KR19990049456A - 고휘도의 녹색 형광체 및 그의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

고휘도 녹색 형광체에 관한 것으로서, 녹색 형광체와 상기 녹색 형광체의 표면에 부착된 ITO를 포함하는 고휘도 녹색 형광체를 이용하여 형광막을 제조하면 휘도가 현저하게 향상되며, 도트 모양 및 조밀도가 개선된다.

Description

고휘도의 녹색 형광체 및 그의 제조 방법

[종래 기술]

어떠한 물질이라도 고온으로 가열할 경우에는 온도 방사에 의해 가시광선을 낼 수 있지만 광원의 온도가 상온 부근에 있는데도 불구하고 발광하는 특수한 경우가 있다. 이와 같이 온도 방사 이외의 원인으로 일어나는 발광 현상을 형광(1uminescene)이라고 하고 이러한 현상을 일으키는 물질을 형광체라고 한다. 현재 브라운관(braun tube)의 형광 방전 등의 공학적인 목적으로 사용되고 있는 형광체는 칼슘, 스트론튬, 바륨, 베릴륨, 마그네슘, 아연, 카드뮴 등의 산화물(oxide), 황화물(sulfide), 셀렌화물(selenide), 불화물(fluoride), 규산염(silicate), 인산염(phosphate), 비산염(arsenate), 텅스텐산염(tungstate, wolframate) 등의 모체와 이들 모체에다 부활제(activator)라고 하는 미량의 불순물을 첨가하여 주위 조건을 조절한 후 700∼1300℃로 30분∼수시간 소성하여 만들어진다. 소성시에는 용제라 하는 이용성(異熔性)의 화합물을 공유하는 수도 있다. 이 때 부활제로는 망간, 마그네슘, 구리, 비스무드, 안티몬, 납, 티타늄 및 각종 희토류 원소 등이 사용된다.

이제까지 개발된 주요 형광체군의 한 군인 황화아연(zinc sulfide:ZnS)계 형광체는 주기율표의 Ⅱb족인 아연, 카드뮴과 VIb족인 황, 셀렌(Se), 텔루르(Te)로 된 모체를 가지고 부활제로는 Ib족인 구리, 은, 금 그리고 공부활제로는 알루미늄, 염소로 이루어져 있다. 그 예로는 녹색 발광 형광체로 사용되는 ZnS:Cu,Au,Al와 청색 발광 형광체로 사용되는 ZnS:Ag,Cl이 있다. ZnS계 형광체는 모체 조성 및 부활제 변화에 의해 가시광선 전 영역에 걸쳐 발광할 수 있어 음극선관용 형광체로 많이 사용되고 있는 형광체군이다. 이 군은 지금까지 알려진 음극선관용 형광체 중에서 가장 효율이 좋으나 가장 큰 약점은 발광이 나타나기 시작한 때의 전압인 Vd(dead voltage)가 크고 휘도포화 현상이 발생한다는 점으로서 TV보다 더 큰 전류밀도가 소요되는 곳에의 사용은 불리하다는 점이다.

그리고 또 하나의 군인 희토류계 형광체는 YVO₄:Eu가 칼라 TV용 적색 형광체로 등장하면서 활발하게 연구되어 오던 것인데 그 모체는 Y₂O₂S, La₂O₂S, GdO₂S등이며, 부활제로는 희토류로서 유로피움(Eu), 텔비움(Tb), 사마리움(Sm), 셀리움(Ce), 프라세오미디움(Pr)이 많이 사용된다. 이 군의 특징으로는 에너지 효율은 ZnS군에 비해 낮지만, 휘도포화에는 강하다. 상기의 군에 속하는 형광체로서 적색을 띠는 형광체는 Y₂O₃:Eu³⁺, Zn₃(PO₄)₂:Mn이 있으며, 최근에 희토류계 적색 형광체로서 Y₂O₂S:Eu³⁺이 개발되어 사용되고 있다.

한편, 형광체는 그 색에 따라 백색, 적색, 녹색, 황색, 청색 형광체로 분류할 수 있다. 이 중에서 적색, 녹색, 청색(R.G.B)의 3가지색의 형광체가 현재에 주로 이용되고 있는 형광체이다. 이제까지는 주로 녹색 형광체를 중심으로 연구개발이 진행되어 왔으며, 대표적인 예로는 (ZnCd)S:Cu,Al, ZnS:Cu,Al, ZnS:Cu,Al,Au, Zn₂SiO₄:Mn, Zn₂SiO₄:Mn,As, ZnO, (ZnCd)S:Cu,Al 등으로 매우 다양하다.

일반적으로 녹색형광체의 경우 패널과의 접착력을 향상시키고, 형광체의 발광 효율을 저하시키는 노화 현상을 방지하여 휘도를 향상시키고 분산성을 향상시키기 위해 표면처리를 실시한다.

상기한 표면 처리 방법은 규산 염화물, 이산화 규소와 같은 무기물을 초미립자화하여 형광체의 표면에 부착하는 방법이 주요 사용되어 왔다. 그러나 상기한 표면 처리 방법은 녹색 형광체의 휘도를 만족할 만한 수준으로 향상시키지 못하고 있는 실정이다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 첫째, 휘도가 매우 향상된 고휘도 녹색 형광체를 제공하는 것이고, 둘째, 이러한 고휘도 녹색 형광체의 제조 방법을 제공하는 것이다.

도1은 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 고휘도 녹색 형광체를 나타낸 전자현미경 사진.

[과제를 해결하기 위한 수단]

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 녹색 형광체와; 상기 녹색 형광체의 표면에 부착된 ITO(Indium Tin Oxide)를 포함하는 고휘도 녹색 형광체를 제공한다.

또한, 녹색 형광체 분산액, ITO 수용액 및 바인더를 혼합하여 녹색 형광체에 ITO를 부착하는 공정을 포함하는 고휘도 녹색 형광체의 제조 방법을 제공한다. 이하 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명의 대표적인 고휘도 녹색 형광체는 녹색 형광체와 상기 녹색 형광체의 표면에 부착된 ITO를 포함한다.

상기 형광체의 표면에 부착된 ITO의 양은 상기 녹색 형광체 중량의 0.1∼3중량%인 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 녹색 형광체는 ZnS:Cu,Al 및 ZnS:Cu,Al,Au로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 고휘도 녹색 형광체를 제조하는 대표적인 방법은 다음과 같다.

녹색 형광체 분산액, ITO 수용액 및 바인더를 혼합하여 녹색 형광체에 ITO를 부착하는 공정으로 고휘도 녹색 형광체를 제조한다.

상기한 발명에 있어서, 상기 ITO가 형광체에 부착되는 양은 상기 녹색형광체 중량 대비 0.1∼3.0 중량%인 것이 바람직하다. 형광체에 부착되는 ITO의 양이 0.1 중량%보다 적으면 스크린 접착력이 저하되고, 3.0 중량%보다 많으면 휘도가 저하되어 바람직하지 않다.

상기 녹색 형광체는 ZnS:Cu,Al 및 ZnS:Cu,Al,Au로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 것이 바람직하다.

상기한 제조 방법에 있어서, 상기 바인더는 젤라틴, 카세인 및 폴리메틸메타크릴레이트 및 아라비아 고무로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 폴리머 바인더 또는 포타슘 실리케이트, 수산화아연 및 마그네슘 포스페이트로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 것인 무기 바인더를 사용할 수 있다.

본 발명의 고휘도 녹색 형광체를 제조하는 대표적인 방법을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

녹색 형광체를 순수에 분산하여 형광체 수용액을 제조하였다. 이어서, 상기형광체 중량 대비 0.1∼3.0%의 ITO(Indium Tin Oxide) 수용액을 동일한 양의 아라비아 고무와 적정량의 글래스 볼(glass bal1)에 순수를 투입한 후 ITO 입자의 크기가 50∼100nm가 되도록 밀링하였다.

상기 밀링된 ITO 수용액을 상기 충분히 분산된 형광체 수용액에 가하고 ITO수용액과 동일한 양의 젤라틴을 첨가하였다. 이어서, ITO가 형광체에 쉽게 부착하도록 초산을 가하여 pH를 3∼5로 조정한 후 경화제를 가하여 ITO를 형광체 표면에 코팅하여 녹색 형광체를 제조하였다.

[실시예]

이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기한 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일 뿐 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는것은 아니다.

(실시예 1)

녹색 형광체인 ZnS:Cu,Al 500g을 순수에 분산하여 형광체 수용액을 제조하였다. 이어서, 상기 형광체 중량 대비 0.2%의 ITO(Indium Tin Oxide) 수용액을 동일한 양의 아라비아 고무와 적정량의 글래스 볼(glass bal1)에 순수를 투입한 후 ITO입자의 크기가 50∼100nm가 되도록 밀링하였다.

상기 밀링된 ITO 수용액 30㎖를 상기 충분히 분산된 형광체 수용액 3000㎖에 가하고 ITO 수용액과 동일한 양의 젤라틴을 첨가하였다. 이어서, ITO가 형광체에 쉽게 부착하도록 초산을 가하여 pH를 3.4±0.5로 조정한 후 경화제로 글루타르알데히드를 가하여 ITO를 형광체의 0.2 중량%의 양으로 코팅하여 녹색 형광체를 제조하였다.

(실시예 2)

녹색 형광체인 ZnS:Cu,Al,Au 500g을 순수에 분산하여 형광체 수용액을 제조하였다. 이어서, 상기 형광체 중량 대비 0.1%의 ITO(Indium tin oxide) 수용액을 동일한 양의 아라비아 고무와 적정량의 글래스 볼(glass bal1)에 순수를 투입한 후 ITO 입자의 크기가 50∼100nm가 되도록 밀링하였다.

상기 밀링된 ITO 수용액 30㎖를 상기 충분히 분산된 형광체 수용액 3000㎖에 가하고 ITO 수용액과 동일한 양의 젤라틴을 첨가하였다. 이어서, ITO가 형광체에 쉽게 부착하도록 초산을 가하여 pH를 3.4±0.5로 조정한 후 경화제로 글루타르알데하이드를 가하여 ITO를 형광체의 0.2 중량%의 양으로 코팅하여 녹색 형광체를 제조하였다.

(비교예 1)

녹색 형광체인 ZnS:Cu,Al 500g을 순수에 분산하여 형광체 수용액을 제조하였다. 이어서, 상기 형광체 중량 대비 0.15%의 SiO₂수용액을 동일한 양의 아라비아 고무와 적정량의 글래스 볼(glass bal1)에 순수를 투입한 후 규산 염화물 입자의 크기가 50∼100nm가 되도록 밀링하였다.

상기 밀링된 규산 염화물 수용액 30㎖를 상기 충분히 분산된 형광체 수용액 3000㎖에 가하고 15% Zn 수용액 35㎖를 가하여 표면처리를 하고 3% NH₄OH 수용액으로 pH를 7.0으로 조정하여 녹색 형광체를 제조하였다.

(비교예 2)

녹색 형광체인 ZnS:Cu,Al,Au 500g을 순수에 분산하여 형광체 수용액을 제조하였다. 이어서, 상기 형광체 중량 대비 0.15%의 SiO₂수용액을 동일한 양의 아라비아 고무와 적정량의 글래스 볼(glass bal1)에 순수를 투입한 후 규산 염화물 입자의 크기가 50∼100nm가 되도록 밀링하였다.

상기 밀링된 규산 염화물 수용액 30㎖를 상기 충분히 분산된 형광체 수용액 3000㎖에 가하고 15% Zn 수용액 35㎖를 가하여 표면처리를 하고 3% NH₄OH 수용액으로 pH를 7.0으로 조정하여 녹색 형광체를 제조하였다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따라 제조된 녹색 형광체를 이용하여 형광막을 제조하면 도트(dot) 모양과 조밀도가 우수하다. 또한 휘도가 약 15% 향상되는 효과가 있다.

Claims (8)

1. 녹색 형광체와; 상기 녹색 형광체의 표면에 부착된 ITO를; 포함하는 고휘도 녹색 형광체.
2. 제1항에 있어서, 상기 형광체의 표면에 부착된 ITO의 양은 상기 녹색 형광체 중량의 0.1∼3 중량%인 고휘도 녹색 형광체.
3. 제1항에 있어서, 상기 녹색 형광체는 ZnS:Cu,Al 및 ZnS:Cu,Al,Au로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 것인 고휘도 녹색 형광체.
4. 녹색 형광체 분산액, ITO 수용액 및 바인더를 혼합하여 녹색 형광체에 ITO를부착하는 공정을; 포함하는 고휘도 녹색 형광체의 제조 방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 형광체에 부착되는 ITO의 양은 형광체 중량의 0.1∼3 중량%인 제조 방법.
6. 제4항에 있어서, 상기 녹색 형광체는 ZnS:Cu,Al 및 ZnS:Cu,Al,Au로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 것인 고휘도 녹색 형광체의 제조 방법.
7. 제4항에 있어서, 상기 바인더는 폴리머 바인더 또는 무기 바인더로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 것인 고휘도 녹색 형광체의 제조 방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 폴리머 바인더는 젤라틴, 카세인, 폴리메틸메타크릴레이트 및 아라비아 고무로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 것이고, 무기 바인더는 포타슘 실리케이트, 수산화아연 및 마그네슘 포스페이트로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 것인 고휘도 녹색 형광체의 제조 방법.