KR100615911B1 - 알루미늄 산화물계 다중 산화물 코팅으로 캡슐화된전자발광 포스포 입자 - Google Patents

알루미늄 산화물계 다중 산화물 코팅으로 캡슐화된전자발광 포스포 입자 Download PDF

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Abstract

캡슐화된 전자발광 포스포 입자(20)와 이를 만드는 방법. 각 포스포 입자(22)는 다중 산화물 코팅(24)을 포함하는 대체로 투명한 알루미늄 산화물에 의해 캡슐화된다. 상기 캡슐화된 포스포 입자(20)는 높은 초기 발광 휘도와 발광 휘도의 습도-촉진 감퇴에 큰 저항성을 보여준다. 상기 알루미늄 산화물을 포함하는 코팅(24)은 응축 습기 또는 그 외의 액체 물에의 노출에 의해 야기되는 화학적 분해에 감소된 민감도를 보여준다. 상기 코팅(24)은 알루미늄 산화물과 하나 이상의 다른 금속 산화물을 포함한다.

Description

알루미늄 산화물계 다중 산화물 코팅으로 캡슐화된 전자발광 포스포 입자{ELECTROLUMINESCENT PHOSPHOR PARTICLES ENCAPSULATED WITH AN ALUMINUM OXIDE BASED MULTIPLE OXIDE COATING}
본 발명은 전자발광 포스포(phosphor) 입자, 구체적으로, 항습 코팅으로 캡슐화되어 높은 전자발광 휘도를 나타내는 포스포 입자, 더욱 구체적으로는 액체 물에 노출될 때 부식 또는 화학적 분해에 대해 개선된 내성을 가지는 알루미늄 산화물계 다중 산화물 보호 코팅으로 캡슐화된 전자발광 포스포 입자에 관한 것이다. 본 발명은 또한, 그러한 캡슐화된 포스포 입자를 제조하는 방법 및 이들 포스포 입자로 만든 제품에 관한 것이다.
포스포 입자는 평판 패널 디스플레이와 장식, 음극선 관 및 형광 조명 설비물과 같은 다양한 분야에 이용된다. 포스포 입자에 의한 발광 또는 광방출은 전기장(전자발광)을 포함한 다양한 형태의 에너지로 야기될 수 있다. 전자발광(EL) 포스포는 상당한 상업적 중요성을 가지고 있다. 포스포의 발광 휘도와 그 휘도의 지속성(유지)은 일반적으로 포스포 입자를 평가하는 데 이용되는 두가지 기준이다.
전형적으로 발광 휘도는, 여기시 대상 포스포에 의해 방출되는 빛의 양으로정의된다. 다양한 여기 조건에 대한 포스포 방출 휘도의 민감성 때문에, 포스포의 휘도를 절대 휘도가 아닌 상대 휘도로서 보는 것이 대개 유용하다. "지속성"이라 함은 포스포가 작동시간에 따라 휘도를 상실하는(즉, 감퇴;DECAY) 속도를 말한다. 포스포 입자가 작동 중에 높은 습도 상태에 있게 되면 감퇴 속도는 상당히 증가된다. 이러한 습기 또는 높은 습도의 영향은 "습도-촉진 감퇴(humidity-accelerated decay)"로서 칭해져 왔다.
전자발광 포스포 입자는 후막 제조에 가장 흔히 사용된다. 이러한 소자는 전형적으로 높은 유전상수를 가지는 유기재료 층을 포함하며 이 유기재료층은 일련의 포스포 입자를 위한 매트릭스를 형성한다. 상기 층은 일반적으로 투명 전면(front) 전극을 가지는 플라스틱 기판 상에 코팅된다. 후면 전극은 보편적으로 포스포 층의 후면에 부착되어 유전층은 그 사이에 끼워지게 된다. 전기장이 전극을 따라 인가되면 내부의 포스포 입자가 여기되어 층의 근접한 부분은 발광한다.
개개의 입자에 적용된 유기 코팅 뿐만 아니라 유기 매트릭스와 기판 재료는 일반적으로, 포스포 입자로 수증기가 확산되어 야기되는 휘도 감퇴를 억제하는데 효과적이지 못했다. 이러한 이유때문에, 후막 전자발광 소자는 플루오로클로로카본 중합체(예, 얼라이드 케미칼사의 아클라(ACLAR) 중합체)와 같은 항습 재료로 만들어진 상대적으로 두꺼운 외피(예컨대, 25-125 ㎛ 두께)에 케이스화 되었다. 그러나, 그러한 외피는 보편적으로 고가이고, 가장자리를 밝혀주지 못하며, 예로서 가열하에서 탈적층화될 가능성이 있다.
이들의 항습성을 개량하기 위해, 포스포 입자를 무기 코팅, 예로서 하나 또는 두가지의 산화물 코팅으로 캡슐화하였다. 무기 코팅 기술을 이용하여 다양한 성공률을 얻었다. 무기 코팅내에 발광 포스포 입자를 캡슐화하는 가수분해계의 공정들, 예컨대, 가수분해계 화학적 증착(CVD)이 일반적으로 가장 성공적으로 사용되었다. 가수분해계 CVD 공정에서는 물과 산화물 전구물을 이용하여 보호 코팅을 형성한다. 그러한 가수분해계 CVD 공정으로 습기에 민감하지 않은 캡슐화된 포스포 입자를 만들수 있는 한편, 공정과 관련된 포스포 손실을 최소화하고 높은 초기 발광 휘도를 유지할 수 있었다. 전자발광 포스포를 캡슐화하는데 적당한 것으로 간주되는 한가지 코팅은 가수분해계 CVD 공정에 의해 만들어지는 알루미늄 산화물 코팅이다. 알루미늄 산화물을 사용하여 포스포 입자를 코팅하는 것은 적어도 부분적으로는 바람직한 것으로 알려졌는데, 그 이유는 요망되는 광학적, 전기적 및 습기 저항 특성을 보여주는 알루미늄 산화물 코팅을 쉽게 형성 수 있는 반응성 및 휘발성을 가진 전구물이 존재하기 때문이다.
제조된 상기 알루미늄 산화물 코팅을 가진 포스포 입자는 높은 휘도와 항습성을 나타낸다(즉, 포스포 입자는 증기형태의 습기로부터 어느 정도 보호된다). 그러나, 전형적으로 가수분해계 CVD 공정에 의해 만들어지는 것과 같은 비정질 및/또는 저온 유래된 알루미늄 산화물 코팅은 응축 습기 또는 그렇지 않으면 액체 물에의 노출에 대해서 바람직스럽지 않게 낮은 화학적 내구성을 보여주기 쉽다. 이러한 낮은 화학적 내구성은 상기 알루미늄 산화물 코팅이 수용성 중합체 결합제 시스템에 사용되는 것을 배제하여, 결과적으로 포스포 입자와 중합체 매트릭스간의 약한 계면을 야기할 수 있고/있거나 응축 분위기 상태에서 보호를 불충분하게 할 수 있다.
따라서, 가수분해계 CVD 공정에 의해 만들어지는 비정질 및/또는 저온 유래된 알루미늄 산화물 코팅과 같은 알루미늄 산화물 포스포 코팅으로서, 높은 초기 휘도, 연장된 휘도 유지(높은 습도 환경에서 조차) 및 응축 습기 또는 그 외의 액체수에의 노출에 의한 부식(화학적 분해)에 대해 더 큰 저항성을 나타내는 캡슐화된 전자발광 포스포 입자 또는 다른 형태의 포스포 입자를 제공하는, 알루미늄 산화물 포스포 코팅이 요구된다.
본 발명은 신규의 캡슐화된 포스포 입자를 제공하며, 각각의 입자는 실질적으로 투명한 알루미늄 산화물계 다중 산화물 코팅을 가지고 있다. 캡슐화된 포스포입자는 높은 초기 발광 휘도와 습도에 의해 촉진되는 발광 휘도의 감퇴에 대한 높은 저항성을 나타낸다. 본 발명의 알루미늄 산화물계 코팅은 응축 습기 또는 그 외의 액체수에의 노출에 의해 야기되는 화학적 분해에 대해 감소된 민감도를 나타낸다(즉, 액체 물 환경에서의 부식에 대한 더 큰 저항성을 지닌다). 본 발명의 다중 금속 산화물 코팅으로 캡슐화된 황화물계 입자는 0.1몰 질산은 수용액에 침지되었 때, 알루미늄 산화물 만의 코팅으로 캡슐화된 것보다 2배 이상의 시간동안 탈색없이 견딜 수 있기 때문에, 본 발명의 다중 금속 산화물 코팅은 액체수로부터의 화학적 분해(즉, 부식)에 대해 충분히 저항성을 가진다는 점에서 바람직하다. 상기 질산은 시험은 전형적으로 포스포 코팅의 투과성을 체크하기위해 사용되어 왔다. 질산은은 수용액 상태로 있기 때문에, 본 시험이 또한, 코팅의 화학적 내구성을 결정하는데 이용될 수 있다는 것이 밝혀졌다. 물로 야기되는 부식에 더욱 저항성이 있기 때문에 본 금속 산화물 코팅은 액체수 환경에서 더 오랜 시간동안 생존할 수 있다. 본 발명은 또한 상대적으로 저온 증기상 가수분해 반응과 증착 공정을 이용하여 상기 캡슐화된 포스포 입자를 제조하는 신규한 방법을 제공한다.
본 발명은, 적어도 부분적으로는, 액체수가 유발하는 부식에 화학적으로 민감한 알루미늄 산화물 포스포 코팅의 화학적 내구성(즉, 부식의 감소)이 알루미늄 산화물과 함께 다른 금속 산화물을 이용함으로써 현저히 크게 증가될 수 있다는 발견을 기초로 한 것이다. 또한, 증기상 가수분해계 공정에 의해 침착된 알루미늄 산화물 코팅(즉, 가수분해계 알루미늄 산화물 코팅)에 있어서, 다른 산화물이 침착 공정동안에 알루미늄 산화물에 편리하게 도입될 수 있으며, 이때 알루미늄 산화물 전구물이 발광 휘도의 습도-촉진 감퇴에 대해 높은 보호성을 갖는 코팅을 빠르고 쉽게 형성하는 경향이 거의 또는 전혀 손상되지 않는다는 것을 발견하였다. 추가적으로 본 발명은 가수분해계 CVD 기술이 포스포 입자를 캡슐화하는 코팅으로서 다중 금속 산화물을 편리하게 침착하는데 이용될 수 있다는 것도 발견하였다.
본 발명에 따른 포스포 코팅은 알루미늄 산화물과 다른 금속 산화물(들)을 함께 혼합함으로써, 또는 더욱 화학적으로 내구성이 있는 금속 산화물(들)의 층을 알루미늄 산화물의 화학적으로 민감한 층위에 형성함으로써 더욱 화학적으로 내구성이 있도록 만들어질 수 있다. 본 발명의 기술 사상은 비정질 알루미늄 산화물계 다중 산화물 코팅 뿐만 아니라 결정질 또는 부분 결정질 알루미늄 산화물계 다중 산화물 코팅에 적용가능하다. 또한, 본 발명의 기술 사상은 부식에 영향을 받기쉬운 포스포를 위한, 임의의 알루미늄 산화물 코팅의, 액체 물에 의해 야기된 부식에 대한 저항성을 증가시키는 데도 이용될 수 있다. 추가적으로 본 발명의 기술 사상은 코팅이 형성되는 온도와 상관없이, 포스포 입자를 위한 임의의 화학적으로 민감한 알루미늄 산화물 코팅의 부식 저항성을 증가시키는데 이용될 수 있다. 놀랍게도, 또한 단지 소량의 추가적인 금속 산화물(예, 실리카)이 알루미늄 산화물 코팅의 화학적 지속성을 현저히 향상시킬 수 있다고 생각된다. 절대적인 경우는 아니지만, 본 발명에 따른 알루미늄 산화물계 다중 산화물 코팅은 캡슐화된 포스포 입자를 크게 손상시키지 않는 온도에서 형성된다(즉, 초기 휘도가 비코팅 포스포 입자의 약 50% 이상).
본 명세서에서 개시되는 예시적인 포스포 입자는 전기장에 의한 발광 또는 광방출(전자발광)을 제공하도록 자극되는 형태이다. 본 발명의 기술 사상은 또한 습기에 민감하고 증기상 알루미늄 산화물 전구물로부터 형성되는 알루미늄 산화물 코팅으로 캡슐화될 수 있는 다른 형태의 포스포 입자에도 효과를 줄 수 있도록 적용될 수 있다. 상기 다른 형태의 포스포 입자의 예로는 열(열발광), 빛(광발광), 또는 고 에너지 복사(예, X선 또는 전자빔;(e-빔))를 가함으로써 자극될 수 있는 것들을 포함한다.
본 발명의 알루미늄 산화물계 다중 산화물 코팅이 나타내는 습기와 관련한 부식에 대한 크게 높은 저항성 외에도, 본 발명의 캡슐화된 포스포 입자는 단지 알루미늄 산화물 코팅으로만 캡슐화된 동일한 포스포 입자와 비교해 볼때, 동일하거나 심지어는 증가된 초기 및 유지 휘도를 보여줄 수 있는 것으로 밝혀졌다. 게다가, 본 발명의 다중 산화물 코팅으로 캡슐화된 포스포 입자는 알루미늄 산화물 코팅만으로 캡슐화된 포스포 입자가 나타내는 전기적 효율에 필적하거나 이를 초과할 정도의 높은 전기적 효율을 나타낼 수 있는 것으로 나타났다. 아연을 함유하는 전자발광 포스포(황화아연)에 있어서, 본 발명의 알루미늄 산화물계 다중 산화물 코팅은 알루미늄 산화물만으로 코팅한 것과 비교해 볼때, 코팅을 통한 확산에 의해 포스포로부터 아연의 소실에 있어 더 크진 않더라도 동일한 소실 감소를 제공할 수 있다. 알루미늄 산화물 코팅으로 캡슐화됨으로써 포스포 입자에 부여되는 다른 바람직한 특성 또한, 본 발명의 알루미늄 산화물계 다중 산화물 코팅을 사용함으로써 필적하거나 증가시킬 수 있다.
본 발명의 캡슐화된 입자의 한가지 측면에 있어, 각각의 캡슐화된 입자는 전자발광 포스포 재료의 포스포 입자를 포함한다. 이 입자는 본 발명의 코팅 처리가 되지 않은 경우 습기 존재시 습도-가속 감퇴를 나타낸다. 대체로 투명한 다중 금속 산화물 코팅은 알루미늄 산화물(예, 알루미나)로 만들어진 코팅보다 액체수로부터의 화학적 분해에 대한 저항성이 더 크며, 충분히 포스포 입자를 캡슐화하여 습도-가속 감퇴로부터 큰 보호능을 포스포 입자에 제공한다. 상기 코팅은 알루미늄 산화물과 하나 이상의 다른 금속 산화물을 포함하며, 이 금속 산화물은 화합물 산화물 뮬라이트(3Al2O3·2SiO2)의 형태로 존재하지 않는다.
하나 이상의 다른 금속 산화물은 단지 예로서, 규소 산화물(예, 실리카), 붕소 산화물(예, 보리아), 티타늄 산화물(예, 티타니아), 주석 산화물, 또는 지르코늄 산화물(예, 지르코니아)를 포함할 수 있다. 이들과 임의의 다른 적당한 금속 산화물은 개개로 또는 조합으로 이용 가능하다.
본 발명의 다중 산화물 코팅은 알루미늄 산화물과 하나 이상의 다른 금속 산화물의 혼합물을 포함할 수 있다. 예로서, 상기 코팅은 알루미늄 산화물, 규소 산화물 및 다른 금속 산화물(예, 붕소 산화물)의 혼합물을 포함할 수도 있다. 또한 다중 산화물 코팅은 적어도 내부층과 외부층을 포함할 수 있다. 예로서, 내부층은 알루미늄 산화물을 포함할 수 있으며 외부층은 하나 이상의 다른 금속 산화물을 포함할 수 있다. 외부층은 단일 금속 산화물 또는 금속 산화물의 혼합물일 수 있다. 다중 외부층 또한 가능하다.
본 발명의 또다른 측면에 있어서, 포스포 입자를 캡슐화하는 방법은, 전술한 것처럼, 습기의 존재 하에 습도-가속 감퇴를 보여주는 포스포 입자의 베드를 제공하는 단계; 증기상 알루미늄 산화물 전구물과 하나 이상의 다른 증기상 금속 산화물 전구물을 포함하는 둘 이상의 전구물을 제공하는 단계; 및 상기 베드를 상기 전구물에 노출시켜 전구물이 화학적으로 반응하여 각각의 포스포 입자를 다중 금속 산화물 코팅으로 캡슐화하는 단계를 포함한다. 증기상 금속 산화물 전구물은 상기 코팅을 위해 바람직한 금속 산화물을 형성할 수 있는 임의의 적절한 전구물을 포함한다. 생성된 코팅은 실질적으로 투명하고, 본질적으로 알루미늄 산화물로 구성된 유사한 코팅보다 액체 물로부터의 화학적 분해에 대해 더 큰 저항성을 가지며, 습도-가속 감퇴로부터 실질적인 보호 효과를 가지는 포스포 입자를 제공하도록 충분히 캡슐화한다. 한가지 예시로서 코팅은 하나 이상의 다른 금속 산화물을 함유하거나 함유하지 않으면서, 알루미늄 산화물 및 규소 산화물을 포함한다.
본 발명은 상기 베드를 수증기에 노출시켜, 증기상 알루미늄 산화물 전구물과 하나 이상의 다른 증기상 금속 산화물 전구물의 증기상 가수분해 반응에 의해 각각의 포스포 입자를 코팅하는 것을 포함하는 가수분해계 공정일 수 있다(즉, 증기상 금속 산화물 전구물은 가수분해에 의해 각각의 포스포 입자 상/근처에서 화학적으로 반응하여 각각의 포스포 입자에 캡슐화된 코팅의 형태로 결합한다). 본 발명의 방법은 가수분해계 화학적 증착 공정인 것이 바람직하다. 가수분해 반응은 포스포 입자에 대한, 온도와 관련한 손실을 제거하지는 않더라도, 적어도, 실질적으로 최소화시키기에 충분히 낮은 온도에서 일어나는 것이 바람직하다. 예로서, 캡슐화된 입자가 높은 초기 발광 휘도(예, 비코팅 포스포 입자에서 보여지는 것의 50% 이상)를 유지하는 것이 바람직하다. 상기 온도가 충분히 낮아서 색상과 광학적 및 전기적 특성을 포함한 포스포 입자의 다른 특성에 대한 온도와 관련한 손실을 제거하지는 않더라도, 최소화하는 것이 또한 바람직하다. 상기 저온 금속 산화물 코팅은 반드시는 아니지만 대개 비정질이다.
본 발명의 방법을 이용하여, 상기 포스포 입자의 베드를 증기상 알루미늄 산화물 전구물에 노출시켜 화학적으로 반응시키고 알루미늄 산화물을 포함하는 내부층으로 각각의 포스포 입자를 캡슐화함으로써 내, 외부층을 가진 본 발명의 다중 금속 산화물 코팅을 형성시킬 수 있다. 그 후, 상기 베드를 또다른 증기상 금속 산화물 전구물 또는 다중 전구물에 노출시켜 화학적으로 반응시켜 하나 이상의 다른 금속 산화물을 포함하는 외부층으로 각각의 내부층을 캡슐화할 수 있다. 필요하다면, 상기 외부층은 마찬가지로, 동일한 또는 다른 금속 산화물 또는 산화물들의 혼합물의 하나 이상의 다른 외부층으로 캡슐화될 수 있다. 예로서, 알루미늄 산화물의 내부층은 실리콘 산화물 및 하나 이상의 추가적인 금속 산화물을 포함하는 외부층으로 캡슐화 될 수 있다.
본 발명의 목적, 특징 및 잇점은 본 발명의 명세서 및 첨부된 도면을 고려함으로써 자명하게 될 것이다.
도1은 본 발명에 따른 캡슐화된 포스포 입자를 제조하는 방법의 한가지 실시양태에 대한 개략도이다.
도2는 본 발명의 캡슐화된 포스포 입자에 대한 한가지 실시양태의 횡단면을 보여주는 개략도이다.
도3은 본 발명의 캡슐화된 포스포 입자에 대한 또다른 실시양태의 횡단면을 보여주는 개략도이다.
상기 도면들은 이상적인 것을 도시한 것으로서 단지 예시적인 것에 불과한 것이지 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명은 본 명세서에서 실시양태에 의해 설명되지만, 다양한 변형, 재배열 및 대체가 본 발명의 취지에서 벗어나지 않는 범주에서 가능하다는 것을 당업자라면 쉽게 알것이다. 본 발명의 범위는 본 명세서에 첨부되는 청구 범위에 의해서 제한될 뿐이다.
본 발명에 따라 코팅된 포스포 입자는 예로서, 황화아연계 포스포, 황화칼슘계 포스포, 셀렌화아연계 포스포, 황화스트론튬계 포스포 또는 이들의 배합물을 포함할 수 있다. 본 발명에서 사용되는 포스포는 통상적인 실시로 제조될 수 있다. 예로서, 황화아연계 포스포는 공지되어 있으며 흔히, 황화아연 결정구조 내에 고용체의 형태로 있는 황화구리, 셀렌화아연 및 황화카드뮴 또는 입자구조 내에 제2상 또는 도메인과 같은 일종 이상의 화합물을 포함한다. 시판되고 있는 포스포 실바니아 타입 729(Sylvania Type 729)를 사용하여 양호한 측정 결과를 얻었다. 이 결과와 유사하거나 심지어는 더 좋은 결과가 다른 포스포를 이용하여서도 얻어질 수 있다. 본 발명에서 사용되는 포스포 입자는, 일반적으로 구체적 용도에 크게 좌우되면서 많은 크기들을 가질 수 있다. 본 발명의 각각의 포스포 입자는 알루미늄 산화물계 다중 산화물 코팅으로 충분히 코팅되어 습도-가속 감퇴로부터 실질적인 보호 효과를 가지는 포스포 입자를 제공한다.
본 명세서에서, 금속 산화물 또는 산화물은 우선적으로 한가지 이상의 금속 및 산소로 구성된 재료를 말한다. 이 산화물은 또한, 특정 양의 다른 원소 및 화합물을 함유할 수 있으며, 전구물 재료 또는 포스포 입자에서 유래되는 것들을 포함하는 것으로서 본 명세서에서 기술된 것과 적어도 유사한 조건하에서 포스포 입자상에 코팅 형태로 생성될 수 있다. 예로서, 본 명세서에서, 금속 산화물은 금속 산화물(예, 티타니아, 실리카, 알루미나, 주석 산화물, 지르코니아, 보리아 등), 금속 수산화물(예, 수산화 알루미늄), 산소와 하나 이상의 금속을 포함하는 화합물, 또는 이들의 배합물을 포함할 수 있다. 알루미늄 산화물 및 규소 산화물의 코팅 뿐만 아니라 알루미늄 산화물, 규소 산화물 및 붕소 산화물의 코팅을 사용하여 유리한 결과를 얻었다. 또한 유용한 결과는 알루미늄 산화물 및 다른 금속, 예로서, 주석, 지르코늄, 마그네슘, 칼슘의 산화물의 코팅으로도 얻어질 수 있다.
본 발명의 다중 산화물 코팅은 실질적으로 투명할 정도로 충분히 얇지만 습기가 침투하지 않을 정도로 또한 충분히 두껍다. 너무 두꺼운 코팅은 투명성이 결여되는 경향이 있으며 휘도를 감소시킨다.
본 발명의 방법은, 전술한 것처럼, 습기의 존재 하에서 습도-가속 감퇴를 나타내는 포스포 입자의 베드를 제공하는 단계; 증기상 알루미늄 산화물 전구물과 하나 이상의 다른 증기상 금속 산화물 전구물을 포함하는 둘 이상의 전구물을 제공하는 단계; 및 상기 베드를 상기 전구물에 노출시켜 전구물이 화학적으로 반응하여 각각의 포스포 입자를 다중 금속 산화물 코팅으로 캡슐화하는 단계를 포함한다. 증기상 금속 산화물 전구물은 상기 코팅을 위해 바람직한 금속 산화물을 형성할 수 있는 임의의 적절한 전구물을 포함한다. 생성된 코팅은 실질적으로 투명하고, 본질적으로 알루미늄 산화물로 구성된 유사한 코팅보다 액체 물로부터의 화학적 분해에 대해 더 큰 저항성을 가지며, 습도-가속 감퇴로부터 실질적인 보호 효과를 포스포 입자에 제공하도록 충분히 캡슐화하는 것이다. 한가지 예시로서, 코팅은 붕소 산화물과 함께 또는 붕소 산화물없이 알루미늄 산화물 및 규소 산화물을 포함한다. 본 발명의 개략적인 실시양태는 도1에 도식적으로 나타나 있다.
단지 예시적인 목적으로, 하기(표 참조)에 상세히 기술된 캡슐화된 입자를 제공하는데 사용되는 본 발명의 방법은 가수분해계 공정, 더 구체적으로는 가수분해계 화학적 증착(CVD) 공정으로서, 이 공정은 상기 베드를 수증기에 노출시켜, 증기상 알루미늄 산화물 전구물 및 하나 이상의 다른 증기상 금속 산화물 전구물의 증기상 가수분해 반응에 의해 각각의 포스포 입자를 코팅하는 것을 포함한다. 가수분해 반응 각각은 적어도 캡슐화된 포스포 입자에 대한 온도와 관련한 손실을 실질적으로 최소화하기에 충분히 낮은 온도에서 진행된다. 본 발명 방법에서 제공되는 저온 다중 금속 산화물 코팅은 비정질인 것으로 추정된다.
비코팅처리 포스포 입자(12)를 반응기(14)에 넣고 적당한 온도로 가열한다. 포스포 입자를 충분히 캡슐화하는 코팅을 형성하기 위해, 포스포 입자를 반응 챔버 (14) 중에서 교반하는 것이 바람직하다. 포스포 입자를 교반하는 데 유용한 방법에 대한 예시로는, 반응기를 진탕, 진동, 또는 회전시키거나 입자를 교반하거나, 또는 입자를 유동 베드에 부유시키는 것이다. 상기 반응 챔버에서, 입자는 본질적으로 각 입자의 전 표면이 노출되어 입자와 반응 전구물이 서로 잘 혼합될 수 있는 많은 다른 방법으로 교반된다. 전형적으로는, 바람직한 반응 챔버는 유동 베드 반응기이다. 일반적으로 유동은 입자의 응집을 효과적으로 막아주며, 입자와 반응 전구물 재료의 균일한 혼합을 가능케 하고 더욱 균일한 반응 조건을 제공하여 매우 균일한 캡슐화 특성을 가지게 한다.
많은 경우에 요구되는 것은 아니지만, 응집하는 경향이 있는 포스포 입자를 이용할 때, 유동화제(예, 적은 양의 발연 실리카)를 첨가하는 것이 바람직할 수 있다. 상기 보조제와 이들의 유용한 양의 선택은 당업자에 의해 쉽게 결정될 수 있다.
그 다음, 증기상의 원하는 전구물 재료를 반응기(14)에 첨가하여 증기상 가수분해 반응을 일으키므로써 포스포 입자의 표면상에 다중 산화물 재료의 코팅을 형성시켜 캡슐화한다. 다음은 증기상 가수분해 반응의 예시이다.
2(Al(CH3)3) + SiCl4 + 5H2O === Al2O3 + SiO2 + 6CH4 + 4HCl
상기 예시에서, 수증기, 트리메틸 알루미늄(TMA) 및 실리콘 테트라클로라이드는 산화물 전구물 재료로 간주된다. 덧붙여, 상기 예시 반응은 무수 산화물 형성에 대한 것이다. 특정 조건하에서 상기 가수분해 반응은 적어도 부분적으로는, 본 발명의 실시에 또한 유용할 수 있는 수성 산화물을 생성시킬 수 있다. 증기상 가수분해 반응으로 야기되는 수산화 반응 및/또는 수화 반응의 정도는 반응이 일어나는 온도에 의존한다. 물 대 산화물 전구물 비율 또한, 영향을 줄 수 있다.
전구물 재료를 증기상으로 유입하고, 이들을 상기 챔버에 첨가하는 한가지 방법은 바람직하게는 불활성이며 본 명세서에서 캐리어 가스(2)로 언급되는 가스 스트림을 전구물 재료의 순 액체속으로 버블시킨 다음, 반응 챔버(14)로 보내는 것이다. 본 명세서에서, 사용될 수 있는 불활성 가스의 예로는 아르곤 및 질소를 포함한다. 산소 및/또는 공기 또한, 사용될 수 있다. 본 기술의 잇점은 캐리어 가스/전구물 스트림을 반응 챔버 내의 포스포 입자를 유동시키도록 사용하여 원하는 캡슐화 반응을 가능케 한다는 데 있다. 이외에, 상기 방법은 전구물 재료의 반응기 (14)로의 도입율을 쉽게 조절할 수 있는 수단을 제공한다. 다시 도1을 참고로 해서 보면, 캐리어 가스(2)는 수버블러(water bubbler)(4)를 통해 버블되어 수증기를 함유한 전구물 스트림(8)을 생성시킨다. 캐리어 가스(2)는 또한, 둘 이상의 다른 버블러(6)과 (7)을 통해 버블되어, 둘 이상의 금속 산화물 전구물 스트림(10)과 (11)을 생성시킨다. 버블러(6)은 순 액체의 알루미늄 산화물 전구물 재료(예, TMA)를 함유한다. 버블러(7)은 순 액체의 또다른 금속 산화물 전구물 재료(예, SiCl4)를 함유한다. 그 다음, 전구물 스트림(8, 10 및 11)은 반응기(14)로 이송된다.
본 발명의 방법은 알루미늄 산화물과 하나 이상의 다른 금속 산화물의 혼합물을 포함하는 다중 금속 산화물 코팅(즉, 혼합된 금속 산화물 코팅) 또는 알루미늄 산화물의 내부층과 하나 이상의 다른 금속 산화물의 외부층 하나 이상을 포함하는 코팅(즉, 적층 금속 산화물 코팅)을 형성하는데 이용될 수 있다. 혼합된 금속 산화물 코팅을 형성할 때, 스트림(8,10 및 11) 모두는 동시에 반응기(14)로 이송된다. 적층된 금속 산화물 코팅을 형성할 때, 입자가 알루미늄 산화물 내부층에 의해 캡슐화 될때까지 스트림(8)과 (10)을 먼저 반응기(14)로 이송한다. 그 다음, 스트림(8)과 (11)은 반응기(14)로 이송된 후 알루미늄 산화물 내부층을 하나 이상의 다른 금속 산화물의 외부층으로 캡슐화한다. 내부층이 알루미늄 산화물과 하나 이상의 다른 금속 산화물의 혼합물을 포함하는 것이 바람직하다. 이것은 스트림(8)과 (10)과 함께 하나 이상의 다른 금속 산화물 전구물 스트림을 이송시킴으로써 수행될 수 있다. 혼합된 산화물 내부층의 유무하에 외부층이 알루미늄 산화물 외에 둘 이상의 금속 산화물의 혼합물을 포함하는 것 또한 바람직하다. 상기 외부층은 또한, 알루미늄 산화물과 또다른 금속 산화물의 혼합물일 수 있다.
전구물 유속은 적절한 침착율과 요망되는 품질과 특징을 가지는 산화물 코팅을 제공하도록 조절된다. 유속은 반응기 챔버 내에 존재하는 전구물 재료의 비율이 포스포 입자의 표면에 산화물 침착을 촉진하도록 조절된다.
특정 용도의 경우에 적절한 유속은 일반적으로 반응 챔버 내의 온도, 전구물 스트림의 온도, 반응 챔버 내에서의 입자 교반율 및 사용되는 구체적 전구물에 부분적으로 의존한다. 유용한 유속은 시행착오 실험으로 쉽게 결정될 수 있다. 사용되는 캐리어 가스의 유속은 전구물 재료를 반응 챔버로 이송하여 포스포 입자를 원하는 만큼 충분히 교반하고 또한, 최적양의 전구물 재료를 상기 챔버로 이송하는 속도인 것이 바람직하다.
또한, 전구물 재료는 충분히 높은 증기압을 가지고 있어 충분히 많은 양의 전구물 재료가 반응기로 이송되어 가수분해 반응 및 코팅 공정이 편리하게 빠른 속도로 진행하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 보다 높은 증기압을 가지는 전구물 재료는 일반적으로 더 낮은 증기압을 가지는 전구물 재료보다 더 빠른 침착율을 제공하여 캡슐화 시간을 단축시킨다. 전구물 공급원은 가열되어 재료의 증기압을 증가시킬 수 있다. 가열된 공급원과 반응기 간의 응축을 방지하기 위해, 튜빙 또는 전구물 재료를 반응기로 이송시키는 다른 도구를 가열할 필요가 있다. 많은 경우에, 하기표에서 보여지는 바와 같이, 전구물 재료는 상온에서 순(neat) 액체 상태로 있다. 어떤 경우에는, 전구물 재료는 승화되는 또는 승화될 수 있는 고체인 것을 사용할 수 있다.
가장 바람직한 전구물 재료는 포스포 입자에 실질적인 손실을 야기하지 않기에 충분히 낮은 온도에서 가수분해 반응을 통해 본 발명의 다중 금속 산화물 코팅을 형성할 수 있는 것들이다. 전구물 재료에서 손상성 화학적 성분(예, 물과 염화물)의 존재와 같은 요소는 실질적인 손상이 발생하는 온도에 영향을 줄 수 있다. 반응기의 온도는 저온에서 유지되어 침착되는 코팅이 충분히 캡슐화되고 액체 물로 부터의 부식 및 습도-촉진 감퇴에 대항한 적절한 보호를 제공함과 동시에 초기 휘도의 바람직하지 않은 손실을 야기하는 입자 표면에서의 고유 열 손실 또는 역 열화학 반응을 피하도록 보장하는 온도인 것이 바람직하다. 너무 낮은 온도에서 수행되는 캡슐화 과정은 습도-촉진 감퇴에 바람직하게 저항하지 못하는 코팅을 형성하는 경향을 나타낸다. 이러한 코팅은 충분한 습기 불침투성이 보장되지 않는데, 그것은 더 개방적 구조 또는 트랩되거나 미반응한 물 또는 다른 전구물 성분을 과도하게 함유하는 구조를 가지기 때문으로 추정된다. 너무 높은 온도에서 수행되는 캡슐화 과정은 예를 들면, 결과적으로 전자발광 휘도가 감소하고 상기 포스포에 의해 발산되는 빛의 색상에 있어 바람직하지 않은 변화 또는 변이, 또는 상기 포스포 재료의 고유 감퇴 특징의 열화를 나타낸다. 이로운 결과를 제공하는 전구물 재료는 하기 표에 나타내었다.
하기 표에 기술한 전구물 재료외에도, 또한, 예로서 알루미늄 이소프로폭사이드 및 지르코늄 n-프로폭사이드와 같은 다른 금속 알콕사이드와 디에틸 징크 및 트리에틸 보레인과 같은 다른 금속 알킬들을 사용하면 유용한 결과를 얻을 수 있다. 상호 반응성이 있는 전구물 재료; 예로서 SiCl4 및 H2O과 같은 전구물 재료는 반응기로 첨가되기에 앞서 혼합하지 않도록 하므로써 이송 시스템 내에서 너무 이른 반응이 일어나는 것을 방지하는 것이 바람직하다. 따라서, 일반적으로 반응기 챔버로 들어가는 다중 가스 스트림이 제공된다.
종래 기술에서 포스포 입자를, 예를 들어 약 350℃ 이상의 고온에 노출시키는 것은 이들의 초기 발광 휘도를 감소시키는 경향이 있다는 것이 제안되었지만, 특정 조건 하에서 예를 들어 약 170 내지 약 210℃의 더 낮은 온도에서 노출시킬 경우 포스포 입자는 열화될 수 있음이 밝혀졌다. 본 이론에 한정하려는 것은 아니지만, 포스포 재료가 이들이 노출되는 온도에 민감할 뿐 아니라, 예로서 특정 화합물에의 노출과 같은 특정 조성물에의 입자의 노출로 야기된 하나 이상의 영향 또한 존재하며 그러한 상기 영향 또한 온도 의존적인 것으로 추정된다. 구체적인 메카니즘이 아직 밝혀지지 않았으나 포스포 입자의 표면은 예로서, 산출된 캡슐화된 입자의 발광 휘도에 영향을 주는 염산과 같은 제제에 노출됨으로써 일부 변화를 경험할 수 있다. 염산은 예로서, 금속 산화물 전구물 디메틸 알루미늄 클로라이드(DMAC)로부터의 알루미늄 산화물 코팅을 침착시키는 동안 생성될 수 있다.
다시 도1을 참고하면, 캡슐화 과정 후에 캡슐화된 본 발명의 포스포 입자(16)는 반응기(14)로 부터 제거된다. 도2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 캡슐화된 포스포 입자(20)는 각각 본 발명에 따른 혼합된 금속 산화물 코팅(24)내에 캡슐화되는 포스포 입자(22)를 포함한다. 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 캡슐화된 포스포 입자(20)는 또한, 알루미늄 산화물을 포함하는 내부층(26)과 하나 이상의 다른 금속 산화물(예, 티타니아)를 포함하며 내부층(26)을 캡슐화하는 외부층(28)을 가지는 적층된 금속 산화물 코팅(24) 내에 캡슐화된 포스포 입자( 22)를 각각 포함한다. 적층된 금속 산화물 코팅(24)의 각 층(26)과 (28)은 개개의 금속 산화물 또는 금속 산화물의 혼합물일 수 있다. 코팅(24)의 한 층 또는 모든 층을 형성하는 혼합된 금속 산화물은 거의 원자 수준으로 균일할 수 있거나, 작은 영역들이 코팅(24)의 전체 조성에 대해서 좀더 많거나 좀더 적은 금속 산화물을 함유하는 방식으로 어느 정도 불균일 할 수 있다.
본 발명의 캡슐화된 포스포 입자는 액체 물로 야기되는 부식과 습도-촉진 감퇴에 높은 저항성을 제공하는 한편 이들의 고유 특성은 실질적으로 유지한다. 예를 들면, 본 명세서에서 기술한 대로 캡슐화된 포스포 입자의 방출 스펙트럼은 일반적으로 변이가 거의 없거나 전혀 없으며, 상기 입자는 일반적으로 그들의 초기 발광 휘도의 상당한 부분을 유지하며, 고유 감퇴 특성은 전형적으로 비코팅 포스포 입자보다 더 낫지 않으면 유사하다. 습도-촉진 감퇴에 대한 저항성은, 예로서 상대습도가 95% 이상인 높은 습도에 직접 노출되는 동안 작동시 휘도 손실율은 예컨대, 상대 습도 약 10% 이하인 건조한 환경에서 작동되는 동안 보여지는 고유 휘도 손실과 상당히 유사한 것이 보편적이다.
본 발명을 제한적이지 않은 다음 실시예(표 참조)에 의해 추가적으로 설명한다.
캡슐화 과정
기본적으로, 미국 특허 제5,156,885호에서 개시된 것과 같은 통상의 캡슐화 공정을 수행하였다. 30 밀리미터 직경의 유동 베드 반응기를 사용하였으며, 각각은 단일 하단 입구를 가진 유리 프릿 형태의 깔대기로 구성되어 있고, 반응기 베드의 하단에 적당한 크기(예, 크기 C 또는 D)의 프릿(즉, 베이스 프릿)과 베이스 프릿의 상단에 포스포 입자를 함유한다. 각 반응기를 변형하여 조절된 방식으로 원하는 온도로 가열하였다(예, 오일 베쓰 담금 또는 철사 테이프 가열에 의함). 개개의 가스 입구 튜브를 사용하여 각각의 전구물 증기를 각 반응기에 도입하였다. 유리 프릿을 이용하는 대신에, 각 입구 튜브의 팁을 점차로 가늘어지게 해서 전구물 증기를 흩어지게 했다. 즉, 상기 가늘게 된 팁은 전구물 증기가 입구 튜브로 부터 버블되어 나와서 베이스 프릿 상에 위치된 포스포 입자로 들어갈 수 있는 정도였다.
각 반응기에 대해서, 금속 산화물 전구물용 가스 입구 튜브를 유동 베드로 각각 삽입하여 포스포 입자까지 연장시켜, 금속 산화물 전구물 증기 스트림(즉, 캐리어 가스와 전구물 증기)을 포스포 입자의 하단에 또는 가까이 있는 베이스 프릿 바로 위에 있는 반응기로 도입했다. 표에 나타난 결과에 있어서, 금속 산화물 전구물 입구 튜브를 깔데기 반응기의 상단을 통해 삽입하였다. 대안으로서, 상기 입구 튜브를 반응기의 한 쪽 측면을 따라 배열할 수 있다. 각 반응기에 있어 개개의 입구 튜브를 깔데기 반응기의 하단 입구로 연결시켜 수증기와 캐리어 가스를 반응기의 하단에 있는 베이스 프릿으로 도입했다. 이러한 방법으로, 가수분해 반응은 베이스 프릿이 아닌 포스포 입자에서 실질적으로 발생했다.
각 전구물에 대해 적당한 크기의 버블러를 사용했다. 각 버블러의 크기와 각 입구 튜브가 점차 가늘어지는 정도는 적어도 부분적으로는, 전구물 재료의 휘발성 및 요망되는 유속을 반응기를 통해 제공하는데 필요한 버블러를 통한 유속에 좌우된다. 버블러는 각각 상온에 가까운 온도에서 유지되었다.
질소 캐리어 가스를 각각의 해당되는 액체 금속 산화물 전구물과 물을 통해서 버블시켰다. 캐리어 가스를 함유한 물 스트림을 그 다음, 포스포 입자를 지지하는 깔대기 프릿을 통해 통과시켰다. 캐리어 가스를 함유하는 산화물 전구물의 스트림을 이들 각각의 입구 튜브를 통해 포스포 입자 베드로 각각 통과시켰다. 알루미늄 산화물 전구물의 시약급 순 액체와 하나 이상의 다른 금속 산화물 전구물의 시약급 순 액체를 지시대로 사용하였다. 표에 예시된 알루미늄 산화물 전구물은 트리메틸 알루미늄(TMA) 및 디메틸 알루미늄 클로라이드(DMAC)였으며 이 둘은 일리노이주 시카고에 소재한 악조 케미칼 인코오퍼레이티드 로부터 구입하였다. 사용된 다른 금속 산화물 전구물은 실리콘 산화물과 붕소 산화물 전구물을 포함하였다. 사용된 금속 산화물 전구물의 구체적 예는 위스콘신주 밀워키에 소재한 알드리치 케미칼 컴패니로 부터 구입가능한 테트라에틸오르토실리케이트(TEOS), 실리콘 테트라클로라이드(SiCl4) 및 트리메틸 보레이트(TMB)와 악조 케미칼 인코오퍼레이티드로 부터 구입가능한 트리에틸 보란(TEB)이다.
휘도 테스트
표에 게시된 포스포 샘플이 보유한 전자발광 휘도를 미국 특허 제5,156,885호에 개시된 포화 공기 테스트(즉, 오일 그리드 테스트)를 이용해서 측정하였다. 아래 표에 게시된 결과적인 테스트 값은 풋-람버트(Foot-Lamberts;Ft·L)단위로 되어있다.
포스포 내역
시판되는 실바니아 타입 729 포스포 입자를 표에 제시된 바와 같이 사용하였다. 729 포스포의 크기 분포를 포함한 물리적 특성은 실바니아(sylvania) 타입 723, 723RB 및 728 포스포와 매우 유사했다. 타입 729 포스포는 타입 728과 같은 녹색 황화아연계 포스포이다. 표에 예시된 바와 같이 각각의 30mm 직경의 반응기에 60g의 실바니아 729 포스포 입자를 충진시켰다.
알루미늄 산화물 코팅 및 알루미늄 산화물계 혼합 산화물 코팅을 갖는 포스포 입자의 작동 조건 및 특성
알루미늄 산화물 (cc/min) 물 (cc/min) 실리콘 산화물(cc/min) 붕소 산화물(cc/min) 반응기 온도 (℃) 캡슐화 기간(시간) 코팅 중의 실리카 양 코팅후 초기 휘도 포화 공기 테스트 후 유지 휘도 0시24시192시312시 질산은 테스트
DMAC250 600 140 4 -- 4% 미측정 ∼2일
DMAC 150 1500 145 5 -- 84% 5.7 5.8 0.1 -- ∼2일
DMAC 150 1500 170 3 -- 75% 5.5 6.0 1.5 -- ∼2일
DMAC 100 800 TEOS 800 150 3 13% 64% 측정문제
DMAC 100 800 TEOS 800 210 3 21% 70% 측정문제 >14일
DMAC 200 1000 SiCl425 150 3 25% 74% 6.7 7.1 5.3 4.4
DMAC 150 1500 SiCl450 200 3 34% 77% 5.3 3.4 3.8 4.3 >14일
TMA 200 800 175 5 -- 88% 5.0 4.8 5.0 5.2 ∼2일
TMA100 800 TEOS 800 150 3 20% 82% 8.5 4.6 0.3 --
TMA100 800 TEOS 800 210 3 22% 89% 8.9 8.2 3.0 0.4
TMA100 800 TEOS 800 TMB 10 175 3 -- 83% 9.2 8.4 7.7 6.8 >14일
TMA160 800 SiCl420 175 5 29% 73% 2.9 1.8 1.9 2.3 >50일
TMA160 800 SiCl420 TMB 20 175 5 -- 80% 5.3 5.0 4.8 4.9 ∼5일
TMA100 800 SiCl425 175 5 37% 80% 4.6 1.8 2.2 2.6 >50일
TMA100 800 SiCl425 TMB 25 175 5 -- 82% 5.1 4.8 4.6 4.7 >10일
TMA80 800 SiCl435 175 5 41% 78% 5.5 4.3 3.8 4.4 >50일
캡슐화 공정동안, 상기 표의 각 예시에 대한 반응기의 온도를 상기 표에 나타난 온도의 약 ±5℃ 내지 약 ±10℃ 범위 내로 조절하였다. 유속은 상기 표시된 용액을 통한 캐리어 가스(예, 질소가스)의 계량된 볼륨을 의미한다. 물과 금속 산화물 전구물 버블러를 통한 건조 질소의 유속을 상기 표에서 나타난 바와 같이 cm3/분(cc/분)으로 나타내었다. 캡슐화 공정을 상기 표에 나타난 기간(시)동안 진행시켰다. 상기 코팅의 실리카 양은 양이온 베이스로 몰(%)로 나타난다.
표에서 예시로 나타난 포스포 입자에 대한 초기 휘도 값은 비코팅 상태에서 동일한 포스포의 초기 발광 휘도의 백분율(%)로서 휘도 측정시 초기에 측정하였다.
캡슐화된 포스포 입자의 샘플(즉, 알루미늄 산화물 및 다중 산화물이 코팅된)을 포화 공기 시험을 행하여, 연장된 기간(시간) 동안 95% 이상의 습도 환경에서 다양한 코팅된 포스포 입자의 습도-촉진 감퇴에 대한 저항성과 유지 휘도를 측정하였다. 포스포 입자 샘플 각각의 지속적으로 구동된 휘도 셀의 유지 휘도는 동일한 포스포 입자의 초기 휘도에 대한 백분율(%)로서 측정하였다. 상기 표에 나타난 그 결과는 사용된 알루미늄 산화물 전구물 유형(예, DMAC 또는 TMA)이 생성된 캡슐화 포스포 입자에 의해 나타나는 습도-촉진 감퇴에 대한 장기 저항성에 영향을 줄 수 있음을 알려준다. 이러한 시험 결과는 또한 적어도, 일부 알루미늄 산화물 전구물(예, DMAC)의 경우 하나 이상의 다른 금속 산화물 전구물을 알루미늄 산화물 전구물과 조합하여 사용하는 것은 습도-촉진 감퇴에 대한 장기 저항성을 향상 시킬 수 있고, 따라서, 캡슐화된 포스포 입자의 장기 유지 휘도를 향상시킬 수 있음을 제시한다. 특정 금속 산화물 전구물 또는 전구물들을 이용함으로부터 기인되는 습도-촉진 감퇴의 장기 저항성은 그러한 특정한 전구물에 사용되는 침착 조건에 의존할 것이다.
캡슐화 기간 후에 포스포 입자의 다른 샘플을 각 반응기로 부터 제거하여 0.1몰 질산은 수용액에 담아 측정하였다. 비코팅 포스포 입자는 질산은 용액에 노출되고 수분 내에 황산은을 형성함으로써 검게 변한다. 질산은 테스트에 대한 표에 게시된 기간(시간)은 피측정 캡슐화된 포스포 입자가 현저히 어둡게 또는 검게 변하여 서로 응집하기 시작할 때를 나타낸다. 질산은 시험은 각 금속 산화물 코팅의 물로 야기된 부식에 대한 민감성을 보여준다. 상기 표의 측정에서 본 바와 같이, 알루미늄 산화물 코팅으로 캡슐화된 포스포 입자(예, 단지 알루미늄 산화물 전구물만을 사용해서 형성됨)는 알루미늄 산화물계 코팅(예, 알루미늄 산화물 전구물과 하나 이상의 다른 금속 산화물 전구물의 조합으로 만들어진 것들)보다 액체 물에 대한 노출로부터의 화학적 분해(예, 부식)에 충분히 더욱 민감하다.
본 발명의 일반적인 원리와 선행한 상세한 설명의 상기 개시된 것으로부터 당업자는 본 발명이 허용하는 여러가지 변형을 쉽게 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 다음 청구항과 이에 상응하는 바에 의해서 제한되어야만 한다.

Claims (26)

  1. 다수의 캡슐화된 입자로서, 이들 각각의 캡슐화된 입자는 습기 존재 하에서 습도-촉진 감퇴를 나타내는 전자발광 포스포 재료의 포스포 입자;
    액체 물에 의한 화학적 분해에 대해 저항성이 알루미늄 산화물만의 코팅보다 크고, 또 상기 포스포 입자를 캡슐화하여 상기 포스포 입자에 습도-촉진 감퇴에 대한 보호를 제공하는 투명한 다중 금속 산화물 코팅을 포함하고, 상기 코팅은 화합물 뮬라이트 형태가 아닌 하나 이상의 다른 금속 산화물 및 상기 알루미늄 산화물을 포함하는 것인 다수의 캡슐화된 입자.
  2. 제1항에 있어서, 하나 이상의 다른 금속 산화물은 규소 산화물, 붕소 산화물, 티타늄 산화물, 주석 산화물, 지르코늄 산화물 및 이들의 조합 중 하나 이상을 포함하는 것인 다수의 캡슐화된 입자.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 코팅은 적어도 내부층 및 외부층을 포함하고, 상기 내부층은 상기 알루미늄 산화물을 포함하며, 상기 외부층은 상기 하나 이상의 다른 금속 산화물을 포함하는 것인 다수의 캡슐화된 입자.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 코팅은 상기 알루미늄 산화물 및 상기 하나 이상의 다른 금속 산화물의 혼합물을 포함하는 것인 다수의 캡슐화된 입자.
  5. 습기의 존재 하에서 습도-촉진 감퇴를 보여주는 포스포 입자의 베드를 제공하는 단계; 증기상 알루미늄 산화물 전구물과 하나 이상의 다른 증기상 금속 산화물 전구물을 포함하는 둘 이상의 전구물을 제공하는 단계; 및 상기 전구물에 상기 베드를 노출시켜 전구물이 화학적으로 반응하여 알루미늄 산화물과 하나 이상의 다른 금속 산화물을 포함하는 다중 금속 산화물 코팅으로 각각의 포스포 입자를 캡슐화하는 단계를 포함하며, 상기 알루미늄 산화물과 상기 하나 이상의 다른 금속 산화물이 화합물 뮬라이트의 형태가 아니며, 상기 코팅은 투명하며, 액체 물에 의한 화학적 분해에 대해 본질적으로 알루미늄 산화물로 구성된 코팅보다 저항성이 크며, 포스포 입자에 습도-촉진 감퇴로부터 보호 효과를 제공하도록 캡슐화하는 것인 포스포 입자를 캡슐화하는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 방법은 수증기를 제공하는 단계를 포함하며, 상기 노출단계는 상기 베드를 수증기에 노출시켜 상기 증기상 알루미늄 산화물 전구물 및 상기 하나 이상의 다른 증기상 금속 산화물 전구물의 증기상 가수분해 반응에 의해 각 포스포 입자를 코팅하는 것을 포함하는 것인 포스포 입자를 캡슐화하는 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 방법은 가수분해계 화학적 증착 공정이며, 상기 노출단계 동안에 증기상 가수분해 반응은 포스포 입자에 대해 온도와 관련한 손실을 적어도 실질적으로 최소화하고 포스포 입자의 높은 초기 발광 휘도를 유지하기에 충분히 낮은 온도에서 발생하는 것인 포스포 입자를 캡슐화하는 방법.
  8. 제5항에 있어서, 상기 방법은 하나 이상의 다른 증기상 금속 산화물 전구물로서 증기상 규소 산화물 전구물, 증기상 붕소 산화물 전구물, 증기상 티타늄 산화물 전구물, 증기상 주석 산화물 전구물, 증기상 지르코늄 산화물 전구물 및 이들의 조합 중 하나 이상을 제공하는 단계를 포함하는 포스포 입자를 캡슐화하는 방법.
  9. 제5항에 있어서, 상기 노출단계는 상기 베드를 상기 증기상 알루미늄 산화물 전구물에 노출시켜 화학적으로 반응시켜 각 포스포 입자를 내부층으로 캡슐화하는 단계, 및 상기 베드를 다른 증기상 금속 산화물 전구물에 노출시켜 화학적으로 반응시켜 각 내층을 외부층으로 캡슐화하는 또다른 단계를 포함하는 것으로서, 상기 내부층은 상기 알루미늄 산화물을 포함하고, 상기 외부층은 상기 하나 이상의 다른 금속 산화물을 포함하는 것인 포스포 입자를 캡슐화하는 방법.
  10. 제1항에 있어서, 전자발광 포스포 재료가 높은 습도에 직접적으로 노출되어 작동할 때의 휘도손실율이 건조환경에서 작동하는 동안 나타나는 휘도손실율과 유사한 것인 캡슐화된 입자.
  11. 제1항에 있어서, 전자발광 포스포 재료가 95% 이상의 상대습도에 직접적으로 노출되어 작동할 때의 휘도손실율이 10% 이하의 상대습도에 직접적으로 노출되어 작동할 때 나타나는 휘도손실율과 유사한 것인 캡슐화된 입자.
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