專利名稱：高亮度,長壽命,抗?jié)竦臒o機電致發(fā)光材料的制備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及無機電致發(fā)光材料，具體地說涉及高亮度、包封的、抗?jié)竦臒o機發(fā)光材料。
背景技術：
無機發(fā)光材料是一種己知靠另一種形式能量激發(fā)發(fā)射通常為可見光譜區(qū)電磁輻射的材料。無機發(fā)光材料常以對其敏感的能量形式來命名。例如，陰極射線發(fā)光的無機發(fā)光材料靠電子或陰極射線撞擊而激發(fā)發(fā)射光；光致發(fā)光無機發(fā)光材料靠光化輻射的撞擊而激發(fā)發(fā)射光；X-射線無機發(fā)光材料靠X-射線撞擊而激發(fā)發(fā)射光；無機電致發(fā)光材料靠電場，通常是交變電流提供的電場作用而激發(fā)發(fā)射光。本發(fā)明最具體涉及后一種類型的無機發(fā)光材料。
商用無機電致發(fā)光材料大多數(shù)是以由一或多種活化劑激發(fā)的硫化鋅主體材料為基礎，將活化劑中的銅和/或錳和/或氯，結(jié)合到主體結(jié)構(gòu)中去。這些無機發(fā)光材料用作燈或用作讀出器件或鐘表面的發(fā)光光源。使用兩種基本類型，一種是無機發(fā)光材料分散在有機粘結(jié)劑中并層壓于塑料中，第二種是無機發(fā)光材料分散在陶瓷介質(zhì)中并熔合到金屬板上。
塑料品種比較經(jīng)濟，但由于濕氣可穿透塑料并對無機發(fā)光材料有有害影響，封在經(jīng)濟塑料，如MylarTM中的無機發(fā)光材料的光輸出很快遞降，急劇縮短它的壽命。這種無機發(fā)光材料的壽命用半衰期來測量。(無機發(fā)光材料的半衰期是它的光輸出從最初量降為其一半的時間，通常以24小時測量)。
為了進一步增加無機電致發(fā)光材料的壽命，己知用連續(xù)的、保形的、介電的、抗?jié)竦牟牧蟻戆饷總€無機發(fā)光材料粒子，使此無機發(fā)光材料可在較濕的惡劣環(huán)境中使用。
例如，美國專利No.6064150講授了具有氮化鋁或氮化鋁胺涂層的無機電致發(fā)光材料。其它涂層包括鋁氧化物、氫氧化物。后者一實例公開在1998年9月16月提交的S.N.09/153978中，并轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的一個目的是消除現(xiàn)有技術的缺點。
本發(fā)明的另一個目的是強化無機電致發(fā)光材料的操作。
本發(fā)明的一個方面是靠提供一種長壽命、高亮度、抗?jié)竦臒o機電致發(fā)光材料來達到這些目的，所述材料包括一種通式為ZnS；Cu，Cl，Au并在其上涂有一層抗?jié)裢繉拥幕緹o機發(fā)光材料，該涂層的涂料選自金屬氮化物或金屬氧化物/氫氧化物。實現(xiàn)本發(fā)明的最佳模型具有導致高亮度的小尺寸粒子的無機發(fā)光材料樣品制備如下適量摻雜氯的ZnS與適量CuSO4、ZnS-Au混合物的主要活化劑、ZnO、和熔劑材料如BaCl2、MgCl2和NaCl混合，形成一摻合物。以ZnS(Cl)原材料重量計，熔劑包括約3％BaCl2、3％MgCl2和2％NaCl。靜重量表示在表1上。
摻合物在加蓋坩堝中在1205℃焙燒5.25小時或在1160℃焙燒3.5小時，這決定于制成無機發(fā)光材料所希望的粒子尺寸。較低的焙燒溫度得到較小粒子尺寸的無機發(fā)光材料。從爐內(nèi)移出燒結(jié)塊，用水洗除去殘留的熔劑材料。干燥水洗過的材料，然后經(jīng)受輕微機械功破壞約1.5小時，促使六方形ZnS向立方形ZnS的轉(zhuǎn)變。機械功破壞無機電致發(fā)光材料的正常過程對約50磅材料要用約1.25小時到1.75小時。在后面表格中標為ELB-765的樣品是在這些條件下制得并用作對照物。此材料在此階段多半是非活化的。
隨后，每10磅這種材料與1159克硫酸鋅和113.5克硫酸銅混合，放在舟皿內(nèi)，在730℃電爐內(nèi)焙燒約2.25小時。這一步使剩余的六方形ZnS轉(zhuǎn)變成立方形ZnS，它幾乎全部是活化的電致發(fā)光材料。焙燒后從爐中移出舟皿，冷至室溫，把團塊合在一起并用去離子(DI)水洗滌。用DI水洗2～3次后用醋酸冼以除去未反應的ZnO和一些未結(jié)合的氧化銅。酸洗過的材料再用DI水至少洗兩次，然后用KCN洗，除去大部分無機發(fā)光材料表面的銅。洗滌后，無機發(fā)光材料從在KCN洗滌前呈現(xiàn)的深灰體色轉(zhuǎn)變成淺體色。再用DI水洗此無機發(fā)光材料，過濾，干燥并過-400目不銹鋼篩。把這些材料制成批量并交付用于燈的評價和粒子尺寸測定。表1提供了組成資料。本發(fā)明組合物通式寫作Zn1-x-yCuxAuyS1-aCl2-a。
上述材料被稱為一級焙燒材料。取一級焙燒材料，按每1.0磅一級焙燒材料與17.7g CuSO4·5H20和115g ZnSO4·7H2O混合，繼續(xù)此過程。然后把此材料盛于坩堝或Pyrex容器內(nèi)，在730℃焙燒約2.25小時。冷卻此材料，用醋酸冼、用水洗、然后用KCN洗。最好是所有洗滌都在攪拌下進行。
第二批樣品也在相同條件下合成以評價其重復性。這些材料的性能在室溫、100v/400Hz和50％相對濕度下，在無機電致發(fā)光材料燈中測定。這些數(shù)據(jù)列在表II和III中。
用化學蒸氣沉積技術，在單個無機發(fā)光材料粒子上沉積一薄層含鋁化合物，來包封上述無機發(fā)光材料的代表性樣品。結(jié)果列在表IV和V中。
表IV表示用鋁氧化物/氫氧化物涂料，按1998年9月16日提交的美國專利申請S.N.09/153978中公開的方法，涂覆的無機發(fā)光材料的結(jié)果。表V給出了用氮化鋁涂料按美國專利No.6064150中公開的方法涂覆的無機發(fā)光材料結(jié)果。鋁氧化物/氫氧化物涂覆的無機發(fā)光材料，在表IV中標為TNE，氮化鋁涂覆的無機發(fā)光材料在表V中標為ANE。
對于每一種TNE氧化物/氫氧化物涂覆的無機發(fā)光材料，取3.0kg所指的無機發(fā)光材料粒子，懸浮在直徑2英寸的流化床反應器中，并在床溫180℃時暴露于處于惰性載體中的三甲基鋁之下。將氧氣通入臭氧發(fā)生器，產(chǎn)生含6％臭氧的氣體來制備氧和臭氧的氧化性氛。送氧化性氣體入反應器與三甲基鋁蒸氣反應，形成在無機發(fā)光材料粒子上的連續(xù)涂層。涂覆過程進行40小時。從反應器中收集樣品用于燈的測試，結(jié)果列在表IV中。
對于氮化鋁涂層，加0.6kg無機發(fā)光材料粒子于直徑1英寸的流化床反應器并加熱到175℃。將有機金屬反應劑六(二甲酰氨基)二鋁和還原劑無水氨引入到反應器中，使每個無機發(fā)光材料粒子表面上形成氮化鋁涂層。涂覆時間為40小時。由這些帶涂層的無機發(fā)光材料制得的燈試驗結(jié)果列在表V中。
表中數(shù)據(jù)清楚地說明，這些粒子尺寸小的、涂覆的無機發(fā)光材料有異常的亮度和長壽命。與前述數(shù)據(jù)，從471小時到最大約996小時的相比，其半衰期約為從969小時到1850小時，是優(yōu)良的。
雖然現(xiàn)在己經(jīng)證明和描述了認為是本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，但顯然，對本領域技術人員來說，只要不超出按所附權(quán)利要求確定的本發(fā)明范圍，可進行各種變化和改進。
表I
表II
表III
表IV
表V
權(quán)利要求
1.一種長壽命、高亮度、抗?jié)竦臒o機電致發(fā)光材料，其包括通式為ZnS；Cu，Cl，Au并在其上具有一層抗?jié)裢繉拥幕緹o機發(fā)光材料，該涂層選自金屬氮化物或金屬氧化物/氫氧化物。
2.權(quán)利要求1的長壽命、高亮度、抗?jié)竦臒o機發(fā)光材料，其中所述的基本無機發(fā)光材料粒子尺寸為22-24微米。
3.權(quán)利要求2的長壽命、高亮度、抗?jié)竦臒o機發(fā)光材料，其中所述的無機發(fā)光材料有x和y顏色坐標，其中x坐標為0.185-0.193，y坐標為0.417-0.471。
4.權(quán)利要求3的長壽命、高亮度、抗?jié)竦臒o機發(fā)光材料，其中所述的無機發(fā)光材料半衰期為969-1843小時。
全文摘要
一種長壽命、高亮度、抗?jié)竦臒o機電致發(fā)光材料,包括一種通式為ZnS;Cu,Cl,Au并具有抗?jié)裢繉拥幕緹o機發(fā)光材料,該涂層選自金屬氮化物或金屬氧化物/氫氧化物。
文檔編號C09K11/58GK1368530SQ0114370
公開日2002年9月11日 申請日期2001年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月18日
發(fā)明者B·R·瓦迪, C·-W·范 申請人:奧斯蘭姆施爾凡尼亞公司