KR100630655B1 - 진공 자외광여기 자외형광체 및 상기 형광체를 이용한발광장치 - Google Patents

진공 자외광여기 자외형광체 및 상기 형광체를 이용한발광장치 Download PDF

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KR100630655B1 KR1020040074274A KR20040074274A KR100630655B1 KR 100630655 B1 KR100630655 B1 KR 100630655B1 KR 1020040074274 A KR1020040074274 A KR 1020040074274A KR 20040074274 A KR20040074274 A KR 20040074274A KR 100630655 B1 KR100630655 B1 KR 100630655B1
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Abstract

진공 자외광여기 형광체는 일반식 (Y1-xGdx)Al3-yScy(BO3)4 (여기서, 0<x≤1, 0<y≤3) 으로 표현되는 가돌리늄활성 희토류 알루미늄-스칸듐 붕산염을 포함하는 진공 자외광여기 형광체를 구비하는 형광체층으로 구성된다. 진공 자외광여기 형광체는, 200nm 또는 그 이하의 파장을 가지는 진공 자외선이 방사되면, 파장의 범위가 312nm 내지 315nm인 파장을 가지는 자외선을 높은 효율과 강한 방사강도로서 발생할 수 있으며, 종래 기술의 형광체보다 더 높은 면적 강도비를 얻을 수 있다.
형광체, 자외형광체, 발광장치

Description

진공 자외광여기 자외형광체 및 상기 형광체를 이용한 발광장치{VACUUM ULTRAVIOLET-EXCITED ULTRAVIOLET PHOSPHOR AND LIGHT-EMITTING DEVICE THAT USES THIS PHOSPHOR}
도 1 은 본 발명의 실시예 및 비교예 각각에 따른 형광체들의 방사 파장과 방사 강도 사이의 관계의 비교를 나타낸 그래프.
도 2 는 본 발명에 따른 상대적인 방사 피크 강도비 및 진공 자외광여기 자외형광체에 첨가된 Sc의 농도사이 관계를 나타낸 그래프.
도 3 은 본 발명의 실시형태에 따른 선형튜브 (straight-tube) 냉음극 형광램프의 단면도.
도 4 는 본 발명의 실시형태에 따른 평면 자외발광형광램프를 부분 절개하여 나타낸 사시도.
도 5A 및 도 5B 는 본 발명의 실시형태에 따른 기타 평면 자외발광형광램프를 나타낸 도면.
도 6A 및 도 6B 는 본 발명의 실시형태에 따른 외부전극 자외발광형광램프를 나타낸 도면.
도 7 은 본 발명의 실시형태에 따른 플라즈마 디스플레이 패널을 나타낸 분해 사시도.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ※
1, 31 : 유리 튜브 2, 12, 32, 23, 49 : 형광체층
3, 4, 13, 14 : 리드 선 5, 6, 15, 16 : 냉음극
9, 10, 20, 21 : 유리판 11, 22 : 유리 측벽
17 : 게터 18 : 배출 튜브
24, 25 : 전극 26, 46, 50 : 유전체층
27, 47 : 보호층 34, 35 : 외부전극
36 : 고주파 전력공급기 41 : 플라즈마 디스플레이 패널
42 : 전면 유리 기판 44 : 후면 유리 기판
43, 45 : 디스플레이 전극
1. 발명의 분야
본 발명은 진공 자외광여기 자외형광체 및 상기 형광체를 이용한 발광장치에 관한 것이다.
2. 관련기술
형광 램프 또는 표시장치 등의 발광 장치가 널리 사용되고 있다. 이런 장치들 중에는, 여기원으로 수은을 사용한 램프도 있지만 최근 환경에 미치는 영향에 관한 지식들이 증가하고 있어 여기원으로 수은을 사용하지 않는 발광장치에 대 하여 집중적인 연구가 이루어지고 있다.
수은에 의해 방사되는 파장이 254nm 인 자외선은 인간의 눈과 피부에 심대한 영향을 주므로 여기원으로 수은을 사용하는 발광장치는 자외선의 누출을 막기 위한 차폐 등의 수단을 필요로 하게 되며, 이런 수단들은 발광장치의 소형화에 장애가 되고 있다. 또한, 한랭지역 또는 겨울철과 같은 차가운 환경에서 수은 램프내의 수은증기압이 떨어지며, 이런 경우 방전을 시작하는 것이 곤란하다. 방전이 시작되더라도, 점등 후의 온도상승이 전구내의 증기압 상승을 유발하여 점등직후부터 안정상태에 도달할 때까지 발광강도가 변동하는 문제점도 있다. 따라서, 수은 램프는 광출력이 안정화될 때까지의 시간을 요하며, 상승 시간이 느린 특성을 갖고 있다. 이러한 이유로, 최근 수은을 사용하지 않는 발광장치들이 요청되고 있다.
여기원으로 수은을 사용하지 않는 발광 장치로, 크세논 등의 희 (稀) 가스를 사용하는 방전 램프들이 알려져 있다. 희 (稀) 가스 방전 자외형광 램프들은 수은을 여기원으로 사용할 때 발생하는 상기 문제점이 없어, 최근 주목 받고 있는, 광촉매 작용을 이용한 탈취장치 또는 DNA 분석용 투조 (透照) 기 등의 용도로 사용될 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 또한, 최근 기술발전에 따라 희 (稀) 가스를 여기원으로 사용하는 플라즈마 디스플레이 패널로 구성된 표시장치들도, 칼라 브라운관으로 구성된 장치들의 대안으로서 주목받고 있다.
발광장치에 사용하기 위한 것으로서 알려져 있는 자외형광체로, SrB4O7:Eu, BaSi2O5:Pb, YPO4:Ce 및 LaPO4:Ce 를 포함한다. 또한, 일본 공개특허공보 제081460/2001호 및 일본 공개특허공보 제172624/2001호에는 가돌리늄 (Gd) 을 함유하는 자외형광체가 공개되어 있다. 일본 공개특허공보 제348571/2002호에는 일반식 (Y1-xGdx)Al3(BO3)4 (여기서, 0<x≤1) 로 표현되는 가돌리늄활성 희토류 알루미늄화 붕산염을 포함하는 진공 자외광여기 자외형광체가 공개되어 있다.
종래 기술에서 사용된, 예컨데, SrB4O7:Eu, BaSi2O5:Pb, YPO4:Ce, 및 LaPO4:Ce를 포함하는 형광체들이 수은에 의해 방사되는 254nm 의 파장을 가진 자외선에 의한 여기에 의해 발광한다는 것이 알려져 있지만, 파장이 200nm 이하인 진공자외선(VUV) 에 의해 여기된 발광 강도가 부적합하다. 따라서, 이 형광체들을 희 (稀) 가스를 여기원으로 사용하는 발광장치에 적용할 경우, 적합한 발광 특성을 얻을 수 없다.
마지막으로, 일본 공개특허공보 제348571/2002호에 공개된 일반식 (Y1- xGdx)Al3(BO3)4 (여기서, 0<x≤1) 로 표현되는 가돌리늄활성 희토류 알루미늄화 붕산염을 포함하는 진공 자외광여기 자외형광체로, 상기 SrB4O7:Eu, BaSi2O 5:Pb, YPO4:Ce, 및 LaPO4:Ce로 포함하는 형광체들과 비교할 때, 우수한 자외선 방사강도를 갖는 특징이 있지만, 이런 발광 특성은 다양한 발광장치에 적용하기에는 아직도 불만족스럽다. 따라서, 시장에서는 아직도 더 큰 발광 강도를 가지고 높은 효율로 자외선을 전달할 수 있는 형광체가 요청되고 있다.
본 발명의 목적은 고효율로 자외선을 전달할 수 있을 정도로 강한 발광강도를 가진, 진공 자외광여기 자외형광체 및 상기 형광체를 사용하는 발광장치를 제공하는 데 있다.
부단한 연구와 개발의 결과, 본 발명의 발명자들은 알루미늄의 몰질량에 대하여 소정의 몰비로, YAl3(BO3)4 의 결정에 가돌리늄을 첨가한 형광체에 스칸듐 (Sc) 을 첨가하면 더 우수한 자외선 발광 특성을 나타낸다는 사실을 발견하는데 성공하였다. 특히, 일반식 (Y1- xGdx)Al3- yScy (BO3)4 (여기서, 0<x≤1, 0<y≤3) 로 표현되는 가돌리늄활성 희토류 알루미늄-스칸듐 붕산염을 포함하는 진공 자외광여기 자외형광체가 200nm 또는 그 이하의 파장을 가지는 진공자외선에 의해 조사 (照射) 되었을 때, 312nm 내지 315nm범위의 파장을 가진 종래 기술의 형광체보다도 더 높고 발광강도가 더 강한 면적 강도비를 얻을 수 있고 자외선이 높은 효율로 생성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시형태에 따른 진공 자외광여기 형광체는 일반식 (Y1-xGdx)Al3-yScy(BO3)4 (여기서, 0<x≤1, 0<y≤3) 로 표현되는 가돌리늄활성 희토류 알루미늄-스칸듐 붕산염을 포함한다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 하나의 발광장치인 자외발광형광램프 (an ultraviolet luminescent fluorescent lamp) 는 투명 밀봉용기, 투명 밀봉용기 내부에 밀봉되어 진공자외선을 방전하기 위한 방전매체, 및 투명 밀봉용기의 내부표면에 형성된 형광층을 구비한다. 이 형광체층은 일반식 (Y1-xGdx)Al 3-yScy(BO3)4 (여기서, 0<x≤1, 0<y≤3) 로 표현되는 가돌리늄활성 희토류 알루미늄-스칸듐 붕산염을 포함하는 진공 자외광여기 형광체를 구비한다.
상기 실시형태에 따르면, 램프 내에서 방전매체에 의해 방사되는 진공자외선에 의한 여기에 의해 312nm 내지 315nm 의 UV-B 파장의 범위를 가지는 자외선을 효율적으로 방사하는 자외발광형광램프를 제공할 수 있다.
또한, 자외발광형광램프는 냉음극을 가지거나 열음극을 가지는 형광램프일 수도 있다. 냉음극을 갖는 구성의 경우, 개선된 UV-B 자외선 방사강도, 컴팩트한 크기, 및 긴 수명을 가진 자외발광형광램프가 제공될 수 있다. 열음극을 가지는 구성의 경우, 램프전류가 증가되어, UV-B 자외선의 방사강도가 개선될 수 있다.
또한, 자외발광형광램프는 평면 형광램프로 구성될 수도 있다. 이러한 구성에 의해, 평면 자외발광형광램프는 개선된 UV-B 자외선 방사강도를 가질 수 있고, 자외선 방사영역을 증가시킬 수 있다.
다른 방법으로는, 자외발광형광램프는 외부 전극을 가지는 형태로 구성될 수 있다. 이 구성에 의해, 자외발광형광램프는 단순한 구성과 저렴한 가격을 가질 수 있을 뿐 만 아니라 개선된 UV-B 자외선 방사강도, 컴팩트한 크기, 그리고 긴 수명도 가질 수 있다.
또한, 방전매체는 희 (稀) 가스일 수 있고, 희 (稀) 가스는 크세논 가스일 수 있다.
본 발명의 또 다른 하나의 실시 형태에서는, 발광장치의 하나인 플라즈마 디스플레이 패널 내에서 전면 유리 기판과 후면 유리 기판은 서로 맞대어 배열되며, 유리 기판들 사이에 형성된 디스플레이 셀 내부에 방전을 발생시켜, 디스플레이 셀 내부에 형성된 형광체층을 발광시켜 디스플레이를 실현한다. 이 형광체 층은 일반식 (Y1- xGdx)Al3- yScy(BO3 )4 (여기서, 0<x≤1,0<y≤3) 표현되는 가돌리늄활성 희토류 알루미늄-스칸듐 붕산염을 포함하는 진공 자외광여기 형광체를 구비한다.
이하, 본 발명의 예시를 나타내는 첨부된 도면들을 참고하여, 본 발명의 다른 목적, 특징, 이점들을 더욱 자세히 설명한다.
바람직한 실시형태의 상세한 설명
(1) 진공 자외광여기 자외형광체
앞에서 설명한 바와 같이, 부단한 연구와 개발의 결과, 본 발명의 발명자들은 알루미늄의 몰질량에 대한 소정의 몰비로, YAl3(BO3)4 의 결정에 가돌리늄이 첨가된 형광체에 스칸듐 (Sc) 을 첨가하면 더 우수한 자외선 발광 특성을 나타낸다는 사실을 발견하는데 성공하였으며, 일반식 (Y1- xGdx)Al3- yScy(BO3)4 (여기서, 0<x≤1, 0<y≤3) 로 표현되는 가돌리늄활성 희토류 알루미늄-스칸듐 붕산염을 포함하는 진공 자외광여기 형광체를 얻는데 성공하였다.
본 실시형태의 진공 자외광여기 형광체를 제조하는 방법에서는, 먼저, 형광 체의 기초재료로서, 산화 이트륨 등의 이트륨 화합물, 산화 가돌리늄 등의 가돌리늄 화합물, 산화 알루미늄 등의 알루미늄 화합물, 산화 스칸듐 등의 스칸듐 화합물, 및 산화 붕소 등의 붕소 화합물을 준비한다. 그 후, 상기 기초재료들은 칭량하고 수집하고, 상기 조성식에 따라 습식 또는 건식으로 잘 혼합한다.
그 후, 상기 재료들을 알루미나 (alumina), 탄소 또는 백금으로 구성된 도가니 등의 내열 용기에 붓고, 400 ∼ 600℃ 온도에서 예비소결한다. 그 후, 재료들을 900∼1200℃ 온도, 공기 중에서 3∼20 시간 동안 주 소결하고, 이렇게 얻어진 소결 재료를 분쇄, 세척, 건조, 및 분류하여, 본 실시형태의 진공 자외광여기 자외형광체를 얻는다.
상기 예비소결과 주 소결은 산화가 일어나는 환경에서 수행될 수 있다. 또한, 위에서 언급한 바와 같이, 얻어진 형광체를 다시 소결 시킨 후, 유사하게 분쇄, 세척, 건조, 및 분류하여, 진공 자외광여기 자외형광체를 얻을 수 있다.
본 실시형태의 진공 자외광여기 자외형광체의 실제 예를, 다음 실시예를 참고하여 설명한다.
실시예 1
형광체의 원재료로서, 1.66g 의 Y2O3, 0.889g 의 Gd2O3, 2.900g 의 Al2O3, 0.135g 의 Sc2O3, 및 2.730g 의 B2O3 를 각각 칭량하고, 균일하게 섞은 후, 알루미나로 된 도가니에 붓고, 500 ℃ 공기 중에서 2 시간 동안 예비소결한다. 소결온도를 1100℃ 로 상승시키고, 5 시간 동안 공기 중에서 소결한 후에 재료를 서냉시켜, 소결된 재료를 얻는다. 얻어진 소결 재료들은 분쇄, 세척, 건조, 및 분류과정을 거쳐, Y0.75Gd0.25Al2.9Sc0.1(BO3)4 의 조성을 가지는 실시예 1 에 따른 진공 자외광여기 형광체를 얻는다.
실시예 2 내지 9
표 1 에 나타낸 바와 같이, Y 성분, Gd 성분, Al 성분, 및 Sc 성분중의 비율을 적절하게 변경하여, 실시예 1 에 나타낸 것과 동일한 조건하에서 과정들 (예를 들어, 혼합, 소결 등의 과정들) 을 수행하여, 아래,
Y0.75Gd0.25Al2.5Sc0.5(BO3)4 (실시예 2),
Y0.75Gd0.25Al2.0Sc1.0(BO3)4 (실시예 3),
Y0.75Gd0.25Al1.5Sc1.5(BO3)4 (실시예 4),
Y0.75Gd0.25Al1.0Sc2.0(BO3)4 (실시예 5),
Y0.75Gd0.25Al0.5Sc2.5(BO3)4 (실시예 6),
Y0.75Gd0.25Al0.1Sc2.9(BO3)4 (실시예 7),
Y0.75Gd0.25Sc3.0(BO3)4 (실시예 8), 및
Y0.5Gd0.5Al1.5Sc1.5(BO3)4 (실시예 9)
의 조성을 가진 진공 자외광여기 형광체를 얻었다.
비교예 1 및 2
비교예 1 로서, BaSi2O5:Pb로 구성된 형광체를 준비하였다. 비교예 2 로서, 일본 공개특허공보 제348571/2002호에 공개되어 있는, Y0.75Gd0.25Al3(BO 3)4 로 표현되는 가돌리늄활성 희토류 알루미늄화 붕산염을 포함하는 진공 자외광여기 자외형광체를 준비하였다.
Figure 112004042106113-pat00001
도 1 은 본 발명의 실시예 및 비교예 각각에 따른 방사 파장과 형광체의 방사강도 사이의 관계의 비교를 나타낸 그래프이다. 도 2 는 본 발명에 따른 방사 피크 강도비 및 진공 자외광여기 자외형광체에 첨가된 Sc 의 농도사이 상대적인 관계를 나타낸 그래프이다.
도 1 에 나타낸 바와 같이, 본 실시예의 형광체에 의해 방사된 자외선의 파장은 대략 312nm 내지 315nm 의 범위이다. 표 1 은, 실시예 1 내지 9, 및 비교예 1 및 2 의 각각의 312nm 내지 315nm의 파장범위의 면적 강도비를 나타내고 있다. 이들 면적 강도비는 비교예 1 (BaSi2O5:Pb) 을 1.0 으로 설정한 경우에 사용된 값들을 나타낸다. 표 1 로부터, 알루미늄의 몰질량에 대하여 소정의 몰비로 스칸듐 (Sc) 을 첨가하면, 본 실시예의 진공 자외광여기 자외형광체들에 대한 자외선 방사의 면적 강도비가 비교예 1 (BaSi2O5:Pb) 의 면적 강도비보다 최대 2.0 배임을 알 수 있다.
도 2 를 참고하면, 알루미늄의 몰질량에 대하여 소정의 몰비로 스칸듐 (Sc) 을 첨가하면, 본 실시예의 진공 자외광여기 자외형광체 방사선의 피크 강도가 종래 기술의 형광체인 비교예 1 (BaSi2O5:Pb) 의 피크 강도의 최대 21 배가 됨을 알 수 있다.
따라서, 본 실시형태에 따른 진공 자외광여기 자외형광체는 강한 방사강도를 가지고, 고효율로 자외선을 공급할 수 있으므로, 여기원으로 크세논 등의 희 (稀) 가스를 사용하는 다양한 유형의 발광장치에 적용할 수 있다. 진공 자외광여기 자외형광체를 적용할 수 있는 발광장치들로는, 예컨데, 진공자외선을 방사하는 방전매체 및 UV-B 자외선을 방사하는 형광체층을 필수 구성요소로서 가지며, 램프의 형태, 즉, 투명 밀봉용기의 형태 (선형 튜브 (straight-tube), 곡선 튜브, 평면 등), 전극 작용의 형태 (열음극, 냉음극 등), 및 내부 전극들의 존재 또는 비존재 (외부 전극형 등) 등의 요소들을 결합함으로써 다양한 장치에 이상적인 특징적 효과 를 나타내는 다양한 자외발광형광램프들을 포함한다.
다음으로, 본 실시형태에 따른 진공 자외광여기 자외형광체들을 적용할 수 있는 발광장치의 예들에 관하여 설명한다.
(2) 선형 튜브 냉음극 형광램프
도 3 은 본 발명의 실시형태에 따른 선형 튜브 냉음극 형광램프의 단면도이다.
이 선형튜브 냉음극 형광램프에서는, 소다 유리 튜브 (1) 로 구성된 투명 밀봉용기 내부벽 위에, 진공 자외광여기에 의해 발광하는 가돌리늄활성 희토류 알루미늄-스칸듐 붕산염을 포함하는 진공 자외광여기 형광체 {일반식 (Y1- xGdx)Al 3- yScy(BO3)4 (여기서, 0<x≤1, 0<y≤3)} 를 포함하는 형광체층 (2) 가 형성되고, 유리 튜브 (1) 의 내부에 크세논 가스가 봉입된다.
유리튜브 (1) 의 양단부에, 리드 선 (3 및 4) 이 봉입되며, 그 리드선 (3 및 4) 의 팁에 Ni-Fe 합금으로 구성되어 있는 금속판을 반으로 접은 냉음극 (5 및 6) 이 각각 용접되고 고정된다. 그 냉음극 (5 및 6) 의 한 표면 위에, 게터로서 Zr-Al 합금이 각각 형성된다.
유리 튜브 (1) 을 가열하여, 탈기하고, 고주파 유도가열 하여, 냉음극 (5 및 6) 을 탈기한 후, 유리 튜브 (1) 을 크세논으로 충진하여 밀봉한다. 유리 튜브 (1) 내부의 불순한 가스들은 게터들에 의해 흡수된다. 형광체층 (2) 를 구성하는 형광체는 전기 방전에 기인하여 크세논으로부터 방사되는 172nm 의 파장을 가진 진공자외선에 의해 여기되어, 도 1에 나타낸 바와 같이, 대략 312∼315nm 의 파장을 가진 UV-B 자외선을 효과적으로 방사한다.
전술한 바와 같이, 형광램프가 냉음극 (5 및 6) 으로 이루어진 구성에 의해, 개선된 UV-B 자외선의 방사 강도를 나타낼 뿐만 아니라, 컴팩트한 크기 및 장 수명의 특징을 나타내는 자외발광형광램프를 제공할 수 있다. 또한, 이들 냉음극 (5 및 6) 을 열음극으로 대체한 구성에 의해, 램프 전류를 증가시켜, UV-B 자외선의 방사 강도를 더욱 향상시킬 수 있다.
(3) 평면 자외발광형광램프
도 4 는 본 발명의 실시형태에 따른 평면 자외발광형광램프를 부분 절개하여 나타낸 사시도이다.
이 평면 자외발광형광램프에서는, 소다 석회 유리로 구성된 한 쌍의 유리판 (9 및 10) 및 프레임 형태로 배열되어 있는 유리 측벽 (11) 이 유리 접합에 의해 밀봉되어, 평판 투명 밀봉용기가 형성되고, 유리판 (9 및 10) 의 내부 표면 상에, 자외선의 여기에 의해 발광하는 가돌리늄활성 희토류 알루미늄-스칸듐 붕산염 {일반식 (Y1-xGdx)Al3-yScy(BO3)4 (여기서, 0<x≤1, 0<y≤3)} 을 포함하는 진공 자외광여기 형광체를 구비하는 형광체층 (12) 이 형성되어, 밀봉용기의 내부가 크세논 가스로 충진된다.
대면하는 한 쌍의 유리 측벽들 (11) 에 의해 리드 선 (13 및 14) 이 밀봉되며, 그 리드선 (13 및 14) 의 팁에, 예컨데, "C" 형태로 형성된 니켈로 각각 구성 되는 금속판인, 중공-캐소드 (hollow cathode) 냉음극 (15 및 16) 이 용접되어 고정된다. 그 냉음극 (15) 의 단부에, Zr-Al 합금으로 형성된 게터 (17) 이 용접된다. 유리용기를 가열하여, 탈기하고, 냉음극 (15 및 16) 및 게터 (17) 을 고주파 유도가열하여, 탈기한 후, 크세논을 주입하고, 배출 튜브 (18) 을 봉입한다.
냉음극 (15 및 16) 에 고주파 전압이 인가되면, 방전이 발생하고, 크세논으로부터 172nm의 파장을 가진 진공 자외선이 방출됨으로써, 도 1에 나타낸 바와 같이, 형광체층 (12) 가 대략 312∼315nm의 파장을 가진 UV-B 자외선을 효과적으로 방사한다.
이러한 구성에 의해, 더 큰 자외선 방사영역을 가지며 그 영역에서 대략 312∼315nm의 파장을 가지는 UV-B 자외선을 향상된 강도로 방사하는 평면 자외발광형광램프를 제공할 수 있다.
(4) 기타 평면 자외발광형광램프
도 5A 및 도 5B 는 본 발명의 실시형태에 따른 또 다른 평면 자외발광형광램프를 나타낸다.
도 5A 에 나타낸 평면 자외발광형광램프에서는, 소다 석회 유리로 구성된 한 쌍의 유리판 (20 및 21) 및 유리 측벽 (22) 이 서로 유리 접합에 의해 밀봉되어 평판 유리용기가 형성되며, 전면 유리판 (20) 의 내부 표면상에, 자외선의 여기에 의해 발광하는 가돌리늄활성 희토류 알루미늄-스칸듐 붕산염 {일반식 (Y1-xGdx)Al3-yScy(BO3)4 (여기서, 0<x≤1, 0<y≤3)} 을 포함하는 진공 자외광여기 형광체가 포함 된 형광체층 (23) 이 형성되며, 밀봉용기의 내부가 크세논 가스로 충진되어 있다.
후면 유리판 (21) 상에, 예컨데, ITO(IN2O3Sn) 로 이루어진, 복수의 투명 전극 (24 및 25) 이 열 (row) 로서 배열된다. 이 전극들이 예컨데, SiO2 로 이루어진 유전체층 (26) 에 의해 덮이며, 부가적으로, 그 유전체층 (26) 상에 기상 증착법 등의 기법에 의해, MgO로 형성된 보호층 (27) 이 형성된다. 도 5B에 나타낸 바와 같이, 한 쌍의 빗살 형태의 전극들 (24 및 25) 이 교대로 배열되도록 전극들이 형성된다. 보호층 (27) 은 방전에 의해 유발되는 스퍼터링 (sputtering) 으로부터 유전체층 (26) 을 보호하고 이차적인 방사계수를 증가시켜 스타팅 전압를 감소시키는 2 가지 기능을 갖춘다. 또한, 유전체층 (26) 및 보호층 (27) 을 생략하여, 전극 (24 및 25) 을 방전공간에 노출시킨 채로 방치할 수도 있다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 전극 (24 및 25) 에 고주파 전압이 인가되면, 방전이 발생되고, 크세논으로부터 172nm의 파장을 가지는 진공자외선을 방사되며, 형광체층 (23) 에 의해 대략 312nm 내지 315nm의 파장을 가지는 UV-B 자외선이 방사된다.
(5) 외부 전극 자외발광형광램프
도 6A 및 도 6B 는 본 발명의 실시형태에 따른 외부전극 자외발광형광램프를 나타낸다.
이 외부전극 자외발광형광램프는 램프의 내부에 전극을 가지지 않지만, 외부로부터의 고주파 전자기장의 인가에 의해 램프 내부의 방전가스를 여기시켜, 형광 체가 발광하는 자외발광형광램프이다. 도 6A 및 도 6B 에 나타낸 바와 같이, 이 외부전극 자외발광형광램프에서는, 소다 유리튜브 (31) 로 구성된 투명 밀봉용기 내부 표면 상에, 자외선의 여기에 의해 발광하는 가돌리늄활성 희토류 알루미늄-스칸듐 붕산염 {일반식 (Y1- xGdx)Al3- yScy (BO3)4 (여기서, 0<x≤1, 0<y≤3)} 을 포함하는 진공 자외광여기 형광체가 함유되는 형광체층 (32) 이 형성되고, 투명 밀봉용기 내부에 크세논 가스가 봉입된다.
도 1 에 나타낸 바와 같이, 이와 같이 구성된 무전극 형광램프는 한 쌍의 외부전극 (34 및 35) 사이에 개재되며, 외부전극 (34 및 35) 에, 고주파수 전력공급기 (36) 에 의해 고주파 전압이 공급되면, 방전이 발생되고, 크세논으로부터 172nm의 파장을 가지는 진공자외선이 방사되며, 형광체층 (32) 에 의해 파장이 대략 312∼315nm인 UV-B 자외선이 효과적으로 방사된다.
이러한 구성에 의해, 대략 312∼315nm의 파장을 가지는 UV-B 자외선의 향상된 방사강도, 컴팩트한 크기, 장 수명, 단순한 구조, 및 저렴한 가격을 가지는 자외발광형광램프를 제공할 수 있다.
(6) 플라즈마 디스플레이 패널 (plazma display panel, PDP)
도 7 은 본 발명의 실시형태에 따른 플라즈마 디스플레이 패널을 나타낸 분해 사시도이다. 도 7 에 나타낸 플라즈마 디스플레이 패널은 (이하, "PDP"라 약칭한다) AC 면방전 PDP이다.
도 7 에 나타낸 PDP (41) 는, 2 타입의 전극 즉, 전면 유리 기판 (42) 상에 형성된 한 쌍의 디스플레이 전극 (43), 및 후면 유리 기판 (44) 에 형성된 어드레스 전극 (45) 을 가진다. 이 전극들은 2 개의 유리 기판 (42 및 44) 상에 매트릭스 형태로 각각 배열되어, 이 전극들의 교차로 각각 구성되는 디스플레이 도트 (display dot) 가 형성된다. 전면 유리 측상의 디스플레이 전극 (43) 은 예컨데, 기상 증착법에 의해 형성되는 ITO(In2O3Sn) 을 포함하는 투명 도전성 필름이 에칭되어 스트라이프 형태로 형성된다. 또한, 이 디스플레이 전극 (43) 상에 커패시터로서 기능하는 유전체층 (46) 이 형성되며, 부가적으로 유전체 층 (46) 위에 MgO를 포함하는 보호층 (47) 이 형성된다. 한편, 인접한 어드레스 전극 (45) 들의 사이에 후막 (厚膜) 스크린 인쇄에 의해 스트라이프 형태로 형성된 배리어 (barrier) (48) 가 제공되어, 각각의 디스플레이 도트 (display dot) 들이 분리·독립된다. 또한, 어드레스 전극 (45) 및 배리어 (48) 의 측 표면상에 형성된 유전체층 (50) 에, 자외선의 여기에 의해 발광하는 가돌리늄활성 희토류 알루미늄-스칸듐 붕산염 {일반식 (Y1-xGdx)Al3-yScy(BO3)4 (여기서, 0<x≤1, 0<y≤3)} 을 포함하는 진공 자외광여기 형광체를 구비하는 형광체층 (49) 이 도포되며, 배리어 (48) 및 전면 유리 기판 (42) 에 의해 포위된 방전 공간들이 크세논 (Xe) 을 포함하는 불활성 기체 혼합물로 충진된다.
디스플레이는 한 쌍으로 제공되는 디스플레이 전극 (43) 사이에 AC 전압을 인가하여 실현되며, 디스플레이하려는 셀의 선택은 임의의 어드레스 전극 (45) 및 디스플레이 전극 (43) 사이의 전압 인가와, 상기 전극들 (43 및 45) 의 교차점에서 방전 발생에 의해 실현된다. 이때, 크세논 (Xe) 의 글로 방전에 의해 방사된 진공자외선의 여기된 광이 형광체층 (49) 의 발광을 유발한다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시형태를 특정 용어로 설명하였지만 이러한 설명은 단지 예시적인 목적에 불과하며, 첨부된 청구범위의 범주나 사상으로부터 벗어남이 없이 변형과 변경을 행할 수 있는 것으로 이해해야 한다.
이상 본발명에 의하면, 고효율로 자외선을 전달할 수 있을 정도로 강한 발광강도를 가진, 진공 자외광여기 자외형광체 및 상기 형광체를 사용하는 발광장치를 얻을 수 있다.

Claims (8)

  1. 일반식 (Y1- xGdx)Al3- yScy(BO3 )4 (여기서, 0<x≤1, 0<y≤3) 으로 표현되는 가돌리늄활성 희토류 알루미늄-스칸듐 붕산염을 포함하는, 진공 자외광여기 형광체.
  2. 투명 밀봉 용기;
    상기 투명 밀봉 용기 내부에 봉입된 진공자외선을 방전시키기 위한 방전 매체;
    방전 전극; 및
    상기 투명 밀봉용기 내부표면상에 형성된 형광체층을 구비하되,
    상기 형광체층은 일반식 (Y1-xGdx)Al3-yScy(BO3)4 (여기서, 0<x≤1, 0<y≤3) 으로 표현되는 가돌리늄활성 희토류 알루미늄-스칸듐 붕산염을 포함하는 진공 자외광여기 형광체를 구비하는, 자외발광형광램프.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 자외발광형광램프는 냉음극과 열음극을 가지는 형광램프인, 자외발광형광램프.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 자외발광형광램프는 평면 형광램프인, 자외발광형광램프.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 자외발광형광램프는 외부전극 형광램프인, 자외발광형광램프.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 방전 매체는 희 (稀) 가스인, 자외발광형광램프.
  7. 제 6 항에 있어서,
    희 (稀) 가스는 크세논 가스인, 자외발광형광램프.
  8. 전면 유리 기판 및 후면 유리 기판이 서로 맞대어 각각 배열되며,
    상기 2 개의 유리 기판 사이에 형성된 디스플레이 셀 내부에서 방전을 발생시켜 상기 디스플레이 셀 내부에 형성되는 형광체층으로 하여금 광을 방사하도록 하여 디스플레이를 실현하고,
    상기 형광체층은 일반식 (Y1-xGdx)Al3-yScy(BO3)4 (여기서, 0<x≤1,0<y≤3) 으로 표현되는 가돌리늄활성 희토류 알루미늄-스칸듐 붕산염을 포함하는 진공 자외광여기 형광체를 구비하는, 플라즈마 디스플레이 패널.
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