KR20060011980A - 형광체 및 진공 자외선 여기 발광 소자 - Google Patents

Abstract

형광체 및 진공 자외선 여기 발광 소자는 개시되어 있다. 형광체는 이하의 식 (1) 으로 표현되는 화합물을 포함한다: Ca_{1 -a- b}Sr_aEu_bMgSi₂O₆ (이 경우, 0.1<a≤0.35 및 0.003≤b≤0.02.) 본 발명의 형광체는 진공 자외선광 의해 여기되어 높은 휘도의 청색을 발광한다. 진공 자외선 여기 발광 소자는 이 형광체를 포함한다.

Description

형광체 및 진공 자외선 여기 발광 소자{PHOSPHOR AND VACUUM ULTRAVILOET EXCITED LIGHT-EMITTING DEVICE}

본 발명은 형광체 및 진공 자외선 여기 발광 소자에 관한 것이다.

형광체는 플라즈마 디스플레이 패널 (이하 「PDP」 라고 한다.) 및 희(希)가스 램프와 같은 진공 자외선 여기 발광 소자에 사용되고 있다. 진공 자외선에 의해서 여기되어 발광하는 PDP 용 청색 형광체로서, 예를 들어, 식 BaMgAl₁₀O₁₇:Eu 로 표현되는 화합물 또는 식 CaMgSi₂O₆:Eu 로 표현되는 화합물을 함유하는 것이 알려져 있다 (IEICE Transaction on Electronics Special Issue on Electronic Displays, The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, E-85-C, 2002.11, p. 1888∼1894).

발명의 개시

본 발명의 목적은 종래의 형광체에 비하여 보다 높은 휘도를 갖는 형광체 및 진공 자외선 여기 발광 소자를 제공하는 데에 있다.

본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위하여 예의 연구를 거듭한 결과, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

즉 본 발명은 식 (1) 로 표현되는 화합물을 함유하는 형광체를 제공한다.

Ca_{1 -a- b}Sr_aEu_bMgSi₂O₆ (1)

〔식 (1) 중, 0.1<a≤0.35, 0.003≤b≤0.02.〕

또한 본 발명은 상기 형광체를 포함하는 진공 자외선 여기 발광 소자를 제공한다.

발명을 실시하기 위한 형태

본 발명의 형광체는 상기 식 (1) 로 표현되는 화합물을 함유한다.

식 (1) 중, a 는 0.1 을 초과하고, 바람직하게는 0.15 이상이고, 또한 0.35 이하, 바람직하게는 0.32 이하이다.

식 (1) 중, b 는 0.003 이상, 바람직하게는 0.005 이상이고, 또한 0.02 이하, 바람직하게는 0.015 이하이다.

본 발명의 형광체는 디옵사이드 (Diopside) 와 같은 결정 구조를 갖는 것이 바람직하다.

상기 식 (1) 로 표현되는 화합물은 상기 식 (1) 로 표현되는 조성비가 되도록, 금속 화합물을 혼합하고, 그 혼합물을 소성함으로써 제조하면 된다. 예를 들어, 적어도 2개의 금속 화합물을 소정 조성이 되도록 칭량하고, 이들을 혼합하여 혼합물을 소성한다.

사용하는 금속 화합물은 칼슘 화합물, 스트론튬 화합물, 유로퓸 화합물, 마그네슘 화합물, 규소 화합물 또는 이들 금속 화합물 등이다. 이들 금속 화합물은 예를 들어, 고순도 (순도 99중량% 이상) 의 수산화물, 탄산염, 질산염, 할로겐화물, 옥살산염과 같은, 고온에서 분해되어 산화물로 될 수 있는 화합물, 또는 고순도 (순도 99중량% 이상) 의 산화물이다.

이들의 금속 화합물은 소정 조성이 되도록 칭량된다. 예를 들어, 식 Ca_0.792Sr_0.196Eu_0.012MgSi₂O₆ 으로 표현되는 화합물을 제조하는 경우, CaCO₃, SrCO₃, Eu₂O₃, MgO, SiO₂ 의 몰비가 0.792:0.196:0.006:1:2 가 되도록 칭량하면 된다.

칭량된 금속 화합물의 혼합은 예를 들어, 볼 밀, V 형 혼합기 또는 교반기를 사용하여 실시하면 된다. 또한, 예를 들어, 얻어지는 형광체의 결정성의 향상 및/또는 결정 입자 직경의 제어의 관점에서, 금속 화합물에 적량의 플럭스를 첨가하여 이들을 혼합해도 된다.

얻어진 혼합물의 소성은 환원 분위기에서 실시하는 것이 바람직하고, 예를 들어, 수소를 약 0.1체적%∼약 10체적% 함유하는 질소 (N₂) 분위기 하, 또는 수소를 약 0.1체적%∼약 10체적% 함유하는 아르곤 (Ar) 분위기 하에서 실시하는 것이 바람직하다. 또한, 높은 환원 작용을 얻는 관점에서, 적어도 2종의 금속 화합물의 혼합물에 적량의 탄소를 첨가하여, 소성해도 되고, 또는 적어도 2종의 금속 화합물과 적량의 탄소를 혼합하여, 이들의 혼합물을 소성해도 된다. 소성은 통상, 온도: 약 900℃∼약 1500℃, 시간: 약 1시간∼약 100시간의 조건으로 실시하면 된다.

상기 혼합물에, 수산화물, 탄산염, 질산염, 할로겐화물, 옥살산염과 같은, 고온에서 분해되어 산화물로 될 수 있는 화합물이 함유되는 경우, 소성 전, 혼합물을 가소해도 된다. 가소는 산화 분위기 (예를 들어, 대기 중), 환원 분위기, 어느 분위기에서나 실시할 수 있다. 가소는 수산화물, 탄산염, 질산염, 할로겐화물 또는 옥살산염에 함유되는 결정수를 탈리시키는 온도 또는 수산화물, 탄산염, 질산염, 할로겐화물 또는 옥살산염이 산화물이 되는 온도에서 실시하면 되고, 통상, 약 400℃ 이상, 900℃ 미만의 범위에서 실시하면 된다.

소성하여 얻어지는 형광체는 분쇄, 세정 또는 분급해도 된다. 분쇄는 예를 들어, 볼 밀, 제트 밀을 사용하여 실시하면 된다. 이렇게 하여 얻어진 형광체에 열처리를 해도 된다. 열처리함으로써, 더욱 높은 휘도를 갖는 형광체가 얻어지는 경우가 있다. 열처리는 통상, 상기 소성과 동일한 조건에서 실시하면 된다.

본 발명의 형광체는 파장 200nm 이하의 진공 자외선 (예를 들어, Xe 등의 플라즈마 방전에 의해 발생하는 파장 146nm 의 광선) 에 의해 여기되어, 높은 휘도의 청색을 발광한다.

본 발명의 진공 자외선 여기 발광 표시 소자는 상기 형광체를 포함하는 것으로, 통상, 상기 형광체 이외에 전극을 포함한다. 진공 자외선 여기 발광 표시 소자로서는 PDP, 희가스 램프 등을 들 수 있다.

PDP 는 배면 기판, 형광체층, 투명 전극, 버스 전극, 유전체층 및 표면 기판을 포함한다. 이러한 PDP 는 예를 들어, 일본 공개특허공보 평 10-195428호에 개시되어 있는 방법으로 제조하면 된다.

PDP 의 제조 방법으로서, 예를 들어, 다음 공정 (I)∼(IV) 을 포함하는 방법을 들 수 있다.

(I) 청색 발광용, 녹색 발광용 및 적색 발광용의, 각각의 형광체에 대해서, 형광체, 바인더 (셀룰로오스계 화합물, 폴리비닐알코올) 및 유기 용매를 혼합하여, 형광체 페이스트를 조제하는 공정,

(II) 배면 기판의 내면의, 격벽으로 구획되고, 어드레스 전극을 구비한 스트라이프 형상의 기판 표면과 격벽면에, 청색 발광용, 녹색 발광용 및 적색 발광용의 (I) 에서 조제한 형광체 페이스트를, 각각 (스크린 인쇄 등에 의해서) 도포하고, 약 300℃∼약 600℃ 의 온도 범위에서 소성하여 형광체층을 형성하는 공정,

(III) 얻어진 형광체층에, 직교하는 방향의 투명 전극 및 버스 전극을 구비하고, 내면에 유전체층과 보호층을 형성한 표면 유리 기판을 겹쳐 접착하는 공정,

(IV) 배면 기판과 표면 유리 기판에 둘러싸인 내부를 배기하고 감압된 희가스 (Xe, Ne 등) 를 봉입하여 방전 공간을 형성하는 공정.

또한, 희가스 램프도, 원료로서 상기 형광체를 사용하는 것 이외에, 공지된 방법과 동일한 조작에 의해 제조하면 된다.

다음으로, 본 발명을 실시예에 의해 더욱 상세하게 설명하겠지만, 본 발명이 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

형광체의 휘도는 이하의 방법으로 측정하였다.

형광체에, 6.7Pa (5×10^-2Torr) 이하의 진공조 내에서, 엑시머 146nm 램프 (우시오 전기사 제조, H0012형) 를 사용하여 진공 자외선을 조사하여 행하였다.

<참조예>

탄산칼슘 (우베 마테리얼즈 (주) 제, CaCO₃), 탄산스트론튬 (와코쥰야쿠 공업 (주) 제, SrCO₃), 산화 유로퓸 (신에츠 화학 (주) 제, Eu₂O₃), 탄산마그네슘 (쿄와 화학 (주) 제, MgCO₃), 산화규소 SiO₂ (닛폰 아에로질 (주) 제, SiO₂) 각 원료를 CaCO₃:SrCO₃:Eu₂O₃:MgCO₃:SiO₂ 의 몰비가 0.9215:0.0485:0.015:1:2 가 되도록 칭량하고, 혼합한 후, 혼합물을 2체적% H₂ 함유 N₂ 분위기 하, 1180℃ 에서 2시간 소성하였다. 얻어진 소성물을 2체적% H₂ 함유 N₂ 분위기 하, 1180℃ 에서 2시간 열처리하여 형광체를 얻었다. 얻어진 형광체는 디옵사이드와 같은 결정 구조를 갖고, 또한 식 Ca_{0 .9215} Sr_{0 .0485}Eu_{0 .03}MgSi₂O₆〔식 (1) 에 있어서, a 가 0.0485, b 가 0.03 이다.〕 로 표현되는 화합물을 함유하는 것이었다.

이 형광체는 진공 자외선을 조사하면 청색을 발광하였다. 이 형광체의 휘도를 100 으로 하였다.

<실시예 1>

탄산칼슘 (우베 마테리얼즈 (주) 제, CaCO₃), 탄산스트론튬 (와코쥰야쿠 공업 (주) 제, SrCO₃), 산화 유로퓸 (신에츠 화학 (주) 제, Eu₂O₃), 탄산마그네슘 (쿄 와 화학 (주) 제, MgCO₃), 산화규소 SiO₂ (닛폰 아에로질 (주) 제, SiO₂) 각 원료를 CaCO₃:SrCO₃:Eu₂O₃:MgCO₃:SiO₂ 의 몰비가 0.792:0.196:0.006:1:2 가 되도록 칭량하고, 혼합한 후, 혼합물을 2체적% H₂ 함유 N₂ 분위기 하, 1180℃ 에서 2시간 소성하였다. 얻어진 소성물을 2체적% H₂ 함유 N₂ 분위기 하, 1180℃ 에서 2시간 열처리하여 형광체를 얻었다. 얻어진 형광체는 디옵사이드와 같은 결정 구조를 갖고, 또한 식 Ca_{0 .792}Sr_{0 .196}Eu_{0 .012}MgSi₂O₆〔식 (1) 에 있어서, a=0.196, b=0.012 이다.〕 로 표현되는 화합물을 포함하는 것이었다.

이 형광체는 진공 자외선을 조사하면 청색을 발광하였고, 휘도가 156 이었다.

<실시예 2>

실시예 1 에 있어서, CaCO₃:SrCO₃:Eu₂O₃:MgCO₃:SiO₂ 의 몰비를 0.692:0.3:0.004:1:2 로 변경하고, 소성 온도를 1170℃, 열처리 온도를 1170℃ 로 변경한 것 이외에는, 동일한 조작을 하여 형광체를 얻었다. 얻어진 형광체는 디옵사이드와 같은 결정 구조를 갖고, 또한 식 Ca_{0 .692}Sr_{0 .3}Eu_{0 .008}MgSi₂O₆ 〔식 (1) 에 있어서, a=0.3, b=0.008 이다.〕 로 표현되는 화합물을 포함하는 것이었다.

이 형광체는 진공 자외선을 조사하면 청색을 발광하였고, 휘도가 153 이었다.

Claims (7)

1. 하기 식 (1) 로 표현되는 화합물을 함유하는 형광체.

   Ca_{1 -a- b}Sr_aEu_bMgSi₂O₆ (1)

   〔식 (1) 중, 0.1<a≤0.35, 0.003≤b≤0.02.〕
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 식 (1) 중, 0.15≤a≤0.35, 0.003≤b≤0.02 를 만족하는 형광체.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 식 (1) 중, 0.15≤a≤0.32, 0.003≤b≤0.02 를 만족하는 형광체.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 식 (1) 중, 0.15≤a≤0.32, 0.005≤b≤0.015 를 만족하는 형광체.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   결정 구조가 디옵사이드인 형광체.
6. 제 1 항 내지 제 4 항에 기재된 형광체를 포함하는 진공 자외선 여기 발광 소자.
7. 제 5 항에 기재된 형광체를 포함하는 진공 자외선 여기 발광 소자.