KR20010077792A - Method for preparing green zinc sulfide phosphors having spherical shape by gas phase fluxes - Google Patents

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KR20010077792A
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방정식
이광희
권건오
류창석
권태현
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성재갑
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Abstract

PURPOSE: Provided is a preparation method of spherical green fluorescent material based on zinc sulfide of particle diameter of 5-12 micrometer which improves fluorescent coating layer and chargeability to enhance luminescence for the cathode ray tube and flat display. CONSTITUTION: The process of making fluorescent layer for cathode ray tube and flat display panel comprises mixing ZnS with activators such as Cu or Au compounds, Al containing adjuvant activator, S and 0.01-0.3wt% vapor phase flux containing not less than two halogens and baking at 800-1050 deg.C with sulfur and activated charcoal under reducing atmosphere of N2 or H2. The process is characterized in that boiling, decomposition and sublimation temperature of each vapor phase flux are under the baking temperature, the differences being not less than 80 deg.C. The vapor flux is selected from halogen derivatives of Bi, Ca, Sb, Sn, Al, Cu, Ga, Mg, Sr, In, Zn and ammonium halides.

Description

기상 융제를 이용한 황화아연계 구형 녹색 형광체의 제조방법{METHOD FOR PREPARING GREEN ZINC SULFIDE PHOSPHORS HAVING SPHERICAL SHAPE BY GAS PHASE FLUXES}METHODS FOR PREPARING GREEN ZINC SULFIDE PHOSPHORS HAVING SPHERICAL SHAPE BY GAS PHASE FLUXES}

[산업상 이용분야][Industrial use]

본 발명은 황화아연(ZnS)을 모체로 하는 구형의 녹색 형광체를 제조하는 방법에 관한 것으로, 특히 음극선관 및 평판디스플레이의 휘도 향상을 위한 충전성 및 형광체 도포면(형광막)의 개선이 가능한 황화아연계 구형 녹색 형광체의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a spherical green phosphor based on zinc sulfide (ZnS), and in particular, a sulfide sulfide capable of improving the chargeability and phosphor coating surface (fluorescence film) for improving the brightness of cathode ray tubes and flat panel displays. It relates to a method for producing a linked spherical green phosphor.

[종래 기술][Prior art]

음극선관의 휘도를 향상시키는 방법은 기본적으로 형광체 자체의 휘도를 향상시키는 방법이 바람직하다. 그러나 지난 10 여년 동안 형광체 자체의 휘도 증가는 획기적으로 이루어지지 않았다. 이에 따라서 형광체 자체의 휘도를 증가시키기 보다는 형광체 도포면의 개선에 의하여 음극선관의 휘도를 증가시키려는 많은 시도가 있었다.As a method of improving the brightness of the cathode ray tube, a method of basically improving the brightness of the phosphor itself is preferable. However, the brightness of the phosphor itself has not increased dramatically over the past decade. Accordingly, there have been many attempts to increase the brightness of the cathode ray tube by improving the phosphor coating surface rather than increasing the brightness of the phosphor itself.

음극선관의 형광체 도포막은 형광체에 성막작용을 하는 PVA(polyvinylalcohol)와 SDC(sodium dichromate), 또는 ADC(ammoniumdichromate)와 같은 광촉매, 계면활성제, 및 증감제 등과 같은 여러 약품을 혼합, 교반한 후에 이를 스핀코팅(spin-coating)법에 의해 유리 판넬에 주입, 전개, 및 건조하고, 노광, 회수, 건조의 과정을 거쳐 얻게 된다. 이때, 형광체 스트라이프(stripe) 또는 도트(dot)막의 충전성에 의해 음극선관의 휘도는 달라지게 된다. 예를 들면 판성장표면(flat growing surface)을 갖는 미세결정(microcrystal), 즉 판상형(plate like hexagonal) 입자와 구형의 입자가 같이 도포되었을 경우, 유리 판넬(glass panel)면과 형광체 입자 사이에 있는 PVA 층에 자외선(UV)이 도달하여 광경화 반응을 일으키는 정도는 다르게 된다. 자외선은 수 ㎛가 되는 형광체 입자를 통과하여 유리판넬면과 형광체 입자 사이에 있는 PVA 층에 도달하기는 불가능하고 형광체 도포막에 존재하는 형광체 입자들에 의해 난반사되어 PVA층에 도달하게 된다.Phosphor coating film of cathode ray tube spins after mixing and stirring various chemicals such as photocatalysts such as polyvinylalcohol (PVA) and sodium dichromate (SDC) or ammoniumdichromate (ADC), surfactant, and sensitizer, which form a film on the phosphor It is obtained by injecting, developing, and drying the glass panel by spin-coating, exposing, recovering, and drying. At this time, the luminance of the cathode ray tube is changed by the filling property of the phosphor stripe or the dot film. For example, when a microcrystal with a flat growing surface, that is, plate like hexagonal particles and spherical particles, is applied together, the glass panel surface and the phosphor particles are present. The degree of ultraviolet light (UV) reaching the PVA layer to cause a photocuring reaction is different. The ultraviolet light cannot reach the PVA layer between the glass panel surface and the phosphor particles by passing through the phosphor particles of several μm, but is diffusely reflected by the phosphor particles present in the phosphor coating film to reach the PVA layer.

이러한 노광시의 현상때문에 난반사에 유리한 구형 형광체 입자의 경우, 자외선은 형광체 아래면의 PVA 층에 도달하게 되어, 광경화 반응을 일으키나 난반사에 불리한 판상형 입자의 경우는 그렇게 되지 못한다. 따라서 노광 후 현상시, 아래의 PVA 층에서 광경화 반응이 제대로 일어나지 못한 판상형 입자는 유리판넬에서 떨어지게 되고, 핀홀(pinhole)을 유발시켜 전체적인 충전성을 저하시킨다고 문헌(Lyuji Ozawa, VDH, Cathodoluminescene-Theory and Application, 1989, 및 Peng Chao-Chi et. al, IDW, Preparation of spherical Particles of Y2O2S : Eu phosphor by flux, 1997)에 기재되어 있다.In the case of spherical phosphor particles which are advantageous for diffuse reflection due to the phenomenon at the time of exposure, ultraviolet rays reach the PVA layer under the phosphor, which does not occur in the case of plate-shaped particles which cause photocuring reactions but are disadvantageous for diffuse reflection. Therefore, during post-exposure development, plate-shaped particles, which do not properly undergo photocuring reactions in the PVA layer below, fall off the glass panel and cause pinholes to reduce the overall filling ability (Lyuji Ozawa, VDH, Cathodoluminescene-Theory). and Application, 1989, and Peng Chao-Chi et.al, IDW, Preparation of spherical Particles of Y 2 O 2 S: Eu phosphor by flux, 1997).

이러한 구형 형광체는 냉음극선관에 사용되는 형광체 뿐만 아니라 최근 상용화되기 시작한 플라즈마 디스플레이와 같은 평판형 디스플레이에 사용되는 형광체용으로도 집중적으로 연구되고 있다. 이에 대한 구체적인 예를 들면, 판상형 Y2O2S : Eu 형광체를 유도 플라즈마를 이용하여 형광체 표면 용융과정을 거쳐 구형으로 만드는 방법(A.K.Albessard et. al, Asia Display, Phosphor layer made fospherical particle, 1995), 적절한 융제를 사용하여 기존의 고상반응법으로 구형의 Y2O2S : Eu를 만드는 방법(Peng Chao-Chi et. al, IDW, Preparation of spherical Particles of Y2O2S : Eu phosphor by flux, 1997), 및 스프레이 열분해 방법을 이용하여 구형의 Y2O2S : Eu, Y2SiO5: Tb, Y2SiO5: Ce, Zn2SiO4: Mn, BAM : Eu 을 만드는 방법(J. Dimeler et. al, SID digest, Production for high performance Micron sized spheriacl powders for display applications, 1999) 등이다.Such spherical phosphors have been intensively studied not only for phosphors used in cold cathode ray tubes, but also for phosphors used in flat panel displays such as plasma displays, which have recently been commercialized. For example, a method of forming a plate-shaped Y 2 O 2 S: Eu phosphor by spherical surface melting process using an induction plasma (AKAlbessard et. Al, Asia Display, Phosphor layer made fospherical particle, 1995), Method of making spherical Y 2 O 2 S: Eu by conventional solid phase reaction using a suitable flux (Peng Chao-Chi et. Al, IDW, Preparation of spherical Particles of Y 2 O 2 S: Eu phosphor by flux, 1997) and spherical Y 2 O 2 S: Eu, Y 2 SiO 5 : Tb, Y 2 SiO 5 : Ce, Zn 2 SiO 4 : Mn, BAM: Eu using a spray pyrolysis method (J. Dimeler et. Al, SID digest, Production for high performance Micron sized spheriacl powders for display applications, 1999).

그러나 주로 음극선관에 사용되는 ZnS를 모체로 하는 녹색의 ZnS : Cu, Al, 또는 ZnS : Au, Cu, Al 및 청색의 ZnS : Ag, Cl, Al 형광체에 대하여 성공적인 구형 제조방법을 얻은 연구결과는 없다. 이러한 방법과 관련하여 청색의 ZnS : Ag, Cl, Al 형광체를 유도플라즈마를 이용하여 형광체 표면 용융과정을 거쳐 구형으로 만드는 방법이 시도된 바 있으나, ZnS의 경우 유도플라즈마 처리시 용융되지 않고 휘발되므로 수 ㎛의 형광체 입자에 대해서는 구형의 형광체를 얻을 수 없었다(A.K.Albessard et. al, Conference of PTCOE, Preparation of spherical phosphors by thermal plasma treatment, 1996). 또한 융제를 포함한 원료를 혼합하여 고온소성, 수세, 분산 과정을 거쳐 형광체를 제조하는 종래의 고상합성법으로 구형의 형광체를 제조하는 경우는 주로 음극선관에 사용되는 Y2O2S : Eu 에 불과하다. 이는 반응 소성온도에서 액상으로 형성되어 원료물질, 용제 역활을 동시에 수행하는 NaxS 등에 의한 반응속도론적 조작(kinetics control)에 의해 이루어지는 것으로 상업적으로 쉽게 제조되고 있다.However, the result of the successful spherical manufacturing method for green ZnS: Cu, Al or ZnS: Au, Cu, Al and blue ZnS: Ag, Cl, Al phosphors mainly ZnS used in cathode ray tube none. In connection with this method, a method of forming a blue ZnS: Ag, Cl, Al phosphor by spherical phosphor surface melting process using an induction plasma has been attempted, but ZnS can be volatilized without melting during induction plasma treatment. For spherical phosphor particles, spherical phosphors could not be obtained (AKAlbessard et. Al, Conference of PTCOE, Preparation of spherical phosphors by thermal plasma treatment, 1996). In addition, the production of spherical phosphors by the conventional solid-phase synthesis method in which the raw materials including fluxes are mixed by high-temperature firing, washing with water, and dispersing is only Y 2 O 2 S: Eu mainly used in cathode ray tubes. . It is formed by the liquid phase at the reaction firing temperature is made by kinetics control (kinetics control) by Na x S to perform the role of the raw material, the solvent at the same time is easily produced commercially.

종래의 음극선관에 주로 사용되는 ZnS를 모체로 하는 녹색의 형광제 제조는 다음과 같은 방법을 사용한다.The production of a green fluorescent substance based on ZnS mainly used in a conventional cathode ray tube uses the following method.

ZnS : Cu, Al 이나 ZnS : Au, Cu, Al과 같은 녹색 형광체의 경우, ZnS 분말, 활성화제(activator), 조활성화제(co-activator)인 Cu, Al 또는 Au, Cu, Al이 첨가된 화합물, NaCl과 같은 기타 융제의 혼합물, 및 황을 혼합하여 환원 분위기 하에서 800∼1100 ℃의 온도에서 소성하고, 이를 수세, 분산하여 제조한다(미국특허 제4,316,816호, 미국특허 제4,140,940호, 미국특허 제4,038, 205호, 미국특허 제3,657,142호, 또는 미국특허 제3,691,088호). 상기 문헌 및 관련 자료를 살펴보면, ZnS를 모체로 하는 형광체의 제조에 있어서 융제를 형상에 관심을 두고 사용하거나 어떤 원칙하에 사용한 예는 없다. 다만 NaCl, BaCl2, NH4Cl과 같은 화합물을 융제로 사용하여 ZnS : Ag의 형광체를 제조하고 융제에 따른 결과를 분석한 문헌이 있으나, 이는 입자의 크기 조절과 발광특성의 변화, 염소이온의 킬러이온(killer ion; Fe, Ni, Co) 제거에 관하여 한정하고 있을 뿐이다(A.L.Smith, J.Electrochem. Soc., Influence of fluxes on the cathodoluminescence of Zinc Sulfide Phophors, 1949). 또한 ZnS : Cu, Al 형광체의 입자성장 과정에 융제가 미치는 영향을 실험한 경우(H.Kawai et. al, Jap. j. Appl. Phys., Effects of fluxes on particle growth of ZnS phosphor, 1981)가 있으나, 이는 소성 반응온도에서 액상인 융제를 다루고 있고, 입자성장이 한 단계로 일어나는냐 두 단계로 일어나느냐 하는 것은 융제의 반응화합물인 금속설파이드(metal sulfide)의 반응 소성온도에서의 상, 즉 액상이냐 또는 고상이냐에 따라 의존한다는 결과만을 다루고 있다.In the case of green phosphors such as ZnS: Cu, Al or ZnS: Au, Cu, Al, ZnS powder, activator, co-activator Cu, Al or Au, Cu, Al added A compound, a mixture of other fluxes such as NaCl, and sulfur are mixed and calcined at a temperature of 800 to 1100 ° C. under a reducing atmosphere, which is prepared by washing with water and dispersing (US Pat. No. 4,316,816, US Pat. No. 4,140,940, US Pat. 4,038, 205, US Pat. No. 3,657,142, or US Pat. No. 3,691,088. Looking at the above documents and related data, there is no example in which the flux is used with interest in shape or under certain principles in the production of phosphors based on ZnS. However, there are some literatures on the preparation of ZnS: Ag phosphors using compounds such as NaCl, BaCl 2 and NH 4 Cl as fluxes and analyzing the results of the fluxes. It only limits the removal of killer ions (Fe, Ni, Co) (ALSmith, J. Electrochem. Soc., Influence of fluxes on the cathodoluminescence of Zinc Sulfide Phophors, 1949). In addition, experiments on the effects of flux on the growth of ZnS: Cu, Al phosphors (H. Kawai et. Al, Jap. J. Appl. Phys., Effects of fluxes on particle growth of ZnS phosphor, 1981) However, it deals with the flux in the liquid phase at the firing reaction temperature, and whether the particle growth takes place in one step or in two steps is the phase at the reaction firing temperature of the metal sulfide, the reaction compound of the flux, that is, the liquid phase. It only deals with the consequences of dependence on solid or solid state.

본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 고려하여, 고상합성법에 의하여 구형의 녹색 형광체를 제조하는 방법에 있어서, 소성 반응 온도 이하에서 기상으로 존재하는 융제(이하 기상 융제라 함)를 사용하여 상업적으로 이용 가능한 황화아연을 모체로 하는 평균입경 5 내지 12 ㎛의 구형 녹색 형광체의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In view of the problems of the prior art, the present invention provides a method for producing a spherical green phosphor by the solid phase synthesis method, which is commercially used using a flux (hereinafter referred to as a gas phase flux) which exists in a gaseous phase below a calcination reaction temperature. It is an object of the present invention to provide a method for producing a spherical green phosphor having an average particle diameter of 5 to 12 µm based on zinc sulfide as possible.

본 발명의 다른 목적은 음극선관 및 평판디스플레이의 휘도 향상을 위한 충전성 및 형광체 도포면(형광막)의 개선이 가능한 황화아연계 구형 녹색 형광체의 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for producing a zinc sulfide-based spherical green phosphor which is capable of improving the chargeability and phosphor coating surface (fluorescent film) for improving the brightness of cathode ray tubes and flat panel displays.

도 1은 실시예 1의 기상융제 2 종을 혼합 사용하여 제조한 구형 형광체의 전자현미경 사진이다.FIG. 1 is an electron micrograph of a spherical phosphor prepared by mixing two kinds of gaseous fluxes of Example 1. FIG.

도 2는 실시예 2의 기상융제 2 종을 혼합 사용하여 제조한 구형 형광체의 전자현미경 사진이다.FIG. 2 is an electron micrograph of a spherical phosphor prepared by mixing two kinds of gaseous fluxes of Example 2. FIG.

도 3은 비교예 1의 액상융제 1 종 만을 이용하여 제조한 판상형 형광체의 전자현미경 사진이다.3 is an electron micrograph of a plate-like phosphor prepared using only one liquid flux of Comparative Example 1. FIG.

도 4는 실시예 3의 기상융제 2 종을 혼합 사용하여 제조한 구형 형광체의 전자현미경 사진이다.FIG. 4 is an electron micrograph of a spherical phosphor prepared by mixing two kinds of gaseous fluxes of Example 3. FIG.

도 5는 비교예 2의 기상융제와 액상융제를 혼합 사용하여 제조한 판상형 형광체의 전자현미경 사진이다.FIG. 5 is an electron micrograph of a plate-shaped phosphor prepared by mixing a gaseous flux and a liquid flux of Comparative Example 2. FIG.

도 6은 실시예 4의 기상융제 3 종을 혼합 사용하여 제조한 구형 형광체의 전자현미경 사진이다.FIG. 6 is an electron micrograph of a spherical phosphor prepared by mixing three kinds of gaseous fluxes of Example 4. FIG.

도 7은 비교예 5의 기상융제 1 종만을 사용하여 제조한 입도분포가 불균일한 구형 형광체의 전자현미경 사진이다.7 is an electron micrograph of a spherical phosphor having a non-uniform particle size distribution prepared using only one type of vapor phase flux of Comparative Example 5. FIG.

[과제를 해결하기 위한 수단][Means for solving the problem]

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여,The present invention to achieve the above object,

고상 합성법에 의하여 황화아연을 모체로하는 구형 녹색 형광체를 제조하는 방법에 있어서,In the method for producing a spherical green phosphor based on zinc sulfide by a solid phase synthesis method,

a) ⅰ) 황화아연;a) iii) zinc sulfide;

ⅱ) 활성화제로 Cu 함유 화합물, 또는 Au 함유 화합물,Ii) Cu-containing compound, or Au-containing compound as activator,

ⅲ) 조활성화제로 Al 함유 화합물;Iii) Al-containing compounds as co-activators;

ⅳ) 황; 및Viii) sulfur; And

ⅴ) 2 종 이상의 할로겐 함유 기상 융제Iii) two or more halogen-containing gas phase fluxes

를 혼합하는 단계; 및Mixing; And

b) 상기 a)단계에서 얻어진 혼합물을 황, 및 활성탄의 혼합물과 함께 환원b) reducing the mixture obtained in step a) together with a mixture of sulfur and activated carbon

분위기 하에서 800 내지 1050 ℃의 온도로 소성하는 단계Firing at a temperature of 800 to 1050 ° C. under an atmosphere

를 포함하는 구형 녹색 형광체의 제조방법을 제공한다.It provides a method for producing a spherical green phosphor comprising a.

또한 본 발명은 상기 제조방법으로 제조되는 구형 녹색 형광체를 제공한다.In another aspect, the present invention provides a spherical green phosphor prepared by the above production method.

또한 본 발명은 상기 제조방법으로 제조되는 구형 녹색 형광체의 형광막을 사용하는 음극선관, 또는 평판 디스플레이 패널을 제공한다.In another aspect, the present invention provides a cathode ray tube or a flat panel display panel using a fluorescent film of a spherical green phosphor produced by the above production method.

이하에서 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

[작 용][Action]

융제의 존재 하에서 입자의 성장은 반응온도에서 액상인 융제를 통하여 원료입자의 표면 용융이 일어나고, 이러한 물질이 이동하여 성장하거나, 반응온도에서 기상으로 존재하는 융제가 원료입자와 반응하여 기상 식각의 과정이 일어나고 이로부터 형성된 물질이 재증착하는 과정을 통하여 성장하는데, 이러한 두 가지의 입자성장 과정은 물질 이동과정의 물질 전달양이 크게 다르다.The growth of particles in the presence of flux results in surface melting of raw material particles through liquid flux at the reaction temperature, the migration of these materials, and growth, or the process of gas phase etching by the reaction of the flux present in the gas phase with the raw particles at the reaction temperature. This occurs and grows through the redeposition of the material formed therefrom. The two particle growth processes differ greatly in the mass transfer of the mass transfer process.

물질 전달양이 적을 경우, 즉 과포화도가 낮아 결정 성장이 서서히 일어나는 경우에는 표면에 흡착된 활성종이 보다 안정한 자리로 이동하는데 필요한 시간이 충분하므로 열역학적인 요인이 중요하게 작용하여 표면에너지가 낮은 면이 노출되는 방향으로 결정성장이 진행된다. ZnS와 같은 경우는 111면이 노출되도록 결정성장이 이루어져 판상 평태의 입자가 형성되게 된다. 반면에 물질 전달양이 어느 정도 클 경우, 즉 과포화도가 증가하면 전달된 활성종을 빨리 감소시키는 방향으로 반응이 진행되므로 열역학적인 요인에 비하여 반응속도적인 요인이 중요하게 작용하여 단위 면적당 결합수가 많은 면의 성장속도가 커지므로 이러한 결정면이 노출되게 된다. ZnS의 경우는 100면 등이 노출되는 방향으로 결정성장이 이루어져 비판상 평태로 입자가 형성된다.When the mass transfer amount is low, that is, when the crystal growth occurs slowly due to low supersaturation, the thermodynamic factor is important because the time required for the active species adsorbed on the surface to move to a more stable site is important. Crystal growth proceeds in such a direction. In the case of ZnS, crystal growth occurs to expose 111 planes, thereby forming plate-like flat particles. On the other hand, when the amount of mass transfer is large, that is, when the degree of supersaturation increases, the reaction proceeds in a direction of rapidly decreasing the delivered active species, so the reaction rate factor is more important than the thermodynamic factor. As the growth rate increases, these crystal planes are exposed. In the case of ZnS, crystal growth occurs in a direction in which 100 planes and the like are exposed to form particles in a critically equilibrium state.

한편, 과포화도가 아주 큰 경우에는 구성원자들이 표면 재배열을 이루지 못하므로 전체적인 표면에너지를 낮출 수 있는 구형의 입자 형성을 하게 된다. 따라서, 본 발명은 구형의 ZnS 형광체를 얻기 위해서 반응 활성종의 과포화도를 충분히 높일 수 있는 방법이 구현하고 이를 위하여 반응 소성 온도에서 기상으로 존재하는 융제를 사용하는 것이다.On the other hand, when the degree of supersaturation is very large, since the members do not rearrange the surface to form spherical particles that can lower the overall surface energy. Therefore, the present invention implements a method capable of sufficiently increasing the degree of supersaturation of the reactive active species in order to obtain a spherical ZnS phosphor, and uses a flux present in the gas phase at the reaction firing temperature for this purpose.

기상 융제에 의한 ZnS의 입자 성장 반응, 즉 기상식각, 재증착 과정은 하기 반응식 1 내지 5의 다섯 가지 경우로 나누어 나타낼 수 있다.Particle growth reaction of ZnS by gas phase flux, that is, gas phase etching, redeposition process may be divided into five cases of the following reaction schemes 1 to 5.

Bi2S3(g) + ZnI2(g) Bi 2 S 3 (g) + ZnI 2 (g)

ZnI2(g) + S(g)ZnS(s) + I2(g) 또는 ZnI2(g) + CS2(g) ?? ZnS(s) + CI4(g)ZnI 2 (g) + S (g) ZnS (s) + I 2 (g) or ZnI 2 (g) + CS 2 (g) ?? ZnS (s) + CI 4 (g)

Bi2S3(g) + I2(g)BiI3(g) + S(g) 또는 Bi2S3(g) + CI4(g) ?? BiI3(g) + CS2(g)Bi 2 S 3 (g) + I 2 (g) BiI 3 (g) + S (g) or Bi 2 S 3 (g) + CI 4 (g) ?? BiI 3 (g) + CS 2 (g)

Sb2S3(l) + ZnI2(g) Sb 2 S 3 (l) + ZnI 2 (g)

ZnI2(g) + S(g)ZnS(s) + I2(g) 또는 ZnI2(g) + CS2(g) ?? ZnS(s) + CI4(g)ZnI 2 (g) + S (g) ZnS (s) + I 2 (g) or ZnI 2 (g) + CS 2 (g) ?? ZnS (s) + CI 4 (g)

Sb2S3(l) + I2(g)SbI3(g) + S(g) 또는 Sb2S3(l) + CI4(g) ?? SbI3(g) + CS2(g)Sb 2 S 3 (l) + I 2 (g) SbI 3 (g) + S (g) or Sb 2 S 3 (l) + CI 4 (g) ?? SbI 3 (g) + CS 2 (g)

SrS(s) + ZnBr2(g) SrS (s) + ZnBr 2 (g)

ZnBr2(g) + S(g)ZnS(s) + Br2(g) 또는 ZnBr2(g) + CS2(g) ?? ZnS(s) + CBr4(g)ZnBr 2 (g) + S (g) ZnS (s) + Br 2 (g) or ZnBr 2 (g) + CS 2 (g) ?? ZnS (s) + CBr 4 (g)

SrS(s) + Br2(g)SrBr2(g) + S(g) 또는 SrS(s) + CBr4(g) ?? SrBr2(g) + CS2(g)SrS (s) + Br 2 (g) SrBr 2 (g) + S (g) or SrS (s) + CBr 4 (g) ?? SrBr 2 (g) + CS 2 (g)

ZnS(s) + Cl2(g) 또는 ZnCl2(g) + CS2(g) ?? ZnS(s) + CCl4(g) ZnS (s) + Cl 2 (g) or ZnCl 2 (g) + CS 2 (g) ?? ZnS (s) + CCl 4 (g)

NH3(g) + HCl(g) NH 3 (g) + HCl (g)

HCl(g) + ZnS(s)ZnCl2(g) + H2S(g)HCl (g) + ZnS (s) ZnCl 2 (g) + H 2 S (g)

ZnCl2(g) + S(g)ZnS(s) + Cl2(g) 또는 ZnCl2(g) + CS2(g) ?? ZnS(s) + CCl4(g)ZnCl 2 (g) + S (g) ZnS (s) + Cl 2 (g) or ZnCl 2 (g) + CS 2 (g) ?? ZnS (s) + CCl 4 (g)

소성반응온도에서 기상으로 존재할 수 있는 금속할라이드(metal halide), 즉 MxXy와 같은 기상융제는 ZnS와의 반응을 통하여 MzS와 같은 금속설파이드(metal sufide)를 형성하게 되는데, 이 화합물이 소성반응온도에서 기상(반응식 1)인지,액상(반응식 2)인지, 또는 고상(반응식 3)인지가 중요한 문제가 된다. 생성된 금속설파이드는 반응생성물인 X2또는 CX4와 반응하여 다시 원래의 투입물인 기상융제를 생성하지만 금속설파이드의 상(phase)에 따라서 기상융제를 재생성하는 반응속도가 차이가 난다. 따라서 융제의 양적인 관점을 배제한다면 반응식 1에 속하는 기상융제를 사용하는 것이 반응식 2에 속하는 기상융제를 사용하는 것보다 과포화도를 높이는데 유리하고, 반응식 2에 속하는 기상융제를 사용하는 것이 반응식 3에 속하는 기상융제를 사용하는 것보다 과포화도를 높이는데 유리하다.Metal halides, ie, gas halides such as M x X y , which may exist in the gas phase at the firing reaction temperature, form metal sufides such as M z S through reaction with ZnS. Whether the gas phase (Scheme 1), liquid (Scheme 2), or solid phase (Scheme 3) is a significant problem at the firing reaction temperature. The produced metal sulfide reacts with the reaction product X 2 or CX 4 to produce gaseous flux, which is the original input, but the reaction rate for regenerating the gaseous flux is different depending on the phase of the metal sulfide. Therefore, excluding the quantitative aspect of the flux, the use of gaseous flux in Scheme 1 is advantageous to increase the supersaturation rate than the gaseous flux in Scheme 2, and the use of gaseous flux in Scheme 2 is It is advantageous to increase the degree of super saturation than to use gaseous flux.

또한 반응식 4, 또는 반응식 5와 같이 ZnS를 제외하고 금속설파이드를 형성하지 않는 기상융제도 있다. 아울러 초기에 투입된 기상융제와 생성된 금속융제 뿐만 아니라 반응과정에서 생성된 X2나 CX4도 상기 반응식 1 내지 5에서 볼 수 있듯이 ZnS의 기상식각, 재증착 과정에 참여하게 된다.There is also a gas phase melter that does not form a metal sulfide except ZnS as in Scheme 4 or Scheme 5. In addition to the gaseous flux and the metal flux produced initially, X 2 or CX 4 generated in the reaction process also participates in the gas phase etching and redeposition process of ZnS, as shown in Schemes 1 to 5.

본 발명의 소성은 원료물질의 혼합이 이루어진 후, 이를 도가니에 채우고 뚜껑을 덮은 후 진행하게 된다. 상온에서 소성반응온도까지 승온되는 과정을 거치고, 이후에 일정한 반응온도에서 몇 시간 머무르게 된다. 이때 기상융제의 경우는 액상융제와 달리 반응이 일어나는 도가니 밖으로 쉽게 방출되어 제거될 수 있으므로 이에 대한 양적인 증가가 필요하다. 그러나 한 종류의 기상융제만을 양적으로 증가시켜 사용하게 되면 승온과정에서 온도가 기상융제의 끓는점(bp)에 도달할 때 순간적으로 과도한 식각, 재증착이 일어나 입자의 크기가 과도하게 증가하게 되고, 방출되는 기상융제 및 기상의 반응생성물의 양이 증가하게 되어 융제의 사용양을기준으로 하는 효율이 감소하게 된다. 따라서 이러한 기상융제를 한 종류로만 사용하는 것이 아니라 승온과정에 맞추어 일정한 양의 융제가 기상으로 존재할 수 있도록 2 종류 이상을 사용하여 입자의 크기를 조절하고 융제의 효율을 높이도록 한다. 사용되는 기상융제 각각의 비등점, 분해점, 또는 승화점이 반응소성온도 이하이며, 각각의 비등점, 분해점, 또는 승화점 차이가 80 ℃ 이상이 바람직하다.The firing of the present invention proceeds after mixing the raw materials, filling it in the crucible and covering the lid. The process of heating up from the room temperature to the firing reaction temperature, and then stays at a constant reaction temperature for several hours. In this case, in the case of gaseous flux, unlike liquid flux, since the reaction can be easily released and removed from the crucible, it is necessary to increase the quantity. However, if only one type of gaseous flux is used in a quantitative way, when the temperature reaches the boiling point (bp) of the gaseous flux, excessive etching and redeposition occur instantaneously, resulting in excessive increase in particle size. The amount of the gaseous flux and the reaction product of the gaseous phase is increased to reduce the efficiency based on the amount of flux used. Therefore, not only one type of gaseous flux is used, but also two or more types are used to adjust the size of particles and increase the efficiency of the flux so that a certain amount of flux can be present in the gas phase in accordance with the temperature increase process. The boiling point, decomposition point, or sublimation point of each of the gaseous fluxes used is equal to or lower than the reaction baking temperature, and the boiling point, decomposition point, or sublimation point difference is preferably 80 ° C or more.

액상융제의 경우, 초기에 원료와 같이 투입되어 표면용융과 반응을 통하여 기상의 금속설파이드나 ZnX2, X2, CX4를 생성하여 ZnS의 기상식각, 재증착 과정을 형성할 수 있으나, 반응속도가 기상융제에 비하여 현저히 낮으므로 ZnS의 재증착에 필요한 물질의 과포화도를 충분히 증가시킬 수가 없다. 또한 기상융제와 액상융제를 함께 사용할 경우, 기상융제는 승온과정 및 소성반응온도 유지 초기에 구형의 입자를 형성하고 도가니 밖으로 방출되어 더 이상의 입자성장에 기여를 하지 않게 된다. 그러나 액상융제는 잔류하여 구형의 입자를 둘러싸고 과포화도가 낮은 상태로 부피확산(volume diffusion)을 통하여 입자성장을 계속하게 되고, 이로부터 얻은 입자의 형태는 판상의 형태로 나타나게 된다. 따라서 과포화도를 승온과정, 및 반응소성온도 유지 초기에 충분히 높이기 위해서는 원료와 함께 투입되는 융제로 반응소성온도에서 기상으로 존재하는 기상융제만을 사용해야 한다. 아울러 구형으로 성장된 입자가 형태를 유지한 채 반응소성온도 유지시 입자성장이 멈추도록, 즉 반응소성시 도가니 밖으로 방출되지 않는 액상융제로 인한 판상 입자로의 과대성장이 이루어지지 않도록 액상융제를 기상융제와 동시에 사용하지 않아야 한다.In the case of a liquid flux, it is initially injected with a raw material to form gaseous metal sulfide or ZnX 2 , X 2 , CX 4 through surface melting and reaction to form a gas phase etching and redeposition process of ZnS. Is significantly lower than gaseous flux, and the degree of supersaturation of the material required for redeposition of ZnS cannot be sufficiently increased. In addition, when the gaseous flux and the liquid flux are used together, the gaseous flux forms spherical particles at the initial stage of the temperature raising process and the temperature of the firing reaction temperature and is released out of the crucible so that they do not contribute to further grain growth. However, the liquid flux remains and surrounds the spherical particles and continues to grow through volume diffusion with a low degree of supersaturation. The resulting particles appear in the form of plates. Therefore, in order to sufficiently increase the supersaturation during the temperature raising process and the initial maintenance of the reaction firing temperature, only the gaseous flux existing in the gas phase at the reaction firing temperature should be used as the flux injected with the raw materials. In addition, the liquid flux is vaporized so that spherical grown particles retain their shape and the growth of the particles stops when the reaction firing temperature is maintained. Do not use simultaneously with flux.

한편, 기상융제를 사용할 때 액상의 금속설파이드가 생성되지만 상업적으로 이용가능한 입도의 형광체 제조에 있어서 원료와 함께 투입되는 기상융제의 양은 적으므로 이로 인한 효과는 무시할 만 하다. 동시에 식각, 재증착에 의한 ZnS 의 결정성장이 이루어지도록 원료 투입물에 황이 첨가되거나 반응소성과정에서 CS2를 생성시키기 위하여 활성탄과 황의 혼합물을 도가니에 투입된 원료 상단부에 함께 투입해야 한다.On the other hand, liquid phase metal sulfide is produced when gaseous flux is used, but the amount of gaseous flux injected with the raw material is small in the production of phosphors of commercially available particle size, and thus the effect thereof is negligible. At the same time, sulfur is added to the raw material input to achieve crystal growth of ZnS by etching and redeposition, or a mixture of activated carbon and sulfur must be added together with the upper part of the raw material in the crucible to generate CS 2 during the reaction firing process.

예를 들면, 녹색의 ZnS : Cu, Al 형광체를 제조하기 위해서는 모체인 ZnS 분말상의 원료에 활성화제(activator)로 Cu가 80 내지 260 ppm 함유된 Cu 함유 화합물, 조활성화제(co-activator)로 Al이 40 내지 200 ppm 함유된 Al 함유 화합물, 및 황 1 내지 5 중량%를 첨가한다. 그리고 하기 표 1에 나타낸 기상융제를 그의 2 종 이상을 혼합하여 융제의 총양이 100 내지 3000 ppm으로, 바람직하게는 200 내지 800 ppm 이 되도록 첨가한다. 그리고 이들을 3 내지 24 시간 혼합한 후, 이를 알루미나 또는 석영도가니에 넣고 원료조성물 위에 활성탄과 황의 혼합물이 놓여지게 한 후, 뚜껑을 덮고 질소 또는 수소의 환원 분위기 하에서 소성한다. 소성시에는 승온속도가 2 내지 20 ℃/분이 되도록 하고, 소성온도는 800 내지 1050 ℃ 범위를 유지하도록 한다. 이와 같은 방법으로 구형의 녹색 ZnS : Cu, Al 형광체를 얻을 수 있는데, 수세, 분산 후 평균입도는 5 내지 12 ㎛이다. 그리고 CIE 1931로 표시된 색좌표는 x 는 0.270∼0.300, y는 0.605∼0.625이다.For example, in order to manufacture green ZnS: Cu, Al phosphors, Cu-containing compounds and co-activators containing 80 to 260 ppm of Cu as an activator in the raw material of ZnS powder as a parent An Al containing compound containing 40 to 200 ppm of Al, and 1 to 5% by weight of sulfur are added. Then, the gaseous flux shown in Table 1 is mixed so that two or more kinds thereof are added so that the total amount of flux is 100 to 3000 ppm, preferably 200 to 800 ppm. After mixing them for 3 to 24 hours, the mixture is placed in an alumina or quartz crucible and a mixture of activated carbon and sulfur is placed on the raw material composition, and then the lid is fired under a reducing atmosphere of nitrogen or hydrogen. During firing, the temperature increase rate is 2 to 20 ° C./min, and the firing temperature is maintained at a range of 800 to 1050 ° C. In this manner, spherical green ZnS: Cu, Al phosphors can be obtained, but the average particle size after washing with water is 5 to 12 µm. In the color coordinates indicated by CIE 1931, x is 0.270 to 0.300, and y is 0.605 to 0.625.

또 다른 예를 들면, 녹색의 ZnS : Au, Cu, Al 형광체를 제조하기 위해서는모체인 ZnS 분말상의 원료에 활성화제(activator)로 Au가 20 내지 150 ppm 함유된 Au 함유 화합물, Cu가 60 내지 200 ppm 함유된 Cu 함유 화합물, 조활성화제(co-activator)로 Al이 40 내지 200 ppm 함유된 Al 함유 화합물, 및 황 1 내지 5 중량%를 첨가한다. 그리고 하기 표 1에 나타낸 기상융제를 그의 2 종 이상을 혼합하여 융제의 총양이 100 내지 1500 ppm으로, 바람직하게는 100 내지 600 ppm 이 되도록 첨가한다. 그리고 이들을 3 내지 24 시간 혼합한 후, 이를 알루미나 또는 석영도가니에 넣고 원료조성물 위에 활성탄과 황의 혼합물이 놓여지게 한 후, 뚜껑을 덮고 질소 또는 수소의 환원 분위기 하에서 소성한다. 소성시에는 승온속도가 2 내지 20 ℃/분이 되도록 하고, 소성온도는 800 내지 1050 ℃ 범위를 유지하도록 한다. 이와 같은 방법으로 구형의 녹색 ZnS : Au, Cu, Al 형광체를 얻을 수 있는데, 수세 후 평균입도가 8 내지 20 ㎛이다. 그리고 CIE 1931로 표시된 색좌표는 x 는 0.280∼0.315, y는 0.600∼0.620이다.In another example, in order to manufacture green ZnS: Au, Cu, Al phosphors, Au-containing compounds containing 20 to 150 ppm of Au as an activator in a ZnS powder-like raw material as a parent, 60 to 200 Cu A Cu-containing compound containing ppm, an Al-containing compound containing 40 to 200 ppm of Al as a co-activator, and 1 to 5% by weight of sulfur are added. Then, the gaseous flux shown in Table 1 is mixed and two or more thereof are added so that the total amount of the flux is 100 to 1500 ppm, preferably 100 to 600 ppm. After mixing them for 3 to 24 hours, the mixture is placed in an alumina or quartz crucible and a mixture of activated carbon and sulfur is placed on the raw material composition, and then the lid is fired under a reducing atmosphere of nitrogen or hydrogen. During firing, the temperature increase rate is 2 to 20 ° C./min, and the firing temperature is maintained at a range of 800 to 1050 ° C. In this manner, spherical green ZnS: Au, Cu, Al phosphors can be obtained, and the average particle size after washing with water is 8 to 20 µm. In the color coordinates indicated by CIE 1931, x is 0.280 to 0.315, and y is 0.600 to 0.620.

하기 표 1은 ZnS를 모체로 하는 구형 형광체 제조에 사용할 수 있는 기상융제에 관한 특성을 나타낸 것이다.Table 1 below shows the characteristics of the vapor phase flux that can be used to prepare spherical phosphors based on ZnS.

구 분division 융제flux 융제 bp (℃)(승화온도, 분해온도 포함)Flux bp (℃) (including sublimation temperature and decomposition temperature) 생성 금속설파이드Produce metal sulfide 생성 금속설파이드의특성(mp/bp)Characteristics of Metal Sulphide Formed (mp / bp) 반응식 1분류Scheme 1 Category BiBr3 BiBr 3 453(bp)453 (bp) Bi2S3 Bi 2 S 3 685(dec.)685 (dec.) BiCl3 BiCl 3 441(bp)441 (bp) Bi2S3 Bi 2 S 3 685(dec.)685 (dec.) BiI3 BiI 3 500(bp)500 (bp) Bi2S3 Bi 2 S 3 685(dec.)685 (dec.) CaBr2 CaBr 2 810(bp)810 (bp) CaSCaS dec.dec. 반응식 2분류Scheme 2 Classification SbBr3 SbBr 3 288(bp)288 (bp) Sb2S3 Sb 2 S 3 547(mp)547 (mp) SbCl3 SbCl 3 221(bp)221 (bp) Sb2S3 Sb 2 S 3 547(mp)547 (mp) SbF3 SbF 3 376(bp)376 (bp) Sb2S3 Sb 2 S 3 547(mp)547 (mp) SbI3 SbI 3 401(bp)401 (bp) Sb2S3 Sb 2 S 3 547(mp)547 (mp) SnBr4 SnBr 4 202(bp)202 (bp) SnS3/SnSSnS 3 / SnS dec./880(mp)dec./880 (mp) SnBr2 SnBr 2 620(bp)620 (bp) SnSSnS 880(mp)880 (mp) SnCl4 SnCl 4 113(bp)113 (bp) SnS3/SnSSnS 3 / SnS dec./880(mp)dec./880 (mp) SnCl2 SnCl 2 623(bp)623 (bp) SnSSnS 880(mp)880 (mp) SnI4 SnI 4 340(bp)340 (bp) SnS3/SnSSnS 3 / SnS dec./880(mp)dec./880 (mp) SnI2 SnI 2 720(bp)720 (bp) SnSSnS 880(mp)880 (mp) 반응식 3분류Scheme 3 Classification AlBr3 AlBr 3 257(bp)257 (bp) Al2S3 Al 2 S 3 1100(mp)1100 (mp) AlCl3 AlCl 3 180(subl.)180 (subl.) Al2S3 Al 2 S 3 1100(mp)1100 (mp) AlI3 AlI 3 386(bp)386 (bp) Al2S3 Al 2 S 3 1100(mp)1100 (mp) CuCl2 CuCl 2 993(bp)993 (bp) Cu2S/CuSCu 2 S / CuS 1130(mp)/220(dec.)1130 (mp) / 220 (dec.) CuF2 CuF 2 950(bp)950 (bp) Cu2S/CuSCu 2 S / CuS 1130(mp)/220(dec.)1130 (mp) / 220 (dec.) GaBr3 GaBr 3 279(bp)279 (bp) Ga2S3 Ga 2 S 3 1250(mp)1250 (mp) GaCl3 GaCl 3 201(bp)201 (bp) Ga2S3 Ga 2 S 3 1250(mp)1250 (mp) GaF3 GaF 3 950(subl.)950 (subl.) Ga2S3 Ga 2 S 3 1250(mp)1250 (mp) GaI3 GaI 3 345(subl.)345 (subl.) Ga2S3 Ga 2 S 3 1250(mp)1250 (mp) MgI2 MgI 2 700(dec.)700 (dec.) MgSMgS dec.>2000dec.> 2000 SrBr2 SrBr 2 dec.dec. SrSSrS mp.>2000mp.> 2000 SrI2 SrI 2 dec.dec. SrSSrS mp.>2000mp.> 2000 InCl3 InCl 3 300(subl.)300 (subl.) In2S3 In 2 S 3 1050(mp)1050 (mp) 반응식 4분류Scheme 4 Category ZnBr2 ZnBr 2 650(bp)650 (bp) ZnSZnS 1020(dec), 1185(subl)1020 (dec), 1185 (subl) ZnCl2 ZnCl 2 732(bp)732 (bp) ZnSZnS 1020(dec), 1185(subl)1020 (dec), 1185 (subl) ZnI2 ZnI 2 624(bp)624 (bp) ZnSZnS 1020(dec), 1185(subl)1020 (dec), 1185 (subl) 반응식 5분류Scheme 5 Category NH4BrNH 4 Br 462(subl.)462 (subl.) -- -- NH4ClNH 4 Cl 340(subl.)340 (subl.) -- -- NH4FNH 4 F dec.dec. -- -- NH4INH 4 I 551(dec.)551 (dec.) -- --

이하의 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 단 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이지 이들 만으로 한정하는 것이 아니다.The present invention will be described in more detail with reference to the following examples and comparative examples. However, the examples are only for illustrating the present invention and are not limited thereto.

[실시예]EXAMPLE

실시예 1Example 1

(기상융제 2 종(BiI3, ZnI2)을 혼합 사용하여 제조한 구형 형광체)(Spherical Phosphor Prepared Using a Mixture of Two Vapor Solvents (BiI 3 , ZnI 2 ))

분말상의 ZnS(일본 Sakai사 제조) 14.6 kg에 Cu 함유량 1 중량%의 ZnS 247.5 g, Al 함유량 1 중량%의 ZnS 157.5 g, 기상융제인 BiI33.375 g, ZnI23.375 g 및 황 170 g을 가한 후, V-믹서에서 15 시간 혼합하였다.17.5 kg of ZnS (manufactured by Sakai Co., Ltd.) in powder form was added 247.5 g of ZnS with 1% by weight of Cu, 157.5 g of ZnS with 1% by weight of Al, 3.375 g of BiI 3 as a gaseous flux, 3.375 g of ZnI 2 , and 170 g of sulfur. Then, mixed for 15 hours in a V-mixer.

이 혼합물을 석영 도가니에 2/3 채우고, 이 원료 혼합물 위에 활성탄과 황의 혼합물로 나머지를 채우고 뚜껑을 덮은 후, 킬른 형태의 연속로에서 질소 분위기 하에 900 ℃로 60 분간 소성하였다.This mixture was filled with a third of a quartz crucible, the remainder was filled with a mixture of activated carbon and sulfur on the raw material mixture and covered with a lid, and then fired at 900 ° C. for 60 minutes in a kiln-type continuous furnace under a nitrogen atmosphere.

이로부터 얻은 형광체는 형태가 구형이며, 색좌표가 x=0.290, y=0.612이다. 이 형광체를 수세 및 분산시킨 후의 전자현미경 사진을 도 1에 나타내었다.The resulting phosphor is spherical in shape, with color coordinates of x = 0.290 and y = 0.612. An electron micrograph after washing and dispersing this phosphor is shown in FIG.

실시예 2Example 2

(기상융제 2 종(ZnI2, ZnCl2)을 혼합 사용하여 제조한 구형 형광체)(Spherical Phosphor Prepared Using a Mixture of Two Vapor Solvents (ZnI 2 , ZnCl 2 ))

분말상의 ZnS(일본 Sakai사 제조) 19.5 kg에 Cu 함유량 1 중량%의 ZnS 260 g, Al 함유량 1 중량%의 ZnS 200 g, 기상융제인 ZnI24.0 g, ZnCl210.0 g,및 황 400 g을 가한 후, V-믹서에서 15 시간 혼합하였다.To 19.5 kg of powdered ZnS (manufactured by Sakai Co., Ltd.), 260 g of ZnS with 1% by weight of Cu, 200 g of ZnS with 1% by weight of Al, 4.0 g of ZnI 2 as a gaseous flux, 10.0 g of ZnCl 2 , and 400 g of sulfur were added. After the addition, the mixture was mixed for 15 hours in a V-mixer.

이 혼합물을 석영 도가니에 2/3 채우고, 이 원료 혼합물 위에 활성탄과 황의 혼합물로 나머지를 채우고 뚜껑을 덮은 후, 킬른 형태의 연속로에서 질소 분위기 하에 920 ℃로 90 분간 소성하였다.This mixture was filled with a third of a quartz crucible, the remainder was filled with a mixture of activated carbon and sulfur on the raw material mixture and covered with a lid, and then fired at 920 ° C. for 90 minutes in a kiln-type continuous furnace under a nitrogen atmosphere.

이로부터 얻은 형광체는 형태가 구형이며, 색좌표가 x=0.280, y=0.611이다. 이 형광체를 수세, 분산 및 표면처리 후의 전자현미경 사진을 도 2에 나타내었다.The resulting phosphor is spherical in shape and has color coordinates of x = 0.280 and y = 0.611. The electron microscope photograph of this fluorescent substance after water washing, dispersion | distribution, and surface treatment is shown in FIG.

비교예 1Comparative Example 1

(액상융제 1 종(MgCl2)을 사용하여 제조한 판상 형광체)(Plate-shaped Phosphor Prepared Using One Liquid Membrane (MgCl 2 ))

분말상의 ZnS(일본 Sakai사 제조) 974 g에 Cu 함유량 1 중량%의 ZnS 16.0 g, Al 함유량 1 중량%의 ZnS 10.0 g, 액상융제인 MgCl215 g, 및 황 40 g을 가한 후, V-믹서에서 3 시간 혼합하였다.After adding 16.0 g of ZnS with 1% by weight of Cu, 10.0 g of ZnS with 1% by weight of Al, 15 g of MgCl 2 as a liquid flux, and 40 g of sulfur, were added to 974 g of powdered ZnS (manufactured by Sakai, Japan). Mix for 3 hours in a mixer.

이 혼합물을 석영 도가니에 2/3 채우고, 이 원료 혼합물 위에 활성탄과 황의 혼합물로 나머지를 채우고 뚜껑을 덮은 후, 로에서 질소 분위기 하에 900 ℃로 60 분간 소성하였다.This mixture was filled with a 2/3 quartz crucible, the remainder was filled with a mixture of activated carbon and sulfur on the raw material mixture and covered with a lid, and then fired at 900 ° C. for 60 minutes in a nitrogen atmosphere in a furnace.

이로부터 얻은 형광체는 형태가 판상이며, 색좌표가 x=0.287, y=0.610이다. 이 형광체를 수세한 후의 전자현미경 사진을 도 3에 나타내었다.The phosphor obtained therefrom is plate-shaped, and the color coordinates are x = 0.287 and y = 0.610. The electron microscope photograph after washing this fluorescent substance is shown in FIG.

실시예 3Example 3

(기상융제 2 종(BiI3, SbI3)을 혼합 사용하여 제조한 구형 형광체)(Spherical Phosphor Prepared Using a Mixture of Two Vapor Solvents (BiI 3 , SbI 3 ))

분말상의 ZnS(일본 Sakai사 제조) 974 g에 Cu 함유량 1 중량%의 ZnS 16.0 g, Al 함유량 1 중량%의 ZnS 10.0 g, 기상융제인 BiI30.3 g, SbI30.3 g, 및 황 40.0 g을 가한 후, V-믹서에서 3 시간 혼합하였다.To 974 g of powdered ZnS (manufactured by Sakai, Japan), 16.0 g of ZnS with 1% by weight of Cu, 10.0 g of ZnS with 1% by weight of Al, 0.3 g of BiI 3 as a vapor phase flux, 0.3 g of SbI 3 , and 40.0 g of sulfur were added. After the addition, the mixture was mixed for 3 hours in a V-mixer.

이 혼합물을 석영 도가니에 1/2 채우고, 이 원료 혼합물 위에 활성탄과 황의 혼합물로 나머지를 채우고 뚜껑을 덮은 후, 질소 분위기 하에 920 ℃로 120 분간소성하였다.The mixture was half filled in a quartz crucible, the remainder was filled with a mixture of activated carbon and sulfur on the raw material mixture, and the lid was closed, and then fired at 920 ° C. for 120 minutes under a nitrogen atmosphere.

이로부터 얻은 형광체는 형태가 구형이며, 색좌표가 x=0.286, y=0.615이다. 이 형광체를 수세한 후의 전자현미경 사진을 도 4에 나타내었다.The resulting phosphor is spherical in shape and has color coordinates of x = 0.286 and y = 0.615. The electron microscope photograph after washing this fluorescent substance is shown in FIG.

비교예 2Comparative Example 2

(기상융제 2 종(BiI3, SbI3) 및 액상융제 1 종(KI)을 혼합 사용하여 제조한 판상 형광체)(Plate-shaped phosphor prepared by mixing two kinds of vapor flux (BiI 3 , SbI 3 ) and one liquid flux (KI))

분말상의 ZnS(일본 Sakai사 제조) 974 g에 Cu 함유량 1 중량%의 ZnS 16.0 g, Al 함유량 1 중량%의 ZnS 10.0 g, 기상융제인 BiI30.3 g, SbI30.3 g, 액상융제인 KI 10 g, 및 황 40 g을 가한 후, V-믹서에서 3 시간 혼합하였다.974 g of powdered ZnS (manufactured by Sakai Co., Ltd.), 16.0 g of ZnS with 1% by weight of Cu, 10.0 g of ZnS with 1% by weight of Al, 0.3 g of BiI 3 as a gas phase flux, 0.3 g of SbI 3 , and KI 10 as a liquid flux g and 40 g of sulfur were added, followed by mixing for 3 hours in a V-mixer.

이 혼합물을 석영 도가니에 1/2 채우고, 이 원료 혼합물 위에 활성탄과 황의 혼합물로 나머지를 채우고 뚜껑을 덮은 후, 로에서 질소 분위기 하에 920 ℃로 120 분간 소성하였다.The mixture was half filled in a quartz crucible, the remainder was filled with a mixture of activated carbon and sulfur on the raw material mixture and covered with a lid, and then fired in a furnace at 920 ° C. for 120 minutes under nitrogen atmosphere.

이로부터 얻은 형광체는 형태가 판상이며, 색좌표가 x=0.289, y=0.613이다. 이 형광체를 수세한 후의 전자현미경 사진을 도 5에 나타내었다.The phosphor obtained therefrom is plate-shaped, and the color coordinates are x = 0.289 and y = 0.613. The electron micrograph after washing this fluorescent substance is shown in FIG.

실시예 4Example 4

(기상융제 3 종(ZnCl2, BiI3, 및 SrBr2·6H2O)을 혼합 사용하여 제조한 구형 형광체)(Spherical Phosphor Prepared by Mixing 3 Types of Gas Melting Agents (ZnCl 2 , BiI 3 , and SrBr 2 · 6H 2 O))

분말상의 ZnS(일본 Sakai사 제조) 970 g에 Au 함유량 1 중량%의 ZnS 5 g, Cu 함유량 1 중량%의 ZnS 15 g, Al 함유량 1 중량%의 ZnS 10.0 g, 기상융제인 ZnCl20.15 g, BiI30.15 g, SrBr2·6H2O 0.3 g, 및 황 15.0 g을 가한 후, V-믹서에서 3 시간 혼합하였다.970 g of powdered ZnS (manufactured by Sakai Co., Ltd.), 5 g of ZnS with 1% by weight of Au, 15 g of ZnS with 1% by weight of Cu, 10.0 g of ZnS with 1% by weight of Al, and 0.15 g of ZnCl 2 as a gaseous flux, 0.15 g of BiI 3 , 0.3 g of SrBr 2 .6H 2 O, and 15.0 g of sulfur were added, followed by mixing for 3 hours in a V-mixer.

이 혼합물을 석영 도가니에 2/3 채우고, 이 원료 혼합물 위에 활성탄과 황의 혼합물로 나머지를 채우고 뚜껑을 덮은 후, 질소 분위기 하에 900 ℃로 60 분간 소성하였다.The mixture was filled with a 2/3 quartz crucible, the remainder was filled with a mixture of activated carbon and sulfur on the raw material mixture, and the lid was capped, and then fired at 900 ° C. for 60 minutes under a nitrogen atmosphere.

이로부터 얻은 형광체는 형태가 구형이며, 색좌표가 x=0.299, y=0.603이다. 이 형광체를 수세한 후의 전자현미경 사진을 도 6에 나타내었다.The resulting phosphor is spherical in shape and has color coordinates of x = 0.299 and y = 0.603. The electron microscope photograph after washing this fluorescent substance is shown in FIG.

비교예 3Comparative Example 3

(기상융제 1 종(SrI2)만을 사용하여 제조한 구상 형광체)(Spherical Phosphor Prepared Using Only One Type of Gas Melting Agent (SrI 2 ))

분말상의 ZnS(일본 Sakai사 제조) 970 g에 Cu 함유량 1 중량%의 ZnS 13.0 g, Al 함유량 1 중량%의 ZnS 10.0 g, 기상융제인 SrI20.4 g, 및 황 20.0 g을 가한 후, V-믹서에서 3 시간 혼합하였다.After adding 13.0 g of ZnS with 1% by weight of Cu, 10.0 g of ZnS with 1% by weight of Al, 0.4 g of SrI 2 as a vapor phase flux, and 20.0 g of sulfur, were added to 970 g of powdered ZnS (manufactured by Sakai, Japan). Mix for 3 hours in a mixer.

이 혼합물을 석영 도가니에 1/2 채우고, 이 원료 혼합물 위에 활성탄과 황의 혼합물로 나머지를 채우고 뚜껑을 덮은 후, 석영 튜브로에서 질소 분위기 하에 15 ℃/분의 승온속도로 승온하고, 840 ℃로 60 분간 소성하였다.The mixture was half filled in a quartz crucible, and the rest was filled with a mixture of activated carbon and sulfur on the raw material mixture, and then capped. Then, the temperature was raised in a quartz tube furnace under a nitrogen atmosphere at a temperature increase rate of 15 ° C./min, and 60 to 840 ° C. It was baked for a minute.

이로부터 얻은 형광체는 형태가 구형이나 불균일한 입도를 가지며, 색좌표가 x=0.290, y=0.613이다.The resulting phosphor has a spherical shape but a non-uniform particle size and a color coordinate of x = 0.290 and y = 0.613.

이 형광체를 수세한 후의 전자현미경 사진을 도 7에 나타내었다.The electron microscope photograph after washing this fluorescent substance is shown in FIG.

본 발명의 방법으로 제조되는 구형 녹색 형광체는 수세, 안료부착, 표면처리등의 공정을 거쳐서 최종품인 형광체 분말로 제조되며, 이를 다른 조성과 함께 혼합하여 형광막 형성을 위한 조성물로 제조하여 음극선관, 평판 디스플레이 패널 등(TV CPT(color picture tube), 컴퓨터 모니터 CDT(color display tube), thin CRT, FED 등)에 형광막을 형성하여 적용한다.The spherical green phosphor prepared by the method of the present invention is manufactured into a phosphor powder as a final product through a process such as washing with water, attaching a pigment, and surface treatment, and mixing it with other compositions to prepare a composition for forming a fluorescent film and thus forming a cathode ray tube. And a fluorescent film on a flat panel display panel (TV CPT (color picture tube), computer monitor CDT (color display tube), thin CRT, FED, etc.).

본 발명의 제조방법에 의해 제조되는 황화아연을 모체로 하는 구형 녹색 형광체는 음극선관을 비롯한 평판디스플레이 형광막의 충전성을 개선시켜 휘도 향상을 이룰 수 있다.The spherical green phosphors based on zinc sulfide produced by the production method of the present invention can improve luminance by improving the fillability of a flat panel display fluorescent film including a cathode ray tube.

Claims (7)

고상 합성법에 의해 황화아연을 모체로하는 구형 녹색 형광체를 제조하는 방법에 있어서,In the method for producing spherical green phosphors based on zinc sulfide by solid phase synthesis, a) ⅰ) 황화아연;a) iii) zinc sulfide; ⅱ) 활성화제로 Cu 함유 화합물, 또는 Au 함유 화합물,Ii) Cu-containing compound, or Au-containing compound as activator, ⅲ) 조활성화제로 Al 함유 화합물;Iii) Al-containing compounds as co-activators; ⅳ) 황; 및Viii) sulfur; And ⅴ) 2 종 이상의 할로겐 함유 기상 융제Iii) two or more halogen-containing gas phase fluxes 를 혼합하는 단계; 및Mixing; And b) 상기 a)단계에서 얻어진 혼합물을 황, 및 활성탄의 혼합물과 함께 환원b) reducing the mixture obtained in step a) together with a mixture of sulfur and activated carbon 분위기 하에서 800 내지 1050 ℃의 온도로 소성하는 단계Firing at a temperature of 800 to 1050 ° C. under an atmosphere 를 포함하는 황화아연계 구형 녹색 형광체의 제조방법.Method for producing a zinc sulfide-based spherical green phosphor comprising a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 a)단계 ⅴ)의 기상 융제가 BiCl3, BiBr3, BiI3, CaBr2, SbF3, SbCl3, SbBr3, SbI3, SnCl3, SnCl4, SnBr2, SnBr4, SnI2, SnI4, AlCl3, AlBr3, AlI3, CuF2, CuCl2, GaF3, GaCl3, GaBr3, GaI3, MgI2, SrBr2, SrI2, InCl3, ZnCl2, ZnBr2, ZnCl2, NH4Cl, NH4Br, 및 NH4I로 이루어진 군으로부터 선택되는 황화아연계 구형 녹색 형광체의 제조방법.Gas phase flux of step a) i) is BiCl 3 , BiBr 3 , BiI 3 , CaBr 2 , SbF 3 , SbCl 3 , SbBr 3 , SbI 3 , SnCl 3 , SnCl 4 , SnBr 2 , SnBr 4 , SnI 2 , SnI 4 , AlCl 3 , AlBr 3 , AlI 3 , CuF 2 , CuCl 2 , GaF 3 , GaCl 3 , GaBr 3 , GaI 3 , MgI 2 , SrBr 2 , SrI 2 , InCl 3 , ZnCl 2 , ZnBr 2 , ZnCl 2 , A method for producing a zinc sulfide-based spherical green phosphor selected from the group consisting of NH 4 Cl, NH 4 Br, and NH 4 I. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 a)단계 ⅴ)의 기상 융제는 각각의 비등점, 분해점, 또는 승화점이 반응소성온도 이하이며, 그 차이가 80 ℃ 이상인 황화아연계 구형 녹색 형광체의 제조방법.The gas phase flux of step a) iii) has a boiling point, a decomposition point, or a sublimation point below the reaction firing temperature, and the difference is 80 ° C. or more. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 a)단계 혼합물이 ⅴ)의 기상 융제를 0.01 내지 0.3 중량% 포함하는 황화아연계 구형 녹색 형광체의 제조방법.The method of manufacturing a zinc sulfide-based spherical green phosphor of step a) comprises 0.01 to 0.3% by weight of a gas phase flux of i). 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 b)단계의 환원 분위기는 질소 분위기, 또는 수소 분위기인 황화아연계 구형 녹색 형광체의 제조방법Reducing atmosphere of step b) is a nitrogen atmosphere, or hydrogen atmosphere of a zinc sulfide-based spherical green phosphor manufacturing method 제 1 항 기재의 제조방법으로 제조되는 황화아연계 구형 녹색 형광체.Zinc sulfide-based spherical green phosphor prepared by the production method of claim 1. 제 1 항 기재의 제조방법으로 제조되는 황화아연계 구형 녹색 형광체의 형광막을 사용하는 음극선관, 또는 평판 디스플레이 패널.A cathode ray tube or a flat panel display panel using a fluorescent film of a zinc sulfide-based spherical green phosphor prepared by the method according to claim 1.
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KR100474834B1 (en) * 2000-05-10 2005-03-08 삼성에스디아이 주식회사 Method for preparing low voltage sulfide phosphors
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