[发明专利]硫化锌电致发光体及其生产方法

说明书

本发明的对象是在硫化锌基础上的细颗粒电致发光体及其生产方法。

这种发光体大多用铜，但也有选择地用铜和/或金以及用铜和锰掺杂，此外还含有一种或多种共活化剂，在此出于这个目的大部分地卤素阴离子(氯、溴、碘)或某些三价阳离子(例如铝、镓、铟)被嵌入硫化锌晶格中。

根据硫化电致发光体(electroluminophor)的具体化学成分，其分别发出蓝、绿、橙黄区的可见光。在技术上这种电致发光体被用来生产电致发光灯，这种灯可以应用在液晶显示器的背景照明(例如：钟表、计算器、手机、仪器照明等)，也可以用作发光-和标志元件，例如用于飞机、汽车上、建筑物内部及立面，以及广告装置中，等等。

众所周知，硫化锌电致发光体与用于紫外、X-射线和阴极射线激发的工业发光材料相比有较短的寿命。未封闭的电致发光体的发光半衰期(即电致发光体的亮度降到其初始值一半的时间)只有几百个小时。对此，普遍的看法是，除了其他的因素外，其寿命主要是受电致发光体的颗粒大小影响。这就是为什么商业上通用的硫化锌电致发光体典型地具有20至40微米平均颗粒大小的原因之一。

但是，这种大的颜料(pigment)只能局限于加工成高质量的薄层。所以对于通常应用的丝网印刷技术必须采用较粗的丝网，这样所生成的干层厚度最厚可至40微米。由于这样的薄层有不可避免的不均匀性，常常有视觉已经可觉察到的不一致的电致发射光。

相应于较厚的电致发光装置，其另一个由于商业通用的电致发光颜料的粗颗粒引起的缺点在于，为了实现所期望的亮度，需要较高的电源电压。这就要导致所用粘结剂较大的负载，以致缩短电致发光装置的寿命。

此外，在根据现有技术的粗电致发光颜料的应用中，尽管有一个厚度可至40微米的薄层，但是从薄层中还是显示出个别的特别大的发光材料颗粒。在这种情况下，电致发光薄膜的电压也即击穿强度减小，由此，更要导致寿命的额外缩短。

所以显著缩小电致发光体的平均颗粒大小，同时保持或改善亮度-和寿命值，对于基于丝网印刷方法应用的技术用途来说，是特别追求的。

如不久前在DE 19708543中提出的，如果电致发光颜料甚至用凹版印刷-或胶印印刷技术被加工成细致的图像结构，例如在有价印刷领域中的安全元件，则微粒电致发光体的可支配性被看作为技术上实现这种应用的决定性条件。在这种情况下，为了能够与这种印刷方法的技术现实需求相适应，根据经验，必须使用具有2至6微米的平均颜料颗粒大小。

有效的电致发光体的生产方法很久以来为人们所获知。例如在美国专利4,859,361以及在WO91/16722中描述了其中达到的现状。据此，为了生产掺有铜或铜和锰，以及具有通常共活化剂的硫化锌电致发光体，下面的步骤是必需的：

第1步：准备好硫化锌，所希望量的电致发光活化剂(例如硫酸铜)和含卤化物的共活化熔剂(大多为氯化钡、氯化镁、氯化钠)的混合物。

第2步：将这些混合物在1000至1300℃煅烧。

第3步：将这些熔融物冷却到室温用水洗。

第4步：通过研磨使物料达到机械应力。

第5步：必要时在预先新加入硫酸锌和硫酸铜以后，再次在600至900℃下煅烧上述处理过的物料。

第6步：冷却至室温，其中必要时在一确定的冷却时间后用水淬灭。

第7步：任选用水和/或无机酸洗涤以除去可溶性成分，用氰化钾溶液洗涤以除去多余的硫化铜。

本发明的第4步具有特别的意义。通过事先已在1000至1300℃煅烧的物料的机械应力，一部分在这些条件下所形成的六边形的硫化锌-电致发光材料能转变成立方晶体。可以断定，一个这样的转变可以改善电致发光体的亮度，尤其是提高其寿命。

应用上述方法和类似的变型方法时得到具有平均颗粒大小在20至40微米的硫化锌电致发光体，但是还是有个别颗粒明显大于这个颗粒大小范围。这首先是由于高的煅烧温度，以及应用具有强烈的矿化作用的熔剂。这个颗粒大小级别的电致发光体具有前面所提到的缺点。

在出版物US5,643,496中，该方法得到如下的改进，通过把第一步煅烧过程的温度调整到1100至1190℃，优选调整到1160℃，能获得具有如下特点的硫化锌电致发光体，其具有小于23微米，优选21微米的颗粒大小，而且对于可达到的亮度和半衰期应达到25微米大小的硫化锌电致发光材料的水平。

电致发光体平均颗粒大小一个这么小的减小，对于应用丝网印刷法本身几乎没有可觉察的改善。这种粗的电致发光体粒子的基本缺点还是最大程度上被保留了下来。