磷光体制造技术

作为磷光体的小颗粒特别是在制备显示装置中具有改良的性能。具有小于约１００纳米直径的颗粒具有改变的带性能，这影响了颗粒的激发。在所选择的平均直径周围窄的分布的小颗粒的集合可被用于产生所需频率的激发光。这些颗粒可有效地用于制备多种类型的显示屏，包括平面显示屏。激光热解提供了一种有效的制备所需颗粒的方法。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在受激后在所需的波长发射光线的磷光体颗粒以及用这些颗粒制造的装置。本专利技术还涉及生产磷光体颗粒的方法。电子显示屏通常使用磷光体材料，它在响应与电子的相互作用时发射可见光。磷光体材料可被施用在基底上来制备阴极射线管，平板显示屏等。显示屏装置的不断改进对磷光体材料提出了更高的要求，这是由于，例如，电子速度的降低和显示屏分辨率的提高带来的。电子速度降低是为了降低能量消耗。特别是平板显示屏通常需要对低速电子的响应性。此外，彩色显示屏需要使用在显示屏的不同位置可被选择性激发的在不同的波长发射光的材料或材料的组合。各种不同的材料已被用作磷光体。为了得到在所需的波长发射光的材料，在磷光体材料中已被掺入了激活剂。或者多种磷光体可被混合在一起，以得到所需的发射光。而且，这些磷光体材料必须具有足够的亮度。小的纳米级的磷光体具有改良的性能。例如，平均粒径小于100纳米的颗粒具有改变的能带间隙，发光的频率是颗粒直径的函数。因而，具有窄的直径分布的这些颗粒的集合物可被用于选择发光的频率，而不需改变颗粒物的组成。小的颗粒尺寸也可使亮度、对低速电子的反应性以及加工性能提高。激光高温分解对生产高纯度的具有窄的粒经分布的纳米级颗粒提供了一种有效的方法。第一个方面，本专利技术提供了一种含有磷光体材料的显示屏装置，该磷光体颗粒具有选择的平均粒径，激发后在所需的电磁谱部分产生光激发，并且该磷光体颗粒具有小于约100纳米的平均直径。该磷光体颗粒可含有一种金属化合物，例如ZnO，ZnS，TiO2和Y2O3。该磷光体颗粒优选具有约5纳米至约50纳米的平均直径，其直径分布应使至少约95％的颗粒的直径大于平均直径约60％并且小于平均直径约140％。在一些实施方案中，磷光体的激发是用低速电子完成的。另一方面，本专利技术提供了一种用于光刻技术的组合物，该组合物含有磷光体颗粒和一种可固化的聚合物，该磷光体颗粒具有一种选择的平均直径和直径的分布，激发后在所选择的电磁谱部分产生光激发，并且该磷光体颗粒具有小于约100纳米的平均直径。该可固化的聚合物可通过紫外线辐射或通过电子束辐射进行固化。该磷光体颗粒优选具有约5纳米至约50纳米的平均直径。另一方面，本专利技术提供了一种用于生产氧化锌颗粒的方法，包括在一个反应室中高温分解一种含有一种锌前体、一种氧化剂和一种辐射吸收气体的分子流的步骤，其中高温分解是由从激光束吸收的热驱动的。该氧化锌颗粒优选具有小于约150纳米的平均直径，更优选具有约5纳米至约50纳米的平均直径。在实施该方法时，该激光束最好是由二氧化碳激光器产生的并且该分子流最好是在一个维数上延长的。适当的锌前体包括ZnCl2。另一方面，本专利技术提供了一种用于生产硫化锌颗粒的方法，包括在一个反应室中高温分解一种含有一种锌前体、一种硫源和一种辐射吸收气体的分子流的步骤，其中高温分解是由从激光束吸收的热驱动的。从下文中对优选实施方案的详细描述和从权利要求，本专利技术的其它特点和优点将显而易见。附图简要说明附图说明图1是取自激光辐射路径中间的激光高温分解装置的一个实施方案的示意性剖面图。上部的插图是注入嘴的底视图，下部的插图是收集嘴的顶视图。图2是激光高温分解装置的另一个实施方案的反应室的示意性透视图，其中室中的材料被描绘成透明的，以显示该装置的内部结构。图3是图2的反应室沿3-3线的剖面图。图4是用于加热颗粒的炉具的示意性剖面图，该剖面图通过石英管的中央。图5是含有一种磷光体层的显示屏装置的一个实施方案的剖面图。图6是含有一种磷光体用于发光的液晶显示屏的一个实施方案的剖面图。图7是一种电子发光显示屏的剖面图。图8是含有场致发射显示装置的平板显示屏的一个实施方案的剖面图。低等级颗粒可被用作改善的磷光体颗粒。特别是在100纳米或更低的数量级的颗粒具有优越的生产显示屏的加工性能，并具有良好的发光性。尤其显著的是，这些材料的能带间隙在100纳米或更低的数量的直径上是尺寸依赖性的。因而，具有选择的窄的直径分布的颗粒可被用作在一个颜色(波长)的磷光体，而被选择的具有相似的平均直径和窄的粒径分布的相同或不同的材料的颗粒可被用作在不同颜色的磷光体。此外，小尺寸的颗粒可被用于生产高分辨率的显示屏。适用的颗粒通常为硫属化合物，特别是ZnO，ZnS，TiO2，和Y2O3。优选的颗粒具有所需的发射频率和高的亮度。此外，优选的颗粒具有持续的发射，即在材料受激后从发射到衰灭具有足够长的时间。特别是，应具有足够长的发射持续时间以使人眼能够看到。适用的颗粒通常是半导体，它们的发射频率是由能带间隙决定的。优选发光状态具有与激发能量适当接近的能量，从而使很少的能量以热的形式损失。如下文所述的激光高温分解是一种有效的产生具有窄的平均颗粒直径分布的ZnO，ZnS，TiO2，和Y2O3颗粒的方法。用于生产适当的低等级颗粒的激光高温分解的成功应用的一个基本特征是一种含有金属前体化合物的分子流，一种辐射吸收剂和一种在适当的情况下被用作氧或硫源的反应物的生产。该分子流被一个强的激光束高温分解。由激光辐射的吸收产生的强热诱导金属化合物前体在氧或硫环境中反应。当分子流离开激光束时这些颗粒被快速淬火。A.颗粒生产激光高温分解已被发现是一种有价值的生产所需要的纳米级金属氧化物和硫化物颗粒的工具。此外，由激光高温分解产生的金属氧化物和硫化物颗粒是用于进一步加工生产所需的金属化合物颗粒的方便的材料。因而，单独使用激光高温分解或与其它的方法组合使用，可生产出各种金属氧化物和硫化物颗粒。在一些情况下，可通过其它的生产途径生产出与它们相当的颗粒。反应条件决定由激光高温分解产生的颗粒的质量。激光高温分解反应的反应条件可被相对精确地控制，以生产具有所需性能的颗粒。生产某些类型的颗粒的适当的反应条件通常依赖于特定的装置的设计。虽然如此，对反应条件和得到的颗粒之间的关系可归纳出一些一般性的规律。反应气体流速与颗粒尺寸呈反相关，因而提高反应气体流速倾向于产生较小的颗粒尺寸。而且，颗粒的生长动力学对得到的颗粒的大小具有显著的影响。换句话说，一种金属化合物的不同的结晶形式在相似的条件下从其它的结晶形式倾向于形成不同大小的颗粒。激光功率对颗粒大小也有影响，激光功率提高对较低熔点材料来说易于形成较大的颗粒，对较高熔点的材料来说易于形成较小的颗粒。适用的金属前体化合物通常包括具有适当的蒸汽压力，即足以从反应气流中得到需要量的前体蒸汽的蒸汽压力，的金属化合物。如果需要，装有该前体化合物的容器可被加热，以提高该金属化合物前体的蒸汽压力。优选的钛前体包括，例如，TiCl4和Ti4(四-I-丙氧化钛)。优选的钇前体包括Y5O(OC3H7)13(异丙氧化钇氧化物)。优选的锌前体包括，例如，ZnCl2。ZnCl2蒸汽可通过加热和，任选地，熔化ZnCl2固体来产生。例如，ZnCl2在约500℃的温度具有约5毫米Hg的蒸汽压力。当使用ZnCl2前提示，最好将反应室和出口加热，以避免前体的冷凝。优选的适用作氧源的反应物包括，例如，O2，CO，CO2，O3及其混合物。优选的适用作硫源的反应物包括，例如，H2S。充当硫源的氧的反应化合物在进入反应区之前不应显著地与金属前体反应，因为这通常会导致大的颗粒的形成。激光高温分解可使用多种光学激光频率进行。优选的激光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含有磷光体材料的显示屏装置，该磷光体颗粒具有选定的平均粒径，激发后在所需的电磁谱部分产生光激发，并且该磷光体颗粒具有小于约１００纳米的平均直径。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：神部信幸，毕向欣，
申请(专利权)人：美商纳克公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]