KR100241604B1 - 저전압용 고휘도 형광체 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

저전압용 형광체에 관한 것으로서, (ZnCd)S 계열 또는 ZnS 계열 형광체 및 형광체의 산화를 방지하고 형광체의 표면 전하를 감소시킬 수 있는 금속을 포함하는 저전압용 고휘도 형광체를 제공한다.
이러한 형광체는 종래의 형광체보다 휘도 및 발광 효율이 우수하고, 발광 개시 전압도 낮은 효과가 있다.

Description

저전압용 고휘도 형광체 및 그 제조 방법
[산업상 이용 분야]
본 발명은 저전압용 형광체 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 저전압용 형광체에 형광체의 산화를 방지하고 표면 전하를 감소시키는 금속을 첨가하여 휘도가 향상된 저전압용 고휘도 형광체 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
[종래 기술]
형광체를 발광시키기 위하여 1kV 이하의 저전압을 사용하는 저전압용 표시 장치에는 전계 전자 방출 표시 장치(Field Emission Display: FED), 형광표시관(Vaccum Fluorescent Display:VFD) 등이 있다. 상기한 저전압용 표시 장치중 VFD는 음극선관의 전자총 역할을 하는 필라멘트(filament)에서 항시 방출되는 전자를 그리드(grid) 전극과 양극(anode) 전극에서 제어하여 양극상의 형광체에 충돌시켜 형광체를 발광시키는 자발광 소자이다. 상기 VFD는 시야각이 우수하고, 저전압으로 구동이 가능하여 여러 분야에서 사용되고 있다.
상기 VFD에 사용되는 형광체는 녹색의 ZnO:Zn 계열과 기타 다른 색의 (ZnCd)S 계열 또는 ZnS 계열이 있다. 녹색의 ZnO:Zn 형광체는 발광효율이 좋아 다른 색에 비해 매우 휘도가 높다. ZnO:Zn 형광체의 휘도와 다른 색 형광체의 휘도를 비교해보면 (ZnCd)S 계열 또는 ZnS 계열의 다른 색 형광체의 휘도는 ZnO:Zn 형광체의 휘도에 비해 5∼20%에 불과하기 때문에 상대적으로 어둡게 보이는 문제점이 있다. 따라서, VFD 형광체로 주로 녹색 형광체를 사용하고 부분적으로 다른 색 형광체를 병용하여 왔다. 그러나 점차적으로 사용자들이 표시 장치의 다색화, 고휘도화를 요구하는 추세이므로, 형광체의 휘도를 증가시키는 연구가 진행되고 있다.
본 발명자들은 저전압용 형광체중 녹색 형광체를 제외한 다른 색을 나타내는 형광체의 휘도를 향상시키기 위하여 연구를 진행하던 중 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명의 목적은 저전압용 형광체에 산화를 방지할 수 있고, 형광체의 표면 전하를 낮출수 있는 금속을 첨가하여 형광체의 휘도를 높일 수 있는 저전압용 고휘도 형광체 및 그의 제조 방법을 제공하는 것이다.
[과제를 해결하기 위한 수단]
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 (ZnCd)S 계열 또는 ZnS 계열 형광체; 및 형광체의 산화를 방지하고 형광체의 표면 전하를 감소시킬 수 있는 금속을 포함하는 저전압용 고휘도 형광체를 제공한다.
또한, 비이클(vehicle)에 (ZnCd)S 계열 또는 ZnS 계열 형광체 분말을 첨가하여 혼합하고; 상기 혼합물에 형광체의 산화를 방지하고 형광체의 표면 전하를 감소시킬 수 있는 금속을 첨가하는 공정을 포함하는 저전압용 고휘도 형광체의 제조 방법을 제공한다.
아울러, 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 저전압용 고휘도 형광체는 (ZnCd)S 계열 또는 ZnS 계열 형광체 및 형광체의 산화를 방지하고 형광체의 표면 전하를 감소시킬 수 있는 금속을 포함한다.
상기 형광체의 산화를 방지하고 형광체의 표면 전하를 감소시킬 수 있는 금속은 Zn 분말을 사용할 수 있으며, 0.1∼10㎛의 직경을 갖고, 순도 95% 이상인 Zn 금속 분말이 바람직하다.
또한, 본 발명의 저전압용 고휘도 형광체의 제조 방법은 다음과 같다.
에틸 셀룰로즈(ethyl cellulose), 부틸 카비톨 아세테이트(butyl carbitol acetate), 터피네올(terpineol)을 혼합 교반하여 형광체 페이스트를 제조하는데 사용되는 비이클을 제조한다. 이 비이클 10∼70 중량%에 (ZnCd)S 계열 또는 ZnS 계열 형광체 분말을 30∼90 중량% 첨가하여 혼합한다. 상기 (ZnCd)S 계열 형광체는 (ZnCd)S 계열 형광체는 어떠한 것도 사용할 수 있다. 예를 들면, (Zn0.9Cd0.1)S:Ag,Cl과 In2O3의 혼합물 및 (Zn0.5Cd0.5)S:Ag,Cl과 In2O3의 혼합물, (Zn0.8Cd0.2)S:Ag,Cl과 In2O3의 혼합물 및 (Zn0.4Cd0.6)S:Ag,Cl과 In2O3의 혼합물, (Zn0.3Cd0.7)S:Ag,Cl과 In2O3의 혼합물 및 (Zn0.22Cd0.78)S:Ag,Cl과 In2O3의 혼합물로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 것을 사용할 수 있다. 또한, 상기 ZnS 계열 형광체는 ZnS:Zn과 In2O3의 혼합물 또는 ZnS: Cu,Al와 In2O3의 혼합물을 사용할 수 있다. 상기 혼합물에 형광체의 산화를 방지하고 형광체의 표면 전하를 감소시킬 수 있는 금속을 상기 전체 형광체 중량 대비 0.01∼10.0 중량% 첨가한 후 저전압용 고휘도 형광체를 제조한다. 상기한 첨가 공정은 비이클 내에 금속 분말을 첨가하여 교반하거나, 형광체 또는 형광체와 In2O3와의 혼합물와의 혼합물에 습식 분산을 통해 금속 분말을 첨가할 수 있다.
상기 제조 방법에 있어서, 상기 형광체의 산화를 방지하고 형광체의 표면 전하를 감소시킬 수 있는 금속은 Zn 분말을 사용할 수 있으며, 0.1∼10㎛의 직경을 갖고, 순도 95% 이상인 Zn 금속 분말이 바람직하다.
형광체에 Zn을 첨가하면 VFD를 제조하는 공정중 소성 공정에서 Zn 입자가 산소와 반응하여 산화됨으로써 형광체 모체를 산화로부터 보호하며, 형광체 표면에 Zn이 확산되어 형광체의 표면 전하를 낮추어 열전자의 입사 효율을 증가시킬 수 있다. 따라서. 형광체의 휘도가 증가하는 효과가 나타난다.
[실시예]
이하 본 발명의 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기한 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일 뿐 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1)
에틸 셀룰로즈(ethyl cellulose), 부틸 카비톨 아세테이트(butyl carbitol acetate), 터피네올(terpineol)을 혼합 교반하여 비이클을 제조하였다. 이 비이클 40 중량%와 (Zn0.22Cd0.78)S: Ag,Cl 및 In2O3의 조성을 갖는 형광체 분말을 59 중량%를 혼합하였다. 상기 혼합물에 바인더 내에서 교반하면서 0.5㎛ 직경을 갖는 순도 95%의 Zn 금속 분말을 상기 형광체 중량 대비 1.0 중량% 첨가하여 저전압용 형광체를 제조하였다.
(비교예 1)
에틸 셀룰로즈(ethyl cellulose), 부틸 카비톨 아세테이트(butyl carbitol acetate), 터피네올(terpineol)을 혼합 교반하여 비이클을 제조하였다. 이 비이클 40 중량%와 (Zn0.22Cd0.78)S: Ag,Cl 및 In2O3의 조성을 갖는 형광체 분말을 60 중량%를 혼합하여 저전압용 형광체를 제조하였다.
상기한 실시예 1 및 비교예 1의 방법에 따라 제조된 형광체를 이용하여 구동전압이 20∼40V의 VFD를 제조한 후 휘도 및 발광 효율을 측정하고 그 결과를 하기한 표 1에 나타내었다.
휘도[cd/㎡] 발광 효율[Lm/W]
실시예 1 50 2.8
비교예 1 23 1.6
(실시예 2)
에틸 셀룰로즈(ethyl cellulose), 부틸 카비톨 아세테이트(butyl carbitol acetate), 터피네올(terpineol)을 혼합 교반하여 비이클을 제조하였다. 이 비이클 40 중량%와 (Zn0.3Cd0.7)S: Ag,Cl 및 In2O3의 조성을 갖는 형광체 분말을 59 중량%를 혼합하였다. 상기 혼합물을 바인더 내에서 교반하면서 0.5㎛ 직경을 갖는 순도 95%의 Zn 금속 분말을 상기 형광체 중량 대비 1.0 중량%의 양으로 첨가하여 저전압용 형광체를 제조하였다.
(비교예 2)
에틸 셀룰로즈(ethyl cellulose), 부틸 카비톨 아세테이트(butyl carbitol acetate), 터피네올(terpineol)을 혼합 교반하여 비이클을 제조하였다. 이 비이클 40 중량%와 (Zn0.3Cd0.7)S: Au,Al 및 In2O3의 조성을 갖는 형광체 분말을 60 중량%를 혼합하여 저전압용 형광체를 제조하였다.
상기한 실시예 2 및 비교예 2의 방법에 따라 제조된 형광체를 이용하여 상기 실시예 1 및 비교예 1의 VFD보다 12∼15V의 더 낮은 구동 전압을 갖는 VFD를 제조한 후 휘도 및 발광 효율을 측정하고 그 결과를 하기한 표 2에 나타내었다.
휘도[cd/㎡] 발광 효율[Lm/W]
실시예 2 48 4.8
비교예 2 15 1.9
상기한 표 1 및 표 2에 나타낸 것과 같이, 본 발명의 저전압용 형광체는 종래의 형광체보다 휘도 및 발광 효율이 2∼4배 향상되었다. 또한, 발광 개시 전압도 2V 정도 낮다.

Claims (7)

  1. (ZnCd)S 계열 또는 ZnS 계열 형광체; 및
    형광체의 산화를 방지하고 형광체의 표면 전하를 감소시킬 수 있는 금속;
    를 포함하는 저전압용 고휘도 형광체.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 형광체의 산화를 방지하고 형광체의 표면 전하를 감소시킬 수 있는 금속은 Zn인 것인 저전압용 고휘도 형광체.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 형광체의 산화를 방지하고 형광체의 표면 전하를 감소시킬 수 있는 금속은 0.1∼10㎛의 직경을 갖고, 순도 95% 이상인 Zn인 저전압용 고휘도 형광체.
  4. 비이클에 (ZnCd)S 계열 또는 ZnS 계열 형광체 분말을 첨가하여 혼합하고 ;
    상기 혼합물에 형광체의 산화를 방지하고 형광체의 표면 전하를 감소시킬 수 있는 금속을 첨가하는;
    공정을 포함하는 저전압용 고휘도 형광체의 제조 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 형광체의 산화를 방지하고 형광체의 표면 전하를 감소시킬 수 있는 물질은 Zn인 것인 저전압용 고휘도 형광체의 제조 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 형광체의 산화를 방지하고 형광체의 표면 전하를 감소시킬 수 있는 물질은 0.1∼10㎛의 직경을 갖는 순도 95% 이상의 Zn인 저전압용 고휘도 형광체의 제조 방법.
  7. 제 4 항에 있어서, 상기 형광체의 산화를 방지하고 형광체의 표면 전하를 감소시킬 수 있는 물질의 첨가량은 상기 형광체 중량 대비 0.01∼10.0 중량%인 저전압용 고휘도 형광체의 제조 방법.
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