KR20000035222A - 산화물을 함유하는 발광 물질 조성물을 가지는 발광 스크린 - Google Patents
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Abstract
MgO를 포함하는 코팅을 갖는 발광 물질(luminescent material)을 포함하는 발광 물질 조성물로 된 발광 스크린(luminescent screen), 특히 플라스마 표시 스크린(plasma display screen)은, 상기 플라스마의 이그니션(ignition) 전압이 고 2차 전자 방출(high secondary electron emission)에 의해 감소되어, 저 비용의 구동 전기제품이 발광 스크린에 사용될 수 있는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 코팅된 발광 물질을 포함하는 발광 물질 조성물을 가지는 발광 스크린(luminescent screen), 특히 플라스마 표시 스크린(plasma display screen)에 관한 것이다.
플라스마 표시 스크린은 일반적으로 전극 배열(electrode)이 갖추어진 2개의 평행한 유리 기판(glass substrate)으로 구성된다: 수평 주사 및 앞 플레이트(plate)상의 전극과 뒷플레이트(backplate)상의 수직 데이터 전극을 지탱한다. 주어진 횡렬 또는 종렬 전극에서의 전기 전압이 밀폐 기체의 화소-정밀-방전(pixel-precise-discharge)을 보장해서, 플라스마가 형성된다. 방전은 플레이트 사이에 위치하며, 이것은 단일 화소에 대해 결정적이고, 립 구조(rib structure)에 의해 서로 분리된다. 발광 물질 화소는 립(rib)에 의해 구성된 셀(cell)에 위치한다.
플라스마는 발광 물질이 전극의 격자 네트워크(grid network)의 정확히 바람직한 자리에서 빨간색, 녹색 또는 파란색 빛을 방출하도록 하는 자외선 광자(ultraviolet photons)를 방출한다.
빛 방출 방전(light-emissive discharge)은 유전 장벽 방전(dielectric barrier discharge)이며, 몇 10-9초 동안만 지속된다. 일시적인 제한을 위해서, 양쪽 전극 배열에 가해진 얇은 유전 코팅이 적절하다. 이들은 음극(cathode)에서 생성된 기체 이온 및 양극(anode)에서 생성된 전자를 멈춘다.
종래의 플라스마 표시 스크린은 약 360V의 직류 전압에서 작동한다. 상기 전극은 직접 상기 플라스마를 구동하고 신호는 매우 단순한 형태를 갖지만, 이러한 표시는 상기 전극 및 발광 물질이 항상 이온 충격(ion bombardment)을 받기 때문에, 매우 긴 수명을 갖지는 않는다. 교류 전압 작동의 경우에 있어서, 상기 전극에는 방전 경로를 따라 연속해서 배열된 커패시터(capacitor)로 작동하는 마그네슘 산화물의 비전도성 코팅이 제공된다. 이와 같이 보호되기 때문에, 전극 및 발광 물질은 보다 긴 수명을 갖는다. 구동 전압(drive voltage)의 신호 웨이브 형태(signal waveform)는 이 경우에는 더 복잡하다. 그러나 상기 커패시터에서 일단 형성된 전압은 다음 이그니션(ignition)에서 구동 전압에 인가될 수 있어서, 상당히 더 낮은 작동 전압으로 충분하며, 이것은 드라이버(drivers)의 비용에 양호한 효과를 갖는다. 만일 이그니션 전압이 더 감소될 수 있으면, 구동 전기제품(drive electronics)은 상당히 덜 비쌀 것이다.
가시자외선(VUV) 스펙트럼 영역에서 방출되는 제논(Xe2) 엑시머(excimer) 방사에 의해 여기될 수 있는 발광 효과를 위한 형광 물질이 미국 특허 5,714,835로부터 공지되는데, 이 물질은 호스트 격자 및, 하나 이상의 활성제를 포함하고 광학 스펙트럼의 가시 영역에서 발광하는 하나 이상의 도핑(doping)을 포함하며, Xe2엑시머 방사에 의한 유효한 여기(excitation)를 위해서, 상기 형광 물질은 0 ≤ x ≤ 0.99, 0 ≤ y ≤ 0.99, 0.01 ≤ z ≤ 0.2 및 x + y + z = 1인 일반식 (YX,Gdy,Euz)Bo3에 의해 정의되는 혼합된 보레이트(borate)의 빨간색 형광 물질 R, 0.35 ≤ x ≤ 0.95, 0 ≤ y ≤ 0.5, 0 ≤ w ≤ 0.2, 0.05 ≤ z ≤ 0.5 및 w + x + y + z = 1인 일반식 (LnWCeYScWTbZ)PO4에 의해 정의되는 혼합된 포스페이트(phosphate)의 녹색 형광 물질 G, 여기서 Ln은 원소 La, Y 또는 Gd중의 하나이거나 이들 원소의 혼합물 중의 하나이며, 0.6 ≤ x ≤ 0.97, 0.03 ≤ y ≤ 0.4 및 x + y + z = 1인 일반식 (BaxEuy)MgAl20O17에 의해 정의되는 혼합된 알루미네이트(aluminate)의 파란색 형광 물질 B를 포함하는데, 상기 혼합물에서 각 구성 중량부는 0.21 R ＜ 0.5, 0.4 ＜ G ＜ 0.7, 0.05 ＜ B ＜ 0.15 및 R + G + B = 1이고, MgF2를 포함해서 상기 형광 물질에 대해 보호 코팅을 갖는다.
본 발명의 목적은, 특히 낮은 작동 전압, 긴 수명 및 더 높은 효율을 가지는 발광 물질 조성물을 갖는 발광 스크린을 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 상기 목적은 하나 이상 코팅된 발광 물질을 포함하는 발광 물질 조성물을 갖는 발광 스크린에 의해 해결되는데, 상기 코팅은 마그네슘 산화물 MgO를 포함한다.
본 발명은 플라스마 방전이 발광 물질에 의존한다는 인식에 기초한다. 발광 물질에 마그네슘 산화물 함유 코팅이 제공된 발광 물질 조성물은 높은 2차 전자 방출에 의해 플라스마의 이그니션 전압을 감소시킴으로써, 상기 발광 스크린에 대해 비용이 덜 드는 구동 전기제품의 사용을 허용한다.
놀랍게도, 마그네슘 산화물 MgO을 포함하는 코팅은 또한 자외선 여기 상태에서 시간에 대한 자외선 발광 물질의 효율감소를 감소시키는 안정화 보호 코팅의 효과도 갖는 것이 발견되었다. 게다가, 본 발명에 따른 상기 코팅은 자외선 여기 상태에서 색 점의 이동을 억제한다. 결과적으로, 이러한 발광 스크린은 오랜 시간동안 대조적으로 밝고 진하게 남아있다. 상기 마그네슘 산화물은 상기 발광 물질 입자에 대해 견고한 수-불용성 코팅을 구성하고, 자외선 발광 물질과 반응하지 않으며, 방사에 의해 분해되지 않는다.
마그네슘 산화물 이 자체는 무색이기 때문에, 상기 발광 물질의 색차(chrominance)에 영향을 미치지 않는다. 상기 마그네슘 산화물 함유 코팅제는 친수성(hydrophilic)이어서, 코팅된 입자는 쉽게 분산될 수 있다.
Mg(OH)2(kL= 1.2×10-11)의 상대적으로 낮은 용해도 곱 및 MgO의 낮은 가수분해 경향은 수용액에 민감하지 않은 상기 발광 물질 조성물의 안정화의 원인이 된다. 환경적 원인에 대해, 물 기초 발광 물질 현탁액의 증가 수가 표시 스크린 및 램프의 제조에서 사용되고 있기 때문에, 이것은 대단히 중요하다.
본 발명의 범위 내에서 상기 코팅제는 마그네슘 산화물 MgO로 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 발광 물질이 진공 자외선 발광 물질인 것이 바람직하다.
본 발명은 또한 pH 7인 용액의 발광 물질 현탁액으로부터 마그네슘 산화물 MgO가 포함되고, pH 값을 9.5로 증가시켜서 마그네슘 산화물 MgO의 침전에 의해 Mg(NO3)2가 포함되는, 하나 이상 코팅된 발광 물질을 포함하는 발광 물질 조성물을 제조하는 방법에 관한 것이다.
비결정질 MgO는 220 nm 미만의 파장에서 이미 흡수를 시작하고, 그러므로 제논 플라스마(더 높은 제논 부분압력에서 주로 172nm) 자체에 의해 방출되는 빛을 흡수하며, 코팅된 발광 물질의 빛 출력에 대한 상기 코팅의 두께는 결정적이다. Mg(OH)2의 균질한 침전의 새로운 방법 및 Mg(OH)2의 MgO로의 완전한 탈수반응에 대한 결과로서 일어나는 하소(calcination) 단계 때문에, 이후에 설명되는 바와 같이 5 내지 20nm 두께의 고밀도의 매우 얇은 코팅이 얻어진다.
본 발명이 이후 실시예에 따라 참고적으로 설명될 것이다.
본 발명에 따라 안정화 마그네슘 산화물 함유 코팅이 제공된 상기 발광 물질은 어떤 제한도 받지 않는다. 예를 들어, 다음의 발광 물질이 사용될 수 있다:
LaPO4:Ce, BaSi2O5:Pb, (Sr,Zn)2MgSi2O7:Pb, Y2SiO5:Ce, BaMgAl10O17:Eu, BaMgAl14O23:Eu, BaMgAl10O17:Eu, Mn, Zn2SiO4:Mn, ZnGa2O4:Mn, BaAl12O19:Mn, LaPO4:Ce, Tb, (Ce,Tb)MgAl11O19, (Ce,Gd,Tb)MgB5O10, Y3(Al,Ga)5O12:Ce, Y2O3:Eu, (Y,Gd)2O3:Eu, Ba(Gd,Y)B9O16:Eu, (Me1,Me2)BO3:Eu, 여기서 Me1,Me2 = Y, Lu, Gd, In, La, Sc, Bi, Mg4GeO5.5F:Mn이다. BaMgAl10O17:Eu(BAM)은 파란색 발광 물질로 바람직하며, (Sr,Zn)2MgSi2O7:Pb(SMS)는 녹색 발광 물질로 바람직하고, Y2O3:Eu(YOX)는 빨간색 발광 물질로 바람직하다.
상기 발광 물질의 입자는 마그네슘 산화물 MgO를 포함하는 얇고 고른 코팅제로 코팅된다. 상기 코팅 두께는 일반적으로 5 내지 20nm이고, 이렇게 얇기 때문에 상기 코팅의 자외선 흡수는 무시될 수 있다.
상기 코팅제는 예를 들어, 상기 발광 물질 입자에 대한 화학적 공격의 가능성을 제한하기 위해서 라텍스(latex), 메틸 셀룰로스(methyl cellulose), 알루미늄 포스페이트(aluminum phosphate) 또는 SiO2와 같은 유기 및 무기 결합제(binders)를 또한 포함할 수 있다.
마그네슘 산화물 함유 코팅 외에도 부가적으로, 상기 발광 물질 조성물은 또한 예를 들어, 상기 발광 물질의 색차(chrominance) 값에 영향을 미치는 착색제(pigments)를 갖는 또 다른 코팅을 포함할 수 있다.
상기 코팅을 위한 기본 화합물로서, 수용성 마그네슘 염, 특히 수용성 나이트레이트(nitratte), 아세테이트(acetate) 또는 퍼클로레이트(perchlorate)가 사용된다.
상기 코팅 용액을 제조하기 위해서, 하나 이상의 마그네슘 염이 물에 용해되고, pH 값은 7에 맞추어진다. 코팅될 상기 발광 물질이 상기 용액에 분산된다. 이렇게 생성된 상기 수용성 발광 물질 현탁액은 암모니아 함유 공기와 접촉이 유지되고, 상기 현탁액의 pH 값이 9.5로 증가하고 Mg(OH)2가 상기 발광 물질 입자 표면에 침전될 때까지 교반된다. Mg(OH)2코팅된 발광 물질은 걸러지고, 건조된 다음 계속해서 증가된 온도에서 하소되어(calcinated), Mg(OH)2는 MgO로 변환된다.
상기 발광 물질 입자에 단단하게 부착된, 기계적 및 화학적으로 매우 내성이 큰 마그네슘 산화물 함유 코팅이 본 방법에 의해 얻어진다.
일반적으로 이렇게 생성되는 상기 코팅은 5 내지 20nm의 코팅 두께를 가지며, 완전히 상기 발광 물질 입자를 둘러싼다.
상기 코팅은 친수성이며, 만족할만하게 일반적인 발광 물질 코팅으로 적합하여, 상기 발광 물질의 분말 특성 또는 색차 값을 향상시키기 위해 계속해서 제공될 수 있는 또 다른 코팅을 위한 기본 코팅으로 적절하다.
상기 발광 물질 조성물은 공지된 방법에 따른 상기 발광 표시 스크린상에 제공된다.
실시예
a) SMS:MgO
1.0g의 Mg(NO3)26H2O (3.9 mmol)이 물 50ml에 용해되었다. 8.0g의 SMS가 50ml의 물에 현탁되었고, 계속해서 마그네슘 나이트레이트 용액이 상기 현탁액에 가해졌다. 플라스크에 제공된, 7.5 pH 값으로 얻어진 상기 현탁액이 격렬하게 교반되었다. 이어서, 상기 플라스크는 유리관 이음매(glass tube joint)를 통해서 농축 암모니아 용액을 함유하는 2번째 플라스크와 연결되었다. 약 2시간 뒤에, 상기 현탁액의 pH 값은 pH 9.1로 증가되어 Mg(OH)2의 침전이 시작되었다. 이어서, 더욱 교반된 후에, 상기 pH 값은 약 pH 9.5로 증가되었다. 이후에 상기 코팅된 발광 물질이 걸러졌고, 80℃에서 건조되어 최종적으로 450℃에서 2시간 동안 하소되었다.
표 1: SMS 및 SMS:MgO의 광학 특성
| 발광 물질 | λ최대[nm] | LE[lm/W] | QE254[%] | RQ254[%] |
| SMS | 365 | 15 | 89 | 8 |
| SMS:MgO | 365 | 15 | 91 | 9 |
b) YOX:MgO
상기 코팅 공정은 상기 제 1공정과 유사하게 진행되었다. 상기 코팅된 발광 물질을 가지는 발광 스크린은 코팅되지 않은 YOX로 제조된 스크린보다 명백히 더 낮은 이그니션 전압을 나타내었다.
표 2: YOX 및 YOX:MgO의 광학 특성
| 발광 물질 | λ최대[nm] | LE[lm/W] | QE254[%] | RQ254[%] |
| YOX | 611 | 288 | 88 | 15 |
| YOX:MgO | 611 | 288 | 88 | 17 |
c) BAM:MgO
상기 코팅 공정은 상기 제 1공정과 유사하게 진행되었다. 상기 코팅된 발광 물질을 가지는 발광 스크린은 코팅되지 않은 BAM으로 제조된 스크린보다 명백히 더 낮은 이그니션 전압을 나타내었다.
표 3: BAM 및 BAM:MgO의 광학 특성
| 발광 물질 | λ최대[nm] | LE[lm/W] | QE254[%] | RQ254[%] |
| BAM | 450 | 90 | 90 | 8 |
| BAM:MgO | 450 | 91 | 96 | 9 |
상기 실시예에서 나타난 바와 같이, 상기 이그니션 전압은 유전 장벽 방전의 경우에는 명백히 감소해서, 고전압 전기제품의 비용도 또한 감소된다. 놀랍게도, 마그네슘 산화물 함유 코팅은 또한 가시 스펙트럼 영역에서 인(phosphor)의 반사를 증가시키고, 이 때문에 또한 양자 효율(quantum efficiency)을 증가시켜서 이들은 또한 Hg 방전 램프에 대해서도 상당히 중요할 수 있다. 게다가, 마그네슘 산화물 함유 코팅에 의한 자외선 흡수의 문제는 이 경우 오직 감소된 정도로만(185nm 라인) 일어난다.
Claims (4)
- 코팅된 발광 물질을 포함하는 발광 물질 조성물을 가지는 발광 스크린(luminescent screen)에 있어서,상기 코팅은 마그네슘 산화물(magnesium oxide) MgO를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 스크린.
- 제 1항에 있어서, 상기 코팅은 마그네슘 산화물 MgO로 구성되는 것을 특징으로 하는 발광 스크린.
- 제 1항에 있어서, 상기 발광 물질은 진공 자외선 발광 물질(vacuum-UV luminescent material)인 것을 특징으로 하는 발광 스크린.
- pH 7인 용액의 발광 물질 현탁액으로부터 마그네슘 산화물 MgO가 포함되고, pH 값을 9.5로 증가시켜서, 상기 발광 물질 상에 마그네슘 산화물 Mg(OH)2의 균질한 침전을 시키고, 이어서 Mg(OH)2로 코팅된 상기 발광 물질의 하소(calcination)에 의해 수용성인 마그네슘 염이 포함되는 코팅을 가지는 발광 물질을 포함하는 발광 물질 조성물을 제조하는 방법.
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