KR20090085860A

KR20090085860A - 디스플레이 장치용 형광체 조성물

Info

Publication number: KR20090085860A
Application number: KR1020080011746A
Authority: KR
Inventors: 송재혁; 송유미; 김윤창; 박도형; 유용찬; 허경재; 최익규; 송미란; 권선영; 이현덕; 김지현; 서진형; 권선화; 김민주; 이영훈; 김영기
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2008-02-05
Filing date: 2008-02-05
Publication date: 2009-08-10
Also published as: KR100937963B1; CN101503620A; US8137585B2; US20090195143A1; EP2088182A2; EP2088182A3; CN101503620B

Abstract

본 발명은 디스플레이 장치용 형광체 조성물에 관한 것으로서, 상기 형광체 조성물은 하기 화학식 1로 표시되는 형광체를 포함한다.

[화학식　1]

Y₃ _-x- _kCe_kM'_xAl_a _- _yM"_yO_(1.5a+4.5)

(상기　식에서　M'는 Sc,　In,　La　및　이들의　조합으로　이루어진　군에서　선택되는　원소이고,　M"는 Ga,　Sc,　In,　및　이들의　조합으로　이루어진　군에서　선택되는　원소이며,　0.0 ≤　x　<　3.0,　0.0　<　y　≤　7.0,　0.0　<　k　<　0.1　및 4.0 ≤ a ≤7.0이며, a-y ≥ 0.0, x + k ≤ 3.0이다)

본 발명에 따른 형광체 조성물은 잔광 시간이 짧은 동시에 녹색 색좌표 특성이 우수하다. 그 결과 디스플레이 장치에 매우 유용하게 사용될 수 있다.

디스플레이 장치, 형광체 조성물, 녹색, 색좌표, 입체 영상, 잔광특성, 색좌표특성

Description

디스플레이 장치용 형광체 조성물{PHOSPHOR COMPOSITION FOR DISPLAY DEVICE}

본 발명은 디스플레이 장치용 형광체 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 디스플레이 장치에 적용시 짧은 잔광시간과 함께 우수한 녹색 색좌표 특성을 발현할 수 있는 디스플레이 장치용 형광체 조성물에 관한 것이다.

현재 플라즈마 디스플레이 패널은 패널 내에 봉입된 크세논(Xe)과 네온(Ne) 혼합 가스의 방전 현상을 이용한 표시 장치로서, 방전 구동시 발생하는 147 혹은 172nm 파장의 진공자외선을 형광체에 조사시킬 때, 고 에너지 상태로 여기된 형광체층이 가시광선을 발현하는 원리를 이용한다. 현재 일반적으로 사용되고 있는 플라즈마 디스플레이 패널은 상판과 하판 사이의 격벽으로 분리된 공간에 적색, 녹색 혹은 청색 형광체층을 도포하고, 선별적으로 플라즈마 방전을 생성시켜 도포된 형광체층에서 발생하는 가시광을 표시한다.

플라즈마 디스플레이 패널을 이용한 입체 영상을 1TV 필드(16.7msec)를 두 개의 서브필드로 나누어 각각 좌 입체 영상과 우 입체 영상을 제작하고, 고글(goggles)을 이용하여 관측자의 좌안과 우안에 입체 영상을 선별적으로 투영하는 방법으로 구현할 수 있다. 이때, 관측자가 착용하는 고글은 좌, 우측에 광학 셔터가 구비되어 있으며, 이는 좌 서브필드 및 우 서브필드와 연동하여 양안에 선별적인 입체 영상 신호를 투영할 수 있다. 그러나 기존의 1TV 필드를 절반으로 나누어 두 개의 서브필드를 제작해야 하므로 일반적인 용도의 플라즈마 디스플레이 패널에 비해 형광체층의 잔광특성이 특별히 중요해진다. 특히, 1/10 잔광 시간이 5.0msec를 초과하는 형광체를 이용하면, 좌서브필드 영상의 잔광이 우안에 의해 관측되는 것과 같은 크로스 톡(cross talk) 현상에 의해, 입체 영상의 해상도가 저하되고 선명성이 현저히 저하될 수 있다. 한편 플라즈마 디스플레이 패널용 녹색 형광물질로서 널리 사용되고 있는 상용 Zn₂SiO₄:Mn 형광체는 잔광 시간이 7 내지 9msec 수준인 것으로 알려져 있다. 이러한 Zn₂SiO₄:Mn 형광체를 단독으로 이용하여 녹색 형광체층을 구성할 경우, 크로스 톡 현상에 의한 선명도 감소를 피할 수 없다.

일반적으로 형광체 잔광 시간을 줄이기 위해 과량의 활성제를 첨가시키는 방법이 이용된다. 활성제의 농도가 증가하면, 여기 상태 활성제의 천이 확률이 증대되기 때문에 천이 확률의 역수에 비례하는 잔광시간은 감소하게 된다. Zn₂SiO₄:Mn의 경우에도, 활성제인 망간(Mn) 첨가량을 20mol% 수준으로 증가시켜, 잔광을 ~5.0msec 수준으로 감소시킬 수 있음이 알려져 있다. 그러나 이러한 방법으로 잔광시간을 감소시켜도 3D PDP에 적합한 5.0msec 이하에는 미치지 못하며, 열화특성이 악화되어 장시간 사용시 플라즈마 디스플레이 패널의 적색, 녹색, 청색의 3색중 녹색 휘도 감소를 피할 수 없다. 따라서 잔광 특성 개선을 통한 입체 영상 구현을 위해서는 새로운 조성의 단잔광 녹색 형광체 사용이 필수적이다.

특히 최근 차세대 정보 통신 서비스로서 수요 및 기술 개발 경쟁이 치열한 첨단의 고도화 기술에서 정보통신, 방송, 의료, 교육, 훈련, 군사, 게임, 애니메이션, 가상현실, CAD, 산업 기술 등 그 응용 분야가 매우 다양하며 여러 분야에서 공통적으로 요구되는 차세대 실감 3차원 입체 멀티미디어를 위한 3차원 입체 영상 기술을 구현하기 위해 잔광이 짧으면서 휘도가 우수한 녹색 형광체에 대한 연구가 매우 중요한 실정이다.

본 발명은 디스플레이 장치에서의 영상 구현시 녹색 영상의 잔광문제를 해결하는 동시에 우수한 녹색 색좌표 특성을 발현할 수 있는 디스플레이 장치용 형광체 조성물을 제공하고자 한다.

본 발명은 또한 상기 디스플레이 장치용 형광체 조성물을 포함하는 디스플레이 장치를 제공하고자 한다.

다만, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자들에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제1 구현예에 따르면 하기　화학식　1로　표시되는　형광체를　포함하는 디스플레이 장치용　형광체　조성물을 제공한다.

[화학식　1]

Y_3-x-kCe_kM'_xAl_a-yM"_yO_(1.5a+4.5)

본 발명의 제2 구현예에 따르면 상기 디스플레이 장치용 형광체 조성물을 포함하는 디스플레이 장치를 제공한다.

기타 본 발명의 구현예들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.

본 발명에 따른 형광체 조성물은 디스플레이 장치에 적용되어 영상 구현시 잔광 시간이 짧은 동시에 우수한 녹색 색좌표 특성, 즉 색순도를 발현할 수 있다. 그 결과 디스플레이 장치, 특히 3차원 입체 영상을 구현하기 위한 플라즈마 디스플레이 패널에 매우 유용하게 사용될 수 있다.

이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것이므로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

본 발명은 디스플레이 장치, 특히 3차원 입체 영상 구현을 할 수 있는 디스플레이 장치에 유용하게 적용할 수 있는 디스플레이 장치용 형광체 조성물에 관한 것으로, 그 중에서도 휘도가 높고 사람 눈에 인식이 잘 되는 파장을 가져 청색 및 적색에 비하여 보다 짧은 잔광이 요구되는 녹색 형광체 조성물에 관한 것이다. 상기 디스플레이 장치로는 플라즈마 디스플레이 패널 등 어떠한 디스플레이 장치도 포함할 수 있다. 그러나 본 발명의 형광체 조성물은 진공자외선을 여기원으로 하는 플라즈마 디스플레이 장치에 가장 유용하게 사용될 수 있다.

즉, 본 발명의 제1 구현예에 따른 형광체 조성물은 하기　화학식　1로　표시되는　형광체를　포함한다.

[화학식　1]

Y₃ _-x- _kCe_kM'_xAl_a _- _yM"_yO_(1.5a+4.5)

상기　식에서, M'는 Sc,　In,　La　및　이들의　조합으로　이루어진　군에서　선택되는　원소로, 바람직하게는 La이다.

상기 M"는 Ga,　Sc,　In,　및　이들의　조합으로　이루어진　군에서　선택되는　원소이고, 바람직하게는 Ga 이다.

상기 x, y, k, 및 a는 해당 원소의 몰비를 나타내는 것으로, 0.0 ≤　x　<　3.0,　0.0　<　y　≤　7.0,　0.0　<　k　<　0.1　및 4.0 ≤ a ≤7.0이며, a-y ≥ 0.0, x + k ≤ 3.0의 조건을 충족하여야 한다. 바람직하게는 0.0　≤　x　≤　1.0,　1.0　≤　y　≤　3.0,　0.01　<　k　<　0.05 및 4.0 ≤ a ≤ 6.0 이다.

상기와 같이 본 발명의 일 구현예에 따른 형광체 조성물은 종래 (Y₃ _- _qCe_q) Al₅O₁₂의 형광체에 있어서 Al 등의 M'성분중 일부를 Ga 등의 M"성분으로 치환한 형광체를 포함함으로써 잔광시간을 단축하고, 색품위를 개선시킬 수 있다.

본 발명의 다른 일 구현예에 따른 형광체 조성물은 상기 화학식 1의 형광체를 제1형광체로 포함하고, 하기 화학식 2 내지 9로 나타내는 형광체 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 형광체를 제2형광체로 더 포함할 수 있다. 또한 제2 형광체로 하기 화학식 2 내지 9로 표현되는 형광체 이외에 휘도 특성을 유지하 면서, 녹색 색좌표 특성을 개선할 수 있는 녹색 형광체라면 어떠한 것도 사용할 수 있으며, 또한 하기 화학식 2 내지 9로 표현되는 형광체와 함께 혼합하여 제2 형광체로 사용할 수 있음도 물론이다.

[화학식 2]

Zn₂ _- _pMn_pSiO₄　

(상기 식에서 0.01 ≤ p ≤ 0.60)

[화학식 3]

YBO₃:Tb　

[화학식 4]

(Y,Gd)_1- _qTb_qAl₃(BO₃)₄

(상기 식에서 0.01 ≤ q ≤ 0.50)

[화학식 5]

BaMgAl₁₀O₁₇:Mn　

[화학식 6]

BaMgAl₁₂O₁₉:Mn　

[화학식 7]

Zn(Ga₁ _- _rAl_r)₂O₄:Mn

(상기 식에서 0 ≤ r ≤ 1)

[화학식 8]

Li₂Zn(Ge,θ)_vO₈:Mn　

(상기 식에서 θ는 Al 또는 Ga이고, 3 ≤ v ≤ 4임)

[화학식 9]

(Y₃ _- _wCe_w)Al₅O₁₂　

(상기 식에서 0 ≤ w ≤ 3임)

이때 상기 제1 형광체와 제2 형광체의 혼합 비율은 75:25 내지 10:90 중량비가 바람직하고, 60:40 내지 20:80의 중량비가 보다 바람직하다. 제2 형광체의 사용량이 상기 범위에 포함되면, 휘도 특성은 유지하면서, 녹색 색좌표 특성을 개선할 수 있으므로, 색품위가 향상되어 바람직하다.

상기와 같은 본 발명의 제1 구현예에 따른 형광체 조성물은 잔광 시간이 짧고, 휘도 감소가 없는 동시에 색좌표 특성이 우수하여 플라즈마 디스플레이 패널 등과 같은 디스플레이 장치에 유용하게　사용할 수 있으며, 특히 120Hz 이상의 고속으로 구동하는 디스플레이에 사용하거나 3차원 입체 영상 장치에 유용하게 사용될 수 있다.　 특히 상기 화학식 1의 형광체는 여기를 멈춘 직후부터 형광체에서 발현하는 광량이 초기 대비 1/10로 감소하기까지 걸리는 시간(이후 "잔광시간(decay time)"이라 함)이 5.0 msec 이하, 바람직하게는 1.0 msec 이하로 매우 짧으며, 상기 화학식 1의 형광체를 포함하는 본 발명의 일 구현예에 따른 형광체 조성물 역시 잔광시간이 5.0 msec 이하, 바람직하게는 4.0 msec 이하, 보다 더 바람직하게는 2msec 이하로 매우 짧으므로, 디스플레이 장치, 특히 3차원 입체 영상 구현용 디스플레이 장치에 매우 유용하게 사용될 수 있다.

뿐만 아니라 상기 화학식 1로 표시되는 형광체는 0.21 내지 0.41의 CIE x 및 0.50 내지 0.57의 CIE y의 색좌표를 가져 우수한 녹색 색좌표 특성을 나타내며, 또한 상기 화학식 1의 형광체를 포함하는 본 발명의 일 구현예에 따른 형광체 조성물 역시 0.21 내지 0.37의 CIE x 및 0.50 내지 0.68의 CIE y의 색좌표를 가져 우수한 녹색 색좌표 특성을 나타낸다.

본 발명의 제2 구현예에 따르면 상기 제1 구현예에 따른 형광체 조성물을 포함하는 디스플레이 장치를 제공한다.

상기 디스플레이 장치는 진공자외선을 여기원으로 하는 것으로, 구체적으로는 플라즈마 디스플레이 패널 등을 들 수 있다. 특히 본 발명의 일 구현예에 따른 형광체 조성물은 상기 디스플레이 장치 중에서도 120Hz 이상의 고속으로 구동하는 디스플레이 장치에 사용하거나 3차원 입체 영상 장치에 유용하게 사용될 수 있다.

상기 제2 구현예의 일 예로 플라즈마 디스플레이 패널에 관하여 이하 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 제2 구현예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널을 도시한 부분 분해 사시도이다.

도 1에 나타낸 것과 같이, 본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널은 임의의 간격을 두고 실질적으로 평행하게 배치되는 제1 기판(1, 배면 기판) 및 제2 기판(11, 전면 기판)을 포함한다.

상기 제1 기판(1, 배면 기판) 상에 일방향(도면의 Y 방향)을 따라 복수의 어드레스 전극들(3)이 형성되고, 이 어드레스 전극들(3)을 덮으면서 제1 기판(1)에 제1 유전체층(5)이 형성된다.　 상기 제1 유전체층(5) 위로 각 어드레스 전극(3) 사이에 배치되도록 소정의 높이로 제공되며 방전 공간을 형성하는 복수의 격벽(7)이 형성된다.

상기 격벽(7)은 방전 공간을 구획하는 형상이라면 어느 형태도 가능하며, 다양한 패턴의 격벽들로 형성된다.　 예컨대 상기 격벽(7)은 스트라이프 등과 같은 개방형 격벽은 물론, 와플, 매트릭스, 델타 등과 같은 폐쇄형 격벽으로 형성될 수도 있다.　 또한 폐쇄형 격벽은 방전 공간의 횡단면이 사각형, 삼각형, 오각형 등의 다각형, 또는 원형, 타원형 등으로 되도록 형성될 수도 있다.

각각의 격벽(7) 사이에 복수의 방전셀이 형성되고, 이 방전셀 내에는 적(R), 녹(G), 청(B)색의 형광체층(9)이 위치한다.　

그리고, 제1 기판(1)에 대향하는 제2 기판(11, 전면 기판)의 일면에는 어드레스 전극(3)과 교차하는 방향(도면의 X축 방향)을 따라 한 쌍의 투명 전극(13a)과 버스 전극(13b)으로 구성되는 표시 전극들(13)이 형성되고, 상기 표시 전극들(13)을 덮으면서 제2 기판(11) 전체에 유전체층(15)이 위치한다.

상기 제1 기판(1) 상의 어드레스 전극(3)과 제2 기판(11) 상의 표시 전극이 교차하는 지점이 방전셀을 구성하는 부분이 된다.

상기 플라즈마 디스플레이 패널은 어드레스 전극(3)과 표시 전극(13) 사이에 어드레스 전압(Va)을 인가하여 어드레스 방전을 행하고 다시 한 쌍의 표시 전극 사 이에 유지 전압(Vs)을 인가하여 유지 방전시켜 구동한다.　 이때 발생하는 여기원 이 해당 형광체를 여기시켜 투명한 제2 기판(11)을 통하여 가시광을 방출하면서 플라즈마 디스플레이 패널의 화면을 구현하게 된다.　 상기 여기원 으로는 진공 자외선(Vacuum Ultraviolet)이 주로 이용된다.　

이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다.　 그러나 하기한 실시에는 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.

실시예 　1

원료물질인 Y₂O₃, CeO₂, Al₂O₃ _,및 Ga₂O₃을 화학당량에 맞게 혼합한 후, 혼합한 원료물질 100g을 300cc 알루미나 도가니에 담아, 1500℃에서 2.5시간 동안 소성하였다. 이때, 주된 입자의 크기가 10㎛ 이하가 되도록 융제의 양을 조절(BaF₂ 0.5wt%)하였다. 소성된 혼합물을 분쇄하고 세정, 건조 및 시빙(sieving)하여 입경이 5 mm 이하인 Y₂ _.97Ce₀ _.03Al₄ _.5Ga₀ _.5O₁₂　형광체를 얻었다. 　

실시예 　2

원료물질의 함량을 조절하여 사용하는 것 외에는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 Y₂ _.97Ce₀ _.03Al₄ _.0Ga₁ _.0O₁₂　형광체를 얻었다.

실시예 　3

원료물질의 함량을 조절하여 사용하는 것 외에는 상기 실시예 1과 동일한 방 법으로 실시하여 Y₂ _.97Ce₀ _.03Al₃ _.5Ga₁ _.5O₁₂　형광체를 얻었다.

실시예 　4

원료물질의 함량을 조절하여 사용하는 것 외에는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 Y₂ _.97Ce₀ _.03Al₃ _.0Ga₂ _.0O₁₂　형광체를 얻었다.

실시예 　5

원료물질의 함량을 조절하여 사용하는 것 외에는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 Y₂ _.97Ce₀ _.03Al₂ _.5Ga₂ _.5O₁₂　형광체를 얻었다.

비교예 1

원료 물질인 SiO₂ 및 MnCO₃을 화학당량에 맞게 칭량하고, 고온 휘발성을 고려하여 ZnO는 화학당량의 10%를 추가로 칭량하여 혼합한 다음, 1300℃, 5%수소-95%질소 분위기에서 2시간 동안 소성하였다. 이때, 소성된 혼합물을 분쇄하고 세정, 건조 및 시빙(sieving)하여 Zn₁ _.8Mn₀ _.2SiO₄　형광체를 얻었다.

비교예 　2

원료 물질인 Y₂O₃, Gd₂O₃, Al₂O₃, 와 Tb₄O₇을 화학당량에 맞게 혼합한 후, B₂O₃는 융제(flux)의 역할을 하도록 화학양론비의 110%를 칭량하여 혼합하였다. 혼합한 원료물질 100g을 300cc 알루미나 도가니에 담아 산소분위기, 1200℃에서 2시간 동안 소성하였다. 소성된 혼합물을 분쇄하고 세정, 건조 및 시빙 (sieving)하여 (Y_0.5Gd_0.5)_0.75Tb_0.25Al₃(BO₃)₄　형광체를 얻었다.

비교예 　3

원료물질인 Y₂O₃, CeO₂, 및 Al₂O₃을 화학당량에 맞게 혼합한 후, 혼합한 원료물질 100g을 300cc 알루미나 도가니에 담아, 1400℃에서 2.5시간 동안 소성하였다. 이때, 15g의 카본을 첨가하여 소성시 환원분위기가 유지되도록 하였으며, 주된 입자의 크기가 10㎛ 이하가 되도록 융제(flux)의 양을 조절(BaF₂ 0.5wt%)하였다. 소성된 혼합물을 분쇄하고 세정, 건조 및 시빙(sieving)하여 입경이 5 ㎛ 이하인 Y_2.97Ce_0.03Al₅O₁₂　(x=0, y=0, k=0.03, a=5)형광체를 얻었다.

상기 실시예 1 내지 5, 및 비교예 1 내지 3에서 제조된 형광체에 대하여 색좌표(CIE x 및 y) 및 잔광시간을 측정하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

녹색 형광체의 CIE 색좌표는 일반적으로 x는 0.3, y는 0.6에 가까울수록 좋으므로 측정된 색좌표 값을 이 기준 값과 비교하였다.

또한 잔광시간으로 여기를 멈춘 직후부터 형광체에서 발현하는 광량이 초기 대비 1/10로 감소하기까지 걸리는 시간을 측정하였으며, 하기 표 1에서 잔광 시간의 "±0.2"는 측정 오차를 나타낸다.

	형광체 조성	CIE x	CIE y	잔광시간
실시예 1	Y₂ _.97Ce₀ _.03Al₄ _.5Ga₀ _.5O₁₂ (x=0, y=0.5, k=0.03, a=5)	0.3661	0.5586	<1.0　msec
실시예 2	Y₂ _.97Ce₀ _.03Al₄ _.0Ga₁ _.0O₁₂ (x=0, y=1.0, k=0.03, a=5)	0.3431	0.5570	<1.0　msec
실시예 3	Y₂ _.97Ce₀ _.03Al₃ _.5Ga₁ _.5O₁₂ (x=0, y=1.5, k=0.03, a=5)	0.3160	0.5464	<1.0　msec
실시예 4	Y₂ _.97Ce₀ _.03Al₃ _.0Ga₂ _.0O₁₂ (x=0, y=2.0, k=0.03, a=5)	0.2941	0.5328	<1.0　msec
실시예 5	Y₂ _.97Ce₀ _.03Al₂ _.5Ga₂ _.5O₁₂ (x=0, y=2.5, k=0.03, a=5)	0.2792	0.5211	<1.0　msec
비교예 1	Zn₁ _.8Mn₀ _.2SiO₄	0.2617	0.6921	5.5±0.2 msec
비교예 2	(Y₀ _.5Gd₀ _.5)_0.75Tb₀ _.25Al₃(BO₃)₄	0.3383	0.5844	5.0±0.2 msec
비교예 3	Y₂ _.97Ce₀ _.03Al₅O₁₂ (x=0, y=0, k=0.03, a=5)	0.4127	0.5521	<1.0　msec

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 5, 및 비교예 3에 따른 녹색형광체는 모두 1.0　msec 이하의 짧은 잔광 시간을 나타내어 3차원 입체 영상 구현용 플라즈마 디스플레이 패널에 적합한 잔광특성을 나타내었다. 그러나 비교예 1 내지 2의 형광체는 잔광시간이 각각 5.5±0.2, 5.0±0.2 msec로 긴 잔광시간을 나타내어 3차원 입체 영상 구현용 플라즈마 디스플레이 패널에 적용이 불가능함을 알 수 있다.

또한 상기 실시예 1 내지 5, 및 비교예 3에서 제조된 형광체에 대하여 상대휘도를 측정하였다. 그 결과를 하기 표 2에 색좌표와 함께 나타내었다.

상대 휘도는 비교예 3의 Y₂ _.97Ce₀ _.03Al₅O₁₂를 기준으로 하여, 이 형광체의 휘도를 100%로 보고, 그에 대한 상대값을 측정하여 나타낸 값이다.

	형광체 조성	CIE x	CIE y	상대휘도
실시예 1	Y₂ _.97Ce₀ _.03Al₄ _.5Ga₀ _.5O₁₂ (x=0, y=0.5, k=0.03, a=5)	0.3661	0.5586	70.6%
실시예 2	Y₂ _.97Ce₀ _.03Al₄ _.0Ga₁ _.0O₁₂ (x=0, y=1.0, k=0.03, a=5)	0.3431	0.5570	76.4%
실시예 3	Y₂ _.97Ce₀ _.03Al₃ _.5Ga₁ _.5O₁₂ (x=0, y=1.5, k=0.03, a=5)	0.3160	0.5464	91.9%
실시예 4	Y₂ _.97Ce₀ _.03Al₃ _.0Ga₂ _.0O₁₂ (x=0, y=2.0, k=0.03, a=5)	0.2941	0.5328	96.4%
실시예 5	Y₂ _.97Ce₀ _.03Al₂ _.5Ga₂ _.5O₁₂ (x=0, y=2.5, k=0.03, a=5)	0.2792	0.5211	93.2%
비교예 3	Y₂ _.97Ce₀ _.03Al₅O₁₂ (x=0, y=0, k=0.03, a=5)	0.4127	0.5521	100.0%

상기 표 2에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 5의 형광체는 비교예3의 형광체와 유사한 수준의 휘도 특성을 나타내면서도, 비교예3에 비해 CIE x 값이 크게 개선되고 CIE y값은 소량 악화되었다. 이 같은 결과로부터 실시예 1 내지 5에 따른 형광체가 비교예 3의 형광체에 비해 보다 더 우수한 녹색 좌표 특성을 발현함을 알 수 있다.

상기 실시예 5 및 비교예 3에 따른 형광체에 대하여 형광스펙트럼(여기파장: 147nm)을 관찰하였다. 그 결과를 도 2 에 나타내었다.

도 2에 나타난 바와 같이, Al에 대한 Ga 치환량이 증가함에 따라 형광체의 피크파장이 540nm에서 515nm로 이동하고, 형광 세기 역시 증가하여 녹색 좌표 특성이 개선됨을 알 수 있다. 특히, 실시예 5에 따른 형광체는 650nm 이상에서 발광하는 빛의 세기가 그리 크지 않고 대부분 470 내지 580nm에서 발광하는 빛이므로, 상용 플라즈마 디스플레이 패널에 유용하게 사용될 수 있음을 알 수 있다.

화학식 1의 형광체에 있어서 형광체중 Ce의 함량에 따른 형광체 특성을 비교 평가하기 위하여, 하기와 같은 방법으로 Ce의 함량을 달리한 실시예 6 내지 8 및 비교예 4의 형광체를 각각 제조하고 이에 대하여 잔광시간, 색좌표 및 상대휘도를 측정하였다.

실시예 　6

원료물질의 함량을 조절하여 사용하는 것 외에는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 Y₂ _.98Ce₀ _.02Al₂ _.5Ga₂ _.5O₁₂　형광체를 얻었다.

실시예 　7

원료물질의 함량을 조절하여 사용하는 것 외에는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 Y₂ _.94Ce₀ _.06Al₂ _.5Ga₂ _.5O₁₂　형광체를 얻었다.

실시예 　8

원료물질의 함량을 조절하여 사용하는 것 외에는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 Y₂ _.92Ce₀ _.08Al₂ _.5Ga₂ _.5O₁₂　형광체를 얻었다.

비교예 　4

원료물질의 함량을 조절하여 사용하는 것 외에는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 Y₂ _.90Ce₀ _.10Al₂ _.5Ga₂ _.5O₁₂　형광체를 얻었다.

상기 실시예 5 내지 8, 및 비교예 4에서 제조된 형광체에 대하여 상기와 동일한 방법으로 색좌표(CIE x 및 y), 상대 휘도, 및 잔광시간을 측정하였다. 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.

	형광체 조성	CIE x	CIE y	잔광시간	상대휘도
실시예 5	Y₂ _.97Ce₀ _.03Al₂ _.5Ga₂ _.5O₁₂ (x=0, y=2.5, k=0.03, a=5)	0.2792	0.5211	<1.0　msec	93.2%
실시예 6	Y₂ _.98Ce₀ _.02Al₂ _.5Ga₂ _.5O₁₂ (x=0, y=2.5, k=0.02, a=5)	0.2788	0.5208	<1.0　msec	92.8%
실시예 7	Y₂ _.94Ce₀ _.06Al₂ _.5Ga₂ _.5O₁₂ (x=0, y=2.5, k=0.06, a=5)	0.2863	0.5251	<1.0　msec	91.5%
실시예 8	Y₂ _.92Ce₀ _.08Al₂ _.5Ga₂ _.5O₁₂ (x=0, y=2.5, k=0.08, a=5)	0.2983	0.5394	<1.0　msec	90.9%
비교예 3	Y₂ _.97Ce₀ _.03Al₅O₁₂ (x=0, y=0, k=0.03, a=5)	0.4127	0.5521	<1.0　msec	100.0%
비교예 4	Y₂ _.90Ce₀ _.10Al₂ _.5Ga₂ _.5O₁₂ (x=0, y=2.5, k=0.10, a=5)	0.3132	0.5433	<1.0　msec	83.4%

상기 표 3에 나타난 바와 같이, 실시예 5 내지 8의 형광체는 잔광시간이 각각 <1 msec로 짧아 3차원 입체 영상 구현용 플라즈마 디스플레이 패널에 적용이 가능하며, 또한 비교예 3의 형광체 대비 90% 이상의 높은 휘도를 발현하였다. 그러나 비교예 4의 형광체는 비교예 3 대비 휘도가 83%에 불과하여 특정량 이상의 Ce이 첨가되면 (k ≥ 0.1) 녹색 휘도의 급격한 감소가 일어남을 보여준다.

제1형광체와 제2형광체의 혼합시 혼합된 형광체 조성물의 특성 변화를 비교 평가하기 위하여 하기와 같은 방법으로 제1형광체 및 제2형광체의 종류 및 함량을 달리한 비교예 5, 및 실시예 9 및 10의 형광체 조성물을 제조하고 이에 대하여 잔광시간, 색좌표 및 상대휘도를 측정하였다.

비교예 5

상기 비교예 3에 따른 Y₂ _.97Ce₀ _.03Al₅O₁₂의 제1형광체(R1)와 비교예 2에 따른 (Y_0.5Gd_0.5)_0.75Tb_0.25Al₃(BO₃)₄의 제2형광체(R2)를 하기 표 4에 나타난 바와 같이 다양한 혼합비로 혼합하여 형광체 조성물을 제조하였다.

제조된 형광체 조성물에 대하여 앞서와 동일한 방법으로 잔광시간, 색좌표 및 상대휘도를 측정하고, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.

상대 휘도는 비교예 3의 형광체인 Y₂ _.97Ce₀ _.03Al₅O₁₂　단독사용시를 기준으로 하여, 이 형광체의 휘도를 100%로 보고, 그에 대한 상대값을 측정하여 나타낸 값이다.

혼합비(중량비)	잔광시간(msec)	CIE x	CIE y	상대 휘도 (%)
R1 : R2 = 10.0 : 0.0	< 1.0	0.4127	0.5521	100
R1 : R2 = 7.5 : 2.5	< 1.0	0.4072	0.5604	113.6
R1 : R2 = 5.0 : 5.0	1.3±0.5	0.3911	0.5684	126.3
R1 : R2 = 2.5 : 7.5	2.5±0.5	0.3632	0.5771	136.3
R1 : R2 = 0.0 : 10.0	5.0±0.5	0.3383	0.5844	154.6

실시예 　9

상기 실시예 4에 따른 Y₂ _.97Ce₀ _.03Al₃Ga₂O₁₂의 제1형광체(R1)와 비교예 2에 따른 (Y_0.5Gd_0.5)_0.75Tb_0.25Al₃(BO₃)₄의 제2형광체(R2)를 하기 표 5에 나타난 바와 같이 다양한 혼합비로 혼합하여 형광체 조성물을 제조하였다.

제조된 형광체 조성물에 대하여 잔광시간, 색좌표, 및 상대휘도를 측정하고, 그 결과를 하기 표 5에 나타내었다.

상대 휘도는 실시예 4의 형광체인 Y₂ _.97Ce₀ _.03Al₃Ga₂O₁₂　단독사용시를 기준으로 하여, 이 형광체의 휘도를 100%로 보고, 그에 대한 상대값을 측정하여 나타낸 값이다.

혼합비(중량비)	잔광시간(msec)	CIE x	CIE y	상대 휘도 (%)
R1 : R2 = 10.0 : 0.0	< 1.0	0.2941	0.5328	100.0
R1 : R2 = 7.5 : 2.5	< 1.0	0.3101	0.5501	114.6
R1 : R2 = 5.0 : 5.0	1.4±0.5	0.3223	0.5659	128.7
R1 : R2 = 2.5 : 7.5	2.8±0.5	0.3322	0.5765	140.2
R1 : R2 = 0.0 : 10.0	5.0±0.5	0.3383	0.5844	160.5

실시예 　10

상기 실시예 4에 따른 Y₂ _.97Ce₀ _.03Al₃Ga₂O₁₂의 제1형광체(R1) 및 비교예 1에 따른 Zn₁ _.8Mn₀ _.2SiO₄의 제2형광체(R2)를 하기 표 6에 나타난 바와 같이 다양한 혼합비로 혼합하여 형광체 조성물을 제조하였다.

제조된 형광체 조성물에 대하여 잔광시간, 색좌표, 및 상대휘도를 측정하고, 그 결과를 하기 표 6에 나타내었다.

상대 휘도는 실시예 6의 형광체인 Y₂ _.97Ce₀ _.03Al₃Ga₂O₁₂　단독사용시를 기준으로 하여, 이 형광체의 휘도를 100%로 보고, 그에 대한 상대값을 측정하여 나타낸 값이다.

혼합비(중량비)	잔광시간(msec)	CIE x	CIE y	상대 휘도 (%)
R1 : R2 = 10.0 : 0.0	< 1.0	0.2941	0.5328	100.0
R1 : R2 = 7.5 : 2.5	2.4±0.5	0.2786	0.6059	125.5
R1 : R2 = 5.0 : 5.0	3.7±0.5	0.2679	0.6585	141.3
R1 : R2 = 2.5 : 7.5	4.9±0.5	0.2642	0.6797	147.8
R1 : R2 = 0.0 : 10.0	5.5±0.5	0.2617	0.6921	150.3

상기 표 4 내지 6의 결과로부터, 잔광이 짧은 실시예 4에 따른 형광체와 녹색 휘도특성이 우수한 (Y,Gd)Al₃(BO₃)₄:Tb혹은 Zn₂SiO₄:Mn　 를 적절한 비율로 혼합하여 제조한 형광체 조성물은 우수한 휘도　특성 및 색좌표 특성을 나타내면서도, 입체영상 구현에 적합한 잔광특성을 유지할 수 있음을 할 수 있다. 특히 표 4와 표 5의 결과를 비교하면 Y₂ _.97Ce₀ _.03Al₅O₁₂ 형광체를 (Y₀ _.5Gd₀ _.5)_0.75Tb₀ _.25Al₃(BO₃)₄　의 제2형광체와 혼합한 비교예 5의 형광체 조성물에 비해 실시예 4에 따른 형광체(Y₂ _.97Ce₀ _.03Al₃Ga₂O₁₂)를 제1형광체로 하여(Y₀ _.5Gd₀ _.5)_0.75Tb₀ _.25Al₃(BO₃)₄　의 제2형광체와 혼합한 실시예 9의 형광체 조성물이 3차원 입체 영상 구현을 위한 플라즈마 디스플레이 패널에 적용가능한 짧은 잔광을 가짐과 동시에 더 우수한 좌표특성을 발현함을 알 수 있다.

결론적으로 본 발명에 따른 실시예 1 내지 10에 따른 형광체　조성물은　휘도가 우수하고 특히 색좌표　특성이 우수해 향후 입체영상 구현용 플라즈마 디스플레이 패널용 형광체로 사용되었을 때 화면 구동이 기존 형광체를 적용했을 시 보다 월등히 우수함을 용이하게 예상할 수 있다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 일례를 나타낸 부분 분해 사시도.

도 2는 본 발명의 실시예 5 및 비교예 3에 따른 형광체에 대한 형광스펙트럼을 관찰한 결과를 나타낸 그래프.

[도면 주요 부분에 대한 설명]

1: 제1기판 3: 어드레스 전극

5: 제1유전층 7: 격벽

9: 형광체층 11: 제2기판

13: 표시전극 13a: 투명전극

13b: 버스전극 15: 제2유전층

17: 보호막

Claims

하기　화학식　1로　표시되는　형광체를　포함하는,　진공자외선을　여기원으로　하는　디스플레이 장치용　형광체　조성물.

[화학식　1]

Y_3-x-kCe_kM'_xAl_a-yM"_yO_(1.5a+4.5)

(상기　식에서　M'는 Sc,　In,　La　및　이들의　조합으로　이루어진　군에서　선택되는　원소이고,　M"는 Ga,　Sc,　In,　및　이들의　조합으로　이루어진　군에서　선택되는　원소이며,　0.0 ≤　x　<　3.0,　0.0　<　y　≤　7.0,　0.0　<　k　<　0.1　및 4.0 ≤ a ≤ 7.0이며, a-y ≥ 0.0, x + k ≤ 3.0이다)
제1항에　있어서,

상기 화학식 1에서 0.0　≤　x　≤　1.0,　1.0　≤　y　≤　3.0,　0.01　<　k　<　0.05 및 4.0 ≤ a ≤ 6.0인 디스플레이 장치용 형광체 조성물.
제1항에　있어서,

상기　화학식 1로 표시되는 형광체는 5.0 msec 이하의 잔광시간을 갖는 것인 디스플레이 장치용 형광체 조성물.
제1항에　있어서,

상기　화학식 1로 표시되는 형광체는 0.21 내지 0.41의 CIE x 및 0.50 내지 0.57의 CIE y의 색좌표를 갖는 것인 디스플레이 장치용 형광체 조성물.
제1항에　있어서,

상기 형광체 조성물은 상기 화학식 1의 형광체를 제1 형광체로 포함하고,

하기 화학식 2 내지 9로 표현되는 형광체 및 이들의　조합으로　이루어진　군에서　선택되는　형광체를 제2 형광체로　더 포함하는　것인　디스플레이 장치용　형광체　조성물.

[화학식 2]

Zn₂ _- _pMn_pSiO₄　

(상기 식에서 0.01 ≤ p ≤ 0.60)

[화학식 3]

YBO₃:Tb　

[화학식 4]

(Y,Gd)_1- _qTb_qAl₃(BO₃)₄

(상기 식에서 0.01 ≤ q ≤ 0.50)

[화학식 5]

BaMgAl₁₀O₁₇:Mn　

[화학식 6]

BaMgAl₁₂O₁₉:Mn　

[화학식 7]

Zn(Ga₁ _- _rAl_r)₂O₄:Mn

(상기 식에서 0 ≤ r ≤ 1)

[화학식 8]

Li₂Zn(Ge,θ)_vO₈:Mn　

(상기 식에서 θ는 Al 또는 Ga이고, 3 ≤ v ≤ 4임)

[화학식 9]

(Y₃ _- _wCe_w)Al₅O₁₂　

(상기 식에서 0 ≤ w ≤ 3임)
제5항에　있어서,

상기 제1 형광체와 제2 형광체의 혼합 비율은 75:25 내지 10:90 중량비인 포함되는 것인 디스플레이 장치용 형광체 조성물.
제1항에 있어서,

상기 디스플레이 장치는 3차원 입체 영상 구현을 위한 디스플레이 장치인 디스플레이 장치용 형광체 조성물.
제1항에 있어서,

상기 디스플레이 장치는 120Hz 이상으로 구동하는 것인 디스플레이 장치용 형광체 조성물.
제1항 내지 제8항중 어느 한 항에 따른 형광체 조성물을 포함하는, 진공 자외선을 여기원으로 하는 디스플레이 장치.