KR100309760B1 - 플리커리스 형광체 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
플리커리스(flickerless) 형광체를 제공하기 위한 것으로서, ZnS:Cu,Al 형광체 또는 ZnS:Cu,Al,Au 형광체에 테르븀, 인듐, 갈륨 또는 이들의 혼합물을 도핑하여 제조한 형광체는 색순도의 저하가 거의 없으면서 플리커 현상을 감소시킨다.
Description
산업상 이용 분야
본 발명은 플리커리스(flickerless) 형광체 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 잔광 시간(decay time)을 연장시켜 플리커(flicker) 현상을 감소시킨 형광체 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
종래 기술
최근 디스플레이 업계에서는 사용자의 인체에 유해한 요소들을 최소화하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히 화면 깜박임 즉, 플리커 현상은 사용자의 눈을 피로하게 하는데 직접적인 영향을 주므로 이를 감소시키기 위한 다양한 방법이 개발되고 있다. 그 예로서 스크린을 더블-스캔(double-scan)하거나, 회로 기술을 이용하여 스캔 주파수를 증가시키는 방법 등이 있다. 이 방법들을 사용하는 경우에는 디스플레이 장치 내의 구성 부품이 많아지고, 제조 비용이 상승하는 등 여러 가지 단점이 있고, 플리커 현상을 감소시키는 효과도 충분하지 않다.
이를 해결하기 위해, 잔광 시간이 긴 형광체를 사용하여 사람의 눈에 인식되는 플리커 현상을 감소시키는 방법이 제안되었다. 이 방법은 형광체만 개선하여 플리커 현상을 감소시킬 수 있으므로 상기한 방법들에 비해 비교적 간단하다. 이러한 플리커리스 형광체로서, ZnS계 녹색 형광체에 InBO3:Tb 형광체를 혼합한 형광체가 개발되었다. 그러나, 상기 InBO3:Tb 형광체의 제조 비용이 높을 뿐만 아니라 색순도가 낮으므로 최종적으로 제조되는 플리커리스 형광체의 경제성 및 색순도를 저하시키는 문제점이 있다.
상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 색순도의 저하가 거의 없는 플리커리스 형광체를 제공하기 위한 것이다. 본 발명의 다른 목적은 상기 플리커리스 형광체의 제조 방법으로서, 경제적인 방법을 제공하는 것이다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 테르븀, 인듐 및 갈륨으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 물질이 ZnS:Cu,Al 형광체 또는 ZnS:Cu,Al,Au 형광체에 도핑(doping)된 것을 특징으로 하는 플리커리스(flickerless) 형광체를 제공한다.
또한 본 발명은 상기 플리커리스 형광체의 제조 방법으로서, ZnS, 구리 화합물 및 알루미늄 화합물을 테르븀 화합물, 인듐 화합물 및 갈륨 화합물로부터 선택되는 하나 이상의 물질과 혼합하는 공정과, 상기 혼합물에 융제(flux)를 첨가하는 공정, 및 상기 융제가 첨가된 혼합물을 소성하는 공정을 포함하는 플리커리스 형광체 제조 방법을 제공한다. 이때, 상기 혼합물은 금 화합물을 더욱 포함할 수 있다.
이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
본 발명자들은 ZnS:Cu,Al 형광체, ZnS:Cu,Al,Au 형광체 등의 ZnS계 형광체에 불순물을 도핑(doping)함으로써 잔광 시간을 연장하는 방법에 대해 연구한 결과, 테르븀, 인듐, 갈륨이 형광체의 잔광 시간을 연장시킬 수 있는 물질임을 발견하고 본 발명을 완성하게 되었다.
테르븀의 CL은 약 383㎚이고, ZnS:Cu,Al 형광체 또는 ZnS:Cu,Al,Au 형광체의 흡수 밴드는 385-420㎚까지 펼쳐져 있으므로 테르븀에 의해 발생하는 약 383㎚ 부근의 빛을 ZnS:Cu,Al 형광체 또는 ZnS:Cu,Al,Au 형광체가 여기원으로 사용하여 재발광할 수 있다. 결국, 이런 재발광 현상으로 잔광 시간이 연장되는 효과를 얻게 된다. 인듐, 갈륨 역시 테르븀과 동일한 작용으로 ZnS:Cu,Al 형광체 또는 ZnS:Cu,Al,Au 형광체의 잔광 시간을 연장시킬 수 있다.
테르븀, 인듐, 갈륨 또는 이들의 혼합물이 도핑된 ZnS:Cu,Al 플리커리스 형광체를 제조하기 위해서, 형광체의 모체를 구성하기 위한 ZnS와 부활제를 구성하기 위한 구리 화합물, 공부활제를 구성하기 위한 알루미늄 화합물 및 잔광 시간을 연장시키는 효과를 부여하는 물질인 테르븀 화합물, 인듐 화합물, 갈륨 화합물 또는 이들의 혼합물을 혼합한다. 이 혼합물에 융제(flux)를 첨가한 후 소성한다.
부활제를 구성하기 위한 구리 화합물로는 CuSO4·5H2O를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 구리 화합물은 모체인 ZnS의 90-120ppm으로 사용되는 것이 바람직하다.
공부활제를 구성하는 알루미늄 화합물로는 AlF3을 사용하는 것이 바람직하다.
잔광 시간을 연장시키는 물질로 테르븀 화합물을 사용할 경우, 그 사용량은 모체인 ZnS에 대해 10-100ppm인 것이 바람직하며, 인듐 화합물 또는 갈륨 화합물을 사용하는 경우, 사용량은 각각 2-100ppm인 것이 바람직하다.
융제로는 NH4I를 사용하는 것이 바람직하다.
소성 온도는 950 내지 980℃인 것이 바람직하다. 상기 소성 온도가 950℃ 미만인 경우에는 제조되는 형광체가 완전한 결정이 되지 않고 미반응 부분이 많이 존재하므로 휘도가 저하되며, 상기 소성 온도가 980℃ 초과인 경우에는 제조되는 형광체의 입자가 너무 커서 스크린 형성에 불리하다.
상기 소성 공정으로 테르븀, 인듐, 갈륨 또는 이들의 혼합물이 도핑된 ZnS:Cu,Al 형광체 즉, 본 발명에 따른 플리커리스 형광체가 제조된다.
ZnS:Cu,Al,Au 플리커리스 형광체의 제조 방법은 공부활제를 구성하는 금 화합물을 더욱 포함시켜 혼합물을 제조하는 것을 제외하고는 ZnS:Cu,Al 플리커리스 형광체의 제조 방법과 동일하다. 상기 금 화합물로는 순수 금을 사용할 수 있으며, 모체인 ZnS의 100-200ppm으로 사용하는 것이 바람직하다.
다음은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나하기의 실시예들은 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐 본 발명이 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
ZnS 200g, CuSO4·5H2O 0.03-0.15g 및 Tb(NO3)3·6H2O을 1N-HNO3에 용해시킨 1000ppm Tb 표준 용액 0.01-10㎖을 습식 혼합하였다. 그 혼합물에 융제인 NH4I 0.33g을 혼합하였다. 이어서 975℃에서 2시간 동안 건식 소성하여 ZnS:Cu,Al,Tb 플리커리스 형광체를 제조하였다.
실시예 2
ZnS 200g, CuSO4·5H2O 0.03-0.15g, Tb(NO3)3·6H2O을 1N-HNO3에 용해시킨 1000ppm Tb 표준 용액 0.01-10㎖ 및 GaCl3·6H2O을 1N-HCl에 용해시켜 만든 1000ppm Ga 표준 용액 0.5-20㎖를 습식 혼합하였다. 그 혼합물에 융제인 NH4I 0.33g을 혼합하였다. 이어서 975℃에서 2시간 동안 건식 소성하여 ZnS:Cu,Al,Tb,Ga 플리커리스 형광체를 제조하였다.
비교예 1
ZnS 200g 및 CuSO4·5H2O 0.03-0.15g을 습식 혼합하였다. 그 혼합물에 융제인 NH4I 0.33g을 혼합하였다. 이어서 975℃에서 2시간 동안 건식 소성하여 ZnS:Cu,Al 형광체를 제조하였다.
상기 실시예 1, 2 및 비교예 1에서 제조한 형광체의 특성을 측정한 후, 그결과를 표 1에 나타내었다. 이때, 잔광시간은 오실로스코프를 이용하여 측정하였으며, 색순도는 PTE라는 디마운터블 장치로 측정하였다.
| 상대 휘도 | 잔광 시간 (decay time) | 색순도 | |
| 실시예 1 | 92% | 300㎲ | 261/569 |
| 실시예 2 | 85% | 450㎲ | 272/585 |
| 비교예 1 | 100% | 120㎲ | 305/598 |
표 1에서 보이는 바와 같이, 실시예 1 및 실시예 2에 따른 형광체는 비교예 1에 따른 형광체에 비해 휘도 및 색순도의 저하가 거의 없으면서 잔광 시간이 약 3배 가량 연장되었음을 알 수 있다.
본 발명에 따른 플리커리스 형광체는 휘도 및 색순도의 저하가 거의 없이 긴 잔광 시간을 나타내어 플리커 현상을 감소시킨다. 또한, 기존의 ZnS:Cu,Al 형광체 또는 ZnS:Cu,Al,Au 형광체에 테르븀, 인듐, 갈륨 또는 이들의 혼합물을 도핑하는 간단한 제조 방법을 사용하므로 경제성도 우수하다.
Claims (4)
- 테르븀, 인듐 및 갈륨으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 잔광 시간 연장제가 ZnS:Cu,Al 형광체 또는 ZnS:Cu,Al,Au 형광체에 도핑(doping)된 것을 특징으로 하는 플리커리스(flickerless) 형광체.
- ZnS, 구리 화합물, 알루미늄 화합물, 및 테르븀 화합물, 인듐 화합물 및 갈륨 화합물로부터 선택되는 하나 이상의 잔광 시간 연장제를 혼합하는 공정과;상기 혼합물에 융제(flux)를 첨가하는 공정; 및상기 융제가 첨가된 혼합물을 소성하는 공정을 포함하는 플리커리스(flickerless) 형광체 제조 방법.
- 제 2항에 있어서, 상기 혼합물은 금 화합물을 더욱 포함하는 것인 플리커리스(flickerless) 형광체 제조 방법.
- 제 2항에 있어서, 상기 테르븀 화합물의 사용량은 ZnS에 대해 10-100ppm이고, 상기 인듐 화합물의 사용량은 ZnS에 대해 2-100ppm이고, 상기 갈륨의 사용량은 ZnS에 대해 2-100ppm인 플리커리스(flickerless) 형광체 제조 방법.
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| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |