KR102073214B1 - 베타-시알론 형광체를 제조하는 방법 - Google Patents
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- C09K11/7728—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing europium
- C09K11/7734—Aluminates
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J6/00—Heat treatments such as Calcining; Fusing ; Pyrolysis
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
- C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
- C09K11/0883—Arsenides; Nitrides; Phosphides
Abstract
발광 강도가 우수한 β-시알론 형광체를 제조하는 방법이 제공된다. β-시알론 형광체를 제조하는 방법은 알루미늄, 산소 원자 및 유로퓸을 함유하는 질화규소를 포함하는 조성물을 준비하는 것, 상기 조성물을 열 처리하는 것, 및 상기 열 처리된 조성물과 염기성 물질을 접촉시키는 것을 포함한다.
Description
관련 출원의 상호-참조
본 출원은 2015년 12월 15일에 출원된 일본 특허 출원 제2015-244160호 및 2016년 12월 9일에 출원된 일본 특허 출원 제2016-238927호의 이익을 주장하며, 이들의 개시내용은 그 전문이 본원에 참조로 포함된다.
본 개시내용은 β-시알론 형광체를 제조하는 방법에 관한 것이다.
일부 유형의 발광 디바이스는 광원과, 상기 광원으로부터의 광에 의해 여기되어 광원의 색상과는 상이한 색상의 광을 방출하는 형광체의 조합을 사용하여, 부가적 혼색 원리에 기초하여 다양한 색상의 광을 방출할 수 있다. 특히, 발광 다이오드 (이하, "LED"로 지칭됨)와 형광체를 조합한 발광 디바이스는, 액정 디스플레이의 백라이트, 조명 시스템 등에 사용되고 있다. 복수의 형광체를 사용하여, 예를 들어 녹색으로 발광하는 형광체와, 적색으로 발광하는 형광체를 조합하여 발광 디바이스를 구성함으로써, 액정 디스플레이의 색 재현 범위를 확대할 수 있거나, 또는 조명 시스템의 연색성을 향상시킬 수 있다.
이러한 형광체로서, 예를 들어 질화규소의 고용체인 시알론을 포함하는 형광체가 제안되어 왔으며, 이러한 시알론으로서, 결정 구조가 상이한 α형 및 β형의 시알론이 통상적으로 알려져 있다. 이들 시알론 중에서도, β형의 시알론을 포함하는 형광체 (이하, "β-시알론 형광체"로도 지칭됨)는, 근자외광으로부터 청색광까지의 폭넓은 파장 영역에서 여기되어, 520 nm 이상 560 nm 이하 범위에 발광 피크 파장을 갖는 녹색 형광체이다.
β-시알론 형광체는, 예를 들어 조성식 Si6-zAlzOzN8-z:Eu (0 < z ≤ 4.2)에 의해 나타내어진다. β-시알론 형광체는 질화규소 (Si3N4), 질화알루미늄 (AlN) 및 산화알루미늄 (Al2O3)과 함께, 부활제(activator)로서의 산화유로퓸 (Eu2O3)을 미리 결정된 몰비로 혼합하고, 혼합물을 약 2000℃에서 소성시킴으로써 소성물로서 얻어진다. 이러한 소성물을 불활성 가스 중에서 열 처리하고, 이어서 산 처리함으로써, 발광 강도가 높은 β-시알론 형광체를 얻을 수 있음이 개시된 바 있다 (예를 들어, JP 2005-255895 A 및 JP 2011-174015 A 참조). 더 높은 발광 강도를 제공하기 위한 다른 접근법으로는, 고온에서의 열 처리를 2 단계로 수행하는 것, 및 원료의 일부로서 소성에 의해 얻어진 β-시알론 형광체를 사용하는 것이 알려져 있다 (예를 들어, JP 2007-326981 A 및 JP 2013-173868 A 참조).
β-시알론 형광체를 제조하는 방법은 알루미늄, 산소 원자 및 유로퓸을 함유하는 질화규소를 포함하는 조성물을 준비하는 것, 상기 조성물을 열 처리하는 것, 및 상기 열 처리된 조성물과 염기성 물질을 접촉시키는 것을 포함한다.
본 개시내용의 한 실시형태에 따르면, 상기 방법은 발광 강도가 우수한 β-시알론 형광체를 제조할 수 있다.
도 1은 본 개시내용의 일부 실시형태에 따른 β-시알론 형광체의, 파장에 대해 플롯팅된 상대 발광 강도를 나타내는 발광 스펙트럼을 제시한다.
도 2는 비교예의 β-시알론 형광체의 예시적인 SEM 화상이다.
도 3은 본 개시내용의 한 실시형태에 따른 β-시알론 형광체의 예시적인 SEM 화상이다.
도 2는 비교예의 β-시알론 형광체의 예시적인 SEM 화상이다.
도 3은 본 개시내용의 한 실시형태에 따른 β-시알론 형광체의 예시적인 SEM 화상이다.
실시 관점에서, β-시알론 형광체의 더 높은 발광 강도가 요구되어 왔다. 본 개시내용의 한 실시형태에서는, 발광 강도가 우수한 β-시알론 형광체를 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은 상기 기재된 상황을 감안하여 예의 연구를 거듭했다. 그 결과, 본 발명자들은 β-시알론 형광체를 열 처리하고, 상기 열 처리된 형광체와 염기성 물질을 접촉시킴으로써 높은 발광 강도가 달성됨을 발견했다.
이하, 본 개시내용의 실시형태에 대해 기재할 것이다. 단, 하기 이들 실시형태는 단지 본 발명의 기술 사상을 구체적 형태로 제공하기 위한 제조 방법 등의 일부 구체적 형태의 예시일 뿐이며, 본 개시내용의 범주를 이러한 실시형태에 제한하도록 의도된 것은 아니다.
색 명칭과 색도 좌표 사이의 관계, 및 광의 파장과 단색광의 색 명칭 사이의 관계 등의 관계는 JIS Z8110에 따른다.
본 명세서에서, 용어 "단계"는 독립적인 단계, 뿐만 아니라 서로 구별되지 않는 단계들의 조합이 원하는 목적을 충족시키는 한, 이러한 조합된 단계들로 이해된다. 또한, 복수의 성분이 특정한 조성물 중 임의의 1종의 성분에 속하는 경우, 조성물 중 이러한 성분의 함유량은 달리 언급되지 않는 한, 조성물 중에 존재하는 이러한 복수의 물질의 총 함유량을 의미한다.
평균 입자 크기는 부피 중앙 직경 (Dm)이며, 쿨터(Coulter) 원리에 기초하는 세공 전기 저항 방법에 의해 측정된다. 구체적으로, 입자 크기 분포 분석장치 (예를 들어, 베크만 쿨터(BECKMAN COULTER) 제조의 멀티사이저(Multisizer))를 사용하여 입자 크기 분포를 측정하고, 더 작은 입자 영역으로부터의 부피 누적 50%에 대한 입자 크기로서, 부피 중앙 직경 (Dm)이 결정된다.
(β-시알론 형광체를 제조하는 방법)
β-시알론 형광체를 제조하는 방법은 알루미늄, 산소 원자 및 유로퓸을 함유하는 질화규소를 포함하는 조성물을 준비하는 것 (이하, "준비 단계"로도 지칭됨), 상기 조성물을 열 처리하는 것 (이하, "제1 열 처리 단계"로도 지칭됨), 및 상기 열 처리된 조성물과 염기성 물질을 접촉시키는 것 (이하, "염기 처리 단계"로도 지칭됨)을 포함한다.
준비 단계에서 준비되는 조성물은, 예를 들어 β-시알론 형광체 입자 그 자체이다. 열 처리 시에, 형광체 입자 중에 존재하는 저결정질 모이어티 등의 불안정한 상이 열분해되어 규소 등의 열분해물이 발생되는 것으로 여겨진다. 이러한 열분해물을 함유하는 형광체 입자와 염기성 물질을 후속적으로 접촉시킴으로써, 예를 들어 열분해물과 염기성 물질 사이의 반응이 유도되고, 결과적으로 이러한 열분해물은 알칼리 금속 규산염 등의 투광성이 높은 가용성 화합물로 전환되는 것으로 여겨진다. 이것이 발광 강도를 높게 할 수 있는 원인인 것으로 여겨진다. 생성된 가용성 화합물은, 예를 들어 액체 매체로 세정함으로써, 용이하게 용해 및 제거될 수 있다. 또한, 염기성 물질과의 접촉은, 플루오린화수소산으로의 산 처리에 비해 더 적은 β-시알론 형광체 입자의 손상을 유발할 것이며, 이러한 특성이 발광 강도를 높게 할 수 있는 경향이 있는 원인 중 하나인 것으로 추측된다.
(준비 단계)
준비 단계에서는, 알루미늄, 산소 원자 및 유로퓸을 함유하는 질화규소를 포함하는 조성물을 준비한다. 준비되는 조성물은, 예를 들어 하기 식 (I)에 의해 나타내어진 조성을 갖는, 알루미늄, 산소 원자 및 유로퓸을 함유하는 질화규소의 고용체이다.
Si6-zAlzOzN8-z:Eu (I)
식 (I)에서, z는 0 < z ≤ 4.2를 충족시킨다.
예를 들어, 조성물은 상업적 제품으로부터 원하는 조성물을 선택함으로써 준비될 수 있거나, 또는 통상의 방법에 따라 원료 혼합물을 열 처리하여 원하는 조성물을 제조함으로써 준비될 수 있다.
준비 단계에서 조성물을 제조하는 경우에는, 예를 들어 알루미늄 화합물, 유로퓸 화합물 및 질화규소를 포함하는 혼합물 (이하, "원료 혼합물"로도 지칭됨)을 열 처리함으로써 원하는 조성물을 얻을 수 있다.
원료 혼합물은 바람직하게는 적어도 1종의 알루미늄 화합물, 적어도 1종의 유로퓸 화합물, 및 적어도 1종의 질화규소를 포함한다. 알루미늄 화합물의 예로서는, 알루미늄을 함유하는 산화물, 수산화물, 질화물, 산질화물, 플루오린화물 및 염화물을 들 수 있다. 알루미늄 화합물의 적어도 일부를 원소 알루미늄 금속 또는 알루미늄 합금에 의해 대체할 수도 있다. 알루미늄 화합물의 구체적 예로서는, 질화알루미늄 (AlN), 산화알루미늄 (Al2O3) 및 수산화알루미늄 (Al(OH)3)을 들 수 있으며, 이들 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종을 사용하는 것이 바람직하다. 알루미늄 화합물은 1종 단독으로 사용될 수 있거나, 또는 2종 이상이 조합되어 사용될 수 있다.
원료로서 사용되는 알루미늄 화합물의 평균 입자 크기는, 예를 들어 0.01 μm 이상 20 μm 이하, 바람직하게는 0.1 μm 이상 10 μm 이하이다. 알루미늄 화합물의 순도는, 예를 들어 95 중량% 이상, 바람직하게는 99 중량% 이상이다.
유로퓸 화합물의 예로서는, 유로퓸을 함유하는 산화물, 수산화물, 질화물, 산질화물, 플루오린화물 및 염화물을 들 수 있다. 유로퓸 화합물의 적어도 일부를 원소 유로퓸 금속 또는 유로퓸 합금에 의해 대체할 수도 있다. 유로퓸 화합물의 구체적 예로서는, 산화유로퓸 (Eu2O3), 질화유로퓸 (EuN) 및 플루오린화유로퓸 (EuF3)을 들 수 있으며, 이들 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종을 사용하는 것이 바람직하다. 유로퓸 화합물은 1종 단독으로 사용될 수 있거나, 또는 2종 이상이 조합되어 사용될 수 있다.
원료로서 사용되는 유로퓸 화합물의 평균 입자 크기는, 예를 들어 0.01 μm 이상 20 μm 이하, 바람직하게는 0.1 μm 이상 10.0 μm 이하이다. 유로퓸 화합물의 순도는, 예를 들어 95 중량% 이상, 바람직하게는 99.5 중량% 이상이다.
질화규소는 질소 원자 및 규소 원자를 함유하는 규소 화합물이며, 산소 원자를 함유하는 질화규소일 수도 있다. 질화규소가 산소 원자를 함유하는 경우, 산소 원자는 산화규소로서 또는 산질화규소로서 존재할 수 있다. 질화규소 중 산소 원자의 함유율은, 예를 들어 2 중량% 미만, 바람직하게는 1.5 중량% 이하이다. 산소 원자의 함유율은, 예를 들어 0.3 중량% 이상, 바람직하게는 0.4 중량% 이상이다. 질화규소의 순도는, 예를 들어 95 중량% 이상, 바람직하게는 99 중량% 이상이다.
질화규소의 평균 입자 크기는, 예를 들어 0.01 μm 이상 15 μm 이하, 바람직하게는 0.1 μm 이상 5.0 μm 이하이다.
원료 혼합물에서, 질화규소의 적어도 일부를 원소 규소, 또는 산화규소 등의 다른 규소 화합물에 의해 대체할 수도 있다. 즉, 원료 혼합물은 질화규소 이외에도 원소 규소, 또는 산화규소 등의 규소 화합물을 함유할 수 있거나, 또는 질화규소 대신에 원소 규소, 또는 산화규소 등의 규소 화합물을 함유할 수 있다. 규소 화합물의 예로서는, 산화규소, 산질화규소 및 규산염을 들 수 있다.
원료 혼합물을 형성하기 위해 함께 혼합되는 알루미늄 화합물, 유로퓸 화합물 및 질화규소의 비는 하기와 같다. 예를 들어, 원료 혼합물 중 규소 원자 대 알루미늄 원자의 몰비는 (6-z):z (0 < z ≤ 4.2)이며, 바람직하게는 0.01 < z < 1.0이다. 예를 들어, 규소 원자 플러스 알루미늄 원자 대 유로퓸 원자의 몰비는 6:0.001 내지 6:0.05, 바람직하게는 6:0.003 내지 6:0.02이다.
필요에 따라, 원료 혼합물은 별도로 준비된 β-시알론 형광체를 추가로 함유할 수 있다. 원료 혼합물이 β-시알론 형광체를 함유하는 경우, 그의 함유량은, 예를 들어 원료 혼합물의 총 중량 중 1 중량% 이상 50 중량% 이하일 수 있다.
필요에 따라, 원료 혼합물은 할로겐화물 등의 플럭스를 함유할 수 있다. 원료 혼합물에 플럭스를 첨가함으로써, 원료 간의 반응이 더욱 촉진되고, 고체 상 반응이 더 균일하게 진행되므로, 입자 크기가 크고 발광 특성이 더 높은 형광체를 얻을 수 있다. 예를 들어, 이러한 효과의 원인은, 준비 단계에서의 열 처리 온도가, 할로겐화물 등의 플럭스가 액체 상을 형성하는 온도와 실질적으로 동일하거나 그보다 더 높기 때문인 것으로 여겨진다. 할로겐화물의 예로서는, 희토류 금속, 알칼리 토금속 및 알칼리 금속의 염화물 및 플루오린화물을 들 수 있다. 플럭스는 양이온의 원소 비율을 목적 비율로 제어하기 위한 보충 화합물로서 첨가될 수 있거나, 또는 원료를 목적 비율로 첨가한 후에 첨가될 수 있다. 원료 혼합물이 플럭스를 함유하는 경우, 그의 함유량은, 예를 들어 원료 혼합물 중 20 중량% 이하, 바람직하게는 10 중량% 이하이다. 상기 함유량은, 예를 들어 0.1 중량% 이상이다.
원료 혼합물은 원하는 출발 화합물을 원하는 비로 칭량하고, 볼 밀 등, 헨쉘(Henschel) 혼합기 또는 트윈 실린더 혼합기 등의 혼합기, 또는 유발과 막자를 사용하여, 상기 출발 화합물을 함께 혼합함으로써 얻을 수 있다. 혼합은 건식 혼합일 수 있거나, 또는 용매 등의 매체를 수반하는 습식 혼합일 수 있다.
원료 혼합물의 열 처리 온도는, 예를 들어 1850℃ 이상 2100℃ 이하, 바람직하게는 1900℃ 이상 2050℃ 이하, 보다 바람직하게는 1920℃ 이상 2050℃ 이하, 보다 더 바람직하게는 2000℃ 이상 2050℃ 이하이다. 1850℃ 이상의 온도에서 열 처리를 수행함으로써, β-시알론 형광체가 효율적으로 형성되고, 유로퓸이 용이한 방식으로 결정 중에 도입되고, 원하는 β-시알론 형광체를 얻을 수 있다. 2100℃ 이하의 열 처리 온도에서는, 형성되는 β-시알론 형광체의 분해가 방지되는 경향이 있다.
원료 혼합물의 열 처리에서의 분위기는 바람직하게는 질소 가스를 포함하며, 보다 바람직하게는 실질적으로 질소 가스 분위기이다. 원료 혼합물의 열 처리 분위기가 질소 가스를 함유하는 경우, 질소 가스 이외에도 수소, 산소 및 암모니아 등의 다른 가스가 존재할 수 있다. 원료 혼합물의 열 처리 분위기 중 질소 가스의 함유율은, 예를 들어 90 부피% 이상, 바람직하게는 95 부피% 이상이다.
원료 혼합물의 열 처리에서의 압력은, 예를 들어 상압 내지 200 MPa일 수 있다. 형성되는 β-시알론 형광체의 분해를 방지하기 위해, 더 높은 압력이 보다 바람직하며, 0.1 MPa 이상 200 MPa 이하의 압력이 바람직하고, 0.6 MPa 이상 1.2 MPa 이하의 압력이 공업적 설비의 제약이 더 적기 때문에 보다 바람직하다.
열 처리에서, 원료 혼합물을, 예를 들어 실온으로부터 미리 결정된 온도로 승온시킴으로써 열 처리한다. 승온 시간은, 예를 들어 1시간 이상 48시간 이하, 바람직하게는 2시간 이상 24시간 이하, 보다 바람직하게는 3시간 이상 20시간 이하이다. 승온 시간이 1시간 이상이면, 형광체 입자가 충분히 성장하는 경향이 있고, 유로퓸이 형광체 입자의 결정 중에 도입되기 쉬워지는 경향이 있다.
원료 혼합물의 열 처리에서, 혼합물을 미리 결정된 온도에서 미리 결정된 시간 동안 유지할 수 있다. 유지 시간은, 예를 들어 1시간 이상 48시간 이하, 바람직하게는 2시간 이상 30시간 이하, 보다 바람직하게는 3시간 이상 20시간 이하이다.
원료 혼합물의 열 처리에서, 미리 결정된 온도로 가열된 원료를 실온으로 강온시키는 강온 시간은, 예를 들어 0.1시간 이상 20시간 이하, 바람직하게는 1시간 이상 15시간 이하, 보다 바람직하게는 3시간 이상 12시간 이하이다. 미리 결정된 온도로부터 실온으로 강온시키는 동안, 원료를 적절한 온도에서 적절한 유지 시간 동안 유지할 수 있다. 이러한 유지 시간은, 예를 들어 β-시알론 형광체의 발광 강도가 더 높아지도록 제어된다. 강온 동안의 미리 결정된 온도에서의 유지 시간은, 예를 들어 0.1시간 이상 20시간 이하, 바람직하게는 1시간 이상 10시간 이하이다. 원료가 유지되는 온도는, 예를 들어 1000℃ 이상 1800℃ 미만, 바람직하게는 1200℃ 이상 1700℃ 이하이다.
원료 혼합물의 열 처리는, 예를 들어 질화붕소 도가니 내에서 수행될 수 있다.
원료 혼합물의 열 처리 후에는, 생성된 조성물을 해쇄, 분쇄 및 분급 등의 처리의 조합을 수행하는 크기 조절 단계에 적용할 수 있다. 크기 조절 단계는 원하는 입자 크기의 분말을 제공한다. 구체적으로, 조성물을 조분쇄한 후에, 볼 밀, 제트 밀 또는 진동 밀 등의 통상적인 분쇄기를 사용하여 미리 결정된 입자 크기에 분쇄할 수 있다. 단, 과도한 분쇄는 형광체 입자 표면 상에서 결함을 유발할 수 있고, 발광 강도의 저하를 야기할 수 있다. 분쇄된 과립이 다양한 크기의 혼합물인 경우에는, 분급을 수행하여, 입자 크기를 조절할 수 있다. 입자 크기의 최종 조정은 하기 기재된 제1 열 처리 단계 또는 염기 처리 단계 등의 하류 단계 후에도 수행될 수 있다.
(제1 열 처리 단계)
제1 열 처리 단계에서는, 준비 단계에서 얻어진 조성물을 열 처리하여 제1 열 처리물을 제공한다. 제1 열 처리 단계에서는, 예를 들어 β-시알론 형광체 중에 존재하는 비정질 등의 불안정한 결정의 적어도 일부가 분해되는 것으로 여겨진다. 더 높은 발광 강도의 관점에서, 제1 열 처리 단계에서의 분위기는 바람직하게는 희가스 분위기 또는 진공, 보다 바람직하게는 희가스 분위기이다.
제1 열 처리 단계에서의 희가스 분위기는, 헬륨, 네온 및 아르곤 등의 희가스 중 적어도 1종을 포함하며, 바람직하게는 적어도 아르곤을 포함한다. 희가스 분위기는 희가스 이외에도 산소, 수소 및 질소 등의 다른 가스를 함유할 수 있다. 희가스 분위기 중에 존재하는 희가스의 함유율은, 예를 들어 95 부피% 이상, 바람직하게는 99 부피% 이상이다.
제1 열 처리 단계를 희가스 분위기 중에서 행하는 경우, 그 압력은, 예를 들어 상압 내지 1 MPa, 바람직하게는 상압 내지 0.2 MPa 범위일 수 있다.
제1 열 처리 단계는 상압보다 더 낮은 감압 하에 수행될 수 있으며, 특히 바람직하게는 진공 중에서 수행된다. 진공 중에서 열 처리를 수행하는 경우, 그 압력은, 예를 들어 10 kPa 이하, 바람직하게는 1 kPa 이하, 보다 바람직하게는 100 Pa 이하이다. 여기서, 용어 "감압" 또는 "진공"은 임의의 가스가 존재하는 것을 배제하지는 않는다. 존재할 수 있는 기체의 예로서는, 희가스, 질소, 수소 및 산소를 들 수 있다.
제1 열 처리 단계에서의 열 처리 온도는, 예를 들어 1300℃ 이상 1600℃ 이하, 바람직하게는 1350℃ 이상 1500℃ 이하이다. 제1 열 처리 단계에서의 온도는 바람직하게는 원료 혼합물의 열 처리 온도보다 더 낮다. 이러한 구성에 의해, 형광체 입자 중에 존재하는 불안정한 결정이 더 효율적으로 열분해되어, 안정성이 더 높고 결정성이 더 높은 형광체 입자가 생성될 것으로 여겨진다. 제1 열 처리 단계에서 형성되는 열분해물은, 예를 들어 원소 규소를 포함하며, 하기 기재된 염기 처리 단계 등의 하류 단계에 의해 제거할 수 있다.
제1 열 처리 단계에서의 열 처리 시간은, 예를 들어 1시간 이상 48시간 이하, 바람직하게는 2시간 이상 20시간 이하이다.
제1 열 처리 단계에서는, 조성물을, 예를 들어 실온으로부터 미리 결정된 온도로 승온시킴으로써 열 처리한다. 승온 시간은, 예를 들어 1시간 이상 48시간 이하, 바람직하게는 2시간 이상 24시간 이하, 보다 바람직하게는 3시간 이상 20시간 이하이다.
제1 열 처리 단계에서, 조성물을 미리 결정된 온도에서 미리 결정된 시간 동안 유지할 수 있다. 유지 시간은, 예를 들어 1시간 이상 48시간 이하, 바람직하게는 2시간 이상 30시간 이하, 보다 바람직하게는 3시간 이상 20시간 이하이다.
제1 열 처리 단계에서, 미리 결정된 온도로 가열된 조성물을 실온으로 강온시키는 강온 시간은, 예를 들어 0.1시간 이상 20시간 이하, 바람직하게는 1시간 이상 15시간 이하, 보다 바람직하게는 3시간 이상 12시간 이하이다. 미리 결정된 온도로부터 실온으로 강온시키는 도중에, 조성물을 적절한 온도에서 적절한 유지 시간 동안 유지할 수 있다. 이러한 유지 시간은, 예를 들어 β-시알론 형광체의 발광 강도가 더 높아지도록 제어된다. 강온 동안의 미리 결정된 온도에서의 유지 시간은, 예를 들어 0.5시간 이상 20시간 이하, 바람직하게는 1시간 이상 10시간 이하이다. 조성물이 유지되는 온도는, 예를 들어 800℃ 이상 1600℃ 미만, 바람직하게는 1000℃ 이상 1400℃ 이하이다.
제1 열 처리 단계에서는, 준비 단계에서 얻어진 조성물을 유로퓸 화합물의 존재 하에 열 처리할 수 있다. 이러한 경우, 열 처리를 바람직하게는 희가스 분위기 중에서 수행한다. 준비 단계에서 얻어진 조성물을 유로퓸 화합물의 존재 하에 희가스 분위기 중에서 열 처리하는 경우, 발광 강도가 우수한 β-시알론 형광체를 효율적으로 제조할 수 있다. 예를 들어, 이러한 효과는 하기와 같이 설명되는 것으로 여겨진다. 제1 열 처리 단계를 유로퓸 화합물의 존재 하에 희가스 분위기 중에서 수행하면, 유로퓸 화합물의 적어도 일부가 환원되어, 유로퓸 화합물 유래의 가스를 형성한다. 이러한 가스가 준비 단계에서 얻어진 조성물과 접촉하여, 결과적으로 조성물 중에 존재하는 유로퓸이 2가 상태로 용이하게 환원되는 것으로 여겨진다. 또한, 유로퓸 화합물의 환원으로부터 생성된 가스가 조성물 중에 도입되는 것으로 여겨진다. 이들 메카니즘의 조합으로 발광 강도가 더 높아지는 것으로 여겨진다.
제1 열 처리 단계에 사용되는 유로퓸 화합물의 예로서는, 유로퓸을 함유하는 산화물, 수산화물, 질화물, 산질화물, 플루오린화물 및 염화물을 들 수 있다. 유로퓸 화합물의 적어도 일부를 원소 유로퓸 금속 또는 유로퓸 합금에 의해 대체할 수도 있다. 유로퓸 화합물의 구체적 예로서는, 산화유로퓸 (Eu2O3), 질화유로퓸 (EuN) 및 플루오린화유로퓸 (EuF3)을 들 수 있으며, 이들 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종을 사용하는 것이 바람직하다. 산화유로퓸이 보다 바람직하다. 유로퓸 화합물은 1종 단독으로 사용될 수 있거나, 또는 2종 이상이 조합되어 사용될 수 있다.
제1 열 처리 단계에 사용되는 유로퓸 화합물의 평균 입자 크기는, 예를 들어 0.01 μm 이상 20 μm 이하, 바람직하게는 0.1 μm 이상 10.0 μm 이하이다. 유로퓸 화합물의 순도는, 예를 들어 95 중량% 이상, 바람직하게는 99.5 중량% 이상이다.
제1 열 처리 단계에 유로퓸 화합물을 사용하는 경우, 준비 단계에서 얻어진 조성물 (100 중량%)에 대한 유로퓸 화합물의 중량 비율은, 예를 들어 0.01 중량% 이상, 바람직하게는 0.05 중량% 이상, 보다 바람직하게는 0.1 중량% 이상이다. 상기 중량 비율은 50 중량% 이하, 바람직하게는 20 중량% 이하, 보다 바람직하게는 15 중량% 이하, 보다 더 바람직하게는 10 중량% 이하이다.
제1 열 처리 단계에 유로퓸 화합물을 사용하는 경우, 유로퓸 화합물로부터 발생되는 가스가 준비 단계에서 얻어진 조성물과 접촉할 수 있는 방식으로 열 처리를 수행한다. 예를 들어, 준비 단계에서 얻어진 조성물과 유로퓸 화합물의 혼합물을 단일 용기 내에서 열 처리할 수 있다. 대안적으로, 준비 단계에서 얻어진 조성물과 유로퓸 화합물을 서로 혼합하지 않고 단일 용기 또는 별도의 용기 내에서 열 처리할 수 있다. 또한 대안적으로, 유로퓸 화합물의 일부를 준비 단계에서 얻어진 조성물과 함께 혼합할 수 있고, 생성된 혼합물을 나머지 화합물과 서로 혼합하지 않고 단일 용기 또는 별도의 용기 내에서 열 처리할 수 있다. 준비 단계에서 얻어진 조성물과 유로퓸 화합물을 혼합하는 경우에, 혼합은 바람직하게는 가능한 한 균일하게 실시한다.
β-시알론 형광체를 제조하는 방법은 제1 열 처리 단계로부터 생성된 제1 열 처리물을 제1 열 처리 단계 후에 해쇄, 분쇄 등에 의해 처리하는 단계를 포함할 수 있다. 해쇄 및 분쇄 등의 이러한 처리는 상기 기재된 방법에 의해 수행될 수 있다.
(염기 처리 단계)
염기 처리 단계에서는, 제1 열 처리 단계에서 열 처리된 조성물 (제1 열 처리물)과 염기성 물질을 접촉시켜, 염기 처리물을 제공한다. 염기성 물질과 접촉시킴으로써, 제1 열 처리물 중에 존재하며 발광 특성에 유해할 수 있는 열분해물 등의 성분이 염기성 물질과 반응하고, 발광 특성에 대한 영향이 더 적은 화합물로 전환되기 때문에, 발광 강도를 더 높게 하는 것이 가능한 것으로 여겨진다.
염기성 물질의 예로서는, LiOH, NaOH, KOH, RbOH 및 CsOH 등의 알칼리 금속 수산화물; Li2CO3, Na2CO3, K2CO3, Rb2CO3 및 Cs2CO3 등의 알칼리 금속 탄산염; Mg(OH)2, Ca(OH)2, Sr(OH)2 및 Ba(OH)2 등의 주기율표 제2족 원소의 수산화물; 암모니아 (NH3); 히드라진; 에틸렌디아민 피로카테콜 (EDP); 및 테트라메틸암모늄 히드록시드 및 테트라에틸암모늄 히드록시드 등의 4급 암모늄 화합물을 들 수 있다. 물 중에 가용성인 염기성 물질이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 염기성 물질은 LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH, Li2CO3, Na2CO3, K2CO3, Rb2CO3, Cs2CO3, 암모니아 (NH3) 및 테트라메틸암모늄 히드록시드로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종을 포함하고, 보다 더 바람직하게는 LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH 및 NH3으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종을 포함하고, 특히 바람직하게는 적어도 NaOH 또는 KOH를 포함한다.
제1 열 처리물과 접촉되는 염기성 물질의 양은 염기성 물질의 종류 등의 요인에 따라 적절히 선택될 수 있다. 예를 들어, 제1 열 처리물에 대한 염기성 물질의 중량 비율은 0.5 중량% 이상, 바람직하게는 1 중량% 이상, 보다 바람직하게는 5 중량% 이상, 보다 더 바람직하게는 8 중량% 이상이다. 예를 들어, 상기 중량 비율은 200 중량% 이하, 바람직하게는 100 중량% 이하, 보다 바람직하게는 80 중량% 이하이다. 염기성 물질을 0.5 중량% 이상의 중량 비율로 사용하면, 그와 열분해물 등의 성분의 반응이 충분히 진행되는 경향이 있다. 상기 비율을 200 중량% 이하로 제어함으로써, 형광체 입자에 대한 악영향이 방지되는 경향이 있다.
예를 들어, 염기 처리 단계는 대기 등의 산화 분위기 중에서, 또는 질소 가스 또는 아르곤 가스 등의 불활성 가스 분위기 중에서 수행될 수 있다. 불활성 가스 분위기에서의 불활성 가스 농도는, 예를 들어 90 부피% 이상, 바람직하게는 95 부피% 이상이다. 염기 처리 단계에서의 분위기에서의 압력은, 예를 들어 10 Pa 이상 1 MPa 이하, 바람직하게는 100 Pa 이상 0.2 MPa 이하이다.
염기 처리 단계의 온도는, 예를 들어 50℃ 이상 650℃ 이하, 바람직하게는 50℃ 이상 500℃ 이하, 보다 바람직하게는 70℃ 이상 400℃ 이하이다. 접촉 온도를 50℃ 이상으로 제어함으로써, 제1 열 처리물 중에 존재하는 열분해물 등의 성분과, 염기성 물질 사이의 반응성이 증가되고, 결과적으로 생산성이 더욱 향상되는 경향이 있다. 접촉 온도를 650℃ 이하로 제한함으로써, 제조되는 형광체에 대한 악영향이 방지되는 경향이 있다.
염기 처리 단계에는 복수의 온도 조건을 적용할 수 있다. 예를 들어, 염기 처리 단계는 제1 열 처리물과 염기성 물질의 접촉을 제1 온도에서 수행하는 것 ("제1 열 염기 처리"로도 지칭됨), 및 제1 온도보다 더 높은 제2 온도에서 수행하는 것 ("제2 열 염기 처리"로도 지칭됨)을 포함할 수 있다. 제1 열 염기 처리 및 제2 열 염기 처리를 수행함으로써, 염기성 물질과 열분해물 등의 성분 사이의 반응이 더 효율적으로 진행되도록 하는 경향이 있고, 또한 형광체 입자에 대한 악영향을 방지하는 것이 가능해지는 경향이 있다. 예를 들어, 제1 온도는 50℃ 이상 150℃ 이하, 바람직하게는 60℃ 이상 140℃ 이하, 보다 바람직하게는 60℃ 이상 120℃ 이하이다. 제2 온도는 제1 온도보다 더 높으며, 예를 들어 90℃ 이상 650℃ 이하, 바람직하게는 120℃ 이상 500℃ 이하, 보다 바람직하게는 150℃ 이상 400℃ 이하이다.
염기 처리 단계에서의 접촉 시간은 염기성 물질의 종류, 중량 비율 및 접촉 온도 등의 요인에 따라 적절히 선택될 수 있다. 예를 들어, 접촉 시간은 0.1시간 이상 48시간 이하, 바람직하게는 0.5시간 이상 20시간 이하이다. 염기 처리 단계가 제1 열 염기 처리 및 제2 열 염기 처리를 포함하는 경우, 제1 열 염기 처리의 처리 시간은, 예를 들어 0.1시간 이상 48시간 이하, 바람직하게는 0.5시간 이상 20시간 이하이고, 제2 열 염기 처리의 처리 시간은, 예를 들어 0.1시간 이상 24시간 이하, 바람직하게는 0.5시간 이상 12시간 이하이다.
제1 열 처리물과 염기성 물질을 접촉시키는 방식은 바람직하게는 제1 열 처리물과 염기성 물질의 용액을 혼합하는 것을 포함한다. 염기성 물질을 용액 형태로 사용함으로써, 제1 열 처리물과 염기성 물질 사이의 반응을 더 균일하게 수행할 수 있다. 염기성 물질의 용액을 형성하기 위해 사용되는 용매는 통상적인 용매로부터 적절히 선택될 수 있다. 용매의 예로서는, 물; 메탄올, 에탄올 및 이소프로판올 등의 알콜; 에탄올아민, 트리에탄올아민 및 에틸렌디아민 등의 아민을 들 수 있다. 용매는 1종 단독으로 사용될 수 있거나, 또는 2종 이상이 조합되어 사용될 수 있다. 특히, 용매는 바람직하게는 물을 포함한다.
염기성 물질의 용액 농도는 염기성 물질의 종류 및 용매 등의 요인에 따라 적절히 선택될 수 있다. 염기성 물질의 용액 농도는, 예를 들어 0.1 중량% 이상 80 중량% 이하, 바람직하게는 1 중량% 이상 50 중량% 이하일 수 있다.
염기 처리 단계는 바람직하게는 제1 열 처리물과 염기성 물질의 용액을 혼합하는 것, 및 용액 중에 존재하는 용매의 적어도 일부를 제거하는 것을 포함한다. 용매의 적어도 일부를 제거함으로써, 염기성 물질과 열분해물 사이의 반응 효율이 더욱 향상되는 경향이 있다. 제1 열 처리물과 염기성 물질의 용액의 혼합물로부터 용매를 제거하는 경우, 용매의 제거율은, 예를 들어 1 중량% 이상, 바람직하게는 10 중량% 이상, 보다 바람직하게는 20 중량% 이상일 수 있다.
용매의 제거 방법의 예로서는, 열 처리 및 진공 처리를 들 수 있다. 이들 방법을 조합하여 사용할 수도 있다. 용매의 제거 방법은 적절하게는 용액 중 염기성 물질이 용매와 함께 제거되지 않는 방법이며, 바람직하게는 적어도 열 처리를 포함한다. 용매를 열 처리에서 제거하는 경우, 그 온도는 바람직하게는 상기 기재된 제1 온도와 유사하다.
염기 처리 단계는 바람직하게는 제1 열 처리물과 염기성 물질의 용액을 혼합하는 것, 제1 온도에서 제1 열 처리물과 염기성 물질을 접촉시키는 것 (제1 열 염기 처리), 및 상기 제1 온도보다 더 높은 제2 온도에서 제1 열 염기 처리로부터의 제1 열 처리물과 염기성 물질을 접촉시키는 것 (제2 열 염기 처리)을 포함한다. 보다 바람직하게는, 제1 열 염기 처리는 염기성 물질의 용액 중에 존재하는 용매의 적어도 일부를 제거하는 것을 포함하고, 제2 열 염기 처리는 용매의 적어도 일부가 제거된 제1 열 처리물과 염기성 물질의 혼합물을 제2 온도에서 열 처리하는 것을 포함한다. 제1 온도에서 용매의 적어도 일부를 제거한 후에 제2 온도에서 혼합물을 열 처리하는 방식으로 처리를 수행함으로써, 제1 열 처리물 중에 존재하는 열분해물 등의 성분과, 염기성 물질 사이의 반응이 더 균일하고 효율적으로 진행되는 경향이 있다.
제1 온도에서의 용매의 제거 시간은 원하는 용매 제거율 등의 요인에 따라 적절히 선택될 수 있다. 제1 온도에서의 용매의 제거 시간은 상기 제1 열 염기 처리의 처리 시간과 유사하고, 제2 온도에서의 열 처리 시간은 상기 제2 열 염기 처리의 처리 시간과 유사하다. 여기서, 제1 온도에서의 용매 제거의 분위기는, 예를 들어 대기 또는 불활성 가스 분위기일 수 있다. 한편, 제2 온도에서의 열 처리의 분위기는 바람직하게는 불활성 가스 분위기이다.
염기 처리 단계는 염기 처리로부터 생성된 염기 처리물을 해쇄, 분쇄 등에 의해 처리하는 단계를 포함할 수 있다. 해쇄 및 분쇄 등의 이러한 처리는 상기 기재된 방법에 의해 수행될 수 있다.
(세정 단계)
필요에 따라, β-시알론 형광체를 제조하는 방법은 염기 처리 단계로부터의 염기 처리물을 액체 매체로 세정하는 것 ("세정 단계"로도 지칭됨)을 포함할 수 있다. 염기 처리물을 액체 매체로 세정함으로써, 염기 처리물 중에 존재하는 알칼리 금속 규산염 등의 원치 않는 성분의 적어도 일부가 제거된다.
본 실시형태에 따른 β-시알론 형광체를 제조하는 방법은 염기 처리 단계에서 기본적으로는 완료되어 있다. 세정 단계는 염기 처리 단계 후의 형광체 입자 그 자체의 발광 특성 의 향상에는 크게 관여하지 않으며, 염기 처리 단계 동안 발생되는 미량의 알칼리 금속 규산염 등의 원치 않는 성분을 제거하는 것을 목적으로 한다. 제1 열 처리 단계에서 형성되는 원소 규소 등의 열분해물은 염기 처리 단계 동안 알칼리 금속 규산염 등의 화합물로 전환된다. 이러한 화합물 그 자체는 발광 특성에 크게 관여하지 않는다. 그러나, 염기 처리 단계에서 형성되는 이러한 화합물을 세정 단계에 의해 제거함으로써, 형광체 입자를 포함하는 발광 디바이스의 제조 시에 사용되는 실리콘 수지 등의 물질에 대한 악영향을 방지하는 것이 가능해진다.
세정 단계에서는 액체 매체가 사용된다. 액체 매체는 원치 않는 성분을 제거할 수 있는 한, 통상적인 액체 매체로부터 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 임의의 특성의 액체 매체가 제한 없이 사용될 수 있다. 예로서는, 물; 에탄올 및 이소프로판올 등의 알콜 등의 중성 액체 매체, 및 염산 및 질산 등의 산성 액체 매체를 들 수 있으며, 이들 매체로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종을 사용하는 것이 바람직하다. 액체 매체는 적어도 물을 포함하는 것이 보다 바람직하다. 염산 및 질산 등의 산성 액체 매체를 사용함으로써, 원치 않는 성분을 더 효율적으로 제거하는 것이 가능해진다.
세정 방법과 관련하여, 세정은, 예를 들어 염기 처리물을 액체 매체에 침지하고, 임의로 이어서 교반하고, 고액 분리함으로써 수행될 수 있다. 고액 분리 후, 이어서 필요에 따라 건조 처리를 수행할 수 있다.
세정에 사용되는 액체 매체의 온도는, 예를 들어 5℃ 이상 95℃ 이하, 바람직하게는 25℃ 이상 80℃ 이하이다. 세정 시간은, 예를 들어 0.01시간 이상 48시간 이하, 바람직하게는 0.1시간 이상 20시간 이하일 수 있다.
세정 단계에 사용되는 액체 매체는 중성 용액, 산성 용액 또는 알칼리성 용액일 수 있다. 염기 처리물은 염기로 처리되었기 때문에, 물에 첨가하면 알칼리성을 나타낸다. 따라서, 세정 단계는 바람직하게는 중성 내지 산성 용액을 사용하는 세정을 포함한다.
세정 단계는 동일하거나 또는 상이한 액체 매체를 사용하여 2회 이상 수행될 수 있다. 예를 들어, 물, 중성 용액, 산성 용액 또는 알칼리성 용액을 사용하여 제1 세정을 수행할 수 있고, 그 후에 물을 사용하여 제2 세정을 수행할 수 있다. 이러한 방식으로, 예를 들어, 제1 세정에 의해, β-시알론 형광체의 표면에 부착되는 염기성 화합물 또는 산성 화합물을 효율적으로 제거할 수 있다.
(제2 열 처리 단계)
β-시알론 형광체를 제조하는 방법은 제1 열 처리 단계 전에 준비 단계에서 얻어진 조성물을 질소 분위기 중에서 열 처리하는 것을 포함할 수 있다. (이러한 처리는 "제2 열 처리 단계"로도 지칭될 것임.) 제2 열 처리 단계를 포함함으로써, 발광 강도가 더 높은 β-시알론 형광체를 얻을 수 있는 것이 보장된다. 예를 들어, 제2 열 처리 단계를 포함함으로써 발광 강도가 증가하는 원인 중 일부로서, 결정성이 향상되는 것, 및 준비 단계에서 얻어진 조성물 중에 존재하는 결정 성장이 불량한 입자가 큰 입자에 도입되고, 그 결과 입자가 더 큰 크기로 성장하는 것 때문이다.
제2 열 처리 단계에서의 열 처리 온도는, 예를 들어 1800℃ 이상 2100℃ 이하, 바람직하게는 1850℃ 이상 2040℃ 이하, 보다 바람직하게는 1900℃ 이상 2040℃ 미만이다.
제2 열 처리 단계에서의 분위기는 적어도 질소 가스를 포함하는 질소 분위기, 바람직하게는 실질적으로 질소 가스로 이루어진 질소 분위기이다. 제2 열 처리 단계에서의 질소 분위기는 질소 가스 이외에도 수소, 산소 및 암모니아 등의 다른 가스를 함유할 수 있다. 제2 열 처리 단계에서의 질소 분위기에서의 질소 가스의 함유율은, 예를 들어 90 부피% 이상, 바람직하게는 95 부피% 이상이다.
제2 열 처리 단계에서의 압력은, 예를 들어 상압 내지 200 MPa의 압력일 수 있다. 형성되는 β-시알론 형광체의 분해를 방지하기 위해, 더 높은 압력이 바람직하며, 0.1 MPa 이상 200 MPa 이하의 압력이 바람직하고, 0.6 MPa 이상 1.2 MPa 이하의 압력이 공업적 설비의 제약이 더 적기 때문에 보다 바람직하다.
제2 열 처리 단계에서는, 조성물을, 예를 들어 실온으로부터 미리 결정된 온도로 승온시킴으로써 열 처리한다. 승온 시간은, 예를 들어 1시간 이상 48시간 이하, 바람직하게는 2시간 이상 24시간 이하, 보다 바람직하게는 3시간 이상 20시간 이하이다.
제2 열 처리 단계에서, 조성물을 미리 결정된 온도에서 미리 결정된 시간 동안 유지할 수 있다. 유지 시간은, 예를 들어 1시간 이상 48시간 이하, 바람직하게는 2시간 이상 30시간 이하, 보다 바람직하게는 3시간 이상 20시간 이하이다.
제2 열 처리 단계에서, 미리 결정된 온도로 가열된 조성물을 실온으로 강온시키는 강온 시간은, 예를 들어 0.1시간 이상 20시간 이하, 바람직하게는 1시간 이상 15시간 이하, 보다 바람직하게는 3시간 이상 12시간 이하이다. 미리 결정된 온도로부터 실온으로 강온시키는 도중에, 조성물을 적절한 온도에서 적절한 유지 시간 동안 유지할 수 있다. 이러한 유지 시간은, 예를 들어 β-시알론 형광체의 발광 강도가 더 높아지도록 제어된다. 강온 동안의 미리 결정된 온도에서의 유지 시간은, 예를 들어 0.1시간 이상 20시간 이하, 바람직하게는 1시간 이상 10시간 이하이다. 조성물이 유지되는 온도는, 예를 들어 1000℃ 이상 1800℃ 미만, 바람직하게는 1200℃ 이상 1700℃ 이하이다.
β-시알론 형광체를 제조하는 방법이 제2 열 처리 단계를 포함하는 경우, 제1 열 처리 단계에는, 제2 열 처리 단계로부터 생성된 조성물이 적용된다. 또한, β-시알론 형광체를 제조하는 방법에서, 제2 열 처리 단계는 2회 이상 수행될 수 있다. 이러한 경우, 제1 열 처리 단계에는, 최종 제2 열 처리 단계로부터 생성된 조성물이 적용된다.
(제3 열 처리 단계)
β-시알론 형광체를 제조하는 방법이 세정 단계를 포함하는 경우, 방법은 상기 세정 단계 후에 염기 처리물을 열 처리하는 것을 포함할 수 있다. (이러한 처리는 "제3 열 처리 단계"로도 지칭될 것임.) 제3 열 처리 단계를 포함함으로써, 형광체 입자의 결정성이 향상되고, 따라서 발광 강도가 더 높은 β-시알론 형광체를 얻을 수 있는 것이 보장되는 것으로 여겨진다. 제3 열 처리 단계에서의 열 처리 온도는, 예를 들어 1000℃ 이상 1800℃ 이하, 바람직하게는 1100℃ 이상 1700℃ 이하, 보다 바람직하게는 1150℃ 이상 1650℃ 미만이다.
제3 열 처리 단계에서의 분위기는 특별히 제한되지는 않는다. 제3 열 처리 단계에서의 분위기는 바람직하게는 질소-함유 분위기이다. 분위기는 실질적으로 질소 분위기인 것이 보다 바람직하다. 제3 열 처리 단계에서의 분위기가 질소를 함유하는 경우, 질소 이외에도 수소, 산소 및 암모니아 등의 다른 가스가 존재할 수 있다. 제3 열 처리 단계에서의 분위기에서의 질소의 함유율은, 예를 들어 90 부피% 이상, 바람직하게는 95 부피% 이상이다.
제3 열 처리 단계에서의 압력은, 예를 들어 상압 내지 200 MPa이다. 형성되는 β-시알론 형광체의 분해를 방지하기 위해, 더 높은 압력이 바람직하며, 0.1 MPa 이상 200 MPa 이하의 압력이 바람직하고, 0.6 MPa 이상 1.2 MPa 이하의 압력이 공업적 설비의 제약이 더 적기 때문에 보다 바람직하다.
제3 열 처리 단계에서는, 염기 처리물을, 예를 들어 실온으로부터 미리 결정된 온도로 승온시킴으로써 열 처리한다. 승온 시간은, 예를 들어 1시간 이상 48시간 이하, 바람직하게는 2시간 이상 24시간 이하, 보다 바람직하게는 3시간 이상 20시간 이하이다.
제3 열 처리 단계에서, 염기 처리물을 미리 결정된 온도에서 미리 결정된 시간 동안 유지할 수 있다. 유지 시간은, 예를 들어 1시간 이상 48시간 이하, 바람직하게는 2시간 이상 30시간 이하, 보다 바람직하게는 3시간 이상 20시간 이하이다.
제3 열 처리 단계에서, 미리 결정된 온도로 가열된 염기 처리물을 실온으로 강온시키는 강온 시간은, 예를 들어 0.1시간 이상 20시간 이하, 바람직하게는 1시간 이상 15시간 이하, 보다 바람직하게는 3시간 이상 12시간 이하이다. 미리 결정된 온도로부터 실온으로 강온시키는 도중에, 염기 처리물을 적절한 온도에서 적절한 유지 시간 동안 유지할 수 있다. 이러한 유지 시간은, 예를 들어 β-시알론 형광체의 발광 강도가 더 높아지도록 제어된다.
(β-시알론 형광체)
본 실시형태의 β-시알론 형광체는 특정한 제조 방법에 의해 얻어지며, 그 결과 높은 발광 강도를 나타낸다. 예를 들어, 염기 처리 없이 제조되는 경우에 비해, 발광 강도를 5% 이상, 때때로 10% 이상, 또한 50% 이상 더 높게 할 수 있다.
본 실시형태의 β-시알론 형광체는 상기 기재된 식에 의해 나타내어진 조성을 갖지만, 미량의 알칼리 금속 원소를 추가로 함유할 수 있다. β-시알론 형광체가 알칼리 금속 원소를 함유하는 경우, 그의 함유율은, 예를 들어 0.1 ppm 이상 1000 ppm 이하, 바람직하게는 0.1 ppm 이상 100 ppm 이하이다.
본 실시형태의 β-시알론 형광체는 자외광 내지 가시광의 단파장측 광 영역의 광을 흡수하고, 여기광의 발광 피크 파장보다 더 장파장측에 발광 피크 파장을 갖는다. 가시광의 단파장측 광은 주로 청색광 영역에 있다. 구체적으로, 250 nm 이상 480 nm 이하 범위에 발광 피크 파장을 갖는 여기 광원으로부터의 광에 의해 여기되어, 520 nm 이상 560 nm 이하 범위에 발광 피크 파장을 갖는 형광을 방출한다. 250 nm 이상 480 nm 이하 범위에 발광 피크 파장을 갖는 여기 광원을 사용함으로써, 상기 파장 범위에서는 β-시알론 형광체의 여기 스펙트럼이 비교적 높은 강도를 나타내기 때문에, β-시알론 형광체의 더 높은 발광 효율이 달성될 수 있다. 특히, 350 nm 이상 480 nm 이하에 발광 피크 파장을 갖는 여기 광원을 사용하는 것이 바람직하고, 420 nm 이상 470 nm 이하에 발광 피크 파장을 갖는 여기 광원을 사용하는 것이 보다 바람직하다.
또한, 본 실시형태의 β-시알론 형광체는 높은 결정성을 갖는다. 예를 들어, 유리체 (비정질)는 구조가 불규칙해서 결정성이 낮다. 따라서, 그의 제조 단계에서의 반응 조건이 엄격하게 일정하도록 제어될 수 없다면, 형광체 중 성분 비율이 가변적이고, 불균일한 색도 등의 문제가 유발되는 경향이 있다. 반면에, 본 실시형태에 따른 β-시알론 형광체는 구조의 적어도 일부에서 결정성이 높은 분말 내지 과립이며, 이러한 특성은 형광체의 제조 및 가공을 용이하게 하는 경향이 있다. 또한, β-시알론 형광체는 유기 매체 중에 균일하게 용이하게 분산될 수 있으며, 이는 발광성 플라스틱 및 중합체 박막 재료 등의 제품을 제조하는 것을 용이하게 한다. 구체적으로, 예를 들어, β-시알론 형광체의 구조의 50 중량% 이상, 보다 바람직하게는 80 중량% 이상이 결정성을 갖는다. 이러한 비율은 발광성결정 상의 비율을 나타내며, 이러한 결정 상이 구조의 50 중량% 이상이면, 실제 사용을 견딜 수 있는 발광이 유리하게 달성될 수 있다. 따라서, 결정 상의 비율이 더 높을수록, 발광 효율이 더 높아지고, 따라서 발광 강도가 더 높아질 수 있으며, 또한 형광체의 가공이 더 용이해질 수 있다.
본 실시형태의 β-시알론 형광체의 평균 입자 크기에 대해서는, 쿨터 원리에 기초하여 측정되는 부피 중앙 직경 (Dm)이, 예를 들어 4 μm 이상 40 μm 이하, 바람직하게는 8 μm 이상 30 μm 이하이다. β-시알론 형광체는 이러한 평균 입자 크기를 갖는 입자를 높은 빈도로 함유하는 것이 바람직하다. 즉, 입자 크기 분포는 좁은 범위인 것이 바람직하다. 입자 크기 분포의 반치폭이 좁은 β-시알론 형광체를 사용함으로써, 향상된 색 균일성 및 양호한 색조를 갖는 발광 디바이스를 제조하는 것이 가능해진다. 또한, 평균 입자 크기가 더 클수록, 광 흡수율이 더 높아지고, 발광 효율이 더 높아진다. 따라서, 상기의 우수한 광학 특성을 갖는 평균 입자 크기가 큰 형광체를 발광 디바이스에 사용함으로써, 발광 디바이스의 발광 효율이 향상된다.
실시예
(실시예 1)
준비 단계
출발 화합물로서, 질화규소 (Si3N4), 질화알루미늄 (AlN) 및 산화유로퓸 (Eu2O3)을 Si:Al:Eu = 5.88:0.12:0.01의 몰비로 칭량하고, 함께 혼합하여, 제1 원료 혼합물을 얻었다. 상기 원료 혼합물을 질화붕소 도가니에 충전하고, 질소 분위기 중에서 약 0.92 MPa의 압력 (게이지 압력) 및 2030℃에서 10시간 동안 열 처리했다. 이와 같이 하여 β-시알론 형광체를 얻었다.
이어서, 상기 열 처리에 의해 얻어진 β-시알론 형광체와 질화규소, 질화알루미늄 및 산화유로퓸을 함께 혼합하여, 제2 원료 혼합물을 얻었다. 여기서, Si:Al:Eu 비는 상기와 동일하였고, β-시알론 형광체의 함유율은 제2 원료 혼합물의 총 중량 중 20 중량%였다. 상기 제2 원료 혼합물을 질소 분위기 중에서, 상기 혼합물을 약 0.92 MPa의 압력 (게이지 압력) 및 1970℃에서 10시간 동안 소성시키는 방식으로 열 처리하고, 실온으로의 강온 도중에 1500℃의 온도에서 5시간 동안 유지하면서 강온시켰다. 이와 같이 하여 상기 기재된 식 (I)에 의해 나타내어진 조성물을 얻었다.
제2 열 처리 단계
얻어진 조성물을 분쇄하고, 질화붕소 도가니에 충전하고, 질소 분위기 중에서 약 0.92 MPa의 압력 (게이지 압력)에서, 온도를 2030℃까지의 10시간 동안 승온시키고, 2030℃의 온도에서 10시간 동안 유지하는 방식으로 열 처리하고, 조성물을 실온으로의 강온 도중에 1500℃의 온도에서 5시간 동안 유지하면서 강온시켰다. 상기 제2 열 처리 단계에 의해, 열 처리물을 얻었다.
제1 열 처리 단계
상기 제2 열 처리 단계에 의해 얻어진 열 처리물과, 상기 열 처리물에 대해 0.5 중량%의 산화유로퓸을 함께 혼합했다. 생성된 혼합물을 상압의 아르곤 분위기 중에서, 혼합물을 1400℃의 온도에서 5시간 동안 가열하는 방식으로 열 처리하고, 실온으로의 강온 도중에 1100℃의 온도에서 5시간 동안 유지하면서 강온시시켰다. 상기 열 처리 후, 이어서 분쇄 및 분산 처리를 수행했다. 이와 같이 하여 제1 열 처리물을 얻었다.
염기 처리 단계
제1 열 처리물을, 상기 제1 열 처리물에 대해 10 중량%의 수산화나트륨 및 90 중량%의 순수한 물을 함유하는 용액과 혼합했다. 그 후, 대기 중에서 70℃에서 3시간 동안 열 처리를 수행하여, 수분을 제거했다. 이와 같이 하여 염기 처리물을 얻었다.
세정 단계
염기 처리물을, 상기 염기 처리물에 대하여 1000 중량% (10배량)의 순수한 물 중에서 교반했다. 그 후, 순수한 물을 수회 교환했다. 이와 같이 하여 세정된 생성물을 고액 분리 및 건조 처리에 적용했다. 이와 같이 하여 형광체 1을 얻었다.
(실시예 2)
염기 처리 단계에서의 수산화나트륨 및 순수한 물의 양을 각각 1 중량% 및 99 중량%로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 조건 하에 합성을 수행함으로써, 형광체 2를 얻었다.
(실시예 3)
염기 처리 단계에서의 수산화나트륨 및 순수한 물의 양을 각각 5 중량% 및 95 중량%로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 조건 하에 합성을 수행함으로써, 형광체 3을 얻었다.
(실시예 4)
염기 처리 단계에서의 수산화나트륨 및 순수한 물의 양을 각각 20 중량% 및 80 중량%로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 조건 하에 합성을 수행함으로써, 형광체 4를 얻었다.
(실시예 5)
염기 처리 단계에서의 수산화나트륨 및 순수한 물의 양을 각각 50 중량% 및 50 중량%로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 조건 하에 합성을 수행함으로써, 형광체 5를 얻었다.
(실시예 6)
실시예 2와 유사하게 70℃에서 3시간 동안 제1 열 염기 처리를 수행하고, 추가로 질소 분위기 중에서 200℃에서 2시간 동안 제2 열 염기 처리를 수행함으로써 염기 처리 단계를 수행한 것 이외에는 실시예 2와 동일한 조건 하에 합성을 수행함으로써, 형광체 6을 얻었다.
(실시예 7)
실시예 3과 유사하게 70℃에서 3시간 동안 제1 열 염기 처리를 수행하고, 추가로 질소 분위기 중에서 200℃에서 2시간 동안 제2 열 염기 처리를 수행함으로써 염기 처리 단계를 수행한 것 이외에는 실시예 3과 동일한 조건 하에 합성을 수행함으로써, 형광체 7을 얻었다.
(실시예 8)
실시예 1과 유사하게 70℃에서 3시간 동안 제1 열 염기 처리를 수행하고, 추가로 질소 분위기 중에서 200℃에서 2시간 동안 제2 열 염기 처리를 수행함으로써 염기 처리 단계를 수행한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 조건 하에 합성을 수행함으로써, 형광체 8을 얻었다.
(실시예 9)
실시예 4와 유사하게 70℃에서 3시간 동안 제1 열 염기 처리를 수행하고, 추가로 질소 분위기 중에서 200℃에서 2시간 동안 제2 열 염기 처리를 수행함으로써 염기 처리 단계를 수행한 것 이외에는 실시예 4와 동일한 조건 하에 합성을 수행함으로써, 형광체 9를 얻었다.
(실시예 10)
실시예 5와 유사하게 70℃에서 3시간 동안 제1 열 염기 처리를 수행하고, 추가로 질소 분위기 중에서 200℃에서 2시간 동안 제2 열 염기 처리를 수행함으로써 염기 처리 단계를 수행한 것 이외에는 실시예 5와 동일한 조건 하에 합성을 수행함으로써, 형광체 10을 얻었다.
(실시예 11)
염기 처리 단계에서의 수산화나트륨 및 순수한 물의 양을 각각 10 중량% 및 70 중량%로 변경한 것 이외에는 실시예 6과 동일한 조건 하에 합성을 수행함으로써, 형광체 11을 얻었다.
(실시예 12)
염기 처리 단계에서의 염기성 물질을 수산화칼륨 0.5 중량%로 변경한 것 이외에는 실시예 6과 동일한 조건 하에 합성을 수행함으로써, 형광체 12를 얻었다.
(실시예 13)
염기 처리 단계에서의 염기성 물질을 수산화칼륨 1 중량%로 변경한 것 이외에는 실시예 6과 동일한 조건 하에 합성을 수행함으로써, 형광체 13을 얻었다.
(실시예 14)
염기 처리 단계에서의 염기성 물질을 수산화칼륨 5 중량%로 변경한 것 이외에는 실시예 7과 동일한 조건 하에 합성을 수행함으로써, 형광체 14를 얻었다.
(실시예 15)
염기 처리 단계에서의 염기성 물질을 수산화칼륨 10 중량%로 변경한 것 이외에는 실시예 8과 동일한 조건 하에 합성을 수행함으로써, 형광체 15를 얻었다.
(실시예 16)
염기 처리 단계에서의 염기성 물질을 수산화칼륨 20 중량%로 변경한 것 이외에는 실시예 9와 동일한 조건 하에 합성을 수행함으로써, 형광체 16을 얻었다.
(실시예 17)
제2 열 염기 처리에서의 온도를 100℃로 변경한 것 이외에는 실시예 8과 동일한 조건 하에 합성을 수행함으로써, 형광체 17을 얻었다.
(실시예 18)
제2 열 염기 처리에서의 온도를 150℃로 변경한 것 이외에는 실시예 8과 동일한 조건 하에 합성을 수행함으로써, 형광체 18을 얻었다.
(실시예 19)
제2 열 염기 처리에서의 온도를 300℃로 변경한 것 이외에는 실시예 8과 동일한 조건 하에 합성을 수행함으로써, 형광체 19를 얻었다.
(실시예 20)
제2 열 염기 처리에서의 온도를 400℃로 변경한 것 이외에는 실시예 8과 동일한 조건 하에 합성을 수행함으로써, 형광체 20을 얻었다.
(실시예 21)
제2 열 염기 처리에서의 온도를 600℃로 변경한 것 이외에는 실시예 8과 동일한 조건 하에 합성을 수행함으로써, 형광체 21을 얻었다.
(실시예 22)
제2 열 염기 처리가 수행되는 시간을 0.5시간으로 변경한 것 이외에는 실시예 8과 동일한 조건 하에 합성을 수행함으로써, 형광체 22를 얻었다.
(실시예 23)
제2 열 염기 처리가 수행되는 시간을 1시간으로 변경한 것 이외에는 실시예 8과 동일한 조건 하에 합성을 수행함으로써, 형광체 23을 얻었다.
(실시예 24)
제2 열 염기 처리가 수행되는 시간을 4시간으로 변경한 것 이외에는 실시예 8과 동일한 조건 하에 합성을 수행함으로써, 형광체 24를 얻었다.
(실시예 25)
제2 열 염기 처리가 수행되는 시간을 8시간으로 변경한 것 이외에는 실시예 8과 동일한 조건 하에 합성을 수행함으로써, 형광체 25를 얻었다.
(실시예 26)
염기 처리 단계에서의 염기성 물질을 수산화리튬 10 중량%로 변경한 것 이외에는 실시예 8과 동일한 조건 하에 합성을 수행함으로써, 형광체 26을 얻었다.
(실시예 27)
염기 처리 단계에서의 염기성 물질을 수산화루비듐 10 중량%로 변경한 것 이외에는 실시예 8과 동일한 조건 하에 합성을 수행함으로써, 형광체 27을 얻었다.
(실시예 28)
염기 처리 단계에서의 염기성 물질을 수산화세슘 10 중량%로 변경한 것 이외에는 실시예 8과 동일한 조건 하에 합성을 수행함으로써, 형광체 28을 얻었다.
(실시예 29)
염기 처리 단계에서 수산화칼륨 8.5 중량%, 순수한 물 1.5 중량% 및 에탄올 90 중량%를 사용하고, 제1 열 염기 처리에서의 온도 및 시간을 100℃ 및 1시간으로 변경한 것 이외에는 실시예 12와 동일한 조건 하에 합성을 수행함으로써, 형광체 29를 얻었다.
(비교예 1)
염기 처리 단계를 수행하지 않은 것 이외에는 실시예 1과 동일한 조건 하에 합성을 수행함으로써, 형광체 C1을 얻었다.
(비교예 2)
염기 처리 단계에서의 수산화나트륨을 질산나트륨에 의해 대체한 것 이외에는 실시예 11과 동일한 조건 하에 합성을 수행함으로써, 형광체 C2를 얻었다.
(실시예 30)
준비 단계에서, β-시알론 형광체의 함유율을 제2 원료 혼합물의 총 중량 중 10 중량%로 변경하고, 염기 처리 단계에서, 얻어진 제1 열 처리물을, 상기 제1 열 처리물에 대해 18 중량%의 수산화나트륨 및 82 중량%의 순수한 물을 함유하는 용액과 혼합하고, 대기 중에서 105℃에서 16시간 동안 열 처리를 수행하여 물을 제거하여, 염기 처리물을 얻은 것 이외에는 실시예 1과 동일한 조건 하에 합성을 수행함으로써, 형광체 30을 얻었다.
(실시예 31)
염기 처리 단계에서, 얻어진 제1 열 처리물을, 상기 제1 열 처리물에 대해 20 중량%의 탄산나트륨 및 100 중량%의 순수한 물을 함유하는 용액과 혼합한 것 이외에는 실시예 30과 동일한 조건 하에 합성을 수행함으로써, 형광체 31을 얻었다.
(실시예 32)
염기 처리 단계에서, 얻어진 제1 열 처리물을, 상기 제1 열 처리물에 대해 20 중량%의 탄산칼륨 및 100 중량%의 순수한 물을 함유하는 용액과 혼합한 것 이외에는 실시예 30과 동일한 조건 하에 합성을 수행함으로써, 형광체 32를 얻었다.
(실시예 33)
제1 염기 처리 단계를 70℃에서 3시간 동안 수행한 후에, 제2 염기 처리 단계를 질소 분위기 중에서 300℃에서 2시간 동안 수행한 것 이외에는 실시예 30과 동일한 조건 하에 합성을 수행함으로써, 형광체 33을 얻었다.
(실시예 34)
제1 염기 처리 단계를 70℃에서 3시간 동안 수행한 후에, 제2 염기 처리 단계를 질소 분위기 중에서 300℃에서 2시간 동안 수행한 것 이외에는 실시예 31과 동일한 조건 하에 합성을 수행함으로써, 형광체 34를 얻었다.
(실시예 35)
제1 염기 처리 단계를 70℃에서 3시간 동안 수행한 후에, 제2 염기 처리 단계를 질소 분위기 중에서 300℃에서 2시간 동안 수행한 것 이외에는 실시예 32와 동일한 조건 하에 합성을 수행함으로써, 형광체 35를 얻었다.
(비교예 3)
염기 처리 단계를 수행하지 않은 것 이외에는, 실시예 30과 동일한 조건 하에 합성을 수행함으로써, 형광체 C3을 얻었다.
<평가>
얻어진 β-시알론 형광체를 쿨터 원리에 기초하는 세공 전기 저항 방법 (전기적 감지 대역 방법)에 의해 입자 크기 분포 분석장치 (베크만 쿨터 제조의 멀티사이저)를 사용하여 분석하여, 평균 입자 크기 (Dm, 메디안 직경)를 구했다.
형광체의 발광 특성은 분광형광광도계 QE-2000 (오츠카 일렉트로닉스 캄파니, 리미티드(OTSUKA ELECTRONICS Co., LTD.) 제조)을 사용하여 측정했다. 구체적으로, 여기광 파장 450 nm를 사용하여 발광 스펙트럼을 기록하고, 상기 발광 스펙트럼의 극대 피크에서 상대 발광 강도 (%) 및 발광 피크 파장 (nm)을 측정했다. 여기서, 상대 발광 강도는 실시예 1 내지 29 및 비교예 2에 대해서는 비교예 1의 형광체 C1의 강도에 대해 상대적으로 산출하고, 실시예 30 내지 35에 대해서는 비교예 3의 형광체 C3의 강도에 대해 상대적으로 산출했다. 모든 발광 피크 파장은 538 nm 부근이었다.
평가 결과는 하기 표 1에 기재되어 있다.
[표 1]
도 1은 실시예 1 내지 5 및 비교예 1에서 얻어진 β-시알론 형광체의 발광 스펙트럼을 비교예 1의 최대 발광 강도를 기준으로 하여 정규화한 스펙트럼을 도시한다. 표 1에도 제시된 바와 같이, β-시알론 형광체 1 내지 29는 상대 발광 강도가 높은 것으로 입증되었다.
도 2 및 도 3은 각각 비교예 1 및 실시예 1에서 얻어진 β-시알론 형광체의 입자 형상을 도시하는 전자 현미경 사진 (SEM 화상)이다. 도 2 및 도 3으로부터, β-시알론 형광체는 입자 형상이 실질적으로 동일하고, 변화가 유발되지 않는 것으로 나타났다. 이는 염기 처리 단계가 입자 크기 또는 형상의 변화를 유발하지 않음을 나타내는 것으로 여겨진다. 즉, 염기성 물질로 처리하면, β-시알론 형광체 그 자체의 형상 변화를 유발하지 않으면서, 제1 열 처리 단계 동안 형성되는 분해물 등의 원치 않는 성분을 제거할 수 있어서, β-시알론 형광체의 발광 강도를 더 높게 할 수 있다.
실시예 6 내지 11은 제1 열 염기 처리 이외에도, 더 높은 온도에서의 제2 열 염기 처리를 사용하여, 결과적으로 염기 처리 단계가 제1 열 염기 처리만을 포함하는 실시예 1 내지 5에 비해, 상대 발광 강도가 더욱 개선되었다. 이러한 결과의 원인은, 더 높은 온도에서의 열 염기 처리에 의해, 염기성 물질과 열 처리된 β-시알론물 사이의 반응이 가속되었기 때문인 것으로 여겨진다.
실시예 12 내지 16은 염기성 물질로서 수산화칼륨을 사용한 경우에도, 수산화나트륨을 사용한 경우와 유사하게 상대 발광 강도가 개선됨을 나타내었다.
제2 열 염기 처리를 다양한 온도에서 수행한 실시예 17 내지 21은, 실시예 19에서 제2 열 염기 처리의 온도가 300℃였을 때에 특히 상대 발광 강도가 개선됨을 나타내었다.
제2 열 염기 처리를 다양한 시간 시간 동안 수행한 실시예 22 내지 25는, 이러한 처리 시간이 1시간 이상이었을 때에 특히 상대 발광 강도가 개선됨을 나타내었다.
다양한 염기성 물질을 사용한 실시예 26 내지 28에서는, 더 높은 반응성을 갖는 것으로 여겨지는 염기성 물질이 상대 발광 강도를 더 높게 개선시킴을 나타내었다.
실시예 29는 용매가 물에 제한되지는 않으며, 알콜을 사용해도 상대 발광 강도가 개선됨을 나타내었다.
각각의 실시예 30 내지 35에서는, 제2 원료 혼합물 중 β-시알론 형광체의 양이 실시예 1에서의 양의 1/2이었으며, 평균 입자 크기도 실시예 1의 평균 입자 크기보다 더 컸다. 실시예 30 내지 35 중 일부에서는, 상대 발광 강도가 실시예 1의 상대 발광 강도의 대략 2배였다. 일반적으로는, 입자가 더 커질수록 발광 강도가 더 높아지는 것으로 여겨진다. 그러나, 입자가 더 큰 입자로 성장하는 과정 동안, 비정질의 발생 가능성도 더 높아지는 것으로 여겨진다. 이러한 사실은, 발광 강도를 더 높게 하는 염기 처리의 효과가, 더 큰 평균 입자 크기로 인해 비정질의 발생 가능성이 더 높은 β-시알론 형광체의 경우에서 특히 현저함을 나타낸다.
상기 기재된 실시형태에 따른 제조 방법에 의해 얻어지는 β-시알론 형광체는, 특히 청색 발광 다이오드 또는 자외선 발광 다이오드를 여기 광원으로서 사용하는 발광 특성이 우수한 조명용 광원, LED 디스플레이, 백라이트 광원, 신호기, 조명 스위치, 다양한 센서 및 다양한 인디케이터 등에 적합하게 사용될 수 있다.
상기 기재된 바와 같이, 다양한 다른 실시형태가 본 발명의 취지 및 범주로부터 벗어나지 않으면서 가능함이 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 범주 및 취지는 하기 청구범위에 의해서만 제한되어야 한다.
본 명세서에 언급된 모든 간행물, 특허 출원 및 기술 표준은, 각각의 개별 간행물, 특허 출원 또는 기술 표준이 본원에 포함되도록 구체적으로 및 개별적으로 제시된 것처럼 동일한 정도로 본원에 참조로 포함된다.
본 개시내용은 여러 예시적 실시형태를 참조하여 기재되었지만, 사용된 단어는 제한의 단어가 아니라, 설명 및 예시의 단어인 것으로 이해되어야 한다. 본 개시내용의 범주 및 취지로부터 벗어나지 않으면서, 본원에 언급된 바 및 수정된 바와 같이 첨부된 청구범위의 범위 내에서 변화가 이루어질 수 있다. 본 개시내용은 특정한 실시예, 수단 및 실시형태를 참조하여 기재되기는 했지만, 본 개시내용은 개시된 특정한 것들에 제한되도록 의도된 것은 아닐 수 있으며; 오리혀 본 개시내용은 첨부된 청구범위의 범주 내인 모든 기능적으로 등가인 구조, 방법 및 용도 그 자체로 확장된다.
본 개시내용의 하나 이상의 실시예 또는 실시형태는 본 출원의 범주를 어떠한 특정한 개시내용 또는 발명의 개념에 자발적으로 제한하도록 의도하지 않으면서, 단지 편의를 위해 용어 "개시내용"에 의해 개별적으로 및/또는 집합적으로 본원에 언급될 수 있다. 더욱이, 구체적 실시예 및 실시형태가 본원에 예시 및 기재되기는 했지만, 동일하거나 유사한 목적을 달성하기 위해 설계된 임의의 후속 구성이, 제시된 구체적 실시예 또는 실시형태를 치환할 수 있는 것으로 인지되어야 한다. 본 개시내용은 다양한 실시예 및 실시형태의 임의의 모든 후속 개조 또는 변형을 포괄하도록 의도될 수 있다. 상기 실시예 및 실시형태와, 본원에 구체적으로 기재되지 않은 다른 실시예 및 실시형태의 조합은, 본 명세서를 검토하면 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 명백해질 것이다.
또한, 상기 상세한 설명에서, 다양한 특징이 본 개시내용의 간소화 목적을 위해 단일 실시형태에서 함께 그룹화 또는 기재될 수 있다. 본 개시내용은, 청구된 실시형태가 각각의 청구항에 명백하게 열거된 추가의 특징을 필요한다는 의향을 반영한 것으로 해석되어서는 안 되는 것일 수 있다. 오히려, 하기 청구범위가 반영하는 바와 같이, 발명의 대상은 개시된 실시형태 중 임의의 것의 모든 특징보다 적은 특징에 관한 것일 수 있다. 따라서, 하기 청구범위는 상세한 설명에 포함되며, 각각의 청구항은 개별적으로 청구된 대상을 한정하는 것으로서 그 자체로 독립적이다.
상기 개시된 대상은 제한적이 아니라 예시적인 것으로 간주될 것이며, 첨부된 청구범위는, 본 개시내용의 진정한 취지 및 범주 내에 해당하는 모든 이러한 변형, 개선 및 다른 실시형태를 포괄하도록 의도된다. 따라서, 법이 허용하는 최대 범위로, 본 개시내용의 범주는 하기 청구범위 및 그의 등가물의 가장 넓은 허용되는 해석에 의해 결정될 수 있으며, 상기 상세한 설명에 의해 제한 또는 한정되지 않을 것이다.
Claims (13)
- 알루미늄, 산소 원자 및 유로퓸이 고용화한 질화규소를 포함하는 조성물을 준비하는 것,
상기 조성물을 열 처리하는 것, 및
상기 열 처리된 조성물과 염기성 물질을 접촉시키는 것
을 포함하고,
상기 열 처리된 조성물과 염기성 물질의 접촉이, 50℃ 이상 650℃ 이하의 온도에서, 상기 열 처리된 조성물과 상기 염기성 물질의 용액을 혼합하는 것, 및 상기 용액 중에 존재하는 용매의 적어도 일부를 제거하는 것을 포함하는 것인, β-시알론 형광체를 제조하는 방법. - 제1항에 있어서, 상기 염기성 물질이 LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH 및 NH3으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종을 포함하는 것인, β-시알론 형광체를 제조하는 방법.
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 열 처리된 조성물과 상기 염기성 물질의 접촉이, 제1 온도에서의 접촉, 및 상기 제1 온도보다 더 높은 제2 온도에서의 접촉을 포함하는 것인, β-시알론 형광체를 제조하는 방법.
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 염기성 물질과 접촉한 조성물을, 액체 매체로 세정하는 것을 추가로 포함하는, β-시알론 형광체를 제조하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 열 처리된 조성물과 접촉시키는 염기성 물질의 중량 비율이, 열 처리된 조성물에 대해 0.5 중량% 이상인, β-시알론 형광체를 제조하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 조성물의 열 처리가, 유로퓸 화합물의 존재 하에 수행되는 것인, β-시알론 형광체를 제조하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 조성물의 열 처리가, 1300℃ 이상 1600℃ 이하의 온도에서 수행되는 것인, β-시알론 형광체를 제조하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 조성물의 열 처리가, 희가스 분위기 중에서 수행되는 것인, β-시알론 형광체를 제조하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 조성물의 준비가, 알루미늄 화합물, 유로퓸 화합물 및 질화규소를 포함하는 혼합물을 열 처리하는 것을 포함하는 것인, β-시알론 형광체를 제조하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 조성물의 준비와 열 처리 사이에서, 상기 조성물을 질소 분위기 중에서 열 처리하는 것을 추가로 포함하는, β-시알론 형광체를 제조하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 조성물이 식 Si6-zAlzOzN8-z:Eu에 의해 나타내어진 조성을 가지며, 여기서 z는 0 < z ≤ 4.2를 충족시키는 것인, β-시알론 형광체를 제조하는 방법.
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Citations (5)
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| WO2006093135A1 (ja) | 2005-02-28 | 2006-09-08 | Denki Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha | 蛍光体とその製造方法、及びそれを用いた発光素子 |
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| WO2008062781A1 (fr) | 2006-11-20 | 2008-05-29 | Denki Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Substance fluorescente et son procédé de fabrication, et dispositif électroluminescent |
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