KR100334062B1 - 녹색발광형광체및이를사용한음극선관 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 ZnS:Cu,Au,Al 혹은 ZnS:Cu,Al로 이루어진 군에서 선택된 하나의 형광체, InBO3:Tb 형광체 및 선택적으로 Zn2SiO4:Mn 형광체가 더 포함된 녹색 발광 형광체 및 이를 사용한 음극선관에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 녹색 발광 형광체는 실용 가능한 범위내의 휘도 및 색순도를 유지하면서 잔광 특성이 향상되어 플리커 현상을 감소시킬 수 있는 것이다. 본 발명에 따른 음극선관은 시청자 및 사용자의 눈의 피로감을 크게 저하시키는 효과가 있다.

Description

녹색 발광 형광체 및 이를 사용한 음극선관
본 발명은 컬러 음극선관의 녹색 발광 형광체 및 이를 사용한 음극선관에 관한 것으로서, 상세하게는 잔광 특성을 좋게하여 플리커 현상을 개선시킨 녹색 발광 형광체 및 이를 사용한 음극선관에 관한 것이다.
현재 음극선관을 포함하여 영상 표시 장치의 수요가 급격히 증가되고 있는데, 특히 컴퓨터와 같은 음극선관의 수요가 크게 증가하고 있다. 이는 음극선관이 우리 일상 생활의 일부분으로 되어가고 있다는 것을 의미하는데, 신체의 일부인 눈과 직접 관련되어 개선해야 할 부분이 제기되고 있다. 특히 장시간 대해야 하기 때문에 플리커 현상이 눈의 피로감을 가증시키고, 시력의 저하를 가져오므로 이의 해결이 주요한 과제로 요구되고 있다.
종래 컬러 음극선관의 형광체 성분으로는 적색 발광 형광체로서 유로퓸 부활 산황화 이트륨 형광체(Y2O2S:Eu), 녹색 발광 형광체로서 구리, 금 부활, 알루미늄 공부활 황화 아연 형광체(ZnS:Cu,Au,Al) 또는 구리 부활, 알루미늄 공부활 황화 아연 형광체(ZnS:Cu,Al), 청색 발광 형광체로서 은 부활, 염소 공부활 황화 아연 형광체(ZnS:Ag,Cl) 등이 일반적으로 널리 사용되어 왔다. 그러나 상기 각 형광체들은 단잔광 성분이므로 플리커 현상을 일으킨다.
음극선관에서 발생되고 있는 플리커 현상 문제점을 개선하기 위한 방법으로서는 회로적인 측면에서 필드 주파수를 조절하는 방법과 음극선관의 형광체의 잔광 특성을 개선시키는 방법이 있다.
상기 방법중 형광체 잔광 특성을 개선시키는 방법에 있어서, 특히 컬러 음극선관의 적색, 녹색, 청색 발광 형광체 성분중 녹색 발광 형광체 성분에 많은 관심이 기울여지고 있는데, 이는 상기 세 성분을 모두 변화시키면 브라운관의 전체 휘도가 크게 저하될 염려가 있고, 녹색 발광 형광체가 브라운관 휘도의 60% 이상을 차지하므로 이의 특성을 향상시키는 것으로 전체 형광막 특성을 용이하게 향상시킬 수 있기 때문이다.
종래의 녹색 발광 형광체 성분으로서는 주로 ZnS:Cu,Au,Al 또는 ZnS:Cu,Al이 있으나, 두 성분 모두 잔광 시간(decay time)이 짧은 단잔광(0.45ms) 특성을 가진다. 반면에 장잔광 특성을 갖는 것으로 알려진 터븀 부활 붕산 인듐 형광체(InBO3:Tb) 또는 망간 부활 규산 아연 형광체(Zn2SiO4:Mn)는 색순도는 비교적 양호하지만, 고가이고 휘도가 낮으며, 잔광 시간이 너무 길어 잔상이 남기 때문에 실용화는 불가능하다.
본 발명의 목적은 상기한 플리커 현상을 개선하여 장시간 시청 및 작업으로 인한 눈의 피로를 최소화 할 수 있는 녹색 발광 형광체를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 플리커 현상을 개선하여 장시간 시청 및 작업으로 인한 눈의 피로를 최소화 할 수 있는 녹색 발광 형광체를 이용하여 만들어진 음극선관을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 목적은 ZnS:Cu,Au,Al 및 ZnS:Cu,Al로 이루어진 군에서 선택된 하나의 형광체 및 InBO3:Tb 형광체로 이루어진 녹색 발광 형광체에 의해서 달성된다.
상기 본 발명의 다른 목적은 ZnS:Cu,Au,Al 및 ZnS:Cu,Al로 이루어진 군에서 선택된 하나의 형광체 및 InBO3:Tb 형광체로 이루어진 녹색 발광 형광체를 채용하여 플리커 현상이 저감된 음극선관에 의해서 달성된다.
또한 본 발명에 따른 녹색 발광 형광체는 Zn2SiO4:Mn를 더 포함할 수도 있다.
특히 각 형광체의 첨가량은 전체 녹색 발광 형광체의 중량을 기준으로 하여 InBO3:Tb 40 내지 90중량% 및 나머지 ZnS:Cu,Au,Al 혹은 ZnS:Cu,Al 로 하는 것이 바람직하며 Zn2SiO4:Mn를 더 포함시킬 경우에는 InBO3:Tb 40 내지 80중량%, Zn2SiO4:Mn 10 내지 30중량%가 바람직하다.
본 발명에서는 휘도가 높은 ZnS:Cu,Au,Al 혹은 ZnS:Cu,Al 형광체에다 잔광 시간이 매우 길고 색순도 특성도 비교적 우수한 InBO3:Tb 및 선택적으로 Zn2SiO4:Mn을 혼합하여 얻어지는 녹색 발광 형광체를 사용함으로써 잔광 특성을 개선시키고자 하는 것이다.
상기 InBO3:Tb는 휘도 특성 면에서는 실용화하기에 곤란하지만, 색순도 특성(X=0.330, Y=0.592)이 비교적 양호하며 장잔광 특성을 가지며 시감 특성이 매우 좋다. 또한 Zn2SiO4:Mn는 휘도 특성은 상기 InBO3:Tb 보다도 나쁘지만 색도점이 X=0.210, Y=0.700으로 NTSC(National Television System Committee, 미국 TV방송 규격 심의회)에서 최초 규정한 색도점(X=0.210, Y=0.710)에 거의 근접하여 색순도가 이상적이면서 잔광 시간이 매우 길다.
전술한 특성을 감안하여 상기 ZnS:Cu,Au,Al 혹은 ZnS:Cu,Al에 상기 InBO3:Tb와 선택적으로 Zn2SiO4:Mn의 적당한 양을 혼합하여 제조한 혼합 녹색 발광 형광체를 사용하면, 실용 가능한 범위의 휘도, 색순도 특성을 유지하면서, 상기 ZnS:Cu,Au,Al 혹은 ZnS:Cu,Al만 사용했을 때보다 시감특성을 향상시킴과 동시에 잔광 시간을 길게하여 플리커 현상을 크게 개선시킬 수 있다.
특히 ZnS:Cu,Au,Al 혹은 ZnS:Cu,Al에, 녹색 발광 형광체 총중량을 기준으로 하여 InBO3:Tb를 40 내지 90중량%, 또는 InBO3:Tb 40 내지 80중량%와 Zn2SiO4:Mn 10 내지 30중량% 혼합하는 것이 바람직한데, 이는 상기 InBO3:Tb 또는 Zn2SiO4:Mn의 혼합량이 상기 주어진 각 범위 미만일 때는 잔광 특성의 개선이 미미하며, 상기 범위를 초과할 때는 휘도 특성의 부적효과가 우세해져서 실용 가능한 범위를 벗어나기 때문이다.
본 발명에 따른 녹색 발광 형광체에 사용되는 각 형광체의 제조방법은 다음과 같다.
ZnS:Cu,Au,Al는 순수에 부활제인 Cu, Au 성분으로서 황산구리(CuSO4· 5H2O)를 0.048g, 염화금산 (HAuCl4- 4H2O)를 0.212g, 공부활제인 Al 성분으로서 불화알루미늄(AlF3) 0.2g 및 융제 성분으로서 요오드화 암모늄(NH4I) 0.6g 가하여 제조된 용액을 형광체의 모체인 ZnS 100g에 넣어 균일하게 혼합한 후, 황이 첨가된 환원성 분위기하의 내열 용기에서 1000℃에서 2시간 소성후 수세 및 건조하여 얻었다.
ZnS:Cu,Al는 부활제인 Au 성분의 원료 물질인 HAuCl4·4H2O만을 제외하고 상기 ZnS:Cu,Au,Al 형광체 제조 방법과 동일하게 제조하였다.
InBO3:Tb는 모체 원료인 산화인듐(In2O3) 3.3g과 붕산(H2BO3) 1.5g에 부활제인 Tb 성분으로서 산화터븀(Tb4O7)0.121g 및 융제로서 4중붕산리튬(Li2B4O7)을 균일하게 혼합후 내열성 용기에 넣고, 1300℃ 온도에서 3시간 소성후 수세하여 건조하여 얻었다.
Zn2SiO4:Mn은 모체 원료인 ZnO와 SiO2에 부활제 원료인 MnSO4를 균일하게 혼합후 내열성 용기에 넣고, 1200℃에서 2시간 소성후 수세하여 건조하여 얻었다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 구체적으로 설명하기로 하되 본 발명이 하기의 실시예로만 한정된 것은 아니다.
〈실시예 1〉
녹색 발광 형광체 ZnS:Cu,Al 30중량%와 InBO3:Tb 70중량%를 혼합하여 본 발명에 따른 녹색 발광 형광체를 제조하였다. 이를 사용한 스크린을 제조하여 단색 휘도를 측정하였다.
상기와 같이 만들어진 혼합 녹색 발광체 및 적색 발광 형광체로서 Y2O2S:EU, 청색 형광체로서 ZnS:Ag,Cl를 사용하여 칼라 음극선관용 스크린을 제조하여 각 특성을 측정하여 〈표 1〉에 나타내었다.
상기 방법으로 제조된 형광체를 사용하여 얻어진 음극선관 형광막은 휘도가 비교적 양호하며 색순도(X=0.305, Y=0.594)가 최근에 추구되는 경향인 유럽방송연합 규격(X=0.290, Y=0.600)에 근접하여 실용 가능한 것이다. 뿐만 아니라 잔광 시간이 기존의 허용 수준으로 유지되면서 ZnS:Cu,Al만 사용했을 때 얻어지는 0.45ms보다 20배 이상 길어져 플리커 현상이 크게 감소되었으며 시감 특성이 양호한 것임을 확인할 수 있다.
〈실시예 2-7〉
〈표 1〉과 같이 각 녹색 발광 형광체의 혼합비만 바꾸어 본 발명에 따른 녹색 발광 형광체 및 이를 사용한 음극선관용 스크린막을 제조하여 각 특성을 측정하였다. 이렇게 제조된 형광체는 〈표 1〉과 같이 휘도 및 색순도가 허용 수준 내로 유지되면서 ZnS:Cu,Al 혹은 ZnS:Cu,Au,Al만을 사용했을 때보다 플리커 현상이 대폭 감소되었으며 시감 특성도 많이 향상되었다.
〈비교예 1-4〉
본 발명에 따른 녹색 발광 형광체의 효과를 비교하기 위하여 단일 성분만의녹색 발광 형광체를 제조하고 상기 각 특성을 측정하여 〈표 1〉에 나타내었다. 〈표 1〉에서 볼 수 있는 바와 같이 상기 4가지 특성중 어느 하나 혹은 그 이상이 심하게 좋지않아 실용이 어렵다.
즉, ZnS:Cu,Al 혹은 ZnS:Cu,Au,Al만을 사용했을 경우에는 휘도는 우수하나 잔광 시간이 너무 짧아 플리커 현상의 주 요인이 되며 시감 특성도 좋지 않다.
InBO3:Tb 혹은 Zn2SiO4:Mn만을 사용했을 경우에는 시감 특성은 매우 양호하지만 잔광 시간이 너무 길며(통상 10ms 정도가 적당), 휘도가 낮아 실용상 좋지 않다.
이상과 같이 본 발명에 따른 녹색 발광 형광체는 ZnS:Cu,Au,Al 또는 ZnS:Cu,Al에 InBO3:Tb 및 선택적으로 Zn2SiO4:Mn을 소정의 비율로 혼합하여 제조된 것으로서 우수한 휘도와 색도를 가지면서도 잔광 특성 및 시감 특성이 향상된 것이다.
〈표 1〉형광체의 특성 데이타
1녹색 발광 형광체만 사용하여 제조된 스크린막으로 측정.
2적색, 녹색, 청색 발광 형광체를 모두 사용하여 제조된 스크린막으로 측정.
* 측정 조건 : 25kV, 500μA.
* 측정 관 : 14", 0.28Dot.
* 플리커 특성 : ×-불량, △-보통, ○-양호. ◎-매우 양호.
* 잔광 시간(decay time) : 초기 휘도의 1/50이 될 때까지의 시간.

Claims (6)

  1. ZnS:Cu,Au,Al 혹은 ZnS:Cu,Al로 이루어진 군에서 선택된 하나의 형광체 및 InBO3:Tb 형광체로 이루어진 녹색 발광 형광체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 InBO3:Tb의 양은 녹색 발광 형광체 총중량에 대하여 40 내지 90중량%인 것을 특징으로 하는 녹색 발광 형광체.
  3. 제1항에 있어서, Zn2SiO4:Mn가 더 포함된 것을 특징으로 하는 녹색 발광 형광체.
  4. 제3항에 있어서. 상기 InBO3:Tb 및 Zn2SiO4:Mn의 양이 녹색 발광 형광체 총 중량에 대하여 InBO3:Tb 40 내지 80중량%와 Zn2SiO4:Mn 10 내지 30중량%인 것을 특징으로 하는 녹색 발광 형광체.
  5. ZnS:Cu,Au,Al 혹은 ZnS:Cu,Al로 이루어진 군에서 선택된 하나의 형광체 및 InBO3:Tb 형광체로 이루어진 녹색 발광 형광체를 사용함으로써 플리커 현상이 저감된 음극선관.
  6. 제5항에 있어서, Zn2SiO4:Mn가 더 포함된 녹색 발광 형광체를 사용하는 것을 특징으로 하는 음극선관.
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