JP4443748B2 - 耐湿性エレクトロルミネセンス蛍光体 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エレクトロルミネセンス蛍光体に関し、詳述すると耐湿性に処理されたエレクトロルミネセンス蛍光体に関する。さらに詳述すると、本発明は、湿度吸収性が大幅に減ぜられ寿命および効能が大幅に高められたエレクトロルミネセンス蛍光体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
このように処理された蛍光体は、米国特許第4,585,673号、米国特許第4,825,124号、米国特許第5,080,928号、米国特許第5,118,529号、米国特許第5,156,885号、米国特許第5,220,243号、米国特許第5,244,750号および米国特許第5,418,062号から周知である。保護被覆を適用するために被覆用先駆物質および酸素を使用できることは、如上の特許のあるものから周知である。例えば、米国特許第5,244,750号および米国特許第4,585,673号参照。これらの特許の他の二三のものの処理方法は、加水分解により保護被覆を適用するように化学的蒸着を採用する。ヘキサキス（ジメチルアミド）ジアルミニウムおよび無水アンモニヤ先駆物質から成るアルミニウム窒化物被覆の薄膜をシリコン、ガラス質およびガラスサブストレート上に付着するために大気圧にて化学的蒸着を使用できることも報告されている。例えば、Journal Material Resources、Vol.6,No.1,1991年01月発行、のGordon等の「Atmospheric pressure chemical vapor deposition of aluminum nitride films at 200-250℃」なる論文、およびJournal Material Resources、Vol.7,No,7,1992年07月発行のGordon等の「Chemical vapor deposition of aluminumnitride thin films」なる論文参照。また、Goldonに発行された米国特許第5,139,825号および米国特許第5,178,911号参照。この特許は、遷移金属窒化物およびそれぞれガリウムおよび錫のような他の金属窒化物を開示している。米国特許第5,856,009号は、蛍光体粒子上のすでに適用された耐熱性被覆上に珪素窒化物被覆を適用するために高温度処理（すなわち３００〜７００℃）を開示している。1998年01月12日付で出願された米国特許出願第60/072,510号の優先権を主張する1998年10月20日付米国特許出願第09/175,787号は、高反応性のヘキサキス（ジメチルアミド）ジアルミニウムを使用する窒化物被覆方法を開示しているが、これは商業的規模の量に大規模化するのが難しかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
それゆえ、耐湿性エレクトロルミネセンス蛍光体を製造するプロセスないし方法を提供することは、技術上の進歩であろう。さらに、プロセスが水または水蒸気の不存在下に行われるならば技術上の一層の進歩であろう。さらに、かかるプロセスにより製造されるこの種の蛍光体の効率および寿命を増すことも技術上の一層の進歩であろう。さらに、酸素に依存しないプロセスを提供することも技術上の一層の進歩であろう。さらに例えば金属窒化物被覆のような非酸化物被覆をもつエレクトロルミネセンス蛍光体を提供することも技術上の一層の進歩であろう。しかして、この被覆は、低温度、すなわち約１００℃で蛍光体粒子に直接適用されるから、蛍光体の性能は劣化されない。さらに、商業規模で被覆蛍光体を生産できる高反応性の物質を採用するプロセスを提供することも技術上の一層の進歩であろう。
【０００４】
それゆえ、本発明の目的は、従来技術の不利益を除去することである。
【０００５】
本発明の他の目的は、耐湿性蛍光体の作用を向上することである。
【０００６】
本発明のさらに他の目的は、水、水蒸気または酸素を採用しない耐湿性蛍光体を製造する方法を提供することである。
【０００７】
本発明のさらに他の目的は、窒化物被覆蛍光体を商業規模の量で生産する方法および装置であって、高反応性の物質を採用する方法および装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
これらの諸目的は、本発明の一側面においては、金属窒化物の被覆を有する蛍光体粒子を提供することによって達成される。被覆は粒子表面に合致性でとし得る。合致とは、個々の粒子の表面輪郭に従う被覆を意味する。
【０００９】
上記目的はさらに、エレクトロルミネセンス蛍光体の耐湿性粒子を製造する方法であって、蛍光体粒子で充填された反応容器中に不活性ガスを導入し、この反応容器を反応温度に加熱し、限定的な反応を避けるように反応容器中に窒化物被覆先駆物質を導入し、反応容器中に共反応体を導入し、不活性ガス流、共反応体流および先駆物質供給を、蛍光体粒子を耐湿性にするに十分の時間維持する諸ステップを含むエレクトロルミネセンス蛍光体の耐湿性粒子を製造する方法を提供する。
【００１０】
上述の諸目的はさらに、耐湿性蛍光体の製造方法であって、反応容器中に不活性ガスを導入し、反応容器中に蛍光体粒子を充填し、反応容器を反応温度に加熱し、限定的反応を避けるように反応容器中に窒化物被覆用先駆物質を導入し、反応容器中に共反応体を導入し、蛍光体粒子を被覆するに十分の時間不活性ガス流、共反応体流および先駆物質供給を維持する諸ステップを含む耐湿性蛍光体の製造方法によって遂行される。
【００１１】
本方法により製造される窒化蛍光体粒子は、高湿度（すなわち＞９５％）で１００時間の使用後、ランプ内に優れた効率規格と強い発光値を有し、５０Ｋｇバッチのような可変の商業的規模の量で作ることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の上述およびその他の目的、利点および可能性を理解するために、以下図面を参照して本発明を好ましい具体例について詳細に説明する。
【００１３】
図１に示される従来例において、被覆反応は、ガス流動床反応容器内で実施されたが、この反応容器は、１インチの外径（2.54cm）のガラス管１０より成り、ガス分配器としての粗多孔質の半融ガラス円板１２を持ち反応器温度を維持するためのヒータにより囲まれたものである。採用される蛍光体１６は、米国ペンシルバニヤ州所在のOsram Sylvania Inc.より入手し得る723型エレクトロルミネセンス蛍光体（ZnS:Cu）であり、蛍光体は、供給源１８からの窒素のような不活性ガスの注入により流動化される。窒化物被覆（ある量の水素と窒化アルミニウムを含んでよい）は、無水アンモニヤとヘキサキス（ジメチルアミド）ジアルミニウム（Ａｌ2Ｎ（ＣＨ3）2）6）との反応により形成される。しかしながら、他の有機金属窒化物、詳しく言うと例えばガリウムまたは錫を含むものが同様に働かないと信ずる理由はない。アルミニウム窒化物先駆物質は、マサチューセッツ所在のStrem Chemicalsから得られ、ステンレススチールバブラ内に包含されている。バブラは１００℃に維持され、先駆物質は、供給源２２からの純粋窒素のキャリヤにより反応容器に移送される。先駆物質連行窒素は、バブラの温度より２０〜３０℃高く維持される管を介して半融ガラス分配器１２を通って流動上昇せしめられる。マサチューセッツ所在のMatheson Chemical から入手された無水アンモニヤ共反応体２４は、単位質量流れコントローラ２６を通された後、半融ガラスチップ２８を有する中央ガラス管２７を介して流動床に入る。無水アンモニヤは、床に入る前に精製窒素で希釈される。さらに、窒素キャリヤは、Centorr精製装置、続いてMatheson Nanochemガス精製装置を通って精製される。アンモニヤもまた、Nanochem精製装置を通される。
【００１４】
ガス処理装置は、ステンレススチール管および取付け具から構成される。ガラス反応器部品とガラス管の間には、ガラス−金属シールが採用されている。
【００１５】
このプロセスは、少量の、すなわち４０グラムまたはそれぐらいの範囲の少量の蛍光体に対して特徴づけられた装置においてよく働く。しかしながら、キログラム範囲の商業的規模の量に大規模化しようとする試みでいろいろの問題が起こる。
【００１６】
問題は、窒化物先駆物質、この場合にはヘキサキス（ジメチルアミノ）ジアルミニウムの反応性から由来するものとして識別される。この物質は、粗多孔性の半融ガラスディスク、孔の側面内のメッキ窒化物と反応する。これは、特に１５０〜２２５℃の近傍にある反応容器の高められた温度で真である。非常に迅速に、ディスクの孔は詰まり、浮遊蛍光体粒子上における窒化物被覆の所望の反応を停止させる。
【００１７】
この問題の解決法は、図２に例示される装置および方法で与えられる。反応容器は、１０インチ（25.4cm）より大きな直径を有し、反応容器を１５０℃〜２２５℃間の被覆温度にもたらすに適当なヒータ３０ａにより取り囲まれたステンレススチールでよく、限定的反応を避けるように、容器中に導入された被覆用先駆物質を包含する。例示の具体例において、これは、先駆物質を供給源２２ａからの窒素で連行し、連行された先駆物質を反応容器１０ａの頂部から管３２中に供給することによって遂行される。管はその全長にわたって開放されており、半融ガラスチップを具備していない。共反応体、この場合希釈無水アンモニヤは、容器１０ａの底部から供給され多孔質ガラスディスク１２ａを通される。不活性ガスは窒素としてもよくそしてこれは蛍光体粒子を最初に流動化するのに使用されるのであるが、この不活性ガスの最初の供給も容器１０ａの底部からディスク１２ａを介して供給してよい。
【００１８】
かくして、限定的反応を避けるように窒化物被覆用先駆物質を供給することによって、窒化物被覆蛍光体が、経済体系において商業的規模の量で製造される。
【００１９】
以上、本発明を好ましい具体例について説明したが、特許請求の範囲により限定される本発明の範囲から逸脱することなく種々の変化変更をなし得ることは当業者に明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】蛍光体を被覆するための従来を方法を示す概略線図である。
【図２】本発明の方法を示す概略線図である。
【符号の説明】
１０ａ 反応容器
１２ａ 多孔質ガラスディスク
２２ａ 供給源
３０ａ ヒータ
３２ 管

Claims (2)

  1. エレクトロルミネセンス蛍光体の耐湿性粒子を製造する方法において、次のステップ：
    蛍光体粒子で充填された反応容器中に不活性ガスを導入し、ここで、該反応容器は、その一端部に多孔質のディスクを有し、
    該反応容器を反応温度に加熱し、
    前記反応容器中にアルミニウム窒化物先駆物質を該アルミニウム窒化物先駆物質が前記ディスクを通過しないように導入し、
    前記反応容器中に無水アンモニアを導入し、
    前記不活性ガス流、無水アンモニア流およびアルミニウム窒化物先駆物質の供給を、前記蛍光体粒子を耐湿性にするに十分の時間維持すること
    を含むことを特徴とするエレクトロルミネセンス蛍光体耐湿性粒子製造方法。
  2. 流動化床により窒化物被覆エレクトロルミネセンス蛍光体を商業的規模の量で製造するための装置において、
    前記商業的規模の量の蛍光体を収容するように寸法設定され、多孔質のガス分散用ディスクを含む第１の端部と該端部から離間された第２の端部を有する反応容器と、
    前記蛍光体を最初に流動化するための不活性ガス供給源であって、不活性ガスを前記ディスクを介して前記容器中に挿入する少なくとも第１の不活性ガス供給源と、
    アルミニウム窒化物被覆用先駆物質供給源と、
    前記アルミニウム窒化物被覆用先駆物質を連行するためのキャリヤ供給源と、
    無水アンモニアを前記ディスクを介して前記容器に供給する無水アンモニア供給源と、
    前記第２端部を介して前記容器に入る連行されるアルミニウム窒化物被覆用先駆物質の供給手段と
    より成ることを特徴とする窒化物被覆エレクトロルミネセンス製造装置。
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