KR20060013116A - 적색형광체 및 그 제조방법 - Google Patents

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강윤찬
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Abstract

본 발명은, 장파장 UV 여기광원에 의한 발광효율이 우수하며, 작고 고른 입자 크기를 가질 수 있는 적색형광체를 제공한다. 본 발명은 또한, 장파장 UV 여기광원에 의한 발광효율이 우수하며, 작고 고른 입자 크기를 가질 수 있는 적색형광체의 제조방법을 제공한다. 본 발명에서 제공하는 적색형광체는, (Li(2-z)-xMx)(AO4)y:Euz,Smq 로 표시되는 화합물; 및 융제(flux)를 포함하는데, 이때, M은 K, Mg, Na, Ca, Sr 또는 Ba 이고, A는 Mo 또는 W 이며, 0≤x≤2, 0.5≤y≤5, 0.01≤z≤1.5, 0.001≤q≤1.0 이다.

Description

적색형광체 및 그 제조방법 {Red phosphor and method for preparing the same}
도 1은 본 발명의 또 다른 실시예에서 제조된 적색형광체의 주사전자현미경 사진이다.
도 2는 비교예에서 제조된 적색형광체의 주사전자현미경 사진이다.
도 3는 본 발명의 일부 실시예의 적색형광체에 대한 "효과적인 여기광원 결정"관련 분석결과이다.
도 4은 본 발명의 일부 실시예의 적색형광체에 대한 "방출 광선의 주된 파장 결정"관련 분석결과이다.
도 5는, 제조단계에서의 융제의 첨가량에 따른 적색형광체의 발광세기의 변화를 나타낸 그래프이다.
본 발명은 적색형광체 및 그 제조방법에 관한 것이다.
적색형광체는, 예를 들면, LED(light emitting diode), LCD(liquid crystal display) 등과 같은 다양한 램프 또는 디스플레이를 위한 가시광선-발광체 (visible-light emitting material)로서 사용되고 있다.
예를 들면, 백색 LED는 적색 다이오드, 녹색 다이오드 및 청색 다이오드를 조합하므로써 제조되어 왔다. 적색 다이오드에는 적색 형광체가 사용된다. 그러나, 적색 다이오드, 녹색 다이오드 및 청색 다이오드를 조합하여 제조된 백색 LED의 제조비용은 비싸다. 게다가, 그러한 백색 LED는, 매우 복잡한 구동회로를 구비하여야 하므로, 매우 큰 제품크기를 갖는다.
또 다른 방식의 백색 LED에 있어서는, 여기광원으로서 UV LED를 사용하고, 가시광선 발광체로서 적색형광체, 녹색형광체 및 청색형광체의 혼합물을 사용한다. 이러한 백색 LED에서, 여기광원으로서 약 410 nm 와 같은 장파장 UV가 주로 사용된다. 그리하여, 이러한 백색 LED에서 사용되는 형광체에 대해서는, 그러한 장파장 UV 여기광원에 의한 가시광선 발광효율이 우수할 것이 요구된다.
이러한 백색 LED를 위하여, 많은 적색형광체, 녹색형광체 및 청색형광체가 개발되었다. 그러나, 적색형광체의 휘도는, 녹색형광체 및 청색형광체에 비하여, 낮다. 그리하여, 백색 LED 제조시, 청색형광체 및 녹색형광체의 함량 보다 더 많은 함량의 적색형광체를 사용하여야 한다.
현재 알려져 있는 장파장 UV용 적색형광체의 예로서는, 3.5MgO0.5MgF2GeO2:Mn, K5Eu(WO4)6.25 등이 있다 [미국특허 제6,589,450호, 대한민국공개특허공보 2003-0033864호]. 그러나 알려진 바에 의하면, 이들은 만족스럽지 못한 발광휘도를 가지고 있으며, 약 400 nm 이상의 여기광원에 의한 이들의 발광효율 역시 매우 낮다.
또한, 적색형광체의 입자 크기의 균일성은 일반적으로, 녹색형광체 및 청색형광체에 비하여, 우수하지 못하다. 게다가, 적색형광체의 입자 크기는, 녹색형광체 및 청색형광체에 비하여, 크다. 형광체의 입자 크기가 크거나 균일하지 않으면, LED 제조공정에 사용되는 형광체 도포용 노즐이 막히게 된다는 심각한 문제점을 야기시킨다. 통상적으로, 형광체 분말은 약 20㎛ 이하의 균일한 입자 크기를 갖는 것이 바람직한 것으로 알려져 있다.
또한, 이러한 장파장 UV에 효율이 좋은 형광물질은 능동 발광형 액정 디스플레이 개발에 있어서도 매우 중요하다. 능동 발광형 액정 디스플레이란 배명 광원에서 조사되는 빛이 편광자를 거쳐 액정층을 통과하게 되어 있고, 상기 액정층은 자신의 배향성을 통해 상기 배면광을 통과시키거나 통과되지 않게 차단하여 주는 작용을 함으로써 상기 배면광이 정해진 표시 형태를 이루게 되는 것이며, 이렇게 액정층을 통과한 배면광은 대응하는 형광체를 여기 발광시킴에 따라 전면유리를 통해 화상을 구현하는 구성으로 되어 있다. 이러한 능동 발광형 액정 디스플레이소자는 기존의 칼라 액정 디스플레이 소자에 비해 구조가 간단하고 제조하기 용이한 이점이 있으나, 사용되는 형광체 중에서 적색 형광체의 발광 휘도가 낮기 때문에 아직 실용성이 없는 것으로 평가되고 있다. 특히, 상기 능동 발광형 액정 디스플레이 소자는 액정의 보호를 위해 390nm 이상의 장파장 UV를 후면광원으로 사용해야 하는데, 이 후면광원으로서 가장 유력한 후보가 390nm 이상의 파장을 가지는 UV LED 이다. 따라서 이와 같은 장파장 UV에 효율이 좋은 적색 형광물질의 개발은 적색 및 백색 LED 개발에서와 마찬가지로 능동 발광형 액정 디스플레이 소자의 개발에 있어서도 매우 중요하다.
본 발명은, 장파장 UV 여기광원에 의한 발광효율이 우수하며, 작고 고른 입자 크기를 가질 수 있는 적색형광체를 제공한다.
본 발명은 또한, 장파장 UV 여기광원에 의한 발광효율이 우수하며, 작고 고른 입자 크기를 가질 수 있는 적색형광체의 제조방법을 제공한다.
본 발명에서 제공하는 적색형광체는, (Li(2-z)- xMx)(AO4) y:Euz,Smq 로 표시되는 화합물; 및 융제(flux)를 포함하는데, 이때, M은 K, Mg, Na, Ca, Sr 또는 Ba 이고, A는 Mo 또는 W 이며, 0≤x≤2, 0.5≤y≤5, 0.01≤z≤1.5, 0.001≤q≤1.0 이다.
본 발명에서 제공하는 적색형광체의 일 구현예는 화학식 1의 화합물; 및 융제를 포함한다.
[화학식 1]
(Li(2-z))(AO4)y:Euz,Smq
화학식 1에서, A는 Mo 또는 W 이며, 0.5≤y≤5, 0.01≤z≤1.5, 0.001≤q≤1.0 이다.
본 발명에서 제공하는 적색형광체의 또 다른 구현예는 화학식 2의 화합물; 및 융제를 포함한다.
[화학식 2]
(Li(2-z)- xMx)(AO4)y:Euz,Smq
화학식 2에서, M은 K, Mg, Na, Ca, Sr 또는 Ba 이고, A는 Mo 또는 W 이며, x+z<2, 0<x≤2, 0.5≤y≤5, 0.01≤z≤1.5, 0.001≤q≤1.0 이다.
본 발명에서 제공하는 적색형광체의 또 다른 구현예는, 화학식 3의 화합물; 및 융제를 포함한다.
[화학식 3]
(Mx)(AO4)y:Euz,Smq
화학식 3에서, M은 K, Mg, Na, Ca, Sr 또는 Ba 이고, A는 Mo 또는 W 이며, 0<x≤2, 0.5≤y≤5, 0.01≤z≤1.5, 0.001≤q≤1.0 이다.
본 발명에서 제공하는 적색형광체 제조방법의 일 구현예는,
리튬-함유 화합물, A-함유 화합물, 유로퓸-함유 화합물, 사마륨-함유 화합물 및 융제를 휘발성 극성 용매에 분산시켜 슬러리를 얻는 단계;
상기 슬러리를 약 600 내지 약 1400 ℃에서 소성하는 단계를 포함한다.
이때, A는 Mo 또는 W 이다.
본 발명에서 제공하는 적색형광체의 제조방법의 또 다른 구현예는,
리튬-함유 화합물, M-함유 화합물, A-함유 화합물, 유로퓸-함유 화합물, 사마륨-함유 화합물 및 융제를 휘발성 극성 용매에 분산시켜 슬러리를 얻는 단계;
상기 슬러리를 약 600 내지 약 1400 ℃에서 소성하는 단계를 포함한다.
이때, M은 K, Mg, Na, Ca, Sr 또는 Ba 이고, A는 Mo 또는 W 이다.
본 발명에서 제공하는 적색형광체의 제조방법의 또 다른 구현예는,
M-함유 화합물, A-함유 화합물, 유로퓸-함유 화합물, 사마륨-함유 화합물 및 융제를 휘발성 극성 용매에 분산시켜 슬러리를 얻는 단계;
상기 슬러리를 약 600 내지 약 1400 ℃에서 소성하는 단계를 포함한다.
이때, M은 K, Mg, Na, Ca, Sr 또는 Ba 이고, A는 Mo 또는 W 이다.
이하에서는, 화학식 1의 화합물; 및 융제를 포함하는, 본 발명의 적색형광체를 상세히 설명한다.
[화학식 1]
(Li(2-z))(AO4)y:Euz,Smq
화학식 1에서, A는 Mo 또는 W 이며, 0.5≤y≤5, 0.01≤z≤1.5, 0.001≤q≤1.0 이다.
이 구현예의 적색형광체에는 화학식 1의 화합물과 융제가 공존한다. 화학식 1의 화합물은 장파장 UV에 의하여 여기되어 적색광을 효과적으로 방출하는 역할을 한다. 융제는, 제조과정에서 화학식 1의 화합물이 고른 입자 입자크기를 갖도록 유도하는 역할을 하며, 제조과정 후에도 본 발명의 적색형광체 속에 잔류한다. 따라 서, 본 발명의 적색형광체에서의 융제의 존재는, 본 발명의 적색형광체가, 고른 입자크기를 갖는 화학식 1의 화합물을 갖고 있음을 나타내는 표식의 역할을 할 수도 있다.
이 구현예의 적색형광체 중의 융제의 양이 너무 크면 발광세기가 줄어들 수 있고, 너무 작으면 형광체 크기의 균일도 향상 효과가 나타나지 않을 수 있다. 전형적으로는, 이 구현예의 적색형광체 중의 융제의 함량은 약 0.001 내지 약 20 중량% 일 수 있다. 바람직하게는, 이 구현예의 적색형광체 중의 융제의 함량은 약 10 내지 약 15 중량% 일 수 있다.
상기 융제로서는 예를 들면, 붕소-함유 화합물이 사용될 수 있다. 붕소-함유 화합물의 구체적인 예로서는 B2O3, H3BO3, 등이 있다.
이 구현예의 적색형광체에 있어서, 화학식 1의 화합물은 작고 균일한 입자크기를 갖는 분말의 형태로 존재한다. 융제는 상기 분말의 입자에 함유되어 있다. 상기 분말에 존재하는 화학식 1의 화합물의 입자는, 예를 들면, 약 3 내지 약 20 ㎛ 범위의 입자크기를 가질 수 있다. 이러한 작고 고른 입자크기는, 결국, 융제의 존재에 의하여 달성될 수 있는 것이다.
화학식 1의 화합물에 있어서, A는 Mo 또는 W 일 수 있다. 화학식 1의 화합물에 있어서, 리튬 몰리브데늄 모이어티 또는 리튬 텅스텐 모이어티는 모체의 역할을 하고, 유로퓸 모이어티는 적색 에너지 준위를 만드는 활성제의 역할을 하고, 산화사마륨 모이어티는 부활제의 역할을 한다. 화학식 1의 화합물은, 약 400 nm 근처의 파장을 갖는 장파장의 UV에 의하여 효과적으로 여기되어 높은 강도의 적색 가시광선을 발광한다.
따라서, 이 구현예의 적색형광체는 향상된 휘도의 적색 가시광선을 효과적으로 방출할 수 있으며, 또한, 작고 고른 입자크기를 가질 수 있다.
이하에서는, 화학식 2의 화합물; 및 융제를 포함하는, 본 발명의 적색형광체를 상세히 설명한다.
[화학식 2]
(Li(2-z)- xMx)(AO4)y:Euz,Smq
화학식 2에서, M은 K, Mg, Na, Ca, Sr 또는 Ba 이고, A는 Mo 또는 W 이며, x+z<2, 0<x≤2 (더욱 바람직하게는, 0.5<x≤2), 0.5≤y≤5, 0.01≤z≤1.5, 0.001≤q≤1.0 이다.
이 구현예의 적색형광체에는 화학식 2의 화합물과 융제가 공존한다. 화학식 2의 화합물은 장파장 UV에 의하여 여기되어 적색광을 효과적으로 방출하는 역할을 한다. 융제는, 제조과정에서 화학식 2의 화합물이 고른 입자 입자크기를 갖도록 유도하는 역할을 하며, 제조과정 후에도 본 발명의 적색형광체 속에 잔류한다. 따라서, 본 발명의 적색형광체에서의 융제의 존재는, 본 발명의 적색형광체가, 고른 입자크기를 갖는 화학식 2의 화합물을 갖고 있음을 나타내는 표식의 역할을 할 수도 있다.
이 구현예의 적색형광체 중의 융제의 양이 너무 크면 발광세기가 줄어드는 문제가 생길 수 있고, 너무 작으면 형광체 크기의 균일도 효과가 나타나지 않는다. 전형적으로는, 이 구현예의 적색형광체 중의 융제의 함량은 약 0.001 내지 약 20 중량% 일 수 있다. 바람직하게는, 이 구현예의 적색형광체 중의 융제의 함량은 약 10 내지 약 15 중량% 일 수 있다.
상기 융제로서는 예를 들면, 붕소-함유 화합물이 사용될 수 있다. 붕소-함유 화합물의 구체적인 예로서는 B2O3, H3BO3, 등이 있다.
이 구현예의 적색형광체에 있어서, 화학식 2의 화합물은 작고 균일한 입자크기를 갖는 분말의 형태로 존재한다. 융제는 상기 분말의 입자에 함유되어 있다. 상기 분말에 존재하는 화학식 1의 화합물의 입자는, 예를 들면, 약 3 내지 약 20 ㎛ 범위의 입자크기를 가질 수 있다. 이러한 작고 고른 입자크기는, 결국, 융제의 존재에 의하여 달성될 수 있는 것이다.
화학식 2의 화합물에 있어서, A는 Mo 또는 W 일 수 있다. 화학식 2의 화합물에 있어서, 리튬 몰리브데늄 모이어티 또는 리튬 텅스텐 모이어티는 모체의 역할을 하고, 유로퓸 모이어티는 적색 에너지 준위를 만드는 활성제의 역할을 하고, 산화사마륨 모이어티는 부활제의 역할을 한다. 화학식 2의 화합물에 있어서, M은 K, Mg, Na, Ca, Sr 또는 Ba 이다. 이러한 금속성분의 함유에 따라, 상기 모체의 조성변화가 야기되고, 그에 따라, 화학식 2의 발광특성은 변화를 겪을 수 있지만, 장파장의 UV에 의하여 효과적으로 여기되어 높은 강도의 적색 가시광선을 발광할 수 있다는 점에는 변함이 없다.
따라서, 이 구현예의 적색형광체는 향상된 휘도의 적색 가시광선을 효과적으로 방출할 수 있으며, 또한, 작고 고른 입자크기를 가질 수 있다.
이하에서는, 화학식 3의 화합물; 및 융제를 포함하는, 본 발명의 적색형광체를 상세히 설명한다.
[화학식 3]
(Mx)(AO4)y:Euz,Smq
화학식 3에서, M은 K, Mg, Na, Ca, Sr 또는 Ba 이고, A는 Mo 또는 W 이며, 0<x≤2 (더욱 바람직하게는 0.5<x≤2), 0.5≤y≤5, 0.01≤z≤1.5, 0.001≤q≤1.0 이다.
이 구현예의 적색형광체에는 화학식 3의 화합물과 융제가 공존한다. 화학식 3의 화합물은 장파장 UV에 의하여 여기되어 적색광을 효과적으로 방출하는 역할을 한다. 융제는, 제조과정에서 화학식 3의 화합물이 고른 입자 입자크기를 갖도록 유도하는 역할을 하며, 제조과정 후에도 본 발명의 적색형광체 속에 잔류한다. 따라서, 본 발명의 적색형광체에서의 융제의 존재는, 본 발명의 적색형광체가, 고른 입자크기를 갖는 화학식 3의 화합물을 갖고 있음을 나타내는 표식의 역할을 할 수도 있다.
이 구현예의 적색형광체 중의 융제의 양이 너무 크면 발광세기가 줄어드는 문제가 생길 수 있고, 너무 작으면 형광체 크기의 균일도 효과가 나타나지 않는다. 전형적으로는, 이 구현예의 적색형광체 중의 융제의 함량은 약 0.001 내지 약 20 중량% 일 수 있다. 바람직하게는, 이 구현예의 적색형광체 중의 융제의 함량은 약 10 내지 약 15 중량% 일 수 있다.
상기 융제로서는 예를 들면, 붕소-함유 화합물이 사용될 수 있다. 붕소-함유 화합물의 구체적인 예로서는 B2O3, H3BO3, 등이 있다.
이 구현예의 적색형광체에 있어서, 화학식 3의 화합물은 작고 균일한 입자크기를 갖는 분말의 형태로 존재한다. 융제는 상기 분말의 입자에 함유되어 있다. 상기 분말에 존재하는 화학식 3의 화합물의 입자는, 예를 들면, 약 3 내지 약 20 ㎛ 범위의 입자크기를 가질 수 있다. 이러한 작고 고른 입자크기는, 결국, 융제의 존재에 의하여 달성될 수 있는 것이다.
화학식 3의 화합물에 있어서, A는 Mo 또는 W 일 수 있다. 화학식 3의 화합물에 있어서, M-몰리브데늄 모이어티 또는 M-텅스텐 모이어티는 모체의 역할을 하고, 유로퓸 모이어티는 적색 에너지 준위를 만드는 활성제의 역할을 하고, 산화사마륨 모이어티는 부활제의 역할을 한다. 화학식 3의 화합물에 있어서, M은 K, Mg, Na, Ca, Sr 또는 Ba 이다. 이러한 금속성분의 함유에 따라, 상기 모체의 조성변화가 야기되고, 그에 따라, 화학식 3의 발광특성은 변화를 겪을 수 있지만, 장파장의 UV에 의하여 효과적으로 여기되어 높은 강도의 적색 가시광선을 발광할 수 있다는 점에는 변함이 없다.
따라서, 이 구현예의 적색형광체는 향상된 휘도의 적색 가시광선을 효과적으로 방출할 수 있으며, 또한, 작고 고른 입자크기를 가질 수 있다.
본 발명에 따른 적색형광체는, 예를 들면, 고상법, 액상법, 또는 기상법으로 제조될 수 있다.
이하에서는, 고상법을 이용한 적색형광체 제조방법의 구현예를 상세히 설명한다.
고상법을 이용한 적색형광체 제조방법의 일 구현예는,
리튬-함유 화합물, A-함유 화합물, 유로퓸-함유 화합물, 사마륨-함유 화합물 및 융제를 휘발성 극성 용매에 분산시켜 슬러리를 얻는 단계;
상기 슬러리를 약 600 내지 약 1400 ℃에서 소성하는 단계를 포함한다.
이때, A는 Mo 또는 W 이다.
리튬-함유 화합물로서는, 예를 들면, 리튬-함유 산화물, 리튬-함유 탄산염, 리튬-함유 염화물, 리튬-함유 수산화물, 리튬-함유 황산염, 리튬-함유 불화물, 리튬-함유 질산염, 리튬-함유 초산염, 이들의 혼합물 등이 사용될 수 있다. 리튬-함유 화합물의 더욱 구체적인 예로서는, Li2CO3, 등이 있다.
A-함유 화합물로서는, Mo-함유 화합물, W-함유 화합물, Mo-W-함유 화합물, 이들의 혼합물 등이 사용될 수 있다. Mo-함유 화합물로서는, 예를 들면, Mo-함유 산화물, Mo-함유 탄산염, Mo-함유 염화물, Mo-함유 수산화물, Mo-함유 황산염, Mo-함유 불화물, Mo-함유 질산염, Mo-함유 초산염, 이들의 혼합물 등이 사용될 수 있다. Mo-함유 화합물의 더욱 구체적인 예로서는, MoO3, 등이 있다. W-함유 화합물로서는, 예를 들면, W-함유 산화물, W-함유 탄산염, W-함유 염화물, W-함유 수산화 물, W-함유 황산염, W-함유 불화물, W-함유 질산염, W-함유 초산염, 이들의 혼합물 등이 사용될 수 있다. W-함유 화합물의 더욱 구체적인 예로서는, WO3, 등이 있다.
유로퓸-함유 화합물로서는, 예를 들면, 유로퓸-함유 산화물, 유로퓸-함유 탄산염, 유로퓸-함유 염화물, 유로퓸-함유 수산화물, 유로퓸-함유 황산염, 유로퓸-함유 불화물, 유로퓸-함유 질산염, 유로퓸-함유 초산염, 이들의 혼합물 등이 사용될 수 있다. 유로퓸-함유 화합물의 더욱 구체적인 예로서는, Eu2O3, 등이 있다.
사마륨-함유 화합물로서는, 예를 들면, 사마륨-함유 산화물, 사마륨-함유 탄산염, 사마륨-함유 염화물, 사마륨-함유 수산화물, 사마륨-함유 황산염, 사마륨-함유 불화물, 사마륨-함유 질산염, 사마륨-함유 초산염, 이들의 혼합물 등이 사용될 수 있다. 사마륨-함유 화합물의 더욱 구체적인 예로서는, Sm2O3, 등이 있다.
융제로서는, 예를 들면, 붕소-함유 화합물이 사용될 수 있다. 융제의 구체적인 예로서는, B2O3, H3BO3, 이들의 혼합물 등이 있다.
휘발성 극성 용매로서는, 예를 들면, 아세톤, 등이 사용될 수 있다.
이 구현예의 방법에서는, 먼저, 리튬-함유 화합물, A-함유 화합물, 유로퓸-함유 화합물, 사마륨-함유 화합물 및 융제를 휘발성 극성 용매에 분산시키므로써 슬러리를 얻는다.
이 슬러리에 포함되는, 리튬-함유 화합물, A-함유 화합물, 유로퓸-함유 화합물 및 사마륨-함유 화합물의 상대적인 함량은, 얻고자 하는 화학식 1의 화합물의 조성비에 따라 선택될 수 있다.
이 구현예의 다음 단계에서는, 상기 슬러리를 소성시킨다. 이 소성 단계에서, 휘발성 극성 용매는 상기 슬러리로부터 제거되고, 리튬-함유 화합물, A-함유 화합물, 유로퓸-함유 화합물 및 사마륨-함유 화합물은 화학식 1의 화합물로 전환된다. 이렇게 생성된 화학식 1의 화합물은 입자의 형태를 갖는다. 융제는, 입자의 형태로 생성되는 화학식 1의 화합물이 작고 균일한 입자크기를 갖도록 유도하는 역할을 한다. 이러한 융제의 도움으로, 생성된 화학식 1의 화합물은, 예를 들면, 약 20 ㎛ 이하의 입자 크기를 가질 수 있다. 입자크기가 균일하다는 것은, 예를 들면, 약 20 ㎛ 이상의 입자크기를 갖는 커다란 입자가 실질적으로 거의 생성되지 않는다는 것을 의미한다.
이 구현예의 방법을 통하여 제조된 적색형광체는, 작고 균일한 입자크기를 갖는 화학식 1의 화합물과 융제 입자를 포함하게 된다. 이렇게 제조된 적색형광체 중에 융제가 잔류하더라도, 이 적색형광체의 발광 특성에 악영향을 미치지 않는다.
상기 소성 단계의 온도가 너무 낮으면, 화학식 1의 화합물의 결정이 잘 형성되지 않을 수 있다. 상기 소성 단계의 온도가 너무 높으면, 화학식 1의 화합물이 용융되어 발광강도가 저하될 수 있고, 제조된 적색형광체가 원하지 않는 물성을 갖게 될 수 있다. 따라서, 상기 소성 단계의 온도는 약 600 내지 약 1400 ℃ 인 것이 바람직하다.
상기 소성 단계는 원료물질의 특성에 따라, 산화분위기 또는 환원분위기에서 수행될 수 있다.
상기 소성단계의 열처리 시간은 1 내지 10시간인 것이 바람직한데, 1시간 미 만이면 충분한 결정을 얻을 수 없고, 10시간을 초과하게 되면 분말의 조대화가 이루어지고 발광세기가 감소하는 문제점이 있기 때문에 바람직하지 않다.
이 구현예의 방법은, 세척 단계를 더 포함할 수 있다. 세척 단계는 화학식 1의 화합물과 융제를 포함하는 적색형광체로부터 융제를 제거하는 단계이다. 이러한 세척 단계에서는 융제를 용해시킬 수 있는 세척액을 사용한다. 세척액으로서는, 예를 들면, 물이 사용될 수 있다. 세척 단계를 통하여, 적색형광체 중의 융제의 함량을 낮출 수 있다. 본 발명의 적색형광체의 발광 특성은 화학식 1의 화합물에 의하여 결정되기 때문에, 상기 적색형광체로부터 융제를 제거하더라도, 상기 적색형광체의 발광 특성은 악영향을 받지 않는다.
이 구현예의 방법은, 상기 소성 단계 전에, 상기 슬러리로 부터 휘발성 극성 용매를 미리 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이러한 슬러리의 사전 건조 단계는 약 40 내지 약 150 ℃ 일 수 있다.
본 발명에서 제공하는 적색형광체의 제조방법의 또 다른 구현예는,
리튬-함유 화합물, M-함유 화합물, A-함유 화합물, 유로퓸-함유 화합물, 사마륨-함유 화합물 및 융제를 휘발성 극성 용매에 분산시켜 슬러리를 얻는 단계;
상기 슬러리를 약 600 내지 약 1400 ℃에서 소성하는 단계를 포함한다.
이때, M은 K, Mg, Na, Ca, Sr 및 Ba 중에서 선택되는 적어도 하나 이상이다. A는 Mo 또는 W 이다.
리튬-함유 화합물로서는, 예를 들면, 리튬-함유 산화물, 리튬-함유 탄산염, 리튬-함유 염화물, 리튬-함유 수산화물, 리튬-함유 황산염, 리튬-함유 불화물, 리 튬-함유 질산염, 리튬-함유 초산염, 이들의 혼합물 등이 사용될 수 있다. 리튬-함유 화합물의 더욱 구체적인 예로서는, Li2CO3, 등이 있다.
M-함유 화합물로서는, K-함유 화합물; Mg-함유 화합물; Na-함유 화합물; Ca-함유 화합물; Sr-함유 화합물; Ba-함유 화합물; K, Mg, Na, Ca, Sr 및 Ba 중에서 선택되는 적어도 둘을 함유하는 화합물; 이들의 혼합물 등이 사용될 수 있다. K-함유 화합물로서는, 예를 들면, K-함유 산화물, K-함유 탄산염, K-함유 염화물, K-함유 수산화물, K-함유 황산염, K-함유 불화물, K-함유 질산염, K-함유 초산염, 이들의 혼합물 등이 사용될 수 있다. Mg-함유 화합물로서는, 예를 들면, Mg-함유 산화물, Mg-함유 탄산염, Mg-함유 염화물, Mg-함유 수산화물, Mg-함유 황산염, Mg-함유 불화물, Mg-함유 질산염, Mg-함유 초산염, 이들의 혼합물 등이 사용될 수 있다. Na-함유 화합물로서는, 예를 들면, Na-함유 산화물, Na-함유 탄산염, Na-함유 염화물, Na-함유 수산화물, Na-함유 황산염, Na-함유 불화물, Na-함유 질산염, Na-함유 초산염, 이들의 혼합물 등이 사용될 수 있다. Ca-함유 화합물로서는, 예를 들면, Ca-함유 산화물, Ca-함유 탄산염, Ca-함유 염화물, Ca-함유 수산화물, Ca-함유 황산염, Ca-함유 불화물, Ca-함유 질산염, Ca-함유 초산염, 이들의 혼합물 등이 사용될 수 있다. Sr-함유 화합물로서는, 예를 들면, Sr-함유 산화물, Sr-함유 탄산염, Sr-함유 염화물, Sr-함유 수산화물, Sr-함유 황산염, Sr-함유 불화물, Sr-함유 질산염, Sr-함유 초산염, 이들의 혼합물 등이 사용될 수 있다. Ba-함유 화합물로서는, 예를 들면, Ba-함유 산화물, Ba-함유 탄산염, Ba-함유 염화물, Ba-함유 수산화 물, Ba-함유 황산염, Ba-함유 불화물, Ba-함유 질산염, Ba-함유 초산염, 이들의 혼합물 등이 사용될 수 있다.
A-함유 화합물로서는, Mo-함유 화합물, W-함유 화합물, Mo-W-함유 화합물, 이들의 혼합물 등이 사용될 수 있다. Mo-함유 화합물로서는, 예를 들면, Mo-함유 산화물, Mo-함유 탄산염, Mo-함유 염화물, Mo-함유 수산화물, Mo-함유 황산염, Mo-함유 불화물, Mo-함유 질산염, Mo-함유 초산염, 이들의 혼합물 등이 사용될 수 있다. Mo-함유 화합물의 더욱 구체적인 예로서는, MoO3, 등이 있다. W-함유 화합물로서는, 예를 들면, W-함유 산화물, W-함유 탄산염, W-함유 염화물, W-함유 수산화물, W-함유 황산염, W-함유 불화물, W-함유 질산염, W-함유 초산염, 이들의 혼합물 등이 사용될 수 있다. W-함유 화합물의 더욱 구체적인 예로서는, WO3, 등이 있다.
유로퓸-함유 화합물로서는, 예를 들면, 유로퓸-함유 산화물, 유로퓸-함유 탄산염, 유로퓸-함유 염화물, 유로퓸-함유 수산화물, 유로퓸-함유 황산염, 유로퓸-함유 불화물, 유로퓸-함유 질산염, 유로퓸-함유 초산염, 이들의 혼합물 등이 사용될 수 있다. 유로퓸-함유 화합물의 더욱 구체적인 예로서는, Eu2O3, 등이 있다.
사마륨-함유 화합물로서는, 예를 들면, 사마륨-함유 산화물, 사마륨-함유 탄산염, 사마륨-함유 염화물, 사마륨-함유 수산화물, 사마륨-함유 황산염, 사마륨-함유 불화물, 사마륨-함유 질산염, 사마륨-함유 초산염, 이들의 혼합물 등이 사용될 수 있다. 사마륨-함유 화합물의 더욱 구체적인 예로서는, Sm2O3, 등이 있다.
융제로서는, 예를 들면, 붕소-함유 화합물이 사용될 수 있다. 융제의 구체적 인 예로서는, B2O3, H3BO3, 이들의 혼합물 등이 있다.
휘발성 극성 용매로서는, 예를 들면, 아세톤, 등이 사용될 수 있다.
이 구현예의 방법에서는, 먼저, 리튬-함유 화합물, M-함유 화합물, A-함유 화합물, 유로퓸-함유 화합물, 사마륨-함유 화합물 및 융제를 휘발성 극성 용매에 분산시키므로써 슬러리를 얻는다.
이 슬러리에 포함되는, 리튬-함유 화합물, M-함유 화합물, A-함유 화합물, 유로퓸-함유 화합물 및 사마륨-함유 화합물의 상대적인 함량은, 얻고자 하는 화학식 2의 화합물의 조성비에 따라 선택될 수 있다.
이 구현예의 다음 단계에서는, 상기 슬러리를 소성시킨다. 이 소성 단계에서, 휘발성 극성 용매는 상기 슬러리로부터 제거되고, 리튬-함유 화합물, M-함유 화합물, A-함유 화합물, 유로퓸-함유 화합물 및 사마륨-함유 화합물은 화학식 2의 화합물로 전환된다. 이렇게 생성된 화학식 2의 화합물은 입자의 형태를 갖는다. 융제는, 입자의 형태로 생성되는 화학식 2의 화합물이 작고 균일한 입자크기를 갖도록 유도하는 역할을 한다. 이러한 융제의 도움으로, 생성된 화학식 2의 화합물은, 예를 들면, 약 20 ㎛ 이하의 입자 크기를 가질 수 있다. 입자크기가 균일하다는 것은, 예를 들면, 약 20 ㎛ 이상의 입자크기를 갖는 커다란 입자가 실질적으로 거의 생성되지 않는다는 것을 의미한다.
이 구현예의 방법을 통하여 제조된 적색형광체는, 작고 균일한 입자크기를 갖는 화학식 2의 화합물과 융제 입자를 포함하게 된다. 이렇게 제조된 적색형광체 중에 융제가 잔류하더라도, 이 적색형광체의 발광 특성에 악영향을 미치지 않는다.
상기 소성 단계의 온도가 너무 낮으면, 화학식 2의 화합물의 결정이 잘 형성되지 않을 수 있다. 상기 소성 단계의 온도가 너무 높으면, 화학식 2의 화합물이 용융되어 발광강도가 저하될 수 있고, 제조된 적색형광체가 원하지 않는 물성을 갖게 될 수 있다. 따라서, 상기 소성 단계의 온도는 약 600 내지 약 1400 ℃ 인 것이 바람직하다.
상기 소성 단계는 원료물질의 특성에 따라, 산화분위기 또는 환원분위기에서 수행될 수 있다.
상기 소성단계의 열처리 시간은 1 내지 10시간인 것이 바람직한데, 1시간 미만이면 충분한 결정을 얻을 수 없고, 10시간을 초과하게 되면 분말의 조대화가 이루어지고 발광세기가 감소하는 문제점이 있기 때문에 바람직하지 않다.
이 구현예의 방법은, 세척 단계를 더 포함할 수 있다. 세척 단계는 화학식 2의 화합물과 융제를 포함하는 적색형광체로부터 융제를 제거하는 단계이다. 이러한 세척 단계에서는 융제를 용해시킬 수 있는 세척액을 사용한다. 세척액으로서는, 예를 들면, 물이 사용될 수 있다. 세척 단계를 통하여, 적색형광체 중의 융제의 함량을 낮출 수 있다. 본 발명의 적색형광체의 발광 특성은 화학식 2의 화합물에 의하여 결정되기 때문에, 상기 적색형광체로부터 융제를 제거하더라도, 상기 적색형광체의 발광 특성은 악영향을 받지 않는다.
이 구현예의 방법은, 상기 소성 단계 전에, 상기 슬러리로 부터 휘발성 극성 용매를 미리 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이러한 슬러리의 사전 건조 단계 는 약 40 내지 약 150 ℃ 일 수 있다.
본 발명에서 제공하는 적색형광체의 제조방법의 또 다른 구현예는,
M-함유 화합물, A-함유 화합물, 유로퓸-함유 화합물, 사마륨-함유 화합물 및 융제를 휘발성 극성 용매에 분산시켜 슬러리를 얻는 단계;
상기 슬러리를 약 600 내지 약 1400 ℃에서 소성하는 단계를 포함한다.
이때, M은 K, Mg, Na, Ca, Sr 또는 Ba 이고, A는 Mo 또는 W 이다.
M-함유 화합물로서는, K-함유 화합물; Mg-함유 화합물; Na-함유 화합물; Ca-함유 화합물; Sr-함유 화합물; Ba-함유 화합물; K, Mg, Na, Ca, Sr 및 Ba 중에서 선택되는 적어도 둘을 함유하는 화합물; 이들의 혼합물 등이 사용될 수 있다. K-함유 화합물로서는, 예를 들면, K-함유 산화물, K-함유 탄산염, K-함유 염화물, K-함유 수산화물, K-함유 황산염, K-함유 불화물, K-함유 질산염, K-함유 초산염, 이들의 혼합물 등이 사용될 수 있다. Mg-함유 화합물로서는, 예를 들면, Mg-함유 산화물, Mg-함유 탄산염, Mg-함유 염화물, Mg-함유 수산화물, Mg-함유 황산염, Mg-함유 불화물, Mg-함유 질산염, Mg-함유 초산염, 이들의 혼합물 등이 사용될 수 있다. Na-함유 화합물로서는, 예를 들면, Na-함유 산화물, Na-함유 탄산염, Na-함유 염화물, Na-함유 수산화물, Na-함유 황산염, Na-함유 불화물, Na-함유 질산염, Na-함유 초산염, 이들의 혼합물 등이 사용될 수 있다. Ca-함유 화합물로서는, 예를 들면, Ca-함유 산화물, Ca-함유 탄산염, Ca-함유 염화물, Ca-함유 수산화물, Ca-함유 황산염, Ca-함유 불화물, Ca-함유 질산염, Ca-함유 초산염, 이들의 혼합물 등이 사용 될 수 있다. Sr-함유 화합물로서는, 예를 들면, Sr-함유 산화물, Sr-함유 탄산염, Sr-함유 염화물, Sr-함유 수산화물, Sr-함유 황산염, Sr-함유 불화물, Sr-함유 질산염, Sr-함유 초산염, 이들의 혼합물 등이 사용될 수 있다. Ba-함유 화합물로서는, 예를 들면, Ba-함유 산화물, Ba-함유 탄산염, Ba-함유 염화물, Ba-함유 수산화물, Ba-함유 황산염, Ba-함유 불화물, Ba-함유 질산염, Ba-함유 초산염, 이들의 혼합물 등이 사용될 수 있다.
A-함유 화합물로서는, Mo-함유 화합물, W-함유 화합물, Mo-W-함유 화합물, 이들의 혼합물 등이 사용될 수 있다. Mo-함유 화합물로서는, 예를 들면, Mo-함유 산화물, Mo-함유 탄산염, Mo-함유 염화물, Mo-함유 수산화물, Mo-함유 황산염, Mo-함유 불화물, Mo-함유 질산염, Mo-함유 초산염, 이들의 혼합물 등이 사용될 수 있다. Mo-함유 화합물의 더욱 구체적인 예로서는, MoO3, 등이 있다. W-함유 화합물로서는, 예를 들면, W-함유 산화물, W-함유 탄산염, W-함유 염화물, W-함유 수산화물, W-함유 황산염, W-함유 불화물, W-함유 질산염, W-함유 초산염, 이들의 혼합물 등이 사용될 수 있다. W-함유 화합물의 더욱 구체적인 예로서는, WO3, 등이 있다.
유로퓸-함유 화합물로서는, 예를 들면, 유로퓸-함유 산화물, 유로퓸-함유 탄산염, 유로퓸-함유 염화물, 유로퓸-함유 수산화물, 유로퓸-함유 황산염, 유로퓸-함유 불화물, 유로퓸-함유 질산염, 유로퓸-함유 초산염, 이들의 혼합물 등이 사용될 수 있다. 유로퓸-함유 화합물의 더욱 구체적인 예로서는, Eu2O3, 등이 있다.
사마륨-함유 화합물로서는, 예를 들면, 사마륨-함유 산화물, 사마륨-함유 탄 산염, 사마륨-함유 염화물, 사마륨-함유 수산화물, 사마륨-함유 황산염, 사마륨-함유 불화물, 사마륨-함유 질산염, 사마륨-함유 초산염, 이들의 혼합물 등이 사용될 수 있다. 사마륨-함유 화합물의 더욱 구체적인 예로서는, Sm2O3, 등이 있다.
융제로서는, 예를 들면, 붕소-함유 화합물이 사용될 수 있다. 융제의 구체적인 예로서는, B2O3, H3BO3, 이들의 혼합물 등이 있다.
휘발성 극성 용매로서는, 예를 들면, 아세톤, 등이 사용될 수 있다.
이 구현예의 방법에서는, 먼저, M-함유 화합물, A-함유 화합물, 유로퓸-함유 화합물, 사마륨-함유 화합물 및 융제를 휘발성 극성 용매에 분산시키므로써 슬러리를 얻는다.
이 슬러리에 포함되는, M-함유 화합물, A-함유 화합물, 유로퓸-함유 화합물 및 사마륨-함유 화합물의 상대적인 함량은, 얻고자 하는 화학식 3의 화합물의 조성비에 따라 선택될 수 있다.
이 구현예의 다음 단계에서는, 상기 슬러리를 소성시킨다. 이 소성 단계에서, 휘발성 극성 용매는 상기 슬러리로부터 제거되고, M-함유 화합물, A-함유 화합물, 유로퓸-함유 화합물 및 사마륨-함유 화합물은 화학식 3의 화합물로 전환된다. 이렇게 생성된 화학식 3의 화합물은 입자의 형태를 갖는다. 융제는, 입자의 형태로 생성되는 화학식 3의 화합물이 작고 균일한 입자크기를 갖도록 유도하는 역할을 한다. 이러한 융제의 도움으로, 생성된 화학식 3의 화합물은, 예를 들면, 약 20 ㎛ 이하의 입자 크기를 가질 수 있다. 입자크기가 균일하다는 것은, 예를 들면, 약 20 ㎛ 이상의 입자크기를 갖는 커다란 입자가 실질적으로 거의 생성되지 않는다는 것을 의미한다.
이 구현예의 방법을 통하여 제조된 적색형광체는, 작고 균일한 입자크기를 갖는 화학식 3의 화합물과 융제 입자를 포함하게 된다. 이렇게 제조된 적색형광체 중에 융제가 잔류하더라도, 이 적색형광체의 발광 특성에 악영향을 미치지 않는다.
상기 소성 단계의 온도가 너무 낮으면, 화학식 3의 화합물의 결정이 잘 형성되지 않을 수 있다. 상기 소성 단계의 온도가 너무 높으면, 화학식 3의 화합물이 용융되어 발광강도가 저하될 수 있고, 제조된 적색형광체가 원하지 않는 물성을 갖게 될 수 있다. 따라서, 상기 소성 단계의 온도는 약 600 내지 약 1400 ℃ 인 것이 바람직하다.
상기 소성 단계는 원료물질의 특성에 따라, 산화분위기 또는 환원분위기에서 수행될 수 있다.
상기 소성단계의 열처리 시간은 1 내지 10시간인 것이 바람직한데, 1시간 미만이면 충분한 결정을 얻을 수 없고, 10시간을 초과하게 되면 분말의 조대화가 이루어지고 발광세기가 감소하는 문제점이 있기 때문에 바람직하지 않다.
이 구현예의 방법은, 세척 단계를 더 포함할 수 있다. 세척 단계는 화학식 3의 화합물과 융제를 포함하는 적색형광체로부터 융제를 제거하는 단계이다. 이러한 세척 단계에서는 융제를 용해시킬 수 있는 세척액을 사용한다. 세척액으로서는, 예를 들면, 물이 사용될 수 있다. 세척 단계를 통하여, 적색형광체 중의 융제의 함량을 낮출 수 있다. 본 발명의 적색형광체의 발광 특성은 화학식 3의 화합물에 의하 여 결정되기 때문에, 상기 적색형광체로부터 융제를 제거하더라도, 상기 적색형광체의 발광 특성은 악영향을 받지 않는다.
이 구현예의 방법은, 상기 소성 단계 전에, 상기 슬러리로 부터 휘발성 극성 용매를 미리 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이러한 슬러리의 사전 건조 단계는 약 40 내지 약 150 ℃ 일 수 있다.
이하에서는, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명의 기술적 사상의 범위가 하기의 실시예로 제한되는 것은 아니다.
실시예 1 --- Li 1.2 ( MoO 4 ) 2 : Eu 0.8 Sm 0.08 + H 3 BO 3 (1 중량%)
Li2CO3, MoO3, Eu2O3, Sm2O3 , H3BO3 및 아세톤을, 막자사발을 이용하여 잘 혼합하므로써 슬러리를 제조하였다. 이 슬러리를 알루미나 반응용기에 담은 후, 600 ℃ 에서 1000 ℃ 까지 점진적으로 온도가 상승하는 공기분위기 하에서 3 시간 동안 소성하여 분말을 생성시켰다. 이렇게 생성된 분말을 증류수로 세척한 후 상온에서 건조하므로써, 본 발명에 따른 적색형광체를 제조하였다.
실시예 2 --- Li 1.2 ( MoO 4 ) 2 : Eu 0.8 Sm 0.08 + H 3 BO 3 (3 중량%)
3 중량%의 H3BO3 를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 같은 방법으로 본 발명에 따른 적색형광체를 제조하였다.
실시예 3 --- Li 1.2 ( MoO 4 ) 2 : Eu 0.8 Sm 0.08 + H 3 BO 3 (5 중량%)
5 중량%의 H3BO3 를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 같은 방법으로 본 발명에 따른 적색형광체를 제조하였다.
실시예 4 --- Li 1.2 ( MoO 4 ) 2 : Eu 0.8 Sm 0.08 + H 3 BO 3 (10 중량%)
10 중량%의 H3BO3 를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 같은 방법으로 본 발명에 따른 적색형광체를 제조하였다.
실시예 5 --- Li 1.2 ( MoO 4 ) 2 : Eu 0.8 Sm 0.08 + H 3 BO 3 (15 중량%)
15 중량%의 H3BO3 를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 같은 방법으로 본 발명에 따른 적색형광체를 제조하였다.
비교예 1 --- Li 1.2 ( MoO 4 ) 2 : Eu 0.8 Sm 0.08
본 비교예에서는 융제를 첨가하지 않고 적색형광체를 제조하였다. Li2CO3, MoO3, Eu2O3, Sm2O3 및 아세톤을, 막자사발을 이용하여 잘 혼합하므로써 슬러리를 제조하였다. 이 슬러리를, 알루미나 반응용기에 담은 후, 600 ℃ 에서 1000 ℃ 까지 점진적으로 온도가 상승하는 공기분위기 하에서 3 시간 동안 소성하여 분말을 생성 시켰다. 이렇게 생성된 분말을 증류수로 세척한 후 상온에서 건조하므로써, 비교예 1의 적색형광체를 제조하였다.
비교예 2 --- K 5 ( WO 4 ) 6.25 : Eu 2.5 Sm 0.08
본 비교예에서는 융제를 첨가하지 않고 적색형광체를 제조하였다. K2CO3, WO3, Eu2O3, Sm2O3 및 아세톤을, 막자사발을 이용하여 잘 혼합하므로써 슬러리를 제조하였다. 이 슬러리를, 알루미나 반응용기에 담은 후, 900 ℃ 의 공기분위기 하에서 3 시간 동안 소성하여 분말을 생성시켰다. 이렇게 생성된 분말을 증류수로 세척한 후 상온에서 건조하므로써, 비교예 2의 적색형광체를 제조하였다.
<융제 첨가의 효과 --- 적색형광체의 입자크기 관찰>
실시예 1~5의 적색형광체에 대한 주사전자현미경 분석을 수행하였다. 실시예 4의 적색형광체에 대한 결과를 도 1에 나타내었다. 비교예 1~2의 적색형광체에 대한 주사전자현미경 분석을 실시하였다. 비교예 1의 적색형광체에 대한 결과를 도 2에 나타내었다.
실시예의 도 1과 비교예의 도 2를 비교하면, 실시예의 적색형광체의 입자가, 비교예의 적색형광체의 입자에 비하여, 작고 고른 입자 크기를 갖고 있음을 알 수 있다. 도 2에서는, 약 20 ㎛ 을 초과하는 입자 크기를 갖는 형광체 입자가 다수 발견된다. 그러나, 도 1에서는, 약 3 ㎛ 내지 약 20 ㎛ 의 입자크기를 갖는 형광체 입자들이 관측되고 있으며, 약 20 ㎛ 을 초과하는 입자 크기를 갖는 형광체 입자를 발견할 수 없다. 따라서, 제조과정에서 융제가 첨가된 실시예의 적색형광체가 더욱 작고 고른 입자크기를 갖는다는 것을 알 수 있다.
이러한 결과로부터, 화학식 1의 화합물의 입자가 형성될 때, 융제가 상기 입자들의 계면에 위치하여 상기 입자의 성장을 제어하였다는 것을 알 수 있다.
<본 발명의 적색형광체의 발광특성>
적색형광체의 발광특성은 i) 효과적인 여기광원 결정, 및 ii) 방출 광선의 주된 파장 결정을 통하여 평가한다. 효과적인 여기광원의 결정을 위하여, 적색형광체에 입사되는 여기광선의 파장변화에 따른, 적색형광체로부터 발광되는 광선의 세기의 변화를, 분광계(spectrophotometer)를 이용하여, 측정하였다. 방출 광선의 주된 파장을 결정하기 위하여, 394 nm의 장파장 UV에 의하여 여기된 적색형광체가 방출하는 광선의 파장의 상대세기를 측정하였다.
실시예 4 및 9의 적색형광체에 대한 "효과적인 여기광원 결정"관련 분석결과를 도 3에 나타내었다. 실시예 4 및 9의 적색형광체의 경우, 약 394 nm의 장파장 UV에 의하여 효과적으로 여기되어 높은 강도의 가시광선을 발광한다는 것을 알 수 있다.
실시예 4 및 9의 적색형광체에 대한 "방출 광선의 주된 파장 결정"관련 분석결과를 도 4에 나타내었다. 약 394 nm의 장파장 UV에 의하여 여기된 실시예 4 및 9의 적색형광체는 주로 약 630 nm 의 파장을 갖는 가시광선을 방출하였다. 따라서, 본 발명의 적색형광체는 장파장의 UV에 의하여 효과적으로 여기되어 높은 강도의 적색 가시광선을 발광할 수 있다는 것을 알 수 있다.
확인된 바에 따르면, 융제가 첨가된 경우와 그렇지 않은 경우 간의 발광특성의 차이는 거의 없었다. 따라서, 융제의 첨가에 따른 발광특성의 저하는 발생하지 않는 것으로 보인다.
도 5는, 제조단계에서의 융제의 첨가량에 따른 적색형광체의 발광세기의 변화를 나타낸 그래프이다. 도 5의 발광세기는, 394 nm의 장파장 UV에 의하여 여기된 적색형광체가 발광하는 가시광선의 세기이다. 도 5에는 실시예 1~5의 적색형광체에 대한 측정치가 나타나 있다. 도 5에 나타난 바와 같이, 제조단계에서 15 중량%(혼합물의 총중량 기준)의 융제가 첨가된 실시예 5의 적색형광체의 발광세기가 실시예 1~4의 적색형광체의 발광세기 보다 상당히 낮다. 따라서, 제조단계에서 첨가되는 융제의 함량은 약 15 중량% 이하인 것이 더욱 바람직하다는 것을 알 수 있다.
본 발명의 적색형광체는 장파장 UV 여기광원에 의한 발광효율이 우수하며, 작고 고른 입자 크기를 갖는다. 본 발명의 적색형광체의 제조방법은 장파장 UV 여기광원에 의한 발광효율이 우수하며, 작고 고른 입자 크기를 가질 수 있는 적색형광체를 용이하게 제공한다.

Claims (13)

  1. 화학식 1의 화합물; 및 융제를 포함하는 적색형광체.
    [화학식 1]
    (Li(2-z))(AO4)y:Euz,Smq
    화학식 1에서, A는 Mo 또는 W 이며, 0.5≤y≤5, 0.01≤z≤1.5, 0.001≤q≤1.0 이다.
  2. 화학식 2의 화합물; 및 융제를 포함하는 적색형광체.
    [화학식 2]
    (Li(2-z)- xMx)(AO4)y:Euz,Smq
    화학식 2에서, M은 K, Mg, Na, Ca, Sr 또는 Ba 이고, A는 Mo 또는 W 이며, x+z<2, 0<x≤2, 0.5≤y≤5, 0.01≤z≤1.5, 0.001≤q≤1.0 이다.
  3. 화학식 3의 화합물; 및 융제를 포함하는 적색형광체.
    [화학식 3]
    (Mx)(AO4)y:Euz,Smq
    화학식 3에서, M은 K, Mg, Na, Ca, Sr 또는 Ba 이고, A는 Mo 또는 W 이며, 0<x≤2 , 0.5≤y≤5, 0.01≤z≤1.5, 0.001≤q≤1.0 이다.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 융제의 함량이 0.001 내지 20 중량% 인 것을 특징으로 하는 적색형광체.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 융제가 붕소-함유 화합물인 것을 특징으로 하는 적색형광체.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 붕소-함유 화합물이 B2O3, H3BO3, 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 적색형광체.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적색형광체가 3 내지 20 ㎛ 의 입자크기를 갖는 입자로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 적색형광체.
  8. 리튬-함유 화합물, A-함유 화합물, 유로퓸-함유 화합물, 사마륨-함유 화합물 및 융제를 휘발성 극성 용매에 분산시켜 슬러리를 얻는 단계; 및 상기 슬러리를 약 600 내지 약 1400 ℃에서 소성하는 단계를 포함하며,
    A가 Mo 또는 W 인,
    적색형광체 제조방법.
  9. 리튬-함유 화합물, M-함유 화합물, A-함유 화합물, 유로퓸-함유 화합물, 사마륨-함유 화합물 및 융제를 휘발성 극성 용매에 분산시켜 슬러리를 얻는 단계; 및 상기 슬러리를 약 600 내지 약 1400 ℃에서 소성하는 단계를 포함하며,
    M은 K, Mg, Na, Ca, Sr 또는 Ba 이고, A는 Mo 또는 W 인,
    적색형광체의 제조방법.
  10. M-함유 화합물, A-함유 화합물, 유로퓸-함유 화합물, 사마륨-함유 화합물 및 융제를 휘발성 극성 용매에 분산시켜 슬러리를 얻는 단계; 및 상기 슬러리를 약 600 내지 약 1400 ℃에서 소성하는 단계를 포함하며,
    M은 K, Mg, Na, Ca, Sr 또는 Ba 이고, A는 Mo 또는 W 인,
    적색형광체의 제조방법.
  11. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 융제가 붕소-함유 화합물인 것을 특징으로 하는 제조방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 붕소-함유 화합물이 B2O3, H3BO3, 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 제조방법.
  13. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소성 단계 후에, 상기 융제를 용해시킬 수 있는 세척액으로 상기 적색형광체를 세척하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
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