KR100289532B1 - 녹색발광 형광체 - Google Patents

Abstract

Y_2(1-x)Ga_2xO₂S:Tb 녹색발광 형광체(상기 식에서 0.001x

Description

녹색발광 형광체

제1도는 종래의 형광체(a: Y₂O₂S:Tb)와 본 발명에 따른 형광체(b: Y_2(1-x)Ga_2xO₂S:Tb)의 휘도특성을 나타내는 그래프이다.

본 발명의 녹색발광 형광체에 관한 것으로서, 상세하게는 전류포화 특성 및 열화 특성이 우수하면서도 휘도가 향상된 고전류밀도 여기용 녹색발광 형광체에 관한 것이다.

통상적인 음극선관용 녹색발광 형광체로는 ZnS:Cu,Au,A1 형광체, ZnS:Cu,A1 형광체 등과 같은 ZnS계 형광체가 널리 사용되고 있다.

그런데 최근, 음극선관이 대형화, 고정세화 되면서 고전류 밀도 및 고전압 구동에 의해 동작되는 음극선관에 많은 관심이 모아지고 있는데, 대형 음극선관의 휘도를 높이기 위해서는 특별히 고전류 밀도하에서 높은 휘도로 발휘하는 형광체가 필요하다. 그런데 상기한 종래의 ZnS계 형광체는 고전류 밀도하에서는 만족할 만한 휘도 효과를 제공해 주지 못하고 있다.

투사관과 같은 고전류밀도 여기용 녹색발광 형광체로는 Y₂O₂S:Tb, Zn₂SiO₄:Mn, InBO₃:Tb, LaOC1:Tb, Y₃(A1,Ga)₅0₁₂:Tb(일명 ";YAG";) 형광체등이 알려져 있다. 이들중 Y₂O₂S:Tb 형광체는 휘도와 전류포화 특성은 비교적 우수하지만 열화특성이 좋지 않고, Zn₂SiL₄:Mn 형광체는 색순도가 매우 우수한 반면에, 휘도포화 특성, 잔광 특성이 좋지 않은 것으로 알려져 있으며, InBO₃:Tb 형광체는 고전류 밀도하에서의 저항력이 높고 투사관용으로 사용하기에 적합하며 색감도 우수한 반면에 잔광시간이 길어서, 잔광시간이 짧은 형광체와 혼합하여 사용해야 한다. 그리고 LaOC1:Tb 형광체는 열화 특성과 전류포화 특성은 우수하나 가수분해 특성이 있어서 적용이 곤란하다. YAG 형광체는 열화 특성, 전류포화 특성 및 발광휘도가 모두 우수한 편이지만 색순도가 좋지 않다.

상기 각 형광체들이 갖고 있는 단점을 보완하기 위한 연구가 많이 수행되었다 (미국 특허 제4,314,910호 및 4,141,855호 참조).

그러나 현재로서는 투사관과 같은 고전류밀도 여기용 형광체로서 단일 형광체를 사용하기 보다는 상보적인 장점을 갖는 상기 형광체를 적절한 비율로 혼합하여 사용하고 있다.

본 발명의 목적은 현재 널리 사용하고 있는 고전류밀도 여기용 형광체를 갖고 있는 단점들을 감안하여 전류포화 특성 및 열화 특성이 우수하면서도 휘도가 향상된 고전류밀도 여기용 단일 녹색발광 형광체를 제공하고자 하는 것으로서, 특히 Y₂O₂S:Tb 형광체의 휘도를 더욱 향상시키면서 다른 형광체 특성을 개선하여 우수한 특성을 갖도록 한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 다음식으로 표시되는 터븀 부활, 산황화 이트륨 갈륨 녹색발광 형광체를 제공한다.

Y_2(1-x)Ga_2xO₂S:Tb

상기 식에서 0.001x0.75이다.

본 발명의 형광체는 기존의 Y₂O₂S:Tb 형광체에 있어서, 희토류 금속원소인 이트륨의 일부를 갈륨으로 치환시키는 것에 의해 색좌표의 변화는 거의 없으면서 휘도를 더욱 향상시킨 것이다.

갈륨의 치환량은 상기 형광체 식에서와 같이 x의 범위가 0.001 내지 0.75 범위가 되도록 하는데, 이는 x가 0.001 보다 작은 경우에는 이의 첨가 효과가 미약하여 휘도 향상 효과가 거의 없고, x가 0.75 보다 큰 경우에는 오히려 휘도가 감소하기 때문이다.

이하, Y_2(1-x)Ga_2xO₂S:Tb 형광체의 제조방법을 상세히 설명하기로 한다.

형광체 제조용 원료 조성물 총량을 기준으로 하여 약 20 내지 55 중량%의 산화이트륨(Y₂O₃), 약 10 내지 30 중량%의 탄산나트륨(Na₂CO₃) 및/또는 K₃PO₄, 약 5 내지 25 중량%의 S, 약 2 내지 15 중량%의 산화터븀(Tb₄O₇), 약 5 내지 50 중량%의 산화갈륨(Ga₂O₃) 등의 원료를 소정 비율로 취한 후 이들을 습식 또는 건식으로 균일하게 혼합하고, 알루미나 또는 석용 도가니와 같은 내열성 용기에 충전하였다. 이를 1200∼1350℃의 온도에서 소성한후 냉각, 세정, 건조 및 체질하여 본 발명에 따른 Y_2(1-x)Ga_2xO₂S:Tb 형광체를 제조하였다.

이하, 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명하기로 하는데, 본 발명이 이로만 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

Y₂O₃46.5 중량%

S 18.6 중량%

Tb₄O₇2.3 중량%

Ga₂O₃4.6 중량%

Na₂CO₃28.0 중량%

상기 각 원료를 건식으로 혼합하여 내열성 알루미나 도가니에 넣고 1250℃로 소성한 후 통상의 방법에 따라 냉각, 세정, 건조 및 체질하여 본 발명에 따른 녹색발광 형광체(Y_1,787Ga_0.213O₂S:Tb)를 제조하였다.

[실시예 2]

Y₂O₃43.0 중량%

S 16.0 중량%

Tb₄O₇4.0 중량%

Ga₂O₃9.0 중량%

Na₂CO₃20.0 중량%

K₃PO₄8.0 중량%

상기 각 원료를 건식으로 혼합하여 내열성 알루미나 도가니에 넣고 1200℃로 소성한 후 냉각, 세정, 건조 및 체질하여 본 발명에 따른 녹색발광 형광체(Y_1.598Ga_0.402O₂S:Tb)를 제조하였다.

[실시예 3]

Y₂O₃39.0 중량%

S 15.0 중량%

Tb₄O₇7.7 중량%

Ga₂O₃15.3 중량%

Na₂CO₃23.0 중량%

상기 각 원료를 건식으로 혼합하여 내열성 알루미나 도가니에 넣고 1300℃로 소성한 후 냉각, 세정, 건조 및 체질하여 본 발명에 따른 녹색발광 형광체(Y_1.363Ga_0.636O₂S:Tb)를 제조하였다.

[실시예 4]

Y₂O₃26.4 중량%

S 10.5 중량%

Tb₄O₇10.5 중량%

Ga₂O₃36.8 중량%

Na₂CO₃15.8 중량%

상기 각 원료를 건식으로 혼합하여 내열성 알루미나 도가니에 넣고 1350℃로 소성한 후 냉각, 세정, 건조 및 체질하여 본 발명에 따른 녹색발광 형광체(Y_0.751Ga_1.249O₂S:Tb)를 제조하였다.

[실시예 5]

Y₂O₃24.5 중량%

S 9.7 중량%

Tb₄O₇2.4 중량%

Ga₂O₃48.8 중량%

Na₂CO₃14.6 중량%

상기 각 원료를 건식으로 혼합하여 내열성 알루미나 도가니에 넣고 1250℃로 소성한 후 냉각, 세정, 건조 및 체질하여 본 발명에 따른 녹색발광 형광체(Y_0.593Ga_1.407O₂S:Tb)를 제조하였다.

[비교예 1]

Y₂O₃50.0 중량%

S 18.7 중량%

Tb₄O₇2.3 중량%

Na₂CO₃29.0 중량%

상기 각 원료를 건식으로 혼합하여 내열성 알루미나 도가니에 넣고 1250℃로 소성한 후 냉각, 세정, 건조 및 체질하여 종래의 Y₂O₂S:Tb 형광체를 제조하였다.

상기 실시예1∼5에 따라 제조된 본 발명 형광체의 휘도 특성을 조사해본 결과, 종래의 형광체에 비하여 매우 향상된 휘도 특성을 갖고 있음을 확인할 수 있었다.

본 발명에 따른 형광체의 휘도 향상 효과를 살펴 보기 위하여 비교예 1에 따라 제조된 종래 형광체(a)와 실시예 1에 따라 제조된 본 발명의 형광체(b)의 휘도 특성을 비교하여 제1도에 나타내었다. (측정 조건은 30kV, 118㎂, 캐소도루미네센스)

제1도로부터 본 발명에 따라 이트륨의 일부를 갈륨으로 치환시킨 형광체{(x,y)=(0.3376, 0.5726), 162.5ft·L 라디안}가 갈륨이 치환되지 않은 종래의 형광체{(x,y)=(0.3494, 0.5773), 125.0ft·L 라디안} 보다 월등히 높은 휘도 (약 30% 향상)를 갖는다는 것을 확인할 수 있다.

이상과 같이 본 발명의 형광체는 종래의 Y₂O₂S:Tb 형광체에 있어서, 이트륨의 일부를 갈륨으로 치환시키는 것에 의해 제조되는 것으로서, 전류포화 특성, 열화 특성 등이 우수하면서도 휘도가 더욱 향상되어 투사관과 같은 고전류밀도 여기용 형광체로 용이하게 사용할 수 있는 것이다.

Claims (1)

1. 다음식을 갖는 터븀 부활, 산황화 이트롬 갈륨 녹색발광 형광체,

   Y_2(1-x)Ga_2xO₂S:Tb

   상기 식에서 0.001x0.75이다.