KR20060079836A - 인산계 분산제를 포함하는 형광체 페이스트 조성물 및 이를이용하는 표시장치 - Google Patents

인산계 분산제를 포함하는 형광체 페이스트 조성물 및 이를이용하는 표시장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 용매와 유기 바인더로 이루어지는 바인더 용액 및 형광체를 포함하는 형광체 페이스트 조성물로서, 분산제로서 이소-옥틸페놀 에톡실화 포스포릭 애시드(Iso-octylphenol ethoxylated phosphoric acid), 노닐페놀과 폴리옥시에틸렌글리콜의 블록공중합체의 포스페이트 에스테르 또는 아크릴을 주쇄로 하는 포스페이트 에스테르를 포함하는 것을 특징으로 하는 형광체 페이스트 조성물 및 이를 이용하는 표시장치에 관계한다. 본 발명의 형광체 페이스트 조성물을 사용하여 제조되는 각종 표시장치용 형광막 및 표시장치는 휘도 등의 물성이 향상되고 작업성도 현저하게 개선된다.
표시장치, 형광막, 분산제, 인산계 분산제,

Description

인산계 분산제를 포함하는 형광체 페이스트 조성물 및 이를 이용하는 표시장치{Phosphor paste composition comprising phosphate ester as a dispersant and a display device using the same}
도 1은 본 발명의 형광체 페이스트 조성물에 사용되는 분산제의 1H-NMR 스펙트럼이다.
도 2는 실시예와 비교예의 형광체 페이스트 조성물들의 형광체 분말의 사용량을 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 3은 실시예와 비교예의 형광체 페이스트 조성물에서의 분산제의 사용량에 따른 점도 변화를 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 4a 및 4b는 실시예와 비교예의 형광체 페이스트 조성물의 점탄성 특성을 비교하여 도시한 그래프이다.
도 5a는 실시예의 형광체 페이스트 조성물로 제조된 형광막의 주사전자현미경사진이다.
도 5b는 실시예의 형광체 페이스트 조성물로 제조된 형광막의 주사전자현미경사진이다.
도 6은 실시예와 비교예의 형광체 페이스트 조성물로 제조된 형광막의 발광 특성을 비교하여 도시한 그래프이다.
본 발명은 인산계 분산제를 포함하는 형광체 페이스트 조성물 및 이를 이용하는 표시장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 본 발명은 분산제로서 인산계 분산제를 사용하여 형광체의 사용량을 증가시키면서도 점도가 크게 높아지지 않도록 하여 휘도의 개선과 함께 우수한 작업성을 유지할 수 있도록 한 신규한 조성의 형광체 페이스트 조성물 및 이를 이용하는 표시장치에 관한 것이다.
과거의 음극선관(CRT)을 대체하여 최근에는 표시장치로서 플라즈마 디스플레이패널(PDP ; Plasma Display Panel), 액정표시장치(LCD ; Liquid Crystal Display), 전계발광 디스플레이(Field Emission Display)등이 속속 개발되어 널리 사용되고 있다. 이러한 각종 표시장치들은 공통적으로 형광막을 포함한다.
미래형 디지털 영상 디스플레이인 평판표시장치 중의 하나로 각광받고 있는 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, PDP)은 기체 방전으로부터 발생되는 자외선이 형광막을 여기하여 화상을 구현하는 디스플레이 장치이다. 플라즈마 디스플레이 패널(PDP)의 품질은 형광막에 의해 좌우된다. 즉, 형광체 자체가 고휘도 특성을 갖는다고 해도 형광막이 제대로 형성되지 않으면 PDP가 고휘도 특성을 발휘할 수 없게 된다.
일반적으로 형광막은 지지체 위에 형광체 페이스트 조성물을 균일하게 도포한 후 건조하여 제조된다. 형광체 페이스트 조성물은 주로 용매, 바인더 및 형광체의 혼합물로 이루어지며, 형광체의 분산성을 향상시키기 위해서 분산제가 첨가되기도 한다.
종래의 형광체 페이스트의 경우, 분산제를 사용하지 않거나, 또는 주로 카르복실산 계통의 분산제를 사용하는 경우가 많았다. 그러나, 분산제를 사용하지 않거나, 카르복실산 계통의 분산제를 사용하는 경우, 점도 감소 효과가 낮아서 상대적으로 적은 양의 형광체가 사용될 수밖에 없는 한계가 있다.
한편, 형광체 페이스트에서 형광체는 주로 무기물이기 때문에 이러한 형광체의 사용량(loading amount)의 증가는 점도 증가의 원인이 되어 역으로 형광막의 균일한 형성을 어렵게 하는 등 작업성을 저하시켜 결과적으로 생산성을 저하시키는 원인이 된다.
한편, 국내특허공개 제2001-96586호는 형광체 페이스트 조성물 및 그것을 사용한 형광막에 대하여 교시하고 있으며, 여기에는 하기 화학식 1로 표시되는 인산계 분산제를 사용하고 있다.
Figure 112005051085930-PAT00001
그러나 상기 특허출원에서 사용되는 인산계 분산제는 알킬포스폰산의 알킬에 스테르로서, 그 대표적인 예로서 1-테트라데칸포스포산의 메틸에스테르(TDPA ; methyl ester of 1-tetradecanephosphonic acid)는 분자량 278.37이며, 테일의 길이가 비교적 짧고, 분자량이 적어 형광체의 분산효과가 다른 종래의 분산제에 비하여 향상되기는 하였으나, 여전히 부족한 것이 사실이다.
따라서, 형광막의 휘도를 향상시키기 위하여 형광체의 사용량을 늘이면서도 우수한 작업성을 유지할 수 있도록 하는 형광체 페이스트의 개발이 절실하게 요구되고 있다.
본 발명은 상술한 본 발명이 속하는 기술 분야의 기술적 요구에 부응하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 형광체의 사용량을 증가시키면서도 점도가 크게 높아지지 않도록 하여 휘도의 개선과 함께 우수한 작업성을 유지할 수 있도록 한 새로운 조성을 갖는 형광체 페이스트 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 제조공정성이 뛰어난 고휘도의 형광막 및 이를 포함하는 표시장치를 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양상은 용매와 유기 바인더로 이루어지는 바인더 용액 및 형광체를 포함하는 형광체 페이스트 조성물로서, 분산제로서 이소-옥틸페놀 에톡실화 포스포릭 애시드(Iso-octylphenol ethoxylated phosphoric acid), 노닐페놀과 폴리옥시에틸렌글리콜의 블록공중합체의 포스페이트 에스테르 또는 아크릴을 주쇄로 하는 포스페이트 에스테르를 포함하는 것을 특징으로 하는 형광체 페이스트 조성물에 관계한다.
본 발명에서 상기 분산제는 하기 화학식 2 내지 화학식 4의 화합물로 구성되는 그룹으로부터 선택될 수 있다.
Figure 112005051085930-PAT00002
상기 식에서 l은 1-20이다.
Figure 112005051085930-PAT00003
상기 식에서 m은 1-20이다.
Figure 112005051085930-PAT00004
상기 식에서, R은 옥시에틸렌메타크릴로일기, 옥시에틸아크릴로일기, 폴리옥시프로필메타크릴로일기, 또는 폴리옥시에틸메타크릴로일기이고,
n은 1-20이다.
본 발명의 형광체 페이스트 조성물은 40 내지 70중량%의 형광체, 상기 형광체 분말에 대해 0.1 내지 3중량%의 상기 분산제 및 잔량으로서 바인더 용액을 포함할 수 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 양상은 본 발명의 형광체 페이스트 조성물을 통상의 방법에 의해 성막하여 제조되는 형광막에 관계한다.
본 발명의 또 다른 양상은 본 발명의 형광막을 포함하는 플라즈마디스플레이 장치, 전계발광 디스플레이장치 등의 각종 표시장치에 관계한다.
이하에서 첨부 도면을 참고하여 본 발명에 관하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명의 형광체 페이스트 조성물은 분산제로서 이소-옥틸페놀 에톡실화 포스포릭 애시드(Iso-octylphenol ethoxylated phosphoric acid), 노닐페놀과 폴리옥시에틸렌글리콜의 블록공중합체의 포스페이트 에스테르 또는 아크릴을 주쇄로 하는 포스페이트 에스테르를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이러한 인산계 분산제로 인하여, 점도를 일정하게 유지하면서 형광체의 사용량을 증가시킬 수 있게 된다. 상기 분산제는 분산제가 형광체 입자 표면에 흡착하여 입자 사이의 응집을 방지함으로써 형광체 페이스트 내의 형광체 입자의 충전 인자(packing factor)를 증가시킨다. 따라서 본 발명의 형광체 페이스트 조성물로 제조된 형광막 또는 표시장치는 휘도가 향상된다.
분산제 가운데 이소-옥틸페놀 에톡실화 포스포릭 애시드(Iso-octylphenol ethoxylated phosphoric acid)는 하기 화학식 2의 구조를 가진다.
[화학식 2]
Figure 112005051085930-PAT00005
상기 식에서, l은 1-20이다.
노닐페놀과 폴리옥시에틸렌글리콜의 블록공중합체의 포스페이트 에스테르는 하기 화학식 3의 구조를 가진다.
[화학식 3]
Figure 112005051085930-PAT00006
상기 식에서 m은 1-20이다.
본 발명에서 사용되는 아크릴을 주쇄로 하는 포스페이트 에스테르는 하기 화학식 4의 구조를 가진다.
[화학식 4]
Figure 112005051085930-PAT00007
상기 식에서, R은 옥시에틸렌메타크릴로일기, 옥시에틸아크릴로일기, 폴리옥시프로필메타크릴로일기, 또는 폴리옥시에틸메타크릴로일기이고,
n은 1-20이다.
본 발명의 형광체 페이스트 조성물을 구성하는 용매, 바인더 및 형광체들은 기존의 형광체 페이스트 조성물에 사용되는 것과 동일 또는 유사한 것을 사용할 수 있다. 본 발명의 형광체 페이스트 조성물은 바인더 용액에 분산제를 첨가한 후에 형광체 분말을 첨가하여 제조할 수 있다.
본 발명에서 바인더 용액은 유기바인더와 용매를 포함한다. 유기 바인더는 용매에 용해된 후 점성을 부여하고, 형광체 페이스트 조성물의 건조 후에 결합력을 부여한다. 본 발명에서 사용가능한 유기바인더 수지의 예들은 아크릴계, 스티렌계, 셀룰로오스계, 메타크릴산에스테르 폴리머, 스티렌-아크릴산 에스테르 공중합체, 폴리스티렌, 폴리비닐부티랄, 폴리비닐알콜을 포함하나, 반드시 이들로 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 스크린프린팅 시에는 에틸셀룰로오스(ethyl cellulose)와 같은 셀룰로오스계의 폴리머가 바람직하다.
바인더 용액을 구성하는 용매는 사용되는 형광체, 유기바인더 및 수득하고자 하는 형광체 페이스트 조성물의 물성 등을 고려하여 상용화된 용매들을 단독으로 또는 2종 이상의 혼합 용매로 사용할 수 있다. 본 발명의 형광체 페이스트 조성물에서 사용가능한 용매는 특별히 제한되지 않으나, 바람직하게는 휘발 온도가 150℃ 이상의 용매를 사용하는 것이 좋다.
본 발명에서 사용가능한 용매로는 톨루엔, 크실렌 등의 방향족 탄화수소 화합물, 테트라히드로푸란, 1,2-부톡시에탄 등의 에테르화합물, 아세톤, 메틸에틸케톤 등의 케톤 화합물, 아세트산 에틸, 아세트산 부틸, 부틸카르비톨아세테이트(BCA ; butyl carbitol acetate) 등의 에스테르 화합물, 이소프로필알콜, 디에틸렌글리 콜모노부틸에테르, 테르피네올, 2-페녹시에탄올 등의 알콜화합물 등을 들 수 있다. 바람직한 혼합 용매의 예는 테르피네올(terpineol)과 부틸카르비톨아세테이트의 혼합용매이다. 이러한 혼합용매는 바람직하게는 테르피네올(terpineol)과 부틸카르비톨아세테이트가 중량비로 1 : 1 내지 1 : 2.5, 바람직하게는 1 : 1.7의 비율로 혼합되는 것이 좋다.
바인더 용액은 유기바인더 1.5 내지 5중량%와 잔량으로서의 혼합용매를 포함한다. 유기바인더가 1.5중량% 미만으로 포함되는 경우, 유기바인더에 비해 용매의 양이 너무 많아져서 결과적으로 수득되는 형광막의 물성에서 유기바인더의 부족으로 인한 막의 품질 저하 등의 문제점이 있을 수 있고, 반대로 유기바인더가 5중량%를 초과하는 경우, 상대적으로 용매의 함량이 부족하게 되어 역시 형광체의 사용량을 감소시키는 등의 문제점이 있을 수 있다.
본 발명의 형광체 페이스트 조성물에 사용되는 형광체로는 종래의 형광체 페이스트 조성물에 사용되는 형광체라면 모두 사용할 수 있고, 특히 사용되는 형광체 종류나 조성에 제한은 없다. 다만 본 발명의 형광체 페이스트 조성물은 주로 PDP나 FED등의 FPD용의 형광막 형성을 위하여 사용되고, 따라서 이것을 사용하여 형성되는 형광막을 여기하는 디스플레이의 여기원에 따라 적의 선택된다.
구체적으로 형광체는 표시장치들에서 기본적으로 사용되는 산화물 고용체 형태의 상용화된 적색 형광체, 녹색 형광체 및 청색 형광체들이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 바륨 산화물, 마그네슘 산화물 및 알루미늄 산화물들이 혼합된 고용체 형태의 형광체가 사용될 수 있다.
본 발명의 형광체 페이스트 조성물에는 조성물의 물성을 해하지 않는 범위 내에서 분산제 이외에 가소화제, 레벨링제, 제포제(antifoamer) 등이 첨가될 수 있다.
본 발명의 형광체 페이스트 조성물은 40 내지 70중량%의 형광체, 상기 형광체 분말에 대해 0.1 내지 3중량%의 상기 분산제 및 잔량으로서 바인더 용액을 포함하여 구성될 수 있다. 본 발명에서 분산제의 사용량이 0.1중량% 미만으로 사용되는 경우, 형광체 사용량의 증가 및 점도 유지 등의 효과를 충분하게 얻을 수 없고, 반대로 분산제의 첨가량이 3 중량%를 초과하는 경우에는 다른 성분들의 함량 감소에 따른 페이스트 물성 악화 등의 문제가 있을 수 있다.
본 발명에서는 상기한 바의 인산계 분산제의 사용에 의해 형광체의 함량을 40 내지 70중량% 정도로 증가시킬 수 있는 것이며, 형광체 페이스트에서 형광체의 사용량의 증가는 이러한 페이스트의 사용에 의해 수득되는 형광막의 휘도를 증가시킨다.
본 발명의 다른 양상은 이상에서 설명한 본 발명의 형광체 페이스트 조성물에 의해 제조되는 형광막에 관계한다. 이러한 본 발명의 형광막은 상기와 같이 얻은 형광체 페이스트 조성물을 유리, 투명플라스틱 등의 지지체 상에 소정의 패턴으로 도포한 후 건조시키고 베이킹함으로써 제조된다. 형광막의 형성방법으로는 패턴 스크린 프린팅(Pattern Screen Printing), 전기 영동법(Electrophoresis) 및 포토리소그래피 (Photolithography), 잉크젯 방법 등을 사용할 수 있으나, 반드시 이들 방법으로 제한되는 것은 아니다.
이러한 본 발명의 형광막은 상기한 바와 같이 본 발명에 따른 인산계 분산제 의 채용으로 단위 면적 당 형광체의 사용량을 크게 증가시켜 형광막의 휘도를 크게 개선하면서도 점도를 크게 증가시키지 않아 형광막 제조시의 제조공정성이 향상된다.
또한, 상기한 바의 구성을 갖는 본 발명에 따른 형광막은 플라즈마 디스플레이(PDP), 액정 디스플레이(LCD), 전계발광디스플레이(FED) 등과 같은 각종 표시장치의 형광막으로 사용될 수 있다. 본 발명의 형광막을 포함하는 표시장치들은 고휘도 특성을 시현한다.
이하에서 본 발명의 바람직한 구현예를 예시한 실시예를 들어 본 발명에 관하여 더욱 상세하게 설명할 것이나, 이러한 실시예들은 단지 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명의 보호범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
실시예
인산계 분산제의 합성예
하기 반응식 1에 표시된 반응 스밈에 따라서 하기 화학식 5의 분산제를 합성하였다.
Figure 112005051085930-PAT00008
Figure 112005051085930-PAT00009
25℃에서 건성 HF (50 mmol)의 하기 화학식 6의 TX-45™(Sigma-Aldrich® Co., USA)의 용액((25 mmol)에 수소화나트륨 (50 mmol)을 서서히 가하여 용액을 2시간 동안 교반하였다. 0℃에서 2시간에 걸쳐서 상기 혼합물에 메틸 클로로포스페이트(50 mmol)를 적가하고, 질소 기류하 25℃에서 12시간 동안 교반하였다. 이어서 반응혼합물을 얼음물에 부은 후, 유기층을 분리해내서 HCl 수용액 및 물로 각각 세정하였다. 이어서 수득된 산물을 3M의 NaOH 수용액(100 ml) 및 메탄올 (10 ml)의 혼합물에 첨가하였다. 용액을 12시간 동안 환류시켰다. HCl 수용액을 이용하여 반응 혼합물의 수소이온농도를 pH2로 조정하였다. 염화메틸렌으로 유기층을 분리해내고나서 용매를 증발시켜 황색 점성 오일 형태의 화학식 5의 포스페이트 에스테르를 수득하였다(수율 84%). 수득된 분산제의 500 MHz 1H-NMR 스펙트럼을 도 1에 나타내었다.
Figure 112005051085930-PAT00010
실시예 1
형광체로 시판되는 BaMgAl10O17:Eu2 + 분말 (KX501A Kasei Optonix Ltd. Japan)를 사용하였다. 형광체 분말은 사용하기 이전에 대기중에서 130℃의 온도에서 24시간 동안 진공건조시켰다. 용매로는 알파-테르피네올 4.61g과 부틸카르비톨아세테이트 7.68g을 혼합한 혼합용액을 혼합하여 혼합 용매를 준비하였다. 유기바인더로서 에틸셀룰로오스 0.51g를 상기 혼합 용매에 용해시켜 바인더 용액을 준비하였다. 여기에 상기 형광체 분말을 가하고, 인산계 분산제로서 상기 화학식 5의 포스페이트 에스테르를 가하여 밀링해서 본 발명의 형광체 페이스트 조성물을 제조하였다.
실시예 2
유기바인더인 에틸셀룰로오스 0.51g과 테르피네올 4.61g과 부틸카르비톨아세테이트 7.68g을 혼합한 혼합용매를 혼합하여 바인더 용액을 준비하고, 여기에 인산계 분산제로서 화학식 4 (R이 옥시에틸렌메타크릴로일기이고, n은 5이다)의 아크릴 에스터 블록공중합체의 포스페이트 에스테르(제품명: BYK 111, 제조회사: 독일 BYK-Chemie 제품) 0.14g을 첨가하였다. 이어서 형광체로서 BaMgAl10O17:Eu2 + 분말 (KX501A Kasei Optonix Ltd. Japan) 14g을 가하여 형광체 페이스트 조성물을 수득하였다.
실시예 3
분산제로서 화학식 3 (n=8)의 폴리옥시에틸렌글리콜의 블록공중합체의 포스페이트 에스테르를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 형광체 페이스트 조성물을 제조하였다.
비교예 1
분산제를 사용하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 형광체 페이스트 조성물을 제조하였다.
비교예 2 및 비교예 3
분산제로서 시중에 시판되는 상기 화학식 1의 1-테트라데칸 포스포닉 애시드 (TPDA, Alfar Aesar® USA)와 상기 화학식 6의 TX-45™ (Sigma-Aldrich® Co., USA) 을 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 형광체 페이스트 조성물을 제조하였다.
실험예 1: 형광체 사용량에 따른 점도 변화 평가
실시예 1에서 사용된 것과 동일한 분산제를 포함하는 바인더 용액에 형광체 (BaMgAl10O17:Eu2+ 분말)를 첨가하여 형광체 페이스트 조성물을 준비하되, 수득되는 형광체 페이스트 조성물의 점도가 50,000 cps가 될 때까지 형광체의 첨가량을 증가시키면서 형광체 사용량에 따른 점도 변화를 측정하여 도 2에 나타내었다. 이때 점도는 점도측정계(RV-II, 미합중국 소재 Brookfield사 제품)를 사용하였으며, 측정조건은 스핀들 14번을 사용하여 온도범위 24.5 내지 25.5℃에서, 측정시간 30초로 하여 분산제의 첨가량(형광체 분말의 중량%)에 따른 점도의 변화를 측정하였다.
비교를 위해 비교예 1과 동일하게 분산제를 첨가하지 않은 형광체 페이스트를 제조하면서 형광체 사용량에 따른 점도 변화를 측정하여 도 2에 함께 나타내었다.
도 2를 참고하면, 본 발명에 따른 인산계 분산제를 사용하는 실시예 1의 경우, 전체 형광체 페이스트 중에서 형광체가 약 32용적%까지 포함되는 것으로 나타났으며, 이는 분산제를 사용하지 않은 비교예 1이 20용적%까지 포함되는 것에 비해 약 160% 정도 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 이로서 본 발명의 분산제를 사용하여 형광체 페이스트 조성물을 제조하는 경우에 형광체의 사용량을 더 늘일 수 있음을 확인할 수 있다.
실험예 2 : 분산제의 첨가량에 따른 점도 변화 평가
본 발명에 따른 조성물에서 인산계 분산제의 첨가량에 따른 점도의 변화를 측정하기 위하여 실시예 1, 비교예 2 및 3의 형광체 페이스트 조성물에 대하여 분산제의 첨가량을 증가시키면서 점도의 변화를 측정하고, 그 결과를 도 3에 나타내었다.
도 3을 통해서 확인되는 바와 같이, 실시예에서는 분산제 첨가 초기에 급격하게 조성물의 점도가 감소함을 확인할 수 있었으며, 그 이후에는 인산계 분산제의 추가에 의해서도 점도 감소 효과가 크지 않아 소량의 인산계 분산제의 첨가로도 조성물의 점도를 크게 감소시킬 수 있음을 확인할 수 있다. 이와 대조적으로 종래의 분산제를 사용한 비교예 2의 경우에는 분산제의 첨가시 형광체 페이스트의 점도 감소 효과가 실시예에 비해 미미하였으며, 비교예 3의 경우에는 초기에는 감소하였으나 시간의 경과에 따라서 오히려 형광체 페이스트의 점도가 서서히 증가하는 것을 확인할 수 있다.
실험예 3: 형광체 페이스트 조성물의 점탄성(viscoelasticity) 특성 평가
본 발명의 분산제의 존재 하에서의 입자간 상호작용을 규명하기 위하여 콘(cone) 및 플레이트 지오메트리 (d=49.94 mm, 각= 0.992도, truncated 50 ㎛)에 의해 oscillatory shear measurement를 측정하였다. 본 발명의 분산제를 포함하는 실시예 1의 형광체 페이스트 조성물과 분산제를 포함하지 않는 비교예 1의 형광체 페이스트 조성물의 보존 모듈러스(storage modulus)(G') 및 손실 모듈러스(G")에 대한 스트레인 진폭(strain amplitude)의 영향을 평가하여 도 4a에 나타내었다. 적은 진폭에서는 비교예의 페이스트는 G'가 일정한 선형 점탄성 구간(linear viscoelastic region: LVE) 내에 있었다. 스트레인 진폭(Strain amplitude)이 최대일 때, 그 미만에서는 G'가 일정하게 유지되는 값을 임계 스트레인(critical amplitude) (γ0)이라 한다. 이러한 값은 서스펜션 구조를 파괴하는데 요구되는 에너지의 양을 의미한다. 비교예 1의 경우에는 전체 스트레인 영역(strain range)에서 G'가 G" 보다 약간 큰 것 (G'> G")은 해당 시스템이 응집된 입자 네트워크(agglomerated particle network) 를 가지고 있다는 것을 의미한다. 반대로 실시예의 경우에는 전체 스트레인 영역(strain range)에서 G"가 G' 보다 크고(G'<G") LVE가 나타나지 않았는데, 이는 실시예의 형광체 페이스트 조성물이 점성이 있는 유체와 같은 성질을 가짐을 입증한다. 즉, 비교예의 형광체 페이스트는 형광체 입자의 응집이 나타났으나, 실시예의 형광체 페이스트는 잘 분산되어 유체와 같은 성상을 나타내었다.
도 4b에는 로스 탄젠트(loss tangent)(tanδ=G"/G')를 실시예 1과 비교예 1의 형광체 페이스트의 스트레인의 함수로 도시하였다. 실시예 1의 형광체 페이스트 조성물의 탄젠트δ는 비교예 1의 형광체 페이스트 조성물 탄젠트δ 보다 크다. 동력학적으로 이동가능한 스페이스(kinetically movable space)는 잘 분산된 현탁액에서는 크고, 응집된 상태의 현탄액에서는 적다. 본 발명의 분산제를 첨가한 경우에 조성물이 잘 분산되어 동력학적으로 이동가능한 스페이스(kinetically movable space)가 비교예에 비하여 많이 형성되어 외력이 입자 분산 시스템에 주로 적용된다는 것을 가리킨다.
실험예 4 : 형광막의 주사전자현미경 분석 결과
실시예 1 및 비교예 1에서 수득된 형광체 페이스트를 필름 어플리케이터(BYK-Gardner®)를 사용하여 유리 지지체 위에 30 ㎛ 두께로 코팅하였다. 상기 코팅층을 480℃에서 5℃/min 램프로 소성하여 형광막으로 성막하고, 소성된 형광막 표본의 미세 구조를 관찰하기 위해서 주사전자현미경(SEM, Hitachi S-4200, Japan)으로 관찰하였다 도 5a에 분산제를 포함하지 않는 비교예 1의 형광체 페이스트 조성물로 제조된 형광막들의 SEM 사진을 도시하였고, 도 5b에는 실시예 1에서 제조된 형광체 페이스트 조성물로 제조된 형광막들의 SEM 사진을 도시하였다.
실시예 1의 형광막(도 5b)은 개개의 그레인이 관찰되고 포어(pore)의 분포도 상당히 균일한 반면에, 비교예 1의 형광막(도 5a)은 매우 다공성인 구조(도 5a의 위치 "a")가 수득되었다.
실험예 5: 형광체 페이스트 조성물의 발광 특성 평가
상기 실시예 1 및 비교예 1에서 수득된 형광체 페이스트를 필름 어플리케이터(BYK-Gardner®)를 사용하여 유리 지지체 위에 30 ㎛ 두께로 코팅하였다. 상기 코팅층을 480℃에서 5℃/min 램프로 소성하여 형광막으로 성막하고, 이 형광막의 발광특성들을 실험하였다. 발광특성의 실험은 형광발광 및 감쇠 측정 시스템(PEDS ; Phosphor of Emission and Decay Measurement System, 일본국 소재 USHIO의 제품 VUV 엑시머램프와 대한민국 소재 Motech vaccum의 진공챔버 시스템을 조립한 것)을 사용하였으며, 실험조건은 진공 분위기를 10 내지 3 토르, 광원은 146㎚의 파장, 측정파장영역은 230 내지 780㎚, 파장간격은 1㎚로 하여 측정하였으며, 그 결과를 도 6에 나타내었다. 도 6에서 실시예와 비교예의 각 3개의 곡선들은 실시예와 비교예들을 각각 3개의 시편으로 만들어 측정한 결과를 나타낸 것이다.
도 6에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따라 인산계 분산제를 사용하는 경우, 청색광의 영역인 400 내지 500㎚에서 주 발광피크가 나타나고, 445㎚에서 최대 발광세기가 나타나며, 색좌표가 거의 동일하면서도(실시예 1 ; 0.149, 0.055, 비교예 1 ; 0.148, 0.053)냄을 확인할 수 있었으며, 비교예 1(4645)에 비해 실시예 2(5991)가 약 130% 정도 보다 더 강하게 발광함을 확인할 수 있었다. 또한 휘도가 증가하면서도 다른 광특성들은 거의 변하지 않아 색재현성이 우수하여 PDP나 LCD와 같은 통상의 표시장치에서의 형광막으로 사용할 수 있음을 확인하였다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 예로 들어 설명하였으나, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 자명한 것이므로, 이러한 변형 및 수정도 첨부된 특허청구범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에 의한 형광체 페이스트 조성물은 분산제로서 이소-옥틸페놀 에톡실화 포스포릭 애시드(Iso-octylphenol ethoxylated phosphoric acid), 노닐페놀과 폴리옥시에틸렌글리콜의 블록공중합체의 포스페이트 에스테르 또는 아크릴을 주쇄로 하는 포스페이트 에스테르를 포함하기 때문에, 이러한 조성물을 사용하여 형광막을 형성할 경우, 점도를 일정하게 유지하면서 형광체의 사용량을 증가시킬 수 있어 휘도의 개선과 함께 우수한 작업성을 유지할 수 있어 더욱 양호한 FPD등의 형광막 및 표시장치를 수득할 수 있다.

Claims (10)

  1. 용매와 유기 바인더로 이루어지는 바인더 용액 및 형광체를 포함하는 형광체 페이스트 조성물로서, 분산제로서 이소-옥틸페놀 에톡실화 포스포릭 애시드(Iso-octylphenol ethoxylated phosphoric acid), 노닐페놀과 폴리옥시에틸렌글리콜의 블록공중합체의 포스페이트 에스테르, 아크릴을 주쇄로 하는 포스페이트 에스테르를 포함하는 것을 특징으로 하는 형광체 페이스트 조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 분산제가 하기 화학식 2 내지 화학식 4의 구조의 화합물로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 것임을 특징으로 하는 형광체 페이스트 조성물:
    [화학식 2]
    Figure 112005051085930-PAT00011
    상기 식에서, l은 1-20이다.
    [화학식 3]
    Figure 112005051085930-PAT00012
    상기 식에서 m은 1-20이다.
    [화학식 4]
    Figure 112005051085930-PAT00013
    상기 식에서, R은 옥시에틸렌메타크릴로일기, 옥시에틸아크릴로일기, 폴리옥시프로필메타크릴로일기, 또는 폴리옥시에틸메타크릴로일기이고,
    n은 1-20이다.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 조성물이 40 내지 70중량%의 형광체, 상기 형광체 분말에 대해 0.1 내지 3중량%의 상기 분산제 및 잔량으로서 바인더 용액을 포함하는 것을 특징으로 하는 형광체 페이스트 조성물.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 바인더 용액이 유기바인더 1.5 내지 5중량%와 잔량으로서의 혼합용매를 포함하는 것을 특징으로 하는 형광체 페이스트 조성물.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 유기바인더가 에틸셀룰로오스(ethyl cellulose)와 같은 셀룰로오스계의 폴리머이고, 상기 용매가 테르피네올(terpineol)과 부틸카르비톨아세테이트(BCA ; butyl carbitol acetate)의 혼합용매임을 특징으로 하는 형광체 페이스트 조성물.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 혼합용매가 테르피네올과 부틸카르비톨아세테이트가 중량비로 1 : 1 내지 1 : 2.5의 비율로 혼합된 용매임을 특징으로 하는 형광체 페이스트 조성물.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 형광체가 바륨 산화물, 마그네슘 산화물 및 알루미늄 산화물들이 혼합된 고용체 형태의 형광체임을 특징으로 하는 형광체 페이스트 조성물.
  8. 제 1항의 형광체 페이스트 조성물에 의해 제조된 표시장치용의 형광막.
  9. 제 8항의 형광막을 구비하는 표시장치.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 표시장치가 플라즈마 디스플레이 장치 또는 전계방출 디스플레이 장치인 것을 특징으로 하는 표시장치.
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