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KR950008655B1 - 음극선관용 원적외선 방출 인 - Google Patents

음극선관용 원적외선 방출 인 Download PDF

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KR950008655B1
KR950008655B1 KR1019920009422A KR920009422A KR950008655B1 KR 950008655 B1 KR950008655 B1 KR 950008655B1 KR 1019920009422 A KR1019920009422 A KR 1019920009422A KR 920009422 A KR920009422 A KR 920009422A KR 950008655 B1 KR950008655 B1 KR 950008655B1
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알. 헤세 케네쓰
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휴우즈-제이브이씨 테크놀러지 코포레이션
완다 케이. 덴슨-로우
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Abstract

내용 없음.

Description

음극선관용 원적외선 방출 인
제1도는 음극선관을 이용하는 액정 광 밸브 투사기 시스템의 개략도.
제2도는 정규화 방사율 및 나노미터 단위의 파장의 좌표로 나타낸, 비결정성 규소(α-Si) 광전도체의 스펙트럼 반응의 플롯.
제3도 내지 10도는 정규화 방사율 및 나노미터 단위의 파장의 좌표로 나타낸, 조성물의 함수로서 Y3-yGdyAl5-xGaxO12: Cr[(a) y=0 및 x=0(제3도), 1(제4도, 2(제5도), 3(제6도), 4(제7도) 및 5(제8도), (b) y=3 및 x=5(제9도) 및 (c) y=3 및 x=0(제10도)]의 광 출력의 플롯.
제11도 내지 15도는 정규화 방사율 및 나노미터 단위의 파장의 좌표로 나타낸, 처리 조건의 함수로서 Y3-yGdyAl5-xGaxO12: Cr[y=0 및 x=0(제11도 내지 13도) 및 y=3 및 x=5(제14도 및 15)]의 광 출력의 플롯.
제16도 및 17도는 백분위수 및 마이크로미터 단위의 입자 크기의 좌표로 나타낸, 본 발명의 인의 대표적인 제조법을 위한 입자 크기 분포의 플롯.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : LCLV 투사기 12 : 음극선관(CRT)
14 : 액정 광 밸브 16 : 크세논 방전 램프
18 : UV 필터 20 : 예비 편광 필터
22 : 편광 거울 24 : 프리즘 V자형 창
26 : 투사 렌즈
본 발명은 액정 디스플레이를 위한 음극선관(CRTs)에 사용되는 인, 좀 더 상세하게는 이트륨 알루미늄가네트 결정 구조를 갖는 신규 군의 인에 관한 것이다.
휴우즈 액정 광 밸브(LCLV)에 비결정성 규소를 어드레스하기 위해 사용되는 인은 다음과 같은 조건을 갖추어야 한다 :
비결정성 규소(α-Si) 반응에 가능한 한 밀접하게 정합되는(matched) 스펙트럼 출력; 목표 스펙트럼 범위에서의 최대 방사 에너지 출력; 100%에서 10%까지 측정된 약 10밀리초 미만의 감쇄 시간; 약 6㎛ 미만의 고해상 작용에 적합한 평균 입자 크기; 및 열적 또는 수명 유도 분해에 대한 높은 저항도.
LCLV에 사용되는 α-규소의 스펙트럼 반응성은 약 740nm에서 최대이다. 결과적으로, 최적 감도를 위하여 α-규소 감광층을 활성화시키는데 사용되는 입광은 반응 커브에 대해 가능한 한 밀접하게 정합되어야 한다.
스펙트럼 방출, 감쇄 시간, 효율 및 작은 입자 크기에 관한 올바른 특성을 갖는 인을 발견하기 위하여 많은 인들에 대해 연구해 왔다. 그러한 인들의 예로서는 산화 알루미늄 : Cr, 황화 카드뮴 : Ag, 황화 아연 카드뮴 : Ag, 인산 아연 : Mn, 옥시황화 이트륨 : Eu, 산화 이트륨 알루미늄 : Eu 등을 들 수가 있다.
발광 램프에 사용되는 하나의 원적외선("원적외선'이란 약 600 내지 800nm을 의미함)이 α-규소 반응에 매우 밀접하게 정합되는 것으로 밝혀졌다. 그것은 철로 활성화된 산화 리튬 알루미늄(LiAlO2: Fe)으로 이루어진다. 상업적으로 이용가능한 물질에서, 철 함유율은 약 0.5%이다. 그러나, 이러한 인은, CRTs에 사용될 경우, 허용가능한 감쇄 시간보다 약 30밀리초 더 긴 감쇄 시간을 갖는다.
이트륨 알루미늄 가네트(YAG) 인은 당업계에 공지되어 있다. 그들은 테르븀, 세륨, 유로퓸 등과 같은 다양한 활성 인자를 갖는다. YAG : Eu에서 에너지는 591, 608, 630 및 710nm선 사이에서 분포하지만 약 649 및 692nm에서 더 약하게 분포한다. 이러한 스펙트럼 출력때문에 이 인은 광 밸브를 효율적으로 자극하지 않는다.
상업적으로 이용가능한 인 중에서 α-규소 LCLV 요건을 만족시키는 것으로 밝혀진 것은 없다.
본 발명에 따라서, 이트륨 알루미늄 가네트 결정 구조를 갖는 신규 군의 인이 제공된다. 본 발명의 인의 일반식은 Y3-yGdyAl5-xGaxO12: A이며, 여기서, x는 0 내지 5이고, y는 0 내지 3이며, A는 크로뮴, 철, 바나듐, 네오디뮴, 디스프로슘, 코발트, 니켈, 티타늄 또는 그의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된다.
상기 일반식의 인은 액정 광 밸브 중의 α-규소 감광층의 필요에 의해 요구되는 조건 중의 그들의 스펙트럼 출력, 방사율 및 영구 특성의 변화를 나타낸다.
액정 광 밸브(LCLV)는 문헌[SID International Symposium, Digest of Technical Papers, "Video-Rate Liquid Crystal Light-Valve Using an Amorphous Silicon Photoconductor", R.D. Sterling 등 저, XXI권, 제327-328페이지(1990년)]에 기재되어 있다. 상기 참고 문헌으로부터 얻은 제1도는 용융 섬유 광학 면판(도시하지 않음)을 통하여 액정 광 밸브(14)에 결합된 입력 영상을 제공하는 음극선관(CRT)(12)로 이루어진 기본 LCLV 투사기(10)의 개략도이다. 크세논 방전 램프(16)은, LCLV(14)에 도달하기 전에 UV 필터(18)에 의해 여과되고 예비 편광 필터(20)에 의해 일정하게 편극화되는 출력광을 제공한다. 영상은 편광 거울(22), 프리즘 V자형 창(24)를 통과한 후 투사 렌즈(26)을 통과하여 스크린(도시하지 않음)상에 투사된다.
상기 투사기는 LCLV 및 CRT의 조합물을 이용하는 장치의 예이다. LCLVs 및 CRTs의 다른 조합물도 또한 공지되어 있다. 그러한 조합물이 당업계의 숙련자에게 공지되어 있는 반면, CRTs에 본 발명의 인을 인으로서 사용하는 예는 어디에도 기재되어 있지 않다.
LCLV는 당업계에 공지되어 있고 상기 참고 문헌에 나타낸 바와 같이 수소 첨가된 비결정성 규소 광전도체(α-Si : H)를 이용한다. α-Si 광전도체의 스펙트럼 반응을 제2도에 나타내었다. 이 곡선은 인이 효율적인 에너지 커플링을 위해 가능한 한 밀접하게 정합되어야 한다는 것을 나타낸다.
본 발명의 인 조성물은 일반식 Y3-yGdyAl5-xGaxO12: A로 표시되며, 여기서, x는 0 내지 5이고, y는 0 내지 3이고, A는 크로뮴, 철, 바나듐, 네오디뮴, 디스프로슘, 코발트, 니켈, 티타늄 또는 그의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된다.
크로뮴, 네오디뮴 및 철 중의 1종 이상을 이용하는 것이 바람직하다. 크로뮴을 이용하는 것이 가장 바람직하며, 약 0.33 내지 2at%의 범위에서 이용되는 것이 특히 바람직하다. 이 범위 밖에서는 광 출력이 바람직하지 않게 감쇄된다.
바람직한 조성물은 특정 성질에 좌우된다. 예를들면, 최고 휘도 조성물(가장 높은 상대 출력)은 크로뮴-활성화된 이트륨 알루미늄 가네트, Y3Al5O12: Cr(YAG1: Cr)로서 이루어지며, 최단 감쇄 시간은 크로뮴 활성화된 가도리늄 갈륨 가네트, Gd3Ga5O12: Cr(GGG : Cr)로 이루어진다. 최고 휘도 및 최단 감쇄 시간을 성취하기 위한 가장 바람직한 조성물은 Y3Al2Ga3O12: Cr이다. 이 결과를 아래에 나타내었다.
조 성 물 상대 출력 감쇄 시간
YAG : Cr 100 5-6밀리초
GGG : Cr 45 1밀리초
Y3Al2Ga3O12: Cr 76 2밀리초
본 발명의 인의 가네트 군의 제조방법은 산업 분야에서 사용되는 통상의 방법에 따른다. 출발 물질은 각 원소의 산화물로 이루어진다. 잘 혼합된 균질 혼합물을 제조하기 위해 화학양론적 비율로 혼합하고 볼 밀 분쇄시킨다. 반응물을 분쇄하고 건조시킨 후에, 제1가공 후에, 제1가공 단계에서 공기와 같은 산화 분위기하에 약 1500°내지 1600℃에서 약 2 내지 8시간 동안 가열시킨다.
별법으로, 산화물을 제2가공 단계에서 공기와 같은 산화 분위기하에 약 1200℃에서 1 내지 4시간 동안 가열하고 약 1500°내지 1600℃에서 약 2 내지 8시간 동안 가열한다.
또는, 제3가공 단계에서 약 1200℃에서 1 내지 4시간 동안, 약 1550℃에서 1 내지 4시간 동안 및 약 1590℃에서 약 1 내지 4시간 동안 가열하였다.
이러한 방법은 당업계에 공지되어 있으며 본 발명의 일부를 구성하지는 않는다.
인의 광 방출 특성이 작은 입자 크기에 의해 개선되므로 가열로서 약 6㎛ 미만의 평균 입자 크기를 갖는 입자의 생성을 조절해야 한다.
졸-겔 가공법도 또한 인의 생산에 이용될 수 있다. 이러한 경우에서 출발 물질 성분은 Y, Al 및 Cr의 질산염 또는 염화물로 이루어진다. 이러한 성분들은 화학양론적 비율로 탈이온수 중에 용해된다. 다음 단계는 화학양론적 필요량보다 과량으로 수산화 암모늄의 용액을 첨가하여 모든 금속의 수산화물을 침전시키는 것이다. 침전물을 적당히 분해하고 안정화시킨 후에, 여과시키고, 전체적으로 세척하고 건조시킨다. 목적하는 인을 얻기 위해 상기 가열 과정이 이 출발 물질에 사용될 수 있다. 이러한 과정은 공지되어 있으며 본 발명의 일부를 구성하지는 않는다.
별법으로, 출발 물질은 이트륨, 가도리늄, 알루미늄 및 질산 갈륨의 화학양론적 양으로 구성될 수 있다. 출발 물질을 수용액에 용해하고 수산화물을 수산화 암모늄으로 침전시킨다. 세척한 후에, 소정 비율의 활성화 산화물을 볼 밀에 의해 물질에 혼합할 수 있다. 상기한 바와 같이 볼 밀 분쇄한 후에, 혼합물을 건조시키고 상기와 동일한 조건에서 가열하였다. 그러한 방법은 공지되어 있으며 본 발명의 일부를 구성하지 않는다.
또 다른 공지된 별법은 이트륨, 알루미늄, 가도리늄 및 갈륨의 및 활성화 인자로 개시하는 것이며 상기 처리한 바와 같이 수산화 암모늄으로 수산화물을 침전시킨다.
본 발명의 기술에 따른 가네트 형성 인을 생산하는 통상적인 방법이 기재되어 있다. 이러한 두 단계 방법은 신규한 것으로 고려되지 않으며, 본 발명의 일부를 구성하지 않는다.
산화물 성분을 출발 물질로 하여 인 10g을 생산하는 것이 바람직하다는 추측하에, 필요량(이하의 수식 참조)의 산화물을 약 9mm의 직경을 갖는 소결 알루미나 볼 약 30g과 함께 2온스 볼 밀에 놓아두었다. 탈이온수 15ml를 첨가하고 밀을 밀폐하고 롤러 위에 놓아두었다. 공지된 바와 같이 더 많은 양의 인을 생산하기 위해서는 적당한 비율로 늘릴 필요가 있다.
2시간 동안 롤링시킨 후, 산화물을 친밀하게 혼합시키고 그들의 크기를 다소 감소시키는 동안 밀을 롤로부터 제거하고, 성분들을 깨끗한 리셉터클에 내려놓는다. 밀로부터의 헹굼수를 주로 덤프 충전물에 첨가하였다. 약 110℃의 오븐에서 건조시킨 후에, 분말을 70 스테인레스 스틸 메쉬에 통과시켰다. 이것을 소결 알루미나 보우트에 놓아두고 400℃의 로(furnace)에 두었다. 온도를 1200℃로 상승시켜 2시간 동안 유지하였다. 결국에는 온도를 400℃로 낮추고, 이 시점에서 보우트를 로로부터 제거하였다. 가열 중의 로의 대기는 공기인 것이 바람직하다. 재료를 다시 체별하고, 입자 크기를 측정하였다. 재료를 로에 다시 놓아둔 후, 온도를 1600℃로 상승시키고 그 상태로 2시간 동안 유지시켰다. 로를 400℃로 냉각시키고 보우트를 제거하였다. 최종 재료를 막자로 모르타르 중에서 분쇄시키고, 체별하고, 입자 크기를 측정하여 즉시 사용가능하도록 하였다.
상기의 방법을 이용하여 많은 조성물을 제조하였다. 다양한 특성에 대한 몇가지 조성물의 효과를 이하의 표 1에 나타내었다. 600 내지 800nm의 파장 범위에서 스펙트로라디오메터로 방사율을 측정하여 상대 출력을 계산하였다. 이러한 데이타는 각 값을 최고 방사율 값으로 나눔으로써 상대 출력으로 전환된다. 감쇄 시간은 밀리초 단위로 측정하였다. 각 경우에서의 가열 온도는 1200℃에 이어서 1600℃였다. 조성의 함수로서 의 스펙트럼 분포를 표시된 도면에 나타내었다.
[표 1]
특성에 대한 가열 온도의 효과는 이하의 표 2에 나타내었다. 모든 경우에서, 나타낸 온도에서의 가열 시간은 2시간이다. 스펙트럼 분포에 대한 가열 온도의 효과는 표시된 도면에 나타내었다.
[표 2]
상대 출력에 대한 다양한 추가 조성물의 효과는 이하의 표 3에 나타내었다. 2가지 조성물에 대한 스펙트럼 분포는 도면 제16도 및 제17도에 나타내었다.
[표 3]
상기한 바와 같이 제조된 바람직한 조성을 갖는 인의 입자 크기 분포는 제18도 및 19도에 나타내었다. 제18도는 Cr 활성화 인자가 1.0%인 GGG에 대한 것이다. 평균입자 크기는 6.31㎛이며, 입자의 10%가 1.32㎛ 미만이고 입자의 10%의 21.15㎛를 초과한다. 제19도는 Cr 활성화 인자가 0.5%인 YAG에 대한 것이다. 평균 입자 크기는 6.54㎛이며, 입자의 10%가 1.76㎛ 미만이며 입자의 10%가 14.12㎛를 초과한다.
이렇게, 본 발명은 필수적으로 Y3-yGdyAl5-xGaxO12: A(여기서, x는 0 내지 5이고, y는 0 내지 3이고, A는 크로뮴, 철, 바나듐, 네오디뮴, 디스프로슘, 코발트, 니켈, 티타늄, 또는 그의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택됨)로 이루어진 원적외선 방출 인에 관한 것이다. 명백한 본질에 대한 다양한 변화 및 변형은 당업계의 통상의 기술을 가진 자에 의해 쉽게 이루어질 수 있으며 이러한 모든 변화 및 변형은 첨부된 특허청구 범위에 의해 한정되는 본 발명의 영역내에서 이루어져야 한다.

Claims (12)

  1. 필수적으로 α-규소 및 그와 기능적으로 조합되어 있는 원 적외선 방출 인으로 이루어진 감광층을 포함한 액정 광 밸브에 있어서, 상기 인이 필수적으로 Y3-yGdyAl5-xGaxO12: A(여기서, x는 0 내지 5이고, y는 0 내지 3이고, A는 크로뮴, 철, 바나듐, 네오디뮴, 디스프로슘, 코발트, 니켈, 티타늄, 또는 그의 혼합물로 이루어진 군에서 선택됨)로 이루어짐을 특징으로 하는 조합물.
  2. 제1항에 있어서, x가 0이고, y가 0이며, A가 크로뮴임을 특징으로 하는 조합물.
  3. 제1항에 있어서, x가 5이고, y가 3이며, A가 크로뮴임을 특징으로 하는 조합물.
  4. 제1항에 있어서, x가 2이고, y가 0이며, A가 크로뮴임을 특징으로 하는 조합물.
  5. 수소 첨가된 비결정성 규소 광전도체에 적색 인으로부터 방출된 빛으로부터 얻은 에너지를 커플링시키는 방법에 있어서, 필수적으로 Y3-yGdyAl5-xGaxO12: A(여기서, x는 0 내지 5의 범위내의 값을 가지고, y는 0 내지 3의 범위내의 값을 가지며, A는 크로뮴 및 네오디뮴으로 이루어진 군에서 선택되며, 크로뮴은 약 0.33 내지 2at% 범위내의 값을 가지며, 네오디뮴은 약 1at%의 값을 가짐)로 이루어진 화합물을 적색 인으로서 제공함을 특징으로 하는 개량 방법.
  6. 제5항에 있어서, x가 0이고, y가 0이며, A가 크로뮴임을 특징으로 하는 방법.
  7. 제5항에 있어서, x가 5이고, y가 3이며, A가 크로뮴임을 특징으로 하는 방법.
  8. 제5항에 있어서, x가 2이고, y가 0이며, A가 크로뮴임을 특징으로 하는 방법.
  9. 수소 첨가된 비결정성 규소 광전도체에 적색 인으로부터 방출된 빛으로부터 얻은 에너지를 커를링시키기 위해 그위에 적색 인을 갖는 스크린을 함유시키는 음극선관의 제조방법에 있어서, 필수적으로 Y3-yGdyAl5-xGaxO12: A(여기서, x는 0 내지 5의 범위내의 값을 가지고, y는 0 내지 3의 범위내의 값을 가지며, A는 크로뮴 및 네오디뮴으로 이루어진 군에서 선택되며, 크로뮴은 약 0.33 내지 2at% 범위내의 값을 가지며, 네오디뮴은 약 1at%의 값을 가짐)로 이루어진 화합물을 적색 인으로서 제공함을 특징으로 하는 개량 방법.
  10. 제9항에 있어서, x가 0이고, y가 0이며, A가 크로뮴임을 특징으로 하는 방법.
  11. 제9항에 있어서, x가 5이고, y가 3이며, A가 크로뮴임을 특징으로 하는 방법.
  12. 제5항에 있어서, x가 2이고, y가 0이며, A가 크로뮴임을 특징으로 하는 방법.
KR1019920009422A 1991-05-31 1992-05-30 음극선관용 원적외선 방출 인 Expired - Lifetime KR950008655B1 (ko)

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US708,552 1991-05-31

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