KR100898288B1 - 백색 형광체, 이를 이용하는 발광 장치, 및 이 발광 장치를백 라이트 유닛으로 사용하는 액정 표시 장치 - Google Patents

백색 형광체, 이를 이용하는 발광 장치, 및 이 발광 장치를백 라이트 유닛으로 사용하는 액정 표시 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 백색 형광체, 이를 이용하는 발광 장치, 및 이 발광 장치를 백 라이트 유닛으로 사용하는 액정 표시 장치에 관한 것으로서, 상기 백색 형광체는 ZnS:(Ag,Cl), ZnS:(Ag,Al), ZnS:(Ag,Al,Cl), 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 화합물을 포함하는 청색 형광체를 40 내지 50중량부로 포함하고, ZnS:(Cu,Al), ZnS:(Cu,Au,Al), 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 화합물과 (Sr1 -x Cax)Ga2S4:Eu(0≤x<0.2)를 포함하는 녹색 형광체를 23 내지 36중량부로 포함하고, Y2O3:Eu, Y2O3:(Eu,Tb), Y2O2S:Eu, Y2O2S:(Eu,Tb), 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 화합물을 포함하는 적색 형광체를 20 내지 30중량부로 포함한다.
상기 백색 형광체는 청색 형광체, 2종의 혼합 녹색 형광체, 및 적색 형광체를 일정한 비율로 혼합하여 휘도 및 색재현 특성이 모두 우수하며 일정한 색온도를 갖도록 할 수 있다.
Figure R1020080002555
백색형광체, 발광장치, 전자방출디스플레이, 백라이트유닛, 액정표시장치

Description

백색 형광체, 이를 이용하는 발광 장치, 및 이 발광 장치를 백 라이트 유닛으로 사용하는 액정 표시 장치{WHITE PHOSPHOR, LIGHT EMISSION DEVICE WITH THE SAME, AND LIQUID CRSYTAL DISPLAY DEVICE WITH THE LIGHT EMISSION DEVICE AS BACK LIGHT UNIT}
본 발명은 백색 형광체, 이를 이용하는 발광 장치, 및 이 발광 장치를 백 라이트 유닛으로 사용하는 액정 표시 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 휘도 및 색재현 특성이 모두 우수하며 일정한 색온도를 갖도록 조절할 수 있는 백색 형광체, 이를 이용하는 발광 장치, 및 이 발광 장치를 백 라이트 유닛으로 사용하는 액정 표시 장치에 관한 것이다.
최근 들어 평판 표시 장치의 한 종류인 액정 표시 장치가 음극선관을 대체하여 널리 사용되고 있다. 액정 표시 장치는 인가 전압에 따라 비틀림각이 변화하는 액정의 유전 이방성을 이용하여 픽셀별로 광 투과량을 변화시키는 특징을 가진다.
이러한 액정 표시 장치는 기본적으로 액정 패널 조립체와, 액정 패널 조립체로 빛을 제공하는 백 라이트 유닛을 포함하며, 액정 패널 조립체가 백 라이트 유닛에서 방출되는 빛을 제공받아 이 빛을 액정층의 작용으로 투과 또는 차단시킴으로 써 소정의 화상을 구현한다.
백 라이트 유닛은 광원의 종류에 따라 구분할 수 있는데, 그 중 하나로 냉음극 형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp; CCFL, 이하 'CCFL'이라 한다) 방식이 공지되어 있다. CCFL은 선 광원이므로 CCFL에서 발생된 빛을 확산 시트, 확산판, 및 프리즘 시트와 같은 광학 부재를 통해 액정 패널 조립체를 향해 고르게 분산시킬 수 있다.
그러나 CCFL 방식에서는 CCFL에서 발생된 빛이 광학 부재를 거치게 되므로 상당한 광 손실이 발생하며, 이러한 광 손실을 고려하여 CCFL에서 강한 세기의 빛을 방출해야 하므로 소비 전력이 큰 단점이 있다. 또한 CCFL 방식은 구조상 대면적화가 어렵기 때문에 30인치 이상의 대형 표시 장치에 적용이 어려운 한계가 있다.
그리고 종래의 백 라이트 유닛으로서 발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED, 이하 'LED'라 한다) 방식이 공지되어 있다. LED는 점 광원으로서 통상 복수개로 구비되며, 반사 시트, 도광판, 확산 시트, 확산판 및 프리즘 시트 등의 광학 부재와 조합됨으로써 백 라이트 유닛을 구성한다. 이러한 LED 방식은 응답 속도가 빠르고 색재현성이 우수한 장점이 있으나, 가격이 높고 두께가 큰 단점이 있다.
이처럼 종래의 백 라이트 유닛은 광원의 종류에 따라 각자의 문제점을 가지고 있다. 또한 종래의 백 라이트 유닛은 표시 장치 구동시 일정한 밝기로 항상 켜져 있으므로 표시 장치에 요구되는 화질 개선에 부합하기 어려운 문제가 있다.
일례로 액정 패널 조립체가 영상 신호에 따라 밝은 부분과 어두운 부분을 포 함하는 임의의 화면을 표시하는 경우, 백 라이트 유닛이 밝은 부분을 표시하는 영역과 어두운 부분을 표시하는 영역에 서로 다른 세기의 빛을 제공(local dimming)한다면 동적 콘트라스트(dynamic contrast)가 우수한 화면을 구현할 수 있을 것이다.
그러나 지금까지의 백 라이트 유닛으로는 전술한 기능을 구현할 수 없으므로 종래의 액정 표시 장치는 화면의 동적 콘트라스트를 높이는데 한계가 있다.
본 발명의 목적은 휘도 및 색재현 특성이 모두 우수하며 일정한 색온도를 갖도록 조절할 수 있는 백색 형광체를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 백색 형광체를 이용하는 발광 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 발광 장치를 백 라이트 유닛으로 사용하는 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 ZnS:(Ag,Cl), ZnS:(Ag,Al), ZnS:(Ag,Al,Cl), 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 화합물을 포함하는 청색 형광체를 40 내지 50중량부로 포함하고, ZnS:(Cu,Al), ZnS:(Cu,Au,Al), 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 화합물과 (Sr1 -x Cax)Ga2S4:Eu(0≤x<0.2)를 포함하는 녹색 형광체를 23 내지 36중량부로 포함하고, Y2O3:Eu, Y2O3:(Eu,Tb), Y2O2S:Eu, Y2O2S:(Eu,Tb), 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 화합물을 포함하는 적색 형광체를 20 내지 30중량부로 포함하는 백색 형광체를 제공한다.
본 발명은 또한, 서로 대향 배치되는 제1 기판, 및 제2 기판; 상기 제1 기판의 일면에 제공되는 전자 방출 유닛; 및 상기 제2 기판의 일면에 제공되는 발광 유닛을 포함하며, 상기 발광 유닛은 상기 제2 기판의 일면에 서로간 거리를 두고 위 치하는 복수의 형광층들을 포함하는 발광 장치를 제공한다. 상기 형광층들은 상기 백색 형광체를 포함한다.
본 발명은 또한, 전술한 구성의 발광 장치와, 발광 장치의 전방에 위치하여 발광 장치로부터 방출된 빛을 제공받아 화상을 표시하는 액정 패널 조립체를 포함하는 액정 표시 장치를 제공한다.
본 발명의 백색 형광체는 휘도 및 색재현 특성이 우수하며 일정한 색온도를 갖도록 조절할 수 있다. 상기 백색 형광체를 이용하는 발광 유닛은 발광 장치의 휘도 및 색재현 특성이 개선된다. 상기 발광 장치를 백 라이트 유닛으로 사용하는 액정 표시 장치는 화질이 개선된다.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명의 일 구체예에 따르면, ZnS:(Ag,Cl), ZnS:(Ag,Al), ZnS:(Ag,Al,Cl), 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 화합물을 포함하는 청색 형광체를 40 내지 50중량부로 포함하고, ZnS:(Cu,Al), ZnS:(Cu,Au,Al), 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 화합물과 (Sr1 -x Cax)Ga2S4:Eu(0≤x<0.2)를 포함하는 녹색 형광체를 23 내지 36중량부로 포함하고, Y2O3:Eu, Y2O3:(Eu,Tb), Y2O2S:Eu, Y2O2S:(Eu,Tb), 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 화합물을 포함하는 적색 형광체를 20 내지 30중량부로 포함하는 백색 형광체를 제공한다.
상기 백색 형광체는 적색 형광체, 2 종의 혼합 녹색 형광체, 청색 형광체를 일정한 비율로 혼합하여 제조되며, 상기 혼합 비율을 조절함으로써, 원하는 백색의 색온도를 얻을 수 있도록 설계하는 것이 가능하다. 또한, 상기 백색 형광체는 휘도가 높은 한종의 녹색 형광체와 색재현성이 우수한 다른 한종의 녹색 형광체를 포함함으로써, 휘도 및 색재현 특성이 모두 우수하다.
상기 백색 형광체는 상기 청색 형광체가 42 내지 49 중량부, 상기 녹색 형광체가 24 내지 32 중량부, 상기 적색 형광체가 24 내지 30 중량부로 혼합되는 것이 바람직하고, 상기 청색 형광체가 43 내지 49 중량부, 상기 녹색 형광체가 25 내지 31 중량부, 상기 적색 형광체가 25 내지 27 중량부로 혼합되는 것이 더욱 바람직하다.
상기 청색 형광체의 함량이 상기 범위를 초과되는 경우 색온도는 올라가나 휘도는 감소하고, 녹색 형광체의 함량이 상기 범위를 초과되는 경우 휘도는 올라가나 색온도가 감소하고 색차가 발생해 초록빛을 띤 백색이 되며, 적색 형광체의 함량이 상기 범위를 초과하는 경우 휘도도 감소하고 붉은빛을 띤 백색이 되어 색온도가 감소하는 문제가 있다.
또한, 상기 청색 형광체의 함량이 상기 범위 미만인 경우 휘도는 올라가나 색온도는 감소하고, 녹색 형광체의 함량이 상기 범위 미만인 경우 휘도가 감소하고 색온도는 올라가며, 적색 형광체의 함량이 상기 범위 미만인 경우 색차가 발생해 초록빛을 띤 백색이 되는 문제가 있다.
백 라이트 유닛의 백색 색온도는 10,000 내지 13,000K의 범위가 되도록 조절하는 것이 바람직하다. 본 발명에서 상기 백색 형광체의 색온도는 상기 적색, 2종의 녹색, 청색 기초(primary) 형광체의 색좌표 및 휘도를 가지고 시뮬레이션(simulation)하여 일정 범위의 색온도 값을 얻고, 상기 범위에서 일정 부분을 변화시키면서 실험하여 최적의 휘도와 색온도가 나오는 비율을 정한다. 여기서 중요한 것은 백색 색온도에서 얼마나 벗어났는지를 가늠할 수 있는 색차까지 고려하여 혼합 비율을 선정한다.
상기 백색 형광체의 색온도를 조절하는 몇 가지 예를 들면 하기와 같다.
상기 백색 형광체는 상기 청색 형광체가 40 내지 50 중량부, 상기 녹색 형광체가 23 내지 36 중량부, 상기 적색 형광체가 20 내지 30 중량부로 혼합되는 경우, 상기 백색 형광체는 전자선 여기원에 의하여 여기 되는 경우, 색온도가 10,000 내 지 13,000K의 범위의 값을 갖는다.
상기 백색 형광체는 상기 청색 형광체가 40 내지 45 중량부, 상기 녹색 형광체가 28 내지 33 중량부, 상기 적색 형광체가 26 내지 28 중량부로 혼합되는 경우, 상기 백색 형광체는 전자선 여기원에 의하여 여기 되는 경우, 색온도가 10,000 내지 11,500K의 범위의 값을 갖는다.
상기 백색 형광체는 상기 청색 형광체가 46 내지 50 중량부, 상기 녹색 형광체가 25 내지 28 중량부, 상기 적색 형광체가 25 내지 27 중량부로 혼합되는 경우, 상기 백색 형광체는 전자선 여기원에 의하여 여기되는 경우, 색온도가 11,000 내지 13,000K의 범위의 값을 갖는다.
상기 녹색 형광체 중 ZnS:(Cu,Al), ZnS:(Cu,Au,Al), 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 화합물은 휘도 향상용으로 혼합되고, (Sr1 -x Cax)Ga2S4:Eu(0≤x<0.2)는 색재현 특성 향상용으로 혼합된다. 상기 두 녹색 형광체의 혼합비는 휘도, 색재현, 및 색온도를 고려하여 선정하는 것이 바람직하다.
상기 녹색 형광체는 상기 ZnS:(Cu,Al), ZnS:(Cu,Au,Al), 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 화합물을 20 내지 50 중량부로 포함하고, 상기 (Sr1 -x Cax)Ga2S4:Eu(0≤x<0.2)는 50 내지 80 중량부로 포함하는 것이 바람직하다.
상기 ZnS:(Cu,Al), ZnS:(Cu,Au,Al), 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 화합물의 함량이 50 중량부 이하가 되어야 우수한 색재현 특성을 구현할 수 있으며, 상기 (Sr1 -x Cax)Ga2S4:Eu의 함량이 50 중량부 이상이면 넓은 색재현 범위와 높은 휘도를 갖는 백색 형광체를 제조할 수 있다.
본 발명은 또한, 서로 대향 배치되는 제1 기판, 및 제2 기판; 상기 제1 기판의 일면에 제공되는 전자 방출 유닛; 및 상기 제2 기판의 일면에 제공되는 발광 유닛을 포함하며, 상기 발광 유닛은 상기 제2 기판의 일면에 서로간 거리를 두고 위치하는 복수의 형광층들을 포함하는 발광 장치를 제공한다. 상기 형광층들은 상기 백색 형광체를 포함한다.
본 발명은 또한, 전술한 구성의 발광 장치와, 발광 장치의 전방에 위치하여 발광 장치로부터 방출된 빛을 제공받아 화상을 표시하는 액정 패널 조립체를 포함하는 액정 표시 장치를 제공한다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 구현예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치의 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시한 발광 장치의 부분 분해 사시도이다.
먼저 도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치(10)는 소정의 간격을 두고 평행하게 대향 배치되는 제1 기판(12)과 제2 기판(14)을 포함한다. 제1 기판(12)과 제2 기판(14)의 가장자리에는 밀봉 부재(16)가 배치되어 두 기판을 접합시키며, 내부 공간이 대략 10-6 Torr의 진공도로 배기되어 제1 기판(12)과 제2 기판(14) 및 밀봉 부재(16)가 진공 용기를 구성한다.
제1 기판(12)과 제2 기판(14)은 밀봉 부재(16) 내측에서 실제 가시광 방출에 기여하는 유효 영역과, 유효 영역을 둘러싸는 비유효 영역을 구비한다. 제1 기판(12)의 유효 영역에는 전자 방출을 위한 전자 방출 유닛(18)이 제공되고, 제2 기판(14)의 유효 영역에는 가시광 방출을 위한 발광 유닛(20)이 제공된다.
도 2를 참고하면, 전자 방출 유닛(18)은 제1 기판(12)의 일 방향을 따라 스트라이프 패턴으로 형성되는 제1 전극인 캐소드 전극들(22)과, 절연층(24)을 사이에 두고 캐소드 전극(22)과 교차하는 방향을 따라 스트라이프 패턴으로 형성되는 제2 전극인 게이트 전극들(26)과, 캐소드 전극(22)에 전기적으로 연결되는 전자 방출부들(28)을 포함한다.
캐소드 전극들(22)은 제1 기판(12)의 행 방향을 따라 나란히 배치될 수 있으며, 주사 신호를 인가 받아 주사 전극으로 기능할 수 있다. 또한, 캐소드 전극들(22)은 제1 기판(12)의 열 방향을 따라 나란히 배치될 수 있으며, 데이터 신호를 인가 받아 데이터 전극으로 기능할 수 있다.
캐소드 전극(22)과 게이트 전극(26)의 교차 영역마다 게이트 전극(26)과 절연층(24)에 개구부(261,241)가 형성되어 캐소드 전극(22)의 표면 일부를 노출시키고, 절연층(24)의 개구부(261,241) 내측으로 캐소드 전극(22) 위에 전자 방출부(28)가 위치한다.
전자 방출부(28)는 진공 중에서 전계가 가해지면 전자를 방출하는 물질들, 가령 탄소계 물질 또는 나노 사이즈 물질로 이루어질 수 있다. 전자 방출부(28)는 일례로 탄소 나노튜브, 흑연, 흑연 나노파이버, 다이아몬드, 다이아몬드상 탄소(diamond like carbon), 플러렌, 실리콘 나노와이어 또는 이들의 조합 물질을 포함할 수 있으며, 그 제조법으로 스크린 인쇄, 직접 성장, 화학기상증착 또는 스퍼터링 등을 포함할 수 있다. 다른 한편으로, 전자 방출부는 몰리브덴(Mo) 또는 실리콘(Si) 등을 주 재질로 하는 선단이 뾰족한 팁 구조물로 이루어질 수도 있다.
전술한 구조에서 캐소드 전극(22)과 게이트 전극(26)의 교차 영역 하나가 발광 장치(10)의 한 픽셀 영역에 대응하거나, 2개 이상의 교차 영역이 발광 장치(10)의 한 픽셀 영역에 대응할 수 있다. 두 번째 경우 하나의 픽셀 영역에 대응하는 2개 이상의 캐소드 전극들(22) 및/또는 2개 이상의 게이트 전극들(26)은 서로 전기적으로 연결되어 동일한 구동 전압을 인가받는다.
다음으로, 발광 유닛(20)은 제2 기판(14)의 일면에서 소정의 패턴을 가지며 서로간 거리를 두고 위치하는 형광층들(30), 및 상기 형광층들(30) 사이에 위치하는 흑색층들(32)과, 상기 형광층들(30), 및 흑색층들(32)의 위에 위치하는 금속 반사막(34)을 포함한다. 다만, 상기 발광 유닛(20)이 반드시 상기 흑색층들(32)을 포함하는 것은 아니고, 형광층과 형광층 사이에 흑색층이 없이 전면을 형광층으로 형성하는 것도 가능하다.
상기 금속 반사막(34)은 애노드 전극으로서의 역할을 할 수 있다. 상기 금속 반사막을 애노드 전극으로 사용하는 경우, 상기 금속 반사막(34)은 전자빔을 끌어당기는 가속 전극으로서 고전압을 인가받아 형광층(30)을 고전위 상태로 유지시키며, 형광층(30)에서 방사된 가시광 중 제1 기판(12)을 향해 방사된 가시광을 제2 기판(14) 측으로 반사시켜 휘도를 높이는 역할을 한다.
한편, 상기 애노드 전극은 금속 반사막(34)이 아닌 ITO(indium tin oxide)와 같은 투명 도전막으로 이루어질 수 있다. 이 경우 애노드 전극은 제2 기판(14)과 형광층들(30) 사이에 위치하며, 소정의 패턴으로 구분되어 복수개로 형성될 수 있다. 또한, 애노드 전극으로서 전술한 투명 도전막과 금속 반사막(34)을 동시에 형성하는 구조도 가능하다.
형광층(30)은 백색광을 방출하는 백색 형광층으로 이루어진다. 상기 백색 형광층은 본 발명의 일 실시예에 따른 백색 형광체를 포함한다. 상기 백색 형광체는 ZnS:(Ag,Cl), ZnS:(Ag,Al), ZnS:(Ag,Al,Cl), 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 화합물을 포함하는 청색 형광체를 40 내지 50중량부로 포함하고, ZnS:(Cu,Al), ZnS:(Cu,Au,Al), 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 화합물과 (Sr1 -x Cax)Ga2S4:Eu(0≤x<0.2)를 포함하는 녹색 형광체를 23 내지 36중량부로 포함하고, Y2O3:Eu, Y2O3:(Eu,Tb), Y2O2S:Eu, Y2O2S:(Eu,Tb), 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 화합물을 포함하는 적색 형광체를 20 내지 30중량부로 포함한다.
상기 형광층(30)은 픽셀 영역마다 하나씩 위치하거나, 하나의 픽셀 영역에 2개 이상의 형광층(30)이 위치하거나, 하나의 형광층(30)이 2개 이상의 픽셀 영역에 걸쳐 위치할 수 있다. 세가지 경우 모두에서 각각의 형광층(30)은 도 3에 도시한 바와 같이 사각형으로 형성될 수 있다.
그리고 제1 기판(12)과 제2 기판(14) 사이에는 진공 용기에 가해지는 압축력을 지지하고 두 기판의 간격을 일정하게 유지시키는 스페이서들(도시하지 않음)이 배치될 수 있다.
전술한 구성의 발광 장치(10)는 진공 용기 외부로부터 캐소드 전극들(22)과 게이트 전극들(26) 및 애노드 전극에 소정의 전압을 공급하여 구동한다. 참고로 도 1에서 부호 36이 게이트 전극들(26)로부터 연장된 게이트 리드선을 나타내고, 부호 38이 애노드 전극으로부터 연장된 애노드 리드선을 나타낸다.
캐소드 전극들(22)과 게이트 전극들(26)이 소정의 구동 전압을 인가받으면, 두 전극의 전압 차가 임계치 이상인 픽셀 영역에서 전자 방출부(28) 주위에 전계가 형성되어 이로부터 전자들이 방출된다. 방출된 전자들은 금속 반사막(34)에 인가된 고전압에 이끌려 대응하는 형광층(30) 부위에 충돌함으로써 이를 발광시킨다. 픽셀별 형광층(30)의 발광 세기는 해당 픽셀의 전자빔 방출량에 대응한다.
한편, 상기 제1 기판(12)과 제2 기판(14)은 통상의 전계 방출 표시 장치보다 큰 간격, 일례로 10mm 이상의 간격을 두고 위치할 수 있으며, 금속 반사막(34)은 10kV 이상의 고전압을 인가받을 수 있다. 이 경우 고전압에 의해 휘도를 더욱 높일 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 3을 참고하면, 본 실시예의 액정 표시 장치(50)는 행 방향과 열 방향을 따라 임의의 픽셀을 가지는 액정 패널 조립체(52)와, 액정 패널 조립체(52) 후방에 위치하여 액정 패널 조립체(52)로 빛을 제공하는 발광 장치(10)를 포함한다. 액정 패널 조립체(52)로는 공지된 모든 액정 패널 조립체가 적용될 수 있으며, 전술한 실시예의 발광 장치(10)가 백 라이트 유닛으로 기능한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기한 실시에는 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.
( 제조예 1 내지 9)
녹색 형광체 ZnS:Cu,Al와 (Sr1 -x Cax)Ga2S4:Eu를 하기 표 1에 나타낸 바와 같은 중량비로 혼합하여 녹색 형광체를 제조하였다.
상기 녹색 형광체에 대하여 접촉식 휘도계(CA-100, 미놀타사 제품)을 이용하여 색온도, 색좌표, 및 색재현 범위를 측정하였고, 그 결과 역시 하기 표 1에 나타내었다.
[표 1]
제조예 혼합비(중량비) 색온도 (K) 색좌표 색재현 범위(%)
ZnS:Cu,Al (Sr1 -x Cax)Ga2S4:Eu x y
1 0 100 9,800 0.273 0.710 90
2 20 80 11,565 0.284 0.679 84
3 40 60 11,960 0.294 0.658 80
4 45 55 11,800 0.295 0.654 79
5 50 50 12,120 0.295 0.650 79
6 55 45 11,940 0.296 0.646 78
7 60 40 12,350 0.297 0.645 78
8 80 20 12,910 0.299 0.629 75
9 100 0 13,500 0.305 0.616 72
상기 표 1을 참조하면, 기존 CCFL 색재현(72% 정도로 알려짐) 이상의 색재현 특성을 구현하기 위해서는 ZnS:Cu,Al 형광체에 (Sr1 -x Cax)Ga2S4:Eu(0≤x<0.2)를 20 중량부 이상을 혼합하여야 함을 알 수 있다. 보다 바람직한 것은 50 중량부 이상 의 (Sr1 -x Cax)Ga2S4:Eu(0≤x<0.2)형광체를 혼합한 녹색 형광체를 사용하면 80%의 색재현 범위와 높은 휘도를 갖는 백색 형광체를 얻을 수 있음을 알 수 있다.
( 실시예 1)
ZnS:(Ag,Al) 청색 형광체 43.8 중량부, ZnS:(Cu,Al)와 (Sr0 .9 Ca0 .1)Ga2S4:Eu를 20:80 중량비로 혼합한 녹색 형광체 29.3 중량부, Y2O3:Eu 적색 형광체 26.9 중량부를 혼합하여, 백색 형광체를 제조하였다.
기판 위에 사각 모양의 전극층을 형성하고, 그 위에 일정 비율로 혼합된 백색 형광체를 전면 도포하여 백색 형광층을 형성하였다.
다음으로, 상기 백색 형광층이 형성된 기판 전면에 Al을 화학 기상 증착하여 금속 반사막을 형성하였다. 이어서 상기 백색 형광층, 및 금속 반사막이 형성된 기판을 480 ℃에서 0.5내지 1 시간 동안 소성하여 발광 유닛을 제조하였다.
( 실시예 2)
ZnS:(Ag,Al) 청색 형광체 45.4 중량부, ZnS:(Cu,Al)와 (Sr0 .9 Ca0 .1)Ga2S4:Eu를 20:80 중량비로 혼합한 녹색 형광체 28.5 중량부, Y2O3:Eu 적색 형광체 26.2 중량부를 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 발광 유닛을 제조하였다.
( 실시예 3)
ZnS:(Ag,Al) 청색 형광체 46.9 중량부, ZnS:(Cu,Al)와 (Sr0 .9 Ca0 .1)Ga2S4:Eu를 20:80 중량비로 혼합한 녹색 형광체 27.8 중량부, Y2O3:Eu 적색 형광체 25.3 중량부를 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 발광 유닛을 제조하였다.
( 실시예 4)
ZnS:(Ag,Al) 청색 형광체 48.5 중량부, ZnS:(Cu,Al)와 (Sr0 .9 Ca0 .1)Ga2S4:Eu를 20:80 중량비로 혼합한 녹색 형광체 26.9 중량부, Y2O3:Eu 적색 형광체 26.2 중량부를 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 발광 유닛을 제조하였다.
( 측정예 1: 제조된 발광 유닛의 발광 특성)
상기 실시예 1 내지 4에서 제조된 발광 유닛에 대하여 접촉식 휘도계(CA-100, 미놀타사 제품)을 이용하여 색온도, 휘도, 및 색좌표을 측정하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
[표 2]
실시예 색온도(K) 휘도(cd/m2) 색좌표
x y
1 10,306 6,707 0.2555 0.3362
2 10,945 6,040 0.2550 0.3182
3 11,752 6,630 0.2524 0.3102
4 12,328 6,259 0.2520 0.3030
상기 표 2를 참조하면, 실시예 1 내지 4에서 제조된 발광 유닛은 색온도가 10,000 내지 13,000K인 것을 알 수 있고, 휘도도 우수하며, 백색광을 방출함을 알 수 있다.
( 실시예 5)
실시예 1에서 녹색 형광체로 SrGa2S4:Eu와 ZnS:(Cu,Al)을 80:20 중량비로 혼합한 것을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 발광 유닛을 제조하였다.
( 비교예 1)
녹색 형광체로 SrGa2S4:Eu를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 발광 유닛을 제조하였다.
( 비교예 2)
녹색 형광체로 ZnS:(Cu,Al)를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 발광 유닛을 제조하였다.
( 측정예 2: 제조된 발광 유닛의 발광 특성)
상기 실시예 5, 비교예 1, 및 비교예 2에서 제조된 발광 유닛에 대하여 접촉식 휘도계(CA-100, 미놀타사 제품)을 이용하여 백색 색온도가 약 11,000K인 경우의 발광 스펙트럼과 색재현 범위를 측정하였고, 발광 스펙트럼 측정 결과를 도 4에 나타내었다.
녹색 형광체로 ZnS:(Cu,Al)만을 사용하는 비교예 1의 색재현 범위 72%(National Television System Committee(NTSC) 대비), 및 녹색 형광체로 SrGa2S4:Eu만을 사용하는 비교예 2의 색재현 범위 90%에 대비하여 녹색 형광체로 SrGa2S4:Eu: ZnS:Cu,Al = 80:20 중량비로 혼합된 녹색 형광체를 사용하는 실시예 5의 경우 84%를 얻었다.
그러나, 상기 녹색 형광체로 SrGa2S4:Eu만을 사용하는 경우는 표 1에서 검토한 바와 같이 색온도가 좋지 않다.
본 발명의 단순한 변형 또는 변경은 모두 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치의 단면도.
도 2는 도 1에 도시한 발광 장치의 부분 분해 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 분해 사시도.
도 4는 실시예 5, 비교예 1, 및 비교예 2에서 제조된 발광 유닛에 대하여 백색 색온도가 약 11,000K인 경우의 발광 스펙트럼을 나타내는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 발광 장치 12: 제1 기판
14: 제2 기판 18: 전자 방출 유닛
20: 발광 유닛 28: 전자 방출부
22: 캐소드 전극 26: 게이트 전극
28: 애노드 전극 30: 형광층
32: 흑색층 34: 금속 반사막

Claims (19)

  1. ZnS:(Ag,Cl), ZnS:(Ag,Al), ZnS:(Ag,Al,Cl), 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 화합물을 포함하는 청색 형광체를 40 내지 50중량부로 포함하고,
    ZnS:(Cu,Al), ZnS:(Cu,Au,Al), 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 화합물과 (Sr1 -x Cax)Ga2S4:Eu(0≤x<0.2)를 포함하는 녹색 형광체를 23 내지 36중량부로 포함하고,
    Y2O3:Eu, Y2O3:(Eu,Tb), Y2O2S:Eu, Y2O2S:(Eu,Tb), 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 화합물을 포함하는 적색 형광체를 20 내지 30중량부로 포함하는 백색 형광체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 백색 형광체는 전자선 여기원에 의하여 여기되는 경우, 색온도가 10,000 내지 13,000K의 범위에 있는 것인 백색 형광체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 청색 형광체는 40 내지 45중량부, 상기 녹색 형광체는 28 내지 33중량부, 상기 적색 형광체는 26 내지 28중량부로 혼합된 것인 백색 형광체.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 백색 형광체는 전자선 여기원에 의하여 여기 되는 경우, 색온도가 10,000 내지 11,500K의 범위에 있는 것인 백색 형광체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 청색 형광체는 46 내지 50중량부, 상기 녹색 형광체는 25 내지 28중량부, 상기 적색 형광체는 25 내지 27중량부로 혼합된 것인 백색 형광체.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 백색 형광체는 전자선 여기원에 의하여 여기되는 경우, 색온도가 11,000 내지 13,000K의 범위에 있는 것인 백색 형광체.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 녹색 형광체는 상기 ZnS:(Cu,Al), ZnS:(Cu,Au,Al), 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 화합물을 20 내지 50 중량부로 포함하고, 상기 (Sr1 -x Cax)Ga2S4:Eu(0≤x<0.2)는 50 내지 80 중량부로 포함하는 것인 백색 형광체.
  8. 서로 대향 배치되는 제1 기판, 및 제2 기판; 상기 제1 기판의 일면에 제공되는 전자 방출 유닛; 및 상기 제2 기판의 일면에 제공되는 발광 유닛을 포함하며,
    상기 발광 유닛은 상기 제2 기판의 일면에 서로간 거리를 두고 위치하는 복수의 형광층들을 포함하며,
    상기 형광층들은 ZnS:(Ag,Cl), ZnS:(Ag,Al), ZnS:(Ag,Al,Cl), 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 화합물을 포함하는 청색 형광체를 40 내지 50중량부로 포함하고, ZnS:(Cu,Al), ZnS:(Cu,Au,Al), 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 화합물과 (Sr1 -x Cax)Ga2S4:Eu(0≤x<0.2)를 포함하는 녹색 형광체를 23 내지 36중량부로 포함하고, Y2O3:Eu, Y2O3:(Eu,Tb), Y2O2S:Eu, Y2O2S:(Eu,Tb), 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 화합물을 포함하는 적색 형광체를 20 내지 30중량부로 포함하는 백색 형광체를 포함하는 것인 발광 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 발광 장치는 색온도가 10,000 내지 13,000K의 범위에 있는 것인 발광 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 청색 형광체는 40 내지 45 중량부, 상기 녹색 형광체는 28 내지 33 중량부, 상기 적색 형광체는 26 내지 28 중량부로 혼합된 것인 발광 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 발광 장치는 색온도가 10,000 내지 11,500K의 범위에 있는 것인 발광 장치.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 청색 형광체는 46 내지 50 중량부, 상기 녹색 형광체는 25 내지 28 중량부, 상기 적색 형광체는 25 내지 27 중량부로 혼합된 것인 발광 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 발광 장치는 색온도가 11,000 내지 13,000K의 범위에 있는 것인 발광 장치.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 녹색 형광체는 상기 ZnS:(Cu,Al), ZnS:(Cu,Au,Al), 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 화합물을 20 내지 50 중량부로 포함하고, 상기 (Sr1 -x Cax)Ga2S4:Eu(0≤x<0.2)는 50 내지 80 중량부로 포함하는 것인 발광 장치.
  15. 제8항에 있어서,
    상기 발광 유닛은 상기 형광층들의 위에 위치하는 금속 반사막을 포함하며, 상기 금속 반사막이 애노드 전극인 것인 발광 장치.
  16. 제8항에 있어서,
    상기 발광 유닛은,
    상기 제2 기판의 일면에 서로간 거리를 두고 위치하는 복수의 형광층들;
    상기 제2 기판과 형광층들 사이에 위치하며, 투명 도전막으로 이루어지는 애노드 전극; 및
    상기 형광층들의 위에 위치하는 금속 반사막을 포함하는 것인 발광 장치.
  17. 제8항에 있어서,
    상기 전자 방출 유닛이,
    상기 제1 기판 위에 제1 기판의 일 방향을 따라 형성되는 제1 전극들과;
    절연층을 사이에 두고 상기 제1 전극들과 교차하는 방향을 따라 형성되는 제2 전극들; 및
    상기 제1 전극들에 전기적으로 연결되는 전자 방출부들
    을 포함하는 것인 발광 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 전자 방출부가 탄소계 물질, 나노 사이즈 물질, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 포함하는 것인 발광 장치.
  19. 제8항 내지 제18항 중 어느 한 항에 따른 발광 장치; 및
    상기 발광 장치의 전방에 위치하여 발광 장치로부터 방출된 빛을 제공받아 화상을 표시하는 액정 패널 조립체
    를 포함하는 액정 표시 장치.
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