KR20090126246A - 분말 형광체 및 그 제조 방법, 및 분말 형광체를 갖는 발광 장치, 표시 장치 및 형광 램프 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 종횡비가 5 이상인 침상 또는 섬유상 산화아연 단결정을 주성분으로 하는 분말 형광체를, 원료 용액 (A)로서 아연 이온을 함유하는 알칼리성 용액, 원료 용액 (B)로서 아연 이온과 도펀트용 원소의 이온을 함유하는 용액, 및 상기 원료 용액 (A)와 원료 용액 (B)의 혼합 용액으로부터 선택되는 원료 용액 제작 공정과, 상기 혼합액을 밀폐 용기 중에서 아임계 또는 초임계의 온도 및 압력으로 수열 반응시키는 수열 반응 공정으로 제조한다. 분쇄 공정 등을 필요로 하지 않고, 고밀도로 배향 가능하여, 발광 장치, 표시 장치, 형광 램프 등에 최적인 산화아연 단결정 분말을 저비용으로 제조할 수 있다.
분말 형광체, 단결정, 발광 장치, 표시 장치, 형광 램프

Description

분말 형광체 및 그 제조 방법, 및 분말 형광체를 갖는 발광 장치, 표시 장치 및 형광 램프{POWDERY PHOSPHOR AND PROCESS FOR PRODUCING THE SAME, AND LIGHT EMITTING DEVICE, DISPLAY DEVICE AND FLUORESCENT LAMP CONTAINING POWDERY PHOSPHOR}
본 발명은 표시 장치, 예를 들어 텔레비전이나 퍼스널 컴퓨터의 디스플레이, 장치 제어반용 디스플레이 및 공공 표시나 광고 표시를 위한 디스플레이 및 각종 조명 등에 이용되는 침상 산화아연 분말 형광체 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 또한, 상기 분말 형광체를 갖는 발광 장치, 표시 장치 및 형광 램프에 관한 것이다.
표시 장치로서, 음극선관(Cathode Ray Tube, CRT), 액정 표시 장치, 형광 표시관(Vacuum Fluorescent Display, VFD), 발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED), 일렉트로 루미네선스 표시 장치(Electroluminescence, EL) 등이 보급되고 있다. 최근, 정보화 기술의 현저한 진보 등에 따라서, 표시 장치에 대한 고성능화나 고기능화의 요구가 매우 높아지고 있다. 높은 표시 품위(고휘도, 고해상, 대면적화, 광시야각 등), 낮은 소비 전력화, 공간 절약이나 경량화 등의 요구 성능에 대응하기 위해, 널리 보급되고 있는 표시 장치의 고성능화가 활발하게 행해지고 있 다. 또한, 최근 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, PDP)이 제품화되어 있는 것 외에, 장래 유망한 표시 장치로서 필드 에미션 디스플레이(Field Emission Display, FED)나 플랫 패널형 형광 표시관에 대해서도 활발한 연구 개발이 행해지고 있다.
한편, 산화아연(ZnO) 중에는, 전자선이나 자외선 조사에 의해, 청록색 발광, 즉 청색 성분을 포함하는 녹색 발광을 나타내는 것이 있다. 가속 전압 1㎸ 이하의 저속 전자선 조사에 의해 높은 발광 효율을 나타내는 특성을 이용하여, 분말상의 산화아연 형광체는 형광 표시관에 실용화되어 있다. 그러나 필드 에미션 디스플레이나 플랫 패널형 형광 표시관과 같은 새로운 표시 장치에 대해 응용하기 위해서는, 형광체 분말은 몇 가지의 결점이 있다.
산화아연(ZnO)의 형광은, 다른 설파이드 베이스의 인 재료에 비교되어 있는 것으로부터 주목받고 있다. 산화아연(ZnO)의 형광 특성은 산화아연(ZnO)의 표면 결함이 여기 밴드와 여기 강도에 중요한 역할을 하므로, 그 조직 형태에 영향을 받는다.
박막상 산화아연 형광체를 형성하기 위해, 전자선 증착법, 스퍼터법, 펄스 레이저 증착법, 분무 열분해법 등의 방법을 이용하여 시도되어 왔지만, 실용화 가능한 고휘도 및 고발광 효율을 나타내는 형광체 박막은 아직 얻어지고 있지 않다. 또한, 이들 종래 방법에서는, 높은 기판 가열 온도나 고온에서의 가열 처리가 필요하기 때문에, 투명 도전층이나 컬러 필터를 열화시키는 일없이 그들 상에 산화아연 형광체 박막을 성막시키는 것은 곤란하여, 발광 휘도 및 색순도의 저하를 초래하는 결점이 있었다.
그런데, 일본 특허 출원 공개 제2005-039131호 공보에는, 수열(水熱) 합성법을 이용한 산화아연 단결정의 제조 방법이 개시되어 있다. 구체적으로는, 저(低)저항화를 위한 전단 열처리와 평탄화를 위한 후단 열처리의 2단계의 열처리 공정을 포함하는 산화아연 단결정 웨이퍼의 제조 방법이 개시되어 있다.
일본 특허 출원 공개 제2005-039131호 공보에 개시된 발명은, 수열 합성법을 이용한 산화아연 단결정의 제조 방법이기는 하지만, 목적물이 산화아연 단결정 웨이퍼이다. 산화아연(ZnO) 단결정을 발광 장치, 표시 장치, 형광 램프 등에 이용하기 위해서는, 고밀도로 배향 가능한 분말 형광체가 요망되고 있었다. 산화아연 단결정 웨이퍼 등의 괴상물(塊狀物)로부터 분말 형광체를 얻기 위해서는 분쇄 공정이 필요해지지만, 분쇄에 수반되는 결정 표면의 결함이나 불순물의 혼입이 발생하기 쉽다고 하는 치명적 문제가 있다.
따라서 본 발명은, 분쇄 공정 등을 필요로 하지 않으며, 고밀도로 배향 가능하고, 발광 장치, 표시 장치, 형광 램프 등에 최적인 산화아연 단결정 분말을 저비용으로 제조하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은, 특정한 제조법으로 얻어지는 특정 구조의 산화아연 단결정 분말이 분말 형광체로서 우수한 특성을 갖는 것을 발견하고, 본 발명에 도달하였다.
즉, 첫 번째로, 본 발명은 종횡비가 5 이상인 침상 또는 섬유상 산화아연 단결정을 주성분으로 하는 분말 형광체이다. 본 발명의 분말 형광체는, 종횡비가 5 이상인 침상 또는 섬유상이므로, 고밀도로 배향 가능하며, 발광 장치, 표시 장치, 형광 램프 등의 형광체로서 최적이다.
본 발명의 분말 형광체는, 도펀트로서 Co, Mn, Cd, Fe, Ni, Al, Sn으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것이 가능하다. Co 등을 도프함으로써, 다채로운 피크 파장(형광색)이 얻어지는 것 외에, 단결정의 형태를 바꾸는 것이 가능해진다.
본 발명의 분말 형광체는, 각종 파장의 것이 얻어지지만, 포토루미네선스(PL) 평가에서 600㎚ 근방에 발광 피크를 갖는 것이 대표적이다. 또한, 포토루미네선스(PL) 평가에서 500㎚ 근방과 600㎚ 근방에 2개의 발광 피크를 갖는 것도 얻어진다.
두 번째로, 본 발명은 상기한 종횡비가 5 이상인 침상 또는 섬유상 산화아연(ZnO) 단결정을 주성분으로 하는 분말 형광체의 제조 방법의 발명이며, 원료 용액 (A)로서 아연 이온을 함유하는 알칼리성 용액, 원료 용액 (B)로서 아연 이온과 도펀트용 원소의 이온을 함유하는 용액, 및 상기 원료 용액 (A)와 원료 용액 (B)의 혼합 용액으로부터 선택되는 원료 용액 제작 공정과, 상기 혼합액을 밀폐 용기 중에서 아임계 또는 초임계의 온도 및 압력으로 수열 반응시키는 수열 반응 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에서는, 종횡비가 5 이상인 침상 또는 섬유상 산화아연(ZnO) 단결정의 분말 형광체를, 분쇄 공정 등을 거치지 않고 직접적으로 제조할 수 있다.
본 발명의 분말 형광체의 제조 방법에서는, 상기 원료 용액 (A), 원료 용액 (B) 및 상기 원료 용액 (A)와 원료 용액 (B)의 혼합 용액 중에서, 상기 아연 이온이 불포화, 반포화, 또는 포화 중 어느 하나인 것이 가능하다.
본 발명의 분말 형광체의 제조 방법에서는, 상기 도펀트용 원소의 이온이, Co, Mn, Cd, Fe, Ni, Al, Sn으로부터 선택되는 1종 이상의 원소의 이온인 것이 바람직한 것은 상술한 바와 같다.
본 발명의 분말 형광체의 제조 방법에서는, 상기 수열 반응 공정의 조건으로서, 200℃ 내지 250℃에서 1시간 내지 30시간의 반응인 것이 바람직하게 예시된다. 또한, 상기 수열 반응 공정이 1단계의 경우뿐만 아니라, 200℃ 내지 250℃에서 1시간 내지 30시간 반응시킨 후, 400℃ 내지 600℃에서 30분 내지 10시간 반응시키는 2단계의 경우가 바람직하게 예시된다.
세 번째로, 본 발명은 상기한 분말 형광체의 용도에 관한 것이며, 상기한 분말 형광체를 포함하는 발광층을 갖는 LED 등의 발광 소자나, 상기 발광 소자를 구비하는 표시 장치를 들 수 있다. 또한, 수은을 포함하는 봉입 가스가 충전된 투광성 유리관과, 이 투광성 유리관 내벽에 설치된 형광막과, 상기 봉입 가스 중에서 양광주(positive column) 방전을 유지하기 위한 수단을 구비하는 형광 램프에 있어서, 상기 형광막으로서, 상기한 분말 형광체를 함유하는 형광 램프를 들 수 있다.
본 발명의 분말 형광체는, 종횡비가 5 이상인 침상 또는 섬유상이므로, 고밀도로 배향 가능하며, 발광 장치, 표시 장치, 형광 램프 등의 형광체로서 최적이다. 또한, 본 발명의 분말 형광체의 제조 방법은, 종횡비가 5 이상인 침상 또는 섬유상 산화아연 단결정의 분말 형광체를, 분쇄 공정 등을 거치지 않고 직접적으로 제조할 수 있다.
도 1은 도펀트용 원소의 이온으로서, Co, Mn, Cd, Fe, Ni를 이용한 분말 형광체 및 언도프의 분말 형광체의 형광 파장 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
도 2의 A 내지 C는 제43 실시예의 분말 형광체의 SEM 사진을 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예 및 비교예를 나타낸다.
1 : 시약
시판 시약 특급의 ZnCl2 및 도펀트용으로 CoSO4·7H2O, MnSO4·5H2O, Cd(NO3)2·4H2O, FeCl3·6H2O, NiSO4·6H2O, SnCl2, Al(NO3)·9H2O를 이용하였다.
2 : 원료 용액의 조제
용액 A :
(1) 도펀트용 시약 중 어느 하나의 0.01M 수용액 50㎖에 8M의 NaOH 수용액 50㎖를 첨가한다.
(2) 상기한 조작에 의해 침전물이 생성되지만, 그 침전을 포함하는 용액에 0.3M의 ZnCl2 수용액 100㎖를 더 첨가한다.
(3) 침전물을 여과한 투명 용액을 용액 A로 한다.
용액 B :
4M의 NaOH 수용액 100㎖와 0.3M의 ZnCl2 수용액 100㎖를 혼합하여 얻어지는 투명 용액을 용액 B로 한다.
여기서, 농도 단위 M은 mol/용액 1000㎖를 나타낸다. 용액 A는 알칼리성으로, 그 알칼리성 용액은 모든 Zn이 용해되어 있고 도펀트 금속 이온으로 포화되어 있지만, 그 농도는 금속에 따라 다르다. 용액 A와 용액 B는, NaOH와 ZnCl2의 농도는 동일하지만, 용액 A는 도프하고자 하는 금속 이온을 포함한다.
3 : 수열 처리 방법
(1) 용액 A와 용액 B를 혼합하는 방법[반포화(half saturated)]
용액 A와 용액 B 각 30㎖를 테프론(상표명) 라이닝(내용적 80㎖)에 넣고, 그 라이닝을 스테인리스제 오토클레이브에 장전하여, 에어 오븐 내에 정치(靜置)하고, 220℃, 포화 증기압(23.7㎫)에서 10시간 가열하였다. 승온 시간은 약 1시간, 처리 후에는 전원을 끄고 오븐 내에서 자연 냉각하였다.
(2) 용액 A를 이용하는 방법[포화(saturated)]
용액 A를 60㎖를 사용하고, 상기와 동일한 방법에 의해 수열 처리를 행하였다.
(3) 과포화(over saturated)
용액 A를 제조할 때에 침전물을 여과하였지만, 여과하지 않고 침전물이 잔존하는 상태 그대로 상기와 동일한 수열 처리를 행하였다.
4 : 형광 평가
표 1에, 도펀트용 원소의 이온으로서, Co, Mn, Cd, Fe, Ni를 이용한 제1 내지 제20 실시예 및 언도프의 제21 내지 제24 실시예의 분말 형광체에 대해, 출발 용액과 수열 반응의 합성 조건 등을 나타낸다. 또한, 참고를 위해 시판된 제1 내지 제3 비교예의 분말 형광체를 나타낸다. 이 중, 제1, 제3, 제5, 제7, 제9, 제11, 제13, 제15, 제17, 제19 실시예는 2단계 가열의 수열 반응이고, 제2, 제4, 제6, 제8, 제10, 제12, 제14, 제16, 제18, 제20 실시예는 2단계 가열의 수열 반응이다.
Figure 112009050219011-PCT00001
또한 표 2에, 표 1의 각 분말 형광체에 대해 형광 특성(피크 파장 및 피크 강도)과 단결정의 형태(최대 결정 사이즈 및 종횡비)를 나타낸다. 또한, 형광(PL) 특성의 평가 방법은 하기와 같다.
(1) 시료 분말을 에탄올을 적하하여 유리판 상에 분산
(2) 분광기 : SPEX1702
(3) 그레이팅 : 1200 grooves/mm(브레이즈 파장 500㎚)
회절 격자로 형광을 분광하는 방법
(4) 여기광원 : He-Cd 레이저 325㎚@5㎽
(5) 검출기 : 포토멀티플라이어 : 광전자 증폭관 R1387
(6) 측정 온도 : 실온
(7) 측정 파장 : 400 내지 750㎚
(8) 분말로 측정하고 있으므로 강도값은 ±수10％
Figure 112009050219011-PCT00002
표 2의 결과로부터, 본 발명의 실시예의 각 분말 형광체는 각 피크 파장의 형광을 강하게 나타내는 동시에, 종횡비가 5.0 이상인 것에 대해, 비교예의 각 분말 형광체는 각 피크 파장의 형광이 약하거나, 종횡비가 5.0 이하인 것을 알 수 있다. 특히, 제2, 제10, 제14 및 제24 실시예의 분말 형광체는 2개의 피크 파장을 갖는 것을 알 수 있다.
도 1에, 도펀트용 원소의 이온으로서, Co, Mn, Cd, Fe, Ni를 이용한 분말 형광체 및 언도프의 분말 형광체의 형광 파장 스펙트럼을 나타낸다.
표 3에, 도펀트용 원소의 이온으로서, Co, Mn, Cd, Fe, Ni를 이용한 다른 제25 내지 제39 실시예 및 언도프의 제40 내지 제42 실시예의 분말 형광체에 대해, 출발 용액과 수열 반응의 합성 조건 등을 나타낸다.
Figure 112009050219011-PCT00003
또한, 표 4에, 표 3의 각 분말 형광체에 대해, 형광 특성(피크 파장 및 피크 강도)과 단결정의 형태(최대 결정 사이즈 및 종횡비)를 나타낸다.
Figure 112009050219011-PCT00004
표 4의 결과로부터, 본 발명의 실시예의 각 분말 형광체는 각 피크 파장의 형광을 강하게 나타내는 동시에, 종횡비가 5.0 이상인 것을 알 수 있다. 특히, 제34 실시예의 분말 형광체는 2개의 피크 파장을 갖는 것을 알 수 있다.
표 5에, 도펀트용 원소의 이온으로서, Al, Sn, Mn, Co, Cd, Fe를 이용한 다른 제43 내지 제53 실시예 및 언도프의 제54, 제55 실시예의 분말 형광체에 대해, 출발 용액과 수열 반응의 합성 조건 등을 나타낸다.
Figure 112009050219011-PCT00005
또한, 표 6에, 표 5의 각 분말 형광체에 대해 형광 특성(피크 파장 및 피크 강도)과 단결정의 형태(최대 결정 사이즈 및 종횡비)를 나타낸다.
Figure 112009050219011-PCT00006
표 6의 결과로부터, 본 발명의 실시예의 각 분말 형광체는 각 피크 파장의 형광을 강하게 나타내는 동시에, 종횡비가 5.0 이상인 것을 알 수 있다. 특히, 제43, 제46, 제54, 제55 실시예의 분말 형광체는 2개의 피크 파장을 갖는 것을 알 수 있다.
도 2의 A 내지 C에, 제43 실시예의 분말 형광체의 SEM 사진을 나타낸다. 도 2의 A 내지 C로부터 명백한 바와 같이, 본 발명의 분말 형광체는 침상 또는 섬유상 산화아연 단결정인 것을 알 수 있다.
산화아연의 결정은 기상법(CVD)으로도 주상정(柱狀晶)이 되지만, 이 방법으로는 막 중에서 주상정이 배열되어 있는 것만으로, 분산된 분말 형상 결정은 얻을 수는 없다. 주상정의 성장 방향은 C축이며, 주상정으로 성장하는 원인은 결정 구조에 기인하는 것이라고 사료된다. 이에 대해, 수열 합성법에서 종횡비가 커지는 이유는, 수열 조건에서는 기상 성장보다도 성장 속도가 높기 때문에, C축 방향으로의 성장이 보다 현저해지기 때문이라고 생각된다. 수열 조건이라도 성장 속도를 낮춤으로써 침상이 아닌 벌크상의 대형 결정을 육성하는 것이 가능하다.
수열 합성으로 얻어진 침상 또는 섬유상 산화아연 단결정은, 단분산으로 주상의 형태를 갖고 있고, 형광 재료로서 각종 시스템에 적용하는 경우에 유리하다고 생각된다. 예를 들어, 주상 단결정은 특정한 결정면에 배향되므로 형광체 특성의 효율이 통상의 형태를 갖는 산화아연 결정보다도 높아진다. 본 발명의 침상 또는 섬유상 산화아연 단결정에서는, 고밀도의 압분체가 얻어지고, 성형이 용이하고, 응집되기 어려운 등의 특성이 시스템의 소형화, 박육화에 효과를 나타낸다.
형광(PL) 특성으로, 피크가 2개 있는 산화아연 단결정 분말 형광체에 관하여 설명한다. 형광 재료는, 백색 LED, 플라즈마 디스플레이 패널(PDP), 차세대 조명, 무기 EL 디스플레이, 축광 재료, 발광 디스플레이 등에 필수인 기본 재료이다. 시판된 산화아연 형광체는 자주색을 발광하지만, 본 발명의 산화아연 단결정 분말 형광체는 황색으로 발광한다. 형광(PL) 특성에 2개의 피크가 있는 재료는, 황색 내지 주황색 피크와 주황색 내지 녹색 피크를 나타낸다. 즉, 황색 내지 녹색의 중간색이 얻어진다. 이와 같이, 본 발명의 침상 또는 섬유상 산화아연 단결정 분말 발광체는, 발광색을 컨트롤할 수 있는 것, 발광색의 선택지가 증가하는 것이 이점이다.
본 발명의 분말 형광체는, 종횡비가 5 이상인 침상 또는 섬유상이므로, 고밀도로 배향 가능하며, 발광 장치, 표시 장치, 형광 램프 등의 형광체로서 최적이다. 특히, LED용 형광체나 차세대의 조명용으로서 기대된다.

Claims (12)

  1. 종횡비가 5 이상인 침상 또는 섬유상 산화아연 단결정을 주성분으로 하는, 분말 형광체.
  2. 제1항에 있어서, 도펀트로서 Co, Mn, Cd, Fe, Ni, Al, Sn으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 분말 형광체.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 포토루미네선스(PL) 평가에서 600㎚ 근방에 발광 피크를 갖는 것을 특징으로 하는, 분말 형광체.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 포토루미네선스(PL) 평가에서 500㎚ 근방과 600㎚ 근방에 2개의 발광 피크를 갖는 것을 특징으로 하는, 분말 형광체.
  5. 종횡비가 5 이상인 침상 또는 섬유상 산화아연 단결정을 주성분으로 하는 분말 형광체의 제조 방법이며, 원료 용액 (A)로서 아연 이온을 함유하는 알칼리성 용액, 원료 용액 (B)로서 아연 이온과 도펀트용 원소의 이온을 함유하는 용액, 및 상기 원료 용액 (A)와 원료 용액 (B)의 혼합 용액으로부터 선택되는 원료 용액 제작 공정과, 상기 혼합액을 밀폐 용기 중에서 아임계 또는 초임계의 온도 및 압력으로 수열 반응시키는 수열 반응 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 분말 형광체의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 원료 용액 (A), 원료 용액 (B), 및 상기 원료 용액 (A)와 원료 용액 (B)의 혼합 용액 중에서, 상기 아연 이온이 불포화, 반포화, 또는 포화 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는, 분말 형광체의 제조 방법.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 도펀트용 원소의 이온이, Co, Mn, Cd, Fe, Ni, Al, Sn으로부터 선택되는 1종 이상의 원소의 이온인 것을 특징으로 하는, 분말 형광체의 제조 방법.
  8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수열 반응 공정이, 200℃ 내지 250℃에서 1시간 내지 30시간의 반응인 것을 특징으로 하는, 분말 형광체의 제조 방법.
  9. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수열 반응 공정이, 200℃ 내지 250℃에서 1시간 내지 30시간 반응시킨 후, 400℃ 내지 600℃에서 30분 내지 10시간의 반응인 것을 특징으로 하는, 분말 형광체의 제조 방법.
  10. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 분말 형광체를 포함하는 발광층을 갖는 것을 특징으로 하는, 발광 소자.
  11. 제10항에 기재된 발광 소자를 구비하는, 표시 장치.
  12. 수은을 포함하는 봉입 가스가 충전된 투광성 유리관과, 이 투광성 유리관 내벽에 설치된 형광막과, 상기 봉입 가스 중에서 양광주 방전을 유지하기 위한 수단을 구비하는 형광 램프에 있어서, 상기 형광막은 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 분말 형광체를 함유하는 것을 특징으로 하는, 형광 램프.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102443390A (zh) * 2011-09-30 2012-05-09 北京科技大学 一种氧化锌基红光纳米材料的制备方法
CN102807860B (zh) * 2012-05-18 2014-12-31 暨南大学 一种小尺寸铝酸盐长余辉发光粉的制备方法及其应用
WO2013175773A1 (ja) * 2012-05-22 2013-11-28 パナソニック株式会社 波長変換素子およびその製造方法ならびに波長変換素子を用いたｌｅｄ素子および半導体レーザ発光装置
US9354177B2 (en) * 2013-06-26 2016-05-31 Kla-Tencor Corporation System and method for defect detection and photoluminescence measurement of a sample

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5339034B2 (ko) * 1973-06-12 1978-10-19
JP2506980B2 (ja) 1988-08-29 1996-06-12 松下電器産業株式会社 蛍光体
DE68906335T2 (de) 1988-08-29 1993-12-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd Fluoreszente Zinkoxid-Whisker enthaltende Materialien.
JPH09291279A (ja) 1996-04-25 1997-11-11 Noritake Co Ltd 粉末蛍光体およびその製造方法
JPH1126165A (ja) 1997-06-27 1999-01-29 Ube Ind Ltd Ｅｌ素子およびその製造方法
KR100417079B1 (ko) 2001-05-08 2004-02-05 주식회사 엘지화학 형광체용 단결정 황화아연 분말의 제조방법
JP3694736B2 (ja) 2001-06-12 2005-09-14 独立行政法人産業技術総合研究所 酸化亜鉛単結晶の製造方法
US6841000B2 (en) * 2001-10-01 2005-01-11 Ceramare Corporation Mineralizer composition and method for growing zinc oxide crystals, films and powders
JP4279510B2 (ja) 2002-05-17 2009-06-17 東京電波株式会社 原料作製方法、単結晶育成方法
JP2004099692A (ja) * 2002-09-06 2004-04-02 Japan Science & Technology Corp 酸化亜鉛系蛍光体
JP4610870B2 (ja) 2003-07-17 2011-01-12 独立行政法人物質・材料研究機構 酸化亜鉛単結晶ウエファーの製造法
EP1754981A4 (en) 2004-05-24 2009-10-21 Fukuda X Tal Lab ZNO-EINKRISTALL AS A SUPERSCHELLEN SZINTILLATOR AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR

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