DE3913182C2

DE3913182C2 - Beschichteter elektrolumineszenter Leuchtstoff

Info

Publication number: DE3913182C2
Application number: DE19893913182
Authority: DE
Inventors: Kenneth T Reilly; Andrew G Sigai
Original assignee: GTE Products Corp
Current assignee: Osram Sylvania Inc
Priority date: 1988-06-10
Filing date: 1989-04-21
Publication date: 1999-10-21
Anticipated expiration: 2009-04-22
Also published as: JP3210655B2; JPH0238482A; DE3913182A1

Description

Die Erfindung betrifft beschichtete elektrolumineszente Leuchtstoffe oder Phosphore, welche feuchtigkeitsbeständig sind und chemisch relativ träge sind. Mehr im Einzel nen sind die Phosphore (Leuchtstoffe) mit einer Aluminiumoxidschicht beschichtet, welche nicht aus Einzelpartikeln besteht und Konformationsbeschaffenheit aufweist.

Die Elektrolumineszenz pulverisiert Zinksulfidleuchtstoffe, welche in ein Isoliermaterial eingebettet sind und durch ein elektrische Wechselfeld erregt werden, verschlechtert sich von der anfänglichen Helligkeit in einer nahezu hyperbolischen Kurve. Die Halb wertzeit ist erreicht, wenn die Helligkeits-Zeit-Kurve eine horizontale Linie überquert, die bei der halben anfänglichen Helligkeit gezogen ist.

Es wird angenommen, dass die Verschlechterung oder Zerstörung elektrolumines zenter Zinksulfidleuchtstoffe wegen einer Diffusion von Kupfer von den Fehlstellen auftritt, welche in die Zinksulfidkristalle eindringen. Diese Diffusion verursacht eine Erhöhung des elektrischen Widerstandes entlang den Fehlstellenlinien und eine re sultierende Abnahme der Helligkeit.

Die Diffusion von Kupfer tritt wegen der Anwesenheit von Sulfidionen-Gitterlücken auf, welche durch einen elektrolytischen Zerfall der Zinksulfidoberfläche bei Anwe senheit von Wasser und einem elektrischen Feld entstehen.

Im "Journal of the Optical Society of America 43" (Heft 4), 1953, Seite 320 sind elek trolumineszente Leuchtstoffe beschrieben, die entweder aus kupferaktiviertem Zink sulfid oder kupfer- oder manganaktiviertem Zinksulfid bestehen.

"Journal of the Optical Society of America 43" (Heft 7), 1953, Seiten 590 bis 592 be schreibt elektrolumineszenten Leuchtstoff aus kupferaktiviertem Zinksulfid- Zinkselenid. Oberhalb und unterhalb der Leuchtstoffschicht befindet sich eine als Dielektrikum eingesetzte weitere Schicht.

US-PS 44 42 136 beschreibt ein elektrolumineszentes Display mit Zinksulfid als Ma terial für einen Leuchtstoff in Schichtform.

US-PS 45 85 673 beschreibt die Verwendung von Kalziumhalophosphatleuchtstoff pulver mit einzelnen Leuchtstoffteilchen, die mit Aluminiumoxid beschichtet sind.

US-PS 25 86 304 beschreibt Aluminiumoxid beschichtete Elektrophosphore, z. B. sil beraktiviertes Zinkkadmiumsulfid.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen beschichteten elektrolumines zenten Leuchtstoff anzugeben, der eine erhöhte Halbwertzeit aufweist.

Diese Aufgabe wird durch einen beschichteten elektrolumineszenten Leuchtstoff mit den Merkmalen des Anspruchs gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen beschichteten elektrolumineszenten Leuchtstoff ist die Diffusivität der Kupferatome behindert. Die Beschichtung verleiht dem Leuchtstoff Feuchtigkeitsbeständigkeit und relative chemische Trägheit. Der Vorteil der Erfindung besteht dahin, daß Lampeneinrichtungen mit dem beschichteten elektrolumineszen ten Leuchtstoff eine erhöhte Nutzlebensdauer aufweisen.

Zum besseren Verständnis der Erfindung, zusammen mit ihren weiteren Zielen, Vor teilen und Fähigkeiten, wird auf die folgende Offenbarung und den Anspruch in Ver bindung mit der obigen Beschreibung einiger Aspekte der Erfindung Bezug genom men.

Die beschichteten Leuchtstoffe der Erfindung sind elektrolumineszente Leuchtstoffe mit einer Teilchengröße von 5 µm im Durchmesser bis zu etwa 80 µm im Durchmes ser. Die typischsten Leuchtstoffe sind kupferaktiviertes Zinksulfid, kupfer- und man ganaktiviertes Zinksulfid und kupferaktiviertes Zinksulfid-Zinselenid.

Die Beschichtung besteht aus Aluminiumoxid und weist gewöhnlich eine Dicke von 100 bis 400 Angström (10-40 mµ) auf. Die Beschichtungsdicke ist auf ähnliche Art abgeleitet, wie in der US-PS 4 585 673 beschrieben.

Das Verfahren zur Beschichtung des Phosphors ist in der US-PS 4 585 673 offenbart und beansprucht. Dieses Patent ist hier durch Bezugnahme einbezogen.

Das US-Patent 4 585 673 betrifft ein Verfahren zum Aufbringen einer Schutzbe schichtung auf die Oberfläche einzelner Leuchtstoffteilchen. Das Verfahren umfasst das chemische Aufdampfen der Schutzbeschichtung auf einzelne Teilchen eines Leuchtstoffpulvers, während die Leuchtstoffteilchen in einem Fließbett suspendiert sind. Während des Verfahrens werden die Teilchen im Fließbett dem verdampften Beschichtungs-Vorgängermaterial bei einer Temperatur ausgesetzt, welche niedriger als die Zersetzungstemperatur des Vorgängermaterials ist, und das Vorgängermate rial wird bei einer zweiten Temperatur zur Reaktion gebracht, um das gewünschte Beschichtungsmaterial zu bilden, wobei die zweite Temperatur gleich oder höher ist als die Temperatur, bei welcher das Vorgängermaterial reagiert, um das Beschich tungsmaterial zu bilden.

Die Vorgängermaterialien für die Aluminiumoxidbeschichtung entsprechen der Be schreibung in der US-PS 4 585 673.

Die Beschichtung besteht nicht aus Einzelpartikeln und besitzt Konformationsbe schaffenheit. Konformation bedeutet, dass die Submikronmerkmale der Phosphorteil chen in der hochauflösenden Rasterelektronenmikroskopie reproduziert werden. Die Beschichtung besitzt die gleichen physikalischen Merkmale, wie in der US-PS 4 585 673 beschrieben.

Zur vollständigeren Darstellung der Erfindung wird das folgende nicht als beschrän kend anzusehende Beispiel vorgestellt.

Beispiel

Um die Beständigkeit des beschichteten Leuchtstoffs der Erfindung gegen Feuchtig keit und chemische Zerstörung zu zeigen, werden die folgenden Versuche zum Zweck des Vergleichs an beschichteten Zinksulfidleuchtstoffen und unbeschichteten Leuchtstoffen durchgeführt.

Etwa 10 g Leuchtstoff wird in eine 30-ccm-Glasflasche mit einer Plastikkappe einge legt. Etwa 4 Tropfen einer H₂O-HCl-Lösung werden in verschiedenen Säurekonzen trationen in den Phosphor gemischt. Ein Stück Bleiazetatpapier wird zu einem W ge faltet und über den Leuchtstoff gehängt. Das Papier wird mit etwa 2 Tropfen Wasser befeuchtet. Der Behälter wird mit der Kappe abgedichtet, das Gefäß wird mit Alumini umfolie bedeckt und etwa 24 Stunden lang bei Zimmertemperatur stehen gelassen. Wenn sich H₂S entwickelt, schwärzt sich das Bleiazetatpapier in gewissem Grad.

In den folgenden Versuchen werden einer Menge von etwa 10 g des unbeschichteten Leuchtstoffs etwa 4 Tropfen der folgenden H₂O : HCl-Lösung (Tropfen : Tropfen) hinzu gegeben. Das Bleiazetatpapier wird mit etwa 2 Tropfen Wasser befeuchtet.

1. # Ergebnis nach 24 Stunden
2. 1 50 : 1 selbst an der Außenseite der Flasche schwarz
3. 2 100 : 1 nur an der Innenseite der Flasche schwarz
4. 3 200 : 1 braun
5. 4 400 : 1 weiß

Die folgenden Versuche werden an dem beschichteten Leuchtstoff der Erfindung durchgeführt: Es werden etwa 10 g Leuchtstoff verwendet. Es werden etwa 4 Tropfen Säurelösung (Tropfen : Tropfen) verwendet. Das Bleiazetatpapier wird mit 2 Tropfen Wasser befeuchtet.

1. # Ergebnis nach 24 Stunden
2. 5 10 : 1 hellbraun
3. 6 50 : 1 weiß
4. 7 100 : 1 weiß
5. 8 200 : 1 weiß
6. 9 400 : 1 weiß

Es ist zu sehen, dass der beschichtete Leuchtstoff der Erfindung eine größere Be ständigkeit gegen chemische Zerstörung zeigt, wie durch die weiße oder helle Farbe des Leuchtstoffs gezeigt, wenn er mit der korrosiven Säurelösung in Kontakt ist, im Gegensatz zu den unbeschichteten Phosphoren, welche bei Kontakt mit Säure schwarz werden, was chemische Zerstörung anzeigt.

Da der beschichtete Leuchtstoff gegen chemische Zerstörung beständig ist, kann angenommen werden, dass der beschichtete Leuchtstoff gegen Feuchtigkeit be ständig ist. Um weiter zu beweisen, dass der beschichtete Leuchtstoff gegen Feuch tigkeit beständig ist, werden die Materialien bei der Herstellung von Versuchslampen verwendet. Die folgenden Daten werden vorgelegt für Lampen mit dem beschichteten Leuchtstoff der Erfindung gegenüber dem gleichen Leuchtstoff in unbeschichtetem Zustand.

Die Halbwertzeit ist hier definiert als die Zeit in Stunden, die zum Erreichen der hal ben anfänglichen Helligkeit benötigt wird.

Es ist zu sehen, dass der beschichtete Leuchtstoff eine größere Lebensdauer auf weist als der unbeschichtete Leuchtstoff. Der Grund für diese verbesserte Lebens dauer liegt in der Feuchtigkeitsbeständigkeit.

Claims

Beschichteter elektrolumineszenter Leuchtstoff, der aus der Gruppe kupferaktiviertes Zink sulfid, kupfer- und manganaktiviertes Zinksulfid und kupferaktiviertes Zinksulfid-Zinkselenid ausgewählt ist und einzelne Teilchen einer Teilchengröße von 5 µm bis 80 µm Durchmesser umfasst, wobei die einzelnen Teilchen eine zu der Oberflächenstruktur der Leuchtstoffteilchen konforme Beschichtung aus Aluminiumoxid aufweisen, die nicht aus Einzelpartikeln besteht und eine Dicke von 10 bis 40 nm besitzt.