KR102697011B1 - 광변환 부재용 세라믹 형광체 플레이트의 제조방법 및 그로부터 제조된 세라믹 형광체 플레이트 - Google Patents

광변환 부재용 세라믹 형광체 플레이트의 제조방법 및 그로부터 제조된 세라믹 형광체 플레이트 Download PDF

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Abstract

LED 및 LD용 광변환 부재용 세라믹 형광체 플레이트의 제조방법 및 그로부터 제조된 세라믹 형광체 플레이트를 개시한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 광변환 부재용 세라믹 형광체 플레이트의 제조방법으로서, 매트릭스 기본 소재, 소결 조제 및 안정화제를 포함하여 입상화하는 단계와 상기 입상화 단계에서 제조된 과립을 형광체 입자와 혼합하여 혼합 조성물을 형성하는 단계와 상기 혼합 조성물을 압축하여 성형체를 제조하는 단계와 상기 성형체를 대기 분위기에서 1차 열처리하는 단계와 상기 1차 열처리된 성형체를 환원성 분위기에서 2차 열처리하는 단계 및 상기 2차 열처리 과정을 거쳐 형성된 세라믹 형광체 플레이트를 어닐링하는 단계를 포함하는 광변환 부재용 세라믹 형광체 플레이트의 제조방법을 제공한다.

Description

광변환 부재용 세라믹 형광체 플레이트의 제조방법 및 그로부터 제조된 세라믹 형광체 플레이트{Method for Manufacturing Ceramic Phosphor Plate for Light Conversion Medium and Ceramic Phosphor Plate Manufactured Therefrom}
본 발명은 LED 및 LD용 광변환 부재로 적용되는 세라믹 형광체 플레이트를 제조하는 방법 및 그로부터 제조되는 세라믹 형광체 플레이트에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
차세대 고체 조명 기술로 주목받는 고출력 청색 LED 및 LASER Diode(LD)는 고휘도 백색 조명 구현을 위한 핵심 요소이다. 백색광은 LED 또는 LD에서 발광되는 청색광과, 청색광의 일부를 황색으로 변환한 황색광이 색광혼합에 합성되어 발광된다. 이 때, 청색광의 일부를 황색으로 변환하기 위한 광변환 부재로 형광체층이 적용된다.
종래에는 형광체를 수지 중에 입자로서 분산시켜 청색 LED 소자에 도포하는 방식으로 백색 LED를 구현하였으나, 이러한 구조는 장기간 사용 시 수지의 열화에 의한 색의 시프트와, 낮은 열전도성 및 형광체 분말의 불균일한 혼합으로 불량이 발생되는 등 소자의 신뢰성과 안정성이 저하되는 문제가 있었다.
이에, 세라믹 소결체를 형광체의 매트릭스로 사용하여 투명한 형광 플레이트가 적용되어, 수지를 매트릭스로 하는 종래의 경우 대비 발광 손실을 줄이고 열화 현상을 최소화하는 시도가 이루어지고 있다. 특히, 유리 조성물을 매트릭스로 하여 형광체를 분산시킨 플레이트가 가장 일반적으로 적용되고 있다. 유리 조성물은 높은 투명도를 가지고 있어 광 투과율이 우수하고, 광이나 열에 의한 손상도 비교적 낮은 편이므로, 장기간의 신뢰성 확보 및 LED 소자의 광효율 향상에 매우 유리하다는 장점이 있다.
한편, 고출력의 LED의 사용이 증가함에 따라, 세라믹 형광 플레이트의 열적 안정성은 매우 중요한 성능으로 평가되고 있으며, 이에 세라믹 플레이트의 고방열 성능은 필수적인 요소라 할 수 있다. 그러나 유리는 열 전도성이 우수한 편이 아니며, LED 칩이나 다른 구성 요소와 열팽창 계수가 다를 수 있어 열 응력으로 인한 균열이나 박리 현상이 발생될 수 있으며, 또한 매트릭스 내부에 형성되는 기공으로 인해 발광효율이 저하되는 문제가 있다.
이에, 높은 열 전도율과 열팽창 계수를 갖는 알루미나를 매트릭스 소재로 사용하여 LED 소자의 열적 안정성을 향상시키기 위한 시도가 이루어지고 있으나, 알루미나 역시 소성 과정에서 기공이 형성되는 구조적 결함이 발생된다는 문제가 있다.
세라믹 플레이트 내부 구조의 구조적 결함은 기계적 강도를 저하시킬 뿐만 아니라, 투명 플레이트의 투과율이 저하되면서 발광 효율이 저하된다. 또한, 내부 기공에 의해 플레이트 내부에서 광 산란이 발생되면서 형광체에 도달하는 광량이 감소되므로 목표로 하는 색을 구현하기 어렵다.
특히 세라믹 플레이트 내부의 기공은 세라믹의 소결 조건 및 결정립 구조에 따라 제어될 수 있지만, 그 외에 원재료들이 균일하게 혼합되도록 하는 것이 매우 중요하다. 입도가 상이한 형광체와 매트릭스 소재들을 균일하게 혼합하기 위하여 원료를 습식으로 혼합하거나, 입도가 상이한 입자들을 혼합 후 볼 밀(Ball Mill) 등을 이용하여 혼합 및 분쇄 후 체질을 수행하는 등의 방법이 적용되고 있다.
도 1은 종래의 세라믹 형광체 플레이트 제조방법을 도시한 순서도이다.
도 1을 참조하면, 매트릭스 소재, 형광체 입자 및 기타 첨가제 등을 기 설정된 비율로 준비하고(S10), 이들을 분쇄 및 충분히 혼합하여 균일한 입도를 갖는 복합 조성물로 제조한다(S20).
제조된 복합 조성물을 압축하여 성형체로 제조되고(S30), 1, 2차 열처리를 거쳐 세라믹 플레이트로 형성되며(S40~S50), 어닐링, 표면 연마 등의 후가공이 추가로 필요에 따라 실시된다(S60).
분쇄를 통한 원료 입자들의 입도 조절은 방식은 가장 일반적으로 적용되고 있으나, 분쇄 과정에서 일부 작은 크기의 입자들이 과도하게 미세해지는 등 전체적인 입도의 제어가 용이하지 않아, 소결 시 입자 성장을 방해하거나 오히려 기공 형성이 유발될 수 있다.
따라서 광효율을 확보하면서도, 열적 안정성과 기계적 강도까지 증대된 광변환 부재용의 세라믹 플레이트의 제조방법이 필요하다.
대한민국 등록특허공보 제10-1471099호 (2014.12.10.) 대한민국 공개특허공보 제10-2015-0094812호(2015.08.20.)
본 발명의 일 실시예는, 우수한 열 전도 성능을 갖는 세라믹 소재인 알루미나를 세라믹 형광체 플레이트의 매트릭스로 적용하여, 종래의 수지를 바인더로 하거나 유리 기반의 세라믹 소재를 매트릭스로 하는 광변환 부재 대비 LED에서 발생되는 광학적 특성 및 열적 특성을 개선하여 고출력 LED 및 LD에도 충분히 적용할 수 있는 광변환 부재용 세라믹 형광체 플레이트 제조방법을 제공하는 데 일 목적이 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예는, 세라믹 플레이트를 형성하는 알루미나 매트릭스와 형광체 입자가 균일하게 분산된 상태로 배치될 수 있도록, 형광체 입자와 그보다 상대적으로 입자 크기가 작은 알루미나 미세 분말이 별도의 분쇄 과정을 거치지 않고도 효과적으로 혼합될 수 있는 세라믹 형광체 플레이트 제조방법을 제공하는 데 일 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 광변환 부재용 세라믹 형광체 플레이트의 제조방법으로서, 매트릭스 기본 소재, 소결 조제 및 안정화제를 포함하여 입상화하는 단계와 상기 입상화 단계에서 제조된 과립을 형광체 입자와 혼합하여 혼합 조성물을 형성하는 단계와 상기 혼합 조성물을 압축하여 성형체를 제조하는 단계와 상기 성형체를 대기 분위기에서 1차 열처리하는 단계와 상기 1차 열처리된 성형체를 환원성 분위기에서 2차 열처리하는 단계 및 상기 2차 열처리 과정을 거쳐 형성된 세라믹 형광체 플레이트를 어닐링하는 단계를 포함하는 광변환 부재용 세라믹 형광체 플레이트의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 세라믹 형광체 플레이트의 광 방출면에 표면 코팅을 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 매트릭스 기본 소재는 다결정 알루미나(Al2O3)로서, 0.05 내지 1㎛ 범위의 평균 입자 크기를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 입상화 단계는 상기 매트릭스 기본 소재, 소결 조제 및 안정화제를 결합제와 증류수에 혼합하여 슬러리를 제조하는 단계와 상기 슬러리를 탈포하는 단계 및 상기 탈포된 슬러리를 분무장치를 이용하여 분무건조하는 분무건조 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 입상화 단계에서 제조된 과립은 구형으로 형성되며, 상기 형광체 입자와 평균 입자 크기의 차이가 ±5㎛ 범위를 갖도록 제조되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 입상화 단계에서 제조된 과립과 형광체 입자를 혼합하는 단계는 건식 혼합으로 수행되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 소결 조제는 알칼리 토금속 할로겐화물, 할로겐화 알루미늄, 할로겐화 아연, 희토류 원소의 할로겐화물로부터 선택되는 적어도 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 형광체 입자는 이트륨-알루미늄-가넷(Yttrium Aluminum Garnet, YAG) 계열, 루테튬-알루미늄-가넷(Lutetium Aluminum Garnet, LuAG) 계열을 포함하는 가넷계, 질화물계, 황화물계, 규산염계 형광체 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종 이상인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 안정화제는 과산화아연(ZnO2), 산화지르코늄(ZrO2), 산화세륨(Ⅲ)(Ce2O3), 산화세륨(Ⅳ)(CeO2), 이산화티타늄(TiO2), 산화망간(MnO2) 중에서 선택되는 적어도 1종 이상인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 슬러리 제조 단계에 포함되는 결합제는 결합제는 과립 내의 미세 분말 간의 결합력을 높이는 물질로서 PVA, PVP, PEG중 선택되는 어느 하나이고, 상기 슬러리 전체 중량의 2 내지 5 중량%의 범위로 포함되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 세라믹 형광체 플레이트의 광 방출면에 배치되는 코팅층은 SiO2, Al2O3, TiO2, ZrO2, HfO2, Ga2O3, GeO2, SnO2, B2O3, In2O3로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 형광체 입자는 상기 매트릭스 기본 소재, 형광체 입자, 소결 조제 및 안정화제를 포함하는 세라믹 형광체 플레이트용의 조성물 전체를 기준으로 1 내지 39 중량%로 포함되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 세라믹 형광체 플레이트는 기공률이 1% 이하인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 전술된 제조방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 세라믹 형광체 플레이트를 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 측면에 따르면, 광변환 부재용 조성물은 알루미나 미세 분말을 매트릭스로 적용하여 열 분산에 유리한 세라믹 형광체 플레이트를 형성할 수 있으므로 동일한 전력으로 더 높은 광선속(luminous flux)을 얻을 수 있다는 장점이 있다.
또한, 알루미나 미세 분말을 형광체 입자와 유사한 크기의 과립으로 형성하여 알루미나 미세 분말이 형광체 입자와 균일한 혼합체를 형성하도록 함으로써, 세라믹 매트릭스의 소결체 구조가 더욱 치밀하게 형성되어 내부 기포 생성을 최소화할 수 있고, 그 결과 세라믹 형광체 플레이트의 기계적 성능 및 광학적 특성을 더욱 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 세라믹 형광체 플레이트의 제조방법을 도시한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광변환 부재용 세라믹 형광체 플레이트의 제조방법을 도시한 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 형광체 플레이트 제조방법에서 매트릭스 소재와 형광체 입자가 혼합되기까지 원재료들의 처리 단계에 따른 재료의 물리적 변화를 나타낸 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 형광체 플레이트 제조방법으로부터 제조된 세라믹 형광체 플레이트의 내부를 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예의 제조방법과 종래 제조방법에 의해 제조된 세라믹 플레이트의 단면을 주사전자 현미경(SEM)으로 분석한 결과이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예의 제조방법에 의해 제조된 세라믹 형광체 플레이트에 대하여 안정화제 사용 여부에 따른 광투과도를 비교한 결과이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에서, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해서 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 본 발명의 각 실시예에 포함된 각 구성, 과정, 공정 또는 방법 등은 기술적으로 상호간 모순되지 않는 범위 내에서 공유될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광변환 부재용 세라믹 형광체 플레이트의 제조방법을 도시한 순서도이다.
세라믹 형광체 플레이트는 판 형상으로 형성되어 있으며, 형광체가 세라믹 플레이트의 매트릭스 내에 함유되어 있다. 일 예로 형광체가 황색 형광체인 경우, 세라믹 형광체 플레이트는 청색광을 황색광으로 변환할 수 있는 광 변환 기능을 수행할 수 있다.
이에, 세라믹 형광체 플레이트는 청색광을 발광하는 LED 또는 LD 소자와 조합되어, 청색광의 일부를 변환하고 나머지 부분을 투과시켜 이들의 색광 혼합에 의해 백색광을 생성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 플레이트용 조성물 각각이 기 설정된 비율만큼 혼합되어 후술할 제조과정을 거침으로써, 우수한 광학적 특성 및 열적 안정성을 확보할 수 있는 광변환 부재로 제조될 수 있다.
세라믹 플레이트의 매트릭스를 구성하는 재료들을 기 설정된 비율로 준비하여 기 설정된 입자 크기로 형성될 수 있도록 입상화한다(S110).
본 발명의 세라믹 플레이트를 제조하기 위한 세라믹 플레이트용 조성물은 매트릭스 기본 소재, 형광체 입자, 소결 조제 및 안정화제를 포함하여 이루어진다.
이 중, 세라믹 플레이트의 매트릭스를 구성하는 원재료는 매트릭스 기본 소재, 소결 조제 및 안정화제(Stabilizer)를 포함한다.
세라믹 플레이트의 매트릭스 기본 소재는 유리 조성물 또는 알루미나가 사용될 수 있다. 본 발명에서는 광변환 부재의 열 안정성을 향상시키기 위하여 알루미나를 매트릭스 기본 소재로 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 소결 조제 및 안정화제는 세라믹 플레이트의 소결을 촉진하고 구조적 안정성을 향상시키기 위해 포함될 수 있다.
일 예로, 매트릭스 기본 소재가 알루미나(Alumina), 즉 산화 알루미늄(Al2O3)인 경우, 알루미나는 세라믹 플레이트용 조성물(후술할 형광체 입자 포함) 전체 중량을 기준으로 60 내지 98 중량% 범위로 포함될 수 있으며, 보다 바람직하게는 76 내지 95 중량%의 범위 내로 포함될 수 있다.
알루미나는 경도, 강도 및 화학적 안정성이 우수하며, 전기 절연성과 열 전도율도 높아 범용성이 높은 재료이다. 따라서 종래의 광변환 부재의 매트릭스 재료로 사용되던 수지를 알루미나로 대체하는 경우, 기존의 LED 소자에서 발열로 인해 발생되는 수지의 열화 및 색순도 저하 문제를 효율적으로 해결할 수 있다.
또한, 알루미나는 유리 소재의 세라믹 물질보다도 열 전도율이 높다. 따라서, 주변으로의 열 분산에 유리한 세라믹 형광체 플레이트를 형성할 수 있어 동일한 전력으로 더 높은 광선속(luminous flux)을 얻을 수 있다.
본 발명의 매트릭스 소재로 사용되는 알루미나는 다결정 알루미나를 사용하는 것이 바람직하다. 알루미나는 결정계에 의해 육방정계인 α-알루미나, 입방정계인 γ-알루미나 등이 있고, 특별히 제한되지 않지만 가장 일반적인 육방정계의 α-알루미나가 적용될 수 있다.
육방정계 알루미나의 결정 구조와 굴절률의 차이에 따른 구조적 특성에 의해, 알루미나가 세라믹 형광체 플레이트의 매트릭스로 적용되는 경우 반사나 후방 산란이 감소되어 발광 요소의 색 균질성이 향상될 수 있다.
이를 위하여 매트릭스 소재로 적용되는 알루미나는 적어도 99.5% 이상의 순도를 가지며, 0.05 내지 10㎛의 범위 내의 평균 입자 크기를 갖는 분말 상태인 알루미나가 사용될 수 있다. 더욱 바람직하게는, 평균 입자 크기가 0.1 내지 1㎛ 범위인 미세 분말을 적용하는 것이 소결 과정에서 치밀한 세라믹 플레이트 구조를 형성하는데 유리하다.
나아가, 이후 후술할 소성 과정에서 성형체의 구조가 치밀하게 형성되어 플레이트의 투명도를 향상시킬 수 있다.
한편, 후술할 형광체 입자는 평균 직경은 5㎛ 내지 50㎛인 것이 사용될 수 있다. 따라서 형광체 입자와 알루미나 입자는 그 직경의 차이가 있어 단순한 건식 혼합 방식으로는 이들을 균일하게 혼합하는 것이 매우 어렵다.
따라서 종래의 건식 혼합은 대부분 가장 간편한 볼 밀(Ball Mill) 등을 적용하여 매트릭스 소재와 형광체를 분쇄하면서 균일하게 혼합하는 방식으로 이루어졌다. 그러나 이러한 건식 혼합 방식은 일부 입자가 과도하게 미세해지는 등 전체적인 입도의 조절이 쉽지 않고, 그에 따라 세라믹 구조의 치밀도 및/또는 기공률에 영향을 미칠 수 있다.
이에 본 발명은 평균 입자 크기가 0.1 내지 1㎛인 알루미나를 입상화(Granulation)함에 따라, 상대적으로 입자 크기가 큰 형광체 입자와의 균일한 혼합을 건식으로 수행할 수 있다.
특히, 과립으로 제조된 알루미나는 미세 분말의 특성을 그대로 유지하면서도 그 크기가 형광체 입자와 유사한 수준으로 형성될 수 있다. 입자 크기가 유사한 분말의 경우, 혼합 방법의 차이에 따른 영향을 상대적으로 덜 받기 때문에 혼합 방식에 상관없이 비교적 균일한 혼합물을 수득할 수 있다.
알루미나 과립의 입자 크기는 형광체 입자의 평균 입자 크기와 ±5㎛ 범위의 차이를 갖는 구형의 과립으로 형성되는 것이 균일한 혼합을 위하여 바람직하다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 형광체 플레이트 제조방법에서 매트릭스 소재의 물리적 변화를 나타낸 모식도이다.
도 3a를 참조하면, 평균 입자 크기가 0.1 내지 1㎛인 알루미나 미세 분말은 입상화 과정을 거쳐 구형의 과립(Granule)으로 형성된다. 일 예로, 알루미나 미세 분말의 입상화는 분무 건조 방식(Spray Drying Granulation)에 의해 수행될 수 있다.
그러나 알루미나 미세 분말을 과립으로 제조 방식은 과립의 충진성 및 압축 시 과립이 쉽게 파괴될 수 있는 압력 전달성이 우수한 과립을 제조할 수 있는 방법이면 위의 예시에 제한되지 않고 적용될 수 있다.
분무 건조 방식에 의하여 알루미나 과립을 형성하는 경우, 준비된 알루미나 분말은 증류수 및 결합제와 혼합하여 슬러리로 제조된 후, 슬러리를 분무장치를 이용하여 분무 건조하여 과립으로 형성한다.
보다 구체적으로, 알루미나 미세 분말은 전체 슬러리 중량의 60 내지 70 중량%를 차지한다. 또한, 슬러리는 2 내지 5 중량%의 결합제를 포함하며, 나머지는 증류수로 이루어진다.
결합제는 과립 내의 미세 분말 간의 결합력을 높이는 물질로서 PVA, PVP, PEG 중 선택되는 어느 하나가 될 수 있다. 결합제는 과립이 구형 형상을 유지할 수 있도록 일정한 강도를 부여하게 된다.
결합제의 함량이 5 중량%를 초과하면 슬러리의 점도를 향상시켜 분무 건조시 불량이 발생될 수 있으며, 과도한 결합에 의해 소결 과정에서 불균일한 구조가 형성될 수도 있다.
증류수에 혼합된 알루미나 미세 분말과 결합제는 균일하게 혼합 및 반응되도록 충분한 혼합이 이루어지며, 혼합된 슬러리는 탈포 과정이 더 수행되어 분무 건조 과정에서 기포에 의해 입자의 형상이 변형되는 것을 방지할 수 있다.
슬러리를 과립으로 형성하기 위해 분무장치를 이용하며, 분무장치에서 고온의 열풍에 슬러리를 분무 건조하여 구형의 과립으로 형성한다.
전술한 바와 같이 제조된 과립은 형광체 입자의 크기와 ±5㎛ 범위의 차이를 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.
한편 전술한 바와 같이, 본 발명의 세라믹 형광체 플레이트의 매트릭스에는 소결 조제 및 안정화제가 포함될 수 있다.
소결 조제는 세라믹의 소결 과정에서 양호한 결정을 촉진시키고, 소결 과정의 활성화 에너지를 낮추어 소결 속도를 증가시키며, 또한 입자 성장을 제어하여 미세 결정 구조를 수득할 수 있는, 즉 플럭스(Flux)로서 기능을 수행한다.
이에, 본 발명에 사용되는 소결 조제는 플럭스 효과를 갖는 소재이면 특별히 제한되지 않고 적용할 수 있으나, 할로겐화물을 사용하는 것이 바람직하며, 할로겐화물 중 불화물, 염화물을 적용하는 것이 더욱 바람직하다.
일 예로, 본 발명의 광변환 부재 조성물에 포함되는 소결 조제는, CaCl2, BaCl2, SrCl2, CaF2, BaF2, SrF2, MgCl2, MgF2 등의 알칼리 토금속 할로겐화물, AlF3 등의 할로겐화 알루미늄, ZnCl2, ZnF- 등의 할로겐화 아연, LaF3, LaCl3, GdF3, GdCl3, LuF3, LuCl3, YF3, YCl3, ScF3, ScCl3 등의 희토류 원소의 할로겐화물 등이 사용될 수 있으며, 소결 조제는 이들 중 선택되는 어느 하나 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
소결 조제의 함량은 조성물에 포함되는 매트릭스 소재나 형광체 등에 따라 달라질 수 있으며, 소결 조제로 선택되는 소재의 종류에 따라서도 달라질 수 있다. 그러나 세라믹 플레이트용 조성물 전체를 기준으로 0.1 내지 3 중량%의 범위 내에서 포함될 수 있으며, 0.3 내지 1 중량%의 범위 내로 포함되는 것이 더욱 바람직하다.
소결 조제의 함량이 너무 낮으면 플럭스 효과가 나타나지 않을 수 있고, 반면 너무 많은 양의 소결 조제가 사용되면 모체 결정에 삽입되어 발광 색상이 변화되거나 휘도가 저하될 수 있다.
본 발명의 광변환 부재 조성물은 안정화제(Stabilizer)를 더 포함할 수 있다.
안정화제는 알루미나를 매트릭스로 하는 세라믹 플레이트의 구조적인 특성에 의해 발생되는 광학적 특성 및 기계적 특성의 변화를 제어하는 기능을 수행할 수 있다.
보다 구체적으로, 본 발명의 안정화제는 알루미나의 소결 과정에서 과도한 산소 공공(Oxygen Vacancy)이 발생되는 것을 제어할 수 있다.
세라믹 소재는 일반적으로 고온에서 소결되어 밀도가 높아지고 결합력이 강화된다. 소결이 이루어지는 시스템 내의 산소 환경에 따라 세라믹 구조 내부에 산소가 투입되면서 세라믹의 물리적, 화학적 특성에 영향을 미치게 되고, 특히 세라믹의 미세 구조에 영향을 미칠 수 있다.
일 예로, 알루미나, 즉 산화알루미늄(Al2O3)은 고온 소결 과정에서 일부 산소 원자가 격자에서 벗어나 산소 가스(O2)의 형태로 방출될 수 있다. 특히, 산소 분압이 낮은 소결 분위기에서는 산소 가스가 방출되면서 산소 공공이 발생될 수 있다. 이러한 산소 공공은 일종의 결함(Defect)로 간주되지만, 산소 공공에 의해 소결 과정에서 이온 확산을 촉진하여 소결을 촉진하고 밀도를 높일 수 있다. 그러나 과도한 산소 공공은 세라믹 구조 내 기공을 형성할 수 있어 기계적 강도를 저하시킬 수 있고, 기공에 의해 광학적 특성이 달라질 수 있다.
세라믹 형광체 플레이트의 경우, 플레이트 내부에 기공이 많이 포함되어 있는 경우, 플레이트 내부에서 다중 산란이 발생되기 쉽고, 그 결과 플레이트를 투과하는 광량이 감소되어 발광 효율이 저하될 우려가 있으며, 광 변환 효율이 저하될 수 있다. 이에 따라, 매트릭스 내부의 기공률 및 기공의 크기를 제어하는 것은 매우 중요하다.
이를 위하여, 안정화제는 높은 산화환원 활성을 가지는 소재로서, 일 예로 과산화아연(ZnO2), 산화지르코늄(ZrO2), 산화세륨(Ⅲ)(Ce2O3), 산화세륨(Ⅳ)(CeO2), 이산화티타늄(TiO2), 산화망간(MnO2) 등이 사용될 수 있다. 안정화제는 예시된 소재들 중에서 선택되는 어느 하나 또는 2종 이상을 조합하여 적용할 수 있다.
안정화제는, 고온의 열처리 과정에서 산소 이온 전도도가 높은 물질이거나, 산화환원 활성도가 높으면서 산소 저장 능력을 가지고 있고, 매트릭스 소재와 반응도가 낮은 소재이면 제한되지 않는다.
안정화제는 분말 형태로서 알루미나 및 형광체보다 작은 입자 크기를 갖는 소재인 것이 바람직하고, 안정화제의 평균 입자 크기는 0.1 내지 2㎛의 범위인 것이 더욱 바람직하다.
안정화제는 세라믹 플레이트용 조성물 전체 중량에 대하여 0.01 중량% 이상, 1 중량% 이하로 포함될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 0.01 내지 0.5 중량%의 범위로 포함되는 것이 세라믹 형광체 플레이트의 투과성능 및 발광 효율에 유리하다.
소결 조제와 안정화제는 슬러리 제조 시에 알루미나 미세 분말과 함께 증류수에 추가로 투입되어 알루미나 과립 상에 포함될 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 입상화된 매트릭스 재료와 기 설정된 비율의 형광체 입자를 건식 혼합하여 혼합 조성물을 제조한다(S120).
본 발명의 형광체(103)는 적어도 1종 이상의 형광체가 포함될 수 있다. 형광체는 빛, 방사선 등의 조사로 형광을 발하는 물질을 의미한다.
형광체는 광 변환 기능을 가지며, 요구되는 광특성 및 조명의 색상, 응용 분야 등에 따라 황색, 녹색, 또는 적색 형광체 중 하나의 형광체일 수 있고, 필요에 따라 서로 다른 파장의 빛을 발광하는 2종 이상의 형광체일 수 있으며, 적어도 1종 이상의 형광체를 혼합하여 사용할 수도 있다.
또한, 형광체로는 이트륨-알루미늄-가넷(Yttrium Aluminum Garnet, YAG) 계열, 루테튬-알루미늄-가넷(Lutetium Aluminum Garnet, LuAG) 계열을 포함하는 가넷계, 질화물계, 황화물계 또는 규산염계 형광체가 적용될 수 있다.
일 예로, 본 발명의 세라믹 플레이트에 포함되는 형광체는 청색광을 황색광을 변환할 수 있는 황색 형광체일 수 있다. 황색 형광체는 청색광을 황색광으로 변환할 수 있는 것이면 한정되지 않고 사용될 수 있으나, 파장 400 내지 500nm에 여기대를 가지며, 파장 500 내지 700nm에 발광 피크를 갖는 것이 바람직하다. 특히, 파장 440 내지 480 nm의 청색광에 의해 여기되는 물질로서, 형광체는 YAG, Ce3+ 활성화된 YAG(YAG:Ce3+), (LuY)3Al5O12:Ce3+, Lu3Al5O12:Ce3+ 입자가 적용될 수 있다.
백색 LED에 적용하는 경우, YAG:Ce3+ 형광체 입자는 LED 작동 온도가 증가함에 따라 변환 효율이 감소될 수 있다. 이에 매트릭스 소재로서 YAG 형광체 입자보다 열 전도율이 높은 알루미나를 적용하여 온도 상승에 의해 효율이 저하되는 것을 해소할 수 있다. 더 나아가, 형광체로 (LuY)3Al5O12:Ce3+ 형광체 입자를 적용하는 경우, YAG:Ce3+ 형광체 입자 대비 온도 상승 시에도 상대적으로 높은 변환 효율을 유지할 수 있다.
형광체 입자는 순도 99.0% 이상으로, 입자의 평균 직경은 5㎛ 내지 50㎛인 것을 사용할 수 있다. 형광체 입자의 크기가 너무 커지면 소성 후 세라믹 플레이트 내에서 분산이 나빠져, 광 변환 효율이 저하될 수 있다. 이에 형광체 입자의 평균 직경은 50㎛를 초과하지 않는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 10㎛ 내지 30㎛ 범위의 평균 직경을 갖는 형광체 입자를 적용하는 것이 유리하다.
세라믹 플레이트용 조성물에 포함되는 형광체는 조성물 전체 중량에 대하여 1 내지 39 중량%의 범위로 포함될 수 있으며, 4 내지 23 중량%의 범위인 것이 더욱 바람직하다. 다만, 형광체의 혼합량은 소성 처리 후의 세라믹 플레이트에서의 투과도와 색차에 따라 미량 변경될 수 있다. 형광체의 함량이 높아지면 세라믹 플레이트의 투과도가 낮아질 수 있고, 황색의 광이 많아져 목표로 하는 품질의 백색 광을 구현하기 어려울 수 있다. 또한, 형광체 함량이 1 중량% 미만인 경우에는 청색광을 충분히 변화하지 못하여, 목표로 하는 품질의 백색 광을 구현하기 어렵다.
도 3b를 참조하면, S110 단계에서 제조된 알루미나 과립 입자와 형광체 입자는 거의 유사한 직경을 갖는 구형 입자로 형성되어 있고, 이들의 혼합이 건식으로 수행된다.
전술한 바와 같이, 2종의 분말이 실질적으로 유사한 형상 및 크기의 입자로 이루어져 있기에, 혼합 방식에 무관하게 균일한 혼합을 달성할 수 있다. 따라서 본 발명에서는 분말 형태의 혼합 재료들을 건식으로 혼합할 수 있는 일반적인 장치들이면 제한없이 적용될 수 있다. 일 예로, 텀블링 방식의 혼합장치 또는 전단 혼합 방식, 유동층 혼합 방식 등 가운데 어느 하나를 선택하여 적용할 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 혼합이 완료된 혼합 조성물은 압축에 의해 성형체로 제조된다(S130).
혼합물은 몰드에 투입 후 압축하여 플레이트(Plate) 또는 원반 형태 등의 펠렛(Pellet)으로 성형한다.
성형방식으로는 원하는 형상을 구현할 수 있으면 특별히 제한되지 않는다. 일 예로, 혼합된 분말은 1차로 1축 가압 성형을 한 후, 2차로 냉간 정수압 성형(Cold Isostatic Press, CIP)을 수행하여 기 설정된 형상 및 크기를 갖는 세라믹 형광체 플레이트로 제작될 수 있다.
1축 가압 성형은 몰드 내에서 단일 축 방향으로 펀치, 플린저 또는 피스톤을 이용하여 압축하는 성형 방법이며, 냉간 정수압 성형은 변형 가능한 성형틀에 과립을 충전하고 정수압에 의해 무한 다축 방향으로 압축하는 성형 방법이다.
압축 과정에서 기 제조된 알루미나 과립은 파괴되고, 그 결과 알루미나 미세 분말들이 더욱 균일하고 높은 밀도를 갖는 성형체로 제작될 수 있다.
제조된 성형체를 대기 분위기에서 1차 열처리를 실시한다(S140).
제조된 세라믹 형광체 플레이트를 대기 분위기(In Air)에서 열처리하여 1차 소결을 실시한다.
일 예로, 본 발명에서 세라믹 플레이트를 소결하는 1차 열처리는 1000 내지 1650℃의 범위에서 수행될 수 있다. 대기 분위기에서의 1차 열처리를 통하여 알루미나 입자의 표면 활성화가 촉진되어 입자 간 결합이 강화되면서 세라믹 구조의 밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 1차 열처리 과정에서는 입상화 과정에서 사용된 결합제가 제거된다. 유기성 성분인 결합제가 완전히 제거되지 않게 되면, 잔존하는 탄소 성분이 소결된 세라믹 플레이트에 착색이 되어 투명도가 저하될 수 있다.
1차 열처리된 성형체를 환원성 분위기에서 2차 열처리를 수행한다(S150).
환원성 분위기는 불활성 가스로서 질소(N2), 아르곤(Ar)를 이용할 수 있으며, 필요에 따라 수소(H2) 가스를 함께 적용할 수도 있다. 또한, 감압 또는 진공으로 수행될 수도 있다. 2차 열처리는 1500 내지 1800℃의 범위에서 수행될 수 있다.
2차 열처리가 환원성 분위기에서 수행됨에 따라, 알루미나의 확산 속도가 증가하여 소결이 촉진되고, 그 결과 세라믹 구조가 더욱 치밀화된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 형광체 플레이트 제조방법으로 제조된 세라믹 형광체 플레이트의 내부를 나타낸 단면도이다.
1차 및 2차 열처리를 거쳐 소결이 이루어지면서 세라믹 플레이트는 알루미나 결정립이 형성되고, 형광체 입자는 매트릭스 내에 고르게 분산되어 있다.
본 발명의 제조방법으로 제조된 세라믹 형광체 플레이트는 알루미나 미세 분말을 입상화하여 형광체가 매트릭스에 균일하게 혼합될 수 있도록 하였으며, 나아가, 내부의 기공을 최소화도록 플레이트용 조성물을 최적화함에 따라 세라믹 형광체 플레이트의 기공률은 5% 이하이며, 더욱 바람직하게는 1% 이하의 기공률을 얻을 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 2차 열처리를 거쳐 소결이 이루어진 세라믹 형광체 플레이트는 어닐링(Annealing)이 수행된다(S160).
어닐링을 위한 열처리는 대기 분위기(In Air)에서 1000 내지 1600℃의 온도 범위에서 수행될 수 있다. 후열처리 과정을 통하여 세라믹 플레이트는 결정 구조가 재배열되면서 내부 응력이 완화된다. 또한, 세라믹 구조체의 투명도를 향상시킬 수 있으며, 소결 과정에서 발생된 결함(Defect)을 제거하는 과정이 이루어질 수 있다.
어닐링이 완료된 세라믹 형광체 플레이트의 광 방출면에 표면 코팅이 수행된다(S170).
세라믹 형광체 플레이트의 광 방출면에 수행되는 코팅은 산화물 코팅층으로 구성될 수 있다. 이를 위한 산화물로는 SiO2, Al2O3, TiO2, ZrO2, HfO2, Ga2O3, GeO2, SnO2, B2O3, In2O3로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있으며, 코팅층에 의해 광 투과율이 저하되거나 반사율이 높아지는 현상을 방지하기 위해서는 SiO2와 같은 규소계 산화물을 코팅하는 것이 더욱 바람직하다.
이러한 표면 코팅을 통하여, 세라믹 형광체 플레이트의 표면의 물리적인 손상을 방지할 수 있고, 화학적 안정성을 향상시킬 수 있다. 특히, SiO2와 같은 규소계 산화물을 이용하여 표면 코팅이 이루어진 경우, 형광체 표면에서 빛의 반사를 감소시키고, 굴절률을 조절하여 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다.
형광체 플레이트 광 방출면에 수행되는 코팅층은 적어도 50nm 이상 두께로 형성되는 것이 바람직하다. 다만, 코팅층의 두께가 300nm를 초과하는 경우 오히려 빛의 투과율을 저하시킬 수 있으며, 코팅층의 응력으로 균열 또는 박리가 발생될 수 있다. 50nm 미만의 얇은 코팅층도 표면층 보호 및 광학적 특성 개선 효과가 발휘되지 않을 수 있다.
플레이트의 표면 코팅은 졸-겔 공정에 의해 박막을 형성하는 방법으로 적용될 수도 있고, 스퍼터링이나 화학 기상 증착(CVD) 등의 방법으로 형성될 수도 있다.
이하에서는, 발명의 구체적인 실시예를 통해 발명의 작용, 효과를 보다 구체적으로 살펴보기로 한다.
(실시예 1)
매트릭스로서 순도 99.9%이며, 평균 입경 0.2㎛의 알루미나 미세 분말을 사용하였으며, 형광체는 (LuY)3Al5O12:Ce3+ 계열로서 (LuaYbCec)3Al5O12(여기서, 0≤a＜1, 0≤b＜1, 0＜c≤0.1, a+b+c=1)인 것이 적용되었다. 형광체는 평균 입경이 20㎛인 입자가 적용되었다. 또한, 소결 조제로는 MgF2 및 BaF2가 사용되었고, 안정화제로 CeO2가 적용되었으며, 안정화제는 평균 입경이 1㎛인 입자가 적용되었다.
또한, 각 원료들은 세라믹 형광체 플레이트를 구성하는 전체 조성물을 기준으로 알루미나 미세 분말 92.2 중량%, 형광체 7 중량%, 안정화제 0.3 중량% 및 소결 조제 0.5 중량%로 포함되었다.
알루미나 미세 분말의 입상화를 위한 결합제로는 PVA가 적용되었으며, 세라믹 형광체 플레이트의 광 방출면에 수행되는 표면 코팅은 SiO2를 적용하였다.
위의 각 원료들을 이용하여 세라믹 형광체 플레이트로 제조하는 과정은 전술된 S110 내지 S170의 단계에 의해 수행되었다. 이 때, 1차 열처리는 1200℃에서, 2차 열처리는 1800℃에서 각각 수행되었다.
(실시예 2 내지 실시예 5)
실시예 1과 동일한 알루미나 및 형광체, 안정화제 및 소결 조제를 적용하되, 안정화제의 함량을 0.1 중량%, 0.2 중량%, 0.4 중량% 및 0.5 중량%로 각각 달리하여 조성물을 제조하였다. 안정화제 함량에 대응하여 알루미나의 함량이 조절되었으며, 실시예 1과 동일한 방법에 의해 플레이트가 각각 제조되었다.
(실시예 6)
알루미나, 형광체 및 소결 조제는 실시예 1과 동일하게 적용되었으며, 다만 안정화제로서 Ce2O3가 적용되었다. 이 때, 안정화제는 전체 조성물 중량에 대하여 0.3 중량%로 포함되었으며, 알루미나는 92.2 중량%로 포함되었다. 안정화제의 평균 입자 크기도 실시예 1과 동일한 것으로 사용하였다.
제조된 조성물을 이용하여 세라믹 플레이트를 제조하는 방법은 실시예 1과 동일하게 적용되었다.
(비교예 1)
알루미나, 형광체, 안정화제 및 소결 조제는 실시예 1과 동일한 소재로 적용되었고, 세라믹 형광체 플레이트의 제조 과정은 S110의 알루미나 미세 분말에 대하여 입상화 과정을 제외하고 모두 동일하게 수행되었다.
(비교예 2)
알루미나, 형광체 및 소결 조제는 실시예 1과 동일한 소재로 적용되었으며, 다만 안정화제를 포함하지 않도록 하였다. 이에, 세라믹 플레이트용 조성물 전체를 기준으로 알루미나 92.5 중량%, 형광체 7 중량% 및 소결 조제 0.5 중량%가 포함되었고, 제조과정은 실시예 1과 동일하게 수행되었다.
비교예 1과 실시예 1의 세라믹 플레이트에 대하여, 입상화 과정의 수행 유무에 따른 세라믹 구조의 치밀도 차이를 세라믹 구조의 단면에 대한 주사전자 현미경(SEM) 분석을 통해서 도 5에서 살펴보기로 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예의 제조방법과 종래 제조방법에 의해 제조된 세라믹 플레이트의 SEM 분석 결과이다.
도 5의 그림 (a)는 비교예의 세라믹 형광체 플레이트의 단면 미세 구조이며, 그림 (b)는 실시예 1에서 알루미나 미세 분말을 과립으로 형성하여 제조된 플레이트의 단면 미세 구조를 측정한 결과이다.
도 5를 참조하면, 동일 원료들을 그대로 사용하였음에도 비교예의 소결체 대비 알루미나 미세 분말을 과립으로 형성한 후 소결 처리한 실시예 1의 플레이트의 세라믹 구조의 치밀도가 현저하게 우수한 것을 확인할 수 있다.
즉, 전술한 바와 같이 알루미나 미세 분말을 형광체 입자와 유사한 크기의 과립으로 형성하여 혼합 분말의 균일도를 향상시키는 것이 최종 생성된 소결체 구조의 치밀도 개선에 현저한 효과가 있는 것으로 해석될 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이 본 발명의 세라믹 형광체 플레이트는 세라믹 구조의 안정성을 향상시키고 발광 효율을 개선하기 위해 안정화제를 포함한다.
실시예 1 내지 6 및 비교예 2에서 제조된 세라믹 형광체 플레이트는 분광 광도계(Spectrophotometer)를 이용하여 광학 특성을 비교하였다.
아래 표 1은 실시예들 및 비교예 2의 조성물을 이용하여 제조된 세라믹 형광체 플레이트에 대하여 안정화제의 종류와, 첨가량의 차이에 따른 광학특성을 정리한 것이다.
구분 안정화제 함량(중량%) 광속(lm) Peak Wavelength (nm) Dominant Wavelength (nm)
실시예 1 CeO2 0.3 96 442 453
실시예 2 0.1 82 442 452
실시예 3 0.2 84 442 452
실시예 4 0.4 95 442 453
실시예 5 0.5 92 443 453
실시예 6 Ce2O3 0.3 86 442 452
비교예 2 - 0 81 442 452
안정화제의 사용 유무 및 종류, 조성물 중 안정화제의 함량의 차이에 따라 피크의 최대 파장(Peak Wavelength)과 지배 파장(Dominant Wavelength)은 실질적으로 크게 차이가 없는 것을 확인할 수 있다. 즉, 본 발명의 광변환 부재 조성물로부터 제조된 세라믹 형광체 플레이트는 최대 파장이 442~443nm인 것으로부터 청색광에서 활성화되는 것임을 알 수 있다.
그러나 위의 표 1의 결과를 참조해보면, 안정화제를 달리하는 비교예 2 및 실시예들의 세라믹 형광체 플레이트는 광속에서 차이가 있는 것으로 나타났다.
안정화제를 포함하지 않은 비교예 2의 경우 광속이 가장 낮았고, 안정화제로 CeO2를 사용하면서 그 함량을 증가시킴에 따라 광속이 점차 증가하여 0.3 중량%로 포함된 경우 광속이 최대 광속이 측정되었다.
세라믹 형광체 플레이트의 광속이 안정화제에 의해 높게 나타나는 것은, 플레이트가 적은 에너지 입력에서도 많은 빛을 방출할 수 있는, 즉 높은 에너지 효율을 갖는다는 것을 의미한다.
한편, 안정화제로서 Ce2O3를 사용한 실시예 6의 플레이트 역시 비교예 2 대비 높은 광속을 나타내어 세라믹 플레이트의 발광 효율을 개선시킬 수 있는 것을 확인하였다.
위의 표 1에 개시된 실시예들의 결과로부터 안정화제는 전체 조성물에 대하여 0.3 내지 0.5 중량%의 비율로 포함되는 것이 높은 발광 효율을 구현할 수 있는 것을 알 수 있다.
이는 알루미나의 소결 과정에서 발생되는 산소 공공이 안정화제의 산소 저장 및 방출 작용에 의해 일정 부분 제어됨에 따라 과도한 산소 공공 발생으로 인한 내부 기공 발생이 억제된 것으로 해석될 수 있다.
한편, 안정화제로서 CeO2와 Ce2O3를 각각 사용한 경우의 광속 측정 결과를 보면, 안정화제를 사용하지 않는 경우 대비 광속이 높아지는 것으로 나타났다. 그러나 동일한 함량의 안정화제를 적용한 경우 Ce2O3 보다는 CeO2를 사용한 경우 발광 효율이 더 높은 것을 알 수 있다.
이러한 안정화제 종류에 따른 차이는 CeO2와 Ce2O3의 산소 저장 및 방출 능력의 차이에 기인한 것으로 판단된다. 즉, Ce2O3는 CeO2 보다 산화 상태가 낮아 산소 방출 능력 및 산소 흡수 능력이 낮기 때문이다.
따라서, 안정화제는 산소 저장 및 방출 능력이 높은 물질인 경우 그 효과가 더 크게 나타날 것으로 기대할 수 있으며, 전술된 안정화제 종류의 산소 저장 및 방출 능력에 따라 세라믹 형광체 플레이트 조성물 내 함량을 조절함으로써, 세라믹 형광체 플레이트의 성능을 최적화할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예의 제조방법에 의해 제조된 세라믹 형광체 플레이트에 대하여 안정화제 사용 여부에 따른 플레이트의 광투과도를 비교한 결과이다.
도 6을 참조하면, 비교예 2 및 실시예 1 내지 5의 세라믹 플레이트의 광투과도는 앞서 분광 분포 측정 결과와 마찬가지로 안정화제 사용에 따라 향상되는 것을 확인할 수 있다.
특히, 안정화제를 사용하지 않은 비교예 2 대비 안정화제가 0.3~0.4 중량%으로 포함된 경우, 가장 우수한 광투과도를 얻을 수 있었으며, 이는 안정화제의 산소 공공 억제 및 소결 촉진 작용에 기인한 결과로 해석될 수 있다.
본 발명의 세라믹 형광체 플레이트의 조성물에 포함된 안정화제가, 세라믹 소결 과정에서 산소 공공을 효과적으로 제어하는 역할을 수행하여 과도한 산소 공공 발생으로 인한 형광체 플레이트의 발광 효율 저하를 개선할 수 있다.
나아가, 본 발명의 세라믹 형광체 플레이트 제조방법은 알루미나 미세 분말을 입상화하여 입자의 균일한 혼합이 이루어지도록 함으로써, 종래 수지 또는 유리 소재의 매트릭스 대비 치밀한 소결 구조, 우수한 열특성 및 향상된 광학 특성을 얻을 수 있기에, LED 소자의 안정성 및 신뢰성을 확보할 수 있을 뿐만 아니라, 고출력용 LED 소자 및 LD에 적용하기에도 충분하다.
도 2에서는 각각의 과정을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 발명의 일 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것이다. 다시 말해, 본 발명의 일 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 일 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 각각의 도면에 기재된 과정의 순서를 변경하여 실행하거나 과정 중 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이므로, 도 2는 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (14)

  1. 광변환 부재용 세라믹 형광체 플레이트의 제조방법으로서,
    매트릭스 기본 소재, 소결 조제 및 안정화제를 포함하여 입상화하는 단계;
    상기 입상화 단계에서 제조된 과립을 형광체 입자와 혼합하여 혼합 조성물을 형성하는 단계;
    상기 혼합 조성물을 압축하여 성형체를 제조하는 단계;
    상기 성형체를 대기 분위기에서 1차 열처리하는 단계;
    상기 1차 열처리된 성형체를 환원성 분위기에서 2차 열처리하는 단계; 및
    상기 2차 열처리 과정을 거쳐 형성된 세라믹 형광체 플레이트를 어닐링하는 단계
    를 포함하는 광변환 부재용 세라믹 형광체 플레이트의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 세라믹 형광체 플레이트의 광 방출면에 표면 코팅을 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광변환 부재용 세라믹 형광체 플레이트의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 매트릭스 기본 소재는, 다결정 알루미나(Al2O3)로서,
    0.05 내지 1㎛ 범위의 평균 입자 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 광변환 부재용 세라믹 형광체 플레이트의 제조방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 입상화 단계는,
    상기 매트릭스 기본 소재, 소결 조제 및 안정화제를 결합제와 증류수에 혼합하여 슬러리를 제조하는 단계;
    상기 슬러리를 탈포하는 단계; 및
    상기 탈포된 슬러리를 분무장치를 이용하여 분무건조하는 분무건조 단계를 포함하는 것을 특징을 하는 광변환 부재용 세라믹 형광체 플레이트의 제조방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 입상화 단계에서 제조된 과립은 구형으로 형성되며, 상기 형광체 입자와 평균 입자 크기의 차이가 ±5㎛ 범위를 갖도록 제조되는 것을 특징으로 하는 광변환 부재용 세라믹 형광체 플레이트의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 입상화 단계에서 제조된 과립과 형광체 입자를 혼합하는 단계는,
    건식 혼합으로 수행되는 것을 특징으로 하는 광변환 부재용 세라믹 형광체 플레이트의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 소결 조제는,
    알칼리 토금속 할로겐화물, 할로겐화 알루미늄, 할로겐화 아연, 희토류 원소의 할로겐화물로부터 선택되는 적어도 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 광변환 부재용 세라믹 형광체 플레이트의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 형광체 입자는,
    이트륨-알루미늄-가넷(Yttrium Aluminum Garnet, YAG) 계열, 루테튬-알루미늄-가넷(Lutetium Aluminum Garnet, LuAG) 계열을 포함하는 가넷계, 질화물계, 황화물계, 규산염계 형광체 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종 이상인 것을 특징으로 하는 광변환 부재용 세라믹 형광체 플레이트의 제조방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 안정화제는,
    과산화아연(ZnO2), 산화지르코늄(ZrO2), 산화세륨(Ⅲ)(Ce2O3), 산화세륨(Ⅳ)(CeO2), 이산화티타늄(TiO2), 산화망간(MnO2) 중에서 선택되는 적어도 1종 이상인 것을 특징으로 하는 광변환 부재용 세라믹 형광체 플레이트의 제조방법.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 슬러리 제조 단계에 포함되는 결합제는,
    과립 내의 미세 분말 간의 결합력을 높이는 물질로서 PVA, PVP, PEG 중 선택되는 어느 하나이고,
    상기 슬러리 전체 중량의 2 내지 5 중량%의 범위로 포함되는 것을 특징으로 하는 광변환 부재용 세라믹 형광체 플레이트의 제조방법.
  11. 제2항에 있어서,
    상기 세라믹 형광체 플레이트의 광 방출면에 배치되는 코팅층은,
    SiO2, Al2O3, TiO2, ZrO2, HfO2, Ga2O3, GeO2, SnO2, B2O3, In2O3로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 광변환 부재용 세라믹 형광체 플레이트의 제조방법.
  12. 제4항에 있어서,
    상기 형광체 입자는,
    상기 매트릭스 기본 소재, 형광체 입자, 소결 조제 및 안정화제를 포함하는 세라믹 형광체 플레이트용의 조성물 전체를 기준으로 1 내지 39 중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 광변환 부재용 세라믹 형광체 플레이트의 제조방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 세라믹 형광체 플레이트는 기공률이 1% 이하인 것을 특징으로 하는 광변환 부재용 세라믹 형광체 플레이트의 제조방법.
  14. 제1 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 제조방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 세라믹 형광체 플레이트.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101471099B1 (ko) 2013-08-26 2014-12-10 김형수 알루미나를 이용한 led 형광체의 제조방법
KR20150094812A (ko) 2014-02-10 2015-08-20 엘지이노텍 주식회사 고 신뢰성 세라믹 형광체 플레이트용 유리 조성물 및 이를 이용한 세라믹 형광체 플레이트
KR20160118736A (ko) * 2015-04-03 2016-10-12 성균관대학교산학협력단 형광체 세라믹 플레이트의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 형광체 세라믹 플레이트를 포함하는 발광 소자
KR102322473B1 (ko) * 2020-09-03 2021-11-08 주식회사 포스포 세라믹 플레이트의 제조방법 및 상기 제조방법으로 제조된 세라믹 플레이트

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101471099B1 (ko) 2013-08-26 2014-12-10 김형수 알루미나를 이용한 led 형광체의 제조방법
KR20150094812A (ko) 2014-02-10 2015-08-20 엘지이노텍 주식회사 고 신뢰성 세라믹 형광체 플레이트용 유리 조성물 및 이를 이용한 세라믹 형광체 플레이트
KR20160118736A (ko) * 2015-04-03 2016-10-12 성균관대학교산학협력단 형광체 세라믹 플레이트의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 형광체 세라믹 플레이트를 포함하는 발광 소자
KR102322473B1 (ko) * 2020-09-03 2021-11-08 주식회사 포스포 세라믹 플레이트의 제조방법 및 상기 제조방법으로 제조된 세라믹 플레이트

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