KR101694256B1 - Continuous method of metal fluoride-based phosphors - Google Patents

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KR101694256B1 KR1020150165092A KR20150165092A KR101694256B1 KR 101694256 B1 KR101694256 B1 KR 101694256B1 KR 1020150165092 A KR1020150165092 A KR 1020150165092A KR 20150165092 A KR20150165092 A KR 20150165092A KR 101694256 B1 KR101694256 B1 KR 101694256B1
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김창해
최강식
방보극
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한국화학연구원
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Abstract

The present invention relates to a continuous production method of a metal fluoride-based phosphor, which puts a reactant produced by dissolving or making two or more metal precursors into slurry in a reactor, performs mixing and phosphor synthesizing reactions by vortex generated by fluid flow of the reactant, and discharges the synthesized phosphor along the fluid flow of a solution through an outlet and, more specifically, to a continuous production method of a metal fluoride-based phosphor where input, mixing and synthesis, and discharge are processed in a series of processes.

Description

금속불화물계 형광체의 연속 제조방법 {Continuous method of metal fluoride-based phosphors} TECHNICAL FIELD The present invention relates to a continuous process for preparing metal fluoride-based phosphors,

본 발명은 금속불화물계 형광체의 연속 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 둘 이상의 금속 전구체를 용해 또는 슬러리화하여 제조된 반응물을 반응기 내부로 투입하고, 반응물의 유체흐름에 의해 생성된 와류(VORTEX)에 의해 혼합 및 형광체 합성반응을 수행하고, 합성된 형광체를 용액의 유체흐름에 따라 배출구를 통해 배출되도록 하는, 투입, 혼합 및 합성, 배출이 연속공정으로 진행되는 금속 불화물 형광체의 연속 제조방법에 관한 것이다.
More particularly, the present invention relates to a method for continuously producing a metal fluoride-based fluorescent material, and more particularly, to a method for continuously producing a metal fluoride-based fluorescent material by introducing a reactant prepared by dissolving or slurrying two or more metal precursors into a reactor, ), And the synthesized phosphor is discharged through a discharge port in accordance with the flow of the solution, and the continuous introduction of the metal fluoride fluorescent material into the continuous process of introduction, mixing, synthesis, and discharge is carried out .

금속불화물계 형광체는 발광 다이오드, 레이저 다이오드, 면발광 다이오드, 무기일렉트로루미네센스 소자, 유기 일렉트로루미네센스 소자 등의 발광소자에 광범위하게 적용되고 있다.BACKGROUND ART Metal fluoride-based phosphors are widely applied to light emitting devices such as light emitting diodes, laser diodes, surface light emitting diodes, inorganic electroluminescence devices, and organic electroluminescence devices.

국제공개특허공보 WO 2012-128837호(특허문헌 1)에는 하기 화학식 I의 조성을 가지는 금속불화물계 형광체가 개시되어 있다.International Patent Publication WO-2012-128837 (Patent Document 1) discloses a metal fluoride-base phosphor having a composition represented by the following formula (I).

[화학식 I](I)

Ax[MFy]:Mn4+ A x [MF y ]: Mn 4+

(상기 화학식 I에서, A는 Li, Na, K, Rb, Cs 및 이들의 조합으로부터 선택되고; M은 Si, Ge, Ti, Zr, Al, Ga, In, Sc, Y, La, Nb, Ta, Bi, Gd 및 이들의 조합으로부터 선택되고; x는 MFy 이온의 전하로부터 결정되는 절대값이고, y는 5, 6 또는 7이다)Wherein A is selected from Li, Na, K, Rb, Cs and combinations thereof; M is at least one element selected from the group consisting of Si, Ge, Ti, Zr, Al, Ga, In, Sc, , is selected from Bi, Gd, and combinations thereof; x is the absolute value that is determined from the charge of the MF y ion, y is 5, 6 or 7)

또한, 본 발명자들은 하기 화학식 Ⅱ의 조성을 가지는 금속불화물계 형광체를 개발하여 대한민국특허출원 10-2015-0134405호로 특허출원한 적도 있다. In addition, the present inventors have developed a metal fluoride-based phosphor having a composition represented by the following formula (II), and filed a patent application in Korean patent application No. 10-2015-0134405.

[화학식 Ⅱ][Formula II]

[AF]3[MFz]:Mn4+ [AF] 3 [MF z ]: Mn 4+

(상기 화학식 1에서, A는 Li, Na, K, Rb, Cs 및 이들의 조합으로부터 선택된 알칼리금속원소이고; M는 Si, Ge, Ti, Zr, Al, Ga, In, Sc, Y La, Nb, Ta, Bi, Gd 및 이들의 조합으로부터 선택된 금속원소이며; z는 금속원소 M의 산화수에 의해 결정되는 것으로 3, 4 또는 5의 정수이다)Wherein A is an alkali metal element selected from Li, Na, K, Rb, Cs and combinations thereof; M is at least one element selected from the group consisting of Si, Ge, Ti, Zr, Al, Ga, In, , Ta, Bi, Gd, and combinations thereof; z is an integer of 3, 4, or 5 as determined by the oxidation number of the metal element M;

금속불화물계 형광체를 제조하는 일반적인 방법은 크게 고상법과 액상법이 있다. 고상법을 이용한 금속불화물계 형광체의 제조방법에서는 불화물 전구체를 원하는 비율만큼 칭량한 후, 아세톤이나 에탄올을 이용하여 유발에서 혼합하여 고온의 전기로에서 반응시킨다. 고상법을 이용하게 되면 기상법이나 액상법에 비하여 보다 편리하게 형광체를 합성할 수 있다는 장점은 있지만, 반응이 진행되는 동안 불소가 다른 원소와 반응하여 원하지 않는 조성의 불화물 형광체가 합성될 가능성이 농후하다. 이에 고상법은 방법적으로는 편리하지만 원하는 조성의 불화물계 형광체를 합성하기가 용이하지 않다는 단점이 있다. General methods for producing metal fluoride-based fluorescent materials include solid-phase and liquid-phase methods. In the method for producing a metal fluoride-based fluorescent material using the solid-phase method, the fluoride precursor is weighed to a desired ratio, mixed with induction using acetone or ethanol, and reacted in a high-temperature electric furnace. The use of the solid phase method has the advantage that the phosphor can be synthesized more conveniently than the vapor phase method or the liquid phase method. However, there is a high possibility that fluorine reacts with other elements during the reaction to synthesize a fluorophosphor phosphor of an undesirable composition. Therefore, the solid phase method is convenient in the method but has a disadvantage in that it is not easy to synthesize a fluoride-based phosphor having a desired composition.

이에 반하여, 액상법은 불화물을 용액 상태로 전환시켜 반응시키므로 고상법에 비해 원하는 조성의 형광체를 제조하는 것이 가능하다는 장점이 있다. 액상법에서는 불화물 전구체를 증류수나 불산(HF)에 녹인 후 각 용액의 용해도를 이용하여 침전시켜 불화물 형광체를 합성하는 일명, 침전법이 가장 널리 이용되고 있다. 그러나 침전법을 이용하여 불화물계 형광체를 대량으로 합성하기 위해서는 극복해야할 문제점들이 다수 존재한다. 그 대표적인 문제점으로서, 반응물로 사용되는 불화물이 대량화됨에 따라 용제로 사용되는 불산(HF)의 양을 늘려야 하는데, 불산은 취급시 안전이 유의되는 물질이므로 침전용 용제로 사용하기에는 한계가 있다. 또한 대량화를 위해서는 하나의 배치에서 합성되는 양이 커짐으로써 2차적인 처리 과정 또한 큰 규모의 장치를 꾸며야하는 단점이 있다. On the other hand, the liquid phase method is advantageous in that it can produce a phosphor having a desired composition as compared with the solid phase method because the fluoride is converted into a solution state and reacted. In the liquid phase method, the so-called precipitation method, in which the fluoride precursor is dissolved in distilled water or hydrofluoric acid (HF), and then the solubility of each solution is used to precipitate fluoride phosphors, has been widely used. However, there are a number of problems to be overcome in order to synthesize a fluoride-based phosphor in large quantities using the precipitation method. As a typical problem, the amount of hydrofluoric acid (HF) used as a solvent must be increased as the fluoride used as a reactant is mass-produced. However, since hydrofluoric acid is a safe material in handling, there is a limit to use as a salting solvent. In addition, in order to mass-produce, the amount of synthesized in one batch increases, so that a secondary processing process must also be equipped with a large-scale apparatus.

따라서 원료취급이 용이하지 않은 금속불화물계 형광체를 보다 안전하게 그리고 대량화가 가능하도록 하는 새로운 합성방법의 개발이 요구된다.
Therefore, it is required to develop a new synthesis method which makes it possible to safely and mass-produce metal fluoride-based phosphors which are not easy to handle raw materials.

국제공개특허공보 WO 2012-128837호International Patent Publication No. WO12128837 대한민국특허출원 10-2015-0134405호Korean Patent Application No. 10-2015-0134405

본 발명은 고상법과 배치 타입의 액상법이 가지는 문제점을 동시에 해결하고, 금속불화물계 형광체의 대량 생산이 가능하도록 하는 새로운 합성방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 즉, 본 발명에서는 액상법을 기반으로 하여 반응물을 용액으로 제조하여 반응기 내부로 지속적으로 투입, 혼합 및 합성, 그리고 합성된 형광체의 배출공정을 연속적으로 진행하는 금속불화물계 형광체의 연속 제조방법을 제공한다.It is another object of the present invention to provide a novel synthesis method capable of simultaneously solving the problems of solid-phase and batch-type liquid-phase processes and enabling mass production of metal fluoride-base phosphors. That is, according to the present invention, there is provided a method for continuously producing a metal fluoride-based phosphor by continuously preparing a reaction solution based on a liquid phase method, continuously injecting, mixing and synthesizing the phosphor into a reactor, and continuously discharging the synthesized phosphor .

또한, 본 발명은 금속불화물계 형광체의 연속 제조용 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
It is still another object of the present invention to provide an apparatus for continuous production of a metal fluoride-base phosphor.

상기한 과제 해결을 위하여, 본 발명은 금속불화물계 형광체 합성에 사용되는 둘 이상의 금속 전구체를 용해 또는 슬러리화하여 제조된 반응물을 반응기의 투입구로 투입하고, 반응물의 유체흐름에 의해 생성된 와류(VORTEX)에 의해 반응물을 혼합하고 형광체 합성반응을 수행한 후에, 합성된 형광체는 반응물의 유체흐름에 따라 배출되도록 하는, 투입, 혼합 및 합성, 배출이 연속공정으로 진행되는 금속불화물계 형광체의 연속 제조방법을 그 특징으로 한다.In order to solve the above problems, the present invention provides a method for producing a metal fluoride-based fluorescent material, comprising the steps of: injecting a reactant prepared by dissolving or slurring two or more metal precursors used for synthesizing a metal fluoride-based fluorescent material into an inlet of a reactor, ), A method of continuous production of a metal fluoride-based phosphor in which the synthesis, the synthesis, and the discharge of the synthesized phosphor are carried out in a continuous process so that the reacted materials are mixed and the synthesized phosphor is discharged according to the fluid flow of the reactant .

또한, 본 발명은In addition,

금속불화물계 형광체 합성에 사용되는 금속 전구체를 증류수 또는 불산에 혼합하여 용액 또는 슬러리 상태로 제조한 반응물을 저장하고 있는 반응물질 저장조(21a, 21b);A reaction material storage tank (21a, 21b) storing a reactant prepared by mixing a metal precursor used for synthesizing a metal fluoride phosphor with distilled water or hydrofluoric acid to prepare a solution or a slurry;

반응물질 저장조(21a, 21b)에 저장된 반응물을 반응기의 투입구(20a, 20b)를 통해 반응기 내부로 투입시키는 정량 펌프(22a, 22b);Metering pumps 22a and 22b for injecting the reactants stored in the reactant storage tanks 21a and 21b into the reactor through the inlet ports 20a and 20b of the reactor;

용액 또는 슬러리 상태로 투입되는 반응물에 의해 형성된 와류(VORTEX)에 의해 반응물을 혼합 및 형광체를 합성반응을 수행한 후에, 합성된 형광체를 반응물의 유체흐름에 따라 배출하는 반응기(10); 및A reactor (10) for mixing the reactants by a vortex formed by reactants put into a solution or a slurry state, synthesizing the phosphor, and discharging the synthesized phosphor according to the flow of the reactant; And

반응기의 배출구(30)를 통해 배출된 금속불화물계 형광체의 저장조(31); 를 포함하고 있는 금속불화물계 형광체의 연속 제조장치를 그 특징으로 한다.A reservoir 31 of the metal fluoride-base phosphor discharged through the outlet 30 of the reactor; Wherein the metal fluoride-based phosphor is continuously produced.

본 발명의 연속 제조방법은 일반적인 고상법과 배치(Bach) 타입의 액상법이 가지는 문제점을 동시 해소시킬 수 있다. 특히, 본 발명은 액상법에 기반을 두고는 있지만 배치 타입의 액상법이 가지는 합성 한계를 극복하고, 연속 공정을 도입함에 따라 불화물 형광체를 사용자가 원하는 만큼의 대량화를 할 수 있다.The continuous production method of the present invention can solve the problems of a general solid phase method and a batch (Bach) type liquid phase method simultaneously. Particularly, although the present invention is based on the liquid phase method, the synthesis limit of the batch type liquid phase method can be overcome, and the fluoride phosphor can be mass-produced as much as the user desires by introducing a continuous process.

또한 본 발명의 연속 제조방법에 의하면 크지 않은 반응기 공간 내에서 소량의 반응물을 투입하므로 보다 안전하게 금속불화물계 형광체를 합성하는 것이 가능하고, 또한 좁은 반응기 내에서 연속공정을 통해 분당 1 ~ 50 g까지 생산이 가능하므로 금속불화물계 형광체의 대량 생산도 가능하다는 장점이 있다.
Further, according to the continuous production method of the present invention, it is possible to synthesize a metal fluoride-based phosphor more securely by injecting a small amount of reactant in a not-so-great reactor space, and to produce a metal fluoride-based phosphor in a narrow reactor at a rate of 1 to 50 g per minute It is possible to mass-produce metal fluoride-based fluorescent materials.

도 1은 본 발명에 따른 연속 제조방법에 이용되는 반응장치의 구성도이다.
도 2는 도 1의 반응장치를 포함하는 금속불화물계 형광체의 연속 제조공정의 전체 구성도이다.
도 3은 교반속도에 따라 제조된 금속불화물계 형광체의 입자 크기 및 모양을 보여주는 전자 주사 현미경 사진이다.
도 4는 반응물의 투입속도에 따라 제조된 금속불화물계 형광체의 입자 크기 및 모양을 보여주는 전자 주사 현미경 사진이다.
도 5는 연속 제조방법으로 제조한 K2SiF6:Mn4+ 및 K2TiF6:Mn4+ 형광체의 발광 스펙트럼이다.
도 6은 연속 제조방법으로 제조한 K2SiF6:Mn4+ 및 K2TiF6:Mn4+ 형광체의 X-선 분말 회절 스펙트럼이다.
도 7은 연속 제조방법으로 제조한 KMgF3:Eu2+ 및 KLaF4:Yb3+,Tb3+ 형광체의 발광 스펙트럼이다.
1 is a configuration diagram of a reaction apparatus used in a continuous production method according to the present invention.
Fig. 2 is an overall configuration diagram of the continuous production process of the metal fluoride-base phosphor including the reaction device of Fig.
3 is an electron micrograph showing the particle size and shape of the metal fluoride-based fluorescent material prepared according to the stirring speed.
4 is an electron micrograph showing the particle size and shape of the metal fluoride-based fluorescent substance prepared according to the feed rate of the reactant.
5 is an emission spectrum of K 2 SiF 6 : Mn 4+ and K 2 TiF 6 : Mn 4+ phosphors prepared by the continuous production method.
6 is an X-ray powder diffraction spectrum of the K 2 SiF 6 : Mn 4+ and K 2 TiF 6 : Mn 4+ phosphors prepared by the continuous production method.
7 is an emission spectrum of KMgF 3 : Eu 2+ and KLaF 4 : Yb 3+ , Tb 3+ phosphors prepared by the continuous production method.

이와 같은 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 하기와 같다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명에 따른 금속불화물계 형광체의 연속 제조방법에 의하면, 금속불화물계 형광체 합성에 사용되는 금속 전구체를 용해 또는 슬러리화하여 제조된 반응물을 반응기의 투입구로 투입하고, 반응물의 유체흐름에 의해 생성된 와류(VORTEX)에 의해 반응물을 혼합하고 형광체 합성반응을 수행한 후에, 합성된 형광체는 반응물의 유체흐름에 따라 배출되도록 하는, 투입, 혼합 및 합성, 배출이 연속공정으로 진행된다.According to the method of continuously producing the metal fluoride-base phosphor according to the present invention, the reaction product prepared by dissolving or slurrying the metal precursor used for synthesizing the metal fluoride-base phosphor is introduced into the inlet of the reactor, After the reactants are mixed by VORTEX and the phosphor synthesizing reaction is carried out, the synthesized phosphor is subjected to a continuous process of inputting, mixing, synthesizing and discharging so as to discharge according to the fluid flow of the reactant.

즉, 본 발명의 연속 제조방법에 의하면 전구체 화합물을 증류수 또는 불산에 용해 또는 슬러리화하여 반응물로 사용하는 액상법을 기반으로 하고 있기 때문에 원하는 조성의 금속불화물계 형광체를 제조할 수 있다. 또한, 본 발명에서는 합성된 형광체를 반응기내에 형성된 유체흐름에 따라 반응기 밖으로 연속적으로 배출시켜 간단한 여과를 통해 분리 정제하며, 형광체를 고체화하기 위한 침전 공정이 생략되어 있으므로 소형의 반응기를 사용하여 연속공정에 의해 형광체를 대량 생산하는 것이 가능하다. 더욱이 형광체의 고체화를 위해 실시하는 침전법의 경우는 불산(HF)을 양용매로서 대량으로 사용하지만, 본 발명에서는 불산(HF)을 전구체 화합물을 용해 또는 슬러리화할 때만 사용하므로, 기존의 방법에 대비하여 환경친화적이라 할 수 있다.That is, according to the continuous production method of the present invention, since the precursor compound is dissolved or slurried in distilled water or hydrofluoric acid and used as a reactant, it is possible to produce a metal fluoride-based phosphor having a desired composition. In addition, in the present invention, the synthesized phosphor is continuously discharged out of the reactor according to the flow of the fluid formed in the reactor, and is separated and purified through simple filtration. Since the precipitation step for solidifying the phosphor is omitted, It is possible to mass-produce the phosphor. Further, in the case of the precipitation method for solidifying the phosphor, a large amount of hydrofluoric acid (HF) is used as a good solvent. However, in the present invention, since hydrofluoric acid (HF) is used only when the precursor compound is dissolved or slurried, It is environmentally friendly.

또한, 본 발명은 반응기로 투입되는 반응물의 유체 흐름을 통해 혼합 및 합성반응을 수행하고 그리고 생성된 형광체를 배출구쪽으로 운반하는 과정을 연속적으로 수행하는 것이 가능해졌다. 이러한 반응물의 흐름 조절을 통해 반응속도를 제어하여 형광체의 생성속도까지도 제어할 수 있다. 반응기 내의 유체 흐름은 반응물의 투입속도 및/또는 교반속도 조절에 의해 제어가 가능하다. 100 mL 용량의 반응기를 기준으로 할 때 반응물의 투입속도는 1 ~ 50 mL/min 범위 내에서 조절이 가능하고, 정량펌프를 설치하여 투입속도를 정량적으로 제어하는 것도 가능하다. 또한, 반응기 내에 고정식 와류기 또는 기계적 교반기를 설치하게 되면 반응속도가 더욱 증가되어 형광체의 합성량도 훨씬 증가될 수 있다. 교반속도는 대략 10 ~ 1500 rpm 범위가 바람직할 수 있다.Further, the present invention makes it possible to carry out the mixing and synthesis reaction through the fluid flow of the reactant introduced into the reactor, and successively carry out the process of transporting the generated phosphor toward the discharge port. By controlling the flow of the reactant, the reaction rate can be controlled to control the generation rate of the phosphor. The fluid flow in the reactor can be controlled by adjusting the rate of feed and / or the rate of stirring of the reactants. The reaction rate can be controlled within the range of 1 ~ 50 mL / min based on the 100 mL reactor, and it is also possible to quantitatively control the feed rate by installing a metering pump. Further, if a stationary vortexor or a mechanical stirrer is installed in the reactor, the reaction rate is further increased and the amount of synthesized phosphor can be greatly increased. The stirring speed may be preferably in the range of about 10 to 1500 rpm.

본 발명에 따르면 100 mL 용량의 반응기를 사용하여 분당 10 mL/min의 투입속도로 반응물을 투입하였을 때, 금속불화물계 형광체는 대략 1분당 5 g/min 생성되므로 1일당 14 kg/day을 합성할 수 있다. 일반적인 고상법을 이용한 형광체의 합성의 경우 전기로 1기(용량 20 L)에서 1일당 1 kg/day을 합성하는 것과 비교하였을 때, 본 발명의 연속 제조방법은 전기로 1기의 용량으로 14배 이상의 합성 성능을 가진다. According to the present invention, when a reactant is introduced at a rate of 10 mL / min per minute using a 100 mL reactor, metal fluoride-based fluorescent material is generated at a rate of approximately 5 g / min per minute, so that 14 kg / day is synthesized per day . In the case of synthesizing a phosphor using a general solid-phase method, the continuous production method of the present invention was compared with the synthesis of 1 kg / day per day in one electric furnace (capacity 20 L) Or more.

또한, 본 발명에 따른 연속 제조방법은 반응물질의 투입속도와 교반속도를 조절하여 합성되는 형광체 입자의 크기와 모양을 제어하는 것도 가능하다. 즉, 반응물의 투입속도를 1 ~ 50 mL/min 범위 (용량 100 mL 반응기 기준)에서 변화를 주거나, 교반속도를 10 ~ 1500 rpm 으로 조절하거나, 투입속도와 교반속도를 동시에 조절하여 합성되는 금속불화물계 형광체의 크기 및 모양을 제어할 수 있다. 본 발명에서 합성하고자 하는 금속불화물계 형광체의 크기는 대략 10 ~ 100 ㎛ 범위일 수 있다. Also, in the continuous production method according to the present invention, it is possible to control the size and shape of synthesized phosphor particles by controlling the feeding rate and the stirring speed of the reaction material. That is, the addition rate of the reactant is controlled in a range of 1 to 50 mL / min (based on a volume of 100 mL reactor), the stirring speed is controlled at 10 to 1500 rpm, or the metal fluoride The size and shape of the phosphor can be controlled. The size of the metal fluoride-based phosphor to be synthesized in the present invention may range from about 10 to 100 mu m.

본 발명에 따른 연속 제조방법에 의하면, 반응물의 투입속도가 빨라질수록 크기가 작고 균일한 형광체 입자가 합성되고, 반대로 반응물의 투입속도가 느려질수록 크기가 큰 형광체 입자가 합성된다. 두 가지 이상의 반응물이 반응기내에 투입되어 충분한 양이 반응하였을 때 충분한 시드(seed)가 형성되면서 작고 균일한 형광체 입자가 합성되지만, 반응물의 투입 양이 충분하지 않게 되면 소량의 시드에 지속적으로 결정 성장이 이루어져 입자의 크기가 커지게 된다. 즉, 반응물의 투입속도를 일정하게 유지하는 상태에서 교반속도를 빠르게 할수록 시드(seed) 생성의 기회가 줄어들어 이미 형성된 형광체 입자를 크게 성장시킬 수 있다. 또한, 반응물의 투입속도와 교반속도의 조절을 통해서 형성되는 형광체 입자의 모양을 육면체, 십사면체 또는 무정형으로 조절하는 것도 가능할 수 있다.
According to the continuous production method according to the present invention, phosphor particles having a small size and a uniform size are synthesized as the reactant introduction rate is increased, and phosphor particles having a larger size are synthesized as the reaction rate of the reactant is lowered. When two or more reactants are charged into the reactor and reacted in a sufficient amount, sufficient seeds are formed, and small and uniform phosphor particles are synthesized. However, when the amount of reactant is insufficient, a small amount of seed is continuously subjected to crystal growth So that the particle size becomes larger. That is, as the agitation speed is increased in a state where the feed rate of the reactant is kept constant, the chance of seed generation is reduced, and the phosphor particles already formed can be grown to a large extent. In addition, it is also possible to control the shape of the phosphor particles formed through adjustment of the feed rate and stirring speed of the reactants to a hexahedron, a tetrahedron, or amorphous.

본 발명에 따른 금속불화물계 형광체의 연속 제조방법은 구체적으로,The method for continuously producing the metal fluoride-based fluorescent material according to the present invention is,

금속불화물계 형광체 합성에 사용되는 금속 전구체를 증류수 또는 불산에 혼합하여 용해 또는 슬러리 상태의 반응물을 제조하는 1단계;A first step of mixing the metal precursor used in the synthesis of the metal fluoride-based fluorescent material with distilled water or hydrofluoric acid to prepare a reaction product in a dissolved or slurry state;

반응물을 정량 펌프를 이용하여 투입구를 통해 반응기 내부로 투입시키는 2단계;A step of injecting the reactant into the reactor through a charging port using a metering pump;

투입된 반응물의 유체흐름에 의해 생성된 와류(VORTEX)에 의해 혼합 및 반응하여 금속불화물계 형광체를 합성하는 3단계;A third step of synthesizing a metal fluoride-based fluorescent material by mixing and reacting with a vortex (VORTEX) generated by the fluid flow of the charged reactant;

합성된 금속불화물계 형광체를 반응물의 유체흐름에 따라 반응기의 배출구를 통해 배출시키는 4단계; 및And discharging the synthesized metal fluoride-based fluorescent material through the outlet of the reactor according to the fluid flow of the reactant; And

배출된 형광체를 세척 및 건조하여 형광체 분말을 얻는 5단계; 를 포함한다.
Washing and drying the discharged phosphor to obtain a phosphor powder; .

또한, 본 발명에 따른 연속 제조방법을 수행하여 제조될 수 있는 금속불화물계 형광체는 하기 화학식 1로 표시되는 조성식을 가질 수 있다.In addition, the metal fluoride-based fluorescent material that can be produced by the continuous production method according to the present invention may have a composition formula represented by the following chemical formula (1).

[화학식 1][Chemical Formula 1]

AaMmFf:Rr A a M m F f : R r

(상기 화학식 1에서, A는 Li, Na, K, Rb, Cs 및 이들의 조합으로부터 선택된 알칼리금속원소이고; M은 Si, Ge, Ti, Zr, Al, Ga, In, Sc, Y La, Nb, Ta, Bi, Gd 및 이들의 조합으로부터 선택된 금속원소이고; R은 활성제로 +2, +3, +4의 산화수를 갖는 전이금속 또는 희토류 금속이고; 아래첨자 a, b, f 및 r은 각 원소의 개수를 나타내는 것으로 0≤a≤3, 0≤b≤2, 0<f≤11, 0<r<2 이고, 단 a와 b가 동시에 0이 될 수 없다) Wherein A is an alkali metal element selected from Li, Na, K, Rb, Cs and combinations thereof; M is at least one element selected from the group consisting of Si, Ge, Ti, Zr, Al, Ga, In, B, f and r are each a metal element selected from the group consisting of Ta, Bi, Gd, and combinations thereof, R is an activator, a transition metal or rare earth metal having an oxidation number of +2, +3, +4, 0 < / = 2, 0 < f < 11, 0 &lt; r &lt; 2, provided that a and b can not be 0 at the same time)

상기 화학식 1의 조성식을 가지는 금속불화물계 형광체 제조에 사용되는 전구체 화합물로서, 금속 A가 유래되는 전구체 화합물은 AF, AHF2, A2O, A2CO3, Ax[MFy] 및 Ax[MFy]:R로부터 선택된 1종 이상의 화합물이 채택될 수 있다. 금속 M이 유래되는 전구체 화합물은 Hx[MFy], Ax[MFy] 및 Ax[MFy]:R로부터 선택된 1종 이상의 화합물이 채택될 수 있다. 금속 R이 유래되는 전구체 화합물은 Ax[MFy]:R로부터 선택된 1종 이상의 화합물이 채택될 수 있다. 상기한 전구체 화합물의 정의에 사용된 A, M 및 R은 각각 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같고, x는 MFy 이온의 전하로부터 결정되는 절대값이고, y는 5, 6 또는 7의 정수일 수 있다.
A precursor compound derived from the metal A is selected from the group consisting of AF, AHF 2 , A 2 O, A 2 CO 3 , A x [MF y ], and A x [MF y ]: R can be employed. As the precursor compound from which the metal M is derived, at least one compound selected from H x [MF y ], A x [MF y ] and A x [MF y ]: R can be adopted. As the precursor compound from which the metal R is derived, at least one compound selected from A x [MF y ]: R can be adopted. A, M, and R used in the definition of the precursor compound are each as defined in Formula 1, x is an absolute value determined from the charge of MF y ion, and y may be an integer of 5, 6, or 7.

또한, 도 1에는 본 발명에 적용될 수 있는 반응장치에 대한 일 구현예를 예시한 것이며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.In addition, FIG. 1 illustrates one embodiment of a reaction apparatus applicable to the present invention, and the present invention is not limited thereto.

도 1에 의하면, 반응기(10)는 용액 또는 슬러리 상태로 제조된 반응물이 투입되는 투입구(20a, 20b), 합성된 형광체를 반응물의 유체흐름에 따라 반응기 밖으로 배출하는 배출구(30)가 구비되어 있다. Referring to FIG. 1, the reactor 10 is provided with inlet ports 20a and 20b for injecting reactants prepared in a solution or slurry state, and an outlet 30 for discharging the synthesized phosphor to the reactor according to the flow of the reactant .

본 발명에서 사용되는 전구체 화합물이 불화물인 점을 감안할 때, 반응기 또는 주변 부속품은 불산에 의한 오염 및 파손을 방지 위해 내산성 물질로 코팅되어 있거나 또는 내산성 재질로 제작되는 것이 좋다.Considering that the precursor compound used in the present invention is a fluoride, the reactor or surrounding accessories may be coated with an acid-resistant material or made of an acid-resistant material to prevent contamination and breakage by hydrofluoric acid.

또한, 반응기(10)에는 투입구(20)와 배출구(30)가 구비되어 있는데, 투입구(20)와 배출구(30)는 각각 1개씩 또는 2개 이상 구비될 수 있고, 또한 투입구(20)와 배출구(30)의 위치도 임의로 조절하는 것도 가능하다. 즉, 형광체의 합성에 사용되는 전구체 화합물의 종류별로 구분하여 2개 이상의 투입구를 통해 반응물을 나누어 투입하면 반응 양상을 보다 용이하게 조절할 수 있다. 또한, 투입구(20)와 배출구(30)의 개수를 임의로 조절하여 반응기 내부에 형성되는 유체의 흐름을 조절할 수도 있다. 그리고 복수개의 투입구(20)를 구비함에 있어 투입구(20)의 위치를 반응기의 하부와 중간부에 각각 별도로 두어 반응물이 시간적 차이를 두고 반응하도록 조절할 수도 있다. 상황에 따라서는 투입구(20)와 배출구(30)를 연결하여 지속적인 입자성장 등이 가능하도록 할 수도 있다. 두 개 이상의 투입구(20)로 투입된 반응물은 반응기 내에서 만나 혼합과 동시에 금속불화물계 형광체를 합성하게 되고, 생성된 형광체는 상승하게 된다. 그리고, 상승된 형광체는 유체의 흐름에 따라 배출구(30)로 배출되게 된다. The reactor 10 is provided with a charging port 20 and a discharging port 30. The charging port 20 and the discharging port 30 may be provided one by one or two or more respectively, It is also possible to arbitrarily adjust the position of the movable member 30. That is, it is possible to more easily control the reaction pattern by dividing the precursor compound used in the synthesis of the phosphor into two or more kinds of inlet ports and dividing the reactants into two. In addition, the number of the inlet 20 and the outlet 30 may be arbitrarily adjusted to control the flow of the fluid formed in the reactor. In the case of providing a plurality of the inlet ports 20, the positions of the inlet ports 20 may be separately provided in the lower part and the middle part of the reactor so that the reactants react with time differences. Depending on the circumstances, the inlet 20 and the outlet 30 may be connected to enable continuous particle growth. The reactants charged into the two or more inlet ports 20 meet in the reactor and synthesize the metal fluoride-based phosphor simultaneously with the mixing, and the generated phosphor rises. The raised phosphor is discharged to the discharge port 30 according to the flow of the fluid.

또한, 반응기(10)를 설치함에 있어서는 반응 양상에 따라 지면을 기준으로 수직, 수평 또는 일정한 기울기를 갖도록 설치될 수도 있다.In addition, when installing the reactor 10, the reactor 10 may be installed to have a vertical, horizontal, or constant slope with respect to the ground according to the reaction pattern.

또한, 반응기(10)에는 히터나 열교환기와 같은 온도 제어 장치(13)가 부착되어 있어 반응물의 온도를 조절할 수도 있다. 또한, 반응기의 외부에는 열교환 매체의 순환이 가능한 온도 제어 재킷(12)을 갖추어서, 반응물의 온도를 조절할 수도 있다. 또한, 반응물질 저장조에 온도 제어 장치(13)를 부착하여 반응물의 온도를 미리 조절하여 반응기(3)로 투입함으로써 반응 용액의 온도를 일정하게 유지할 수 있도록 설비할 수 있다.A temperature controller 13 such as a heater or a heat exchanger is attached to the reactor 10 to control the temperature of the reactant. In addition, a temperature control jacket 12 capable of circulating the heat exchange medium may be provided outside the reactor to adjust the temperature of the reactant. In addition, a temperature control device 13 may be attached to the reaction material storage tank so that the temperature of the reaction solution may be adjusted in advance, and the reaction solution may be supplied to the reactor 3 to maintain the temperature of the reaction solution at a constant level.

또한, 반응기(10) 내부에는 와류(VORTEX)의 세기 및 유체의 흐름을 제어할 수 있도록 고정식 와류기 또는 기계적 교반기를 추가로 설치할 수도 있다. 본 발명은 반응기의 투입구(20a, 20b)를 통해 유입되는 용액 또는 슬러리상의 반응물에 의해 와류(VORTEX)가 형성되고, 이를 이용하여 반응물을 혼합 및 합성반응을 진행하고, 이러한 유체의 흐름을 이용하여 제조된 형광체를 배출구(30) 쪽으로 운반하여 반응기 밖으로 배출하도록 한다. 이와 더불어 와류기 또는 교반기를 반응기 내부에 설치된다면, 보다 용이하게 와류의 세기 조절이 가능하고 이에 의해 반응속도를 조절할 수 있고, 그리고 유체 흐름 방향을 조절하여 제조된 형광체를 배출구(30) 쪽으로 용이하게 유도하여 배출할 수 있다.In addition, a fixed vortexor or a mechanical stirrer may be further provided in the reactor 10 to control the intensity of the vortex and the flow of the fluid. In the present invention, a vortex (VORTEX) is formed by a solution or a slurry-like reaction product introduced through the inlet ports (20a, 20b) of the reactor, and the reactant is mixed and synthesized by using the flow, The produced phosphor is transported to the discharge port (30) and discharged from the reactor. In addition, if the vortexor or the agitator is installed in the reactor, the intensity of the vortex can be adjusted more easily, thereby controlling the reaction rate, and the phosphor prepared by controlling the flow direction of the fluid can be easily moved toward the outlet 30 And can be discharged.

상기 반응기(10)에 설치되는 기계적 교반기(11)는 프로펠러 모양, 리본 모양, 스크류 모양, 막대 모양 또는 원통형 모양을 가질 수 있으며, 또한 이들의 조합으로 이루어진 교반기를 사용할 수도 있다. 하지만 교반기의 모양에 의해 본 발명이 제한되는 것은 아니며, 목적에 따라 적합한 교반기를 선택할 수 있다.
The mechanical stirrer 11 installed in the reactor 10 may have a propeller shape, a ribbon shape, a screw shape, a rod shape or a cylindrical shape, or an agitator composed of a combination of these may also be used. However, the present invention is not limited by the shape of the agitator, and an agitator suitable for the purpose can be selected.

본 발명은 하기의 실시예를 통하여 실제로 적용 가능함을 증명하고 해당 기술 분야의 숙련된 작업자라면 상기 기술한 내용을 토대로 다양한 변인의 변화를 통해 본 발명을 다양하게 변경 및 수정할 수 있다.
It will be apparent to those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

[실시예]
[Example]

대표실시예. 형광체의 연속 제조Representative embodiment. Continuous production of phosphors

도 2에 나타낸 전체 반응장치의 구성도를 중심으로 형광체의 제조방법을 설명하면 하기와 같다.A method of manufacturing the phosphor will be described with reference to the schematic view of the entire reaction apparatus shown in FIG.

반응기(10)는 100 mL의 용량의 것으로, 불산에 잘 견딜 수 있는 테프론 또는 내산성 고분자 재질로 이루어 있으며, 불산이 유출되지 않도록 정교하게 실링되어 있으며, 주변부속품은 내산성 물질로 코팅되어 있다. 반응기(10)에는 2개의 원료 투입구(20a, 20b)와 1개의 형광체 배출구(30)가 구비되어 있다. 그리고, 반응기(10)의 내부에는 프로펠러형 교반기가 설치되어 있어 반응기로 투입되는 반응물을 일정한 속도로 교반하도록 하였다. The reactor (10) has a capacity of 100 mL and is made of Teflon or acid-resistant polymer that can withstand HF, and is sealed tightly to prevent leakage of HF, and peripheral accessories are coated with acid-resistant material. The reactor 10 is provided with two raw material input ports 20a and 20b and one phosphor discharge port 30. In the reactor 10, a propeller-type stirrer was installed to stir the reactant introduced into the reactor at a constant rate.

반응원료로 사용되는 전구체 화합물은 증류수 또는 불산에 용해 또는 슬러리화하여 반응물질 저장조(21a, 21b)에 보관하고, 정량펌프(22a, 22b)를 이용하여 투입구(20a, 20b)를 통해 일정한 투입속도로 반응물을 투입하였다. 2개의 투입구를 통해 투입된 반응물은 반응기 내에서 와류를 형성하고, 형성된 와류에 의해 혼합 및 형광체 합성반응을 진행하게 되고, 합성된 형광체는 유체의 흐름방향에 따라 반응기의 상부로 상승하여 배출구(30)로 배출된다. 반응기 밖으로 배출된 형광체는 합성물질 저장조(31)에 저장된다. The precursor compounds used as the reaction raw materials are dissolved or slurried in distilled water or hydrofluoric acid and stored in the reaction material storage tanks 21a and 21b and are supplied through the tanks 20a and 20b through the metering pumps 22a and 22b, Was added to the reaction mixture. The synthesized phosphor rises to the upper part of the reactor in accordance with the flow direction of the fluid and is discharged to the discharge port 30 through the discharge port 30. The reactant enters through the two inlet ports to form a vortex in the reactor, . The phosphor discharged from the reactor is stored in a synthetic material reservoir 31.

합성물질 저장조(31)에 보관된 형광체는 여과 및 수세의 후처리과정을 통해 목적하는 금속불화계 형광체를 제조하였다.The phosphors stored in the synthetic material reservoir 31 were subjected to post-treatment such as filtration and washing to prepare the desired metal fluoride-based phosphor.

이상에서 설명한 형광체의 제조방법은 반응물의 투입, 혼합 및 합성, 배출 공정이 연속적으로 진행된다.
In the above-described method of manufacturing a phosphor, the introduction, mixing, synthesis, and discharge of reactants proceed continuously.

실시예 1 ~ 13. 연속 제조방법으로 제조된 형광체 입자의 크기와 모양 비교Examples 1 to 13. Comparison of Size and Shape of Phosphor Particles Prepared by Continuous Manufacturing Method

상기 대표실시예의 방법으로 금속불화물계 형광체를 연속 제조하였다. K2SiF6:Mn4+ 형광체 제조를 위하여 전구체 화합물로서 KF, K2MnF6, H2SiF6, HF를 준비하였고, 조성비를 고려하여 각각의 전구체 화합물을 칭량하였다. 준비된 KF와 K2MnF6는 불화수소에 1 ~ 5% 농도로 녹여서 반응물질 저장조(21a)에 저장하였고, H2SiF6 용액은 반응물질 저장조(21b)에 저장하였다. 하기 표 1에 나타낸 반응물의 투입속도와 교반기의 교반속도를 유지하면서 반응시켰다. 또한, 반응후에 반응기의 배출구(3)를 통해 배출되는 금속불화물계 형광체는 합성물질 저장조(31)에 저장하고, 후처리 과정으로서 여과한 후에 아세톤, 에탄올으로 세척하고 건조하여, K2SiF6:Mn4+ 형광체를 수득하였다.
The metal fluoride-base phosphor was continuously produced by the method of the above-mentioned representative embodiment. KF, K 2 MnF 6 , H 2 SiF 6 and HF were prepared as precursor compounds for the preparation of K 2 SiF 6 : Mn 4+ phosphor, and each precursor compound was weighed in consideration of the composition ratio. The prepared KF and K 2 MnF 6 were dissolved in hydrogen fluoride at a concentration of 1 to 5% and stored in the reactant storage tank 21 a and the H 2 SiF 6 solution was stored in the reactant storage tank 21 b. The reaction was carried out while the feed rate of the reactants shown in Table 1 and the stirring speed of the stirrer were maintained. After the reaction, the metal fluoride-base phosphor discharged through the outlet 3 of the reactor is stored in a synthetic material reservoir 31, filtered as a post-treatment process, washed with acetone, ethanol and dried to obtain K 2 SiF 6 : Mn 4+ phosphor.

구 분division 반응물의 투입속도
(mL/min)
Feed rate of reactant
(mL / min)
교반속도
(rpm)
Stirring speed
(rpm)
실시예 1Example 1 1010 100100 실시예 2Example 2 1010 200200 실시예 3Example 3 1010 300300 실시예 4Example 4 1010 400400 실시예 5Example 5 1010 600600 실시예 6Example 6 1010 800800 실시예 7Example 7 1010 10001000 실시예 8Example 8 1010 12001200 실시예 9Example 9 2.52.5 100100 실시예 10Example 10 55 100100 실시예 11Example 11 1515 100100 실시예 12Example 12 1515 5050 실시예 13Example 13 1515 150150

도 3 및 도 4에는 교반속도 또는 반응물의 투입속도를 변화시켜 제조된 금속불화물계 형광체의 입자 크기 및 모양을 비교한 전자 주사 현미경 사진이 첨부되어 있다. 도 3은 반응물의 투입속도를 10 mL/min으로 일정하게 유지하고, 교반속도를 200, 400, 600, 800, 1,000, 1,200 rpm으로 다르게 유지되는 조건(실시예 2, 4 ~ 8)에서 합성된 형광체의 사진이다. 그리고, 도 4는 교반속도는 100 rpm으로 일정하게 유지하고, 반응물의 투입속도를 2.5, 5. 10, 15 mL/min으로 다르게 유지되는 조건(실시예 1, 9 ~ 11)에서 합성된 형광체의 사진이다.FIG. 3 and FIG. 4 are photographs of a scanning electron microscope obtained by comparing the particle size and the shape of the metal fluoride-based fluorescent substance prepared by changing the stirring speed or the rate of feeding the reactants. FIG. 3 shows the results obtained when the feed rate of the reactant was kept constant at 10 mL / min and the stirring speed was maintained at 200, 400, 600, 800, 1,000 and 1,200 rpm (Examples 2 and 4 to 8) It is a photograph of a phosphor. 4 is a graph showing the relationship between the amount of the phosphor synthesized in the conditions (Examples 1, 9 to 11) in which the agitation speed was kept constant at 100 rpm and the feed rates of the reactants were maintained at 2.5, 5., It is a photograph.

도 3 및 도 4에 의하면, 합성된 형광체 입자는 반응물의 투입속도 및/또는 교반속도 조절에 의해 크기와 모양이 제어될 수 있음을 알 수 있다.
According to FIG. 3 and FIG. 4, it can be seen that the synthesized phosphor particles can be controlled in size and shape by controlling the charging rate and / or stirring speed of the reactant.

실시예 14 ~ 27. 연속 제조방법으로 제조된 형광체의 구조 및 광학특성 비교Examples 14 to 27. Comparison of Structure and Optical Properties of Phosphors Produced by Continuous Manufacturing Method

상기 실시예 1 ~ 13에 따른 연속 제조방법에 의해 형광체를 제조하였으며, 다만 전구체 화합물의 종류 및 조성비를 다르게 변화시켜 하기 표 2에 나타낸 다양한 금속불화물계 형광체를 합성하였다.The phosphors were prepared by the continuous production method according to Examples 1 to 13, except that the kinds and the composition ratios of the precursor compounds were changed to synthesize various metal fluoride phosphors shown in Table 2 below.

합성한 형광체는 발광분석기(PerKin Elmer Photo-Luminescence)를 이용하여 다양한 파장의 여기광을 이용하여 발광특성을 분석하였으며, 그 결과는 하기 표 2에 나타내었다.The synthesized phosphors were analyzed for luminescence characteristics by using excitation light of various wavelengths using a luminescence analyzer (PerKin Elmer Photo-Luminescence). The results are shown in Table 2 below.

구분division 구조식constitutional formula 여기파장 (nm)Excitation wavelength (nm) 발광중심파장 (nm)Luminescent center wavelength (nm) 실시예 12Example 12 K2SiF6:Mn4+ K 2 SiF 6 : Mn 4+ 450450 630630 실시예 14Example 14 K2TiF6:Mn4+ K 2 TiF 6 : Mn 4+ 450450 630630 실시예 15Example 15 Cs2GeF6:Mn4+ Cs 2 GeF 6 : Mn 4+ 450450 630630 실시예 16Example 16 K2GeF6:Mn4+ K 2 GeF 6 : Mn 4+ 450450 630630 실시예 17Example 17 K2TiF6:Mn4+ K 2 TiF 6 : Mn 4+ 450450 630630 실시예 18Example 18 KMgF3:Eu2+ KMgF 3: Eu 2+ 254254 358358 실시예 19Example 19 BaGdF5:Tb3+ BaGdF 5 : Tb 3+ 365365 543543 실시예 20Example 20 CaF2:Mn2+ CaF 2 : Mn 2+ 365365 495495 실시예 21Example 21 ZnF2:Mn2+ ZnF 2 : Mn 2+ 365365 587587 실시예 22Example 22 AlF3:Fe3+ AlF 3 : Fe 3+ 365365 735735 실시예 23Example 23 Sr2AlF5:Eu2+ Sr 2 AlF 5 : Eu 2+ 254254 360360 실시예 24Example 24 MgF2:Mn2+ MgF 2 : Mn 2+ 400400 590590 실시예 25Example 25 YF3:Yb3+,Er3+ YF 3 : Yb 3+ , Er 3+ 980980 550, 660550, 660 실시예 26Example 26 LiYF4:Nd3+ LiYF 4 : Nd 3+ 365365 520, 580520, 580 실시예 27Example 27 KLaF4:Yb3+,Tb3+ KLaF 4 : Yb 3+ , Tb 3+ 980980 545545

상기 표 2로부터 확인되고 있듯이, 본 발명에 따른 연속 제조방법에 의하여 다양한 금속불화물계 형광체를 합성할 수 있고, 또한 합성된 금속불화물계 형광체는 다양한 발광 파장을 가진다. As can be seen from Table 2, various metal fluoride-based phosphors can be synthesized by the continuous production method according to the present invention, and the synthesized metal fluoride-based phosphors have various emission wavelengths.

도 5와 도 6에는 상기 실시예 12 및 실시예 14에 따른 연속 제조방법으로 제조한 K2SiF6:Mn4+ 및 K2TiF6:Mn4+ 형광체의 발광 스펙트럼과 X-선 분말 회절 스펙트럼이 각각 첨부되어 있다. 도 5의 발광 스펙트럼은 여기파장 450 nm에서의 발광특성을 나타낸 것으로, K2SiF6:Mn4+ 및 K2TiF6:Mn4+ 형광체는 발광중심파장이 630 nm인 적색 형광체임을 확인할 수 있다. 또한, 도 6의 XRD 스펙트럼을 통해 형광체가 잘 형성되었음을 확인할 수 있다.5 and 6 show emission spectra and X-ray powder diffraction spectra of the K 2 SiF 6 : Mn 4+ and K 2 TiF 6 : Mn 4+ phosphors prepared by the continuous production method according to Example 12 and Example 14, Respectively. The emission spectrum of FIG. 5 shows the emission characteristics at an excitation wavelength of 450 nm, and it can be confirmed that K 2 SiF 6 : Mn 4+ and K 2 TiF 6 : Mn 4+ phosphors are red phosphors having a luminescent center wavelength of 630 nm . Also, it can be confirmed that the phosphor is well formed through the XRD spectrum of FIG.

도 7에는 상기 실시예 18 및 실시예 27에 따른 연속 제조방법으로 제조한 KMgF3:Eu2+ 및 KLaF4:Yb3+,Tb3+ 형광체의 발광 스펙트럼이 첨부되어 있다. 도 7의 발광 스펙트럼은 여기파장 980 nm에서의 발광특성을 나타낸 것으로, KMgF3:Eu2+ 형광체는 발광중심파장이 358 nm인 UV A 형광체이고, KLaF4:Yb3+,Tb3+ 형광체는 발광중심파장이 545 nm인 녹색 형광체임을 확인할 수 있다.
7 shows the emission spectra of KMgF 3 : Eu 2+ and KLaF 4 : Yb 3+ and Tb 3+ phosphors prepared by the continuous production method according to Example 18 and Example 27, respectively. The emission spectrum of FIG. 7 shows the emission characteristics at an excitation wavelength of 980 nm. The KMgF 3 : Eu 2+ phosphor is a UV A phosphor whose emission center wavelength is 358 nm, and the KLaF 4 : Yb 3+ and Tb 3+ phosphors are It can be confirmed that the green phosphor has a luminescent center wavelength of 545 nm.

10: 반응기
11: 교반기 12: 온도 제어 재킷
13: 온도 제어 장치
20: 투입구
20a: 제1 투입구 20b: 제2 투입구
21a: 제1 반응물 저장조 21b: 제2 반응물 저장조
22a: 제1 정량펌프 22b: 제2 정량펌프
30: 배출구
31: 합성물질 저장조
10: Reactor
11: Stirrer 12: Temperature control jacket
13: Temperature control device
20: inlet
20a: first inlet 20b: second inlet
21a: first reactant storage tank 21b: second reactant storage tank
22a: first metering pump 22b: second metering pump
30: Outlet
31: Synthetic material storage tank

Claims (18)

액상법에 의해 하기 화학식 1로 표시되는 조성식을 가지는 금속불화물계 형광체를 연속적으로 제조하는 방법으로,
(1단계) 금속불화물계 형광체 합성에 사용되는 금속 전구체를 증류수 또는 불산에 혼합하여 용해 또는 슬러리 상태의 반응물을 제조하는 1단계;
(2단계) 반응물을 정량 펌프를 이용하여 반응기의 일측에 형성된 투입구를 통해 반응기 내부로 연속 투입시키는 2단계;
(3단계) 반응기 내부에는 반응기 내벽과 일정한 간격을 두고 회전하는 원통형 교반기가 설치되어 있고, 상기 원통형 교반기가 10 ~ 1500 rpm의 속도범위에서 일정 속도로 회전하는 동안에 반응기 내부로 투입된 반응물은 유체흐름으로 생성된 와류(VORTEX)에 의해 혼합 및 반응하여 하기 화학식 1의 조성을 가지는 금속불화물계 형광체를 합성하는 3단계;
(4단계) 합성된 금속불화물계 형광체를 반응물의 유체흐름에 따라 반응기의 타측에 형성된 배출구를 향해 이동시켜 배출시키는 4단계; 및
(5단계) 배출된 형광체를 세척 및 건조하여 형광체 분말을 얻는 5단계; 를 포함하고,
상기 반응물의 반응기 내 투입, 반응물의 혼합 및 반응에 의한 형광체의 합성, 반응기로부터 합성된 형광체의 배출이 이루어지는 상기 2단계, 3단계 및 4단계 공정이 연속공정으로 진행되는 것을 특징으로 하는 금속불화물계 형광체의 연속 제조방법.
[화학식 1]
AaMmFf:Rr
(상기 화학식 1에서, A는 Li, Na, K, Rb, Cs 및 이들의 조합으로부터 선택된 알칼리금속원소이고; M은 Si, Ge, Ti, Zr, Al, Ga, In, Sc, Y La, Nb, Ta, Bi, Gd 및 이들의 조합으로부터 선택된 금속원소이고; R은 활성제로 +2, +3, +4의 산화수를 갖는 전이금속 또는 희토류 금속이고; 아래첨자 a, m, f 및 r은 각 원소의 개수를 나타내는 것으로 0≤a≤3, 0≤m≤2, 0<f≤11, 0<r<2 이고, 단 a와 b가 동시에 0이 될 수 없다)
As a method for continuously producing a metal fluoride-base phosphor having a composition formula represented by the following formula (1) by a liquid phase method,
(Step 1) In a first step, a metal precursor used for synthesizing a metal fluoride-based fluorescent material is mixed with distilled water or hydrofluoric acid to prepare a reaction product in a dissolved or slurry state;
(Step 2) The reactant is continuously introduced into the reactor through the inlet formed at one side of the reactor using a metering pump;
(Step 3) A cylindrical stirrer is installed inside the reactor to rotate at a constant interval from the inner wall of the reactor. While the cylindrical stirrer rotates at a constant speed in the range of 10 to 1500 rpm, the reactant introduced into the reactor flows into the fluid stream Mixing and reacting with the generated vortex (VORTEX) to synthesize a metal fluoride-base phosphor having a composition represented by the following formula (1);
(Step 4) In the fourth step, the synthesized metal fluoride-based fluorescent material is moved toward the outlet formed on the other side of the reactor according to the fluid flow of the reactant and discharged; And
(Step 5) 5 steps of washing and drying the discharged phosphor to obtain a phosphor powder; Lt; / RTI &gt;
The second step, the third step, and the fourth step in which the phosphor is synthesized by the reaction of the reactants in the reactor, the reaction mixture is mixed and reacted, and the phosphor synthesized from the reactor is discharged, A method for continuous production of a phosphor.
[Chemical Formula 1]
A a M m F f : R r
Wherein A is an alkali metal element selected from Li, Na, K, Rb, Cs and combinations thereof; M is at least one element selected from the group consisting of Si, Ge, Ti, Zr, Al, Ga, In, M, f and r are each a metal element selected from Ta, Bi, Gd and combinations thereof, R is an activator, a transition metal or rare earth metal having an oxidation number of +2, +3, +4, 0 < r < 2, provided that a and b can not be 0 at the same time)
제 1 항에 있어서,
2단계에서 반응기 내부로 투입되는 반응물의 투입속도가 1 ~ 50 mL/min (100 mL 용량의 반응기 기준)인 것을 특징으로 하는 금속불화물계 형광체의 연속 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the feed rate of the reactant introduced into the reactor in Step 2 is 1 to 50 mL / min (based on a reactor of 100 mL capacity).
삭제delete 제 1 항에 있어서,
금속 A의 전구체는 AF, AHF2, A2O, A2CO3, Ax[MFy] 및 Ax[MFy]:R로부터 선택된 1종 이상이고, 금속 M의 전구체는 Hx[MFy], Ax[MFy] 및 Ax[MFy]:R로부터 선택된 1종 이상이고, 금속 R의 전구체는 Ax[MFy]:R로부터 선택된 1종 이상이고, 이때, A, M 및 R은 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같고, x는 MFy 이온의 전하로부터 결정되는 절대값이고, y는 5, 6 또는 7의 정수인 것을 특징으로 하는 금속불화물계 형광체의 연속 제조방법.
The method according to claim 1,
Precursors of metal A, AF, AHF 2, A 2 O , A 2 CO 3, A x [MF y] , and A x [MF y]: not less than one selected from R, the precursor of the metal M is H x [MF y ], A x [MF y ] and A x [MF y ]: R, and the precursor of the metal R is at least one selected from A x [MF y ]: R, and R are as defined in formula 1, x is the absolute value that is determined from the charge of the MF y ion, y is 5,6 or continuous process for producing a metal fluoride-based fluorescent material, it characterized in that the integer 7.
제 1 항에 있어서,
상기 반응기 또는 주변 부속품은 불산에 의한 오염 및 파손을 방지 위해 내산성 물질로 코팅되어 있거나 또는 내산성 재질로 제작되어진 것을 특징으로 하는 금속불화물계 형광체의 연속 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the reactor or peripheral accessory is coated with an acid-resistant material or made of an acid-resistant material to prevent contamination and breakage by hydrofluoric acid.
제 1 항에 있어서,
상기 반응기는 반응물의 종류나 반응 양상 조절을 위해 반응물이 투입되는 투입구와 합성된 형광체가 배출되는 배출구의 개수 또는 위치가 조절되는 것을 특징으로 하는 금속불화물계 형광체의 연속 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the reactor is controlled in terms of the kind of the reactant and the number or position of the discharge port through which the reactant is introduced and the discharge port through which the synthesized phosphor is discharged.
제 1 항에 있어서,
상기 반응기는 수직, 수평 또는 일정한 기울기를 갖도록 설치되는 것을 특징으로 하는 금속불화물계 형광체의 연속 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the reactor is installed so as to have a vertical, horizontal, or constant inclination.
제 1 항에 있어서,
상기 반응기에는 히터나 열교환기와 같은 온도 제어 장치가 추가로 부착하여 반응물의 온도를 조절하는 것을 특징으로 하는 금속불화물계 형광체의 연속 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the reactor is further equipped with a temperature control device such as a heater or a heat exchanger to adjust the temperature of the reactant.
제 1 항에 있어서,
상기 반응기의 외부에는 열교환 매체의 순환이 가능한 온도 제어 재킷이 갖추어져 있는 것을 특징으로 하는 금속불화물계 형광체의 연속 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein a temperature control jacket capable of circulating a heat exchange medium is provided outside the reactor.
제 1 항에 있어서,
상기 와류(VORTEX)는 반응기 내부에 고정식 와류기 또는 기계적 교반기를 설치하여 속도를 조절하는 것을 특징으로 하는 금속불화물계 형광체의 연속 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the vortex (VORTEX) is provided with a fixed vortexor or a mechanical stirrer inside the reactor to control the speed of the metal fluoride-based phosphor.
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