℃에서 3시간 동안 열처리 과정을 거쳤다. 열처리 과정을 거쳐 얻어진 형광체 분말들은 유로퓸이 3가를 가지기 때문에 청색 발광을 하지 못한다. 분말들이 청색 발광을 하도록 하기 위해 열처리 과정을 통해 얻어진 분말들을 다시 25%의 수소가스가 혼입된 질소 가스를 이용하여 1200 ℃에서 3시간 처리하여 유로퓸을 2가로 환원시켰다.
비교예 1: 청색 발광 BaMgAl 10 O 17 : Eu 형광체 분말의 제조
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 알루미늄 고분자 용액을 사용하는 대신 알루미늄 질산염 용액을 사용하였다.
실시예 2: 녹색 발광 BaAl 12 O 19 : Mn 0.25 형광체 분말의 제조
상기 제조예에서 얻어진 알루미늄 고분자 용액에 바륨 질산염을 BaAl12O19을 형성하기 위한 당량비 만큼 첨가하였다. 활성제인 망간의 원료로는 망간 질산염을 사용하였다. 이때 얻어지는 혼합 용액의 농도를 2 M로 맞추기 위해 가열에 의해 농축시켰다.
이렇게 얻어진 혼합 용액을 분무용액으로 하고 초음파 분무장치를 이용한 분무열분해 공정에 의해 BaAl12O19:Mn0.25전구체 분말들을 제조하였다. 이때, 분말의 제조 조건은 실시예 1과 동일하였다.
얻어진 전구체 분말들을 1400 ℃ 의 온도에서 5시간 동안 열처리 과정을 거쳤다. 상기 열처리 과정에서 얻어진 분말들을 5% 수소/질소 혼합가스를 이용하여 900 ℃ 의 온도에서 2시간 동안 환원처리하였다.
비교예 2: 녹색 발광 BaAl 12 O 19 : Mn 0.25 형광체 분말의 제조
상기 실시예 2와 동일한 방법으로 분말을 제조하되, 알루미늄 고분자 용액을 사용하는 대신 알루미늄 질산염을 증류수에 용해시킨 분무용액을 사용하였다. 또한, 실시예 2의 고분자 용액을 사용한 경우에는 2 M의 고농도가 가능하지만, 고분자 용액을 첨가하지 않은 비교예 2의 경우에는 용해도의 문제 때문에 1 M의 용액으로 분말을 제조하였다.
시험예 1 : 구형 청색 형광체 입자의 특성 분석
얻어진 청색 발광의 알루미네이트계 형광체 분말들은 플라즈마 디스플레이에의 적용 특성을 알아보기 위해 진공자외선(Vacuum UV : VUV) 영역에서 빛 발광 특성을 비교 분석하였다.
도 1과 도 2는 각각 본 발명의 알루미늄 고분자 용액을 사용한 경우와 당량비의 알루미늄 질산염을 사용한 경우에 얻어진 형광체 분말들의 전자현미경 사진들이다. 두 경우 모두 분무열분해 공정에서 얻어진 분말들을 1350 ℃에서 3시간 열처리하고 1200 ℃에서 3시간 환원처리 공정을 거쳤다. 알루미늄 고분자 용액을 통해 얻어진 형광체 분말들은 완벽한 구형을 가졌으며 균일한 분포를 가졌다. 또한, 내부가 충전된 형태를 가졌다. 반면에, 알루미늄 고분자 용액을 사용하지 않고 알루미늄 원료로써 알루미늄 질산염을 증류수에 용해시켜 얻은 분말의 경우에 있어서는 내부가 비고 불균일한 형태를 가졌다. 즉, 알루미늄 고분자 용액을 사용함으로써 형광체 분말들의 형태를 획기적으로 개선하였다.
알루미늄 고분자 용액으로부터 제조되어진 구형의 형광체 분말들은 VUV 하에서 좋은 발광 특성을 가졌다. 제조 조건과 열처리 조건이 최적화되지 않은 상황에서도 기존 상용품 보다 5% 이상 좋은 발광 강도를 가졌다. 즉, 분말의 조성이나 열처리 온도 등의 조건을 최적화시킴으로써 보다 좋은 발광 강도를 가지는 구형 형광체 분말의 제조가 가능하다.
시험예 2 : 구형 녹색 형광체 입자의 특성 분석
상기 시험예 1와 동일한 방법으로, 녹색 발광의 알루미네이트계 형광체 분말들의 빛 발광 특성을 비교 분석하였다.
도 3과 도 4는 각각 본 발명의 알루미늄 고분자 용액을 사용한 경우와 당량비의 알루미늄 질산염을 사용한 경우에 얻어진 BaAl12O19:Mn 형광체 분말들의 전자현미경 사진들이다. 두 경우 모두 분무열분해 공정에서 얻어진 분말들을 1400 ℃에서 5시간 열처리하고 900 ℃에서 2시간 환원처리 공정을 거쳤다. 알루미늄 고분자 용액을 통해 얻어진 형광체 분말들은 완벽한 구형을 가졌으며 균일한 분포를 가졌다. 또한, 내부가 충전된 형태를 가졌다. 반면에, 알루미늄 고분자 용액을 사용하지 않고 알루미늄 원료로써 알루미늄 질산염을 증류수에 용해시켜 얻은 분말의 경우에 있어서는 내부가 비고 불균일한 형태를 가졌다. 즉, 알루미늄 고분자 용액을 사용함으로써 형광체 분말들의 형태를 획기적으로 개선하였다.
이상에서 상세히 설명하고 입증하였듯이, 본 발명은 분무열분해법에 의한 청색 또는 녹색 발광 바륨마그네슘알루미네이트계 형광체 분말의 제조에 있어서, 비유기성 알루미늄 고분자 용액을 원료로 사용함으로써, 분말의 형태를 획기적으로 개선시켜 완벽한 구형의 형상을 가진 고발광의 바륨마그네슘알루미네이트계 형광체 분말의 대량 생산을 가능하게 하여 플라즈마 디스플레이 및 삼파장 램프 등에 효과적으로 널리 적용될 수 있다.

Claims (6)

1) 용해도가 좋은 알루미늄 질산염, 초산염, 염화물, 황화물 중에서 선택된 1종 이상의 알루미늄 염에 암모니아수를 첨가하여 알루미늄 수화물 침전을 얻은 다음, 질산을 알루미늄 1몰에 대하여 0.01 ∼ 2.9 몰비로 첨가하여 알루미늄 성분의 고분자 용액을 제조하는 공정,
2) a)상기 알루미늄 성분의 고분자 용액과; b)바륨 질산염, 바륨 초산염, 바륨 염화물 및 바륨 수화물 중에서 선택된 1종 이상과; c) 마그네슘 질산염, 마그네슘 초산염, 마그네슘 염화물 및 마그네슘 수화물 중에서 선택된 1종 이상과; d)유로퓸 또는 망간의 산화물, 질산염, 초산염, 염화물 및 황화물 중에서 선택된 염을 바륨 1몰에 대하여 0.01 ∼ 1.0 몰비로 증류수 또는 알코올에 용해시켜 전구체 용액을 제조하는 공정,
3) 상기 전구체 용액을 분무장치에 투입하여 0.1 ∼ 100 ㎛ 직경의 액적을 발생시키는 공정, 그리고
4) 상기 발생된 액적을 반응기내(200 ∼ 1500 ℃)로 투입하여 구형 형광체 분말을 제조하는 공정
을 포함하는 것을 특징으로 하는 분무열분해법에 의한 바륨마그네슘알루미네이트계 청색 및 녹색 형광체 분말의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 전구체 용액은 최종 형광체를 기준으로 0.02 ∼ 3 M인 것을 특징으로 하는 분무열분해법에 의한 바륨마그네슘알루미네이트계 청색 및 녹색 형광체 분말의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 분무장치는 초음파 분무장치, 공기노즐 분무장치, 초음파 노즐 분무장치 및 필터 팽창 액적 발생장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 분무열분해법에 의한 바륨마그네슘알루미네이트계 청색 및 녹색 형광체 분말의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 4)공정에서 얻어진 형광체 입자를 1100 ∼ 1500 ℃에서 1 ∼ 10시간 동안 후처리하는 공정을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 분무열분해법에 의한 바륨마그네슘알루미네이트계 청색 및 녹색 형광체 분말의 제조방법.
제 4 항에 있어서, 상기 후처리 공정은 산화/환원 복합 공정 또는 직접 환원 공정인 것을 특징으로 하는 분무열분해법에 의한 알루미네이트계 청색 및 녹색 형광체 분말의 제조방법.
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