KR19980060831A - 음극선관용 형광체 조성물, 이를 이용한 음극선관용 형광체의 제조방법 및 그 방법에 따라 제조된 음극선관용 형광체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 음극선관용 형광체 조성물, 이를 이용한 음극선관용 형광체의 제조방법 및 그 방법에 따라 제조된 음극선관용 형광체를 제공한다. 상기 형광체 조성물은 형광체, 결합제, 용매 및 전도성 입자를 포함하고 있다. 본 발명에 따른 형광체는 입사전자와 기입사전자의 정전기적 반발력이 최소화되고 전자수용능력이 개선됨으로써 형광체의 발광효율이 향상된다. 이러한 형광체로 이루어진 형광막을 음극선관에 채용하면, 화면의 휘도가 향상된다.

Description

음극선관용 형광체 조성물, 이를 이용한 음극선관용 형광체의 제조방법 및 그 방법에 따라 제조된 음극선관용 형광체

본 발명은 음극선관용 형광체 조성물, 이를 이용한 음극선관용 형광체의 제조방법 및 그 방법에 따라 제조된 음극선관용 형광체에 관한 것으로서, 상세하기로는 그 외표면에 전도성 입자를 코팅하여 부도체인 형광체의 전자수용능력을 개선하여 이미 입사된 전자를 빠르게 빠져나가도록 함으로써 형광체의 발광효율을 개선할 수 있는 음극선관용 형광체 형성용, 이를 이용한 음극선관용 형광체의 제조방법 및 그 방법에 따라 제조된 음극선관용 형광체를 제공하는 것이다.

어떠한 물질이라도 이를 충분히 높은 온도로 가열하면 이른바 온도 방사에 의하여 가시광선을 낼 수 있게 된다. 일상생활에서 볼 수 있는 광원 또는 발광체의 대부분은 고온물질이다. 그러나 네온싸인 및 형광방전등과 같이 광원의 온도가 상온 부근에 있는 데도 불구하고 높은 효율로 발광하고 있는 것도 있다.

이와 같이 온도방사 이외의 원인으로 일어나는 발광 현상을 형광이라고 부른다. 형광현상을 일으키기 위해서는 어떠한 형태이든지 물질에다 에너지를 공급할 필요가 있는 데, 이러한 것을 자극이라고 한다.

결정성 물질의 발광에는 자극하는 동안만 발광하는 것과 자극후에도 약간 지속하여 시간이 경과됨에 따라 발광이 없어지지 않는 것이 있는데, 이러한 특성을 갖는 물질을 총괄하여 일반적으로 형광체라고 한다.

상술한 바와 같은 형광체는 형광램프, 형광수은 램프, 복사용 램프 등과 같은 광원용, 음극선관, 전계발광소자, 전자현미경 등과 같은 표시용, X선 증감지, 신틸레이타(scintillater) 등과 같은 검지용 등에 사용된다.

이하, 상술한 형광체를 이용한 음극선관에 대하여 살펴보기로 한다.

통상적으로 음극선관은 도 1에 도시된 바와 같이 투명창으로서 화면의 재생시에 영상을 재생하는 스크린면 (12a)을 가진 패널 (12), 상기 스크린면의 내면에 형성된 소정 패턴의 형광막 (13), 패널 (12)의 내부에 설치되는 섀도우마스크 프레임 조립체 (5) 및 상기 패널 (12)과 봉착되어 음극선관의 외용기를 형성하며 네크부에 편향요오크 (17)를 구비한다.

이와 같이 구성된 음극선관은 전자총 (14)으로부터 방출된 전자빔이 편향요오크 (17)에 의해 주사위치에 따라 선택적으로 편향되어 형광막 (13)의 각 형광점에 랜딩됨으로써 화상을 형성하게 된다.

도 2를 참조하여, 상기와 같이 구성된 음극선관의 스크린면 구성에 대해 살펴보면 다음과 같다.

칼라 음극선관의 패널 (21) 내면에는 와광의 흡수를 위하여 일정간격으로 형성된 블랙 매트릭스 (22), 이 블랙 매트릭스 (22) 사이로 전자빔과의 충돌에 의해 각색광을 발하게 하는 형광막 (23), 전자빔과의 충돌에 의해 형광체가 발하는 광중에서 패널의 내부로 향하는 빛을 패널의 외부, 즉 화상이 표시하는 쪽으로 반사시켜 주기 위하여 상기 형광막 (23)과 소정간격으로 이격되게 형성된 알루미늄 증착막 (24)이 있다.

상기 각 요소중에서 블랙 매트릭스는 리소그래피공정을 이용하여 형성된다. 이를 위해서는 먼저, 감광제, 광경화성 고분자, 순수 등을 포함하는 포토레지스트 조성물을 음극선관의 패널 내면에 도포한 다음, 건조한다. 그리고 나서 노광 및 현상을 실시하면, 후에 형광체 패턴이 형성될 노광부에 수지 패턴이 형성된다. 이러한 수지 패턴이 형성된 면의 상부에 흑연액을 도포하고 황산과 같은 식각액을 이용하여 포토레지스트 패턴 및 그 상부에 형성된 흑연을 식각, 제거함으로써 블랙 매트릭스 패턴이 완성된다.

형성된 블랙 매트릭스 패턴 상부에 섀도우 마스크를 사용하여 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 각각 형광체 패턴을 차례로 형성시키는 것에 의하여 형광막이 완성된다.

칼라 음극선관의 형광체 성분으로는 적색(R) 발광 형광체로서 유로퓸 부활 산황화이트륨 형광체(Y₂O₂S:Eu), 녹색(G) 발광 형광체로서 구리, 금 부활, 알루미늄 공부활 황화아연 형광체(ZnS:Cu,Au,Al) 또는 구리 부활, 알루미늄 공부활 황화아연 형광체(ZnS:Cu,Al), 청색(B) 발광 형광체로서 은 부활, 염소 공부활 황화아연 형광체(ZnS:Ag,Cl) 등이 일반적으로 널리 사용되어 있다.

음극선관용 형광체는 상기에서 알 수 있는 바와 같이 부도체이다. 이러한 형광체를 포함하는 조성물로 이루어진 형광막에 전자빔을 조사하면 다음과 같은 현상을 관찰할 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이 형광체 (31) 표면에 잔존하고 있는 기입사된 전자와 새로 입사되는 전자 (32) 간의 정전기적 반발이 생긴다. 따라서 전자빔이 형광막의 각 형광점에 제대로 랜딩되지 못하고, 공급된 에너지의 일부만이 형광체 발광에 관여하고 대부분의 에너지는 형광체의 대전(charge up)에 의해 손실된다. 또한 전술한 바와 같이 형광막을 형성하기 전에 흑연으로 블랙 매트릭스를 형성시키는데, 이 때 흑연은 전도성을 가지고 있기 때문에 공급된 전자빔의 에너지를 분산시켜 정전기적 반발을 약화시키거나 흑연과 접촉하지 않는 형광막 도트의 중앙부는 그 효과가 매우 낮다. 이와 같은 이유로 결국 음극선관 화면의 휘도가 전체적으로 저하되는 문제점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기 문제점을 해결하여 형광체의 전자수용능력을 개선하여 기입사된 전자와 입사전자간의 반사 효과를 최소화함으로써 형광체의 발광효율이 향상된 음극선관용 형광체를 형성할 수 있는 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 조성물을 이용한 형광체의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 방법에 따라 형성된 형광체를 제공하는 것이다.

도 1은 통상적인 음극선관의 단면도이고,

도 2는 통상적인 음극선관의 스크린면에 대한 구성을 나타낸 도면이고,

도 3은 형광체 표면에 잔존하는 기입사전자가 입사전자에 대하여 미치는 영향을 보여주는 도면이고,

도 4는 전도성 입자가 코팅된 형광체에 있어서, 형광체 표면의 기입사전자가 입사전자에 대하여 미치는 영향을 보여주는 도면이다.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

11. 음극선관12. 패널

12a. 스크린면 13. 형광막

14. 전자총15. 섀도우마스크 프레임 조립체

16. 펀넬16a. 펀넬 콘부

17. 편향 요오크

21. 패널22. 블랙 매트릭스

31, 41... 형광체42. 전도성 입자 코팅층

32, 43... 입사전자

본 발명의 첫번째 과제는 형광체, 결합제, 용매 및 전도성 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 음극선관용 형광체 조성물을 제공함으로써 이루어진다.

본 발명의 두번째 과제는 용매 및 제1결합제를 혼합한 다음, 형광체를 부가하여 제1조성물을 제조하는 단계; 용매 및 제2결합제를 혼합한 다음, 전도성 입자를 부가하여 제2조성물을 제조하는 단계; 및 상기 제1조성물과 제2조성물을 혼합하고 충분히 교반한 다음, 생긴 침전물을 여과 및 건조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 음극선관용 형광체의 제조방법에 의하여 이루어진다.

본 발명의 세번째 과제는 상기 방법에 따라 제조됨으로써 발광효율이 개선된 음극선관용 형광체에 의하여 이루어진다.

본 발명은 형광체의 외표면을 전도성 입자로 코팅함으로써 전자빔이 형광체 표면에서 반사되는 것을 제어함으로써 형광체의 수전능력을 개선하고자 하는 것이다.

본 발명에서 사용하는 전도성 입자로는 산화주석(SnO₂), 산화인듐(In₂O₃), 산화카드뮴(CdO) 및 산화티탄(TiO₂)중에서 선택된 물질을 사용한다. 그리고 이러한 전도성 입자의 함량은 형광체를 기준으로 하여 0.01 내지 5중량%가 바람직하다. 이 때 전도성 입자의 함량이 5중량%를 초과하면, 전자차폐로 인하여 입사전자가 형광체가 제대로 도달되지 못하여 바람직하지 못하며, 전도성 입자의 함량이 0.01중량% 미만이면 형광체의 전자수용능력이 개선되는 효과가 미비하여 바람직하지 못하다.

상기 결합제로는 아라비아 고무, 젤라틴 등을 사용하며, 그 함량은 형광체를 기준으로 하여 0.01 내지 5중량%이다. 이 때 결합제의 함량이 5중량%를 초과하면 형광체 자체의 응집이 심하여 분산성이 불량해지고, 결합제의 함량이 0.01중량% 미만이면 전도성 입자가 형광체에 충분히 결합되지 못하여 바람직하지 못하다.

이하, 본 발명에 따른 형광체 조성물을 이용하여 형광체를 제조하는 방법과 도 4를 참조하여 상기 방법에 따라 제조된 형광체에 대하여 설명하기로 한다.

먼저, 용매 및 제1결합제를 혼합한 다음, 형광체를 부가하여 제1조성물을 제조한다. 그리고 나서 용매 및 제2결합제를 혼합한 다음, 전도성 입자를 부가하여 제2조성물을 제조한다.

상기 제1조성물과 제2조성물을 혼합하여 충분히 교반하여 생긴 침전물을 여과 및 건조한다.

상기 방법에 따르면, 외표면에 전도성 입자 코팅층 (42)이 형성된 형광체 (42)를 얻을 수 있다. 이러한 형광체 (41)에 전자빔을 조사하면 입사전자 (43)와 기입자전자간의 반반력이 최소화된다.

이하, 본 발명을 실시예를 들어 설명하기로 하되, 본 발명이 하기 실시예로만 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

순수 200㎖에 젤라틴 0.1g을 부가하여 약 40℃에서 약 120분동안 교반하였다. 여기에 형광체 (ZnS: Cu, Au, Al) 100g을 부가하여 제1조성물을 제조하였다.

순수 100㎖에 아라비아 고무 0.1g을 부가하여 약 40℃에서 약 120분동안 교반하였다. 여기에 산화주석 SnO₂0.3g을 부가하여 제2조성물을 제조하였다.

상기 제1조성물과 제2조성물을 혼합하여 교반한 다음, 생긴 침전물을 여과하였다.

얻어진 여과물을 100℃로 조절된 오븐에서 건조하여 산화주석이 코팅된 형광체를 제조하였다.

실시예 2

산화주석 대신 산화인듐을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하였다.

실시예 3

산화주석 0.2g대신 산화인듐을 1g을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하였다.

실시예 4

상기 실시예 1에 따라 제조된 산화주석 코팅 형광체 100g, 폴리비닐알콜 6% 수용액 200g, 중크롬산 암모늄 1.0g, 순수 400g, 형광체 100g 및 산화주석 8g의 혼합물에 통상적인 계면활성제 및 접착력 보강제를 부가하여 형광체 조성물을 준비하였다.

음극선관 패널의 블랙 매트릭스 패턴 상부에 상기 형광체 조성물을 도포 및 건조하고 초고압수은등으로부터의 빛을 섀도우 마스크를 통하여 각색 도트가 형성될 영역에 조사하였다. 섀도우 마스크를 제거한 다음, 물로 현상하여 형광막을 완성하였다.

비교예 1

순수 200㎖에 젤라틴 0.1g을 부가하여 약 40℃에서 약 120분동안 교반하였다. 여기에 형광체 100g을 부가하였다.

상기 결과물이 균일하게 혼합되도록 충분히 교반한 다음, 생긴 침전물을 여과하였다.

얻어진 여과물을 100℃로 조절된 오븐에서 건조하였다.

비교예 2

산화주석을 10g을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하였다.

비교예 3

산화주석을 0.001g을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하였다.

비교예 4

비교예 1에 따라 제조된 형광체를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 4와 동일한 방법에 따라 실시하였다.

상기 실시예 1-3 및 비교예 1-3에 따라 제조된 형광체의 발광효율을 측정하였고, 그 결과를 비교분석하였다.

그 결과, 실시예 1-3에 따라 제조된 형광체의 발광효율은 약 85%이었고, 비교예 1-3에 따라 제조된 형광체의 발광효율이 약 70%이었다. 이러한 결과로부터 알 수 있듯이 형광체 외표면에 전도성 입자를 코팅하면 그 형광체의 발광효율이 개선된다.

상기 실시에 4 및 비교에 4에 따라 형성된 형광막을 채용한 음극선관에 있어서, 전자빔이 형광막에 미스랜딩되는 정도와 음극선관의 화면의 휘도를 각각 측정하였다.

그 결과, 실시예 4의 경우가 비교예 4의 경우보다 전자빔이 형광막에 미스랜딩되는 정도가 감소되었으며, 화면의 휘도가 향상됨을 알 수 있었다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 형광체는 입사전자와 기입사전자의 정전기적 반발력이 최소화되고 전자수용능력이 개선됨으로써 형광체의 발광효율이 향상된다. 이러한 형광체로 이루어진 형광막을 음극선관에 채용하면, 화면의 휘도가 향상된다.

Claims (11)

1. 형광체, 결합제, 용매 및 전도성 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 음극선관용 형광체 조성물.
2. 제1항에 있어서, 상기 전도성 입자가 산화주석(SnO₂), 산화인듐(In₂O₃), 산화카드뮴(CdO) 및 산화티탄(TiO₂)로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 음극선관용 형광체 조성물.
3. 제1항에 있어서, 상기 전도성 입자가 형광체를 기준으로 하여 0.01 내지 5중량%인 것을 특징으로 하는 음극선관용 형광체 조성물.
4. 제1항에 있어서, 상기 결합제가 젤라틴 및 아라비아고무로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 음극선관용 형광체 조성물.
5. 제1항에 있어서, 상기 결합제의 함량이 형광체를 기준으로 하여 0.01 내지 5중량%인 것을 특징으로 하는 음극선관용 형광체 조성물.
6. 용매 및 제1결합제를 혼합한 다음, 형광체를 부가하여 제1조성물을 제조하는 단계;

   용매 및 제2결합제를 혼합한 다음, 전도성 입자를 부가하여 제2조성물을 제조하는 단계; 및

   상기 제1조성물과 제2조성물을 혼합하고 충분히 교반한 다음, 생긴 침전물을 여과 및 건조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 음극선관용 형광체의 제조방법.
7. 제6항에 있어서, 상기 전도성 입자가 산화주석(SnO₂), 산화인듐(In₂O₃), 산화카드뮴(CdO) 및 산화티탄(TiO₂)로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 음극선관용 형광체의 제조방법.
8. 제6항에 있어서, 상기 전도성 입자가 형광체를 기준으로 하여 0.01 내지 5중량%인 것을 특징으로 하는 음극선관용 형광체의 제조방법.
9. 제6항에 있어서, 상기 결합제가 젤라틴 및 아라비아고무로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 음극선관용 형광체의 제조방법.
10. 제6항에 있어서, 상기 결합제의 함량이 형광체를 기준으로 하여 0.01 내지 5중량%인 것을 특징으로 하는 음극선관용 형광체의 제조방법.
11. 제6항 내지 제10항중 어느 한 항에 따라 제조된 것을 특징으로 하는 음극선