处理预先涂敷的磷光体粒子的方法及包含磷光体粒子的电致发光灯技术

通过在流化床中采用水汽和有机三氯硅烷化合物混合物处理磷光体大约三十分钟，再涂敷具有防水涂层的电致发光磷光体的粒子。获得的硅氧烷涂层进一步改进磷光体的耐水性。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于电致发光(EL)灯的磷光体(phosphor)粒子的制造和，特别地，涉及处理预先涂敷的磷光体粒子以改进电稳定性而不损害亮度的方法。EL板本质上是在两个导电电极之间含有介电层的电容器，一个电极是透明金属层，如氧化铟锡(ITO)。介电层包括铜掺杂的ZnS磷光体粉末或存在与介电层相邻的磷光体粉末的单独层。磷光体粉末在强电场存在下，使用非常小的电流放射光。EL磷光体粒子是硫化锌基材料，通常包括在硫化锌晶体结构内在固体溶液中的或作为粒子结构中的第二相或区域结构的一种或多种化合物如硫化铜(Cu2S)、硒化锌(ZnSe)、和硫化镉(CdS)。EL磷光体通常包含适度数量的其它材料如掺杂剂，如溴、氯、锰、银等，作为颜色中心，作为活化剂，或用于改进粒子晶格中的缺陷以按需要改进磷光体性能。铜活化的硫化锌磷光体在施加的电场下产生蓝色和绿色光和铜/锰-活化的硫化锌在施加的电场下产生橙色光。合在一起，磷光体在施加的电场下产生白色光。依赖于工艺和工艺后处理，如混炼，磷光体粒子可以具有许多尺寸。平均粒子直径为1-50μ，优选10-40μ的EL磷光体粒子典型地用于网板印刷和辊涂的EL板。太大的磷光体粒子可干扰非常薄磷光体层的形成，可导致粒状或不均匀的光输出，和典型地倾向于在制造期间从悬浮液太快沉降。太小的磷光体粒子由于增加的相对表面积而在使用期间降解更快，可附聚和不能自由流动，和可能难以与粘合剂以高负载量混合。磷光体的亮度随时间和使用而退化，如果将磷光体曝露于水分更是这样。在现有技术中已知采用耐水涂料包覆磷光体以改进磷光体的性能。使用流化床反应器，包覆的磷光体粒子被涂以一种或多种金属氧化物的基本连续涂层。特别地，通过在一个区域中引入适当的前体和在反应器另一个区域中采用水汽水解而生产金属氧化物涂料。流化床保持搅拌和粒子分离使涂层可在每个粒子表面上生长和并不将粒子结合在一起。金属氧化物涂层基本是透明的和典型地为约0.1-3.0μ厚，优选约0.1-0.5μ厚。太薄的涂层可渗透水分。太厚的涂层可能是较不透明的。例如，参见U.S.专利Nos.5,418,062(Budd)、5,439,705(Budd)、5,593,782(Budd)、5,080,928(Klinedinst)、和5,220,243(Klinedinst)。如在Klinedinst专利中所述形成的氧化铝涂层倾向于与水反应而产生氢氧化铝(Al(OH)3)，它使灯材料变劣。由于涂层的益处消除氧化铝涂层不是所希望的。U.S.专利5,151,215(Sigai)描述了氧化铝涂层在荧光磷光体粒子上的水合/增溶问题和提出加热粒子到700-850℃的温度以解决问题。EL磷光体不能承受这样的温度而不受影响。因此，存在采用涂层克服一个问题而不放弃涂层益处的问题。在现有技术中已知的是采用聚脲硅氮烷涂敷磷光体粒子以改进粘合和水解稳定性，如参见PCT公开申请WO99/35889(Kosa等人)。尽管该方法相当有效，存在处理废溶剂和干燥湿磷光体粒子的问题。已知氯硅烷化合物与水或醇反应形成反应性硅烷醇。用于将硅烷醇与氧化物类表面(包含羟基)键合的反应通常在惰性有机溶剂中或在用作溶剂的反应性醇中进行，参见Dow Corning硅烷偶合剂指南，1985，Dow Corning Corp。考虑到以上情况，因此本专利技术的目的是改进EL灯的耐水性。本专利技术的另一个目的是提供涂敷的磷光体的涂敷方法。本专利技术的进一步目的是提供用于涂敷磷光体粒子的新材料组。专利技术概述通过本专利技术达到了以上目的，其中已经发现在磷光体粒子上提供第二涂层改进粒子的寿命，亮度，和耐水性。具体地，在流化床反应器中采用烷基或芳基氯硅烷化合物处理粒子，它们基本上包敷粒子和极大地改进磷光体对高温，高湿度环境的抵抗力。在流化床中，在惰性载气中运输的作为水反应性物质的蒸气，挥发性氯硅烷，直接在磷光体粒子表面上产生硅氧烷。已经发现一组新的用在涂敷的EL磷光体上的表面活性硅氧烷。附图简述通过结合附图考虑以下详细描述可以获得对本专利技术的更完全理解，其中附图说明图1是根据本专利技术适于处理磷光体粒子的装置图；图2是苯基三氯硅烷的结构式；图3是正丙基三氯硅烷的结构式；图4是叔丁基三氯硅烷的结构式；图5是六甲基二硅氮烷的结构式；图6是二乙基氨基三甲基硅烷的结构式；图7是来自第一蒸汽浸湿测试的数据图；图8是来自第一供电测试的数据图；图9是来自第二供电测试的数据图；图10是来自第二蒸汽浸湿测试的数据图；图11是来自第三供电测试的数据图；和图12是根据本专利技术制备的EL灯的横截面。专利技术详述在图1中，流化床反应器11由测定数量的涂敷磷光体12部分填充。反应器11由玻璃棉(未示出)覆盖，如果位于防护罩中，或通过接头13排出到合适的排气口中。在氮气载气中分别在腔室15和17中蒸发水和试剂。可以使用单一氮气源(未示出)或可以使用单独的来源。阀门18和19位于腔室15和17的下游。可以加入另外的阀门和流量计。阀门18控制水汽向反应器11底部的流动和阀门19控制反应剂的流动。加热器21优选不使用和反应在环境温度，如20℃-30℃下进行。已经成功地在高至150℃涂敷涂料，但没有理由通过在高于环境温度的更高温度下运行而增加工艺成本。将阀门18第一个开启和最后关闭。将阀门19第二个开启和保持开启大约30分钟。在关闭阀门之后，然后将双重涂敷的磷光体倾入一个或多个贮存容器中。不必须筛分磷光体。可以在使用之后采用氮气冲洗反应器。工艺的机械方面不是关键的。相信在磷光体上的金属氧化物涂层含有连接到某些元素，主要是硅、钛、或铝上的羟基(OH)。通过在流化床中的水解将硅烷化合物转化成硅烷醇。硅烷醇与第一涂层表面上的羟基反应以将硅通过氧原子键合到表面上，因此形成包覆磷光体粒子的第二涂层。期望其它有机三氯硅烷(烷基和芳基三氯硅烷)的使用起作用。有效性可能由氯硅烷的挥发性限制，即具有高分子量的轻微挥发性的化合物不是有用的。相信烷氧基硅烷和二氯和单氯硅烷也会起作用。然而，由于比烷氧基化合物更大的市场可得性，更大的反应性，和更好的挥发性，三氯化合物是最有用的。流量和时间不是关键的。在另一个实施方案中，在400克磷光体上，水汽的流量是3.5升每分钟和前体(PTCS)的流量是0.6升每分钟。由于处理包括水解，优选水占主导。水汽对前体的比可以为2∶1-8∶1或更大。在4000克样品中，五分钟和60分钟的时间是同等有效的。有许多方式用于测试EL灯和尝试详细地，即对于所有可能的变量测试EL灯在商业上是不切合实际的。例如，已经发现由AC电源提供能源的EL灯表现不同于从变换器(inverter)提供能源的EL灯。已经发现两个测试是期望的灯性能的合理指示。第一个测试称为“变换器浸湿”测试，其中在65℃下将灯曝露于95％的相对湿度。在曝露期间不向灯提供能源但将灯取出，从变换器加电，采集数据，和然后返回到湿度室。变换器浸湿测试指示灯在贮存中的相对稳定性。第二个测试称为“供电测试”，其中将灯在相对湿度为95％和温度为65℃的室中用AC驱动的电源供电。第二个测试指示耐由于电化学效应的腐蚀和劣化的性能。变换器浸湿测试No.1将如上所述采用苯基三氯硅烷处理的多个EL灯在65℃和95％湿度下贮存，然后简短地从变换器供电同时测本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种处理具有金属氧化物涂层的电致发光磷光体的方法，该方法包括如下步骤：ａ）提供涂敷的电致发光磷光体的流化床；ｂ）在载气中蒸发水以形成第一气体；ｃ）在载气中蒸发有机三氯硅烷化合物以形成第二气体；ｄ）将第一气体和第二气体通过流化 床以在电致发光磷光体上形成硅氧烷涂层。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：AC托马斯，
申请(专利权)人：德雷尔公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]