CN101397147B - 用于等离子显示器荧光粉的制备方法和荧光体浆料 - Google Patents

Abstract

一种用于等离子显示器荧光粉的制备方法和荧光体浆料，采用固相反应法制备而成，分析纯或化学纯的SrCO₃、MgCO₃、Al₂O₃及纯度为99.99％的Eu₂O₃，按原料配比为Sr、Mg、Al、Eu原子摩尔比1∶1∶10∶0.005精确称量；采用球磨工艺充分混合，球磨时间4-24小时；然后使用高温烧结炉烧结烧结完毕后，得到粒度分布为1-5微米的蓝色荧光粉颗粒MgSrAl₁₀O₁₇:Eu²⁺。与BAM相比，性能更稳定，耐热发光性能及抗紫外老化性能均有所提高，同时也提高了蓝色荧光体材料耐热性能亮度恶化、抗紫外线老化、色度变化及放电特性等，较好地延长了等离子显示器的使用寿命。

Description

用于等离子显示器荧光粉的制备方法和荧光体浆料

技术领域

本发明涉及一种可高效发光的荧光体浆料，特别是用于等离子体显示器的荧光粉的制备方法和荧光体浆料。

背景技术

等离子体显示屏是一种利用气体放电发光的平板显示器件。等离子显示屏内障壁结构形成微小放电单元，大量的等离子放电单元排列在一起构成显示屏幕。当上下电极间加上高压，封在两层玻璃之间的等离子管小室中的气体产生紫外光，从而激励障壁小室中红(Red)、绿(Green)、蓝(Blue)三基色荧光粉发出可见光，由这些像素的明暗和颜色变化组合，产生各种灰度和色彩的鲜艳、明亮、干净、清晰的图像。等离子显示屏的寿命在很大程度上是荧光粉的寿命决定的，若各自的寿命不同会使白色失去平衡，例如蓝色老化，会有黄色倾向，并且荧光粉老化会降低亮度。一般认为，驱动时荧光粉的负荷主要来自于放电离子产生的离子冲击，真空紫外线照射，从上基板溅射的MgO的吸附等。

等离子显示器三色荧光粉目前最通用的为BaMgAl₁₀O₁₇：Eu²⁺(Blue)、Zn₂SiO₄：Mn²⁺(Green)、(YGd)BO₃：Eu³⁺(Red)，而蓝色荧光粉在制造Panel的烧结过程及Panel驱动时真空紫外线照射引起的亮度老化比绿色、红色荧光粉严重，特别是驱动时的亮度老化，色度偏差表现为画质的恶化，直接关系到等离子显示器的寿命。BaMgAl₁₀O₁₇：Eu²⁺(BAM)是把具有等离子传导性的β—Al(NaAl₁₁O₁₇)的Na和Al用Ba和Mg替换的，非常强固的尖晶石层的层间存在Ba-O面，这个Ba-O面空间大，且氧格子点的3/4成为空格子点，所以在这个面内等离子比较容易移动。激活Eu时，因有这个传导面使高浓度激活更加容易，带来BAM的高亮度和效率，但在加热时容易进氧，使Eu²⁺变为Eu³⁺，从而会引起老化。这些在准备阶段用剩余Al的排除和控制表面积的方法在一定程度上可以避免。还有，烧结时BAM的老化更严重。这是通过等离子传导面的氧的泄漏引起的缺陷增大导致的。BAM与Ba-poorβ—Al(Ba_0.75Al₁₁O_17.25)成固溶体，固溶比率在0.14左右时，由于氧空格子的一部分被氧离子占据具有抗氧化的作用，亮度老化、色度偏差会减少。BAM的驱动老化主要是真空紫外线引起的老化。对BAM长时间照射受激准分子灯的真空紫外线，表面的格子像凌乱(无定形化)，这发生在离表面100nm深的层，说明母体基本吸收的吸收系数大，在表面没有转化成发光的能量积蓄大，因此降低了BAM的发光效率。

针对以上BAM蓝色荧光粉随热处理过程及紫外辐射老化造成亮度下降严重的缺点，本发明利用高温固相反应法制备了一种新型蓝色荧光粉材料MgSrAl₁₀O₁₇：Eu²⁺(MSA：Eu²⁺)，此种材料与BAM相比，提供更稳定的耐热发光性能及抗紫外老化性能。

发明内容：

在本发明中提出一种等离子显示器使用蓝色荧光体材料MgSrAl₁₀O₁₇：Eu²⁺(MSA：Eu²⁺)，提高了蓝色荧光体耐热性能亮度恶化、抗紫外线老化、色度变化及放电特性等，可延长等离子显示器的使用寿命。

本发明涉及的等离子显示器，具备配列有多个单色或多色放电单元的同时配设有对应于各个放电单元的颜色的荧光体层且该荧光体层被紫外光激发后可以发出的等离子显示屏的等离子显示装置，其中该荧光体层由红(Red)、绿(Green)、蓝(Blue)三基色荧光粉组成。

本发明荧光体是采用高温固相反应法制备得到的，通过高温在一定气氛下，烧结而得到的荧光体颗粒，后经粉碎、筛分，使粒径达到一定的要求(1—5微米)，一般蓝色荧光体的平均粒径为3-10微米再加以使用。荧光体粒子要经过粉碎、分级的理由在于，一般的等离子显示屏上形成荧光体时，要将各色荧光体粒子以浆料状通过丝网印刷的方法涂布到障壁结构中，此时若荧光体的粒径小且均匀，则即可得到较佳的涂布效果，也可使荧光体层中的荧光体粒子的充填密度提高，在等离子放电的过程中，荧光体粒子发光面积增大，提高了显示屏的亮度；但是另一方面，荧光体粒子的粒径也不能过小，这是因为荧光体粒径变小使荧光体的表面积增大，荧光体表面缺陷也会随之增大，结果荧光体表面变得容易附着许多烃类的有机气体或二氧化碳气体，在等离子体上下基板经过对合工艺以及密封排气工艺、充气工艺之后，这些杂质气体就会通过放电过程逐渐释放出来，这会影响等离子显示屏的品质：比如使亮度劣化或放电电压上升等。

具体制备MSA：Eu²⁺蓝色荧光体的步骤为：将原料化学纯或分析纯的SrCO₃、MgCO₃、Al₂O₃粉末以及纯度为99.99％的Eu₂O₃按照MSA：Eu²⁺摩尔比称量，并将原料充分混合，混合采用球磨工艺，球磨介质为玛瑙或是刚玉等耐磨材料，球磨时间4—24小时，然后使用高温烧结炉，在温度1200℃—1500℃，1％—5％H₂与99％—95％N₂(或Ar气)混合气氛的条件下烧结2—5小时，可以得到纯MgSrAl₁₀O₁₇：Eu²⁺相，经过球磨工艺研磨，得到粒度分布1—5um的蓝色荧光粉。

制备的MSA：Eu²⁺蓝色荧光体在172nm的VUV光激发下的发射谱峰在469nm(经计算CIE色坐标为(x，y)＝(0.122，0.189)，发射源于Eu²⁺吸VUV光能量后从4f7到4f65d能级的跃迁，吸收峰在147nm。对于MSA：Eu²⁺蓝色荧光体的稳定性，将蓝色荧光体在300-600℃的条件下灼烧20—120min后，在172nm的VUV光激发后，发光强度衰减为0.5％-2％，当蓝色荧光体经VUV光激发150—400h之后，发光衰减为0.5％-4％，可以看出MSA：Eu²⁺蓝色荧光体材料有长使用寿命，在VUV光激发及热处理过程中都有较好的性能稳定性。

在等离子显示屏中，荧光体材料需要与有机载体混合调制成具备一定粘度的浆料，才能被涂布到障壁结构中形成发光单元。也就是说，荧光粉浆料就是由荧光粉与有机载体两部分组成，有机载体仅满足荧光体涂布工艺的要求，当荧光粉浆料涂布完成以后，经过300—500℃的热处理过程，有机载体全部热裂解挥发，障壁结构中就留下单一成份的荧光粉。有机载体成份主要由2wt％—15wt％的聚合物、70wt％—96wt％的有机溶剂、2wt％—15wt％的增塑剂三部分组成：聚合物组成粘结剂，为荧光粉体分散的介质，聚合物对分子量的上限没有特定的限制，载体中常用的聚合物如：乙基纤维素、聚乙烯缩丁醛等。有机溶剂使聚合物、增塑剂及任何加入的添加剂完全溶解，并使浆料调整到合适的粘度40-46cp，溶剂的沸点应低于其他添加剂，载体中常用的有机溶剂有松油醇、异丙醇、二甲苯、石油醚等。增塑剂有助于降低所用聚合物材料的玻璃化温度，有助于使组合物在底板上形成良好的涂层。增塑剂的沸点接近300℃为佳，常用的增塑剂有：丁基卡必醇醋酸酯、邻苯二甲酸丁酯及芳香酸的其他酯类等。

荧光体浆料中荧光粉体的含量约为30wt％—55wt％，有机载体的含量约为70wt％—45wt％。

配置荧光体浆料的方法如下：使用天平按照计算配方分别称量荧光粉以及有机载体，放置于容器之中，用不锈钢刮刀缓慢并沿一个方向搅拌，然后使用三辊轧机将初级搅拌的浆料进行辊轧研磨，在辊轧的过程中要不断提取小样进行粒度测试，直至达到所要求的粒度分布，最后将充分混合的粘度为35-60cp的荧光体浆料收集，以备后续使用。

本发明所述的蓝色荧光粉材料及其荧光体浆料，与BAM相比，性能更稳定，耐热发光性能及抗紫外老化性能均有所提高。同时也提高了蓝色荧光体材料耐热性能亮度恶化、抗紫外线老化、色度变化及放电特性等，较好地延长了等离子显示器的使用寿命。

附图说明

附图1所示为等离子显示屏下基板结构简图，其中，

①障壁；②红色荧光粉；③绿色荧光粉；④蓝色荧光粉；⑤寻址电极；⑥玻璃基板。

具体实施方式：

下面是具体的实施例：

一种等离子显示器使用的蓝色荧光粉体材料，分别称量分析纯SrCO₃14.6克；分析纯MgCO₃8.4克，分析纯Al₂O₃51.0克，纯度为99.99％的Eu₂O₃1.75克，充分混合后，在高温烧结炉中烧结，烧结温度为1350℃，烧结气氛为2％H₂与98％N₂的混合气氛，烧结时间2.5小时，烧结完毕后，将烧结炉缓慢降至室温，得到MgSrAl₁₀0₁₇∶Eu²⁺蓝色荧光体；然后是球磨工艺，采用行星式球磨机，球磨时间6小时，得到平均粒径为2um的蓝色荧光体粉末。

有机载体中的主要成份为3wt％—10wt％的聚合物乙基纤维素，2wt％—15wt％的增塑剂丁基卡必醇醋酸酯，75wt％—95wt％的有机溶剂松油醇。

将40wt％的蓝色荧光体粉末与60wt％的有机载体混合搅拌，后经三辊轧机辊轧三遍，得到混合均匀的蓝色荧光体浆料，测试粘度值为46cp。

另外，选取等离子屏用红色荧光体粉末YBO₃：Eu³⁺，及绿色荧光体粉末Zn₂SiO₄：Mn²⁺，分别与上述有机载体按照相同的工艺配置成红色及绿色荧光体浆料，粘度值为43—46cp，与蓝色荧光体粉末构成等离子显示器显示器使用的三色荧光粉。荧光粉涂覆工艺采用传统的丝网印刷方法，依次将三色荧光粉涂覆到障壁结构中；涂覆完毕，先在150℃的干燥炉中，对浆料进行干燥，时间约为15—20min，然后在烧结炉中进行烧结，烧结温度曲线为：首先在30-50min内升温到450℃，然后保持450℃10min，最后在20min内降温至室温，至此全部等离子显示屏荧光体的制备结束。

Claims (1)

1.用于等离子显示器荧光粉的浆料，其特征在于：荧光体浆料中荧光粉的含量为30wt％-55wt％，有机载体的含量为45wt％-70wt％；

有机载体由2wt％-15wt％的聚合物、70wt％-96wt％的有机溶剂、2wt％-15wt％的增塑剂组成；

所述聚合物为乙基纤维素或者聚乙烯缩丁醛；

所述有机溶剂为松油醇、异丙醇、二甲苯、石油醚；

所述增塑剂为丁基卡必醇醋酸酯；

所述荧光体浆料的粘度为40-46cp；

所述荧光粉的制备方法：一种蓝色荧光粉材料为MgSrAl₁₀O₁₇:Eu²⁺，采用固相反应法制备而成，具体步骤如下：

a.原料为分析纯或化学纯的SrCO₃、MgCO₃、Al₂O₃及纯度为99.99％的Eu₂O₃，按原料配比为Sr、Mg、Al、Eu原子摩尔比1∶1∶10∶0.005精确称量；

b.采用球磨工艺充分混合，球磨时间4-24小时；

c.然后使用高温烧结炉烧结，烧结温度1200℃-1500℃，烧结气氛为1％-5％H₂与99％-95％N₂混合气氛，烧结时间2-5小时；

d.烧结完毕后，将所得烧结产物经过球磨工艺研磨，得到粒度分布为1-5微米的蓝色荧光粉颗粒。

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