용어의 정의

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형광체는 전자의 충돌에 의해 여기되어 빛을 발광하는 물질로서 각종 표시 장치에서 화상을 재현하기 위해 사용된다. 이러한 표시장치는 사용되는 전압에 따라 고전압용 표시장치인 음극선관, 저전압용 표시장치인 전계방출 표시장치, 진공형광장치 등으로 분류된다. 형광체는 이러한 표시장치의 전자방출 수단인 전자빔, 열선, 전계방출이미터 등에 의해 방출된 전자가 형광체 표면에 부딪힐 경우 빛을 발하며, 사용 용도에 따라 다양한 색상을 재현할 수 있다.
최근에 입자의 직경이 5 nm 이하인 나노입자로 구성된 나노형광체가 큰 관심을 모으고 있는데, 이러한 나노형광체는 종래의 입자의 직경이 수 μm인 형광체에 비하여 상이한 물리적인 특성을 나타내므로 새로운 응용가능성을 제시하고 있다. 예를 들어 형광체의 결정내 전자의 양자상태 에너지 준위 구조인 에너지 밴드의 갭(gap)이 커서 발광하는 빛의 파장이 높은 에너지를 가지므로 발광효율을 향상시킬 수 있는 것으로 알려지고 있다.
형광체 입자의 크기가 나노크기 수준으로 감소하면 형광체가 도포되는 면적이 벌크구조를 가지는 형광체에 비하여 형광체의 입자밀도가 증가함으로써 부딪히는 전자가 효과적으로 발광에 기여하여 표시장치의 효율을 향상시킬 수 있다. 형광분말을 나노 분말화할 경우 형광체 모체의 에너지 밴드갭이 변화하여 감쇠시간(decay time)이 벌크구조의 형광분말이 가지는 감쇠시간에 비해 대폭 감소하여 발광효율이 증가한다.
수 nm 이하의 크기로 양자 구속(confinement)을 기대할 수 없는 경우 일반적으로 형광체의 발광휘도는 입자의 크기가 커질수록 증가한다. 형광체의 입자가 작아지면 비표면적이 증가하고 표면은 제조공정상 일반적으로 결정학적 결함을 가지고 있기 때문에 입자의 감소는 비결정 표면의 증가를 유발하여 휘도가 감소하게 된다. 따라서 나노형광체의 결정성을 높이는 것이 매우 중요한 연구대상이다. 형광체의 모양에 있어서도 불규칙한 형상보다는 구형의 규칙적인 형상이 유리하다.
조명용이든 영상매체이든 표시장치의 기본특성이 형광체에 의해 결정되므로 새로운 표시장치의 개발에는 그 특성에 부합되는 형광체 개발이 매우 중요하다. 나노형광체의 개발로 수은을 사용하지 않는 친환경 조명이나 전자방출 디스플레이의 상품화가 한층 가속화될 전망이다.