KR20210140935A - DC fluorescent particle, Method for preparing thereof and fluorescent ink including the same - Google Patents

DC fluorescent particle, Method for preparing thereof and fluorescent ink including the same Download PDF

Info

Publication number
KR20210140935A
KR20210140935A KR1020200057738A KR20200057738A KR20210140935A KR 20210140935 A KR20210140935 A KR 20210140935A KR 1020200057738 A KR1020200057738 A KR 1020200057738A KR 20200057738 A KR20200057738 A KR 20200057738A KR 20210140935 A KR20210140935 A KR 20210140935A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
conversion
phosphor particles
phosphor
silicon
spray solution
Prior art date
Application number
KR1020200057738A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102425861B1 (en
Inventor
정경열
민병호
Original Assignee
공주대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 공주대학교 산학협력단 filed Critical 공주대학교 산학협력단
Priority to KR1020200057738A priority Critical patent/KR102425861B1/en
Publication of KR20210140935A publication Critical patent/KR20210140935A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102425861B1 publication Critical patent/KR102425861B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/04Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing natural or artificial radioactive elements or unspecified radioactive elements
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00Inks
    • C09D11/50Sympathetic, colour changing or similar inks
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/59Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing silicon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/77Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
    • C09K11/7728Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing europium

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Luminescent Compositions (AREA)
  • Inks, Pencil-Leads, Or Crayons (AREA)

Abstract

The present invention relates to down-conversion (DC) phosphor particles, and more specifically, to DC phosphor particles with excellent luminescent brightness and low preparing cost without losing a DC fluorescence characteristic due to phase change even at high temperatures, a method for preparing the same, and a fluorescent ink comprising the same. The present invention provides the method for preparing DC phosphor particles, comprising the following steps of (1) dissolving a host precursor mixture comprising titanium (Ti) and silicon (Si), respectively, and a dopant precursor mixture containing europium (Eu) and lithium (Li), respectively in a solvent to prepare a spray solution; (2) heating and inducing a reaction of the spray solution at a predetermined temperature and then drying the same to obtain precursor powder; and (3) heat-treating the precursor powder.

Description

다운컨버전 형광체 입자, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 형광 잉크{DC fluorescent particle, Method for preparing thereof and fluorescent ink including the same}Down-converted phosphor particles, a method for preparing the same, and a fluorescent ink comprising the same

본 발명은 다운컨버전 형광체 입자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고온에서도 상변화에 의하여 DC 형광 특성을 상실하지 않고 발광 휘도가 우수하며 제조 단가가 낮은 것을 특징으로 하는 다운컨버전 형광체 입자, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 형광 잉크에 관한 것이다.The present invention relates to downconversion phosphor particles, and more particularly, to downconversion phosphor particles, characterized in that they do not lose DC fluorescence characteristics due to phase change even at high temperatures, have excellent luminance, and have a low manufacturing cost, a method for producing the same, and It relates to a fluorescent ink comprising the same.

형광체란 외부에너지를 받아 전자의 바닥상태로부터 여기(excited)상태로 들떴다가 다시 기저(ground)상태로 돌아올 때 그 에너지 차에 해당하는 빛을 방출하는 물질을 말한다.A phosphor is a material that emits light corresponding to the energy difference when it receives external energy and is excited from the ground state of electrons to an excited state and then returns to the ground state.

오늘날 형광체는 발광다이오드(LED), 태양전지, 광 촉매, 광학센서, 반도체 등 다양하게 활용되며 그 중 최근 각광받고 있는 것은 위조제품방지에 효과적인 시인성 마크이다. 오늘날의 산업기술의 변천에 따라 다양한 제품류가 나오지만 그만큼 위조 제품 시장의 문제가 대두되었다. 예전의 위조 시장은 명품 백과 명품 의류가 주를 이었지만 이제는 화장품 및 건강식품, 전자기기 등 다양한 소위 짝퉁 제품들이 넘쳐나고 있다. 이를 방지하기 위해 제품에 QR코드를 도입하였지만 최근 감사원까지 QR코드는 통관을 합법적으로 마쳤다는 뜻이며 정품 인증은 확실치 않아 소비자 혼돈을 일으키고 있다. 때문에 이를 보완할 수 있는 기술로 형광 안료를 이용하는 방법이 있다. Today, phosphors are used in various ways, such as light emitting diodes (LEDs), solar cells, photocatalysts, optical sensors, and semiconductors. According to the change of today's industrial technology, various products are produced, but the problem of the counterfeit product market has come to the fore. In the past, the counterfeit market was dominated by luxury bags and luxury clothing, but now a variety of so-called counterfeit products such as cosmetics, health food, and electronic devices are overflowing. To prevent this, a QR code was introduced into the product, but until recently, until the Board of Audit and Inspection, the QR code means that customs clearance has been completed legally, and the authenticity of the product is unclear, causing confusion among consumers. Therefore, there is a method of using a fluorescent pigment as a technology that can compensate for this.

또한, 발광성 재료를 이용하여 특정 패턴 및 마크를 만들고 근적외선(Near Infrared Ray, NIR) 또는 자외선(Ultraviolet, UV) 빛에 의해 특정 패턴 속에 있는 형광 안료를 발광하게 만들어 가시광으로 방출된 빛을 통해 도 1과 같은 방법의 예로 지폐위조여부를 눈으로 판별할 수 있다.In addition, a specific pattern and mark are made using a luminescent material, and a fluorescent pigment in a specific pattern is made to emit light in a specific pattern by Near Infrared Ray (NIR) or Ultraviolet (UV) light. As an example of such a method, it is possible to visually determine whether a bill is forged or not.

형광체 제조를 위해 쓰이는 희토류 계의 모체들은 중량에 비해 고가물질이다. 따라서 현재 위조방지 라벨 및 마크 제작에 있어 대량생산에는 경제적인 문제점이 발생한다. 이로 인해 좀더 낮은 단가에서 대량생산으로 이어질 수 있는 형광 안료 개발이 필요하다. 형광체 모체 중 TiO2는 광물의 매장량이 풍부하고 단가가 저렴하고 안정적인 물질이기 때문에 위조방지 제품생산에 가장 적합한 물질이다. TiO2의 띠 간격(band gap)은 3.0 ~ 3.2 eV로 다른 모체들에 비해 상대적으로 큰 편이기 때문에 자외선영역의 빛을 흡수하여 태양전지, 광 촉매, 반도체 등에 다방면의 활용이 가능하다. TiO2는 이러한 장점들이 있는 반면 형광체 응용에 있어 치명적인 단점 또한 존재한다.Rare-earth bases used for phosphor manufacturing are expensive materials compared to their weight. Therefore, there is an economic problem in mass production in the production of current anti-counterfeiting labels and marks. For this reason, it is necessary to develop a fluorescent pigment that can lead to mass production at a lower unit cost. Among the phosphor matrix, TiO 2 is the most suitable material for the production of anti-counterfeiting products because it has abundant mineral reserves and is inexpensive and stable. Since the band gap of TiO 2 is 3.0 ~ 3.2 eV, which is relatively large compared to other parent materials, it absorbs light in the ultraviolet region and can be used in various fields such as solar cells, photocatalysts, and semiconductors. While TiO 2 has these advantages, it also has fatal disadvantages for phosphor applications.

소성 온도에 따라 크게 아나타제(Anatase) 상과 루타일(Rutile) 상으로 나눠지는데 아나타제 상은 400~470℃의 좁은 영역에서 결정화가 일어나며 형광체 및 태양전지 등에 활용되고 루타일 상은 고온 500℃ 이상의 온도에서 상변화가 생겨 형광체로 적합하지 않아 흰색 도료로서 페인트, 물감, 잉크, 자외선 차단제 등에 사용되며 형광체 응용에 있어서 제한적이다. 때문에 형광체 응용에 있어 아나타제상을 유지하여 열 안정성 및 발광 휘도를 개선할 수 있는 DC 형광체 연구개발이 필요한 상황이다.Depending on the firing temperature, it is largely divided into an anatase phase and a rutile phase. The anatase phase crystallizes in a narrow region of 400~470℃ and is used for phosphors and solar cells. It is not suitable as a phosphor due to change, so it is used as a white paint for paints, paints, inks, sunscreens, etc., and has limited phosphor application. Therefore, there is a need for research and development of DC phosphors that can improve thermal stability and luminance by maintaining anatase phase in phosphor applications.

공개특허공보 제10-2007-0116590호 (2007.12.10.)Laid-Open Patent Publication No. 10-2007-0116590 (2007.12.10.)

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 낮은 단가로 제조할 수 있으면서도 고온 열처리에 대하여 형광 특성을 상실하지 않고 발광 휘도가 우수한 다운컨버전 형광체 입자, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 형광 잉크를 제공하는 것이다.The present invention has been devised to solve the above-mentioned problems, and the problem to be solved by the present invention is to produce down-converted phosphor particles with excellent luminance without losing fluorescence properties against high-temperature heat treatment while being able to manufacture at a low cost, and manufacturing the same It is to provide a method and a fluorescent ink comprising the same.

상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 (1) 티타늄(Titanium, Ti)과 실리콘(Silicon, Si)을 각각 포함하는 모체(host) 전구체 혼합물, 유로퓸(europium, Eu)과 리튬(Lithium, Li)을 각각 포함하는 도펀트(dopant) 전구체 혼합물을 용매에 용해시켜 분무 용액(spray solution)을 제조하는 단계; (2) 상기 분무 용액을 소정의 온도로 가열 및 반응시킨 후 건조하여 전구체 분말(precursor powder)을 수득하는 단계; 및 (3) 상기 전구체 분말을 열처리하는 단계;를 포함하는 다운컨버전(DC) 형광체 입자 제조방법을 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention is (1) a host precursor mixture comprising titanium (Titanium, Ti) and silicon (Silicon, Si), respectively, europium (europium, Eu) and lithium (Lithium, Li) ) dissolving a dopant precursor mixture containing each in a solvent to prepare a spray solution; (2) heating and reacting the spray solution to a predetermined temperature and drying the spray solution to obtain a precursor powder; and (3) heat-treating the precursor powder.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 (2) 단계는 분무열분해(spray pyrolysis)법으로 수행할 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, step (2) may be performed by a spray pyrolysis method.

또한, 상기 분무 용액에서 티타늄이 실리콘보다 큰 몰 분율을 가질 수 있다.In addition, titanium may have a greater mole fraction than silicon in the spray solution.

또한, 상기 (3) 단계는 600℃내지 750℃의 온도로 열처리할 수 있다.In addition, the step (3) may be heat-treated at a temperature of 600 ℃ to 750 ℃.

또한, 상기 (1) 단계에서는 실리콘의 몰 분율이 2 mol% 내지 30 mol%일 수 있다.In addition, in step (1), the mole fraction of silicon may be 2 mol% to 30 mol%.

또한, 상기 분무 용액은 상기 유로퓸 및 리튬을 각각 2 ~ 18 mol% 및 2 ~ 8 mol%의 몰 분율로 포함할 수 있다.In addition, the spray solution may include the europium and lithium in mole fractions of 2 to 18 mol% and 2 to 8 mol%, respectively.

또한, 상기 (2) 단계는 700℃내지 1,100℃의 온도에서 수행될 수 있다.In addition, the step (2) may be performed at a temperature of 700 ℃ to 1,100 ℃.

또한, 본 발명은 티타늄과 실리콘을 각각 포함하는 모체 전구체 혼합물, 및 유로퓸과 리튬을 각각 포함하는 도펀트 전구체 혼합물을 포함하는 다운컨버전(DC) 형광체 조성물을 제공한다.In addition, the present invention provides a down-conversion (DC) phosphor composition comprising a parent precursor mixture including titanium and silicon, respectively, and a dopant precursor mixture including europium and lithium, respectively.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 실리콘이 2 ~ 30 mol%의 몰 분율을 갖도록 포함될 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, silicon may be included to have a mole fraction of 2 to 30 mol%.

또한, 본 발명은 상술한 다운컨버전(DC) 형광체 조성물을 반응시켜 제조되며, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 다운컨버전(DC) 형광체 입자를 제공한다.In addition, the present invention provides down-conversion (DC) phosphor particles prepared by reacting the above-described down-conversion (DC) phosphor composition, and comprising a compound represented by the following formula (1).

[화학식 1][Formula 1]

(Ti1-x-y-zSixEuyLiz)O2 (Ti 1-xyz Si x Eu y Li z )O 2

상기 화학식 1에서, 0.02≤x+y+z≤0.5이다.In Formula 1, 0.02≤x+y+z≤0.5.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 화학식 1은 하기 조건 1) 내지 3) 중 적어도 하나를 만족할 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, Chemical Formula 1 may satisfy at least one of the following conditions 1) to 3).

1) 0.02≤x≤0.31) 0.02≤x≤0.3

2) 0.02≤y≤0.182) 0.02≤y≤0.18

3) 0.02≤z≤0.08.3) 0.02≤z≤0.08.

또한, 본 발명은 상술한 다운컨버전(DC) 형광체 입자를 포함하는 형광 잉크를 제공한다.In addition, the present invention provides a fluorescent ink including the down-conversion (DC) phosphor particles described above.

본 발명에 따른 다운컨버전 형광체 입자, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 형광 잉크는 단순 공정으로 제조가 가능하고 제조 단가를 절감할 수 있으면서도, 고온에서 열처리하여도 상(phase)의 변화로 인한 형광 특성 상실 현상이 일어나지 않거나 최소화할 수 있으며, 발광 휘도가 현격히 우수한 효과가 있다.The downconverted phosphor particles, the method for manufacturing the same, and the fluorescent ink including the same according to the present invention can be manufactured by a simple process and the manufacturing cost can be reduced. The phenomenon does not occur or can be minimized, and there is an effect of remarkably excellent light emission luminance.

이에 따라, 보안성 잉크 소재 등 관련 분야에 널리 사용될 수 있다.Accordingly, it can be widely used in related fields such as a security ink material.

도 1은 위조방지 잉크가 적용된 지폐를 촬영한 사진이다.
도 2는 다운컨버전 형광과 업컨버전 형광 현상을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 다운컨버전 형광체 입자의 제조방법을 나타낸 개략도이다.
도 4는 TiO2의 밴드 갭 다이어그램이다.
도 5는 Si와 Li가 포함되지 않은 TiO2계 DC 형광체 입자의 Eu 농도에 따른 PL 스펙트럼이다.
도 6은 Si와 Li가 포함되지 않은 TiO2계 DC 형광체 입자의 열처리 온도와 Eu 농도에 따른 방출 강도를 나타낸 그래프이다.
도 7a는 DC 형광체 입자의 Eu와 Li의 농도에 따른 PL 스펙트럼이다.
도 7b는 DC 형광체 입자의 LI 포함여부에 따른 방출 강도를 나타낸 그래프이다.
도 8은 DC 형광체 입자의 Si 및 Li 포함여부에 따른 방출 강도를 나타낸 그래프이다.
도 9a ~ 도 9d는 각각 Si와 Li를 포함하지 않는 TiO2계 DC 형광체 입자, Li를 포함하지 않는 TiO2계 DC 형광체 입자, Si를 포함하지 않는 TiO2계 DC 형광체 입자 및 Si와 Li를 모두 포함하는 TiO2계 DC 형광체 입자의 열처리 온도에 따른 XRD 패턴 및 결정자 크기(Dc)의 변화를 나타낸 그래프이다.
1 is a photograph of a bill applied with anti-counterfeiting ink.
2 is a diagram schematically illustrating down-conversion fluorescence and up-conversion fluorescence.
3 is a schematic diagram showing a method of manufacturing down-converted phosphor particles according to a preferred embodiment of the present invention.
4 is a band gap diagram of TiO 2 .
5 is a PL spectrum according to Eu concentration of TiO 2 based DC phosphor particles not containing Si and Li.
6 is a graph showing emission intensity according to heat treatment temperature and Eu concentration of TiO 2 based DC phosphor particles not containing Si and Li.
7A is a PL spectrum according to the concentration of Eu and Li of DC phosphor particles.
7B is a graph showing the emission intensity according to the presence or absence of LI in DC phosphor particles.
8 is a graph showing emission intensity according to whether Si and Li are included in DC phosphor particles.
Figure 9a ~ Figure 9d are all TiO 2 based DC phosphor particles, that do not contain Li TiO 2 based DC phosphor particles, that do not contain Si TiO 2 based DC phosphor particles and Si and Li that does not contain Si and Li, respectively It is a graph showing the change of the XRD pattern and crystallite size (D c ) according to the heat treatment temperature of the TiO 2 -based DC phosphor particles containing the particles.

본 발명을 상세히 설명하기에 앞서 본 명세서에 사용된 용어의 의미를 정의한다.Before describing the present invention in detail, the meaning of the terms used herein is defined.

본 명세서에서 “몰 분율”이란, 모체, 활성제, 부활성제 및 도펀트가 형광체 입자를 구성하는 경우, 양이온 격자 자리에 위치하는 금속 원자들 간의 몰 분율을 의미하는 것으로 한정하여 정의한다As used herein, the term “mol fraction” is defined as meaning the molar fraction between metal atoms positioned at the cation lattice site when the parent, activator, deactivator, and dopant constitute the phosphor particle.

본래 실리콘은 준금속으로서 금속적 성질과 비금속적 성질을 모두 가지지만, 본 명세서에서는 실리콘은 금속으로 본다. 따라서, 몰 분율의 계산을 위한 금속 원자들의 수에는 실리콘 원자의 수도 포함된다.Originally, silicon as a metalloid has both metallic and non-metallic properties, but in the present specification, silicon is regarded as a metal. Accordingly, the number of metal atoms for the calculation of the mole fraction includes the number of silicon atoms.

이하, 본 발명에 대하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

상술한 바와 같이 종래의 형광체는 다운컨버전(Down-conversion, DC) 형광체이거나, 업컨버전 형광체인 경우 희토류 금속을 모체로 사용하는 등 높은 단가를 가지며, 희토류 대신 다른 금속을 모체로 사용하는 경우에는 고온 열처리 시 상 변화(phase transformation)으로 인하여 형광 특성을 상실하거나 발광 휘도가 낮아져 버리는 문제점이 있었다.As described above, conventional phosphors are down-conversion (DC) phosphors or up-conversion phosphors, which have a high unit cost, such as using a rare earth metal as a matrix. There is a problem in that the fluorescence characteristic is lost or the luminance of light is lowered due to a phase transformation during heat treatment.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 (1) 티타늄(Titanium, Ti)과 실리콘(Silicon, Si)을 각각 포함하는 모체(host) 전구체 혼합물, 유로퓸(europium, Eu)과 리튬(Lithium, Li)을 각각 포함하는 도펀트(dopant) 전구체 혼합물을 용매에 용해시켜 분무 용액(spray solution)을 제조하는 단계, (2) 상기 분무 용액을 소정의 온도로 가열 및 반응시킨 후 건조하여 전구체 분말(precursor powder)을 수득하는 단계 및 (3) 상기 전구체 분말을 열처리하는 단계를 포함하는 다운컨버전(DC) 형광체 입자 제조방법을 제공한다.In order to solve this problem, the present invention (1) a host precursor mixture containing titanium (Titanium, Ti) and silicon (Si), respectively, europium (europium, Eu) and lithium (Lithium, Li) Preparing a spray solution by dissolving a dopant precursor mixture including each in a solvent, (2) heating and reacting the spray solution to a predetermined temperature and drying the spray solution to obtain a precursor powder It provides a method for producing down-conversion (DC) phosphor particles comprising the steps of obtaining and (3) heat-treating the precursor powder.

본 발명의 제조방법에 따라 제조된 다운컨버전(DC) 형광체 입자는 모체의 금속 양이온 격자 내에 실리콘을 포함시킴으로써 고온 열처리에도 상 변화가 일어나지 않아 우수한 다운컨버전 형광 특성을 유지할 수 있다.The down-conversion (DC) phosphor particles prepared according to the manufacturing method of the present invention include silicon in the metal cation lattice of the matrix, so that no phase change occurs even during high-temperature heat treatment, thereby maintaining excellent down-conversion fluorescence properties.

특히, 바람직하게는 상기 (2) 단계는 분무열분해(spray pyrolysis)법에 의하여 수행될 수 있다. 분무열분해 과정에 의하는 경우, 상압 공정이 가능하고, 밀링 공정을 거치지 않아도 되어 간단한 공정으로 제조할 수 있는 장점이 있다.In particular, preferably, step (2) may be performed by a spray pyrolysis method. In the case of the spray pyrolysis process, an atmospheric pressure process is possible, and there is an advantage in that it can be manufactured in a simple process because it does not need to go through a milling process.

이하, 각 단계별로 설명한다.Hereinafter, each step will be described.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 다운컨버전 형광체 입자의 제조방법을 단계별로 나타낸 모식도이다.3 is a schematic diagram illustrating a method of manufacturing down-converted phosphor particles according to an embodiment of the present invention step by step.

도 3을 참조하면, 모체 티타늄 전구체인 TTIP(Titanium(IV) isopropoxide, TiC12H28O4), 모체 실리콘 전구체인 TEOS(Tetraethyl orthosilicate, SiC8H20O4) 및 도펀트 전구체인 Eu2O3와 Li2O를 각각 포함하는 분무 용액을 제조하는 단계; 상기 분무 용액을 분무열분해를 통하여 반응시키는 단계; 및 상기 분무 용액의 분무열분해에 의하여 얻어진 전구체 분말을 열처리(소성)하는 단계;를 포함하여 다운컨버전 형광체 입자를 제조하는 방법이 도시되어 있다.Referring to Figure 3, the parent titanium precursor TTIP (Titanium (IV) isopropoxide, TiC 12 H 28 O 4 ), the parent silicon Preparing a spray solution containing each of the precursor TEOS (Tetraethyl orthosilicate, SiC 8 H 20 O 4 ) and dopant precursors Eu 2 O 3 and Li 2 O; reacting the spray solution through spray pyrolysis; and heat-treating (calcining) the precursor powder obtained by spray pyrolysis of the spray solution.

(1) 단계(Step 1

본 발명의 다운컨버전 형광체 입자는 이산화티타늄(TiO2) 화합물을 모체로 하며, 티타늄의 일부가 실리콘으로 치환되어 (Ti, Si)O2가 모체를 형성한다. 이러한 모체에 활성제 및 부활성제 역할을 하는 유로퓸 및 리튬 도펀트를 포함시키는 반응 공정에 제공하기 위하여 먼저 이들을 포함하는 분무 용액을 제조한다.The downconversion phosphor particles of the present invention have a titanium dioxide (TiO 2 ) compound as a parent, and a part of titanium is substituted with silicon (Ti, Si)O 2 to form a parent. In order to provide a reaction process containing europium and lithium dopants serving as activators and deactivators in such a matrix, a spray solution containing them is first prepared.

상기 분무 용액은 모체 및 도펀트 전구체 혼합물의 용액을 가열 반응시킬 때 분무열분해 반응에 의하는 경우 상기 용액을 분무하여 액적 상태에서 분무열분해 공정을 수행하게 된다는 것을 의미한다. 분무열분해반응이 아닌 단순 액상 반응으로 진행하는 경우에는 “분무”라는 용어가 포함되어 있기는 하나 상기 분무 용액을 분무하지는 않는다. 본 발명은 반드시 분무열분해 반응에 의하여서만 다운컨버전 형광체 입자를 제조할 수 있는 것은 아니며, 액상제조법에 의하여 제조할 수도 있다.The spray solution means that when the solution of the parent and dopant precursor mixture is heated and reacted, the solution is sprayed according to the spray pyrolysis reaction to perform the spray pyrolysis process in a droplet state. In the case of proceeding to a simple liquid phase reaction rather than a spray pyrolysis reaction, although the term “spray” is included, the spray solution is not sprayed. In the present invention, down-conversion phosphor particles cannot be necessarily prepared only by spray pyrolysis, but may also be prepared by a liquid-phase manufacturing method.

액상제조법에 의하는 경우, 상기 분무용액을 40℃ 내지 50℃로 가열하여 Sol-gel 반응에 의하여 입자를 형성하고, 이를 열분해하는 방법에 의한다.In the case of the liquid manufacturing method, the spray solution is heated to 40° C. to 50° C. to form particles by a sol-gel reaction, and the method is thermally decomposed.

상기 분무 용액은 상기 모체 티타늄 전구체, 모체 실리콘 전구체의 혼합물을 포함하며, 추가적으로 도펀트(dopant) 전구체 혼합물을 더 포함한다. 상기 도펀트는 모체 내에서 금속 양이온 격자의 일부를 치환하는 소량의 불순물 금속을 의미하며, 활성제(activator)와 부활성제(co-activator)를 포함한다. 따라서, 상기 도펀트 전구체 혼합물은 활성제 전구체와 부활성제 전구체를 포함한다. 상기 모체의 전구체 혼합물은 추후 열분해에 의하여 (Ti, Si)O2 격자를 형성하게 되어, 본 발명의 다운컨버전 형광체 입자의 모체를 형성하게 된다.The spray solution includes a mixture of the parent titanium precursor and the parent silicon precursor, and further includes a dopant precursor mixture. The dopant refers to a small amount of impurity metal that replaces a part of the metal cation lattice in the matrix, and includes an activator and a co-activator. Accordingly, the dopant precursor mixture includes an activator precursor and a deactivator precursor. The precursor mixture of the parent forms a (Ti, Si)O 2 lattice by subsequent thermal decomposition, thereby forming the matrix of the downconverted phosphor particles of the present invention.

상기 모체 티타늄 전구체는 바람직하게는 티타늄의 알콕시화물, 황산 티타늄 수화물(Titanium sulfate hydrate), TiCl4, TiO2 나노 입자 중 선택된 하나 이상일 수 있다. 티타늄의 알콕시화물은 예를 들어 상술한 TTIP일 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니며, 또한, 반드시 티타늄의 알콕시화물에 제한되는 것도 아니다. 안정적으로 티타늄(IV)을 제공할 수 있는 배위화합물 중에서 모체 전구체를 선택할 수 있다.The parent titanium precursor is preferably one or more selected from an alkoxide of titanium, titanium sulfate hydrate, TiCl 4 , and TiO 2 nanoparticles. The alkoxide of titanium may be, for example, TTIP described above, but is not necessarily limited thereto, and is not necessarily limited to the alkoxide of titanium. A parent precursor may be selected from coordination compounds capable of stably providing titanium (IV).

상기 모체 실리콘 전구체는 티타늄 산화물 모체에 Si 양이온을 공급하여 상기 모체에서 Ti의 일부를 Si로 치환하며, Si가 일부 치환된 티타늄 산화물 모체는 고온에 대한 안정성이 더욱 우수하다.The parent silicon precursor supplies Si cations to the titanium oxide matrix to replace a part of Ti with Si in the matrix, and the titanium oxide matrix in which Si is partially substituted has better stability to high temperature.

상기 모체 실리콘 전구체는 상술한 TEOS 및 그 외에도 TMOS(Tetramethyl orthosilicate), SiCl4, SiO2 나노 입자 중에서 선택된 하나 이상일 수 있고, 바람직하게는 TEOS일 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 안정적으로 Si 양이온을 제공할 수 있는 배위화합물 가운데에서 모체 실리콘 전구체를 선택할 수 있다.The parent silicon precursor may be one or more selected from TEOS and other TMOS (Tetramethyl orthosilicate), SiCl 4 , and SiO 2 nanoparticles, preferably TEOS, but is not necessarily limited thereto. Among the coordination compounds that can stably provide Si cations, the parent silicon precursor can be selected.

상기 분무 용액에는 모체 티타늄 전구체 및 모체 실리콘 전구체 외에도 도펀트 전구체 또한 포함되는데, 이 중 활성제 전구체는 유로퓸을 포함하며, 바람직하게는 유로퓸 산화물일 수 있다. 유로퓸 산화물의 예로는 Eu2O3가 있다. 부활성제 전구체는 리튬을 포함하며 바람직하게는 리튬 산화물일 수 있다. 리튬 산화물의 예로는 Li2O가 있다.In addition to the parent titanium precursor and the parent silicon precursor, the spray solution also includes a dopant precursor. Among them, the activator precursor includes europium, and may preferably be europium oxide. An example of europium oxide is Eu 2 O 3 . The deactivator precursor comprises lithium and may preferably be lithium oxide. An example of lithium oxide is Li 2 O.

활성제는 상기 실리콘과 같이 모체 내에서 양이온 격자 자리에 치환되어, 모체 금속으로부터 에너지를 받아 여기(excited)되었다가 바닥 상태(ground state)로 떨어지며 에너지를 방출하며, 발광 과정에 관여하는 에너지를 결정하여 발광 색과 발광 효율에 영향을 미친다. 본 발명에서는 유로퓸 이온(Eu3+)이 활성제의 역할을 한다.The activator is substituted in the cation lattice site in the matrix like the silicon, receives energy from the parent metal and is excited, then falls to the ground state and emits energy, and determines the energy involved in the luminescence process. It affects the luminous color and luminous efficiency. In the present invention, europium ions (Eu 3+ ) serve as an activator.

또한, 부활성제는 형광체 입자의 발광 효율을 향상시키기 위하여 활성제와 함께 첨가되는 물질로서 활성제와 마찬가지로 에너지를 받아 여기되었다가 바닥 상태로 떨어지면서 활성제로 에너지를 전달하는 역할을 한다. 본 발명에서는 리튬 이온(Li+)이 부활성제의 역할을 한다.In addition, the sub-activator is a material added together with the activator in order to improve the luminous efficiency of the phosphor particles. Like the activator, the sub-activator is excited by receiving energy and then falls to the ground state and transfers energy to the activator. In the present invention, lithium ions (Li + ) serve as a deactivator.

상기 (1) 단계는 바람직하게는, (1-1) 활성제 및 부활성제 전구체를 용매에 용해시켜 활성용액을 제조하는 단계와 (1-2) 상기 활성용액에 상기 모체 전구체 혼합물을 첨가하여 분무 용액을 제조하는 단계를 순차적으로 수행하여 분무 용액을 제조하는 방법으로 수행될 수 있다.The step (1) preferably includes (1-1) preparing an active solution by dissolving an activator and a deactivator precursor in a solvent, and (1-2) adding the parent precursor mixture to the active solution to form a spray solution. It may be carried out as a method of preparing a spray solution by sequentially performing the steps of preparing a.

상기 (1-1) 단계에서는 바람직하게는 활성제 및 부활성제 전구체를 산(acid)으로 녹여 활성용액을 제조할 수 있다. 예를 들어, 상기 활성 용액은 활성제 및 부활성제 전구체를 질산(nitric acid)으로 녹인 수용액일 수 있다. 그러나, 산이 반드시 질산에 한정되는 것은 아니다.In step (1-1), the active solution may be prepared by dissolving the activator and the sub-activator precursor with an acid. For example, the active solution may be an aqueous solution in which an active agent and a de-active agent precursor are dissolved in nitric acid. However, the acid is not necessarily limited to nitric acid.

예를 들어, 활성제 전구체로 Eu2O3, 부활성제 전구체로 Li2O를 사용하는 경우, 질산에 활성제 전구체와 부활성제 전구체를 녹여 수용액을 제조할 때, 그 반응식은 하기 반응식 1 및 반응식 2와 같다.For example, when Eu 2 O 3 as an activator precursor and Li 2 O as a deactivator precursor are used to prepare an aqueous solution by dissolving the activator precursor and the deactivator precursor in nitric acid, the reaction formulas are the following Reaction Schemes 1 and 2 same.

[반응식 1][Scheme 1]

Eu2O3 + 6HNO3 → 2Eu(NO3)3 + 3H2OEu 2 O 3 + 6HNO 3 → 2Eu(NO 3 ) 3 + 3H 2 O

[반응식 2][Scheme 2]

Li2O + 2HNO3 → 2LiNO3 + H2OLi 2 O + 2HNO 3 → 2LiNO 3 + H 2 O

여기서, 상기 반응식 1 및 반응식 2에 따른 반응은 모두 발열 반응이므로, 바람직하게는 증류수(distilled water)를 함께 첨가하여 냉각하면서 용해시키는 것이 좋다.Here, since the reactions according to Schemes 1 and 2 are both exothermic reactions, it is preferable to dissolve them while cooling by adding distilled water together.

이어서, 상기 (1-2) 단계에서는 위의 (1-1) 단계에서 제조한 활성 용액에 모체 전구체 혼합물 및 기타 첨가제를 더 첨가하여 분무 용액을 제조할 수 있다. 상기 분무 용액은 바람직하게는 용매가 물인 수용액일 수 있다.Subsequently, in step (1-2), a spray solution may be prepared by further adding the parent precursor mixture and other additives to the active solution prepared in step (1-1) above. The spray solution may preferably be an aqueous solution in which the solvent is water.

상기 분무 용액은 티타늄이 실리콘보다 큰 몰 분율을 가질 수 있다. 바람직하게는 실리콘은 2 mol% 내지 30 mol%의 몰 분율을 가질 수 있다. 실리콘의 몰 분율이 2 mol% 미만일 경우, 열처리 과정에서 모체의 결정상이 아나타제(anatase) 상에서 루타일(rutile) 상으로 상 변화가 많이 일어나 발광 휘도가 감소하거나 발광 특성을 상실할 수 있다. 또한 실리콘의 몰 분율이 30 mol%를 초과할 경우, 제조된 다운컨버전 형광체 입자의 결정자 크기가 감소하여 발광 휘도 감소의 원인이 된다.The spray solution may have a greater mole fraction of titanium than silicon. Preferably the silicone may have a mole fraction of 2 mol % to 30 mol %. When the molar fraction of silicon is less than 2 mol%, the crystal phase of the parent undergoes a lot of phase change from anatase to rutile during the heat treatment process, thereby reducing luminance or losing luminescence properties. In addition, when the mole fraction of silicon exceeds 30 mol%, the crystallite size of the prepared downconverted phosphor particles decreases, which causes a decrease in luminance of light emission.

또한 상기 실리콘의 몰 분율은 더욱 바람직하게는 5 mol% 내지 20 mol%일 수 있다. 실리콘 도펀트의 몰 분율이 5 mol% 내지 20 mol%일 때, 가장 우수한 발광 휘도를 갖는 다운컨버전 형광체 입자를 구현할 수 있다.In addition, the mole fraction of the silicon may be more preferably 5 mol% to 20 mol%. When the molar fraction of the silicon dopant is 5 mol% to 20 mol%, down-converted phosphor particles having the most excellent luminescence luminance may be realized.

상기 분무 용액은 바람직하게는 티타늄의 몰 분율이 금속 가운데 가장 클 수 있다. 따라서, 제조된 다운컨버전 형광체 입자는 기본적으로 티타늄 산화물의 특성을 갖는다.The spray solution may preferably have the largest mole fraction of titanium among metals. Therefore, the prepared down-converted phosphor particles basically have properties of titanium oxide.

상기 분무 용액은 바람직하게는 상기 활성제 및 부활성제를 각각 2 ~ 18 mol% 및 2 ~ 8 mol%의 몰 분율로 포함할 수 있다.The spray solution may preferably contain the active agent and the de-active agent in a molar fraction of 2 to 18 mol% and 2 to 8 mol%, respectively.

만일 상기 조성물에서 상기 활성제의 몰 분율이 2 mol% 미만일 경우, 부활성제가 전달하는 에너지를 모두 받지 못하여 다운컨버전 형광체 입자의 발광 휘도가 낮아지게 되며, 활성제의 몰 분율이 18 mol% 초과로 과도하게 높은 경우, 활성제 간 비발광 에너지 전달에 의한 농도 소강 현상이 발생하여 휘도가 낮아지게 되는 문제점이 있다. 또한, 만일 부활성제의 몰 분율이 2 mol% 미만으로 낮은 경우 활성제로 에너지를 충분히 전달하지 못하여 휘도가 낮아지게 되고, 반대로 농도가 8 mol%를 초과하여 지나치게 높은 경우에는 농도 소강(흡수한 빛을 활성제로 전달하기보다는 부활성제 간 비발광 에너지가 전달됨)현상이 발생하여 발광 휘도가 낮아지게 되는 문제점이 있다.If the molar fraction of the active agent in the composition is less than 2 mol%, all of the energy transmitted by the deactivator is not received, so the luminescence brightness of the downconverted phosphor particles is lowered, and the molar fraction of the active agent is excessively higher than 18 mol% When it is high, there is a problem in that the luminance is lowered due to a concentration fading phenomenon due to non-luminescent energy transfer between the activators. In addition, if the molar fraction of the sub-active agent is low, less than 2 mol%, energy cannot be sufficiently transferred to the active agent and the luminance is lowered. There is a problem in that light emission luminance is lowered due to a phenomenon (non-luminous energy is transferred between sub-activators rather than transferred to the activator).

(2) 단계(2) step

상기와 같이 제조된 분무 용액은 다운컨버전 형광체 입자 조성물로서, 소정의 온도로 가열 및 반응하여 다운컨버전 형광체 입자로 제조될 수 있다.The spray solution prepared as described above is a down-conversion phosphor particle composition, and may be prepared as down-conversion phosphor particles by heating and reacting to a predetermined temperature.

상기 소정의 온도는 바람직하게는 700℃ 내지 1,100℃일 수 있다.The predetermined temperature may be preferably 700 °C to 1,100 °C.

또한, 상기 (2) 단계는 바람직하게는 분무열분해(spray pyrolysis) 과정으로 수행될 수 있으며, 분무열분해에 의하는 경우 상압에서의 반응이 가능하고, 밀링 공정을 생략할 수 있는 등 공정의 간소화가 가능한 장점이 있다.In addition, the step (2) may be preferably performed as a spray pyrolysis process, and in the case of spray pyrolysis, the reaction at normal pressure is possible and the milling process can be omitted. There are possible advantages.

분무열분해 과정에 의하는 경우, 상기 (2) 단계는 (2-1) 상기 분무 용액을 분무하여 액적을 형성하는 단계 및 (2-2) 상기 액적은 열분해 및 건조하여 전구체 분말을 형성하는 단계를 순차적으로 수행하여 이루어질 수 있다.In the case of the spray pyrolysis process, the step (2) includes the steps of (2-1) forming droplets by spraying the spray solution and (2-2) thermally decomposing and drying the droplets to form a precursor powder. This can be done sequentially.

이러한 분무열분해 단계는 초음파 진동자를 사용하여 액적을 발생시키는 액적 발생부, 고온의 에너지로 열분해가 일어나는 소성로 및 건조되어 생성된 입자가 포집되는 포집부를 포함하는 분무열분해 장치를 이용하여 수행될 수 있다.This spray pyrolysis step may be performed using a spray pyrolysis device including a droplet generating unit that generates droplets using an ultrasonic vibrator, a kiln in which thermal decomposition occurs with high-temperature energy, and a collecting unit in which dried particles are collected.

열분해 과정에서는 장치가 고온으로 유지되므로, 냉각수를 계속하여 액적 발생부의 진동자 주위로 흘려주는 것이 바람직하며, 액적 발생부에서 발생된 액적의 원활한 흐름을 위하여 약 10 L/min 내지 50 L/min의 유량으로 공기를 흘려 줄 수 있다.Since the device is maintained at a high temperature in the pyrolysis process, it is preferable to continuously flow the cooling water around the vibrator of the droplet generator, and a flow rate of about 10 L/min to 50 L/min for smooth flow of the droplets generated in the droplet generator air can flow through

(3) 단계(3) step

상기 (2) 단계의 반응으로 결정화되어 건조된 전구체 분말을 포집한 후, 열처리를 수행하여 다운컨버전 형광체 입자를 제조할 수 있다.After collecting the crystallized and dried precursor powder by the reaction of step (2), heat treatment may be performed to prepare downconverted phosphor particles.

상기 열처리는 600℃내지 750℃의 온도에서 수행될 수 있다. 열처리 온도가 600℃미만인 경우 결정자(crystallite)가 충분히 성장하지 못하여 발광 휘도가 낮으며, 반대로 열처리 온도가 750℃를 초과하는 경우, 결정자는 충분한 크기로 성장하지만, TiO2의 결정 구조가 아나타제(anatase)에서 루타일(rutile) 상으로 변화가 일어나는 비율이 커져서 다운컨버전 형광 특성이 감소하게 되는 문제점이 있다. 따라서 상기 범위 내에서 가장 우수한 발광 휘도를 갖는다.The heat treatment may be performed at a temperature of 600 °C to 750 °C. Were heat-treatment temperature is the crystallite (crystallite) is the light emission luminance failure to sufficiently grow during the day is less than 600 ℃, contrast, if the heat treatment temperature exceeds 750 ℃, crystallite is grown to a sufficient size, however, the crystal structure of TiO 2 is anatase (anatase ), there is a problem in that the rate of change from the rutile phase increases, so that the downconversion fluorescence characteristic decreases. Therefore, it has the most excellent light emission luminance within the above range.

이하, 본 발명의 제조방법에 따라 얻어지는 다운컨버전(DC) 형광체 조성물 및 이로부터 제조되는 다운컨버전(DC) 형광체 입자에 대하여 설명하기로 한다.Hereinafter, a down-conversion (DC) phosphor composition obtained according to the manufacturing method of the present invention and a down-conversion (DC) phosphor particle prepared therefrom will be described.

본 발명에 따른 다운컨버전 형광체 조성물은 상기 제조방법의 (1) 단계에서 얻어지는 분무 용액을 포함한다.The downconversion phosphor composition according to the present invention includes the spray solution obtained in step (1) of the above production method.

즉, 본 발명에 따른 다운컨버전 형광체 조성물은 티타늄과 실리콘을 각각 포함하는 모체 전구체 혼합물; 유로퓸과 리튬을 각각 포함하는 도펀트 전구체 혼합물을 포함한다. 상술한 바와 같이 유로퓸은 모체의 금속 양이온 격자에서 치환되어 활성제 역할을 하며, 리튬은 부활성제 역할을 한다.That is, the downconversion phosphor composition according to the present invention may include a parent precursor mixture including titanium and silicon, respectively; and a dopant precursor mixture comprising europium and lithium, respectively. As described above, europium is substituted in the metal cation lattice of the matrix to act as an activator, and lithium acts as a deactivator.

여기서 모체 전구체, 활성제 전구체, 부활성제 전구체, 실리콘 도펀트 전구체의 종류 및 그 역할과 함량에 관한 사항은 상기 서술한 바와 같으므로 이하 설명은 생략한다.Here, the types, roles and contents of the parent precursor, the activator precursor, the deactivator precursor, and the silicon dopant precursor are the same as those described above, and thus a description thereof will be omitted.

본 발명에 따른 다운컨버전 형광체 입자는 상기 다운컨버전 형광체 조성물을 가열 반응 및 건조하여 제조되며, 이는 상기 제조방법에서 서술하였던 바와 같다.The downconversion phosphor particles according to the present invention are prepared by heating and drying the downconversion phosphor composition, as described above in the manufacturing method.

본 발명에 따른 다운컨버전 형광체 입자는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 것을 특징으로 한다.The downconversion phosphor particles according to the present invention include a compound represented by the following formula (1).

[화학식 1][Formula 1]

(Ti1-x-y-zSixEuyLiz)O2 (Ti 1-xyz Si x Eu y Li z )O 2

상기 화학식 1에서, 0.02≤x+y+z≤0.5이다.In Formula 1, 0.02≤x+y+z≤0.5.

따라서, 상기 화학식 1의 화합물에서 양이온 격자에는 Ti가 0.5 이상의 함량으로 가장 큰 몰 분율을 차지하며, 따라서 본 발명에 따른 다운컨버전 형광체 입자가 TiO2 결정의 성질을 가짐은 상술한 바와 같다.Accordingly, in the compound of Formula 1, Ti occupies the largest mole fraction in the cation lattice with a content of 0.5 or more, and thus, the downconversion phosphor particles according to the present invention have TiO 2 crystal properties as described above.

또한, 본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 조건 1) 내지 3) 중 적어도 하나를 만족할 수 있다.In addition, in a preferred embodiment of the present invention, Chemical Formula 1 may satisfy at least one of the following conditions 1) to 3).

1) 0.02≤x≤0.31) 0.02≤x≤0.3

2) 0.02≤y≤0.182) 0.02≤y≤0.18

3) 0.02≤z≤0.08.3) 0.02≤z≤0.08.

상기 조건 1)은 실리콘 도펀트의 함량에 관한 것이며, 조건 2) 및 3)은 각각 활성제와 부활성제의 함량에 관한 것으로서, 이에 따른 효과로서는 상술한 바와 같으므로, 상세한 설명은 생략한다.The above condition 1) relates to the content of the silicon dopant, and conditions 2) and 3) relate to the contents of the activator and the deactivator, respectively, and the effects thereof are the same as described above, and thus a detailed description thereof will be omitted.

또한, 본 발명의 바람직한 일실시예 따르면, 다운컨버전 형광체 입자의 평균 결정자(crystallite) 크기(Dc)가 4.5nm 내지 20nm일 수 있다. Dc가 4.5nm보다 작을 경우, 발광 휘도가 감소할 수 있으며, 결정자 크기가 20nm를 초과하는 경우, 발광 휘도는 증가하지만, 오히려 결정자 크기를 증가시키는 과정에서 루타일 상이 증가하기 때문에 발광 휘도가 감소하며, 다운컨버전 형광 특성 자체를 상실할 수도 있다.In addition, according to a preferred embodiment of the present invention, the average crystallite size (Dc) of the downconverted phosphor particles may be 4.5 nm to 20 nm. When Dc is smaller than 4.5 nm, the emission luminance may decrease. When the crystallite size exceeds 20 nm, the emission luminance increases, but on the contrary, the emission luminance decreases because the rutile phase increases in the process of increasing the crystallite size. , the downconversion fluorescence property itself may be lost.

상기 결정자 크기 Dc는 하기 관계식 1에 의하여 계산될 수 있다.The crystallite size Dc may be calculated by the following Relation 1.

[관계식 1][Relational Expression 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

상기 관계식 1에서, k는 Scherrer 상수로, 그 값은 0.9이고, λ는 X선 파장 0.1542nm이고, βs는 XRD 스펙트럼에서 피크의 반치폭(FWHM), θ는 중심 회절 각을 나타낸다.In Relation 1, k is a Scherrer constant, its value is 0.9, λ is an X-ray wavelength of 0.1542 nm, β s is a peak width at half maximum (FWHM) in an XRD spectrum, and θ is a central diffraction angle.

또한, 본 발명에 따른 다운컨버전 형광체 입자는 결정 구조에서 하기 관계식 2에 따라 구해지는 %Rutile이 15% 이하일 수 있다.In addition, in the downconverted phosphor particles according to the present invention, the %Rutile obtained according to the following relation 2 in the crystal structure may be 15% or less.

[관계식 2][Relational Expression 2]

Figure pat00002
Figure pat00002

상기 관계식 2에서, A는 상기 다운컨버전 형광체 입자의 XRD 패턴에 나타난 피크 가운데 2θ가 25.3±0.2˚인 영역에서 최고점을 갖는 피크의 영역(area), R은 상기 다운컨버전 형광체 입자의 XRD 패턴에 나타난 피크 가운데 2θ가 27.4±0.2˚인 영역에서 최고점을 갖는 피크의 영역(area)을 나타낸다.In Relation 2, A is the area of the peak having the highest point in the region where 2θ is 25.3±0.2˚ among the peaks shown in the XRD pattern of the downconversion phosphor particle, and R is the area of the peak shown in the XRD pattern of the downconversion phosphor particle. The area of the peak having the highest point in the region where 2θ is 27.4±0.2° among the peaks is indicated.

이는 다운컨버전 형광체 입자의 제조과정 중 열처리 단계에서 TiO2의 아나타제 상이 열에 의하여 루타일 상으로 변화된 정도를 나타내며, %Rutile이 커질수록 상변이의 정도가 크다는 것을 나타낸다. This indicates the degree to which the anatase phase of TiO 2 is changed to the rutile phase by heat in the heat treatment step during the manufacturing process of the downconversion phosphor particles, and the greater the %Rutile, the greater the degree of phase change.

%Rutile이 15%를 초과하면, 아나타제 상의 다운컨버전 형광 특성이 적어져서 상기 형광체 입자를 보안성 잉크로 사용하기에는 발광휘도가 충분하지 않을 수 있다.When the %Rutile exceeds 15%, the downconversion fluorescence properties of the anatase phase may decrease, so that the luminance may not be sufficient to use the phosphor particles as a security ink.

이하에서는 본 발명을 바람직한 실시예를 참고로 하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명의 범위가 하기의 실시예로 한정되는 것은 아니며, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있는 것이고 이들 모두 본 발명의 범위에 포함되는 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to preferred embodiments so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. However, the scope of the present invention is not limited to the following examples, and the present invention may be embodied in various different forms, all of which are included in the scope of the present invention.

[실시예][Example]

<실시예 1: 다운컨버전 형광체 입자 제조><Example 1: Preparation of down-conversion phosphor particles>

(1) 분무 용액 제조 (1) Preparation of spray solution

활성제 전구체로 Eu2O3(Alfa Aesar社, 순도 99.9%), 부활성제 전구체로 Li2O(Alfa Aesar社, 순도 99.9%)를 선택하였으며, 각각 질산으로 녹여 활성 용액을 제조하였다.Eu 2 O 3 (Alfa Aesar, 99.9% purity) was selected as the activator precursor, and Li 2 O (Alfa Aesar, 99.9% purity) was selected as the deactivator precursor, and an active solution was prepared by dissolving each with nitric acid.

활성 용액 제조를 위해 각각 물(H2O) 50 ml가 들어 있는 1,000 ml 둥근 삼각 플라스크에 Eu2O3 25g과 Li2O 5g을 각각 넣어 준 후, 질산(HNO3)을 천천히 첨가하면서 녹여 주었다. 녹는 과정에서 나오는 발열을 막기 위해 중간에 증류수를 조금씩 첨가해 준다. 질산의 양은 Eu2O3 또는 Li2O의 몰 수 대비 10배 몰 수를 사용하였다. 산화물이 완전히 녹아 투명한 수용액이 되면 증류수를 더 부어 총 1,000g이 되도록 맞춰 주어 2.5 wt% Eu 활성제 용액과 0.5 wt% Li 부활성제 용액을 제조하였다.To prepare an active solution, 25 g of Eu 2 O 3 and 5 g of Li 2 O were put in a 1,000 ml round Erlenmeyer flask each containing 50 ml of water (H 2 O), respectively, and then dissolved while slowly adding nitric acid (HNO 3 ). . Distilled water is added little by little in the middle to prevent the heat generated during the melting process. For the amount of nitric acid, 10 times the number of moles compared to the number of moles of Eu 2 O 3 or Li 2 O was used. When the oxide was completely dissolved into a transparent aqueous solution, more distilled water was added to make a total of 1,000 g, to prepare a 2.5 wt% Eu activator solution and 0.5 wt% Li subactivator solution.

모체 조성에서 80 mol%의 Ti, 10 mol%의 Si, 5 mol%의 Eu 및 5 mol%의 Li를 포함하는 분무 용액은 다음과 같이 제조하였다. 60% 질산 수용액 45 ml와 물 300 ml가 들어 있는 500 ml 비커에 TiO2 전구체인 TTIP(Sigma Aldrich社, 순도 97%) 47.29g을 천천히 첨가한 후, 맑은 용액이 될 때까지 교반하였다. 다른 500 ml 들이 비커에는 물 100 ml와 질산 5 ml를 넣고 실리콘 전구체 TEOS(Sigma Aldrich社, 순도 98%) 용액 3.95g을 녹였다. TTIP 및 TEOS 수용액을 혼합한 후, 활성 용액을 첨가하였다. 이 때, Eu2O3 및 Li2O 활성 용액의 무게는 각각 70.46g 및 74.79g이 되도록 하였다. 그 후, 증류수를 첨가하여 총 용액 부피가 1,000 ml가 되도록 하였다. 형광체 전구체가 녹아 있는 용액의 총 농도를 0.2 M로 고정시켰다.A spray solution containing 80 mol% Ti, 10 mol% Si, 5 mol% Eu and 5 mol% Li in the parent composition was prepared as follows. To a 500 ml beaker containing 45 ml of 60% aqueous nitric acid solution and 300 ml of water , 47.29 g of TiO 2 precursor TTIP (Sigma Aldrich, purity 97%) was slowly added, followed by stirring until it became a clear solution. In another 500 ml beaker, 100 ml of water and 5 ml of nitric acid were put, and 3.95 g of a silicon precursor TEOS (Sigma Aldrich, purity 98%) solution was dissolved. After mixing the aqueous solution of TTIP and TEOS, the active solution was added. At this time, the weights of the Eu 2 O 3 and Li 2 O active solutions were 70.46 g and 74.79 g, respectively. Then, distilled water was added so that the total solution volume was 1,000 ml. The total concentration of the solution in which the phosphor precursor was dissolved was fixed at 0.2 M.

제조된 다운컨버전 형광체 입자는 (Ti1-x-y-zSixEuyLiz)O2의 화학식을 가지며, 상기 화학식에서 x는 0.1, y 및 z는 각각 0.05이었다.The prepared downconverted phosphor particles had a chemical formula of (Ti 1-xyz Si x Eu y Li z )O 2 , where x was 0.1 and y and z were 0.05, respectively.

(2) 분무열분해(2) Spray pyrolysis

상기 분무용액을 분무열분해장치를 이용하여 분무열분해를 수행하여 전구체 분말을 수득하였다.The spray solution was subjected to spray pyrolysis using a spray pyrolysis device to obtain a precursor powder.

구체적인 방법은, 상기 분무 용액을 분무통에 넘치지 않도록 200 ml씩 나누어 넣어 가며, 900℃온도에서 공기를 유량 30L/min으로 흘려 보내 분무 및 열분해하여, 결정화된 파우더 즉 전구체 분말을 회수하였다.In a specific method, 200 ml of the spray solution is divided into each so as not to overflow the spray bottle, and air is flowed at a temperature of 900 ° C. at a flow rate of 30 L/min to spray and thermally decompose, thereby recovering the crystallized powder, that is, the precursor powder.

(3) 열처리 단계(3) heat treatment step

얻어진 전구체 분말을 700℃에서 동안 3시간 동안 열처리하였다. 열처리 동안 600 cc/min의 유량으로 공기를 흘려 주었다.The obtained precursor powder was heat treated at 700° C. for 3 hours. During the heat treatment, air was flowed at a flow rate of 600 cc/min.

열처리를 통하여 다운컨버전 형광체 입자를 얻었다.Down-conversion phosphor particles were obtained through heat treatment.

<비교예 1-1 ~ 7-3><Comparative Examples 1-1 to 7-3>

실시예 1과 동일하게 실시하되, Eu의 몰 분율을 변경하고, Si 및 Li를 포함하지 않도록 하여 하기 표 1과 같은 다운컨버전 형광체 입자를 제조하였다.Downconversion phosphor particles as shown in Table 1 were prepared in the same manner as in Example 1, except that the mole fraction of Eu was changed and Si and Li were not included.

구분division (Ti1-yEuy)O2에서 y(Ti 1-y Eu y )O 2 in y 열처리온도(℃)Heat treatment temperature (℃) 비교예 1-1Comparative Example 1-1 0.010.01 700700 비교예 1-2Comparative Example 1-2 0.010.01 600600 비교예 1-3Comparative Example 1-3 0.010.01 500500 비교예 2-1Comparative Example 2-1 0.030.03 700700 비교예 2-2Comparative Example 2-2 0.030.03 600600 비교예 2-3Comparative Example 2-3 0.030.03 500500 비교예 3-1Comparative Example 3-1 0.050.05 700700 비교예 3-2Comparative Example 3-2 0.050.05 600600 비교예 3-3Comparative Example 3-3 0.050.05 500500 비교예 4-1Comparative Example 4-1 0.070.07 700700 비교예 4-2Comparative Example 4-2 0.070.07 600600 비교예 4-3Comparative Example 4-3 0.070.07 500500 비교예 5-1Comparative Example 5-1 0.100.10 700700 비교예 5-2Comparative Example 5-2 0.100.10 600600 비교예 5-3Comparative Example 5-3 0.100.10 500500 비교예 6-1Comparative Example 6-1 0.130.13 700700 비교예 6-2Comparative Example 6-2 0.130.13 600600 비교예 6-3Comparative Example 6-3 0.130.13 500500 비교예 7-1Comparative Example 7-1 0.150.15 700700 비교예 7-2Comparative Example 7-2 0.150.15 600600 비교예 7-3Comparative Example 7-3 0.150.15 500500

<실험예 1: Eu 몰 분율 및 열처리 온도에 따른 다운컨버전 발광 특성 평가><Experimental Example 1: Evaluation of down-conversion luminescence properties according to Eu mole fraction and heat treatment temperature>

비교예 1-1 ~ 7-3에 따른 다운컨버전 형광체 입자에 PL 측정장비(Perkin Elmer, LS 55, fluorescence spectrometer)를 사용하여 403nm UV 광을 조사하여 방출 스펙트럼을 작성하였다. 조건은 Slit 15, scan speed 1,200 nm/s으로 biolum mode에서 진행하였으며, 그 결과를 도 5에 도시하였다. 또한, 최대 강도를 나타내는 파장에서의 방출 강도를 온도 및 Eu의 몰 분율에 따라 도시한 그래프는 도 6에 나타내었다.The down-conversion phosphor particles according to Comparative Examples 1-1 to 7-3 were irradiated with 403 nm UV light using a PL measuring device (Perkin Elmer, LS 55, fluorescence spectrometer) to prepare emission spectra. Conditions were performed in biolum mode with Slit 15, scan speed 1,200 nm/s, and the results are shown in FIG. 5 . Also, a graph showing the emission intensity at the wavelength showing the maximum intensity according to the temperature and the mole fraction of Eu is shown in FIG. 6 .

그 결과, 도 5와 같이 본 발명에 따른 유로퓸의 몰 분율 범위인 2 ~ 18 mol%를 만족하는 경우 방출 강도가 우수한 것을 알 수 있으며, 도 6을 참조하면, 열처리 온도 600 ~ 750℃ 및 유로퓸의 몰 분율 범위인 2 ~ 18 mol%를 벗어나는 범위에서 방출 강도가 현저히 감소하는 것을 확인할 수 있었다.As a result, it can be seen that the emission intensity is excellent when the mole fraction range of 2 to 18 mol% of europium according to the present invention is satisfied as shown in FIG. 5, and referring to FIG. It was confirmed that the emission intensity was significantly reduced in a range outside the mole fraction range of 2 to 18 mol%.

<비교예 10 ~ 17><Comparative Examples 10 to 17>

실시예 1과 동일하게 실시하되, Si를 포함하지 않도록 변경하고, Eu의 몰 분율을 변경하고, Li를 포함하지 않거나 Li의 몰 분율을 변경하여 하기 표 2와 같은 다운컨버전 형광체 입자를 제조하였다.The downconversion phosphor particles shown in Table 2 below were prepared in the same manner as in Example 1 except that Si was not included, the mole fraction of Eu was changed, and the mole fraction of Li was not included or the mole fraction of Li was changed.

구분division (Ti1-yEuyLiz)O2에서 y(Ti 1-y Eu y Li z )O 2 in y (Ti1-yEuyLiz)O2에서 z(Ti 1-y Eu y Li z )O 2 in z 비교예 10Comparative Example 10 0.010.01 0.010.01 비교예 11Comparative Example 11 0.030.03 0.030.03 비교예 12Comparative Example 12 0.050.05 0.050.05 비교예 13Comparative Example 13 0.100.10 0.100.10 비교예 14Comparative Example 14 0.010.01 00 비교예 15Comparative Example 15 0.030.03 00 비교예 16Comparative Example 16 0.050.05 00 비교예 17Comparative Example 17 0.100.10 00

<실험예 2: Eu와 Li 몰 분율 및 Li 포함여부에 따른 다운컨버전 발광 특성 평가><Experimental Example 2: Evaluation of down-conversion emission characteristics according to the mole fraction of Eu and Li and whether or not Li is included>

비교예 10 ~ 17에 따른 다운컨버전 형광체 입자에 PL 측정장비(Perkin Elmer, LS 55, fluorescence spectrometer)를 사용하여 403nm UV 광을 조사하여 방출 스펙트럼을 작성하였다. 조건은 Slit 15, scan speed 1,200 nm/s으로 biolum mode에서 진행하였으며, 그 결과를 도 7a에 도시하였다. 또한, 최대 강도를 나타내는 파장에서의 방출 강도를 Li의 포함 여부와 Eu의 몰 분율에 따라 도시한 그래프는 도 7b에 나타내었다.The down-conversion phosphor particles according to Comparative Examples 10 to 17 were irradiated with 403 nm UV light using a PL measuring device (Perkin Elmer, LS 55, fluorescence spectrometer) to prepare emission spectra. Conditions were performed in biolum mode with Slit 15, scan speed 1,200 nm/s, and the results are shown in FIG. 7a. In addition, a graph showing the emission intensity at the wavelength showing the maximum intensity according to whether Li is included and the mole fraction of Eu is shown in FIG. 7B .

그 결과, 도 7a와 같이 본원발명에 따른 유로퓸의 몰 분율 범위인 2 ~ 18 mol%와 리튬의 몰 분율 범위인 2 ~ 8 mol%를 동시에 만족하는 경우 방출 강도가 우수한 것을 알 수 있으며, 도 7b을 참조하면, 리튬을 포함하고 유로퓸의 몰 분율 범위인 2 ~ 18 mol%를 만족하는 경우 방출 강도가 우수한 것을 확인할 수 있었다.As a result, it can be seen that the emission intensity is excellent when simultaneously satisfying 2 to 18 mol%, which is the mole fraction range of europium, and 2 to 8 mol%, which is the mole fraction range for lithium, according to the present invention, as shown in FIG. 7a, FIG. 7b Referring to , it was confirmed that the emission intensity was excellent when lithium was included and the molar fraction range of europium was 2 to 18 mol%.

<비교예 18><Comparative Example 18>

실시예 1과 동일하게 실시하되, Li를 포함하지 않도록 변경하여 다운컨버전 형광체 입자를 제조하였다.Downconversion phosphor particles were prepared in the same manner as in Example 1, except that Li was not included.

<실험예 3: 다운컨버전 발광 특성 평가><Experimental Example 3: Evaluation of down-conversion emission characteristics>

비교예 3-1, 비교예 18, 비교예 12 및 실시예 1에 따른 다운컨버전 형광체 입자에 PL 측정장비(Perkin Elmer, LS 55, fluorescence spectrometer)를 사용하여 403nm UV 광을 조사하여 방출 스펙트럼을 작성하였다. 조건은 Slit 15, scan speed 1,200 nm/s으로 biolum mode에서 진행하였으며, 이때 최대 강도를 나타내는 파장에서의 방출 강도를 열처리 온도에 따라 도시한 그래프를 도 8에 도시하였다.Using a PL measuring device (Perkin Elmer, LS 55, fluorescence spectrometer) to irradiate down-conversion phosphor particles according to Comparative Example 3-1, Comparative Example 18, Comparative Example 12, and Example 1 with 403 nm UV light to prepare an emission spectrum did. Conditions were performed in biolum mode with Slit 15, scan speed 1,200 nm/s, and a graph showing emission intensity at a wavelength showing maximum intensity according to heat treatment temperature is shown in FIG. 8 .

그 결과, 도 8과 같이 본원발명에 따른 모체와 도펀트 구성 및 열처리 조건을 모두 만족하는 실시예 1은 방출강도가 현격히 우수한 것을 확인할 수 있었다.As a result, it was confirmed that Example 1, which satisfies all of the parent body and dopant configuration and heat treatment conditions according to the present invention as shown in FIG. 8, has remarkably excellent emission intensity.

<비교예 3-1-1, ~ 3-1-5><Comparative Examples 3-1-1, ~ 3-1-5>

비교예 3-1과 동일하게 실시하되, 열처리 온도를 각각 500℃, 600℃, 800℃, 900℃ 및 1000℃로 변경하여 다운컨버전 형광체 입자를 제조하였다.The downconversion phosphor particles were prepared by changing the heat treatment temperature to 500°C, 600°C, 800°C, 900°C, and 1000°C, respectively, in the same manner as in Comparative Example 3-1.

<비교예 18-1 ~ 18-5><Comparative Examples 18-1 to 18-5>

비교예 18과 동일하게 실시하되, 열처리 온도를 각각 500℃, 600℃, 800℃, 900℃ 및 1000℃로 변경하여 다운컨버전 형광체 입자를 제조하였다.It was carried out in the same manner as in Comparative Example 18, except that the heat treatment temperature was changed to 500°C, 600°C, 800°C, 900°C, and 1000°C to prepare downconverted phosphor particles.

<비교예 12-1 ~ 12-5><Comparative Examples 12-1 to 12-5>

비교예 12와 동일하게 실시하되, 열처리 온도를 각각 500℃, 600℃, 800℃, 900℃ 및 1000℃로 변경하여 다운컨버전 형광체 입자를 제조하였다.It was carried out in the same manner as in Comparative Example 12, except that the heat treatment temperature was changed to 500°C, 600°C, 800°C, 900°C, and 1000°C to prepare downconverted phosphor particles.

<실시예 1-1 ~ 1-5><Examples 1-1 to 1-5>

실시예 1과 동일하게 실시하되, 열처리 온도를 각각 500℃, 600℃, 800℃, 900℃ 및 1000℃로 변경하여 다운컨버전 형광체 입자를 제조하였다.The downconversion phosphor particles were prepared in the same manner as in Example 1, except that the heat treatment temperature was changed to 500°C, 600°C, 800°C, 900°C, and 1000°C, respectively.

<실험예 4><Experimental Example 4>

비교예 3-1, 3-1-1 ~ 3-1-5, 비교예 18, 18-1 ~ 18-5, 비교예 12, 12-1 ~ 12-5, 실시예 1 및 1-1 ~ 1-5에 따른 다운컨버전 형광체 입자를 X선 회절기(MiniFlex 300/600)을 이용하여 결정상, 결정자 크기(Dc)및 %Rutile을 확인하였다. 그 결과를 도 9a ~ 9d에 각각 나타내었다.Comparative Examples 3-1, 3-1-1 to 3-1-5, Comparative Examples 18, 18-1 to 18-5, Comparative Examples 12, 12-1 to 12-5, Examples 1 and 1-1 to The down-conversion phosphor particles according to 1-5 were checked for crystal phase, crystallite size (Dc) and %Rutile using an X-ray diffractometer (MiniFlex 300/600). The results are shown in FIGS. 9a to 9d, respectively.

도 9를 확인하면, 800℃부터는 결정자의 크기가 크게 증가하지만, 루타일 상의 결정 구조가 나타나는 것을 알 수 있다. 따라서, 750℃ 이상의 온도로 열처리하는 경우 사실상 아나타제 상의 다운컨버전 형광 특성을 상실하는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 9 , it can be seen that the size of crystallites increases significantly from 800° C., but the crystal structure of the rutile phase appears. Therefore, it can be seen that the down-conversion fluorescence properties of the anatase phase are virtually lost when heat-treated at a temperature of 750° C. or higher.

또한, 열처리 온도가 750℃를 넘는 경우에는 아나타제 상의 패턴이 흐려지며, 1000℃ 이상인 경우에는 아나타제 상과는 패턴이 달라지는 것을 알 수 있었다. 따라서 750℃ 이하의 온도에서 열처리하는 것이 바람직함을 알 수 있었고, 온도가 과도하게 낮은 경우에는 결정자 크기가 너무 작아 좋은 형광 특성을 나타낼 수 없는 것으로 평가 되었다.In addition, it was found that when the heat treatment temperature was over 750° C., the pattern of the anatase phase was blurred, and when the heat treatment temperature was 1000° C. or higher, the pattern was different from that of the anatase phase. Therefore, it was found that heat treatment at a temperature of 750° C. or less was desirable, and when the temperature was excessively low, it was evaluated that the crystallite size was too small to exhibit good fluorescence properties.

이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.Although one embodiment of the present invention has been described above, the spirit of the present invention is not limited to the embodiments presented herein, and those skilled in the art who understand the spirit of the present invention can add components within the scope of the same spirit. , changes, deletions, additions, etc. may easily suggest other embodiments, but this will also fall within the scope of the present invention.

Claims (12)

(1) 티타늄(Titanium, Ti)과 실리콘(Silicon, Si)을 각각 포함하는 모체(host) 전구체 혼합물, 유로퓸(europium, Eu)과 리튬(Lithium, Li)을 각각 포함하는 도펀트(dopant) 전구체 혼합물을 용매에 용해시켜 분무 용액(spray solution)을 제조하는 단계;
(2) 상기 분무 용액을 소정의 온도로 가열 및 반응시킨 후 건조하여 전구체 분말(precursor powder)을 수득하는 단계; 및
(3) 상기 전구체 분말을 열처리하는 단계;를 포함하는 다운컨버전(DC) 형광체 입자 제조방법.
(1) A host precursor mixture containing titanium (Titanium, Ti) and silicon (Si), respectively, and a dopant precursor mixture containing europium (Europium, Eu) and lithium (Lithium, Li), respectively Dissolving in a solvent to prepare a spray solution (spray solution);
(2) heating and reacting the spray solution to a predetermined temperature and drying the spray solution to obtain a precursor powder; and
(3) heat-treating the precursor powder; down-conversion (DC) phosphor particle manufacturing method comprising a.
제1항에 있어서,
상기 (2) 단계는 분무열분해(spray pyrolysis)법으로 수행하는 것을 특징으로 하는 다운컨버전(DC) 형광체 입자 제조방법.
According to claim 1,
The step (2) is a method for producing down-conversion (DC) phosphor particles, characterized in that performed by a spray pyrolysis method.
제1항에 있어서,
상기 분무 용액에서 티타늄이 실리콘보다 큰 몰 분율을 갖는 것을 특징으로 하는 다운컨버전(DC) 형광체 입자 제조방법.
According to claim 1,
A method for producing down-conversion (DC) phosphor particles, characterized in that titanium has a greater molar fraction than silicon in the spray solution.
제1항에 있어서,
상기 (3) 단계는 600℃내지 750℃의 온도로 열처리하는 것을 특징으로 하는 다운컨버전(DC) 형광체 입자 제조방법.
According to claim 1,
In the step (3), a down-conversion (DC) phosphor particle manufacturing method, characterized in that heat treatment at a temperature of 600°C to 750°C.
제1항에 있어서,
상기 (1) 단계에서는 실리콘의 몰 분율이 2 mol% 내지 30 mol%인 것을 특징으로 하는 다운컨버전(DC) 형광체 입자 제조방법.
According to claim 1,
In step (1), the mole fraction of silicon is 2 mol% to 30 mol% Down-conversion (DC) phosphor particle manufacturing method, characterized in that.
제1항에 있어서,
상기 분무 용액은 상기 유로퓸 및 리튬을 각각 2 ~ 18 mol% 및 2 ~ 8 mol%의 몰 분율로 포함하는 것을 특징으로 하는 다운컨버전(DC) 형광체 입자 제조방법.
According to claim 1,
The method for producing down-conversion (DC) phosphor particles, characterized in that the spray solution contains the europium and lithium in mole fractions of 2 to 18 mol% and 2 to 8 mol%, respectively.
제1항에 있어서,
상기 (2) 단계는 700℃내지 1,100℃의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 다운컨버전(DC)형광체 입자 제조방법.
According to claim 1,
The (2) step is a down-conversion (DC) phosphor particle manufacturing method, characterized in that performed at a temperature of 700 ℃ to 1,100 ℃.
티타늄과 실리콘을 각각 포함하는 모체 전구체 혼합물, 및 유로퓸과 리튬을 각각 포함하는 도펀트 전구체 혼합물을 포함하는 다운컨버전(DC) 형광체 조성물.A downconversion (DC) phosphor composition comprising a parent precursor mixture comprising titanium and silicon, respectively, and a dopant precursor mixture comprising europium and lithium, respectively. 제8항에 있어서,
실리콘이 2 ~ 30 mol%의 몰 분율을 갖도록 포함되는 다운컨버전(DC) 형광체 조성물.
9. The method of claim 8,
A down-conversion (DC) phosphor composition comprising silicon to have a mole fraction of 2 to 30 mol%.
제8항에 따른 다운컨버전(DC) 형광체 조성물을 반응시켜 제조되며,
하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 다운컨버전(DC) 형광체 입자:
[화학식 1]
(Ti1-x-y-zSixEuyLiz)O2
상기 화학식 1에서, 0.02≤x+y+z≤0.5이다.
It is prepared by reacting the down-conversion (DC) phosphor composition according to claim 8,
Down-conversion (DC) phosphor particles comprising a compound represented by the following formula (1):
[Formula 1]
(Ti 1-xyz Si x Eu y Li z )O 2
In Formula 1, 0.02≤x+y+z≤0.5.
제10항에 있어서,
상기 화학식 1은 하기 조건 1) 내지 3) 중 적어도 하나를 만족하는 것을 특징으로 하는 다운컨버전(DC) 형광체 입자:
1) 0.02≤x≤0.3
2) 0.02≤y≤0.18
3) 0.02≤z≤0.08.
11. The method of claim 10,
Formula 1 is a down-conversion (DC) phosphor particle, characterized in that it satisfies at least one of the following conditions 1) to 3):
1) 0.02≤x≤0.3
2) 0.02≤y≤0.18
3) 0.02≤z≤0.08.
제10항에 따른 다운컨버전(DC) 형광체 입자를 포함하는 형광 잉크.A fluorescent ink comprising the down-conversion (DC) phosphor particles according to claim 10 .
KR1020200057738A 2020-05-14 2020-05-14 DC fluorescent particle, Method for preparing thereof and fluorescent ink including the same KR102425861B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200057738A KR102425861B1 (en) 2020-05-14 2020-05-14 DC fluorescent particle, Method for preparing thereof and fluorescent ink including the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200057738A KR102425861B1 (en) 2020-05-14 2020-05-14 DC fluorescent particle, Method for preparing thereof and fluorescent ink including the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210140935A true KR20210140935A (en) 2021-11-23
KR102425861B1 KR102425861B1 (en) 2022-07-27

Family

ID=78694974

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200057738A KR102425861B1 (en) 2020-05-14 2020-05-14 DC fluorescent particle, Method for preparing thereof and fluorescent ink including the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102425861B1 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070116590A (en) 2005-02-28 2007-12-10 코니카 미놀타 메디칼 앤드 그래픽 가부시끼가이샤 Fluorescent body and plasma display panel

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070116590A (en) 2005-02-28 2007-12-10 코니카 미놀타 메디칼 앤드 그래픽 가부시끼가이샤 Fluorescent body and plasma display panel

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CHINESE JOURNAL OF MATERIALS RESEARCH, 26 (2012).* *

Also Published As

Publication number Publication date
KR102425861B1 (en) 2022-07-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Chahar et al. Color tunable nanocrystalline SrGd2Al2O7: Tb3+ phosphor for solid state lighting
Kaur et al. Color tunable photoluminescence properties in Eu3+ doped calcium bismuth vanadate phosphors for luminescent devices
Hakmeh et al. Combustion synthesis and up-conversion luminescence of La2O2S: Er3+, Yb3+ nanophosphors
Li et al. Controllable synthesis and morphology-dependent photoluminescence properties of well-defined one-dimensional Zn2GeO4: Mn2+ nanostructures
Du et al. Facile preparation of Eu 3+-activated Ca 7 (VO 4) 4 O nanoparticles: a blue light-triggered red-emitting platform for indoor solid-state lighting
Kłonkowski et al. A white phosphor based on oxyfluoride nano-glass-ceramics co-doped with Eu3+ and Tb3+: Energy transfer study
Bispo-Jr et al. Tunable blue-green emission and energy transfer properties in Ba2SiO4: Tb3+ obtained from sol-gel method
Kumar et al. UV excitable GdSr2AlO5: Eu3+ red emitting nanophosphors: structure refinement, photoluminescence, Judd-Ofelt analysis and thermal stability for w-LEDs
Mabelane et al. Effect of annealing period on the structure, morphology, and optical properties of CaAl2O4: 0.1% Sm3+ prepared by citrate sol-gel method
Liao et al. Co-doping of stibium and rare earth (Nd, Yb) in lead-free double perovskite for efficient near-infrared emission
Chen et al. Controlled synthesis and photoluminescence properties of Bi 2 SiO 5: Eu 3+ core-shell nanospheres with an intense 5 D 0→ 7 F 4 transition
Jung et al. White light-emitting calcium tungstate microspheres synthesized via co-precipitation at room temperature and application to UV-LED chip
Gupta et al. Structural, morphological, and optical characteristics of Gd2Si2O7: Dy3+ nanophosphors for WLEDs
Sletnes et al. Luminescent Eu 3+-doped NaLa (WO 4)(MoO 4) and Ba 2 CaMoO 6 prepared by the modified Pechini method
de Souza et al. Modulating white light emission temperature in Ho3+/Yb3+/Tm3+ triply doped nanostructured GeO2-Nb2O5 materials for WLEDs applications
KR102425861B1 (en) DC fluorescent particle, Method for preparing thereof and fluorescent ink including the same
Ferreiro et al. Effect of lithium codoping on the structural, morphological and photocatalytic properties of Nd-doped ZnO
Min et al. Synthesis and luminescence characteristics of fine-sized Ba 3 Si 6 O 12 N 2: Eu green phosphor through spray pyrolysis using TEOS/Si 3 N 4 mixed precursors
Venugopal et al. Effect of annealing temperature in the emission properties of nanocrystalline CaZr0. 9SmxDy0. 1− xO3 systems prepared via self-propagating combustion synthesis
Zaid et al. Enhanced luminescence properties of low-cost Mn 2+ doped willemite based glass–ceramics as potential green phosphor materials
KR102374411B1 (en) Method of preparing UC fluorescent particle, UC fluorescent particle made thereby and fluorescent ink including the same
Zhang et al. Well-defined sodium gadolinium molybdate microcrystals with diverse morphologies and dimensions: Controllable synthesis, multicolor emissions, and potential applications
Gu et al. Nitridation from core-shell oxides for tunable luminescence of BaSi 2 O 2 N 2: Eu 2+ LED phosphors
Zhu et al. Design of core–shell phosphors with tunable luminescence and improved thermal stability by coating with gC 3 N 4
Vishwakarma et al. Enhancement of luminescent properties in Eu3+ doped BaNb2O6 nanophosphor synthesized by facile metal citrate gel method

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant