KR20090108776A - 적색발광 형광체의 제조방법 - Google Patents

적색발광 형광체의 제조방법 Download PDF

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KR20090108776A
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좌용호
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원희섭
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한양대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은, 얻고자 하는 (Y,Gd)BO3:Eu 형광체의 목표 조성이 되도록 (Y,Gd)BO3:Eu 형광체의 전구체를 혼합하는 단계와, 혼합된 전구체의 입자들이 분쇄되면서 고상-고상 반응이 일어나게 볼 밀링으로 기계화학적 처리하는 단계 및 기계화학적 처리된 결과물을 800∼1100℃의 온도에서 하소하여 결정화하는 단계를 포함하는 적색발광 형광체의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 기계화학적 공정과 낮은 온도(800-1100℃)에서의 하소 공정을 이용하여 형광체를 제조함으로써 붕소 성분의 휘발을 억제하여 형광체의 재현성을 높일 수 있고, 서브 마이크론 이하의 입자크기를 가지면서 입자의 응집이 적고 균일힌 입도를 갖는 적색발광 형광체 분말을 얻을 수 있다.
적색발광 형광체, (Y,Gd)BO3:Eu, 플라즈마 디스플레이 패널, 고에너지 볼 밀링기(High Energy Ball Milling Machine), 하소(Calcination)

Description

적색발광 형광체의 제조방법{Manufacturing method of red emitting fluorescent substance}
본 발명은 형광체의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 형광체의 전구체를 고에너지 볼 밀링기로 기계화학적으로 처리하고 비교적 저온에서 하소하여 적색발광 형광체 분말을 제조하는 방법에 관한 것이다.
플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel; PDP)에 사용되는 형광체는 발광 메카니즘에서 PDP의 색을 구현하기 위한 중요한 물질이다. 이러한 진공자외선 여기에 의해 발광하는 PDP용 형광체로는 화학적 안정성을 가지면서 제조가 쉬운 희토류 이온들이 도핑된 산화 화합물들이 주목을 받아왔다.
그 중에서 최근 붕산염(borate)계 물질들이 높은 진공자외선 투명도, 화학적인 안정성, 뛰어난 광학적 손상 한계값(damage thresholds) 등의 광학적 성질들로 인하여 큰 관심을 받고 있다.
붕산염계 형광체들 중에서 특히 (Y,Gd)BO3:Eu 형광체는 147nm의 진공자외선에 의해 여기될 때 높은 발광효율 특성을 보이기 때문에 PDP용 컬러 화상에 들어가는 적색의 형광체로 널리 쓰이고 있다.
고해상도 디스플레이 구현에 있어서 형광체의 평균 입자 사이즈가 매우 중요하고, 우수한 발광 특성을 위해서 형광체는 작은 입자 크기 분포, 비응집 입자 형태, 균질한 형상 등을 가지고 있어야 한다.
상업적으로 쓰이고 있는 (Y,Gd)BO3:Eu 형광체 분말은 고상반응법 또는 액상법으로 주로 제조되고 있다. 그러나 이러한 종래 공정은 형광체 입자의 형광특성에 영향을 미치는 형광체 입자의 형태와 조성을 일정하게 제어하는데 어려움을 가지고 있다.
일반적으로 많이 쓰이고 있는 (Y,Gd)BO3:Eu 형광체는 고온에서의 B2O3의 증발을 고려하여 산화붕소(boric oxide)를 목표하는 조성보다 10∼50% 정도 더 첨가하는 고상반응법에 의해 상대적으로 높은 온도(1100-1400℃)에서 합성된다. 상기 고상반응법을 이용한 (Y,Gd)BO3:Eu 형광체 제조방법은 산화이트륨, 산화가돌리늄, 산화유로퓸 및 붕산 등의 고상 원료들을 혼합하여 높은 온도(1100-1400℃)에서 열처리하는 방법인데, 이 공정은 이트륨, 가돌리늄, 유로퓸과 같은 고가의 희토류 성분의 사용량이 크다. 또한, 1100℃ 이상의 고온에서 열처리되므로 고온에서 붕소 성분이 용융되어 형광체 입자의 응집을 초래하며 구형 입자 형상을 얻기 어렵다. 또한, 하소 후에 분쇄 과정을 거치게 되는데, 이는 형광체의 표면에 손상을 입히게 되고 분쇄 과정에서 불순물이 혼입되어 발광 강도의 손실을 가져온다. 이와 같이 고상반응법을 이용한 (Y,Gd)BO3:Eu 형광체 제조는 (Y,Gd)BO3:Eu 형광체의 광학적 성질에 불리한 영향을 미치는 불순물 분말의 혼입, 큰 사이즈 입자, 입자들의 응집을 초래한다.
(Y,Gd)BO3:Eu 형광체는 플럭스(flux) 첨가 고상반응법에 의해서도 합성된다. 그러나 마찬가지로 단일상(single phase)을 얻기 위해 1100℃ 이상의 고온에서 열처리하여야 하고, 열처리 후에 수용성 플럭스를 씻어내고 소결된 입자를 밀링으로 분쇄해야 한다. 형광체의 발광 성질이 기계적인 밀링에 의해 손상되기 때문에 이 공정은 정밀한 제어가 필요하다는 단점이 있다.
한편, 최근에는 상기와 같은 종래의 방법으로 형광체를 제조하였을 때 바테라이트(vaterite) 타입의 방해석(calcite) 구조로의 상변이(phase transition)로 인해 열 이력현상(thermal hysteresis)이 발생되기 때문에 방해석(vaterite)상의 결정 모양이 불완전하다는 것이 보고된 바 있다.
이러한 문제점들을 해결하기 위해서 (Y,Gd)BO3:Eu 형광체를 낮은 온도에서 미세한 입자크기로 합성할 수 있고, 높은 발광 효율을 얻을 수 있는 분무열분해(aerosol pyrolysis), 수열합성(hydrothermal), 졸-겔(sol-gel), 공침(co-precipitation) 방법들이 연구되고 있지만, 제조방법이 복잡하고 분말의 생산량이 많지 않아 대량생산이 어렵다는 단점이 있다.
대한민국 특허등록 제10-0419859호는 분무열분해법을 이용한 구형 적색발광 형광체의 제조방법을 개시하고 있으며, 대한민국 특허등록 제10-0419869호는 공침법을 이용한 구상의 붕소산화물계 적색발광 형광체의 제조방법을 개시하고 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 입자의 크기가 미세하고, 이러한 미세한 입자들이 균일하게 분포하며, 열처리 온도가 낮고 제조공정이 간단한 (Y,Gd)BO3:Eu 적색발광 형광체의 제조방법을 제공함에 있다.
본 발명은, 얻고자 하는 (Y,Gd)BO3:Eu 형광체의 목표 조성이 되도록 (Y,Gd)BO3:Eu 형광체의 전구체를 혼합하는 단계와, 혼합된 전구체의 입자들이 분쇄되면서 고상-고상 반응이 일어나게 볼 밀링으로 기계화학적 처리하는 단계 및 기계화학적 처리된 결과물을 800∼1100℃의 온도에서 하소하여 결정화하는 단계를 포함하는 적색발광 형광체의 제조방법을 제공한다.
상기 (Y,Gd)BO3:Eu 형광체의 목표 조성은 (Yx,Gd1 -x-y)BO3:Euy(0≤x≤0.9, 0.01≤y≤0.1)일 수 있다.
상기 (Y,Gd)BO3:Eu 형광체의 전구체는, 이트륨(Y)의 소스 운료로 Y2O3 또는 YCl3, 가돌리늄(Gd)의 소스 원료로는 Gd2O3 또는 GdCl3, 유로퓸의 소스 원료로는 EuCl3 또는 Eu2O3, 붕소(B)의 소스 원료로는 H3BO3 또는 B2O3 을 사용할 수 있다.
상기 하소는, 기계화학적 처리된 결과물의 결정 성장이 이루어지도록 중성 분위기, 환원성 분위기 또는 공기 분위기에서 1~6시간 동안 수행할 수 있다.
상기 기계화학적 처리는, 볼의 크기, 볼 밀링 시간, 볼 밀링기의 분당 회전속도를 조절하여 혼합된 전구체의 입자들이 1㎛보다 작은 입경을 갖도록 분쇄하는 것으로 이루어질 수 있다.
본 발명에 의하면, 기계화학적 공정을 이용하여 (Y,Gd)BO3:Eu 적색발광 형광체 분말을 제조하므로 고온을 필요로 하는 고상반응법에 비해 상대적으로 낮은 온도에서의 하소 과정을 통해 쉽게 결정화가 가능하고, 낮은 온도에서 열처리가 이루어질 수 있으므로 붕소 성분의 휘발이 적다.
또한, 본 발명에 의하면 (Y,Gd)BO3:Eu 형광체 분말의 입자가 미세한 크기를 갖고 응집이 적은 균일한 구형의 입자 형상을 갖는다.
또한, 전구체의 선택, 밀링 공정 변수의 적절한 선택에 의해 입자 크기, 모양, 입도 분포 등의 조절도 가능하다.
또한, 종래의 고상반응법, 액상법 및 기상법과 비교하였을 때 상대적으로 제조공정이 단순해지고 대량생산을 할 수 있어 PDP, 형광램프, 복사용 램프 등을 비롯한 많은 분야에 효과적으로 활용될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 적색발광 형광체 제조방법을 설명하기 위하여 도시한 공정 흐름도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 (Y,Gd)BO3:Eu 적색발광 형광체의 제조방법은, 형광체의 전구체, 즉 형광체의 각 성분(이트륨, 가돌리늄, 붕소, 유로퓸 등)의 소스 원료들을 얻고자 하는 (Y,Gd)BO3:Eu 분말의 목표 조성이 되도록 혼합한다. (Y,Gd)BO3:Eu 적색발광 형광체는 아래의 화학식 1에 나타난 바와 같은 조성을 가질 수 있다. (Y,Gd)BO3:Eu 형광체는 모체(host)로 수용성의 이트륨, 가돌리늄 및 붕소화합물을 사용하고, 활성제(activator)로는 수용성의 유로퓸을 사용할 수 있다.
(Yx,Gd1 -x-y)BO3:Euy
상기 화학식 1에서 0≤x≤0.9, 0.01≤y≤0.1이다.
(Y,Gd)BO3:Eu 형광체의 전구체로는 다음과 같은 것이 있다. 이트륨(Y)의 소 스(source) 원료로는 Y2O3 또는 YCl3을 사용할 수 있고, 가돌리늄(Gd)의 소스 원료로는 Gd2O3 또는 GdCl3을 사용할 수 있으며, 유로퓸의 소스 원료로는 EuCl3 또는 Eu2O3을 사용할 수 있고, 붕소(B)의 소스 원료로는 H3BO3 또는 B2O3을 사용할 수 있다.
(Y,Gd)BO3:Eu 형광체의 전구체인 각 성분의 소스 원료를 균일하게 혼합하기 위하여 고에너지 볼 밀링기(High Energy Ball Milling Machine)에 장입한다. 고에너지 볼 밀링기를 이용하여 볼과 형광체의 전구체를 밀링기에 넣고 밀링기를 일정 속도로 회전시켜 전구체들을 기계화학적으로 분쇄하고 균일하게 혼합한다. 이때, 볼의 충돌에 의하여 온도가 상승하여 전구체에 고상-고상 반응이 일어나게 된다. 밀링 공정 동안 밀링기 내부의 온도가 급격히 상승하며, 이러한 온도 상승으로 소스 원료들이 서로 반응하게 된다.
볼 밀링에 사용되는 볼은 알루미나, 지르코니아와 같은 세라믹 또는 금속으로 이루어진 볼을 사용할 수 있으며, 볼은 모두 같은 크기의 것일 수도 있고 2가지 이상의 크기를 갖는 볼을 함께 사용할 수도 있다.
볼의 크기, 밀링 시간, 볼 밀링기의 분당 회전속도 등을 조절하여 목표하는 입자의 크기로 분쇄한다. 예를 들면, 입자의 크기를 고려하여 볼의 크기는 10㎚∼10㎛ 정도의 범위로 설정하고, 볼 밀링기의 회전속도는 200∼2500rpm 정도의 범위로 설정할 수 있다. 볼 밀링은 목표하는 입자의 크기, 고상 반응의 정도 등을 고려하여 1∼10 시간 동안 실시한다.
고에너지 볼 밀링기로 분쇄를 하면 단시간에 입자의 크기가 서브 마이크론(submicron) 이하로 작아지면서 반응 입자들의 직접 접촉면적이 증가하고, 볼의 충돌에 의하여 온도가 상승하여 고상-고상 반응이 일어나게 된다. 따라서, 후속공정인 하소 공정에서 열처리 및 결정화를 위해 1100~1300℃의 온도까지는 필요하지 않고, 이보다 낮은 온도에서 반응생성물이 제거되고 결정화가 일어난다. 이는 고에너지 볼 밀링을 통하여 입자가 균일하게 분포되고 분말 입자의 크기가 서브마이크론 이하로 미세하게 되어 반응 입자의 직접 접촉면적이 증가되기 때문이다. 서브 마이크론(submicron)이라 함은 1㎛ 보다 작은 크기를 의미하고, 일반적으로는 1㎛ 보다 작은 나노(nm) 크기, 즉 1㎚∼1000㎚ 범위의 크기를 의미한다.
볼 밀링에 의해 형광체의 전구체들은 미세한 크기의 입자로 분쇄되고, 균일한 입자 크기 분포를 갖게 되며, 균일하게 혼합되게 되게 된다.
고에너지 볼 밀링기 내에서 볼에 의한 기계적 연마와 고상-고상 반응에 의한 화학적 작용이 동시에 발생하게 되어 기계화학적 처리가 이루어지게 되는 것이다.
상기 고에너지 볼 밀링기를 이용한 기계화학적 공정(Mechanochemical Process)이 완료되면, 결과물을 하소(calcination)하여 볼 밀링된 형광체의 전구체 입자들이 결정화될 수 있도록 한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 적색발광 형광체를 형성하기 위한 하소 공정을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 하소를 위해 기계화학적 공정이 완료된 결과물을 전기로에 장입한다.
상기 전기로의 온도를 붕소의 안정화를 위한 온도(T1, 예컨대, 500℃)까지 상승시킨다(도 2의 t1 구간). 이때, 전기로의 가스 분위기는 중성 분위기, 환원성 분위기 또는 공기(Air) 분위기로 설정할 수 있다. 전기로의 가스 분위기 조성을 위해 가스를 공급하여야 하는 경우 그 공급량은 200∼2000sccm 정도의 유량일 수 있다.
붕소의 안정화를 위해 하소 온도보다 낮은 온도(예컨대, 500℃)에서 소정 시간(예컨대, 1시간) 동안 유지시킨다(도 2의 t2 구간). 붕소의 안정화를 위한 시간 동안에도 전기로는 중성 분위기, 환원성 분위기 또는 공기 분위기를 그대로 유지한다.
전기로의 온도를 목표하는 하소 온도(T2)까지 상승시킨다(도 2의 t3 구간). 이 구간에서도 전기로의 가스 분우기는 중성 분위기, 환원성 분위기 또는 공기 분위기를 그대로 유지한다.
전기로의 온도가 목표하는 하소 온도까지 상승하면, 일정 시간 동안 그 온도에서 유지하여 하소 시킨다(도 2의 t4 구간). 상기 하소는 800℃ 내지 1100℃의 온도 범위에서 1~6시간 동안 실시한다. 중성 분위기, 환원성 분위기 또는 공기(Air) 분위기에서 하소시켜 충분한 결정 성장을 이루게 한다. 상기 하소 공정에 의해 고에너지 볼 밀링기에 의해 입자에 발생한 스크래치 등은 충분히 치유될 수 있다.
고에너지 볼 밀링에 의한 기계화학적 공정을 거치게 되면, 입자의 크기가 서 브 마이크론(submicron) 이하로 작아지면서 반응 입자들의 직접 접촉면적이 증가하고, 볼의 충돌에 의하여 온도가 상승하여 고상-고상 반응이 일어난다. 따라서, 하소를 통한 열처리 및 결정화에 필요한 1100~1300℃의 온도범위까지 필요하지 않고, 이보다 낮은 온도에서 염산(HCl)과 같은 반응생성물이 제거되고 결정화가 일어나게 된다. 또한, 붕소는 1100℃ 이상의 고온에서 용융이 일어나는데, 1100℃ 이상의 고온에서 하소를 실시하게 되면 붕소 성분이 휘발되는 성질로 인하여 형광체 입자의 응집을 초래하여 구형 입자 형상을 얻기 어렵다. 본 발명의 바람직한 실시예에서는 1100℃ 보다 낮은 저온에서 하소를 실시하기 때문에 이러한 현상을 억제할 수 있다.
상기 하소에 의하여 염산(HCl)과 같은 반응생성물이 제거되고 입자들은 결정화되어 형광체 분말을 얻을 수 있다.
하소 공정을 수행한 후, 전기로의 온도를 하강시켜 형광체 분말을 언로딩한다. 상기 전기로 냉각은 전기로 전원을 차단하여 자연적인 상태로 냉각되게 하거나, 임의적으로 온도 하강률(예컨대, 10℃/min)을 설정하여 냉각되게 할 수도 있다. 전기로 온도를 하강시키는 동안에도 전기로의 가스 분우기는 중성 분위기, 환원성 분위기 또는 공기 분위기를 그대로 유지한다.
본 발명은 하기의 실시예를 참고로 더욱 상세히 설명되며, 이 실시예가 본 발명을 제한하려는 것은 아니다.
<실시예 1>
(Yx ,Gd1 -x-y)BO3:Euy (0≤x≤0.9, 0.01≤y≤0.1)의 조성 범위 중에서 x가 0.6, y가 0.05가 되도록 염화가돌리늄(GdCl3; 분자량 263.60) 1.6233g, 염화이트륨(YCl3; 분자량 195.26) 2.0613g, 붕산(H3BO3; 분자량 61.833) 1.0879g, 활성제로서 염화유로퓸(EuCl3; 분자량 258.32) 0.2272g을 칭량 후, 볼 밀링을 이용하여 건식방법으로 4시간 동안 밀링을 하였다.
볼 밀링된 분말의 주사전자현미경(Scnnning Electron Microscope; SEM) 사진과 X선 회절 분석결과를 도 3 및 도 8의 a에 각각 나타내었다. 이 결과에서 밀링 후 입자가 비정질상으로 미세하게 분쇄되었음을 알 수 있다.
볼 밀링한 초미립 복합물을 알루미나 도가니에 충진시키고, 전기로에 장입하여 붕소의 안정화를 위해서 500℃에서 1시간 유지시킨 후, 1100℃ 공기(Air) 분위기에서 2시간 동안 하소하여 적색발광 형광체를 수득하였다.
수득된 형광체 조성물의 주사전자현미경 사진을 도 4에 나타내었고, X선 회절 분석결과를 도 8의 b에 나타내었다.
<실시예 2>
상기 실시예 1과 동일한 성분을 사용하여 동일한 방법으로 형광체를 제조하되, 1000℃의 하소 온도에서 형광체 분말을 제조하였다.
수득된 형광체 조성물의 주사전자현미경 사진을 도 5에 나타내었고, X선 회절 분석결과를 도 8의 c에 나타내었다.
<실시예 3>
상기 실시예 1과 동일한 성분을 사용하여 동일한 방법으로 형광체를 제조하되, 900℃의 하소 온도에서 형광체 분말을 제조하였다.
수득된 형광체 조성물의 주사전자현미경 사진을 도 6에 나타내었고, X선 회절 분석결과를 도 8의 d에 나타내었다.
<실시예 4>
상기 실시예 1과 동일한 성분을 사용하여 동일한 방법으로 형광체를 제조하되, 800℃의 하소 온도에서 형광체 분말을 제조하였다.
수득된 형광체 조성물의 주사전자현미경 사진을 도 7에 나타내었고, X선 회절 분석결과를 도 8의 e에 나타내었다.
<비교예>
실시예 1과 동일한 성분을 사용하여 종래의 고상반응법을 이용하여 교반기로 1시간 동안 균일하게 혼합한 후, 각각 1100℃,1000℃,900℃,800℃의 하소 온도에서 고상 반응시켜 적색발광 형광체를 수득하였다.
비교예에 따라 수득된 적색발광 형광체의 주사전자현미경 사진을 각각 도 9, 도 10, 도 11, 도 12에 나타내었으며, X선 회절 분석결과를 도 13에 나타내었다.
도 9는 비교예에 따라 1100℃에서 하소시켜 적색발광 형광체를 얻은 경우의 주사전자현미경 사진이고, 도 10은 비교예에 따라 1000℃에서 하소시켜 적색발광 형광체를 얻은 경우의 주사전자현미경 사진이며, 도 11은 비교예에 따라 900℃에서 하소시켜 적색발광 형광체를 얻은 경우의 주사전자현미경 사진이고, 도 12는 비교예에 따라 800℃에서 하소시켜 적색발광 형광체를 얻은 경우의 주사전자현미경 사진이다.
도 13에서 e는 비교예에 따라 1100℃의 온도에서 하소시켜 적색발광 형광체를 얻은 경우의 X선 회절 측정결과이고, f는 비교예에 따라 1000℃의 온도에서 하소시켜 적색발광 형광체를 얻은 경우의 X선 회절 측정결과이며, g는 비교예에 따라 900℃의 온도에서 하소시켜 적색발광 형광체를 얻은 경우의 X선 회절 측정결과이고, h는 비교예에 따라 800℃의 온도에서 하소시켜 적색발광 형광체를 얻은 경우의 X선 회절 측정결과이다.
상기 실시예들과 비교예의 X선 회절 분석 결과를 대비한 결과, 본 발명의 실시예에 따라 수득된 적색발광 형광체의 도 8에 나타난 X선 회절 그래프가 종래의 고상반응법에 의한 적색발광 형광체의 도 13에 나타난 X선 회절 그래프에 비하여 불순물이 없어진 것을 확인할 수 있었다. 또한 도 4 및 도 5에 나타난 1100℃, 1000℃의 주사전자현미경 사진에서 입자의 크기가 도 9 및 도 10에 나타난 1100℃, 1000℃의 주사전자현미경 사진보다 미세함을 확인할 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 적색발광 형광체 제조방법을 설명하기 위하여 도시한 공정 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 적색발광 형광체를 형성하기 위한 하소 공정을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 3은 실시예 1에서 하소 공정 전의 볼 밀링 후 수득된 분말의 주사전자현미경 사진이다.
도 4는 실시예 1에 따라 제조된 적색발광 형광체 분말의 주사전자현미경 사진이다.
도 5는 실시예 2에 따라 제조된 적색발광 형광체 분말의 주사전자현미경 사진이다.
도 6은 실시예 3에 따라 제조된 적색발광 형광체 분말의 주사전자현미경 사진이다.
도 7은 실시예 4에 따라 제조된 적색발광 형광체 분말의 주사전자현미경 사진이다.
도 8은 도 3, 도 4, 도 5, 도 6, 도 7의 각 분말에 대한 X선 회절 분석결과를 나타내는 도면이다.
도 9는 비교예에 따라 1100℃에서 하소시켜 적색발광 형광체 분말을 얻은 경우의 주사전자현미경 사진이다.
도 10은 비교예에 따라 1000℃에서 하소시켜 적색발광 형광체 분말을 얻은 경우의 주사전자현미경 사진이다.
도 11은 비교예에 따라 900℃에서 하소시켜 적색발광 형광체 분말을 얻은 경우의 주사전자현미경 사진이다.
도 12는 비교예에 따라 800℃에서 하소시켜 적색발광 형광체 분말을 얻은 경우의 주사전자현미경 사진이다.
도 13은 도 9, 도 10, 도 11, 도 12의 각 분말에 대한 X선 회절 분석결과를 나타내는 도면이다.

Claims (5)

  1. 얻고자 하는 (Y,Gd)BO3:Eu 형광체의 목표 조성이 되도록 (Y,Gd)BO3:Eu 형광체의 전구체를 혼합하는 단계;
    혼합된 전구체의 입자들이 분쇄되면서 고상-고상 반응이 일어나게 볼 밀링으로 기계화학적 처리하는 단계; 및
    기계화학적 처리된 결과물을 800∼1100℃의 온도에서 하소하여 결정화하는 단계를 포함하는 적색발광 형광체의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 (Y,Gd)BO3:Eu 형광체의 목표 조성은 (Yx,Gd1 -x-y)BO3:Euy(0≤x≤0.9, 0.01≤y≤0.1)인 것을 특징으로 하는 적색발광 형광체의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 (Y,Gd)BO3:Eu 형광체의 전구체는,
    이트륨(Y)의 소스 운료로 Y2O3 또는 YCl3, 가돌리늄(Gd)의 소스 원료로는 Gd2O3 또는 GdCl3, 유로퓸의 소스 원료로는 EuCl3 또는 Eu2O3, 붕소(B)의 소스 원료로 는 H3BO3 또는 B2O3 을 사용하는 것을 특징으로 하는 적색발광 형광체의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 하소는,
    기계화학적 처리된 결과물의 결정 성장이 이루어지도록 중성 분위기, 환원성 분위기 또는 공기 분위기에서 1~6시간 동안 수행하는 것을 특징으로 하는 적색발광 형광체의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 기계화학적 처리는,
    볼의 크기, 볼 밀링 시간, 볼 밀링기의 분당 회전속도를 조절하여 혼합된 전구체의 입자들이 1㎛보다 작은 입경을 갖도록 분쇄하는 것을 특징으로 하는 적색발광 형광체의 제조방법.
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