KR20140114732A - Method for fabricating of YAG : Ce phosphor powder by polymer solution route and alumina seed application - Google Patents
Method for fabricating of YAG : Ce phosphor powder by polymer solution route and alumina seed application Download PDFInfo
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Abstract
Description
본 발명은 폴리머 고착공정 및 알루미나 시드(seed)를 도입한 YAG:Ce3 + 형광체 분말의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 Y 및 Ce 금속염 혼합물에 PVA를 금속의 양이온들의 원자가 대비 4:1 내지 20:1(금속 양이온들의 원자가:PVA)의 비율이 되도록 PVA 수용액을 첨가한 후, 상기 혼합 수용액에 Al2O3 시드(seed) 분말을 첨가하여 얻어진 겔 상태의 전구체를 하소 및 열처리(소성)하는 것을 특징으로 하는 YAG:Ce3+ 형광체 분말의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a polymer fixing process and a method for producing a YAG: Ce 3 + phosphor powder in which an alumina seed is introduced. More particularly, the present invention relates to a method for producing a YAG: Ce 3 + To 20: 1 (valence of the metal cations: PVA), and then adding the Al 2 O 3 seed powder to the mixed aqueous solution, and calcining and heat-treating the resulting gel precursor ). The present invention relates to a method for producing a YAG: Ce 3+ phosphor powder.
발광다이오드(Light Emitting Diode, LED)를 기반으로 한 백색 LED는 LCE-TV용 백라이트, 자동차 헤드램프, 일반조명 등으로 실용화되고 있으며, 그 수요가 급격하게 확대될 전망이다. 고효율의 청색 빛을 방출하는 GaN 계열 LED가 개발되면서 청색 발광 LED 혹은 UV(ultra Violet)를 흡수하여 청색을 발광하는 LED를 광원으로 사용하는 황색 형광체에 관한 연구는 더욱 활발히 진행되고 있다. White LEDs based on light emitting diodes (LEDs) are being put to practical use in backlights for LCE-TVs, automotive headlamps, general lighting, etc., and demand is expected to expand sharply. As GaN LEDs emitting blue light of high efficiency have been developed, studies on yellow phosphors using LEDs emitting blue light by absorbing blue light emitting LED or UV (ultra violet) as a light source are being actively carried out.
이러한 백색 광원용 청색흡수, 황색발광의 형광체에는 희토류 원소인 세륨(Ce)이 첨가된 YAG(Y3Al5O12, yttrium aluminum garnet)형광체가 사용되고 있다. YAG 형광체 분말은 열안정성과 휘도가 우수하므로 질화갈륨(gallium nitride, GaN)을 기초로 한 청색 LED를 이용하여 백색 LED 구현하는데 적합하다. YAG (Y 3 Al 5 O 12 , yttrium aluminum garnet) phosphors to which cerium (Ce), which is a rare earth element, are added are used for the blue absorbing and yellow emitting phosphors for white light sources. YAG phosphor is suitable for realizing white LED by using blue LED based on gallium nitride (GaN) because it has excellent thermal stability and brightness.
현재까지 YAG 형광체는 주로 이트리아(Yttria, Y2O3)와 알루미나(Alumina, Al2O3)를 사용하여 비교적 공정이 간단한 고상반응법에 의해 상용 YAG 형광체를 제조하고 있다. 그러나 이 방법은 입자의 크기를 줄이는데 한계가 있고, 이트리아와 알루미나계에는 최종물인 YAG 이외에도 페롭스카이트 구조의 YAM(Y4Al2O9, yttrium aluminium monoclinic)와 육방정계 구조의 YAP(Y4Al2O9, yttrium aluminium perovskite) 상이 불순물로 존재하기 때문에 순수한 조성의 YAG 결정을 얻기 어렵다는 문제가 있다. 특히, 1600~1800℃ 정도의 고온 열처리와 합성 후 입도조절을 위한 밀링공정이 필요하기 때문에 표면과 격자의 결함이 생겨 발광특성이 감소하여 효율이 낮아진다는 문제가 있다. Up to now, YAG fluorescent materials have been produced by the solid phase reaction method which is relatively simple process using yttria (Y 2 O 3 ) and alumina (Al 2 O 3 ) and commercial YAG fluorescent materials. This method, however, there is a limit in reducing the size of the particles, yttria and alumina, the addition to the final product YAG perop Sky tree structure YAM (Y 4 Al 2 O 9 , yttrium aluminium monoclinic) with a hexagonal structure YAP (Y 4 Al 2 O 9 , yttrium aluminum perovskite phase is present as an impurity, it is difficult to obtain a pure YAG crystal. In particular, since a high-temperature heat treatment of about 1600 to 1800 ° C and a milling process for controlling the particle size after synthesis are required, defects on the surface and the lattice occur, resulting in a decrease in the luminescence characteristics and a decrease in efficiency.
형광체 분말의 광 손실을 최소로 하기 위해서는 구형의 형태를 유지하며 균일한 입도를 유도할 수 있는 형광체 합성법이 적용되어 발광특성의 최적화를 이루어야 한다. 이러한 새로운 합성법에 대한 연구로는 저온의 열처리와 단시간의 소결과정을 위한 액상소결 기구가 제시되고 있으며, 연소합성법, 졸겔법, 공침법, 분무 열분해법, 방전 플라즈마법, 극초단파 자극법, 유기금속 기상법 등 많은 연구가 보고되었다. 이 방법들은 낮은 열처리 온도 및 미세한 겔 상태로 형성되어 나노크기의 입자형태를 갖는 균일한 구형 형광체를 얻을 수 있다는 장점이 있다. 그러나, 이러한 방법들에 의해 얻어진 입자는 1㎛ 보다 작은 크기로 낮은 발광효율을 갖는 단점을 가지고 있다.In order to minimize the light loss of the phosphor powder, it is necessary to optimize the luminescence characteristics by applying a phosphor synthesis method which can maintain a spherical shape and induce a uniform particle size. As a result of the study on the new synthesis method, a liquid sintering mechanism for low temperature heat treatment and short time sintering process has been proposed and it has been proposed to use a sintering method such as combustion synthesis method, sol-gel method, coprecipitation method, spray pyrolysis method, discharge plasma method, Many studies have been reported. These methods are advantageous in that a uniform spherical phosphor having a nano-sized particle shape can be obtained by forming at a low heat treatment temperature and a fine gel state. However, the particles obtained by these methods have a disadvantage of having a low luminous efficiency of less than 1 탆.
최근에 수 ㎛의 입자 크기를 갖는 구형의 형광체에 관한 연구가 Ogi 등에 의해 보고되었다. 그는 졸겔법에 PEG(Poly ethylene glycol)와 고분자 요소(CO(NH2)2)를 이용하여 마이셀(micelle) 현상에 의한 구형의 YAG:Ce3+ 입자를 제조하였다. 그 결과, 상용 YAG 형광체보다 발광 효율은 떨어지나 1400℃의 낮은 열처리에서 얻어진 형광체는 평균입경이 5㎛인 구형의 입자로 균일한 입도를 보여주었다. Recently, a study on a spherical phosphor having a particle size of several mu m has been reported by Ogi et al. He fabricated spherical YAG: Ce 3+ particles by micelle formation using PEG (polyethylene glycol) and polymer element (CO (NH 2 ) 2 ) in sol-gel method. As a result, the luminescence efficiency was lower than that of the commercial YAG phosphor, but the phosphor obtained by the low heat treatment at 1400 ° C showed spherical particles having an average particle diameter of 5 μm and a uniform particle size.
상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명은 기존 고상합성에 비하여 보다 낮은 열처리 온도와 짧은 유지시간에서 동급 수준의 빛 방출 세기를 보이며, 입자형상 제어가 가능한 YAG:Ce3+ 형광체 분말의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the problems of the prior art as described above, the present invention provides a YAG: Ce 3+ phosphor powder having the same level of light emission intensity at a lower heat treatment temperature and shorter holding time than conventional solid phase synthesis, And a method for producing the same.
또한 본 발명은 밀링공정, 건조 후 분산제 처리과정 없이도 기존 YAG 형광체와 동급 수준의 형광성 및 PL 휘도를 가지는 형광체의 제조가 가능한 YAG:Ce3+ 형광체 분말의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a method of producing a YAG: Ce 3+ phosphor powder capable of producing phosphors having the same level of fluorescence and PL luminance as those of conventional YAG phosphors without milling, drying and dispersant treatment.
또한 본 발명은 Al2O3 시드(seed) 분말을 사용하고, PVA 용액의 점도를 다양하게 조절하여 일정한 크기의 결정상 입자를 갖는 다공성의 하소분말을 제조하여 형광체의 모폴로지(morphology) 및 입도를 제어할 수 있는 YAG:Ce3+ 형광체 분말의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention also relates to a method of preparing a porous calcined powder having a crystal grain size of a predetermined size by using Al 2 O 3 seed powder and variously controlling the viscosity of the PVA solution to control the morphology and particle size of the phosphor The present invention also provides a method for producing a YAG: Ce 3+ phosphor powder.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 Y 및 Ce 금속염 혼합물에 PVA를 금속의 양이온들의 원자가 대비 2:1 내지 20:1(금속 양이온들의 원자가:PVA 음이온의 원자가)의 비율이 되도록 PVA 수용액을 첨가한 후, 상기 혼합 수용액에 Al2O3 시드(seed) 분말을 첨가하여 얻어진 겔 상태의 전구체를 하소 및 열처리(소성)하는 것을 특징으로 하는 폴리머 고착공정 및 알루미나 시드(seed)를 도입한 YAG:Ce3+ 형광체 분말의 제조방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention relates to a method for producing a PVA solution, which comprises adding PVA aqueous solution to a Y and Ce metal salt mixture such that PVA is in a ratio of 2: 1 to 20: 1 (valence of metal cations: valence of PVA anion) A step of calcining and heat-treating (firing) a gel precursor obtained by adding an Al 2 O 3 seed powder to the mixed aqueous solution, and a step of bonding the alumina seed to the YAG: Ce 3+ phosphor powder.
구체적으로, 본 발명의 제조방법은 Specifically, the production method of the present invention
(S1)Y의 질산염인 Y(NO3)3ㅇ6H2O 분말 및 Ce의 질산염인 Ce(NO3)3ㅇ6H2O 분말을 증류수에 용해시킨 후 BaF2를 첨가하여 금속염 혼합물의 수용액을 준비하는 단계;(S1) Y (NO 3 ) 3 O 6 H 2 O, which is a nitrate of Y, and Ce (NO 3 ) 3 6 H 2 O, which is a nitrate of Ce, were dissolved in distilled water and then BaF 2 was added thereto. Preparing;
(S2)상기 금속염 혼합물 수용액에 PVA를 금속의 양이온들의 원자가 대비 2:1 내지 20:1(금속 양이온들의 원자가:PVA 음이온의 원자가)의 비율이 되도록 PVA 수용액을 혼합하는 단계;(S2) mixing the PVA aqueous solution so that the PVA is in a ratio of 2: 1 to 20: 1 (valence of metal cations: valence of PVA anion) to the valence of cations of the metal in the metal salt mixture aqueous solution;
(S3)상기 혼합 수용액에 Al2O3 시드(seed) 분말을 첨가한 후 연속적으로 교반시키면서 졸 상태의 전구체를 얻는 단계;(S3) adding a Al 2 O 3 seed powder to the mixed aqueous solution and continuously stirring to obtain a sol precursor;
(S4)상기 졸 상태의 전구체를 가열하여 수분을 증발시킨 후, 완전 건조하여 겔 상태의 전구체를 얻는 단계;(S4) heating the precursor in the sol state to evaporate water, and then completely drying the precursor to obtain a gel precursor;
(S5)상기 겔 상태의 전구체를 하소하는 단계; 및(S5) calcining the gel precursor; And
(S6)상기 하소된 하소분말을 1,400~1,500℃의 온도에서 열처리(소성)하여 YAG:Ce3+ 형광체 분말을 얻는 단계;(S6) a step of calcining the calcined powder at a temperature of 1,400 to 1,500 占 폚 to obtain a YAG: Ce3 + phosphor powder;
를 포함한다..
상기 (S1)의 Y 질산염과 Ce 질산염은 최종 합성된 YAG 조성에서 Y2O3 양과 CeO2 양이 각각 50 내지 60 : 2 내지 3이 되도록 혼합되는 것이 좋다.It is preferable that the Y nitrate and Ce nitrate of (S1) are mixed so that the amount of Y 2 O 3 and the amount of CeO 2 in the finally synthesized YAG composition become 50 to 60: 2 to 3, respectively.
상기 (S1)의 BaF2는 합성된 YAG 분말 무게에 대하여 1 내지 4중량%로 포함되는 것이 좋다.The BaF 2 of (S1) is preferably contained in an amount of 1 to 4% by weight based on the weight of the synthesized YAG powder.
상기 (S2)의 PVA 수용액은 PVA 분말에 증류수를 5:95의 무게비로 혼합한 5중량% PVA 수용액인 것이 좋다. 특히, 상기 PVA는 금속 양이온들의 원자가 대비 2:1 또는 20:1(금속 양이온들의 원자가:PVA 음이온의 원자가)의 비율로 포함되는 것이 바람직하다.The PVA aqueous solution of (S2) is preferably a 5 wt% PVA aqueous solution obtained by mixing PVA powder and distilled water at a weight ratio of 5:95. In particular, the PVA is preferably contained in a ratio of 2: 1 or 20: 1 (valence of metal cations: valence of PVA anion) to valence of metal cations.
상기 (S3)의 Al2O3 시드(seed) 분말은 angular형태의 Al2O3 분말로, 평균입경이 1 내지 10㎛인 것이 좋다.Al 2 O 3 seed (seed) powder of the (S3) is of angular shape in Al 2 O 3 powder, preferably the mean particle diameter of 1 to 10㎛.
또한 상기 (S3)의 Al2O3 시드(seed) 분말은 최종 합성된 YAG 조성에서 Al2O3 양이 40 내지 50중량%가 되도록 포함되는 것이 좋다.Also, the Al 2 O 3 seed powder of (S3) may be included so that the amount of Al 2 O 3 is 40 to 50% by weight in the final synthesized YAG composition.
상기 (S6)의 소성은 1,500℃에서 수행되는 것이 바람직하다.The firing of the step (S6) is preferably performed at 1,500 占 폚.
또한 본 발명은 상기와 같은 방법으로 제조되어 평균입경이 5 내지 30㎛인 YAG:Ce3+ 형광체 분말을 제공한다.Further, the present invention provides a YAG: Ce 3+ phosphor powder having an average particle diameter of 5 to 30 μm, prepared by the above-described method.
본 발명에 따르면, 기존 고상합성에 비하여 보다 낮은 열처리 온도와 짧은 유지시간, 그리고 밀링공정, 건조 후 분산제 처리과정 없이도 동급 수준의 빛 방출 세기를 보이며, 입자형상 제어가 가능한 YAG:Ce3+ 형광체 분말을 합성할 수 있다. 뿐만 아니라, 본 발명은 Al2O3 시드(seed) 분말을 사용하고, PVA 용액의 점도를 다양하게 조절하여 일정한 크기의 결정상 입자를 갖는 다공성의 하소분말을 제조하여 형광체의 모폴로지(morphology) 및 입도를 제어할 수 있는 YAG:Ce3+ 형광체 분말을 제조할 수 있다.According to the present invention, a YAG: Ce 3+ phosphor powder having a lower heat treatment temperature and shorter holding time than the conventional solid phase synthesis, and exhibiting the same level of light emission intensity without a milling process, Can be synthesized. In addition, the present invention uses a Al 2 O 3 seed powder and variously adjusts the viscosity of the PVA solution to produce a porous calcined powder having a certain size of crystal phase particles, and the morphology and particle size of the phosphor A YAG: Ce 3+ phosphor powder capable of controlling the YAG: Ce 3+ phosphor powder can be produced.
도 1은 본 발명의 일실시예에서 사용된 평균입경이 5㎛인 angular 형태의 Al2O3 시드(seed) 분말의 미세구조를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 PVA 4:1의 함량으로 사용하여 제조된 겔 형의 YAG 전구체에 대한 열간 반응 결과를 나타낸 것이다. 도 2에서 실선은 왼쪽 단위인 열량 변화를, 점선은 오른쪽 단위인 무게감량을 의미한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 PVA 16:1의 함량으로 사용하고, 1,400℃와 1,500℃에서 열처리(소성)하여 제조된 YAG:Ce3+ 형광체 분말의 여기 및 발광 파장의 PL 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 PVA 16:1의 함량으로 사용하고, 1,400℃와 1,500℃에서 열처리(소성)하여 제조된 YAG:Ce3+ 형광체 분말의 X-선 회절분석 결과를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 YAG:Ce3+ 형광체 분말의 PVA 첨가량 변화에 따른 PL 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 YAG:Ce3+ 형광체 분말의 미세구조를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 YAG:Ce3+ 형광체 분말의 PKG test 결과를 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따라 PVA 12:1의 함량으로 사용하여 제조된 YAG:Ce3+ 형광체 분말의 입도분석 결과를 나타낸 것이다.1 shows the microstructure of an angular-type Al 2 O 3 seed powder having an average particle diameter of 5 μm used in an embodiment of the present invention.
FIG. 2 shows the results of a hot reaction for a gel-type YAG precursor prepared by using PVA 4: 1 in accordance with an embodiment of the present invention. In FIG. 2, the solid line represents the amount of heat change in the left unit, and the dotted line represents the weight loss in the right unit.
FIG. 3 shows PL analysis of excitation and emission wavelength of YAG: Ce 3+ phosphor powder prepared by heat treatment (firing) at 1,400 ° C. and 1,500 ° C. using PVA 16: 1 in accordance with an embodiment of the present invention .
4 shows X-ray diffraction analysis results of YAG: Ce 3+ phosphor powder prepared by heat-treating (firing) at 1,400 ° C and 1,500 ° C using PVA in an amount of 16: 1 according to an embodiment of the present invention will be.
FIG. 5 shows the results of PL analysis according to the change in the amount of PVA added to the YAG: Ce 3+ phosphor powder prepared according to an embodiment of the present invention.
6 shows the microstructure of a YAG: Ce 3+ phosphor powder prepared according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 shows PKG test results of the YAG: Ce 3+ phosphor powder prepared according to an embodiment of the present invention.
8 is a graph showing the particle size distribution of a YAG: Ce 3+ phosphor powder prepared by using PVA 12: 1 in accordance with an embodiment of the present invention.
이하 본 발명을 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명은 PVA 폴리머를 이용한 용액합성법과 알루미나 시드(seed)를 도입하여 YAG:Ce3+ 형광체 분말을 제조하는 새로운 합성법에 관한 것으로, 평균입경이 10㎛ 내외인 구형의 YAG:Ce3+ 형광체 분말을 합성하기 위해 YAG의 주성분인 Al2O3를 시드(seed)로 사용하고, PVA 폴리머의 첨가량을 조절함으로써 형광체 분말의 모폴로지(morphology) 및 입도를 제어하는 복합화된 합성법에 관한 것이다.The present invention relates to a solution synthesis method using a PVA polymer and a novel synthesis method of producing a YAG: Ce 3+ phosphor powder by introducing an alumina seed, wherein a spherical YAG: Ce 3+ phosphor powder having an average particle size of about 10 μm The present invention relates to a composite synthesis method for controlling the morphology and grain size of a phosphor powder by using Al 2 O 3 , which is a main component of YAG, as a seed and controlling the addition amount of PVA polymer.
이러한 본 발명은 폴리머 고착공정 및 알루미나 시드(seed)를 도입하여 YAG:Ce3+ 형광체 분말의 제조하는 것으로, Y 및 Ce 금속염 혼합물에 PVA를 금속의 양이온들의 원자가 대비 2:1 내지 20:1(금속 양이온들의 원자가:PVA 음이온의 원자가)의 비율이 되도록 PVA 수용액을 첨가한 후, 상기 혼합 수용액에 Al2O3 시드(seed) 분말을 첨가하여 얻어진 겔 상태의 전구체를 하소 및 열처리(소성)하여 YAG:Ce3+ 형광체 분말을 제조한다.The present invention relates to a process for preparing a YAG: Ce 3+ phosphor powder by a polymer fixing process and an alumina seed, wherein PVA is added to the Y and Ce metal salt mixture at a ratio of 2: 1 to 20: 1 The valence of the metal cations: the valence of the PVA anion), adding the Al 2 O 3 seed powder to the mixed aqueous solution, and calcining and heat-treating (firing) the obtained gel precursor YAG: Ce 3+ phosphor powder.
이하에서는 본 발명의 YAG:Ce3+ 형광체 분말의 제조방법을 각 단계별로 나누어 보다 자세히 설명한다.Hereinafter, the method for producing the YAG: Ce 3+ phosphor powder of the present invention will be described in more detail by dividing each step.
(S1) 금속염 혼합물 수용액 준비(S1) Preparation of aqueous solution of metal salt mixture
YAG:Ce 형광체 합성을 위해 해당 모체의 성분 중 하나인 Y2O3와 활성제 CeO2가 출발물질로 사용된다.For YAG: Ce phosphor synthesis, Y 2 O 3 , one of the elements in the matrix, and CeO 2 , the activator, are used as starting materials.
상기 Y와 Ce는 물에 완전히 용해되는 각 금속들의 염상태이면 그 사용이 제한되지 않으며, 특히 각 금속들의 질산염들을 사용하는 것이 좋다. 구체적으로, Y의 질산염으로는 Y(NO3)3ㅇ6H2O, Y(NO3)3ㅇ4H2O 등이 사용될 수 있으며, Ce의 질산염으로는 Ce(NO3)3ㅇ6H2O, Ce(NO3)3ㅇH2O 등이 사용될 수 있다.The use of Y and Ce is not limited as long as it is a salt of each metal completely dissolved in water. In particular, nitrates of each metal are preferably used. Specifically, the nitrate of Y may be Y (NO 3 ) 3 O 6 H 2 O, Y (NO 3 ) 3 O 4 H 2 O, and the nitrate of Ce may be Ce (NO 3 ) 3 O 6 H 2 O , Ce (NO 3 ) 3 O H 2 O, and the like.
상기 Y 및 Ce의 질산염은 분말상태로 증류수에 혼합하여 용해시킨다.The nitrate of Y and Ce is dissolved in distilled water in powder form.
이때, Y의 질산염과 Ce의 질산염은 최종 합성된 YAG 조성에서 Y2O3 양과 CeO2 양이 각각 50 내지 60 : 2 내지 3이 되도록 혼합되는 것이 바람직하다. 상기 Y 질산염과 Ce 질산염의 혼합비율이 상기 범위내일 경우에는 황색 형광특성 발현에 있어 더욱 좋다.At this time, it is preferable that the nitrate of Y and the nitrate of Ce are mixed so that the amount of Y 2 O 3 and the amount of CeO 2 in the finally synthesized YAG composition become 50 to 60: 2 to 3, respectively. When the mixing ratio of the Y nitrate and the Ce nitrate is within the above range, the yellow fluorescence property is better.
그 다음, 상기 용액에는 합성된 형광체 분말의 형광물성을 높이기 위하여 융제(Flux)로 BaF2를 첨가하는데, 상기 BaF2는 합성된 YAG 분말 무게에 대하여 1 내지 4중량%로 첨가하도록 한다.Then, in the addition of BaF 2 as a flux (Flux) is to increase the fluorescence properties of the synthesized phosphor powder solution, the BaF 2 is added to 1 to 4% by weight based on the combined weight of YAG powder.
(S2) 금속염 혼합물 수용액에 PVA 수용액 혼합(S2) Mixing aqueous PVA solution in aqueous metal salt mixture solution
상기와 같이 혼합된 금속염 혼합물 수용액에는 이후 PVA 수용액을 혼합한다. The aqueous solution of the mixed metal salt is then mixed with the aqueous PVA solution.
상기 PVA는 본 발명의 YAG:Ce2+ 형광체 분말 제조 시 균질한 전구체 제조를 위한 일종의 organic carrier 역학을 한다. The PVA is a kind of organic carrier dynamics for producing a homogeneous precursor in the preparation of the YAG: Ce 2+ phosphor powder of the present invention.
즉, PVA 폴리머를 일정량 첨가하게 되면, 물에 용해된 PVA의 hydroxyl group이 금속 양이온을 강하게 고착시켜 줌으로서 균일한 분산을 가능하게 하여 매우 안정된 전구체를 제조할 수 있다. 따라서 하소된 분말도 매우 미세하고 좁은 입도분포를 보이게 된다. 또한, 전구체 제조를 위한 고온건조과정에서 PVA 폴리머와 질산염 형태의 금속 양이온에서 발생하는 CO, CO2 및 NOx 가스의 상호작용에 의하여 다공성 전구체를 제조할 수 있고, 하소 과정 시 PVA의 뛰어난 열분해 성질에 의하여 낮은 온도에서 폴리머의 탈지가 가능하여 하소 후 다공성인 연질의 비정질 분말을 얻을 수 있다. 뿐만 아니라, PVA 공정에서 발현되는 carbonaceous 반응은 폴리머 분해에 따른 산화반응에 의한 연소에 의해 양이온의 산화가 촉진되어 미세하고 단일상의 분말을 상대적으로 낮은 온도에서 얻을 수 있게 된다. 일반적인 산화물 세라믹스 분말 합성을 위하여 양이온 출발물질로서 질산염 형태를 사용하게 되며, 이 경우 하소과정을 거치면서 분해가 일어나 산화반응에 의한 연소열과 NOx 가스가 발생한다. 이러한 분해반응으로 양이온 산화가 촉진되어 합성반응 온도가 낮아지게 된다. 따라서 본 발명의 YAG:Ce2+ 형광체 분말 제조 시 적용한 PVA 폴리머 고착공정에 의한 용액합성방법은 종래 사용되어지고 있는 용액합성법에 비하여 고순도의 매우 안정된 세라믹 분말을 낮은 온도에서 얻을 수 있는 장점이 있다.That is, when a certain amount of the PVA polymer is added, the hydroxyl group of the PVA dissolved in the water makes the metal cations firmly adhere to each other, thereby achieving uniform dispersion, and thus a highly stable precursor can be produced. Therefore, the calcined powder is also very fine and narrow in particle size distribution. In addition, the porous precursor can be prepared by the interaction of CO, CO 2, and NO x gas generated in the metal cation of the PVA polymer and the nitrate salt in the high-temperature drying process for producing the precursor, and the excellent pyrolysis property The polymer can be degreased at a low temperature to obtain a soft amorphous powder that is porous after calcination. In addition, the carbonaceous reaction expressed in the PVA process promotes the oxidation of the cations by the combustion caused by the oxidation reaction due to the decomposition of the polymer, so that a fine, single phase powder can be obtained at a relatively low temperature. In order to synthesize general oxide ceramics powder, nitrate form is used as cationic starting material. In this case, decomposition occurs during calcination process, and combustion heat and NO x gas are generated by oxidation reaction. This decomposition reaction promotes the cation oxidation and lowers the synthesis reaction temperature. Therefore, the solution synthesis method by the PVA polymer fixing process applied in the production of the YAG: Ce 2+ phosphor powder of the present invention is advantageous in that a highly stable ceramic powder of high purity can be obtained at a low temperature as compared with the conventional solution synthesis method.
상기 PVA 수용액은 통상의 PVA에 증류수를 혼합한 것으로, 상기 PVA는 PVA 중합도(degree of polymerization)가 Mw. 89,000~98,000인 것을 사용하는 것이 최종 얻어지는 YAG:Ce2+ 형광체의 입자제어 및 특성조절에 있어 더욱 좋다. 상기 PVA 분말에 증류수를 5:95의 무게비로 혼합하여 5wt의 PVA 수용액으로 제조한다.The PVA aqueous solution is prepared by mixing distilled water with ordinary PVA. The PVA has a PVA degree of polymerization of Mw. 89,000 to 98,000 is better in controlling the particle and controlling the properties of the finally obtained YAG: Ce 2+ phosphor. The PVA powder was mixed with distilled water at a weight ratio of 5:95 to prepare a 5 wt. PVA aqueous solution.
금속 양이온을 기준으로 한 개의 -(OH) 기능기(functional group)를 갖는 PVA 모노머는 용액내의 금속 양이온에 대한 상대적인 양에 의하여 양이온들의 분산에 영향을 미치게 된다. 따라서, 본 발명에서는 첨가된 금속 양이온인 Y3+와 Ce4+를 기준으로 1개의 -(OH) 기능기를 갖는 PVA 모노머에 대한 금속 양이온들의 총 원자가 비를 계산하여 PVA의 첨가량을 결정한다.PVA monomers with an - (OH) functional group based on the metal cation will affect the dispersion of the cations by their relative amounts to the metal cations in solution. Accordingly, in the present invention, the amount of PVA added is determined by calculating the total atomic ratio of metal cations to the PVA monomer having one - (OH) functional group based on the added metal cations Y3 + and Ce4 +.
상기 PVA는 금속염 혼합물에 사용된 금속 양이온들의 원자가 대비 2:1 내지 20:1(금속 양이온들의 원자가:PVA 음이온의 원자가)의 비율이 되도록 금속염 혼합물의 수용액과 혼합되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 12:1의 비율로 혼합되는 것이다. 상기 PVA의 혼합비율이 상기 범위를 벗어나 그 양이 너무 적을 경우에는 합성된 분말의 크기가 불균질하여 PL 특성 및 PKG 특성이 저하되고, 너무 많을 경우에는 PVA의 탈지가 원활하지 않아 형광특성이 저하될 수 있다. The PVA is preferably mixed with an aqueous solution of the metal salt mixture such that the ratio of the valence of the metal cations used in the metal salt mixture to the valence of the metal salt is 2: 1 to 20: 1 (valence of metal cations: valence of PVA anion) 12: 1. When the blending ratio of the PVA is out of the above range and the amount thereof is too small, the size of the synthesized powder becomes inhomogeneous and the PL characteristic and the PKG characteristic are deteriorated. When the blending ratio is too large, the PVA is not smoothly degreased, .
(S3) Al2O3 시드(seed) 분말을 첨가(S3) Addition of Al 2 O 3 seed powder
상기와 같이 금속염 혼합물 수용액과 PVA 수용액을 혼합하여 얻어진 혼합 수용액에는 이후 Al2O3 시드(seed) 분말을 첨가하고, 연속적으로 교반시키면서 졸 상태의 전구체를 얻는다.The Al 2 O 3 seed powder is then added to the mixed aqueous solution obtained by mixing the metal salt mixture aqueous solution and the PVA aqueous solution as described above, and the mixture is continuously stirred to obtain a precursor in a sol state.
상기 Al2O3 분말은 YAG:Ce3+ 형광체 분말 합성 시 시드(seed) 역할을 하여 Al2O3 분말을 중심으로 YAG가 합성되고 입자성장이 이루어지게 된다.The Al 2 O 3 powder serves as a seed in the synthesis of the YAG: Ce 3+ phosphor powder, and the YAG is synthesized around the Al 2 O 3 powder and the grain growth is achieved.
종래 고상분말들을 사용하여 형광체 분말을 합성할 경우 합성온도도 높고 입자크기도 균질하지 않았으며, 반대로 액상만을 이용할 경우에는 합성온도는 낮아질 수 있으나, 합성된 분말의 입자크기가 너무 작아지게 된다는 문제가 있었다. 따라서, 본 발명에서는 YAG 조성 중 하나인 Al2O3(입자크기 5㎛)을 고상으로 사용하여 합성된 분말의 평균입경이 5㎛ 보다 크도록 조절하는 한편, PVA 첨가량을 조절하여 입자성장을 일으킴으로써 최종 합성된 형광체 분말의 평균입경을 10㎛ 안팎으로 커지도록 하였다. 또한, Al2O3 분말을 시드로 사용함으로써 원형에 근접하는 형상의 입자를 얻을 수 있다. Conventional solid phase powders were synthesized at high temperature and high homogeneity. On the contrary, when the liquid phase was used, the synthesis temperature could be lowered, but the particle size of the synthesized powder was too small. there was. Therefore, in the present invention, the average particle size of the powder synthesized using a solid phase of Al 2 O 3 (
본 발명에서는 YAG:Ce3+ 형광체 분말의 합성에 있어 Al2O3 분말을 시드(seed)로 사용하여 합성된 형광체 분말의 형태와 입도분포를 제어할 수 있다.In the present invention, in the synthesis of YAG: Ce 3+ phosphor powder, the shape and particle size distribution of the phosphor powder synthesized using Al 2 O 3 powder as a seed can be controlled.
특히, 상기 Al2O3 시드 분말은 평균입경이 1 내지 10㎛인 angular 형태의 Al2O3 분말을 사용하는 것이 평균입경이 10㎛ 안팎인 형광체 분말의 합성을 위해 보다 바람직하다.Particularly, the Al 2 O 3 seed powder is more preferable for the synthesis of the phosphor powder having an average particle size of about 10 μm or so, using an angular-type Al 2 O 3 powder having an average particle diameter of 1 to 10 μm.
상기 Al2O3 시드 분말은 YAG 정량비에 맞추어 그 함량을 적절히 조절하여 첨가할 수 있으며, 특히 최종 합성된 YAG 조성에서 Al2O3 양이 40 내지 50중량%가 되도록 첨가하는 것이 평균입경이 10㎛ 안팎인 형광체 분말의 합성을 위해 보다 바람직하다.The Al 2 O 3 oxide powder is that the average particle diameter is added so that the YAG in accordance with the stoichiometric ratio may be added by appropriately adjusting the contents, in particular Al 2 O 3 amount is 40 to 50% by weight in the final composite of YAG composition It is more preferable for the synthesis of the phosphor powder within about 10 mu m.
상기와 같이 금속염 혼합물 수용액과 PVA 수용액을 혼합하여 얻어진 혼합 수용액에 Al2O3 시드 분말을 첨가하여 졸 상태의 전구체를 얻을 수 있다.The Al 2 O 3 seed powder may be added to the mixed aqueous solution obtained by mixing the metal salt mixture aqueous solution and the PVA aqueous solution as described above to obtain a sol precursor.
(S4) 겔형의 다공성 전구체 분말 형성(S4) Formation of gel-like porous precursor powder
상기와 같이 얻어진 졸 상태의 전구체는 지속적인 가열과 교반을 통하여 전구체로부터 수분이 증발되어 겔화가 이루어지면 상기 전구체를 완전 건조시켜 겔 상태의 전구체를 형성한다. 이때, 건조온도와 교반속도가 건조 후 전구체의 다공성에 큰 영향을 미치게 된다. 따라서, 본 단계에서는 온도 조절이 가능한 건조기를 사용하며 일정한 교반속도 하에서 건조가 될 수 있도록 장치제어를 하는 것이 좋다.The sol precursor obtained as described above is continuously heated and agitated to evaporate moisture from the precursor to form a gel, and the precursor is completely dried to form a gel precursor. At this time, the drying temperature and stirring speed greatly affect the porosity of the precursor after drying. Therefore, in this step, it is preferable to use a drier capable of temperature control and control the apparatus so that drying can be performed at a constant stirring speed.
상기 졸 상태의 전구체는 100℃ 정도에서 24시간 정도 지속적으로 가열하면서 교반하여 전구체로부터 수분이 증발되어 겔화가 이루어지게 된다. 이렇게 겔화가 완료되면 100 내지 200℃에서 완전건조하여 겔 형태의 전구체를 얻을 수 있다.The precursor in the sol state is agitated while being continuously heated at about 100 ° C for about 24 hours to evaporate moisture from the precursor to cause gelation. When the gelation is completed, the gel is completely dried at 100 to 200 ° C to obtain a gel-like precursor.
본 단계에서는 물을 날려 보내면서 금속 양이온으로부터 NOx 가스가 분해되고 폴리머의 일부가 분해되어 폼 형태로 방출될 수 있도록 100 내지 200℃, 바람직하게는 150℃에서 완전건조시키는 것이 바람직하다. 또한 용액 제조 시 사용된 증류수의 양과 건조온도에 따라 건조시간도 적절히 조절할 수 있으며, 약 24시간 동안 수행되는 것이 좋다.In this step, it is preferable to completely dry at 100 to 200 ° C, preferably 150 ° C so that NO x gas is decomposed from metal cations while part of the polymer is decomposed and released in the form of a foam while blowing water. In addition, the drying time can be appropriately adjusted depending on the amount of distilled water used and the drying temperature during the preparation of the solution, and it is preferably carried out for about 24 hours.
이같은 온도와 시간 조건으로 건조하게 되면 혼합물들은 부풀어 오르는 현상을 반복하다가 일정 시간 이후에 겔 형태의 전구체를 형성하게 된다.When dried under such temperature and time conditions, the mixture repeats the phenomenon of swelling and forms a gel-like precursor after a certain period of time.
(S5) 하소(S5) Calculation
상기와 같이 형성된 겔 형태의 전구체는 이후 전구체 내의 폴리머와 질산염 잔유물을 완전 탈지시킬 수 있도록 하소를 실시한다.The gel-like precursor thus formed is then calcined to allow complete degreasing of the polymer and nitrate residues in the precursor.
하소 조건은 사용된 폴리머의 종류와 첨가량에 따라 크게 좌우되므로, 이에 따라 하소온도를 최적의 조건으로 조절하는 것이 바람직하다. 특히, 결정화 이전의 온도에서 하소하는 것이 중요하다. The calcination conditions are highly dependent on the type and amount of the polymer used, so it is desirable to adjust the calcination temperature to the optimum conditions. In particular, it is important to calcine at a pre-crystallization temperature.
완전건조된 겔 형태의 전구체는 하소 시 승온속도에 따라 불안정한 상태를 보이는데, 공기분위기에서 500℃, 4℃/min의 조건에서 수행되는 것이 폭발로 인한 하소로 내부에 분말이 흩어지는 현상을 방지하여 안정된 하소 분말을 얻는데 있어 보다 바람직하다.The precursor in the form of a completely dried gel is unstable according to the heating rate at the time of calcination. In the case of performing the calcination at 500 ° C. and 4 ° C./min in the air atmosphere, the powder is dispersed inside due to the calcination due to the explosion And is more preferable for obtaining a stable calcined powder.
이렇게 얻어진 하소 분말은 이후 초음파를 이용해 응집을 최소화한 후 280메쉬(mesh)의 체를 통과시켜 최종적으로 하소분말을 얻을 수 있다.The calcined powder thus obtained is then subjected to ultrasonic wave to minimize aggregation and then passed through a sieve of 280 mesh to finally obtain a calcined powder.
(S6) 열처리(소성)(S6) Heat treatment (firing)
상기와 같은 하소 이후 제조된 하소 분말은 열처리(소성)를 통하여 최종적으로 YAG:Ce3+ 형광체 분말을 얻게 된다.The calcined powder produced after the above calcination is finally subjected to heat treatment (calcination) to finally obtain a YAG: Ce 3+ phosphor powder.
상기 열처리(소성)는 질소분위기(5% H2/N2 gas)에서 1,400 내지 1,500℃의 온도, 바람직하게는 1,500℃의 온도에서 5℃/min, 3시간 정도를 유지하면서 수행되는 것이 바람직하다.The heat treatment (baking) is preferably carried out in a nitrogen atmosphere (5% H 2 / N 2 gas) at a temperature of 1,400 to 1,500 ° C, preferably 1,500 ° C, at 5 ° C / min for about 3 hours .
상기 열처리(소성) 온도가 1,400℃ 미만일 경우에는 형광체의 결정상이 완전하지 못하여 형광성을 보이지 않게 될 수 있고, 1,500℃를 초과할 경우에는 온도 상승에 따른 물성 차이를 나타내지 않아 생산비용 측면에서 바람직하지 않다. 특히, 1,500℃에서 실시하는 것이 형광체 분말의 결정성 향상에 의한 광도 증가에 있어 더욱 좋다.If the heat treatment (baking) temperature is less than 1,400 ° C, the phosphor phase may not be completely fluorescent and not visible. If the heat treatment temperature is more than 1,500 ° C, . Particularly, it is better to increase the brightness by increasing the crystallinity of the phosphor powder at 1,500 ° C.
상기와 같은 단계를 통하여 제조된 본 발명의 YAG:Ce3+ 형광체 분말의 평균입경은 PVA 첨가량에 따라 달라질 수 있으나, 평균적으로 5 내지 30㎛ 정도이다.The average particle size of the YAG: Ce 3+ phosphor powder of the present invention produced through the above steps may vary depending on the amount of PVA added, but is on the order of 5 to 30 μm on average.
이상과 같이 폴리머 고착공정 및 알루미나 시드(seed)를 도입하여 YAG:Ce3+ 형광체 분말을 제조하는 본 발명에 따르면, 기존 고상합성에 비하여 보다 낮은 열처리 온도와 짧은 유지시간, 그리고 밀링공정, 건조 후 분산제 처리과정 없이도 동급 수준의 빛 방출 세기를 보이며, 입자형상 제어가 가능한 YAG:Ce3+ 형광체 분말을 합성할 수 있다. 뿐만 아니라, 본 발명은 Al2O3 시드(seed) 분말을 사용하고, PVA 용액의 점도를 다양하게 조절하여 일정한 크기의 결정상 입자를 갖는 다공성의 하소분말을 제조하여 형광체의 모폴로지(morphology) 및 입도를 제어할 수 있는 YAG:Ce3+ 형광체 분말을 제조할 수 있다.As described above, according to the present invention in which a polymer fixing process and an alumina seed are introduced to produce a YAG: Ce 3+ phosphor powder, a lower heat treatment temperature and shorter holding time than the conventional solid phase synthesis, It is possible to synthesize YAG: Ce 3+ phosphor powders which show the same level of emission intensity and control particle shape without dispersant treatment. In addition, the present invention uses a Al 2 O 3 seed powder and variously adjusts the viscosity of the PVA solution to produce a porous calcined powder having a certain size of crystal phase particles, and the morphology and particle size of the phosphor A YAG: Ce 3+ phosphor powder capable of controlling the YAG: Ce 3+ phosphor powder can be produced.
이하에서는 실시예를 들어 본 발명에 관하여 더욱 상세하게 설명할 것이나. 이들 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명의 보호 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. These embodiments are for purposes of illustration only and are not intended to limit the scope of protection of the present invention.
실시예Example
Y의 질산염으로 Y(NO3)3ㅇ6H2O(reagent grade, Aldrich Chemical Co., St Louis, MO. USA)와 Ce의 질산염으로 Ce(NO3)3ㅇ6H2O(reagent grade, Aldrich Chemical Co., St Louis, MO. USA)를 사용하였다.A nitrate of Y Y (NO 3) 3 o 6H 2 O (reagent grade, Aldrich Chemical Co., St Louis, MO. USA) and Ce nitrate as a Ce (NO 3) 3 o 6H 2 O (reagent grade, Aldrich Chemical Co., St Louis, MO. USA) was used.
상기 Y(NO3)3ㅇ6H2O 분말과 Ce(NO3)3ㅇ6H2O 분말은 최종 합성된 YAG 조성에서 Y2O3 양과 CeO2 양이 중량비로 50 : 2가 되도록 혼합하여 증류수에 용해시킨 후 융제(Flux)인 BaF2(reagent grade, Aldrich Chemical Co., St Louis, MO. USA)를 합성된 YAG분말의 3중량%가 되도록 첨가하였다. 여기에 증류수 95cc당 5g의 PVA 분말(중합도 Mw. 89,000~98,000)을 용해시켜 제조한 5중량% PVA 수용액을 금속의 양이온들의 원자가 대비 PVA 음이온의 원자가 비가 4:1, 12:1, 16:1, 20:1의 비율로 첨가하였다(4:1에서 20:1로 갈수록 PVA의 첨가량은 감소). 이때, PVA를 사용하지 않은 조건과 비교하여 최적의 함량 조건을 검증하였다. 상기 혼합된 혼합 수용액에 평균입경이 5㎛인 angular 형태의 Al2O3 시드(seed) 분말(도 1)을 YAG의 정량비에 맞추어 첨가하였다.The Y (NO 3 ) 3 O 6H 2 O powder and the Ce (NO 3 ) 3 O 6H 2 O powder were mixed so that the amount of Y 2 O 3 and CeO 2 were 50: 2 by weight in the finally synthesized YAG composition, And 3% by weight of BaF 2 (reagent grade, Aldrich Chemical Co., St. Louis, Mo. USA) as a flux was added to the synthesized YAG powder. A 5 wt% aqueous solution of PVA prepared by dissolving 5 g of PVA powder (polymerization degree Mw: 89,000 to 98,000) per 95 cc of distilled water was added to a solution of PVA anion having a valence ratio of 4: 1, 12: 1, 16: 1 , 20: 1 (the amount of PVA added decreases from 4: 1 to 20: 1). At this time, the optimal content condition was verified by comparing with the condition not using PVA. An angular Al 2 O 3 seed powder (FIG. 1) having an average particle diameter of 5 μm was added to the mixed aqueous solution in accordance with the quantitative ratio of YAG.
이후 약 200℃에서 지속적으로 가열하면서 교반하여 수분을 증발시킨 후, 완전건조를 위해 150℃에서 24시간 동안 건조하여 겔 형태의 전구체를 얻었다. Then, the mixture was continuously heated at about 200 ° C with stirring to evaporate water, and then dried at 150 ° C for 24 hours to obtain a gel-like precursor.
상기 겔 형태의 전구체를 공기분위기에서 500℃, 4℃/min 승온속도의 조건으로 하소하고, 초음파를 이용해 응집을 최소화한 후 280메쉬의 체를 통과시켜 하소 분말을 얻었다. The gel-like precursor was calcined in an air atmosphere at 500 ° C and 4 ° C / min at a heating rate of 1 ° C / min. Ultrasonic wave was used to minimize cohesion, and then passed through a sieve of 280 mesh to obtain calcined powder.
그 다음, 상기 하소분말을 텅스텐 로를 이용하여 질소분위기(5% H2/N2 gas(2,000㏄))에서 1400℃와 1500℃의 온도, 5℃/min의 승온속도로 3시간을 유지하면서 소성하여 YAG:Ce3+ 형광체 분말을 제조하였다. Then, the calcined powder was calcined in a nitrogen atmosphere (5% H 2 / N 2 gas (2,000 cc)) using a tungsten furnace at a temperature of 1400 ° C. and 1500 ° C. for 3 hours at a heating rate of 5 ° C./min Followed by firing to prepare a YAG: Ce 3+ phosphor powder.
비교예Comparative Example
질소분위기 하에서 1,600℃의 열처리(소성)와 9시간 동안 열처리하고, 후처리로 볼 밀링(ball milling) 1시간 실시한 후 건조 후 분산제 처리 다음 건조 후 sieve 25㎛의 공정을 거친 상업용 YAG 제품을 사용하였다. 이하에서는 C. YAG라고 표현하였다.The sample was heat-treated (calcined) at 1,600 ° C in a nitrogen atmosphere and heat-treated for 9 hours, followed by ball milling for 1 hour, followed by drying, dispersant treatment, and commercial sieving 25 μm thick commercial YAG product . Hereinafter referred to as C. YAG.
실험예Experimental Example
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 형광체의 열분해 특징, 결정화 거동, 분말의 형태와 크기, 입도분포, 형광특성, 색좌표 및 광도를 분석하기 위하여 하기와 같은 방법으로 측정하였다. The pyrolysis characteristics, crystallization behavior, shape and size of the powder, particle size distribution, fluorescence properties, color coordinates and luminous intensity of the phosphors prepared in the examples and comparative examples were measured by the following methods.
측정방법How to measure
① 열분석① Thermal analysis
YAG:Ce 전구체의 하소 시 발현되는 온도변화에 따른 열분해 특징을 고찰하기 위하여 열분석기(STA 1500, Santon Redcroft, U.K.)를 이용하여, 600℃까지 10℃/min의 승온속도로 공기분위기에서 열분석하였다.In order to investigate the thermal decomposition characteristics of the YAG: Ce precursor by calcination, a thermal analysis (
② X선 회절분석② X-ray diffraction analysis
폴리머의 첨가량과 열처리(소성) 온도에 따른 결정화 거동을 알아보기 위하여 X-선 회절장치(Rigaku, D/MAX-2200H, Japan)를 사용하여 CuKα를 특성 X선으로 XRD 분석을 실시하였다. 40kV, 30mA의 조건으로 시편의 XRD 데이터를 실온에서 측정하였다.XRD analysis of CuK α was carried out by X-ray diffractometer (Rigaku, D / MAX-2200H, Japan) in order to investigate the crystallization behavior depending on the addition amount of polymer and heat treatment (firing) temperature. XRD data of the specimen was measured at room temperature under conditions of 40 kV, 30 mA.
③ 미세구조 관찰③ Microstructure observation
각 공정 후 분말형태와 크기를 관찰하기 위하여 주사전자현미경(SEM, Hitachi S-3000N, Japan)을 사용하였다. 합성된 분말샘플은 샘플홀더에 카본 테이프를 이용하여 고정시키고, 콤프레셔를 이용하여 흡착되어 있을 수 있는 미세한 분말을 제거하였다. 고정된 분말은 Au-Pd sputter를 이용하여 Pt 코팅을 행한 후 미세구조를 관찰하였다. 코팅 과정에서 진공도는 0.1torr로 유지하여 약 15초간 코팅하였다.Scanning electron microscopy (SEM, Hitachi S-3000N, Japan) was used to observe the powder shape and size after each process. The synthesized powder sample was fixed to the sample holder using a carbon tape, and a fine powder which may have been adsorbed was removed by using a compressor. The microstructure of the immobilized powders was observed after Pt coating using Au-Pd sputter. During the coating process, the degree of vacuum was maintained at 0.1 torr and coated for about 15 seconds.
④ 입도분석④ Particle size analysis
제조된 YAG:Ce 형광체 분말의 입도분포는 입도분석기(ESL-800, Photal, Japan)를 사용하여 측정하였다. 측정시료는 분말을 분산용액 내에서 충분한 시간동안 초음파를 이용하여 분산시킨 후 준비하였다.The particle size distribution of the YAG: Ce phosphor powder thus prepared was measured using a particle size analyzer (ESL-800, Photal, Japan). The samples were prepared by dispersing the powders in a dispersion solution for a sufficient period of time using ultrasonic waves.
⑤ PL(Photoluminescence) 분석⑤ PL (Photoluminescence) analysis
합성된 형광체의 형광특성은 Xe lamp를 사용한 분광형광광도계(Luminescence Spectrometer)를 사용하였다. 소성된 샘플은 샘플 홀더에 1g 정도 담아 고르게 분포시킨 후 고정하여 분광기에 내장하였다. 내장된 샘플은 Xe lamp를 광원으로 형광체에 조사하여 300~500㎚의 여기파장(excitation wavelength)과 480~700㎚ 발광파장(emission wavelength)을 측정하여 발광 과정을 관찰하였다.The fluorescence properties of the synthesized phosphors were measured using a spectrophotometer (Xenon Luminescence Spectrometer). The fired sample was placed in a sample holder in an amount of about 1 g, distributed evenly, fixed, and embedded in a spectroscope. The embedded sample was irradiated with a Xe lamp as a light source, and the excitation wavelength of 300 to 500 nm and the emission wavelength of 480 to 700 nm were measured to observe the light emission process.
⑥ PKG(package) Test⑥ PKG (package) Test
합성된 형광체의 색 좌표 및 광도를 확인하기 위한 PKG(package) LED 분석은 LEOS(WithLight, OPI-100, Korea)를 사용하였다. InGaN 칩에 제조된 형광체를 도포하여 실제 제품으로 제조하여 분석함으로써 자체 신뢰성 평가를 하였다. The analysis of PKG (package) LED for confirming the color coordinates and luminous intensity of the synthesized phosphor was performed using LEOS (WithLight, OPI-100, Korea). The phosphor manufactured on the InGaN chip was coated and manufactured as an actual product, and its own reliability was evaluated.
도 2에는 상기 실시예에서 PVA 4:1(금속 양이온들의 원자가:PVA)의 함량으로 사용하여 제조된 겔 형의 YAG 전구체에 대한 열간 반응 결과를 나타내었다도 2에서 실선은 왼쪽 단위인 열량 변화를, 점선은 오른쪽 단위인 무게감량을 의미함). 도 2에 나타낸 바와 같이, 약 300℃까지 1차 중량감소가 관찰되었으며, 2차 중량감소가 종결되는 450℃ 이후부터 미미한 중량감소를 나타냄을 확인할 수 있었다. 흡열 및 발열반응을 동반하는 이러한 중량감소는 금속염과 유기물의 분해 및 잔유탄소의 제거에 의해 발현되는 현상이라 생각되었다. 즉, 300℃ 이전의 중량감소 시에는 완만한 발열반응과 이후의 흡열반응을 동반하며, 이는 PVA의 열분해와 금속염의 분해가 일어나면서 나타나는 현상이라 판단되었다. 이후 계속되는 중량감소는 발열반응을 동반하는 일종의 산화반응으로, 분해 후 남은 잔류 카본의 산화에 의하여 나타나는 현상임을 알 수 있었다. 이러한 열분석 결과를 기초로 형광체 분말의 합성을 위한 최적의 하소온도는 500℃임을 알 수 있었으며, 이하의 실험에서는 형광체 분말의 하소온도를 500℃로 결정하여 실험하였다. FIG. 2 shows the results of the hot reaction of the gel type YAG precursor prepared by using PVA 4: 1 (valence of metal cations: PVA) in the above embodiment. In FIG. 2, , And the dotted line represents weight loss, which is the right unit). As shown in FIG. 2, a primary weight loss was observed up to about 300 ° C., and a slight weight loss was observed after 450 ° C. at which the secondary weight loss was terminated. These weight reductions accompanied by endothermic and exothermic reactions were thought to be manifested by decomposition of metal salts and organic compounds and removal of residual carbon. That is, at the weight reduction before 300 ° C., it is accompanied by a gentle exothermic reaction and a subsequent endothermic reaction, which is considered to be a phenomenon caused by thermal decomposition of PVA and decomposition of metal salt. The subsequent reduction in weight is a kind of oxidation reaction accompanied by an exothermic reaction, which is caused by the oxidation of the residual carbon remaining after decomposition. Based on the results of the thermal analysis, it was found that the optimum calcination temperature for the synthesis of the phosphor powders was 500 ° C. In the following experiments, the calcination temperature of the phosphor powders was determined to be 500 ° C.
상기 실시예에서 PVA 16:1(금속 양이온들의 원자가:PVA)의 함량으로 사용하고, 1,400℃와 1,500℃에서 열처리(소성)하여 제조된 YAG:Ce3+ 형광체 분말의 여기 및 발광 파장의 PL 분석 결과는 도 3에 나타내었다. 도 3에는 실시예에 따른 형광체들과의 비교 분석을 위하여 상용 YAG 형광체 분말(C.YAG)의 데이터를 함께 나타내었다(도 3a: 1,400℃ 열처리, 도 3b: 1,500℃ 열처리). 도 3에 나타낸 바와 같이, 440~470의 영역에서 강한 여기 파장을 나타내었고, 480~700㎚의 넓은 영역에서 broad한 발광 파장과 540㎚의 중심파장이 관찰되었으며, 이같은 결과로부터 상기 실시예에서 제조된 형광체는 상용 YAG 형광체 분말과 같은 황색형광체임을 알 수 있었다. 또한 도 3b와 같이 1,500℃에서 열처리한 경우에는 좀 더 근접한 분석결과를 보였으며, 상용 YAG 형광체 분말에 비하여 상대적으로 약간 낮은 intensity를 보임을 확인할 수 있었다. PL analysis of excitation and emission wavelength of YAG: Ce 3+ phosphor powder prepared by heat treatment (calcination) at 1,400 ° C and 1,500 ° C using the content of PVA 16: 1 (valence of metal cations: PVA) The results are shown in FIG. FIG. 3 shows the data of a commercial YAG phosphor powder (C.YAG) for comparative analysis with phosphors according to the embodiment (FIG. 3a: heat treatment at 1,400 ° C., FIG. 3b: heat treatment at 1,500 ° C.). As shown in FIG. 3, a strong excitation wavelength was exhibited in a region of 440 to 470, a broad emission wavelength in a wide region of 480 to 700 nm and a center wavelength of 540 nm were observed. From these results, Was found to be a yellow phosphor such as a commercial YAG phosphor powder. Also, as shown in FIG. 3B, the annealed at 1,500 ° C showed a more close analysis result, and it was confirmed that the YAG phosphor powder had a relatively lower intensity than that of the commercial YAG phosphor powder.
상기 실시예에서 PVA 16:1(금속 양이온들의 원자가:PVA)의 함량으로 사용하고, 1,400℃와 1,500℃에서 열처리(소성)하여 제조된 YAG:Ce3+ 형광체 분말의 최종상은 X-선 회절분석을 통하여 분석하였으며, 열처리 온도에 따른 결과를 상용 YAG 형광체 분말의 데이터와 함께 도 4에 나타내었다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 안정한 중간체인 YAM(Y4Al2O9)과 YAP(YAlO3)와 같은 부반응 물질들은 관찰되지 않았으며, 순수한 YAG 결정상만이 관찰되었다. YAM과 YAP의 주 피크는 각각 35도와 30도에서 관찰되는데, 본 발명의 실시예에서 합성된 형광체 분말에서는 이 같은 피크가 관찰되지 않았다. 열처리(소성) 온도에 따른 큰 차이는 발견되지 않았으며, 상용 YAG 형광체 분말에 비하여 유사한 결정성을 나타내었다.The final phase of the YAG: Ce 3+ phosphor powder prepared by using the PVA 16: 1 (valence of the metal cations: PVA) in the above example and heat-treating (firing) at 1,400 ° C and 1,500 ° C was X- And the results according to the heat treatment temperature are shown in FIG. 4 together with the data of the commercial YAG phosphor powder. As shown in Fig. 4, side reactions such as YAM (Y 4 Al 2 O 9 ) and YAP (YAlO 3 ), which are stable intermediates, were not observed and only pure YAG crystal phase was observed. The main peaks of YAM and YAP were observed at 35 ° and 30 °, respectively, but no such peaks were observed in the phosphor powders synthesized in the examples of the present invention. No significant difference was found according to the heat treatment (sintering) temperature, and it showed similar crystallinity compared with the commercial YAG phosphor powder.
또한, 사용된 PVA 폴리머의 첨가량 변화에 따른 영향을 관찰하기 위하여 PVA를 첨가하지 않은 경우와 PVA 첨가량을 달리하여 제조된 형광체 분말의 발광 파장을 상용 YAG 형광체 분말과 비교하고, 그 결과를 도 5에 나타내었다. PL 휘도는 PVA 존재 유무에 따라서 큰 차이를 보였다. PVA를 첨가하지 않은 경우에는 상용 YAG 형광체 분말에서 얻은 값에 비하여 60% 내외의 매우 저조한 형광 특성이 관찰되었으며, PVA 첨가량이 증가함에 따라 휘도가 증가함을 확인할 수 있었다. 특히, 1,400℃에서 열처리(소성)한 경우와 비교하여 1,500℃에서 열처리한 경우 결정의 성장으로 상대적으로 높은 형광특성이 발현되었으며, 특히 PVA 16:1(금속 양이온들의 원자가:PVA)의 함량에서 상용 YAG 형광체 분말에 접근하는 98%의 우수한 휘도를 보임을 확인할 수 있었다. 이는 폴리머의 작용이 전구체 내의 금속이온의 균일한 분산에 영향을 미쳐 형광체의 결정화 및 형광체 고유특성에 영향을 미치고, 또한 폴리머의 첨가량에 따라 전구체의 점도가 변화되고, 이에 따라 시드(seed) 입자의 응집에 영향을 주어 최종 합성된 형광체 분말의 형상변화에도 영향을 주어 나타나는 현상이라 생각되었다. 또한 PVA 12:1부터는 큰 차이 없이 95% 이상의 휘도를 나타내었다.In order to observe the influence of the addition amount of the PVA polymer used, the emission wavelength of the phosphor powder prepared by adding PVA and PVA in different amounts was compared with the commercial YAG phosphor powder. The results are shown in FIG. 5 Respectively. PL luminance showed a large difference depending on the presence or absence of PVA. When PVA was not added, very low fluorescence characteristics of about 60% were observed compared with the values obtained from the commercial YAG phosphor powder. It was confirmed that the luminance was increased as the amount of PVA was increased. Particularly, compared to the case of heat treatment (firing) at 1,400 ° C, relatively high fluorescence characteristics were exhibited due to crystal growth when annealed at 1,500 ° C. In particular, the content of PVA 16: 1 (valence of metal cations: PVA) YAG phosphor powder with a brightness of about 98%. This is because the action of the polymer affects the uniform dispersion of the metal ions in the precursor, influencing the crystallization of the phosphor and the intrinsic properties of the phosphor, and the viscosity of the precursor is changed according to the amount of the polymer added, It is thought that this phenomenon appears to affect the shape of the final synthesized phosphor powder by affecting the cohesion. From the PVA 12: 1, the brightness was 95% or more without any significant difference.
상기 실시예에서 제조된 YAG:Ce3+ 형광체 분말의 형상은 미세구조를 통해 고찰하였으며, 상용 YAG 형광체 분말의 미세구조와 함께 도 6에 나타내었다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 기존 고상법으로 제조된 상용 형광체 분말은 입자의 모양이 원형에 가까운 형태를 띠고 있으나, 매우 넓은 입도분포를 보이고 있으며, 작은 입자들의 경우는 응집된 형태를 보임을 확인할 수 있었다. 또한 PVA를 첨가하지 않고 제조한 경우, 합성된 분말의 입자들은 심한 응집을 보이지는 않으면서, 출발분말의 입도를 거의 유지하고 있음을 확인할 수 있었다. 반면, 본 발명에 따라 PVA를 첨가한 경우는 입자의 응집이 관찰되면서 입성장이 관찰되었으며, PVA 첨가량에 따라 차이는 있으나 평균 10㎛의 상대적으로 큰 입자에 작은 입자들이 응집된 미세구조를 보임을 확인할 수 있었다. 이처럼 PVA 첨가는 시드(seed) 입자들의 응집에 영향을 주어 분말의 전체 형상에 큰 영향을 주었으며, 이는 일정한 크기의 시드 분말을 사용하여도 폴리머의 첨가량 조절에 의해 최종적으로 합성된 분말의 입자크기를 조절할 수 있다는 것을 의미하는 것이다. 또한 상용 YAG 형광체 분말의 구조와 비교 시에도 각진 입자의 형태 또는 응집하는 미세입자들이 공통으로 관찰되나, 시드의 형태를 변화시켜 사용한다면 입자의 제어와 함께 형광특성을 개선할 수 있을 것임을 알 수 있었다.The shape of the YAG: Ce 3+ phosphor powder prepared in the above example was examined through the microstructure and shown in FIG. 6 together with the microstructure of the commercially available YAG phosphor powder. As shown in FIG. 6, the commercial phosphor powder prepared by the conventional solid-phase method has a particle shape approximate to a circular shape, but exhibits a very wide particle size distribution, and small particles show a cohered form there was. In addition, when PVA was not added, it was confirmed that the particles of the synthesized powder did not exhibit severe agglomeration, and maintained the particle size of the starting powder. On the other hand, when the PVA was added according to the present invention, the aggregation of the particles was observed, and grain growth was observed. It was confirmed that the microparticles aggregated in relatively large particles having an average size of 10 탆 I could. The PVA addition affects the agglomeration of the seed particles and has a large effect on the overall shape of the powder. This is because even if the seed powder of a certain size is used, the particle size of the powder finally synthesized by controlling the addition amount of the polymer It means that it can be controlled. Also, when compared with the structure of commercial YAG phosphor powder, the shape of the angular particles or the aggregated fine particles are commonly observed, but if the shape of the seed is changed, it is possible to control the particle and control the fluorescence property .
상기 실시예에서 제조된 YAG:Ce3+ 형광체 분말의 색 좌표 및 광도를 PKG 분석을 통하여 관찰하였으며, 그 결과를 도 7에 나타내었다. 도 7에서 작은 그림으로 나타낸 색 좌표는 Cx=0.3을 기준으로 백색을 띠며 상용 YAG 형광체 분말과 비슷한 위치에 있음을 확인할 수 있었다. 1,400℃의 열처리에 비하여 1,500℃에서 열처리한 경우 상대적으로 약간 증가한 광도를 보였으나, 큰 차이를 보이지는 않음을 알 수 있었다. 또한 1,500℃에서 열처리를 하면서 PVA를 첨가하지 않은 경우에는 80%의 광도를 보였으며, PVA를 12:1(금속 양이온들의 원자가:PVA)의 함량으로 첨가한 경우 92%의 뛰어난 발광 효율을 나타냄을 확인할 수 있었다. 반면, PVA 함량이 상대적으로 낮은 16:1과 20:1에서는 상대적으로 광도가 감소하였다. 금속 양이온의 균일한 분산을 위한 적절한 PVA 함량은 첨가한 시드(seed) 입자의 응집과도 연관되어, PVA 12:1의 함량에서 가장 우수한 자체 신뢰성 평가결과를 보였다. 이러한 결과를 상용 YAG 형광체 분말과 비교하였을 시, 낮은 열처리 온도와 짧은 유지 시간, 그리고 밀링 공정 및 건조 후 분산제 처리 과정을 하지 않았음에도 뛰어난 결정화 및 적절한 분말형태로 동급 수준의 빛 방출 세기를 보임을 알 수 있었다. The color coordinates and luminous intensity of the YAG: Ce 3+ phosphor powder prepared in the above examples were observed through PKG analysis, and the results are shown in FIG. In FIG. 7, the color coordinates indicated by the small picture are white based on Cx = 0.3, which is similar to that of the commercial YAG phosphor powder. The heat flux at 1,500 ° C was slightly higher than that at 1,400 ° C, but the difference was not significant. In addition, when the PVA was not added at 1,500 ° C., the light intensity was 80%, and when the PVA was added at a content of 12: 1 (valence of PVA), 92% I could confirm. On the other hand, the relative brightness was decreased at 16: 1 and 20: 1 where PVA content was relatively low. The appropriate PVA content for uniform dispersion of the metal cations was also associated with the agglomeration of the seed particles added, showing the best self-reliability evaluation results in the PVA 12: 1 content. When these results are compared with commercial YAG phosphor powder, it can be concluded that low heat treatment temperature and short retention time, and excellent crystallization and proper light emission intensity at the same level of powder form, I could.
도 8에는 상기 PKG 분석에서 우수한 결과를 보인 PVA 12:1(금속 양이온들의 원자가:PVA)의 함량으로 제조된 YAG:Ce3+ 형광체 분말의 입도분석 결과를 나타내었다. PVA 12:1로 사용하여 합성된 YAG:Ce3+ 형광체 분말은 평균입경이 10~20㎛이고, 약 80% 이상의 분말 입자들이 5~30㎛ 입도범위 내에 분포함을 확인할 수 있었다.FIG. 8 shows the results of particle size analysis of the YAG: Ce 3+ phosphor powder prepared by the PVA 12: 1 (valence of metal cations: PVA) content, which showed excellent results in the PKG analysis. The YAG: Ce 3+ phosphor powders synthesized using PVA 12: 1 had an average particle size of 10 to 20 μm and about 80% or more of powder particles were found to be in the range of 5 to 30 μm particle size.
이상과 같은 결과를 통하여, PVA의 혼합량은 전구체 겔 내의 시드(seed) 입자의 응집과 금속이온의 분산에 영향을 주어 합성된 형광체 분말의 형태와 입도 분포 및 형광특성에 큰 영향을 줌을 알 수 있었다. 또한, 제조된 형광체의 XRD 분석결과 순수한 YAG 상을 보였으며, 1,400℃ 대비 1,500℃의 온도에서 열처리(소성) 시 형광성이 향상됨을 보였다. 특히, PVA 12:1의 함량에서 제조된 형광체 분말은 약 15㎛의 평균입자 크기를 가지며, 상용 YAG 형광체 분말 대비 96%의 PL 휘도를 발현하였고, PKG test를 통한 자체 신뢰성 평가에서 92%의 우수한 발광 효율을 보임을 확인할 수 있었다.From the above results, it can be seen that the mixing amount of the PVA influences the aggregation of the seed particles in the precursor gel and the dispersion of the metal ions, and has a great effect on the shape, particle size distribution and fluorescence properties of the synthesized phosphor powder there was. In addition, XRD analysis of the phosphor produced showed a pure YAG phase, and fluorescence was improved in the heat treatment (baking) at a temperature of 1,500 ° C compared to 1,400 ° C. Particularly, the phosphor powder prepared at the content of 12: 1 of PVA had an average particle size of about 15 탆, exhibited a PL luminance of 96% as compared with the commercial YAG phosphor powder, and had a 92% excellent And the luminescence efficiency was confirmed.
이같은 결과는 본 발명의 폴리머 고착공정을 이용한 PVA 용액합성법이 형광체 합성에 효과적으로 활용 가능하다는 것을 입증하는 것이며, 액상계에 고상 시드(seed)가 첨가된 경우에도 PVA의 효과에 의하여 합성 및 입자형태에 영향을 미침을 확인할 수 있었다. 또한, 고상법으로 합성된 상용화된 형광체와 비교하여도 본 발명의 새로운 합성법으로 제조된 형광체는 낮은 열처리 온도와 밀링 공정 및 건조 후 분산제 처리 과정을 하지 않았음에도 제조공정 조절에 의하여 동급 수준의 빛 방출 세기를 유도할 수 있음을 확인할 수 있었다.These results demonstrate that the PVA solution synthesis method using the polymer fixing process of the present invention can be effectively utilized for the phosphor synthesis and even when a solid seed is added to the liquid phase system, It was confirmed that it was affected. In addition, the phosphors prepared by the novel synthesis method of the present invention are superior to the phosphors synthesized by the solid-phase method, and the phosphor of the same level of light emission can be produced by controlling the manufacturing process even after the low heat treatment temperature and the milling process, It is possible to induce the strength.
비록 본 발명이 상기에 언급된 바람직한 실시예로서 설명되었으나, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 또한 첨부된 청구 범위는 본 발명의 요지에 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함한다.Although the present invention has been described in terms of the preferred embodiments mentioned above, it is possible to make various modifications and variations without departing from the spirit and scope of the invention. It is also to be understood that the appended claims are intended to cover such modifications and changes as fall within the scope of the invention.
Claims (11)
폴리머 고착공정 및 알루미나 시드(seed)를 도입한 YAG:Ce3+ 형광체 분말의 제조방법.Y and Ce metal salt mixture is added PVA aqueous solution so that the valence ratio of the PVA anion to the valence of the cations of the metal is 2: 1 to 20: 1, and then the Al 2 O 3 seed powder And calcining and heat-treating (firing) the obtained gel-state precursor
Polymer bonding process and method for producing YAG: Ce 3+ phosphor powder by introducing alumina seed.
상기 제조방법은,
(S1)Y의 질산염인 Y(NO3)3ㅇ6H2O 분말 및 Ce의 질산염인 Ce(NO3)3ㅇ6H2O 분말을 증류수에 용해시킨 후 BaF2를 첨가하여 금속염 혼합물의 수용액을 준비하는 단계;
(S2)상기 금속염 혼합물 수용액에 PVA를 금속의 양이온들의 원자가 대비 2:1 내지 20:1(금속 양이온들의 원자가:PVA 음이온의 원자가)의 비율이 되도록 PVA 수용액을 혼합하는 단계;
(S3)상기 혼합 수용액을 Al2O3 시드(seed) 분말을 첨가한 후 연속적으로 교반시키면서 졸 상태의 전구체를 얻는 단계;
(S4)상기 졸 상태의 전구체를 가열하여 수분을 증발시킨 후, 완전 건조하여 겔 상태의 전구체를 얻는 단계;
(S5)상기 겔 상태의 전구체를 하소하는 단계; 및
(S6)상기 하소된 하소분말을 1,400~1,500℃의 온도에서 열처리(소성)하여 YAG:Ce3+ 형광체 분말을 얻는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 YAG:Ce3+ 형광체 분말의 제조방법.The method according to claim 1,
In the above manufacturing method,
(S1) Y (NO 3 ) 3 O 6 H 2 O, which is a nitrate of Y, and Ce (NO 3 ) 3 6 H 2 O, which is a nitrate of Ce, were dissolved in distilled water and then BaF 2 was added thereto. Preparing;
(S2) mixing the PVA aqueous solution so that the PVA is in a ratio of 2: 1 to 20: 1 (valence of metal cations: valence of PVA anion) to the valence of cations of the metal in the metal salt mixture aqueous solution;
(S3) adding the Al 2 O 3 seed powder to the mixed aqueous solution and continuously stirring to obtain a sol precursor;
(S4) heating the precursor in the sol state to evaporate water, and then completely drying the precursor to obtain a gel precursor;
(S5) calcining the gel precursor; And
(S6) a step of calcining the calcined powder at a temperature of 1,400 to 1,500 占 폚 to obtain a YAG: Ce3 + phosphor powder;
The method of producing a YAG: Ce 3+ phosphor powder according to claim 1,
상기 Al2O3 시드(seed) 분말은 평균입경이 1 내지 10㎛인 angular형태의 Al2O3 분말인 것을 특징으로 하는 YAG:Ce3+ 형광체 분말의 제조방법.3. The method according to claim 1 or 2,
The Al 2 O 3 seed (seed) YAG powder, characterized in that the average particle diameter is from 1 to 10㎛ the angular form of Al 2 O 3 powder: The method of Ce 3+ phosphor powder.
상기 Al2O3 시드(seed) 분말은 혼합 수용액에 최종 합성된 YAG 조성에서 Al2O3 양이 40 내지 50중량%가 되도록 포함되는 것을 특징으로 하는 YAG:Ce3+ 형광체 분말의 제조방법.3. The method according to claim 1 or 2,
The Al 2 O 3 seed (seed) YAG powder is characterized in that included such that the amount of Al 2 O 3 is 40 to 50% by weight in the final composite of YAG composition in a mixed aqueous solution of: The method of Ce 3+ phosphor powder.
상기 (S1)의 Y 질산염과 Ce 질산염은 최종 합성된 YAG 조성에서 Y2O3 양과 CeO2 양이 각각 50 내지 60 : 2 내지 3이 되도록 혼합되는 것을 특징으로 하는 YAG:Ce3+ 형광체 분말의 제조방법.3. The method of claim 2,
Y nitrate and Ce nitrate in the (S1) is the final synthesized amount and Y 2 O 3 CeO 2 amount of 50 to 60, respectively in the composition of YAG: Ce 3+ in the phosphor powder: YAG characterized in that the mixture to be 2 to 3 Gt;
상기 (S1)의 BaF2는 합성된 YAG 분말 무게에 대하여 1 내지 4중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 YAG:Ce3+ 형광체 분말의 제조방법.3. The method of claim 2,
BaF 2 of the (S1) is a YAG, characterized in that contained from 1 to 4% by weight based on the combined weight of powder YAG: Ce 3+ phosphor production method of the powder.
상기 (S2)의 PVA는 금속 양이온들의 원자가 대비 12:1(금속 양이온들의 원자가:PVA 음이온의 원자가)의 비율로 포함되는 것을 특징으로 하는 YAG:Ce3+ 형광체 분말의 제조방법.3. The method of claim 2,
The method of Ce 3+ phosphor powder: YAG characterized in that a ratio of (the valence of PVA anion valence of the metal cation): PVA of said (S2) is compared to 12 atoms of the metal cation 1.
상기 (S4)의 완전건조는 100 내지 200℃에서 수행되는 것을 특징으로 하는 YAG:Ce3+ 형광체 분말의 제조방법. 3. The method of claim 2,
The method of Ce 3+ phosphor powder: YAG characterized in that the complete drying of the (S4) is carried out at from 100 to 200 ℃.
상기 (S5)의 하소는 공기분위기, 500℃까지 4℃/min의 승온조건으로 수행되는 것을 특징으로 하는 YAG:Ce3+ 형광체 분말의 제조방법.3. The method of claim 2,
The method of Ce 3+ phosphor powder: calcination in the (S5) is a YAG, characterized in that is carried out at a heating condition of 4 ℃ / min to the air atmosphere, 500 ℃.
상기 (S6)의 열처리(소성)는 1,500℃에서 수행되는 것을 특징으로 하는 YAG:Ce3+ 형광체 분말의 제조방법.3. The method of claim 2,
The method of Ce 3+ phosphor powder: YAG characterized in that the heat treatment (baking) of the (S6) is carried out at 1,500 ℃.
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