KR20070097214A - 타색 안료로 표면 처리된 ｐｄｐ용 형광체 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 타색 안료로 표면 처리된 PDP용 형광체 및 그 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로는 형광체 자체의 휘도 및 색상이 열화되어도 형광체로부터 발생하는 색순도 및 휘도 등의 발광 속성을 일정하게 유지할 수 있는 타색 안료로 표면 처리된 PDP용 형광체 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

타색 안료로 표면 처리된 ＰＤＰ용 형광체 및 그 제조방법 {Surface modified PDP Phosphor by another colored pigment and process for preparing the same}

본 발명은 타색 안료로 표면 처리된 PDP용 형광체 및 그 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로는 형광체 자체의 휘도 및 색상이 열화되어도 형광체로부터 발생하는 색순도 및 휘도 등의 발광 속성을 일정하게 유지할 수 있는 타색 안료로 표면 처리된 PDP용 형광체 및 그 제조방법에 관한 것이다.

PDP(플라즈마 디스플레이 패널)는 형광등과 유사한 원리로서 자체 발광하므로 대 화면인 경우에도 화면 밝기가 균일하고 콘트라스트가 비교적 높고 시야 각이 160도 이상이어서 42인치 내지 100인치 급의 대화면 표시장치로 가장 적합한 것으로 알려져 있다. 이렇게 대형화가 가능하다는 장점 외에도 PDP는 상하판 유리로 구성되어 있고 구동 회로 부를 설치하더라도 두께가 10cm이하이며, 다른 표시소자에 비해 상당히 가볍다는 장점도 아울러 갖고 있어 차세대 디스플레이로서 주목받고 있다.

음극선관(CRT)은 형광체 표면에 입사되는 전자빔의 에너지에 따라 계조가 결 정되는데 반해 PDP는 계조표시를 위하여 방전의 횟수로써 조절한다. 즉, PDP의 표시는 방전의 온 오프에 의해서만 이루어지며, 방전의 온 상태는 일정 전압 이상이 되었을 때만 가능하다.

PDP 형광체의 경우 방전조건하에서 형광체 표면이 방전과 원자외선(Vacuum ultraviolet;VUV)에 노출되므로 시간 경과에 따라 휘도 저하 및 색상 변경 등 발광 및 수명특성의 저하가 일어난다. 특히 PDP용 형광체의 경우에는 여기원이 VUV(147nm)이어서 발광을 일으키는 침투 깊이가 수백 nm에 불과하므로 이러한 휘도 감소 및 색상 변화가 크게 나타나며, 예를 들어 PDP용 청색 및 녹색 형광체, 그리고 이트륨(Y)-바나듐(V)-인(P) 산화물 계열 적색 형광체는 비교적 수명 부분이 취약하다. 특히 청색 형광체의 경우 Ba-Mg-Al계열의 산화물에 유로퓸(Eu)이 도핑된 형광체가 사용되고 있는데, 패널을 구동함에 따라 열화되어 x 및 y 색좌표가 높아지고 휘도가 떨어진다. 또한 녹색의 경우도 아연(Zn)-실리콘(Si) 계열의 산화물 또는 바륨(Ba)-스트론슘(Sr)-알루미늄(Al) 계열의 산화물에 망간(Mn)이 도핑된 형광체인데, 청색의 경우와 마찬가지로 열화가 진행되면서 색상과 휘도의 열화 현상을 나타낸다. 열화가 진행되면서, PDP 패널에서 열화된 부분과 그렇지 않은 다른 부분과의 색상 혹은 휘도가 다르게 보이는 등의 문제점이 발생하게 된다.

한편 일본 특허 공개 공보 1998-125240 호에는 PDP용 형광체의 휘도 향상을 위하여 표면에 코팅층을 형성하는 방법이 제시되어 있다. 이 경우 코팅 물질은 형광체보다 굴절율이 작고 두께는 (2m+1)λ/4n을 충족시키도록 설정된다(n은 코팅층의 굴절율, m=0,1,2,3..., λ는 여기 자외선의 파장임). 이 특허에서는 또한 일정 한 간극을 둔 산화물의 코팅을 통해 자외선의 여기 효율을 증가시키는 방안도 제안되었다. 그러나 이와 같은 방법은 형광체의 표면 코팅층을 통해 휘도 향상을 목적으로 하는 것으로서, 장기간 사용에도 불구하고 형광체의 발광 속성을 유지하는 것은 곤란하다.

일본 특허 공개 공보 2002-038146호에는 잉크젯법을 사용하기 위해 형광체의 표면에 막상 또는 돌기상의 코팅층을 형성하여 형광체 잉크의 제조에 적합하도록 형광체의 유동성을 높이는 방법이 개시되어 있다. 상기 특허에서는 정의 대전을 갖는 산화물 또는 불화물의 코팅을 방법으로 제시하였으며, 주 목적은 형광체 잉크의 유동성을 향상시키는 것이지만, 표면의 전기적 특성을 제어하는 부수적 효과도 함께 언급하였다. 그러나 형광체와 코팅층의 색에 대한 언급이 전혀 없으며, 형광체의 발광 색상 및 휘도를 일정하게 유지할 수 없다는 문제가 있다.

즉 방전시 일어나는 스퍼터링과 원자외선(VUV)으로부터 PDP용 형광체의 광특성 저하를 방지하고 형광체의 수명을 향상시킬 필요가 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 형광체의 발광 색상 및 휘도와 같은 광특성을 장시간 일정하게 유지하는 형광체를 제공하는 것이다.

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

본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 상기 형광체를 채용한 표시소자를 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,

타색 안료를 포함하는 표면 코팅층을 갖는 형광체를 제공한다.

본 발명의 일실시예에 의하면, 상기 타색 안료로서는 금속 산화물계 등이 바람직하다.

본 발명의 일실시예에 의하면, 상기 금속 산화물계로서는 Fe₂O₃ 등이 바람직하다.

본 발명의 일실시예에 의하면, 상기 표면 코팅층은 연속 결정성 박막인 것이 바람직하다.

본 발명의 일실시예에 의하면, 상기 표면 코팅층의 두께는 5 내지 40nm가 바람직하다.

본 발명의 일실시예에 의하면, 상기 표면 코팅층의 함량이 전체 형광체 중량을 기준으로 약 0.01 내지 20중량%인 것이 바람직하다.

본 발명의 일실시예에 의하면, 상기 형광체 모체로서는 청색 형광체로서 BaMgAl₁₀O₁₇:Eu, 녹색 형광체로서 Zn₂SiO₄:Mn, YBO₃:Tb, BaAl₁₂O₁₉:Mn, 적색형광체로서는 (Y,Gd)BO₃:Eu, Y₂O₃:Eu, Gd₂O₃:Eu 등이 바람직하다.

상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,

(a) 유기용매와 물을 포함하는 안료 전구체의 용액을 제조하는 단계;

(b) (a)에서 얻은 용액의 pH를 4 내지 10으로 조절하는 단계;

(c) 상기 pH가 조절된 용액을 환류하에 가열하여 상기 안료 전구체를 가수분해함으로써 하이드록사이드 겔을 얻는 단계;

(d) PDP용 형광체를 (c)에서 얻은 용액과 접촉시켜 겔 코팅 형광체를 얻는 단계;

(e) 겔 코팅 형광체를 건조시키는 단계; 및

(f) (e)에서 얻은 건조된 형광체를 소성하는 단계를 포함하는 타색 안료를 포함하는 표면 코팅층을 갖는 형광체의 제조방법을 제공한다.

본 발명의 일실시예에 의하면, 상기 코팅층의 두께가 5 내지 40nm인 것이 바람직하다.

본 발명의 일실시예에 의하면, 상기 유기 용매는 알코올인 것이 바람직하며, 에탄올 또는 이소프로판올인 것이 더욱 바람직하다.

본 발명의 일실시 예에 의하면, 상기 건조된 실리콘 하이드록사이드 겔 코팅 형광체의 소성은 약 400℃ 내지 약 1300℃의 온도에서 환원 분위기로 30분 이상 6시간 이하로 실시되는 것이 바람직하다.

본 발명은 또한 10 내지 100nm의 안료 입자와 형광체를 용매와 함께 교반한 후 이를 건조시키는 단계를 포함하는 타색 안료를 함유하는 표면 코팅층을 갖는 형광체의 제조방법을 제공한다.

상기 또 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,

상기 타색 안료를 포함하는 표면 코팅층을 갖는 형광체를 구비하는 PDP를 제공한다.

이하에서 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

본 발명은 장시간 사용에도 불구하고 형광체의 발광 속성을 초기와 같이 유지할 수 있는 형광체에 관한 것으로서, 이를 위해 형광체 자체의 발광색과 상이한 색상을 갖는 타색 안료를 포함하는 표면 코팅층을 형광체 상에 형성한다.

예를 들어 청색 형광체의 표면에 적색 안료를 사용하여 표면을 개질할 경우, 초기에 형광체로부터 방출된 청색 광은 적색 안료에 의해 필터링된 상태로 외부로 방출된다. 따라서 형광체 자체의 색상과 비교하여 약간 더 적색을 띠게 된다. 이 경우, 표시소자, 예를 들어 플라즈마 디스플레이 패널이 구동되면서 진공 자외선(VUV) 등에 의해 상기 형광체가 열화되면 형광체 자체의 색좌표가 높아져 조금씩 적색 영역으로 이동하게 되는데, 이와 동시에 구동시 플라즈마에 의해 형광체 표면의 적색 안료가 스퍼터링되면서 안료층이 얇아지고 적색 안료에 의한 필터링 효과는 줄어들게 된다. 따라서 형광체로부터의 발광색 변화와 안료에 의한 필터링 효과의 감소에 의한 효과가 상쇄되어 전체 합으로서 나타나는 발광색은 일정하게 유지된다. 휘도의 경우도, 형광체의 VUV에 의한 열화로 인해 휘도는 감소하지만, 안료층의 두께가 얇아지면서 투과율은 증가하므로, 전체 휘도 역시 일정하게 유지될 수 있게 된다.

본 발명에 따른 타색 안료를 포함하는 코팅층을 갖는 형광체에서, 상기 타색 안료의 색좌표값은 모체인 형광체와 상이한 값으로서, 상기 모체인 형광체가 열화에 의해 진행될 방향의 색좌표값을 갖는 것이 바람직하다. 즉 열화에 의해 색상변화가 진행되어 갖게 되는 색상을 상기 타색 안료에 의해 형광체 모체에 미리 부여 하게 되면, 열화에 의해 진행되는 색상 차이만큼을 안료의 감소분에 의해 상호 보완하게 됨으로써 그 결과 일정한 색상 유지가 가능해지기 때문이다.

따라서 이와 같은 타색 안료가 갖는 색좌표의 경우, 사용하고자 하는 PDP용 형광체의 종류에 따라 그 값이 달라지는 것이 바람직하다. 즉 모체인 형광체가 청색 형광체인 경우 CIE 색좌표의 x, y값이 모두 형광체의 값보다 높은 것이 바람직하다. 이는 청색 형광체의 경우 열화에 의해 x, y값이 모두 증가하기 때문이다. 이와 달리 모체인 형광체가 녹색 형광체인 경우에는 열화에 의해 x좌표값은 증가하고, y색좌표는 감소하게 되므로 이 경우 상기 타색 안료가 갖는 색좌표값은 모체인 녹색 형광체의 x, y값과 비교하여 x값은 높고, y값은 낮은 것이 바람직하다. 마찬가지로 상기 모체인 형광체로서 적색 형광체를 사용하는 경우에는 열화에 의해 x, y값이 모두 낮아지게 되므로, 상기 타색 안료가 갖는 색좌표값은 모체인 형광체와 비교하여 x, y 색좌표값이 모두 낮은 것이 바람직하다.

상기 타색 안료의 색좌표값과 모체인 형광체의 색좌표값의 차이는 그 열화 정도에 따라 적절히 제어하는 것이 바람직하다. 즉 열화에 의한 색상 범위가 작은 형광체를 사용하는 경우에는 타색 안료와의 색좌표값의 차이가 작은 것이 바람직하고, 열화에 의한 색상 범위가 큰 형광체를 사용하는 경우에는 상기 색좌표값의 차이가 큰 안료를 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 사용가능한 타색 안료로서는 고온에서 소성과정을 거쳐야 하는 형광체의 특성상 유기물 계열의 안료를 사용하는 경우에는 소성에 의해 휘발될 가 능성이 높으므로, 금속 산화물 계열, 바람직하게는 Fe₂O₃ 등이 바람직하다.

이와 같은 타색안료를 포함하는 코팅층을 갖는 본 발명에 따른 PDP용 형광체에 있어서, 상기 코팅층은 연속 박막인 것이 바람직하다. 즉 입자상 코팅층으로 구성될 경우에도 본 발명에 따른 효과를 얻는 것이 가능하나, 가급적 연속 박막으로 상기 코팅층을 구성할 경우 입자상 코팅에 비하여 스퍼터링이나 원자외선 등으로부터 내부 형광체의 보호가 가능하고, 열화를 억제하여 수명연장이 가능해진다. 이와 같은 연속 박막은 증착이나 표면 흡착법 등의 공정보다는 졸겔 화학 등의 방법을 사용하는 것이 형광체 입자의 표면 상에 균질한 박막을 형성할 수 있어 보다 바람직하다. 이와 같은 졸겔화학에 대해서는 후술하기로 한다.

상기 본 발명에 따른 타색 안료를 포함하는 표면 코팅층의 함량은 전체 형광체 중량을 기준으로 약 0.01 내지 20중량%인 것이 바람직하며, 1 내지 15중량%가 더욱 바람직하다. 상기 코팅층의 함량이 0.01 중량% 미만인 경우에는 코팅층으로서 충분한 효과를 기대할 수 없으며, 20중량%를 초과하는 경우에는 코팅층의 지나친 색상 발현으로 인하여 모체인 형광체의 색상을 제대로 표현할 수 없게 되는 문제가 있다.

상기 본 발명에 따른 타색 안료를 포함하는 표면 코팅층의 두께는 약 1nm 이상이 바람직하며, 5 내지 40nm가 더욱 바람직하며, 5 내지 20nm가 가장 바람직하다. 상기 표면 코팅층의 두께가 1 nm 미만인 경우에는 본 발명에 따른 코팅층으로서의 효과를 충분히 얻을 수 없다.

본 발명에 따른 타색 안료를 포함하는 표면 코팅층을 갖는 PDP용 형광체로서는 알려져 있는 형광체를 어느 것이나 제한 없이 사용할 수 있으나, PDP용 청색 형광체로서는 BaMgAl₁₀O₁₇:Eu 등을 사용할 수 있으며, PDP용 녹색 형광체로서는 Zn₂SiO₄:Mn, YBO₃:Tb, BaAl₁₂O₁₉:Mn, 등을 사용할 수 있고, PDP용 적색형광체로서는 (Y,Gd)BO₃:Eu, Y₂O₃:Eu, Gd₂O₃:Eu 등을 사용할 수 있다.

이하에서는 본 발명에 따른 타색 안료를 포함하는 표면 코팅층을 갖는 형광체의 제조방법에 관하여 설명하기로 한다.

본 발명의 형광체에 타색 안료를 포함하는 표면 코팅층을 형성하는 방법으로서는 표면흡착법, 졸겔법 등을 이용하는 것이 가능하나, 이들에 제한되는 것은 아니다. 졸겔법에 의해 표면 코팅층을 형성하는 방법은 다음과 같으며, 하기와 같은 졸겔법은 표면에 연속상의 코팅층을 형성하는 경우에 보다 바람직하게 이용할 수 있으나, 적절한 pH 조절을 통해 입자상 코팅을 형성하는 경우에도 유용하게 사용할 수 있다.

우선 안료의 전구체를 알콜 등의 유기용매에 용해시켜 코팅액을 제조하고 여기에 물과 산을 첨가하여 가수분해시킴으로써 히드록사이드 졸을 제조하고, 이어서 형광체를 혼합한 다음 진공건조시킨다. 그 결과 형광체 표면에 수산화물의 박막이 형성될 수 있다. 그 후 코팅 형광체의 표면 부착물을 더 결정화시키기 위하여 코팅된 상태에서 형광체와 표면 부착물을 함께 소성한다.

본 발명에 의한 연속 박막 코팅 형광체 제조에 사용되는 형광체는 임의의 적 합한 형광체일 수 있으며, 상술한 바와 같이 본 발명에 따른 타색 안료를 포함하는 표면 코팅층을 갖는 PDP용 형광체로서는 알려져 있는 형광체를 어느 것이나 제한 없이 사용할 수 있으나, PDP용 청색 형광체로서는 BaMgAl₁₀O₁₇:Eu 등을 사용할 수 있으며, PDP용 녹색 형광체로서는 Zn₂SiO₄:Mn, YBO₃:Tb, BaAl₁₂O₁₉:Mn 등을 사용할 수 있고, PDP용 적색형광체로서는 (Y,Gd)BO₃:Eu, Y₂O₃:Eu, Gd₂O₃:Eu 등을 사용할 수 있다.

코팅하기 전 형광체의 형상은 본 발명에 있어서 중요한 의미를 갖는 것이 아니므로 임의의 적합한 형태를 가질 수 있다. 예를 들어 약 0.01㎛ 내지 약 5㎛ 또는 그 이상의 크기를 갖는 입자 분말일 수 있다.

상기 타색 안료의 코팅층 두께 또한 중요한 의미는 없으므로 임의의 적합한 두께를 가질 수 있다. 일반적으로 약 1㎚ 이상이고 바람직하게는 약 5㎚ 내지 약 40㎚이며, 더욱 바람직하게는 5 내지 20nm 이다.

상기 히드록사이드 졸 용액은 임의의 적합한 방법에 의하여 제조될 수 있으며, 예를 들어 금속 산화물의 안료 전구체를 유기용매를 포함하는 매질에 녹이고 물 및 산을 용액에 첨가하여 가수분해함으로써 제조될 수 있다. 다른 방법으로는, 전구체를 유기 용매와 물을 포함하는 매질에 용해시킬 수 있다. 상기 물 및 산을 첨가하여 pH를 적절한 범위로 조절함으로써 가수분해 반응을 적절하게 제어할 수 있게 된다.

히드록사이드 졸 및 결과적으로 안료를 제공하는 임의의 적합한 전구체로는 바람직하게는 금속 유기화합물이 사용될 수 있으며, 빠른 속도로 하이드록사이드 졸을 생성하는 전구체가 바람직하다. 금속 화합물로부터 탄소 잔기처럼, 예를 들어 증발 또는 산화에 의하여 코팅 산화물로부터 쉽게 제거될 수 있는 임의의 잔기가 더 바람직하다. 바람직한 유기 화합물은 알콕사이드 화합물을 예로 들 수 있다. 적합한 알콕사이드는 탄소원자수가 약 1 내지 6개인 알킬그룹을 포함한다. 바람직한 전구체의 예로서는, 철 알콕사이드, 알루미늄 알콕사이드, 실리콘 알콕사이드, 마그네슘 알콕사이드, 티타늄 알콕사이드, 아연 알콕사이드, 지르코늄 알콕사이드, 이트륨 알콕사이드, 알킬 알루미네이트, 알킬 실리케이트, 알킬 티타네이트, 알킬 징케이트, 알킬 지르코네이트 등이 있다. 더욱 바람직한 전구체의 예로서는 철 s-부톡사이드, 알루미늄 s-부톡사이드, 알루미늄 에톡사이드, 알루미늄 이소프로폭시드, 에틸 알루미네이트, 실리콘 s-부톡사이드, 실리콘 에톡사이드, 실리콘 이소프로폭시드, 에틸 실리케이트, 마그네슘 s-부톡사이드, 마그네슘 에톡사이드, 마그네슘 이소프로폭시드, 티타늄 s-부톡사이드, 티타늄 에톡사이드, 티타늄 이소프로폭시드, 에틸 티타네이트, 아연 s-부톡사이드, 아연 에톡사이드, 아연 이소프로폭시드, 에틸 징케이트, 지르코늄 s-부톡사이드, 지르코늄 에톡사이드, 지르코늄 이소프로폭시드, 에틸 지르코네이트, 이트륨 s-부톡사이드, 이트륨 에톡사이드, 이트륨 이소프로폭시드 등을 들 수 있다. 특히 바람직한 금속 산화물 전구체로서는 철 s-부톡사이드, 알루미늄 s-부톡사이드 또는 에틸 실리케이트를 들 수 있다.

상기 안료 전구체를 용해시키는 매질은 어떠한 적합한 유기 용매 또는 유기 용매의 혼합물을 포함하지만, 바람직하게는 알콜올, 케톤, 에스테르 및 에테르와 같은 극성 유기용매이다. 알콜이 더욱 바람직하다. 적합한 알콜올은 메탄올, 에탄올, 이소프로판올 또는 부탄올과 같은 저급알콜을 포함하며, 에탄올, 이소프로판올 또는 이들의 조합이 바람직하다.

매질에 용해되어야 하는 전구체의 양은 코팅될 입자의 표면적, 형성될 옥사이드 배위수 및 코팅된 형광체에 로딩될 표적 산화물 같은 몇몇의 인자에 따라 결정된다. 표적 산화물 로딩은 전형적으로 코팅된 형광체의 중량에 대하여 0.1% 보다 크고, 예를 들어 약 0.1% 내지 약 20%이며, 더욱 바람직하게는 코팅된 형광체의 중량에 대하여 2%에서 15%이다.

상기와 같이 금속 산화물 전구체를 유기용매에 용해한 후, 여기에 유색 도펀트로서 코발트 금속 전구체를 가하여 용해시킴으로써 코팅액을 완성하게 되는데, 이와 같은 코발트 금속 전구체로서는 코발트 아세틸아세토네이트, 코발트 아세테이트, 코발트 알콕사이드, 질산코발트 등과 같은 염의 형태로 사용되는 것이 바람직하다. 이와 같은 코발트의 함량은 상기 산화물 코팅층의 0.1 내지 20중량%인 것이 바람직하다.

다음으로 용해된 금속이 이온화 및 수화될 수 있도록 전구체 용액을 처리한다. 이는 전구체를 가수분해함으로써 실현된다. 전구체의 가수분해는 당업계에 알려진 방법에 의하여도 수행될 수 있으며, 예를 들어 전구체 용액을 물 및/또는 산에 접촉시킴으로써 수행될 수 있다. 예를 들어 물 및/또는 산을 전구체 용액에 가한 후, 바람직하게는 강하게 교반한다.

적당한 산의 예에는 아세트산, 질산, 또는 염산이 포함된다. 산을 첨가하여 pH를 중성 이하로 유지함으로써 연속적 막 형태의 코팅층을 얻는데 적절한 졸의 상태로 제어할 수 있어 바람직하다.

가수분해 반응에서, 물은 금속에 비하여 과량의 양으로 이용되는 것이 바람직하다. 따라서 예를 들어, 전구체에 대한 물의 몰비는 약 10:1 이상, 바람직하게는 약 100:1 이상, 약 100:1 내지 약 300:1인 것이 더욱 바람직하다.

가수분해 반응은 전구체 용액을 가열함으로써 가속화될 수 있으나, 본 발명에서 반드시 필요한 공정은 아니다. 따라서 가열공정 없이도 본 발명의 전구체 용액을 가수분해하는 거도 가능하나, 필요시 상기 가열공정을 더 포함시켜 가수분해 반응을 가속화시키는 것도 가능하며, 이와 같은 가열공정으로서는, 예를 들어, 전구체 용액은 약 40℃ 내지 약 100℃의 온도로 가열될 수 있고, 약 50℃ 내지 약 85℃가 바람직하다. 특정 실시예에서, 용액은 용매 환류 온도로 가열된다. 가열은 가수분해가 충분히, 바람직하게는 완전히 이루어질 때까지 수행된다. 가수분해의 속도가 온도에 따라 증가되기 때문에, 가열시간은 온도에 의존할 것이다. 온도가 높은 수록 가열시간은 짧아진다. 용액은 약 0.1 시간 이상, 예를 들어 약 1 시간 내지 약 72 시간 동안 가열될 수 있고, 약 10 시간 내지 약 30 시간 가열되는 것이 바람직하고, 약 20 시간 내지 약 24 시간 동안 가열되는 것이 더욱 바람직하다.

상기 히드록사이드 졸을 포함하는 용액의 pH는 궁극적으로 얻어지는 코팅의 품질에 중요한 작용을 한다. 구체적으로, 얇고, 매끄럽고, 끊어짐이 없이 연속적인 코팅을 얻기 위해서는 상기 히드록사이드의 이질적 핵화가 바람직하고, 그러한 핵화는 히드록사이드 용액의 pH를, 예를 들어 약 0.5 내지 약 10.0에, 바람직하게는 약 0.5 내지 약 7.0에, 더욱 바람직하게는 1.0 내지 6.5으로 조절함으로써 성취될 수 있다. 상기와 같은 pH를 높게 조절할 경우에는 연속상 코팅이 아닌 입자상 코팅이 얻어지므로 필요한 용도에 따라 적절히 pH를 조절할 수 있다.

상기와 같은 가수분해 반응이 완성된 후에, 형광체를 히드록사이드 졸 용액과 접촉시킨다. 접촉은 형광체 입자를 용액 내에서 교반함으로써 수행될 수 있다. 졸로 코팅된 입자는 예를 들어 로터리 진공증발기를 사용하거나 여과 또는 기울여 따라내기에 의해 졸 용액으로부터 분리될 수 있다.

졸로 코팅된 형광체 입자는 우선, 흡착된 용매를 제거하기 위하여 건조된다. 예를 들어, 입자는 주변 온도(22ㅁ3℃)에서 또는 약간 더 높은 온도에서 건조될 수 있다. 따라서, 건조는 예를 들어 약 30℃ 또는 그 이상의 온도에서, 즉 약 60℃ 내지 약 150℃에서, 바람직하게는 약 80℃ 내지 약 120℃에서 수행될 수 있다. 건조는 적당한 분위기에서, 예를 들어, 대기, 진공 또는 불활성 가스와 같은 가스의 존재하에서 수행될 수 있다.

건조된 졸이 코팅된 형광체 입자는 다음에 보다 높은 온도로 소성된다. 이러한 열처리는 형광체 입자에 대한 겔의 결합력을 증가시킨다. 소성 온도는 약 300℃ 또는 그 이상, 예를 들어 약 300℃ 내지 약 1700℃일 수 있다. 소성은 적합한 분위기에서 예를 들어, 대기, 진공 또는 불활성 가스 또는 환원 가스와 같은 가스의 존재 하에서 수행될 수 있고 바람직하게는 환원 분위기에서 소성 할 수 있다.

상기 졸겔화학이 아닌 일반적인 입사상 코팅법으로서는 10 내지 100nm의 안료 입자와 형광체를 물 또는 기타 용매와 함께 교반한 후 이를 건조시켜 표면에 안 료입자를 부착시킨 형광체를 얻을 수 있다. 상기 용매로서는 상기 안료 입자를 용해시킬 수 없는 것을 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 타색 안료를 포함하는 표면 코팅층을 갖는 형광체는 광특성,예를 들어 휘도 및 색순도 등을 경시적으로 일정하게 유지하는 것으로 나타났다.이하에서는 구체적인 실시예를 통하여 본 발명을 예시하고자 하나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

Fe₂O₃의 전구체 12g을 이소프로판올 1200g에 용해시킨 후 물 30ml를 첨가하고 1시간 동안 교반하였다. 가수분해 반응을 촉진시키기 위하여 아세트산 및 암모니아로 pH를 5.0, 7.5, 10.0으로 조절하였다. pH를 조절한 용액을 환류 용기에 넣고 비등점까지 가열한 후 24시간 동안 환류시켰다.

Fe₂O₃의 전구체의 양은 최종적으로 형광체 중량에 대하여 3.0중량%의 Fe₂O₃ 로딩을 제공할 수 있도록 선택하였다. PDP용 청색 형광체(BaMgAl₁₀O₁₉:Eu) 100g을 첨가하고 2시간 동안 교반하였다. 용액을 증발시킨 후 얻은 형광체를 100℃에서 건조하여 코팅된 형광체를 얻었다. 코팅된 형광체 입자를 그래파이트 환원 분위기에서 400℃와 800℃에서 1시간 동안 열처리하였다.

실시예 2

상기 실시예 1에서 PDP용 형광체로서 청색형광체인 BaMgAl₁₀O₁₉:Eu 대신에, 녹 색 형광체인 Zn₂SiO₄:Mn을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 과정을 수행하여 목적하는 형광체를 제조하였다.

실시예 3

상기 실시예 1에서 PDP용 형광체로서 청색형광체인 BaMgAl₁₀O₁₉:Eu 대신에, 적색 형광체인 (Y,Gd)BO₃:Eu을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 과정을 수행하여 목적하는 형광체를 제조하였다.

실시예 4

PDP용 청색 형광체인 BaMgAl₁₀O₁₉:Eu을 Fe₂O₃ 미립자가 분산된 액과 혼합한 후 교반한 후, Fe₂O₃ 미립자가 표면에 코팅된 형광체를 제조하였다.

비교예 1

표면 코팅 처리하지 않은 PDP용 청색형광체인 BaMgAl₁₀O₁₉:Eu이다.

비교예 2

표면 코팅 처리하지 않은 PDP용 녹색형광체인 Zn₂SiO₄:Mn이다.

pH 7.5에서 코팅된 상기 실시예 1에서 얻어진 형광체의 투과전자현미경(TEM) 분석 사진을 통해 형광체 입자의 표면을 따라 얇게 연속적인 Fe₂O₃의 코팅이 형성되어 있는 것을 확인할 수 있었다. 코팅의 두께는 약 7nm이었다.

하기 표 1은 실시예 1, 실시예 4 및 비교예 1에서 얻어진 형광체의 시간에 따른 휘도특성을 나타내는 데이터로서, 본 발명에 따른 형광체의 휘도 유지율이 우 수함을 알 수 있다.

<표 1>

휘도 유지율

시간	0	2	4	6	8	10
실시예1	100.0%	100.4%	99.1%	97.9%	98.0%	97.0%
실시예4	100.0%	98.8%	98.1%	97.3%	95.2%	93.8%
비교예1	100.0%	97.2%	94.8%	91.5%	90.2%	88.7%

하기 표 2 및 표 3은 실시예 1, 실시예 4 및 비교예 1에서 얻어진 형광체의 시간에 따른 x좌표값 및 그 유지율을 나타내며, 본 발명에 따른 형광체의 x좌표 유지율이 우수함을 알 수 있다.

<표 2>

x좌표값

시간	0	2	4	6	8	10
실시예1	100.0%	99.9%	99.9%	99.9%	100.1%	100.1%
실시예4	100.0%	100.1%	100.1%	100.2%	100.3%	100.3%
비교예1	100.0%	100.2%	100.5%	100.6%	100.7%	100.8%

<표 3>

x좌표 유지율

시간	0	2	4	6	8	10
실시예1	0.1465	0.1464	0.1464	0.1464	0.1466	0.1467
실시예4	0.1473	0.1474	0.1474	0.1476	0.1478	0.1477
비교예1	0.1455	0.1458	0.1462	0.1464	0.1465	0.1467

하기 표 4 및 5는 실시예 1, 실시예 4 및 비교예 1에서 얻어진 형광체의 시간에 따른 y좌표값 및 그 유지율을 나타내며, 본 발명에 따른 형광체의 y좌표 유지율이 우수함을 알 수 있다.

<표 4>

y좌표

시간	0	2	4	6	8	10
실시예1	100.0%	99.9%	99.9%	100.0%	100.1%	100.4%
실시예4	100.0%	100.3%	100.4%	100.7%	101.2%	101.3%
비교예1	100.0%	100.6%	101.1%	101.4%	101.5%	102.1%

<표 5>

y좌표 유지율

시간	0	2	4	6	8	10
실시예1	0.0668	0.0667	0.0667	0.0668	0.0669	0.0671
실시예4	0.0684	0.0686	0.0687	0.0689	0.0692	0.0693
비교예1	0.0655	0.0659	0.0662	0.0664	0.0665	0.0669

상술한 바와 같이 모체인 형광체의 열화에도 불구하고 표면 코팅층인 안료입자가 스퍼터링 등에 의해 일부 소모되어 전체적인 색순도 (x, y)가 유지되고 있음을 알 수 있다. 이에 반해 비교예 1의 경우 색순도 (x, y)가 저하되었음을 알 수 있다.

본 발명에 따른 타색 안료를 포함하는 표면 코팅을 갖는 형광체는 시간의 경과에 따른 휘도 및 색순도와 같은 발광특성을 초기와 같이 유지할 수 있어 PDP에 유용하게 사용할 수 있다.

Claims (13)

1. 타색 안료를 포함하는 표면 코팅층을 갖는 것을 특징으로 하는 PDP용 형광체.
2. 제1항에 있어서, 상기 타색 안료가 금속 산화물계인 것을 특징으로 하는 PDP용 형광체.
3. 제2항에 있어서, 상기 금속 산화물계가 Fe₂O₃인 것을 특징으로 하는 PDP용 형광체.
4. 제1항에 있어서, 상기 표면 코팅층이 연속 결정성 박막인 것을 특징으로 하는 PDP용 형광체.
5. 제1항에 있어서, 상기 코팅층의 두께가 5 내지 40nm인 것을 특징으로 하는 PDP용 형광체.
6. 제1항에 있어서, 상기 표면 코팅층의 함량이 전체 형광체 중량을 기준으로 약 0.01 내지 20중량%인 것을 특징으로 하는 PDP용 형광체.
7. 제1항에 있어서, 상기 형광체 모체가 BaMgAl₁₀O₁₇:Eu, Zn₂SiO₄:Mn, YBO₃:Tb, BaAl₁₂O₁₉:Mn, (Y,Gd)BO₃:Eu, Y₂O₃:Eu, 또는 Gd₂O₃:Eu인 것을 특징으로 하는 PDP용 형광체.
8. (a) 유기용매와 물을 포함하는 안료 전구체의 용액을 제조하는 단계;

   (b) (a)에서 얻은 용액의 pH를 4 내지 10으로 조절하는 단계;

   (c) 상기 pH가 조절된 용액을 환류하에 가열하여 상기 안료 전구체를 가수분해함으로써 하이드록사이드 겔을 얻는 단계;

   (d) PDP용 형광체를 (c)에서 얻은 용액과 접촉시켜 겔 코팅 형광체를 얻는 단계;

   (e) 겔 코팅 형광체를 건조시키는 단계; 및

   (f) (e)에서 얻은 건조된 형광체를 소성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 타색 안료를 포함하는 표면 코팅층을 갖는 형광체의 제조방법.
9. 제1항에 있어서, 상기 코팅층의 두께가 5 내지 40nm인 것을 특징으로 하는 타색 안료를 포함하는 표면 코팅층을 갖는 형광체의 제조방법.
10. 제1항에 있어서, 상기 유기 용매가 알코올인 것을 특징으로 하는 타색 안료 를 포함하는 표면 코팅층을 갖는 형광체의 제조방법.
11. 제1항에 있어서, 상기 건조된 하이드록사이드 겔 코팅 형광체의 소성이 약 400℃ 내지 약 1300℃의 온도에서 환원 분위기로 30분 이상 6시간 이하로 실시되는 것을 특징으로 하는 타색 안료를 포함하는 표면 코팅층을 갖는 형광체의 제조방법.
12. 10 내지 100nm의 안료 입자와 형광체를 용매와 함께 교반한 후 이를 건조시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 타색 안료를 포함하는 표면 코팅층을 갖는 형광체의 제조방법.
13. 상기 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 형광체를 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.