일반기술

초임계수 하에서 연속적으로 형광체를 합성하는 방법 및 이에 이용되는 형광체 합성 반응 장치

* 주요 내용초임계수 조건하에 형광체(phosphor)를 합성하는 방법에 있어서, (1) 제조하려고 하는 형광체의 양론비에 맞는 모체(host) 및 모체를 도핑하는 활성제(activator)를 포함하는 수용성 금속염 용액과 알카리 용액을 혼합 반응시켜 수용성 금속염 용액을 수산화염 용액으로 전환시키는 공정; (2) 상기 수산화염 용액과 예열수를 혼합 반응시켜 반응혼합액의 온도를 150~200℃로 유지시키는 공정; (3) 상기 반응혼합액을 초임계수 상태를 유지하고 있는 주반응기내에 투입하여 제조하고자 하는 형광체 입자를 합성하는 공정; 및 (4) 합성된 형광체 입자를 응축, 여과, 건조하여 회수하는 공정; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 형광체의 합성방법.* 고안배경종래의 음극선관(CRT) 디스플레이는 황화물 형광체가 우수한 발광특성을 가지고 있어 문제가 없었으나, 평판 디스플레이 및 전계 방출형 디스플레이에서는 종래의 황화물 형광체를 사용하는데 어려움이 있다. 그러나, 산화물 형광체는 황화물 형광체와는 달리 디스플레이에서 발광을 위한 에너지원인 자외선이나 전자빔에 매우 안정하기 때문에 평판 디스플레이용 형광체로 사용되고 있다. 현재 이러한 물질들을 이용한 다성분의 산화물 형광체는 대부분 고상법에 의해 제조되고 있다. 고상법에서는 각각의 구성성분들의 산화물을 혼합하고 반복되는 고온열처리 및 분쇄공정을 거쳐 최종적으로 원하는 다성분 산화물 형광체를 제조하므로, 고상법으로 순수한 조성을 얻기 위해서는 고온과 장시간의 공정을 거처야 한다. 또한, 반복되는 열처리 및 분쇄공정을 거치면서 형광체 입자에 불순물이 함유될 수 있는 문제점이 있다.고상법의 이러한 문제점을 해결하기 위하여 액상법을 이용한 제조방법이 연구되고 있다. 고상법과 달리 공침법이나 졸-겔법과 같은 액상법은 매우 낮은 온도에서 원하는 다성분의 형광체를 제조할 수 있다. 또한, 분자수준에서 도핑물질의 혼합이 가능하기 때문에, 보다 낮은 열처리 온도에서 좋은 형광특성을 기대할 수 있다. 그러나, 액상법에 의하여 제조되는 다성분계 산화물 형광체들은 입자의 형태가 매우 불균일하기 때문에, 평판 디스플레이용으로 사용되기 어렵다. 더구나 고상법과 액상법은 회분식(batch)으로 합성이 됨으로 대량으로 합성할 경우에는 합성 비용이 증가하게 되는 문제점이 있다.* 특징본 발명의 형광체 합성 방법을 수행하는데 이용되는 형광체 합성 반응장치는 제조하려고 하는 형광체의 양론비에 맞는 모체(host) 및 모체를 도핑하는 활성제(activator)를 포함하는 수용성 금속염 용액과 알카리 용액을 각각 공급하는 유입부; 상기 유입부로부터 공급되는 상기 금속염 용액과 상기 알카리 용액을 혼합하는 혼합부; 상기 혼합부와 연결되며 상기 형광체의 합성을 위해 초임계 조건을 유지하는 주반응기; 상기 혼합부 및 상기 주반응기 사이로 예열수를 공급하기 위한 예열기; 상기 주반응기에서 생성된 형광체 입자를 응축하기 위한 냉각기; 및 상기 응축된 형광체 입자를 회수하는 저장 필터를 포함하는 것을 특징으로 한다. * 효과본 발명의 형광체 합성 방법을 본 발명의 형광체 합성 반응장치를 이용하여 수행하면, 종래의 고상법에 의해 합성된 형광체와 유사한 발광도를 나타내면서 입자의 크기 및 형태가 균일한 형광체를 연속적으로 제공할 수 있다. 따라서, 본 발명의 방법에 의해 합성된 형광체는 이같은 특성을 요구하는 평판 디스플레이 장치 등 다양한 분야에 사용될 수 있다. 또한, 본 발명의 합성 방법은 전체 반응시간이 약 1분 이내로 고상법보다 매우 짧으며, 결정질 입자를 수득하기 위하여 별도의 열처리 공정을 수행하지 않아도 되기 때문에 시간과 에너지 측면에서 경제적인 장점이 있다.