KR102592398B1 - Composite fluorescent structure and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 복합형광구조체 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 수분 등 외부인자로부터 형광체를 보호할 수 있되 형광체의 우수한 발광 성능은 유지할 수 있는 복합형광구조체 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 복합형광구조체는 망간 도핑된 불화물계 형광체를 포함하는 코어; 상기 코어 표면에 실리카로 코팅된 제1쉘; 및 상기 제1쉘 표면에 금속산화물로 코팅된 제2쉘;를 포함한다.
The present invention relates to a composite fluorescent structure and a method of manufacturing the same, and more specifically, to a composite fluorescent structure that can protect the phosphor from external factors such as moisture while maintaining the excellent luminous performance of the phosphor and a method of manufacturing the same.
The composite fluorescent structure of the present invention includes a core containing a manganese-doped fluoride-based phosphor; a first shell coated with silica on the core surface; and a second shell coated with a metal oxide on the surface of the first shell.

Description

복합형광구조체 및 이의 제조방법 {Composite fluorescent structure and manufacturing method thereof}Composite fluorescent structure and manufacturing method thereof}

본 발명은 복합형광구조체 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 수분 등 외부인자로부터 형광체를 보호할 수 있되, 형광체의 우수한 발광 성능은 유지할 수 있는 복합형광구조체 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a composite fluorescent structure and a method of manufacturing the same, and more specifically, to a composite fluorescent structure that can protect the phosphor from external factors such as moisture, while maintaining the excellent luminous performance of the phosphor and a method of manufacturing the same.

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

금속불화물계 형광체를 제조하는 일반적인 방법으로 고상법과 액상법을 들 수 있다. 고상법은 금속불화물계 형광체의 각 전구체를 목적하는 비율만큼 칭량 및 혼합한 후, 고온의 전기로에서 고상반응시켜 형광체를 제조하는 방법이다. 액상법은 불화물 전구체를 용매에 녹인 후 각 용액의 용해도를 이용하여 침전시켜 불화물 형광체를 합성하는 일명, 침전법이 가장 널리 이용되고 있다. Common methods for producing metal fluoride-based phosphors include solid-phase method and liquid-phase method. The solid-state method is a method of producing phosphors by weighing and mixing each precursor of a metal fluoride-based phosphor in a desired ratio and then performing a solid-phase reaction in a high-temperature electric furnace. The most widely used liquid method is the so-called precipitation method, which synthesizes fluoride phosphors by dissolving a fluoride precursor in a solvent and then precipitating it using the solubility of each solution.

당 출원인이 기 출원한 대한민국 등록특허 제10-1854114호 “금속불화물 적색 형광체 및 이를 이용한 발광소자” 및 대한민국 등록특허 제10-2182241호 “금속불화물계 형광체의 제조방법” 등과 같이, 적색계 영역에서 발광피크를 갖는 금속불화물 적색 형광체들이 개발되고 있으나, 수분과 접촉 시, MnF6 가 MnO2 또는 MnOH2 로 쉽게 가수분해되며 형광체이 변색되며 형광 성능이 저하되는 단점이 있다.Like the Korean Patent No. 10-1854114, “Metal fluoride red phosphor and light-emitting device using the same,” and the Korean Patent No. 10-2182241, “Method for manufacturing metal fluoride-based phosphor,” previously applied by the applicant, light is emitted in the red region. Metal fluoride red phosphors with a peak are being developed, but when in contact with moisture, MnF 6 is easily hydrolyzed into MnO 2 or MnOH 2 , the phosphor is discolored, and fluorescence performance is deteriorated.

이처럼, 수분에 의해 쉽게 형광 성능이 저하됨에 따라, 실질적으로 산업상 이용이 불가능하다는 문제점이 있다.As such, as the fluorescence performance is easily degraded by moisture, there is a problem that it is practically impossible to use it industrially.

(특허 문헌1) : 대한민국 등록특허 제10-1854114호(Patent Document 1): Republic of Korea Patent No. 10-1854114 (특허 문헌2) : 대한민국 등록특허 제10-2182241호(Patent Document 2): Republic of Korea Patent No. 10-2182241

본 발명의 목적은 수분 등의 외부인자로부터 형광체를 보호할 수 있되, 형광체의 우수한 발광 성능은 유지할 수 있는 복합형광구조체를 제공하는 것이다.The purpose of the present invention is to provide a composite fluorescent structure that can protect the phosphor from external factors such as moisture, while maintaining the excellent luminous performance of the phosphor.

본 발명에 따른 복합형광구조체는 망간 도핑된 불화물계 형광체를 포함하는 코어; 상기 코어 표면에 실리카로 코팅된 제1쉘; 및 상기 제1쉘 표면에 금속산화물로 코팅된 제2쉘;를 포함한다.The composite fluorescent structure according to the present invention includes a core containing a manganese-doped fluoride-based phosphor; a first shell coated with silica on the core surface; and a second shell coated with a metal oxide on the surface of the first shell.

본 발명의 일 실시예에 따른 복합형광구조체에 있어서, 상기 망간 도핑된 불화물계 형광체는 적색 형광체일 수 있다.In the composite fluorescent structure according to an embodiment of the present invention, the manganese-doped fluoride-based phosphor may be a red phosphor.

본 발명의 일 실시예에 따른 복합형광구조체에 있어서, 상기 망간 도핑된 불화물계 형광체는 하기 화학식 1의 조성을 가질 수 있다.In the composite fluorescent structure according to an embodiment of the present invention, the manganese-doped fluoride-based phosphor may have the composition of Formula 1 below.

[화학식 1][Formula 1]

A3MF7: Mnx 4+ 또는 A2MF6: Mnx 4+ A 3 MF 7 : Mn x 4+ or A 2 MF 6 : Mn x 4+

(상기 A는 Li, Na, K, Rb, Cs, NH4 또는 이들의 조합이며 M은 Si, Ge, Ti 또는 이들의 조합으로부터 선택된 원소, x는 0<x≤0.15)(The A is Li, Na, K, Rb, Cs, NH 4 or a combination thereof, M is an element selected from Si, Ge, Ti or a combination thereof, and x is 0<x≤0.15)

본 발명의 일 실시예에 따른 복합형광구조체에 있어서, 상기 코어의 평균직경은 1 내지 50㎛일 수 있다.In the composite fluorescent structure according to an embodiment of the present invention, the average diameter of the core may be 1 to 50㎛.

본 발명의 일 실시예에 따른 복합형광구조체에 있어서, 상기 금속산화물의 금속은 알루미늄(Al), 타이타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 아연(Zn), 주석(Sn), 규소(Si), 하프늄(Hf), 붕소(B), 칼륨(K), 마그네슘(Mg) 및 인듐(In) 중에서 선택된 어느 하나일 수 있다.In the composite fluorescent structure according to an embodiment of the present invention, the metal of the metal oxide is aluminum (Al), titanium (Ti), zirconium (Zr), zinc (Zn), tin (Sn), silicon (Si), It may be any one selected from hafnium (Hf), boron (B), potassium (K), magnesium (Mg), and indium (In).

본 발명의 일 실시예에 따른 복합형광구조체에 있어서, 상기 제2쉘의 두께는 1 내지 5㎚일 수 있다.In the composite fluorescent structure according to an embodiment of the present invention, the thickness of the second shell may be 1 to 5 nm.

본 발명의 일 실시예에 따른 복합형광구조체에 있어서, 최대 발광 중심 파장이 620 내지 650㎚일 수 있다. In the composite fluorescent structure according to an embodiment of the present invention, the maximum emission center wavelength may be 620 to 650 nm.

본 발명에 따른 복합형광구조체 제조방법은 (S1) 망간 도핑된 형광체를 포함하는 코어를 준비하는 단계; (S2) 상기 코어에 실리카를 코팅하여, 코어 상에 제1셀을 형성하는 단계; 및 (S3) 상기 제1셀이 코팅된 코어에 금속산화물을 코팅하여, 제1셀 상에 제2셀을 형성하는 단계;를 포함한다.The method for manufacturing a composite fluorescent structure according to the present invention includes (S1) preparing a core containing a manganese-doped phosphor; (S2) coating the core with silica to form a first cell on the core; and (S3) coating a metal oxide on the core coated with the first cell to form a second cell on the first cell.

본 발명의 일 실시예에 따른 복합형광구조체 제조방법에 있어서, 상기 (S2) 단계는, (S2-1) 알코올에 상기 코어 및 아민계 촉매를 첨가하고 교반시켜 혼합용액을 얻는 단계, (S2-2) 상기 혼합용액에 증류수 및 실리카 전구체를 첨가하고 교반시켜 제1셀이 코팅된 코어를 수득하는 단계, 및 (S2-3) 상기 제1셀이 코팅된 코어를 세척한 후, 건조시키는 단계를 포함할 수 있다. In the method for manufacturing a composite fluorescent structure according to an embodiment of the present invention, the (S2) step includes (S2-1) adding the core and the amine-based catalyst to alcohol and stirring to obtain a mixed solution, (S2- 2) adding distilled water and a silica precursor to the mixed solution and stirring to obtain a core coated with the first cell, and (S2-3) washing the core coated with the first cell and drying it. It can be included.

본 발명의 일 실시예에 따른 복합형광구조체 제조방법에 있어서, 상기 실리카 전구체는 테트라메틸오르토실리케이트 (TMOS), 테트라에틸오르토실리케이트 (TEOS), 테트라프로필오르토실리케이트 (TPOS), 테트라부틸오르토실리케이트 (TBOS), 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 페닐트리에톡시실란, 디메틸디메톡시실란, 디메틸디에톡시 실란, 비닐메틸디메톡시실란, 부틸트리메톡시실란, 디페닐에톡시비닐실란, 메틸트리이소프로폭시실란, 메틸트리아세톡시실란, 테트라페녹시실란, 테트라프로폭시실란, 비닐트리이소프로폭시실란, 3-글리시독시프로필 트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸메톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸에톡시실란 및 베타-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리메톡시실란으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있다.In the method of manufacturing a composite fluorescent structure according to an embodiment of the present invention, the silica precursor is tetramethyl orthosilicate (TMOS), tetraethylorthosilicate (TEOS), tetrapropyl orthosilicate (TPOS), tetrabutyl orthosilicate (TBOS) ), methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, phenyltriethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxy silane, vinylmethyldimethoxysilane, butyltri Methoxysilane, diphenylethoxyvinylsilane, methyltriisopropoxysilane, methyltriacetoxysilane, tetraphenoxysilane, tetrapropoxysilane, vinyltriisopropoxysilane, 3-glycidoxypropyl trimethoxy Silane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethylmethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethylethoxysilane and beta-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxy It may be any one or two or more selected from the group consisting of silanes.

본 발명의 일 실시예에 따른 복합형광구조체의 제조방법에 있어서, 상기 (S2-2)단계에서, 상기 코어 : 상기 실리카 전구체의 중량비는 1 : 0.02 ~0.05 일 수 있다.In the method of manufacturing a composite fluorescent structure according to an embodiment of the present invention, in step (S2-2), the weight ratio of the core to the silica precursor may be 1:0.02 to 0.05.

본 발명의 일 실시예에 따른 복합형광구조체의 제조방법에 있어서, 상기 (S3) 단계는, 상기 제1셀이 코팅된 코어를 기상의 금속공급원 및 기상의 산소공급원에 교번으로 노출시켜 제2셀을 형성할 수 있다.In the method of manufacturing a composite fluorescent structure according to an embodiment of the present invention, the step (S3) is performed by alternately exposing the core coated with the first cell to a gaseous metal supply source and a gaseous oxygen supply source to form a second cell. can be formed.

본 발명의 일 실시예에 따른 복합형광구조체의 제조방법에 있어서, 상기 금속공급원은 알루미늄(Al), 타이타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 아연(Zn), 주석(Sn), 규소(Si), 하프늄(Hf), 붕소(B), 칼륨(K), 마그네슘(Mg) 및 인듐(In) 으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 금속을 포함하며, 상기 산소공급원은 H2O 또는 O2 일 수 있다. In the method of manufacturing a composite fluorescent structure according to an embodiment of the present invention, the metal supply source is aluminum (Al), titanium (Ti), zirconium (Zr), zinc (Zn), tin (Sn), and silicon (Si). , hafnium (Hf), boron (B), potassium (K), magnesium (Mg), and indium (In), and the oxygen source is H 2 O or O 2 It can be.

본 발명에 따른 복합광구조체는 형광체 상에 실리카를 함유하는 제1셀 및 금속산화물을 함유하는 제2셀이 순차적으로 형성되어 형광체가 수분에 노출되어 가수분해되는 것을 방지함과 동시에 우수한 형광 성능을 유지할 수 있다.In the composite optical structure according to the present invention, a first cell containing silica and a second cell containing metal oxide are sequentially formed on the phosphor to prevent the phosphor from being hydrolyzed by exposure to moisture and at the same time provide excellent fluorescence performance. It can be maintained.

본 발명에 따른 복합형광구조체 제조방법은 형광체로부터 sol-gel법 및 원자층 박막증착법(Atomic Layer Deposition, ALD)을 통해 복합형광구조체를 제조할 수 있음에 따라, 대량생산에 유리하여 산업성이 우수한 장점이 있다.The method for manufacturing a composite fluorescent structure according to the present invention is advantageous for mass production and has excellent industrial feasibility as it can manufacture a composite fluorescent structure from a phosphor through the sol-gel method and atomic layer deposition (ALD). There is an advantage.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 복합형광구조체의 EDS(Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy) mapping 결과를 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 복합형광구조체의 수분과 열 노출 전 후의 발광 스펙트럼을 측정 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 실시예 및 비교에에 따른 복합형광구조체의 열안정성 실험 결과를 도시한 도면이다.
1 is a diagram showing the results of EDS (Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy) mapping of a composite fluorescent structure according to an embodiment of the present invention;
Figure 2 is a diagram illustrating the emission spectra of composite fluorescent structures according to Examples and Comparative Examples of the present invention before and after moisture and heat exposure;
Figure 3 is a diagram showing the results of a thermal stability test of a composite fluorescent structure according to examples and comparisons of the present invention.

본 명세서에서 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다. Unless otherwise defined, the technical and scientific terms used in this specification have the meanings commonly understood by those skilled in the art to which this invention pertains, and the gist of the present invention is summarized in the following description and accompanying drawings. Descriptions of known functions and configurations that may unnecessarily obscure are omitted.

또한, 본 명세서에서 사용되는 단수 형태는 문맥에서 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 의도할 수 있다.Additionally, as used herein, the singular forms “a,” “an,” and “the” are intended to include the plural forms as well, unless the context clearly dictates otherwise.

또한, 본 명세서에서 특별한 언급 없이 사용된 단위는 중량을 기준으로 하며, 일 예로 % 또는 비의 단위는 중량% 또는 중량비를 의미하고, 중량%는 달리 정의되지 않는 한 전체 조성물 중 어느 하나의 성분이 조성물 내에서 차지하는 중량%를 의미한다.In addition, units used without special mention in this specification are based on weight, and as an example, the unit of % or ratio means weight % or weight ratio, and weight % refers to the amount of any one component of the entire composition unless otherwise defined. It refers to the weight percent occupied in the composition.

또한, 본 명세서에서 사용되는 수치 범위는 하한치와 상한치와 그 범위 내에서의 모든 값, 정의되는 범위의 형태와 폭에서 논리적으로 유도되는 증분, 이중 한정된 모든 값 및 서로 다른 형태로 한정된 수치 범위의 상한 및 하한의 모든 가능한 조합을 포함한다. 본 발명의 명세서에서 특별한 정의가 없는 한 실험 오차 또는 값의 반올림으로 인해 발생할 가능성이 있는 수치범위 외의 값 역시 정의된 수치범위에 포함된다. In addition, the numerical range used in this specification includes the lower limit and upper limit and all values within the range, increments logically derived from the shape and width of the defined range, all double-defined values, and the upper limit of the numerical range defined in different forms. and all possible combinations of the lower bounds. Unless otherwise specified in the specification of the present invention, values outside the numerical range that may occur due to experimental error or rounding of values are also included in the defined numerical range.

본 명세서의 용어, '포함한다'는 '구비한다', '함유한다', '가진다' 또는 '특징으로 한다' 등의 표현과 등가의 의미를 가지는 개방형 기재이며, 추가로 열거되어 있지 않은 요소, 재료 또는 공정을 배제하지 않는다. The term 'comprise' in this specification is an open description with the same meaning as expressions such as 'comprising', 'contains', 'has' or 'characterized by', and includes elements that are not additionally listed, Does not exclude materials or processes.

종래, 개발된 적색계 영역에서 발광피크를 갖는 망간 도핑된 불화물계 형광체들은 수분과 접촉 시, 쉽게 가수분해되며, 형광체이 변색되어 형광 성능이 저하되는 단점이 있다.Conventionally developed manganese-doped fluoride-based phosphors with an emission peak in the red region are easily hydrolyzed when in contact with moisture, and have the disadvantage of discoloring the phosphor and deteriorating fluorescence performance.

본 발명에 따른 복합형광구조체는 망간 도핑된 불화물계 형광체를 포함하는 코어; 상기 코어 표면에 실리카로 코팅된 제1쉘; 및 상기 제1쉘 표면에 금속산화물로 코팅된 제2쉘;를 포함함에 따라, 코어(형광체)가 수분에 노출되어 가수분해되는 것을 방지함과 동시에 우수한 형광 성능을 유지할 수 있다.The composite fluorescent structure according to the present invention includes a core containing a manganese-doped fluoride-based phosphor; a first shell coated with silica on the core surface; and a second shell coated with a metal oxide on the surface of the first shell, thereby preventing the core (phosphor) from being hydrolyzed by exposure to moisture and maintaining excellent fluorescence performance.

구체적으로, 코어는 망간 도핑된 불화물계 형광체를 포함하는 것으로, 바람직하게 망간 도핑된 불화물계 형광체는 적색계 영역에서 발광피크를 가지는 적색 형광체일 수 있다.Specifically, the core includes a manganese-doped fluoride-based phosphor. Preferably, the manganese-doped fluoride-based phosphor may be a red phosphor having an emission peak in the red region.

일 실시예에 있어서, 상기 망간 도핑된 불화물계 형광체는 하기 화학식 1의 조성을 가질 수 있다.In one embodiment, the manganese-doped fluoride-based phosphor may have the composition of Formula 1 below.

[화학식 1][Formula 1]

A3MF7: Mnx 4+ 또는 A2MF6: Mnx 4+ A 3 MF 7 : Mn x 4+ or A 2 MF 6 : Mn x 4+

여기서, 상기 A는 Li, Na, K, Rb, Cs, NH4 또는 이들의 조합이며, M은 Si, Ge, Ti 또는 이들의 조합으로부터 선택된 원소, x는 0<x≤0.15 이다.Here, A is Li, Na, K, Rb, Cs, NH 4 or a combination thereof, M is an element selected from Si, Ge, Ti or a combination thereof, and x is 0<x≤0.15.

이와 같은 화학식 1의 조성을 가지는 망간 도핑된 불화물계 형광체는 정방정계(tetragonal) 결정구조를 가질 수 있다. 일 구현예로, 화학식 1의 조성에서 A는 칼륨(K)이고, M은 규소(Si) 또는 티타늄(Ti)일 수 있다. 이와 같은 망간 도핑된 불화물계 형광체는 발광 중심 파장이 610 내지 670㎚ 영역 일 수 있으며, 고휘도의 발광 성능을 가질 수 있다.The manganese-doped fluoride-based phosphor having the composition of Formula 1 may have a tetragonal crystal structure. In one embodiment, in the composition of Formula 1, A may be potassium (K), and M may be silicon (Si) or titanium (Ti). Such a manganese-doped fluoride-based phosphor may have an emission center wavelength in the range of 610 to 670 nm and may have high brightness emission performance.

상기 코어는 적색계 영역에서 발광피크를 유지하는 것이라면 형상 및 크기가 한정되지 않으나, 일 구체예에 있어서, 각진 형상(faceted shape)을 가질 수 있다 구체적으로, 각진 형상은 육면체를 포함한 다면체일 수 있으며, 비 한정적인 일 예로, 직육면체 내지 정육면체의 형상일 수 있으나 이에 한정되진 않는다. 코어의 평균직경은 1 내지 50㎛, 구체적으로 10 내지 40㎛일 수 있다.The shape and size of the core are not limited as long as it maintains an emission peak in the red region, but in one embodiment, it may have a faceted shape. Specifically, the faceted shape may be a polyhedron including a hexahedron, As a non-limiting example, it may have the shape of a rectangular parallelepiped or cube, but is not limited thereto. The average diameter of the core may be 1 to 50㎛, specifically 10 to 40㎛.

제1쉘 및 제2쉘은 상술한 코어 표면에 형성되는 것으로, 코어의 형광 성능을 저감시키지 않고, 수분 등과 같은 외부인자로부터 코어를 보호하기 위한 것이다. 구체적으로, 코어-제1쉘-제2쉘 순으로 위치할 수 있다.The first shell and the second shell are formed on the surface of the core described above, and are intended to protect the core from external factors such as moisture without reducing the fluorescence performance of the core. Specifically, it may be located in the order of core-first shell-second shell.

제1쉘은 코어 표면에 실리카가 코팅되어 형성된 것으로, 코어 상에 형성된 실리카층일 수 있다. 제1쉘은 코어와 제2쉘 사이에 형성되어, 제2쉘과 함께 코어를 수분과 같은 외부 인자로부터 보호함과 동시에 제2쉘와 코어 간의 결합을 견고하게 하는 역할을 한다. The first shell is formed by coating silica on the surface of the core, and may be a silica layer formed on the core. The first shell is formed between the core and the second shell, and together with the second shell, it protects the core from external factors such as moisture and serves to strengthen the bond between the second shell and the core.

제2쉘은 제1쉘이 형성된 코어 표면에 금속산화물이 코팅되어 형성된 것으로, 제1쉘상에 형성된 금속산화물층일 수 있다. The second shell is formed by coating a metal oxide on the surface of the core where the first shell is formed, and may be a metal oxide layer formed on the first shell.

제2쉘을 이루는 금속산화물의 금속은 알루미늄(Al), 타이타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 아연(Zn), 주석(Sn), 규소(Si), 하프늄(Hf), 붕소(B), 칼륨(K), 마그네슘(Mg) 및 인듐(In) 중에서 선택된 어느 하나일 수 있다. 일 구체예로, 제2쉘은 산화알루미늄으로 이루어질 수 있다. The metals of the metal oxide that makes up the second shell are aluminum (Al), titanium (Ti), zirconium (Zr), zinc (Zn), tin (Sn), silicon (Si), hafnium (Hf), boron (B), It may be any one selected from potassium (K), magnesium (Mg), and indium (In). In one specific example, the second shell may be made of aluminum oxide.

제1쉘 및 2쉘이 형성하는 두께는 코어의 형광 성능을 저하시키지 않는 범위라면 한정되지 않으나, 상세하게, 제1쉘의 두께는 10㎚ 내지 10㎛, 더욱 구체적으로, 500㎚ 내지 5㎛ 일 수 있으며, 제2쉘의 두께는 1㎚ 내지 5㎚, 구체적으로, 2 내지 4㎚일 수 있다. 상기 범위에서, 코어의 형광 성능이 유지되며, 열적 안전성이 높을 수 있다. The thickness formed by the first shell and the second shell is not limited as long as it does not deteriorate the fluorescence performance of the core, but in detail, the thickness of the first shell is 10㎚ to 10㎛, more specifically, 500㎚ to 5㎛. The thickness of the second shell may be 1 nm to 5 nm, specifically, 2 to 4 nm. In the above range, the fluorescence performance of the core is maintained and thermal stability can be high.

상술한, 코어-제1쉘-제2셀의 구조를 포함하는 복합형광구조체는 형광체를 보호하기 위한 제1쉘 및 제2쉘이 코팅됨에도 불구하고, 최대 발광 중심 파장이 620 내지 650㎚, 구체적으로, 630㎚ 내지 640㎚으로, 우수한 적색계 발광 스펙트럼을 가질 수 있다. 즉, 이와 같은 복합형광구조체는 수분에 노출될 시, 형광 성능이 저하되는 것을 방지함과 동시에 우수한 형광 성능을 유지할 수 있다. The composite fluorescent structure including the structure of the core-first shell-second cell described above has a maximum emission center wavelength of 620 to 650 nm, even though the first and second shells are coated to protect the phosphor. , it can have an excellent red emission spectrum from 630 nm to 640 nm. In other words, such a composite fluorescent structure can prevent fluorescence performance from deteriorating when exposed to moisture and at the same time maintain excellent fluorescence performance.

본 발명에 따른 복합형광구조체 제조방법은 (S1) 망간 도핑된 형광체 포함하는 코어를 준비하는 단계; (S2) 상기 코어에 실리카를 코팅하여, 코어 상에 제1셀을 형성하는 단계; 및 (S3) 상기 제1셀이 코팅된 코어에 금속산화물을 코팅하여, 제1셀 상에 제2셀을 형성하는 단계;를 포함한다. 이와 같은 제조방법은 상술한 복합형광구조체를 제조할 수 있으며, (S1), (S2) 및 (S3) 단계는 순차적으로 진행하는 것이 바람직하다. (S3)단계가 (S2) 단계보다 선행될 경우, 형광체의 발광특성이 사라지는 문제점이 있다. The method for manufacturing a composite fluorescent structure according to the present invention includes (S1) preparing a core containing a manganese-doped phosphor; (S2) coating the core with silica to form a first cell on the core; and (S3) coating a metal oxide on the core coated with the first cell to form a second cell on the first cell. This manufacturing method can manufacture the above-described composite fluorescent structure, and steps (S1), (S2), and (S3) are preferably performed sequentially. If step (S3) is preceded by step (S2), there is a problem in that the luminescence characteristics of the phosphor disappear.

구체적으로, (S1) 단계는 망간 도핑된 형광체를 포함하는 코어를 준비하는 단계로, 본 출원인이 기출원한 대한민국 등록특허공보 제10-1854114호 및 제10-2182241호에 개시된 방법을 통해 수행될 수 있다. 구체적인 일 예로, A 전구체, M 전구체 및 망간(Mn) 전구체로 이루어진 원료물질을 칭량하여 산에 용해시키는 단계; 원료물질이 용해된 산 용액을 감압 증류하여 고체를 수득하는 단계; 수득된 고체를 80 내지 150℃오븐에서 건조하는 단계; 및 건조된 고체를 수소기체, 질소기체 또는 이들의 혼합기체 분위기하에서 200 내지 1,000℃로 열처리하는 단계;를 통해 수행될 수 있으며, 상기 A는 Li, Na, K, Rb, Cs, NH4 또는 이들의 조합일 수 있으며, M은 Si, Ge, Ti 또는 이들의 조합으로부터 선택될 수 있다. Specifically, step (S1) is a step of preparing a core containing a manganese-doped phosphor, and is performed through the method disclosed in Korean Patent Publication Nos. 10-1854114 and 10-2182241 previously filed by the present applicant. You can. As a specific example, weighing raw materials consisting of A precursor, M precursor, and manganese (Mn) precursor and dissolving them in acid; Obtaining a solid by distilling the acid solution in which the raw material is dissolved under reduced pressure; Drying the obtained solid in an oven at 80 to 150°C; and heat treating the dried solid at 200 to 1,000° C. in an atmosphere of hydrogen gas, nitrogen gas, or a mixture thereof, where A is Li, Na, K, Rb, Cs, NH 4 or these. It may be a combination of, and M may be selected from Si, Ge, Ti, or a combination thereof.

(S2) 단계는, 코어 상에 실리카로 이루어진 제1셀을 형성하기 위한 단계로 코어상에 실리카를 코팅할 수 있는 방법이라면 한정되지 않으나, 바람직하게는 형광체를 손상시키지 않고 실리카를 코팅시킬 수 있도록 sol-gel 법을 통해 실리카가 코팅될 수 있다. The (S2) step is a step for forming a first cell made of silica on the core. There is no limitation as long as the method can coat silica on the core, but preferably, the silica can be coated without damaging the phosphor. Silica can be coated through the sol-gel method.

일 실시예에 있어서, (S2) 단계는 (S2-1) 알코올에 상기 코어 및 아민계 촉매를 첨가하고 교반시켜 혼합용액을 얻는 단계, (S2-2) 상기 혼합용액에 증류수 및 실리카 전구체를 첨가하고 교반시켜 제1셀이 코팅된 코어를 수득하는 단계, 및 (S2-3) 상기 제1셀이 코팅된 코어를 세척한 후, 건조시키는 단계를 포함할 수 있다. 이와 같은 (S2) 단계는 (S2-1) 단계에 의해 코어 및 아민계 촉매가 골고루 분산된 후, 실리카 전구체가 첨가되어 교반됨에 따라, 코어 전면에 걸쳐 균일하게 실리카 전구체와 가수분해반응과 축합반응이 일어나며, 코어 상에 보다 균일하게 실리카가 코팅된 제1쉘을 형성할 수 있다.In one embodiment, step (S2) includes (S2-1) adding the core and amine-based catalyst to alcohol and stirring to obtain a mixed solution, (S2-2) adding distilled water and silica precursor to the mixed solution. and stirring to obtain a core coated with the first cell, and (S2-3) washing the core coated with the first cell and drying it. In this (S2) step, after the core and amine-based catalyst are evenly dispersed in the (S2-1) step, the silica precursor is added and stirred, resulting in hydrolysis and condensation reactions with the silica precursor uniformly over the entire surface of the core. This occurs, and a first shell with silica coated more uniformly on the core can be formed.

구체적으로 (S2-1) 단계는 코어 및 아민계 촉매가 균일하게 분산된 혼합용액을 수득하는 단계로, (S1) 단계에서 준비한 코어와 아민계 촉매를 알코올에 첨가한 후 교반시킨다. 이에, 코어 전면에 걸쳐 아민계 촉매가 비교적 균일하게 위치한 혼합용액을 수득할 수 있다. Specifically, step (S2-1) is a step of obtaining a mixed solution in which the core and amine-based catalyst are uniformly dispersed. The core and amine-based catalyst prepared in step (S1) are added to alcohol and then stirred. Accordingly, a mixed solution in which the amine-based catalyst is relatively uniformly located across the entire core can be obtained.

(S2-1) 단계에서 알코올은 메탄올, 에탄올, 이소프로필알코올, n-부탄올 및 n-펜탄올로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 어느 하나일 수 있으나, 이에 한정되진 않는다. In step (S2-1), the alcohol may be at least one selected from the group consisting of methanol, ethanol, isopropyl alcohol, n-butanol, and n-pentanol, but is not limited thereto.

아민계 촉매는 하이드라진, 에틸렌디아민, 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라민, 테트라에틸렌펜타민, 펜타에틸렌헥사민, 헥사에틸렌헵타민, 헵타에틸렌옥타민, 피페라진, 아미노에틸피페라진, 아미노에틸에탄올아민, 스페르미딘, 스페르민, 트리스(2-아미노에틸)아민, 비스(아미노에틸)피페라진, 비스(3-아미노프로필)아민, N-(2-(1-피페라질)에틸)에틸렌디아민, N-(1-나프틸)에틸렌디아민, N-(2-하이드록시에틸)에틸렌디아민, N,N-디메틸디프로필렌트리아민, 1,3-디아미노프로판, 1,4-디아미노부탄, 1,5-디아미노펜탄, 1,6-디아미노헥산, 1,7-디아미노헵탄, 1,8-디아미노옥탄, 1,9-디아미노노난 및 1,10-디아미노데칸으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있다. Amine-based catalysts include hydrazine, ethylenediamine, diethylenetriamine, triethylenetetramine, tetraethylenepentamine, pentaethylenehexamine, hexaethyleneheptamine, heptaethyleneoctamine, piperazine, aminoethylpiperazine, and aminoethylethanol. Amine, spermidine, spermine, tris(2-aminoethyl)amine, bis(aminoethyl)piperazine, bis(3-aminopropyl)amine, N-(2-(1-piperazyl)ethyl)ethylene Diamine, N-(1-naphthyl)ethylenediamine, N-(2-hydroxyethyl)ethylenediamine, N,N-dimethyldipropylenetriamine, 1,3-diaminopropane, 1,4-diaminobutane , 1,5-diaminopentane, 1,6-diaminohexane, 1,7-diaminoheptane, 1,8-diaminoctane, 1,9-diaminononane and 1,10-diaminodecane. It may be any one or two or more selected from the group consisting of.

(S2-1) 단계에서, 알코올은 첨가되는 코어 및 아민계 촉매를 분산시킬 수 있는 양이라면 한정되지 않는다. 아민계 촉매는 (S2-2) 단계에서 첨가될 실리카 전구체의 양에 의해 조절될 수 있으나, 혼합용액내 코어와 비교적 균일하게 혼합되기 위해 코어 : 아민계 촉매의 중량비는 1 : 0.001~0.030, 구체적으로 1 : 0.015~0.025일 수 있다. In step (S2-1), the amount of alcohol is not limited as long as it can disperse the added core and amine-based catalyst. The amine-based catalyst can be adjusted by the amount of silica precursor to be added in step (S2-2), but in order to mix relatively uniformly with the core in the mixed solution, the weight ratio of the core: amine-based catalyst is 1: 0.001 to 0.030, specific It can be 1:0.015~0.025.

(S2-1) 단계에서, 교반은 코어 및 아민계 촉매를 에탄올 내에서 균일하게 분산시킬 수 있는 조건이라면 한정되지 않으나, 상온(4℃ 내지 30℃) 에서 10분 내지 3시간 동안 100 rpm 내지 3,000 rpm으로 수행될 수 있다.In step (S2-1), stirring is not limited as long as the core and amine-based catalyst can be uniformly dispersed in ethanol, but stirred at 100 rpm to 3,000 rpm for 10 minutes to 3 hours at room temperature (4°C to 30°C). It can be done in rpm.

(S2-2) 단계는 (S2-1) 단계에서 제조된 혼합용액에 증류수 및 실리카 전구체를 투입 후 교반시켜, 코어의 표면에서 실리카 전구체의 가수분해반응과 축합반응이 일어나는 단계이다. Step (S2-2) is a step in which distilled water and a silica precursor are added to the mixed solution prepared in step (S2-1) and stirred to cause hydrolysis and condensation reactions of the silica precursor on the surface of the core.

(S2-2) 단계에서, 실리카 전구체는 테트라메틸오르토실리케이트 (TMOS), 테트라에틸오르토실리케이트 (TEOS), 테트라프로필오르토실리케이트 (TPOS), 테트라부틸오르토실리케이트 (TBOS), 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 페닐트리에톡시실란, 디메틸디메톡시실란, 디메틸디에톡시 실란, 비닐메틸디메톡시실란, 부틸트리메톡시실란, 디페닐에톡시비닐실란, 메틸트리이소프로폭시실란, 메틸트리아세톡시실란, 테트라페녹시실란, 테트라프로폭시실란, 비닐트리이소프로폭시실란, 3-글리시독시프로필 트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸메톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸에톡시실란 및 베타-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리메톡시실란으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있다.In step (S2-2), the silica precursor is tetramethylorthosilicate (TMOS), tetraethylorthosilicate (TEOS), tetrapropylorthosilicate (TPOS), tetrabutylorthosilicate (TBOS), methyltrimethoxysilane, methyl Triethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, phenyltriethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxy silane, vinylmethyldimethoxysilane, butyltrimethoxysilane, diphenylethoxyvinyl Silane, methyltriisopropoxysilane, methyltriacetoxysilane, tetraphenoxysilane, tetrapropoxysilane, vinyltriisopropoxysilane, 3-glycidoxypropyl trimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltri Any one selected from the group consisting of ethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethylmethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethylethoxysilane and beta-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane or There may be more than one.

상기 (S2-2) 단계에서, 증류수는 실리카 전구체의 반응 시 필요한 양이라면 한정되지 않고 투입될 수 있다. In the step (S2-2), distilled water can be added without limitation as long as it is the amount necessary for the reaction of the silica precursor.

상기 (S2-2) 단계에서, 혼합용액에 실리카 전구체를 첨가할 시, 코어 : 실리카 전구체의 중량비는 1 : 0.02 ~0.05, 구체적으로 1 : 0.025~0.045, 더욱 구체적으로 1 : 0.03~0.040 일 수 있다. 상기 범위에서, 코어 상에 1 내지 5㎚의 적절한 두께의 제1셀이 용이하게 형성될 수 있다.In the step (S2-2), when adding the silica precursor to the mixed solution, the weight ratio of core: silica precursor may be 1: 0.02 ~ 0.05, specifically 1: 0.025 ~ 0.045, more specifically 1: 0.03 ~ 0.040. there is. Within the above range, a first cell with an appropriate thickness of 1 to 5 nm can be easily formed on the core.

(S2-2) 단계에서, 교반은 실리카 전구체의 가수분해 및 축합반응이 일어나도록 하여, 코어 상에 제1셀을 충분히 형성시킬 수 있는 조건이라면 한정되지 않으나, 상온(4℃내지 30℃)에서 20분 내지 6시간 동안 100 rpm 내지 3,000 rpm으로 수행될 수 있다.In step (S2-2), stirring is not limited as long as the conditions allow hydrolysis and condensation reaction of the silica precursor to occur and sufficiently form the first cell on the core, but are carried out at room temperature (4°C to 30°C). It can be performed at 100 rpm to 3,000 rpm for 20 minutes to 6 hours.

(S2-3) 단계는 상기 제1셀이 코팅된 코어를 세척한 후, 건조시키는 단계로, 건조는 고상의 제1셀이 코팅된 코어를 수득할 수 있는 조건이라면 한정되지 않으나, 구체적으로 30℃내지 1,000℃의 온도에서 10분 내지 24시간 동안 수행될 수 있다. 비한정적인 일 예로, 30℃내지 100℃의 오븐에서 30분 내지 2시간동안 건조를 진행할 수 있으며, 또는, 50℃내지 60℃의 온도에서 1시간 내지 3시간 동안 예비 건조된 다음, 100℃내지 150℃의 온도에서 4시간 내지 20시간 동안 건조를 진행할 수 있다.Step (S2-3) is a step of washing and drying the core coated with the first cell. Drying is not limited as long as the core coated with the solid first cell can be obtained, but is specifically 30 It can be carried out at a temperature of ℃ to 1,000 ℃ for 10 minutes to 24 hours. As a non-limiting example, drying may be performed in an oven at 30°C to 100°C for 30 minutes to 2 hours, or pre-dried at a temperature of 50°C to 60°C for 1 hour to 3 hours and then dried at 100°C to 100°C. Drying can be performed at a temperature of 150°C for 4 to 20 hours.

(S3) 단계는, 제1셀이 형성된 코어의 제1셀 상에 제2셀을 형성하기 위한 단계로 금속산화물을 코팅할 수 있는 방법이라면 한정되지 않으나, 바람직하게는 원자층박막증착법(Atomic Layer Deposition· ALD)을 통해 금속산화물이 코팅될 수 있다. Step (S3) is a step for forming a second cell on the first cell of the core on which the first cell is formed, and is not limited as long as it can be coated with a metal oxide, but is preferably atomic layer thin film deposition. Metal oxide can be coated through Deposition·ALD).

구체적으로, (S3) 단계는, 제1셀이 코팅된 코어를 기상의 금속공급원 및 기상의 산소공급원에 교번으로 노출시켜 제2셀을 형성할 수 있다. 금속공급원과 산소공급원이 서로 교번으로 공급될 시, 질소 또는 아르곤과 같은 불활성 기체를 통해 퍼징할 수 있음은 물론이다.Specifically, in step (S3), the core coated with the first cell may be alternately exposed to a vapor phase metal supply source and a vapor phase oxygen supply source to form a second cell. Of course, when the metal supply source and the oxygen supply source are supplied alternately, purging can be performed using an inert gas such as nitrogen or argon.

(S3) 단계에서, 금속공급원은 알루미늄(Al), 타이타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 아연(Zn), 주석(Sn), 규소(Si), 하프늄(Hf), 붕소(B), 칼륨(K), 마그네슘(Mg) 및 인듐(In) 으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 금속을 포함할 수 있다. In step (S3), metal sources include aluminum (Al), titanium (Ti), zirconium (Zr), zinc (Zn), tin (Sn), silicon (Si), hafnium (Hf), boron (B), and potassium. It may contain one or more metals selected from the group consisting of (K), magnesium (Mg), and indium (In).

구체적으로, 금속공급원은 금속 할로겐화물, 예컨대 금속 사염화물, 금속 산화물, 원소 금속, 금속 수산화물, 금속 질산염, 금속 아세트산염, 유기금속 화합물 또는 이들의 조합일 수 있다. 유기금속화합물은 디에틸 금속, 트리에틸 금속, 메탈로센(M(C5H5)2), 또는 (CH3C5H4)M(CH3)3를 포함하며, 여기서 M은 상술한 금속이다 금속공급원 적절한 예는 디클로로실란(SiH2Cl2), 사염화규소(SiCl4), 사염화티탄(TiCl4), 트리메틸알루미늄(TMA), 트리에틸아연, 또는 티탄 이소프로폭시드(Ti(OiPr)4)를 포함한다. Specifically, the metal source may be a metal halide, such as a metal tetrachloride, a metal oxide, an elemental metal, a metal hydroxide, a metal nitrate, a metal acetate, an organometallic compound, or a combination thereof. Organometallic compounds include diethyl metal, triethyl metal, metallocene (M(C 5 H 5 ) 2 ), or (CH 3 C 5 H 4 )M(CH 3 ) 3 , where M is the above-mentioned Suitable metal sources include dichlorosilane (SiH 2 Cl 2 ), silicon tetrachloride (SiCl 4 ), titanium tetrachloride (TiCl 4 ), trimethylaluminum (TMA), triethylzinc, or titanium isopropoxide (Ti(OiPr). ) 4 ) includes.

산소공급원은 산소를 포함하는 증기로, 기상의 H2O 또는 O2 일 수 있다.The oxygen source is vapor containing oxygen and may be gaseous H 2 O or O 2 .

이와 같은 제조방법은 수분에 노출시에도 우수한 형광 성능을 유지할 수 있는 상술한 복합형광구조체를 제조할 수 있으며, 비교적 간단한 sol-gel법 및 원자층박막증착법(Atomic Layer Deposition, ALD)을 통해 복합형광구조체를 제조할 수 있음에 따라, 대량생산에 유리하여 산업성이 우수한 장점이 있다.This manufacturing method can produce the above-described composite fluorescent structure that can maintain excellent fluorescence performance even when exposed to moisture, and can produce composite fluorescence through a relatively simple sol-gel method and atomic layer deposition (ALD). As the structure can be manufactured, it is advantageous for mass production and has excellent industrial feasibility.

이하 실시예 및 비교예를 바탕으로 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예 및 비교예는 본 발명을 더욱 상세히 설명하기 위한 하나의 예시일 뿐, 본 발명이 하기 실시예 및 비교예에 의해 제한되는 것은 아니다.The present invention will be described in more detail below based on examples and comparative examples. However, the following Examples and Comparative Examples are only one example to explain the present invention in more detail, and the present invention is not limited by the following Examples and Comparative Examples.

(실시예1)(Example 1)

에탄올 30㎖에 화학식 K3SiF7:Mn4+ 인 망간 도핑된 불화계 형광체 1.5g 및 Diethylenetriamine(DETA) 0.03mL 넣고 상온에서 500rpm으로 1시간 교반 후 증류수 0.2mL 및 Tetraethyl orthosilicate(TEOS) 0.06mL 추가 후 상온에서 500rpm으로 2시간동안 교반하였다.Add 1.5 g of manganese-doped fluorinated phosphor with the formula K 3 SiF 7 :Mn 4+ and 0.03 mL of diethylenetriamine (DETA) to 30 mL of ethanol, stir for 1 hour at 500 rpm at room temperature, and then add 0.2 mL of distilled water and 0.06 mL of Tetraethyl orthosilicate (TEOS). Then, it was stirred at room temperature at 500 rpm for 2 hours.

이후, pH가 중성이 될 때까지 에탄올로 워싱한 후 80℃ 오븐에서 1시간 동안 건조시켜 입자상의 제1셀이 코팅된 형광체를 수득하였다.Afterwards, the product was washed with ethanol until the pH became neutral and then dried in an oven at 80°C for 1 hour to obtain a phosphor coated with a particle-like first cell.

이후, 유동층 반응기에 제1셀이 코팅된 형광체 0.5g을 넣고 용기 하단에서 500sccm의 Ar을 공급하면서, 1 Torr의 공정 압력에서 Trimethylaluminium (TMA) 증기와 H2O 증기를 교번으로 주입하여, 제1쉘 상에 제2쉘이 형성된 복합형광구조체를 수득하였다. 이때, TMA 증기와 H2O 증기가 교번으로 교체될 시 Ar으로 퍼징하였다. Afterwards, 0.5 g of the phosphor coated with the first cell was placed in the fluidized bed reactor, and 500 sccm of Ar was supplied from the bottom of the container, and Trimethylaluminium (TMA) vapor and H 2 O vapor were alternately injected at a process pressure of 1 Torr to produce the first cell. A composite fluorescent structure in which a second shell was formed on the shell was obtained. At this time, when TMA vapor and H 2 O vapor were alternately replaced, purging was performed with Ar.

(비교예1)(Comparative Example 1)

실시예 1에 있어서, 제2쉘을 형성하지 않고, 망간 도핑된 불화계 형광체 상에 제1쉘 만을 형성한 것을 제외하고, 실시예1과 동일한 방법으로 복합형광구조체를 제조하였다. A composite fluorescent structure was manufactured in the same manner as Example 1, except that the second shell was not formed and only the first shell was formed on the manganese-doped fluoride-based phosphor.

(비교예2)(Comparative Example 2)

실시예 1에 있어서, 제1쉘을 형성하지 않고, 망간 도핑된 불화계 형광체 상에 제2쉘 만을 형성한 것을 제외하고, 실시예1과 동일한 방법으로 복합형광구조체를 제조하였다. In Example 1, a composite fluorescent structure was manufactured in the same manner as Example 1, except that the first shell was not formed and only the second shell was formed on the manganese-doped fluoride-based phosphor.

(비교예3)(Comparative Example 3)

실시예 1에 있어서, 제1셀 및 제2셀을 형성하지 않은, 망간 도핑된 불화물계 형광체를 준비하였다.In Example 1, a manganese-doped fluoride-based phosphor that did not form a first cell or a second cell was prepared.

구분division 제1셀
(실리카)여부
1st cell
(Silica)
제2셀
(금속산화물)여부
2nd cell
(Metal oxide)
실시예1Example 1 OO OO 비교예1Comparative Example 1 OO -- 비교예2Comparative example 2 -- OO 비교예3Comparative example 3 -- --

상기 표 1은 실시예 1 및 비교예 1 내지 3의 제1셀 및 제2셀 포함여부를 표시하였다.Table 1 above indicates whether the first cell and the second cell of Example 1 and Comparative Examples 1 to 3 are included.

도 1은 실시예 1에 따른 복합형광구조체의 EDS(Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy) mapping 결과를 도시한 도면으로, 분석 결과 Si, Al, O 원소가 복합형광구조체 표면에 고르게 분포되어 있음을 확인할 수 있었다.Figure 1 is a diagram showing the results of EDS (Energy Dispersive there was.

도 2는 복합형광구조체의 열 및 수분 안정성 테스트 결과가 도시되어 있다. 구체적으로, 실시예 및 비교예 1 내지 3에서 제조된 복합형광구조체 0.1g에 1㎖의 물을 첨가한 후 90℃에서, 3시간 동안 보관하기 전 후의 형광체의 발광스펙트럼을 측정하여, PL (Photoluminescence) 감소량을 비교하였다.Figure 2 shows the heat and moisture stability test results of the composite fluorescent structure. Specifically, 1 mL of water was added to 0.1 g of the composite fluorescent structure prepared in Examples and Comparative Examples 1 to 3, and then the emission spectrum of the phosphor was measured before and after storage at 90°C for 3 hours, and PL (Photoluminescence) was measured. ) The amount of reduction was compared.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예의 경우, 비교예 3과 비교했을 시, 최대 발광 중심 파장이 635 nm으로, 동일한 파장대의 적색광을 방출함을 확인할 수 있었으며, PL 감소량이 전혀 없음을 확인할 수 있었다. Referring to Figure 2, in the case of the example of the present invention, when compared to Comparative Example 3, it was confirmed that the maximum emission center wavelength was 635 nm, emitting red light in the same wavelength range, and it was confirmed that there was no PL reduction at all. there was.

도 3은 실시예 1에서 제조된 복합형광구조체와 비교예 3의 형광체의 고온(25 내지 200℃)에 노출시킨 후 온도에 따른 강도 변화를 도시한 도면이다. Figure 3 is a diagram showing the intensity change according to temperature of the composite fluorescent structure prepared in Example 1 and the phosphor of Comparative Example 3 after exposure to high temperature (25 to 200°C).

도 3을 참조하면, 실시예의 복합형광구조체의 경우 제1쉘 및 제2쉘이 형성되지 않은 형광체에 비해 고온 환경에서도 실질적인 발광 강도의 저하가 발생하지 않음을 확인할 수 있었다. Referring to FIG. 3, it was confirmed that in the case of the composite fluorescent structure of the example, there was no substantial decrease in luminous intensity even in a high temperature environment compared to the phosphor in which the first shell and the second shell were not formed.

이상과 같이 본 발명에서는 특정된 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. As described above, the present invention has been described with specific details, limited embodiments, and drawings, but these are provided only to facilitate a more general understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiments, and the present invention Anyone skilled in the art can make various modifications and variations from this description.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다. Accordingly, the spirit of the present invention should not be limited to the described embodiments, and the scope of the patent claims described below as well as all modifications that are equivalent or equivalent to the scope of this patent claim shall fall within the scope of the spirit of the present invention. .

Claims (13)

하기 화학식 1의 조성을 가지는 망간 도핑된 불화물계 형광체를 포함하는 코어;
상기 코어 표면에 실리카로 코팅된 제1쉘; 및
상기 제1쉘 표면에 상기 제1쉘과 상이한 금속산화물로 코팅된 제2쉘;를 포함하는, 복합형광구조체.
[화학식 1]
A3MF7: Mnx 4+ 또는 A2MF6: Mnx 4+
(상기 A는 Li, Na, K, Rb, Cs, NH4 또는 이들의 조합이며 M은 Si, Ge, Ti 또는 이들의 조합으로부터 선택된 원소, x는 0<x≤0.15)
A core containing a manganese-doped fluoride-based phosphor having the composition of Formula 1 below;
a first shell coated with silica on the core surface; and
A composite fluorescent structure comprising; a second shell coated on the surface of the first shell with a metal oxide different from the first shell.
[Formula 1]
A 3 MF 7 : Mn x 4+ or A 2 MF 6 : Mn x 4+
(The A is Li, Na, K, Rb, Cs, NH 4 or a combination thereof, M is an element selected from Si, Ge, Ti or a combination thereof, and x is 0<x≤0.15)
제1항에 있어서,
상기 망간 도핑된 불화물계 형광체는 적색 형광체인, 복합형광구조체.
According to paragraph 1,
A composite fluorescent structure in which the manganese-doped fluoride-based phosphor is a red phosphor.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 코어의 평균직경은 1 내지 50㎛인, 복합형광구조체.
According to paragraph 1,
The average diameter of the core is 1 to 50㎛, a composite fluorescent structure.
제1항에 있어서,
상기 금속산화물의 금속은 알루미늄(Al), 타이타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 아연(Zn), 주석(Sn), 규소(Si), 하프늄(Hf), 붕소(B), 칼륨(K), 마그네슘(Mg) 및 인듐(In) 중에서 선택된 어느 하나인, 복합형광구조체.
According to paragraph 1,
The metals of the metal oxides include aluminum (Al), titanium (Ti), zirconium (Zr), zinc (Zn), tin (Sn), silicon (Si), hafnium (Hf), boron (B), and potassium (K). , a composite fluorescent structure selected from magnesium (Mg) and indium (In).
제4항에 있어서,
상기 제2쉘의 두께는 1 내지 5㎚인, 복합형광구조체
According to paragraph 4,
A composite fluorescent structure wherein the second shell has a thickness of 1 to 5 nm.
제1항에 있어서,
최대 발광 중심 파장이 620 내지 650㎚인, 복합형광구조체.
According to paragraph 1,
A composite fluorescent structure having a maximum emission center wavelength of 620 to 650 nm.
(S1) 하기 화학식 1의 조성을 가지는 망간 도핑된 불화물계 형광체를 포함하는 코어를 준비하는 단계;
(S2) 상기 코어에 실리카를 코팅하여, 코어 상에 제1셀을 형성하는 단계; 및
(S3) 상기 제1셀이 코팅된 코어에 상기 제1쉘과 상이한 금속산화물을 코팅하여, 제1셀 상에 제2셀을 형성하는 단계;를 포함하는, 복합형광구조체 제조방법.
[화학식 1]
A3MF7: Mnx 4+ 또는 A2MF6: Mnx 4+
(상기 A는 Li, Na, K, Rb, Cs, NH4 또는 이들의 조합이며 M은 Si, Ge, Ti 또는 이들의 조합으로부터 선택된 원소, x는 0<x≤0.15)
(S1) preparing a core containing a manganese-doped fluoride-based phosphor having the composition of Formula 1 below;
(S2) coating the core with silica to form a first cell on the core; and
(S3) coating a core coated with the first cell with a metal oxide different from the first shell to form a second cell on the first cell.
[Formula 1]
A 3 MF 7 : Mn x 4+ or A 2 MF 6 : Mn x 4+
(The A is Li, Na, K, Rb, Cs, NH 4 or a combination thereof, M is an element selected from Si, Ge, Ti or a combination thereof, and x is 0<x≤0.15)
제8항에 있어서,
상기 (S2) 단계는,
(S2-1) 알코올에 상기 코어 및 아민계 촉매를 첨가하고 교반시켜 혼합용액을 얻는 단계,
(S2-2) 상기 혼합용액에 증류수 및 실리카 전구체를 첨가하고 교반시켜 제1셀이 코팅된 코어를 수득하는 단계, 및
(S2-3) 상기 제1셀이 코팅된 코어를 세척한 후, 건조시키는 단계를 포함하는, 복합형광구조체 제조방법.
According to clause 8,
In the step (S2),
(S2-1) adding the core and amine-based catalyst to alcohol and stirring to obtain a mixed solution,
(S2-2) adding distilled water and a silica precursor to the mixed solution and stirring to obtain a core coated with the first cell, and
(S2-3) A method of manufacturing a composite fluorescent structure, comprising the step of washing and drying the core coated with the first cell.
제9항에 있어서,
상기 실리카 전구체는 테트라메틸오르토실리케이트 (TMOS), 테트라에틸오르토실리케이트 (TEOS), 테트라프로필오르토실리케이트 (TPOS), 테트라부틸오르토실리케이트 (TBOS), 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 페닐트리에톡시실란, 디메틸디메톡시실란, 디메틸디에톡시 실란, 비닐메틸디메톡시실란, 부틸트리메톡시실란, 디페닐에톡시비닐실란, 메틸트리이소프로폭시실란, 메틸트리아세톡시실란, 테트라페녹시실란, 테트라프로폭시실란, 비닐트리이소프로폭시실란, 3-글리시독시프로필 트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸메톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸에톡시실란 및 베타-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리메톡시실란으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 둘 이상인, 복합형광구조체의 제조방법.
According to clause 9,
The silica precursor is tetramethyl orthosilicate (TMOS), tetraethylorthosilicate (TEOS), tetrapropyl orthosilicate (TPOS), tetrabutyl orthosilicate (TBOS), methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, and vinyltrimethoxysilane. Methoxysilane, vinyltriethoxysilane, phenyltriethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxy silane, vinylmethyldimethoxysilane, butyltrimethoxysilane, diphenylethoxyvinylsilane, methyltriisopropoxy Silane, methyltriacetoxysilane, tetraphenoxysilane, tetrapropoxysilane, vinyltriisopropoxysilane, 3-glycidoxypropyl trimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, 3-gly One or more of the composite fluorescent structures selected from the group consisting of sidoxypropylmethylmethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethylethoxysilane, and beta-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane. Manufacturing method.
제9항에 있어서,
상기 (S2-2)단계에서,
상기 코어 : 상기 실리카 전구체의 중량비는 1 : 0.02 ~0.05 인, 복합형광구조체의 제조방법.
According to clause 9,
In step (S2-2) above,
A method of manufacturing a composite fluorescent structure, wherein the weight ratio of the core to the silica precursor is 1:0.02 to 0.05.
제8항에 있어서,
상기 (S3) 단계는,
상기 제1셀이 코팅된 코어를 기상의 금속공급원 및 기상의 산소공급원에 교번으로 노출시켜 제2셀을 형성하는, 복합형광구조체의 제조방법.
According to clause 8,
In the step (S3),
A method of manufacturing a composite fluorescent structure, wherein the core coated with the first cell is alternately exposed to a gaseous metal supply source and a gaseous oxygen supply source to form a second cell.
제12항에 있어서,
상기 금속공급원은 알루미늄(Al), 타이타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 아연(Zn), 주석(Sn), 규소(Si), 하프늄(Hf), 붕소(B), 칼륨(K), 마그네슘(Mg) 및 인듐(In) 으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 둘이상의 금속을 포함하며,
상기 산소공급원은 H2O 또는 O2 인, 복합형광구조체의 제조방법.
According to clause 12,
The metal supply sources include aluminum (Al), titanium (Ti), zirconium (Zr), zinc (Zn), tin (Sn), silicon (Si), hafnium (Hf), boron (B), potassium (K), and magnesium. Contains one or more metals selected from the group consisting of (Mg) and indium (In),
The oxygen source is H 2 O or O 2 , a method of manufacturing a composite fluorescent structure.
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