KR20120012737A - 적색 형광체 및 상기 적색 형광체를 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널 - Google Patents

Abstract

이트륨(Y); 가돌리늄(Gd); 알칼리 토금속 원소; 및 유로퓸(Eu)을 포함하는 적색 형광체 및 상기 적색 형광체를 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것이다.

Description

적색 형광체 및 상기 적색 형광체를 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널{RED PHOSPHOR AND PLASMA DISPLAY PANEL COMPRISING THE SAME}

적색 형광체 및 상기 적색 형광체를 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것이다.

형광체는 외부로부터 빛 또는 전자 형태의 에너지를 받아서 인간의 눈으로 인식할 수 있는 가시 광 영역의 빛을 내는 물질이다. 이러한 형광체는 플라즈마 디스플레이 패널(plasma display panel, PDP), 전계 방출 디스플레이(field emission display, FED) 및 발광 다이오드(light emitting diode, LED) 등의 전자 소자에 사용될 수 있으며, 이들 전자 소자의 발광 특성 및 색 특성에 결정적인 영향을 미칠 수 있다.

플라즈마 디스플레이 패널은 기체 방전에 의해 형성된 플라즈마로부터 방사되는 진공 자외선(vacuum ultraviolet, VUV)이 형광체 층을 여기시킴으로써 발생되는 가시광을 이용하여 영상을 구현하는 디스플레이 소자이다.

플라즈마 디스플레이 패널의 형광체 층은 적색, 녹색 및 청색 형광체를 포함한다. 이러한 형광체는 발광 휘도, 잔광 특성 및 수명 등의 여러 요소들을 만족하여야 한다.

본 발명의 일 구현예는 발광 휘도 및 수명 특성 등을 만족할 수 있는 적색 형광체를 제공한다.

본 발명의 다른 구현예는 상기 적색 형광체를 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널을 제공한다.

본 발명의 일 측면에 따른 적색 형광체는 이트륨(Y); 가돌리늄(Gd); 알칼리 토금속 원소; 및 유로퓸(Eu)을 포함한다.

본 발명의 다른 측면에 따른 플라즈마 디스플레이 패널은 이트륨(Y); 가돌리늄(Gd); 알칼리 토금속 원소; 및 유로퓸(Eu)을 포함하는 적색 형광체를 포함한다.

상기 적색 형광체는 하기 화학식 1로 표현될 수 있다.

[화학식 1]

Y_{(2-x-y - z)}Gd_xM_yO₃:Eu_z

상기 화학식 1에서, M은 알칼리 토금속 원소이고, 0<x+y+z<2 이고 0<y<1을 만족한다.

상기 화학식 1에서, 상기 x, y는 각각 0.01≤x≤1.4, 0.01≤y≤0.1 및 0.05≤z≤0.1을 만족할 수 있다.

상기 알칼리 토금속 원소는 Ca, Sr, Ba 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.

상기 알칼리 토금속 원소는 상기 적색 형광체에 도펀트로서 존재할 수 있다.

상기 알칼리 토금속 원소는 상기 적색 형광체의 표면에 분포할 수 있다.

본 발명에 따른 적색 형광체를 사용함으로써 발광 휘도가 개선되고 VUV 조사 또는 이온 충격에 의한 형광체의 열화를 방지하여 형광체의 수명 특성을 개선할 수 있으며 방전 전압을 낮출 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널을 도시한 부분 분해 사시도이고,
도 2는 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 3에 따른 적색 형광체의 휘도를 보여주는 그래프이고,
도 3은 실시예 3 및 비교예 1에 따른 적색 형광체의 수명 특성을 보여주는 그래프이다.
도 4는 실시예 3 및 비교예 1에 따른 적색 형광체의 방전 전압 특성을 보여주는 그래프이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 구현예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예에 한정되지 않는다.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.

본 발명의 일 구현예에 따른 적색 형광체는 이트륨(Y); 가돌리늄(Gd); 알칼리 토금속 원소; 및 유로퓸(Eu)을 포함한다.

알칼리 토금속 원소는 예컨대 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba) 또는 이들의 조합에서 선택될 수 있다.

알칼리 토금속 원소는 적색 형광체 전체에 균일하게 분포될 수도 있고 일부분에 분포될 수 있다.

알칼리 토금속 원소가 이트륨(Y); 가돌리늄(Gd); 및 유로퓸(Eu)을 포함하는 적색 형광체에 도펀트(dopant)로서 존재하는 경우, 알칼리 토금속 원소는 적색 형광체 전체에 균일하게 분포될 수 있다.

알칼리 토금속 원소가 이트륨(Y); 가돌리늄(Gd); 및 유로퓸(Eu)을 포함하는 적색 형광체 표면에 코팅되는 경우, 알칼리 토금속 원소는 적색 형광체의 일부분, 즉 적색 형광체의 표면에 분포될 수 있다.

상기 적색 형광체는 하기 화학식 1로 표현될 수 있다.

[화학식 1]

Y_(2-x-y-z)Gd_xM_yO₃:Eu_z

상기 화학식 1에서, M은 알칼리 토금속 원소이고, 0<x+y+z<2 이고, 0<y<1를 만족한다.

상기 x는 상기 범위 내에서 0.01≤x≤1.4 일 수 있고, y는 상기 범위 내에서 0.01≤y≤0.1 일 수 있으며, z는 상기 범위 내에서 0.05≤z≤0.1 일 수 있다.

상기 적색 형광체에서, 가돌리늄(Gd)과 알칼리 토금속 원소(M)는 이트륨(Y)의 일부를 치환하는 형태로 존재하며, 유로퓸(Eu)은 부활제(activator)로서 역할을 한다.

상기 적색 형광체는 발광 휘도가 개선되고 VUV 조사 또는 이온 충격에 의한 형광체의 열화를 방지하여 형광체의 수명 특성을 개선할 수 있으며 방전 전압을 낮출 수 있다.

상기 적색 형광체는 예컨대 고상 반응법에 의해 약 1200℃ 이상, 약 1200 내지 1500 ℃의 산화 분위기에서 합성하여 형성할 수 있다. 이 때 합성은 이트륨(Y), 가돌리늄(Gd), 유로퓸(Eu) 및 알칼리 토금속 원소를 혼합한 후 열처리하여 제조될 수도 있고, 이트륨(Y), 가돌리늄(Gd) 및 유로퓸(Eu)을 혼합한 후 여기에 알칼리 토금속 원소를 코팅하고 열처리하여 제조할 수도 있다.

이하 상기 적색 형광체를 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널에 대하여 도면을 참고하여 설명한다.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널을 도시한 부분 분해 사시도이다.

도 1을 참고하면, 본 구현예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널은 임의의 간격을 두고 실질적으로 평행하게 배치되는 제1 기판(1)과 제2 기판(11)을 포함한다.

제1 기판(1) 위에는 일 방향(도면의 Y 방향)을 따라 형성되어 있는 복수의 어드레스 전극(3), 어드레스 전극(3) 위에 형성되어 있으며 어드레스 전극(3)을 덮고 있는 제1 유전체 층(5), 제1 유전체 층(5) 위에서 각 어드레스 전극(3) 사이에 배치되도록 소정의 높이로 제공되는 복수의 격벽(7)을 포함한다. 격벽(7)은 복수의 방전 공간을 형성한다.

격벽(7)은 방전 공간을 구획하는 형상이라면 어느 형태도 가능하며, 다양한 패턴으로 형성될 수 있다. 예컨대 격벽(7)은 스트라이프 등과 같은 개방형 격벽은 물론, 와플, 매트릭스, 델타 등과 같은 폐쇄형 격벽으로 형성될 수도 있다. 또한 폐쇄형 격벽은 방전 공간의 횡단면이 사각형, 삼각형, 오각형 등의 다각형, 또는 원형, 타원형 등으로 되도록 형성될 수도 있다.

각각의 격벽(7) 사이에 복수의 방전 셀이 형성되고, 상기 방전 셀 내에는 적(R), 녹(G), 청(B)색의 형광체층(9)이 위치한다. 이 때 상기 적색 형광체층은 상술한 적색 형광체를 포함한다.

그리고, 제1 기판(1)에 대향하는 제2 기판(11)의 일면에는 어드레스 전극(3)과 교차하는 방향(도면의 X축 방향)을 따라 형성되어 있는 표시 전극(13) 및 상기 표시 전극(13) 위에 형성되어 있으며 표시 전극(13)을 덮고 있는 유전체 층(15)이 형성되어 있다. 표시 전극(13)은 한 쌍의 투명 전극(13a)과 버스 전극(13b)을 포함한다.

어드레스 전극(3)과 표시 전극(13)이 교차하는 부분은 방전 셀을 형성한다.

상기 플라즈마 디스플레이 패널은 어드레스 전극(3)과 표시 전극(13) 사이에 어드레스 전압(Va)을 인가하여 어드레스 방전을 행하고 다시 한 쌍의 표시 전극 사이에 유지 전압(Vs)을 인가하여 유지 방전시켜 구동한다. 이 때 발생하는 여기원 이 해당 형광체를 여기시켜 투명한 제2 기판(11)을 통하여 가시광을 방출하면서 플라즈마 디스플레이 패널의 화면을 구현하게 된다. 상기 여기원으로는 진공 자외선(Vacuum Ultraviolet)이 주로 이용될 수 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 기재한다. 그러나 하기한 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.

실시예

산화이트륨(Y₂O₃), 산화가돌리늄(Gd₂O₃), 탄산칼슘(CaCO₃) 및 산화유로퓸(Eu₂O₃)을 화학당량에 맞게 혼합한 후, 0.5중량%의 융제 AlF₃와 혼합하여 1400℃ 환원분위기에서 2시간 30분 동안 소성하였다. 이어서 소성된 혼합물을 분쇄하고, 세정, 건조 및 시빙(sieving)하여 y가 하기 표 1과 같은 Y_{(2-0.2-y-0.08)}Gd_0.2Ca_yO₃:Eu _0.08 (화학식 1에서, M=Ca, x=0.2, z=0.08)적색 형광체를 제조하였다.

	y
실시예 1	0.005
실시예 2	0.01
실시예 3	0.05
실시예 4	0.1
실시예 5	0.5

비교예 1

산화이트륨(Y₂O₃), 산화가돌리늄(Gd₂O₃), 탄산칼슘(CaCO₃) 및 산화유로퓸(Eu₂O₃)을 화학당량에 맞게 혼합한 후, 0.5중량%의 융제 AlF₃와 혼합하여 1400℃ 환원분위기에서 2시간 30분 동안 소성하였다. 이어서 소성된 혼합물을 분쇄하고, 세정, 건조 및 시빙(sieving)하여 Y_{1 .72}Gd_{0 .2}O₃:Eu_{0 .08} 적색 형광체를 제조하였다.

비교예 2

산화이트륨(Y₂O₃), 산화가돌리늄(Gd₂O₃), 탄산칼슘(CaCO₃) 및 산화유로퓸(Eu₂O₃)을 화학당량에 맞게 혼합한 후, 0.5중량%의 융제 AlF₃와 혼합하여 1400℃ 환원분위기에서 2시간 30분 동안 소성하였다. 이어서 소성된 혼합물을 분쇄하고, 세정, 건조 및 시빙(sieving)하여 Y_{0 .72}Gd_{0 .2}Ca₁O₃:Eu_{0 .08} (화학식 1에서, M=Ca x=0.2, y=1, z=0.08) 적색 형광체를 제조하였다.

비교예 3

산화이트륨(Y₂O₃), 산화가돌리늄(Gd2O3), 탄산칼슘(CaCO₃) 및 산화유로퓸(Eu₂O₃)을 화학당량에 맞게 혼합한 후, 0.5중량%의 융제 AlF₃와 혼합하여 1400℃ 환원분위기에서 2시간 30분 동안 소성하였다. 이어서 소성된 혼합물을 분쇄하고, 세정, 건조 및 시빙(sieving)하여 Y_{1 .67}Gd0.2Ca_{0 .05}O₃:Eu_{0 .08} 적색 형광체를 제조하였다.

평가-1

실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 3에 따른 적색 형광체의 휘도를 측정하여 그 결과를 하기 도 2에 나타내었다.

도 2는 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 3에 따른 적색 형광체의 휘도를 보여주는 그래프이다.

여기서 휘도는 비교예 1에 따른 형광체의 휘도를 100% 기준으로 할 때, 상기 적색 형광체의 휘도를 상대적으로 평가하였다.

도 2에서 보는 바와 같이, 실시예 1 내지 5에 따른 적색 형광체는 알칼리 토금속 원소를 포함하지 않은 비교예 1에 따른 형광체보다 휘도가 개선되었음을 알 수 있으며, 비교예 2 및 3에 따른 형광체와 비교해서도 휘도가 높음을 알 수 있다.

평가-2

실시예 3에 따른 적색 형광체 및 비교예 1에 따른 적색 형광체를 사용하여 수명 특성을 비교하였다. 그 결과를 하기 도 3에 나타내었다.

도 3은 실시예 3 및 비교예 1에 따른 적색 형광체의 수명 특성을 보여주는 그래프이다.

도 3에서 보는 바와 같이, 실시예 3에 따른 형광체는 24시간 사용 후 초기 대비 약 4%의 수명이 감소하는데 반해, 비교예 1에 따른 형광체는 약 9%의 수명이 감소하는 것을 알 수 있다. 이로부터, 실시예 3에 따른 형광체가 비교예 1에 따른 형광체와 비교하여 사용 후 초기 대비 높은 수명 특성을 유지하는 것을 알 수 있다.

평가-3

실시예 3에 따른 적색 형광체 및 비교예 1에 따른 적색 형광체를 사용하여 방전 전압 특성을 비교하였다. 그 결과를 하기 도 4에 나타내었다.

도 4는 실시예 3 및 비교예 1에 따른 적색 형광체의 방전 전압 특성을 보여주는 그래프이다.

도 4를 참고하면, 실시예 3에 따른 적색 형광체는 비교예 1에 따른 적색 형광체와 비교하여 약 20 내지 30V 정도의 방전 전압 감소 효과를 나타냄을 알 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.

1: 제1 기판 11: 제2 기판
3: 어드레스 전극 5: 제1 유전체 층
7: 격벽 13: 표시 전극
13a: 투명 전극 13b: 버스 전극

Claims (12)

1. 이트륨(Y);
   가돌리늄(Gd);
   알칼리 토금속 원소; 및
   유로퓸(Eu)
   을 포함하는 적색 형광체.
   
2. 제1항에서,
   상기 적색 형광체는 하기 화학식 1로 표현되는 적색 형광체:
   [화학식 1]
   Y_(2-x-y-z)Gd_xM_yO₃:Eu_z
   상기 화학식 1에서, M은 알칼리 토금속 원소이고, 0<x+y+z<2 및 0<y<1을 만족한다.
   
3. 제2항에서,
   상기 0.01≤x≤1.4, 0.01 ≤y≤0.1 및 0.05≤z≤0.1를 만족하는 적색 형광체.
   
4. 제1항에서,
   상기 알칼리 토금속 원소는 Ca, Sr, Ba 또는 이들의 조합을 포함하는 적색 형광체.
   
5. 제1항에서,
   상기 알칼리 토금속 원소는 상기 적색 형광체에 도펀트로서 존재하는 적색 형광체.
   
6. 제1항에서,
   상기 알칼리 토금속 원소는 상기 적색 형광체의 표면에 분포하는 적색 형광체.
   
7. 이트륨(Y), 가돌리늄(Gd), 알칼리 토금속 원소, 및 유로퓸(Eu)을 포함하는 적색 형광체를 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널.
   
8. 제7항에서,
   상기 적색 형광체는 하기 화학식 1로 표현되는 플라즈마 디스플레이 패널:
   [화학식 1]
   Y_(2-x-y-z)Gd_xM_yO₃:Eu_z
   상기 화학식 1에서, M은 알칼리 토금속 원소이고, 0<x+y+z<2이고 0<y<1 를 만족한다.
   
9. 제8항에서,
   상기 0.01≤x≤1.4, 0.01≤y≤0.1 및 0.05≤z≤0.1 를 만족하는 플라즈마 디스플레이 패널.
   
10. 제7항에서,
    상기 알칼리 토금속 원소는 Ca, Sr, Ba 또는 이들의 조합을 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널.
    
11. 제7항에서,
    상기 알칼리 토금속 원소는 상기 적색 형광체에 도펀트로서 존재하는 플라즈마 디스플레이 패널.
    
12. 제7항에서,
    상기 알칼리 토금속 원소는 상기 적색 형광체의 표면에 분포하는 플라즈마 디스플레이 패널.
    
    
    

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