| 초록 |
디스플레이와 램프에는 형광체가 주로 분말의 형태로 적용되어지는데, 그 중에서도 산화물계 형광체인 Y2SiO5:Tb은 휘도는 떨어지지만 황화물계 형광체에 비해 고진공하의 음극선 하에서 보다 안정하기 때문에 FED용 형광체로 기대되는 물질이다.1) FED는 고화질, 광시야각의 장점을 갖는 CRT특성과 경박단소의 저 전압 구동 특성을 갖는 LCD의 장점을 갖춘 차세대 평판 디스플레이 기술의 하나로 이에 대한 연구와 개발이 활발히 진행중이다. 이중 고효율의 FED 형광체 재료 개발은 FED의 특성을 향상시킬 수 있는 가장 근본적인 과제의 하나이다. FED용 형광체를 개발하기 위해 기존의 황화물계 형광체 및 비황물계 형광체에 대한 많은 연구가 이루어 졌다.2,3) 특히 몇몇 희토류 이온이 첨가된 산화물계 형광체가 FED용 형광체로서 가능성을 인정받고 있다. 녹색 형광체인 Y2SiO5:Tb을 비롯한 산화물계 형광체 제조에는 일반적으로 고상법이 사용되어 왔다. 그러나, 고상법은 제조과정에서 높은 온도와 긴 시간을 필요로 하기 때문에 제조된 입자들 사이에 응집이 발생하게 된다. 뿐만 아니라 미세한 입자를 얻기 위해서 분쇄과정이 필요한데, 이 과정에서 입자의 표면이 손상되어 불규칙한 태의 입자를 얻게 된다. 반면에 고상법과 달리 액상법은 각각의 성분을 용액상태에서 분자수준으로 혼합이 가능하기 때문에 보다 낮은 온도에서 순수한 조성의 Y2SiO5:Tb 결정을 얻을 수 있다. 하지만 액상법에 의해 제조된 입자들도 형태가 불균일한 단점을 가지고 있다. 디스플레이용 형광체가 좋은 발광 특성을 가지기 위해서는 구형의 균일한 입자 형태를 가져야 한다.4) 최근에는 산화물계 형광체를 제조하는 새로운 방법으로는 분무열분해법이 제시되었다.(5-7) 분무열분해법(spray pyrolysis)은 전구체 용액으로부터 액적을 분무시키고 이를 고온에서 열분해시켜 입자을 제조하는 방법으로, 순수한 조성의 산화물 입자를 제조하는 방법이다. 분무열분해법에 의해 제조된 입자들은 구형의 균일한 형태를 가지게 된다. 게다가 제조된 입자는 서브마이크론에서 수마이크론 사이의 응집이 없는 미세한 입자상태이기 때문에, 분쇄와 같은 후처리가 필요없다. 이러한 분무열분해법으로 Yttium oxide를 제조하여 상업적으로 생산되는 제품보다 20%정도 밝았으며,5) YAG:Tb을 제조하는데, 고상법에 비하여 매우 낮은 온도에 순수한 YAG 입자가 제조되었다.6) 녹색 형광체인 Y2SiO5:Tb제조에도 분무열분해법이 적용되었다. 분무열분해법의 일반적인 제조 공정인 초음파 분무열분해법을 scale-up하는데 있어서는 반응기의 크기가 증가하고 운반기체의 유속이 증가하게 된다. 이러한 제조 조건하에서는 액적의 건조 속도가 빠르기 때문에 일반적으로 매우 속이 빈 형태의 분말들이 얻어진다. 따라서 본 연구에서는 이러한 단점을 보완하기 위해서 실리콘의 원료로서 TEOS 대신 Fumed silica를 원료로 사용하여 Y2SiO5:Tb의 형광체 분말의 형태와 발광 특성들을 비교하였다. |
